JP7375083B2 - モータシステム - Google Patents

Description

本発明は、モータシステムに関する。

従来のモータシステムには、例えば、三相交流モータと、パワーコントロールユニットと、を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。上記従来のモータシステムは、多相モータのケーシングに支持棚を設けることによって、当該支持棚上に、パワーコントロールユニットを搭載している。

特開２０２１－３５２６１号公報

一方で、多相モータには、各相に対応した電流を供給するためのパワーモジュールが必要である。

しかしながら、パワーモジュールは一般的に、前記パワーコントロールユニットに内蔵されている。即ち、上記従来のモータシステムにおいて、パワーモジュールは、モータの外側に配置されている。このため、上記従来のモータシステムは、多相モータと、パワーモジュールとを別々に製造（開発）する必要がある。加えて、上記従来のモータシステムには、パワーモジュールがモータの外側に配置されるため、モータシステムの小型化（省スペース化）に改善の余地があった。

本発明の目的は、多相モータの内部にパワーモジュールを組み込むことによって小型化が実現されたモータシステムを提供することである。

本発明に係る、モータシステムは、多相モータをインバータ制御するための、モータシステムであって、モータ回転軸線の周りで周方向に間隔を置いて配置された複数のティースにコイルが巻き付けられた固定子モジュールと、それぞれが各相に対応している複数の上下アームデバイスセットがベース部材に取り付けられたパワーモジュールと、を備えており、前記固定子モジュールと前記パワーモジュールとは、モータ回転軸線方向に整列する位置に配置されており、前記固定子モジュールは、前記ベース部材のモータ回転軸線方向一方側に取り付けられており、前記複数の上下アームデバイスセットは、前記ベース部材のモータ回転軸線方向他方側に取り付けられている。

本発明に係る、モータシステムにおいて、前記固定子モジュールは、モータ回転軸線の周りで周方向に相ごとに区画された、複数の相固定子モジュールによって構成されており、前記パワーモジュールは、モータ回転軸線の周りで周方向に相ごとに区画された、複数の相パワーモジュールによって構成されていることが好ましい。

本発明に係る、モータシステムにおいて、前記相固定子モジュールと、当該相固定子モジュールに対応する前記相パワーモジュールとは、モータ回転軸線方向からみたとき、モータ回転軸線の周りの周方向で互いに整列する位置に配置されていることが好ましい。

本発明に係る、モータシステムにおいて、前記相固定子モジュールは、相ごとに分割されているものとすることができる。

本発明に係る、モータシステムにおいて、前記相パワーモジュールは、相ごとに分割されているものとすることができる。

本発明に係る、モータシステムは、前記パワーモジュールを制御するパワーモジュール制御部をさらに備えており、前記パワーモジュール制御部は、モータ回転軸線方向において、前記パワーモジュールを挟んで、前記固定子モジュールと反対側の位置に配置されていることが好ましい。

本発明に係る、モータシステムにおいて、前記多相モータは、極数がＰであり、スロット数がＳである、ブラシレス三相交流モータであり、極数Ｐおよびスロット数Ｓが以下の関係式（１）および（２）を満たすブラシレス三相交流モータであることが好ましい。
Ｐ＝３ｎ±１ （ｎ：１を除く正の奇数）・・・（１）
Ｓ＝３ｎ （ｎ：１を除く正の奇数）・・・（２）

本発明に係る、モータシステムにおいて、前記コイルは、それぞれ、１つの前記ティースに対して集中巻によって巻線されているものとすることができる。

本発明に係るモータシステムにおいて、前記固定子モジュールは、モータ回転軸線の周りで周方向に相ごとに区画された、複数の相固定子モジュールによって構成されており、各相に応じた前記上下アームデバイスとそれに対応する前記相固定子モジュールとが一対になっていることが好ましい。

本発明に係る、モータシステムにおいて、前記コイルは、それぞれ、複数の前記ティースに対して分布巻によって巻線されているものとすることができる。

本発明に係る、モータシステムにおいて、前記多相モータは、アキシャルギャップモータであるものとすることができる。

本発明に係る、モータシステムにおいて、前記多相モータは、ラジアルギャップモータであるものとすることができる。

本発明に係る、モータシステムは、変速機を付加して備えるものとすることができる。

本発明によれば、多相モータの内部にパワーモジュールを組み込むことによって小型化が実現されたモータシステムを提供することができる。

本発明のモータシステムを適用可能な制御機器システムの一例を概略的に示す図である。 本発明の第１実施形態に係る、モータシステムを、モータ回転軸線を含んだ断面で概略的に示す図である。 図２のモータシステムに設けられた固定子モジュールをモータ回転軸線方向一方側から概略的に示す図である。 図３の固定子モジュールを形成する複数の相固定子モジュールのうちの１つをモータ回転軸線方向一方側から概略的に示す図である。 図３の固定子モジュールを形成するコアブロックをモータ回転軸線方向一方側から概略的に示す図である。 図５のコアブロックを形成する複数の相コアブロックのうちの１つをモータ回転軸線方向一方側から概略的に示す図である。 図２のモータシステムに設けられたパワーモジュールをモータ回転軸線方向他方側から概略的に示す図である。 図７のパワーモジュールを形成する複数の相パワーモジュールのうちの１つをモータ回転軸線方向他方側から概略的に示す図である。 図２のモータシステムにおける、固定子モジュール、パワーモジュールおよびベース部材の関係を拡大して示す図である。 図２のモータシステムにおける、固定子モジュール、パワーモジュールおよびベース部材の、さらに他の関係を拡大して示す図である。 図２のモータシステムに設けられたパワーモジュール制御ドライバをモータ回転軸線方向一方側から概略的に示す図である。 図２のモータシステムに含まれる基本的な回路構成と、固定子モジュール、パワーモジュールおよびパワーモジュール制御部との関係を概略的に示す図である。 図２のモータシステムにおける、モータの回転子が１回転するまでの周期を基準として、当該回転子の磁極の配列と、固定子モジュールのティースの配列との関係を、各相パワーモジュールとともに概略的に示す図である。 図２のモータシステムにおける、モータ回転軸線の周りの周方向の位置で、回転子の磁極の配列と、固定子モジュールのコイルの配列との関係を、概略的に示す図である。 本発明の第２実施形態に係る、モータシステムを、モータ回転軸線を含んだ断面で概略的に示す図である。 図１５のモータシステムに設けられた固定子モジュールを、ベース部材に取り付けた状態で、モータ回転軸線方向一方側から概略的に示す図である。 図１６の固定子モジュールを形成する複数の相固定子モジュールのうちの１つをモータ回転軸線方向一方側から概略的に示す図である。 図１７の相固定子モジュールを形成する、相コアブロックをモータ回転軸線方向から概略的に示す図である。 図１５のモータシステムにおける、固定子モジュール、パワーモジュールおよびベース部材の関係を拡大して示す図である。 コイルを分布巻きしたときの一例を、概略的に示す図である。

以下、図面を参照することによって、本発明の実施形態に係る、モータシステムについて説明する。

図１には、本発明のモータシステムを適用可能な制御機器システムの一例が概略的に示されている。

図１中、符号１は、本発明に係る、モータシステムの基本構成を示したものである。モータシステム１は、多相モータ２（以下、「モータ２」ともいう。）をインバータ制御するための、モータシステムである。図１に示すように、モータシステム１は、変速機５０を付加して備えることができる。本開示において、変速機５０は、減速機である。図１には例示的に、サンギア５１と、リングギア５２と、ピニオンギア５３を回転可能に支持するプラネタリキャリア５４とを備える、基本的な遊星歯車減速機が例示されている。

本開示において、変速機５０は、サンギア５１、リングギア５２およびプラネタリキャリア５４のいずれかを入力要素とし、当該入力要素をモータ２のモータ軸２ｄに接続することができる。変速機５０は、前記入力要素以外の他の要素を固定要素とするとともに、残りの要素を出力要素として、変速機５０が駆動させる負荷６０に接続することができる。負荷６０としては、例えば、ロボットアームが挙げられる。ただし、変速機５０には、遊星歯車変速機以外の、様々な構成の変速機を用いることができる。また、負荷６０には、変速機５０を用いることによって動作させることができるものであれば、自動車の車輪、工作機械等の、様々な負荷を用いることができる。

本開示において、モータシステム１は、モータ２と、当該モータ２を電気的に制御する制御ドライバ３とを備えている。

本開示において、モータ２は、三相交流モータである。モータ２は、固定子２ａと、回転子２ｂと、モータケース２ｃと、を備えている。固定子２ａおよび回転子２ｂは、モータケース２ｃの内部に収容されている。

本開示において、モータ２は、極数がＰであり、スロット数がＳである、ブラシレス三相交流モータである。モータ２は、極数Ｐおよびスロット数Ｓが以下の関係式（１）および（２）を満たす。

Ｐ＝３ｎ±１ （ｎ：１を除く正の奇数）・・・（１）
Ｓ＝３ｎ （ｎ：１を除く正の奇数）・・・（２）

ここで、「Ｓ」は、モータ２全体のコイル数であり、「ｎ」は、相ごとにまとめられたティースの数（以下、「ティース数」ともいう。）をいう。本開示では、極数Ｐは、Ｐ＝８であり、スロット数ＳはＳ＝９である。また、相ごとのティース数ｎは、ｎ＝３である。上記（１）および（２）の条件を満たす、モータは系列IIモータともいう。本実施形態に係る、モータ２は、８Ｐ９Ｓの、ブラシレス三相交流モータである。

本開示において、制御ドライバ３もまた、モータケース２ｃの内部に収容されている。本開示において、制御ドライバ３は、各相に対応する電流を供給するためのパワーモジュール３０と、パワーモジュール３０を制御するパワーモジュール制御部４０とを備えている。

図２には、本発明の第１実施形態に係る、モータシステム１Ａが、モータ回転軸線Оを含んだ断面で概略的に示されている。ただし、図２の断面は、後述する、上下アームデバイスセット３１を含むように示されている。

本開示において、モータ２は、アキシャルギャップモータである。本開示において、固定子２ａのティース２２は、モータ回転軸線Оの延在方向（以下、「モータ回転軸線方向」ともいう。）に延びている。

固定子２ａは、固定子モジュール２０Ａを備えている。固定子モジュール２０Ａは、モータ回転軸線Оの周りで周方向に間隔を置いて配置された複数のティース２２にコイル２４が巻き付けられた固定子モジュールである。

本開示において、固定子モジュール２０Ａは、モータ回転軸線Оの周りで周方向に間隔を置いて配置された複数のティース２２と、当該複数のティース２２が設けられたバックコア２３とを備えている。本開示において、バックコア２３は、モータ回転軸線Оを中心軸線とする位置に配置された、環状のバックコアである。本開示において、バックコア２３は、ティース２２よりも大きく構成されている。本開示において、バックコア２３は、ヨーク（継鉄）として機能する。また、本開示において、ティース２２およびバックコア２３は、一体に形成されており、１つのコアブロック２１を形成している。このため、本開示において、コアブロック２１は全体として、ヨーク（継鉄）として機能する。

また、固定子モジュール２０Ａは、複数のコイル２４を備えている。本開示において、コイル２４は、それぞれ、１つのティース２２に対して集中巻によって巻線されている。本開示において、固定子モジュール２０Ａは、９つのティース２２を備えている。即ち、本開示において、固定子モジュール２０Ａは、９つのコイル２４を備えている。

本開示において、固定子モジュール２０Ａは、少なくとも１つとすることができる。本開示において、固定子２ａは、２つの固定子モジュール２０Ａを備えている。本開示において、２つの固定子モジュール２０Ａは、モータ回転軸線方向に間隔を置いて配置されている。

一方、本開示において、回転子２ｂは、モータ回転軸線方向において、固定子モジュール２０Ａと隣り合う位置に配置されている。本開示において、回転子２ｂは、モータ回転軸線方向において、２つの固定子モジュール２０Ａの間に配置されている。

回転子２ｂは、モータ軸２ｄに固定された回転子本体２ｂ１と、複数の永久磁石２ｂ２とを備えている。本開示において、回転子本体２ｂ１は、モータ回転軸線Оを中心軸線とする位置に配置された、環状の回転子本体である。複数の永久磁石２ｂ２は、それぞれ、モータ回転軸線Оの周りを周方向に間隔をおいて、回転子本体２ｂ１に取り付けられている。複数の永久磁石２ｂ２は、それぞれ、周方向に隣り合う永久磁石２ｂ２の磁極（Ｎ、Ｓ）が異なるように配置されている。本開示において、回転子２ｂは、８つの永久磁石２ｂ２を備えている。即ち、本開示において、回転子２ｂは、極数８（Ｐ＝８）の回転子である。

パワーモジュール３０は、それぞれが各相に対応している複数の上下アームデバイスセット３１が、ベース部材３４に取り付けられたパワーモジュールである。

本開示において、パワーモジュール３０は、複数の上下アームデバイスセット３１と、当該上下アームデバイスセット３１が取り付けられたベース部材３４と、を備えている。

本開示において、パワーモジュール３０は、３つの上下アームデバイスセット３１を備えている。上下アームデバイスセット３１は、上アームパワーデバイス（以下、「上アームデバイス」ともいう。）３２と、下アームパワーデバイス（以下、「下アームデバイス」ともいう。）３３と、を備えている。ここで、上アームデバイス３２は、固定子モジュール２０Ａのコイル２４に、電源＋（プラス）側からの電流を供給するためのスイッチ回路素子であり、下アームデバイス３３は、前記コイル２４に、電源－（マイナス）側からの電流を供給するためのスイッチ回路素子である。前記スイッチ回路素子は、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ機能と整流機能とを発揮できる構成であれば、様々な回路素子を組み合わせることによって形成することができる。上アームデバイス３２よび下アームデバイス３３は、対応するコイル２４に導線５を介して電気的に接続されている。

ベース部材３４は、モータ回転軸線Оを中心軸線とする位置に配置された、環状のベース部材である。本開示において、ベース部材３４は、薄板のベース板によって形成されている。本開示において、３つの上下アームデバイスセット３１は、ベース部材３４のモータ回転軸線方向の他方側に、モータ回転軸線Оの周りで周方向に間隔を置いて配置されている。

本開示において、パワーモジュール３０はさらに、基盤３５を備えている。本開示において、上下アームデバイスセット３１は、基盤３５に取り付けられている。これによって、上下アームデバイスセット３１は、基盤３５を介して、ベース部材３４に取り付けることができる。本開示において、基盤３５には、上下アームデバイスセット３１に伝達される熱の影響を考慮して、セラミック基盤が用いられている。前記セラミック基盤は、断熱機能を有する。ただし、基盤３５は、セラミック基板に限定されるものではない。また、本開示において、パワーモジュール３０はさらに、ベース部材３４と基盤３５との間に、少なくとも１つの中間部材３６を備えている。中間部材３６としては、例えば、断熱機能、磁気的又は電気的な絶縁機能を有する部材を用いることができる。ただし、中間部材３６は、任意の部材であり、省略することも可能である。

本開示において、上アームデバイス３２および下アームデバイス３３はそれぞれ、パワーモジュール制御部４０によって、適宜ＯＮ／ＯＦＦ制御される。これによって、本開示において、パワーモジュール３０は、モータ２に供給する電流を制御するためのインバータ回路として機能させることができる。

固定子モジュール２０Ａとパワーモジュール３０とは、モータ回転軸線方向に整列する位置に配置されている。

具体的には、本開示において、固定子モジュール２０Ａとパワーモジュール３０とは、モータ回転軸線Оを共通の中心軸線とする、同一軸線上に配置されている。さらに、本開示において、固定子モジュール２０Ａは、モータ回転軸線方向の一方側に配置されており、パワーモジュール３０は、モータ回転軸線方向の他方側に配置されている。即ち、本開示において、「モータ回転軸線方向に整列する位置に配置されている」とは、固定子モジュール２０Ａとパワーモジュール３０とが、互いにモータ回転軸線Оを中心軸線としてモータ回転軸線方向に隣り合う位置に配置されていることをいう。

さらに、固定子モジュール２０Ａは、ベース部材３４のモータ回転軸線方向一方側に取り付けられている。その一方で、パワーモジュール３０の上下アームデバイスセット３１は、ベース部材３４のモータ回転軸線方向他方側に取り付けられている。

本開示において、固定子２ａは、２つの固定子モジュール２０Ａを含み、当該２つの固定子モジュール２０Ａのうち、モータ回転軸線方向他方側に配置された固定子モジュール２０Ａがパワーモジュール３０に取り付けられている。モータ回転軸線方向他方側に配置された当該固定子モジュール２０Ａは、パワーモジュール３０におけるベース部材３４のモータ回転軸線方向一方側表面に取り付けられている。ただし、固定子モジュール２０Ａは、ベース部材３４に対して直接的に取り付けることのほか、他の部材を介して間接的に取り付けることもできる。即ち、固定子モジュール２０Ａは、パワーモジュール３０のベース部材３４に対して直接的または間接的に取り付けることができる。取付手段としては、例えば、接着剤等の接着手段、ねじ等の締結要素、溶接が挙げられる。

その一方で、本開示において、上下アームデバイスセット３１は、少なくとも、基盤３５を介して、ベース部材３４のモータ回転軸線方向他方側表面に取り付けられている。ただし、上下アームデバイスセット３１もまた、ベース部材３４に対して直接的または間接的に取り付けることができる。取付手段としては、例えば、接着剤等の接着手段、ねじ等の締結要素、ハンダ付けが挙げられる。

上述のとおり、本開示のモータシステム１Ａは、パワーモジュール３０のベース部材３４を共用することによって、当該パワーモジュール３０のベース部材３４に、上下アームデバイスセット３１に加えて、モータ２の固定子モジュール２０Ａを一体的に結合させている。これによって、パワーモジュール３０は、図２に示すように、モータ回転軸線方向において、固定子モジュール２０Ａと隣接する位置に配置することができる。また、パワーモジュール３０が、モータ回転軸線方向において、固定子モジュール２０Ａと隣接する位置に配置されることによって、パワーモジュール３０を、固定子モジュール２０Ａとともに、モータケース２ｃの内部に収容させることができる。したがって、モータシステム１Ａは、図２に示すように、モータ２の内部にパワーモジュール３０を組み込むことによって小型化が実現されたモータシステムとなる。

また、本開示のモータシステム１Ａによれば、従来のように、多相モータの外側にパワーコントロールユニットを配置する場合に比べて、固定子モジュール２０Ａとパワーモジュール３０との間の配線（導線５）を短くすることができる。加えて、固定子モジュール２０Ａとパワーモジュール３０との間の配線（導線５）が短くなる分だけ、外部からのノイズに対する耐性が強いモータシステムとなる。さらに、固定子モジュール２０Ａとパワーモジュール３０との間の配線（導線５）が短くなる分だけ、配線作業時における誤配線を軽減することができる。

特に、本開示において、固定子モジュール２０Ａは、モータ回転軸線Оの周りで周方向に相ごとに区画された、複数の相固定子モジュール２０１によって構成されている。加えて、本開示において、パワーモジュール３０もまた、モータ回転軸線の周りで周方向に相ごとに区画された、複数の相パワーモジュール３０１によって構成されている。

図３には、本開示のモータシステム１Ａにおける、固定子モジュール２０Ａがモータ回転軸線方向一方側から概略的に示されている。

図３を参照すれば、本開示において、固定子モジュール２０Ａは、モータ回転軸線Оを中心に１２０度の間隔で、３つの相固定子モジュール２０１に区画されている。具体的には、固定子モジュール２０Ａは、Ｕ相固定子モジュール２０１Ｕと、Ｖ相固定子モジュール２０１Ｖと、Ｗ相固定子モジュール２０１Ｗと、の、３つの相固定子モジュール２０１によって構成されている。本開示では、３つの相固定子モジュール２０１は、図３に示すように、モータ回転軸線方向一方側からみたとき、モータ回転軸線Оを中心に反時計回りに、Ｕ相固定子モジュール２０１Ｕ、Ｖ相固定子モジュール２０１Ｖ、Ｗ相固定子モジュール２０１Ｗ、の順番で配列されている。

また、本開示において、３つの相固定子モジュール２０１はそれぞれ、ｎ個のティース２２を備えている。本開示では、ｎ＝３である。即ち、本開示において、１つの相固定子モジュール２０１は、３つのティース２２を備えている。これによって、本開示において、固定子モジュール２０Ａは全体として、９つのティース２２を備えている。

本開示において、１つのティース２２には、１つのコイル２４が集中巻きされている。即ち、本開示において、１つの相固定子モジュール２０１は、３つのコイル２４を備えている。これによって、本開示において、固定子モジュール２０Ａは全体として、９つのコイル２４を備えている。本開示では、巻き方向のうちの一方を「＋」とした場合、＋方向に巻かれたコイル２４には、「＋」の表記を付し、巻き方向のうちの他方を「－」とした場合、－方向に巻かれたコイル２４には、「－」の表記を付している。

図３に示すように、Ｕ相固定子モジュール２０１Ｕは、３つのＵ相ティース２２Ｕを備えている。Ｕ相ティース２２Ｕに巻かれたＵ相コイル２４Ｕには、パワーモジュール３０によって、Ｕ相の電流が供給される。ただし、本開示において、Ｕ相コイル２４Ｕには、巻き方向の異なる２種類のコイル２４Ｕが含まれている。本開示において、Ｕ相固定子モジュール２０１Ｕは、＋方向に巻かれた１つのＵ相コイル２４Ｕ＋と、－方向に巻かれた２つのＵ相コイル２４Ｕ－と、を備えている。本開示において、Ｕ相コイル２４Ｕ＋と、Ｕ相コイル２４Ｕ－とは、モータ回転軸線Оの周りで周方向に交互に配置されている。

Ｖ相固定子モジュール２０１Ｖもまた、３つのＶ相ティース２２Ｖを備えている。Ｖ相ティース２２Ｖに巻かれたＶ相コイル２４Ｖには、パワーモジュール３０によって、Ｖ相の電流が供給される。ただし、本開示において、Ｖ相コイル２４Ｖにもまた、巻き方向の異なる２種類のコイル２４Ｖが含まれている。本開示において、Ｖ相固定子モジュール２０１Ｖもまた、＋方向に巻かれた１つのＶ相コイル２４Ｖ＋と、－方向に巻かれた２つのＶ相コイル２４Ｖ－と、を備えている。本開示において、Ｖ相コイル２４Ｖ＋と、Ｖ相コイル２４Ｖ－ともまた、モータ回転軸線Оの周りで周方向に交互に配置されている。

Ｗ相固定子モジュール２０１Ｗもまた、３つのＷ相ティース２２Ｗを備えている。Ｗ相ティース２２Ｗに巻かれたＷ相コイル２４Ｗには、パワーモジュール３０によって、Ｗ相の電流が供給される。ただし、本開示において、Ｗ相コイル２４Ｗにもまた、巻き方向の異なる２種類のコイル２４Ｗが含まれている。本開示において、Ｗ相固定子モジュール２０１Ｗもまた、＋方向に巻かれた１つのＷ相コイル２４Ｗ＋と、－方向に巻かれた２つのＷ相コイル２４Ｗ－と、を備えている。本開示において、Ｗ相コイル２４Ｗ＋と、Ｖ相コイル２４Ｗ－ともまた、モータ回転軸線Оの周りで周方向に交互に配置されている。

図４には、Ｕ相固定子モジュール２０１Ｕが例示的に示されている。図４に示すように、本開示において、環状の固定子モジュール２０Ａは、モータ回転軸線Оを中心に１２０度の間隔で、３つの相固定子モジュール２０１に分割することができる。Ｖ相固定子モジュール２０１ＶおよびＷ相固定子モジュール２０１Ｗは、供給される相電流の種類が異なるだけで、Ｖ相固定子モジュール２０１ＶおよびＷ相固定子モジュール２０１Ｗの構成は、図４のＵ相固定子モジュール２０１Ｕと同じである。

また、図５には、固定子モジュール２０Ａのコアブロック２１が概略的に示されている。図５は、図３の固定子モジュール２０Ａからコイル２４を取り除いた状態を示している。本開示において、コアブロック２１もまた、図５に示すように、モータ回転軸線Оを中心に１２０度の間隔で、３つの相コアブロック２１０に区画されている。具体的には、コアブロック２１は、Ｕ相コアブロック２１０Ｕと、Ｖ相コアブロック２１０Ｖと、Ｗ相コアブロック２１０Ｗと、の、３つの相コアブロック２１０によって構成されている。

図６には、Ｕ相コアブロック２１０Ｕが例示的に示されている。図６は、図４のＵ相固定子モジュール２０１ＵからＵ相コイル２４Ｕを取り除いた状態を示している。図６に示すように、本開示において、コアブロック２１は、モータ回転軸線Оを中心に１２０度の間隔で、３つの相コアブロック２１０に分割することができる。Ｖ相コアブロック２１０ＶおよびＷ相コアブロック２１０Ｗは、巻き付けられる相コイルの種類が異なるだけで、Ｖ相コアブロック２１０ＶおよびＷ相コアブロック２１０Ｗの構成は、図６のＵ相コアブロック２１０Ｕと同じである。

図７には、本開示のモータシステム１Ａにおける、パワーモジュール３０がモータ回転軸線方向他方側から概略的に示されている。

図７を参照すれば、本開示において、パワーモジュール３０は、モータ回転軸線Оを中心に１２０度の間隔で、３つの相パワーモジュール３０１に区画されている。具体的には、パワーモジュール３０は、Ｕ相パワーモジュール３０１Ｕと、Ｖ相パワーモジュール３０１Ｖと、Ｗ相パワーモジュール３０１Ｗと、の、３つの相パワーモジュール３０１によって構成されている。本開示では、３つの相パワーモジュール３０１は、図７に示すように、モータ回転軸線方向他方側からみたとき、モータ回転軸線Оを中心に時計回りに、Ｕ相パワーモジュール３０１Ｕ、Ｖ相パワーモジュール３０１Ｖ、Ｗ相パワーモジュール３０１Ｗの順番で配列されている。

Ｕ相パワーモジュール３０１Ｕは、１つのＵ相上下アームデバイスセット３１Ｕを備えている。Ｕ相上下アームデバイスセット３１Ｕは、１つのＵ相上アームデバイス３２Ｕと、１つのＵ相下アームデバイス３３Ｕとを備えている。Ｕ相上アームデバイス３２Ｕは、導線５Ｕを通して、Ｕ相固定子モジュール２０１ＵのＵ相コイル２４Ｕに、電源＋側からのＵ相電流を供給する。Ｕ相下アームデバイス３３Ｕは、導線５Ｕを通して、Ｕ相コイル２４Ｕに、電源－側からのＵ相電流を供給する。さらに、本開示において、Ｕ相パワーモジュール３０１Ｕには、Ｕ相コネクタ３７Ｕ３が設けられている。

Ｖ相パワーモジュール３０１Ｖは、１つのＶ相上下アームデバイスセット３１Ｖを備えている。Ｖ相上下アームデバイスセット３１Ｖは、１つのＶ相上アームデバイス３２Ｖと、１つのＶ相下アームデバイス３３Ｖとを備えている。Ｖ相上アームデバイス３２Ｖは、導線５Ｖを通して、Ｖ相固定子モジュール２０１ＶのＶ相コイル２４Ｖに、電源＋側からのＵ相電流を供給する。Ｖ相下アームデバイス３３Ｖは、導線５Ｖを通して、Ｖ相コイル２４Ｖに、電源－側からのＶ相電流を供給する。さらに、本開示において、Ｖ相パワーモジュール３０１Ｖには、Ｖ相コネクタ３７Ｖ３が設けられている。

Ｗ相パワーモジュール３０１Ｗは、１つのＷ相上下アームデバイスセット３１Ｗを備えている。Ｗ相上下アームデバイスセット３１Ｗは、１つのＷ相上アームデバイス３２Ｗと、１つのＷ相下アームデバイス３３Ｗとを備えている。Ｗ相上アームデバイス３２Ｗは、導線５Ｗを通して、Ｗ相固定子モジュール２０１ＷのＷ相コイル２４Ｗに、電源＋側からのＵ相電流を供給する。Ｗ相下アームデバイス３３Ｗは、導線５Ｗを通して、Ｗ相コイル２４Ｗに、電源－側からのＷ相電流を供給する。さらに、本開示において、Ｗ相パワーモジュール３０１Ｗには、Ｗ相コネクタ３７Ｗ３が設けられている。

加えて、本開示において、パワーモジュール３０もまた、モータ回転軸線Оを中心に１２０度の間隔で、３つの相パワーモジュール３０１に分割することができる。具体的には、３つの相パワーモジュール３０１は、環状のベース部材３４を、モータ回転軸線Оを中心に１２０度の間隔で、Ｕ相ベース部材３４Ｕと、Ｖ相ベース部材３４Ｖ、Ｗ相ベース部材３４Ｗと、の、３つの相ベース部材に分割することによって形成することができる。本開示の場合、３つの相ベース部材３４Ｕ～３４Ｗは、図７に示すように、モータ回転軸線方向他方側からみたとき、モータ回転軸線Оを中心に時計回りに、Ｕ相ベース部材３４Ｕ、Ｖ相ベース部材３４Ｖ、Ｗ相ベース部材３４Ｗの順番で配列されることになる。

図８には、Ｕ相パワーモジュール３０１Ｕが例示的に示されている。Ｖ相パワーモジュール３０１ＶおよびＷ相パワーモジュール３０１Ｗは、対応する相コイルの種類が異なるだけで、Ｖ相パワーモジュール３０１ＶおよびＷ相パワーモジュール３０１Ｗの構成は、図８のＵ相パワーモジュール３０１Ｕと同じである。

図３に示すように、固定子モジュール２０Ａを、モータ回転軸線Оの周りで周方向に相ごとに区画された、複数の相固定子モジュール２０１によって構成するとともに、図７に示すように、パワーモジュール３０を、モータ回転軸線Оの周りで周方向に、相ごとに区画された複数の相パワーモジュール３０１によって構成すれば、コイル２４と上下アームデバイスセット３１とを、相ごとに容易に関連付けることができる。これによって、本開示において、１つの相固定子モジュール２０１のコイル２４と当該コイル２４に対応する上下アームデバイスセット３１とを接続する導線５は、相ごとに容易に配線することができる。具体例としては、Ｕ相固定子モジュール２０１Ｕの相コイル（２４Ｕ－、２４Ｕ＋、２４Ｕ－）と、Ｕ相上下アームデバイスセット３１Ｕとを接続する導線５Ｕは、Ｕ相の組として容易に配線することができる。加えて、固定子モジュール２０Ａおよびパワーモジュール３０を相ごとに構成したことにより、相ごとのメンテナンスも容易となる。

特に、図３および図７から明らかように、本開示において、１つの相固定子モジュール２０１と、当該１つの相固定子モジュール２０１に対応する相パワーモジュール３０１とは、モータ回転軸線方向からみたとき、モータ回転軸線Оの周りの周方向で互いに整列する位置に配置されている。

本開示において、「モータ回転軸線方向からみたとき、モータ回転軸線Оの周りの周方向で互いに整列する位置に配置されている」とは、固定子モジュール２０Ａとパワーモジュール３０とが、互いにモータ回転軸線Оを中心軸線としてモータ回転軸線方向に隣り合う位置に配置されており、かつ、１つの相固定子モジュール２０１と、当該１つの相固定子モジュール２０１に対応する相パワーモジュール３０１とが、モータ回転軸線方向からみたとき、モータ回転軸線Оの周りの周方向で重複する位置に配置されていることをいう。この場合、１つの相固定子モジュール２０１と、当該１つの相固定子モジュール２０１に対応する上下アームデバイスセット３１とは、モータ回転軸線Оの周りの周方向において、ベース部材３４を挟んで、互いにほぼ真裏の位置に配置されることとなる。具体例としては、図９に示すように、Ｕ相固定子モジュール２０１ＵとＵ相上下アームデバイスセット３１Ｕとは、モータ回転軸線Оの周りの周方向において、ベース部材３４を挟んで、互いにほぼ真裏の位置に配置されることとなる。

１つの相固定子モジュール２０１と、当該１つの相固定子モジュール２０１に対応する相パワーモジュール３０１とが、モータ回転軸線方向からみたとき、モータ回転軸線Оの周りの周方向で互いに整列する位置に配置されている場合、相固定子モジュール２０１と当該１つの相固定子モジュール２０１に対応する上下アームデバイスセット３１との間の配線（導線５）を最も短くすることができる。加えて、前記配線（導線５）が最も短くなるため、外部からのノイズに対する耐性にもより強いモータシステムとなる。さらに、前記配線（導線５）がより短くなる分だけ、配線作業時における誤配線をより軽減することができる。

また、上述のとおり、固定子モジュール２０Ａは、相ごとに分割することができる。具体的には、上述のとおり、固定子モジュール２０Ａは、モータ回転軸線Оの周りで周方向に、複数の相固定子モジュール２０１に分割することができる。この場合、固定子モジュール２０Ａに各相に応じた相固定子モジュール２０１をレイアウトするときに、当該相固定子モジュール２０１の配列に関するレイアウトを自由に変更することができる。加えて、この場合、相ごとのメンテナンスもより容易となる。

同様に、パワーモジュール３０もまた、上述のとおり、相ごとに分割することができる。具体的には、上述のとおり、パワーモジュール３０もまた、モータ回転軸線Оの周りで周方向に、複数の相パワーモジュール３０１に分割することができる。この場合、パワーモジュール３０に各相に応じた上下アームデバイスセット３１をレイアウトするときに、当該上下デバイスアームセット３１の配列に関するレイアウトを自由に変更することができる。加えて、この場合、相ごとのメンテナンスもより容易となる。

固定子モジュール２０Ａおよびパワーモジュール３０の少なくともいずれか一方を分割した場合の具体例としては、図１０に示すように、３つの分割させたうちのＵ相固定子モジュール２０１Ｕと、同じく３つの分割させたうちのＵ相パワーモジュール３０１Ｕとを組み合わせることによって、同じ相の相固定子モジュール２０１と相パワーモジュール３０１とを、ベース部材３４Ｕを挟んで、互いにほぼ真裏の位置に容易に配置することができる。

また、図２を参照すれば、本開示において、パワーモジュール制御部４０は、モータ回転軸線方向において、パワーモジュール３０を挟んで、固定子モジュール２０Ａと反対側（本開示では、モータ回転軸線方向他方側）の位置に配置されている。

本開示において、パワーモジュール制御部４０は、モータケース２ｃの内部の最もモータ回転軸線方向他方に配置されている。パワーモジュール制御部４０は、マイクロコンピュータ、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などの制御ハードウェア４１を備えている。本開示において、パワーモジュール制御部４０は、制御ハードウェア４１に加えて、当該制御ハードウェア４１が取り付けられたプリント基板４２を備えている。また、本開示において、パワーモジュール制御部４０は、通信ケーブル３７によってパワーモジュール３０に接続されている。

パワーモジュール制御部４０を、モータ回転軸線方向において、パワーモジュール３０を挟んで、モータ回転軸線方向他方側の位置に配置した場合、パワーモジュール制御部４０は、図２に示すように、モータ回転軸線方向において、パワーモジュール３０と隣接する位置に配置することができる。これによって、図２に示すように、パワーモジュール制御部４０もまた、モータケース２ｃの内部に収容させることができる。したがって、モータシステム１Ａは、図２に示すように、モータ２の内部にパワーモジュール制御部４０を組み込むことによって、さらに小型化が実現されたモータシステムとなる。

また、パワーモジュール制御部４０を、モータ回転軸線方向において、パワーモジュール３０を挟んで、モータ回転軸線方向他方側の位置に配置した場合、パワーモジュール３０とパワーモジュール制御部４０との間の配線（通信ケーブル３７）を短くすることができる。加えて、前記配線（通信ケーブル３７）が短くなる分だけ、外部からのノイズに対する耐性が強いモータシステムとなる。さらに、前記配線（通信ケーブル３７）が短くなる分だけ、配線作業時における誤配線を軽減することができる。

図１１には、パワーモジュール制御部４０がモータ回転軸線方向一方側から概略的に示されている。

本開示において、パワーモジュール制御部４０は、複数の制御ハードウェア４１と、これらの制御ハードウェア４１が取り付けられた環状のプリント基板４２と、を備えている。本開示において、制御ハードウェア４１には、例えば、マイクロコンピュータ４１ａ、ＦＰＧＡ４１ｂが含まれる。

さらに、本開示において、パワーモジュール制御部４０には、プリント基板４２上に、Ｕ相コネクタ３７Ｕ４、Ｖ相コネクタ３７Ｖ４、Ｗ相コネクタ３７Ｗ４が設けられている。Ｕ相用の通信ケーブル３７の一方の端子は、図７のＵ相パワーモジュール３０１ＵのＵ相コネクタ３７Ｗ３に接続され、Ｕ相用の通信ケーブル３７の他方の端子は、図１１のＵ相コネクタ３７Ｕ４に接続される。同様に、Ｖ相用の通信ケーブル３７の一方の端子は、図７のＶ相パワーモジュール３０１ＶのＶ相コネクタ３７Ｖ３に接続され、Ｖ相用の通信ケーブル３７の他方の端子は、図１１のＶ相コネクタ３７Ｖ４に接続される。Ｗ相用の通信ケーブル３７の一方の端子は、図７のＷ相パワーモジュール３０１ＷのＷ相コネクタ３７Ｗ３に接続され、Ｗ相用の通信ケーブル３７の他方の端子は、図１１のＷコネクタ３７Ｗ４に接続される。

特に、図７および図１１から明らかように、本開示において、パワーモジュール３０の、Ｕ相コネクタ３７Ｕ３、Ｖ相コネクタ３７Ｖ３、Ｗ相コネクタ３７Ｗ３と、パワーモジュール制御部４０の、Ｕ相コネクタ３７Ｕ４、Ｖ相コネクタ３７Ｖ４、Ｗ相コネクタ３７Ｗ４とはそれぞれ、モータ回転軸線方向で向かい合ったとき、モータ回転軸線Оの周りの周方向で互いに整列する位置に配置されている。この場合、パワーモジュールの相コネクタと、パワーモジュール制御部の相コネクタとは、モータ回転軸線Оの周りの周方向において、互いにほぼ向かい合う位置に配置されることとなる。この場合、パワーモジュール３０とパワーモジュール制御部４０との間の配線（通信ケーブル３７）を最も短くすることができる。加えて、パワーモジュール３０とパワーモジュール制御部４０との間の配線が最も短くなるため、外部からのノイズに対する耐性にもより強いモータシステムとなる。さらに、パワーモジュール３０とパワーモジュール制御部４０との間の配線がより短くなる分だけ、配線作業時における誤配線をより軽減することができる。

図１２には、モータシステム１Ａに含まれる基本的な回路構成と、モータシステム１Ａにおける、固定子モジュール２０Ａ、パワーモジュール３０およびパワーモジュール制御部４０との関係が概略的に示されている。

図１２に示すように、本開示において、モータ２を駆動させるための駆動回路の基本構成は、Ｕ相上下アームデバイスセット３１Ｕ、Ｖ相上下アームデバイスセット３１ＶおよびＷ相上下アームデバイスセット３１Ｗの、３つの上下アームデバイスセット３１によって形成されたインバータ回路を含んでいる。本開示において、前記インバータ回路の上アームおよび下アームのそれぞれは、パワーモジュール制御部４０からのゲート駆動信号によって制御されている。本開示において、パワーモジュール制御部４０には、モータ２のモータ軸２ｄの回転位置がホールＩＣ信号またはエンコーダ信号によってフィードバックされている。

上記インバータ回路に接続される電源には、直流電源または交流電源を使用することができる。即ち、モータ２を駆動させるための駆動回路は、直流インバータ（ＤＣ／ＡＣコンバータ）、交流インバータ（ＡＣ／ＡＣコンバータ）のいずれか一方を使用することができる。

上述のとおり、本開示において、モータ２は、極数がＰであり、スロット数がＳである、ブラシレス三相交流モータである。モータ２は、極数Ｐおよびスロット数Ｓが以下の関係式（１）および（２）を満たしている。

Ｐ＝３ｎ±１ （ｎ：１を除く正の奇数）・・・（１）
Ｓ＝３ｎ （ｎ：１を除く正の奇数）・・・（２）

上記（１）および（２）の条件を満たす、ブラシレス三相交流モータは、「系列II」と呼ばれる種類に該当する。系列IIのブラシレス三相交流モータは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の、三相のそれぞれを、モータ回転軸線Оの周りを周方向に１２０度の範囲で区画することができる。この場合、固定子モジュール２０Ａに、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の、各相に応じた相固定子モジュール２０１をレイアウトするとき、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれか１つの相に対して２つ以上の相固定子モジュール２０１を構成することによって対応させるような必要はなく、１つの相固定子モジュール２０１のみを構成することによって対応させることができる。これによって、固定子モジュール２０Ａに、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の、各相に応じた相固定子モジュール２０１を容易にレイアウトすることができる。加えて、系列IIのブラシレス三相交流モータは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の、三相のそれぞれに、奇数個の相スロット（相コイル）を配置することができる。

上述のとおり、本開示のモータ２は、系列IIの代表例である、８Ｐ９Ｓのブラシレス三相交流モータである。

図１３には、モータシステム１Ａにおける、モータ２の回転子２ｂ（モータ軸２ｄ）がモータ回転軸線Оの周りを周方向に１回転するまでの周期（１回転周期）Ｔｍを基準として、回転子２ｂの磁極（Ｎ、Ｓ）の配列と、固定子モジュール２０Ａのコイル２４（ティース２２）の配列との関係が、各相パワーモジュール３０１とともに概略的に示されている。なお、図１３中、符号「Ｕ」、「Ｖ」および「Ｗ」はそれぞれ、各相のコイル２４（ティース２２）であり、符号「＋」および「－」は、上述のとおり、コイル２４の巻き方向を示している。また、図１４には、モータシステム１Ａにおける、モータ回転軸線Оの周りの周方向の位置で、回転子２ｂの磁極（Ｎ、Ｓ）の配列と、相固定子モジュール２０１の配列との関係が概略的に示されている。

図１３および図１４を参照すれば、本開示において、固定子モジュール２０Ａに、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の、各相に応じた相固定子モジュール２０１をレイアウトするとき、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれか１つの相に対して２つ以上の相固定子モジュール２０１を構成することによって対応させるような必要はなく、１つの相固定子モジュール２０１のみを構成することによって対応させることができることがわかる。

即ち、本開示において、固定子モジュール２０Ａは、モータ回転軸線Оの周りで周方向に相ごとに区画された、複数の相固定子モジュール２０１によって構成されており、各相に応じた上下アームデバイスセット３１とそれに対応する相固定子モジュール２０１とが一対になっている。

具体的には、Ｕ相において、Ｕ相上下アームデバイスセット３１Ｕと、それに対応するＵ相固定子モジュール２０１Ｕとは、一対になっている。また、Ｖ相において、Ｖ相上下アームデバイスセット３１Ｖと、それに対応するＶ相固定子モジュール２０１Ｖとは、一対になっている。さらに、Ｗ相において、Ｗ相上下アームデバイスセット３１Ｗと、それに対応するＷ相固定子モジュール２０１Ｗとは、一対になっている。

本開示のように、各相に応じた上下アームデバイスセット３１とそれに対応する相固定子モジュール２０１とを一対とすれば、上述のとおり、相固定子モジュール２０１と当該１つの相固定子モジュール２０１に対応する上下アームデバイスセット３１との間の配線（導線５）を最も短くすることができる。加えて、前記配線（導線５）が最も短くなるため、外部からのノイズに対する耐性にもより強いモータシステムとなる。さらに、前記配線（導線５）がより短くなる分だけ、配線作業時における誤配線をより軽減することができる。

ただし、モータ２は、極数Ｐおよびスロット数Ｓが以下の、（３）および（４）の関係を満たす、ブラシレス三相交流モータを採用することができる。このブラシレス三相交流モータは、「系列III」と呼ばれる種類に該当する。系列IIIの代表例には、１０Ｐ１２Ｓ（ｎ＝２）のブラシレス三相交流モータが挙げられる。

Ｐ＝６ｎ±２ （ｎ：偶数）・・・（３）
Ｓ＝６ｎ （ｎ：偶数）・・・（４）

また、モータ２には、極数Ｐ、スロット数ＳがＰ：Ｓ＝４：３の関係を満たす、ブラシレス三相交流モータを採用することができる。このブラシレス三相交流モータは、「系列I」と呼ばれる種類に該当する。系列Iの代表例には、６Ｐ９Ｓのブラシレス三相交流モータが挙げられる。

次いで、図１５には、本発明の第２実施形態に係る、モータシステム１Ｂがモータ回転軸線Оを含んだ断面で概略的に示されている。

本開示において、モータ２は、ラジアルギャップモータである。本開示において、固定子２ａのティース２７は、モータ回転軸線方向に対して直交する方向（以下、モータ径方向」ともいう。）に延びている。

本開示において、固定子２ａは、１つの固定子モジュール２０Ｂを備えている。固定子モジュール２０Ｂは、モータシステム１Ａと同様、モータ回転軸線Оの周りで周方向に間隔を置いて配置された複数のティース２７にコイル２４が巻き付けられた固定子モジュールである。

本開示において、固定子モジュール２０Ｂは、モータ回転軸線Оの周りで周方向に間隔を置いて配置された複数のティース２７と、当該複数のティース２７が設けられたリングコア２８とを備えている。本開示において、リングコア２８は、モータ回転軸線Оを中心軸線とする位置に配置された、環状のリングコアである。本開示において、リングコア２８には、外側リングコア２８ａと、内側リングコア２８ｂとが含まれている。本開示において、ティース２７は、外側リングコア２８ａと、内側リングコア２８ｂとの間に配置されており、外側リングコア２８ａおよび内側リングコア２８ｂのそれぞれに結合している。また、本開示において、ティース２７およびリングコア２８は、一体に形成されており、固定子モジュール２０Ａと同様、１つのコアブロック２１を形成している。このため、本開示においても、コアブロック２１は全体として、ヨーク（継鉄）として機能する。

また、本開示においても、コイル２４は、それぞれ、１つのティース２７に対して集中巻によって巻線されている。本開示において、固定子モジュール２０Ｂもまた、固定子モジュール２０Ａと同様、９つのティース２７を備えている。即ち、本開示において、固定子モジュール２０Ｂもまた、固定子モジュール２０Ａと同様、９つのコイル２４を備えている。

一方、本開示において、回転子２ｂは、モータ回転軸線方向において、固定子モジュール２０Ａと隣り合う位置に配置されている。本開示において、回転子２ｂは、固定子モジュール２０Ｂよりも、モータ回転軸線方向一方側の位置に配置されている。ただし、本開示において、回転子本体２ｂ１は、モータ回転軸線Оの周りで周方向に、固定子モジュール２０Ｂを径方向外側から取り囲むように形成されている。

本開示において、回転子本体２ｂ１は、モータ回転軸線Оを中心軸線とする位置に配置された、有底円筒形状の回転子本体である。回転子本体２ｂ１は、円筒本体部２ｂ１１と、当該円筒本体部２ｂ１１の一端を閉じる底部２ｂ１２とを備えている。複数の永久磁石２ｂ２は、それぞれ、モータ回転軸線Оの周りを周方向に間隔をおいて、円筒本体部２ｂ１１の内周面に取り付けられている。複数の永久磁石２ｂ２は、それぞれ、周方向に隣り合う永久磁石２ｂ２の磁極（Ｎ、Ｓ）が異なるように配置されている。本開示において、回転子２ｂは、モータシステム１Ａと同様、８つの永久磁石２ｂ２を備えている。即ち、本開示において、回転子２ｂもまた、極数８（Ｐ＝８）の回転子である。

本開示においてもまた、パワーモジュール３０は、複数の上下アームデバイスセット３１と、当該上下アームデバイスセット３１が取り付けられたベース部材３４と、を備えている。本開示においても、パワーモジュール３０は、３つの上下アームデバイスセット３１を備えている。ただし、本開示において、ベース部材３４は、モータシステム１Ａとは異なる。

本開示において、ベース部材３４は、環状板部３４ａと、当該環状板部３４ａに連なる円筒部３４ｂとを備えている。本開示において、円筒部３４ｂは、環状板部３４ａのモータ回転軸線方向一方側表面から突出している。本開示において、ベース部材３４は、モータ回転軸線Оを中心軸線とする位置に配置されている。本開示において、環状板部３４ａは、薄板によって形成されている。本開示において、３つの上下アームデバイスセット３１は、環状板部３４ａのモータ回転軸線方向の他方側に、モータ回転軸線Оの周りで周方向に間隔を置いて配置されている。

本開示においてもまた、固定子モジュール２０Ｂとパワーモジュール３０とは、モータ回転軸線方向に整列する位置に配置されている。

具体的には、本開示においてもまた、固定子モジュール２０Ｂとパワーモジュール３０とは、モータ回転軸線Оを共通の中心軸線とする、同一軸線上に配置されている。さらに、本開示においても、固定子モジュール２０Ｂは、モータ回転軸線方向の一方側に配置されており、パワーモジュール３０は、モータ回転軸線方向の他方側に配置されている。即ち、本開示において、「モータ回転軸線方向に整列する位置に配置されている」とは、固定子モジュール２０Ｂとパワーモジュール３０とが、互いにモータ回転軸線Оを中心軸線としてモータ回転軸線方向に隣り合う位置に配置されていることをいう。

さらに、固定子モジュール２０Ｂもまた、モータシステム１Ａと同様、ベース部材３４のモータ回転軸線方向一方側に取り付けられている。ただし、本開示において、固定子モジュール２０Ｂは、ベース部材３４の円筒部３４ｂの外周面に取り付けられている。その一方で、パワーモジュール３０の上下アームデバイスセット３１もまた、ベース部材３４のモータ回転軸線方向他方側に取り付けられている。ただし、本開示において、上下アームデバイスセット３１は、ベース部材３４の環状板部３４ａのモータ回転軸線方向他方側表面に取り付けられている。

本開示のモータシステム１Ｂもまた、パワーモジュール３０のベース部材３４を共用することによって、当該パワーモジュール３０のベース部材３４に、上下アームデバイスセット３１に加えて、モータ２の固定子モジュール２０Ｂを一体的に結合させている。これによって、パワーモジュール３０は、図１５に示すように、モータ回転軸線方向において、固定子モジュール２０Ａと隣接する位置に配置することができる。また、パワーモジュール３０が、モータ回転軸線方向において、固定子モジュール２０Ｂと隣接する位置に配置されることによって、パワーモジュール３０を、固定子モジュール２０Ｂとともに、モータケース２ｃの内部に収容させることができる。したがって、モータシステム１Ｂもまた、図１５に示すように、モータ２の内部にパワーモジュール３０を組み込むことによって小型化が実現されたモータシステムとなる。

また、本開示のモータシステム１Ｂによっても、従来のように、多相モータの外側にパワーコントロールユニットを配置する場合に比べて、固定子モジュール２０Ｂとパワーモジュール３０との間の配線（導線５）を短くすることができる。加えて、固定子モジュール２０Ｂとパワーモジュール３０との間の配線（導線５）が短くなる分だけ、外部からのノイズに対する耐性が強いモータシステムとなる。さらに、固定子モジュール２０Ｂとパワーモジュール３０との間の配線（導線５）が短くなる分だけ、配線作業時における誤配線を軽減することができる。

図１６には、モータシステム１Ｂに設けられた固定子モジュール２０が、ベース部材３４に取り付けた状態で、モータ回転軸線方向一方側から概略的に示されている。

図１６を参照すれば、本開示において、固定子モジュール２０Ｂもまた、モータ回転軸線Оの周りで周方向に、相ごとに区画された複数の相固定子モジュール２０１によって構成されている。また、本開示において、パワーモジュール３０もまた、モータ回転軸線の周りで周方向に、相ごとに区画された複数の相パワーモジュール３０１によって構成されている。

図１６を参照すれば、本開示において、固定子モジュール２０Ｂもまた、モータ回転軸線Оを中心に１２０度の間隔で、３つの相固定子モジュール２０１に区画されている。本開示においても、３つの相固定子モジュール２０１は、図１６に示すように、モータ回転軸線方向一方側からみたとき、モータ回転軸線Оを中心に反時計回りに、Ｕ相固定子モジュール２０１Ｕ、Ｖ相固定子モジュール２０１Ｖ、Ｗ相固定子モジュール２０１Ｗ、の順番で配列されている。

また、図１７は、モータシステム１Ｂに設けられた固定子モジュール２０Ｂを形成する複数の相固定子モジュール２０１のうちの１つがモータ回転軸線方向一方側から概略的に示されている。

図１７には、Ｕ相固定子モジュール２０１Ｕが例示的に示されている。図１７に示すように、本開示においても、環状の固定子モジュール２０Ｂは、モータ回転軸線Оを中心に１２０度の間隔で、３つの相固定子モジュール２０１に分割することができる。本開示においても、Ｖ相固定子モジュール２０１ＶおよびＷ相固定子モジュール２０１Ｗは、供給される相電流の種類が異なるだけで、Ｖ相固定子モジュール２０１ＶおよびＷ相固定子モジュール２０１Ｗの構成は、図１７のＵ相固定子モジュール２０１Ｕと同じである。

さらに、図１８には、図１７の相固定子モジュール２０１を形成する、相コアブロック２１０がモータ回転軸線方向から概略的に示されている。図１８には、図１７の相固定子モジュール２０１ＵからＵ相コイル２４Ｕを取り除いた状態を示している。

本開示においても、コアブロック２１は、モータ回転軸線Оを中心に１２０度の間隔で、３つの相コアブロック２１０に区画されている。具体的には、本開示においても、コアブロック２１は、Ｕ相コアブロック２１０Ｕと、Ｖ相コアブロック２１０Ｖと、Ｗ相コアブロック２１０Ｗと、の、３つの相コアブロック２１０によって構成されている。

図１８に示すように、本開示において、コアブロック２１は、モータ回転軸線Оを中心に１２０度の間隔で、３つの相コアブロック２１０に分割することができる。Ｖ相コアブロック２１０ＶおよびＷ相コアブロック２１０Ｗは、巻き付けられる相コイルの種類が異なるだけで、Ｖ相コアブロック２１０ＶおよびＷ相コアブロック２１０Ｗの構成は、図１８のＵ相コアブロック２１０Ｕと同じである。

また、本開示においても、パワーモジュール３０は、３つの上下アームデバイスセット３１を有し、当該３つの上下アームデバイスセット３１はそれぞれ、モータ回転軸線方向他方側からみたとき、図７と同様の配列によって、ベース部材３４における環状板部３４ａのモータ回転軸線方向他方側表面に取り付けられている。

したがって、図１６に示すように、固定子モジュール２０Ｂを、モータ回転軸線Оの周りで周方向に相ごとに区画された、複数の相固定子モジュール２０１によって構成するとともに、図７に示すように、パワーモジュール３０を、モータ回転軸線Оの周りで周方向に、相ごとに区画された複数の相パワーモジュール３０１によって構成すれば、モータシステム１Ａと同様、コイル２４と上下アームデバイスセット３１とを、相ごとに容易に関連付けることができる。これによって、本開示において、１つの相固定子モジュール２０１のコイル２４と当該コイル２４に対応する上下アームデバイスセット３１とを接続する導線５は、相ごとに容易に配線することができる。具体例としては、Ｕ相固定子モジュール２０１Ｕの相コイル（２４Ｕ－、２４Ｕ＋、２４Ｕ－）と、Ｕ相上下アームデバイスセット３１Ｕとを接続する導線５Ｕは、Ｕ相の組として、容易に配線することができる。加えて、本開示においても、固定子モジュール２０Ｂおよびパワーモジュール３０を相ごとに構成したことにより、相ごとのメンテナンスも容易となる。

特に、図１６および図７から明らかように、本開示において、１つの相固定子モジュール２０１と、当該１つの相固定子モジュール２０１に対応する相パワーモジュール３０１とは、モータシステム１Ａと同様、モータ回転軸線方向からみたとき、モータ回転軸線Оの周りの周方向で互いに整列する位置に配置されている。本開示においても、「モータ回転軸線方向からみたとき、モータ回転軸線Оの周りの周方向で互いに整列する位置に配置されている」とは、固定子モジュール２０Ｂとパワーモジュール３０とが、互いにモータ回転軸線Оを中心軸線としてモータ回転軸線方向に隣り合う位置に配置されており、かつ、１つの相固定子モジュール２０１と、当該１つの相固定子モジュール２０１に対応する相パワーモジュール３０１とが、モータ回転軸線方向からみたとき、モータ回転軸線Оの周りの周方向で重複する位置に配置されていることをいう。この場合、本開示においても、モータシステム１Ａと同様、１つの相固定子モジュール２０１と、当該１つの相固定子モジュール２０１に対応する上下アームデバイスセット３１とは、モータ回転軸線Оの周りの周方向において、ベース部材３４を挟んで、互いにほぼ真裏の位置に配置されることとなる。具体例としては、図１９に示すように、Ｕ相固定子モジュール２０１ＵとＵ相上下アームデバイスセット３１Ｕとは、モータ回転軸線Оの周りの周方向において、ベース部材３４の環状板部３４ａを挟んで、互いにほぼ真裏の位置に配置されることとなる。この場合、相固定子モジュール２０１と当該１つの相固定子モジュール２０１に対応する上下アームデバイスセット３１との間の配線（導線５）を最も短くすることができる。加えて、前記配線（導線５）が最も短くなるため、外部からのノイズに対する耐性にもより強いモータシステムとなる。さらに、前記配線（導線５）がより短くなる分だけ、配線作業時における誤配線をより軽減することができる。

また、上述のとおり、固定子モジュール２０Ｂもまた、図１７に示すように、相ごとに分割することができる。この場合もまた、モータシステム１Ａと同様、固定子モジュール２０Ａに各相に応じた相固定子モジュール２０１をレイアウトするときに、当該相固定子モジュール２０１の配列に関するレイアウトを自由に変更することができる。加えて、この場合、本開示においても、相ごとのメンテナンスもより容易となる。

同様に、パワーモジュール３０もまた、上述のとおり、相ごとに分割することができる。具体的には、上述のとおり、パワーモジュール３０もまた、モータ回転軸線Оの周りで周方向に、複数の相パワーモジュール３０１に分割することができる。この場合もまた、モータシステム１Ａと同様、パワーモジュール３０に各相に応じた上下アームデバイスセット３１をレイアウトするときに、当該上下アームデバイスセット３１の配列に関するレイアウトを自由に変更することができる。加えて、この場合、本開示においても、相ごとのメンテナンスもより容易となる。

固定子モジュール２０Ｂおよびパワーモジュール３０の少なくともいずれか一方を分割した場合の具体例としては、図１９に示すように、３つの分割させたうちのＵ相固定子モジュール２０１Ｕと、同じく３つの分割させたうちのＵ相パワーモジュール３０１Ｕとを組み合わせることによって、同じ相の相固定子モジュール２０１と相パワーモジュール３０１とを、ベース部材３４Ｕの環状板部３４ａを挟んで、互いにほぼ真裏の位置に容易に配置することができる。

なお、本開示において、パワーモジュール制御部４０もまた、図１１と同様の構成である。このため、モータシステム１Ｂもまた、図１５に示すように、モータ２の内部にパワーモジュール制御部４０を組み込むことによって、さらに小型化が実現されたモータシステムとなる。本開示においても、モータシステム１Ａと同様、パワーモジュール３０とパワーモジュール制御部４０との間の配線（通信ケーブル３７）を短くすることができる。加えて、本開示においても、前記配線（通信ケーブル３７）が短くなる分だけ、外部からのノイズに対する耐性が強いモータシステムとなる。さらに、本開示においても、前記配線（通信ケーブル３７）が短くなる分だけ、配線作業時における誤配線を軽減することができる。

本開示のモータ２もまた、極数がＰであり、スロット数がＳである、ブラシレス三相交流モータである。モータ２は、極数Ｐおよびスロット数Ｓが以下の関係式（１）および（２）を満たしている。

Ｐ＝３ｎ±１ （ｎ：１を除く正の奇数）・・・（１）
Ｓ＝３ｎ （ｎ：１を除く正の奇数）・・・（２）

即ち、本開示のモータ２もまた、系列IIのブラシレス三相交流モータである。このため、本開示においても、上述のとおり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の、三相のそれぞれを、モータ回転軸線Оの周りを周方向に１２０度の範囲で区画することができる。このため、本開示のモータシステム１Ｂもまた、モータシステム１Ａと同様、固定子モジュール２０Ａに、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の、各相に応じた相固定子モジュール２０１をレイアウトするとき、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれか１つの相に対して２つ以上の相固定子モジュール２０１を構成することによって対応させるような必要はなく、１つの相固定子モジュール２０１のみを構成することによって対応させることができる。これによって、本開示のモータシステム１Ｂもまた、固定子モジュール２０Ａに、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の、各相に応じた相固定子モジュール２０１を容易にレイアウトすることができる。加えて、本開示のモータシステム１Ｂもまた、系列IIのブラシレス三相交流モータは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の、三相のそれぞれに、奇数個の相スロット（相コイル）を配置することができる。

上述のとおり、本開示のモータ２もまた、系列IIの代表例である、８Ｐ９Ｓのブラシレス三相交流モータである。

このため、本開示のモータ２もまた、図１３および図１４に示すように、固定子モジュール２０Ａに、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の、各相に応じた相固定子モジュール２０１をレイアウトするとき、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれか１つの相に対して２つ以上の相固定子モジュール２０１を構成することによって対応させるような必要はなく、１つの相固定子モジュール２０１のみを構成することによって対応させることができる。

即ち、本開示のモータシステム１Ｂもまた、モータシステム１Ａと同様、固定子モジュール２０Ａは、モータ回転軸線Оの周りで周方向に相ごとに区画された、複数の相固定子モジュール２０１によって構成されており、各相に応じた上下アームデバイスセット３１とそれに対応する相固定子モジュール２０１とが一対になっている。

したがって、本開示のモータシステム１Ｂもまた、各相に応じた上下アームデバイスセット３１とそれに対応する相固定子モジュール２０１とを一対とすることにより、上述のとおり、相固定子モジュール２０１と当該１つの相固定子モジュール２０１に対応する上下アームデバイスセット３１との間の配線（導線５）を最も短くすることができる。加えて、前記配線（導線５）が最も短くなるため、外部からのノイズに対する耐性にもより強いモータシステムとなる。さらに、前記配線（導線５）がより短くなる分だけ、配線作業時における誤配線をより軽減することができる。

また、上記の各実施形態において、コイル２４は、それぞれ、複数のティース２２（２７）に対して分布巻によって巻線されているものとすることができる。

図２０には、ティース２２（２７）に対してコイル２４を布巻きで巻き付けた状態が概略的に示されている。

図２０に示すように、分布巻は、コイル２４が複数のティース２２（２８）にまたがって巻き付けられたものである。上記の各実施形態には、前記分布巻を採用することができる。

上述したところは、本発明に係る、例示的な実施形態を示したにすぎず、特許請求の範囲に従えば、様々な変更が可能となる。例えば、上記の各実施形態に含まれる構成又は機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能である。また、上記の一実施形態に含まれる構成又は機能等は、他の実施形態に組み合わせて用いることができ、複数の構成又は機能等を１つに組み合わせたり、分割したり、或いは一部を省略したりすることが可能である。

１：モータシステム（基本構成）， １Ａ：モータシステム（第１実施形態）， １Ｂ：モータシステム（第２実施形態）， ２：モータ（多相モータ）， ２ａ：固定子， ２ｂ：回転子， ２ｂ１：回転子本体部， ２ｂ２：永久磁石， ２ｃ：モータケース， ２ｄ：モータ軸， ３：制御ドライバ， ５：導線， ２０Ａ，固定子モジュール（第１実施形態）， ２０Ｂ，固定子モジュール（第２実施形態）， ２１：コアブロック， ２２：ティース， ２３：バックコア， ２４：コイル， ２７：ティース， ２８：リングコア， ２８ａ：外側リングコア， ２８ｂ：内側リングコア， ２０１：相固定子モジュール， ２１０：相コアブロック， ３０：パワーモジュール， ３１：上下アームデバイスセット， ３２：上アームパワーデバイス， ３３：下アームパワーデバイス， ３４：ベース部材， ３４ａ：環状板部３， ３４ｂ：円筒状部， ３４Ｕ：Ｕ相ベース部材， ３４Ｖ：Ｖ相ベース部材， ３４Ｗ：Ｗ相ベース部材， ３５：基盤， ３６：中間部材， ３７：通信ケーブル， ３０１：相パワーモジュール， ４０：パワーモジュール制御部， ４１：制御ハードウェア， ４１ａ：マイクロコンピュータ， ４１ｂ：ＦＰＧＡ， ４２：プリント基板， ５０：変速機， О：モータ回転軸線

Claims (12)

1. 多相モータをインバータ制御するための、モータシステムであって、
   モータ回転軸線の周りで周方向に間隔を置いて配置された複数のティースにコイルが巻き付けられた固定子モジュールと、それぞれが各相に対応している複数の上下アームデバイスセットが、ベース部材に取り付けられたパワーモジュールと、を備えており、
   前記固定子モジュールと前記パワーモジュールとは、モータ回転軸線方向に整列する位置に配置されており、
   前記固定子モジュールは、前記ベース部材のモータ回転軸線方向一方側に取り付けられており、前記複数の上下アームデバイスセットは、前記ベース部材のモータ回転軸線方向他方側に取り付けられており、
   前記固定子モジュールは、モータ回転軸線の周りで周方向に相ごとに区画された、複数の相固定子モジュールによって構成されており、
   前記パワーモジュールは、モータ回転軸線の周りで周方向に相ごとに区画された、複数の相パワーモジュールによって構成されている、モータシステム。
2. 前記相固定子モジュールと、当該相固定子モジュールに対応する前記相パワーモジュールとは、モータ回転軸線方向からみたとき、モータ回転軸線の周りの周方向で互いに整列する位置に配置されている、請求項１に記載されたモータシステム。
3. 前記相固定子モジュールは、相ごとに分割されている、請求項１または２に記載されたモータシステム。
4. 前記相パワーモジュールは、相ごとに分割されている、請求項１～３のいずれか１項に記載されたモータシステム。
5. 前記パワーモジュールを制御するパワーモジュール制御部をさらに備えており、前記パワーモジュール制御部は、モータ回転軸線方向において、前記パワーモジュールを挟んで、前記固定子モジュールと反対側の位置に配置されている、請求項１～４のいずれか１項に記載されたモータシステム。
6. 前記多相モータは、極数がＰであり、スロット数がＳである、ブラシレス三相交流モータであり、極数Ｐおよびスロット数Ｓが以下の関係式（１）および（２）を満たす、請求項１～５のいずれか１項に記載されたモータシステム。
   Ｐ＝３ｎ±１ （ｎ：１を除く正の奇数）・・・（１）
   Ｓ＝３ｎ （ｎ：１を除く正の奇数）・・・（２）
7. 前記コイルは、それぞれ、１つの前記ティースに対して集中巻によって巻線されている、請求項１～６のいずれか１項に記載されたモータシステム。
8. 前記固定子モジュールは、モータ回転軸線の周りで周方向に相ごとに区画された、複数の相固定子モジュールによって構成されており、各相に応じた前記上下アームデバイスセットとそれに対応する前記相固定子モジュールとが一対になっている請求項６または７に記載されたモータシステム。
9. 前記コイルは、それぞれ、複数の前記ティースに対して分布巻によって巻線されている、請求項１～６のいずれか１項に記載されたモータシステム。
10. 前記多相モータは、アキシャルギャップモータである、請求項１～９のいずれか１項に記載されたモータシステム。
11. 前記多相モータは、ラジアルギャップモータである、請求項１～９のいずれか１項に記載されたモータシステム。
12. 変速機を付加して備える、請求項１～１１のいずれか１項に記載されたモータシステム。

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