(57)【要約】【課題】小型化を実現できる直流モータ及び電動パワーステアリング装置を提供すること。【解決手段】ヨーク６と、ヨーク６の内壁面に固定された２極以上の永久磁石５で構成された界磁部と、ヨーク６内に回転自在に設けられたシャフト２と、このシャフト２に固定され、複数のスロット４で構成されて巻線を有するアマチュアと、前記シャフト２の端部に固定され複数個のセグメントから構成された整流子と、この整流子に接する様に取り付けられた複数個のブラシと、を備えた直流モータ１において、前記界磁部の永久磁石５は、周方向における中央部が同端部よりも径方向の厚さが厚い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨークと、ヨークの内壁面に固定された２極以上の永久磁石で構成された界磁部と、ヨーク内に回転自在に設けられたシャフトと、このシャフトに固定され、複数のスロットで構成されて巻線を有するアマチュアと、前記シャフトの端部に固定され複数個のセグメントから構成された整流子と、この整流子に接する様に取り付けられた複数個のブラシと、を備えた直流モータにおいて、
前記界磁部の永久磁石は、周方向における中央部が同端部よりも径方向の厚さが厚いことを特徴とする、直流モータ。
【請求項２】
前記永久磁石の平面視形状は、所定の円中心を持つ円弧により定義された内周壁と、前記円中心とは異なる円中心を持つ円弧により定義された外周壁とを持つ、請求項１に記載の直流モータ。
【請求項３】
前記ヨークは、前記永久磁石の周方向中央部に相当する位置における径方向の肉厚が、同磁石間に相当する位置の肉厚よりも薄い、請求項１または２に記載の直流モータ。
【請求項４】
前記ヨークは、前記永久磁石間に相当する位置に、径方向内側に突出する突起を備え、前記永久磁石は、前記突起によって周方向に係止される、請求項１から３のいずれかに記載の直流モータ。
【請求項５】
前記永久磁石の平面視形状は、前記アマチュアの回転中心と前記永久磁石の内径の中心がオフセットしている、請求項１から４のいずれかに記載の直流モータ。
【請求項６】
ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生して、減速機により減速して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置において、
前記電動モータとして、請求項１から５のいずれかに記載の直流モータを備えた、電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電動パワーステアリング（ＥＰＳ）用モータとして使用することができる、直流モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、特許文献１に開示されているようなモータが提案されている。特許文献１では、同文献中の図１のように永久磁石の内径Ｒ、永久磁石のエッジ部の面取り角度、永久磁石の角度等をある式を満たすような形状にすることにより、出力低下を招くことなく、コギングトルクを低減させている。
【特許文献１】特開２００３−４７２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、本発明者らがこのようなモータについて解析を行なった結果、図５に示すように磁石中央部のヨーク（矢印Ａで示した位置）にはほとんど磁束が流れておらず、磁石間のヨークには多くの磁束が流れていることがわかった。また、ヨーク外径を小さくするとモータは小さくなるが、ヨークが薄くなることにより磁路が狭くなり、多くの磁束が流れる磁石間のヨークで磁気飽和が起こって出力低下を招くおそれがあり、小型化が難しいという問題があった。また、磁石の外径Ｒとヨークの内径Ｒが同じであるため、磁石ホルダなどを使用しないと磁石が周方向に動いてしまうという場合がある。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、出力低下を招くことなく小型化を実現できる直流モータ及び電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の直流モータは、ヨークと、ヨークの内壁面に固定された２極以上の永久磁石で構成された界磁部と、ヨーク内に回転自在に設けられたシャフトと、このシャフトに固定され、複数のスロットで構成されて巻線を有するアマチュアと、前記シャフトの端部に固定され複数個のセグメントから構成された整流子と、この整流子に接する様に取り付けられた複数個のブラシと、を備えた直流モータにおいて、前記界磁部の永久磁石は、周方向における中央部が同端部よりも径方向の厚さが厚く構成されたものである。
【０００６】
このように構成することにより、磁束があまり通らない部分のヨークを薄くできるため、ヨークの外径を小さくでき、モータ重量を小さくすることが可能となる。また、磁束が集中する永久磁石間のヨークの厚さを厚くしているので、磁気飽和による出力の低下を防ぐことができる。
【０００７】
また、前記永久磁石の平面視形状は、所定の円中心を持つ円弧により定義された内周壁と、前記円中心とは異なる円中心を持つ円弧により定義された外周壁とを持つものでもよい。
【０００８】
また、前記ヨークは、磁石の周方向中央部に相当する位置の肉厚が、同磁石間に相当する位置の肉厚よりも薄いものとすることができる。
【０００９】
また、前記ヨークは、前記磁石間に相当する位置に、径方向内側に突出する突起を備え、前記磁石は、前記突起によって周方向に係止されるように構成されていてもよい。
【００１０】
この突起が設けられていることにより、上記のように、磁石の周方向中央部に相当する位置における肉厚を厚く構成することができる。
【００１１】
また、上記のような直流モータを電動パワーステアリング装置に適用することにより、装置を小型化することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、磁石中央部を磁石端部よりも厚くし、磁石外径中心をオフセットさせて、磁束が集中しない磁石中央部のヨークの肉厚を薄くし、磁束が集中する磁石間のヨークの肉厚を厚くする構造としているから、ヨーク外径を小さくでき、モータを小さくすることが可能となる。また、ヨークの重量を小さくできるので、モータの重量を小さくすることができる。また、磁束が集中する磁石間のヨークを厚くしているので、磁気飽和による出力低下を防ぐことができる。また、磁石間のヨークは中心方向に突起形状となっているので、磁石が周方向に動くことを防ぐ効果を有する。また、アマチュアの回転中心と磁石内径の中心をオフセットすることにより、コギングトルクを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
＜第１実施形態＞
図１に本発明の第１実施形態の断面図を示す。
【００１４】
図１は４極２２スロットの４ブラシで重ね巻きの例である直流モータ１である。シャフト２にコア３が取り付けられ、コア３は積層鋼板を積み上げて作られている。コア３には巻線を納めるためのスロット４が２２個あり、図１には図示していないが重ね巻き方式でコア３に巻線が巻かれている。シャフト２の端に固定され２２個のセグメントで構成された整流子を備えており、これらの部品で直流モータ１のアマチュアを構成している。
【００１５】
界磁部分は、永久磁石５とヨーク６で構成されている。図２は本発明の磁石形状、図３は本発明のヨーク形状の例である。永久磁石５はフェライト磁石を用いている。ヨーク６は絞り加工で作られており、材質は冷間圧延鋼板である。
【００１６】
永久磁石５は、その平面視形状（すなわち軸方向から見た場合の形状）が、所定の円中心Ｃ１、すなわち本実施形態ではモータの中心軸と一致する円中心を持つ円弧により定義された内周壁５ａと、前記円中心よりも径方向に沿って外側に位置する円中心Ｃ２を持つ円弧により定義された外周壁５ｂとを持つ。これにより、永久磁石５は、周方向における中央部が同端部よりも径方向の厚さが厚くなっている。
【００１７】
ヨーク６は、永久磁石５間に相当する位置に、径方向内側に突出する突起６ａを備える。永久磁石５は、前記突起６ａ間に収容され、永久磁石５の周方向の移動が突起６ａによって係止された状態で組み付けられる。また、ヨーク６の突起６ａ間の形状は、上述した永久磁石５の形状に合わせ、永久磁石５の周方向中央部に相当する位置（符号６ｂで示した）の肉厚が、永久磁石５の両端に位置する部位の肉厚よりも薄くなっている。
【００１８】
ブラシは図１に図示していないが、本実施例では４個のブラシを使用している。４個のブラシと２２個のセグメントで構成された整流子により、モータが回転するように整流を行なっている。
【００１９】
このように、本実施形態の直流モータ１によれば、図３に示すように、符号６ｂで示したように永久磁石５中央部に位置するヨーク６の部位の肉厚を薄くし、永久磁石５間のヨーク６の厚さを厚くしている（突起６ａ）。このような構成にすることにより、磁束があまり通らない部分のヨーク６を薄くできるため、ヨーク６の外径を小さくできるので、モータ重量を小さくすることが可能となる。また、磁束が集中する永久磁石５間のヨーク６の厚さを厚くしているので、磁気飽和による出力の低下を防ぐことができる。また、永久磁石５の周方向移動が突起６ａにより阻止されるため、磁石ホルダを使用しなくても磁石が周方向に動くのを防ぐことができる。
【００２０】
したがって、本実施形態の直流モータ１によれば、出力低下を招くことなく、小型化を実現することができる。
【００２１】
＜第２実施形態＞
基本的な構成は上記第１実施形態と同様であり、電動パワーステアリング用モータとして組み込んだ例である。図４に組み込んだ例を示す。本電動パワーステアリング装置８において、同図中の符号１０は傾斜配置されたステアリングコラムを示す。
【００２２】
ステアリングコラム１０には一端にステアリングホイール９が取り付けられたステアリングシャフト１１が回動自在に支持されており、減速ギヤボックス１２がステアリングシャフト１１に回動自在に支持されている。減速ギヤボックス１２には、上述の直流モータ１が取り付けられていることにより、ステアリングホイール９に印加された操舵トルクに対応して、直流モータ１から補助操舵トルクが発生して、減速ギヤボックス１２により減速して操舵機構の出力軸に伝達されるようになっている。また、減速ギヤボックス１２は、直流モータ１と接続されており、さらに、直流モータ１はコントローラ１３と接続されている。コントローラ１３は、操舵トルク、車の走行条件等に基づいて直流モータ１を制御し、減速ギヤボックス１２を制御する。
【００２３】
本実施形態では、上記第１実施形態で示したように、モータを小さくすることができるので、電動パワーステアリングのような搭載スペースに限りがあるような場合には特に好適である。
【００２４】
なお、上記第１及び第２実施形態では、４極２２スロットの例を示したが、本発明はこれに限ったものではなく、他のスロットコンビネーションでも同様の効果が得られる。例えば４極よりも多極にした場合にはさらにヨークの厚さを薄くすることができるので、さらにモータを小さくすることが可能となる。
【００２５】
また、アマチュアがスキューしていない例を示したが、これに限ったものではなく、アマチュアがスキューしている場合でも、同様の効果が得られる。
【００２６】
また、４ブラシ重ね巻きの例を示したが、これに限ったものではなく、例えば２ブラシ波巻き等でも同様の効果が得られる。
【００２７】
また、図１、図２では磁石の角部が尖った形状となっているが、コギングトルク低減のために角部を面取りした形状としてもよい。
【００２８】
また、図６に示すように、アマチュアの回転中心Ｃ１と磁石内径の中心Ｃ３をオフセットすることにより、コギングトルクを低減することができるため、低コギングトルクが要求される用途（ＥＰＳ）などに特に有効である。
【００２９】
また、ヨークは絞り加工した冷間圧延鋼板の例を示したが、これに限ったものではなく、例えば積層鋼板を積み重ねてレーザー溶接する等の方法でも同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る直流モータの断面図である。
【図２】同直流モータに用いられる磁石の形状を示した平面図である。
【図３】同直流モータに用いられるヨークの形状を示した図である。
【図４】同直流モータを電動パワーステアリング装置に組み込んだ例を示した斜視図である。
【図５】従来技術に係るモータの磁束線図である。
【図６】アマチュアの回転中心と磁石内径の中心とがオフセットされた直流モータを示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…直流モータ、２…シャフト、３…コア、４…スロット、５…永久磁石、６…ヨーク、６ａ…突起、９…ステアリングホイール、１０…ステアリングコラム、１１…ステアリングシャフト、１２…減速ギヤボックス、１３…コントローラ
【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】
2009077590.tif 000007
【図６】
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