(57)【要約】  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。
2019159579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータおよびモータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１６／０６３３６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【発明の効果】
【０００６】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】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】図２は、モータの断面図である。
【図３】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】図４は、スロット内導体の配置を説明する図である。
【図５】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】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】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】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】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】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】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】図１２は、スロット内絶縁部材の形状を示す図である。
【図１３】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】図１４は、比較例を示す図である。
【図１５】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】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】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】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】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】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】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】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】図２３は、３系統巻線の場合のスロット配置図である。
【図２４】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】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】図２６は、４系統の場合のコイル配置図である。
【図２７】図２７は、６系統の場合のコイル配置図である。
【図２８】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】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】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】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】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】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】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】図３５は、操舵装置の斜視図である。
【図３６】図３６は、操舵装置の動作を説明するフロー図である。
【図３７】図３７は、駆動回路に設けられた切換部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
（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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
（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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
（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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
（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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【符号の説明】
【０１００】
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
【図１】
2019159579.tif 000003
【図２】
2019159579.tif 000004
【図３】
2019159579.tif 000005
【図４】
2019159579.tif 000006
【図５】
2019159579.tif 000007
【図６】
2019159579.tif 000008
【図７】
2019159579.tif 000009
【図８】
2019159579.tif 000010
【図９】
2019159579.tif 000011
【図１０】
2019159579.tif 000012
【図１１】
2019159579.tif 000013
【図１２】
2019159579.tif 000014
【図１３】
2019159579.tif 000015
【図１４】
2019159579.tif 000016
【図１５】
2019159579.tif 000017
【図１６】
2019159579.tif 000018
【図１７】
2019159579.tif 000019
【図１８】
2019159579.tif 000020
【図１９】
2019159579.tif 000021
【図２０】
2019159579.tif 000022
【図２１】
2019159579.tif 000023
【図２２】
2019159579.tif 000024
【図２３】
2019159579.tif 000025
【図２４】
2019159579.tif 000026
【図２５】
2019159579.tif 000027
【図２６】
2019159579.tif 000028
【図２７】
2019159579.tif 000029
【図２８】
2019159579.tif 000030
【図２９】
2019159579.tif 000031
【図３０】
2019159579.tif 000032
【図３１】
2019159579.tif 000033
【図３２】
2019159579.tif 000034
【図３３】
2019159579.tif 000035
【図３４】
2019159579.tif 000036
【図３５】
2019159579.tif 000037
【図３６】
2019159579.tif 000038
【図３７】
2019159579.tif 000039
【国際調査報告】
2019159579.tif 000040
2019159579.tif 000041
2019159579.tif 000042
2019159579.tif 000043