(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨークと、
このヨーク内に固定された磁極と、
前記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たコアの外周面に軸線方向に延びて形成された複数個のスロット間に導線が重巻きで巻回されて形成された複数個の巻線部で構成された巻線を有するアマチュアと、
前記シャフトに固定されているとともに前記巻線部の両端部が電気的に接続された複数個のセグメントを有する整流子と、
前記セグメントの表面に当接した複数個のブラシと、
同電位であるべきセグメント同士を接続した均圧線とを備え、
前記セグメント間にはｎ個（ｎは前記磁極の極数及び前記スロットの数の公約数、但し２以上）の前記巻線部が並列に接続され、かつこの巻線部が機械角３６０度に対して互いに対称に配置され、
前記巻線部は互いに並列接続された複数個の小巻線部で構成されている電動パワーステアリング用モータ。
【請求項２】
スロット及びセグメントの数が２２個、極数が４で、セグメント間には２個の巻線部が並列に接続されている請求項１に記載の電動パワーステアリング用モータ。
【請求項３】
導線及び均圧線は同一部材で構成され、巻線及び均圧線は連続的に接続されている請求項１または請求項２に記載の電動パワーステアリング用モータ。
【請求項４】
導線はエナメル被覆の丸線である請求項１ないし請求項３の何れかに記載の電動パワーステアリング用モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数個のセグメントを有する整流子を備えた電動パワーステアリング用モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の回転電機である電動パワーステアリング用モータ１００の側断面図である。この電動パワーステアリング用モータ１００は、円筒状のヨーク１０１と、このヨーク１０１内に固定され永久磁石で構成された極数４の磁極１０２と、ヨーク１０１内に軸受１０３により回転自在に設けられたシャフト１０４と、このシャフト１０４に固定されたアマチュア１０５と、シャフト１０４の端部に固定された整流子１０６と、この整流子１０６の表面にスプリング（図示せず）の弾性力により当接しブラシホルダ１０７により保持されたブラシ１０８とを備えている。
【０００３】
アマチュア１０５は、軸線方向に延びた２２個のスロット１１０を有するコア１０９と、スロット１１０に導線が重巻方式で巻回されて構成された巻線１１１とを備えている。
中空円柱状の整流子１０６は、等分間隔をおいて配設された２２個の銅製のセグメント１１２と、セグメント１１２間に配設され隣接したセグメント１１２間を絶縁保持する樹脂材とを有している。
４極、重巻方式の上記電動パワーステアリング用モータ１００では、セグメント１１２に当接するブラシ１０８を介して外部から電流を巻線１１１に供給することにより、アマチュア１０５は電磁作用により、シャフト１０４とともに回転する。
【０００４】
図８及び図９は、巻線１１１、磁極１０２、整流子１０６及びブラシ１０８の取り付け位置関係を示すため、それぞれの部材が回転方向に円筒状に配置されたものを平面状に展開した巻線説明図である。
図７の電機パワーステアリング装置用モータ１００は、２２個のティース１１３、２２個のセグメント１１２、４つの磁極１０２であるが、巻線１１１の構成要素である各巻線部１１４、及び各セグメント１１２の互いの接続関係を分かり易くするために、３６０°相当分以上（７２０°分）に渡って長めに示してある。
【０００５】
Ｎ,Ｓのマークのある部分が磁極１０２、最下部に＋、−のマークのある部分がブラシ１０８をそれぞれ示す。Ｎ，Ｓのマークの下側に１〜２２までの番号がついた四角がスロット１１０を区画するティース１１３、ブラシ１０８のすぐ上に１〜２２の番号がついた四角がセグメント１１２を示す。
【０００６】
この例の巻線１１１は、図１０に示すように、隣接した二つのセグメント１１２間には２つの巻線部１１４が並列接続された所謂ダブル重巻きで構成されている。このうち図８はコア１０９の径方向外側（上段）のアマチュア１０５の巻線説明図、図９はコア１０９の径方向内側（下段）のアマチュア１０５の巻線説明図である。
このダブル重巻きの巻線１１１は、シングル重巻きと比較して導線を細くできるので巻線作業性が向上する利点がある。
なお、図１０において、点線で示された巻線部１１４は図１１に示すように、ブラシ１０８が二つのセグメント１１２に当接してセグメント間で同電位であり、この点線の巻線部１１４は電流が流れていないことを示している。
全部で２２個のセグメント１１２であるこの例では、巻線１１１の上段側及び下段側にそれぞれ２２個の巻線部１１４Ａ，１４Ｂが配置されているが、上段と下段とにおいて同一のスロット１１０に巻線部１１４を収めるのではなく、磁気的に対称な位置な別のスロットに配置されている。
つまり、隣接した二つのセグメント１１２間において２つの巻線部１１４が並列接続されているが、図１２（ａ）は下段側に設けられた一方の巻線部１１４Ｂを示し、図１２（ｂ）は上段側に設けられた他方の巻線部１１４Ａを示している。図１２（ｃ）は下段側の巻線部１１４Ｂ及び上段側に巻線部１１４Ａがそれぞれ設けられた様子を示している。そして、上段側の巻線部１１４Ａと下段側の巻線部１１４Ｂとは機械角で１８０°離れた位置にあることを示している。
【０００７】
ここで、例えばリード部１１５Ａ，１１５Ｂがセグメント１１２のＮｏ．１２とＮｏ．１３との間に接続された巻線１１１の上段側の巻線部１１４Ａ及び下段側の巻線部１１４Ｂに注目すると、上段側の巻線部１１４Ａは、ティース１１３のＮｏ．１０とＮｏ．１１との間のスロット１１０と、ティース１１３のＮｏ．１５とＮｏ．１６との間のスロット１１０との間を導線を複数回巻回して構成され、セグメント１１２のＮｏ．１２とＮｏ．１３とのほぼ真上に位置している。一方、下段側の巻線部１１４Ｂは、ティース１１３のＮｏ．２１とＮｏ．２２との間のスロット１１０と、ティース１１３のＮｏ．４とＮｏ．５との間のスロット１１０との間を導線を複数回巻回して構成され、セグメント１１２のＮｏ．１とＮｏ．２とのほぼ真上に位置している。即ち、同一のセグメント１１２のＮｏ．１２を起点とし、同一のセグメント１１２のＮｏ．１３を終点とする上段側の巻線部１１４Ａと下段側の巻線部１１４Ｂとは機械角で１８０°離れた位置にある。
このように配置とすることで、片側のブラシ１０８に不具合が起きた場合、あるいは固体差により微妙な特性ずれが生じた場合でも、同一タイミングで整流された巻線部１１４は機械的にバランスした位置に配置されており、電磁力による振動を抑えることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の電機パワーステアリング装置用モータ１００では、巻線部１１４は機械的にバランスした位置に配置されており、電磁力による振動を抑えることができるものの、ブラシ１０８間の各回路部間に生じる誘起電圧の差により回路部を通じてブラシ１０８に流れる循環電流を防止できず、また各回路部間の巻線部１１４の差により生じる磁気吸引力のアンバランスが生じてしまうという問題点があった。
【０００９】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、巻線部が機械的にバランスした位置に配置されており、電磁力による振動を抑えることができ、かつ巻線のブラシ間の各電気回路部間に生じる誘起電圧の差により電気回路部を通じてブラシに流れる循環電流を防止でき、各電気回路部間の巻線部の数の差により生じる磁気吸引力のアンバランスをも抑制することができる電動パワーステアリング用モータを得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電動パワーステアリング用モータは、ヨークと、このヨーク内に固定された磁極と、前記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たコアの外周面に軸線方向に延びて形成された複数個のスロット間に導線が重巻きで巻回されて形成された複数個の巻線部で構成された巻線を有するアマチュアと、前記シャフトに固定されているとともに前記巻線部の両端部が電気的に接続された複数個のセグメントを有する整流子と、前記セグメントの表面に当接した複数個のブラシと、同電位であるべきセグメント同士を接続した均圧線とを備え、前記セグメント間にはｎ個（ｎは前記磁極の極数及び前記スロットの数の公約数、但し２以上）の前記巻線部が並列に接続され、かつこの巻線部が機械角３６０度に対して互いに対称に配置され、前記巻線部は互いに並列接続された複数個の小巻線部で構成されている。
【００１２】
この発明に係る電動パワーステアリング用モータでは、スロット及びセグメントの数が２２個、極数が４で、セグメント間には２個の巻線部が並列に接続されている。
【００１３】
この発明に係る電動パワーステアリング用モータでは、導線及び均圧線は同一部材で構成され、巻線及び均圧線は連続的に接続されている。
【００１４】
この発明に係る電動パワーステアリング用モータでは、導線はエナメル被覆の丸線である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の各実施の形態について説明するが、従来のものと同一または相当部材及び部位については、同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の形態１の電動パワーステアリング用モータ１の断面図である。
この電動パワーステアリング用モータ１は、円筒状のヨーク１０１と、このヨーク１０１内に固定され永久磁石で構成された極数４の磁極１０２と、ヨーク１０２内に軸受１０３により回転自在に設けられたシャフト１０４と、このシャフト１０４に固定されたアマチュア１０５と、シャフト１０４の端部に固定された整流子１０６と、この整流子１０６の表面にスプリング（図示せず）の弾性力により当接しブラシホルダ１０７により保持されたブラシ１０８と、同電位となるセグメント１１２同士を電気的に接続した均圧線２００とを備えている。
【００１７】
アマチュア１０５は、軸線方向に延びた２２個のスロット１１０を有するコア１０９と、スロット１１０に導線が重巻方式で巻回されて構成された巻線１１１とを備えている。
中空円柱状の整流子１０６は、等分間隔をおいて配設された２２個の銅製のセグメント１１２と、セグメント１１２間に配設され隣接したセグメント１１２間を絶縁保持する樹脂材とを有している。
４極、重巻方式の上記電動パワーステアリング用モータ１では、セグメント１１２に当接するブラシ１０８を介して外部から電流を巻線１１１に供給することにより、アマチュア１０５は電磁作用により、シャフト１０４とともに回転する。
【００１８】
図２及び図３は、巻線１１１、磁極１０２、整流子１０６及びブラシ１０８の取り付け位置関係を示すため、それぞれの部材が回転方向に円筒状に配置されたものを平面状に展開した巻線説明図である。
図１の電機パワーステアリング装置用モータ１は、２２個のティース１１３、２２個のセグメント１１２、４つの磁極１０２であるが、巻線１１１の構成要素である各巻線部１１４、及び各セグメント１１２の互いの接続関係を分かり易くするために、３６０°相当分以上（７２０°分）に渡って長めに示してある。
【００１９】
Ｎ,Ｓのマークのある部分が磁極１０２、最下部に＋、−のマークのある部分がブラシ１０８をそれぞれ示す。Ｎ，Ｓのマークの下側に１〜２２までの番号がついた四角がスロット１１０を区画するティース１１３、ブラシ１０８のすぐ上に１〜２２の番号がついた四角がセグメント１１２を示す。
【００２０】
この例の巻線１１１は、隣接した二つのセグメント１１２間には２つの巻線部１１４が並列接続された所謂ダブル重巻きで構成されている。このうち図２はコア１０９の径方向外側（上段）のアマチュア１０５の巻線説明図、図３はコア１０９の径方向内側（下段）のアマチュア１０５の巻線説明図である。
このダブル重巻きの巻線１１１は、シングル重巻きと比較して導線を細くできるので巻線作業性が向上する利点がある。
全部で２２個のセグメント１１２であるこの例では、巻線１１１の上段側及び下段側にそれぞれ２２個の巻線部１１４Ａ，１４Ｂが配置されているが、上段と下段とにおいて同一のスロット１１０に巻線部１１４を収めるのではなく、磁気的に対称な位置な別のスロットに配置されている。
【００２１】
ここで、例えばリード部１１５Ａ，１１５Ｂがセグメント１１２のＮｏ．１２とＮｏ．１３との間に接続された巻線１１１の上段側の巻線部１１４Ａ及び下段側の巻線部１１４Ｂに注目すると、上段側の巻線部１１４Ａは、ティース１１３のＮｏ．１０とＮｏ．１１との間のスロット１１０と、ティース１１３のＮｏ．１５とＮｏ．１６との間のスロット１１０との間を導線を複数回巻回して構成され、セグメント１１２のＮｏ．１２とＮｏ．１３とのほぼ真上に位置している。一方、下段側の巻線部１１４Ｂは、ティース１１３のＮｏ．２１とＮｏ．２２との間のスロット１１０と、ティース１１３のＮｏ．４とＮｏ．５との間のスロット１１０との間を導線を複数回巻回して構成され、セグメント１１２のＮｏ．１とＮｏ．２とのほぼ真上に位置している。即ち、同一のセグメント１１２のＮｏ．１２を起点とし、同一のセグメント１１２のＮｏ．１３を終点とする上段側の巻線部１１４Ａと下段側の巻線部１１４Ｂとは機械角で１８０°離れた位置にある。
このように配置とすることで、片側のブラシ１０８に不具合が起きた場合、あるいは固体差により微妙な特性ずれが生じた場合でも、同一タイミングで整流された巻線部１１４は機械的にバランスした位置に配置されており、電磁力による振動を抑えることができる。
【００２２】
また、均圧線２００を用いて同電位であるべきセグメント１１２同士が電気的に接続されている。この結果、巻線１１４のブラシ１０８間の各回路部間に生じる誘起電圧の差により回路部を通じてブラシ１０８に流れる循環電流を防止できるほか、各回路部間の巻線部１１４の数の差により生じる磁気吸引力のアンバランスをも抑制することができる。
【００２３】
以下、その内容について説明する。図４はアマチュア１０５の各巻線部１１４が各セグメント１１２に接続された電気回路図であるが、以下の説明では、ブラシ、セグメント及び巻線部の各部材には、数字にアルファベット文字を付記して説明する。
【００２４】
例えば、本来、第１のブラシ１０８Ａ及び第３のブラシ１０８Ｃには３個のセグメント１１２が当接し、第２のブラシ１０８Ｂ及び第４のブラシ１０８Ｄには、２個のセグメント１１２が当接すべきときに、ほんの一瞬であるが第１のブラシ１０８Ａには第１及び第２の２個のセグメント１１２ａ，１１２ｘしか当接しないことが生じる。その結果、本来第１ないし第４のブラシ１０８Ａ〜１０８Ｄ間の第１ないし第４の電気回路部１１９ａ〜１１９ｄでは、巻線部１１４の数がこの時点においては４個で等しくなるべきであるが、異なることが生じる。つまり、第１の回路部１１９ａでは第１の巻線部１１４ａないし第５の巻線部１１４ｅが介在し、５個の巻線部１１４が介在する。従って、第１の電気回路部１１９ａに流れる電流イと第３の電気回路部１１９ｃに流れる電流ロとは本来は同じ値になるべきであるが、異なる値になってしまう。その結果アマチュア１０５に作用する磁気吸引力がバランスしなくなり、アマチュア１０５に加振力が生じ、作動音が発生する。しかしながら、例えばセグメント１１２eと１１２pとが均圧線２００で電気的に接続されているので、第１の電気回路部１１９aのセグメント１１２ｅと第３の電気回路部１１９cのセグメント１１２ｐとは同電圧となり、磁気吸引力がバランスするため加振力は低減される。なお、図４では、２本の均圧線２００しか示されてなく、他の１０本の均圧線は省略されている。
【００２５】
次に、アマチュア１０５の各巻線部１１４が各セグメント１１２に接続され、またセグメント１１２間同士が均圧線２００で接続される手順について説明するが、導線及び均圧線２００には同一部材のエナメル被覆の丸線が用いられ、巻線１１１及び均圧線２００が連続的に接続される。
例えば、巻線１１１の下段側（径方向内側）を示す図３において、セグメント１１２のＮｏ．２に接続された重巻きの巻線部１１４Ｂは、ティース１１３のＮｏ．１５とＮｏ．１６との間のスロット１１０と、ティース１１３のＮｏ．１０とＮｏ．１１との間のスロット１１０との間を導線を複数回巻回して構成され、セグメント１１２のＮｏ．１に接続される。この後、このセグメント１１２のＮｏ．１から導出された均圧線２００はセグメント１１２のＮｏ．１２に接続される。引き続き、このセグメント１１２のＮｏ．１２にリード部１１５Ｂで接続された巻線部１１４Ｂは、ティース１１３のＮｏ．３とＮｏ．４との間のスロット１１０と、ティース１１３のＮｏ．２０とＮｏ．２１との間のスロット１１０との間を導線を複数回巻回して構成され、セグメント１１２のＮｏ．１１に接続される。この後このセグメント１１２のＮｏ．１１から導出された均圧線２００はセグメント１１２のＮｏ．２２に接続される。こうして、各巻線部１１４Ｂは、スロット１１０の位置を変えながら形成されて巻線１１１の下段側が製造される。
【００２６】
その後、巻線１１１の上段側（径方向外側）が製造される。上段側では、図２において、セグメント１１２のＮｏ．８にリード部１１５Ａで接続された重巻きの巻線部１１４Ａは、ティース１１３のＮｏ．６とＮｏ．７との間のスロット１１０と、ティース１１３のＮｏ．１１とＮｏ．１２との間のスロット１１０との間を導線を複数回巻回して構成され、セグメント１１２のＮｏ．９に接続される。引き続き、セグメント１１２のＮｏ．９に接続された巻線部１１４Ａは、ティース１１３のＮｏ．７とＮｏ．８との間のスロット１１０と、ティース１１３のＮｏ．１２とＮｏ．１３との間のスロット１１０との間を導線を複数回巻回して構成され、セグメント１１２のＮｏ．１０に接続される。こうして、各巻線部１１４Ａは、接続されるセグメント１１２及び装着されるスロット１１０が一つずつ隣接したセグメント１１２及びスロット１１０に位置を変えながら形成されて巻線１１１の上段側が製造される。
【００２７】
なお、図５に示すように、巻線部１１４は互いに並列接続された複数個の小巻線部４０で構成してもよい。この場合には、小巻線部４０の導線を細くすることができるので、導線の巻回作業性が向上する利点がある。
【００２８】
また、この実施の形態では、スロット数２２、極数４、セグメント１１２間の並列回路部の数を２、つまり２つの巻線部１１４を並列接続したアマチュア１０５であるが、勿論このものに限定されない。例えば、図６に示すように、６極、スロット数２４の場合には、並列回路数を３として、３つの巻線部を機械角で１２０°間隔で配置すればよい。
【００２９】
なお、セグメント１１２間の巻線部１１４の数ｎは、電磁力の均一化の観点から磁極１０２の極数及びスロット１１０の数の公約数にする必要性がある。例えば、６極、スロット数２４の場合には、６、２４の公約数は１，２，３，６であり、巻線部の数を１，２，３，６にすることができるが、巻線部の数１を選んだ場合、セグメント１１２間には並列回路を形成することが出来なくなり、ｎが１の場合は除かれる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る電動パワーステアリング用モータによれば、巻線部が機械角３６０度に対して互いに対称に配置されているので、電磁力によるアンバランスに起因した振動を抑制することができる。また、同電位であるべきセグメント同士を均圧線で電気的に接続したので、巻線のブラシ間の各電気回路部間に生じる誘起電圧の差により電気回路部を通じてブラシに流れる循環電流を防止でき、各電気回路部間の巻線部の数の差により生じる磁気吸引力のアンバランスを抑制することができ、静音化を実現できる。特に、負荷電流が変動しても音の変化が小さいので、負荷状態が頻繁に変化する電動パワーステアリング用モータには特に有効である。
また、巻線部は互いに並列接続された複数個の小巻線部で構成されているので、コアに巻回される小巻線部の導線がそれだけ細くなり巻線作業性が向上し、電動パワーステアリング用モータを小型化することができる。
【００３２】
また、この発明に係る電動パワーステアリング用モータによれば、スロット及びセグメントの数が２２個、極数が４で、セグメント間には２個の巻線部が並列に接続されているので、セグメント間の２個の巻線部を対向した位置に配置することができる。
【００３３】
また、この発明に係る電動パワーステアリング用モータによれば、導線及び均圧線は同一部材で構成され、巻線及び均圧線は連続的に接続されているので、電動パワーステアリング用モータの製造効率が大幅に向上する。
【００３４】
また、この発明に係る電動パワーステアリング用モータによれば、導線はエナメル被覆の丸線であるので、コアに導線を巻回して巻線を製造する工程を機械化することが簡単になり、アマチュアの量産化が可能となり、電動パワーステアリング用モータの製造コストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１の電機パワーステアリング装置用モータの断面図である。
【図２】  図１の電機パワーステアリング装置用モータの巻線の上段側の巻線説明図である。
【図３】  図１の電機パワーステアリング装置用モータの巻線の下段側の巻線説明図である。
【図４】  図１の電機パワーステアリング装置用モータの電気回路図である。
【図５】  並列接続された巻線部の変形例である。
【図６】  並列接続された巻線部のさらに変形例である。
【図７】  従来の電機パワーステアリング装置用モータの断面図である。
【図８】  図７の電機パワーステアリング装置用モータの巻線の上段側の巻線説明図である。
【図９】  図７の電機パワーステアリング装置用モータの巻線の下段側の巻線説明図である。
【図１０】  図７の電機パワーステアリング装置用モータの電気回路図である。
【図１１】  図７のブラシとセグメントとの関係を示す図である。
【図１２】  図７の巻線部の位置関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１  電機パワーステアリング装置用モータ、４０  小巻線部、１０５  アマチュア、１１１  巻線、１１４  巻線部、１０１  ヨーク、１０２  磁極、１０４シャフト、１０６  整流子、１０８  ブラシ、１０９  コア、１１０  スロット、１１２  セグメント、２００  均圧線。
【図１】
0003730869.tif 000002
【図２】
0003730869.tif 000003
【図３】
0003730869.tif 000004
【図４】
0003730869.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003730869.tif 000008
【図８】
0003730869.tif 000009
【図９】
0003730869.tif 000010
【図１０】
0003730869.tif 000011
【図１１】
0003730869.tif 000012
【図１２】
0003730869.tif 000013