JP6349933B2 - 電動機、電動パワーステアリング装置および車両 - Google Patents

電動機、電動パワーステアリング装置および車両 Download PDF

Info

Publication number
JP6349933B2
JP6349933B2 JP2014096379A JP2014096379A JP6349933B2 JP 6349933 B2 JP6349933 B2 JP 6349933B2 JP 2014096379 A JP2014096379 A JP 2014096379A JP 2014096379 A JP2014096379 A JP 2014096379A JP 6349933 B2 JP6349933 B2 JP 6349933B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
coil
coils
circumferential direction
teeth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014096379A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015216714A (ja
Inventor
稔晃 浅田
稔晃 浅田
菊地 祐介
祐介 菊地
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2014096379A priority Critical patent/JP6349933B2/ja
Publication of JP2015216714A publication Critical patent/JP2015216714A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6349933B2 publication Critical patent/JP6349933B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Description

本発明は、電動機、電動パワーステアリング装置および車両に関する。
ステータのコイルが2系統に分けられ、1系統が失陥しても残りの1系統でロータを回転させることができるステアリング装置用モータが知られている。例えば、特許文献1には、ステータを構成する複数の磁極体が、系統Aのグループおよび系統Bのグループの2つのグループに分けられたステアリング装置用モータが記載されている。特許文献1において、系統Aは、互いに連続して並ぶ複数の磁極体を含む系統A−1と、系統A−1に属する磁極体と直径方向において対向する状態で並ぶ複数の磁極体を含む系統A−2とを備えている。系統Bについても同様である。
バスバー構造体としては、特許文献2及び3の技術がある。
特開2007−331639号公報 特開2008−148497号公報 特開2009−247138号公報
特許文献2に記載されたバスバー構造体には、各相を構成するコイルと該コイルに包囲されたロータとを備える電動モータに取り付けられ、前記各コイルと外部回路との電気的接続を中継する中継部材としてのバスバーと、各バスバーを固定する固定部材とを備えてなるバスバー構造体であって、前記各バスバーには、それぞれ、前記外部回路から引き出されるハーネスに対して別の接続部材を介することなく直接的に接続される端子部が一体形成されていることが記載されている。特許文献2に記載のバスバー構造体を特許文献1に記載の電動機に適用しようとすると、特許文献2のバスバーは金属板材が平板状態から折り曲げ等によって円弧状に成形されたものとなっており、軸方向の厚みが必要となり、外部ハーネスとの圧着端子部もスペースが必要となってしまう可能性がある。
特許文献3に記載されたバスバー構造体の場合、特許文献1に記載の電動機に適用しようとすると、多層の積層基板を使用するため特許文献2の技術よりも薄くなるが、複数の系統毎に多層積層基板を使うことにより積層基板の積層数(厚み)の増加及びコスト増を抑制することができない。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、3相毎に少なくとも2系統の第1コイルグループ及び第2コイルグループとに分けられ、かつステータコアを3相交流で励磁する複数のコイルグループに電力を供給するバスバー構造体を小型にできる電動機、電動パワーステアリング装置および車両を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、電動機は、モータロータと、前記モータロータを回転させるステータコアを備えるモータステータと、3相毎に少なくとも2系統の第1コイルグループ及び第2コイルグループとに分けられ、かつ前記ステータコアを3相交流で励磁する複数のコイルグループと、前記複数のコイルグループの各コイルへ電力を供給するバスバー構造体と、を含む電動機であって、前記バスバー構造体は、前記各コイルグループの中性点となる複数の中性点導電体を同一層に独立して絶縁配置した中性点層と、系統別に軸方向から入力される3相入力毎の各結線導体が、前記中性点層と異なる複数層に分けて絶縁配置された、複数の結線層とを有し、同一層に配置される各系統毎の同相の結線導体は、平面視で異なる位置に配置されて絶縁されるとともに、異層の結線導体と軸方向に絶縁され、前記中性点導電体及び前記結線導体のそれぞれに接続されるバスバー端子が露出され、前記バスバー端子が前記2系統の第1コイルグループ及び第2コイルグループの各コイルの巻き始め及び巻き終わりの少なくとも一方に結線されることを特徴とする。
上記構成により、電動機は、バスバー構造体の中性点層及び複数の結線層が異なる平面に配置され、軸方向に積層されるので、軸方向の厚みを薄くすることができる。また、電動機は、バスバー構造体における同一層に配置される各系統毎の同相の結線導体が平面視で異なる位置に配置されて絶縁されるので、径方向のスペースも抑制することができる。その結果、電動機は、3相毎に少なくとも2系統の第1コイルグループ及び第2コイルグループとに分けられ、かつステータコアを3相交流で励磁する複数のコイルグループに電力を供給するバスバー構造体を小型にできる。
本発明の望ましい態様として、前記バスバー端子は、複数の結線層に跨がらないことが好ましい。これにより、バスバーは、曲げ部分の加工が抑制され、成形時の位置精度も安定し、金型での曲げ工程が必要なくなる。このため、電動機は、バスバー構造体の製造時の工程短縮及び金型費の低減でコストが低減できる。
本発明の望ましい態様として、各系統毎の同相の前記結線導体が分割されてそれぞれ前記バスバー端子を備え、前記2系統の第1コイルグループ及び第2コイルグループの各コイルのうち同じコイルの巻き始め及び巻き終わりに、分割された結線導体が接続されている。この構成により、周方向の離れた位置に同相のコイルがあっても、結線層を抑制したまま接続することができる。
本発明の望ましい態様として、前記分割された結線導体の一方と他方とが異なる結線層に配置されていることが好ましい。この構成により、周方向の離れた位置に同相のコイルがあっても、結線層を抑制したまま接続することができる。
本発明の望ましい態様として、前記複数の結線層のうち少なくとも最上下層以外の結線層に配置された前記結線導体の少なくとも1つの縁部に切り欠きがあることが好ましい。この構成により、電動機は、バスバー構造体が部分的な電流密度の低下を抑制し、一定の幅寸法を確保できる。また、電動機は、バスバー構造体のモールド成形時に切り欠きを貫通する押さえピンにより、径方向の位置を規制し、径方向の位置ズレを抑制することができる。
本発明の望ましい態様として、前記結線導体の部材のうち、同じ部材が、異なる結線層に配置されていることが好ましい。これにより、結線導体の部材が共通使用できるためコストを低減できる。また、バスバー構造体は、各系統毎の抵抗値のバラつきを最小限に抑制でき、異なる系統を同時通電しても制御ズレが抑制される。
本発明の望ましい態様として、前記モータステータは、環状のバックヨークと、前記バックヨークの内周面で周方向に並んで配置される複数のティースと、を備える環状のステータコアと、nを自然数としたとき、隣接して並ぶ前記複数のティースのそれぞれに集中巻きされて第1U相、第1V相および第1W相を含む3相交流を生成する第1インバータにより励磁される複数の第1コイルからなるグループであって、前記ステータコアの周方向に等間隔に3n個配置される第1コイルグループと、前記第1コイルが集中巻きされる前記ティースとは異なる位置で隣接して並ぶ前記複数のティースのそれぞれに集中巻きされて第2U相、第2V相および第2W相を含む3相交流を生成する第2インバータにより励磁される複数の第2コイルからなるグループであって、前記ステータコアの周方向に等間隔に3n個配置される第2コイルグループと、を備えることが好ましい。
上記構成により、第1コイルグループが周方向に等間隔に2つ配置されている場合と比較して、第1コイルグループ間の周方向の距離が小さくなる。このため、仮に第2コイルに電流が供給されなくなった場合でも、第1コイルがトルクを発生させる位置の周方向でのバラつきが小さくなる。よって、本発明に係る電動機は、互いに独立して励磁される2つのコイルの系統のうち1つの系統のみによる駆動でも、トルクリップルの増大を抑制できる。
本発明の望ましい態様として、前記複数の第1コイルは、前記第1U相の電流により励磁される複数の第1U相コイルと、前記第1V相の電流により励磁される複数の第1V相コイルと、前記第1W相の電流により励磁される複数の第1W相コイルと、を含み、前記複数の第2コイルは、前記第2U相の電流により励磁される複数の第2U相コイルと、前記第2V相の電流により励磁される複数の第2V相コイルと、前記第2W相の電流により励磁される複数の第2W相コイルと、を含み、前記3n個の第1コイルグループは、前記第1U相コイルおよび前記第1V相コイルを含む第1UVコイルグループと、前記第1V相コイルおよび前記第1W相コイルを含む第1VWコイルグループと、前記第1U相コイルおよび前記第1W相コイルを含む第1UWコイルグループと、からなり、前記3n個の第2コイルグループは、前記第2U相コイルおよび前記第2V相コイルを含む第2UVコイルグループと、前記第2V相コイルおよび前記第2W相コイルを含む第2VWコイルグループと、前記第2U相コイルおよび前記第2W相コイルを含む第2UWコイルグループと、からなることが好ましい。
上記構成により、同相の電流で励磁される2つの第1コイルが1つの第1コイルグループに属することがなくなり、同相の電流で励磁される2つの第2コイルが1つの第2コイルグループに属することがなくなる。このため、トルクの発生位置が周方向に分散しやすくなる。よって、電動機は、トルクリップルをより抑制できる。
本発明の望ましい態様として、前記第1UVコイルグループは、前記ティースに対する巻き方向が互いに逆方向であって前記ステータコアの周方向で互いに隣接する2つの第1U相コイルからなる組と、前記ティースに対する巻き方向が互いに逆方向であって前記ステータコアの周方向で互いに隣接する2つの第1V相コイルからなる組との2組からなり、前記第1VWコイルグループは、前記ティースに対する巻き方向が互いに逆方向であって前記ステータコアの周方向で互いに隣接する2つの第1V相コイルからなる組と、前記ティースに対する巻き方向が互いに逆方向であって前記ステータコアの周方向で互いに隣接する2つの第1W相コイルからなる組との2組からなり、前記第1UWコイルグループは、前記ティースに対する巻き方向が互いに逆方向であって前記ステータコアの周方向で互いに隣接する2つの第1U相コイルからなる組と、前記ティースに対する巻き方向が互いに逆方向であって前記ステータコアの周方向で互いに隣接する2つの第1W相コイルからなる組との2組からなり、前記第2UVコイルグループは、前記ティースに対する巻き方向が互いに逆方向であって前記ステータコアの周方向で互いに隣接する2つの第2U相コイルからなる組と、前記ティースに対する巻き方向が互いに逆方向であって前記ステータコアの周方向で互いに隣接する2つの第2V相コイルからなる組との2組からなり、前記第2VWコイルグループは、前記ティースに対する巻き方向が互いに逆方向であって前記ステータコアの周方向で互いに隣接する2つの第2V相コイルからなる組と、前記ティースに対する巻き方向が互いに逆方向であって前記ステータコアの周方向で互いに隣接する2つの第2W相コイルからなる組との2組からなり、前記第2UWコイルグループは、前記ティースに対する巻き方向が互いに逆方向であって前記ステータコアの周方向で互いに隣接する2つの第2U相コイルからなる組と、前記ティースに対する巻き方向が互いに逆方向であって前記ステータコアの周方向で互いに隣接する2つの第2W相コイルからなる組との2組からなることが好ましい。
上記構成により、電動機は、磁極の数が多くなるため、トルクの発生位置を周方向でより分散しやすくなる。このため、電動機は、トルクリップルをより抑制できる。
本発明の望ましい態様として、前記nは奇数であることが好ましい。
本発明の望ましい態様として、上述した電動機により補助操舵トルクを得る電動パワーステアリング装置とすることが好ましい。この構造により、2つのコイルの系統のうち1つの系統のみによる駆動でも、トルクリップルの増大を抑制できる。このため、電動パワーステアリング装置は、操作者にトルクリップルによる振動を感じさせ、不快感を与えてしまう可能性を抑制する。このため、電動パワーステアリング装置は、操作者の違和感を抑制した状態で、車両を操作させることができる。その結果、電動パワーステアリング装置は、操作者に対して快適な操舵感を与えることができる。
本発明の望ましい態様として、上述した電動パワーステアリング装置が搭載された車両とすることが好ましい。
本発明によれば、3相毎に少なくとも2系統の第1コイルグループ及び第2コイルグループとに分けられ、かつステータコアを3相交流で励磁する複数のコイルグループに電力を供給するバスバー構造体を小型にできる電動機、電動パワーステアリング装置および車両を提供することができる。
図1は、実施形態1に係る電動機を備える電動パワーステアリング装置の構成図である。 図2は、実施形態1の電動パワーステアリング装置が備える減速装置の一例を説明する正面図である。 図3は、中心軸を含む仮想平面で実施形態1の電動機の構成を切って模式的に示す断面図である。 図4は、実施形態1の電動機の構成を中心軸に直交する仮想平面で切って模式的に示す断面図である。 図5は、ECUによる電動機の駆動を説明するための模式図である。 図6は、第1コイルの配線および第2コイルの配線を示す模式図である。 図7は、バスバー構造体とモータステータとを模式的に示す分解斜視図である。 図8は、バスバー構造体とモータステータとの組み立て状態を説明する説明図である。 図9は、バスバー構造体を構成する構成部材を模式的に説明する分解斜視図である。 図10は、バスバー構造体の結線導体及び中性点導体を模式的に説明する平面図である。 図11は、バスバー構造体を模式的に説明する斜視図である。 図12は、バスバー構造体の中性点層を模式的に説明する平面図である。 図13は、バスバー構造体の第1結線層を模式的に説明する平面図である。 図14は、バスバー構造体の第2結線層を模式的に説明する平面図である。 図15は、バスバー構造体の第3結線層を模式的に説明する平面図である。 図16は、バスバー構造体のインサートモールド成形時の押さえピンを説明するための説明図である。 図17は、バスバー構造体の中性点導電体及び結線導体の積層状態を模式的に説明するための斜視図である。 図18は、バスバー構造体の中性点導電体及び結線導体の積層状態を模式的に説明する側面視図である。 図19は、変形例2に係る電動機の構成を中心軸に直交する仮想平面で切って模式的に示す断面図である。 図20は、変形例3に係る電動機の構成を中心軸に直交する仮想平面で切って模式的に示す断面図である。 図21は、実施形態2に係る電動機に供給される第1U相および第2U相の電流波形を示す説明図である。 図22は、第1モータ駆動電流の位相と第2モータ駆動電流との位相差に対する、平均トルクおよびトルクリップルの大きさの変化量を説明するための説明図である。
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
(実施形態1)
(電動パワーステアリング装置)
図1は、実施形態1に係る電動機を備える電動パワーステアリング装置の構成図である。実施形態1は、図1を用いて、電動機10を備える電動パワーステアリング装置80の概要を説明する。
電動パワーステアリング装置80は、操作者から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール81と、ステアリングシャフト82と、操舵力アシスト機構83と、ユニバーサルジョイント84と、ロアシャフト85と、ユニバーサルジョイント86と、ピニオンシャフト87と、ステアリングギヤ88と、タイロッド89とを備える。また、電動パワーステアリング装置80は、ECU(Electronic Control Unit)90と、トルクセンサ91aと、車速センサ91bとを備える。
ステアリングシャフト82は、入力軸82aと、出力軸82bとを含む。入力軸82aは、一方の端部がステアリングホイール81に連結され、他方の端部がトルクセンサ91aを介して操舵力アシスト機構83に連結される。出力軸82bは、一方の端部が操舵力アシスト機構83に連結され、他方の端部がユニバーサルジョイント84に連結される。実施形態1では、入力軸82aおよび出力軸82bは、鉄等の磁性材料から形成される。
ロアシャフト85は、一方の端部がユニバーサルジョイント84に連結され、他方の端部がユニバーサルジョイント86に連結される。ピニオンシャフト87は、一方の端部がユニバーサルジョイント86に連結され、他方の端部がステアリングギヤ88に連結される。
ステアリングギヤ88は、ピニオン88aと、ラック88bとを含む。ピニオン88aは、ピニオンシャフト87に連結される。ラック88bは、ピニオン88aに噛み合う。ステアリングギヤ88は、ラックアンドピニオン形式として構成される。ステアリングギヤ88は、ピニオン88aに伝達された回転運動をラック88bで直進運動に変換する。タイロッド89は、ラック88bに連結される。
操舵力アシスト機構83は、減速装置92と、電動機10とを含む。減速装置92は、出力軸82bに連結される。電動機10は、減速装置92に連結され、かつ、補助操舵トルクを発生させる電動機である。なお、電動パワーステアリング装置80は、ステアリングシャフト82と、トルクセンサ91aと、減速装置92とによりステアリングコラムが構成されている。電動機10は、ステアリングコラムの出力軸82bに補助操舵トルクを与える。すなわち、実施形態1の電動パワーステアリング装置80は、コラムアシスト方式である。
コラムアシスト方式の電動パワーステアリング装置80は、操作者と電動機10との距離が比較的近く、電動機10のトルク変化又は摩擦力が操作者に影響を与えるおそれがある。このため、電動パワーステアリング装置80では、電動機10の摩擦力の低減が求められる。
図2は、実施形態1の電動パワーステアリング装置が備える減速装置の一例を説明する正面図である。図2は、一部を断面として示してある。減速装置92はウォーム減速装置である。減速装置92は、減速装置ハウジング93と、ウォーム94と、玉軸受95aと、玉軸受95bと、ウォームホイール96と、ホルダ97とを備える。
ウォーム94は、電動機10のシャフト21にスプライン、または弾性カップリングで結合する。ウォーム94は、玉軸受95aと、ホルダ97に保持された玉軸受95bとで回転自在に減速装置ハウジング93に保持されている。ウォームホイール96は、減速装置ハウジング93に回転自在に保持される。ウォーム94の一部に形成されたウォーム歯94aは、ウォームホイール96に形成されているウォームホイール歯96aに噛み合う。
電動機10の回転力は、ウォーム94を介してウォームホイール96に伝達されて、ウォームホイール96を回転させる。減速装置92は、ウォーム94およびウォームホイール96によって、電動機10のトルクを増加する。そして、減速装置92は、図1に示すステアリングコラムの出力軸82bに補助操舵トルクを与える。
図1に示すトルクセンサ91aは、ステアリングホイール81を介して入力軸82aに伝達された運転者の操舵力を操舵トルクとして検出する。車速センサ91bは、電動パワーステアリング装置80が搭載される車両の走行速度を検出する。ECU90は、電動機10と、トルクセンサ91aと、車速センサ91bとが電気的に接続される。
ECU90は、電動機10の動作を制御する。また、ECU90は、トルクセンサ91aおよび車速センサ91bのそれぞれから信号を取得する。すなわち、ECU90は、トルクセンサ91aから操舵トルクTを取得し、かつ、車速センサ91bから車両の走行速度Vを取得する。ECU90は、イグニッションスイッチ98がオンの状態で、電源装置(例えば車載のバッテリ)99から電力が供給される。ECU90は、操舵トルクTと走行速度Vとに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出する。そして、ECU90は、その算出された補助操舵指令値に基づいて電動機10へ供給する電力値Xを調節する。ECU90は、電動機10から誘起電圧の情報又は後述するレゾルバからロータの回転の情報を動作情報Yとして取得する。
ステアリングホイール81に入力された操作者(運転者)の操舵力は、入力軸82aを介して操舵力アシスト機構83の減速装置92に伝わる。この時に、ECU90は、入力軸82aに入力された操舵トルクTをトルクセンサ91aから取得し、かつ、走行速度Vを車速センサ91bから取得する。そして、ECU90は、電動機10の動作を制御する。電動機10が作り出した補助操舵トルクは、減速装置92に伝えられる。
出力軸82bを介して出力された操舵トルクT(補助操舵トルクを含む)は、ユニバーサルジョイント84を介してロアシャフト85に伝達され、さらにユニバーサルジョイント86を介してピニオンシャフト87に伝達される。ピニオンシャフト87に伝達された操舵力は、ステアリングギヤ88を介してタイロッド89に伝達され、操舵輪を転舵させる。次に、電動機10について説明する。
(電動機)
図3は、中心軸を含む仮想平面で実施形態1の電動機の構成を切って模式的に示す断面図である。図4は、実施形態1の電動機の構成を中心軸に直交する仮想平面で切って模式的に示す断面図である。図3に示すように、電動機10は、ハウジング11と、軸受12と、軸受13と、レゾルバ14と、モータロータ20と、ブラシレスモータ用としてのモータステータ30とを備える。
ハウジング11は、筒状ハウジング11aと、フロントブラケット11bとを含む。フロントブラケット11bは、略円板状に形成されて筒状ハウジング11aの一方の開口端部を閉塞するように筒状ハウジング11aに取り付けられる。筒状ハウジング11aは、フロントブラケット11bとは反対側の端部に、この端部を閉塞するように底部11cが形成される。底部11cは、例えば、筒状ハウジング11aと一体に形成される。筒状ハウジング11aを形成する材料としては、例えばSPCC(Steel Plate Cold Commercial)等の一般的な鋼材や、電磁軟鉄、アルミニウム等が適用できる。また、フロントブラケット11bは、電動機10を所望の機器に取り付ける際のフランジの役割を果たしている。
軸受12は、筒状ハウジング11aの内側であって、フロントブラケット11bの略中央部分に設けられる。軸受13は、筒状ハウジング11aの内側であって、底部11cの略中央部分に設けられる。軸受12は、筒状ハウジング11aの内側に配置されたモータロータ20の一部であるシャフト21の一端を回転可能に支持する。軸受13は、シャフト21の他端を回転可能に支持する。これにより、シャフト21は、回転中心Zrの軸を中心に回転する。
レゾルバ14は、シャフト21のフロントブラケット11b側に設けられるバスバー構造体15によって支持される。レゾルバ14は、モータロータ20(シャフト21)の回転位置を検出する。レゾルバ14は、レゾルバロータ14aと、レゾルバステータ14bとを備える。レゾルバロータ14aは、シャフト21の円周面に圧入等で取り付けられる。レゾルバステータ14bは、レゾルバロータ14aに所定間隔の空隙を介して対向して配置される。
モータロータ20は、筒状ハウジング11aに対して回転中心Zrを中心に回転できるように、筒状ハウジング11aの内部に設けられる。モータロータ20は、シャフト21と、ロータヨーク22と、マグネット23とを含む。シャフト21は、筒状に形成される。ロータヨーク22は、筒状に形成される。なお、ロータヨーク22は、外周が円弧状である。この構成により、ロータヨーク22は、外周が複雑形状である場合に比較して、打ち抜き加工の加工工数を低減できる。
ロータヨーク22は、電磁鋼板、冷間圧延鋼板などの薄板が、接着、ボス、カシメなどの手段により積層されて製造される。ロータヨーク22は、順次金型の型内で積層され、金型から排出される。ロータヨーク22は、例えばその中空部分にシャフト21が圧入されてシャフト21に固定される。なお、シャフト21とロータヨーク22とは、一体で成型されてもよい。
マグネット23は、ロータヨーク22の周方向に沿って表面に固定され、複数設けられている。マグネット23は、永久磁石であり、S極およびN極がロータヨーク22の周方向に交互に等間隔で配置される。これにより、図4に示すモータロータ20の極数は、ロータヨーク22の外周側にN極と、S極とがロータヨーク22の周方向に交互に配置された8極である。
モータステータ30は、筒状ハウジング11aの内部にモータロータ20を包囲するように筒状に設けられる。モータステータ30は、筒状ハウジング11aの内周面11dに例えば嵌合されて取り付けられる。モータステータ30の中心軸は、モータロータ20の回転中心Zrと一致する。モータステータ30は、筒状のステータコア31と、複数の第1コイル37と、複数の第2コイル38を含む。
図4に示すように、ステータコア31は、環状のバックヨーク33と、バックヨーク33の内周面で回転中心Zrを中心とした周方向に並んで配置される複数のティース34と、を備える。以下の説明において、回転中心Zrを中心とした周方向(ステータコア31の周方向)は、単に周方向と記載される。ステータコア31は、電磁鋼板などの磁性材料で形成される。ステータコア31は、略同形状に形成された複数のコア片が回転中心Zrの軸と平行な軸方向に積層されて束ねられることで形成される。バックヨーク33は、例えば円筒形状の部材である。ティース34は、バックヨーク33の内周面から突出している。実施形態1において、ティース34は、周方向に12配置されている。ティース34は、バックヨーク33とは反対側の端部に、ティース先端32を備える。ティース先端32は、ティース34から周方向に突出している。ティース34は、ロータヨーク22の外周面と対向する。ステータコア31は、ロータヨーク22の径方向外側に所定の間隔を有して環状に配置される。
ステータコア31が筒状ハウジング11a内に圧入されることで、モータステータ30は、環状の状態で筒状ハウジング11aの内部に設けられる。なお、ステータコア31と筒状ハウジング11aとは、圧入の他に接着、焼き嵌め又は溶接等によって固定されてもよい。
図4に示すように、第1コイル37は、複数のティース34のそれぞれに集中巻きされている。第1コイル37は、ティース34の外周にインシュレータ39(図3参照)を介して集中巻きされる。インシュレータ39は、第1コイル37とステータコア31とを絶縁するための部材であり、耐熱部材で形成される。全ての第1コイル37は、同一のインバータ(後述する第1インバータ52)によって励磁される系統である第1コイル系統に含まれる。実施形態1において、第1コイル系統は、例えば第1コイル37を6つ含む。6つの第1コイル37は、2つの第1コイル37が周方向で互いに隣接するように配置されている。隣接する第1コイル37を1つのグループとした第1コイルグループG1が、周方向に等間隔に3つ配置されている。すなわち、第1コイル系統は、周方向に等間隔に並べられた3つの第1コイルグループG1を備えている。なお、第1コイルグループG1は、必ずしも3つでなくてもよく、nを自然数としたときに周方向に等間隔に3n個配置されていればよい。また、nは奇数である方が望ましい。
図4に示すように、第2コイル38は、複数のティース34のそれぞれに集中巻きされている。第2コイル38は、ティース34の外周にインシュレータ39を介して集中巻きされる。第2コイル38が集中巻きされるティース34は、第1コイル37が集中巻きされるティース34とは異なるティース34である。全ての第2コイル38は、同一のインバータ(後述する第2インバータ54)によって励磁される系統である第2コイル系統に含まれる。実施形態1において、第2コイル系統は、例えば第2コイル38を6つ含む。6つの第2コイル38は、2つの第2コイル38が周方向で互いに隣接するように配置されている。隣接する第2コイル38を1つのグループとした第2コイルグループG2が、周方向に等間隔に3つ配置されている。すなわち、第2コイル系統は、周方向に等間隔に並べられた3つの第2コイルグループG2を備えている。なお、第2コイルグループG2は、必ずしも3つでなくてもよく、nを自然数としたときに周方向に等間隔に3n個配置されていればよい。また、nは奇数である方が望ましい。
図5は、ECUによる電動機の駆動を説明するための模式図である。電動機制御装置100は、ECU90及び電動機10を備える。電動機制御装置100は、例えば、トルクセンサ91aなどのセンサからECU90へ入力信号を入力可能である。ECU90は、3相交流により電動機10の動作を制御する。ECU90は、電動機10を制御する制御装置40と、モータ駆動回路50とを含む。制御装置40は、モータロータ20を回転駆動させる電流値を指令値として出力する。モータ駆動回路50は、制御装置40の指令値に基づきPWM(Pulse Width Modulation)と呼ばれる所定のデューティ比のパルス幅変調信号を生成し、電動機10の電流値を制御する3相交流信号を出力する電力供給回路である。モータ駆動回路50は、制御装置40と電気的に接続されていればよく、モータ駆動回路50の発熱の影響を抑制するため、制御装置40が設置されている場所とは異なる場所に設置されている。
制御装置40は、機能ブロックとして主制御部41と、第1コイル系統制御部42と、第2コイル系統制御部44と、を含む制御部40Aと、第1位相調整部43と、第2位相調整部45と、含む位相差調整部40Bとを備える。
モータ駆動回路50は、指令値に基づいて3相交流の第1モータ駆動電流を第1コイルグループG1に供給する第1モータ駆動回路50Aと、3相交流の第2モータ駆動電流を第2コイルグループG2に供給する第2モータ駆動回路50Bと、を含む。第1モータ駆動回路50Aは、第1ゲート駆動回路51と、第1インバータ52と、を含む。第2モータ駆動回路50Bは、第2ゲート駆動回路53と、第2インバータ54と、を含む。
主制御部41は、入力軸82aに入力された操舵トルクTをトルクセンサ91aから取得する。主制御部41は、トルクセンサ91aから取得した情報に応じて、モータロータ20を回転駆動させる電流値を指令値として演算する。第1コイル系統制御部42は、主制御部41の指令値に基づき、所定のデューティ比の第1パルス幅変調信号を演算する。第1コイル系統制御部42は、第1位相調整部43へ第1パルス幅変調信号の情報を送る。第2コイル系統制御部44は、主制御部41の指令値に基づき、所定のデューティ比の第2パルス幅変調信号をそれぞれ演算する。第2コイル系統制御部44は、第2位相調整部45へ第2パルス幅変調信号の情報を送る。実施形態1において、第1位相調整部43および第2位相調整部45は、第1コイルグループG1に供給する電流の位相と第2コイルグループG2に供給する電流の位相とが同一になるように調節する。なお、第1コイル系統制御部42および第2コイル系統制御部44が出力する時点で、第1パルス幅変調信号の情報と第2パルス幅変調信号の情報との位相差がなく同期している場合、位相差調整部40Bがなくてもよい。第1位相調整部43は、調整後の第1パルス幅変調信号の情報を第1ゲート駆動回路51に送る。第2位相調整部45は、調整後の第2パルス幅変調信号の情報を第2ゲート駆動回路53に送る。
第1ゲート駆動回路51は、第1位相調整部43から取得した第1パルス幅変調信号の情報に基づいて、第1インバータ52を制御する。第1インバータ52は、第1ゲート駆動回路51における第1パルス幅変調信号のデューティ比に応じて、3相の電流値となるように電界効果トランジスタをスイッチングして第1U相、第1V相および第1W相を含む3相交流を生成する。第1インバータ52が生成した3相交流は、3つの配線Lu1、Lv1、Lw1によって電動機10に送られ、複数の第1コイル37を励磁する。配線Lu1は、第1U相の電流を電動機10に送る。配線Lv1は、第1V相の電流を電動機10に送る。配線Lw1は、第1W相の電流を電動機10に送る。
第2ゲート駆動回路53は、第2位相調整部45から取得した第2パルス幅変調信号の情報に基づいて、第2インバータ54を制御する。第2インバータ54は、第2ゲート駆動回路53における第2パルス幅変調信号のデューティ比に応じて、3相の電流値となるように電界効果トランジスタをスイッチングして第2U相、第2V相および第2W相を含む3相交流を生成する。第2インバータ54が生成した3相交流は、3つの配線Lu2、Lv2、Lw2によって電動機10に送られ、複数の第2コイル38を励磁する。配線Lu2は、第2U相の電流を電動機10に送る。配線Lv2は、第2V相の電流を電動機10に送る。配線Lw2は、第2W相の電流を電動機10に送る。
以上説明したように、制御装置40は、第1ゲート駆動回路51および第2ゲート駆動回路53に対して、モータロータ20を所望の回転駆動させる電流値となる所定のデューティ比の第1パルス幅変調信号および第2パルス幅変調信号を供給し、第1モータ駆動回路50Aおよび第2モータ駆動回路50Bを制御することができる。
図6は、第1コイルの配線および第2コイルの配線を示す模式図である。図6に示すように、6つの第1コイル37は、第1U相の電流により励磁される2つの第1U相コイル37Ua、37Ubと、第1V相の電流により励磁される2つの第1V相コイル37Va、37Vbと、第1W相の電流により励磁される2つの第1W相コイル37Wa、37Wbと、を含む。第1U相コイル37Ubは、第1U相コイル37Uaに対して直列に接続されている。第1V相コイル37Vbは、第1V相コイル37Vaに対して直列に接続されている。第1W相コイル37Wbは、第1W相コイル37Waに対して直列に接続されている。第1コイル37のティース34に対する巻き方向は、全て同じ方向である。また、配線Lu1、Lv1、Lw1は、Y結線(スター結線)で接合されている。
図6に示すように、6つの第2コイル38は、第2U相の電流により励磁される2つの第2U相コイル38Ua、38Ubと、第2V相の電流により励磁される2つの第2V相コイル38Va、38Vbと、第2W相の電流により励磁される2つの第2W相コイル38Wa、38Wbと、を含む。第2U相コイル38Ubは、第2U相コイル38Uaに対して直列に接続されている。第2V相コイル38Vbは、第2V相コイル38Vaに対して直列に接続されている。第2W相コイル38Wbは、第2W相コイル38Waに対して直列に接続されている。第2コイル38のティース34に対する巻き方向は、全て同じ方向であり、第1コイル37の巻き方向と同じである。また、配線Lu2、Lv2、Lw2は、Y結線(スター結線)で接合されている。
図7は、バスバー構造体とモータステータとを模式的に示す分解斜視図である。図8は、バスバー構造体とモータステータとの組み立て状態を説明する説明図である。図9は、バスバー構造体を構成する構成部材を模式的に説明する分解斜視図である。図10は、バスバー構造体の結線導体及び中性点導体を模式的に説明する平面図である。図11は、バスバー構造体を模式的に説明する斜視図である。図7に示すように、バスバー構造体15は、板状の絶縁部材400の軸方向の一面から3相入力毎の入力端子U1in、V1in、W1in、U2in、V2in及びW2inが突出している。入力端子U1in、V1in、W1in、U2in、V2in及びW2inは、図6に示すように、配線Lu1、Lv1、Lw1及び配線Lu2、Lv2、Lw2にそれぞれ接続される。バスバー構造体15は、円板状の絶縁部材400の軸方向の他面(入力端子U1in、V1in、W1in、U2in、V2in及びW2inの突出面と反対側の面)に、凸部40Pを複数備えている。実施形態1では、円板状の絶縁部材400を例示するが、絶縁部材400は、矩形、3角形、5角形、6角形、8角形などの多角形でもよく、楕円形の板部材であってもよい。
図7に示すように、バスバー構造体15は、モータステータ30の一端側に配置され、インシュレータ39の外周部39Aの内側にある軸方向端部39Bに対向する。軸方向端部39Bには、複数の凸部39Btが周方向に設けられ、隣合う凸部39Btに挟まれた切り欠きであるノッチ部39Nを複数有している。バスバー構造体15は、凸部40Pがノッチ部39Nに嵌め合わされ、図8のように位置決めされる。
図8に示すように、バスバー構造体15は、図6、図9、図10及び図11に示すバスバー端子P1からP18、P3N、P9N、P18N、P6N、P12N、P15Nが絶縁部材400の外側面に露出され、第1コイルグループG1及び第2コイルグループG2の各コイル37、38の巻き始め及び巻き終わりの端部63の1つと結線されている。これにより、図6に示す第1コイル37の配線および第2コイル38の配線は、図7、図8及び図9に示すバスバー構造体15を介して、第1U相、第1V相、第1W相、第2U相、第2V相および第2W相が供給される。
バスバー構造体15は、図9に示すように、中性点層A1、結線層A2、結線層A3及び結線層A4が、絶縁部材400内に埋設されることで、軸方向に絶縁されている。実施形態1に係るバスバー構造体15は、図9に示す、中性点層A1、結線層A2、結線層A3及び結線層A4の積層順を例示するが、例示する積層順序に限られない。実施形態1に係るバスバー構造体15は、例えば、結線層A2、結線層A3、結線層A4、中性点層A1の順に積層してもよい。また、実施形態1に係るバスバー構造体15は、例えば、中性点層A1、結線層A3、結線層A2、結線層A4の順に積層してもよい。また、実施形態1に係るバスバー構造体15は、例えば、中性点層A1、結線層A2、結線層A4、結線層A3の順に積層してもよい。
図9に示すように、中性点層A1は、本実施形態において1段目の層であり、中性点導電体111、112を備えている。中性点導電体111、112は、銅、アルミニウムなどの良導体の板部材をプレス加工で打ち抜いて形成される。図12は、バスバー構造体の中性点層を模式的に説明する平面図である。図12は、説明のため中性点層A1を見えるようにした状態で、他の層と重ね合わせて表示している。図12に示すように、中性点導電体111、112は、環状の板材を2分割した部材である。中性点導電体111は、径方向外側に、バスバー端子P3N、P9N、P18Nが突出している。バスバー端子P3Nは、第1U相コイル37Ubの巻き終わりの端部と接続される。バスバー端子P9Nは、第1V相コイル37Vbの巻き終わりの端部と接続される。バスバー端子P18Nは、第1W相コイル37Wbの巻き終わりの端部と接続される。中性点導電体112は、径方向外側に、バスバー端子P6N、P12N、P15Nが突出している。バスバー端子P6Nは、第2U相コイル38Ubの巻き終わりの端部と接続される。バスバー端子P12Nは、第2V相コイル38Vbの巻き終わりの端部と接続される。バスバー端子P15Nは、第2W相コイル38Wbの巻き終わりの端部と接続される。
図9に示すように、結線層A2は、本実施形態において2段目の層であり、結線導体211、212、221、222を備えている。結線導体211、212、221、222は、銅、アルミニウムなどの良導体の板部材をプレス加工で打ち抜いて形成される。結線導体212は、結線導体211と同じ部材であり、結線導体222は、結線導体221と同じ部材である。図13は、バスバー構造体の第1結線層を模式的に説明する平面図である。図13は、第1結線層の説明のため結線層A2を見えるようにした状態で、他の層と重ね合わせて表示している。図13に示すように、結線導体211、212、221、222は、環状の板材を4分割した部材である。
結線導体211は、径方向内側に入力端子U1inが突出し内縁で軸方向に折り曲げ加工され、かつ径方向外側にバスバー端子P1が突出している。結線導体221は、径方向外側に、バスバー端子P2、P3が突出している。バスバー端子P1が第1U相コイル37Uaの巻き始めの端部と接続され、バスバー端子P2が第1U相コイル37Uaの巻き終わりの端部と接続される。バスバー端子P3が第1U相コイル37Ubの巻き始めの端部と接続され、上述したバスバー端子P3Nが第1U相コイル37Ubの巻き終わりの端部と接続される。
結線導体212は、径方向内側に入力端子U2inが突出し内縁で軸方向に折り曲げ加工され、かつ径方向外側にバスバー端子P4が突出している。結線導体222は、径方向外側に、バスバー端子P5、P6が突出している。バスバー端子P4が第2U相コイル38Uaの巻き始めの端部と接続され、バスバー端子P5が第2U相コイル38Uaの巻き終わりの端部と接続される。バスバー端子P6が第2U相コイル38Ubの巻き始めの端部と接続され、上述したバスバー端子P6Nが第2U相コイル38Ubの巻き終わりの端部と接続される。
図9に示すように、結線層A3は、本実施形態において3段目の層であり、結線導体311、312、321、322を備えている。結線導体311、312、321、322は、銅、アルミニウムなどの良導体の板部材をプレス加工で打ち抜いて形成される。結線導体312は、結線導体311と同じ部材であり、上述した結線導体221、222と同じ部材である。結線導体322は、結線導体321と同じ部材である。図14は、バスバー構造体の第2結線層を模式的に説明する平面図である。図14は、第2結線層の説明のため結線層A3を見えるようにした状態で、他の層と重ね合わせて表示している。図14に示すように、結線導体311、312、321、322は、環状の板材を4分割した部材である。
図9に示すように、結線層A4は、本実施形態において4段目の層であり、結線導体411、412、421、422を備えている。結線導体411、412、421、422は、銅、アルミニウムなどの良導体の板部材をプレス加工で打ち抜いて形成される。結線導体422は、結線導体421と同じ部材であり、上述した結線導体321、322と同じ部材である。結線導体412は、結線導体411と同じ部材である。図15は、バスバー構造体の第3結線層を模式的に説明する平面図である。図13は、第3結線層の説明のため結線層A4を見えるようにした状態で、他の層と重ね合わせて表示している。図15に示すように、結線導体411、412、421、422は、環状の板材を4分割した部材である。
図9、図14及び図15に示すように、結線層A3及び結線層A4は、2層で、各系統のV相の結線を構成する。同様に、結線層A3及び結線層A4は、2層で、各系統のW相の結線を構成する。
図6、図9、図14及び図15を参照して、各系統のV相について説明する。まず、図14に示すように、結線導体321は、径方向内側に入力端子V1inが突出し内縁で軸方向に折り曲げ加工され、かつ径方向外側にバスバー端子P7が突出している。バスバー端子P7が第1V相コイル37Vaの巻き始めの端部と接続されている。図15に示すように、結線導体411は、径方向外側に、バスバー端子P8、P9が突出している。バスバー端子P8が第1V相コイル37Vaの巻き終わりの端部と接続され、バスバー端子P9が第1V相コイル37Vbの巻き始めの端部と接続される。そして、上述したバスバー端子P9Nが第1V相コイル37Vbの巻き終わりの端部と接続される。
図14に示すように、結線導体322は、径方向内側に入力端子V2inが突出し内縁で軸方向に折り曲げ加工され、かつ径方向外側にバスバー端子P10が突出している。バスバー端子P10が第2V相コイル38Vaの巻き始めの端部と接続されている。図15に示すように、結線導体412は、径方向外側に、バスバー端子P11、P12が突出している。バスバー端子P11が第2V相コイル38Vaの巻き終わりの端部と接続され、バスバー端子P12が第2V相コイル38Vbの巻き始めの端部と接続される。そして、上述したバスバー端子P12Nが第2V相コイル38Vbの巻き終わりの端部と接続される。
図6、図9、図14及び図15を参照して、各系統のW相について説明する。まず、図15に示すように、結線導体421は、径方向内側に入力端子W1inが突出し内縁で軸方向に折り曲げ加工され、かつ径方向外側にバスバー端子P16が突出している。バスバー端子P16が第1W相コイル37Waの巻き始めの端部と接続されている。図14に示すように、結線導体311は、径方向外側に、バスバー端子P17、P18が突出している。バスバー端子P17が第1W相コイル37Waの巻き終わりの端部と接続され、バスバー端子P18が第1W相コイル37Wbの巻き始めの端部と接続される。そして、上述したバスバー端子P18Nが第1W相コイル37Wbの巻き終わりの端部と接続される。
図15に示すように、結線導体422は、径方向内側に入力端子W2inが突出し内縁で軸方向に折り曲げ加工され、かつ径方向外側にバスバー端子P13が突出している。バスバー端子P13が第2W相コイル38Waの巻き始めの端部と接続されている。図14に示すように、結線導体312は、径方向外側に、バスバー端子P14、P15が突出している。バスバー端子P14が第2W相コイル38Waの巻き終わりの端部と接続され、バスバー端子P15が第2W相コイル38Wbの巻き始めの端部と接続される。そして、上述したバスバー端子P15Nが第2W相コイル38Wbの巻き終わりの端部と接続される。
以上説明したように、バスバー端子P1、P2、P10、P11、P13、P14、P3、P3N、P9、P9N、P15、P15N、P4、P5、P7、P8、P16、P17、P6、P6N、P12、P12N、P18、P18Nは、図10に示すように、周方向に並び、平面視で重なり合わない。そして、バスバー端子P1、P2、P10、P11、P13、P14、P3、P3N、P9、P9N、P15、P15N、P4、P5、P7、P8、P16、P17、P6、P6N、P12、P12N、P18、P18Nは、図11に示すように、径方向に突出して、中性点層A1、結線層A2、結線層A3及び結線層A4に跨がらない。これにより、バスバー端子の曲げ加工を少なくし、成形時の位置精度を向上させることができる。
図16は、バスバー構造体のインサートモールド成形時の押さえピンを説明するための説明図である。図17は、バスバー構造体の中性点導電体及び結線導体の積層状態を模式的に説明するための斜視図である。図18は、バスバー構造体の中性点導電体及び結線導体の積層状態を模式的に説明する側面視図である。バスバー構造体15は、絶縁部材400をインサートモールド成形する際に、軸方向に重なり合う中性点導電体及び結線導体の位置決めが課題となる。実施形態1に係るバスバー構造体15は、インサートモールド成形時に、上から中性点層A1、結線層A2、結線層A3及び結線層A4のように積層する。図16に示すように、実際には最上層となる、例えば、中性点層A1の中性点導電体111、112には、押さえピンNPが押し当てられる。中性点導電体111、112は、押さえピンNPで、不図示の金型の下型から延びる、押さえピンNPで支持される。図17に示すように、入力端子U1in、V1in、W1in、U2in、V2in及びW2inとなる折り曲げ片XPも、不図示の金型の下型のコマに差し込み、位置を固定した状態で、絶縁樹脂を流し込みインサートモールド成形を行う。また、バスバー端子P1、P2、P10、P11、P13、P14、P3、P3N、P9、P9N、P15、P15N、P4、P5、P7、P8、P16、P17、P6、P6N、P12、P12N、P18、P18Nも、不図示の金型の下型のコマに差し込み、位置を固定した状態で、絶縁樹脂を流し込みインサートモールド成形を行う。これにより、中性点層A1の中性点導電体111、112と、結線層A2の結線導体211、212、221、222と、結線層A3の結線導体311、312、321、322と、結線層A4の結線導体411、412、421、422とは、金型に対して位置決めされた状態で、絶縁部材400の絶縁材料で包まれる(ラップされる)。
中性点層A1の中性点導電体111、112と、結線層A2の結線導体211、212、221、222と、結線層A3の結線導体311、312、321、322と、結線層A4の結線導体411、412、421、422とは、図17に示すように、軸方向にみて重なり合うため、結線層A2の結線導体211、212、221、222と、結線層A3の結線導体311、312、321、322と、結線層A4の結線導体411、412、421、422とのいずれか少なくとも1つには、押さえピンを逃げる切り欠きNN又は貫通孔などの抜き形状を設けておく。中性点層A1、結線層A2、結線層A3及び結線層A4のうち少なくとも最下層の中性点層A1以外の結線層A2、結線層A3、結線層A4に配置された、結線導体211、212、221、222、311、312、321、322、411、412、421、422の少なくとも1つの縁部に切り欠きNNがあることが好ましい。
切り欠きNNは、押さえピンNPが貫通する直径を有している。切り欠きNNは、押さえピンNPの例えば1/3程度が結線層A2の結線導体211、212、221、222と、結線層A3の結線導体311、312、321、322と、結線層A4の結線導体411、412、421、422とのいずれか少なくとも1つの外縁又は内縁に突出する切り欠きであることが好ましい。これにより、押さえピンNPの直径の3/2が、中性点導電体111、112の少なくとも1つと当接でき、押さえピンNPが安定して中性点導電体111、112の少なくとも1つを支持することができる。また、図16及び図17に示すように、押さえピンNPの一端には、結線層A2の結線導体211、212、221、222と、結線層A3の結線導体311、312、321、322と、結線層A4の結線導体411、412、421、422とのいずれか少なくとも1つの外縁又は内縁に突出する部分が、段付き凸部NPaとして積層する方向(軸方向)に突出している。段付き凸部NPaは、例えば、中性点導電体112の外縁112a又は内縁112bを径方向に規制し、径方向の位置ズレを抑制することができる。同様に、段付き凸部NPaは、中性点導電体111の外縁又は内縁を径方向に規制し、径方向の位置ズレを抑制することができる。また、切り欠きNNは、貫通孔などの抜き形状よりも、部分的な電流密度の低下を抑制し、一定の幅寸法を確保できる。そして、結線層A2の結線導体211、212、221、222と、結線層A3の結線導体311、312、321、322と、結線層A4の結線導体411、412、421、422とは、図18に示すように、一定の間隔ΔZを確保することができる。間隔ΔZは、使用する絶縁樹脂の絶縁性を考慮し、通電する電圧での耐電圧に見合った隙間とすることが望ましい。
なお、実施形態1に係るバスバー構造体15は、インサートモールド成形時に、最上層となる、例えば、結線層A4の結線導体411、412、421、422に、押さえピンNPを押し当ててもよい。この場合、中性点層A1、結線層A2、結線層A3及び結線層A4のうち少なくとも最上層の結線層A4以外の結線層A2、結線層A3、中性点層A1に配置された、結線導体211、212、221、222、311、312、321、322及び中性点導電体111、112の少なくとも1つの縁部に切り欠きNNがあることが好ましい。
なお、バスバー端子P1、P2、P10、P11、P13、P14、P3、P3N、P9、P9N、P15、P15N、P4、P5、P7、P8、P16、P17、P6、P6N、P12、P12N、P18、P18Nは、図16に示す端子部60のように、突起62に挟まれる切り欠き61に、図8に示す第1コイルグループG1及び第2コイルグループG2の各コイル37、38の巻き始め及び巻き終わりの端部63が通り、タングステン−不活性ガス溶接、半田付けなどで電気接続される。
以上説明したように、実施形態1に係るバスバー構造体15は、各コイルグループの中性点となる複数の中性点導電体111、112を同一層に独立して絶縁配置した中性点層A1と、系統別に軸方向から入力される3相入力毎の各結線導体211、212、221、222、311、312、321、322、411、412、421、422が、中性点層A1と異なる複数層に分けて絶縁配置された、複数の結線層A2、A3、A4とを有している。同一層に配置される各系統毎の同相の結線導体211、221は、結線導体212、222とは平面視で異なる位置に配置されて絶縁される。同一層に配置される各系統毎の同相の結線導体311は、結線導体312とは平面視で異なる位置に配置されて絶縁される。同一層に配置される各系統毎の同相の結線導体321は、結線導体322とは平面視で異なる位置に配置されて絶縁される。同一層に配置される各系統毎の同相の結線導体411は、結線導体412とは平面視で異なる位置に配置されて絶縁される。また、同一層に配置される各系統毎の同相の結線導体421は、結線導体422とは平面視で異なる位置に配置されて絶縁される。結線層A2、A3、A4は、それぞれの異層の結線導体と軸方向に絶縁されている。中性点導電体111、112及び結線導体211、212、221、222、311、312、321、322、411、412、421、422のそれぞれに接続されるバスバー端子P1、P2、P10、P11、P13、P14、P3、P3N、P9、P9N、P15、P15N、P4、P5、P7、P8、P16、P17、P6、P6N、P12、P12N、P18、P18Nが絶縁部材400の側面から露出されている。各バスバー端子は2系統の第1コイルグループG1及び第2コイルグループG2の各コイルの巻き始め及び巻き終わりの少なくとも一方に結線される。
上記構成により、バスバー構造体15は、中性点層A1及び複数の結線層A2、A3、A4が異なる平面に配置され、軸方向に積層されるので、軸方向の厚みを薄くすることができる。また、同一層に配置される各系統毎の同相の結線導体は、平面視で異なる位置に配置されて絶縁されるので、径方向のスペースも抑制することができる。その結果、バスバー構造体15は、小型にすることができる。
バスバー端子P1、P2、P10、P11、P13、P14、P3、P3N、P9、P9N、P15、P15N、P4、P5、P7、P8、P16、P17、P6、P6N、P12、P12N、P18、P18Nは、複数の結線層A2、A3、A4に跨がらない。これにより、バスバーは、曲げ部分の加工が抑制され、成形時の位置精度も安定し、金型での曲げ工程が必要なくなる。このため、バスバー構造体15は、製造時の工程短縮及び金型費の低減でコストが低減できる。
各系統毎の同相の結線導体が分割されてそれぞれバスバー端子を備え、2系統の第1コイルグループ及び第2コイルグループの各コイルのうち同じコイルの巻き始め及び巻き終わりに、分割された結線導体が接続されている。この構成により、周方向の離れた位置に同相のコイルがあっても、結線層の数を抑制したまま接続することができる。
V相及びW相で例示したように、結線層A3及び結線層A4で分割された結線導体の一方と他方とが異なる層に配置されていることが好ましい。この構成により、周方向の離れた位置に同相のコイルがあっても、結線層を抑制したまま接続することができる。
結線導体の部材のうち、例えば同じ部材である結線導体311、312と、結線導体221、222とは、異なる結線層A3、A2に配置されている。また、同じ部材である結線導体321、322と、結線導体421、422とは、異なる結線層A3、A4に配置されている。これにより、結線導体の部材が共通使用できるためコストを低減できる。また、バスバー構造体15は、各系統毎に体積抵抗が同じなので、各系統毎の抵抗値のバラつきを最小限に抑制でき、異なる系統を同時通電しても制御ズレが抑制される。
図4に示すように、3つの第1コイルグループG1は、第1UVコイルグループG1UVと、第1VWコイルグループG1VWと、第1UWコイルグループG1UWと、からなる。第1UVコイルグループG1UVは、周方向で互いに隣接する第1U相コイル37Ubおよび第1V相コイル37Vbを含む。第1VWコイルグループG1VWは、周方向で互いに隣接する第1V相コイル37Vaおよび第1W相コイル37Waを含む。第1UWコイルグループG1UWは、周方向で互いに隣接する第1U相コイル37Uaおよび第1W相コイル37Wbを含む。
図4に示すように、3つの第2コイルグループG2は、第2UVコイルグループG2UVと、第2VWコイルグループG2VWと、第2UWコイルグループG2UWと、からなる。第2UVコイルグループG2UVは、周方向で互いに隣接する第2U相コイル38Ubおよび第2V相コイル38Vbを含む。第2VWコイルグループG2VWは、周方向で互いに隣接する第2V相コイル38Vaおよび第2W相コイル38Waを含む。第2UWコイルグループG2UWは、周方向で互いに隣接する第2U相コイル38Uaおよび第2W相コイル38Wbを含む。
第1U相の電流により励磁される第1コイル37は、第2U相の電流により励磁される第2コイル38に、ステータコア31の径方向で対向している。以下の説明において、ステータコア31の径方向は、単に径方向と記載される。例えば、図4に示すように、径方向で第1U相コイル37Uaが第2U相コイル38Uaに対向し、第1U相コイル37Ubが第2U相コイル38Ubに対向している。
第1V相の電流により励磁される第1コイル37は、第2V相の電流により励磁される第2コイル38に、径方向で対向している。例えば、図4に示すように、径方向で第1V相コイル37Vaが第2V相コイル38Vaに対向し、第1V相コイル37Vbが第2V相コイル38Vbに対向している。
第1W相の電流により励磁される第1コイル37は、第2W相の電流により励磁される第2コイル38に、径方向で対向している。例えば、図4に示すように、径方向で第1W相コイル37Waが第2W相コイル38Waに対向し、第1W相コイル37Wbが第2W相コイル38Wbに対向している。
上述したように、第1インバータ52により複数の第1コイル37が励磁され、第2インバータ54により複数の第2コイル38が励磁される。これにより、第1インバータ52と第2インバータ54とが互いに独立して3相交流を電動機10に供給しているので、仮に第2コイル38に電流が供給されなくなった場合でも、第1コイル37が電動機10を駆動できる。また、仮に第1コイル37に電流が供給されなくなった場合でも、第2コイル38が電動機10を駆動できる。以下の説明においても、第2コイル38に電流が供給されなくなった場合を例に挙げて説明し、第1コイル37に電流が供給されなくなった場合は同様の説明となるため省略する。
また、複数の第1コイル37からなる第1コイルグループG1が周方向に等間隔に3つ配置されている。これにより、第1コイルグループG1が周方向に等間隔に2つ配置されている場合に比較して、第1コイルグループG1間の周方向の距離が小さくなる。このため、仮に第2コイル38に電流が供給されなくなった場合でも、第1コイル37がトルクを発生させる位置の周方向でのバラつきが小さくなる。よって、電動機10は、互いに独立して励磁される2つのコイルの系統のうち1つの系統のみによる駆動でも、トルクリップルの増大を抑制できる。
また、3つの第1コイルグループG1は、第1UVコイルグループG1UVと、第1VWコイルグループG1VWと、第1UWコイルグループG1UWと、からなる。第2コイルグループG2は、第2UVコイルグループG2UVと、第2VWコイルグループG2VWと、第2UWコイルグループG2UWと、からなる。これにより、同相の電流で励磁される2つの第1コイル37が1つの第1コイルグループG1に属することがなくなり、同相の電流で励磁される2つの第2コイル38が1つの第2コイルグループG2に属することがなくなる。同相の電流で励磁される2つの第1コイル37とは、2つの第1U相コイル37Ua、37Ub、2つの第1V相コイル37Va、37Vb、または2つの第1W相コイル37Wa、37Wbのうちいずれかを意味する。このため、トルクの発生位置が周方向に分散しやすくなる。よって、電動機10は、トルクリップルをより抑制できる。
上述した特許文献1に記載の技術を用いた場合、一方の系統でモータを駆動するとき、当該系統のうち周方向の端部に配置されるのは特定の二相(U相およびV相の組み合わせ、V相およびW相の組み合わせ、またはU相およびW相の組み合わせのいずれか)で励磁されるコイルとなっている。これにより、3相交流の各相の位相の変化に応じてトルクの発生量が変動しやすくなり、トルクリップルが増大する可能性があった。これに対して、実施形態1に係る電動機10においては、第1コイルグループG1のうち周方向の端部には、第1U相コイル37Ua、37Ub、第1V相コイル37Va、37Vbまたは第1W相コイル37Wa、37Waが配置されている。第2コイルグループG2のうち周方向の端部には、第2U相コイル38Ua、38Ub、第2V相コイル38Va、38Vbまたは第2W相コイル38Wa、38Wbが配置されている。これにより、電動機10は、3相交流の各相の位相の変化に応じてトルクの発生量が変動しにくくなるので、トルクリップルの増大をより抑制できる。
なお、実施形態1の電動パワーステアリング装置80は、コラムアシスト方式を例にして説明しているが、ピニオンアシスト方式およびラックアシスト方式についても適用することができる。
以上述べたように、電動機10は、環状のバックヨーク33と、バックヨーク33の内周面で周方向に並んで配置される複数のティース34と、を備える環状のステータコア31を備える。電動機10は、nを自然数としたとき、隣接して並ぶ複数(実施形態1においては2つ)のティース34のそれぞれに集中巻きされて第1U相、第1V相および第1W相を含む3相交流を生成する第1インバータ52により励磁される複数(実施形態1においては2つ)の第1コイル37からなるグループであって、ステータコア31の周方向に等間隔に3n個(実施形態1においては3つ)配置される第1コイルグループG1を備える。電動機10は、第1コイル37が集中巻きされるティース34とは異なる位置で隣接して並ぶ複数(実施形態1においては2つ)のティース34のそれぞれに集中巻きされて第2U相、第2V相および第2W相を含む3相交流を生成する第2インバータ54により励磁される複数(実施形態1においては2つ)の第2コイル38からなるグループであって、ステータコア31の周方向に等間隔に3n個(実施形態1においては3つ)配置される第2コイルグループG2を備える。
これにより、第1コイルグループG1が周方向に等間隔に2つ配置されている場合に比較して、第1コイルグループG1間の周方向の距離が小さくなる。このため、仮に第2コイル38に電流が供給されなくなった場合でも、第1コイル37がトルクを発生させる位置の周方向でのバラつきが小さくなる。よって、電動機10は、互いに独立して励磁される2つのコイルの系統のうち1つの系統のみによる駆動でも、トルクリップルの増大を抑制できる。
また、複数(実施形態1においては6つ)の第1コイル37は、第1U相の電流により励磁される複数(実施形態1においては2つ)の第1U相コイル37Ua、37Ubと、第1V相の電流により励磁される複数(実施形態1においては2つ)の第1V相コイル37Va、37Vbと、第1W相の電流により励磁される複数(実施形態1においては2つ)の第1W相コイル37Wa、37Wbと、を含む。複数(実施形態1においては6つ)の第2コイル38は、第2U相の電流により励磁される複数(実施形態1においては2つ)の第2U相コイル38Ua、38Ubと、第2V相の電流により励磁される複数(実施形態1においては2つ)の第2V相コイル38Va、38Vbと、第2W相の電流により励磁される複数(実施形態1においては2つ)の第2W相コイル38Wa、38Wbと、を含む。3n個(実施形態1においては3つ)の第1コイルグループG1は、第1U相コイル37Ubおよび第1V相コイル37Vaを含む第1UVコイルグループG1UVと、第1V相コイル37Vbおよび第1W相コイル37Waを含む第1VWコイルグループG1VWと、第1U相コイル37Uaおよび第1W相コイル37Wbを含む第1UWコイルグループG1UWと、からなる。3n個(実施形態1においては3つ)の第2コイルグループG2は、第2U相コイル38Ubおよび第2V相コイル38Vaを含む第2UVコイルグループG2UVと、第2V相コイル38Vbおよび第2W相コイル38Waを含む第2VWコイルグループG2VWと、第2U相コイル38Uaおよび第2W相コイル38Wbを含む第2UWコイルグループG2UWと、からなる。
これにより、同相の電流で励磁される2つの第1コイル37が1つの第1コイルグループG1に属することがなくなり、同相の電流で励磁される2つの第2コイル38が1つの第2コイルグループG2に属することがなくなる。このため、トルクの発生位置が周方向に分散しやすくなる。よって、電動機10は、トルクリップルをより抑制できる。
なお、実施形態1の電動機10は、図6に示すように、Y結線又はスター結線された6つの第1コイル37、第2コイル38を例示するが、Δ結線された6つの第1コイル37、第2コイル38であってもよい。
(変形例1)
上述した実施形態1で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。変形例1に係る電動機10においては、第2コイル38のティース34に対する巻き方向は、第1コイル37のティース34に対する巻き方向と逆方向としてもよい。また、この場合、電動機10において、第1位相調整部43および第2位相調整部45は、第1コイルグループG1に供給する電流の位相と第2コイルグループG2に供給する電流の位相とが互いに180°異なるように調節する。これにより、各第1コイル37および各第2コイル38によって発生する磁界の向きは、上述した実施形態1と同じとなる。
第2コイル38のティース34に対する巻き方向が第1コイル37のティース34に対する巻き方向と逆方向であるため、第1コイル37と第2コイル38とでティース34に対する巻き始めの位置が相違する。例えば、第1コイル37がティース34の径方向外側端部から巻き始められる場合、第2コイル38はティース34の径方向内側端部から巻き始められる。このため配線Lu1、Lv1、Lw1のうち第1インバータ52に接続される側の端部が電動機10の径方向外側寄りに位置し、配線Lu2、Lv2、Lw2のうち第2インバータ54に接続される側の端部が電動機10の径方向内側寄りに位置する。よって、電動機10に接続される配線の位置がバラつきにくくなる。したがって、変形例1に係る電動機10は、複数の配線が互いに干渉する可能性を低減することができる。
また、第1コイルグループG1に供給する電流の位相と第2コイルグループG2に供給する電流の位相とが互いに180°異なることによって、第1インバータ52から電動機10までの間の配線Lu1、Lv1、Lw1からの放射ノイズと、第2インバータ54から電動機10までの間の配線Lu2、Lv2、Lw2からの放射ノイズとが相殺する。このため、ECU90から電動機10までの間の配線での放射ノイズが低減される。
(変形例2)
図19は、変形例2に係る電動機の構成を中心軸に直交する仮想平面で切って模式的に示す断面図である。図19に示すように、変形例2におけるモータロータ20の極数は、ロータヨーク22の外周側にN極と、S極とがロータヨーク22の周方向に交互に配置された20極である。また、ティース34は、周方向に24配置されている。
図19に示すように、変形例2において、第1コイル37は12配置されている。12の第1コイル37は、4つの第1コイル37が周方向で隣接して並ぶように配置されている。隣接して並ぶ4つの第1コイル37を1つのグループとした第1コイルグループG1が、周方向に等間隔に3つ配置されている。3つの第1コイルグループG1は、第1UVコイルグループG1UV、第1VWコイルグループG1VWおよび第1UWコイルグループG1UWからなる。
第1UVコイルグループG1UVは、ティース34に対する巻き方向が互いに逆方向であって周方向で互いに隣接する2つの第1U相コイル37Ubの組と、ティース34に対する巻き方向が互いに逆方向であって周方向で互いに隣接する2つの第1V相コイル37Vaの組との2組からなる。第1VWコイルグループG1VWは、ティース34に対する巻き方向が互いに逆方向であって周方向で互いに隣接する2つの第1V相コイル37Vbの組と、ティース34に対する巻き方向が互いに逆方向であって周方向で互いに隣接する2つの第1W相コイル37Waの組との2組からなる。第1UWコイルグループG1UWは、ティース34に対する巻き方向が互いに逆方向であって周方向で互いに隣接する2つの第1U相コイル37Uaの組と、ティース34に対する巻き方向が互いに逆方向であって周方向で互いに隣接する2つの第1W相コイル37Wbの組との2組からなる。
1組の第1U相コイル37Ua、1組の第1V相コイル37Va、1組の第1W相コイル37Wa、1組の第1U相コイル37Ub、1組の第1V相コイル37Vbおよび1組の第1W相コイル37Wbは、それぞれ直列に接続されている。また、1組の第1U相コイル37Ubは、1組の第1U相コイル37Uaに対して直列に接続されている。1組の第1V相コイル37Vbは、1組の第1V相コイル37Vaに対して直列に接続されている。1組の第1W相コイル37Wbは、1組の第1W相コイル37Waに対して直列に接続されている。
図19に示すように、変形例2において、第2コイル38は12配置されている。12の第2コイル38は、4つの第2コイル38が周方向で隣接して並ぶように配置されている。隣接して並ぶ4つの第2コイル38を1つのグループとした第2コイルグループG2が、周方向に等間隔に3つ配置されている。3つの第2コイルグループG2は、第2UVコイルグループG2UV、第2VWコイルグループG2VWおよび第2UWコイルグループG2UWからなる。
第2UVコイルグループG2UVは、ティース34に対する巻き方向が互いに逆方向であって周方向で互いに隣接する2つの第2U相コイル38Ubの組と、ティース34に対する巻き方向が互いに逆方向であって周方向で互いに隣接する2つの第2V相コイル38Vaの組との2組からなる。第2VWコイルグループG2VWは、ティース34に対する巻き方向が互いに逆方向であって周方向で互いに隣接する2つの第2V相コイル38Vbの組と、ティース34に対する巻き方向が互いに逆方向であって周方向で互いに隣接する2つの第2W相コイル38Waの組との2組からなる。第2UWコイルグループG2UWは、ティース34に対する巻き方向が互いに逆方向であって周方向で互いに隣接する2つの第2U相コイル38Uaの組と、ティース34に対する巻き方向が互いに逆方向であって周方向で互いに隣接する2つの第2W相コイル38Wbの組との2組からなる。
1組の第2U相コイル38Ua、1組の第2V相コイル38Va、1組の第2W相コイル38Wa、1組の第2U相コイル38Ub、1組の第2V相コイル38Vbおよび1組の第2W相コイル38Wbは、それぞれ直列に接続されている。また、1組の第2U相コイル38Ubは、1組の第2U相コイル38Uaに対して直列に接続されている。1組の第2V相コイル38Vbは、1組の第2V相コイル38Vaに対して直列に接続されている。1組の第2W相コイル38Wbは、1組の第2W相コイル38Waに対して直列に接続されている。
変形例2において、1組の第1コイル37は、互いに逆方向の磁界を形成するように励磁される。1組の第2コイル38は、互いに逆方向の磁界を形成するように励磁される。これにより、互いに逆向きに励磁された第1コイル37および第2コイル38が、周方向に交互に配置されることになる。
したがって、変形例2に係る電動機10は、上述した実施形態1と比較して、磁極の数が多くなる。このため、変形例2に係る電動機10は、トルクの発生位置を周方向でより分散しやすくなる。このため、変形例2に係る電動機10は、トルクリップルをより抑制できる。
(変形例3)
図20は、変形例3に係る電動機の構成を中心軸に直交する仮想平面で切って模式的に示す断面図である。変形例3において、マグネット23は、ロータヨーク22に設けられた複数のスロットに埋め込まれている。マグネット23は、ロータヨーク22の外周面よりも径方向内側に配置されている。これにより、変形例3に係る電動機10は、リラクタンストルクを付加したトルクを発生させることができる。
(実施形態2)
図21は、実施形態2に係る電動機に供給される第1U相および第2U相の電流波形を示す説明図である。図22は、第1モータ駆動電流の位相と第2モータ駆動電流との位相差に対する、平均トルクおよびトルクリップルの大きさの変化量を説明するための説明図である。実施形態2に係る電動機10および電動機制御装置100は、図1から図6に示す実施形態1に係る電動機10及び電動機制御装置100と同じであるが、制御装置40の位相差調整部40Bの動作が異なる。以下、図1から図6、図21及び図22を適宜参照して説明する。なお、上述した実施形態1で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図5に示すように、主制御部41は、入力軸82aに入力された操舵トルクTをトルクセンサ91aから取得する。主制御部41は、トルクセンサ91aから取得した情報に応じて、モータロータ20を回転駆動させる電流値を指令値として演算する。第1コイル系統制御部42は、主制御部41の指令値に基づき、所定のデューティ比の第1パルス幅変調信号を演算する。第1コイル系統制御部42は、第1位相調整部43へ第1パルス幅変調信号の情報を送る。第2コイル系統制御部44は、主制御部41の指令値に基づき、所定のデューティ比の第2パルス幅変調信号をそれぞれ演算する。第2コイル系統制御部44は、第2位相調整部45へ第2パルス幅変調信号の情報を送る。
実施形態2において、第1位相調整部43および第2位相調整部45は、第1コイルグループG1に供給する電流の位相に対して第2コイルグループG2に供給する電流の位相が進むように調節する。第1位相調整部43は、調整後の第1パルス幅変調信号の情報を第1ゲート駆動回路51に送る。第2位相調整部45は、調整後の第2パルス幅変調信号の情報を第2ゲート駆動回路53に送る。
第1ゲート駆動回路51は、第1位相調整部43から取得した第1パルス幅変調信号の情報に基づいて、第1インバータ52を制御する。第1インバータ52は、第1ゲート駆動回路51における第1パルス幅変調信号のデューティ比に応じて、3相の電流値となるように電界効果トランジスタをスイッチングして第1U相、第1V相および第1W相を含む3相交流を生成する。第1インバータ52が生成した3相交流は、3つの配線Lu1、Lv1、Lw1によって電動機10に送られ、複数の第1コイル37を励磁する。配線Lu1は、第1U相の電流を電動機10に送る。配線Lv1は、第1V相の電流を電動機10に送る。配線Lw1は、第1W相の電流を電動機10に送る。
第2ゲート駆動回路53は、第2位相調整部45から取得した第2パルス幅変調信号の情報に基づいて、第2インバータ54を制御する。第2インバータ54は、第2ゲート駆動回路53における第2パルス幅変調信号のデューティ比に応じて、3相の電流値となるように電界効果トランジスタをスイッチングして第2U相、第2V相および第2W相を含む3相交流を生成する。第2インバータ54が生成した3相交流は、3つの配線Lu2、Lv2、Lw2によって電動機10に送られ、複数の第2コイル38を励磁する。配線Lu2は、第2U相の電流を電動機10に送る。配線Lv2は、第2V相の電流を電動機10に送る。配線Lw2は、第2W相の電流を電動機10に送る。
実施形態1と同様に、第1モータ駆動電流は、電気角で120°ずつずれた正弦波である第1U相、第1V相および第1W相の対称3相交流である。また、第2モータ駆動電流は、電気角で120°ずつずれた正弦波である第2U相、第2V相および第2W相の対称3相交流である。第1モータ駆動電流と第2モータ駆動電流との位相差は、第1U相と第2U相との位相差が、第1V相と第2V相との位相差および第1W相と第2W相との位相差と同じになることから、図21に示す第1U相と第2U相との位相差で説明する。
図21に示すように、第1モータ駆動電流の第1U相の電流Au1は、第1U相の逆起電力と逆起電力に対応する相の電流の位相差が0°である基準相に対して位相差β1が0である。このため、第1コイルグループG1は、ステータコア31の周方向に等間隔に3つ配置されているので、モータロータ20の回転角に関係なく、第1コイルグループG1だけを考えれば、第1コイルグループG1に供給する電流に比例した回転トルクが発生し、平均トルクは一定になるように考えられる。しかしながら、第2モータ駆動電流の第2U相の電流Au2は、第2U相の逆起電力と逆起電力に対応する相の電流の位相差が0になる基準相に対して位相差β2分進んでいる。このため、第1コイルグループG1及び第2コイルグループG2の相互作用により、図22に示すように、位相差β2が基準相に対し進むにつれて、平均トルクTaが減少する。ところで、本発明者らは、第1コイルグループG1及び第2コイルグループG2の相互作用により、図22に示す位相差β2が基準相に対し進むにつれて、トルクリップルTrが減少して、所定の極値でトルクリップルTrが増加に転じることを見いだした。これに対して、第1コイルグループG1及び第2コイルグループG2の相互作用により、図22に示す位相差β2が基準相に対し遅れるにつれて、トルクリップルTrが増加してしまうと想定される。
図22に示すように、位相差β1が0の場合、位相差β2は、電気角で10°が最も好ましい。
以上説明したように、実施形態2に係る電動機制御装置100は、電動機10と、制御装置40と、モータ駆動回路50を備える。電動機10は、モータロータ20と、モータステータ30と、3相毎に少なくとも2系統の第1コイルグループG1及び第2コイルグループG2とに分けられ、かつステータコア31を3相交流で励磁する複数のコイルグループと、を含む。制御装置40は、モータロータ20を回転駆動させる電流値を指令値として出力する。モータ駆動回路50は、第1モータ駆動回路50Aと第2モータ駆動回路50Bとを備え、第1モータ駆動回路50Aが上述した指令値に基づいて3相交流の第1モータ駆動電流を第1コイルグループG1に供給し、第2モータ駆動回路50Bが第1モータ駆動電流の位相に対して進む位相差を有する3相交流の第2モータ駆動電流を第2コイルグループG2に供給する。
これにより、互いに独立して励磁される2つの第1コイルグループG1及び第2コイルグループG2を同時に励磁した場合、トルクリップルTrを抑制することができる。
制御装置40は、上述したように指令値として所定のデューティ比のパルス幅変調信号を演算する制御部40Aと、位相差調整部40Bとを備える。位相差調整部40Bは、所定のデューティ比のパルス幅変調信号を第1パルス幅変調信号として、第1パルス幅変調信号に対して同じデューティ比かつ位相差(β2−β1)を与えた第2パルス幅変調信号を演算する。制御装置40の位相差調整部40Bは、平均トルクの減少率よりも、トルクリップルの減少率の大きい範囲で位相差β2を調整し、電動機10は、モータロータ20に対してトルクリップルの低減された回転が付与されるよう制御される。また、位相差調整部40Bは、平均トルクTaを増加する場合は、位相差(β2−β1)を0に近づけ、トルクリップルTrを低減する場合は、位相差(β2−β1)を大きくする制御を行うことができる。
第1モータ駆動回路50Aは、第1パルス幅変調信号のPWM制御により第1モータ駆動電流を第1コイルグループG1に供給し、第2モータ駆動回路50Bは、第2パルス幅変調信号のPWM制御により第2モータ駆動電流を第2コイルグループG2に供給する。これにより、独立した第1モータ駆動回路50A及び第2モータ駆動回路50Bを備えることにより、冗長性を高め、モータ駆動回路50のフェールセーフ性を高めることができる。
上述した位相差(β2−β1)は、電気角で45度を超えない。位相差(β2−β1)は、電気角で45度を超えないので、平均トルクTaの減少を抑制できる。
10 電動機
11 ハウジング
11a 筒状ハウジング
11d 内周面
14 レゾルバ
15 バスバー構造体
20 モータロータ
21 シャフト
22 ロータヨーク
23 マグネット
30 モータステータ
31 ステータコア
32 ティース先端
33 バックヨーク
34 ティース
37 第1コイル
37Ua、37Ub 第1U相コイル
37Va、37Vb 第1V相コイル
37Wa、37Wb 第1W相コイル
38 第2コイル
38Ua、38Ub 第2U相コイル
38Va、38Vb 第2V相コイル
38Wa、38Wb 第2W相コイル
39 インシュレータ
40 制御装置
41 主制御部
42 第1コイル系統制御部
43 第1位相調整部
44 第2コイル系統制御部
45 第2位相調整部
51 第1ゲート駆動回路
52 第1インバータ
53 第2ゲート駆動回路
54 第2インバータ
80 電動パワーステアリング装置
111、112 中性点導電体
211、212、221、222、311、312、321、322、411、412、421、422 結線導体
A1 中性点層
A2、A3、A4 結線層
400 絶縁部材
P1、P2、P10、P11、P13、P14、P3、P3N、P9、P9N、P15、P15N、P4、P5、P7、P8、P16、P17、P6、P6N、P12、P12N、P18、P18N バスバー端子
G1 第1コイルグループ
G1UV 第1UVコイルグループ
G1VW 第1VWコイルグループ
G1UW 第1UWコイルグループ
G2 第2コイルグループ
G2UV 第2UVコイルグループ
G2VW 第2VWコイルグループ
G2UW 第2UWコイルグループ
Lu1、Lv1、Lw1、Lu2、Lv2、Lw2 配線
Zr 回転中心

Claims (9)

  1. モータロータと、前記モータロータを回転させるステータコアを備えるモータステータと、3相毎に少なくとも2系統の第1コイルグループ及び第2コイルグループとに分けられ、かつ前記ステータコアを3相交流で励磁する複数のコイルグループと、前記複数のコイルグループの各コイルへ電力を供給するバスバー構造体と、を含む電動機であって、
    前記バスバー構造体は、
    記コイルグループの中性点となる複数の中性点導電体を同一層に独立して絶縁配置した中性点層と、
    系統別に軸方向から入力される3相入力毎の各結線導体が、前記中性点層と異なる複数層に分けて絶縁配置された、複数の結線層とを有し、
    同一層に配置される各系統毎の同相の結線導体は、平面視で異なる位置に配置されて絶縁されるとともに、異層の結線導体と軸方向に絶縁され、
    前記中性点導電体及び前記結線導体のそれぞれに接続されるバスバー端子が露出され、前記バスバー端子が前記2系統の第1コイルグループ及び第2コイルグループの各コイルの巻き始め及び巻き終わりの少なくとも一方に結線され
    各系統毎の同相の前記結線導体が分割されてそれぞれ前記バスバー端子を備え、前記2系統の第1コイルグループ及び第2コイルグループの各コイルのうち同じコイルの巻き始め及び巻き終わりに、分割された結線導体が接続され、
    前記分割された結線導体の一方と他方とが異なる結線層に配置されている、電動機。
  2. 前記バスバー端子は、複数の結線層に跨がらない請求項1に記載の電動機。
  3. 前記結線導体の部材のうち、前記同一層に配置される2つの前記結線導体の部材が同じ形状の部材である、請求項1又は2に記載の電動機。
  4. 前記複数の結線層のうち少なくとも最上下層以外の結線層に配置された前記結線導体の少なくとも1つの縁部に切り欠きがあり、前記軸方向にみて複数の前記切り欠きが重なり合う、請求項1からのいずれか1項に記載の電動機。
  5. 前記モータステータは、環状のバックヨークと、前記バックヨークの内周面で周方向に並んで配置される複数のティースと、を備える環状のステータコアと、
    nを自然数としたとき、
    隣接して並ぶ前記複数のティースのそれぞれに集中巻きされて第1U相、第1V相および第1W相を含む3相交流を生成する第1インバータにより励磁される複数の第1コイルからなるグループであって、前記ステータコアの周方向に等間隔に3n個配置される第1コイルグループと、
    前記第1コイルが集中巻きされる前記ティースとは異なる位置で隣接して並ぶ前記複数のティースのそれぞれに集中巻きされて第2U相、第2V相および第2W相を含む3相交流を生成する第2インバータにより励磁される複数の第2コイルからなるグループであって、前記ステータコアの周方向に等間隔に3n個配置される第2コイルグループと、
    を備える、請求項1からのいずれか1項に記載の電動機。
  6. 前記複数の第1コイルは、前記第1U相の電流により励磁される複数の第1U相コイルと、前記第1V相の電流により励磁される複数の第1V相コイルと、前記第1W相の電流により励磁される複数の第1W相コイルと、を含み、
    前記複数の第2コイルは、前記第2U相の電流により励磁される複数の第2U相コイルと、前記第2V相の電流により励磁される複数の第2V相コイルと、前記第2W相の電流により励磁される複数の第2W相コイルと、を含み、
    前記3n個の第1コイルグループは、前記第1U相コイルおよび前記第1V相コイルを含む第1UVコイルグループと、前記第1V相コイルおよび前記第1W相コイルを含む第1VWコイルグループと、前記第1U相コイルおよび前記第1W相コイルを含む第1UWコイルグループと、からなり、
    前記3n個の第2コイルグループは、前記第2U相コイルおよび前記第2V相コイルを含む第2UVコイルグループと、前記第2V相コイルおよび前記第2W相コイルを含む第2VWコイルグループと、前記第2U相コイルおよび前記第2W相コイルを含む第2UWコイルグループと、からなる
    請求項に記載の電動機。
  7. 前記第1UVコイルグループは、前記ティースに対する巻き方向が互いに逆方向であって前記ステータコアの周方向で互いに隣接する2つの第1U相コイルからなる組と、前記ティースに対する巻き方向が互いに逆方向であって前記ステータコアの周方向で互いに隣接する2つの第1V相コイルからなる組との2組からなり、
    前記第1VWコイルグループは、前記ティースに対する巻き方向が互いに逆方向であって前記ステータコアの周方向で互いに隣接する2つの第1V相コイルからなる組と、前記ティースに対する巻き方向が互いに逆方向であって前記ステータコアの周方向で互いに隣接する2つの第1W相コイルからなる組との2組からなり、
    前記第1UWコイルグループは、前記ティースに対する巻き方向が互いに逆方向であって前記ステータコアの周方向で互いに隣接する2つの第1U相コイルからなる組と、前記ティースに対する巻き方向が互いに逆方向であって前記ステータコアの周方向で互いに隣接する2つの第1W相コイルからなる組との2組からなり、
    前記第2UVコイルグループは、前記ティースに対する巻き方向が互いに逆方向であって前記ステータコアの周方向で互いに隣接する2つの第2U相コイルからなる組と、前記ティースに対する巻き方向が互いに逆方向であって前記ステータコアの周方向で互いに隣接する2つの第2V相コイルからなる組との2組からなり、
    前記第2VWコイルグループは、前記ティースに対する巻き方向が互いに逆方向であって前記ステータコアの周方向で互いに隣接する2つの第2V相コイルからなる組と、前記ティースに対する巻き方向が互いに逆方向であって前記ステータコアの周方向で互いに隣接する2つの第2W相コイルからなる組との2組からなり、
    前記第2UWコイルグループは、前記ティースに対する巻き方向が互いに逆方向であって前記ステータコアの周方向で互いに隣接する2つの第2U相コイルからなる組と、前記ティースに対する巻き方向が互いに逆方向であって前記ステータコアの周方向で互いに隣接する2つの第2W相コイルからなる組との2組からなる
    請求項に記載の電動機。
  8. 求項1からのいずれか1項に記載電動機により補助操舵トルクを得る電動パワーステアリング装置。
  9. 求項8に記載の電動パワーステアリング装置が搭載された車両。
JP2014096379A 2014-05-07 2014-05-07 電動機、電動パワーステアリング装置および車両 Active JP6349933B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014096379A JP6349933B2 (ja) 2014-05-07 2014-05-07 電動機、電動パワーステアリング装置および車両

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014096379A JP6349933B2 (ja) 2014-05-07 2014-05-07 電動機、電動パワーステアリング装置および車両

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015216714A JP2015216714A (ja) 2015-12-03
JP6349933B2 true JP6349933B2 (ja) 2018-07-04

Family

ID=54753119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014096379A Active JP6349933B2 (ja) 2014-05-07 2014-05-07 電動機、電動パワーステアリング装置および車両

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6349933B2 (ja)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6653087B2 (ja) * 2016-06-30 2020-02-26 株式会社安川電機 回転電機及び回転電機の駆動システム
CN107846128B (zh) * 2016-09-18 2022-05-31 德昌电机(深圳)有限公司 直流无刷电机及使用其的电动助力转向系统
JP6706583B2 (ja) * 2017-02-16 2020-06-10 株式会社ミツバ ブラシレスモータ
JP6846961B2 (ja) * 2017-03-15 2021-03-24 日本電産サンキョー株式会社 モータ
JP7176510B2 (ja) * 2017-03-31 2022-11-22 日本電産株式会社 バスバーユニットおよびモータ
KR101904287B1 (ko) * 2017-07-03 2018-10-04 효성전기주식회사 단순한 버스바 구조를 갖는 브러쉬리스 모터의 결선방법
KR101904312B1 (ko) 2017-07-03 2018-10-04 효성전기주식회사 브러쉬리스 모터의 버스바 배열방법
US11843334B2 (en) 2017-07-13 2023-12-12 Denso Corporation Rotating electrical machine
CN113991960B (zh) 2017-07-21 2023-09-29 株式会社电装 旋转电机
JP6885328B2 (ja) 2017-07-21 2021-06-16 株式会社デンソー 回転電機
KR102489299B1 (ko) * 2017-09-06 2023-01-17 엘지이노텍 주식회사 모터
JP2019068506A (ja) * 2017-09-28 2019-04-25 日本電産株式会社 バスバーユニットおよびモータ
CN111052557B (zh) * 2017-09-28 2022-04-22 日本电产株式会社 马达
JP7000778B2 (ja) * 2017-09-28 2022-01-19 日本電産株式会社 バスバーユニットおよびモータ
DE112018006699T5 (de) 2017-12-28 2020-09-10 Denso Corporation Rotierende elektrische Maschine
DE112018006651T5 (de) 2017-12-28 2020-10-08 Denso Corporation Radantriebsvorrichtung
DE112018006694T5 (de) 2017-12-28 2020-09-10 Denso Corporation Rotierende elektrische Maschine
JP6939750B2 (ja) 2017-12-28 2021-09-22 株式会社デンソー 回転電機
JP6922868B2 (ja) 2017-12-28 2021-08-18 株式会社デンソー 回転電機システム
WO2019131909A1 (ja) * 2017-12-28 2019-07-04 株式会社デンソー 回転電機
JP6927186B2 (ja) 2017-12-28 2021-08-25 株式会社デンソー 回転電機
JP6927185B2 (ja) * 2017-12-28 2021-08-25 株式会社デンソー 回転電機
JP7006541B2 (ja) 2017-12-28 2022-01-24 株式会社デンソー 回転電機
CN111566904B (zh) 2017-12-28 2023-04-28 株式会社电装 旋转电机
CN111989846A (zh) * 2018-04-24 2020-11-24 日本电产株式会社 汇流条单元、马达以及电动助力转向装置
CN112020813A (zh) * 2018-04-24 2020-12-01 日本电产株式会社 汇流条单元、马达以及电动助力转向装置
JPWO2020039961A1 (ja) * 2018-08-20 2021-08-26 日本電産株式会社 モータ、電動パワーステアリング装置、モータの製造方法、バスバーユニット、及びバスバーユニットの製造方法
CN113692690B (zh) 2020-03-05 2024-08-23 株式会社电装 旋转电机
KR102351855B1 (ko) * 2020-03-24 2022-01-18 한국생산기술연구원 다중 도전체 재질의 입력단을 포함하는 6상 구동모터
JP7365956B2 (ja) * 2020-04-08 2023-10-20 株式会社ミツバ ブラシレスモータ及びブラシレスモータ制御方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4823772B2 (ja) * 2006-06-07 2011-11-24 三菱電機株式会社 固定子コイルの結線部材、固定子コイルの結線部材の製造方法及び回転電機
US10396612B2 (en) * 2011-12-02 2019-08-27 Mitsubishi Electric Corporation Permanent magnet type concentrated winding motor
JP5939006B2 (ja) * 2012-04-13 2016-06-22 株式会社ジェイテクト 回転電機

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015216714A (ja) 2015-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6349933B2 (ja) 電動機、電動パワーステアリング装置および車両
JP5880793B1 (ja) 電動機、電動パワーステアリング装置および車両
JP4783012B2 (ja) 電動パワーステアリング用モータ及びその製造方法
CN105981292B (zh) 电动机控制装置、电动动力转向装置和车辆
US9800100B2 (en) Permanent magnet motor and driving apparatus-integrated permanent magnet motor
JP5256669B2 (ja) ブラシレスモータ及び電動パワーステアリング装置
US7312545B2 (en) Controller for electric power steering and electric power steering system
US10177611B2 (en) Stator core, stator, and rotating electrical machine
JP5028220B2 (ja) 電動パワーステアリング用モータ、それに用いられる電磁シールド構造および電磁シールド方法
JP5359859B2 (ja) ブラシレスモータ用ロータ、ブラシレスモータ及び電動パワーステアリング装置、並びにブラシレスモータ用ロータの製造方法
CN109428407B (zh) 定子芯
JP2007202263A (ja) 電動パワーステアリング用モータ
EP2445088A2 (en) Brushless motor and electric power steering system
JP2018117430A (ja) 電動モータ
US20190036389A1 (en) Rotating electric machine
JP2014233189A (ja) 電動機及び電動パワーステアリング装置、車両
JP5470913B2 (ja) モータコア、これを用いるモータコアユニット、ブラシレスモータ及びこれを用いる電動パワーステアリング装置、並びにモータコアユニットの製造方法
JP4501683B2 (ja) 永久磁石回転電機及びそれを用いた車載電動アクチュエータ装置用電機システム並びに電動パワーステアリング装置用電機システム
JP7205600B2 (ja) 回転電機

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170426

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180227

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180228

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180420

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180508

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180521

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6349933

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250