JP2016178863A - 車両用ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】小型で幅広い温度環境下でもロータに設けた永久磁石の特性を変化し難くでき、低トルク脈動と高トルク化を両立し良好な操舵フィールを得ることができる電動パワーステアリングシステム用モータのロータ及び電動パワーステアリングシステム用モータを提供することにある。
【解決手段】電動パワーステアリングシステムに設けたブラシレスモータのロータ２５は、第１ロータコア４０と第２ロータコア５０との間に円板磁石５５を設けた。そして、円板磁石５５によって、第１ロータコア４０の第１突片４３にＮ極（第１磁極）を発生させ、第２ロータコア５０の第２突片５３にＳ極（第２磁極）を発生させた。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両用ブラシレスモータに関するものである。

近年、車両用のステアリングシステムには、電動モータを駆動力にてステアリング操作のアシストを行う電動パワーステアリングシステム（ＥＰＳ）が採用されつつある。
このシステムに使用されるモータとして、ロータの外周面に径方向に磁極の向きが異なる永久磁石を周方向に交互に貼り付けた、所謂ＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）型のモータが提案されている（例えば、特許文献１）。また、システムに使用されるモータとして、ロータの内部に径方向に磁極の向きが異なる永久磁石を周方向に交互に埋め込んだ、所謂ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）型のモータが提案されている（例えば、特許文献２）。

特開２００７−３１８９９８号公報 特開２０００−２３６６５２号公報

ところで、この種の電動パワーステアリングシステムにおいては、外気温度が−４０℃から１００℃以上の幅広い温度環境下で高出力、低コギングトルク、低トルクリップルを保持して良好な操舵フィールを得ることが要求されている。

永久磁石は、一般に高温になるに従って磁力が弱くなり、低温になるに従って磁力が強くなることが知られている。従って、例えば、高温領域にあって磁束が減少するとき、モータ電流を大きくしたり、位相を進める制御（弱め界磁）をしたりすることが行われる。この時、永久磁石には、磁束を減少させる方向に作用し、不可逆減磁が発生する虞があり、永久磁石の特性を変化させ、ひいてはモータ特性を変化させる問題があった。

特に、ネオジム磁石、ＳｍＦｅＮ磁石（サマリウム窒化鉄磁石）、ＳｍＣｏ磁石（サマリウムコバルト磁石）等においては、高温領域で減磁し易いため、これら永久磁石をモータに用いる場合には温度対策が必要となる。また、フェライト磁石においては、低温領域で減磁し易いため、フェライト磁石をモータに用いる場合にも温度対策が必要となる。

また、電動ステアリングシステムは、その周囲に種々の電装品が装備される傾向にある。そのため、電動パワーステアリングシステムに使用されるモータは、その取り付けスペースが減少し、出力を保持しつつより小型化が求められている。

本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、小型で幅広い温度環境下でもロータに設けた永久磁石の特性を変化し難くでき、低トルク脈動と高トルク化を両立することができる車両用ブラシレスモータを提供することにある。

上記課題を解決する車両用ブラシレスモータは、モータケースと、前記モータケース内に配置され巻線が巻回されたステータと、前記ステータの内側に配置されたロータと、前記ロータに固着され前記モータケースから突出する部分で減速装置と駆動連結される回転軸とを備えた車両用ブラシレスモータであって、前記ロータは、周方向に複数の第１突片が等間隔に形成された第１ロータコアと、前記第１ロータコアと同一形状であって周方向に複数の第２突片が等間隔に形成され、前記第２突片が軸方向において前記第１ロータコアの第１突片と第１突片の間に位置するように前記第１ロータコアに対して相対配置される第２ロータコアと、前記第１ロータコアと前記第２ロータコアの間に配置されるとともに軸方向に磁化されて、前記第１ロータコアの第１突片に第１磁極を、前記第２ロータコアの第２突片に第２磁極をそれぞれ発生させる界磁部材とを備え、前記第１ロータコアは、回転軸に固着された円板状の第１コアベースを有し、その第１コアベースに外周面から径方向に第１突片が形成されたものであり、前記第２ロータコアは、前記回転軸に固着された円板状の第２コアベースを有し、その第２コアベースに外周面から径方向に第２突片が形成されたものであり、前記界磁部材は、外径が前記第１及び第２コアベースの外径と同じ円板状の永久磁石であり、前記第１コアベースに形成した第１突片は、径方向外側に突出され先端が屈曲して軸線方向第２ロータコア側に向かって延出形成され、前記第２コアベースに形成した第２突片は、径方向外側に突出され先端が屈曲して軸線方向第１ロータコア側に向かって延出形成されている。

同構成によれば、界磁部材は第１及び第２ロータコアによって外部温度変化が遮断されて耐熱性が向上し、幅広い外部温度環境下において、回転磁界による減磁を起こし難くすることができる。また、界磁部材は第１ロータコアと第２ロータコアとの間に配置され軸方向に挟持されていることから、モータの体格を小さくすることができるとともに、遠心力による界磁部材の飛散を防止できる。

また、界磁部材は、第１コアベースと第２コアベースの間に配置される。そして、界磁部材によって、第１ロータコアの第１コアベースから延出形成された第１突片に第１磁極が発生し、第２ロータコアの第２コアベースから延出形成された第２突片に第２磁極が発生する。

また、第１磁極が発生する第１突片は、第１コアベースの外周面から径方向外側に突出され先端が屈曲して軸線方向第２ロータコア側に向かって延出形成される。また、第２磁極が発生する第２突片は、第２コアベースの外周面から径方向外側に突出され先端が屈曲して軸線方向第１ロータコア側に向かって延出形成される。

上記車両用ブラシレスモータにおいて、ブラシレスモータステータに巻回された巻線は、３相の駆動電流が供給される。
上記車両用ブラシレスモータにおいて、前記第１突片と前記第２突片との周方向の間には、周方向に磁化された極間磁石が設けられるとともに、前記第１突片の径方向内側及び前記第２突片の径方向内側には、径方向に磁化された背面磁石が設けられている。

上記車両用ブラシレスモータでは、小型で幅広い温度環境下でもロータに設けた永久磁石の特性を変化し難くでき、低トルク脈動と高トルク化を両立することができる。

第１実施形態の電動パワーステアリングシステムを説明するための説明図。 ３相ブラシレスモータを説明するための軸方向の断面図。 同じくステータとロータを説明するための全体斜視図。 同じくステータとロータの径方向の断面図。 同じくロータを説明するための全体斜視図。 同じくロータを説明するための分解斜視図。 第２実施形態のブラシレスモータを説明するための軸方向の断面図。 同じくブラシレスモータを説明するための径方向の断面図。 同じくステータとロータの軸方向の断面図。 同じくロータを説明するための全体斜視図。 同じくロータを説明するための分解斜視図。 第３実施形態のブラシレスモータのロータを説明するための全体斜視図。 同じくロータの軸方向の断面図。 第４実施形態のロータの第１ロータコア側から見た全体斜視図。 同じくロータの第２ロータコア側から見た全体斜視図。 同じくロータの軸方向の断面図。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した電動パワーステアリングシステム用モータの第１実施形態を図１〜図６に従って説明する。

図１に示すように、電動パワーステアリングシステム１は、コラムアシスト型であり、基端部にステアリングホイール２を固定したステアリングシャフト３を有し、そのステアリングシャフト３の先端部は、自在継ぎ手４を介して、インターミディエイト５に連結されている。ステアリングシャフト３は、入力軸３ａと出力軸３ｂからなり、円筒状の入力軸３ａ内に、出力軸３ｂの一部が貫挿されている。入力軸３ａの基端部には、ステアリングホイール２が固定され、出力軸３ｂの先端部には、自在継ぎ手４が連結されている。また、入力軸３ａと出力軸３ｂの間には、トーションバー（図示せず）が設けられ、入力軸３ａの回転に追従して出力軸３ｂを回転させるようになっている。

そして、ステアリング操作に基づく、回転及び操舵トルクはラック７＆ピニオン軸８に伝達され、ピニオン軸８の回転にてラック７が車幅方向に往復動する。これによって、ラック７の両端に連結したタイロッド９を介して操舵輪１０の舵角が変更される。

ステアリングシャフト３の入力軸３ａには、ステアリングコラム１１が装備されている。ステアリングコラム１１には、電動パワーステアリングシステム用モータとしての３相ブラシレスモータ（以下、ブラシレスモータという）Ｍが設けられている。ブラシレスモータＭは、入力軸３ａを回転制御してステアリング操作をする際に、ステアリングホイール２に対して補助操舵力（以下、アシストトルクという）を付与する。

詳述すると、ステアリングホイール２の操作に基づいて入力軸３ａが回転すると、出力軸３ｂとの間にずれが生じ、このずれがトーションバーのねじれとなって現れる。つまり、出力軸３ｂは、操舵輪１０の路面抵抗等で、入力軸３ａの回転に対して遅れが生じて、トーションバーにねじれが生じる。

そして、このトーションバーのねじれ角を図示しないトルクセンサにて検出し、入力軸３ａ（ステアリングホイール２）にかかる操舵トルクが検出され、その検出された操舵トルクに基づいて、ステアリング操作する際のアシストトルクが算出されて、ブラシレスモータＭが駆動制御される。

図２に示すように、ブラシレスモータＭのモータケース２０は、有底筒状に形成された外径が１０ｃｍのモータハウジング２０ａと、同モータハウジング２０ａのフロント側の開口部を閉塞するフロントカバー２０ｂを有している。

モータハウジング２０ａの内周面にステータ２１が固定され、そのステータ２１の内側には、非磁性体（例えばステンレス鋼）よりなる回転軸２２に固着され同回転軸２２とともに一体回転するロータ２５が配設されている。そして、回転軸２２は、モータハウジング２０ａの底部及びフロントカバー２０ｂに設けた軸受け２３，２４にて回転可能に支持され、そのフロントカバー２０ｂから突出した先端部がギア２６，２７等からなる減速装置２８を介してステアリングシャフト３の入力軸３ａと駆動連結されている。

（ステータ２１）
図３に示すように、ステータ２１は、円筒状のステータコア３０を有し、そのステータコア３０の外周面がモータハウジング２０ａに固定されている。ステータコア３０の内側には、軸線方向に沿って形成され、かつ、周方向に等ピッチに配置される複数のティース３１が径方向内側に向かって延出形成されている。ティース３１は、その先端部の周方向両側面が周方向に突出するとともに、径方向内側の先端面が、回転軸２２の中心軸線Ｌ１（図４参照）を中心とした円弧面となるように形成されたＴ型のティースである。

そして、ティース３１とティース３１の間には、ステータ側スロット３２が形成される。本実施形態では、ティース３１の数は１２個であって、ステータ側スロット３２の数は、ティース３１の数と同じ１２個である。

そして、各ティース３１には、時計回り方向に３相巻線、即ち、Ｕ相巻線３３ａ、Ｖ相巻線３３ｂ、Ｗ相巻線３３ｃが順番に集中巻きにて巻回されている。
（ロータ２５）
図３に示すように、ステータ２１の内側には、回転軸２２に固着されたロータ２５が配設されている。図５及び図６に示すように、ロータ２５は、第１ロータコア４０と、同第１ロータコア４０と相対向して配置される第２ロータコア５０と、第１ロータコア４０と第２ロータコア５０との間に配置される円板磁石（界磁部材）５５を有している。

（第１ロータコア４０）
第１ロータコア４０は、本実施形態では電磁鋼板にて形成され、図５、図６に示すように、第１コアベース４１を有している。第１コアベース４１の中央位置には、回転軸２２を貫通し固着するための貫通穴４２が形成されている。また、第１コアベース４１の外周面には、径方向に７個の第１突片４３が、等ピッチに延出形成されている。各第１突片４３の外周面は、回転軸２２の中心軸線Ｌ１を中心とした円弧面となるように形成されている。

また、各第１突片４３に周方向の幅は、第１突片４３と第１突片４３の間の間隔に比べて小さくなるように形成されている。これによって、第１ロータコア４０には、周方向に等ピッチの第１突片４３が延出形成される。

（第２ロータコア５０）
第２ロータコア５０は、本実施形態では電磁鋼板にて形成され、第１ロータコア４０と同一形状であって、図５、図６に示すように、第２コアベース５１を有している。第２コアベース５１の中央位置には、回転軸２２を貫通し固着するための貫通穴５２が形成されている。また、第２コアベース５１の外周面には、径方向に７個の第２突片５３が、等ピッチに延出形成されている。各第２突片５３の外周面は、回転軸２２の中心軸線Ｌ１を中心とした円弧面となるように形成されている。

また、各第２突片５３に周方向の幅は、第２突片５３と第２突片５３の間の間隔に比べて小さくなるように形成されている。これによって、第２ロータコア５０には、周方向に等ピッチの第２突片５３が延出形成される。

そして、第２ロータコア５０は、第１ロータコア４０に対して、第２突片５３が、軸方向から見て第１ロータコア４０の第１突片４３と相対向しない第１突片４３と第１突片４３の間に位置するように回転軸２２に配置固定されるようになっている。第１ロータコア４０と第２ロータコア５０が回転軸２２に配置固定される際、図４、図５に示すように、第１ロータコア４０と第２ロータコア５０の間に、円板磁石５５が組み付けられる。

（円板磁石５５）
円板磁石５５は、本実施形態では、ネオジム磁石よりなる円板状の永久磁石である。図６に示すように、円板磁石５５は、その中央位置に回転軸２２を貫通する貫通穴５６が形成されている。そして、円板磁石５５の一方の側面５５ａが、第１コアベース４１の第２ロータコア５０側の面（対向面４１ａ）と、円板磁石５５の他方の側面５５ｂが、第２コアベース５１の第１ロータコア４０側の面（対向面５１ａ）とそれぞれ当接し、円板磁石５５は第１ロータコア４０と第２ロータコア５０との間に挟持固定される。

円板磁石５５の外径は、第１及び第２ロータコア４０，５０の第１及び第２コアベース４１，５１の外径と一致させている。換言すれば、円板磁石５５の外径は、第１及び第２ロータコア４０，５０（第１及び第２突片４３，５３）の外径より短く形成されている。

また、円板磁石５５の厚さも、第１コアベース４１（第２コアベース５１）の厚さより薄い予め定めた厚さに設定されている。ちなみに、１組の第１ロータコア４０と第２ロータコア５０の間に、円板磁石５５が組み付けてロータ２５が形成された時、ロータ２５の軸方向の長さは、ロータ２５の外径の１／２以下の長さとなるように設定している。

図４に示すように、円板磁石５５は、軸方向に磁化されていて、第１ロータコア４０側をＮ極、第２ロータコア５０側をＳ極となるように磁化されている。従って、この円板磁石５５によって、第１ロータコア４０の第１突片４３はＮ極（第１磁極）として機能し、第２ロータコア５０の第２突片５３はＳ極（第２磁極）として機能する。

その結果、本実施形態のロータ２５は、円板磁石５５を用いた、マグネット界磁ロータとなる。そして、本実施形態のロータ２５は、Ｎ極となる第１突片４３と、Ｓ極となる第２突片５３とが周方向に交互に配置され磁極数が１４極（極数対が７個）のロータとなる。つまり、本実施形態のロータ２５は、極数対が３以上の奇数である。

次に、上記のように構成したブラシレスモータＭの作用を説明する。
本実施形態のブラシレスモータＭのロータ２５は、第１ロータコア４０と第２ロータコア５０との間に円板磁石５５を設けた。そして、円板磁石５５によって、第１ロータコア４０の第１突片４３にＮ極（第１磁極）を発生させ、第２ロータコア５０の第２突片５３にＳ極（第２磁極）を発生させて、マグネット界磁のロータ２５とした。これによって、ロータ２５の軸方向の長さを短くでき、ひいてはブラシレスモータＭの体格を小さくすることができる。しかも、ロータ２５の軸方向の長さがロータ２５の外径の１／２以下の長さに設定しているため、ブラシレスモータＭは軸方向の体格がより小さくなる。

そして、ロータ２５は、ステータ２１にティース３１に巻回したＵ相巻線３３ａ、Ｖ相巻線３３ｂ、Ｗ相巻線３３ｃを通電して回転磁界を作ることによって、回転する。このロータ２５の回転は、回転軸２２、減速装置２８を介してステアリングシャフト３の入力軸３ａを駆動し、ステアリングホイール２にアシストトルクを付与する。

また、このブラシレスモータＭの回転駆動時において、大きな負荷を減速装置２８を介して駆動するため、ブラシレスモータＭ（ロータ２５）は２０００ｒｐｍ以上の高速回転となる。この時、円板磁石５５は、第１ロータコア４０と第２ロータコア５０との間に配置され、第１及び第２ロータコア４０，５０（第１及び第２コアベース４１，５１）によって軸方向に挟持されていることから、遠心力にて飛散することはない。

また、円板磁石５５の両側面５５ａ，５５ｂは、電磁鋼板よりなる第１及び第２ロータコア４０，５０の第１及び第２コアベース４１，５１の対向面４１ａ，５１ａと圧接されている。そのため、外気温度が高温１００℃以上の高温域になっても、円板磁石５５は第１及び第２ロータコア４０，５０によって外部温度変化が遮断されて耐熱性が向上する。特に、高温領域で不可逆減磁を有するネオジム磁石よりなる円板磁石５５にあっては、耐熱性に優れた構造になる。これにより、幅広い外部温度環境下において、Ｕ相巻線３３ａ、Ｖ相巻線３３ｂ、Ｗ相巻線３３ｃの通電より発生する回転磁界により円板磁石５５の磁気特性の変化が起き難くすることができる。

その結果、全使用温度下で高出力、低コギングトルク、低トルクリップルを維持し良好な操舵フィールを得ることができる。
また、ロータ２５は、極数対が７の奇数であるため、ロータコア単位で見ると、同極の磁極同士が周方向１８０°対向位置とならないことから、磁気振動に対して安定する形状となり、より低コギングトルク、低トルクリップルを向上させ良好な操舵フィールを得ることができる。

次に、上記第１実施形態の効果を以下に記載する。
（１）本実施形態によれば、円板磁石５５は第１及び第２ロータコア４０，５０によって外部温度変化が遮断されて耐熱性が向上し、幅広い外部温度環境下において、回転磁界による円板磁石５５の磁気特性の変化を起き難くすることができる。

（２）本実施形態によれば、円板磁石５５は、第１ロータコア４０と第２ロータコア５０との間に配置され軸方向に挟持されていることから、同円板磁石５５が遠心力によって飛散するのを防止することができる。

（３）本実施形態によれば、ロータ２５は２つのロータコア４０，５０で円板磁石５５を挟むマグネット界磁ロータであり、ブラシレスモータＭの体格を小さくすることができる。しかも、ロータ２５の軸方向の長さがロータ２５の外径の１／２以下の長さに設定しているため、ブラシレスモータＭは軸方向の体格をより小さくすることができる。

（４）本実施形態によれば、ロータ２５の極数対を奇数の７としため、磁気振動に対して安定する形状となり、より低コギングトルク、低トルクリップルを向上させ良好な操舵フィールを得ることができる。

（５）本実施形態によれば、第１及び第２突片４３，５３にてリラクタンストルクが利用可能であり、故障時に発生するブレーキトルクを低く抑えることができ、ステアリングがその分だけ軽くなりステアリング操作が容易となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図７〜図１０に従って説明する。本実施形態は、第１実施形態のブラシレスモータＭの構成が相違する。そのため、その相違するブラシレスモータＭについてのみ詳細に説明し、共通する部分は説明の便宜上省略する。

図７は、本実施形態のブラシレスモータＭの断面図を示し、モータハウジング２０ａの内側にはステータ２１が固定されている。
図８に示すように、ステータ２１のステータコア３０には、６０個のティース３１が径方向内側に延出形成されている。従って、ティース３１間に形成されるステータ側スロット３２は６０個形成され、その６０個のステータ側スロット３２は回転軸２２の中心軸線Ｌ１から見て等角度間隔に形成されている。

この６０個のティース３１には、セグメントコンダクタ（ＳＣ）巻線が巻回されている。詳述すると、６０個のティース３１には、時計回り方向に、Ｕ相、Ｖ相、Ｖ相の３相巻線が２つ、即ち、第１系統３相巻線と第２系統３相巻線が形成されている。

本実施形態のステータコア３０に巻回される第１系統３相巻線と第２系統３相巻線は、分布巻きであって、時計回り方向に第１系統Ｕ相巻線Ｕ１、第２系統Ｕ相巻線Ｕ２、第１系統Ｖ相巻線Ｖ１、第２系統Ｖ相巻線Ｖ２、第１系統Ｗ相巻線Ｗ１、第２系統Ｗ相巻線Ｗ２の順番に巻回されている。詳述すると、第１系統Ｕ相巻線Ｕ１、第２系統Ｕ相巻線Ｕ２、第１系統Ｖ相巻線Ｖ１、第２系統Ｖ相巻線Ｖ２、第１系統Ｗ相巻線Ｗ１、第２系統Ｗ相巻線Ｗ２が、それぞれ６個のティース３１を１組とし順番に、１個ずつティース３１をずらして順番に巻回されている。

この時、分布巻きで巻回される第１系統の各相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１及び第２系統の各相巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２は、それぞれ１つのステータ側スロット３２において、隣り合う同相の巻線が巻回されることになる。

第１系統３相巻線と第２系統３相巻線は、互いに３０°の位相差のある３相電源電圧が印加されるようになっている。つまり、第１系統Ｕ相巻線Ｕ１と第２系統Ｕ相巻線Ｕ２は３０°の位相差のあるＵ相電源電圧が印加され、第１系統Ｖ相巻線Ｖ１と第２系統Ｖ相巻線Ｖ２は３０°の位相差のあるＶ相電源電圧が印加され、第１系統Ｗ相巻線Ｗ１と第２系統Ｗ相巻線Ｗ２は３０°の位相差のあるＷ相電源電圧が印加される。

（ロータ２５）
ステータ２１の内側に配置されたロータ２５は、図８〜図１１に示すように、第１ロータコア６０と、同第１ロータコア６０と相対向して配置される第２ロータコア７０と、第１ロータコア６０と第２ロータコア７０との間に配置される円板磁石（界磁部材）７５を備えている。

（第１ロータコア６０）
図８〜図１１に示すように、第１ロータコア６０は、略円板状に形成された第１コアベース６１を有している。第１コアベース６１の中央位置には、回転軸２２を貫通し固着するための貫通穴６２が形成されている。また、第１コアベース６１の外周面には、等間隔に複数（本実施形態では５個）の第１突片６３が、径方向外側に突出されその先端が屈曲して軸方向第２ロータコア７０側に延出形成されている。

第１突片６３の周方向端面６３ａ，６３ｂは、径方向に延びる（軸方向から見て径方向に対して傾斜していない）平坦面であって、第１突片６３は軸直交方向断面が扇形状に形成されている。

各第１突片６３の周方向の角度、即ち、周方向端面６３ａ，６３ｂ間が回転軸２２の中心軸線Ｌ１となす角度は、隣り合う第１突片６３と第１突片６３の間の隙間の角度より小さく設定されている。

（第２ロータコア７０）
図８〜図１１に示すように、第２ロータコア７０は、第１ロータコア６０と同一形状であって、略円板状に形成された第２コアベース７１の中央位置には、回転軸２２を貫通し固着するための貫通穴７２が形成されている。また、第２コアベース７１の外周面には、等間隔に５個の第２突片７３が、径方向外側に突出されその先端が屈曲して軸方向第１ロータコア６０側に延出形成されている。

第２突片７３の周方向端面７３ａ，７３ｂは、径方向に延びる平坦面であって、第２突片７３は軸直交方向断面が扇形状に形成されている。
各第２突片７３の周方向の角度、即ち、周方向端面７３ａ，７３ｂ間が回転軸２２の中心軸線Ｌ１となす角度は、隣り合う第２突片７３と第２突片７３の間の隙間の角度より小さく設定されている。

そして、第２ロータコア７０は、第１ロータコア６０に対して、第２ロータコア７０の第２突片７３が、軸方向から見てそれぞれ第１ロータコア６０の第１突片６３間に位置するように配置固定されるようになっている。このとき、第２ロータコア７０は、第１ロータコア６０と第２ロータコア７０との軸方向の間に円板磁石７５が配置されるように、第１ロータコア６０に対して組み付けられる。

詳述すると、円板磁石７５は、図１１に示すように、第１コアベース６１の第２コアベース７１側の面（対向面６１ａ）と第２コアベース７１の第１コアベース６１側の面（対向面７１ａ）の間に挟持される。

このとき、第１突片６３の一方の周方向の端面６３ａと第２突片７３の他方の周方向の端面７３ｂとが、軸方向に沿って平行をなすように形成されるため、両端面６３ａ，７３ｂ間の間隙が軸方向に沿って略直線状をなすように形成されている。また、第１突片６３の他方の周方向の端面６３ｂと第２突片７３の一方の周方向の端面７３ａとが、軸方向に沿って平行をなすように形成されるため、両端面６３ｂ，７３ａ間の間隙が軸方向に沿って略直線状をなすように形成されている。

（円板磁石７５）
円板磁石７５は、本実施形態では、ネオジム磁石よりなる円板状の永久磁石である。図１１に示すように、円板磁石７５は、その中央位置に回転軸２２を貫通する貫通穴７６が形成されている。そして、円板磁石７５の一方の側面７５ａが、第１コアベース６１の対向面６１ａと、円板磁石７５の他方の側面７５ｂが、第２コアベース７１の対向面７１ａとそれぞれ当接し、円板磁石７５は第１ロータコア６０と第２ロータコア７０との間に挟持固定される。

円板磁石７５の外径は、第１及び第２コアベース６１，７１の外径と一致するように設定され、厚さが予め定めた厚さに設定されている。
つまり、第１ロータコア６０と第２ロータコア７０との間に、円板磁石７５を配置したとき、第１突片６３の先端面６３ｃと第２コアベース７１の反対向面７１ｂとが面一になるとともに、第２突片７３の先端面７３ｃと第１コアベース６１の反対向面６１ｂとが面一になるようにしている。

図９に示すように、円板磁石７５は、軸方向に磁化されていて、第１ロータコア６０側をＮ極、第２ロータコア７０側をＳ極となるように磁化されている。従って、この円板磁石７５によって、第１ロータコア６０の第１突片６３はＮ極（第１磁極）として機能し、第２ロータコア７０の第２突片７３はＳ極（第２磁極）として機能する。

その結果、本実施形態のロータ２５は、円板磁石７５を用いた、所謂ランデル型構造のロータとなる。そして、本実施形態のロータ２５は、Ｎ極となる第１突片６３と、Ｓ極となる第２突片７３とが周方向に交互に配置され磁極数が１０極（極数対が５個）のロータとなる。つまり、本実施形態のロータ２５は、極数対が３以上の奇数である。

次に、上記のように構成したブラシレスモータＭの作用を説明する。
第１ロータコア６０の第１突片６３を、第１コアベース６１の外周面から径方向外側に突出されその先端を屈曲させて軸方向第２ロータコア７０側に延出して形成した。これによって、第１突片６３の軸方向第２ロータコア７０側に延出した部位がＮ極として機能する。また、第２ロータコア７０の第２突片７３を、第２コアベース７１の外周面から径方向外側に突出されその先端を屈曲させて軸方向第１ロータコア６０側に延出して形成した。これによって、第２突片７３の軸方向第１ロータコア６０側に延出した部位がＳ極として機能する。所謂、ランデル型構造としての機能である。

また、ロータ２５は、極数対が５の奇数であるため、ロータコア単位で見ると、同極の磁極同士が周方向１８０°対向位置とならないことから、磁気振動に対して安定する形状となり、より低コギングトルク、低トルクリップルを向上させ良好な操舵フィールを得ることができる。

さらに、円板磁石７５は、ロータ２５の中心部であってその軸方向両側が第１及び第２コアベース６１，７１に、周方向外側面が第１及び第２突片６３，７３にて囲まれた状態にあるため、故障時のブレーキトルクの抑制が可能となり、ステアリングがその分だけ軽くなりステアリング操作が容易となる。

次に、上記第２実施形態は、第１実施形態の効果に加えて以下の効果を有する。
（１）上記実施形態によれば、第１突片６３の軸方向第２ロータコア７０側に延出した部位をＮ極として機能させた。また、第２突片７３の軸方向第１ロータコア６０側に延出した部位をＳ極として機能させた。従って、円板磁石７５の磁束は、ブラシレスモータＭの出力向上により有効に利用することができる。

（２）本実施形態では、ロータ２５の極数対を奇数の５としため、磁気振動に対して安定する形状となり、より低コギングトルク、低トルクリップルを向上させ良好な操舵フィールを得ることができる。

（３）本実施形態では、円板磁石７５は、ロータ２５の中心部であって第１及び第２コアベース６１，７１と第１及び第２突片６３，７３にて囲まれた状態に配置されているため、故障時のブレーキトルクの抑制が可能となる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について、図１２、図１３に従って説明する。
なお、本実施形態は、第２実施形態のロータ２５を２つ重ねた所謂タンデム型である点に特徴を有する。従って、特徴部分について詳細に説明し共通部分については詳細な説明は省略する。

図１２，図１３に示すように、本実施形態のブラシレスモータＭのロータ８０は、フロント側ロータ８１とリア側ロータ８２を有している。
フロント側ロータ８１は、第２実施形態のロータ２５と同じ構成であって、第１突片６３を備えた第１ロータコア６０、第２突片７３を備えた第２ロータコア７０及び円板磁石（界磁部材）７５を有している。

リア側ロータ８２は、第２実施形態のロータ２５と同じ構成であって、第１突片６３を備えた第１ロータコア６０、第２突片７３を備えた第２ロータコア７０及び円板磁石（界磁部材）７５を有している。

そして、フロント側ロータ８１とリア側ロータ８２を重ね合わせる時、フロント側ロータ８１の第２ロータコア７０と、リア側ロータ８２の第２ロータコア７０が当接されるように重ね合わされ、ロータ８０は回転軸２２に固着される。

次に、上記のように構成した第３実施形態の作用を以下に記載する。
ロータ８０は、同一形状のフロント側ロータ８１とリア側ロータ８２を重ね合せタンデム構造にて形成されていることから、小型で高出力のモータを形成することができる。

また、フロント側ロータ８１とリア側ロータ８２は、同一形状、同一材料で形成されていることから、ロータ８０を組み立てる際の部品管理及び組み立て作業も容易となる。
上記第３実施形態によれば、第２実施形態の効果に加えて小型でより高出力のモータを実現できる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について、図１４〜図１６に従って説明する。
なお、本実施形態は、第２実施形態のロータ２５に新た構成を加えたものである。そのため、新たに加えた構成の部分について詳細に説明し共通部分については詳細な説明は省略する。

図１４、図１５に示すように、第１突片６３の周方向端面６３ａと第２突片７３の周方向端面７３ｂとの間には、軸方向に長い四角柱状の第１極間磁石８５がそれぞれ挟持固定されている。第１極間磁石８５は、径方向内側面が第１及び第２コアベース６１，７１に当接するまで延出形成されているとともに径方向外側面が第１及び第２突片６３，７３の外周面と面一となるように延出形成されている。

各第１極間磁石８５は、フェライト磁石であって周方向に磁化され、Ｎ極として機能している第１突片６３側を同極のＮ極となるように、また、Ｓ極として機能している第２突片７３側を同極のＳ極となるようにそれぞれ着磁されている。

一方、図１４、図１５に示すように、第１突片６３の周方向端面６３ｂと第２突片７３の周方向端面７３ａとの間には、軸方向に長い四角柱状の第２極間磁石８６がそれぞれ挟持固定されている。第２極間磁石８６は、径方向内側面が第１及び第２コアベース６１，７１に当接するまで延出形成されているとともに径方向外側面が第１及び第２突片６３，７３の外周面と面一となるように延出形成されている。

各第２極間磁石８６は、フェライト磁石であって周方向に磁化され、Ｎ極として機能している第１突片６３側を同極のＮ極となるように、また、Ｓ極として機能している第２突片７３側を同極のＳ極となるようにそれぞれ着磁されている。

つまり、第１極間磁石８５と第２極間磁石８６は、その磁化方向が周方向において逆方向に磁化されている。
また、図１４に示すように、第１及び第２極間磁石８５，８６を形成することで、第１及び第２極間磁石８５，８６の間であって第２突片７３の内周面と、第１コアベース６１と円板磁石７５とで形成される外周面とで形成される第１ロータコア６０側が開口する空間に、第１背面磁石８７が嵌合固着されている。第１背面磁石８７は、フェライト磁石であって径方向に磁化され、第２突片７３と当接している側を第２突片７３と同極のＳ極となるように、また、第１コアベース６１に当接している側を第１コアベース６１と同極のＮ極となるようにそれぞれ着磁されている。

同様に、図１５に示すように、第１及び第２極間磁石８５，８６の間であって第１突片６３の内周面と、第２コアベース７１と円板磁石７５とで形成される外周面とで形成される第２ロータコア７０側が開口する空間に、第２背面磁石８８が嵌合固着されている。第２背面磁石８８は、フェライト磁石であって径方向に磁化され、第１突片６３と当接している側を第１突片６３と同極のＮ極となるように、また、第２コアベース７１に当接している側を第２コアベース７１と同極のＳ極となるようにそれぞれ着磁されている。

次に、上記のように構成した第４実施形態の作用を以下に記載する。
第１コアベース６１の部分においては、ステータ２１側がＳ極の第１背面磁石８７として機能する第２突片７３と、第１背面磁石８７によってＮ極の突極として機能する第１突片６３とが、周方向に交互に形成されるロータを形成している。

また、第２コアベース７１の部分においては、ステータ２１側がＮ極の第２背面磁石８８として機能する第１突片６３と、第２背面磁石８８によってＳ極の突極として機能する第２突片７３とが、周方向に交互に形成されるロータを形成している。

さらに、円板磁石７５の部分においては、第１背面磁石８７によってステータ２１側がＮ極として機能する第１突片６３と、第２背面磁石８８によってステータ２１側がＳ極として機能する第２突片７３とが、周方向に交互に形成されたランデル型構造のロータを形成している。

次に、上記第４実施形態は、第１及び第２実施形態の効果に加えて以下の効果を有する。
（１）上記実施形態によれば、第１突片６３と第２突片７３との間に、第１及び第２突片６３，７３と同極となるように磁化された第１及び第２極間磁石８５，８６を設けた。第１ロータコアの各第１突片６３と第２ロータコアの各第２突片７３との間の磁束漏れを減らすことができ、円板磁石７５の磁束はブラシレスモータＭの出力向上により有効に利用することができる。

（２）上記実施形態によれば、第１コアベース６１の部分が、第１背面磁石８７によって、所望の磁束の流れとするロータとなり、円板磁石７５の短絡磁束を抑制でき、同第１背面磁石８７の磁束をブラシレスモータＭの出力に対してより有効に利用できる。

（３）上記実施形態によれば、第２コアベース７１の部分が、第２背面磁石８８によって、所望の磁束の流れとするロータとなり、円板磁石７５の短絡磁束を抑制でき、同第２背面磁石８８の磁束をブラシレスモータＭの出力に対してより有効に利用できる。

上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態では、界磁部材としての円板磁石５５，７５をネオジム磁石で実施したがこれに限定されるものではなく、フェライト磁石、サマリウム窒化鉄磁石、サマリウムコバルト磁石等、その他永久磁石で実施してもよい。

・上記第３実施形態では、第２実施形態のロータ２５をタンデム構造としたが、第１実施形態で示したロータ２５や、第４実施形態で示したロータ２５をタンデム構造にして実施してもよい。

・上記各実施形態では、モータハウジング２０ａの外径を１０ｃｍとしたが、１０ｃｍ以下で実施してもよい。
・上記第１実施形態では、集中巻きであって、１４極１２スロットのブラシレスモータＭに具体化したが、これに限定されるものではない。例えば、集中巻きであって、８極１２スロット、１０極１２スロット、１６極１２スロット、１２極１８スロット、１６極１８スロット、２０極１８スロット等のブラシレスモータに応用してもよい。

・上記第２実施形態では、分布巻きであって、１０極６０スロットのブラシレスモータＭに具体化したが、これに限定されるものではない。例えば、分布巻きであって、６極１８スロット、６極３６スロット、６極７２スロット、８極２４スロット、８極４８スロット、１０極３０スロット、１６極４８スロット、２０極６０スロット等のブラシレスモータに応用してもよい。いわば、極数の倍数スロットであればよい。

・上記各実施形態のブラシレスモータＭは、コラムアシスト型の電動パワーステアリングシステム１に具体化したが、これを、ラックアシスト型又はピニオンアシスト型の電動パワーステアリングアシストシステムに応用してもよい。この場合、エンジンルーム内に配置されるため、特に効果が大きい。

以下、他の技術的思想について記載する。
（付記１）ステアリングホイールに対してアシストトルクを付与する電動パワーステアリングシステム用モータのロータであって、周方向に複数の第１突片が等間隔に形成された第１ロータコアと、前記第１ロータコアと同一形状であって周方向に複数の第２突片が等間隔に形成され、前記第２突片が軸方向において前記第１ロータコアの第１突片と第１突片の間に位置するように前記第１ロータコアに対して相対配置される第２ロータコアと、前記第１ロータコアと前記第２ロータコアの間に配置されるとともに軸方向に磁化されて、前記第１ロータコアの第１突片に第１磁極を、前記第２ロータコアの第２突片に前記第２磁極をそれぞれ発生させる界磁部材とを備え、前記第１ロータコアは、回転軸に固着された円板状の第１コアベースを有し、その第１コアベースに外周面から径方向に第１突片が形成されたものであり、前記第２ロータコアは、前記回転軸に固着された円板状の第２コアベースを有し、その第２コアベースに外周面から径方向に第２突片が形成されたものであり、前記界磁部材は、外径が前記第１及び第２コアベースの外径と同じ円板状の永久磁石であり、前記第１コアベースに形成した第１突片は、径方向外側に突出され先端が屈曲して軸線方向第２ロータコア側に向かって延出形成され、前記第２コアベースに形成した第２突片は、径方向外側に突出され先端が屈曲して軸線方向第１ロータコア側に向かって延出形成されており、前記第１突片と前記第２突片との周方向の間には、周方向に磁化された極間磁石が設けられるとともに、前記第１突片の径方向内側及び前記第２突片の径方向内側には、径方向に磁化された背面磁石が設けられている。

同構成によれば、界磁部材は第１及び第２ロータコアによって外部温度変化が遮断されて耐熱性が向上し、幅広い外部温度環境下において、回転磁界による減磁を起こし難くすることができる。また、界磁部材は第１ロータコアと第２ロータコアとの間に配置され軸方向に挟持されていることから、モータの体格を小さくすることができるとともに、遠心力による界磁部材の飛散を防止できる。

また、界磁部材は、第１コアベースと第２コアベースの間に配置される。そして、界磁部材によって、第１ロータコアの第１コアベースから延出形成された第１突片に第１磁極が発生し、第２ロータコアの第２コアベースから延出形成された第２突片に第２磁極が発生する。

また、第１磁極が発生する第１突片は、第１コアベースの外周面から径方向外側に突出され先端が屈曲して軸線方向第２ロータコア側に向かって延出形成される。また、第２磁極が発生する第２突片は、第２コアベースの外周面から径方向外側に突出され先端が屈曲して軸線方向第１ロータコア側に向かって延出形成される。

（付記２）上記電動パワーステアリングシステム用モータのロータにおいて、前記界磁部材は、フェライト磁石、ネオジム磁石、サマリウム窒化鉄磁石、サマリウムコバルト磁石のいずれか１つからなる円板状の永久磁石である。

同構成によれば、界磁部材は、円板状の永久磁石であってフェライト磁石、ネオジム磁石、サマリウム窒化鉄磁石、サマリウムコバルト磁石のいずれか１つからなる円板状の永久磁石であって、第１突片に第１磁極を発生させ、第２突片に第２磁極を発生させる。

（付記３）上記電動パワーステアリングシステム用モータのロータにおいて、前記ロータの１組の軸方向の長さは、前記ロータの外径の１／２以下の長さである。
同構成によれば、ロータは、その軸方向の長さを、ロータの外径の１／２以下の長さにすることで、モータの軸方向の体格を小さくすることができる。

（付記４）上記ロータを、複数重ね合わせて構成した電動パワーステアリングシステム用モータのロータである。
同構成によれば、モータの出力向上を図ることができる。

（付記５）上記電動パワーステアリングシステム用モータのロータを備えた電動パワーステアリングシステム用モータ。
同構成によれば、ロータに設けた永久磁石の特性を変化し難くでき、低トルク脈動と高トルク化を両立し良好な操舵フィールを得ることができる。

（付記６）上記電動パワーステアリングシステム用モータにおいて、前記電動パワーステアリングシステム用モータは、コラムアシスト型、ラックアシスト型、ピニオンアシスト型のいずれかの電動パワーステアリングシステムに使用される。

同構成によれば、低トルク脈動と高トルク化を両立し良好な操舵フィールを得ることができる。
（付記７）上記電動パワーステアリングシステム用モータにおいて、前記電動パワーステアリングシステム用モータは、集中巻きであって、８極１２スロット、１０極１２スロット、１４極１２スロット、１６極１２スロット、１２極１８スロット、１６極１８スロット、２０極１８スロットのいずれかである。

同構成によれば、低トルク脈動と高トルク化を両立し良好な操舵フィールを得ることができる。
（付記８）上記電動パワーステアリングシステム用モータにおいて、前記電動パワーステアリングシステム用モータは、分布巻きであって、６極１８スロット、６極３６スロット、６極７２スロット、８極２４スロット、８極４８スロット、１０極３０スロット、１０極６０スロット、１６極４８スロット、２０極６０スロットのいずれかである。

同構成によれば、低トルク脈動と高トルク化を両立し良好な操舵フィールを得ることができる。

１…電動パワーステアリングシステム、２…ステアリングホイール、３…ステアリングシャフト、３ａ…入力軸、３ｂ…出力軸、４…自在継ぎ手、５…インターミディエイト、７…ラック、８…ピニオン軸、９…タイロッド、１０…操舵輪、１１…ステアリングコラム、２０…モータケース、２０ａ…モータハウジング、２０ｂ…フロントカバー、２１…ステータ、２２…回転軸、２３，２４…軸受け、２５…ロータ、２６，２７…ギア、２８…減速装置、３０…ステータコア、３１…ティース、３２…ステータ側スロット、３３ａ…Ｕ相巻線、３３ｂ…Ｖ相巻線、３３ｃ…Ｗ相巻線、４０…第１ロータコア、４１…第１コアベース、４２…貫通穴、４３…第１突片、５０…第２ロータコア、５１…第２コアベース、５２…貫通穴、５３…第２突片、５５…円板磁石、５５ａ，５５ｂ…側面、５６…貫通穴、６０…第１ロータコア、６１…第１コアベース、６１ａ…対向面、６１ｂ…反対向面、６２…貫通穴、６３…第１突片、６３ａ，６３ｂ…周方向端面、６３ｃ…先端面、７０…第２ロータコア、７１…第２コアベース、７１ａ…対向面、７１ｂ…反対向面、７２…貫通穴、７３…第２突片、７３ａ，７３ｂ…周方向端面、７３ｃ…先端面、７５…円板磁石、７５ａ，７５ｂ…側面、７６…貫通穴、８０…ロータ、８１…フロント側ロータ、８２…リア側ロータ、８５…第１極間磁石、８６…第２極間磁石、８７…第１背面磁石、８８…第２背面磁石、Ｍ…３相ブラシレスモータ、Ｌ１…中心軸線、Ｕ１…第１系統Ｕ相巻線、Ｕ２…第２系統Ｕ相巻線、Ｖ１…第１系統Ｖ相巻線、Ｖ２…第２系統Ｖ相巻線、Ｗ１…第１系統Ｗ相巻線、Ｗ２…第２系統Ｗ相巻線。

Claims (3)

1. モータケースと、
   前記モータケース内に配置され巻線が巻回されたステータと、
   前記ステータの内側に配置されたロータと、
   前記ロータに固着され前記モータケースから突出する部分で減速装置と駆動連結される回転軸と
   を備えた車両用ブラシレスモータであって、
   前記ロータは、
   周方向に複数の第１突片が等間隔に形成された第１ロータコアと、
   前記第１ロータコアと同一形状であって周方向に複数の第２突片が等間隔に形成され、前記第２突片が軸方向において前記第１ロータコアの第１突片と第１突片の間に位置するように前記第１ロータコアに対して相対配置される第２ロータコアと、
   前記第１ロータコアと前記第２ロータコアの間に配置されるとともに軸方向に磁化されて、前記第１ロータコアの第１突片に第１磁極を、前記第２ロータコアの第２突片に第２磁極をそれぞれ発生させる界磁部材とを備え、
   前記第１ロータコアは、回転軸に固着された円板状の第１コアベースを有し、その第１コアベースに外周面から径方向に第１突片が形成されたものであり、
   前記第２ロータコアは、前記回転軸に固着された円板状の第２コアベースを有し、その第２コアベースに外周面から径方向に第２突片が形成されたものであり、
   前記界磁部材は、外径が前記第１及び第２コアベースの外径と同じ円板状の永久磁石であり、
   前記第１コアベースに形成した第１突片は、径方向外側に突出され先端が屈曲して軸線方向第２ロータコア側に向かって延出形成され、
   前記第２コアベースに形成した第２突片は、径方向外側に突出され先端が屈曲して軸線方向第１ロータコア側に向かって延出形成されていることを特徴とする車両用ブラシレスモータ。
2. 前記ステータに巻回された巻線は、３相の駆動電流が供給される請求項１に記載の車両用ブラシレスモータ。
3. 前記第１突片と前記第２突片との周方向の間には、周方向に磁化された極間磁石が設けられるとともに、前記第１突片の径方向内側及び前記第２突片の径方向内側には、径方向に磁化された背面磁石が設けられている請求項１または２に記載の車両用ブラシレスモータ。