WO2019069918A1 - モータおよび電動パワーステアリング装置 - Google Patents

モータおよび電動パワーステアリング装置 Download PDF

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WO2019069918A1
WO2019069918A1 PCT/JP2018/036872 JP2018036872W WO2019069918A1 WO 2019069918 A1 WO2019069918 A1 WO 2019069918A1 JP 2018036872 W JP2018036872 W JP 2018036872W WO 2019069918 A1 WO2019069918 A1 WO 2019069918A1
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WO
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phase
motor
winding
teeth
current
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PCT/JP2018/036872
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English (en)
French (fr)
Inventor
弘光 大橋
香織 鍋師
遠藤　修司
修 前島
Original Assignee
日本電産株式会社
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Publication date
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16—Stator cores with slots for windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures

Definitions

  • the present disclosure relates to a motor and an electric power steering apparatus.
  • Electric motors such as brushless DC motors and AC synchronous motors (hereinafter simply referred to as "motors") are generally driven by three-phase current.
  • Complex control techniques such as vector control are used to accurately control the three-phase current waveform.
  • a high degree of mathematical operation is required, and a digital operation circuit such as a microcontroller (microcomputer) is used.
  • Vector control technology is utilized in applications such as washing machines, motor-assisted bicycles, motor-driven scooters, motor-driven power steering devices, electric vehicles, industrial equipment, etc. where motor load fluctuation is large.
  • a motor has a rotor and a stator.
  • a stator For example, on the rotor, a plurality of permanent magnets are arranged along the circumferential direction.
  • the stator has a plurality of windings.
  • an electronic control unit (ECU: Electrical Control Unit) is used for a vehicle.
  • the ECU includes a microcontroller, a power supply, an input / output circuit, an AD converter, a load drive circuit, a ROM (Read Only Memory), and the like.
  • An electronic control system is built around the ECU.
  • the ECU processes a signal from the sensor to control an actuator such as a motor.
  • the ECU controls an inverter in the power conversion device while monitoring the rotational speed and torque of the motor. Under control of the ECU, the power converter converts drive power supplied to the motor.
  • Patent Document 1 discloses a power conversion device that includes a control unit and two inverters and converts power supplied to a three-phase motor.
  • Each of the two inverters is connected to a power supply and a ground (hereinafter referred to as "GND").
  • One inverter is connected to one end of the three-phase winding of the motor, and the other inverter is connected to the other end of the three-phase winding.
  • Each inverter comprises a bridge circuit composed of three legs, each of which includes a high side switching element and a low side switching element.
  • the control unit switches motor control from normal control to abnormal control when it detects a failure of the switching element in the two inverters.
  • the neutral point of the winding is configured by turning on and off the switching elements of the inverter including the failed switching element according to a predetermined rule. Then, the motor drive is continued using the normal inverter.
  • An exemplary motor of the present disclosure includes a three-phase winding, a first inverter connected to one end of the three-phase winding, and a second inverter connected to the other end of the three-phase winding.
  • a motor comprising a stator and a rotor rotatable relative to the stator, the rotor comprising a rotor core and at least one permanent magnet provided on the rotor core,
  • the stator comprises an annular core back and a plurality of teeth radially extending from the core back and spaced apart from each other in the circumferential direction, wherein the three phases comprise a first phase, a second
  • the plurality of teeth of the stator including the first phase and the third phase are assigned the first phase, the second phase, and the third phase, and the number of magnetic poles of the permanent magnet and the circumferential direction Ratio to the number of slots configured between the teeth adjacent to each other , 5: 6,7: 6, or 1: 3.
  • a motor including a power conversion device of an independent connection scheme in a motor including a power conversion device of an independent connection scheme, mutual inductance can be reduced when electricity is supplied to a coil wound around stator teeth. Thereby, the noise generated when the coil is energized can be reduced.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a structure of a motor according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a circuit configuration of the power conversion device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an H bridge included in the power conversion device according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an H bridge included in the power conversion device according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an H bridge included in the power conversion device according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a motor including the power conversion device according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing current waveforms obtained by plotting current values flowing in U-phase, V-phase, and W-phase windings of a motor when the power conversion device is controlled according to the three-phase energization control according to the embodiment. It is.
  • FIGS. 8A to 8C are diagrams for explaining noise generated in a motor driven using an independent connection type power conversion device.
  • FIG. 9 is a view showing an example of a stator and a rotor provided in the motor.
  • FIG. 10 shows how the magnetic flux generated from the U-phase teeth flows toward the V-phase and W-phase teeth.
  • FIG. 11 is a view showing an example of a stator and a rotor provided in the motor according to the embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of the magnetic flux flowing through the teeth T4, T3 to which the U phase (U1) and the U phase (U2) are allocated according to the embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic view showing an electric power steering apparatus according to the embodiment.
  • an embodiment of the present disclosure will be described by taking as an example a power converter that converts power supplied to a three-phase motor having three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) windings.
  • a power converter that converts power supplied to an n-phase motor having windings of n phases such as four phases and five phases is also within the scope of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a view showing the structure of a motor 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 1 shows the inside of the motor 10 when cut along the central axis 11.
  • the motor 10 is a machine-electric integrated motor.
  • the motor 10 is used, for example, as a motor for an electric power steering device of a car. In that case, the motor 10 generates a driving force of the electric power steering device.
  • the motor 10 is, for example, a three-phase alternating current motor.
  • the motor 10 includes a stator 20, a rotor 30, a housing 12, a partition 14, a bearing 15, and a bearing 16.
  • the stator 20 is also referred to as an armature.
  • the central axis 11 is a rotation axis of the rotor 30.
  • the housing 12 is a substantially cylindrical casing having a bottom, and accommodates the stator 20, the bearing 15, and the rotor 30 therein. At the center of the bottom of the housing 12 is a recess 13 which holds the bearing 15.
  • the partition 14 is a plate-like member that closes the opening at the top of the housing 12. The partition 14 holds the bearing 16 at its central portion.
  • the stator 20 is annular and has a laminate 22 and a winding 21.
  • the laminate 22 is also referred to as a laminated annular core.
  • the windings are also referred to as coils.
  • the stator 20 generates a magnetic flux in response to the drive current.
  • the laminated body 22 is comprised from the laminated steel plate which laminated
  • the laminate 22 includes an annular laminated core back 24 and a plurality of laminated teeth (teeth) 23.
  • the laminated core back 24 is fixed to the inner wall of the housing 12.
  • the windings 21 are made of a conductive material such as copper and are typically attached to the plurality of lamination teeth 23 of the lamination 22 respectively.
  • the rotor 30 includes a rotor core 31, a plurality of permanent magnets 32 provided along the outer periphery of the rotor core 31, and a shaft 33.
  • the rotor core 31 is made of, for example, a magnetic material such as iron and has a cylindrical shape.
  • the rotor core 31 is formed of laminated steel plates in which a plurality of steel plates are laminated in a direction along the central axis 11 (the Z direction in FIG. 1).
  • the plurality of permanent magnets 32 are provided such that N and S poles alternately appear in the circumferential direction of the rotor core 31.
  • the shaft 33 is fixed to the center of the rotor core 31 and extends in the vertical direction (Z direction) along the central axis 11.
  • the vertical and horizontal directions in the present specification refer to the vertical and horizontal directions when looking at the motor 10 shown in FIG. There is. It goes without saying that the vertical and horizontal directions in the present specification do not necessarily coincide with the vertical and horizontal directions when the motor 10 is mounted on an actual product (such as a car).
  • a permanent magnet 41 is fixed to an end of the shaft 33 on the partition 14 side.
  • the permanent magnet 41 is rotatable with the rotor 30.
  • a substrate 50 is disposed on the top of the partition wall 14.
  • the power converter 100 is mounted on the substrate 50.
  • the partition wall 14 separates a space in which the stator 20 and the rotor 30 in the motor 10 are accommodated and a space in which the substrate 50 is accommodated.
  • Power converter 100 converts the power from the power supply into the power to be supplied to winding 21 of stator 20.
  • the substrate 50 is provided with a terminal 52 of an inverter included in the power conversion device 100.
  • a wire 51 is connected to the terminal 52.
  • the wire 51 is, for example, an end of the winding 21.
  • the electric wire 51 and the winding 21 may be separate members.
  • the power output from the power conversion device 100 is supplied to the winding 21 via the electric wire 51. Details of the power converter 100 will be described later.
  • a magnetic sensor 40 is provided on the substrate 50.
  • the magnetic sensor 40 is disposed at a position facing the permanent magnet 41 fixed to the shaft 33.
  • the magnetic sensor 40 is disposed on the central axis 11 of the shaft 33.
  • the magnetic sensor 40 is, for example, a magnetoresistive element or a Hall element.
  • the magnetic sensor 40 can detect the magnetic field generated from the permanent magnet 41 rotating with the shaft 33, thereby detecting the rotation angle of the rotor 30.
  • the motor 10 is connected to various control devices outside the motor 10, a battery, and the like through a plurality of terminals 17.
  • the plurality of terminals 17 include a power supply terminal to which power is supplied from an external power supply, a signal terminal for transmitting and receiving data with an external device, and the like.
  • FIG. 2 schematically shows a circuit configuration of the power conversion device 100 according to the present embodiment.
  • Power converter 100 includes a first inverter 110 and a second inverter 140. Power converter 100 includes control circuit 300 shown in FIG.
  • a U-phase winding M1, a V-phase winding M2 and a W-phase winding M3 are wound around the stator 20.
  • the windings of each phase are connected to the first inverter 110 and the second inverter 140.
  • the first inverter 110 is connected to one end of the winding of each phase
  • the second inverter 140 is connected to the other end of the winding of each phase.
  • "connection" between components in an electrical circuit mainly means electrical connection.
  • the first inverter 110 has terminals U_L, V_L and W_L corresponding to the respective phases as the terminal 52 (FIG. 1).
  • the second inverter 140 has terminals U_R, V_R and W_R corresponding to the respective phases as the terminal 52.
  • the terminal U_L of the first inverter 110 is connected to one end of the U-phase winding M1, the terminal V_L is connected to one end of the V-phase winding M2, and the terminal W_L is connected to one end of the W-phase winding M3.
  • the terminal U_R of the second inverter 140 is connected to the other end of the U-phase winding M1
  • the terminal V_R is connected to the other end of the V-phase winding M2
  • the terminal W_R is , W phase is connected to the other end of the winding M3.
  • Such connections are sometimes called independent connections, unlike so-called star connections and delta connections.
  • first inverter 110 and second inverter 140 are connected to power supply 101 and GND.
  • the motor 10 provided with the power conversion device 100 can be connected to an external power supply, for example, via the terminal 17 (FIG. 1).
  • first inverter 110 may be described as a “bridge circuit L”.
  • second inverter 140 may be described as "bridge circuit R”.
  • Each of the first inverter 110 and the second inverter 140 includes three legs including a low side switching element and a high side switching element.
  • the plurality of switching elements forming the legs form a plurality of H bridges between the first inverter 110 and the second inverter 140 via the windings of the motor 10.
  • the first inverter 110 includes a bridge circuit configured of three legs.
  • the switching elements 111L, 112L and 113L shown in FIG. 2 are low side switching elements, and the switching elements 111H, 112H and 113H are high side switching elements.
  • a field effect transistor typically a MOSFET
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • FET field effect transistor
  • the example using FET as a switching element of an inverter is demonstrated, and the switching element may be described with FET in the following description.
  • the switching element 111L is described as a FET 111L.
  • the first inverter 110 is provided with three shunt resistors 111R, 112R and 113R as current sensors (see FIG. 6) for detecting the current flowing in the windings of the U-phase, V-phase and W-phase. .
  • the current sensor 170 includes a current detection circuit (not shown) that detects the current flowing in each shunt resistor.
  • the shunt resistors 111R, 112R and 113R are respectively connected between the three low side switching elements included in the three legs of the first inverter 110 and the GND.
  • the shunt resistor 111R is connected between the FET 111L and GND
  • the shunt resistor 112R is connected between the FET 112L and GND
  • the shunt resistor 113R is connected between the FET 113L and GND.
  • the resistance value of the shunt resistor is, for example, about 0.5 m ⁇ to about 1.0 m ⁇ .
  • the second inverter 140 includes a bridge circuit composed of three legs.
  • the FETs 141L, 142L and 143L shown in FIG. 2 are low side switching devices, and the FETs 141H, 142H and 143H are high side switching devices.
  • the second inverter 140 includes three shunt resistors 141R, 142R and 143R. The shunt resistors are connected between the three low side switching elements included in the three legs and GND.
  • Each FET of the first and second inverters 110, 140 may be controlled by, for example, a microcontroller or a dedicated driver.
  • FIGS. 3, 4 and 5 are diagrams showing three H bridges 131, 132 and 133 which the power conversion apparatus 100 has.
  • the first inverter 110 has legs 121, 123 and 125.
  • the leg 121 includes the FET 111H and the FET 111L.
  • the leg 123 includes the FET 112H and the FET 112L.
  • the leg 125 includes the FET 113H and the FET 113L.
  • the second inverter 140 has legs 122, 124 and 126.
  • the leg 122 includes the FET 141H and the FET 141L.
  • the leg 124 includes an FET 142H and an FET 142L.
  • the leg 126 has an FET 143H and an FET 143L.
  • the H bridge 131 shown in FIG. 3 has a leg 121, a winding M1 and a leg 122.
  • the H bridge 132 shown in FIG. 4 has a leg 123, a winding M2 and a leg 124.
  • the H bridge 133 shown in FIG. 5 has a leg 125, a winding M3 and a leg 126.
  • the power supply 101 (FIG. 2) generates a predetermined power supply voltage. Power is supplied from the power supply 101 to the first and second inverters 110 and 140.
  • a DC power supply is used as the power supply 101.
  • the power supply 101 may be an AC-DC converter or a DC-DC converter, or may be a battery (storage battery).
  • the power supply 101 may be a single power supply common to the first and second inverters 110 and 140, or may be provided with a first power supply for the first inverter 110 and a second power supply for the second inverter 140. Good.
  • a coil 102 is provided between the power supply 101 and the power conversion device 100.
  • the coil 102 functions as a noise filter, and smoothes high frequency noise included in the voltage waveform supplied to each inverter or high frequency noise generated in each inverter so as not to flow out to the power supply 101 side.
  • one end of a capacitor 103 is connected between the power supply 101 and the power conversion device 100.
  • the other end of the capacitor 103 is connected to GND.
  • the capacitor 103 is a so-called bypass capacitor, which suppresses voltage ripple.
  • the capacitor 103 is, for example, an electrolytic capacitor, and the capacity and the number to be used are appropriately determined depending on design specifications and the like.
  • FIG. 2 illustrates a configuration in which one shunt resistor is disposed in each leg of each inverter.
  • the first and second inverters 110, 140 may comprise six or less shunt resistors. Six or less shunt resistors may be connected between the six or less low-side switching elements of the six legs of the first and second inverters 110 and 140 and the GND. Further extending this to an n-phase motor, the first and second inverters 110, 140 may have 2n or less shunt resistors. The 2 n or less shunt resistors may be connected between 2 n or less low-side switching elements of the 2 n legs of the first and second inverters 110 and 140 and GND.
  • FIG. 6 schematically shows a block configuration of the motor 10 provided with the power conversion device 100.
  • the power converter 100 includes a control circuit 300.
  • the control circuit 300 includes, for example, a power supply circuit 310, an angle sensor 320, an input circuit 330, a microcontroller 340, a drive circuit 350, and a ROM 360.
  • Control circuit 300 drives motor 10 by controlling the overall operation of power conversion device 100.
  • the control circuit 300 can realize closed loop control by controlling the target position, rotational speed, current and the like of the rotor.
  • Control circuit 300 may include a torque sensor instead of the angle sensor. In this case, the control circuit 300 can control the target motor torque.
  • the power supply circuit 310 generates DC voltages (for example, 3 V, 5 V) necessary for each block in the circuit.
  • the angle sensor 320 is, for example, a resolver or a Hall IC. As the angle sensor 320, a magnetoresistive element and a magnet may be used.
  • the angle sensor 320 detects the rotation angle of the rotor of the motor 10 (hereinafter referred to as “rotation signal”), and outputs a rotation signal to the microcontroller 340.
  • the input circuit 330 receives a motor current value (hereinafter referred to as “actual current value”) detected by the current sensor 170, and converts the level of the actual current value to the input level of the microcontroller 340 as necessary. And outputs the actual current value to the microcontroller 340.
  • the microcontroller 340 controls the switching operation (turn on or off) of each FET of the first inverter 110 and the second inverter 140.
  • the microcontroller 340 sets a target current value according to the actual current value, the rotation signal of the rotor, etc. to generate a PWM signal, and outputs it to the drive circuit 350.
  • the drive circuit 350 is typically a gate driver.
  • the drive circuit 350 generates a control signal (gate control signal) for controlling the switching operation of each FET in the first and second inverters 110 and 140 in accordance with the PWM signal, and supplies the control signal to the gate of each FET.
  • the microcontroller 340 may have the function of the drive circuit 350. In that case, the control circuit 300 may not include the drive circuit 350.
  • the ROM 360 is, for example, a writable memory, a rewritable memory, or a read only memory.
  • the ROM 360 stores a control program including instructions for causing the microcontroller 340 to control the power conversion apparatus 100.
  • the control program is temporarily expanded in a RAM (not shown) at boot time.
  • the FET 141H is turned off, and when the FET 111H is turned off, the FET 141H is turned on.
  • the current output from the power supply 101 flows to GND through the high side switching element, the winding, and the low side switching element.
  • FIG. 7 exemplifies a current waveform (sine wave) obtained by plotting current values flowing in the U-phase, V-phase and W-phase windings of the motor 10 when the power conversion device 100 is controlled according to three-phase energization control. doing.
  • the horizontal axis indicates the motor electrical angle (deg), and the vertical axis indicates the current value (A).
  • current values are plotted every 30 ° of electrical angle.
  • I pk represents the maximum current value (peak current value) of each phase.
  • Table 1 shows the current value flowing to the terminal of each inverter for each electrical angle in the sine wave of FIG. Specifically, Table 1 shows the current values at every electrical angle of 30 ° that flow to the terminals U_L, V_L and W_L of the first inverter 110 (bridge circuit L), and the terminal U_R of the second inverter 140 (bridge circuit R) , V_R and W_R, showing current values at every electrical angle of 30 °.
  • the direction of current flowing from the terminal of the bridge circuit L to the terminal of the bridge circuit R is defined as a positive direction.
  • the direction of the current shown in FIG. 7 follows this definition.
  • the direction of current flowing from the terminal of the bridge circuit R to the terminal of the bridge circuit L is defined as a positive direction. Therefore, the phase difference between the current of the bridge circuit L and the current of the bridge circuit R is 180 °.
  • the magnitude of the current value I 1 is [(3) 1/2 / 2] * is I pk
  • the magnitude of the current value I 2 is I pk / 2.
  • a current of size I 2 flows from the bridge circuit L to the bridge circuit R in the U-phase winding M 1, and a size I pk from the bridge circuit R to the bridge circuit L in the V-phase winding M 2
  • the current of size I 2 flows from the bridge circuit L to the bridge circuit R in the W-phase winding M3.
  • a current of magnitude I 1 flows from bridge circuit L to bridge circuit R in U-phase winding M 1 , and from bridge circuit R to bridge circuit L in V-phase winding M 2 A current of 1 flows. No current flows in the W-phase winding M3.
  • a current of size Ipk flows from bridge circuit L to bridge circuit R in U-phase winding M 1, and in size I 2 in bridge circuit R to bridge circuit L in V-phase winding M 2
  • the current of size I 2 flows from the bridge circuit R to the bridge circuit L in the W-phase winding M3.
  • a current of a magnitude I 1 flows from the bridge circuit L to the bridge circuit R in the U-phase winding M 1 , and a magnitude I from the bridge circuit R to the bridge circuit L in the W-phase winding M 3 A current of 1 flows. No current flows in the V-phase winding M2.
  • a current of size I 2 flows from the bridge circuit L to the bridge circuit R in the U-phase winding M 1, and a size I from the bridge circuit L to the bridge circuit R in the V-phase winding M 2 A current of 2 flows, and a current of size Ipk flows from the bridge circuit R to the bridge circuit L in the W-phase winding M3.
  • a current of size I 2 flows from the bridge circuit R to the bridge circuit L in the U-phase winding M 1, and a size I pk from the bridge circuit L to the bridge circuit R in the V-phase winding M 2
  • the current of size I 2 flows from the bridge circuit R to the bridge circuit L in the W-phase winding M3.
  • a current of magnitude I 1 flows from the bridge circuit R to the bridge circuit L in the U-phase winding M 1 , and a magnitude I from the bridge circuit L to the bridge circuit R in the V-phase winding M 2 A current of 1 flows. No current flows in the W-phase winding M3.
  • a current of size Ipk flows from the bridge circuit R to the bridge circuit L in the U-phase winding M1, and a size I 2 from the bridge circuit L to the bridge circuit R in the V-phase winding M2.
  • the current of size I 2 flows from the bridge circuit L to the bridge circuit R in the W-phase winding M3.
  • a current of magnitude I 1 flows from the bridge circuit R to the bridge circuit L in the U-phase winding M 1 , and a magnitude I from the bridge circuit L to the bridge circuit R in the W-phase winding M 3 A current of 1 flows. No current flows in the V-phase winding M2.
  • a current of a magnitude I 2 flows from the bridge circuit R to the bridge circuit L in the U-phase winding M 1, and a magnitude I from the bridge circuit R to the bridge circuit L in the V-phase winding M 2 A current of 2 flows, and a current of size Ipk flows from the bridge circuit L to the bridge circuit R in the W-phase winding M3.
  • control circuit 300 controls the switching operation of each FET of the bridge circuits L and R by PWM control such that the current waveform shown in FIG. 7 is obtained.
  • the power converter 100 having the circuit configuration of the independent connection type as described above is incorporated in the motor 10.
  • the motor 10 includes a stator 20 and a rotor 30.
  • the rotor 30 is rotatable relative to the stator 20 about a central axis.
  • the rotor 30 has a rotor core 31 and at least one permanent magnet 32.
  • the rotor core 31 is configured, for example, by laminating a plurality of electromagnetic steel plates in the axial direction.
  • the plurality of permanent magnets 32 is disposed on the outer peripheral surface of the rotor core 31.
  • N poles and S poles are alternately arranged in the circumferential direction.
  • one ring-shaped magnet may be attached as a permanent magnet with which the rotor 30 is provided. Also in the case of the ring-shaped magnet, it is desirable that the N pole and the S pole be alternately magnetized.
  • the stator 20 has a laminate (stator core) 22 and a winding (also referred to as a coil) 21.
  • the stator core 22 is configured, for example, by laminating a plurality of electromagnetic steel plates in the axial direction.
  • the stator core 22 has a substantially annular core back 24 and a plurality of teeth 23 extending radially inward from the core back 24.
  • the plurality of teeth 23 are circumferentially spaced on the inner surface of the annular core.
  • the coil 21 is disposed on each tooth 23 via an insulating material such as resin.
  • the coil 21 is configured by winding a conductive wire around the teeth 23 through an insulating material.
  • the winding method of the coil is a so-called concentrated winding method.
  • the stator core 22 is a so-called round core.
  • the stator core 22 may be a so-called split core or the like, and is not particularly limited.
  • the motor 10 in the present embodiment is a so-called three-phase motor having a U-phase, a V-phase, and a W-phase.
  • the three phases have at least three types of conductors. That is, the motor 10 has at least one U-phase lead, V-phase lead, and W-phase lead.
  • FIG. 8 is a diagram showing noise generated in a motor driven using an independent connection type power conversion device.
  • FIG. 8A shows a PWM signal generated by the drive circuit 350.
  • FIG. 8 (b) shows the current flowing in the winding of a certain phase by PWM control.
  • FIG. 8C shows a waveform obtained by time-differentiating a voltage generated in the phase in which the current of FIG. 8B flows.
  • the inventor of the present application has found that, in the process of researching, a noise component 91 protruding like a needle is generated in the waveform obtained by temporally differentiating the voltage generated in the phase. Such noise component 91 is generated at the rise timing and the fall timing of the PWM signal. From the viewpoint of reducing the EMI (Electro-Magnetic Interference), the inventor of the present application found that the noise component 91 is closely related to the mutual inductance at the time of driving the motor while advancing the research on the noise component 91. . The mutual inductance will be described below.
  • FIG. 9 is a plan view showing an example of the stator 20 and the rotor 30.
  • the stator 20 comprises twelve teeth 23.
  • the rotor 30 comprises eight permanent magnets 32.
  • the stator 20 has twelve grooves (slots) 25 formed between the adjacent teeth 23 and in which the windings 21 are disposed.
  • the number of poles in the rotor 30 is eight.
  • a structure comprising such a number of grooves and magnetic poles may be referred to as 8P12S (8 pole 12 slot).
  • the motor 10 is a three-phase motor having three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) windings.
  • U phase, V phase, and W phase are assigned to the twelve teeth 23 in the order of U, V, W, U, V, W, U, V, and W, for example.
  • the outer shape of the rotor core 31 is a polygon.
  • the outer shape of the rotor core 31 in plan view is octagonal.
  • the outer peripheral portion of the rotor core 31 has a plurality of side surfaces 34.
  • the outer peripheral portion of the rotor core 31 has eight side surfaces 34.
  • the eight side surfaces 34 are disposed adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor core 31 and constitute an outer side surface of the rotor core 31.
  • each side surface 34 has a linear shape.
  • Permanent magnets 32 are disposed on each of the side surfaces 34.
  • the permanent magnet 32 is fixed to the side surface 34 by, for example, an adhesive.
  • Each permanent magnet 32 radially faces each tooth 23.
  • the permanent magnet 32 may be held by the rotor core 31 using a member such as a magnet holder, or may be fixed by other methods.
  • the arrangement of phases in each tooth is repeatedly arranged in the order of U phase, W phase, V phase, U phase, W phase, V phase ... in a counterclockwise direction.
  • Ru the conductors constituting one phase and the conductors of the other phase are passed along the axial direction. More specifically, in the slot, the wire of the coil forming one phase is wound so as to be drawn to one side in the axial direction, and the wire of the coil forming the other phase is drawn to the other side in the axial direction It is wound around.
  • the wire of the coil forming the U phase is wound so as to be drawn to one side in the axial direction, and the wire of the coil forming the W phase is wound so as to be drawn to the other side in the axial direction Ru.
  • one axial side is the + Z side
  • the other axial side is the ⁇ Z side.
  • the wire forming the W phase is wound so as to be drawn to one side in the axial direction
  • the wire forming the V phase is wound so as to be drawn to the other side in the axial direction It will be turned.
  • the conductor forming the V phase is wound so as to be drawn to one side in the axial direction
  • the conductor forming the U phase is wound so as to be drawn to the other side in the axial direction Be done.
  • FIG. 10 shows how the magnetic flux generated from the U-phase teeth flows toward the V-phase and W-phase teeth.
  • Bold arrows in FIG. 10 indicate magnetic flux. Although illustration is omitted, the magnetic flux generated from the U-phase teeth flows similarly to the other V-phase and W-phase teeth.
  • the power conversion device has a non-connection independent circuit configuration. Therefore, in the first slot, when current flows in the lead forming one phase, the other phase is formed by the mutual induction between the lead forming one phase and the lead forming the other phase. Current also flows to the When a current flows in a wire constituting another phase, a current (zero-phase current) flows in a direction in which the influence of the magnetic field generated by the current flowing in the wire constituting one phase is canceled.
  • the magnetic field generated by the current flowing in the wire constituting one phase is weakened by the mutual induction with the wire constituting the other phase.
  • ⁇ LI
  • Voltages Vu, Vv and Vw generated in U phase, V phase and W phase are Is represented by
  • M is a mutual inductance
  • R is a resistance
  • e is a back electromotive force component due to the magnetic flux of the magnet.
  • the voltage Vu is Is represented by Focusing on the second term and the third term on the right side, it can be seen that the switching noise factor increases as the mutual inductance M increases.
  • in-phase current flows in the power conversion device of the independent connection method.
  • the inventors of the present application have found that, in a mode of driving using a power conversion device of an independent connection type, reducing the mutual inductance M can reduce the EMI (Electro-Magnetic Interference).
  • the number of the magnetic poles in a rotor is set to 10
  • the number of slots is set to 12 in a motor to which the above-mentioned non-connection independent type power converter device is attached (10P12S).
  • FIG. 11 is a plan view showing an example of the stator 20 and the rotor 30.
  • the stator 20 comprises twelve teeth 23.
  • the rotor 30 comprises ten permanent magnets 32.
  • the stator 20 has twelve grooves (slots) 25.
  • the number of poles in the rotor 30 is ten.
  • a structure comprising such a number of grooves and poles is sometimes referred to as 10P12S (10 pole 12 slot).
  • U phase, V phase, and W phase are assigned to 12 teeth 23 in the order of U, U, V, V, W, W, U, U, V, V, W, W, for example.
  • the outer shape of the rotor core 31 in plan view is a decagon.
  • the outer peripheral portion of the rotor core 31 has ten side surfaces 34. Permanent magnets 32 are disposed on each of the side surfaces 34.
  • each tooth has a U-phase (U1) coil, a U-phase (U2) coil, a V-phase (V1) coil, a V-phase (V2) coil, a W-phase (W1) coil, a W-phase
  • W2 W-phase
  • one axial side is the + Z side
  • the other axial side is the ⁇ Z side.
  • the conducting wire is wound around the corresponding tooth so that the conducting wire constituting the other second phase (for example, V2) of the set is drawn to the other side in the axial direction
  • the conducting wire is wound around the corresponding tooth so that the conducting wire constituting one second phase (for example, V1) of one set is drawn to the other side in the axial direction.
  • the conductor wire constituting one second phase (for example, V1) of one pair is drawn to one side in the axial direction So that the wire is wound around the corresponding tooth and the wire constituting the other first phase (e.g. U2) of the set is drawn axially to the other side, the wire corresponds to the corresponding tooth It is wound around.
  • V1 the conductor wire constituting one second phase
  • U2 the wire constituting the other first phase
  • the conductor wire is drawn so that the conductor wire constituting the other first phase (for example, U2) of the pair is drawn to one axial side in the cross sectional view
  • the copper wire is wound around the corresponding tooth so that the lead wire which is wound around the corresponding tooth and which constitutes the other first phase (for example, U1) of the set is drawn to one side in the axial direction Ru.
  • the wires are wound corresponding to each other so that the wires constituting the first phase of one of the pair are pulled out to the other side in the axial direction.
  • the conducting wire is wound around the corresponding tooth so that the conducting wire constituting the other third phase (W2) of the above is drawn to one side in the axial direction.
  • the conducting wire is wound around the corresponding tooth so that the conducting wire constituting the other third phase (W2) of one set is drawn to one side in the axial direction
  • the conducting wire is wound around the corresponding tooth so that the conducting wire constituting one third phase (W1) of one set is drawn to one side in the axial direction.
  • the conducting wire is wound around the corresponding teeth so that the conducting wire constituting one third phase (W1) of one set is drawn to the other side in the axial direction
  • the wire is wound around the corresponding tooth so that the wire constituting the other second phase (V2) of one set is drawn to one side in the axial direction.
  • each tooth arranged in the circumferential direction is a tooth T1 to T12
  • the lead wire constituting the V phase (V2) is viewed from the inside to the outside in the radial direction It is wound clockwise.
  • the conducting wire forming the V phase (V1) is wound counterclockwise as viewed from the radial direction.
  • the wire constituting the U-phase (U2) is wound counterclockwise on the tooth T3 located next to the tooth T2 when viewed from the radial direction.
  • the wire constituting the U phase (U1) is wound clockwise around the tooth T4 located next to the tooth T3 when viewed from the radial direction.
  • the wire constituting the W-phase (W2) is wound around the tooth T5 located next to the tooth T4 clockwise as viewed from the radial direction.
  • the wire constituting the W phase (W1) is wound around the tooth T6 located next to the tooth T5 counterclockwise as viewed from the radial direction.
  • the lead wire constituting the V phase (V2) is wound around the tooth T7 located next to the tooth T6 counterclockwise as viewed from the radial direction.
  • the lead wire that constitutes the V phase (V1) is wound clockwise on the tooth T8 located next to the tooth T7 as viewed from the radial direction.
  • the wire constituting the U-phase (U2) is wound clockwise on the tooth T9 located next to the tooth T8 as viewed from the radial direction.
  • the lead wire constituting the U-phase (U1) is wound around the tooth T10 located next to the tooth T9 counterclockwise as viewed from the radial direction.
  • the wire constituting the W phase (W2) is wound around the tooth T11 located next to the tooth T10 counterclockwise as viewed from the radial direction.
  • the wire constituting the W phase (W1) is wound around the tooth T12 located next to the tooth T11 clockwise as viewed from the radial direction.
  • the wires are wound around the corresponding teeth so that the wires constituting the same phase are drawn in the same direction in one slot, or the wires are drawn such that the wires constituting different phases are drawn in opposite directions to each other. It will be wound around the corresponding teeth. As a result, even if current flows in the coil constituting one phase in each slot, the reduction of the magnetic field due to mutual induction is suppressed with respect to the coil constituting the other phase or the same phase. it can.
  • the EMI filter can be made smaller, whereby the ECU provided in the electromechanical integrated motor 10 can be miniaturized. Since the ECU can be miniaturized, the miniaturization of the motor-electric integrated motor 10 can be realized.
  • the combination of the number of magnetic poles and the number of slots described above is 10P12S (the number of magnetic poles is 10, the number of slots is 12), it is not limited thereto, for example, 14P12S (the number of magnetic poles is 14 and the number of slots is 12), 8P24S (the number of magnetic poles is eight and the number of slots is 24) may be used. That is, when m is a positive integer (m ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 1), the combination of the number of magnetic poles and the number of slots in the present invention is 5 m of magnetic poles, 6 m of slots, 7 m of magnetic poles, and 6 m of slots. Or, the number of magnetic poles may be 2 m and the number of slots may be 6 m in combination.
  • the ratio of the number of magnetic poles to the number of slots may be a combination of 5: 6, 7: 6, or 1: 3.
  • the combination of the number of magnetic poles and the number of slots other than these may be used as long as the influence of mutual induction can be reduced.
  • the winding system in the above embodiment is a concentrated winding system.
  • the winding method may be a so-called distributed winding method.
  • the mutual inductance can be reduced in the same manner as described above, and the EMI can be reduced.
  • the ECU provided in the mechanical-electrical integrated motor 10 can be miniaturized by reducing the size of the EMI filter. Since the ECU can be miniaturized, the miniaturization of the motor-electric integrated motor 10 can be realized.
  • the electric power steering apparatus generates an assist torque for assisting a steering torque of a steering system generated by the driver operating the steering wheel.
  • the assist torque is generated by the assist torque mechanism and can reduce the burden of the driver's operation.
  • the assist torque mechanism includes a steering torque sensor, an ECU, a motor, a reduction mechanism, and the like.
  • the steering torque sensor detects a steering torque in the steering system.
  • the ECU generates a drive signal based on the detection signal of the steering torque sensor.
  • the motor generates an auxiliary torque corresponding to the steering torque based on the drive signal, and transmits the auxiliary torque to the steering system via the reduction mechanism.
  • FIG. 13 schematically shows an electric power steering apparatus 500 according to the present embodiment.
  • Electric power steering apparatus 500 includes a steering system 520 and an assist torque mechanism 540.
  • the steering system 520 includes, for example, a steering handle 521, a steering shaft 522 (also referred to as a "steering column”), universal joint 523A, 523B, and a rotating shaft 524 (also referred to as a "pinion shaft” or “input shaft”). , Rack and pinion mechanism 525, rack shaft 526, left and right ball joints 552A, 552B, tie rods 527A, 527B, knuckles 528A, 528B, and left and right steering wheels (eg, left and right front wheels) 529A, 529B.
  • the steering handle 521 is connected to the rotation shaft 524 via the steering shaft 522 and the universal joint 523A, 523B.
  • a rack shaft 526 is connected to the rotation shaft 524 via a rack and pinion mechanism 525.
  • the rack and pinion mechanism 525 has a pinion 531 provided on the rotation shaft 524 and a rack 532 provided on the rack shaft 526.
  • the right steering wheel 529A is connected to the right end of the rack shaft 526 via a ball joint 552A, a tie rod 527A and a knuckle 528A in this order.
  • the left steering wheel 529B is connected to the left end of the rack shaft 526 via a ball joint 552B, a tie rod 527B and a knuckle 528B in this order.
  • the right side and the left side respectively correspond to the right side and the left side viewed from the driver sitting in the seat.
  • a steering torque is generated when the driver operates the steering wheel 521, and is transmitted to the left and right steering wheels 529A and 529B via the rack and pinion mechanism 525.
  • the driver can operate the left and right steering wheels 529A and 529B.
  • the auxiliary torque mechanism 540 includes, for example, a steering torque sensor 541, an ECU 542, a motor 543, a reduction mechanism 544, and a power conversion device 545.
  • the assist torque mechanism 540 applies assist torque to the steering system 520 from the steering wheel 521 to the left and right steering wheels 529A, 529B.
  • the assist torque may be referred to as "additional torque”.
  • the control circuit 300 according to the embodiment can be used as the ECU 542, and the power conversion device 100 according to the embodiment can be used as the power conversion device 545. Further, the motor 543 corresponds to the motor 10 in the embodiment. As an electromechanical integrated unit including the ECU 542, the motor 543, and the power conversion device 545, the motor 10 according to the embodiment can be suitably used.
  • the steering torque sensor 541 detects the steering torque of the steering system 520 applied by the steering wheel 521.
  • the ECU 542 generates a drive signal for driving the motor 543 based on a detection signal from the steering torque sensor 541 (hereinafter referred to as “torque signal”).
  • the motor 543 generates an assist torque corresponding to the steering torque based on the drive signal.
  • the assist torque is transmitted to the rotation shaft 524 of the steering system 520 via the speed reduction mechanism 544.
  • the reduction mechanism 544 is, for example, a worm gear mechanism.
  • the auxiliary torque is further transmitted from the rotation shaft 524 to the rack and pinion mechanism 525.
  • the electric power steering apparatus 500 can be classified into a pinion assist type, a rack assist type, a column assist type, and the like according to the portion where the assist torque is applied to the steering system 520.
  • a pinion assist type electric power steering apparatus 500 is illustrated in FIG.
  • the electric power steering apparatus 500 may be a rack assist type, a column assist type, or the like.
  • the external device 560 is, for example, a vehicle speed sensor.
  • the external device 560 may be another ECU that can communicate in the in-vehicle network such as CAN (Controller Area Network).
  • the microcontroller of the ECU 542 can control the motor 543 by vector control or the like based on a torque signal, a vehicle speed signal, and the like.
  • the ECU 542 sets a target current value based on at least the torque signal.
  • the ECU 542 preferably sets the target current value in consideration of the vehicle speed signal detected by the vehicle speed sensor, and in consideration of the rotation signal of the rotor detected by the angle sensor 320.
  • the ECU 542 can control the drive signal of the motor 543, that is, the drive current, such that the actual current value detected by the current sensor 170 matches the target current value.
  • the left and right steering wheels 529A and 529B can be operated by the rack shaft 526 using the combined torque obtained by adding the assist torque of the motor 543 to the steering torque of the driver.
  • the motor 10 of the present disclosure in the above-described mechanical-electrical integrated unit, the quality of the parts is improved, and a motor is provided that enables appropriate current control in both normal and abnormal cases.
  • An electric power steering device is provided.
  • Embodiments of the present disclosure can be widely used in a variety of devices equipped with various motors, such as vacuum cleaners, dryers, ceiling fans, washing machines, refrigerators, and electric power steering devices.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

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

モータおよび電動パワーステアリング装置
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。Ｉｐｋ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Ｉ１の大きさは〔（３）１／２／２〕＊Ｉｐｋであり、電流値Ｉ２の大きさはＩｐｋ／２である。　
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
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Ｉ２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Ｉ２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Ｉ１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Ｉ１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Ｉ２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Ｉ２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Ｉ１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Ｉ１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Ｉ２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Ｉ２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Ｉ１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Ｉ１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Ｉ２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Ｉ２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Ｉ１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Ｉ１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Ｉ２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Ｉ２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。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Ｉ２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Ｉ２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、φＵ＝ＬＵＩ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、　　
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 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、　　
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 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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