WO2019159579A1 - モータおよびモータ装置 - Google Patents

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WO2019159579A1
WO2019159579A1 PCT/JP2019/000827 JP2019000827W WO2019159579A1 WO 2019159579 A1 WO2019159579 A1 WO 2019159579A1 JP 2019000827 W JP2019000827 W JP 2019000827W WO 2019159579 A1 WO2019159579 A1 WO 2019159579A1
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WO
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winding
slot
windings
peripheral side
coil end
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/000827
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English (en)
French (fr)
Inventor
金澤　宏至
貴行 近岡
崚登 千石
省三 川崎
一農 田子
裕司 辻
大祐 郡
高野　靖
孝 石上
佐藤　英樹
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立オートモティブシステムズ株式会社 filed Critical 日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings

Definitions

  • the present invention relates to a motor and a motor device.
  • Patent Document 1 discloses a motor having two windings.
  • first system windings and second system windings constituted by distributed windings are alternately arranged in the slots of the stator.
  • the motor is arranged in a distributed manner on the stator core and is independently connected to a plurality of inverters, and a plurality of independent system windings are provided in the slots of the stator core.
  • An in-slot insulating member disposed between the plurality of system windings, and the plurality of system windings are disposed on the inner peripheral side of the slots formed on the stator core and on the inner peripheral side.
  • the coil end portion of the system winding arranged on the outer peripheral side is a coil of the system winding arranged on the inner peripheral side. It arrange
  • a motor device includes a motor of the above aspect, a plurality of inverters individually connected to the plurality of system windings of the motor, and each of the plurality of system windings.
  • a switching unit provided and connected to a neutral point of the phase winding of the system winding to connect and disconnect the neutral points, and connected by the switching unit in response to a short circuit between different system windings And a control unit for controlling the separation.
  • a motor device includes a motor of the above aspect and a plurality of drives that are individually connected to the plurality of system windings of the motor and supply power to the plurality of system windings.
  • a plurality of inverters connected in parallel to the system winding.
  • FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a motor of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view of the motor.
  • FIG. 3 is a perspective view of a stator in which two system windings are arranged.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the arrangement of the conductors in the slot.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing two winding coils arranged in the slot. 6 is an enlarged view of a part of the stator shown in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the shape of the coil end insulating member.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an installation method of the coil end insulating member.
  • FIG. 9 is a view showing a modification of the coil end insulating member.
  • FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a motor of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view of the motor.
  • FIG. 3 is a perspective view of a stator in which two system windings are arranged
  • FIG. 10 is a diagram in which the coil end insulating member of FIG. 9 is arranged in the coil end portion.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating another example of the shape of the coil end portion.
  • FIG. 12 shows the shape of the in-slot insulating member.
  • FIG. 13 is a view showing another example of the in-slot insulating member.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a comparative example.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the in-slot insulating member in the comparative example.
  • FIG. 16 is a diagram showing a coil connection circuit of the two-system winding shown in FIG.
  • FIG. 17 is a slot arrangement diagram in the case where the second system winding is arranged in a state shifted by one slot with respect to the first system winding.
  • FIG. 16 is a diagram showing a coil connection circuit of the two-system winding shown in FIG.
  • FIG. 17 is a slot arrangement diagram in the case where the second system winding is
  • FIG. 18 is a diagram showing a coil connection circuit in the case of the slot arrangement shown in FIG.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining torque waveforms in the case of the configuration shown in FIGS.
  • FIG. 20 is a circuit block diagram illustrating an example of a drive device that drives a dual winding motor.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating another example of a driving device that drives a dual winding motor.
  • FIG. 22 is a diagram showing still another example of a drive device that drives a dual winding motor.
  • FIG. 23 is a slot layout diagram in the case of three-system winding.
  • FIG. 24 shows the coil connection circuit of the first to third system windings shown in FIG.
  • FIG. 25 is a diagram for explaining the torque of the motor constituted by the first to third system windings shown in FIG.
  • FIG. 26 is a coil arrangement diagram in the case of four systems.
  • FIG. 27 is a coil arrangement diagram in the case of six systems.
  • FIG. 28 is a schematic diagram showing a coil arrangement in a case where four system windings are arranged concentrically around the entire circumference.
  • FIG. 29 is a schematic diagram showing a coil arrangement in the case where one circuit is divided into two and different system windings are arranged in each.
  • FIG. 30 is a diagram for explaining the torque of the motor constituted by the first to fourth system windings shown in FIG.
  • FIG. 31 is a diagram illustrating a case where the torque of the second system winding in FIG. 29 is stopped.
  • FIG. 32 is a diagram showing a coil arrangement when the two system windings shown in FIG.
  • FIG. 33 is a perspective view of a stator in which two windings of overlapping winding are arranged.
  • FIG. 34 is a view showing an example of the in-slot insulating member in the arrangement shown in FIG.
  • FIG. 35 is a perspective view of the steering device.
  • FIG. 36 is a flowchart for explaining the operation of the steering device.
  • FIG. 37 is a diagram illustrating a switching unit provided in the drive circuit.
  • FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a motor according to the present invention, and shows an external view of an auxiliary motor for a vehicle, for example, a motor 100 used for electric power steering.
  • a drive circuit (not shown) is disposed on the opposite side of the shaft 3.
  • the motor 100 includes a housing 1 and a bracket 2, and a shaft 3 that is an output shaft protrudes from the bracket 2.
  • a plurality of coil lead wires 50 extend from the opposite side of the housing 1 (that is, the side opposite to the bracket mounting side).
  • FIG. 2 is a sectional view of the motor 100.
  • An O-ring 6 is provided between the housing 1 and the bracket 2.
  • a front bearing 5 that supports one end side of the shaft 3 is fixed to the bracket 2 by a bevel-type thumber 4.
  • the housing 1 is provided with a rear bearing 10 that supports the other end of the shaft 3.
  • the shaft 3 is rotatably supported by these bearings 5 and 10.
  • the rotor 16 provided on the shaft 3 has an embedded structure in which the permanent magnet 7 is provided in the rotor core 8.
  • a stator core 9 is provided on the inner peripheral side of the housing 1, and electrically independent three-phase first system windings 20 and second system windings 21 are arranged in the slots of the stator core 9.
  • the first system winding 20 is arranged on the inner peripheral side of the slot
  • the second system winding 21 is arranged on the outer peripheral side of the first system winding 20.
  • a cylindrical coil end insulating member between the coil end portion of the first system winding 20 on the inner peripheral side and the coil end portion of the second system winding 21 on the outer peripheral side for the purpose of preventing a short circuit between the systems. 11 is provided.
  • the coil end insulating member 11 is provided at both coil end portions on the output shaft side (bracket 2 side) and the non-output side (coil lead wire 50 side).
  • the plurality of coil lead wires 50 are drawn out to the coil end portion side on the opposite side to the output side, and project from the housing 1 to the control circuit side on the right side in the figure.
  • FIG. 3 is a perspective view of the stator in which the first system winding 20 and the second system winding 21 are arranged.
  • a plurality of coil lead wires 50 (50a, 50b) are led out from the coil end portion arranged on the upper side in the axial direction of the stator core 9.
  • a cylindrical coil end insulating member 11 is disposed between the coil end portion of the first system winding 20 and the coil end portion of the second system winding 21 disposed on the upper side in the axial direction of the stator core 9. .
  • a coil end insulating member 11 is disposed on the opposite side (that is, the lower side in the axial direction) of the stator core 9.
  • a segment coil connecting portion 17 constituting a winding is provided on the opposite side of the stator core 9.
  • Twelve coil lead wires 50 are provided, six coil lead wires 50a related to the UVW input wires and neutral wires of the first system winding 20, and the UVW input wires and neutral wires of the second system winding 21. 6 coil lead wires 50b. Further, the connecting wire 18a of the first system winding 20 and the connecting wire 18b of the second system winding 21 are arranged on the coil end portion side from which the coil lead wire 50 is drawn.
  • Each of the first system winding 20 and the second system winding 21 shown in FIG. 3 is a distributed winding three-phase winding in which a plurality of segment coils are connected by wave winding.
  • the first and second system windings 20 and 21 having a wave winding structure are formed by a circular coil formed by connecting a plurality of segment coils in series.
  • Each segment coil is inserted into the slot from the upper side in the axial direction of the stator core 9, and the end of the inserted segment coil protrudes from the opposite side (the lower side in the axial direction) of the slot.
  • the ends of the segment coils protruding from the opposite side (the lower side in the axial direction) of the slot are connected by soldering, Tig welding, laser welding, or the like to form a connecting portion 17.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the arrangement of the conductors in the slot.
  • the conductor portion arranged in the slot in the system winding is referred to as an in-slot conductor.
  • FIG. 4 shows the arrangement of conductors in the slot in the case of 10 poles and 60 slots. In one slot, four in-slot conductors are inserted from the inner peripheral side to the outer peripheral side.
  • the upper diagram shows slot numbers 1 to 24, the middle diagram shows slot numbers 25 to 48, and the lower diagram shows slot numbers 49 to 60.
  • the numbers shown in the lower part of each figure indicate the slot numbers.
  • the upper side in the figure is the outer peripheral side of the slot, and the lower side in the figure is the inner peripheral side.
  • the slot four in-slot conductors are arranged.
  • the positions of the in-slot conductors in the slot are referred to as layer 1, layer 2, layer 3, and layer 4 from the inner periphery side.
  • Each of the first system winding 20 and the second system winding 21 has a configuration in which four circulation coils formed by connecting a plurality of segment coils in the circumferential direction of the stator core 9 are connected in series.
  • the first circulating coil having the coil lead wire 50a on the input side (the circulating coil indicated by reference numeral 1U14 in FIG. 16 described later) is Ten in-slot conductors indicated by reference numerals 1U14, 1u12, 1U24, 1u22, 1U34, 1u32, 1U44, 1u42, 1U54, and 1u52 in FIG. 4 are sequentially connected, and are drawn out of the slot 1U14.
  • the winding constitutes the coil lead wire 50a.
  • the numbers in parentheses shown in FIG. 4 indicate the connection order.
  • a second circular coil (circular coil indicated by reference numeral 1U13 in FIG. 16 described later) connected to the circular coil 1U14 is indicated by reference numerals 1U13, 1u11, 1U23, 1u21, 1U33, 1u31, 1U43, 1u41, 1U53, 1u51.
  • In-slot conductors are connected in order, and the in-slot conductor 1U13 is connected to the in-slot conductor 1u52 of the coil 1U14.
  • a third coil (circular coil indicated by reference numeral 1U11 in FIG. 16 described later) connected to the circular coil 1U13 is indicated by reference numerals 1U11, 1u53, 1U51, 1u43, 1U41, 1u33, 1U31, 1u23, 1U21, 1u13.
  • the in-slot conductors 1U11 are connected to the in-slot conductor 1u51 of the coil 1U13.
  • a fourth coil connected to the coil 1U11 (circular coil indicated by reference numeral 1U12 in FIG. 16 described later) is indicated by reference numerals 1U12, 1u54, 1U52, 1u44, 1U42, 1u34, 1U32, 1u24, 1U22, 1u14.
  • In-slot conductors are sequentially connected, and the in-slot conductor 1U12 is connected to the in-slot conductor 1u13 of the coil 1U11.
  • the symbols U and u in the U-phase winding are replaced with the symbols V and v in the case of the V phase, and the symbols W and U in the case of the W phase. Replaced with w.
  • the second system winding 21 has the same configuration. In the configuration shown in FIG. 4, the U-phase of the first system winding 20 and the U-phase of the second system winding 21 have the in-slot conductors arranged at the same slot number. There is no electrical phase difference between the phase and the U phase of the second system winding 21. The same applies to the V phase and the W phase.
  • the first system winding 20 is disposed on the inner peripheral layer 1 and layer 2, and the second system winding 21 is disposed on the outer peripheral layer 3 and layer 4. Therefore, the coil end portion of the first system winding 20 and the coil end portion of the second system winding 21 are separated into an inner peripheral side and an outer peripheral side, and a cylindrical coil end (see FIG. 3) is formed in the gap therebetween.
  • An insulating member 11 can be disposed. That is, it can be set as the structure which prevents the contact with the 1st system
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing the circular coils 1U14 and 1U13 arranged in the slot.
  • the number enclosed in a round frame indicates the slot number.
  • the segment coil of the circular coil 1U14 denoted by reference character SC is inserted into the slot with slot number 8 and the slot with slot number 14 from the upper side in the figure.
  • the conductor portions protruding to the opposite side of the slot are bent in the direction of the adjacent segment coil, and the bent conductor connecting portions 17 are connected to the adjacent segment coil connecting portions 17, respectively.
  • those arranged in the layer 1 are indicated by solid lines
  • those arranged in the layer 2 are indicated by broken lines.
  • the segment coil SC includes two in-slot conductors 1u12 and 1U24.
  • the in-slot conductor 1u12 is arranged in the layer 1 of the slot of slot number 8
  • the in-slot conductor 1U24 is arranged in the layer 2 of the slot of slot number 14. Has been.
  • Circulating coil 1U14 is wound in a wave winding so as to circulate in the direction from slot number 2 to slot number 56, and circulating coil 1U13 is wound in a wave winding so as to circulate in the direction from slot number 1 to slot number 55.
  • the 20 in-slot conductors 1U14 to 1u51 of the winding coils 1U14 and 1U13 are alternately arranged in the layer 2 and the layer 1.
  • the first in-slot conductor 1U11 of the third winding coil 1U11 is arranged in the layer 1 of slot number 1, and the connecting wire 18a connects the in-slot conductor 1u51 of the winding coil 1U13 and the in-slot conductor 1U11 of the winding coil 1U11.
  • the ten in-slot conductors 1U11 to 1u13 of the circular coil 1U11 are alternately arranged in the layers 1 and 2, and the circular coil 1U11 is wound so as to circulate in the opposite direction to the circular coils 1U14 and 1U13.
  • the fourth coil 1U12 is also wound so as to circulate in the opposite direction, similar to the coil 1U11.
  • each of the U-phase, V-phase, and W-phase windings of the first system winding 20 and the second system winding 21 has two connection coils connected in series. It is the structure connected by 18a, 18b.
  • n system windings formed by separating four series of winding coils arranged on the inner peripheral side of the slot into n pieces, and four series of winding coils arranged on the outer peripheral side of the slot are represented by m.
  • the number of systems can be increased by using m system windings formed separately.
  • n and m are integers of 2 to 4.
  • the first winding 20 and the first winding can be newly made into two systems. That is, with the configuration of the in-slot conductor shown in FIG. Furthermore, if the connecting part of the two series winding coils is disconnected, it is possible to obtain a maximum of eight windings.
  • the in-slot conductors of the first system winding 20 are arranged on the layers 1 and 2 on the inner peripheral side of the slot, and the in-slot conductors of the second system winding 21 are arranged on the layer 3 on the outer peripheral side of the slot.
  • different system windings 20, 21 can be arranged separately on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the stator core 9.
  • the coil end portion of the first system winding 20 and the coil end portion of the second system winding 21 can be arranged separately on the inner peripheral side and the outer peripheral side through a gap.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a part of the stator shown in FIG.
  • a slot 9b into which the in-slot conductor of the segment coil is inserted is formed between the teeth 9a of the stator core 9 and the adjacent teeth 9a.
  • the two in-slot conductors on the inner peripheral side of each slot 9 b are the in-slot conductors of the segment coil constituting the first system winding 20.
  • the two in-slot conductors on the outer peripheral side of each slot 9 b are the in-slot conductors of the segment coil constituting the second system winding 21.
  • an in-slot insulating member 15 is provided in order to improve insulation between the inserted in-slot conductor and the stator core 9.
  • the in-slot insulating member 15 also functions as a member for improving insulation between the in-slot conductor of the first system winding 20 and the in-slot conductor of the second system winding 21.
  • the first system winding 20 and the second system winding 21 are provided at the coil end portions of the first system winding 20 and the second system winding 21 that protrude from both axial ends of the stator core 9.
  • a coil end insulating member 11 (see also FIG. 2) is provided so that they do not contact with each other mechanically or electrically.
  • the coil lead wire 50 a of the first system winding 20 is drawn from the inner peripheral side of the coil end insulating member 11, and the coil lead wire 50 b of the second system winding 21 is drawn from the outer peripheral side of the coil end insulating member 11.
  • a coil lead wire 50a and a coil lead wire as shown in FIG. 50b is designed to be taken out from the left and right opposite sides.
  • the connecting wire 18 a of the first system winding 20 is located on the inner peripheral side of the coil end insulating member 11, and the connecting wire 18 b of the second system winding 21 is located on the outer peripheral side of the coil end insulating member 11. ing.
  • the crossover line 18a connects the conductors in the slots of the layer 1 to each other, and the crossover line 18b connects the conductors in the slots of the layer 3 to each other.
  • FIG. 7A and 7B are diagrams for explaining the shape of the coil end insulating member 11.
  • FIG. 7A is a plan view
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line AA
  • the coil end insulating member 11 includes a cylindrical portion 110 on the inner peripheral side and a folded portion 111 formed on the lower end portion of the cylindrical portion 110 (that is, the end portion on the stator core side).
  • the folded portion 111 is folded in a V shape, but may be folded in a substantially circular shape as shown in FIG. 7 (c).
  • the radial dimension L1 of the folded portion 111 is preferably set to be larger than the radial gap dimension of the first system winding 20 and the second system winding 21.
  • the coil end insulating member 11 is made of, for example, insulating paper.
  • the folded portion 111 is formed by folding one long side of the strip-shaped insulating paper. Thereafter, the strip-shaped insulating paper on which the folded portion 111 is formed is rounded into a cylindrical shape so that the insulating paper end 114 is abutted as shown in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a method of installing the coil end insulating member 11 in the gap between the first and second system windings 20 and 21.
  • a thin plate-like jig 170 as shown in FIG. 11 is pushed into the gap.
  • the folded portion 111 is deformed to the inner peripheral side as indicated by an arrow, and the folded portion 111 is in contact with the inner peripheral side of the second system winding 21 as shown in FIG.
  • the folded portion 111 has a shape as shown in FIG. 7C, the cross-sectional shape is deformed so as to be crushed in a radial direction from a substantially circular shape, and comes into contact with the inner peripheral side of the second system winding 21. It becomes a state.
  • the folded portion 111 comes into contact with and catches on the inner peripheral side of the second system winding 21, and the coil end insulating member 11 becomes the first. It becomes difficult to come off from the gap between the system winding 20 and the second system winding 21. Further, the coil end insulating member 11 can be easily inserted into the gap between the first system winding 20 and the second system winding 21 by pushing in with the jig 170 as shown in FIG. Can be inserted.
  • the coil end insulating member 11 between the coil end portion of the first system winding 20 and the coil end portion of the second system winding 21 separated on the inner peripheral side and the outer peripheral side. Further, it is possible to completely prevent the contact of different system windings in the coil end portion, and to further improve the insulation performance between the system windings in the coil end portion.
  • FIGS. 9 and 10 are views showing a modification of the coil end insulating member arranged in the coil end portion on the coil lead-out line drawing side.
  • the coil end insulating member on the coil lead-out line drawing side is represented by reference numeral 11R.
  • 9A and 9B are diagrams showing the shape of the coil end insulating member 11R, where FIG. 9A is a plan view and FIG. 9B is a cross-sectional view along BB.
  • FIG. 10 is a diagram in which the coil end insulating member 11R is arranged in the coil end portion on the coil lead-out line drawing side. As shown in FIG.
  • the coil end insulating member 11R has a plurality of flanges at the upper end of the cylindrical portion 110, that is, at the end opposite to the folded portion 111 of the cylindrical portion 110. Parts 115a and 115b.
  • the flange portion 115a is bent toward the inner peripheral side, and the flange portion 115b is bent toward the outer peripheral side.
  • the coil end insulating member 11 ⁇ / b> R is inserted from the folded portion 111 into the gap between the first system winding 20 and the second system winding 21 as in the case of the coil end insulating member 11.
  • the flange portion 115a bent to the inner peripheral side is arranged below the connecting wire 18a of the first system winding 20 disposed on the inner peripheral side (that is, the coil end portion of the connecting wire 18a and the first system winding 20). Insert it into the gap.
  • the flange portion 115b bent to the outer peripheral side is below the connecting wire 18b of the second system winding 21 disposed on the outer peripheral side (that is, a gap between the connecting wire 18b and the coil end portion of the second system winding 21). Insert into.
  • the winding-turning shape of the first system winding 20 in the coil end portion and the winding-turning shape of the second system winding 21 are the same form. It was shown to.
  • the winding-turning shape of the first system winding 20 and the winding-turning shape of the second system winding 21 are positions of the coil end insulating member 11R (between system windings).
  • the winding shape of the first system winding 20 may be changed so as to have a symmetrical shape with respect to the first winding 20.
  • the in-slot conductor 2U14 arranged in the layer 4 of the slot number 2 of the second winding 21 on the outer peripheral side is arranged in the layer 3 of the slot number 8 in the replaced arrangement diagram. It is connected to the in-slot conductor 2 u 12, while the in-slot conductor 1 U 14 of the layer 1 of slot number 2 of the first winding 20 on the inner peripheral side is connected to the in-slot conductor 1 u 12 of layer 2 of slot number 8.
  • the winding arrangement shape connecting the conductors in the slot becomes symmetrical with respect to the coil end insulating members 11 and 11R, and the coil end insulating members 11 and 11R can be easily inserted into the gaps of the coil end portions.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the insulation in the slot 9b, and is a schematic diagram in the case where the slot 9b is sectioned perpendicularly to the slot core axis direction.
  • the slot number 1 in FIG. 4 is illustrated.
  • Two in-slot conductors of the first system winding 20 are arranged on the inner peripheral side of the slot 9b, and two in-slot conductors of the second system winding 21 are arranged on the outer peripheral side of the slot 9b. .
  • the in-slot insulating member 15 is formed so as to surround the two in-slot conductors 1U11 and 1U13 of the first system winding 20 and the two in-slot conductors 2U11 and 2U13 of the second system winding 21, respectively. 9b.
  • insulating paper obtained by bending the insulating paper into the shape of FIG. 12 is used.
  • both ends of the in-slot insulating member 15 are inserted between the in-slot conductor 1U13 of the first system winding 20 and the in-slot conductor 2U11 of the second system winding 21, and the in-slot insulating member 15 is inserted.
  • this insertion portion is referred to as an insulating member insertion portion 15a. That is, in the configuration of FIG. 12, two insulating member insertion portions 15 a are arranged between the first system winding 20 and the second system winding 21.
  • only one of the upper and lower insulating member insertion portions 15a may be provided, but the insulation between the systems in the slot 9b can be further improved by arranging the insulating member insertion portions 15a in double. Can be planned.
  • the thickness dimension of the coil end insulating members 11 and 11R disposed between the systems of the coil end portion is Tz2
  • the thickness dimension of the in-slot insulating member 15 disposed in the slot 9b is Tz1
  • the thickness dimension 2Tz1 of the portion of the in-slot insulating member 15 between the system windings 20 and 21 and the total thickness dimension 2Tz2 of the portion where the folded portion 111 of the coil end insulating members 11 and 11R is provided are 2Tz1 ⁇ 2Tz2.
  • an insulating member insertion portion 15a on the system winding 20 side and an insulating member insertion portion 15a on the system winding 21 side are provided between the system windings 20 and 21, so that the insulating members are in two layers.
  • the insulating member insertion portion 15a is provided only on one side (not shown)
  • conductors in the slots of different system windings in the slot 9b The distance between them can be made wider.
  • FIG. 13 is a view showing another example of the in-slot insulating member 15.
  • the folded back 150 is formed in the insulating member insertion portion 15a and the number of layers of the insulating member in the insulating member insertion portion 15a is two.
  • four (four layers) insulating members are arranged.
  • FIG. 14 is a diagram showing a comparative example, and shows a case where the conductors in the slots of the same system winding are arranged in all layers from the layer 1 to the layer 4 of the slot as in the prior art.
  • the slot number 1 has the in-slot conductors 1U11, 1U12, 1U13, 1U14 of the first system winding 20, and the slot number 2 has the in-slot conductors 2U11, 2U12, 2U13 of the second system winding 21. 2U14 is arranged.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of the in-slot insulating member 25 in the comparative example.
  • the slot 9b of slot number 1 is illustrated.
  • in-slot conductors of the same system winding are arranged in the slot 9b, and in-slot conductors 1U11, 1U12, 1U13, 1U14 of the first system winding 20 are arranged in the slot number 1. Yes. Therefore, an insulating paper that integrally surrounds the four in-slot conductors 1U11 to 1U14 as shown in FIG. 15 is used for the in-slot insulating member 25 disposed in the slot 9b.
  • the in-slot conductors of the same system winding are arranged in the slots, so there is no need to consider the insulation between the systems with respect to the in-slot conductors.
  • FIG. 15 it was possible to obtain a shape considering only the insulation between the conductor in the slot and the stator core 9.
  • the first system winding and the second system winding cannot be arranged separately on the inner peripheral side and the outer peripheral side as in the present embodiment, so that the insulation by the insulating member is difficult. Met. Therefore, the first system winding 20 and the second system winding 21 are likely to come into contact with each other at the coil end portion, and there is a possibility that a short circuit may occur when the coils of different systems are rubbed due to vibration or the like.
  • FIG. 16 is a diagram showing a coil connection circuit of the two-system winding shown in FIG.
  • the in-slot conductors 1U11, 1U13 at the beginning of winding (that is, the input side) are arranged in the slot number 1.
  • the in-slot conductors 1U12 and 1U14 at the beginning of winding of the winding coils 1U12 and 1U14 are arranged at slot number 2, and in the case of 10 poles and 60 slots, the electrical angle 360 degrees for 2 poles corresponds to 6 slots.
  • the electrical angle for one slot is 30 degrees. Therefore, with slot number 1 as a reference, the phase of the U-phase coil (U1 phase in FIG. 16) is 15 degrees in electrical angle as shown in FIG.
  • the first system winding is shown as a winding diagram.
  • the phase shift is 15 degrees, which is the same as 20 U phases.
  • Other phases other than the U phase are electrically 120 degrees out of phase, and detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 17 shows a slot arrangement diagram in the case where the second system winding 21 is arranged with one slot shifted from the first system winding 20.
  • the in-slot conductors 1U11 and 1U13 of the circulating coils 1U11 and 1U13 are disposed in the layers 1 and 2 of the slot number 1
  • the slots of the circulating coils 1U12 and 1U14 are disposed in the layers 1 and 2 of the slot number 2.
  • Inner conductors 1U12 and 1U14 are arranged.
  • the in-slot conductors 2U11 and 2U13 of the circulation coils 2U11 and 2U13 are arranged in the layers 3 and 4 of the slot number 2, and the circulation coils 2U12 and 2U14 are arranged in the layers 3 and 4 of the slot number 3.
  • In-slot conductors 2U12 and 2U14 are arranged.
  • FIG. 18 is a diagram showing a coil connection circuit in the case of the slot arrangement shown in FIG.
  • the first system winding 20 is the same as that shown in FIG. 16, but the second system winding 21 is shifted by one slot with respect to the first system winding 20 as shown in FIG. 17.
  • an electrical phase difference of 30 degrees is provided.
  • Other phases other than the U phase are electrically shifted by 120 degrees, and detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 19 shows torque waveforms (first system torque) when current is supplied to each of the first and second system windings 20 and 21 configured as shown in FIGS.
  • FIG. 6 is a diagram showing T1, a second system torque T2), and a waveform of a combined torque Tout obtained by superimposing the torque T1 and the torque T2. Since the torque ripple of the three-phase motor is a sixth-order component of the fundamental wave, the torque ripple period is 60 degrees in electrical angle.
  • the second system winding 21 Since the second system winding 21 has a phase difference of 30 degrees in electrical angle with respect to the first system winding 20 (see FIG. 18), the second system winding with respect to the torque T1 generated by the first system winding 20
  • the torque T2 generated by the line 21 is electrically 30 degrees out of phase.
  • FIG. 20 is a circuit block diagram illustrating an example of a driving device that drives a motor having two windings.
  • the structure (For example, the structure shown in FIG. 17, 18) which provided the phase difference which can make a torque ripple small between the 1st system winding 20 and the 2nd system winding 21 is demonstrated to an example.
  • a drive circuit 40 is connected to the first system winding 20, and a drive circuit 41 is connected to the second system winding 21 configured with a phase difference of 30 degrees in electrical angle with respect to the first system winding 20. Connected.
  • the drive circuit 40 includes an inverter 61 and a control ECU (Electronic Control Unit) 81 that generates a gate signal 71 of the inverter 61.
  • the drive circuit 41 includes an inverter 64 and an ECU 82 that generates a gate signal 74 of the inverter 64.
  • the drive circuits 40 and 41 have phase current detectors CtU1 to CtW2 so that the current of each phase can be fed back, and two systems can be obtained by measuring the current actually flowing in response to the current command. The imbalance between them is corrected. Since the drive circuits 40 and 41 are energized basically with a phase difference of 30 degrees as described above, the torque ripple is minimized.
  • the torque ripple is adjusted by adjusting the current phase of the second winding. Can be minimized.
  • the battery Bat1 is connected to the drive circuit 40, and the battery Bat2 is connected to the drive circuit 41. Furthermore, the generator 42 for charging the batteries Bat1 and Bat2 has independent system terminals. That is, the drive circuits 40 and 41 are configured to be able to supply power independently to the system windings 20 and 21. In FIG. 20, the generator 42 is configured to supply a power generation voltage independent from one housing, but two generators may be provided so that two systems can be completely separated.
  • a communication means 43 is provided between the drive circuit 40 and the drive circuit 41, and the drive circuits 40 and 41 can grasp each other's situation with the communication means 43.
  • the drive circuits 40 and 41 can operate so as to assist the decrease in motor drive on the trouble side when an abnormality occurs.
  • FIG. 21 is a diagram showing another example of a driving apparatus for driving a dual winding motor, and shows a circuit configuration in the case where a means capable of boosting the motor output is incorporated.
  • the difference from the configuration shown in FIG. 20 is that the two independent batteries Bat1 and Bat2 are unified into one battery Bat1, and that the power generation command voltage Vref can be output from the drive circuit 40 to the generator 42. ing.
  • the generator 42 generates electricity at a voltage slightly higher than the nominal voltage of the battery Bat1 used. For example, for a 12V battery, the generator generates electricity at about 14V.
  • the power generation voltage command Vref of the generator 42 is increased before the mode is generated, and the battery voltage is charged to be higher. By increasing the voltage that can be used by the motor in this way, power can be increased in a short time.
  • FIG. 21 it was set as the structure which charges electric power only with battery Bat1, However Since charging with battery Bat1 takes time in order to raise a charging voltage, by connecting a capacitor and a capacitor in parallel and once separating from a battery, A configuration in which the voltage is increased in a short time may be employed.
  • FIG. 22 is a diagram showing still another example of a drive device for driving a dual winding motor.
  • the motor is composed of two winding structures composed of a first system winding 20 and a second system winding 21 having a phase difference in electrical angle.
  • the drive circuit 40 connected to the first system winding 20 includes three inverters 61 to 63 connected in parallel to the first system winding 20, and an ECU 81 that generates gate signals 71 to 73 of the inverters 61 to 63. Is provided.
  • the drive circuit 41 connected to the second system winding 21 includes three inverters 64, 65, 66 connected in parallel to the second system winding 21 and gate signals 74 to 66 of the inverters 64 to 66.
  • An ECU 82 for generating 76 is provided.
  • the ECUs 81 and 82 individually output gate signals to a plurality of inverters.
  • a communication unit 43 is provided between the drive circuit 40 and the drive circuit 41.
  • FIG. 23 is a slot layout diagram in the case of a three-system winding.
  • the torque ripple of the three-phase motor is the sixth-order component of the fundamental wave, one cycle is 60 degrees in electrical angle.
  • the phase difference for canceling the torque ripple is 20 degrees in electrical angle.
  • the electrical angle 360 degrees for two poles is 18 slots, so the number of slots in the case of a 10 pole motor is 90 slots. In addition, since there are three windings, the number of layers in the slot is six.
  • the in-slot conductors of the first system winding 20 are arranged in the layers 1 and 2, and the in-slot conductors of the second system winding 21 are arranged in the layers 3 and 4.
  • the 22 in-slot conductors are arranged in layers 5 and 6.
  • the 1U + phase of the first system winding 20 is arranged in the layers 1 and 2 of the slot numbers 1, 2 and 3
  • the 2U + phase of the second system winding 21 is the layers 3 and 4 of the slot numbers 2, 3 and 4
  • the 3U + phase of the third system winding 22 is arranged in the layers 5 and 6 of the slot numbers 3 and 4 and 5. That is, with respect to the first system winding 20, the second system winding 21 is shifted to the right by one slot, and the third system winding 22 is shifted to the right by two slots.
  • FIG. 24 is a diagram showing a coil connection circuit of the first to third system windings 20 to 22 shown in FIG.
  • Six winding coils 1U11 to 1U16 are connected in series to the 1U phase of the first system winding 20.
  • the circular coils 1U12 and 1U15 are electrically displaced by 20 degrees with respect to the circular coils 1U11 and 1U14, and the circular coils 1U13 and 1U16 are displaced by 40 degrees.
  • the average electrical angle is 20 degrees with reference to slot number 1.
  • the result is an electrical addition of 20 degrees to the first system winding 20, so the U2-phase winding has an electrical phase of 40 degrees.
  • the U3-phase winding has a phase difference of 60 degrees.
  • Other phases other than the U phase are electrically shifted by 120 degrees, and detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 25 shows the torque generated by each phase winding of the motor constituted by the first to third system windings 20 to 22 shown in FIG. 24 (the first system torque T1, the second system torque T2, It is a figure which shows the waveform of the composite torque Tout which is the torque T3 of 3 systems
  • the torque ripple of the combined torque Tout can be reduced. Since the torque ripple of the combined torque increases when the torque balance of the three systems breaks down, reducing the torque ripple in each system as a winding system across multiple slots as in this embodiment is effective in reducing torque ripple. is there.
  • an electrical angle is 30 degrees (see FIG. 19)
  • a torque ripple is generated with a phase difference of an electrical angle of 20 degrees (see FIG. 25). It is important to consider the phase as it can be minimized.
  • a value obtained by dividing the value by the number of systems is an appropriate phase difference. That is, 15 degrees in the case of 4 systems, 12 degrees in the case of 5 systems, and 10 degrees in the case of 6 systems. By setting the phase difference in this way, torque ripple can be minimized.
  • the same phase difference (electrical angle 30 degrees) as in the case of 2 systems can be obtained by arranging as shown in FIG.
  • the same phase difference (electrical angle 20 degrees) as in the case of 3 systems can be obtained by arranging as shown in FIG.
  • FIGS. 4, 17, 23, 26 and 27 a plurality of system windings are arranged sequentially from the inner peripheral side of the stator core 9 toward the outer peripheral side.
  • FIG. 28 schematically shows the coil arrangement in the case of four-system winding.
  • the first system winding 20, the second system winding 21, the third system winding 22 and the fourth system winding 23 are provided over the entire circumference of the stator core 9, and a gap between adjacent system windings
  • a cylindrical coil end insulating member 11 is disposed on the surface.
  • one round may be divided into two and different system windings may be arranged for each.
  • the example shown in FIG. 29 is a case of four system windings, and the first system winding 20 and the second system winding 21 are arranged separately on the inner circumference side, and the third system winding 22 is arranged on the outer circumference side.
  • the fourth system winding 23 is arranged separately on the left and right.
  • the number of layers of radial windings can be reduced.
  • the number of layers can be reduced to two.
  • the torque imbalance generated in the first system winding 20 and the second system winding 21 is shifted by shifting the inner peripheral side switching portion and the outer peripheral side switching portion to the third system winding. It is possible to alleviate the torque imbalance generated in the wire 22 and the fourth system winding 23.
  • FIG. 30 shows the torque T12 generated by the first system winding 20 and the second system winding 21, and the third system in the motor constituted by the first to fourth system windings 20 to 23 shown in FIG. It is a figure which shows the waveform of the synthetic torque Tout which is the torque T34 which generate
  • the torque T12 in FIG. 30 is the torque T1 of only the first system winding as shown by the solid line in FIG.
  • the period of the waveform of the torque T1 is the same as that of the torque T12, but the amplitude and the average value level are reduced to half of the torque T12. Therefore, the torque T34 generated by the third system winding 22 and the fourth system winding 23 is the same as that in FIG. 29, but the combined torque changes as Tout1 and is more torque ripple than the combined torque Tout in FIG. Becomes larger.
  • the plurality of system windings are separated from each other and the insulating member is disposed in the separated gap.
  • a part of the plurality of system windings is separated and the insulating member is disposed in the gap. You may do it.
  • the four system windings shown in FIG. 14 are arranged on the inner peripheral side and the outer peripheral side to form four system windings, the four system windings configured as shown in FIG. It becomes.
  • the in-slot conductors of the first system winding 20 and the in-slot conductors of the second system winding 21 are shifted by one slot. ing.
  • the in-slot conductor of the third system winding 22 and the in-slot conductor of the fourth system winding 23 are arranged so as to be shifted by one slot.
  • the windings arranged in the stator core include an inner peripheral side where the first system winding 20 and the second system winding 21 are arranged, a third system winding 22 and a fourth system winding 23. It is separated from the outer peripheral side to be arranged.
  • the coil end insulating members 11 and 11R can be disposed between the separated system gaps. As a result, by disposing the coil end insulating members 11 and 11R, the insulation performance between the first and second system windings 20 and 21 and the third and fourth system windings 22 and 23 can be improved.
  • the layout of the conductor in the slot shown in FIG. 14 is shown for the conventional two-system winding of wave winding, but the arrangement of the conductor in the slot is also shown in FIG. It will be the same as that.
  • the shapes of the coil end portions of the first system winding 20 and the second system winding 21 are as shown in FIG. 33, and the coil end portion of the first system winding 20 and the second system winding
  • the coil end portions 21 are alternately arranged in the circumferential direction.
  • the two system windings shown in FIGS. 14 and 33 are arranged on the inner peripheral side and the outer peripheral side to form four system windings. It is possible to arrange the two windings on the side separately.
  • FIG. 34 is a diagram showing an example of the in-slot insulating member 15 in the arrangement shown in FIG.
  • the inner conductors 1U11 to 1U14 of the first system winding 20 on the inner peripheral side are integrally surrounded and the inner conductors 3U11 to 3U14 of the third system winding 22 on the outer peripheral side are surrounded.
  • An in-slot insulating member 15 is provided so as to integrally surround the periphery.
  • the slot 9b of slot number 2 integrally surrounds the periphery of the inner conductors 2U11 to 2U14 of the second system winding 21 on the inner peripheral side, and the inner conductor 4U11 of the fourth system winding 23 on the outer peripheral side.
  • An in-slot insulating member 15 is provided so as to integrally surround 4U14. Between the in-slot conductor 1U14 and the in-slot conductor 3U11 of different systems, and between the in-slot conductor 2U14 and the in-slot conductor 4U11, two insulating member insertion portions 15a of the in-slot insulating member 15 are arranged.
  • the arrangement of the in-slot insulating member 15 in FIG. 34 is the same as that in FIG. 12, but in the case of FIG. 12, there are two conductors in the slot that are integrally enclosed, and in the case of FIG. It has become. Between the in-slot conductor 1U14 and the in-slot conductor 3U11 of different systems, two insulating member insertion portions 15a of the in-slot insulating member 15 are arranged. Note that the in-slot insulating member 15 shown in FIG. 13 may be similarly applied.
  • FIG. 35 is a perspective view of a steering device 200 using the motor 100 (see FIGS. 1 and 2) of the present embodiment.
  • a pinion (not shown) is provided at the lower end of the steering shaft 202 connected to the steering wheel 201, and this pinion meshes with a rack (not shown) that is long in the left-right direction of the vehicle body.
  • Tie rods 203 for steering the front wheels in the left-right direction are connected to both ends of the rack, and the rack is covered with a rack housing 204.
  • a rubber boot 205 is provided between the rack housing 204 and the tie rod 203.
  • An electric power steering device 206 is provided to assist the torque when the steering wheel 201 is rotated. That is, a sensor 207 that detects the rotation direction and torque of the steering shaft 202 is provided, and a motor 100 that applies a steering assist force to the rack via the gear 210 based on the detection value of the sensor 207, and the motor 100 And a control ECU 209 for controlling the control.
  • control ECU 209 detects the steering start from the rate of change of the steering angle detected by the sensor 207, and controls to use the motor output of the inner peripheral system as a steering assist force at the start of steering. can do.
  • FIG. 36 is an example of a flowchart for explaining the operation of the steering device 200.
  • the control ECU 209 detects the steering start from the rate of change of the steering angle detected by the sensor 207 (S301), the control ECU 209 sets to use the motor output of the inner peripheral system as the steering assisting force at the start of steering (S302). ).
  • the inner peripheral side system is, for example, the first system winding 20. This utilizes the characteristic that the inner circumference side system has a lower electrical time constant and better responsiveness, and normal control is performed after an arbitrary time has elapsed since the start of steering.
  • the control ECU 209 sets to use the motor output of the outer peripheral system as the steering assist force at the start of steering. (S303).
  • This outer peripheral side system is, for example, the second system winding 21.
  • the response of applying the steering assist force immediately after the start of steering is improved, and the steering performance can be improved.
  • the above is particularly suitable for sudden steering or high speed driving.
  • the motor is arranged in a distributed manner on the stator core 9, and is connected to a plurality of independent system windings 20, 21 individually connected to a plurality of inverters, and a slot 9 b of the stator core 9.
  • an in-slot insulating member 15 disposed between the different system windings 20 and 21, and the plurality of system windings 20 and 21 are disposed on the inner peripheral side of the slot 9 b formed in the stator core 9.
  • the first system winding 20 and the second system winding 21 disposed on the outer peripheral side of the slot 9b relative to the first system winding 20 disposed on the inner peripheral side.
  • both the first system winding 20 and the coil end portion are arranged in the slot and the coil end portion.
  • the second system winding 21 can be arranged separately.
  • the in-slot insulating member 15 is disposed between the system windings 20 and 21 in the slot, the system windings 20 and 21 are separated by the thickness of the in-slot insulating member 15 and the system ends at the coil end portion.
  • a gap can be formed between the windings 20 and 21. As a result, the insulation performance between the system windings 20 and 21 at the coil end portion can be improved.
  • the in-slot insulating member 15 is formed of insulating paper, and the folded-back 150 is formed in the insulating member insertion portion 15 a between the different system windings 20, 21, thereby different system windings 20. , 21, the insulating paper forms a plurality of layers.
  • the insulation performance between the system windings 20 and 21 in the slot can be further improved, the distance between the system windings 20 and 21 in the slot is further increased, and the system winding 20 in the coil end portion. , 21 can be made larger.
  • FIG. 3 it is inserted between the coil end portion of the first system winding 20 disposed on the inner peripheral side and the coil end portion of the second system winding 21 disposed on the outer peripheral side.
  • the folded portion 111 is formed at the end of the coil end insulating member 11 on the stator core side, so that the folded portion 111 comes into contact with the inner peripheral side of the second system winding 21 and is easily caught. .
  • the coil end insulating member 11 is less likely to fall out of the gap between the first system winding 20 and the second system winding 21.
  • the first system winding 20 disposed on the inner peripheral side and the second system winding 21 disposed on the outer peripheral side are coil ends so as to straddle between different slots.
  • the coil end insulating member 11R has flange portions 115a and 115b sandwiched between the crossover wires 18a and 18b and the coil end portion. In this way, by sandwiching the flanges 115a and 115b between the crossover wires 18a and 18b and the coil end portion, the coil end insulating member 11R is detached from the gap between the first system winding 20 and the second system winding 21. There is an effect that it becomes difficult.
  • the thickness dimension Tz2 of the coil end insulating members 11 and 11R is larger than the thickness dimension Tz1 of the in-slot insulating member 15, the distance between the in-slot conductors of different system windings 20 and 21 in the slot. Can be made wider.
  • the first system winding 20 adjacent to the inner peripheral side of the coil end insulating member 11R and the second system winding 21 adjacent to the outer peripheral side have winding winding shapes in the coil end portion.
  • the shape is symmetrical with respect to the boundary between the system windings. This facilitates the insertion of the coil end insulating members 11 and 11R into the gap between the coil ends.
  • each of the plurality of system windings is a distributed winding of wave windings, so that each system winding arranged in order from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the slot is radially It can be placed separately.
  • torque ripple can be reduced by shifting the second system winding 21 and the fourth system winding 23 by one slot.
  • the distributed winding system windings 20 and 21 are arranged on the same circumference on the inner peripheral side with a 180 degree phase separation, and the distributed winding system winding 22 , 23 may be arranged on the same circumference on the outer circumference side with a 180 degree phase separation. With this configuration, the number of radial system windings can be reduced.
  • the motor device includes a motor including a plurality of system windings 20, 21, a drive circuit 40 having an inverter 61 connected to the first system winding 20, and a second system winding 21. And a drive circuit 41 having an inverter 64 connected thereto.
  • the drive circuit 40 is connected to the neutral points of the phase windings U1, V1, and W1 of the first system winding 20, and is connected to and disconnected from the neutral points.
  • Unit 400 and ECU 81 that controls connection and disconnection by switching unit 400 according to a short circuit between different system windings may be provided.
  • the drive circuit 41 has the same configuration.
  • neutral points are connected by the switching unit 400.
  • the driving of the system winding is stopped.
  • the neutral point of the phase winding that is short-circuited by controlling the switching unit 400 Separate each other. If the neutral points of the short-circuited system windings are connected to each other, there arises a problem that a current due to the induced voltage always flows and brake torque is generated for a normal system winding. Therefore, the occurrence of such break torque can be prevented by separating the neutral points by the switching unit 400.
  • a plurality of drive circuits 40 and 41 that are individually connected to the first system winding 20 and the second system winding 21 and supply power to the first system winding 20 are provided.
  • the drive circuit 40 may be provided with a plurality of inverters 61, 62, 63 connected in parallel to the first system winding 20.
  • the drive circuit 41 has the same configuration. With this configuration, even if a failure occurs in any of the inverters 61 to 63 connected in parallel to the first system winding 20, it is possible to continue motor operation by disconnecting only the failed inverter. It becomes.
  • the present invention is not limited to these contents. Other embodiments conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention.
  • the present invention can be applied to a motor configured by distributed winding even in the case of using a continuous line instead of the segment coil. .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Abstract

本発明の課題は、異なる系統巻線間の絶縁性向上を図ることができる、複数の系統巻線を有するモータの提供することである。　モータは、ステータコア９に分布巻で配置され、複数のインバータに個別に接続される独立した複数の系統巻線２０，２１と、ステータコア９のスロット９ｂに設けられ、異なる系統巻線２０，２１間に配置されるスロット内絶縁部材１５と、を備え、系統巻線２０，２１は、ステータコア９に形成されたスロット９ｂの内周側に配置される第１系統巻線２０と、内周側に配置される第１系統巻線２０よりもスロット９ｂの外周側に配置される第２系統巻線２１とで構成され、第２系統巻線２１のコイルエンド部は、第１系統巻線２０のコイルエンド部に対して隙間を介して配置されている。

Description

モータおよびモータ装置
　本発明は、モータおよびモータ装置に関する。
　特許文献１には、２系統の巻線を有するモータが開示されている。そのモータにおいては、分布巻で構成された第１系統巻線と第２系統巻線とがステータのスロット内に交互に配置されている。
国際公開第２０１６／０６３３６８号
　上述した分布巻きのモータでは、コイルエンド部においても第１系統巻線と第２系統巻線とが交互に配置されるため、系統の異なる巻線同士が機械的に接触しやすくなり、２系統巻線間での短絡が発生しやすい。
　本発明の一態様によれば、モータは、ステータコアに分布巻で配置され、複数のインバータに個別に接続される独立した複数の系統巻線と、前記ステータコアのスロットに設けられ、異なる系統巻線間に配置されるスロット内絶縁部材と、を備え、前記複数の系統巻線は、前記ステータコアに形成されたスロットの内周側に配置される系統巻線と、前記内周側に配置される系統巻線よりもスロットの外周側に配置される系統巻線とで構成され、前記外周側に配置される系統巻線のコイルエンド部は、前記内周側に配置される系統巻線のコイルエンド部に対して隙間を介して配置されている。
　本発明の他の一態様によれば、モータ装置は、上記態様のモータと、前記モータの前記複数の系統巻線に個別に接続される複数のインバータと、前記複数の系統巻線のそれぞれに設けられ、前記系統巻線の相巻線の中性点にそれぞれ接続されて前記中性点同士の接続および切り離しを行う切換部と、異なる系統巻線間の短絡に応じて前記切換部による接続および切り離しを制御する制御部と、を備える。
　本発明の他の一態様によれば、モータ装置は、上記態様のモータと、前記モータの前記複数の系統巻線に個別に接続され、前記複数の系統巻線に電力を供給する複数の駆動回路と、を備え、前記駆動回路には、前記系統巻線に対して並列接続される複数のインバータが設けられている。
　本発明によれば、複数の系統巻線を有するモータにおいて、異なる系統巻線間の絶縁性向上を図ることができる。
図１は、本発明のモータの一実施の形態を示す図である。 図２は、モータの断面図である。 図３は、２系統巻線が配置されたステータの斜視図である。 図４は、スロット内導体の配置を説明する図である。 図５は、スロット内に配置された２つ周回コイルを模式的に示す図である。 図６は、図３に示したステータの一部の拡大図である。 図７は、コイルエンド絶縁部材の形状を説明する図である。 図８は、コイルエンド絶縁部材の設置方法の一例を示す図である。 図９は、コイルエンド絶縁部材の変形例を示す図である。 図１０は、図９のコイルエンド絶縁部材をコイルエンド部に配置した図である。 図１１は、コイルエンド部の形状の他の例を示す図である。 図１２は、スロット内絶縁部材の形状を示す図である。 図１３は、スロット内絶縁部材の他の例を示す図である。 図１４は、比較例を示す図である。 図１５は、比較例におけるスロット内絶縁部材の一例を示す図である。 図１６は、図４に示した２系統巻線のコイル接続回路を示す図である。 図１７は、第１系統巻線に対して第２系統巻線を１スロットずれた状態で配置した場合のスロット配置図である。 図１８は、図１７に示したスロット配置図の場合のコイル接続回路を示す図である。 図１９は、図１７，１８のように構成した場合のトルク波形を説明する図である。 図２０は、２系統巻線モータを駆動する駆動装置の一例を示す回路ブロック図である。 図２１は、２系統巻線モータを駆動する駆動装置の他の例を示す図である。 図２２は、２系統巻線モータを駆動する駆動装置のさらに他の例を示す図である。 図２３は、３系統巻線の場合のスロット配置図である。 図２４は、図２３に示した第１～第３系統巻線のコイル接続回路である。 図２５は、図２４に示した第１～第３系統巻線で構成されるモータのトルクを説明する図である。 図２６は、４系統の場合のコイル配置図である。 図２７は、６系統の場合のコイル配置図である。 図２８は、全周に亘る４系統巻線を同心円状に配置の場合のコイル配置を示す模式図である。 図２９は、１周を２分割してそれぞれに異なる系統巻線を配置する場合のコイル配置を示す模式図である。 図３０は、図２９に示した第１～第４系統巻線で構成されるモータのトルクを説明する図である。 図３１は、図２９の第２系統巻線のトルクが停止した場合を説明する図である。 図３２は、図１４に示す２つの系統巻線を内周側と外周側とに配置して４系統巻線とする場合のコイル配置を示す図である。 図３３は、重ね巻の２系統巻線が配置されたステータの斜視図である。 図３４は、図３２に示す配置の場合のスロット内絶縁部材の一例を示す図である。 図３５は、操舵装置の斜視図である。 図３６は、操舵装置の動作を説明するフロー図である。 図３７は、駆動回路に設けられた切換部を示す図である。
　以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１は、本発明のモータの一実施の形態を示す図であり、車両用の補機モータ、例えば電動パワーステアリングに用いられるモータ１００の外観図を示したものである。このモータ１００はシャフト３の反対側に駆動回路（不図示）が配置されている。モータ１００はハウジング１とブラケット２とを備えており、ブラケット２からは出力軸であるシャフト３が突出している。ハウジング１の反対側（すなわち、ブラケット取り付け側とは反対の側）からは、複数のコイル口出し線５０が延出している。
　図２は、モータ１００の断面図である。ハウジング１とブラケット２の間にはＯリング６が設けられている。ブラケット２には、シャフト３の一端側を支持するフロントベアリング５がベベル型トメワ４で固定されている。一方、ハウジング１には、シャフト３の他端側を支持するリアベアリング１０が設けられている。シャフト３は、これらのベアリング５，１０により回転可能に支持されている。シャフト３に設けられたロータ１６は、ロータコア８の中に永久磁石７が設けられた埋め込み構造となっている。
　ハウジング１の内周側にはステータコア９が設けられ、ステータコア９のスロットには、電気的に独立した３相の第１系統巻線２０および第２系統巻線２１が配置されている。後述するように、本実施の形態では、第１系統巻線２０はスロットの内周側に配置され、第２系統巻線２１は第１系統巻線２０の外周側に配置されている。内周側の第１系統巻線２０のコイルエンド部と外周側の第２系統巻線２１のコイルエンド部との間には、系統間の短絡を防止する目的で円筒形状のコイルエンド絶縁部材１１が設けられている。コイルエンド絶縁部材１１は、出力軸側（ブラケット２側）および反出力側（コイル口出し線５０側）の両コイルエンド部に設けられている。複数のコイル口出し線５０は反出力側のコイルエンド部側に引き出され、ハウジング１から図示右側の制御回路側に突出している。
　図３は、第１系統巻線２０および第２系統巻線２１が配置されたステータの斜視図である。ステータコア９の軸方向上側に配置されたコイルエンド部からは、複数のコイル口出し線５０（５０ａ，５０ｂ）が引き出されている。ステータコア９の軸方向上側に配置された第１系統巻線２０のコイルエンド部と第２系統巻線２１のコイルエンド部との間には、円筒形状のコイルエンド絶縁部材１１が配置されている。図示はしていないが、ステータコア９の反対側（すなわち軸方向下側）に配置された第１系統巻線２０のコイルエンド部と第２系統巻線２１のコイルエンド部との間にも、コイルエンド絶縁部材１１が配置されている。ステータコア９の反対側には巻線を構成するセグメントコイルの接続部１７が設けられている。
　コイル口出し線５０は１２本設けられており、第１系統巻線２０のＵＶＷ入力線および中性線に関する６本のコイル口出し線５０ａと、第２系統巻線２１のＵＶＷ入力線および中性線の６本のコイル口出し線５０ｂとで構成されている。さらに、コイル口出し線５０が引き出されているコイルエンド部側には、第１系統巻線２０の渡り線１８ａと第２系統巻線２１の渡り線１８ｂとが配置されている。
　図３に示す第１系統巻線２０および第２系統巻線２１のそれぞれは、複数のセグメントコイルを波巻で接続した分布巻の３相巻線である。詳細は後述するが、波巻き構造の第１および第２系統巻線２０，２１は、複数のセグメントコイルを直列接続して成る周回コイルにより形成される。各セグメントコイルはステータコア９の軸方向上側からスロットに挿入され、挿入されたセグメントコイルの端部はスロットの反対側（軸方向下側）から突出している。スロットの反対側（軸方向下側）から突出したセグメントコイルの端部は半田、Ｔｉｇ溶接およびレーザー溶接等により接続され接続部１７を構成している。
　図４は、スロット内導体の配置を説明する図である。以下では、系統巻線においてスロット内に配置される導体部分を、スロット内導体と称することにする。図４は、１０極６０スロットの場合のスロット内導体の配置を示す。１つのスロットには、内周側から外周側へと４本のスロット内導体が挿入されている。
　図４において、上段の図はスロット番号１からスロット番号２４までを示し、中段の図はスロット番号２５からスロット番号４８までを示し、下段の図はスロット番号４９からスロット番号６０までを示す。なお、各段の図の下側に示した数字はスロット番号を示している。各段の図において図示上側がスロットの外周側であって、図示下側が内周側である。スロットには４本のスロット内導体が配置されており、以下では、スロットにおけるスロット内導体の位置を内周側からレイヤ１、レイヤ２、レイヤ３、レイヤ４と称することにする。第１系統巻線２０および第２系統巻線２１のそれぞれは、セグメントコイルをステータコア９の周方向に複数接続して成る周回コイルを４つ直列接続した構成とされる。
　第１系統巻線２０のＵ相巻線を構成する４つの周回コイルの内、入力側のコイル口出し線５０ａを有する第１の周回コイル（後述する図１６の符号１Ｕ１４で示す周回コイル）は、図４の符号１Ｕ14，１ｕ12，１Ｕ24，１ｕ22，１Ｕ34，１ｕ32，１Ｕ44，１ｕ42，１Ｕ54，１ｕ52で示す１０本のスロット内導体を順に接続したものであり、スロット内導体１Ｕ14からスロット外へ引き出された巻線がコイル口出し線５０ａを構成している。なお、図４に示す括弧付きの数字は接続順を示す。
　周回コイル１Ｕ１４に接続される第２の周回コイル（後述する図１６の符号１Ｕ１３で示す周回コイル）は、符号１Ｕ13，１ｕ11，１Ｕ23，１ｕ21，１Ｕ33，１ｕ31，１Ｕ43，１ｕ41，１Ｕ53，１ｕ51で示す１０本のスロット内導体を順に接続したものであり、スロット内導体１Ｕ13が周回コイル１Ｕ１４のスロット内導体１ｕ52に接続される。
　周回コイル１Ｕ１３に接続される第３の周回コイル（後述する図１６の符号１Ｕ１１で示す周回コイル）は、符号１Ｕ11，１ｕ53，１Ｕ51，１ｕ43，１Ｕ41，１ｕ33，１Ｕ31，１ｕ23，１Ｕ21，１ｕ13で示す１０本のスロット内導体を順に接続したものであり、スロット内導体１Ｕ11が周回コイル１Ｕ１３のスロット内導体１ｕ51に接続される。
　周回コイル１Ｕ１１に接続される第４の周回コイル（後述する図１６の符号１Ｕ１２で示す周回コイル）は、符号１Ｕ12，１ｕ54，１Ｕ52，１ｕ44，１Ｕ42，１ｕ34，１Ｕ32，１ｕ24，１Ｕ22，１ｕ14で示す１０本のスロット内導体を順に接続したものであり、スロット内導体１Ｕ12が周回コイル１Ｕ１１のスロット内導体１ｕ13に接続される。
　第１系統巻線２０のＶ相巻線およびＷ相巻線に関しても、Ｕ相巻線における符号Ｕ，ｕをＶ相の場合は符号Ｖ，ｖで置き換え、Ｗ相の場合には符号Ｗ，ｗで置き換えたものとなる。また、説明は省略するが第２系統巻線２１についても同様の構成となっている。図４に示す構成では、第１系統巻線２０のＵ相と第２系統巻線２１のＵ相は同一のスロット番号にスロット内導体が配置されているので、第１系統巻線２０のＵ相と第２系統巻線２１のＵ相とは電気的な位相差が無い。Ｖ相、Ｗ相についても同様である。
　図４から分かるように、第１系統巻線２０は内周側のレイヤ１およびレイヤ２に配置され、第２系統巻線２１は外周側のレイヤ３およびレイヤ４に配置されている。そのため、第１系統巻線２０のコイルエンド部と第２系統巻線２１のコイルエンド部とは内周側と外周側とに分離され、それらの隙間に円筒形状（図３参照）のコイルエンド絶縁部材１１を配置することができる。すなわち、１つのコイルエンド絶縁部材１１で、片方のコイルエンド部における第１系統巻線２０と第２系統巻線２１との接触を防止する構造とすることができる。
　図５は、スロット内に配置された周回コイル１Ｕ１４および１Ｕ１３を模式的に示す図である。丸枠で囲まれた数字はスロット番号を示す。例えば、符号ＳＣを付した周回コイル１Ｕ１４のセグメントコイルは、図示上側からスロット番号８のスロットおよびスロット番号１４のスロットに挿入される。そして、スロットの反対側に突出した導体部分はそれぞれ隣接するセグメントコイル方向に折り曲げられ、折り曲げられた各導体の接続部１７が隣接するセグメントコイルの接続部１７にそれぞれ接続される。スロットに挿入されるスロット内導体の内、レイヤ１に配置されるものは実線で示し、レイヤ２に配置されるものは破線で示した。セグメントコイルＳＣは２本のスロット内導体１ｕ12および１Ｕ24を備えており、スロット内導体１ｕ12はスロット番号８のスロットのレイヤ１に配置され、スロット内導体１Ｕ24はスロット番号１４のスロットのレイヤ２に配置されている。
　周回コイル１Ｕ１４はスロット番号２からスロット番号５６方向に周回するように波巻で巻かれ、周回コイル１Ｕ１３はスロット番号１からスロット番号５５方向に周回するように波巻で巻かれている。そして、周回コイル１Ｕ１４，１Ｕ１３の２０本のスロット内導体１Ｕ14～１ｕ51は、交互にレイヤ２，レイヤ１に配置されている。
　３番目の周回コイル１Ｕ１１の最初のスロット内導体１Ｕ11はスロット番号１のレイヤ１に配置されており、周回コイル１Ｕ１３のスロット内導体１ｕ51と周回コイル１Ｕ１１のスロット内導体１Ｕ11とを接続する渡り線１８ａは、スロット番号５５のレイヤ１からスロット番号１のレイヤ１へ跨るように設けられている。周回コイル１Ｕ１１の１０本のスロット内導体１Ｕ11～１ｕ13は交互にレイヤ１，レイヤ２に配置され、周回コイル１Ｕ１１は周回コイル１Ｕ１４，１Ｕ１３とは逆方向に周回するように巻かれている。４番目の周回コイル１Ｕ１２に関しても、周回コイル１Ｕ１１と同様に逆方向に周回するように巻かれている。
　なお、図３、４に示す構成では、第１系統巻線２０および第２系統巻線２１のＵ相、Ｖ相およびＷ相巻線のそれぞれは、直列接続された２つの周回コイルを渡り線１８ａ，１８ｂで接続した構成となっている。ここで、スロットの内周側に配置された４直列の周回コイルをｎ個に分離して形成されるｎ個の系統巻線と、スロットの外周側に配置された４直列の周回コイルをｍ個に分離して形成されるｍ個の系統巻線とすることで、系統数を増加できる。ここで、ｎ，ｍは２～４の整数である。例えば、４直列の周回コイルを渡り線１８ａ，１８ｂの部分で切り離し、切り離した２つのコイル（２直列の周回コイル）を並列接続したり独立させたりすることで、第１系統巻線２０および第２系統巻線２１のそれぞれを新たに２系統化することができる。すなわち、図４に示すスロット内導体の構成で、４系統とすることができる。さらに、２直列の周回コイルの接続部を切り離せば、最大で８系統の巻線とすることが可能となる。
　図４に示すように、第１系統巻線２０のスロット内導体をスロットの内周側のレイヤ１，２に配置し、第２系統巻線２１のスロット内導体をスロットの外周側のレイヤ３，４に配置することで、異なる系統巻線２０，２１をステータコア９の内周側および外周側に分離して配置することができる。そして、第１系統巻線２０のコイルエンド部と第２系統巻線２１のコイルエンド部とを、隙間を介して内周側と外周側とに分離して配置することが可能となる。その結果、コイルエンド部において異なる系統巻線が接触するのを防止することができ、異なる系統巻線間の絶縁性能向上を図ることができる。
（コイルエンド絶縁部材１１の説明）
　図６は、図３に示したステータの一部を拡大して示した図である。ステータコア９のティース９ａとそれに隣接するティース９ａとの間には、セグメントコイルのスロット内導体が挿入されるスロット９ｂが形成される。上述したように、各スロット９ｂの内周側の２本のスロット内導体は、第１系統巻線２０を構成するセグメントコイルのスロット内導体である。また、各スロット９ｂの外周側の２本のスロット内導体は、第２系統巻線２１を構成するセグメントコイルのスロット内導体である。
　スロット９ｂ内には、挿入されたスロット内導体とステータコア９との間の絶縁向上を図るために、スロット内絶縁部材１５が設けられている。後述するように、本実施の形態では、スロット内絶縁部材１５は第１系統巻線２０のスロット内導体と第２系統巻線２１のスロット内導体との絶縁向上を図る部材としても機能している。さらに、上述したように、ステータコア９の軸方向両端から突出している第１系統巻線２０および第２系統巻線２１のコイルエンド部には、第１系統巻線２０と第２系統巻線２１とが機械的にもまた電気的にも接触しないようにコイルエンド絶縁部材１１（図２も参照）が設けられている。
　第１系統巻線２０のコイル口出し線５０ａはコイルエンド絶縁部材１１の内周側から引き出され、第２系統巻線２１のコイル口出し線５０ｂはコイルエンド絶縁部材１１の外周側から引き出される。なお、本実施の形態では、２系統巻線（第１系統巻線２０および第２系統巻線２１）は機械的な接触を避けるため、図３に示すようにコイル口出し線５０ａとコイル口出し線５０ｂとを左右の反対側から取り出すように設計されている。また、第１系統巻線２０の渡り線１８ａはコイルエンド絶縁部材１１の内周側に位置しており、第２系統巻線２１の渡り線１８ｂはコイルエンド絶縁部材１１の外周側に位置している。渡り線１８ａはレイヤ１のスロット内導体同士を接続しており、渡り線１８ｂはレイヤ３のスロット内導体同士を接続している。
　図７はコイルエンド絶縁部材１１の形状を説明する図であり、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）はＡ－Ａ断面図、図７（ｃ）は折り返し部１１１の変形例を示す。コイルエンド絶縁部材１１は、内周側の円筒部１１０と、円筒部１１０の下端部（すなわち、ステータコア側の端部）に形成された折り返し部１１１とを備えている。なお、図７（ａ），（ｂ）では折り返し部１１１はＶ字形状に折り返されているが、図７（ｃ）に示すように略円形状に折り返されていても良い。折り返し部１１１の径方向寸法Ｌ１は、第１系統巻線２０および第２系統巻線２１の径方向隙間寸法よりも大きく設定されるのが好ましい。
　コイルエンド絶縁部材１１は、例えば、絶縁紙で形成される。先ず、帯状の絶縁紙の片方の長辺部分を折り返して折り返し部１１１を形成する。その後、折り返し部１１１が形成された帯状の絶縁紙を、図７（ａ）のように絶縁紙端部１１４が突き合わされるように円筒状に丸める。
　図８は、第１および第２系統巻線２０，２１の隙間へのコイルエンド絶縁部材１１の設置方法の一例を示す図である。コイルエンド絶縁部材１１を異なる系統巻線間の隙間へ挿入する際には、図８（ａ）に示すような薄板状の治具１７０を折り返し部１１１の凹部に挿入して、コイルエンド絶縁部材１１を隙間に押し込む。その際に、折り返し部１１１は矢印のように内周側へ変形し、図８（ｂ）のように折り返し部１１１が第２系統巻線２１の内周側に接触した状態となる。なお、折り返し部１１１が図７（ｃ）のような形状の場合には、断面形状が略円形から径方向に押し潰されるように変形して第２系統巻線２１の内周側に接触した状態となる。
　このように、コイルエンド絶縁部材１１の挿入側に折り返し部１１１を形成することで、折り返し部１１１が第２系統巻線２１の内周側に接触して引っ掛かり、コイルエンド絶縁部材１１が第１系統巻線２０と第２系統巻線２１との隙間から抜け落ち難くなる。また、折り返し部１１１を利用して図８（ａ）のように治具１７０で押し込むことで、コイルエンド絶縁部材１１を第１系統巻線２０と第２系統巻線２１との隙間に容易に挿入することができる。
　上述のように、内周側および外周側に分離された第１系統巻線２０のコイルエンド部と第２系統巻線２１のコイルエンド部との間にコイルエンド絶縁部材１１を配置することで、コイルエンド部における異なる系統巻線の接触を完全に防止することができ、コイルエンド部における系統巻線間の絶縁性能の更なる向上を図ることができる。
　図９，１０は、コイル口出し線引き出し側のコイルエンド部に配置されるコイルエンド絶縁部材の変形例を示す図である。ここでは、コイル口出し線引き出し側のコイルエンド絶縁部材を符号１１Ｒで表すことにする。図９はコイルエンド絶縁部材１１Ｒの形状を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＢ－Ｂ断面図である。また、図１０は、コイルエンド絶縁部材１１Ｒをコイル口出し線引き出し側のコイルエンド部に配置した図である。図９に示すように、コイルエンド絶縁部材１１Ｒは、円筒部１１０および折り返し部１１１に加えて、円筒部１１０の上端すなわち円筒部１１０の折り返し部１１１とは反対側の端部に、複数の鍔部１１５ａ，１１５ｂを備えている。なお、鍔部１１５ａは内周側に折れ曲がっており、鍔部１１５ｂは外周側に折れ曲がっている。
　図１０に示すように、コイルエンド絶縁部材１１の場合と同様に第１系統巻線２０と第２系統巻線２１との隙間に、折り返し部１１１からコイルエンド絶縁部材１１Ｒを挿入する。そして、内周側に折れ曲がった鍔部１１５ａを、内周側に配置された第１系統巻線２０の渡り線１８ａの下側（すなわち、渡り線１８ａと第１系統巻線２０のコイルエンド部との隙間）に挿入する。外周側に折れ曲がった鍔部１１５ｂは、外周側に配置された第２系統巻線２１の渡り線１８ｂの下側（すなわち、渡り線１８ｂと第２系統巻線２１のコイルエンド部との隙間）に挿入する。このように鍔部１１５ａ，１１５ｂを渡り線１８ａ，１８ｂの下側に挿入することにより、コイルエンド絶縁部材１１Ｒが第１系統巻線２０と第２系統巻線２１との隙間から外れるのを防止している。
　なお、図６，１０に示す例では、コイルエンド部における第１系統巻線２０の巻線這い回し形状と、第２系統巻線２１の巻線這い回し形状とが同一形態である場合を例に示した。一方、図１１に示すように、第１系統巻線２０の巻線這い回し形状と第２系統巻線２１の巻線這い回し形状とがコイルエンド絶縁部材１１Ｒの位置（系統巻線間境界）に対して対称な形状となるように、第１系統巻線２０の巻線這い回し形状を変更しても良い。
　例えば、図４の配置図において、第１系統巻線２０のレイヤ１のスロット内導体とレイヤ２のスロット内導体とを入れ替えることで、図１１に示すような対称形状のコイルエンド部となる。図示は省略するが、入れ替えた配置図においては、外周側の第２系統巻線２１のスロット番号２のレイヤ４に配置されているスロット内導体２Ｕ14はスロット番号８のレイヤ３に配置されているスロット内導体２ｕ12に接続され、一方、内周側の第１系統巻線２０のスロット番号２のレイヤ１のスロット内導体１Ｕ14はスロット番号８のレイヤ２のスロット内導体１ｕ12に接続されることになる。その結果、スロット内導体同士を接続する巻線の配置形状はコイルエンド絶縁部材１１，１１Ｒに関して対称な形状となり、コイルエンド部の隙間へのコイルエンド絶縁部材１１，１１Ｒの挿入が容易となる。
（スロット内絶縁部材１５の説明）
　図１２はスロット９ｂ内の絶縁を説明する図であり、スロット９ｂの部分をスロットコア軸方向に対して垂直に断面した場合の模式図である。なお、図１２では、図４のスロット番号１のスロットに関して図示した。スロット９ｂの内周側には第１系統巻線２０のスロット内導体が２本配置されており、スロット９ｂの外周側には第２系統巻線２１のスロット内導体が２本配置されている。スロット内絶縁部材１５は、第１系統巻線２０の２本のスロット内導体１Ｕ11，１Ｕ13の周囲および第２系統巻線２１の２本のスロット内導体２Ｕ11，２Ｕ13の周囲をそれぞれ囲むようにスロット９ｂ内に配置される。スロット内絶縁部材１５には、例えば、絶縁紙を図１２の形状のように折り曲げた絶縁紙が用いられる。
　図１２に示す構成では、スロット内絶縁部材１５の両端が第１系統巻線２０のスロット内導体１Ｕ13と第２系統巻線２１のスロット内導体２Ｕ11との間に挿入され、スロット内絶縁部材１５が２枚重なるように配置されている。ここでは、この挿入部分を絶縁部材挿入部１５ａと称することにする。すなわち、図１２の構成では、第１系統巻線２０と第２系統巻線２１との間に２枚の絶縁部材挿入部１５ａが配置されることになる。もちろん上下の絶縁部材挿入部１５ａの内の一方のみを設けるようにしても良いが、絶縁部材挿入部１５ａを２重に配置することでスロット９ｂ内における系統間の電気的絶縁の更なる向上を図ることができる。
　さらに、コイルエンド部の系統間に配置されるコイルエンド絶縁部材１１，１１Ｒの厚さ寸法をＴz2とし、スロット９ｂ内に配置されるスロット内絶縁部材１５の厚さ寸法をＴz1とした場合に、系統巻線２０，２１間におけるスロット内絶縁部材１５の部分の厚さ寸法２Ｔz1と、コイルエンド絶縁部材１１，１１Ｒの折り返し部１１１が設けられている部分の全体厚さ寸法２Ｔz2とを２Ｔz1＜２Ｔz2のように設定することで、すなわち、Ｔz1＜Ｔz2と設定することで、スロット９ｂ内における異なる系統巻線のスロット内導体間の距離をより広くすることができ、異なる系統巻線間の短絡防止に有効である。なお、図１２では系統巻線間２０，２１間に系統巻線間２０側の絶縁部材挿入部１５ａと系統巻線間２１側の絶縁部材挿入部１５ａとが設けられて絶縁部材が二層になっているが、片側だけに絶縁部材挿入部１５ａを設けた一層構成の場合（不図示）には、Ｔz1＜２Ｔz2のように設定することで、スロット９ｂ内における異なる系統巻線のスロット内導体間の距離をより広くすることができる。
　図１３は、スロット内絶縁部材１５の他の例を示す図である。図１３では、絶縁部材挿入部１５ａに折り返し１５０を形成して絶縁部材挿入部１５ａの絶縁部材の層数を２層とすることで、系統の異なるスロット内導体１Ｕ13とスロット内導体２Ｕ11との間に４枚（４層）の絶縁部材を配置する構造とした。このように、異なる系統巻線間の境界部分で絶縁紙を折り返すことでスロット内導体間の隙間をより大きく確保することができ、スロット９ｂの内周側および外周側に異なる系統巻線のスロット内導体が配置されるモータにおいて、系統巻線間の絶縁性をさらに向上できる効果がある。また、系統巻線２０，２１のコイルエンド部における隙間をより大きく確保することができるので、コイルエンド絶縁部材１１，１１Ｒを省略することも可能である。
（比較例）
　図１４は比較例を示す図であり、従来のようにスロットのレイヤ１からレイヤ４までの全てのレイヤに同一系統巻線のスロット内導体を配置する場合を示したものである。スロット番号１のスロットには第１系統巻線２０のスロット内導体１Ｕ11、１Ｕ12、１Ｕ13、１Ｕ14が配置され、スロット番号２のスロットには第２系統巻線２１のスロット内導体２Ｕ11、２Ｕ12、２Ｕ13、２Ｕ14が配置される。
　図１５は、比較例におけるスロット内絶縁部材２５の一例を示す図である。図１５ではスロット番号１のスロット９ｂに関して図示した。図１４に示したようにスロット９ｂ内には同一系統巻線のスロット内導体が配置され、スロット番号１には第１系統巻線２０のスロット内導体１Ｕ11，１Ｕ12，１Ｕ13、１Ｕ14が配置されている。そのため、スロット９ｂ内に配置されるスロット内絶縁部材２５には、図１５に示すように４本のスロット内導体１Ｕ11～１Ｕ14を一体で囲むような絶縁紙が用いられる。
　このように、図１４、図１５に示す比較例の場合には、スロット内には同一系統巻線のスロット内導体が配置されるので、スロット内導体に関して系統間の絶縁に関して考慮する必要がなく、図１５に示すようにスロット内導体とステータコア９との間の絶縁のみを考慮した形状とすることができた。しかしながら、コイルエンド部においては本実施の形態のように第１系統巻線と第２系統巻線とを内周側および外周側に分離して配置することができないので、絶縁部材による絶縁が困難であった。そのため、コイルエンド部において第１系統巻線２０と第２系統巻線２１とが接触しやすく、振動等によって系統の異なるコイル同士が擦れたりすると短絡が生じるおそれがあった。
　図１６は、図４に示した２系統巻線のコイル接続回路を示す図である。図４において説明したように第１系統巻線２０のＵ相の周回コイル１Ｕ１１，１Ｕ１３については、巻き始め（すなわち入力側）のスロット内導体１Ｕ11，１Ｕ13がスロット番号１に配置されているので、周回コイル１Ｕ１１と周回コイル１Ｕ１３との間に電気的な位相差は無い。しかし、周回コイル１Ｕ１２，１Ｕ１４の巻き始めのスロット内導体１Ｕ12，１Ｕ14はスロット番号２に配置され、１０極６０スロットの場合には２極分の電気角３６０度が６スロット分に対応するので、１スロット分の電気角は３０度となる。そのため、スロット番号１を基準にするとＵ相コイル（図１６のＵ１相）の位相は、図１６に示すように電気角で１５度となる。
　同様に、第２系統巻線２１のＵ相のスロット内導体は第１系統巻線２０のＵ相のスロット内導体と同じスロットに配置されているので、巻線図としては第１系統巻線２０のＵ相と同じ１５度の位相ずれとなる。その結果、第１系統巻線２０と第２系統巻線２１との間では電気的な位相差は無い。Ｕ相以外のその他の相は電気的に１２０度の位相ずれとなっており、詳細な説明は省略する。
　図１７は、第１系統巻線２０に対して第２系統巻線２１を１スロットずれた状態で配置した場合のスロット配置図を示したものである。第１系統巻線２０に関しては、スロット番号１のレイヤ１，２に周回コイル１Ｕ１１，１Ｕ１３のスロット内導体１Ｕ11，１Ｕ13が配置され、スロット番号２のレイヤ１，２に周回コイル１Ｕ１２，１Ｕ１４のスロット内導体１Ｕ12，１Ｕ14が配置されている。一方、第２系統巻線２１に関しては、スロット番号２のレイヤ３，４に周回コイル２Ｕ１１，２Ｕ１３のスロット内導体２Ｕ11，２Ｕ13が配置され、スロット番号３のレイヤ３，４に周回コイル２Ｕ１２，２Ｕ１４のスロット内導体２Ｕ12，２Ｕ14が配置されている。
　図１８は、図１７に示したスロット配置図の場合のコイル接続回路を示す図である。第１系統巻線２０については図１６に示したものと同じになるが、図１７に示したように第２系統巻線２１は第１系統巻線２０に対して１スロットずれて配置されているので、結果的に電気的で３０度の位相差が設けられている。Ｕ相以外のその他の相は電気的に１２０度のずれとなっており、詳細な説明は省略する。
　図１９は、図１７，１８のように構成した第１および第２系統巻線２０，２１に最大トルクが発生できる電流位相角で電流をそれぞれ供給した場合の、トルク波形（第１系統のトルクＴ１、第２系統のトルクＴ２）と、トルクＴ１とトルクＴ２とを重ね合わせた合成トルクＴoutの波形とを示す図である。３相モータのトルクリプルは基本波の６次成分となるため、トルクリプルの周期は電気角で６０度となる。
　第２系統巻線２１は第１系統巻線２０に対して電気角３０度の位相差があるので（図１８参照）、第１系統巻線２０の発生するトルクＴ１に対して第２系統巻線２１の発生するトルクＴ２は電気的に３０度位相がずれる。その結果、６０度周期で繰り返すトルクＴ１とトルクＴ２とを加え合わせると互いのトルクリプルが打ち消されるように合成され、合成トルクＴoutの波形はトルクリプルの小さい波形となる。そのため、電動パワーステアリング用のモータに適用した場合、非常に良い性能を出すことができる。
（駆動装置に関する説明）
　図２０は、２系統巻線のモータを駆動する駆動装置の一例を示す回路ブロック図である。以下では、第１系統巻線２０と第２系統巻線２１との間にトルクリプルを小さくできる位相差を設けた構造（例えば、図１７，１８に示す構造）を例に説明する。第１系統巻線２０には駆動回路４０が接続され、第１系統巻線２０に対して電気角で３０度の位相差を持って構成される第２系統巻線２１には駆動回路４１が接続される。
　駆動回路４０は、インバータ６１と、インバータ６１のゲート信号７１を発生する制御用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）８１とを備えている。同様に駆動回路４１は、インバータ６４と、インバータ６４のゲート信号７４を発生するＥＣＵ８２とを備えている。また、駆動回路４０，４１には各相の電流をフィードバックできるように相電流検出部ＣｔＵ１～ＣｔＷ２をそれぞれ有しており、電流指令に対して実際に流れている電流を測定することで２系統間のアンバランスを補正している。駆動回路４０，４１は前述したように基本的に３０度の位相差を持って通電するので、トルクリプルは最少となる。しかし、埋め込み磁石ロータ構造で発生するリラクタンストルクがある場合には若干位相を３０度より大きくした方が良い場合があるので、その場合には第２系統巻線の電流位相を調整することでトルクリプルを最小にすることができる。
　駆動回路４０にはバッテリーＢａｔ１が接続され、駆動回路４１にはバッテリーＢａｔ２が接続されている。更にバッテリーＢａｔ１，Ｂａｔ２を充電するための発電機４２は、独立した系統端子を有している。すなわち、駆動回路４０，４１は、系統巻線２０，２１に対して独立して電力を供給できるような構成となっている。なお、図２０では、発電機４２は１つの筐体から独立した発電電圧を供給する構造としているが、完全に２系統を分けられるように２個の発電機を設けるようにしても良い。
　また、駆動回路４０と駆動回路４１との間には通信手段４３が設けられており、駆動回路４０，４１は通信手段４３により互いに相手方の状況を把握できる。そして、駆動回路４０，４１は、異常発生時に不具合側のモータ駆動の低下分を助けるように動作できるようになっている。
　図２１は２系統巻線モータを駆動する駆動装置の他の例を示す図であり、モータ出力をブーストできる手段を内蔵している場合の回路構成を示したものである。図２０に示す構成との相違点は、独立した２つのバッテリーＢａｔ１，Ｂａｔ２が一つのバッテリーＢａｔ１に統一され、更に駆動回路４０から発電機４２に対して発電指令電圧Ｖｒｅｆが出せるような構成となっている。
　次に動作について説明する。通常、発電機４２は使用されるバッテリーＢａｔ１の公称電圧に対して若干高い電圧で発電している。例えば、１２Ｖ系のバッテリーに対しては、発電機は１４Ｖ程度で発電している。モータ駆動の途中で、出力を増加させたいモードが発生することが分かっている場合、そのモードの発生前に発電機４２の発電電圧指令Ｖｒｅｆを上昇させ、バッテリー電圧を高めに充電する。このようにモータが使える電圧を高くすることで短時間でのパワーアップが可能になる。
　なお、図２１ではバッテリーＢａｔ１のみで電力を充電する構成としたが、バッテリーＢａｔ１による充電では充電電圧を高めるために時間がかかるので、コンデンサーやキャパシターを並列に接続してバッテリーと一旦切り離すことで、短時間で電圧を上げるような構成としても良い。
　図２２は、２系統巻線モータを駆動する駆動装置のさらに他の例を示す図である。モータは、電気角で位相差を持った第１系統巻線２０と第２系統巻線２１からなる２個の巻線構造で構成される。第１系統巻線２０に接続される駆動回路４０には、第１系統巻線２０に並列に接続される３つのインバータ６１～６３と、インバータ６１～６３のゲート信号７１～７３を発生するＥＣＵ８１が設けられている。同様に、第２系統巻線２１に接続される駆動回路４１には、第２系統巻線２１に並列に接続される３つのインバータ６４，６５，６６と、インバータ６４～６６のゲート信号７４～７６を発生するＥＣＵ８２が設けられている。ＥＣＵ８１，８２は、複数個のインバータに対して個別にゲート信号を出力する。図２０の場合と同様に、駆動回路４０と駆動回路４１との間には通信手段４３が設けられている。
　第１系統巻線２０には複数のインバータ６１～６３が並列接続されているので、インバータ６１～６３のいずれかに故障が発生した場合でも、故障したインバータのみを切り離すことでモータ運転の継続が可能である。ただし、故障したインバータの分だけトルクが減少するので、内蔵するインバータの数が増えれば増えるだけトルク低下分の影響を小さくできる。また、インバータの故障時に短時間であれば残りのインバータの電流を増加させて、故障前のトルクを出すことも可能になる。
　上述のようにインバータの故障時にはトルクの低下が発生するが、図４，５に示すような全周に亘る巻線の場合にはトルク低下は全周で発生するため、集中巻で部分的に系統を作成した分割方式の巻線に比べて振動の抑制効果があり、電動パワーステアリングモータに適用した場合に好適な構造である。
　上述した実施形態では２系統巻線の場合について説明したが、３系統巻線の場合を図２３～２５に示す。図２３は３系統巻線の場合のスロット配置図である。３系統巻線の場合においてトルクリプルを打ち消すためには、打ち消したい次数の電気角を１周期とした場合の１周期の１／３の位相差で打ち消すことになる。３相モータのトルクリプルは基本波の６次成分となるため、１周期は電気角で６０度となる。この場合のトルクリプルを打ち消すための位相差は電気角で２０度となる。１スロットで電気角２０度の位相差を出すためには、２極分の電気角３６０度が１８スロットになるので、１０極のモータの場合のスロット数は９０スロットとなる。また、３系統巻線なのでスロット内のレイヤ数は６となる。
　図２３に示すように、第１系統巻線２０のスロット内導体はレイヤ１，２に配置され、第２系統巻線２１のスロット内導体はレイヤ３，４に配置され、第３系統巻線２２のスロット内導体はレイヤ５，６に配置される。第１系統巻線２０の１Ｕ+相はスロット番号１，２および３のレイヤ１，２に配置され、第２系統巻線２１の２Ｕ+相はスロット番号２，３および４のレイヤ３，４に配置され、第３系統巻線２２の３Ｕ+相はスロット番号３，４および５のレイヤ５，６に配置される。すなわち、第１系統巻線２０に対して、第２系統巻線２１は１スロットだけ右側にずれて配置され、第３系統巻線２２は２スロットだけ右側にずれて配置される。
　図２４は、図２３に示した第１～第３系統巻線２０～２２のコイル接続回路を示す図である。第１系統巻線２０の１Ｕ相は６本の周回コイル１Ｕ１１～１Ｕ１６が直列に接続されている。周回コイル１Ｕ１１，１Ｕ１４に対して、周回コイル１Ｕ１２，１Ｕ１５は電気的に２０度ずれており、周回コイル１Ｕ１３，１Ｕ１６は４０度ずれている。そのため、Ｕ１相全体で見た場合には、スロット番号１を基準に平均的には電気角で２０度の位相となる。第２系統巻線２１においては第１系統巻線２０に対して電気的に２０度加えた結果となるため、Ｕ２相巻線は電気的に４０度の位相になる。同様に、第３系統巻線２２の場合にはさらに２０度加えて、Ｕ３相巻線は６０度の位相差となる。Ｕ相以外のその他の相は電気的に１２０度のずれとなっており、詳細な説明は省略する。
　図２５は、図２４に示した第１～第３系統巻線２０～２２で構成されるモータのそれぞれの相巻線の発生トルク（第１系統のトルクＴ１、第２系統のトルクＴ２、第３系統のトルクＴ３）と、すべての系統巻線の合計トルクである合成トルクＴoutの波形を示す図である。図２４のように系統巻線間で電気角２０度の位相差を設けたことで、合成トルクＴoutのトルクリプルを小さくすることができる。なお、３系統のトルクバランスが崩れると合成したトルクのリプルが大きくなるので、本実施の形態のように多スロットに跨る巻線方式として各系統でのトルクリプルを小さくすることはトルクリプル低減に有効である。
　図１９，図２５で説明したように、２系統巻線の場合には電気角で３０度（図１９参照）、３系統巻線では電気角２０度（図２５参照）の位相差でトルクリプルを最小にすることができるため、位相を考慮することが重要である。系統数と位相との関係は、トルクリプルの周期が電気角６０度なので、その値を系統数で除した値が適正な位相差となる。すなわち、４系統の場合には１５度、５系統の場合には１２度、６系統の場合には１０度となる。このように位相差を設定することで、トルクリプルを最小にすることができる。
　また、４系統の場合には図２６のような配置とすることで、２系統の場合と同様の位相差（電気角３０度）とすることもできる。６系統の場合には図２７のような配置とすることで、３系統の場合と同様の位相差（電気角２０度）とすることもできる。
　上述した実施の形態では、図４，１７，２３，２６および２７に示したように、複数の系統巻線がステータコア９の内周側から順次外周側に向けて配置される構成とした。図２８は、４系統巻線の場合のコイル配置を模式的に示したものである。この場合、第１系統巻線２０，第２系統巻線２１，第３系統巻線２２および第４系統巻線２３はステータコア９の全周に亘って設けられ、隣接する系統巻線との隙間に円筒形状のコイルエンド絶縁部材１１が配置される。
　一方、図２９に示すように、１周を２分割してそれぞれに異なる系統巻線を配置するようにしても良い。図２９に示す例は４系統巻線の場合で、内周側に第１系統巻線２０と第２系統巻線２１とが上下に分かれて配置され、外周側に第３系統巻線２２と第４系統巻線２３とが左右に分かれて配置されている。
　このように１周に亘って複数系統の巻線を配置することで、径方向の系統巻線の層数を減らすことができる。例えば、４系統の場合の図２８，２９の構成では、１系統巻線を全周に渡って配置する図２８の場合には４層となるが、１周に２系統を配置する図２９の構成では層数を２層に減らすことができる。また、図２９のように内周側の切り替わり部と外周側の切り替わり部とをずらすことで、第１系統巻線２０および第２系統巻線２１で発生するトルクアンバランスを、第３系統巻線２２および第４系統巻線２３で発生するトルクアンバランスで緩和することが可能となる。
　図３０は、図２９に示した第１～第４系統巻線２０～２３で構成されるモータにおいて、第１系統巻線２０および第２系統巻線２１により発生するトルクＴ１２と、第３系統巻線２２および第４系統巻線２３により発生するトルクＴ３４と、すべての系統巻線の合計トルクである合成トルクＴoutの波形を示す図である。第１系統巻線２０および第２系統巻線２１に対して第３系統巻線２２および第４系統巻線２３を電気角６０度の１／２周期の位相でずらすことで、合成トルクＴoutのトルクリプルを小さくすることができる。
　また、図２９の構成で第２系統巻線２１に接続される駆動回路に異常が発生して、運転が不可能になった場合、残りの第１系統巻線２０、第３系統巻線２２および第４系統巻線２３の３系統で運転することになる。その場合、図３０のトルクＴ１２は、図３１の実線で示すような第１系統巻線だけのトルクＴ１となる。トルクＴ１の波形の周期はトルクＴ１２と同じであるが、振幅および平均値のレベルはトルクＴ１２の半分に減少する。そのため、第３系統巻線２２および第４系統巻線２３により発生するトルクＴ３４は図２９の場合と同様であるが、合成トルクはＴout1のように変化し、図２９の合成トルクＴoutよりもトルクリプルが大きくなる。
　そこで、第２系統巻線２１に接続される駆動回路に異常が発生した場合には、同じ周に配置されている第１系統巻線２０の電流を増やして図３１のトルクＴ１をトルクＴ１０のように増加させることで、合成トルクＴout2のようにトルクリプルを小さくさせることができる。
　なお、上述した説明では、複数の系統巻線をそれぞれ分離して、その分離した隙間に絶縁部材を配置したが、複数の系統巻線の一部を分離してその隙間に絶縁部材を配置するようにしても良い。例えば、４系統巻線の場合に、図１４に示す２つの系統巻線を内周側と外周側とに配置して４系統巻線とした場合、図３２のような構成の４系統巻線となる。
　図３２に示すように、各スロットの内周側のレイヤ１～４には、第１系統巻線２０のスロット内導体と第２系統巻線２１のスロット内導体とが１スロットずれて配置されている。各スロットの外周側のレイヤ５～８には、第３系統巻線２２のスロット内導体と第４系統巻線２３のスロット内導体とが１スロットずれて配置されている。この場合、ステータコアに配置される巻線は、第１系統巻線２０と第２系統巻線２１とが配置される内周側と、第３系統巻線２２と第４系統巻線２３とが配置される外周側とに分離される。そのため、分離された系統間隙間にコイルエンド絶縁部材１１，１１Ｒを配置することができる。その結果、コイルエンド絶縁部材１１，１１Ｒを配置することにより、第１及び第２系統巻線２０，２１と第３及び第４系統巻線２２，２３との間の絶縁性能向上が図れる。
　図１４に示したスロット内導体の配置図は従来の波巻の２系統巻線に関して示したものであるが、重ね巻の２系統巻線の場合もスロット内導体の配置は図１４に示したものと同様となる。重ね巻の場合、第１系統巻線２０および第２系統巻線２１のコイルエンド部の形状は図３３に示すような形状となり、第１系統巻線２０のコイルエンド部と第２系統巻線２１のコイルエンド部とは周方向に交互に配置されている。このように、図３３に示す重ね巻の場合と図３に示す本実施の形態の波巻の場合とではコイルエンド部における巻線の這い回しが異なっているので、図１４に示す比較例の場合と同様に２系統で内周側と外周側とで分離して配置することができない。しかしながら、図３２のように、図１４，図３３に示す２系統巻線を内周側および外周側に配置して４系統巻線とすることで、内周側の２系統の巻線と外周側の２系統の巻線との間を分離して配置することは可能である。
　図３４は、図３２に示す配置の場合のスロット内絶縁部材１５の一例を示す図である。スロット番号１のスロット９ｂには、内周側の第１系統巻線２０のスロット内導体１Ｕ11～１Ｕ14を一体で周囲を囲み、外周側の第３系統巻線２２のスロット内導体３Ｕ11～３Ｕ14を一体で周囲を囲むように、スロット内絶縁部材１５が設けられている。同様に、スロット番号２のスロット９ｂには、内周側の第２系統巻線２１のスロット内導体２Ｕ11～２Ｕ14を一体で周囲を囲み、外周側の第４系統巻線２３のスロット内導体４Ｕ11～４Ｕ14を一体で周囲を囲むように、スロット内絶縁部材１５が設けられている。系統の異なるスロット内導体１Ｕ14とスロット内導体３Ｕ11との間およびスロット内導体２Ｕ14とスロット内導体４Ｕ11との間には、スロット内絶縁部材１５の２つの絶縁部材挿入部１５ａが配置されている。
　図３４におけるスロット内絶縁部材１５の配置は図１２の場合と同様の形態であるが、図１２の場合には一体で囲まれるスロット内導体は２本であり図３４の場合には４本となっている。系統の異なるスロット内導体１Ｕ14とスロット内導体３Ｕ11との間には、スロット内絶縁部材１５の２つの絶縁部材挿入部１５ａが配置されている。なお、図１３に記載のスロット内絶縁部材１５を同様に適用しても良い。
　図３５は、本実施の形態のモータ１００（図１，２参照）を用いた操舵装置２００の斜視図である。ステアリングホイール２０１に連結されたステアリングシャフト２０２の下端には図示しないピニオンが設けられ、このピニオンは車体左右方向へ長い図示しないラックと噛み合っている。このラックの両端には前輪を左右方向へ操舵するためのタイロッド２０３が連結されており、ラックはラックハウジング２０４に覆われている。そして、ラックハウジング２０４とタイロッド２０３との間にはゴムブーツ２０５が設けられている。
　ステアリングホイール２０１を回動操作する際のトルクを補助するため、電動パワーステアリング装置２０６が設けられている。即ち、ステアリングシャフト２０２の回動方向と回動トルクとを検出するセンサ２０７が設けられ、センサ２０７の検出値に基づいてラックにギヤ２１０を介して操舵補助力を付与するモータ１００と、モータ１００を制御する制御用ＥＣＵ２０９とが設けられている。
　このような構造において、制御用ＥＣＵ２０９は、センサ２０７により検出された操舵角の変化率から操舵開始を検出し、操舵開始における操舵補助力として、内周側系統のモータ出力を使用するように制御することができる。
　図３６は操舵装置２００の動作を説明するフロー図の例である。制御用ＥＣＵ２０９は、センサ２０７により検出された操舵角の変化率から操舵開始を検出すると（Ｓ３０１）、操舵開始における操舵補助力として、内周側系統のモータ出力を使用するように設定する（Ｓ３０２）。この内周側系統とは、例えば第１系統巻線２０である。これは、内周側系統のほうが電気的時定数が低く応答性が良い特性を利用したものであって、操舵開始から任意時間経過後は、通常の制御を行う。
　一方、制御用ＥＣＵ２０９は、センサ２０７により検出された操舵角の変化率から操舵開始を検出しない場合は（Ｓ３０１）操舵開始における操舵補助力として、外周側系統のモータ出力を使用するように設定する（Ｓ３０３）。この外周側系統とは、例えば第２系統巻線２１である。なお、操舵開始を検出しない場合は、外周側系統だけではなく内周側系統も使用するように制御してもよい。
　上記のようにすることで、操舵開始直後の操舵補助力付与の応答性が良くなり、操舵性を向上させることができる。上記は、特に、急な操舵の場合や、高速運転時に特に好適である。
　上述した実施の形態によれば、以下に説明するような作用効果を奏することができる。　図３，４，６に示すように、モータは、ステータコア９に分布巻で配置され、複数のインバータに個別に接続される独立した複数の系統巻線２０，２１と、ステータコア９のスロット９ｂに設けられ、異なる系統巻線２０，２１間に配置されるスロット内絶縁部材１５と、を備え、複数の系統巻線２０，２１は、ステータコア９に形成されたスロット９ｂの内周側に配置される第１系統巻線２０と、内周側に配置される第１系統巻線２０よりもスロット９ｂの外周側に配置される第２系統巻線２１とで構成される。
　このように、異なる系統巻線２０，２１をステータコア９に形成されたスロット９ｂの内周側および外周側に配置することで、スロット内およびコイルエンド部のいずれにおいても第１系統巻線２０と第２系統巻線２１とを分離して配置することができる。そして、スロット内においてはスロット内絶縁部材１５が系統巻線２０，２１間に配置されるので、系統巻線２０，２１がスロット内絶縁部材１５の厚さ分だけ分離され、コイルエンド部において系統巻線２０，２１間に隙間を形成することが可能となる。その結果、コイルエンド部における系統巻線２０，２１間の絶縁性能の向上を図ることができる。
　さらに、図１３に示すように、スロット内絶縁部材１５は絶縁紙で形成され、異なる系統巻線２０，２１間の絶縁部材挿入部１５ａに折り返し１５０が形成されることにより、異なる系統巻線２０，２１間において絶縁紙は複数の層を形成することになる。その結果、スロット内における系統巻線２０，２１間の絶縁性能をさらに向上させることができると共に、スロット内における系統巻線２０，２１間の距離がより大きくなり、コイルエンド部における系統巻線２０，２１間の隙間寸法をより大きくすることができる。
　さらに、図３に示すように、内周側に配置される第１系統巻線２０のコイルエンド部と外周側に配置される第２系統巻線２１のコイルエンド部との間に挿入されるコイルエンド絶縁部材１１を設けることで、コイルエンド部における異なる系統巻線２０，２１の接触を完全に防止することができる。
　図７，８に示すように、コイルエンド絶縁部材１１のステータコア側の端部に折り返し部１１１を形成することで、折り返し部１１１が第２系統巻線２１の内周側に接触して引っ掛かり易い。その結果、コイルエンド絶縁部材１１が第１系統巻線２０と第２系統巻線２１との隙間から抜け落ち難くなるという作用効果を奏する。
　また、図９，１０に示すように、内周側に配置される第１系統巻線２０および外周側に配置される第２系統巻線２１のそれぞれは、異なるスロット間に跨るようにコイルエンド部に配置された渡り線１８ａ，１８ｂを有し、コイルエンド絶縁部材１１Ｒは、渡り線１８ａ，１８ｂとコイルエンド部との間に挟み込まれる鍔部１１５ａ，１１５ｂを有する。このように鍔部１１５ａ，１１５ｂを渡り線１８ａ，１８ｂとコイルエンド部との間に挟み込むことで、コイルエンド絶縁部材１１Ｒが第１系統巻線２０と第２系統巻線２１との隙間から外れ難くなるという作用効果を奏する。
　さらに、コイルエンド絶縁部材１１，１１Ｒの厚さ寸法Ｔz2をスロット内絶縁部材１５の厚さ寸法Ｔz1よりも大きく設定することで、スロット内における異なる系統巻線２０，２１のスロット内導体間の距離をより広くすることができる。
　図１１に示すように、コイルエンド絶縁部材１１Ｒの内周側に隣接する第１系統巻線２０と外周側に隣接する第２系統巻線２１とは、コイルエンド部における巻線這い回し形状が系統巻線間境界に関して対称形状とされる。それにより、コイルエンドの隙間へのコイルエンド絶縁部材１１，１１Ｒの挿入が容易となる。
　図２６～２８に示すように、複数の系統巻線のそれぞれを波巻の分布巻とすることで、スロットの内周側から外周側へと順に配置された各系統巻線をそれぞれ径方向に分離して配置することができる。
　図１７，２３，２６，２７に示すように、複数の系統巻線の内の少なくとも一つを、電気的な位相差が生じるように１スロット以上ずらして配置することで、例えば、図２６に示す例では第２系統巻線２１および第４系統巻線２３を１スロットずらすことで、トルクリップルの低減を図ることができる。
　また、図２９に示すように、波巻の分布巻の系統巻線２０，２１を内周側の同一周上に１８０度位相で分離して配置し、波巻の分布巻の系統巻線２２，２３を外周側の同一周上に１８０度位相で分離して配置するようにしても良い。このように構成することで、径方向の系統巻線の層数を減らすことができる。
　また、図２０のように、モータ装置は、複数の系統巻線２０，２１を備えるモータと、第１系統巻線２０に接続されるインバータ６１を有する駆動回路４０と、第２系統巻線２１に接続されるインバータ６４を有する駆動回路４１とを備える。そして、図３７に示すように、駆動回路４０には、第１系統巻線２０の相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１の中性点にそれぞれ接続されて中性点同士の接続および切り離しを行う切換部４００と、異なる系統巻線間の短絡に応じて切換部４００による接続および切り離しを制御するＥＣＵ８１とを設けるようにしても良い。駆動回路４１についても同様の構成とされる。
　モータを駆動する場合には、切換部４００により各中性点同士が接続される。また、相巻線間に短絡等が生じた場合にはその系統巻線の駆動は停止されるが、その場合には、切換部４００を制御して短絡している相巻線の中性点同士を切り離す。短絡している系統巻線の中性点同士が接続されていると、誘起電圧による電流が常に流れて正常な系統巻線に対してブレーキトルクが発生するという問題が生じてしまう。そのため、切換部４００で中性点同士を切り離すことで、そのようなブレークトルクの発生を防止することができる。
　また、図２２に示すように、第１系統巻線２０および第２系統巻線２１に個別に接続され、第１系統巻線２０に電力を供給する複数の駆動回路４０，４１と、を備え、駆動回路４０に、第１系統巻線２０に対して並列接続される複数のインバータ６１，６２，６３を設けるようにしても良い。駆動回路４１についても同様の構成とされる。このような構成とすることで、第１系統巻線２０に並列接続されているインバータ６１～６３のいずれかに故障が発生した場合でも、故障したインバータのみを切り離すことでモータ運転の継続が可能となる。
　上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。例えば、巻線にセグメントコイルを用いる場合について説明したが、セグメントコイルではなく連続線を用いる構成の場合にも、分布巻の巻線で構成されるモータであれば本発明を適用することができる。
　１…ハウジング、２…ブラケット、３…シャフト、８…ロータコア、９…ステータコア、９ａ…ティース、９ｂ…スロット、１１、１１Ｒ…コイルエンド絶縁部材、１５，２５…スロット内絶縁部材、１５ａ…絶縁部材挿入部、１７…接続部、１８ａ，１８ｂ…渡り線、２０…第１系統巻線、２１…第２系統巻線、２２…第３系統巻線、２３…第４系統巻線、４０…駆動回路、４１…駆動回路、５０（５０ａ，５０ｂ）…コイル口出し線、６１～６６…インバータ、８１，８２…ＥＣＵ、１００…モータ、１１１…折り返し部、１１５ａ，１１５ｂ…鍔部、２００…操舵装置

Claims (14)

  1. 　ステータコアに分布巻で配置され、複数のインバータに個別に接続される独立した複数の系統巻線と、
    　前記ステータコアのスロットに設けられ、異なる系統巻線間に配置されるスロット内絶縁部材と、を備え、
    　前記複数の系統巻線は、前記ステータコアに形成されたスロットの内周側に配置される系統巻線と、前記内周側に配置される系統巻線よりもスロットの外周側に配置される系統巻線とで構成され、
    　前記外周側に配置される系統巻線のコイルエンド部は、前記内周側に配置される系統巻線のコイルエンド部に対して隙間を介して配置されている、モータ。
  2. 　請求項１に記載のモータにおいて、
    　前記スロット内絶縁部材は絶縁紙で形成され、前記異なる系統巻線間において前記絶縁紙は折り返されて複数の層を成している、モータ。
  3. 　請求項１または２に記載のモータにおいて、
    　前記内周側に配置される系統巻線のコイルエンド部と前記外周側に配置される系統巻線のコイルエンド部との間に挿入されるコイルエンド絶縁部材をさらに備える、モータ。
  4. 　請求項３に記載のモータにおいて、
    　前記コイルエンド絶縁部材のステータコア側の端部に折り返し部が形成されている、モータ。
  5. 　請求項３または４に記載のモータにおいて、
    　前記内周側に配置される系統巻線および前記外周側に配置される系統巻線のそれぞれは、異なるスロット間に跨るように前記コイルエンド部に配置された渡り線を有し、
    　前記コイルエンド絶縁部材は、前記渡り線と前記コイルエンド部との間に挟み込まれる鍔部を有する、モータ。
  6. 　請求項３から請求項５までのいずれか一項に記載のモータにおいて、
    　前記コイルエンド絶縁部材の厚さ寸法は前記スロット内絶縁部材の厚さ寸法よりも大きく設定されている、モータ。
  7. 　請求項３から請求項６までのいずれか一項に記載のモータにおいて、
    　前記コイルエンド絶縁部材の内周側に隣接する系統巻線と外周側に隣接する系統巻線とは、前記コイルエンド部における巻線這い回し形状が系統巻線間境界に関して対称形状である、モータ。
  8. 　請求項１に記載のモータにおいて、
    　前記複数の系統巻線は波巻の分布巻であって、前記スロットの内周側から外周側へと順に配置される、モータ。
  9. 　請求項８に記載のモータにおいて、
    　前記複数の系統巻線の内の少なくとも一つは、電気的な位相差が生じるように１スロット以上ずらして配置されている、モータ。
  10. 　請求項１に記載のモータにおいて、
    　前記複数の系統巻線はいずれも波巻の分布巻であって、内周側の同一周上に１８０度位相で２つの系統巻線を分離して配置し、外周側の同一周上に１８０度位相で２つの系統巻線を分離して配置した、モータ。
  11. 　請求項８に記載のモータにおいて、
    　前記ステータコアには、前記スロットの内周側に配置された第１および第２の系統巻線と、前記スロットの外周側に配置された第３および第４の系統巻線とが設けられ、
    　前記第１および第２の系統巻線のそれぞれは、前記スロットの内周側に配置された４直列の周回コイルを２つに分離して形成される２直列の周回コイルにより構成され、
    　前記第３および第４の系統巻線のそれぞれは、前記スロットの外周側に配置された４直列の周回コイルを２つに分離して形成される２直列の周回コイルにより構成される、モータ。
  12. 　請求項８に記載のモータにおいて、
    　前記ステータコアには、前記スロットの内周側に配置された４直列の周回コイルをｎ個に分離して形成されるｎ個の系統巻線と、前記スロットの外周側に配置された４直列の周回コイルをｍ個に分離して形成されるｍ個の系統巻線とが設けられた、モータ。
  13. 　請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載のモータと、
    　前記モータの前記複数の系統巻線に個別に接続される複数のインバータと、
    　前記複数の系統巻線のそれぞれに設けられ、前記系統巻線の相巻線の中性点にそれぞれ接続されて前記中性点同士の接続および切り離しを行う切換部と、
    　異なる系統巻線間の短絡に応じて前記切換部による接続および切り離しを制御する制御部と、を備えるモータ装置。
  14. 　請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載のモータと、
    　前記モータの前記複数の系統巻線に個別に接続され、前記複数の系統巻線に電力を供給する複数の駆動回路と、を備え、
    　前記駆動回路には、前記系統巻線に対して並列接続される複数のインバータが設けられている、モータ装置。
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