JP7086357B1

JP7086357B1 - Motor device and how to drive the motor device

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Publication number: JP7086357B1
Application number: JP2021082850A
Authority: JP
Inventors: 昇新口; 勝弘平田; 一晶高原; 寛典鈴木; 望竹村
Original assignee: AHMotorlab
Current assignee: AHMotorlab
Priority date: 2021-05-15
Filing date: 2021-05-15
Publication date: 2022-06-20
Anticipated expiration: 2041-05-15
Also published as: JP2022176393A

Abstract

【課題】一つの回転子に２系統の三相巻線を備えるモータの各相を個別に制御しながらも、スイッチ数を低減できるモータ装置およびモータ装置の駆動方法を提供する。【解決手段】回転軸を中心に回転可能に配置された回転子（１０）と、内周に複数のティース部（２２）が形成された固定子（２０）を有するモータ部と、モータ部に電力を供給するスイッチインバータ部と、スイッチインバータ部に含まれる各スイッチを制御するスイッチ制御部とを備え、複数のティース部には、Ｕ１相、Ｖ１相およびＷ１相からなる第１系統の三相巻線と、Ｕ２相、Ｖ２相およびＷ２相からなる第２系統の三相巻線とが巻回されており、９スイッチインバータから第１系統および第２系統の三相巻線に電流を供給するモータ装置。【選択図】図１PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor device and a driving method of a motor device capable of reducing the number of switches while individually controlling each phase of a motor provided with two systems of three-phase windings in one rotor. SOLUTION: A motor unit having a rotor (10) rotatably arranged around a rotation axis, a stator (20) having a plurality of teeth portions (22) formed on the inner circumference, and a motor unit. It is equipped with a switch inverter unit that supplies power and a switch control unit that controls each switch included in the switch inverter unit. The winding and the three-phase winding of the second system consisting of U2 phase, V2 phase and W2 phase are wound, and the current is supplied from the 9-switch inverter to the three-phase winding of the first system and the second system. Motor device. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、モータ装置およびモータ装置の駆動方法に関し、特に２系統の三相巻線を備えるモータ装置およびモータ装置の駆動方法に関する。 The present invention relates to a motor device and a method for driving the motor device, and more particularly to a motor device having two three-phase windings and a method for driving the motor device.

従来から様々な技術分野において、交流の周波数を変化させることで回転数を制御でき、安定した回転数を得られる三相モータが動力源として用いられている。また、一つの回転子に対して２系統の三相巻線（コイル）を備えたモータ装置も提案されている（例えば特許文献１を参照）。 Conventionally, in various technical fields, a three-phase motor that can control the rotation speed by changing the frequency of alternating current and can obtain a stable rotation speed has been used as a power source. Further, a motor device provided with two systems of three-phase windings (coils) for one rotor has also been proposed (see, for example, Patent Document 1).

図１０は、従来から提案されている三相巻線を２系統備えたモータ装置の駆動回路を簡略化して示す回路図である。図１０に示すようにモータ装置は、第１系統の三相巻線としてＵ相コイルＵ１、Ｖ相コイルＶ１、Ｗ相コイルＷ１を有し、第２系統の三相巻線としてＵ相コイルＵ２、Ｖ相コイルＶ２、Ｗ相コイルＷ２を有している。また、電源電圧（＋Ｖ）と接地電圧（０Ｖ）の間に、上段スイッチと下段スイッチの直列接続が６列並列接続されており、各上段スイッチと下段スイッチの間が各相の巻線（コイル）の一端に接続されている。各相の巻線の他端は、中性点に接続されている。 FIG. 10 is a circuit diagram showing a simplified drive circuit of a motor device provided with two systems of three-phase windings, which has been conventionally proposed. As shown in FIG. 10, the motor device has a U-phase coil U1, a V-phase coil V1, and a W-phase coil W1 as the three-phase winding of the first system, and the U-phase coil U2 as the three-phase winding of the second system. , V-phase coil V2 and W-phase coil W2. Further, between the power supply voltage (+ V) and the ground voltage (0V), the series connection of the upper switch and the lower switch is connected in parallel in 6 rows, and the winding (coil) of each phase is connected between each upper switch and the lower switch. ) Is connected to one end. The other end of the winding of each phase is connected to the neutral point.

図１０に示したモータ装置の駆動回路では、１２個のスイッチを用いた６相インバータが構成されており、各相がＨｉｇｈ信号の場合には上段スイッチをオンにして下段スイッチをオフにし、各相がＬｏｗ信号の場合には上段スイッチをオフにして下段スイッチをオンにする制御が行われる。ここで、Ｈｉｇｈ信号時には電源電圧から上段スイッチを経て各巻線および中性点に電流が供給される。また、Ｌｏｗ信号時には中性点から各巻線および下段スイッチを経て接地電圧に電流が流れる。これにより、２系統の三相巻線でそれぞれ三相交流によるモータ装置の駆動制御を行うことができる。 In the drive circuit of the motor device shown in FIG. 10, a 6-phase inverter using 12 switches is configured. When each phase is a High signal, the upper switch is turned on and the lower switch is turned off. When the phase is a Low signal, control is performed to turn off the upper switch and turn on the lower switch. Here, at the time of a high signal, a current is supplied from the power supply voltage to each winding and the neutral point via the upper switch. Further, at the time of the Low signal, a current flows from the neutral point to the ground voltage via each winding and the lower switch. As a result, it is possible to control the drive of the motor device by three-phase alternating current in each of the two three-phase windings.

特開２０２０－１６２３３３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2020-162333

図１０に示した従来のモータ装置では、各インバータで２系統の三相巻線の各々を個別に制御できるため、複雑な回転制御を行うことができるが、６相のインバータを用いるため１２個のスイッチが必要であり、回路に含まれるスイッチ数が増加してしまう。駆動回路に搭載されるスイッチ数が増加すると、回路の搭載面積の増大や、発熱量の増加、コストの増加などの問題が生じるうえに、回路全体でのスイッチ故障の発生確率が増加するという問題があった。 In the conventional motor device shown in FIG. 10, since each of the two systems of three-phase windings can be individually controlled by each inverter, complicated rotation control can be performed, but since a 6-phase inverter is used, 12 pieces are used. Switch is required, and the number of switches included in the circuit increases. When the number of switches mounted on the drive circuit increases, problems such as an increase in the mounting area of the circuit, an increase in heat generation, and an increase in cost occur, and the probability of switch failure in the entire circuit increases. was there.

そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、一つの回転子に２系統の三相巻線を備えるモータの各相を個別に制御しながらも、スイッチ数を低減できるモータ装置およびモータ装置の駆動方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and is a motor capable of reducing the number of switches while individually controlling each phase of a motor having two three-phase windings on one rotor. It is an object of the present invention to provide a method of driving an apparatus and a motor apparatus.

上記課題を解決するために、本発明のモータ装置は、回転軸を中心に回転可能に配置された回転子と、内周に複数のティース部が形成された固定子を有するモータ部と、前記モータ部に電力を供給するスイッチインバータ部と、前記スイッチインバータ部に含まれる各スイッチを制御するスイッチ制御部とを備えるモータ装置であって、前記複数のティース部には、Ｕ１相、Ｖ１相およびＷ１相からなる第１系統の三相巻線と、Ｕ２相、Ｖ２相およびＷ２相からなる第２系統の三相巻線とが巻回されており、前記スイッチインバータ部は、第１電位と第２電位の間にＵ列スイッチ群、Ｖ列スイッチ群およびＷ列スイッチ群が並列に接続され、前記Ｕ列スイッチ群は、前記第１電位から順にＵ列上段スイッチ、Ｕ列中段スイッチおよびＵ列下段スイッチが直列接続され、前記Ｖ列スイッチ群は、前記第１電位から順にＶ列上段スイッチ、Ｖ列中段スイッチおよびＶ列下段スイッチが直列接続され、前記Ｗ列スイッチ群は、前記第１電位から順にＷ列上段スイッチ、Ｗ列中段スイッチおよびＷ列下段スイッチが直列接続され、前記Ｕ列上段スイッチと前記Ｕ列中段スイッチの間に前記Ｕ１相が接続され、前記Ｕ列中段スイッチと前記Ｕ列下段スイッチの間に前記Ｕ２相が接続され、前記Ｖ列上段スイッチと前記Ｖ列中段スイッチの間に前記Ｖ１相が接続され、前記Ｖ列中段スイッチと前記Ｖ列下段スイッチの間に前記Ｖ２相が接続され、前記Ｗ列上段スイッチと前記Ｗ列中段スイッチの間に前記Ｗ１相が接続され、前記Ｗ列中段スイッチと前記Ｗ列下段スイッチの間に前記Ｗ２相が接続されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the motor device of the present invention includes a motor unit having a rotor rotatably arranged around a rotation axis, a stator having a plurality of teeth portions formed on the inner circumference thereof, and the motor unit. A motor device including a switch inverter unit that supplies electric power to the motor unit and a switch control unit that controls each switch included in the switch inverter unit. The plurality of teeth units include U1 phase, V1 phase, and a switch control unit. The three-phase winding of the first system composed of the W1 phase and the three-phase winding of the second system consisting of the U2 phase, the V2 phase and the W2 phase are wound, and the switch inverter portion has the first potential. The U-row switch group, the V-row switch group, and the W-row switch group are connected in parallel between the second potentials, and the U-row switch group includes the U-row upper stage switch, the U-row middle stage switch, and the U in order from the first potential. The lower row switches are connected in series, the V row switch group is connected in series with the V row upper switch, the V row middle switch and the V row lower switch in order from the first potential, and the W row switch group is the first row switch group. The W row upper switch, the W row middle switch and the W row lower switch are connected in series in order from the potential, the U1 phase is connected between the U row upper switch and the U row middle switch, and the U row middle switch and the said. The U2 phase is connected between the U row lower switch, the V1 phase is connected between the V row upper switch and the V row middle switch, and the V1 phase is connected between the V row middle switch and the V row lower switch. The V2 phase is connected, the W1 phase is connected between the W row upper switch and the W row middle switch, and the W2 phase is connected between the W row middle switch and the W row lower switch. It is characterized by.

このような本発明のモータ装置では、３つのスイッチが直列に接続されたスイッチ群が３列に並列接続された９スイッチインバータを用い、第１系統の三相巻線を上段スイッチと中段スイッチの間に接続し、第２系統の三相巻線を中段スイッチと下段スイッチの間に接続し、スイッチ制御部で各スイッチを制御することで、一つの回転子に２系統の三相巻線を備えるモータの各相を個別に制御しながらも、スイッチ数を低減できる。 In such a motor device of the present invention, a 9-switch inverter in which a group of switches in which three switches are connected in series are connected in parallel in three rows is used, and the three-phase winding of the first system is connected to the upper switch and the middle switch. By connecting between the two systems of three-phase windings, connecting the second system of three-phase windings between the middle-stage switch and the lower-stage switch, and controlling each switch with the switch control unit, two systems of three-phase windings can be connected to one rotor. The number of switches can be reduced while controlling each phase of the provided motor individually.

また、本発明の一態様では、前記スイッチ制御部は、信号波と搬送波の比較によりパルス信号を生成し、前記各スイッチをＰＷＭ（ＰｕｌｔｈＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調制御する。 Further, in one aspect of the present invention, the switch control unit generates a pulse signal by comparing a signal wave and a carrier wave, and controls each of the switches by PWM (Pulse Width Modulation) modulation control.

また、本発明の一態様では、前記信号波は、前記第１系統と前記第２系統とで振幅および位相が同じである。 Further, in one aspect of the present invention, the signal wave has the same amplitude and phase in the first system and the second system.

また、本発明の一態様では、前記信号波は、前記第１系統と前記第２系統とで位相が異なり、振幅が互いにオフセットされている。 Further, in one aspect of the present invention, the signal wave has a different phase between the first system and the second system, and the amplitudes are offset from each other.

また、本発明の一態様では、前記三相巻線は、前記ティース部の複数にまとめて巻回された分布巻きとして構成されている。 Further, in one aspect of the present invention, the three-phase winding is configured as a distributed winding wound in a plurality of the teeth portions.

また、本発明の一態様では、前記三相巻線は、個々の前記ティース部に巻回された集中巻きとして構成されている。 Further, in one aspect of the present invention, the three-phase winding is configured as a concentrated winding wound around each of the teeth portions.

また、本発明の一態様では、前記第１系統と前記第２系統の前記三相巻線は、同じ位相の前記ティース部に巻回されている。 Further, in one aspect of the present invention, the three-phase windings of the first system and the second system are wound around the teeth portion having the same phase.

また、本発明の一態様では、前記第１系統と前記第２系統の前記三相巻線は、位相が異なる前記ティース部に巻回されている。 Further, in one aspect of the present invention, the three-phase windings of the first system and the second system are wound around the teeth portions having different phases.

また、上記課題を解決するために、本発明のモータ装置の駆動方法は、一つの回転子に対して第１系統および第２系統の三相巻線を備え、インバータスイッチ部からの出力により回転するモータ装置の駆動方法であって、前記第１系統および前記第２系統の各相における電流値を取得する電流値取得工程と、前記各相の前記電流値に基づいて、前記第１系統に対する第１指令電圧および前記第２系統に対する第２指令電圧を算出する指令電圧算出工程と、搬送波の電圧と、前記第１指令電圧および前記第２指令電圧を比較して、前記第１系統と前記第２系統についてのゲート信号を決定するゲート信号決定工程と、前記ゲート信号に基づいて前記インバータスイッチ部のオン信号／オフ信号を決定するインバータスイッチ制御工程とを備えることを特徴とする。 Further, in order to solve the above problems, the driving method of the motor device of the present invention includes three-phase windings of the first system and the second system for one rotor, and is rotated by the output from the inverter switch unit. This is a method of driving a motor device for the first system based on a current value acquisition step of acquiring a current value in each phase of the first system and the second system and the current value of each phase. The first system and the first system are compared with the command voltage calculation step of calculating the first command voltage and the second command voltage for the second system, the voltage of the carrier, the first command voltage and the second command voltage. It is characterized by including a gate signal determination step for determining a gate signal for the second system, and an inverter switch control step for determining an on signal / off signal of the inverter switch unit based on the gate signal.

本発明では、一つの回転子に２系統の三相巻線を備えるモータの各相を個別に制御しながらも、スイッチ数を低減できるモータ装置およびモータ装置の駆動方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a motor device and a method for driving a motor device, which can reduce the number of switches while individually controlling each phase of a motor having two systems of three-phase windings on one rotor.

第１実施形態に係るモータ装置の概要を示す図であり、図１（ａ）はスイッチインバータ部の構成を示す回路図であり、図１（ｂ）はモータ部の構造例を示す模式図である。It is a figure which shows the outline of the motor apparatus which concerns on 1st Embodiment, FIG. 1 (a) is a circuit diagram which shows the structure of a switch inverter part, and FIG. 1 (b) is a schematic diagram which shows the structural example of a motor part. be. 第１実施形態におけるモータ装置の駆動を制御する方法について説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the method of controlling the drive of the motor device in 1st Embodiment. 第１実施形態におけるＵ１相とＵ２相の信号波と搬送波について説明するグラフであり、図３（ａ）はＵ１相を示し、図３（ｂ）はＵ２相を示し、図３（ｃ）はＵ１相とＵ２相を重ね合わせた結果を示している。It is a graph explaining the signal wave and the carrier of the U1 phase and the U2 phase in 1st Embodiment, FIG. 3A shows the U1 phase, FIG. 3B shows the U2 phase, and FIG. 3C shows. The result of superimposing the U1 phase and the U2 phase is shown. 第１実施形態における信号波と搬送波の比較結果を示すグラフであり、図４（ａ）はＵ１相とＵ２相の信号波および搬送波の波形を示し、図４（ｂ）はＵ１相の比較結果を示し、図４（ｃ）はＵ２相の比較結果を示している。It is a graph which shows the comparison result of a signal wave and a carrier wave in 1st Embodiment, FIG. 4 (a) shows the signal wave of U1 phase and U2 phase, and the waveform of a carrier wave, and FIG. 4 (c) shows the comparison result of the U2 phase. 第２実施形態におけるＵ１相とＵ２相の信号波と搬送波について説明するグラフであり、図５（ａ）はＵ１相を示し、図５（ｂ）はＵ２相を示し、図５（ｃ）はＵ１相とＵ２相を重ね合わせた結果を示している。It is a graph explaining the signal wave and the carrier of the U1 phase and the U2 phase in the 2nd Embodiment, FIG. 5 (a) shows the U1 phase, FIG. 5 (b) shows the U2 phase, and FIG. 5 (c) shows. The result of superimposing the U1 phase and the U2 phase is shown. 第２実施形態における信号波と搬送波の比較結果を示すグラフであり、図６（ａ）はＵ１相とＵ２相の信号波および搬送波の波形を示し、図６（ｂ）はＵ１相の比較結果を示し、図６（ｃ）はＵ２相の比較結果を示している。It is a graph which shows the comparison result of a signal wave and a carrier wave in 2nd Embodiment, FIG. 6 (a) shows the signal wave of U1 phase and U2 phase, and the waveform of a carrier wave, and FIG. 6 (b) is the comparison result of U1 phase. 6 (c) shows the comparison result of the U2 phase. 第２実施形態の変形例におけるＵ１相とＵ２相の信号波と搬送波について説明するグラフであり、図７（ａ）はＵ１相を示し、図７（ｂ）はＵ２相を示し、図７（ｃ）はＵ１相とＵ２相を重ね合わせた結果を示している。It is a graph explaining the signal wave and the carrier wave of the U1 phase and the U2 phase in the modification of the 2nd Embodiment, FIG. 7A shows the U1 phase, FIG. 7B shows the U2 phase, and FIG. 7 ( c) shows the result of superimposing the U1 phase and the U2 phase. 第３実施形態に係るモータ部の構造例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the motor part which concerns on 3rd Embodiment. 第４実施形態に係るモータ部の構造例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the motor part which concerns on 4th Embodiment. 従来から提案されている三相巻線を２系統備えたモータ装置の駆動回路を簡略化して示す回路図である。It is a circuit diagram which simplifies the drive circuit of the motor apparatus which provided two systems of three-phase windings which have been proposed conventionally.

（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。図１は、本実施形態に係るモータ装置の概要を示す図であり、図１（ａ）はスイッチインバータ部の構成を示す回路図であり、図１（ｂ）はモータ部の構造例を示す模式図である。 (First Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings shall be designated by the same reference numerals, and duplicate description thereof will be omitted as appropriate. 1A and 1B are diagrams showing an outline of a motor device according to the present embodiment, FIG. 1A is a circuit diagram showing a configuration of a switch inverter section, and FIG. 1B shows a structural example of the motor section. It is a schematic diagram.

図１（ａ）に示すように、本実施形態のスイッチインバータ部は、電源電圧（＋Ｖ）と接地電圧（０Ｖ）の間に３つのスイッチ群（Ｕ列スイッチ群、Ｖ列スイッチ群、Ｗ列スイッチ群）が並列に接続されている。各スイッチ群には、３つのスイッチが含まれて直列接続されており、合計９個のスイッチでスイッチインバータ部が構成されている。また、三相交流で駆動されるモータ部は、Ｕ１相、Ｖ１相、Ｗ１相の３つの巻線（コイル）で構成される第１系統の三相巻線と、Ｕ２相、Ｖ２相、Ｗ２相の３つの巻線で構成される第２系統の三相巻線を備えている。 As shown in FIG. 1A, the switch inverter section of the present embodiment has three switch groups (U row switch group, V row switch group, W row) between the power supply voltage (+ V) and the ground voltage (0V). Switches) are connected in parallel. Each switch group includes three switches and is connected in series, and a switch inverter unit is composed of a total of nine switches. In addition, the motor unit driven by three-phase alternating current includes the three-phase winding of the first system composed of three windings (coils) of U1 phase, V1 phase, and W1 phase, and the U2 phase, V2 phase, and W2. It has a second system of three-phase windings composed of three phases of windings.

Ｕ列スイッチ群には、電源電圧側から順にＵ列上段スイッチＵｕと、Ｕ列中段スイッチＵｍと、Ｕ列下段スイッチＵｌとが直列接続されている。また、Ｕ列上段スイッチＵｕとＵ列中段スイッチＵｍの間がＵ１相の一端に接続され、Ｕ列中段スイッチＵｍとＵ列下段スイッチＵｌの間がＵ２相の一端に接続されている。 In the U-row switch group, the U-row upper switch Uu, the U-row middle switch Um, and the U-row lower switch Ul are connected in series in order from the power supply voltage side. Further, between the U row upper switch Uu and the U row middle switch Um is connected to one end of the U1 phase, and between the U row middle switch Um and the U row lower switch Ul is connected to one end of the U2 phase.

Ｖ列スイッチ群には、電源電圧側から順にＶ列上段スイッチＶｕと、Ｖ列中段スイッチＶｍと、Ｖ列下段スイッチＶｌとが直列接続されている。また、Ｖ列上段スイッチＶｕとＶ列中段スイッチＶｍの間がＶ１相の一端に接続され、Ｖ列中段スイッチＶｍとＶ列下段スイッチＶｌの間がＶ２相の一端に接続されている。 In the V-row switch group, the V-row upper switch Vu, the V-row middle switch Vm, and the V-row lower switch Vl are connected in series in order from the power supply voltage side. Further, between the V row upper switch Vu and the V row middle switch Vm is connected to one end of the V1 phase, and between the V row middle switch Vm and the V row lower switch Vl is connected to one end of the V2 phase.

Ｗ列スイッチ群には，電源電圧側から順にＷ列上段スイッチＷｕと、Ｗ列中段スイッチＷｍと、Ｗ列下段スイッチＷｌとが直列接続されている。また、Ｗ列上段スイッチＷｕとＷ列中段スイッチＷｍの間がＷ１相の一端に接続され、Ｗ列中段スイッチＷｍとＷ列下段スイッチＷｌの間がＷ２相の一端に接続されている。 In the W row switch group, the W row upper switch Wu, the W row middle switch Wm, and the W row lower switch Wl are connected in series in order from the power supply voltage side. Further, between the W row upper switch Wu and the W row middle switch Wm is connected to one end of the W1 phase, and between the W row middle switch Wm and the W row lower switch Wl is connected to one end of the W2 phase.

また、第１系統の三相巻線であるＵ１相とＶ１相とＷ１相の他端は共通の中性点に接続され、第２系統の三相巻線であるＵ２相とＶ２相とＷ２相の他端は共通の中性点に接続されている。図１（ａ）に示したように、スイッチインバータ部の各スイッチ間を２系統の三相巻線に接続することで、９個のスイッチでＵ１相、Ｖ１相、Ｗ１相、Ｕ２相、Ｖ２相およびＷ２相の合計６相を制御することができる。 Further, the other ends of the U1 phase, the V1 phase and the W1 phase, which are the three-phase windings of the first system, are connected to a common neutral point, and the U2 phase, the V2 phase and the W2, which are the three-phase windings of the second system, are connected. The other end of the phase is connected to a common neutral point. As shown in FIG. 1A, by connecting each switch of the switch inverter section to two three-phase windings, nine switches are used for U1 phase, V1 phase, W1 phase, U2 phase, and V2. A total of 6 phases, a phase and a W2 phase, can be controlled.

図１（ｂ）に示すように、モータ部は回転子（ロータ）１０と、回転子１０の周囲に配置された固定子（ステータ）２０を備えている。また、回転子１０には、外周に沿って磁石のＮ極１１ＮとＳ極１１Ｓが複数交互に配置されている。また固定子２０は、コアバック部２１と複数のティース部２２を備えている。図１（ｂ）は回転軸を中心にモータ部を４分割し、一部のみ構造を抽出して模式的に示すものであり、角度や長さは実際のモータとは一致していない。 As shown in FIG. 1 (b), the motor unit includes a rotor (rotor) 10 and a stator (stator) 20 arranged around the rotor 10. Further, on the rotor 10, a plurality of N poles 11N and S poles 11S of magnets are alternately arranged along the outer circumference. Further, the stator 20 includes a core back portion 21 and a plurality of teeth portions 22. FIG. 1B shows a schematic diagram in which the motor portion is divided into four parts around the rotation axis and only a part of the structure is extracted, and the angles and lengths do not match those of the actual motor.

コアバック部２１は、回転子１０の外側に回転子１０の外周を円周状に取り囲むように配置された部分であり、内周に複数のティース部２２が等間隔に突出して形成されている。コアバック部２１には公知のものを用いることができ、構成する材料や構造は限定されない。また、コアバック部２１よりも外周には別途モータハウジング等の部材が設けられている。 The core back portion 21 is a portion arranged on the outer side of the rotor 10 so as to surround the outer circumference of the rotor 10 in a circumferential shape, and a plurality of tooth portions 22 are formed on the inner circumference so as to project at equal intervals. .. A known material can be used for the core back portion 21, and the constituent materials and structures are not limited. Further, a member such as a motor housing is separately provided on the outer periphery of the core back portion 21.

ティース部２２は、コアバック部２１の内周面から回転子１０に向かって突出して形成された突起状部分であり、各ティース部２２は同じ長さと形状で形成されるとともに等間隔に配置されており、各ティース部２２の間には間隔が設けられてスロットを構成している。各ティース部２２およびスロットには、巻線が巻回されてコイルが構成されて、巻線に電流が流れることでティース部２２に磁界が発生する。 The teeth portion 22 is a protruding portion formed so as to project from the inner peripheral surface of the core back portion 21 toward the rotor 10, and the teeth portions 22 are formed with the same length and shape and are arranged at equal intervals. A space is provided between the teeth portions 22 to form a slot. A winding is wound around each tooth portion 22 and the slot to form a coil, and a current flows through the winding to generate a magnetic field in the tooth portion 22.

図１（ｂ）に示した例では、モータ部は８極４８スロットの分布巻きとして構成されており、Ｕ１＋からＵ１－まで、Ｕ２＋からＵ２－まで、Ｖ１＋からＶ１－まで、Ｖ２＋からＶ２－まで、Ｗ１からＷ１－まで、およびＷ２＋からＷ２－までの複数のティース部２２が一括して巻線が巻回されており、それぞれの巻線がＵ１相、Ｕ２相、Ｖ１相、Ｖ２相、Ｗ１相およびＷ２相を構成している。 In the example shown in FIG. 1 (b), the motor unit is configured as a distributed winding of 8 poles and 48 slots, from U1 + to U1-, from U2 + to U2-, from V1 + to V1-, and from V2 + to V2-. , W1 to W1-, and a plurality of teeth portions 22 from W2 + to W2- are wound together, and each winding is U1 phase, U2 phase, V1 phase, V2 phase, W1. It constitutes a phase and a W2 phase.

図１（ｂ）に示すように、Ｕ１相、Ｖ１相およびＷ１相は、それぞれ１／３周期の差で配置されており第１系統の三相巻線を構成している。同様に、Ｕ２相、Ｖ２相およびＷ２相も、それぞれ１／３周期の差で配置されており第２系統の三相巻線を構成している。また、第１系統と第２系統の三相巻線は、誘起電圧の位相が１／１２周期だけ異なっており、第１系統よりも第２系統のほうが回転子１０の回転方向における下流に位置するように構成されている。図１（ｂ）では８極４８スロットの例を示したが、極数およびスロット数は限定されない。また、ティース部２２への各相の巻回方法も分布巻きに限定されず集中巻きであってもよい。 As shown in FIG. 1 (b), the U1 phase, the V1 phase, and the W1 phase are arranged with a difference of 1/3 period, respectively, and form a three-phase winding of the first system. Similarly, the U2 phase, the V2 phase, and the W2 phase are also arranged with a difference of 1/3 period, respectively, and form a three-phase winding of the second system. Further, the three-phase windings of the first system and the second system differ in the phase of the induced voltage by 1/12 cycle, and the second system is located downstream in the rotation direction of the rotor 10 than the first system. It is configured to do. Although FIG. 1B shows an example of 8 poles and 48 slots, the number of poles and the number of slots are not limited. Further, the winding method of each phase around the teeth portion 22 is not limited to the distributed winding, and may be a concentrated winding.

図２は、本実施形態におけるモータ装置の駆動を制御する方法について説明する模式図である。図中に示したように、モータ装置の駆動時には、モータ部のＵ１相、Ｖ１相、Ｗ１相、Ｕ２相、Ｖ２相およびＷ２相を流れる駆動電流ｉ_ｕ１，ｉ_ｖ１，ｉ_ｗ１，ｉ_ｕ２，ｉ_ｖ２およびｉ_ｗ２をそれぞれモニターする（電流値取得工程）。得られた各駆動電流から第１系統と第２系統の平均の相電流ｉ_ｕ，ｉ_ｖ，ｉ_ｗを求め、さらに三相ｄｑ変換を行って回転座標系に変換し電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑを求める。 FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a method of controlling the drive of the motor device according to the present embodiment. As shown in the figure, when the motor device is driven, the drive currents i _u1 , i _v1 , i _w1 , i _u2 , which flow through the U1 phase, V1 phase, W1 phase, U2 phase, V2 phase, and W2 phase of the motor unit. Monitor i _v2 and i _{w 2} respectively (current value acquisition step). From each of the obtained drive currents, the average phase currents i _u , _iv , i _w of the first system and the second system are obtained, and further three-phase dq conversion is performed to convert them into a rotating coordinate system, and the currents i _d , i _q . Ask for.

次に、得られた電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑを入力値としてＰＩ制御を行い、電流制御または回転速度制御のために電圧値ｖ_ｄ ^＊，ｖ_ｑ ^＊を得る。得られた電圧値ｖ_ｄ ^＊，ｖ_ｑ ^＊は回転座標系であるため、三相逆ｄｑ変換を行って、指令電圧ｖ_ｕ ^＊，ｖ_ｖ ^＊，ｖ_ｗ ^＊を得る。また、第１系統の指令電圧ｖ_ｕ１ ^＊，ｖ_ｖ１ ^＊，ｖ_ｗ１ ^＊と第２系統の指令電圧ｖ_ｕ２ ^＊，ｖ_ｖ２ ^＊，ｖ_ｗ２ ^＊をｖ_ｕ ^＊，ｖ_ｖ ^＊，ｖ_ｗ ^＊に設定する。得られた第１系統の指令電圧ｖ_ｕ１ ^＊，ｖ_ｖ１ ^＊，ｖ_ｗ１ ^＊および第２系統の指令電圧ｖ_ｕ２ ^＊，ｖ_ｖ２ ^＊，ｖ_ｗ２ ^＊は、それぞれ周期的に変化するＵ１相、Ｖ１相、Ｗ１相、Ｕ２相、Ｖ２相およびＷ２相の信号波となる。（指令電圧算出工程） Next, PI control is performed using the obtained currents id and i _q as input values, and voltage values _{v d} _* ^and v _q ^* are obtained for current control or rotation speed control. Since the obtained voltage values v _d ^* and v _q ^* are rotating coordinate systems, three-phase inverse dq conversion is performed to obtain command voltages v _u ^* , v _v ^* , and v _w ^* . In addition, the command voltage v _u1 ^* , v _v1 ^* , v _w1 ^* of the first system and the command voltage v _u2 ^* , v _v2 ^* , v _w2 ^* of the second system are changed to v _u ^* , v _v ^* , v _w ^* . Set. The obtained command voltages v _u1 ^* , v _v1 ^* , v _w1 ^* of the first system and the command voltages v _u2 ^* , v _v2 ^* , v _w2 ^* of the second system are the U1 phase and V1 that change periodically, respectively. It becomes a phase, a W1 phase, a U2 phase, a V2 phase, and a W2 phase signal wave. (Command voltage calculation process)

次に、得られた各相の信号波と搬送波との大小関係を比較し、信号波が搬送波よりも大きい場合をＨｉｇｈ信号とし、信号波が搬送波よりも小さい場合をＬｏｗ信号として、第１系統と第２系統へのゲート信号を決定する。（ゲート信号決定工程） Next, the magnitude relationship between the obtained signal wave of each phase and the carrier wave is compared, and the case where the signal wave is larger than the carrier wave is regarded as a High signal and the case where the signal wave is smaller than the carrier wave is regarded as a Low signal. And the gate signal to the second system is determined. (Gate signal determination process)

次に、決定されたゲート信号（Ｈｉｇｈ信号とＬｏｗ信号）に基づいて、９スイッチインバータで構成されているスイッチインバータ部への入力信号を制御する（インバータスイッチ制御工程）。具体的には表１に示すように、第１系統と第２系統のＨｉｇｈ信号とＬｏｗ信号の組み合わせに応じて、上段スイッチ、中段スイッチおよび下段スイッチのオンオフを制御する。表１および以下の図ではＵ相の場合のみを示して説明するが、Ｖ相とＷ相についても同様の制御を行う。 Next, based on the determined gate signals (High signal and Low signal), the input signal to the switch inverter section composed of the 9-switch inverter is controlled (inverter switch control step). Specifically, as shown in Table 1, the on / off of the upper switch, the middle switch and the lower switch is controlled according to the combination of the high signal and the low signal of the first system and the second system. Although only the case of the U phase is shown and described in Table 1 and the following figures, the same control is performed for the V phase and the W phase.

表１に示したように、Ｕ１相とＵ２相が共にＨｉｇｈ信号の場合（パターン１）には、Ｕ列上段スイッチＵｕのゲートにはオン信号を入力し、Ｕ列中段スイッチＵｍのゲートにはオン信号を入力し、Ｕ列下段スイッチＵｌのゲートにはオフ信号を入力する。Ｕ１相とＵ２相が共にＬｏｗ信号の場合（パターン２）には、Ｕ列上段スイッチＵｕのゲートにはオフ信号を入力し、Ｕ列中段スイッチＵｍのゲートにはオン信号を入力し、Ｕ列下段スイッチＵｌのゲートにはオン信号を入力する。図２に示したように、第１系統と第２系統の相電流を平均化して指令電圧を同じにした場合には、常にパターン１，２の制御がスイッチインバータ部に加えられる。 As shown in Table 1, when both the U1 phase and the U2 phase are high signals (pattern 1), an on signal is input to the gate of the U row upper switch Uu and the gate of the U row middle switch Um. An on signal is input, and an off signal is input to the gate of the U row lower switch Ul. When both the U1 phase and the U2 phase are Low signals (Pattern 2), an off signal is input to the gate of the U row upper switch Uu, an on signal is input to the gate of the U row middle switch Um, and the U row middle switch Um gate. An on signal is input to the gate of the lower switch Ul. As shown in FIG. 2, when the phase currents of the first system and the second system are averaged and the command voltage is the same, the control of patterns 1 and 2 is always applied to the switch inverter unit.

パターン１では、Ｕ列上段スイッチＵｕがオン、Ｕ列中段スイッチＵｍがオン、Ｕ列下段スイッチＵｌがオフとされる。したがって、Ｕ列上段スイッチＵｕとＵ列中段スイッチＵｍの間の電位Ｕｕｍは、Ｕ列上段スイッチＵｕの順方向電圧だけ電源電圧（＋Ｖ）から電圧降下したものとなり、Ｕ１相の巻線に電位Ｕｕｍが印加される。また、Ｕ列中段スイッチＵｍとＵ列下段スイッチＵｌの間の電位Ｕｍｌは、Ｕ列上段スイッチＵｕおよびＵ列中段スイッチＵｍの順方向電圧だけ電源電圧（＋Ｖ）から電圧降下したものとなり、Ｕ２相の巻線に電位Ｕｍｌが印加される。 In pattern 1, the U row upper switch Uu is turned on, the U row middle switch Um is turned on, and the U row lower switch Ul is turned off. Therefore, the potential Um between the U row upper switch Uu and the U row middle switch Um is a voltage drop from the power supply voltage (+ V) by the forward voltage of the U row upper switch Uu, and the potential Uum is wound on the U1 phase winding. Is applied. Further, the potential Uml between the U row middle stage switch Um and the U row lower stage switch Ul is a voltage drop from the power supply voltage (+ V) by the forward voltage of the U row upper stage switch Uu and the U row middle stage switch Um, and the U2 phase. A potential of Uml is applied to the winding of.

パターン２では、Ｕ列上段スイッチＵｕがオフ、Ｕ列中段スイッチＵｍがオン、Ｕ列下段スイッチＵｌがオンとされる。したがって、電位Ｕｕｍは、Ｕ列中段スイッチＵｍおよびＵ列下段スイッチＵｌの順方向電圧だけ接地電圧（０）から高い電圧となり、Ｕ１相の巻線に印加される。また電位Ｕｍｌは、Ｕ列下段スイッチＵｌの順方向電圧だけ接地電圧（０）から高い電圧となり、Ｕ２相の巻線に印加される。 In pattern 2, the U row upper switch Uu is turned off, the U row middle switch Um is turned on, and the U row lower switch Ul is turned on. Therefore, the potential Uum becomes a higher voltage from the ground voltage (0) by the forward voltage of the U row middle stage switch Um and the U row lower stage switch Ul, and is applied to the winding of the U1 phase. Further, the potential Uml becomes a higher voltage from the ground voltage (0) by the forward voltage of the U row lower switch Ul, and is applied to the U2 phase winding.

Ｕ１相がＨｉｇｈ信号で、Ｕ２相がＬｏｗ信号の場合（パターン３）、およびＵ１相がＬｏｗ信号で、Ｕ２相がＨｉｇｈ信号の場合（パターン４）には、ともにＵ列上段スイッチＵｕのゲートにはオン信号を入力し、Ｕ列中段スイッチＵｍのゲートにはオフ信号を入力し、Ｕ列下段スイッチＵｌのゲートにはオン信号を入力する。 When the U1 phase is a High signal and the U2 phase is a Low signal (Pattern 3), and when the U1 phase is a Low signal and the U2 phase is a High signal (Pattern 4), both are at the gate of the U row upper switch Uu. Inputs an on signal, an off signal is input to the gate of the U row middle switch Um, and an on signal is input to the gate of the U row lower switch Ul.

パターン３，４では、Ｕ列上段スイッチＵｕがオン、Ｕ列中段スイッチＵｍがオフ、Ｕ列下段スイッチＵｌがオンとされる。したがって、電位Ｕｕｍは、Ｕ列上段スイッチＵｕの順方向電圧だけ電源電圧（＋Ｖ）から電圧降下したものとなり、Ｕ１相の巻線に電位Ｕｕｍが印加される。また電位Ｕｍｌは、Ｕ列下段スイッチＵｌの順方向電圧だけ接地電圧（０）から高い電圧となり、Ｕ２相の巻線に印加される。パターン３，４ではスイッチに印加される信号が同じになるが、各系統の電位差によって電流が発生するので、Ｕ１相がＬｏｗ信号の場合にＵ列上段スイッチＵｕがオンであっても問題ない。 In patterns 3 and 4, the U row upper switch Uu is turned on, the U row middle switch Um is turned off, and the U row lower switch Ul is turned on. Therefore, the potential Uum is a voltage drop from the power supply voltage (+ V) by the forward voltage of the U row upper switch Uu, and the potential Uum is applied to the winding of the U1 phase. Further, the potential Uml becomes a higher voltage from the ground voltage (0) by the forward voltage of the U row lower switch Ul, and is applied to the U2 phase winding. In patterns 3 and 4, the signals applied to the switches are the same, but since a current is generated by the potential difference of each system, there is no problem even if the U row upper switch Uu is on when the U1 phase is a Low signal.

図３は、本実施形態におけるＵ１相とＵ２相の信号波と搬送波について説明するグラフであり、図３（ａ）はＵ１相を示し、図３（ｂ）はＵ２相を示し、図３（ｃ）はＵ１相とＵ２相を重ね合わせた結果を示している。図３（ａ）～図３（ｃ）において横軸は位相角度を示し、縦軸は電圧を示している。ここで電圧の最大値および最小値として±１Ｖが示されているが、簡便のために規格化した表現を用いるものであり、現実の電圧値は限定されない。また、グラフ中の破線は搬送波の信号波形を示しており、ここでは三角波を用いている。図３（ａ）中の実線はＵ１相の信号波の波形を示しており指令電圧ｖ_ｕ１ ^＊の変化を示している。また、図３（ｂ）中の一点鎖線はＵ２相の信号波の波形を示しており指令電圧ｖ_ｕ２ ^＊の変化を示している。図３では簡便のために搬送波の周波数を小さくして周期を長くして示しているが、実際のモータ装置においては５ｋＨｚ～１５ｋＨｚ程度の高周波な搬送波が用いられる。 3A and 3B are graphs illustrating U1 phase and U2 phase signal waves and carriers in the present embodiment, FIG. 3A shows the U1 phase, FIG. 3B shows the U2 phase, and FIG. 3 (b) shows the U2 phase. c) shows the result of superimposing the U1 phase and the U2 phase. In FIGS. 3A to 3C, the horizontal axis represents the phase angle and the vertical axis represents the voltage. Here, ± 1V is shown as the maximum and minimum values of the voltage, but the standardized expression is used for convenience, and the actual voltage value is not limited. Further, the broken line in the graph indicates the signal waveform of the carrier wave, and here, a triangular wave is used. The solid line in FIG. 3A shows the waveform of the signal wave of the U1 phase and shows the change of the command voltage v _u1 ^* . The alternate long and short dash line in FIG. 3B shows the waveform of the U2 phase signal wave, and shows the change in the command voltage v _u2 ^* . In FIG. 3, for the sake of simplicity, the frequency of the carrier wave is reduced and the period is lengthened, but in an actual motor device, a high-frequency carrier wave of about 5 kHz to 15 kHz is used.

本実施形態では、図２に示したように第１系統と第２系統の相電流を平均化して指令電圧を同じにしているため、図３（ａ）（ｂ）に示したＵ１相およびＵ２相の信号波は振幅および位相が同じであり、図３（ｃ）に示したように一致している。上述したように、図３（ｃ）に示した搬送波とＵ１相、Ｕ２相の大小関係に基づいて、表１に示したインバータスイッチ部の制御を行う。 In the present embodiment, as shown in FIG. 2, since the phase currents of the first system and the second system are averaged to make the command voltage the same, the U1 phase and U2 shown in FIGS. 3A and 3B are used. The phase signal waves have the same amplitude and phase and match as shown in FIG. 3 (c). As described above, the inverter switch unit shown in Table 1 is controlled based on the magnitude relationship between the carrier wave shown in FIG. 3C and the U1 phase and the U2 phase.

図４は、本実施形態における信号波と搬送波の比較結果を示すグラフであり、図４（ａ）はＵ１相とＵ２相の信号波および搬送波の波形を示し、図４（ｂ）はＵ１相の比較結果を示し、図４（ｃ）はＵ２相の比較結果を示している。図４（ａ）において横軸は位相角度を示し、縦軸は電圧を示している。図４（ｂ）（ｃ）では、横軸は図４（ａ）と同じ位相角度を示しており、横軸の軸上がＬｏｗ信号を示し、横軸から離れた位置がＨｉｇｈ信号を示している。また、図４（ａ）～図４（ｃ）にわたって垂直に引かれた薄い破線は、図４（ａ）における搬送波と信号波の交点を示している。 FIG. 4 is a graph showing a comparison result of a signal wave and a carrier wave in the present embodiment, FIG. 4A shows a U1 phase and a U2 phase signal wave and a carrier wave waveform, and FIG. 4B shows a U1 phase. 4 (c) shows the comparison result of the U2 phase. In FIG. 4A, the horizontal axis represents the phase angle and the vertical axis represents the voltage. In FIGS. 4 (b) and 4 (c), the horizontal axis shows the same phase angle as in FIG. 4 (a), the low axis is shown on the horizontal axis, and the high signal is shown at a position away from the horizontal axis. There is. Further, the thin broken line drawn vertically from FIG. 4A to FIG. 4C indicates the intersection of the carrier wave and the signal wave in FIG. 4A.

図４に示したように、本実施形態ではＵ１相とＵ２相の信号波が同じ振幅と同じ位相であるため、搬送波との交点も同じとなっており、Ｕ１相とＵ２相で同じタイミングでＨｉｇｈ信号とＬｏｗ信号が切り替わっている。よって、本実施形態ではＵ１相とＵ２相が共にＨｉｇｈ信号か共にＬｏｗ信号の場合のみ存在する。したがって、図１に示したモータ装置では、図示しないスイッチ制御部から表１のパターン１，２に従ってインバータスイッチング部の各スイッチにパルス信号が加えられる。つまり、スイッチ制御部は、信号波と搬送波の比較によりパルス信号を生成し、各スイッチをＰＷＭ（ＰｕｌｔｈＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調制御する。 As shown in FIG. 4, in this embodiment, since the signal waves of the U1 phase and the U2 phase have the same amplitude and the same phase, the intersection with the carrier wave is also the same, and the U1 phase and the U2 phase have the same timing. The High signal and the Low signal are switched. Therefore, in this embodiment, it exists only when both the U1 phase and the U2 phase are high signals or both are low signals. Therefore, in the motor device shown in FIG. 1, a pulse signal is applied from a switch control unit (not shown) to each switch of the inverter switching unit according to patterns 1 and 2 in Table 1. That is, the switch control unit generates a pulse signal by comparing the signal wave and the carrier wave, and controls each switch by PWM (Pulse Width Modulation) modulation control.

上述したように本実施形態のモータ装置では、３つのスイッチが直列に接続されたスイッチ群が３列に並列接続された９スイッチインバータを用い、第１系統の三相巻線を上段スイッチと中段スイッチの間に接続し、第２系統の三相巻線を中段スイッチと下段スイッチの間に接続し、スイッチ制御部で各スイッチを制御することで、一つの回転子１０に２系統の三相巻線（Ｕ１相、Ｖ１相、Ｗ１相、Ｕ２相、Ｖ２相、Ｗ２相）を備えるモータの各相を個別に制御しながらも、スイッチ数を低減できる。 As described above, in the motor device of the present embodiment, a 9-switch inverter in which a group of switches in which three switches are connected in series are connected in parallel in three rows is used, and the three-phase winding of the first system is connected to the upper switch and the middle stage. By connecting between the switches, connecting the second system three-phase winding between the middle stage switch and the lower stage switch, and controlling each switch with the switch control unit, one rotor 10 has two systems of three phases. The number of switches can be reduced while individually controlling each phase of the motor provided with the windings (U1 phase, V1 phase, W1 phase, U2 phase, V2 phase, W2 phase).

また、第１系統および第２系統の各相における電流値ｉ_ｕ１，ｉ_ｖ１，ｉ_ｗ１，ｉ_ｕ２，ｉ_ｖ２，ｉ_ｗ２を取得し、各相の電流値に基づいて各系統に対する指令電圧ｖ_ｕ ^＊，ｖ_ｖ ^＊，ｖ_ｗ ^＊を算出し、搬送波の電圧と指令電圧を比較してゲート信号を決定し、ゲート信号に基づいてインバータスイッチ部のオン信号／オフ信号を決定する。これにより、９スイッチインバータで２系統の三相巻線に印加するパルスを求めて回転子１０を回転させることができ、駆動状態に応じて低速から高速まで効率よく制御することができる。 Further, the current values i _u1 , i _v1 , i _w1 , i _u2 , i _v2 , and i _w 2 in each phase of the first system and the second system are acquired, and the command voltage v for each system is obtained based on the current value of each phase. _u ^* , v _v ^* , v _w ^* are calculated, the gate signal is determined by comparing the carrier voltage and the command voltage, and the on / off signal of the inverter switch unit is determined based on the gate signal. As a result, the rotor 10 can be rotated by obtaining a pulse applied to the two-system three-phase winding with the 9-switch inverter, and can be efficiently controlled from low speed to high speed according to the driving state.

また本実施形態のモータ装置では、第１系統と第２系統の巻線に流れる電流値を平均してベクトル制御に用い、第１系統と第２系統の信号波の位相と振幅を同じにしている。これにより、第１系統と第２系統で位相差があっても大きなトルクを得て高速回転を実現することができる。 Further, in the motor device of the present embodiment, the current values flowing in the windings of the first system and the second system are averaged and used for vector control, and the phase and amplitude of the signal waves of the first system and the second system are made the same. There is. As a result, even if there is a phase difference between the first system and the second system, a large torque can be obtained and high-speed rotation can be realized.

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図５および図６を用いて説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。本実施形態では、モニターした第１系統の駆動電流ｉ_ｕ１，ｉ_ｖ１，ｉ_ｗ１および第２系統の駆動電流ｉ_ｕ２，ｉ_ｖ２，ｉ_ｗ２について、それぞれの系統毎に三相ｄｑ変換、ＰＩ制御、三相逆ｄｑ変換を行う点が第１実施形態と異なっている。したがって本実施形態では、各系統での演算によってそれぞれ第１系統の第１指令電圧ｖ_ｕ１ ^＊，ｖ_ｖ１ ^＊，ｖ_ｗ１ ^＊および第２系統の第２指令電圧ｖ_ｕ２ ^＊，ｖ_ｖ２ ^＊，ｖ_ｗ２ ^＊が算出され、互いに位相の異なる信号波とされる。 (Second Embodiment)
Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6. The description of the contents overlapping with the first embodiment will be omitted. In the present embodiment, the monitored drive currents i _u1 , i _v1 , i _w1 of the first system and the drive currents i _u2 , i _v2 , i _w 2 of the second system are converted into three-phase dq and PI controlled for each system. , The point that the three-phase inverse dq conversion is performed is different from the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, the first command voltage v _u1 ^* , v _v1 ^* , v _w1 ^* of the first system and the second command voltage v _u2 ^* , v _v2 ^* , v of the second system are calculated by each system. _w2 ^* is calculated and used as signal waves having different phases.

図５は、本実施形態におけるＵ１相とＵ２相の信号波と搬送波について説明するグラフであり、図５（ａ）はＵ１相を示し、図５（ｂ）はＵ２相を示し、図５（ｃ）はＵ１相とＵ２相を重ね合わせた結果を示している。図５（ａ）～図５（ｃ）において横軸は位相角度を示し、縦軸は電圧を示し、破線は搬送波の信号波形を示している。図５（ａ）中の実線はＵ１相の信号波の波形を示しており指令電圧ｖ_ｕ１ ^＊の変化を示している。また、図５（ｂ）中の一点鎖線はＵ２相の信号波の波形を示しており指令電圧ｖ_ｕ２ ^＊の変化を示している。 5A and 5B are graphs illustrating U1 phase and U2 phase signal waves and carriers in the present embodiment, FIG. 5A shows the U1 phase, FIG. 5B shows the U2 phase, and FIG. 5 (b) shows. c) shows the result of superimposing the U1 phase and the U2 phase. In FIGS. 5A to 5C, the horizontal axis indicates the phase angle, the vertical axis indicates the voltage, and the broken line indicates the signal waveform of the carrier wave. The solid line in FIG. 5 (a) shows the waveform of the signal wave of the U1 phase and shows the change of the command voltage v _u1 ^* . The alternate long and short dash line in FIG. 5B shows the waveform of the U2 phase signal wave, and shows the change in the command voltage v _u2 ^* .

図５（ａ）（ｂ）に示したように、本実施形態では第１系統と第２系統で個別に指令電圧を算出しているため、Ｕ１相の信号波とＵ２相の信号波は、位相が１／１２周期（３０°）異なったものとなっている。これは、図１（ｂ）に示したようにＵ１相とＵ２相が１／１２ずれたティース部２２に巻回されていることに起因する。図５（ａ）（ｂ）で示したように、第１系統のＵ１相と第２系統のＵ２相では信号波に位相差が生じているため、第１実施形態のようにそのまま搬送波と比較すると、Ｕ１相の指令電圧ｖ_ｕ１ ^＊よりもＵ２相の指令電圧ｖ_ｕ２ ^＊のほうが大きくなる場合が発生してしまう。 As shown in FIGS. 5A and 5B, since the command voltage is calculated separately for the first system and the second system in this embodiment, the U1 phase signal wave and the U2 phase signal wave are different. The phases are different by 1/12 period (30 °). This is because, as shown in FIG. 1 (b), the U1 phase and the U2 phase are wound around the teeth portion 22 which is shifted by 1/12. As shown in FIGS. 5A and 5B, since the signal wave has a phase difference between the U1 phase of the first system and the U2 phase of the second system, it is compared with the carrier wave as it is as in the first embodiment. Then, the command voltage v _u2 ^* of the U2 phase may be larger than the command voltage v _u1 ^* of the U1 phase.

本実施形態では、これを回避するために、Ｕ１相およびＵ２相の信号波の振幅をそれぞれオフセットし、常に指令電圧ｖ_ｕ１ ^＊が指令電圧ｖ_ｕ２ ^＊よりも大きくなるように補正したうえで、搬送波と比較を行う。具体例としては、図５（ｃ）に示したように、Ｕ１相の振幅を半分にして最大電圧が＋１で最小電圧が０となるようにオフセットし、Ｕ２相の振幅を半分にして最大電圧が０で最小電圧が－１となるようにオフセットを行う。つまり、電源電圧に近い第１系統のＵ１相での信号波の最小値と、接地電圧に近い第２系統のＵ２相での信号波の最大値が同じとなるように補正してからゲート信号決定工程を実行する。 In the present embodiment, in order to avoid this, the amplitudes of the U1 phase and U2 phase signal waves are offset, respectively, and the command voltage v _u1 ^* is always corrected to be larger than the command voltage v _u2 ^* . Compare with the carrier. As a specific example, as shown in FIG. 5C, the amplitude of the U1 phase is halved and offset so that the maximum voltage is +1 and the minimum voltage is 0, and the amplitude of the U2 phase is halved to obtain the maximum voltage. Is offset so that the minimum voltage is -1 at 0. That is, the gate signal is corrected so that the minimum value of the signal wave in the U1 phase of the first system close to the power supply voltage and the maximum value of the signal wave in the U2 phase of the second system close to the ground voltage are the same. Perform the decision process.

図６は、本実施形態における信号波と搬送波の比較結果を示すグラフであり、図６（ａ）はＵ１相とＵ２相の信号波および搬送波の波形を示し、図６（ｂ）はＵ１相の比較結果を示し、図６（ｃ）はＵ２相の比較結果を示している。図６（ａ）において横軸は位相角度を示し、縦軸は電圧を示している。図６（ｂ）（ｃ）では、横軸は図６（ａ）と同じ位相角度を示しており、横軸の軸上がＬｏｗ信号を示し、横軸から離れた位置がＨｉｇｈ信号を示している。また、図６（ａ）～図６（ｃ）にわたって垂直に引かれた薄い破線は、図６（ａ）における搬送波と信号波の交点を示している。 FIG. 6 is a graph showing a comparison result of a signal wave and a carrier wave in the present embodiment, FIG. 6A shows a U1 phase and a U2 phase signal wave and a carrier wave waveform, and FIG. 6B shows a U1 phase. 6 (c) shows the comparison result of the U2 phase. In FIG. 6A, the horizontal axis represents the phase angle and the vertical axis represents the voltage. In FIGS. 6 (b) and 6 (c), the horizontal axis shows the same phase angle as in FIG. 6 (a), the low axis is shown on the horizontal axis, and the high signal is shown at a position away from the horizontal axis. There is. Further, the thin broken line drawn vertically from FIG. 6A to FIG. 6C indicates the intersection of the carrier wave and the signal wave in FIG. 6A.

図６（ａ）に示したように、本実施形態ではＵ１相とＵ２相の信号波で位相が異なっており、振幅も互いにオフセットされているため、信号波と搬送波との交点はＵ１相とＵ２相で異なっている。つまり、Ｕ１相とＵ２相ではＨｉｇｈ信号とＬｏｗ信号の切り替わるタイミングが異なる。また、Ｕ１相の信号波は最小値が０にオフセットされ、Ｕ２相の信号波は最大値が０にオフセットされているため、常に指令電圧ｖ_ｕ１ ^＊が指令電圧ｖ_ｕ２ ^＊よりも大きくなり、Ｕ２相がＨｉｇｈ信号になるのは、Ｕ１相がＨｉｇｈ信号の期間内に限定される。よって、本実施形態ではＵ１相とＵ２相が共にＨｉｇｈ信号か共にＬｏｗ信号の場合と、Ｕ１相がＨｉｇｈ信号でＵ２相がＬｏｗ信号の場合が存在する。したがって本実施形態のモータ装置では、スイッチ制御部から表１のパターン１，２，３に従ってインバータスイッチング部の各スイッチにパルス信号が加えられる。 As shown in FIG. 6A, in the present embodiment, the U1 phase and the U2 phase signal waves have different phases, and the amplitudes are also offset from each other. Therefore, the intersection of the signal wave and the carrier wave is the U1 phase. It is different in U2 phase. That is, the timing at which the High signal and the Low signal are switched differs between the U1 phase and the U2 phase. Further, since the minimum value of the U1 phase signal wave is offset to 0 and the maximum value of the U2 phase signal wave is offset to 0, the command voltage v _u1 ^* is always larger than the command voltage v _u2 ^* . The U2 phase becomes a High signal only during the period when the U1 phase becomes a High signal. Therefore, in the present embodiment, there are cases where both the U1 phase and the U2 phase are high signals or both are low signals, and there are cases where the U1 phase is a high signal and the U2 phase is a low signal. Therefore, in the motor device of the present embodiment, a pulse signal is applied from the switch control unit to each switch of the inverter switching unit according to patterns 1, 2, and 3 in Table 1.

上述したように本実施形態のモータ装置でも、一つの回転子に２系統の三相巻線を備えるモータの各相を個別に制御しながらも、スイッチ数を低減できる。また、第１系統および第２系統の各相における電流値ｉ_ｕ１，ｉ_ｖ１，ｉ_ｗ１，ｉ_ｕ２，ｉ_ｖ２，ｉ_ｗ２を取得し、各相の電流値に基づいて各系統に対してそれぞれ第１指令電圧ｖ_ｕ１ ^＊，ｖ_ｖ１ ^＊，ｖ_ｗ１ ^＊と第２指令電圧ｖ_ｕ２ ^＊，ｖ_ｖ２ ^＊，ｖ_ｗ２ ^＊を算出し、オフセットした第１指令電圧および第２指令電圧と搬送波の電圧を比較してゲート信号を決定し、ゲート信号に基づいてインバータスイッチ部のオン信号／オフ信号を決定する。これにより、９スイッチインバータで２系統の三相巻線に印加するパルスを求めて回転子１０を回転させることができ、駆動状態に応じて低速から高速まで効率よく制御することができる。 As described above, also in the motor device of the present embodiment, the number of switches can be reduced while individually controlling each phase of the motor provided with two systems of three-phase windings in one rotor. In addition, the current values i _u1 , i _v1 , i _w1 , i _u2 , i _v2 , and i _w 2 in each phase of the first system and the second system are acquired, and each system is based on the current value of each phase. The first command voltage v _u1 ^* , v _v1 ^* , v _w1 ^* and the second command voltage v _u2 ^* , v _v2 ^* , v _w2 ^* are calculated, and the offset first command voltage, second command voltage, and carrier voltage are calculated. The gate signal is determined by comparing the above, and the on signal / off signal of the inverter switch unit is determined based on the gate signal. As a result, the rotor 10 can be rotated by obtaining a pulse applied to the two-system three-phase winding with the 9-switch inverter, and can be efficiently controlled from low speed to high speed according to the driving state.

また本実施形態のモータ装置では、第１系統と第２系統の巻線に流れる電流値の位相差をそのままベクトル制御に用い、第１系統と第２系統の信号波の位相を異ならせて電圧値をオフセットしている。これにより、第１系統と第２系統で位相差があっても巻線の配置における位相差に応じて適切にスイッチを制御でき、モータの回転時におけるトルク脈動を抑制することができる。 Further, in the motor device of the present embodiment, the phase difference between the current values flowing in the windings of the first system and the second system is used as it is for vector control, and the phases of the signal waves of the first system and the second system are different from each other to obtain a voltage. The value is offset. As a result, even if there is a phase difference between the first system and the second system, the switch can be appropriately controlled according to the phase difference in the winding arrangement, and the torque pulsation during the rotation of the motor can be suppressed.

（第２実施形態の変形例）
次に、本発明の第２実施形態の変形例について図７を用いて説明する。第１実施形態および第２実施形態と重複する内容は説明を省略する。本変形例では、第１系統と第２系統の信号波をオフセットする際の比率が第２実施形態と異なっている。本変形例でも第１系統の第１指令電圧ｖ_ｕ１ ^＊，ｖ_ｖ１ ^＊，ｖ_ｗ１ ^＊および第２系統の第２指令電圧ｖ_ｕ２ ^＊，ｖ_ｖ２ ^＊，ｖ_ｗ２ ^＊を算出して、Ｕ１相とＵ２相で位相の異なる信号波を求めるまでは第２実施形態と同様である。 (Modified example of the second embodiment)
Next, a modified example of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7. The description of the contents overlapping with the first embodiment and the second embodiment will be omitted. In this modification, the ratio when offsetting the signal waves of the first system and the second system is different from that of the second embodiment. Also in this modification, the first command voltage v _u1 ^* , v _v1 ^* , v _w1 ^* of the first system and the second command voltage v _u2 ^* , v _v2 ^* , v _w2 ^* of the second system are calculated to form the U1 phase. It is the same as the second embodiment until the signal waves having different phases in the U2 phase and the U2 phase are obtained.

図７は、本変形例におけるＵ１相とＵ２相の信号波と搬送波について説明するグラフであり、図７（ａ）はＵ１相を示し、図７（ｂ）はＵ２相を示し、図７（ｃ）はＵ１相とＵ２相を重ね合わせた結果を示している。図７（ａ）（ｂ）に示したように、本変形例ではＵ１相とＵ２相の信号波は、位相が１／１２周期（３０°）異なったものとなっている。図７（ｃ）に示すように本変形例でも、Ｕ１相およびＵ２相の信号波の振幅をそれぞれオフセットし、常に指令電圧ｖ_ｕ１ ^＊が指令電圧ｖ_ｕ２ ^＊よりも大きくなるように補正したうえで、搬送波と比較を行う。 7A and 7B are graphs illustrating the signal waves and carrier of the U1 phase and the U2 phase in this modification, FIG. 7A shows the U1 phase, FIG. 7B shows the U2 phase, and FIG. 7 (b) shows. c) shows the result of superimposing the U1 phase and the U2 phase. As shown in FIGS. 7A and 7B, in this modification, the U1 phase and U2 phase signal waves have different phases by 1/12 period (30 °). As shown in FIG. 7 (c), also in this modification, the amplitudes of the U1 phase and U2 phase signal waves are offset and corrected so that the command voltage v _u1 ^* is always larger than the command voltage v _u2 ^* . Then, compare with the carrier wave.

具体例としては、図７（ｃ）に示したように、Ｕ１相の振幅を１／４にして最大電圧が＋１で最小電圧が０．５となるようにオフセットし、Ｕ２相の振幅を３／４にして最大電圧が０．５で最小電圧が－１となるようにオフセットを行う。つまり、電源電圧に近い第１系統のＵ１相での信号波の最小値と、接地電圧に近い第２系統のＵ２相での信号波の最大値が同じとなるように補正してからゲート信号決定工程を実行する。ここでは、Ｕ１相とＵ２相の信号波の振幅を１：３となるように変更したが、他の比率であってもよい。 As a specific example, as shown in FIG. 7 (c), the amplitude of the U1 phase is set to 1/4, the maximum voltage is +1 and the minimum voltage is offset to 0.5, and the amplitude of the U2 phase is set to 3. Offset by 4 so that the maximum voltage is 0.5 and the minimum voltage is -1. That is, the gate signal is corrected so that the minimum value of the signal wave in the U1 phase of the first system close to the power supply voltage and the maximum value of the signal wave in the U2 phase of the second system close to the ground voltage are the same. Perform the decision process. Here, the amplitudes of the signal waves of the U1 phase and the U2 phase are changed to 1: 3, but other ratios may be used.

図７（ｃ）に示したように、Ｕ１相およびＵ２相の信号波と搬送波の交点は、図６に示したものよりも高電位側になる。したがって、Ｕ１相およびＵ２相の両者において、ゲート信号がＨｉｇｈ信号になる期間が図６に示したものよりも長くなる。 As shown in FIG. 7 (c), the intersection of the U1 phase and U2 phase signal waves and the carrier wave is on the higher potential side than that shown in FIG. Therefore, in both the U1 phase and the U2 phase, the period during which the gate signal becomes a High signal is longer than that shown in FIG.

上述したように本変形例のモータ装置では、Ｕ１相とＵ２相の信号波をオフセットする際に、任意の比率で振幅を変更することで、Ｕ１相とＵ２相のゲート信号におけるＨｉｇｈ信号のデューティ比を調整することが可能であり、モータ装置の回転制御における自由度が向上する。 As described above, in the motor device of this modification, the duty of the High signal in the gate signal of the U1 phase and the U2 phase is changed by changing the amplitude at an arbitrary ratio when the signal waves of the U1 phase and the U2 phase are offset. The ratio can be adjusted, and the degree of freedom in the rotation control of the motor device is improved.

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図８を用いて説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。本実施形態では、第１系統と第２系統の三相巻線で、誘起電圧の位相を同じにした点が第１実施形態とは異なっている。図８は、本実施形態に係るモータ部の構造例を示す模式図である。 (Third Embodiment)
Next, the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The description of the contents overlapping with the first embodiment will be omitted. The present embodiment is different from the first embodiment in that the three-phase windings of the first system and the second system have the same phase of the induced voltage. FIG. 8 is a schematic view showing a structural example of the motor unit according to the present embodiment.

図８に示すように、モータ部は回転子１０と、回転子１０の周囲に配置された固定子２０を備えている。また、回転子１０には、外周に沿って磁石のＮ極１１ＮとＳ極１１Ｓが複数交互に配置されている。また固定子２０は、コアバック部２１と複数のティース部２２を備えている。図８に示した例では、モータ部は１６極２４スロットの集中巻きとして構成されており、各ティース部２２には、Ｕ１，Ｖ２、Ｗ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｗ２の順に巻線が巻回されており、それぞれの巻線がＵ１相、Ｖ２相、Ｗ１相、Ｕ２相、Ｖ１相およびＷ２相を構成している。 As shown in FIG. 8, the motor unit includes a rotor 10 and a stator 20 arranged around the rotor 10. Further, on the rotor 10, a plurality of N poles 11N and S poles 11S of magnets are alternately arranged along the outer circumference. Further, the stator 20 includes a core back portion 21 and a plurality of teeth portions 22. In the example shown in FIG. 8, the motor section is configured as a centralized winding of 16 poles and 24 slots, and windings are wound around each tooth section 22 in the order of U1, V2, W1, U2, V1, W2. Each winding constitutes a U1 phase, a V2 phase, a W1 phase, a U2 phase, a V1 phase and a W2 phase.

図８に示したように、Ｕ１相とＵ２相とは、Ｎ極１１ＮとＳ極１１Ｓとの相対的位置が同じに配置されている。したがって、Ｕ１相、Ｖ１相およびＷ１相からなる第１系統の三相巻線は、Ｕ２相、Ｖ２相およびＷ２相からなる第２系統の三相巻線と誘起電圧の位相が同じとされている。図８に示した構成のモータ装置であっても、第１実施形態において図２～図４を用いて説明したものと同様の駆動方法を用いることで、モータ部を回転駆動することができる。図８では各巻線の巻回方法として集中巻きの例を示したが、分布巻きであってもよい。 As shown in FIG. 8, the U1 phase and the U2 phase are arranged so that the relative positions of the N pole 11N and the S pole 11S are the same. Therefore, the three-phase winding of the first system consisting of the U1 phase, the V1 phase and the W1 phase has the same induced voltage phase as the three-phase winding of the second system consisting of the U2 phase, the V2 phase and the W2 phase. There is. Even in the motor device having the configuration shown in FIG. 8, the motor unit can be rotationally driven by using the same driving method as that described with reference to FIGS. 2 to 4 in the first embodiment. Although FIG. 8 shows an example of concentrated winding as a winding method for each winding, distributed winding may be used.

上述したように本実施形態のモータ装置では、誘起電圧の位相が同じとなるように第１系統と第２系統の三相巻線を構成しても、一つの回転子１０に２系統の三相巻線を備えるモータの各相を個別に制御しながらも、スイッチ数を低減できる。 As described above, in the motor device of the present embodiment, even if the three-phase windings of the first system and the second system are configured so that the phases of the induced voltages are the same, one rotor 10 has two systems of three. The number of switches can be reduced while individually controlling each phase of the motor equipped with the phase winding.

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図９を用いて説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。本実施形態では、第１系統と第２系統の三相巻線を同じティースに巻回して、誘起電圧の位相を同じにした点が第１実施形態とは異なっている。図９は、本実施形態に係るモータ部の構造例を示す模式図である。 (Fourth Embodiment)
Next, the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The description of the contents overlapping with the first embodiment will be omitted. The present embodiment is different from the first embodiment in that the three-phase windings of the first system and the second system are wound around the same tooth so that the phases of the induced voltages are the same. FIG. 9 is a schematic view showing a structural example of the motor unit according to the present embodiment.

図９に示すように、モータ部は回転子１０と、回転子１０の周囲に配置された固定子２０を備えている。また、回転子１０には、外周に沿って磁石のＮ極１１ＮとＳ極１１Ｓが複数交互に配置されている。また固定子２０は、コアバック部２１と複数のティース部２２を備えている。図９に示した例では、モータ部は１６極２４スロットの集中巻きとして構成されており、各ティース部２２に対して、それぞれＵ１とＵ２，Ｖ１とＶ２、Ｗ１とＷ２の巻線が巻回されており、それぞれの巻線がＵ１相とＵ２相、Ｖ１相とＶ２相およびＷ１相とＷ２相を構成している。 As shown in FIG. 9, the motor unit includes a rotor 10 and a stator 20 arranged around the rotor 10. Further, on the rotor 10, a plurality of N poles 11N and S poles 11S of magnets are alternately arranged along the outer circumference. Further, the stator 20 includes a core back portion 21 and a plurality of teeth portions 22. In the example shown in FIG. 9, the motor unit is configured as a centralized winding of 16 poles and 24 slots, and windings of U1 and U2, V1 and V2, and W1 and W2 are wound around each tooth unit 22, respectively. Each winding constitutes a U1 phase and a U2 phase, a V1 phase and a V2 phase, and a W1 phase and a W2 phase.

図９に示したように、Ｕ１相とＵ２相、Ｖ１相とＶ２相、Ｗ１相とＷ２相は、それぞれ同じティースに共通して巻回されている。したがって、Ｕ１相、Ｖ１相およびＷ１相からなる第１系統の三相巻線は、Ｕ２相、Ｖ２相およびＷ２相からなる第２系統の三相巻線と誘起電圧の位相が同じとされている。図９に示した構成のモータ装置であっても、第１実施形態において図２～図４を用いて説明したものと同様の駆動方法を用いることで、モータ部を回転駆動することができる。図９では各巻線の巻回方法として集中巻きの例を示したが、分布巻きであってもよい。 As shown in FIG. 9, the U1 phase and the U2 phase, the V1 phase and the V2 phase, and the W1 phase and the W2 phase are respectively wound in common in the same tooth. Therefore, the three-phase winding of the first system consisting of the U1 phase, the V1 phase and the W1 phase has the same induced voltage phase as the three-phase winding of the second system consisting of the U2 phase, the V2 phase and the W2 phase. There is. Even in the motor device having the configuration shown in FIG. 9, the motor unit can be rotationally driven by using the same driving method as that described with reference to FIGS. 2 to 4 in the first embodiment. Although FIG. 9 shows an example of concentrated winding as a winding method for each winding, distributed winding may be used.

上述したように本実施形態のモータ装置では、第１系統と第２系統の三相巻線を同じティースに巻回する構成であっても、一つの回転子１０に２系統の三相巻線を備えるモータの各相を個別に制御しながらも、スイッチ数を低減できる。 As described above, in the motor device of the present embodiment, even if the three-phase windings of the first system and the second system are wound around the same tooth, the three-phase windings of two systems are wound on one rotor 10. The number of switches can be reduced while controlling each phase of the motor individually.

（第５実施形態）
第１実施形態から第４実施形態では、Ｎ極１１ＮおよびＳ極１１Ｓを構成する磁石として永久磁石を用いたものを示したが、一つの回転子に対して２系統の三相巻線が用いられるモータ装置であれば、モータ部の種類に依存せず誘導機やシンクロナスリラクタンスモータ等にも適用可能である。 (Fifth Embodiment)
In the first to fourth embodiments, a permanent magnet is used as a magnet constituting the N pole 11N and the S pole 11S, but two three-phase windings are used for one rotor. Any motor device that can be used can be applied to induction machines, synchronous reluctance motors, etc., regardless of the type of motor unit.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

１０…回転子
１１Ｎ…Ｎ極
１１Ｓ…Ｓ極
２０…固定子
２１…コアバック部
２２…ティース部
10 ... Rotor 11N ... N pole 11S ... S pole 20 ... Stator 21 ... Core back part 22 ... Teeth part

Claims

回転軸を中心に回転可能に配置された回転子と、内周に複数のティース部が形成された固定子を有するモータ部と、
前記モータ部に電力を供給するスイッチインバータ部と、
前記スイッチインバータ部に含まれる各スイッチを制御するスイッチ制御部とを備えるモータ装置であって、
前記複数のティース部には、Ｕ１相、Ｖ１相およびＷ１相からなる第１系統の三相巻線と、Ｕ２相、Ｖ２相およびＷ２相からなる第２系統の三相巻線とが巻回されており、
前記スイッチインバータ部は、第１電位と第２電位の間にＵ列スイッチ群、Ｖ列スイッチ群およびＷ列スイッチ群が並列に接続され、
前記Ｕ列スイッチ群は、前記第１電位から順にＵ列上段スイッチ、Ｕ列中段スイッチおよびＵ列下段スイッチが直列接続され、
前記Ｖ列スイッチ群は、前記第１電位から順にＶ列上段スイッチ、Ｖ列中段スイッチおよびＶ列下段スイッチが直列接続され、
前記Ｗ列スイッチ群は、前記第１電位から順にＷ列上段スイッチ、Ｗ列中段スイッチおよびＷ列下段スイッチが直列接続され、
前記Ｕ列上段スイッチと前記Ｕ列中段スイッチの間に前記Ｕ１相が接続され、前記Ｕ列中段スイッチと前記Ｕ列下段スイッチの間に前記Ｕ２相が接続され、
前記Ｖ列上段スイッチと前記Ｖ列中段スイッチの間に前記Ｖ１相が接続され、前記Ｖ列中段スイッチと前記Ｖ列下段スイッチの間に前記Ｖ２相が接続され、
前記Ｗ列上段スイッチと前記Ｗ列中段スイッチの間に前記Ｗ１相が接続され、前記Ｗ列中段スイッチと前記Ｗ列下段スイッチの間に前記Ｗ２相が接続されていることを特徴とするモータ装置。 A rotor that is rotatably arranged around the axis of rotation, a motor unit that has a stator with multiple teeth formed on the inner circumference, and a motor unit.
A switch inverter unit that supplies electric power to the motor unit, and
A motor device including a switch control unit that controls each switch included in the switch inverter unit.
A first system three-phase winding composed of U1, V1 phase and W1 phase and a second system three-phase winding composed of U2 phase, V2 phase and W2 phase are wound around the plurality of teeth portions. Has been
In the switch inverter unit, a U-row switch group, a V-row switch group, and a W-row switch group are connected in parallel between the first potential and the second potential.
In the U-row switch group, the U-row upper switch, the U-row middle switch, and the U-row lower switch are connected in series in order from the first potential.
In the V-row switch group, the V-row upper switch, the V-row middle switch, and the V-row lower switch are connected in series in order from the first potential.
In the W row switch group, the W row upper switch, the W row middle switch, and the W row lower switch are connected in series in order from the first potential.
The U1 phase is connected between the U row upper switch and the U row middle switch, and the U2 phase is connected between the U row middle switch and the U row lower switch.
The V1 phase is connected between the V-row upper switch and the V-row middle switch, and the V2 phase is connected between the V-row middle switch and the V-row lower switch.
A motor device characterized in that the W1 phase is connected between the W row upper switch and the W row middle switch, and the W2 phase is connected between the W row middle switch and the W row lower switch. ..

請求項１に記載のモータ装置であって、
前記スイッチ制御部は、信号波と搬送波の比較によりパルス信号を生成し、前記各スイッチをＰＷＭ（ＰｕｌｔｈＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調制御することを特徴とするモータ装置。 The motor device according to claim 1.
The switch control unit is a motor device characterized in that a pulse signal is generated by comparing a signal wave and a carrier wave, and each of the switches is PWM (Pulse Width Modulation) modulation control.

請求項２に記載のモータ装置であって、
前記信号波は、前記第１系統と前記第２系統とで振幅および位相が同じであることを特徴とするモータ装置。 The motor device according to claim 2.
The signal wave is a motor device having the same amplitude and phase in the first system and the second system.

請求項２に記載のモータ装置であって、
前記信号波は、前記第１系統と前記第２系統とで位相が異なり、振幅が互いにオフセットされていることを特徴とするモータ装置。 The motor device according to claim 2.
A motor device characterized in that the signal waves have different phases in the first system and the second system, and their amplitudes are offset from each other.

請求項１から４の何れか一つに記載のモータ装置であって、
前記三相巻線は、前記ティース部の複数にまとめて巻回された分布巻きとして構成されていることを特徴とするモータ装置。 The motor device according to any one of claims 1 to 4.
The three-phase winding is a motor device characterized in that it is configured as a distributed winding wound together in a plurality of the teeth portions.

請求項１から４の何れか一つに記載のモータ装置であって、
前記三相巻線は、個々の前記ティース部に巻回された集中巻きとして構成されていることを特徴とするモータ装置。 The motor device according to any one of claims 1 to 4.
The three-phase winding is a motor device characterized in that it is configured as a centralized winding wound around each of the teeth portions.

請求項５または６に記載のモータ装置であって、
前記第１系統と前記第２系統の前記三相巻線は、同じ位相の前記ティース部に巻回されていることを特徴とするモータ装置。 The motor device according to claim 5 or 6.
A motor device characterized in that the three-phase windings of the first system and the second system are wound around the teeth portion having the same phase.

請求項５または６に記載のモータ装置であって、
前記第１系統と前記第２系統の前記三相巻線は、位相が異なる前記ティース部に巻回されていることを特徴とするモータ装置。 The motor device according to claim 5 or 6.
A motor device characterized in that the three-phase windings of the first system and the second system are wound around the teeth portions having different phases.

一つの回転子に対して第１系統および第２系統の三相巻線を備え、インバータスイッチ部からの出力により回転するモータ装置の駆動方法であって、
前記第１系統および前記第２系統の各相における電流値を取得する電流値取得工程と、
前記各相の前記電流値に基づいて、前記第１系統に対する第１指令電圧および前記第２系統に対する第２指令電圧を算出する指令電圧算出工程と、
搬送波の電圧と、前記第１指令電圧および前記第２指令電圧を比較して、前記第１系統と前記第２系統についてのゲート信号を決定するゲート信号決定工程と、
前記ゲート信号に基づいて前記インバータスイッチ部のオン信号／オフ信号を決定するインバータスイッチ制御工程とを備えることを特徴とするモータ装置の駆動方法。

It is a method of driving a motor device that is provided with three-phase windings of the first system and the second system for one rotor and is rotated by the output from the inverter switch unit.
The current value acquisition step of acquiring the current value in each phase of the first system and the second system, and
A command voltage calculation step of calculating a first command voltage for the first system and a second command voltage for the second system based on the current value of each phase.
A gate signal determination step of comparing the voltage of the carrier wave with the first command voltage and the second command voltage to determine the gate signal for the first system and the second system.
A method for driving a motor device, which comprises an inverter switch control step for determining an on signal / off signal of the inverter switch unit based on the gate signal.