(57)【要約】【課題】  トルク脈動の低減にさらに優れた電動パワーステアリング用のモータを提供することにある。【解決手段】  モータ１００のステータコア１１２は、円環状のバックコア１１２Ｂと、バックコア１１２Ｂとは分離して作られるともに、バックコア１１２Ｂの内周側に固定された複数のティース１１２Ｔとからなる。ステータコイル１１４は、複数のティース１１２Ｔにそれぞれ集中巻若しくは分布巻により巻回される。ステータコア１１２とステータコイル１１４とをモールド成形している。【選択図】図２
2005348522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相の交流電力により駆動されて操舵用のトルクを出力する電動パワーステアリング用モータであって、
フレームと、
該フレームに固定されたステータと、
該ステータに空隙を介して対向配置されたロータと
を有し、
前記ステータは、
ステータコアと、
該ステータコアに組み込まれた多相のステータコイルと
を備えており、
前記ステータコアは、
分割された複数のコア片を結合することにより形成されたものであって、
環状のバックコア部と、
該バックコア部から径方向に突出する複数のティースコア部と
から構成されており、
前記ステータコアの隣接する前記ティースコア部間にはスロット部が形成されており、
前記ステータコイルは前記スロット部に収納されており、
前記ロータは、
ロータコアと、
該ロータコアの外周表面に固定された複数のマグネットと
を備えており、
前記ステータコアと前記ステータコイルは、前記ステータコアに前記ステータコイルが組み込まれた状態でモールド材によってモールド成形されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項２】
請求項１に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記分割された複数のコア片は、
前記バックコア部に対応するコア片と、
前記ティースコア部に対応する複数のコア片と
からなり、
前記ステータコアは、前記バックコア部に対応するコア片に、前記ティースコア部に対応する複数のコア片を結合することによって形成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項３】
請求項１に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記分割された複数のコア片は、前記バックコア部を周方向に複数に分割して得られるコア片の１片と、前記ティースコア部に対応するコア片とが一体になったＴ字形のコア片であり、
前記ステータコアは、前記Ｔ字形のコア片を周方向に複数結合することによって形成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項４】
多相の交流電力により駆動されて操舵用のトルクを出力する電動パワーステアリング用モータであって、
フレームと、
該フレームに固定されたステータと、
該ステータに空隙を介して対向配置されたロータと
を有し、
前記ステータは、
ステータコアと、
該ステータコアに組み込まれた多相のステータコイルと
を備えており、
前記ステータコアは、
分割された複数のコア片を結合することにより形成されたものであって、
環状のバックコア部と、
該バックコア部から径方向に突出する複数のティースコア部と
から構成されており、
前記ステータコアの隣接する前記ティースコア部間にはスロット部が形成されており、
前記ステータコイルは前記スロット部に収納されており、
前記ロータは、
ロータコアと、
該ロータコアの外周表面に固定された複数のマグネットと
を備えており、
前記ステータコアと前記ステータコイルは、前記ステータコアに前記ステータコイルが組み込まれた状態でモールド材によってモールド成形されており、
前記モールド成形によって得られた一体成形体の前記ロータとの対向面には切削加工が施されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項５】
多相の交流電力により駆動されて操舵用のトルクを出力する電動パワーステアリング用モータであって、
フレームと、
該フレームに固定されたステータと、
該ステータに空隙を介して対向配置されたロータと
を有し、
前記ステータは、
ステータコアと、
該ステータコアに組み込まれた多相のステータコイルと
を備えており、
前記ステータコアは、
分割された複数のコア片を結合することにより形成されたものであって、
環状のバックコア部と、
該バックコア部から径方向に突出する複数のティースコア部と
から構成されており、
かつ前記フレームに圧入されており、
前記ステータコアの隣接する前記ティースコア部間にはスロット部が形成されており、
前記ステータコイルは前記スロット部に収納されており、
前記ロータは、
ロータコアと、
該ロータコアの外周表面に固定された複数のマグネットと
を備えており、
前記ステータコアと前記ステータコイルは、前記ステータコアに前記ステータコイルを組み込んだものが前記フレームに固定された状態でモールド材によってモールド成形されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項６】
請求項５に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記ステータコアの前記フレームへの圧入は周方向の複数箇所において部分的に行われており、
前記ステータコアと前記フレームとの間には前記モールド材が充填されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項７】
請求項５に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記ステータコアと前記フレームとの間には係合部が設けられており、
前記係合部は、前記フレームに対する前記ステータコアの周方向への回りを防止するものである
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項８】
多相の交流電力によって駆動されて操舵用のトルクを出力する電動パワーステアリング用モータであって、
フレームと、
該フレームに固定されたステータと、
該ステータに空隙を介して対向配置されたロータと
を有し、
前記ステータは、
ステータコアと、
該ステータコアに組み込まれた多相のステータコイルと
を備えており、
前記ステータコアは、
分割された複数のコア片を結合することにより形成されたものであって、
環状のバックコア部と、
該バックコア部から径方向に突出する複数のティースコア部と
から構成されており、
前記ステータコアの隣接する前記ティースコア部間にはスロット部が形成されており、
前記ステータコイルは、
隣接する前記ティースコア間の周方向間隔のうち、互いに最も近接する部分間の周方向間隔よりも径が小さい線材によって構成されたものであって、
前記スロット部に収納されており、
前記ロータは、
ロータコアと、
該ロータコアの外周表面に固定された複数のマグネットと
を備えており、
前記ステータコアと前記ステータコイルは、前記ステータコアに前記ステータコイルが組み込まれた状態でモールド材によってモールド成形されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項９】
１４Ｖ系或いは４２Ｖ系の車載電源から得られた電力を多相の交流電力に変換して出力する電力変換装置から制御されて、操舵用のトルクを出力する電動パワーステアリング用モータであって、
フレームと、
該フレームに固定されたステータと、
該ステータに空隙を介して対向配置されたロータと
を有し、
前記ステータは、
ステータコアと、
該ステータコアに組み込まれた多相のステータコイルと
を備えており、
前記ステータコアは、
分割された複数のコア片を結合することにより形成されたものであって、
環状のバックコア部と、
該バックコア部から径方向に突出する複数のティースコア部と
から構成されており、
前記ステータコアの隣接する前記ティースコア部間にはスロット部が形成されており、
前記ステータコイルは、
複数の単位コイルから構成されたものであって、
前記スロット部に収納されており、
前記複数の単位コイルは、
隣接する前記ティースコア間の周方向間隔のうち、互いに最も近接する部分間の周方向間隔よりも径が小さい線材によって構成されたものであって、
前記ティースコア部に連続的に巻かれており、
前記ロータは、
ロータコアと、
該ロータコアの外周表面に固定された複数のマグネットと
を備えており、
前記ステータコアと前記ステータコイルは、前記ステータコアに前記ステータコイルを組み込んだものが前記フレームに固定された状態でモールド材によってモールド成形されており、
前記マグネットの個数（極数）と前記スロット部の個数との間には、８極−９スロット或いは１０極−９スロット若しくは１０極−１２スロットの関係がある
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項１０】
請求項９に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記分割された複数のコア片は、
前記バックコア部に対応するコア片と、
前記ティースコア部に対応する複数のコア片と
からなり、
前記ステータコアは、前記バックコア部に対応するコア片に、前記ティースコア部に対応する複数のコア片を結合することによって形成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項１１】
請求項９に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記分割された複数のコア片は、前記バックコア部を周方向に複数に分割して得られるコア片の１片と、前記ティースコア部に対応するコア片とが一体になったＴ字形のコア片であり、
前記ステータコアは、前記Ｔ字形のコア片を周方向に複数結合することによって形成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項１２】
請求項９に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記モールド成形によって得られた一体成形体の前記ロータと対向する部位には切削加工が施されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項１３】
請求項９に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記ステータコアは前記フレームに圧入されており、
前記ステータコアの前記フレームへの圧入は周方向の複数箇所において部分的に行われており、
前記ステータコアと前記フレームとの間には前記モールド材が充填されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項１４】
請求項９に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記ステータコアは前記フレームに圧入されており、
前記ステータコアと前記フレームとの間には係合部が設けられており、
前記係合部は、前記フレームに対する前記ステータコアの周方向への回りを防止するものである
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項１５】
請求項９に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記フレームの軸方向両端はフランジによって塞がれており、
前記ステータコイルはコイルエンド部を有しており、
前記コイルエンド部は、
前記ステータコアの軸方向両端部から軸方向に突出した部位であって、
前記モールド材によって全体が包み込まれるように覆われており、
前記コイルエンド部の一方を覆う前記モールド材は、前記フレームの前記ステータコアが固定された側の表面に密着しており、
前記コイルエンド部の他方を覆う前記モールド材と、前記フレームの前記ステータコアが固定された側の表面との間には隙間が形成されおり、
前記隙間には、前記フランジの一方の一部分が挿入されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項１６】
請求項９に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記ステータコイルはコイルエンド部を有しており、
前記コイルエンド部は、
前記ステータコアの軸方向両端部から軸方向に突出した部位であって、
前記モールド材によって全体が包み込まれるように覆われており、
前記複数の単位コイルは、前記コイルエンド部の一方側において相毎に結線部材によって電気的に接続されており、
前記結線部材には、前記フレームから外部に導出されるケーブルが電気的に接続されており、
前記コイルエンド部の一方側は、前記結線部材と前記ケーブルの一部分を含んで、前記モールド材によって覆われている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項１７】
請求項１６に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記結線部材は平板状の導体であり、
前記導体は前記モールド材によって覆われている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項１８】
請求項９に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記複数のマグネットは、外周側から非磁性体の管状部材によって覆われて前記ロータコアの外周面上に固定されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項１９】
請求項９に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記ステータコイルは、複数の相コイルがデルタ結線方式によって電気的に接続されることによって構成されており、
前記複数の相コイルは、複数の前記単位コイルを電気的に直列したものが電気的に複数並列されて構成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項２０】
車載電源から得られた電力を多相の交流電力に変換して出力する電力変換装置から制御されて、操舵用のトルクを出力する電動パワーステアリング用モータであって、
フレームと、
該フレームに固定されたステータと、
該ステータに空隙を介して対向配置されたロータと、
前記フレームの軸方向両端を塞ぐフランジと、
前記ロータの磁極位置を検出するためのセンサと
を有し、
前記ステータは、
ステータコアと、
該ステータコアに組み込まれた多相のステータコイルと
を備えており、
前記ステータコアは、
分割された複数のコア片を結合することにより形成されたものであって、
環状のバックコア部と、
該バックコア部から径方向に突出する複数のティースコア部と
から構成されており、
前記ステータコアの隣接する前記ティースコア部間にはスロット部が形成されており、
前記ステータコイルは、
複数の単位コイルから構成されたものであって、
前記スロット部に収納されており、
かつ前記ステータコアの軸方向両端部から軸方向に突出したコイルエンド部を有しており、
前記ロータは、
シャフトと、
該シャフト上に設けられたロータコアと、
該ロータコアの外周表面に固定された複数のマグネットと
を備えており、
前記ステータコアと前記ステータコイルは、前記ステータコアに前記ステータコイルが組み込まれた状態でモールド材によってモールド成形されており、
前記シャフトは軸受によって回転可能に保持されており、
前記軸受は前記フランジに設けられており、
前記フランジの一方には窪みが設けられており、
前記窪みは、
前記シャフトと同心の筒状のものであって、
前記フレームの軸方向端部よりも内側に入り込んで、前記コイルエンド部と径方向に対向する位置まで延びており、
前記窪みの前記コイルエンド部と径方向に対向する部位には前記軸受の一方が設けられている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項２１】
請求項２０に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記センサは前記フレームの軸方向一方端側に配置されており、
前記窪みが設けられた前記フランジは、前記フレームの軸方向端部のうち、前記センサが配置された側の端部を塞いでいる
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項２２】
請求項２１に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記シャフトの軸方向一方側端部は、前記軸受の一方よりもさらに軸方向に延びて前記窪みまで及んでおり、
前記センサは、前記シャフトの外周面と前記窪みの周面との間に形成された空間に配置されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項２３】
請求項２２に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記センサは、
コイルがコアに巻かれたセンサステータと、
該センサステータに対向配置されたセンサロータと
を有しており、
前記センサステータは前記窪みの周面に固定されており、
前記センサロータは、前記センサステータと空隙を介して対向するように、前記シャフトの外周面に固定されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項２４】
請求項２０に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記複数の単位コイルは、前記コイルエンド部の一方に設けられた結線部材によって相毎に電気的に接続されており、
前記窪みが設けられた前記フランジは、前記フレームの軸方向端部のうち、前記結線部材が設けられた前記コイルエンド部と軸方向に対向する側の端部を塞いでいる
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項２５】
請求項２０に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記フランジの他方は、前記コイルエンド部と軸方向に対向する部位に窪みが設けられており、
前記フランジの他方の前記窪みには前記コイルエンド部の先端部が入り込んでいる
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項２６】
請求項２０に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記フランジの他方と軸方向に対向する前記コイルエンド部は、前記フレームとの間に空隙が形成されるように、前記モールド材によって覆われており、
前記フランジの他方には、軸方向に突出する環状の突出部が設けられており、
前記突出部は、前記フランジの他方を前記フレームに固定した場合、前記空隙に入り込んでいる
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項２７】
多相の交流電力により駆動されて操舵用のトルクを出力する電動パワーステアリング用モータの製造方法であって、
ステータコアにステータコイルを組み込む第１の工程と、
この後、前記ステータコイルが組み込まれた前記ステータコアの周方向の複数箇所をフレームに圧入し、前記ステータコイルを組み込んだ前記ステータコアが前記フレームに固定された構造体を得る第２の工程と、
この後、前記ステータコアと、前記ステータコアの軸方向端部から軸方向に突出する前記ステータコイルのコイルエンド部を治具と前記フレームによって囲むように、前記治具を前記構造体に対して取り付ける第３の工程と、
この後、前記治具と前記フレームによって囲まれている中に流体状のモールド材を注入し、前記コイルエンド部，前記ステータコアの隙間，前記ステータコイルの隙間，前記ステータコアと前記ステータコイルとの間の隙間及び前記ステータコアと前記フレームとの間の隙間に前記モールド材を充填する第４の工程と、
この後、前記モールド材を固化させる第５の工程と、
この後、前記治具を取り外す第６の工程と
を経て、前記モールド材によってモールド成形された前記構造体を得る
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータの製造方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の電動パワーステアリング用モータの製造方法において、
コイルを歯状コア片に巻いて、複数のコイル付歯状コイル片を用意し、
前記複数のコイル付歯状コイル片を環状コア片に結合し、
前記ステータコイルが組み込まれた前記ステータコアを得る
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータの製造方法。
【請求項２９】
請求項２７に記載の電動パワーステアリング用モータの製造方法において、
コイルをＴ字状コア片の突出部分に巻いて、複数のコイル付Ｔ字状コア片を用意し、
前記複数のコイル付Ｔ字状コイル片を周方向に結合し、
前記ステータコイルが組み込まれた前記ステータコアを得る
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータの製造方法。
【請求項３０】
請求項２７に記載の電動パワーステアリング用モータの製造方法において、
前記コイルエンド部の一方において、前記ステータコイルを構成する複数の単位コイルを結線部材によって電気的に接続し、
前記フレームから外部に導出するケーブルを前記結線部材に電気的に接続し、
前記結線部材と前記ケーブルの一部分が前記コイルエンド部の一方と共に前記モールド材によってモールド成形されるように、前記コイルエンド部の一方を前記モールド材によってモールド成形する
ことを特徴とする電動パワーステアリング用モータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング用モータおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動パワーステアリング用のモータにおいては、例えば、特開２００１−２７５３２５号公報や特開２００３―２５０２５４号公報に記載のように、トルク脈動の低減の必要性について知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２７５３２５号公報
【特許文献２】特開２００３―２５０２５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トルク脈動の低減努力が為されているが、それでも十分な低減が為されていない。解決すべき課題の１つは、パワーステアリング用モータにおいて、さらにトルク脈動の低減を図ることである。
【０００５】
パワーステアリング用モータはトルク脈動を低減することに加え、必要に応じ大きなトルクを発生させることが必要である。例えば車両の停止状態あるいは非常にゆっくりした走行状態でステアリングホイール（steering wheel）を回転させると、操舵車輪と地面との間の摩擦が大きいため、パワーステアリング用モータは大トルクを発生しなければならない。
【０００６】
すなわちパワーステアリング用モータの他の課題として、トルク脈動の低減を図ると共に、必要に応じ大トルクを発生できる、トルク脈動の低減と大トルク発生の両方に優れたパワーステアリング用モータが望まれている。
【０００７】
以下に説明する実施の形態ではパワーステアリング用のモータに望まれるさらにいろいろな課題を解決している。これらについては以下の実施の形態の中で説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、トルク脈動の低減にさらに優れた電動パワーステアリング用のモータを提供する。
【０００９】
本発明の最も代表的な特徴は、電動パワーステアリング用モータにおいて、分割されたコア片を結合することによってステータコアを形成し、ステータコアと、このステータコアに組み込まれたステータコイルとを、ステータコアにステータコイルが組み込まれた状態で、モールド材によってモールド成形したことにある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、トルク脈動をさらに低減し得るものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係る電動パワーステアリング用モータの最も代表的な最良の実施形態は次の通りである。
【００１２】
すなわち、多相の交流電力により駆動されて操舵用のトルクを出力する電動パワーステアリング用モータであって、フレームと、このフレームに固定されたステータと、このステータに空隙を介して対向配置されたロータとを有し、ステータは、ステータコアと、このステータコアに組み込まれた多相のステータコイルとを備えており、ステータコアは、分割された複数のコア片を結合することにより形成されたものであって、環状のバックコア部と、このバックコア部から径方向に突出する複数のティースコア部とから構成されており、ステータコアの隣接するティースコア部間にはスロット部が形成されており、ステータコイルはスロット部に収納されており、ロータは、ロータコアと、このロータコアの外周表面に固定された複数のマグネットとを備えており、ステータコアとステータコイルは、ステータコアにステータコイルが組み込まれた状態でモールド材によってモールド成形されている電動パワーステアリング用モータにある。
【００１３】
本発明に係る電動パワーステアリング用モータの製造方法の最も代表的な最良の実施形態は次の通りである。
【００１４】
すなわち、多相の交流電力により駆動されて操舵用のトルクを出力する電動パワーステアリング用モータの製造方法であって、ステータコアにステータコイルを組み込む第１の工程と、この後、ステータコイルが組み込まれたステータコアの周方向の複数箇所をフレームに圧入し、ステータコイルを組み込んだステータコアがフレームに固定された構造体を得る第２の工程と、この後、ステータコアと、ステータコアの軸方向端部から軸方向に突出するステータコイルのコイルエンド部を治具とフレームによって囲むように、治具を構造体に対して取り付ける第３の工程と、この後、治具とフレームによって囲まれている中に流体状のモールド材を注入し、コイルエンド部，ステータコアの隙間，ステータコイルの隙間，ステータココアとステータコイルとの間の隙間及びステータコアとフレームとの間の隙間にモールド材を充填する第４の工程と、この後、モールド材を固化させる第５の工程と、この後、治具を取り外す第６の工程とを経て、モールド材によってモールド成形された構造体を得る電動パワーステアリング用モータの製造方法にある。
【００１５】
以下、本発明の実施例である電動パワーステアリング用モータの構成及び動作を図１〜図９に基づいて説明する。
【００１６】
最初に、図１及び図２を用いて、本実施例の電動パワーステアリング用モータの構成について説明する。
【００１７】
図１は、本実施例の電動パワーステアリング用モータの構成を示す横断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図２（Ａ）は全体の断面図を示し、図２（Ｂ）は要部の断面図を示している。
【００１８】
電動パワーステアリング用モータ（以下、ＥＰＳモータと記す）１００は、ステータ１１０と、このステータ１１０の内側に回転可能に支持されたロータ１３０とを備えた、表面磁石型の同期電動機である。ＥＰＳモータ１００は、バッテリ−を備えた車載電源、例えば１４ボルト系電源（バッテリーの出力電圧が１２ボルト）あるいは２４ボルト系電源若しくは４２ボルト系電源（バッテリーの出力電圧３６ボルト）又は４８ボルト系電源から供給される電力で駆動される。
【００１９】
ステータ１１０は、珪素鋼板を積層した磁性体で形成されたステータコア１１２と、ステータコア１１２のスロット内に保持されたステータコイル１１４とを備えている。ステータコア１１２は、図２を用いて後述するように、円環状のバックコアと、このバックコアとは分離して作られ、その後、バックコアに機械的に固定された複数のティースとか構成される。複数のティースには、それぞれ、ステータコイル１１４が巻回されている。ステータコイル１１４は分布巻あるいは集中巻の方式で巻かれている。
【００２０】
ステータコイル１１４を分布巻とすると弱め界磁制御に優れ、また、リラクタンストルクの発生にも優れる。ＥＰＳモータとしては、モータの小型化や巻線抵抗の低減がたいへん重要である。ステータコイル１１４を集中巻とすることにより、ステータコイル１１４のコイルエンド長を短くできる。これにより、ＥＰＳモータ１００の回転軸方向の長さを短くすることができる。また、ステータコイル１１４のコイルエンドの長さを短くできるので、ステータコイル１１４の抵抗を小さくでき、モータの温度上昇を抑えることができる。また、コイル抵抗を小さくできることから、モータの銅損を小さくできる。したがって、モータへの入力エネルギーの内、銅損によって消費される割合を小さくでき、入力エネルギーに対する出力トルクの効率を向上することができる。
【００２１】
ＥＰＳモータは上述のごとく車両に搭載された電源により駆動される。上記電源は出力電圧が低い場合が多い。電源端子間にインバータを構成するスイッチング素子や上記モータ、その他電流供給回路の接続手段が等価的に直列回路を構成し、上記回路においてそれぞれの回路構成素子の端子電圧の合計が上記電源の端子間電圧になるので、モータに電流を供給するためのモータの端子電圧は低くなる。このような状況でモータに流れ込む電流を確保するにはモータの銅損を低く押えることが極めて重要である。この点から車両に搭載される電源は５０ボルト以下の低電圧系が多く、ステータコイル１１４を集中巻とすることが望ましい。特に１２ボルト系電源を使用する場合は極めて重要である。
【００２２】
また、ＥＰＳモータはステアリングコラムの近傍に置かれる場合、ラックアンドピニオンの近傍に置かれる場合などがあるが、何れも小型化が要求される。また、小型化された構造でステータ巻線を固定することが必要であり、巻線作業が容易なことも重要である。分布巻に比べ集中巻は巻線作業、巻線の固定作業が容易である。
【００２３】
ステータコイル１１４のコイルエンドはモールドされている。ＥＰＳモータはコギングトルクなどのトルク変動をたいへん小さく押えることが望ましく、ステータ部を組み上げてからステータ内部を再度切削加工することがある。このような機械加工により、切削紛が発生する。この切削紛がステータコイルのコイルエンド入り込むのを防止することが必要であり、コイルエンドのモールドが望ましい。コイルエンドは、ステータコイル１１４の複数の部位のうち、ステータコア１１２の軸方向両端部から軸方向に突出した部位を指す。尚、本実施例では、ステータコイル１１４のコイルエンドを覆ったモールド樹脂と、フレーム１５０との間に空隙がられているが、フレーム１５０，フロントフランジ１５２Ｆ及びリアフランジ１５２Ｒと接触する位置まで充填してもよい。こうすることにより、ステータコイル１１４からの発熱を、コイルエンドからモールド樹脂を介して直接、フレーム１５０，フロントフランジ１５２Ｆ及びリアフランジ１５２Ｒに伝達して外部に放熱できるので、空気を介して熱伝達する場合に比べてステータコイル１１４の温度上昇を低減することができる。
【００２４】
ステータコイル１１４は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相から構成され、それぞれ複数の単位コイルから構成される。複数の単位コイルは、図３を用いて後述するように、３相の各相毎に、図示の左側に設けられた結線リング１１６によって結線されている。
【００２５】
ＥＰＳモータは大きなトルクが要求される。例えば車の走行停止状態、あるいは走行停止に近い運転状態でステアリングホイール（ハンドル）が早く回転されると操舵車輪と地面との間の摩擦抵抗のため、上記モータには大きなトルクが要求される。このときには大電流がステータコイルに供給される。この電流は条件により異なるが５０アンペア以上の場合がある。７０アンペアはるいは１５０アンペアの場合も考えられる。このような大電流を安全に供給でき、また上記電流による発熱を低減するために結線リング１１６を用いることはたいへん重要である。上記結線リング１１６を介してステータコイルに電流を供給することにより接続抵抗を小さくでき、銅損による電圧降下を押えることができる。このことにより、大電流の供給が容易になる。またインバータの素子の動作に伴う電流の立ち上がり時定数が小さくなる効果がある。
【００２６】
ステータコア１１２とステータコイル１１４は、樹脂（電気的な絶縁性を有するもの）により一体にモールドされ、一体に形成されてステータSubAssy を構成している。この一体成形されたステータSubAssy は、アルミなど金属で形成された円筒状のフレーム１５０の内側に圧入されて固定された状態でモールド成形される。尚、一体成形されたステータSubAssy は、ステータコイル１１４がステータコア１１２に組み込まれた状態でモールド成形され、この後、フレーム１に圧入されてもよい。
【００２７】
自動車に搭載されるＥＰＳは色々な振動が加わる。また、車輪からの衝撃が加わる。また、気温変化の大きい状態で利用される。摂氏マイナス４０度の状態も考えられ、また、温度上昇により１００度以上も考えられる。さらに、モータ内に水が入らないようにしなければならない。このような条件で固定子がヨーク１５０に固定されるためには、筒状フレームの少なくともステータ鉄心の外周部には螺子穴以外の穴が設けられていない、円筒金属にステータ部（SubAssy ）を圧入することが望ましい。また、圧入後さらにフレームの外周から螺子止めしてもよい。圧入に加え回止を施すことが望ましい。
【００２８】
ロータ１３０は、珪素鋼板を積層した磁性体からなるロータコア１３２と、このロータコア１３２の表面に接着剤によって固定された複数の永久磁石であるマグネット１３４と、マグネット１３４の外周に設けられた非磁性体からなるマグネットカバー１３６を備えている。マグネット１３４は、希土類磁石であり、例えば、ネオジウムからなる。ロータコア１３２は、シャフト１３８に固定されている。ロータコア１３２の表面に接着剤により複数のマグネット１３４が固定されるとともに、その外周側をマグネットカバー１３６で覆うことにより、マグネット１３４の飛散を防止している。上記マグネットカバー１３６はステンレス鋼（俗称ＳＵＳ）で構成されているが、テープを巻きつけても良い。ステンレス鋼の方が製造が容易である。上述のごとくＥＰＳモータは振動や熱変化が極めて大きく破損し易い永久磁石を保持するのに優れている。また上述のとおり、仮に破損しても飛散を防止できる。
【００２９】
円筒形状のフレーム１５０の一方の端部には、フロントフランジ１５２Ｆが設けられている。フレーム１５０とフロントフランジ１５２ＦとはボルトＢ１により固定されている。また、フレーム１５０の他方の端部には、リアフランジ１５２Ｒが圧入されている。フロントフランジ１５２Ｆ及びリアフランジ１５２Ｒには、それぞれ、軸受１５４Ｆ，１５４Ｒが取り付けられている。これらの軸受１５４Ｆ，１５４Ｒにより、シャフト１３８及び、このシャフト１３８に固定されたステータ１１０が回転自在に支承されている。
【００３０】
フロントフランジ１５２Ｆには円環状の突出部（或いは延出部）が設けられている。フロントフランジ１５２Ｆの突出部は軸方向に突出したものであり、フロントフランジ１５２Ｆのコイルエンド側の側面からコイルエンド側に延出している。フロントフランジ１５２Ｆの突出部の先端部は、フレーム１５０にフロントフランジ１５２Ｆを固定した際、フロントフランジ１５２Ｆ側のコイルエンドのモールド材とフレーム１５０との間に形成された空隙内に挿入されるようになっている。また、コイルエンドからの放熱を向上させるために、フロントフランジ１５２Ｆの突出部は、フロントフランジ１５２Ｆ側のコイルエンドのモールド材と密に接触していることが好ましい。
【００３１】
リアフランジ１５２Ｒには円筒状の窪みが設けられている。リアフランジ１５２Ｒの窪みはシャフト１３８の中心軸と同心のものであり、フレーム１５０の軸方向端部よりも軸方向内側（ステータコア１１２側）に入り込んでいる。リアフランジ１５２Ｒの窪みの先端部は、リアフランジ１５２Ｒ側のコイルエンドの内径側まで延びて、リアフランジ１５２Ｒ側のコイルエンドと径方向に対向している。リアフランジ１５２Ｒの窪みの先端部には軸受１５４が保持されている。シャフト１３８のリアフランジ１５２Ｒ側の軸方向端部は軸受１５４よりもさらに軸方向外方（ロータコア１３２側とは反対側）に延びて、リアフランジ１５２Ｒの窪みの開口部近傍或いは開口部よりも若干軸方向外方に突出する位置まで至っている。
【００３２】
リアフランジ１５２Ｒの窪みの内周面とシャフト１３８の外周面との間に形成された空間にはレゾルバ１５６が配置されている。レゾルバ１５６はレゾルバステータ１５６Ｓとレゾルバロータ１５６Ｒを備えており、軸受１５４Ｒよりも軸方向外側（ロータコア１３２側とは反対側）に位置している。レゾルバロータ１５６Ｒはシャフト１３８の一方の端部（図示左側の端部）にナットＮ１によって固定されている。レゾルバステータ１５６Ｓは、レゾルバ押さえ板１５６ＢがネジＳＣ１によってリアフランジ１５２Ｒに固定されることにより、リアフランジ１５２Ｒの窪みの内周側に固定され、レゾルバロータ１５６Ｒと空隙を介して対向している。レゾルバステータ１５６Ｓとレゾルバロータ１５６Ｒによりレゾルバ１５６を構成し、レゾルバロータ１５６Ｒの回転をレゾルバステータ１５６Ｓによって検出することにより、複数のマグネット１３４の位置を検出できる。さらに具体的に説明すると、レゾルバは、外周表面が凹凸状（例えば楕円形状或いは花びら形状）であるレゾルバロータ１５６Ｒと、２つの出力用コイル（電気的に９０°ずれている）及び励磁用コイルがコアに巻かれたレゾルバステータ１５６Ｓとを有する。励磁用コイルに交流電圧を印加すると、２つの出力用コイルには、レゾルバロータ１５６Ｒとレゾルバステータ１５６Ｓとの間の空隙の長さの変化に応じた交流電圧が、回転角度に比例する位相差をもって発生する。このように、レゾルバは、位相差をもった２つの出力電圧を検知するためのものである。ロータ１３０の磁極位置は、検知された２つの出力電圧の位相差から位相角を求めることによって検出できる。リアフランジ１５２Ｒの外周には、レゾルバ１５６を覆うようにして、リアホルダ１５８が取り付けられている。
【００３３】
結線リング１１６によって接続されたＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相には、パワーケーブル１６２を介して、外部のバッテリーから電力が供給される。パワーケーブル１６２は、グロメット１６４によりフレーム１５０に取り付けられている。レゾルバステータ１５６Ｓから検出された磁極位置信号は、信号ケーブル１６６により外部に取り出される。信号ケーブル１６６は、グロメット１６８により、リアホルダ１５８に取り付けられている。結線リング１１６とパワーケーブル１の一部分はコイルエンドと共にモールド材によってモールドされている。
【００３４】
次に、ステータ１１０及びロータ１３０の構成を図２に基づいてさらに具体的に説明する。図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＰ部の拡大断面図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００３５】
最初に、ステータ１１０の構成について説明する。図１に示したステータコア１１２は、円環状のバックコア１１２Ｂと、このバックコア１１２Ｂとは分離して構成された複数のティース１１２Ｔとから構成される。バックコア１１２Ｂは、珪素鋼板などの磁性体の薄板をプレス成形により打ち抜き、それを積層した構成となっている。
【００３６】
本実施例では、ティース１１２Ｔは、それぞれ独立した１２個のティース１１２Ｔ（Ｕ１＋），１１２Ｔ（Ｕ１−），１１２Ｔ（Ｕ２＋），１１２Ｔ（Ｕ２−），１１２Ｔ（Ｖ１＋），１１２Ｔ（Ｖ１−），１１２Ｔ（Ｖ２＋），１１２Ｔ（Ｖ２−），１１２Ｔ（Ｗ１＋），１１２Ｔ（Ｗ１−），１１２Ｔ（Ｗ２＋），１１２Ｔ（Ｗ２−）から構成されている。それぞれのティース１１２Ｔ（Ｕ１＋），…，１１２Ｔ（Ｗ２−）には、ステータコイル１１４（Ｕ１＋），１１４（Ｕ１−），１１４（Ｕ２＋），１１４（Ｕ２−），１１４（Ｖ１＋），１１４（Ｖ１−），１１４（Ｖ２＋），１１４（Ｖ２−），１１４（Ｗ１＋），１１４（Ｗ１−），１１４（Ｗ２＋），１１４（Ｗ２−）が集中巻で巻回されている。
【００３７】
ここで、ステータコイル１１４（Ｕ１＋）と、ステータコイル１１４（Ｕ１−）とは、コイルを流れる電流の向きが逆方向となるように巻回されている。ステータコイル１１４（Ｕ２＋）と、ステータコイル１１４（Ｕ２−）とも、コイルを流れる電流の向きが逆方向となるように巻回されている。また、ステータコイル１１４（Ｕ１＋）と、ステータコイル１１４（Ｕ２＋）とは、コイルを流れる電流の向きが同一方向となるように巻回されている。ステータコイル１１４（Ｕ１−）と、ステータコイル１１４（Ｕ２−）とも、コイルを流れる電流の向きが同一方向となるように巻回されている。ステータコイル１１４（Ｖ１＋），１１４（Ｖ１−），１１４（Ｖ２＋），１１４（Ｖ２−）の電流の流れ方向の関係、及びステータコイル１１４（Ｗ１＋），１１４（Ｗ１−），１１４（Ｗ２＋），１１４（Ｗ２−）の電流の流れ方向の関係も、Ｕ相の場合と同様である。
【００３８】
１２個のティース１１２Ｔ及びステータコイル１１４は、同様に製作されるため、ここでは、ティース１１２Ｔ（Ｕ１＋）及びステータコイル１１４（Ｕ１＋）を例にして、その組立工程について説明する。ステータコイル１１４（Ｕ１＋）は、ティース１１２Ｔ（Ｕ１＋）に巻回した形状となるように、予め成形されている成形コイルである。この成形コイルとなっているステータコイル１１４（Ｕ１＋）は、ボビン１１２ＢＯとともに、成形されている。ボビン１１２ＢＯと成形されたステータコイル１１４（Ｕ１＋）の一体物を、ティース１１２Ｔ（Ｕ１＋）の後端側からはめ込む。ティース１１２Ｔ（Ｕ１＋）の先端部，すなわち、ロータ１３０と面する側は円周方向に拡大しているため、ボビン１１２ＢＯとステータコイル１１４（Ｕ１＋）は、この拡大部においてストッパとなり、係止される。ティース１１２Ｔ（Ｕ１＋）の後端側には、バックコア１１２Ｂの内周側に形成された凹部１１２ＢＫとハメアイ形状の凸部１１２ＴＴが形成されている。成形されたステータコイル１１４（Ｕ１＋）が巻回されたティース１１２Ｔ（Ｕ１＋）の凸部１１２ＴＴを、バックコア１１２Ｂの凹部１１２ＢＫに圧入して、ティース１１２Ｔ（Ｕ１＋）がバックコア１１２Ｂに固定される。他のティース１１２Ｔ（Ｕ１−），…，１１２Ｔ（Ｗ２−）に対して、ステータコイル１１４（Ｕ１−），…，１１４（Ｗ２−）を取り付ける工程及び、ティース１１２Ｔ（Ｕ１−），…，１１２Ｔ（Ｗ２−）をバックコア１１２Ｂに固定する工程も同様である。
【００３９】
バックコア１１２Ｂに、ステータコイル１１４が装着された１２個のティース１１２Ｔを固定し、バックコア１１２Ｂの外周側の複数箇所をフレーム１５０の内周側に圧入した状態で、ステータコア１１２とステータコイル１１４とを熱硬化性樹脂ＭＲにより一体モールド成形し、ステータSubAssy を構成する。尚、本実施例では、ステータコア１１２にステータコイル１１４を組み込んだものをフレーム１５０に圧入した状態で、ステータコア１１２とステータコイル１１４とを一体モールドする場合について説明したが、ステータコア１１２にステータコイル１１４を組み込んだ状態で、ステータコア１１２とステータコイル１１４とを一体モールドし、その後、ステータコア１１２をフレーム１５０に圧入してもよい。
【００４０】
モールド材によるモールド成形にあたっては、ステータコア１１２と、ステータコア１１２の軸方向端部から軸方向に突出するステータコイル１１４のコイルエンド部を、図示省略した治具とフレーム１５０によって囲むように、図示省略した治具を、ステータコア１１２とステータコア１１２とフレーム１５０からなる構造体に対して取り付け、図示省略した治具とフレーム１５０によって囲まれている中に流体状のモールド材を注入し、コイルエンド部，ステータコア１１２の隙間，ステータコイル１１４の隙間，ステータコア１１２とステータコイル１１４との間の隙間及びステータコア１１２とフレーム１５０との間の隙間にモールド材を充填し、モールド材を固化させ、モールド材が固化したら、図示省略した治具を取り外す。
【００４１】
モールド成形したステータSubAssyの内周面，すなわちティース１１２Ｔ（Ｕ１−），…，１１２Ｔ（Ｗ２−）の先端部であって、ロータ１３０と径方向に対向する面側には切削加工が施されている。これにより、ステータ１１０とロータ１３０とのギャップのバラツキを低減して、ステータ１１０の内径真円度をさらに向上させている。また、モールド成形により一体化することにより、モールドしない場合に比べて、ステータコイル１１４に通電することにより発生する熱の放熱性をよくすることができる。また、モールド成形することにより、ステータコイルやティースの振動を防止することもできる。
【００４２】
例えば、ロータ１３０のロータコアの外周と、ステータ１１０のティースの内周の間のギャップを、３ｍｍ（３０００μｍ）としたとき、バックコア１１２Ｂの製作誤差，ティース１１２Ｔの製作誤差や、バックコア１１２Ｂとティース１１２Ｔと圧入組み立てた時の組み付け誤差等により、内径真円度は、±３０μｍ程度生じる。この真円度は、ギャップの１％（＝３０μｍ／３０００μｍ）に相当するため、この内径真円度によってコギングトルクが発生する。しかし、モールド成形した後、内径を切削加工することにより、内径真円度に基づくコギングトルクを低減することができる。コギングトルクを低減することにより、ステアリングの操舵感を向上することができる。
【００４３】
フレーム１５０の内側には凸部１５０Ｔが形成されている。バックコア１１２Ｂの外周には、凸部１５０Ｔと対応するように凹部１１２ＢＯ２が形成されている。その詳細については、図２（Ｂ）に示すとおりである。凸部１５０Ｔと凹部１１２ＢＯ２は、相互に異なる曲率を有して係合しあう係合部ＩＰを構成しており、軸方向に連続して形成されかつ周方向に間隔をあけて８個設けられている。係合部は圧入部を兼ねている。すなわちフレーム１５０にステータコア１１２を固定する場合、係合部の凸部１５０Ｔの突端面と凹部１１２ＢＯ２の底面とが圧接するように、フレーム１５０の凸部１５０Ｔにバックコア１１２Ｂの凹部１１２ＢＯ２を圧入する。このように、本実施例は、部分圧入によってフレーム１５０にステータコア１１２を固定している。この圧入によって、フレーム１５０とステータコア１１２との間には微細な空隙が形成される。本実施例では、ステータコア１１２とステータコイル１１４とをモールド材ＭＲによってモールドする際、フレーム１５０とステータコア１１２との間に形成された空隙にモールド材ＲＭを同時に充填している。また、係合部は、フレーム１５０に対してステータコア１１２が周方向に回転することを防止するための回り止め部を兼ねている。
【００４４】
このように、本実施例では、フレーム１５０にステータコア１１２を部分的に圧入しているので、フレーム１５０とステータコア１１２との間のすべりを大きくしかつ剛性を小さくできる。これにより、本実施例では、フレーム１５０とステータコア１１２との間における騒音の減衰効果を向上させることができる。また、本実施例では、フレーム１５０とステータコア１１２との間の空隙にモールド材を充填しているので、騒音の減衰効果をさらに向上させることができる。
【００４５】
なお、凸部１５０Ｔと凹部１１２ＢＯ２とを非接触として、両者を回り止めとしてのみ用い、この凸部１５０Ｔと凹部１１２ＢＯ２の部分以外のフレーム１５０の内周面に対してバックコア１１２Ｂの外周面を圧入するように構成してもよい。
【００４６】
また、ステータコイル１１４（Ｕ１＋），１１４（Ｕ１−）と、１１４（Ｕ２＋），１１４（Ｕ２−）とは、ステータ１１０の中心に対して、対称位置に配置されている。すなわち、ステータコイル１１４（Ｕ１＋）と１１４（Ｕ１−）は隣接して配置され、また、ステータコイル１１４（Ｕ２＋）と１１４（Ｕ２−）も隣接して配置されている。さらに、ステータコイル１１４（Ｕ１＋），１１４（Ｕ１−）と、ステータコイル１１４（Ｕ２＋），１１４（Ｕ２−）とは、ステータ１１０の中心に対して、線対称に配置されている。すなわち、シャフト１３８の中心を通る破線Ｃ−Ｃに対して、ステータコイル１１４（Ｕ１＋）と、ステータコイル１１４（Ｕ２＋）とが線対称に配置され、また、ステータコイル１１４（Ｕ１−）と、１１４（Ｕ２−）とが線対称に配置されている。
【００４７】
ステータコイル１１４（Ｖ１＋），１１４（Ｖ１−）と、１１４（Ｖ２＋），１１４（Ｖ２−）も同様に線対称に配置され、ステータコイル１１４（Ｗ１＋），１１４（Ｗ１−）と、１１４（Ｗ２＋），１１４（Ｗ２−）とも線対称に配置されている。
【００４８】
また、同相の隣接するステータコイル１１４は１本の線で連続して巻回されている。すなわちステータコイル１１４（Ｕ１＋）と１１４（Ｕ１−）とは、１本の線を連続して巻回し、２つの巻回コイルを構成し、それぞれ、ティースに挿入して、ティースに巻回した構成となっている。ステータコイル１１４（Ｕ２＋）と１１４（Ｕ２−）も、１本の線で連続して巻回されている。ステータコイル１１４（Ｖ１＋）と１１４（Ｖ１−），ステータコイル１１４（Ｖ２＋）と１１４（Ｖ２−），ステータコイル１１４（Ｗ１＋）と１１４（Ｗ１−），ステータコイル１１４（Ｗ２＋）と１１４（Ｗ２−）も、それぞれ、１本の線で連続して巻回されている。
【００４９】
このような線対称配置と、隣接する２つの同相のコイルを１本の線で巻回することにより、図４を用いて後述するように、各相同士、また異相を結線リングで結線する際に、結線リングの構成を簡単にすることができる。
【００５０】
次に、ロータ１３０の構成について説明する。ロータ１３０は、磁性体からなるロータコア１３２と、このロータコア１３２の表面に接着剤によって固定された１０個のマグネット１３４（１３４Ａ，１３４Ｂ，１３４Ｃ，１３４Ｄ，１３４Ｅ，１３４Ｆ，１３４Ｇ，１３４Ｈ，１３４Ｉ，１３４Ｊ）と、マグネット１３４の外周に設けられたマグネットカバー１３６を備えている。ロータコア１３２は、シャフト１３８に固定されている。
【００５１】
マグネット１３４は、その表面側（ステータのティース１１２Ｔと対向する側）をＮ極とすると、その裏面側（ロータコア１３２に接着される側）がＳ極となるように、半径方向に着磁されている。また、マグネット１３４は、その表面側（ステータのティース１１２Ｔと対向する側）をＳ極とすると、その裏面側（ロータコア１３２に接着される側）がＮ極となるように、半径方向に着磁されているものもある。そして、隣接するマグネット１３４は、着磁された極性が周方向に交互になるように着磁されている。例えば、マグネット１３４Ａの表面側がＮ極に着磁されているとすると、隣接するマグネット１３４Ｂ，１３４Ｊの表面側はＳ極に着磁されている。すなわち、マグネット１３４Ａ，１３４Ｃ，１３４Ｅ，１３４Ｇ，１３４Ｉの表面側がＮ極に着磁されている場合、マグネット１３４Ｂ，１３４Ｄ，１３４Ｆ，１３４Ｈ，１３４Ｊの表面側は、Ｓ極に着磁されている。
【００５２】
また、マグネット１３４は、それぞれ、断面形状がかまぼこ型の形状となっている。かまぼこ形状とは、周方向において、左右の半径方向の厚さが、中央の半径方向の厚さに比べて薄い構造のことである。このようなかまぼこ型の形状とすることにより、磁束分布を正弦波状とでき、ＥＰＳモータを回転させることによって発生する誘起電圧波形を正弦波状とすることができ、脈動分を低減することができる。脈動分を小さくできることにより、ステアリングの操舵感を向上できる。なお、リング状の磁性体に着磁してマグネットを構成するとき、着磁力を制御することのにより、磁束分布を正弦波状類似のものとしてもよいものである。
【００５３】
ロータコア１３２には、同心円上に大きな直径の１０個の貫通穴１３２Ｈと、その内周が出あって小さな直径の５個の窪み１３２Ｋとが形成されている。ロータコア１３２は、ＳＵＳなどの磁性体の薄板をプレス成形により打ち抜き、それを積層した構成となっている。窪み１３２Ｋは、プレス成形時に薄板をかしめることにより形成する。複数の薄板を積層する際に、この窪み１３２Ｋを互いに嵌合して位置決めを行っている。貫通穴１３２Ｈは、イナーシャを低減するためであり、この１３２Ｈ穴によりロータのバランスを向上できる。マグネット１３４の外周側は、マグネットカバー１３６により覆われており、マグネット１３４の飛散を防止している。なお、バックコア１１２Ｂとロータコア１３２は、同じ薄板から同時にプレス打ち抜きにより成形される。
【００５４】
以上説明したように、本実施例のロータ１３０は、１０個のマグネット１３４を備えており、１０極である。また、前述したように、ティース１１２Ｔは１２個であり、隣接するティースの間に形成されるスロットの数は、１２個である。すなわち、本実施例のＥＰＳモータは、１０極１２スロットの表面磁石型の同期電動機となっている。
【００５５】
ここで、図３を用いて、ＡＣモータにおける極数Ｐとスロット数Ｓとの関係について説明する。
【００５６】
図３は、ＡＣモータの極数Ｐとスロット数Ｓの関係の説明図である。
【００５７】
図３において、横線によるハッチングを施した組合せが、３相のＡＣモータ（ブラシレスモータ）として、取り得る極数Ｐとスロット数Ｓの組合せである。すなわち、３相ＡＣモータとしては、２極３スロット，４極３スロット，４極６スロット，６極９スロット，８極６スロット，８極９スロット，８極１２スロット，１０極９スロット，１０極１２スロット，１０極１５スロットの組合せが成立する。この中で、左斜線と右斜線を施した組合せの１０極１２スロットが本実施例によるモータの極数とスロット数である。なお、左斜め斜線を施した８極９スロットと１０極９スロットとについては、後述する。また、図１に示したＥＰＳモータは、外径が８５φと小型のモータであり、このような小型モータにおいては、極数Ｎが１２以上のモータは実現できないため、図示を省略している。
【００５８】
ここで、２極３スロット，４極３スロット，４極６スロット，６極９スロット，８極６スロット，８極１２スロット，１０極１５スロットのモータは、その特性が近似するものであり、ここでは、６極９スロットのものを代表例として説明する。
【００５９】
６極９スロットのＡＣモータに対して、本実施例の１０極１２スロットのモータは、磁石磁束の利用率が高くできる。すなわち、６極９スロットのＡＣモータにおける巻線係数（巻線の利用率）ｋwは０．８７であり、スキュー係数ｋsは０．９６であるので、磁石磁束の利用率（ｋw・ｋs）は、「０．８３」となる。一方、本実施例の１０極１２スロットのモータでは、巻線係数ｋwは０．９３であり、スキュー係数ｋsは０．９９であるので、磁石磁束の利用率（ｋw・ｋs）は、「０．９２」となる。したがって、本実施例の１０極１２スロットのモータでは、磁石磁束の利用率（ｋw・ｋs）を高くすることができる。
【００６０】
また、コギングトルクの周期は、極数Ｐとスロット数Ｓの最小公倍数となるため、６極９スロットのＡＣモータにおけるコギングトルクの周期は、「１８」となり、本実施例の１０極１２スロットのモータでは、「６０」とできるため、コギングトルクを低減することができる。
【００６１】
さらに、内径真円度の誤差によるコギングトルクも小さくできるものである。すなわち、６極９スロットのＡＣモータにおける内径真円度の誤差によるコギングトルクを、「３．７」とすると、本実施例の１０極１２スロットのモータでは、「２．４」とできるため、内径真円度の誤差によるコギングトルクを低減することができる。さらに、本実施例では、モールド成形したステータSubAssyの内径を切削加工して、内径真円度を向上させる結果、さらに、内径真円度の誤差によるコギングトルクを低減することができる。
【００６２】
ここで、図４を用いて、本実施例の電動パワーステアリング用モータにおけるコギングトルクの実測値について説明する。
【００６３】
図４は、本実施例の電動パワーステアリング用モータにおけるコギングトルクの実測値の説明図である。
【００６４】
図４（Ａ）は、角度（機械角）が０〜３６０°の３６０°の範囲について実測したコギングトルク（ｍＮｍ）を示している。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示したコギングトルクの高調波成分を各時間次数毎に分離して、波高値（ｍＮｍ）示したものである。時間次数「６０」は、前述したように、１０極１２スロットのモータにおけるコギングトルクの周期であり、発生するコギングトルクはほぼ０になっている。時間次数「１２」は、１０極のマグネットの界磁力のバラツキによるものである。マグネットとして、上述したように、かまぼこ型のマグネットを使用することにより、界磁力のバラツキによるコギングトルクも１．４まで低減できている。時間次数「１０」は、１２スロットのステータの各ティースのバラツキによるものである。モールド成形後の切削加工により内径真円度を向上させた結果、ティースのバラツキによるコギングトルクも２．６まで低減できている。
【００６５】
時間次数「０」は、ＤＣ成分であり、いわゆるロストルク（回転数がほぼ零のとき発生する摩擦トルク）である。ロストルクも２６．３ｍＮｍと低減できているので、ステアリングから手を離した場合でも、ステアリングが直進方向に戻ろうとする復元力に対して、ロストルクの方が小さいため、ステアリングの復元性が向上する。
【００６６】
以上のように、各コギングトルク成分を低減できた結果、図４（Ａ）に示すように、コギングトルクは、９ｍＮｍまで低減できている。ＥＰＳモータの最大トルクは４．５Ｎｍであるため、コギングトルクは０．２％（＝９ｍＮｍ／４．５Ｎｍ）（定格の３／１０００以下）と小さくできてる。また、ロストルクも、０．５７％（＝２６．３ｍＮｍ／４．５Ｎｍ）と小さくできている。
【００６７】
本実施例のＥＰＳモータ１００は、車載のバッテリー（例えば出力電圧１２Ｖ）を電源とするモータである。ＥＰＳモータ１００の取り付け位置は、ステアリングの近傍やステアリングの回転力を車輪に伝達するラック＆ピニオンギアのラックの近傍に配置される。従って、取り付け位置の制限から小型化する必要がある。その一方では、ステアリングをパワーアシストするために大トルク（例えば、４．５Ｎｍ）を必要とする。
【００６８】
必要とされるトルクをＡＣ１００Ｖを電源とするＡＣサーボモータで出力しようとすると、モータ電流は５Ａ程度でよい。しかし、本実施例のようにＤＣ１４ＶをＤＣ／ＡＣ変換した１４Ｖの交流で駆動する場合、同じ程度の体積で、同じ程度のトルクを出力するためには、モータ電流を７０Ａ〜１００Ａとする必要がある。このような大電流を流すため、ステータコイル１１４の直径は１．６φと大径とする必要がある。このとき、ステータコイル１１４の巻回数は、１４ターン（Ｔ）としている。ステータコイル１１４の巻回数は、ステータコイル１１４の線径にもよるが、例えば、９〜２１Ｔである。ステータコイル１１４の直径は１．８φとしたとき、ターン数は９Ｔとなる。ここで、１．８φのコイルに対して、１．６φのコイルを巻回した方が占積率を、例えば、７５％まで向上することができる。占積率を大きくできるため、導体の電流密度を相対的に小さくできる。その結果、銅損を低減でき、モータの温度上昇を抑え、さらに、回転数−トルク特性を向上できる。なお、最近の車両では、４２Ｖのバッテリーを搭載する電動車両などがあるが、この場合、モータ電流を小さくすることができるため、ステータコイル１１４の巻回数は２０〜３０Ｔとなる。
【００６９】
隣接するティース１１２Ｔにおいて、ティース１１２Ｔの先端（ロータ１３０と面する側）の拡大部の間隔Ｗ１（例えば、ティース１１２Ｔ（Ｕ１−）とティース１１２Ｔ（Ｗ１−）の先端の拡大部の間隔Ｗ１（最も周方向に近接する部位の周方向間隔））は、１ｍｍとしている。このように、ティースの間隔を狭くすることにより、コギングトルクを低減することができる。しかも、モータに振動が加えられたとしても、間隔Ｗ１よりもステータコイル１１４の線形が太いため、ティースの間から、ロータ側にステータコイル１１４が抜け落ちることを防止できる。隣接するティースの間隔Ｗ１は、例えば、ステータコイル１１４の線径以下の０．５ｍｍ〜１．５ｍｍが好適である。このように、本実施例では、隣接するティースの間隔Ｗ１を、ステータコイル１１４の線径以下としている。
【００７０】
次に、図５及び図６を用いて、本実施例の電動パワーステアリング用モータにおけるステータコイルの結線関係について説明する。
【００７１】
図５は、本実施例の電動パワーステアリング用モータにおけるステータコイルの結線図である。図６は、本実施例の電動パワーステアリング用モータにおけるステータコイルの結線状態を示す側面図である。なお、図６は、図１のＢ−Ｂ矢視図である。また、図２と同一符号は、同一部分を示している。
【００７２】
図５において、コイルＵ１＋は、図２に示したステータコイル１１２Ｔ（Ｕ１＋）を示している。コイルＵ１−，Ｕ２＋，Ｕ２−，Ｖ１＋，Ｖ１−，Ｖ２＋，Ｖ２−，Ｗ１＋，Ｗ１−，Ｗ２＋，Ｗ２−も、それぞれ、図２に示したステータコイル１１２Ｔ（Ｕ１−），…，１１２Ｔ（Ｗ２−）を示している。
【００７３】
本実施例のステータコイルは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相を、デルタ（Δ）結線としている。また、各相は、それぞれ並列回路を構成している。すなわち、Ｕ相について見ると、コイルＵ１＋とコイルＵ１−の直列回路に対して、コイルＵ２＋とコイルＵ２−の直列回路を並列接続している。ここで、コイルＵ１＋とコイルＵ１−とは、前述したように、１本の線を連続的に巻回してコイルを構成している。また、Ｖ相，Ｗ相についても、同様である。
【００７４】
結線方法は、スター結線でも可能であるが、デルタ結線とすることにより、スター結線に比べて端子電圧を低くすることができる。例えば、Ｕ相の直並列回路の両端電圧をＥとするとき、端子電圧はＥであるが、スター結線では、√３Ｅとなる。端子電圧を低くできるため、コイルのターン数を大きくでき、線径の細い線を使用できる。また、並列回路とすることにより、４コイルが直列の場合に比べて、各コイルに流す電流を小さくできる点からも、線径の細い線を使用することができるので、占積率を高くすることができ、また、曲げやすく、製作性も良好となる。
【００７５】
次に、図５及び図６を用いて、結線リングによる３相及び各相毎の結線方法について説明する。
【００７６】
図５に示すように、コイルＵ１−，Ｕ２−，Ｖ１＋，Ｖ２＋は、結線リングＣＲ（ＵＶ）により接続される。コイルＶ１−，Ｖ２−，Ｗ１＋，Ｗ２＋は、結線リングＣＲ（ＶＷ）により接続される。コイルＵ１＋，Ｕ２＋，Ｗ１−，Ｗ２−は、結線リングＣＲ（ＵＷ）により接続される。以上のように結線すれば、３相デルタ結線とすることができる。
【００７７】
そこで、図６に示すように、３つの結線リングＣＲ（ＵＶ），ＣＲ（ＶＷ），ＣＲ（ＵＷ）を用いる。結線リングＣＲ（ＵＶ），ＣＲ（ＶＷ），ＣＲ（ＵＷ）は、大電流を流すことができるように、バスバータイプの結線板を円弧状に曲げ加工して用いている。各結線リングは、同一形状を有している。例えば、結線リングＣＲ（ＵＶ）は、小半径の円弧と、大半径の円弧を接続した形状となっている。他の結線リングＣＲ（ＶＷ），ＣＲ（ＵＷ）も同一構成である。これらの結線リングＣＲ（ＵＶ），ＣＲ（ＶＷ），ＣＲ（ＵＷ）は、周方向に１２０度ずらした状態で、ホルダＨ１，Ｈ２，Ｈ３により保持されている。結線リングＣＲとホルダＨ１，Ｈ２，Ｈ３は、コイルエンド部と共にモールド材によってモールドされる。
【００７８】
一方、図６において、ステータコイル端部Ｔ（Ｕ１＋）は、ティース１１２Ｔ（Ｕ１＋）に巻回されたステータコイル１１４（Ｕ１＋）の一方の端部である。ステータコイル端部Ｔ（Ｕ１−）は、ティース１１２Ｔ（Ｕ１−）に巻回されたステータコイル１１４（Ｕ１−）の一方の端部である。ステータコイル１１４（Ｕ１＋）とステータコイル１１４（Ｕ１−）とは、前述したように、１本の線で連続的にコイルを形成しているため、２つのコイル１１４（Ｕ１＋），１１４（Ｕ１−）に対して、２つの端部Ｔ（Ｕ１＋），Ｔ（Ｕ１−）が存在する。ステータコイル端部Ｔ（Ｕ２＋），Ｔ（Ｕ２−），Ｔ（Ｖ１＋），Ｔ（Ｖ１−），Ｔ（Ｖ２＋），Ｔ（Ｖ２−），Ｔ（Ｗ１＋），Ｔ（Ｗ１−），Ｔ（Ｗ２＋），Ｔ（Ｗ２−）は、それぞれ、ステータコイル１１４（Ｕ２＋），…，（Ｗ２＋）の一方の端部である。
【００７９】
ステータコイル端部Ｔ（Ｕ１−），Ｔ（Ｕ２−），Ｔ（Ｖ１＋），Ｔ（Ｖ２＋）は、結線リングＣＲ（ＵＶ）により接続され、これにより、図５に示したコイルＵ１−，Ｕ２−，Ｖ１＋，Ｖ２＋の結線リングＣＲ（ＵＶ）による接続が行われる。ステータコイル端部Ｔ（Ｖ１−），Ｔ（Ｖ２−），Ｔ（Ｗ１＋），Ｔ（Ｗ２＋）は、結線リングＣＲ（ＶＷ）により接続され、これにより、図５に示したコイルＶ１−，Ｖ２−，Ｗ１＋，Ｗ２＋の結線リングＣＲ（ＶＷ）による接続が行われる。ステータコイル端部Ｔ（Ｗ１−），Ｔ（Ｗ２−），Ｔ（Ｕ１＋），Ｔ（Ｕ２＋）は、結線リングＣＲ（ＵＷ）により接続され、これにより、図５に示したコイルＵ１＋，Ｕ２＋，Ｗ１−，Ｗ２−の結線リングＣＲ（ＵＷ）による接続が行われる。
【００８０】
次に、図７を用いて、ステータ１１０の他の構成例について説明する。図７は、図１のＡ−Ａ矢視図である。なお、図２と同一符号は、同一部分を示している。
【００８１】
図２に示したステータ１１０においては、ステータコア１１２は、円環状のバックコア１１２Ｂと、このバックコア１１２Ｂとは分離して構成された複数のティース１１２Ｔとか構成されている。それに対して、本例では、１２個のＴ字形状のティース一体型分割バックコア１１２（Ｕ１＋），１１２（Ｕ１−），１１２（Ｕ２＋），１１２（Ｕ２−），１１２（Ｖ１＋），１１２（Ｖ１−），１１２（Ｖ２＋），１１２（Ｖ２−），１１２（Ｗ１＋），１１２（Ｗ１−），１１２（Ｗ２＋），１１２（Ｗ２−）から構成されている。すなわち、図２における円環状のバックコア１１２Ｂは、周方向に１２分割された形状となっている。そして、この分割されたバックコアの部分に、それぞれティースが一体型となった形状となっている。ティース一体型分割バックコア１１２（Ｕ１＋），…，１１２（Ｗ２−）は、それぞれ、珪素鋼板などの磁性体の薄板をプレス成形により打ち抜き、それを積層した構成となっている。なお、ロータ１３０の構成は、図２と同様である。
【００８２】
ティース一体型分割バックコア１１２（Ｕ１＋），…，１１２（Ｗ２−）のティース部には、図２と同様に、それぞれ独立した１２個のティースそれぞれのティース１１２Ｔ（Ｕ１＋），…，１１２Ｔ（Ｗ２−）には、ステータコイル１１４（Ｕ１＋），１１４（Ｕ１−），１１４（Ｕ２＋），１１４（Ｕ２−），１１４（Ｖ１＋），１１４（Ｖ１−），１１４（Ｖ２＋），１１４（Ｖ２−），１１４（Ｗ１＋），１１４（Ｗ１−），１１４（Ｗ２＋），１１４（Ｗ２−）が集中巻で巻回されている。ステータコイル１１４（Ｕ１＋），…，１１４（Ｗ２−）の巻回方向等は、図２と同様である。
【００８３】
ティース一体型分割バックコア１１２（Ｕ１＋），…，１１２（Ｗ２−）に、それぞれ、ステータコイル１１４（Ｕ１＋），…，１１４（Ｗ２−）を巻回する。次に、ティース一体型分割バックコア１１２（Ｕ１＋），…，１１２（Ｗ２−）の周方向の端面に形成された凹部と嵌合形状の凸部とを圧入して、ステータ１１０の組立が完了する。次に、バックコア１１２Ｂの外周側の複数箇所をフレーム１５０の内周側に圧入した状態で、ステータコア１１２とステータコイル１１４とを熱硬化性樹脂ＭＲにより一体モールド成形し、ステータSubAssy を構成する。尚、本実施例では、ステータコア１１２にステータコイル１１４を組み込んだものを、フレーム１５０に圧入した状態で、ステータコア１１２とステータコイル１１４とを一体モールドする場合について説明したが、ステータコア１１２にステータコイル１１４を組み込んだ状態で、ステータコア１１２とステータコイル１１４とを一体モールドし、その後、ステータコア１１２をフレーム１５０に圧入してもよい。
【００８４】
モールド材によるモールド成形にあたっては、ステータコア１１２と、ステータコア１１２の軸方向端部から軸方向に突出するステータコイル１１４のコイルエンド部を、図示省略した治具とフレーム１５０によって囲むように、図示省略した治具を、ステータコア１１２とステータコア１１２とフレーム１５０からなる構造体に対して取り付け、図示省略した治具とフレーム１５０によって囲まれている中に流体状のモールド材を注入し、コイルエンド部，ステータコア１１２の隙間，ステータコイル１１４の隙間，ステータコア１１２とステータコイル１１４との間の隙間及びステータコア１１２とフレーム１５０との間の隙間にモールド材を充填し、モールド材を固化させ、モールド材が固化したら、図示省略した治具を取り外す。
【００８５】
モールド成形したステータSubAssyの内周面，すなわち、ティース一体型分割バックコア１１２（Ｕ１＋），…，１１２（Ｗ２−）のティース部の先端部であって、ロータ１３０と径方向に対向する面側には切削加工が施されている。これにより、ステータ１１０とロータ１３０とのギャップのバラツキを低減して、ステータ１１０の内径真円度をさらに向上させている。また、モールド成形により一体化することにより、モールドしない場合に比べて、ステータコイル１１４に通電することにより発生する熱の放熱性をよくすることができる。また、モールド成形することにより、ステータコイルやティースの振動を防止することもできる。また、モールド成形した後、内径を切削加工することにより、内径真円度に基づくコギングトルクを低減することができる。コギングトルクを低減することにより、ステアリングの操舵感を向上することができる。
【００８６】
フレーム１５０の内側には凸部１５０Ｔが形成されている。バックコア１１２Ｂの外周には、凸部１５０Ｔと対応するように凹部１１２ＢＯ２が形成されている。凸部１５０Ｔと凹部１１２ＢＯ２は、相互に異なる曲率を有して係合しあう係合部ＩＰを構成しており、軸方向に連続して形成されかつ周方向に間隔をあけて８個設けられている。係合部は圧入部を兼ねている。すなわちフレーム１５０にステータコア１１２を固定する場合、係合部の凸部１５０Ｔの突端面と凹部１１２ＢＯ２の底面とが圧接するように、フレーム１５０の凸部１５０Ｔにバックコア１１２Ｂの凹部１１２ＢＯ２を圧入する。このように、本実施例は、部分圧入によってフレーム１５０にステータコア１１２を固定している。この圧入によって、フレーム１５０とステータコア１１２との間には微細な空隙が形成される。本実施例では、ステータコア１１２とステータコイル１１４とをモールド材ＭＲによってモールドする際、フレーム１５０とステータコア１１２との間に形成された空隙にモールド材ＲＭを同時に充填している。また、係合部は、フレーム１５０に対してステータコア１１２が周方向に回転することを防止するための回り止め部を兼ねている。
【００８７】
このように、本実施例では、フレーム１５０にステータコア１１２を部分的に圧入しているので、フレーム１５０とステータコア１１２との間のすべりを大きくしかつ剛性を小さくできる。これにより、本実施例では、フレーム１５０とステータコア１１２との間における騒音の減衰効果を向上させることができる。また、本実施例では、フレーム１５０とステータコア１１２との間の空隙にモールド材を充填しているので、騒音の減衰効果をさらに向上させることができる。
【００８８】
なお、凸部１５０Ｔと凹部１１２ＢＯ２とは非接触として、両者は回り止めとしてのみ用い、この凸部１５０Ｔと凹部１１２ＢＯ２の部分以外のフレーム１５０の内周面に対してバックコア１１２Ｂの外周面を圧入するように構成してもよいものである。
【００８９】
次に、図８を用いて、本実施例の電動パワーステアリング用モータを用いた電動パワーステアリングのシステム構成について説明する。
【００９０】
図８は、本実施例の電動パワーステアリング用モータを用いた電動パワーステアリングの構成を示すシステム構成図である。
【００９１】
ステアリングＳＴを回転させると、その回転駆動力は、ロッドＲＯを介して、マニュアルステアリングギアＳＴＧにより減速して、左右のタイロッドＴＲ１，Ｔ２に伝達し、左右の車輪ＷＨ１，ＷＨ２に伝達され、左右の車輪ＷＨ１，ＷＨ２を舵取りする。
【００９２】
本実施例によるＥＰＳモータ１００は、マニュアルステアリングギアＳＴＧの近傍に取り付けられており、ギアＧＥを介して、その駆動力をマニュアルステアリングギアＳＴＧに伝達する。ロッドＲＯには、トルクセンサＴＳが取り付けられており、ステアリングＳＴに与えられた回転駆動力（トルク）を検出する。制御装置２００は、トルクセンサＴＳの出力に基づいて、ＥＰＳモータ１００の出力トルクが目標トルクとなるようにモータ１００への通電電流を制御する。制御装置２００及びＥＰＳモータ１００の電源は、バッテリーＢＡから供給される。
【００９３】
なお、以上の構成は、ＥＰＳモータをラック＆ピニオンギアの近傍に備えるラック型のパワーステアリングであるが、ステアリングの近傍にＥＰＳモータを備えるコラム型のパワーステアリングに対しても、本実施例のＥＰＳモータ１００は同様に適用できるものである。
【００９４】
次に、図９を用いて、本実施例の電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の構成について説明する。
【００９５】
図９は、本実施例の電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
【００９６】
制御装置２００は、インバータとして機能するパワーモジュール２１０と、パワーモジュール２１０を制御する制御モジュール２２０とを備えている。バッテリーＢＡからの直流電圧は、インバータとして機能するパワーモジュール２１０によって３相交流電圧に変換され、ＥＰＳモータ１００のステータコイル１１４に供給される。
【００９７】
制御モジュール２２０の中のトルク制御２２１は、トルクセンサＴＳによって検出されたステアリングＳＴのトルクＴｆと、目標トルクＴｓとからトルクＴｅを算出し、これにＰＩ制御（Ｐ：比例項、Ｉ：積分項）等によってトルク指令，即ち、電流指令Ｉｓとロータ１３０の回転角θ１を出力する。
位相シフト回路２２２は、エンコーダＥよりのパルス，即ち、回転子の位置情報θを、トルク制御回路（ＡＳＲ）２２１からの回転角θ１の指令に応じて位相シフトして出力する。正弦波・余弦波発生器２２２３は、ロータ１３０の永久磁石磁極の位置を検出するレゾルバ１５６と、位相シフト回路２２２からの位相シフトされた回転子の位置情報θに基づいて、ステータコイル１１４の各巻線（ここでは３相）の誘起電圧を位相シフトした正弦波出力を発生する。位相シフト量は、零の場合でもよい。
【００９８】
２相−３相変換回路２２４は、トルク制御回路（ＡＳＲ）２２１からの電流指令Ｉｓと正弦波・余弦波発生器２２３の出力に応じて、各相に電流指令Ｉｓａ，Ｉｓｂ，Ｉｓｃを出力する。各相はそれぞれ個別に電流制御系（ＡＣＲ）２２５Ａ，２２５Ｂ，２２５Ｃを持ち、電流指令Ｉｓａ，Ｉｓｂ，Ｉｓｃと電流検出器ＣＴからの電流検出信号Ｉｆａ，Ｉｆｂ，Ｉｆｃに応じた信号を、インバータ２１０に送って各相電流を制御する。この場合、各相合成の電流は、界磁磁束に直角，あるいは位相シフトした位置に常に形成される。
【００９９】
なお、以上の説明は、１０極１２スロットのＥＰＳモータについて説明したものであるが、次に、図３に左斜め斜線を施した８極９スロットと１０極９スロットのＥＰＳモータについて説明する。
【０１００】
６極９スロットのＡＣモータに対して、８極９スロットと１０極９スロットのモータは、磁石磁束の利用率が高くできる。すなわち、６極９スロットのＡＣモータにおける磁石磁束の利用率（ｋw・ｋs）は、前述したように、「０．８３」となる。一方、８極９スロットと１０極９スロットのモータでは、巻線係数ｋwは０．９５であり、スキュー係数ｋsは１．００であるので、磁石磁束の利用率（ｋw・ｋs）は、「０．９４」となる。したがって、本実施例の８極９スロットと１０極９スロットのモータでは、磁石磁束の利用率（ｋw・ｋs）を高くすることができる。
【０１０１】
また、コギングトルクの周期は、極数Ｐとスロット数Ｓの最小公倍数となるため、６極９スロットのＡＣモータにおけるコギングトルクの周期は、「１８」となり、８極９スロットと１０極９スロットのモータでは、「７２」とできるため、コギングトルクを低減することができる。
【０１０２】
さらに、内径真円度の誤差によるコギングトルクも小さくできるものである。すなわち、６極９スロットのＡＣモータにおける内径真円度の誤差によるコギングトルクを、「３．７」とすると、８極９スロットと１０極９スロットのモータでは、「１．４」とできるため、内径真円度の誤差によるコギングトルクを低減することができる。さらに、モールド成形したステータSubAssyの内径を切削加工して、内径真円度を向上させる結果、さらに、内径真円度の誤差によるコギングトルクを低減することができる。
【０１０３】
なお、８極９スロットと１０極９スロットのモータにおいては、図５において説明したような１０極１２スロットのＥＰＳモータのように、例えば、Ｕ相について見ると、コイルＵ１＋とコイルＵ１−の直列回路に対して、コイルＵ２＋とコイルＵ２−の直列回路を並列接続する構成はとりえず、コイルＵ１＋，コイルＵ１−，コイルＵ２＋，コイルＵ２−を直列接続する必要がある。
【０１０４】
次に、図１０〜図１６を用いて、本実施例の電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の構造について説明する。
【０１０５】
図１０は、本実施例の電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の構造を示す分解斜視図である。
【０１０６】
図１０に示すように、モータ制御装置２００は、パワーモジュール２１０と、制御モジュール２２０と、導体モジュール２３０と、ケース２４０と、シールドカバー２５０とを備えている。
【０１０７】
パワーモジュール２１０は、メタル基板の上に絶縁物を介して配線パターンが形成され、その上に、図９を用いて説明したＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）などの半導体スイッチング素子ＳＳＷが取り付けられている。パワーモジュール２１０には、複数のリードフレーム２１０ＬＦの一端が半田付けにより固定されている。リードフレーム２１０ＬＦは、パワーモジュール２１０と制御モジュール２２０を電気的に接続するために用いられる。
【０１０８】
制御モジュール２２０は、ＰＣＢ基板の上にＣＰＵやドライバ回路などが取り付けられている。図示の状態では、基板の下側の面に、ＣＰＵやドライバ回路などが取り付けられている。また、制御モジュール２２０には、信号コネクタ２２０Ｃが取り付けられている。
【０１０９】
導体モジュール２３０は、電力線となるバスバー２３０Ｂがモールドにより一体成形されており、同時に、モータにモータ電流を供給する端子であるモータコネクタ２３０ＳＣや、バッテリーから電力が供給される電源コネクタ２３０ＰＣも一体成形されている。また、導体モジュール２３０には、リレー・コイル・コンデンサなどのパーツ２３０Ｐが予め取り付けられている。パーツ２３０Ｐの端子と、バスバー２３０ＢとはＴＩＧ溶接（アーク溶接）により固定されている。
【０１１０】
ケース２４０は、アルミ製である。組立時には、ケース２４０の中に、パワーモジュール２１０及び導体モジュール２３０が、それぞれ、ネジ止めされる。次に、パワーモジュール２１０及び導体モジュール２３０の上の位置に、制御モジュール２２０が同じくネジ止めされる。そして、リードフレーム２１０ＬＦの多端が制御モジュール２２０の端子と半田付けされる。最後に、シールドカバー２５０をネジ止めすることにより、モータ制御装置２００が製造される。
【０１１１】
図１１は、本発明の一実施例による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の回路構成を示す回路図である。なお、図１０と同一符号は、同一部分を示している。
【０１１２】
モータ制御装置２００は、パワーモジュール２１０と、制御モジュール２２０と、導体モジュール２３０とを備えている。
【０１１３】
導体モジュール２３０は、電力線となるバスバー２３０Ｂがモールドにより一体成形されている。図中、太い実線部分は、バスバーを示している。導体モジュール２３０においては、コモンフィルタＣＦ，ノーマルフィルタＮＦ，コンデンサＣＣ１，ＣＣ２，リレーＲＹ１が、電源であるバッテリＢＡとパワーモジュール２１０のＩＧＢＴなどの半導体スイッチング素子ＳＳＷのコレクタ端子を接続するバスバーに、図示のように接続されている。
【０１１４】
また、図中、二重丸で示す部分は、溶接接続部を示している。例えば、コモンフィルタＣＦの４個の端子は、バスバーの端子に溶接により接続されている。また、ノーマルフィルタＮＦの２個の端子，セラミックコンデンサＣＣ１，ＣＣ２のそれぞれ２個の端子，リレーＲＹ１の２個の端子も、それぞれ、バスバーの端子に溶接により接続されている。コモンフィルタＣＦ及びノーマルフィルタＮＦは、ラジオノイズを防止するために設置されている。
【０１１５】
また、パワーモジュール２１０からモータ１００にモータ電流が供給される配線にもバスバーを用いている。リレーＲＹ２，ＲＹ３は、パワーモジュール２１０からモータ１００に至るバスバー配線に、それぞれ溶接により接続されている。リレーＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ３は、モータの異常時、制御モジュールの異常時等において、モータへの通電を遮断するフェールセーフのために用いられている。
【０１１６】
制御モジュール２２０は、ＣＰＵ２２２及びドライバ回路２２４を備えている。ＣＰＵ２２２は、トルクセンサＴＳによって検出されたトルクや、レゾルバ１５６によって検出されたモータ１００の回転位置に基づいて、パワーモジュール２１０の半導体スイッチング素子ＳＳＷをオンオフ制御する制御信号を、ドライバ回路２２４に出力する。ドライバ回路２２４は、ＣＰＵ２２２から供給される制御信号に基づいて、パワーモジュール２１０の半導体スイッチング素子ＳＳＷをオンオフ駆動する。パワーモジュール２１０からモータに供給されるモータ電流は、モータ電流検出抵抗（シャント抵抗）ＤＲ１，ＤＲ２によって検出され、増幅器ＡＰ１，ＡＰ２によってそれぞれ増幅された上、ＣＰＵ２２２に入力する。ＣＰＵ２２２は、モータ電流が目標値となるようにフィードバック制御する。ＣＰＵ２２２は、外部のエンジンコントロールユニットＥＣＵ等とＣＡＮ等により接続されており、情報の授受を行える構成となっている。
【０１１７】
ここで、図中、△印は、リードフレームを用いて半田付けにより接続された部分を示している。リードフレームを用いることにより応力を緩和する構造としている。リードフレームの形状等については、図１５を用いて後述する。制御モジュール２２０と、パワーモジュール２１０若しくは導体モジュール２３０との電気的接続部には、リードフレームを用いた半田付け接続が用いられている。
【０１１８】
パワーモジュール２１０は、ＩＧＢＴなどの６個の半導体スイッチング素子ＳＳＷを備えている。半導体スイッチング素子ＳＳＷは、３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各相毎に、上アームと下アームにそれぞれ直列されている。ここで、図中、×印は、ワイヤボンディングにより接続した電気的接続部を示している。すなわち、パワーモジュール２１０から導体モジュール２３０のバスバーを介して、モータ１００にモータ電流が供給されるが、この電流は、例えば、１００Ａの大電流である。そこで、大電流を流すことができ、しかも、応力を緩和できる構造として、ワイヤボンディングにより接続している。この詳細については、図１６を用いて後述する。また、半導体スイッチング素子ＳＳＷに対する電源供給ライン及びアースラインもワイヤボンディング接続されている。
【０１１９】
次に、図１２を用いて、本実施例の電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の導体モジュール２３０の構造について説明する。
【０１２０】
図１２は、本実施例の電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の導体モジュールの構造を示す底面斜視図である。なお、図１０及び図１１と同一符号は、同一部分を示している。図１２は、図１０に示した導体モジュール２３０を底面側から見た状態を示している。
【０１２１】
導体モジュール２３０は、モールド成形されており、予め、コモンフィルタＣＦ，ノーマルフィルタＮＦ，コンデンサＣＣ１，ＣＣ２，リレーＲＹ１、ＲＹ２，ＲＹ３などの電気部品の端子を挿入するための孔が形成されている。それらの位置に電気部品を配置し、図示の底面側において、電機部品の端子とバスバーの端子を溶接接続する。
【０１２２】
図１３は、本実施例の電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の構造を示す斜視図である。なお、図１０〜図１２と同一符号は、同一部分を示している。
【０１２３】
図１３は、ケース２４０の中に、パワーモジュール２１０と、導体モジュール２３０とを取り付けた状態を示しており、制御モジュール２２０は未取り付け状態を示している。
【０１２４】
導体モジュール２３０は、複数のバスバーＢＢ１，ＢＢ２，ＢＢ３，ＢＢ４，ＢＢ５，ＢＢ６，ＢＢ７がモールド成形されている。バスバーの端子と、図１１で説明したコモンフィルタＣＦ，ノーマルフィルタＮＦ，コンデンサＣＣ１，ＣＣ２，リレーＲＹ１、ＲＹ２，ＲＹ３などの電気部品の端子は、溶接により接続される。
【０１２５】
パワーモジュール２１０には、複数の半導体スイッチング素子ＳＳＷが取り付けられている。パワーモジュール２１０と導体モジュール２３０の間は、５カ所において、ワイヤボンディングＷＢ１，ＷＢ２，ＷＢ３，ＷＢ４，ＷＢ５によって電気的に接続されている。一つのワイヤボンディングＷＢ１についてみると、例えば、直径５００μｍのアルミワイヤを５本並列に接続している。
【０１２６】
パワーモジュール２１０と導体モジュール２３０は、同一平面上に、対向して配置している。すなわち、パワーモジュール２１０は、ケース２４０の一方の側に配置し、導体モジュール２３０は、ケース２４０の他方の側に配置している。したがって、ワイヤボンディングの作業が容易に行うことができる。
【０１２７】
図１４は、本実施例の電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の断面図である。図１３のＸ１−Ｘ１位置における断面構造を示している。なお、図１０〜図１３と同一符号は、同一部分を示している。
【０１２８】
アルミケース２４０の内部底面には、パワーモジュール２１０と、導体モジュール２３０とが、それぞれネジ止めされている。導体モジュール２３０は、図１１で説明したように、各電気部品が配置され、バスバーと溶接された状態で一体モジュールとなったものが、ネジ止めされる。その後、パワーモジュール２１０と、導体モジュール２３０との電気的接続部は、ワイヤボンディングＷＢにより接続される。
【０１２９】
パワーモジュール２１０には、リードフレームＬＦの下端が半田接合により固定されている。この状態で、その上に、制御モジュール２２０を載置し、リードフレームＬＦの多端を制御モジュール２２０の端子に半田接合により固定する。制御モジュール２２０は、ケース２４０にネジ止めされる。その後、ケース２４０の上端に、シールドカバー２５０がネジ止めされる。
【０１３０】
図１５は、本実施例の電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の要部断面図である。なお、図１４と同一符号は、同一部分を示している。
【０１３１】
図１５は、パワーモジュール２１０と、導体モジュール２３０との接続部の詳細構造を示している。
【０１３２】
パワーモジュール２１０は、半導体スイッチング素子ＳＳＷが実装されており、その放熱のために、メタル基板ＭＰ（例えば、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ））を用いている。メタル基板ＭＰと、ケース２４０の間には、熱伝導グリースＨＣＧを介在させ、半導体スイッチング素子ＳＳＷにて発生する熱を、メタル基板ＭＰ−熱伝導グリースＨＣＧを介して、アルミ製のケース２４０から放熱する構造としている。メタル基板ＭＰの上には、絶縁膜ＩＭを介して、配線パターンＷＰが形成されている。絶縁膜ＩＭは、低弾性絶縁層を用いている。配線パターンＷＰは、厚さ１７５μｍの銅（Ｃｕ）箔をエッチングによりパターニングしている。配線パターンＷＰの上には、導体モジュール２３０との電気的接続に用いるアルミパッドＰＤが形成されている。アルミパッドＰＤの裏面には、ニッケルメッキ膜が形成されている。
【０１３３】
一方、導体モジュール２３０は、バスバーＢＢがモールド成形されている。バスバーＢＢの端部で、パワーモジュール２１０との接続部の表面には、ニッケルメッキ膜が形成されている。
【０１３４】
そして、パワーモジュール２１０のバスバーＢＢと、導体モジュール２３０のアルミパッドＰＤの間が、アルミワイヤにより、ワイヤボンディングＷＢにより接続されている。
【０１３５】
上述したように、導体モジュール２３０の基板としてメタル基板を用いているため、線膨張係数が大きく、導体モジュール２３０の温度変化に伴って、膨張収縮を繰り返すため、パワーモジュール２１０との電気的接続部にはストレスが掛かる。パワーモジュール２１０と、導体モジュール２３０との間には、大電流（例えば、１００Ａ）が流れるため、バスバーのような導体を用いて接続するのが好ましいが、そうすると、熱ストレスによって接合部の剥離が生じる恐れがある。それに対して、本実施例のように、可逆変化しやすいアルミワイヤを用いることにより、導体モジュール２３０の熱変形はアルミワイヤによって吸収され、電気的接合部にストレスが掛かることを防止でき、ストレスフリーとすることができる。但し、大電流を流すことができるようにするため、アルミワイヤは例えば、直径５００μｍの物を５本並列接続している。
【０１３６】
配線パターンとしては、厚さ１７５μｍの銅（Ｃｕ）箔をエッチングによりパターニングしたものを用いているが、例えば、厚さ１０５μｍ〜２００μｍの範囲のものを用いることにより、抵抗値を小さくでき、大電流が流れても発熱量を小さくすることができる。さらに、好ましくは、配線パターンとしては、厚さ１４５μｍ〜１７５μｍの範囲のものを用いる。１４５μｍ以上とすることにより、１０５μｍの場合に対して、抵抗値を小さくでき、大電流に対する発熱量を小さくできる。また、厚さ２００μｍの銅箔をエッチングによりパターニングする場合、パターンピッチは大きくなり、小さなチップ抵抗やチップコンデンサを載置できなくなる場合も生じるが、１７５μｍ以下とすることにより、小さなチップ部品も用いることができる。
【０１３７】
図１６は、本実施例の電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の要部断面図である。なお、図１４と同一符号は、同一部分を示している。
【０１３８】
パワーモジュール２１０と、制御モジュール２２０とは、リードフレームＬＦにより接続される。リードフレームＬＦは、例えば、厚さ０．１５ｍｍの黄銅板材を用い、その形状は、図示するように、その途中において、屈折部を有するものとしている。上述したように、パワーモジュール２１０の基板として、メタル基板ＭＰを用いているため、熱ストレスによりパワーモジュール２１０と制御モジュール２２０の電気的接合部に熱ストレスが掛かるのを防止するために、上述するリードフレームＬＦを用いている。パワーモジュール２１０とリードフレームＬＦの一端、及び制御モジュール２２０とリードフレームＬＦの他端は、半田付けされている。かかる構造により、信号ライン接続をストレスフリーとすることができる。
【０１３９】
次に、図１７を用いて、本実施例の電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の他の構造について説明する。  
図１７は、本実施例の電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の他の構造を示す斜視図である。なお、図１０〜図１６と同一符号は、同一部分を示している。
【０１４０】
本実施例の構造は、基本的には、図１０，図１２に示したものと同様である。また、回路構成は、図１１に示したものと同様である。図１７は、ケース２４０の中に、パワーモジュール２１０と、導体モジュール２３０Ａとを取り付けた状態を示しており、制御モジュール２２０は未取り付け状態を示している。
【０１４１】
本例では、導体モジュール２３０Ａの形状が、図１３に示した導体モジュール２３０とは多少異なっている。すなわち、図１３の導体モジュール２３０は、平面形状が長方形である野に対して、導体モジュール２３０Ａは、Ｌ字形状となっている。そして、符号Ｙ１部においては、電解コンデンサやセラミックコンデンサの端子を溶接により、バスバーに接続固定している。他の符号Ｙ２部においては、図１３と同様に、リレー，ノーマルフィルター，コモンフィルターの端子を、ＴＩＧ溶接（アーク溶接）により、バスバーに接続固定している。
【０１４２】
以上説明したように、本実施例によれば、パワーモジュール２１０と導体モジュール２３０の間の接続は溶接により行い、制御モジュール２２０とパワーモジュール２１０の間の接続は半田により行うようにしている。これにより、大電流が流れる部分では溶接接続して、半田接続した場合の熔解を防止して、信頼性を上げることができる。また、他の箇所は半田接続することにより、製造性を向上できる。
【０１４３】
また、パワーモジュール２１０と導体モジュール２３０の間の接続は、ワイヤボンディングにより接続することにより、大電流ラインに対する応力を緩和することができ、さらに、複数本のワイヤを並列接続することにより、大電流を流すことができる。
【０１４４】
さらに、パワーモジュール２１０と導体モジュール２３０は、同一平面上に、対向して配置している。すなわち、パワーモジュール２１０は、ケース２４０の一方の側に配置し、導体モジュール２３０は、ケースの他方の側に配置している。したがって、ワイヤボンディングの作業が容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明の一実施例による電動パワーステアリング用モータの構成を示す横断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】ＡＣモータの極数Ｐとスロット数Ｓの関係の説明図である。
【図４】本発明の一実施例による電動パワーステアリング用モータにおけるコギングトルクの実測値の説明図である。
【図５】本発明の一実施例による電動パワーステアリング用モータにおけるステータコイルの結線図である
【図６】本発明の一実施例による電動パワーステアリング用モータにおけるステータコイルの結線状態を示す側面図である。
【図７】他のステータ構成を示す図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図８】本発明の一実施例による電動パワーステアリング用モータを用いた電動パワーステアリングの構成を示すシステム構成図である。
【図９】本発明の一実施例による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の一実施例による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の構造を示す分解斜視図である。
【図１１】本発明の一実施例による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の回路構成を示す回路図である。
【図１２】本発明の一実施例による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の導体モジュールの構造を示す底面斜視図である。
【図１３】本発明の一実施例による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の構造を示す斜視図である。
【図１４】本発明の一実施例による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の断面図である。
【図１５】本発明の一実施例による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の要部断面図である。
【図１６】本発明の一実施例による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の要部断面図である。
【図１７】本発明の一実施例による電動パワーステアリング用モータを制御する制御装置の他の構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１４６】
１００…電動パワーステアリング用モータ
１１０…ステータ
１１２…ステータコア
１１２Ｔ…ティース
１１２Ｂ…バックコア
１１４…ステータコイル
１１６…結線リング
１３０…ロータ
１３２…ロータコア
１３４…マグネット
１３６…マグネットカバー
１３８…シャフト
１５０…ヨーク
１６２…パワーケーブル
１６４…グロメット
２００…制御装置
２１０…パワーモジュール
２２０…制御モジュール
２３０…導体モジュール
ＢＡ…バッテリ
ＭＲ…樹脂
【図１】
2005348522.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005348522.tif 000006
【図５】
2005348522.tif 000007
【図６】
2005348522.tif 000008
【図７】
2005348522.tif 000009
【図８】
2005348522.tif 000010
【図９】
2005348522.tif 000011
【図１０】
2005348522.tif 000012
【図１１】
2005348522.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2005348522.tif 000015
【図１４】
2005348522.tif 000016
【図１５】
2005348522.tif 000017
【図１６】
2005348522.tif 000018
【図１７】
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