(57)【要約】【課題】新しい駆動方式のブラシレスＤＣモーターを提供する。【解決手段】モーター１０はローター１３と、ステーター１１とを有する。ステーター１１は、複数の励磁素子５９からなる複数の励磁ユニット５１〜５６を含む。励磁ユニット５１は、電圧Ｖ１によりローター１３に対して相互に異なる極を隣接して生成し、励磁ユニット５２は、電圧Ｖ２により相互に異なる極を隣接して生成し、励磁ユニット５３は、電圧Ｖ３により相互に異なる極を隣接して生成する。励磁ユニット５４は、電圧Ｖ１により相互に異なる極を励磁ユニット５１と逆方向に隣接して生成し、励磁ユニット５５は、電圧Ｖ２により相互に異なる極を励磁ユニット５２と逆方向に隣接して生成し、励磁ユニット５６は、電圧Ｖ３により相互に異なる極を励磁ユニット５３と逆方向に隣接して生成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローターと、第１のステーターとを有し、
前記第１のステーターは、複数の励磁ユニットを含み、
前記複数の励磁ユニットは、第１の電圧により前記ローターに対して相互に異なる極を隣接して生成する第１の励磁ユニットと、
第２の電圧により前記ローターに対して相互に異なる極を隣接して生成し、前記第１の励磁ユニットに隣接した第２の励磁ユニットと、
第３の電圧により前記ローターに対して相互に異なる極を隣接して生成し、前記第２の励磁ユニットに隣接した第３の励磁ユニットと、
前記第１の電圧により前記ローターに対して相互に異なる極を前記第１の励磁ユニットと逆方向に隣接して生成し、前記第３の励磁ユニットに隣接した第４の励磁ユニットと、
前記第２の電圧により前記ローターに対して相互に異なる極を前記第２の励磁ユニットと逆方向に隣接して生成し、前記第４の励磁ユニットに隣接した第５の励磁ユニットと、
前記第３の電圧により前記ローターに対して相互に異なる極を前記第３の励磁ユニットと逆方向に隣接して生成し、前記第５の励磁ユニットに隣接した第６の励磁ユニットとを含む、モーター。
【請求項２】
請求項１において、
円盤状の前記ローターが回転する軸方向に、前記第１のステーターに対して前記ローターを挟んで配置され、前記ローターに対して異なる極を生成する第２のステーターを有する、モーター。
【請求項３】
請求項２において、前記第１のステーターおよび前記第２のステーターは、前記ローターを挟んで対峙し、前記ローターに対して異なる極を生成する複数の励磁ペアを含み、
前記複数の励磁ペアは、前記第１の励磁ユニットに含まれる隣接した２つの励磁ペアと、前記第２の励磁ユニットに含まれる隣接した２つの励磁ペアと、前記第３の励磁ユニットに含まれる隣接した２つの励磁ペアと、前記第４の励磁ユニットに含まれる隣接した２つの励磁ペアと、前記第５の励磁ユニットに含まれる隣接した２つの励磁ペアと、前記第６の励磁ユニットに含まれる隣接した２つの励磁ペアとを含む、モーター。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記第１のステーターは、１２ｎ個の極を生成する前記複数の励磁ユニットを含む、モーター。ただし、ｎは１以上の整数である。
【請求項５】
請求項４において、前記ローターは、前記第１のステーターに面した側に１０ｎ個の極を生成する磁石を含む、モーター。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のモーターに対し第１の電圧、第２の電圧および第３の電圧を供給する制御ユニットであって、
前記第１の励磁ユニットおよび前記第２の励磁ユニットに前記第１のステーターの第１の方向に第１の極と第２の極とを生成する前記第１の電圧および前記第２の電圧を、前記第１の励磁ユニット、前記第２の励磁ユニット、前記第４の励磁ユニットおよび前記第５の励磁ユニットにそれぞれ供給する第１のモードと、
前記第２の励磁ユニットおよび前記第３の励磁ユニットに前記第１の方向と逆の第２の方向に前記第１の極と前記第２の極とを生成する前記第２の電圧および前記第３の電圧を、前記第２の励磁ユニット、前記第３の励磁ユニット、前記第５の励磁ユニットおよび前記第６の励磁ユニットにそれぞれ供給する第２のモードと、
前記第３の励磁ユニットおよび前記第４の励磁ユニットに前記第１の方向に前記第１の極と前記第２の極とを生成する前記第３の電圧および前記第１の電圧を、前記第１の励磁ユニット、前記第３の励磁ユニット、前記第４の励磁ユニットおよび前記第６の励磁ユニットにそれぞれ供給する第３のモードとを有する制御ユニット。
【請求項７】
請求項６において、
前記第１のモードでは、前記第３の励磁ユニットおよび前記第６の励磁ユニットをオープン状態にし、
前記第２のモードでは、前記第１の励磁ユニットおよび前記第４の励磁ユニットをオープン状態にし、
前記第３のモードでは、前記第２の励磁ユニットおよび前記第５の励磁ユニットをオープン状態にする、制御ユニット。
【請求項８】
請求項６または７において、
前記第１のモード、前記第２のモードおよび前記第３のモードを繰り返す周期を制御する速度制御ユニットをさらに有する、制御ユニット。
【請求項９】
請求項１ないし５のいずれかに記載のモーターと、
請求項６ないし８のいずれかに記載の制御ユニットとを有する駆動システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の駆動システムを有する、車両。
【請求項１１】
ローターと第１のステーターとを有するモーターの制御方法であって、
前記第１のステーターは、複数の励磁ユニットを含み、
前記複数の励磁ユニットは、第１の電圧により前記ローターに対して相互に異なる極を隣接して生成する第１の励磁ユニットと、
第２の電圧により前記ローターに対して相互に異なる極を隣接して生成し、前記第１の励磁ユニットに隣接した第２の励磁ユニットと、
第３の電圧により前記ローターに対して相互に異なる極を隣接して生成し、前記第２の励磁ユニットに隣接した第３の励磁ユニットと、
前記第１の電圧により前記ローターに対して相互に異なる極を前記第１の励磁ユニットと逆方向に隣接して生成し、前記第３の励磁ユニットに隣接した第４の励磁ユニットと、
前記第２の電圧により前記ローターに対して相互に異なる極を前記第２の励磁ユニットと逆方向に隣接して生成し、前記第４の励磁ユニットに隣接した第５の励磁ユニットと、
前記第３の電圧により前記ローターに対して相互に異なる極を前記第３の励磁ユニットと逆方向に隣接して生成し、前記第５の励磁ユニットに隣接した第６の励磁ユニットとを含み、
当該制御方法は、
前記第１の励磁ユニットおよび前記第２の励磁ユニットに前記第１のステーターの第１の方向に第１の極と第２の極とを生成する前記第１の電圧および前記第２の電圧を、前記第１の励磁ユニット、前記第２の励磁ユニット、前記第４の励磁ユニットおよび前記第５の励磁ユニットにそれぞれ供給することと、
前記第２の励磁ユニットおよび前記第３の励磁ユニットに前記第１の方向と逆の第２の方向に前記第１の極と前記第２の極とを生成する前記第２の電圧および前記第３の電圧を、前記第２の励磁ユニット、前記第３の励磁ユニット、前記第５の励磁ユニットおよび前記第６の励磁ユニットにそれぞれ供給することと、
前記第３の励磁ユニットおよび前記第４の励磁ユニットに前記第１の方向に前記第１の極と前記第２の極とを生成する前記第３の電圧および前記第１の電圧を、前記第１の励磁ユニット、前記第３の励磁ユニット、前記第４の励磁ユニットおよび前記第６の励磁ユニットにそれぞれ供給することとを有する、制御方法。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記第１の励磁ユニット、前記第２の励磁ユニット、前記第４の励磁ユニットおよび前記第５の励磁ユニットにそれぞれ供給することは、前記第３の励磁ユニットおよび前記第６の励磁ユニットをオープン状態にすることを含み、
前記第２の励磁ユニット、前記第３の励磁ユニット、前記第５の励磁ユニットおよび前記第６の励磁ユニットにそれぞれ供給することは、前記第１の励磁ユニットおよび前記第４の励磁ユニットをオープン状態にすることを含み、
前記第１の励磁ユニット、前記第３の励磁ユニット、前記第４の励磁ユニットおよび前記第６の励磁ユニットにそれぞれ供給することとは、前記第２の励磁ユニットおよび前記第５の励磁ユニットをオープン状態にすることを含む、制御方法。
【請求項１３】
請求項１１または１２において、
前記第１の励磁ユニット、前記第２の励磁ユニット、前記第４の励磁ユニットおよび前記第５の励磁ユニットにそれぞれ供給すること、前記第２の励磁ユニット、前記第３の励磁ユニット、前記第５の励磁ユニットおよび前記第６の励磁ユニットにそれぞれ供給すること、および、前記第１の励磁ユニット、前記第３の励磁ユニット、前記第４の励磁ユニットおよび前記第６の励磁ユニットにそれぞれ供給することを繰り返す周期を制御することを有する、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスＤＣモーターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、寸法の大形化を最小限に抑えて回転検出機能を低コストで備えることができるアキシャルモータ及びインホイールモータを提供することが記載されている。そのため、特許文献１には、周方向に磁心が配された円環状の出力側ステータ、ロータ及び反出力側ステータをその回転軸方向に対向配置し、出力側ステータ、ロータ、及び反出力側ステータをモータハウジングに収容してなるアキシャルモータにおいて、ロータの外周面に溝部を一体形成し、溝部を検出する凹凸検出部を備え、ロータの外周面に対向するようにモータハウジングに検出器支持孔を設け、検出器支持孔に凹凸検出部を嵌挿することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２９５２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、電動モーターにより駆動される電気自動車が実用化されており、自動車のホイール内に電気モーターを配置したインホイールモーターが提案されている。ステーターおよびローターが、ローターの回転軸方向に空隙を隔てて対抗配置されたアキシャルギャップ型のモーターは、多極化が容易で、大口径のローターを採用しやすく全体を薄くできるので、インホイールモーターに適している。本明細書においては、多極化に適したブラシレスＤＣモーターを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、ローターと、第１のステーターとを有するモーターである。第１のステーターは、複数の励磁ユニットを含み、複数の励磁ユニットは、第１の電圧によりローターに対して相互に異なる極を隣接して生成する第１の励磁ユニットと、第２の電圧によりローターに対して相互に異なる極を隣接して生成し、第１の励磁ユニットに隣接した第２の励磁ユニットと、第３の電圧によりローターに対して相互に異なる極を隣接して生成し、第２の励磁ユニットに隣接した第３の励磁ユニットと、第１の電圧によりローターに対して相互に異なる極を第１の励磁ユニットと逆方向に隣接して生成し、第３の励磁ユニットに隣接した第４の励磁ユニットと、第２の電圧によりローターに対して相互に異なる極を第２の励磁ユニットと逆方向に隣接して生成し、第４の励磁ユニットに隣接した第５の励磁ユニットと、第３の電圧によりローターに対して相互に異なる極を第３の励磁ユニットと逆方向に隣接して生成し、第５の励磁ユニットに隣接した第６の励磁ユニットとを含む。
【０００６】
このモーターは、以下のステップを含む制御方法により制御することができる。
１．第１の励磁ユニットおよび第２の励磁ユニットに第１のステーターの第１の方向に第１の極と第２の極とを生成する第１の電圧および第２の電圧を、第１の励磁ユニット、第２の励磁ユニット、第４の励磁ユニットおよび第５の励磁ユニットにそれぞれ供給すること（第１のステップ）。
２．第２の励磁ユニットおよび第３の励磁ユニットに第１の方向と逆の第２の方向に第１の極と第２の極とを生成する第２の電圧および第３の電圧を、第２の励磁ユニット、第３の励磁ユニット、第５の励磁ユニットおよび第６の励磁ユニットにそれぞれ供給すること（第２のステップ）。
３．第３の励磁ユニットおよび第４の励磁ユニットに第１の方向に第１の極と第２の極とを生成する第３の電圧および第１の電圧を、第１の励磁ユニット、第３の励磁ユニット、第４の励磁ユニットおよび第６の励磁ユニットにそれぞれ供給すること（第３のステップ）。
【０００７】
このモーターを駆動する制御ユニットは、上記第１のステップを行うモード（第１のモード、第１のユニット）と、上記第２のステップを行うモード（第２のモード、第２のユニット）と、上記第３のステップを行うモード（第３のモード、第３のユニット）とを備えていればよい。これらのモードの制御は、ハードウェアで実現してもよく、プログラム（プログラム製品）で実現してもよく、プログラム（プログラム製品）は記録媒体に記録して提供することができる。
【０００８】
このモーターは、上記の第１から第３のステップを繰り返すことにより回転され、第１のステップから第３のステップを繰り返す周期（インターバル）を制御することにより速度（回転速度）を制御できる。制御方法は、第１のステップから第３のステップを繰り返す周期（インターバル）を制御するステップを含んでもよい。制御ユニットは、第１のモード、第２のモードおよび第３のモードを繰り返す周期を制御する速度制御ユニットを有してもよい。多極化されたモーターを３つのモード（３つのパルス）の組み合わせにより簡単に制御できる。速度制御ユニットは、センサーを用いた方式、あるいはセンサーレス方式によりローターの回転角度を検出してローターの遅れに適したタイミング（周期）で、第１のモード、第２のモードおよび第３のモードを繰り返して増速および／または減速するユニットを含んでいてもよい。
【０００９】
第１のステップ（第１のモード）においては、第３の励磁ユニットおよび第６の励磁ユニットをショートしてもよいが、オープン状態にすることにより第３の励磁ユニットおよび第６の励磁ユニットの磁気抵抗を抑制できる。第２のステップ（第２のモード）においては、第１の励磁ユニットおよび第４の励磁ユニットをオープン状態にしてもよく、第３のステップ（第３のモード）においては、第２の励磁ユニットおよび第５の励磁ユニットをオープン状態にしてもよい。
【００１０】
モーターは、インナーローター型でも、アウターローター型であってもよく、円盤状のローターが回転する軸方向に、第１のステーターに対してローターを挟んで配置され、ローターに対して異なる極を生成する第２のステーターを有するアキシャルギャップモーターであってもよい。アキシャルギャップモーターは多極化が容易であり、トルクを向上しやすい。
【００１１】
アキシャルギャップモーターにおいては、第１のステーターおよび第２のステーターは、ローターを挟んで対峙し、ローターに対して異なる極を生成する複数の励磁ペアを含んでいることが望ましい。複数の励磁ペアは、第１の励磁ユニットに含まれる隣接した２つの励磁ペアと、第２の励磁ユニットに含まれる隣接した２つの励磁ペアと、第３の励磁ユニットに含まれる隣接した２つの励磁ペアと、第４の励磁ユニットに含まれる隣接した２つの励磁ペアと、第５の励磁ユニットに含まれる隣接した２つの励磁ペアと、第６の励磁ユニットに含まれる隣接した２つの励磁ペアとを含む。
【００１２】
このモーターの第１のステーターは、１２ｎ個の極を生成する複数の励磁ユニットを含む。ただし、ｎは１以上の整数である。ローターは磁石レスのスイッチドリラクタンスモーター（ＳＲＭ）であってもよく、第１のステーターに面した側に極を生成する磁石を含むものであってもよい。ローラーの極数は、ステーターの極数と一致しないことが望ましく、第１のステーターに面した側に１０ｎ個の極を生成する磁石を含むものであってもよい。
【００１３】
本発明は、上記のモーターと制御ユニットとを有する駆動システムを含む。さらに、
駆動システムを有する車両を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】インホイールモーターを搭載した車両の概略構成の一例。
【図２】インホイールモーターに用いられるアキシャルギャップ型のモーターの概略構造を示す断面図。
【図３】モーターおよび制御ユニットを含む駆動システムのブロック図。
【図４】各モードの状態を示す図。
【図５】制御ロジックの一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に、本発明に係るアキシャルギャップ型のモーターを搭載した車両１の概略構成を示している。車両１は、車体２と、車体２にサスペンション機構（不図示）などを介して支持された４つの車輪３と、それぞれの車輪３のホイール５に装着されたタイヤ６と、それぞれのホイール５に装着されたインホイールモーター（モーター）１０と、それぞれのモーター１０を制御する制御ユニット２０と、モーター１０に電力を供給するバッテリー３１と、車両１のスピードを制御する中央制御システム３２とを含む。モーター１０と、制御ユニット２０とにより個々のタイヤ６を駆動する駆動システム２９が構成され、中央制御システム３２からの指令により個々のタイヤ６の回転速度などを制御する。
【００１６】
図２に、車輪３のホイール５に搭載されたモーター１０を断面図により示している。モーター１０はアキシャルギャップ型（アキシャルモーター）であり、回転軸１５の周りに回転する円盤型のローター１３と、軸方向Ｘにローター１３を挟んで配置された２つのステーター１１および１２とを含む。ローター１３はハブ７を介してホイール５に接続され、タイヤ６を駆動する。ホイール５の内部には、ハブ７の回転を制御するディスクブレーキ８や減速機構（不図示）を配置してもよい。
【００１７】
円盤状のローター１３は、円周（周縁）に沿って、軸方向Ｘにローター１３を貫通するように取り付けられた複数の棒磁石（永久磁石）１６を含む。棒磁石１６は、一方のステーター（第１のステーター）１１に対して２つの極（Ｎ極およびＳ極）が交互に現れるようにローター１３に取り付けられる。本例では、２０個の棒磁石１６が等ピッチ（１８度間隔）で取り付けられている。棒磁石１６の一例は希土類磁石である。
【００１８】
ローター１３は、両方のステーター（第１のステーターおよび第２のステーター）１１および１２に面する両面に磁極が表れていればよく、棒磁石１６を貫通した状態で取り付ける代わりに、ローター１３の両面に磁石を取り付けてもよく、ローター１３自身を磁化してもよい。磁化された磁極の部分が突状にステーター１１および１２の側に突き出ていてもよい。スイッチトリラクタンスモーターの場合は、磁極の代わりに強磁性の鉄芯が突状（凸状）にステーター１１および１２の側に突き出た形状が採用される。
【００１９】
ローター１３の両側の軸方向Ｘの端面を軸方向Ｘから挟むように配置された１組のステーター１１および１２は、ローター１３の端面に磁極が向くように配置された複数の励磁素子５９を含む。複数の励磁素子５９は、ローター１３の棒磁石１６が配置された円周に対向するように配置されている。個々の励磁素子５９は、それぞれのステーター１１および１２から、ローター１３の円周に向けて突き出た、円柱または棒状の磁性体の凸部５８ａと、凸部５８ａに巻回された励磁コイル５８ｂとを含む。
【００２０】
ステーター１１および１２はそれぞれ２４個の励磁素子５９が円周に沿って等間隔（１５度ピッチ）で配置されている。ステーター１１および１２にローター１３を挟んで対向するように配置された２つの励磁素子５９は１つの励磁ペア５７を形成し、ローター１３に対して異なる極を生成するように配線されている。励磁ペア５７の一例は、ステーター１１に配置された励磁素子５９とステーター１２に配置された励磁素子５９の励磁コイル５８ｂの巻き方向が同一で直列に接続されたものである。励磁ペア５７の構成はこれに限定されず、ローター１３を挟んで対峙する一対の励磁素子５９が異なる極（Ｎ極またはＳ極）をローター１３に向けて形成する回路であれば良い。
【００２１】
図３に、モーター１０および制御ユニット２０を含む駆動システム２９の構成をブロック図により示している。モーター１０は、第１のステーター１１に配置された２４個の励磁素子５９と、第２のステーター１２に配置された２４個の励磁素子５９とを含む。これらの励磁素子５９は、ローター１３を挟んだペアが励磁ペア５７を形成する。さらに、これらの励磁素子５９は、第１の励磁ユニット５１、第２の励磁ユニット５２、第３の励磁ユニット５３、第４の励磁ユニット５４、第５の励磁ユニット５５および第６の励磁ユニット５６の６つのユニットを構成する。
【００２２】
第１の励磁ユニット５１および第４の励磁ユニット５４はグループＡに属し、端子ａ１および端子ａ２に第１の電圧Ｖ１が印加されると励磁される。第２の励磁ユニット５２および第５の励磁ユニット５５はグループＢに属し、端子ｂ１および端子ｂ２に第２の電圧Ｖ２が印加されると励磁される。第３の励磁ユニット５３および第６の励磁ユニット５６はグループＣに属し、端子ｃ１および端子ｃ２に第３の電圧Ｖ３が印加されると励磁される。
【００２３】
第１の励磁ユニット５１は、隣接して配置された２つの励磁ペア５７を含み、第１の電圧Ｖ１によりローター１３に対して相互に異なる極を隣接して生成する。本例では、正電圧（＋電圧）Ｖ１により、第１のステーター１１において第１の方向に第１の極および第２の極を生成する励磁素子５９を含む。具体的には、第１の励磁ユニット５１は、反時計方向にＳ極およびＮ極を生成する励磁素子５９を含む。第１の極はＮ極であってもよく、第２の極はＳ極であってもよい。また、第１の方向は時計方向であってもよい。以下においても同様である。
【００２４】
第２の励磁ユニット５２は、第１の励磁ユニット５１の第１の方向（反時計方向）に隣接して配置された励磁ユニットである。第２の励磁ユニット５２は、隣接して配置された２つの励磁ペア５７を含み、第２の電圧Ｖ２によりローター１３に対して相互に異なる極を隣接して生成する。本例では、正電圧（＋電圧）Ｖ２により、第１のステーター１１において反時計方向にＮ極およびＳ極を生成する励磁素子５９を含む。
【００２５】
第３の励磁ユニット５３は、第２の励磁ユニット５２の反時計方向に隣接して配置された励磁ユニットである。第３の励磁ユニット５３は、隣接して配置された２つの励磁ペア５７を含み、第３の電圧Ｖ３によりローター１３に対して相互に異なる極を隣接して生成する。本例では、正電圧（＋電圧）Ｖ３により、第１のステーター１１において反時計方向にＳ極およびＮ極を生成する励磁素子５９を含む。
【００２６】
第４の励磁ユニット５４は、第３の励磁ユニット５３の反時計方向に隣接して配置された励磁ユニットである。第４の励磁ユニット５４は、隣接して配置された２つの励磁ペア５７を含み、第１の電圧Ｖ１によりローター１３に対し、相互に異なる極を第１の励磁ユニット５１と逆方向に隣接して生成する。本例では、正電圧（＋電圧）Ｖ１により、第１のステーター１１において反時計方向にＮ極およびＳ極を生成する励磁素子５９を含む。
【００２７】
第５の励磁ユニット５５は、第４の励磁ユニット５４の反時計方向に隣接して配置された励磁ユニットである。第５の励磁ユニット５５は、隣接して配置された２つの励磁ペア５７を含み、第２の電圧Ｖ２によりローター１３に対し、相互に異なる極を第２の励磁ユニット５２と逆方向に隣接して生成する。本例では、正電圧（＋電圧）Ｖ２により、第１のステーター１１において反時計方向にＳ極およびＮ極を生成する励磁素子５９を含む。
【００２８】
第６の励磁ユニット５６は、第５の励磁ユニット５５の反時計方向に隣接して配置された励磁ユニットである。第６の励磁ユニット５６は、隣接して配置された２つの励磁ペア５７を含み、第３の電圧Ｖ３によりローター１３に対し、相互に異なる極を第３の励磁ユニット５３と逆方向に隣接して生成する。本例では、正電圧（＋電圧）Ｖ３により、第１のステーター１１において反時計方向にＮ極およびＳ極を生成する励磁素子５９を含む。
【００２９】
モーター１０は、第６の励磁ユニット５６の反時計方向に隣接して、さらに第１の励磁ユニット５１、第２の励磁ユニット５２、第３の励磁ユニット５３、第４の励磁ユニット５４、第５の励磁ユニット５５および第６の励磁ユニット５６を有し、計１２の励磁ユニットを含む。
【００３０】
モーター１０を制御する制御ユニット２０は、バッテリー３１から供給される電力により、第１の電圧Ｖ１、第２の電圧Ｖ２および第３の電圧Ｖ３を生成するインバーター回路２１と、インターバー回路２１を制御するロジック回路（速度制御ユニット）２２と、ホール素子などによりローター１３の位置情報を取得するセンサー回路２３とを含む。インバーター回路２１は、第１の電圧Ｖ１の電位を制御するスイッチＳ１１〜Ｓ１４と、第２の電圧Ｖ２の電位を制御するスイッチＳ２１〜Ｓ２４と、第３の電圧Ｖ３を制御するスイッチＳ３１〜Ｓ３４とを含む。スイッチＳ１１〜Ｓ１４をオープンすることにより、グループＡの第１の励磁ユニット５１および第４の励磁ユニット５４をオープンにして電圧が印加されない状態にすることできる。他のスイッチについても同様である。
【００３１】
インターバー回路２１の各スイッチをオンオフ制御するロジック回路２２は、マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣまたは専用論理回路などである。ロジック回路２２は、インバーター回路２１の各スイッチをオンオフして以下の第１のモード（Ｍ１）、第２のモード（Ｍ２）および第３のモード（Ｍ３）の状態を繰り返して生成し、モーター１０を第１の方向（反時計方向）に駆動する。インバーター回路２１の各スイッチはソリッドステートであってもよく、リレーであってもよい。
【００３２】
第１のモード（Ｍ１）では、第１の励磁ユニット５１および第２の励磁ユニット５２に第１のステーター１１の第１の方向（反時計方向）に第１の極（Ｓ極）と第２の極（Ｎ極）とを生成する第１の電圧Ｖ１（プラス電圧）および第２の電圧Ｖ２（マイナス電圧）を、第１の励磁ユニット５１、第２の励磁ユニット５２、第４の励磁ユニット５４および第５の励磁ユニット５５にそれぞれ供給する。第３の励磁ユニット５３および第６の励磁ユニット５６はオープン状態にする。第３の電圧Ｖ３としてマイナス電位を印加して、第３の励磁ユニット５３および第６の励磁ユニット５６を実質的にショートさせてもよいが、電流が流れるので磁気誘導により磁場が発生して抵抗になる可能性がある。
【００３３】
第２のモード（Ｍ２）では、第２の励磁ユニット５２および第３の励磁ユニット５３に第１の方向と逆の第２の方向（時計方向）に第１の極（Ｓ極）と第２の極（Ｎ極）とを生成する第２の電圧（プラス電圧）および第３の電圧（マイナス電圧）を、第２の励磁ユニット５２、第３の励磁ユニット５３、第５の励磁ユニット５５および第６の励磁ユニット５６にそれぞれ供給する。第１の励磁ユニット５１および第４の励磁ユニット５４はオープン状態にする。
【００３４】
第３のモード（Ｍ３）では、第３の励磁ユニット５３と第４の励磁ユニット５４に第１の方向（反時計方向）に第１の極（Ｓ極）と第２の極（Ｎ極）とを生成する第３の電圧（プラス電圧）および第１の電圧Ｖ１（マイナス電圧）を、第１の励磁ユニット５１、第３の励磁ユニット５３、第４の励磁ユニット５４および第６の励磁ユニット５６にそれぞれ供給する。第２の励磁ユニット５２および第５の励磁ユニット５５はオープン状態にする。
【００３５】
インターバー回路１２は１２個のスイッチにより電圧を制御しているが、６個のスイッチにより電圧を制御してもよい。この場合、端子ａ１および端子ｂ２を接続（ショート）し、端子ｂ１およびｃ２を接続し、端子ｃ１およびａ２を接続し、それぞれの端子に同電位を印加する。各励磁ユニット５１〜５６をオープンにすることができないが、簡易な構成でモーター１０を駆動できる。
【００３６】
図４に、各モードにおける各励磁ユニット５１〜５６の励磁状態と、各電圧Ｖ１〜Ｖ３、およびインバーター回路２１の各スイッチの状態をまとめて示している。ロジック回路２２の主な機能の１つは、モードＭ１〜Ｍ３を繰り返す周期を制御することによりモーター１０の回転速度を制御する速度制御機能である。目標となる回転速度（周期）は、中央制御ユニット３２から指示される。ロジック回路２２は、センサー回路２３により検出されるローター１３の位置（回転角度）により適切なタイミングでモードＭ１〜Ｍ３を切り替えてモーター１０の回転速度を増速および減速する。ローター１３の位置はセンサーレス方式で検出することも可能である。また、ロジック回路２２は、モーター１０の回転速度を減速するときに誘導起電力を発生させてインバーター回路２１を介してバッテリー３１にエネルギー（電力）を回生する機能を備えていてもよい。
【００３７】
図５に、制御ユニット２０の制御ロジックの一例を示している。ステップ６１で初期の周期Ｔが設定される。ステップ６２において周期ＴでモードＭ１のパルス（電圧Ｖ１、電圧Ｖ２）が出力され、ステップ６３において周期ＴでモードＭ２のパルス（電圧Ｖ２、電圧Ｖ３）が出力され、ステップ６４において周期ＴでモードＭ３のパルス（電圧Ｖ３、電圧Ｖ１）が出力される。ステップ６５で増速の指示があれば、ステップ６６において周期Ｔを短くする。ステップ６７で減速の指示があれば、ステップ６８において周期Ｔを長くする。
【００３８】
本例のモーター１０は、ローター１３が２０ポール、各ステーター１１および１２が２４ポールであり、モードＭ１〜Ｍ３によりローター１３は３６度回転する。したがって、３パルスでローター１３は３６度回転し、３０パルスでローター１３は一回転する。制御ユニット２０は、８ｒｐｍ（２４０パルス／分）から１０００ｒｐｍ（３００００パルス／分）程度の制御範囲を備えていることが望ましい。
【００３９】
各ステーター１１および１２は１２ポールであってもよく、３６ポール以上であってもよい。各ステーター１１および１２のポール数が１２ｎ（ｎは１以上の整数）であれば、本発明の駆動方法を採用できる。ローター１３のポール数はステーター１１および１２のポール数と一致しなければよく、ローター１３のポール数はステーター１１および１２のポール数より多くても少なくてもよい。ローター１３のポール数は少ない方が、高速回転が得やすい。ステーター１１および１２のポール数が１２ｎと多極でトルクは十分に得られるので、ローター１３のポール数はステーター１１および１２のポール数より少ないことが望ましく、ローター１３のポール数が１０ｎであるモーターは好適な例の１つである。
【００４０】
また、上記ではアキシャルギャップ型のモーター１０を例に説明しているが、モーターは、インナーローター型であってもよく、アウターローター型であってもよい。アキシャルギャップ型のモーターは、軸方向に励磁ユニットを配置でき、ステーターを多極化しやすいので本発明の駆動方式のモーターに適している。また、ステーター１１および１２でローター１３を挟む構造を採用できるので、高トルクを発生させやすい。さらに、多極化することにより、コギングトルクやトルクリップルの影響を抑制でき、増速、減速をスムーズに行うことができる駆動システム２９を提供できる。
【００４１】
また、上記に示した励磁素子５９の励磁コイルの巻方向、励磁素子５９の接続回路は一例であり、これに限定されない。たとえば、上記では各励磁ユニットを巻方向が異なる励磁素子５９の組み合わせにより実現しているが、巻方向が同じ励磁素子５９を用いて電流が流れる方向が逆転するように接続してもよい。
【００４２】
駆動システム２９の駆動対象は、四輪駆動車だけでなく、ハイブリッド車、電動二輪車、電動車椅子などにも適用できる。さらに、駆動対象は車両に限らず、直流電圧を駆動源とする各種モーター等に適用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  モーター、  １１、１２  ステーター、  １３  ローター
２０  制御ユニット
【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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