(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のティースと複数個のスロットを備えた電機子鉄心と、前記ティースに巻回され前記スロットに収納された複数組の多相巻線を備えた電機子巻線と、前記複数組の多相巻線に個別に対応して接続される複数個のモータ駆動装置と、前記電機子鉄心と空隙を介して対向して配置された複数の界磁極を備えた界磁極鉄心と、
を備えた多重多相巻線交流モータであって、
前記界磁極鉄心は、前記複数組の多相巻線の同一相により発生する磁束の磁路を共用する磁路共用部を有し、
前磁路共用部は、前記界磁極鉄心の円周方向の磁束の流れを阻害する複数個の磁気抵抗要素を備えている、
ことを特徴とする多重多相巻線交流モータ。
【請求項２】
前記磁気抵抗要素は、前記界磁極鉄心に形成されたスリットにより構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の多重多相巻線交流モータ。
【請求項３】
前記スリットは、前記界磁極鉄心の前記電機子鉄心と対向する表面から内部にわたって配置されており、
前記スリットの前記円周方向に占める幅をｈ１、前記界磁極鉄心の内径方向に占める深さをｈ２としたとき、前記スリットは、ｈ２／ｈ１が「１．０」より大きく構成されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の多重多相巻線交流モータ。
【請求項４】
前記磁気抵抗要素は、前記界磁極鉄心の薄肉部により構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の多重多相巻線交流モータ。
【請求項５】
前記磁気抵抗要素は、前記界磁極鉄心を構成する積層された複数の薄板を機械的に接合する部位により構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の多重多相巻線交流モータ。
【請求項６】
前記界磁極鉄心は、前記界磁極鉄心に設けられた複数個の磁石穴に挿入された複数個の永久磁石を備え、
前記磁気抵抗要素は、少なくとも前記界磁極鉄心の電機子鉄心と対向する表面に設けられている、
ことを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載の多重多相巻線交流モータ。
【請求項７】
前記界磁極鉄心の磁石設置面に配置された複数個の永久磁石を備え、
前記界磁極鉄心は、隣り合う前記永久磁石の間に位置する磁性体からなる突起部を備え、
前記磁気抵抗要素は、少なくとも前記突起部に設けられている、
ことを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載の多重多相巻線交流モータ。
【請求項８】
前記界磁極は、永久磁石により第１の極性を発生させる第１の界磁極と、前記第１の極性に対して逆極性の第２の極性を発生させる突起部を有する第２の界磁極とを備え、
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方向に交互且つ等間隔に配置され、
前記磁気抵抗要素は、少なくとも前記突起部に備えられている、
ことを特徴とする請求項１乃至７のうちの何れか一項に記載の多重多相巻線交流モータ。
【請求項９】
前記磁気抵抗要素は、電気角１８０°当たり１個以上配置されている、
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多重多相巻線交流モータ。
【請求項１０】
前記磁気抵抗要素は、相互の最少間隔が電気角１８０°以下で配置されている、
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多重多相巻線交流モータ。
【請求項１１】
前記界磁極鉄心は、形状の異なる２種類以上の薄板が積層されて構成されており、
前記磁気抵抗要素は、少なくとも１種類の前記薄板に設けられている、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のうちの何れか一項に記載の多重多相巻線交流モータ。
【請求項１２】
前記複数組の多相巻線は、θｃを０より大きい正の数として複数組の巻線間で電気的な位相差θｃを有しており、
前記複数のモータ駆動装置は、θiを０より大きい正の数として前記複数組の多相巻線に夫々位相差θiを有した電圧又は電流を供給し、
前記位相差θiは、前記位相差θｃを有する前記複数組の多相巻線に供給される電圧又は電流によって生じるトルクリップルを低減する位相である、
ことを特徴とする請求項１乃至１１のうちの何れか一項に記載の多重多相巻線交流モータ。
【請求項１３】
前記複数組の多相巻線は、前記複数個のティースに跨って巻回されている、
ことを特徴とする請求項１乃至１２のうちの何れか一項に記載の多重多相巻線交流モータ。
【請求項１４】
前記多相巻線は、電気角１８０°ピッチで巻回されている、
ことを特徴とする請求項１３に記載の多重多相巻線交流モータ。
【請求項１５】
前記電機子鉄心は、ｍを１以上の整数として１２ｍ個のティース及びスロットを備え、
前記複数組の多重多相巻線組は、前記ティースに巻回されスロットに収納された２重の三相巻線組により構成され、
前記複数個のモータ駆動装置は、前記２重の三相巻線組に個別に対応して接続される２個のモータ駆動装置により構成され、
前記界磁極鉄心は、２ｍ個の界磁極を備え、
前記２重の多相巻線組は、巻線組間で電気的な位相差３０°を有し、
前記２つのモータ駆動装置は、前記２重の多相巻線組に位相差３０°を有した電圧又は電流を供給する、
ことを特徴とする請求項１４に記載の多重多相巻線交流モータ。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のうちの何れか一項に記載の多重多相巻線交流モータによりアシストトルクを発生させるようにした、
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、多重化及び多相化された電機子巻線を備え、界磁極と電機子とが対向する間隙に於いて各巻線が磁路を共用するように構成された多重多相巻線交流モータ、及びその多重多相巻線交流モータを用いた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】
近年、自動車等の車両に搭載される交流モータでは、車内の静粛性やドライバーの操舵フィーリングを向上させるために、低騒音化、低振動化に対するニーズが高まっている。【０００３】
特許文献１には、ブラシレスモータの電機子巻線について、２つの異なる三相巻線をＰを極数、ｓをスロット数として電気角［（３６０×Ｐ）／（ｓ×２）］のスロットピッチで多重化して巻回し、更にそのスロットピッチに対応する位相差角度で通電するとともに、ステータとロータとの間が、電気角で前述のスロット間の位相差角度の２倍の磁気スキューとなるように設定することで、ブラシレスモータに発生する電気角６次、１２次成分のトルク脈動を低減してモータの振動、騒音を減少させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１５７２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示された従来の技術のように２つの異なる三相巻線を、Ｐを極数、ｓをスロット数として電気角［（３６０×Ｐ）／（ｓ×２）］のスロットピッチで多重化して巻回し、電気角［（３６０×Ｐ）／（ｓ×２）］を位相差角度として通電した場合、多重化された巻線が、界磁極と電機子との間隙で磁路を共用して磁気的に結合(相互インダクタンスによる磁気カップリング)するため、多重化された巻線のうちの一部の巻線に通電することによって発生する磁束が他の巻線に鎖交し、他の巻線に干渉電圧が発生する。【０００６】
即ち、前述のように多重化された巻線は電気的には相互に接続されていないが、多重多相巻線交流モータが構成する磁気回路により磁気的には結合されており、変圧器の一次側と二次側のような結合状態にあるということができる。このように、多重巻線を有する多重多相巻線交流モータの複数の組の巻線は、磁気的に結合しているので、相互に干渉電圧が生じる。【０００７】
通常、交流モータのベクトル制御は、界磁極のｄ軸、ｑ軸上でそれぞれ独立して電流制御を行うが、前記多重化された巻線を有する多重多相巻線交流モータでは前述の干渉電圧が相互に作用して、電流制御系に対して外乱として作用する。この干渉電圧は、各巻線電流の微分値に比例するため、電流を高速に応答させるほど大きくなる性質を持ち、従来の単一巻線モータの電流制御と比べて電流制御系の応答を高くすることが出来ない。又、このため電流に脈動成分が生じ、トルク脈動が発生するという課題があった。【０００８】
この発明は、従来の多重多相巻線交流モータに於ける前述の課題を解決するためになされたものであり、電流制御系の応答性を向上させると共に、電流の脈動成分に起因するトルク脈動を低減することができる多重多相巻線交流モータ、及びその多重多相巻線交流モータを備えた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ものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明による多重多相巻線交流モータは、
複数個のティースと複数個のスロットを備えた電機子鉄心と、前記ティースに巻回され前記スロットに収納された複数組の多相巻線を備えた電機子巻線と、前記複数組の多相巻線に個別に対応して接続される複数個のモータ駆動装置と、前記電機子鉄心と空隙を介して対向して配置された複数の界磁極を備えた界磁極鉄心と、
を備えた多重多相巻線交流モータであって、
前記界磁極鉄心は、前記複数組の多相巻線の同一相により発生する磁束の磁路を共用する磁路共用部を有し、
前記磁路共用部は、前記界磁極鉄心の円周方向の磁束の流れを阻害する複数個の磁気抵抗要素を備えている、
ことを特徴とするものである。
【００１０】
この発明による電動パワーステアリング装置は、前記多重多相巻線交流モータによりアシストトルクを発生させるようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明による多重多相巻線交流モータは、界磁極鉄心に、その円周方向の磁束の流れを阻害する複数個の磁気抵抗要素を備えているので、複数の巻線組間の相互インダクタンスのq軸成分Ｍｑの方が自己インダクタンスＬｑよりも相対的に小さくなり、自己インダクタンスに対する相互インダクタンスの比率Ｍｑ/Ｌｑが低減し、モータの巻線組間の相互干渉を低減することができ、電流制御系の応答が向上し、電流の脈動成分に起因するトルク脈動を低減することができる。【００１２】
この発明による電動パワーステアリング装置によれば、前記多重多相巻線交流モータを備えているので、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、又、電動パワーステアリングが搭載された車両の静粛性を向上することができる。更に多重多相巻線交流モータの出力が向上するので、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、軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータの電機子巻線の接続を示す説明図である。
【図２】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータの群間の電機子巻線の等価回路を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータのｑ軸の回路構成を説明するための説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータの構成を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータの電機子巻線の巻線パターンを示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータとモータ駆動装置の接続を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータの電機子と界磁極を直線状に展開した説明図である。
【図８】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータの電機子と界磁極を直線状に展開した説明図であって、磁石押さえブリッジ部分の磁束の経路を示している。
【図９】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータの電機子と界磁極を直線状に展開した説明図であって、第１の巻線組のＶ相巻線若しくは第２の巻線組のＶ相巻線に電流を通電したときに発生する磁束の主要経路を示している。
【図１０】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於いて、スリット最小間隔θ若しくは電気角１８０°当たりのスリット個数ｋを変えたときの、第１の巻線組の自己インダクタンスＬｑ１成分と磁気カップリングＭｑ１２/Ｌｑ１成分を示したグラフである。
【図１１】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於いて、磁気回路上の主要な経路について説明する説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於ける、電機子と界磁極を直線状に展開した説明図であって、電機子巻線Ｖ１に電流Ｉｖ1を通電したときの磁石を貫通する磁束の経路を示した説明図である。
【図１３】図１１に於ける磁束φｖ（１）と磁束φｖ（２）の磁気回路上の主要な経路の磁気抵抗を説明する説明図である。
【図１４】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於いて、スリットの磁気抵抗Ｒslitの内訳として、スリットを横切る短絡磁路の磁気抵抗Ｒ１及びスリットを避けて界磁極鉄心を通る迂回磁路の磁気抵抗Ｒ２を説明する説明図である。
【図１５】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於いて、スリットの円周方向に占める幅をｈ１、内径方向に占める深さをｈ２としたとき、ｈ２／ｈ１に対する磁気抵抗Ｒslitを示したグラフである。
【図１６】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータの変形例の構成を示す断面図である。
【図１７】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータの変形例の電機子と界磁極を直線状に展開した説明図である。
【図１８】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於いて、界磁極鉄心のスリットの構成を説明する説明図である。
【図１９】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於いて、界磁極鉄心のスリットの別の構成を説明する説明図である。
【図２０】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於いて、界磁極鉄心のスリットの更に別の構成を説明する説明図である。
【図２１】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於いて、界磁極鉄心の更に異なる構成を説明する説明図である。
【図２２】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於いて、界磁極鉄心の更に別の構成を説明する断面図である。
【図２３】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於いて、第１及び第２の巻線組に通電される電流の例を示すグラフである。
【図２４】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於いて、トルクの脈動成分を説明するグラフである。
【図２５】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於いて、トルクの脈動成分の周波数分析結果を示したグラフである。
【図２６】この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於いて、トルクの脈動成分を説明するグラフである。
【図２７】この発明の実施の形態２による多重多相巻線交流モータの構成を示す断面図である。
【図２８】この発明の実施の形態２による多重多相巻線交流モータの電機子と界磁極を直線状に展開した説明図である。
【図２９】この発明の実施の形態２による多重多相巻線交流モータに於いて、スリット最小間隔θ若しくは電気角１８０°当たりのスリット個数ｋを変えたときの、第１の巻線組の自己インダクタンスＬｑ１成分と磁気カップリングＭｑ１２/Ｌｑ１成分を示したグラフである。
【図３０】この発明の実施の形態２による多重多相巻線交流モータに於いて、磁気回路上の主要な経路について説明する説明図である。
【図３１】この発明の実施の形態２による多重多相巻線交流モータに於いて、界磁極鉄心のスリットの別の構成を説明する断面図である。
【図３２】この発明の実施の形態２による多重多相巻線交流モータに於いて、磁束の経路を示した説明図である。
【図３３】この発明の実施の形態２による多重多相巻線交流モータに於いて、界磁極鉄心の更に別の構成を説明する断面図である。
【図３４】この発明の実施の形態２による多重多相巻線交流モータに於いて、界磁極鉄心のスリットの別の構成を説明する説明図である。
【図３５】この発明の実施の形態２による多重多相巻線交流モータに於いて、界磁極として界磁極巻線を用いた場合を示した断面図である。
【図３６】この発明の実施の形態２による多重多相巻線交流モータに於いて、界磁極を突起部を有するリラクタンスモータとした場合を示す断面図である。
【図３７】この発明の実施の形態３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】
【００１４】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータについて、図に基づいて説明する。図１は、この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータの電機子巻線の接続を示す説明図であって、（ａ）は２重Δ結線、（ｂ）は２重Ｙ結線の場合を夫々示している。２重Δ結線の場合、図１の（ａ）に示すように、第１の巻線組１００は、三相のＵ相巻線Ｕ１（以下、単に巻線Ｕ１と称する）、Ｖ相巻線Ｖ１（以下、単に巻線Ｖ１と称する）、Ｗ相巻線Ｗ１（以下、単に巻線Ｗ１と称する）をΔ結線して構成され、第２の巻線組２００は、三相のＵ相巻線Ｕ２（以下、単に巻線Ｕ２と称する）、Ｖ相巻線Ｖ２（以下、単に巻線Ｖ２と称する）、Ｗ相巻線Ｗ２（以下、単に巻線Ｗ２と称する）をΔ結線して構成されている。
【００１５】
一方、２重Ｙ結線の場合、図１の（ｂ）に示すように、第１の巻線組１００は、三相の巻線Ｕ１、巻線Ｖ１、巻線Ｗ１をＹ結線して構成され、第２の巻線組２００は、三相の巻線Ｕ２、巻線Ｖ２、巻線Ｗ２をＹ結線して構成されている。２重Δ結線、２重Ｙ結線の何れの場合も、第１の巻線組１００と第２の巻線組２００は、互いに電気角３０度の位相差を持つように、ステータのスロット内にシフトされて収納されている。
【００１６】
図２は、この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータの巻線組間の電機子巻線の等価回路を示す説明図であって、２重化して配置されたΔ結線又はＹ結線の三相巻線のうち、第１の巻線組１００の巻線Ｕ１と、第２の巻線組２００の巻線Ｕ２との等価回路を示している。図２に示す巻線Ｕ１に於いて、ｖｕ１は端子電圧、ｉｕ１は電流、Ｒ１は抵抗、ｖｅ１は誘起電圧、ｌｍ１は漏れインダクタンスである。又、巻線Ｕ２に於いて、ｖｕ２は端子電圧、ｉｕ２は電流、Ｒ２は抵抗、ｖｅ２は誘起電圧、ｌｍ２は漏れインダクタンスである。Ｍ１２は相互インダクタンス、ｎは巻線Ｕ１と巻線Ｕ２の巻数比である。このように、２重化して配置されたΔ結線又はＹ結線の三相巻線のうち、第１の巻線組１００の巻線Ｕ１と、第２の巻線組２００の巻線Ｕ２の等価回路は、トランスの等価回路と同等となる。
【００１７】
尚、図２に示す各値のうち、特に漏れインダクタンスｌｍ１、ｌｍ２と、Ｍ１２は、通常のモータ制御で用いる値とは異なり、並列して配置された多重の二相間のインダクタンスを示す。又、一般には、多重巻線を有する多重多相巻線交流モータでは、並列する巻線の巻数は同じであるので、［ｎ＝１］である。更に、巻線Ｖ１と巻線Ｖ２、巻線Ｗ１と巻線Ｗ２、巻線Ｕ１と巻線Ｖ２、巻線Ｕ１相と巻線Ｗ２、巻線Ｖ１と巻線Ｕ２、巻線Ｖ１と巻線Ｗ２、巻線Ｗ１と巻線Ｕ２、巻線Ｗ１と巻線Ｖ２の等価回路も図２と同じであるので、三相の特性が等しい場合、三相のＵ相、Ｖ相、Ｗ相から界磁極ｄ軸、ｑ軸上に座標変換を行っても、このｄ軸とｑ軸での等価回路は図２に示した等価回路と同じである。
【００１８】
このように、多重巻線を有する多重多相巻線交流モータの複数の組の巻線は、通常、磁気的に結合しているので、相互に干渉電圧が生じる。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を有する三相の多重巻線モータの等価回路を界磁極ｄ軸とｑ軸に座標変換したとき、それぞれの相の等価回路の構成は前述のように図２の等価回路と同じであるが、そのｑ軸の等価回路をブロック図形式で表したものが図３である。
【００１９】
即ち、図３は、この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータのｑ軸の回路構成を説明するための説明図である。図３に於いて、ｖｑ１とｖｑ２は、夫々第１の巻線組１００と第２の巻線組２００のｑ軸電圧、ｉｑ１とｉｑ２は、夫々第１の巻線組１００と第２の巻線組２００のｑ軸電流、Ｌｑ１とＬｑ２は、夫々第１の巻線組１００と第２の巻線組２００の自己インダクタンスのｑ軸成分、Ｒa１とＲa２は、夫々第１の巻線組１００と第２の巻線組２００の巻線の抵抗成分、Ｍｑ１２は、夫々第１の巻線組１００と第２の巻線組２００の巻線間の干渉を表す相互インダクタンスのｑ軸成分である。尚、自己インダクタンスは、漏れインダクタンスと相互インダクタンスの和である。
【００２０】
又、図３に於いて、ｖｑ１２、ｖｑ２１で表される電圧が、他の組の巻線からの干渉電圧を示している。尚、図中のｓは、ラプラス変換の微分演算子を表す。図３は界磁極のｑ軸上の等価回路を示したものであるが、以上の説明より分かるように界磁極のｄ軸上の等価回路も図３と同様の構成である。
【００２１】
ここで通常、交流モータのベクトル制御は、界磁極のｄ軸、ｑ軸上で夫々独立して電流制御を行うが、前述のように多重化された巻線を有する多重多相巻線交流モータでは、前述した干渉電圧が相互に作用して、電流制御系に対して外乱として作用する。この干渉電圧は、図３から明らかなように、各巻線電流の微分値に比例するため、電流を高速に応答させるほど大きくなる性質を持ち、従来の単一巻線モータの電流制御と比べて電流制御系の応答を高くすることが出来ず、また、このため電流に脈動成分が生じ、トルク脈動が発生するという課題がある。しかし、この発明の実施の形態１による多重多相交流巻線モータは、このような多重多相巻線の課題を解消することができる。
【００２２】
図４は、この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータの構成を示す断面図である。この多重多相巻線交流モータは、電機子を備えた固定子と界磁極を備えた回転子とが磁気的空隙を介して互いに対向するように、ベアリング等の保持具により保持されて配置されている。図４に於いて、電機子１は、薄板を積層して形成した電機子鉄心２と、電機子巻線３とを備えている。電機子鉄心２は、その内周面に開口する４８個の等間隔に配置されたティース４と、これ等のティース４間に設けられた４８個の等間隔に配置されたスロット５とを備える。電機子巻線３は、各スロット５に収容された電機子巻線からなる第１の巻線組１００（図１参照）と第２の巻線組２００（図１参照）とから構成されている。ティース４は、電機子１の内周面と後述する界磁極鉄心９の外周面とが対向する間隙である磁気的空隙の方向に突出するように形成されている。後述するＮ極とＳ極からなる磁極の表面には、複数個のスリット１３が設けられている。
【００２３】
界磁極鉄心８は、８個の界磁極６を備えている。これ等の界磁極６は、夫々磁石穴７に挿入された永久磁石９を備えている。各界磁極６の永久磁石９は、隣接する界磁極６の極性が交互に逆極性となるように、隣接する界磁極間でＮ極とＳ極が交互に逆になるように磁石穴７に挿入されている。Ｎ極とＳ極が逆方向に配置された隣接する２つの永久磁石９により一対の磁極を構成しており、界磁極鉄心８は全体として４対の界磁極６を備えている。尚、図４の各界磁極６に於ける記号「Ｓ」と記号「Ｎ」は、各磁極の極性を示している。
【００２４】
図５は、この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータの電機子巻線の巻線パターンを示す断面図である。図５に於いて、電機子巻線３は、電機子鉄心２に設けられた４８個のスロット５内に、前述の巻線Ｕ１、巻線Ｖ１、巻線Ｗ１からなる第１の巻線組１００と、巻線Ｕ２、巻線Ｖ２、巻線Ｗ２からなる第２の巻線組２００に分かれて複数個のティース４に跨って巻回されている。ここで、図５は、図４に示す多重多相巻線交流モータの巻回方法を示しており、各巻線における記号「＋」と記号「−」は、巻線の極性が互いに逆であることを示している。又、各巻線は、電機子巻線３を挿入するスロット５に同じ巻数で挿入されている。
【００２５】
第１の巻線組１００を構成するスロット５内の電機子巻線３は相互に接続され、且つ第２の巻線組２００を構成するスロット５内の電機子巻線３は相互に接続されているが、第１の巻線組１００と第２の巻線組２００間は相互に接続されておらず、互いに電気的に分離されている。一つの巻線組を構成する電機子巻線３を複数個のティース４に跨って巻回する巻線方法は一般的に分布巻と呼ばれており、通常、電機子巻線３の起磁力の高調波成分が低減するため、トルク脈動が低減するといった効果が得られる。
【００２６】
この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータとしてのブラシレスモータは、第１の巻線組１００に対して、第２の巻線組２００は界磁極６のＮ極とＳ極のペアの回転子の円周方向に占める角度を電気角３６０°としたとき、電気角３０°の電気的な位相差を有している。又、界磁極６のＮ極とＳ極のペアの円周方向に占める角度を電気角３６０°としたとき、電機子巻線３のコイルピッチを１８０°とした全節巻となっている。又、スロット内の電機子巻線３は、図１に示すように夫々Ｙ結線又はΔ結線で結線されて第１の巻線組１００及び第２の巻線組２００を構成している。このように２重化して配置された三相巻線のうち、巻線Ｕ１と巻線Ｕ２の等価回路は、前述の図２に示される。
【００２７】
図６は、この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータとモータ駆動装置の接続を示す説明図である。図６に於いて、多重多相巻線交流モータの第１の巻線組１００の３相の巻線Ｕ１、巻線Ｖ１、巻線Ｗ１の各端子は、第１のモータ駆動装置１０の三相端子Ｕ１１、Ｖ１１、Ｗ１１に夫々接続されている。又、多重多相巻線交流モータの第２の巻線組２００の３相の巻線Ｕ２、巻線Ｖ２、巻線Ｗ２の各端子は、第２のモータ駆動装置１１の三相端子Ｕ２１、Ｖ２１、Ｗ２１に夫々接続されている。第１のモータ駆動装置と第２のモータ駆動装置はそれぞれインバータで構成されていて、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）３１の内部に配置されている。ＥＣＵはモータと一体型となるように構成されていても別体型となっていてもよい．ただし，図６の構成でモータとＥＣＵが別体型となっている場合にはモータとＥＣＵ間の接続線が６本設ける必要があり、しかも長くなるためサイズ・コスト・重量とも不利となるが，一体型の場合には６本の接続線が短くてよいためサイズ・コスト・重量が有利となる。
【００２８】
ここで、前述のように多重巻線を有する多重多相巻線交流モータの第１の巻線組１００と第２の巻線組２００の電機子巻線は、互いに磁気的に結合しているので、相互に干渉電圧が生じる。ＵＶＷの三相多重巻線モータの等価回路を界磁極ｄｑ軸に座標変換したとき、夫々の相の等価回路の構成は前述の図２に示すようになり、そのｑ軸の等価回路をブロック図形式で表したものが前述の図３に示される。図３は界磁極６のｑ軸上の等価回路を示したものであるが、界磁極６のｄ軸上の等価回路も同様の構成である。
【００２９】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータは、ベクトル制御を用いて制御され、第１の巻線組１００、第２の巻線組２００毎に界磁極ｄｑ軸上で夫々独立して電流制御される。しかし、多重化された巻線を有する多重多相巻線交流モータでは前述したように干渉電圧が相互に作用して、電流制御系に対して外乱値ｉｑ１１、ｉｑ２１として作用する。外乱値ｉｑ１１、ｉｑ２１は、図３のｑ軸の等価回路のブロック図から、下記の式（１）、式（２）のように表される。
【数１】
0005893208.tif 000002
【数２】
0005893208.tif 000003
【００３０】
ここで、ｉｑ１、ｉｑ２は第１巻線群、第２巻線群それぞれの群の巻線のｑ軸電流であり、Ｒa１、Ｒa２は第１巻線群、第２巻線群それぞれの群の巻線の抵抗値であり、Ｌｑ１、Ｌｑ２は第１巻線群、第２巻線群それぞれの組の巻線の自己インダクタンスのｑ軸成分であり、Ｍｑ１２は第１巻線群、第２巻線組群の巻線の干渉を表す相互インダクタンスのｑ軸成分である。従って、電流制御の周波数が高くなった場合、ラプラス変換の微分演算子ｓが大きくなり、又、式（１）、式（２）から、外乱値ｉｑ１１、ｉｑ２１は、ほぼ磁気カップリング成分Ｍｑ１２/Ｌｑ１、磁気カップリング成分Ｍｑ１２/Ｌｑ２に夫々依存することは明らかである。これ等の磁気カップリング成分が大きくなった場合、外乱値ｉｑ１１、ｉｑ２１が大きくなり、電流制御系の外乱が大きくなる。外乱が大きくなると電流制御系の応答を高くすることが出来ず、又、このため電流に脈動成分が生じ、トルク脈動が発生する。
【００３１】
図７は、多重多相巻線交流モータの電機子と界磁極を直線状に展開した説明図であって、図４の界磁極６と界磁極６に対向する電機子１を直線状に展開して示している。図８は、この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータの電機子と界磁極を直線状に展開した説明図であって、磁石押さえブリッジ部分の磁束の経路を示している。界磁極鉄心８の表面には、磁石穴７に挿入された永久磁石９を保持するための界磁極鉄心の一部である磁石押さえブリッジ部分１２を除き、界磁極のＳ極とＮ極からなる一対の磁極が円周方向に占める角度を３６０°としたときに、夫々最小間隔θ°以上の間隔を有して配置された複数のスリット１３が設けられている。このとき、電気角１８０°当たりのスリット１３の数をｋとする（ｋは１以上の整数）。尚、スリット１３は、電気角１８０°に対して対称に設けられている。
【００３２】
磁石押さえブリッジ部分１２には、スリットが設けられていないが、これは磁石押さえブリッジ部分１２が図８に示すように漏れ磁束φＬの経路となるため、界磁極鉄心８が局所的に磁気飽和して磁気抵抗が高くなっており、スリット１３を設けた場合と同等の効果が得られているためである。尚、磁石押さえブリッジ部分１２が磁気飽和していない場合は、磁石押さえブリッジ部分１２にもスリットを設けてもよい。
【００３３】
図９は、この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータの電機子と界磁極を直線状に展開した説明図であって、（ａ）は第１の巻線組のＶ相巻線に電流を通電したときに発生する磁束の主要経路を示し、（ｂ）は第２の巻線組のＶ相巻線に電流を通電したときに発生する磁束の主要経路を示している。図９に示すように、多重多相巻線交流モータは、各巻線組が界磁極鉄心８と電機子鉄心２との間隙で磁路を共用する磁路共用部を有し、この磁路共用部にスリット１３が配置されている。
【００３４】
図９から明らかなように、１つの巻線組に通電された電流により発生する磁束が自らの巻線組に鎖交する磁路の主要経路の距離は、その一つの巻線組に通電された電流による発生する磁束が他の巻線組に鎖交する磁路の主要経路の距離よりも短く、自己インダクタンスの磁路と相互インダクタンスの磁路が一部異なることがわかる。ここで、このように各巻線組が界磁極鉄心８と電機子鉄心２とが対向する間隙で磁路を共用したモータでは、一般的に磁路を分離したモータと比較して磁路を小さくすることができ、モータの体格を小さくすることが可能となる。
【００３５】
図１０は、この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於いて、スリット最小間隔θ若しくは電気角１８０°当たりのスリット個数ｋを変えたときの、第１の巻線組の自己インダクタンス成分Ｌｑ１と磁気カップリング成分Ｍｑ１２/Ｌｑ１を示したグラフである。但し、図１０で示す自己インダクタンス成分Ｌｑ１と磁気カップリング成分Ｍｑ１２/Ｌｑ１は、スリット１３を設けていない場合の自己インダクタンス成分と磁気カップリング成分との比率で示している。
【００３６】
図１０により、スリット１３を設けていない場合に対して、スリット１３を設けた場合には磁気カップリング成分Ｍｑ１２/Ｌｑ１が低減していることと、自己インダクタンス成分Ｌｑ１が低下していることが分かる。又、特にスリット最小間隔θを１８０°以下若しくは電気角１８０°当たりのスリット個数ｋを「１」以上にすると、磁気カップリング成分Ｍｑ１２/Ｌｑ１が９７％以下となり、スリット１３を設けていない場合の３％以上低減することが分かる。従って、スリット最小間隔θは１８０°以下、又は電気角１８０°当たりのスリット個数ｋを「１」以上にするようにスリット１３を設けることが望ましい。同様に、スリット最小間隔を更に小さく、又、スリット個数を更に多くすれば磁気カップリング成分Ｍｑ１２/Ｌｑ１が更に低減することが分かる。
【００３７】
一方、スリット最小間隔θを小さくしたり、もしくはスリット個数ｋを多くしたりするとＬｑが低下している。ここで、一般的に多重多相巻線交流モータのトルクＴは以下の式（３）のように記載することができる。
【数３】
0005893208.tif 000004
ここで、φｍは永久磁石が発生する磁束の量、ｉｄはｄ軸方向の電流、ｉｑはｑ軸方向の電流、ｐは多重多相巻線交流モータの磁極数、Ｌｑはｄ軸方向の自己インダクタンス成分、Ｌｑはｑ軸方向の自己インダクタンス成分を表す。
【００３８】
Ｌｄ＜Ｌｑのとき、式（３）の第２項に於いて電流ｉｑを正、電流ｉｄを負としてトルクを向上させることが多いが、この場合、自己インダクタンス成分Ｌｑが低下するとトルクが低下する。よって多重多相巻線交流モータでは、自己インダクタンス成分Ｌｑ１はトルクの向上の観点から考えれば大きいことが望ましい。ここで、図１０から、スリット最小間隔θが２０°以上、又はスリット個数ｋが［７≧ｋ≧１］であれば自己インダクタンス成分Ｌｑ１はスリットを設けない場合と比較して７２％以上となる。従って、スリット最小間隔θは２０°以上、スリット個数ｋは［７≧ｋ≧１］とするのが望ましい。
【００３９】
同様に、スリット最小間隔θを更に大きく、又、スリット個数ｋを更に少なくすれば自己インダクタンスＬｑ１が更に向上することがわかる。尚、図９では第１の巻線組１００に電流を通電したときの第２の巻線組２００への影響について示したが、第２の巻線組２００に電流を通電したときの第１の巻線組１００への影響についても、前述と同等の説明が成り立つ。
【００４０】
図１１は、この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於いて、磁気回路上の主要な経路について説明する説明図であって、（ａ）は界磁極鉄心の表面にスリットを設けない場合（ＮＯＲＭＡＬ  ＭＯＤＥＬ）を示し、（ｂ）は界磁極鉄心の表面にスリットを設けた場合（ＳＬＩＴ  ＭＯＤＥＬ）を示している。図１１に於いて、第１の巻線組１００の巻線Ｖ１に電流Ｉｖ１を通電したとき、この電流Ｉｖ１により、巻線Ｖ１自身に鎖交する磁束φｖ（１）と、巻線Ｖ１に隣接して配置された第２の巻線組２００の巻線Ｖ２に鎖交する磁束φｖ（２）が発生する。
【００４１】
又、図１２に矢印で示すように、巻線Ｖ１に電流Ｉｖ１を通電したとき、電機子鉄心２から界磁極鉄心８を通り永久磁石９を貫通する磁束も発生するが、この磁束は、永久磁石９への方向のｄ軸成分が支配的であると考えられ、ここではｑ軸方向の磁束を考えるため界磁極鉄心表面を横切る磁束のみを考える。尚、図１２は、多重多相巻線交流モータの電機子と界磁極を直線状に展開した説明図であって、電機子巻線Ｖ１に電流Ｉｖ1を通電したときの磁石を貫通する磁束の経路を示した説明図である。
【００４２】
ここで、通電量に対する磁束の鎖交量の比率がインダクタンスであり、自己インダクタンスは磁束φｖ（１）を電流Ｉｖ１で除算した値に比例し、相互インダクタンスは磁束φｖ（２）を電流Ｉｖ１で除算した値に比例する。従って、一定量の電流を通電したとき、磁束φｖ（１）と磁束φｖ（２）の量の比が自己インダクタンスと相互インダクタンスの比となる。又、電機子巻線３への通電量を一定、即ち起磁力を一定としたときの磁束量は、多重多相巻線交流モータの界磁極鉄心８及び電機子鉄心２を磁気回路と考えたとき、この磁気回路中の磁気抵抗の大きさで決定でき、磁気抵抗が小さいほど磁束量は多くなる。
【００４３】
ここで、図１１に於いて、（ａ）に示すスリットを設けないモデルと（ｂ）に示すスリットを設けたモデルの磁気抵抗の比較を行う。先ず、磁気抵抗となる成分は、電機子１と界磁極６の間のエアギャップの磁気抵抗Ｒｇａｐ、永久磁石９の磁気抵抗Ｒｍａｇ、電機子鉄心２のティース４の先端のスロットオープンのエアギャップの磁気抵抗Ｒｌｅａｋである。又、スリット１３を設けた場合は、スリット１３によるエアギャップの磁気抵抗Ｒｓｌｉｔが存在する。これ等の他にも電機子鉄心２や界磁極鉄心８には磁気抵抗成分が存在するが、鉄心が飽和していない場合、界磁極鉄心８は前述のエアギャップに比べて透磁率が高いので、ここでは割愛する。
【００４４】
次に、スリットを設けないモデルとスリットを設けたモデルの磁束抵抗を比較するために、図１１に於ける磁束φｖ（１）と磁束φｖ（２）の主要な磁気回路の経路について、夫々の磁束の経路の磁気抵抗値ＲＬおよびＲＭを計算する。図１３は、図１１に於ける磁束φｖ（１）と磁束φｖ（２）の磁気回路上の主要な経路の磁気抵抗を説明する説明図であって、（ａ）は界磁極鉄心の表面にスリットを設けない場合（ＮＯＲＭＡＬ  ＭＯＤＥＬ）を示し、（ｂ）は界磁極鉄心の表面にスリットを設けた場合（ＳＬＩＴ  ＭＯＤＥＬ）を示している。
【００４５】
図１３に於ける直流電圧源Ｅは、第１の巻線組１００の巻線Ｖ１に電流Ｉｖ１を通電したときの磁気回路上の起磁力を表す。ここで、（ａ）に示すスリットを設けないモデルでは自己インダクタンスの磁気抵抗成分について、下記の式（４）が成立する。
【数４】
0005893208.tif 000005
又、相互インダクタンスの磁気抵抗成分について、下記の式（５）が成立する。
【数５】
0005893208.tif 000006
【００４６】
ここで、一般に界磁極６の表面に界磁極鉄心８が存在するモータについては、電機子１と界磁極６の間のエアギャップの磁気抵抗Ｒｇａｐはスロットオープンの磁気抵抗Ｒｌｅａｋよりも小さいので、Ｒｇａｐ＜＜Ｒｌｅａｋと仮定すると、
【数６】
0005893208.tif 000007
が成立する。
【００４７】
一方、図１３の（ｂ）に示すスリットを設けたモデルでは、自己インダクタンスの磁気抵抗成分について、下記の式（７）が成立する。
【数７】
0005893208.tif 000008
又、相互インダクタンスの磁気抵抗成分について、下記の式（８）が成立する。
【数８】
0005893208.tif 000009
【００４８】
ここで、前述と同様に電機子１と界磁極６の間のエアギャップＲｇａｐ及びスリット１３の磁気抵抗Ｒｓｌｉｔがスロットオープンの磁気抵抗Ｒｌｅａｋよりも小さく、
［Ｒｇａｐ+Ｒslit＜Ｒｇａｐ+２Ｒslit＜＜Ｒｌｅａｋ］となると仮定すると、
【数９】
0005893208.tif 000010
となり、
【数１０】
0005893208.tif 000011
が成立する。
【００４９】
ここで、前述したように、インダクタンスは磁束量によって決定するため、スリット１３を設けた場合、相互インダクタンスに対する自己インダクタンスの磁気抵抗が大きくなり、磁束量φｖ（１）に対して磁束量φｖ（２）が小さくなるため、自己インダクタンスに対する相互インダクタンスの比率が低下することが分かる。更に、スリット１３の磁気抵抗Ｒｓｌｉｔが大きいほど自己インダクタンスに対する相互インダクタンスの比率が低下することが分かる。
【００５０】
以上はＶ相について説明したが、電機子鉄心２と界磁極鉄心８が図１１の相対位置となる場合には、Ｕ相、Ｗ相についても前述と同等の説明が成り立つ。又、前述では第１の巻線組１００と第２の巻線組２００とのＶ相の同相間について説明したが、電機子鉄心２と界磁極鉄心８が図１１の相対位置となる場合には、ＵＶ相間、ＶＷ相間、ＷＵ相間についても前述と同等の説明が成り立つ。更に、磁束は界磁極鉄心８の表面を通る磁束を考えたが、界磁極鉄心８の表面を通る磁束は図１２に示すように界磁極鉄心８のｄ軸方向に相当する磁石中央部を貫通することは無く、ほぼｑ軸成分と考えることができる。従って、界磁極鉄心８の表面を通る磁束の経路に於けるインダクタンスは、ｑ軸成分が支配的と考えることができる。従って、スリット１３を設けた場合、自己インダクタンスのｑ軸成分Ｌｑに対して相互インダクタンスのｑ軸成分Ｍｑを低減することが可能となる。
【００５１】
従って、電流制御の周波数が高くなった場合、外乱値はほぼ磁気カップリング成分Ｍｑ１２/Ｌｑ１及びＭｑ１２/Ｌｑ２に依存し、かつこの実施の形態１では磁気カップリング成分Ｍｑ１２/Ｌｑ１及びＭｑ１２/Ｌｑ２を低減することができるので、電流制御系の応答を高くすることができ、また、このため外乱値による電流の脈動成分を低減してトルク脈動の発生を抑えることが可能となる。
【００５２】
図１４は、この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於ける、スリットの磁気抵抗Ｒｓｌｉｔの内訳として、スリットを横切る短絡磁路の磁気抵抗Ｒ１及びスリットを避けて界磁極鉄心を通る迂回磁路の磁気抵抗Ｒ２を説明する説明図、図１５は、この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於ける、スリットの円周方向に占める幅（以下、スリットの幅と称する）をｈ１、内径方向に占める深さ（以下、スリットの深さと称する）をｈ２としたとき、ｈ２／ｈ１に対する磁気抵抗値Ｒｓｌｉｔを示したグラフである。図１４に示すように、界磁極鉄心表面にスリット１３を挿入することによる磁気抵抗Ｒｓｌｉｔは、スリット１３を横切る短絡磁路の磁気抵抗Ｒ１と、スリット１３を避けて界磁極鉄心８を通る迂回磁路の磁気抵抗Ｒ２を並列としたものとなる。
【００５３】
ここで、スリット１３の内径方向の深さをｈ２、円周方向の幅をｈ１としたとき、ｈ２／ｈ１に対する磁気抵抗値Ｒｓｌｉｔは、図１５のグラフに示す通りである。但し、図１５に示す磁気抵抗値Ｒｓｌｉｔは、［ｈ１＝ｈ２］としたときに対する比率として示しており、スリットの深さｈ２を変化させるときのスリットの幅ｈ１は固定値としている。
【００５４】
図１５から、［ｈ２／ｈ１］を「１．０」より大きくとすると磁気抵抗値Ｒｓｌｉｔが１００％より大きくなることが分かる。従って、スリット１３の磁気抵抗Ｒｓｌｉｔを増加させて磁気カップリング値Ｍｑ１２/Ｌｑ１及びＭｑ１２/Ｌｑ２を低減するには、ｈ２／ｈ１を「１．０」より大きくすることが望ましい。又、このようにスリットを設けたとき、スリットの幅ｈ１は固定値としたため、スリットの深さｈ２を増加させると界磁極鉄心の円周方向の磁束を阻害する磁気抵抗成分は増加するが、界磁極鉄心の径方向の磁束を阻害する磁気抵抗成分は変化しない。従って、図１２に示す電機子鉄心２から界磁極鉄心８を通り永久磁石９を貫通する磁束を阻害することがなく、スリット１３を設けたことによるインダクタンスのｄ軸成分や、永久磁石９の発生する磁束の低減を抑えることが可能となる。
【００５５】
図１６は、この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータの変形例の構成を示す断面図、図１７は、この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータの変形例の電機子と界磁極を直線状に展開した説明図である。図１６、図１７に於いて、この変形例による多重多相巻線交流モータは、界磁極鉄心８の表面部に設けたスリット１３の他に、界磁極鉄心８の内部にも界磁極鉄心８の半径方向に延びるスリット１４を備えている。
【００５６】
界磁極鉄心８の内部にスリット１４を形成した場合、図１７に示すように界磁極鉄心８の内部を通る磁束が阻害されるため、自己インダクタンスのｑ軸成分Ｌｑ１及び相互インダクタンスのｑ軸成分Ｍｑ１２がともに一定量低減すると考えられ、前述のスリット１３の効果をより大きくすることが可能となり、より磁気カップリング成分Ｍｑ１２/Ｌｑ１及びＭｑ１２/Ｌｑ２を更に低減させることが可能となる。
【００５７】
又、この発明の実施の形態１では磁気カップリング成分Ｍｑ１２/Ｌｑ１及び磁気カップリング成分Ｍｑ１２/Ｌｑ２を低減する構造について述べたが、前述の図１０から、スリット１３を設けた場合は自己インダクタンスのｑ軸成分Ｌｑ１が低減しているため、結果としてＬｑ１、Ｌｑ２、Ｍｑ１２全てがスリット１３を設けることにより低減することになり、多重多相巻線交流モータのインダクタンスのｑ軸成分が低減し、多重多相巻線交流モータの出力を向上できる。
【００５８】
ここで、以上の説明に於いては、各巻線組が相互に電気的に３０°の位相差を有している場合について述べたが、界磁極鉄心８に於いて各巻線組で磁路を共有しており、１つの巻線組に通電された電流が自らの巻線組に鎖交する磁路の主要経路の距離が、１つの巻線組に通電された電流が他の巻線組に鎖交する磁路の主要経路の距離よりも短く、自己インダクタンスの磁路と相互インダクタンスの磁路が一部異なる場合、前述と同様の効果が得られる。
【００５９】
又、以上の説明に於いては、８極４８スロットの多重多相巻線交流モータとして説明したが、この極数とスロット数に限定するものではなく、巻線が電気的に２つに分離されており、又、夫々の巻線組が異なるモータ駆動装置で駆動されている多重多相巻線交流モータについて、前述と同様の効果が得られる。そのような構造、駆動方法が実現できるスロットコンビの例としては、ｍを「１」以上の整数として、磁極数２ｍ、スロット数１２ｍの多重多相巻線交流モータがある。
【００６０】
磁極数２ｍ、スロット数１２ｍの多重多相巻線交流モータは、前述の２重の三相巻線組に個別に対応して接続される２個のモータ駆動装置を備えており、前記２重の多相巻線組は、巻線組間で電気的な位相差３０°を有しており、前記２つのモータ駆動装置は、前記２重の多相巻線組に位相差３０°を有した電圧または電流を供給している場合、モータの巻線係数を最大の「１」とすることが可能となり、多重多相巻線交流モータのトルクを向上できる。
【００６１】
更に、以上の説明に於いては、電機子巻線３は複数個のティース４に跨って巻回されている場合について説明したが、１つのティース４に集中的に巻回されている場合に於いても前述と同様の説明が成立する。又、以上の説明に於いては、電機子巻線３の巻線ピッチを電気角１８０°の全節巻としたため巻線係数が向上し、トルク向上が図れているが、電気角１８０°以外とした場合でも上記と同様の効果が得られる。
【００６２】
又、電機子鉄心２と界磁極鉄心８が対向する空隙側の界磁極鉄心８の表面に、界磁極鉄心８の円周方向の磁束の流れを阻害する磁気抵抗として作用するスリット１３を設けたことに関しては、界磁極鉄心８が複数の薄板の積層により構成されており、且つスリット１３の位置が異なる複数の薄板を積層してスリット幅を調整したり、積層された薄板の一部にスリットが設けられていたりしても前記と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
図１８は、この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於ける、界磁極鉄心のスリットの構成を説明する説明図であって、（ａ）はスリットの構成パターン１を示し、（ｂ）はスリットの構成パターン２を示している。又、図１８の（ａ）、（ｂ）に共通に（１）は構成の異なる薄板Ａと薄板Ｂを重ねた場合を上面から視た説明図、（２）は薄板Ａのみの場合を上面から視た説明図、（３）は薄板Ｂのみの場合を上面から視た説明図、（４）は薄板Ａと薄板Ｂとを重ねた場合を側面から視た説明図である。
【００６４】
図１８の（ａ）に示すパターン１に於いて、（２）に示す薄板Ａと（３）に示す薄板Ｂは、スリット１３の形成位置が異なるように構成されており、この薄板Ａと薄板Ｂとを重ねた場合、（１）及び（４）に示すように全体としてスリット１３の形状が変化する。このようにスリット１３の形状を変化させることにより、界磁極鉄心８の円周方向の磁束の流れを阻害するスリット１３による磁気抵抗を調整することができる。又、図１８の（ｂ）に示すパターン２に於いて、（２）に示すスリット１３を設けた薄板Ａと、（３）に示すスリットを設けていない薄板Ｂを重ねることにより、（１）及び（４）に示すように全体としてスリット１３は断続することとなり、従ってその断続の度合いを調整することで、界磁極鉄心８の円周方向の磁束の流れを阻害するスリット１３による磁気抵抗を調整することができる。
【００６５】
図１８の（ａ）に示すようにスリット１３の形成位置が異なる薄板Ａ、Ｂの間でコギングトルクを打ち消すことが可能となり、コギングトルクを低減できるといった効果が得られる。又、図１８の（ｂ）に示すようにスリット１３が設けられている薄板Ａとスリットが設けられていない薄板Ｂを積層して界磁極鉄心８を構成した場合は、界磁極鉄心８の外周部の強度を高めることが可能となる。
【００６６】
又、前述の説明に於いては、電機子巻線が電気的に２つの巻線組に分離されており、且つ３つの異なるモータ駆動装置で駆動されている多重多相巻線交流モータについて説明をしたが、巻線群の分離される数やモータ駆動装置の数が夫々増加した場合についても上記と同様の効果が得られる。
【００６７】
図１９は、この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於ける、界磁極鉄心のスリットの別の構成を説明する説明図である。前述の実施の形態１では、界磁極鉄心８の空隙側表面に円周方向の磁束の流れを阻害する磁気抵抗としてスリット１３を設けたが、図１９に示すように、電機子鉄心２と界磁極鉄心８との間の空隙と永久磁石９との間に界磁極鉄心８の薄肉部１５を設け、この薄肉部１５を構成する鉄心を常に磁気的に飽和させて磁気抵抗として作用させるようにしても良い。この場合、スリット１３は空隙側に開口せず薄肉部１５により覆われることになる。
【００６８】
図２０は、この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於ける、界磁極鉄心のスリットの更に別の構成を説明する説明図である。図２０に於いて、界磁極鉄心１８の形成したスリット１３の開口部には、界磁極鉄心８の一部分を磁気劣化させるカシメ部１６が形成されている。このように、カシメ部１６により界磁極鉄心８を構成する電磁鋼板の機械的な変形による磁気抵抗要素を設けても、前述と同様の効果が得られる。ここで、例えばカシメ等の電磁鋼板の機械的な変形では、弾性応力や塑性変形により圧縮変形部分に残留応力が生じるため、変形していない電磁鋼板に比べて透磁率が小さくなり磁気特性が劣化することが知られている。
【００６９】
図２１は、この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於ける、界磁極鉄心の更に異なる構成を説明する説明図である。図２１に於いて、永久磁石９と空隙との間に存在する界磁極鉄心８には、複数のボルト１７が界磁極鉄心８の軸方向に埋設されている。この場合、前述のスリットは形成されていない。ボルト１７は、透磁率が電磁鋼板に比べて小さいことや、ボルト１７と電磁鋼板を機械的に接合した場合には透磁率の小さな空気の隙間が生じること、鋼板の穴あけ加工で残留応力が生じること、が挙げられる。すなわち、界磁極鉄心８を構成する電磁鋼板にボルト等の機械的な接合部分を設けることで磁気抵抗を大きくすることができる。
【００７０】
尚、界磁極鉄心８に図１９に示すような薄肉部１５を設けた場合は、界磁極鉄心８の外周部の接合により界磁極鉄心８の外周部の強度が向上し、カシメ部１６やボルト１７等の電磁鋼板の機械的な変形が構成されている場合は、積層された薄板同士の機械的な接合により界磁極鉄心外周の積層強度が向上するといった効果が得られる。
【００７１】
図２２は、この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於ける、界磁極鉄心の更に別の構成を説明する断面図である。前述では、磁石穴７に極性の異なる永久磁石９を界磁極鉄心８の円周方向に交互に挿入した場合について述べたが、図２２に示すように、磁石穴７に極性の同じ複数の永久磁石９が円周方向に挿入された界磁極６を備えた界磁極鉄心８は、複数の永久磁石９の相互間に界磁極鉄心８に一体形成された界磁極６とは異なる磁極として機能させる擬似極突起部１８を有している。この擬似極突起部１８及び界磁極鉄心８の表面には、スリット最小間隔θ、若しくは電気角１８０°当たりｋ個のスリット１３、１９を夫々有している。
【００７２】
図２２に示す多重多相交流電動機の場合にも、スリット１３、１４が界磁極鉄心８の円周方向の磁束の流れを阻害する磁気抵抗要素となり、前述と同様の効果を得ることができる。但し、この場合、スリット１３、１４は、電気角３６０°で対称な位置とすることが望ましい。尚、図２２では、電機子巻線３の巻線ピッチを電気角１８０°の全節巻としたため誘起電圧の偶数次成分が消去でき、前述の偶数次成分の誘起電圧に起因するトルク脈動の低減が図れているが、巻線ピッチを電気角１８０°以外とした場合でも上記と同様の効果が得られる。
【００７３】
図２３は、この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於いて、第１及び第２の巻線組に通電される電流の例を示すグラフである。前述の各実施の形態１の説明では、図４に示す多重多相巻線交流モータについて、第１の巻線組１００及び第２の巻線組２００のように２つの組に分かれた図１のＹまたはΔ結線された電機子巻線３に、モータ駆動装置を用いて図２３に示すように約３０°の位相差を持つ電流が印加してもよい。
【００７４】
図２４は、この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於ける、トルクの脈動成分を説明するグラフである。図２４に於いて、破線で示すＸは、第１及び第２の巻線組１００、２００に同じ位相の電流を通電した場合のトルク脈動を示し、実線で示すＹは、第１及び第２の巻線組１００、２００に３０°の位相差を有する電流を通電した場合のトルク脈動を示している。図２４から分かるように、トルクの脈動成分の大きさは、２つの巻線組で約３０°位相差を持つ電流を流すことにより、同じ位相の電流を通電した場合と比較して大幅に低減していることがわかる。
【００７５】
図２５は、この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於いて、トルクの脈動成分の周波数分析結果を示したグラフである。図２５に示すように、第１及び第２の巻線組１００、２００に３０°の位相差を有する電流を通電した場合、第１及び第２の巻線組１００、２００に同じ位相の電流を通電した場合に比べて、トルク脈動成分のうち第６次高調波成分と第１８次高調波成分が大幅に低減していることが分かる。
【００７６】
図２６は、この発明の実施の形態１による多重多相巻線交流モータに於いて、トルクの脈動成分を説明するグラフである。前述のようにトルク脈動成分のうち第６次高調波成分と第１８次高調波成分が大幅に低減する理由は、図２６に示すように、第１及び第２の巻線組１００、２００に通電する電流の位相差を約３０°とすることで、第１の巻線組１００に通電される電流によって発生するトルクの第６次高調波成分と第１８次高調波成分に対して、第１の巻線組１００に通電される電流に対して電気角３０°の位相差を有する第２の巻線組２００に通電される電流によって発生するトルクの第６次高調波成分と第１８次高調波成分とが、１８０°の位相差を持ち、互いに打ち消されるためである。
【００７７】
以上説明したように、複数の巻線組に通電する電流間に位相差を加えることで、多重多相巻線交流モータの脈動成分をさらに低減することができる。尚、以上の説明では、電機子巻線に電流を供給した場合を述べたが、電機子巻線に電圧を供給した場合も同様の効果が得られる。又、前述の説明に於いては、図４に示した多重多相巻線交流モータに於いて多相巻線組間の機械的配置の位相差及び前記電流位相差を３０°としたが、これに限らず、多相巻線組間の機械的配置の位相差及び前記電流位相差を夫々多重の多相巻線組に供給される電流又は電圧によって生じるトルク脈動を低減できる位相差としても同様の効果を得ることができる。
【００７８】
又、モータ駆動装置から各巻線組に供給する電流に位相差を設けた場合について説明したが、モータ駆動装置から各巻線組に供給する電圧に位相差を設けた場合についても上記と同様の説明が成立する。更に、界磁極の数やスロットの数や巻線組の数が前述の説明と異なる場合に於いても、トルク脈動を低減する位相で電流及び電圧を印加すれば前述と同様の説明が成立する。
【００７９】
このように、この発明の実施の形態１による多重多相巻線モータは、複数の巻線組間に発生する磁気カップリングを低減するために、界磁極鉄心と電機子鉄心との間の磁気的空隙に接している界磁極鉄心の表面部分に、界磁極鉄心の円周方向の磁束の流れを阻害する磁気抵抗要素が設けられている。従って、根本的に磁気カップリング成分Ｍｑ１２/Ｌｑ１及びＭｑ１２/Ｌｑ２を低減することができるので、電流制御系の応答を高くすることができ、又、このため電流に脈動成分を低減してトルク脈動の発生を抑えることが可能となるので、多重多相巻線交流モータの振動をさらに抑制できる。更に、自己インダクタンスや相互インダクタンスを低減してモータの出力が向上できる。又、モータ駆動装置から電機子巻線の複数の巻線組に供給する電流に位相差を設けた場合、更に多重多相巻線交流モータのトルク脈動を低下することが可能となる。従って、多重多相巻線交流モータの振動をさらに抑制できる。
【００８０】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２による多重多相巻線交流モータについて説明する。図２７は、この発明の実施の形態２による多重多相巻線交流モータの構成を示す断面図である。実施の形態２による多重多相巻線交流モータは、実施の形態１による多重多相巻線交流モータ対して、界磁極鉄心に於ける界磁極の構成のみが異なる。
【００８１】
図２７に於いて、界磁極鉄心８の表面に等間隔に設けられた８個の磁石設置面２０を有し、この磁石設置面２０には夫々交互にＳ極とＮ極の極性を逆にした８個の永久磁石９が設置されている。極性の異なる隣接する２つの永久磁石９で１対となり、合計４対設けられている。これ等の永久磁石９は、界磁極鉄心８の磁石設置面２０に接着剤等を用いて固定されている。又、界磁極鉄心８は、隣り合う永久磁石９の間に、界磁極鉄心８から空隙の方向に突設された磁性体からなる突起部２１を有している。
【００８２】
図２８は、この発明の実施の形態２による多重多相巻線交流モータの電機子と界磁極を直線状に展開した説明図である。図２８に示すように、界磁極鉄心８の突起部２１の表面には、界磁極６の極性の異なる２この永久磁石９からなる永久磁石の対が、界磁極鉄心８の円周方向に占める角度を３６０°としたときに、夫々最小間隔θ°以上の間隔を有したスリット２２が設けられている。
【００８３】
ここで、電気角１８０°当たりのスリット２２の数をｋとし（ｋは１以上の整数）、スリット２２の長さをＬ、突起部２１の高さをｈとしたとき、ｈ＜Ｌとする。このように形成したスリット２２を設けた場合の自己インダクタンス成分Ｌｑ１及び相互インダクタンス成分Ｍｑ１２／Ｌｑ１を図２９に示す。即ち、図２９は、この発明の実施の形態２による多重多相巻線交流モータに於いて、スリット最小間隔θ若しくは電気角１８０°当たりのスリット個数ｋを変えたときの、第１の巻線組の自己インダクタンスＬｑ１成分と磁気カップリングＭｑ１２/Ｌｑ１成分を示したグラフである。図２９では、スリット２２を設けない場合も記載しており、自己インダクタンスＬｑ１成分と磁気カップリング成分Ｍｑ１２/Ｌｑ１はスリットを設けない場合との比率で示している。
【００８４】
図２９から、スリット２２を設けない場合に対して、スリット２２を設けた場合には磁気カップリング成分Ｍｑ１２/Ｌｑ１が低減していることと、自己インダクタンス成分Ｌｑ１が低下していることが分かる。又、特にスリット最小間隔θを１８０°以下、若しくは電気角１８０°当たりのスリット個数ｋを「１」以上にすると、磁気カップリング成分Ｍｑ１２/Ｌｑ１が９５％以下となり、スリット２２を設けていない場合の５％以上低減することが分かる。
【００８５】
従って、スリット最小間隔θは１８０°以下、又は電気角１８０°当たりのスリット個数ｋは「１」以上にするようスリット２２を設けることが望ましい。同様に、スリット最小間隔θを更に小さく、又、スリット個数ｋを更に多くすれば磁気カップリング成分Ｍｑ１２/Ｌｑ１が更に低減することが分かる。又、実施の形態１の場合と同様に、モータのリラクタンストルクを向上するには自己インダクタンス成分Ｌｑ１を増加することが望ましいが、特にスリット最小間隔θが２０°以上であれば自己インダクタンス成分Ｌｑ１はスリット２２を設けない場合と比較して８２．５％以上となる。従って、スリット最小間隔θは２０°以上とするのが望ましい。
【００８６】
次に、前述の磁気カップリング成分Ｍｑ１２/Ｌｑ１が低減する理由を、界磁極鉄心８の表面にスリット２２を設けない場合（ＮＯＲＭＡＬ  ＭＯＤＥＬ）と、界磁極鉄心の表面にスリットを設けた場合（ＳＬＩＴ  ＭＯＤＥＬ）の比較により説明する。図３０はこの発明の実施の形態２による多重多相巻線交流モータに於いて、磁気回路上の主要な経路について説明する説明図であって、（ａ）は界磁極鉄心の表面にスリットを設けない場合（ＮＯＲＭＡＬ  ＭＯＤＥＬ）を示し、（ｂ）は界磁極鉄心の表面にスリットを設けた場合（ＳＬＩＴ  ＭＯＤＥＬ）を示している。
【００８７】
図３０に於いて、第１の巻線組の巻線Ｖ１に電流Ｉｖ１を通電したとき、巻線Ｖ１自身に鎖交する磁束φｖ（１）、巻線Ｖ１に隣接して配置された第２の巻線組の巻線Ｖ２に鎖交する磁束φｖ（２）について考える。ここで、通電量に対する磁束の鎖交量の比率がインダクタンスであり、自己インダクタンスは磁束φｖ（１）を電流Ｉｖ１で割った値に比例し、相互インダクタンスは磁束φｖ（２）を電流Ｉｖ１で割った値に比例する。よって、一定量の電流を通電したとき、磁束φｖ（１）と磁束φｖ（２）の量の比が自己インダクタンスと相互インダクタンスの比となると考えられる。
【００８８】
又、通電量を一定、即ち起磁力を一定としたときの磁束量は、多重多相巻線交流モータの界磁極鉄心及び電機子鉄心を磁気回路と考えたとき、磁気回路中の磁気抵抗の大きさで決定でき、磁気抵抗が小さいほど磁束量は多くなる。ここで、図３０に於いて、スリットを設けないモデル（ａ）と、スリット２２を設けたモデル（ｂ）の磁気抵抗の比較を行うと、磁束φｖ１、φｖ２の経路の磁気抵抗は実施の形態１の図１１と同様なので、スリット２２を入れた場合に相互インダクタンスに対する自己インダクタンスの磁気抵抗が大きくなり、磁束φｖ（１）に対してφｖ（２）が小さくなるため、自己インダクタンスに対する相互インダクタンスの比率が低下する。
【００８９】
以上の説明ではＶ相について説明したが、電機子鉄心２と界磁極鉄心８が図３０に示す相対位置をとる場合には、Ｕ相、Ｗ相についてもＶ相と同等の説明が成り立つ。又、以上の説明ではＶ相同士の同相間について説明したが、電機子鉄心２と界磁極鉄心８が図３０に示す相対位置をとる場合には、ＵＶ相間、ＶＷ相間、ＷＵ相間についてもＶ相間と同等の説明が成り立つ。
【００９０】
更に、前述の説明では、磁束は界磁極鉄心８の突起部２１の表面を通る磁束について述べたが、突起部２１の表面を通る磁束は界磁極鉄心８のｄ軸方向に相当する永久磁石９の中央部を貫通することは無く、ほぼｑ軸成分と考えることができる。従って、突起部２１の表面を通る磁束の経路に於けるインダクタンスは、ｑ軸成分が支配的と考えることができる。従って、スリット２２を設けた場合、自己インダクタンスのｑ軸成分Ｌｑに対して相互インダクタンスのｑ軸成分Ｍｑを低減することが可能となる。
【００９１】
従って、電流制御の周波数が高くなった場合、外乱値はほぼ磁気カップリングＭｑ１２/Ｌｑ１及びＭｑ１２/Ｌｑ２に依存し、且つこの実施の形態２では磁気カップリングＭｑ１２/Ｌｑ１及びＭｑ１２/Ｌｑ２を低減することができるので、電流制御系の応答を高くすることができ、また、このため外乱値による電流の脈動成分を低減してトルク脈動の発生を抑えることが可能となる。
【００９２】
又、この発明の実施の形態２による多重多相巻線交流モータでは、磁気カップリングＭｑ１２/Ｌｑ１及び磁気カップリングＭｑ１２/Ｌｑ２を低減する構造について述べたが、スリット２２を設けた場合は自己インダクタンス成分Ｌｑ１が低減しているため、結果として自己インダクタンス成分Ｌｑ１、Ｌｑ２、相互インダクタンス成分Ｍｑ１２の全てがスリット２２を設けることにより低減することになり、多重多相巻線交流モータのインダクタンスのｑ軸成分が低減し、多重多相巻線交流モータの出力を向上させることができる。
【００９３】
図３１は、この発明の実施の形態２による多重多相巻線交流モータに於いて、界磁極鉄心のスリットの別の構成を説明する断面図である。前述の実施の形態２の説明では図２７に示すように、スリット２２の長さＬが突起の高さｈよりも大きい場合について説明したが、図３１に示すように、スリットの長さＬが突起の高さｈよりも小さい場合についても前記と同様の説明が成立する。但し、図１４や図１５に示すようにｈ２＞ｈ１とした形状のスリットを挿入すると、より磁気カップリングＭｑ１２/Ｌｑ１及びＭｑ１２/Ｌｑ２を低減させることが可能となる。又、このようにスリット２２を設けたとき、ｈ１は固定値としているため、ｈ２を増加させると界磁極鉄心８の円周方向の磁束を阻害する磁気抵抗成分は増加するが、界磁極鉄心８の径方向の磁束を阻害する磁気抵抗成分は変化しない。
【００９４】
従って、図３２に示すように、電機子鉄心２から界磁極鉄心８の突起部２１、界磁極鉄心８の内部を通り、突起部２１から電機子鉄心２に戻る磁束を阻害することがなく、スリット２２を設けたことによるインダクタンスのｑ軸成分の発生する磁束の低減を抑えることが可能となる。即ち、図３２はこの発明の実施の形態２による多重多相巻線交流モータに於いて、磁束の経路を示した説明図である。
【００９５】
尚、以上の説明に於いては、８極４８スロットの多重多相巻線交流モータで説明を行ったが、この極数とスロット数に限定するものではなく、巻線組が電気的に２つに分離されており、かつ界磁極と電機子との間隙で磁路を共用して磁気的に結合しており、又、夫々の巻線組が異なるモータ駆動装置で駆動されている多重多相巻線交流モータについても、前述と同様の効果が得られる。そのような構造、駆動方法が実現できるスロットコンビの例としては、ｍを「１」以上の整数として、磁極数２ｍ、スロット数１２ｍの多重多相巻線交流モータがある。又、以上の説明に於いては電機子巻線は複数個のティースに跨って巻回されている場合について説明したが、１つのティースに集中的に巻回されている場合においても上記と同様の説明が成立する。
【００９６】
又、界磁極鉄心の表面に円周方向の磁束の流れを阻害する磁気抵抗として設けたスリットに関しては、界磁極鉄心が複数の薄板が積層されて構成されており、且つスリットの位置が異なる複数の薄板を積層してスリット幅を調整したり、積層された薄板の一部にスリットが設けられていたりしても前述と同様の効果を得ることができる。尚、このようにスリットを設けた場合は、異なる薄板間でコギングトルクを打ち消すことが可能となり、コギングトルクを低減できるといった効果が得られる。
【００９７】
更に、以上の説明に於いては、巻線が電気的に２つの巻線組に分離されており、且つ２つの異なるモータ駆動装置で駆動されている多重多相巻線交流モータについて説明を行ったが、巻線群の分離される数やモータ駆動装置の数がそれぞれ増加した場合についても上記と同様の効果が得られる。
【００９８】
又、この実施の形態２では、界磁極鉄心表面の突起部に磁気抵抗として空隙側に開口するスリットを設けたが、前述の実施の形態１で説明したように、界磁極鉄心に薄肉部を設けて常に鉄心を飽和させる磁気抵抗部を設けたり、界磁極鉄心を磁気劣化させるカシメ、ボルト等の電磁鋼板の機械的な変形が構成されているなどした磁気抵抗要素を設けても、上記と同様の効果が得られる。尚、界磁極鉄心に薄肉部を設けた場合は、界磁極鉄心外周部の接合により界磁極鉄心外周部の強度が向上し、カシメやボルト等の電磁鋼板の機械的な変形が構成されている場合は、積層された薄板どうしの機械的な接合により界磁極鉄心外周の積層強度が向上するといった効果が得られる。
【００９９】
図３３は、この発明の実施の形態２による多重多相巻線交流モータに於いて、界磁極鉄心の更に別の構成を説明する断面図である。前述の説明では、磁石設置面に極性の異なる永久磁石が円周方向に交互に設置された界磁極鉄心を有する場合について述べたが、図３３に示すように、極性の同じ永久磁石９が円周方向に設置された界磁極８と、各界磁極６の永久磁石９の間に、各界磁極６に一体形成され各界磁極６の永久磁石９とは異なる極性となる磁極として機能させる擬似極突起部１８を有しており、この擬似極突起部１８及び界磁極８の表面に、スリット最小間隔θ、若しくは電気角１８０°毎にｋ個のスリット２３を有している場合にも、スリット部分が円周方向の磁束の流れを阻害する磁気抵抗要素となり、上記と同様の効果を得ることができる。但し、このような場合、スリットは電気角３６０°で対称に設ける構造とすることが望ましい。
【０１００】
図３４は、この発明の実施の形態２による多重多相巻線交流モータに於いて、界磁極鉄心のスリットの別の構成を説明する説明図である。前述の図３３に示すように、スリット２３の長さＬが疑似突起部１８の突起の高さｈよりも大きい場合の他に、図３４に示すように、スリットの長さＬが疑似突起部１８の突起の高さｈよりも小さい場合についても前記と同様の説明が成立する。但し、図１４や図１５に示すようにｈ２＞ｈ１とした形状のスリットを挿入すると、より磁気カップリングＭｑ１２/Ｌｑ１及びＭｑ１２/Ｌｑ２を低減させることが可能となる。
【０１０１】
又、図３３、３４では、電機子巻線３の巻線ピッチを電気角１８０°としたため誘起電圧の偶数次成分が消去でき、前記偶数次成分の誘起電圧に起因するトルク脈動の低減が図れているが、電気角１８０°以外とした場合でも上記と同様の効果が得られる。
【０１０２】
図３５は、この発明の実施の形態２による多重多相巻線交流モータに於いて、界磁極として界磁極巻線を用いた場合を示した断面図である。前述の説明では、界磁極として永久磁石を用いた多重多相巻線交流モータについて述べたが、図３５に示すように界磁極として界磁極巻線２４を用いた界磁巻線モータとした場合についても上記と同様の効果が得られる。
【０１０３】
図３６は、この発明の実施の形態２による多重多相巻線交流モータに於いて、界磁極を突起部を有するリラクタンスモータとした場合を示す断面図である。図３６に示すリラクタンスモータに於いて、界磁極鉄心８は、スリット１３を備えた突起部２１からなる界磁極６のみを有した構成となっている。このようなリラクタンスモータとした場合においても前述と同様の効果が得られる。
【０１０４】
更に、この実施の形態２では、実施の形態１と同様に、多相巻線組間の位相差、及び電流又は電圧の位相差を、夫々多重巻線に供給される電流又は電圧より生じるトルク脈動を低減する位相差とした場合、トルク脈動を低減することが可能となる。
【０１０５】
このように、実施の形態２による多重多相巻線交流モータによれば、複数の巻線組間に発生する磁気カップリングを低減するために、電機子鉄心と界磁極鉄心とが対向する間隙に面している界磁極鉄心の突起部分に、界磁極鉄心の円周方向の磁束の流れを阻害する磁気抵抗要素が設けられている。従って、根本的に磁気カップリングＭｑ１２/Ｌｑ１及びＭｑ１２/Ｌｑ２を低減することができる構造を有するので、電流制御系の応答を高くすることができ、又、このため電流に脈動成分を低減してトルク脈動の発生を抑えることが可能となるので、多重多相巻線交流モータの振動をさらに抑制できる。又、自己インダクタンスや相互インダクタンスを低減してモータの出力が向上できる。更に、モータ駆動装置から電機子巻線に供給する巻線に位相差を設けた場合、さらに多重多相巻線交流モータのトルク脈動を低下することが可能となる。従って、多重多相巻線交流モータの振動をさらに抑制できる。
【０１０６】
実施の形態３．
図３７は、この発明の実施の形態３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。図３７に於いて、ドライバーは、ステアリングホイール２５を左右に回転させて前輪２６の操舵を行う。トルク検出部２７はステアリング系の操舵トルクを検出してその検出トルクを制御部２８に出力する。制御部２８はステアリング系の操舵トルクを補助する補助トルクを多重多相巻線交流モータ３００が発生するように電圧指令を演算し、電圧印加部２９に出力する。電圧印加部２９は、電圧指令に基づいて多重多相巻線交流モータ１００に電圧を印加し、多重多相巻線交流モータ３００はギア３０を介して操舵トルクを補助するトルクを発生する。
【０１０７】
この多重多相巻線交流モータを備えた電動パワーステアリング装置によれば、多重多相巻線交流モータのトルク脈動が低減するので、ステアリングホイール２５を操舵したときに感じる脈動を小さくしてドライバー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できる。又、多重多相巻線交流モータ１００の出力が向上するので、電動パワーステアリング装置を小型化、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できる。
【０１０８】
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。
【０１０９】
以上述べたこの発明による多重多相巻線交流モータは、以下の特徴を備えるものである。
（１）．複数個のティースと複数個のスロットを備えた電機子鉄心と、前記ティースに巻回され前記スロットに収納された複数組の多相巻線を備えた電機子巻線と、前記複数組の多相巻線に個別に対応して接続される複数個のモータ駆動装置と、前記電機子鉄心と空隙を介して対向して配置された複数の界磁極を備えた界磁極鉄心と、
を備えた多重多相巻線交流モータであって、
前記界磁極鉄心は、前記複数組の多相巻線の同一相により発生する磁束の磁路を共用する磁路共用部を有し、
前記磁路共用部は、前記界磁極鉄心の円周方向の磁束の流れを阻害する複数個の磁気抵抗要素を備えている、
ことを特徴とする。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、相互インダクタンスＭｑ、及び自己インダクタンスＬｑが低減し、モータの出力が向上する。又、相互インダクタンスＭｑの方が自己インダクタンスＬｑよりも磁気抵抗成分が高くなるので、自己インダクタンスに対する相互インダクタンスの比率Ｍｑ／Ｌｑが低減し、電流制御系の応答が向上して電流の脈動成分に起因するトルク脈動が低減する。更に、複数のモータ駆動装置としての複数のインバータに接続される各巻線組が界磁極と電機子との間隙で磁路を共用する磁路共用部を有しているため、モータの体格を小さくすることができる。
【０１１０】
（２）．上記（１）に於いて、前記磁気抵抗要素は、前記界磁極鉄心に形成されたスリットにより構成されていることを特徴とする。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、スリットが磁気抵抗要素となり、界磁極鉄心の表面における円周方向の磁束経路における磁気抵抗成分が増加し、Ｍｑ／Ｌｑを低減することができる。
【０１１１】
（３）．上記（２）に於いて、前記スリットは、前記界磁極鉄心の前記電機子鉄心と対向する表面から内部にわたって配置されており、前記スリットの前記円周方向に占める幅をｈ１、前記界磁極鉄心の内径方向に占める深さをｈ２としたとき、前記スリットは、ｈ２／ｈ１が「１．０」より大きく構成されていることを特徴とする。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、スリットを設けたことによる磁気抵抗向上効果が増加し、Ｍｑ／Ｌｑがさらに低下する。又、界磁極鉄心の円周方向の磁束を阻害する磁気抵抗成分に対して、界磁極鉄心の径方向の磁束を阻害する磁気抵抗成分が小さくなり、電機子鉄心から界磁極鉄心を通り磁石を貫通する磁束を阻害することがない。よって、インダクタンスや、モータの磁石の発生する磁束の低減を抑えることが可能となる。
【０１１２】
（４）．上記（１）に於いて、前記磁気抵抗要素は、前記界磁極鉄心の薄肉部により構成されていることを特徴とする。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、界磁極鉄心の薄肉部の磁気特性劣化により、界磁極鉄心の薄肉部が磁気抵抗要素となり、界磁極鉄心の表面における円周方向の磁束経路における磁気抵抗が増加し、Ｍｑ／Ｌｑを低減することができる。又、界磁極鉄心の薄肉部によるコアの接合によりロータ外周の強度が向上する。
【０１１３】
（５）．上記（１）に於いて、前記磁気抵抗要素は、前記界磁極鉄心を構成する積層された複数の薄板を機械的に接合する部位により構成されていることを特徴とする。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、カシメやボルト等による積層された薄板の機械的な接合箇所における磁気特性劣化により、カシメやボルト等による積層された薄板の機械的な接合箇所が磁気抵抗要素となり、界磁極鉄心の表面における円周方向の磁束経路における磁気抵抗が増加し、Ｍｑ／Ｌｑを低減できる。又、カシメやボルト等による積層された薄板の機械的な接合によりロータ外周の積層強度が向上する。
【０１１４】
（６）．上記（１）乃至（５）のうちの何れかに於いて、前記界磁極鉄心は、前記界磁極鉄心に設けられた複数個の磁石穴に挿入された複数個の永久磁石を備え、前記磁気抵抗要素は、少なくとも前記界磁極鉄心の電機子鉄心と対向する表面に設けられていることを特徴とする。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、スリットの磁気抵抗が向上し、Ｍｑ／Ｌｑがさらに低下する。
【０１１５】
（７）．上記（１）乃至（５）のうちの何れかに於いて、前記界磁極鉄心の磁石設置面に配置された複数個の永久磁石を備え、前記界磁極鉄心は、隣り合う前記永久磁石の間に位置する磁性体からなる突起部を備え、前記磁気抵抗要素は、少なくとも前記突起部に設けられていることを特徴とする。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、スリットの磁気抵抗が向上し、Ｍｑ／Ｌｑがさらに低下する。
【０１１６】
（８）．上記（１）乃至（７）のうちの何れかに於いて、前記界磁極は、永久磁石により第１の極性を発生させる第１の界磁極と、前記第１の極性に対して逆極性の第２の極性を発生させる突起部を有する第２の界磁極とを備え、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方向に交互且つ等間隔に配置され、前記磁気抵抗要素は、少なくとも前記突起部に備えられていることを特徴とする。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、スリットの磁気抵抗が向上し、Ｍｑ／Ｌｑがさらに低下する。
【０１１７】
（９）．上記（１）乃至（８）のうちの何れかに於いて、前記磁気抵抗要素は、電気角１８０°当たり１個以上配置されていることを特徴とする。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、磁気抵抗値が向上し、Ｍｑ／Ｌｑがさらに低下する。
【０１１８】
（１０）．上記（１）乃至（９）のうちの何れかに於いて、前記磁気抵抗要素は、相互の最少間隔が電気角１８０°以下で配置されていることを特徴とする。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、磁気抵抗値が向上し、Ｍｑ／Ｌｑがさらに低下する。
【０１１９】
（１１）．上記（１）乃至（１０）のうちの何れかに於いて、前記界磁極鉄心は、形状の異なる２種類以上の薄板が積層されて構成されており、前記磁気抵抗要素は、少なくとも１種類の前記薄板に設けられていることを特徴とする。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、磁気抵抗値が向上し、Ｍｑ／Ｌｑがさらに低下する。又、コギングトルクを低減できる。
【０１２０】
（１２）．上記（１）乃至（１１）のうちの何れかに於いて、前記複数組の多相巻線は、θｃを０より大きい正の数として複数組の巻線間で電気的な位相差θｃを有しており、前記複数のモータ駆動装置は、θiを０より大きい正の数として前記複数組の多相巻線に夫々位相差θiを有した電圧又は電流を供給し、前記位相差θiは、前記位相差θｃを有する前記複数組の多相巻線に供給される電圧又は電流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。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、モータに発生するトルクリップルをキャンセルできる。
【０１２１】
（１３）．上記（１）乃至（１２）のうちの何れかに於いて、前記複数組の多相巻線は、前記複数個のティースに跨って巻回されていることを特徴とする。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、電機子巻線を複数個のティースに跨って巻回すことで、誘起電圧の高調波成分を低減でき、トルク脈動を低減できる。
【０１２２】
（１４）．上記（１３）に於いて、前記多相巻線は、電気角１８０°ピッチで巻回されていることを特徴とする。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、巻線係数が向上し、モータのトルクを向上できる。又、偶数次の誘起電圧を打ち消すことが可能となり、前記偶数次の誘起電圧に起因するトルク脈動が低減できる。
【０１２３】
（１５）．上記１４に於いて、前記電機子鉄心は、ｍを１以上の整数として１２ｍ個のティース及びスロットを備えており、前記複数組の多重多相巻線組は、前記ティースに巻回されスロットに収納された２重の三相巻線組により構成され、前記複数個のモータ駆動装置は、前記２重の三相巻線組に個別に対応して接続される２個のモータ駆動装置により構成され、前記界磁極鉄心は、２ｍ個の界磁極を備えており、前記２重の多相巻線組は、巻線組間で電気的な位相差３０°を有し、前記２つのモータ駆動装置は、前記２重の多相巻線組に位相差３０°を有した電圧又は電流を供給することを特徴とする。
このように構成されたこの発明による多重多相巻線交流モータによれば、巻線係数が最大の１となり、モータのトルクを向上できる。
【０１２４】
又、この発明による多重多相巻線交流モータは、以下の特徴を備えるものである。
（１６）．上記（１）乃至（１５）に記載の多重多相巻線交流モータによりアシストトルクを発生させるようにしたことを特徴とする。
このように構成されたこの発明による電動パワーステアリング装置によれば、多重多相巻線交流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が搭載された車両の静粛性を向上することができる。更に、多重多相巻線交流モータの出力が向上す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。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
この発明による多重多相巻線交流電動機、及び電動パワーステアリング装置は、特に自動車産業の分野に有効に用いることができる。
【符号の説明】
【０１２６】
１００  第１の巻線組、２００  第２の巻線組、Ｕ１、Ｕ２  Ｕ相巻線、Ｖ１、Ｖ２  Ｖ相巻線、Ｗ１、Ｗ２  Ｗ相巻線、１  電機子、２  電機子鉄心、３  電機子巻線、４  ティース、５  スロット、６  界磁極、７  磁石穴、８  界磁極鉄心、９  永久磁石、１０  第１のモータ駆動装置、１１  第２のモータ駆動装置、１２  磁石押さえブリッジ部分、１３、１４、１９、２２、２３  スリット、１５  薄肉部、１６  カシメ部、１７  ボルト、１８  疑似極突起部、２０  磁石設置面、２１  突起部、２４  界磁極巻線、２５  ステアリングホイール、２６  前輪、２７  トルク検出部、２８  制御部、２９  電圧印加部、３０  ギア、３１  ＥＣＵ、３００  多重多相巻線交流モータ。
【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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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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３１】
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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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