DE112018000733T5

DE112018000733T5 - Bürstenloser motor

Info

Publication number: DE112018000733T5
Application number: DE112018000733.2T
Authority: DE
Inventors: Kohtaro Shiino; Mitsuo Sasaki
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2017-02-08
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2019-10-24
Also published as: US20200044594A1; US11075599B2; CN110168867A; JP6781276B2; CN110168867B; WO2018147054A1; KR20190094466A; JPWO2018147054A1

Abstract

Dieser Motor (1) ist mit Schalteinheiten (E1, E2, F1, F2, G1, G2) versehen, die aufgrund von Betriebsinformationen eine Verbindung einer ersten Statorwicklung (U1) und einer zweiten Statorwicklung (U2) zwischen einer seriellen Verbindung und einer Parallelschaltung schalten. Ein Ende (U1a) der ersten Statorwicklung (U1) ist über die Schalteinheiten (E1, F1) mit einem Ende (U2a) der zweiten Statorwicklung (U2) elektrisch verbunden. Außerdem ist das andere Ende (U1b) der ersten Statorwicklung (U1) über die Schalteinheiten (E2, F2) elektrisch mit dem anderen Ende (U2b) der zweiten Statorwicklung (U2) verbunden. Die Schalteinheit (F1) ist über die Schalteinheiten (G1, G2) mit der Schalteinheit (E2) elektrisch verbunden. Die Umschaltung zwischen der seriellen Verbindung und der Parallelschaltung erfolgt durch entsprechendes Umschalten der Schalteinheiten (E1, E2, F1, F2, G1, G2).

Description

Technischer Bereich
Diese Erfindung bezieht sich auf einen bürstenlosen Motor.
Hintergrund
Als bürstenloser Motor ist ein bürstenloser Drehstrommotor bekannt, der beispielsweise in einem folgenden Patentdokument 1 beschrieben wird.
In dem in der Patentschrift 1 beschriebenen bürstenlosen Motor wird den Statorspulen der jeweiligen Phasen Drehstrom zugeführt, um ein Magnetfeld zu erzeugen. Dabei wird ein Motor-Rotor gedreht.
Dokument zum Stand der Technik
Patentdokument
Patentdokument 1: WO 2016/063368 A1
Zusammenfassung der Erfindung
Probleme, die die Erfindung lösen soll
In dem Patentdokument 1, in dem dreiphasigen bürstenlosen Motor, sind die Leitungswiderstände und die Ströme der jeweiligen Phasen konstant. Dementsprechend ist es problematisch, dass nur eine der Eigenschaften hohes Drehmoment und hohe Drehzahl verwendet wird.
Es ist daher Gegenstand der vorliegenden Erfindung, einen bürstenlosen Motor bereitzustellen, der zur Lösung der oben beschriebenen Probleme entwickelt wurde und durch Umschalten von hohen Drehmoment- und hohen Drehzahlkennlinien gemäß einer Betriebsbedingung verwendet werden soll.
Mittel zur Lösung des Problems
In einem Aspekt nach der vorliegenden Erfindung umfasst der bürstenlose Motor einen Anschlussschaltabschnitt, der konfiguriert ist, um die Verbindung der ersten Statorspulen und der zweiten Statorspulen von der seriellen Verbindung zur Parallelschaltung zu schalten.
Nutzen der Erfindung
Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich, die hohen Drehmomenteigenschaften und die hohen Drehzahleigenschaften entsprechend der Einsatzbedingungen zu schalten.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung einer elektrischen Servolenkung, wenn sie von einer Vorderseite eines Fahrzeugs aus betrachtet wird.
2 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Motor eines ersten Systems (Schaltkreises) in einer ersten Ausführungsform zeigt.
3 ist ein Steuerblockdiagramm eines Motors in der ersten Ausführungsform.
4(a) ist ein Anschlussplan einer Statorwicklung in Parallelschaltung. 4(b) ist eine Grafik, die ein Drehmoment und eine Drehzahl des Motors in der Parallelschaltung darstellt.
5(a) ist ein Anschlussplan einer Statorwicklung in einer Reihenschaltung. 5(b) ist ein Diagramm, das ein Drehmoment und eine Drehzahl des Motors in der Serienschaltung darstellt.
6 ist ein schematischer Schaltplan, der einen seriell/parallelen Schaltkreis eines Wechselrichters darstellt.
7(a) ist eine Erklärungsansicht, die eine Steuerung des Schaltabschnitts in der ersten Ausführungsform zeigt, wenn die Verbindung der Statorwicklung von der Parallelschaltung zur seriellen Verbindung geschaltet wird. 7(b) ist eine Grafik, die eine Variation des Stroms beim Umschalten von der Parallelschaltung zur seriellen Verbindung zeigt. 7(c) ist eine Grafik, die eine Variation eines Drehmoments beim Umschalten von der Parallelschaltung zur seriellen Verbindung zeigt.
8 ist eine Erklärungsansicht, die eine Steuerung im Steuerteil zeigt, wenn die Verbindung der Statorwicklung von der seriellen Verbindung auf die Parallelschaltung umgeschaltet wird.
9(a) ist eine Erklärungsansicht, die eine Steuerung des Schaltabschnitts in einer zweiten Ausführungsform zeigt, wenn der Anschluss des Schaltabschnitts in der zweiten Ausführungsform, wenn der Anschluss der Statorwicklung von der Parallelschaltung zur seriellen Verbindung geschaltet wird. 9(b) ist eine Grafik, die die Veränderung des Stroms beim Umschalten von der Parallelschaltung zur seriellen Verbindung zeigt.
10 ist ein Flussdiagramm, das die Schaltsteuerung der Statorwicklung in der zweiten Ausführungsform darstellt.
11 ist eine schematische Schnittansicht, die den Motor von zwei Systemen in einer dritten Ausführungsform darstellt.
12 ist ein Steuerblockdiagramm des Motors in der dritten Ausführungsform.
13(a) ist eine Verbindungsansicht und eine Grafik, die die Eigenschaften des Motors zeigt, wenn ein erstes System A und ein zweites System B die Parallelschaltung sind. 13(b) ist eine Verbindungsansicht und eine Grafik, die die Eigenschaften des Motors zeigt, wenn das erste System A die serielle Verbindung und das zweite System B die Parallelschaltung ist. 13(c) ist eine Verbindungsansicht und eine Grafik, die die Eigenschaften des Motors zeigt, wenn das erste System A und das zweite System B die serielle Verbindung sind.
14 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Schalten der Verbindung der Systeme bei einer Fehlfunktion eines der Systeme zeigt.
15 ist eine schematische Darstellung, die ein Lenkung-über-Kabel zeigt.
16 ist eine vertikale Schnittansicht einer integrierten Servolenkung.
17 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Bremsvorrichtung zeigt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden bürstenlose Motoren gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert.
(Erste Ausführungsform)
(Konfiguration der Servolenkung)
1 ist eine schematische Darstellung einer elektrischen Servolenkung 2, an der ein Motor 1 in einer ersten Ausführungsform angebracht ist.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die elektrische Servolenkungsvorrichtung 2 einen Lenkmechanismus 3, der angeordnet ist, um eine Lenkkraft von einem Fahrer zu übertragen; und einen Lenkhilfemechanismus 4, der angeordnet ist, um den Lenkbetrieb des Fahrers zu unterstützen.
Der Lenkmechanismus 3 verbindet mechanisch ein Lenkrad 5, das in einer Fahrerkabine eines Fahrzeugs angeordnet ist, und zwei gelenkte Räder 6 und 6, die Vorderräder des Fahrzeugs sind. Der Lenkmechanismus 3 umfasst eine Lenkwelle 9 mit einer Eingangswelle 7, auf die eine Rotationskraft vom Lenkrad 5 übertragen wird, und eine Ausgangswelle 8, die über einen Torsionsstab (nicht dargestellt) mit der Eingangswelle 7 verbunden ist; und einen Drehmechanismus 10, der angeordnet ist, um die Rotation der Lenkwelle 9 auf die gelenkten Räder 6 und 6 zum Drehen der gelenkten Räder 6 zu übertragen. Der Drehmechanismus 10 umfasst einen Zahnstangenmechanismus (Zahnstangengetriebe) mit einem Ritzel 11, das an einem Außenumfang der Ausgangswelle 8 vorgesehen ist, und eine Zahnstange 13, die an einem Außenumfang einer Zahnstange 12 vorgesehen ist. Beide Enden der Zahnstange 12 sind jeweils über die Spurstangen 14 und 14 und zwei Gelenkarme (nicht dargestellt) mit den Lenkrädern 6 und 6 verbunden.
Um die Lenkwelle 9 herum sind ein ringförmiger Lenkwinkelsensor 15 und ein ringförmiger Drehmomentsensor 16 vorgesehen. Der Lenkwinkelsensor 15 ist so angeordnet, dass er einen Lenkwinkel θs erfasst, der ein Rotationswert aus einer neutralen Position des Lenkrads 5 ist. Der Drehmomentsensor 16 ist so angeordnet, dass er ein Lenkmoment Tr erfasst, das entsprechend einer Drallmenge des Torsionsstabes variiert wird. Der Lenkwinkel θs und das Lenkmoment Tr, die vom Lenkwinkelsensor 15 und dem Drehmomentsensor 16 erfasst werden, werden über Kabelbäume (nicht dargestellt) an eine Steuervorrichtung (ECU) 17 des Motors 1 ausgegeben. Darüber hinaus empfängt die Steuervorrichtung 17 eine Fahrzeuggeschwindigkeit Vs, die von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 18 erfasst wird. Die Steuervorrichtung 17 ist elektrisch mit einer Stromquelle (Stromversorgung) 19 verbunden, die so angeordnet ist, dass sie der Steuervorrichtung 17 elektrische Energie zuführt.
Der Lenkhilfemechanismus 4 umfasst den Motor 1, der ein Elektromotor ist, der angeordnet ist, um dem Lenkmechanismus 3 Lenkhilfskraft zur Verfügung zu stellen; die Steuervorrichtung 17, die konfiguriert ist, um den Motor 1 zu steuern und anzutreiben; und ein Schneckengetriebe 20, das ein Untersetzungsgetriebe (Übertragungsmechanismus) ist.
Der Motor 1 ist ein bürstenloser Dreiphasenmotor, der so angeordnet ist, dass er von einer dreiphasigen Wechselstromleistung angetrieben wird. Der Motor 1 ist ganzheitlich mit der Steuervorrichtung 17 ausgebildet.
Die Steuervorrichtung 17 besteht aus elektrischen Komponenten wie beispielsweise einem Mikrocomputer. Die Steuervorrichtung 17 ist konfiguriert, um den Motor 1 basierend auf dem Lenkwinkel θs, dem Lenkmoment Tr, der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs und so weiter zu steuern und anzutreiben.
Das Schneckengetriebe 20 ist so angeordnet, dass es die Drehzahl der vom Motor 1 abgegebenen Lenkhilfskraft (die Drehkraft) reduziert und die drehzahlreduzierte Lenkhilfskraft auf die Ausgangswelle 8 überträgt. Das Schneckenrad 20 umfasst eine Schneckenwelle 21, die einen Zahnabschnitt 21a umfasst, der an einem Außenumfang der Schneckenwelle 21 ausgebildet ist und der einer Antriebswelle 104 (vgl. 2) des Motors 1 zugeführt wird; und ein Schneckenrad 22, das einen Zahnabschnitt 22a umfasst, der an einem Außenumfang des Schneckenrades 22 ausgebildet ist und mit dem Zahnabschnitt 21a in Eingriff steht, und das angeordnet ist, um sich als Einheit mit der Ausgangswelle 8 zu drehen.
In der vorstehend beschriebenen elektrischen Servolenkung 2 wird, wenn der Antrieb das Lenkrad 5 dreht, die Eingangswelle 7 gedreht, um den Torsionsstab zu verdrehen. Durch die Elastizität des verdrehten Torsionsstabes wird die Ausgangswelle 8 gedreht. Die Drehung der Ausgangswelle 8 wird durch den Zahnstangenmechanismus in eine Linearbewegung der Zahnstange 12 in axialer Richtung umgewandelt. Dabei werden die beiden Gelenkarme in Fahrzeugbreite durch die Spurstangen 14 und 14 geschoben und gezogen, so dass die Richtungen der Lenkräder 6 und 6 variiert werden.
Im Folgenden werden zur Erläuterung folgende Anweisungen definiert. Eine „Motor-Axialrichtung“ wird durch eine Richtung entlang der Motorwelle 21 definiert. Eine „Motor-Radialrichtung“ wird durch eine Richtung senkrecht zur Schneckenwelle 21 definiert. Darüber hinaus ist eine „Motor-Umfangsrichtung“ durch eine Richtung entlang eines Umfangs der Schneckenwelle 21 definiert.
(Konfiguration des bürstenlosen Motors eines Systems)
2 ist eine schematische Schnittansicht, die den Motor 1 des einen Systems in der ersten Ausführungsform zeigt und die entlang der Motor-Radialrichtung aufgenommen wird.
Der Motor 1 ist der dreiphasige bürstenlose Motor mit einem System. Der Motor 1 umfasst einen Motor-Rotor 23 und einen Motorstator 24.
Der Motor-Rotor 23 hat eine ringförmige Form. Der Motor-Rotor 23 ist an einem Außenumfang der Schneckenwelle 21 befestigt. Der Motor-Rotor 23 umfasst Permanentmagnete, bei denen eine Vielzahl von N- und S-Polen abwechselnd entlang des Außenumfangs der Schneckenwelle 21 angeordnet sind. In dieser Ausführungsform sind acht Pole mit vier N-Polen und vier S-Polen entlang des Außenumfangs der Schneckenwelle 21 angeordnet. Außerdem ist die Anzahl der N- und S-Pole nicht auf den Plural beschränkt. Ein N-Pol und ein S-Pol können am Außenumfang der Schneckenwelle 21 angeordnet sein.
Ebenso hat der Motorstator 24 die ringförmige Form. Der Motorstator 24 ist radial außerhalb des Motor-Rotors 23 mit einem vorgegebenen Spiel zwischen dem Motorstator 24 und dem Motor-Rotor 23 angeordnet. Der Motorstator 24 ist an einem Innenumfang eines Motorgehäuses (nicht dargestellt) befestigt, das den Motor 1 aufnimmt, beispielsweise durch Schrumpfmontage. Der Motorstator 24 umfasst beispielsweise eine Vielzahl von T-förmigen Kernstücken (nicht dargestellt). Der Motorstator 24 besteht aus den T-förmigen Kernstücken, die kontinuierlich ringförmig angeordnet sind. In dieser Ausführungsform umfasst der Motorstator 24 zwölf T-förmige Kernstücke. Jedes der T-förmigen Kernstücke weist einen Zahnabschnitt auf, um den eine Statorspule gewickelt ist.
Darüber hinaus umfasst der Motorstator 24 einen Statorwicklungsabschnitt 25 mit drei Anregungsphasen der U-, V- und W-Phase. Die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase, die in 2 durch „U“, „V“ und „W“ dargestellt sind, sind in einer Reihenfolge der U-Phase, der V-Phase, der W-Phase, der U-Phase, der V-Phase, der W-Phase, der U-Phase, der V-Phase, der W-Phase, der U-Phase, der V-Phase, und der W-Phase im Uhrzeigersinn in 2 im Abstand von 30 Grad angeordnet.
In den vier U-Phasen, die im regelmäßigen Abstand in Motor-Umfangsrichtung angeordnet sind, werden eine erste Statorwicklung U1 und eine zweite Statorwicklung U2 um die Zahnabschnitte gewickelt, die abwechselnd in Motor-Umfangsrichtung angeordnet werden, wie in 2 dargestellt. In einem Zustand, in dem die Statorwicklungen U1 und U2 gewickelt sind, sind beide Endabschnitte U1a und U1b der ersten Statorwicklung U1 und beide Endabschnitte U2a und U2b der zweiten Statorwicklung U2 auf einer ersten Endseite der Motorachsenrichtung angeordnet (vgl. 3). Das heißt, die beiden Endabschnitte U1a und U1b der ersten Statorwicklung U1 und die beiden Endabschnitte U2a und U2b der zweiten Statorwicklung U2 sind auf der gleichen Seite des Motor-Rotors 23 in Drehachsenrichtung des Motor-Rotors 23 angeordnet.
Ebenso werden in vier V-Phasen, die im regelmäßigen Abstand in Umfangsrichtung des Motors angeordnet sind, eine erste Statorwicklung V1 und eine zweite Statorwicklung V2 um die Zahnabschnitte gewickelt, die abwechselnd in Umfangsrichtung des Motors angeordnet werden sollen, wie in 2 dargestellt. In einem Zustand, in dem die Statorwicklungen V1 und V2 gewickelt sind, sind die beiden Endabschnitte V1a und V1b der ersten Statorwicklung V1 und die beiden Endabschnitte V2a und V2b der zweiten Statorwicklung V2 auf der ersten Stirnseite der Motorachsrichtung angeordnet (vgl. 3). Das heißt, die beiden Endabschnitte V1a und V1b der ersten Statorwicklung V1 und die beiden Endabschnitte V2a und V2b der zweiten Statorwicklung V2 sind auf der gleichen Seite des Motor-Rotors 23 in Drehachsenrichtung des Motor-Rotors 23 angeordnet.
Ebenso werden in vier W-Phasen, die im regelmäßigen Abstand in Umfangsrichtung des Motors angeordnet sind, eine erste Statorwicklung W1 und eine zweite Statorwicklung W2 um die Zahnabschnitte gewickelt, die abwechselnd in Umfangsrichtung des Motors angeordnet werden sollen, wie in 2 dargestellt. In einem Zustand, in dem die Statorwicklungen W1 und W2 gewickelt sind, sind die beiden Endabschnitte W1a und W1b der ersten Statorwicklung W1 und die beiden Endabschnitte W2a und W2b der zweiten Statorwicklung W2 auf der ersten Endseite der Motorachsenrichtung angeordnet (vgl. 3). Das heißt, die beiden Endabschnitte W1a und W1b der ersten Statorwicklung W1 und die beiden Endabschnitte W2a und W2b der zweiten Statorwicklung W2 sind auf der gleichen Seite des Motor-Rotors 23 in Drehachsenrichtung des Motor-Rotors 23 angeordnet.
Die ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und die zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 sind so aufgebaut, dass sie identische Funktionen aufweisen. Die ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und die zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 sind über eine später beschriebene Sternschaltung (Y-Verbindung) seriell oder parallel elektrisch verbunden.
3 ist ein Steuerblockdiagramm, das den Motor 1 darstellt.
Die Steuervorrichtung umfasst eine Steuerschaltung 26, die konfiguriert ist, um ein Motorbefehlssignal basierend auf Antriebsinformationen, die von verschiedenen Sensoren erhalten werden, zu erzeugen; und eine Inverterschaltung 27, die konfiguriert ist, um den Motor 1 basierend auf diesem Motorbefehlssignal zu betreiben.
Der Steuerkreis 26 besteht aus einer Leiterplatte, einem Mikrocomputer und so weiter. Die Steuerschaltung 26 ist elektrisch mit der Stromquelle 19, dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 18, dem Drehmomentsensor 16 und dem Lenkwinkelsensor 15 verbunden. Darüber hinaus ist die Steuerschaltung 26 elektrisch mit einem Temperatursensor 29 verbunden, der zum Erfassen einer Temperatur (Heizwert) eines Schaltelements (nicht dargestellt) eines später beschriebenen Anregungssteuerabschnitts 28 angeordnet ist. Die Steuerschaltung 26 umfasst ein Leistungsmodul, das konfiguriert ist, um die dem Motor 1 zugeführte Drehstromleistung zu erzeugen, basierend auf der von der Stromquelle 19 zugeführten elektrischen Leistung V_B . Die Steuerschaltung 26 ist konfiguriert, um das Motorbefehlssignal basierend auf den Fahrinformationen (Signalen) der verschiedenen Sensoren zu erzeugen, beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 18, das Lenkmoment Tr vom Drehmomentsensor 16, den Lenkwinkel θs vom Lenkwinkelsensor 15 und die Temperatur T vom Temperatursensor 29, und um das Motorbefehlssignal an die Inverterschaltung 27 auszugeben.
Darüber hinaus umfasst der Steuerkreis 26 einen Abschnitt 30 zur Beurteilung eines anormalen Zustands, der konfiguriert ist, um zu beurteilen, ob es möglich ist, normalerweise eine Anregungssteuerung im Statorwicklungsabschnitt 25 durchzuführen. Der Abschnitt 30 zur Beurteilung eines anormalen Zustands des Motors 1 ist konfiguriert, um den anormalen Zustand des Motors 1 zu beurteilen, indem er beispielsweise die Abschaltung der Statorspulen U1, U2, V1, V2, W1 und W2, eine Fehlfunktion des später beschriebenen Schaltelements, eine Fehlfunktion des Mikrocomputers, der zum Steuern des Schaltelements konfiguriert ist, und eine Fehlfunktion der Steuerschaltung 26 beurteilt.
Die Inverterschaltung 27 umfasst eine Motoransteuerschaltung 31, die konfiguriert ist, um den Motor 1 basierend auf dem Motorbefehlssignal zu steuern; ein seriell/paralleler Schaltkreis 32, die konfiguriert ist, um Verbindungen zwischen den Statorspulen U1, U2, V1, V2, W1 und W2 zu schalten; und eine Nullpunkt-Relaisschaltung 33, die konfiguriert ist, um für einen fehlerfreien Betrieb des Motors 1 verwendet zu werden.
Die Motoransteuerschaltung 31 umfasst einen Anregungssteuerabschnitt 28, der konfiguriert ist, um die Anregungssteuerung des Statorspulen-Abschnitts 25 durch Ein-/Ausschalten von Zuständen der Vielzahl der Schaltelemente (nicht dargestellt) durchzuführen, beispielsweise MOS-Transistoren (MOS-FET), die Feldeffekttransistoren sind.
Der seriell/parallele Schaltkreis 32 ist konfiguriert, um die Verbindungen zwischen den ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und den zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 auf die serielle Verbindung oder die Parallelschaltung durch die später beschriebenen Anschlussschaltabschnitte 34U, 34V und 34W zu schalten.
4(a) ist ein Anschlussplan der Statorspulen U1, U2, V1, V2, W1 und W2 in der Parallelschaltung.
Wie in 4(a) dargestellt, sind die erste Statorwicklung U1 und die zweite Statorwicklung U2, die in der U-Phase gewickelt sind, parallel geschaltet. Das heißt, der erste Endabschnitt U1a der ersten Statorwicklung U1 ist elektrisch mit dem ersten Endabschnitt U2a der zweiten Statorwicklung U2 verbunden. Andererseits ist der zweite Endabschnitt U1b der ersten Statorwicklung U1 elektrisch mit dem zweiten Endabschnitt der zweiten Statorwicklung U2 verbunden. Ein gemeinsamer Verbindungspunkt 35 zwischen dem ersten Endabschnitt U1a der ersten Statorwicklung U1 und dem ersten Endabschnitt U2a der zweiten Statorwicklung U2 ist elektrisch mit der Inverterschaltung 27 verbunden. Ein gemeinsamer Verbindungspunkt 36 zwischen dem zweiten Endabschnitt U1b der ersten Statorwicklung U1 und dem zweiten Endabschnitt U2b der zweiten Statorwicklung U2 ist elektrisch mit dem neutralen Verbindungspunkt 37 verbunden.
Ebenso sind, wie in 4(a) dargestellt, die erste Statorwicklung V1 und die zweite Statorwicklung V2, die in der V-Phase gewickelt sind, parallel miteinander verbunden. Das heißt, der erste Endabschnitt V1a der ersten Statorwicklung V1 ist elektrisch mit dem ersten Endabschnitt V2a der zweiten Statorwicklung V2 verbunden. Andererseits ist der zweite Endabschnitt V1b der ersten Statorwicklung V1 elektrisch mit dem zweiten Endabschnitt der zweiten Statorwicklung V2 verbunden. Ein gemeinsamer Verbindungspunkt 38 zwischen dem ersten Endabschnitt V1a der ersten Statorwicklung V1 und dem ersten Endabschnitt V2a der zweiten Statorwicklung V2 ist elektrisch mit der Inverterschaltung 27 verbunden. Ein gemeinsamer Verbindungspunkt 39 zwischen dem zweiten Endabschnitt V1b der ersten Statorwicklung V1 und dem zweiten Endabschnitt V2b der zweiten Statorwicklung V2 ist elektrisch mit dem neutralen Verbindungspunkt 37 verbunden.
Ebenso sind, wie in 4(a) dargestellt, die erste Statorwicklung W1 und die zweite Statorwicklung W2, die in der W-Phase gewickelt sind, parallel miteinander verbunden. Das heißt, der erste Endabschnitt W1a der ersten Statorwicklung W1 ist elektrisch mit dem ersten Endabschnitt W2a der zweiten Statorwicklung W2 verbunden. Andererseits ist der zweite Endabschnitt W1b der ersten Statorwicklung W1 elektrisch mit dem zweiten Endabschnitt der zweiten Statorwicklung W2 verbunden. Ein gemeinsamer Verbindungspunkt 40 zwischen dem ersten Endabschnitt W1a der ersten Statorwicklung W1 und dem ersten Endabschnitt W2a der zweiten Statorwicklung W2 ist elektrisch mit der Inverterschaltung 27 verbunden. Ein gemeinsamer Verbindungspunkt 41 zwischen dem zweiten Endabschnitt W1b der ersten Statorwicklung W1 und dem zweiten Endabschnitt W2b der zweiten Statorwicklung W2 ist elektrisch mit dem neutralen Verbindungspunkt 37 verbunden.
Dementsprechend sind, wie in 4(a) dargestellt, die ersten und zweiten Statorspulen U1 und U2 parallel geschaltet, die ersten und zweiten Statorspulen V1 und V2 parallel geschaltet, und die ersten und zweiten parallel geschalteten Statorspulen W1 und W2 über den Sternpunkt 37 über die Sternschaltung (Y-Verbindung) elektrisch verbunden.
Jede der ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und die zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 weist einen Widerstand R auf. Dementsprechend sind ein Leitungswiderstand zwischen der U-Phase und der V-Phase, ein Leitungswiderstand zwischen der V-Phase und der W-Phase und ein Leitungswiderstand zwischen der W-Phase und der U-Phase R aus der bekannten Berechnung der Parallelschaltung des Widerstands.
4(b) ist eine Grafik, die einen Zusammenhang zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl des Motors 1 in der Parallelschaltung darstellt.
Wie in 4(b) dargestellt, ist das Drehmoment des Motors 1 konstantes Drehmoment T0, wenn die Drehzahl des Motors 1 von 0 bis zu einer vorbestimmten Drehzahl reicht. Nach der vorgegebenen Drehzahl wird das Drehmoment des Motors 1 durch eine Schwachfeldsteuerung sanft gekrümmt reduziert.
5(a) ist ein Anschlussplan der Statorspulen U1, U2, V1, V2, W1 und W2 in der Serienschaltung.
Wie in 5(a) dargestellt, sind die erste Statorwicklung U1 und die zweite Statorwicklung U2, die in der U-Phase gewickelt sind, in Reihe geschaltet. Das heißt, der zweite Endabschnitt U1b der ersten Statorwicklung U1 ist elektrisch mit dem ersten Endabschnitt U2a der zweiten Statorwicklung U2 verbunden. Der erste Endabschnitt U1a der ersten Statorspule U1 ist elektrisch mit dem Wechselrichterschaltkreis 27 verbunden. Der zweite Endabschnitt U2b der zweiten Statorwicklung U2 ist elektrisch mit dem Neutralpunkt 37 verbunden.
Ebenso sind, wie in 5(a) dargestellt, die erste Statorwicklung V1 und die zweite Statorwicklung V2, die in der V-Phase gewickelt sind, in Reihe geschaltet. Das heißt, der zweite Endabschnitt V1b der ersten Statorwicklung V1 ist elektrisch mit dem ersten Endabschnitt V2a der zweiten Statorwicklung V2 verbunden. Der erste Endabschnitt V1a der ersten Statorspule V1 ist elektrisch mit der Inverterschaltung 27 verbunden. Der zweite Endabschnitt V2b der zweiten Statorspule V2 ist elektrisch mit dem Neutralpunkt 37 verbunden.
Ebenso sind, wie in 5(a) dargestellt, die erste Statorwicklung W1 und die zweite Statorwicklung W2, die in der W-Phase gewickelt sind, in Reihe geschaltet. Das heißt, der zweite Endabschnitt W1b der ersten Statorwicklung W1 ist elektrisch mit dem ersten Endabschnitt W2a der zweiten Statorwicklung W2 verbunden. Der erste Endabschnitt W1a der ersten Statorwicklung W1 ist elektrisch mit dem Wechselrichterschaltkreis 27 verbunden. Der zweite Endabschnitt W2b der zweiten Statorwicklung W2 ist elektrisch mit dem Neutralpunkt 37 verbunden.
Dementsprechend sind, wie in 5(a) dargestellt, die ersten und zweiten Statorspulen U1 und U2 in Reihe geschaltet, die ersten und zweiten Statorspulen V1 und V2 in Reihe geschaltet und die ersten und zweiten in Reihe geschalteten Statorspulen W1 und W2 über den Sternpunkt 37 über die Sternschaltung (Y-Verbindung) elektrisch verbunden.
5(b) ist eine Grafik, die einen Zusammenhang zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl des Motors 1 in der Serienschaltung darstellt. In 5(b) zeigt eine durchgezogene Linie einen Zusammenhang zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl des Motors 1 in der Serienschaltung. Eine gestrichelte Linie zeigt einen Zusammenhang zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl des Motors 1 in der Parallelschaltung.
In 5(b) sind ein Leitungswiderstand R0 zwischen der U-Phase und der V-Phase, ein Leitungswiderstand zwischen der V-Phase und der W-Phase und ein Leitungswiderstand zwischen der W-Phase und der U-Phase 4R aus der bekannten Berechnung der Serienschaltung des Widerstands. Das heißt, der Leitungswiderstand in der seriellen Verbindung ist viermal so groß wie der Leitungswiderstand in der Parallelschaltung.
Darüber hinaus sind die Ströme, die zwischen der U-Phase und der V-Phase, zwischen der V-Phase und der W-Phase und zwischen der W-Phase und der U-Phase in der Reihenschaltung fließen, bekanntlich doppelt so hoch wie die Ströme, die zwischen der U-Phase und der V-Phase, zwischen der V-Phase und der W-Phase und zwischen der W-Phase und der U-Phase in der Parallelschaltung fließen.
Im Motor 1 wird das Drehmoment aus dem Produkt des Stroms und der Wicklungsnummer berechnet. Dementsprechend ist in der seriellen Verbindung, in der der Strom doppelt des Stroms in der Parallelschaltung fließt, das vom Motor 1 erhaltene Drehmoment 2T₀ , das doppelt so hoch ist wie das Drehmoment T0 in der Parallelschaltung, wie in 5(b) dargestellt.
Außerdem wird im Motor 1 die Drehzahl entsprechend dem Widerstandswert der Wicklung verändert. Das heißt, die Drehzahl wird verringert, wenn der Widerstandswert der Wicklung erhöht wird. In der seriellen Verbindung, bei der der Leitungswiderstand das Vierfache des Leitungswiderstandes in der Parallelschaltung beträgt, ist eine maximale Drehzahl Ndmax, die eine Querachse von 5(b) überquert, kleiner als eine maximale Drehzahl Npmax in der seriellen Verbindung.
In dieser Konfiguration des Motors 1 wird die vom Steuerkreis 26 gesteuerte Drehstromleistung den Statorspulen U1, U2, V1, V2, V2, W1 und W2 der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase zugeführt, so dass das Magnetfeld erzeugt wird. Dabei wird der Motor-Rotor 23 gedreht.
6 ist ein schematischer Schaltplan, der den seriell/parallelen Schaltkreis 32 des Wechselrichters 27 darstellt. Der seriell/parallele Schaltkreis 32 ist konfiguriert, um die Verbindungen zwischen den Statorspulen U1, U2, V1, V2, W1 und W2 zwischen der in 4(a) dargestellten seriellen Verbindung und der in 5(a) dargestellten parallelen Verbindung zu schalten. Der seriell/parallele Schaltkreis 34 umfasst einen U-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34U, einen V-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34V und einen W-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34W. Der Schaltabschnitt U-Phasenverbindung 34U ist konfiguriert, um die Verbindungen der Statorspulen U1 und U2 von der seriellen Verbindung zur parallelen Verbindung oder von der parallelen Verbindung zur seriellen Verbindung zu schalten. Der Schaltabschnitt 34V der V-Phasenverbindung ist konfiguriert, um die Verbindungen der Statorspulen V1 und V2 von der seriellen Verbindung zur parallelen Verbindung oder von der parallelen Verbindung zur seriellen Verbindung zu schalten. Der Schaltabschnitt 34W der Phasenverbindung W ist konfiguriert, um die Anschlüsse der Statorspulen W1 und W2 von der seriellen Verbindung zur parallelen Verbindung oder von der parallelen Verbindung zur seriellen Verbindung zu schalten.
Der Anschluss durch den U-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34U, der Anschluss durch den V-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34V und der Anschluss durch den W-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34W werden in gleicher Weise geschaltet. Dementsprechend wird in 6 das Schalten der Verbindung der Statorspulen U1 und U2 durch den U-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34 als repräsentativ erläutert.
Der U-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34U umfasst einen seriellen Anschluss-Schaltabschnitt G1 und G2, die konfiguriert sind, um in den Anregungszustand gebracht zu werden und dadurch die erste Statorspule U1 und die zweite Statorspule U2 in Reihe miteinander zu verbinden; und einen Parallelschaltabschnitt E1, E2, F1 und F2, der konfiguriert ist, um in den Anregungszustand gebracht zu werden, und dadurch die erste Statorspule U1 und die zweite Statorspule U2 parallel miteinander zu verbinden. Die Schaltabschnitte E1, E2, F1, F2, G1 und G2 sind Schaltelemente, die eine identische Funktion haben und Feldeffekttransistoren, beispielsweise MOS-Transistoren (MOS-FETs) sind.
Die Schaltabschnitte E1, E2, F1, F2, G1 und G2 sind im Gehäusemodul identisch mit denen der Schaltelemente (nicht dargestellt) des oben beschriebenen Anregungssteuerabschnitts 28 eingebaut. Das heißt, die Schaltabschnitte E1, E2, F1, F2, G1 und G2 und die Schaltelemente (nicht dargestellt) des Anregungssteuerabschnitts 28 sind auf der Einzelplatine montiert.
Im seriell/parallelen Schaltkreis 32 ist der erste Endabschnitt U1a der ersten Statorspule U1 elektrisch mit einer Ableitung des Parallelschaltabschnitts E1, der der MOS-Transistor ist, verbunden. Eine Quelle des Parallelschaltabschnitts E1 ist elektrisch mit einer Quelle des Parallelschaltabschnitts F1, dem MOS-Transistor, verbunden. Eine Drainage des Parallelschaltungs-Schaltabschnitts F1 ist elektrisch mit dem ersten Endabschnitt U2a der zweiten Statorwicklung U2 verbunden. Der zweite Endabschnitt U2b der zweiten Statorspule U2 ist elektrisch mit einer Drainage des Parallelschaltabschnitts F2, dem MOS-Transistor, verbunden. Eine Quelle des Parallelschaltabschnitts F2 ist elektrisch mit einer Quelle des Parallelschaltabschnitts E2 des MOS-Transistors verbunden. Eine Drainage des Parallelschaltungs-Schaltabschnitts E2 ist elektrisch mit dem zweiten Endabschnitt U1b der ersten Statorwicklung U1 verbunden. Ein gemeinsamer Verbindungspunkt 42 zwischen dem ersten Endabschnitt U2a der zweiten Statorspule U2 und der Drain des Parallelschaltungs-Schaltabschnitts F1 ist elektrisch mit einer Drain des Schaltabschnitts G1 der Serienschaltung verbunden, der der MOS-Transistor ist. Eine Quelle des Schaltabschnitts G1 der seriellen Verbindung ist elektrisch mit einer Quelle des Schaltabschnitts G2 der seriellen Verbindung verbunden, die der MOS-Transistor ist. Eine Drainage des Schaltabschnitts G2 der seriellen Verbindung ist elektrisch mit einem gemeinsamen Anschlusspunkt 43 zwischen dem zweiten Endabschnitt U1b der ersten Statorwicklung U1 und der Drainage des Schaltabschnitts E2 der parallelen Verbindung verbunden. Ein gemeinsamer Anschlusspunkt 44 zwischen dem zweiten Endabschnitt U2b der zweiten Statorwicklung U2 und dem Drain des Parallelschaltabschnitts F2 ist elektrisch mit dem Neutralpunkt 37 verbunden.
Die Schaltabschnitte E1 und F1 der Parallelschaltung, die Schaltabschnitte E2 und F2 der Parallelschaltung und die Schaltabschnitte G1 und G2 der Serienschaltung werden jeweils paarweise verwendet. So werden beispielsweise die beiden parallel geschalteten Schaltabschnitte E1 und F1 erläutert. Die Quellen der Parallelschaltabschnitte E1 und F1 sind elektrisch miteinander verbunden. Durch Steuern der Parallelschaltabschnitte E1 und F1 in den AUS-Zustand kann der vom Parallelschaltabschnitt E1 zum Parallelschaltabschnitt F1 fließende Strom und der vom Parallelschaltabschnitt F1 zum Parallelschaltabschnitt E1 fließende Strom abgeschaltet werden. Ebenso ist es in den Parallelschaltabschnitten E2 und F2 und den Parallelschaltabschnitten G1 und G2 möglich, den bidirektionalen Stromfluss abzuschalten.
7(a) ist eine Erklärungsansicht, die eine Steuerung der Schaltabschnitte E1, E2, F1, F2, G1 und G2 zeigt, wenn die Statorspulen U1, U2, V1, V2, W1 und W2 von der Parallelschaltung auf die serielle Verbindung geschaltet werden. Außerdem wird in 7(a) das Schalten der Statorwicklungen U1 und U2 durch den U-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34U als Vertreter erläutert.
Wie in 7(a) dargestellt, befinden sich die Schaltabschnitte E1, E2, F1 und F2 der Parallelschaltung im EIN-Zustand, wenn die Statorspulen U1 und U2 parallel geschaltet sind. Andererseits befinden sich die Schaltabschnitte G1 und G2 der seriellen Verbindung im AUS-Zustand. Das heißt, in der Parallelschaltung befinden sich die Schaltabschnitte E1, E2, F1 und F2 der Parallelschaltung im Anregungszustand. Andererseits befinden sich die Schaltabschnitte G1 und G2 der seriellen Verbindung im Abschaltzustand. In diesem Fall fließt der Strom durch die erste Statorwicklung U1 und die Parallelschaltabschnitte E2 und F2 zum Neutralpunkt 37. Darüber hinaus fließt der Strom durch die parallel geschalteten Schaltabschnitte E1 und F1 und die zweite Statorwicklung U2 zum Sternpunkt 37 (vgl. einen massiven Pfeil in 6).
Anschließend werden dann, basierend auf den Fahrinformationen der verschiedenen Sensoren, die Parallelschaltabschnitte E1, E2, F1 und F2 zum Zeitpunkt t1 vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand geschaltet. Darüber hinaus werden die Schaltabschnitte G1 und G2 der seriellen Verbindung zum Zeitpunkt t2 vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand geschaltet. Dabei werden die Statorwicklungen U1 und U2 in Reihe geschaltet. Das heißt, die Schaltabschnitte G1 und G2 der seriellen Verbindung werden in den Anregungszustand versetzt. Die Schaltabschnitte E1, E2, F1 und F2 der Parallelschaltung werden in den Abschaltzustand gebracht. In diesem Fall fließt der Strom durch die erste Statorwicklung U1, die Schaltabschnitte G1 und G2 der Serienschaltung und die zweite Statorwicklung U2 zum Neutralpunkt 37 (vgl. einen gebrochenen Pfeil in 6).
Die Fahrinformationen der verschiedenen Sensoren sind beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 18, das Lenkmoment Tr vom Drehmomentsensor 16, der Lenkwinkel θs vom Lenkwinkelsensor 15 und die Temperatur T vom Temperatursensor 29. Darüber hinaus kann anstelle des Lenkwinkels θs vom Lenkwinkelsensor 15 eine aus dem Lenkwinkel θs berechnete Lenkgeschwindigkeit und eine Ausgabe von einem Drehwinkelsensor (nicht dargestellt) usw. des Motors 1 als Fahrinformation verwendet werden.
Außerdem ist in 7(a) ein Zeitintervall zwischen der Zeit t1 und der Zeit t2 beispielsweise gleich 1s.
7(b) ist ein Diagramm, das eine Änderung des Stromflusses im seriell/parallelen Schaltkreis 32 zeigt, wenn die Anschlüsse der Statorspulen U1 und U2 von der Parallelschaltung auf die serielle Verbindung geschaltet werden.
Wie in 7(b) dargestellt, steuert der Anregungssteuerabschnitt 28 in der Parallelschaltung den Strom (Anregungsbetrag), der in der ersten Statorwicklung U1 und der zweiten Statorwicklung U2 fließt, auf einen Sollwert I₀ vor dem Schalten der Verbindung, d.h. auf den konstanten Wert bis zum Zeitpunkt t1. Anschließend steuert der Anregungssteuerungsabschnitt 28 den Strom von Zeitpunkt t1 bis Zeitpunkt t2, der nach dem Schalten der Verbindung allmählich etwas kleiner als ein Sollwert I₀/2 ist. Anschließend steuert der Anregungssteuerungsabschnitt 28 in der seriellen Verbindung den Strom zu I₀/2 zum Zeitpunkt t3. Der Anregungssteuerungsabschnitt 28 steuert den Strom zu I₀.
7(c) ist ein Diagramm, das eine Änderung des Drehmoments des Motors 1 beim Umschalten von der Parallelschaltung zur seriellen Verbindung zeigt.
Wie in 7(c) dargestellt, beträgt das Drehmoment in der Parallelschaltung T₀ bis zum Zeitpunkt t1. Wie vorstehend beschrieben, wird das Drehmoment aus dem Produkt des Stroms und der Wicklungszahl der Statorwicklung berechnet. Dementsprechend wird das Drehmoment von Zeitpunkt t1 bis Zeitpunkt t2 auf kleiner als T₀ verringert, entsprechend dem Strom, der auf kleiner als I₀/2 verringert wurde, und dann, zum Zeitpunkt t3, wird das Drehmoment gemäß dem Strom, der auf I₀/2 gehalten wird, auf T₀ gehalten. Zum Zeitpunkt t4 beträgt das Drehmoment 2T₀ entsprechend dem an I₀ gehaltenen Strom.
Auf diese Weise ist das Drehmoment zum Zeitpunkt t1 T₀. Durch Verringern des Stroms auf I₀/2 zum Zeitpunkt t3 wird das Drehmoment stufenlos auf T₀ eingestellt. Dann wird durch Erhöhen des Stroms auf I₀ zum Zeitpunkt t4 das Drehmoment auf 2T₀ erhöht.
Ein folgendes Beispiel ist als die oben beschriebene Steuerung denkbar. In einem Fall, in dem die Verbindung der ersten Statorwicklung U1 und der zweiten Statorwicklung U2 gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs ausgewählt wird, wird die Parallelschaltung aus einer mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit zu einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit und die Serienschaltung aus einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit beim Parken ausgewählt. Dabei wird das hohe Drehmoment nicht von der mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit auf die hohe Fahrzeuggeschwindigkeit ausgegeben. Somit ist es möglich, die Sicherheit des Fahrers zu gewährleisten. Das hohe Drehmoment wird bei der niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit abgegeben. Folglich ist es möglich, die Belastung des Fahrers zu verringern.
8 ist eine Erklärungsansicht, die die Steuerung der Schaltabschnitte U1, U2, V1, V2, W1 und W2 zeigt, wenn die Anschlüsse der Statorspulen U1, U2, V1, V2, W1 und W2 von der seriellen Verbindung auf die Parallelschaltung umgeschaltet werden. Außerdem wird in 8 das Schalten der Verbindung der Statorwicklungen U1 und U2 durch den U-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34U als Vertreter erläutert.
Wenn die Statorspulen U1 und U2 in Reihe geschaltet sind, werden die Schaltabschnitte E1, E2, F1 und F2 der Parallelschaltung in den AUS-Zustand gebracht. Andererseits werden die Schaltabschnitte G1 und G2 der seriellen Verbindung in den EIN-Zustand gebracht. In diesem Fall fließt der Strom durch die erste Statorwicklung U1, die Schaltabschnitte G1 und G2 der Serienschaltung und die zweite Statorwicklung U2 zum Neutralpunkt 37 (vgl. den gebrochenen Pfeil in 6).
Anschließend werden basierend auf den Fahrinformationen der verschiedenen Sensoren die Schaltabschnitte G1 und G2 der seriellen Verbindung zum Zeitpunkt t1 vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand geschaltet. Darüber hinaus werden die Schaltabschnitte E1, E2, F1 und F2 der Parallelschaltung zum Zeitpunkt t2 vom Zustand AUS in den Zustand EIN geschaltet. Dabei werden die Statorwicklungen U1 und U2 parallel geschaltet. In diesem Fall fließt der Strom durch die erste Statorspule U1 und die Parallelschaltabschnitte E2 und F2 zum Neutralpunkt 37. Darüber hinaus fließt der Strom durch die Parallelschaltabschnitte E1 und E2 und die zweite Statorwicklung U2 zum Sternpunkt 37 (vgl. den Vollpfeil in 6).
Außerdem ist es möglich, die Steuerung des in 7(b) dargestellten Stroms auf die Umschaltung von der seriellen Verbindung auf die Parallelschaltung in 8 anzuwenden.
[Effekte der ersten Ausführungsform]
Bei dem in der Patentschrift 1 beschriebenen bürstenlosen Drehstrommotor werden die in den jeweiligen Phasen vorgesehenen Statorspulen über die Sternschaltung verbunden. Der zwischen den Phasen fließende Strom und die Leitungswiderstände sind konstant.
Außerdem ist das Drehmoment beim bürstenlosen Dreiphasenmotor umgekehrt proportional zur Drehzahl. Dementsprechend wird in einem Fall, in dem das hohe Drehmoment benötigt wird, der Motor verwendet, um die hohe Drehzahl zu opfern. Andererseits wird der Motor in einem Fall, in dem die hohe Drehzahl benötigt wird, verwendet, um die hohe Drehzahl zu opfern. Folglich ist es beim bürstenlosen Motor in der konventionellen Technik problematisch, dass nur eines der hohen Drehmomentverhalten und die hohen Drehzahlverhalten vom einzelnen bürstenlosen Motor genutzt werden.
Andererseits umfasst der Motor 1 in der ersten Ausführungsform den Motor-Rotor 23; der Statorspulen-Abschnitt 25 umfasst eine Vielzahl von Anregungsphasen; erste Statorspulen U1, V1 und W1 und zweite Statorspulen U2, V2 und W2, die den jeweiligen Phasen zugeführt werden; der Statorspulen-Abschnitt 25 ist konfiguriert, um das Magnetfeld zu erzeugen und dadurch den Motor-Rotor 23 zu drehen; und Verbindungsschaltabschnitte 34U, 34V und 34W, die konfiguriert sind, um die Verbindungen der ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und der zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 von der seriellen Verbindung zur parallelen Verbindung oder von der parallelen Verbindung zur seriellen Verbindung zu schalten.
Auf diese Weise werden im Motor 1 gemäß der ersten Ausführungsform die erste Statorwicklung U1 und die zweite Statorwicklung U2 in der U-Phase angeordnet. Die erste Statorwicklung V1 und die zweite Statorwicklung V2 sind in der V-Phase angeordnet. Die erste Statorwicklung W1 und die zweite Statorwicklung W2 sind in der W-Phase angeordnet. In jeder Phase wird die Verbindung der beiden Statorspulen zwischen der seriellen Verbindung und der Parallelschaltung geschaltet. Durch das Umschalten von der Parallelschaltung auf die serielle Verbindung wie vorstehend beschrieben, wird der in den Statorspulen U1, V1, W1, W1, U2, V2 und W2 fließende Strom doppelt so hoch. Der Leitungswiderstand zwischen den beiden Phasen vervierfacht sich. Dementsprechend wird in der Serienschaltung das aus dem Produkt des Stroms und der Wicklungsnummer der Statorwicklung berechnete Drehmoment doppelt so hoch. Die Drehzahl bezogen auf den Leitungswiderstand wird kleiner.
Dementsprechend wird im Motor 1 gemäß der ersten Ausführungsform die Verbindung der Statorspulen U1, V1, W1, W1, U2, V2 und W2 zwischen der seriellen Verbindung und der Parallelschaltung entsprechend dem Einsatzbedarf des Fahrzeugs umgeschaltet. Damit ist es möglich, die hohen Drehmomenteigenschaften und die hohen Drehzahleigenschaften des einzelnen Motors 1 entsprechend auszuwählen und zu nutzen.
Darüber hinaus sind in der ersten Ausführungsform die beiden Endabschnitte U1a, U1b, V1a, V1b, V1b, W1a und W1b der ersten Statorspulen U1, V1 und W1 sowie die beiden Endabschnitte U2a, U2b, V2a, V2b, W2a und W2b der zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 auf derselben Seite des Motor-Rotors 23 in Richtung der Drehachse des Motor-Rotors 23 vorgesehen.
Dementsprechend werden die Verbindungen der beiden Endabschnitte U1a, U1b, V1a, V1a, V1b, W1a, W1b, U2a, U2b, V2a, V2b, V2b, W2a und W2b sowie die Schaltabschnitte E1, E2, F1, F2, G1 und G2 auf der einen Seite in der Drehachse des Motors 1 gesammelt. Somit ist es möglich, den Anschlussvorgang problemlos durchzuführen.
Darüber hinaus umfasst der Motor 1 in der ersten Ausführungsform den Anregungssteuerabschnitt 28, der die Vielzahl der Schaltelemente umfasst und konfiguriert ist, um die Anregungssteuerung des Statorspulen-Abschnitts 25 durchzuführen. Die Anschlussschaltabschnitte 34U, 34V und 34W umfassen die Schaltabschnitte E1, E2, F1, F2, G1 und G2. Die Schaltelemente des Anregungssteuerabschnitts 28 und der Schaltabschnitte E1, E2, F1, F2, G1 und G2 der Anschlussschaltabschnitte 34U, 34V und 34W sind im gleichen Gehäusemodul montiert.
Dementsprechend ist es möglich, den Anschluss und das Layout der elektrischen Schaltung einschließlich der Schaltabschnitte und der Schaltelemente, die die Feldeffekttransistoren sind, zu erleichtern.
Darüber hinaus umfassen die Verbindungsschaltabschnitte 34U, 34V und 34W in der ersten Ausführungsform die seriellen Verbindungsschaltabschnitte G1 und G2, die konfiguriert sind, um in den Anregungszustand gebracht zu werden, um die ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und die zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 in Reihe miteinander zu verbinden; und die Parallelschaltungs-Schaltabschnitte E1, E2, F1 und F2, die konfiguriert sind, um in den Anregungszustand gebracht zu werden, um die ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und die zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 parallel miteinander zu verbinden. Wenn die Anschlüsse der ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und der zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 von der Parallelschaltung auf die serielle Verbindung umgeschaltet werden, werden die Schaltabschnitte G1 und G2 der seriellen Verbindung in den Anregungszustand gebracht, nachdem die Schaltabschnitte E1, E2, F1 und F2 der Parallelschaltung in den Abschaltzustand gebracht wurden.
Wenn der Abschaltzustand der parallel geschalteten Schaltabschnitte E1, E2, F1 und F2 und der Anregungszustand der seriellen Schaltabschnitte G1 und G2 gleichzeitig sind, wird er kurzgeschlossen. Der Strom fließt nicht in den Statorspulen U1, V1, W1, W1, U2, V2 und W2. Der Strom fließt direkt durch die Schaltabschnitte E1, E2, G1, G2, G2, F1 und F2 zum Nullpunkt 37. Das heißt, der Durchstrom wird erzeugt. Dadurch kann der Motor 1 beschädigt werden. Dementsprechend liegen in dieser ersten Ausführungsform der Abschaltzustand der Parallelschaltungs-Schaltabschnitte E1, E2, F1 und F2 und der Anregungszustand der Serienverbindungsschaltabschnitte G1 und G2 zu den unterschiedlichen Zeiten vor. Damit ist es möglich, den Durchstrom zu unterdrücken und die Verschlechterung des Motors 1 zu unterdrücken.
Darüber hinaus umfassen die Verbindungsschaltabschnitte 34U, 34V und 34W in der ersten Ausführungsform die seriellen Verbindungsschaltabschnitte G1 und G2, die konfiguriert sind, um in den Anregungszustand gebracht zu werden, um die ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und die zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 in Reihe miteinander zu verbinden; und die Parallelschaltungs-Schaltabschnitte E1, E2, F1 und F2, die konfiguriert sind, um in den Anregungszustand gebracht zu werden, um die ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und die zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 parallel miteinander zu verbinden. Wenn die Anschlüsse der ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und der zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 von der seriellen Verbindung auf die Parallelschaltung umgeschaltet werden, werden die Parallelschaltabschnitte E1, E2, F1 und F2 in den Anregungszustand gebracht, nachdem die Schaltabschnitte G1 und G2 in den Abschaltzustand gebracht wurden.
Wenn der Abschaltzustand der Schaltabschnitte G1 und G2 der seriellen Verbindung und der Anregungszustand der Schaltabschnitte E1, E2, F1 und F2 der parallelen Verbindung gleichzeitig sind, wird er kurzgeschlossen. Der Strom fließt nicht in den Statorspulen U1, V1, W1, W1, U2, V2 und W2. Der Strom fließt direkt durch die Schaltabschnitte E1, E2, G1, G2, G2, F1 und F2 zum Nullpunkt 37. Das heißt, der Durchstrom wird erzeugt. Dadurch kann der Motor 1 beschädigt werden. Dementsprechend sind in dieser ersten Ausführungsform der Abschaltzustand der seriellen Anschlussschaltabschnitte G1 und G2 und der Anregungszustand der Parallelschaltabschnitte E1, E2, F1 und F2 zu den unterschiedlichen Zeiten. Damit ist es möglich, den Durchstrom zu unterdrücken und die Verschlechterung des Motors 1 zu unterdrücken.
Darüber hinaus umfasst der Motor in der ersten Ausführungsform den Anregungssteuerabschnitt 28, der für die Anregungssteuerung des Statorspulen-Abschnitts 25 konfiguriert ist. Der Anregungssteuerabschnitt 28 ist konfiguriert, um den Anregungsbetrag zum Statorspulen-Abschnitt 25 zu variieren, wenn die Anschlussschaltabschnitte 34U, 34V und 34W die Anschlüsse der ersten Statorspule U1, V1 und W1 und der zweiten Statorspule U2, V2 und W2 von der seriellen Verbindung zur parallelen Verbindung oder von der parallelen Verbindung zur seriellen Verbindung wechseln.
Wie vorstehend beschrieben, wird das Drehmoment des Motors 1 durch das Umschalten von der Parallelschaltung auf die serielle Verbindung zweimal erhöht. Dementsprechend wird beim Schalten der Verbindung die plötzliche Drehmomentänderung erzeugt, so dass sich das Lenkgefühl verschlechtert. Durch die Einstellung des Drehmoments durch Variation des Anregungsbetrags der Statorspulen U1, V1, W1, W1, U2, V2 und W2 ist es daher möglich, die plötzliche Drehmomentänderung zu unterdrücken und die sanfte Hilfssteuerung durchzuführen.
Darüber hinaus ist in der ersten Ausführungsform der Anregungssteuerungsabschnitt 28 konfiguriert, um allmählich vom Sollwert I0 der Anregung vor dem Schalten auf den Sollwert I₀/2 der Anregung nach dem Schalten zu variieren, wenn die Verbindungsschaltabschnitte 34U, 34V und 34W die Verbindung der ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und der zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 von der seriellen Verbindung zur Parallelschaltung oder von der Parallelschaltung zur seriellen Verbindung schalten.
Wenn die Steuergröße des Stroms zum Zeitpunkt t3 auf I₀ gehalten wird, wird das Drehmoment plötzlich um das Zweifache erhöht, so dass das Lenkgefühl beeinträchtigt werden kann. Dementsprechend wird die Steuergröße des Stroms zum Zeitpunkt t3 auf I₀/2 gesetzt. Damit ist es möglich, die Verbindung unter Beibehaltung des Drehmoments auf T₀ reibungslos durchzuführen und die Verschlechterung des Lenkmoments durch die plötzliche Drehmomentänderung beim Schalten der Verbindung zu unterdrücken.
Daher ist es möglich, die plötzliche Drehmomentänderung beim Schalten der Verbindung zu unterdrücken und nach dem Schalten der Verbindung das erforderliche Drehmoment auszugeben.
Darüber hinaus ist der Motor 1 in der ersten Ausführungsform das bürstenlose Moor für die Servolenkung, die so angeordnet ist, dass sie die Lenkkraft für die Lenkräder 6 und 6 des Fahrzeugs bereitstellt.
Dementsprechend ist es möglich, die dem Lenkungszustand entsprechende Motorsteuerung zwischen dem Lenkungszustand mit der hohen Drehzahl des Motors 1 und dem Lenkungszustand mit dem hohen Drehmoment des Motors 1 durchzuführen.
Darüber hinaus sind in der ersten Ausführungsform die Verbindungsschaltabschnitte 34U, 34V und 34W konfiguriert, um die Verbindung der ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und der zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs.
Dementsprechend wird die Parallelschaltung vom mittleren Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich zum hohen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich verwendet, in dem die große Hilfskraft nicht benötigt wird. Die serielle Verbindung wird im Bereich der niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit eingesetzt, in dem die große Hilfskraft benötigt wird, beispielsweise beim Parken. Hiermit ist es möglich, die für den Lenkungszustand geeignete Verbindung auszuwählen.
Darüber hinaus sind in der ersten Ausführungsform die Verbindungsschaltabschnitte 34U, 34V und 34W konfiguriert, um die Anschlüsse der ersten Statorwicklungen U1, V1 und W1 und der zweiten Statorwicklungen U2, V2 und W2 gemäß dem Lenkmoment Tr.
Auf diese Weise wird die Verbindung der ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und der zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 basierend auf dem vom Drehmomentsensor 16 der elektrischen Servolenkung 2 erfassten Lenkmoment Tr geschaltet. Damit ist es möglich, die Verbindung entsprechend dem erforderlichen Drehmoment auszuwählen.
Darüber hinaus sind in der ersten Ausführungsform die Verbindungsschaltabschnitte 34U, 34V und 34W konfiguriert, um die Anschlüsse der ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und der zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 entsprechend der Lenkgeschwindigkeit zu schalten.
Auf diese Weise wird die Verbindung der ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und der zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 entsprechend der aus der Ausgabe des Lenkwinkelsensors 15 der elektrischen Servolenkung 2, des Drehwinkelsensors des Motors 1 usw. berechneten Lenkgeschwindigkeit geschaltet. Damit ist es möglich, die Verbindung entsprechend dem erforderlichen Lenkverhalten auszuwählen.
Darüber hinaus umfasst der Motor 1 in der ersten Ausführungsform den Anregungssteuerabschnitt 28, der die Vielzahl der Schaltelemente umfasst und der konfiguriert ist, um die Anregungssteuerung durchzuführen. Die Anschlussschaltabschnitte 34U, 34V und 34W sind konfiguriert, um die Verbindung der ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und der zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 entsprechend dem Heizwert der Schaltelemente zu schalten.
Auf diese Weise wird die Verbindung der ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und der zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 entsprechend der Heizmenge der Schaltelemente geschaltet. Damit ist es möglich, die Überhitzung der Schaltelemente zu unterdrücken. In diesem Fall ist die Heizmenge der Schaltelemente in der Serienschaltung kleiner als die Heizmenge der Schaltelemente in der Parallelschaltung. Dementsprechend ist es bei großer Wärmemenge und erhöhter Temperatur des Wechselrichters möglich, die Überhitzung der Schaltelemente durch die Umschaltung von der Parallelschaltung zur Serienschaltung zu unterdrücken.
(Zweite Ausführungsform)
9(a) ist eine Erklärungsansicht, die eine Steuerung der Schaltabschnitte E1, E2, F1, F2, G1 und G2 zeigt, wenn die Verbindung der Statorspulen U1, U2, V1, V2, W1 und W2 in einer zweiten Ausführungsform von der Parallelschaltung auf die serielle Verbindung geschaltet wird. In 9(a) wird das Schalten des Anschlusses der Statorspulen U1 und U2 durch den U-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34U als Vertreter erläutert.
Wenn die Statorspulen U1 und U2 parallel geschaltet sind, befinden sich die Schaltabschnitte E1, E2, F1 und F2 der Parallelschaltung im EIN-Zustand. Andererseits befinden sich die Schaltabschnitte G1 und G2 der seriellen Verbindung im AUS-Zustand. In diesem Fall fließt der Strom durch die erste Statorwicklung U1 und die Parallelschaltabschnitte E2 und F2 zum Neutralpunkt 37. Darüber hinaus fließt der Strom durch die parallel geschalteten Schaltabschnitte E1 und F1 und die zweite Statorwicklung U2 zum Sternpunkt 37 (vgl. den massiven Pfeil in 6).
Anschließend werden basierend auf den Fahrinformationen der verschiedenen Sensoren die Parallelschaltabschnitte E1, E2, F1 und F2 zum Zeitpunkt t2 vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand geschaltet. Darüber hinaus werden die Schaltabschnitte G1 und G2 der seriellen Verbindung zum Zeitpunkt t2 vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand geschaltet. In diesem Fall fließt der Strom durch die erste Statorwicklung U1, die Schaltabschnitte G1 und G2 der Serienschaltung und die zweite Statorwicklung U2 zum Neutralpunkt 37 (vgl. den gebrochenen Pfeil in 6).
9(b) ist ein Diagramm, das eine Änderung des Stromflusses im seriell/parallelen Schaltkreis 32 zeigt, wenn die Anschlüsse der Statorspulen U1 und U2 von der Parallelschaltung auf die serielle Verbindung geschaltet werden.
Wie in 9(b) dargestellt, steuert der Anregungssteuerabschnitt 28 in der Parallelschaltung den Strom 10, der in den Statorwicklungen U1 und U2 bis 0A zum Zeitpunkt t1 fließt. 0A wird bis zum Zeitpunkt t3 aufrechterhalten. Nach dem Umschalten von der Parallelschaltung auf die serielle Verbindung erhöht dann der Anregungssteuerungsabschnitt 28 den Strom auf I₀ in der seriellen Verbindung, I₀ wird gehalten.
10 ist ein Flussdiagramm, das die Schaltsteuerung der Statorspulen U1, U2, V1, V2, W1 und W2 in der zweiten Ausführungsform darstellt.
Bei Schritt S1 wird in der Parallelschaltung der Statorspulen U1, U2, V1, V2, W1 und W2 beurteilt, ob der in diesen Statorspulen fließende Strom 0A beträgt oder nicht. Das heißt, es wird beurteilt, ob der Strom durch den Anregungssteuerungsabschnitt 28 von I₀ auf 0A reduziert wird oder nicht. Wenn der Strom nicht 0A ist, wird das Urteil von Schritt S1 fortgesetzt.
Wenn der Strom 0A beträgt, wird bei Schritt S2 der Strom I von Zeit t1 bis Zeit t3 auf 0A gehalten (vgl. 9(b)).
Dann schalten die Schaltabschnitte E1, E2, F1, F2, G1 und G2 bei Schritt S3 die Verbindung der Statorspulen U1, U2, V1, V2, W1 und W2 von der Parallelschaltung zur Serienschaltung in dem Zustand, in dem der Strom zum Zeitpunkt t2 auf 0A gehalten wird (vgl. 9(b)).
Anschließend gibt der Anregungssteuerungsabschnitt 28 bei Schritt S4 in der seriellen Verbindung den Strom I von 0A bis I₀ zurück.
[Effekte der zweiten Ausführungsform]
In der zweiten Ausführungsform umfasst der Motor 1 den Anregungssteuerabschnitt 18, der konfiguriert ist, um die Anregungssteuerung des Statorspulen-Abschnitts 25 durchzuführen. Die Anschlussschaltabschnitte 34U, 34V und 34W schalten den Anschluss der ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und der zweiten Statorspulen U2, V2 und W2, wenn der Anregungssteuerabschnitt 28 0A ist.
Dabei fließt der Strom beim Schalten der Verbindung nicht direkt durch die Schaltabschnitte E1, E2, G1, G2, G2, G2, F1 und F2 zum Nullpunkt 37. Das heißt, der Durchstrom wird nicht erzeugt. Dementsprechend ist es möglich, den Schock (den Schaltschock) entsprechend der Schaltung zu unterdrücken.
[Dritte Ausführungsform]
(Konfiguration des bürstenlosen Motors von zwei Systemen)
11 ist eine schematische Schnittansicht, die entlang der Motor-Radialrichtung aufgenommen wird und einen Motor 45 von zwei Systemen (zwei Schaltungen) in einer dritten Ausführungsform zeigt.
Der Motor 45 ist ein bürstenloser Dreiphasenmotor mit zwei Systemen. Der Motor 45 umfasst den Motor-Rotor 23 und den Motorstator 24.
In dieser Ausführungsform, wie in 11 dargestellt, ist ein halber Abschnitt des Motors 45 (ein halber Abschnitt auf der rechten Seite in 11) als „erstes System A“ definiert. Der andere halbe Abschnitt des Motors 45 (ein halber Abschnitt auf einer linken Seite in 11) ist als „zweites System B“ definiert. Das erste System A und das zweite System B des Motors 45 werden kombiniert und entsprechend der Einsatzbedingungen des Fahrzeugs verwendet. Im Falle einer Fehlfunktion eines der ersten Systeme A und des zweiten Systems B des Motors 45 wird abwechselnd das andere des ersten Systems A und des zweiten Systems B als Backup verwendet.
Darüber hinaus umfasst der Motor-Rotor 23 einen Statorwicklungsabschnitt 46 mit drei Anregungsphasen, d.h. der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase. Der Statorwicklungsabschnitt 46 umfasst einen ersten System-Statorwicklungsabschnitt 46A, in dem die Statorwicklungen UA1, UA2, VA1, VA2, VA2, WA1 und WA2 für das erste System A angeordnet sind; und einen zweiten System-Statorwicklungsabschnitt 46B, in dem die Statorwicklungen UB1, UB2, VB1, VB2, VB2, WB1 und WB2 für das zweite System B angeordnet sind. Die Statorspulen UA1, UA2, VA1, VA2, WA1, WA2, UB1, UB2, VB1, VB2, WB1 und WB2 haben die gleiche Funktion.
In dieser Ausführungsform werden die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase von drei Anregungsphasen des Motor-Rotors 23, die im ersten System A verwendet werden, als „UA-Phase“, „VA-Phase“ und „WA-Phase“ bezeichnet. Die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase von drei Anregungsphasen des Motor-Rotors 23, die im zweiten System B verwendet werden, werden als „UB-Phase“, „VB-Phase“ und „WB-Phase“ bezeichnet.
Wie in 11 dargestellt, sind im ersten System A die UA-Phase, die VA-Phase, die VA-Phase und die WA-Phase in einer Reihenfolge der UA-Phase, der VA-Phase, der WA-Phase, der UA-Phase, der VA-Phase und der WA-Phase im Uhrzeigersinn in 11 im Abstand von 30 Grad angeordnet. In der UA-Phase werden die VA-Phase, die WA-Phase, die UA-Phase, die VA-Phase und die WA-Phase, die Statorspulen UA1, VA1, WA1, WA1, UA2, VA2 und WA2 um entsprechende Zahnabschnitte gewickelt, wie in 11 dargestellt.
Darüber hinaus sind im zweiten System B, wie in 11 dargestellt, die UB-Phase, die VB-Phase und die WB-Phase in einer Reihenfolge der UB-Phase, der VB-Phase, der WB-Phase, der UB-Phase, der VB-Phase und der WB-Phase im Uhrzeigersinn in 11 im Abstand von 30 Grad angeordnet. In der UB-Phase werden die VB-Phase, die WB-Phase, die UB-Phase, die VB-Phase und die WB-Phase, die Statorspulen UB1, VB1, WB1, WB1, UB2, VB2 und WB2 um entsprechende Zahnabschnitte gewickelt, wie in 11 dargestellt.
Die Erstsystem-Erste-Systemstatorspulen UA1, VA1 und WA1 und die Erstsystem-Zweite-Systemstatorspulen UA2, VA2 und WA2 sind über die Sternschaltung (den Y-Anschluss) ähnlich der Parallelschaltung von 4(a) oder der Serienschaltung von 5(a) elektrisch verbunden.
Die Zweitsystem-Erste-Systemstatorspulen UB1, VB1 und WB1 und die Zweitsystem-Zweite-Systemstatorspulen UB2, VB2 und WB2 des zweiten Systems sind über die Sternschaltung (den Y-Anschluss) ähnlich der Parallelschaltung von 4(a) oder der Serienschaltung von 5(a) elektrisch verbunden.
Außerdem entsprechen der erste Systemstatorwicklungsabschnitt 46A und der zweite Systemstatorwicklungsabschnitt 46B in den Ansprüchen „erster Statorwicklungsabschnitt“ und „zweiter Statorwicklungsabschnitt“. Darüber hinaus entsprechen die Erstsystem-Erste-Systemstatorspulen UA1, VA1 und WA1 und die Erstsystem-Erste-Systemstatorspulen UA2, VA2 und WA2 in den Ansprüchen „ersten ersten Statorspule" und „erste zweite Statorspule“. Ebenso entsprechen die ersten Statorspulen UB1, VB1 und WB1 des zweiten Systems und die zweiten Statorspulen UB2, VB2 und WB2 des zweiten Systems der „zweiten ersten Statorspule“ und der „zweiten zweiten Statorspule“ in den Ansprüchen.
Darüber hinaus ist die Kombination der Erstsystem-Erste-Systemstatorspulen UA1, VA1 und WA1 und der Zweitsystem-Erste-Systemstatorspulen UB1, VB1 und WB1 als „erste Statorspule“ in den Ansprüchen denkbar. Ebenso ist die Kombination der Erstsystem-Zweite-Systemstatorspulen UA2, VA2 und WA2 und der Zweitsystem-Zweite-Systemstatorspulen UB2, VB2 und WB2 als „zweite Statorwicklung“ in den Ansprüchen denkbar.
12 ist ein Steuerblockdiagramm, das den Motor 45 der beiden Systeme in der dritten Ausführungsform darstellt.
Im ersten Systemstatorwicklungsabschnitt 46A sind die Erstsystem-Erste-Systemstatorspulen UA1, VA1 und WA1 und die Erstsystem-Zweite-Systemstatorspulen UA2, VA2 und WA2 parallel miteinander verbunden.
Andererseits sind im zweiten System-Statorwicklungsabschnitt 46B die ersten Statorwicklungen UB1, VB1 und WB1 des zweiten Systems und die zweiten Statorwicklungen UB2, VB2 und WB2 des zweiten Systems parallel miteinander verbunden.
Die Steuervorrichtung 17 umfasst im ersten System A eine Steuerschaltung 26A und eine Inverterschaltung 27A für das erste System A, die mit der Steuerschaltung 26 und der Inverterschaltung 27 in der ersten Ausführungsform identisch sind.
Die Steuerschaltung 26A besteht aus einer Leiterplatte, einem Mikrocomputer und so weiter. Die Steuerschaltung 26A ist elektrisch mit einem Sensor 47A für das erste System A verbunden. In diesem Fall ist der Sensor 47A ein allgemeiner Begriff für die verschiedenen Sensoren, die mit der Steuerschaltung 26A im ersten System A verbunden sind. Der Sensor 47A umfasst den Fahrzeugsensor 18, den Drehmomentsensor 16, den Lenkwinkelsensor 15 und den Temperatursensor 29, die identisch mit denen in der ersten Ausführungsform sind. Der Steuerkreis 26A erhält die elektrische Leistung _VB von der Stromquelle 19A für das erste System.
Darüber hinaus umfasst der Steuerkreis 26A einen ersten anormalen Abschnitt 30A zur Beurteilung eines anormalen Zustands, der konfiguriert ist, um zu beurteilen, ob es möglich ist, die Anregungssteuerung im ersten Systemstatorspulenabschnitt 46A im Normalzustand durchzuführen oder nicht.
Die Inverterschaltung 27A umfasst einen ersten Anregungssteuerabschnitt 28A. Der erste Anregungssteuerabschnitt 28A ist konfiguriert, um den EIN-Zustand und den AUS-Zustand einer Vielzahl von Schaltelementen (nicht dargestellt), wie beispielsweise die MOS-Transistoren (MOS-FETs), die die Feldeffekttransistoren sind, entsprechend zu schalten und dadurch die Anregungssteuerung des ersten Systemstatorspulenabschnitts 46A durchzuführen.
Die Inverterschaltung 27A umfasst einen Anschlussschaltabschnitt 34. Dieser Verbindungsschaltabschnitt 34 ein erster U-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34AU, ein erster V-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34AV und ein erster W-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34AW des Systems, die identisch sind mit dem U-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34U, dem V-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34V und dem W-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34W in der ersten Ausführung. Diese Verbindungsschaltabschnitte 34AU, 34AV und 34Aw sind konfiguriert, um die Verbindungen der Erstsystem-Erste-Statorspulen UA1, VA1 und WA1 und der Erstsystem-Zweite-Statorspulen UA2, VA2 und WA2 zwischen der seriellen Verbindung und der Parallelverbindung zu schalten.
Ähnlich wie das erste System A umfasst die Steuervorrichtung 17 einen Steuerkreis 26 und eine Inverterschaltung 27 für das System B, die identisch sind mit dem Steuerkreis 26B und die Inverterschaltung 27B in der ersten Ausführung.
Darüber hinaus sind im zweiten System B ähnlich wie im ersten System A ein Sensor 47B, eine Stromquelle 19B, ein zweiter anormaler Zustandsbeurteilungsabschnitt 28B, ein zweiter Anregungssteuerungsabschnitt 28B, ein zweiter U-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34BU vorgesehen, einen zweiten V-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34BV und einen zweiten W-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34BW des Systems, die identisch sind mit dem Sensor 47A, der Stromquelle 19A, dem ersten Abschnitt 30A zur Beurteilung eines anormalen Zustands, dem ersten Anregungszustand-Steuerabschnitt 28A, den Verbindungs-Schaltabschnitten 34AU, 34AV und 34AW.
Außerdem entsprechen der erste U-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34AU des Systems, der erste V-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34AV des Systems und der erste W-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34AW des Systems dem „ersten Anschluss-Schaltabschnitt“ in den Ansprüchen. Der zweite System-U-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34BU, der zweite System-V-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34BV und der zweite System-W-Phasenanschluss-Schaltabschnitt 34BW entsprechen in den Ansprüchen dem „zweiten Anschluss-Schaltabschnitt“.
Als nächstes wird ein Fall, in dem das erste System A und das zweite System B des Motors 45 kombiniert und verwendet werden, mit Bezug auf 13 erläutert.
13(a) ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl des Motors 45 zeigt, wenn das erste System A und das zweite System B in der Parallelschaltung sind, und ein Verhältnis zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl des Motors 45 zeigt, wenn das einzige erste System A verwendet wird.
13(b) ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl des Motors 45 zeigt, wenn sich das erste System A in der Serienschaltung und das zweite System B in der Parallelschaltung befindet, und ein Verhältnis zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl des Motors 45 zeigt, wenn das erste System A in der Serienschaltung verwendet wird.
13(c) ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl des Motors 45 zeigt, wenn sich das erste System A und das zweite System B in der Serienschaltung befinden, und eine Beziehung zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl des Motors 45 zeigt, wenn das erste System A in der Serienschaltung verwendet wird.
13(a) bis 13(c) zeigen darüber hinaus Leitungsanschlusspläne der Statorspulen UA1, VA1, WA1, WA1, UA2, VA2 und WA2 im ersten System A sowie Leitungsanschlusspläne des Stators UB1, VB1, WB1, UB2, VB2 und WB2 im zweiten System B.
In 13(a) bis 13(b) stellt „erstes System Ap der Parallelschaltung“ einen Fall dar, in dem die Statorspulen UA1, VA1, WA1, WA1, UA2, VA2 und WA2 im ersten System A parallel miteinander verbunden sind. „Zweites System Bp der Parallelschaltung“ stellt einen Fall dar, in dem die Statorspulen UB1, VB1, WB1, WB1, UB2, VB2 und WB2 im zweiten System B parallel miteinander verbunden sind. „Erstes System Ad der seriellen Verbindung“ stellt einen Fall dar, in dem die Statorspulen UA1, VA1, WA1, WA1, UA2, VA2 und WA2 im ersten System A in Reihe geschaltet sind. „Zweites System Bp der seriellen Verbindung“ stellt einen Fall dar, in dem die Statorspulen UB1, VB1, WB1, UB2, VB2 und WB2 im zweiten System B in Reihe geschaltet sind.
In 13(a) erreichen das erste System Ap der Parallelschaltung und das zweite System Bp der Parallelschaltung, die die gleiche Konfiguration aufweisen, das Drehmoment, das doppelt so hoch ist wie das Drehmoment, wenn das einzige erste System Ap der Parallelschaltung verwendet wird. Das in 13(a) dargestellte Beispiel wird für das Fahren des Fahrzeugs im Normalzustand verwendet, beispielsweise wenn die hohen Drehmomenteigenschaften und die hohen Drehzahleigenschaften nicht benötigt werden.
In 13(b) kann das erste System Ad der seriellen Verbindung, in dem das Drehmoment des Motors 45 hoch ist, und das zweite System Bp der parallelen Verbindung das Drehmoment höher als die Kombination der Systeme Ap und Bp von 13(a) erhalten. Darüber hinaus kann das erste System Ad der seriellen Verbindung und das zweite System Bp der Parallelschaltung das Drehmoment höher als das Drehmoment erreichen, wenn die einzige erste System Ad der seriellen Verbindung verwendet wird. Das in 13(b) dargestellte Beispiel wird verwendet, wenn das hohe Drehmoment des Motors 45 benötigt wird, beispielsweise wenn viele Insassen in das Fahrzeug steigen, wenn viele Schlitten beladen sind, wenn der Luftdruck des Reifens niedrig ist, wenn das Fahrzeug auf der Neigungsstraße fährt und wenn der Reibungskoeffizient der Fahrbahnoberfläche hoch ist.
In 13(c) kann das erste System Ad der seriellen Verbindung, in dem das Drehmoment des Motors 45 hoch ist, und das zweite System Bd der seriellen Verbindung, in dem das Drehmoment des Motors 45 hoch ist, das Drehmoment höher als das Drehmoment der Kombination der Systeme Ad und Bp in 13(b) erhalten. Darüber hinaus kann das erste System Ad der seriellen Verbindung und das zweite System Bd der seriellen Verbindung das Drehmoment höher als das Drehmoment erhalten, wenn die einzige erste System Ad der seriellen Verbindung verwendet wird. Das in 13(c) dargestellte Beispiel wird verwendet, wenn die hohen Drehmomenteigenschaften, die höher sind als die des Beispiels von 13(b), benötigt werden, beispielsweise wenn viele Insassen in das Fahrzeug steigen und viele Wagen beladen sind, d.h. wenn die oben beschriebene Vielzahl von Bedingungen erfüllt ist.
14 ist ein Flussdiagramm, das die Schaltmethode des Systems zeigt, wenn eines der ersten Systeme A und das zweite System B ausfällt (Fehlfunktion).
In 14 befinden sich das erste System A und das zweite System B in der seriellen Verbindung. Das heißt, das erste System A und das zweite System B werden wie in 13(a) dargestellt verbunden.
Bei Schritt S10 beurteilen der erste und zweite Abschnitt 30A und 30B zur Beurteilung eines anormalen Zustands, ob das erste System A oder das zweite System B ausgefallen ist (Fehlfunktion). Die ersten und zweiten anormalen Abschnitt 30A und 30B zur Beurteilung eines anormalen Zustands führen dieses Urteil durch, indem sie beispielsweise die Abschaltung (Unterbrechung) der Statorspulen UA1, VA1, WA1, WA1, UA2, VA2, WA2, WA2, UB1, VB1, WB1, UB2, VB2 und WB2, die Fehlfunktion des Schaltelements, die Fehlfunktion des Mikrocomputers, der zur Steuerung der Schaltelemente konfiguriert ist, die Fehlfunktion des Steuerkreises 26 usw. beurteilen.
Wenn das erste System A oder das zweite System B nicht ausgefallen ist (Fehlfunktion), d.h. wenn sowohl das erste System A als auch das zweite System B im Normalzustand betrieben wird, wird das Urteil von Schritt S10 fortgesetzt.
Andererseits, wenn das erste System A oder das zweite System B ausgefallen ist, wird bei Schritt S11 die Nutzung des ausgefallenen Systems gestoppt.
Anschließend werden bei Schritt S12 die Statorspulen des nicht ausgefallenen Systems (das nicht ausgefallen ist) von der Parallelschaltung auf die serielle Verbindung umgeschaltet.
Wenn beispielsweise das erste System A ausgefallen ist, werden die Anschlüsse der Statorspulen UB1, VB1, WB1, UB2, VB2, VB2 und WB2 des nicht ausgefallenen zweiten Systems B von der Parallelschaltung (vgl. die Verbindung des zweiten Systems B von 13(a)) auf die serielle Verbindung (vgl. die Verbindung des zweiten Systems B von 13(c)) durch die Schaltabschnitte E1, E2, F1, F2, G1 und G2 geschaltet. Durch dieses Schalten wird das Drehmoment des Motors 45 doppelt so stark. Auf diese Weise steuert der zweite Anregungssteuerabschnitt 28B im zweiten System B, das nicht ausgefallen ist, kontinuierlich den Motor 45.
Andererseits werden bei Ausfall des zweiten Systems B die Anschlüsse der Statorspulen UA1, VA1, WA1, WA1, UA2, VA2 und WA2 des nicht ausgefallenen ersten Systems B von der Parallelschaltung (vgl. die Verbindung des ersten Systems A von 13(a)) auf die serielle Verbindung (vgl. die Verbindung des ersten Systems A von 13(c)) durch die Schaltabschnitte E1, E2, F1, F2, G1 und G2 geschaltet. Durch dieses Schalten wird das Drehmoment des Motors 45 doppelt so stark. Auf diese Weise steuert der erste Anregungssteuerabschnitt 28A im ersten System A, das nicht ausgefallen ist, kontinuierlich den Motor 45.
[Effekte der dritten Ausführungsform]
In der dritten Ausführungsform umfasst der Statorwicklungsabschnitt 46 den ersten Systemstatorwicklungsabschnitt 46A und den zweiten Systemstatorwicklungsabschnitt 46B. Die erste Statorwicklung umfasst die Statorwicklungen UA1, VA1 und WA1, die dem ersten Systemstatorwicklungsabschnitt 46A zugeführt werden, und die Statorwicklungen UB1, VB1 und WB1, die dem zweiten Systemstatorwicklungsabschnitt 46B zugeführt werden. Die zweite Statorwicklung umfasst die Statorwicklungen UA2, VA2 und WA2, die dem ersten Systemstatorwicklungsabschnitt 46A zugeführt werden, und die Statorwicklungen UB2, VB2 und WB2, die dem zweiten Systemstatorwicklungsabschnitt 46B zugeführt werden. Der Verbindungsschaltabschnitt 34 umfasst die Verbindungsschaltabschnitte 34AU, 34AV und 34AW, die konfiguriert sind, um die Verbindungen der Statorspulen UA1, VA1 und WA1 und der Statorspulen UA2, VA2 und WA2 von der seriellen Verbindung zur parallelen Verbindung oder von der parallelen Verbindung zur seriellen Verbindung zu schalten; und die Verbindungsschaltabschnitte 34BU, 34BV und 34BW, die konfiguriert sind, um die Verbindungen der Statorspulen UB1, VB1 und WB1 und der Statorspulen UB2, VB2 und WB2 von der seriellen Verbindung zur parallelen Verbindung oder von der parallelen Verbindung zur seriellen Verbindung zu schalten.
Dementsprechend, wenn die hohen Drehmomenteigenschaften im Motor 45 benötigt werden, werden die Anschlüsse des ersten Systemstatorwicklungsabschnitts 46A und des zweiten Statorwicklungsabschnitts 46B entsprechend kombiniert und bestromt. Wenn einer der Statorwicklungsabschnitte ausgefallen ist, wird der nicht ausgefallene Statorwicklungsabschnitt unter Spannung gesetzt. Damit ist es möglich, die Motorsteuerung entsprechend der Einsatzbedingungen durchzuführen.
Darüber hinaus umfasst der Motor 45 in der dritten Ausführungsform den Anregungssteuerabschnitt mit dem ersten Anregungssteuerabschnitt 28A, der konfiguriert ist, um die Anregungssteuerung des ersten Systemstatorspulenabschnitts 46A durchzuführen, und den zweiten Anregungssteuerabschnitt 28B, der konfiguriert ist, um die Anregungssteuerung des zweiten Systemstatorspulenabschnitts 46B durchzuführen; den ersten Abschnitt 30A zur Beurteilung eines anormalen Zustands, der konfiguriert ist, um zu beurteilen, ob die Anregungssteuerung des ersten Systemstatorspulenabschnitts 46A im Normalzustand ausgeführt wird oder nicht; und den zweiten Abschnitt 30B zur Beurteilung eines anormalen Zustands, der konfiguriert ist, um zu beurteilen, ob die Anregungssteuerung des zweiten Systemstatorspulenabschnitts 46B im Normalzustand durchgeführt wird; und wenn der erste Abschnitt 30A zur Beurteilung eines anormalen Zustands und der zweite Abschnitt 30B zur Beurteilung eines anormalen Zustands beurteilt, dass sich einer der ersten Systemstatorspulenabschnitte 46A und der zweite Systemstatorspulenabschnitt 46B im anormalen Zustand befindet, steuert der Anregungssteuerungsabschnitt kontinuierlich den anderen des ersten Systemstatorspulenabschnitts 46A und des zweiten Systemstatorspulenabschnitts 46B.
Dementsprechend wird bei Ausfall eines der Statorspulen-Abschnitte der andere der nicht ausgefallenen Statorspulen-Abschnitte kontinuierlich gesteuert. Damit ist es möglich, den Komfort für den Benutzer zu verbessern.
Außerdem wird in einem Zustand, in dem sich die Statorspulen-Abschnitte 46A und 46B in den Parallelschaltungen befinden, wenn einer der Statorspulen-Abschnitte ausgefallen ist und der andere der Statorspulen-Abschnitte zum Betreiben des Motors 45 von der Parallelschaltung auf die Serienschaltung umgeschaltet wird, das Drehmoment durch das Umschalten von der Parallelschaltung auf die Serienschaltung doppelt so hoch. Dementsprechend ist es möglich, den Motor 45 zu betreiben, ohne das Drehmoment nach der Fehlfunktion zu verringern.
(Vierte Ausführungsform)
(Konfiguration von Lenkung-über-Kabel)
15 ist eine schematische Darstellung einer Servolenkungsvorrichtung 49 vom Typ Lenkung-über-Kabel mit einem Motor 48.
Die Servolenkungsvorrichtung 49 basiert auf der Konfiguration in der ersten Ausführungsform. In der Servolenkungsvorrichtung 49 wird der Lenkmechanismus 3 in der ersten Ausführungsform auf einen Lenkmechanismus 50 des Lenkung-über-Kabel eingestellt. Außerdem haben die Konfigurationen, die mit denen der ersten Ausführungsform identisch sind, die gleichen Symbole. Die sich wiederholenden Erklärungen entfallen.
In der Servolenkung 49 ist die Lenkungseingabevorrichtung 5, mit der der Fahrer beispielsweise den Lenkbetrieb ausführt, so angeordnet, dass das Lenkrad durch eine Kupplung 52 mechanisch von dem Drehmechanismus 10 getrennt ist, der zum Drehen der Lenkräder 6 und 6 angeordnet ist.
Die Lenkeingabevorrichtung 51 ist mit dem Motor 48 verbunden, der ein Reaktionskraftbereitstellungsmechanismus ist, der so angeordnet ist, dass er die Lenkreaktionskraft (das Reaktionsmoment) in Bezug auf die Lenkeingabevorrichtung 51 bereitstellt. Der Motor 48 ist ein Reaktionsmotor. Der Motor 48 ist der dreiphasige bürstenlose Motor, der mit dem Motor 1 in der ersten Ausführungsform und dem Motor 45 in der dritten Ausführungsform identisch ist. Der serielle/parallele Schaltkreis 32, die Schaltabschnitte E1, E2, F1, F2, G1 und G2, die Statorspulen U1, V1, W1, W1, U2, V2 und W2 usw. in der ersten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform sind auf diesen Motor 48 aufgebracht.
In einem Fall, in dem der Motor 48 als Motor 1 in der ersten Ausführungsform ausgebildet ist, sind die Anschlussschaltabschnitte 34U, 34V und 34W konfiguriert, um die Anschlüsse der ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und der zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 von der Parallelschaltung zur seriellen Verbindung nahe dem Hub-Ende der Lenkeingabevorrichtung 51 zu schalten.
Darüber hinaus sind in einem Fall, in dem der Motor 48 als Motor 45 in der ersten Ausführungsform ausgebildet ist, die Anschlussschaltabschnitte 34AU, 34AV und 34AW konfiguriert, um die Anschlüsse der Statorspulen UA1, VA1, VA1, WA1, UB1, VB1 und WA1 und der Statorspulen UA2, VA2, WA2, UB2, VB2, VB2 und WB2 von der Parallelschaltung zur seriellen Verbindung nahe dem Hub-Ende der Lenkeingabevorrichtung 51 zu schalten.
Darüber hinaus ist der Motor 48 über eine Verbindungswelle 53 mit einer Kupplung 52 verbunden, die ein Stromunterbrechungsmittel ist. Diese Kupplung 52 ist so angeordnet, dass sie die Verbindungswelle 53 und die Eingangswelle 7 verbindet, wenn der Lenkmechanismus 50 ausgefallen ist.
Der Motor 48 und die Kupplung 52 sind elektrisch mit der Reaktionskraftregelungseinrichtung 54 verbunden. Die Reaktionskraft-Steuervorrichtung 54 hat die gleiche Konfiguration wie die Steuervorrichtung in der ersten Ausführungsform. Die Reaktionskraft-Steuerungsvorrichtung 54 ist konfiguriert, um den Motor 48 basierend auf dem Ausgang des Lenkwinkelsensors, des Drehmomentsensors und des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors zu steuern und anzutreiben (nicht dargestellt). Die Reaktionskraft-Steuerungsvorrichtung 54 ist elektrisch mit der Steuerungsvorrichtung 17 verbunden, die zum Steuern des Motors 1 konfiguriert ist. Die Reaktionskraft-Steuervorrichtung 54 und die Steuervorrichtung 17 werden von der Stromquelle 19 mit der elektrischen Energie V_B versorgt.
[Effekte der vierten Ausführungsform]
In der vierten Ausführungsform ist die Servolenkungsvorrichtung 49 das Lenkung-über-Kabel, bei dem die Lenkeingabevorrichtung 51, mit der der Fahrer den Lenkbetrieb durchführt, und der Drehmechanismus 10, der zum Drehen der Lenkräder 6 und 6 angeordnet ist, voneinander getrennt sind. Der Motor 48 ist so angeordnet, dass er die Lenkreaktionskraft der Lenkungseingabevorrichtung 51 bereitstellt. Die Verbindungsschaltabschnitte 34U, 34V und 34W sind konfiguriert, um die Anschlüsse der ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und der zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 auf die serielle Verbindung nahe dem Hub-Ende der Lenkeingabevorrichtung 51 zu schalten.
In der Nähe des Hub-Endes der Lenkungseingabevorrichtung 51 ist das hohe Drehmomentverhalten des Motors 48 erforderlich, um den starken Stoß des Zahnstangenendanschlags gegen das Zahnstangengehäuse zu unterdrücken, indem die Bewegung der Lenkungseingabevorrichtung 51 eingeschränkt wird. Dementsprechend ist es durch das Bringen der Anschlüsse der ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und der zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 zur seriellen Verbindung möglich, die Bewegung der Lenkungseingabevorrichtung 51 zu begrenzen und den Aufprall des Zahnstangenendstoppers gegen das Zahnstangengehäuse zu mildern.
Außerdem werden die Anschlussschaltabschnitte 34U, 34V und 34W nicht unbedingt von der Parallelschaltung auf die serielle Verbindung nahe dem Hub-Ende umgeschaltet. Die Anschlussschaltabschnitte 34U, 34V und 34W sind so konfiguriert, dass sie als serielle Verbindung wenigstens nahe dem Hub-Ende gesteuert werden.
(Fünfte Ausführungsform)
16 ist eine vertikale Schnittansicht, die eine integrierte Servolenkungsvorrichtung 56 mit einem Motor 55 zeigt. In 16 stellt das „erste Ende“ eine Seite (Oberseite in der Zeichnung) dar, die mit einem Lenkrad 58 in der Drehachse Z-Richtung der Lenkwelle 57 verbunden ist. „Zweites Ende“ stellt eine Seite (untere Seite in der Zeichnung) dar, die mit einem Kolben 59 in Z-Richtung der Drehachse der Lenkwelle 57 verbunden ist.
Die integrierte Servolenkung 56 wird in großen Fahrzeugen usw. verwendet. Die integrierte Servolenkungsvorrichtung 56 umfasst einen Hauptkörper der Servolenkungsvorrichtung 60, den Motor 55 und eine Steuervorrichtung (ECU) 61.
Der Hauptkörper der Servolenkungsvorrichtung 60 umfasst die Lenkwelle 57, eine Segmentwelle 62 und einen Kraftzylinder 63.
Ein Abschnitt der Lenkwelle 57 ist in einem Gehäuse 64 aufgenommen. Die Lenkwelle 57 umfasst eine Eingangswelle 65, eine Zwischenwelle 66 und eine Ausgangswelle 67. Die Eingangswelle 65 umfasst einen ersten Endabschnitt, der mit dem Lenkrad 58 verbunden ist und der der Lenkmomenteingabe des Fahrers dient. Die Eingangswelle 65 umfasst einen zweiten Endabschnitt, der in einen ausgesparten Öffnungsabschnitt 66a eingesetzt ist, der auf der ersten Endseite der Zwischenwelle 66 ausgebildet ist. Die Zwischenwelle 66 wird in einen ausgesparten Öffnungsabschnitt 67a eingesetzt, der an einem ersten endseitigen Abschnitt mit großem Durchmesser der Ausgangswelle 67 ausgebildet ist. Die Ausgangswelle 67 umfasst eine erste Stirnseite, die über einen zweiten Torsionsstab 70 mit der zu drehenden Zwischenwelle 66 in Bezug auf die Zwischenwelle 66 verbunden ist. Die Ausgangswelle 67 ist so angeordnet, dass sie das von der Zwischenwelle 66 eingegebene Lenkmoment über einen Kugelgewindetrieb 71, der ein Umwandlungsmechanismus zum Kolben 59 ist, abgibt.
Der Kugelgewindetrieb 71 umfasst die Ausgangswelle 67, die eine Gewindespindel ist, und die eine Kugelnut 71a umfasst, die eine schraubenförmige Nut ist, die an einem Außenumfang an der zweiten Stirnseite der Ausgangswelle 67 ausgebildet ist; den Kolben 59, der als Mutter dient und eine Kugelnut 71b umfasst, die eine schraubenförmige Nut ist, die an dem Außenumfang der Ausgangswelle 67 ausgebildet ist und der der Kugelnut 71a entspricht; eine Vielzahl von Kugeln 71c, die zwischen dem Kolben 59 und der Ausgangswelle 67 vorgesehen sind.
Zwischen der Zwischenwelle 66 und der Ausgangswelle 67 ist ein bekanntes Drehventil 72, das ein Steuerventil ist, angeordnet. Das Zellenradschleuse 72 ist angeordnet, um das Hydraulikflüssigkeit, das einer am Fahrzeug montierten Pumpe (nicht dargestellt) zugeführt wird, selektiv in die ersten und zweiten Hydraulikkammern (Druckkammern) P1 und P2 gemäß der Torsionsmenge und der Torsionsrichtung des zweiten Torsionsstabes 70 zu fördern, die sich aus dem relativen Drehwinkel der Zwischenwelle 66 und der Ausgangswelle 67 ergeben.
Die Segmentwelle 62 ist ein Übertragungsmechanismus, der zum Drehen gemäß der axialen Bewegung des Kolbens 59 am Außenumfang der zweiten Stirnseite der Lenkwelle 57 dient. Die Segmentwelle 62 ist über einen Lenkstockhebel mit den gelenkten Rädern verbunden.
Ein Kraftzylinder 63 besteht aus der ersten und zweiten Hydraulikkammer P1 und P2, die das Paar von Flüssigkeitskammern sind und die durch den Ringkolben 59 definiert sind, der so angeordnet ist, dass er innerhalb des Gehäuses 64 verschiebbar bewegt werden kann. Der Kraftzylinder 63 ist ein hydraulisches Stellglied, das so angeordnet ist, dass es das Hilfsmoment erzeugt, um das Lenkmoment zu unterstützen.
Der Motor 55 umfasst ein Motorelement 75 mit einem Motor-Rotor 73 und einem Motorstator 74; ein Motorgehäuse 76, das das Motorelement 75 aufnimmt; und ein erstes Lager 77 und ein zweites Lager 78, die ein Verbindungselement 79 drehbar tragen.
Der Motor-Rotor 73 ist durch das zylindrische Verbindungselement 79 am äußeren Umfangsabschnitt der Eingangswelle 65 montiert, um sich als Einheit mit der Eingangswelle 65 zu drehen. Der Motorstator 74 ist radial außerhalb des Motor-Rotors 73 mit einem vorgegebenen Spiel angeordnet. Darüber hinaus ist der Motorstator 74 elektrisch mit einer Steuervorrichtung 61 außerhalb des Gehäuses 64 verbunden. Das Steuergerät 61 wird von der Stromquelle 80 mit der elektrischen Energie V_B versorgt.
Der Motor 55 ist der dreiphasige bürstenlose Motor, der mit dem Motor 1 in der ersten Ausführungsform identisch ist, und der Motor 45 in der dritten Ausführungsform. Der Motor 55 ist so angeordnet, dass er das Drehmoment für die Eingangswelle 65 bereitstellt. Der serielle/parallele Schaltkreis 32, die Schaltabschnitte E1, E2, F1, F2, G1 und G2, die Statorspulen U1, V1, W1, W1, U2, V2 und W2 usw. in der ersten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform sind auf diesen Motor 55 aufgebracht.
In einem Fall, in dem der Motor 55 in der ersten Ausführungsform als Motor 1 ausgebildet ist, werden die Anschlüsse der ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und der Statorspulen U2, V2 und W2 auf die serielle Verbindung umgeschaltet, wenn die Servolenkung 56 ausgefallen ist.
Darüber hinaus werden in einem Fall, in dem der Motor 55 als Motor 45 in der ersten Ausführungsform ausgebildet ist, die Anschlüsse der Statorspulen UA1, VA1, WA1, WA1, UB1, VB1 und WA1 und der Statorspulen UA2, VA2, WA2, UB2, VB2 und WB2 von der Parallelschaltung zur seriellen Verbindung bei Ausfall der Servolenkungseinrichtung 56.
Das Motorgehäuse 76 ist aus Metallmaterial, beispielsweise Aluminiumlegierung, gefertigt. Das Motorgehäuse 76 umfasst ein erstes Motorgehäuse 81, das eine Becherform aufweist und das das Motorelement 75 aufnimmt; und ein zweites Motorgehäuse 82, das das erste Motorgehäuse 81 schließt. Das erste Motorgehäuse 81 ist über ein Adapterelement 83 am Gehäuse 64 (das zweite Gehäuse 84) befestigt.
Das erste Lager 77 und das zweite Lager 78 werden im Motorgehäuse 76 aufgenommen und gehalten. Das erste Lager 77 und das zweite Lager 78 tragen jeweils die erste Endseite und die zweite Endseite des Verbindungselements 79 drehbar.
Die Steuervorrichtung 61 besteht aus elektrischen Komponenten wie dem Mikrocomputer. Die Steuervorrichtung 61 ist konfiguriert, um den Motor 55 basierend auf dem Lenkbetrieb usw. zu steuern und anzutreiben. Die Steuervorrichtung 61 ist elektrisch mit einer Stromquelle 80 verbunden, die angeordnet ist, um die elektrische Energie an die Steuervorrichtung 61 zu liefern, und einem Drehmomentsensor 85, der angeordnet ist, um das Lenkmoment Tr zu erfassen. Das Lenkmoment Tr wird berechnet, indem eine Differenz zwischen dem Drehwinkel der Eingangswelle 65 und dem Drehwinkel der Zwischenwelle 66 mit einer Drehfederkonstante des ersten Torsionsstabes multipliziert wird. Der Drehmomentsensor 85 ist elektrisch mit der Steuervorrichtung 61 verbunden.
Das Gehäuse 64 hat eine zylindrische Form mit einer ersten Endseite, die geöffnet wird, und einer zweiten Endseite, die geschlossen ist. Das Gehäuse 64 umfasst das erste Gehäuse 86, das die ersten und zweiten Flüssigkeitskammern P1 und P2 definiert; und das zweite Gehäuse 84, das so angeordnet ist, dass es den ersten Endöffnungsabschnitt des ersten Gehäuses 86 abdeckt und das das Drehventil 72 aufnimmt. Die ersten und zweiten Gehäuse 86 und 84 werden durch eine Vielzahl von Befestigungsmitteln (nicht dargestellt) angezogen, die an den Außenumfangsabschnitten der ersten und zweiten Gehäuse 86 und 84, beispielsweise Schrauben, vorgesehen sind.
Das erste Gehäuse 86 umfasst einen Zylinder, der den Abschnitt 86a bildet, der innerhalb des ersten Gehäuses 86 entlang der Drehachse Z-Richtung der Lenkwelle 57 ausgebildet ist; und einen Wellenaufnahmeabschnitt 86b, der innerhalb des ersten Gehäuses 86 ausgebildet ist, um senkrecht zu dem den Abschnitt 86a bildenden Zylinder zu stehen, und dessen Abschnitt dem den Zylinder bildenden Abschnitt 86a gegenüberliegt. Der mit der Ausgangswelle 67 verbundene Kolben 59 wird innerhalb des den Abschnitt 86a bildenden Zylinders aufgenommen, um die erste Flüssigkeitskammer P1 auf der ersten Endseite und die zweite Flüssigkeitskammer P2 auf der zweiten Endseite zu definieren. Darüber hinaus nimmt der Wellenaufnahmeabschnitt 86b die Segmentwelle 62 auf, die eine erste axiale Endseite, die mit dem Kolben 59 verbunden ist, und eine zweite axiale Endseite, die durch den Lenkstockhebel (nicht dargestellt) mit den Lenkrädern verbunden ist.
Der Kolben 59 und die Segmentwelle 62 umfassen jeweils die Zahnabschnitte 59a und 62a, die am äußeren Umfangsabschnitt des Kolbens 59 und der Segmentwelle 62 ausgebildet sind und die so angeordnet sind, dass sie miteinander in Eingriff stehen. Durch das Eingreifen der Zahnabschnitte 59a und 62a wird die Segmentwelle 62 entsprechend der axialen Bewegung des Kolbens 59 geschwenkt. Dabei wird der Lenkstockhebel in Fahrzeugbreitenrichtung gezogen, um die Richtung der gelenkten Räder zu variieren. Außerdem wird in diesem Fall das Hydraulikflüssigkeit innerhalb der ersten Flüssigkeitskammer P1 in den Wellenaufnahmeabschnitt 86b eingebracht, um zwischen den Zahnabschnitten 59a und 62a zu schmieren.
Das zweite Gehäuse 84 umfasst ein Welleneinschubloch 84a, das auf der Innenumfangsseite ausgebildet ist, in das die Zwischenwelle 66 und die Ausgangswelle 67 überlappend eingesetzt sind und das eine Stufenform aufweist, bei der der Durchmesser in der Drehachsen-Z-Richtung von der ersten Endseite auf die zweite Endseite verringert wird, um in der Drehachsen-Z-Richtung einzudringen. Ein großer Durchmesserabschnitt des Welleneinschublochs 84a auf der ersten Stirnseite nimmt das Lager 87 auf, das die Ausgangswelle 67 drehbar trägt. Andererseits umfasst ein Abschnitt mit kleinem Durchmesser des Welleneinschublochs 84a auf der zweiten Endseite eine Einführungsöffnung 88, die mit der Pumpe verbunden ist (nicht dargestellt); eine Zu- und Abflussöffnung 89, die angeordnet ist, um den von der Einführungsöffnung 88 eingeleiteten Hydraulikdruck zu und von den Flüssigkeitskammern P1 und P2 zu liefern und abzugeben; und eine Abflussöffnung 90, die angeordnet ist, um das aus den Hydraulikkammern P1 und P2 durch die Zu- und Abflussöffnung abgeführte Hydraulikflüssigkeit in einen Behälter (nicht dargestellt) abzugeben. Die Zu- und Abflussöffnung 89 ist mit der ersten Flüssigkeitskammer P1 über einen ersten Zu- und Abflusskanal L1 verbunden, der an dem einen Endseitendurchmesser zunehmenden Abschnitt der Ausgangswelle 67 vorgesehen ist, und mit der zweiten Flüssigkeitskammer P2 über einen zweiten Zu- und Abflusskanal L2, der innerhalb des ersten Gehäuses 86 ausgebildet ist, und so weiter.
Durch die oben beschriebene Konfiguration wird in der integrierten Servolenkung 56 beim Betätigen des Lenkrads 58 das Hydraulikflüssigkeit, das unter Druck steht und von der Pumpe übertragen wird (nicht dargestellt), über das Drehventil 72 einer der Flüssigkeitskammern P1 und P2 entsprechend der Lenkrichtung zugeführt. Darüber hinaus wird die der zugeführten Menge entsprechende Hydraulikflüssigkeit aus der anderen der Hydraulikkammern P1 und P2 in den Vorratsbehälter abgeleitet. Der Kolben 59 wird durch den Hydraulikdruck angetrieben, um das Hilfsmoment basierend auf dem Hydraulikdruck, der auf den Kolben 59 und die Segmentwelle 62 wirkt, bereitzustellen.
[Effekte der fünften Ausführungsform]
In der fünften Ausführungsform umfasst die integrierte Servolenkungsvorrichtung 56 das Paar der ersten und zweiten Flüssigkeitskammern P1 und P2, wobei der Kolben 59 das Paar der ersten und zweiten Flüssigkeitskammern P1 und P2 unterteilt, und der Kugelgewindetrieb 71 die Mutter und den Kugelgewindetrieb umfasst, die mit dem Kolben 59 bewegt werden können. Der Motor 55 ist so angeordnet, dass er das Drehmoment für die Eingangswelle 65 der integrierten Servolenkung 56 bereitstellt. Die Schaltabschnitte 34U, 34V und 34W sind so angeordnet, dass sie die Anschlüsse der ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und der zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 bei Ausfall der integrierten Servolenkung 56 zur seriellen Verbindung bringen.
Bei Ausfall der integrierten Servolenkung 56 stellt der Motor 55 demnach die Lenkkraft auf die Eingangswelle 65 zur Verfügung. Damit ist es möglich, die Sicherheit der integrierten Servolenkung 56 zu verbessern. Insbesondere wenn die hohen Drehmomenteigenschaften benötigt werden, ist es möglich, die Lenklast des Fahrers zu entlasten, indem die Verbindungen der ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und der zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 hergestellt werden.
Wenn beispielsweise das Drehventil 72 der integrierten Servolenkung 56 ausgefallen ist, stellt der Motor 55 die Lenkkraft der Eingangswelle 65 zur Verfügung. Damit ist es möglich, die Lenkung des Fahrers zu unterstützen.
Darüber hinaus stellt das andere System in einem Fall, in dem der Motor 55 als Motor 45 in der dritten Ausführungsform ausgebildet ist, bei Ausfall eines der Systeme die Lenkkraft auf die Eingangswelle 65 zur Verfügung. Damit ist es möglich, die Lenkung des Fahrers zu unterstützen.
(Sechste Ausführungsform)
(Konfiguration der Bremsvorrichtung)
17 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Bremsvorrichtung mit einem Motor 91 zeigt.
Die Bremsvorrichtung 92 ist beispielsweise auf eine Bremsanlage anwendbar, die in einem Maschinenraum eines Fahrzeugs montiert ist. Die Bremsvorrichtung 92 umfasst eine Bremsvorrichtung (Hauptzylinder) 93; einen Motor 91; einen Drehmomentwandlungsmechanismus 94; und eine Steuereinheit 95.
Die Bremsvorrichtung 93 nimmt einen Kolben (nicht dargestellt) auf, der sich von einem Bremspedal (nicht dargestellt) in Richtung Maschinenraum erstreckt und durch Betätigung des Bremspedals einen hydraulischen Bremsdruck erzeugt.
Der Motor 91 ist der bürstenlose Dreiphasenmotor, der mit dem Motor 1 in der ersten Ausführungsform und dem Motor 45 in der dritten Ausführungsform identisch ist. Der Motor 91 ist so angeordnet, dass er die Bremskraft für die Bremsvorrichtung 93 des Fahrzeugs bereitstellt. Der serielle/parallele Schaltkreis 32, die Schaltabschnitte E1, E2, F1, F2, G1 und G2, die Statorspulen U1, V1, W1, W1, U2, V2 und W2 usw. in der ersten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform sind auf diesen Motor 48 aufgebracht.
In einem Fall, in dem der Motor 91 als Motor 1 in der ersten Ausführungsform ausgebildet ist, sind die Anschlussschaltabschnitte 34U, 34V und 34W konfiguriert, um die Anschlüsse der ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und der zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 auf die serielle Verbindung zu schalten, wenn die Bremskraft gehalten wird.
Darüber hinaus sind in einem Fall, in dem der Motor 91 als Motor 45 in der ersten Ausführungsform ausgebildet ist, die Anschlussschaltabschnitte 34AU, 34AV und 34AW konfiguriert, um die Anschlüsse der Statorspulen UA1, VA1, VA1, WA1, UB1, VB1 und WA1 und der Statorspulen UA2, VA2, WA2, UB2, VB2, VB2 und WB2 auf die serielle Verbindung zu schalten, wenn die Bremskraft gehalten wird.
Der Drehmomentwandlungsmechanismus 94 ist so angeordnet, dass er das vom Motor erzeugte Drehmoment in die Kolbenantriebskraft umwandelt.
Die Steuereinheit 95 umfasst eine Leiterplatte (nicht dargestellt), auf der Antriebselemente zum Antreiben des Motors 91 montiert sind.
Die Steuervorrichtung 93, der Motor 91, der Drehmomentwandlungsmechanismus 94 und die Steuereinheit 95 werden innerhalb einer Gehäuseeinheit 99 mit einer Vielzahl von Aufnahmeabschnitten (ein karosserieseitiger Montageabschnitt 96, ein Motoraufnahmeabschnitt 97 und ein Steuergeräteaufnahmeabschnitt 98) aufgenommen.
Die Gehäuseeinheit 99 umfasst den karosserieseitigen Montageabschnitt 96, der den Drehmomentwandlungsmechanismus 94 aufnimmt, der an einer Fahrzeugkarosserieplatte (nicht dargestellt) montiert ist (beispielsweise eine Fahrzeugkarosserieplatte zwischen Bremspedal und Maschinenraum). Darüber hinaus umfasst die Gehäuseeinheit 99 den Motoraufnahmeabschnitt 97, der den Motor 91 aufnimmt; und den Steuergeräteaufnahmeabschnitt 98, der die Steuereinheit 95 aufnimmt. Die Gehäuseeinheit 99 ist ganzheitlich so ausgebildet, dass der Motoraufnahmeabschnitt 97 und die Steuereinheit 98 voneinander getrennt sind, um aus dem karosserieseitigen Befestigungsabschnitt 96 zur Seite der Steuervorrichtung 93 vorzustehen.
Der karosserieseitige Montageabschnitt 96 umfasst eine rechteckige Bodenwand 100, die den Drehmomentwandlungsmechanismus 9 aufnimmt, der angeordnet ist, um das vom Motor erzeugte Drehmoment zu übertragen und in die Antriebskraft des Kolbens umzuwandeln; und eine Umfangswand 101, die den Umfang der Bodenwand 100 umgibt und zur Seite der Steuervorrichtung 93 ragt. Ein Expansionsabschnitt 102 ist an einem Abschnitt auf einer Außenseite der Bodenwand 100 ausgebildet. Der Expansionsabschnitt 102 ragt in der äußeren Seitenrichtung heraus. Der Erweiterungsabschnitt 102 ist an der Karosserieplatte befestigt (nicht dargestellt).
In diesem Fahrzeugkarosserie-Montageabschnitt 96 dringt in einer Haltung, in der die Seite des Expansionsabschnitts 102 an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist, eine mit dem Kolben verbundene Eingangsstange 103 durch den Expansionsabschnitt 102 ein und erstreckt sich an einer Position, an der die Eingangsstange 103 nicht koaxial zum Rotor ist. Darüber hinaus ist ein bekannter rotationslinearer Bewegungsumwandlungsmechanismus (beispielsweise ein Mechanismus mit einem Riemen, einer Riemenscheibe, einem Getriebemechanismus usw.) im karosserieseitigen Befestigungsabschnitt 96 installiert. Dieser Rotationsliner-Bewegungsumwandlungsmechanismus ist so angeordnet, dass er die Rotationsbewegung des Rotors des Motors 91, die durch das Drücken des Bremspedals ausgelöst wird, in die lineare Bewegung des Kolbens in axialer Richtung umwandelt. Damit ist es möglich, den Kolben innerhalb der Steuervorrichtung 93 in linearer Richtung in axialer Richtung zu bewegen.
[Effekte der sechsten Ausführungsform]
In der sechsten Ausführungsform ist der Motor 91 ein bürstenloser Motor für eine Bremsvorrichtung, die so angeordnet ist, dass sie die Bremskraft für die Bremsvorrichtung 9 des Fahrzeugs bereitstellt. Die Verbindungsschaltabschnitte 34U, 34V und 34W sind konfiguriert, um die Anschlüsse der ersten Statorspulen U1, V1 und W1 und der zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 zur seriellen Verbindung zu bringen, wenn die Bremskraft gehalten wird.
Dementsprechend ist es möglich, das hohe Drehmoment auszugeben, indem die ersten Statorspulen U1, V1, W1 und die zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 bei gehaltener Bremskraft in die Reihenschaltung gebracht werden. Andererseits ist es beim Hub möglich, das Ansprechverhalten zu verbessern, indem die ersten Statorspulen U1, V1, W1 und die zweiten Statorspulen U2, V2 und W2 zur Parallelschaltung gebracht werden.
Außerdem sind in den oben beschriebenen Ausführungsformen die Statorspulen U1, V1, W1, W1, U2, V2, W2 usw. über die Sternschaltung verbunden. Die Statorspulen U1, V1, W1, U2, V2, W2 usw. können über eine Dreieckschaltung angeschlossen werden.
So sind beispielsweise folgende Aspekte als bürstenloser Motor basierend auf den oben beschriebenen Ausführungsformen denkbar.
Ein bürstenloser Motor gemäß einem Aspekt umfasst: einen Motor-Rotor; einen Statorspulen-Abschnitt, der eine Vielzahl von Anregungsphasen aufweist, der eine erste Statorspule und eine zweite Statorspule umfasst, die jeder Phase zugeführt werden, und der angeordnet ist, um ein Magnetfeld zu erzeugen und dadurch den Motor-Rotor zu drehen; und einen Verbindungsschaltabschnitt, der konfiguriert ist, um eine Verbindung der ersten Statorspule und der zweiten Statorspule von einer seriellen Verbindung zu einer parallelen Verbindung oder von der parallelen Verbindung zu der seriellen Verbindung zu schalten.
In einem bevorzugten Aspekt des bürstenlosen Motors sind beide Endabschnitte der ersten Statorwicklung und beide Endabschnitte der zweiten Statorwicklung auf der gleichen Seite des Motor-Rotors in Richtung einer Drehachse des Motor-Rotors angeordnet.
In einem weiteren bevorzugten Aspekt, in einem der bürstenlosen Motoren gemäß den oben beschriebenen Aspekten, umfasst der Statorspulen-Abschnitt einen ersten Statorspulen-Abschnitt und einen zweiten Statorspulen-Abschnitt; die erste Statorspule umfasst eine erste erste Statorspule, die dem ersten Statorspulen-Abschnitt zugeführt wird, und eine zweite erste Statorspule, die dem zweiten Statorspulen-Abschnitt zugeführt wird; die zweite Statorspule umfasst eine erste zweite Statorspule, die dem ersten Statorspulen-Abschnitt zugeführt wird, und eine zweite Statorspule, die dem zweiten Statorspulen-Abschnitt zugeführt wird; und der Verbindungsschaltabschnitt einen ersten Verbindungsschaltabschnitt umfasst, der konfiguriert ist, um eine Verbindung der ersten ersten Statorspule und der ersten zweiten Statorspule von der seriellen Verbindung zur Parallelverbindung oder von der Parallelverbindung zur seriellen Verbindung zu schalten, und einen zweiten Verbindungsschaltabschnitt, der konfiguriert ist, um eine Verbindung der zweiten ersten Statorspule und der zweiten zweiten Statorspule von der seriellen Verbindung zur Parallelverbindung oder von der Parallelverbindung zur seriellen Verbindung zu schalten.
In noch einem weiteren bevorzugten Aspekt, in einem der bürstenlosen Motoren gemäß den oben beschriebenen Aspekten, umfasst der bürstenlose Motor einen Anregungssteuerabschnitt mit einem ersten Anregungssteuerabschnitt, der zum Steuern der Anregung des ersten Statorspulen-Abschnitts konfiguriert ist, und einem zweiten Anregungssteuerabschnitt, der zum Steuern der Anregung des zweiten Statorspulen-Abschnitts konfiguriert ist, einen ersten anormalen Zustandsbeurteilungsabschnitt, der konfiguriert ist, um zu beurteilen, ob die Anregungssteuerung des ersten Statorspulen-Abschnitts in einem Normalzustand durchgeführt wird oder nicht, und einen zweiten anormalen Zustandsbeurteilungsabschnitt, der konfiguriert ist, um zu beurteilen, ob die Anregungssteuerung des zweiten Statorspulen-Abschnitts im Normalzustand ausgeführt wird oder nicht; und wenn der erste anormale Zustandsbeurteilungsabschnitt und der zweite anormale Zustandsbeurteilungsabschnitt beurteilt, dass sich einer der ersten Statorspulen-Abschnitte und der zweite Statorspulen-Abschnitt in einem anormalen Zustand befindet, der Energetisierungssteuerungsabschnitt kontinuierlich die Steuerung des anderen des ersten Statorspulen-Abschnitts und des zweiten Statorspulen-Abschnitts durchführt.
In noch einem weiteren bevorzugten Aspekt, in einem der bürstenlosen Motoren gemäß den oben beschriebenen Aspekten, umfasst der bürstenlose Motor einen Anregungssteuerabschnitt, der eine Vielzahl von Transistoren aufweist und der angeordnet ist, um eine Anregungssteuerung des Statorspulen-Abschnitts durchzuführen; der Verbindungsschaltabschnitt umfasst einen Transistor; und die Transistoren des Anregungssteuerabschnitts und die Transistoren des Verbindungsschaltabschnitts sind in einem gleichen Gehäusemodul montiert.
In noch einem weiteren bevorzugten Aspekt umfasst der Verbindungsschaltabschnitt in einem der bürstenlosen Motoren gemäß den oben beschriebenen Aspekten einen Schaltabschnitt für serielle Verbindungen, der konfiguriert ist, um in einen Anregungszustand gebracht zu werden, um die erste Statorwicklung und die zweite Statorwicklung in Serie zu verbinden, und einen Schaltabschnitt für parallele Verbindungen, der konfiguriert ist, um in den Anregungszustand gebracht zu werden, um die erste Statorwicklung und die zweite Statorwicklung parallel zu verbinden; und wenn die Verbindung der ersten Statorspule und der zweiten Statorspule von der Parallelschaltung auf die serielle Verbindung umgeschaltet wird, wird der Schaltabschnitt der seriellen Verbindung in den Anregungszustand versetzt, nachdem der Schaltabschnitt der Parallelschaltung in einen Abschaltzustand versetzt wurde.
In noch einem weiteren bevorzugten Aspekt umfasst der Verbindungsschaltabschnitt in einem der bürstenlosen Motoren gemäß den oben beschriebenen Aspekten einen Schaltabschnitt für serielle Verbindungen, der konfiguriert ist, um in einen Anregungszustand gebracht zu werden, um die erste Statorwicklung und die zweite Statorwicklung in Serie zu verbinden, und einen Schaltabschnitt für parallele Verbindungen, der konfiguriert ist, um in den Anregungszustand gebracht zu werden, um die erste Statorwicklung und die zweite Statorwicklung parallel zu verbinden; und wenn die Verbindung der ersten Statorspule und der zweiten Statorspule von der seriellen Verbindung auf die parallele Verbindung umgeschaltet wird, wird der Schaltabschnitt der parallelen Verbindung in den Anregungszustand versetzt, nachdem der Schaltabschnitt der seriellen Verbindung in einen Deaktivierungszustand versetzt wurde.
In noch einem weiteren bevorzugten Aspekt umfasst der bürstenlose Motor in einem der bürstenlosen Motoren gemäß den oben beschriebenen Aspekten einen Anregungssteuerabschnitt, der konfiguriert ist, um eine Anregungssteuerung des Statorspulen-Abschnitts durchzuführen; und der Anregungssteuerabschnitt ist konfiguriert, um einen Anregungsbetrag an den Statorspulen-Abschnitt zu variieren, wenn der Verbindungsschaltabschnitt die Verbindung der ersten Statorspule und der zweiten Statorspule von der seriellen Verbindung zu der parallelen Verbindung oder von der parallelen Verbindung zu der seriellen Verbindung schaltet.
In noch einem weiteren bevorzugten Aspekt, in einem der bürstenlosen Motoren gemäß den oben beschriebenen Aspekten, wenn der Verbindungsschaltabschnitt die Verbindung der ersten Statorspule und der zweiten Statorspule von der seriellen Verbindung auf die parallele Verbindung oder von der parallelen Verbindung auf die serielle Verbindung schaltet, ist der Anregungssteuerabschnitt konfiguriert, um allmählich von einem Sollwert der Anregungsgröße vor der Schaltung auf einen Sollwert der Anregungsgröße nach der Schaltung zu variieren.
In noch einem weiteren bevorzugten Aspekt, in einem der bürstenlosen Motoren gemäß den oben beschriebenen Aspekten, ist der bürstenlose Motor ein bürstenloser Motor für eine Servolenkung, die so angeordnet ist, dass sie die gelenkten Räder eines Fahrzeugs mit Hilfskraft versorgt.
In noch einem weiteren bevorzugten Aspekt, in einem der bürstenlosen Motoren gemäß den oben beschriebenen Aspekten, ist der Verbindungsschaltabschnitt konfiguriert, um die Verbindung der ersten Statorwicklung und der zweiten Statorwicklung gemäß einer Fahrzeuggeschwindigkeit zu schalten.
In noch einem weiteren bevorzugten Aspekt, in einem der bürstenlosen Motoren gemäß den oben beschriebenen Aspekten, ist der Verbindungsschaltabschnitt konfiguriert, um die Verbindung der ersten Statorwicklung und der zweiten Statorwicklung gemäß einem Lenkmoment zu schalten.
In noch einem weiteren bevorzugten Aspekt, in einem der bürstenlosen Motoren gemäß den oben beschriebenen Aspekten, ist der Verbindungsschaltabschnitt konfiguriert, um die Verbindung der ersten Statorwicklung und der zweiten Statorwicklung gemäß einer Lenkgeschwindigkeit zu schalten.
In noch einem weiteren bevorzugten Aspekt, in einem der bürstenlosen Motoren gemäß den oben beschriebenen Aspekten, umfasst der bürstenlose Motor einen Anregungssteuerabschnitt, der eine Vielzahl von Transistoren umfasst und der konfiguriert ist, um eine Anregungssteuerung des Statorspulen-Abschnitts durchzuführen; und der Verbindungsschaltabschnitt ist konfiguriert, um die Verbindung der ersten Statorspule und der zweiten Statorspule gemäß einer Wärmemenge der Transistoren zu schalten.
In noch einem weiteren bevorzugten Aspekt ist die Servolenkungsvorrichtung in einem der bürstenlosen Motoren gemäß den oben beschriebenen Aspekten ein Lenkung-über-Kabel, bei dem eine Lenkeingabevorrichtung, durch die ein Fahrer einen Lenkbetrieb durchführt, und ein Drehmechanismus, der zum Drehen von gelenkten Rädern angeordnet ist, getrennt sind; der bürstenlose Motor ist angeordnet, um eine Lenkreaktionskraft der Lenkeingabevorrichtung bereitzustellen; und der Verbindungsschaltabschnitt ist konfiguriert, um die Verbindung der ersten Statorspule und der zweiten Statorspule mit der seriellen Verbindung nahe einem Hub-Ende der Lenkeingabevorrichtung zu schalten.
In noch einem weiteren bevorzugten Aspekt, in einem der bürstenlosen Motoren gemäß den oben beschriebenen Aspekten, ist die Servolenkungsvorrichtung eine integrierte Servolenkungsvorrichtung mit einem Paar Hydraulikkammern, einem Kolben, der das Paar der Hydraulikkammern trennt, und einem Kugelgewindetrieb mit einer Kugelgewindespindel und einer Mutter, die so angeordnet ist, dass sie mit dem Kolben bewegt werden kann; der bürstenlose Motor so angeordnet ist, dass er ein Rotationsdrehmoment für eine Eingangswelle der integrierten Servolenkungsvorrichtung bereitstellt; und der Verbindungsschaltabschnitt so konfiguriert ist, dass er die Verbindung der ersten Statorspule und der zweiten Statorspule mit der seriellen Verbindung schaltet, wenn die integrierte Servolenkungsvorrichtung gestört ist.
In noch einem weiteren bevorzugten Aspekt, in einem der bürstenlosen Motoren gemäß den oben beschriebenen Aspekten, ist der bürstenlose Motor ein bürstenloser Motor für eine Bremsvorrichtung, die angeordnet ist, um einer Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug eine Bremskraft zur Verfügung zu stellen; und der Verbindungsschaltabschnitt ist konfiguriert, um die Verbindung der ersten Statorspule und der zweiten Statorspule mit der seriellen Verbindung zu schalten, wenn die Bremskraft gehalten wird.
In noch einem weiteren bevorzugten Aspekt, in einem der bürstenlosen Motoren gemäß den oben beschriebenen Aspekten, umfasst der bürstenlose Motor einen Anregungssteuerabschnitt, der konfiguriert ist, um eine Anregungssteuerung des Statorspulen-Abschnitts durchzuführen; und der Verbindungsschaltabschnitt ist konfiguriert, um die Verbindung der ersten Statorspule und der zweiten Statorspule zu schalten, wenn der Anregungssteuerabschnitt 0A ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2016/063368 A1 [0004]

Claims

Bürstenloser Motor, umfassend: einen Motor-Rotor; einen Statorspulen-Abschnitt, der eine Vielzahl von Anregungsphasen aufweist, der eine erste Statorspule und eine zweite Statorspule umfasst, die jeder Phase zugeordnet sind, und der so angeordnet ist, dass er ein Magnetfeld erzeugt und dadurch den Motor-Rotor dreht; und einen Verbindungsschaltabschnitt, der konfiguriert ist, um eine Verbindung der ersten Statorspule und der zweiten Statorspule von einer seriellen Verbindung zu einer parallelen Verbindung oder von der parallelen Verbindung zu der seriellen Verbindung zu schalten.
Bürstenloser Motor nach Anspruch 1, wobei beide Endabschnitte der ersten Statorwicklung und beide Endabschnitte der zweiten Statorwicklung auf der gleichen Seite des Motor-Rotors in Richtung einer Drehachse des Motor-Rotors vorgesehen sind.
Bürstenloser Motor nach Anspruch 1, wobei der Statorspulen-Abschnitt einen ersten Statorspulen-Abschnitt und einen zweiten Statorspulen-Abschnitt umfasst; die erste Statorspule eine erste erste Statorspule, die dem ersten Statorspulen-Abschnitt zugeführt wird, und eine zweite erste Statorspule, die dem zweiten Statorspulen-Abschnitt zugeführt wird umfasst; die zweite Statorspule eine erste zweite Statorspule, die dem ersten Statorspulen-Abschnitt zugeführt wird, und eine zweite zweite Statorspule, die dem zweiten Statorspulen-Abschnitt zugeführt wird umfasst; und der Verbindungsschaltabschnitt einen ersten Verbindungsschaltabschnitt umfasst, der konfiguriert ist, um eine Verbindung der ersten ersten Statorspule und der ersten zweiten Statorspule von der seriellen Verbindung zur Parallelverbindung oder von der Parallelverbindung zur seriellen Verbindung zu schalten, und einen zweiten Verbindungsschaltabschnitt umfasst, der konfiguriert ist, um eine Verbindung der zweiten ersten Statorspule und der zweiten zweiten Statorspule von der seriellen Verbindung zur Parallelverbindung oder von der Parallelverbindung zur seriellen Verbindung zu schalten.
Bürstenloser Motor nach Anspruch 3, wobei der bürstenlose Motor einen Anregungssteuerabschnitt mit einem ersten Anregungssteuerabschnitt, der zum Steuern der Anregung des ersten Statorspulen-Abschnitts konfiguriert ist, und einem zweiten Anregungssteuerabschnitt, der zum Steuern der Anregung des zweiten Statorspulen-Abschnitts konfiguriert ist umfasst, einen ersten Abschnitt zur Beurteilung eines anormalen Zustands umfasst, der zum Beurteilen, ob die Anregungssteuerung des ersten Statorspulen-Abschnitts im Normalzustand ausgeführt wird oder nicht, konfiguriert ist, und einen zweiten Abschnitt zur Beurteilung eines anormalen Zustands umfasst, der zum Beurteilen, ob die Anregungssteuerung des zweiten Statorspulen-Abschnitts im Normalzustand ausgeführt wird oder nicht; und wenn der erste Abschnitt zur Beurteilung eines anormalen Zustands und der zweite Abschnitt zur Beurteilung eines anormalen Zustands beurteilt, dass sich einer der ersten Statorspulen-Abschnitte und der zweite Statorspulen-Abschnitt in einem anormalen Zustand befindet, führt der Anregungssteuerungsabschnitt kontinuierlich die Steuerung des anderen des ersten Statorspulen-Abschnitts und des zweiten Statorspulen-Abschnitts durch.
Bürstenloser Motor nach Anspruch 1, wobei der bürstenlose Motor einen Anregungssteuerabschnitt umfasst, der eine Vielzahl von Transistoren aufweist und der so angeordnet ist, dass er eine Anregungssteuerung des Statorspulen-Abschnitts durchführt; der Verbindungsschaltabschnitt einen Transistor umfasst; und die Transistoren des Anregungssteuerabschnitts und die Transistoren des Verbindungsschaltabschnitts in einem einzigen Gehäusemodul montiert sind.
Bürstenloser Motor nach Anspruch 1, wobei der Verbindungsschaltabschnitt einen Schaltabschnitt für die serielle Verbindung umfasst, der konfiguriert ist, um in einen Anregungszustand gebracht zu werden, um die erste Statorspule und die zweite Statorspule in Serie zu verbinden, und einen Schaltabschnitt für die parallele Verbindung, der konfiguriert ist, um in den Anregungszustand gebracht zu werden, um die erste Statorspule und die zweite Statorspule parallel zu verbinden; und wenn die Verbindung der ersten Statorspule und der zweiten Statorspule von der Parallelschaltung auf die serielle Verbindung umgeschaltet wird, der Schaltabschnitt der seriellen Verbindung in den Anregungszustand versetzt wird, nachdem der Schaltabschnitt der Parallelschaltung in einen Abschaltzustand versetzt wurde.
Bürstenloser Motor nach Anspruch 1, wobei der Verbindungsschaltabschnitt einen Schaltabschnitt für die serielle Verbindung umfasst, der konfiguriert ist, um in einen Anregungszustand gebracht zu werden, um die erste Statorspule und die zweite Statorspule in Serie zu verbinden, und einen Schaltabschnitt für die parallele Verbindung, der konfiguriert ist, um in den Anregungszustand gebracht zu werden, um die erste Statorspule und die zweite Statorspule parallel zu verbinden; und wenn die Verbindung der ersten Statorspule und der zweiten Statorspule von der seriellen Verbindung auf die parallele Verbindung umgeschaltet wird, wird der Schaltabschnitt der parallelen Verbindung in den Anregungszustand versetzt, nachdem der Schaltabschnitt der seriellen Verbindung in einen Deaktivierungszustand versetzt wurde.
Bürstenloser Motor nach Anspruch 1, wobei der bürstenlose Motor einen Anregungssteuerabschnitt umfasst, der konfiguriert ist, um eine Anregungssteuerung des Statorspulen-Abschnitts durchzuführen; und der Anregungssteuerabschnitt konfiguriert ist, um einen Anregungsbetrag an den Statorspulen-Abschnitt zu variieren, wenn der Verbindungsschaltabschnitt die Verbindung der ersten Statorspule und der zweiten Statorspule von der seriellen Verbindung zur parallelen Verbindung oder von der parallelen Verbindung zur seriellen Verbindung schaltet.
Bürstenloser Motor nach Anspruch 8, wobei, wenn der Verbindungsschaltabschnitt die Verbindung der ersten Statorspule und der zweiten Statorspule von der seriellen Verbindung auf die parallele Verbindung oder von der parallelen Verbindung auf die serielle Verbindung schaltet, der Anregungssteuerabschnitt konfiguriert ist, um allmählich von einem Sollwert des Anregungsbetrags vor dem Schalten auf einen Sollwert des Anregungsbetrags nach dem Schalten zu wechseln.
Bürstenloser Motor nach Anspruch 1, wobei der bürstenlose Motor ein bürstenloser Motor für eine Servolenkungsvorrichtung ist, die so angeordnet ist, dass sie den gelenkten Rädern eines Fahrzeugs Hilfskräfte zuführt.
Bürstenloser Motor nach Anspruch 10, wobei der Verbindungsschaltabschnitt konfiguriert ist, um die Verbindung der ersten Statorwicklung und der zweiten Statorwicklung gemäß einer Fahrzeuggeschwindigkeit zu schalten.
Bürstenloser Motor nach Anspruch 10, wobei der Verbindungsschaltabschnitt konfiguriert ist, um die Verbindung der ersten Statorwicklung und der zweiten Statorwicklung gemäß einem Lenkmoment zu schalten.
Bürstenloser Motor nach Anspruch 10, wobei der Verbindungsschaltabschnitt konfiguriert ist, um die Verbindung der ersten Statorwicklung und der zweiten Statorwicklung gemäß einer Lenkgeschwindigkeit zu schalten.
Bürstenloser Motor nach Anspruch 10, wobei der bürstenlose Motor einen Anregungssteuerabschnitt umfasst, der eine Vielzahl von Transistoren umfasst und der konfiguriert ist, um eine Anregungssteuerung des Statorspulen-Abschnitts durchzuführen; und der Verbindungsschaltabschnitt konfiguriert ist, um die Verbindung der ersten Statorspule und der zweiten Statorspule gemäß einer Erwärmungsmenge der Transistoren zu schalten.
Bürstenloser Motor nach Anspruch 10, wobei die Servolenkungsvorrichtung ein Lenkung-über-Kabel ist, bei dem eine Lenkungseingabevorrichtung, durch die ein Fahrer einen Lenkbetrieb durchführt, und ein Drehmechanismus, der zum Drehen von Lenkrädern angeordnet ist, getrennt sind; der bürstenlose Motor so angeordnet ist, dass er eine Lenkreaktionskraft der Lenkungseingabevorrichtung bereitstellt; und der Verbindungsschaltabschnitt so konfiguriert ist, dass er die Verbindung der ersten Statorspule und der zweiten Statorspule mit der seriellen Verbindung nahe einem Hub-Ende der Lenkungseingabevorrichtung schaltet.
Bürstenloser Motor nach Anspruch 10, wobei die Servolenkungsvorrichtung eine integrierte Servolenkungsvorrichtung ist, die ein Paar Hydraulikkammern, einen Kolben, der das Paar der Hydraulikkammern trennt, und einen Kugelgewindetrieb mit einer Kugelgewindespindel und einer Mutter, die mit dem Kolben bewegt werden kann, umfasst; der bürstenlose Motor ist so angeordnet, dass er ein Drehmoment für eine Eingangswelle der integrierten Servolenkungsvorrichtung bereitstellt; und der Verbindungsschaltabschnitt ist so konfiguriert, dass er die Verbindung der ersten Statorspule und der zweiten Statorspule mit der seriellen Verbindung schaltet, wenn die integrierte Servolenkungsvorrichtung gestört ist.
Bürstenloser Motor nach Anspruch 1, wobei der bürstenlose Motor ein bürstenloser Motor für eine Bremsvorrichtung ist, die angeordnet ist, um einer Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug eine Bremskraft bereitzustellen; und der Verbindungsschaltabschnitt konfiguriert ist, um die Verbindung der ersten Statorspule und der zweiten Statorspule mit der seriellen Verbindung zu schalten, wenn die Bremskraft gehalten wird.
Bürstenloser Motor nach Anspruch 1, wobei der bürstenlose Motor einen Anregungssteuerabschnitt umfasst, der konfiguriert ist, um eine Anregungssteuerung des Statorspulen-Abschnitts durchzuführen; und der Verbindungsschaltabschnitt konfiguriert ist, um die Verbindung der ersten Statorspule und der zweiten Statorspule zu schalten, wenn der Anregungssteuerabschnitt 0A ist.