JP2000153765A - Electric power steering apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータを用い
た車両のパワーステアリング装置に関し、より詳細に
は、ブラシレスモータを用いたパワーステアリング装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power steering apparatus for a vehicle using an electric motor, and more particularly, to a power steering apparatus using a brushless motor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】車両の電動式パワーステアリング装置の
一形式として、ラック・アンド・ピニオン式ステアリン
グ装置のラック軸が挿通されたスリーブ部材を、ラック
軸と同軸の電動モータにより回転させ、その回転出力
を、ボールねじ機構を介してラック軸の長手方向推力に
変換するようにしたものが知られている。2. Description of the Related Art As one form of an electric power steering apparatus for a vehicle, a sleeve member in which a rack shaft of a rack and pinion type steering apparatus is inserted is rotated by an electric motor coaxial with the rack shaft, and its rotation output is output. Is converted into a thrust in the longitudinal direction of a rack shaft via a ball screw mechanism.
【０００３】かかる電動式パワーステアリング装置にお
いて、ラック軸と同軸の電動モータを用いると、装置構
成をよりコンパクトにできるという利点がある。電動モ
ータとしては、ブラシレスモータが使用される場合があ
るが、このようなブラシレスモータは、スリーブ部材の
外周に円筒状の駆動用磁石を配置し、更にスリーブ部材
の異なる部分の外周に、駆動用磁石の位相を検出するた
めの、円筒状の検出用磁石を設けている。The use of an electric motor coaxial with the rack shaft in such an electric power steering apparatus has the advantage that the apparatus configuration can be made more compact. As the electric motor, a brushless motor may be used.In such a brushless motor, a cylindrical driving magnet is arranged on an outer periphery of a sleeve member, and a driving magnet is further provided on an outer periphery of a different portion of the sleeve member. A cylindrical detection magnet for detecting the phase of the magnet is provided.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、ブラシレス
モータを製造する場合において、材料を入手しやすいと
いう理由等により、単一の円筒状磁石の異なる部分を、
駆動用あるいは位相検出用として用いたり、あるいは単
一の円筒状磁石を分割して、一方を駆動用磁石として、
他方を位相検出用磁石として用いたりしている。尚、ス
リーブ部材と、駆動用兼位相検出用磁石、あるいは駆動
用磁石及び位相検出用磁石とで、回転子を構成している
ものとする。However, when manufacturing a brushless motor, different parts of a single cylindrical magnet are used for reasons such as the availability of materials.
Used for driving or phase detection, or by dividing a single cylindrical magnet, one as a driving magnet,
The other is used as a magnet for phase detection. The rotor is constituted by the sleeve member and the driving and phase detecting magnet, or the driving and phase detecting magnets.
【０００５】しかしながら、かかる回転子の組み付け時
に、以下に述べるような問題が生じている。ブラシレス
モータの回転子を組み付ける場合には、そのスリーブ部
材と共に、スリーブ部材の外周に配置した、駆動用兼位
相検出用磁石、あるいは駆動用磁石及び位相検出用磁石
を、ラックハウジングに取り付けた固定子内及びホール
素子の内方に挿通することとなる。通常、固定子よりも
ホール素子の方がラックハウジングの奥側に離されて設
けられているため、駆動用兼位相検出用磁石の位相検出
部分又は位相検出用磁石を先にして、回転子は固定子内
に挿通されることになる。However, when assembling such a rotor, the following problems occur. When a rotor of a brushless motor is assembled, a stator for driving and phase detection, or a driving magnet and a magnet for phase detection, which is disposed on the outer periphery of the sleeve member together with the sleeve member, is attached to a rack housing. It will be inserted inside and inside the Hall element. Usually, since the Hall element is provided farther away from the rack housing than the stator, the rotor and the phase detecting portion of the driving and phase detecting magnet or the phase detecting magnet are disposed first. It will be inserted into the stator.
【０００６】しかるに、スリーブ部材が斜めに傾いた状
態で固定子内に回転子を挿通すると、駆動用兼位相検出
用磁石の位相検出部分又は位相検出用磁石が、奥に設け
られたホール素子に突き当たる場合がある。かかる場
合、ホール素子の位置がずれて、位相検出を適切に行え
ない恐れがある。However, when the rotor is inserted into the stator in a state where the sleeve member is obliquely inclined, the phase detecting portion of the driving and phase detecting magnet or the phase detecting magnet is attached to the Hall element provided at the back. May end up. In such a case, the position of the Hall element is shifted, and there is a possibility that the phase detection cannot be performed properly.
【０００７】特に、ボールねじ機構を設けた電動式パワ
ーステアリング装置においては、固定子に回転子を挿通
するのは、磁石を取り付けたスリーブ部材にボールナッ
トを固定し、ラック軸を組み込んだ後に行うのが一般的
である。従って、回転子自体が重くなり、ホール素子に
接触させることなく回転子を所定位置に挿入することは
困難であるという実情がある。Particularly, in an electric power steering apparatus provided with a ball screw mechanism, the rotor is inserted into the stator after the ball nut is fixed to the sleeve member to which the magnet is attached and the rack shaft is assembled. It is common. Therefore, the rotor itself becomes heavy, and it is difficult to insert the rotor into a predetermined position without contacting the Hall element.
【０００８】一方、ホール素子を、位相検出部分又は位
相検出用磁石から半径方向に離して配置すれば、固定子
内に回転子を挿入しやすくなるという考えもある。とこ
ろが、ホール素子を、位相検出部分又は位相検出用磁石
から離すと、検出感度が低下し、それによりモータの出
力トルクの変動を招く恐れがある。On the other hand, if the Hall element is arranged radially away from the phase detecting portion or the phase detecting magnet, there is a thought that the rotor can be easily inserted into the stator. However, when the Hall element is separated from the phase detecting portion or the phase detecting magnet, the detection sensitivity is reduced, which may cause a fluctuation in the output torque of the motor.
【０００９】このような問題点に鑑み、本発明は、組立
容易性を確保すると共に、安定した出力トルクを得るこ
との可能な電動式パワーステアリング装置を提供するこ
とを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an electric power steering device capable of ensuring stable assembling and obtaining a stable output torque.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成すべ
く、本発明の電送式パワーステアリング装置は、往復動
作することにより操向装置を駆動するラック軸を備えた
パワーステアリング装置用のブラシレスモータであっ
て、円孔を有する固定子と、前記固定子の円孔内の内方
に設けられ、外周部の円周方向に異なる磁極が交互に形
成されるように磁化された駆動用磁石と、位相検出用磁
石とを備えた回転子手段と、前記位相検出用磁石に対向
して配置され、前記駆動用磁石における磁極の位相を検
出するようになっている検出手段とからなり、前記駆動
用磁石は、前記位相検出用磁石よりも保持力特性の高い
材料から形成され、前記位相検出用磁石は、前記駆動用
磁石よりも残留磁束特性の高い材料から形成されている
ブラシレスモータを用いている。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, a power transmission type power steering apparatus according to the present invention is a brushless motor for a power steering apparatus having a rack shaft for driving a steering apparatus by reciprocating operation. A stator having a circular hole, and a driving magnet provided inside the circular hole of the stator and magnetized so that different magnetic poles are formed alternately in a circumferential direction of an outer peripheral portion, A rotator unit having a phase detecting magnet, and a detecting unit arranged to face the phase detecting magnet and configured to detect a phase of a magnetic pole in the driving magnet, and The magnet is formed from a material having higher holding force characteristics than the phase detection magnet, and the phase detection magnet uses a brushless motor formed from a material having higher residual magnetic flux characteristics than the driving magnet. To have.
【００１１】[0011]
【作用】本発明の電動式パワーステアリング装置によれ
ば、前記位相検出用磁石が、残留磁束特性の高い材料か
ら形成されているので、たとえば検出手段であるホール
素子と、位相検出用磁石との間隔を広げても、駆動用磁
石の位相を検出することができ、それにより安定したモ
ータ出力を得ることができる。また、検出手段であるホ
ール素子と、位相検出用磁石との間隔を広げれば、固定
子内に回転子を挿入する際に、ホール素子に位相検出用
磁石が接触する恐れは低くなり、それにより組立を容易
にすることができる。尚、前記駆動用磁石は、たとえば
固定子の近くに配置され、コイルの発熱により加熱され
やすい環境下で使用され、またコイルに電流を流すこと
により発生する逆起電力が働いている磁界中で使用され
るため、保持力特性の高い材料から形成されることによ
り、かかる環境に左右されることなく、安定した出力ト
ルクを発生することができる。According to the electric power steering apparatus of the present invention, since the phase detecting magnet is formed of a material having a high residual magnetic flux characteristic, for example, the hall element serving as detecting means and the phase detecting magnet are connected to each other. Even if the interval is widened, the phase of the driving magnet can be detected, so that a stable motor output can be obtained. Also, if the distance between the Hall element, which is the detection means, and the phase detection magnet is increased, the risk of the phase detection magnet coming into contact with the Hall element when the rotor is inserted into the stator is reduced. Assembly can be facilitated. The driving magnet is disposed, for example, near the stator, is used in an environment that is easily heated by heat generated by the coil, and is operated in a magnetic field in which a back electromotive force generated by flowing a current through the coil is working. Since it is used, it is possible to generate a stable output torque without being affected by such an environment by being formed from a material having high holding force characteristics.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本願発明の第１の実施の形
態を図面を参照して以下に詳細に説明する。図１は、本
発明の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装
置を示す概略構成図である。図１において、ステアリン
グホイール１は、ステアリングシャフト２の上部を構成
する入力軸２ａに連結されている。入力軸２ａの下端
は、トルクセンサ３を介して、ステアリングシャフト２
の下部を構成する出力軸２ｂの上端に連結されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an electric power steering device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a steering wheel 1 is connected to an input shaft 2a constituting an upper part of a steering shaft 2. The lower end of the input shaft 2a is connected to the steering shaft 2 via the torque sensor 3.
Is connected to the upper end of the output shaft 2b constituting the lower part of the output shaft.
【００１３】トルクセンサ３は、ステアリングシャフト
２に配設され、入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検
出するものであり、例えば、繰舵トルクを入力軸２ａ及
び出力軸２ｂ間に介挿したトーションバーのネジレ角変
位に変換し、このネジレ角変位をポテンショメータで検
出するように構成され、操作者がステアリングホイール
１を操舵操作することによって、ステアリングシャフト
２に生じるネジレの大きさと方向とに応じたアナログ電
圧からなるトルク検出信号Ｔｖを、コントローラ１３に
出力するようになっている。The torque sensor 3 is provided on the steering shaft 2 and detects the steering torque transmitted to the input shaft 2a. For example, the torque sensor 3 interposes the steering torque between the input shaft 2a and the output shaft 2b. It is configured to convert the torsion angle displacement of the torsion bar and to detect this torsion angle displacement with a potentiometer, and the operator operates the steering wheel 1 to operate according to the magnitude and direction of the torsion generated on the steering shaft 2. A torque detection signal Tv composed of the analog voltage is output to the controller 13.
【００１４】かかるトルクセンサ３は、例えば、ステア
リングホイール１が中立状態にある場合には、所定の中
立電圧をトルク検出信号Ｔｖとして出力し、これよりス
テアリングホイール１を右旋した場合には、そのときの
操舵トルクに応じて中立電圧より増加する電圧を、左旋
した場合には、そのときの操舵トルクに応じて中立電圧
より減少する電圧を出力するようになされている。For example, when the steering wheel 1 is in a neutral state, the torque sensor 3 outputs a predetermined neutral voltage as a torque detection signal Tv. When the vehicle turns counterclockwise, a voltage that is lower than the neutral voltage is output according to the steering torque at that time.
【００１５】出力軸２ｂの下端は、ユニバ―サルジョイ
ント４を介してロアシャフト５の上端に連結され、さら
に、ロアシャフト５の下端は、ユニバーサルジョイント
６を介してピニオンシャフト７の上端に連結されてい
る。ピニオンシャフト７の下端には、不図示のピニオン
が連結されており、かかるピニオンは、ラック軸（図
２）のラック歯に噛合している。ラック軸周囲のラック
ハウジング８には、ラック軸同軸型３相矩形波駆動式ブ
ラシレスモータ２３が後述する態様で配置されている。The lower end of the output shaft 2b is connected to the upper end of a lower shaft 5 via a universal joint 4, and the lower end of the lower shaft 5 is connected to the upper end of a pinion shaft 7 via a universal joint 6. ing. A pinion (not shown) is connected to a lower end of the pinion shaft 7, and the pinion meshes with rack teeth of a rack shaft (FIG. 2). In the rack housing 8 around the rack shaft, a rack shaft coaxial three-phase rectangular wave drive type brushless motor 23 is arranged in a manner described later.
【００１６】モータ２３を駆動制御し、操舵系への操舵
補助力の制御を行うため、コントローラ１３が設けられ
ている。コントローラ１３は、車載のバッテリ１６から
電源供給されることによって作動するようになされてい
る。バッテリ１６の負極は接地され、その正極はエンジ
ン始動を行うイグニッションスイッチ１４及びヒューズ
１５ａを介してコントロ―ラ１３に接続されると共に、
ヒューズ１５ｂを介してコントローラ１３に直接接続さ
れており、このヒューズ１５ｂを介して供給される電源
は例えば、メモリバックアップ用に使用される。コント
ローラ１３は、トルクセンサ３からのトルク検出信号Ｔ
ｖと、例えば、図示しない変速機の出力軸に配設された
車速センサ１７からの車速検出信号Ｖｐとに基づきモー
タ２３を駆動制御することができる。A controller 13 is provided for controlling the driving of the motor 23 and controlling the steering assist force to the steering system. The controller 13 operates by being supplied with power from a battery 16 mounted on the vehicle. The negative electrode of the battery 16 is grounded, and the positive electrode is connected to the controller 13 via an ignition switch 14 for starting the engine and a fuse 15a.
It is directly connected to the controller 13 via the fuse 15b, and the power supplied through the fuse 15b is used, for example, for memory backup. The controller 13 outputs a torque detection signal T from the torque sensor 3.
The drive of the motor 23 can be controlled based on v and, for example, a vehicle speed detection signal Vp from a vehicle speed sensor 17 disposed on an output shaft of a transmission (not shown).
【００１７】図２は、本実施の形態にかかるラック軸同
軸型ブラシレスモータ周辺の軸線方向断面図である。ラ
ックハウジング８は、ブラケット２１により図示しない
車体に固定されている。ラックハウジング８内にラック
軸２２が挿通され、ラック軸２２はその両端において、
タイロッド９，１０（図１）に連結されている。タイロ
ッド９，１０は、図示しない操向機構に連結されてい
る。FIG. 2 is a sectional view in the axial direction around the rack shaft coaxial brushless motor according to the present embodiment. The rack housing 8 is fixed to a vehicle body (not shown) by a bracket 21. A rack shaft 22 is inserted into the rack housing 8, and the rack shaft 22 is provided at both ends thereof.
It is connected to tie rods 9 and 10 (FIG. 1). The tie rods 9 and 10 are connected to a steering mechanism (not shown).
【００１８】ラックハウジング８内には円管状の固定子
２３ａが固定されており、また、固定子２３ａの一部を
巻回する複数のセグメントからなるコイル２３ｂが設け
られている。固定子２３ａに挿通するようにして、細長
い薄肉円管状の回転子２３ｃが設けられている。回転子
２３ｃの外周には、固定子２３ａに対向するようにし
て、円筒状の駆動用磁石２３ｄが設けられている。駆動
用磁石２３ｄは、円周方向にＮ極とＳ極とを交互に形成
するよう磁化されている。回転子２３ｃ内をラック軸２
２が延在するようになっている。尚、固定子２３ａと、
コイル２３ｂと、回転子２３ｃと、駆動用磁石２３ｄと
で、ブラシレスタイプの電動モータ２３を構成してお
り、回転子２３ｃと、駆動用磁石２３ｄと、後述する位
相検出用の磁石２７とで回転子手段を構成する。A cylindrical stator 23a is fixed in the rack housing 8, and a coil 23b composed of a plurality of segments around a part of the stator 23a is provided. An elongated thin circular tubular rotor 23c is provided so as to pass through the stator 23a. A cylindrical driving magnet 23d is provided on the outer periphery of the rotor 23c so as to face the stator 23a. The driving magnet 23d is magnetized so as to alternately form N and S poles in the circumferential direction. Rack shaft 2 inside rotor 23c
2 extend. In addition, the stator 23a,
The coil 23b, the rotor 23c, and the drive magnet 23d constitute a brushless type electric motor 23, and are rotated by the rotor 23c, the drive magnet 23d, and a phase detection magnet 27 described later. Constitute child means.
【００１９】回転子２３ｃは、軸受２６により、ハウジ
ング８に対して回転自在に支持されている。回転子２３
ｃの外周であって、軸受２６の近傍には、位相検知用の
磁石２７が取り付けられている。この磁石２７は、駆動
用磁石２３ｄの極性を検知するため、その極性とある相
関関係を有するように設置されている。この極性位相
は、磁石２７に隣接配置されたホール素子２８により検
知され、かかる極性位相を示す電気信号が、コントロー
ラ１３へと出力されるようになっている。The rotor 23c is rotatably supported on the housing 8 by a bearing 26. Rotor 23
A magnet 27 for phase detection is mounted on the outer periphery of c and near the bearing 26. The magnet 27 is installed so as to have a certain correlation with the polarity of the driving magnet 23d in order to detect the polarity. The polarity phase is detected by the Hall element 28 disposed adjacent to the magnet 27, and an electric signal indicating the polarity phase is output to the controller 13.
【００２０】コントローラ１３は、回転方向に分割され
た各コイル２３ｂのセグメントに順次電流を供給分配
し、その結果、ブラシレスモータ２３は所定の回転出力
を発生するように駆動制御される。The controller 13 sequentially supplies and distributes current to the segments of each coil 23b divided in the rotation direction, and as a result, the brushless motor 23 is driven and controlled so as to generate a predetermined rotation output.
【００２１】回転子２３ｃの左方端は、略円管状のボー
ルスクリューナット２９の右方端に形成された拡径部２
９ａに圧入嵌合されている。ボールスクリューナット２
９は、内側に螺旋状の内ねじ溝２９ｂを有し、内ねじ溝
２９ｂは、ラック軸２２の左方部に形成された外ねじ溝
２２ａに対向して転動路を形成し、該転動路内に複数の
ボール３０が収容されている。The left end of the rotor 23c is provided with an enlarged diameter portion 2 formed on the right end of a substantially tubular ball screw nut 29.
9a is press-fitted. Ball screw nut 2
9 has a spiral internal thread groove 29b on the inside, and the internal thread groove 29b forms a rolling path facing the external thread groove 22a formed on the left part of the rack shaft 22. A plurality of balls 30 are accommodated in the moving path.
【００２２】ボール３０は、ボールスクリューナット２
９とラック軸２２が相対回転する際に生じる摩擦力軽減
のために用いられる。なお、ボールスクリューナット２
９は、その内部に循環路２９ｃを有し、ボールスクリュ
ーナット２９の回転時に、循環路２９ｃを介してボール
３０は循環可能となっている。The ball 30 is a ball screw nut 2
It is used to reduce the frictional force generated when the rack shaft 9 and the rack shaft 22 rotate relative to each other. In addition, ball screw nut 2
9 has a circulation path 29c therein, and the ball 30 can circulate through the circulation path 29c when the ball screw nut 29 rotates.
【００２３】ボールスクリューナット２９の左方端は、
軸受２５によりラックハウジング８に対して回転自在に
支持されている。軸受２５，２６は、外輪、内輪、およ
び両輪間のボールとから形成されるアンギュラコンタク
トタイプの軸受である。軸受２６の外輪右方端がラック
ハウジング８に当接しているので、軸受２５の左方に配
置された押圧部材３１が、軸受２５の外輪を右方に押圧
すると、軸受２５のボールと内輪、ボールスクリューナ
ット２９、回転子２３ｃ、軸受２６の内輪及びボールを
介して押圧力が伝達され、軸受２６の外輪はラックハウ
ジング８より反力を受けるようになっている。すなわ
ち、軸受２５の内輪と軸受２６の内輪とは、介在する部
材を介して、互いに近接する方向の相対移動が禁止され
るようになっている。The left end of the ball screw nut 29 is
It is rotatably supported by the rack housing 8 by the bearing 25. The bearings 25 and 26 are angular contact type bearings formed of an outer ring, an inner ring, and balls between the two rings. Since the right end of the outer ring of the bearing 26 is in contact with the rack housing 8, when the pressing member 31 arranged on the left side of the bearing 25 presses the outer ring of the bearing 25 rightward, the ball of the bearing 25 and the inner ring, The pressing force is transmitted through the ball screw nut 29, the rotor 23c, the inner ring of the bearing 26, and the ball, and the outer ring of the bearing 26 receives a reaction force from the rack housing 8. That is, the relative movement of the inner race of the bearing 25 and the inner race of the bearing 26 in the direction approaching each other via the intervening member is prohibited.
【００２４】次に、図面を参照して本実施の形態の動作
を説明する。図１において、車両が直進状態にあり、ス
テアリングホイール１からラック軸２２へ操舵力が入力
されていない場合、トルクセンサ３から出力されるトル
ク検出信号Ｔｖは、ゼロもしくは低い値であるため、コ
ントローラ１３はブラシレスモータ２３を回転駆動しな
い。従って、この電動式パワーステアリング装置は補助
操舵力を出力しない状態にある。Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, when the vehicle is running straight and no steering force is input from the steering wheel 1 to the rack shaft 22, the torque detection signal Tv output from the torque sensor 3 is zero or a low value. 13 does not drive the brushless motor 23 to rotate. Therefore, this electric power steering device is in a state of not outputting the auxiliary steering force.
【００２５】一方、車両がカーブを曲がろうとする場合
には、ステアリングホイール１が操舵されて操舵力がラ
ック軸２２へ伝達されるため、トルクセンサ３からは、
操舵トルクに応じたトルク検出信号Ｔｖが出力され、速
度センサ１７からの検出信号Ｖｐを考慮して、コントロ
ーラ１３は、適切なトルクでブラシレスモータ２３の回
転子２３ｃを回転させる。回転子２３ｃが回転するとボ
ールスクリューナット２９も回転し、それによりラック
軸２２を左もしくは右方向に移動させて補助操舵力を発
生させるようになっている。On the other hand, when the vehicle is going to make a curve, the steering wheel 1 is steered and the steering force is transmitted to the rack shaft 22.
A torque detection signal Tv corresponding to the steering torque is output, and in consideration of the detection signal Vp from the speed sensor 17, the controller 13 rotates the rotor 23c of the brushless motor 23 with an appropriate torque. When the rotor 23c rotates, the ball screw nut 29 also rotates, thereby moving the rack shaft 22 to the left or right to generate an auxiliary steering force.
【００２６】図３は、本実施の形態にかかるブラシレス
モータ２３の部断面図である。図３において、駆動用磁
石２３ｄの外径Ｄａは、位相検出用の磁石２７の外径Ｄ
ｂより大きくなっている。一方、固定子２３ａの内周と
軸心との間隔Ｓａは、ホール素子２８と軸心との間隔Ｓ
ｂと等しくなっている。従って、位相検出用の磁石２７
とホール素子２８と間隔Ｃ２は、駆動用磁石２３ｄと固
定子２３ａとの間隔Ｃ１より大きくなっている。FIG. 3 is a partial sectional view of the brushless motor 23 according to the present embodiment. In FIG. 3, the outer diameter Da of the driving magnet 23d is equal to the outer diameter D of the phase detecting magnet 27.
It is larger than b. On the other hand, the distance Sa between the inner periphery of the stator 23a and the axis is the distance S between the Hall element 28 and the axis.
b. Therefore, the phase detecting magnet 27
The distance C2 between the driving magnet 23d and the stator 23a is larger than the distance C1 between the driving magnet 23d and the stator 23a.
【００２７】このような構成となっている本実施の形態
のブラシレスモータ２３の組立時に、図２に示す矢印の
方向から、駆動用磁石２３ｄと位相検出用の磁石２７と
を取り付けた回転子２３ｃを挿入する際に、回転子２３
ｃの軸線が傾いたとしても、間隔Ｃ２が大きく設定され
ているため、位相検出用の磁石２７はホール素子２８に
接触しないようになっている。すなわち、固定子２３ａ
の内周がガイドの役割を果たし、回転子２３ｃの傾きを
所定角度以内に抑えるため、回転子２３ｃが最大傾いた
場合でも、位相検出用の磁石２７がホール素子２８に接
触しない程度に間隔Ｃ２を大きくすれば、固定子２３ａ
内への回転子２３ｃの挿入を容易に行うことができる。At the time of assembling the brushless motor 23 of this embodiment having such a configuration, the rotor 23c having the driving magnet 23d and the phase detecting magnet 27 attached thereto is viewed from the direction of the arrow shown in FIG. When inserting the rotor 23
Even if the axis of c is inclined, the gap C2 is set large, so that the phase detecting magnet 27 does not contact the Hall element 28. That is, the stator 23a
Of the rotor 23c keeps the inclination of the rotor 23c within a predetermined angle. Therefore, even when the rotor 23c is inclined at the maximum, the interval C2 is set so that the magnet 27 for phase detection does not contact the Hall element 28. Is increased, the stator 23a
The rotor 23c can be easily inserted into the inside.
【００２８】一方、位相検出用の磁石２７とホール素子
２８と間隔Ｃ２を大きく設定すると、ホール素子２８の
感度が低下する恐れがある。そこで、本実施の形態にお
いては、位相検出用の磁石２７を、残留磁束特性の高い
材料から形成している。残留磁束特性が高ければ、位相
検出用の磁石２７とホール素子２８と間隔Ｃ２を大きく
設定しても、ホール素子２８は磁石２７の磁束に基づき
位相を正確に検出できるため、それによりブラシレスモ
ータ２３は安定した出力トルクを発生することができ
る。また、かかる材料を用いた磁石２７は、幅を小さく
できるため、よりコンパクトな構成とすることも可能で
ある。On the other hand, if the distance C2 between the phase detecting magnet 27 and the Hall element 28 is set large, the sensitivity of the Hall element 28 may be reduced. Therefore, in the present embodiment, the phase detecting magnet 27 is formed of a material having high residual magnetic flux characteristics. If the residual magnetic flux characteristic is high, even if the distance C2 between the magnet 27 for phase detection and the Hall element 28 is set large, the Hall element 28 can accurately detect the phase based on the magnetic flux of the magnet 27. Can generate a stable output torque. Further, since the magnet 27 using such a material can be reduced in width, a more compact configuration can be achieved.
【００２９】これに対し、駆動用磁石２３ｄは、たとえ
ば固定子２３ａのコイル２３ｂの近くに配置され、加熱
されやすい環境下で使用され、またコイルに電流を流す
ことにより発生する逆起電力が働いている磁界中で使用
されているため、保持力特性の高い（電流逆磁界が発生
しても消磁しにくい）材料から形成されることが好まし
い。それによりブラシレスモータ２３は、かかる環境に
左右されることなく、安定した出力トルクを発生するこ
とができる。尚、このような磁石の例をあげると、位相
検出用磁石２７としては、日立金属株式会社から上市さ
れている製品名ＨＳ−３０ＢＲ（残留磁束密度Ｂｒ＝
１．１６Ｔ、保持力ｉＨｃ＝１．１９０ＫＡ／ｍ）、駆
動用磁石２３ｄとしては、同じく日立金属株式会社から
上市されている製品名ＨＳ−３０ＣＲ（残留磁束密度Ｂ
ｒ＝１．１２Ｔ、保持力ｉＨｃ＝１．４３０ＫＡ／ｍ）
がある。磁石において、保持力特性が高ければ残留磁束
特性は低いという相反する傾向があるが、本実施の形態
のごとく、異なる機能を有する磁石を、異なる特性を有
する材料を用いて形成することにより、より高性能なブ
ラシレスモータを供することが可能となる。On the other hand, the driving magnet 23d is arranged, for example, near the coil 23b of the stator 23a, is used in an environment that is easily heated, and has a back electromotive force generated by flowing a current through the coil. Since it is used in an applied magnetic field, it is preferably formed of a material having high coercive force characteristics (it is difficult to demagnetize even when a current reverse magnetic field is generated). Thus, the brushless motor 23 can generate a stable output torque without being affected by such an environment. In addition, as an example of such a magnet, as the phase detection magnet 27, a product name HS-30BR (residual magnetic flux density Br =
1.16T, coercive force iHc = 1.190 KA / m), and the driving magnet 23d is a product name HS-30CR (residual magnetic flux density B) also marketed by Hitachi Metals, Ltd.
r = 1.12T, holding force iHc = 1.430KA / m)
There is. In magnets, if the coercive force characteristic is high, the residual magnetic flux characteristics tend to be low, but as in the present embodiment, by forming magnets having different functions using materials having different characteristics, It is possible to provide a high-performance brushless motor.
【００３０】図４は、第２の実施の形態にかかるブラシ
レスモータを示す、図３と同様な断面図である。上述し
た実施の形態に対し、第２の実施の形態においては、ホ
ール素子１２８と、位相検出用磁石１２７との位置関係
が異なっている。より具体的には、駆動用磁石２３ｄの
外径Ｄａは、位相検出用の磁石１２７の外径Ｄｂ’と等
しいが、ホール素子１２８と軸心との間隔Ｓｂ’は、固
定子２３ａの内周と軸心との間隔Ｓａより大きくなって
いる。従って、位相検出用の磁石１２７とホール素子１
２８と間隔Ｃ２は、駆動用磁石２３ｄと固定子２３ａと
の間隔Ｃ１より大きくなっている。FIG. 4 is a sectional view similar to FIG. 3, showing a brushless motor according to a second embodiment. In the second embodiment, the positional relationship between the Hall element 128 and the phase detecting magnet 127 is different from the above-described embodiment. More specifically, the outer diameter Da of the driving magnet 23d is equal to the outer diameter Db ′ of the phase detecting magnet 127, but the distance Sb ′ between the Hall element 128 and the axis is equal to the inner diameter of the stator 23a. Is larger than the distance Sa between the axis and the axis. Therefore, the magnet 127 for phase detection and the Hall element 1
28 and the interval C2 are larger than the interval C1 between the driving magnet 23d and the stator 23a.
【００３１】本実施の形態においても、固定子２３ａの
内周がガイドの役割を果たし、回転子２３ｃの傾きを所
定角度以内に抑えるようになっている。すなわち、回転
子２３ｃが最大傾いた場合でも、位相検出用の磁石１２
７がホール素子１２８に接触しない程度に間隔Ｃ２を大
きく設定しているので、固定子２３ａ内への回転子２３
ｃの挿入を容易に行うことができる。Also in the present embodiment, the inner periphery of the stator 23a functions as a guide, and the inclination of the rotor 23c is suppressed within a predetermined angle. That is, even when the rotor 23c is tilted to the maximum, the magnet 12 for phase detection
Since the distance C2 is set large enough to prevent the rotor 23 from contacting the Hall element 128, the rotor 23 is inserted into the stator 23a.
c can be easily inserted.
【００３２】更に、本実施の形態においては、位相検出
用の磁石１２７を、残留磁束特性の高い材料から形成し
ている。残留磁束特性が高ければ、たとえ位相検出用の
磁石１２７の肉厚を薄くして、ホール素子１２８との間
隔Ｃ２を大きく設定しても、ホール素子２８は磁石２７
の磁束に基づき位相を検出できるため、それによりブラ
シレスモータ２３は安定した出力トルクを発生すること
ができる。Further, in the present embodiment, the magnet 127 for phase detection is formed from a material having high residual magnetic flux characteristics. If the residual magnetic flux characteristics are high, even if the thickness of the phase detection magnet 127 is reduced and the distance C2 between the Hall element 128 and the Hall element 128 is set large, the Hall element
The phase can be detected based on the magnetic flux of the brushless motor 23, whereby the brushless motor 23 can generate a stable output torque.
【００３３】以上、本発明を実施の形態を参照して説明
してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈さ
れるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることは
もちろんである。例えば、本実施の形態においては３相
矩形波駆動型のブラシレスモータについて説明している
が、本発明は、これに限定されることなく、たとえば５
相、７相等の多相モータや、位相信号に基づく正弦波駆
動式モータなど、位相検出用磁石と駆動用磁石とを備え
た他の種類のブラシレスモータに適用可能である。ま
た、検出手段はホール素子でなくても、ホールＩＣ、磁
気抵抗素子でも適用可能である。Although the present invention has been described with reference to the embodiments, it should be understood that the present invention should not be construed as being limited to the above embodiments, and that modifications and improvements can be made as appropriate. is there. For example, in the present embodiment, a three-phase rectangular wave drive type brushless motor has been described, but the present invention is not limited to this.
The present invention is applicable to other types of brushless motors including a phase detecting magnet and a driving magnet, such as a multi-phase motor having seven phases, a seven-phase motor, and a sine-wave driving motor based on a phase signal. Further, the detecting means is not limited to the Hall element, but can be applied to a Hall IC or a magnetoresistive element.
【００３４】[0034]
【発明の効果】本発明の電動式パワーステアリング装置
によれば、位相検出用磁石が、残留磁束特性の高い材料
から形成されているので、たとえば検出手段であるホー
ル素子と、位相検出用磁石との間隔を広げても、駆動用
磁石の位相を検出することができ、それにより安定した
モータ出力を得ることができる。また、検出手段である
ホール素子と、位相検出用磁石との間隔を広げれば、固
定子内に回転子を挿入する際に、ホール素子に位相検出
用磁石が接触する恐れは低くなり、それにより組立を容
易にすることができる。尚、前記駆動用磁石は、たとえ
ば固定子の近くに配置され、コイルの発熱により加熱さ
れやすい環境下で使用され、またコイルに電流を流すこ
とにより発生する逆起電力が働いている磁界中で使用さ
れるため、保持力特性の高い材料から形成されることに
より、かかる環境に左右されることなく、安定した出力
トルクを発生することができる。According to the electric power steering apparatus of the present invention, the phase detecting magnet is formed of a material having high residual magnetic flux characteristics. , The phase of the driving magnet can be detected, and a stable motor output can be obtained. Also, if the distance between the Hall element, which is the detection means, and the phase detection magnet is increased, the risk of the phase detection magnet coming into contact with the Hall element when the rotor is inserted into the stator is reduced. Assembly can be facilitated. The driving magnet is disposed, for example, near the stator, is used in an environment that is easily heated by heat generated by the coil, and is operated in a magnetic field in which a back electromotive force generated by flowing a current through the coil is working. Since it is used, it is possible to generate a stable output torque without being affected by such an environment by being formed from a material having high holding force characteristics.
【図１】本発明の実施の形態にかかる電動式パワーステ
アリング装置を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an electric power steering device according to an embodiment of the present invention.
【図２】本実施の形態にかかるラック軸同軸型ブラシレ
スモータ周辺の軸線方向断面図である。FIG. 2 is an axial cross-sectional view around a rack shaft coaxial brushless motor according to the present embodiment.
【図３】本実施の形態にかかるブラシレスモータ２３の
部断面図である。FIG. 3 is a partial sectional view of a brushless motor 23 according to the present embodiment.
【図４】第２の実施の形態にかかるブラシレスモータを
示す、図３と同様な断面図である。FIG. 4 is a sectional view similar to FIG. 3, showing a brushless motor according to a second embodiment;
１ ステアリングホイール ２ ステアリングシャフト ３ トルクセンサ ４、６ ユニバーサルジョイント ５ ロアシャフト ７ ピニオンシャフト ８ ラックハウジング ９，１０ タイロッド １３ コントローラ １４ イグニッションスイッチ １５ａ、１５ｂ ヒューズ １６ バッテリ １７ 車速センサ ２１ ブラケット ２２ ラック軸 ２３ ブラシレスモータ ２３ａ 固定子 ２３ｂ コイル ２３ｃ 回転子 ２３ｄ 駆動用磁石 ２５，２６ 軸受 ２７、１２７ 磁石 ２８、１２８ ホール素子 ２９ ボールスクリューナット ３０ ボール ３１ 押圧部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering wheel 2 Steering shaft 3 Torque sensor 4, 6 Universal joint 5 Lower shaft 7 Pinion shaft 8 Rack housing 9, 10 Tie rod 13 Controller 14 Ignition switch 15a, 15b Fuse 16 Battery 17 Vehicle speed sensor 21 Bracket 22 Rack shaft 23 Brushless motor 23a Stator 23b Coil 23c Rotor 23d Driving magnet 25, 26 Bearing 27, 127 Magnet 28, 128 Hall element 29 Ball screw nut 30 Ball 31 Pressing member
Claims (2)
するラック軸を備えた電動式パワーステアリング装置用
のブラシレスモータであって、 円孔を有する固定子と、 前記固定子の円孔内の内方に設けられ、外周部の円周方
向に異なる磁極が交互に形成されるように磁化された駆
動用磁石と、位相検出用磁石とを備えた回転子手段と、 前記位相検出用磁石に対向して配置され、前記駆動用磁
石における磁極の位相を検出するようになっている検出
手段とからなり、 前記駆動用磁石は、前記位相検出用磁石よりも保持力特
性の高い材料から形成され、 前記位相検出用磁石は、前記駆動用磁石よりも残留磁束
特性の高い材料から形成されているブラシレスモータを
用いた電動式パワーステアリング装置。1. A brushless motor for an electric power steering device having a rack shaft for driving a steering device by reciprocating operation, comprising: a stator having a circular hole; A driving magnet, which is provided inward and is magnetized so that different magnetic poles are alternately formed in a circumferential direction of an outer peripheral portion, a rotor means including a phase detecting magnet, and the phase detecting magnet. Detecting means arranged opposite to each other and adapted to detect a phase of a magnetic pole in the driving magnet, wherein the driving magnet is formed of a material having higher holding force characteristics than the phase detecting magnet. An electric power steering apparatus using a brushless motor, wherein the phase detecting magnet is formed of a material having higher residual magnetic flux characteristics than the driving magnet.
は、前記回転子手段に備えられた円筒部材の外周に取り
付けられており、組み付け時に、前記位相検出用磁石
は、前記固定子の円孔を通過するようになっていて、組
み付け後における前記位相検出用磁石と前記検出手段と
の間隔は、前記駆動用磁石と前記固定子の円孔との間隔
より大きく形成されている請求項１に記載の電動式パワ
ーステアリング装置。2. The magnet for driving and the magnet for phase detection are attached to an outer periphery of a cylindrical member provided in the rotor means, and at the time of assembly, the magnet for phase detection is mounted on the stator. The space between the magnet for phase detection and the detecting means after assembly is formed to be larger than the space between the magnet for driving and the hole of the stator after assembly. 2. The electric power steering device according to 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34487798A JP2000153765A (en) | 1998-11-19 | 1998-11-19 | Electric power steering apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP34487798A JP2000153765A (en) | 1998-11-19 | 1998-11-19 | Electric power steering apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000153765A true JP2000153765A (en) | 2000-06-06 |
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ID=18372690
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| JP34487798A Pending JP2000153765A (en) | 1998-11-19 | 1998-11-19 | Electric power steering apparatus |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000153765A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001130425A (en) * | 1999-11-09 | 2001-05-15 | Toyoda Mach Works Ltd | Brushless dc motor |
| CN111132889A (en) * | 2017-09-20 | 2020-05-08 | Zf汽车业德国有限公司 | Method for operating a steering system |
-
1998
- 1998-11-19 JP JP34487798A patent/JP2000153765A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001130425A (en) * | 1999-11-09 | 2001-05-15 | Toyoda Mach Works Ltd | Brushless dc motor |
| CN111132889A (en) * | 2017-09-20 | 2020-05-08 | Zf汽车业德国有限公司 | Method for operating a steering system |
| CN111132889B (en) * | 2017-09-20 | 2022-06-07 | Zf汽车业德国有限公司 | Method for operating a steering system |
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