JP2011147258A - 電動機駆動システム - Google Patents

Abstract

【課題】同一軸を２個以上の永久磁石式同期電動機で駆動する場合に、全体のシステム構成を簡素化し、且つ固定子及び回転子の性能を最大限に引き出す。
【解決手段】励磁コイルを巻装した固定子１２と、永久磁石を有する回転子１３とを有する複数の永久磁石式同期電動機１Ａ，１Ｂで同一回転軸４を駆動する電動機駆動システムであって、各永久磁石式同期電動機１Ａ，１Ｂのそれぞれの前記励磁コイルの相の位置ずれを逆起電圧の低下を抑制する所定電気角度範囲内とし、且つ各永久磁石式同期電動機１Ａ，１Ｂのそれぞれの前記回転子１２の磁極の位置ずれを前記所定電気角度範囲内として１台のインバータで各永久磁石式同期電動機１Ａ，１Ｂを駆動する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、固定子と永久磁石を有する回転子とを備えた複数の永久磁石式同期電動機で同一回転軸を回転駆動するようにした電動機駆動システムに関する。

この種の電動機駆動システムとしては、例えば1軸に少なくとも２台の回転電機子を固着させ、これを複数組タンデム（直列）に結合した回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−１９０６６５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来例にあっては、１軸に少なくとも２台の回転電機子を固着させ、これを複数組タンデムに結合したので、部品点数を低減するとともに軸方向に短縮して安価な回転電機を提供できるものであるが、各回転電機子を回転駆動する駆動回路については言及しておらず、各回転電機子に個別に駆動回路を設けると、電動機駆動システム全体の構成が大型化するとともに、各回転電機子を駆動する駆動回路間の同期制御を正確に行うことが難しく、固定子に形成した励磁コイルや回転子の性能を最大限に引き出すことができないという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、同一軸を２個以上の永久磁石式同期電動機で駆動する場合に、全体のシステム構成を簡素化するとともに、固定子及び回転子の性能を最大限に引き出すことができる電動機駆動システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の一の形態に係る電動機駆動システムは、励磁コイルを巻装した固定子と、永久磁石を有する回転子とを有する複数の永久磁石式同期電動機で同一回転軸を駆動する電動機駆動システムであって、各永久磁石式同期電動機のそれぞれの前記励磁コイルの相の位置ずれを逆起電圧の低下を抑制する所定電気角度範囲内とし、且つ各永久磁石式同期電動機のそれぞれの前記回転子の磁極の位置ずれを前記所定電気角度範囲内として１台のインバータで各永久磁石式同期電動機を駆動する構成を有する。

また、本発明の他の形態に係る電動機駆動システムは、前記所定電気角度範囲は、−１０度〜＋１０度の範囲に設定されていることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る電動機駆動システムは、前記固定子と、該固定子を覆うモータフレームとの間に、前記励磁コイルの相の位置ずれを抑制する位置決め部材が配設されていることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る電動機駆動システムは、前記回転子と前記回転軸との間に、前記回転子の磁極の位置ずれを抑制する位置決め部材が配設されていることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る電動機駆動システムは、前記位置決め部材は、係合凹部と該係合凹部に係合する係合凸部とで構成されていることを特徴としている。

また、本発明の他の形態に係る電動機駆動システムは、前記位置決め部材は、キー溝と該キー溝に係合するキーとで構成されていることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る電動機駆動システムは、励磁コイルを巻装した固定子と、永久磁石を有する回転子とを有する複数の永久磁石式同期電動機で同一回転軸を駆動する電動機駆動システムであって、
各永久磁石式同期電動機を１台のインバータで駆動するとともに、各永久磁石式同期電動機の前記インバータの非接続状態で、前記回転軸を外部から回転させたときに、各永久磁石式同期電動機の励磁コイルに発生する誘起電圧の位相ずれが電気角で−２０度〜＋２０度の範囲内に設定されていることを特徴としている。

本発明によれば、同一軸を２個以上の永久磁石式同期電動機で駆動する場合に、各永久磁石式同期電動機のそれぞれの固定子の励磁コイルの相の位置ずれを逆起電圧の低下を抑制する所定電気角度範囲内とし、且つ各永久磁石式同期電動機のそれぞれの回転子の磁極の位置ずれを前記所定電気角度範囲内として１台のインバータで各永久磁石式同期電動機を駆動するようにしたので、全体のシステム構成を簡素化することができるとともに、各固定子及び回転子の性能を最大限に引き出すことができるという効果が得られる。

本発明の電動機駆動システムの一実施形態を示す概略構成図である。 本発明に適用し得る永久磁石式同期電動機の固定子及びモータフレームを示す拡大図である。 本発明に適用し得る永久磁石式同期電動機の回転子及び回転軸を示す拡大図である。 図１の各永久磁石式同期電動機における固定子の励磁コイルの結線状態を示す説明図である。 永久磁石式同期電動機の駆動回路を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態を示す各永久磁石式同期電動機における固定子の励磁コイルの結線状態を示す説明図である。 第２の実施形態における永久磁石式同期電動機の駆動回路を示すブロック図である。 固定子とモータフレームとの他の連結態様を示す説明図である。 回転子と回転軸との他の連結態様を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施形態を示す概略構成図である。この図１において、２台の永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂの回転軸２ａ及び２ｂをカップリング３によって連結して一体に回転する回転軸４が構成されている。すなわち、回転軸４に対して２台の永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂがタンデム（直列）に連結されて、回転軸４を回転駆動する。
両永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂのそれぞれは、円筒状のモータフレーム１１と、このモータフレーム１１の内周面に固定された固定子１２と、前述した回転軸２ａ及び２ｂに固定されて固定子１２に対して所定ギャップを介して対向する回転子１３とを備えている。

モータフレーム１１は、図２（ａ）に示すように、外周部に設けられた左右一対の取付脚部１１ａと、これら取付脚部１１ａの中心に対して時計方向に例えば９０度回転した位置に形成された外周面から内周面に半径方向に貫通する雌ねじ部１１ｂとを備えている。そして、雄ねじ部１１ｂに外周側から位置決め用ボルト１４が螺合される。この位置決め用ボルト１４は、頭部１４ａと、この頭部１４ａの中心から突出する雌ねじ部１１ｂに螺合する雄ねじ部１４ｂと、この雄ねじ部１４ｂの先端側に形成された係合胴部１４ｃと、この係合胴部１４ｃの先端側に形成された先端に行くに従い径が徐々に小さくなるテーパー案内部１４ｄとで構成されている。
また、固定子１２は、図２（ｂ）に示すように、積層鋼板で円筒状に形成され、その内周面側に後述する励磁コイルを分布巻きする多数のスロット１２ａが形成され、外周側に軸方向に延長し、前述した位置決め用ボルト１４の係合胴部１４ｃが係合する位置決め溝部１２ｂが一カ所だけ形成されている。

そして、モータフレーム１１と固定子１２とが、図２（ｃ）に示すように、モータフレーム１１の雌ねじ部１１ｂと固定子１２の位置決め溝部１２ｂとを対向させた状態で、モータフレーム１１の雌ねじ部１１ｂに外周側から位置決め用ボルト１４の雄ねじ部１４ｂを螺合させることにより、位置決め用ボルト１４の係合胴部１４ｃが固定子１２の位置決め溝部１２ｂに係合して、永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂ間の固定子１２の相の位置ずれが後述するように電気角で−１０度〜＋１０度の逆起電圧の低下を抑制する所定電気角度範囲内となるように位置決めされる。この位置決め状態で、モータフレーム１１及び固定子１２の接触面に接着剤、充填剤等を充填したり、モータフレーム１１及び固定子１２を溶接したりする任意の固定方法で両者を一体化する。

また、回転子１３は、図３（ａ）に示すように、積層鋼板で円筒状に形成され、その外周面から所定長さ内周側に例えば六角形状に６つのスロット１３ａが形成され、これらスロット１３内に隣り合う磁極１３ｂが異極性となるように希土類磁石で構成される永久磁石１３ｃが軸方向に挿通保持されている。さらに回転子１３の内周面には、円周方向に１８０度離間した対称位置に、軸方向に延長する位置決め溝部１３ｄが形成されている。

また、回転軸２ａ及び２ｂには、外周面に回転子１３の位置決め溝部１３ｄに係合する頭部１５ａを有する１つの位置決め用ボルト１５が螺合されて固定されている。
そして、回転軸２ａ及び２ｂと回転子１３とは、回転軸２ａ及び２ｂに固定された位置決め用ボルト１５を回転子１３の位置決め用溝１３ｄに係合させた状態で回転子１３の相の位置ずれが前述した電気角で−１０度〜＋１０度の所定電気角度範囲内となるように位置決めされ、回転軸２ａ及び２ｂと回転子１３との間に接着剤、充填剤等を充填したり、回転軸２ａ及び２ｂと回転子１３との間を溶接したりする任意の固定方法で一体化されている。

また、モータフレーム１１内に位置決め固定された固定子１２内に、回転軸２ａ及び２ｂに一体化された回転子１３が挿通され、回転軸２ａ及び２ｂをモータフレーム１１内に配設された軸受（図示せず）によって回転自在に支持することにより、固定子１１の内周面に所定ギャップを介して回転子１３が回転自在に支持される。
そして、永久磁石式同期電動機１Ａの固定子１２に分布巻きに巻装された三相の励磁コイルＬｕ１、Ｌｖ１、Ｌｗ１は、図４（ａ）に示すように、各励磁コイルＬｕ１、Ｌｖ１及びＬｗ１の両端の端子部ｕ１，ｘ１、ｖ１，ｙ１、ｗ１，ｚ１が固定子１２の外部に導出されている。これに対して永久磁石式同期電動機１Ａの各励磁コイルＬｕ２、Ｌｖ２及びＬｗ２は、それらの一端の端子部ｘ２，ｙ２，ｚ２が互いに接続されたスター結線とされ、他端の端子部ｕ２，ｖ２，ｗ２が固定子１２の外部に導出されている。

そして、永久磁石式同期電動機１Ａの励磁コイルＬｕ１、Ｌｖ１及びＬｗ１の端子部ｘ１、ｙ１及びｚ１を永久磁石式同期電動機１Ｂの励磁コイルＬｕ２、Ｌｖ２及びＬｗ２の端子部ｕ２、ｖ２及びｗ２に個別に接続することにより、図４（ｂ）に示すように、永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂの励磁コイルＬｕ１，Ｌｕ２、Ｌｖ１，Ｌｖ２及びＬｗ１，Ｌｗ２が直列に接続されたスター結線状態とすることができる。これによって、永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂの励磁コイルＬｕ１〜Ｌｗ１及びＬｕ２〜Ｌｗ２が見かけ上図４（ｃ）に示すように１つの励磁コイルＬｕ〜Ｌｗのスター結線状態と考えることができる。

このため、図５に示すように、永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂを１台の駆動装置すなわちＤＣ−ＡＣ変換器を構成するインバータ２３で駆動することが可能となる。この図５の構成では、交流発電機や商用交流電源等の交流電源２１から入力される例えば３相交流電力を整流回路で構成されるＡＣ−ＤＣ変換器２２に供給して直流電力に変換し、この直流電力をＤＣ−ＡＣ変換器を構成する３相インバータ２３に供給する。この３相インバータ２３では、制御装置２４から供給されるゲート駆動信号によって、例えば６個の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、金属酸化膜型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）等で構成される半導体スイッチング素子のゲートを制御することにより、直流電力を３相交流電力に変換し、これらを永久磁石式同期電動機１Ａの励磁コイルＬｕ１、Ｌｖ１及びＬｗ１の端子部ｕ１、ｖ１及びｗ１に供給する。制御装置２４には、外部から回転軸４の回転角速度指令Ｖｔが入力されているとともに、例えば永久磁石式同期電動機１Ａの回転軸２ａの回転角速度を検出する回転角速度検出器２５で検出された回転角速度Ｖｍが入力されている。そして、制御装置２４では、回転角速度Ｖｍが回転角速度指令Ｖｔに一致するように３相インバータ２３に対するゲート駆動信号を形成し、形成したゲート駆動信号を３相インバータ２３に出力する。

次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
先ず、電動機駆動システムを組み立てるには、先ず、個々の永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂを組み立てる。これら永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂの組み立ては、モータフレーム１１に固定子１２を組付けるとともに、回転軸２ａ及び２ｂに回転子１３を組付ける。
モータフレーム１１と固定子１２との組付けは、モータフレーム１１に形成されている雌ねじ部１１ｂと固定子１２に形成された位置決め溝部１２ｂとが対向するようにモータフレーム１１内に固定子１２を挿通する。
この状態で、モータフレーム１１の外周側から位置決め用ボルト１４の係合胴部１４ｃ及びテーパー案内部１４ｄを雌ねじ部１１ｂに挿通してから雄ねじ部１４ｂを雌ねじ部１１ｂに螺合させることにより、位置決め用ボルト１４の先端のテーパー案内部１４ｄが固定子１２の位置決め溝部１２ｂ内に係合する。

そして、雄ねじ部１４ｂと雌ねじ部１１ｂとを螺合させながら位置決め用ボルト１４を回転させることにより、テーパー案内部１４ｄによって位置決め溝部１２ｂの円周方向の中心が位置決め用ボルト１４の中心軸とが合致するように位置合わせが行われ、最終的に位置決め用ボルト１４の係合胴部１４ｃが位置決め溝部１２ｂに係合してモータフレーム１１と固定子１２との位置決めが完了する。この位置決め完了後に、モータフレーム１１と固定子１２との間に接着剤、充填剤等を充填したり、溶接したりして両者を一体化する。

また、回転軸２ａ及び２ｂと回転子１３との組付けは、回転軸２ａ及び２ｂの外周面に位置決め用ボルト１５を螺合させた状態で、この位置決め用ボルト１５の頭部１５ａと回転子１３の内周面に形成した位置決め溝部１３ｄとを対向させる。
この状態で、回転子１３内に回転軸２ａ及び２ｂを挿通し、位置決め用ボルト１５の頭部１５ａを回転軸２ａ及び２ｂの位置決め溝部１３ｄに係合させることにより、回転方向の位置決めを行うとともに、所定の治具等を利用して回転子１３の軸方向の位置決めを行い、位置決めが完了したら回転軸２ａ及び２ｂと回転子１３との間に接着剤又は充填剤等を充填したり、溶接したりして両者を一体化する。

その後、回転子１３を固定した回転軸２ａ及び２ｂを固定子１２内に挿通して、回転子１３の外周面と固定子１２の内周面との間に所定ギャップを形成するように回転軸２ａ及び２ｂを図示しないがモータフレーム１１の両端の開口部を閉塞する一対のモータカバーに形成された軸受で回転自在に支持する。
以上の組付けを完了すると、永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂのそれぞれについて、モータフレーム１１と固定子１２との間の位置決めを正確に行うことができるとともに、回転軸２ａ及び２ｂと回転子１３との位置決めも正確に行うことができる。

そして、両永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂのモータフレーム１１に形成された取付脚部１１ａを同一平面となる取付面３０上に載置し、永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂの回転軸２ａ及び２ｂの対向端部を対向させて、両端部を中心軸が互いに一致するようにカップリング３で連結するとともに、両永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂの取付脚部１１ａを取付面３０に固定する。これにより、互いに連結された回転軸２ａ及び２ｂで構成される回転軸４を２つの永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂで回転駆動することが可能となる。

この状態で、永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂの固定子１２の励磁コイルＬｕ１〜Ｌｗ１及びＬｕ２〜Ｌｗ２を前述した図４（ｂ）に示すように直列に接続する。これにより、図４（ｃ）に示すように、２つの永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂを１つの永久磁石式同期電動機と見做すことができる。このため、永久磁石式同期電動機１Ａの励磁コイルＬｕ１、Ｌｖ１及びＬｗ１の端子部ｕ１、ｖ１及びｗ１を３相インバータ２３の出力端子ｔｉｕ、ｔｉｖ及びｔｉｗに接続することにより、両永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂを同期駆動することができる。

このとき、永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂの励磁コイルＬｕを例にとると、励磁コイルＬｕの巻線抵抗をＲ１［Ω］及びＲ２［Ω］とし、励磁コイルＬｕのインダクタンスをＬ１［ｍＨ］、Ｌ２［ｍＨ］とし、逆起電圧をｅ１［Ｖ］及びｅ２［Ｖ］とすると、２台の永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂの巻線抵抗Ｒ１，Ｒ２及びインダクタンスＬ１，Ｌ２については単純に数値を加算すれば良いが、逆起電圧ｅ１，ｅ２についてはベクトル和とする必要がある。

したがって、２台の永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂの逆起電圧の位相差をαとして、それぞれの電動機１Ａ，１Ｂの逆起電圧ｅ１，ｅ２は、下記のように表すことができる。
ｅ１＝Ｅ１×ｃｏｓ（θ）
ｅ２＝Ｅ１×ｃｏｓ（θ＋α）
そして、２台の永久磁石式同期電動機１Ａ，１Ｂの励磁コイルＬｕ〜Ｌｗを直列に接続したときの逆起電圧ｅ１＋ｅ２は、
ｅ１＋ｅ２＝Ｅ１×ｃｏｓ（θ）＋Ｅ１×ｃｏｓ（θ＋α）
＝Ｅ１｛ｃｏｓ（θ）＋ｃｏｓ（θ＋α）｝
＝Ｅ１×２ｃｏｓ｛（２θ＋α）／２｝ｃｏｓ（α） …………（１）
となる。

上式で、ｃｏｓ（α）は、２つの永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂ間における固定子１２の励磁コイルＬｕ、Ｌｖ及びＬｗの相の位置ずれ角度と回転子１３の相（磁極）の位置ずれ角度の和である。
このとき、両永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂは、モータフレーム１１の取付脚部１１ａが同一平面となる取付面３０に固定されるとともに、このモータフレーム１１に固定子１２が位置決め用ボルト１４の係合胴部１４ｃを位置決め溝部１２ｂに係合させて位置決めされているので、両永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂ間の固定子１２の相の位置ずれは、所定電気角度範囲（−１０度〜＋１０度）内に収めることができる。

同様に、両永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂの回転軸２ａ及び２ｂに対して、回転子１３が回転軸２ａ及び２ｂに螺合された位置決め用ボルト１５の頭部１５ａが回転子１３の位置決め溝部１３ｄに係合されて位置決めされているので、両永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂ間の回転子１３の相（磁極）の位置ずれも、所定電気角度範囲（−１０度〜＋１０度）内に収めることができる。

このように、固定子１２及び回転子１３の相の位置ずれ角度をそれぞれ電気角で−１０度〜＋１０度の所定電気角度範囲内とすると、相の位置ずれ角度の総和αすなわち前述した（１）式の逆起電圧ｅ１及びｅ２の位相のずれは電気角で−２０度〜＋２０度の範囲内となる。最大２０度ずれていたとしても、前記（１）式におけるｃｏｓ（２０）＝０．９３９７となり、位置ずれによる逆起電圧の低下は、６．０３％に抑制することができ、固定子１２及び回転子１３の性能バラツキが少なく、固定子１２及び回転子１３の性能を最大限に引き出すことができる高効率の電動機駆動システムを構成することができる。

因みに、相の位置ずれ角度の総和αすなわち逆起電圧ｅ１及びｅ２の位相ずれが電気角で−２０度を下回るか＋２０度を上回る状態となると、前記（１）式におけるｃｏｓ（α）が０．９３９７より小さな値となることにより、位置ずれによる逆起電圧の低下が６．０３％を超える値となる。例えばｃｏｓ（２１）＝０．９３３６となって、逆起電圧の低下は６．６４％と大きくなり、固定子１２及び回転子１３の性能バラツキが大きくなって、固定子１２及び回転子の性能が低下し、モータ効率が低下する。

また、上記第１の実施形態によると、２つの永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂを駆動制御する駆動回路としてのインバータ２３が１台で済むので、全体の構成を簡素化することができるとともに、製造コストを低減することができ、さらに２つの永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂを個別のインバータで駆動する場合のように、両インバータの同期制御に細心の注意を払う必要がなく、電動機駆動システムの構築を容易に行うことができる。

次に、本発明の第２の実施形態を図６及び図７について説明する。
この第２の実施形態では、永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂの励磁コイルを並列に接続するようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態においては、図６及び図７に示すように、前述した第１の実施形態と同様の構成を有する永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂの励磁コイルＬｕ、Ｌｖ及びＬｗをそれぞれスター結線とし、これらを図６（ｂ）に示すように、互いに並列に接続して接続端子ｔｃｕ、ｔｃｖ及びｔｃｗに接続し、これら接続端子ｔｃｕ、ｔｃｖ及びｔｃｗを図７に示すように、インバータ２３の出力端子ｔｉｕ、ｔｉｖ及びｔｉｗに接続したことを除いては前述した第１の実施形態と同様の構成を有し、図４及び図５との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。

この第２の実施形態によると、永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂの固定子１２の励磁コイルＬｕ、Ｌｖ及びＬｗが、それぞれ図６（ａ）に示すように、スター結線され、両永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂの励磁巻線Ｌｕ、Ｌｖ及びＬｗが図６（ｂ）に示すように並列に接続され、それらの接続点から接続端子ｔｃｕ、ｔｃｖ及びｔｃｗが導出されているので、見かけ上図６（ｃ）に示すように１つのスター結線された永久磁石式同期電動機として考えることができる。
したがって、前述したように、接続端子ｔｃｕ、ｔｃｖ及びｔｃｗをインバータ２３の出力端子ｔｉｕ、ｔｉｖ及びｔｉｗに接続して、インバータ２３から３相交流電力を各永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂにおける固定子１２の励磁コイルＬｕ、Ｌｖ及びＬｗに供給することにより、両永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂを同期回転駆動することができる。

この場合、両永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂが前述した第１の実施形態と同様の構成を有するので、両永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂ間の固定子１２の相の位置ずれを所定電気角度範囲（−１０度〜＋１０度）内に収めることができるとともに、回転子１３の相の位置ずれも所定電気角度範囲（−１０度〜＋１０度）内に収めることができ、相の位置ずれ角度の総和αは電気角で−２０度〜＋２０度の範囲内となる。最大２０度ずれていたとしても、前記（１）式におけるｃｏｓ（２０）＝０．９３９７となり、位置ずれによる逆起電圧の低下は、６．０３％となり、固定子１２及び回転子１３の性能バラツキの少ない電動機駆動システムを構成することができ、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

ここで、第２の実施形態では、永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂの励磁コイルＬｕ１〜Ｌｗ１及びＬｕ２〜Ｌｗ２が並列に接続されているので、逆起電圧ｅ１及びｅ２の値及び位相が合っていないと、バランスがとれず、下記（２）式で表される循環電流Ｉｃが流れる不都合が生じるが、永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂを上記のように構成することにより、逆起電圧ｅ１及びｅ２の値及び位相を合わせることができ、循環電流Ｉｃを確実に抑制することができる。
Ｉｃ＝（ｅ１＋ｅ２）／（Ｒ１＋Ｒ２＋ωＬ１＋ωＬ２）…………（２）
ここで、ωは交流の角周波数である。

なお、上記第１及び第２の実施形態においては、モータフレーム１１と固定子１２との位置決めを位置決めボルト１４を使用して行うようにした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図８（ａ）に示すように、モータフレーム１１の雌ねじ部１１ｂを省略し、これに代えて図８（ｂ）に示す固定子１２の位置決め溝部１２ｂに対向して同一幅の位置決め溝部１１ｃを形成し、モータフレーム１１の位置決め溝部１１ｃと固定子１２の位置決め溝部１２ｂとを対向させた状態で、両位置決め溝部１１ｃ及び１２ｂ内に図８（ａ）に示すキー３０を係合させてモータフレーム１１と固定子１２との位置決めを行うようにしてもよい。

また、上記第１及び第２の実施形態においては、回転軸２ａ及び２ｂと回転子１３との位置決めを位置決め用ボルト１５を使用して行う場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図９（ｂ）に示すように、回転軸２ａ及び２ｂの位置決め用ボルト１５を省略し、これに代えて回転軸２ａ及び２ｂに回転子１３の位置決め溝部１３ｄに対向して同一幅を有する位置決め溝部４１を形成し、回転軸２ａ及び２ｂの位置決め溝部４１と回転子１３の位置決め溝部１３ｄとを対向させた状態で、両位置決め溝部４１及び１３ｄ内にキー４２を係合させて、回転軸２ａ及び２ｂと回転子１３との位置決めを行うようにしてもよい。

また、上記第１及び第２の実施形態においては、固定子１２に励磁コイルを分布巻きした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、固定子１２に励磁コイルを集中巻きするようにしてもよい。
また、上記第１及び第２の実施形態においては、回転子１３を永久磁石１３ｃを埋込んだ埋込磁石構造に構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、永久磁石を回転子１３の表面に配置した表面磁石構造に構成するようにしてもよい。
また、上記第１及び第２の実施形態においては、２つの永久磁石式同期電動機１Ａ及び１Ｂで回転軸４を回転駆動する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、３つ以上の永久磁石式同期電動機をタンデム（直列）に接続して回転軸４を回転駆動するようにしてもよい。

また、上記第１及び第２の実施形態においては、固定子１２に交流電力を供給する駆動回路が、交流電源をＡＣ−ＤＣ変換器２２で直流電源に変換して３相インバータ２３に供給する構成である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、バッテリ等の直流電源を直接３相インバータに供給したり、低電圧の直流電源を昇圧チョッパ回路で昇圧して３相インバータに供給したりすることもでき、さらには、直流電源と交流発電機及び整流回路とを有するハイブリッド形式や、交流電源及び整流回路と直流電源とを有する無停電電源形式等の任意の構成の駆動回路を適用することができる。さらに、固定子１２の励磁コイルの相数も３相に限らず４相以上の多相構成とすることができる。
また、上記第１及び第２の実施形態においては、制御装置２４でクローズドループ制御を行う場合について説明したが、回転角速度検出器２５を省略して、オープンループ制御を行うようにしてもよい。

１Ａ，１Ｂ…永久磁石式同期電動機、２ａ，２ｂ…回転軸、３…カップリング、４…回転軸、１１…モータフレーム、１１ａ…取付脚部、１１ｂ…雌ねじ部、１１ｃ…位置決め溝部、１２…固定子、１２ａ…スロット、１２ｂ…位置決め溝部、１３…回転子、１３ａ…スロット、１３ｂ…磁極、１３ｃ…永久磁石、１３ｄ…位置決め溝部、１４，１５…位置決め用ボルト、Ｌｕ１〜Ｌｗ１，Ｌｕ２〜Ｌｗ２…励磁コイル、２１…交流電源、２２…ＡＣ−ＤＣ変換器、２３…３相インバータ、２４…制御装置、２５…回転角速度検出器、３０…キー、４１…位置決め溝部、４２…キー

Claims (7)

1. 励磁コイルを巻装した固定子と、永久磁石を有する回転子とを有する複数の永久磁石式同期電動機で同一回転軸を駆動する電動機駆動システムであって、
   各永久磁石式同期電動機のそれぞれの前記励磁コイルの相の位置ずれを逆起電圧の低下を抑制する所定電気角度範囲内とし、且つ各永久磁石式同期電動機のそれぞれの前記回転子の磁極の位置ずれを前記所定電気角度範囲内として１台のインバータで各永久磁石式同期電動機を駆動することを特徴とする電動機駆動システム。
2. 前記所定電気角度範囲は、−１０度〜＋１０度の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電動機駆動システム。
3. 前記固定子と、該固定子を覆うモータフレームとの間に、前記励磁コイルの相の位置ずれを抑制する位置決め部材が配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動機駆動システム。
4. 前記回転子と前記回転軸との間に、前記回転子の磁極の位置ずれを抑制する位置決め部材が配設されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電動機駆動システム。
5. 前記位置決め部材は、係合凹部と該係合凹部に係合する係合凸部とで構成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の電動機駆動システム。
6. 前記位置決め部材は、キー溝と該キー溝に係合するキーとで構成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の電動機駆動システム。
7. 励磁コイルを巻装した固定子と、永久磁石を有する回転子とを有する複数の永久磁石式同期電動機で同一回転軸を駆動する電動機駆動システムであって、
   各永久磁石式同期電動機を１台のインバータで駆動するとともに、各永久磁石式同期電動機の前記インバータの非接続状態で、前記回転軸を外部から回転させたときに、各永久磁石式同期電動機の励磁コイルに発生する誘起電圧の位相ずれが電気角で−２０度〜＋２０度の範囲内に設定されていることを特徴とする電動機駆動システム。

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