JP2014057405A - 電動機駆動システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電動機を連結して駆動する電動機駆動システムにおいて、トルクの脈動を低減する具体的な電動機連結手段をもった電動機駆動システムを提供する。
【解決手段】第１電動機側の連結部２０Ａには、キー溝２５を有する嵌合穴２６が設けられており、第２電動機側の連結部２０Ｂには、キー２７を有する突起２８が設けられている。また、キー２７は、キー溝２５に対して機械角θｏｆｍだけずれた角度の位置に設けられている。この機械角θｏｆｍは、電動機のスロット数をＳ、連結する電動機の台数をＮとすると、θｏｆｍ＝３６０／（Ｓ・Ｎ）を満足する角度である。キー溝２５とキー２７および嵌合穴２６と突起２８を嵌め合わせることで第１電動機と第２電動機とを連結する。
【選択図】図６

Description

この発明は、複数台の電動機を連結して駆動する電動機駆動システムに関する。

複数の電動機の回転軸をそれぞれ連結して駆動することにより必要な出力を得る技術が知られている（例えば特許文献１）。この技術によれば、個々の電動機の出力を加算した総出力を得ることができる。

ところで、一般に、正弦波の電流を電動機に与えたとしても、電動機のトルクは一定とはならず、そのトルクには脈動（リプル）が生じる。複数の電動機を連結して駆動した場合、個々の電動機において発生するトルクの脈動は小さくても、その電動機を連結することで個々の電動機のトルクが加算されるため、トルクの脈動も加算されることとなる。これにより、例えば同じ出力の電動機を２台連結して駆動すると、最悪の場合、個々の電動機のトルクの脈動の２倍の変化をもったトルクの脈動が発生することとなる。

そこで、特許文献２に、複数の電動機を連結して駆動することによりトルクを大きくするとともに、トルクの脈動を低減する技術が開示されている。特許文献２に開示された技術は、複数の直流モータをその回転軸が平行となるように配置すると共に、回転子または固定子をトルクの脈動を打ち消すような角度でそれぞれ配置して、その複数の直流モータを連結するというものである。

特開平４−１９０６６５号公報 特開平８−９６０２号公報

しかし、特許文献２は、トルクの脈動を打ち消すための複数のモータの連結の態様を具体的に開示していない。

この発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、複数の電動機を連結して駆動する電動機駆動システムにおいて、トルクの脈動を低減する具体的な電動機連結手段をもった電動機駆動システムを提供することを目的としている。

この発明は、複数の同期電動機を具備し、上記同期電動機のスロット数をＳ、極数をＰ、台数をＮとしたとき、各同期電動機のトルクの脈動の位相が、各同期電動機間で３６０／（Ｓ／（Ｐ／２））／Ｎ度の電気角だけ互いにずれるように各同期電動機の回転軸を連結したことを特徴とする電動機駆動システムを提供する。

この発明によれば、各同期電動機のトルクの脈動の位相が、各同期電動機間で３６０／（Ｓ／（Ｐ／２））／Ｎ度の電気角だけ互いにずれるように各同期電動機の回転軸を連結することで、電動機駆動システムのトルクの脈動を低減することができる。また、３６０／（Ｓ／（Ｐ／２））／Ｎ度の電気角を機械角で表すと、３６０／（Ｓ・Ｎ）度となる。このため、各同期電動機の固定子鉄心に対する回転子鉄心の相対角度が、各同期電動機間で３６０／（Ｓ・Ｎ）度の機械角だけ互いにずれるように各同期電動機を連結した場合も同様に、電動機駆動システムのトルクの脈動を低減することができる。

この発明の一実施形態である電動機駆動システム１の構成を示す概略図である。 同実施形態である電動機駆動システム１の電動機連結手段の原理について説明するための電動機１０の回転軸に垂直な断面における断面図である。 電動機１０に正弦波電流を供給して単独で運転させたときのトルクの脈動を電磁界解析により解析した結果を示す図である。 図３の電磁界解析結果を基にして重ね合わせることにより、電動機１０と同じ構造（すなわち４極２４スロット）の電動機１０ａおよび１０ｂを連結して駆動した場合のトルクの脈動を示した図である。 図３の電磁界解析結果を基にして重ね合わせることにより、電動機１０と同じ構造の電動機１０ａ、１０ｂおよび１０ｃを３台連結して駆動した場合のトルクの脈動を示した図である。 同実施形態である電動機駆動システム１の連結部２０を説明する図である。 この発明の変形例１である電動機駆動システムを構成する電動機１０Ａおよび１０Ｂの回転子鉄心１４Ａおよび１４Ｂを軸方向から見た図である。 同変形例２である電動機駆動システムを構成する電動機１０Ａおよび１０Ｂの断面図である。 同変形例３である電動機駆動システムを構成する回転子鉄心１４Ｄの円周表面に磁石２２Ｄを備える電動機の断面図である。

以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。
＜実施形態＞
図１は、本実施形態による電動機駆動システム１の構成を示す概略図である。図１に示すように、本実施形態による電動機駆動システム１は、２台の同性能を有する永久磁石式同期電動機（以下、単に電動機という）１０Ａおよび１０Ｂを有する。電動機１０Ａのフレーム１８Ａの内部には、概円筒形の固定子鉄心１２Ａが設置されている。回転子鉄心１４Ａは、固定子鉄心１２Ａの内周面と所定の間隙を挟んで対向し、回転自在に配設されている。回転子鉄心１４Ａの回転中心には、回転子鉄心１４Ａの回転を電動機１０Ａのトルクとして取り出すためのシャフト１６Ａが設けられている。電動機１０Ｂについても、電動機１０Ａと同様に、フレーム１８Ｂの内部に固定子鉄心１２Ｂ、回転子鉄心１４Ｂおよびシャフト１６Ｂがそれぞれ設けられている。そして、電動機駆動システム１では、電動機１０Ａのシャフト１６Ａと電動機１０Ｂのシャフト１６Ｂとが連結部２０により連結されている。これにより、電動機１０Ａのシャフト１６Ａと電動機１０Ｂのシャフト１６Ｂは、一体として回転する。そして、電動機駆動システム１は、電動機１０Ｂにおいて連結部２０とは反対側の端面から電動機１０Ｂの外側に突き出ているシャフト１６Ｂを介して電動機１０Ａおよび１０Ｂの合成トルクを出力する。

本実施形態による電動機駆動システム１では、電動機１０Ａおよび１０Ｂを連結して駆動したときに生ずるトルクの脈動の増大を低減するように電動機１０Ａのシャフト１６Ａと電動機１０Ｂのシャフト１６Ｂとが連結部２０を介して連結されている。このトルクの脈動を低減する具体的な電動機連結手段については、後に詳述する。本実施形態による電動機駆動システム１の特徴は、このトルクの脈動を低減する具体的な電動機連結手段にある。

次に、本実施形態による電動機駆動システム１における具体的な電動機連結手段の原理について説明する。いま、単独で運転している（連結していない）電動機１０を想定する。図２は、電動機１０の回転軸に対して垂直な断面を示す断面図である。図２に示すように、電動機１０は、回転子鉄心１４に４極の磁極を有し、固定子鉄心１２に２４個のスロット３０を有する４極２４スロットの電動機である。より詳細に説明すると、回転子鉄心１４には、９０°毎にＮ極２２ＮとＳ極２２Ｓが交互に現われるように回転子鉄心１４の内部に永久磁石２２が設けられている。すなわち、回転子鉄心１４は、Ｎ極２２Ｎが２極とＳ極２２Ｓが２極の合計４極の磁極（換言すると、２対の磁極対）を有している。また、固定子鉄心１２の内周側面には、回転磁界を発生させるための巻線（図示略）を収容するスロット３０が、等角度毎（すなわち１５°毎）に２４個設けられている。

なお、回転子鉄心１４に設けられる永久磁石２２は、希土類磁石、フェライト磁石等、様々な種類の磁石であって良い。また、固定子鉄心１２のスロット３０に収容される巻線の巻線方式は、集中巻きまたは分布巻きのいずれであっても良い。

図３は、図２に示す電動機１０に正弦波電流を供給して単独で運転させたときのトルクの脈動を電磁界解析により解析した結果を示す図である。図３の横軸は、電動機１０を運転させたときの各時間における回転子鉄心１４の位置を電気角で示している。電気角は、回転子鉄心１４の位置（角度）を電気的に表したものであり、電気角３６０°（１周期）は、電動機１０に供給する正弦波電流の１周期に対応している。これに対して、回転子鉄心１４の位置（角度）を機械的に表したものが機械角である。ここで、電気角３６０°に対応する機械角は、３６０°（１周期）を極対数（すなわち極数／２）で除したものである。図２に示す電動機１０は、４極（すなわち２極対）電動機であるため、電気角３６０°に対応する機械角は、３６０／（４極／２）＝１８０°である。すなわち、正弦波電流が電動機１０に１周期分供給されたとき、回転子鉄心１４は、機械角で１８０°回転する。また、電動機１０の固定子鉄心１２は２４個のスロット３０を有しているため、回転子鉄心１４は、１８０°回転する間に、１２個のスロット３０を通過する。すなわち、電動機１０では、供給する正弦波電流１周期（換言すると電気角３６０°）あたりに、回転子鉄心１４が１２個のスロット３０を通過するということである。また、図３に示すように、電動機１０のトルクは、電気角が０°から３６０°の１周期の間に１２回（１２次）脈動している。これは、回転子鉄心１４が電気角３６０°あたりに１２個のスロット３０を通過するということに対応している。これらより、電動機１０では、供給する正弦波電流１周期（電気角３６０°）の間に、回転子鉄心１４が通過するスロット３０の個数分である１２回の磁気的な吸引および反発が発生し、結果として、１２次のトルクの脈動が発生している。

上述したように、トルクの脈動次数は、電気角３６０°あたりに回転子鉄心１４が通過するスロット数であるため、トルクの脈動次数は、スロット数を極対数（すなわち極数／２）で除した値となる。すなわち、トルクの脈動次数は、スロット数をＳ、極数をＰとすると、Ｓ／（Ｐ／２）と表すことができる。図２の４極２４スロットの電動機１０の場合、トルクの脈動次数は、２４／（４／２）＝１２となる。

また、電気角で表したトルクの脈動の周期は、電気角３６０°（１周期）をトルクの脈動次数で除した値となる。すなわち、電気角で表したトルクの脈動の周期は、３６０／（Ｓ／（Ｐ／２））と表すことができる。図２の４極２４スロットの電動機１０の場合、電気角で表したトルクの脈動の周期は、３６０／（２４／（４／２））＝３０°となる。

次に、電動機１０と同じ構造の電動機を２台連結して駆動した場合のトルクの脈動について説明する。図４は、図３の電磁界解析結果を基にして重ね合わせることにより、電動機１０と同じ構造（すなわち４極２４スロット）の電動機１０ａおよび１０ｂを連結して駆動した場合のトルクの脈動を示した図である。図４の横軸は、図３と同様に電気角である。図４では、電動機１０ａおよび１０ｂの回転軸間の角度を揃えてそれらの回転軸を連結して駆動した場合の合成トルクの脈動を上段の１点鎖線Ｔ２−１で示している。図４に示すように、電動機１０ａおよび１０ｂを回転軸間の角度を揃えてそれらの回転軸を連結して駆動すると、電動機１０ａのトルクの脈動周期と電動機１０ｂのトルクの脈動周期が重なり、合成トルクは大きく脈動する。

そこで、電動機１０ａのトルクの脈動の位相と電動機１０ｂのトルクの脈動の位相とをトルクの脈動の半周期分の位相差をもって互いにずらすことでトルクの脈動周期の重なりを防止する。図４では、電動機１０ａで発生するトルクの脈動を下段の細い実線Ｔ２−１０ａで示し、電動機１０ｂで発生するトルクの脈動を下段の破線Ｔ２−１０ｂで示している。図４のトルクの脈動Ｔ２−１０ａおよびＴ２−１０ｂの周期はそれぞれ電気角で３０°である。そして、トルクの脈動Ｔ２−１０ｂは、トルクの脈動Ｔ２−１０ａに対して、トルクの脈動の半周期分である１５°だけ位相がずれている。

図４では、電動機１０ａおよび１０ｂのトルクの脈動の位相がトルクの脈動周期の半周期だけ互いにずれるように電動機１０ａおよび１０ｂのそれぞれの回転軸を連結して駆動した場合の合成トルクの脈動を上段の太い実線Ｔ２−２で示している。図４に示すように、トルクの脈動の位相がずれるように回転軸を連結して駆動した場合の合成トルクの脈動Ｔ２−２は、回転軸間の角度を揃えて（すなわち、トルクの脈動の位相を揃えて）回転軸を連結して駆動した場合の合成トルクの脈動Ｔ２−１に比べ、合成トルクの脈動の変化幅が減少している。このように、電動機１０ａおよび１０ｂのトルクの脈動の位相がトルクの脈動周期の半周期だけ互いにずれるように電動機１０ａおよび１０ｂのそれぞれの回転軸を連結して駆動することで、電動機１０ａおよび１０ｂの合成トルクの脈動を減少させることができる。

次に、電動機１０と同じ構造の電動機を３台連結して駆動した場合のトルクの脈動について説明する。図５は、図３の電磁界解析結果を基にして重ね合わせることにより、電動機１０と同じ構造（すなわち４極２４スロット）の電動機１０ａ、１０ｂおよび１０ｃを３台連結して駆動した場合のトルクの脈動を示した図である。図５の横軸は、図４と同様に電気角である。図５では、電動機１０ａ、１０ｂおよび１０ｃを回転軸間の角度を揃えてそれらの回転軸を連結して駆動した場合の合成トルクの脈動を上段の１点鎖線Ｔ３−１で示している。図５に示すように、電動機１０ａ、１０ｂおよび１０ｃを回転軸間の角度を揃えてそれらの回転軸を連結して駆動すると、電動機１０ａのトルクの脈動周期、電動機１０ｂのトルクの脈動周期および電動機１０ｃのトルクの脈動周期がそれぞれ重なり、合成トルクは大きく脈動する。

そこで、電動機１０ａのトルクの脈動の位相、電動機１０ｂのトルクの脈動の位相および電動機１０ｃのトルクの脈動の位相を、連結する各電動機間でトルクの脈動の１／３周期分の位相差をもって互いにずらすことでトルクの脈動周期の重なりを防止する。図５では、電動機１０ａで発生するトルクの脈動を下段の細い実線Ｔ３−１０ａで示し、電動機１０ｂで発生するトルクの脈動を下段の破線Ｔ３−１０ｂで示し、電動機１０ｃで発生するトルクの脈動を下段の１点鎖線Ｔ３−１０ｃで示している。図５のトルクの脈動Ｔ３−１０ａ、Ｔ３−１０ｂおよびＴ３−１０ｃの周期は、それぞれ電気角で３０°である。そして、トルクの脈動Ｔ３−１０ｂは、トルクの脈動Ｔ３−１０ａに対して、トルクの脈動の１／３周期分である１０°だけ位相がずれている。また、トルクの脈動Ｔ３−１０ｃは、トルクの脈動Ｔ３−１０ｂに対して、トルクの脈動の１／３周期分である１０°だけ位相がずれている（換言すると、トルクの脈動Ｔ３−１０ｃは、トルクの脈動Ｔ３−１０ａに対して、トルクの脈動の２／３周期分である２０°だけ位相がずれている）。

図５では、電動機１０ａ、１０ｂおよび１０ｃのトルクの脈動の位相が、連結する各電動機間でトルクの脈動周期の１／３周期だけ互いにずれるように電動機１０ａ、１０ｂおよび１０ｃの回転軸を連結して駆動した場合の合成トルクの脈動を上段の太い実線Ｔ３−２で示している。図５に示すように、トルクの脈動の位相がずれるように回転軸を連結して駆動した場合の合成トルクの脈動Ｔ３−２は、回転軸間の角度を揃えて（すなわち、トルクの脈動の位相を揃えて）回転軸を連結して駆動した場合の合成トルクの脈動Ｔ３−１に比べ、合成トルクの脈動の変化幅が減少している。このように、電動機１０ａ、１０ｂおよび１０ｃのトルクの脈動の位相が、連結する各電動機間でトルクの脈動周期の１／３周期だけ互いにずれるように電動機１０ａ、１０ｂおよび１０ｃのそれぞれの回転軸を連結して駆動することで、電動機１０ａ、１０ｂおよび１０ｃの合成トルクの脈動を減少させることができる。

さらに、図４および図５に示すように、連結する各電動機間でトルクの脈動周期の１／３周期だけ互いにずらして電動機３台の回転軸をそれぞれ連結して駆動した場合、連結する電動機間でトルクの脈動周期の半周期だけ互いにずらして電動機２台の回転軸を連結して駆動した場合と比べ、合成トルクの脈動の変化幅が小さい。すなわち、電動機の連結台数が多くなるほど、合成トルクの脈動の低減効果は大きい。

このように、各電動機のトルクの脈動の位相が、連結する各電動機間で、トルク脈動周期を連結台数で除した値だけ互いにずれるように各電動機の回転軸を連結することで、合成トルクの脈動を減少させることができる。このことから、電動機のスロット数をＳ、極数をＰ、連結する電動機の台数をＮとすると、各電動機のトルクの脈動の位相が、連結する各電動機間で以下の式（１）の電気角θｏｆｅだけ互いにずれるように各電動機の回転軸を連結すれば、合成トルクの脈動を低減することができる。
θｏｆｅ＝３６０／（Ｓ／（Ｐ／２））／Ｎ ・・・（１）

連結する各電動機間の回転軸を電気角θｏｆｅの角度だけ互いにずれるように連結すれば、合成トルクの脈動を低減することができるが、電動機を機械的に連結する際、電動機の極数を考慮しなくてよい機械角の方が電気角より扱い易い。そこで、上記式（１）の電気角θｏｆｅを機械角θｏｆｍで示した式を以下の式（２）に示す。
θｏｆｍ＝３６０／（Ｓ・Ｎ） ・・・（２）

電動機を機械的に連結する際、各電動機の固定子鉄心に対する回転子鉄心の相対角度が、各電動機間で上記式（２）に示す機械角θｏｆｍだけ互いにずれるように各電動機の回転軸を連結する。このようにすると、各電動機のトルクの脈動の位相が、各電動機間で上記式（１）の電気角θｏｆｅだけ互いにずれるように各電動機の回転軸を連結したことと同様となる。

次に、本実施形態による電動機駆動システム１における電動機１０Ａと電動機１０Ｂの連結について説明する。本実施形態による電動機駆動システム１では、電動機１０Ａおよび１０Ｂの固定子鉄心１２Ａおよび１２Ｂに対する回転子鉄心１４Ａおよび１４Ｂの相対角度が、上記式（２）の機械角θｏｆｍだけ互いにずれるように（すなわち、電動機１０Ａおよび１０Ｂのトルクの脈動の位相が、上記式（１）の電気角θｏｆｅだけ互いにずれるように）、連結部２０において電動機１０Ａのシャフト１６Ａと電動機１０Ｂのシャフト１６Ｂが連結されている。

図６は、本実施形態による電動機駆動システム１の連結部２０を説明する図である。図６（ａ）は、電動機１０Ａのシャフト１６Ａの先端に設けられた連結部２０Ａを軸方向から見た図であり、図６（ｂ）は、電動機１０Ｂのシャフト１６Ｂの先端に設けられた連結部２０Ｂを軸方向から見た図である。図６（ａ）に示す連結部２０Ａの面と図６（ｂ）に示す連結部２０Ｂの面とは、それぞれ対向して連結される。

図６に示すように、連結部２０Ａには、キー溝２５を有する嵌合穴２６が設けられており、連結部２０Ｂには、キー２７を有する突起２８が設けられている。また、この連結部２０Ｂのキー２７は、連結部２０Ａのキー溝２５に対して機械角θｏｆｍだけずれた角度の位置に設けられている。この機械角θｏｆｍは、上記式（２）を満足する値である。

ここで、本実施形態による電動機駆動システム１を構成する電動機１０Ａおよび１０Ｂは、図２の電動機１０と同じ４極２４スロットの電動機である。本実施形態による電動機駆動システム１は、４極２４スロットの電動機１０Ａおよび１０Ｂを２台連結して駆動する構成であるため、連結部２０における機械角θｏｆｍは、式（２）より、３６０／（２４・２）＝７．５°である。すなわち、図６に示す連結部２０Ｂのキー２７は、連結部２０Ａのキー溝２５に対して７．５°だけ角度がずれている。

そして、連結部２０では、連結部２０Ａの嵌合穴２６と連結部２０Ｂの突起２８とが嵌め合わされ、連結部２０Ａのキー溝２５と連結部２０Ｂのキー２７とが嵌め合わされる。これにより、電動機１０Ｂのシャフト１６Ｂが電動機１０Ａのシャフト１６Ａに対して機械角θｏｆｍだけ回転された状態でシャフト１６Ａとシャフト１６Ｂとが連結される。すなわち、電動機１０Ａの固定子鉄心１２Ａに対する回転子鉄心１４Ａの相対角度と電動機１０Ｂの固定子鉄心１２Ｂに対する回転子鉄心１４Ｂの相対角度とが機械角θｏｆｍだけ互いにずれて、電動機１０Ａと電動機１０Ｂが連結されることとなる。これにより、電動機１０Ａのトルクの脈動の位相と電動機１０Ｂのトルクの脈動の位相とが電気角θｏｆｅだけ互いにずれて電動機１０Ａと電動機１０Ｂが連結される。

このように、本実施形態による電動機駆動システム１では、連結部２０においてキー溝２５およびキー２７を用いることにより、固定子鉄心に対する回転子鉄心の相対角度を容易に機械角θｏｆｍだけ互いにずらして電動機１０Ａのシャフト１６Ａと電動機１０Ｂのシャフト１６Ｂを連結することができる。そして、固定子鉄心に対する回転子鉄心の相対角度が機械角θｏｆｍだけ互いにずれることにより、電動機１０Ａのトルクの脈動の位相と電動機１０Ｂのトルクの脈動の位相とが電気角θｏｆｅだけ互いにずれるため、電動機１０Ａおよび１０Ｂの合成トルクの脈動を低減することができる。

さらに、本実施形態による電動機駆動システム１では、磁極のスキューを施さなくても合成トルクの脈動を減少させることができる。これにより、本実施形態による電動機駆動システム１では、スキューによる誘起電圧の減少を回避することができ、誘起電圧を最大限利用することができるという効果も奏する。

また、本実施形態による電動機駆動システム１は、２台の電動機１０Ａおよび１０Ｂを連結していたが、電動機を３台以上連結する場合においても、固定子鉄心に対する回転子鉄心の相対角度を上記式（２）の機械角θｏｆｍだけそれぞれずらして連結することにより合成トルクの脈動を減少させることができることは勿論である。例えば、４極２４スロットの電動機１０Ａ、１０Ｂおよび１０Ｃを１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの順で連結した電動機駆動システムの場合、電動機１０Ａの連結部のキー溝に対して機械角θｏｆｍ＝３６０／（２４・３）＝５°だけずらしたキーを電動機１０Ｂの連結部に設けて、電動機１０Ａのキー溝と電動機１０Ｂのキーを嵌め合わせ、電動機１０Ｂの連結部のキー溝に対して機械角θｏｆｍ＝３６０／（２４・３）＝５°だけずらしたキーを電動機１０Ｃの連結部に設けて、電動機１０Ｂの連結部のキー溝と電動機１０Ｃの連結部のキーを嵌め合わせれば良い。

なお、本実施形態による電動機駆動システム１では、４極２４スロットの電動機１０Ａおよび１０Ｂを連結する場合について説明したが、連結する電動機は、４極２４スロットの電動機に限られない。電動機の極数およびスロット数が変わる場合、その極数およびスロット数により上記式（２）の機械角θｏｆｍ（または上記式（１）の電気角θｏｆｅ）の値を変えれば良い。

＜他の実施形態＞
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。例えば次の通りである。

（１）上記実施形態による電動機駆動システム１は、電動機１０Ａ側の連結部２０Ａと電動機１０Ｂ側の連結部２０Ｂを機械角θｏｆｍだけずらして連結することにより電動機１０Ａおよび１０Ｂを連結していた。しかし、機械角θｏｆｍだけずらして各電動機を連結する態様は、この態様に限られない。例えば、電動機１０Ａの回転子鉄心１４Ａに対して電動機１０Ｂの回転子鉄心１４Ｂを機械角θｏｆｍだけずらして電動機１０Ａおよび１０Ｂを連結しても良い。

図７は、回転子鉄心１４Ａおよび１４Ｂの回転軸部分にキー溝を有する嵌合穴を設けた場合の回転子鉄心１４Ａおよび１４Ｂを軸方向から見た図である。図７に示すように、電動機１０Ａの回転子鉄心１４Ａには、回転軸の中心部にキー溝３５Ａを有する嵌合穴３６Ａが設けられており、電動機１０Ｂの回転子鉄心１４Ｂには、回転軸の中心部にキー溝３５Ｂを有する嵌合穴３６Ｂが設けられている。また、回転子鉄心１４Ｂのキー溝３５Ｂは、回転子鉄心１４Ａのキー溝３５Ａに対して機械角θｏｆｍだけずれた角度の位置に設けられている。そして、回転子鉄心１４Ａの嵌合穴３６Ａおよびキー溝３５Ａには、キー溝３５Ａに対応するキーを有するシャフト（図示略）が嵌め合わされ、回転子鉄心１４Ｂの嵌合穴３６Ｂおよびキー溝３５Ｂには、キー溝３５Ｂに対応するキーを有するシャフト（図示略）が嵌め合わされる。さらに、回転子鉄心１４Ａに嵌め合わされたシャフトと回転子鉄心１４Ｂに嵌め合わされたシャフトは、連結部２０においてそれぞれのキーの位置を揃えて連結される。これらにより、回転子鉄心１４Ａと回転子鉄心１４Ｂとは、互いに機械角θｏｆｍだけ相対的に回転した状態で連結した各シャフトに固定される。このため、電動機１０Ａと電動機１０Ｂとは、固定子鉄心に対する回転子鉄心の相対角度が機械角θｏｆｍだけ互いにずれて連結されることになる。

（２）また、連結部または回転子鉄心において機械角θｏｆｍだけ互いにずらして各電動機を連結する態様の他、固定子鉄心を機械角θｏｆｍだけ互いにずらして各電動機を連結する態様としても良い。図８は、固定子鉄心１２Ａとフレーム１８Ａに対して固定子鉄心１２Ｂとフレーム１８Ｂを機械角θｏｆｍだけずらして電動機１０Ａと電動機１０Ｂを連結した場合の電動機１０Ａおよび１０Ｂの断面図である。図８に示すように、電動機１０Ａの固定子鉄心１２Ａとフレーム１８Ａは、スロット３０Ａ−１が台座１９Ａに対して鉛直上方の位置となるように台座１９Ａに設置されている。一方、電動機１０Ｂの固定子鉄心１２Ｂとフレーム１８Ｂは、スロット３０Ａ−１に対応するスロット３０Ｂ−１の位置がスロット３０Ａ−１に対して機械角θｏｆｍだけずれた位置となるように、固定子鉄心１２Ａとフレーム１８Ａに対して相対的に回転して台座１９Ｂに設置されている。また、この変形例による電動機駆動システムでは、電動機１０Ａの回転子鉄心１４Ａ、シャフト１６Ａおよび連結部２０Ａは、電動機１０Ｂの回転子鉄心１０Ｂ、シャフト１６Ｂおよび連結部２０Ｂと回転角度を揃えて連結されている。これらにより、この変形例による電動機駆動システムでは、電動機１０Ａおよび１０Ｂのシャフト１６Ａおよび１６Ｂは同一回転角度で互いに連結されているが、固定子鉄心１２Ｂとフレーム１８Ｂが固定子鉄心１２Ａとフレーム１８Ａに対して機械角θｏｆｍだけ相対的に回転して台座１９Ｂに設置されているため、結果として、固定子鉄心に対する回転子鉄心の相対角度が機械角θｏｆｍだけ互いにずれて電動機１０Ａと電動機１０Ｂとが連結されている。

（３）本実施形態による電動機駆動システム１は、回転子鉄心の内部に永久磁石を備える電動機（ＩＰＭ電動機）から構成されていた。しかし、電動機駆動システム１は、図９に示すような、回転子鉄心１４Ｄの円周表面に永久磁石２２Ｄを備える電動機（ＳＰＭ電動機）１０Ｄから構成されても良い。ＳＰＭ電動機から構成された電動機駆動システムにおいても電動機駆動システム１と同様に、固定子鉄心に対する回転子鉄心の相対角度が機械角θｏｆｍだけ互いにずれるように各ＳＰＭ電動機の回転軸を連結して駆動することにより、合成トルクの脈動を低減することができる。

（４）上記実施形態による電動機駆動システム１は、各電動機の固定子鉄心に対する回転子鉄心の相対角度が機械角θｏｆｍだけ互いにずれるように設けられたキー溝２５およびキー２７の嵌め合いにより電動機を連結していた。しかし、各電動機の固定子鉄心に対する回転子鉄心の相対角度が機械角θｏｆｍだけ互いにずれるように電動機を連結する手段は、キー溝２５およびキー２７の嵌め合いに限られない。例えば、各電動機の固定子鉄心に対する回転子鉄心の相対角度が機械角θｏｆｍだけ互いにずれるように、連結する双方の電動機の連結部に貫通穴をそれぞれ設け、その貫通穴に連結ボルトを挿通しナット等により双方の連結部を締結しても良い。

（５）本実施形態による電動機駆動システム１は、回転センサを備えた電動機から構成されても良いし、回転センサを備えていない電動機から構成されても良い。

（６）本実施形態による電動機駆動システム１は、電動機１０Ａのシャフト１６Ａと電動機１０Ｂのシャフト１６Ｂとを直列に配置して連結していた。しかし、電動機１０Ａのシャフト１６Ａと電動機１０Ｂのシャフト１６Ｂとを並列に配置しても良い。このとき、シャフト１６Ａに対してシャフト１６Ｂを上記式（２）の機械角θｏｆｍだけ回転させた状態で、シャフト１６Ａとシャフト１６Ｂとが同期して回転するように例えば歯車やベルトなどにより連結すれば良い。

１…電動機駆動システム、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…電動機、１２，１２Ａ，１２Ｂ…固定子鉄心、１４，１４Ａ，１４Ｂ…回転子鉄心、１６，１６Ａ，１６Ｂ…シャフト、１８Ａ，１８Ｂ…フレーム、１９Ａ，１９Ｂ…台座、２０，２０Ａ，２０Ｂ…連結部、２２…永久磁石、２２Ｎ…Ｎ極、２２Ｓ…Ｓ極、２５，３５Ａ，３５Ｂ…キー溝、２６，３６Ａ，３６Ｂ…嵌合穴、２７…キー、２８…突起、３０，３０Ａ−１，３０Ｂ−１…スロット。

Claims (5)

1. 複数の同期電動機を具備し、
   上記同期電動機のスロット数をＳ、極数をＰ、台数をＮとしたとき、各同期電動機のトルクの脈動の位相が、各同期電動機間で３６０／（Ｓ／（Ｐ／２））／Ｎ度の電気角だけ互いにずれるように各同期電動機の回転軸を連結したことを特徴とする電動機駆動システム。
2. 複数の同期電動機を具備し、
   上記同期電動機のスロット数をＳ、台数をＮとしたとき、各同期電動機の固定子鉄心に対する回転子鉄心の相対角度が、各同期電動機間で３６０／（Ｓ・Ｎ）度の機械角だけ互いにずれるように各同期電動機の回転軸を連結したことを特徴とする電動機駆動システム。
3. ２個の同期電動機の回転軸同士を連結する連結手段であって、一方の同期電動機の回転軸に対して他方の同期電動機の回転軸を所定角度だけ回転させた状態で両同期電動機の回転軸を連結する連結手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の電動機駆動システム。
4. 前記複数の同期電動機において各々の回転軸が連結された２個の同期電動機の各回転子鉄心は、互いに所定角度だけ相対的に回転した状態で、前記連結された回転軸に固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動機駆動システム。
5. 前記複数の同期電動機において各々の回転軸が連結された２個の同期電動機は、一方の同期電動機の固定子鉄心とフレームが他方の同期電動機の固定子鉄心とフレームに対して所定角度だけ相対的に回転していることを特徴とする請求項１または２に記載の電動機駆動システム。
   
   

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