(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機において円環状のヨークから径方向に等分間隔で突出された固定子鉄心突極部を通過する磁束を算出する磁束演算部と、前記固定子鉄心突極部に巻回された相導体が作る磁束を含む前記磁束の基本波に対する高調波を低減する磁束指令値を生成する磁束指令部と、前記磁束および前記磁束指令値に基づいて前記回転電機に供給される電圧を制御する制御部とを備えた制御装置。
【請求項２】
前記磁束演算部は、複数の前記固定子鉄心突極部のそれぞれを通過する前記磁束を算出する請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記磁束および前記磁束指令値を比較する磁束比較部とをさらに有し、前記制御部は、前記磁束比較部の比較結果に基づいて前記回転電機に供給される電圧を制御する請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
電流の基本波の指令値である基本波電流指令値を出力するトルク指令部とをさらに有し、
前記磁束演算部は、前記磁束の高調波である高調波磁束を演算し、前記磁束比較部は、前記高調波磁束および前記磁束指令値を比較し、前記制御部は、前記磁束比較部の比較結果、および前記基本波電流指令値に基づいて前記回転電機に供給される電圧を制御する請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記回転電機の前記固定子鉄心突極部に巻回された相導体のそれぞれの端子電圧を検出する検出部とをさらに有し、前記磁束演算部は、前記端子電圧を用いて前記磁束を演算する請求項３または請求項４のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
Ｎ個の前記固定子鉄心突極部、Ｍ個の磁極、および１極に対向する前記固定子鉄心突極部に巻回されたＳ個（ＳはＳ≧Ｎ／Ｍを満たす自然数）の相導体を有し、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の制御装置によって、Ｓ個の前記相導体のうちＬ個（ＬはＳ≧Ｌ≧Ｎ／Ｍを満たす自然数）の前記相導体に通電される電流の振幅および位相がそれぞれ独立に制御される回転電機。
【請求項７】
前記相導体は、前記固定子鉄心突極部の間に形成されたステータスロットのそれぞれに２個ずつ挿入され、一方の前記相導体は、前記ステータスロットの径方向の外径側に配置され、他方の前記相導体は、前記ステータスロットの径方向の内径側に配置され、
前記磁束演算部は、前記相導体のうち半数の前記相導体を用いて前記磁束を演算する請求項６に記載の回転電機。
【請求項８】
前記相導体の個数は、前記固定子鉄心突極部の個数と同じであり、前記磁束演算部は、すべての前記相導体を用いて前記磁束を演算する請求項６に記載の回転電機。
【請求項９】
Ｎ＝３Ｋ（Ｋは自然数）であり、
Ｍ＝（３±１）・Ｋであり、
Ｓ＝Ｌ＝３である請求項６に記載の回転電機。
【請求項１０】
Ｎ＝１２Ｋ（Ｋは自然数）であり、
Ｍ＝２・（６±１）・Ｋであり、
Ｓ＝Ｌ＝６である請求項６に記載の回転電機。
【請求項１１】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の制御装置と、前記制御装置で制御され直流電力および交流電力を相互に変換する電力変換器と、前記電力変換器の交流側端子に接続された前記回転電機とを備えた駆動システム。
【請求項１２】
前記回転電機は、Ｎ個の前記固定子鉄心突極部、Ｍ個の磁極、および１極に対向する前記固定子鉄心突極部に巻回されたＳ個（ＳはＳ≧Ｎ／Ｍを満たす自然数）の相導体を有し、前記制御装置によって、Ｓ個の相導体のうちＬ個（ＬはＳ≧Ｌ≧Ｎ／Ｍを満たす自然数）の相導体に通電される電流の振幅および位相がそれぞれ独立に制御される請求項１１に記載の駆動システム。
【請求項１３】
前記電力変換器は、前記回転電機のＬ個の前記相導体のそれぞれに対して、前記相導体の一端と直流電源の正極端子および負極端子のそれぞれとの間に電流をオンおよびオフするスイッチを有する第１のスイッチ群、並びに前記相導体の他端と前記直流電源の前記正極端子および前記負極端子のそれぞれとの間に前記スイッチを有する第２のスイッチ群を有する請求項１２に記載の駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機の制御装置、これを用いた回転電機、および当該制御装置と当該回転電機とを備えた駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転電機を回転駆動させる際の、固定子あるいは回転子を構成する磁性体の磁化において電気エネルギが損失する。この損失を低減するために、様々な取り組みが行われている。
特に、磁性体を通過する磁束の高調波成分による鉄損を低減するために、回転電機の固定子鉄心に磁束フィルタ用巻線を有する磁束フィルタ回路を設け、所定周波数以上の磁束の高調波成分を減衰させることが提案されている。（例えば特許文献１を参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３０１５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に提案されている技術では、インバータ駆動された回転電機のスイッチングに起因する高調波のように回転電機の基本波周波数よりも周波数の離れた時間高調波を減衰させることができるが、回転電機の電機子巻線とは別に専用の磁束フィルタ用巻線を必要とするため、回転電機が大型化するという問題があった。
この発明は、磁束の基本波と高調波の磁束による磁束波形のゆがみに対応して鉄損を低減しつつ、回転電機を小型化できる制御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】
【０００５】
この発明に係る制御装置は、回転電機において円環状のヨークから径方向に等分間隔で突出された固定子鉄心突極部を通過する磁束を算出する磁束演算部と、前記固定子鉄心突極部に巻回された相導体が作る磁束を含む前記磁束の基本波に対する高調波を低減する磁束指令値を生成する磁束指令部と、前記磁束および前記磁束指令値に基づいて前記回転電機に供給される電圧を制御するものである。
【発明の効果】
【０００６】
このように構成された制御装置は、磁束および磁束指令値に基づいて回転電機に供給される電圧を制御することにより、専用の磁束フィルタ用巻線が不要となるため、高調波の磁束による磁束波形のゆがみに対応して鉄損を低減しつつ、回転電機を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１における駆動システムを表わす概略図である。
【図２】実施の形態１におけるモータの構造を示す回転軸に沿った断面図である。
【図３】実施の形態１におけるモータの構造を示す回転軸に垂直な断面図である。
【図４】実施の形態１に係るインバータを示す回路図である。
【図５】実施の形態１における駆動システムのハードウエア構成を示す図である。
【図６】実施の形態１における制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】実施の形態１に係る制御装置の動作を示すブロック図である。
【図８】実施の形態２に係るモータの構造を示す回転軸に垂直な断面図である。
【図９】実施の形態３に係るモータの構造を示す回転軸に垂直な断面図である。
【図１０】実施の形態４に係るモータの構造を示す回転軸に垂直な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１
図１は、この発明の実施の形態１の対象となる、８極４８スロット、６自由度Ｈブリッジ構成の、回転電機を含めた駆動システム１００を表わす概略図である。図２は、図１におけるモータ１の構造を示すための回転軸に沿った断面図である。図３は、図１におけるモータ１の構造を示す回転軸に垂直な断面図である。図４は、図１におけるインバータ２００を示す回路図である。図５は、図１における制御装置３００を示すブロック図である。図６は、図１における制御装置３００、すなわち図５に示した制御装置３００の各ブロックの動作を示すブロック図である。
【０００９】
図１に示すように、この発明の対象とする駆動システム１００は、負荷５０を電源２７の電力によって駆動するための装置である。この駆動システム１００は、直流電力と交流電力を相互に変換する電力変換器であるインバータ２００と、インバータ２００の交流側端子に接続された回転電機であるモータ１と、モータ１の状態を検出し、検出した情報をもとに演算を行い、インバータ２００に制御信号を入力し、モータ１の状態を制御する制御装置３００とを備えており、インバータ２００の直流側端子は外部の直流電源２７に接続され、また、モータ１は外部の負荷５０に接続されて負荷５０に回転運動を伝達することになる。
ここで使用されているモータ１は、８極、４８スロットの永久磁石モータである。
【００１０】
モータ１の構造を、図２を用いて説明する。回転電機であるモータ１は、円筒形状のフレーム２と、このフレーム２の両側に覆って設けられた負荷側ブラケット３及び反負荷側ブラケット４と、フレーム２の中心軸線上に配置され、負荷側ブラケット３及び反負荷側ブラケット４で負荷側ベアリング５及び反負荷側ベアリング６を介して回転自在に２点支持されたシャフト７と、シャフト７が挿入されてキー等で一体され、フレーム２、負荷側ブラケット３及び反負荷側ブラケット４で構成されたケース１０内に収納されたロータ８と、フレーム２の内壁面に圧入や焼バメ等によって固定されロータ８と隙間を介して囲った円環状のステータ９とを備えている。
モータ１の負荷側ベアリング５は、ベアリング押さえ１１で負荷側ブラケット３に対して軸線方向にボルト等で固定されている。反負荷側ベアリング６は、波ワッシャ１２を介して反負荷側ブラケット４に対して軸線方向に自由度を持って固定されている。
ケース１０は、フレーム２に対して負荷側ブラケット３及び反負荷側ブラケット４をボルト等で固定することで形成されている。
【００１１】
図３に示す通り、ステータ９は、円環状のヨーク１３の内周側から径方向内側に等分間隔で突出した４８個の固定子鉄心突極部であるティース１４を有するステータコア１５と、ティース１４間に形成された軸線方向に延びた各ステータスロット１６に挿通された相導体１７ａ〜１７ｆと、各相導体１７ａ〜１７ｆを覆ったインシュレータ１８とを備えている。
ステータコア１５は、両面が絶縁処理された電磁鋼板などの薄板鋼板を複数枚積層して形成される。
各相導体１７ａ〜１７ｆは、インシュレータ１８で一体モールドされており、インシュレータ１８で被覆された各相導体１７ａ〜１７ｆは、各ステータスロット１６に圧入されることでステータコア１５に固定されている。
ロータ８は、周方向等分間隔に全部で８個形成され軸線方向に延びた磁石スロット２０を有する円柱形状のロータコア１９と、各磁石スロット２０にＮ極とＳ極とが交互に外径側を位置するように挿入された永久磁石２１と、ロータコア１９の軸線方向の両端に固定され磁石スロット２０の両側を塞ぐ端板２２とを備えている。この端板２２は、非磁性材料で製作されるのが望ましい。
【００１２】
各相導体１７ａ〜１７ｆは、ステータコア１５の軸線方向の一端部からステータスロット１６を挿通して他端部で露出された後、引き続き１極ピッチ、即ち周方向に６番目のステータスロット１６の他端部からステータスロット１６に挿通して一端部で露出された後、引き続き周方向に１極ピッチのステータスロット１６の一端部から再びステータスロット１６を挿通して他端部で露出されている。
各相導体１７ａ〜１７ｆは、このような各ステータスロット１６の挿通を、全部でステタータコア１５の周方向に３周分繰り返した、波巻で構成されている。
なお、図３においては、ステータスロット１６内に、相導体１７ａ〜１７ｆは、それぞれ電気的に導通されて１つの相をなす各１組の相導体として挿通されている。ステータコア１５には全部で６個すなわち６相の波巻構成の相導体１７ａ〜１７ｆが巻装されている。
また、図３では、実際には、相導体１７ａ〜１７ｆの断面がそれぞれ径方向に３つに分割されて示されるべきであるが、それぞれ一つに纏めて記載している。
【００１３】
各相導体１７ａ〜１７ｆは、その両端部にそれぞれ負荷側リード２３及び反負荷側リード２４の各一端部が接続されている。各負荷側リード２３及び反負荷側リード２４は、それぞれフレーム２に形成された引出し口２５を通ってモータ１の外部に引出されている。
図４は、インバータ２００を示す回路図である。インバータ２００は６個のインバータサブユニット２０１より構成されている。
【００１４】
インバータサブユニット２０１の負荷側リード２３は、電流をオン、オフする第１の正極側スイッチ２６を介して直流電源２７の正極端子３１に電気的に接続されているとともに、電流をオン、オフ制御する負荷側制御部品である第２の負極側スイッチ２８を介して直流電源２７の負極端子３２に電気的に接続されている。
反負荷側リード２４は、電流をオン、オフする第１の負極側スイッチ２９を介して直流電源２７の負極端子３２に電気的に接続されているとともに、電流をオン、オフ制御する正極側制御部品である第２の正極側スイッチ３０を介して直流電源２７の正極端子３１に電気的に接続されている。
【００１５】
このように、インバータサブユニット２０１は、第１の正極側スイッチ２６、第２の負極側スイッチ２８、第１の負極側スイッチ２９及び第２の正極側スイッチ３０により、所謂Ｈブリッジ回路を構成している。
第１の正極側スイッチ２６、第２の正極側スイッチ３０、第１の負極側スイッチ２９、第２の負極側スイッチ２８は、シリコン半導体を用いた絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）により構成されるが，電界効果型トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ）で構成してもよい。
また，炭化珪素（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）などのワイドバンドギャップ半導体などを用いた半導体スイッチにより構成してもよい。
図示していないが、第１の正極側スイッチ２６、第２の正極側スイッチ３０、第１の負極側スイッチ２９、第２の負極側スイッチ２８は、それぞれ各スイッチ２６，３０，２９，２８と並列に還流ダイオードが挿入されている。
直流電源２７は、鉛バッテリやリチウムイオンバッテリ等で構成されている。
【００１６】
個々の各相導体１７は、それぞれ個別のＨブリッジ回路に電気的に接続され、また各Ｈブリッジ回路に対して直流電源２７がそれぞれ個別に設けられている。
すなわち、電力変換器の一部であるインバータサブユニット２０１のそれぞれは、回転電機であるモータ１の相導体１７のそれぞれに対して、負荷側リード２３である相導体１７の一端と直流電源２７の正極端子３１との間に第１の正極側スイッチ２６、および負荷側リード２３である相導体１７の一端と直流電源２７の負極端子３２との間に第２の負極側スイッチ２８から構成される第１のスイッチ群、並びに反負荷側リード２４である相導体１７の他端と直流電源２７の正極端子３１との間に第２の正極側スイッチ３０、および反負荷側リード２４である相導体１７の他端と直流電源２７の負極端子３２との間に第１の負極側スイッチ２９から構成される第２のスイッチ群を有する。
図１において、制御装置の駆動により、第１の正極側スイッチ２６及び第１の負極側スイッチ２９がオンされ、第２の負極側スイッチ２８及び第２の正極側スイッチ３０がオフされると、負荷側リード２３の端部は、正極側の電位となり、反負荷側リード２４の端部は、負極側の電位となる。
その結果、相導体１７には負荷側リード２３から反負荷側リード２４に向けて電流が流れる。
【００１７】
一方、制御装置の駆動により、第１の正極側スイッチ２６及び第１の負極側スイッチ２９がオフされ、第２の負極側スイッチ２８及び第２の正極側スイッチ３０がオンされると、負荷側リード２３の端部は、負極側の電位となり、反負荷側リード２４の端部は、正極側の電位となる。その結果、相導体１７には反負荷側リード２４から負荷側リード２３に向けて電流が流れる。
また、Ｈブリッジ回路の４つのスイッチ２６，３０，２９，２８の全てをオフとすると、相導体１７は、直流電源２７から切り離されて電流は流れない。
このように、制御装置３００により、各スイッチ２６，３０，２９，２８のオン、オフの切り換えと、オン時間及びオフ時間の比をそれぞれ変化させることによって、各相導体１７には任意の振幅と位相の電流を通電することができる。
【００１８】
このように構成された駆動システムにおいて、従来の制御技術をもって、モータ１を動作させた場合、次のような問題が発生する。すなわち、モータ１が駆動されるとティース１４には、相導体１７が作る磁束と永久磁石２１が作る磁束とが重畳された磁束が発生する。通常、相導体１７が作る磁束は略正弦波状であり、永久磁石がティース１４に作る磁束も略正弦波状となる。しかしながら、両者の重畳された磁束波形は、略正弦波状の磁束の位相差により高調波が重畳した波形となり、この高調波成分によってティース１４に発生する鉄損が増大することになる。このような問題は、特に、リラクタンストルクを活用するためにモータ１に通電する電流位相を進める場合や、モータ１を高速で回した際に発生する誘起電圧の低減を目的として、弱め磁束制御を行うような場合に顕著に発生することになる。
【００１９】
このような問題を解決するために、この発明では以下に説明する構成の制御装置を採用している。
図５は、本実施の形態１に係る制御装置を駆動する駆動システムのハードウエア構成を示す図である。
図５において、この駆動システム１００は、モータ１、インバータ２００、制御装置３００、および上位コントローラ４００を備える。
制御装置３００は、ハードウエアとして、プロセッサ１０１および記憶装置１０２を備える。
記憶装置１０２は、図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを具備する。また、記憶装置１０２は、図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、不揮発性の補助記憶装置の代わりにハードディスク等の補助記憶装置とを具備してもよい。
【００２０】
プロセッサ１０１は、記憶装置１０２から入力されたプログラムを実行する。記憶装置１０２が補助記憶装置と揮発性記憶装置とを具備するため、プロセッサ１０１に、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプログラムが入力される。また、プロセッサ１０１は、演算結果等のデータを記憶装置１０２の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置に前記データを保存してもよい。
図５のハードウエアの構成要素間におけるデータ等の入出力については、後述する。
図６は、この発明の実施の形態１に係る制御装置を示すブロック図であって、この図６に示すように、制御装置３００は、磁束指令部３０３およびトルク指令部３０５、モータ１の各相導体１７の両端部に接続され両端部の間の電位を検出する検出部３０１、検出部３０１にて検出した電位より各ティース１４を通過する磁束を演算し、高調波磁束を算出する磁束演算部３０２、および磁束演算部３０２の出力と磁束指令部３０３の出力とを比較する磁束比較部３０４を有している。また、モータ１とインバータ２００との間の電流を検出する電流モニタ部３０６で得た電流とトルク指令部３０５の出力値とを比較したもの、および磁束比較部３０４の出力によりインバータに入力する信号を演算し出力する制御部３０７を有している。
【００２１】
図６の検出部３０１、磁束演算部３０２、磁束指令部３０３、磁束比較部３０４、トルク指令部３０５、電流モニタ部３０６および制御部３０７は、記憶装置１０２に記憶されたプログラムを実行するプロセッサ１０１、または図示していないシステムＬＳＩ等の処理回路により実現される。また、複数のプロセッサ１０１および複数の記憶装置１０２が連携して上記機能を実行してもよいし、複数の処理回路が連携して上記機能を実行してもよい。また、複数のプロセッサ１０１および複数の記憶装置１０２と、複数の処理回路との組み合わせにより連携して上記機能を実行してもよい。
なお、検出部３０１および電流モニタ部３０６のそれぞれは、検出部３０１および電流モニタ部３０６のハードウェア自身で処理されてもよい。
上位コントローラ４００は、制御装置３００に後述するトルク指令を出力する。
【００２２】
そして、制御装置３００の各部は、図７に示すように具体的な機能を果たすように構成されている。
すなわち、トルク指令部３０５は、上位コントローラ４００から入力される所望のトルクであるトルク指令に見合った基本波のｄ軸電流指令値ｉｄ１＊、ｑ軸電流指令値ｉｑ１＊を出力する。そして、電流モニタ部３０６で検出された実際の基本波成分のｄ軸電流ｉｄ１、ｉｑ１を用いて、制御部３０７にてｄｑ軸の基本波電圧指令値ｖｄ１＊、ｖｑ１＊を生成する。
【００２３】
一方、磁束指令部３０３は、１極対の磁石に対向する各ティース１４に発生する磁束の基本波に対する３次、７次、１１次（３＋４Ｎ次、Ｎは自然数：以後３次系）高調波のｄｑ軸の磁束指令値λｄ３＊、λｑ３＊および５次、９次、１３次（５＋４Ｎ次、Ｎは自然数：以後５次系）高調波を低減するｄｑ軸の磁束指令値λｄ５＊、λｑ５＊を出力する。そして、磁束演算部３０２により演算された実際の各ティース１４に発生する磁束の基本波に対する３次系高調波のｄｑ軸の磁束λｄ３、λｑ３および５次系高調波のｄｑ軸の磁束λｄ５、λｑ５を用いて、制御部３０７にてｄｑ軸の３次系と５次系の高調波電圧指令値ｖｄ３＊、ｖｑ３＊、ｖｄ５＊、ｖｑ５＊を生成する。
【００２４】
そして、制御部３０７は、基本波電圧指令値ｖｄ１＊、ｖｑ１＊と３次系と５次系の高調波電圧指令値ｖｄ３＊、ｖｑ３＊、ｖｄ５＊、ｖｑ５＊をｄｑ逆変換し、６相の電圧指令値ｖ＊を生成する。この６相の電圧指令値ｖ＊を用いてインバータ２００のＰＷＭ制御を行う。
検出部３０１は、モータ１の負荷側リード２３と反負荷側リード２４間の電位差ｖを６組それぞれに対して算出し磁束演算部３０２に出力する。
【００２５】
磁束演算部３０２は、検出部にて検出された６個の電圧ｖ、あらかじめ分かっている相抵抗Ｒ、各相導体１７ａ〜１７ｆに流れる電流ｉを用いてλ＝∫（ｖ−Ｒｉ）ｄＴの関係より、６個の相導体１７ａ〜１７ｆのそれぞれに鎖交する磁束λＡ、λＢ、λＣ、λＤ、λＥ、λＦ、がそれぞれ演算される。次に、隣り合うステータスロット１６に挿入された相導体１７ａ〜１７ｆに鎖交する磁束の差より、それぞれのステータスロット１６の間にある６個各々のティース１４の磁束λＴが算出される。この６個のティース１４の磁束をｄｑ変換し、実際の各ティース１４に発生する磁束の基本波に対する３次系高調波のｄｑ軸の磁束λｄ３、λｑ３および５次系高調波のｄｑ軸の磁束λｄ５、λｑ５演算し、その結果を磁束比較部３０４に出力する。
なお、ｄｑ変換およびｄｑ逆変換に用いられるモータ１の磁極位置は、モータ１に取り付けられた回転位置センサ（図示せず）の出力を用いて算出されるが、高調波磁束の重畳や誘起電圧波形を用いた磁極位置推定値を用いてもよい。
【００２６】
このように構成された駆動システム１００においては、各々のティース１４の磁束の高調波を抑制するよう制御を行っているので、キャリア周波数よりは基本波に近い３，５，７，・・・次の高調波の鉄損を低減することができる。このような効果は従来の相毎の高調波抑制制御や多相化制御では得られなかった。
また、制御装置３００においては、モータ１のそれぞれのティース１４の磁束をフィードバック制御しているので、運転状態の変化や永久磁石２１の温度変化等による磁束の変化、相導体１７の温度変化等による抵抗値の変化などに対応して高精度に制御することができる。
【００２７】
また、制御装置３００は、トルク指令部を有し、磁束指令部は高調波磁束に対する指令を有するため、モータ１が出力するトルクが大きく変化することなく、ティース１４に発生する鉄損を低減することができる。
さらに、検出部３０１においてモータ１の相導体１７を用いて電圧を検出し、磁束演算部３０２において、検出部３０１で検出した電圧を用いて各ティース１４を通過する磁束を演算するため、各ティース１４を通過する磁束をモニタするための専用の磁束フィルタ用巻線などの新たな部材をモータ１に追加する必要が無く、小型化することができる。
【００２８】
モータ１は、１極対に対向するティース１４が６個に対して、これら６個のティース１４に隣接するステータスロット１６にそれぞれ（Ｈブリッジ構成なので）独立に制御することができる６個の相導体１７を有しているため、６個のティース１４すべての磁束を任意に制御する自由度があり、すべてのティースの鉄損を低減することができる。なお、説明の通り１極対に対して制御が成立していれば、他のティース１４は回転対称であることから、すべてのティース１４にて磁束高調波抑制が成立することになる。
検出部３０１は、モータ１の負荷側リード２３と反負荷側リード２４との間にローパスフィルタを設けるようにすれば、これによってＰＷＭ制御で駆動されるモータ１のインバータ２００のスイッチングに起因する電圧変動を排除できる。
【００２９】
本実施の形態１では、高調波磁束指令を０としたが、０以外としてもよい。このようにすれば各ティース１４に発生する鉄損が増加するが、インバータ２００の出力する電流リップルを低減することができるためトルクリップルを低減することができるほか、インバータ２００に発生する損失を低減することができるため、駆動システム１００に発生するトータルの損失を低減することができる。
【００３０】
本実施の形態１ではモータ１の相導体１７を波巻きで構成すること説明したが、波巻きに限定されるものではない。また、全節に巻線されているが、短節に巻線しても同様の効果を奏する。
本実施の形態１では６個のインバータサブユニット２０１はそれぞれ個別の直流電源２７に接続されているが、同一の直流電源２７に並列に接続されても同様の効果を奏することができる。
【００３１】
本実施の形態１では６個の相導体１７を用いてすべてのティース１４に発生する磁束の高調波を低減しているが、一部の相導体１７を用いて一部のティース１４に発生する磁束を低減するようにしても良い。例えば、６個のティース１４の内１つ飛ばしに高調波を低減するように３つの相導体１７を用いてもよい。このようにすればティース１４の鉄損低減効果を半分得つつ、制御装置２００の高調波磁束抑制にかかる処理負荷を半減することができる。
なお、本実施の形態における６個の相導体１７のモータに限らず、Ｎ個のティース、Ｍ個の磁極および１極に対向する固定子鉄心突極部に巻回されたＳ個（ＳはＳ≧Ｎ／Ｍを満たす自然数）の相導体を有し、Ｓ個の相導体の内Ｌ個（ＬはＳ≧Ｌ≧Ｎ／Ｍを満たす自然数）の相導体を独立して制御するＬ個のインバータサブユニット２０１Ａ（図示せず）があれば、すべてのティースの鉄損を低減することができる。
【００３２】
実施の形態２
図８は、８極４８スロット１２自由度のＨブリッジ構成の実施の形態２を説明するための、モータ１Ａの構造を示す回転軸に垂直な断面図である。
モータ１Ａは、８極４８スロットの６相モータである。
図８において、各々のステータスロット１６には２つの相導体１７が挿入されており、一方はステータスロット１６の径方向の外径側に、他方はステータスロット１６の径方向の内径側に配置され、合計１２個の相導体１７を有している。
この場合、インバータ２００は、１２個のインバータサブユニット２０１で構成される（図示せず）。また、制御装置３００は、１２個の相導体１７のうち６個の相導体１７を用いてティース１４の磁束を演算する。具体的には、検出部３０１で検出された６個の相導体１７の端子電圧を用いて、磁束演算部３０２が、磁束を演算する。
この際、６個の相導体１７はそれぞれお互いに同じステータスロット１６に挿入されていないものが使用される。その他の構造は実施の形態１と同様である。
【００３３】
このような構成においても実施の形態１と同様の効果を得ることができる。さらに、1つのステータスロット１６に２個の相導体１７が内径側と外径側に分けて巻回されているので、各々のティース１４の磁束波形を、ティース１４の内径側と外径側に分けて制御することができる。このような効果はティース１４の途中での漏れ磁束が大きいモータ１において特に鉄損低減の効果が大きくなる。
なお、モータ１Ａは、８極４８スロットに限らず、任意の極数およびスロット数において、インバータサブユニット２０１が相数の２倍あればよい。
【００３４】
実施の形態３
図９は、８極１２スロット３自由度Ｈブリッジ構成、集中巻の実施の形態３を説明するための、モータ１Ｂの構造を示す回転軸に垂直な断面図である。
モータ１Ｂは、８極１２スロットの３相モータである。
図９において、モータ１Ｂは１２個のティース１４を有し、それぞれのティース１４に１２個の相導体がそれぞれ集中巻に巻回されている。そして、１２個の相導体１７は周方向に２個飛ばし、つまり２極ピッチ離れたもの同士を直列に結線して３相を構成している。
この場合、インバータ２００は３つのインバータサブユニット２０１で構成され、モータ１Ｂの３相の相導体１７の両端部とそれぞれ接続される。また、制御装置３００は、３個の相導体１７を用いてティース１４の磁束を演算する。具体的には、検出部３０１で検出された３個の相導体１７の端子電圧を用いて、磁束演算部３０２が、磁束を演算する。その他の構造は実施の形態１と同様である。
【００３５】
このような構成においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、集中巻の構成で実現できるため、コイルエンドの高さを低減しモータ１を小型化できる。さらに、相導体１７の長さを短くすることができ、銅損も低減することができる。集中巻のように分布巻に比べて電機子巻線の作る磁束の高調波が大きくなりやすい構成においても鉄損を低減できる。独立に制御する対象が３つで済むため部品点数を減らすことができ小型化しやすいという効果を得ることができる。
この実施の形態３では相導体１７をそれぞれ直列に接続しているが、同相の相導体１７の負荷側リード２３同士、反負荷側リード２４同士をそれぞれ接続して並列に接続してもよい。
なお、モータ１Ｂは、８極１２スロットに限らず、（３±１）・Ｋ極３Ｋスロット（Ｋは自然数）でもよい。
【００３６】
実施の形態４
図１０は、１０極１２スロット集中巻の実施の形態４を説明するための、モータ１Ｃの構造を示す回転軸に垂直な断面図である。
モータ１Ｃは１０極１２スロットの集中巻３相モータである。
図１０において、モータ１Ｃは１２個のティース１４を有し、それぞれのティース１４に１２個の相導体１７がそれぞれ集中巻に巻回されている。
軸対称な位置に配置されている２つの相導体１７は逆向きに巻線されて直列に結線され、６個の相導体１７の両端部はそれぞれインバータサブユニット２０１に接続される。ロータ８は、周方向に等間隔に全部で１０個形成され軸線方向に延びた磁石スロット２０を有する円柱形状のロータコア１９と、各磁石スロット２０にＮ極とＳ極とが交互に外径側を位置するように挿入された永久磁石２１を備えている。
この場合、インバータ２００は、６つのインバータサブユニット２０１で構成される。
制御装置３００Ｃは、６個の相導体１７を用いてティース１４の磁束を演算する。具体的には、検出部３０１で検出された６個の相導体１７の端子電圧を用いて、磁束演算部３０２が、磁束を演算する。その他の構造は実施の形態１と同様である。
【００３７】
このような構成においても実施の形態１と同様の効果を奏する。また、集中巻の構成で実現できるため、コイルエンドの高さを低減しモータ１を小型化できる。さらに、相導体１７の長さを短くすることができ、銅損も低減することができる。集中巻のように分布巻に比べて電機子巻線の作る磁束の高調波が大きくなりやすい構成においても、鉄損を低減できるという効果を得ることができる。なお、１極対内で電機子の３相が完結しない構成においても同様に鉄損を低減することができる。
なお、モータ１Ｃは、１０極１２スロットに限らず、２・（６±１）・Ｋ極１２Ｋスロット（Ｋは自然数）でもよい。
【００３８】
実施の形態５
この実施の形態５は、図１０に示したモータ１Ｃと同様、１０極１２スロットの集中巻３相モータを使用する場合で、インバータ２００を、１２個のインバータサブユニット２０１で構成し、１２個のインバータサブユニット２０１にそれぞれ１２個の相導体１７の両端部を接続する。この場合、制御装置３００においては、１２個の相導体１７を用いて１２個のティース１４の個々の磁束をそれぞれ演算する。具体的には、検出部３０１で検出された１２個の相導体１７の端子電圧を用いて、磁束演算部３０２が、磁束を演算する。
その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００３９】
このような構成にすれば、すべてのティース１４の磁束を個別に抑制制御することができる。例えば、モータ１が偏芯していて、永久磁石２１の磁束がそれぞれ異なる場合、あるいは、永久磁石２１がそれぞれ位置ずれを生じている場合などには、回転対称な位置においてもティース１４の磁束変化が異なることになる。このような場合においても実施の形態５のように、すべてのティース１４を個別に制御することができるのでティース１４における鉄損を低減することができる。
なお、モータ１Ｃは、１０極１２スロットに限らず、（６±１）・２Ｋ極１２Ｋスロット（Ｋは自然数）でもよい。
【００４０】
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組合せ、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１  モータ、１４  ティース、１７  相導体、１００  駆動システム、
１０１  プロセッサ、１０２  記憶装置、２００  インバータ、３００  制御装置、
３０１  検出部、３０２  磁束演算部、３０３  磁束指令部、  ３０４  次相比較部、
３０５  トルク指令部、３０６  電流モニタ部、３０７  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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