(57)【要約】【課題】モータのトルク脈動や騒音、振動を抑制したまま効果的にモータの出力を向上し得るモータ駆動装置を提供する。【解決手段】複数の巻線組の電圧指令を巻線組間の位相差に基づいて演算する制御手段と、電圧指令に基づいて複数の巻線組に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、制御手段は、モータの電圧と電流の少なくとも一方を、基本波成分の５倍の周波数成分を持つ５次高調波成分及び７倍の周波数成分を持つ７次高調波成分の振幅の和が基本波成分に対して所定の割合以下の台形状の波形にするように前記電圧指令を演算し、前記位相差は、台形状の波形の電圧または電流により生じるトルクリップルを低減する位相であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線組間で位相差を持つ複数の巻線組毎に複数相の巻線を持つ多重巻線モータを駆動するモータ駆動装置であって、
前記複数の巻線組に対する電圧指令を前記位相差に基づいて演算する制御手段と、
前記電圧指令に基づいて前記複数の巻線組に電圧を印加する電圧印加手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記多重巻線モータの電圧と電流とのうちの少なくとも一方が、基本波成分の５倍の周波数成分を持つ５次高調波成分と前記基本波成分の７倍の周波数成分を持つ７次高調波成分との振幅の和が前記基本波成分に対して所定の割合以下となる台形状の波形となるように、前記電圧指令を演算し、
前記位相差は、前記台形状の波形の電圧又は電流により生じるトルクリップルを低減する位相である、
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記所定の割合は、８［％］である、
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記台形状の波形は、正弦波状の基本波成分の５倍の周波数成分を持つ５次高調波成分と、前記基本波成分の７倍の周波数成分を持つ７次高調波成分と、のうちの少なくとも一方を前記正弦波状の基本波成分に重畳するように演算される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記台形状の波形は、正弦波状の波形の振幅ピーク部を平坦にするように演算される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記台形状の波形は、正弦波状の基本波成分の１１倍の周波数成分を持つ１１次高調波成分及び１３倍の周波数成分を持つ１３次高調波成分の振幅の和が前記基本波成分に対して約２［％］以下である、
ことを特徴とする請求項１、２、４のうちの何れか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記台形状の波形は、正弦波状の基本波成分に対して周波数が５倍で位相がほぼ１８０［ｄｅｇ］となる５次高調波成分と、周波数が７倍で位相がほぼ１８０［ｄｅｇ］となる７次高調波成分とを重畳して演算する、
ことを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記台形状の波形は、正弦波状の基本波成分に対して周波数が５倍で位相がほぼ１８０［ｄｅｇ］となる５次高調波成分を重畳して演算する、
ことを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
前記台形状の波形は、正弦波状の基本波成分に対して周波数が７倍で位相がほぼ０［ｄｅｇ］となる７次高調波成分を重畳して演算する、
ことを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
前記位相差は、巻線組の組数の１を除いた約数で６０［ｄｅｇ］を除した値である、
ことを特徴とする請求項１乃至８のうちの何れか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項１０】
前記多重巻線モータのモータ電流を検出する電流検出手段を備え、
前記制御手段は、前記モータ電流に基づいて、モータの電圧又は電流の基本波成分に対して（６ｎ±１）倍（ｎは自然数）の周波数で回転する回転座標上に於いて電流制御演算
を行なって前記電圧指令を演算する、
ことを特徴とする請求項１乃至９のうちの何れか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうちの何れか一項に記載のモータ駆動装置により駆動される多重巻線モータであって、
巻線組間で位相差を持つ複数の巻線組毎に複数相の巻線を備えた電機子と、
前記巻線に鎖交する磁束を発生し、前記電機子に対して相対的に移動する界磁極と、
を備え、
前記巻線は、前記界磁極の前記移動により台形状の誘起電圧を発生し、
前記位相差は、前記誘起電圧によって生じるトルクリップルを低減する位相である、
ことを特徴とする多重巻線モータ。
【請求項１２】
前記界磁極は、界磁極鉄心に固定された複数個の永久磁石により構成され、
前記永久磁石は、中央部分の厚さをｈ１、端部の厚さをｈ２としたとき、［ｈ２／ｈ１］が「０．６５」〜「１．０」の範囲となるように構成されている、
ことを特徴とする請求項１１に記載の多重巻線モータ。
【請求項１３】
前記界磁極鉄心は、前記永久磁石を固定している部位の面よりも前記界磁極鉄心の中心から前記電機子に向かう方向に突出している突起部を、前記各永久磁石の相互間に備えている、
ことを特徴とする請求項１２に記載の多重巻線モータ。
【請求項１４】
前記複数個の永久磁石は、前記界磁極鉄心の内部に埋設され、
前記界磁極鉄心は、その外周部がほぼ半径Ｒｍの円弧状に沿う形状に形成され、且つ前記界磁極鉄心の中心から最遠点の距離をＲｃとしたとき、［Ｒｍ／Ｒｃ］が「０．５」〜「１．０」となるように形成されている、
ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の多重巻線モータ。
【請求項１５】
前記永久磁石により構成された界磁極は、所定の極性を有する第１の界磁極を形成し、
前記突起部は、前記第１の界磁極の極性に対して逆の極性を有する第２の界磁極を形成し、
前記第１の界磁極と前記第２の界磁極は、前記界磁極鉄心の周面に等間隔に交互に配置され、
隣接する前記第１及び第２の界磁極からなる界磁極ペアが前記界磁極鉄心の周方向に占める角度を電気角３６０［ｄｅｇ］としたとき、前記巻線は、コイルピッチが電気角１８０［ｄｅｇ］となるように構成されている、
ことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の多重巻線モータ。
【請求項１６】
前記誘起電圧は、
前記誘起電圧の基本波ピーク値を誘起電圧ピーク値よりも大きくする所定の位相差条件及び振幅条件により、基本波成分の５倍の周波数成分を持つ５次高調波成分及び基本波成分の７倍の周波数成分を持つ７次高調波成分の少なくとも一方が、前記基本波成分に対して重畳された波形を有する、
ことを特徴とする請求項１１乃至１５のうちの何れか一項に記載の多重巻線モータ。
【請求項１７】
前記誘起電圧は、５次高調波成分が含まれており、
前記５次高調波成分は、高調波成分の１周期を電気角３６０［ｄｅｇ］とした場合に、前記誘起電圧の基本波に対して電気角１５０［ｄｅｇ］〜電気角２１０［ｄｅｇ］の位相差を有し、
前記誘起電圧の前記基本波の振幅に対する前記５次高調波成分の振幅の割合は、２［％
］〜１２［％］である、
ことを特徴とする請求項１６に記載の多重巻線モータ。
【請求項１８】
前記誘起電圧は、５次高調波成分及び７次高調波成分が含まれており、
前記５次高調波成分及び７次高調波成分は、高調波成分１周期を３６０［ｄｅｇ］とした場合に、前記電圧の基本波に対して１２０［ｄｅｇ］〜２４０［ｄｅｇ］の位相差を有し、前記電圧の基本波の振幅に対する前記５次高調波成分及び７次高調波成分の振幅の和の割合が２［％］〜３６［％］である、
ことを特徴とする請求項１６に記載の多重巻線モータ。
【請求項１９】
請求項１乃至１０のうちの何れか一項に記載のモータ駆動装置、又は請求項１１乃至１８のうちの何れか一項に記載の多重巻線モータを備え、
前記多重巻線モータにより、車両の運転者による操舵トルクに対応したアシストトルクを発生し、
前記発生したアシストトルクを前記車両のステアリング系に加える、
ようにしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多重巻線を備えた多重巻線モータを駆動するモータ駆動装置、このモータ駆動装置により駆動される多重巻線モータ、及び前記モータ駆動装置により駆動される多重巻線モータによりアシストトルクを発生する電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータの電機子巻線に印加する電圧やモータの電機子巻線に流れる電流を矩形波若しくは台形波にすることで、正弦波を印加する場合に比べてモータの出力を向上させる手法は周知である。しかし、この場合、矩形波や台形波に含まれる高調波成分によりトルク脈動が発生する。
【０００３】
そこで、従来、電機子巻線を、互いに３０［ｄｅｇ］の位相差を持つ２組の三相巻線により構成し、各三相巻線に矩形波状の電流を供給することで、電機子巻線が１組の場合よりもトルク脈動を軽減することができるようにした、多重巻線モータの制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
又、従来、モータの電機子巻線に誘起される誘起電圧を略台形とすることにより、電機子巻線に流れる電流も台形波形となるようにして、正弦波の場合に比べてモータの出力向上を図るようにしたモータの制御装置が提案されている（例えば特許文献２参照）。更に、従来、電圧指令信号に３倍調波（３次高調波）を重畳するようにした三相ＰＷＭインバータの制御装置が開示されている（例えば、特許文献３参照）。尚、後述する台形波を作成する具体的な方法については、周知である（例えば、非特許文献１参照）。又、回転電機の制御装置に於いて、回転子の磁極・磁束位置を推定する技術は周知である（例えば、特許文献４、特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０２−０７０２８６号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ／２００８−０４７６９８号公報
【特許文献３】特開昭６３−２８２７６号公報
【特許文献４】国際公開WO２０１０／１０９５２８号公報
【特許文献５】特許第３６８３３８２号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「パワーエレクトロニクス回路」（電気学会・半導体電力変換システム調査専門委員会編、オーム社）の１９０ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に示された従来の装置によれば、各巻線組に矩形波状の電流を供給するようにしているが、矩形波は高調波成分が大きいため、多重巻線モータの２つの巻線組間で抑制されない大きなトルク脈動が発生し、又、高調波による騒音や振動も大きくなる。尚、特許文献１には、台形波についても触れられてはいるが（特許文献１、第８ページ、右上欄第９〜１１行目参照）、台形波を用いた具体的な手法については何ら示されていない。
【０００８】
一方、特許文献２に示された従来の装置は、台形波を用いてモータを駆動するようにしているが、台形波に含まれる高調波成分により発生するトルク脈動については何ら対策されていない。
【０００９】
この発明は、従来のモータの制御装置に於ける前述のような課題を解決するためになされたもので、モータのトルク脈動や騒音、振動を抑制したまま効果的にモータの出力を向上させることができるモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【００１０】
又、この発明は、モータのトルク脈動や騒音、振動を抑制したまま効果的に出力を向上させることができる多重巻線モータを提供することを目的とする。
【００１１】
更に、この発明は、モータのトルク脈動や騒音、振動を抑制したまま効果的にモータのアシストトルクを向上させることができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明によるモータ駆動装置は、
巻線組間で位相差を持つ複数の巻線組毎に複数相の巻線を持つ多重巻線モータを駆動するモータ駆動装置であって、
前記複数の巻線組に対する電圧指令を前記位相差に基づいて演算する制御手段と、
前記電圧指令に基づいて前記複数の巻線組に電圧を印加する電圧印加手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記多重巻線モータの電圧と電流とのうちの少なくとも一方が、基本波成分の５倍の周波数成分を持つ５次高調波成分と前記基本波成分の７倍の周波数成分を持つ７次高調波成分との振幅の和が前記基本波成分に対して所定の割合以下となる台形状の波形となるように、前記電圧指令を演算し、
前記位相差は、前記台形状の波形の電圧又は電流により生じるトルクリップルを低減する位相である、
ことを特徴とするものである。
【００１３】
又、この発明による多重巻線モータは、
前記モータ駆動装置により駆動される多重巻線モータであって、
巻線組間で位相差を持つ複数の巻線組毎に複数相の巻線を備えた電機子と、
前記巻線に鎖交する磁束を発生し、前記電機子に対して相対的に移動する界磁極と、
を備え、
前記巻線は、前記界磁極の前記移動により台形状の誘起電圧を発生し、
前記位相差は、前記誘起電圧によって生じるトルクリップルを低減する位相である、
ことを特徴とするものである。
【００１４】
更に、この発明による電動パワーステアリング装置は、
前記モータ駆動装置により駆動される多重巻線モータを備え、
前記多重巻線モータにより、車両の運転者による操舵トルクに対応したアシストトルクを発生し、
前記発生したアシストトルクを前記車両のステアリング系に加える、
ようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によるモータ駆動装置によれば、制御手段は、多重巻線モータの電圧と電流とのうちの少なくとも一方が、基本波成分の５倍の周波数成分を持つ５次高調波成分と前記基本波成分の７倍の周波数成分を持つ７次高調波成分との振幅の和が前記基本波成分に対して所定の割合以下となる台形状の波形となるように、前記電圧指令を演算し、前記多重巻線モータの巻線組間の位相差は、前記台形状の波形の電圧又は電流により生じるトルクリップルを低減する位相であるように構成されているので、モータのトルク脈動や騒音、振動を抑制したまま効果的にモータの出力を向上できるといった顕著な効果を奏することができる。
【００１６】
又、この発明による多重巻線モータによれば、前記モータ駆動装置により駆動され、複数の巻線組は、台形状の波形を有する誘起電圧を発生し、前記位相差は、前記誘起電圧によって生じるトルクリップルを低減する位相であるように構成されているので、モータのトルク脈動や騒音、振動を抑制したまま効果的にモータの出力を向上できるといった顕著な効果を奏することができる。
【００１７】
更に、この発明による電動パワーステアリング装置によれば、前記モータ駆動装置により駆動される多重巻線モータを備え、前記多重巻線モータによりアシストトルクを発生するように構成されているので、モータのトルク脈動や騒音、振動を抑制したまま効果的にモータのアシストトルクを向上させることができる電動パワーステアリング装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この明の実施の形態１によるモータ駆動装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置の動作波形図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置と比較するための、一般技術の動作波形図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置と比較するための、矩形波を用いた従来技術の動作波形図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置と比較した従来技術の動作波形図である。
【図６】この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置に於ける、出力向上と５次高調波及び７次高調波との関係を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置に於ける、出力向上と５次高調波及び７次高調波との関係を、従来技術と比較する説明図である。
【図８】この発明の実施の形態２によるモータ駆動装置の動作波形図である。
【図９】この発明の実施の形態２によるモータ駆動装置に於ける、出力向上と１１次高調波及び１３次高調波との関係を示す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態２によるモータ駆動装置に於ける、出力向上と１１次高調波及び１３次高調波との関係を、従来技術と比較する説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態３によるモータ駆動装置の構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態３によるモータ駆動装置の動作波形図である。
【図１３】この発明の実施の形態３によるモータ駆動装置に於ける、出力向上と５次７次高調波の振幅和との関係を示す説明図である。
【図１４】この発明の実施の形態３によるモータ駆動装置に於ける、出力向上と５次７次高調波の振幅和との関係を示す説明図である。
【図１５】この発明の実施の形態３によるモータ駆動装置に於ける、出力向上と５次７次高調波の位相との関係を示す説明図である。
【図１６】この発明の実施の形態４によるモータ駆動装置の構成図である。
【図１７】この発明の実施の形態４によるモータ駆動装置の動作波形図である。
【図１８】この発明の実施の形態４によるモータ駆動装置に於ける、出力向上と５次高調波の振幅との関係を示す説明図である。
【図１９】この発明の実施の形態４によるモータ駆動装置に於ける、出力向上と５次高調波の位相との関係を示す説明図である。
【図２０】この発明の実施の形態５によるモータ駆動装置の構成図である。
【図２１】この発明の実施の形態５によるモータ駆動装置の動作波形図である。
【図２２】この発明の実施の形態５によるモータ駆動装置に於ける、出力向上と７次高調波の振幅との関係を示す説明図である。
【図２３】この発明の実施の形態５によるモータ駆動装置に於ける、出力向上と７次高調波の位相との関係を示す説明図である。
【図２４】この発明の実施の形態６による多重巻線モータの一例を示す断面図である。
【図２５】この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於ける、電機子巻線の配置を示す説明図である。
【図２６】この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於ける、電機子巻線の接続を示す説明図である。
【図２７】この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於ける、界磁極の１極分の構成を示す断面図である。
【図２８】この発明の実施の形態６による多重巻線モータの誘起電圧波形の一例を示す説明図である。
【図２９】この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於ける、誘起電圧ピーク値に対する誘起電圧基本波ピーク値の割合を示す説明図である。
【図３０】この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於ける、誘起電圧ピーク値に対する誘起電圧基本波ピーク値の割合を示す説明図である。
【図３１】この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於ける、永久磁石の中心部の厚みと端部の厚みとの比率に対する誘起電圧５次高調波成分のピーク値と位相差の関係を示す説明図である。
【図３２】この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於ける、誘起電圧ピーク値に対する誘起電圧の基本波ピーク値の割合を示す説明図である。
【図３３】この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於ける、誘起電圧ピーク値に対する誘起電圧の基本波ピーク値の割合を示す説明図である。
【図３４】この発明の実施の形態６による多重巻線モータの第１の変形例に於ける、界磁極の構成を示す断面図である。
【図３５】この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於ける、永久磁石の中心部の厚みと端部の厚みとの比率に対する単位トルクを発生させるために必要な磁石量を示す説明図である。
【図３６】この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於ける、永久磁石の中心部の厚みと端部の厚みとの比率に対するコギングトルクの振幅を示す説明図である。
【図３７】この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於ける、トルク脈動成分の振幅を示す説明図である。
【図３８】この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於いて、トルク脈動がキャンセルされることを示す説明図である。
【図３９】この発明の実施の形態６による多重巻線モータの第２の変形例を示す説明図である。
【図４０】この発明の実施の形態６による多重巻線モータの第２の変形例に於ける、リラクタンストルクの大きさを示す説明図である。
【図４１】この発明の実施の形態７による多重巻線モータの一例を示す断面図である。
【図４２】この発明の実施の形態７に於ける、ブラシレスモータの界磁極の１極分の構成を示す断面図である。
【図４３】この発明の実施の形態７に於ける、界磁極の形状に対する誘起電圧５次高調波成分のピークの関係を示す説明図である。
【図４４】この発明の実施の形態７による多重巻線モータの変形例を示す説明図である。
【図４５】この発明の実施の形態７による多重巻線モータの変形例に於ける、単位トルクを発生させるために必要な磁石量を示す説明図である。
【図４６】この発明の実施の形態７による多重巻線モータの変形例に於ける、界磁極鉄心の形状に対するコギングトルクの振幅を示す説明図である。
【図４７】この発明の実施の形態７による多重巻線モータの変形例に於ける、トルク脈動成分の振幅を示した説明図である。
【図４８】この発明の実施の形態７による多重巻線モータの変形例に於ける、リラクタンストルクの大きさを示す説明図である。
【図４９】この発明の実施の形態７による多重巻線モータの変形例に於ける、インダクタンスのｄ軸成分の大きさを示す説明図である。
【図５０】この発明の実施の形態８による電動パワーステアリング装置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置の構成図である。図１に於いて、多重巻線モータ１は、第１乃至第４の巻線組１１、１２、１３、１４の４組の三相巻線を固定子に備えた誘導モータである。第２の巻線組１２は第１の巻線組１１に対して１５［deg］の位相差を持ち、第３の巻線組１３は第１の巻線組１１に対して３０［deg］の位相差を持ち、第４の巻線組１４は第１の巻線組１１に対して４５［deg］の位相差を持つ。
【００２０】
電圧印加手段２は、第１乃至第４の巻線組１１、１２、１３、１４に夫々接続された第１乃至第４の電圧印加器２１、２２、２３、２４により構成されている。第１の電圧印加器２１は、後述する制御手段３から出力される各相の第１の制限後電圧指令v1u*、v1v*、v1w*に基づいて発生した電圧を第１の巻線組１１の各相に印加する。第２の電圧印加器２２は、後述する制御手段３から出力される各相の第２の制限後電圧指令v2u*、v2v*、v2w*に基づいて発生した電圧を第２の巻線組１２の各相に印加する。
【００２１】
第３の電圧印加器２３は、後述する制御手段３から出力される各相の第３の制限後電圧指令v3u*、v3v*、v3w*に基づいて発生した電圧を第３の巻線組１３の各相に印加する。第４の電圧印加器２４は、後述する制御手段３から出力される各相の制限後電圧指令v4u*、v4v*、v4w*に基づいて発生した電圧を第４の巻線組１４の各相に印加する。なお、電圧印加手段２の出力可能な線間電圧の振幅の最大値は、後述するようにVllmaxに制限されている。
【００２２】
制御手段３は、電圧振幅指令演算器３１と、積分器３２と、電圧指令制限器（Ａ）３３と、第１乃至第４の三相電圧指令演算器３４、３５、３６、３７と、第１乃至第４の三次高調波重畳器３８、３９、４０、４１と、第１乃至第４の電圧指令制限器（Ｂ）４２、４３、４４、４５とを備えている。
【００２３】
電圧振幅指令演算器３１は、多重巻線モータ１の所望の速度指令ω*に基づいて、例えば所望の速度指令ω*に比例するように、制限前電圧振幅指令V*1を演算して出力する。尚、制限前電圧振幅指令V*1は、線間電圧振幅に相当する。積分器３２は、速度指令ω*を積分して、後述する電圧指令の位相θ1を出力する。電圧指令制限器（Ａ）３３は、電圧振幅指令演算器３１から出力された制限前電圧振幅指令V*1を、制限値Vlim以下に制限して制限後電圧振幅指令V*を出力する。ここでは、前述の電圧振幅指令の制限値Vlimは、電圧印加手段２の出力可能な線間電圧の振幅の最大値Vllmaxの１３２［％］とする。
【００２４】
第１の三相電圧指令演算器３４は、第１の巻線組１１に対応して設けられており、電圧指令制限器（Ａ）３３から出力された制限後電圧振幅指令V*と、積分器３２から出力された位相θ1に基づいて、第１の高調波重畳前三相電圧指令v1u*11、v1v*11、v1w*11を次式（１）により演算して出力する。
【数１】
2014121189.tif 000003
【００２５】
第２の三相電圧指令演算器３５は、第２の巻線組１２に対応して設けられており、電圧指令制限器（Ａ）３３から出力された制限後電圧振幅指令V*と、積分器３２から出力された位相θ1に１５［deg］を加えた位相θ２に基づいて、第２の高調波重畳前三相電圧指令v2u*11、v2v*11、 v2w*11を、前述の式（１）と同様の式により演算して出力する。
【００２６】
第３の三相電圧指令演算器３６は、第３の巻線組１３に対応して設けられており、電圧指令制限器（Ａ）３３から出力された制限後電圧振幅指令V*と、積分器３２から出力された位相θ1に３０［deg］を加えた位相θ３に基づいて、第３の高調波重畳前三相電圧指令v3u*11、v3v*11、 v3w*11を、前述の式（１）と同様の式により演算して出力する。
【００２７】
第４の三相電圧指令演算器３７は、第４の巻線組１４に対応して設けられており、電圧指令制限器（Ａ）３３から出力された制限後電圧振幅指令V*と、積分器３２から出力された位相θ1に４５［deg］を加えた位相θ４に基づいて、第４の高調波重畳前三相電圧指令v4u*11、v4v*11、 v4w*11を、前述の式（１）と同様の式により演算して出力する。
【００２８】
第1の三次高調波重畳器３８は、第１の巻線組１１に対応して設けられており、第1の電圧印加器２１の出力電圧を有効利用するために、第１の三相電圧指令演算器３４から出力された第１の高調波重畳前三相電圧指令v1u*11、v1v*11、v1w*11に、３次高調波を重畳して第１の制限前三相電圧指令v1u*1、v1v*1、v1w*1を出力する。第１の高調波重畳前三相
電圧指令v1u*11、v1v*11、v1w*11に３次高調波を重畳する方法は、例えば特許文献３に示されているように、三相正弦波電圧指令の最大値と最小値との和を取ることにより３次高調波信号を形成し、この３次高調波信号を第１の高調波重畳前三相電圧指令v1u*11、v1v*11、v1w*11に重畳するする方法を用いることができる。
【００２９】
第２の三次高調波重畳器３９は、第２の巻線組１２に対応して設けられており、第２の電圧印加器２２の出力電圧を有効利用するために、第２の三相電圧指令演算器３５から出力された第２の高調波重畳前三相電圧指令v2u*11、v2v*11、v2w*11に３次高調波を重畳して第２の制限前三相電圧指令v2u*1、v2v*1、v2w*1を出力する。第２の高調波重畳前電圧指令v2u*11、v2v*11、v2w*11に３次高調波を重畳する方法は、第１の三次高調波重畳器３８の場合と同様である。
【００３０】
第３の三次高調波重畳器４０は、第３の巻線組１３に対応して設けられており、第３の電圧印加器２３の出力電圧を有効利用するために、第３の三相電圧指令演算器３６から出力された第３の高調波重畳前三相電圧指令v3u*11、v3v*11、v3w*11に三次高調波を重畳して第３の制限前三相電圧指令v3u*1、v3v*1、v3w*1を出力する。第３の高調波重畳前電圧指令v3u*11、v3v*11、v3w*11に３次高調波を重畳する方法は、第１の三次高調波重畳器３８の場合と同様である。
【００３１】
第４の三次高調波重畳器４１は、第４の巻線組１４に対応して設けられており、第４の電圧印加器２２の出力電圧を有効利用するために、第４の三相電圧指令演算器３７から出力された第４の高調波重畳前三相電圧指令v4u*11、v4v*11、v4w*11に三次高調波を重畳して第４の制限前三相電圧指令v4u*1、v4v*1、v4w*2を出力する。第４の高調波重畳前電圧指令v4u*11、v4v*11、v4w*11に３次高調波を重畳する方法は、第１の三次高調波重畳器３８の場合と同様である。
【００３２】
第１の電圧指令制限器（Ｂ）４２は、第１の三次高調波重畳器３８から出力された第１の制限前三相電圧指令v1u*1、v1v*1、v1w*1に対して制限処理を行う。ここで、第１の制限前三相電圧指令v1u*1、v1v*1、v1w*1の振幅の最大値Vphmaxは、前述の線間電圧振幅の最大値Vllmaxの１／２である。第１の電圧指令制限器（Ｂ）４２は、第１の巻線組１１に対応して設けられており、第１の三次高調波重畳器３８から出力された第１の制限前三相電圧指令v1u*1、v1v*1、v1w*1に対して、それらの振幅が最大値Vphmaxを超えるピーク部を平らに制限して台形状の波形とした第１の制限後三相電圧指令v1u*、v1v*、v1w*を出力する。
【００３３】
第２の電圧指令制限器（Ｂ）４３は、第２の三次高調波重畳器３９から出力された第２の制限前三相電圧指令v2u*1、v2v*1、v2w*1に対して制限処理を行う。ここで、第２の制限前三相電圧指令v2u*1、v2v*1、v2w*1の振幅の最大値Vphmaxは、前述の線間電圧振幅の最大値Vllmaxの１／２である。第２の電圧指令制限器（Ｂ）４３は、第２の巻線組１２に対応して設けられており、第２の三次高調波重畳器３９から出力された第２の制限前三相電圧指令v2u*1、v2v*1、v2w*1に対して、それらの振幅が最大値Vphmaxを超えるピーク部を平らに制限して台形状の波形とした第２の制限後三相電圧指令v2u*、v2v*、v2w*を出力する。
【００３４】
第３の電圧指令制限器（Ｂ）４４は、第３の三次高調波重畳器４０から出力された第３の制限前三相電圧指令v3u*1、v3v*1、v3w*1に対して制限処理を行う。ここで、第３の制限前三相電圧指令v3u*1、v3v*1、v3w*1の振幅の最大値Vphmaxは、前述の線間電圧振幅の最大値Vllmaxの１／２である。第３の電圧指令制限器（Ｂ）４４は、第３の巻線組１３に対応して設けられており、第３の三次高調波重畳器４０から出力された第３の制限前三相電圧指令v3u*1、v3v*1、v3w*1に対して、それらの振幅が最大値Vphmaxを超えるピーク部を平らに制限して台形状の波形とした第３の制限後三相電圧指令v3u*、v3v*、v3w*を出力する。
【００３５】
第４の電圧指令制限器（Ｂ）４５は、第４の三次高調波重畳器４１から出力された第４の制限前三相電圧指令v4u*1、v4v*1、v4w*1に対して制限処理を行う。ここで、第４の制限前三相電圧指令v4u*1、v4v*1、v4w*1の振幅の最大値Vphmaxは、前述の線間電圧振幅の最大値Vllmaxの１／２である。第４の電圧指令制限器（Ｂ）４５は、第４の巻線組１４に対応して設けられており、第４の三次高調波重畳器４１から出力された第４の制限前三相電圧指令v4u*1、v4v*1、v4w*1に対して、それらの振幅が最大値Vphmaxを超えるピーク部を平らに制限して台形状の波形とした第４の制限後三相電圧指令v4u*、v4v*、v4w*を出力する。
【００３６】
図２は、この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置の動作波形図であって、（a）は、制限後電圧振幅指令V*が、制限値Vlim、即ち電圧印加手段２の出力可能な最大の線間電圧振幅Vllmaxの１３２［％］である場合の、第１の制限前三相電圧指令v1u*1、v1v*1、v1w*1の波形（破線）と、第１の制限後三相電圧指令v1u*、v1v*、v1w*の波形（実線）とを示している。第１の制限後三相電圧指令v1u*、v1v*、v1w*の波形は、図示のように台形状に形成されている。（ｂ）は、第１の制限前三相電圧指令v1u*1、v1v*1、v1w*1の場合の線間電圧（破線）と、第１の制限後三相電圧指令v1u*、v1v*、v1w*の場合の線間電圧の波形（実線）とを示している。尚、第２乃至第４の制限前三相電圧指令と、第２乃至第４の制限後三相電圧指令の場合については、図２と同様であるので説明を省略する。
【００３７】
図３は、この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置と比較するための、一般技術の場合の動作波形図であって、（a）は、制限後電圧振幅指令V*が、電圧印加手段２の出力可能な最大の線間電圧振幅Vllmaxの１００［％］である場合の、制限前三相電圧指令の波形と、制限後三相電圧指令の波形とを示している。この一般技術の場合は、制限前と制限後とで三相電圧指令は同一となる。（ｂ）は、制限前三相電圧指令の場合の線間電圧と、制限後の三相電圧指令の場合の線間電圧の波形を示しており、制限前と制限後とで線間電圧は同一となる。
【００３８】
図３に示す従来の技術の場合のように制限後電圧振幅指令V*が、電圧印加手段２の出力可能な最大の線間電圧振幅Vllmaxの１００［％］である正弦波形の場合に比べて、図２に示すこの発明の実施の形態１のモータ駆動装置の場合には、三相線間電圧指令v1uv*、v1vw*、v1wu*の基本波成分が６．６｛％｝増加する。その結果、この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置によれば、多重巻線モータ１の出力を向上させることができる。
【００３９】
台形状の波形は、基本波成分のk倍の周波数成分をk次高調波として、５次、7次、１１次、及び１３次の各高調波を含んでいるため、一般的に６次、１２次のトルク脈動を発生する。この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置の場合では、多重巻線モータ１の第１乃至第４の４つの巻線組１１〜１４は、基本波成分に対して１５［deg］の位相差を持つので、６次のトルク脈動は各巻線組で９０［deg］の位相差、１２次のトルク脈動は各巻線組で１８０［deg］の位相差となり、各巻線組でトルク脈動をキャンセルすることができる。
【００４０】
ここで、この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置と比較するために、従来の技術について説明する。図４は、この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置と比較するための、矩形波を用いた従来技術の動作波形図であって、特許文献１に開示された技術の場合を示している。特許文献１では、図４に示す矩形波を用いた場合について述べられている。図４では、各相間の線間電圧を明確に区別できるように、実線と、点線と、破線を用いて表している。
【００４１】
矩形波の場合、基本波成分は正弦波の場合に比べて１１０［％］と大きくなるが、高調波成分も非常に大きくなる。５次、７次、１１次、及び１３次の各高調波成分は、夫々２０［％］、１４［％］、９［％］、及び８［％］である。従って、トルクリップルが複数の巻線組でキャンセルされても、騒音が発生する課題や、また損失と発熱が大きいため、結果としてモータの出力は低下するという課題がある。
【００４２】
特許文献１には、矩形波に対する前述の課題を改善するための折衷的な方法として台形波とすることについて述べられており、又、非特許文献１の１９０ページに台形波を作成する具体的な方法が示されている。図５は、この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置と比較した従来技術の動作波形図であって、非特許文献１に示されている上辺が電気角で６０［deg］である一般的な台形波とした場合の、各相間の線間電圧の波形を示している。
【００４３】
図５に示す台形波の場合、基本波成分は正弦波に比べて１０５［％］と大きくなり、５次、７次、１１次、及び１３次の各高調波成分は、夫々４［％］、２［％］、１［％］、及び０．８［％］となり、前述の矩形波の場合より小さくなる。
【００４４】
図６は、この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置に於ける、出力向上と５次高調波及び７次高調波との関係を示す説明図であって、（ａ）は、制限前電圧振幅指令V*1に対する制限値Vlimを、電圧印加手段２の出力可能な最大の線間電圧振幅Vllmaxの１００［％］〜１５０［％］に変化させた場合の、制限後電圧振幅指令V*の基本波成分［％］の変化を示し、（ｂ）は、前述の制限値Vlimを、電圧印加手段２の出力可能な最大の線間電圧振幅Vllmaxの１００［％］〜１５０［％］に変化させた場合の、５次及び７次の各高調波成分［％］の変化を示す。
【００４５】
図６に示すように、制限値Vlimを大きくするに従って、基本波成分と高調波成分がともに大きくなることが確認できる。又、制限値Vlimをある程度大きくすると基本波成分の増加率は減少し、高調波成分だけが大きく増加することが確認できる。
【００４６】
図７は、この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置に於ける、出力向上と５次高調波及び７次高調波との関係を、従来技術と比較する説明図である。図７に於いて、実線は、図６に於ける基本波成分の増分（１００％から増加した分）と、５次高調波と７次高調波の振幅和の比を示し、破線は、一般的な台形波の場合の、基本波成分の増分と５次と７次高調波の振幅和の比を示している。図７に示すように、破線で示す一般的な台形波の場合よりも図の左上側では、この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置の場合（実線）によれば一般的な台形波の場合（破線）よりも５次高調波成分と７次高調波成分を有効利用して基本波成分を増加させることができる。
【００４７】
そこで、図７に示すように、５次高調波と７次高調波の振幅和が約８［％］（正確には７．６［％］）以下の範囲で制限値Vlimを設定すれば、一般的な台形波よりも５次高調波成分と７次高調波成分を有効利用して基本波成分を増加させることができる。この時の制限値Vlimは、１３２［％］である。又、図６、図７に示すように、５次高調波と７次高調波の振幅和が７［％］、制限値Vlimが１３０［％］の場合は、７次高調波成分がゼロとなり（図６の（ｂ）参照）、更に効果的に、基本波成分を増加させることができる。又、５次高調波と７次高調波の振幅和が６［％］、制限値Vlimが１１５［％］の場合は、一般的な台形波の場合（５次高調波成分は４［％］、７次高調波成分は２［％］）よりも５次高調波と７次高調波の振幅和が小さい範囲で、基本波成分を増加させることができる。
【００４８】
又、特許文献２に示された技術は、モータの誘起電圧やモータ電流を台形波にすることでモータの出力を向上するものであるが、台形波によってトルク脈動が発生する。これに対してこの発明の実施の形態１によるモータ駆動装置は、台形波により発生するトルク脈動を低減する位相差を持つ複数の巻線組を備えた多重巻線モータを用いるので、台形波に伴うトルク脈動を抑制することができる。更にこの発明の実施の形態１によるモータ駆動装置は、台形状の波形にする対象はモータ誘起電圧ではなく、モータを駆動する電圧と電流のうちの少なくとも一方である。ただし、モータ誘起電圧を、この発明の実施の形態１のモータ駆動装置のような台形状の波形にしてもよいことは言うまでもない。
【００４９】
以上のように、この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置によれば、台形状の波形に伴うトルク脈動を抑制したまま、５次高調波成分と７次高調波成分を有効利用して台形状の波形を作成することで基本波成分を増加させることによりモータ出力を向上できる、といった、従来の装置にない効果を奏することができる。
【００５０】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２によるモータ駆動装置は、その構成は前述の実施の形態１の図１と同じであるが、制御手段３の電圧指令制限器（Ａ）３３に設定する制限前電圧振幅指令に対する制限値Vlimの値が実施の形態１の場合と異なり、１２６［％］とするものである。
【００５１】
図８は、この発明の実施の形態２によるモータ駆動装置の動作波形図であって、制限後電圧振幅指令V*が、制限値Vlim、即ち電圧印加手段２の出力可能な最大の線間電圧振幅Vllmaxの１２６［％］の場合の、制限前三相電圧指令v1u*1、v1v*1、v1w*1と制限後三相電圧指令v1u*、v1v*、v1w*、及びその線間電圧の波形を示している。図８示すように、制限後電圧振幅指令V*が制限値Vllmaxの１２６［％］の場合の台形状の波形は、図３の場合の制限後電圧振幅指令V*が制限値Vllmaxの１００［％］の場合の正弦波に比べて、制限後の三相線間電圧指令v1uv*、v1vw*、v1wu*の基本波成分が６．３［％］増加するので、多重
巻線モータ１の出力を向上することができる。
【００５２】
ここで従来の技術の場合について説明する。一般的な台形波の場合、実施の形態１で述べたように、基本波成分は正弦波に比べて１０５［％］、１１次高調波成分、１３次高調波成分は、夫々０．８［％］、０．６［％］である。
【００５３】
図９は、この発明の実施の形態２によるモータ駆動装置に於ける、出力向上と１１次高調波及び１３次高調波との関係を示す説明図であって、（ａ）は、制限前電圧振幅指令V*1に対する制限値Vlimを、電圧印加手段２の出力可能な最大の線間電圧振幅Vllmaxの１００［％］〜１５０［％］に変化させた場合の、制限後電圧振幅指令V*の基本波成分［％］の変化を示し、（ｂ）は、前述の制限値Vlimを、電圧印加手段２の出力可能な最大の線間電圧振幅Vllmaxの１００［％］〜１５０［％］に変化させた場合の、１１次及び１３次の各高調波成分［％］の変化を示す。
【００５４】
図９に示すように、制限値Vlimを大きくするに従って、基本波成分と高調波成分がともに大きくなることが確認でき、また、制限値Vlimをある程度大きくすると基本波成分の増加率は減少し高調波成分だけが大きく増加することが確認できる。
【００５５】
図１０は、この発明の実施の形態２によるモータ駆動装置に於ける、出力向上と１１次高調波及び１３次高調波との関係を、従来技術と比較する説明図である。図１０に於いて、実線は、図９に於ける基本波成分の増分（１００％から増加した分）と、１１次高調波と１３次高調波の振幅和の比を示し、破線は、一般的な台形波の場合の、基本波成分の増分と１１次と１３次高調波の振幅和の比を示している。破線よりも図の左上側は、一般的な台形波よりも１１次高調波成分と１３次高調波成分を有効利用して基本波成分を増加させることができる。
【００５６】
そこで、１１次高調波と１３次高調波の振幅和が約２［％］（正確には１．７［％］）以下の範囲で制限値Vlimを設定すれば、一般的な台形波よりも１１次高調波成分と１３次高調波成分を有効利用して基本波成分を増加させることができる。この時の制限値Vlimは、１２６［％］である。又、図９、図１０に示すように、１１次高調波と１３次高調波の振幅和が１．４［％］、制限値Vlimが１２４［％］の場合は、１３次高調波成分がゼロとなり、更に効果的に基本波成分を増加させることができる。又、同じく、１１次高調波と１３次高調波の振幅和が約１．４［％］、制限値Vlimが１２４［％］の場合は、一般的な台形波の場合（１１次高調波、１３次高調波は、夫々０．８［％］、０．６［％］）よりも１１次高調波と１３次高調波の振幅和が小さい範囲で、基本波成分を増加させることができる。
【００５７】
以上のように、この発明の実施の形態２によるモータ駆動装置によれば、前述の実施の形態１の場合の効果に加えて、１１次高調波と１３次高調波成分を有効利用して台形状の波形を作成して基本波成分を増加させることによりモータ出力を向上できる、といった、従来の装置にない効果を奏することができる。
【００５８】
実施の形態３．
図１１は、この発明の実施の形態３によるモータ駆動装置の構成図である。多重巻線モータ３０１は、固定子に第１の巻線組３１１と第２の巻線組３１２の２組の三相巻線を備え、回転子に永久磁石からなる磁極を用いた同期モータであり、第２の巻線組３１２は第１の巻線組３１１に対して３０［ｄｅｇ］の位相差を持つ。電圧印加手段３０２は、電流検出手段３０５を介して多重巻線モータ３０１の第１の巻線組３１１、及び第２の巻線組３１２に接続されている。制御手段３０３は、電圧印加手段３０２へ電圧指令を出力する。又、多重巻線モータ３０１の回転子の磁極位置を検出するための磁極位置検出手段３０６が、多重巻線モータ３０１に設けられている。
【００５９】
電流検出手段３０５は、多重巻線モータ３０１の第１の巻線組３１１の各相に流れる第１のモータ電流i1u、i1v、i1w、及び第２の巻線組３１２の各相に流れる第２のモータ電流i2u、i2v、i2wを夫々検出する。電圧印加手段３０２は、第１の巻線組３１１に電圧を印加する第１の電圧印加器３２１と、第２の巻線組３１２に電圧を印加する第２の電圧印加器３２２とを備えている。第１の電圧印加器３２１は、後述する制御手段３０３から出力される第１の高調波重畳後電圧指令v1u*、v1v*、v1w*に基づいて、インバータ等の電源により、第１の巻線組３１１に電圧を印加する。第２の電圧印加器３２２は、制御手段３０３から出力される後述の第２の高調波重畳後電圧指令v2u*、v2v*、v2w*に基づいて、インバータ等の電源により、第２の巻線組３１２に電圧を供給する。ここで、後述するように、線間電圧振幅の最大値は、Vllmaxに制限されている。
【００６０】
次に、制御手段３０３について説明する。電流指令演算器３３１は、多重巻線モータ３０１の所望のトルクτ*に基づいて、多重巻線モータ３０１の磁極位置θreに同期した回転座標上のD軸電流指令id*とQ軸電流指令iq*を演算する。第１の三相・二相変換器３３２は、第１の巻線組３１１に対応して設けられており、第１のモータ電流i1u、i1v、i1wを静止二軸座標上の第１の電流値i1α、i1βに変換する。第２の三相・二相変換器３３３は、第２の巻線組３１２に対応して設けられており、第２のモータ電流i2u、i2v、i2wを静止二軸座標上の第２の電流値i2α、i2βに変換する。ここで、静止二軸座標上の値α、βは、三相座標上の値U、V、Wを次式（２）により変換した値である。
【数２】
2014121189.tif 000004
【００６１】
第１の座標変換器（Ａ）３３４は、第１の巻線組３１１に対応して設けられており、静止二軸座標上の第１の電流値i1α、i1βを回転座標上の第１の電流値i1d、i1qに変換する。第２の座標変換器（Ａ）３３５は、第２の巻線組３１２に対応して設けられており、静止二軸座標上の第２の電流値i2α、i2βを回転座標上の第２の電流値i2d、i2qに変換する。ここで、回転座標上の値D、Qは、静止二軸座標上の値α、βを磁極位置θreを用いて次式（３）により変換した値である。
【数３】
2014121189.tif 000005
【００６２】
第１の電流制御器（Ａ）３３６は、第１の巻線組３１１に対応して設けられており、電流指令演算器３３１からのD軸電流指令id*と回転座標上の第１の電流値i1dとの差分、及び電流指令演算器３３１からのＱ軸電流指令iq*と回転座標上の第１の電流値i1qとの差分を、例えば比例積分制御することにより、第１の巻線組D軸電圧指令v1d*と、第１の巻線組Q軸電圧指令v1q*とを演算する。第２の電流制御器（Ａ）３３７は、第２の巻線組３１２に対応して設けられており、電流指令演算器３３１からのD軸電流指令id*と回転座標上の第２の電流値i2dとの差分、及び電流指令演算器３３１からのＱ軸電流指令iq*と回転座標上の第２の電流値i2qとの差分を、例えば比例積分制御することにより、第２の巻線組D軸電圧指令v2d*と、第２の巻線組Q軸電圧指令v2q*とを演算する。
【００６３】
第１の座標変換器（Ｂ）３３８は、第１の巻線組３１１に対応して設けられており、回転座標上の第１のD軸電圧指令v1d*、回転座標上の第１のQ軸電圧指令v1q*を、静止二軸上の第１の電圧指令v1α*、v1β*に変換する。第２の座標変換器（Ｂ）３３９は、第２の巻線組３１２に対応して設けられており、回転座標上の第２のD軸電圧指令v2d*、回転座標上の第２のQ軸電圧指令v2q*を、静止二軸上の第２の電圧指令v2α*、v2β*に変換する。
【００６４】
第１のニ相・三相変換器３４０は、第１の巻線組３１１に対応して設けられており、静止二軸上の第１の電圧指令v1α*、v1β*を、第１の高調波重畳前三相電圧指令v1u*11、v1v*11、v1w*11に変換する。第２のニ相・三相変換器３４１は、第２の巻線組３１２に対応して設けられており、静止二軸上の第２の電圧指令v2α*、v2β*を、第２の高調波重畳前三相電圧指令v2u*11、v2v*11、v2w*11に変換する。
【００６５】
第１の高調波演算器（Ａ）３４２、及び第２の高調波演算器（Ａ）３４３は、第１の高調波重畳前三相電圧指令v1u*11、v1v*11、v1w*11、及び第２の高調波重畳前三相電圧指令v2u*11、v2v*11、v2w*11の線間電圧の基本波成分に対して位相が１８０［deg］の５次高調波と７次高調波電圧を演算する。
【００６６】
第１の高調波演算器（Ａ）３４２は、第１の巻線組３１１に対応して設けられており、回転座標上の第１の電圧指令の振幅V1dqを次式（４）により演算する。尚、回転座標上の第１の電圧指令振幅V1dqは、線間電圧実効値に相当する。
【数４】
2014121189.tif 000006
【００６７】
次に、回転座標上の第１の電圧指令の位相θ1vdqを、次式（５）により演算する。
【数５】
2014121189.tif 000007
【００６８】
この時、式（２）、式（３）に基づけば、第１の高調波重畳前三相電圧指令v1u*11、v1v*11、v1w*11は次式（６）で表される。
【数６】
2014121189.tif 000008
【００６９】
この余弦波での表現を、正弦波を基準に表すと次式（７）、（８）となる。
【数７】
2014121189.tif 000009
【数８】
2014121189.tif 000010
【００７０】
その線間電圧は次式（９）、（１０）で表される。
【数９】
2014121189.tif 000011
【数１０】
2014121189.tif 000012
【００７１】
５次高調波電圧と７次高調波電圧は、その位相が線間電圧の基本波成分に対して１８０［ｄｅｇ］となるように重畳されるので、５次高調波電圧と７次高調波電圧の線間電圧を次式（１１）により演算する。ただし、K5は、５次高調波電圧振幅の基本は成分に対する比、K７は、７次高調波電圧振幅の基本波成分に対する比である。
【数１１】
2014121189.tif 000013
【００７２】
この線間電圧を、三相の和がゼロであることを利用して三相電圧へ変換すると、次式（１２）に示すとおりとなる。尚、５次高調波電圧と７次高調波電圧の位相は、１８０［ｄｅｇ］変化する。
【数１２】
2014121189.tif 000014
【００７３】
この実施の形態３によるモータ駆動装置では、前述の式（１２）と関連する前述の式（
４）〜（１１）に基づいて、前述したように５次高調波電圧と７次高調波電圧を演算する。又、K5は６．２［％］、K7は０．８［％］とする。
【００７４】
第２の高調波演算器（Ａ）３４３は、第２の巻線組３１２に対応して設けられており、前述の第１の高調波演算器（Ａ）と同様の処理を行なう。
【００７５】
第１の高調波重畳前三相電圧指令v1u*11、v1v*11、v1w*11に第１の高周波演算器（Ａ）３４２からの５次高調波電圧と７次高調波電圧を加算した後、第１の三次高調波重畳器３４４は、前述の実施の形態１の場合に於ける第１乃至第４の三次高調波重畳器３８〜４１と同様の処理を行い、第1の高調波重畳後三相電圧指令v1u*、v1v*、v1w*を得る。同様に、第２の高調波重畳前三相電圧指令v2u*11、v2v*11、v2w*11に第２の高調波演算器（Ａ）３４３からの５次高調波電圧と７次高調波電圧を加算した後、第２の三次高調波重畳器３４５は、前述の実施の形態１の場合に於ける第１乃至第４の三次高調波重畳器３８〜４１と同様の処理を行い、第２の高調波重畳後三相電圧指令v2u*、v2v*、v2w*を得る。
【００７６】
図１２は、この発明の実施の形態３によるモータ駆動装置の動作波形図であって、（ａ）は、三相電圧指令の基本波成分が１０５．６［％］の場合の、高調波重畳前と高調波重畳後の三相電圧指令、（ｂ）は、その線間電圧の波形を示す。ただし、基本波成分の線間電圧振幅が、電圧印加手段３０２の出力可能な最大の線間電圧振幅Vllmaxと等しい場合を、１００［％］とする。又、比較のため、高調波重畳前三相電圧指令も三次高調波重畳器で処理後の波形で示す。
【００７７】
高調波重畳前は、三相電圧指令の基本波成分が１００［％］を超える場合はその線間電圧振幅が電圧印加手段３０２の出力可能な最大の線間電圧振幅Vllmaxを超えるため電圧指令どおりの電圧を出力することができない。これに対して高調波重畳後は、線間電圧振幅のピーク値が低減されてVllmaxを超えないため基本波成分１０５．６［％］を出力でき、モータ出力が向上する。
【００７８】
三相電圧指令に重畳した５次高調波と7次高調波は、一般的に６次のトルク脈動を発生する。この実施の形態３の場合では、多重巻線モータ３０１の第1及び第2の２つの巻線組３１１、３１２は基本波成分に対して３０［ｄｅｇ］の位相差を持つので、６次のトルク脈動は２つの巻線組３１１、３１２で１８０［ｄｅｇ］の位相差となり、キャンセルすることができる。これに対して、従来の矩形波や台形波の場合は、５次、7次に加えて、１１次、１３次、１７次、１９次、・・・の高調波を含んでおり、１２次、１８次、・・・のトルク脈動を発生するが、多重巻線モータの巻線組数が少ない場合はこれらのトルク脈動をキャンセルできない。この発明の実施の形態３では、１１次、１３次、１７次、１９次、・・・の高調波及びそれらに伴うトルク脈動を発生することなく、モータの出力を向上することができる。
【００７９】
図１３は、この発明の実施の形態３によるモータ駆動装置に於ける、出力向上と５次７次高調波の振幅和との関係を示す説明図であって、５次高調波電圧と７次高調波電圧の振幅和を変化させた場合に、線間電圧振幅がVllmaxを超えない条件において、基本波成分が１００［％］から増加する様子を示している。又、図１４は、同じくこの発明の実施の形態３によるモータ駆動装置に於ける、出力向上と５次７次高調波の振幅和との関係を示す説明図であって、５次高調波成分と７次高調波成分夫々を個別に重畳した量を示しており、図１３に於ける５次高調波と７次高調波を個別に分解して示したものに相当する。これ等の図から明らかなように、５高調波電圧次と７次高調波電圧を三相電指令に重畳すると、同じ線間電圧振幅Vllmaxでも基本波成分を大きくすることができる。
【００８０】
更に、図１５は、この発明の実施の形態３によるモータ駆動装置に於ける、出力向上と５次７次高調波の位相との関係を示す説明図であって、５次高調波電圧と７次高調波電圧の位相を線間電圧の基本波成分に対して１８０［ｄｅｇ］から変化させた場合に、線間電圧振幅がVllmaxを超えない条件に於いて、基本波成分が１００［％］から増加する様子を示している。ただし、５次高調波電圧と７次高調波電圧の位相は等しいものとする。位相は線間電圧の基本波成分に対して１８０［ｄｅｇ］の場合が最も大きく基本波成分を増加できる。又、位相が１８０±６０［ｄｅｇ］の範囲であれば基本波成分を大きくでき、１８０±３０［ｄｅｇ］（ほぼ１８０［ｄｅｇ］）の範囲であれば、おおよそ最大時の半分の効果を期待することができる。
【００８１】
以上のようにこの発明の実施の形態３によるモータ駆動装置によれば、実施の形態１の場合の効果に加えて、１１次、１３次、１７次、１９次、・・・の高調波、及びそれらに伴うトルク脈動を発生することなく台形状の波形を作成して基本波成分を増加させる、即ち、モータ出力を向上できるという従来にない効果を奏することができる。
【００８２】
実施の形態４．
図１６は、この発明の実施の形態４によるモータ駆動装置の構成図である。この発明の実施の形態４が前述の実施の形態３と異なる部分は、電圧印加手段４０２と制御手段４０３である。図１６に於いて、電圧印加手段４０２は、第１及び第２の巻線組３１１、３１２に対応する第１及び第２の電圧印加器４２１、４２２により構成され、制御手段４０３から出力される第１の高調波重畳後三相電圧指令v1u*、v1v*、v1w*、及び第２の高調波重畳後三相電圧指令v2u*、v2v*、v2w*に基づいて、インバータなどの電源により、多重巻線モータ３０１に電圧を供給する。ここでは、線電流振幅の最大値は、Iphmaxに制限されている。
【００８３】
次に、制御手段４０３について説明する。前述の実施の形態３による制御手段３０３と異なる部分は、第１の高調波演算器（Ｂ）４３１、及び第２の高調波演算器（Ｂ）４３２を備え、実施の形態３に於ける第１の高調波演算器（Ａ）３４２、及び第２の高調波演算器（Ａ）３４３を備えないことである。
【００８４】
第１及び第２の高周波演算器（Ｂ）４３１、４３２は、高調波重畳前のＤ軸電流指令id*1とQ軸電流指令iq*1に対して、その線電流の基本波成分に対して位相が１８０［ｄｅｇ
］度なる５次高調波電流を回転座標上で演算する。第１の高周波演算器（Ｂ）４３１は、第１の巻線組３１１に対応して設けられており、回転座標上の電流指令の振幅を次式（１３）により演算する。なおI1dqは線電流実効値の√３倍に相当する。
【数１３】
2014121189.tif 000015
【００８５】
次に、回転座標上の電流指令の位相θi1dqを、次式で演算する。
【数１４】
2014121189.tif 000016
この時、前述の式（２）、（３）に基づけば、高調波重畳前三相電流指令は次式（１５）、（１６）により表される。
【数１５】
2014121189.tif 000017
【数１６】
2014121189.tif 000018
【００８６】
この余弦波での表現を、正弦波を基準に表すと次式（１７）、（１８）、（１９）となる。
【数１７】
2014121189.tif 000019
【数１８】
2014121189.tif 000020
【数１９】
2014121189.tif 000021
【００８７】
５次高調波電流は、その位相が線電流の基本波成分に対して１８０［ｄｅｇ］となるよう重畳するので、次式（２０）により演算する。ただし、Kh5は５次高調波電圧振幅の基
本波成分に対する比である。
【数２０】
2014121189.tif 000022
【００８８】
これを、前述の式（２）、（３）に基づいて回転座標上の値へ変換すると、次式（２１）となる。
【数２１】
2014121189.tif 000023
【００８９】
この実施の形態４によるモータ駆動装置では、この式（２１）と関連する式（１３）〜式（２０）に基づいて、５次高調波電流を演算する。又、Kh5は５［％］とする。以上は
第１の高調波演算器（Ｂ）４３１の処理の内容であるが、第２の巻線組３１２に対応して設けられている第２の高調波演算器（Ｂ）４３２は、第１の高調波演算器（Ｂ）４３１と同様の処理を行う。
【００９０】
図１７は、この発明の実施の形態４によるモータ駆動装置の動作波形図であって、電流指令の基本波成分が１０５［％］の場合の、高調波重畳前と高調波重畳後の三相電流の波形を示している。ただし、基本波成分の線電流振幅が、電圧印加手段４０２の出力可能な最大の線電流振幅Iphmaxと等しい場合を、１００［％］とする。
【００９１】
図１７に示すように、破線で示す高調波重畳前の三相電流は、三相電流の基本波成分が１００［％］を超える場合は、その線電流振幅が電圧印加手段４０２の出力可能な最大の線電流振幅Iphmaxを超えるため、その電流を出力することができない。これに対して実線で示す高調波重畳後の三相電流は、線電流振幅のピーク値が低減されてIphmaxを超えないため、基本波成分１０５［％］を出力でき、モータ出力が向上する。重畳した５次高調波は、一般的に６次のトルク脈動を発生するが、実施の形態３の場合と同様に２つの巻線組でキャンセルすることができる。
【００９２】
図１８は、この発明の実施の形態４によるモータ駆動装置に於ける、出力向上と５次高調波の振幅との関係を示す説明図であって、５次高調波電流の振幅を変化させた場合に、線電流振幅がIphmaxを超えない条件に於いて、基本波成分が１００［％］から増加する様子を示している。図１８に示すように、５次高調波電流を重畳すると、同じ線電流振幅Iphmaxでも基本波成分を大きくすることができる。
【００９３】
図１９は、この発明の実施の形態４によるモータ駆動装置に於ける、出力向上と５次高調波の位相との関係を示す説明図であって、５次高調波電流の位相を線電流の基本波成分
に対して１８０［ｄｅｇ］から変化させた場合に、線電流振幅がIphmaxを超えない条件に於いて、基本波成分が１００［％］から増加する様子を示している。位相は線電流の基本波成分に対して１８０［ｄｅｇ］の場合が最も大きく基本波成分を増加できる。又、位相が１８０±６０［ｄｅｇ］の範囲であれば基本波成分を大きくでき、１８０±３０［ｄｅｇ］（ほぼ１８０［ｄｅｇ］）の範囲であれば、おおよそ、最大時の半分の効果が期待できる。
【００９４】
以上のようにこの発明の実施の形態４によるモータ駆動装置によれば、実施の形態３の場合の効果に加えて、５次高調波成分のみを用いるといったより簡易な手法で台形状の波形を作成して基本波成分を増加させる、すなわちモータ出力を向上できるといった、従来にない効果を奏することができる。
【００９５】
実施の形態５．
図２０は、この発明の実施の形態５によるモータ駆動装置の構成図である。この実施の形態５が実施の形態４の場合と異なる部分は、制御手段５０３である。即ち、図２０に於いて、第１の座標変換器（Ｃ）５３１と、第２の座標変換器（Ｃ）５３２と、第３の電流制御器（Ａ）５３３と、第４の電流制御器（Ａ）５３４と、第１の座標変換器（Ｄ）５３５と、第２の座標変換器（Ｄ）５３６と、第１の高調波演算器（Ｃ）５３７と、第２の高調波演算器（Ｃ）５３８を備え、図１６に於ける第１の高調波演算器（Ｂ）４３１と第２の高調波演算器（Ｂ）４３２を備えていないことが、実施の形態４とは異なる。
【００９６】
図２０に於いて、第１の座標変換器（Ｃ）５３１は、第１の巻線組３１１に対応して設けられ、静止二軸座標上の電流値i1α、i1βを、多重巻線モータ３０１の磁極位置θreの（６ｎ±１）倍（ｎは自然数）、ここでは７倍に同期した高調波回転座標上の第１の電流値i1dh、i1qhに変換する。第２の座標変換器（Ｃ）５３２は、第２の巻線組３１２に対応して設けられ、静止二軸座標上の電流値i2α、i2βを、多重巻線モータ３０１の磁極位置θreの（６ｎ±１）倍（ｎは自然数）、ここでは７倍に同期した高調波回転座標上の第２の電流値i2dh、i2qhに変換する。
【００９７】
ここで、θreの７倍に同期した回転座標上の値D７、Q７は、静止二軸座標上の値α、βを磁極位置θreを用いて次式（２２）により変換する。
【数２２】
2014121189.tif 000024
【００９８】
第３の電流制御器（Ａ）５３３は、第１の巻線組３１１に対応して設けられ、高調波回転座標上の第１のD軸電流指令i1dh*と第１の電流値i1dhとの差分、及び高調波回転座標上の第１のQ軸電流指令i1qh*と第１の電流値i1qhとの差分を、夫々、例えば比例積分制御して、高調波回転座標上の第１の巻線組D軸電圧指令v1dh*、及び第１の巻線組Q軸電圧指令v1qh*を演算する。第４の電流制御器（Ａ）５３４は、第２の巻線組３１２に対応して設けられ、高調波回転座標上の第２のD軸電流指令i2dh*と第２の電流値i2dhとの差分、及び高調波回転座標上の第２のQ軸電流指令i2qh*と第２の電流値i2qhとの差分を、夫々、例えば比例積分制御して、高調波回転座標上の第２の巻線組D軸電圧指令v2dh*、及び第２の巻線組Q軸電圧指令v2qh*を演算する。
【００９９】
第１の座標変換器（Ｄ）５３５は、第１の巻線組３１１に対応して設けられ、高調波回転座標上の第１のD軸電圧指令v1dh*、及び第１のQ軸電圧指令v1qh*を、静止二軸上の第１の高調波電圧指令v1αh*、v1βh*に変換する。第２の座標変換器（Ｄ）５３６は、第２の巻線組３１２に対応して設けられ、高調波回転座標上の第２のD軸電圧指令v2dh*、及び第２のQ軸電圧指令v2qh*を、静止二軸上の第２の高調波電圧指令v2αh*、v2βh*に変換する。
【０１００】
第１の巻線組３１１に対応して生成された静止二軸上の第１の高調波電圧指令v1αh*、v1βh*は、基本波の静止二軸上の第１の電圧指令v1α1*、v1β1*に加算された後、第１のニ相・三相変換器３４０と第１の三次高調波重畳器３４４により、実施の形態３の場合と同様の演算が行われ、第１の三相電圧指令v1u*、v1v*、v1w*として出力される。第２の巻線組３１２に対応して生成された静止二軸上の第２の高調波電圧指令v2αh*、v2βh*は、基本波の静止二軸上の第２の電圧指令v2α1*、v2β1*に加算された後、第２のニ相・三相変換器３４１と第２の三次高調波重畳器３４５により、実施の形態３の場合と同様の演算が行われ、第２の三相電圧指令v2u*、v2v*、v2w*として出力される。
【０１０１】
第１の高調波演算器（Ｃ）５３７、及び第２の高調波演算器（Ｃ）５３８は、高調波重畳前のD軸電流指令id*1とQ軸電流指令iq*1に対して、その線電流の基本波成分に対して位相が０［ｄｅｇ］となる７次高調波電流を、多重巻線モータ３０１の磁極位置θreの（６ｎ±１）倍（ｎは自然数）、ここでは７倍に同期した高調波回転座標上で演算する。先ず第１の巻線組３１１に対する第１の高調波演算器（Ｃ）５３７の処理について以下説明する。
【０１０２】
実施の形態４に於いて説明したように、高調波重畳前のD軸電流指令id*1とQ軸電流指令iq*1を、三相電流で表すと前述の式（１３）〜式（１９）となる。７次高調波電流は、その位相が線電流の基本波成分に対して０［ｄｅｇ］となるように重畳するので、次式（２３）により演算する。ただし、Kh7は７次高調波電圧振幅の基本波成分に対する比である
。
【数２３】
2014121189.tif 000025
【０１０３】
これを、前述の式（２）、式（２２）に基づいて高調波回転座標上の値へ変換すると、次式（２４）となる。
【数２４】
2014121189.tif 000026
【０１０４】
７次高調波成分は、高調波回転座標上では直流量となる。この実施の形態５では、前述の式（１３）〜（１９）、（２３）、及び（２４）に基づいて、高調波回転座標上で７次高調波電流を演算する。また、Kh7は２．５［％］とする。第２の高調波演算器（Ｃ）５
３８は、第２の巻線組３１２に関して、前述の第１の高調波演算器（Ｃ）と同様の処理を行う。
【０１０５】
図２１は、この発明の実施の形態５によるモータ駆動装置の動作波形図であって、電流指令の基本波成分が１０２．５［％］の場合の、高調波重畳前と高調波重畳後の三相電流の波形を示している。ただし、基本波成分の線電流振幅が、電圧印加手段４０２の出力可能な最大の線電流振幅Iphmaxと等しい場合を、１００［％］とする。
【０１０６】
図２１に示すように、高調波重畳前は、三相電流の基本波成分が１００［％］を超える場合は、その線電流振幅が電圧印加手段３０２の出力可能な最大の線電流振幅Iphmaxを超えるためその電流を出力することができない。これに対して高調波重畳後は、線電流振幅のピーク値が低減されてIphmaxを超えないため基本波成分１０２．５［％］を出力でき、モータ出力が向上することができる。重畳した７次高調波は、一般的に６次のトルク脈動を発生するが、実施の形態３と同様に２つの巻線組でキャンセルすることができる。
【０１０７】
従来技術や実施の形態４では、高調波電流はモータの磁極位置θreの（６ｎ±１）倍（ｎは自然数）の周波数で変化するため、特にモータが高回転の場合は高調波電流を指令値どおりに応答良く制御することができなかった。或いは、高速な制御演算を実現する高価なマイコンが必要であった。これに対してこの発明の実施の形態５によるモータ駆動装置によれば、高調波成分をその周波数に同期した回転座標に変換することで高調波成分は直流量となるので、高速な制御演算を必要とすることなく応答良く制御することができる。
【０１０８】
図２２は、この発明の実施の形態５によるモータ駆動装置に於ける、出力向上と７次高調波の振幅との関係を示す説明図であって、７次高調波電流の振幅を変化させた場合に、線電流振幅がIphmaxを超えない条件に於いて、基本波成分が１００［％］から増加する様子を示している。図２２から明らかなように、７次高調波電流を重畳すると、同じ線電流振幅Iphmaxでも基本波成分を大きくすることができる。
【０１０９】
図２３は、この発明の実施の形態５によるモータ駆動装置に於ける、出力向上と７次高調波の位相との関係を示す説明図であって、７次高調波電流の位相を線電流の基本波成分に対して０［ｄｅｇ］から変化させた場合に、線電流振幅がIphmaxを超えない条件に於いて、基本波成分が１００［％］から増加する様子を示している。位相は線電流の基本波成分に対して０［ｄｅｇ］の場合が最も大きく基本波成分を増加できる。又、位相が０±６０［ｄｅｇ］の範囲であれば基本波成分を大きくでき、±３０［ｄｅｇ］（ほぼ０［ｄｅｇ］）の範囲であれば、おおよそ最大時の半分の効果が期待できる。
【０１１０】
以上のようにこの発明の実施の形態５によるモータ駆動装置によれば、実施の形態３の場合の効果に加えて、７次高調波成分のみを用いるといったより簡易な手法で台形状の波形を作成して基本波成分を増加させる、即ちモータ出力を向上させることができる。更に、（６ｎ±１）倍（ｎは自然数）、ここでは７次高調波電流を応答良く制御して上記の効果が得られるといった、従来の装置にない効果を奏することができる。
【０１１１】
以上述べたこの発明によるモータ駆動装置は、以下の特徴を備えている。
（１）  巻線組間で位相差を持つ複数の巻線組毎に複数相の巻線を持つ多重巻線モータの駆動装置であって、前記複数の巻線組に対する電圧指令を前記位相差に基づいて演算する制御手段と、前記電圧指令に基づいて前記複数の巻線組に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記制御手段は、前記多重巻線モータの電圧と電流とのうちの少なくとも一方が
、基本波成分の５倍の周波数成分を持つ５次高調波成分と前記基本波成分の７倍の周波数成分を持つ７次高調波成分との振幅の和が前記基本波成分に対して所定の割合以下となる台形状の波形となるように、前記電圧指令を演算し、前記位相差は、前記台形状の波形の電圧又は電流により生じるトルクリップルを低減する位相であることを特徴とするモータ駆動装置。
この発明の構成は、実施の形態１乃至５、図１乃至２３に対応する。
このように構成したこの発明によれば、台形状の波形に伴うトルク脈動を抑制したまま、５次と７次高調波成分を有効利用して台形状の波形を作成して基本波成分を増加させる、即ちモータ出力を向上することができる。ここで、トルクリップルを低減する位相とは、具体的には、巻線組の組数の１を除いた約数で６０［ｄｅｇ］を除した値の位相差である。  
【０１１２】
（２）  前記所定の割合は、８［％］であることを特徴とする（１）に記載のモータ駆動装置。
【０１１３】
（３）  前記台形状の波形は、正弦波状の基本波成分の５倍の周波数成分を持つ５次高調波成分と、前記基本波成分の７倍の周波数成分を持つ７次高調波成分と、のうちの少なくとも一方を前記正弦波状の基本波成分に重畳するように演算されることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のモータ駆動装置。
この発明の構成は、実施の形態３乃至５、図.１１乃至２３に対応する。
このように構成したこの発明によれば、１１次、１３次、１７次、１９次、・・・の高調波及びそれらに伴うトルク脈動を発生することなく台形状の波形を作成して基本波成分を増加させる、即ちモータ出力を向上することができる。
【０１１４】
（４）  前記台形状の波形は、正弦波状の波形の振幅ピーク部を平坦にするように演算されることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のモータ駆動装置。
この発明の構成は、実施の形態１及び２、図１乃至１０に対応する。
このように構成したこの発明によれば、簡易な方法で台形状の波形を作成することができる。
【０１１５】
（５）  前記台形状の波形は、正弦波状の基本波成分の１１倍の周波数成分を持つ１１次高調波成分及び１３倍の周波数成分を持つ１３次高調波成分の振幅の和が前記基本波成分に対して約２［％］以下であることを特徴とする（１）又は（３）に記載のモータ駆動装置。
この発明の構成は、実施の形態２、図１、８乃至１０に対応する。
このように構成したこの発明によれば、１１次と１３次高調波成分を有効利用して台形状の波形を作成して基本波成分を増加させる、即ちモータ出力を向上することができる。
【０１１６】
（６）  前記台形状の波形は、正弦波状の基本波成分に対して周波数が５倍で位相がほぼ１８０［ｄｅｇ］となる５次高調波成分と、周波数が７倍で位相がほぼ１８０［ｄｅｇ］となる７次高調波成分とを重畳して演算することを特徴とする前記（２）に記載のモータ駆動装置。
この発明の構成は、実施の形態３、図１１乃至１５に対応する。
このように構成したこの発明によれば、１１次、１３次、１７次、１９次、・・・の高調波及びそれらに伴うトルク脈動を発生することなく台形状の波形を作成して基本波成分を増加させる、即ちモータ出力を向上することができる。
【０１１７】
（７）  前記台形状の波形は、正弦波状の基本波成分に対して周波数が５倍で位相がほぼ１８０［ｄｅｇ］となる５次高調波成分を重畳して演算することを特徴とする前記（２）に記載のモータ駆動装置。
この発明の構成は、実施の形態４、図１６乃至１９に対応する。
このように構成したこの発明によれば、５次高調波成分のみを用いるといった簡易な手法で台形状の波形を作成して基本波成分を増加させる、即ちモータ出力を向上することができる。
【０１１８】
（８）  前記台形状の波形は、正弦波状の基本波成分に対して周波数が７倍で位相がほぼ０［ｄｅｇ］となる７次高調波成分を重畳して演算することを特徴とする前記（２）に記載のモータ駆動装置。
この発明の構成は、実施の形態５、図２０乃至２３に対応する。
このように構成したこの発明によれば、７次高調波成分のみを用いるといった簡易な手法で台形状の波形を作成して基本波成分を増加させる、即ちモータ出力を向上することができる。
【０１１９】
（９）  前記位相差は、巻線組の組数の１を除いた約数で６０［ｄｅｇ］を除した値であることを特徴とする前記（１）乃至（８）のうちの何れかに記載のモータ駆動装置。
この発明の構成は、実施の形態１乃至５、図１乃至２３に対応する。
このように構成したこの発明によれば、巻線組数を有効利用して、台形波に伴うトルク脈動を抑制できる。
【０１２０】
（１０）  前記多重巻線モータのモータ電流を検出する電流検出手段を備え、
前記制御手段は、前記モータ電流に基づいて、モータの電圧又は電流の基本波成分に対して（６ｎ±１）倍（ｎは自然数）の周波数で回転する回転座標上に於いて電流制御演算を行なって前記電圧指令を演算することを特徴とする前記（１）乃至（９）のうちの何れかに記載のモータ駆動装置。
この発明の構成は、実施の形態５、図２０乃至２３に対応する。
このように構成したこの発明によれば、台形状の波形を作成するための（６ｎ±１）次高調波電流（ｎは自然数）を、応答良く制御して、台形状の波形を作成して基本波成分を増加させる、即ちモータ出力を向上することができる。
【０１２１】
尚、以上の説明では、多重巻線モータを、誘導モータと永久磁石を用いた同期モータとした場合について説明したが、巻線組間で位相差を持つ複数の巻線組ごとに複数相の巻線を持つ多重巻線モータであれば、界磁巻線を用いた同期モータやシンクロナスリラクタンスモータなど、他の種類のモータにも同様にこの発明を適用することができる。
【０１２２】
又、前述の説明では、多重巻線モータの巻線組数と位相差について、４組で１５［ｄｅｇ］、２組で３０［ｄｅｇ］の場合について説明したが、その関係は、位相差が巻線組の組数の１を除いた約数で６０［ｄｅｇ］を除した値であればよい。例えば４組の場合に２組ごとに３０［ｄｅｇ］の位相差、つまり４つの巻線組の位相を０［ｄｅｇ］、０［ｄｅｇ］、３０［ｄｅｇ］、３０［ｄｅｇ］としてもよい。
【０１２３】
更に、前述の説明では、電流検出手段は、電流センサ若しくは検出器を多重巻線モータの各巻線組の全ての相に設けた場合について説明したが、電圧印加手段の１つであるインバータのスイッチング素子に内蔵したり、スイッチング素子と直列に設けてもよい。更に、複数相のうち１相の電流センサを省略して、省略した相の電流を全ての相の電流和がゼロになることを利用して演算してもよい。又、インバータの直流母線とスイッチング素子との間に設けて、その検出電流とスイッチング素子のオンオフ状態とからモータ電流を演算するようにしてもよい。
【０１２４】
又、前述の説明では、モータの磁極・磁束位置を検出するとして説明したが、例えば特許文献４や特許文献５に示されているように、磁極・磁束位置を推定するような構成にしてもよい。
【０１２５】
実施の形態６．
次に、前記（１）乃至（１０）のうちの何れか一つに記載の、この発明によるモータ駆動装置により駆動され得る多重巻線モータについて説明する。図２４は、この発明の実施の形態６による多重巻線モータの一例を示す断面図である。この実施の形態６に於ける多重巻線モータは、ブラシレスモータとして構成されている。図２４に於いて、ブラシレスモータの電機子は、電機子巻線５０１を有する電機子鉄心５０２からなり、界磁極は、複数個の永久磁石５０３と、これ等の永久磁石５０３を外周面に備えた界磁極鉄心５０４からなる。界磁極鉄心５０４の周面に固定されている複数個の永久磁石５０３は、界磁極鉄心５０４の径方向に着磁され、且つ隣接する永久磁石の極性は互いに逆極性となるように界磁極鉄心５０４の周面に等間隔に配置されている。
【０１２６】
又、ブラシレスモータの電機子巻線５０１は、電気的に接続されていない２つの３相巻線群である第１の巻線組（u１、v１、w１）と第２の巻線組（u２、v２、w２）とを有している。これ等の巻線組間は電気的に接続されていない。更に、この実施の形態６による多重巻線モータとしてのブラシレスモータに於いて、第１の巻線組に対して第２の巻線組は、界磁極のＮ極とＳ極のペアの界磁極周方向に占める角度を電気角３６０［ｄｅｇ］としたとき、３０［ｄｅｇ］の位相差を有している。又、界磁極のＮ極とＳ極のペアの界磁極鉄心５０４の周方向に占める角度を電気角３６０［ｄｅｇ］としたとき、電機子巻線５０１のコイルピッチを１８０［ｄｅｇ］とした全節巻となっている。
【０１２７】
図２５は、この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於ける、電機子巻線の配置を示す説明図で、前述の６つの相u１、u２、v１、v２、w１、w２を有するブラシレスモータの電機子巻線５０１を巻回する例を示している。図２５に於いて、U１、U２、V１、V２、W１、W２は、各相のコイルを示し、(＋)、(−)は巻回方向を示している。又、これらの電機子巻線５０１は、第１の巻線組（u１、v１、w１）と第２の巻線組（u２、v２、w２）が夫々３相Δ結線、若しくは３相Ｙ結線されている。
【０１２８】
ただし前述したように第１の巻線組（u１、v１、w１）、と第２の巻線組（u２、v２、w２）は、電気的に接続されていない。図２６は、この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於ける、電機子巻線の接続を示す説明図であり、（ａ）は、前述の３相巻線（u１、v１、w１）からなる第１の巻線組５０１１と３相巻線（u２、v２、w２）からなる第２の巻線組５０１２が夫々３相Δ結線された２重Δ結線を示し、（ｂ）は、第１の巻線組５０１１と第２の巻線組５０１２が夫々Ｙ結線された２重Ｙ結線を示している。
【０１２９】
図２７は、この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於ける、界磁極の１極分の構成を示す断面図である。図２７に示すように、多重巻線モータとしてのブラシレスモータは、界磁極鉄心５０４の表面に磁石貼付面５０４１を有し、この磁石貼付面５０４１には永久磁石５０３が接着剤などを用いて貼り付けられている。永久磁石５０３は、中心部の厚みがｈ１、端部の厚みがｈ２、となるように設定されている。
【０１３０】
次に、この発明の実施の形態６による多重巻線モータの、電機子巻線に誘起される誘起電圧について説明する。図２４に示す多重巻線モータとしてのブラシレスモータに於いて、前述のように構成された界磁極を備えた回転子が回転することにより、図２５に示す電機子巻線を備えた固定子のモータ端子の線間u１―v１、v１―w１、w１―u１、u２―v２、v２―w２、w２―u２に発生する誘起電圧Ｅは、このブラスレスモータが磁極毎に対称構造を有する場合、次式（２５）で表される。
【数２５】
2014121189.tif 000027
【０１３１】
式（２５）に於いて、誘起電圧Ｅは、基本波成分と、ｋを「１」以上の整数として基本波成分の［２ｋ+１］次倍の周波数成分を持つ［２ｋ+１］次高調波成分と、の和で表される。又、Ｅ１ｐ、Ｅ(2k+1)ｐは各次数波形のピークを示し、θ(2k+1)eは夫々基本波成分と［２ｋ+１］次高調波成分との位相差を示している。
【０１３２】
ここで、誘起電圧ピーク値をＥｐとすると、誘起電圧ピーク値Ｅｐは、電圧印加器（図示せず）の各相間に外部から加わる電圧の時間軸上での最大値である。電圧印加器の相間の耐圧の最大値は、電圧印加器に使用されるスイッチング素子や回路素子などによって上限が決まっており、耐圧を超えると電圧印加器の故障を招く可能性があるため、誘起電圧ピーク値Ｅｐは、電圧印加器の相間の耐圧の最大値（上限電圧）を考慮すると、小さいことが望ましい。
【０１３３】
一方、ブラシレスモータのトルクＴは、次式（２６）のように表される。
【数２６】
2014121189.tif 000028
ただし、ωはブラシレスモータの角速度である。
式（２６）に示すように、ブラシレスモータのトルクＴは、誘起電圧Ｅの基本波成分Ｅ1pに比例するため、誘起電圧ピーク値Ｅｐを抑えながらもトルクＴの値を向上するには、誘起電圧ピーク値Ｅpに対する基本波ピーク値Ｅ1pの比率、［Ｅ1p／Ｅp］を向上させることが必要となる。
【０１３４】
図２８は、この発明の実施の形態６による多重巻線モータの誘起電圧波形の１例を示す説明図である。誘起電圧Ｅは、図２８に示すように、基本波成分と５次高調波成分と他の高調波成分の和で表されるような台形波となる。このような誘起電圧Ｅは、次式（２７）のように表される。
【数２７】
2014121189.tif 000029
ここで、Ｅ１ｐ、Ｅ5ｐは各次数波形のピーク値、Ｅotherは他の奇数次高調波成分の和、θ5eは５次高調波成分と基本波との位相差である。
【０１３５】
次に、［Ｅ５p／Ｅ１ｐ］、即ち誘起電圧基本波に対する５次高調波割合である印加率、を変化させた場合の［Ｅ１ｐ／Ｅｐ］の変化について考える。５次高調波成分と基本波との位相差θ5eを１８０［ｄｅｇ］として［Ｅ５p／Ｅ１ｐ］を０〜１５［％］に設定した電圧が誘起されるとき、誘起電圧ピーク値Ｅｐに対する誘起電圧基本波ピーク値Ｅ１ｐの割合について説明する。図２９は、この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於ける、誘起電圧ピーク値に対する誘起電圧基本波の割合を示す説明図であって、５次高調波成分と基本波との位相差θ5eを１８０［ｄｅｇ］として［Ｅ５p／Ｅ１ｐ］を０〜１５［％］に設定した電圧が誘起されるとき、誘起電圧ピーク値Ｅｐに対する誘起電圧基本波ピーク値Ｅ１ｐの割合の変化について示している。図２９に示すように、Ｅ５p／Ｅ１ｐを２〜１２［％］としたとき［Ｅ1p／Ｅp］が「１．０２」以上となり、約６［％］としたとき［Ｅ1p／Ｅp］が最大となることがわかる。
【０１３６】
次に、５次高調波成分と基本波との位相差θ5eを１４０［ｄｅｇ］〜２２０［ｄｅｇ］に設定したとき、Ｅ5p/Ｅ1pを０〜１５［％］の間で変化させたときの［Ｅ1p／Ｅp］の最大値について説明する。図３０は、この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於ける、誘起電圧ピーク値に対する誘起電圧基本波ピーク値の割合を示す説明図であって、［Ｅ5p/Ｅ1p］を０〜１５［％］の間で変化させたときの［Ｅ1p／Ｅp］の最大値の変化について示している。図３０に示すように、θ5eを１５０［ｄｅｇ］〜２１０［ｄｅｇ］としたとき［Ｅ1p／Ｅp］が「１．０２」以上となり、５次高調波成分と基本波との位相差θ5eを１８０［ｄｅｇ］としたとき、［Ｅ1p／Ｅp］が最大となることがわかる。ただし、以上の検討では他の高調波成分の和ＥotherがＥ１ｐ、Ｅ５pにくらべて十分小さいと仮定している。
【０１３７】
次に、この発明の実施の形態６に於いて、前述の図２７に示す永久磁石５０３の中心部の厚みｈ１と端部の厚みｈ２との比率［ｈ２／ｈ１］に対する誘起電圧の５次高調波成分のピークＥ5pと位相差θ5eの関係について説明する。即ち、図３１は、この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於ける、永久磁石の中心部の厚みと端部の厚みとの比率に対する誘起電圧の５次高調波成分のピーク値と位相差の関係を示す説明図である。図３１に於いて、左側の縦軸は誘起電圧の基本波に対する５次高調波の印加率［％］、右側の縦軸は５次高調波成分と基本波との位相差［ｄｅｇ］、横軸は永久磁石の厚み比率［ｈ２／ｈ１］、を夫々示している。図３１に於いて、実線は、永久磁石の厚み比率［ｈ２／ｈ１］に対する誘起電圧の基本波に対する５次高調波の印加率［％］を示し、破線は、永久磁石の比率［ｈ２／ｈ１］の変化に対する５次高調波成分と基本波との位相差［ｄｅｇ］を示している。
【０１３８】
図３１に示すように、永久磁石の厚み比率［ｈ２／ｈ１］をほぼ「０．７」としたとき、誘起電圧の基本波に対する５次高調波の印加率［Ｅ５p／Ｅ１ｐ］が約６［％］、５次高調波成分と基本波との位相差θ5eが約１８０［ｄｅｇ］となり、図６から考えると永久磁石の厚み比率［ｈ２／ｈ１］をほぼ「０．７」としたとき、誘起電圧ピーク値Ｅpに対する基本波ピーク値Ｅ1pの比率［Ｅ１ｐ／Ｅｐ］が最大となることがわかる。このことから、誘起電圧ピーク値Ｅpに対する基本波ピーク値Ｅ1pの比率Ｅ１ｐ／Ｅｐを向上させるためには、ブラシレスモータについて、図２７に示す永久磁石５０３の厚み比率［ｈ２／ｈ１］をほぼ「０．７」に設定するのが望ましいといえる。
【０１３９】
又、前述の例は誘起電圧Ｅが前述の式（２７）に示すように基本波成分と５次高調波成分と他の次数成分の和で表される値が印加される場合について述べたが、次に、下記の式（２８）に示すように、基本波と５次高調波成分と７次高調波成分と他の高調波成分の和で表される場合について考える。
【数２８】
2014121189.tif 000030
ここで、Ｅ1p、Ｅ5p、Ｅ7pは、基本波と５次高調波成分と７次高調波成分の各次高調波成分の波形のピーク値、θ5eは５次高調波成分と基本波との位相差、θ7eは７次高調波成分と基本波との位相差である。
【０１４０】
次に、（Ｅ５ｐ＋Ｅ７ｐ）／Ｅ１ｐ、即ち、誘起電圧基本波Ｅ１ｐに対する５次高調波印加率と７次高調波印加率の和を変えた場合の、誘起電圧ピーク値Ｅpに対する基本波ピーク値の比率Ｅ1p／Ｅpの変化について考える。図３２は、この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於ける、誘起電圧ピークに対する誘起電圧の基本波ピークの割合を示す説明図であって、５次高調波成分と基本波との位相差θ5e、及び７次高調波成分と基本波との位相差θ７eを１８０［ｄｅｇ］として、［（Ｅ５ｐ＋Ｅ７ｐ）／Ｅ１ｐ］を「０」〜「４０」［％］の範囲で変化させた場合の、誘起電圧ピーク値Ｅｐに対する基本波ピークＥ１ｐの割合Ｅ１ｐ／Ｅｐを示している。図３２から、（Ｅ５ｐ＋Ｅ７ｐ）／Ｅ１ｐを２［％］〜３６［％］とした場合に、Ｅ１ｐ／Ｅｐが「１．０２」以上となり、約１８［％］としたときＥ1p／Ｅpが最大となることがわかる。
【０１４１】
図３３は、この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於ける、誘起電圧ピーク値に対する誘起電圧の基本波ピーク値の割合を示す説明図であって、５次高調波成分と基本波との位相差θ5eを１２０［ｄｅｇ］〜２４０［ｄｅｇ］に設定したときの、基本波ピークＥ１ｐに対する誘起電圧の５次高調波成分ピーク値Ｅ5ｐの割合Ｅ5p／Ｅ1pを「０」〜「４０」［％］の間で変化させたときの、誘起電圧ピーク値Ｅpに対する誘起電圧の基本波ピーク値Ｅ1pの割合［Ｅ1p／Ｅp］を示している。
【０１４２】
図３３から、５次高調波成分と基本波との位相差θ5eを１２０［ｄｅｇ］〜２４０［ｄｅｇ］としたとき、誘起電圧ピーク値Ｅpに対する誘起電圧の基本波ピーク値Ｅ1pの割合Ｅ1p／Ｅpが「１．０２」以上となり、５次高調波成分と基本波との位相差θ5eを１８０［ｄｅｇ］としたとき、誘起電圧ピーク値Ｅpに対する誘起電圧の基本波ピーク値Ｅ1pの割合Ｅ1p／Ｅpが最大となることがわかる。この検討では、他の奇数次高調波成分の和ＥotherがＥ1p、Ｅ5p、Ｅ7pにくらべて十分小さいと仮定している。このような値になるように前述のｈ１、ｈ２を設定した場合についても上記と同様の効果を得ることが可能となる。
【０１４３】
又、前述の説明では述べていないが、前述と同様の効果はブラシレスモータに他の奇数次高調波成分を印加した場合でも得ることができる。印加される高調波の次数の例としては、３次、９次、１１次、或いは１３次の高調波等がある。ただし、誘起電圧にｋを「１」以上の整数として［３（２ｋ−１）］次高調波成分を含む場合、３相Δ結線としたときに循環電流が発生するといった問題があるため、Ｙ結線とすることが望ましい。
【０１４４】
図３４は、この発明の実施の形態６による多重巻線モータの第１の変形例に於ける、界磁極の構成を示す断面図である。図３４に示されるように、界磁極鉄心５０４が、第１の界磁極となる永久磁石５０３と、この永久磁石５０３からなる第１の界磁極とは極性が逆の第２の界磁極となる突起部５０５とを有し、第１の界磁極である永久磁石５０３と第２の界磁極である突起部５０５を、夫々界磁極鉄心５０４の周方向に等間隔に配置している
。このように構成されたブラシレスモータは、界磁極鉄心５０４が回転することによってモータの端子間に下記の式（２９）で表される誘起電圧Ｅを発生する。
【数２９】
2014121189.tif 000031
【０１４５】
界磁極のＮ極とＳ極のペアの界磁極周方向に占める角度を電気角３６０［ｄｅｇ］としたとき、電機子巻線のコイルピッチを１８０［ｄｅｇ］として、全節巻であるので、前式（２９）に於ける下記の式（３０）に示す偶数次項、
【数３０】
2014121189.tif 000032
をほぼ「０」とすることができる。従って、前述の場合と同様の理論が成り立つ。又、偶数次誘起電圧に起因するトルク脈動、コギングを低減することが可能となる。
【０１４６】
以上述べたこの実施の形態６（前述の第１の変形例を含む。以下同様）では、界磁極のＮ極とＳ極のペアの界磁極周方向に占める角度を電気角３６０°としたとき、電機子巻線のコイルピッチを１８０［ｄｅｇ］とした全節巻としたので、高調波の巻線係数が向上し、［ｈ２／ｈ１］を変化させた場合の誘起電圧５次高調波、及び７次高調波の印加率の変化量を向上させることを可能としている。しかしながら、固定子鉄心のティース（歯）に巻線を集中的に巻回する集中巻や、コイルピッチを１８０［ｄｅｇ］以外の値に設定した場合も上記と同様の効果が得られる。
【０１４７】
次に、この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於いて、単位トルクを発生させるために必要な磁石量について説明する。図３５は、この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於ける、永久磁石の中心部の厚みと端部の厚みとの比率に対する単位トルクを発生させるために必要な磁石量を示す説明図であって、横軸は永久磁石５０３の中心部の厚みｈ１と端部の厚みｈ２との比率［ｈ２／ｈ１］を示し、縦軸は［磁石量／トルク］、つまり単位トルクを発生させるために必要な磁石量を夫々示している。ただし、図３５では、単位トルクを発生させるために必要な磁石量［磁石量／トルク］は、［ｈ２／ｈ１］が「１．０」のときの値で正規化している。
【０１４８】
図３５から、［ｈ２／ｈ１］をおよそ「１．０」とした場合に単位トルク当たりの磁石量が最小となることがわかる。その理由としては、磁石の厚みｈ１がｈ２と等しくなると、電機子鉄心と界磁極鉄心の距離が相対的に近くなり、永久磁石５０３が配置されている部分の磁気抵抗が低下するため、誘起電圧が増加してモータトルクが向上するためである。従って、単位トルクを発生させるために必要な磁石量を低減するためには、［ｈ２／ｈ１］をほぼ「１．０」と設定するのが望ましいといえる。
【０１４９】
次に、この発明の実施の形態６による多重巻線モータに発生するコギングトルクについて説明する。図３６は、この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於ける、永久磁石の中心部の厚みと端部の厚みとの比率に対するコギングトルクの振幅を示す説明図であって、横軸は永久磁石５０３の中心部の厚みｈ１と端部の厚みｈ２との比率［ｈ２／ｈ１］を示し、縦軸はコギングトルクを示している。ただし、図３６のコギングトルクは、［ｈ２／ｈ１］が「１．０」のときの値で正規化して示している。
【０１５０】
図３６から、［ｈ２／ｈ１］をほぼ「０．６５」とすれば、コギングトルクが最小となることがわかる。従って、ブラシレスモータに発生するコギングトルクを低減するには、［ｈ２／ｈ１］をほぼ「０．６５」に設定するのが望ましいといえる。
【０１５１】
次に、この発明の実施の形態６による多重巻線モータに発生するトルク脈動成分について説明する。図３７は、この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於ける、トルク脈動成分の振幅を示す説明図であって、横軸は永久磁石５０３の中心部の厚みｈ１と端部の厚みｈ２との比率［ｈ２／ｈ１］を示し、縦軸はトルク脈動成分の振幅を示している。ただし、図３７のトルク脈動成分は、［ｈ２／ｈ１］が「１．０」のときの値で正規化して示している。
【０１５２】
この発明の実施の形態６による多重巻線モータは、第１及び第２の巻線組５０１１、５０１２が基本波成分に対して互いに３０［ｄｅｇ］の位相差を持ち、更に第２の巻線組５０１２に関しては、第１の巻線組５０１１に対して、基本波成分に対して電気角で３０［ｄｅｇ］の位相差を有する電圧指令のもと電流もしくは電圧が印加される。従って、ｍを「１」以上の整数として［６（２ｍ―１）±１］次の誘起電圧の高調波成分に起因する［６（２ｍ−１）］次のトルク脈動は、各巻線組で１８０［ｄｅｇ］の位相差となり、トルク脈動をキャンセルすることができる。
【０１５３】
図３８は、この発明の実施の形態６による多重巻線モータに於いて、トルク脈動がキャンセルされることを示す説明図であって、横軸は位相［ｄｅｇ］、縦軸はトルク脈動を示している。図３８に於いて、実線は第１の巻線組５０１１印加される電流、電圧によって発生するトルク脈動、破線は第２の巻線組５０１２に印加される電流、電圧によって発生するトルク脈動を示している。図３８に示すように、第１の巻線組のトルク脈動と第２の巻線組のトルク脈動の位相は反転しており、相互の位相差はほぼ１８０［ｄｅｇ］となっている。
【０１５４】
このことから、この発明の実施の形態６による多重巻線モータでは、ｍを「１」以上の整数として［６(2ｍ−1)］次のトルク脈動がキャンセルされるため、前述の図３７は、ｍを「１」以上の整数として［６(2ｍ−1)］次のトルク脈動を除いたトルク脈動を示したグラフである。図３７から分かるように、［ｈ２／ｈ１］をほぼ「０．８」とすればトルク脈動成分が最小となることがわかる。
【０１５５】
従って、この発明の実施の形態６による多重巻線モータとしてのブラシレスモータに発生するｍを「１」以上の整数として［６(2ｍ−1)］次を除くトルク脈動成分を低減するには、［ｈ２／ｈ１］をほぼ「０．８」に設定するのが望ましいといえる。又、前述の説明は界磁極の永久磁石の［ｈ２／ｈ１］を変化させた場合について説明したが、誘起電圧の高調波成分としてmを「１」以上の整数として［６（２m―１）±１］次の誘起電圧の高調波成分のみを含むような形状とした場合は、トルク脈動をほぼ「０」にすることが可能となる。
【０１５６】
次に、この発明の実施の形態６による多重巻線モータの第２の変形例について説明する。図３９は、この発明の実施の形態６による多重巻線モータの第２の変形例を示す説明図である。図３９に示すこの発明の実施の形態６による多重巻線モータの第２の変形例は、インセット型ＳＰＭ（Inset Surface Permanent Magnet;永久磁石埋め込み型／逆突極）の多重巻線モータであって、界磁極鉄心５０４の表面に形成された凹部５０４２に磁石貼り付け面５０４１を有し、この磁石貼り付け面５０４１に永久磁石５０３を接着剤等を用いて貼り付けた回転子を備えている。界磁極鉄心５０４は、永久磁石５０３間に永久磁石の貼り付け面５０４１よりも界磁極鉄心５０４の中心から電機子鉄心に向かう方向に突出している突起部５０５を備える構成となり、永久磁石５０３の中心の厚みがｈ１、永久磁石５０３の端部の厚みがｈ２となるように設定されている。この実施の形態６の第２の変形例に於いても前述と同様の理論が成立する。
【０１５７】
ただし、界磁極がインダクタンスの突極性を有するためリラクタンストルクが発生する点が前述の実施の形態６及び前述の第１の変形例の場合とは異なる。図４０は、この発明の実施の形態６による多重巻線モータの第２の変形例に於ける、リラクタンストルクの大きさを示す説明図であって、［ｈ２／ｈ１］］を変化させたときのリラクタンストルクを示す。ただし、図４０のリラクタンストルクは、［ｈ２／ｈ１］が「１．０」のときの値で正規化したものである。図４０から、［ｈ２／ｈ１］を「１．０」とした場合にリラクタンストルクが最大となることがわかる。
【０１５８】
従って、図３９に示すこの発明の実施の形態６による多重巻線モータの第２の変形例としてのモータについて、リラクタンストルクを向上させるためには、［ｈ２／ｈ１］を「１．０」に設定するのが望ましいといえる。モータのトルクは永久磁石５０３によって発生するマグネットトルクと永久磁石５０３によらず発生するリラクタンストルクの和で表されるため、リラクタンストルクが向上すると単位トルクを発生させるために必要な磁石量を低減することが可能となる。
【０１５９】
以上述べたように、この発明の実施の形態６（第１及び第２の変形例を含む）による多重巻線モータとしてのブラシレスモータは、永久磁石５０３の中心部の厚みｈ１と端部の厚みｈ２との比率［ｈ２／ｈ１］を適切に設定することにより、誘起電圧ピーク値Ｅpに対する誘起電圧の基本波ピーク値Ｅ1pの割合［Ｅ1p／Ｅp］を向上させて同じ誘起電圧ピークを抑えながらもモータトルクを向上したり、単位トルクを発生させるために必要な磁石量を低減したり、コギングトルクを低減したり、トルク脈動を低減したりすることができる。
【０１６０】
又、この発明の実施の形態６に於ける第２の変形例の場合、図３９に示すように、界磁極鉄心５０４の表面に設けた凹部５０４２に磁石貼り付け面５０４１を有し、この磁石貼り付け面５０４１に永久磁石５０３が接着剤などを用いて貼り付けられており、界磁極鉄心５０４は、隣接する永久磁石５０３間に永久磁石５０３の貼り付け面５０４１よりも界磁極鉄心の中心から電機子鉄心に向かう方向に突出している突起部５０５を有しているモータについては、リラクタンストルクを向上でき、単位トルクを発生させるために必要な磁石量を低減することが可能となる。
【０１６１】
ただし、前述のように、夫々の効果が顕著に現れる［ｈ２／ｈ１］の値は、夫々の効果毎に異なる。そこで、ブラシレスモータの性能を向上するには、望ましくは、［ｈ２／ｈ１］の値を前述の複数の効果を得るように選定して設定すれば、より効果的であることは言うまでもない。その一例として、［ｈ２／ｈ１］を「０．６５」〜「１．０」、或いは「０．６５」〜「０．８」、或いは「０．６５」〜「０．７」、或いは「０．７」〜「０．１」、或いは「０．７」〜「０．８」、或いは「０．８」〜「１．０」等に設定すれば、前述の効果のうちの複数の効果を両立することができる。
【０１６２】
更に、この発明の実施の形態６（第１及び第２の変形例を含む）による多重巻線モータは、多重巻線モータの巻線組数と位相差について、２組で３０［ｄｅｇ］の場合について説明したが、その関係は、位相差が巻線組の組数の「１」を除いた約数で６０［ｄｅｇ］を除した値であればよい。例えば４組の場合に１５［ｄｅｇ］毎、若しくは２組毎に３０［ｄｅｇ］の位相差、つまり４つの巻線組の位相を０［ｄｅｇ］、０［ｄｅｇ］、３０［ｄｅｇ］、３０［ｄｅｇ］としてもよい。
【０１６３】
実施の形態７．
次に、この発明の実施の形態７による多重巻線モータについて説明する。図４１は、この発明の実施の形態７による多重巻線モータの一例を示す断面図、図４２は、この発明の実施の形態７による多重巻線モータに於ける、界磁極の１極分の構成を示す断面図である。この実施の形態７による多重巻線モータは、ブラシレスモータとして構成されている。図４１、及び図４２に於いて、界磁極鉄心５０４の中心Ｏから界磁極鉄心５０４の最遠点の距離をＲｃ、界磁極鉄心５０４の外周部５０４２の中心をＯ1、この中心Ｏ1からの半径をＲｍしたとき、界磁極鉄心５０４の外周部５０４２は、大半の領域でほぼ半径Ｒｍの円弧状に沿っている。
【０１６４】
８個の永久磁石５０３は、界磁極鉄心５０４の中心Ｏの周りに、４５［ｄｅｇ］の間隔で交互に逆極性となるように界磁極鉄心５０４に埋設されている。その他の構成は、実施の形態６と同様である。
【０１６５】
図４１及び図４２に示すブラシレスモータに於いて、界磁極鉄心５０４と永久磁石５０３を備えた界磁極が回転することによりモータの端子間に発生する誘起電圧Ｅは、モータが磁極毎に対称構造を有する場合、前述の式（２５）で表される。図４３は、この発明の実施の形態７に於ける、界磁極の形状に対する誘起電圧５次高調波成分のピークの関係を示す説明図であって、前述の距離Ｒｃに対する半径Ｒｍの比率［Ｒｍ／Ｒｃ］に対する、誘起電圧５次高調波成分のピークＥ5pと、５次高調波成分と基本波との位相差位相差θ5eの関係について示している。
【０１６６】
ここで、前述の実施の形態６の場合と同様に誘起電圧ピーク値Ｅpに対する誘起電圧の基本波ピーク値Ｅ1pの割合［Ｅ1p／Ｅp］が向上するような、距離Ｒｃに対する半径Ｒｍの比率［Ｒｍ／Ｒｃ］について考えると、図４３から、［Ｒｍ／Ｒｃ］をほぼ「０．７」としたとき、［Ｅ５p／Ｅ１ｐ］が６［％］、θ5eが約１８０［ｄｅｇ］となり、［Ｅ1p／Ｅp］がほぼ最大となる。このことから、図４２に示すブラシレスモータの場合、［Ｒｍ／Ｒｃ］をほぼ「０．７」と設定すると、［Ｅ1p／Ｅp］を向上させることができることがわかる。
【０１６７】
又、以上の説明では誘起電圧Ｅが前述の式（２５）のように基本波成分と５次高調波成分と他の次数成分の和で表される値が印加される場合について述べたが、前述の式（２８）のように基本波成分と５次高調波成分と７次成分と他の次数成分の和で表される場合についても、適切に［Ｒｍ／Ｒｃ］を設定すれば同様の議論が成立する。
【０１６８】
又、上記と同様の効果は、ブラシレスモータに他の奇数次高調波成分を印加した場合も得ることができる。その場合、印加される次数の例としては、３次、９次、１１次、或いは１３次の高調波等がある。ただし、誘起電圧にｋを「１」以上の整数として［３（２ｋ−１）］次高調波成分を含む場合、３相Δ結線としたときに循環電流が発生するといった問題があるため、Ｙ結線とすることが望ましい。
【０１６９】
次に、この発明の実施の形態７による多重巻線モータの変形例について説明する。図４４は、この発明の実施の形態７による多重巻線モータの変形例を示す説明図である。図４４に於いて、界磁極鉄心５０４は、外周面に所定の間隔で等間隔に配置された複数の突起部５０６１、５０６２を備えている（図４４ではその一部のみを示している）。複数の永久磁石５０３は、突起部５０６１の内部に埋設され、夫々の永久磁石５０３は、突極５０６１の外周面側が同一の所定の極性（Ｎ極又はＳ極）となるように埋設されている。つまり、界磁極鉄心５０４は、一つおきの突極に永久磁石５０３を埋設していることになる。
【０１７０】
永久磁石５０３を埋設している突極５０６１は第１の界磁極を構成し、永久磁石５０３を埋設していない突極５０６２は第２の界磁極を構成し、この第１の界磁極と第２の界磁極とは互いに逆極性となる。図４４に示されるブラシレスモータは、第１の界磁極をＮ極とすれば第２の界磁極はＳ極となるように構成されており、界磁極鉄心５０４が回転することによって、前述の図２５に示すモータの端子間に発生する誘起電圧Ｅは前述の式（２９）で表わされ、ペアである第１の界磁極と第２の界磁極が界磁極鉄心５０４の周方向に占める角度を電気角３６０［ｄｅｇ］としたとき、巻線のコイルピッチを１８０［ｄｅｇ］として全節巻とすることで、前述の式（３０）に於ける偶数次項を「０」とすることができる。従って、前述の実施の形態６の場合と同様の理論が成り立つ。
【０１７１】
前述の実施の形態７及びその変形例では、第１及び第２の界磁極のＮ極とＳ極のペアの界磁極周方向に占める角度を電気角３６０［ｄｅｇ］としたとき、巻線のコイルピッチを１８０［ｄｅｇ］とした全節巻としたので、高調波の巻線係数が向上し、図４２に示す距離Ｒｃに対する半径Ｒｍの比率［Ｒｍ／Ｒｃ］を変化させた場合の誘起電圧の５次、７次高調波の印加率の変化量を向上させることを可能としている。しかしながら、ティースに巻線を集中的に巻回する集中巻や、コイルピッチを１８０［ｄｅｇ］以外の値に設定した場合も上記と同様の効果が得られる。
【０１７２】
次に、この発明の実施の形態７（その変形例を含む。以下同様）による多重巻線モータが単位トルクを発生させるために必要な磁石量について説明する。図４５は、この発明の実施の形態７による多重巻線モータの変形例に於ける、単位トルクを発生させるために必要な磁石量を示す説明図であって、距離Ｒｃに対する半径Ｒｍの比率［Ｒｍ／Ｒｃ］を変化させたときに、単位トルクを発生させるために必要な磁石量を示している。横軸は界磁極鉄心５０４の外形に関連する［Ｒｍ／Ｒｃ］を示し、縦軸は［トルク／磁石量］を示している。ただし、図４５の単位トルクを発生させるために必要な磁石量は、［Ｒｍ／Ｒｃ］が「１．０」のときの値で正規化している。
【０１７３】
図４５に示すように、距離Ｒｃに対する半径Ｒｍの比率［Ｒｍ／Ｒｃ］を「１．０」とした場合に単位トルクあたりの磁石量が最小となることがわかる。その理由としては、半径Ｒｍ、つまり界磁極鉄心５０４の外周部の中心Ｏ1から界磁極の外周面までの距離Ｒｍが、界磁極鉄心５０４の中心Ｏからみた界磁極鉄心５０４の最遠点Ｒｃ（図４２参照）と等しくなると、電機子鉄心と界磁極鉄心の距離が相対的に近くなり、エアギャップの磁気抵抗が低下し、誘起電圧が増加してモータトルクが向上するためである。従って、単位トルクを発生させるために必要な磁石量を低減するためには、［Ｒｍ／Ｒｃ］をほぼ「１．０」に設定するのが望ましいといえる。
【０１７４】
次に、距離Ｒｃに対する半径Ｒｍの比率［Ｒｍ／Ｒｃ］を変化させたときに、ブラシレスモータに発生するコギングトルクについて説明する。図４６は、この発明の実施の形態７による多重巻線モータの変形例に於ける、界磁極鉄心の形状に対するコギングトルクの振幅を示す説明図であって、横軸は界磁極鉄心５０４の外形に関連する［Ｒｍ／Ｒｃ］を示し、縦軸はコギングトルクを示している。ただし、図４６に示すコギングは、［Ｒｍ／Ｒｃ］が「１．０」のときの値で正規化している。図４６から分かるように、［Ｒｍ／Ｒｃ］を「０．５」とすればコギングトルクがほぼ最小となることがわかる。従って、ブラシレスモータに発生するコギングトルクを低減するには［Ｒｍ／Ｒｃ］を「０．５」に設定するのが望ましいといえる。
【０１７５】
次に、距離Ｒｃに対する半径Ｒｍの比率［Ｒｍ／Ｒｃ］を変えたときに、ブラシレスモータに発生するトルク脈動成分の振幅について説明する。図４７は、この発明の実施の形態７による多重巻線モータの変形例に於ける、トルク脈動成分の振幅を示した説明図であって、横軸はロータ外形に関連する［Ｒｍ／Ｒｃ］を示し、縦軸はトルク脈動を示す。ただし、図４７に示すトルク脈動成分は、［Ｒｍ／Ｒｃ］が「１．０」のときの値で正規化している。
【０１７６】
この発明の実施の形態７の変形例による多重巻線モータでは、多重巻線モータの２つの巻線組は基本波成分に対して３０［ｄｅｇ］の位相差を持ち、更に第２巻線組に関しては、第１の巻線組に対して、基本波成分に対して電気角で３０［ｄｅｇ］の位相差を有する電圧指令のもと電流もしくは電圧が印加される。従って、ｍを「１」以上の整数として［６（２ｍ―１）±１］次の誘起電圧の高調波成分に起因する［６（２ｍ−１）］次のトルク脈動は，各巻線組で１８０［ｄｅｇ］の位相差となり、トルク脈動をキャンセルすることができる。前述の図３８は、トルク脈動がキャンセルされることを説明した説明図であって、第１の巻線組及び第２の巻線組に夫々印加される電流、電圧によって発生する各巻線組のトルク脈動を示しており、第１の巻線組及び第２の巻線組のトルク脈動の位相が反転しており、ほぼ１８０［ｄｅｇ］となっていることがわかる。
【０１７７】
以上のことから、この発明の実施の形態７による多重巻線モータでは、ｍを「１」以上の整数として［６(2ｍ−1)］次のトルク脈動がキャンセルされるため、図４７のグラフはｍを「１」以上の整数として［６(2ｍ−1)］次のトルク脈動を除いたトルク脈動を示したグラフであることがわかる。
【０１７８】
図４７から分かるように、［Ｒｍ／Ｒｃ］を「０．５」とすれば、トルク脈動成分が最小となることがわかる。従って、ブラシレスモータに発生するｍを「１」以上の整数として［６(2ｍ−1)］次を除くトルク脈動成分を低減するには［Ｒｍ／Ｒｃ］をほぼ「０．５」に設定するのが望ましいといえる。又、前述では界磁極鉄心５０４の［Ｒｍ／Ｒｃ］を変化させた場合について説明したが、誘起電圧の高調波成分としてmを「１」以上の整数として［６（２m―１）±１］次の誘起電圧の高調波成分のみを含むような形状とした場合は、トルク脈動をほぼ「０」にすることが可能となる。
【０１７９】
次に、距離Ｒｃに対する半径Ｒｍの比率［Ｒｍ／Ｒｃ］を変えたときに、ブラシレスモータに発生するリラクタンストルクについて説明する。図４８は、この発明の実施の形態７による多重巻線モータの変形例に於ける、リラクタンストルクの大きさを示す説明図であって、横軸はロータ外形に関連する［Ｒｍ／Ｒｃ］を示し、縦軸はリラクタンストルクを示す。ただし、図４８のリラクタンストルクは、［Ｒｍ／Ｒｃ］が「１．０」のときの値で正規化している。
【０１８０】
図４８から、［Ｒｍ／Ｒｃ］を「１．０」とした場合にリラクタンストルクがほぼ最大となることがわかる。従って、リラクタンストルクを向上するためには、［Ｒｍ／Ｒｃ］を「１．０」に設定するのが望ましいといえる。モータのトルクは永久磁石によって発生するマグネットトルクと永久磁石によらず発生するリラクタンストルクの和で表されるため、リラクタンストルクが向上すると単位トルクを発生させるために必要な磁石量を低減することが可能となる。
【０１８１】
次に、距離Ｒｃに対する半径Ｒｍの比率［Ｒｍ／Ｒｃ］を変えたときに於けるブラシレスモータのｄ軸方向のインダクタンスＬｄについて説明する。図４９は、この発明の実施の形態７による多重巻線モータの変形例に於ける、インダクタンスのｄ軸成分の大きさを示す説明図であって、横軸はロータ外形に関連する［Ｒｍ／Ｒｃ］を示し、縦軸はインダクタンスＬｄを示す。ただし、図４９のインダクタンスＬｄは、［Ｒｍ／Ｒｃ］が「１．０」のときの値で正規化している。
【０１８２】
図４９から、［Ｒｍ／Ｒｃ］が「１．０」とした場合にインダクタンスのｄ軸成分が最大となることがわかる。一般的に、インダクタンスのｄ軸成分が向上すると、ｄ軸電流を通電したときに界磁極が回転することによってモータの端子間に発生する誘起電圧Ｅを打ち消す効果を大きくすることが可能となる。従って、モータに流れるトルクに寄与する電流を増加させて高回転領域のトルクを向上でき、モータの無負荷駆動時の最大回転数や高回転時の出力が向上する。それ故に、ブラシレスモータの無負荷駆動時の最大回転数や高回転時の出力向上のためには、インダクタンスは大きいことが望ましい。従って、インダクタンスＬｄを向上するためには、［Ｒｍ／Ｒｃ］を「１．０」に設定するのが望ましいといえる。
【０１８３】
以上述べたこの発明による多重巻線モータは、以下の特徴を備えている。
（１１）  前述の（１）乃至（１０）のうちの何れかに記載のモータ駆動装置により駆動される多重巻線モータであって、巻線組間で位相差を持つ複数の巻線組毎に複数相の巻線を備えた電機子と、前記巻線に鎖交する磁束を発生し、前記電機子に対して相対的に移動する界磁極とを備え、前記巻線は、前記界磁極の前記移動により台形状の誘起電圧を発生し、前記位相差は、前記誘起電圧によって生じるトルクリップルを低減する位相であることを特徴とする多重巻線モータ。
この発明の構成は、実施の形態６、図２４乃至４９に対応する。
このように構成したこの発明によれば、ｍを「１」以上の整数として［６（２ｍ―１）±１］次の誘起電圧の高調波成分に起因する［６（２ｍ−１）］次のトルク脈動を低減することができる。又、［Ｅ1p／Ｅp］を向上させて誘起電圧ピークを抑えながらもモータトルクを向上させることができる。更に、単位トルクを発生させるために必要な磁石量を低減できる。又、コギングトルクを低減することができる。
【０１８４】
（１２）  前記界磁極は、界磁極鉄心に固定された複数個の永久磁石により構成され、前記永久磁石は、中央部分の厚さをｈ１、端部の厚さをｈ２としたとき、［ｈ２／ｈ１］が「０．６５」〜「１．０」の範囲となるように構成されていることを特徴とする前記（１１）に記載の多重巻線モータ。
この発明の構成は、実施の形態６、図２７乃至３８に対応する。
このように構成したこの発明によれば、前記（１１）に記載の効果に加えて、［Ｅ1p／Ｅp］を向上させて誘起電圧ピークを抑えながらもモータトルクを向上することができる。又、単位トルクを発生させるために必要な磁石量を低減することができる。更にコギングトルクを低減することができ、mを「１」以上の整数として［６（２ｍ−１）］次以外のトルク脈動を低減することができる。
【０１８５】
（１３）  前記界磁極鉄心は、前記永久磁石を固定している部位の面よりも前記界磁極鉄心の中心から前記電機子に向かう方向に突出している突起部を、前記各永久磁石の相互間に備えていることを特徴とする前記（１２）に記載の多重巻線モータ。
この発明の構成は、実施の形態６、図３９乃至４０に対応する。
このように構成したこの発明によれば、前記（１２）に記載の効果に加えて、リラクタンストルクを向上でき、単位トルクを発生させるために必要な磁石量をさらに低減することができる。
【０１８６】
（１４）  前記複数個の永久磁石は、前記界磁極鉄心の内部に埋設され、前記界磁極鉄心は、その外周部がほぼ半径Ｒｍの円弧状に沿う形状に形成され、且つ前記界磁極鉄心の中心から最遠点の距離をＲｃとしたとき、［Ｒｍ／Ｒｃ］が「０．５」〜「１．０」となるように形成されていることを特徴とする前記（１２）又は（１３）に記載の多重巻線モータ。
この発明の構成は、実施の形態７、図４１乃至４９に対応する。
このように構成したこの発明によれば、［Ｅ1p／Ｅp］を向上させて誘起電圧ピークを抑えながらもモータトルクを向上することができる。又、単位トルクを発生させるために必要な磁石量を低減することができ、更に、コギングトルクを低減することができる。又、mを「１」以上の整数として［６（２ｍ−１）］次以外のトルク脈動を低減することができる。更に、モータの無負荷駆動時の最大回転数や高回転時の出力を向上することができる。
【０１８７】
（１５）  前記永久磁石により構成された界磁極は、所定の極性を有する第１の界磁極を形成し、前記突起部は、前記第１の界磁極の極性に対して逆の極性を有する第２の界磁極を形成し、前記第１の界磁極と前記第２の界磁極は、前記界磁極鉄心の周面に等間隔に交互に配置され、隣接する前記第１及び第２の界磁極からなる界磁極ペアが前記界磁極鉄心の周方向に占める角度を電気角３６０［ｄｅｇ］としたとき、前記巻線は、コイルピッチが電気角１８０［ｄｅｇ］となるように構成されていることを特徴とする前記（１３）又は（１４）に記載の多重巻線モータ。
この発明の構成は、実施の形態６、７、図２４乃至４９に対応する。
このように構成したこの発明によれば、偶数次誘起電圧を低減することができ、［Ｅ1p／Ｅp］を向上させて同じ誘起電圧ピークを抑えながらもモータトルクを向上することができる。又、偶数次誘起電圧に起因するコギング、リップルを低減することができる。
【０１８８】
（１６）  前記誘起電圧は、前記誘起電圧の基本波ピーク値を誘起電圧ピーク値よりも大きくする所定の位相差条件及び振幅条件により、基本波成分の５倍の周波数成分を持つ５次高調波成分及び基本波成分の７倍の周波数成分を持つ７次高調波成分の少なくとも一方が、前記基本波成分に対して重畳された波形を有することを特徴とする前記（１１）乃至（１５）のうちの何れかに記載の多重巻線モータ。
この発明の構成は、実施の形態６、７、図２４乃至４９に対応する。
このように構成したこの発明によれば、極スロット数や位相差をうまく選べばmを「１」以上の整数として［６（２m―１）±１］次の誘起電圧の高調波成分に起因する［６（２ｍ−１）］次のトルク脈動がキャンセルされるため、誘起電圧に５、７次が含まれる場合、ｍ＝１としてトルク脈動をほぼ０とすることが可能となる。又、［Ｅ1p／Ｅp］を向上させて同じ誘起電圧ピークを抑えながらもモータトルクを向上することができる。
【０１８９】
（１７）  前記誘起電圧は、５次高調波成分が含まれており、前記５次高調波成分は、高調波成分の１周期を電気角３６０［ｄｅｇ］とした場合に、前記誘起電圧の基本波に対して電気角１５０［ｄｅｇ］〜電気角２１０［ｄｅｇ］の位相差を有し、前記誘起電圧の前記基本波の振幅に対する前記５次高調波成分の振幅の割合は、２［％］〜１２［％］であることを特徴とする前記（１６）に記載の多重巻線モータ。
この発明の構成は、実施の形態６、７、図２８乃至３１に対応する。
このように構成したこの発明によれば、［Ｅ1p／Ｅp］を更に向上させて同じ誘起電圧ピークを抑えながらもモータトルクを向上できる。
【０１９０】
（１８）  前記誘起電圧は、５次高調波成分及び７次高調波成分が含まれており、前記５次高調波成分及び７次高調波成分は、高調波成分１周期を３６０［ｄｅｇ］とした場合に、前記電圧の基本波に対して１２０［ｄｅｇ］〜２４０［ｄｅｇ］の位相差を有し、前記電圧の基本波の振幅に対する前記５次高調波成分及び７次高調波成分の振幅の和の割合が２［％］〜３６［％］であることを特徴とする前記（１６）に記載の多重巻線モータ。
この発明の構成は、実施の形態６、７、図３２、３３に対応する。
このように構成したこの発明によれば、［Ｅ1p／Ｅp］を更に向上させて同じ誘起電圧ピークを抑えながらもモータトルクを向上できる。
【０１９１】
実施の形態８．
次に、前述の実施の形態１〜５のうちの何れかのモータ駆動装置、又は実施の形態６若しくは実施の形態７による多重巻線モータにより駆動される電動パワーステアリング装置について説明する。図５０は、この発明の実施の形態８による電動パワーステアリング装置を示す説明図である。
【０１９２】
図５０に於いて、電動パワーステアリング装置１０００は、車両のステアリング１００１を操作する運転者の操舵トルクを検出するトルク検出手段１００２と、このトルク検出手段１００２が検出した操舵トルクに対応して発生したアシストトルクをギア１００３を介して車両のステアリング系１００４に加えるモータ駆動装置１００５とを備える。モータ駆動装置１００５は、制御手段１００６と、この制御手段１００６により制御される電圧印加手段１００７と、この電圧印加手段１００７により付勢されるモータ１００８により構成されている。制御手段１００６及び電圧印加手段１００７は、前述の実施の形態１乃至５のうちの何れかに記載された制御装置及び電圧印加器により構成され、モータ１００８は、前述の実施の形態６、７に記載された多重巻線モータ及びその変形例の多重巻線モータであり得る。
【０１９３】
運転者は、前輪１００９の操舵を行うためにハンドル１００１を左右に回転操作する。このとき、トルク検出手段１００２は、ステアリング系１００４に加えられた運転者による操舵トルクを検出し、その検出トルクを制御手段１００６に出力する。制御手段１００６は、ステアリング系１００４に加えられた操舵トルクを補助するためのアシストトルクをモータ１００８が発生するように電圧指令を演算し、電圧印加手段１００７に出力する。電圧印加手段１００７は、制御手段１００６からの電圧指令に基づいてモータ１００８に電圧を印加する。モータ１００８は、運転者の操舵トルクを補助するアシストトルクを発生し、ギア１００３を介してステアリング系１００４に加える。
【０１９４】
このように、実施の形態１〜５に記載したモータ駆動装置のうちの何れか、又は実施の形態５、６に記載した多重巻線モータ及びそれらの変形例のうちの何れかを備えた電動パワーステアリング装置では、モータ１００８のトルク脈動が低減するので、ハンドル１００１を操舵したときに感じる脈動を小さくして運転者の操舵フィーリングを向上させたり、操舵中の音を小さくしたりすることができる。
【０１９５】
又、電圧印加器１００７について、モータ１００８から印加される誘起電圧に対する耐圧を低くした設計を行うことができるので、電圧印加器１００７を小型化、軽量化でき、電動パワーステアリング装置１０００を小型化、軽量化することができる。更に、モータ駆動装置１００５の出力が向上し、かつ単位トルク当たりの磁石量を削減できるので、電動パワーステアリング装置１０００を小型化、軽量化できたり、端当て操舵時などに必要な定格トルクを向上することができる。
【０１９６】
以上述べたこの発明による電動パワーステアリング装置は、以下の特徴を備えている。（１９）  前記（１）乃至（１０）のうちの何れか一項に記載のモータ駆動装置、又は前記（１１）乃至（１８）のうちの何れかに記載の多重巻線モータを備え、前記多重巻線モータにより、車両の運転者による操舵トルクに対応したアシストトルクを発生し、前記発生したアシストトルクを前記車両のステアリング系に加えるようにしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
この発明の構成は、実施の形態８、図５０に対応する。
このように構成したこの発明によれば、モータのトルク脈動を低減してドライバーの操舵フィーリングを向上できる。又、電動パワーステアリング装置の操舵中の音を小さくできる。更に、電圧印加器について、モータから誘起される電圧に対する耐圧を低くした設計を行うことができるので、電圧印加器を小型化、軽量化でき、電動パワーステアリングを小型化、軽量化できる。又、モータの無負荷駆動時の最大回転数や高回転時の出力が向上し、かつ単位トルク当たりの磁石量が削減できるので、電動パワーステアリングを小型
化、軽量化でき、電動パワーステアリングが搭載された車両を小型化、軽量化できる。更に、端当て操舵時などに必要な定格トルクを向上できる。
【０１９７】
尚、この発明は、その発明の範囲内に於いて、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【０１９８】
１、３０１  多重巻線モータ、  ２、３０２、４０２  電圧印加手段、
３、３０３、４０３、５０３  制御手段、  ３０５  電流検出手段、
１１、３１１、５０１１  第１の巻線組、  １２、３１２、５０１２  第２の巻線組、１３  第３の巻線組、１４  第４の巻線組、  ２１、３２１、４２１  第１の電圧印加器、２２、３２２、４２２  第２の電圧印加器、  ２３  第３の電圧印加器、２４  第４の電圧印加器、  ３１  電圧振幅指令演算器、  ３２  積分器、３３  電圧指令制限器（Ａ）、  ３４  第１の三相電圧指令演算器、
３５  第２の三相電圧指令演算器、  ３６  第３の三相電圧指令演算器、
３７  第４の三相電圧指令演算器、  ３８、３４４  第１の三次高調波重畳器、
３９、３４５  第２の三次高調波重畳器、  ４０  第３の三次高調波重畳器、
４１  第４の三次高調波重畳器、  ４２  第１の電圧指令制限器（Ｂ）、
４３  第２の電圧指令制限器（Ｂ）、  ４４  第３の電圧指令制限器（Ｂ）、
４５  第４の電圧指令制限器（Ｂ）、  ３３１  電流指令演算器、
３３４  第１の座標変換器（Ａ）、  ３３５  第２の座標変換器（Ａ）、
３３６  第１の電流制限器（Ａ）、  ３３７  第２の電流制御器（Ａ）、
３３８  第１の座標変換器（Ｂ）、  ３３９  第２の座標変換器（Ｂ）、
３４２  第１の高調波演算器（Ａ）、  ３４３  第２の高調波演算器、
３４０  第１の二相・三相変換器、  ３４１  第２の二相・三相変換器、
３３２  第１の三相・二相変換器、  ３３３  第２の三相・二相変換器、
３４４  第１の三次高調波重畳器、  ３４５  第２の三次高調波重畳器、
４３１  第１の高調波演算器（Ｂ）、  ４３２  第２の高調波演算器（Ｂ）、
５０１  電機子巻線、  ５０２  電機子鉄心、５０３  永久磁石、  ５０４  界磁鉄心、５０５、５０６１、５０６２  突起部、  ５３１  第１の座標変換器（Ｃ）、５３２  第２の座標変換器（Ｃ）、  ５３３  第３の電流制御器（Ａ）、５３４  第４の電流制御器（Ａ）、  ５３５  第１の座標変換器（Ｄ）、５３６  第２の座標変換器（Ｄ）、  ５３７  第１の高調波演算器（Ｃ）、５３８  第２の高調波演算器（Ｃ）、  １０００  電動パワーステアリング装置、１００１  ハンドル、  １００２  トルク検出手段、  １００３  ギア、１００４  ステアリング系、  １００５  モータ駆動装置、  １００６  制御手段、１００７  弾圧印加手段、  １００８  モータ、  １００９  前輪。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図３１】
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【図５０】
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【図１１】
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【図１５】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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