JP2004159462A - モータ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、モータ装置に関し、モータ電流の流通により発生する磁界に起因したレゾルバ出力の精度低下の防止を簡素な構成で実現することを目的とする。
【解決手段】モータ３４のステータ３６が有する巻線４４，４６，４８が施される各スロット４２をモータ軸中心を挟んで互いに対向させる。また、モータ３４の軸方向に隣接して配設されたレゾルバ５２のステータ５４が有する出力巻線６４，６６が施される各スロット６０をモータ軸中心を挟んで互いに対向させる。モータ３４のスロット４２に施す同相の巻線４４，４６，４８の巻線方向を、互いに対向するスロット４２間で互いに同一方向に設定し、また、レゾルバ５２のスロット６０に施す同一の出力巻線６４，６６の巻線方向を、互いに対向するスロット６０間で互いに反対方向に設定する。
【選択図】 図７
【解決手段】モータ３４のステータ３６が有する巻線４４，４６，４８が施される各スロット４２をモータ軸中心を挟んで互いに対向させる。また、モータ３４の軸方向に隣接して配設されたレゾルバ５２のステータ５４が有する出力巻線６４，６６が施される各スロット６０をモータ軸中心を挟んで互いに対向させる。モータ３４のスロット４２に施す同相の巻線４４，４６，４８の巻線方向を、互いに対向するスロット４２間で互いに同一方向に設定し、また、レゾルバ５２のスロット６０に施す同一の出力巻線６４，６６の巻線方向を、互いに対向するスロット６０間で互いに反対方向に設定する。
【選択図】 図７
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ装置に係り、特に、モータの回転角度位置を検出するためのレゾルバを備えるモータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、モータの回転角度位置検出のためにその回転角度位置に応じた信号を出力するレゾルバを搭載するモータ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。レゾルバは、モータの回転角度位置に応じた信号を出力する出力巻線を有している。モータの有する巻線に電流が流通すると、その電流に応じた磁界が発生し、モータを回転させる力が発生する。しかしながら、この際、モータに発生した磁界に起因してレゾルバの出力巻線に誘導電圧が生じ、レゾルバ出力の精度が低下する事態が生じ得る。
【０００３】
そこで、上記従来のモータ装置においては、モータとレゾルバとの間にモータで発生する電磁ノイズを低減する静電シールドが設けられている。このため、レゾルバ出力がモータで発生する磁界の影響を受けることがなく、その出力精度の低下を防止することが可能となっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１３６０５５公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の如く、レゾルバ出力の精度低下を防止するためにモータとレゾルバとの間に静電シールドを設けた構成では、その静電シールド分の部品点数が増加し、モータ装置全体が大型化すると共に、製造工数の増大が招来してしまう。この点、上記従来のモータ装置では、モータで発生する磁界に起因したレゾルバ出力の精度低下を簡素な構成で防止することは困難である。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で、モータ電流流通時に発生する磁界に起因したレゾルバ出力の精度低下を防止することが可能なモータ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、モータ軸中心を挟んで対向する一対のモータ用スロットに同相の巻線が施されたモータと、モータ軸中心を挟んで対向する一対のレゾルバ用スロットに同一の出力巻線が施され、前記モータの回転角度位置に応じた信号を該出力巻線を介して出力するレゾルバと、を備えるモータ装置であって、
前記一対のモータ用スロットに施された前記巻線および前記一対のレゾルバ用スロットに施された前記出力巻線のうちの一方の巻線方向が該一対のスロット間で互いに同一方向であり、かつ、他方の巻線方向が該一対のスロット間で互いに反対方向であるモータ装置により達成される。
【０００８】
本発明において、モータ軸中心を挟んで対向する一対のモータ用スロットに施された同相の巻線の巻線方向、及び、モータ軸中心を挟んで対向する一対のレゾルバ用スロットに施された同一の出力巻線の巻線方向は、一方がその一対のスロット間で互いに同一方向であり、かつ、他方がその一対のスロット間で互いに反対方向である。かかる構成においては、一のモータ用スロットの巻線の巻線方向とその近傍に位置するレゾルバ用スロットの出力巻線の巻線方向とが互いに同一方向である場合、それに対向するモータ用スロットの巻線の巻線方向とレゾルバ用スロットの出力巻線の巻線方向とは互いに反対方向となる。一方、一のモータ用スロットの巻線の巻線方向とその近傍に位置するレゾルバ用スロットの出力巻線の巻線方向とが反対方向である場合、それに対向するモータ用スロットの巻線の巻線方向とレゾルバ用スロットの出力巻線の巻線方向とは同一方向となる。また、一のモータ用スロットとその近傍に位置するレゾルバ用スロットとの相対位置関係と、それに対向するモータ用スロットとレゾルバ用スロットとの相対位置関係とは一致する。
【０００９】
従って、モータの巻線に電流が流れることにより磁界が発生した際にその磁束変化に起因してレゾルバの出力巻線に生ずる誘導電圧は、モータ軸中心を挟んで対向する一対のレゾルバ用スロットの出力巻線間でその大きさが一致し、向きが異なるものとなる。この場合、一対のレゾルバ用スロットの出力巻線で生ずる誘導電圧は互いに打ち消しあうので、発生磁界に起因したレゾルバ出力の精度低下は防止される。尚、この際、レゾルバ出力の精度低下の防止は、モータの巻線の巻線方向とレゾルバの出力巻線の巻線方向との設定のみの簡素な構成で実現される。
【００１０】
この場合、請求項２に記載する如く、請求項１記載のモータ装置において、前記一対のモータ用スロットに施された前記巻線の巻線方向が互いに同一方向であり、かつ、前記一対のレゾルバ用スロットに施された前記出力巻線が互いに反対方向であることとしてもよい。
【００１１】
また、請求項３に記載する如く、請求項１記載のモータ装置において、前記一対のモータ用スロットに施された前記巻線の巻線方向が互いに反対方向であり、かつ、前記一対のレゾルバ用スロットに施された前記出力巻線が互いに同一方向であることとしてもよい。
【００１２】
尚、請求項４に記載する如く、請求項１乃至３の何れか一項記載のモータ装置において、前記レゾルバは、前記モータに対して軸方向に並んで配設されていることとすれば、モータ電流流通時に発生する磁界に起因したレゾルバ出力の著しい精度低下を確実に防止することができる。
【００１３】
また、上記の目的は、請求項５に記載する如く、モータ軸中心を挟んで対向する一対のモータ用スロットに同相の巻線が施されたモータと、モータ軸中心を挟んで対向する一対のレゾルバ用スロットに同一の出力巻線が施され、前記モータの回転角度位置に応じた信号を該出力巻線を介して出力するレゾルバと、を備えるモータ装置であって、
前記一対のモータ用スロットの一方に施された前記巻線の巻線方向と該モータ用スロットに最も近接する前記レゾルバ用スロットに施された前記出力巻線の巻線方向とが互いに同一方向であり、かつ、該一対のモータ用スロットの他方に施された前記巻線の巻線方向と該モータ用スロットに最も近接する前記レゾルバ用スロットに施された前記出力巻線の巻線方向とが互いに反対方向であるモータ装置により達成される。
【００１４】
本発明において、一のモータ用スロットの巻線の巻線方向とそのモータ用スロットに最も近接するレゾルバ用スロットの出力巻線の巻線方向とは互いに同一方向であり、かつ、そのモータ用スロットに対向するモータ用スロットの巻線の巻線方向とそのモータ用スロットに最も近接するレゾルバ用スロットの出力巻線の巻線方向とは互いに反対方向である。従って、モータの巻線に電流が流れることにより磁界が発生した際にその磁束変化に起因してレゾルバの出力巻線に生ずる誘導電圧は、モータ軸中心を挟んで対向する一対のレゾルバ用スロットの出力巻線間でその大きさが一致し、向きが異なるものとなる。この場合、一対のレゾルバ用スロットの出力巻線で生ずる誘導電圧は互いに打ち消しあうので、発生磁界に起因したレゾルバ出力の精度低下は防止される。尚、この際、レゾルバ出力の精度低下の防止は、モータの巻線の巻線方向とレゾルバの出力巻線の巻線方向との設定のみの簡素な構成で実現される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例であるモータ装置２０を備えるシステムの構成図を示す。本実施例のシステムは、車両に搭載されるステアリング装置２２のシステムである。ステアリング装置２２は、運転者が車両を操舵させるために操作するステアリングホイール（図示せず）に接続するステアリングシャフト２４と、ステアリングシャフト２４に設けられたピニオン２６と、ピニオン２６に係合するラック２８と、を備えている。ラック２８の両端には、ボールジョイント、タイロッド、及びナックルアームを介して操舵用車輪（図示せず）が連結されている。
【００１６】
上記の構成において、ステアリングホイールが操作されると、それに伴ってピニオン２６が回転し、ラック２８が回転しながら車幅方向に沿って長手方向に変位する。ラック２８が車幅方向に沿って変位すると、タイロッド及びナックルアームが動作し、車輪が転舵される。すなわち、本実施例のステアリング装置は、ピニオン２６の回転運動をラック２８の長手方向の直進運動に変換することで、運転者によるステアリング操作により車輪を転舵させる。
【００１７】
ステアリング装置２２は、運転者によるステアリング操作の負担を軽減すべく、モータ装置２０を用いて運転者が車輪を転舵させる際に必要なトルクをアシストするパワーステアリング装置である。ステアリング装置２２は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）３０を備えている。ＥＣＵ３０には、操舵トルクセンサ３２が接続されている。操舵トルクセンサ３２は、ステアリングシャフト１２に設けられたトーションバーに配設されており、トーションバーのねじれ角に応じた信号を出力する。ＥＣＵ３０は、操舵トルクセンサ３２の出力信号に基づいて、車両運転者がステアリングシャフト２４を操舵する際の操舵トルクを検出する。
【００１８】
ステアリング装置２２は、また、ラック２８に係合する三相交流ブラシレスモータ（以下、単にモータと称す）３４からなるモータ装置２０を備えている。モータ３４は、ラック２８を覆う車体側のハウジングに固定されたモータステータ３６と、ラック２８に係合しそのラック２８を囲む筒状の部材であってハウジングにベアリングを介して回転可能に支持された非円形状のモータロータ３８と、を有している。モータロータ３８は、ラック２８が長手方向へ変位する際に生ずる回転に伴って回転する。モータロータ３８には、マグネットが取り付けられている。
【００１９】
図２は、図１に示すモータ３４を直線ＩＩＩ−ＩＩＩで切断した際におけるモータステータ３６の軸方向断面図を示す。モータステータ３６は、コアとコイルとを備えている。モータステータ３６のコアは、筒状のヨーク４０と、ヨーク４０の内周側からモータ軸中心（ラック２８の軸中心）側へ向けて延びるモータ用スロット４２と、により構成されている。モータ用スロット４２は、ヨーク４０の内周に例えば１８個設けられている。各モータ用スロット４２は、互いに同一形状を有しており、等角度間隔（具体的には、２０°間隔）で設けられていると共に、モータ軸中心を挟んで対向するモータ用スロット４２を有している。以下、モータ軸中心を挟んで対向するモータ用スロット４２を対角スロット４２´と称す。この点、本実施例においては、一のモータ用スロット４２及びその対角スロット４２´を一組とするモータ用スロット対が９組形成されている。
【００２０】
図３は、本実施例のモータ３４が有する巻線の結線図を示す。モータ３４は上記の如く三相交流ブラシレスモータであるので、モータステータ３６は、コイルとして、Ｕ相を構成する巻線４４、Ｖ相を構成する巻線４６、及びＷ相を構成する巻線４８を備えている。各相の巻線４４〜４８はそれぞれ、例えば６個のモータ用スロット４２（具体的には、３組のモータ用スロット対）に施されている。６個のモータ用スロット４２に施された同相の巻線４４〜４８は、巻線方向が互いに同一方向である４個の巻線４４〜４８と、巻線方向がかかる４個の巻線４４〜４８の巻線方向と反対方向である２個の巻線４４〜４８と、により構成されている。また、一のモータ用スロット４２及びその対角スロット４２´を一組としたモータ用スロット対には、巻線方向が互いに同一方向である同相の巻線４４〜４８が同じ巻数だけ巻かれている。
【００２１】
尚、図２及び図３には、同相の巻線４４〜４８のうち巻線方向が互いに同一方向である４個の巻線４４〜４８をＵ，Ｖ，Ｗで、また、巻線方向がそれら４個の巻線ものと異なる２個の巻線４４〜４８を−Ｕ（インバータＵ），−Ｖ，−Ｗで、それぞれ示していると共に、９組のモータ用スロット対の一方側のモータ用スロット４２に施された巻線４４〜４８を＊１（但し、＊＝Ｕ，Ｖ，Ｗ，−Ｕ，−Ｖ，−Ｗ）で、また、他方側のモータ用スロット４２に施された巻線４４〜４８を＊２で、それぞれ示している。
【００２２】
各相の巻線４４〜４８にはそれぞれ、ＥＣＵ３０が接続されている。ＥＣＵ３０は、操舵トルクセンサ３２による操舵トルクに基づいてラック２８に付与すべきアシストトルクを演算し、そのアシストトルクをラック２８に付与するのに必要なモータ３４を駆動するための目標アシスト電流量を演算する。ＥＣＵ３０は、バッテリを電源としてモータ３４の各相の巻線４４〜４８にそれぞれ電力を供給する駆動回路を有している。この駆動回路は、各相にそれぞれ対応して三対のパワースイッチング素子を有し、モータ３４の各相に目標アシスト電流が流れるように各パワースイッチング素子をＰＷＭ駆動することによりモータ３４の各相に電圧を印加する。
【００２３】
ＥＣＵ３０には、モータ３４の各相と駆動回路との間の各電流経路に対応して設けられた電流センサ（図示せず）が接続されている。各相の電流センサはそれぞれ、自己の電流経路を流れる電流に応じた信号を出力する。ＥＣＵ３０は、各電流センサの出力信号に基づいて各相にそれぞれ流れる電流を検出する。そして、ＥＣＵ３０は、モータ３４の各相に電力を供給する駆動回路を用いて、モータ３４の各相に流れる電流が目標アシスト電流に一致するようにモータ３４をフィードバック制御する。
【００２４】
ＥＣＵ３０には、また、モータ３４に対して軸方向に隣接して並んで配設された回転角センサ５０が接続されている。回転角センサ５０は、モータ３４の回転角度位置を検出するためのレゾルバ５２を備えており、モータロータ３８のモータステータ３６に対する回転角度位置に応じた信号を出力する。回転角センサ５０の出力信号は、ＥＣＵ３０に供給されている。ＥＣＵ３０は、回転角センサ５０の出力信号に基づいてモータ３４の回転角度位置を検出し、その回転角度位置に従った電流指令をモータ３４に対して行う。
【００２５】
上記の構成において、車両乗員によりステアリングホイールが操作された場合、ＥＣＵ３０は、その操舵トルクに応じたアシストトルクがラック１６に付与されるようにモータ３４を駆動する。この際、モータ２４の駆動は、操舵トルクが大きいほど大きなアシストトルクが発生するように行われる。ＥＣＵ３０からモータ３４に対して電流指令がなされると、各相の巻線４４〜４８に励磁電流が流通し、モータロータ３８を回転させる電磁力が発生する。電磁力の発生によりモータロータ３８が回転すると、ステアリング装置２２のラック２８が車幅方向に沿って長手方向に変位する。すなわち、ステアリング装置２２において、モータ３４は、その回転駆動によりラック２８を車幅方向に沿って変位させるトルクを発生する。従って、本実施例のステアリング装置２２によれば、モータ３４を用いて車両乗員によるステアリング操作の負担を軽減することができる。
【００２６】
図４は、図１に示す回転角センサ５０のレゾルバ５２を直線ＩＶ−ＩＶで切断した際におけるレゾルバステータの軸方向断面図を示す。レゾルバ５２は、ラック２８を覆う車体側のハウジングに固定されたレゾルバステータ５４と、ラック２８に係合しそのラック２８を囲む筒状の部材であってハウジングにベアリングを介して回転可能に支持された非円形状のレゾルバロータ５６と、を有している。レゾルバロータ５６は、ラックの回転に伴って回転する。
【００２７】
レゾルバステータ５４は、コアとコイルとを備えている。レゾルバステータ５４のコアは、筒状のヨーク５８と、ヨーク５８の内周側からモータ軸中心側へ向けて延びるレゾルバ用スロット６０と、により構成されている。レゾルバ用スロット６０は、ヨーク５８の内周側に例えば１６個又は１２個設けられている。尚、レゾルバ用スロット６０のスロット数が１６個である場合を図４（Ａ）に、また、そのスロット数が１２個である場合を図４（Ｂ）に、それぞれ示している。
【００２８】
各レゾルバ用スロット６０は、互いに同一形状を有しており、等角度間隔（具体的には、２２．５°間隔または３０°間隔）で設けられていると共に、モータ軸中心を挟んで対向するレゾルバ用スロット６０を有している。以下、モータ軸中心を挟んで対向するレゾルバ用スロット６０を対角スロット６０´と称す。この点、本実施例においては、一のレゾルバ用スロット６０及びその対角スロット６０´を一組（＃，＃´）とするレゾルバ用スロット対が８組（＃＊，＃＊´；＊＝１〜８）または６組（＃＊，＃＊´；＊＝１〜６）形成されている。
【００２９】
図５は、本実施例の回転角センサ５０が備えるレゾルバ５２の原理構成図を示す。また、図６は、本実施例のレゾルバ５２が有する巻線の巻線方向を表した図を示す。レゾルバ５２のレゾルバステータ５４は、コイルとして、一定周波数の励磁信号が印加される励磁巻線６２、並びに、励磁巻線６２へ印加された励磁信号とレゾルバロータ５６の回転角度位置とに応じた信号を発生する２つの出力巻線６４，６６を備えている。
【００３０】
レゾルバ５２は、ラック２８が一回転する過程においてｋ周期の信号、すなわち、３６０°／ｋごとに同一レベルの信号を出力するように構成されている。出力巻線６４，６６はそれぞれ、励磁巻線６２への励磁信号が極大，極小となるタイミングにおいて誘導電圧がレゾルバロータ５６の回転角度位置に応じて正弦波状または余弦波状に変化するように構成されており、互いに９０°だけ位相のずれた電流，電圧を出力する。以下、２つの出力巻線６４，６６のうち一方をｓｉｎ巻線６４と、他方をｃｏｓ巻線６６と、それぞれ称す。
【００３１】
ｓｉｎ巻線６４及びｃｏｓ巻線６６は共に、回転角センサ５０の出力として、ＥＣＵ３０に接続されている。ＥＣＵ３０は、レゾルバ５２のｓｉｎ巻線６４及びｃｏｓ巻線６６の双方から供給される各コイル信号をそれぞれ“０”からオフセットされた出力電圧に変換し、両出力電圧の関係に基づいて０°と３６０°／ｋとの範囲におけるレゾルバロータ５６、すなわち、モータ３４の回転角度位置を検出する。
【００３２】
図６は、本実施例のレゾルバ５２が有するｓｉｎ巻線６４及びｃｏｓ巻線６６の巻線方向を表した図を示す。励磁巻線６２、ｓｉｎ巻線６４、及びｃｏｓ巻線６６はそれぞれ、レゾルバステータ５４の有するレゾルバ用スロット６０のすべて（図４（Ａ）に示すレゾルバステータ５４では１６個，図４（Ｂ）に示すレゾルバステータ５４では１２個）又はその一部に施されている。尚、以下では、各巻線６２，６４，６６がすべてのレゾルバ用スロット６０に施されている場合について説明する。励磁巻線６２、ｓｉｎ巻線６４、及びｃｏｓ巻線６６は、図６に示す如く、レゾルバ用スロット６０に対して径方向に並んで配置されている。
【００３３】
図４（Ａ）及び（Ｂ）に示す如く、全ｓｉｎ巻線６４は、巻線方向が互いに同一方向である半数のｓｉｎ巻線６４と、巻線方向がかかる半数のｓｉｎ巻線６４の巻線方向と反対方向である半数のｓｉｎ巻線６４と、により構成されている。同様に、全ｃｏｓ巻線６６は、巻線方向が互いに同一方向である半数のｃｏｓ巻線６６と、巻線方向がかかる半数のｃｏｓ巻線６６の巻線方向と反対方向である半数のｃｏｓ巻線６６と、により構成されている。
【００３４】
また、一のレゾルバ用スロット６０及びその対角スロット６０´を一組としたレゾルバ用スロット対には、図６に示す如く、巻線方向が互いに反対方向であるｓｉｎ巻線６４が同じ巻数だけ巻かれていると共に、巻線方向が互いに反対方向であるｃｏｓ巻線６６が同じ巻数だけ巻かれている。尚、図４（Ａ）及び（Ｂ）には、ｓｉｎ巻線６４又はｃｏｓ巻線６６のうち巻線方向が互いに所定方向である半数の出力巻線６４，６６をＮで、また、巻線方向が上記所定方向とは異なる半数の出力巻線６４，６６をＳで、それぞれ示している。
【００３５】
ところで、モータ３４の回転角度位置を検出するための回転角センサ５０は、モータ３４に対して軸方向に隣接して並んで配設されている。このため、モータ３４の各相の巻線４４〜４８にラック２８にアシストトルクを付与するための電流が流通された際に生ずる磁界が、レゾルバ５２のステータ５４に作用することがある。かかる磁界がレゾルバステータ５４に作用すると、レゾルバステータ５４の出力巻線６４，６６にその磁束変化に起因した誘導電圧が生じ、励磁巻線６２へ印加された励磁信号とレゾルバロータ５６の回転角度位置とに応じたコイル信号が出力巻線６４，６６から出力されない不都合が生じ得る。
【００３６】
そこで、本実施例においては、かかる不都合を解決し、モータ３４で生ずる磁界がレゾルバ５２に作用する場合にもレゾルバ５２の出力巻線６４，６６から適正な信号を出力させることで、ＥＣＵ３０にモータ３４の回転角度位置を精度よく検出させる点に特徴を有している。以下、図７を参照して、本実施例の特徴部について説明する。尚、ｓｉｎ巻線６４の出力とｃｏｓ巻線６６の出力とは互いに９０°だけ位相がずれていることを除いて異なるところがないため、以下では、主にｓｉｎ巻線６４の出力について説明する。
【００３７】
図７は、本実施例のレゾルバ５２が有する出力巻線６４，６６に生ずる誘導電圧が相殺される状況を説明するための図を示す。本実施例において、モータ３４のモータステータ３６は、筒状のヨーク４０の内周に２０°ごとに設けられた同一形状のモータ用スロット４２を有し、モータ軸中心を挟んで互いに対向するモータ用スロット対を９組有している。各モータ用スロット対には、その対角スロット４２同士間で巻線方向が互いに同一方向でありかつ巻数が同じ同相の巻線４４〜４８が巻かれている。従って、モータ３４の巻線４４〜４８に電流が流れることにより発生する磁界は、一のモータ用スロット４２側とその対角スロット４２´側との間で同相電流の流通によりその大きさ及び向きが共に一致するものとなる。
【００３８】
一方、レゾルバ５２のレゾルバステータ５４は、筒状のヨーク５８の内周に２２．５°又は３０°ごとに設けられた同一形状のレゾルバ用スロット６０を有し、モータ軸中心を挟んで互いに対向するレゾルバ用スロット対を８組又は６組有している。各レゾルバ用スロット対には、その対角スロット６０同士間で巻線方向が互いに反対方向であるｓｉｎ巻線６４が巻かれていると共に、その対角スロット６０同士間で巻線方向が互いに反対方向であるｃｏｓ巻線６６が巻かれている。
【００３９】
かかる構成においては、モータ用スロット４２に施された巻線４４〜４８の巻線方向とレゾルバ用スロット６０に施されたｓｉｎ巻線６４の巻線方向とが互いに同一方向（例えば右巻き方向）である場合、そのモータ用スロット４２に対する対角スロット４２´に施された巻線４４〜４８の巻線方向（右巻き方向）と、その対角スロット４２´に対して上記のモータ用スロット４２とレゾルバ用スロット６０との相対位置関係と同一の相対位置関係にあるレゾルバ用スロット６０、すなわち、その対角スロット６０´に施されたｓｉｎ巻線６４の巻線方向（左巻き方向）とが互いに反対方向となる。
【００４０】
逆に、モータ用スロット４２の巻線４４〜４８の巻線方向とレゾルバ用スロット６０のｓｉｎ巻線６４の巻線方向とが互いに反対方向である場合、その対角スロット４２´の巻線４４〜４８の巻線方向と、その対角スロット４２´に対して上記のモータ用スロット４２とレゾルバ用スロット６０との相対位置関係と同一の相対位置関係にあるレゾルバ用スロット６０、すなわち、その対角スロット６０´のｓｉｎ巻線６４の巻線方向とが互いに同一方向となる。
【００４１】
特に、モータ用スロット４２に施された巻線４４〜４８の巻線方向とそのモータ用スロット４２に最も近接するレゾルバ用スロット６０に施されたｓｉｎ巻線６４の巻線方向とが互いに同一方向である場合、そのモータ用スロット４２に対する対角スロット４２´に施された巻線４４〜４８の巻線方向と、その対角スロット４２´に最も近接するレゾルバ用スロット６０、すなわち、上記のモータ用スロット４２に最も近接するレゾルバ用スロット６０に対する対角スロット６０´に施されたｓｉｎ巻線６６の巻線方向とが互いに反対方向となる。逆に、モータ用スロット４２の巻線４４〜４８の巻線方向とそのモータ用スロット４２に最も近接するレゾルバ用スロット６０のｓｉｎ巻線６４の巻線方向とが互いに反対方向である場合、その対角スロット４２´の巻線４４〜４８の巻線方向とその対角スロット６０´のｓｉｎ巻線６４の巻線方向とが互いに同一方向となる。
【００４２】
このように、本実施例において、モータ３４の巻線４４〜４８に電流が流れることにより発生する磁界は、一のモータ用スロット４２側とその対角スロット４２´側との間でその大きさ及び向きが共に一致するものとなる一方、レゾルバ用スロット対においてｓｉｎ巻線６４の巻線方向が互いに反対方向である。このため、モータ３４における磁束変化に起因してレゾルバ５２のｓｉｎ巻線６４に生ずる誘導電圧は、図７に示す如く、一のレゾルバ用スロット６０側とその対角スロット６０´側との間でその向きが異なるものとなる。また、同様に、モータ３４における磁束変化に起因してレゾルバ５２のｃｏｓ巻線６６に生ずる誘導電圧も、一のレゾルバ用スロット６０側とその対角スロット６０´側との間でその向きが異なるものとなる。
【００４３】
また、各レゾルバ用スロット対には、その対角スロット６０同士間で巻数が同じｓｉｎ巻線６４が巻かれていると共に、その対角スロット６０同士間で巻数が同じｃｏｓ巻線６６が巻かれている。上記の如く、モータ３４の巻線４４〜４８に電流が流れることにより発生する磁界の大きさ及び向きは共に、一のモータ用スロット４２側とその対角スロット４２´側との間で一致する。このため、モータ３４の磁束変化に起因してレゾルバ５２のｓｉｎ巻線６４に生ずる誘導電圧の大きさは、図７に示す如く、一のレゾルバ用スロット６０側とその対角スロット６０´側との間で一致し、また、ｃｏｓ巻線６６に生ずる誘導電圧の大きさは、一のレゾルバ用スロット６０側とその対角スロット６０´側との間で一致する（Ｖ＝Ｖ´＝−Ｎ・ｄΦ／ｄｔ；但し、Ｖ，Ｖ´は誘導電圧であり、Ｎはｓｉｎ巻線６４，ｃｏｓ巻線６６の巻数であり、また、Φは磁束である。）。
【００４４】
従って、モータ３４の磁束変化に起因してレゾルバ５２の出力巻線６４，６６に生ずる誘導電圧は、モータ軸中心を挟んで互いに対抗するレゾルバ用スロット対でその大きさが一致しかつその向きが異なるものとなるので、一のレゾルバ用スロット６０の出力巻線６４，６６で生ずる誘導電圧とその対角スロット６０´の出力巻線６４，６６で生ずる誘導電圧とは互いに打ち消しあう。この場合には、モータ３４で生ずる磁界がレゾルバ５２に作用しても、レゾルバ５２の出力巻線６４，６６からそのモータ磁界の影響を受けない適正なコイル信号が出力されるので、モータ３４で生ずる磁界に起因したレゾルバ出力の精度低下は防止される。
【００４５】
尚、本実施例の構成においては、レゾルバ出力の精度低下を防止するうえで、例えばモータ３４とレゾルバ５２との間にモータで発生する電磁ノイズを低減する静電シールド等の部材を設けることは不要であり、その精度低下の防止はモータ３４の巻線４４〜４８の巻線方向とレゾルバ５２の出力巻線６４，６６の巻線方向とを適当に設定するのみで実現される。従って、本実施例によれば、モータ３４で生ずる磁界に起因したレゾルバ出力の精度低下の防止を、装置の大型化を招くことなく簡素な構成で実現することができる。
【００４６】
このため、本実施例のモータ装置２０によれば、モータ３４で発生する磁界の影響を受けることなくモータ３４の回転角度位置を精度よく検出することができ、これにより、モータ３４のフィードバック制御を適切に行うことが可能となっている。
【００４７】
次に、上記図１と共に、図８乃至図１０を参照して、本発明の第２実施例について説明する。尚、以下では、上記第１実施例における構成部分と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
上記した第１実施例では、各モータ用スロット対に巻かれた同相の巻線４４〜４８の巻線方向がその対角スロット４２同士間で互いに同一方向であり、かつ、各レゾルバ用スロット対に巻かれたｓｉｎ巻線６４の巻線方向およびｃｏｓ巻線６６の巻線方向が共にその対角スロット６０同士間で互いに反対方向であることとしている。
【００４９】
これに対して、本実施例においては、各モータ用スロット対に巻かれた同相の巻線の巻線方向がその対角スロット同士間で互いに反対方向であり、かつ、各レゾルバ用スロット対に巻かれたｓｉｎ巻線６４の巻線方向およびｃｏｓ巻線６６の巻線方向が共にその対角スロット同士間で互いに同一方向であることとしている。
【００５０】
図８は、本実施例のモータ３４をモータ軸に垂直に切断した際のモータステータ３６の軸方向断面図を示す。本実施例において、モータステータ３６のコアは、筒状のヨーク４０と、ヨーク４０の内周側からモータ軸中心側へ向けて延びるモータ用スロット１００と、により構成されている。モータ用スロット１００は、ヨーク４０の内周に例えば１２個設けられている。各モータ用スロット１００は、互いに同一形状を有しており、等角度間隔（具体的には、３０°間隔）で設けられていると共に、モータ軸中心を挟んで対向する対角スロット１００´を有している。この点、本実施例においては、一のモータ用スロット１００とその対角スロット１００´とを一組とするモータ用スロット対が６組形成されている。
【００５１】
図９は、本実施例のモータ３４が有する巻線の結線図を示す。本実施例において、モータステータ３６は、コイルとして、Ｕ相を構成する巻線１０４、Ｖ相を構成する巻線１０２、及びＷ相を構成する巻線１０６を備えている。各相の巻線１０２〜１０６はそれぞれ、例えば４個のモータ用スロット１００（具体的には、２組のモータ用スロット対）に施されている。４個のモータ用スロット１００に施された同相の巻線１０２〜１０６は、巻線方向が互いに同一である２個の巻線１０２〜１０６と、巻線方向がかかる２個の巻線１０２〜１０６の巻線方向と反対方向である２個の巻線１０２〜１０６と、により構成されている。また、一のモータ用スロット１００及びその対角スロット１００´を一組としたモータ用スロット対には、巻線方向が互いに反対方向である同相の巻線１０２〜１０６が同じ巻数だけ巻かれている。
【００５２】
尚、図８及び図９には、同相の巻線１０２〜１０６のうち巻線方向が互いに同一方向である２個の巻線１０２〜１０６をＵ，Ｖ，Ｗで、また、巻線方向がそれら２個の巻線ものと異なる２個の巻線１０２〜１０６を−Ｕ，−Ｖ，−Ｗで、それぞれ示していると共に、６組のモータ用スロット対の一方側のモータ用スロット１００に施された巻線１０２〜１０６を＊１で、また、他方側のモータ用スロット１００に施された巻線１０２〜１０６を＊２で、それぞれ示している。
【００５３】
各相の巻線１０２〜１０６にはそれぞれ、ＥＣＵ３０が接続されている。ＥＣＵ３０の駆動回路は、バッテリを電源としてモータ３４の各相の巻線１０２〜１０６にそれぞれ電力を供給する。
【００５４】
図１０は、本実施例のモータ３４をモータ軸に垂直に切断した際のレゾルバステータの軸方向断面図を示す。本実施例において、回転角センサ５０のレゾルバ５２は、ラック２８を覆う車体側のハウジングに固定されたレゾルバステータ１１０と、ラック２８に係合しそのラック２８を囲む筒状の部材であってハウジングにベアリングを介して回転可能に支持された非円形状のレゾルバロータ５６と、を有している。
【００５５】
レゾルバステータ１１０のコアは、筒状のヨーク１１２と、ヨーク１１２の内周側からモータ軸中心側へ向けて延びるレゾルバ用スロット１１４と、により構成されている。レゾルバ用スロット１１４は、ヨーク１１２の内周側に例えば１２個又は１０個設けられている。尚、レゾルバ用スロット１１４のスロット数が１２個である場合を図１０（Ａ）に、また、そのスロット数が１０個である場合を図１０（Ｂ）に、それぞれ示している。
【００５６】
各レゾルバ用スロット１１４は、互いに同一形状を有しており、等角度間隔（具体的には、３０°間隔または３６°間隔）で設けられていると共に、モータ軸中心を挟んで対向する対角スロット１１４´を有している。この点、本実施例においては、一のレゾルバ用スロット１１４とその対角スロット１１４´とを一組とするレゾルバ用スロット対が６組又は５組形成されている。
【００５７】
また、レゾルバステータ１１０は、コイルとして、レゾルバステータ５４と同様に、励磁巻線６２および２つの出力巻線６４、６６を備えている。本実施例において、励磁巻線６２、ｓｉｎ巻線６４、及びｃｏｓ巻線６６はそれぞれ、レゾルバステータ１１０の有するレゾルバ用スロット１１４のすべて（図１０（Ａ）に示すレゾルバステータ１１０では１２個，図１０（Ｂ）に示すレゾルバステータ１１０では１０個）又はその一部に施されている。尚、以下では、各巻線６２，６４，６６がすべてのレゾルバ用スロット１１４に施されている場合について説明する。励磁巻線６２、ｓｉｎ巻線６４、及びｃｏｓ巻線６６は、レゾルバ用スロット１１４に対して径方向に並んで配置されている。
【００５８】
図１０（Ａ）に示す構成では、全ｓｉｎ巻線６４は、巻線方向が互いに同一方向である半数のｓｉｎ巻線６４と、巻線方向がかかる半数のｓｉｎ巻線６４の巻線方向と反対方向である半数のｓｉｎ巻線６４と、により構成されており、同様に、全ｃｏｓ巻線６６は、巻線方向が互いに同一方向である半数のｃｏｓ巻線６６と、巻線方向がかかる半数のｃｏｓ巻線６６の巻線方向と反対方向である半数のｃｏｓ巻線６６と、により構成されている。また、図１０（Ｂ）に示す構成では、全ｓｉｎ巻線６４は、巻線方向が互いに同一方向である６個のｓｉｎ巻線６４と、巻線方向がかかる６個のｓｉｎ巻線６４の巻線方向と反対方向である４個のｓｉｎ巻線６４と、により構成されている。同様に、全ｃｏｓ巻線６６は、巻線方向が互いに同一方向である６個のｃｏｓ巻線６６と、巻線方向がかかる６個のｃｏｓ巻線６６の巻線方向と反対方向である４個のｃｏｓ巻線６６と、により構成されている。
【００５９】
また、一のレゾルバ用スロット１１４及びその対角スロット１１４´を一組としたレゾルバ用スロット対には、巻線方向が互いに同一方向であるｓｉｎ巻線６４が同じ巻数だけ巻かれていると共に、巻線方向が互いに同一方向であるｃｏｓ巻線６６が同じ巻数だけ巻かれている。
【００６０】
本実施例において、モータ３４のモータステータ３６は、筒状のヨーク４０の内周に３０°ごとに設けられた同一形状のモータ用スロット１００を有し、モータ軸中心を挟んで互いに対向するモータ用スロット対を６組有している。各モータ用スロット対には、その対角スロット同士間で巻線方向が互いに反対方向でありかつ巻数が同じ同相の巻線１０２〜１０６が巻かれている。従って、モータ３４の巻線１０２〜１０６に電流が流れることにより発生する磁界は、一のモータ用スロット１００側とその対角スロット１００´側との間で同相電流の流通によりその大きさ及び向きが共に一致するものとなる。
【００６１】
一方、レゾルバ５２のレゾルバステータ１１０は、筒状のヨーク１１２の内周に３０°又は３６°ごとに設けられた同一形状のレゾルバ用スロット１１４を有し、モータ軸中心を挟んで互いに対向するレゾルバ用スロット対を６組又は５組有している。各レゾルバ用スロット対には、その対角スロット１１４同士間で巻線方向が互いに同一方向であるｓｉｎ巻線６４が巻かれていると共に、その対角スロット１１４同士間で巻線方向が互いに同一方向であるｃｏｓ巻線６６が巻かれている。
【００６２】
かかる構成においても、上記第１実施例の構成と同様に、モータ用スロット１００に施された巻線１０２〜１０６の巻線方向とレゾルバ用スロット１１４に施されたｓｉｎ巻線６４の巻線方向とが互いに同一方向であれば、そのモータ用スロット１００に対する対角スロット１００´に施された巻線４４〜４８の巻線方向と、その対角スロット１００´に対して上記のモータ用スロット１００とレゾルバ用スロット１１４との相対位置関係と同一の相対位置関係にあるレゾルバ用スロット１１４、すなわち、その対角スロット１１４´に施されたｓｉｎ巻線６４の巻線方向とが互いに反対方向となる。
【００６３】
逆に、モータ用スロット１００の巻線１０２〜１０６の巻線方向とレゾルバ用スロット１１４のｓｉｎ巻線６４の巻線方向とが互いに反対方向である場合、その対角スロット１００´の巻線１０２〜１０６の巻線方向と、その対角スロット１００´に対して上記のモータ用スロット１００とレゾルバ用スロット１１４との相対位置関係と同一の相対位置関係にあるレゾルバ用スロット１１４、すなわち、その対角スロット１１４´のｓｉｎ巻線６４の巻線方向とが互いに同一方向となる。
【００６４】
このように、本実施例において、レゾルバ用スロット対においてｓｉｎ巻線６４の巻線方向は互いに同一方向である一方、モータ３４の巻線１０２〜１０６に電流が流れることにより発生する磁界は、一のモータ用スロット１００側とその対角スロット１００´側との間でその大きさが一致するがその向きが異なるものとなる。このため、モータ３４における磁束変化に起因してレゾルバ５２のｓｉｎ巻線６４に生ずる誘導電圧の向きは、一のレゾルバ用スロット１１４側とその対角スロット１１４´側との間で異なる。また、同様に、モータ３４における磁束変化に起因してレゾルバ５２のｃｏｓ巻線６６に生ずる誘導電圧の向きも、一のレゾルバ用スロット１１４側とその対角スロット１１４´側との間で異なる。
【００６５】
また、各レゾルバ用スロット対には、その対角スロット１１４同士間で巻数が同じｓｉｎ巻線６４が巻かれていると共に、その対角スロット６０同士間で巻数が同じｃｏｓ巻線６６が巻かれている。このため、モータ３４の磁束変化に起因してレゾルバ５２のｓｉｎ巻線６４に生ずる誘導電圧の大きさ、及び、ｃｏｓ巻線６６に生ずる誘導電圧の大きさは共に、一のレゾルバ用スロット１１４側とその対角スロット１１４´側との間で一致する。
【００６６】
従って、モータ３４の磁束変化に起因してレゾルバ５２の出力巻線６４，６６に生ずる誘導電圧は、レゾルバ用スロット対でその大きさが一致しかつその向きが異なるため、一のレゾルバ用スロット１１４におけるものとその対角スロット１１４´におけるものとで互いに打ち消しあう。このため、本実施例においても、上記第１実施例と同様に、モータ３４で生ずる磁界に起因したレゾルバ出力の精度低下を防止することができ、これにより、上記第１実施例の構成と同様の効果を得ることが可能となっている。
【００６７】
ところで、上記第１の実施例においては、モータ用スロット４２を１８個設け、レゾルバ用スロット６０を１６個又は１２個設けることとし、また、第２の実施例においては、モータ用スロット１００を１２個設け、レゾルバ用スロット１１４を１２個又は１０個設けることとしているが、モータ用スロットの個数とレゾルバ用スロットの個数とを共に偶数にすれば互いに同数にすることとしても異なる数にすることとしてもよい。
【００６８】
また、上記第１及び第２の実施例においては、モータ３４を三相モータとしているが、三相以外の複数相や単相のモータとしてもよい。
【００６９】
また、上記第１及び第２の実施例においては、モータ装置２０が車両のステアリング装置に搭載されているが、回転角センサとしてレゾルバを備えるものであれば、他のシステムに搭載したモータ装置に適用することとしてもよい。
【００７０】
更に、上記第１及び第２の実施例においては、各レゾルバ用スロット対に巻かれるｓｉｎ巻線６４の巻数を互いに同一とし、また、ｃｏｓ巻線６６の巻数を互いに同一とするものとしているが、必ずしも同一とする必要はなく、多少だけ異ならせることとしてもよい。この場合には、モータ３４の磁束変化に起因してレゾルバ５２の出力巻線６４，６６に生ずる誘導電圧の大きさがレゾルバ用スロット対で互いに一致しないものとなるが、その向きは依然として反対方向であるので、出力巻線６４，６６からのコイル信号が受けるモータ磁界の影響を軽減することが可能となり、レゾルバ出力の精度低下を抑制することが可能となる。
【００７１】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１乃至５記載の発明によれば、モータ電流の流通により発生する磁界に起因したレゾルバ出力の精度低下の防止を簡素な構成で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるモータ装置を備えるシステムの構成図である。
【図２】図１に示すモータを直線ＩＩＩ−ＩＩＩで切断した際におけるモータステータの軸方向断面図である。
【図３】本実施例のモータが有する巻線の結線図である。
【図４】図１に示すレゾルバを直線ＩＶ−ＩＶで切断した際におけるレゾルバステータの軸方向断面図である。
【図５】本実施例のモータ装置が備えるレゾルバの原理構成図である。
【図６】本実施例のレゾルバが有する巻線の巻線方向を表した図である。
【図７】本実施例のレゾルバが有する出力巻線に生ずる誘導電圧が相殺される状況を説明するための図である。
【図８】本発明の第２実施例であるモータ装置が有するモータステータの軸方向断面図である。
【図９】本実施例のモータが有する巻線の結線図である。
【図１０】本実施例のモータ装置が有するレゾルバステータの軸方向断面図である。
【符号の説明】
２０ モータ装置
３０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３４ モータ
３６ モータステータ
４２，１００ モータ用スロット
４４〜４８，１０２〜１０６ 巻線
５０ 回転角センサ
５２ レゾルバ
５４，１１０ レゾルバステータ
６０，１１４ レゾルバ用スロット
６４ ｓｉｎ巻線（出力巻線）
６６ ｃｏｓ巻線（出力巻線）
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ装置に係り、特に、モータの回転角度位置を検出するためのレゾルバを備えるモータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、モータの回転角度位置検出のためにその回転角度位置に応じた信号を出力するレゾルバを搭載するモータ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。レゾルバは、モータの回転角度位置に応じた信号を出力する出力巻線を有している。モータの有する巻線に電流が流通すると、その電流に応じた磁界が発生し、モータを回転させる力が発生する。しかしながら、この際、モータに発生した磁界に起因してレゾルバの出力巻線に誘導電圧が生じ、レゾルバ出力の精度が低下する事態が生じ得る。
【０００３】
そこで、上記従来のモータ装置においては、モータとレゾルバとの間にモータで発生する電磁ノイズを低減する静電シールドが設けられている。このため、レゾルバ出力がモータで発生する磁界の影響を受けることがなく、その出力精度の低下を防止することが可能となっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１３６０５５公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の如く、レゾルバ出力の精度低下を防止するためにモータとレゾルバとの間に静電シールドを設けた構成では、その静電シールド分の部品点数が増加し、モータ装置全体が大型化すると共に、製造工数の増大が招来してしまう。この点、上記従来のモータ装置では、モータで発生する磁界に起因したレゾルバ出力の精度低下を簡素な構成で防止することは困難である。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で、モータ電流流通時に発生する磁界に起因したレゾルバ出力の精度低下を防止することが可能なモータ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、モータ軸中心を挟んで対向する一対のモータ用スロットに同相の巻線が施されたモータと、モータ軸中心を挟んで対向する一対のレゾルバ用スロットに同一の出力巻線が施され、前記モータの回転角度位置に応じた信号を該出力巻線を介して出力するレゾルバと、を備えるモータ装置であって、
前記一対のモータ用スロットに施された前記巻線および前記一対のレゾルバ用スロットに施された前記出力巻線のうちの一方の巻線方向が該一対のスロット間で互いに同一方向であり、かつ、他方の巻線方向が該一対のスロット間で互いに反対方向であるモータ装置により達成される。
【０００８】
本発明において、モータ軸中心を挟んで対向する一対のモータ用スロットに施された同相の巻線の巻線方向、及び、モータ軸中心を挟んで対向する一対のレゾルバ用スロットに施された同一の出力巻線の巻線方向は、一方がその一対のスロット間で互いに同一方向であり、かつ、他方がその一対のスロット間で互いに反対方向である。かかる構成においては、一のモータ用スロットの巻線の巻線方向とその近傍に位置するレゾルバ用スロットの出力巻線の巻線方向とが互いに同一方向である場合、それに対向するモータ用スロットの巻線の巻線方向とレゾルバ用スロットの出力巻線の巻線方向とは互いに反対方向となる。一方、一のモータ用スロットの巻線の巻線方向とその近傍に位置するレゾルバ用スロットの出力巻線の巻線方向とが反対方向である場合、それに対向するモータ用スロットの巻線の巻線方向とレゾルバ用スロットの出力巻線の巻線方向とは同一方向となる。また、一のモータ用スロットとその近傍に位置するレゾルバ用スロットとの相対位置関係と、それに対向するモータ用スロットとレゾルバ用スロットとの相対位置関係とは一致する。
【０００９】
従って、モータの巻線に電流が流れることにより磁界が発生した際にその磁束変化に起因してレゾルバの出力巻線に生ずる誘導電圧は、モータ軸中心を挟んで対向する一対のレゾルバ用スロットの出力巻線間でその大きさが一致し、向きが異なるものとなる。この場合、一対のレゾルバ用スロットの出力巻線で生ずる誘導電圧は互いに打ち消しあうので、発生磁界に起因したレゾルバ出力の精度低下は防止される。尚、この際、レゾルバ出力の精度低下の防止は、モータの巻線の巻線方向とレゾルバの出力巻線の巻線方向との設定のみの簡素な構成で実現される。
【００１０】
この場合、請求項２に記載する如く、請求項１記載のモータ装置において、前記一対のモータ用スロットに施された前記巻線の巻線方向が互いに同一方向であり、かつ、前記一対のレゾルバ用スロットに施された前記出力巻線が互いに反対方向であることとしてもよい。
【００１１】
また、請求項３に記載する如く、請求項１記載のモータ装置において、前記一対のモータ用スロットに施された前記巻線の巻線方向が互いに反対方向であり、かつ、前記一対のレゾルバ用スロットに施された前記出力巻線が互いに同一方向であることとしてもよい。
【００１２】
尚、請求項４に記載する如く、請求項１乃至３の何れか一項記載のモータ装置において、前記レゾルバは、前記モータに対して軸方向に並んで配設されていることとすれば、モータ電流流通時に発生する磁界に起因したレゾルバ出力の著しい精度低下を確実に防止することができる。
【００１３】
また、上記の目的は、請求項５に記載する如く、モータ軸中心を挟んで対向する一対のモータ用スロットに同相の巻線が施されたモータと、モータ軸中心を挟んで対向する一対のレゾルバ用スロットに同一の出力巻線が施され、前記モータの回転角度位置に応じた信号を該出力巻線を介して出力するレゾルバと、を備えるモータ装置であって、
前記一対のモータ用スロットの一方に施された前記巻線の巻線方向と該モータ用スロットに最も近接する前記レゾルバ用スロットに施された前記出力巻線の巻線方向とが互いに同一方向であり、かつ、該一対のモータ用スロットの他方に施された前記巻線の巻線方向と該モータ用スロットに最も近接する前記レゾルバ用スロットに施された前記出力巻線の巻線方向とが互いに反対方向であるモータ装置により達成される。
【００１４】
本発明において、一のモータ用スロットの巻線の巻線方向とそのモータ用スロットに最も近接するレゾルバ用スロットの出力巻線の巻線方向とは互いに同一方向であり、かつ、そのモータ用スロットに対向するモータ用スロットの巻線の巻線方向とそのモータ用スロットに最も近接するレゾルバ用スロットの出力巻線の巻線方向とは互いに反対方向である。従って、モータの巻線に電流が流れることにより磁界が発生した際にその磁束変化に起因してレゾルバの出力巻線に生ずる誘導電圧は、モータ軸中心を挟んで対向する一対のレゾルバ用スロットの出力巻線間でその大きさが一致し、向きが異なるものとなる。この場合、一対のレゾルバ用スロットの出力巻線で生ずる誘導電圧は互いに打ち消しあうので、発生磁界に起因したレゾルバ出力の精度低下は防止される。尚、この際、レゾルバ出力の精度低下の防止は、モータの巻線の巻線方向とレゾルバの出力巻線の巻線方向との設定のみの簡素な構成で実現される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例であるモータ装置２０を備えるシステムの構成図を示す。本実施例のシステムは、車両に搭載されるステアリング装置２２のシステムである。ステアリング装置２２は、運転者が車両を操舵させるために操作するステアリングホイール（図示せず）に接続するステアリングシャフト２４と、ステアリングシャフト２４に設けられたピニオン２６と、ピニオン２６に係合するラック２８と、を備えている。ラック２８の両端には、ボールジョイント、タイロッド、及びナックルアームを介して操舵用車輪（図示せず）が連結されている。
【００１６】
上記の構成において、ステアリングホイールが操作されると、それに伴ってピニオン２６が回転し、ラック２８が回転しながら車幅方向に沿って長手方向に変位する。ラック２８が車幅方向に沿って変位すると、タイロッド及びナックルアームが動作し、車輪が転舵される。すなわち、本実施例のステアリング装置は、ピニオン２６の回転運動をラック２８の長手方向の直進運動に変換することで、運転者によるステアリング操作により車輪を転舵させる。
【００１７】
ステアリング装置２２は、運転者によるステアリング操作の負担を軽減すべく、モータ装置２０を用いて運転者が車輪を転舵させる際に必要なトルクをアシストするパワーステアリング装置である。ステアリング装置２２は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）３０を備えている。ＥＣＵ３０には、操舵トルクセンサ３２が接続されている。操舵トルクセンサ３２は、ステアリングシャフト１２に設けられたトーションバーに配設されており、トーションバーのねじれ角に応じた信号を出力する。ＥＣＵ３０は、操舵トルクセンサ３２の出力信号に基づいて、車両運転者がステアリングシャフト２４を操舵する際の操舵トルクを検出する。
【００１８】
ステアリング装置２２は、また、ラック２８に係合する三相交流ブラシレスモータ（以下、単にモータと称す）３４からなるモータ装置２０を備えている。モータ３４は、ラック２８を覆う車体側のハウジングに固定されたモータステータ３６と、ラック２８に係合しそのラック２８を囲む筒状の部材であってハウジングにベアリングを介して回転可能に支持された非円形状のモータロータ３８と、を有している。モータロータ３８は、ラック２８が長手方向へ変位する際に生ずる回転に伴って回転する。モータロータ３８には、マグネットが取り付けられている。
【００１９】
図２は、図１に示すモータ３４を直線ＩＩＩ−ＩＩＩで切断した際におけるモータステータ３６の軸方向断面図を示す。モータステータ３６は、コアとコイルとを備えている。モータステータ３６のコアは、筒状のヨーク４０と、ヨーク４０の内周側からモータ軸中心（ラック２８の軸中心）側へ向けて延びるモータ用スロット４２と、により構成されている。モータ用スロット４２は、ヨーク４０の内周に例えば１８個設けられている。各モータ用スロット４２は、互いに同一形状を有しており、等角度間隔（具体的には、２０°間隔）で設けられていると共に、モータ軸中心を挟んで対向するモータ用スロット４２を有している。以下、モータ軸中心を挟んで対向するモータ用スロット４２を対角スロット４２´と称す。この点、本実施例においては、一のモータ用スロット４２及びその対角スロット４２´を一組とするモータ用スロット対が９組形成されている。
【００２０】
図３は、本実施例のモータ３４が有する巻線の結線図を示す。モータ３４は上記の如く三相交流ブラシレスモータであるので、モータステータ３６は、コイルとして、Ｕ相を構成する巻線４４、Ｖ相を構成する巻線４６、及びＷ相を構成する巻線４８を備えている。各相の巻線４４〜４８はそれぞれ、例えば６個のモータ用スロット４２（具体的には、３組のモータ用スロット対）に施されている。６個のモータ用スロット４２に施された同相の巻線４４〜４８は、巻線方向が互いに同一方向である４個の巻線４４〜４８と、巻線方向がかかる４個の巻線４４〜４８の巻線方向と反対方向である２個の巻線４４〜４８と、により構成されている。また、一のモータ用スロット４２及びその対角スロット４２´を一組としたモータ用スロット対には、巻線方向が互いに同一方向である同相の巻線４４〜４８が同じ巻数だけ巻かれている。
【００２１】
尚、図２及び図３には、同相の巻線４４〜４８のうち巻線方向が互いに同一方向である４個の巻線４４〜４８をＵ，Ｖ，Ｗで、また、巻線方向がそれら４個の巻線ものと異なる２個の巻線４４〜４８を−Ｕ（インバータＵ），−Ｖ，−Ｗで、それぞれ示していると共に、９組のモータ用スロット対の一方側のモータ用スロット４２に施された巻線４４〜４８を＊１（但し、＊＝Ｕ，Ｖ，Ｗ，−Ｕ，−Ｖ，−Ｗ）で、また、他方側のモータ用スロット４２に施された巻線４４〜４８を＊２で、それぞれ示している。
【００２２】
各相の巻線４４〜４８にはそれぞれ、ＥＣＵ３０が接続されている。ＥＣＵ３０は、操舵トルクセンサ３２による操舵トルクに基づいてラック２８に付与すべきアシストトルクを演算し、そのアシストトルクをラック２８に付与するのに必要なモータ３４を駆動するための目標アシスト電流量を演算する。ＥＣＵ３０は、バッテリを電源としてモータ３４の各相の巻線４４〜４８にそれぞれ電力を供給する駆動回路を有している。この駆動回路は、各相にそれぞれ対応して三対のパワースイッチング素子を有し、モータ３４の各相に目標アシスト電流が流れるように各パワースイッチング素子をＰＷＭ駆動することによりモータ３４の各相に電圧を印加する。
【００２３】
ＥＣＵ３０には、モータ３４の各相と駆動回路との間の各電流経路に対応して設けられた電流センサ（図示せず）が接続されている。各相の電流センサはそれぞれ、自己の電流経路を流れる電流に応じた信号を出力する。ＥＣＵ３０は、各電流センサの出力信号に基づいて各相にそれぞれ流れる電流を検出する。そして、ＥＣＵ３０は、モータ３４の各相に電力を供給する駆動回路を用いて、モータ３４の各相に流れる電流が目標アシスト電流に一致するようにモータ３４をフィードバック制御する。
【００２４】
ＥＣＵ３０には、また、モータ３４に対して軸方向に隣接して並んで配設された回転角センサ５０が接続されている。回転角センサ５０は、モータ３４の回転角度位置を検出するためのレゾルバ５２を備えており、モータロータ３８のモータステータ３６に対する回転角度位置に応じた信号を出力する。回転角センサ５０の出力信号は、ＥＣＵ３０に供給されている。ＥＣＵ３０は、回転角センサ５０の出力信号に基づいてモータ３４の回転角度位置を検出し、その回転角度位置に従った電流指令をモータ３４に対して行う。
【００２５】
上記の構成において、車両乗員によりステアリングホイールが操作された場合、ＥＣＵ３０は、その操舵トルクに応じたアシストトルクがラック１６に付与されるようにモータ３４を駆動する。この際、モータ２４の駆動は、操舵トルクが大きいほど大きなアシストトルクが発生するように行われる。ＥＣＵ３０からモータ３４に対して電流指令がなされると、各相の巻線４４〜４８に励磁電流が流通し、モータロータ３８を回転させる電磁力が発生する。電磁力の発生によりモータロータ３８が回転すると、ステアリング装置２２のラック２８が車幅方向に沿って長手方向に変位する。すなわち、ステアリング装置２２において、モータ３４は、その回転駆動によりラック２８を車幅方向に沿って変位させるトルクを発生する。従って、本実施例のステアリング装置２２によれば、モータ３４を用いて車両乗員によるステアリング操作の負担を軽減することができる。
【００２６】
図４は、図１に示す回転角センサ５０のレゾルバ５２を直線ＩＶ−ＩＶで切断した際におけるレゾルバステータの軸方向断面図を示す。レゾルバ５２は、ラック２８を覆う車体側のハウジングに固定されたレゾルバステータ５４と、ラック２８に係合しそのラック２８を囲む筒状の部材であってハウジングにベアリングを介して回転可能に支持された非円形状のレゾルバロータ５６と、を有している。レゾルバロータ５６は、ラックの回転に伴って回転する。
【００２７】
レゾルバステータ５４は、コアとコイルとを備えている。レゾルバステータ５４のコアは、筒状のヨーク５８と、ヨーク５８の内周側からモータ軸中心側へ向けて延びるレゾルバ用スロット６０と、により構成されている。レゾルバ用スロット６０は、ヨーク５８の内周側に例えば１６個又は１２個設けられている。尚、レゾルバ用スロット６０のスロット数が１６個である場合を図４（Ａ）に、また、そのスロット数が１２個である場合を図４（Ｂ）に、それぞれ示している。
【００２８】
各レゾルバ用スロット６０は、互いに同一形状を有しており、等角度間隔（具体的には、２２．５°間隔または３０°間隔）で設けられていると共に、モータ軸中心を挟んで対向するレゾルバ用スロット６０を有している。以下、モータ軸中心を挟んで対向するレゾルバ用スロット６０を対角スロット６０´と称す。この点、本実施例においては、一のレゾルバ用スロット６０及びその対角スロット６０´を一組（＃，＃´）とするレゾルバ用スロット対が８組（＃＊，＃＊´；＊＝１〜８）または６組（＃＊，＃＊´；＊＝１〜６）形成されている。
【００２９】
図５は、本実施例の回転角センサ５０が備えるレゾルバ５２の原理構成図を示す。また、図６は、本実施例のレゾルバ５２が有する巻線の巻線方向を表した図を示す。レゾルバ５２のレゾルバステータ５４は、コイルとして、一定周波数の励磁信号が印加される励磁巻線６２、並びに、励磁巻線６２へ印加された励磁信号とレゾルバロータ５６の回転角度位置とに応じた信号を発生する２つの出力巻線６４，６６を備えている。
【００３０】
レゾルバ５２は、ラック２８が一回転する過程においてｋ周期の信号、すなわち、３６０°／ｋごとに同一レベルの信号を出力するように構成されている。出力巻線６４，６６はそれぞれ、励磁巻線６２への励磁信号が極大，極小となるタイミングにおいて誘導電圧がレゾルバロータ５６の回転角度位置に応じて正弦波状または余弦波状に変化するように構成されており、互いに９０°だけ位相のずれた電流，電圧を出力する。以下、２つの出力巻線６４，６６のうち一方をｓｉｎ巻線６４と、他方をｃｏｓ巻線６６と、それぞれ称す。
【００３１】
ｓｉｎ巻線６４及びｃｏｓ巻線６６は共に、回転角センサ５０の出力として、ＥＣＵ３０に接続されている。ＥＣＵ３０は、レゾルバ５２のｓｉｎ巻線６４及びｃｏｓ巻線６６の双方から供給される各コイル信号をそれぞれ“０”からオフセットされた出力電圧に変換し、両出力電圧の関係に基づいて０°と３６０°／ｋとの範囲におけるレゾルバロータ５６、すなわち、モータ３４の回転角度位置を検出する。
【００３２】
図６は、本実施例のレゾルバ５２が有するｓｉｎ巻線６４及びｃｏｓ巻線６６の巻線方向を表した図を示す。励磁巻線６２、ｓｉｎ巻線６４、及びｃｏｓ巻線６６はそれぞれ、レゾルバステータ５４の有するレゾルバ用スロット６０のすべて（図４（Ａ）に示すレゾルバステータ５４では１６個，図４（Ｂ）に示すレゾルバステータ５４では１２個）又はその一部に施されている。尚、以下では、各巻線６２，６４，６６がすべてのレゾルバ用スロット６０に施されている場合について説明する。励磁巻線６２、ｓｉｎ巻線６４、及びｃｏｓ巻線６６は、図６に示す如く、レゾルバ用スロット６０に対して径方向に並んで配置されている。
【００３３】
図４（Ａ）及び（Ｂ）に示す如く、全ｓｉｎ巻線６４は、巻線方向が互いに同一方向である半数のｓｉｎ巻線６４と、巻線方向がかかる半数のｓｉｎ巻線６４の巻線方向と反対方向である半数のｓｉｎ巻線６４と、により構成されている。同様に、全ｃｏｓ巻線６６は、巻線方向が互いに同一方向である半数のｃｏｓ巻線６６と、巻線方向がかかる半数のｃｏｓ巻線６６の巻線方向と反対方向である半数のｃｏｓ巻線６６と、により構成されている。
【００３４】
また、一のレゾルバ用スロット６０及びその対角スロット６０´を一組としたレゾルバ用スロット対には、図６に示す如く、巻線方向が互いに反対方向であるｓｉｎ巻線６４が同じ巻数だけ巻かれていると共に、巻線方向が互いに反対方向であるｃｏｓ巻線６６が同じ巻数だけ巻かれている。尚、図４（Ａ）及び（Ｂ）には、ｓｉｎ巻線６４又はｃｏｓ巻線６６のうち巻線方向が互いに所定方向である半数の出力巻線６４，６６をＮで、また、巻線方向が上記所定方向とは異なる半数の出力巻線６４，６６をＳで、それぞれ示している。
【００３５】
ところで、モータ３４の回転角度位置を検出するための回転角センサ５０は、モータ３４に対して軸方向に隣接して並んで配設されている。このため、モータ３４の各相の巻線４４〜４８にラック２８にアシストトルクを付与するための電流が流通された際に生ずる磁界が、レゾルバ５２のステータ５４に作用することがある。かかる磁界がレゾルバステータ５４に作用すると、レゾルバステータ５４の出力巻線６４，６６にその磁束変化に起因した誘導電圧が生じ、励磁巻線６２へ印加された励磁信号とレゾルバロータ５６の回転角度位置とに応じたコイル信号が出力巻線６４，６６から出力されない不都合が生じ得る。
【００３６】
そこで、本実施例においては、かかる不都合を解決し、モータ３４で生ずる磁界がレゾルバ５２に作用する場合にもレゾルバ５２の出力巻線６４，６６から適正な信号を出力させることで、ＥＣＵ３０にモータ３４の回転角度位置を精度よく検出させる点に特徴を有している。以下、図７を参照して、本実施例の特徴部について説明する。尚、ｓｉｎ巻線６４の出力とｃｏｓ巻線６６の出力とは互いに９０°だけ位相がずれていることを除いて異なるところがないため、以下では、主にｓｉｎ巻線６４の出力について説明する。
【００３７】
図７は、本実施例のレゾルバ５２が有する出力巻線６４，６６に生ずる誘導電圧が相殺される状況を説明するための図を示す。本実施例において、モータ３４のモータステータ３６は、筒状のヨーク４０の内周に２０°ごとに設けられた同一形状のモータ用スロット４２を有し、モータ軸中心を挟んで互いに対向するモータ用スロット対を９組有している。各モータ用スロット対には、その対角スロット４２同士間で巻線方向が互いに同一方向でありかつ巻数が同じ同相の巻線４４〜４８が巻かれている。従って、モータ３４の巻線４４〜４８に電流が流れることにより発生する磁界は、一のモータ用スロット４２側とその対角スロット４２´側との間で同相電流の流通によりその大きさ及び向きが共に一致するものとなる。
【００３８】
一方、レゾルバ５２のレゾルバステータ５４は、筒状のヨーク５８の内周に２２．５°又は３０°ごとに設けられた同一形状のレゾルバ用スロット６０を有し、モータ軸中心を挟んで互いに対向するレゾルバ用スロット対を８組又は６組有している。各レゾルバ用スロット対には、その対角スロット６０同士間で巻線方向が互いに反対方向であるｓｉｎ巻線６４が巻かれていると共に、その対角スロット６０同士間で巻線方向が互いに反対方向であるｃｏｓ巻線６６が巻かれている。
【００３９】
かかる構成においては、モータ用スロット４２に施された巻線４４〜４８の巻線方向とレゾルバ用スロット６０に施されたｓｉｎ巻線６４の巻線方向とが互いに同一方向（例えば右巻き方向）である場合、そのモータ用スロット４２に対する対角スロット４２´に施された巻線４４〜４８の巻線方向（右巻き方向）と、その対角スロット４２´に対して上記のモータ用スロット４２とレゾルバ用スロット６０との相対位置関係と同一の相対位置関係にあるレゾルバ用スロット６０、すなわち、その対角スロット６０´に施されたｓｉｎ巻線６４の巻線方向（左巻き方向）とが互いに反対方向となる。
【００４０】
逆に、モータ用スロット４２の巻線４４〜４８の巻線方向とレゾルバ用スロット６０のｓｉｎ巻線６４の巻線方向とが互いに反対方向である場合、その対角スロット４２´の巻線４４〜４８の巻線方向と、その対角スロット４２´に対して上記のモータ用スロット４２とレゾルバ用スロット６０との相対位置関係と同一の相対位置関係にあるレゾルバ用スロット６０、すなわち、その対角スロット６０´のｓｉｎ巻線６４の巻線方向とが互いに同一方向となる。
【００４１】
特に、モータ用スロット４２に施された巻線４４〜４８の巻線方向とそのモータ用スロット４２に最も近接するレゾルバ用スロット６０に施されたｓｉｎ巻線６４の巻線方向とが互いに同一方向である場合、そのモータ用スロット４２に対する対角スロット４２´に施された巻線４４〜４８の巻線方向と、その対角スロット４２´に最も近接するレゾルバ用スロット６０、すなわち、上記のモータ用スロット４２に最も近接するレゾルバ用スロット６０に対する対角スロット６０´に施されたｓｉｎ巻線６６の巻線方向とが互いに反対方向となる。逆に、モータ用スロット４２の巻線４４〜４８の巻線方向とそのモータ用スロット４２に最も近接するレゾルバ用スロット６０のｓｉｎ巻線６４の巻線方向とが互いに反対方向である場合、その対角スロット４２´の巻線４４〜４８の巻線方向とその対角スロット６０´のｓｉｎ巻線６４の巻線方向とが互いに同一方向となる。
【００４２】
このように、本実施例において、モータ３４の巻線４４〜４８に電流が流れることにより発生する磁界は、一のモータ用スロット４２側とその対角スロット４２´側との間でその大きさ及び向きが共に一致するものとなる一方、レゾルバ用スロット対においてｓｉｎ巻線６４の巻線方向が互いに反対方向である。このため、モータ３４における磁束変化に起因してレゾルバ５２のｓｉｎ巻線６４に生ずる誘導電圧は、図７に示す如く、一のレゾルバ用スロット６０側とその対角スロット６０´側との間でその向きが異なるものとなる。また、同様に、モータ３４における磁束変化に起因してレゾルバ５２のｃｏｓ巻線６６に生ずる誘導電圧も、一のレゾルバ用スロット６０側とその対角スロット６０´側との間でその向きが異なるものとなる。
【００４３】
また、各レゾルバ用スロット対には、その対角スロット６０同士間で巻数が同じｓｉｎ巻線６４が巻かれていると共に、その対角スロット６０同士間で巻数が同じｃｏｓ巻線６６が巻かれている。上記の如く、モータ３４の巻線４４〜４８に電流が流れることにより発生する磁界の大きさ及び向きは共に、一のモータ用スロット４２側とその対角スロット４２´側との間で一致する。このため、モータ３４の磁束変化に起因してレゾルバ５２のｓｉｎ巻線６４に生ずる誘導電圧の大きさは、図７に示す如く、一のレゾルバ用スロット６０側とその対角スロット６０´側との間で一致し、また、ｃｏｓ巻線６６に生ずる誘導電圧の大きさは、一のレゾルバ用スロット６０側とその対角スロット６０´側との間で一致する（Ｖ＝Ｖ´＝−Ｎ・ｄΦ／ｄｔ；但し、Ｖ，Ｖ´は誘導電圧であり、Ｎはｓｉｎ巻線６４，ｃｏｓ巻線６６の巻数であり、また、Φは磁束である。）。
【００４４】
従って、モータ３４の磁束変化に起因してレゾルバ５２の出力巻線６４，６６に生ずる誘導電圧は、モータ軸中心を挟んで互いに対抗するレゾルバ用スロット対でその大きさが一致しかつその向きが異なるものとなるので、一のレゾルバ用スロット６０の出力巻線６４，６６で生ずる誘導電圧とその対角スロット６０´の出力巻線６４，６６で生ずる誘導電圧とは互いに打ち消しあう。この場合には、モータ３４で生ずる磁界がレゾルバ５２に作用しても、レゾルバ５２の出力巻線６４，６６からそのモータ磁界の影響を受けない適正なコイル信号が出力されるので、モータ３４で生ずる磁界に起因したレゾルバ出力の精度低下は防止される。
【００４５】
尚、本実施例の構成においては、レゾルバ出力の精度低下を防止するうえで、例えばモータ３４とレゾルバ５２との間にモータで発生する電磁ノイズを低減する静電シールド等の部材を設けることは不要であり、その精度低下の防止はモータ３４の巻線４４〜４８の巻線方向とレゾルバ５２の出力巻線６４，６６の巻線方向とを適当に設定するのみで実現される。従って、本実施例によれば、モータ３４で生ずる磁界に起因したレゾルバ出力の精度低下の防止を、装置の大型化を招くことなく簡素な構成で実現することができる。
【００４６】
このため、本実施例のモータ装置２０によれば、モータ３４で発生する磁界の影響を受けることなくモータ３４の回転角度位置を精度よく検出することができ、これにより、モータ３４のフィードバック制御を適切に行うことが可能となっている。
【００４７】
次に、上記図１と共に、図８乃至図１０を参照して、本発明の第２実施例について説明する。尚、以下では、上記第１実施例における構成部分と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
上記した第１実施例では、各モータ用スロット対に巻かれた同相の巻線４４〜４８の巻線方向がその対角スロット４２同士間で互いに同一方向であり、かつ、各レゾルバ用スロット対に巻かれたｓｉｎ巻線６４の巻線方向およびｃｏｓ巻線６６の巻線方向が共にその対角スロット６０同士間で互いに反対方向であることとしている。
【００４９】
これに対して、本実施例においては、各モータ用スロット対に巻かれた同相の巻線の巻線方向がその対角スロット同士間で互いに反対方向であり、かつ、各レゾルバ用スロット対に巻かれたｓｉｎ巻線６４の巻線方向およびｃｏｓ巻線６６の巻線方向が共にその対角スロット同士間で互いに同一方向であることとしている。
【００５０】
図８は、本実施例のモータ３４をモータ軸に垂直に切断した際のモータステータ３６の軸方向断面図を示す。本実施例において、モータステータ３６のコアは、筒状のヨーク４０と、ヨーク４０の内周側からモータ軸中心側へ向けて延びるモータ用スロット１００と、により構成されている。モータ用スロット１００は、ヨーク４０の内周に例えば１２個設けられている。各モータ用スロット１００は、互いに同一形状を有しており、等角度間隔（具体的には、３０°間隔）で設けられていると共に、モータ軸中心を挟んで対向する対角スロット１００´を有している。この点、本実施例においては、一のモータ用スロット１００とその対角スロット１００´とを一組とするモータ用スロット対が６組形成されている。
【００５１】
図９は、本実施例のモータ３４が有する巻線の結線図を示す。本実施例において、モータステータ３６は、コイルとして、Ｕ相を構成する巻線１０４、Ｖ相を構成する巻線１０２、及びＷ相を構成する巻線１０６を備えている。各相の巻線１０２〜１０６はそれぞれ、例えば４個のモータ用スロット１００（具体的には、２組のモータ用スロット対）に施されている。４個のモータ用スロット１００に施された同相の巻線１０２〜１０６は、巻線方向が互いに同一である２個の巻線１０２〜１０６と、巻線方向がかかる２個の巻線１０２〜１０６の巻線方向と反対方向である２個の巻線１０２〜１０６と、により構成されている。また、一のモータ用スロット１００及びその対角スロット１００´を一組としたモータ用スロット対には、巻線方向が互いに反対方向である同相の巻線１０２〜１０６が同じ巻数だけ巻かれている。
【００５２】
尚、図８及び図９には、同相の巻線１０２〜１０６のうち巻線方向が互いに同一方向である２個の巻線１０２〜１０６をＵ，Ｖ，Ｗで、また、巻線方向がそれら２個の巻線ものと異なる２個の巻線１０２〜１０６を−Ｕ，−Ｖ，−Ｗで、それぞれ示していると共に、６組のモータ用スロット対の一方側のモータ用スロット１００に施された巻線１０２〜１０６を＊１で、また、他方側のモータ用スロット１００に施された巻線１０２〜１０６を＊２で、それぞれ示している。
【００５３】
各相の巻線１０２〜１０６にはそれぞれ、ＥＣＵ３０が接続されている。ＥＣＵ３０の駆動回路は、バッテリを電源としてモータ３４の各相の巻線１０２〜１０６にそれぞれ電力を供給する。
【００５４】
図１０は、本実施例のモータ３４をモータ軸に垂直に切断した際のレゾルバステータの軸方向断面図を示す。本実施例において、回転角センサ５０のレゾルバ５２は、ラック２８を覆う車体側のハウジングに固定されたレゾルバステータ１１０と、ラック２８に係合しそのラック２８を囲む筒状の部材であってハウジングにベアリングを介して回転可能に支持された非円形状のレゾルバロータ５６と、を有している。
【００５５】
レゾルバステータ１１０のコアは、筒状のヨーク１１２と、ヨーク１１２の内周側からモータ軸中心側へ向けて延びるレゾルバ用スロット１１４と、により構成されている。レゾルバ用スロット１１４は、ヨーク１１２の内周側に例えば１２個又は１０個設けられている。尚、レゾルバ用スロット１１４のスロット数が１２個である場合を図１０（Ａ）に、また、そのスロット数が１０個である場合を図１０（Ｂ）に、それぞれ示している。
【００５６】
各レゾルバ用スロット１１４は、互いに同一形状を有しており、等角度間隔（具体的には、３０°間隔または３６°間隔）で設けられていると共に、モータ軸中心を挟んで対向する対角スロット１１４´を有している。この点、本実施例においては、一のレゾルバ用スロット１１４とその対角スロット１１４´とを一組とするレゾルバ用スロット対が６組又は５組形成されている。
【００５７】
また、レゾルバステータ１１０は、コイルとして、レゾルバステータ５４と同様に、励磁巻線６２および２つの出力巻線６４、６６を備えている。本実施例において、励磁巻線６２、ｓｉｎ巻線６４、及びｃｏｓ巻線６６はそれぞれ、レゾルバステータ１１０の有するレゾルバ用スロット１１４のすべて（図１０（Ａ）に示すレゾルバステータ１１０では１２個，図１０（Ｂ）に示すレゾルバステータ１１０では１０個）又はその一部に施されている。尚、以下では、各巻線６２，６４，６６がすべてのレゾルバ用スロット１１４に施されている場合について説明する。励磁巻線６２、ｓｉｎ巻線６４、及びｃｏｓ巻線６６は、レゾルバ用スロット１１４に対して径方向に並んで配置されている。
【００５８】
図１０（Ａ）に示す構成では、全ｓｉｎ巻線６４は、巻線方向が互いに同一方向である半数のｓｉｎ巻線６４と、巻線方向がかかる半数のｓｉｎ巻線６４の巻線方向と反対方向である半数のｓｉｎ巻線６４と、により構成されており、同様に、全ｃｏｓ巻線６６は、巻線方向が互いに同一方向である半数のｃｏｓ巻線６６と、巻線方向がかかる半数のｃｏｓ巻線６６の巻線方向と反対方向である半数のｃｏｓ巻線６６と、により構成されている。また、図１０（Ｂ）に示す構成では、全ｓｉｎ巻線６４は、巻線方向が互いに同一方向である６個のｓｉｎ巻線６４と、巻線方向がかかる６個のｓｉｎ巻線６４の巻線方向と反対方向である４個のｓｉｎ巻線６４と、により構成されている。同様に、全ｃｏｓ巻線６６は、巻線方向が互いに同一方向である６個のｃｏｓ巻線６６と、巻線方向がかかる６個のｃｏｓ巻線６６の巻線方向と反対方向である４個のｃｏｓ巻線６６と、により構成されている。
【００５９】
また、一のレゾルバ用スロット１１４及びその対角スロット１１４´を一組としたレゾルバ用スロット対には、巻線方向が互いに同一方向であるｓｉｎ巻線６４が同じ巻数だけ巻かれていると共に、巻線方向が互いに同一方向であるｃｏｓ巻線６６が同じ巻数だけ巻かれている。
【００６０】
本実施例において、モータ３４のモータステータ３６は、筒状のヨーク４０の内周に３０°ごとに設けられた同一形状のモータ用スロット１００を有し、モータ軸中心を挟んで互いに対向するモータ用スロット対を６組有している。各モータ用スロット対には、その対角スロット同士間で巻線方向が互いに反対方向でありかつ巻数が同じ同相の巻線１０２〜１０６が巻かれている。従って、モータ３４の巻線１０２〜１０６に電流が流れることにより発生する磁界は、一のモータ用スロット１００側とその対角スロット１００´側との間で同相電流の流通によりその大きさ及び向きが共に一致するものとなる。
【００６１】
一方、レゾルバ５２のレゾルバステータ１１０は、筒状のヨーク１１２の内周に３０°又は３６°ごとに設けられた同一形状のレゾルバ用スロット１１４を有し、モータ軸中心を挟んで互いに対向するレゾルバ用スロット対を６組又は５組有している。各レゾルバ用スロット対には、その対角スロット１１４同士間で巻線方向が互いに同一方向であるｓｉｎ巻線６４が巻かれていると共に、その対角スロット１１４同士間で巻線方向が互いに同一方向であるｃｏｓ巻線６６が巻かれている。
【００６２】
かかる構成においても、上記第１実施例の構成と同様に、モータ用スロット１００に施された巻線１０２〜１０６の巻線方向とレゾルバ用スロット１１４に施されたｓｉｎ巻線６４の巻線方向とが互いに同一方向であれば、そのモータ用スロット１００に対する対角スロット１００´に施された巻線４４〜４８の巻線方向と、その対角スロット１００´に対して上記のモータ用スロット１００とレゾルバ用スロット１１４との相対位置関係と同一の相対位置関係にあるレゾルバ用スロット１１４、すなわち、その対角スロット１１４´に施されたｓｉｎ巻線６４の巻線方向とが互いに反対方向となる。
【００６３】
逆に、モータ用スロット１００の巻線１０２〜１０６の巻線方向とレゾルバ用スロット１１４のｓｉｎ巻線６４の巻線方向とが互いに反対方向である場合、その対角スロット１００´の巻線１０２〜１０６の巻線方向と、その対角スロット１００´に対して上記のモータ用スロット１００とレゾルバ用スロット１１４との相対位置関係と同一の相対位置関係にあるレゾルバ用スロット１１４、すなわち、その対角スロット１１４´のｓｉｎ巻線６４の巻線方向とが互いに同一方向となる。
【００６４】
このように、本実施例において、レゾルバ用スロット対においてｓｉｎ巻線６４の巻線方向は互いに同一方向である一方、モータ３４の巻線１０２〜１０６に電流が流れることにより発生する磁界は、一のモータ用スロット１００側とその対角スロット１００´側との間でその大きさが一致するがその向きが異なるものとなる。このため、モータ３４における磁束変化に起因してレゾルバ５２のｓｉｎ巻線６４に生ずる誘導電圧の向きは、一のレゾルバ用スロット１１４側とその対角スロット１１４´側との間で異なる。また、同様に、モータ３４における磁束変化に起因してレゾルバ５２のｃｏｓ巻線６６に生ずる誘導電圧の向きも、一のレゾルバ用スロット１１４側とその対角スロット１１４´側との間で異なる。
【００６５】
また、各レゾルバ用スロット対には、その対角スロット１１４同士間で巻数が同じｓｉｎ巻線６４が巻かれていると共に、その対角スロット６０同士間で巻数が同じｃｏｓ巻線６６が巻かれている。このため、モータ３４の磁束変化に起因してレゾルバ５２のｓｉｎ巻線６４に生ずる誘導電圧の大きさ、及び、ｃｏｓ巻線６６に生ずる誘導電圧の大きさは共に、一のレゾルバ用スロット１１４側とその対角スロット１１４´側との間で一致する。
【００６６】
従って、モータ３４の磁束変化に起因してレゾルバ５２の出力巻線６４，６６に生ずる誘導電圧は、レゾルバ用スロット対でその大きさが一致しかつその向きが異なるため、一のレゾルバ用スロット１１４におけるものとその対角スロット１１４´におけるものとで互いに打ち消しあう。このため、本実施例においても、上記第１実施例と同様に、モータ３４で生ずる磁界に起因したレゾルバ出力の精度低下を防止することができ、これにより、上記第１実施例の構成と同様の効果を得ることが可能となっている。
【００６７】
ところで、上記第１の実施例においては、モータ用スロット４２を１８個設け、レゾルバ用スロット６０を１６個又は１２個設けることとし、また、第２の実施例においては、モータ用スロット１００を１２個設け、レゾルバ用スロット１１４を１２個又は１０個設けることとしているが、モータ用スロットの個数とレゾルバ用スロットの個数とを共に偶数にすれば互いに同数にすることとしても異なる数にすることとしてもよい。
【００６８】
また、上記第１及び第２の実施例においては、モータ３４を三相モータとしているが、三相以外の複数相や単相のモータとしてもよい。
【００６９】
また、上記第１及び第２の実施例においては、モータ装置２０が車両のステアリング装置に搭載されているが、回転角センサとしてレゾルバを備えるものであれば、他のシステムに搭載したモータ装置に適用することとしてもよい。
【００７０】
更に、上記第１及び第２の実施例においては、各レゾルバ用スロット対に巻かれるｓｉｎ巻線６４の巻数を互いに同一とし、また、ｃｏｓ巻線６６の巻数を互いに同一とするものとしているが、必ずしも同一とする必要はなく、多少だけ異ならせることとしてもよい。この場合には、モータ３４の磁束変化に起因してレゾルバ５２の出力巻線６４，６６に生ずる誘導電圧の大きさがレゾルバ用スロット対で互いに一致しないものとなるが、その向きは依然として反対方向であるので、出力巻線６４，６６からのコイル信号が受けるモータ磁界の影響を軽減することが可能となり、レゾルバ出力の精度低下を抑制することが可能となる。
【００７１】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１乃至５記載の発明によれば、モータ電流の流通により発生する磁界に起因したレゾルバ出力の精度低下の防止を簡素な構成で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるモータ装置を備えるシステムの構成図である。
【図２】図１に示すモータを直線ＩＩＩ−ＩＩＩで切断した際におけるモータステータの軸方向断面図である。
【図３】本実施例のモータが有する巻線の結線図である。
【図４】図１に示すレゾルバを直線ＩＶ−ＩＶで切断した際におけるレゾルバステータの軸方向断面図である。
【図５】本実施例のモータ装置が備えるレゾルバの原理構成図である。
【図６】本実施例のレゾルバが有する巻線の巻線方向を表した図である。
【図７】本実施例のレゾルバが有する出力巻線に生ずる誘導電圧が相殺される状況を説明するための図である。
【図８】本発明の第２実施例であるモータ装置が有するモータステータの軸方向断面図である。
【図９】本実施例のモータが有する巻線の結線図である。
【図１０】本実施例のモータ装置が有するレゾルバステータの軸方向断面図である。
【符号の説明】
２０ モータ装置
３０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３４ モータ
３６ モータステータ
４２，１００ モータ用スロット
４４〜４８，１０２〜１０６ 巻線
５０ 回転角センサ
５２ レゾルバ
５４，１１０ レゾルバステータ
６０，１１４ レゾルバ用スロット
６４ ｓｉｎ巻線（出力巻線）
６６ ｃｏｓ巻線（出力巻線）
Claims (5)
- モータ軸中心を挟んで対向する一対のモータ用スロットに同相の巻線が施されたモータと、モータ軸中心を挟んで対向する一対のレゾルバ用スロットに同一の出力巻線が施され、前記モータの回転角度位置に応じた信号を該出力巻線を介して出力するレゾルバと、を備えるモータ装置であって、
前記一対のモータ用スロットに施された前記巻線および前記一対のレゾルバ用スロットに施された前記出力巻線のうちの一方の巻線方向が該一対のスロット間で互いに同一方向であり、かつ、他方の巻線方向が該一対のスロット間で互いに反対方向であることを特徴とするモータ装置。 - 前記一対のモータ用スロットに施された前記巻線の巻線方向が互いに同一方向であり、かつ、前記一対のレゾルバ用スロットに施された前記出力巻線が互いに反対方向であることを特徴とする請求項１記載のモータ装置。
- 前記一対のモータ用スロットに施された前記巻線の巻線方向が互いに反対方向であり、かつ、前記一対のレゾルバ用スロットに施された前記出力巻線が互いに同一方向であることを特徴とする請求項１記載のモータ装置。
- 前記レゾルバは、前記モータに対して軸方向に並んで配設されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載のモータ装置。
- モータ軸中心を挟んで対向する一対のモータ用スロットに同相の巻線が施されたモータと、モータ軸中心を挟んで対向する一対のレゾルバ用スロットに同一の出力巻線が施され、前記モータの回転角度位置に応じた信号を該出力巻線を介して出力するレゾルバと、を備えるモータ装置であって、
前記一対のモータ用スロットの一方に施された前記巻線の巻線方向と該モータ用スロットに最も近接する前記レゾルバ用スロットに施された前記出力巻線の巻線方向とが互いに同一方向であり、かつ、該一対のモータ用スロットの他方に施された前記巻線の巻線方向と該モータ用スロットに最も近接する前記レゾルバ用スロットに施された前記出力巻線の巻線方向とが互いに反対方向であることを特徴とするモータ装置。
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