(57)【要約】【課題】鉄損（圧縮応力）により発生するフリクショントルクを低減できると共に、フリクショントルクのリップルを最小にできる直流モータを提供する。【解決手段】ヨーク２の内周面２ａにマグネット３を取り付け、このマグネット３の内側に複数の電磁鋼板を積層したアーマチュアコア５を非接触状態で対向配置し、このアーマチュアコア５の中央の丸孔５ａに、周囲に複数の突起８を等間隔毎に設けたアーマチュア軸７を圧入して固定し、このアーマチュア軸７をヨーク２に回転自在に支持した直流モータ１において、アーマチュア軸７の突起数をＮｐ、自然数をｎ、アーマチュアコア５のティース数をＳ、マグネット３のエッジ間の角度θに対するアーマチュアコア５のティース５ｂの被り数の自然数Ｎｓとティース数Ｓとの最大公約数をＮｇ、とそれぞれした場合に、アーマチュア軸７に設ける突起数を、Ｎｐ＝ｎ×Ｓ／Ｎｇの式で求められる数に設定した。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨークの内周面にマグネットを取り付け、このマグネットの内側に複数の電磁鋼板を積層したアーマチュアコアを非接触状態で対向配置し、このアーマチュアコアの中央の丸孔に、周囲に複数の突起を等間隔毎に設けたアーマチュア軸を圧入して固定し、このアーマチュア軸を前記ヨークに回転自在に支持した直流モータにおいて、
前記アーマチュア軸の突起数をＮｐ、自然数をｎ、前記アーマチュアコアのティース数をＳ、前記マグネットのエッジ間の角度θに対する前記アーマチュアコアのティースの被り数の自然数Ｎｓと前記ティース数Ｓとの最大公約数をＮｇ、とそれぞれした場合に、
前記アーマチュア軸に設ける突起数を、
Ｎｐ＝ｎ×Ｓ／Ｎｇ
の式で求められる数に設定したことを特徴とする直流モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動化されるパワーステアリングシステム等の駆動源として用いられる直流モータに関し、ハンドルの戻り性能（ハンドルのセンターフィーリング性）を油圧システムと同等にするためにフリクショントルク（直流モータが通電されていない時に、この直流モータのアーマチュア軸を外部から回した時のロストルク）を低減させた直流モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電動パワーステアリング用の直流モータとして、モータケースを兼ねたヨークの内周面にマグネットを取り付け、このマグネットの内側に複数の電磁鋼板を積層したアーマチュアコアを非接触状態で対向配置し、このアーマチュアコアの中央の丸孔に、周囲に４つの突起（係止爪）を突設したアーマチュア軸を圧入して固定し、このアーマチュア軸をヨークに回転自在に支持したものがある。
【０００３】
この直流モータは、ハンドルの戻り特性を油圧システムに近づけるため、例えば、４〜８８ｒｐｍでアーマチュア軸を回した時のフリクショントルクを低くする必要がある。このフリクショントルクの一つの要因である鉄損（磁気損）は、一般的に３Ｈｚ以下ではヒステリシス損が大半を占めるため、電動パワーステアリング用の直流モータのアーマチュアコアはその損失を低減できる電磁鋼板を使用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記電磁鋼板は、圧縮応力により磁気特性が劣化する（透磁率が下がり、ヒステリシスループが大きくなる）ため、４つの突起でアーマチュア軸に複数の電磁鋼板を積層して成るアーマチュアコアを固定した場合に、図７に示すように、各突起の位置でフリクショントルクが大きくなり、１回転中に４つのフリクショントルクのリップルが発生した。
【０００５】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、鉄損（圧縮応力）により発生するフリクショントルクを低減させることができると共に、フリクショントルクのリップルを最小にすることができる直流モータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ヨークの内周面にマグネットを取り付け、このマグネットの内側に複数の電磁鋼板を積層したアーマチュアコアを非接触状態で対向配置し、このアーマチュアコアの中央の丸孔に、周囲に複数の突起を等間隔毎に設けたアーマチュア軸を圧入して固定し、このアーマチュア軸を前記ヨークに回転自在に支持した直流モータにおいて、前記アーマチュア軸の突起数をＮｐ、自然数をｎ、前記アーマチュアコアのティース数をＳ、前記マグネットのエッジ間の角度θに対する前記アーマチュアコアのティースの被り数の自然数Ｎｓと前記ティース数Ｓとの最大公約数をＮｇ、とそれぞれした場合に、前記アーマチュア軸に設ける突起数を、Ｎｐ＝ｎ×Ｓ／Ｎｇの式で求められる数に設定したことを特徴とするものである。
【０００７】
この直流モータは、アーマチュア軸に設ける突起数を、Ｎｐ＝ｎ×Ｓ／Ｎｇの式で求められる数に設定したので、プラス側発生のピークトルクとマイナス側発生のピークトルクが相殺され、圧縮応力により発生するフリクショントルクが低減されると共にそのリップルが最小になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１は本発明の実施形態の直流モータの基本原理を示す構成図、図２は同直流モータの１つの突起時のフリクショントルクの波形図、図３（ａ）〜（ｃ）は同直流モータのアーマチュアを組み立て順に示す説明図である。
【００１０】
図１に示すように、直流モータ１は、モータケースを兼ねた鋼製のヨーク２の内周面２ａにマグネット３を取り付け、このマグネット３の内側にアーマチュア４を非接触状態で回転自在に対向配置してある。図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、アーマチュア４は、複数の電磁鋼板を積層したアーマチュアコア５と、このアーマチュアコア５の複数のティース５ｂにそれぞれ巻き回されたアーマチュアコイル６と、上記アーマチュアコア５の中央の丸孔５ａに、外周面７ａに等間隔毎に一体突出形成された複数の突起８を圧入することにより固定されたアーマチュア軸７とから構成されている。
【００１１】
そして、アーマチュア軸７の両端はヨーク２に図示しない一対の軸受を介して回転自在に支持してある。また、アーマチュアコア５の各ティース５ｂの幅は狭く形成してあり、アーマチュア軸７の各突起８はアーマチュアコア５のスロット５ｃに対向する位置ではなく、ティース５ｂに対向する位置にそれぞれ配置してある。
【００１２】
また、アーマチュア軸７の外周面７ａに等間隔毎に一体突出形成された突起８の数Ｎｐは、自然数をｎ（＝１，２，３，…）、アーマチュアコア５のティース５ｂの数をＳ、マグネット３のエッジ間の角度θに対するアーマチュアコア５のティース５ｂの被り数の自然数Ｎｓとティース数Ｓとの最大公約数をＮｇ、とそれぞれした場合に、
Ｎｐ＝ｎ×Ｓ／Ｎｇ…（１）
の（１）式で求められる数に設定されている。
【００１３】
ここで、Ｎｓはマグネットエッジ間角度θのなかにアーマチュアコア５のティース５ｂが何本あるかを示し、また、図１において、マグネットエッジ間角度θはマグネット３のエッジの面取りが無ければ、θ＝θｗである。
【００１４】
さらに、図２の直流モータ１の１つの突起時のフリクショントルクの波形図に示すように、フリクショントルクのピークトルク間角度をθＴ、一対の突起８，８間の角度をθｐとすると、ピークトルク間角度θＴは、
θＴ＝ｎ×θｐ…（２）
の（２）式となるように突起間角度θｐを調整してある。これにより、θ１ずれた位相でフリクショントルクのピークトルクを相殺できるようにしてある。
θ１＝Ｎｇ×θｐ
【００１５】
尚、直流モータ１は、上記の構成要素の他に、図示しないブラシ、コンミュテータ、インシュレータ等を備え、電動パワーステアリングシステムの駆動源として用いられるものである。
【００１６】
以上実施形態の直流モータ１によれば、アーマチュア４のアーマチュア軸７の外周面７ａに一体突出形成される突起８の数を、Ｎｐ＝ｎ×Ｓ／Ｎｇの（１）式で求められる数に設定したことにより、プラス側発生のピークトルクとマイナス側発生のピークトルクを相殺することができる。これにより、鉄損（圧縮応力）により発生するフリクショントルクを低減させることができると共に、フリクショントルクのリップルを最小にすることができる。
【００１７】
また、アーマチュア軸７の突起８をアーマチュアコア５のティース５ｂに対向する位置に配置したことにより、スロット５ｃに対向する位置に配置した場合に比べてフリクショントルクをより低く抑えることができる。
【００１８】
〔実施例１〕
図４は本発明の実施形態の実施例１の直流モータを示す構成図、図５は同直流モータのフリクショントルクの波形図である。
【００１９】
この実施例１の直流モータ１′は、４極２２スロットモータでアーマチュア軸７の突起８の数は１１のものである。
【００２０】
即ち、前記（１）式のＮｐ＝ｎ×Ｓ／Ｎｇに、自然数ｎ＝１、ティース数Ｓ＝２２、ＮｓとＳの最大公約数Ｎｇ＝２を代入すると、Ｎｐ＝ｎ×Ｓ／Ｎｇ＝１×２２／２＝１１となる。
【００２１】
ここで、θのティース被り数の自然数Ｎｓ＝４、マグネットエッジ角度θ＝６７．３、アーマチュア軸７の突起間角度θｐ＝３６０／１１＝３２．７である。
【００２２】
このように、アーマチュア軸７の突起８の数を１１に設定することにより、図５に示すように、プラス側発生のピークトルク（例えば、９８ｄｅｇの丸印）とマイナス側発生のピークトルク（例えば、３３ｄｅｇの丸印）を相殺することができる。これにより、鉄損（圧縮応力）により発生するトータルのフリクショントルクを低減させることができると共に、フリクショントルクのリップルを最小にすることができる。
【００２３】
これにより、上記実施例１の直流モータ１′を、電動パワーステアリングシステムの駆動源として用いれば、アーマチュア軸７のフリクショントルクを低減させることができると共に、フリクショントルクのリップルを最小にすることができるので、ハンドルの戻り性能（ハンドルのセンターフィーリング性）を低コストで油圧システムと同等にすることができる。また、電動パワーステアリング用の直流モータ１′の起動電流をより一段と低減させることができる。
【００２４】
〔実施例２〕
図６は本発明の実施形態の実施例２の直流モータを示す構成図である。
【００２５】
この実施例２の直流モータ１″は、４極２２スロットモータでアーマチュア軸７の突起８の数は２２のものである。
【００２６】
即ち、前記（１）式のＮｐ＝ｎ×Ｓ／Ｎｇに、自然数ｎ＝２、ティース数Ｓ＝２２、ＮｓとＳの最大公約数Ｎｇ＝２を代入すると、Ｎｐ＝ｎ×Ｓ／Ｎｇ＝２×２２／２＝２２となる。
【００２７】
ここで、θのティース被り数の自然数Ｎｓ＝４、マグネットエッジ角度θ＝６７．３、アーマチュア軸７の突起間角度θｐ＝３６０／２２＝１６．４である。
【００２８】
このように、アーマチュア軸７の突起８の数を２２に設定することにより、プラス側発生のピークトルクとマイナス側発生のピークトルクを相殺することができる。これにより、鉄損（圧縮応力）により発生する全体のフリクショントルクを低減させることができると共に、フリクショントルクのリップルを最小にすることができる。
【００２９】
これにより、上記実施例２の直流モータ１″を、電動パワーステアリングシステムの駆動源として用いれば、そのアーマチュア軸７のフリクショントルクを低減させることができると共に、フリクショントルクのリップルを最小にすることができるので、ハンドルの戻り性能（ハンドルのセンターフィーリング性）を低コストで油圧システムと同等にすることができる。また、電動パワーステアリング用の直流モータ１″の起動電流をより一段と低減させることができる。
【００３０】
尚、前記各実施例によれば、４極２２スロットモータについて説明したが、他の組み合わせにも適用可能である。また、アーマチュア軸の突起数Ｎｐ＝１１，２２の場合について説明したが、１１のｎ倍（３以上）でも適用可能であることは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、直流モータのアーマチュア軸に設ける突起数を、Ｎｐ＝ｎ×Ｓ／Ｎｇの式で求められる数に設定したことにより、プラス側発生のピークトルクとマイナス側発生のピークトルクを相殺することができる。これにより、圧縮応力により発生するフリクショントルクを低減させることができると共に、フリクショントルクのリップルを最小にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の直流モータの基本原理を示す構成図である。
【図２】上記直流モータの１つの突起時のフリクショントルクの波形図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は上記直流モータのアーマチュアを組み立て順に示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態の実施例１の直流モータを示す構成図である。
【図５】上記実施例１の直流モータのフリクショントルクの波形図である。
【図６】本発明の実施形態の実施例２の直流モータを示す構成図である。
【図７】従来の４つ突起を有した直流モータのフリクショントルクの波形図である。
【符号の説明】
１，１′，１″　直流モータ
２　ヨーク
２ａ　内周面
３　マグネット
５　アーマチュアコア
５ａ　丸孔
５ｂ　ティース
７　アーマチュア軸
８　突起
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004072938.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2004072938.tif 000008
【図７】
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