JPWO2019069918A1 - モータおよび電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

本開示のモータは、三相の巻線と、三相の巻線の一端に接続される第１インバータと、三相の巻線の他端に接続される第２インバータと、ステータと、ロータとを備える。ステータの複数の歯には、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相が割り当てられている。ロータの永久磁石の磁極の数と、周方向に隣り合う複数の歯の間に構成されるスロットの数との比は、５：６、７：６、または１：３である。

Description

本開示は、モータおよび電動パワーステアリング装置に関する。

ブラシレスＤＣモータおよび交流同期モータなどの電動モータ（以下、単に「モータ」と表記する。）は、一般的に三相電流によって駆動される。三相電流の波形を正確に制御するため、ベクトル制御などの複雑な制御技術が用いられる。このような制御技術では、高度な数学的演算が必要であり、マイクロコントローラ（マイコン）などのデジタル演算回路が用いられる。ベクトル制御技術は、モータの負荷変動が大きな用途、例えば、洗濯機、電動アシスト自転車、電動スクータ、電動パワーステアリング装置、電気自動車、産業機器などの分野で活用されている。

一般に、モータは、ロータおよびステータを有する。例えば、ロータには、その円周方向に沿って複数の永久磁石が配列される。ステータは複数の巻線を有する。

車載分野においては、自動車用電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｏｒｌ Ｕｎｉｔ）が車両に用いられる。ＥＣＵは、マイクロコントローラ、電源、入出力回路、ＡＤコンバータ、負荷駆動回路およびＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などを備える。ＥＣＵを核として電子制御システムが構築される。例えば、ＥＣＵはセンサからの信号を処理してモータなどのアクチュエータを制御する。具体的に説明すると、ＥＣＵはモータの回転速度やトルクを監視しながら、電力変換装置におけるインバータを制御する。ＥＣＵの制御の下で、電力変換装置はモータに供給する駆動電力を変換する。

近年、モータ、電力変換装置およびＥＣＵが一体化された機電一体型モータが開発されている。特に車載分野においては、安全性の観点から高い品質保証が要求される。そのため、部品の一部が故障した場合でも安全動作を継続できる冗長設計が取り入れられている。冗長設計の一例として、１つのモータに対して２つの電力変換装置を設けることが検討されている。他の一例として、メインのマイクロコントローラにバックアップ用マイクロコントローラを設けることが検討されている。

例えば特許文献１は、制御部と、２つのインバータとを備え、三相モータに供給する電力を変換する電力変換装置を開示している。２つのインバータの各々は電源およびグランド（以下、「ＧＮＤ」と表記する。）に接続される。一方のインバータは、モータの三相の巻線の一端に接続され、他方のインバータは、三相の巻線の他端に接続される。各インバータは、各々がハイサイドスイッチング素子およびローサイドスイッチング素子を含む３つのレグから構成されるブリッジ回路を備える。制御部は、２つのインバータにおけるスイッチング素子の故障を検出した場合、モータ制御を正常時の制御から異常時の制御に切替える。異常時の制御では、例えば、故障したスイッチング素子を含むインバータのスイッチング素子を所定の規則でオンおよびオフすることにより巻線の中性点を構成する。そして、正常な方のインバータを用いてモータ駆動を継続させる。

特開２０１４−１９２９５０号公報

上述したような２つのインバータを備える装置におけるモータの駆動制御のさらなる向上が求められている。

本開示の例示的なモータは、三相の巻線と、前記三相の巻線の一端に接続される第１インバータと、前記三相の巻線の他端に接続される第２インバータと、ステータと、前記ステータに対して相対的に回転可能なロータと、を備えたモータであって、前記ロータは、ロータコアと、前記ロータコアに設けられた少なくとも１つの永久磁石と、を備え、前記ステータは、環状のコアバックと、前記コアバックから径方向に延び、周方向に互いに間隔をあけて配置される複数の歯と、を備え、前記三相は、第１の相、第２の相および第３の相を含み、前記ステータの複数の歯には、前記第１の相、前記第２の相および前記第３の相が割り当てられ、前記永久磁石の磁極の数と、周方向に隣り合う前記複数の歯の間に構成されるスロットの数との比は、５：６、７：６、または１：３である。

本開示の実施形態によれば、独立結線方式の電力変換装置を備えるモータにおいて、ステータの歯に巻かれたコイルに通電したときの相互インダクタンスを小さくすることができる。これにより、コイルに通電したときに発生するノイズを低減させることができる。

図１は、実施形態に係るモータの構造を示す模式図である。 図２は、実施形態に係る電力変換装置の回路構成を示す模式図である。 図３は、実施形態に係る電力変換装置が有するＨブリッジを示す図である。 図４は、実施形態に係る電力変換装置が有するＨブリッジを示す図である。 図５は、実施形態に係る電力変換装置が有するＨブリッジを示す図である。 図６は、実施形態に係る電力変換装置を備えるモータを示すブロック図である。 図７は、実施形態に係る三相通電制御に従って電力変換装置を制御したときに、モータのＵ相、Ｖ相およびＷ相の各巻線に流れる電流値をプロットして得られる電流波形を示す図である。 図８（ａ）から（ｃ）は、独立結線式の電力変換装置を用いて駆動されるモータにおいて発生するノイズを説明する図である。 図９は、モータが備えるステータおよびロータの例を示す図である。 図１０は、Ｕ相の歯から発生した磁束がＶ相およびＷ相の歯の方へ流れる様子を示す図である。 図１１は、実施形態に係るモータが備えるステータおよびロータの例を示す図である。 図１２は、実施形態に係るＵ相（Ｕ１）、Ｕ相（Ｕ２）が割り当てられた歯Ｔ４、Ｔ３を流れる磁束の例を示す図である。 図１３は、実施形態に係る電動パワーステアリング装置を示す模式図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本開示の電力変換装置を備えるモータおよび電動パワーステアリング装置の実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

本明細書においては、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線を有する三相モータに供給する電力を変換する電力変換装置を例にして、本開示の実施形態を説明する。但し、例えば四相および五相などのｎ相（ｎは３以上の整数）の巻線を有するｎ相モータに供給する電力を変換する電力変換装置も本開示の範疇である。

（実施形態１）



図１は、本実施形態によるモータ１０の構造を示す図である。図１は、中心軸１１に沿って切断したときのモータ１０の内部を示している。

モータ１０は、機電一体型モータである。モータ１０は、例えば自動車の電動パワーステアリング装置用モータとして利用される。その場合、モータ１０は、電動パワーステアリング装置の駆動力を発生する。モータ１０は、例えば三相交流モータである。

モータ１０は、ステータ２０と、ロータ３０と、ハウジング１２と、隔壁１４と、軸受１５と、軸受１６とを備える。ステータ２０は電機子とも称される。中心軸１１はロータ３０の回転軸である。

ハウジング１２は、底を有する略円筒状の筐体であり、ステータ２０、軸受１５およびロータ３０を内部に収納する。軸受１５を保持する凹部１３がハウジング１２の底の中央にある。隔壁１４は、ハウジング１２の上部の開口を閉じる板状の部材である。隔壁１４は、その中央部で軸受１６を保持している。

ステータ２０は環状であり、積層体２２および巻線２１を有する。積層体２２は積層環状コアとも称される。巻線はコイルとも称される。ステータ２０は、駆動電流に応じて磁束を発生させる。積層体２２は、複数の鋼板を中心軸１１に沿う方向（図１のＺ方向）に積層した積層鋼板から構成される。積層体２２は、環状の積層コアバック２４および複数の積層歯（ティース）２３を含む。積層コアバック２４は、ハウジング１２の内壁に固定される。

巻線２１は、銅等の導電性材料によって構成され、典型的には積層体２２の複数の積層歯２３にそれぞれ取り付けられている。

ロータ３０は、ロータコア３１、ロータコア３１の外周に沿って設けられた複数の永久磁石３２、シャフト３３を備える。ロータコア３１は、例えば鉄などの磁性材料で構成され、筒状の形状を有する。本実施形態においてロータコア３１は、複数の鋼板を中心軸１１に沿う方向（図１のＺ方向）に積層した積層鋼板から構成される。複数の永久磁石３２は、Ｎ極とＳ極とがロータコア３１の周方向に交互に現れるように設けられている。シャフト３３は、ロータコア３１の中心に固定され、中心軸１１に沿って上下方向（Ｚ方向）に延びる。なお、本明細書中における上下左右方向とは、図１に示されたモータ１０を見たときの上下左右方向であり、実施形態を分かりやすく説明するためにそれらの方向を用いて説明している。本明細書中における上下左右方向と、モータ１０が実際の製品（自動車等）に搭載された状態における上下左右方向とは必ずしも一致しないことは言うまでもない。

軸受１５および１６は、ロータ３０のシャフト３３を回転可能に支持する。軸受１５および１６は、例えば、球体を介して外輪と内輪とを相対回転させるボールベアリングである。図１はボールベアリングを例示している。

モータ１０において、ステータ２０の巻線２１に駆動電流を流すと、積層体２２の複数の積層歯２３に径方向の磁束が発生する。複数の積層歯２３と永久磁石３２との間の磁束の作用によって周方向にトルクが発生し、ロータ３０はステータ２０に対して回転する。ロータ３０が回転すると、例えば電動パワーステアリング装置に駆動力が発生する。

シャフト３３における隔壁１４側の端部には、永久磁石４１が固定されている。永久磁石４１は、ロータ３０とともに回転可能である。隔壁１４の上部には、基板５０が配置されている。基板５０には電力変換装置１００が搭載されている。隔壁１４は、モータ１０内部のステータ２０およびロータ３０が収納される空間と基板５０が収納される空間とを隔てている。

電力変換装置１００は、電源からの電力をステータ２０の巻線２１に供給する電力に変換する。基板５０には、電力変換装置１００が備えるインバータの端子５２が設けられている。端子５２には電線５１が接続されている。電線５１は例えば巻線２１の端部である。電線５１と巻線２１とは別々の部材であってもよい。電力変換装置１００から出力された電力は、電線５１を介して巻線２１に供給される。電力変換装置１００の詳細は後述する。

基板５０には磁気センサ４０が設けられている。磁気センサ４０は、シャフト３３に固定された永久磁石４１に対向する位置に配置されている。磁気センサ４０は、シャフト３３の中心軸１１上に配置されている。磁気センサ４０は、例えば磁気抵抗効果素子またはホール素子である。磁気センサ４０は、シャフト３３とともに回転する永久磁石４１から発生する磁場を検出し、これによりロータ３０の回転角を検出することができる。

モータ１０は、複数の端子１７を介して、モータ１０外部の各種制御装置およびバッテリ等と接続される。複数の端子１７は、外部の電源から電力が供給される電源端子および外部機器とデータの送受信を行うための信号端子等を含む。

次に、電力変換装置１００の詳細を説明する。

図２は、本実施形態による電力変換装置１００の回路構成を模式的に示す。

電力変換装置１００は、第１インバータ１１０と、第２インバータ１４０とを備える。電力変換装置１００は、図６に示す制御回路３００を備える。

巻線２１（図１）として、ステータ２０にはＵ相の巻線Ｍ１、Ｖ相の巻線Ｍ２およびＷ相の巻線Ｍ３が巻かれている。各相の巻線は第１インバータ１１０と第２インバータ１４０とに接続される。具体的に説明すると、第１インバータ１１０は各相の巻線の一端に接続され、第２インバータ１４０は各相の巻線の他端に接続される。本願明細書において、電気回路内の部品同士の間の「接続」とは、主に電気的な接続を意味する。

第１インバータ１１０は、端子５２（図１）として、各相に対応した端子Ｕ＿Ｌ、Ｖ＿ＬおよびＷ＿Ｌを有する。第２インバータ１４０は、端子５２として、各相に対応した端子Ｕ＿Ｒ、Ｖ＿ＲおよびＷ＿Ｒを有する。第１インバータ１１０の端子Ｕ＿Ｌは、Ｕ相の巻線Ｍ１の一端に接続され、端子Ｖ＿Ｌは、Ｖ相の巻線Ｍ２の一端に接続され、端子Ｗ＿Ｌは、Ｗ相の巻線Ｍ３の一端に接続される。第１インバータ１１０と同様に、第２インバータ１４０の端子Ｕ＿Ｒは、Ｕ相の巻線Ｍ１の他端に接続され、端子Ｖ＿Ｒは、Ｖ相の巻線Ｍ２の他端に接続され、端子Ｗ＿Ｒは、Ｗ相の巻線Ｍ３の他端に接続される。このような結線は、いわゆるスター結線およびデルタ結線とは異なり、独立結線と呼ばれる場合がある。

電力変換装置１００では、第１インバータ１１０および第２インバータ１４０は、電源１０１およびＧＮＤに接続されている。電力変換装置１００を備えるモータ１０は、例えば端子１７（図１）を介して、外部の電源に接続され得る。

本明細書中において、第１インバータ１１０を「ブリッジ回路Ｌ」と表記する場合がある。また、第２インバータ１４０を「ブリッジ回路Ｒ」と表記する場合がある。第１インバータ１１０および第２インバータ１４０のそれぞれは、ローサイドスイッチング素子およびハイサイドスイッチング素子を含むレグを３個備える。それらレグを構成する複数のスイッチング素子は、モータ１０の巻線を介して第１インバータ１１０と第２インバータ１４０との間で複数のＨブリッジを構成する。

第１インバータ１１０は、３個のレグから構成されるブリッジ回路を含む。図２に示されるスイッチング素子１１１Ｌ、１１２Ｌおよび１１３Ｌがローサイドスイッチング素子であり、スイッチング素子１１１Ｈ、１１２Ｈおよび１１３Ｈはハイサイドスイッチング素子である。スイッチング素子として、例えば電界効果トランジスタ（典型的にはＭＯＳＦＥＴ）または絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いることができる。本願明細書において、インバータのスイッチング素子としてＦＥＴを用いる例を説明し、以下の説明ではスイッチング素子をＦＥＴと表記する場合がある。例えば、スイッチング素子１１１ＬはＦＥＴ１１１Ｌと表記される。

第１インバータ１１０は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の各相の巻線に流れる電流を検出するための電流センサ（図６を参照）として、３個のシャント抵抗１１１Ｒ、１１２Ｒおよび１１３Ｒを備える。電流センサ１７０は、各シャント抵抗に流れる電流を検出する電流検出回路（不図示）を含む。例えば、シャント抵抗１１１Ｒ、１１２Ｒおよび１１３Ｒは、第１インバータ１１０の３個のレグに含まれる３個のローサイドスイッチング素子とＧＮＤとの間にそれぞれ接続される。具体的には、シャント抵抗１１１ＲはＦＥＴ１１１ＬとＧＮＤとの間に接続され、シャント抵抗１１２ＲはＦＥＴ１１２ＬとＧＮＤとの間に接続され、シャント抵抗１１３ＲはＦＥＴ１１３ＬとＧＮＤとの間に接続される。シャント抵抗の抵抗値は、例えば０．５ｍΩから１．０ｍΩ程度である。

第１インバータ１１０と同様に、第２インバータ１４０は、３個のレグから構成されるブリッジ回路を含む。図２に示されるＦＥＴ１４１Ｌ、１４２Ｌおよび１４３Ｌがローサイドスイッチング素子であり、ＦＥＴ１４１Ｈ、１４２Ｈおよび１４３Ｈはハイサイドスイッチング素子である。また、第２インバータ１４０は、３個のシャント抵抗１４１Ｒ、１４２Ｒおよび１４３Ｒを備える。それらのシャント抵抗は、３個のレグに含まれる３個のローサイドスイッチング素子とＧＮＤとの間に接続される。第１および第２インバータ１１０、１４０の各ＦＥＴは、例えばマイクロコントローラまたは専用ドライバによって制御され得る。

図３、図４および図５は、電力変換装置１００が有する３個のＨブリッジ１３１、１３２および１３３を示す図である。

第１インバータ１１０は、レグ１２１、１２３および１２５を有する。レグ１２１は、ＦＥＴ１１１ＨとＦＥＴ１１１Ｌを有する。レグ１２３は、ＦＥＴ１１２ＨとＦＥＴ１１２Ｌを有する。レグ１２５は、ＦＥＴ１１３ＨとＦＥＴ１１３Ｌを有する。

第２インバータ１４０は、レグ１２２、１２４および１２６を有する。レグ１２２は、ＦＥＴ１４１ＨとＦＥＴ１４１Ｌを有する。レグ１２４は、ＦＥＴ１４２ＨとＦＥＴ１４２Ｌを有する。レグ１２６は、ＦＥＴ１４３ＨとＦＥＴ１４３Ｌを有する。

図３に示すＨブリッジ１３１は、レグ１２１と巻線Ｍ１とレグ１２２とを有する。図４に示すＨブリッジ１３２は、レグ１２３と巻線Ｍ２とレグ１２４とを有する。図５に示すＨブリッジ１３３は、レグ１２５と巻線Ｍ３とレグ１２６とを有する。

電源１０１（図２）は、所定の電源電圧を生成する。電源１０１から第１および第２インバータ１１０、１４０に電力が供給される。電源１０１として、例えば直流電源が用いられる。ただし、電源１０１は、ＡＣ−ＤＣコンバータまたはＤＣ―ＤＣコンバータであってもよいし、バッテリー（蓄電池）であってもよい。電源１０１は、第１および第２インバータ１１０、１４０に共通の単一電源であってもよいし、第１インバータ１１０用の第１電源および第２インバータ１４０用の第２電源を備えていてもよい。

電源１０１と電力変換装置１００との間にコイル１０２が設けられている。コイル１０２は、ノイズフィルタとして機能し、各インバータに供給する電圧波形に含まれる高周波ノイズ、または各インバータで発生する高周波ノイズを電源１０１側に流出させないように平滑化する。また、電源１０１と電力変換装置１００との間には、コンデンサ１０３の一端が接続されている。コンデンサ１０３の他端はＧＮＤに接続されている。コンデンサ１０３は、いわゆるバイパスコンデンサであり、電圧リプルを抑制する。コンデンサ１０３は、例えば電解コンデンサであり、容量および使用する個数は設計仕様などによって適宜決定される。

図２には、インバータ毎の各レグに１個のシャント抵抗を配置する構成を例示している。第１および第２インバータ１１０、１４０は、６個以下のシャント抵抗を備え得る。６個以下のシャント抵抗は、第１および第２インバータ１１０、１４０が備える６個のレグのうちの６個以下のローサイドスイッチング素子とＧＮＤとの間に接続され得る。さらにこれをｎ相モータに拡張すると、第１および第２インバータ１１０、１４０は、２ｎ個以下のシャント抵抗を備え得る。２ｎ個以下のシャント抵抗は、第１および第２インバータ１１０、１４０が備える２ｎ個のレグのうちの２ｎ個以下のローサイドスイッチング素子とＧＮＤとの間に接続され得る。

図６は、電力変換装置１００を備えるモータ１０のブロック構成を模式的に示している。電力変換装置１００は制御回路３００を備える。

制御回路３００は、例えば、電源回路３１０と、角度センサ３２０と、入力回路３３０と、マイクロコントローラ３４０と、駆動回路３５０と、ＲＯＭ３６０とを備える。制御回路３００は、電力変換装置１００の全体の動作を制御することによりモータ１０を駆動する。具体的には、制御回路３００は、目的とするロータの位置、回転速度、および電流などを制御してクローズドループ制御を実現することができる。なお、制御回路３００は、角度センサに代えてトルクセンサを備えてもよい。この場合、制御回路３００は、目的とするモータトルクを制御することができる。

電源回路３１０は、回路内の各ブロックに必要なＤＣ電圧（例えば３Ｖ、５Ｖ）を生成する。角度センサ３２０は、例えばレゾルバまたはホールＩＣである。角度センサ３２０として、磁気抵抗効果素子とマグネットが用いられてもよい。角度センサ３２０は、モータ１０のロータの回転角（以下、「回転信号」と表記する。）を検出し、回転信号をマイクロコントローラ３４０に出力する。入力回路３３０は、電流センサ１７０によって検出されたモータ電流値（以下、「実電流値」と表記する。）を受け取り、必要に応じて、実電流値のレベルをマイクロコントローラ３４０の入力レベルに変換し、実電流値をマイクロコントローラ３４０に出力する。

マイクロコントローラ３４０は、第１インバータ１１０と第２インバータ１４０の各ＦＥＴのスイッチング動作（ターンオンまたはターンオフ）を制御する。マイクロコントローラ３４０は、実電流値およびロータの回転信号などに従って目標電流値を設定してＰＷＭ信号を生成し、それを駆動回路３５０に出力する。

駆動回路３５０は、典型的にはゲートドライバである。駆動回路３５０は、第１および第２インバータ１１０、１４０における各ＦＥＴのスイッチング動作を制御する制御信号（ゲート制御信号）をＰＷＭ信号に従って生成し、各ＦＥＴのゲートに制御信号を与える。なお、マイクロコントローラ３４０が駆動回路３５０の機能を備えていてもよい。その場合、制御回路３００は駆動回路３５０を備えていなくてもよい。

ＲＯＭ３６０は、例えば書き込み可能なメモリ、書き換え可能なメモリまたは読み出し専用のメモリである。ＲＯＭ３６０は、マイクロコントローラ３４０に電力変換装置１００を制御させるための命令群を含む制御プログラムを格納している。例えば、制御プログラムはブート時にＲＡＭ（不図示）に一旦展開される。

次に、電力変換装置１００の制御方法の具体例を説明する。制御回路３００は、第１および第２インバータ１１０、１４０の両方を用いて三相通電制御することによってモータ１０を駆動する。具体的に、制御回路３００は、第１インバータ１１０のＦＥＴと第２インバータ１４０のＦＥＴとを互いに逆位相（位相差＝１８０°）でスイッチング制御することにより三相通電制御を行う。例えば、ＦＥＴ１１１Ｌ、１１１Ｈ、１４１Ｌおよび１４１Ｈを含むＨブリッジに着目すると、ＦＥＴ１１１Ｌがオンすると、ＦＥＴ１４１Ｌはオフし、ＦＥＴ１１１Ｌがオフすると、ＦＥＴ１４１Ｌはオンする。これと同様に、ＦＥＴ１１１Ｈがオンすると、ＦＥＴ１４１Ｈはオフし、ＦＥＴ１１１Ｈがオフすると、ＦＥＴ１４１Ｈはオンする。電源１０１から出力された電流は、ハイサイドスイッチング素子、巻線、ローサイドスイッチング素子を通ってＧＮＤに流れる。

ここで、Ｕ相の巻線Ｍ１を流れる電流の経路を説明する。ＦＥＴ１１１ＨおよびＦＥＴ１４１Ｌがオンであり、ＦＥＴ１４１ＨおよびＦＥＴ１１１Ｌがオフのとき、電流は、電源１０１、ＦＥＴ１１１Ｈ、巻線Ｍ１、ＦＥＴ１４１Ｌ、ＧＮＤの順に流れる。ＦＥＴ１４１ＨおよびＦＥＴ１１１Ｌがオンであり、ＦＥＴ１１１ＨおよびＦＥＴ１４１Ｌがオフのとき、電流は、電源１０１、ＦＥＴ１４１Ｈ、巻線Ｍ１、ＦＥＴ１１１Ｌ、ＧＮＤの順に流れる。

次に、Ｖ相の巻線Ｍ２を流れる電流の経路を説明する。ＦＥＴ１１２ＨおよびＦＥＴ１４２Ｌがオンであり、ＦＥＴ１４２ＨおよびＦＥＴ１１２Ｌがオフのとき、電流は、電源１０１、ＦＥＴ１１２Ｈ、巻線Ｍ２、ＦＥＴ１４２Ｌ、ＧＮＤの順に流れる。ＦＥＴ１４２ＨおよびＦＥＴ１１２Ｌがオンであり、ＦＥＴ１１２ＨおよびＦＥＴ１４２Ｌがオフのとき、電流は、電源１０１、ＦＥＴ１４２Ｈ、巻線Ｍ２、ＦＥＴ１１２Ｌ、ＧＮＤの順に流れる。

次に、Ｗ相の巻線Ｍ３を流れる電流の経路を説明する。ＦＥＴ１１３ＨおよびＦＥＴ１４３Ｌがオンであり、ＦＥＴ１４３ＨおよびＦＥＴ１１３Ｌがオフのとき、電流は、電源１０１、ＦＥＴ１１３Ｈ、巻線Ｍ３、ＦＥＴ１４３Ｌ、ＧＮＤの順に流れる。ＦＥＴ１４３ＨおよびＦＥＴ１１３Ｌがオンであり、ＦＥＴ１１３ＨおよびＦＥＴ１４３Ｌがオフのとき、電流は、電源１０１、ＦＥＴ１４３Ｈ、巻線Ｍ３、ＦＥＴ１１３Ｌ、ＧＮＤの順に流れる。

図７は、三相通電制御に従って電力変換装置１００を制御したときにモータ１０のＵ相、Ｖ相およびＷ相の各巻線に流れる電流値をプロットして得られる電流波形（正弦波）を例示している。横軸は、モータ電気角（ｄｅｇ）を示し、縦軸は電流値（Ａ）を示している。図７の電流波形において、電気角３０°毎に電流値をプロットしている。Ｉ_ｐｋは各相の最大電流値（ピーク電流値）を表している。

表１は、図７の正弦波において電気角毎に、各インバータの端子に流れる電流値を示している。表１は、具体的に、第１インバータ１１０（ブリッジ回路Ｌ）の端子Ｕ＿Ｌ、Ｖ＿ＬおよびＷ＿Ｌに流れる、電気角３０°毎の電流値、および、第２インバータ１４０（ブリッジ回路Ｒ）の端子Ｕ＿Ｒ、Ｖ＿ＲおよびＷ＿Ｒに流れる、電気角３０°毎の電流値を示している。ここで、ブリッジ回路Ｌに対しては、ブリッジ回路Ｌの端子からブリッジ回路Ｒの端子に流れる電流方向を正の方向と定義する。図７に示される電流の向きはこの定義に従う。また、ブリッジ回路Ｒに対しては、ブリッジ回路Ｒの端子からブリッジ回路Ｌの端子に流れる電流方向を正の方向と定義する。従って、ブリッジ回路Ｌの電流とブリッジ回路Ｒの電流との位相差は１８０°となる。表１において、電流値Ｉ_１の大きさは〔（３）^１／２／２〕＊Ｉ_ｐｋであり、電流値Ｉ_２の大きさはＩ_ｐｋ／２である。

電気角０°において、Ｕ相の巻線Ｍ１には電流は流れない。Ｖ相の巻線Ｍ２にはブリッジ回路Ｒからブリッジ回路Ｌに大きさＩ１の電流が流れ、Ｗ相の巻線Ｍ３にはブリッジ回路Ｌからブリッジ回路Ｒに大きさＩ１の電流が流れる。

電気角３０°において、Ｕ相の巻線Ｍ１にはブリッジ回路Ｌからブリッジ回路Ｒに大きさＩ_２の電流が流れ、Ｖ相の巻線Ｍ２にはブリッジ回路Ｒからブリッジ回路Ｌに大きさＩｐｋの電流が流れ、Ｗ相の巻線Ｍ３にはブリッジ回路Ｌからブリッジ回路Ｒに大きさＩ_２の電流が流れる。

電気角６０°において、Ｕ相の巻線Ｍ１にはブリッジ回路Ｌからブリッジ回路Ｒに大きさＩ_１の電流が流れ、Ｖ相の巻線Ｍ２にはブリッジ回路Ｒからブリッジ回路Ｌに大きさＩ_１の電流が流れる。Ｗ相の巻線Ｍ３には電流は流れない。

電気角９０°において、Ｕ相の巻線Ｍ１にはブリッジ回路Ｌからブリッジ回路Ｒに大きさＩｐｋの電流が流れ、Ｖ相の巻線Ｍ２にはブリッジ回路Ｒからブリッジ回路Ｌに大きさＩ_２の電流が流れ、Ｗ相の巻線Ｍ３にはブリッジ回路Ｒからブリッジ回路Ｌに大きさＩ_２の電流が流れる。

電気角１２０°において、Ｕ相の巻線Ｍ１にはブリッジ回路Ｌからブリッジ回路Ｒに大きさＩ_１の電流が流れ、Ｗ相の巻線Ｍ３にはブリッジ回路Ｒからブリッジ回路Ｌに大きさＩ_１の電流が流れる。Ｖ相の巻線Ｍ２には電流は流れない。

電気角１５０°において、Ｕ相の巻線Ｍ１にはブリッジ回路Ｌからブリッジ回路Ｒに大きさＩ_２の電流が流れ、Ｖ相の巻線Ｍ２にはブリッジ回路Ｌからブリッジ回路Ｒに大きさＩ_２の電流が流れ、Ｗ相の巻線Ｍ３にはブリッジ回路Ｒからブリッジ回路Ｌに大きさＩｐｋの電流が流れる。

電気角１８０°において、Ｕ相の巻線Ｍ１には電流は流れない。Ｖ相の巻線Ｍ２にはブリッジ回路Ｌからブリッジ回路Ｒに大きさＩ_１の電流が流れ、Ｗ相の巻線Ｍ３にはブリッジ回路Ｒからブリッジ回路Ｌに大きさＩ_１の電流が流れる。

電気角２１０°において、Ｕ相の巻線Ｍ１にはブリッジ回路Ｒからブリッジ回路Ｌに大きさＩ_２の電流が流れ、Ｖ相の巻線Ｍ２にはブリッジ回路Ｌからブリッジ回路Ｒに大きさＩｐｋの電流が流れ、Ｗ相の巻線Ｍ３にはブリッジ回路Ｒからブリッジ回路Ｌに大きさＩ_２の電流が流れる。

電気角２４０°において、Ｕ相の巻線Ｍ１にはブリッジ回路Ｒからブリッジ回路Ｌに大きさＩ_１の電流が流れ、Ｖ相の巻線Ｍ２にはブリッジ回路Ｌからブリッジ回路Ｒに大きさＩ_１の電流が流れる。Ｗ相の巻線Ｍ３には電流は流れない。

電気角２７０°において、Ｕ相の巻線Ｍ１にはブリッジ回路Ｒからブリッジ回路Ｌに大きさＩｐｋの電流が流れ、Ｖ相の巻線Ｍ２にはブリッジ回路Ｌからブリッジ回路Ｒに大きさＩ_２の電流が流れ、Ｗ相の巻線Ｍ３にはブリッジ回路Ｌからブリッジ回路Ｒに大きさＩ_２の電流が流れる。

電気角３００°において、Ｕ相の巻線Ｍ１にはブリッジ回路Ｒからブリッジ回路Ｌに大きさＩ_１の電流が流れ、Ｗ相の巻線Ｍ３にはブリッジ回路Ｌからブリッジ回路Ｒに大きさＩ_１の電流が流れる。Ｖ相の巻線Ｍ２には電流は流れない。

電気角３３０°において、Ｕ相の巻線Ｍ１にはブリッジ回路Ｒからブリッジ回路Ｌに大きさＩ_２の電流が流れ、Ｖ相の巻線Ｍ２にはブリッジ回路Ｒからブリッジ回路Ｌに大きさＩ_２の電流が流れ、Ｗ相の巻線Ｍ３にはブリッジ回路Ｌからブリッジ回路Ｒに大きさＩｐｋの電流が流れる。

例えば、制御回路３００は、図７に示される電流波形が得られるようなＰＷＭ制御によってブリッジ回路ＬおよびＲの各ＦＥＴのスイッチング動作を制御する。

上述のような独立結線式の回路構成を有する電力変換装置１００は、モータ１０に内蔵される。モータ１０は、ステータ２０と、ロータ３０と、を備える。ロータ３０はステータ２０に対して中心軸まわりに相対的に回転可能である。

ロータ３０は、ロータコア３１と、少なくとも１つの永久磁石３２を有する。ロータコア３１は、例えば、複数の電磁鋼板を軸方向に積層することにより、構成される。本実施形態では、ロータコア３１の外周面に、複数の永久磁石３２が配置される。永久磁石３２は、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に配置されている。なお、ロータ３０が備える永久磁石としては、リング状の１つのマグネットが取り付けられてもよい。リング状マグネットの場合においても、Ｎ極とＳ極とが交互に着磁されるのが望ましい。

ステータ２０は、積層体（ステータコア）２２と、巻線（コイルとも称する）２１と、を有する。ステータコア２２は、例えば、複数の電磁鋼板を軸方向に積層することにより構成される。ステータコア２２は、略環状のコアバック２４と、コアバック２４から径方向内側に向かって伸びる複数の歯２３を有する。複数の歯２３は、環状コアの内側面において、周方向に間隔をあけて配置される。各歯２３には、樹脂などの絶縁材料を介してコイル２１が配置される。コイル２１は、絶縁材料を介して歯２３に導線が巻き回されることにより構成される。本実施形態において、コイルの巻線方式は、いわゆる集中巻方式である。

本実施形態において、ステータコア２２は、いわゆる丸コアである。しかしながら、ステータコア２２は、いわゆる分割コアなどであってもよく、特に限定されるものではない。

本実施形態におけるモータ１０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を有する、いわゆる３相モータである。３相は、少なくとも３種類の導線を有する。すなわち、モータ１０は、Ｕ相の導線、Ｖ相の導線、およびＷ相の導線を少なくとも一本ずつ有する。

以下の説明において、ロータ３０における磁極の数をＰ、ステータ２０における隣り合う歯間に構成される間隙（スロット）の数をＳとする。

ここで、独立結線式の電力変換装置を用いて駆動されるモータにおいて、本願発明者が見出した課題を説明する。

図８は、独立結線式の電力変換装置を用いて駆動されるモータにおいて発生するノイズを示す図である。図８（ａ）は、駆動回路３５０が生成するＰＷＭ信号を示している。図８（ｂ）は、ＰＷＭ制御により、ある相の巻線に流れる電流を示している。図８（ｃ）は、図８（ｂ）の電流が流れる相に発生する電圧を時間微分して得られる波形を示している。

本願発明者は、研究を進める過程で、相に発生する電圧を時間微分して得られる波形に、針のように突き出たノイズ成分９１が発生していることを見出した。このようなノイズ成分９１は、ＰＷＭ信号が立ち上がるタイミングおよび立ち下がるタイミングで発生している。ＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を小さくするという観点から、本願発明者は、ノイズ成分９１の研究を進めるうちに、ノイズ成分９１は、モータ駆動時の相互インダクタンスが大きく関係していることが分かった。以下、相互インダクタンスを説明する。

図９は、ステータ２０およびロータ３０の一例を示す平面図である。この例では、ステータ２０は１２個の歯２３を備える。ロータ３０は８個の永久磁石３２を備える。言い換えると、この例では、ステータ２０には、隣り合う歯２３の間に構成され巻線２１が配置される溝（スロット）２５が１２個ある。ロータ３０における極数は８である。このような数の溝および磁極を備える構造は、８Ｐ１２Ｓ（８ポール１２スロット）と称されることがある。この例では、モータ１０は、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線を有する三相モータである。１２個の歯２３には、例えば、Ｕ、Ｖ、Ｗ、Ｕ、Ｖ、Ｗ、Ｕ、Ｖ、Ｗ、Ｕ、Ｖ、Ｗの順に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相が割り当てられている。

ロータ３０の回転軸方向に平行な方向からロータ３０を見たときの平面視において、ロータコア３１の外形は、多角形である。この例では、平面視におけるロータコア３１の外形は、八角形である。ロータコア３１の外周部は、複数の側面３４を有する。この例では、ロータコア３１の外周部は、８個の側面３４を有する。８個の側面３４は、ロータコア３１の周方向に隣り合って配置され、ロータコア３１の外側面を構成する。平面視において、各側面３４は、直線形状を有する。

側面３４のそれぞれには、永久磁石３２が配置される。永久磁石３２は、例えば、接着剤等によって側面３４に固定される。各永久磁石３２は、各歯２３と径方向に対向する。永久磁石３２は、磁石ホルダなどの部材を用いてロータコア３１に保持されてもよいし、他の方法によって固定されてもよい。

図９に示す８Ｐ１２Ｓのモータにおいては、各歯における相の配置は、反時計回りにＵ相、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相、Ｗ相、Ｖ相・・・の順番の組が繰り返し配置される。１つのスロットにおいては、一の相を構成する導線と他の相の導線とが軸方向に沿って通される。より詳細には、当該スロットにおいて、一の相を構成するコイルの導線が軸方向一方側に引き出されるように巻きまわされ、他の相を構成するコイルの導線は軸方向他方側に引き出されるように巻き回される。

例えば、一のスロットにおいて、Ｕ相を構成するコイルの導線が軸方向一方側に引き出されるように巻き回され、Ｗ相を構成するコイルの導線が軸方向他方側へ引き出されるように巻き回される。図９に示す例では、軸方向一方側は＋Ｚ側であり、軸方向他方側は−Ｚ側である。当該スロットに周方向に隣接する他のスロットでは、Ｗ相を構成する導線が軸方向一方側に引き出されるように巻き回され、Ｖ相を構成する導線は軸方向他方側へ引き出されるように巻き回される。さらに当該他のスロットに隣接するスロットでは、Ｖ相を構成する導線が軸方向一方側に引き出されるように巻き回され、Ｕ相を構成する導線が軸方向他方側へと引き出されるように巻き回される。

図１０は、Ｕ相の歯から発生した磁束がＶ相およびＷ相の歯の方へ流れる様子を示す図である。図１０中のボールドの矢印が磁束を表している。図示は省略しているが、Ｕ相の歯から発生した磁束は、他のＶ相およびＷ相の歯の方へも同様に流れる。上述のとおり、電力変換装置は、無結線独立式の回路構成を有する。そのため、第１のスロットにおいて、一の相を構成する導線に電流が流れると、一の相を構成する導線と他の相を構成する導線との間の相互誘導作用により、他の相を構成する導線にも電流が流れる。他の相を構成する導線に電流が流れると、一の相を構成する導線を流れる電流によって発生する磁場の影響を打ち消す向きに電流（零相電流）が流れる。言い換えると、一の相を構成する導線に流れる電流によって発生する磁場が、他の相を構成する導線との間の相互誘導によって、弱められる。磁束φ、電流Ｉ、インダクタンスをＬとすると、一般にφ＝ＬＩと表せる。例えば、Ｕ相における磁束は、Ｕ相をあらわす添え字をＵとすると、φ_Ｕ＝Ｌ_ＵＩと表すことができる。このことから、一の相を構成する導線を流れる電流を一定に保つとすると、磁束φが小さくなると、インダクタンスＬが小さくなる。その結果、モータをＰＷＭ駆動にて駆動する場合に、ＰＷＭ制御による各インバータのスイッチングによる電流変動が大きくなり、ＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）が大きくなる虞がある。

なお、発明者の知見によれば、８Ｐ１２Ｓのモータであっても、巻線の結線方式がＹ結線の場合には、このような現象は生じない。

Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に発生する電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは、

で表される。ここで、Ｍは相互インダクタンス、Ｒは抵抗、ｅは磁石磁束による逆起電力成分である。

ここで、Ｕ相の電圧Ｖｕに着目すると、電圧Ｖｕは、

で表される。右辺の第２項、第３項に着目すると、相互インダクタンスＭが大きいほど、スイッチングノイズ要因は大きくなることが分かる。また、独立結線方式の電力変換装置には、同相電流が流れる。本願発明者は、独立結線式の電力変換装置を用いて駆動する形態では、相互インダクタンスＭを小さくすることで、ＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を小さくできることを見出した。

そこで、本実施形態では、上述の無結線独立式の電力変換装置が取り付けられるモータにおいては、ロータにおける磁極の数を１０とし、スロットの数を１２とする（１０Ｐ１２Ｓ）の構成を採用する。

図１１は、ステータ２０およびロータ３０の一例を示す平面図である。この例では、ステータ２０は１２個の歯２３を備える。ロータ３０は１０個の永久磁石３２を備える。言い換えると、この例では、ステータ２０には、溝（スロット）２５が１２個ある。ロータ３０における極数は１０である。このような数の溝および磁極を備える構造は、１０Ｐ１２Ｓ（１０ポール１２スロット）と称されることがある。１２個の歯２３には、例えば、Ｕ、Ｕ、Ｖ、Ｖ、Ｗ、Ｗ、Ｕ、Ｕ、Ｖ、Ｖ、Ｗ、Ｗ、の順に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相が割り当てられている。この例では、平面視におけるロータコア３１の外形は、十角形である。ロータコア３１の外周部は、１０個の側面３４を有する。側面３４のそれぞれには、永久磁石３２が配置される。

この例では、ステータにおいては、反時計回りに、Ｕ相（Ｕ１）、Ｕ相（Ｕ２）、Ｖ相（Ｖ１）、Ｖ相（Ｖ２）、Ｗ相（Ｗ１）Ｗ相（Ｗ２）、の組が繰り返し配置されるコイルの配置となる。すなわち、各歯には、Ｕ相（Ｕ１）のコイル、Ｕ相（Ｕ２）のコイル、Ｖ相（Ｖ１）のコイル、Ｖ相（Ｖ２）のコイル、Ｗ相（Ｗ１）のコイル、Ｗ相（Ｗ２）のコイルが配置される。同じ相が１組ずつとなって周方向に連続して並ぶため、両者の区別のために便宜上、１つの組における同じ相について、Ｕ１およびＵ２のように、１および２の数字をそれぞれ付している。

図１１に示す例では、軸方向一方側は＋Ｚ側であり、軸方向他方側は−Ｚ側である。断面視において、一のスロットにおいては、１組のうちの他方の第２の相（例えば、Ｖ２）を構成する導線が軸方向他方側に引き出されるように、導線が対応する歯に巻き回され、さらに、断面視において、１組のうちの一方の第２の相（例えば、Ｖ１）を構成する導線が軸方向他方側に引き出されるように、導線が対応する歯に巻き回される。

当該一のスロットに周方向（ここでは時計回り）に隣接するスロットでは、断面視において、１組のうちの一方の第２の相（例えば、Ｖ１）を構成する導線が軸方向一方側に引き出されるように、導線が対応する歯に巻き回され、１組のうちの他方の第１の相（例えば、Ｕ２）を構成する導線が軸方向他方側に引き出されるように、導線が対応する歯に巻き回される。

当該他のスロットに周方向に隣接するスロットでは、断面視において、１組のうちの他方の第１の相（例えば、Ｕ２）を構成する導線が軸方向一方側に引き出されるように、導線が対応する歯に巻き回され、さらに１組のうちの他方の第１の相（例えば、Ｕ１）を構成する導線が軸方向一方側に引き出されるように、銅線が対応する歯に巻き回される。

同様に、さらにその隣のスロットでは、平面視において、１組のうちの一方の第１の相を構成する導線が軸方向他方側に引き出されるように導線が対応する歯巻き回され、１組のうちの他方の第３の相（Ｗ２）を構成する導線が軸方向一方側へと引き出されるように導線が対応する歯に巻き回される。

さらに、その隣のスロットでは、平面視において、１組のうちの他方の第３の相（Ｗ２）を構成する導線が軸方向一方側へと引き出されるように導線が対応する歯に巻き回され、１組のうちの一方の第３の相（Ｗ１）を構成する導線が軸方向一方側へと引き出されるように導線が対応する歯に巻き回される。

そして、さらにその隣のスロットでは、断面視において、１組のうちの一方の第３の相（Ｗ１）を構成する導線が軸方向他方側へと引き出されるように導線が対応する歯に巻き回され、１組のうちの他方の第２の相（Ｖ２）を構成する導線が軸方向一方側へと引き出されるように導線が対応する歯に巻き回される。

すなわち、各スロットにおいては、コイルからの引き出し線の組み合わせ（Ｖ１、Ｖ２）、（Ｕ２、Ｖ１）、（Ｕ２、Ｕ１）、（Ｗ２、Ｕ１）、（Ｗ１、Ｗ２）、（Ｖ２、Ｗ１）いずれかになっている。

さらに言い換えると、周方向に配置される各歯を歯Ｔ１〜Ｔ１２としたときに、歯Ｔ１では、Ｖ相（Ｖ２）を構成する導線は、径方向の内側から外側に向かって見たときに時計回りに巻き回される。歯Ｔ１の隣に位置するＴ２では、Ｖ相（Ｖ１）を構成する導線が径方向から見たときに反時計回りに巻き回される。歯Ｔ２の隣に位置する歯Ｔ３には、Ｕ相（Ｕ２）を構成する導線が径方向から見たときに反時計回りに巻きまわされる。歯Ｔ３の隣に位置する歯Ｔ４には、Ｕ相（Ｕ１）を構成する導線が径方向から見たときに時計回りに巻き回される。歯Ｔ４の隣に位置する歯Ｔ５には、Ｗ相（Ｗ２）を構成する導線が、径方向から見て時計回りに巻き回される。歯Ｔ５の隣に位置する歯Ｔ６には、Ｗ相（Ｗ１）を構成する導線が、径方向から見て反時計回りに巻き回される。歯Ｔ６の隣に位置する歯Ｔ７には、Ｖ相（Ｖ２）を構成する導線が、径方向から見て反時計回りに巻き回される。歯Ｔ７の隣に位置する歯Ｔ８には、Ｖ相（Ｖ１）を構成する導線が、径方向から見て時計回りに巻き回される。歯Ｔ８の隣に位置する歯Ｔ９には、Ｕ相（Ｕ２）を構成する導線が、径方向から見て時計回りに巻き回される。歯Ｔ９の隣に位置する歯Ｔ１０には、Ｕ相（Ｕ１）を構成する導線が、径方向から見て反時計回りに巻き回される。歯Ｔ１０の隣に位置する歯Ｔ１１には、Ｗ相（Ｗ２）を構成する導線が、径方向から見て反時計回りに巻き回される。歯Ｔ１１の隣に位置する歯Ｔ１２には、Ｗ相（Ｗ１）を構成する導線が、径方向から見て時計回りに巻き回される。

これにより、１つのスロットにおいて同じ相を構成する導線が同じ方向に引き出されるように導線が対応する歯に巻きまわされる、または、異なる相を構成する導線が互いに逆方向に引き出されるように導線が対応する歯に巻きまわされることになる。その結果、各スロットにおいて、一の相を構成するコイルに電流が流れた場合であっても、他の相または同じ相を構成するコイルに対して相互誘導に起因する磁場の減少を抑えることができる。

図１２は、Ｕ相（Ｕ１）、Ｕ相（Ｕ２）が割り当てられた歯Ｔ４、Ｔ３を流れる磁束の例を示す図である。Ｕ相の歯Ｔ４、Ｔ３で発生した磁束は、主に同じＵ相の歯Ｔ４、Ｔ３を流れるため、他のＶ相およびＷ相の歯には流れにくい。これにより相互インダクタンスを小さくすることができる。上述のようにインダクタンスが大きくなることがなく、ＰＷＭ制御のスイッチングの電流変動を小さくすることができる。ゆえに、電力変換装置を有するモータにおけるＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を小さくすることができる。また、ＥＭＩを小さくできることにより、ＥＭＩを低減させるための回路素子（ＥＭＩフィルタ等）のサイズを小さくすることができる。例えば、ＥＭＩフィルタは、コイル１０２およびコンデンサ１０３（図２）を備える。

モータ、電力変換装置およびＥＣＵが一体化された機電一体型モータ１０において、ＥＭＩフィルタを小さくできることにより、機電一体型モータ１０が備えるＥＣＵを小型化できる。ＥＣＵを小型化できることにより、機電一体型モータ１０の小型化を実現することができる。

なお、上述の磁極数とスロット数の組み合わせは、１０Ｐ１２Ｓ（磁極数が１０、スロット数が１２）であったが、これに限られず、例えば、１４Ｐ１２Ｓ（磁極数が１４、スロット数が１２）、８Ｐ２４Ｓ（磁極数が８、スロット数が２４）であってもよい。すなわち、本発明における磁極数およびスロット数の組み合わせは、ｍを正の整数（ｍ≧１）としたときに、磁極数が５ｍでありスロット数が６ｍ、磁極数が７ｍで
ありスロット数が６ｍ、または、磁極数が２ｍでありスロット数が６ｍの組み合わせであってもよい。言い換えると、磁極の数とスロットの数の比で表すと、５：６、７：６、または、１：３の組み合わせであってもよい。なお、相互誘導による影響を低減できるのであれば、これら以外の磁極数およびスロット数の組み合わせであってもよい。

さらに、上述の実施形態における巻線方式は、集中巻方式である。しかしながら、巻線方式は、いわゆる分布巻方式であってもよい。分布巻方式のモータ１０においても、上記と同様に相互インダクタンスを小さくすることができ、ＥＭＩを小さくできる。分布巻方式の機電一体型モータ１０においても、ＥＭＩフィルタを小さくできることにより、機電一体型モータ１０が備えるＥＣＵを小型化できる。ＥＣＵを小型化できることにより、機電一体型モータ１０の小型化を実現することができる。

＜第２実施形態＞



自動車等の車両は一般的に、電動パワーステアリング装置を備えている。電動パワーステアリング装置は、運転者がステアリングハンドルを操作することによって発生するステアリング系の操舵トルクを補助するための補助トルクを生成する。補助トルクは、補助トルク機構によって生成され、運転者の操作の負担を軽減することができる。例えば、補助トルク機構は、操舵トルクセンサ、ＥＣＵ、モータおよび減速機構などを備える。操舵トルクセンサは、ステアリング系における操舵トルクを検出する。ＥＣＵは、操舵トルクセンサの検出信号に基づいて駆動信号を生成する。モータは、駆動信号に基づいて操舵トルクに応じた補助トルクを生成し、減速機構を介してステアリング系に補助トルクを伝達する。

本開示のモータ１０は、電動パワーステアリング装置に好適に利用される。図１３は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置５００を模式的に示している。電動パワーステアリング装置５００は、ステアリング系５２０および補助トルク機構５４０を備える。

ステアリング系５２０は、例えば、ステアリングハンドル５２１、ステアリングシャフト５２２（「ステアリングコラム」とも称される。）、自在軸継手５２３Ａ、５２３Ｂ、回転軸５２４（「ピニオン軸」または「入力軸」とも称される。）、ラックアンドピニオン機構５２５、ラック軸５２６、左右のボールジョイント５５２Ａ、５５２Ｂ、タイロッド５２７Ａ、５２７Ｂ、ナックル５２８Ａ、５２８Ｂ、および左右の操舵車輪（例えば左右の前輪）５２９Ａ、５２９Ｂを備える。ステアリングハンドル５２１は、ステアリングシャフト５２２と自在軸継手５２３Ａ、５２３Ｂとを介して回転軸５２４に連結される。回転軸５２４にはラックアンドピニオン機構５２５を介してラック軸５２６が連結される。ラックアンドピニオン機構５２５は、回転軸５２４に設けられたピニオン５３１と、ラック軸５２６に設けられたラック５３２とを有する。ラック軸５２６の右端には、ボールジョイント５５２Ａ、タイロッド５２７Ａおよびナックル５２８Ａをこの順番で介して右の操舵車輪５２９Ａが連結される。右側と同様に、ラック軸５２６の左端には、ボールジョイント５５２Ｂ、タイロッド５２７Ｂおよびナックル５２８Ｂをこの順番で介して左の操舵車輪５２９Ｂが連結される。ここで、右側および左側は、座席に座った運転者から見た右側および左側にそれぞれ一致する。

ステアリング系５２０によれば、運転者がステアリングハンドル５２１を操作することによって操舵トルクが発生し、ラックアンドピニオン機構５２５を介して左右の操舵車輪５２９Ａ、５２９Ｂに伝わる。これにより、運転者は左右の操舵車輪５２９Ａ、５２９Ｂを操作することができる。

補助トルク機構５４０は、例えば、操舵トルクセンサ５４１、ＥＣＵ５４２、モータ５４３、減速機構５４４および電力変換装置５４５を備える。補助トルク機構５４０は、ステアリングハンドル５２１から左右の操舵車輪５２９Ａ、５２９Ｂに至るステアリング系５２０に補助トルクを与える。なお、補助トルクは「付加トルク」と称されることがある。

ＥＣＵ５４２として、実施形態に係る制御回路３００を用いることができ、電力変換装置５４５として、実施形態に係る電力変換装置１００を用いることができる。また、モータ５４３は、実施形態におけるモータ１０に相当する。ＥＣＵ５４２、モータ５４３および電力変換装置５４５を備える機電一体型ユニットとして、実施形態に係るモータ１０を好適に用いることができる。

操舵トルクセンサ５４１は、ステアリングハンドル５２１によって付与されたステアリング系５２０の操舵トルクを検出する。ＥＣＵ５４２は、操舵トルクセンサ５４１からの検出信号（以下「トルク信号」と表記する。）に基づいてモータ５４３を駆動するための駆動信号を生成する。モータ５４３は、操舵トルクに応じた補助トルクを駆動信号に基づいて発生する。補助トルクは、減速機構５４４を介してステアリング系５２０の回転軸５２４に伝達される。減速機構５４４は、例えばウォームギヤ機構である。補助トルクはさらに、回転軸５２４からラックアンドピニオン機構５２５に伝達される。

電動パワーステアリング装置５００は、補助トルクがステアリング系５２０に付与される箇所によって、ピニオンアシスト型、ラックアシスト型、およびコラムアシスト型等に分類することができる。図２２には、ピニオンアシスト型の電動パワーステアリング装置５００を例示している。ただし、電動パワーステアリング装置５００は、ラックアシスト型、コラムアシスト型等であってもよい。

ＥＣＵ５４２には、トルク信号だけでなく、例えば車速信号も入力され得る。外部機器５６０は例えば車速センサである。または、外部機器５６０は、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の車内ネットワークで通信可能な他のＥＣＵであってもよい。ＥＣＵ５４２のマイクロコントローラは、トルク信号や車速信号などに基づいてモータ５４３をベクトル制御等により制御することができる。

ＥＣＵ５４２は、少なくともトルク信号に基づいて目標電流値を設定する。ＥＣＵ５４２は、車速センサによって検出された車速信号を考慮し、さらに角度センサ３２０によって検出されたロータの回転信号を考慮して、目標電流値を設定することが好ましい。ＥＣＵ５４２は、電流センサ１７０によって検出された実電流値が目標電流値に一致するように、モータ５４３の駆動信号、つまり、駆動電流を制御することができる。

電動パワーステアリング装置５００によれば、運転者の操舵トルクにモータ５４３の補助トルクを加えた複合トルクを利用してラック軸５２６によって左右の操舵車輪５２９Ａ、５２９Ｂを操作することができる。特に上述の機電一体型ユニットに、本開示のモータ１０を利用することにより、部品の品質が向上し、かつ、正常時および異常時のいずれにおいても適切な電流制御が可能となる、モータを備える電動パワーステアリング装置が提供される。

以上、本開示にかかる実施形態を説明した。上述の実施形態の説明は例示であり、本開示の技術を限定するものではない。また、上述の実施形態で説明した各構成要素を適宜組み合わせた実施形態も可能である。

本開示の実施形態は、掃除機、ドライヤ、シーリングファン、洗濯機、冷蔵庫および電動パワーステアリング装置などの、各種モータを備える多様な機器に幅広く利用され得る。

１０ モータ、１１ 中心軸、２０ ステータ、２１ 巻線、２２ 積層体、２３ 積層歯、２４ コアバック、３０ ロータ、３１ ロータコア、３２ 永久磁石、３３ シャフト、１００ 電力変換装置、１０１ 電源、１０２ コイル、１０３ コンデンサ、１１０ 第１インバータ、１４０ 第２インバータ、３００ 制御回路、３１０ 電源回路、３２０ 角度センサ、３３０ 入力回路、３４０ マイクロコントローラ、３５０ 駆動回路、３５１ 検出回路、３６０ ＲＯＭ、５００ 電動パワーステアリング装置

Claims (10)

1. 三相の巻線と、
   前記三相の巻線の一端に接続される第１インバータと、
   前記三相の巻線の他端に接続される第２インバータと、
   ステータと、
   前記ステータに対して相対的に回転可能なロータと、
   を備えたモータであって、
   前記ロータは、
   ロータコアと、
   前記ロータコアに設けられた少なくとも１つの永久磁石と、
   を備え、
   前記ステータは、
   環状のコアバックと、
   前記コアバックから径方向に延び、周方向に互いに間隔をあけて配置される複数の歯と、
   を備え、
   前記三相は、第１の相、第２の相および第３の相を含み、
   前記ステータの複数の歯には、前記第１の相、前記第２の相および前記第３の相が割り当てられ、
   前記永久磁石の磁極の数と、周方向に隣り合う前記複数の歯の間に構成されるスロットの数との比は、５：６、７：６、または１：３である、モータ。
2. 前記磁極の数は１０であり、前記スロットの数は１２である、請求項１に記載のモータ。
3. 前記磁極の数は１４であり、前記スロットの数は１２である、請求項１に記載のモータ。
4. 前記磁極の数は８であり、前記スロットの数は２４である。請求項１に記載のモータ。
5. 前記ステータのコイルの巻線方式は集中巻き方式である、請求項１から４のいずれかに記載のモータ。
6. 前記ステータのコイルの巻線方式は分布巻き方式である、請求項１から４のいずれかに記載のモータ。
7. 前記複数の歯の数は、６の倍数であり、
   前記複数の歯のうちの周方向に連続して並ぶ６個の歯には、前記第１の相と前記第２の相と前記第３の相とが、
   第１の相、第１の相、第２の相、第２の相、第３の相、第３の相の順に割り当てられている、請求項１から６のいずれかに記載のモータ。
8. 前記複数の歯の数は１２個であり、
   前記１２個の歯には、前記第１の相と前記第２の相と前記第３の相とが、
   第１の相、第１の相、第２の相、第２の相、第３の相、第３の相、第１の相、第１の相、第２の相、第２の相、第３の相、第３の相の順に割り当てられている、請求項２または３に記載のモータ。
9. コイルおよびコンデンサを有するＥＭＩフィルタをさらに備え、
   ＥＭＩフィルタのサイズは所定値以下である、請求項１から８のいずれかに記載のモータ。
10. 請求項１から９のいずれかに記載のモータを備えた、電動パワーステアリング装置。

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