JP5893208B2 - 多重多相巻線交流モータ、及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
複数個のティースと複数個のスロットを備えた電機子鉄心と、前記ティースに巻回され前記スロットに収納された複数組の多相巻線を備えた電機子巻線と、前記複数組の多相巻線に個別に対応して接続される複数個のモータ駆動装置と、前記電機子鉄心と空隙を介して対向して配置された複数の界磁極を備えた界磁極鉄心と、
を備えた多重多相巻線交流モータであって、
前記界磁極鉄心は、前記複数組の多相巻線の同一相により発生する磁束の磁路を共用する磁路共用部を有し、
前記磁路共用部は、前記界磁極鉄心の円周方向の磁束の流れを阻害する複数個の磁気抵抗要素を備えている、
ことを特徴とするものである。
以下、この発明の実施の形態1による多重多相巻線交流モータについて、図に基づいて説明する。図1は、この発明の実施の形態1による多重多相巻線交流モータの電機子巻線の接続を示す説明図であって、(a)は2重Δ結線、(b)は2重Y結線の場合を夫々示している。2重Δ結線の場合、図1の(a)に示すように、第1の巻線組100は、三相のU相巻線U1(以下、単に巻線U1と称する)、V相巻線V1(以下、単に巻線V1と称する)、W相巻線W1(以下、単に巻線W1と称する)をΔ結線して構成され、第2の巻線組200は、三相のU相巻線U2(以下、単に巻線U2と称する)、V相巻線V2(以下、単に巻線V2と称する)、W相巻線W2(以下、単に巻線W2と称する)をΔ結線して構成されている。
[Rgap+Rslit<Rgap+2Rslit<<Rleak]となると仮定すると、
次に、この発明の実施の形態2による多重多相巻線交流モータについて説明する。図27は、この発明の実施の形態2による多重多相巻線交流モータの構成を示す断面図である。実施の形態2による多重多相巻線交流モータは、実施の形態1による多重多相巻線交流モータ対して、界磁極鉄心に於ける界磁極の構成のみが異なる。
図37は、この発明の実施の形態3による電動パワーステアリング装置を示す説明図である。図37に於いて、ドライバーは、ステアリングホイール25を左右に回転させて前輪26の操舵を行う。トルク検出部27はステアリング系の操舵トルクを検出してその検出トルクを制御部28に出力する。制御部28はステアリング系の操舵トルクを補助する補助トルクを多重多相巻線交流モータ300が発生するように電圧指令を演算し、電圧印加部29に出力する。電圧印加部29は、電圧指令に基づいて多重多相巻線交流モータ100に電圧を印加し、多重多相巻線交流モータ300はギア30を介して操舵トルクを補助するトルクを発生する。
(1).複数個のティースと複数個のスロットを備えた電機子鉄心と、前記ティースに巻回され前記スロットに収納された複数組の多相巻線を備えた電機子巻線と、前記複数組の多相巻線に個別に対応して接続される複数個のモータ駆動装置と、前記電機子鉄心と空隙を介して対向して配置された複数の界磁極を備えた界磁極鉄心と、
を備えた多重多相巻線交流モータであって、
前記界磁極鉄心は、前記複数組の多相巻線の同一相により発生する磁束の磁路を共用する磁路共用部を有し、
前記磁路共用部は、前記界磁極鉄心の円周方向の磁束の流れを阻害する複数個の磁気抵抗要素を備えている、
ことを特徴とする。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、相互インダクタンスMq、及び自己インダクタンスLqが低減し、モータの出力が向上する。又、相互インダクタンスMqの方が自己インダクタンスLqよりも磁気抵抗成分が高くなるので、自己インダクタンスに対する相互インダクタンスの比率Mq/Lqが低減し、電流制御系の応答が向上して電流の脈動成分に起因するトルク脈動が低減する。更に、複数のモータ駆動装置としての複数のインバータに接続される各巻線組が界磁極と電機子との間隙で磁路を共用する磁路共用部を有しているため、モータの体格を小さくすることができる。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、スリットが磁気抵抗要素となり、界磁極鉄心の表面における円周方向の磁束経路における磁気抵抗成分が増加し、Mq/Lqを低減することができる。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、スリットを設けたことによる磁気抵抗向上効果が増加し、Mq/Lqがさらに低下する。又、界磁極鉄心の円周方向の磁束を阻害する磁気抵抗成分に対して、界磁極鉄心の径方向の磁束を阻害する磁気抵抗成分が小さくなり、電機子鉄心から界磁極鉄心を通り磁石を貫通する磁束を阻害することがない。よって、インダクタンスや、モータの磁石の発生する磁束の低減を抑えることが可能となる。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、界磁極鉄心の薄肉部の磁気特性劣化により、界磁極鉄心の薄肉部が磁気抵抗要素となり、界磁極鉄心の表面における円周方向の磁束経路における磁気抵抗が増加し、Mq/Lqを低減することができる。又、界磁極鉄心の薄肉部によるコアの接合によりロータ外周の強度が向上する。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、カシメやボルト等による積層された薄板の機械的な接合箇所における磁気特性劣化により、カシメやボルト等による積層された薄板の機械的な接合箇所が磁気抵抗要素となり、界磁極鉄心の表面における円周方向の磁束経路における磁気抵抗が増加し、Mq/Lqを低減できる。又、カシメやボルト等による積層された薄板の機械的な接合によりロータ外周の積層強度が向上する。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、スリットの磁気抵抗が向上し、Mq/Lqがさらに低下する。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、スリットの磁気抵抗が向上し、Mq/Lqがさらに低下する。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、スリットの磁気抵抗が向上し、Mq/Lqがさらに低下する。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、磁気抵抗値が向上し、Mq/Lqがさらに低下する。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、磁気抵抗値が向上し、Mq/Lqがさらに低下する。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、磁気抵抗値が向上し、Mq/Lqがさらに低下する。又、コギングトルクを低減できる。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、モータに発生するトルクリップルをキャンセルできる。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、電機子巻線を複数個のティースに跨って巻回すことで、誘起電圧の高調波成分を低減でき、トルク脈動を低減できる。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、巻線係数が向上し、モータのトルクを向上できる。又、偶数次の誘起電圧を打ち消すことが可能となり、前記偶数次の誘起電圧に起因するトルク脈動が低減できる。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、巻線係数が最大の1となり、モータのトルクを向上できる。
(16).上記(1)乃至(15)に記載の多重多相巻線交流モータによりアシストトルクを発生させるようにしたことを特徴とする。
このように構成されたこの発明による電動パワーステアリング装置によれば、多重多相巻線交流モータのトルク脈動を低減してドライバーの操舵フィーリングを向上できる。又、電動パワーステアリングが搭載された車両の静粛性を向上することができる。更に、多重多相巻線交流モータの出力が向上するので電動パワーステアリングを小型化、軽量化でき、電動パワーステアリングが搭載された車両を小型化、軽量化できる。
Claims (16)
- 複数個のティースと複数個のスロットを備えた電機子鉄心と、前記ティースに巻回され前記スロットに収納された複数組の多相巻線を備えた電機子巻線と、前記複数組の多相巻線に個別に対応して接続される複数個のモータ駆動装置と、前記電機子鉄心と空隙を介して対向して配置された複数の界磁極を備えた界磁極鉄心と、
を備えた多重多相巻線交流モータであって、
前記界磁極鉄心は、前記複数組の多相巻線の同一相により発生する磁束の磁路を共用する磁路共用部を有し、
前磁路共用部は、前記界磁極鉄心の円周方向の磁束の流れを阻害する複数個の磁気抵抗要素を備えている、
ことを特徴とする多重多相巻線交流モータ。 - 前記磁気抵抗要素は、前記界磁極鉄心に形成されたスリットにより構成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の多重多相巻線交流モータ。 - 前記スリットは、前記界磁極鉄心の前記電機子鉄心と対向する表面から内部にわたって配置されており、
前記スリットの前記円周方向に占める幅をh1、前記界磁極鉄心の内径方向に占める深さをh2としたとき、前記スリットは、h2/h1が「1.0」より大きく構成されている、
ことを特徴とする請求項2に記載の多重多相巻線交流モータ。 - 前記磁気抵抗要素は、前記界磁極鉄心の薄肉部により構成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の多重多相巻線交流モータ。 - 前記磁気抵抗要素は、前記界磁極鉄心を構成する積層された複数の薄板を機械的に接合する部位により構成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の多重多相巻線交流モータ。 - 前記界磁極鉄心は、前記界磁極鉄心に設けられた複数個の磁石穴に挿入された複数個の永久磁石を備え、
前記磁気抵抗要素は、少なくとも前記界磁極鉄心の電機子鉄心と対向する表面に設けられている、
ことを特徴とする請求項1乃至5のうちの何れか一項に記載の多重多相巻線交流モータ。 - 前記界磁極鉄心の磁石設置面に配置された複数個の永久磁石を備え、
前記界磁極鉄心は、隣り合う前記永久磁石の間に位置する磁性体からなる突起部を備え、
前記磁気抵抗要素は、少なくとも前記突起部に設けられている、
ことを特徴とする請求項1乃至5のうちの何れか一項に記載の多重多相巻線交流モータ。 - 前記界磁極は、永久磁石により第1の極性を発生させる第1の界磁極と、前記第1の極性に対して逆極性の第2の極性を発生させる突起部を有する第2の界磁極とを備え、
前記第1の界磁極と前記第2の界磁極は、前記界磁極鉄心の周方向に交互且つ等間隔に配置され、
前記磁気抵抗要素は、少なくとも前記突起部に備えられている、
ことを特徴とする請求項1乃至7のうちの何れか一項に記載の多重多相巻線交流モータ。 - 前記磁気抵抗要素は、電気角180°当たり1個以上配置されている、
ことを特徴とする請求項1乃至8のうちの何れか一項に記載の多重多相巻線交流モータ。 - 前記磁気抵抗要素は、相互の最少間隔が電気角180°以下で配置されている、
ことを特徴とする請求項1乃至9のうちの何れか一項に記載の多重多相巻線交流モータ。 - 前記界磁極鉄心は、形状の異なる2種類以上の薄板が積層されて構成されており、
前記磁気抵抗要素は、少なくとも1種類の前記薄板に設けられている、
ことを特徴とする請求項1乃至10のうちの何れか一項に記載の多重多相巻線交流モータ。 - 前記複数組の多相巻線は、θcを0より大きい正の数として複数組の巻線間で電気的な位相差θcを有しており、
前記複数のモータ駆動装置は、θiを0より大きい正の数として前記複数組の多相巻線に夫々位相差θiを有した電圧又は電流を供給し、
前記位相差θiは、前記位相差θcを有する前記複数組の多相巻線に供給される電圧又は電流によって生じるトルクリップルを低減する位相である、
ことを特徴とする請求項1乃至11のうちの何れか一項に記載の多重多相巻線交流モータ。 - 前記複数組の多相巻線は、前記複数個のティースに跨って巻回されている、
ことを特徴とする請求項1乃至12のうちの何れか一項に記載の多重多相巻線交流モータ。 - 前記多相巻線は、電気角180°ピッチで巻回されている、
ことを特徴とする請求項13に記載の多重多相巻線交流モータ。 - 前記電機子鉄心は、mを1以上の整数として12m個のティース及びスロットを備え、
前記複数組の多重多相巻線組は、前記ティースに巻回されスロットに収納された2重の三相巻線組により構成され、
前記複数個のモータ駆動装置は、前記2重の三相巻線組に個別に対応して接続される2個のモータ駆動装置により構成され、
前記界磁極鉄心は、2m個の界磁極を備え、
前記2重の多相巻線組は、巻線組間で電気的な位相差30°を有し、
前記2つのモータ駆動装置は、前記2重の多相巻線組に位相差30°を有した電圧又は電流を供給する、
ことを特徴とする請求項14に記載の多重多相巻線交流モータ。 - 請求項1乃至15のうちの何れか一項に記載の多重多相巻線交流モータによりアシストトルクを発生させるようにした、
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
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