(57)【要約】【課題】出力トルクの増加を図ることができるシンクロナスリラクタンスモータを提供する。【解決手段】シンクロナスリラクタンスモータＭは、ロータ３０と、ロータ３０に対向する円筒状の内周４１を有するステータ４０とを含む。ステータ４０は、複数系統の第１相ステータコイルＵ１，Ｕ２，Ｕ３が集合配置された第１相ステータコイル群ＵＧ１〜ＵＧ４と、複数系統の第２相ステータコイルＶ１，Ｖ２，Ｖ３が集合配置された第２相ステータコイル群ＶＧ１〜ＶＧ４と、複数系統の第３相ステータコイルＷ１，Ｗ２，Ｗ３が集合配置された第３相ステータコイル群ＷＧ１〜ＷＧ４とを含む。第１相ステータコイル群ＶＧ１〜ＵＧ４、第２相ステータコイル群ＶＧ１〜ＶＧ４および第３相ステータコイル群ＷＧ１〜ＷＧ４が、周方向に沿って間隔を空けて配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、前記ロータに対向する円筒状内周を有するステータとを含むシンクロナスリラクタンスモータであって、
前記ステータは、複数系統の第１相ステータコイルが集合配置された第１相ステータコイル群と、前記複数系統の第２相ステータコイルが集合配置された第２相ステータコイル群と、前記複数系統の第３相ステータコイルが集合配置された第３相ステータコイル群とを含み、
前記第１相ステータコイル群、前記第２相ステータコイル群および前記第３相ステータコイル群が、前記円筒状内周の周方向に沿って間隔を空けて配置されている、シンクロナスリラクタンスモータ。
【請求項２】
前記第１相ステータコイル群において、前記複数系統の第１相ステータコイルが、前記円筒状内周の周方向に沿って並んでおり、
前記第２相ステータコイル群において、前記複数系統の第２相ステータコイルが、前記円筒状内周の周方向に沿って並んでおり、
前記第３相ステータコイル群において、前記複数系統の第３相ステータコイルが、前記円筒状内周の周方向に沿って並んでいる、請求項１に記載のシンクロナスリラクタンスモータ。
【請求項３】
前記第１相ステータコイル群において、前記複数系統の第１相ステータコイルが、前記円筒状内周の周方向に沿って所定の系統順で並んでおり、
前記第２相ステータコイル群において、前記複数系統の第２相ステータコイルが、前記円筒状内周の周方向に沿って前記所定の系統順で並んでおり、
前記第３相ステータコイル群において、前記複数系統の第３相ステータコイルが、前記円筒状内周の周方向に沿って前記所定の系統順で並んでいる、請求項１に記載のシンクロナスリラクタンスモータ。
【請求項４】
前記第１相ステータコイル群において、前記複数系統の第１相ステータコイルが、前記円筒状内周の径方向に沿って並んでおり、
前記第２相ステータコイル群において、前記複数系統の第２相ステータコイルが、前記円筒状内周の径方向に沿って並んでおり、
前記第３相ステータコイル群において、前記複数系統の第３相ステータコイルが、前記円筒状内周の径方向に沿って並んでいる、請求項１に記載のシンクロナスリラクタンスモータ。
【請求項５】
前記第１相ステータコイル群において、前記複数系統の第１相ステータコイルが、前記円筒状内周の径方向に沿って所定の系統順で並んでおり、
前記第２相ステータコイル群において、前記複数系統の第２相ステータコイルが、前記円筒状内周の径方向に沿って前記所定の系統順で並んでおり、
前記第３相ステータコイル群において、前記複数系統の第３相ステータコイルが、前記円筒状内周の径方向に沿って前記所定の系統順で並んでいる、請求項１に記載のシンクロナスリラクタンスモータ。
【請求項６】
前記第１相ステータコイル群において、前記複数系統の第１相ステータコイルが、前記円筒状内周の径方向に沿って所定の第１系統順で並んでおり、
前記第２相ステータコイル群において、前記複数系統の第２相ステータコイルが、前記円筒状内周の径方向に沿って所定の第２系統順で並んでおり、
前記第３相ステータコイル群において、前記複数系統の第３相ステータコイルが、前記円筒状内周の径方向に沿って所定の第３系統順で並んでいる、請求項１に記載のシンクロナスリラクタンスモータ。
【請求項７】
前記ステータは、前記円筒状内周を呈するステータコアを含み、前記ステータコアは、前記円筒状内周の周方向に沿って間隔を空けて配置され、前記ステータコイルを収容するための複数のスロットを有しており、
前記第１相ステータコイル群を構成する前記複数系統の第１相ステータコイルが、前記複数のスロットのうちの第１スロットに共通に収容されており、
前記第２相ステータコイル群を構成する前記複数系統の第２相ステータコイルが、前記複数のスロットのうちの第２スロットに共通に収容されており、
前記第３相ステータコイル群を構成する前記複数系統の第３相ステータコイルが、前記複数のスロットのうちの第３スロットに共通に収容されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシンクロナスリラクタンスモータ。
【請求項８】
複数の前記第１相ステータコイル群と、複数の前記第２ステータコイル群と、複数の前記第３ステータコイル群と、を含み、
前記第１相ステータコイル群、前記第２ステータコイル群、および前記第３相ステータコイル群が、前記円筒状内周の周方向に沿って、所定の相順で循環的に配列されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシンクロナスリラクタンスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シンクロナスリラクタンスモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
シンクロナスリラクタンスモータは、ロータに永久磁石を使用せず、ロータの磁気的な突極性によって生じるリラクタンストルクを利用したモータである。ロータに対して、磁束の流れやすいｄ軸方向と、磁束の流れにくいｑ軸方向とを定義することができる。ｄ軸方向インダクタンスとｑ軸方向インダクタンスとの差（突極性）のために、リラクタンストルクが発生し、このリラクタンストルクをロータから出力できる。
【０００３】
特許文献１は、磁石磁極および突極磁極を有するロータを備えたモータと、このモータに３相の駆動電流を供給するインバータと、インバータを制御する制御回路とを有するモータシステムを開示している。制御回路は、低回転駆動時には前記モータが永久磁石モータとして機能し、高回転駆動時には前記モータがリラクタンスモータとして機能する通電態様となるようにインバータを制御する。モータは、複数のコイル磁極を備えるステータを有している。複数のコイル磁極は、３個毎に２系統に分けられている。そして、第１系統の３相分に対応した３個のコイル磁極と、第２系統の３相分に対応した３個のコイル磁極とが、周方向に交互に並ぶように配列されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２１４０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
シンクロナスリラクタンスモータは、永久磁石を備えない構造であるため、リラクタンストルクのみがロータから出力される。そのため、同じ体格の永久磁石モータと比較すると、出力トルクが小さい。
そこで、本件発明者は、複数系統のステータコイルを有するシンクロナスリラクタンスモータの構造について研究している。たとえば、２系統のステータコイルを備えることによって、２個のモータを直結した場合と同等のトルクを出力できる。
【０００６】
しかし、２系統のステータコイルを有する同体格の永久磁石モータと比較すれば、出力トルクは小さい。
そこで、この発明の一つの目的は、出力トルクの増加を図ることができるシンクロナスリラクタンスモータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、ロータ（３０）と、前記ロータに対向する円筒状内周（４１）を有するステータ（４０）とを含むシンクロナスリラクタンスモータ（Ｍ）であって、前記ステータは、複数系統の第１相ステータコイル（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３）が集合配置された第１相ステータコイル群（ＵＧ１〜ＵＧ６）と、前記複数系統の第２相ステータコイル（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）が集合配置された第２相ステータコイル群（ＶＧ１〜ＶＧ６）と、前記複数系統の第３相ステータコイル（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３）が集合配置された第３相ステータコイル群（ＷＧ１〜ＷＧ６）とを含み、前記第１相ステータコイル群、前記第２相ステータコイル群および前記第３相ステータコイル群が、前記円筒状内周の周方向に沿って間隔を空けて配置されている、シンクロナスリラクタンスモータである。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。
【０００８】
この構成では、複数系統の第１相、第２相および第３相のステータコイルがそれぞれ集合配置されていることにより、或る系統のステータコイルがロータに与える磁束は、他の系統にとっては、あたかもロータに永久磁石が備えられているかのような効果を生む。換言すれば、各系統は、リラクタンストルクに加えて、他の系統がロータに与える磁束を利用した擬似的なマグネットトルクをロータに与えることができる。それにより、出力トルクの増加を図ることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記第１相ステータコイル群において、前記複数系統の第１相ステータコイルが、前記円筒状内周の周方向に沿って並んでおり、前記第２相ステータコイル群において、前記複数系統の第２相ステータコイルが、前記円筒状内周の周方向に沿って並んでおり、前記第３相ステータコイル群において、前記複数系統の第３相ステータコイルが、前記円筒状内周の周方向に沿って並んでいる、請求項１に記載のシンクロナスリラクタンスモータである。
【００１０】
このようなステータコイル配置により、複数系統の同相のステータコイルを接近させて配置できるので、他系統のステータコイルがロータに与える磁束を有効利用して出力トルクの増加を図ることができる。
請求項３に記載の発明は、前記第１相ステータコイル群において、前記複数系統の第１相ステータコイルが、前記円筒状内周の周方向に沿って所定の系統順で並んでおり、前記第２相ステータコイル群において、前記複数系統の第２相ステータコイルが、前記円筒状内周の周方向に沿って前記所定の系統順で並んでおり、前記第３相ステータコイル群において、前記複数系統の第３相ステータコイルが、前記円筒状内周の周方向に沿って前記所定の系統順で並んでいる、請求項１に記載のシンクロナスリラクタンスモータである。
【００１１】
このようなステータコイル配置により、複数系統の同相のステータコイルを接近させて配置できるので、他系統のステータコイルがロータに与える磁束を有効利用して出力トルクの増加を図ることができる。そのうえ、ステータコイルが周方向に沿って系統順に配列されているので、系統間の不均一を低減できるから、各系統による均一な駆動が可能になる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記第１相ステータコイル群において、前記複数系統の第１相ステータコイルが、前記円筒状内周の径方向に沿って並んでおり、前記第２相ステータコイル群において、前記複数系統の第２相ステータコイルが、前記円筒状内周の径方向に沿って並んでおり、前記第３相ステータコイル群において、前記複数系統の第３相ステータコイルが、前記円筒状内周の径方向に沿って並んでいる、請求項１に記載のシンクロナスリラクタンスモータである。
【００１３】
このようなステータコイル配置により、複数系統の同相のステータコイルを周方向に関して同じ位置に配置できる。それにより、他系統のステータコイルがロータに与える磁束を一層有効に利用して、出力トルクの増加を図ることができる。
請求項５に記載の発明は、前記第１相ステータコイル群において、前記複数系統の第１相ステータコイルが、前記円筒状内周の径方向に沿って所定の系統順で並んでおり、前記第２相ステータコイル群において、前記複数系統の第２相ステータコイルが、前記円筒状内周の径方向に沿って前記所定の系統順で並んでおり、前記第３相ステータコイル群において、前記複数系統の第３相ステータコイルが、前記円筒状内周の径方向に沿って前記所定の系統順で並んでいる、請求項１に記載のシンクロナスリラクタンスモータである。
【００１４】
このようなステータコイル配置により、複数系統の同相のステータコイルを周方向に関して同じ位置に配置できる。それにより、他系統のステータコイルがロータに与える磁束を一層有効に利用して、出力トルクの増加を図ることができる。そのうえ、ステータコイルが径方向に沿って系統順に配列されているので、ロータから各系統のステータコイルまでの距離に応じて、各系統を適切に制御しやすい。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、前記第１相ステータコイル群において、前記複数系統の第１相ステータコイルが、前記円筒状内周の径方向に沿って所定の第１系統順で並んでおり、前記第２相ステータコイル群において、前記複数系統の第２相ステータコイルが、前記円筒状内周の径方向に沿って所定の第２系統順で並んでおり、前記第３相ステータコイル群において、前記複数系統の第３相ステータコイルが、前記円筒状内周の径方向に沿って所定の第３系統順で並んでいる、請求項１に記載のシンクロナスリラクタンスモータである。
【００１６】
このようなステータコイル配置により、複数系統の同相のステータコイルを周方向に関して同じ位置に配置できる。それにより、他系統のステータコイルがロータに与える磁束を一層有効に利用して、出力トルクの増加を図ることができる。そのうえ、各相のステータコイルを異なる系統順で径方向に配列できるので、ロータから複数系統のステータコイルまでの距離の均一化を図りやすい。それにより、各系統による均一な駆動を図ることができる。
【００１７】
前記第１系統順、第２系統順および第３系統順のうちの２つは、径方向に関する同相ステータコイルの並び順が同じであってもよい。
請求項７に記載の発明は、前記ステータは、前記円筒状内周を呈するステータコアを含み、前記ステータコアは、前記円筒状内周の周方向に沿って間隔を空けて配置され、前記ステータコイルを収容するための複数のスロット（４６）を有しており、前記第１相ステータコイル群を構成する前記複数系統の第１相ステータコイルが、前記複数のスロットのうちの第１スロットに共通に収容されており、前記第２相ステータコイル群を構成する前記複数系統の第２相ステータコイルが、前記複数のスロットのうちの第２スロットに共通に収容されており、前記第３相ステータコイル群を構成する前記複数系統の第３相ステータコイルが、前記複数のスロットのうちの第３スロットに共通に収容されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシンクロナスリラクタンスモータである。
【００１８】
この構成により、複数系統の同相のステータコイルを接近した状態で配置でき、とくに周方向に関して接近させることができる。それにより、他系統のステータコイルがロータに与える磁束を有効に利用して、出力トルクの増加を図ることができる。
請求項８に記載の発明は、複数の前記第１相ステータコイル群と、複数の前記第２ステータコイル群と、複数の前記第３ステータコイル群と、を含み、前記第１相ステータコイル群、前記第２ステータコイル群、および前記第３相ステータコイル群が、前記円筒状内周の周方向に沿って、所定の相順で循環的に配列されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシンクロナスリラクタンスモータである。
【００１９】
この構成により、ロータの極対数に応じて第１相、第２相および第３相のステータコイル群を周方向に循環的に配置でき、それによって、出力トルクの増加を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の一実施形態に係るシンクロナスリラクタンスモータを適用可能な電動パワーステアリング装置の概略構成を示す。
【図２】シンクロナスリラクタンスモータの構造例を示す。
【図３Ａ】２系統のステータコイルの配置例を示す。
【図３Ｂ】２系統のステータコイルの他の配置例を示す。
【図３Ｃ】２系統のステータコイルのさらに他の配置例を示す。
【図３Ｄ】２系統のステータコイルのさらに他の配置例を示す。
【図４】シンクロナスリラクタンスモータを駆動するためのモータ制御装置の電気的構成を示す。
【図５Ａ】シンクロナスリラクタンスモータの出力トルク特性（トルク−回転数特性）のシミュレーション結果例を示す。
【図５Ｂ】シンクロナスリラクタンスモータの出力特性（出力−回転数特性）のシミュレーション結果例を示す。
【図６Ａ】３系統のステータコイルの配置例を示す。
【図６Ｂ】３系統のステータコイルの他の配置例を示す。
【図６Ｃ】３系統のステータコイルのさらに他の配置例を示す。
【図６Ｄ】３系統のステータコイルのさらに他の配置例を示す。
【図６Ｅ】３系統のステータコイルのさらに他の配置例を示す。
【図７Ａ】４系統のステータコイルの配置例を示す。
【図７Ｂ】４系統のステータコイルの他の配置例を示す。
【図７Ｃ】４系統のステータコイルのさらに他の配置例を示す。
【図７Ｄ】４系統のステータコイルのさらに他の配置例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係るシンクロナスリラクタンスモータを適用可能な電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置１は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール２と、ステアリングホイール２の回転に連動して転舵車輪３を転舵する転舵機構４と、運転者の操舵を補助する操舵補助機構５とを備えている。ステアリングホイール２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して機械的に連結されている。
【００２２】
ステアリングシャフト６は、ステアリングホイール２に連結された入力軸８と、中間軸７に連結された出力軸９とを含む。入力軸８と出力軸９とは、トーションバー１０を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。
トーションバー１０の近傍には、トルクセンサ１１が配置されている。トルクセンサ１１は、入力軸８および出力軸９の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール２に与えられた操舵トルクを検出する。トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクは、ＥＣＵ（電子制御ユニット）１２に入力される。
【００２３】
転舵機構４は、ピニオン軸１３と、ラック軸１４とを備えたラックアンドピニオン機構を含む。ラック軸１４の両端部には、タイロッド１５およびナックルアーム（図示略）を介して転舵車輪３が連結されている。ピニオン軸１３は、中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３の先端には、ラック軸１４に噛合するピニオン１６が連結されている。ラック軸１４は、車両の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸１４の軸方向の中間部には、ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。
【００２４】
ステアリングホイール２が操作されて回転されると、その回転が、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して、ピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１６およびラック１７によって、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵車輪３が転舵される。
操舵補助機構５は、操舵補助力（アシストトルク）を発生するための電動モータ１８と、電動モータ１８の出力トルクを増幅して転舵機構４に伝達するための減速機構とを含む。減速機構は、たとえば、ウォームギヤ機構１９を含む。ウォームギヤ機構１９は、電動モータ１８によって回転されるウォームギヤ２０と、このウォームギヤ２０と噛み合うウォームホイール２１とを含む。ウォームホイール２１は、ステアリングシャフト６に結合されている。
【００２５】
ＥＣＵ１２は、トルクセンサ１１が検出する操舵トルクに応じて電動モータ１８を駆動する。電動モータ１８が発生するトルクがウォームギヤ２０に伝達され、さらに減速されてウォームホイール２１を介してステアリングシャフト６に伝達される。それにより、ステアリングシャフト６にアシストトルクが与えられる。
図２は、電動モータ１８として適用することができるシンクロナスリラクタンスモータの構造例を説明するための図である。
【００２６】
シンクロナスリラクタンスモータＭは、この実施形態では、三相のモータである。シンクロナスリラクタンスモータＭは、ロータ３０と、ロータ３０を取り囲むように配置されたステータ４０とを含む。ロータ３０は、回転軸線２５まわりに回転可能に設けられている。図２は、回転軸線２５に直交する切断面における断面構造を示している。ただし、図面を簡素化して構造を明瞭に表すために、断面を表すハッチングは省略している。
【００２７】
ロータ３０は、ロータコア３１と、ロータ軸３３とを含む。ロータ軸３３は、回転軸線２５に沿って延びるようにロータコア３１の中心部を貫通し、かつロータコア３１に固定されている。ロータコア３１は、中心部に孔３２を有する円形の電磁鋼板が複数枚積層されることによって構成されている。
この実施形態では、ロータ３０は、４極（２極対）を有する。ロータコア３１には、外周側からロータ軸３３に向かって複数層をなすように配置されたフラックスバリア３４が形成されて、フラックスバリア群３５を形成している。周方向に間隔を空けて極数分のフラックスバリア群３５が設けられている。フラックスバリア３４は、この例では、空気層を形成するスリットである。フラックスバリア３４は、回転軸線２５に直交する断面において、ロータ軸３３に向かって凸の弧状に形成されている。
【００２８】
回転軸線２５から見て、隣接するフラックスバリア群３５の間を通る径方向（ロータコア３１の径方向）には磁束が流れやすいので、この径方向に沿って、二相回転座標系のｄ軸が定義される。また、回転軸線２５から見て、フラックスバリア群３５を構成するフラックスバリア３４の中央を通る径方向（ロータコア３１の径方向）には磁束が通りにくいので、この径方向に沿って、二相回転座標系のｑ軸が定義される。
【００２９】
ステータ４０は、回転軸線２５まわりに円筒形状をなす内周面４１を有している。この実施形態では、ステータ４０は、回転軸線２５に直交する断面において、円環形状を有している。以下の説明において、単に「周方向」というときには、円筒形状の内周面４１の周方向をいうものとする。また、単に「径方向」というときには、円筒形状の内周面４１の半径方向をいうものとする。さらに、単に「軸方向」というときには、回転軸線２５に平行な方向をいうものとする。
【００３０】
ステータ４０は、ステータコア４２と、複数のステータコイルＵ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２とを含む。ステータコア４２は、この実施形態では、円環状の電磁鋼板が回転軸線２５に沿う方向に複数枚積層されて構成されており、全体として筒状のステータコア４２が形成されている。ステータコア４２は、周方向に沿って等間隔に配置された複数のティース部４３と、これらのティース部４３の径方向外側の基端部が結合されたヨーク部４４とを含む。ヨーク部４４は、回転軸線２５に直交する切断面が円環状に形成されている。各ティース部４３は、ヨーク部４４から回転軸線２５に向かって径方向に突出し、かつ軸方向に延びた突条である。換言すれば、複数のティース部４３は、回転軸線２５まわりに放射状に配置され、かつ回転軸線２５に平行に延びている。複数のティース部４３の先端面が、円筒形状の内周面４１を形成している。この内周面４１は、連続した円筒面ではなく、ティース部４３の間に回転軸線２５に平行に延びたスリット４５を有していて、周方向には不連続な円筒形状を形成している。
【００３１】
周方向に隣り合うティース部４３の間には、ステータコイルＵ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２が配置されるスロット４６が形成されている。周方向に一つおきのティース部４３の周方向両側に位置する一対のスロット４６に同相のステータコイルＵ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２が配置される。ステータコイルＵ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２の配置は、集中巻および分布巻のいずれであってもよいが、図２には分布巻の例を示す。
【００３２】
ステータコイルＵ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２に電流が流れることにより、ティース部４３の先端に磁極が発生する。このように、ティース部４３およびその両側の一対のスロット４６に配置される同相のステータコイルＵ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２によって、一つの磁極が形成される。そこで、以下の説明では、一つの磁極を形成する一対の同相ステータコイルを便宜的に一つのステータコイルと扱い、また、一対の同相ステータコイルが配置される一対のスロット４６を便宜的に一つのスロットと扱って、ステータコイルＵ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２の配置を説明する。
【００３３】
複数のステータコイルＵ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２は、この実施形態では、２系統のステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１；Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を含む。第１系統のステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１は、Ｕ相ステータコイルＵ１と、Ｖ相ステータコイルＶ１と、Ｗ相ステータコイルＷ１とを含む。第２系統のステータコイルＵ２，Ｖ２，Ｗ２も同様に、Ｕ相ステータコイルＵ２と、Ｖ相ステータコイルＶ２と、Ｗ相ステータコイルＷ２とを含む。
【００３４】
図２では、第１系統のステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１と第２系統のステータコイルＵ２，Ｖ２，Ｗ２とを異なるパターンのハッチングで表してある。ただし、これらのハッチングは、ステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１；Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の断面構造を表すものではなく、それらの配置を明瞭に表すために付したものである。ステータコイル配置を表す他の図面においても同様である。
【００３５】
図３Ａ〜図３Ｄは、複数のステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１；Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の配置例を説明するための図である。ステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１；Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の数は、次式に従って定められる。
ステータコイル数＝ロータ極数×相数×系統数        ……（１）
この実施形態では、ロータ極数が４、相数が３、系統数が２であるので、ステータ４０は、２４個のステータコイルを備えている。
【００３６】
より具体的には、第１系統のステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１は、４個のＵ相ステータコイルＵ１と、４個のＶ相ステータコイルＶ１と、４個のＷ相ステータコイルＷ１とを含み、これらは、周方向に等間隔で配置されている。第２系統のステータコイルＵ２，Ｖ２，Ｗ２は、４個のＵ相ステータコイルＵ２と、４個のＶ相ステータコイルＶ２と、４個のＷ相ステータコイルＷ２とを含み、これらは、周方向に等間隔で配置されている。
【００３７】
第１系統の１個のＵ相ステータコイルＵ１と、第２系統の１個のＵ相ステータコイルＵ２とが、集合配置されており、第１Ｕ相ステータコイル群ＵＧ１を形成している。同様に、第１系統の１個のＶ相ステータコイルＶ１と、第２系統の１個のＶ相ステータコイルＶ２とが、集合配置されており、第１Ｖ相ステータコイル群ＶＧ１を形成している。さらに同様に、第１系統の１個のＷ相ステータコイルＷ１と、第２系統の１個のＷ相ステータコイルＷ２とが、集合配置されており、第１Ｗ相ステータコイル群ＷＧ１を形成している。そして、第１Ｕ相ステータコイル群ＵＧ１、第１Ｖ相ステータコイル群ＶＧ１および第１Ｗ相ステータコイル群ＷＧ１が、この順序で、ロータ３０の機械角で９０度の範囲において、周方向に並んで配列されている。
【００３８】
同様の配置パターンが周方向に沿って循環的に繰り返されている。すなわち、第１系統の各１個のＵ相ステータコイルＵ１と、第２系統の各１個のＵ相ステータコイルＵ２とが集合配置されて、第２、第３および第４Ｕ相ステータコイル群ＵＧ２，ＵＧ３，ＵＧ４が形成されている。同様に、第１系統の各１個のＶ相ステータコイルＶ１と、第２系統の各１個のＶ相ステータコイルＶ２とが集合配置されて、第２、第３および第４Ｖ相ステータコイル群ＶＧ２，ＶＧ３，ＶＧ４が形成されている。さらに同様に、第１系統の各１個のＷ相ステータコイルＷ１と、第２系統の各１個のＷ相ステータコイルＷ２とが集合配置されて、第２、第３および第４Ｗ相ステータコイル群ＷＧ２，ＷＧ３，ＷＧ４が形成されている。そして、Ｕ相ステータコイル群ＵＧ１，ＵＧ２，ＵＧ３，ＵＧ４、Ｖ相ステータコイル群ＶＧ１，ＶＧ２，ＶＧ３，ＶＧ４およびＷ相ステータコイル群ＷＧ１，ＷＧ２，ＷＧ３，ＷＧ４が、周方向に沿って相順に循環配列されている。
【００３９】
「集合配置」とは、周方向に関して集合または集中して配置されていることを意味し、より具体的には、周方向に関して他の相のステータコイルが介在されることなく配置されていることを意味する。より機能的に言えば、「集合配置」とは、一つのステータコイル群に属する一つのステータコイルが、当該ステータコイル群に属する他のステータコイルがロータに与える磁束と鎖交するような接近配置をいう。
【００４０】
極数分（この実施形態では４個）のＵ相ステータコイル群ＵＧ１〜ＵＧ４は、周方向に等間隔で配置されている。同様に、極数分のＶ相ステータコイル群ＶＧ１〜ＶＧ４およびＷ相ステータコイル群ＷＧ１〜ＷＧ４は、それぞれ、周方向に等間隔で配置されている。
図３Ａおよび図３Ｂの配置例では、第１系統のステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１と第２系統のステータコイルＵ２，Ｖ２，Ｗ２とが周方向に交互に、すなわち、一定の系統順に並んでいる。それにより、ロータ３０に対する系統間の位置関係が均一になっており、各系統による均一な駆動が可能な配置となっている。
【００４１】
図３Ａの配置例では、第１系統および第２系統の同相のステータコイルＵ１，Ｕ２；Ｖ１，Ｖ２；Ｗ１，Ｗ２が、周方向に隣り合う別のスロットに配置されている。図３Ｂの配置例では、第１系統および第２系統の同相のステータコイルＵ１，Ｕ２；Ｖ１，Ｖ２；Ｗ１，Ｗ２が、周方向に並べられて、同じスロットに収容されている。前述の図２におけるステータコイルＵ１，Ｕ２；Ｖ１，Ｖ２；Ｗ１，Ｗ２の配置は、図３Ｂの配置例に相当する。
【００４２】
図３Ｃおよび図３Ｄの配置例においても、第１系統および第２系統の同相のステータコイルＵ１，Ｕ２；Ｖ１，Ｖ２；Ｗ１，Ｗ２が同じスロットに収容されている。ただし、これらの同相のステータコイルＵ１，Ｕ２；Ｖ１，Ｖ２；Ｗ１，Ｗ２は、径方向に並べられている。すなわち、各スロットにおいて、第１および第２系統の同相のステータコイルＵ１，Ｕ２；Ｖ１，Ｖ２；Ｗ１，Ｗ２の一方が内側に、それらの他方が外側に配置されている。これにより、複数系統のステータコイルを周方向に関して同じ位置に配置して、他の系統のステータコイルがロータ３０に与える磁束を共有しやすい配置となっている。
【００４３】
図３Ｃの配置例では、各スロットにおいて、第１系統のステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１が径方向内側に配置され、第２系統のステータコイルＵ２，Ｖ２，Ｗ２が径方向外側に配置されている。むろん、第１系統のステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１を径方向外側に配置し、第２系統のステータコイルＵ２，Ｖ２，Ｗ２を径方向外側に配置してもよい。このように系統順を固定することにより、ロータ３０から各系統のステータコイルまでの距離に応じて、各系統を適切に制御しやすい。
【００４４】
図３Ｄの配置例では、周方向に隣り合うスロットにおいて、第１系統のステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１と第２系統のステータコイルＵ２，Ｖ２，Ｗ２との径方向の並び順が反転されている。すなわち、第１系統順の配置と、第２系統順の配置とが周方向に交互に現れる。それにより、周方向の配列に注目すると、第１系統のステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１と第２系統のステータコイルＵ２，Ｖ２，Ｗ２とが交互に、すなわち、一定の系統順で並んでいる。
【００４５】
図３Ａおよび図３Ｂの配置例を比較すると、図３Ｂの配置例の方が、同相のステータコイルＵ１，Ｕ２；Ｖ１，Ｖ２；Ｗ１，Ｗ２が周方向に接近している。さらに、図３Ｃおよび図３Ｄの配置例では、同相のステータコイルＵ１，Ｕ２；Ｖ１，Ｖ２；Ｗ１，Ｗ２が周方向に関して同じ位置にある。各同相ステータコイル群ＵＧ１〜ＵＧ４，ＶＧ１〜ＶＧ４，ＷＧ１〜ＷＧ４において、同相ステータコイル同士が周方向に接近しているほど、ロータ３０に与えられた磁束を共有しやすい。そのため、図３Ａの配置よりも図３Ｂの配置の方が、また、図３Ｂの配置よりも図３Ｃおよび図３Ｄの配置の方が出力トルクを増大するうえで有利である。磁束の共有による出力トルク増大の原理については、後述する。
【００４６】
さらに、図３Ｃおよび図３Ｄの配置例を比較すると、図３Ｄの配置の方が、ロータ３０から第１系統のステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１および第２系統のステータコイルＵ２，Ｖ２，Ｗ２までの距離が均等である。そのため、図３Ｄの配置の方が、第１および第２系統間で駆動力を均等にできる。
図４は、シンクロナスリラクタンスモータＭを駆動するためのモータ制御装置を構成するＥＣＵ１２の電気的構成を説明するためのブロック図である。ＥＣＵ１２は、マイクロコンピュータ５０と、第１系統に対応した第１系統駆動回路５１と、第２系統に対応した第２系統駆動回路５２とを含む。第１系統駆動回路５１および第２系統駆動回路５２は、典型的にはインバータ回路である。
【００４７】
マイクロコンピュータ５０は、図示は省略するが、プロセッサと、メモリとを含む。メモリには、プロセッサによって実行されるプログラムと、各種のデータとが格納される。プロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することにより、マイクロコンピュータ５０は、指令値生成部６０、第１系統制御部６１、および第２系統制御部６２としての機能を実現する。第１系統制御部６１と第２系統制御部６２とは、個別のプロセッサおよびメモリを備えていてもよい。
【００４８】
指令値生成部６０は、トルクセンサ１１（図１参照）によって検出される操舵トルクに応じて、シンクロナスリラクタンスモータＭから出力すべきトルク（アシストトルク）を表す指令値を生成する。指令値生成部６０は、操舵トルクおよび車速情報に応じたアシストトルクを表す指令値を生成してもよい。車速情報は、電動パワーステアリング装置１（図１参照）が搭載される車両の速さを表す情報である。
【００４９】
第１系統制御部６１は、第１系統のステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１に第１系統駆動回路５１から供給すべき電流を制御する。第１系統制御部６１は、第１系統指令値生成部７１と、第１系統モータ制御部８１とを含む。第１系統指令値生成部７１は、指令値生成部６０が生成する指令値に基づいて、第１系統電流指令値を生成する。第１系統モータ制御部８１は、たとえば、ベクトル制御を実行することにより、第１系統電流指令値に応じて、第１系統駆動回路５１を制御し、それによって、第１系統のステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１を正弦波駆動する。
【００５０】
第２系統制御部６２の構成および作用も同様である。すなわち、第２系統制御部６２は、第２系統電流指令値を生成する第２系統指令値生成部７２と、第２系統電流指令値に基づいてたとえばベクトル制御を実行する第２系統モータ制御部８２とを含む。
次に、シンクロナスリラクタンスモータＭが発生するトルクについて説明する。
永久磁石モータの基本トルク式は、下記式（２）で表される。式中、Ｔｒはトルク、Ｐnはロータの極対数、ｉdおよびｉqはそれぞれｄ軸電流およびｑ軸電流、ＬdおよびＬqはそれぞれｄ軸インダクタンスおよびｑ軸インダクタンス、ψaは永久磁石による電機子鎖交磁束である。右辺第１項はリラクタンストルクを表し、右辺第２項はマグネットトルクを表す。
【００５１】
シンクロナスリラクタンスモータＭは、永久磁石を持たないので、右辺第２項は零となる。すなわち、シンクロナスリラクタンスモータＭの基本トルク式は、下記式（３）で表される。
【００５２】
【数１】
2019176562.tif 000003
【００５３】
したがって、第１系統および第２系統を個別に駆動する場合にそれぞれ発生するトルクＴ1，Ｔ2は、下記式（４）および（５）のとおりである。ただし、ｉd1およびｉq1は、第１系統のｄ軸電流およびｑ軸電流をそれぞれ表し、ｉd2およびｉq2は、第２系統のｄ軸電流およびｑ軸電流をそれぞれ表す。
【００５４】
【数２】
2019176562.tif 000004
【００５５】
第１系統および第２系統が互いに影響を与えないとすれば、第１系統および第２系統を同時に駆動したときのトルクＴは、下記式（６）のとおりである。２つの系統を同じ電流ｄ軸電流ｉd（＝ｉd1＝ｉd2）および同じｑ軸電流ｉq（＝ｉq1＝ｉq2）で駆動するとすれば、下記式（７）のとおりとなる。
【００５６】
【数３】
2019176562.tif 000005
【００５７】
しかし、この実施形態では、前述のとおり、第１系統および第２系統の同相ステータコイルＵ１，Ｕ２；Ｖ１，Ｖ２；Ｗ１，Ｗ２が集合配置されており、互いに接近しているので、互いに他の系統のステータコイルがロータ３０に与える磁束の影響を受ける。そのため、第１系統が発生するトルクＴ1および第２系統が発生するトルクＴ2は、次の式（８）および式（９）で表される。
【００５８】
【数４】
2019176562.tif 000006
【００５９】
式（８）の第２項は、第２系統がロータ３０に与える磁束（Ｌd−Ｌq）ｉd2との鎖交によって生じるトルクであり、いわば、擬似的なマグネットトルクを表す項である。同様に、式（９）の第２項は、第１系統がロータ３０に与える磁束（Ｌd−Ｌq）ｉd1との鎖交によって生じるトルクであり、いわば、擬似的なマグネットトルクを表す項である。
したがって、第１系統および第２系統を同時に駆動することによって得られるトルクＴは、次式（１０）のとおりであり、２つの系統を同じ入力で駆動する場合には、ｉd1＝ｉd2＝ｉd、ｉq1＝ｉq2＝ｉqと置くことにより、次式（１１）が得られる。
【００６０】
【数５】
2019176562.tif 000007
【００６１】
すなわち、理論上、式（７）の場合の２倍のトルクが得られる。
図５Ａは、シンクロナスリラクタンスモータＭの出力トルク特性（トルク−回転数特性）のシミュレーション結果例を示す。第１系統または第２系統を単独で駆動した場合の出力トルク特性を曲線Ｌ１で示す。同じ入力で第１系統および第２系統の両方を駆動した場合の出力トルク特性を曲線Ｌ２で示す。
【００６２】
第１系統および第２系統の同相ステータコイルを集合配置しない構造の同体格のシンクロナスリラクタンスモータの場合には、式（７）に従う出力トルク特性となり、同じ入力で駆動したとき、曲線Ｌ０で示す出力トルク特性となる。前述の特許文献１のようなステータコイル配置をシンクロナスリラクタンスモータに適用した場合には、曲線Ｌ０のような出力トルク特性となる。
【００６３】
曲線Ｌ２の出力トルク特性は、曲線Ｌ０の出力トルク特性に比較して、約１．７７倍の出力トルク増加を示しており、理論上の出力トルク増加に近い結果となっている。
図５Ｂは、シンクロナスリラクタンスモータＭの出力特性（出力−回転数特性）のシミュレーション結果例を示す。第１系統または第２系統の単独で駆動した場合の出力特性を曲線Ｌ１１で示す。同じ入力で第１系統および第２系統の両方を駆動した場合の出力特性を曲線Ｌ１２で示す。曲線Ｌ１３は、同体格の１系統永久磁石同期モータ（たとえば表面磁石型同期型モータ）を同じ入力で駆動したときの出力特性を示す。
【００６４】
このように、この実施形態のシンクロナスリラクタンスモータＭは、複数系統の同相ステータコイルを集合配置した構造により、各系統単独で駆動する場合に比較してはるかに大きな出力を得ることができ、たとえば、同体格の永久磁石モータと同程度のトルク性能を実現できる。
したがって、シンクロナスリラクタンスモータＭを用いた電動パワーステアリング装置１は、充分なアシストトルクを発生することができ、優れた操舵フィーリングを実現できる。
【００６５】
図６Ａ〜図６Ｅは、この発明の他の実施形態に係るシンクロナスリラクタンスモータＭの構成例を説明するための図である。この実施形態のシンクロナスリラクタンスモータＭは、第１系統のＵＶＷ相ステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１と、第２系統のＵＶＷ相ステータコイルＵ２，Ｖ２，Ｗ２と、第３系統のＵＶＷ相ステータコイルＵ３，Ｖ３，Ｗ３とを含む。
【００６６】
前記式（１）に従い、ステータ４０は、３６（＝４×３×３）個のステータコイルを備えている。
より具体的には、第１系統のステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１は、４個のＵ相ステータコイルＵ１と、４個のＶ相ステータコイルＶ１と、４個のＷ相ステータコイルＷ１とを含み、これらは、周方向に等間隔で配置されている。第２系統のステータコイルＵ２，Ｖ２，Ｗ２は、４個のＵ相ステータコイルＵ２と、４個のＶ相ステータコイルＶ２と、４個のＷ相ステータコイルＷ２とを含み、これらは、周方向に等間隔で配置されている。第３系統のステータコイルＵ３，Ｖ３，Ｗ３は、４個のＵ相ステータコイルＵ３と、４個のＶ相ステータコイルＶ３と、４個のＷ相ステータコイルＷ３とを含み、これらは、周方向に等間隔で配置されている。
【００６７】
第１系統の１個のＵ相ステータコイルＵ１と、第２系統の１個のＵ相ステータコイルＵ２と、第３系統の１個のＵ相ステータコイルＵ３とが、集合配置されており、第１Ｕ相ステータコイル群ＵＧ１を形成している。同様に、第１系統の１個のＶ相ステータコイルＶ１と、第２系統の１個のＶ相ステータコイルＶ２と、第３系統の１個のＶ相ステータコイルＶ３とが、集合配置されており、第１Ｖ相ステータコイル群ＶＧ１を形成している。さらに同様に、第１系統の１個のＷ相ステータコイルＷ１と、第２系統の１個のＷ相ステータコイルＷ２と、第３系統の１個のＷ相ステータコイルＷ３とが、集合配置されており、第１Ｗ相ステータコイル群ＷＧ１を形成している。そして、第１Ｕ相ステータコイル群ＵＧ１、第１Ｖ相ステータコイル群ＶＧ１および第１Ｗ相ステータコイル群ＷＧ１が、この順序で、ロータ３０の機械角で９０度の範囲において、周方向に並んで配列されている。
【００６８】
同様の配置パターンが周方向に沿って循環的に繰り返されている。すなわち、第１系統の各１個のＵ相ステータコイルＵ１と、第２系統の各１個のＵ相ステータコイルＵ２と、第３系統の各１個のＵ相ステータコイルＵ３とが集合配置されて、第２、第３および第４Ｕ相ステータコイル群ＵＧ２，ＵＧ３，ＵＧ４が形成されている。同様に、第１系統の各１個のＶ相ステータコイルＶ１と、第２系統の各１個のＶ相ステータコイルＶ２と、第３系統の各１個のＶ相ステータコイルＶ３とが集合配置されて、第２、第３および第４Ｖ相ステータコイル群ＶＧ２，ＶＧ３，ＶＧ４が形成されている。さらに同様に、第１系統の各１個のＷ相ステータコイルＷ１と、第２系統の各１個のＷ相ステータコイルＷ２と、第３系統の各１個のＷ相ステータコイルＷ３とが集合配置されて、第２、第３および第４Ｗ相ステータコイル群ＷＧ２，ＷＧ３，ＷＧ４が形成されている。そして、Ｕ相ステータコイル群ＵＧ１〜ＵＧ４、Ｖ相ステータコイル群ＶＧ１〜ＶＧ４およびＷ相ステータコイル群ＷＧ１〜ＷＧ４が、周方向に沿って相順に循環配列されている。
【００６９】
極数分（この実施形態では４個）のＵ相ステータコイル群ＵＧ１〜ＵＧ４は、周方向に等間隔で配置されている。同様に、極数分のＶ相ステータコイル群ＶＧ１〜ＶＧ４およびＷ相ステータコイル群ＷＧ１〜ＷＧ４は、それぞれ、周方向に等間隔で配置されている。
図６Ａおよび図６Ｂの配置例では、第１、第２および第３系統のステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１；Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２；Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３が周方向に沿って一定の系統順に循環的に並んでいる。
【００７０】
図６Ａの配置例では、第１系統、第２系統および第３系統の同相のステータコイルＵ１，Ｕ２，Ｕ３；Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３；Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が、周方向に連続する３つのスロットにそれぞれ配置されている。図６Ｂの配置例では、第１系統、第２系統および第３系統の同相のステータコイルＵ１，Ｕ２，Ｕ３；Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３；Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が、同じスロットに周方向に並べて収容されている。
【００７１】
図６Ｃおよび図６Ｄの配置例においても、第１系統、第２系統および第３系統の同相のステータコイルＵ１，Ｕ２，Ｕ３；Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３；Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が同じスロットに収容されている。ただし、これらの同相のステータコイルは、径方向に並べられている。これにより、複数系統のステータコイルが周方向に関して同じ位置に配置されている。
図６Ｃの配置例では、各スロットにおいて、第１系統のステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１が径方向外側に配置され、第２系統のステータコイルＵ２，Ｖ２，Ｗ２が第１系統のステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１に対して径方向内側に配置され、第３系統のステータコイルＵ３，Ｖ３，Ｗ３が第２系統のステータコイルＵ２，Ｖ２，Ｗ２に対して径方向内側に配置されている。すなわち、各スロット内での系統順が固定されている。各スロット内における系統順は、これに限らず任意に定めることができる。
【００７２】
図６Ｄの配置例では、複数のスロット内におけるステータコイルの系統順がさまざまに設定されている。たとえば、第１Ｕ相ステータコイル群ＵＧ１においては、ロータ３０に近い側から順に、第１系統（Ｕ１）、第２系統（Ｕ２）、第３系統（Ｕ３）の順である（第１系統順の一例）。また、第１Ｖ相ステータコイル群ＶＧ１においては、第１系統（Ｖ１）、第３系統（Ｖ３）、第２系統（Ｖ２）の順である（第２系統順の一例）。さらに、第１Ｗ相ステータコイル群ＷＧ１においては、第２系統（Ｗ２）、第１系統（Ｗ１）、第３系統（Ｗ３）の順である（第３系統順の一例）。
【００７３】
図６Ｅの配置例は、ロータ３０の極数が６の場合に、図６Ｄの配置例に倣ってステータコイルＵ１，Ｕ２，Ｕ３；Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３；Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を配置したものである。図６Ｅの配置例では、ステータ４０は、５４（６×３×３）個のステータコイルを備えている。
より具体的には、第１系統のステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１は、６個のＵ相ステータコイルＵ１と、６個のＶ相ステータコイルＶ１と、６個のＷ相ステータコイルＷ１とを含み、これらは、周方向に等間隔で配置されている。第２系統のステータコイルＵ２，Ｖ２，Ｗ２は、６個のＵ相ステータコイルＵ２と、６個のＶ相ステータコイルＶ２と、６個のＷ相ステータコイルＷ２とを含み、これらは、周方向に等間隔で配置されている。第３系統のステータコイルＵ３，Ｖ３，Ｗ３は、６個のＵ相ステータコイルＵ３と、６個のＶ相ステータコイルＶ３と、６個のＷ相ステータコイルＷ３とを含み、これらは、周方向に等間隔で配置されている。
【００７４】
第１系統の１個のＵ相ステータコイルＵ１と、第２系統の１個のＵ相ステータコイルＵ２と、第３系統の１個のＵ相ステータコイルＵ３とが、共通のスロット内に集合配置されており、第１Ｕ相ステータコイル群ＵＧ１を形成している。同様に、第１系統の１個のＶ相ステータコイルＶ１と、第２系統の１個のＶ相ステータコイルＶ２と、第３系統の１個のＶ相ステータコイルＶ３とが、共通のスロット内に集合配置されており、第１Ｖ相ステータコイル群ＶＧ１を形成している。さらに同様に、第１系統の１個のＷ相ステータコイルＷ１と、第２系統の１個のＷ相ステータコイルＷ２と、第３系統の１個のＷ相ステータコイルＷ３とが、共通のスロット内に集合配置されており、第１Ｗ相ステータコイル群ＷＧ１を形成している。そして、第１Ｕ相ステータコイル群ＵＧ１、第１Ｖ相ステータコイル群ＶＧ１および第１Ｗ相ステータコイル群ＷＧ１が、この順序で、ロータ３０の機械角で６０度の範囲において、周方向に並んで配列されている。
【００７５】
同様の配置パターンが周方向に沿って循環的に繰り返されている。すなわち、第１系統の各１個のＵ相ステータコイルＵ１と、第２系統の各１個のＵ相ステータコイルＵ２と、第３系統の各１個のＵ相ステータコイルＵ３とが共通のスロット内に集合配置されて、第２〜第６Ｕ相ステータコイル群ＵＧ２〜ＵＧ６が形成されている。同様に、第１系統の各１個のＶ相ステータコイルＶ１と、第２系統の各１個のＶ相ステータコイルＶ２と、第３系統の各１個のＶ相ステータコイルＶ３とが共通のスロット内に集合配置されて、第２〜第６Ｖ相ステータコイル群ＶＧ２〜ＶＧ６が形成されている。さらに同様に、第１系統の各１個のＷ相ステータコイルＷ１と、第２系統の各１個のＷ相ステータコイルＷ２と、第３系統の各１個のＷ相ステータコイルＷ３とが共通のスロット内に集合配置されて、第２〜第６Ｗ相ステータコイル群ＷＧ２〜ＷＧ６が形成されている。そして、Ｕ相ステータコイル群ＵＧ１〜ＵＧ６、Ｖ相ステータコイル群ＶＧ１〜ＶＧ６およびＷ相ステータコイル群ＷＧ１〜ＷＧ６が、周方向に沿って相順に循環配列されている。
【００７６】
極数分（この実施形態では６個）のＵ相ステータコイル群ＵＧ１〜ＵＧ６は、周方向に等間隔で配置されている。同様に、極数分のＶ相ステータコイル群ＶＧ１〜ＶＧ６およびＷ相ステータコイル群ＷＧ１〜ＷＧ６は、それぞれ、周方向に等間隔で配置されている。
図６Ｅの配置例では、周方向に連続し、３つの相の各３個のステータコイルをそれぞれ収容したスロットにおいて、系統順が異なっている。より具体的には、ロータ３０の機械角で１８０度の範囲に配置されたステータコイル群ＵＧ１〜ＵＧ３，ＶＧ１〜ＶＧ３，ＷＧ１〜ＷＧ３においては、周方向に進むに従って各スロット内のステータコイルの径方向の系統順が循環的に変化する並び順となっている。残りの１８０度の範囲に配置されたステータコイル群ＵＧ４〜ＵＧ６，ＶＧ４〜ＶＧ６，ＷＧ４〜ＷＧ６に関しても同様である。回転軸線２５を挟んで対向するスロット対には、同じ相のステータコイルが収容され、かつ径方向の系統順も同じになっている。
【００７７】
各系統各相のステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１；Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２；Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３のロータ３０に対する相対配置に着目すると、図６Ｄの配置例では均等でないのに対して、図６Ｅの配置例では均等になっている。
具体的には、下記表１に示すとおり、図６Ｄの配置例では、ロータ３０からの各系統各相のステータコイルまでの距離が不均一である。たとえば、第１系統のＵ相ステータコイルＵ１は、径方向内側からの配置順が１番であるものが１個、２番であるものが１個、３番であるものが２個存在する。それに対して、第２系統のＵ相ステータコイルＵ２は、径方向内側からの配置順が１番であるものが１個、２番であるものが２個、３番であるものが１個存在する。したがって、第１系統のＵ相ステータコイルＵ１と、第２系統のＵ相ステータコイルＵ２とは、ロータ３０に対する相対配置が同等ではない。すなわち、系統間での不均一がある。また、第１系統のＶ相ステータコイルＶ１は、径方向内側からの配置順が１番であるものが２個、２番であるものが１個、３番であるものが１個存在する。したがって、第１系統のＵ相およびＶ相のステータコイルＵ１，Ｖ１は、ロータ３０に対する相対配置が同等ではない。すなわち、相間の不均一が生じている。
【００７８】
【表１】
2019176562.tif 000008
【００７９】
これに対して、下記表２に示すとおり、図６Ｅの配置例では、系統間および相間のいずれにおいても不均一が存在しない。
【００８０】
【表２】
2019176562.tif 000009
【００８１】
一般には、ステータコイルの数が、ロータ極数×相数（図６Ｅの例では６×３）と、系統数×相数（図６Ｅの例では３×３）との公倍数であるとき、図６Ｅに例示したような均等配置が可能になる。
第１、第２および第３系統がそれぞれ発生するトルクＴ1，Ｔ2，Ｔ3は、次式（１２）（１３）（１４）により表される。なお、ｉd3およびｉq3は、第３系統のｄ軸電流およびｑ軸電流を表す。
【００８２】
【数６】
2019176562.tif 000010
【００８３】
したがって、第１系統、第２系統および第３系統を同時に駆動することによって、得られるトルクＴ＝Ｔ1＋Ｔ2＋Ｔ3であり、３つの系統を同じ電流ｉd（＝ｉd1＝ｉd2＝ｉd3），ｉq（＝ｉq1＝ｉq2＝ｉq3）で駆動するとすれば、下記式（１５）のとおりとなる。
【００８４】
【数７】
2019176562.tif 000011
【００８５】
図７Ａ〜図７Ｄは、この発明のさらに他の実施形態に係るシンクロナスリラクタンスモータＭの構成を説明するための図である。この実施形態のシンクロナスリラクタンスモータＭは、第１系統のＵＶＷ相ステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１と、第２系統のＵＶＷ相ステータコイルＵ２，Ｖ２，Ｗ２と、第３系統のＵＶＷ相ステータコイルＵ３，Ｖ３，Ｗ３と、第４系統のＵＶＷ相ステータコイルＵ４，Ｖ４，Ｗ４とを含む。
【００８６】
前記式（１）に従い、ステータ４０は、４８（＝４×３×４）個のステータコイルを備えている。
図６Ａ〜図６Ｄとの対比から明らかなとおり、図７Ａ〜図７Ｄの配置例は、図６Ａ〜図６Ｄの配置例を４系統に拡張したものである。ただし、図７Ｄの配置例では、周方向に連続する任意の４つのスロット内での系統順が異なっている。具体的には、周方向に見たときに第１〜第４系統のステータコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１；Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２；Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３；Ｕ４，Ｖ４，Ｗ４が系統順に循環的に配列されている。そして、下記表３に示すように、ロータ３０に対する各系統および各相の配置が均等になっている。ステータコイルの数（４８）が、ロータ極数×相数（図７Ｄの例では４×３）と、系統数×相数（図７Ｄの例では４×３）との公倍数であるため、このような均等配置が可能である。
【００８７】
【表３】
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【００８８】
第１〜第４系統がそれぞれ発生するトルクＴ1，Ｔ2，Ｔ3，Ｔ4は、次式（１６）〜（１９）により表される。なお、ｉd4およびｉq4は、第４系統のｄ軸電流およびｑ軸電流を表す。
【００８９】
【数８】
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【００９０】
したがって、第１〜第４系統を同時に駆動することによって、得られるトルクＴ＝Ｔ1＋Ｔ2＋Ｔ3＋Ｔ4であり、４つの系統を同じ電流ｉd（＝ｉd1＝ｉd2＝ｉd3＝ｉd4），ｉq（＝ｉq1＝ｉq2＝ｉq3＝ｉq4）で駆動するとすれば、次式（２０）のとおりとなる。
【００９１】
【数９】
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【００９２】
同様にして、５個以上の系統を有するシンクロナスリラクタンスモータＭを構成することも可能である。
一般に、Ｎ系統（Ｎは２以上の自然数）のステータコイルを前述の各例に倣って配置した場合に、第ｋ系統（ｋはＮ以下の自然数）が発生するトルクＴkは、下記式（２１）で表され、第１〜第Ｎ系統を同時に駆動した場合のトルクＴは、下記式（２２）で表される。そして、全ての系統を同じ電流ｉd（＝ｉd1＝ｉd2＝……＝ｉdN），ｉq（＝ｉq1＝ｉq2＝……＝ｉqN）で駆動するとすれば、下記式（２３）のトルクＴが得られる。
【００９３】
【数１０】
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【００９４】
ただし、シンクロナスリラクタンスモータＭの体格が同等であれば、系統数を増やすことにより各系統の電流が少なくなるので、単純に系統数の増加に応じてトルクが増えるわけではない。換言すれば、系統数を増やすことにより、系統当たりの電流の少ないシステムを実現できる。
以上、この発明のいくつかの実施形態について説明してきたが、この発明は、さらに他の形態で実施することができる。たとえば、前述の実施形態では、ロータ３０の極数が４または６の例について説明したが、ロータ３０の極数はこれらに限られない。また、前述の実施形態では、３相のシンクロナスリラクタンスモータについて説明したが、３相以外の相数のシンクロナスリラクタンスモータにもこの発明を適用できる。
【００９５】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００９６】
１２…ＥＣＵ、１８，Ｍ…電動モータ（シンクロナスリラクタンスモータ）、３０…ロータ、４０…ステータ、４１…円筒形状の内周面、４２…ステータコア、Ｕ１〜Ｕ４…Ｕ相ステータコイル、Ｖ１〜Ｖ４…Ｖ相ステータコイル、Ｗ１〜Ｗ４…Ｗ相ステータコイル、ＵＧ１〜ＵＧ６…第１〜第６Ｕ相ステータコイル群、ＶＧ１〜ＶＧ６…第１〜第６Ｖ相ステータコイル群、ＷＧ１〜ＷＧ６…第１〜第６Ｗ相ステータコイル群、５０…マイクロコンピュータ、５１…第１系統駆動回路、５２…第２系統駆動回路、６０…指令値生成部、６１…第１系統制御部、６２…第２系統制御部
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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