JP2008295179A - Motor and electric power steering system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor capable of further reducing a cogging torque, and an electric power steering system capable of improving the feeling of steering. <P>SOLUTION: This motor 10 is provided with a third cogging torque reducing means in which the thickness of a segment magnet 24 is gradually different in a longitudinal direction. Thus, since a distance D1 in a diameter direction between a stator facing surface 24D of each segment magnet 24 and a tip inner surface 13A of teeth 13 gradually changes not only in the width direction of the segment magnet 24 but also in the longitudinal direction of the segment magnet 24 in accordance with the rotation of a rotor yoke 22, a magnetic force between the segment magnet 24 and the teeth 13 changes more smoothly, and the cogging torque can be further reduced. Also, since this electric power steering system 100 includes the motor 10 as a power source for supplementing a steering force of a steering wheel 107, the feeling of steering is improved. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ローターヨークの側面に複数のセグメント磁石を固定してなるモータ及びそのモータを動力源として備えた電動パワーステアリング装置に関する。   The present invention relates to a motor in which a plurality of segment magnets are fixed to a side surface of a rotor yoke, and an electric power steering apparatus including the motor as a power source.

従来のモータとして、コギングトルクを低減させるために、各セグメント磁石を回転軸方向に対して傾斜させてスキューを付けたり、セグメント磁石におけるステータ対向面を、セグメント磁石の幅方向の両側部から中央に向かうに従ってステータの内周面に近づくように円弧状に***させたものが知られている。
特開２００６−３０４４０７号公報（段落［００４３］〜［００４７］、第１８図、第２０図） As a conventional motor, in order to reduce cogging torque, each segment magnet is tilted with respect to the direction of the rotation axis to give a skew, and the stator facing surface of the segment magnet is centered from both sides in the width direction of the segment magnet. A product that is raised in an arc shape so as to approach the inner peripheral surface of the stator as it goes is known.
JP 2006-304407 A (paragraphs [0043] to [0047], FIGS. 18 and 20)

ところで、近年の自動車の多くには、モータを動力源として備えた電動パワーステアリング装置が搭載されており、操舵フィーリングの更なる向上が求められている。そのためにはコギングトルクの更なる低減が不可欠であった。   By the way, many of the automobiles in recent years are equipped with an electric power steering device equipped with a motor as a power source, and further improvement in steering feeling is required. For that purpose, it was indispensable to further reduce the cogging torque.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、コギングトルクの一層の低減を図ることが可能なモータ及び操舵フィーリングを向上させることが可能な電動パワーステアリング装置の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a motor capable of further reducing the cogging torque and an electric power steering apparatus capable of improving the steering feeling.

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係るモータ（１０）は、多角柱構造のローターヨーク（２２）の各側面（２２Ａ）に固定された各セグメント磁石（２４）を、ローターヨーク（２２）の各側面（２２Ａ）上で回転軸（Ｌ３）方向に対して傾斜角（θ２）で傾けて第１のコギングトルク低減手段とすると共に、各セグメント磁石（２４）におけるステータ対向面（２４Ｄ）とステータ（１１）の内周面との間の径方向の距離（Ｄ１）がセグメント磁石（２４）の幅方向で徐々に変化するようにセグメント磁石（２４）の肉厚を幅方向で異ならせて第２のコギングトルク低減手段としたモータ（１０）において、セグメント磁石（２４）の幅方向においてステータ（１１）の内周面までの距離（Ｄ１）が最短になる最短点をセグメント磁石（２４）全体で結んでなる最短稜線（Ｌ１）を、セグメント磁石（２４）の長手方向（Ｌ２方向）に対して傾斜角（θ２−θ１）で傾斜させかつ、セグメント磁石（２４）を点対称形状となるように形成することで、セグメント磁石（２４）の肉厚を長手方向（Ｌ２方向）で異ならせて（例えば、図３を参照）、第３のコギングトルク低減手段としたところに特徴を有する。   In order to achieve the above object, the motor (10) according to the first aspect of the present invention includes a segment magnet (24) fixed to each side surface (22A) of a rotor yoke (22) having a polygonal column structure. On each side surface (22A) of the yoke (22), it is inclined at an inclination angle (θ2) with respect to the direction of the rotation axis (L3) to form the first cogging torque reducing means, and the stator facing surface in each segment magnet (24) The thickness of the segment magnet (24) is changed in the width direction so that the radial distance (D1) between the (24D) and the inner peripheral surface of the stator (11) gradually changes in the width direction of the segment magnet (24). In the motor (10) that is the second cogging torque reducing means, the shortest point where the distance (D1) to the inner peripheral surface of the stator (11) is the shortest in the width direction of the segment magnet (24). The shortest ridge line (L1) formed by connecting the entire segment magnet (24) is inclined at an inclination angle (θ2-θ1) with respect to the longitudinal direction (L2 direction) of the segment magnet (24), and the segment magnet (24) is By forming the point magnet so as to have a point-symmetric shape, the thickness of the segment magnet (24) is varied in the longitudinal direction (L2 direction) (see, for example, FIG. 3) to provide a third cogging torque reducing means. It has the characteristics.

請求項２の発明は、請求項１に記載のモータ（１０）において、セグメント磁石（２４）のステータ対向面（２４Ｄ）は、ローターヨーク（２２）の中心からステータ対向面（２４Ｄ）までの最長距離（Ｄ２）より曲率半径（Ｒ１）が小さな円弧面であるところに特徴を有する。   According to a second aspect of the present invention, in the motor (10) according to the first aspect, the stator facing surface (24D) of the segment magnet (24) is the longest from the center of the rotor yoke (22) to the stator facing surface (24D). It is characterized by a circular arc surface having a smaller radius of curvature (R1) than the distance (D2).

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のモータ（１０）において、最短稜線（Ｌ１）を、ローターヨーク（２２）の各側面（２２Ａ）上で回転軸（Ｌ３）方向に対して傾斜角（θ１）で傾けて第４のコギングトルク低減手段としたところに特徴を有する。   According to a third aspect of the present invention, in the motor (10) according to the first or second aspect, the shortest ridge line (L1) is arranged on each side surface (22A) of the rotor yoke (22) with respect to the rotation axis (L3) direction. It is characterized in that the fourth cogging torque reducing means is inclined at an inclination angle (θ1).

請求項４の発明は、請求項３に記載のモータ（１０）において、第１のコギングトルク低減手段としてのセグメント磁石（２４）の傾斜角（θ２）と、第４のコギングトルク低減手段としての最短稜線（Ｌ１）の傾斜角（θ１）とを異ならせたところに特徴を有する。   According to a fourth aspect of the present invention, in the motor (10) according to the third aspect, the inclination angle (θ2) of the segment magnet (24) as the first cogging torque reducing means and the fourth cogging torque reducing means as the fourth cogging torque reducing means. It is characterized in that the inclination angle (θ1) of the shortest ridge line (L1) is different.

請求項５の発明に係る電動パワーステアリング装置（１００）は、請求項１乃至４の何れかに記載のモータ（１０）を、ハンドル（１０７）の操舵力を補助するための動力源として備えたところに特徴を有する。   An electric power steering apparatus (100) according to a fifth aspect of the present invention includes the motor (10) according to any one of the first to fourth aspects as a power source for assisting a steering force of the handle (107). However, it has characteristics.

［請求項１及び２の発明］
請求項１のモータでは、第１のコギングトルク低減手段により、ローターヨークの回転に伴って、各セグメント磁石のステータ対向面とステータの各磁極との間の径方向における対向面積が徐々に変化することでセグメント磁石とステータの磁極との間の磁力がスムーズに変化し、コギングトルクが抑えられる。また、第２のコギングトルク低減手段により、ローターヨークの回転に伴って、各セグメント磁石のステータ対向面とステータの各磁極との間の径方向における距離がセグメント磁石の幅方向で徐々に変化することでセグメント磁石とステータの磁極との間の磁力がスムーズに変化し、コギングトルクが抑えられる。 [Inventions of Claims 1 and 2]
In the motor according to claim 1, the first cogging torque reducing means gradually changes the facing area in the radial direction between the stator facing surface of each segment magnet and each magnetic pole of the stator as the rotor yoke rotates. As a result, the magnetic force between the segment magnet and the magnetic pole of the stator changes smoothly, and the cogging torque is suppressed. Further, the second cogging torque reducing means gradually changes the radial distance between the stator facing surface of each segment magnet and each magnetic pole of the stator in the width direction of the segment magnet as the rotor yoke rotates. As a result, the magnetic force between the segment magnet and the magnetic pole of the stator changes smoothly, and the cogging torque is suppressed.

そして、本発明では、第３のコギングトルク低減手段により、ローターヨークの回転に伴って、各セグメント磁石のステータ対向面とステータの各磁極との間の径方向における距離が、セグメント磁石の幅方向のみならず、セグメント磁石の長手方向でも徐々に変化するので、セグメント磁石とステータの磁極との間の磁力がよりスムーズに変化し、コギングトルクの一層の低減が図られる。   In the present invention, the third cogging torque reducing means causes the distance in the radial direction between the stator facing surface of each segment magnet and each magnetic pole of the stator to be in the width direction of the segment magnet as the rotor yoke rotates. In addition, since it gradually changes in the longitudinal direction of the segment magnet, the magnetic force between the segment magnet and the magnetic pole of the stator changes more smoothly, and the cogging torque can be further reduced.

なお、セグメント磁石のステータ対向面は、平坦な傾斜面としてもよいし、請求項２の構成のように、ローターヨークの中心からステータ対向面までの最長距離より曲率半径が小さな円弧面としてもよい。また、請求項２の構成のように、セグメント磁石のステータ対向面を円弧面とする方が、セグメント磁石と磁極との間の磁力の急激な変化が抑えられ、コギングトルクの低減上好ましい。   The stator facing surface of the segment magnet may be a flat inclined surface, or may be an arc surface having a smaller radius of curvature than the longest distance from the center of the rotor yoke to the stator facing surface as in the configuration of claim 2. . In addition, as in the configuration of the second aspect, it is preferable that the stator facing surface of the segment magnet is an arc surface because a rapid change in magnetic force between the segment magnet and the magnetic pole is suppressed, and cogging torque is reduced.

［請求項３の発明］
請求項３のモータでは、第４のコギングトルク低減手段により、ローターヨークの回転に伴って、セグメント磁石のステータ対向面における最短稜線が、ステータの各磁極を徐々に横切ることになるので、セグメント磁石とステータの磁極との間の磁力がスムーズに変化し、コギングトルクの低減が図られる。 [Invention of claim 3]
In the motor according to claim 3, since the shortest ridge line on the stator facing surface of the segment magnet gradually crosses each magnetic pole of the stator with the rotation of the rotor yoke by the fourth cogging torque reducing means, the segment magnet The magnetic force between the stator and the magnetic pole of the stator changes smoothly, and the cogging torque is reduced.

［請求項４の発明］
請求項４のモータでは、第１のコギングトルク低減手段としてのセグメント磁石の傾斜角と、第４のコギングトルク低減手段としての最短稜線の傾斜角とを異ならせたので、第１のコギングトルク低減手段によってセグメント磁石とステータの磁極との間の磁力がピークになるタイミングと、第４のコギングトルク低減手段によってセグメント磁石とステータの磁極との間の磁力がピークになるタイミングとがずらされ、コギングトルクの一層の低減が図られる。 [Invention of claim 4]
In the motor according to the fourth aspect, since the inclination angle of the segment magnet as the first cogging torque reduction means is different from the inclination angle of the shortest ridge line as the fourth cogging torque reduction means, the first cogging torque reduction is performed. The timing at which the magnetic force between the segment magnet and the magnetic pole of the stator is peaked by the means is shifted from the timing at which the magnetic force between the segment magnet and the magnetic pole of the stator is peaked by the fourth cogging torque reducing means. Torque can be further reduced.

［請求項５の発明］
請求項５の電動パワーステアリング装置によれば、コギングトルクの一層の低減を図ることが可能なモータを、ハンドルの操舵力を補助するための動力源として備えているので、操舵フィーリングの更なる向上を図ることができる。 [Invention of claim 5]
According to the electric power steering apparatus of the fifth aspect, since the motor capable of further reducing the cogging torque is provided as a power source for assisting the steering force of the steering wheel, the steering feeling is further improved. Improvements can be made.

以下、本発明の第１実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。図１には、本実施形態に係るモータ１０の断面図が示されている。同図に示すように、このモータ１０に備えたステータ１１は、円筒状のステータコア１２の内周面から内側に向けて複数（例えば１２個）のティース１３を突出させた構造をなしている。ティース１３は先端部が基端部よりも幅広となっており、その先端内面１３Ａがステータコア１２と同心の円弧面となっている。また、隣り合ったティース１３，１３同士の間はスロット１４になっており、各ティース１３の基端部に電線を巻回して形成されたコイル１５が、スロット１４内に収まっている。これにより各ティース１３がステータ１１の各磁極を構成している。   Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a cross-sectional view of a motor 10 according to the present embodiment. As shown in the figure, the stator 11 provided in the motor 10 has a structure in which a plurality of (for example, 12) teeth 13 are projected inward from the inner peripheral surface of a cylindrical stator core 12. Teeth 13 has a tip portion wider than a base end portion, and a tip inner surface 13 </ b> A is an arc surface concentric with stator core 12. Further, a slot 14 is formed between adjacent teeth 13, 13, and a coil 15 formed by winding an electric wire around the base end portion of each tooth 13 is accommodated in the slot 14. Accordingly, each tooth 13 constitutes each magnetic pole of the stator 11.

一方、モータ１０のローター２０に備えたローターシャフト２１は、例えば、八角柱構造のローターヨーク２２の中心にロータ芯部材２３を貫通してなる。ローターヨーク２２は、例えば複数の珪素鋼板を積層してなる。そして、ローターヨーク２２のうち、ステータ１１の内周面（即ち、各ティース１３の先端内面１３Ａ）に対向した８つの平坦な側面２２Ａ，２２Ａには、セグメント磁石２４がぞれぞれ１つずつ固着されている。なお、図１は、モータ１０（ローター２０）の回転軸Ｌ３と直交しかつ図３における対称中心Ｐを通る平面で切断した断面図である。   On the other hand, the rotor shaft 21 provided in the rotor 20 of the motor 10 is formed by penetrating the rotor core member 23 at the center of the rotor yoke 22 having an octagonal prism structure, for example. The rotor yoke 22 is formed by laminating a plurality of silicon steel plates, for example. Of the rotor yoke 22, one segment magnet 24 is provided on each of the eight flat side surfaces 22A and 22A facing the inner peripheral surface of the stator 11 (that is, the front end inner surface 13A of each tooth 13). It is fixed. 1 is a cross-sectional view taken along a plane orthogonal to the rotation axis L3 of the motor 10 (rotor 20) and passing through the center of symmetry P in FIG.

各セグメント磁石２４は永久磁石（例えば、希土類焼結磁石）であり、図２に示すように、ローター２０の径方向に磁路が向くように着磁している。そして、その径方向の内側（ローター固定面２４Ｃ側）から外側（ステータ対向面２４Ｄ側）に向かってＮＳ極になったセグメント磁石２４と、逆に、その径方向の外側から内側に向かってＮＳ極になったセグメント磁石２４とがローター２０の周方向に交互に並べられている。なお、図２は、ローター２０の回転軸Ｌ３と直交しかつ図３における対称中心Ｐを通る平面で切断した断面図である。   Each segment magnet 24 is a permanent magnet (for example, a rare earth sintered magnet), and is magnetized so that the magnetic path is directed in the radial direction of the rotor 20 as shown in FIG. And the segment magnet 24 which became NS pole toward the outer side (stator opposing surface 24D side) from the radial inner side (the rotor fixing surface 24C side), and conversely, NS from the radial outer side to the inner side. The segment magnets 24 having poles are alternately arranged in the circumferential direction of the rotor 20. 2 is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the rotation axis L3 of the rotor 20 and passing through the center of symmetry P in FIG.

図２及び図３に示すように、各セグメント磁石２４は、モータ１０の回転軸Ｌ３方向から見た形状が、モータ１０の径方向より周方向に長い扁平な帯板状をなしている。そして、コギングトルクの低減を図るために、以下に説明する第１〜第４のコギングトルク低減手段を備えている。具体的には、各セグメント磁石２４は、ローターヨーク２２の各側面２２Ａ上でローター２０の回転軸Ｌ３方向に対して、第１の傾斜角θ２だけ傾けて固定されており、所謂スキューが付けられている。即ち、ローター２０の回転軸Ｌ３方向における一端部２４Ａ（図３の上端部）が他端部２４Ｂ（図３の下端部）よりもローターヨーク２２の周方向の一方（図３の右方向）に先行するように傾斜して延びかつ、長手方向（図３の二点鎖線矢印Ｌ２の方向）で一定の幅をなしている。この構成（セグメント磁石２４のスキュー）が「第１のコギングトルク低減手段」である。なお、セグメント磁石２４の両端部２４Ａ，２４Ｂの端面は、ローターシャフト２１と直交する平坦面になっており、セグメント磁石２４は、その肉厚方向から見たときに対称中心Ｐ１を中心とした点対称形状となっている。   As shown in FIG. 2 and FIG. 3, each segment magnet 24 has a flat strip shape in which the shape viewed from the direction of the rotation axis L <b> 3 of the motor 10 is longer in the circumferential direction than the radial direction of the motor 10. In order to reduce the cogging torque, first to fourth cogging torque reducing means described below are provided. Specifically, each segment magnet 24 is fixed on each side surface 22A of the rotor yoke 22 by being inclined by the first inclination angle θ2 with respect to the direction of the rotation axis L3 of the rotor 20 and is so-called skewed. ing. That is, one end portion 24A (upper end portion in FIG. 3) in the direction of the rotation axis L3 of the rotor 20 is located on one side in the circumferential direction of the rotor yoke 22 (right direction in FIG. 3) than the other end portion 24B (lower end portion in FIG. 3). It extends so as to precede, and has a certain width in the longitudinal direction (the direction of the two-dot chain line arrow L2 in FIG. 3). This configuration (skew of the segment magnet 24) is the “first cogging torque reducing means”. The end surfaces of both end portions 24A and 24B of the segment magnet 24 are flat surfaces perpendicular to the rotor shaft 21, and the segment magnet 24 is centered on the symmetry center P1 when viewed from the thickness direction. It has a symmetrical shape.

図２に示すように、各セグメント磁石２４は、ステータ対向面２４Ｄとティース１３の先端内面１３Ａとの間のモータ１０の径方向における距離Ｄ１がセグメント磁石２４の幅方向で徐々に変化するように、肉厚が幅方向で異ならせてある。具体的には、セグメント磁石２４のうちローターヨーク２２の各側面２２Ａに固着されるローター固定面２４Ｃはローター２０の回転軸Ｌ３方向（図２の紙面と直交する方向）に平行な平坦面となっており、その反対側のステータ対向面２４Ｄはセグメント磁石２４の幅方向の両側辺２４Ｅ，２４Ｆから中央部に向かうに従ってローター固定面２４Ｃから離れるように弓なりに***した円弧面となっている。この構成が「第２のコギングトルク低減手段」である。   As shown in FIG. 2, each segment magnet 24 has a radial distance D <b> 1 between the stator facing surface 24 </ b> D and the tip inner surface 13 </ b> A of the tooth 13 that gradually changes in the width direction of the segment magnet 24. The wall thickness is varied in the width direction. Specifically, the rotor fixing surface 24C fixed to each side surface 22A of the rotor yoke 22 of the segment magnet 24 is a flat surface parallel to the direction of the rotation axis L3 of the rotor 20 (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2). The stator facing surface 24D on the opposite side is an arcuate surface that rises like a bow so as to move away from the rotor fixing surface 24C toward the center from both side sides 24E and 24F in the width direction of the segment magnet 24. This configuration is the “second cogging torque reducing means”.

なお、図２に示すように、ステータ対向面２４Ｄを構成する円弧面は、ローターヨーク２２の中心からステータ対向面２４Ｄまでの最長距離Ｄ２より曲率半径Ｒ１が小さな円弧面になっている。また、ステータ対向面２４Ｄの曲率半径Ｒ１は、セグメント磁石２４の長手方向（図３及び図４における二点鎖線矢印Ｌ２の方向）において一定となっており、曲率半径Ｒ１の中心は、ローターヨーク２２の中心とステータ対向面２４Ｄとの間を最長で結ぶ線分上にあるとは限らない。   As shown in FIG. 2, the arc surface constituting the stator facing surface 24D is an arc surface having a smaller radius of curvature R1 than the longest distance D2 from the center of the rotor yoke 22 to the stator facing surface 24D. Further, the curvature radius R1 of the stator facing surface 24D is constant in the longitudinal direction of the segment magnet 24 (the direction of the two-dot chain line arrow L2 in FIGS. 3 and 4), and the center of the curvature radius R1 is the rotor yoke 22. It is not always on the line connecting the center of the stator and the stator facing surface 24D with the longest.

さらに、本実施形態のモータ１０は、セグメント磁石２４の肉厚を長手方向（図３及び図４の二点鎖線矢印Ｌ２の方向）において徐々に異ならせて「第３のコギングトルク低減手段」としている。具体的には、図４に示すように、セグメント磁石２４の幅方向の両側辺２４Ｅ，２４Ｆのうち、ローターヨーク２２の周方向の一方（図２における時計回り方向）を向いた側辺２４Ｅの肉厚は、セグメント磁石２４の一端部２４Ａから他端部２４Ｂに向かうに従って徐々に厚肉となっている。これに対し、ローターヨーク２２の周方向の他方（図２における反時計回り方向）を向いた側辺２４Ｆの肉厚は、セグメント磁石２４の一端部２４Ａから他端部２４Ｂに向かうに従って徐々に薄肉となっている。   Further, in the motor 10 of the present embodiment, the thickness of the segment magnet 24 is gradually changed in the longitudinal direction (the direction of the two-dot chain line arrow L2 in FIGS. 3 and 4) as “third cogging torque reducing means”. Yes. Specifically, as shown in FIG. 4, of the side sides 24 </ b> E and 24 </ b> F in the width direction of the segment magnet 24, the side 24 </ b> E facing one of the circumferential directions of the rotor yoke 22 (clockwise direction in FIG. 2). The wall thickness is gradually increased from one end 24A of the segment magnet 24 toward the other end 24B. On the other hand, the thickness of the side 24F facing the other circumferential direction (counterclockwise direction in FIG. 2) of the rotor yoke 22 is gradually reduced from one end 24A to the other end 24B of the segment magnet 24. It has become.

そして、これら両側辺２４Ｅ，２４Ｆ間を繋いだ円弧状のステータ対向面２４Ｄのうち、ティース１３の先端内面１３Ａ迄の径方向における距離Ｄ１がセグメント磁石２４の幅方向において最短になる（換言すれば、セグメント磁石２４の幅方向において肉厚が最大になる）最短点をセグメント磁石２４の両端部２４Ａ，２４Ｂ間で結んでなる最短稜線Ｌ１を、図３に示すようにセグメント磁石２４の長手方向（図３の二点鎖線矢印Ｌ２の方向）に対して第２の傾斜角（θ２−θ１）で傾斜させかつ、セグメント磁石２４の対称中心Ｐ１を通過するように構成してある。なお、図４は、説明の便宜の為、セグメント磁石２４の長手方向における肉厚の差が実際より強調して示されている。   Of the arcuate stator facing surface 24D connecting the both sides 24E and 24F, the radial distance D1 to the tip inner surface 13A of the tooth 13 is the shortest in the width direction of the segment magnet 24 (in other words, The shortest ridge line L1 formed by connecting the shortest point between the both end portions 24A and 24B of the segment magnet 24 in the width direction of the segment magnet 24 is shown in FIG. It is configured to be inclined at a second inclination angle (θ2−θ1) with respect to the direction of the two-dot chain line arrow L2 in FIG. 3 and pass through the symmetry center P1 of the segment magnet 24. In FIG. 4, for convenience of explanation, the difference in thickness in the longitudinal direction of the segment magnet 24 is emphasized from the fact.

さらに、各セグメント磁石２４の最短稜線Ｌ１を、ローター２０の回転軸Ｌ３方向に対するセグメント磁石２４自体のスキューと同じ側に第３の傾斜角θ１で傾けて「第４のコギングトルク低減手段」としており、最短稜線Ｌ１のローター２０の回転軸Ｌ３方向に対する第３の傾斜角θ１が、セグメント磁石２４のローター２０の回転軸Ｌ３方向に対する第１の傾斜角θ２より小さく（例えば、第１の傾斜角θ２より２〜３°小さく）なっている。   Furthermore, the shortest ridge line L1 of each segment magnet 24 is inclined at the third inclination angle θ1 to the same side as the skew of the segment magnet 24 itself with respect to the rotation axis L3 direction of the rotor 20 to form “fourth cogging torque reducing means”. The third inclination angle θ1 of the shortest ridge line L1 with respect to the rotation axis L3 direction of the rotor 20 is smaller than the first inclination angle θ2 of the segment magnet 24 with respect to the rotation axis L3 direction of the rotor 20 (for example, the first inclination angle θ2). 2 to 3 degrees smaller).

なお、上述した第１〜第４のコギングトルク低減手段を備えたセグメント磁石２４は、例えば、一般のセグメント磁石と同様に粉体の磁石材料を成形金型で焼結して製造することができる。ここで、ローターヨーク２２が円柱構造をなし、セグメント磁石２４のローター固定面２４Ｃがローターヨーク２２と同心の円弧面とした場合には、セグメント磁石２４の形状が複雑化するため成形金型の制作が困難となるのに対し、本実施形態のモータ１０では、ローターヨーク２２を角柱構造としたことにより、ローター固定面２４Ｃを平坦面にすることができセグメント磁石２４の形状が簡素化されるので、成形金型を比較的容易に製作することができる。   In addition, the segment magnet 24 provided with the 1st-4th cogging torque reduction means mentioned above can be manufactured by sintering a powder magnet material with a shaping die like a general segment magnet, for example. . Here, when the rotor yoke 22 has a cylindrical structure and the rotor fixing surface 24C of the segment magnet 24 is an arc surface concentric with the rotor yoke 22, the shape of the segment magnet 24 becomes complicated, so that a mold can be produced. On the other hand, in the motor 10 of this embodiment, the rotor yoke 22 has a prismatic structure, so that the rotor fixing surface 24C can be made flat and the shape of the segment magnet 24 is simplified. The molding die can be manufactured relatively easily.

また、新たな成形金型を製作しなくとも、従来の成形金型で焼結された焼結磁石を成形加工（例えば、切削、研削、切断等）することで本実施形態のセグメント磁石２４を製造することも可能である。例えば、従来の成形金型で焼結された焼結磁石３０が、板厚方向から見たときに長方形（図７（Ｂ）参照）をなし、かつ長手方向において板厚が一定な断面蒲鉾状（図７（Ａ）参照）である場合には、その焼結磁石３０の長辺３０Ａ，３０Ａを長手方向に対して第１の傾斜角θ２で斜めに切断しかつ短辺３０Ｂ，３０Ｂを幅方向に対して第３の傾斜角θ１で斜めに切断する（図７（Ｂ）でハッチングを付けた部分を切除する）ことで、本実施形態のセグメント磁石２４を成形することができる。   In addition, the segment magnet 24 of the present embodiment can be formed by molding (for example, cutting, grinding, cutting, etc.) a sintered magnet sintered in a conventional molding die without producing a new molding die. It is also possible to manufacture. For example, the sintered magnet 30 sintered with a conventional molding die has a rectangular shape (see FIG. 7B) when viewed from the thickness direction, and has a cross-sectional saddle shape with a constant thickness in the longitudinal direction. In the case of (see FIG. 7A), the long sides 30A, 30A of the sintered magnet 30 are cut obliquely at the first inclination angle θ2 with respect to the longitudinal direction and the short sides 30B, 30B The segment magnet 24 of the present embodiment can be formed by cutting obliquely at a third inclination angle θ1 with respect to the direction (removing the hatched portion in FIG. 7B).

本実施形態のモータ１０の構造は以上である。次に本実施形態のモータ１０の作用及び効果について説明する。   The structure of the motor 10 of this embodiment is as described above. Next, the operation and effect of the motor 10 of this embodiment will be described.

ローター２０がステータ１１の内側で回転すると、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）の変化及び、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）の変化に示すように、ローターヨーク２２の各側面２２Ａに固定された各セグメント磁石２４は、ステータ１１の磁極としての各ティース１３の先端内面１３Ａとすれ違い、セグメント磁石２４と各ティース１３との相対位置が連続的に変化する。その相対位置の変化に応じて、セグメント磁石２４と各ティース１３との間の磁力も変化する。   When the rotor 20 rotates inside the stator 11, as shown in the changes in FIGS. 5A to 5C and the changes in FIGS. 6A to 6C, each side surface of the rotor yoke 22. Each segment magnet 24 fixed to 22A passes the tip inner surface 13A of each tooth 13 as the magnetic pole of the stator 11, and the relative position between the segment magnet 24 and each tooth 13 changes continuously. In accordance with the change in the relative position, the magnetic force between the segment magnet 24 and each tooth 13 also changes.

これに対し、本実施形態のモータ１０によれば、セグメント磁石２４をローターヨーク２２の各側面２２Ａ上でローター２０の回転軸Ｌ３方向に対して第１の傾斜角θ２だけ傾けて固定した第１のコギングトルク低減手段を備えているので、ローターヨーク２２が回転したときに、ステータ対向面２４Ｄとティース１３の先端内面１３Ａとの径方向における対向面積が徐々に変化し（図６参照）、セグメント磁石２４とティース１３との間の磁力がスムーズに変化して、コギングトルクが抑えられる。   On the other hand, according to the motor 10 of the present embodiment, the segment magnet 24 is fixed on the side surface 22A of the rotor yoke 22 by being inclined by the first inclination angle θ2 with respect to the direction of the rotation axis L3 of the rotor 20. When the rotor yoke 22 rotates, the opposing area in the radial direction between the stator facing surface 24D and the tip inner surface 13A of the teeth 13 gradually changes (see FIG. 6). The magnetic force between the magnet 24 and the teeth 13 changes smoothly, and the cogging torque is suppressed.

また、セグメント磁石２４の肉厚を幅方向の両端部から中央に向かうに従って徐々に厚肉にして、ステータ対向面２４Ｄをティース１３の先端内面１３Ａに向かって円弧状に***させた第２のコギングトルク低減手段を備えているので、ローターヨーク２２の回転に伴って、ステータ対向面２４Ｄとティース１３の先端内面１３Ａとの間のモータ１０の径方向における距離Ｄ１がセグメント磁石２４の幅方向で徐々に変化し（図５参照）、セグメント磁石２４とティース１３との間の磁力がスムーズに変化して、コギングトルクが抑えられる。   Further, the thickness of the segment magnet 24 is gradually increased from both ends in the width direction toward the center, and the second cogging in which the stator facing surface 24D is raised in an arc shape toward the tip inner surface 13A of the teeth 13 is formed. Since the torque reduction means is provided, the distance D1 in the radial direction of the motor 10 between the stator facing surface 24D and the tip inner surface 13A of the teeth 13 gradually increases in the width direction of the segment magnet 24 as the rotor yoke 22 rotates. (See FIG. 5), the magnetic force between the segment magnet 24 and the teeth 13 changes smoothly, and the cogging torque is suppressed.

さらに、セグメント磁石２４のステータ対向面２４Ｄのうち、ティース１３の先端内面１３Ａとの間のモータ１０の径方向における距離Ｄ１が最短となる最短稜線Ｌ１を、セグメント磁石２４の長手方向（図３の二点鎖線矢印Ｌ２の方向）に対して第２の傾斜角（θ２−θ１）で傾斜させることで、セグメント磁石２４の肉厚を長手方向において異ならせた第３のコギングトルク低減手段を備えているので、ローターヨーク２２の回転に伴って、ステータ対向面２４Ｄとティース１３の先端内面１３Ａとの間のモータ１０の径方向における距離Ｄ１が、セグメント磁石２４の幅方向のみならず、セグメント磁石２４の長手方向でも徐々に変化する。これにより、セグメント磁石２４とティース１３との間の磁力がよりスムーズに変化し、上記第１及び第２のコギングトルク低減手段のみを備えたものに比べて、コギングトルクの一層の低減が図られる。   Further, the shortest ridge line L1 having the shortest distance D1 in the radial direction of the motor 10 between the stator facing surface 24D of the segment magnet 24 and the tip inner surface 13A of the tooth 13 is defined in the longitudinal direction of the segment magnet 24 (FIG. 3). A third cogging torque reducing means in which the thickness of the segment magnet 24 is varied in the longitudinal direction by inclining at a second inclination angle (θ2−θ1) with respect to the direction of the two-dot chain line arrow L2. Therefore, as the rotor yoke 22 rotates, the distance D1 in the radial direction of the motor 10 between the stator facing surface 24D and the tip inner surface 13A of the teeth 13 is not only the width direction of the segment magnet 24 but also the segment magnet 24 It also gradually changes in the longitudinal direction. As a result, the magnetic force between the segment magnet 24 and the teeth 13 changes more smoothly, and the cogging torque can be further reduced as compared with the one having only the first and second cogging torque reducing means. .

しかも、セグメント磁石２４のステータ対向面２４Ｄにおける最短稜線Ｌ１を、ローター２０の回転軸Ｌ３方向に対して第３の傾斜角θ１で傾けた第４のコギングトルク低減手段を備えているから、ローターヨーク２２の回転に伴って、最短稜線Ｌ１がセグメント磁石２４の他端部２４Ｂ側から一端部２４Ａ側に向かってティース１３を徐々に横切ることになる（図６参照）。これにより、セグメント磁石２４とティース１３との間の磁力がよりスムーズに変化し、コギングトルクの低減が図られる。   In addition, since the shortest ridge line L1 on the stator facing surface 24D of the segment magnet 24 is provided with the fourth cogging torque reducing means that is inclined at the third inclination angle θ1 with respect to the rotation axis L3 direction of the rotor 20, the rotor yoke is provided. As 22 rotates, the shortest ridge line L1 gradually crosses the tooth 13 from the other end 24B side of the segment magnet 24 toward the one end 24A side (see FIG. 6). Thereby, the magnetic force between the segment magnet 24 and the teeth 13 changes more smoothly, and the cogging torque is reduced.

さらに、セグメント磁石２４のローター２０の回転軸Ｌ３方向に対する第１の傾斜角θ２（図３参照）と、最短稜線Ｌ１のローター２０の回転軸Ｌ３方向に対する第３の傾斜角θ１（図３参照）とが異なるので、第１のコギングトルク低減手段によってセグメント磁石２４とティース１３との間の磁力がピークになるタイミングと、第４のコギングトルク低減手段によってセグメント磁石２４とティース１３との間の磁力がピークになるタイミングとがずらされて、一層のコギングトルクの低減を図ることができる。   Further, the first inclination angle θ2 (see FIG. 3) of the segment magnet 24 with respect to the rotation axis L3 direction of the rotor 20 and the third inclination angle θ1 of the shortest ridge line L1 with respect to the rotation axis L3 direction of the rotor 20 (see FIG. 3). Are different from each other, the timing at which the magnetic force between the segment magnet 24 and the teeth 13 peaks by the first cogging torque reducing means, and the magnetic force between the segment magnet 24 and the teeth 13 by the fourth cogging torque reducing means. The timing at which the peak becomes is shifted, and the cogging torque can be further reduced.

このように、本実施形態のモータ１０によれば、各セグメント磁石２４が第１及び第２のコギングトルク低減手段に加え、従来のモータにはなかった第３及び第４のコギングトルク低減手段を備えているので、従来のモータに比べて一層のコギングトルクの低減を図ることができる。また、各セグメント磁石２４は、対称中心Ｐ１を中心とした点対称形状となっているから（図３参照）、ローター２０の回転方向に関わらずコギングトルクの低減を図ることができる。   As described above, according to the motor 10 of the present embodiment, each segment magnet 24 is provided with the third and fourth cogging torque reducing means not provided in the conventional motor in addition to the first and second cogging torque reducing means. Since it is provided, the cogging torque can be further reduced as compared with the conventional motor. Further, since each segment magnet 24 has a point-symmetric shape with the symmetry center P1 as the center (see FIG. 3), it is possible to reduce the cogging torque regardless of the rotation direction of the rotor 20.

次に、このモータ１０を使用した電動パワーステアリング装置１００について説明する。図８に示すように、この電動パワーステアリング装置１００は、車両１１０に備えた１対の転舵輪１０１，１０１の間に差し渡された転舵輪間シャフト１０２と、その転舵輪間シャフト１０２の外側を覆ったシャフトケース１０３とを備えている。転舵輪間シャフト１０２の両端は、タイロッド１０２Ｔ，１０２Ｔを介して各転舵輪１０１，１０１に連結され、シャフトケース１０３は、車両１１０の本体に固定されている。また、転舵輪間シャフト１０２の中間部分にはラック（図示せず）が形成され、シャフトケース１０３の中間部を側方から貫通したピニオン（図示せず）がこのラックに噛合している。   Next, an electric power steering apparatus 100 using the motor 10 will be described. As shown in FIG. 8, the electric power steering apparatus 100 includes a shaft 102 between steered wheels passed between a pair of steered wheels 101, 101 provided in a vehicle 110, and an outer side of the shaft 102 between steered wheels. And a shaft case 103 covering the. Both ends of the shaft 102 between the steered wheels are connected to the steered wheels 101 and 101 via tie rods 102T and 102T, and the shaft case 103 is fixed to the main body of the vehicle 110. In addition, a rack (not shown) is formed at an intermediate portion of the inter-steering wheel shaft 102, and a pinion (not shown) penetrating the intermediate portion of the shaft case 103 from the side meshes with the rack.

ピニオンの上端部にはインターミディエートシャフト１０５（以下、「インタミシャフト１０５」という）が連結され、そのインタミシャフト１０５の上端部にはステアリングシャフト１０６が連結され、さらにそのステアリングシャフト１０６の上端部にはハンドル１０７が連結されている。そして、インタミシャフト１０５とステアリングシャフト１０６との連結部分に、減速機構１０８を介してモータ１０のローター２０が連結されている。また、ステアリングシャフト１０６には、舵角センサ１１１とトルクセンサ１１２とが取り付けられ、ハンドル１０７の操舵角θｓを検出すると共に、ステアリングシャフト１０６にかかる操舵抵抗Ｔｆ（負荷トルク）を検出している。さらに、転舵輪１０１の近傍には、転舵輪１０１の回転に基づいて車速Ｖを検出するための車速センサ１１３が設けられている。そして、操舵制御装置１１４が、舵角センサ１１１、トルクセンサ１１２及び車速センサ１１３の検出信号に基づいた運転状況に応じてモータ１０を駆動し、これにより運転者によるハンドル操作をモータ１０で補助して転舵輪１０１，１０１を転舵することができる。   An intermediate shaft 105 (hereinafter referred to as “intermediate shaft 105”) is connected to the upper end portion of the pinion, a steering shaft 106 is connected to the upper end portion of the intermediate shaft 105, and further to the upper end portion of the steering shaft 106 Is connected to a handle 107. The rotor 20 of the motor 10 is connected to a connecting portion between the intermediate shaft 105 and the steering shaft 106 via a speed reduction mechanism 108. A steering angle sensor 111 and a torque sensor 112 are attached to the steering shaft 106 to detect the steering angle θs of the handle 107 and the steering resistance Tf (load torque) applied to the steering shaft 106. Further, a vehicle speed sensor 113 for detecting the vehicle speed V based on the rotation of the steered wheel 101 is provided in the vicinity of the steered wheel 101. Then, the steering control device 114 drives the motor 10 in accordance with the driving situation based on the detection signals of the steering angle sensor 111, the torque sensor 112, and the vehicle speed sensor 113, thereby assisting the steering operation by the driver with the motor 10. Thus, the steered wheels 101 can be steered.

このように本実施形態の電動パワーステアリング装置１００では、ローター２０の回転方向に関わらずコギングトルクの低減を図ることが可能なモータ１０をハンドル１０７の操舵力を補助するための動力源として備えたので、操舵フィーリングを向上させることができる。   As described above, the electric power steering apparatus 100 according to the present embodiment includes the motor 10 capable of reducing the cogging torque regardless of the rotation direction of the rotor 20 as a power source for assisting the steering force of the handle 107. Therefore, the steering feeling can be improved.

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。 [Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the embodiments described below are also included in the technical scope of the present invention, and various other than the following can be made without departing from the scope of the invention. It can be changed and implemented.

（１）上記実施形態では、セグメント磁石２４のステータ対向面２４Ｄのうち、最短稜線Ｌ１がローター２０の回転軸Ｌ３方向に対して第３の傾斜角θ１で傾斜していたが、最短稜線Ｌ１をローター２０の回転軸Ｌ３方向と平行（傾斜角θ１を「０°」）にしてもよい。   (1) In the above embodiment, the shortest ridge line L1 of the stator facing surface 24D of the segment magnet 24 is inclined at the third inclination angle θ1 with respect to the rotation axis L3 direction of the rotor 20, but the shortest ridge line L1 is The rotor 20 may be parallel to the direction of the rotation axis L3 (the inclination angle θ1 is “0 °”).

（２）上記実施形態では、ステータ対向面２４Ｄは曲率半径が一定な円弧面で構成されていたが、図９に示すように複数の平坦な傾斜面で構成してもよい。   (2) In the above-described embodiment, the stator facing surface 24D is configured by an arc surface having a constant curvature radius, but may be configured by a plurality of flat inclined surfaces as shown in FIG.

本発明の第１実施形態に係るモータを回転軸方向から見た断面図Sectional drawing which looked at the motor which concerns on 1st Embodiment of this invention from the rotating shaft direction ローターの回転軸方向の中間部における断面図Sectional view in the middle of the rotation axis of the rotor ロータの側面図Rotor side view セグメント磁石の斜視図Perspective view of segment magnet セグメント磁石とティースとの相対位置の変化をモータの回転軸方向から見た概念図Conceptual diagram of the change in the relative position of the segment magnet and teeth as seen from the direction of the rotation axis of the motor セグメント磁石とティースとの相対位置の変化をモータの径方向から見た概念図Conceptual diagram of the change in the relative position of the segment magnet and teeth as seen from the radial direction of the motor （Ａ）焼結磁石の斜視図、（Ｂ）焼結磁石を成形加工して製造されたセグメント磁石の平面図(A) Perspective view of sintered magnet, (B) Plan view of segment magnet manufactured by molding sintered magnet 電動パワーステアリング装置の概念図Conceptual diagram of electric power steering device 他の実施形態に係るセグメント磁石の斜視図The perspective view of the segment magnet which concerns on other embodiment

符号の説明Explanation of symbols

１０ モータ
１１ ステータ
２２ ローターヨーク
２２Ａ 側面
２４ セグメント磁石
２４Ｄ ステータ対向面
１００ 電動パワーステアリング装置
１０７ ハンドル
Ｄ１ ステータ対向面とステータの内周面との間のモータの径方向における距離
Ｄ２ ローターヨークの中心からステータ対向面までの最長距離
Ｌ１ 最短稜線
Ｒ１ ステータ対向面の曲率半径
θ１ 最短稜線の回転軸方向に対する傾斜角
θ２ セグメント磁石の回転軸方向に対する傾斜角 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Motor 11 Stator 22 Rotor yoke 22A Side surface 24 Segment magnet 24D Stator facing surface 100 Electric power steering apparatus 107 Handle D1 Distance in the radial direction of the motor between the stator facing surface and the inner peripheral surface of the stator D2 Stator from the center of the rotor yoke Longest distance to facing surface L1 Shortest ridgeline R1 Radius of curvature of stator facing surface

Claims (5)

多角柱構造のローターヨークの各側面に固定された各セグメント磁石を、前記ローターヨークの各側面上で回転軸方向に対して傾けて第１のコギングトルク低減手段とすると共に、前記各セグメント磁石におけるステータ対向面とステータの内周面との間の径方向の距離が前記セグメント磁石の幅方向で徐々に変化するように前記セグメント磁石の肉厚を幅方向で異ならせて第２のコギングトルク低減手段としたモータにおいて、
前記セグメント磁石の幅方向において前記ステータの内周面までの距離が最短になる最短点を前記セグメント磁石全体で結んでなる最短稜線を、前記セグメント磁石の長手方向に対して傾斜させかつ、前記セグメント磁石を点対称形状となるように形成することで、前記セグメント磁石の肉厚を長手方向で異ならせて第３のコギングトルク低減手段としたことを特徴とするモータ。 Each segment magnet fixed to each side surface of the rotor yoke having a polygonal column structure is inclined with respect to the rotation axis direction on each side surface of the rotor yoke to form a first cogging torque reducing means. Second cogging torque reduction by varying the thickness of the segment magnet in the width direction so that the radial distance between the stator facing surface and the inner peripheral surface of the stator gradually changes in the width direction of the segment magnet In the motor used as means,
The shortest ridge line formed by connecting the shortest points where the distance to the inner peripheral surface of the stator is the shortest in the width direction of the segment magnets is inclined with respect to the longitudinal direction of the segment magnets, and the segments A motor characterized in that a third cogging torque reducing means is formed by forming magnets so as to have a point-symmetric shape, thereby making the thickness of the segment magnets different in the longitudinal direction. 前記セグメント磁石のステータ対向面は、前記ローターヨークの中心から前記ステータ対向面までの最長距離より曲率半径が小さな円弧面であることを特徴とする請求項１に記載のモータ。   The motor according to claim 1, wherein the stator facing surface of the segment magnet is an arc surface having a smaller radius of curvature than a longest distance from the center of the rotor yoke to the stator facing surface. 前記最短稜線を、前記ローターヨークの各側面上で前記回転軸方向に対して傾けて第４のコギングトルク低減手段としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。   3. The motor according to claim 1, wherein the shortest ridge line is inclined with respect to the rotation axis direction on each side surface of the rotor yoke to form a fourth cogging torque reducing unit. 前記第１のコギングトルク低減手段としての前記セグメント磁石の傾斜角と、前記第４のコギングトルク低減手段としての前記最短稜線の傾斜角とを異ならせたことを特徴とする請求項３に記載のモータ。   4. The inclination angle of the segment magnet as the first cogging torque reducing means and the inclination angle of the shortest ridge line as the fourth cogging torque reducing means are different from each other. motor. 請求項１乃至５の何れかに記載のモータを、ハンドルの操舵力を補助するための動力源として備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。   An electric power steering apparatus comprising the motor according to any one of claims 1 to 5 as a power source for assisting a steering force of a steering wheel.
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