(57)【要約】【課題】騒音・振動を低減する。【解決手段】磁極の一方と他方とで磁気抵抗が異なる状態を生じるモータであって、ステータコイルは、個別に電流が供給される２セットの３相コイルを含む。２セットの３相コイルの各々の相のコイルＵ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２は、電気角１８０°を境にして対称に配置され、２セットの各３相コイルで対応するコイルには、同じ周期の基本波成分が流されるとともに、各磁極の磁気抵抗の異なりによって発生する電磁力に応じて、２セットの３相ステータコイルの各相コイルの電流値が設定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極の一方と他方とで磁気抵抗が異なる状態を生じるモータであって、
ステータコイルは、個別に電流が供給される２セットの３相ステータコイルを含み、
２セットの３相ステータコイルの各相のコイルは、電気角１８０°を境にして対称に配置され、
２セットの各３相ステータコイルで対応するコイル同士には、同じ周期の基本波成分が流されるとともに、各磁極の磁気抵抗の異なりによって発生する電磁力に応じて、２セットの３相ステータコイルの各相コイルの電流値が設定される、
モータ。
【請求項２】
請求項１に記載のモータであって、
２セットの３相ステータコイルには、２つのインバータからそれぞれ別々に電流が供給される、
モータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のモータであって、
モータは、カゴ型誘導モータであって、
２セットの３相ステータコイルの各相コイルでは、磁気抵抗が大きい側のコイルの電流値が大きく、磁気抵抗が小さい側のコイルの電流値が小さく設定される、
モータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のモータであって、
モータは、カゴ型誘導モータであって、
ステータスロット数と、ロータバー数には、ステータスロット数ｍ＊（ｎ＋１）、ロータバー数ｍ＊ｎの関係を有し、
ここで、ｍは１以上の整数、ｎは２以上の整数である、
モータ。
【請求項５】
請求項１または２に記載のモータであって、
モータは、同期モータであって、
ロータは突極型である、
モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２セットのステータコイルを有するモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、２台のインバータで駆動される誘導モータにおいて、誘導モータの一次コイルの１個ずつを２組の導体で構成し、コイルの各相を２個の独立したコイルで構成すると共に、この独立した２組のコイルの一組ずつに相数に応じた端子を設け、誘導モータとして相数の２倍の端子を設けることが示されている。このように、同一鉄芯部分を巻回する二並列コイルの各々にインバータを接続して運転することで、各インバータの電流がバランスする。
【０００３】
また、特許文献２には、複数の永久磁石を回転子に配置する磁石モータであって、回転子の磁石の極間に複数の磁気的補助突極部を設けることが示されている。特に、回転子は、磁気的補助突極部内であって該磁気的補助突極部の突極中心を通るｑ軸から周方向にずれた位置に、回転子の軸方向に沿って設けられた磁気抵抗変化部（例えば溝）を有し、磁気抵抗変化部のｑ軸からのずれ量は、通電時のトルク脈動が互いに打ち消されるように磁気的補助突極の位置に応じて異なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−１４６１２４号公報
【特許文献２】特開２０１３−１７６２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ステータのスロット数とロータのスロット数が近い誘導モータ（例えば、３極対、ステータ５４スロット、ロータ５１スロット）では、振動・騒音が大きくなる傾向がある。これは、ロータとステータ界面の径方向電磁力（ラジアル力）が主な加振源である。
【０００６】
図２０に、代表的なモデルとして、１極対の誘導モータ（ステータ：１８スロット、ロータ：１７スロット）の解析モデルを示す。この例では、ステータは、１８のステータティース間に１８のステータスロットが形成され、ステータスロットに３相のステータコイルが巻装される。また、ロータは、１７のロータティース間に１７のロータスロットが形成され、ここにロータバーが配置される。図においては、各ステータティースにティース番号１〜１８を振ってある。
【０００７】
ティース番号１８〜３の間の３つのスロットに配置されるステータコイルがＵ＋、３〜６の間がＷ−、６〜９の間がＶ＋であり、その後Ｕ−、Ｗ＋、Ｖ−のステータコイルが配置される。「＋」が紙面（軸方向）において手前に向いた電流で、「−」が紙面（軸方向）奥に向いた電流である。
【０００８】
３相交流電流をステータに通電し、ロータを回転させた時の磁界解析結果を図２１（ａ）、（ｂ）に示す。
【０００９】
図２１（ａ）は、ティース番号６付近、図２１（ｂ）はティース番号１５付近の磁力線の状態を示してある。さらに、図２２には、ティース番号（空間位置）ごとの電磁力の変化を示す。
【００１０】
図２２のティース番号６付近（左側の下凸ピーク）は、図２１（ａ）に対応し、図２２のティース番号１５付近（右側の下凸ピーク）は、図２１（ｂ）に対応する。図２２に示すように、２つの下凸ピークの大きさが異なっている。図２１（ａ）、図２１（ｂ）、図２２より、下凸ピークが大きいのは、ステータティースとロータティースが対向したとき（図２１（ｂ））で、下凸ピークが小さいのは、ステータティースとロータスロットが対向したとき（図２１（ａ））であることがわかる。図２３に、図２２の状態から少し時間を進めて、ステータとロータのティースの対向状態が逆転した場合のティース番号と電磁力の関係を示す。図２３より、この場合は、ティース番号６付近（左側の下凸ピーク）の方が、ティース番号１５付近（右側の下凸ピーク）よりも、ピークが大きくなっている。
【００１１】
このように、２つの電磁力ピークの大小が時間とともに変動することが、振動・騒音の原因になる。そして、この振動・騒音を電流制御で抑制しようとしても、ステータコイルの作るモータ内の磁束分布は１極おきに反転対称になり、それによる電磁力（∝Ｂ２（Ｂ：磁束密度））は、１極おきに対称の分布となるため、１極おきの電磁力ピークの大小の変動を抑制できない。
【００１２】
また、特許文献１では、２セットのステータコイルを有するが、２セットのステータコイルによって形成される各相磁束は、共通の磁束になるため、ステータコイルが１セットの場合と同じ磁束が作られるだけである。
【００１３】
特許文献２では、トルク脈動を打ち消すために、磁気抵抗変化部として溝を形成する。この場合、溝が形成される磁極と、溝が形成されない磁極が存在し、磁極によって磁気抵抗が異なる。このように磁極により、磁気抵抗が異なると、それら磁極に働く径方向電磁吸引力に差異を生じ、バックヨークへ加わる径方向の力が１極毎に異なって、低次の変形（１極対を１周期）が生じる。そして、低次の振動は高次の振動とは異なり、機械系で減衰することなく、音としてモータの外部に伝わることが多い。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、磁極の一方と他方とで磁気抵抗が異なる状態を生じるモータであって、ステータコイルは、個別に電流が供給される２セットの３相ステータコイルを含み、２セットの３相ステータコイルの各相のコイルは、電気角１８０°を境にして対称に配置され、２セットの各３相ステータコイルで対応するコイル同士には、同じ周期の基本波成分が流されるとともに、各磁極の磁気抵抗の異なりによって発生する電磁力に応じて、２セットの３相ステータコイルの各相コイルの電流値が設定される。
【００１５】
また、２セットの３相ステータコイルには、２つのインバータからそれぞれ別々に電流が供給されるとよい。
【００１６】
また、モータは、カゴ型誘導モータであって、２セットの３相ステータコイルの各相コイルでは、磁気抵抗が大きい側のコイルの電流値が大きく、磁気抵抗が小さい側のコイルの電流値が小さく設定されるとよい。
【００１７】
また、モータは、カゴ型誘導モータであって、ステータスロット数と、ロータバー数には、ステータスロット数ｍ＊（ｎ＋１）、ロータバー数ｍ＊ｎの関係を有し、ここで、ｍは１以上の整数、ｎは２以上の整数であるとよい。
【００１８】
また、モータは、同期モータであって、ロータは突極型であるとよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、磁極によって磁気抵抗が異なることによる径方向電磁力の変動もしくは不均衡を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】モータおよびモータを駆動するための回路を示す図である。
【図２】実施形態に係るモータ（誘導モータ）におけるステータコイルの構成を模式的に示す図である。
【図３】図２の誘導モータの具体的構成を示す図である。
【図４】リニアモデルにて、磁界解析で電磁力分布を確認した結果を示す図である。
【図５】Ｕ１，Ｕ２の通常の通電電流について示す図である。
【図６】図２に示すモータにおいて、ロータとステータのスロット数の相違に基づき発生する電磁力の変動を防止するための理論的電流量を示す図である。
【図７】図６のような制御の結果における径方向電磁力を示す。
【図８】図２２に示した電磁力の空間分布をＦＦＴ解析した結果を示す図である。
【図９】実施形態に係る磁石モータ（同期モータ）の構成を模式的に示す図である。
【図１０】電気学会で使われているＤモデルの構成を示す図である。
【図１１】ロータの磁極Ｂを周方向長さを短くして磁極Ｂの周方向両端に空隙を設けたモータ（Ｄモデル改）を示す図である。
【図１２】図１１のＤモデル改の領域ごとの径方向の電磁力を示す図である。
【図１３】Ｄモデルと、Ｄモデル改における、磁極Ａ側と磁極Ｂ側で対になる領域間での径方向電磁力平均値の比較を示す図である。
【図１４】径方向電磁力の差によって生じる変形を示す図である。
【図１５】実施形態に係る同期モータの具体的構成を示す図である。
【図１６】従来と本実施形態のステータギャップ面における径方向電磁力の平均値を示す図である。
【図１７】図１６における、領域３，６の径方向電磁力平均値を示す図である。
【図１８】磁極方向の電磁力差を示す図である。
【図１９】処理のフローを示す図である。
【図２０】誘導機の構成を示す図である。
【図２１】（ａ）ティース番号６付近、（ｂ）ティース番号１５付近の磁力線の状態を示す図である。
【図２２】ロータ空間位置における電磁力を示す図である。
【図２３】図２２の状態から時間が経過した際のロータ空間位置における電磁力を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。
【００２２】
「システム構成」
図１には、モータ１０およびモータ１０を駆動するための回路を示してある。直流電源１６には、平滑用のコンデンサ１４が並列接続されている。直流電源１６の正極は２つのインバータ１２−１，１２−２の正母線に接続されており、負極は２つのインバータ１２−１，１２−２の負母線に接続されている。
【００２３】
インバータ１２−１，１２−２は、同じ構成を有し、それぞれ２つのスイッチング素子からなるアームを３本有する３相のインバータである。２つのインバータ１２−１，１２−２の３本のアームの中点は、モータ１０のステータ１０Ｓにおける、２セットの３相のステータコイル１０Ｃ−１，１０Ｃ−２にそれぞれ接続される。すなわち、インバータ１２−１の３本のアームの中点は、１セット目の３相ステータコイル１０Ｃ−１における、Ｕ相ステータコイル１０Ｃ−１Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０Ｃ−１Ｖ、Ｗ相ステータコイル１０Ｃ−１Ｗにそれぞれ接続される。また、インバータ１２−２の３本のアームの中点は、モータ１０の２セット目の３相ステータコイル１０Ｃ−２における、Ｕ相ステータコイル１０Ｃ−２Ｕ、Ｖ相ステータコイル１０Ｃ−２Ｖ、Ｗ相ステータコイル１０Ｃ−２Ｗにそれぞれ接続される。ここで、２セットのステータコイル１０Ｃ−１，１０Ｃ−２は、後述するように、電気角１８０°を境に対称に位置される。また、インバータ１２−１，１２−２の制御によって、対応するステータコイル１０Ｃ−１，１０Ｃ−２の各相ステータコイル同士には同じ周期の基本波成分が流される。さらに、ステータコイル１０Ｃ−１，１０Ｃ−２の各相ステータコイル同士に流れる電流値は個別に設定される。なお、各相のトータルの電流値は、出力トルク要求によって決定されるため、ステータコイル１０Ｃ−１，１０Ｃ−２についての電流振幅比（電流分配比）を設定することで、騒音振動等を防止する。
【００２４】
また、モータ１０は、ロータ１０Ｒを有しており、ステータコイル１０Ｃによって生起される回転磁界によって回転する。ロータ１０Ｒの磁極位置は、磁気センサで直接的に得てもよいし、角度センサで間接的に推定してもよい。また、ステータコイルの各相電流は電流センサによって検出され、これらは制御部２０に供給される。
【００２５】
制御部２０は、ロータ回転角、各相電流に基づき、３相２相変換により、ｄｑ軸電流を算出するとともに、１セット目のステータコイル１０Ｃ−１と、２セット目のステータコイル１０Ｃ−２の電流分配比を算出する。ここで、モータ１０は誘導モータであるが、制御の考え方は、後述する図１９に示される同期モータについての図１９に示すものと同じである。すなわち、磁気センサもしくは角度センサを用いて磁極位置を明らかにして、その磁極位置（図１９のＳ７）と、ギャップ中電磁力マップ（図１９のＳ６）から、電流分配比を決定する。そして、電流分配比を使ってｄｑ軸指令電流を１セット目と２セット目に分配する。得られた１セット目のｄｑ軸指令電流と２セット目のｄｑ軸指令電流を２相・３相変換して、ステータコイル１０Ｃ−１，１０Ｃ−２別に各相のスイッチング信号を作成し、得られたスイッチング信号に基づき、インバータ１２−１，１２−２のスイッチング素子のスイッチングを制御する。
【００２６】
このようにして、インバータ１２−１，１２−２から、２セットのステータコイル１０Ｃ−１，１０Ｃ−２への電流量が制御される。
【００２７】
「誘導モータの概略構成」
図２には、実施形態に係る誘導モータにおける、ステータコイルの構成を模式的に示してある。ステータ１０Ｓには、ＵＶＷの３相のステータコイルが２セット配置されている。なお、図において、ロータ１０Ｒは単に円として記載してあり、この構成については後述する。
【００２８】
Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１が１セット目の各相ステータコイル（図１における１０Ｃ−１Ｕ，１０Ｃ−１Ｖ，１０Ｃ−１Ｗ）であり、Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２が２セット目の各相ステータコイル（図１における１０Ｃ−２Ｕ，１０Ｃ−２Ｖ，１０Ｃ−２Ｗ）である。また、図における「＋」、「−」は、電流の方向を示しており、「＋」は紙面（軸方向）手前に向く電流、「−」は紙面（軸方向）奥側に向く電流を示す。このように各相のステータコイルは、電気角で１２０°ずつずれている。なお、この例は１極対であり、極対数を増やす場合、機械角が電気角を極対数で割った値となる。
【００２９】
そして、本実施形態では、１セット目の各相ステータコイルと２セット目の各相ステータコイルがそれぞれ電気角１８０°を境に対称に配置されている。例えば、Ｕ１＋とＵ１−を結んだ線と、Ｕ２＋とＵ２−を結んだ線が電気角１８０°の線の両側に対称に位置している。従って、１セット目のステータコイルと２セット目のステータコイルが電気角１８０°を境にして両側に偏在する。
【００３０】
このため、１セット目のステータコイルと、２セット目のステータコイルによるロータに対する磁界が異なり、１セット目のステータコイルのＵ相の磁界は、ロータの右下側において強く、２セット目のステータコイルのＵ相の磁界は、ロータの左上側において強くなる。そこで、２つのステータコイルの電流量を異ならせることで、ロータに印加される磁界を異ならせることができる。
【００３１】
「モータ構成例」
図３に、図２の誘導モータの具体的構成を示す。この例では、誘導モータは１極対のカゴ型誘導モータであり、ステータ１０Ｓは、１８のステータティース間に１８のステータスロット１０ＳＬが形成され、ステータスロット１０ＳＬに２セットの３相のステータコイルが巻装される。すなわち、３０°を中心としてＵ相＋のステータコイルが配置されるが、３０°以下に１セット目のステータコイルＵ１＋が配置され、３０°以上にＵ２＋が配置される。そして、２１０°を中心としてＵ相−のステータコイルが配置されるが、２１０°以下に１セット目のステータコイルＵ１−が配置され、２１０°以上にＵ２＋が配置される。従って、ステータコイルＵ１とＵ２は、３０°と２１０°を通る電気角１８０°の線を境に対称に位置し、従って、１セット目のステータコイルＵ１が右側に偏って位置し、２セット目のステータコイルＵ２が左側に偏って位置する。他相のステータコイルについても、同様に、１セット目と２セット目のステータコイルが電気角１８０°を境に対称に位置し、１セット目のステータコイルと２セット目のステータコイルが、電気角１８０°を境に一方側および他方側に偏って位置する。その結果、１セット目のステータコイルと２セット目のステータコイルに電流を流した場合の径方向電磁力が異なる。
【００３２】
また、ロータ１０Ｒは、外周側に１７個のスロットが形成され、ここに導電材として、ロータバー１０ＢＡが配置されている。従って、ステータ１０Ｓのスロットとロータ１０Ｒのスロットは、徐々にずれて、３６０°で１ピッチ分のずれとなる。このため、ティース同士が対向する電磁力の大きな場所とティースとスロットが対向する電磁力が小さな場所が１８０°離れて生じる。すなわち、ロータ１０Ｒのティース同士が対向する位置の磁極とティースとスロットが対向する位置の磁極によって磁気抵抗が異なることになり、電磁力が異なる。従って、１セット目と２セット目のステータコイルの電流量を異ならせることで、電磁力の差を小さくすることができる。
【００３３】
なお、ステータスロット数と、ロータバー数には、ステータスロット数ｍ＊（ｎ＋１）、ロータバー数ｍ＊ｎの関係がある誘導モータにおいて、同様のことが言える。ここで、ｍは極対数であって１以上の整数、ｎは２以上の整数であり、例えばｍ＝３、ｎ＝１７であり、スロット数５４、ロータバー数５１の誘導モータが利用される。
【００３４】
リニアモデルにて、磁界解析で電磁力分布を確認した結果を、図４に示す。なお、図４におけるティース番号１〜１８は、０°〜３６０°に対応する。すなわち、ティース番号「１」が０°、「２」が２０°で、その後は番号１つ進むごとに２０°ずつ大きくなる。図４のグラフは、Ｕ１のみ、Ｕ２のみ、Ｕ１＋Ｕ２の３つの電磁力を示している。電磁力は、一番上が「０」であり、下に行くほど電磁力が負方向で大きくなる。図４の状態では、Ｕ１のみに電流を流した場合には、０〜１８０°が電磁力が小さく、１８０〜３６０°が電磁力が大きい。一方、Ｕ２のみに電流を流した場合には、０〜１８０°が電磁力が大きく、１８０〜３６０°が電磁力が小さい。すなわち、Ｕ１はティース番号１５に近く、Ｕ２はティース番号６に近いため、ティース番号１５の電磁力はＵ１により依存し、ティース番号６の電磁力はＵ２により依存する。従って、この状態では、Ｕ２の電流を大きくし、Ｕ１の電流を小さくすることで、ティース番号６の位置の電磁力を高め、ティース番号１５の位置の電磁力を小さくできる。
【００３５】
従って、図２２で示したように、ティース番号６の位置の電磁力が小さく、ティース番号１５の位置の電磁力が大きい場合には、Ｕ２の電流を大きくし、Ｕ１の電流を小さくすればよいことになる。また、図２３の状態では、反対にＵ１の電流を大きくし、Ｕ２の電流を小さくすればよい。
【００３６】
Ｖ１，Ｖ２、Ｗ１，Ｗ２についても、同様に１セット目と２セット目のステータコイルの電流量を異ならせることで、対応する箇所の電磁力を制御することができる。ここで、図４に示したように、ティース番号３付近の電磁力はＶ２、ティース番号６付近の電磁力はＵ２、ティース番号９付近の電磁力はＷ１、ティース番号１２付近の電磁力はＶ１、ティース番号１６付近の電磁力はＵ１、ティース番号１８付近の電磁力はＷ２に依存する。従って、モータのロータとステータとの位置関係において、電磁力が強くなる場所に応じて、１セット目と２セット目のステータコイルの電流を増減することで、電磁力の変化を小さくすることができる。
【００３７】
なお、図３の例では、図４に示すように、電磁力が大きくなる場所が、Ｗ２，Ｖ２，Ｕ２，Ｗ１，Ｖ１，Ｕ１の順になる。そこで、Ｖ１とＶ２の位置を反対にしてもよい。これによって、電磁力が強くなる場所が、Ｗ２，Ｖ１，Ｕ２，Ｗ１，Ｖ２，Ｕ１の順になる。
【００３８】
「電流制御」
図５には、Ｕ１，Ｕ２の通常の通電電流について示してある。このように、Ｕ１，Ｕ２に同一の正弦波が供給される。
【００３９】
図６には、図２に示すモータにおいて、ロータとステータのスロット数の相違に基づき発生する電磁力の変動を防止するための理論的電流量を示す。実線がＵ１、破線がＵ２の電流である。他相においても、位相が１２０°異なるだけであり、１セット目と２セット目とで同様の電流制御を行うことで電磁力の変動を抑制できる。
【００４０】
図７には、図６のような制御の結果を示す。破線が制御を行わない元の電磁力、実線が図６に示す電流制御を行った場合の電磁力である。このように、図６のような電流制御によって、本実施形態の制御を行わない元の電磁力平均値より、変動が２３％抑制できている。
【００４１】
図８には、図２２に示した電磁力の空間分布をＦＦＴ解析した結果を示す。これより、変動の１次成分が、問題にしている振動・騒音に関係していることがわかる。従って、検出した変動の１次成分に応じて、ロータ位置に応じて１セット目および２セット目のステータコイルの電流を決定することができる。すなわち、１セット目と２セット目のステータコイル電流は、モータの出力トルクなどによって決定するが、図６に示した１セット目と２セット目の電流分配比は、１次成分の大きさに基づいて決定するとよい。
【００４２】
「実施形態（誘導モータ）の効果」
このように、各コイル（Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２の６種類）に電流を流すことで、電磁力が高くなる場所が異なる場合がある。１セット目と、２セット目のステータコイル電流の一方を増加し、他方を減少することで、モータの出力トルクを維持しつつ、ロータ、ステータ間の径方向電磁力（ギャップ電磁力）を制御することができる。
【００４３】
「同期モータ概略構成」
図９には、実施形態に係る磁石モータ（同期モータ）の構成を模式的に示してある。ロータ１０Ｒは、２つの永久磁石を配置することによって、一方がＮ極、他方がＳ極となる１極対である。また、ロータ１０Ｒは、突極型であり、１つの磁極（Ｎ極）に周方向の両端部に溝ＴＲが形成され、他の磁極（Ｓ極）には溝ＴＲが設けられていない。従って、磁極によって磁気抵抗が異なっている。
【００４４】
ロータ１０Ｒを取り囲むようにして、円環型のステータ１０Ｓが設けられる。このステータ１０Ｓには、ＵＶＷの３相のステータコイルが２セット配置されている。
【００４５】
Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１が１セット目の各相ステータコイルであり、Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２が２セット目の各相ステータコイルである。そして、１セット目の各相ステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１と２セット目の各相ステータコイルＵ２，Ｖ２，Ｗ２の各相ステータコイルがそれぞれ電気角１８０°を境に対称に配置されている。
【００４６】
従って、ロータ１０Ｒに対する１セット目のステータコイルと、２セット目のステータコイルの位置（角度）が同一ではなく、ロータ１０Ｒに対し、一方側と他方側に偏在する。このため、２つのステータコイルの電流量を異ならせることで、ロータに印加される磁界を異ならせることができる。
【００４７】
ここで、領域１〜領域６のそれぞれで、例えば、領域３の径方向電磁力が大きく、領域６の径方向電磁力が比較的小さいのであれば、Ｗ１の電流振幅を小さくし、Ｗ２の電流振幅を大きくすればよい。
【００４８】
「前提構成」
ここで、前提構成について、電気学会で使われているＤモデル（４極（２極対）、２４スロット、ＩＰＭ（永久磁石埋め込み型）モータ）を用いて説明する。
【００４９】
図１０に、電気学会で使われているＤモデルの構成を示す。図は、軸と直角な方向の断面であり、上半分（ロータ２極、１２スロット）のみを示してある。
【００５０】
１２スロットには、３相分のステータコイルが配置されるため、Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−がそれぞれ、２スロットずつに配置される。図においては、０°〜１８０°の区間の１２スロットに、Ｕ＋，Ｗ−，Ｗ−，Ｖ＋，Ｖ＋，Ｕ−，Ｕ−，Ｗ＋，Ｗ＋，Ｖ−，Ｖ−，Ｕ＋のステータコイルが配置され、これを２スロットずつ領域１〜６としている。
【００５１】
図１１には、ロータの磁極Ｂを周方向長さを短くして磁極Ｂの周方向両端に比較的大きな空隙を設け、磁極Ａと磁極Ｂとで磁気抵抗の差を設けたモータ（Ｄモデル改）が示されている。
【００５２】
図１０のＤモデル、図１１のＤモデル改に３相に正弦波電流を通電した際の、ある時間における領域ごとの径方向の電磁力を図１２に示す。このように、Ｄモデルでは、０〜９０°（領域１〜３）と９０〜１８０°（領域４〜６）が同じ波形になっているが、Ｄモデル改では、波形が異なっている。
【００５３】
図１３に、Ｄモデルと、Ｄモデル改における、磁極Ａ側と磁極Ｂ側で対になる領域（１と４、２と５、３と６）間での径方向電磁力平均値の比較を示す。
【００５４】
Ｄモデルの場合には、すべての領域において、径方向電磁力の平均値は同じになる。一方、Ｄモデル改では、領域１より領域４、領域２より領域５の方が電磁力が大きく、領域３が領域６より電磁力が大きくなっている。特に、領域３，６が電磁力が大きいが、この２つの領域において、大きな差がある。すなわち、このような条件においては、領域３，６の径方向電磁力が大きく、磁極は領域３，６を向いているといえ、磁極方向の径方向電磁力差は、ステータバックヨークの変形を生じさせる要因となる。
【００５５】
図１４に、径方向電磁力の差によって生じる変形の例を示す。Ｄモデルでは、図１４（Ａ）に示すように、１周で４か所が強く吸引されるが、Ｄモデル改では、図１４（Ｂ）に示すように、２か所が強く吸引される。これは、Ｄモデルでは、領域３、領域６の吸引力が同じであり、両方の領域で強く吸引されるが、Ｄモデル改では、領域６の吸引力が弱いため領域３のみで強く吸引されるからである。従って、Ｄモデル改では、Ｄモデルと比較して低次の変形を生じる。低次の変形は減衰しにくいため、騒音・振動（ＮＶ）の要因となりやすい。すなわち、磁極ごとに磁気抵抗を変えたＤモデル改は、Ｄモデルよりもステータの変形に基づくＮＶを発生しやすい。
【００５６】
「具体的構成」
本実施形態では、図１５に示すように、２セットの３相ステータコイルを備え、各相ステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１、Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を、電気角１８０°を境に対称に配置する。従って、１セット目のステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１と、２セット目のステータコイルＵ２，Ｖ２，Ｗ２とが、電気角１８０°を境に偏在し、それぞれから発生する磁界が、ロータに対し同一ではなくなる。例えば、１セット目のステータコイルＵ１では左側の磁界が強く、２セット目のステータコイルＵ２では右側の磁界が強くなる。従って、１セット目のステータコイルと２セット目のステータコイルの電流の配分を変更することで、径方向電磁力を制御することが可能になる。
【００５７】
すなわち、図１６〜１８の例において、Ｄモデル改では、領域３の径方向電磁力が大きく、領域６の径方向電磁力が小さい。そこで、トータル電流を維持しつつ、Ｗ２の電流を大きくし、Ｗ１の電流を小さくする。これによって、領域６の径方向電磁力が大きく、領域３の径方向電磁力が小さくなり、磁極Ａ，Ｂごとの磁気抵抗のアンバランスに起因する、径方向電磁力の不均衡を解消することができる。
【００５８】
このように、１セット目のステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１と２セット目のステータコイルＵ２，Ｖ２，Ｗ２のトータル電流は同じになるようにして、図９に示した径方向電磁力の平均値が大きい側のステータコイルの電流振幅を大きく、径方向電磁力の平均値が小さい側のステータコイルの電流振幅を小さくすることにより、磁極方向の領域の径方向電磁力平均値の差を小さくすることができる。
【００５９】
なお、磁極位置は、ロータ位置とｄｑ軸トータル磁束から得られた領域ごとの電磁力平均値で判定することができるが、各領域の径方向電磁力のピーク値で判断することもでき、その場合でも、１セット目と２セット目のステータコイル電流を磁極方向に応じて制御することで、同様の効果が得られる。
【００６０】
「制御」
図１９に、本実施形態における制御のフローを示す。
【００６１】
モータには、角度センサ（Ｓ１）および電流センサ（Ｓ２）が取り付けられている。角度センサ（Ｓ１）はロータ角度を検出する。電流センサ（Ｓ２）は、３相の電流を検出する。なお、２相の電流がわかれば、他の１相の電流はわかるので、電流は２相のみの検出でもよい。また、ステータコイルは２セットあるので、その電流を別々に検出することが好ましいが、各相のトータル電流のみでもよい。
【００６２】
ロータ角度およびモータ電流は、３相・２相変換（Ｓ３）に供給され、ここでｄｑ軸電流に変換される。また、ロータ角度およびモータ電流は磁石磁束マップ（Ｓ４）にも供給される。この磁石磁束マップ（Ｓ４）は、ロータに設けられた磁石に応じたあらかじめ用意されたものであり、ロータ角度およびモータ電流に対応して磁石磁束ｄｑ軸成分を出力する。
【００６３】
３相・２相変換からのｄｑ軸電流は、インダクタンスマップ（Ｓ５）に供給され、ｄｑ軸電流磁束が出力される。ステータコイルに供給される電流が決定されれば、対応して発生する磁束はわかるのでそれがインダクタンスマップ（Ｓ５）に記録されており、ｄｑ軸電流に応じたｄｑ軸電流磁束が出力される。
【００６４】
ｄｑ軸電流と、ロータ角度は、ギャップ中電磁力マップ（Ｓ６）に供給される。ギャップ中電磁力マップ（Ｓ６）には、ｄｑ軸電流とロータ角度から発生するギャップ中電磁力（径方向電磁力）が記憶されており、ギャップ中電磁力が出力される。例えば、図６のような領域ごとの電磁力が出力される。
【００６５】
磁石磁束のｄｑ軸成分とｄｑ軸電流磁束は加算器で加算され、ｄｑ軸トータル磁束となり、磁極位置判定（Ｓ７）に供給される。磁極位置判定では、ｄｑ軸トータル磁束から、実際のトータル磁束の存在領域を判定する。そして、この磁束の存在領域とロータ位置とから、径方向電磁力を算出して磁極の方向を決定する。なお、磁極の方向は、径方向電磁力の領域ごとの平均値を算出してもよいし、領域ごとのピークから決定してもよい。
【００６６】
そして、トータル磁束存在領域と、ギャップ中電磁力から、１セット目と、２セット目のステータコイルの電流分配比ｒ１：ｒ２を決定する（Ｓ８）。これは、ギャップ中電磁力が大きくなる位置の電磁力を小さくし、径方向電磁力（ギャップ中電磁力）が小さい位置の電磁力を大きくすればよい。
【００６７】
このように、ギャップ中電磁力のアンバランスを把握できれば、それに応じた２セット目と、２セット目との電流分配比を決定することができる。
【００６８】
そして、トルク要求に応じたモータ制御を行うためなどの全体制御を司る上位ＥＣＵ（Ｓ９）からの要求に基づき、トルク・電流マップ（Ｓ１０）で得られたｄｑ軸指令電流（Ｉｄ，Ｉｑ）と、電流分配比ｒ１：ｒ２とから、１セット目および２セット目のステータコイルのｄ軸、ｑ軸電流Ｉ１ｄ，Ｉ１ｑ，Ｉ２ｄ，Ｉ２ｑを決定する（Ｓ１１）。
【００６９】
具体的には、
Ａ＝√（Ｉｄ２＋Ｉｑ２）
θ＝ｔａｎ−１（Ｉｑ／Ｉｄ）
Ａ１＝Ａ＊（ｒ１／（ｒ１＋ｒ２））
Ａ２＝Ａ＊（ｒ２／（ｒ１＋ｒ２））
Ｉ１ｄ＝Ａ１＊ｃｏｓθ
Ｉ１ｑ＝Ａ１＊ｓｉｎθ
Ｉ２ｄ＝Ａ２＊ｃｏｓθ
Ｉ２ｑ＝Ａ２＊ｓｉｎθ
とする。
【００７０】
このようにして、１セット目のｄｑ軸指令電流、２セット目のｄｑ軸指令電流が決定された場合には、これらが１セット目のステータコイルの電流制御系（Ｓ１２）、および２セット目のステータコイルの電流制御系（Ｓ１３）に供給され、これらに基づいて、２つのインバータがそれぞれ制御され、２セットのステータコイルへの電流が制御される。
【符号の説明】
【００７１】
１０  モータ、１０Ｒ  ロータ、１０Ｓ  ステータ、１２  インバータ、１４  コンデンサ、１６  直流電源、２０  制御部。
【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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