(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１個のコイル巻線を有するステータを備えた電気モータまたは発電機であって、前記ステータは第１表面を有するヒートシンクと制御モジュールとを有し、前記第１表面は該第１表面から離れる方向に向かって延在するように構成された少なくとも１個のコイル巻線の領域を有し、前記制御モジュールは前記ステータの前記第１表面に装着するように構成された第１側付きのハウジングを有し、前記ハウジングは、電流の流れを検出する第１エレメントと、該第１エレメントにより検出された電流の流れに基づき少なくとも１個のコイル巻線の電流の流れを制御する制御デバイスと、を有し、前記第１表面から離れるように延在するように構成された前記少なくとも１個のコイル巻線の領域は、前記ハウジングの前記第１側に形成された開口を通って延在して前記制御デバイスに結合するように構成され、前記第１エレメントは前記少なくとも１個のコイル巻線の領域に隣接するように前記ハウジング内に装着されていることを特徴とする、電気モータまたは発電機。
【請求項２】
請求項１に記載の電気モータまたは発電機であって、前記第１エレメントは、前記開口に隣接するように、または、前記制御デバイスに隣接するように、前記ハウジング内に装着されていることを特徴とする、電気モータまたは発電機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電気モータまたは発電機であって、前記第１エレメントは、前記ハウジング内で、前記ハウジングの第１側および前記制御デバイスの間に装着されていることを特徴とする、電気モータまたは発電機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気モータまたは発電機であって、前記少なくとも１個のコイル巻線は、前記ステータの第１表面から実質的に垂直方向に離れるように延在することを特徴とする、電気モータまたは発電機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気モータまたは発電機であって、前記第１エレメントは、実質的に前記開口の周囲に延在するように配置されることを特徴とする、電気モータまたは発電機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電気モータまたは発電機であって、前記第１エレメントはホールセンサおよび軟強磁性構成要素を有することを特徴とする、電気モータまたは発電機。
【請求項７】
請求項６に記載の電気モータまたは発電機であって、前記軟強磁性構成要素はトロイドとして構成され、該トロイドの領域は前記ホールセンサに取り替わることを特徴とする、電気モータまたは発電機。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の電気モータまたは発電機であって、前記開口を通って延在するように構成された前記少なくとも１個のコイル巻線の領域は、実質的に前記第１エレメントの中心を通って延在するように構成されていることを特徴とする、電気モータまたは発電機。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の電気モータまたは発電機であって、前記ハウジングの第１側は、前記第１エレメントを装着する前記ステータの第１表面に隣接して装着する表面の反対側表面に形成したくぼみを有することを特徴とする、電気モータまたは発電機。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の電気モータまたは発電機であって、前記制御デバイスはインバータを有する回路板であることを特徴とする、電気モータまたは発電機。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電気モータまたは発電機であって、前記ステータは前記モータの磁界を発生するように構成されたコイルセットを有し、前記コイルセットは複数のコイル巻線を備え、前記複数のコイル巻線それぞれの領域は、前記ステータの第１表面から離れる方向に向かって延在し、前記ステータの第１表面から離れて延在するように構成された前記コイル巻線それぞれの領域は、前記ハウジングの第１側に形成された各開口、および、前記制御デバイスに結合する各第１エレメントに形成された開口を通って延在するように構成されることを特徴とする、電気モータまたは発電機。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電気モータまたは発電機であって、前記ステータは前記モータの磁界を発生するように構成した２個のコイルセットを有し、各コイルセットは複数のコイル巻線を備え、前記複数のコイル巻線それぞれの領域は、前記ステータの第１表面から離れる方向に向かって延在し、前記ステータの第１表面から離れて延在するように構成された前記複数のコイル巻線それぞれの領域は、前記ハウジングの第１側に形成された各開口、および、制御デバイスに結合する各第１エレメントに形成された開口を通って延在するように構成され、第１コイルセットの複数のコイル巻線の電流の流れは、前記制御デバイスに装着された第１インバータによって制御され、第２コイルセットの複数のコイル巻線の電流の流れは、前記制御デバイスに装着された第２インバータによって制御されることを特徴とする、電気モータまたは発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気モータまたは発電機、特に、電気モータまたは発電機用制御モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気モータシステムは、電気モータと、この電気モータの動力を制御するよう構成した制御ユニットとを有するのが一般的である。既知のタイプの例としては、誘導モータ、同期ブラシレス永久磁石モータ、スイッチドリラクタンス・モータ、及びリニアモータがある。商業的分野において、三相電気モータが利用可能な最も一般的な種類である。
【０００３】
三相電気モータは、一般的に３個のコイルセットを有し、各コイルセットは、三相の交流電圧のうち１つに関連する磁界を発生するよう配列する。
【０００４】
電気モータ内に形成される磁極の数を増加するため、各コイルセットは、一般的に電気モータの周囲に分布させ、回転磁界を生ずるよう駆動される多数のコイルサブセットを有する。
【０００５】
例示として、図１に、３個のコイルセット１４、１６、１８を有する一般的な三相電気モータ１０を示す。各コイルセットは直列に接続した４個のコイルサブセットからなり、所与のコイルセットに関し、対応するコイルサブセットにより発生した磁界は共通の相を有する。
【０００６】
三相電気モータの３個のコイルセットは、一般的にデルタ構成又はＹ構成のどちらかで構成する。
【０００７】
ＤＣ電源を有する三相電気モータ用制御ユニットは、一般的に電気モータを駆動する三相電圧源を発生する三相ブリッジインバータを有する。対応する電圧相それぞれは電気モータの対応するコイルセットに供給される。
【０００８】
多相電気モータに共通して使用される制御技術は、磁界方向制御、つまりＦＯＣの制御技術である。ＦＯＣは二座標時不変系を、三相の時間および速度に依存する系に、およびその逆に変換する投影に基づいており、ステータの電流成分または電圧成分は横軸ｑに位置を合わせ、磁束成分は直軸ｄに位置を合わせる。
【０００９】
多相電気モータに関し、ＦＯＣはステータの相電流（つまり、個別ステータコイル巻線の電流の流れ）を計測し、複素空間ベクトル座標系に変換することを必要とする。
【００１０】
従って、ＦＯＣを使用して多相電気モータの電流の流れを制御するために配置した制御ユニットに関し、制御ユニットは、一般的に、電流フィードバックループの使用を必要とする。
【００１１】
電流フィードバックループは、一般的に、電気モータのコイル巻線内の電流の流れを算出する制御ユニット内の電流センサを利用する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、電気モータと関連する容量およびインダクタンスの影響により、制御ユニットを電気モータより距離を離して置くほど、制御ユニットで計測される電流の流れが電気モータのステータに装着した電気モータのコイル巻線の電流の流れとは異なる可能性は大きくなり、制御ユニットが不適切なトルク値を生成することになり得る。
【００１３】
この状況は改善されることが望ましい。
【発明を解決しようとする手段】
【００１４】
本発明の態様に従い、付随する請求項に記載の電気モータまたは発電機を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、電気モータのコイル巻線の電流の流れを、コイル巻線を巻き付けたステータティースに隣接するコイル巻線の一部で計測できるという利点を提供する。加えて、電流制御装置の近くに電流計測手段を有することにより、電気モータの全インダクタンスを低減することを可能にする一方、制御モジュールハウジングにより電流計測手段に環境保護を提供することも可能にする。２つのサブモータを有する電気モータに関し、本発明は単一制御モジュールを使用して両サブモータのコイル巻線の電流の流れを計測し、それに応じて両サブモータの電流の流れを制御することを可能にする。
【００１６】
本発明をここで、例示として、添付図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】先行技術である三相電機モータを示す図である。
【図２】本発明を具体化するモータの分解図である。
【図３】図１に示す電気モータを別の角度から見た分解図である。
【図４】本発明の実施形態による電気モータを示す図である。
【図５】本発明の実施形態による電気モータの部分図である。
【図６】本発明の実施形態による電気モータ用制御モジュールを示す図である。
【図７】本発明の実施形態による制御モジュールハウジングの部分図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
記載する発明の実施形態は電気モータ用制御モジュールであり、電気モータは車両のホイールにおいて使用する。しかしながら、電気モータは車両内で任意の場所に配置することができる。モータは、車両に取り付けるためのステータの一部であるコイルのセットを有するタイプであり、これらコイルはロータによって半径方向に取り囲み、このロータはホイールに取り付けるための磁石のセットを担持する。誤解を避けるために述べると、本発明の様々な態様は、同一構成を有する発電機にも同じように適用可能である。このように、電気モータの定義は発電機を含むことを意図する。さらに、本発明の態様の幾つかは、半径方向に取り囲むコイルの中心にロータを有する構成に適用可能である。当業者であれば、本発明は他のタイプの電気モータに適用可能であることは理解できるであろう。
【００１９】
図２および３に示す実施形態の実現のため、インホイール電気モータはステータ２５２を備えるものとし、このステータ２５２はヒートシンク２５３、複数のコイル２５４、コイルを駆動させるためステータ後方部分のヒートシンク２５３に装着した２個の制御モジュール４００、および、２個の制御モジュール４００の内側半径内に装着した環状コンデンサを有する。コイル２５４はステータ歯積層体上に形成し、コイル巻線を形成し、該ステータ歯積層体はヒートシンクに装着する。ステータカバー２５６をステータ２５２の後部に装着し、制御モジュール４００を包囲してステータ２５２を形成し、このステータ２５２は次に車両に固定することができ、使用中車両に対して回転しない。
【００２０】
各制御デバイス４００は２個のインバータ４１０および制御ロジック４２０を有し、この制御ロジック４２０は、本実施形態において、インバータ４１０の動作を制御するためのプロセッサを有する。これを図４において模式的に示す。
【００２１】
環状コンデンサは、電気モータを動作させる間、電気モータの電源線、またはいわゆるＤＣバスバーの電圧リップルを低減するため、インバータ４１０および電気モータのＤＣ電源に結合する。インダクタンスを低減するため、コンデンサは制御モジュール４００に隣接して装着する。
【００２２】
ロータ２４０は前部２２０、および、カバーを形成してステータ２５２を実質的に取り囲む筒部２２１を有する。ロータは、筒部２２１の内面に配列した複数の永久磁石２４２を有する。本実施形態を説明する目的のため、３２個の磁石対を筒部２２１の内面に装着する。しかしながら、任意の数の磁石対を使用することができる。
【００２３】
磁石はステータ２５２のコイル巻線に近接し、これによりコイルにより発生する磁界がロータ２４０の筒部２２１の内面に配列した磁石２４２と相互作用し、ロータ２４０を回転させる。永久磁石２４２を使用して電気モータを駆動する駆動トルクを発生することから、永久磁石は一般的に駆動磁石と呼ぶ。
【００２４】
ロータ２４０は、軸受ブロック２２３によりステータ２５２に取り付ける。軸受ブロック２２３は、このモータ組立体を嵌合する車両で使用するような標準的な軸受ブロックとすることが可能である。軸受ブロックは２個の部分、つまり、ステータに固定する第一部分とロータに固定する第二部分とを備える。軸受ブロックはステータ２５２の壁の中心部２５３に固定し、また、ロータ２４０のハウジング壁２２０の中心部２２５にも固定する。ロータ２４０はこのように車両に回転可能に固定し、ロータ２４０の中心部２２５にある軸受ブロック２２３によって車両とともに使用することが可能である。これは、ホイールリムおよびタイヤをその後、標準的なホイールボルトを使用してロータの中心部２２５に固定して、ホイールリムをロータの中心部に固定し、その結果軸受ブロック２２３の回転側にしっかりと固定することが可能であるという点で有利である。ホイールボルトはロータの中心部２２５に通して軸受ブロック自体に嵌合することができる。ロータ２４０およびホイールの両方を軸受ブロック２２３に装着することで、ロータおよびホイールの間で回転角度が１対１に対応する。
【００２５】
図３は図２に示すモータ組立体と同一のものを反対側から見た分解図である。ロータ２４０は外側ロータ壁２２０および周壁２２１を備え、この中に磁石２４２を周方向に配置する。前述したように、ステータ２５２はロータおよびステータ壁の中央部にある軸受ブロックによりロータ２４０に接続する。
【００２６】
Ｖ型シールをロータの内周壁２２１とステータの外側端部の間に設ける。
【００２７】
ロータはまた、位置検出用の、または整流磁石として知られている磁石２２７のセットを有し、これはステータに装着したセンサと連動してロータの磁束角度の推定を可能にする。ロータの磁束角度はコイル巻線に対する駆動磁石の位置関係を規定する。代案として、個別の磁石セットの代わりに、ロータは磁性材料のリングを有することができ、これは個別磁石のセットとして機能する複数の磁極を有するものとする。
【００２８】
整流磁石を使用してロータの磁束角度を計算可能にするため、好適には、各駆動磁石は関連整流磁石を有し、測定した整流磁石の磁束角度を計算することにより、整流磁石のセットに関連する磁束角度からロータの磁束角度を導き出す。整流磁石の磁束角度とロータの磁束角度の間の相互関係を単純化するため、好適には、整流磁束のセットは駆動磁石対のセットと同数の磁石対または磁極対を有するものとし、整流磁石および関連駆動磁石は互いにほぼ半径方向に整列させる。従って、本実施形態を説明する目的のため、整流磁石のセットは３２個の磁石対を有するものとし、各磁石対は対応する駆動磁石対に対しほぼ半径方向に整列させる。
【００２９】
センサはこの実施形態においてはホールセンサであるが、ステータに装着する。センサは、ロータが回転する際、整流磁石リングをそれぞれ形成する各整流磁石が回転してセンサを通過するように位置決めする。
【００３０】
ロータがステータに対して回転する際、それに対応して整流磁石は回転し、ホールセンサを有するセンサを通過し、該ホールセンサはＡＣ電圧信号を出力し、センサは、センサを通過する各磁石対に対し３６０°にわたる電気角度の完全な電圧サイクルを出力する。
【００３１】
位置検出を改善するため、好適には、センサは第１センサから電気角度で９０°ずらして置いた関連第２センサを有する。
【００３２】
本実施形態において、電気モータは４個のコイルセット６０を有し、各コイルセット６０はＹ構成に結合して三相サブモータを形成する３個のコイルサブセット６１、６２、６３を有し、結果として４個の三相サブモータを有するモータとなる。対応するサブモータの動作は下記のように２個の制御デバイス４００のうち１個により制御する。しかしながら、本実施形態は４個のコイルセット６０（つまり、４個のサブモータ）を有する電気モータを記載するが、モータは関連制御デバイスを有する１個以上のコイルセットを均等に有してよい。好適な実施形態において、モータ４０は８個のコイルセット６０を有し、各コイルセット６０はＹ構成に結合して三相サブモータを形成する３個のコイルサブセット６１、６２、６３を有し、結果として８個の三相サブモータを有するモータとなる。同様に、各コイルセットは任意の数のコイルサブセットを有してよく、それにより各サブモータが２つ以上の相を有することを可能とする。
【００３３】
図４は対応するコイルセット６０と制御デバイス４００の間の接続を示し、対応するコイルセット６０は制御デバイス４００が有する、対応する三相インバータ４１０に接続する。当業者に周知であるように、三相インバータは６個のスイッチを有し、三相交流電圧は６個のスイッチの動作を制御することで発生することができる。しかしながら、スイッチの数は対応するサブモータに適用する電圧相の数によって決まり、サブモータは任意の数の相を有するように構成することが可能である。
【００３４】
４個のコイルセットのそれぞれのコイルは、個別のステータ歯に巻き付け、これはステータの一部を形成する。コイル巻線の先端部５０１は、図５に示すようにステータの平面後部５０２を通って突出する。図５はステータの部分斜視図を示し、４個のコイルセット６０のうち２個のコイルセット６０が有するコイル巻線の先端部５０１は、ステータの平面部より離れるように延在する。
【００３５】
制御モジュール４００は、下記のように、ステータヒートシンク２５３の平面部に装着するため、ステータヒートシンク２５３の平面部に隣接して位置付ける。説明のため、ステータヒートシンク２５３より分離した単独の制御モジュール４００の図を図５に示す。
【００３６】
本実施形態を説明する目的のため、ヒートシンク２５３の平面部はステータの、車両に装着する予定の側に置く。
【００３７】
好適には、各制御モジュール４００のステータヒートシンク２５３への装着を容易にするため、対応するコイルセットのコイル巻線の先端領域５０１は、ステータのヒートシンク部より、ステータのヒートシンク部の表面に対して実質的に垂直方向に離れて延在するように構成する。
【００３８】
好適には、制御デバイス４００はモジュール式構造とする。図６は制御モジュール４００の好適な実施形態の分解図を示し、各制御モジュール４００、またはいわゆる電力モジュールは、２個の電力基板組立体５１０を有する電力プリント回路板５００、制御プリント回路板５２０、ＤＣ電池に接続するための４個の電源バスバー（図示せず）、対応するコイル巻線を接続するための６個の相巻線バスバー（図示せず）、および６個の電流センサを有する。各電流センサは、ホールセンサおよびホールセンサに隣接して装着するように配置した軟強磁性材料の領域５３０を含み、好適には、各ホールセンサは、トロイド形状に形作った軟強磁性材料の部品の切欠領域に装着するように構成する。
【００３９】
軟磁性材料は、容易に磁化および脱磁する材料である。軟磁性材料は、一般的に１０００Ａ／ｍ未満の固有保磁力を有する。軟磁性材料は、電流により生成する磁束を高める、および／または、導くために主に使用する。軟磁性材料の性能指数としてよく使用される主なパラメータは比透磁率（μｒ、μｒ＝Ｂ／μ０Ｈ）であり、これは、材料が如何に容易に適用された磁界に反応するかを示す尺度である。関連する他の主なパラメータは、保磁力、飽和磁化および電気伝導性である。
【００４０】
軟強磁性体が高透磁率、低磁気ヒステリシスおよび高飽和であるとき、ホールセンサと併用して軟強磁性体を使用することにより、ホールセンサによる電流計測の正確性を向上でき、計測信号を損なう可能性のある漂遊磁界を排除する。
【００４１】
軟強磁性体の種類には、鉄−ケイ素合金、非晶質ナノ結晶合金、ニッケル−鉄合金およびソフトフェライトがある。
【００４２】
しかしながら、インホイール電気モータ内で生じることがある高周波において、金属性軟磁性材料は渦電流損を被る可能性がある。そのため、セラミック絶縁体であるソフトフェライトが好適な材料である。
【００４３】
制御モジュールの各構成要素は制御モジュールハウジング５５０内に装着し、４個の電源バスバーおよび６個の相巻線バスバーは、電力プリント回路板５００に制御デバイスハウジング５５０の両側で装着する。
【００４４】
各電力基板５１０は電力プリント回路板５００に形成した各開口に装着するように配置し、各電力基板５１０は３ｍｍの銅ベースプレート６００を有し、この上に３層インバータ４１０を形成する。対応する開口をまた、制御モジュールハウジング５５０にも形成し、これにより、制御デバイスハウジング５５０をステータに装着する際、各電力基板５１０の銅ベースプレートをステータヒートシンク２５３と直接接触して置くようにし、これにより各電力基板５１０の基部を直接冷却できるようにする。
【００４５】
加えて、６個のホールセンサ（図示せず）を、４個のコイルセットのうち２個のコイルセットと関連する各コイル巻線の電流を計測するため、電力基板組立体５１０の銅ベースプレートに隣接する電力プリント回路板５００の下面に装着する。ホールセンサの読み取り値は制御プリント回路板５２０に提供する。
【００４６】
電力プリント回路板５００は様々な他の構成要素を有し、これには電力基板組立体５１０に形成したインバータスイッチ用駆動回路が含まれるが、この構成要素についてはさらに詳しく検討することはない。
【００４７】
電源バスバーの第１対は、電力基板組立体５１０の一方に形成したインバータ４１０に電圧源を提供するためのものである。電源バスバーの第２対は、もう一方の電力基板組立体５１０に形成したインバータ４１０に電圧源を提供するためのものである。
【００４８】
電源バスバーの各対に関し、電源バスバーの一方は電力回路板５００の平面上に形成した第１平面に置く。もう一方の電源バスバーは第１平面の上の第２平面に置く。好適には、電源バスバーの各対は実質的に同一平面上に配置する。
【００４９】
６個の相巻線バスバーは、制御モジュールハウジング５５０において、電源バスバーに対し対応する電力基板組立体５１０の反対側に置く。相巻線バスバーは、当業者には周知であるように、対応するコイル巻線に結合するため各インバータレグに結合する（つまり、相巻線バスバーは電力基板組立体５１０の一方に形成した三相インバータの各レグに結合し、相巻線バスバーはもう一方の電力基板組立体５１０に形成した三相インバータの各レグに結合する）。
【００５０】
制御プリント回路板５２０は、電力プリント回路板５００の上で制御モジュールハウジング５５０に装着するように配置する。
【００５１】
制御プリント回路板５２０はプロセッサ４２０を有し、これにより、対応するインバータスイッチの動作を磁界方向制御の適用によって制御し、各コイルサブセット６１、６２、６３の両端でＰＷＭ電圧制御を使用して、各電気モータコイルセット６０に三相電圧源を供給することができる。三相電圧源は、対応するコイルサブセットに電流の流れと、それに対応する回転磁界をもたらし、これにより対応するサブモータに必要なトルクを提供する。
【００５２】
加えて、各制御プリント回路板５２０はインターフェース構成を有し、電気モータの外部に装着した車両制御装置と通信するように構成した１個の制御モジュール４００を有する通信バスによって、対応する制御モジュール４００間での通信を可能にし、外部に装着した制御装置は、一般的に、制御モジュール４００に必要なトルク値を提供する。各制御モジュール４００のプロセッサ４２０は、インターフェース構成上の通信を処理するように構成する。
【００５３】
上記のように、本実施形態は各コイルセット６０が３個のコイルサブセット６１、６２、６３を有するように記載するが、本発明はこれに限定されず、各コイルセット６０は１個以上のコイルサブセットを有してよいことが理解されよう。
【００５４】
ＰＷＭ制御は、モータインダクタンスを使用して印加パルス電圧を平均化し、必要な電流をモータコイルに流すことにより機能する。ＰＷＭ制御を使用して、印加電圧をモータ巻線の両端で切り替える。電圧をモータコイルの両端で切り替える間、電流はモータコイルにおいて、インダクタンスおよび印加電圧により定まる割合で上昇する。ＰＷＭ電圧制御は、電流が必要値を超えて増加する前にスイッチを切り、これにより電流の厳密な制御を達成できるようにする。
【００５５】
インバータスイッチは、ＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴのような半導体デバイスを有することが可能である。本実施例において、スイッチはＩＧＢＴを備える。しかしながら、任意の適切な既知のスイッチング回路を使用して電流を制御することが可能である。このようなスイッチング回路のうちよく知られている一例として、三相電気モータを駆動するように構成した６個のスイッチを有する三相ブリッジ回路がある。６個のスイッチを２個のスイッチからなる３個の並列セットとして構成し、スイッチの各対は直列に置き三相ブリッジ回路のレグを形成する。ＤＣ電源はインバータのレグの両端に結合し、電気モータの対応するコイル巻線は、当業者に周知であるように、対応するスイッチの対の間で結合する。単相インバータの場合、インバータの２個のレグを形成するように直列に配置した二対のスイッチを有しよう。
【００５６】
磁界方向制御を使用し、各コイルセットの対応する制御モジュール４００により電気モータで生成した三相正弦電圧波形は、１２０°離れた各電流ベクトルによって表される。
【００５７】
電流ベクトルは、三相電流基準系のＡ、Ｂ、およびＣ軸においてそれぞれのステータコイルの瞬間電流を表し、ステータの電流ベクトルは、ｉｓ=ｉａ+αｉｂ+α2ｉc（α = e(i*2*Π/3)）と規定される。
【００５８】
閉ループ制御システムを用いて、必要トルクτ（入力ｉｑ＊値と表示）および必要磁束λ（入力ｉｄ＊値と表示）を電気モータで生成する。
【００５９】
閉ループ制御システム１００は、一般的に、モータ入力ｉｄ＊電流要求および入力ｉｑ＊電流要求それぞれの間に位置する比例積分（Proportional Integral、PI）制御装置を有し、これは駆動トルク要求および電気モータのコイル巻線に対応する。
【００６０】
閉ループ制御システム１００は、電気モータのコイル巻線の電流の流れを計測する各制御モジュール４００に装着した電流センサを使用する。対応するｉｄ電流値およびｉｑ電流値を求めるため、クラーク変換およびパーク変換を使用する。
【００６１】
クラーク変換は、計測した三相電流値ｉａ、ｉｂおよびｉｃを使用して、二相直交ステータ軸系ｉαおよびｉβの電流を計算する。その後、パーク変換をパーク変換により実行し、二固定座標ステータ軸ｉαおよびｉβを二座標時不変系ｉｄおよびｉｑ（ｄ、ｑ回転規準系を規定）に変換する。
【００６２】
通常の駆動状況下において、ロータ位相角Θr、または、ロータ磁束ベクトルΨRにより規定される、駆動磁石のいわゆるロータ磁束角と、ステータ電気的位相角Θeは、理想的には、ｑ軸と位置を合わすべきであり、これにより、ロータ位相角Θrとステータ電気的位相角Θeとの間の同期が維持される。
【００６３】
パーク変換１０２により時不変変換を導き出すため、ロータ位相角Θrをパーク変換に提供する。ロータ位相角Θrは、ロータ整流磁石と制御デバイス８０に装着した位置センサを使用して求める。
【００６４】
計測電流値より導き出したｉｄ値およびｉｑ値は、対応する入力ｉｄ＊電流値、入力ｉｑ＊電流値にフィードバックし、計測電流ｉｄおよびｉｑと、駆動トルク要求量（つまり、ｉｄ＊電流要求量およびｉｑ＊電流要求量）との差異に基づく誤差値を計算する。
【００６５】
ｉｄおよびｉｑの各誤差値は、各ＰＩ制御装置にフィードバックする。
【００６６】
各ＰＩ制御装置に与えられた誤差値に基づき、ＰＩ制御装置は電気モータを駆動するための各ｖｄ値およびｖｑ値（つまり、ＰＩ制御装置の操作量）を求める。各コイル巻線に流れる電流ｉａ、ｉｂ、ｉｃを生成するのに使用するＰＷＭ電圧は、当業者には周知であるように、逆パーク変換を使用することにより、ｖｄ値およびｖｑ値より導き出す。
【００６７】
ＦＯＣ計算は制御プリント回路板のプロセッサにより行う。
【００６８】
制御モジュールハウジング５５０内の電流センサの構成およびその電気モータコイル巻線への磁気結合について、ここで述べる。
【００６９】
４個のコイルセット６０のうち２個のコイルセットに関し、対応するコイル巻線を制御モジュールハウジング５５０内の対応する相巻線バスバーに結合できるようにするため、制御モジュールハウジング５５０は６個の開口６１０を有するように構成し、各開口は、コイル巻線の先端領域が、制御モジュールハウジング５５０をステータヒートシンク２５３の平面部に装着する際、制御モジュールハウジング５５０内に延在できるような大きさとする。
【００７０】
６個の開口６１０は、ハウジング５５０におけるステータヒートシンク２５３の平面部に隣接して装着する側にある、制御モジュールハウジング５５０の外側端部に形成する。
【００７１】
制御モジュールハウジング５５０に形成した６個の開口６１０のサイズおよび位置は、ステータヒートシンク２５３の平面部より延在するコイル巻線の先端部の位置および寸法に適合するように構成し、これにより、対応するコイル巻線の先端部が、制御ハウジングモジュール５５０をステータヒートシンク２５３の平面部に装着する際、開口部６１０を通って延在できるようにする。
【００７２】
制御モジュールハウジング５５０の部分斜視図を図７に示す。くぼみ７１０は制御モジュールハウジング５５０に形成した６個の開口６１０それぞれの周囲に形成し、各くぼみ７１０は、軟強磁性材料、例えばフェライト素子でできた部分的トロイド５３０をくぼみ７１０に置くことができるようなサイズにする。部分的トロイドの上端は、部分的トロイド５３０をくぼみ７１０に装着する際に、制御モジュールハウジング５５０の底領域と実質的に同じ高さになるように配置する。軟強磁性材料の部分的トロイド５３０には該トロイドから欠けている領域があり、これは、電力プリント回路板５００に装着したホールセンサのサイズに実質的に対応する。開口６１０を通過させる際、コイル巻線の誘導を容易にするため、制御モジュールハウジング５５０は各開口６１０の周囲に形成した導管領域を有するように構成する。
【００７３】
好適には、制御モジュールハウジング５５０の基部に形成したくぼみ７１０はキー止めし、電力プリント回路板５００を制御モジュールハウジング５５０内に装着する際、軟強磁性材料の部分的トロイド５３０を、くぼみ７１０内で、トロイドの切欠領域が電力プリント回路板５００に装着したホールセンサの位置と整列するような位置に確実に置けるようにする。
【００７４】
軟強磁性材料の部分的トロイド５３０を、制御モジュールハウジング５５０の基部に形成した対応するくぼみ７１０に装着したら、電力プリント回路板５００を制御モジュールハウジングの位置内に下降させる。説明のため、制御モジュールハウジング５５０の基部に形成したくぼみ７１０に装着した軟強磁性材料５３０が明確に見えるように、図７は、電力プリント回路板に初めに装着せずに、制御モジュールハウジング５５０に形成した開口５１１に装着した電力基板５１０を示す。しかしながら、上記のように、電力基板は制御モジュールハウジング５５０に置く前にまず電力プリント回路板に装着する。電力プリント回路板５００を制御モジュールハウジング５５０の位置内に下降させると、電磁鋼板の部分的トロイド５３０と電力プリント回路板５００に装着したホールセンサとが整列する結果、電力プリント回路板５００に装着したホールセンサは制御モジュールハウジング５５０に装着した対応する部分的トロイド５３０の切欠領域に挿入される。
【００７５】
各相巻線バスバーは結合領域を有するように構成し、相巻線バスバーの結合領域は、制御モジュールハウジング５５０の基部に形成した対応する開口６１０の周囲に延在するように構成する。
【００７６】
組立制御モジュール４００をステータヒートシンク２５３の平面部に装着する際、ステータヒートシンク２５３の平面から離れるように延在する、２個のコイルセット６０のコイル巻線の各先端領域（つまり、６個のコイル巻線先端領域）は、制御モジュールハウジング５５０の基部に形成した対応する開口６１０を通って延在し、制御モジュール４００に装着した各電流センサはコイル巻線の対応する先端領域に隣接して装着する。
【００７７】
電力プリント回路板５００に装着した相巻線バスバーの各結合領域はコイル巻線の対応する先端領域に結合するが、任意の適切な手段を使用して、例えば、圧着または溶接することで相巻線バスバーの結合領域をコイル巻線の対応する先端領域に結合することができる。
【００７８】
一方の電力組立体５１０に形成したインバータ４１０は対応する相巻線バスバーを介して第１コイルセット６０に結合し、第１コイルセットの電流を制御するように構成する。制御モジュール４００のもう一方の電力組立体５１０に形成したもう一方のインバータ４１０は第２コイルセット６０の電流を制御するように構成し、対応する電流センサにより行う電流測定を制御プリント回路板５２０のプロセッサで用いて各コイルセット６０の電流を制御する。
【００７９】
同様に、第２制御モジュール４００は第３コイルセット６０および第４コイルセット６０の電流を制御するように構成する。
【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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