(57)【要約】  第１の電機子巻線（７１）と第１の制御装置を含む第１の系統と、第２の電機子巻線（７２）と第２の制御装置とを含む第２の系統とにより駆動され、一方の系統が故障したときは、一方の系統による駆動を停止するとともに、他方の系統により駆動を継続するようにした永久磁石式同期モータ及び電動パワーステアリング装置。
2019049249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周部に複数のティースを備え、前記内周部に囲まれた空間を有する固定子鉄心と、
前記複数のティースのうちの１つ置きのティースに巻回された電機子巻線と、
前記固定子鉄心の前記空間に挿入され、永久磁石により構成された界磁極を有する回転子と、
を備え、
前記電機子巻線は、互いに独立した第１の電機子巻線と第２の電機子巻線に分離され、
前記第１の電機子巻線は、第１の制御装置に接続され、
前記第２の電機子巻線は、第２の制御装置に接続され、
前記第１の電機子巻線と前記第１の制御装置を含む第１の系統と、前記第２の電機子巻線と前記第２の制御装置とを含む第２の系統と、により駆動され得るように構成された永久磁石式同期モータであって、
前記第１の系統と前記第２の系統のうちの一方の系統が故障したときは、前記一方の系統による前記駆動を停止するとともに、他方の系統により前記駆動を継続するように構成されている、
ことを特徴とする永久磁石式同期モータ。
【請求項２】
前記故障が発生していない通常時に於いて、
前記第１の制御装置と前記第２の制御装置は、互いに同期して動作するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式同期モータ。
【請求項３】
前記故障が発生していない通常時に於いて、
前記第１の制御装置と前記第２の制御装置は、互いに同期することなくそれぞれ独立して動作するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式同期モータ。
【請求項４】
前記一方の系統が故障したときは、
前記他方の系統は、前記一方の系統に故障が生じていない通常時の最大電流を超えた電流量により前記駆動を行うように構成されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちの何れか一項に記載の永久磁石式同期モータ。
【請求項５】
前記故障が発生していない通常時に於いて、
前記第１の制御装置と前記第２の制御装置は、前記第１の電機子巻線と前記第２の電機子巻線に供給する電流量の配分比率を不等分とするように構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式同期モータ。
【請求項６】
前記第１の電機子巻線と前記第２の電機子巻線は、前記１つ置きのティースに交互に巻回されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか一項に記載の永久磁石式同期モータ。
【請求項７】
前記第１の電機子巻線は、第１の巻線ブロックとして前記ティースに巻回され、
前記第２の電機子巻線は、第２の巻線ブロックとして前記ティースに巻回され、
前記第１の巻線ブロックと前記第２の巻線ブロックは、前記固定子鉄心に対称に配置されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか一項に記載の永久磁石式同期モータ。
【請求項８】
前記電機子巻線が巻回されていないティースの軸方向の少なくとも一方の端部に対応して、永久磁石式同期モータの構成部品が配置されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか一項に記載の永久磁石式同期モータ。
【請求項９】
前記構成部品は、前記第１の制御装置と前記第１の電機子巻線とを接続する第１のターミナルと、前記第２の制御装置と前記第２の電機子巻線とを接続する第２のターミナルと、のうちの少なくとも一方のターミナルである、
ことを特徴とする請求項８に記載の永久磁石式同期モータ。
【請求項１０】
前記第１の制御装置と前記第２の制御装置とを冷却するヒートシンクを備え、
前構成部品は、前記ヒートシンクに設けられた突出部である、
ことを特徴とする請求項８に記載の永久磁石式同期モータ。
【請求項１１】
前記構成部品は、前記電機子巻線が巻回されていないティースから前記固定子鉄心の軸方向に延長された鉄心である、
ことを特徴とする請求項８に記載の駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ。
【請求項１２】
前記構成部品は、永久磁石式同期モータを他の構成部材に固定するための取付け部である、
ことを特徴とする請求項８に記載の永久磁石式同期モータ。
【請求項１３】
前記構成部品は、前記回転子の回転角度を検出する角度検出装置に於ける磁気センサである、
ことを特徴とする請求項８に記載の駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ。
【請求項１４】
前記構成部品は、永久磁石式同期モータの温度を検出する温度センサである、
ことを特徴とする請求項８に記載の永久磁石式同期モータ。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のうちのいずれか一項に記載の永久磁石式同期モータを備え、
前記永久磁石式同期モータが発生したトルクを車両の操舵に関与させるように構成されている、
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、永久磁石からなる界磁極を有する永久磁石式同期モータ、及びその永久磁石式同期モータを駆動源として用いる電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように電動パワーステアリング装置は、例えば駆動装置と一体に構成された駆動装置一体型の永久磁石式同期モータにより発生させた補助トルクにより、自動車等の車両の運転者がステアリングホイールを操作するステアリングトルクを補助する役割を担っている。又、近年では、電動パワーステアリング装置は、自動車の自動運転システムに於いて、車載カメラや車載レーダー等によって検知した路上の障害物を、運転者がステアリングの操作に関与することなく自動的に回避するためのアクチュエータとしての役割を担うようになってきている。従って、このような電動パワーステアリング装置に於いては、ステアリングホイールの操作を補助する補助トルクや、自動運転時に於ける障害物を回避するのに必要なトルクが、突然に消失しないことが重要である。【０００３】
例えば、電動パワーステアリング装置の駆動源として設けられた永久磁石式同期モータでは、固定子に設けられた電機子巻線が短絡故障した場合に、回転子に設けられた永久磁石からの磁束が回転子の回転に伴って回転することで固定子に設けられた電機子巻線に鎖交し、電機子巻線に於けるインピーダンスの小さな短絡回路に大きな短絡電流が流れることがある。この場合、短絡電流により発生した磁束は、いわゆる反作用磁束として永久磁石式同期モータの回転を阻害する制動トルクを発生させ、電動パワーステアリング装置の動作に不具合を生じさせることがある。【０００４】
前述のような不具合を避けるために、永久磁石式同期モータの電機子巻線を電気的に独立した２組の電機子巻線により構成すれば、一方の電機子巻線が故障した場合に、その故障した一方の電機子巻線への通電を停止し、正常な他方の電機子巻線により必要なトルクを発生させることができる。【０００５】
例えば、特許文献１に開示された永久磁石式同期モータは、固定子鉄心の多数のティースのうち１つ置きのティースに固定子巻線が巻回され、この固定子巻線は、スター結線又はデルタ結線された独立した２組の三相電機子巻線を構成しており、一方の三相電機子巻線に短絡故障などが発生しても、他方の三相電機子巻線が正常であることにより、前述の制動トルクを低減させ、同期モータの信頼性を高めることができるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１０−５３１１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、一方の電機子巻線の短絡故障により流れる短絡電流によって発生した反作用磁束は、短絡故障した一方の電機子巻線の短絡回路以外の、正常な他方の電機子巻線にも鎖交するので、正常な電機子巻線に接続されたモータ駆動装置の駆動電圧に影響を与え、意図したモータ制御が困難になる場合がある。何故なら、２組の電機子巻線が同一の固定子鉄心に巻回されているので、２つの電機子巻線に対する磁路が共有されており、相互インダクタンスによって２つの電機子巻線が磁気的に密に結合されているからである。【０００８】
従って、電動パワーステアリング装置に用いられる２組の電機子巻線を備えた永久磁石式同期モータに於いては、一方の電機子巻線の故障時に正常な他方の電機子巻線によりステアリング操作を継続するために、２組の電機子巻線同士が電気的に互いに独立していることは勿論、磁気的にも互いに密に結合していない構成を備えることが重要な課題となる。【０００９】
この発明は、２組の電機子巻線を備えた永久磁石式同期モータ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あり、２組の電機子巻線のうち一方の電機子巻線を含系統に故障が生じても、他方の電機子巻線を含む系統により所望のトルクを得ることができる永久磁石式同期モータを提供することを目的とする。【００１０】
又、この発明は、駆動源としての永久磁石式モータの２組の電機子巻線のうち、一方の電機子巻線を含む系統に故障が生じても、他方の電機子巻線を含む系統により所望のトルクを得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】
【００１１】
この発明による永久磁石式同期モータは、
内周部に複数のティースを備え、前記内周部に囲まれた空間を有する固定子鉄心と、
前記複数のティースのうちの１つ置きのティースに巻回された電機子巻線と、
前記固定子鉄心の前記空間に挿入され、永久磁石により構成された界磁極を有する回転子と、
を備え、
前記電機子巻線は、互いに独立した第１の電機子巻線と第２の電機子巻線に分離され、
前記第１の電機子巻線は、第１の制御装置に接続され、
前記第２の電機子巻線は、第２の制御装置に接続され、
前記第１の電機子巻線と前記第１の制御装置を含む第１の系統と、前記第２の電機子巻線と前記第２の制御装置とを含む第２の系統と、により駆動され得るように構成された永久磁石式同期モータであって、
前記第１の系統と前記第２の系統のうちの一方の系統が故障したときは、前記一方の系統による前記駆動を停止するとともに、他方の系統により前記駆動を継続するように構成されている、
ことを特徴とする。【００１２】
又、この発明による電動パワーステアリング装置は、
内周部に複数のティースを備え、前記内周部に囲まれた空間を有する固定子鉄心と、
前記複数のティースのうちの１つ置きのティースに巻回された電機子巻線と、
前記固定子鉄心の前記空間に挿入され、永久磁石により構成された界磁極を有する回転子と、
を備え、
前記電機子巻線は、互いに独立した第１の電機子巻線と第２の電機子巻線に分離され、
前記第１の電機子巻線は、第１の制御装置に接続され、
前記第２の電機子巻線は、第２の制御装置に接続され、
前記第１の電機子巻線と前記第１の制御装置を含む第１の系統と、前記第２の電機子巻線と前記第２の制御装置とを含む第２の系統と、により駆動され得るように構成され、
前記第１の系統と前記第２の系統のうちの一方の系統が故障したときは、前記一方の系統による前記駆動を停止するとともに、他方の系統により前記駆動を継続するように構成された永久磁石式同期モータを備え、
前記永久磁石式同期モータが発生したトルクを車両の操舵に関与させるように構成されている、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明による永久磁石式同期モータによれば、内周部に複数のティースを備え、前記内周部に囲まれた空間を有する固定子鉄心と、前記複数のティースのうちの１つ置きのティースに巻回された電機子巻線と、前記固定子鉄心の前記空間に挿入され、永久磁石により構成された界磁極を有する回転子とを備え、前記電機子巻線は、互いに独立した第１の電機子巻線と第２の電機子巻線に分離され、前記第１の電機子巻線は、第１の制御装置に接続され、前記第２の電機子巻線は、第２の制御装置に接続され、前記第１の電機子巻線と前記第１の制御装置を含む第１の系統と、前記第２の電機子巻線と前記第２の制御装置とを含む第２の系統と、により駆動され得るように構成された永久磁石式同期モータであって、前記第１の系統と前記第２の系統のうちの一方の系統が故障したときは、前記一方の系統による前記駆動を停止するとともに、他方の系統により前記駆動を継続するように構成されているので、一方の系統に故障が生じても他方の系統により所望のトルクを得ることができる永久子爵式同期モータを得ることができる。【００１４】
又、この発明による電動パワーステアリング装置によれば、内周部に複数のティースを備え、前記内周部に囲まれた空間を有する固定子鉄心と、前記複数のティースのうちの１つ置きのティースに巻回された電機子巻線と、前記固定子鉄心の前記空間に挿入され、永久磁石により構成された界磁極を有する回転子とを備え、前記電機子巻線は、互いに独立した第１の電機子巻線と第２の電機子巻線に分離され、前記第１の電機子巻線は、第１の制御装置に接続され、前記第２の電機子巻線は、第２の制御装置に接続され、前記第１の電機子巻線と前記第１の制御装置を含む第１の系統と、前記第２の電機子巻線と前記第２の制御装置とを含む第２の系統と、により駆動され得るように構成され、前記第１の系統と前記第２の系統のうちの一方の系統が故障したときは、前記一方の系統による前記駆動を停止するとともに、他方の系統により前記駆動を継続するように構成された永久磁石式同期モータを備え、前記永久磁石式同期モータが発生したトルクを車両の操舵に関与させるように構成されているので、一方の系統に故障が生じても他方の系統により所望のトルクを得ることができ車両の操舵をスムーズに継続することが可能な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】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による永久磁石式同期モータの構成図である。
【図３】この発明の実施の形態２による永久磁石式同期モータの構成図である。
【図４】この発明の実施の形態２による永久磁石式同期モータの説明図である。
【図５】この発明の実施の形態３による永久磁石式同期モータの構成図である。
【図６】この発明の実施の形態４による永久磁石式同期モータの概略展開図である。
【図７】比較例としての永久磁石式同期モータの概略展開図である。
【図８】この発明の実施の形態４による永久磁石式同期モータの模式展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の構成図である。図１に於いて、運転者がステアリングホイール（図示せず）を操作すると、運転者が操舵した操舵力がステアリングシャフト（図示せず）を介して、電動パワーステアリング装置１０１のシャフト１０５に伝達される。シャフト１０５に伝達された操舵トルクは、トルクセンサ１０６により検出されて電気信号に変換され、ケーブル１０７を通じて駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ１のトルクセンサ信号コネクタ１３を介して制御装置３に入力される。駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ１は、モータ部２と、後述するように駆動装置等を備えた制御装置３と、減速機構を内蔵したギアボックス１０２とが一体に固定されている。駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ１の詳細については後述する。
【００１７】
又、制御装置３へは、車載ネットワーク（図示せず）の車両速度等の情報が車両信号コネクタ１２から入力され、更に、バッテリー等の車載電源（図示せず）からの電力が電源コネクタ１１から入力される。駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ１の制御装置３は、入力された運転者による操舵トルクや車両速度等の情報から、モータ部２が出力すべきトルクを演算し、制御装置３に設けられた後述するインバータを含む駆動装置を通じてモータ部２の電機子巻線に電流を供給する。
【００１８】
駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ１の出力軸としての回転軸は、その軸方向が電動パワーステアリング装置１０１のハウジング１０３の軸方向と平行になるように取り付けられている。駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ１の出力トルクは、ベルトやボールねじが内蔵されたギアボックス１０２を介して減速され、ハウジング１０３内のラック軸を並進運動させる推力に変換され、シャフト１０５から電動パワーステアリング装置１０１に入力された運転者の操舵力を補助する。ラック軸の並進運動による推力によりタイロッド１０４がその軸方向に移動し、車両の操舵輪である前輪（図示せず）を転舵させる。
【００１９】
電動パワーステアリング装置１０１によって、運転者は小さな操舵力で車両自体の重量が荷重されている前輪を転舵するための大きな操舵力を得ることができ、車両を左右にスムーズに旋回することができる。
【００２０】
尚、自動運転の車両では、車載カメラや車載レーダー等によって検知された障害物を避ける場合や、走行車線を維持又は変更する場合には、電動パワーステアリング装置１０１アクチュエータとして動作し、運転者のステアリングホイール操作に関わりなく、駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ１が車両を操舵すべき必要なトルクを出力する。
【００２１】
以上のように、運転者のステアリング操作の補助を行なう補助トルクや自動運転時の転舵トルクを発生するように構成された電動パワーステアリング装置に於いては、車両の運転中に運転者のステアリング操作の補助を行なう補助トルクや自動運転時の転舵トルクを失わないことが重要である。
【００２２】
そのため、トルクを出力し電動パワーステアリング装置１０１にそのトルクを伝達する駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ１では、故障時に突然にトルクが消失することがないように、インバータを含む駆動装置と、この駆動装置を制御する制御回路と、永久磁石式同期モータとをそれぞれ独立した２つの系統に冗長化し、故障した系統を永久磁石式同期モータの制御及び駆動から切り離し、正常な系統により継続して永久磁石式同期モータから所望のトルクを出力させるように駆動する必要がある。２つの系統に於ける制御装置及び駆動装置は、互いに電気的に独立していれば１つの系統の故障の影響を受けなくて済むが、永久磁石式同期モータは、電気的だけでなく磁気的にも２つの系統が互いに切り離されている必要がある。
【００２３】
正常な系統で継続して永久磁石式同期モータからトルクを出力させるために、電気的だけでなく磁気的にも２つの系統が互いに切り離されている必要がある理由は、磁気的に２つの系統が互いに分離されていない場合には、永久磁石式同期モータに於ける２つの系統間の磁気的な結合である相互インダクタンスが大きい場合、故障した一方の系統への電流供給を停止しても、永久磁石の回転に伴う鎖交磁束により、インピーダンスの小さな一方の系統の電機子巻線の短絡回路に大きな電流が流れ、これを１次電流として相互インダクタンスにより結合した他方の正常な系統の電機子巻線に２次電流が流れ、永久磁石式同期モータに継続してトルクを発生させるための正常な他方の系統の電流を乱してしまうからである。
【００２４】
従って、故障時に継続して出力すべきトルクを確実に発生するためには、２つの系統の磁気的な結合が小さい、即ち相互インダクタンスが小さい２つの系統により、永久磁石式同期モータを冗長化することが要求される。
【００２５】
尚、２つの系統の磁気的な結合が小さい永久磁石式同期モータを得る構成として、１つの駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ内にそれぞれの系統に対応した２つの鉄心、即ち２つの固定子を有する構造とすることが考えられるが、この場合は大型で重量が重く、電動パワーステアリング装置への搭載性や自動車の燃費が悪化するため、車両への搭載にはそぐわないことは言うまでもない。
【００２６】
図２は、この発明の実施の形態１による永久磁石式同期モータの構成図であって、図１に示す電動パワーステアリング装置１０１に於ける駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ１に相当する。図２に於いて、駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ１のモータ部２に於ける固定子４は、磁性薄板を軸方向に積層して構成された固定子鉄心５を備えている。複数個のティースとしての１２個のティース６は、所定の角度としての３０度の角度間隔で固定子鉄心５の内周部に形成されている。
【００２７】
電機子巻線７は、１２個のティース６のうち一つ置きのティースに集中巻きにより巻回されている。電機子巻線７は、互いに独立した三相デルタ結線若しくは三相スター結線された２組の電機子巻線、即ち、第１の電機子巻線７１と第２の電機子巻線７２とにより構成されている。
【００２８】
第１の電機子巻線７１は、第１のＵ相電機子巻線７１Ｕと、第１のＶ相電機子巻線７１Ｖと、第１のＷ相電機子巻線７１Ｗとからなり、第１のＵ相電機子巻線７１Ｕと第１のＶ相電機子巻線７１Ｖと第１のＷ相電機子巻線７１Ｗは、それぞれ３つ置きのティース６に巻回されている。
【００２９】
第２の電機子巻線７２は、第２のＵ相電機子巻線７２Ｕと、第２のＶ相電機子巻線７２Ｖと、第２のＷ相電機子巻線７２Ｗとからなり、第２のＵ相電機子巻線７２Ｕと第２のＶ相電機子巻線７２Ｖと第２のＷ相電機子巻線７２Ｗは、それぞれ３つ置きのティース６に巻回されている。
【００３０】
第１のＵ相電機子巻線７１Ｕと第２のＵ相電機子巻線７２Ｕは、巻線が巻回されていないティース６１を挟んでそのティース６１の両側のティースに巻回され、第１のＶ相電機子巻線７１Ｖと第２のＶ相電機子巻線７２Ｖは、巻線が巻回されていないティース６２を挟んでそのティース６２の両側のティースに巻回され、第１のＷ電機子巻線７１Ｗと第２のＷ相電機子巻線７２Ｗは、巻線が巻回されていないティース６３を挟んでそのティース６３の両側のティースに巻回されている。
【００３１】
そして、第１の電機子巻線７１と第２の電機子巻線７２は、１つ置きのティースに交互に巻回されている。第１の電機子巻線７１と第２の電機子巻線７２は、このように１つ置きのティースに交互に巻回されているので、第１の電機子巻線７１と第２の電機子巻線７２との間の磁気的な結合が小さく、相互インダクタンスが小さいので、一方の電機子巻線に短絡事故が生じて短絡電流が流れても他方の電機子巻線に流れる電機子電流に悪影響を与えることは少なくなる。
【００３２】
駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ１に於ける制御装置３は、第１のマイクロコンピュータ１４ａと、第１のインバータ１５ａと、第１のフィルタコイル１８ａと、第１の電源リレー１９ａと、第１のトルクセンサ信号インターフェイス２０ａと、第１の車両信号インターフェイス２１ａと、第１の駆動回路２２ａとを備えている。第１のインバータ１５ａは、例えば、それぞれ半導体スイッチング素子を備えたＵ相上アーム及びＵ相下アームと、それぞれ半導体スイッチング素子を備えたＶ相上アーム及びＶ相下アームと、それぞれ半導体スイッチング素子を備えたＷ相上アーム及びＷ相下アームと、からなる三相ブリッジ回路（図示せず）により構成されている。
【００３３】
第１のインバータ１５ａは、例えば二次電池からなる車載バッテリー等の出力に基づいて直流電力を出力する電力源に接続された第１の電源コネクタ１１ａから、第１のフィルタコイル１８ａと第１の電源リレー１９ａを介して直流電力が供給される。第１のマイクロコンピュータ１４ａは、第１のトルクセンサ信号コネクタ１３ａから第１のトルクセンサ信号インターフェイス２０ａを介して車両の運転者による第１の操舵トルク信号が入力されるとともに、第１の車両信号コネクタ１２ａから第１の車両信号インターフェイス２１ａを介して車速等の第１の車両信号が入力される。更に、第１のマイクロコンピュータ１４ａは、第１の電流センサ２３ａが検出した第１のインバータ１５ａの出力電流に対応する第１のインバータ出力電流信号が入力される。
【００３４】
第１のマイクロコンピュータ１４ａは、入力された前述の第１の操舵トルク信号と車速等の第１の車両信号と第１のインバータ出力電流信号等に基づいて、第１のインバータ１５ａに対する目標出力電流値を演算し、その演算結果に基づく第１の指令信号を第１の駆動回路２２ａに与える。第１の駆動回路２２ａは、第１のマイクロコンピュータ１４ａから与えられた第１の指令信号に基づいて、第１のインバータ１５ａの各半導体スイッチング素子をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御し、出力目標電流値に追随するようにフィードバック制御された三相出力電流を第１のインバータ１５ａから出力させる。
【００３５】
第１のインバータ１５ａの三相出力電流は、モータ部２の第１の電機子巻線を構成する第１のＵ相電機子巻線７１Ｕ、第１のＶ相電機子巻線７１Ｖ、及び第１のＷ相電機子巻線７１Ｗに供給され、固定子４に第１の回転磁界を発生させる。永久磁石を界磁極として備えた回転子は、第１の回転磁界の回転に基づいて駆動力が付与されて回転する。
【００３６】
第１のインバータ１５ａは、第１の駆動装置を構成し、第１のマイクロコンピュータ１４ａと、第１のフィルタコイル１８ａと、第１の電源リレー１９ａと、第１のトルクセンサ信号インターフェイス２０ａと、第１の車両信号インターフェイス２１ａと、第１の駆動回路２２ａは、第１の制御装置を構成する。
【００３７】
更に、前述の第１のマイクロコンピュータ１４ａと、第１のインバータ１５ａと、第１のフィルタコイル１８ａと、第１の電源リレー１９ａと、第１のトルクセンサ信号インターフェイス２０ａと、第１の車両信号インターフェイス２１ａと、第１の駆動回路２２ａと、第１のＵ相電機子巻線７１Ｕと第１のＶ相電機子巻線７１Ｖと第１のＷ相電機子巻線７１Ｗからなる第１の電機子巻線は、永久磁石式同期モータ１の第１の系統を構成する。
【００３８】
又、駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ１に於ける制御装置３は、第２のマイクロコンピュータ１４ｂと、第２のインバータ１５ｂと、第２のフィルタコイル１８ｂと、第２の電源リレー１９ｂと、第２のトルクセンサ信号インターフェイス２０ｂと、第２の車両信号インターフェイス２１ｂと、第２の駆動回路２２ｂとを備えている。第２のインバータ１５ｂは、例えば、それぞれ半導体スイッチング素子を備えたＵ相上アーム及びＵ相下アームと、それぞれ半導体スイッチング素子を備えたＶ相上アーム及びＶ相下アームと、それぞれ半導体スイッチング素子を備えたＷ相上アーム及びＷ相下アームと、からなる第２の三相ブリッジ回路（図示せず）により構成されている。
【００３９】
第２のインバータ１５ｂは、例えば二次電池からなる車載バッテリ等の出力に基づいて直流電力を出力する電力源に接続された第２の電源コネクタ１１ｂから、第２のフィルタコイル１８ｂと第２の電源リレー１９ｂを介して直流電力が供給される。第２のマイクロコンピュータ１４ｂは、第２のトルクセンサ信号コネクタ１３ｂから第２のトルクセンサ信号インターフェイス２０ｂを介して車両の運転者による第２の操舵トルク信号が入力されるとともに、第２の車両信号コネクタ１２ｂから第２の車両信号インターフェイス２１ｂを介して車速等の第２の車両信号が入力される。更に、第２のマイクロコンピュータ１４ｂは、第２の電流センサ２３ｂが検出した第２のインバータ１５ｂの出力電流に対応する第２のインバータ出力電流信号が入力される。
【００４０】
第２のマイクロコンピュータ１４ｂは、入力された前述の第２の操舵トルク信号と車速等の第２の車両信号と第２のインバータ出力電流信号等に基づいて、第２のインバータ１５ｂに対する目標出力電流値を演算し、その演算結果に基づく第２の指令信号を第２の駆動回路２２ｂに与える。第２の駆動回路２２ｂは、第２のマイクロコンピュータ１４ｂから与えられた第２の指令信号に基づいて、第２のインバータ１５ｂの各半導体スイッチング素子をＰＷＭ制御し、出力目標電流値に追随するようにフィードバック制御された三相出力電流を第２のインバータ１５ｂから出力させる。
【００４１】
第２のインバータ１５ｂの三相出力電流は、モータ部２の第２の電機子巻線を構成する第２のＵ相電機子巻線７２Ｕ、第２のＶ相電機子巻線７２Ｖ、及び第２のＷ相電機子巻線７２Ｗに供給され、固定子４に第２の回転磁界を発生させる。永久磁石を界磁極として備えた回転子は、第２の回転磁界の回転に基づいて駆動力が付与されて回転する。
【００４２】
第２のインバータ１５ｂは、第２の駆動装置を構成し、第２のマイクロコンピュータ１４ｂと、第２のフィルタコイル１８ｂと、第２の電源リレー１９ｂと、第２のトルクセンサ信号インターフェイス２０ｂと、第２の車両信号インターフェイス２１ｂと、第２の駆動回路２２ｂは、第２の制御装置を構成する。
【００４３】
前述の第２のマイクロコンピュータ１４ｂと、第２のインバータ１５ｂと、第２のフィルタコイル１８ｂと、第２の電源リレー１９ｂと、第２のトルクセンサ信号インターフェイス２０ｂと、第２の車両信号インターフェイス２１ｂと、第２の駆動回路２２ｂと、第２のＵ相電機子巻線７２Ｕと第２のＶ相電機子巻線７２Ｖと第２のＷ相電機子巻線７２Ｗからなる第２の電機子巻線は、永久磁石式同期モータ１の第２の系統を構成する。
【００４４】
故障が発生していない通常時に於いて、第１の制御装置と前記第２の制御装置は、第１の電機子巻線７１と前記第２の電機子巻線７２に供給する電流量の配分比率を不等分とするように構成されていてもよい。
【００４５】
前述の第１の系統と第２の系統は、共に車両信号を介して、ブレーキ制御やシャーシ制御等の他の車両システムと協調して、永久磁石式同期モータ１に於けるモータ部２を制御するよう構成されているほか、第１の系統と第２の系統は、通信装置１７により同期信号を介して互いに同期してモータ部２を制御するように構成されている。
【００４６】
ここで、駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ１の故障時の動作について説明する。例えば、駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ１の第２の系統に於ける第２の電機子巻線を構成する第２のＵ相電機子巻線７２Ｕ、第２のＶ相電機子巻線７２Ｖ、及び第２のＷ相電機子巻線７２Ｗの何れかに短絡などの故障が生じた場合を例として説明する。
【００４７】
第２の電機子巻線７２に短絡などの故障が生じると、第２の系統に於ける第２のマイクロコンピュータ１４ｂは、第２の電機子巻線７２の故障を検知して第２の駆動回路２２ｂに指令を与えて第２のインバータ１５ｂの駆動を停止させ、第２の電機子巻線７２に対する駆動電流としての三相電機子電流を「０」とする。これにより、第２の系統によりモータ部２に発生していたトルクは「０」となり、モータ全体の出力トルクは第１の系統によるトルクのみとなり正常時の２分の１以下となるが、完全に電動パワーステアリング装置の機能を失うことはなく、転舵を継続することができる。
【００４８】
更に、第１のＵ相電機子巻線７１Ｕと第２のＵ相電機子巻線７２Ｕは、巻線が巻回されていないティース６１を挟んでそのティース６１の両側のティースに巻回され、第１のＶ相電機子巻線７１Ｖと第２のＶ相電機子巻線７２Ｖは、巻線が巻回されていないティース６２を挟んでそのティース６２の両側のティースに巻回され、第１のＷ電機子巻線７１Ｗと第２のＷ相電機子巻線７２Ｗは、巻線が巻回されていないティース６３を挟んでそのティース６３の両側のティースに巻回されているので、第１の電機子巻線７１と第２の電機子巻線７２との間の磁気的な結合が小さく相互インダクタンスが小さくなる。その結果、一方の電機子巻線に短絡事故が生じて短絡電流が流れても他方の電機子巻線に流れる電機子電流に悪影響を与えることは少なくなる。
【００４９】
又、第２の系統による永久磁石式同期モータの駆動を停止すると同時に、第１の系統による駆動電流を正常時の２倍に増加させる制御を行うことにより、第１の系統により発生されるトルクも２倍となり、第２の系統により発生していたトルクの消滅を補ってモータ全体の出力トルクを正常時と変わらないものとすることもできる。
【００５０】
尚、一方の系統が故障したときは、他方の系統は、一方の系統に故障が生じていない通常時の最大電流を超えた電流量により前記駆動を行うように構成されていてもよい。
【００５１】
更に、この発明の実施の形態１による駆動装置一体型の永久磁石式同期モータによれば、前述のように、第１のＵ相電機子巻線７１Ｕと第２のＵ相電機子巻線７２Ｕは、巻線が巻回されていないティース６１を挟んでそのティース６１の両側のティースに巻回され、第１のＶ相電機子巻線７１Ｖと第２のＶ相電機子巻線７２Ｖは、巻線が巻回されていないティース６２を挟んでそのティース６２の両側のティースに巻回され、第１のＷ電機子巻線７１Ｗと第２のＷ相電機子巻線７２Ｗは、巻線が巻回されていないティース６３を挟んでそのティース６３の両側のティースに巻回されている。つまり、第１の系統に於ける第１の電機子巻線７１と第２の系統に於ける第２の電機子巻線７２が、交互にティース６に巻回されている。
【００５２】
従って、例えば、第２の系統の故障で第２の系統の駆動電流を「０」とした場合に、固定子４の発熱は、第１の系統の３つ置きのティースに分散されるので、モータ部２の温度が局所的に上昇することがなく、故障後に電動パワーステアリング装置が補助トルクを継続して出力することができる時間を長くすることができ、運転者のステアリングホイールの操作を軽減することができる。
【００５３】
以上のように構成されたこの実施の形態１による電動パワーステアリング装置は、駆動装置一体型の永久磁石式同期モータの故障時に於いても、その機能を維持することができるため、車両の安全性を向上させることができる。
【００５４】
実施の形態２.
図３は、この発明の実施の形態２による永久磁石式同期モータの構成図であって、図１に示す電動パワーステアリング装置１０１の駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ１として用いられる。実施の形態１と異なる点は、正常時において、制御装置３の第１のマイクロコンピュータ１４ａと第２のマイクロコンピュータ１４ｂとが同期信号を介して互いに同期してモータ部２を制御していないことである。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００５５】
前述のように、第１のＵ相電機子巻線７１Ｕと第２のＵ相電機子巻線７２Ｕは、巻線が巻回されていないティース６１を挟んでそのティース６１の両側のティースに巻回され、第１のＶ相電機子巻線７１Ｖと第２のＶ相電機子巻線７２Ｖは、巻線が巻回されていないティース６２を挟んでそのティース６２の両側のティースに巻回され、第１のＷ電機子巻線７１Ｗと第２のＷ相電機子巻線７２Ｗは、巻線が巻回されていないティース６３を挟んでそのティース６３の両側のティースに巻回されているので、第１の電機子巻線７１と第２の電機子巻線７２との間の磁気的な結合が小さく相互インダクタンスが小さくなる。
【００５６】
従って、互いの駆動電流の影響を受けずに、第１の制御装置に於ける第１のマイクロコンピュータ１４ａと、第２の制御装置に於ける第２のマイクロコンピュータ１４ｂは、それぞれモータ部２の回転位置を検出する角度検出装置（図示せず）の信号を得て、共通する１つのロータ（図示せず）を独立して駆動することができる。
【００５７】
図４は、この発明の実施の形態２による永久磁石式同期モータの説明図であって、故障時の動作と効果を説明する説明図である。図４では、説明の便宜上、駆動装置一体型の永久磁石式同期モータを、第１の系統により制御される駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ１ａと第２の系統により制御される駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ１ｂに模式的に分離して図示しており、駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ１ａは、モータ部２ａと制御装置３ａとを備え、駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ１ｂは、モータ部２ｂと制御装置３ｂを備える。例えば、図４に示すように、第２の系統の電機子巻線７１を構成する第２のＵ相電機子巻線７２Ｕと第２のＶ相電機子巻線７２Ｖとの間に短絡事故が生じた場合、第２のＵ相電機子巻線７２Ｕと第２のＶ相電機子巻線７２Ｖに短絡電流が流れ、その短絡電流に基づく磁束Φが流れる。しかしこの磁束Φは、正常な第１の電機子巻線７１を構成する第１のＵ相電機子巻線７１Ｕのほか、第１のＶ相電機子巻線７１Ｖ及び第２のＷ相電機子巻線７２Ｗが巻回されているティースを実質的に通過することはない。
【００５８】
従って、第２の系統に於ける第２の電機子巻線７２に短絡等の事故が発生しても、正常な第１の系統に於ける第１の電機子巻線７１の制御に実質的に悪影響を与えることはない。同様に、第１の系統に於ける第１の電機子巻線７１に短絡等の事故が発生した場合でも、正常な第２の系統に於ける第２の電機子巻線７２の制御に実質的に悪影響を与えることはない。
【００５９】
更に、この発明の実施の形態２による制御装置一体型の永久磁石式同期モータによれば、制御装置３の第１のマイクロコンピュータ１４ａと第２のマイクロコンピュータ１４ｂとが同期信号を介して互いに同期してモータ部２を制御していないこともあり、故障した第２の系統の駆動電流を「０」とした場合は、固定子鉄心５が第１の系統と第２の系統で共通しているにも関わらず、あたかも２つの駆動装置一体型の永久磁石式同期モータが存在していてそのうち１つの永久磁石式同期モータが故障し、残りの正常な駆動装置一体型の永久磁石式同期モータにより電動パワーステアリング装置にトルクを出力するのと同様の動作を行うことができる。
【００６０】
以上述べたように、この発明の実施の形態２による制御装置一体型の永久磁石式同期モータによれば、搭載性や重量に制約がある電動パワーステアリング装置の冗長化を、１つの駆動装置一体型の永久磁石式同期モータで実現できるので従来の駆動装置一体型の永久磁石式同期モータにはない大きな利点である。
【００６１】
又、例えば、車両を駐車時から発進する場合、車両速度が遅く、且つ、運転者は大きくステアリングホイールを操作するため、電動パワーステアリング装置も大きな補助トルクを出力する。このとき、ステアリングホイールを左右どちらかにいっぱいまで切ると、モータ部の三相の電機子巻線の電流値が固定したロック状態となり、電流が一番多く流れる相の発熱量が大きくなるので、その発熱を抑えるために電機子巻線の電流量を絞らなければならない。
【００６２】
しかし、この発明の実施の形態２による制御装置一体型の永久磁石式同期モータによれば、第１の系統と第２の系統でモータ部や制御装置の温度上昇に差がある場合には、より温度が高い系統の電流量を減らし、残りの系統の電流量を逆に増加させることで、補助トルクを減らさずに転舵可能となる。このように、第１の系統と第２の系統とで電流量を個別に制御できるのは、第１の系統と第２の系統との間の相互インダクタンスが小さく、各系統で独立して制御することができるからであり、その効果は大きい。
【００６３】
尚、この発明の実施の形態２による制御装置一体型の永久磁石式同期モータによれば、実施の形態１の場合と同様に、第１のＵ相電機子巻線７１Ｕと第２のＵ相電機子巻線７２Ｕは、巻線が巻回されていないティース６１を挟んでそのティース６１の両側のティースに巻回され、第１のＶ相電機子巻線７１Ｖと第２のＶ相電機子巻線７２Ｖは、巻線が巻回されていないティース６２を挟んでそのティース６２の両側のティースに巻回され、第１のＷ電機子巻線７１Ｗと第２のＷ相電機子巻線７２Ｗは、巻線が巻回されていないティース６３を挟んでそのティース６３の両側のティースに巻回されている。つまり、第１の系統に於ける第１の電機子巻線と第２の系統に於ける第２の電機子巻線が、交互にティースに巻回されている。
【００６４】
従って、例えば、第２の系統の故障で第２の系統の駆動電流を「０」とした場合に、固定子４の発熱は、第１の系統の３つ置きのティースに分散されるので、モータ部２の温度が局所的に上昇することがなく、故障後に電動パワーステアリング装置が補助トルクを継続して出力することができる時間を長くすることができ、運転者のステアリングホイールの操作を軽減することができる。
【００６５】
実施の形態３.
図５は、この発明の実施の形態３による永久磁石式同期モータの構成図であって、図１に示す電動パワーステアリング装置１０１の駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ１として用いられる。図５に於いて、第１のＵ相電機子巻線７１Ｕと第１のＶ相電機子巻線７１Ｖは、巻線が巻回されていないティース６１を挟んでそのティース６１の両側のティースに巻回され、第１のＶ相電機子巻線７１Ｖと第１のＷ相電機子巻線７１Ｗは、巻線が巻回されていないティース６４を挟んでそのティース６４の両側のティースに巻回され、第１のＷ電機子巻線７１Ｗと第２のＵ相電機子巻線７２Ｕは、巻線が巻回されていないティース６２を挟んでそのティース６２の両側のティースに巻回されている。
【００６６】
更に、第２のＵ相電機子巻線７２Ｕと第２のＶ相電機子巻線７２Ｖは、巻線が巻回されていないティース６５を挟んでそのティース６５の両側のティースに巻回され、第２のＶ相電機子巻線７２Ｖと第２のＷ相電機子巻線７２Ｗは、巻線が巻回されていないティース６３を挟んでそのティース６３の両側のティースに巻回され、第２のＷ相電機子巻線７２Ｗと第１のＵ相電機子巻線７１Ｕは、巻線が巻回されていないティース６６を挟んでそのティース６６の両側のティースに巻回されている。
【００６７】
即ち、この発明の実施の形態３による永久磁石式同期モータは、固定子４の軸心Ｘを通る半径方向の直線Ｙに対して線対称に、第１の系統に於ける第１の電機子巻線７１と第２の系統に於ける第２の電機子巻線７２が配置されている。つまり、軸線と直交する方向の固定子４の断面に於ける直線Ｙにより仕切られる一方の半円部に、第１の電機子巻線７１を構成する第１のＵ相電機子巻線７１Ｕと第１のＶ相電機子巻線７１Ｖと第１のＷ相電機子巻線７１Ｗが配置され、軸線と直交する方向の固定子４の断面に於ける直線Ｙにより仕切られる他方の半円部に、第２の電機子巻線７２を構成する第２のＵ相電機子巻線７２Ｕと第２のＶ相電機子巻線７２Ｖと第２のＷ相電機子巻線７２Ｗが配置されている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００６８】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態３による永久磁石式同期モータに於いて、例えば、第１の系統の温度上昇が大きい場合に、第１の系統の駆動電流を小さくし、第２の系統の駆動電流を増やすことで、モータ部２の温度分布を平均化しやすくなり、その結果、正常時の電動パワーステアリング装置で補助トルクを継続出力できる時間を長くすることができ、運転者のステアリングホイール操作を軽減できる。
【００６９】
又、第１の電機子巻線７１と第２の電機子巻線７２が固定子４に対して線対称に半分に分かれているので、第１の系統の結線１６ａと第２の系統の結線１６ｂを幾何学的な干渉なく配置し易くなる。特に集中巻モータでは、第１のインバータ１５ａと第２のインバータ１５ｂにそれぞれ各相毎に１つのティースに配線することができるので、結線が簡単となる特徴がある。
【００７０】
実施の形態４.
図６は、この発明の実施の形態４による永久磁石式同期モータの概略展開図である。図６に於いて、固定子４は、磁性薄板が軸方向に積層されて構成された固定子鉄心５と、固定子鉄心５の内周部に形成された複数個のティース６と、１つ置きのティース６に集中巻きされた電機子巻線７とを備えている。実施の形態４に於ける電機子巻線７の配置は、前述の実施の３の場合と同様である。
【００７１】
即ち、電機子巻線７は、第１の電機子巻線７１と第２の電機子巻線７２とから構成されており、第１の電機子巻線７１は、第１のＵ相電機機子巻線７１Ｕと、第１のＶ相電機子巻線７１Ｖと、第１のＷ相電機子巻線７１Ｗとから構成され、それぞれ１つ置きのティース６に集中巻きされている。第２の電機子巻線７２は、第２のＵ相電機機子巻線７２Ｕと、第２のＶ相電機子巻線７２Ｖと、第２のＷ相電機子巻線７２Ｗとから構成され、それぞれ１つ置きのティース６に集中巻きされている。そして、第１の電機子巻線と第２の電機子巻線は、前述の図５の実施の形態３の場合と同様に、固定子４の一方の半円部に第１の電機子巻線が配置され、固定子の他方の半円部に第２の電機子巻線が配置されている。
【００７２】
図７は、比較例としての永久磁石式同期モータの概略展開図であって、固定子４は、固定子鉄心５の全てのティース６に電機子巻線７を巻回した場合を示している。図６に示すこの発明の実施の形態４による永久磁石式同期モータは、固定子鉄心５の軸方向の両端部からそれぞれ軸方向に突出する電機子巻線７の巻線端部７ｃの軸方向の高さが、比較例の図７に示す永久磁石式同期モータの巻線端部７ｃの軸方向の高さより相対的に大きくなっているのは、固定子４に於ける起磁力を従来の固定子に於ける起磁力と同等にするために巻数が増加しているためである。
【００７３】
図６に於いて、この発明の実施の形態４による永久磁石式同期モータは、電機子巻線７が１つ置きのティース６に巻回されているので、電機子巻線７が巻回されていないティース６の軸方向の両側にそれぞれ空間Ａ、Ｂが形成されている。空間Ａを備えた固定子４の軸方向の一端には制御装置３が固定され、空間Ｂを備えた固定子４の軸方向の他端には金属製のモータの筐体８が固定されている。
【００７４】
制御装置３は、少なくともインバータの発熱を逃がすアルミニウム製のヒートシンク９と、絶縁筐体１０と、第１の系統に於ける樹脂製の筐体を有する第１の電源コネクタ１１ａと、第２の系統に於ける樹脂製の筐体を有する第２の電源コネクタ１１ｂと、第１の系統に於ける筐体を有する第１の車両信号コネクタ１２ａと、第２の系統に於ける樹脂製の筐体を有する第２の車両信号コネクタ１２ｂと、第１の系統に於ける樹脂製の筐体を有する第１のトルクセンサ信号コネクタ１３ａと、第２の系統に於ける樹脂製の筐体を有する第２のトルクセンサ信号コネクタ１３ｂとを備えている。
【００７５】
前述の第１の電源コネクタ１１ａと、第２の電源コネクタ１１ｂと、第１の車両信号コネクタ１２ａと、第２の車両信号コネクタ１２ｂと、第１のトルクセンサ信号コネクタ１３ａと、第２のトルクセンサ信号コネクタ１３ｂは、それぞれ絶縁筐体１０の軸方向端面に固定されている。
【００７６】
ヒートシンク９は、固定子４の軸方向の一端を実質的に閉塞するように固定子４に固定され、モータの筐体８は固定子４の軸方向の他端を実質的に閉塞するように固定子４に固定されている。モータの筐体８には、図１に示す電動パワーステアリング装置１０１のギアボックス１０２が装着される。
【００７７】
図８は、この発明の実施の形態４による永久磁石式同期モータの模式展開図であって、この発明の実施の形態４による永久磁石式同期モータを、より具体的に示している。図８に於いて、ヒートシンク９の内端面には、電機子巻線が巻回されていないティースの軸方向の端面に当接する突出部９１が設けられている。又、電機子巻線が巻回されていないティースは、固定子鉄心の軸方向に延長されてヒートシンク９の内端面に当接する鉄心５１を備えている。電機子巻線７の一方の巻線端部７ｃは、固定子鉄心５の軸方向の一端とヒートシンク９の内端面に形成される空間に配置されている。突出部９１と鉄心５１は、永久磁石式同期モータの構成部品の一部である。
【００７８】
前述の図６に示す空間Ａには、電機子巻線７に於ける第１の電機子巻線と第１のインバータ１５ａとを接続する第１のターミナル３０ａが配置されている。尚、電機子巻線７に於ける第２の電機子巻線と第２のインバータ１５ｂとを接続する第２のターミナルも同様に配置されているが図示を省略している。電機子巻線が巻回されていないティース６の軸方向の一端とヒートシンク９の内端面との間の空間には、永久磁石式同期モータの回転子の回転角度を検出する角度検出装置に於ける半導体磁気センサ４０が配置されている。永久磁石式同期モータの温度を検出する温度センサ５０は、電機子巻線７を包囲している絶縁物に接して設けられている。第１のターミナル３０ａと、第２のターミナルと、半導体磁気センサ４０と、温度センサ５０は、永久磁石式同期モータの構成部品の一部である。
【００７９】
前述の第１のターミナル３０ａ及び第２のターミナルは、ヒートシンク９に設けられた貫通穴を貫通する導体により制御装置３の絶縁筐体１０に設けられた第１の電源コネクタ１１ａ、第２の電源コネクタ１１ｂにそれぞれ接続されている。半導体磁気センサ４０及び温度センサ５０は、それぞれヒートシンク９に設けられた貫通穴を貫通する導体により制御装置３の第１のマイクロコンピュータ１４ａ（図示せず）及び第２のマイクロコンピュータ１４ｂ（図示せず）にそれぞれ接続されている。
【００８０】
固定子４の軸方向の他端に固定された金属製のモータの筐体８の内壁面には、電機子巻線が巻回されていないティース６の軸方向の他端に存在する前述の空間Ｂに対応して、モータの筐体８の剛性を高くするための複数のリブ８１、及び電動パワーステアリング装置１０１のギアボックス１０２と結合するための複数のネジ穴８２が設けられている。ネジ穴８２が設けられた筐体８は、永久磁石式同期モータの構成部品の一部である。
【００８１】
以上述べたように、この発明の実施の形態４による永久磁石式同期モータによれば、前述のように構成されているので、従来の永久磁石式モータでは固定子の上方や下方に配置されていた構成部品を、固定子の軸方向で且つ固定子と同じ外形の内側に配置することができ、駆動装置一体型の永久磁石式同期モータの外形及び軸方向長さを小さくすることができる。従って、車両や電動パワーステアリング装置との幾何学的な干渉の少ない搭載性のよい駆動装置一体型の永久磁石式同期モータを実現することができる。
【００８２】
又、例えば、前述の図６に示す空間Ａには、制御装置のインバータの発熱を逃がすアルミニウム製のヒートシンク９の突出部９１を配置し、更に固定子鉄心５の突出部を構成する鉄心５１を配置することで、電機子巻線７での発熱やヒートシンク９の熱を固定子鉄心５に逃がしやすくし、ステアリング操作を継続できる時間を長くすることができる。
【００８３】
尚、以上述べたこの発明の実施の形態１から４による永久磁石式同期モータによれば、三相の電機子巻線を備えた場合を示したが、三相以外の多相の電機子巻線であってもよい。又、固定子は、１２個のティースの例を示したが、１２個のティースに限定されるものではない。
【００８４】
尚、この発明は前述の実施の形態１から４による永久磁石式同期モータ及び電動パワーステアリング装置に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲に於いて、実施の形態１から４の構成を適宜組み合わせたり、その構成に一部変形を加えたり、構成を一部省略することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
この発明による永久磁石式同期モータ及び電動パワーステアリング装置は、少なくとも自動車等の車両の分野に利用することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１、１ａ、１ｂ  駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ、２、２ａ、２ｂ  モータ部、３、３ａ、３ｂ  制御装置、４  固定子、５  固定子鉄心、５１  突出部を構成する鉄心、６、６１、６２、６３、６４  ティース、７  電機子巻線、７１Ｕ  第１のＵ相電機子巻線、７１Ｖ  第１のＶ相電機子巻線、７１Ｗ  第１のＷ相電機子巻線、７２Ｕ  第２のＵ相電機子巻線、７２Ｖ  第２のＶ相電機子巻線、７２Ｗ  第２のＷ相電機子巻線、８  筐体、８１  リブ、８２  ネジ穴、９  ヒートシンク、９１  突出部、１０  絶縁筐体、１１、１１ａ、１１ｂ  電源コネクタ、１２  車両信号コネクタ、１２ａ  第１の車両信号コネクタ、１２ｂ  第２の車両信号コネクタ、１３  トルクセンサ信号コネクタ、１３ａ  第１のトルクセンサ信号コネクタ、１３ｂ  第２の車両信号コネクタ、１４ａ  第１のマイクロコンピュータ、１４ｂ  第２のマイクロコンピュータ、１５ａ  第１のインバータ、１５ｂ  第２のインバータ、１６ａ  第１の系統の結線、１６ｂ  第２の系統の結線、１７  通信装置、１８ａ  第１のフィルタコイル、１８ｂ  第２のフィルタコイル、１９ａ  第１の電源リレー、１９ｂ  第２の電源リレー、２０ａ  第１のトルクセンサ信号インターフェイス、２０ｂ  第２のトルクセンサ信号インターフェイス、２１ａ  第１の車両信号インターフェイス、２１ｂ  第２の車両信号インターフェイス、２２ａ  第１の駆動回路、２２ｂ  第２の駆動回路、２３ａ  第１の電流センサ、２３ｂ  第２の電流センサ、１０１  電動パワーステアリング装置、１０２  ギアボックス、１０３  ハウジング、１０４  タイロッド、１０５  シャフト、１０６  トルクセンサ、１０７  ケーブル
-
【図１】
2019049249.tif 000003
【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】
2019049249.tif 000009
【図８】
2019049249.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月29日(2019.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周部に複数のティースを備え、前記内周部に囲まれた空間を有する固定子鉄心と、
前記複数のティースのうちの１つ置きのティースに巻回された電機子巻線と、
前記固定子鉄心の前記空間に挿入され、永久磁石により構成された界磁極を有する回転子と、
を備え、
前記電機子巻線は、互いに独立した第１の電機子巻線と第２の電機子巻線に分離され、
前記第１の電機子巻線は、第１の制御装置に接続され、
前記第２の電機子巻線は、第２の制御装置に接続され、
前記第１の電機子巻線と前記第１の制御装置を含む第１の系統と、前記第２の電機子巻線と前記第２の制御装置とを含む第２の系統と、により駆動され得るように構成された永久磁石式同期モータであって、
前記第１の系統と前記第２の系統のうちの一方の系統が故障したときは、前記一方の系統による前記駆動を停止するとともに、他方の系統により前記駆動を継続するように構成されている、
ことを特徴とする永久磁石式同期モータ。
【請求項２】
前記故障が発生していない通常時に於いて、
前記第１の制御装置と前記第２の制御装置は、互いに同期して動作するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式同期モータ。
【請求項３】
前記故障が発生していない通常時に於いて、
前記第１の制御装置と前記第２の制御装置は、互いに同期することなくそれぞれ独立して動作するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式同期モータ。
【請求項４】
前記一方の系統が故障したときは、
前記他方の系統は、前記一方の系統に故障が生じていない通常時の最大電流を超えた電流量により前記駆動を行うように構成されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちの何れか一項に記載の永久磁石式同期モータ。
【請求項５】
前記故障が発生していない通常時に於いて、
前記第１の制御装置と前記第２の制御装置は、前記第１の電機子巻線と前記第２の電機子巻線に供給する電流量の配分比率を不等分とするように構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式同期モータ。
【請求項６】
前記第１の電機子巻線と前記第２の電機子巻線は、前記１つ置きのティースに交互に巻回されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか一項に記載の永久磁石式同期モータ。
【請求項７】
前記第１の電機子巻線は、第１の巻線ブロックとして前記ティースに巻回され、
前記第２の電機子巻線は、第２の巻線ブロックとして前記ティースに巻回され、
前記第１の巻線ブロックと前記第２の巻線ブロックは、前記固定子鉄心に対称に配置されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか一項に記載の永久磁石式同期モータ。
【請求項８】
前記電機子巻線が巻回されていないティースの軸方向の少なくとも一方の端部に対応して、永久磁石式同期モータの構成部品が配置されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか一項に記載の永久磁石式同期モータ。
【請求項９】
前記構成部品は、前記第１の制御装置と前記第１の電機子巻線とを接続する第１のターミナルと、前記第２の制御装置と前記第２の電機子巻線とを接続する第２のターミナルと、のうちの少なくとも一方のターミナルである、
ことを特徴とする請求項８に記載の永久磁石式同期モータ。
【請求項１０】
前記第１の制御装置と前記第２の制御装置とを冷却するヒートシンクを備え、
前構成部品は、前記ヒートシンクに設けられた突出部である、
ことを特徴とする請求項８に記載の永久磁石式同期モータ。
【請求項１１】
前記構成部品は、前記電機子巻線が巻回されていないティースから前記固定子鉄心の軸方向に延長された鉄心である、
ことを特徴とする請求項８に記載の永久磁石式同期モータ。
【請求項１２】
前記構成部品は、永久磁石式同期モータを他の構成部材に固定するための取付け部である、
ことを特徴とする請求項８に記載の永久磁石式同期モータ。
【請求項１３】
前記構成部品は、前記回転子の回転角度を検出する角度検出装置に於ける磁気センサである、
ことを特徴とする請求項８に記載の永久磁石式同期モータ。
【請求項１４】
前記構成部品は、永久磁石式同期モータの温度を検出する温度センサである、
ことを特徴とする請求項８に記載の永久磁石式同期モータ。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のうちのいずれか一項に記載の永久磁石式同期モータを備え、
前記永久磁石式同期モータが発生したトルクを車両の操舵に関与させるように構成されている、
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
尚、自動運転の車両では、車載カメラ、車載レーダー等によって検知された障害物を避ける場合、あるいは走行車線を維持又は変更する場合には、電動パワーステアリング装置１０１は、アクチュエータとして動作し、運転者のステアリングホイール操作に関わりなく、駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ１が車両を操舵すべき必要なトルクを出力する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
第１のＵ相電機子巻線７１Ｕと第２のＵ相電機子巻線７２Ｕは、巻線が巻回されていないティース６１を挟んでそのティース６１の両側のティースに巻回され、第１のＶ相電機子巻線７１Ｖと第２のＶ相電機子巻線７２Ｖは、巻線が巻回されていないティース６２を挟んでそのティース６２の両側のティースに巻回され、第１のＷ相電機子巻線７１Ｗと第２のＷ相電機子巻線７２Ｗは、巻線が巻回されていないティース６３を挟んでそのティース６３の両側のティースに巻回されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
更に、この発明の実施の形態２による駆動装置一体型の永久磁石式同期モータによれば、制御装置３の第１のマイクロコンピュータ１４ａと第２のマイクロコンピュータ１４ｂとが同期信号を介して互いに同期してモータ部２を制御していないこともあり、故障した第２の系統の駆動電流を「０」とした場合は、固定子鉄心５が第１の系統と第２の系統で共通しているにも関わらず、あたかも２つの駆動装置一体型の永久磁石式同期モータが存在していてそのうち１つの永久磁石式同期モータが故障し、残りの正常な駆動装置一体型の永久磁石式同期モータにより電動パワーステアリング装置にトルクを出力するのと同様の動作を行うことができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
以上述べたように、この発明の実施の形態２による駆動装置一体型の永久磁石式同期モータによれば、搭載性、重量などに制約がある電動パワーステアリング装置の冗長化を、１つの駆動装置一体型の永久磁石式同期モータで実現できるので従来の駆動装置一体型の永久磁石式同期モータにはない大きな利点である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
しかし、この発明の実施の形態２による駆動装置一体型の永久磁石式同期モータによれば、第１の系統と第２の系統でモータ部、制御装置などの温度上昇に差がある場合には、より温度が高い系統の電流量を減らし、残りの系統の電流量を逆に増加させることで、補助トルクを減らさずに転舵可能となる。このように、第１の系統と第２の系統とで電流量を個別に制御できるのは、第１の系統と第２の系統との間の相互インダクタンスが小さく、各系統で独立して制御することができるからであり、その効果は大きい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
尚、この発明の実施の形態２による駆動装置一体型の永久磁石式同期モータによれば、実施の形態１の場合と同様に、第１のＵ相電機子巻線７１Ｕと第２のＵ相電機子巻線７２Ｕは、巻線が巻回されていないティース６１を挟んでそのティース６１の両側のティースに巻回され、第１のＶ相電機子巻線７１Ｖと第２のＶ相電機子巻線７２Ｖは、巻線が巻回されていないティース６２を挟んでそのティース６２の両側のティースに巻回され、第１のＷ電機子巻線７１Ｗと第２のＷ相電機子巻線７２Ｗは、巻線が巻回されていないティース６３を挟んでそのティース６３の両側のティースに巻回されている。つまり、第１の系統に於ける第１の電機子巻線と第２の系統に於ける第２の電機子巻線が、交互にティースに巻回されている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
即ち、電機子巻線７は、第１の電機子巻線７１と第２の電機子巻線７２とから構成されており、第１の電機子巻線７１は、第１のＵ相電機子巻線７１Ｕと、第１のＶ相電機子巻線７１Ｖと、第１のＷ相電機子巻線７１Ｗとから構成され、それぞれ１つ置きのティース６に集中巻きされている。第２の電機子巻線７２は、第２のＵ相電機子巻線７２Ｕと、第２のＶ相電機子巻線７２Ｖと、第２のＷ相電機子巻線７２Ｗとから構成され、それぞれ１つ置きのティース６に集中巻きされている。そして、第１の電機子巻線と第２の電機子巻線は、前述の図５の実施の形態３の場合と同様に、固定子４の一方の半円部に第１の電機子巻線が配置され、固定子の他方の半円部に第２の電機子巻線が配置されている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
１、１ａ、１ｂ  駆動装置一体型の永久磁石式同期モータ、２、２ａ、２ｂ  モータ部、３、３ａ、３ｂ  制御装置、４  固定子、５  固定子鉄心、５１  突出部を構成する鉄心、６、６１、６２、６３、６４  ティース、７  電機子巻線、７１Ｕ  第１のＵ相電機子巻線、７１Ｖ  第１のＶ相電機子巻線、７１Ｗ  第１のＷ相電機子巻線、７２Ｕ  第２のＵ相電機子巻線、７２Ｖ  第２のＶ相電機子巻線、７２Ｗ  第２のＷ相電機子巻線、８  筐体、８１  リブ、８２  ネジ穴、９  ヒートシンク、９１  突出部、１０  絶縁筐体、１１、１１ａ、１１ｂ  電源コネクタ、１２  車両信号コネクタ、１２ａ  第１の車両信号コネクタ、１２ｂ  第２の車両信号コネクタ、１３  トルクセンサ信号コネクタ、１３ａ  第１のトルクセンサ信号コネクタ、１３ｂ  第２の車両信号コネクタ、１４ａ  第１のマイクロコンピュータ、１４ｂ  第２のマイクロコンピュータ、１５ａ  第１のインバータ、１５ｂ  第２のインバータ、１６ａ  第１の系統の結線、１６ｂ  第２の系統の結線、１７  通信装置、１８ａ  第１のフィルタコイル、１８ｂ  第２のフィルタコイル、１９ａ  第１の電源リレー、１９ｂ  第２の電源リレー、２０ａ  第１のトルクセンサ信号インターフェイス、２０ｂ  第２のトルクセンサ信号インターフェイス、２１ａ  第１の車両信号インターフェイス、２１ｂ  第２の車両信号インターフェイス、２２ａ  第１の駆動回路、２２ｂ  第２の駆動回路、２３ａ  第１の電流センサ、２３ｂ  第２の電流センサ、１０１  電動パワーステアリング装置、１０２  ギアボックス、１０３  ハウジング、１０４  タイロッド、１０５  シャフト、１０６  トルクセンサ、１０７  ケーブル
【国際調査報告】
2019049249.tif 000011
2019049249.tif 000012
2019049249.tif 000013