JP2020010512A - motor - Google Patents

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Abstract

To provide a motor which secures a rotation angle detection function even when excessive torque is inputted and a slide portion slides.SOLUTION: In a motor 101, there is a possibility that a joint 85 which is a rotation transmission portion outputs torque to an external load 95 and reversely accepts input of the torque from the load. A shaft 35 connects the joint 85 to a rotor 31 to which excitation magnetic poles 33 are fixed. A sensor magnet 45 generates a magnetic flux according to a rotation position of the excitation magnetic poles 33 of the rotor 31. A spring member 870 which is a slide portion slides between a load side in the joint 85 and the excitation magnetic poles 33, and restricts a transmission of the torque reversely inputted from the load. When rotation angle acceleration αwhose absolute value is minimum in which the slide portion starts sliding is applied, a relationship |Ts(α)|<|Ts| is satisfied between an absolute value |Ts(α)| of torque applied to the sensor magnet 45 and an absolute value |Ts| of rotation torque for the excitation magnetic poles 33 of the sensor magnet 45.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、トルクリミッタ機能を有するモータに関する。   The present invention relates to a motor having a torque limiter function.

従来、トルクを伝達する装置において、通常使用範囲に対し過大なトルクが入力されたとき摺動部が摺動することでトルクリミッタの機能を有する装置が知られている。例えば特許文献１に開示された技術では、トレランスリングがトルクリミッタとして機能する。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a device for transmitting torque, a device having a function of a torque limiter by sliding a sliding portion when excessive torque is input to a normal use range is known. For example, in the technique disclosed in Patent Document 1, the tolerance ring functions as a torque limiter.

特許２０１７−１５５８１６号公報Japanese Patent Publication No. 2017-155816

電動パワーステアリング装置に用いられる操舵アシストモータにおいて、トルクが出力される回転伝達部には、車両の走行中に車輪が縁石に乗り上げた場合等に過大なトルクが負荷から逆入力される可能性がある。そのため、過大なトルクが入力されたときに摺動部が摺動するトルクリミッタの機能を回転伝達部に設けることで、モータの破損を防止することが望まれる。   In a steering assist motor used in an electric power steering device, the torque transmitting rotation transmission unit may have a possibility that excessive torque is reversely input from a load when a wheel runs on a curb while the vehicle is traveling. is there. Therefore, it is desired to prevent the motor from being damaged by providing a function of a torque limiter in which the sliding portion slides when an excessive torque is input in the rotation transmitting portion.

一方、操舵アシストモータの制御では、車輪が縁石に乗り上げた場合等でもアシスト機能を維持するように、回転角が正しくフィードバックされることが求められる。したがって、トルクリミッタにより摺動部が摺動した場合にも回転角検出機能が損なわれないようにすることが必要である。   On the other hand, in the control of the steering assist motor, the rotation angle is required to be correctly fed back so that the assist function is maintained even when the wheel rides on the curb. Therefore, it is necessary to prevent the rotation angle detection function from being impaired even when the sliding portion slides by the torque limiter.

本発明は上述の課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、過大トルクが入力され摺動部が摺動した場合にも回転角検出機能が確保されるモータを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a motor in which a rotation angle detecting function is ensured even when an excessive torque is input and a sliding portion slides. .

本発明のモータは、筒状のステータ（２１）と、ロータ（３１）と、回転伝達部（８５）と、シャフト（３５）と、センサマグネット（３３、４５）と、摺動部（８７０、３７）とを備える。ロータは、ステータの内側に回転可能に設けられ、励磁磁極（３３）が固定されている。回転伝達部は、外部の負荷（９５）にトルクを出力し、且つ負荷からトルクが逆入力される可能性がある。シャフトは、回転伝達部とロータとを連結する。センサマグネットは、ロータの励磁磁極の回転位置に応じた磁束を発生する。摺動部は、回転伝達部における負荷側と励磁磁極との間で摺動し、負荷から逆入力されるトルクの伝達を制限する。   The motor according to the present invention includes a cylindrical stator (21), a rotor (31), a rotation transmitting section (85), a shaft (35), a sensor magnet (33, 45), and a sliding section (870, 37). The rotor is rotatably provided inside the stator, and the excitation magnetic pole (33) is fixed. The rotation transmitting unit may output torque to an external load (95), and the torque may be reversely input from the load. The shaft connects the rotation transmitting unit and the rotor. The sensor magnet generates a magnetic flux according to the rotation position of the excitation magnetic pole of the rotor. The sliding portion slides between the load side of the rotation transmitting portion and the exciting magnetic pole, and limits transmission of torque reversely input from the load.

回転角速度、回転角加速度及びトルクの符号は回転方向又はトルクの印加方向に応じて定義されるものとする。また、摺動部が摺動開始する絶対値最小の回転角加速度（α0）が印加されたとき、センサマグネットに印加されるトルクの絶対値を｜Ｔｓ（α0）｜と表し、センサマグネットの励磁磁極に対する回動トルクの絶対値を｜Ｔｓ｜と表す。すると、｜Ｔｓ（α0）｜と｜Ｔｓ｜との間に、
｜Ｔｓ（α0）｜＜｜Ｔｓ｜
の関係が成立する。 The signs of the rotational angular velocity, the rotational angular acceleration, and the torque are defined according to the rotational direction or the torque application direction. Further, when the absolute value of the rotational angular acceleration (α 0 ) at which the sliding portion starts sliding is applied, the absolute value of the torque applied to the sensor magnet is expressed as | Ts (α 0 ) | The absolute value of the rotation torque with respect to the excitation magnetic pole of the motor is represented as | Ts |. Then, between | Ts (α 0 ) | and | Ts |
| Ts (α 0 ) | <| Ts |
Is established.

本発明では、トルクリミッタ機能を有する摺動部の固定強度がセンサマグネットの固定強度よりも小さい。したがって、絶対値の大きい加速度が印加され摺動部が摺動した場合でも、センサマグネットと励磁磁極との間の固定余裕度の方が大きいため、センサマグネットは確実に固定される。つまり、センサマグネットが位置ずれしないため、回転角検出機能が確保され、逆回転やトルク過不足等の駆動機能の失陥を防止することができる。   In the present invention, the fixing strength of the sliding portion having the torque limiter function is smaller than the fixing strength of the sensor magnet. Therefore, even when the sliding portion slides due to application of an acceleration having a large absolute value, the sensor magnet is securely fixed because the fixing margin between the sensor magnet and the excitation magnetic pole is larger. That is, since the sensor magnet is not displaced, the rotation angle detecting function is ensured, and the failure of the driving function such as reverse rotation and excessive or insufficient torque can be prevented.

ここで、トルクと角加速度との間には、「トルク＝力×距離＝質量×距離×角加速度＝イナーシャ（慣性モーメント）×角加速度」の関係がある。摺動部（リミッタ）のイナーシャをＩＬ、センサマグネットのイナーシャをＩｓとすると、角加速度αが印加されたとき摺動部にかかるトルクＴＬ（α）、及び、センサマグネットにかかるトルクＴｓ（α）は、下式で表される。
ＴＬ（α）＝ＩＬ×α、 Ｔｓ（α）＝Ｉｓ×α Here, between the torque and the angular acceleration, there is a relationship of “torque = force × distance = mass × distance × angular acceleration = inertia (moment of inertia) × angular acceleration”. Assuming that the inertia of the sliding portion (limiter) is IL and the inertia of the sensor magnet is Is, the torque TL (α) applied to the sliding portion when the angular acceleration α is applied, and the torque Ts (α) applied to the sensor magnet. Is represented by the following equation.
TL (α) = IL × α, Ts (α) = Is × α

よって、センサマグネットと励磁磁極との固定強度が大きく、ＩＬ＜Ｉｓの関係が成り立つとすると、｜ＴＬ｜＜｜Ｔｓ｜となる。なお、摺動部の摺動トルク（ＴＬ）は、モータの定格駆動トルク（Ｔｍ）よりも大きく設定される（Ｔｍ＜ＴＬ）ことが好ましい。   Therefore, assuming that the fixed strength between the sensor magnet and the excitation magnetic pole is large and the relationship of IL <Is is satisfied, | TL | <| Ts |. The sliding torque (TL) of the sliding portion is preferably set to be larger than the rated driving torque (Tm) of the motor (Tm <TL).

一構成例では、回転伝達部は、シャフトの一端に固定された内輪（８６０）、内輪と径方向に対向する外輪（８５０）、及び、外輪と内輪との間に設けられ径方向の弾性力によりトルクを伝達可能なばね部材（８７０）を含む。ばね部材は、負荷から逆入力されるトルクの絶対値が所定の限界値を超えたとき「摺動部」として機能する。センサマグネット（４５）は、シャフトの他端に固定されている。この構成では、ロータ、シャフト及びセンサマグネットは一体であり、センサマグネットの励磁磁極に対する回動トルクの絶対値（｜Ｔｓ｜）は実質的に無限大となる。したがって、常に｜Ｔｓ（α0）｜＜｜Ｔｓ｜の関係が成立する。また、この構成では、摺動部をジョイント等の回転伝達部に内蔵可能であるため、摺動部有無のバリエーション対応が容易である。 In one configuration example, the rotation transmitting unit includes an inner ring (860) fixed to one end of the shaft, an outer ring (850) radially opposed to the inner ring, and a radial elastic force provided between the outer ring and the inner ring. And a spring member (870) capable of transmitting torque. The spring member functions as a "sliding portion" when the absolute value of the torque reversely input from the load exceeds a predetermined limit value. The sensor magnet (45) is fixed to the other end of the shaft. In this configuration, the rotor, the shaft, and the sensor magnet are integrated, and the absolute value (| Ts |) of the rotation torque of the sensor magnet with respect to the excitation magnetic pole is substantially infinite. Therefore, the relationship | Ts (α 0 ) | <| Ts | is always established. Further, in this configuration, since the sliding portion can be built in the rotation transmitting portion such as a joint, it is easy to cope with variations in the presence or absence of the sliding portion.

別の構成例では、摺動部（３７）は、シャフトとロータのロータコア（３２）との間に設けられ、センサマグネット（３３）は、ロータに固定された励磁磁極そのものである。この構成では、センサマグネットと励磁磁極とは同一であり、センサマグネットの励磁磁極に対する回動トルクの絶対値（｜Ｔｓ｜）は実質的に無限大となる。言い換えれば、センサマグネットの固定力は主磁気回路の破壊強度と見做すことができる。したがって、常に｜Ｔｓ（α0）｜＜｜Ｔｓ｜の関係が成立する。また、この構成では、ロータ磁気回路を形成する励磁磁極がセンサマグネットの機能を兼ね、励磁磁極の磁束を用いて回転位置が検出されるため、別部材としてのセンサマグネットは不要となる。 In another configuration example, the sliding portion (37) is provided between the shaft and the rotor core (32) of the rotor, and the sensor magnet (33) is an exciting magnetic pole itself fixed to the rotor. In this configuration, the sensor magnet and the excitation magnetic pole are the same, and the absolute value (| Ts |) of the rotation torque of the sensor magnet with respect to the excitation magnetic pole is substantially infinite. In other words, the fixing force of the sensor magnet can be regarded as the breaking strength of the main magnetic circuit. Therefore, the relationship | Ts (α 0 ) | <| Ts | is always established. Further, in this configuration, the excitation magnetic pole forming the rotor magnetic circuit also functions as a sensor magnet, and the rotational position is detected using the magnetic flux of the excitation magnetic pole, so that the sensor magnet as a separate member is not required.

第１実施形態のモータの概略断面図。FIG. 2 is a schematic sectional view of the motor according to the first embodiment. 各実施形態のモータが適用されるＥＰＳ（電動パワーステアリングシステム）の一例であるラックパラレル式ＥＰＳの全体構成図。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a rack-parallel EPS that is an example of an EPS (electric power steering system) to which a motor according to each embodiment is applied. ＥＰＳの別の例であるデュアルピニオン式ＥＰＳの全体構成図。FIG. 3 is an overall configuration diagram of a dual pinion type EPS which is another example of the EPS. ＥＰＳの別の例であるコラム式ＥＰＳの全体構成図。The whole block diagram of the column type EPS which is another example of EPS. 第１実施形態のモータに用いられるジョイントの断面図。FIG. 2 is a sectional view of a joint used in the motor of the first embodiment. 図５のジョイントのばね部材の（ａ）側面図、（ｂ）軸方向断面図。FIG. 6A is a side view of the spring member of the joint of FIG. 5, and FIG. ｜Ｔｓ｜と｜Ｔｓ（α0）｜との関係を示す図。The figure which shows the relationship between | Ts | and | Ts (α 0 ) |. モータ制御装置の構成図。FIG. 2 is a configuration diagram of a motor control device. モータ制御装置による判定処理例のフローチャート。9 is a flowchart of an example of a determination process performed by the motor control device. ストレス閾値と｜α（Ｔｓ）｜、｜α（ＴＬ）｜との関係を示す図。The figure which shows the relationship between a stress threshold value and | α (Ts) |, | α (TL) |. 第２実施形態のモータの概略断面図。FIG. 7 is a schematic sectional view of a motor according to a second embodiment. ｜Ｔｓ１｜と｜Ｔｓ１（α0）｜との関係を示す図。The figure which shows the relationship between | Ts1 | and | Ts1 (α 0 ) |. 比較例のジョイントの断面図。Sectional drawing of the joint of the comparative example.

以下、モータの複数の実施形態を図面に基づいて説明する。複数の実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。また、第１、第２実施形態を包括して「本実施形態」という。本実施形態のモータは、車両の電動パワーステアリングシステム（以下「ＥＰＳ」）において運転者の操舵トルクをアシストする操舵アシストモータである。また、本実施形態のモータは、回転機構部と制御部とが一体に構成された、いわゆる機電一体式の三相ブラシレスモータである。以下、モータの符号について、各実施形態に共通する構成を示す場合、「１０」を付す。第１実施形態、第２実施形態に特有の構成を示す場合、それぞれ「１０１」、「１０２」を付す。   Hereinafter, a plurality of embodiments of a motor will be described with reference to the drawings. In a plurality of embodiments, substantially the same configuration is denoted by the same reference numeral, and description thereof is omitted. The first and second embodiments are collectively referred to as “the present embodiment”. The motor according to the present embodiment is a steering assist motor that assists a driver's steering torque in an electric power steering system (hereinafter, “EPS”) of a vehicle. Further, the motor of the present embodiment is a so-called electromechanical integrated three-phase brushless motor in which the rotation mechanism and the controller are integrally formed. Hereinafter, the reference numeral of the motor is denoted by “10” when indicating a configuration common to the embodiments. When a configuration unique to the first embodiment and the second embodiment is indicated, “101” and “102” are respectively added.

（第１実施形態）
第１実施形態のモータについて図１〜図１０を参照して説明する。図１に第１実施形態のモータ１０１の内部構成を示す。図１において下側に記載された出力軸側をフロント、上側に記載された制御部側をリアと称する。モータ１０１の回転機構部２０は、フロントフレーム１１、リアフレーム１３、及び、モータケース１６で形成された筐体内部に組み立てられている。各部材は、シャフト３５を中心軸とする回転体状に設けられている。 (1st Embodiment)
The motor according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows the internal configuration of the motor 101 according to the first embodiment. In FIG. 1, the output shaft side described below is referred to as a front, and the control unit side described above is referred to as a rear. The rotation mechanism 20 of the motor 101 is assembled inside a housing formed by the front frame 11, the rear frame 13, and the motor case 16. Each member is provided in the form of a rotating body having the shaft 35 as a central axis.

フロントフレーム１１の中心には、フロントベアリング収容部１２が形成されている。フロントベアリング収容部１２には、フロントベアリング４１が収容されている。モータケース１６は、筒部１７及び底部１８を有する有底筒状を呈している。筒部１７の開口端はフロントフレーム１１に当接している。底部１８は、リアフレーム１３のフロント側底面１４に当接し、中心にリアベアリング収容部１９が形成されている。リアベアリング収容部１９には、リアベアリング４３及びワッシャ４４が収容されている。リアフレーム１３のリア側端面１５には制御部５０のヒートシンク５１が当接する。   At the center of the front frame 11, a front bearing housing 12 is formed. The front bearing 41 accommodates a front bearing 41. The motor case 16 has a bottomed tubular shape having a tubular portion 17 and a bottom portion 18. The open end of the cylindrical portion 17 is in contact with the front frame 11. The bottom part 18 is in contact with the front side bottom surface 14 of the rear frame 13, and a rear bearing housing part 19 is formed at the center. A rear bearing 43 and a washer 44 are housed in the rear bearing housing 19. The heat sink 51 of the control unit 50 contacts the rear end face 15 of the rear frame 13.

ステータ２１は、筒状に形成され、ステータコア２２、各相の巻線２３及びリード線２４を含む。ステータコア２２は、モータケース１６の筒部１７の内壁に沿って設けられ、巻線２３が巻回される。各相の巻線２３の端部は、リード線２４を介してパワー基板５３に接続される。   The stator 21 is formed in a tubular shape, and includes a stator core 22, windings 23 of each phase, and lead wires 24. The stator core 22 is provided along the inner wall of the cylindrical portion 17 of the motor case 16, and the winding 23 is wound. An end of each phase winding 23 is connected to a power board 53 via a lead wire 24.

ロータ３１は、ロータコア３２及び複数の励磁磁極３３を含み、ステータ２１の内側に回転可能に設けられる。励磁磁極３３は、永久磁石のＮ極とＳ極とが周方向に交互に配置されたものであり、ステータコア２２の内面に対向するようにロータ３１に固定される。巻線２３に三相交流が通電されステータ２１に回転磁界が形成されることにより、ロータ３１が回転し、モータ１０はトルクを発生する。   The rotor 31 includes a rotor core 32 and a plurality of excitation magnetic poles 33, and is rotatably provided inside the stator 21. The exciting magnetic pole 33 is formed by alternately arranging N and S poles of the permanent magnet in the circumferential direction, and is fixed to the rotor 31 so as to face the inner surface of the stator core 22. When a three-phase alternating current is supplied to the winding 23 and a rotating magnetic field is formed in the stator 21, the rotor 31 rotates and the motor 10 generates torque.

シャフト３５は、ロータコア３２の中心に形成されたシャフト孔３４に挿入され、軸方向の中間部がロータコア３２に固定される。ロータコア３２に対しフロント側で、シャフト３５は、フロントベアリング４１により回転可能に軸支される。また、ロータコア３２に対しリア側で、シャフト３５は、リアベアリング４３により回転可能に軸支される。ワッシャ４４は、リアベアリング４３を介して、シャフト３５及びロータコア３２をフロント側に押し付ける。   The shaft 35 is inserted into a shaft hole 34 formed at the center of the rotor core 32, and an axial intermediate portion is fixed to the rotor core 32. On the front side with respect to the rotor core 32, the shaft 35 is rotatably supported by a front bearing 41. The shaft 35 is rotatably supported by a rear bearing 43 on the rear side with respect to the rotor core 32. The washer 44 presses the shaft 35 and the rotor core 32 toward the front via the rear bearing 43.

シャフト３５の一端であるフロント側の端部には、「回転伝達部」としてのジョイント８５が設けられる。すなわちシャフト３５は、「回転伝達部」としてのジョイント８５とロータ３１とを連結する。ジョイント８５は、シャフト３５の一端に嵌合固定された内輪８６０、内輪８６０と径方向に対向する外輪８５０、及び、外輪８５０と内輪８６０との間に設けられ径方向の弾性力によりトルクを伝達可能なばね部材８７０を含む。ジョイント８５の外輪８５０は、負荷側の連結軸８８と係合し、シャフト３５の回転を連結軸８８に伝達する。ジョイント８５の詳細な構成については図５、図６を参照して後述する。   At one end of the shaft 35 on the front side, a joint 85 is provided as a “rotation transmitting unit”. That is, the shaft 35 connects the joint 85 as the “rotation transmitting unit” and the rotor 31. The joint 85 is provided with an inner race 860 fitted and fixed to one end of the shaft 35, an outer race 850 radially opposed to the inner race 860, and a radial elastic force provided between the outer race 850 and the inner race 860 to transmit torque. Includes a possible spring member 870. The outer ring 850 of the joint 85 is engaged with the connection shaft 88 on the load side, and transmits the rotation of the shaft 35 to the connection shaft 88. The detailed configuration of the joint 85 will be described later with reference to FIGS.

シャフト３５の他端であるリア側の端部には、ロータ３１の励磁磁極３３の回転位置に応じた磁束を発生するセンサマグネット４５が固定されている。制御部５０の制御基板５４の中心には、磁気抵抗素子等の角度センサ５５がセンサマグネット４５と対向するように設けられる。   A sensor magnet 45 that generates a magnetic flux according to the rotational position of the excitation magnetic pole 33 of the rotor 31 is fixed to the other end of the shaft 35 on the rear side. At the center of the control board 54 of the control unit 50, an angle sensor 55 such as a magnetoresistive element is provided so as to face the sensor magnet 45.

制御部５０は、カバー５８の内部の空間に収容され、ヒートシンク５１、複数の半導体モジュール５２、パワー基板５３、制御基板５４等を含む。インバータ等を構成する複数の半導体モジュール５２は、ヒートシンク５１の側面に沿って設けられる。各種電子部品が実装されたパワー基板５３及び制御基板５４は、ヒートシンク５１の軸方向両端面に沿って設けられる。制御基板５４には、モータ１０の駆動を制御するモータ制御装置６０が実装されている。   The control unit 50 is housed in a space inside the cover 58 and includes a heat sink 51, a plurality of semiconductor modules 52, a power board 53, a control board 54, and the like. The plurality of semiconductor modules 52 constituting the inverter and the like are provided along the side surface of the heat sink 51. The power board 53 and the control board 54 on which various electronic components are mounted are provided along both axial end surfaces of the heat sink 51. A motor control device 60 that controls the driving of the motor 10 is mounted on the control board 54.

ＥＰＳにおけるモータ１０の力行動作時、制御部５０は、要求されるアシストトルクをモータ１０が出力するようにステータ２１の巻線２３への通電を制御し回転磁界を発生させる。この回転磁界と励磁磁極３３の磁束との相互作用により、ロータ３１及びシャフト３５が回転する。そして、回転伝達部であるジョイント８５は、「外部の負荷」としてのラック軸にトルクを出力する。   During the power running operation of the motor 10 in the EPS, the control unit 50 controls the energization of the winding 23 of the stator 21 so that the motor 10 outputs the required assist torque, and generates a rotating magnetic field. The interaction between the rotating magnetic field and the magnetic flux of the exciting magnetic pole 33 causes the rotor 31 and the shaft 35 to rotate. Then, the joint 85 serving as the rotation transmitting unit outputs a torque to a rack shaft as an “external load”.

続いて、本実施形態のモータ１０が適用される各種ＥＰＳの全体構成について、図２〜図４を参照する。図２にはラックパラレル式ＥＰＳ９０１、図３にはデュアルピニオン式ＥＰＳ９０２、図４にはコラム式ＥＰＳ９０３を示す。各図のＥＰＳに共通して、運転者による操舵トルクは、ステアリングホイール９１からコラム軸９２に伝達され、ピニオンギア９４にて回転運動がラック軸９５の直線運動に変換される。そして、ラック軸９５の直線運動変位に応じた角度について一対の車輪９９が操舵される。コラム軸９２の途中には、操舵トルクＴｓを検出するトルクセンサ７５が設けられている。モータ１０は、操舵トルクＴｓに基づいて、運転者の操舵をアシストするアシストトルクを出力する。   Subsequently, the overall configuration of various EPSs to which the motor 10 of the present embodiment is applied will be described with reference to FIGS. 2 shows a rack parallel type EPS 901, FIG. 3 shows a dual pinion type EPS 902, and FIG. 4 shows a column type EPS 903. The steering torque by the driver is transmitted from the steering wheel 91 to the column shaft 92, and the rotational motion is converted to the linear motion of the rack shaft 95 by the pinion gear 94, which is common to the EPSs in each figure. Then, the pair of wheels 99 is steered at an angle corresponding to the linear movement displacement of the rack shaft 95. A torque sensor 75 for detecting the steering torque Ts is provided in the middle of the column shaft 92. The motor 10 outputs an assist torque for assisting the driver in steering based on the steering torque Ts.

図２のラックパラレル式ＥＰＳ９０１では、モータ１０は、ラック軸９５に設けられたハウジング９６に取り付けられ、回転軸であるシャフト３５がラック軸９５に平行に配置される。シャフト３５の回転は、ギア等を介して減速しつつラック軸９５に伝達される。   In the rack parallel type EPS 901 shown in FIG. 2, the motor 10 is mounted on a housing 96 provided on a rack shaft 95, and a shaft 35 serving as a rotation shaft is arranged parallel to the rack shaft 95. The rotation of the shaft 35 is transmitted to the rack shaft 95 while decelerating via a gear or the like.

図３のデュアルピニオン式ＥＰＳ９０２では、コラム軸９２の回転を直線運動に変換するピニオンギア９４に加えて、モータ１０の回転を直線運動に変換するＥＰＳ用ピニオンギア９７がラック軸９５に設けられる。モータ１０のシャフト３５の回転は、ＥＰＳ用ピニオンギア９７によって減速しつつ変換され、ラック軸９５の直線運動をアシストする。   In the dual pinion EPS 902 of FIG. 3, in addition to a pinion gear 94 that converts the rotation of the column shaft 92 into a linear motion, an EPS pinion gear 97 that converts the rotation of the motor 10 into a linear motion is provided on the rack shaft 95. The rotation of the shaft 35 of the motor 10 is converted while being reduced by the EPS pinion gear 97, and assists the linear movement of the rack shaft 95.

図４のコラム式ＥＰＳ９０３では、モータ１０は、コラム軸９２の近傍に配置される。モータ１０のシャフト３５の回転は、コラム軸９２とピニオンギア９４との間の出力軸９３に減速しつつ伝達される。操舵トルクにアシストトルクが加えられた出力軸９３のトルクがピニオンギア９４で変換され、ラック軸９５を直線運動させる。   In the column type EPS 903 of FIG. 4, the motor 10 is arranged near the column shaft 92. The rotation of the shaft 35 of the motor 10 is transmitted to the output shaft 93 between the column shaft 92 and the pinion gear 94 while reducing the speed. The torque of the output shaft 93 obtained by adding the assist torque to the steering torque is converted by the pinion gear 94, and the rack shaft 95 is linearly moved.

ところでＥＰＳでは、例えば車両の走行中に車輪が縁石に乗り上げたとき、外力によって車輪が急激に転舵され、ラック軸９５等の負荷から回転伝達部であるジョイント８５にトルクが逆入力される可能性がある。そのとき、モータ１０の回転角速度やトルクが、通常の駆動制御によって実現される上限値を超える場合がある。そのため、過大なトルクが入力されたときに摺動部が摺動するトルクリミッタの機能を回転伝達部に設けることで、モータ１０の破損を防止することが望まれる。   By the way, in the EPS, for example, when the wheel runs on the curb while the vehicle is running, the wheel is rapidly steered by an external force, and the torque can be reversely input from the load of the rack shaft 95 or the like to the joint 85 serving as the rotation transmitting unit. There is. At that time, the rotational angular velocity and the torque of the motor 10 may exceed the upper limit values realized by normal drive control. Therefore, it is desired to prevent the motor 10 from being damaged by providing a function of a torque limiter in which the sliding portion slides when an excessive torque is input, in the rotation transmitting portion.

一方、操舵アシストモータの制御では、車輪が縁石に乗り上げた場合等でもアシスト機能を維持するように、回転角が正しくフィードバックされることが求められる。したがって、トルクリミッタにより摺動部が摺動した場合にも回転角検出機能が損なわれないようにすることが必要である。そこで、本実施形態のモータ１０では、センサマグネット４５の励磁磁極３３に対する回動トルクと、摺動部の摺動トルクとの関係に注目する。   On the other hand, in the control of the steering assist motor, the rotation angle is required to be correctly fed back so that the assist function is maintained even when the wheel rides on the curb. Therefore, it is necessary to prevent the rotation angle detection function from being impaired even when the sliding portion slides by the torque limiter. Therefore, in the motor 10 of the present embodiment, attention is paid to the relationship between the rotation torque of the sensor magnet 45 with respect to the excitation magnetic pole 33 and the sliding torque of the sliding portion.

続いて、第１実施形態のモータ１０１におけるジョイント８５の詳細な構成について、比較例と対比しつつ説明する。図１３に示す比較例のモータ１０９では、ジョイント８９は、中心軸に沿って嵌合孔８９２が形成された本体８９１、及び複数の爪部８９３を有する。シャフト３５は、フロントベアリング４１に嵌合する大径部３５１の先端に、大径部３５１より小径の小径部３５２が形成されており、小径部３５２が本体８９１の嵌合孔８９２に圧入等により嵌合して固定される。   Subsequently, a detailed configuration of the joint 85 in the motor 101 of the first embodiment will be described in comparison with a comparative example. In the motor 109 of the comparative example shown in FIG. 13, the joint 89 has a main body 891 having a fitting hole 892 formed along the central axis, and a plurality of claws 893. The shaft 35 has a small-diameter portion 352 smaller in diameter than the large-diameter portion 351 at the tip of the large-diameter portion 351 fitted to the front bearing 41, and the small-diameter portion 352 is press-fitted into a fitting hole 892 of the main body 891. Fitted and fixed.

複数の爪部８９３は、周方向の数箇所で本体８９１のフロント側端面から軸方向に突出し、図１に示す負荷側の連結部８８と係合可能である。比較例のジョイント８９は、外部の負荷から逆入力されるトルクがそのままシャフト３５に伝達される。すなわち、トルクリミッタ機能が無いため、過大なトルクが入力されたときにモータ１０９が破損するおそれがある。   The plurality of claw portions 893 protrude in the axial direction from the front end surface of the main body 891 at several locations in the circumferential direction, and can be engaged with the load-side connecting portion 88 shown in FIG. In the joint 89 of the comparative example, torque reversely input from an external load is transmitted to the shaft 35 as it is. That is, since there is no torque limiter function, the motor 109 may be damaged when an excessive torque is input.

比較例に対し第１実施形態のモータ１０１におけるジョイント８５は、図５、図６に示すように、外輪８５０、内輪８６０、及び、「摺動部」として機能するばね部材８７０を含む。「摺動部」は、回転伝達部における負荷側と励磁磁極との間で摺動し、負荷から逆入力されるトルクの伝達を制限する部分であり、これによりトルクリミッタ機能が実現される。   As shown in FIGS. 5 and 6, the joint 85 of the motor 101 according to the first embodiment includes an outer ring 850, an inner ring 860, and a spring member 870 functioning as a “sliding portion”. The “sliding portion” is a portion that slides between the load side and the excitation magnetic pole in the rotation transmitting portion and restricts transmission of torque reversely input from the load, thereby realizing a torque limiter function.

外輪８５０は、円筒状の基部８５１、円盤部８５２及び複数の爪部８５３を有する。円盤部８５２は、基部８５１のフロント側で径内方向に突出する。複数の爪部８５３は、周方向の数箇所で基部８５１のフロント側端面から軸方向に突出し、図１に示す負荷側の連結部８８と係合可能である。   The outer ring 850 has a cylindrical base 851, a disk 852, and a plurality of claws 853. The disk portion 852 projects radially inward on the front side of the base portion 851. The plurality of claw portions 853 protrude in the axial direction from the front end surface of the base portion 851 at several locations in the circumferential direction, and can be engaged with the load-side connecting portion 88 shown in FIG.

内輪８６０は、筒部８６１及びフランジ部８６２を有する。シャフト３５は、フロントベアリング４１に嵌合する大径部３５１の先端に、大径部３５１より小径の小径部３５２が形成されている。筒部８６１は、シャフト３５の小径部３５２に嵌合固定される。フランジ部８６２は、筒部８６１のリア側で径外方向に突出する。   The inner ring 860 has a cylindrical portion 861 and a flange portion 862. The shaft 35 has a small-diameter portion 352 having a smaller diameter than the large-diameter portion 351 at the distal end of the large-diameter portion 351 fitted to the front bearing 41. The cylindrical portion 861 is fitted and fixed to the small diameter portion 352 of the shaft 35. The flange portion 862 protrudes radially outward on the rear side of the cylindrical portion 861.

ばね部材８７０は、外輪８５０の基部８５１の内周面と、内輪８６０の筒部８６１の外周面との間に嵌挿される。ばね部材８７０の軸方向の両端は、外輪８５０の円盤部８５２及び内輪８６０のフランジ部８６２によりガイドされ、位置ずれが防止される。ばね部材８７０は、連結部８７１、切欠部８７２及び凸部８７３を有する。連結部８７１は、帯状の板が略円筒形に丸められて形成されており、周方向の両端間が切欠部８７２となっている。連結部８７１の外周には、連結部８７１の内壁から径外方向に押し出されるように形成された複数の凸部８７３が放射状に配置されている。凸部８７３は、径方向の弾性力を有している。ばね部材８７０は、硬度及び引張強度の高い材料で形成されることが望ましい。例えばＳＵＳ３０４等のステンレス材、ＳＫ８５等の高炭素系の鉄材、リン青銅やベリリウム銅等の銅材があげられる。   The spring member 870 is inserted between the inner peripheral surface of the base portion 851 of the outer ring 850 and the outer peripheral surface of the cylindrical portion 861 of the inner ring 860. Both ends of the spring member 870 in the axial direction are guided by the disk portion 852 of the outer ring 850 and the flange portion 862 of the inner ring 860 to prevent displacement. The spring member 870 has a connecting portion 871, a cutout portion 872, and a convex portion 873. The connecting portion 871 is formed by rounding a band-like plate into a substantially cylindrical shape, and a notch 872 is formed between both ends in the circumferential direction. A plurality of protrusions 873 formed so as to be pushed radially outward from the inner wall of the connection portion 871 are radially arranged on the outer periphery of the connection portion 871. The protrusion 873 has a radial elastic force. The spring member 870 is desirably formed of a material having high hardness and tensile strength. For example, a stainless steel material such as SUS304, a high-carbon iron material such as SK85, and a copper material such as phosphor bronze and beryllium copper can be used.

本明細書では、回転角速度、回転角加速度及びトルクの符号は、ステアリングホイールの中立位置に対する回転方向又はトルクの印加方向に応じて、例えば右回転方向が正、左回転向が負というように正負が定義されるものとする。そのため、例えばトルクの大きさについては、原則として「トルクの絶対値」として記載する。   In the present specification, the signs of the rotational angular velocity, the rotational angular acceleration, and the torque are positive or negative according to the rotational direction or the torque application direction with respect to the neutral position of the steering wheel, for example, the right rotation direction is positive and the left rotation direction is negative. Shall be defined. Therefore, for example, the magnitude of the torque is described in principle as “the absolute value of the torque”.

負荷から逆入力されるトルクの絶対値が所定の限界値以下のとき、ばね部材８７０は、凸部８７３の弾性力により、外輪８５０と内輪８６０との間でトルクを伝達可能である。すなわち、外輪８５０と内輪８６０とは一体に回転する。一方、負荷から逆入力されるトルクの絶対値が所定の限界値を超えたとき、「回転伝達部における負荷側」に相当する外輪８５０と、励磁磁極３３に連結された内輪８６０とが凸部８７３の弾性力に抗して摺動し相対回転する。なお、摺動部の摺動トルクＴＬは、モータ１０の定格駆動トルクＴｍよりも大きく設定される（Ｔｍ＜ＴＬ）ことが好ましい。   When the absolute value of the torque reversely input from the load is equal to or smaller than a predetermined limit value, the spring member 870 can transmit torque between the outer ring 850 and the inner ring 860 by the elastic force of the convex portion 873. That is, outer ring 850 and inner ring 860 rotate integrally. On the other hand, when the absolute value of the torque reversely input from the load exceeds a predetermined limit value, the outer ring 850 corresponding to “the load side in the rotation transmitting section” and the inner ring 860 connected to the exciting magnetic pole 33 are formed with convex portions. It slides and rotates relatively against the elastic force of 873. It is preferable that the sliding torque TL of the sliding portion is set to be larger than the rated driving torque Tm of the motor 10 (Tm <TL).

ここで、「摺動部」としてのばね部材８７０が摺動開始する絶対値最小の回転角加速度を「α0」と表す。また、回転角加速度α0が印加されたとき、センサマグネット４５に印加されるトルクの絶対値を｜Ｔｓ（α0）｜と表し、センサマグネット４５の励磁磁極３３に対する回動トルクの絶対値を｜Ｔｓ｜と表す。第１実施形態ではロータ３１、シャフト３５及びセンサマグネット４５は一体であり、センサマグネット４５の励磁磁極３３に対する回動トルクの絶対値｜Ｔｓ｜は実質的に無限大となる。したがって、図７に示すように、｜Ｔｓ（α0）｜と｜Ｔｓ｜との間に、
｜Ｔｓ（α0）｜＜｜Ｔｓ｜
の関係が常に成立する。なお、右回転方向のトルクを正、左回転方向のトルクを負とした場合、本実施形態では正負の値が実質的に等しい前提で論述しているが、左右の方向で差があっても良い。その場合は、絶対値でなく、正負の回動トルクが独立して定義されればよい。以下の絶対値形式の各式に関しても同様とする。 Here, the rotation angular acceleration with the minimum absolute value at which the spring member 870 as the “sliding portion” starts sliding is represented as “α 0 ”. Further, when the rotational angular acceleration α 0 is applied, the absolute value of the torque applied to the sensor magnet 45 is represented as | Ts (α 0 ) |, and the absolute value of the rotation torque of the sensor magnet 45 with respect to the excitation magnetic pole 33 is represented as | Ts (α 0 ) | | Ts |. In the first embodiment, the rotor 31, the shaft 35, and the sensor magnet 45 are integrated, and the absolute value | Ts | of the rotation torque of the sensor magnet 45 with respect to the exciting magnetic pole 33 becomes substantially infinite. Therefore, as shown in FIG. 7, between | Ts (α 0 ) | and | Ts |
| Ts (α 0 ) | <| Ts |
Is always established. In the case where the torque in the right rotation direction is positive and the torque in the left rotation direction is negative, the present embodiment has been described on the assumption that the positive and negative values are substantially equal. good. In that case, the positive and negative rotation torques may be independently defined instead of the absolute values. The same applies to the following absolute value expressions.

つまり第１実施形態では、トルクリミッタ機能を有する摺動部であるばね部材８７０の固定強度がセンサマグネット４５の固定強度よりも小さい。したがって、絶対値の大きい加速度が印加さればね部材８７０が摺動した場合でも、センサマグネット４５と励磁磁極３３との間の固定余裕度の方が大きいため、センサマグネット４５は確実に固定される。つまり、センサマグネット４５の回転位置がずれないため、回転角検出機能が確保され、逆回転やトルク過不足等の駆動機能の失陥を防止することができる。また、第１実施形態の構成では、摺動部であるばね部材８７０をジョイント８５に内蔵可能であるため、摺動部有無のバリエーション対応が容易である。   That is, in the first embodiment, the fixing strength of the spring member 870, which is a sliding part having a torque limiter function, is smaller than the fixing strength of the sensor magnet 45. Therefore, even when the acceleration member having a large absolute value is applied and the spring member 870 slides, the sensor magnet 45 is securely fixed because the fixing margin between the sensor magnet 45 and the excitation magnetic pole 33 is larger. That is, since the rotation position of the sensor magnet 45 does not shift, the rotation angle detecting function is secured, and the failure of the driving function such as reverse rotation and excessive or insufficient torque can be prevented. Further, in the configuration of the first embodiment, since the spring member 870 as the sliding portion can be built in the joint 85, it is easy to cope with variations in the presence or absence of the sliding portion.

次に、モータ制御装置６０の構成及び作用について図８〜図１０を参照して説明する。この説明は第２実施形態にも共通するため、モータの符号を「１０」と記す。図８に示すように、モータ制御装置６０は、駆動制御部６１、微分器６３、二階微分器６４、回転ストレス判定部６５、記憶装置６６等を備え、インバータ６２への駆動指令を通じてモータ１０の駆動を制御する。   Next, the configuration and operation of the motor control device 60 will be described with reference to FIGS. Since this description is common to the second embodiment, the reference numeral of the motor is described as “10”. As shown in FIG. 8, the motor control device 60 includes a drive control unit 61, a differentiator 63, a second-order differentiator 64, a rotational stress determination unit 65, a storage device 66, and the like. Control the drive.

駆動制御部６１は、トルクセンサから操舵トルクＴｓを取得する。また、モータ１０からモータ電流Ｉｍ及びロータの回転角θがフィードバックされる。なお、図８の回転角θは、機械的な１回転を基準とした角度を想定している。複数の極対を有する交流モータの場合、駆動制御部６１は、回転角θを電気角に換算してベクトル制御の座標変換演算等に用いる。   The drive control unit 61 acquires the steering torque Ts from the torque sensor. In addition, the motor current Im and the rotation angle θ of the rotor are fed back from the motor 10. It is assumed that the rotation angle θ in FIG. 8 is an angle based on one mechanical rotation. In the case of an AC motor having a plurality of pole pairs, the drive control unit 61 converts the rotation angle θ into an electric angle and uses the converted angle in a coordinate conversion calculation or the like of vector control.

駆動制御部６１は、取得した操舵トルクＴｓ及びフィードバック電流の情報に基づき、インバータ６２に指令する駆動信号を演算する。電流フィードバック制御によるモータ駆動制御は周知技術であるため、詳細な説明を省略する。インバータ６２は、駆動制御部６１から指令された駆動信号に基づき動作することで、駆動電圧Ｖｄをモータ１０に印加する。   The drive control unit 61 calculates a drive signal to instruct the inverter 62 based on the acquired information on the steering torque Ts and the feedback current. Since motor drive control by current feedback control is a well-known technique, detailed description will be omitted. The inverter 62 operates based on a drive signal commanded by the drive control unit 61 to apply the drive voltage Vd to the motor 10.

上述の通り、ＥＰＳでは、例えば車両の走行中に車輪が縁石に乗り上げたとき、外力によって車輪が急激に転舵され、ラック軸９５等の負荷からモータ１０にトルクが逆入力される可能性がある。そのとき、モータ１０の回転角速度やトルクが、通常の駆動制御によって実現される上限値を超える場合がある。そのため、ＥＰＳのモータ１０において、特にシャフトの回転又は負荷へのトルク伝達に関わる部材は、通常の駆動制御によって実現される回転範囲内での耐久強度が要求されることはもちろん、更に負荷から逆入力されるトルクを考慮した強度設計が必要となる。   As described above, in the EPS, for example, when the wheel rides on the curb while the vehicle is running, the wheel may be rapidly steered by an external force, and the torque may be reversely input to the motor 10 from the load of the rack shaft 95 or the like. is there. At that time, the rotational angular speed and the torque of the motor 10 may exceed the upper limit values realized by normal drive control. Therefore, in the EPS motor 10, in particular, the members related to the rotation of the shaft or the transmission of torque to the load are required to have a durable strength within the rotation range realized by the normal drive control, and of course, the members are also required to be reversely driven from the load. A strength design in consideration of the input torque is required.

以下、逆入力トルクに対する耐久強度の設計対象となる、シャフトの回転又は負荷へのトルク伝達に関わるモータ１０の構成部材を総括して「保護対象部材」という。例えば、シャフト３５の回転に伴って回転ストレスを受ける部材として、シャフト３５及びロータコア３２の他、フロントベアリング４１、リアベアリング４３、センサマグネット４５や図示しないオイルシール等の部材が「保護対象部材」に該当する。負荷へのトルク伝達に関わるジョイント８５等の回転伝達部を構成する部材も、シャフト３５の回転に伴って回転ストレスを受けるため、「保護対象部材」に該当する。また、負荷からの逆入力トルクによって保護対象部材が受ける機械的なストレスを「回転ストレス」という。回転ストレスの蓄積により、保護対象部材の摩耗や劣化等が生じる。   Hereinafter, the components of the motor 10 related to the rotation of the shaft or the transmission of the torque to the load, which are to be designed for the durability against the reverse input torque, are collectively referred to as “protection target members”. For example, in addition to the shaft 35 and the rotor core 32, members such as a front bearing 41, a rear bearing 43, a sensor magnet 45, and an oil seal (not shown) are members to be subjected to rotational stress as the shaft 35 rotates. Applicable. A member that constitutes a rotation transmitting unit such as a joint 85 involved in transmitting torque to a load also receives a rotational stress with the rotation of the shaft 35, and thus also corresponds to the “member to be protected”. Further, the mechanical stress applied to the member to be protected by the reverse input torque from the load is called “rotational stress”. The accumulation of the rotational stress causes wear and deterioration of the member to be protected.

車両の耐用年数である数年間にわたって発生する回転ストレスを正確に予測することは困難であり、十分な安全率を見込んで保護対象部材の強度を設計しようとすると、製品の体格や重量が増大し、コストアップを招くこととなる。そこで、本実施形態のモータ制御装置６０は、保護対象部材が受ける回転ストレスを適切に評価し、回転ストレスが過大である場合に異常と判定する回転ストレス判定部６５を備える。また、回転ストレス判定部６５へ入力される情報として回転角速度ωを算出する微分器６３、及び、回転角加速度αを算出する二階微分器６４を備える。   It is difficult to accurately predict the rotational stress that will occur over several years, which is the service life of a vehicle.When designing the strength of a protected member with a sufficient safety factor, the size and weight of the product increase. This leads to an increase in cost. Therefore, the motor control device 60 of the present embodiment includes the rotational stress determination unit 65 that appropriately evaluates the rotational stress applied to the protection target member and determines that the rotational stress is excessive when the rotational stress is excessive. Further, a differentiator 63 that calculates a rotational angular velocity ω as information input to the rotational stress determination unit 65 and a second-order differentiator 64 that calculates a rotational angular acceleration α are provided.

微分器６３は、回転角θを時間で微分し、モータ１０の回転角速度ωを算出する。回転角速度ω［ｒａｄ／ｓ］は、適宜、回転数［ｒｐｍ］等の単位に換算される。ただし、本明細書では、直接的に［ｒａｄ／ｓ］単位で表される量に限らず、回転数［ｒｐｍ］等を含めて、「回転角速度」の用語、及び、記号ωを用いることとする。その理由は、「回転数」の用語が単位時間当たりに回転した回数を示すのか、或いは、時間と関係なく単に回転した回数を示すのかが区別しにくいためである。そこで本明細書では、単位時間当たりに回転した回数を、単位に関係なく「回転角速度ω」と記す。   The differentiator 63 differentiates the rotation angle θ with respect to time, and calculates the rotation angular velocity ω of the motor 10. The rotation angular speed ω [rad / s] is appropriately converted into a unit such as a rotation speed [rpm]. However, in the present specification, the term “rotational angular velocity” and the symbol ω including not only the amount directly expressed in [rad / s] units but also the number of rotations [rpm] and the like are used. I do. The reason is that it is difficult to distinguish whether the term “number of rotations” indicates the number of rotations per unit time or simply indicates the number of rotations regardless of time. Therefore, in this specification, the number of rotations per unit time is described as “rotational angular velocity ω” regardless of the unit.

二階微分器６４は、回転角θを時間で二階微分し、モータ１０の回転角加速度αを算出する。回転角速度ωと同様に、本明細書では、直接的に［ｒａｄ／ｓ2］単位で表される量に限らず、換算され得る各単位の量を含めて、「回転角加速度」の用語、及び記号αを用いる。「トルク＝力×距離＝質量×距離×角加速度＝イナーシャ（慣性モーメント）×角加速度」」の関係にあることから、イナーシャが一定の条件のもと、トルクを回転角加速度の相関量として扱うことができる。 The second-order differentiator 64 performs second-order differentiation on the rotation angle θ with respect to time, and calculates the rotation angular acceleration α of the motor 10. Similarly to the rotational angular velocity ω, in this specification, the term “rotational angular acceleration” includes not only the amount directly expressed in [rad / s 2 ] units but also the amount of each unit that can be converted, And the symbol α. Under the condition of “torque = force × distance = mass × distance × angular acceleration = inertia (moment of inertia) × angular acceleration”, torque is treated as a correlation amount of rotational angular acceleration under a certain condition of inertia. be able to.

以下、回転ストレス判定部６５に入力される回転角速度ω及び回転角加速度αの情報をまとめて「回転評価量」という。モータ１０に過大な角速度ωの回転が加わると、ロータに遠心力が作用し、ロータの半径方向に回転ストレスが印加される。そこで本実施形態の回転ストレス判定部６５は、回転評価量として、モータ１０に実際に加わる回転角速度ω及び回転角加速度αの情報に基づいて回転ストレスを評価する。なお、本実施形態の回転ストレス判定部６５による判定では、基本的に回転評価量の絶対値を用いる。つまり、回転方向によって判定レベルを変えることはない。   Hereinafter, the information on the rotational angular velocity ω and the rotational angular acceleration α input to the rotational stress determination unit 65 will be collectively referred to as “rotation evaluation amount”. When the motor 10 is rotated at an excessive angular velocity ω, a centrifugal force acts on the rotor, and a rotational stress is applied in the radial direction of the rotor. Therefore, the rotational stress determination unit 65 of the present embodiment evaluates the rotational stress as the rotation evaluation amount based on information on the rotational angular velocity ω and the rotational angular acceleration α actually applied to the motor 10. In the determination by the rotation stress determination unit 65 of the present embodiment, the absolute value of the rotation evaluation amount is basically used. That is, the determination level does not change depending on the rotation direction.

回転ストレス判定部６５は、微分器６３及び二階微分器６４から取得した回転評価量の絶対値｜ω｜、｜α｜をストレス閾値と比較する。このストレス閾値は、通常の駆動制御によって実現される上限値を超える値に設定されている。そして、回転ストレス判定部６５は、回転評価量の絶対値がストレス閾値を超えたことに基づいて、回転ストレス異常を判定する。回転ストレス判定部６５が実施する具体的な判定処理例については後述する。   The rotation stress determination unit 65 compares the absolute values | ω | and | α | of the rotation evaluation amounts acquired from the differentiator 63 and the second-order differentiator 64 with stress thresholds. This stress threshold value is set to a value exceeding an upper limit value realized by normal drive control. Then, the rotation stress determination unit 65 determines a rotation stress abnormality based on the fact that the absolute value of the rotation evaluation amount exceeds the stress threshold. A specific example of the determination processing performed by the rotational stress determination unit 65 will be described later.

回転ストレス判定部６５が判定した回転ストレス異常の情報は、例えば、車内ＬＡＮであるＣＡＮバス７０を経由して車両制御装置７１に通知される。車両制御装置７１は、具体的には車両ＥＣＵとして構成され、車両の各部から通知される情報に基づき、車両の動作を統括的に制御する。図８に示す構成では、回転ストレス判定部６５が回転ストレス異常を判定すると、その情報が車両制御装置７１に通知される。通知を受けた車両制御装置７１は、操作パネルへの表示、警告音の発生等により警報を出力し、運転者に異常を知らせる。   The information of the rotational stress abnormality determined by the rotational stress determination unit 65 is notified to the vehicle control device 71 via, for example, a CAN bus 70 that is an in-vehicle LAN. The vehicle control device 71 is specifically configured as a vehicle ECU, and comprehensively controls the operation of the vehicle based on information notified from each unit of the vehicle. In the configuration illustrated in FIG. 8, when the rotational stress determination unit 65 determines that the rotational stress is abnormal, the information is notified to the vehicle control device 71. Upon receiving the notification, the vehicle control device 71 outputs a warning by displaying it on the operation panel, generating a warning sound, etc., and notifies the driver of the abnormality.

このように本実施形態のモータ制御装置６０は、回転ストレス判定部６５により回転ストレス異常であると判定されたとき、その異常判定情報を外部に通知することで、モータ機能の失陥前に運転者に通知し、早期の対処を促すことができる。また、異常の情報を、車内ＬＡＮを経由して通信するため、失陥前に運転者への通知が容易となる。   As described above, the motor control device 60 according to the present embodiment notifies the abnormality determination information to the outside when the rotational stress determination unit 65 determines that the rotational stress is abnormal, so that the motor control device 60 operates before the motor function is lost. Notification to the person, and prompt action can be taken. Further, since the abnormality information is communicated via the in-vehicle LAN, it is easy to notify the driver before a failure.

また、モータ制御装置６０は、回転評価量の絶対値｜ω｜、｜α｜がストレス閾値を超えたとき、その値を記憶する不揮発性ＲＯＭ等の記憶装置６６を内部に備える。例えば、車両の定期点検等のメンテナンス時に記憶装置６６のデータが読み出されることで、回転ストレスの診断が可能となる。図８に示すように、記憶装置６６は、ストレス閾値を超えた回転評価量の絶対値の最大値｜ω｜ｍａｘ、｜α｜ｍａｘのみを記憶してもよい。これにより、記憶装置６６の記憶機能を最小限にすることができる。   Further, when the absolute values | ω | and | α | of the rotation evaluation amount exceed the stress threshold, the motor control device 60 includes a storage device 66 such as a non-volatile ROM for storing the values. For example, by reading data from the storage device 66 during maintenance such as periodic inspection of the vehicle, it is possible to diagnose rotational stress. As shown in FIG. 8, the storage device 66 may store only the maximum values | ω | max and | α | max of the absolute value of the rotation evaluation amount that exceeds the stress threshold. Thus, the storage function of the storage device 66 can be minimized.

次に、回転ストレス判定部６５による判定処理例について、図９のフローチャートを参照する。フローチャートの説明で記号Ｓは「ステップ」を表す。この判定処理例では、ストレス閾値として、短期閾値ωｔｈ１、αｔｈ１、及び、常用閾値ωｔｈ２、αｔｈ２の二水準の値が設定される。常用閾値ωｔｈ２、αｔｈ２は、短期閾値ωｔｈ１、αｔｈ１より小さい値に設定される。なお他の処理例では、常用閾値が短期閾値より小さい複数の段階に設定され、短期閾値と合わせて三水準以上のストレス閾値が設定されてもよい。   Next, an example of the determination processing by the rotational stress determination unit 65 will be described with reference to the flowchart in FIG. In the description of the flowchart, the symbol S represents “step”. In this example of the determination process, two levels of the short-term threshold values ωth1 and αth1 and the normal threshold values ωth2 and αth2 are set as the stress threshold values. The regular thresholds ωth2 and αth2 are set to values smaller than the short-term thresholds ωth1 and αth1. In another processing example, the normal threshold may be set at a plurality of stages smaller than the short-term threshold, and three or more stress thresholds may be set together with the short-term threshold.

回転ストレス判定部６５は、回転評価量の絶対値｜ω｜、｜α｜が短期閾値ωｔｈ１、αｔｈ１を１回超えたとき、短期ストレス異常であると判定する。また、回転ストレス判定部６５は、回転評価量の絶対値｜ω｜、｜α｜が常用閾値ωｔｈ２、αｔｈ２を超えたとき、回転評価量の絶対値｜ω｜、｜α｜に基づく換算値を算出し、当該換算値の積算値が判定閾値を超えたとき、積算ストレス異常であると判定する。   The rotation stress determination unit 65 determines that short-term stress is abnormal when the absolute values | ω | and | α | of the rotation evaluation amount exceed the short-term thresholds ωth1 and αth1 once. When the absolute values | ω | and | α | of the rotation evaluation amount exceed the common threshold values ωth2 and αth2, the rotation stress determination unit 65 converts the rotation evaluation amount based on the absolute values | ω | and | α | Is calculated, and when the integrated value of the converted value exceeds the determination threshold value, it is determined that the integrated stress is abnormal.

ところで、車両の仕向地、環境温度、使用期間等に応じて、回転ストレスの発生頻度や保護対象部材が受ける影響の程度が異なることが考えられる。そこで、ストレス閾値は、それらの要因によって設定が調整され、回転ストレス判定部６５に記憶されてもよい。例えば仕向地別の設定については、車両の製造時に仕向地毎にデフォルト値を変更すればよい。環境温度については、回転ストレス判定部６５が温度センサから取得した環境温度に基づいてマップを参照し、随時、記憶値を変更してもよい。使用期間については、タイマの情報を基に回転ストレス判定部６５が随時、記憶値を変更してもよく、或いは、定期点検毎に回転ストレス判定部６５の記憶値を更新してもよい。   Incidentally, it is conceivable that the frequency of occurrence of rotational stress and the degree of influence on the protection target member differ depending on the destination of the vehicle, the environmental temperature, the use period, and the like. Therefore, the setting of the stress threshold may be adjusted according to those factors, and the stress threshold may be stored in the rotational stress determination unit 65. For example, regarding the setting for each destination, the default value may be changed for each destination when the vehicle is manufactured. Regarding the environmental temperature, the stored value may be changed as needed by referring to a map based on the environmental temperature acquired by the rotational stress determination unit 65 from the temperature sensor. As for the usage period, the stored value may be changed at any time by the rotational stress determination unit 65 based on the information of the timer, or the stored value of the rotational stress determination unit 65 may be updated at each periodic inspection.

以下の説明では、「回転角速度の絶対値｜ω｜」又は「回転角加速度の絶対値｜α｜」を適宜省略し、「回転角速度｜ω｜」又は「回転角加速度｜α｜」と記す。回転ストレス判定部６５は、Ｓ１１で、微分器６３及び二階微分器６４からモータ１０の回転角速度ω及び回転角加速度αを取得する。続くＳ１２で、回転ストレス判定部６５は、回転角速度｜ω｜が短期閾値ωｔｈ１を１回超えたか、又は、回転角加速度｜α｜が短期閾値αｔｈ１を１回超えたか判断する。Ｓ１２でＹＥＳと判断された場合、Ｓ１８に移行し、ＮＯの場合、Ｓ１３に移行する。   In the following description, “absolute value of rotation angular velocity | ω |” or “absolute value of rotation angular acceleration | α |” is omitted as appropriate, and is described as “rotational angular velocity | ω |” or “rotational angular acceleration | α |”. . In S11, the rotational stress determination unit 65 acquires the rotational angular velocity ω and the rotational angular acceleration α of the motor 10 from the differentiator 63 and the second-order differentiator 64. In subsequent S12, the rotational stress determination unit 65 determines whether the rotational angular velocity | ω | has exceeded the short-term threshold ωth1 once or the rotational angular acceleration | α | has exceeded the short-term threshold αth1 once. If YES is determined in S12, the process proceeds to S18, and if NO, the process proceeds to S13.

回転ストレス判定部６５は、Ｓ１３で、回転角速度｜ω｜が常用閾値ωｔｈ２を超えたか、又は、回転角加速度｜α｜が常用閾値αｔｈ２を超えたか判断する。Ｓ１３でＹＥＳと判断された場合、Ｓ１４に移行し、ＮＯの場合、Ｓ１１の前に戻る。Ｓ１４では、常用閾値ωｔｈ２を超えた回転角速度｜ω｜、又は、常用閾値αｔｈ２を超えた回転角加速度｜α｜が記憶される。なお、回転評価量として回転角速度｜ω｜及び回転角加速度｜α｜のいずれを用いるかは、保護対象部材として想定される部品の劣化特性等に基づいて、適宜選択すればよい。   In S13, the rotational stress determination unit 65 determines whether the rotational angular velocity | ω | has exceeded the regular threshold ωth2 or the rotational angular acceleration | α | has exceeded the regular threshold αth2. When YES is determined in S13, the process proceeds to S14, and when NO, the process returns to before S11. In S14, the rotational angular velocity | ω | exceeding the normal threshold ωth2 or the rotational angular acceleration | α | exceeding the normal threshold αth2 is stored. It should be noted that which of the rotation angular velocity | ω | and the rotation angular acceleration | α | is used as the rotation evaluation amount may be appropriately selected based on the deterioration characteristics of a component assumed as a protection target member.

回転ストレス判定部６５は、Ｓ１５で、その回転角速度｜ω｜又は回転角加速度｜α｜に基づく換算値を算出し、Ｓ１６で換算値の積算値Ｘを算出する。そして、回転ストレス判定部６５は、Ｓ１７で、積算値Ｘが判定閾値Ｘ０を超えたか判断する。Ｓ１７でＹＥＳと判断された場合、Ｓ１８に移行し、ＮＯの場合、Ｓ１１の前に戻る。   The rotational stress determination unit 65 calculates a converted value based on the rotational angular velocity | ω | or the rotational angular acceleration | α | in S15, and calculates an integrated value X of the converted value in S16. Then, in S17, the rotation stress determination unit 65 determines whether the integrated value X exceeds the determination threshold X0. If YES is determined in S17, the process proceeds to S18, and if NO, the process returns to before S11.

回転ストレス判定部６５は、Ｓ１２でＹＥＳと判定された場合、短期ストレス異常であると判定し、Ｓ１７でＹＥＳと判定された場合、積算ストレス異常であると判定する。図８に示すように車内ＬＡＮに通信可能な構成では、回転ストレス判定部６５は、異常情報を車両制御装置７１に通知する。通知を受けた車両制御装置７１は、警報を出力し、運転者に異常を知らせる。   If YES is determined in S12, the rotational stress determination unit 65 determines that the short-term stress is abnormal, and if YES is determined in S17, it determines that the accumulated stress is abnormal. As shown in FIG. 8, in a configuration in which communication with the in-vehicle LAN is possible, the rotational stress determination unit 65 notifies the vehicle control device 71 of the abnormality information. The vehicle control device 71 that has received the notification outputs an alarm to notify the driver of the abnormality.

Ｓ１５の換算値は、回転角速度｜ω｜又は回転角加速度｜α｜による回転ストレスが、例えば短期閾値ωｔｈ１、αｔｈ１又は破壊強度相当値ω０、α０での回転ストレスの何回分に相当するかという観点から算出される。回転角加速度αを例として、換算値の算出及び積算例を説明する。（例１）回転角加速度｜α｜が常用閾値αｔｈ２を超える毎に、換算値Ｘとして「１」が積算される。つまり、回転角加速度｜α｜が常用閾値αｔｈ２を超えた回数に基づいて、ストレス異常が判定される。（例２）回転角加速度｜α｜が常用閾値αｔｈ２を超えた超過量が換算値Ｘとして積算される。   The converted value in S15 is that the rotational stress caused by the rotational angular velocity | ω | or the rotational angular acceleration | α | corresponds, for example, to how many times the rotational stress corresponds to the short-term threshold values ωth1, αth1 or the breaking strength equivalent values ω0, α0. Is calculated from An example of calculation and integration of a conversion value will be described using the rotation angular acceleration α as an example. (Example 1) Each time the rotational angular acceleration | α | exceeds the normal threshold αth2, “1” is integrated as the converted value X. That is, stress abnormality is determined based on the number of times that the rotational angular acceleration | α | exceeds the regular threshold αth2. (Example 2) An excess amount in which the rotational angular acceleration | α | exceeds the normal threshold αth2 is integrated as the converted value X.

さらに図１０を参照し、「摺動部の摺動トルクＴＬ」及び「センサマグネットの励磁磁極に対する回動トルクＴｓ」に対応する回転評価量の絶対値と、短期閾値及び常用閾値との関係について、回転評価量を回転角加速度αとして説明する。図１０において、「摺動部の摺動トルクＴＬ」に対応する回転角加速度αの絶対値を｜α（ＴＬ）｜と表し、「センサマグネットの励磁磁極に対する回動トルクＴｓ」に対応する回転角加速度αの絶対値を｜α（Ｔｓ）｜と表す。   Further, referring to FIG. 10, the relationship between the absolute value of the rotation evaluation amount corresponding to “the sliding torque TL of the sliding portion” and “the rotation torque Ts of the sensor magnet with respect to the exciting magnetic pole”, and the short-term threshold and the normal threshold , The rotation evaluation amount will be described as the rotation angular acceleration α. In FIG. 10, the absolute value of the rotational angular acceleration α corresponding to the “sliding torque TL of the sliding portion” is represented as | α (TL) |, and the rotation corresponding to the “rotation torque Ts of the sensor magnet with respect to the excitation magnetic pole” is performed. The absolute value of the angular acceleration α is represented as | α (Ts) |.

ここで、｜ＴＬ｜＜｜Ｔｓ｜であることから、｜α（ＴＬ）｜＜｜α（Ｔｓ）｜の関係となる。そして、短期閾値αｔｈ１及び常用閾値αｔｈ２を含むストレス閾値は、｜α（Ｔｓ）｜よりも小さい値に設定される。詳しくは、短期閾値αｔｈ１は、｜α（ＴＬ）｜の１０５％以上、且つ、｜α（Ｔｓ）｜の９５％以下に設定される。また、常用閾値αｔｈ２は、｜α（ＴＬ）｜の９５％以下に設定される。すなわち、以下の関係が成立する。
｜α（ＴＬ）｜×１．０５≦αｔｈ１≦｜α（Ｔｓ）｜×０．９５
αｔｈ２≦｜α（ＴＬ）｜×０．９５ Here, since | TL | <| Ts |, the relationship | α (TL) | <| α (Ts) | is established. The stress threshold including the short-term threshold αth1 and the regular threshold αth2 is set to a value smaller than | α (Ts) |. Specifically, the short-term threshold value αth1 is set to 105% or more of | α (TL) | and 95% or less of | α (Ts) |. Further, the regular threshold value αth2 is set to 95% or less of | α (TL) |. That is, the following relationship is established.
| Α (TL) | × 1.05 ≦ αth1 ≦ | α (Ts) | × 0.95
αth2 ≦ | α (TL) | × 0.95

このように、摺動部が摺動に至る加速度｜α（ＴＬ）｜が印加された状態の９５％以下の値を常用閾値αｔｈ２に設定することで、回転ストレスの繰り返しによる保護対象部材の破損を確実に防止することができる。また、センサマグネットの固定トルクＴｓに対応する加速度｜α（Ｔｓ）｜が印加された状態の９５％以下の値を短期閾値αｔｈ１に設定することで、１回の回転ストレスによる保護対象部材の破損を確実に防止することができる。さらに、摺動部が摺動に至る加速度｜α（ＴＬ）｜が印加された状態の１０５％以上の値を短期閾値αｔｈ１に設定することで、常用閾値αｔｈ２と短期閾値αｔｈ１とを適度に隔離し、警報が出力されない範囲で安全性を確保することができる。   In this manner, by setting the value equal to or less than 95% of the state where the acceleration | α (TL) | at which the sliding portion slides to the normal state to the normal threshold αth2, damage to the member to be protected due to repetition of rotational stress is achieved. Can be reliably prevented. In addition, by setting a value equal to or less than 95% of the state where the acceleration | α (Ts) | corresponding to the fixed torque Ts of the sensor magnet is applied to the short-term threshold αth1, the damage to the member to be protected by one rotation stress is caused. Can be reliably prevented. Further, by setting the short-term threshold value αth1 to a value of 105% or more in a state where the acceleration | α (TL) | at which the sliding portion slides is applied, the normal threshold value αth2 and the short-term threshold value αth1 are appropriately isolated. However, safety can be ensured within a range in which no alarm is output.

ここで、９５％及び１０５％という値は、一般的なばらつきや検出誤差のレベルを前提としたとき、ばらつきや誤差を考慮しても「１００％より小さい」ことが保証される最大限の値、及び、「１００％より大きい」ことが保証される最小限の値として採用される。つまり、例えば９８％及び１０２％とすると、ばらつきや誤差が吸収されず、保護が十分とならない場合がある。一方、例えば９０％及び１１０％とすると、通常の使用可能範囲に常用閾値αｔｈ２を設定することになり、制限が過剰となるおそれがある。そのため、９５％及び１０５％という値に基づきストレス閾値を設定することで、過不足のない効率的な保護を実現することができる。   Here, the values of 95% and 105% are the maximum values that are guaranteed to be “smaller than 100%” even when the variation and the error are taken into consideration, assuming the level of the general variation and the detection error. , And the minimum value that is guaranteed to be “greater than 100%”. That is, for example, when the values are 98% and 102%, variations and errors are not absorbed, and the protection may not be sufficient. On the other hand, if the values are 90% and 110%, for example, the regular threshold αth2 is set in the normal usable range, and there is a possibility that the restriction will be excessive. Therefore, by setting the stress threshold based on the values of 95% and 105%, efficient protection without excess and deficiency can be realized.

このように、モータ制御装置６０の回転ストレス判定部６５は、モータ１０の回転角速度の絶対値｜ω｜又は回転角加速度の絶対値｜α｜がストレス閾値ωｔｈ、αｔｈを超えたことに基づいて、保護対象部材が受ける回転ストレスの異常を判定する。これにより、回転ストレス判定部６５は、実際に発生した回転ストレスの大きさや頻度に応じて、保護対象部材の交換が必要となるストレス異常に至ったことを適切に判定することができる。   As described above, the rotation stress determination unit 65 of the motor control device 60 determines that the absolute value | ω | of the rotational angular velocity or the absolute value | α | of the rotational angular acceleration of the motor 10 exceeds the stress thresholds ωth and αth. Then, it is determined whether the rotational stress applied to the protection target member is abnormal. Accordingly, the rotational stress determination unit 65 can appropriately determine that a stress abnormality requiring replacement of the protection target member has been reached according to the magnitude and frequency of the actually generated rotational stress.

特にＥＰＳでは、車両の走行中に車輪が縁石に乗り上げた場合等、ラック軸９５側から過大なトルクが急激にモータ１０に逆入力される可能性がある。ただし、その可能性は、走行地域の道路状況や運転者の運転技術等によって千差万別であり、標準的な範囲を想定することが困難である。仮に、安全率を高く見込んで保護対象部材の強度を設計すると、多くの車両にとっては過剰品質となり、モータ１０の体格や重量が増大し、コストアップを招くおそれがある。   In particular, in the case of EPS, excessive torque may be suddenly reversely input to the motor 10 from the rack shaft 95 side, for example, when a wheel rides on a curb while the vehicle is running. However, the possibility varies depending on the road conditions in the traveling area, the driving technique of the driver, and the like, and it is difficult to assume a standard range. If the strength of the member to be protected is designed in consideration of a high safety factor, the quality will be excessive for many vehicles, the physique and weight of the motor 10 will increase, and the cost may increase.

それに対し、本実施形態では、回転評価量の絶対値｜ω｜、｜α｜を、通常の駆動制御によって実現される上限値を超える値に設定されるストレス閾値と比較することにより、回転ストレス異常を適切に判定することができる。したがって、過剰品質となることを回避しつつ、高い信頼性を確保することができる。   On the other hand, in the present embodiment, the absolute value | ω |, | α | of the rotation evaluation amount is compared with a stress threshold value set to a value exceeding an upper limit value realized by normal drive control, thereby obtaining the rotational stress. An abnormality can be appropriately determined. Therefore, high reliability can be ensured while avoiding excessive quality.

（第２実施形態）
第２実施形態のモータ１０２について、第１実施形態の図１、図７に対応する図１１、図１２を参照し、第１実施形態との相違点を中心に説明する。図１１に示すように、第２実施形態のモータ１０２は、「摺動部」としてのばね部材３７がシャフト３５の外周面とロータコア３２の内周面との間に配置されている。ばね部材３７の構成は、例えば第１実施形態のジョイント８５のばね部材８７０を軸方向に伸ばした構成に相当する。なお、回転伝達部であるジョイント８５には摺動部は設けられない。 (2nd Embodiment)
The motor 102 of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12 corresponding to FIGS. 1 and 7 of the first embodiment, focusing on differences from the first embodiment. As shown in FIG. 11, in the motor 102 of the second embodiment, a spring member 37 as a “sliding part” is disposed between the outer peripheral surface of the shaft 35 and the inner peripheral surface of the rotor core 32. The configuration of the spring member 37 corresponds to, for example, a configuration in which the spring member 870 of the joint 85 of the first embodiment is extended in the axial direction. Note that the sliding portion is not provided in the joint 85 serving as the rotation transmitting portion.

また第２実施形態のモータ１０２では、ロータ３１の励磁磁極３３の回転位置に応じた磁束を発生する「センサマグネット」は、ロータ３１に固定された励磁磁極３３そのものである。つまり、第２実施形態では、ロータ磁気回路を形成する励磁磁極３３がセンサマグネットの機能を兼ね、励磁磁極３３の磁束を用いて回転位置が検出される。そして、センサマグネットとしての励磁磁極３３が発生する磁束に基づき回転位置を検出する主角度センサ５６がモータケース１６の底部１８におけるリアベアリング収容部１９の径外側に設置されている。   In the motor 102 of the second embodiment, the “sensor magnet” that generates a magnetic flux according to the rotation position of the excitation magnetic pole 33 of the rotor 31 is the excitation magnetic pole 33 itself fixed to the rotor 31. That is, in the second embodiment, the excitation magnetic pole 33 forming the rotor magnetic circuit also functions as a sensor magnet, and the rotational position is detected using the magnetic flux of the excitation magnetic pole 33. A main angle sensor 56 that detects a rotational position based on a magnetic flux generated by the excitation magnetic pole 33 as a sensor magnet is installed on the bottom portion 18 of the motor case 16 outside the rear bearing housing 19.

また、第１実施形態と同様にシャフト３５のリア側端部に固定されたセンサマグネット４５は、励磁磁極３３とは別に、ロータ３１の励磁磁極３３の回転位置に応じた磁束を発生する「補助センサマグネット」として用いられる。制御基板５４に設けられた補助角度センサ５５は、補助センサマグネット４５が発生する磁束に基づき回転位置を検出する。さらに、主角度センサ５６の検出角度θｍと補助角度センサ５５の検出角度θｓとの差を所定の角度差閾値と比較判定する判定部５７が制御基板５４に実装されている。   Further, similarly to the first embodiment, the sensor magnet 45 fixed to the rear end of the shaft 35 separates from the exciting magnetic pole 33 and generates a magnetic flux according to the rotational position of the exciting magnetic pole 33 of the rotor 31. Used as a "sensor magnet". The auxiliary angle sensor 55 provided on the control board 54 detects the rotational position based on the magnetic flux generated by the auxiliary sensor magnet 45. Further, a determination unit 57 that determines and compares a difference between the detection angle θm of the main angle sensor 56 and the detection angle θs of the auxiliary angle sensor 55 with a predetermined angle difference threshold value is mounted on the control board 54.

ここで、第１実施形態と同様に「摺動部」としてのばね部材３７が摺動開始する絶対値最小の回転角加速度を「α0」と表す。また、回転角加速度α0が印加されたとき、励磁磁極３３に印加されるトルクの絶対値を｜Ｔｓ（α0）｜と表し、励磁磁極３３の励磁磁極３３自身に対する回動トルクの絶対値を｜Ｔｓ｜と表す。第２実施形態では、「センサマグネット」と励磁磁極３３とは同一であり、センサマグネットの励磁磁極３３に対する回動トルクの絶対値｜Ｔｓ｜は実質的に無限大となる。言い換えれば、センサマグネットの固定力は主磁気回路の破壊強度と見做すことができる。したがって、第１実施形態と同じ図７に示すように、｜Ｔｓ（α0）｜と｜Ｔｓ｜との間に、
｜Ｔｓ（α0）｜＜｜Ｔｓ｜
の関係が常に成立する。これによる作用効果は、第１実施形態と同様である。 Here, as in the first embodiment, the rotation angle acceleration with the minimum absolute value at which the spring member 37 as the “sliding portion” starts sliding is represented as “α 0 ”. Further, when the rotational angular acceleration α 0 is applied, the absolute value of the torque applied to the exciting magnetic pole 33 is represented as | Ts (α 0 ) |, and the absolute value of the rotating torque of the exciting magnetic pole 33 with respect to the exciting magnetic pole 33 itself. Is represented as | Ts |. In the second embodiment, the “sensor magnet” and the excitation magnetic pole 33 are the same, and the absolute value | Ts | of the rotation torque of the sensor magnet with respect to the excitation magnetic pole 33 is substantially infinite. In other words, the fixing force of the sensor magnet can be regarded as the breaking strength of the main magnetic circuit. Therefore, as shown in FIG. 7 same as in the first embodiment, between | Ts (α 0 ) | and | Ts |
| Ts (α 0 ) | <| Ts |
Is always established. The effect of this is the same as that of the first embodiment.

また、回転角加速度α0が印加されたとき、補助センサマグネット４５に印加されるトルクの絶対値を｜Ｔｓ１（α0）｜と表し、補助センサマグネット４５の励磁磁極３３に対する回動トルクの絶対値を｜Ｔｓ１｜と表す。第２実施形態では、絶対値の大きな角加速度αが印加され、ばね部材３７が摺動し始めると、シャフト３５に固定された補助センサマグネット４５は励磁磁極３３に対して摺動する。したがって、図１２に示すように、｜Ｔｓ１（α0）｜と｜Ｔｓ１｜との間に、
｜Ｔｓ１（α0）｜≧｜Ｔｓ１｜
の関係が成立する。 Further, when the rotational angular acceleration α 0 is applied, the absolute value of the torque applied to the auxiliary sensor magnet 45 is expressed as | Ts1 (α 0 ) | The value is represented as | Ts1 |. In the second embodiment, when the angular acceleration α having a large absolute value is applied and the spring member 37 starts to slide, the auxiliary sensor magnet 45 fixed to the shaft 35 slides with respect to the excitation magnetic pole 33. Therefore, as shown in FIG. 12, between | Ts1 (α 0 ) | and | Ts1 |
| Ts1 (α 0 ) | ≧ | Ts1 |
Is established.

要するに、回転角加速度α0が印加されたとき、「センサマグネット」である励磁磁極３３は励磁磁極３３自身に対し回動しないが、補助センサマグネット４５は励磁磁極３３に対し回動する。そして、補助センサマグネット４５が励磁磁極３３に対し回動すると、主角度センサ５６の検出角度θｍと補助角度センサ５５の検出角度θｓとがずれるため、判定部５７により、ずれが発生したことが検出され、警報が出力される。 In short, when the rotational angular acceleration α 0 is applied, the excitation magnetic pole 33 as a “sensor magnet” does not rotate with respect to the excitation magnetic pole 33 itself, but the auxiliary sensor magnet 45 rotates with respect to the excitation magnetic pole 33. When the auxiliary sensor magnet 45 rotates with respect to the excitation magnetic pole 33, the detection angle θm of the main angle sensor 56 and the detection angle θs of the auxiliary angle sensor 55 deviate. And an alarm is output.

このように第２実施形態では、二つの角度センサ５５、５６を冗長的に備えるため高い信頼性が得られる。なお、角度センサが一つの構成でも、モータ制御装置６０の回転ストレス判定部６５により回転ストレスが過大状態であることを判定可能であるものの、その判定は、あくまでストレス閾値に対する相対的な評価に基づくものである。したがって、使用環境等によってはストレス閾値の設定が信頼性に影響する可能性がある。   As described above, in the second embodiment, high reliability is obtained because the two angle sensors 55 and 56 are redundantly provided. Note that, even with a single angle sensor, the rotational stress determination unit 65 of the motor control device 60 can determine that the rotational stress is excessive, but the determination is based solely on a relative evaluation with respect to the stress threshold. Things. Therefore, the setting of the stress threshold may affect the reliability depending on the usage environment and the like.

それに対し二つの角度センサ５５、５６を備える第２実施形態では、摺動部が摺動する回転角加速度α0が印加されたとき、主角度センサ５６の検出角度θｍと補助角度センサ５５の検出角度θｓとが実際にずれるため、過大なトルクが逆入力されたことを直接的に検出することができる。よって、過大な逆入力トルクに対するモータ１０の保護に関し、より高い信頼性が得られる。 On the other hand, in the second embodiment including the two angle sensors 55 and 56, when the rotational angular acceleration α 0 at which the sliding portion slides is applied, the detection angle θm of the main angle sensor 56 and the detection angle of the auxiliary angle sensor 55 are detected. Since the angle θs is actually deviated, it is possible to directly detect that an excessive torque has been reversely input. Therefore, higher reliability can be obtained with respect to protection of the motor 10 against excessive reverse input torque.

（その他の実施形態）
（ａ）第１実施形態におけるシャフト３５に固定されたセンサマグネット４５、及び、第２実施形態における励磁磁極そのものであるセンサマグネット３３は、いずれも励磁磁極と一体に回動するように構成されている。このような構成に限らず、本発明のモータのセンサマグネットは、あるトルクが印加されたとき、励磁磁極に対して回動してもよい。その場合、励磁磁極に対する回動トルクの絶対値｜Ｔｓ｜が、摺動部が摺動開始する時にセンサマグネットに印加されるトルクの絶対値｜Ｔｓ（α0）｜より大きくなるように構成されればよい。 (Other embodiments)
(A) The sensor magnet 45 fixed to the shaft 35 in the first embodiment and the sensor magnet 33 as the excitation magnetic pole itself in the second embodiment are both configured to rotate integrally with the excitation magnetic pole. I have. Not limited to such a configuration, the sensor magnet of the motor of the present invention may rotate with respect to the excitation magnetic pole when a certain torque is applied. In this case, the absolute value | Ts | of the rotation torque with respect to the excitation magnetic pole is configured to be larger than the absolute value | Ts (α 0 ) | of the torque applied to the sensor magnet when the sliding portion starts sliding. Just do it.

（ｂ)本発明の摺動部は、径方向の間に介在されたばね部材に限らず、所定の限界値を超えるトルクが印加されたときに摺動するものであればよい。また、モータの回転伝達部は、上記実施形態のジョイント８５の他、例えばベルトに回転を伝達するプーリ等で構成されてもよい。その場合、摺動部としてのばね部材８７０がジョイント８５に収納された第１実施形態に対し、摺動部の構成がプーリに収納されてもよい。   (B) The sliding portion of the present invention is not limited to a spring member interposed in the radial direction, and may be any member that slides when a torque exceeding a predetermined limit value is applied. Further, the rotation transmitting unit of the motor may be configured by, for example, a pulley that transmits rotation to a belt, in addition to the joint 85 of the above-described embodiment. In this case, the configuration of the sliding portion may be housed in a pulley, compared to the first embodiment in which the spring member 870 as the sliding portion is housed in the joint 85.

（ｃ）上記の第２実施形態は、シャフト３５とロータコア３２との間にばね部材３７が設けられる構成と、二つの角度センサ５５、５６を冗長的に備える構成とが組み合わせている。これに対し、シャフト３５とロータコア３２との間にばね部材３７が設けられ、且つ、センサマグネットとして励磁磁極３３のみを備え、補助センサマグネットを備えない構成としてもよい。その場合、励磁磁極の磁束を用いて磁極の回転位置を検出するため、別部材としてのセンサマグネットは不要となる。   (C) In the second embodiment, the configuration in which the spring member 37 is provided between the shaft 35 and the rotor core 32 and the configuration in which the two angle sensors 55 and 56 are redundantly provided are combined. On the other hand, a configuration may be adopted in which the spring member 37 is provided between the shaft 35 and the rotor core 32, and only the excitation magnetic pole 33 is provided as the sensor magnet and no auxiliary sensor magnet is provided. In this case, since the rotational position of the magnetic pole is detected using the magnetic flux of the excitation magnetic pole, a sensor magnet as a separate member is not required.

（ｄ）上記とは逆に、第２実施形態以外の摺動部の構成を採用しつつ、センサマグネット及び補助センサマグネットに対応する二つの角度センサを備える構成としてもよい。   (D) Contrary to the above, a configuration including two angle sensors corresponding to the sensor magnet and the auxiliary sensor magnet may be adopted while adopting the configuration of the sliding portion other than the second embodiment.

（ｅ）図８に示すモータ制御装置６０は、車両制御装置７１とは独立に制御基板５４上に構成され、内部の回転ストレス判定部６５が回転ストレス異常を判定する。ただし、例えば判定処理例を実施するとき、制御基板５４上の回路側で回転評価量が常用閾値を超えたことまでを判定して、その情報を車両制御装置７１に通知し、車両制御装置７１が換算値の算出や積算を行って異常を確定し警報を出力するようにしてもよい。その場合、車両制御装置が「回転ストレス判定部」の機能の一部を構成するものとして解釈される。また、「モータ制御装置」は、制御基板５４上の回路及び車両制御装置の一部を含むものとして解釈される。   (E) The motor control device 60 shown in FIG. 8 is configured on the control board 54 independently of the vehicle control device 71, and the internal rotational stress determination unit 65 determines an abnormal rotational stress. However, for example, when performing the determination processing example, it is determined on the circuit side on the control board 54 that the rotation evaluation amount has exceeded the normal threshold, and the information is notified to the vehicle control device 71, and the vehicle control device 71 May calculate and integrate the converted value to determine the abnormality and output an alarm. In this case, the vehicle control device is interpreted as constituting a part of the function of the “rotational stress determination unit”. The “motor control device” is interpreted as including a circuit on the control board 54 and a part of the vehicle control device.

（ｆ）上記実施形態では、ロータ３１の回転角θを時間微分した回転角速度ω及び回転角加速度αが回転評価量として用いられる。この場合、通常のモータ駆動制御でフィードバック制御に用いる回転角θの情報を有効に利用することができる。ただし、回転角速度ωや回転角加速度αと相関する量が回転評価量として用いられてもよい。例えば車両制御装置７１等からラック軸９５の移動速度や加速度等の情報が取得され、回転評価量に換算されてもよい。   (F) In the above embodiment, the rotational angular velocity ω and the rotational angular acceleration α obtained by differentiating the rotational angle θ of the rotor 31 with time are used as the rotation evaluation amounts. In this case, information on the rotation angle θ used for feedback control in normal motor drive control can be effectively used. However, an amount correlated with the rotation angular velocity ω or the rotation angular acceleration α may be used as the rotation evaluation amount. For example, information such as the moving speed and acceleration of the rack shaft 95 may be obtained from the vehicle control device 71 or the like, and may be converted into a rotation evaluation amount.

（ｇ）本発明のモータは、ＥＰＳ用の操舵アシストモータに限らず、負荷からトルクが逆入力される可能性のあるどのようなモータであってもよい。   (G) The motor of the present invention is not limited to the steering assist motor for EPS, but may be any motor in which torque may be reversely input from a load.

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。   As described above, the present invention is not limited to such an embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the spirit thereof.

１０（１０１、１０２） ・・・モータ、
２１ ・・・ステータ、 ３１ ・・・ロータ、
３３ ・・・励磁磁極、センサマグネット、
３５ ・・・シャフト、 ３７ ・・・ばね部材（摺動部）、
４５ ・・・センサマグネット、補助センサマグネット、
８５ ・・・ジョイント（回転伝達部）、
８５０・・・外輪（摺動部）、 ８６０・・・内輪（摺動部）、
８７０・・・ばね部材（摺動部）、
９５ ・・・ラック軸（負荷）。 10 (101, 102) ... motor,
21 ... stator, 31 ... rotor,
33 ... excitation pole, sensor magnet,
35 ... shaft, 37 ... spring member (sliding part),
45 ・ ・ ・ Sensor magnet, auxiliary sensor magnet,
85 ··· Joint (rotation transmitting unit)
850: outer ring (sliding part), 860: inner ring (sliding part),
870: spring member (sliding portion)
95 ... rack shaft (load).

Claims (10)

筒状のステータ（２１）と、
前記ステータの内側に回転可能に設けられ、励磁磁極（３３）が固定されたロータ（３１）と、
外部の負荷（９５）にトルクを出力し、且つ前記負荷からトルクが逆入力される可能性がある回転伝達部（８５）と、
前記回転伝達部と前記ロータとを連結するシャフト（３５）と、
前記ロータの前記励磁磁極の回転位置に応じた磁束を発生するセンサマグネット（３３、４５）と、
前記回転伝達部における前記負荷側と前記励磁磁極との間で摺動し、前記負荷から逆入力されるトルクの伝達を制限する摺動部（８７０、３７）と、
を備えるモータであって、
回転角速度、回転角加速度及びトルクの符号は回転方向又はトルクの印加方向に応じて定義されるものとし、前記摺動部が摺動開始する絶対値最小の回転角加速度（α0）が印加されたとき、前記センサマグネットに印加されるトルクの絶対値を｜Ｔｓ（α0）｜と表し、前記センサマグネットの前記励磁磁極に対する回動トルクの絶対値を｜Ｔｓ｜と表すと、｜Ｔｓ（α0）｜と｜Ｔｓ｜との間に、
｜Ｔｓ（α0）｜＜｜Ｔｓ｜
の関係が成立するモータ。 A tubular stator (21);
A rotor (31) rotatably provided inside the stator and having an excitation magnetic pole (33) fixed thereto;
A rotation transmission unit (85) that outputs a torque to an external load (95) and that may receive the torque in reverse from the load;
A shaft (35) connecting the rotation transmitting unit and the rotor;
A sensor magnet (33, 45) for generating a magnetic flux according to a rotation position of the excitation magnetic pole of the rotor;
A sliding portion (870, 37) that slides between the load side and the exciting magnetic pole in the rotation transmitting portion to limit transmission of torque reversely input from the load;
A motor comprising:
The signs of the rotational angular velocity, the rotational angular acceleration, and the torque are defined according to the rotational direction or the direction in which the torque is applied, and the absolute value of the rotational angular acceleration (α 0 ) at which the sliding portion starts sliding is applied. When the absolute value of the torque applied to the sensor magnet is expressed as | Ts (α 0 ) | and the absolute value of the rotation torque of the sensor magnet with respect to the excitation magnetic pole is expressed as | Ts |, | Ts ( α 0 ) | and | Ts |
| Ts (α 0 ) | <| Ts |
Motor that satisfies the relationship 前記回転伝達部は、前記シャフトの一端に固定された内輪（８６０）、前記内輪と径方向に対向する外輪（８５０）、及び、前記外輪と前記内輪との間に設けられ径方向の弾性力によりトルクを伝達可能であり、且つ前記負荷から逆入力されるトルクの絶対値が所定の限界値を超えたとき前記摺動部として機能するばね部材（８７０）を含み、
前記センサマグネット（４５）は、前記シャフトの他端に固定されている請求項１に記載のモータ。 The rotation transmitting portion includes an inner ring (860) fixed to one end of the shaft, an outer ring (850) radially opposed to the inner ring, and a radial elastic force provided between the outer ring and the inner ring. And a spring member (870) functioning as the sliding portion when the absolute value of the torque reversely input from the load exceeds a predetermined limit value, and
The motor according to claim 1, wherein the sensor magnet (45) is fixed to the other end of the shaft. 前記摺動部（３７）は、前記シャフトと前記ロータのロータコア（３２）との間に設けられ、
前記センサマグネット（３３）は、前記ロータに固定された前記励磁磁極そのものである請求項１に記載のモータ。 The sliding portion (37) is provided between the shaft and a rotor core (32) of the rotor,
The motor according to claim 1, wherein the sensor magnet (33) is the exciting magnetic pole itself fixed to the rotor. 前記センサマグネット（３３）とは別に、前記ロータの前記励磁磁極の回転位置を検出する磁束を発生する補助センサマグネット（４５）と、
前記センサマグネットが発生する磁束に基づき回転位置を検出する主角度センサ（５６）と、
前記補助センサマグネットが発生する磁束に基づき回転位置を検出する補助角度センサ（５５）と、
前記主角度センサの検出角度（θｍ）と前記補助角度センサの検出角度（θｓ）との差を所定の角度差閾値と比較判定する判定部（５７）と、
を備え、
前記摺動部が摺動開始する絶対値最小の回転角加速度（α0）が印加されたとき、前記補助センサマグネットに印加されるトルクの絶対値を｜Ｔｓ１（α0）｜と表し、前記補助センサマグネットの前記励磁磁極に対する回動トルクの絶対値を｜Ｔｓ１｜と表すと、｜Ｔｓ１（α0）｜と｜Ｔｓ１｜との間に、
｜Ｔｓ１（α0）｜≧｜Ｔｓ１｜
の関係が成立する請求項１または３に記載のモータ。 Apart from the sensor magnet (33), an auxiliary sensor magnet (45) for generating a magnetic flux for detecting the rotational position of the exciting magnetic pole of the rotor;
A main angle sensor (56) for detecting a rotational position based on a magnetic flux generated by the sensor magnet;
An auxiliary angle sensor (55) for detecting a rotational position based on a magnetic flux generated by the auxiliary sensor magnet;
A judging section (57) for judging a difference between a detection angle (θm) of the main angle sensor and a detection angle (θs) of the auxiliary angle sensor with a predetermined angle difference threshold value;
With
When the minimum rotation angular acceleration (α 0 ) at which the sliding portion starts sliding is applied, the absolute value of the torque applied to the auxiliary sensor magnet is expressed as | Ts1 (α 0 ) | Assuming that the absolute value of the rotation torque of the auxiliary sensor magnet with respect to the excitation magnetic pole is | Ts1 |, a value between | Ts1 (α 0 ) | and | Ts1 |
| Ts1 (α 0 ) | ≧ | Ts1 |
The motor according to claim 1 or 3, wherein the following relationship is established. ロータ（３１）に固定されたシャフト（３５）の回転により、負荷（９５）にトルクを出力する請求項１〜４のいずれか一項に記載のモータであって、当該モータの駆動を制御するモータ制御装置（６０）が一体に構成されており、
前記モータ制御装置は、
前記シャフトの回転又は前記負荷へのトルク伝達に関わる保護対象部材が前記負荷から逆入力されるトルクによって受ける回転ストレスに関し、
前記モータの回転角速度（ω）、回転角加速度（α）、又はそれらの相関量である回転評価量の絶対値が、通常の駆動制御によって実現される上限値を超える値に設定されるストレス閾値を超えたことに基づいて、前記回転ストレスが過大状態である回転ストレス異常を判定する回転ストレス判定部（６５）を備え、
前記ストレス閾値は、前記センサマグネットの前記励磁磁極に対する回動トルク（Ｔｓ）に対応する前記回転評価量の絶対値よりも小さい値に設定されるモータ。 The motor according to any one of claims 1 to 4, wherein torque is output to a load (95) by rotation of a shaft (35) fixed to the rotor (31), and the driving of the motor is controlled. A motor control device (60) is integrally formed,
The motor control device,
Rotational stress received by the rotation of the shaft or the member to be protected related to the transmission of torque to the load due to torque reversely input from the load,
A stress threshold value in which the absolute value of the rotational angular velocity (ω), the rotational angular acceleration (α), or the rotational evaluation amount, which is a correlation amount between the motors, is set to a value exceeding an upper limit value realized by normal drive control. A rotational stress determination unit (65) that determines a rotational stress abnormality in which the rotational stress is in an excessive state based on the rotation stress being exceeded,
The motor, wherein the stress threshold is set to a value smaller than an absolute value of the rotation evaluation amount corresponding to a rotation torque (Ts) of the sensor magnet with respect to the excitation magnetic pole. 前記モータ制御装置は、前記回転ストレス判定部により前記回転ストレス異常であると判定されたとき、その情報を外部に通知する請求項５に記載のモータ。   The motor according to claim 5, wherein the motor control device notifies the information to the outside when the rotational stress determination unit determines that the rotational stress is abnormal. 車両に搭載されるモータであって、
前記モータ制御装置の前記回転ストレス判定部は、前記回転ストレス異常の情報を、車内ＬＡＮを経由して車両制御装置（７１）に通信する請求項６に記載のモータ。 A motor mounted on a vehicle,
7. The motor according to claim 6, wherein the rotational stress determination unit of the motor control device communicates the information of the abnormal rotational stress to a vehicle control device via an in-vehicle LAN. 前記モータ制御装置の前記回転ストレス判定部は、前記回転評価量の絶対値が前記ストレス閾値を超えたとき、その値を内部の記憶装置（６６）に記憶する請求項５に記載のモータ。   The motor according to claim 5, wherein the rotation stress determination unit of the motor control device stores the value of the rotation evaluation amount in an internal storage device (66) when the absolute value of the rotation evaluation amount exceeds the stress threshold value. 前記記憶装置は、前記ストレス閾値を超えた前記回転評価量の絶対値の最大値のみを記憶する請求項８に記載のモータ。   9. The motor according to claim 8, wherein the storage device stores only the maximum value of the absolute value of the rotation evaluation amount that exceeds the stress threshold. 前記ストレス閾値は、短期閾値、及び、前記短期閾値より小さい値に設定される一つ以上の常用閾値を含む少なくとも二水準の値が設定され、
前記短期閾値は、前記摺動部の摺動トルクに対応する前記回転評価量の絶対値の１０５％以上、且つ、前記センサマグネットの前記励磁磁極に対する回動トルクに対応する前記回転評価量の絶対値の９５％以下に設定され、前記常用閾値は、前記摺動部の摺動トルクに対応する前記回転評価量の絶対値の９５％以下に設定され、
前記モータ制御装置の前記回転ストレス判定部は、
前記回転評価量の絶対値が前記短期閾値を１回超えたとき、短期ストレス異常であると判定し、
前記回転評価量の絶対値が前記常用閾値を超えたとき、前記回転評価量の絶対値に基づく換算値を算出し、当該換算値の積算値が判定閾値を超えたとき、積算ストレス異常であると判定する請求項５〜９のいずれか一項に記載のモータ。 The stress threshold is a short-term threshold, and at least two levels of values including one or more regular thresholds set to a value smaller than the short-term threshold are set,
The short-term threshold value is at least 105% of the absolute value of the rotation evaluation amount corresponding to the sliding torque of the sliding portion, and the absolute value of the rotation evaluation amount corresponding to the rotation torque of the sensor magnet with respect to the excitation magnetic pole. 95% of the absolute value of the rotation evaluation amount corresponding to the sliding torque of the sliding portion is set to 95% or less,
The rotational stress determination unit of the motor control device,
When the absolute value of the rotation evaluation amount exceeds the short-term threshold once, it is determined that the short-term stress abnormality,
When the absolute value of the rotation evaluation amount exceeds the regular threshold, a conversion value based on the absolute value of the rotation evaluation amount is calculated, and when the integrated value of the conversion value exceeds the determination threshold, it is an integrated stress abnormality. The motor according to any one of claims 5 to 9, which determines:
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