CN1835349A

CN1835349A - 同步电动机及电动驱动装置

Info

Publication number: CN1835349A
Application number: CNA2006100061462A
Authority: CN
Inventors: 梅崎洋介; 小林孝司; 吉田健一; 西馆圭介; 田原和雄
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-03-14
Filing date: 2006-01-19
Publication date: 2006-09-20
Also published as: EP1702789A2; JP4634193B2; JP2006254654A; US20060202582A1

Abstract

本发明的励磁绕组型的同步电动机，由具有供给电力被控制成驱动转矩随着转子的转速增高而变小的定子绕组的定子(102)，和具有励磁电流被控制成随着转子的转速增高而变小的励磁绕组的转子构成。由定子(102)，和在定子(102)的内周侧介有间隙地被可旋转支承的转子(110)构成。转子(110)，由在轴向上连接多个由励磁绕组激励的一对N极S极的爪形磁极的串联结构的爪形磁极转子构成，将串联结构的爪形磁极转子的多对爪形磁极，分别向圆周方向错开。提供低振动的同步电动机及电动驱动装置。

Description

同步电动机及电动驱动装置

技术领域

本发明涉及利用发动机产生的驱动力使前轮旋转、利用电动机产生的驱动力使后轮旋转后行驶的电动四轮驱动车中使用的同步电动机及电动驱动装置。

背景技术

近几年来，将电动机作为驱动源行驶的汽车，日益增多。它们是电动汽车及混合动力车所代表的环保汽车。作为其主要特征，可以列举搭载电池、利用其电力使电动机产生转矩后进行驱动的功能。这时，在电动汽车中，利用车载或外置的充电器给电池充电；而在混合动力车中，则利用发动机驱动发电机(或者使电动发电机进行发电动作)，给电池充电。

进而，和以上这种环保汽车一起，用发动机直接驱动前轮、用电动机驱动后轮的电动四轮驱动车近来也开始普及。作为这种电动四轮驱动车，例如特开平2001-239852号公报所述，将专用发电机与发动机连接，利用发动机的旋转力使发电机发电，作为后轮驱动用而搭载的DC(直流)电动机，使用发电机输出的直流电力，产生转矩，驱动车辆的情况已广为人知。这种方式，与现有技术的机器4WD相比，是搭载性优异、还能够利用无电池等特长实现低成本化的***。在该搭载DC电动机的电动四轮驱动车中，是将发电机的发电量(直流电力)直接(无电力变换地)供给DC电动机的非常稳定的***。搭载该DC电动机的电动四轮驱动***，从搭载性的角度出发，主要用于1升等级的小型汽车。1升等级的小型汽车，车重也轻，而且只在从起动到低速为止的起步时使用电动机，所以作为DC电动机，使用2～4KW左右的小输出的产品。

另外，作为电动4WD***的类似***，例如特开平2000-188804号公报所述，使发电机与发动机机械性地连接，再将发电机的输出与大容量的蓄电池连接，并且使将电能变换成动力的永久磁铁式同步电动机与其输出部连接的混合式汽车，已广为人知。在这种方式中，在来自发动机的旋转力的作用下，发电机发电，利用发电机发出的电力，使同步电动机产生动力。另外，由于发电机的输出部与蓄电池连接，所以在进行电气制动的再生时，可以将电力回收到电池中。这种混合汽车，主要用于2升等级的大型汽车。2升等级的大型汽车，车重也重，而且在从发动到中速为止的宽广的速度范围内使用电动机，所以作为永久磁铁式同步电动机，能够使用20KW左右的大输出的产品。

另外，作为电动机，永久磁铁式的同步电动机，例如特开2003-32927公报记述的产品，已经广为人知。进而，作为电动机，励磁绕组型的的同步电动机，例如特开9-65620公报记述的产品，也已经广为人知。

[专利文献1]特开平2001-239852号公报

[专利文献2]特开平2000-188804号公报

[专利文献3]特开平2003-32927号公报

[专利文献4]特开平9-65620号公报

在现有技术的使用DC电动机的电动四轮驱动车中，从车辆搭载性的角度上说，增加DC电动机的输出有限制，难以在大于1升的大型汽车上使用。

另外，作为电动四轮驱动车的优点，除了搭载性、转矩反应都比利用现有技术的发动机驱动四轮的机械四轮驱动车良好之外，成本也比机械四轮驱动车大大降低。在电动四轮驱动***中，从降低成本上考虑，采用不搭载大容量的蓄电池的***十分重要。其结果，因不搭载蓄电池，所以不能够容许在搭载了蓄电池的混合动力车中是可能的来自电动机的再生动作及来自发电机的必要电力以上的剩余发电，所以需要进行发电控制，以便能够用发电机高精度地发出所需的电力。

发明内容

本发明的第1目的在于，提供可以旋转到车辆的高速区域为止的同步电动机及电动驱动装置。

本发明的第2目的在于，提供成本不超过现有技术的机械四轮驱动车、而且能够在排气量比DC电动机电动四轮驱动车大的汽车中采用的同步电动机及电动驱动装置。

本发明的第3目的在于，提供低振动的同步电动机。

本发明提供可以运转到车辆的高速区域为止的同步电动机及电动驱动装置。

本发明的最典型的特征在于：具有定子，和在该定子的内周侧介有间隙地被可旋转支承的转子；所述定子，具有供给电力被控制成驱动转矩随着所述转子的转速增高而变小的定子绕组；所述转子，具有励磁电流被控制成随着所述转子的转速增高而变小的励磁绕组，和至少一对被该励磁绕组激励的爪形磁极。

另外，本发明提供成本不超过现有技术的机械四轮驱动车、而且能够在排气量比DC电动机电动四轮驱动车大的汽车中采用的同步电动机。

进而，本发明提供成本不超过现有技术的机械四轮驱动车、而且能够在排气量比DC电动机电动四轮驱动车大的汽车中采用的同步电动机电动驱动装置。

本发明的最典型的特征在于：具有驱动电动四轮驱动车的后轮的励磁绕组型的同步电动机，和该同步电动机的控制单元；所述同步电动机，具有定子，和在该定子的内周侧介有间隙地被可旋转支承、被励磁绕组激励的爪形磁极转子；所述控制单元，在控制供给所述定子的电力，以便使驱动转矩随着所述转子的转速增高而变小的的同时，还使流入所述励磁绕组的励磁电流，随着所述转子的转速增高而变小。

另外进而，本发明提供低振动的同步电动机。

本发明的最典型的特征在于：由定子，和在该定子的内周侧介有间隙地被可旋转支承的转子构成；所述转子，由在轴向上连接多个由励磁绕组激励的一对N极S极的爪形磁极的串联结构的爪形磁极转子构成；将所述串联结构的爪形磁极转子的多对爪形磁极，分别向圆周方向错开。

采用本发明后，能够使同步电动机低振动。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的电动四轮驱动车的结构的***结构图。

图2是表示永久磁铁式同步电动机和励磁绕组型同步电动机的输出特性图。

图3是使用不搭载大容量电池的交流电动机的电动四轮驱动车的能量流程图。

图4是表示本发明的第1实施方式的电动四轮驱动车的控制装置的结构的***结构图。

图5是表示本发明的第1实施方式的电动四轮驱动车的控制装置的结构的方框图。

图6是表示本发明的第1实施方式的电动四轮驱动车的控制装置的发电机控制部的动作的流程图。

图7是表示本发明的第1实施方式的电动四轮驱动车的控制装置的电动机控制部的动作的流程图。

图8是表示发电机的发电特性的特性图。

图9是表示本发明的第1实施方式的电动四轮驱动车的控制装置的控制动作的时序图。

图10是表示本发明的第1实施方式的电动四轮驱动车的控制装置的第2结构的***构成图。

图11是表示本发明的第1实施方式的电动四轮驱动车的控制装置的第3结构的***构成图。

图12是表示本发明的第2实施方式的电动四轮驱动车的结构的***结构图。

图13是表示本发明的第2实施方式的电动四轮驱动车的控制内容的流程图。

图14是表示本发明的电动四轮驱动车使用的第1励磁绕组型同步电动机的整体结构的剖面图。

图15是本发明的电动四轮驱动车使用的第1励磁绕组型同步电动机中的定子绕组的切槽内配置的剖面展开图。

图16是表示本发明的电动四轮驱动车使用的第1励磁绕组型同步电动机中的定子绕组的切槽内***状态的立体图。

图17是表示本发明的电动四轮驱动车使用的第1励磁绕组型同步电动机中的定子绕组的1相的绕组配置的展开图。

图18是表示本发明的电动四轮驱动车使用的第1励磁绕组型同步电动机中的定子绕组的3相绕组的连接状态的展开图。

图19是表示本发明的电动四轮驱动车使用的第1励磁绕组型同步电动机中的转子的结构的俯视图。

图20是图19所示的串联转子中的感应电压波形图。

图21是表示本发明的电动四轮驱动车使用的第1励磁绕组型同步电动机中的定子绕组的3相绕组的连接状态的展开图。

图22是表示本发明的电动四轮驱动车使用的第1励磁绕组型同步电动机中的低振动性的说明图。

图23是表示本发明的电动四轮驱动车使用的第1励磁绕组型同步电动机中的低脉动性的说明图。

图24是表示本发明的电动四轮驱动车使用的第2励磁绕组型同步电动机的整体结构的剖面图。

图25是表示本发明的电动四轮驱动车使用的第2励磁绕组型同步电动机中的定子铁心的第1配置的剖面图。

图26是表示本发明的电动四轮驱动车使用的第2励磁绕组型同步电动机中的定子铁心的第2配置的剖面图。

图27是表示本发明的电动四轮驱动车使用的第2励磁绕组型同步电动机中的定子绕组的结构的立体图。

具体实施方式

下面，使用图1～图10，讲述采用本发明的第1实施方式的电动四轮驱动车的结构。

首先，使用图1，讲述采用本实施方式的电动四轮驱动车的整体结构。

在本实施方式的电动四轮驱动车中，发动机(ENG)10输出的驱动力，通过变速器(T/M)12，传递给前轮WH-FR、WH-FL，驱动前轮WH-FR、WH-FL。另外，发动机10还驱动发电机(ALT)14。发电机14，是发电输出可变的发电机，例如可以变化到比向公称电压12V的电池等车载辅机供给电力的14V系电源用发电机高的电压。发电机14发出的直流电力，通过平滑电容器22，供给逆变器(INV)16，变换成交流电力。该交流电力，被供给交流电动机(同步电动机)100的电枢绕组，驱动同步电动机100。交流电动机100输出的驱动力(转矩)，通过离合器18及差动齿轮20，传递给后轮WH-RR、WH-RL，驱动后轮WH-RR、WH-RL。控制器组件(CU)200，控制发电机14的励磁电流，控制发电电压。另外，控制单元200还控制逆变器16，控制供给电动机100的电压，控制电动机100的驱动力。进而，控制单元200还控制流入交流电动机100的励磁绕组的励磁电流，控制其驱动能力。另外，控制单元200还控制离合器18的离·合。具体地说，从起步时起到所定的车速(中速)(交流电动机100的最高转速)为止，合上离合器18，在速度比它高的区域中，则断开离合器，只由发动机10进行前轮驱动。因此，在逆变器16的内部，具有在控制单元200的作用下进行开关动作的功率元件，使功率元件进行开关动作的结果，逆变器16的输入部的电力，就具有脉动。平滑电容器22，旨在将该脉动平滑化。

在现有技术的电动四轮驱动车中，作为驱动后轮的电动机，使用直流电动机。该直流电动机，安装在差动齿轮20的附近，搭载在车体的下侧，所以可以搭载的电动机的大小受到限制。另一方面，在小型的直流电动机中，可以产生的输出不能够太大，所以难以在大于1升的车辆中采用。

与此不同，在本实施方式中，作为驱动后轮的电动机，使用交流电动机，所以与直流电动机相比，可以产生较大的输出，能够在大排量的汽车中采用。

在交流电动机中，有感应电动机、永久磁铁式的同步电动机、励磁绕组型的同步电动机等。但为了适应高转矩、高输出化，特别是使用励磁绕组型同步电动机后，在以下方面非常有效。

就是说，感应电动机，没有足够的低速·高转矩特性。而永久磁铁式同步电动机，由于高速侧的励磁控制差，所以转速范围较大时，在高速侧的电动机效率下降的同时，温度上升增大。

另外，作为电动四轮驱动车，驱动后轮的电动机所要求的性能，首先在于动作点宽广。例如：在深雪中起步时，只能用后轮起步，成为关键，需要在低速区域中输出大转矩。另外，到中速行驶区域为止，继续四轮驱动时，作为电动机，需要进行非常高的旋转。这样，使用永久磁铁式同步电动机时，就会损坏永久磁铁的磁通，所以有时不能驱动到必要的高旋转区域。因此，作为电动四轮驱动***使用的交流电动机，使用励磁控制容易、具有爪形磁极的励磁绕组型的同步电动机后非常有效。

如果是励磁绕组型的同步电动机，通过抑制高旋转区域中的励磁电流，可以减小磁通。其结果，就能降低感应电压，因而一直能驱动到高旋转区域。

在这里，使用图2，讲述励磁绕组型同步电动机和永久磁铁式同步电动机的输出特性。

图2是表示励磁绕组型同步电动机和永久磁铁式同步电动机的输出特性图。在图2中，横轴表示转速(rpm)，纵轴表示转矩(Nm)。

如图2所示，永久磁铁式同步电动机的最高转速，在满足(最高转速/最大转矩时的转速)≤10的范围内决定。因此，永久磁铁式同步电动机的最高转速比励磁绕组型同步电动机的最高转速低。励磁绕组型同步电动机，能使用到最高转速的范围为止，超过最高转速后，在同步电动机和后车轮之间配置的离合器就断开，同步电动机便与后轮分离。

如前所述，在励磁绕组型的同步电动机中，可以利用励磁电流改变磁通。因此，在电动四轮驱动***中，对于电动机的转速而言，改变励磁电流，能够积极地改变产生的磁通。这样，使用励磁绕组型的同步电动机后，可以根据电动机的动作点，控制励磁电流，从而可以在***的最大电压内，在电动机容许的电流的范围内，驱动所需的电动机的动作点。

另外，在图1所示的本实施方式的电动四轮驱动车中，其特征在于：不搭载电动机100专用的电池。如果是普通的混合动力车等，在发电机和电动机之间，连接作为电力发生源和电力回收源使用的电池。该电池成为大容量。可是，在电动四轮驱动车中，需要使成本低于现有技术的机械四轮驱动车，不能搭载大容量的电池。

下面，使用图3，讲述不搭载大容量电池的电动四轮驱动车的控制原理。

图3是本实施方式中的使用不搭载大容量电池的交流电动机的电动四轮驱动车的能量流程图。

在使用交流电动机的电动四轮驱动***中，由于不具有吸收电力的电池，所以需要进行协调控制，以便使发动机给予旋转力而由发电机输出的发电能量Pg、与输入逆变器·电动机的驱动能量Pm相等。发电能量Pg和驱动能量Pm失衡时，例如发电能量Pg比驱动能量Pm大时，剩余的电力就要流入平滑用电容器，DC总线(バス)的电压就要上升。DC总线的电压超过容许值时，就有损坏电容器及逆变器的功率元件的危险。另外，发电能量Pg比驱动能量Pm小时，虽然微小，但由于电容器存储的电力被逆变器·电动机使用，所以其电压降低，结果就不能输出所需的转矩。

在本发明中，为了解决这种问题，对发电机进行控制，以便能够由发电机输出驱动交流电动机所需的能量Pm。

另外，按照d-q坐标对逆变器·电动机进行电流控制后，能够高应答地进行高精度的转矩控制。与此不同，对发电机进行的发电控制，却只能控制应答迟缓的励磁电流。该发电机的发电控制，需要与逆变器·电动机的动态一致，高精度地进行。

因此，在本发明中，反馈控制发电机的输出电压，以便使逆变器的输入侧的电压Vdc，成为旨在产生驱动交流电动机所要消耗的能量Pm的电压指令值Vdc^*；另外还反馈控制发电机的输出电流，以便使逆变器的输入侧的电流Idc，成为旨在产生驱动交流电动机所要消耗的能量Pm的电流指令值Idc^*。

此外，所谓“不搭载大容量的电池”，是指本发明不妨碍搭载小容量的电池。在这里，例如所谓“小容量的电池”是指，单独使用电池不能在规定时间输出电动机的最大输出，而通过与发电机输出同时使用来满足电动机的最大输出的容量的电池。另外，本发明对于具有电池的简易的HEV***也能适用。

下面，使用图4～图9，讲述采用本实施方式的电动四轮驱动车的控制装置的结构。

首先，使用图4讲述采用本实施方式的电动四轮驱动车的控制装置的***结构。

图4是表示本发明的第1实施方式的电动四轮驱动车的控制装置的结构的***结构图。此外，与图1相同的符号，表示相同的部分。

控制单元200，具有发电控制部210和电动机控制部220。关于发电控制部210的结构及动作，将在后文使用图5及图6讲述。它反馈控制发电机14的励磁绕组的励磁电压指令Cl(Vgf^*)，从而使电容器22的两端电压Vdc，与电动机控制部220输出的电容器电压值指令Vdc^*一致。励磁电压指令Cl(Vgf^*)，被输入控制发电机14的励磁电流的削波器(CH)电路32。

电动机控制部220，具有矩形波控制部220A和PWM控制部220B。关于电动机控制部220的结构及动作，将在后文使用图5讲述。它根据发动机控制器组件30输出的电动机转矩指令Tr^*、被同步电动机100具备的转速传感器检出的电动机旋转速度ωm、被同步电动机100具备的磁极位置传感器检出的磁极位置θ，输出供给逆变器16的3相交流电压指令Vu^*、Vv^*、Vw^*，控制逆变器16，从而控制供给同步电动机100的电枢绕组的交流电力，控制同步电动机100输出的驱动力。同步电动机100输出的驱动力，被控制成随着同步电动机100的转速的增大，而使同步电动机的驱动转矩减小。另外，电动机控制部220向控制同步电动机100的励磁电流的削波器(CH)电路34输出励磁电流指令Imf^*，控制削波器电路34，从而控制同步电动机100的励磁电流If。

励磁电流指令Imf^*，在图5所示的电流指令运算部222中，根据转矩指令Tr^*、电动机旋转速度ωm决定。作为一个例子，可以使用由转矩指令Tr^*、电动机旋转速度ωm、以及励磁电流指令Imf^*构成的三维表格(图表)，根据转矩指令Tr^*、电动机旋转速度ωm，求出励磁电流指令Imf^*。一般来说，由于电动机转速上升后，感应电压就上升，所以使励磁电流指令Imf^*减少地进行控制。另外，还可以按照转矩指令，使励磁电流If变化。按照转矩指令的大小，使励磁电流If变化后，可以在励磁电流恒定的前提下，提高电动机效率。根据这种逻辑，对于电流指令运算部222决定的励磁电流指令值Imf^*，反馈控制电动机励磁电流检出值后，使其按照励磁电流指令值Imf^*产生励磁电流If。

这时，反馈控制运算励磁电流If后获得的输出值，相当于励磁电压指令Vgf^*。将该励磁电压指令Vgf^*输入削波器电路34后，使励磁电流If流过。在这里，将削波器电路34作为H电桥的电路讲述，但由于励磁电流If流动的方向恒定，所以即使将1个开关元件与励磁绕组串联布线的电路，也能达到本发明的目的。

综上所述，按照电动机的动作点，变更励磁电流指令值Imf^*，使实际的励磁电流高精度地跟踪该指令值地加以控制后，能够在有限的电压范围内实现高效率、高精度的转矩控制。

电动机控制部220按照电动机速度，切换矩形波控制部220A和PWM控制部220B。例如：停止·低速区域，用PWM控制驱动；中高速区域(例如5000rpm以上)，用矩形波控制驱动。

下面，使用图5及图6，讲述采用本实施方式的电动四轮驱动车的控制装置的结构。

图5是表示本发明的第1实施方式的电动四轮驱动车的控制装置的结构的方框图。此外，与图4相同的符号，表示相同的部分。图6是表示本发明的第1实施方式的电动四轮驱动车的控制装置的发电控制部的动作的流程图。

如图5所示，发电控制部210具有减法部212、电压反馈控制部214和Duty(Cl)运算部216。

在图6的步骤s10中，减法部212根据电动机控制部220输出的电容器电压值指令值Vdc^*和电容器22的两端电压——电容器电压Vdc，求出偏差ΔVdc。

接着，在图6的步骤s20中，电压反馈控制部214对减法部212求出的偏差ΔVdc，进行比例积分(PI)运算，输出励磁电压指令Vgf^*。此外，虽然将控制作为PI控制，但并不局限于此。另外，只有反馈控制***在应答方面存在问题时，可以输入前馈补偿。

在图6的步骤s30中，Duty(Cl)运算部216根据电压反馈控制部214输出的励磁电压指令Vgf^*，将占空比Cl(VGf^*)，作为Vgf^*/Vdc求出，该占空比Cl(VGf^*)信号，被供给发电机14的励磁绕组，使电容器22的两端电压——电容器电压Vdc与电容器电压值指令值Vdc^*一致地进行反馈控制。

下面，使用图5及图7、图8，讲述采用本实施方式的电动四轮驱动车的控制装置的结构。

如图5所示，电动机控制部220具有电流指令运算部222、电压指令运算部224、3相电压指令运算部226、DC电压Vdc1运算部228、电容器电压指令值Vdc^*运算部232、以及PWM/矩形波信号处理部234。

电流指令运算部222，根据来自图4所示ECU30的转矩指令Tr^*及同步电动机100具备的转速传感器检出的电动机旋转速度ωm，使用内部的Id、Iq表格，求出对同步电动机100而言的d轴电流指令Id^*、q轴电流指令Iq^*、励磁电流指令Imf^*。励磁电流指令Imf^*被供给控制同步电动机100的励磁电流的削波器(CH)电路34，控制削波器电路32，从而控制同步电动机100的励磁电流If。

电压指令运算部224，根据电流指令运算部222求出的d轴电流指令Id^*、q轴电流指令Iq^*，求出d轴电压指令Id^*、q轴电压指令Iq^*。

3相电压指令运算部226，对电压指令运算部224求出的d轴电压指令Id^*、q轴电压指令Iq^*，使用同步电动机100具备的磁极位置传感器检出的磁极位置θ，计算对同步电动机100而言的交流电压指令Vu^*、Vv^*、Vw^*。

PWM/矩形波信号处理部234，根据3相电压指令运算部226求出的交流电压指令Vu^*、Vv^*、Vw^*，为了对逆变器16进行PWM控制或矩形波控制而生成逆变器16的内部开关元件的驱动信号，向逆变器16输出。

接着，使用图7，讲述DC电压Vdc1运算部228的动作。

DC电压Vdc1运算部228，根据电压指令运算部224求出的d轴电压指令Id^*、q轴电压指令Iq^*，计算发电机14的输出电压即电容器22的两端电压Vdc1。

在图7的步骤s100中，DC电压Vdc1运算部228，根据d轴电压指令Vd^*、q轴电压指令Vq^*，计算DC电压指令值Vdc1。DC电压Vdc1运算部228，根据d轴电压指令Vd^*、q轴电压指令Vq^*，利用下列公式(1)，求出电动机的相电压V。

V = (\sqrt{{Vd}^{* 2} + {Vq}^{* 2}}) / \sqrt{3} \cdot \cdot \cdot (1)

进而，DC电压Vdc1运算部228根据电动机的相电压V，在PWM控制时，使用下列公式(2)求出DC电压指令值Vdc1；在矩形波控制，使用下列公式(3)求出DC电压指令值Vdc1。

Vdc 1 = (2 \sqrt{2}) \cdot V \cdot \cdot \cdot (2)

Vdc 1 = ((2 \sqrt{2}) \cdot V) / 1.27 \cdot \cdot \cdot (3)

接着，在步骤s110中，电容器电压指令值Vdc^*运算部232，使用发电机的特性，在发动机的转速ωg中，抽出发电机的输出电压成为Vdc1的动作点。在发动机10和发电机14之间，具有减速机构，将减速比例如作为2.5时，发动机的转速ωg＝600rpm，相当于发电机的转速ωg’＝1500rpm。

在这里，使用图8，讲述发电机的发电特性。

图8是表示发电机的发电特性的特性图。

在图8中，横轴表示发电机的输出电流，纵轴表示输出电压。发电机的输出电压·电流，如图示的曲线那样变化。另外，这时，发电机的转速ωg’变化(ωg’1＜ωg’2＜ωg’3)后，发电机的输出电压·电流，也如图示的曲线那样变化。

电容器电压指令值Vdc^*运算部232，使用图7所示的发电机的特性，例如在发动机的转速ωg、发电机的转速为ωg2’时，抽出发电机的输出电压成为Vdc1的动作点、即电流Idc1的点。

再接着，在图7的步骤s120中，电容器电压指令值Vdc^*运算部232判定在检出的动作点、即发电机以输出电压Vdc1、输出电流Idc1驱动同步电动机100时，同步电动机100的驱动力(转矩)是否满足要求功率Pm(＝电动机转速ωm×转矩指令Tr^*)。满足时，进入步骤S130；不满足时，进入步骤S140。

发电机的动作点满足要求功率时，在步骤s130中，DC电压Vdc1运算部228，重新计算对DC电压指令值Vdc1而言，能够使同步电动机100和发电机14效率最好地动作的电压指令值Vdc2。就是说，电动机控制部220在其内部具有对发电机的各动作点(发动机转速、电压、电流)而言的效率图表，检索在DC电压指令值Vdc1以上、而且能够输出电动机的要求功率的范围的电压中，成为最大效率的电压。然后，求出电压指令值Vdc2后，电容器电压指令值Vdc^*运算部232就向发电控制部210输出与该电压指令值Vdc2对应的电压指令值Vdc^*。发电控制部210进行反馈控制，以便电容器电压Vdc使成为电压指令值Vdc^*。

另外，发电机的动作点不满足要求功率时，在步骤s140中，DC电压Vdc1运算部228，在能够取得必要的功率的范围内，重新计算DC电压指令值Vdc3和转矩指令Tr^*。就是说，在发电机不能输出电动机的要求功率时，首先计算现在的发动机旋转中的发电机的最大功率可能输出的电动机转矩指令值。然后，计算该转矩所需的DC电压指令值。但是，由于用计算的DC电压有时比电动机产生的感应电压低，所以这时再降低电动机转矩指令值，最终决定实际能够输出的DC电压、电动机转矩。转矩指令Tr^*被发送给电流指令运算部222后，再一次利用电流指令运算部222、电压指令运算部224、3相电压指令运算部226，求出3相电压指令值Vu^*、Vv^*、Vw^*。另外，电容器电压指令值Vdc^*运算部232向发电控制部210输出与该电压指令值Vdc3对应的电压指令值Vdc^*。发电控制部210进行反馈控制，以便使电容器电压Vdc成为电压指令值Vdc^*。

在这里，使用图9，讲述采用本实施方式的电动四轮驱动车的控制装置的控制动作。

图9是表示本发明的第1实施方式的电动四轮驱动车的控制装置的控制动作的时序图。图9(A)表示发动机转速ωg，图9(B)表示电动机转速ωm。图9(C)表示电动机转矩Tm，图9(D)表示需要的电容器电压Vdc。此外，横轴是时间(sec)。

如图9(A)所示，发动机转速ωg，在空载后，随着1档、2档、3档地变速，而增减。另一方面，如图9(B)所示，电动机转速ωm单调增加。在这里，如图9(C)所示，在空载时，由于电动四轮驱动车还没有起动，所以可以减小必要的电动机转矩Tm。但在刚起动后的低速时，却需要大转矩。然后，随着车速的上升，可以减小必要的电动机转矩Tm。

在这里，如图9(D)所示，在空载时(图中的X1附近)，降低必要的电容器电压Vdc，例如使发电机在图8的点C附近动作。在起步时的低发动机旋转区域(图中的X2附近)，使发电机在低电压大电流的、图8的点B附近动作。进而，发动机转速增高(图中的X3附近)后，提高必要的电容器电压Vdc，例如使发电机在图8的点A附近动作，重视效率。这样，对于发动机转速而言，调整必要的Vdc，能够有效地获得必要的驱动力。

下面，使用图10，讲述采用本实施方式的电动四轮驱动车的控制装置的第2***结构。

图10是表示本发明的第1实施方式的电动四轮驱动车的控制装置的第2结构的***构成图。此外，与图1、图4相同的符号，表示相同的部分。

图4所示的***，反馈控制发电机14的励磁绕组的励磁电压，以便使电容器22的两端电压Vdc，与电动机控制部220输出的电容器电压值指令Vdc^*一致。

与此不同，在本例中，反馈控制发电机14的励磁绕组的励磁电流，以便使流入DC总线的DC电流Idc(发电机的发电电流)，与控制单元200A输出的电容器电流值指令Idc^*一致。

下面，使用图11，讲述采用本实施方式的电动四轮驱动车的控制装置的第3***结构。

图11是表示本发明的第1实施方式的电动四轮驱动车的控制装置的第3结构的***构成图。此外，与图1、图4相同的符号，表示相同的部分。

在本实施方式中，同时使用图4所示的***和图10所示的***，控制单元200B，反馈控制发电机14的励磁绕组的励磁电压·励磁电流，以便使电容器22的两端电压Vdc或流入DC总线的DC电流Idc(发电机的发电电流)，与电容器电压值指令Vdc^*或电容器电流值指令Idc^*一致。采用电压控制还是采用电流控制，按照发电机的动作范围选择。此外，关于发电机的动作范围，可以使用图7的步骤s110的方法判定。

发电机的发电特性，如图8所示。此外，该例中的发电机的激励方式是自励方式，发电机的输出电压比12V系的电池电压低时，则为他励方式。在这里，在图8中可以看出例如发电机转速ωg1’具有非线性的发电特性，即：在点A～点B之间的发电特性，是向右下降的特性；在点B～点C之间的发电特性，是向左下降的特性；进而，从点C起又成为向右下降的特性。因此，为了稳定地控制具有这种发电特性的发电机，而对电压控制和电流控制进行切换。

图9所示的发电机的动作范围中，在向右下降的区域(点A～点B、点C～)中，进行电压反馈控制；在向左下降的区域(点B～点C)中，进行电流反馈控制。在图7所示的发电机的动作范围的向左下降的区域中，如图4所示，在电压反馈控制***中，成为正逻辑，控制***有可能发散。因此，在该区域中，为了保证控制***的稳定性，需要使成为控制器的输出的补偿量的符号颠倒。与此不同，在本例中，在向左下降的区域中，通过电流反馈控制，从而不使补偿量的符号颠倒，就能够保证控制***的稳定性。

综上所述，采用本实施方式后，可以获得成本不超过现有技术的机械四轮驱动车、而且能够在大排量的汽车中采用的电动四轮驱动***。

下面，使用图12及图13，讲述采用本发明的第2实施方式的电动四轮驱动车的结构。

图12是表示本发明的第2实施方式的电动四轮驱动车的结构的***结构图。图13是表示本发明的第2实施方式的电动四轮驱动车的控制内容的流程图。在图12中，与图1相同的符号，表示相同的部分。

如图12所示，发动机10除了产生旨在驱动前轮WH-FR、WH-FL的动力外，还与成为12V电池用发电机(ALT2)40、空调用压缩机(COMP)42、作为后轮驱动用同步电动机(AC-M)100的动力源的60V高压发电机14连接。另外，近来，如电动动力转向(EPS)44及电动制动器(E-BR)46等那样，各种车载执行机构的电动化发展迅速，12V发电机40的负荷越来越大。因此，进行电动四轮驱动时，需要判断用现在的发动机转速，能否发出所需的后轮电动机输出。例如，在本实施方式的电动4轮驱动***中，后轮驱动用电动机100的输出得到提高，成为十几KW左右的容量。这样，在发动机转速较低、发动机处于低输出区域时，电动机要输出最大转矩，就有可能使发动机停止运转。这样，电动机的容量提高后，与发动机连接的各负荷的负荷调整，就十分重要。因此，控制单元(CU)200C，对发动机可输出的功率和各负荷进行管理控制。

在图13的步骤s200中，控制单元200C，在驱动四轮之际，计算后轮WH-RR、WH-RL输出的同步电动机100所需的转矩Tmreq。所需的转矩Tmreq，可以根据加速器开度(节流阀开度)和车速或加速器开度(节流阀开度)和前后轮车速求出。

接着，在步骤s210中，控制单元200C计算与发动机10连接的各负荷(12V电池用发电机40、空调用压缩机42等，进而与12V电池用发电机40连接的各负荷(电动动力转向用电动机44及电动制动器用电动机46等))现在的输出状态。

接着，在步骤s220中，控制单元200C根据现在的发动机10的动作点，计算可以输出的功率Pe。

接着，在步骤s230中，控制单元200C判断在步骤s200中计算出的所需转矩Tmreq在可以输出的功率Pe内是否可以输出。在这里，如果可以输出，就进入步骤s290，控制单元200C将所需转矩Tmreq作为实际的电动机驱动转矩Tm。

另外，在步骤s230中判断所需转矩Tmreq在可以输出的功率Pe内不能输出时，在步骤s240中，控制单元200C判断除了后轮电动机100之外，能否减轻与发动机10连接的负荷。在步骤s240中，判断能够减轻负荷时，在步骤s250中，控制单元200C减轻负荷，其结果，可以输出电动机的所需转矩Tmreq时，在步骤s290中，控制单元200C将所需转矩Tmreq作为实际的电动机驱动转矩Tm。

在步骤s240中，不能够减轻负荷时，在步骤s260中，控制单元200C考虑四轮驱动性能，判断能否减轻所需转矩Tmreq。

在这里，能够减轻所需转矩Tmreq时，控制单元200C减轻到在现在的发动机可以输出的功率Pe内能够输出的电动机转矩Tm为止，在步骤s290中，控制单元200C就将该减轻的结果作为实际的电动机驱动转矩Tm。

另外，在步骤s260中，四轮驱动性能在目前的行驶状态中绝对需要，不能够减轻所需转矩Tmreq时，在步骤s270中，控制单元200C就在能够输出所需转矩Tmreq的范围内，使发动机转速增加。

然后，在步骤s290中，控制单元200C经过这些处理之后，决定最终的电动机驱动转矩Tm。

以上，是电动四轮驱动***的功率管理处理的示例。在这里，关于讲述的处理，对顺序等没有限制。进而，本管理是为了一边在效率良好的动作点上驱动发动机，一边有效地使电动四轮驱动***动作。如果能达到这一个目的，其处理内容，并不局限于图13所示的流程图的内容。

采用本实施方式后，可以获得成本不超过现有技术的机械四轮驱动车、而且能够在大排量的汽车中采用的电动四轮驱动***。

下面，使用图14～图22，讲述本发明的电动四轮驱动车使用的励磁绕组型同步电动机的结构。

首先，使用图14，讲述本发明的电动四轮驱动车使用的第1励磁绕组型同步电动机的整体结构。

图14是表示本发明的电动四轮驱动车使用的励磁绕组型同步电动机的整体结构的剖面图。

励磁绕组型同步电动机100，是在定子的内周侧，在同一个主轴(输出轴)上，设置2个被可旋转支承的转子的串联型的励磁绕组型同步电动机。

外壳102，由固定有背部侧轴承109b的轴承座108和收纳磁极位置检出器120(例如分解器)的分解器座122构成。轴承座108，采用使收纳前面侧轴承109a的座和外壳成为一体的结构。在各座的中心部，通过前面侧轴承109a及背部侧轴承109b，支承着主轴115。在主轴115的一个端部，安装着一对滑环19。

在外壳102的内部，设置着定子103和转子110。定子103，由定子铁心105和定子绕组106构成。定子铁心105嵌合后配置在外壳102内。在定子铁心105的切槽中，装入定子绕组106。

在定子铁心105的内周侧，通过机械性的间隙(空气隙长)，转子110可以旋转地被轴承109a、109b支承着。转子110，由爪形磁极111a、112a、111b、112b和励磁绕组113a、113b及永久磁铁130a、130b构成。由爪形磁极111a、112a和励磁绕组113a及永久磁铁130a，构成第1转子。由爪形磁极111b、112b和励磁绕组113b及永久磁铁130b，构成第2转子。一对爪形磁极111a、112a，位于各自的爪部相对的爪部之间地配置；另外，一对爪形磁极111b、112b，也位于各自的爪部相对的爪部之间地配置。在爪形磁极111a、112a之间，装入绕线管114a；在爪形磁极111b、112b之间，装入绕线管114b。励磁绕组113a、113b，分别被卷绕装入绕线管114a、114b。另外，在一对爪形磁极111a、112a及爪形磁极111b、112b之间，安装着多个磁铁130a、130b。在两个滑环119中，分别可以滑动地安装着电刷118，通过滑环119，向励磁绕组113a、113b供给来自电池的直流电流。

爪形磁极111a、112a，通过电刷118，在励磁绕组113a的作用下，在圆周方向上，N极S极被交替激励。爪形磁极111b、112b，也通过电刷118，在励磁绕组113b的作用下，在圆周方向上，N极S极被交替激励。串联的爪形磁极的极性，将两者的爪形磁极相接的一侧作为同极。另外，永久磁铁130a、130b的极性，被磁化成和由励磁绕组的激励决定爪形磁极的极性的面上的磁性同极的磁性。

作为磁极位置检出器120的吻合基准，在将爪形磁极转子的串联构成的一个，向圆周方向上偏移时，使两者的中心与一致位置检出器的基准吻合，或者与两者的感应电压的合成波形吻合。

在分解器架122上，收纳分解器定子120。与分解器定子120相对，具有机械性的间隙(空气隙长)，在主轴11的端部安装着分解器转子121。另外，在分解器架122上，还安装着罩子123，拆下罩子后可以调整分解器定子120的位置。

下面，使用图15及图16，讲述本实施方式的电动四轮驱动车使用的第1励磁绕组型同步电动机中的定子绕组的切槽内的配置。

图15是本发明的电动四轮驱动车使用的第1励磁绕组型同步电动机中的定子绕组的切槽内配置的剖面展开图。图16是表示本发明的电动四轮驱动车使用的第1励磁绕组型同步电动机中的定子绕组的切槽内***状态的立体图。

在定子铁心104中，形成多个切槽140及多个齿141。各切槽140，在与爪形磁极111a、112a、111b、112b相对的内周面，设置切槽开口部143。在本例中，示出在一个切槽内配置4个导体的情况。

例如：在12极、36槽的U相时，在切槽140内的外周侧排列的导体160a，与在3切槽前端的切槽内的内周侧排列的导体160c，是用1根导体形成的。同样，在切槽140内的外周侧排列的导体160b，和在3切槽前端的切槽内的内周侧排列的导体160d，作为1根导体形成。然后，被与磁极节距相离位置的导体依次连接，切槽内的导体160a、160b，从卷绕始端到卷绕未端都串联连接，构成波浪卷绕的第1绕组。另外，切槽140的同一切槽内的导体160c、160d，分别用1根导体形成，和上述一样，从卷绕始端到卷绕未端都串联连接，构成波浪卷绕的第2绕组。另外，第1绕组和第2绕组，在卷绕始端的端子之间和卷绕未端的中性点162端子之间，彼此并联。此外，在各槽内，设置着很薄的绝缘纸142。

1个切槽内的定子绕组，采用上侧(外周侧)导体160a、160b和下侧(内周侧)导体161c、161d的双层卷绕。另外，1个切槽内的圆周方向导体数，在串联爪形磁极时为2。此外，在3串联爪形磁极时，1个切槽内的圆周方向导体数为3。

下面，使用图17，讲述本实施方式的电动四轮驱动车使用的第1励磁绕组型同步电动机中的定子绕组的1相的绕组配置。

图17是表示本发明的电动四轮驱动车使用的第1励磁绕组型同步电动机中的定子绕组的1相的绕组配置的展开图。此外，在图中，实线表示上侧线圈，虚线表示下侧线圈。

图17表示将上述切槽内导体排列展开到36槽内时的1相的绕组配置。导体160和导体161构成的第1绕组和第2绕组，分别串联后，如上所述，再并联形成U相端子和中性点162。

例如，在12极、36槽、U相中，嵌入第7槽的上侧线圈导体160a、160b，嵌入第10槽的下侧线圈导体160c、160d，分别是1根导体；导体的卷绕始端160m，嵌入第4槽的下侧，通过第1槽的上侧、第34槽的下侧、…、第7槽的上侧后，作为一次卷绕，再将它串联波形卷绕连接2次卷绕后，与卷绕末端160n连接。同样，卷绕始端161m，嵌入第10槽的上侧，通过第13槽的下侧、第16槽的上侧、…、第7槽的下侧后，作为一次卷绕，再将它串联波形卷绕连接2次卷绕后，与卷绕末端161n连接。该卷绕末端导体160n及卷绕末端导体161n，与中性点162连接，卷绕始端导体160m、卷绕始端导体161m并联，构成U相绕组。

下面，使用图18，讲述本实施方式的电动四轮驱动车使用的第1励磁绕组型同步电动机中的定子绕组的3相绕组的连接状态。

图18表示在用图17讲述的U相的连接状态中，再加上V相、W相绕组的导体的连接状态。和U相一样，V相的绕组末端导体163n、164n，与中性点162连接V相的绕组始端导体163m、164m并联，构成V相绕组。W相的绕组末端导体165n、166n，与中性点162连接；W相的绕组始端导体165m、166m并联，构成W相绕组。

下面，使用图19，讲述本实施方式的电动四轮驱动车使用的第1励磁绕组型同步电动机中的转子的结构。

图19是表示本发明的电动四轮驱动车使用的第1励磁绕组型同步电动机中的转子的结构的俯视图。此外，与图14相同的符号，表示相同的部分。

在本实施方式中，将串联的爪形磁极转子的磁极中心、即爪形磁极112a和112b的中心，在圆周方向上，以机械角(360度/(极数×相数×Ns))＝5度错开。在这里，Ns是在同一切槽内串联的圆周方向的导体数。它还是将一对爪形磁极朝2个轴向排列的串联的转子数。就是说，圆周方向的导体数为2时，是串联爪形磁极，形成2个爪形磁极。

进而，在同一切槽内的圆周方向的导体数为3时，使Ns＝3，成为排列3个爪形磁极的串联结构。这时，固定用一个爪形磁极11a、12a构成的一对爪形磁极，将以用另一个爪形磁极11b、12b构成的一对爪形磁极的中心为基准，使其朝圆周方向前进或后退。

在图19的示例中，由于是12极、3相、串联结构，所以机械性地朝圆周方向错开5度。但如果是16极、48槽、3相、串联结构，就机械性地朝圆周方向错开3.75度。

下面，使用图20，讲述图19所示的串联转子中的感应电压波形。

图20是表示图19所示的串联转子中的感应电压波形。

如图19所示，如果将串联转子的磁极中心朝圆周方向错开5°时，设第1转子侧的感应电压为Ea，那么将磁极中心对该第1转子而言朝圆周方向错开5°的第2转子侧的感应电压，就成为Eb。就是说，如果是12极、3相，机械性地朝圆周方向错开5度后，电角就成为偏移30°相位。

下面，使用图22，讲述本实施方式的电动四轮驱动车使用的第1励磁绕组型同步电动机中的定子绕组的3相绕组的连接状态。

图22是表示本发明的电动四轮驱动车使用的第1励磁绕组型同步电动机中的定子绕组的3相绕组的连接状态的展开图。

U相、V相、W相的绕组，将同一切槽的导体串联卷绕。但由于将串联爪形磁极的一个，错开5度的机械角(电角为30度)。所以切割各自的爪形磁极的磁通后感应的电压，就产生电角为30度的相位差。

就是说，以U相定子绕组为例，对于串联构成的转子的第1转子的上侧定子绕组160U1而言，第2转子的上侧定子绕组160U2产生的电压，电角的相位就错开30度，图示的状态，用向量表示相位不同的电压。另外，对于串联构成的转子的第1转子的下侧定子绕组160L1而言，第2转子的下侧定子绕组160L2产生的电压，电角的相位也错开30度。

下面，使用图22及图23，讲述本实施方式的电动四轮驱动车使用的第1励磁绕组型同步电动机中的低振动性。

图22是表示本发明的电动四轮驱动车使用的第1励磁绕组型同步电动机中的低振动性的说明图。图23是表示本发明的电动四轮驱动车使用的第1励磁绕组型同步电动机中的低脉动性的说明图。

在图22中，图22(A)表示本实施方式中的转矩波动，图22(B)表示现有技术中的转矩波动。

如本实施方式所示，将串联爪形磁极中的一个错开5度的机械角(30度的电角)后，第1磁极产生的转矩波动TL1和第2磁极产生的转矩波动TL2，就如图22(A)所示，错开角度θ1(30度的电角)后产生。这时的转矩波动的最大值，分别相等，为τ1。

另一方面，图22(B)表示串联爪形磁极的磁极中心不错开时的转矩波动TL3。这时，转矩波动遍及定子铁心的总长后，作用于没有向圆周方向错开的串联磁极。这时的转矩波动的最大值，为2τ1。

与此不同，在本实施方式中，对于串联爪形磁极中的一个——第1磁极而言，将第2磁极错开30度的电角后，由于轴向的磁极的长度，是在圆内方向上不错开时的一半，所以产生的转矩波动，就成为没有错开串联爪形磁极时的一半(2τ1→τ1)。就是说，向圆周方向错开串联爪形磁极后，转矩波动由2τ1减至τ1，可使冲击力减少一半。由于振动及噪声取决于冲击力的大小，所以能够降低振动、噪声。

下面，使用图23讲述脉动。图23(A)表示将串联爪形磁极中的一个错开15度的电角时，合成以下6个转矩脉动的合成转矩脉动T1：第1磁极的U相转矩脉动U，与第1磁极错开15度的电角的第2磁极的U相转矩脉动U15，第1磁极的V相转矩脉动V，与第1磁极错开15度的电角的第2磁极的V相转矩脉动V15，第1磁极的W相转矩脉动W，与第1磁极错开15度的电角的第2磁极的W相转矩脉动W15。

图23(B)表示如本实施方式那样，将串联爪形磁极中的一个错开30度的电角时，合成以下6个转矩脉动的合成转矩脉动T2：第1磁极的U相转矩脉动U，与第1磁极错开30度的电角的第2磁极的U相转矩脉动U30，第1磁极的V相转矩脉动V，与第1磁极错开30度的电角的第2磁极的V相转矩脉动V30，第1磁极的W相转矩脉动W，和与第1磁极错开30度的电角的第2磁极的W相转矩脉动W30。

图23(C)表示将串联爪形磁极中的一个错开60度的电角时，合成以下6个转矩脉动的合成转矩脉动T3：第1磁极的U相转矩脉动U，与第1磁极错开60度的电角的第2磁极的U相转矩脉动U60，第1磁极的V相转矩脉动V，和与第1磁极错开60度的电角的第2磁极的V相转矩脉动V60，第1磁极的W相转矩脉动W，和与第1磁极错开60度的电角的第2磁极的W相转矩脉动W60。

就是说，如图23(B)所示，将励磁绕组型发电电动机作为电动机运转时，电动机的转矩脉动，在将串联爪形磁极中的一个错开的角度定为30度的电角时，能够成为最小。进而，将励磁绕组型电动机作为电动机运转时，将其输出电压全波整流时的电压波形的脉动，在将串联爪形磁极中的一个错开的角度定为30度的电角时，也能够成为最小。就是说，将串联爪形磁极中的一个错开5度的机械角(30度的电角)后，能够在减少3相交流的脉动波形的脉动成分的同时，还能够减少振动、噪声。

此外，即使将串联爪形磁极中的一个错开30度的电角以外，也能够在减少转矩波动，减少振动、噪声。可是，与错开30度的电角相比，3相交流的脉动波形的脉动成分或多或少有所增加。

在这里，使用(表1)，表示切换伦德尔型串联旋转电机的极数时的槽数、机械角、电角的关系。机械角，在将转子作为Ns个连接的串联结构时，作为360度/(极数×相数×Ns)求出。

【表1】

项目极数	6	8	10	12	14	16
项目极数	6	8	10	12	14	16	定子的槽数串联磁极的错开的机械角(度)串联磁极的错开的电角(度)	181030	247.530	30630	36530	424.28630	483.7530

作为使用爪形磁极的励磁绕组型同步电动机，如特开2001-169490号公报所述，增多槽数，将分散配置到相邻的两个槽中的导体串联，将其它位置的分散配置的导体也串联，再将两者并联的定子绕组，已广为人知。可是，该结构的槽数增多，接地绝缘面积增加，槽满率减少。另外，加大电动机转矩时，成为串联结构，想要稍微加大导体载面积时，比较困难。

在电动四轮驱动用的车辆用旋转电机中，由于成为低速·高转矩、高速·低转矩，所以要求到高速运转为止的转速控制范围宽广。特别是在低速时，需要低电压、大电流。另外，汽车用的还迫切要求低振动·低噪声。例如，低电压、大电流的电动机时，需要减少定子的卷绕数，增大导体面积，减小绕组的电阻值。另外，车辆用旋转电机由于迫切要求低振动·低噪声，所以槽数较少时也存在低振动·低噪声的课题。

与此不同，在本实施方式中，为了加大电动机转矩，在使用串联转子的同时，还使串联结构的转子的爪形磁极中心错开，从而使3相电动机的空间高频及转矩的脉动次数成为高次，能够减少转矩脉动，能够实现低振动、低噪声的电动机。

下面，使用图24～图27，讲述本发明的电动四轮驱动车使用的第2励磁绕组型同步电动机的结构。

首先，使用图24，讲述本发明的电动四轮驱动车使用的第2励磁绕组型同步电动机的整体结构。

图24是表示本发明的电动四轮驱动车使用的第2励磁绕组型同步电动机的整体结构的剖面图。此外，与图14相同的符号，表示相同的部分。

转子110’，是由2个转子构成的串联，第1转子110，由爪形磁极111a、112a、111b、112b和励磁绕组113a、113b及永久磁铁130a、130b构成；第2转子，由爪形磁极111a、112a和励磁绕组113a及永久磁铁130a构成。在这一点上，与图14的示例相同。可是，在本实施方式中，2个爪形磁极的中心不错开，保持一致。

另一方面，在外壳102内被支承的定子103A中，在轴向的中央附近，将定子铁心分作两个，一个定子铁心104a和另一个定子铁心104b的圆周方向位置，采用错开360度/(极数×相数×Ns)角度的串联定子。在这里，Ns和前文所述一样，在同一切槽内的圆周方向的导体数，和轴向排列的定子的分割数，成为相同的数值。分作两个定子时，使s为2；3个定子串联时，因为将定子分作3个，所以s成为3。这时，固定一个定子铁心104a，将另一个定子铁心104b的中心作为基准，使其朝圆周方向前进或后退。错开的角度，例如是12极、3相、串联结构，是机械性地错开5度(30度的电角)。如果是16极、48槽、3相、串联结构，就机械性地朝圆周方向错开3.75度。

此外，定子铁心，在来自转子的磁通不容易到达空间的区域、即与爪形磁极的轴向端部对应的位置，分割成2个定子铁心104a、104b。

下面，使用图25～图27，讲述本实施方式的电动四轮驱动车使用的第2励磁绕组型同步电动机中的定子铁心及定子绕组的结构。

图25是表示本发明的电动四轮驱动车使用的第2励磁绕组型同步电动机的定子铁心的第1配置的剖面图。图26是表示本发明的电动四轮驱动车使用的第2励磁绕组型同步电动机的定子铁心的第2配置的剖面图。图27是表示本发明的电动四轮驱动车使用的第2励磁绕组型同步电动机的定子绕组的结构俯视图。此外，与图14相同的符号，表示相同的部分。

定子铁心104a及104b，如图25所示，或如图26所示，朝着与图23的错开方向相反的方向，在圆周方向上错开，在定子铁心104a、104b的槽内，配置着导体160a、160b、161a、161b。

然后，如图27所示，导体160a、160b、161a、161b，在定子铁心104a和104b的间隙之间，朝圆周方向折弯5°。

综上所述，采用本实施方式后，将串联结构的转子的爪形磁极中心错开后，3相电动机的空间高频及转矩的脉动次数成为高次，能够减轻转矩脉动，实现低振动、低噪音的电动机。

另外，采用上述结构后，例如使用36槽、12极的旋转电极，可以获得72槽、12极的旋转电极和同样的效果，将槽数减少一半后，能够减少定子铁心的槽内绝缘材料的面积，提高槽满率。另外，由于将定子铁心分作2个后，设置了空间，所以能够减少使用的原材料，实现旋转电机的轻量化、低成本化。

Claims

1、一种同步电动机，其特征在于：是驱动电动四轮驱动车的后轮的励磁绕组型的同步电动机，

具有：定子，和

在该定子的内周侧介有间隙地被可旋转支承的转子；

所述定子具有定子绕组，该定子绕组的供给电力被控制成驱动转矩随着所述转子的转速增高而变小定子绕组；

所述转子，具有：励磁电流被控制成随着所述转子的转速增高而变小的励磁绕组、和至少一对被该励磁绕组激励的爪形磁极。

2、如权利要求1所述的同步电动机，其特征在于：

所述转子，由将N极S极一对的爪形磁极在轴向上连接多个的串联结构的爪形磁极转子构成；

将所述串联结构的爪形磁极转子的多对爪形磁极，分别沿圆周方向错开。

3、一种电动驱动装置，其特征在于：具有：驱动电动四轮驱动车的后轮的励磁绕组型的同步电动机、和

该同步电动机的控制单元；

所述同步电动机，具有：

定子、和

在该定子的内周侧介有间隙地被可旋转支承、被励磁绕组激励的爪形磁极转子；

所述控制单元，控制供给所述定子的电力，使驱动转矩随着所述转子的转速增高而变小，并且通过控制，使流入所述励磁绕组的励磁电流，随着所述转子的转速增高而变小。

4、一种同步电动机，其特征在于：是驱动电动四轮驱动车的后轮的同步电动机，

由定子，和在该定子的内周侧介有间隙地被可旋转支承的转子构成；

所述转子，由将受励磁绕组激励的、N极S极一对的爪形磁极在轴向上连接多个的串联结构的爪形磁极转子构成；

5、如权利要求4所述的同步电动机，其特征在于：

所述转子，是Ns个连接的串联结构；

所述多对爪形磁极的错开角度，为360度/(极数×相数×Ns)。

6、如权利要求4所述的同步电动机，其特征在于：

所述定子的绕组，采用双层卷绕，而且所述定子的同一槽内的圆周方向的导体数，在2串联爪形磁极时为2，在3串联爪形磁极时为3。

7、如权利要求4所述的同步电动机，其特征在于：

所述多对爪形磁极的极性，将二者的爪形磁极相接的一侧作为同极。

8、如权利要求4所述的同步电动机，其特征在于：

所述串联的爪形磁极转子，具有***各自的爪形磁极之间的永久磁铁；

所述永久磁铁的极性，被磁化成与由励磁绕组的激励而决定的爪形磁极极性的面上的极性同极的极性。

9、如权利要求4所述的同步电动机，其特征在于：

具有检出所述转子的磁极位置的磁极位置检出器；

作为该磁极位置检出器的配合基准，使位置检出器的基准与所述沿圆周方向错开的串联结构的爪形磁极转子的中心相吻合，或者使二者感应电压的合成的波形相吻合。

10、一种车辆用旋转电机，其特征在于：是驱动电动四轮驱动车的后轮的同步电动机，

由定子、和在该定子的内周侧介有间隙地被可旋转支承的转子构成；

所述定子，由与所述串联结构的爪形磁极转子的个数对应，将定子铁心沿轴方向分割的分割型定子构成；

所述多个定子铁心，分别沿圆周方向错开。

11、如权利要求10所述的车辆用旋转电机，其特征在于：

所述定子，是被分割成Ns个的分割定子；

所述多个定子铁心的错开角度，为360度/(极数×相数×Ns)。

12、如权利要求10所述的车辆用旋转电机，其特征在于：

13、如权利要求10所述的车辆用旋转电机，其特征在于：

14、如权利要求10所述的车辆用旋转电机，其特征在于：

15、如权利要求10所述的车辆用旋转电机，其特征在于：

具有检出所述转子的磁极位置的磁极位置检出器；

作为该磁极位置检出器的配合基准，使位置检出器的基准与沿所述圆周方向错开的串联结构的爪形磁极转子的中心相吻合，或者使二者感应电压的合成的波形相吻合。