(57)【要約】発明は自動車のステアリングホイールに補助トルクを伝達する電気モータを有する、自動車用のパワーステアリングシステムに関する。そのパワーステアリングシステムはまた、システムの冗長性を確保するためモータとモータの電力供給の制御を許容するコントローラ（１２）を有する。モータは軸方向磁束を有し、少なくとも２つのステータ（１，１ａ〜１ｄ）と少なくとも１つのロータとの間に少なくとも１つのエアギャップを有し、少なくとも２つのステータ（１，１ａ〜１ｄ）の電力供給は並列で個別に行われる。【選択図】図１
2018535632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のパワーステアリングシステムであって、前記自動車のステアリングホイールに補助トルクを伝達する電気モータ（Ｍ）を有し、前記モータ（Ｍ）は：
少なくとも１つのステータ（１，１ａ〜１ｄ）、少なくとも１つのロータ（３，３ａ〜３ｃ）、前記少なくとも１つのステータ（１，１ａ〜１ｄ）と前記少なくとも１つのロータ（３，３ａ〜３ｃ）との間に画定される少なくとも１つのエアギャップ、前記少なくとも１つのロータ（３，３ａ〜３ｃ）に担持される少なくとも１つの永久磁石、そして前記少なくとも１つのステータ（１，１ａ〜１ｄ）に担持される一連のコイル部材（２，２ａ〜２ｄ）を有し、
前記少なくとも１つのロータ（３，３ａ〜３ｃ）は、前記補助トルクを伝達する前記モータ（Ｍ）の出力軸（９）に接続され、
前記パワーステアリングシステムはまた、前記モータ（Ｍ）と前記モータ（Ｍ）の電力供給を案内するコントローラ（１２）を有し、ここにおいて前記モータ（Ｍ）は軸方向磁束電磁モータ（Ｍ）であり、１つまたは多重のエアギャップを少なくとも２つの前記ステータ（１，１ａ〜１ｄ）と少なくとも１つの前記ロータ（３，３ａ〜３ｃ）との間に有し、前記少なくとも２つのステータ（１，１ａ〜１ｄ）の電力供給は並列で個別である、
ことを特徴とする自動車のパワーステアリングシステム。
【請求項２】
前記電磁モータ（Ｍ）は、少なくとも２つの前記ステータ（１，１ａ）の間に挿入された少なくとも１つのロータ（３）、または前記モータ（Ｍ）の前記出力軸（９）に接続される少なくとも２つの前記ロータ（３，３ａ〜３ｃ）の間に挿入された少なくとも１つのステータ（１，１ａ〜１ｄ）を有し、エアギャップが前記ステータ（１，１ａ〜１ｄ）または前記ロータ（３，３ａ〜３ｃ）の両側にあるそれぞれステータ（１，１ａ〜１ｄ）またはロータ（３，３ａ〜３ｃ）を分離する、ことを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリングシステム。
【請求項３】
前記電磁モータ（Ｍ）が複数の前記ロータ（３，３ａ〜３ｃ）を有する場合、前記ロータ（３，３ａ〜３ｃ）は前記モータ（Ｍ）の前記出力軸（９）に順次接続されるか、または前記モータ（Ｍ）の前記出力軸（９）に接続されるそれぞれの軸に接続される、ことを特徴とする請求項１または２に記載のパワーステアリングシステム。
【請求項４】
多重のエアギャップを有する少なくとも２つの軸方向磁束モータ（Ｍ）が並列に接続され、前記パワーステアリングシステムは前記軸を前記少なくとも２つのモータ（Ｍ）と結合しそして分離する機械的手段を有する、ことを特徴とする請求項１−３のいずれか１項記載のパワーステアリングシステム。
【請求項５】
前記コントローラ（１２）は前記少なくとも２つのステータ（１，１ａ〜１ｄ）の１つにそれぞれ供給される電流の強度（ｉ，ｉａ〜ｉｄ）をゼロ電流と最大電流の間で変化させる手段（１４、１４ａ〜１４ｄ）を有し、前記モータの制御は少なくとも２つの異なるコントローラ（１２ａ〜１２ｅ）により案内される、ことを特徴とする請求項１−４のいずれか１項記載のパワーステアリングシステム。
【請求項６】
前記コントローラ（１２）は、前記自動車の前記ステアリングホイール用のパワーステアリングシステムから要求される前記補助トルクを計算しまたは検知する手段と、そして評価されたトルクを提供するため前記少なくとも２つのステータ（１，１ａ〜１ｄ）の少なくとも一部に電力供給するための前記電流の強度（ｉ，ｉａ〜ｉｄ）を計算する手段とを有する、ことを特徴とする請求項１−５のいずれかに記載のパワーステアリングシステム。
【請求項７】
前記ステータの前記コイル部材（２，２ａ）のそれぞれは、１つのコイルを担持する１つの歯を有し、それぞれの前記歯はそれぞれの側面が１つのノッチ（切り目）により縁どられ、全ての前記一連のコイル部材（２，２ａ）の前記ノッチは前記磁束を通過させる手段を有する、ことを特徴とする請求項１−６のいずれか１項記載のパワーステアリングシステム。
【請求項８】
前記ステータの前記ノッチは関連する前記エアギャップに対向する殆どの表面に亘って閉鎖され、前記磁束の通過をブロックするための１つの開口部が前記表面に存在し、そして前記歯は鉄を含まず、プラスチック、複合材、セラミックまたはガラスからなり、それぞれの前記コイル部材（２，２ａ）は、１つの歯のそれぞれのノッチと次の歯のノッチとの間に配置される分離部材を有する、ことを特徴とする請求項１−７のいずれかに記載のパワーステアリングシステム。
【請求項９】
前記少なくとも２つのステータ（１，１ａ〜１ｄ）は同時に電力供給される、ことを特徴とする請求項１−８のいずれか１項記載のパワーステアリングシステム。
【請求項１０】
前記少なくとも２つのステータ（１，１ａ〜１ｄ）の少なくとも１つ（１ｄ）は冗長性のため給電されず、そして少なくとも給電される他のステータまたは給電される他のステータの少なくとも１つ（１，１ａ〜１ｃ）に存在する異常の、検知手段（１３，１３ａ〜１３ｃ）が関連する前記ステータ（１，１ａ〜１ｃ）の故障を検知した場合に、前記コントローラ（１２）は冗長性を供給する前記少なくとも１つのステータ（１ｄ）の前記電力供給の起動を制御する手段を備え、前記検知手段（１３，１３ａ〜１３ｄ）は前記コントローラ（１２）の一部である、異常を信号伝達する手段（１５）に接続される、ことを特徴とする請求項１−８のいずれか１項記載のパワーステアリングシステム。
【請求項１１】
異常の前記検知手段（１３，１３ａ〜１３ｃ）は、前記他のステータまたは前記少なくとも１つの前記他のステータ（１，１ａ〜１ｃ）に担持される一連のコイル部材（２，２ａ〜２ｃ）の短絡を検知する、ことを特徴とする請求項１−１０のいずれかに記載のパワーステアリングシステム。
【請求項１２】
前記コントローラ（１２）が前記パワーステアリングシステムにより供給されるべきトルクを評価する手段、および前記評価されたトルクを伝達するための、前記少なくとも２つのステータ（１，１ａ〜１ｃ）の少なくとも一部に対する電流の強度（ｉ，ｉａ〜ｉｄ）を計算する手段、前記モータ（Ｍ）の実効出力トルクを計測する手段、そして前記評価されたトルクを前記実効トルクと比較する手段とを有する場合において、前記比較する手段が、前記実効トルクが前記評価されたトルクより低いことを示した場合、前記コントローラ（１２）は、前記冗長性を提供する少なくとも１つのステータ（１ｄ）の前記電力供給の起動を制御する手段を有する、ことを特徴とする請求項１０または１１に記載のパワーステアリングシステム。
【請求項１３】
前記電磁モータ（Ｍ）は加速器を伴う、ことを特徴とする請求項１−１２のいずれか１項記載のパワーステアリングシステム。
【請求項１４】
請求項１−１３のいずれか１項記載のパワーステアリングシステムの、１つまたはそれ以上のエアギャップを有する軸方向磁束電磁モータ（Ｍ）を制御する方法であって、前記ステータ（１，１ａ〜１ｃ）は前記自動車のステアリングホイールに補助トルクを伝達するために電力供給され、１つの給電されたステータ（１，１ａ〜１ｃ）に異常が検知された場合、当該ステータに対する電力供給が停止される、ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１−１３のいずれか１項記載のパワーステアリングシステムの、１つまたはそれ以上のエアギャップを有する軸方向磁束電磁モータ（Ｍ）を制御する方法であって、それぞれのステータ（１，１ａ〜１ｄ）の電力供給の電流強度（ｉ，ｉａ〜ｉｄ）は前記パワーステアリングシステムにより供給されるべきトルクに従って調整可能であり、前記電流強度（ｉ，ｉａ〜ｉｄ）は全てのステータ（１，１ａ〜１ｄ）の間で、または給電されていない少なくとも１つ（１ｄ）のステータ（１，１ａ〜１ｄ）の間で、または他のステータ（１，１ａ〜１ｃ）に比べて少ない電流（ｉｄ）が供給されるステータ（１ｄ）の間で、平等に配分される、ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸方向磁束電磁モータと、モータのステータへの並列冗長電源供給とを備えた、自動車のパワーステアリングシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パワーステアリングでは、自動車の運転者によって加えられる手動操舵力に加えて、電気モータが使用される。
【０００３】
本発明の文脈では、パワーステアリングシステムの軸方向磁束モータは、２つのエアギャップをその間に画定する２つのステータと１つのロータ、または２つより多いエアギャップをその間に画定する複数のステータと複数のロータ、を備えることができる。  電磁モータは、操舵力に付加的なトルクを伝達するためにロータに接続される出力軸を含む。
【０００４】
例えば、文献ＦＲ−Ａ−２９２６６８８（特許文献１）は、自動車用の電動パワーステアリングシステム用の径方向磁束永久磁石を有する同期モータを記載している。この文献では、トルク特性と減磁耐力を維持したままマグネットの厚みを薄くすることが望まれている。
【０００５】
従来、自動車のパワーステアリング電磁モータは、車両のステアリングホイールに補助トルクを供給することを意図している。この電磁モータは、少なくとも１つのステータと少なくとも１つのロータとを有し、この少なくとも１つのステータと少なくとも１つのロータとの間に少なくとも１つのエアギャップが画定される。
【０００６】
少なくとも１つの永久磁石が少なくとも１つのロータに担持され、一連のコイル部材が少なくとも１つのステータに担持され、その少なくとも１つのロータが、ステアリングホイールへの補助トルクを伝達するモータ出力軸に接続される。
【０００７】
パワーステアリング用途では、最大の制約は、最適な性能に対して質量およびモータの設置面積を削減することである。
【０００８】
文献ＦＲ−Ａ−２８３２６８５（特許文献２）は、並列に作動する３つの電気モータが並列に電力供給され、モータによって伝達されるトルクが通常運転中に累積されるパワーステアリングシステムを開示している。この文献は、劣化したモードでの動作を維持するために、３つのすべてのモータの誤動作を検出する手段を提供している。全ての３つのモータは、自動車のパワーステアリングシステムに配置するのに適さない設置面積を有している。
【０００９】
ＷＯ−Ａ−９９／５７０００（特許文献３）は、車両のステアリングホイール用の補助トルクを伝達する電気モータについて開示し、その電気モータは、少なくとも１つのステータと少なくとも１つのロータとを有し、少なくとも１つのエアギャップがその少なくとも１つのステータと少なくとも１つのロータとの間に画定され、少なくとも１つの永久磁石が少なくとも１つのロータに担持され、一連のコイル部材が少なくとも１つのステータに担持され、その少なくとも１つのロータは、補助トルクを伝達するモータの出力軸に連結され、モータは軸方向磁束電磁モータであり、少なくとも２つのステータと少なくとも１つのロータとの間の１つより多いエアギャップを有する。しかし、この文献はトルクを簡単かつ効率的に調整する能力については何ら示唆していない。
【００１０】
本発明の根底にある課題は、可能な最小の空間を有し、高質量トルクを伝達可能な単一の電磁モータを有するパワーステアリングシステムであって、このパワーステアリングシステムによって供給されるトルクが、冗長性の可能性を有して運転条件に従って調整可能である、パワーステアリングシステムを設計することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】ＦＲ−Ａ−２９２６６８８
【特許文献２】ＦＲ−Ａ−２８３２６８５
【特許文献３】ＷＯ−Ａ−９９／５７０００
【発明の概要】
【００１２】
この目的のため、本発明によれば、自動車のパワーステアリングシステムであって、自動車のステアリングホイールに補助トルクを伝達する電気モータを有し、モータは：  少なくとも１つのステータ、少なくとも１つのロータ、少なくとも１つのステータと少なくとも１つのロータとの間に画定される少なくとも１つのエアギャップ、少なくとも１つのロータに担持される少なくとも１つの永久磁石、そして少なくとも１つのステータに担持される一連のコイル部材を有し、少なくとも１つのロータは、補助トルクを伝達するモータの出力軸に接続され、パワーステアリングシステムはまたモータとモータの電力供給を案内するコントローラを有し、ここにおいてモータは軸方向磁束電磁モータであり、１つまたは多重のエアギャップを少なくとも２つのステータと少なくとも１つのロータとの間に有し、少なくとも２つのステータの電力供給は並列で個別である、自動車のパワーステアリングシステムが提供される。
【００１３】
特定の非限定的なケースである単一のエアギャップのケースでは、本発明は、パワーおよび寸法の制約を満たすことができ、そのなかで小さな直径に高い質量トルクを提供し、そして単一のエアギャップを有する同じ直径の径方向磁束電磁モータを備えるパワーステアリングシステムよりも、より小さな軸方向長さを提供する。
【００１４】
軸方向磁束を有する電磁モータの使用に対する強い偏見があったが、それは本発明により克服された。
【００１５】
最新技術に従って、複数のモータを必要とする少なくとも１つのステータの故障冗長性の特定の非限定的なケースでは、本発明は複数のエアギャップを有する１つの軸方向磁束モータのみを使用し、そのモータは多重エアギャップ軸方向磁束モータとも呼ばれ、したがって、それぞれの構造が空間を占める複数のモータより設置面積が小さい。
【００１６】
一般に、本発明は、パワーと同一のモータの一部を形成するステータとロータの異なる組に対する作業負荷の配分を変更することを可能にする。一方従来技術では、冗長性の場合を除き、１つのステータとロータを持つ１つのモータのみが使用されているが、本発明は複数のステータと複数のロータを有する少なくとも１つのモータを許容し、電流は並行に給電されるステータにより配分される。したがって、モータによって供給されるトルクの変更に対し、従来技術によって提供されるものよりもずっと多くの機会がある。
【００１７】
有利には、軸方向磁束を有し、１つまたは複数のエアギャップを有する少なくとも２つのモータが並列に接続され、そのパワーステアリングシステムは、その少なくとも２つのモータの軸との機械的結合および分離手段を備える。
【００１８】
この場合、モータの全てのロータが同じ軸を共有するため、そのようなモータの中で故障した１つの磁石ロータを分離することは不可能であるので、分離された磁石からの破片が、モータのステータ上の回路を短絡させ、それによりモータ全体をオフラインにする危険性がある。これを避けるためには、その軸方向磁束モータを停止させ、その動作を冗長であった第２の軸方向磁束モータに交換する必要がある。
【００１９】
少なくとも１つの軸方向磁束モータを含むパワーステアリングシステムは従来技術では知られず、径方向の磁束モータが好まれていることを念頭に置くべきである。軸方向磁束モータは、径方向磁束モータよりも小さな設置面積を有する。平行に接続された２つの径方向磁束モータの組み合わせがあったとしても、この組立体は、本発明によって提案された２つの軸方向磁束モータよりもかなり大きくなる。したがって、確実に冗長性を確保するためには、重量、質量、および寸法の点で、複数の軸方向磁束モータを並列に組み合わせる方が複数の径方向磁束モータを並列に組み合わせるよりも有利である。
【００２０】
有利には、電磁モータは、少なくとも２つのステータの間に挿入された少なくとも１つのロータ、またはモータの出力軸に接続される少なくとも２つのロータの間に挿入された少なくとも１つのステータを有し、エアギャップがステータまたはロータの両側にあるそれぞれステータまたはロータを分離する。
【００２１】
有利には、電磁モータが複数のロータを有する場合、ロータはモータの出力軸に順次接続されるか、またはモータの出力軸に接続されるそれぞれの軸に接続される。
【００２２】
有利には、電磁モータが少なくとも２つのステータを備える場合、その少なくとも２つのステータは電気的に接続されるか、または並列に接続される。
【００２３】
有利には、多重のエアギャップを有する少なくとも２つの軸方向磁束モータが並列に接続され、パワーステアリングシステムは、少なくとも２つのモータと軸を結合しそして分離する機械的手段を有する。
【００２４】
有利には、コントローラは少なくとも２つのステータの１つにそれぞれ供給される電流の強度をゼロ電流と最大電流の間で変化させる手段を有し、モータの制御は少なくとも２つの異なるコントローラにより構成される。次に、例えば、あるステータの一連のコイルに他のステータの一連のコイルよりも少ない電流を印加することによって、そのステータの一連のコイルを他のステータの一連のコイルに比べて控えめに使用することが可能である。冗長性を確保するステータには、例えば、低電流が供給されてもよいし、電源が供給されなくてもよい。軸方向磁束モータのステータの電流はまた、必要とされる追加のトルクに応じて異なることがある。
【００２５】
有利には、コントローラは、自動車のステアリングホイール用のパワーステアリングシステムから要求される補助トルクを計算しまたは検知する手段と、そして評価されたトルクを提供するため少なくとも２つのステータの少なくとも一部に電力供給するための電流の強度を計算する手段とを有する。このことは自動車のステアリングに必要なトルクに適切に応答する補助となりうる。
【００２６】
有利には、少なくとも２つのステータは同時に電力供給される。これは、ステータが電気的に給電されない純粋な冗長性以外の場合である。
【００２７】
有利には、少なくとも２つのステータの少なくとも１つは冗長性のため給電されず、そして少なくとも給電される他のステータまたは給電される他のステータの少なくとも１つに存在する異常の、検知手段が関連するステータの故障を検知した場合に、コントローラは冗長性を供給する少なくとも１つのステータの電力供給の起動を制御する手段を備え、その検知手段はコントローラの一部である、異常を信号伝達する手段に接続される。したがって、コントローラは、ステータの故障、または将来の故障の兆候さえも検出することができ、そして故障したステータをオフにし、トルクを提供または促進するため、冗長ステータ（単数または複数）と交換することができる。
【００２８】
有利には、異常の検知手段は、他のステータまたは少なくとも１つの他のステータに担持される一連のコイル部材の短絡を検知する。短絡は、ステータの一連のコイルに発生する可能性のある故障であり、特に早期の場合には、パワーステアリングシステムの動作に非常に有利であることがわかる。
【００２９】
有利には、コントローラがパワーステアリングシステムにより供給されるべきトルクを評価する手段、および評価されたトルクを伝達するための、少なくとも２つのステータの少なくとも一部に対する電流の強度を計算する手段、モータの実効出力トルクを計測する手段、そして評価されたトルクを実効トルクと比較する手段とを有する場合において、比較する手段が、実効トルクが評価されたトルクより低いことを示した場合、コントローラは、冗長性を提供する少なくとも１つのステータの電力供給の起動を制御する手段を有する。したがってステータに電力を供給する電流は、トルクにしたがって、増加した電流または減少した電流により適応されうる。
【００３０】
有利には、電磁モータは加速器を伴う。
【００３１】
有利には、ステータのコイル部材のそれぞれは、１つのコイルを担持する１つの歯を有し、それぞれの歯はそれぞれの側面が１つのノッチ（切り目）により縁どられ、全ての一連のコイル部材のノッチは磁束を通過させる手段を有する。
【００３２】
有利には、ノッチは関連するエアギャップに対向する殆どの表面に亘って閉鎖され、磁束の通過をブロックするための１つの開口部がその表面に存在し、そして歯は鉄を含まず、プラスチック、複合材、セラミックまたはガラスからなり、それぞれのコイル部材は、１つの歯のそれぞれのノッチと次の歯のノッチとの間に配置される分離部材を有する。
【００３３】
本発明はまた、このようなパワーステアリングシステムの、１つまたはそれ以上のエアギャップを有する軸方向磁束電磁モータを制御する方法であって、ステータは自動車のステアリングホイールに補助トルクを伝達するために電力供給され、１つの給電されたステータに異常が検知された場合、当該少なくとも１つのステータに対する電力供給が停止される、に関する。
【００３４】
本発明はまた、このようなパワーステアリングシステムの、１つまたはそれ以上のエアギャップを有する軸方向磁束電磁モータを制御する方法であって、それぞれのステータの電力供給の電流強度はパワーステアリングシステムにより供給されるべきトルクに従って調整可能であり、電流強度は全てのステータの間で、または給電されていない少なくとも１つのステータの間で、または他のステータに比べて少ない電流が供給されるステータの間で、平等に配分される、方法に関している。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
本発明の他の特徴、目的および利点は、以下の詳細な説明および非限定的な例として与えられる添付図面を読むことにより明らかになるであろう。
【図１】本発明による、パワーステアリングシステムにおいて、複数のエアギャップを有する軸方向磁束モータの一実施形態の軸方向断面図の概略図であり、この実施形態による電磁モータは、２つのステータと１つのロータとを備える。
【図２】本発明による、パワーステアリングシステムにおいて、複数のエアギャップを有する軸方向磁束モータの別の実施形態の軸方向の半断面の斜視図の概略図であり、この実施形態による電磁モータは、複数のステータと複数のロータを備える。
【図３】本発明による、パワーステアリング制御用のコントローラの概略図であり、このコントローラは、検出センサおよび軸方向磁束電磁モータのステータに関連している。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１は、１つまたは複数の磁石を担持する、鉄を有しまたは有さない、１つのロータ３を備えた、二重エアギャップを有する電磁モータＭの縦方向断面図を示す。そのロータ３は、磁気回路４，４ａを有し、一連のコイル部材２，２ａを備える２つのステータ１，１ａの間に配置される。ロータ３とステータ１，１ａとによって形成される組立体は、ロータ３に強固に接続されたモータＭの出力軸９の周りに配置されている。軸受１０は、ロータ３と出力軸９のモータＭの縦軸のまわりの回転運動を可能にし、その縦軸に沿って出力軸が伸長する。構造体１１は、モータＭの部材を維持し、保護し、組み立てることを可能にする。
【００３７】
図２は、モータＭの縦軸に平行な縦方向の半断面を斜視図で示している。モータＭは、磁石を担持する４つのロータ３，３ａ、３ｂ、３ｃを備えている。４つのロータ３，３ａ、３ｂ、３ｃは、各々が少なくとも１つの一連のコイル部材２，２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄをそれぞれ有する５つのステータ１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの間に挿入される。各ロータ３，３ａ、３ｂ、３ｃと、その両側にある２つのステータ１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄとの間には、それぞれのエアギャップが設けられている。
【００３８】
それぞれのロータ３、３ａ〜３ｃとそれぞれのステータ１、１ａ〜１ｄは有利にはモータの出力軸９を中心とするディスク形状である。これらのすべてのディスクは同心であり、モータの縦方向軸線に関して軸方向に次々と配置され、モータＭの出力軸９がそれに沿って延びる。
【００３９】
ロータ３，３ａ〜３ｃは、出力軸９に接続されている。ステータ１，１ａ〜１ｄもまたディスクの形状であり、それらは外側縁部で円筒形状により接続され、それらステータを覆う構造体１１を形成している。
【００４０】
ロータ３，３ａ〜３ｃをも遠隔的に覆う構造体１１は、ベアリング１０によって、有利にはロータのそれぞれの端部で出力軸９に接続されている。したがって、出力軸９およびロータ３，３ａ〜３ｃは、構造体１１の周りを自由に回転することができる。
【００４１】
一般に、図１および図２に示す実施形態は限定的ではないので、これらの図面を参照番号と共に参照しているときは、本発明は、少なくとも１つのステータ１，１ａ〜１ｄおよび少なくとも１つのロータ３，３ａ〜３ｃを有し、少なくとも１つのステータ１，１ａ〜１ｄと少なくとも１つのロータとの間に少なくとも１つのエアギャップが画定されている、電磁モータＭに関している。
【００４２】
このモータＭでは、少なくとも１つの永久磁石が少なくとも１つのロータ３，３ａ〜３ｃによって担持され、一方、一連のコイル部材２，２ａ〜２ｄが少なくとも１つのステータに担持されている。モータＭに存在するロータ３，３ａ〜３ｃは、補助トルクを伝達するモータＭの出力軸９に接続されている。このようなモータＭの１つは、自動車のステアリングホイールに補助トルクを伝達する自動車のパワーステアリングシステムに組み込まれている。パワーステアリングシステムはまた、モータＭ用のコントローラ１２およびその電源を備える。
【００４３】
本発明によれば、モータＭは、少なくとも２つのステータ１ａ〜１ｄと少なくとも１つのロータ３，３ａ〜３ｃとの間に１つ以上のエアギャップを有する軸方向磁束電磁モータＭであり、その少なくとも２つのステータ１，１ａ〜１ｄは並列に電力供給される。これは、従来技術のパワーステアリングとは全く異なり、これらの既知のパワーステアリングシステムで広く使用されるモータＭは、径方向磁束モータＭである。本発明によるこのような軸方向磁束電磁モータＭは、増速ギアを伴うことも伴わないこともできる。
【００４４】
図１では、１つのロータ３と２つのステータ１，１ａとの間に２つのエアギャップが示されているが、図２では、５つのステータ１，１ａ〜１ｄと４つのロータ３，３ａ〜３ｃの間に８つのエアギャップが示されている。本発明の他の実施形態では、電磁モータＭは、図１に示す実施形態に対応する、少なくとも２つのステータ１，１ａ〜１ｄの間に挿入される少なくとも１つのロータ３，３ａ〜３ｃを備えることができる。
【００４５】
本発明の他の実施形態では、これらの実施形態の１つは例えば図２に示されているが、電磁モータＭは、少なくとも２つのステータ１，１ａ〜１ｄと、モータＭの出力軸９に接続される少なくとも２つのロータ３，３ａ〜３ｃから構成されることができ、図２では５つのステータ１，１ａ〜１ｄ、４つのロータ３，３ａ〜３ｃを有している。一般に、モータＭは、ｎ個のステータ１，１ａ〜１ｄと、ｎ＋１個のロータ３，３ａ〜３ｃ又はｎ−１個のロータ３，３ａ〜３ｃとを備えている。少なくとも２つのロータ３，３ａ〜３ｃの間に挿入される少なくとも１つのステータ１，１ａ〜１ｄもありうる。
【００４６】
後者の場合、少なくとも２つのロータ３，３ａ〜３ｃは、モータＭの出力軸９に接続されている。これらの全ての方法では、各ロータ３，３ａ〜３ｃまたは各ステータ１，１ａ〜１ｄは、それらの両側にあるステータ１，１ａ〜１ｄまたはロータ３，３ａ〜３ｃの間に挿入されている。
【００４７】
電磁モータＭが複数のロータ３，３ａ〜３ｃからなる場合、ロータ３，３ａ〜３ｃは、モータＭの出力軸９に順次接続されてもよいし、モータＭの出力軸９に接続されるそれぞれの軸に接続されてもよい。これは、連続したロータ３，３ａ〜３ｃの第１の配置であり、好適な配置である。
【００４８】
一般的には、磁石を担持するロータ３，３ａ〜３ｃ、またはコイル部材２，２ａ〜２ｄを担持するステータ１，１ａ〜１ｄが好まれるが、その逆も可能である。
【００４９】
好ましくは、ロータ３，３ａ〜３ｃは、単一部材のリング状磁石からなる。この磁石は、フェライト磁石、ネオジム−鉄−ホウ素磁石またはサマリウムコバルト磁石などの希土類系磁石、アルミニウム、ニッケルおよびコバルトからなる磁石、熱可塑性結合剤を含むまたは含まないものから選択することができるが、これらに限定されない。
【００５０】
電磁モータＭが少なくとも２つのステータ１，１ａ〜１ｄを備える場合、その２つ以上のステータ１，１ａ〜１ｄは電気的に独立して並列に接続される。
【００５１】
本発明の一実施形態では、並列に接続される、多重のエアギャップを有する少なくとも２つの軸方向磁束モータＭが存在しうる。したがって、パワーステアリングシステムは、少なくとも２つのモータＭの軸を結合および分離する機械的手段を備える。これらの２つのモータは、同時にまたは交互に動作することができる。好適な実施形態は、少なくとも１つのロータ―に問題があり、その問題がしばしばそのモータＭの完全停止を必要とし、モータＭのロータ３，３ａ〜３ｃが同一の軸に搭載されるモータＭに対し、冗長性を提供する。
【００５２】
特に図２を参照して図３に見ることができるように、コントローラ１２は、少なくとも２つのステータ１，１ａ〜１ｄの１つにそれぞれ供給される電流の強度ｉ、ｉａ〜ｉｄを、ゼロ電流と最大電流の間で変化させる手段１４，１４ａ〜１４ｄを有し、モータは少なくとも２つの異なる変化手段１４，１４ａ〜１４ｄによって制御される。コントローラ１２はまた、制御手段１２ａ〜１２ｅを備えることができる。
【００５３】
コントローラ１２はまた、自動車のステアリングホイールに加えられる補助トルクを計算または検出する手段と、評価されたトルクを伝達するための、少なくとも２つのステータ１，１ａ〜１ｄの少なくとも一部の電力供給の強度ｉ、ｉａ〜ｉｄを計算する手段と、を有することができる。  
【００５４】
本発明のいくつかの実施形態を有することが可能である。例えば、全てのステータ１，１ａ〜１ｄを同時に並列に電力供給することができる。
【００５５】
図２および図３を依然として参照する別の実施形態では、少なくとも２つのステータ１，１ａ〜１ｄの少なくとも１つは、冗長性を提供するために電気的に給電されていない。この冗長性を保証するステータ１ｄの強度ｉｄの電力供給線は、図３では点線で描かれており、このステータ１ｄが電力供給されていないことを示している。図３には１つのステータだけが示されているが、複数の冗長性を保証するステータが存在してもよい。
【００５６】
この実施形態では、コントローラ１２は、他のステータまたは他のステータの少なくとも１つ１，１ａ〜１ｃに存在する異常を検出する手段１３，１３ａ〜１３ｃが、それらに関係するステータ１，１ａ〜１ｃの故障を検出した場合に、冗長性を提供するステータ１ｄの電源供給の起動を制御する手段を有する。
【００５７】
冗長性を確保するためのステータ１ｄの役割を低下させないように、冗長性を確保するステータ１ｄに異常を検出する手段１３ｄを設けることもできる。
【００５８】
これを行うために、異常を検出する手段１３，１３ａ〜１３ｄは、コントローラ１２の一部である異常信号伝達手段１５に接続されうる。図３では、別個の信号伝達手段１５が示されているが、これらの手段は一緒にグループ化されてもよい。
【００５９】
したがって、ステータ１，１ａ〜１ｃの一部のみを使用して、１つ以上の予備ステータ１ｄを有する冗長性を提供することが可能である。冗長性を保証する予備ステータ（単数または複数）は、他方または１つのアクティブステータ１，１ａ〜１ｃが故障した場合に接続される。
【００６０】
検出された異常は複数のタイプである可能性がある。例えば、動作中の一連のコイル部材２，２ａ〜２ｄの温度の過度な上昇は、故障を表す可能性がある。しかしながら、最も重大な異常は、少なくとも１つの一連のコイル部材２，２ａ〜２ｄにおける短絡である。これにより、異常を検出する手段１３，１３ａ〜１３ｃは、他のステータまたは少なくとも１つの他のステータ１，１ａ〜１ｃが担持する１つの一連のコイル部材２，２ａ〜２ｃの短絡をそれにより検出することができる。
【００６１】
典型的には、一連のコイル部材２，２ａ〜２ｄは、良好な電気伝導体、例えばアルミニウムまたは銅の金属線からなる一連のコイル、１つの歯、および歯のそれぞれの側のそれぞれの歯の周りの２つの切り目からなる。このスレッドは、絶縁が不十分な場合に短絡を引き起こす可能性がある。この線はまた、壊れることがあり、それによりもはやそれに関係するステータへ電力が供給されることを許容しない。異常を検出する手段１３，１３ａ〜１３ｃは、ステータ１，１ａ〜１ｃの電流ｉ，ｉａ〜ｉｃを制御することもできる。
【００６２】
冗長性を提供するステータ１ｄは、他のステータ１，１ａ〜１ｃに重大な異常がない場合でも、パワーステアリングシステムの動作がそれを必要とする場合は、電気的に給電されうる。
【００６３】
したがってコントローラ１２は、パワーステアリングシステムによって提供されるトルクを評価する手段と、その評価されたトルクを伝達するための、少なくとも２つのステータ１，１ａ〜１ｃの少なくとも一部における電流ｉ、ｉａ〜ｉｄを計算する手段と、モータＭの実効出力トルクを測定する手段と、評価されたトルクと実効トルクとを比較する手段と、を備えている。
【００６４】
このケースで、比較する手段が評価されたトルクよりも低い実効トルクを示す場合には、コントローラ１２は、冗長性を提供するステータ１ｄへの電力供給を起動するための制御手段を備えることができる。
【００６５】
異常または過度な経年劣化の代表的な挙動を有するステータは、コントローラ１２によってそれを保護するためにオフにすることができる。その場合コントローラ１２は、冗長性を提供するステータ１ｄの電源を起動する手段が動作しているときに、異常を有するステータへの電力の中断を制御する手段を備えることができる。
【００６６】
２つのステータ１，１ａ〜１ｄのうちの１つ、またはそれ以上の一連のコイル部材２，２ａ〜２ｄは、他方のステータの一連のコイル部材２，２ａ〜２ｄに対して角度的にオフセットすることができる。
【００６７】
コイル部材２，２ａ〜２ｄの各々は、コイルを担持する歯を有してもよく、各歯の各々の側部には切り目（ノッチ）が設けられている。外部ステータ１，１ａ〜１ｄに存在する歯は、もう１つのステータに存在する歯に対してオフセットすることができる。
【００６８】
同様に、全ての一連のコイルのノッチは、磁束を流すための手段を有することができる。ノッチは、それに関係するエアギャップに対向する面のほとんどを有利には閉鎖し、磁束通路開口部はその面上にある。
【００６９】
歯は、従来のように鉄製であってもよいし、鉄を含まなくてもよく、モータＭに印加されるコギングトルクを低減することができる。この場合、歯は、プラスチック、複合材、セラミックまたはガラスとすることができる。
【００７０】
本発明の好ましい実施形態では、分離要素が、１つの歯の各ノッチと次の歯のノッチとの間に配置される。分離要素という用語は、２つのノッチの間に位置する部材を特徴づける。
【００７１】
この分離部材は、コイルの歯が鉄または強磁性材料からなる場合、強磁性材料で作ることができる。あるいは、分離部材は、歯が鉄を含有しない場合には、絶縁材料で作られてもよい。有利には、それぞれの内側または外側ステータ１，１ａ〜１ｄの歯および分離部材は、同じ部材の一部である。
【００７２】
１つ以上のステータ１，１ａ〜１ｃについて本明細書で異常として記載されたことは、ロータ３，３ａ〜３ｃに関する異常にも当てはまる。
【００７３】
本発明によるパワーステアリングシステムは、少なくとも２つのロータ３，３ａ〜３ｃを備えることができ、その少なくとも２つのロータ３，３ａ〜３ｃの１つのロータ３ｃは、特異的に３Ｃに専用のステータ１ｄに関係し、そのステータ１ｄは、給電されず冗長性を提供する。
【００７４】
ロータに影響を与える最も一般的な異常は、ロータの脱着による１つまたは複数の磁石の損失である。本発明によれば、少なくとも１つの不良ロータを有するモータＭを停止させることが好ましい。このため、複数のエアギャップを有する軸方向磁束モータに平行に、複数のエアギャップを有するもう１つの軸方向磁束モータを取り付けることが計画された。
【００７５】
この異常は、１つ以上のロータ３，３ａ、３ｂ、３ｃにおいて、そのロータに担持される少なくとも１つの永久磁石を検出する存在センサによって検出することができる。
【００７６】
存在センサは、コントローラ１２の一部である異常信号伝達手段に接続することができる。１つ以上の存在センサが、ロータ３，３ａ〜３ｃの少なくとも１つに少なくとも１つの永久磁石がないことを示す時に、パワーステアリングシステムが、少なくとも１つのロータ３，３ａ〜３ｃに欠陥を有する第１のモータに並列に取り付けられた、第２の軸方向磁束モータを含む場合、コントローラ１２は、第１のモータＭを停止させる手段と、第２モータＭの電力供給を起動する手段と、を有することができる。
【００７７】
異常はまた、磁石の損傷および／または磁石の減磁または磁石に関する他の問題に関連し得る。
【００７８】
一実施形態では、モータＭのロータ３，３ａ〜３ｃは、いくつかの磁石を備えていてもよい。しかしながら、ロータ３，３ａ〜３ｃが単一の磁石を含むことが好ましい。したがって、この唯一の磁石がその役割を適切に果たすことを確認する必要がある。
【００７９】
本発明は、上述のようなパワーステアリングシステムの、１つ以上のエアギャップを有する軸方向磁束電磁モータＭを制御する方法を含むことができる。この方法では、ステータ１，１ａ〜１ｃは自動車のステアリングホイールに補助トルクを伝達するため電力供給される。
【００８０】
給電されるステータ１，１ａ〜１ｃに異常が検出されると、少なくとも１つのステータへの電力供給が停止され、必要に応じて冗長性を提供するステータへの電力供給が起動される。
【００８１】
パワーステアリング装置のこのような１つ以上のエアギャップを有する軸方向磁束電磁モータＭを制御する方法の別の実施形態では、各ステータ１，１ａ〜１ｄの電源電流ｉ、ｉａ〜ｉｄは、パワーステアリングによって提供されるべきトルクに基づいて調整可能である。
【００８２】
したがって、電流ｉ、ｉａ〜ｉｄは、すべてのステータ１，１ａ〜１ｄに均等に分配されることが有利である。あるいは、少なくとも１つのステータ１，１ａ〜１ｄのステータ１ｄは、例えば、この１ｄステータを僅かに使用するために、または冗長ステータの役割を達成させるために、給電されず、または他のステータ１，１ａ〜１ｃよりも小さな電流ｉｄを給電されることができる。
【００８３】
いくつかのエアギャップを有する軸方向磁束モータＭでは、冗長性を保証するためにステータ１ｄを交換することが可能である。これにより、可能な限り長く持続させるため、ステータ１，１ａ〜１ｄを類似した態様で使用することが可能になる。
【００８４】
本発明は、例示としてのみ与えられた、記載され例示される実施形態に限定されない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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