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JP4601723B2 - 同期電動機駆動システム - Google Patents

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JP4601723B2 JP2010512027A JP2010512027A JP4601723B2 JP 4601723 B2 JP4601723 B2 JP 4601723B2 JP 2010512027 A JP2010512027 A JP 2010512027A JP 2010512027 A JP2010512027 A JP 2010512027A JP 4601723 B2 JP4601723 B2 JP 4601723B2
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Description

本発明は、同期電動機駆動システムに関し、特に、同期電動機に駆動電流を供給するインバータの制御技術に関する。
同期電動機は、インバータから3相交流電流の供給を受け、固定子に配置されている巻線に電流を通電することで固定子に界磁を発生させ、ロータを回転させる。このとき回転子の磁極の位置に応じて、巻線に通電される電流を適切に制御することにより、回転子を自在に駆動することができる。
しかし同期電動機では、固定子及び回転子の形状などから決定される磁気回路や、巻線に通電される電流の波形などにより、発生するトルクは一定にはならず、所定周期をもった脈動が生じる。トルク脈動には、複数の周期をもった脈動成分があるが、一般に電気角で60度の周期を持つ脈動成分が顕著である。このような脈動成分の周期性は、固定子及び回転子の形状、つまり固定子のスロット数と回転子の極数の組み合わせに依存しており、電流波形が正弦波からずれることで脈動が顕在化することが知られている。
ところで近年、パワーエレクトロニクスの進歩により、同期電動機の用途拡大が見られる。電源が直流電源である車両用電動機においても、交流電流の供給により駆動する同期電動機の採用が主流となりつつある。こうしたハイブリッド電気自動車や電気自動車などの車両用途では、電動機駆動システムのさらなる高出力化や高性能化(低振動及び低騒音)、低コスト化が強く要求される。また、車両用途では、高信頼性は勿論のこと、仮にシステムの一部に不具合が発生しても致命的なことにならないようなフェールセーフが必要とされる。
例えば、特許文献1には、直流電源とインバータの間に昇圧回路を追加し、インバータ及び電動機に印加する電圧を高電圧化する電動機駆動システムが開示されている。電動機出力は印加電圧にほぼ比例して向上するため、電動機に印加する電圧を昇圧回路の昇圧動作により高電圧化することで、電動機出力を容易に高出力化できる。
特開平10−66383号公報
しかしながら、高電圧印加により電動機出力を高出力化する場合、電動機の回転数も高くなり、それに伴い給電電流の電気周波数も高くなる。そのため、電気周波数の高周波化に伴い、インバータで必要なスイッチング周波数も高くなる。しかし、スイッチング素子が高周波スイッチング動作をしているインバータでは、電動機機器乗数(インダクタンス及び巻線抵抗)により決定する時定数がある程度大きいと、理想的な正弦波の電流波形を生成することが困難となる。
特に、車両駆動用などの電動機は、高トルクかつ高出力なため、時定数が大きくなることが多い。そのため、所望の電流波形が得られず電流波形に歪が生じ、電動機におけるトルク脈動が大きくなり、振動及び騒音の問題が顕著になるという問題がある。
本発明はかかる問題に鑑み、高出力でありながら、低振動及び低騒音化が図れる同期電動機駆動システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る同期電動機駆動装置は、同期電動機駆動システムであって、直流電流を3相の交流電流に変換する複数の3相インバータと、前記複数の3相インバータの動作を制御する通電制御部と、前記複数の3相インバータから供給される複数の3相交流電流で駆動される同期電動機とを備え、前記同期電動機は、3相交流電流の供給を受ける複数の3相巻線群と、周方向に等間隔に配設された複数の磁極を含む回転子と、前記複数の3相巻線群を構成する複数の固定子巻線を含み、前記複数の固定子巻線が集中巻に巻回され、周方向に並設された固定子とを備え、前記複数の固定子巻線は、周方向に並ぶm個単位で(mは2以上の整数)固定子巻線組を構成し、このように構成された複数の固定子巻線組は周方向に等間隔に並んでおり、各固定子巻線組において、m個の固定子巻線のうち少なくとも一対の隣り合う固定子巻線は、前記回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で並び、かつ、それぞれ異なる3相巻線群に含まれ、前記通電制御部は、出力させる3相交流電流の電流位相角及び電流量を、前記複数の3相インバータのそれぞれについて個別に決定し、前記複数の3相インバータのそれぞれは、前記通電制御部において決定された電流位相及び電流量で、それぞれ異なる3相巻線群に3相交流電流を供給し、前記通電制御部は、前記複数の3相インバータのうち少なくとも1つを、電気角2πラジアンの全区間を通じて通電する第1通電方式で動作させ、前記複数の3相インバータのうち少なくとも2つを、電気角2πラジアンの一部区間のみ通電する第2通電方式で動作させることを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明に係る同期電動機駆動装置は、同期電動機駆動システムであって、直流電流を3相の交流電流に変換する複数の3相インバータと、前記複数の3相インバータの動作を制御する通電制御部と、前記複数の3相インバータから供給される複数の3相交流電流で駆動される同期電動機とを備え、前記同期電動機は、3相交流電流の供給を受ける複数の3相巻線群と、周方向に等間隔に配設された複数の磁極を含む回転子と、前記複数の3相巻線群を構成する複数の固定子巻線を含み、前記複数の固定子巻線が集中巻に巻回され、周方向に並設された固定子とを備え、前記複数の固定子巻線は、周方向に並ぶm個単位で(mは2以上の整数)固定子巻線組を構成し、このように構成された複数の固定子巻線組は周方向に等間隔に並んでおり、各固定子巻線組において、m個の固定子巻線のうち少なくとも一対の隣り合う固定子巻線は、前記回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で並び、かつ、それぞれ異なる3相巻線群に含まれ、前記通電制御部は、出力させる3相交流電流の電流位相角及び電流量を、前記複数の3相インバータのそれぞれについて個別に決定し、前記複数の3相インバータのそれぞれは、前記通電制御部において決定された電流位相及び電流量で、それぞれ異なる3相巻線群に3相交流電流を供給し、前記一対の隣り合う固定子巻線は、互いにインダクタンス値が異なり、前記通電制御部は、前記一対の隣り合う固定子巻線のそれぞれが含まれる3相巻線群に3相交流電流を供給する2つの3相インバータについて、前記一対の隣り合う固定子巻線のそれぞれのインダクタンス値に応じて、前記3相交流電流の電流位相角及び電流量の個別決定を行うことを特徴としてもよい。
また、上記目的を達成するために、本発明に係る同期電動機駆動装置は、同期電動機駆動システムであって、直流電流を3相の交流電流に変換する複数の3相インバータと、前記複数の3相インバータの動作を制御する通電制御部と、前記複数の3相インバータから供給される複数の3相交流電流で駆動される同期電動機とを備え、前記同期電動機は、3相交流電流の供給を受ける複数の3相巻線群と、周方向に等間隔に配設された複数の磁極を含む回転子と、前記複数の3相巻線群を構成する複数の固定子巻線を含み、前記複数の固定子巻線が集中巻に巻回され、周方向に並設された固定子とを備え、前記複数の固定子巻線は、周方向に並ぶm個単位で(mは2以上の整数)固定子巻線組を構成し、このように構成された複数の固定子巻線組は周方向に等間隔に並んでおり、各固定子巻線組において、m個の固定子巻線のうち少なくとも一対の隣り合う固定子巻線は、前記回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で並び、かつ、それぞれ異なる3相巻線群に含まれ、前記通電制御部は、出力させる3相交流電流の電流位相角及び電流量を、前記複数の3相インバータのそれぞれについて個別に決定し、前記複数の3相インバータのそれぞれは、前記通電制御部において決定された電流位相及び電流量で、それぞれ異なる3相巻線群に3相交流電流を供給し、前記一対の隣り合う固定子巻線は、互いに巻回数が異なり、前記通電制御部は、前記一対の隣り合う固定子巻線のそれぞれが含まれる3相巻線群に3相交流電流を供給する2つの3相インバータについて、前記一対の隣り合う固定子巻線の巻回数に基づいて、前記3相交流電流の電流量の個別決定を行うことを特徴としてもよい。
また、上記目的を達成するために、本発明に係る同期電動機駆動装置は、直流電流を3相の交流電流に変換する複数の3相インバータと、前記複数の3相インバータの動作を制御する通電制御部と、前記複数の3相インバータから供給される複数の3相交流電流で駆動される同期電動機とを備え、前記同期電動機は、3相交流電流の供給を受ける複数の3相巻線群と、周方向に等間隔に配設された複数の磁極を含む回転子と、周方向に並設された複数の固定子ティースを含む固定子とを備え、前記複数の固定子ティースは、周方向に並ぶm個単位で(mは3以上の整数)固定子ティース組を構成し、このように構成された複数の固定子ティース組は周方向に等間隔に並んでおり、各固定子ティース組において、m個の固定子ティースのうち周方向に並んだ第1、第2および第3の固定子ティースは、これらの配置間隔の少なくともひとつが前記回転子の磁極間隔と異なるように配されており、前記第1の固定子ティースには、第1の固定子巻線の一部が巻回され、前記第3の固定子ティースには、第2の固定子巻線の一部が巻回され、前記第2の固定子ティースには、前記第1の固定子巻線の残余の部分と前記第2の固定子巻線の残余の部分とが巻回され、前記第1および第2の固定子巻線は、それぞれ異なる3相巻線群に含まれ、前記通電制御部は、出力させる3相交流電流の電流位相角及び電流量を、前記複数の3相インバータのそれぞれについて個別に決定し、前記複数の3相インバータのそれぞれは、前記通電制御部において決定された電流位相及び電流量で、それぞれ異なる3相巻線群に3相交流電流を供給することを特徴としてもよい。
ここで電流位相角とは、同期電動機の回転子に対して固定された回転座標系d-qにおいて、回転磁界の鎖交磁束方向がq軸に対してなす角である。
本発明に係る同期電動機駆動システムは、課題を解決するための手段に記載の構成により、複数の3相インバータが、それぞれ異なる巻線群に電流を供給して同期電動機を回転させる。そのため、本発明に係る同期電動機駆動システムでは、同期電動機が回転することにより発生する誘起電圧を、それぞれの3相インバータで分圧することができるので、直流電源の電圧を昇圧回路で昇圧しなくとも、高出力化を達成するができる。また、高電圧を3相インバータ及びモータに印加する必要がないので、3相インバータにおいては、高耐圧特性を有するスイッチング素子を使用する必要がなく、高耐圧特性を有するスイッチング素子の使用により引き起こされるオン電圧増大や、高電圧スイッチング動作によるスイッチング損失の増大等といったインバータ効率の低下を避けることができ、同期電動機においては、高電圧印加による鉄損の増大を避けることができる。また、同相の巻線を個別に巻回し、その数と同じだけの3相インバータにより電動機を駆動しているため、結果的に上述した時定数は小さくなる。つまり、電動機の高速回転時においても、所望の歪の小さい電流波形を得ることができ、トルク脈動を十分に小さくすることができる。また、複数の3相インバータは、互いに電流位相角が異なり、かつ電流量が異なる3相交流電流を供給することができるため、複数の巻線群で生じるトルク脈動の位相をずらして、互いの脈動を打ち消しあわせることが可能となり、その結果、電動機駆動全体で発生するトルクの脈動を低減することができる。
従って、本発明に係る同期電動機駆動システムによれば、高出力でありながら、低振動化及び低騒音化を図ることができる。
また、通電制御部により決定される複数の3相インバータ間の電流位相角の差が可変であるため、本発明に係る同期電動機駆動システムでは、各巻線のインダクタンスを設計時に意図的に均質にしなくとも、又は製造誤差等で均質でなくとも、最適な電流位相差で同期電動機を駆動させることが可能となる。また、モータ駆動状態の変化に伴うインダクタンスの変化に合わせて、最適な弱め界磁制御を実施することができる。
第1の実施形態に係る同期電動機駆動システムの全体構成を示す図である。 本発明の第1の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の平面図である。 図2の同期電動機の詳細図である。 図2に示した同期電動機の固定子巻線の結線を説明するための図である。 本発明の第1の実施形態の固定子と回転子の位置関係を示し、(a)、(b)、(c)は回転子2が反時計方向に各々機械角で2°(電気角でπ/9ラジアン)回転したときの固定子および回転子の位置関係を示している。 通電制御部52におけるインバータ制御の処理の流れを示すフローチャートである。 同期電動機の回転速度と永久磁石による誘起電圧との関係を示す図である。 低回転数駆動時にインバータが各固定子巻線に流す電流の時間変化を示した図である。 インバータ101、102、103が図8に示すように電流を通電した際のトルク波形を示す図である。 同期電動機における端子電圧と電動機電流の基本ベクトル図である。 磁石埋込み型同期電動機において電流を一定値にした場合の電流位相とトルクとの関係を示す図である。 磁石埋込み型同期電動機における電流位相角とトルクの関係を示す図である。 高回転数駆動時にインバータが各固定子巻線に流す電流の時間変化を示した図である。 本変形例に係る同期電動機駆動システムの全体構成を示す図である。 同期電動機44の詳細図である。 図15に示した同期電動機の固定子巻線の結線を説明するための図である。 本変形例の固定子と回転子の位置関係を示し、(a)、(b)、(c)は回転子2が反時計方向に各々機械角で2°(電気角でπ/9ラジアン)回転したときの固定子および回転子の位置関係を示している。 通電制御部53におけるインバータ制御の処理の流れを示すフローチャートである。 本変形例において各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図である。 変形例2に係る同期電動機駆動システムの全体構成を示す図である。 様々な電流量での電流位相とトルクとの関係を示す図である。 電流量100%、電流位相0°でのトルクを代表値として正規化したトルクを、電流量及び電流位相に対応させたマップデータの一例である。 電流位相のq軸に対する進み角と固定子巻線のインダクタンスとの関係を示す図である。 本発明の第2の実施形態に係る同期電動機駆動システムの全体構成を示す図である。 同期電動機42の詳細図である。 通電制御部55におけるインバータ制御の処理の流れを示すフローチャートである。 定格回転数以上で同期電動機を駆動させる場合に、インバータが各固定子巻線に流す電流の時間変化を示した図である。 本発明の同期電動機駆動システムを搭載した電気自動車の概略構成を示す図である。 本発明の同期電動機駆動システムを搭載したハイブリッド電気自動車の概略構成を示す図である。 本発明の同期電動機駆動システムを搭載したインホイールモータ電気自動車の全体構成を示す図である。
以下、本発明に係る同期電動機駆動システムの実施の形態について、図を用いて説明する。
(第1の実施形態)
先ず始めに、本発明の同期電動機駆動システムの全体構成について説明する。図1は、本発明の同期電動機駆動システムの全体構成を示す図である。
同期電動機駆動システムは、直流電源1、インバータモジュール100、同期電動機41、及び通電制御部52とから構成されている。
インバータモジュール100は、内部にインバータ101、102、103を含み、インバータ101、102、103がそれぞれゲート制御信号G1uvw、G2uvw、G3uvwに従って直交変換動作を行い、3相交流を同期電動機41に供給する。ここでインバータ101、102、103を構成する全てのスイッチング素子は、単一のモジュール内に納められていることを特徴とする。インバータ101の出力電流101a、101b、101cはそれぞれ2π/3ラジアンずつ位相がずれている。インバータ102の出力電流102a、102b、102cについても同様であり、インバータ103の出力電流103a、103b、103cについても同様である。
同期電動機41は、巻線群200a、200b、200cを備える。巻線群200aは、3相の巻線81a、a’、81b、b’、81c、c’で構成されており、それぞれにインバータ101の出力電流101a、101b、101cが入力される。巻線群200bは、3相の巻線82a、a’、82b、b’、82c、c’で構成されており、それぞれにインバータ102の出力電流102a、102b、102cが入力される。巻線群200cは、3相の巻線83a、a’、83b、b’、83c、c’で構成されており、それぞれにインバータ103の出力電流103a、103b、103cが入力される。インバータ101から巻線群200aに電力を供給するためのパワー配線には、U相電流を検出する電流検出器301aとW相電流を検出する電流検出器301cとが設けられている。インバータ102から巻線群200bに電力を供給するためのパワー配線にも同様にU相電流を検出する電流検出器302aとW相電流を検出する電流検出器302cが設けられており、インバータ103から巻線群200cに電力を供給するためのパワー配線にはU相電流を検出する電流検出器303aとW相電流を検出する電流検出器303cが設けられている。また、同期電動機41は、回転子の位置を検出する位置検出器51を備え、位置検出器51において検出された位置検出信号θrは、通電制御部52へ出力される。
通電制御部52は、ゲート制御信号G1uvw、G2uvw、G3uvwを出力することでインバータ101、102、103の動作を制御するマイコンシステムである。さらに詳細に説明すると、通電制御部52には、同期電動機41を所望のトルク及び回転数で駆動させることを指示する電流指令信号Is及び回転数指令信号ωrが入力される。また、通電制御部52内部のROMには、電流指令信号Is及び回転数指令信号ωrの値に対して、インバータに出力させる3相交流電流の電流位相角β及び電流量Iaを対応させたマップデータが、インバータ101、102、103のぞれぞれについて保持されている。通電制御部52では、このマップデータを参照して、入力された電流指令信号Is及び回転数指令信号ωrに応じた電流位相角β及び電流量Iaを、インバータ101、102、103のそれぞれについて決定し、決定された電流位相角β及び電流量Iaの3相交流電流を各インバータが出力するように、回転子の位置や各パワー配線の電流値をモニタしながら、ゲート制御信号G1uvw、G2uvw、G3uvwを出力している。
以上が本発明に係る同期電動機駆動システムの全体構成についての説明である。
次に、同期電動機41の詳細について説明する。
図2は、本発明の第1の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の平面図、図3は、図2の同期電動機の詳細図である。
同期電動機41は回転子2および固定子43から構成される。
回転子2は、回転子コア4および複数の永久磁石5を含み、永久磁石5は回転子コア4に回転子の周方向に等間隔に配置されている。ここで同期電動機41は、いわゆる磁石埋込み型同期電動機(IPM電動機)であり、永久磁石5は回転子コア内部に配置されている。永久磁石5によって構成される磁極6は、固定子43に対してN極、S極が交互に配置された磁極対を構成している。磁極対N極、S極は電気角で2πラジアンとなり、隣り合う磁極の配置間隔は電気角でπラジアンとなる。本実施形態では、回転子の磁極は20極であり、機械角に対して電気角が10倍の関係となっている。
固定子43は、回転子2に対向配置されている複数の固定子ティース47および各固定子ティース47に集中的に巻回された固定子巻線9を含む。複数の固定子ティース47は、固定子の周方向に並ぶ3個単位で固定子ティース組48を構成している。本実施形態では、固定子ティース組48が6組、機械角で60°の等間隔で配置されている。
回転子2の周方向に並べられた磁極数は全部で20極であり、固定子ティースの数は全部で18となっており、半周当り10/9でずれて配置されている。
図2において、反時計回転方向を+方向とすると、固定子ティース組48aに対して、固定子ティース組48bは機械角で−60°、電気角で+2π/3ラジアンずれて配置されている。また、固定子ティース組48aに対して、固定子ティース組48cは機械角で+60°、電気角で+4π/3ラジアン(−2π/3ラジアン)ずれて配置されている。よって、固定子ティース組48a、固定子ティース組48b、固定子ティース組48cは互いに電気角で2π/3ラジアンの間隔の配置となる。
なお、本実施形態の同期電動機は、固定子ティース組48a、固定子ティース組48b、固定子ティース組48cの組み合わせが周方向に2組、(固定子ティース組48a’、固定子ティース組48b’、固定子ティース組48c’)繰り替えされた配置となる。
図3を用いて、固定子ティース組48aの構成を詳細に述べる。以下、固定子巻線の間の機械角を論ずるが、それぞれの固定子巻線が巻回された固定子ティースの中心(一点鎖線)間の角度を表す。固定子ティース組48aは、3個の隣接した固定子ティース61a、62a、63aから構成されている。固定子ティース61a、62a、63aには互いの巻回方向が逆向きとなるように集中巻に巻回された固定子巻線81a、82a、83aが配置されている。固定子巻線82aが巻回された固定子ティース62aに対して、固定子巻線81aが巻回された固定子ティース61aは、機械角で+20°の位置に配置されている。すなわち磁極間隔である電気角πラジアン(機械角18°)からさらに+π/9ラジアンずれて配置されている。また、同様に固定子巻線82aに対して、固定子巻線83aは、機械角で−20°の位置に配置されている。すなわち磁極間隔である電気角πラジアンからさらに−π/9ラジアンずれて配置されている。ここで、固定子ティースは、周方向に等間隔で360/18=20°の間隔で並べられている。一方、回転子の磁極は周方向に等間隔で20個並べられており、360/20=18°の間隔となる。
図2に示した他の2組の固定子ティース組48b、48cも上記固定子ティース組48a同様に、固定子ティース組内において、3個の巻線が磁極間隔である電気角πラジアンから電気角で+π/9ラジアンと−π/9ラジアンずれて配置されている。
図4は、図2に示した同期電動機の固定子巻線の結線を説明するための図である。
図示した巻線端子番号末尾のa、b、cは、それぞれ固定子ティース組48a、48b、48cを構成する巻線に対応している。
固定子ティース組48a内の3個の固定子巻線81a、82a、83aのそれぞれの巻線端子31a、32a、33aは、個別に外部に出されていて、インバータ101、102、103のU相の接続端子に個別に接続されている。固定子ティース組48b内の3個の巻線端子31b、32b、33b、および、固定子ティース組48cの3個の巻線端子31c、32c、33cも同様に、個別に外部に出されていて、それぞれインバータ101、102、103のV相、W相の接続端子に個別に接続されている。
また、異なる固定子ティース組48a、48b、48cで位相差が2π/3ラジアンとなる固定子巻線の端子は共通に中性点に接続されている。すなわち巻線端子34aと巻線端子34bと巻線端子34cは第1の中性点に接続され、巻線端子35aと巻線端子35bと巻線端子35cは第2の中性点に接続され、巻線端子36aと巻線端子36bと巻線端子36cは第3の中性点に接続されている。この例では第1,第2および第3の中性点を電気的に分離させているが、このうちのいずれか2つの中性点あるいは全ての中性点を電気的に接続することとしてもよい。
また、本実施形態では固定子ティース組48a、固定子ティース組48b、固定子ティース組48cが2組ずつあり、末尾のa、b、cが同じ固定子ティース組どうしは回転子の磁極に対して電気角で同じ位置関係にある。そのため6組の固定子ティース組のうち隣接した3組の固定子ティース組どうしで中性点接続を構成してもよいし、一つ置きの3組の固定子ティース組どうしで中性点接続を構成してもよい、また、6組の全ての固定子ティース組で中性点接続を構成してもよい。
以上、本発明の第1の実施形態に係る同期電動機駆動システムを構成する同期電動機の構成について説明した。18個の固定子ティースは、回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で並び、かつ、周方向に並ぶ3個単位で固定子ティース組を構成している。また各固定子ティース組内の3個の固定子巻線は、それぞれ独立した外部端子に個別に接続されている。
ここで「個別」とは、ひとつの固定子ティース組に含まれている固定子巻線どうしの関係を示すものであり、異なる固定子ティース組にそれぞれ含まれている固定子巻線どうしの関係を示すものではない。従って、異なる固定子ティース組に含まれる固定子巻線どうしは、条件が許せば共通に接続される場合もある。例えば、固定子ティース組48aに含まれている固定子巻線81aと固定子ティース組48a’に含まれている固定子巻線81a’には同じ位相の電流が供給されるため、これらを共通の外部端子に接続することとしてもよい。もちろん個別に外部端子に接続することとしても何ら問題はない。
本発明の第1の実施形態に係る同期電動機駆動システムは、上記同期電動機の複数の巻線端子に互いに位相の異なる電流を供給する駆動装置を備えている。次に、図2、図3に構造を示した同期電動機41を回転駆動させる通電方法の一例を説明する。
図5は、本発明の第1の実施形態の固定子と回転子の位置関係を示し、図5(a)、図5(b)、図5(c)は回転子2が反時計方向に各々機械角で2°(電気角でπ/9ラジアン)回転したときの固定子および回転子の位置関係を示している。
図2、図3に、回転子の磁極間を10、11で示した。回転子の磁極間10、11は、回転子に配置された永久磁石で構成された磁極Nと磁極Sとの間の磁気中立点の位置を意味する。ここでは、機械的にも磁石と磁石との間の位置となっている。反時計方向にみてN極からS極に変わる磁極間を10、反時計方向にみてS極からN極に変わる磁極間を11と示している。なお、磁極間11’は、磁極間11に対して電気角では同じ位置であるが機械角では異なる位置にある。
図5(a)では、一点鎖線で示したように、固定子ティース63aの中心と回転子磁極間11とが一致する位置関係で対向している。この位置関係のときにインバータ103が接続する固定子巻線83aに流れる電流が最大になるように位相を調整して電流を供給すると、永久磁石によるトルクであるマグネットトルクが最大となる。なお図3で説明したように隣接する磁極どうしのなす角度(18°)と隣接する固定子ティースどうしのなす角度(20°)が異なるため、固定子ティース63aの中心と回転子磁極間11とが一致する位置関係で対向していれば、固定子ティース62aの中心および回転子磁極間10、ならびに固定子ティース61aの中心および回転子磁極間11’はずれた位置関係で対向することになる。
図5(b)では、図5(a)から回転子が反時計方向に機械角で2°(電気角でπ/9ラジアン)回転しており、一点鎖線で示したように、固定子ティース62aの中心と回転子磁極間10とが一致する位置関係で対向している。この位置関係のときにインバータ102が接続する固定子巻線82aに流れる電流が最大になるように位相を調整して電流を供給すると、永久磁石によるトルクであるマグネットトルクが最大となる。このとき固定子ティース63aの中心および回転子磁極間11、ならびに固定子ティース61aの中心および回転子磁極間11’はずれた位置関係で対向している。 図5(c)では、図5(b)から回転子が反時計方向に機械角で2°(電気角でπ/9ラジアン)回転しており、一点鎖線で示したように、固定子ティース61aの中心と回転子磁極間11’とが一致する位置関係で対向している。この位置関係のときにインバータ101が接続する固定子巻線81aに流れる電流が最大になるように位相を調整して電流を供給すると、永久磁石によるトルクであるマグネットトルクが最大となる。このとき固定子ティース63aの中心および回転子磁極間11、ならびに固定子ティース62aの中心および回転子磁極間10はずれた位置関係で対向している。
図5(a)、(b)、(c)に示した位置関係となる各時間に、すなわち、固定子ティース61a、62a、63aの固定子ティース中心が回転子磁極間と対向している各時間に、固定子巻線81a、82a、83aに流れる電流がそれぞれ最大になるように位相を調整して電流を供給する。そうすると固定子ティース毎にマグネットトルクを最大とすることができ、全体として高トルク化を図ることができる。
以上説明したとおり、同期電動機41では、回転子磁極の間隔が機械角18°(電気角πラジアン)であるのに対し、固定子ティース組内の3個の固定子ティースの間隔は機械角18°度からずれた機械角20°としている。このように機械的な位相差をもたせることにより、無通電時のトルク脈動であるコギングトルクを低減することができる。
また同期電動機41では、固定子ティース組内の固定子ティースは電気角πラジアンに対して各々π/9ラジアンの位相差をもつ配置となっており、各固定子ティースに巻回された固定子巻線にはπ/9ラジアンの位相差を持たせた電流を流すことで、各々の固定子ティースにより発生するトルクを同じにすることができるのでπ/3ラジアンを基本周期とするトルク脈動を打ち消すことができ、かつ、各々の固定子ティースにより発生するトルクを最大にすることができるので全体のトルクを高めることができる。
なお、図5では永久磁石による発生するマグネットトルクのみを考慮していたので、固定子ティースの中心と回転子磁極間とが一致して対向した位置関係において固定子巻線に流れる電流が最大となるように電流の位相を調整している。しかしながら第1の実施形態の同期電動機は、回転子コア内部に永久磁石を配置した、いわゆる磁石埋込み型同期電動機であり、磁石によるマグネットトルクに加えて、磁気抵抗の差によるリラクタンストルクを利用することができる同期電動機である。そのためマグネットトルクとリラクタンストルクの両者を生かして最大トルクを得るために、固定子ティースの中心と回転子磁極間とが一致して対向する位置で最大電流となる位相よりも電流位相を進めることが有効な場合もある。
以上が同期電動機41の詳細についての説明である。
次に、通電制御部52によるインバータ制御の詳細について説明する。
図6は通電制御部52におけるインバータ制御の処理の流れを示すフローチャートである。
通電制御部52は、ステップS1からステップS6のループを繰り返すことで、位置検出信号θr及び各電流検出器の検出値により得られる回転子の位置や各パワー配線の電流値をモニタしながら、随時適切なゲート制御信号G1uvw、G2uvw、G3uvwを出力している。この処理の流れにおいて本発明の特徴となるのは、ステップS1で入力される電流指令信号Is、回転数指令信号ωrの何れかに変化が生じた場合に(ステップS2:Yes)、ステップS3、S4、S5において、内部ROMに保持しているマップデータを参照し、電流指令信号Is及び回転数指令信号ωrに応じて、インバータ101用の電流位相角β1及び電流量Ia1、インバータ102用の電流位相角β2及び電流量Ia2、インバータ103用の電流位相角β3及び電流量Ia3を、インバータ101、102、103のそれぞれについて個別に決定することである。ここで特に、ステップS3、S4、S5では、それぞれ異なるマップデータが用いられる。
本実施形態では具体的には、回転数指令信号ωrの値が低回転数での駆動を指示するものである場合、電流指令信号Is及び回転数指令信号ωrに対して、ステップS3、S4、S5で用いられるインバータ101用のマップデータ、インバータ102用のマップデータ、及びインバータ103用のマップデータの何れにおいても、同じ値の電流位相角β及び電流量Iaがマッピングされている。しかし、回転数指令信号ωrの値が高回転数での駆動を指示するものになるにつれ、インバータ101用のマップデータ、インバータ102用のマップデータ、及びインバータ103用のマップデータのそれぞれにおいて、異なる値の電流位相角β及び電流量Iaがマッピングされている。高回転数での駆動時に、インバータ毎に異なる電流位相角β及び電流量Iaの電流を出力させるのは、いわゆる弱め界磁制御を適切に行うことを意図したものである。
尚、本実施形態において高回転数とは、図7に示すように、回転子の永久磁石の磁界により巻線に生じる誘起電圧(ω×Φa)が、直流電源1の電源電圧を超える高速回転領域での回転数を意味する。逆に低回転数とは、永久磁石の磁界により巻線に生じる誘起電圧(ω×Φa)が、直流電源1の電源電圧を超えない低速回転領域での回転数を意味する。本図においてωは電気角速度、Φaは永久磁石の鎖交磁束であり、誘起電圧(ω×Φa)は、回転数が高速になるにつれ比例的に増大する。通電制御部52は、図中の高速回転領域において、弱め界磁制御を実施する。
以下に、通電制御部52の制御を受けて、インバータ101、102、103がどのように動作するかを具体的に説明する。先ず、同期電動機41を低回転数で駆動させる場合のインバータ101、102、103の動作について説明する。
図8は、低回転数駆動時にインバータが各固定子巻線に流す電流の時間変化を示した図である。図8中の(a)(b)(c)で示される時間は、それぞれ図5(a)、図5(b)、図5(c)に示される位置関係に対応している。
図8では、巻線端子31a、32a、33aに流した電流(固定子巻線81a、82a、83aに流した電流)が縦軸に、時間が横軸に示されている。図8に示すように、巻線端子32aにインバータ102が流す電流に対して巻線端子33aにインバータ103が流す電流はπ/9ラジアン進めてあり、巻線端子32aにインバータ102が流す電流に対して巻線端子31aにインバータ101が流す電流はπ/9ラジアン遅らせてある。
各固定子巻線の配置関係と各固定子巻線に流す電流とは以下の関係がある。
固定子巻線82aに対して固定子巻線83aは、電気角でπラジアンからさらに−π/9ラジアンずれて配置されている。このような配置関係であれば、固定子巻線82aに流す電流に対して固定子巻線83aに流す電流は、π/9ラジアン進めることとする。一方、固定子巻線82aに対して固定子巻線81aは、電気角でπラジアンからさらに+π/9ラジアンずれて配置されている。このような配置関係であれば、固定子巻線82aに流す電流に対して固定子巻線81aに流す電流は、π/9ラジアン遅らせることとする。
すなわちインバータ101、102、103が出力する電流の電流位相角β1、β2、β3は何れも0度であり、図5(a)の位置関係では、固定子巻線83aに流れる電流が最大になるように位相を調整し、図5(b)の位置関係では、固定子巻線82aに流れる電流が最大になるように位相を調整し、図5(c)の位置関係では、固定子巻線81aに流れる電流が最大になるように位相を調整して電流を供給している。そうするとそれぞれの固定子ティースが生じさせるマグネットトルクがそれぞれ最大となり、全体として高トルク化が実現されている。
また、同期電動機は一般に、インバータから3相交流を通電されることによりマグネットトルクを発生し回転駆動するが、1つのインバータから3相交流電流の給電を受ける3相の巻線群において、電気角で60度の周期をもったトルク脈動が発生する。ここで、図8に示すようにインバータ101、102、103がπ/9ラジアン(20度)ずつ位相差をつけて電流を流す場合、インバータ101、102、103から3相交流電流が供給される巻線群200a、200b、200cは、図9に示すように、それぞれトルク波形tr1、tr2、tr3のようにマグネットトルクを生じさせる。トルク波形tr1,tr2,tr3は、何れも60度周期が主成分のトルク脈動をもっている。しかし、波形tr1,tr2,trは、互いに位相が20度ずつずれているため、各々のトルク脈動が互いに打ち消しあい、波形tr1,tr2,tr3を合成した同期電動機41全体で生じる合成トルクTaでは、トルク脈動が大幅に低減している。
このように、インバータ101、102、103が図8に示すように電流を供給するよう動作することで、電気角で60度周期をもった脈動成分を打ち消すことにより、大幅にトルク脈動を低減し、さらには同期電動機の低振動化及び低騒音化が図れる。また、同期電動機の低振動化及び低騒音化の達成により、本実施形態に係る同期電動機駆動システムの組み込みに、防振及び防音対策の必要がなくなるという効果が得られる。
以上が、同期電動機41を低回転数で駆動させる場合のインバータ101、102、103の動作についての説明である。
次に、同期電動機41を高回転数で駆動させる場合のインバータ101、102、103の動作について説明する。一般に、同期電動機では、巻線において生じる誘起電圧が高回転数駆動の阻害要因となる。図10を用いて、誘起電圧と回転速度の関係を説明する。
図10は、同期電動機における端子電圧と電動機電流の基本ベクトル図である。ここで、ベクトル図におけるq軸、d軸は、各々は電気角において直交している。図中の破線は電圧制限円、ωは電気角速度、Φaは永久磁石の鎖交磁束、Lqはインダクタンスのq軸成分、Ldはインダクタンスのd軸成分、Raは巻線抵抗、Iaは巻線電流、Iqは巻線電流のq軸成分、Idは巻線電流のd軸成分である。電動機を駆動させるために必要な端子電圧Vaは、永久磁石による誘起電圧(ω×Φa)、巻線での電圧降下(Ra×Ia)、及び回転磁界による誘起電圧(ω×Lq×Iq+ω×Ld×Id)の合計となり、同期電動機は、端子電圧Vaが、電源電圧により決定する電圧制限円内である条件でのみ駆動することができる。一般的に端子電圧Vaは、以下の式で表現することができる。
Figure 0004601723
ここで電気角速度ωは、回転子の回転数が高速になるにつれ、比例的に増大する。そのため回転数が高速になるにつれて、図10中の永久磁石による誘起電圧(ω×Φa)が比例的に増大し、それに応じて駆動に要する端子電圧Vaも増大することになる。つまり、回転子の回転数が高速になると、端子電圧Vaが、電圧制限円内から外れることになる。
そこで、このような状態を回避するために、巻線電流の位相をq軸に対して進めることにより(つまり、トルクに寄与せず磁束を打ち消すような電流を通電する)、巻線電流のq軸成分及びd軸成分を自在に制御し、さらには、ω×Lq×Iq及びω×Ld×Idを、自在に制御することで、端子電圧Vaを電圧制限円内に抑えることができる。これがいわゆる弱め界磁制御といわれるものである。
ここで同期電動機が単一のインバータにより給電されて駆動する場合は、電気角速度ω、鎖交磁束Φa、インダクタンスのq軸成分、インダクタンスのd軸成分、巻線抵抗Ra、巻線電流Iaは常に単一である。しかし、本実施形態に係る同期電動機システムでは、インバータ101、102、103がそれぞれ異なる巻線群に給電しているため、設計面及び製造面などから、インバータ101、102、103のそれぞれについて、電気角速度ω以外のパラメータは全て異なっている。すなわち、同じ回転数であっても、弱め界磁制御に最適な電流位相角βはインバータ101、102、103のそれぞれで異なる。そのため、インバータ101、102、103の全てで同じ電流位相角の電流を供給した場合、電源電圧により制約される回転数が、インバータごとに相違することにつながり、同期電動機の能力を活かすことができなくなる。
そこで、本実施形態では、弱め界磁制御が必要となる回転数では、インバータ毎に適切な弱め界磁制御が実施できるように、インバータ101用のマップデータ、インバータ102用のマップデータ、及びインバータ103用のマップデータのそれぞれにおいて、異なる値の電流位相角βがマッピングされている。これにより、本実施形態に係る同期電動機駆動システムでは、高回転で駆動する際に、それぞれのインバータ毎に端子電圧が適切に制御され、電動機特性を最大限に活かすことができる。
ここで、図11、図12を用いて磁石埋込み型同期電動機における電流位相角βとトルクの関係を説明する。
図11は、磁石埋込み型同期電動機において電流を一定値にした場合の電流位相とトルクとの関係を示す図である。電流位相が横軸に、トルクが縦軸に示されている。同期電動機において永久磁石により発生するマグネットトルクは、固定子ティースの中心と回転子磁極間とが一致して対向した位置関係において固定子巻線に流れる電流が最大となるように電流位相角を調整することで最大となる。そのため本図に示すように、マグネットトルクは電流位相が0°である時に最大となる。しかしながらIPM電動機では、磁石によるマグネットトルクに加えて、磁気抵抗の差によるリラクタンストルクを利用することができる。リラクタンストルクは、電流位相角が45°近傍であるときに最大となる。そのため、IPM電動機の総トルクは、マグネットトルクとリラクタンストルクとを合せたトルクとなり、電流位相角βが0°から45°近傍の範囲で最大となる。
図12は、電流位相角と総トルクとの関係を示す図である。本図において電流位相角が横軸に、トルクが縦軸に示されている。図12に示す例では、最大トルクを発生する電流位相角は30度である。このように、IPM電動機ではリラクタンストルクを最大限利用するため、発生するトルクが電流位相角に大きく依存する。また、その依存性は、電流量などにより異なる。
従って、インバータ毎に電流位相角βが異なる電流を供給する場合、異なるインバータに接続された3つの巻線群でトルク脈動を効率よく打ち消しあうようにするためには、各巻線群に給電される電流の電流量を電流位相角βに応じて変化させ、発生するトルクを等しくすることが望ましい。
例えば、同期電動機41の巻線群200a、200b、200cが何れも図12に示す関係でトルクを生じる場合、巻線群200a、200b、200cに、それぞれ電流位相角βが10度、30度、50度で同じ電流量の電流が供給されると、巻線群200a、200cで生じるトルクTbと、巻線群200bで生じるトルクTaとに差があるため、互いのトルク脈動が効率よく打ち消されない。このような場合には、図13に示すように、巻線群200a、200cに給電する電流量を、巻線群200bに給電する電流量よりも多くすることで、巻線群200a、200b、200cで生じるトルクが等しくなる。
そこで本実施形態では、弱め界磁制御が必要となる回転数では、各インバータが供給する電流の電流位相角βがことなり、さらに、各インバータが電流を供給する巻線群でトルクが等しくなるように、インバータ101用のマップデータ、インバータ102用のマップデータ、及びインバータ103用のマップデータのそれぞれにおいて、異なる値の電流量Iaがマッピングされている。このようなマッピングデータを用いることで、通電制御部52は、電流位相角30度で電流を供給するインバータ102には、供給する電流量をIa11とするように指示するゲート制御信号G2uvwを出力し、一方、電流位相角10度で電流を供給するインバータ101、電流位相角50度で電流を供給するインバータ103には、供給する電流量をIa1よりも大きなIa2とするように指示するゲート制御信号G1uvw、G3uvwを出力する。
これにより、本実施形態に係る同期電動機駆動システムでは、高回転で駆動する際に、それぞれのインバータ毎に端子電圧が適切に制御され、電動機特性を最大限に活かすことができる。以上が、同期電動機41を高回転数で駆動させる場合のインバータ101、102、103の動作についての説明である。
以上説明したように、インバータ101、102、103が供給する電流の電流位相角βを、それぞれが接続された巻線群の特性に合わせた適切な弱め界磁制御ができる値となるよう個別に決定し、さらに、各インバータから電流の供給を受ける巻線群200a、200b、200cにおいて生じるトルクが等しくなるように、それぞれに給電される電流の電流量を個別に決定したマッピングテーブルを、通電制御部52の内部ROMに記録している。このようなマッピングテーブルに従って、通電制御部52がゲート制御信号を出力することで、同期電動機41で発生するトルクを高めつつ、トルクの脈動を低減することができる。
尚、第1の実施形態では、巻線群200a、200b、200cにおいて生じるトルクが等しくなるように、それぞれに給電される電流量を個別に決定するとしたが、少なくとも2つの巻線群において生じるトルクが等しくなるように、それぞれに給電される電流量を個別に決定するよう構成してもよい。これにより、少なくとも2つの3相巻線群で生じるトルクが同等なものになり、これらの位相を互いにずらすことで、互いのトルク脈動が打ち消され、同期電動機全体としてのトルク脈動を低減することが可能となる。
また、本実施形態では、インバータ101、102、103を構成するスイッチング素子を、単一のモジュール内に格納した構成とした。これにより複数のインバータで構成されていることによるインバータのコストアップ及びインバータと電動機の配線の複雑さなどを大幅に低減できる。また、本発明に係る同期電動機駆動システムでは、各インバータ毎に電流位相角を相違させることができるので、単一のモジュールに格納された構成であっても、個々のスイッチング素子の発熱が時間的に分散しており、効率的に放熱することができる。

(第1の実施形態の変形例1)
以下に、2つのインバータを有する同期電動機駆動システムに本発明を適用した変形例について説明する。図14は、本変形例に係る同期電動機駆動システムの全体構成を示す図である。
本変形例では、同期電動機駆動システムは、直流電源1、インバータモジュール104、同期電動機44、及び通電制御部53とから構成されている。
インバータモジュール104は、内部にインバータ105、106を含み、インバータ105、106がそれぞれゲート制御信号G1uvw、G2uvw、G3uvwに従って直交変換動作を行い、3相交流を同期電動機44に供給する。
通電制御部53は、ゲート制御信号G1uvw、G2uvwを出力することでインバータ105、106の動作を制御するマイコンシステムである。通電制御部53内部のROMには、電流指令信号Is及び回転数指令信号ωrの値に対して、インバータに出力させる3相交流電流の電流位相角β及び電流量Iaを対応させたマップデータが、インバータ105、106のぞれぞれについて保持されている。通電制御部52では、図18に示すように
ステップS13、14においてこのマップデータを参照し、入力された電流指令信号Is及び回転数指令信号ωrに応じた電流位相角β及び電流量Iaを、インバータ105、106のそれぞれについて決定し、決定された電流位相角β及び電流量Iaの3相交流電流を各インバータが出力するように、回転子の位置や各パワー配線の電流値をモニタしながら、ゲート制御信号G1uvw、G2uvwを出力している。
同期電動機44は、巻線群200d及び巻線群200eの2つの巻線群を有する。
図15は、同期電動機44の詳細図である。図15を用いて、固定子ティース組48aの構成を詳細に述べる。以下、固定子巻線の間の機械角を論ずるが、それぞれの固定子巻線が巻回された固定子ティースの中心(一点鎖線)間の角度を表す。固定子ティース組48aは、3個の隣接した固定子ティース71a、72a、73aから構成されている。
固定子ティース72aに対して固定子ティース71aは、機械角で+20°の位置に配置されている。すなわち磁極間隔である電気角πラジアン(機械角18°)からさらに+π/9ラジアンずれて配置されている。また、同様に固定子ティース72aに対して固定子ティース73aは、機械角で−20°の位置に配置されている。すなわち磁極間隔である電気角πラジアンからさらに−π/9ラジアンずれて配置されている。ここで、固定子ティースは、周方向に等間隔で360/18=20°の間隔で並べられている。一方、回転子の磁極は周方向に等間隔で20個並べられており、360/20=18°の間隔となる。
固定子ティース71aには固定子巻線91aの一部(巻回数N1)が巻回され、固定子ティース73aには固定子巻線92aの一部(巻回数N2)が巻回され、固定子ティース72aには固定子巻線91aの残余の部分(巻回数N21)および固定子巻線92aの残余の部分(巻回数N22)が巻回されている。
固定子巻線91aは、固定子ティース71a、72aにそれぞれ巻回されている部分どうしが互いに逆極性の磁場を発生させる。同様に、固定子巻線92aは、固定子ティース72a、73aにそれぞれ巻回されている部分どうしが互いに逆極性の磁場を発生させる。さらに固定子巻線91a、92aに同位相の電流が供給されたとき固定子ティース72aに巻回されている部分どうしは同じ極性の磁場を発生させる。
また固定子巻線91a、92aの巻回数に関しては、以下の関係が満たされている。
N1=N2
N21=N22=(N1)/{2cos(π/9)}
上記関係を満たすことにより固定子ティース71a、72a、73aに生じる磁束の最大値を同等にすることができる。なおここでは便宜上イコール記号(=)を用いているが、実際には完全に一致させることが困難な場合が多い。上記のイコール記号は、右辺が小数になる場合にはその小数に近い整数を採用する程度の一致を含み、さらには、設計上誤差として無視できる程度の一致を含むこととする。
図15に示した固定子ティース組48aの両隣に隣接する他の2組の固定子ティース組48b、48cも図15に示した固定子ティース組48aと同様の構成を有している。
図16は、図15に示した同期電動機の固定子巻線の結線を説明するための図である。
図示した巻線端子番号末尾のa、b、cは、それぞれ固定子ティース組48a、48b、48cを構成する巻線に対応している。
固定子ティース組48a内の2個の固定子巻線91a、92aのそれぞれの巻線端子21a、23aは、個別に外部に出されていて、駆動装置であるインバータの接続端子に個別に接続されている。固定子ティース組48b内の2個の巻線端子21b、23b、および、固定子ティース組48cの2個の巻線端子21c、23cも同様に、個別に外部に出されていて、駆動装置であるインバータの接続端子に個別に接続されている。
また、異なる固定子ティース組48a、48b、48cで位相差が2π/3ラジアンとなる固定子巻線の端子は共通に中性点に接続されている。すなわち巻線端子22aと巻線端子22bと巻線端子22cは第1の中性点に接続され、巻線端子24aと巻線端子24bと巻線端子24cは第2の中性点に接続されている。この例では第1および第2の中性点を電気的に分離されているが、これらを電気的に接続することとしてもよい。
また、本実施形態では固定子ティース組48a、固定子ティース組48b、固定子ティース組48cが2組ずつあり、末尾のa、b、cが同じ固定子ティース組どうしは回転子の磁極に対して電気角で同じ位置関係にある。そのため6組の固定子ティース組のうち隣接した3組の固定子ティース組どうしで中性点接続を構成してもよいし、一つ置きの3組の固定子ティース組どうしで中性点接続を構成してもよい、また、6組の全ての固定子ティース組で中性点接続を構成してもよい。
以上、同期電動機44の構成について説明した。18個の固定子ティースは、回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で並び、かつ、周方向に並ぶ3個単位で固定子ティース組を構成している。また各固定子ティース組内の2個の固定子巻線は、それぞれ独立した外部端子に個別に接続されている。
ここで「個別」とは、ひとつの固定子ティース組に含まれている固定子巻線どうしの関係を示すものであり、異なる固定子ティース組にそれぞれ含まれている固定子巻線どうしの関係を示すものではない。従って、異なる固定子ティース組に含まれる固定子巻線どうしは、条件が許せば共通に接続される場合もある。例えば、固定子ティース組48aに含まれている固定子巻線91aと固定子ティース組48a’に含まれている固定子巻線91a’には同じ位相の電流が供給されるため、これらを共通の外部端子に接続することとしてもよい。もちろん個別に外部端子に接続することとしても何ら問題はない。
本変形例に係る同期電動機駆動システムは、上記同期電動機の複数の巻線端子に互いに位相の異なる電流を供給する駆動装置を備えている。次に、駆動装置および通電方法に関して説明する。
図17は、本変形例の固定子と回転子の位置関係を示し、図17(a)、図17(b)、図17(c)は回転子2が反時計方向に各々機械角で2°(電気角でπ/9ラジアン)回転したときの固定子および回転子の位置関係を示している。また、図19は、本変形例において各固定子巻線に流した電流の時間変化を示した図である。図19中の(a)(b)(c)で示される時間は、それぞれ図17(a)、図17(b)、図17(c)に示される位置関係に対応している。
図15に、回転子の磁極間を10、11で示した。回転子の磁極間10、11は、回転子に配置された永久磁石で構成された磁極Nと磁極Sとの間の磁気中立点の位置を意味する。ここでは、機械的にも磁石と磁石との間の位置となっている。反時計方向にみてN極からS極に変わる磁極間を10、反時計方向にみてS極からN極に変わる磁極間を11と示している。なお、磁極間11’は、磁極間11に対して電気角では同じ位置であるが機械角では異なる位置にある。
図17(a)では、一点鎖線で示したように、固定子ティース73aの中心と回転子磁極間11とが一致する位置関係で対向している。この位置関係のときに固定子巻線93aに流れる電流が最大になるように位相を調整して電流を供給すると、永久磁石によるトルクであるマグネットトルクが最大となる。なお図15で説明したように隣接する磁極どうしのなす角度(18°)と隣接する固定子ティースどうしのなす角度(20°)が異なるため、固定子ティース73aの中心と回転子磁極間11とが一致する位置関係で対向していれば、固定子ティース72aの中心および回転子磁極間10、ならびに固定子ティース71aの中心および回転子磁極間11’はずれた位置関係で対向することになる。
図17(b)では、図17(a)から回転子が反時計方向に機械角で2°(電気角でπ/9ラジアン)回転しており、一点鎖線で示したように、固定子ティース72aの中心と回転子磁極間10とが一致する位置関係で対向している。このとき固定子ティース73aの中心および回転子磁極間11、ならびに固定子ティース71aの中心および回転子磁極間11’はずれた位置関係で対向している。
図17(c)では、図17(b)から回転子が反時計方向に機械角で2°(電気角でπ/9ラジアン)回転しており、一点鎖線で示したように、固定子ティース71aの中心と回転子磁極間11’とが一致する位置関係で対向している。この位置関係のときに固定子巻線91aに流れる電流が最大になるように位相を調整して電流を供給すると、永久磁石によるトルクであるマグネットトルクが最大となる。このとき固定子ティース73aの中心および回転子磁極間11、ならびに固定子ティース72aの中心および回転子磁極間10はずれた位置関係で対向している。 図17(a)、(c)に示した位置関係となる各時間に、すなわち、固定子ティース71a、73aの固定子ティース中心が回転子磁極間と対向している各時間に、固定子巻線91a、92aに流れる電流がそれぞれ最大になるように位相を調整して電流を供給する。そうすると図17(a)に示した位置関係となるとき、すなわち固定子ティース73aの中心が回転子磁極間11と一致して対向しているときに、固定子巻線92aに流れる電流が最大となり、固定子ティース73aが生じさせるマグネットトルクが最大となる。また図(b)に示した位置関係になるとき、すなわち固定子ティース72aの中心が回転子磁極間10と一致して対向しているときに、固定子巻線91a、92aの電流のベクトル合成が最大となり、固定子ティース72aが生じさせるマグネットトルクが最大となる。また図17(c)に示した位置関係となるとき、すなわち固定子ティース71aの中心が回転子磁極間11’と一致して対向しているときに、固定子巻線91aに流れる電流が最大となり、固定子ティース71aが生じさせるマグネットトルクが最大となる。これにより固定子ティース毎にマグネットトルクを最大とすることができ、全体として高トルク化を図ることができる。
図19では、巻線端子21a、23aに流した電流(固定子巻線91a、92aに流した電流)が縦軸に、時間が横軸に示されている。図19に示すように、巻線端子21aに流す電流に対して巻線端子23aに流す電流は2π/9ラジアン進めてある。
各固定子巻線の配置関係と各固定子巻線に流す電流とは以下の関係がある。
固定子ティース72aに対して固定子ティース73aは、電気角でπラジアンからさらに−π/9ラジアンずれて配置されている。一方、固定子ティース72aに対して固定子ティース71aは、電気角でπラジアンからさらに+π/9ラジアンずれて配置されている。このような配置関係であれば、固定子巻線91aに流す電流に対して固定子巻線93aに流す電流は、2π/9ラジアン進めることとする。
以上説明したように、本変形例に係る同期電動機駆動システムでは、2つのインバータそれぞれについてのマッピングテーブルを用いて、個別に電流位相角β及び電流量Iaを決定したゲート制御信号を出力することで、同期電動機44で発生するトルクを高めつつ、トルクの脈動を低減することができる。

(第1の実施形態の変形例2)
図20は、変形例2に係る同期電動機駆動システムの全体構成を示す図である。本図に示す同期電動機駆動システムは、図1に示すものと比較して、通電制御部52を通電制御部52aに置換し、電流検出器302a、302c、303a、303cを取り除いた点が相違している。
図1に示す同期電動機駆動システムの通電制御部52では、インバータ101、102、及び103のそれぞれに対応するパワー配線で電流量及び電流位相をモニタすることでインバータの動作状態を確認しながら、各インバータをフィードバック制御していた。
しかしながら、一般に、複数の3相巻線を有する同期電動機では、1つの3相巻線について電流量及び電流位相をモニタすることで、他の3相巻線についても同期電動機の構造に応じて電流量及び電流位相を推定することが可能である。
そこで、変形例2に係る通電制御部52aでは、電流検出器301a、301cにおいてモニタしたインバータ101に対応するパワー配線の電流量及び電流位相を用いて、インバータ102、及び103に対応するパワー配線の電流量及び電流位相を推定し、各インバータをフィードバック制御する。電流量及び電流位相の推定においては、インバータを構成するスイッチング素子のオン電圧を利用することで、容易に実現できる。
このような構成により電流検出器の数を減らし、システム全体でのコスト低減を図ることができる。

(第1の実施形態の変形例3)
以下に、通電制御部52における制御の変形例を説明する。以降の変形例では、図1に示す同期電動機駆動システムと同様の構成において、通電制御部52が第1の実施形態のものと異なる制御を実施する。
図21は、様々な電流量での電流位相とトルクとの関係を示す図である。
本図では、図11に示した例での電流量を100%として、電流量100%、70%、及び20%の各場合での電流位相とトルクとの関係を示している。
本図に示すよに、電流量100%、70%、及び20%の各場合において最大トルクを発生する電流位相a、b、及びcは異なる。
こうした電流量及び電流位相と同期電動機1において発生するトルクとの関係を製造過程で測定し、電流量100%、電流位相0°でのトルクを代表値として正規化したトルクを、電流量及び電流位相に対応付けることで、図22に示すマップデータを生成することができる。
本変形例において通電制御部52は、このようなマップデータを内部ROMに保持し、インバータ101、102、103のそれぞれについて電流量及び電流位相を決定する際には、各インバータから出力される3相交流電流により生じるトルクが等しくなるよう、マップデータにおいて同じ値の正規化トルクが対応づけられた電流量及び電流位相を選択する。
例えば、正規化トルク0.8で同期電動機を駆動させる場合、通電制御部52は、インバータ101に電流量100%、電流位相−20°で3相交流電流を出力させ、インバータ102に電流量を電流量80%、電流位相0°で3相交流電流を出力させ、インバータ103を電流量に電流量60%、電流位相+20°で3相交流電流を出力させる。これにより、各インバータから3相交流電流を給電される3相巻線群で発生するトルクが等しくなり、同期電動機全体でのトルク脈動を抑えることができる。

(第1の実施形態の変形例4)
図23は、電流位相のq軸に対する進み角と固定子巻線のインダクタンスとの関係を示す図である。本図に示すように、インダクタンスのd軸成分Ldは、進み角に対する変化は少ないが、インダクタンスのq軸成分Lqは、進み角の影響が大きく、進み角が大きいほどLqとLdとの差は大きくなる。
ただし、製造面での理由から同期電動機の全ての固定子巻線を厳密に均質なものとすることは困難である。そのため、図23に示すような固定子巻線のインダクタンスの特性は、固定子巻線間で差が生じている。
ここで、磁石埋め込み型同期電動機のトルクは、一般に以下の式で表現される。
Figure 0004601723
上記の式において右辺第1項はマグネットトルク、第2項はリラクタンストルクを表わしている。上記の式からリラクタンストルクには、LqとLdとの差が影響を及ぼしていることが分かるが、上述のように同期電動機の固定子巻のインダクタンスは、全ての固定子巻線で均質なものではない。
そこで、本変形例において通電制御部52は、電流検出器301a、301c、302a、302c、303a、303cにおいて検出した電流値の変化率から巻線群200a、200b、200cのそれぞれのインダクタンスを算出し、インバータ101、102、及び103のそれぞれについて指令値を個別に決定する際に、算出したインダクタンスに基づいて、上記のトルク式から各巻線群で生じるトルクが等しくなるように電流量を決定する。
本変形例によれば、同期電動機の動作中の電流変化率から各巻線群のインダクタンス値を算出して、各インバータへの指令値決定にフィードバックすることで、高いロバスト性が得られる。

(第1の実施形態の変形例5)
固定子巻線の巻回数に応じて電流量を決定する変形例について説明する。
本変形例では、同期電動機1の固定子ティース組を構成する固定子ティース61a、62a、63aに、異なる巻回数の固定子巻線が巻回されている。
具体的には、図3に示す固定子巻線81aの巻回数がN、固定子巻線82aの巻回数が2N、固定子巻線83aの巻回数がNとなっている。
このような同期電動機を有する構成において、本変形例において通電制御部52は、固定子巻線81aへ通電するインバータ101、固定子巻線82aへ通電するインバータ102、及び固定子巻線83aへ通電するインバータ103の出力する3相交流電流の電流量の比が2:1:2となるように電流量を決定する。
これにより、各インバータから3相交流電流を給電される3相巻線群で発生するマグネットトルクが等しくなり、同期電動機全体でのトルク脈動を抑えることができる。さらに、本変形例では、固定子ティース組でもっとも熱が集中しやすい中央の固定子巻線82aに通電する電流量が、他の固定子巻線よりも小さくなり、固定子巻線82a自体の発熱量が低く抑えられる。

(第1の実施形態の変形例6)
以下に、同期電動機駆動システムの動作安定性を向上させた変形例について説明する。
本変形例では、図1に示す同期電動機駆動システムと同様の構成において、インバータ101、102、及び103はそれぞれ、内部のスイッチング素子の電圧、電流、熱を検出し、過負荷状態(予め設定している過負荷しきい値以上)になった場合、インバータ動作を一時的もしくは継続的に停止する。
また、通電制御部52は、第1の実施形態で説明した制御に加えて、インバータ101、102、及び103を監視し、少なくとも1つのインバータが動作停止状態になった場合、停止したインバータから3相交流電流の供給を受ける巻線群で発生させるべきトルクを、即座に、他の3相巻線群で発生させるように他のインバータを制御する。その場合、一時的に、残りのインバータでの過負荷しきい値に基づいた停止機能を解除することが望ましい。このようにすることで、同期電動機駆動システムの不安定な状態を回避し、同期電動機駆動システムの動作を継続させることができる。
また、少なくとも1つのインバータが動作停止状態になった場合、即座に、残りのインバータで補うように制御することで、同期電動機駆動システムの不安定な状態を回避し、同期電動機駆動システムが接続されている機器への2次被害などを免れることができる。
以上、本変形例に係る同期電動機駆動システムを、高信頼性が要求される自動車の電動パワーステアリング及び電動ブレーキなどの補機システムに使用することで、複数のインバータの内、少なくとも1つが故障した場合においても、故障していない他のインバータで、駆動システムを動作させることができる。
尚、通電制御部52による他の制御方法として、インバータ101、102、及び103を監視し、少なくとも1つのインバータが動作停止状態になった場合、他のインバータも停止状態になるように制御してもよい。

(第2の実施形態)
図24は、本発明の第2の実施形態に係る同期電動機駆動システムの全体構成を示す図である。図24に示す同期電動機駆動システムは、図1に示す同期電動機駆動システムの同期電動機41及び通電制御部52を、それぞれ同期電動機42、及び通電制御部55に置換し、さらに位置検出部54を追加した構成である。以下に第1の実施形態に係る同期電動機駆動システムと相違する構成について説明する。
位置検出部54は、巻線群203a、203cにおいて巻線間に発生する誘起電圧の変化を、回転子の回転動作ごとに順次計測し、計測した誘起電圧から回転子の位置を特定する。巻線群203a、203cにおける線間電圧は、インバータ101、103が、矩形波電方式で動作した場合に、電流が供給されない無通電区間内に測定される。ここで、従来の電動機構成においては、線間電圧による位置検出信号の分解能は約60度であったが、本発明の同期電動機駆動システムの構成においては、電動機が複数の巻線群により構成されていて、かつ巻線群は各々独立しているため、位置検出信号を高分解能化することが可能である。さらに、複数の巻線群において測定した線間電圧を組み合わせて位置検出信号として用いることにより、さらなる高分解能化が図れる。これにより、回転子の位置を確実に検出することができ、回転子の位置に応じた最適な弱め界磁制御が実施できる。
同期電動機42は、3相の巻線からなる巻線群203a、203b、203cを備える。
図25は、同期電動機42の詳細図である。固定子巻線の間の機械角を論ずるが、それぞれの固定子巻線が巻回された固定子ティースの中心(一点鎖線)間の角度を表す。
同期電動機42は、固定子ティース組を構成する3つの固定子ティース61a、62a、63aの配置間隔が、図3に示す同期電動機44のものと相違している。同期電動機42では、固定子ティース組を構成する3つの固定子ティース62a、63a、64aが、機械角18°の間隔で配置されている。また、隣接する固定子ティース組同士は機械角で60°、電気角で+2π/3ラジアンずれて配置されている。そのため、固定子ティース63aに対して、隣接する固定子ティース組を構成する固定子ティース64aは、機械角で24°の位置に配置されている。このような構成により、同じ固定子ティース組に属する固定子ティースは、それぞれが対向する磁石に対して位相のずれが同じになる。本図の例では、固定子ティース62a、63a、64aは、何れも中心が磁極間と一致している。
次に、通電制御部55について説明する。通電制御部55は、電流指令信号Is及び回転数指令信号ωrの値に対してインバータに出力させる3相交流電流の電流位相角β及び電流量Iaを対応させたマップデータを、インバータ101、102、103のぞれぞれについて個別に保持している。 通電制御部55は、このマップテーブルを参照して動作する。具体的には、図26に示すように、同期電動機を定格回転数未満で回転させる場合(ステップS22:No)には、第1の実施形態における通電制御部52と同様に、電気角2πラジアンの全区間を通じて通電する正弦波通電方式でインバータを動作させるゲート制御信号G1uvw,G2uvw,G3uvwが、それぞれインバータ101、102、103へ出力される(ステップS27)。このとき回転子の位置は、電流検出器301a、301c、302a、302c、303a、303cにおいて検出した電流値変化を用いて従来の位置センサレス演算により求められたものが使用される。
これに対して、同期電動機を定格回転数以上で回転させる場合(ステップS22:Yes)、インバータ102には、電気角2πラジアンの全区間を通じて通電する正弦波通電方式でインバータを動作させるゲート制御信号G2uvwが出力されるが、インバータ101、103には、電気角2πラジアンの一部区間のみ通電する矩形波通電方式でインバータを動作させるゲート制御信号G4uvw,G5uvwが出力される(ステップS32)。インバータ101、103では、ゲート制御信号G4uvw,G5uvwに応じて、矩形波通電方式で電流を出力する。ここで、一般的な矩形波通電の場合、通電しない一部区間は電気角で60度となり、通電する区間の電気角120度と交互に動作を繰り返す。なお、同期電動機を定格回転数以上で回転させる場合、回転子の位置は、電流値変化を用いたセンサレス演算ではなく、矩形波通電方式で動作するインバータ101、103に接続された巻線群203a、203cにおいて巻線巻に生じる誘導電圧を基に位置検出部54で特定されたものが使用される。
図27は、定格回転数以上で同期電動機を駆動させる場合に、インバータが各固定子巻線に流す同相の電流の時間変化を示した図である。図27では、インバータ101、102、103が流した電流が縦軸に、時間が横軸に示されている。図27に示すように、インバータ102が出力する電流の電流波形は正弦波であり、インバータ101、103が出力する電流の電流波形は矩形波である。また、インバータ101が流す電流に対してインバータ103が流す電流は2π/9ラジアン(30°)遅らせてある。
矩形波通電方式により駆動される電動機においては、一般的に、正弦波通電方式により駆動される電動機よりも、トルク脈動が極端に大きく、同期電動機駆動システムにおける振動及び騒音などの重要な課題になる。しかしながら、本実施形態に係る同期電動機駆動システムにおいては、電気角の全区間を通じて通電する正弦波通電方式でインバータを動作させるゲート制御信号と、電気角の一部区間のみ通電する矩形波通電方式でインバータを動作させるゲート制御信号とを、複数かつ選択出力できる通電制御部55を有し、複数のインバータのうち少なくとも2ヶは、通電制御部55の出力により、矩形波通電方式で動作するため、矩形波通電方式により駆動される少なくとも2つのインバータ出力により発生するトルク脈動を互いに打ち消すように、個別に位相を制御することができる。本実施形態では、インバータ101、103が出力する電流に30°の位相差があるため、60°周期のトルク脈動は互いに打ち消され、同期電動機全体で生じるトルクの脈動を低減することができる。
また、矩形波通電方式で駆動されるインバータにおいては、一部区間のみ通電しないので、その区間内に、各々の巻線群で巻線に発生する誘起電圧をに測定することができ、線間電圧から回転子の位置を検出することができる。ゆえに、低振動、低騒音、高効率な同期電動機駆動システムを提供することができる。さらに、位置検出器を削減することができるため、同期電動機駆動システムの低コスト化を図ることができる。
以上が通電制御部55についての説明である。
なお、インバータは、直流交流変換するために、内部のスイッチング素子で各々、高周波スイッチング動作を実施し、電気周波数に応じた3相交流を生成している。ここで、電気周波数は回転子の回転速度に比例して高周波になるため、回転子の回転数が高速になると、高いスイッチング周波数が必要になる。逆に、回転子の回転が低速である場合は、比較的低いスイッチング周波数でよく、その場合、インバータにおけるスイッチング損失の低減が図れる。また、高周波ノイズの低減も図れる。しかしながら、低速での駆動する際に、矩形波通電方式などの一部のみ通電する通電方式で電流を供給すると、同期電動機の回転による騒音及び振動などの影響が顕著になる場合がある。
そこで本実施形態では、通電制御部により切替える回転数は、定格回転数を閾値としている。つまり、常用域である定格回転数未満では、より低振動及び低騒音である正弦波通電方式を指示する第1ゲート制御信号によりインバータ動作を制御し、加減速を要求され、かつ短時間動作である定格回転数以上では、矩形波通電方式を指示する第2ゲート制御信号によりインバータ動作を制御する。
この結果、回転子の回転数が低速である場合には、正弦波通電方式で全てのインバータが動作する。回転子の回転数が低速であるため、スイッチング周波数を低周波にすることができ、スイッチング損失の低減を図ることができる。さらには、スイッチング周波数ごとに電流及び電流変化率を検出することで、マイコンなどが位置センサレス演算をする負荷を低減することができる。(ここでは、位置センサレス演算について詳細に説明しないが、一般的にスイッチング周波数が高くなると、マイコン負荷が増大し、センサレス制御に支障をきたす。)
一方、回転子の回転数が高速である場合には、2つのインバータを、矩形波通電方式で動作させるので、高速駆動でありながらスイッチング周波数を低減し、インバータでのスイッチング損失を抑えることができる。また、矩形波通電方式で通電している巻線において、巻線間に発生する誘起電圧を検出することで、回転子の位置を検出することができるため、価格の高い高精度な位置センサを取り除いたり、比較的安価な低精度位置センサに置換することができる。また位置センサを削減した場合には、位置センサの不具合などによる動作異常の恐れがなくなりシステム全体の信頼性が向上する。したがって、同期電動機駆動システムの低コスト化及び低振動、低騒音、高効率、高信頼性が図れる。
以上のように、モータの駆動状態に適した通電方式を適用することで、高効率、安価、高信頼性の同期電動機駆動システムを実現できる。このような同期電動機駆動システムは、高回転駆動時に低騒音であること必要な用途にも、高回転駆動時に位置センサレス演算の負荷低減が求められる用途の何れにも用いることができる。
なお、上記第2の実施形態では、電気角2πラジアンの全区間を通じて通電する第1通電方式として正弦波通電方式を用い、電気角2πラジアンの一部区間のみ通電する第2通電方式として矩形波通電方式を用いたが、第1通電方式、第2通電方式はこれらの例に限定されるものではない。例えば、第1通電方式としては厳密な正弦波ではなく周期を過変調とした通電方式を用いても良い、また、第2通電方式としては、広角通電方式を用いても良い。
また、第2の実施形態では、位置検出器を備えない構成で説明したが、簡易的な位置検出器を誘起電圧による位置検出方式と併用してもよく、その場合、比較的高価な光学式エンコーダやレゾルバなどの位置検出器をホール素子などに替えて構成することで安価にでき、さらには、位置検出精度を向上させることができるため、同期電動機駆動システムの低コスト化及び高性能化を図ることができる。

(第3の実施形態)
インバータ内部のスイッチング素子(IGBT、MOSFET)やダイオードを、Siデバイスから、SiC(炭化珪素)デバイスやGaN(窒化ガリウム)デバイスにすることで、大幅な低損失化が可能となり、インバータの冷却装置、放熱フィンが不要となる。また、Siデバイスに比べて、高耐熱特性ももち合わせているため、デバイスレイアウトの自由度向上が期待できる。冷却装置が小型化でき、デバイス自身の耐熱性が向上できることにより、デバイスを、例えばモータの巻線の近くに配置できるため、インバータとモータを接続するケーブルのインピーダンスを大幅に低減することができる。高速スイッチングとケーブルのインピーダンスの影響による過大なサージ電圧発生を、抑制できる。

(第4の実施形態)
先ず始めに、本発明の同期電動機駆動システムを搭載した電気自動車の全体構成について説明する。図28は、本発明の同期電動機駆動システムを搭載した電気自動車の概略構成を示す図である。
本実施形態に係る電気自動車の主要部は、主電池400、インバータモジュール401、モータ402、駆動軸403、デフ404、車輪405a及び405b、補助電池406、通電制御部411とから主に構成されている。
インバータモジュール401は、補助電池406と主電池400とモータ402にそれぞれ接続されており、主電池400が出力する直流電力が、インバータモジュール401で直交変換され、モータ402に交流電力として入力される。モータ402は、インバータモジュール401から供給された電気エネルギーを機械エネルギーに変換することで、駆動力を発生させる。また、モータ402は駆動軸403とデフ404を介し、車輪405a及び405bに接続されているため、モータ403が回転駆動することで車輪405a及び405bも回転駆動する。その結果、電気自動車は、モータ403の動作に応じて、走行することができる。
ここで、インバータモジュール401、モータ402、及び通電制御部411は、第1の実施形態において説明した同期電動機駆動システムを構成するものであり、インバータモジュール401は、内部に3つの3相インバータを備え、モータ402は、3つの3相インバータがそれぞれ接続されるように、分割され隣り合った巻線配置を特徴とした図2に示す固定子を備えている。また、通電制御部411は、第1の実施形態において説明したインバータ制御に加えて、インバータモジュール401を構成する各3相インバータを監視し、3相インバータの何れかで過負荷の発生を検出した場合には、過負荷状態となった3相インバータを停止させ、それに伴って不足した駆動力を、残りの3相インバータから給電される巻線群で補うように、インバータモジュール401を制御する。
一般的な電気自動車においては、インバータ及びモータともに1つで構成されているため、インバータもしくはモータのいずれかに異常が発生した場合には、電気自動車は走行不可能となる。しかしながら、本実施形態に係る電気自動車においては、インバータモジュール401を構成する3相インバータのいずれかに異常が発生した場合、残りの3相インバータで継続してモータ402を回転駆動することができるので、電気自動車が停止することなく、走行を維持できる。
モータ402においても、3つの分割された巻線群を有する構成であることにより、いずれかの巻線群に異常が発生した場合、残りの巻線群で継続してモータ402を駆動させることができ、結果として、電気自動車が停止することはなく、走行を維持できる。
以上のように、本発明に係る同期電動機駆動システムを搭載することにより、信頼性の高い電気自動車を提供することが出来る。また、複数のモータ及びインバータを用いる電気自動車と比べて、大幅なコスト低減を図れる。
尚、通電制御部52による他の制御方法として、インバータモジュール401を構成する各3相インバータを監視し、少なくとも1つの3相インバータが何らかの異常により動作停止状態になった場合、他の3相インバータも動作停止状態になるように制御してもよい。これにより、本発明に係る電気自動車は、同期電動機駆動システムに異常が発生した場合に惰性運転となり安全な操作、停車が可能となる。

(第4の実施形態の変形例1)
次に、本発明に係る同期電動機駆動システムをハイブリッド電気自動車に搭載した変形例ついて説明する。図29は、本発明の同期電動機駆動システムを搭載したハイブリッド電気自動車の概略構成を示す図である。
本変形例に係るハイブリッド電気自動車の主要部は、主電池400、インバータモジュール401a及び401b、モータ402a及び402b、駆動軸403a及び403b、デフ404a及び404b、車輪405a乃至405d、エンジン407、動力分割機構408、及び通電制御部411とから構成されている。
インバータモジュール401a及び401bは、それぞれ内部に3つの3相インバータを含み、主電池400とモータ402a及びに402bにそれぞれ接続されており、主電池400が出力する直流電力が、インバータモジュール401a及び401bで直交変換され、モータ402a及び402bに交流電力として入力される。モータ402a及び402bは、インバータモジュール401a及び401bから供給された電気エネルギーを機械エネルギーに変換することで、駆動力を発生させる。また、モータ402aは駆動軸403aとデフ404aを介し、車輪405a及び405bに接続され、また、モータ402bは駆動軸403bとデフ404bを介し、車輪405c及び405dに接続されているため、モータ402a及び402bが回転駆動することで車輪405a乃至405dも回転駆動する。その結果、本実施形態の変形例に係るハイブリッド電気自動車は、モータ402a及び402bの動作に応じて、走行することができる。
ハイブリッド自動車においては、上記のようにモータ402a及び402b以外のエンジン407で発生する駆動力で走行することも可能である。その場合、動力分割機構408により、駆動軸403bとの機械的な接続を、モータ402bとエンジン407で切替えることで、ハイブリッド車両を走行させる。
ここで、インバータモジュール401a、及びモータ402aは、通電制御部411の制御を受けることにより、第1の実施形態において説明した同期電動機駆動システムを構成している。さらに、インバータモジュール401b、及びモータ402bについても、通電制御部411の制御を受けて、第1の実施形態において説明した同期電動機駆動システムを構成している。
本発明の同期電動機駆動システムを搭載したハイブリッド電気自動車においては、電気自動車と同様に、単体のモータ及びインバータを搭載した場合よりも、低コストかつ高い信頼性というメリットを得ることができる。

(第4の実施形態の変形例2)
次に、本発明に係る同期電動機駆動システムをインホイールモータ電気自動車に搭載した他の変形例ついて説明する。図30は、本発明の同期電動機駆動システムを搭載したインホイールモータ電気自動車の概略構成を示す図である。
本変形例に係るインホイールモータ電気自動車410は、主電池400、インバータモジュール401a乃至401d、モータ402a乃至402d、ギア409a乃至409d、車輪405a乃至405dから主に構成されている。
インバータモジュール401a、401b、401c、及び401dは、それぞれ内部に3つの3相インバータを含み、主電池400から供給される直流電力を直交変換し、モータ402a、402b、402c、及び402dにそれぞれ交流電力を供給する。モータ402a乃至402dは、インバータモジュール401a乃至401dから供給された電気エネルギーを機械エネルギーに変換することで、それぞれ駆動力を発生させる。また、各モータはギアを介し、車輪に接続されているため、各モータが回転駆動することで車輪もギアにより減速した回転数で回転駆動する。その結果、インホイール電気自動車は、モータの動作に応じて、走行することができる。 ここで、インバータモジュール401a乃至401dとモータ402a乃至402dとは、それぞれ接続された組が通電制御部411の制御を受け、第1の実施形態において説明した同期電動機駆動システムを、4つ構成している。
一般にインホイールモータ電気自動車においては、従来の車両システムでは実現不可能であった走行性能が実現できるなどのメリットがあるが、車輪が独立駆動されるため、いずれかの車輪を駆動するシステムに異常が発生した場合に、車両がコントロール不能になり、運転者が危険な状態になる。しかしながら、本発明の同期電動機駆動システムを搭載したインホイールモータ電気自動車においては、インバータモジュールを構成する3つの3相インバータのいずれかに異常が発生した場合、残りの3相インバータで継続してモータを回転駆動することができるので、インホイール電気自動車が停止することなく、走行を維持できる。また、1つのインバータモジュールを構成する3つの3相インバータのいずれかの過負荷を検出した場合には、過負荷状態となった3相インバータの負荷を軽減し、それにより不足した駆動力を、残りの3相インバータにより、補うよう通電制御部が制御することも可能となる。
ゆえに、本発明に係る同期電動機駆動システムを搭載することにより、信頼性の高いインホイールモータ電気自動車を提供することが出来る。
尚、本実施形態、及びその変形例では、電気自動車の同期電動機駆動システムとして、第1の実施形態で説明した同期電動機駆動システムを用いたが、電気自動車の同期電動機駆動システムとしては、他の実施形態や変形例で説明した構成を用いてもよい。

(その他の変形例)
以上、本発明に係る同期電動機駆動システムについて、実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限られない。例えば、以下のような変形例が考えられる。
(1)実施形態では2、又は3個のインバータを有する構成について説明したが、本発明は、2以上のインバータを有する同期電動機駆動システムであれば適用可能である、このような構成においても同様の効果が得られる。
(2)実施形態では、回転子が固定子の外側に配置されたアウターロータ型の同期電動機で説明しているが、回転子を固定子の内側に配置したインナーロータ型の同期電動機や、回転子と固定子とが軸方向に空隙を持って配置された、いわゆる面対向のアキシャルギャップ式同期電動機や、それらを複数組み合わせた構造の同期電動機でも同じ効果があることは言うまでもない。
(3)実施形態では、埋込み永久磁石型電動機(いわゆる、IPM)で説明しているが、表面永久磁石型電動機(いわゆる、SPM)でもよく、回転子に永久磁石を使用しないリラクタンス型電動機でも同じ効果があることは言うまでもない。
(4)本発明は、小型、高出力、低振動、低騒音、高効率な同期電動機駆動システムを提供することができ、低振動、低騒音性が要求される自動車用途に特に有用である。
(5)上記第1、第2、第3実施形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
本発明は、小型高効率で低振動低騒音性が要求される、コンプレッサ用、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等の同期電動機駆動システムに利用可能である。
1 直流電源
2 回転子
4 回転子コア
5 永久磁石
6 磁極
9 固定子巻線
10 回転子磁極間
11 回転子磁極間
21a〜c 巻線端子
22a〜c 巻線端子
23a〜c 巻線端子
24a〜c 巻線端子
31a〜c 巻線端子
32a〜c 巻線端子
33a〜c 巻線端子
34a〜c 巻線端子
35a〜c 巻線端子
36a〜c 巻線端子
41 同期電動機
42 同期電動機
43 固定子
44 同期電動機
47 固定子ティース
48 固定子ティース組
48a〜c 固定子ティース組
51 位置検出器
52 通電制御部
53 通電制御部
54 位置検出部
55 通電制御部
61〜64a 固定子ティース
71〜73a 固定子ティース
81a 固定子巻線
82a 固定子巻線
83a 固定子巻線
91a 固定子巻線
92a 固定子巻線
93a 固定子巻線
100 インバータモジュール
101〜103 インバータ
104 インバータモジュール
105、106 インバータ
200a〜e 巻線群
203a〜c 巻線群
301a、c 電流検出器
302a、c 電流検出器
303a、c 電流検出器
400 主電池
401a乃至401d インバータモジュール
402a乃至402d モータ
403a及び403b 駆動軸
404a及び404b デフ
405a乃至405d 車輪
406 補助電池
407 エンジン
408 動力分割機構
409a乃至409d ギア
410 インホイールモータ電気自動車
411 通電制御部

Claims (43)

  1. 同期電動機駆動システムであって、
    直流電流を3相の交流電流に変換する複数の3相インバータと、
    前記複数の3相インバータの動作を制御する通電制御部と、
    前記複数の3相インバータから供給される複数の3相交流電流で駆動される同期電動機とを備え、
    前記同期電動機は、
    3相交流電流の供給を受ける複数の3相巻線群と、
    周方向に等間隔に配設された複数の磁極を含む回転子と、
    前記複数の3相巻線群を構成する複数の固定子巻線を含み、前記複数の固定子巻線が集中巻に巻回され、周方向に並設された固定子とを備え、
    前記複数の固定子巻線は、周方向に並ぶm個単位で(mは2以上の整数)固定子巻線組を構成し、このように構成された複数の固定子巻線組は周方向に等間隔に並んでおり、
    各固定子巻線組において、m個の固定子巻線のうち少なくとも一対の隣り合う固定子巻線は、前記回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で並び、かつ、それぞれ異なる3相巻線群に含まれ、
    前記通電制御部は、出力させる3相交流電流の電流位相角及び電流量を、前記複数の3相インバータのそれぞれについて個別に決定し、
    前記複数の3相インバータのそれぞれは、前記通電制御部において決定された電流位相及び電流量で、それぞれ異なる3相巻線群に3相交流電流を供給し、
    前記通電制御部は、
    前記複数の3相インバータのうち少なくとも1つを、電気角2πラジアンの全区間を通じて通電する第1通電方式で動作させ、
    前記複数の3相インバータのうち少なくとも2つを、電気角2πラジアンの一部区間のみ通電する第2通電方式で動作させる
    ことを特徴とする同期電動機駆動システム。
  2. 前記同期電動機において回転子が回転駆動することにより3相巻線群で誘起される線間電圧を、前記第2通電方式で動作する3相インバータが通電しない区間内に、少なくとも1つの3相巻線群で計測し、計測した線間電圧を用いて前記回転子の位置を検出する位置検出部をさらに備え、
    前記通電制御部は、前記検出された回転子の位置に応じてインバータを制御する
    ことを特徴とする請求項1に記載の同期電動機駆動システム。
  3. 前記通電制御部は、前記少なくとも2つのインバータにおける動作を、前記同期電動機の駆動状態に応じて、前記第2通電方式から前記第1通電方式へ切り替える
    ことを特徴とする請求項1及び2の何れかに記載の同期電動機駆動システム。
  4. 同期電動機駆動システムであって、
    直流電流を3相の交流電流に変換する複数の3相インバータと、
    前記複数の3相インバータの動作を制御する通電制御部と、
    前記複数の3相インバータから供給される複数の3相交流電流で駆動される同期電動機とを備え、
    前記同期電動機は、
    3相交流電流の供給を受ける複数の3相巻線群と、
    周方向に等間隔に配設された複数の磁極を含む回転子と、
    前記複数の3相巻線群を構成する複数の固定子巻線を含み、前記複数の固定子巻線が集中巻に巻回され、周方向に並設された固定子とを備え、
    前記複数の固定子巻線は、周方向に並ぶm個単位で(mは2以上の整数)固定子巻線組を構成し、このように構成された複数の固定子巻線組は周方向に等間隔に並んでおり、
    各固定子巻線組において、m個の固定子巻線のうち少なくとも一対の隣り合う固定子巻線は、前記回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で並び、かつ、それぞれ異なる3相巻線群に含まれ、
    前記通電制御部は、出力させる3相交流電流の電流位相角及び電流量を、前記複数の3相インバータのそれぞれについて個別に決定し、
    前記複数の3相インバータのそれぞれは、前記通電制御部において決定された電流位相及び電流量で、それぞれ異なる3相巻線群に3相交流電流を供給し、
    前記一対の隣り合う固定子巻線は、互いにインダクタンス値が異なり、
    前記通電制御部は、前記一対の隣り合う固定子巻線のそれぞれが含まれる3相巻線群に3相交流電流を供給する2つの3相インバータについて、前記一対の隣り合う固定子巻線のそれぞれのインダクタンス値に応じて、前記3相交流電流の電流位相角及び電流量の個別決定を行う
    ことを特徴とする同期電動機駆動システム。
  5. 前記通電制御部は、前記一対の隣り合う固定子巻線のインダクタンス値を、それぞれの固定子巻線に対応する3相インバータから通電される3相交流電流の電流変化率から算出する
    ことを特徴とする請求項4に記載の同期電動機駆動システム。
  6. 同期電動機駆動システムであって、
    直流電流を3相の交流電流に変換する複数の3相インバータと、
    前記複数の3相インバータの動作を制御する通電制御部と、
    前記複数の3相インバータから供給される複数の3相交流電流で駆動される同期電動機とを備え、
    前記同期電動機は、
    3相交流電流の供給を受ける複数の3相巻線群と、
    周方向に等間隔に配設された複数の磁極を含む回転子と、
    前記複数の3相巻線群を構成する複数の固定子巻線を含み、前記複数の固定子巻線が集中巻に巻回され、周方向に並設された固定子とを備え、
    前記複数の固定子巻線は、周方向に並ぶm個単位で(mは2以上の整数)固定子巻線組を構成し、このように構成された複数の固定子巻線組は周方向に等間隔に並んでおり、
    各固定子巻線組において、m個の固定子巻線のうち少なくとも一対の隣り合う固定子巻線は、前記回転子の磁極間隔と異なる配置間隔で並び、かつ、それぞれ異なる3相巻線群に含まれ、
    前記通電制御部は、出力させる3相交流電流の電流位相角及び電流量を、前記複数の3相インバータのそれぞれについて個別に決定し、
    前記複数の3相インバータのそれぞれは、前記通電制御部において決定された電流位相及び電流量で、それぞれ異なる3相巻線群に3相交流電流を供給し、
    前記一対の隣り合う固定子巻線は、互いに巻回数が異なり、
    前記通電制御部は、前記一対の隣り合う固定子巻線のそれぞれが含まれる3相巻線群に3相交流電流を供給する2つの3相インバータについて、前記一対の隣り合う固定子巻線の巻回数に基づいて、前記3相交流電流の電流量の個別決定を行う
    ことを特徴とする同期電動機駆動システム。
  7. 前記通電制御部は、前記複数の3相インバータのうち少なくとも2つについて、互いに異なる電流位相角を決定し、前記決定された電流位相角に応じて、3相交流電流が供給される3相巻線群で生じるトルクが前記少なくとも2つの3相インバータ間で等しくなるように電流量を決定する
    ことを特徴とする請求項1、4、及び6の何れかに記載の同期電動機駆動システム。
  8. 前記複数の3相インバータを構成する複数のスイッチング素子が、単一のモジュール内に納められていることを特徴とする請求項1、4、及び6の何れかに記載の同期電動機駆動システム。
  9. 前記複数の3相インバータは複数のスイッチング素子を含んで構成され、
    前記スイッチング素子は、炭化珪素または窒化ガリウムを含むワイドバンドギャップ半導体により構成される
    ことを特徴とする請求項8に記載の同期電動機駆動システム。
  10. 前記通電制御部により決定される前記複数の3相インバータ間の電流位相角の差は可変である
    ことを特徴とする請求項1、4、及び6の何れかに記載の同期電動機駆動システム。
  11. 前記通電制御部は、弱め界磁制御を実施する場合に、前記複数の3相インバータのそれぞれについての前記3相交流電流の電流位相角及び電流量の個別決定を行う
    ことを特徴とする請求項1、4、及び6の何れかに記載の同期電動機駆動システム。
  12. 前記通電制御部は、前記磁極の磁界により前記3相巻線群において生じる誘起電圧が直流電源電圧を超える高速回転時に、前記複数の3相インバータのそれぞれについての前記3相交流電流の電流位相角及び電流量の個別決定を行う
    ことを特徴とする請求項1、4、及び6の何れかに記載の同期電動機駆動システム。
  13. 前記通電制御部は、少なくとも1つの3相インバータから出力される3相交流電流の電流位相角及び電流量に基づいて、他の3相インバータのそれぞれについて、出力させる3相交流電流の電流位相角及び電流量を個別に決定する
    ことを特徴とする請求項1、4、及び6の何れかに記載の同期電動機駆動システム。
  14. 前記通電制御部は、3相交流電流の電流位相角及び電流量に対して同期電動機で生じるトルクの大きさを対応付けたマップデータを有し、当該マップデータに基づいて、各3相インバータから出力される3相交流電流により生じるトルクが複数の3相インバータ間で等しくなるように、前記3相交流電流の電流位相角及び電流量の個別決定を行う
    ことを特徴とする請求項1、4、及び6の何れかに記載の同期電動機駆動システム。
  15. 前記制御部は、3相インバータそれぞれの負荷状態を検出する検出手段を備え、検出手段において過負荷状態であることが検出された3相インバータの動作を停止させる
    ことを特徴とする請求項1、4、及び6の何れかに記載の同期電動機駆動システム。
  16. 前記制御部は、少なくとも1つの3相インバータが停止状態になった場合、停止した3相インバータから3相交流電流の供給を受ける3相巻線群で発生させるべきトルクを、他の3相巻線群で発生させるように他の3相インバータを制御する
    ことを特徴とする請求項1、4、及び6の何れかに記載の同期電動機駆動システム。
  17. 前記制御部は、少なくとも1つの3相インバータが停止状態になった場合、他の3相インバータも停止状態になるように制御する
    ことを特徴とする請求項1、4、及び6の何れかに記載の同期電動機駆動システム。
  18. 請求項1、4、及び6の何れかに記載の同期電動機駆動システムを備えることを特徴とする自動車。
  19. 請求項1、4、及び6の何れかに記載の同期電動機駆動システムを備えることを特徴とする電気自動車。
  20. 請求項1、4、及び6の何れかに記載の同期電動機駆動システムを備えることを特徴とするハイブリッド電気自動車。
  21. 請求項1、4、及び6の何れかに記載の同期電動機駆動システムを備えることを特徴とするインホイールモータ電気自動車。
  22. 同期電動機駆動システムであって、
    直流電流を3相の交流電流に変換する複数の3相インバータと、
    前記複数の3相インバータの動作を制御する通電制御部と、
    前記複数の3相インバータから供給される複数の3相交流電流で駆動される同期電動機とを備え、
    前記同期電動機は、
    3相交流電流の供給を受ける複数の3相巻線群と、
    周方向に等間隔に配設された複数の磁極を含む回転子と、
    周方向に並設された複数の固定子ティースを含む固定子とを備え、
    前記複数の固定子ティースは、周方向に並ぶm個単位で(mは3以上の整数)固定子ティース組を構成し、このように構成された複数の固定子ティース組は周方向に等間隔に並んでおり、
    各固定子ティース組において、m個の固定子ティースのうち周方向に並んだ第1、第2および第3の固定子ティースは、これらの配置間隔の少なくともひとつが前記回転子の磁極間隔と異なるように配されており、
    前記第1の固定子ティースには、第1の固定子巻線の一部が巻回され、
    前記第3の固定子ティースには、第2の固定子巻線の一部が巻回され、
    前記第2の固定子ティースには、前記第1の固定子巻線の残余の部分と前記第2の固定子巻線の残余の部分とが巻回され、
    前記第1および第2の固定子巻線は、それぞれ異なる3相巻線群に含まれ、
    前記通電制御部は、出力させる3相交流電流の電流位相角及び電流量を、前記複数の3相インバータのそれぞれについて個別に決定し、
    前記複数の3相インバータのそれぞれは、前記通電制御部において決定された電流位相及び電流量で、それぞれ異なる3相巻線群に3相交流電流を供給する
    ことを特徴とする同期電動機駆動システム。
  23. 前記通電制御部は、前記複数の3相インバータのうち少なくとも2つについて、互いに異なる電流位相角を決定し、前記決定された電流位相角に応じて、3相交流電流が供給される3相巻線群で生じるトルクが前記少なくとも2つの3相インバータ間で等しくなるように電流量を決定する
    ことを特徴とする請求項22に記載の同期電動機駆動システム。
  24. 前記通電制御部は、
    前記複数の3相インバータのうち少なくとも1つを、電気角2πラジアンの全区間を通じて通電する第1通電方式で動作させ、
    前記複数の3相インバータのうち少なくとも2つを、電気角2πラジアンの一部区間のみ通電する第2通電方式で動作させる
    ことを特徴とする請求項22に記載の同期電動機駆動システム。
  25. 前記同期電動機において回転子が回転駆動することにより3相巻線群で誘起される線間電圧を、前記第2通電方式で動作する3相インバータが通電しない区間内に、少なくとも1つの3相巻線群で計測し、計測した線間電圧を用いて前記回転子の位置を検出する位置検出部をさらに備え、
    前記通電制御部は、前記検出された回転子の位置に応じてインバータを制御する
    ことを特徴とする請求項24に記載の同期電動機駆動システム。
  26. 前記通電制御部は、前記少なくとも2つのインバータにおける動作を、前記同期電動機の駆動状態に応じて、前記第2通電方式から前記第1通電方式へ切り替える
    ことを特徴とする請求項24及び25の何れかに記載の同期電動機駆動システム。
  27. 前記複数の3相インバータを構成する複数のスイッチング素子が、単一のモジュール内に納められていることを特徴とする請求項22に記載の同期電動機駆動システム。
  28. 前記複数の3相インバータは複数のスイッチング素子を含んで構成され、
    前記スイッチング素子は、炭化珪素または窒化ガリウムを含むワイドバンドギャップ半導体により構成される
    ことを特徴とする請求項27に記載の同期電動機駆動システム。
  29. 前記通電制御部により決定される前記複数の3相インバータ間の電流位相角の差は可変である
    ことを特徴とする請求項22に記載の同期電動機駆動システム。
  30. 前記通電制御部は、弱め界磁制御を実施する場合に、前記複数の3相インバータのそれぞれについての前記3相交流電流の電流位相角及び電流量の個別決定を行う
    ことを特徴とする請求項22に記載の同期電動機駆動システム。
  31. 前記通電制御部は、前記磁極の磁界により前記3相巻線群において生じる誘起電圧が直流電源電圧を超える高速回転時に、前記複数の3相インバータのそれぞれについての前記3相交流電流の電流位相角及び電流量の個別決定を行う
    ことを特徴とする請求項22に記載の同期電動機駆動システム。
  32. 前記通電制御部は、少なくとも1つの3相インバータから出力される3相交流電流の電流位相角及び電流量に基づいて、他の3相インバータのそれぞれについて、出力させる3相交流電流の電流位相角及び電流量を個別に決定する
    ことを特徴とする請求項22に記載の同期電動機駆動システム。
  33. 前記通電制御部は、3相交流電流の電流位相角及び電流量に対して同期電動機で生じるトルクの大きさを対応付けたマップデータを有し、当該マップデータに基づいて、各3相インバータから出力される3相交流電流により生じるトルクが複数の3相インバータ間で等しくなるように、前記3相交流電流の電流位相角及び電流量の個別決定を行う
    ことを特徴とする請求項22に記載の同期電動機駆動システム。
  34. 前記第1および第2の固定子巻線は、互いにインダクタンス値が異なり、
    前記通電制御部は、前記第1および第2の固定子巻線のそれぞれが含まれる3相巻線群に3相交流電流を供給する2つの3相インバータについて、前記第1および第2の固定子巻線のそれぞれのインダクタンス値に応じて、前記3相交流電流の電流位相角及び電流量の個別決定を行う
    ことを特徴とする請求項22に記載の同期電動機駆動システム。
  35. 前記通電制御部は、前記第1および第2の固定子巻線のインダクタンス値を、それぞれの固定子巻線に対応する3相インバータから通電される3相交流電流の電流変化率から算出する
    ことを特徴とする請求項34に記載の同期電動機駆動システム。
  36. 前記第1および第2の固定子巻線は、互いに巻回数が異なり、
    前記通電制御部は、前記第1および第2の固定子巻線のそれぞれが含まれる3相巻線群に3相交流電流を供給する2つの3相インバータについて、前記第1および第2の固定子巻線の巻回数に基づいて、前記3相交流電流の電流量の個別決定を行う
    ことを特徴とする請求項22に記載の同期電動機駆動システム。
  37. 前記制御部は、3相インバータそれぞれの負荷状態を検出する検出手段を備え、検出手段において過負荷状態であることが検出された3相インバータの動作を停止させる
    ことを特徴とする請求項22に記載の同期電動機駆動システム。
  38. 前記制御部は、少なくとも1つの3相インバータが停止状態になった場合、停止した3相インバータから3相交流電流の供給を受ける3相巻線群で発生させるべきトルクを、他の3相巻線群で発生させるように他の3相インバータを制御する
    ことを特徴とする請求項22に記載の同期電動機駆動システム。
  39. 前記制御部は、少なくとも1つの3相インバータが停止状態になった場合、他の3相インバータも停止状態になるように制御する
    ことを特徴とする請求項22に記載の同期電動機駆動システム。
  40. 請求項22に記載の同期電動機駆動システムを備えることを特徴とする自動車。
  41. 請求項22に記載の同期電動機駆動システムを備えることを特徴とする電気自動車。
  42. 請求項22に記載の同期電動機駆動システムを備えることを特徴とするハイブリッド電気自動車。
  43. 請求項22に記載の同期電動機駆動システムを備えることを特徴とするインホイールモータ電気自動車。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014011867A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Aida Engineering Ltd 永久磁石モータの制御装置

Families Citing this family (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2462948B (en) * 2009-10-15 2011-08-31 Protean Holdings Corp Method and system for measuring a characteristic of an electric motor
US8896178B2 (en) 2010-02-16 2014-11-25 Panasonic Corporation Synchronous electric motor drive system having slit windings
JP5341005B2 (ja) * 2010-03-29 2013-11-13 日立建機株式会社 建設機械
CN101847965B (zh) * 2010-04-28 2011-11-30 乐山华发电子科技股份有限公司 电动汽车电动机电流开关
JP5588751B2 (ja) * 2010-06-11 2014-09-10 日立アプライアンス株式会社 容積形圧縮機
FR2966301B1 (fr) * 2010-10-13 2015-03-06 Messier Bugatti Procede de gestion d'actionneurs electromecaniques a double bobinage.
EP2498381B1 (en) * 2011-03-08 2018-10-10 Siemens Aktiengesellschaft Stator coil segment for an electro mechanical transducer, in particular a generator and electro mechanical transducer, in particular electric generator
JP5503810B2 (ja) 2011-09-30 2014-05-28 三菱電機株式会社 電動機のベクトル制御装置、車両駆動システム
JP5945813B2 (ja) * 2011-10-13 2016-07-05 パナソニックIpマネジメント株式会社 車両用駆動装置
JP2013143878A (ja) * 2012-01-12 2013-07-22 Panasonic Corp インバータ制御装置
JP2013143879A (ja) * 2012-01-12 2013-07-22 Panasonic Corp インバータ制御装置
KR20130109650A (ko) * 2012-03-28 2013-10-08 삼성전기주식회사 스테이터 코어 어셈블리 및 이를 구비하는 스핀들 모터
JP5590076B2 (ja) * 2012-07-04 2014-09-17 株式会社デンソー 多相回転機の制御装置
JP2014201198A (ja) * 2013-04-04 2014-10-27 トヨタ自動車株式会社 電動パワーステアリング装置
SI24416A (sl) * 2013-06-11 2014-12-31 Gem Motors D.O.O. Modularni multi-fazni električni stroj
JP5907137B2 (ja) * 2013-10-02 2016-04-20 株式会社デンソー 電力変換装置および電力変換システム
JP6429453B2 (ja) * 2013-11-26 2018-11-28 キヤノン株式会社 モータ制御装置及び画像形成装置
JP5836413B2 (ja) * 2014-03-14 2015-12-24 三菱電機株式会社 電動機のベクトル制御装置および車両駆動システム
DE102014209868A1 (de) 2014-05-23 2015-11-26 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Steuerverfahren und Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Antriebsmaschine
EP2955841B1 (de) * 2014-06-13 2017-08-30 Siemens Aktiengesellschaft Motorvorrichtung mit separaten Wicklungssystemen und Mastermodul
DE102014223224A1 (de) 2014-11-13 2015-08-27 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Antriebseinrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Antriebseinrichtung
WO2016135858A1 (ja) * 2015-02-24 2016-09-01 三菱電機株式会社 電気車の制御装置
EP3270506B1 (en) * 2015-03-09 2022-12-28 Shindengen Electric MFG. Co., Ltd. Starter generator device, and starting and generating method
FR3034923B1 (fr) * 2015-04-08 2017-05-05 Valeo Equip Electr Moteur Dispositif de commande d'onduleurs et procede associe
JP2017017914A (ja) * 2015-07-03 2017-01-19 日立オートモティブシステムズエンジニアリング株式会社 電動モータの固定子及び電動モータ
JP2017063518A (ja) * 2015-09-24 2017-03-30 学校法人 東洋大学 回転電機システム
JP6484720B2 (ja) * 2015-10-01 2019-03-20 新電元工業株式会社 始動発電装置および始動発電方法
US20170096072A1 (en) * 2015-10-01 2017-04-06 Caterpillar Inc. Induction motor for a work machine
JP6165216B2 (ja) * 2015-11-13 2017-07-19 三菱電機株式会社 モータ駆動装置の製造方法
JP6583086B2 (ja) * 2016-03-24 2019-10-02 株式会社デンソー 回転電機の制御装置
US10348168B2 (en) * 2016-06-01 2019-07-09 Abb Schweiz Ag Inverter cell arrangement for brushless electrical machine
DE102016209989A1 (de) * 2016-06-07 2017-12-07 Heidelberger Druckmaschinen Ag Druckmaschine mit einzeln angetriebenen Zylindern
CN109314484B (zh) * 2016-06-17 2022-01-11 三菱电机株式会社 马达系统、马达驱动装置、制冷循环装置以及空气调节机
CN105896868A (zh) * 2016-06-29 2016-08-24 李勇 一种多极低速三相交流同步电动机
WO2018025331A1 (ja) * 2016-08-02 2018-02-08 三菱電機株式会社 モータ駆動装置、冷蔵庫及び空気調和機
JP6282331B1 (ja) * 2016-10-31 2018-02-21 三菱電機株式会社 電力変換装置
EP3531554B1 (en) * 2016-11-14 2021-05-05 Mitsubishi Electric Corporation Motor control device and electric power steering control device equipped with said motor control device
EP3584908B1 (en) * 2017-02-16 2023-11-29 Mitsubishi Electric Corporation Rotating electric machine control device, rotating electric machine, and rotating electric machine control method
US10967743B2 (en) 2017-02-21 2021-04-06 Ford Global Technologies, Llc Hybrid drive system
JP6615919B2 (ja) * 2018-02-06 2019-12-04 本田技研工業株式会社 回転電機システム、及び回転電機システムを搭載した車両
CN111713010B (zh) * 2018-02-23 2023-04-07 三菱电机株式会社 旋转电机的控制方法、旋转电机的控制装置以及驱动系统
JP6833100B2 (ja) * 2018-02-23 2021-02-24 三菱電機株式会社 回転電機の制御方法、回転電機の制御装置、及び駆動システム
JP7031400B2 (ja) * 2018-03-19 2022-03-08 日産自動車株式会社 電動車両の損失制御方法、および損失制御装置
DE102018211459B4 (de) * 2018-07-11 2021-10-21 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Luftfahrzeug-Antriebssystem
US11387764B2 (en) * 2018-07-12 2022-07-12 Zunum Aero, Inc. Multi-inverter system for electric machine
US11296569B2 (en) 2018-07-12 2022-04-05 Zunum Aero, Inc. Multi-filar coil winding for electric machine
KR20210048501A (ko) * 2018-08-07 2021-05-03 타우 모터스, 인크. 전기 모터
US10875450B2 (en) * 2018-09-06 2020-12-29 Ford Global Technologies, Llc Electrified vehicle and method for providing driver feedback by producing torque ripple
NL2022467B1 (en) * 2019-01-28 2020-08-18 Prodrive Tech Bv Position sensor for long stroke linear permanent magnet motor
CN112389214B (zh) * 2019-08-15 2022-09-06 比亚迪股份有限公司 能量转换装置及车辆
US11872978B2 (en) 2019-10-31 2024-01-16 Cummins Inc. Method and system for controlling a pole switch in an electric motor
US11936317B2 (en) * 2021-02-10 2024-03-19 Blue Origin, Llc Low-voltage fault-tolerant rotating electromechanical actuators, and associated systems and methods
WO2023286606A1 (ja) * 2021-07-15 2023-01-19 株式会社日立製作所 回転電機、電動ホイール及び車両
WO2024116236A1 (ja) * 2022-11-28 2024-06-06 日立Astemo株式会社 モータ制御装置及び電力変換システム
DE102023100129A1 (de) * 2023-01-04 2024-07-04 Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Verfahren und Recheneinheit zum Ansteuern eines elektrischen Antriebes mit Übermodulationskompensation
WO2024206834A1 (en) * 2023-03-31 2024-10-03 Maglev Aero Inc. Systems and methods for dynamic stabilization of rotor relative to stator

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005039932A (ja) * 2003-07-14 2005-02-10 Yaskawa Electric Corp 9相モータ駆動装置
JP2007151366A (ja) * 2005-11-30 2007-06-14 Hitachi Ltd モータ駆動装置及びそれを用いた自動車
JP2008043046A (ja) * 2006-08-07 2008-02-21 Aida Eng Ltd サーボモータの制御方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4426611A (en) * 1982-04-28 1984-01-17 General Electric Company Twelve pulse load commutated inverter drive system
JP3746334B2 (ja) 1996-08-22 2006-02-15 トヨタ自動車株式会社 永久磁石型同期モータの駆動制御装置及び方法
JP3551164B2 (ja) * 2001-07-09 2004-08-04 日産自動車株式会社 回転電機の電流検出装置
JP2004064837A (ja) 2002-07-26 2004-02-26 Toyota Central Res & Dev Lab Inc モータ駆動制御装置
JP4876743B2 (ja) 2005-07-19 2012-02-15 パナソニック株式会社 水素吸蔵合金粉末およびその製造方法とそれを用いたアルカリ蓄電池
JP4876661B2 (ja) 2006-03-24 2012-02-15 株式会社デンソー 車両用発電電動装置
JP2008092739A (ja) 2006-10-04 2008-04-17 Nissan Motor Co Ltd 電力変換装置及びその制御方法
US8002056B2 (en) * 2007-07-30 2011-08-23 GM Global Technology Operations LLC Double-ended inverter system with isolated neutral topology

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005039932A (ja) * 2003-07-14 2005-02-10 Yaskawa Electric Corp 9相モータ駆動装置
JP2007151366A (ja) * 2005-11-30 2007-06-14 Hitachi Ltd モータ駆動装置及びそれを用いた自動車
JP2008043046A (ja) * 2006-08-07 2008-02-21 Aida Eng Ltd サーボモータの制御方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014011867A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Aida Engineering Ltd 永久磁石モータの制御装置

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