(57)【要約】【課題】トルク脈動を低減しつつ、トルクが減少してしまうのを抑えて、高トルクかつ低トルク脈動が得られる同期電動機駆動装置を提供することを目的とする。【解決手段】同期電動機駆動装置において、独立した３系統の３相固定子巻線が電気角で等間隔ずれて配された同期電動機を駆動する際、３相交流に係る電気角で６０度幅の区間それぞれについて、３系統の３相固定子巻線それぞれに接続された３個の３相インバータが順に３相交流電源を２０ｄｅｇ幅の区間だけ供給する。【選択図】図６
2013034346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
独立したＭ（Ｍは２以上の自然数）系統の３相励磁巻線が電気角で等間隔ずれて配された同期電動機を駆動する同期電動機駆動装置であって、
前記Ｍ系統それぞれに対応し、対応する系統に係る３相励磁巻線に接続されたＭ個の３相インバータと、
３相交流に係る電気角で６０度幅の区間それぞれについて、３相交流電源を（６０／Ｍ）度幅の区間ずつ順に供給するよう前記Ｍ個の３相インバータを制御する制御回路と
を備える同期電動機駆動装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記Ｍ個の３相インバータそれぞれについて、電源供給の停止タイミングを、３相のうちいずれかの相に係る電流が０になるときと一致させる
請求項１記載の同期電動機駆動装置。
【請求項３】
前記３相インバータのそれぞれは、第１相から第３相それぞれに対応するアームがブリッジ接続されて成り、
各アームは、上アームと下アームとが直列接続されて成り、
前記制御回路は、前記電流が０になるときにオン状態であるアームをオフ状態にし、前記オフ状態にされたことにより生じる回生電流を、前記電流が０になる相に係る電流を流してキャンセルするよう制御する
請求項２記載の同期電動機駆動装置。
【請求項４】
前記制御回路は、前記回生電流をキャンセルするために流す電流を、前記電流が０になる相に係る上アームをオン状態にし、前記電流が０になるときに上アームがオン状態であった相に係る下アームをオン状態にすることにより流す
請求項３記載の同期電動機駆動装置。
【請求項５】
前記３相インバータのそれぞれは、ブリッジ接続された少なくとも３つのアームを含み、
前記アームそれぞれは、上アームと下アームとが直列接続されて成り、
前記３つのアームは、それぞれ第１相から第３相に対応し、上アームと下アームとの接続点は、対応する相の励磁巻線の一端に接続されており、
各励磁巻線の他端は、中性点で接続しており、
前記３相インバータのうち少なくとも１つは、前記ブリッジ接続されたアームとして、前記３つのアーム以外の中性点に対応するアームを含み、
前記各中性点のそれぞれは、前記中性点に対応するいずれかのアームの上アームと下アームの接続点に接続され、
前記制御回路は、前記３相のうちいずれかの相に係る電流が０になるときにオン状態であるアームをオフ状態にし、前記オフ状態にされたことにより生じる回生電流を、中性点に対応する上アームをオン状態することによって、前記中性点に対応するアームから前記中性点へと流れる電流によりキャンセルするよう制御する
請求項２記載の同期電動機駆動装置。
【請求項６】
前記３相インバータのそれぞれは、ブリッジ接続された少なくとも３つのアームを含み、
前記アームそれぞれは、上アームと下アームとが直列接続されて成り、
前記３つのアームは、それぞれ第１相から第３相に対応し、上アームと下アームとの接続点は、対応する相の励磁巻線の一端に接続されており、
各励磁巻線の他端は、中性点で接続しており、
前記３相インバータのうち少なくとも１つは、前記ブリッジ接続されたアームとして、前記３つのアーム以外の中性点に対応するアームを含み、
前記各中性点のそれぞれは、前記中性点に対応するいずれかのアームの上アームと下アームの接続点に接続され、
前記中性点には、前記中性点に対応する上アームと下アームの接続点が接続されており、
前記制御回路は、前記３相のうちいずれかの相に係る電流が０になるときにオン状態であるアームをオフ状態にし、前記オフ状態にされたことにより生じる回生電流を、中性点に対応する下アームをオン状態することによって、前記中性点から前記中性点に対応するアームへと流れる電流によりキャンセルするよう制御する
請求項２記載の同期電動機駆動装置。
【請求項７】
前記３相インバータのそれぞれは、ブリッジ接続された少なくとも３つのアームを含み、
前記アームそれぞれは、上アームと下アームとが直列接続されて成り、
前記３つのアームは、それぞれ第１相から第３相に対応し、上アームと下アームとの接続点は、対応する相の励磁巻線の一端に接続されており、
各励磁巻線の他端は、中性点で接続しており、
前記３相インバータのうち少なくとも１つは、前記ブリッジ接続されたアームとして、前記３つのアーム以外の中性点に対応するアームを含み、
前記各中性点のそれぞれは、前記中性点に対応するいずれかのアームの上アームと下アームの接続点に接続され、
前記制御回路は、前記３相のうちいずれかの相に係る電流が０になるときにオン状態であるアームをオフ状態にし、前記オフ状態にされたことにより生じる回生電流を、中性点に対応する上アームをオン状態することによって、前記中性点に対応するアームから前記中性点へと流れる電流によりキャンセルするよう制御する第１の制御と、前記回生電流を、中性点に対応する下アームをオン状態することによって、前記中性点から前記中性点に対応するアームへと流れる電流によりキャンセルするよう制御する第２の制御を選択的に行う
請求項２記載の同期電動機駆動装置。
【請求項８】
前記３相インバータのそれぞれは、ブリッジ接続された４つのアームを含み、
前記４つのアームそれぞれは、上アームと下アームとが直列接続されて成り、
前記４つのうち３つのアームは、それぞれ第１相から第３相に対応し、残りのアームは、中性点に対応する、請求項５から７のいずれか１項記載の同期電動機駆動装置。
【請求項９】
前記制御回路は、さらに、
３相交流に係る電気角で６０度幅の区間それぞれについて、３相交流電源を（６０／Ｍ）度幅の区間ずつ順に供給するよう前記Ｍ個の３相インバータを制御する第１の制御と、３相交流に係る電気角で６０度幅の区間それぞれについて、前記Ｍ個の３相インバータ全てが３相交流電源を６０度幅の区間全てに供給するよう制御する第２の制御とを選択的に実行する
請求項２記載の同期電動機駆動装置。
【請求項１０】
独立したＭ（Ｍは２以上の自然数）系統の３相励磁巻線が電気角で等間隔ずれて配された同期電動機と、
直流電源と、
同期電動機駆動装置とを備え、
前記同期電動機駆動装置は、
前記直流電源から電源供給を受け、前記Ｍ系統それぞれに対応し、対応する系統に係る３相励磁巻線に接続されたＭ個の３相インバータと、
３相交流に係る電気角で６０度幅の区間それぞれについて、３相交流電源を（６０／Ｍ）度幅の区間ずつ順に供給するよう前記Ｍ個の３相インバータを制御する制御回路と
を備える同期電動機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期電動機駆動装置に関し、特に、トルク性能を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
同期電動機は、コンプレッサ、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等に用いられることから、小型軽量、高出力、低振動、低騒音、高効率であること、特に高トルクかつ低トルク脈動が要求される。
ここで、一般的な永久磁石を用いた３相同期電動機のトルク波形には、電気角１周期に６倍のトルク脈動が発生する。このトルク脈動を効果的に低減する技術として、（１）発生トルクの位相をずらして合成する技術、又は（２）トルクの脈動を打ち消すように複数のトルクを合成する技術がある。
【０００３】
（１）としては、モータに、磁極の配置を回転方向にずらしてねじれ配置した、いわゆるスキューを用いる技術がある。回転子磁極あるいは固定子ティースにスキューを用いると、回転軸に垂直な面で固定子の一端面から反対の端面にかけて見た場合に、回転子磁極と固定子ティースとの配置、すなわち位相関係がずれる。よって、回転軸に垂直な断面毎に発生するトルクが、固定子の一端面から反対の端面にかけてトルク波形の脈動が時間軸でずれるため、それらのトルクを合成したモータの軸トルクは脈動が低減される。
【０００４】
また、（２）としては、１つの固定子の内側に内転型の回転子と、外側に外転型回転子を用いた、いわゆるデュアルロータ構造のモータを用いる技術がある。内転型回転子の磁極と、外転型回転子の磁極の配置が回転方向にずらして配置されており、両者で発生するトルク波形の脈動が打ち消される。
また、複数のインバータを個別に作動させることにより、インバータ・モータの状態に応じて、発生損失、温度を制御するために、インバータを矩形波電圧駆動、ＰＷＭ電圧駆動、若しくは停止のいずれかの状態にすることができる電力変換装置及びその制御方法が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−９２７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の（１）、（２）の技術では、複数トルクを合成することでトルク脈動を低減していることから、仮にトルクを合成しなければ得られていたはずのトルク、すなわち合成トルクよりも大きな個々のトルクが活かされていない場合がある。
上記の課題に鑑み、本発明は、トルク脈動を低減しつつ、トルクが減少してしまうのを抑えて、高トルクかつ低トルク脈動が得られる同期電動機駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る同期電動機駆動装置は、独立したＭ（Ｍは２以上の自然数）系統の３相励磁巻線が電気角で等間隔ずれて配された同期電動機を駆動する同期電動機駆動装置であって、前記Ｍ系統それぞれに対応し、対応する系統に係る３相励磁巻線に接続されたＭ個の３相インバータと、３相交流に係る電気角で６０度幅の区間それぞれについて、３相交流電源を（６０／Ｍ）度幅の区間ずつ順に供給するよう前記Ｍ個の３相インバータを制御する制御回路とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の同期電動機駆動装置は、上述の構成を備えることにより、複数のうち１つの３相インバータで同期電動機を駆動した場合に生み出される最大トルクと比べてトルクが減少してしまうのを抑え、かつトルク脈動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る同期電動機の平面図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る同期電動機の詳細図
【図３】第１の実施形態に係る固定子巻線の結線を説明するための図
【図４】第１の実施形態に係る同期電動機駆動装置の構成を示す図
【図５】第１の実施形態に係るトルク波形の一例を示す図
【図６】第１の実施形態に係るインバータの出力電流波形を示す図
【図７】第１の実施形態に係るインバータの出力電流波形を示す図
【図８】第１の実施形態に係るインバータの出力電流波形を示す図
【図９】本発明の第２の実施形態に係るトルク波形の一例を示す図
【図１０】第２の実施形態に係るインバータの出力電流波形を示す図
【図１１】第２の実施形態に係るインバータの出力電流波形を示す図
【図１２】第２の実施形態に係るインバータの出力電流波形を示す図
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る回生電流について説明するための図
【図１４】第３の実施形態に係る回転角が４０ｄｅｇ以上８０ｄｅｇ未満の期間における、インバータに係るアームのオン／オフ制御について示す図
【図１５】第３の実施形態に係るインバータに係る端子に流れる出力電流を模式的に示す図
【図１６】本発明の第４の実施形態に係る同期電動機駆動装置の構成を示す図
【図１７】第４の実施形態に係る固定子巻線の結線を説明するための図
【図１８】第４の実施形態に係る回生電流について説明するための図
【図１９】第４の実施形態に係る回転角が４０ｄｅｇ以上８０ｄｅｇ未満の期間における、インバータに係るアームのオン／オフ制御について示す図
【図２０】第４の実施形態に係るインバータに係る端子に流れる出力電流を模式的に示す図
【図２１】本発明の変形例に係るインバータに係る端子に流れる出力電流を模式的に示す図
【図２２】本発明の変形例に係る同期電動機駆動装置の構成の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る同期電動機駆動装置は、独立したＭ（Ｍは２以上の自然数）系統の３相励磁巻線が電気角で等間隔ずれて配された同期電動機を駆動する同期電動機駆動装置であって、前記Ｍ系統それぞれに対応し、対応する系統に係る３相励磁巻線に接続されたＭ個の３相インバータと、３相交流に係る電気角で６０度幅の区間それぞれについて、３相交流電源を（６０／Ｍ）度幅の区間ずつ順に供給するよう前記Ｍ個の３相インバータを制御する制御回路とを備える。
【００１１】
また、前記制御回路は、前記Ｍ個の３相インバータそれぞれについて、電源供給の停止タイミングを、３相のうちいずれかの相に係る電流が０になるときと一致させることとしてもよい。
この構成によれば、３相電流のいずれかが０となったタイミングで電流切替を行うという簡易な制御で高トルクかつ低トルク脈動を実現することができる。
【００１２】
また、前記３相インバータのそれぞれは、第１相から第３相それぞれに対応するアームがブリッジ接続されて成り、各アームは、上アームと下アームとが直列接続されて成り、前記制御回路は、前記電流が０になるときにオン状態であるアームをオフ状態にし、前記オフ状態にされたことにより生じる回生電流を、前記電流が０になる相に係る電流を流してキャンセルするよう制御することとしてもよい。
【００１３】
また、前記制御回路は、前記回生電流をキャンセルするために流す電流を、前記電流が０になる相に係る上アームをオン状態にし、前記電流が０になるときに上アームがオン状態であった相に係る下アームをオン状態にすることにより流すこととしてもよい。
また、前記３相インバータのそれぞれは、ブリッジ接続された少なくとも３つのアームを含み、前記アームそれぞれは、上アームと下アームとが直列接続されて成り、前記３つのアームは、それぞれ第１相から第３相に対応し、上アームと下アームとの接続点は、対応する相の励磁巻線の一端に接続されており、各励磁巻線の他端は、中性点で接続しており、前記３相インバータのうち少なくとも１つは、前記ブリッジ接続されたアームとして、前記３つのアーム以外の中性点に対応するアームを含み、前記各中性点のそれぞれは、前記中性点に対応するいずれかのアームの上アームと下アームの接続点に接続され、前記制御回路は、前記３相のうちいずれかの相に係る電流が０になるときにオン状態であるアームをオフ状態にし、前記オフ状態にされたことにより生じる回生電流を、中性点に対応する上アームをオン状態することによって、前記中性点に対応するアームから前記中性点へと流れる電流によりキャンセルするよう制御することとしてもよい。
【００１４】
また、前記３相インバータのそれぞれは、ブリッジ接続された少なくとも３つのアームを含み、前記アームそれぞれは、上アームと下アームとが直列接続されて成り、前記３つのアームは、それぞれ第１相から第３相に対応し、上アームと下アームとの接続点は、対応する相の励磁巻線の一端に接続されており、各励磁巻線の他端は、中性点で接続しており、前記３相インバータのうち少なくとも１つは、前記ブリッジ接続されたアームとして、前記３つのアーム以外の中性点に対応するアームを含み、前記各中性点のそれぞれは、前記中性点に対応するいずれかのアームの上アームと下アームの接続点に接続され、前記中性点には、前記中性点に対応する上アームと下アームの接続点が接続されており、前記制御回路は、前記３相のうちいずれかの相に係る電流が０になるときにオン状態であるアームをオフ状態にし、前記オフ状態にされたことにより生じる回生電流を、中性点に対応する下アームをオン状態することによって、前記中性点から前記中性点に対応するアームへと流れる電流によりキャンセルするよう制御することとしてもよい。
【００１５】
また、前記３相インバータのそれぞれは、ブリッジ接続された少なくとも３つのアームを含み、前記アームそれぞれは、上アームと下アームとが直列接続されて成り、前記３つのアームは、それぞれ第１相から第３相に対応し、上アームと下アームとの接続点は、対応する相の励磁巻線の一端に接続されており、各励磁巻線の他端は、中性点で接続しており、前記３相インバータのうち少なくとも１つは、前記ブリッジ接続されたアームとして、前記３つのアーム以外の中性点に対応するアームを含み、前記各中性点のそれぞれは、前記中性点に対応するいずれかのアームの上アームと下アームの接続点に接続され、前記制御回路は、前記３相のうちいずれかの相に係る電流が０になるときにオン状態であるアームをオフ状態にし、前記オフ状態にされたことにより生じる回生電流を、中性点に対応する上アームをオン状態することによって、前記中性点に対応するアームから前記中性点へと流れる電流によりキャンセルするよう制御する第１の制御と、前記回生電流を、中性点に対応する下アームをオン状態することによって、前記中性点から前記中性点に対応するアームへと流れる電流によりキャンセルするよう制御する第２の制御を選択的に行うこととしてもよい。
【００１６】
また、前記３相インバータのそれぞれは、ブリッジ接続された４つのアームを含み、前記４つのアームそれぞれは、上アームと下アームとが直列接続されて成り、前記４つのうち３つのアームは、それぞれ第１相から第３相に対応し、残りのアームは、中性点に対応することとしてもよい。
この構成によれば、回生電流を抑えて、インバータにおける電流の断続を迅速化することができる。
【００１７】
また、前記制御回路は、さらに、３相交流に係る電気角で６０度幅の区間それぞれについて、３相交流電源を（６０／Ｍ）度幅の区間ずつ順に供給するよう前記Ｍ個の３相インバータを制御する第１の制御と、３相交流に係る電気角で６０度幅の区間それぞれについて、前記Ｍ個の３相インバータ全てが３相交流電源を６０度幅の区間全てに供給するよう制御する第２の制御とを選択的に実行することとしてもよい。
【００１８】
この構成によれば、低トルク脈動化と、低消費電力化とをバランスよく実現できる。例えば、同期電動機を駆動用モータとして用いる場合に、緩やかな発進時、停止時などトルク脈動による振動を敏感に感じる場合に第１の制御を行ってトルク脈動を低減し、一方で、動き出してから、振動よりも消費電力を重視する場合に、より少ない電流による第２の制御を行って消費電力を低減させることができる。
【００１９】
本発明の同期電動機制御装置は、独立したＭ（Ｍは２以上の自然数）系統の３相励磁巻線が電気角で等間隔ずれて配された同期電動機と、直流電源と、同期電動機駆動装置とを備え、前記同期電動機駆動装置は、前記直流電源から電源供給を受け、前記Ｍ系統それぞれに対応し、対応する系統に係る３相励磁巻線に接続されたＭ個の３相インバータと、３相交流に係る電気角で６０度幅の区間それぞれについて、３相交流電源を（６０／Ｍ）度幅の区間ずつ順に供給するよう前記Ｍ個の３相インバータを制御する制御回路とを備える。
【００２０】
この構成によれば、複数のうち１つの３相インバータで同期電動機を駆動した場合に生み出される最大トルクと比べてトルクが減少してしまうのを抑え、かつトルク脈動を低減することができる。
１．第１の実施形態
＜構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る同期電動機の平面図である。
【００２１】
同期電動機１は、回転子２および固定子３から構成される。
回転子２は、回転子コア４および複数（本実施の形態では２０個）の永久磁石５（永久磁石５ａ、５ｂ、・・・５ｔ）を含む。なお、以下では「永久磁石５」を、永久磁石５ａ、５ｂ・・・など永久磁石の総称として用いている。永久磁石５は、回転子２の周方向に等間隔に配置されている。
【００２２】
固定子３は、回転子２に対向配置されている複数（本実施の形態では１８個）の固定子ティース７を含み、各固定子ティース７には励磁巻線としての固定子巻線９が集中巻に巻回されている。具体的には、固定子ティース７１ａ、７２ａ、７３ａ、７１ｂ、７２ｂ、７３ｂ、７１ｃ、７２ｃ、７３ｃ、７１ａ’、７２ａ’、７３ａ’、７１ｂ’、７２ｂ’、７３ｂ’、７１ｃ’、７２ｃ’、７３ｃ’のそれぞれに、固定子巻線９１ａ、９２ａ、９３ａ、９１ｂ、９２ｂ、９３ｂ、９１ｃ、９２ｃ、９３ｃ、９１ａ’、９２ａ’、９３ａ’、９１ｂ’、９２ｂ’、９３ｂ’、９１ｃ’、９２ｃ’、９３ｃ’が巻回されている。
【００２３】
ここで、隣接する固定子ティース７に巻回されている固定子巻線９の巻回方向は互いに逆向きにされている。具体的には、固定子ティース７１ａと７２ａに巻回されている固定子巻線９１ａの巻回方向と固定子巻線９２ａの巻回方向とは逆向きになっている。また、同様に、固定子ティース７２ａと７３ａに巻回されている固定子巻線９２ａの巻回方向と固定子巻線９３ａの巻回方向とは逆向きになっている。
【００２４】
ここで、「固定子ティース７」は、固定子ティース７１ａ、７２ａ・・・など固定子ティースの総称として用いている。また、「固定子巻線９」は、固定子巻線９１ａ、９２ａ・・・など固定子巻線の総称として用いている。
ここで、固定子巻線９は、複数（本実施の形態では、３個）の系統に分けられる。各系統の固定子巻線は、後述のように、それぞれに対応する別個のインバータにより制御される。本実施形態では、固定子巻線９１ａと９１ａ’、９１ｂと９１ｂ’、９１ｃと９１ｃ’が第１の系統を構成し、固定子巻線９２ａと９２ａ’、９２ｂと９２ｂ’、９２ｃと９２ｃ’が第２の系統を構成し、固定子巻線９３ａと９３ａ’、９３ｂと９３ｂ’、９３ｃと９３ｃ’が第３の系統を構成している。
【００２５】
また、固定子３の周方向に隣接して並ぶ３個単位の固定子ティース７は、固定子ティース組８を構成している。具体的には、固定子ティース組８ａは、固定子ティース７１ａ、７２ａ、７３ａで構成されている。固定子ティース組８ｂは、固定子ティース７１ｂ、７２ｂ、７３ｂで構成され、固定子ティース組８ｃは、固定子ティース７１ｃ、７２ｃ、７３ｃで構成されている。また、固定子ティース組８ａ’は、固定子ティース７１ａ’、７２ａ’、７３ａ’で構成され、固定子ティース組８ｂ’は、固定子ティース７１ｂ’、７２ｂ’、７３ｂ’で構成され、固定子ティース組８ｃ’は、固定子ティース７１ｃ’、７２ｃ’、７３ｃ’で構成されている。
【００２６】
ここで、固定子ティース７には、それぞれ固定子巻線９が巻回されているので、固定子ティース組８に対応する固定子巻線組が構成されているともいえる。
図２は、図１の同期電動機を詳細に示す図であり、特に、固定子ティース組８ａに係る部分を中心に示している。他の固定子ティース組についても、固定子ティース組８ａと構成は同様である。
【００２７】
永久磁石５（一例として図２の永久磁石５ａ）によって構成される磁極６（一例として図２の磁極６ａ）は、固定子３に対してＮ極、Ｓ極が交互に配置された磁極対を構成している。以下、永久磁石５ｘ（ｘは、ａ〜ｔの添え字のいずれか）によって構成される磁極を磁極６ｘという。また、「磁極６」を、磁極６ａ、６ｂ・・・など永久磁石５において固定子３と対向する側の磁極の総称として用いている。
【００２８】
磁極対については、例えば、磁極６ａ、磁極６ｃが固定子３に対してＳ極であり、磁極６ａと６ｃの間の磁極６ｂはＮ極である。磁極対Ｎ極、Ｓ極（例えば、磁極６ａと６ｂから成る磁極対）は電気角で２πラジアンとなり、隣り合う磁極の配置間隔は電気角でπラジアンとなる。
本実施形態では、回転子２の磁極は２０極であり、機械角と電気角の関係は、機械角に対し電気角が１０倍になっている。
【００２９】
磁極間（例えば、磁極間１０、１１、１１’）は、回転子２に配置された永久磁石５で構成された磁極Ｎと磁極Ｓとの間の磁気中立点の位置である。ここでは、機械的にも磁石と磁石との間の位置となっている。
図２では、磁極間１０は、反時計方向にみてＮ極からＳ極に変わる磁極間であり、磁極間１１、１１’は、反時計方向にみてＳ極からＮ極に変わる磁極間である。なお、磁極間１１’は、磁極間１１に対して電気角では同じ位置であるが機械角では異なる位置にある。
【００３０】
本実施形態では、固定子ティース組８（固定子ティース組８ａ、８ｂ、８ｃ、８ａ’、８ｂ’、８ｃ’）は、機械角で６０ｄｅｇの等間隔で配置されている。具体的には、図１において、反時計回りの方向（図１中の回転方向＋の向き）を＋方向とすると、固定子ティース組８ｂは、固定子ティース組８ａに対して機械角で−６０ｄｅｇ、電気角で＋２π／３ラジアンずれて配置されている。また、固定子ティース組８ｃは、固定子ティース組８ａに対して機械角で＋６０ｄｅｇ、電気角で＋４π／３ラジアン（−２π／３ラジアン）ずれて配置されている。このように、固定子ティース組８ａ、８ｂ、８ｃは、電気角で２π／３ラジアンの間隔で配置されている。
【００３１】
そして、固定子ティース組８ａにおいて、固定子ティース７１ａは、固定子ティース７２ａに対して機械角で＋２０ｄｅｇの位置（電気角では、πラジアンからさらに＋π／９ラジアンずれた位置）に配置されている。固定子ティース７３ａは、固定子ティース７２ａに対して機械角で−２０ｄｅｇの位置（電気角では、πラジアンからさらに−π／９ラジアンずれた位置）に配置されている。
【００３２】
ここで、磁極と回転子の関係について述べる。回転子２の磁極６は、周方向に等間隔で２０個並べられている。よって、隣り合う磁極６の間隔は、機械角で３６０／２０＝１８ｄｅｇである。一方、固定子ティース７は、周方向に等間隔で１８個並べられている。よって、隣り合う固定子ティース７の間隔は、機械角で３６０／１８＝２０ｄｅｇである。すなわち、磁極６と固定子ティース７とは、半周当たり１０／９だけずれて配置されている。
＜巻線の結線＞
図３は、固定子巻線の結線について説明するための図である。
【００３３】
図示した巻線端子の符号末尾のａ、ｂ、ｃ、ａ’、ｂ’、ｃ’は、それぞれ固定子ティース組８ａ、８ｂ、８ｃ、８ａ’、８ｂ’、８ｃ’を構成する巻線に対応している。
以下、固定子ティース８ａ’、８ｂ’、８ｃ’については、固定子ティース８ａ、８ｂ、８ｃと同様の構成となる説明は省略する。
固定子ティース組８ａに係る３個の固定子巻線９１ａ、９２ａ、９３ａそれぞれの一方の巻線端子３１ａ、３２ａ、３３ａは、駆動装置であるインバータの接続端子に個別に接続され、他方の巻線端子３４ａ、３５ａ、３６ａは、第１、第２および第３の中性点にそれぞれ接続されている。固定子ティース組８ｂに含まれる３個の固定子巻線９１ｂ、９２ｂ、９３ｂそれぞれの一方の巻線端子３１ｂ、３２ｂ、３３ｂは、駆動装置であるインバータの接続端子に個別に接続され、他方の巻線端子３４ｂ、３５ｂ、３６ｂは、第１、第２および第３の中性点にそれぞれ接続されている。固定子ティース組８ｃに含まれる３個の固定子巻線９１ｃ、９２ｃ、９３ｃそれぞれの一方の巻線端子３１ｃ、３２ｃ、３３ｃは、駆動装置であるインバータの接続端子に個別に接続され、他方の巻線端子３４ｃ、３５ｃ、３６ｃは、第１、第２および第３の中性点にそれぞれ接続されている。
【００３４】
このように、固定子ティース組８ａ、８ｂ、８ｃで位相差が２π／３ラジアンとなる固定子巻線（例えば、固定子巻線９１ａ、９１ｂ、９１ｃ）の巻線端子（例えば、巻線端子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ）は共通の中性点に接続される。具体的には、巻線端子３４ａ、３４ｂ、３４ｃは第１の中性点に接続され、巻線端子３５ａ、３５ｂ、３５ｃは第２の中性点に接続され、巻線端子３６ａ、３６ｂ、３６ｃは第３の中性点に接続されている。なお、これら第１の中性点、第２の中性点、第３の中性点どうしは接続されていない。
【００３５】
ここで、上述の「個別に接続され」とは、１つの固定子ティース組に含まれている固定子巻線どうしの関係を示すものであり、異なる固定子ティース組にそれぞれ含まれている固定子巻線どうしの関係を示すものではない。従って、異なる固定子ティース組に含まれる固定子巻線どうしは、条件が許せば共通に接続される場合もある。例えば、固定子ティース組８ａに係る固定子巻線９１ａと固定子ティース組８ａ’に係る固定子巻線９１ａ’には同じ位相の電流が供給されるため、これらを共通の外部端子に接続することとしてもよい。もちろん、それらを別々の外部端子に接続することとしても何ら問題はない。
＜駆動装置＞
図４は、本発明の第１の実施形態に係る同期電動機１を駆動する駆動装置１０１の構成を示す図である。
【００３６】
駆動装置１０１は、三相インバータであるインバータ４１、４２、４３及びその制御回路１００を含んで構成され、直流電源４０及び同期電動機１に接続されている。ここで、図４に示すような、駆動装置１０１、直流電源４０及び同期電動機１から構成される装置を同期電動機制御装置ともいう。
インバータ４１、４２、４３は、直流電源４０に並列に接続されており、それぞれが、直流電源４０により供給される電源から３相交流を生成して同期電動機１に供給する。
【００３７】
インバータ４１においては、Ｕ１相に係る上アーム４１ａＨと、下アーム４１ａＬとが直列接続され、Ｖ１相に係る上アーム４１ｂＨと、下アーム４１ｂＬとが直列接続され、Ｗ１相に係る上アーム４１ｃＨと、下アーム４１ｃＬとが直列接続され、直列接続された上アームと下アームの組が並列に接続されている。インバータ４１の端子４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、それぞれ同期電動機１の固定子巻線９１ａと９１ａ’、９１ｂと９１ｂ’、９１ｃと９１ｃ’に接続されている。
【００３８】
インバータ４２においては、Ｕ２相に係る上アーム４２ａＨと、下アーム４２ａＬとが直列接続され、Ｖ２相に係る上アーム４２ｂＨと、下アーム４２ｂＬとが直列接続され、Ｗ２相に係る上アーム４２ｃＨと、下アーム４２ｃＬとが直列接続され、直列接続された上アームと下アームの組が並列に接続されている。インバータ４２の端子４２ａ、４２ｂ、４２ｃは、それぞれ同期電動機１の固定子巻線９２ａと９２ａ’、９２ｂと９２ｂ’、９２ｃと９２ｃ’に接続されている。
【００３９】
インバータ４３においては、Ｕ３相に係る上アーム４３ａＨと、下アーム４３ａＬとが直列接続され、Ｖ３相に係る上アーム４３ｂＨと、下アーム４３ｂＬとが直列接続され、Ｗ３相に係る上アーム４３ｃＨと、下アーム４３ｃＬとが直列接続され、直列接続された上アームと下アームの組が並列に接続されている。インバータ４３の端子４３ａ、４３ｂ、４３ｃは、それぞれ同期電動機１の固定子巻線９３ａと９３ａ’、９３ｂと９３ｂ’、９３ｃと９３ｃ’に接続されている。
【００４０】
ここで、各上アーム及び下アーム（４１ａＨ、４１ａＬ、４１ｂＨ、４１ｂＬ・・・）は、トランジスタ（ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ），ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等）等のスイッチング素子と、ダイオードとから成る。なお、全てを図示してはいないが、以下、上アーム（例えば４１ａＨ）及び下アーム（例えば４１ａＬ）を構成するスイッチング素子を４１ａＨＳ、４１ａＬＳなどのように添え字Ｓを付して区別し、ダイオードを４１ａＨＤ、４１ａＬＤなどのように添え字Ｄを付して区別することがある。
【００４１】
インバータ４１は、制御回路１００によって、端子４１ａ、４１ｂ、４１ｃを介して出力する電流（以下、Ｕ１相電流、Ｖ１相電流、Ｗ１相電流という。）の位相がそれぞれ２π／３ラジアンずつずれるように、上アーム４１ａＨと、下アーム４１ａＬ、上アーム４１ｂＨ、下アーム４１ｂＬ、上アーム４１ｃＨ、下アーム４１ｃＬのオン／オフが制御される。
【００４２】
また、インバータ４２は、制御回路１００によって、端子４２ａ、４２ｂ、４２ｃを介して出力する電流（以下、Ｕ２相電流、Ｖ２相電流、Ｗ２相電流という。）の位相がそれぞれ２π／３ラジアンずつずれるよう、上アーム４２ａＨと、下アーム４２ａＬ、上アーム４２ｂＨ、下アーム４２ｂＬ、上アーム４２ｃＨ、下アーム４２ｃＬのオン／オフが制御される。
【００４３】
また、インバータ４３は、制御回路１００によって、端子４３ａ、４３ｂ、４３ｃを介して出力する電流（以下、Ｕ３相電流、Ｖ３相電流、Ｗ３相電流という。）の位相がそれぞれ２π／３ラジアンずつずれるよう、上アーム４３ａＨと、下アーム４３ａＬ、上アーム４３ｂＨ、下アーム４３ｂＬ、上アーム４３ｃＨ、下アーム４３ｃＬのオン／オフが制御される。
【００４４】
ここで、インバータ４１、４２、４３からの出力電流のうち、Ｕ１相電流、Ｕ２相電流、Ｕ３相電流は、この順にπ／９ラジアンずつ位相が進むよう制御回路１００により制御される。同様に、Ｖ１相電流、Ｖ２相電流、Ｖ３相電流は、この順にπ／９ラジアンずつ位相が進むよう制御回路１００により制御される。また、Ｗ１相電流、Ｗ２相電流、Ｗ３相電流は、この順にπ／９ラジアンずつ位相が進むよう制御回路１００により制御される。
＜制御回路による制御＞
次に、制御回路１００によるインバータ制御について説明する。
【００４５】
制御回路１００は、永久磁石により発生するマグネットトルクを考慮し、固定子ティース７の中心と回転子の磁極間とが一致して対向した位置関係において固定子巻線９に流れる電流が最大となるように電流の位相を調整する。以下に、具体例を挙げて説明する。
図２に示す場合、固定子ティース７２ａが、回転子の磁極間１０と対向している。このとき、固定子ティース７２ａに巻回している固定子巻線９２ａに流れる電流が最大になるよう位相制御することでマグネットトルクが最大となる。なお、回転子２の回転方向は、反時計回りであるとする。
【００４６】
このとき、固定子ティース７１ａに巻回された固定子巻線９１ａは、固定子ティース７２ａに巻回された固定子巻線９２ａに対して、電気角で（π＋π／９）ラジアン進んだ位置にある。よって、固定子巻線９１ａには、固定子巻線９２ａに流す電流よりもπ／９ラジアン遅れた電流を通電することで最大トルクを発生できる。
同様に、固定子ティース７３ａに巻回された固定子巻線９３ａは、固定子ティース７２ａに巻回された固定子巻線９２ａに対して、電気角で（π＋π／９）ラジアン遅れた位置にある。よって、固定子巻線９３ａには、固定子巻線９２ａに流す電流よりもπ／９ラジアン進んだ電流を通電することで最大トルクを発生できる。
【００４７】
このように、３組の３相巻線のそれぞれが、個別に３組の３相インバータに接続し、上記制御により駆動されることで最大トルクを発生し、かつトルク脈動も小さくできる。
図５は、トルク波形の一例を示す図である。
ｔｒ０は、３組のインバータ４１、４２、４３の全てを連続通電し、同期電動機１を駆動した場合のトルク波形を示す。これに対し、ｔｒ１、ｔｒ２、ｔｒ３は、それぞれインバータ４１のみ、インバータ４２のみ、インバータ４３のみ連続通電し同期電動機１を駆動した場合のトルク波形を示す。但し、ｔｒ０の場合、各３相巻線に流れる電流の大きさは、ｔｒ１、ｔｒ２、ｔｒ３の場合の１／３に調整されているものとする。例えば、トルク波形がｔｒ０の場合に固定子巻線９１ａに流れている電流は、トルク波形がｔｒ１の場合に固定子巻線９１ａに流れている電流の１／３である。
【００４８】
図５に表れているように、個々のインバータのみで同期電動機１を駆動した場合のトルク（ｔｒ１、ｔｒ２、ｔｒ３）は、３組のインバータで駆動した場合のトルクｔｒ０に比べてトルク脈動が大きい。しかし、個々のインバータのみで駆動した場合（ｔｒ１、ｔｒ２、ｔｒ３）の方が、ｔｒ０よりも最大トルクは大きくなる。
本実施の形態では、個々のインバータのみで駆動した場合の最大トルクを有効に活用すべく、個々のインバータを順に切り替え駆動することで、ｔｒ４のトルク波形を得ている。
【００４９】
電流切替のタイミングは、例えば、電動機設計段階で、大きさや、位相の異なる電流で電流切替え制御のタイミングをシミュレーションして、最適な電流位相切替タイミングを決定し、この決定した切替タイミングを実現するトルク制御アルゴリズムに従う。
以下の例は、電流位相（基本の電流位相のことであり、切り替えタイミングのことではない。）０ｄｅｇで駆動していて、電流切替制御のタイミングを変えた場合、具体的には電流切替を３ｄｅｇ（上述のシミュレーション結果により得たオフセット）を基準として、２０ｄｅｇ毎に行う例である。なお、マグネットトルクのみを利用するときは、電流位相を０ｄｅｇで制御するが、マグネットトルクに加えリラクタンストルクも利用する場合は、電流位相制御により電流位相を進める。例えば、電流位相を１０ｄｅｇとする。電流位相を変化させると、平均トルクや、トルク波形における最大値、最小値の位置、等トルク波形も変化する。また、電動機の構造、コアの磁気飽和の影響、駆動電流波形、等によってもトルク波形の変化は異なる。
【００５０】
図６〜図８は、本実施形態に係るインバータ４１〜４３の出力電流波形を示す。
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、インバータ４１におけるＵ１相電流、Ｖ１相電流、Ｗ１相電流の出力電流波形を示す。
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、インバータ４２におけるＵ２相電流、Ｖ２相電流、Ｗ２相電流の出力電流波形を示す。
【００５１】
図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、インバータ４３におけるＵ３相電流、Ｖ３相電流、Ｗ３相電流の出力電流波形を示す。
図６、図７、図８の横軸は回転角（電気角［ｄｅｇ］）であり、縦軸は電流（Ａ）である。
インバータ４１は、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、４３〜６３ｄｅｇの期間、１０３〜１２３ｄｅｇの期間、１６３〜１８３ｄｅｇの期間、２２３〜２４３ｄｅｇの期間、２８３〜３０３ｄｅｇの期間、３４３〜３６３ｄｅｇの期間、通電を行い、Ｕ１相電流、Ｖ１相電流、Ｗ１相電流を流す。
【００５２】
インバータ４２は、上述の通り、インバータ４１よりもπ／９ラジアン（２０ｄｅｇ）位相を進めた通電を行う。すなわち、インバータ４２は、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、２３〜４３ｄｅｇの期間、８３〜１０３ｄｅｇの期間、１４３〜１６３ｄｅｇの期間、２０３〜２２３ｄｅｇの期間、２６３〜２８３ｄｅｇの期間、３２３〜３４３ｄｅｇの期間、通電を行う。
【００５３】
インバータ４３は、上述の通り、インバータ４１よりも２π／９ラジアン（４０ｄｅｇ）位相を進めた通電を行う。すなわち、インバータ４３は、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、３〜２３ｄｅｇの期間、６３〜８３ｄｅｇの期間、１２３〜１４３ｄｅｇの期間、１８３〜２０３ｄｅｇの期間、２４３〜２６３ｄｅｇの期間、３０３〜３２３ｄｅｇの期間、通電を行う。
【００５４】
以上のように、３〜２３ｄｅｇの期間は、インバータ４３のみを駆動しているので、図５におけるインバータ４３のみを駆動した場合のトルク波形ｔｒ３が得られる。
また、２３〜４３ｄｅｇの期間は、インバータ４２のみを駆動しているので、図５におけるインバータ４２のみを駆動した場合のトルク波形ｔｒ２が得られる。
また、４３〜６３ｄｅｇの期間は、インバータ４１のみを駆動しているので、図５におけるインバータ４１のみを駆動した場合のトルク波形ｔｒ１が得られる。
【００５５】
以下、同様に、６３〜８３ｄｅｇの期間にはｔｒ３、８３〜１０３ｄｅｇの期間にはｔｒ２、１０３〜１２３ｄｅｇの期間にはｔｒ１、１２３〜１４３ｄｅｇの期間にはｔｒ３、１４３〜１６３ｄｅｇの期間にはｔｒ２、１６３〜１８３ｄｅｇの期間にはｔｒ１、１８３〜２０３ｄｅｇの期間にはｔｒ３、２０３〜２２３ｄｅｇの期間にはｔｒ２、２２３〜２４３ｄｅｇの期間にはｔｒ１、２４３〜２６３ｄｅｇの期間にはｔｒ３、２６３〜２８３ｄｅｇの期間にはｔｒ２、２８３〜３０３ｄｅｇの期間にはｔｒ１、３０３〜３２３ｄｅｇの期間にはｔｒ３、３２３〜３４３ｄｅｇの期間にはｔｒ２、３４３〜３６３ｄｅｇの期間にはｔｒ１が得られる。
【００５６】
以上、第１の実施の形態によれば、図５で示した１相で駆動する場合（ｔｒ１、ｔｒ２、ｔｒ３）と同等のトルク（ｔｒ４）を得ることができ、かつ、１相で駆動する場合に比べてトルク脈動を大幅に低減することができる。また、常時３相駆動する場合のトルク（ｔｒ０）より大きなトルクを得ることができる。
すなわち、第１の実施の形態によれば、高トルク化と脈動低減とを容易に両立することが可能な同期電動機駆動装置を提供できる。
２．第２の実施形態
第１の実施形態では、電流切替を、３ｄｅｇを基準として２０ｄｅｇ毎に行っていたが、本実施の形態では、簡易的に、３相電流のいずれかが０となったタイミングで電流切替を行う。
【００５７】
上述の実施形態とは、回路構成等は同じであり、制御回路によるインバータ制御、トルク波形のみが異なる。
図９は、本実施の形態に係るトルク波形の一例を示す図である。
ｔｒ０は、３組のインバータ４１、４２、４３の全てを連続通電し、同期電動機１を駆動した場合のトルク波形を示す。これに対し、ｔｒ１、ｔｒ２、ｔｒ３は、それぞれインバータ４１のみ、インバータ４２のみ、インバータ４３のみ連続通電し同期電動機１を駆動した場合のトルク波形を示す。但し、ｔｒ０の場合、各３相巻線に流れる電流の大きさは、ｔｒ１、ｔｒ２、ｔｒ３の場合の１／３に調整されているものとする。例えば、トルク波形がｔｒ０の場合に固定子巻線９１ａに流れている電流は、トルク波形がｔｒ１の場合に固定子巻線９１ａに流れている電流の１／３である。
【００５８】
図９に表れているように、個々のインバータのみで同期電動機１を駆動した場合のトルク（ｔｒ１、ｔｒ２、ｔｒ３）は、３組のインバータで駆動した場合のトルクｔｒ０に比べてトルク脈動が大きい。しかし、個々のインバータのみで駆動した場合（ｔｒ１、ｔｒ２、ｔｒ３）の方が、ｔｒ０よりも最大トルクは大きくなる。
図１０〜図１２は、本実施形態に係るインバータ４１〜４３の出力電流波形を示す。
【００５９】
図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、インバータ４１におけるＵ１相電流、Ｖ１相電流、Ｗ１相電流の出力電流波形を示す。
図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、インバータ４２におけるＵ２相電流、Ｖ２相電流、Ｗ２相電流の出力電流波形を示す。
図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、インバータ４３におけるＵ３相電流、Ｖ３相電流、Ｗ３相電流の出力電流波形を示す。
【００６０】
図１０、図１１、図１２の横軸は回転角（電気角［ｄｅｇ］）であり、縦軸は電流（Ａ）である。
インバータ４１は、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、４０〜６０ｄｅｇの期間、１００〜１２０ｄｅｇの期間、１６０〜１８０ｄｅｇの期間、２２０〜２４０ｄｅｇの期間、２８０〜３００ｄｅｇの期間、３４０〜３６０ｄｅｇの期間、通電を行い、Ｕ１相電流、Ｖ１相電流、Ｗ１相電流を流す。
【００６１】
ここで、インバータ４１が通電を遮断するタイミングは、Ｗ１相電流が０となる６０ｄｅｇ、Ｖ１相電流が０となる１２０ｄｅｇ、Ｕ１相電流が０となる１８０ｄｅｇ、Ｗ１相電流が０となる２４０ｄｅｇ、Ｖ１相電流が０となる３００ｄｅｇ、Ｕ１相電流が０となる３６０ｄｅｇである。
インバータ４２は、上述の通り、インバータ４１よりもπ／９ラジアン（２０ｄｅｇ）位相を進めた通電を行う。すなわち、インバータ４２は、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、２０〜４０ｄｅｇの期間、８０〜１００ｄｅｇの期間、１４０〜１６０ｄｅｇの期間、２００〜２２０ｄｅｇの期間、２６０〜２８０ｄｅｇの期間、３２０〜３４０ｄｅｇの期間、通電を行う。
【００６２】
ここで、インバータ４２が通電を遮断するタイミングは、Ｗ２相電流が０となる４０ｄｅｇ、Ｖ２相電流が０となる１００ｄｅｇ、Ｕ２相電流が０となる１６０ｄｅｇ、Ｗ２相電流が０となる２２０ｄｅｇ、Ｖ２相電流が０となる２８０ｄｅｇ、Ｕ２相電流が０となる３４０ｄｅｇである。
インバータ４３は、上述の通り、インバータ４１よりも２π／９ラジアン（４０ｄｅｇ）位相を進めた通電を行う。すなわち、インバータ４３は、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、０〜２０ｄｅｇの期間、６０〜８０ｄｅｇの期間、１２０〜１４０ｄｅｇの期間、１８０〜２００ｄｅｇの期間、２４０〜２６０ｄｅｇの期間、３００〜３２０ｄｅｇの期間、通電を行う。
【００６３】
ここで、インバータ４３が通電を遮断するタイミングは、Ｗ３相電流が０となる２０ｄｅｇ、Ｖ３相電流が０となる８０ｄｅｇ、Ｕ３相電流が０となる１４０ｄｅｇ、Ｗ３相電流が０となる２００ｄｅｇ、Ｖ３相電流が０となる２６０ｄｅｇ、Ｕ３相電流が０となる３２０ｄｅｇである。
以上のように、０〜２０ｄｅｇの期間は、インバータ４３のみを駆動しているので、図５におけるインバータ４３のみを駆動した場合のトルク波形ｔｒ３が得られる。
【００６４】
また、２０〜４０ｄｅｇの期間は、インバータ４２のみを駆動しているので、図５におけるインバータ４２のみを駆動した場合のトルク波形ｔｒ２が得られる。
また、４０〜６０ｄｅｇの期間は、インバータ４１のみを駆動しているので、図５におけるインバータ４１のみを駆動した場合のトルク波形ｔｒ１が得られる。
以下、同様に、６０〜８０ｄｅｇの期間にはｔｒ３、８０〜１００ｄｅｇの期間にはｔｒ２、１００〜１２０ｄｅｇの期間にはｔｒ１、１２０〜１４０ｄｅｇの期間にはｔｒ３、１４０〜１６０ｄｅｇの期間にはｔｒ２、１６０〜１８０ｄｅｇの期間にはｔｒ１、１８０〜２００ｄｅｇの期間にはｔｒ３、２００〜２２０ｄｅｇの期間にはｔｒ２、２２０〜２４０ｄｅｇの期間にはｔｒ１、２４０〜２６０ｄｅｇの期間にはｔｒ３、２６０〜２８０ｄｅｇの期間にはｔｒ２、２８０〜３００ｄｅｇの期間にはｔｒ１、３００〜３２０ｄｅｇの期間にはｔｒ３、３２０〜３４０ｄｅｇの期間にはｔｒ２、３４０〜３６０ｄｅｇの期間にはｔｒ１が得られる。
【００６５】
以上、第２の実施の形態によれば、図９で示した１相で駆動する場合（ｔｒ１、ｔｒ２、ｔｒ３）と同等のトルク（ｔｒ４）を得ることができ、かつ、１相で駆動する場合に比べてトルク脈動を大幅に低減することができる。また、常時３相駆動する場合のトルク（ｔｒ０）より大きなトルクを得ることができる。
すなわち、第２の実施の形態によれば、高トルク化と脈動低減とを容易に両立することが可能な同期電動機駆動装置を提供できる。
３．第３の実施形態
第３の実施形態は、インバータを駆動する場合の制御方法が第２の実施の形態と異なる。
【００６６】
第３の実施形態は、モータ駆動周波数を上げる場合などに、インバータにおける電流の断続を迅速化するものである。
具体的には、第２の実施形態では、インバータ４１は、一例として回転角が４０ｄｅｇ以上６０ｄｅｇ未満の間は稼働し、回転角が６０ｄｅｇに至った場合に出力電流を０にする（図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）参照）。
【００６７】
しかしながら、インバータ４１の全アームを切断状態（オフ状態）としても、固定子巻線にはインダクタンス成分があるので、通電が遮断されたにもかかわらず固定子巻線に電流が流れた状態を維持すべく固定子巻線に回生電流が流れる。そうすると、６０ｄｅｇ以上８０ｄｅｇ未満において稼働するインバータ４３によって、駆動されている同期電動機１に、特性上悪影響を及ぼすことになる。
【００６８】
本実施の形態は、上述したインバータ４１における回転角が６０ｄｅｇ、インバータ４２における回転角が４０ｄｅｇのときなど、図１０〜１２に示した電流波形の立ち下がりエッジにおいて回生電流を早急にキャンセルし、次の区間（例えば、インバータ４３における回転角が６０ｄｅｇ〜８０ｄｅｇ、インバータ４１における回転角が４０ｄｅｇ〜６０ｄｅｇ）に係る回生電流の影響を少なくするものである。
【００６９】
以下、インバータ４１のＵ１相電流について回転角が４０ｄｅｇ〜６０ｄｅｇのとき、特に電流波形が立ち下がる回転角が６０ｄｅｇ前後における制御を中心に説明する。
なお、インバータ４１のＵ１相電流について回転角が４０ｄｅｇ〜６０ｄｅｇのときに限らず、他のインバータ、他の回転角において、稼働するインバータを切り替える際の制御についても同様の制御となるのでこれらの説明は省略する。
【００７０】
以下、図１３、図１４を用い、回転角が（１）回転角が４０ｄｅｇ以上６０ｄｅｇ未満の場合、（２）６０ｄｅｇ以上６０＋Δｄ２未満、（３）６０＋Δｄ２以上８０ｄｅｇ未満の場合に分けて説明する。なお、Δｄ１、Δｄ２、Δｄ３は、微小な角度を表している。具体的な数値は、同期電動機のスペック等により定まる。
図１３（ａ）〜（ｃ）は、回生電流について説明するための図である。
【００７１】
図１４は、回転角が４０ｄｅｇ以上８０ｄｅｇ未満の期間における、特に６０ｄｅｇの場合を中心とした、インバータ４１に係るアームのオン／オフ制御について示す図である。
ここで、図１４の表記について説明する。図１４中、「オン」の表記は、アームが導通状態であることを示す。厳密には、アームは継続してオン状態を維持しているのではなく、例えばＰＷＭ駆動のようにオンとオフが繰り返されるようスイッチングされるのが一般的である。「オフ」の表記は、アームが切断状態であることを示す。厳密には、アームを構成するトランジスタが継続してオフしている、またはスイッチングされ、デューティー比が所定の比率以下であることでオフ状態となっている。図１４中、括弧で囲った「（↑）」「（↓）」「（０）」等の記載は、制御信号のデューティー比の概要を示している。「↑」は、デューティー比が時間とともに増加している状態を示し、「↓」は、デューティー比が時間とともに減少している状態を示し、「０」は、デューティー比が０であり、アームがオフとなっていることを示している。また、「≒０」は、デューティー比がほぼ０であることを示す。すなわちデューティー比は０ではないので制御信号としてはオン状態であるが、デューティー比がほぼ０に近づいてきている、すなわちオフ状態に非常に近い状態である。「≒１」は、デューティー比がほぼ１であることを示している。
（１）回転角が４０ｄｅｇ以上６０ｄｅｇ未満の場合
回転角が４０ｄｅｇ以上（６０−Δｄ１）ｄｅｇ未満のとき、図１４に示すように、上アーム４１ａＨ、下アーム４１ｂＬ、上アーム４１ｃＨがオン状態であり、これら以外のアームはオフ状態である。このとき、既に説明したように図１０（ａ）における回転角４０ｄｅｇ以上６０ｄｅｇ未満の範囲に示すような電流が流れている。
【００７２】
次に、回転角が６０ｄｅｇに非常に近づいてくると（図１４の回転角が（６０−Δｄ１）ｄｅｇ以上６０ｄｅｇ未満の欄参照）、４１ｃＨはオン状態ではあるが、制御信号のデューティー比はほぼ０となる（図１０（ｃ）、回転角６０ｄｅｇ近傍参照）。
図１３（ａ）は、このときに流れる電流について説明するための図である。
電流は、図１３（ａ）において矢印１５１ａ〜１５１ｃで示すように、電源４０のプラスから、Ｕ１相の上アーム４１ａＨ、端子４１ａ、同期電動機１のＵ１相の固定子巻線９１ａと９１ａ’、Ｖ１相の固定子巻線９１ｂと９１ｂ’、端子４１ｂ、Ｕ１相の下アーム４１ｂＬを通り、電源４０のマイナスに流れる。Ｗ１相の固定子巻線９１ｃと９１ｃ’の電流はほぼ０となる。
【００７３】
図１５（ａ）は端子４１ａに、図１５（ｂ）は端子４１ｂに、図１５（ｃ）は端子４１ｃに流れる電流を模式的に示す図である。
図１５（ａ）〜（ｃ）中の、波形２０１、２１１、２２１が、回転角が４０ｄｅｇより大きく６０ｄｅｇ未満の場合に、端子４１ａ、４１ｂ、４１ｃを流れる電流を示している。
（２）回転角が６０ｄｅｇ以上（６０＋Δｄ２）ｄｅｇ以下の場合
対比のため、まず、従来の制御について簡単に説明する。
【００７４】
従来の制御では、回転角が６０ｄｅｇになったとき、このとき全てのアームをオフ状態にするよう制御していた。この場合、固定子巻線９はインダクタンス成分を有するので、通電が切断されたにもかかわらず固定子巻線に電流が流れた状態を維持すべく固定子巻線に電流（回生）が流れ続けようとする。図１３（ｂ）は、このときの電流について説明するための図である。具体的には、図１３（ｂ）における矢印１５２ａ〜１５２ｄで示すように、回生電流は電源４０のマイナスから、Ｕ１相の下アーム４１ａＬに係るダイオード４１ａＬＤを通り、端子４１ａ、Ｕ１相の固定子巻線９１ａと９１ａ’、Ｖ１相の固定子巻線９１ｂと９１ｂ’、端子４１ｂ、Ｖ１相の上アームに係るダイオード４１ｂＨＤを通り、電源４０のプラスへと流れる。
【００７５】
これに対し、本実施形態では、制御回路１００は、回転角が６０ｄｅｇになったことを検出すると、図１４の６０以上（６０＋Δｄ２）以下の欄に示すように、Ｕ１相の下アーム４１ａＬとＷ１相の上アーム４１ｃＨとをオン状態にし、他をオフ状態にする。
図１３（ｃ）は、このときの電流について説明するための図である。
上述の制御により、図１３（ｃ）における矢印１５３ａ〜１５３ｄに示す電流（図１５（ｃ）の波形２２２）が、同期電動機１のＷ１相の固定子巻線９１ｃ、９１ｃ’等に流れ、回生電流が打ち消される。
【００７６】
これにより、従来の制御によれば、図１５（ａ）の波形２０３、図１５（ｂ）の波形２１３のように、６０ｄｅｇから（６０＋Δｄ３）ｄｅｇに至るまで回生電流が流れていたところ、本実施形態に係る制御を行うことで、図１５（ａ）の波形２０２、図１５（ｂ）の２１２に示すように回転角が（６０＋Δｄ２）ｄｅｇ（但し、Δｄ２＜Δｄ３）に至ったときに回生電流がキャンセルできることになる。
【００７７】
なお、本実施の形態では、回生電流を打ち消すべく、Ｗ１相の固定子巻線に通電しているが、Ｗ１相の固定子巻線が同期電動機１のトルクにほとんど寄与しない位置関係にあるため、本制御により同期電動機１のトルクに与える影響はほとんどない。
（３）回転角が（６０＋Δｄ２）ｄｅｇより大きく８０ｄｅｇ未満の場合
制御回路１００は、回転角が（６０＋Δｄ２）ｄｅｇに至ったことを検出すると、全アームをオフする。
【００７８】
これにより、インバータ４１は休止状態となり、巻線９１ａ〜９１ｃ、９１ａ’〜９１ｃ’への電源供給は行わない状態となる。
以上、本実施の形態によれば、同期電動機の回転数が高くなったとしても、電流波形の立ち下がりエッジにおいて回生電流を早急にキャンセルして同期電動機の本来の特性への悪影響を抑え、同期電動機の効率を向上させて、高トルク、低トルク脈動の効果を得ることができる。
４．第４の実施形態
第４の実施形態は、第３の実施形態と同様、モータ駆動周波数を上げた場合などに、電流の断続を早く行うための制御に関する。
【００７９】
本実施の形態の駆動装置は、同期電動機１の中性点とインバータとを接続した点、中性点を通じて電流を流し回生電流をキャンセルする点が第２の実施の形態と異なる。
図１６は、第４の実施形態に係る同期電動機１の駆動装置１０１の構成を示す図である。
本実施形態に係る駆動装置１０１では、インバータ４１において、第４のアーム（上アーム４１ｄＨ及び下アーム４１ｄＬが直列接続されたもの）が設けられている。そして、上アーム４１ｄＨ及び下アーム４１ｄＬの接続点４１ｄが、同期電動機１のインバータ４１に対応する３相Ｙ結線の中性点に設けられた端子３１ｄに接続されている。
【００８０】
インバータ４２もインバータ４１と同様、第４のアーム（上アーム４２ｄＨ及び下アーム４２ｄＬが直列接続されたもの）が設けられ、上アーム４２ｄＨ及び下アーム４２ｄＬの接続点４２ｄが、同期電動機１のインバータ４２に対応する３相Ｙ結線の中性点に設けられた端子３２ｄに接続されている。
インバータ４３もインバータ４１と同様、第４のアーム（上アーム４３ｄＨ及び下アーム４３ｄＬが直列接続されたもの）が設けられ、上アーム４３ｄＨ及び下アーム４３ｄＬの接続点４３ｄが、同期電動機１のインバータ４３に対応する３相Ｙ結線の中性点に設けられた端子３３ｄに接続されている。
【００８１】
これら第４のアームは、電流の遮断時のみ有効に動作させる。
図１７は、第４の実施形態の同期電動機の固定子巻線の結線を説明するための図である。
図１７は、図３を用いて説明した結線に対し、３組の３相Ｙ結線の中性点に端子３１ｄ、３２ｄ、３３ｄが設けられている点が異なる。
【００８２】
以下、インバータ４１のＵ１相電流について回転角が４０ｄｅｇ以上６０ｄｅｇのとき、特に電流波形が立ち下がる回転角が６０ｄｅｇ前後における制御を中心に説明する。
なお、インバータ４１のＵ１相電流について回転角が４０ｄｅｇ〜６０ｄｅｇのときに限らず、他のインバータ、他の回転角において、稼働するインバータを切り替える際の制御についても同様の制御となるのでこれらの説明は省略する。
【００８３】
以下、回転角が（１）回転角が４０ｄｅｇ以上６０ｄｅｇ未満の場合、（２）６０ｄｅｇ以上６０＋Δｄ２未満、（３）６０＋Δｄ２以上８０ｄｅｇ未満の場合に分けて説明する。なお、Δｄ１、Δｄ２、Δｄ３は、微小な角度を表している。具体的な数値は、同期電動機のスペック等により定まる。また、本実施の形態におけるΔｄ１、Δｄ２、Δｄ３は、他の実施形態におけるΔｄ１、Δｄ２、Δｄ３と同一値であることを意図するものではない。
（１）回転角が４０ｄｅｇ以上６０ｄｅｇ未満の場合
図１９（ａ）は、回転角が４０ｄｅｇ以上８０ｄｅｇ未満のときのインバータ４１に係るアームのオン／オフ制御について示す図である。
【００８４】
回転角が４０ｄｅｇ以上（６０−Δｄ１）ｄｅｇ未満のとき、図１９（ａ）に示すように、上アーム４１ａＨ、下アーム４１ｂＬ、上アーム４１ｃＨがオン状態であり、これら以外のアームはオフ状態である。このとき、図１０（ａ）における回転角４０ｄｅｇ以上６０ｄｅｇ未満の範囲に示すような電流が流れている。
次に、回転角が６０ｄｅｇに非常に近づいてくると（図１９（ａ）の回転角が（６０−Δｄ１）ｄｅｇ以上６０ｄｅｇ未満の欄が該当する）、４１ｃＨがオン状態ではあるが、制御信号のデューティー比はほぼ０となるよう制御される（図１０（ｃ）の回転角６０ｄｅｇ近傍参照）。
【００８５】
図１８（ａ）は、このときに流れる電流について説明するための図である。
電流は、図１８（ａ）において矢印１５１ａ〜１５１ｃで示すように、電源４０のプラスから、Ｕ１相の上アーム４１ａＨ、端子４１ａ、同期電動機１のＵ１相の固定子巻線９１ａと９１ａ’、Ｖ１相の固定子巻線９１ｂと９１ｂ’、端子４１ｂ、Ｕ１相の下アーム４１ｂＬを通り、電源４０のマイナスに流れる。Ｗ１相の固定子巻線９１ｃと９１ｃ’の電流はほぼ０となる。
【００８６】
図２０（ａ）は端子４１ａに、図２０（ｂ）は端子４１ｂに、図２０（ｃ）は端子４１ｃに流れる電流を模式的に示す図である。
図２０（ａ）〜（ｃ）中の、波形３０１、３１１、３２１が、回転角が４０ｄｅｇより大きく６０ｄｅｇ未満の場合に、端子４１ａ、４１ｂ、４１ｃを流れる電流を示している。
（２）回転角が６０ｄｅｇ以上（６０＋Δｄ２）ｄｅｇ以下の場合
制御回路１００は、回転角が６０ｄｅｇになったことを検出すると、図１９の６０ｄｅｇ以上（６０＋Δｄ２）ｄｅｇ以下の欄に示すように、第４のアームの上アーム４１ｄＨをオン状態にする。
【００８７】
図１８（ｂ）は、このときの電流について説明するための図である。
固定子巻線にはインダクタンス成分があるので、通電が切断されたにもかかわらず固定子巻線に電流が流れた状態を維持すべく固定子巻線に電流（回生電流）が流れ続けようとするのは、第２の実施形態と同様である。具体的には、図１８（ｂ）において矢印１５２ａ〜１５２ｄで示すように、回生電流は電源４０のマイナスから、Ｕ１相の下アーム４１ａＬに係るダイオード４１ａＬＤを通り、端子４１ａ、Ｕ１相の固定子巻線９１ａと９１ａ’、Ｖ１相の固定子巻線９１ｂと９１ｂ’、端子４１ｂ、Ｖ１相の上アームに係るダイオード４１ｂＨＤを通り、電源４０のプラスへと流れる。
【００８８】
しかしながら、上述の制御により、図１８（ｂ）において矢印１６１ａ〜１６１ｄに示す電流（図２０（ｄ）の波形３３１参照）が中性点に流れ、回生電流が急激に打ち消される。
これにより、従来の制御によれば、図２０（ａ）の波形３０３、図２０（ｂ）の波形３１３のように、６０ｄｅｇから（６０＋Δｄ３）ｄｅｇに至るまで回生電流が流れていたところ、本実施形態に係る制御を行うことで、図２０（ａ）の波形３０２、図２０（ｂ）の波形３１２に示すように、回転角が（６０＋Δｄ２）ｄｅｇ（但し、Δｄ２＜Δｄ３）に至ったときに回生電流がキャンセルできることになる。
【００８９】
次に、制御回路１００は、回生電流がキャンセルされる回転角である（６０＋Δｄ２）ｄｅｇに至ったことを検出すると、図１９の（６０＋Δｄ２）ｄｅｇより大きく８０ｄｅｇ未満の欄に示すように、瞬時に、全アームをオフする。
これにより、インバータ４１は休止状態となり、巻線９１ａ〜９１ｃ、９１ａ’〜９１ｃ’への電源供給は行わない状態となる。
【００９０】
以上、本実施の形態によれば、同期電動機の回転数が高くなったとしても、電流波形の立ち下がりエッジにおいて回生電流を早急にキャンセルして同期電動機の本来の特性への悪影響を抑え、同期電動機の効率を向上させて、高トルク、低トルク脈動の効果を得ることができる。
＜本実施形態に係る変形例＞
（１）上述の実施形態では、図１９（ａ）に示すように、６０ｄｅｇのタイミングで、上アーム４１ｄＨをオンにし、中性点に対し電流を流すことで回生電流を打ち消すこととしていた。
【００９１】
しかしながら、これに限らず、図１９（ｂ）に示すように、６０ｄｅｇのタイミングで、下アーム４１ｄＬをオンにし、中性点から電流を引き抜くことで回生電流を打ち消すこととしてもよい。
図１８（ｃ）は、このときの電流について説明するための図である。
固定子巻線にはインダクタンス成分があるので、通電が切断されたにもかかわらず固定子巻線に電流が流れた状態を維持すべく固定子巻線に電流（回生）が流れ続けようとするのは、第４の実施形態と同様である。具体的には、図１８（ｃ）において矢印１５２ａ〜１５２ｄで示すように、回生電流は電源４０のマイナスから、Ｕ１相の下アーム４１ａＬに係るダイオード４１ａＬＤを通り、端子４１ａ、Ｕ１相の固定子巻線９１ａと９１ａ’、Ｖ１相の固定子巻線９１ｂと９１ｂ’、端子４１ｂ、Ｖ１相の上アームに係るダイオード４１ｂＨＤを通り、電源４０のプラスへと流れる。
【００９２】
しかしながら、本変形例に係る制御により、図１８（ｃ）において矢印１６２ａ〜１６２ｃに示す電流（図２１（ｄ）の波形３３１’参照）が中性点を通る電流が流れ、回生電流が急激に減少する。
これにより、従来の制御によれば、図２１（ａ）の波形３０３、図２１（ｂ）の波形３１３のように、６０ｄｅｇから（６０＋Δｄ３）ｄｅｇに至るまで回生電流が流れていたところ、本変形例に係る制御を行うことで、図２１（ａ）の波形３０２、図２１（ｂ）の波形３１２に示すように、回転角が（６０＋Δｄ２）ｄｅｇ（但し、Δｄ２＜Δｄ３）に至ったときに回生電流がキャンセルできることになる。
【００９３】
以上、本変形例によれば、同期電動機の回転数が高くなったとしても、電流波形の立ち下がりエッジにおいて回生電流を早急にキャンセルして同期電動機の本来の特性への悪影響を抑え、同期電動機の効率を向上させて、高トルク、低トルク脈動の効果を得ることができる。
（２）上述の実施形態では、図１６に示すように、インバータ４１〜４３のそれぞれに第４のアームを設けていたが、これに限らず、インバータ４１〜４３に共通の第４のアームを設けることとしてもよい。
【００９４】
図２２は、本変形例に係る同期電動機駆動装置の構成の一例を示す図である。
図２２に示すように、インバータ４１のみに第４のアームを設け、上アーム４１ｄＨ及び下アーム４１ｄＬの接続点４１ｄを、同期電動機１のインバータ４１、４２、４３のそれぞれに対応する３相Ｙ結線の中性点に設けられた端子３１ｄ、３２ｄ、３３ｄに接続する。このように構成することで、インバータ４１の第４のアームに、図１６におけるインバータ４２及び４３の第４のアームの機能を兼ねさせて、インバータ４２及び４３の第４のアーム４２、４３を構成する４つのスイッチング素子及び４つのダイオードを削減することができる。
（３）なお、第４の実施形態及び上述の変形例に係る発明を選択的に用いることとしてもよい。
【００９５】
具体的には、第４の実施形態に係る、中性点が接続されたインバータの上アーム４１ｄＨをオンし、モータ電流を急激に遮断する第１の制御と、本変形例に係る、中性点が接続されたインバータの下アーム４１ｄＬをオンし、モータ電流を急激に遮断する第２の制御とを選択的に切り替えることとしてもよい。
５．変形例その他
以上、本発明に係る同期電動機、同期電動機駆動装置について、実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限られない。例えば、以下のような変形例が考えられる。
（１）上述の実施形態では、制御回路１００は、永久磁石により発生するマグネットトルクを考慮し、固定子ティース７の中心と回転子の磁極間とが一致して対向した位置関係において固定子巻線９に流れる電流が最大となるように電流の位相を調整しているが、これに限定されない。上述の実施形態の同期電動機１は、回転子コア内部に永久磁石を配置した、いわゆる磁石埋込み型同期電動機であり、磁石によるマグネットトルクに加えて、磁気抵抗の差によるリラクタンストルクを利用することができる。このため、マグネットトルクとリラクタンストルクの両者を生かして最大トルクを得るために、固定子ティースの中心と回転子磁極間とが一致して対向する位置で最大電流となる位相よりも電流位相を進めることが有効な場合がある。このように電流位相を進めた場合、電流遮断切り替えのタイミングが、３相巻線のいずれかひとつの相が０から少しずれることがあるが、他方の２相に比べて小さい電流値であるタイミングである。
（２）上述の実施形態では、同期電動機として、固定子ティースに固定子巻線を巻回するのに集中巻を採用しているが、これに限定されない。固定子ティースに固定子巻線を巻回するのに分布巻を採用してもよい。上述の実施形態では集中巻を採用しているため、固定子の端面の巻線いわゆるコイルエンドの小型化を図ることができ、同期電動機を全体的に小型化できる。また、巻線のコイルエンドは、電流を流してもトルクに寄与しない部分である。よって、通電時の巻線抵抗によるジュール損である銅損を低下することができ、高効率である。
（３）上述の実施形態では、同期電動機として、回転子が固定子の外周側に配置された、いわゆるアウターロータ型を採用しているが、これに限定されない。回転子が固定子の内周側に配置されたインナーロータ型の同期電動機を用いてもよい。上述の実施形態ではアウターロータ型を採用しているため、同じ体積で比較した場合、インナーロータ型に比べて、回転子径を大きくすることができる。したがって本実施形態のような極数が２０となるような同期電動機でも、永久磁石の大きさを小さくする必要がないので有効磁束の低下を防ぐことができる。
（４）上述の実施形態の同期電動機１は、回転子磁極の数が２０個、固定子ティースの数が１８個であるが、これに限らない。固定子ティースが９個や２７個といった９の倍数に対して、回転子の磁極数が１０の倍数の組み合わせ、すなわち１０ｑ極９ｑティース（ｑは正の整数）の組み合わせであれば、電気角で上記の関係が成立する配置関係とすることで、同様の効果が得られる。また、８ｑ極９ｑティース（ｑは正の整数）や１０ｑ極１２ｑティース（ｑは正の整数）で構成しても、同様の効果を得られる。
（５）上述の実施形態では、第一組の固定子巻線のグループが２個、軸に対して対称な配置となるので、固定子ティースによるラジアル方向の合成吸引力が０となり、回転子に磁気吸引力が作用しない。したがって、軸受寿命に悪影響を与えることがなくなり、長寿命の同期電動機が得られる。同様に、３０極２７ティースの場合、中性点接続された固定子ティース組が３個軸に対して機械角で１２０ｄｅｇごとの配置となるため、巻線に通電した固定子ティースによるラジアル方向の合成吸引力が０となり、回転子に磁気吸引力が作用しない。本発明では、３相通電の電流を遮断する特徴がある。よって、電流の遮断によるラジアル力の急激な減少が、振動騒音の増加の影響を下げるためには、３０極２７ティースのように、中性点接続された固定子ティース組が３個軸に対して機械角で１２０ｄｅｇごとの配置となる構造や、４０極３６ティースのように中性点接続された固定子ティース組が４個軸に対して機械角で９０ｄｅｇごとの配置となる構造がより良い。
（６）図５、図９におけるｔｒ０と、ｔｒ４とを使い分ける構成としてもよい。
【００９６】
図５、図９で示したように、３個のインバータに３Ｉ〔Ａ〕の電流を順々に流す制御を行った場合のトルクｔｒ４は、平均トルクが大きくなる。また、３個のインバータに同じＩ〔Ａ〕の電流を流す制御を行った場合のトルクｔｒ０は、トルク脈動が小さい。
よって、例えば、同期電動機１を駆動用モータとして用いる場合に、緩やかな発進時、停止時などトルク脈動による振動を敏感に感じる場合にｔｒ０を得ることができる制御を行い、動き出して、振動よりも消費電力を重視する場合に、より少ない電流によるｔｒ４を得ることができる制御を行うこととしてもよい。なお、ｔｒ０とｔｒ４の切替えは任意に行うことができる。
【００９７】
このｔｒ０と、ｔｒ４の切り替えは、制御回路１００が、外部の指示装置等から、ｔｒ０に係る制御か、ｔｒ４に係る制御かの別を示す切り替え指示を受け取り、その切り替え指示に基づいて行うこととしてもよい。制御回路１００は、切り替え指示が、ｔｒ０に係る制御を示している場合には、３個のインバータ全てを並行して常時稼働させ（従来の制御）、切り替え指示がｔｒ４に係る制御を示している場合には、上述の実施形態で述べた、３個のインバータそれぞれを、６０ｄｅｇ幅の期間中、２０ｄｅｇ幅の期間のみ重複なく稼働させるよう制御する。
【００９８】
また、制御回路１００は、外部の指示装置等から切り替え指示を受け取らず、ｔｒ０に係る制御、ｔｒ４に係る制御のいずれを用いるかを自ら判断することとしてもよい。
なお、上述したように、ｔｒ０の場合、３個のインバータ全てがＯＮするので、電流指令値はｔｒ４の場合と比べ１／３とするのが望ましい。
（７）実施形態では固定子巻線は固定子ティースに巻回されているが、本発明はこれに限らず、固定子ティースのない、いわゆるコアレスモータにも適用可能である。
（８）実施形態では特に挙げていないが、固定子巻線が回転子の軸方向に進むほど周方向に最大で固定子巻線の配置間隔だけずれていくスキュー配置を施すこととしてもよい。
（９）実施形態では、回転子が固定子の外側に配置されたアウターロータ型の同期電動機で説明しているが、回転子と固定子とが軸方向に空隙を持って配置された、いわゆる面対向のアキシャルギャップ式同期電動機でも同じ効果があることは言うまでもない。
（１０）実施形態では、回転子の磁極を永久磁石により構成したが、磁気抵抗の差で構成したリラクタンストルクを利用した同期電動機、回転子に両者を組み合わせた同期電動機でも適用可能である。
（１１）本発明は、同期回転機に限らず、同期発電機、また、直動駆動されるリニア同期電動機、リニア同期発電機にも適用できる。
（１２）本発明は、高トルクかつ低トルク脈動が得られる同期電動機を提供することができ、高出力、低振動、低騒音性が要求される自動車用途に特に有用である。
（１３）上述の実施形態、変形例では、３個の３相インバータにより、３系統の３相巻線に電源供給する例について説明してきた。しかしながら、これに限らず、Ｍ個（Ｍは２、又は４以上の自然数）の３相インバータにより、Ｍ系統の３相巻線に電源供給する場合であっても本発明は適用できる。
【００９９】
３個の３相インバータの場合、図６〜８、図１０〜１２に示したように、各インバータが６０ｄｅｇ幅の期間における通電期間の幅は、６０ｄｅｇを３分割した２０ｄｅｇ幅の期間であった。
同様に、Ｍ個の３相インバータの場合、各インバータの６０ｄｅｇ幅の期間における通電期間の幅は、６０ｄｅｇをＭ分割した（６０／Ｍ）ｄｅｇ幅の期間である。
【０１００】
一例として、２個の３相インバータにより、２系統の３相巻線に電源供給する場合であれば、２個のインバータそれぞれが６０ｄｅｇ幅の期間における通電期間の幅は、６０ｄｅｇを２分割した３０ｄｅｇ幅の範囲である。
また、４個の３相インバータにより、４系統の３相巻線に電源供給する場合であれば、４個のインバータそれぞれが６０ｄｅｇ幅の期間における通電期間の幅は、６０ｄｅｇを４分割した１５ｄｅｇ幅の範囲である。
（１４）上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、コンプレッサ用、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等の同期電動機として利用するのに好適である。
【符号の説明】
【０１０２】
１  同期電動機
２  回転子
３  固定子
４  回転子コア
５  永久磁石
６  磁極
７  固定子ティース
８  固定子ティース組
９  固定子巻線
１０、１１、１１’  磁極間
４０  直流電源
４１、４２、４３  インバータ
１００  制御回路
１０１  駆動装置
【図１】
2013034346.tif 000003
【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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