(57)【要約】【課題】ブラシレスモータの低フリクション化・低イナーシャ化、低ロストルク・低コギング化を実現し、ＥＰＳにおけるハンドルの戻りや収斂性、すわりを向上させる。【解決手段】電動パワーステアリングシステム１は、ブラシレスモータ３を駆動源として使用する。ブラシレスモータ３は、ステータコイル１７が分布巻きにて巻装されたステータ１３と、ステータ１３内に回転自在に配されたロータ１４を有する。ロータ１４には、円弧状のスリット３１ａ〜３１ｃからなるスリット群３１が４組形成されている。スリット３１ａ〜３１ｃ内には、ボンド磁石からなるロータマグネット３２が充填形成されている。ロータマグネット３２は極異方性に着磁されている。ロータ１４は、ロータマグネット３２によるマグネットトルクと、磁路のインダクタンス差に基づくリラクタンストルクによって回転され操舵補助力を供給する。【選択図】図３
2016015819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレスモータを駆動源として使用し、車両のステアリングシャフトに対し操舵補助力を付与する電動パワーステアリングシステムであって、
前記ブラシレスモータは、
径方向内側に向けて突出する複数のティース部と、該ティース部に分布巻きにて巻装された相巻線と、を備えるステータと、
前記ステータの内側に回転自在に配置され、複数層の湾曲形スリットからなるスリット群を複数組有するロータコアと、前記各スリット内に埋設されたマグネットと、を備えるロータと、を有し、
前記湾曲形スリットは、その凸側部位をそれぞれ該ロータの中心側に向けた状態で前記ロータ内に配置され、
前記マグネットは、ボンド磁性材料を極異方性に着磁して形成され、
前記ロータは、前記マグネットの磁気的吸引力によるマグネットトルクと、磁路のインダクタンス差に基づくリラクタンストルクによって回転され前記操舵補助力が供給されることを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項２】
請求項１記載の電動パワーステアリングシステムにおいて、
前記マグネットは、金型内に配置した前記ロータコアに対しボンド磁性材料を加圧供給することにより充填形成され、前記金型に設けられた磁場配向用マグネットにより、極異方性に着磁されることを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電動パワーステアリングシステムにおいて、
前記スリット群は３個の前記湾曲形スリットを有し、前記マグネットは径方向に沿って層状に３個配置されることを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の電動パワーステアリングシステムにおいて、
前記湾曲形スリットは、該ロータの外側に中心点を有する円弧に沿って設けられることを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の電動パワーステアリングシステムにおいて、
前記マグネットは、Ｎ極又はＳ極の何れか一方である第１磁極と、前記第１磁極とは異なる極性の第２磁極を形成し、前記第１及び第２磁極が形成する磁束の方向をｄ軸、該ｄ軸と磁気的に直交する軸をｑ軸と設定したとき、前記ロータには、前記ｄ軸と前記ｑ軸とが周方向に交互に複数個設けられ、
前記第１磁極と前記第２磁極の各前記ｄ軸を基準として、前記ロータの断面を各前記ｄ軸の属する領域ごとに等分に分割したとき、前記第１磁極側の前記マグネットは、前記第２磁極側の前記マグネットと干渉しない状態で前記第２磁極側の領域に跨って配置されることを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の電動パワーステアリングシステムにおいて、
前記ステータは、前記ティース部の内周側に設けられ隣接する前記ティース部の内周側先端部同士を連結するブリッジ部を有することを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の電動パワーステアリングシステムにおいて、
前記マグネットは、Ｎ極又はＳ極の何れか一方である第１磁極と、前記第１磁極とは異なる極性の第２磁極を形成し、前記第１及び第２磁極が形成する磁束の方向をｄ軸、該ｄ軸と磁気的に直交する軸をｑ軸と設定したとき、前記ロータには、前記ｄ軸と前記ｑ軸とが周方向に交互に複数個設けられ、
前記ロータの外周は、前記第１磁極の領域と前記第２磁極の領域とに分割された各領域ごとに異なる点を中心とした半径の円弧にて形成され、該半径の中心点は、前記ロータの中心から径方向外側に所定の距離だけ偏心した位置に配置されることを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスモータを駆動源とする電動パワーステアリング（ＥＰＳ）システムに関し、特に、ハンドルの戻りや収斂性、すわりの改善を図った電動パワーステアリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の操舵力補助のため、近年多くの車両にいわゆるパワーステアリング装置が装備されている。パワーステアリング装置としては、近年、エンジン負荷軽減や重量低減等の観点から、電動モータを駆動源とした電気式の動力操舵装置（いわゆる電動パワーステアリング装置）が増大している。電動パワーステアリング装置の動力源であるモータには、複雑な制御が必要となるものの、メンテナンスの容易さからブラシレスモータが望ましく、制御素子やコントローラの高性能化と共に、ブラシレスモータを用いたＥＰＳシステムが主流となりつつある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2013-81312号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、モータを駆動源とするＥＰＳでは、モータのフリクションやイナーシャ（慣性）、ロストルクにより、ハンドルの戻りや収斂性、すわり（直進性）が大きな影響を受ける。例えば、モータのフリクションやイナーシャが大きくなると、ハンドルの戻りが悪くなり、ハンドルが中立位置まで戻りにくくなったり、収斂性が低下し、ハンドルが戻りにくくなったり（戻るスピードが遅い）する傾向がある。また、ロストルクが大きい場合も収斂性が低下すると共に、ロストルクの変動に伴いコギングが大きくなり、ハンドルのすわりが悪化する傾向がある。
【０００５】
一方、操舵力をアシストする際、駐車時や低速走行時には大きなアシストトルクが必要となる。このため、大きなアシストトルクを確保できるように、ＥＰＳ用モータも大トルク仕様とする必要がある。これに対し、高速走行時にはハンドル操作への追従性が求められることから、ＥＰＳ用モータには高回転仕様も求められる。つまり、ＥＰＳにおいては、高トルク・高回転のモータが必要となり、その結果、高磁束のマグネットを使用すると共に、線径の大きいコイルを用いてターン数を減らす仕様が一般的であった。
【０００６】
しかしながら、高トルク・高回転仕様のモータは、小径化を図ると、その分、軸方向の寸法が大きくなり、磁気的なフリクションが大きくなる。これに対し、短縮化を図ると、その分、径方向の寸法が大きくなり、イナーシャが大きくなる。従って、モータを大型化することなく、フリクションとイナーシャを共に小さくすることは難しく、前述のように、ハンドルの戻りや収斂性に影響が生じるという問題があった。特に、ＥＰＳでは、減速機構を介してステアリングシャフトと接続されているため、モータのフリクションやイナーシャが増幅されてステアリングシステムに伝わり、それらの影響が大きくなる。
【０００７】
また、高トルク・高回転仕様のモータでは、希土類磁石等の高磁束マグネットを使用するため、その分、ロストルクや磁気的フリクションと共にコギングが大きくなる傾向もある。ロストルクなどが大きくなると、ハンドルのすわりが悪化し、中立位置でのハンドル挙動が安定せず、直進安定性が低下するという問題もあった。
【０００８】
本発明の目的は、ブラシレスモータの低フリクション化と低イナーシャ化を両立させると共に、低ロストルク・低コギング化を実現し、ＥＰＳにおけるハンドルの戻りや収斂性、すわりを向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電動パワーステアリングシステムは、ブラシレスモータを駆動源として使用し、車両のステアリングシャフトに対し操舵補助力を付与する電動パワーステアリングシステムであって、前記ブラシレスモータは、径方向内側に向けて突出する複数のティース部と、該ティース部に分布巻きにて巻装された相巻線と、を備えるステータと、前記ステータの内側に回転自在に配置され、複数層の湾曲形スリットからなるスリット群を複数組有するロータコアと、前記各スリット内に埋設されたマグネットと、を備えるロータと、を有し、前記湾曲形スリットは、その凸側部位をそれぞれ該ロータの中心側に向けた状態で前記ロータ内に配置され、前記マグネットは、ボンド磁性材料を極異方性に着磁して成形され、前記ロータは、前記マグネットの磁気的吸引力によるマグネットトルクと、磁路のインダクタンス差に基づくリラクタンストルクによって回転され前記操舵補助力が供給されることを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、
（１）複数層の湾曲形スリットにマグネットを埋設したＩＰＭ構造を採用することにより、リラクタンストルクを発生させることができ、マグネットトルクが抑制される。
（２）相巻線を分布巻きに形成することにより、リラクタンストルクを増大でき、マグネットトルクが抑制される。
（３）ボンド磁石を用いることにより、マグネットを薄肉化でき、ロータ径を小径化できる。また、マグネットの組み付けバラツキが抑えられる。さらに、磁束の温度変化が少ないため、低温時の磁束を小さく設定できる。
（４）ボンド磁性材料に対し極異方性着磁を行うことにより、ロータ表面の磁束が正弦波化し、磁束変化が滑らかとなる。
そして、これにより、ブラシレスモータの低フリクション化と低イナーシャ化を両立させつつ、低ロストルク・低コギング化が図られ、ＥＰＳにおけるハンドルの戻りや収斂性、すわりが向上する。
【００１１】
前記電動パワーステアリングシステムにおいて、前記マグネットを、金型内に配置した前記ロータコアに対してボンド磁性材料を加圧供給して充填形成し、前記金型内に設けられた磁場配向用マグネットにより、極異方性に着磁しても良い。
【００１２】
さらに、前記スリット群に３個の前記湾曲形スリットを設け、前記マグネットを径方向に沿って層状に３個配置しても良い。湾曲形のマグネットを用いたＩＰＭモータでは、３層構造がトルクと製造性のバランスが最も良い。また、前記湾曲形スリットを、該ロータの外側に中心点を有する円弧に沿って設けても良い。湾曲形スリットを円弧状とし、そこにマグネットを埋設すると、ｑ軸方向の磁気抵抗が低い部位にマグネットを配置でき、リラクタンストルクの活用が図られる。
【００１３】
さらに、前記マグネットによって、Ｎ極又はＳ極の何れか一方である第１磁極と、前記第１磁極とは異なる極性の第２磁極を形成し、前記第１及び第２磁極が形成する磁束の方向をｄ軸、該ｄ軸と磁気的に直交する軸をｑ軸と設定したとき、前記ロータに、前記ｄ軸と前記ｑ軸とが周方向に交互に複数個設け、前記第１磁極と前記第２磁極の各前記ｄ軸を基準として、前記ロータの断面を各前記ｄ軸の属する領域ごとに等分に分割したとき、前記第１磁極側の前記マグネットを、前記第２磁極側の前記マグネットと干渉しない状態で前記第２磁極側の領域に跨って配置するようにしても良い。このように、ＮＳ極を非対称に配置することにより、各極にて発生するロータ−ステータ間の吸引力が相殺され、コギングが低減する。また、高調波成分が相殺され、誘起電圧波形が正弦波化され、マグネットトルクのトルクリップルも低減される。コギングやトルクリップルの低減により、ハンドルの戻りや収斂性、すわりが改善される。また、操舵フィーリングも改善される。
【００１４】
加えて、前記ステータに、前記ティース部の内周側に設けられ隣接する前記ティース部の内周側先端部同士を連結するブリッジ部を設けても良い。このようなクローズドステータ構造を採用することにより、マグネットによる磁束が短絡され、磁束変化が抑えられ、コギングが低下する。
【００１５】
さらに、前記ロータの外周を、前記第１磁極の領域と前記第２磁極の領域とに分割された各領域ごとに異なる点を中心とした半径の円弧にて形成し、該半径の中心点は、前記ロータの中心から径方向外側に所定の距離だけ偏心した位置に配置しても良い。このように、ロータを偏心した構造とすることにより、誘起電圧波形の高調波成分を低減させることができ、トルクリップルの低減が図られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電動パワーステアリングシステムによれば、その駆動源であるブラシレスモータにて、複数層の湾曲形スリットにマグネットを埋設したＩＰＭ構造を採用することにより、リラクタンストルクを発生させることができ、マグネットトルクが抑制される。また、相巻線を分布巻きに形成することにより、リラクタンストルクを増大でき、マグネットトルクが抑制される。これにより、マグネット磁束が抑制され、モータの磁気的フリクションが低減され、ハンドルの戻りや収斂性、すわりが改善される。また、磁束によるロストルクの低減も図られ、収斂性が改善される。
【００１７】
また、ボンド磁石を用いることにより、マグネットを薄肉化でき、ロータ径を小径化できる。これにより、ロータ径を小径化でき、イナーシャを低減させ、ハンドルの収斂性を向上させることが可能となる。さらに、ボンド磁石の使用により、マグネットの組み付けバラツキが抑えられ、コギングの低減が図られる。加えて、ボンド磁石は、磁束の温度変化が少ないため、低温時の磁束を小さく設定でき、マグネットトルクの抑制も図られる。
【００１８】
一方、ボンド磁性材料に対し極異方性着磁を行うことにより、ロータ表面の磁束が正弦波化し、磁束変化が滑らかとなる。これにより、コギングの低減が図られ、ハンドルの戻りや収斂性、すわりが改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ブラシレスモータを用いた電動パワーステアリングシステムの構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１である電動パワーステアリングシステムにて使用されるブラシレスモータの構成を示す断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】得られるトルクを集中巻きと分布巻きで比較した説明図である。
【図５】ロータの構成を示す説明図である。
【図６】マグネット層数とＬｑ,Ｌｄの関係を示す説明図である。
【図７】ロータの成形過程を示す簡略説明図である。
【図８】温度とモータトルクとの関係を、ボンド磁石と焼結磁石で比較して示した説明図である。
【図９】（ａ）は、極異方性着磁を行ったリングマグネットの着磁状態、（ｂ）は、極異方性着磁のリングマグネットにおける表面磁束密度、（ｃ）は、ロータマグネットの磁化状態を示す説明図である。
【図１０】図１の電動パワーステアリングシステムにおける制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１の電動パワーステアリングシステムの制御形態を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態２である電動パワーステアリングシステムにて使用されるブラシレスモータの構成を示す断面図である。
【図１３】ブリッジ部の構成を示す説明図である。
【図１４】アウタステータとインナーステータの嵌合固定部の構成を示す説明図である。
【図１５】図１２のブラシレスモータにおけるロータの構成を示す説明図である。
【図１６】ロータの偏心構成を示す説明図である。
【図１７】マグネット形状の変形例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（実施の形態１）
本実施の形態は、ＥＰＳ用モータの構成を多角的・総合的に見直すことにより、低速走行時におけるハンドルの戻りや収斂性と、高速走行時におけるハンドルのすわりを共に改善し、走行安定性に優れたＥＰＳシステムを実現したものである。
【００２１】
（１）磁気的フリクション・ロストルクの抑制
ＥＰＳでは、ハンドルの戻りもすわりも、何れもモータの磁気的フリクションの影響が大きく、マグネット磁束の抑制が求められる。また、ハンドルのすわりに影響を及ぼすロストルクもマグネット磁束が関係する。そこで、マグネット磁束を抑制すべく、リラクタンストルクの活用を検討した。その結果、マグネットトルクとリラクタンストルクによってロータを回転させるハイブリッド型のモータを採用した。また、リラクタンストルクを増大させるため、巻線形態を分布巻きとした。
【００２２】
（２）イナーシャの抑制
ロータの小径化を図り、リラクタンストルクを最大限活用すべく、ロータ内にマグネットを埋め込んだＩＰＭ(Interior Permanent Magnet)型のブラシレスモータとした。その際、リラクタンストルク増大と小径化を両立するため、ロータとして、湾曲形（好ましくは、円弧状）のマグネットを多層に配置した多層ＩＰＭロータを用いた。また、小径ロータ内にマグネットを多層に配置できるよう、マグネットをボンド磁石とし、それをロータコア内に射出成形する構成を採用した。なお、ボンド磁石を用いることにより、磁束の温度変化が小さくなるため、高温減磁を見越した磁束密度設定が緩和され、その分、マグネット磁束を抑えることも可能となる。
【００２３】
（３）コギング低減
ロータ内のボンド磁石に極異方性着磁を行うことにより、表面磁束を正弦波化した。これにより、磁束変化を滑らかにし、スキュー（出力トルクが低減し、高磁束化を招く）を施すことなく、コギングを低減させる。また、ボンド磁石の射出成形により、組み付けのバラツキが抑えられ、コギングやそのバラツキも低減する。
【００２４】
上記のような検討に基づき、発明者は、
・分布巻きステータ
・円弧形多層マグネットロータ
・極異方性ボンド磁石
の各仕様を備えたモータを用いてＥＰＳシステムを構築した。以下、かかるＥＰＳシステムについて説明する。
【００２５】
図１は、実施の形態１である電動パワーステアリングシステムの構成を示す説明図である。図１の電動パワーステアリングシステム１（以下、ＥＰＳ１と略記する）は、ステアリングシャフト２に対し動作補助力を付与するコラムアシスト式の構成となっている。ＥＰＳ１では、動力源として、ブラシレスモータ３（以下、モータ３）が使用されている。
【００２６】
ステアリングシャフト２には、ハンドル４が取り付けられている。ハンドル４の操舵力は、ステアリングギヤボックス５内に配された図示しないピニオンとラック軸を介して、タイロッド６に伝達される。タイロッド６の両端には、車輪７が接続されている。ハンドル４の操作に伴ってタイロッド６が作動すると、図示しないナックルアーム等を介して車輪７が左右に転舵する。
【００２７】
ＥＰＳ１では、ステアリングシャフト２に操舵力補助機構であるアシストモータ部８が設けられている。アシストモータ部８には、モータ３と共に、減速機構部９とトルクセンサ１１が設けられている。減速機構部９には、図示しないウォームとウォームホイールが配されている。モータ３の回転は、減速機構部９によって、ステアリングシャフト２に減速されて伝達される。モータ３とトルクセンサ１１は、制御装置（ＥＣＵ）１２に接続されている。
【００２８】
操作者によってハンドル４が操作され、ステアリングシャフト２が回転すると、ステアリングシャフト２に連結された図示しないトーションバーの捩れを検出するトルクセンサ１１が作動する。制御装置１０は、トルクセンサ１１の検出トルクに基づいて、モータ３に対し適宜電力を供給する。モータ３が作動すると、その回転が減速機構部９を介してステアリングシャフト２に伝達され操舵補助力が付与される。ステアリングシャフト２は、モータ３の操舵補助力と手動操舵力によって回転する。詳細図示は省略するが、ステアリングシャフト２の回転運動は、ステアリングギヤボックス５内のラック・アンド・ピニオン結合により、ステアリングシャフト２の先端に設けられたピニオン５ａの回転が、ラック軸５ｂの直線運動に変換され、車輪７の転舵動作が行われる。
【００２９】
図２は、モータ３の断面図、図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。モータ３は、ロータ内にマグネットを埋め込み、マグネットトルクとリラクタンストルクによってロータを回転させるＩＰＭ(Interior Permanent Magnet)型のブラシレスモータである。ＩＰＭ構造のモータは、ＳＰＭ構造のモータに比して磁気的フリクションが小さく、粘性トルクを小さく抑えられるため、ハンドルの収斂性が良い。モータ３は、図２に示すように、外側にステータ（固定子）１３、内側にロータ（回転子）１４を配したインナーロータ型のブラシレスモータとなっている。ステータ１３は、有底円筒形状のモータケース１５の内側に固定されており、ロータ１４は、ケース１５内に回転自在に取り付けられている。ケース１５は、鉄等の磁性材料からなり、有底円筒状に形成されている。ケース１５の開口部には、図示しない固定ネジによってアルミダイキャスト製のブラケット１６が取り付けられている。
【００３０】
ステータ１３は、ステータコア１２と、ステータコイル１７（相巻線、以下、コイル１７）及びバスバーユニット（端子ユニット）１８とから構成されている。バスバーユニット１８は、ステータコア１２に取り付けられ、コイル１７と電気的に接続されている。コイル１７は、ステータコア１２のティース部１９に分布巻きにて巻装されている。モータコイルの巻線形態としては、分布巻きと集中巻きがあるが、ここでは分布巻きを採用している。集中巻きを採用したモータでは、どうしてもステータコアに磁束が集中する部位が生じる。磁束集中部位では、磁気飽和が生じ、磁気抵抗が増大するため、磁束が流れにくくなる。これに対し、分布巻きでは、磁束が偏りなく流れるため、磁気飽和が生じにくく、その分、磁束を多く流すことが可能となる。特に、モータ３では、リラクタンストルクに関連するｑ軸磁束の磁気抵抗を抑えることができ、リラクタンストルクを効率良く活用できる。このため、図４に示すように、集中巻きに比して、分布巻きの方が得られるトルクが大きく、当該ＥＰＳ１では、分布巻きのモータ３を使用している。
【００３１】
ステータコア１２は、鋼製の板材（例えば、電磁鋼板）を多数積層して形成されている。ステータコア１２の外側リング部２１には、径方向内側に向かって、複数個（ここでは、２４個）のティース部１９が突設されている。隣接するティース部１９の間には、スロット２２が形成されている。モータ３では、ティース部１９は２４個設けられており、２４スロット構成となっている。スロット２２の中には、コイル１７が収容されている。ステータコア１２には、合成樹脂製のインシュレータ２３が取り付けられている。インシュレータ２３の外側にはコイル１７が巻装されている。
【００３２】
ステータコア１２の一端側には、バスバーユニット１８が取り付けられている。バスバーユニット１８は、環状に形成された合成樹脂製の本体部内に、銅製のバスバー２４がインサート成形された構成となっている。バスバーユニット１８の周囲には、複数個のバスバー端子２５が径方向に突設されている。バスバーユニット１８の取り付けに際し、バスバー端子２５には、ステータコア１２から引き出されたコイル１７の端部１７ａが溶接され、電気的に接続される。バスバーユニット１８では、バスバーはモータ３の相数に対応した個数（ここでは、Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相分の３個と各相同士の接続用の１個の計４個）設けられている。各コイル１７は、その相に対応したバスバー端子２５と電気的に接続される。コイル１７に対しては、図示しないバッテリから、給電配線２６を介して相電流（Ｕ,Ｖ,Ｗ）が供給される。ステータコア１２は、バスバーユニット１８を取り付けた後、ケース１５内に圧入固定される。
【００３３】
ステータ１３の内側にはロータ１４が挿入されている。図５は、ロータ１４の構成を示す説明図である。ロータ１４の回転軸２７は、ベアリング２９ａ,２９ｂによって回転自在に軸支されている。ベアリング２９ａはケース１５の底部中央に、ベアリング２９ｂはブラケット１６の中央部にそれぞれ固定されている。回転軸２７には、円筒形状のロータコア２８と、回転角度検出手段であるレゾルバ３４のロータ（レゾルバロータ）３４ａが圧入等の固定手段によって取り付けられている。レゾルバ３４のステータ（レゾルバステータ）３４ｂは、合成樹脂製のレゾルバブラケット３４ｃに収容されており、取付ネジ３５によってブラケット１６の内側に固定される。
【００３４】
回転軸２７は、図示しないジョイント部材によって、減速機構部９のウォーム軸に接続されている。ウォーム軸にはウォームが形成されており、減速機構部９にて、ステアリングシャフト２に固定されたウォームホイールと噛合している。
【００３５】
図５に示すように、ロータコア２８もまた、円板状の電磁鋼板を多数積層して形成されている。各スリット群３１は、円弧状（弓形）に曲がっている。スリット群３１は、ロータ１４の外周より外側に設定される仮想点（図示せず）を中心とする円弧に沿って設けられる。スリット群３１は、その凸側部位をロータ１４の中心側に向けた形で、径方向に沿って３層に形成されている。すなわち、１組のスリット群３１は、最外層の第一スリット３１ａ、中間層の第二スリット３１ｂ、最内層の第三スリット３１ｃから構成される。
【００３６】
スリット群３１内には、ボンド磁石が充填されており、ロータマグネット３２が形成されている。ボンド磁石の充填により、ロータ１４内にロータマグネット３２が内装され、モータ３はＩＰＭ構造のブラシレスモータとなる。ボンド磁石としては、例えば、異方性のネオジムボンド磁性材料など、ネオジム磁性材料等の希土類磁石の磁性粉末を、エポキシ等の合成樹脂に混ぜ合わせた素材が使用される。ボンド磁性材料は、射出成形にてスリット群３１内に充填され、所定の着磁を行うことによって成形される。
【００３７】
ロータ１４では、スリット群３１内のロータマグネット３２により、層状のマグネット群からなる磁極部３３が形成される。磁極部３３には、外周側がＳ極となったロータマグネット３２ｓと、外周側がＮ極となったマグネット３２ｎが設けられている。磁極部３３は、周方向に沿って、Ｓ極とＮ極が交互に２個ずつ（合計４個）配置される。これにより、モータ３は、４極２４スロット（４Ｐ２４Ｓ）構造となる。各磁極部３３のロータマグネット３２は、前述のように径方向に沿って３層に配置される。ロータ１４には、磁極部３３によって、磁極が作る磁束の方向のｄ軸と、ｄ軸と磁気的に直交するｑ軸とが周方向に交互に複数形成される。ロータ１４には、ｑ軸磁束が通りやすい状態となるよう円弧状のスリット群３１が設けられている。
【００３８】
スリット群３１には、ロータマグネット３２が充填配置されている。ロータ１４は、ｑ軸の磁束が通りやすくなっており、インダクタンスＬｑが大きい構造となっている。リラクタンスモータでは、ＬｑとＬｄの差が大きいほど、リラクタンストルクは大きくなる。ＬｑとＬｄの差は、図６から分かるように、マグネット層数が１,２層の場合よりも３層の場合の方が大きいが、層数が３層以上になると余り変化がない。そこで、ロータ１４では、スリット幅とのバランスから、マグネット層数として、リラクタンストルクを効果的に大きくできる３層を採用している。
【００３９】
このように、モータ３では、ｑ軸磁束が流れる形に沿って、ロータマグネット３２を円弧状に形成して配置することにより、効率良くリラクタンストルクを発生させることが可能となる。また、ロータマグネット３２を多層配置することにより、より大きなリラクタンストルクを得ることが可能となる。さらに、コイル１７を分布巻きとし、磁気飽和を生じにくくしているため、ｑ軸磁束の磁気抵抗も抑えられ、リラクタンストルクの増大が図られている。このため、リラクタンストルクが大きい分、マグネットトルクを減らすことができ、モータの磁気的なフリクションやロストルクを抑えることが可能となり、ハンドルの戻りや収斂性、すわりの改善が図られる。
【００４０】
一方、ロータの外径を変えることなく、ロータマグネット３２を３層化しようとすると、マグネット自体の厚さは薄くせざるを得ない。この場合、平板のセグメントマグネットをスリット群３１内に収めようとすると、平板マグネットでは隙間（空気層）ができてしまう。この隙間部分では、磁気抵抗が大きくなると共に、自己減磁し易くなる。また、隙間によるガタによって性能にバラツキが生じる。その点、ロータ１４は、ボンド磁石の射出成形によってロータマグネット３２が形成されているため、平板マグネットのような隙間が生じることもなく、ガタによる性能のバラツキも生じない。
【００４１】
図７は、ロータ１４の成形過程を示す簡略説明図である。図７に示すように、ロータ１４は、複数の磁場配向用マグネット３６が配された磁場配向金型３７を用いて形成される。磁場配向用マグネット３６としては、例えば、サマリウムコバルト磁石等の希土類磁石が使用される。ロータコア２８は、磁場配向用マグネット３６の内側に形成された空洞部３８内に収容配置される。空洞部３８の上には、射出成形機の図示しないノズルと接続される上型３９が載置される。上型３９には、複数のランナー４１と、各ランナー４１の他端を集結するスプルー４２が設けられている。ランナー４１は、複数組のスリット群３１に溶融状態のボンド磁石を供給する流路となる。ランナー４１の一端は、複数組のスリット群３１の各スリット３１ａ〜３１ｃの数に一致するよう分岐して刻設されている。
【００４２】
複数組のスリット群３１の各スリット３１ａ〜３１ｃとランナー４１との接続部（開口）は複数のゲート４３となっている。ロータ１４を形成する場合は、まず、磁場配向金型３７の空洞部３８内に積層工程の完了したロータコア２８を収容する。次に、上型３９をロータコア２８上に載置し、ロータコア２８のスリット群３１とゲート４３を接続する。そして、この状態にて、射出成形機の図示しないノズルから、スプルー４２に溶融状態のボンド磁性材料が射出される。スプルー４２に加圧供給されたボンド磁性材料は、各ランナー４１から、ゲート４３を介して、ロータコア２８のスリット群３１の各スリット３１ａ〜３１ｃ内部に流入する。
【００４３】
また、ボンド磁石は、焼結磁石に比して、温度による磁束変化が少ない。図８は、温度とモータトルクとの関係を、ボンド磁石と焼結磁石で比較して示した説明図である。図８に示すように、ネオジ焼結磁石の場合は、０°Ｃから１００°Ｃに雰囲気温度が変化すると、１０％近くトルクが低下する。これに対し、ネオジボンド磁石は、その間のトルク変化は概ね焼結磁石の半分程度である。このため、同じ１００°Ｃの目標トルクを得るために、ボンド磁石では、焼結磁石よりも低い磁束密度のマグネットを使用することができる。従って、磁束密度が低い分、ロストルクやコギングが小さくなり、ハンドルのすわりが良くなり、中立位置でのハンドル挙動が安定し、直進安定性が向上する。
【００４４】
一方、スリット群３１に流入したボンド磁性材料は、磁場配向用マグネット３６により磁粉の方向を制御して着磁され、図５のような極性の磁極部３３が形成される。磁場配向金型３７では、この磁場配向用マグネット３６により、異方性の磁粉を用いたボンド磁性材料に対し、極異方性にて着磁が行われ、磁粉の方向性が揃えられる。図９（ａ）は、極異方性着磁を行ったリングマグネットの着磁状態、同（ｂ）は、極異方性着磁のリングマグネットにおける表面磁束密度、同（ｃ）は、ロータマグネット３２の磁化状態を示す説明図である。
【００４５】
極異方性着磁の場合、図９（ｃ）に示すように、円弧内側の中心方向に向かって磁化ベクトルが向くように、各層の磁石が着磁されるため、表面磁束のピークが高くなる。また、図９（ｂ）に示すように、表面磁束密度も正弦波状となる。このため、ロータマグネット３２も、着磁後の表面磁束密度波形が、ピークが高く、かつ、正弦波に近くなる。従って、ロータ１４にこれを使用すると、スキューを施すことなく、コギングトルクの低いモータを得ることができる。このため、ＥＰＳ１では、ハンドルのすわりが改善され、高速走行時における直進性が安定する。
【００４６】
また、スリット群３１内のボンド磁性材料は、磁場配向用マグネット３６により着磁される。すなわち、ロータマグネット３２は、磁場配向用マグネット３６によって着磁されつつ成形される。なお、磁場配向金型３７では、磁場配向用マグネット３６により、フル着磁状態の概ね８０％程度着磁される。ロータ１４は、ボンド磁性材料の充填成形後に着磁機によってフル着磁を行うが、８０％程度の着磁状態にて実用上差し支えない場合には、着磁機による追い着磁は省くことが可能である。
【００４７】
このようなＥＰＳ１では、ハンドル４が操作されてステアリングシャフト２が回転すると、この回転に応じた方向にラック軸が移動して転舵操作がなされる。この操作により、トルクセンサ１１が作動し、その検出トルクに応じて、図示しないバッテリから給電配線２６を介してコイル１７に電力が供給される。コイル１７に電力が供給されるとモータ３が作動し、回転軸２７とウォーム軸が回転する。ウォーム軸の回転は、ウォームホイールを介してステアリングシャフト２に伝達され、操舵力が補助される。
【００４８】
図１０は、ＥＰＳ１の制御装置１０の構成を示すブロック図であり、ＥＰＳ１は制御装置１０にて駆動制御される。図１０に示すように、制御装置１０には、モータ３に供給する電流量を制御する電流指令部５０と、制御データを格納するＲＡＭ５９，ＲＯＭ６０が設けられている。電流指令部５０には、トルクセンサ１１、車速センサ５１、レゾルバ３４、及び、電流センサ５２が接続されている。電流指令部５０は、各センサからの検出値に基づいて、モータ３への供給電流量を決定し、ＥＰＳ１を適宜制御する。
【００４９】
トルクセンサ１１は、ハンドル４の操作に伴い、ステアリングシャフト２に連結された図示しないトーションバーの捩れを検出することでモータ３の負荷となるトルク値を検出する。トルクセンサ１１の検出値は、モータ負荷情報として電流指令部５０に入力される。車速センサ５１は、ＥＰＳ１が搭載されている車両の走行速度を検出する。車速センサ５１の検出値は、車速情報として電流指令部５０に入力される。レゾルバ３４は、ロータ１４の回転位置を検出する。ロータ回転位置は、レゾルバ３４からロータ回転位置情報として逐次電流指令部５０に入力される。なお、電流指令部５０では、ロータ回転位置情報からモータ回転速度も算出される。電流センサ５２は、モータ３に現在供給されている電流値を検出し、その値を電流指令部５０に出力する。
【００５０】
電流指令部５０には、これらの検出値に基づいて演算処理を行い、モータ３に対して供給する基本電流量を算出する基本電流算出部５３が設けられている。基本電流算出部５３は、トルクセンサ１１と車速センサ５１の検出値に基づいて、基本電流マップ５４から基本電流量を算出する。基本電流算出部５３は、操舵トルクに応じたアシスト力が車速に応じて出力されるようなモータ供給電流量を設定する。電流指令部５０にはまた、微分補償制御部５５が設けられている。微分補償制御部５５は、トルクセンサ１１と車速センサ５１の検出値に基づいて、基本電流量を補正する電流補償値を算出する。電流補償値は、操舵トルクの変動に応じてモータ供給電流を補正し、操舵力の変動を抑え、操舵フィーリングを良好にする働きを有する。
【００５１】
電流指令部５０にはさらに、ハンドル戻り制御部５６と収斂性制御部５７が設けられている。各制御部５６,５７は、ハンドルの戻りや収斂性を改善すべく、車速センサ５１やレゾルバ３４の検出値に基づいて、基本電流量を適宜補正する。ハンドル戻り制御部５６は、低車速時におけるハンドルの戻りをアシストするため、アシスト方向に電流を流し、セルフアライニングトルクによるハンドルの戻りを改善する。収斂性制御部５７は、ハンドル回転方向と逆方向にモータ電流を流し、手放し時における収斂性やハンドルのすわり感を向上させ、ハンドルの切り込み時と戻し時の操舵反力の差を調整する。
【００５２】
電流指令部５０の基本電流算出部５３や微分補償制御部５５等の後段には、目標電流演算部５８が設けられている。目標電流演算部５８は、基本電流算出部５３にて算出された基本電流量に対し、微分補償制御部５５にて算出された電流補償値や、ハンドル戻り制御部５６及び収斂性制御部５７での設定を加味して、モータ３に対して供給する電流量を最終的に演算し決定する。目標電流演算部５８には、電流センサ５２からモータ３の現在の電流値が入力されており、目標電流演算部５８は、その入力値に基づいて、モータ３をフィードバック制御する。
【００５３】
図１１は、制御装置１０によるＥＰＳ１の制御形態を示す説明図である。図１１に示すように、制御装置１０は、駐車時・低速時は、モータ３を高トルクモータとして作動させるべく、最大トルク制御を実施する。これにより、車庫入れ動作の際などに、大きなアシスト力を得ることが可能となる。また、その際、モータ３は、「分布巻きステータ」、「円弧形多層マグネットロータ」、「極異方性ボンド磁石」により、高トルクでありながら、フリクションやイナーシャが小さく、ロストルクも抑えられていることから、ハンドルの戻りや収斂性が良く、車庫入れ動作などを容易かつ快適に行うことができる。
【００５４】
また、高速走行時においては、制御装置１０は、モータ３を高回転モータとして作動させるべく、最大回転数制御を実施する。これにより、高速走行時の転舵の際にも、高回転数にて素早くアシスト力を付与することが可能となる。その場合も、モータ３は、フリクションやイナーシャが小さく、ロストルクやコギングも抑えられていることから、応答性が高い一方で、ハンドルのすわりが良く直進安定性に優れ、安定した高速走行を行うことが可能となる。
【００５５】
一方、高速・低速の中間域の通常走行時は、制御装置１０は、トルクと車速に応じた最適制御を行う。すなわち、トルクセンサ１１と車速センサ５１の検出値に基づいて、最大トルク制御と最大回転数制御をミックスした制御形態にてモータ３を駆動する。この制御形態は、基本電流マップ５４内に反映されており、制御装置１０では、基本電流マップ５４を参照しつつ、トルクと車速に基づいて状況に適したアシスト力をＥＰＳシステムに付与する。
【００５６】
このように、本発明によるＥＰＳ１では、
（ａ）複数層の湾曲形スリットにマグネットを埋設したＩＰＭ構造を採用することにより、リラクタンストルクを発生させることができ、その分、マグネットトルクを抑えることが可能となる。
（ｂ）相巻線を分布巻きに形成することにより、リラクタンストルクを増大でき、その分、マグネットトルクを抑えることが可能となる。
（ｃ）ボンド磁石を用いることにより、マグネットを薄肉化でき、ロータ径を小径化できる。また、マグネットの組み付けバラツキが抑えられる。さらに、磁束の温度変化が少ないため、低温時の磁束を小さく設定できる。
（ｄ）ボンド磁性材料に対し極異方性着磁を行うことにより、ロータ表面の磁束が正弦波化し、磁束変化が滑らかとなる。
【００５７】
そして、上記（ａ）〜（ｄ）から、（１）磁気的フリクション・ロストルクの抑制（マグネット磁束の抑制）、（２）ロータのイナーシャ低減、（３）コギングの低減が図られる。
（１）磁気的フリクション・ロストルクの抑制
上記（ａ）,（ｂ）,（ｃ）（低温時磁束低減）により、マグネット磁束を抑制することが可能となる。
マグネット磁束が小さくなると、モータの磁気的フリクションが低減され、ハンドルの戻りや収斂性、すわりが改善される。また、磁束によるロストルクの低減も図られ、収斂性が改善される。
さらに、リラクタンストルクの活用に伴い、弱め界磁制御を行ってもトルクを維持でき、ＥＰＳシステムに求められるトルク要件を満たしつつ、弱め界磁による高回転化が可能となる。
（２）イナーシャ低減
上記（ａ）（多層化）,（ｃ）より、ロータ径を小径化でき、イナーシャを低減させることが可能となる。
イナーシャが小さくなると、ロータの動作が軽快となり、ハンドルの収斂性が改善される。
（３）コギング低減
上記（ｃ）（組み付けバラツキ低減）,（ｄ）より、モータのコギングを低減させることが可能となる。
コギングが小さくなると、ハンドルの戻りや収斂性、すわりが改善される。
【００５８】
なお、ハンドルの「戻り」、「収斂性」、「すわり」について、上記（１）〜（３）は様々に関わりあって、これらを総合的に改善させる。従って、「戻り」等の改善は、それぞれ完全に切り分けられるものではなく、（１）〜（３）に記載された改善項目以外の改善も図られる。また、「戻り」等の改善により、操舵フィーリングも向上する。
【００５９】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２として、ステータやロータの構造の工夫により、モータのトルクリップルやトルクリップルを低減させ、ハンドルの収斂性やすわりを改善させたＥＰＳシステムについて説明する。なお、以下の実施の形態では、実施の形態１と同様の部材、部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００６０】
図１２は、本発明の実施の形態２であるＥＰＳシステムに使用されるブラシレスモータ６１の断面図である。モータ６１もまた、図１のようなＥＰＳシステムの駆動源として使用される。モータ３と同様に、モータ６１も、外側にステータ６２、内側にロータ６３を配したインナーロータ型のブラシレスモータとなっている。ステータ６２は、ステータコア６４、ステータコイル６５（以下、コイル６５）を有している。ステータコア６４は、円筒状のアウタステータ６６と、アウタステータ６６の内周側に取り付けられるインナーステータ６７とから構成されている。
【００６１】
アウタステータ６６とインナーステータ６７はそれぞれ、厚さｔ（ｔ＝０.３５〜０.７０ｍｍ程度）の電磁鋼板を多数積層して形成されている。インナーステータ６７は、放射状に形成された２４個のティース部６８と、ティース部６８の内周側を連結するブリッジ部６９とから構成されている。隣接するティース部６８の間にはスロット７１が形成される。図１３に示すように、モータ６１では、ブリッジ部６９の径方向の幅Ｗは、ステータコア６４を積層形成する鋼板１枚の板厚ｔ≦Ｗ≦１.５ｍｍの範囲に設定されている。
【００６２】
モータ６１では、ティース部６８の内周側がブリッジ部６９にて連結されているため、通常のモータのように、ティース先端側のスリットを利用してティースにコイルを巻装できない。そこで、モータ６１では、まず、ステータ６２をアウタステータ６６とインナーステータ６７に分割する。そして、インナーステータ６７のティース部外周側を開放する。これにより、ティース部６８に銅線を巻装できるようになり、コイル６５が形成可能となる。ティース部６８は、コイル６５が分布巻きにて巻装された後、アウタステータ６６の内周側に取り付けられる（嵌合固定）。なお、分布巻きは、集中巻に比してブリッジ部６９での磁束の漏洩が少なく、集中巻よりも最大トルクを大きくできる。
【００６３】
ステータ６２の内周側をブリッジ部６９にてクローズすることにより、マグネット７７による磁束が短絡され、磁束変化が抑えられ、コギングが低下する。発明者らの実験によれば、この傾向は磁束量を変化させても同様であり、コギング低減には、ブリッジ部６９の幅Ｗを板厚以上とすることが好ましい。一方、幅Ｗが１.５ｍｍを超えると磁束がブリッジ部６９に回り込みやすくなり、磁束の漏れも大きくなり有効磁束が減少してしまう。従って、出力トルクの観点からすると、幅Ｗは１.５ｍｍ以下が好ましい。
【００６４】
図１４は、アウタステータ６６とインナーステータ６７の嵌合固定部の構成を示す説明図である。モータ６１では、ティース部６８は２４個設けられている。各ティース部６８は、その外周側が、アウタステータ６６の内周面に形成されたティース取付溝（凹部）１６に嵌合固定される。図１４に示すように、アウタステータ６６側には、断面がＶ字形となった蟻溝状のティース取付溝７２が形成されている。ティース取付溝７２は、アウタステータ６６の全長に亘って、軸方向に沿って延設されている。ティース部６８の外周端には、外端側が拡大したほぞ状の嵌合部７３が形成されている。アウタステータ６６とインナーステータ６７は、ティース取付溝７２と嵌合部７３を軸方向から挿入嵌合させることにより、径方向・周方向に抜け止めされた状態で固定される。
【００６５】
ロータ６３を形成するロータコア７４もまた、円板状の電磁鋼板を多数積層して形成されている。ロータコア７４を構成する鋼板には、円弧状のスリット７５が複数設けられている。スリット７５は、磁極がつくる磁束の方向（永久磁石の中心軸）をｄ軸とし、それと磁気的に直交する軸（永久磁石間の軸）をｑ軸に設定すると、回転軸７６と直交するｑ軸を境界として複数組設けられている。モータ６１では、スリット７５のセット（スリット群）が４組設けられている。スリット７５内には、マグネット７７が埋め込まれている。スリット７５は、ｄ軸上のロータ６３の外周より外側に設定される仮想点（後述する、Ｓ,Ｎ極マグネット７７ｎ,７７ｓの円弧の中心Ｏｓ,Ｏｎ）を中心に円弧状に配置されている。また、ロータコア７４を構成する鋼板には、ロータ６３の磁気抵抗を回転方向に沿って異ならせるためのフラックスバリアの機能として空隙部７５ａを設けている。なお、ここでは、マグネット７７としてセグメントマグネットを使用しているが、ボンド磁石も使用可能である。
【００６６】
図１５は、ロータ６３の構成を示す説明図である。ロータ６３では、複数個のマグネット７７として、外周側がＳ極となったマグネット７７ｓ（７７ｓ１,７７ｓ２）と、外周側がＮ極となったマグネット７７ｎ（７７ｎ１,７７ｎ２）が設けられている。ロータ６３は４極構成であり、モータ６１は４極２４スロット構成となっている。Ｓ極のマグネット７７ｓ１,７７ｓ２と、Ｎ極のマグネット７７ｎ１,７７ｎ２は中心線に対して非対称に配置されている（マグネット非対称配置）。また、ロータ６３は、外周が偏心した形状となっている（ロータ偏心）。
【００６７】
ロータ６３では、マグネットの非対称設定によってトルクリップルを低減させている。この場合、ロータ６３の非対称設定には次のような特徴がある。
(a) ロータ６３の断面を、マグネット７７ｓ（第１磁極）とマグネット７７ｎ（第２磁極）の各ｄ軸を基準として、各ｄ軸が属する領域ごとに等分に分割する。そして、各領域の分割線となるロータ６３の直交する中心線Ｍ１,Ｍ２に対して、一方の極（ここではＳ極）の最も内側のマグネット７７ａを、隣の極のゾーン（領域）に跨って配置する。但し、隣接極のマグネットとは干渉せず、ｑ軸の磁路となるスペースは確保されている。これにより、ｑ軸により区分されたマグネット７７ｓの領域のロータ６３の中心Ｏｒを中心とした角度θ１は、マグネット７７ｎの領域のロータ６３の中心Ｏｒを中心とした角度θ２より大きく設定されている（θ１＞θ２）。
【００６８】
(b)マグネット７７は、Ｓ極とＮ極とで中心位置がずれている。つまり、Ｓ,Ｎ極マグネット７７ｎ,７７ｓの円弧の中心Ｏｓ（第１中心点）,Ｏｎ（第２中心点）と、ロータ６３の中心Ｏｒとの間の各距離（マグネット中心距離）Ｒｓ（Ｒ１）,Ｒｎ（Ｒ２）が異なる（Ｒｓ≠Ｒｎ）。
【００６９】
(c) 各極の最も内側のマグネット７７ａとロータ６３の中心Ｏｒとの間の距離（最短距離）Ｌｓ（Ｌ１）,Ｌｎ（Ｌ２）が、Ｓ極とＮ極とで異なる（Ｌｓ≠Ｌｎ）。
【００７０】
図１５に示すように、ロータ６３には、中心線Ｍ１,Ｍ２によって区画された４つの極ゾーンＳ１,Ｎ１,Ｓ２,Ｎ２が存在する。４つの極ゾーンは、マグネット７７ｓ（第１磁極）とマグネット７７ｎ（第２磁極）の各ｄ軸を基準として、ロータ断面を、各ｄ軸が属する領域ごとに等分に分割した４つの領域である。ロータ６３では、最内層（最もロータ中心Ｏｒに近い層）のＳ極マグネット７７ｓの外周部７８が、極ゾーンＳ１,Ｓ２から、隣接する他極の極ゾーンＮ１,Ｎ２側へはみ出している。隣接ゾーンへのラップ代は、これが大きいほどトルクリップルを低減できる。但し、隣接極と干渉しないように、Ｓ極マグネット７７ｓと、これと隣り合うＮ極マグネット７７ｎと間にはスペース７９が設けられている。なお、隣接ゾーン側の領域に跨るマグネットは、Ｓ極のものでもＮ極のものでも良い。ここでは、Ｓ極のマグネット７７ｓがＮ極のゾーンに進入している。
【００７１】
一般に、モータではマグネットを対称配置すると、コギングは極とスロットの最小公倍数回発生する。４極２４スロットのモータの場合、モータ１回転につき２４山のコギングが発生する。コギングを低減するにはスキューを施すなどの方法が用いられるが、漏れ磁束の影響でトルクが低下してしまう。モータ６１では、ロータ６３を上記(a)〜(c)のように非対称形状とすることにより、各極にて発生するロータ−ステータ間の吸引力を相殺し、コギングの低減を図っている。
【００７２】
一方、モータ６１の出力トルクは、リラクタンストルクとマグネットトルクの合成トルクとなる。対称ロータの場合、Ｌｄ−Ｌｑの変動により、リラクタンストルクのリップルが大きくなる傾向がある。これに対し、モータ６１では、ロータを非対称とすることで、Ｓ極ゾーンＳ１,Ｓ２で発生するリラクタンストルクと、Ｎ極ゾーンＮ１,Ｎ２で発生するリラクタンストルクが相殺され、トルクリップルが低減される。また、マグネットトルクについても、対称ロータでは、磁束に高調波成分が乗るため誘起電圧波形が歪み、トルクリップルが大きくなる場合がある。これに対し、ロータを非対称とすると、高調波成分が相殺され、誘起電圧波形が正弦波化され、マグネットトルクのトルクリップルも低減される。
【００７３】
さらに、ロータ６３では、外周の偏心設定によってトルクリップルを低減させている。図１６は、ロータ６３の偏心構成を示す説明図である。図１６では、ロータ６３が偏心している状態を明確に示すため、ロータ外形を誇張して示している。図１６に示すように、ロータ６３の外径は、点Ｏｒを中心とする一様の円周ではない。ロータ６３の外径は、４つの極ゾーンＳ１,Ｓ２,Ｎ１,Ｎ２ごとに異なる点を中心とした半径の円弧にて形成される。極ゾーンＳ１,Ｓ２,Ｎ１,Ｎ２の外径は、各極ゾーンの境界点Ｐにて接続されている。各極ゾーンの外周は、偏心点Ｏecを中心とする半径Ｒecの円弧にて形成されている。偏心点Ｏecは、ロータ中心点Ｏｒから径方向外側にそれぞれ偏心距離Ｌecだけ離れている。また、偏心点Ｏecは、中心線Ｍ１,Ｍ２に対して４５°傾斜した線分上に配置されている。半径Ｒecは、ロータ６３の最外周位置Ｑとロータ中心Ｏｒとの間の距離Ｒmaxよりも小さい。
【００７４】
ロータ６３の外周を偏心させると、誘起電圧波形の高調波成分をより低減させることができ、これにより、更なるトルクリップルの低減が図られる。また、ロータ偏心により、ロータ回転に伴う磁束変化を緩やかにすることができる。従って、マグネットトルクの変動を低減させることができ、この点からトルクリップルの低減が図られる。つまり、モータ６１では、ロータ非対称設定により、リラクタンストルクとマグネットトルクの両方のトルクリップルを低減させると共に、コギングの低減を図ることが可能となる。従って、モータ６１をＥＰＳシステムに使用することにより、ハンドルの収斂性やすわりを改善することが可能となる。
【００７５】
本発明は前述のような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施形態では、ロータ内にロータマグネット（スリット群）を３層設けた構成のモータを示したが、マグネット層数は３層には限定されない。前述のように、３個配置がバランス的に良好であるが、３層未満、４層以上の構成のモータを用いることも可能である。また、ボンド磁石の例として、ネオジムボンド磁石を挙げたが、サマリウム窒化鉄ボンド磁石等の他のボンド磁石も使用可能である。
【００７６】
さらに、前述の実施の形態２においては、ロータコアを構成する鋼板にフラックスバリアの機能として、空隙部を設ける例を示したが、実施の形態１のように、空隙部のない構造としたり、また、空隙部内に非磁性材を配置したりすることも可能である。
【００７７】
加えて、前述の実施形態では、湾曲形マグネットとして、断面円弧状のマグネットを使用した例を示したが、「湾曲形」とは円弧形状のみならず、図１７（ａ）に変形例として示すような、台形状（等脚台形の上底と両斜辺）のマグネット８１をも含む概念である。また、図１７（ｂ）のように、円弧に近似した折れ線形のマグネット８２も湾曲形マグネットに含まれる。
【００７８】
さらに、ロータ１４の回転位置を検出する手段として、レゾルバ３４を挙げたが、ロータ回転位置の検出手段はこれには限定されず、例えば、ロータマグネットとホールセンサの組み合わせなども使用可能である。なお、実施の形態２に示した「マグネット非対称配置」と「ロータ偏心」は、それぞれ個別に適用することも可能である。この変形例においては、ロータコア７４のスリット群内にボンド磁性材料の射出成形を行うようにすると、各スリット内の角となった部分にも十分に磁性材料を充填することが可能となる。この変形例においても、スリットの端部にフラックスバリアの機能としての空隙部を設けるようにしても良いことは言うまでもない。
【００７９】
また、前述の実施形態では、ステアリングシャフト２の部位にモータ３を設ける例を示したが、ステアリングギヤボックス５内のピニオン５ａをアシストするものや、ラック軸５ｂを直接アシストするＥＰＳシステムにモータ３を適用することも可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１    電動パワーステアリングシステム（ＥＰＳ）
２    ステアリングシャフト
３    ブラシレスモータ
４    ハンドル
５    ステアリングギヤボックス
６    タイロッド
７    車輪
８    アシストモータ部
９    減速機構部
１０    制御装置（ＥＣＵ）
１１    トルクセンサ
１２    ステータコア
１３    ステータ
１４    ロータ
１５    モータケース
１６    ブラケット
１７    ステータコイル
１７ａ  端部
１８    バスバーユニット
１９    ティース部
２１    外側リング部
２２    スロット
２３    インシュレータ
２４    バスバー
２５    バスバー端子
２６    給電配線
２７    回転軸
２８    ロータコア
２９ａ,２９ｂ    ベアリング
３１    スリット群
３１ａ  第一スリット
３１ｂ  第二スリット
３１ｃ  第三スリット
３２    ロータマグネット
３２ｎ  マグネット
３２ｓ  ロータマグネット
３３    磁極部
３４    レゾルバ
３４ａ  レゾルバロータ
３４ｂ  レゾルバステータ
３４ｃ  レゾルバブラケット
３５    取付ネジ
３６    磁場配向用マグネット
３７    磁場配向金型
３８    空洞部
３９    上型
３９ａ  凸部
４１    ランナー
４２    スプルー
４３    ゲート
５０    電流指令部
５１    車速センサ
５２    電流センサ
５３    基本電流算出部
５４    基本電流マップ
５５    微分補償制御部
５６    ハンドル戻り制御部
５７    収斂性制御部
５８    目標電流演算部
５９    ＲＡＭ
６０    ＲＯＭ
６１    ブラシレスモータ
６２    ステータ
６３    ロータ
６４    ステータコア
６５    ステータコイル
６６    アウタステータ
６７    インナーステータ
６８    ティース部
６９    ブリッジ部
７１    スロット
７２    ティース取付溝
７３    嵌合部
７４    ロータコア
７５    スリット
７５ａ  空隙部
７６    回転軸
７７    マグネット
７７ａ  マグネット
７７ｎ  Ｎ極マグネット
７７ｓ  Ｓ極マグネット
７８    外周部
７９    スペース
８１    マグネット
８２    マグネット
Ｍ１,Ｍ２    中心線
Ｎ１,Ｎ２    Ｎ極ゾーン
Ｓ１,Ｓ２    Ｓ極ゾーン
Ｏｓ    Ｓ極マグネット中心点
Ｏｎ    Ｎ極マグネット中心点
Ｏｒ    ロータ中心点
Ｒｓ    マグネット中心距離（Ｏｓ−Ｏｒ）
Ｒｎ    マグネット中心距離（Ｏｎ−Ｏｒ）
Ｌｓ    最内層マグネット距離
Ｌｎ    最内層マグネット距離
Ｏec    偏心点
Ｌec    偏心距離
Ｐ      境界点
Ｑ      最外周位置
Ｒec    偏心半径
Ｒmax   ロータ最外周位置距離（Ｑ−Ｏｒ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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