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旋轉電機以及使用該旋轉電機的電動動力轉向裝置的制作方法

文檔序號:11161828閱讀:920來源:國知局
旋轉電機以及使用該旋轉電機的電動動力轉向裝置的制造方法

本發明涉及旋轉電機以及使用該旋轉電機的電動動力轉向裝置。



背景技術:

以往,在電動動力轉向裝置等中使用的旋轉電機中,要求抑制作為轉矩的脈動的轉矩波動(torque ripple)。因此,已知如下旋轉電機:將兩個三相的電樞繞組以集中卷繞的方式卷繞于形成于定子鐵芯的多個齒,從兩個逆變器將設置有電流相位差的電流分別供給到不同的三相的電樞繞組而被旋轉驅動。

另外,關于該旋轉電機,有具備具有18n個(n是1以上的整數)齒的定子以及具有(18n±4n)個場磁極的轉子的例子(例如參照專利文獻1以及專利文獻2)、以及將兩個以上的電樞繞組卷繞于處于鄰接關系的一對齒中的至少一個齒并將這些電樞繞組分別連接到不同的逆變器的例子(例如參照專利文獻3)。

專利文獻1:國際公開第2013/054439號

專利文獻2:國際公開第2013/080374號

專利文獻3:日本特開2013-85381號公報



技術實現要素:

在專利文獻1以及專利文獻2中的旋轉電機中,通過將兩個逆變器的電流相位差設為20°~40°,從而降低轉矩波動。

但是,在將專利文獻1以及專利文獻2的結構應用于具備具有6(2m+k)·n個(k、n以及m是1以上的整數)齒的定子的旋轉電機的情況下,成為各電樞繞組的各相以(2m+k)個齒為最小單位而周期性地配置而成的結構。因此,在從兩個逆變器將具有電流相位差的電流分別供給到不同的電樞繞組的情況下,通過卷繞于齒的電樞繞組而在轉子與定子之間的空隙中形成的電磁場在空間上失衡。另外,相對旋轉電機的轉子的所期望的控制上的周向位置,在轉子與定子之間的空隙中產生電磁場分量的偏移。如果相對所述控制上的周向位置產生電磁場分量的偏移,則存在在旋轉電機的定子鐵芯中產生的電磁激振力增加、振動以及噪音增加這樣的課題。

另外,在專利文獻3的結構中,通過根據兩個電樞繞組的匝數比,抑制從兩個逆變器分別供給到不同的電樞繞組的電流的電流相位差的偏差的影響,從而抑制了旋轉電機的轉矩波動的增大。

但是,在將專利文獻1以及專利文獻2的結構應用于具備具有6(2m+k)·n個(k、n以及m是1以上的整數)齒的定子的旋轉電機的情況下,成為將各電樞繞組的各相以(2m+k)個齒為最小單位而周期性地配置并將兩個以上的電樞繞組卷繞于處于鄰接關系的一對齒中的至少一個齒而成的結構。因此,在從兩個逆變器將具有電流相位差的電流分別供給到不同的電樞繞組的情況下,通過卷繞于齒的電樞繞組而在轉子與定子之間的空隙中形成的電磁場在空間上失衡。另外,與專利文獻1以及專利文獻2同樣地,相對所述控制上的周向位置產生電磁場分量的偏移,所以存在旋轉電機的電磁激振力增加、振動以及噪音增加這樣的課題。

本發明是為了解決如上所述的課題而完成的,其目的在于得到如下旋轉電機:在具備具有6(2m+k)·n個齒的定子的旋轉電機中,即使在供給到旋轉電機的兩個電樞繞組的電流中產生電流相位差的情況下,也能夠使通過電樞繞組而在轉子與定子之間的空隙中形成的電磁場在空間上平衡,抑制旋轉電機的振動以及噪音的增加。

本發明涉及的旋轉電機的特征在于,包括定子,該定子具備具有6(2m+k)·n個(k、n以及m是1以上的整數)齒的定子鐵芯以及將第1電樞繞組及第2電樞繞組中的至少一方分別卷繞于多個齒而成的多個電樞線圈體,第1電樞繞組從第1逆變器被供給三相的電流,第2電樞繞組從第2逆變器被供給三相的電流,多個電樞線圈體分別是三相中的任意的相的電樞線圈體,關于多個電樞線圈體中的6k·n個電樞線圈體,分別在6k·n個齒上都卷繞有第1電樞繞組以及第2電樞繞組,三相的各相分別由2k·n個電樞線圈體構成,將這些三相的各相的電樞線圈體分別設為Ua、Va以及Wa,關于多個電樞線圈體中的其它6m·n個電樞線圈體,分別在6m·n個齒上僅卷繞有第1電樞繞組,三相的各相分別由2m·n個電樞線圈體構成,將這些三相的各相的電樞線圈體分別設為Ub、Vb以及Wb,關于多個電樞線圈體中的剩余的6m·n個電樞線圈體,分別在6m·n個齒上僅卷繞有第2電樞繞組,三相的各相分別由2m·n個電樞線圈體構成,將這些三相的各相的電樞線圈體分別設為Uc、Vc以及Wc時,Ua、Va、Wa、Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc分別以轉子的軸心為中心而配置為2n次旋轉對稱。

如上述那樣構成的旋轉電機即使在供給到旋轉電機的兩個電樞繞組的電流中產生電流相位差的情況下,也能夠使通過電樞繞組而在轉子與定子之間的空隙中形成的電磁場在空間上平衡,抑制旋轉電機的轉矩波動以及電磁激振力的增加。因此,能夠抑制旋轉電機的振動以及噪音的增加。

附圖說明

圖1是本發明的實施方式1的電動驅動裝置的側剖面圖。

圖2是本發明的實施方式1的旋轉電機的剖面圖。

圖3是本發明的實施方式1的旋轉電機的Y接線的圖。

圖4是本發明的實施方式1的旋轉電機的Δ接線的圖。

圖5是本發明的實施方式1的旋轉電機以及ECU的電路圖。

圖6(a)是本發明的實施方式1的旋轉電機的卷繞有V相的電樞線圈的第T1、第T5以及第T6的齒的矢量圖、(b)是本發明的實施方式1的旋轉電機的卷繞有V相的電樞線圈的第T10、第T14以及第T15的齒的矢量圖。

圖7是在本發明的實施方式1的旋轉電機的電樞繞組中流過的V相的電流的矢量圖。

圖8是以往的旋轉電機的剖面圖。

圖9是以往的旋轉電機的Y接線的圖。

圖10是以往的旋轉電機的Δ接線的圖。

圖11(a)是在以往的旋轉電機的電流相位差是0°的情況下在卷繞于第T1、第T5以及第T6的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖、(b)是在卷繞于第T10、第T14以及第T15的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。

圖12(a)是在以往的旋轉電機具有電流相位差θ(θ>0°)的情況下在卷繞于第T1、第T5以及第T6的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖、(b)是在卷繞于第T10、第T14以及第T15的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。

圖13是以往的旋轉電機的剖面圖。

圖14(a)是在以往的旋轉電機的電流相位差θ是0°的情況下在卷繞于第T1、第T5以及第T6的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖、(b)是在卷繞于第T10、第T14以及第T15的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。

圖15(a)是在以往的旋轉電機具有電流相位差θ的情況下在卷繞第T1、第T5以及第T6的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖、(b)是在卷繞于第T10、第T14以及第T15的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。

圖16(a)是在本發明的實施方式1的旋轉電機的電流相位差θ是0°的情況下在卷繞于第T1、第T5以及第T6的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖、(b)是在卷繞于第T10、第T14以及第T15的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。

圖17(a)是在本發明的實施方式1的旋轉電機具有電流相位差θ的情況下在卷繞于第T1、第T5以及第T6的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖、(b)是在卷繞于第T10、第T14以及第T15的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。

圖18是示出本發明的實施方式1的旋轉電機的電流相位差θ與轉矩比的關系的圖。

圖19是示出本發明的實施方式1的旋轉電機的電流相位差θ與轉矩波動比的關系的圖。

圖20是示出本發明的實施方式1的旋轉電機的電流相位差θ與電磁激振力比的關系的圖。

圖21是本發明的實施方式2的旋轉電機的剖面圖。

圖22是示出本發明的實施方式2的旋轉電機的其它結構的剖面圖。

圖23是本發明的實施方式3的旋轉電機的剖面圖。

圖24(a)是本發明的實施方式3的旋轉電機的卷繞有V相的電樞線圈的第T1、第T2以及第T9的齒的矢量圖、(b)是本發明的實施方式3的旋轉電機的卷繞有V相的電樞線圈的第T10、第T11以及第T18的齒的矢量圖。

圖25是以往的旋轉電機的剖面圖。

圖26(a)是在以往的旋轉電機的電流相位差是0°的情況下在卷繞于第T1、第T2以及第T9的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖、(b)是在卷繞于第T10、第T11以及第T18的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。

圖27(a)是在以往的旋轉電機具有電流相位差θ的情況下在卷繞于第T1、第T2以及第T9的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖、(b)是在卷繞于第T10、第T11以及第T18的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。

圖28(a)是在本發明的實施方式3的旋轉電機的電流相位差θ是0°的情況下在卷繞于第T1、第T2以及第T9的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖、(b)是在卷繞于第T10、第T11以及第T18的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。

圖29(a)是在本發明的實施方式3的旋轉電機具有電流相位差θ的情況下在卷繞于第T1、第T2以及第T9的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖、(b)是在卷繞于第T10、第T11以及第T18的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。

圖30是本發明的實施方式4的旋轉電機的剖面圖。

圖31是本發明的實施方式5的旋轉電機的剖面圖。

圖32是示出本發明的實施方式5的旋轉電機的電流相位差θ與轉矩比的關系的圖。

圖33是示出本發明的實施方式5的旋轉電機的匝數比例與相比于電流相位差0°的情況轉矩提高的電流相位差θa以及轉矩成為最大的電流相位差θb的關系的圖。

圖34是本發明的實施方式6的旋轉電機的剖面圖。

圖35是本發明的實施方式8的旋轉電機的剖面圖。

圖36是示出本發明的實施方式8的旋轉電機的其它結構的剖面圖。

圖37是本發明的實施方式9的電動動力轉向裝置的說明圖。

符號說明

1、801:框架;2:螺栓;3:外殼;4、804:定子;5、805:轉子;6、806:定子鐵芯;7、807:槽;8、808:電樞線圈;9:第1軸承;10:第2軸承;11、811:軸;12、812:轉子鐵芯;13、813:永久磁鐵;14、814:芯背;15、815:齒;16、816:第1電樞繞組;17、817:第2電樞繞組;18、818:電樞線圈體;19:絕緣部件;20:曲面部;21:非磁性部;22:連接部;50:壁部;51:散熱器;52:殼體;53:凹部;54:磁傳感器;55:基板;56:傳感器用永久磁鐵;57:帶輪;58:開關元件;59:支承部;60:連接部件;61:控制基板;62:第1連接器;63:第2連接器;64:電源連接器;65:第1逆變器;66:第2逆變器;70:第1電源繼電器;71:第2電源繼電器;72:電源;73:線圈;74a~74f、76a~76f:MOS-FET;75、77:分流器電阻;78:第1電容器;79:第2電容器;80:軸;81:轉矩傳感器;82:第1連接器;83:第2連接器;84:齒輪箱;85:外殼;86:轉向橫拉桿;87:齒條護罩;88:電源連接器;100:電動驅動裝置;101~109:旋轉電機;111:ECU;901~903:以往的旋轉電機;200:電動動力轉向裝置。

具體實施方式

以下,以在汽車中使用的旋轉電機為一個例子,說明本發明的各實施方式的旋轉電機,但本發明的旋轉電機不限于汽車的用途,也可以是用于其它用途的例子。

實施方式1.

圖1是用于實施本發明的實施方式1的旋轉電機101和ECU(Electronic Control Unit,電子控制單元)111成為一體的電動驅動裝置100的側剖面圖。另外,側剖面圖是指包括旋轉電機101的軸心的平面中的剖面圖。

該實施方式1的旋轉電機101具備圓筒形狀的框架1、在該框架1的單側端面被螺栓2固定的外殼3、固定在框架1的內壁面的定子4以及設置在該定子4的內側的轉子5。

定子4具有層疊薄板狀的電磁鋼板等磁性體而成的定子鐵芯6和收納于該定子鐵芯6的多個電樞線圈體18。

轉子5具有通過嵌裝于外殼3的第1軸承9以及嵌裝于框架1的第2軸承10而旋轉自如地支承兩端部的軸11、固定在該軸11的外周面的轉子鐵芯12以及在該轉子鐵芯12的外周面沿周向以等間隔配置的永久磁鐵13。

ECU111通過框架1的壁部50而與旋轉電機101劃分開。框架1的與外殼3相反的一側的開口部被散熱器51封閉。該散熱器51的單面被有底圓筒形狀的殼體52覆蓋。在散熱器51的軸11側的面形成有凹部53。該凹部53被搭載有磁傳感器54的基板55覆蓋。磁傳感器54與傳感器用永久磁鐵56對置,該傳感器用永久磁鐵56固定在軸11的與固定在一端部的帶輪57相反的一側的另一端部。

在散熱器51的與軸11相反的一側的面,搭載有開關元件58。基板55經由支承部59以及連接部件60而與控制基板61電連接。在殼體52設置有接收來自轉矩傳感器的信息的第1連接器62、接收車速等汽車的信息的第2連接器63以及電力供給用的電源連接器64。

圖2是本實施方式的旋轉電機的剖面圖。另外,剖面圖是指與旋轉電機101的軸心正交的平面中的剖面圖。

在轉子鐵芯12的外周側,沿周向以等間隔粘接固定14個永久磁鐵13,構成14個場磁極。另外,在永久磁鐵13的外側,為了保護永久磁鐵13和防止永久磁鐵13飛散,還有用將不銹鋼、鋁等非磁性材料做成圓筒狀而成的罩來覆蓋的部件。

定子鐵芯6具有圓環狀的芯背14、和從芯背14向徑向的內側(磁性的空隙長的方向)延伸并沿周向以等間隔形成的18個齒15。另外,在相鄰的齒15之間形成有18個槽7。為便于說明,按照周向的排列順序,以逆時針對齒15分配了符號T1~T18。另外,分別將至少一個以上的電樞線圈8卷繞于齒15。

電樞線圈8被分類為屬于分別表示三相的各相的U相、V相以及W相的電樞線圈8。U相包括-U11、+U12、+U13、-U14、-U21、-U22、+U23、+U24這8個電樞線圈8,V相包括-V11、+V12、+V13、-V14、-V21、-V22、+V23、+V24這8個電樞線圈8,W相包括-W11、+W12、+W13、-W14、-W21、-W22、+W23、+W24這8個電樞線圈8。

另外,如圖2所示,24個電樞線圈8分別與第T1~T18的齒15對應,按照-V11/-V21、-W14、+W24、+U13/+U23、+V12、-V22、-W11/-W21、-U14、+U24、+V13/+V23、+W12、-W22、-U11/-U21、-V14、+V24、+W13/+W23、+U12、-U22的順序排列。其中,“+”以及“-”表示電樞線圈8的相互不同的卷繞極性,當在電樞線圈8中流過相同方向的電流的情況下,意味著在電樞線圈8中產生的電磁場方向在徑向上相互相反。另外,“/”表示在相同的齒15的不同的徑向位置卷繞有兩個電樞線圈8。分別在第T1、第T4、第T7、第T10、第T13、第T16的齒15上,卷繞有相同的匝數的兩個電樞線圈8,在其它齒15上卷繞有1個電樞線圈8。另外,在第T1、第T4、第T7、第T10、第T13、第T16各自的相同的齒15上卷繞的兩個電樞線圈8的徑向位置不限于圖2,也可以相互調換。

圖3是本實施方式的旋轉電機的Y接線的圖。圖4是本實施方式的旋轉電機的Δ接線的圖。另外,在圖3以及圖4中,省略了電樞線圈8的卷繞極性的顯示。

24個電樞線圈8如圖3或者圖4所示,分別在三相的各相中,在定子鐵芯6的外部接線,構成第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17。

在圖3以及圖4中,在第1電樞繞組16中,依次串聯地連接有U相的U11、U12、U13以及U14這4個電樞線圈8,依次串聯地連接有V相的V11、V12、V13以及V14這4個電樞線圈8,依次串聯地連接有W相的W11、W12、W13以及W14這4個電樞線圈8。

另外,在第2電樞繞組17中,依次串聯地連接有U相的U21、U22、U23以及U24這4個電樞線圈8,依次串聯地連接有V相的V21、V22、V23以及V24這4個電樞線圈8,依次串聯地連接有W相的W21、W22、W23以及W24這4個電樞線圈8。

在圖3中,在第1電樞繞組16中,U11、V11以及W11的一端處的U1+、V1+以及W1+分別被當作端子A1、端子B1以及端子C1,U14、V14以及W14的另一端處的U1-、V1-以及W1-全部被連接而構成中性點N1,以Y接線將三相的各相的電樞線圈8接線。

另外,在第2電樞繞組17中,U21、V21以及W21的一端處的U2+、V2+以及W2+分別被當作端子A2、端子B2以及端子C2,U24、V24以及W24的另一端處的U2-、V2-以及W2-全部被連接而構成中性點N2,以Y接線將三相的各相的電樞線圈8接線。

在圖4中,在第1電樞繞組16中,連接U11的一端處的U1+以及W14的另一端處的W1-而被當作端子A1,連接V11的一端處的V1+以及U14的另一端處的U1-而被當作端子B1,連接W11的一端處的W1+以及V14的另一端處的V1-而被當作端子C1,以Δ接線將三相的各相的電樞線圈8接線。

另外,在第2電樞繞組17中,連接U21的一端處的U2+以及W24的另一端處的W2-而被當作端子A2,連接V21的一端處的V2+以及U24的另一端處的U2-而被當作端子B2,連接W21的一端處的W2+以及V24的另一端處的V2-而被當作端子C2,以Δ接線將三相的各相的電樞線圈8接線。

此處,如圖2所示,關于多個電樞線圈體18中的6個電樞線圈體18,分別在卷繞有兩個電樞線圈8的第T1、第T4、第T7、第T10、第T13以及第T16這6個齒15上都卷繞有屬于第1電樞繞組16的電樞線圈8和屬于第2電樞繞組17的電樞線圈8,三相的各相分別由兩個電樞線圈體18構成。將這些U相的電樞線圈體18、V相的電樞線圈體18以及W相的電樞線圈體18分別設為Ua、Va以及Wa。

另外,關于多個電樞線圈體18中的其它6個電樞線圈體18,分別在卷繞有1個電樞線圈8的第T2、第T5、第T8、第T11、第T14以及第T17這6個另一部分的齒15上僅卷繞有屬于第1電樞繞組16的電樞線圈8,三相的各相分別由兩個電樞線圈體18構成。將這些U相的電樞線圈體18、V相的電樞線圈體18以及W相的電樞線圈體18分別設為Ub、Vb以及Wb。

另外,關于多個電樞線圈體18中的剩余的6個電樞線圈體18,分別在卷繞有1個電樞線圈8的第T3、第T6、第T9、第T12、第T15以及第T18這6個剩余的齒15上僅卷繞有屬于第2電樞繞組17的電樞線圈8,三相的各相分別由兩個電樞線圈體18構成。將這些U相的電樞線圈體18、V相的電樞線圈體18以及W相的電樞線圈體18分別設為Uc、Vc以及Wc。

另外,Ua、Va、Wa、Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc分別以轉子5的軸心為中心而配置為2次旋轉對稱。此處,“配置為2次旋轉對稱”是指,即使使電樞線圈體18以轉子5的軸心為中心在機械角度方面旋轉180°(=360°/2),卷繞于相同的符號的齒15的電樞線圈體18在旋轉前后也是相同的。

另外,在18個電樞線圈體18中,如果將在機械角度方面處于180°(=360°/2)的范圍的連續的9個電樞線圈體18設為旋轉對稱的最小單位,則周期性地配置2次旋轉對稱的最小單位。

另外,分別卷繞于齒15的電樞線圈體18的匝數全部相等。因此,分別卷繞于第T1、第T4、第T7、第T10、第T13以及第T16的齒15的兩個電樞線圈8的匝數的合計、即1個電樞線圈體18的匝數全部相同,分別卷繞于其它齒的1個電樞線圈8、即1個電樞線圈體18的匝數全部相同。

圖5是實施方式1中的旋轉電機以及ECU的電路圖。在圖5中,關于旋轉電機101,僅示出了第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17。

另外,在圖5中,第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17分別為Y接線,但也可以如圖4所示為Δ接線。

ECU111也為了簡化而省略詳細內容,僅示出第1逆變器65以及第2逆變器66的動力電路部。

ECU111具備第1逆變器65以及第2逆變器66。對旋轉電機101的第1電樞繞組16連接ECU111的第1逆變器65,對第2電樞繞組17連接ECU111的第2逆變器66。第1電樞繞組16從第1逆變器65被供給三相的電流,第2電樞繞組17從第2逆變器66被供給三相的電流。

從電池等電源72對ECU111供給直流電力。第1電源繼電器70以及第2電源繼電器71經由噪聲去除用線圈73連接于電源72。

另外,在圖5中,描繪成電源72好像處于ECU111的內部,但實際上從電池等外部的電源72經由圖1中的電源連接器64供給電力。

第1電源繼電器70、第2電源繼電器71分別包括兩個MOS-FET,在故障時等,使電源繼電器開路,防止流過過大的電流。

另外,在圖5中,第1電源繼電器70、第2電源繼電器71是按照電源72、噪聲去除用線圈73、電源繼電器70、71的順序連接的,但也可以設置于相比于噪聲去除用線圈73更接近電源72的位置。

第1電容器78、第2電容器79是平滑電容器。在圖5中分別由1個電容器78、79構成,但也可以并聯地連接有多個電容器。

第1逆變器65、第2逆變器66分別包括使用6個MOS-FET的橋,在第1逆變器65中,串聯連接MOS-FET74a、MOS-FET74b,串聯連接MOS-FET74c、MOS-FET74d,串聯連接MOS-FET74e、MOS-FET74f,進而并聯地連接了該3組MOS-FET。

進而,在下側的3個MOS-FET74b、MOS-FET74d、MOS-FET74f的GND(接地)側分別連接有各1個分流器電阻75。這些分流器電阻75被用于電流值的檢測。

另外,關于分流器電阻75,示出了3個的例子,但也可以是兩個分流器電阻,即使是1個分流器電阻也能夠進行電流檢測,也可以是這樣的結構。

向旋轉電機101側的電流的供給是從MOS-FET74a與MOS-FET74b之間通過母線等向旋轉電機101的端子A1供給、從MOS-FET74c與MOS-FET74d之間通過母線等向旋轉電機101的端子B1供給、從MOS-FET74e與MOS-FET74f之間通過母線等向旋轉電機101的端子C1供給的。

第2逆變器66也是與第1逆變器65同樣的結構,在第2逆變器66中,串聯連接MOS-FET76a、MOS-FET76b,串聯連接MOS-FET76c、MOS-FET76d,串聯連接MOS-FET76e、MOS-FET76f,進而并聯地連接該3組的MOS-FET。

進而,在下側的3個MOS-FET76b、MOS-FET76d、MOS-FET76f的GND(接地)側分別連接有各1個分流器電阻77。這些分流器電阻77被用于電流值的檢測。

另外,關于分流器電阻77,示出了3個的例子,但也可以是兩個分流器電阻,即使是1個分流器也能夠進行電流檢測,所以也可以是這樣的結構。

向旋轉電機101側的電流的供給是從MOS-FET76a與MOS-FET76b之間通過母線等向旋轉電機101的端子A2供給、從MOS-FET76c與MOS-FET76d之間通過母線等向旋轉電機101的端子B2供給、從MOS-FET76e與MOS-FET76f之間通過母線等向旋轉電機101的端子C2供給的。

在兩臺逆變器65、66中,根據通過旋轉電機101所具備的旋轉角度傳感器(未圖示)檢測的旋轉角度,控制電路(未圖示)向各MOS-FET發送信號。通過對接受到該信號的各MOS-FET進行開關,從各MOS-FET對第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17供給所期望的三相電流。

另外,旋轉角度傳感器使用解析器、GMR傳感器、MR傳感器等。

如果做成這樣的結構的旋轉電機101,則能夠得到以下所示那樣的效果。

首先,在圖5中,示出了中性點N1以及N2未電連接的結構例。

如果這樣做成不將兩個電樞繞組16以及17的中性點N1以及N2電連接的結構,則即使在旋轉電機101內部發生短路,只要是電性地獨立的電路,就能夠在正常的逆變器65以及66和電樞繞組16以及17的電路中產生轉矩,所以能夠得到能夠降低短路時的影響這樣的效果。

另外,在圖5中,示出了在第1逆變器65與第1電樞繞組16之間、以及第2逆變器66與第2電樞繞組17之間沒有馬達繼電器的例子,但也可以設置包括MOS-FET的馬達繼電器,能夠尋求通過在故障時使馬達繼電器開路來減小剎車轉矩等對策。

圖6(a)是本實施方式的旋轉電機的卷繞有V相的電樞線圈的第T1、第T5以及第T6的齒的矢量圖。圖6(b)是本實施方式的旋轉電機的卷繞有V相的電樞線圈的第T10、第T14以及第T15的齒的矢量圖。圖6(a)以及圖6(b)將第T1、第T5以及第T6的齒15、和第T10、第T14以及第T15的齒15這兩個、即齒15在周向上各以機械角度180°分開而示出。此處,卷繞有V相的電樞線圈8的齒15各自的電角度相位在電樞線圈8的卷繞極性是“+”的情況下,相對“-”的卷繞極性的電樞線圈8在電角度方面偏移180°。

第T1以及第T10、第T5以及第T14及第T6以及第T15的齒15的相位分別在機械角度方面相差180°,但在考慮了電樞線圈8的卷繞極性的情況下,這些齒15的相位分別在電角度方面相同。另外,第T1以及第T5、第T1以及第T6、第T10以及第T14及第T10以及第T15的齒15的相位分別在電角度方面相差20°。

另外,在圖6(a)以及圖6(b)中,卷繞于第T1以及第T10的齒的電樞線圈體18的Va的電角度相位分別是作為旋轉對稱的最小單位中的相同的相的3個電樞線圈體18的Va、Vb、Vc中的從小的一方起第2大的值。

另外,在圖6(a)以及圖6(b)中示出了V相,但關于W相以及U相,也只是各個相位與V相在電角度方面相差120°,而各相內的關系是相同的。

以上,本實施方式的各相的齒15的相位以機械角度180°相同。即,電樞線圈8的Ua、Va、Wa、Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc分別以轉子5的軸心為中心而配置為2(=360°/2)次旋轉對稱。

另外,Ua、Va以及Wa的電角度相位分別是旋轉對稱的最小單位中的相同的相的3個電樞線圈體18中的從小的一方起第2大的值。

圖7是在本實施方式的旋轉電機的電樞繞組中流過的V相的電流的矢量圖。供給到第1電樞繞組16的V相的電流的相位以0°為基準是-θ/2°(θ>0°),供給到第2電樞繞組17的V相的電流的相位以0°為基準是+θ/2°。即,從第2逆變器66供給到第2電樞繞組17的電流的相位相對從第1逆變器65供給到第1電樞繞組16的電流的相位超前電流相位差θ。

另外,卷繞于第T5以及第T14的齒的電樞線圈體18的Vb分別是在旋轉對稱的最小單位的相同的相中電角度相位最超前的電樞線圈體18。卷繞于第T6以及第T15的齒的電樞線圈體18的Vc分別是在旋轉對稱的單位的相同的相中電角度相位最滯后的電樞線圈體18。

另外,在圖7中示出了V相的電流,但關于W相以及U相的電流,也只是各個相位與V相在電角度方面相差120°,而各相內的關系是相同的。

以上,Ub、Vb以及Wb分別是在旋轉對稱的最小單位的相同的相中電角度相位最超前的電樞線圈體18。另外,Uc、Vc以及Wc分別是在旋轉對稱的單位的相同的相中電角度相位最滯后的電樞線圈體18。

為了說明本實施方式的效果,根據以往的旋轉電機的結構例,說明課題。圖8是以往的旋轉電機的剖面圖。

電樞線圈808被分類為屬于分別表示三相的各相的U相、V相以及W相的電樞線圈808。U相包括-U11、+U12、-U13、+U21、-U22、+U23這6個電樞線圈808,V相包括-V11、+V12、-V13、+V21、-V22、+V23這6個電樞線圈808,W相包括-W11、+W12、-W13、+W21、-W22、+W23這6個電樞線圈808。

另外,如圖8所示,18個電樞線圈808分別與第T1~T18的齒15對應,按照-V11、-W22、+W23、+U21、+V12、-V13、-W11、-U22、+U23、+V21、+W12、-W13、-U11、-V22、+V23、+W21、+U12、-U13的順序排列。其中,“+”以及“-”表示電樞線圈808的相互不同的卷繞極性。

此處,18個電樞線圈808如圖9或者圖10所示,分別在三相的各相中,在定子鐵芯806的外部接線,構成第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817。

圖9是以往的旋轉電機的Y接線的圖。圖10是以往的旋轉電機的Δ接線的圖。另外,在圖9以及圖10中,省略了電樞線圈808的卷繞極性的顯示。

在圖9以及圖10中,在第1電樞繞組816中,依次串聯地連接U相的U11、U12以及U13這3個電樞線圈808,依次串聯地連接V相的V11、V12以及V13這3個電樞線圈808,依次串聯地連接W相的W11、W12以及W13這3個電樞線圈808。

另外,在第2電樞繞組817中,依次串聯地連接U相的U21、U22以及U23這3個電樞線圈808,依次串聯地連接V相的V21、V22以及V23這3個電樞線圈808,依次串聯地連接W相的W21、W22以及W23這3個電樞線圈808。

在圖9中,在第1電樞繞組816中,U11、V11以及W11的一端處的U1+、V1+以及W1+分別被當作端子A1、端子B1以及端子C1,U13、V13以及W13的另一端處的U1-、V1-以及W1-全部被連接而構成中性點N1,以Y接線將三相的各相的電樞線圈808接線。

另外,在第2電樞繞組817中,U21、V21以及W21的一端處的U2+、V2+以及W2+分別被當作端子A2、端子B2以及端子C2,U23、V23以及W23的另一端處的U2-、V2-以及W2-全部被連接而構成中性點N2,以Y接線將三相的各相的電樞線圈808接線。

在圖10中,在第1電樞繞組816中,連接U11的一端處的U1+以及W13的另一端處的W1-而被當作端子A1,連接V11的一端處的V1+以及U13的另一端處的U1-而被當作端子B1,連接W11的一端處的W1+以及V13的另一端處的V1-而被當作端子C1,以Δ接線將三相的各相的電樞線圈808接線。

另外,在第2電樞繞組817中,連接U21的一端處的U2+以及W23的另一端處的W2-而被當作端子A2,連接V21的一端處的V2+以及U23的另一端處的U2-而被當作端子B2,連接W21的一端處的W2+以及V23的另一端處的V2-而被當作端子C2,以Δ接線將三相的各相的電樞線圈808接線。

另外,以往的旋轉電機901中的電流的矢量與圖7所示的電流相位矢量等同。

圖11(a)是在以往的旋轉電機的電流相位差是0°的情況下在卷繞于第T1、第T5以及第T6的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。圖11(b)是在卷繞于以往的旋轉電機的第T10、第T14以及第T15的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。

在圖11(a)中,卷繞于第T1、第T5以及第T6的齒815的V相的電樞線圈808的+V12、-V11以及-V13構成第1電樞繞組816的V相的電樞線圈808的全部。

在圖11(b)中,卷繞于第T10、第T14以及第T15的齒815的V相的電樞線圈808的-V22、+V21以及+V23構成第2電樞繞組817的V相的電樞線圈808的全部。

另外,根據圖11(a)以及圖11(b)可知,在供給到第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817的電流的電流相位差是0°時,在第T1以及第T10、第T5以及第T14及第T6以及第T15的齒815的V相的電樞線圈808中產生的電磁場矢量分別相等。因此,在第T1、第T5以及第T6的齒815的V相的電樞線圈808中產生的電磁場矢量之和、與在第T10、第T14以及第T15的齒815的V相的電樞線圈808中產生的電磁場矢量之和相等。

圖12(a)是在以往的旋轉電機具有電流相位差θ的情況下在卷繞于第T1、第T5以及第T6的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。圖12(b)是在以往的旋轉電機具有電流相位差θ的情況下在卷繞于第T10、第T14以及第T15的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。

在圖12(a)以及圖12(b)中,在供給到第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817的電流具有電流相位差θ時,在第T1、第T5以及第T6的齒815的V相的電樞線圈808中產生的電磁場矢量之和的相位、與在第T10、第T14以及第T15的齒815的V相的電樞線圈808中產生的電磁場矢量之和的相位不同。這是因為屬于第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817的電樞線圈808的配置如圖11(a)以及圖11(b)那樣以機械角度180°不同、即未以轉子805的軸心為中心而成為2次旋轉對稱。因此,電磁場矢量之和的相位以機械角度180°不同,所以以往的旋轉電機901的電磁場失衡。

另外,在圖11(a)、圖11(b)、圖12(a)以及圖12(b)中示出了V相,但關于W相以及U相的電磁場矢量,也只是各個相位與V相在電角度方面相差120°,而各相內的關系是相同的。

圖13是與圖8的以往例不同的結構的以往的旋轉電機902的剖面圖。

電樞線圈808被分類為屬于分別表示三相的各相的U相、V相以及W相的電樞線圈808。U相包括-U11、+U12、-U13、-U21、+U22、+U23這6個電樞線圈808,V相包括-V11、+V12、-V13、-V21、+V22、+V23這6個電樞線圈808,W相包括-W11、+W12、-W13、-W21、+W22、+W23這6個電樞線圈808。

另外,如圖13所示,18個電樞線圈808分別與第T1~T18的齒815對應,按照-V11、-W13、+W23、+U22、+V12、-V21、-W11、-U13、+U23、+V22、+W12、-W21、-U11、-V13、+V23、+W22、+U12、-U21的順序排列。其中,“+”以及“-”表示電樞線圈808的相互不同的卷繞極性。

此處,18個電樞線圈808如圖9或者圖10所示,分別在三相的各相中,在定子鐵芯806的外部接線,構成第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817。如圖9以及圖10所示,在第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817各自的接線中,按照Y接線或者Δ接線對三相的電樞線圈808進行接線。

另外,以往的旋轉電機902的第1以及第2電樞繞組816、817中的電流的矢量與圖7所示的電流相位矢量等同。

圖14(a)是在以往的旋轉電機的電流相位差θ是0°的情況下在卷繞于第T1、第T5以及第T6的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。圖14(b)是在以往的旋轉電機的電流相位差θ是0°的情況下在卷繞于第T10、第T14以及第T15的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。

在圖14(a)中,卷繞于第T1、第T5以及第T6的齒815的V相的電樞線圈808的+V12以及-V11構成第1電樞繞組816的V相的電樞線圈808的一部分,-V21構成第2電樞繞組817的V相的電樞線圈808的一部分。

在圖14(b)中,卷繞于第T10、第T14以及第T15的齒815的V相的電樞線圈808的-V13構成第1電樞繞組816的V相的電樞線圈808的一部分,+V22以及+V23構成第2電樞繞組817的V相的電樞線圈808的一部分。

另外,根據圖14(a)以及圖14(b)可知,在供給到第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817的電流的電流相位差是0°時,在第T1以及第T10、第T5以及第T14及第T6以及第T15的齒815的V相的電樞線圈808中產生的電磁場矢量分別相等。因此,在第T1、第T5以及第T6的齒815的V相的電樞線圈808中產生的電磁場矢量之和、與在第T10、第T14以及第T15的齒815的V相的電樞線圈808中產生的電磁場矢量之和相等。

圖15(a)是在以往的旋轉電機具有電流相位差θ的情況下在卷繞于第T1、第T5以及第T6的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。圖15(b)是在以往的旋轉電機具有電流相位差θ的情況下在卷繞于第T10、第T14以及第T15的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。

在圖15(a)以及圖15(b)中,在供給到第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817的電流具有電流相位差θ時,在第T1、第T5以及第T6的齒815的V相的電樞線圈808中產生的電磁場矢量之和的相位、與在第T10、第T14以及第T15的齒815的V相的電樞線圈808中產生的電磁場矢量之和的相位不同。這是因為屬于第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817的電樞線圈808的配置如圖14(a)以及圖14(b)那樣以機械角度180°不同、即未以轉子805的軸心為中心而成為2次旋轉對稱。因此,電磁場矢量之和的相位以機械角度180°不同,所以以往的旋轉電機902的電磁場失衡。

另外,在圖14(a)、圖14(b)、圖15(a)以及圖15(b)中示出了V相,但關于W相以及U相的電磁場矢量,也只是各個相位與V相在電角度方面相差120°,而各相內的關系是相同的。

以上可知,在兩個以往的旋轉電機901以及902的結構例中,電磁場失衡。

另外,即使是圖8以及圖13的兩個以往的旋轉電機901以及902的結構例以外的電樞線圈808的配置,在具有18個齒815和以集中卷繞的方式卷繞于各個齒815并在機械角度方面成為180°周期的配置的18個電樞線圈808的以往的旋轉電機901以及902中,電磁場也失衡。這是因為區分了屬于第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817的各相的電樞線圈808的情況下的電樞線圈808的配置在機械角度方面相差180°周期、即未以轉子805的軸心為中心而成為2次旋轉對稱。

以下,說明上述理由。在以往的旋轉電機901以及902中,將屬于第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817的各相的電樞線圈808分別設為相同的情況下的電樞線圈808的配置以轉子805的軸心為中心而成為2次旋轉對稱。

另外,在供給到第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817的電流的電流相位差是0°的情況下,相同的相的電流的相位相同,所以屬于第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817的電樞線圈808能夠視為各相分別相同。因此,電樞線圈808的配置成為2次旋轉對稱。因此,在各相6個電樞線圈808中產生的電磁場不會失衡。

另一方面,在供給到第1電樞繞組816和第2電樞繞組817的電流具有電流相位差θ的情況下,屬于第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817的電樞線圈808無法視為各相分別相同。因此,6相相當(3相×兩個電流相位)的相位不同的電流被分別供給到卷繞于3個齒815的電樞線圈808。在具有電流相位差θ的情況下,無法將流過6相的各相的電流的電樞線圈808的個數即3個進行2等分,所以電樞線圈808的配置不會成為2次旋轉對稱。因此,在三相的各相6個電樞線圈808中產生的電磁場失衡。

另外,成為失衡的電磁場的空間次數在轉子805與定子804之間的空隙中的每機械角度為1周的空間分布中成為1次,比在2次旋轉對稱中產生的電磁場的空間次數即2次低。因此,電磁場所致的振動變大。

另外,在上述中說明了18個齒815的情況,但即使在18n個(n是1以上的整數)齒815的情況下,也存在同樣的課題,這是不言而喻的。

如上所述,在供給到第1電樞繞組816和第2電樞繞組817的電流具有電流相位差θ的情況下,在電樞線圈808中產生的電磁場失衡,所以相對以往的旋轉電機901以及902的轉子805的所期望的控制上的周向位置,在轉子805與定子804之間的空隙中產生電磁場分量的偏移。如果相對上述控制上的周向位置產生電磁場分量的偏移,則存在以往的旋轉電機901以及902的轉矩波動以及在定子鐵芯806中產生的電磁激振力增加、振動以及噪音增加這樣的課題。

進而,相對上述控制上的周向位置產生電磁場分量的偏移,所以存在轉矩下降這樣的課題。

另外,關于供給到第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817的電流,在由于制造誤差、向ECU的噪聲等的影響而產生電流相位差θ的情況下,也如上所述在電磁場中產生失衡,存在以往的旋轉電機901以及902的振動以及噪音增加、轉矩下降這樣的課題。。

以下,敘述本實施方式的旋轉電機101的效果。

圖16(a)是在本實施方式的旋轉電機的電流相位差θ是0°的情況下在卷繞于第T1、第T5以及第T6的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。圖16(b)是在本實施方式的旋轉電機的電流相位差θ是0°的情況下在卷繞于第T10、第T14以及第T15的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。

在圖16(a)中,卷繞于第T1、第T5以及第T6的齒15的V相的電樞線圈8的+V12以及-V11構成第1電樞繞組16的V相的電樞線圈8的一部分,-V21以及-V22構成第2電樞繞組17的V相的電樞線圈8的一部分。

在圖16(b)中,卷繞于第T10、第T14以及第T15的齒15的V相的電樞線圈8的+V13以及-V14構成第1電樞繞組16的V相的電樞線圈8的一部分,+V23以及+V24構成第2電樞繞組17的V相的電樞線圈8的一部分。

另外,根據圖16(a)以及圖16(b)可知,在供給到第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的電流的電流相位差是0°時,在第T1以及第T10、第T5以及第T14及第T6以及第T15的齒15的V相的電樞線圈8中產生的電磁場矢量分別相等。因此,在供給到第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的電流的電流相位差是0°時,在第T1、第T5以及第T6的齒15的V相的電樞線圈8中產生的電磁場矢量之和、與在第T10、第T14以及第T15的齒15的V相的電樞線圈8中產生的電磁場矢量之和相等。

圖17(a)是在本實施方式的旋轉電機具有電流相位差θ的情況下在卷繞于第T1、第T5以及第T6的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。圖17(b)是在實施方式的旋轉電機具有電流相位差θ的情況下在卷繞于第T10、第T14以及第T15的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。

在圖17(a)以及圖17(b)中可知,在供給到第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的電流具有電流相位差θ時,在第T1、第T5以及第T6的齒15的V相的電樞線圈8中產生的電磁場矢量之和、與在第T10、第T14以及第T15的齒15的V相的電樞線圈8中產生的電磁場矢量之和相等。這是因為屬于第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的電樞線圈體18的配置如圖16(a)以及圖16(b)那樣以機械角度180°相同、即以轉子5的軸心為中心而成為2次旋轉對稱。因此,旋轉電機101的電磁場不會失衡。

另外,在圖16(a)、圖16(b)、圖17(a)以及圖17(b)中示出了V相,但關于W相以及U相的電磁場矢量,也只是各個相位與V相在電角度方面相差120°,而各相內的關系是相同的。

此處,比較以往的旋轉電機和本實施方式的旋轉電機的電磁場矢量圖。在以往的旋轉電機901以及902中,屬于第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817的電樞線圈808的配置如圖11(a)以及圖11(b)及圖14(a)以及圖14(b)所示,未以轉子805的軸心為中心而成為2次旋轉對稱。另一方面,在本實施方式的旋轉電機101中,屬于第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的電樞線圈體18的配置如圖16(a)以及圖16(b)所示,以轉子5的軸心為中心而成為2次旋轉對稱。

因此,在以往的旋轉電機901以及902中,在圖12(a)以及圖12(b)及圖15(a)以及圖15(b)中,在供給到第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817的電流具有電流相位差θ時,在第T1、第T5以及第T6的齒815的V相的電樞線圈808中產生的電磁場矢量之和的相位、與在第T10、第T14以及第T15的齒815的V相的電樞線圈808中產生的電磁場矢量之和的相位不同。另一方面,在本實施方式的旋轉電機101中,在圖17(a)以及圖17(b)中,在供給到第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的電流具有電流相位差θ時,在第T1、第T5以及第T6的齒15的V相的電樞線圈8中產生的電磁場矢量之和、與在第T10、第T14以及第T15的齒15的V相的電樞線圈8中產生的電磁場矢量之和相等。

因此,本實施方式的旋轉電機101具備定子4,該定子4具備具有18n個(n是1以上的整數)齒15的定子鐵芯6以及在多個齒15上分別卷繞有第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17中的至少一方的多個電樞線圈體18,Ua、Va、Wa、Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc的電樞線圈體18分別以轉子的軸心為中心而配置為2n次旋轉對稱,所以即使在供給到第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的電流具有電流相位差θ的情況下,在電樞線圈8中產生的電磁場也不會失衡。因此,相對旋轉電機101的轉子5的所期望的控制上的周向位置,在轉子5與定子4之間的空隙中不產生電磁場分量的偏移。因此,能夠抑制旋轉電機101的轉矩波動以及在定子鐵芯6中產生的電磁激振力的增加,能夠抑制振動以及噪音的增加。

進而,相對上述控制上的周向位置不產生電磁場分量的偏移,所以還能夠抑制轉矩的下降。

另外,關于供給到第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的電流,在由于制造誤差、向ECU111的噪聲等的影響而產生電流相位差θ的情況下,也如上所述電磁場不會失衡,所以能夠抑制旋轉電機101的振動以及噪音的增加,抑制轉矩的下降。

另外,如果Ua、Va、Wa、Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc的電樞線圈體18分別以轉子的軸心為中心而配置為2n次旋轉對稱,則如圖17(a)以及圖17(b)所示,即使Ua、Va以及Wa的電角度相位的各個不是從小的一方起第2大的值,在電樞線圈8中產生的電磁場也不會失衡。

另一方面,與圖17(a)以及圖17(b)同樣地,分別構成Ua、Va以及Wa的2n個電樞線圈8的電角度相位由于電流相位差θ而產生θ的相位差。只是通過在分別構成Ua、Va以及Wa的兩個電樞線圈8中產生的電磁場矢量而平衡,所以只要Ua、Va以及Wa的電角度相位是旋轉對稱的最小單位中的相同的相的3個電樞線圈體18中的從小的一方起第2大的值,就能夠減小在旋轉對稱的最小單位中在轉子5與定子4之間的空隙中產生的電磁場分量的θ的相位差所致的偏移。因此,相比于Ua、Va以及Wa的電角度相位不是從小的一方起第2大的情況,能夠進一步抑制電流相位差θ所致的轉矩的下降、轉矩波動的增加。

接下來,說明在具有6(2m+k)·n個(k、n以及m是1以上的整數)齒15的定子鐵芯6的情況下,能夠得到與圖17同樣的效果這一情況。

將屬于第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的各個的兩個電樞線圈8都進行卷繞而構成的電樞線圈體18Ua、Va以及Wa包括分別由2k·n個構成的6k·n個電樞線圈體18。

另外,卷繞屬于第1電樞繞組16的1個電樞線圈8而構成的電樞線圈體18Ub、Vb以及Wb包括分別由2m·n個構成的6m·n個電樞線圈體18。

另外,卷繞屬于第2電樞繞組17的1個電樞線圈8而構成的電樞線圈體18Uc、Vc以及Wc包括分別由2m·n個構成的6m·n個電樞線圈體18。

即使是這樣的結構,在供給到第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的電流具有電流相位差θ的情況下,6相相當(3相×兩個電流相位)的相位不同的電流被分別供給到卷繞于(2m+k)·n個齒15的電樞線圈體18。通過將Ua、Va以及Wa的電樞線圈體18的6相的各相的k·n個分別等分為2k·n個電樞線圈8,6相的各相的電樞線圈8的個數成為(2m+2k)·n個,能夠進行2等分。因此,能夠將Ua、Va、Wa、Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc的電樞線圈體18分別以轉子的軸心為中心而配置為2n次旋轉對稱,所以在電樞線圈8中產生的電磁場不會失衡。因此,相對旋轉電機101的轉子5的所期望的控制上的周向位置,在轉子5與定子4之間的空隙中不產生電磁場分量的偏移。因此,能夠抑制旋轉電機101的轉矩波動以及在定子鐵芯6中產生的電磁激振力的增加,能夠抑制振動以及噪音的增加。

進而,相對上述控制上的周向位置,不產生電磁場分量的偏移,所以還能夠抑制轉矩的下降。

另外,關于供給到第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的電流,在由于制造誤差、向ECU111的噪聲等的影響而產生電流相位差θ的情況下,也如上所述電磁場不會失衡,所以能夠抑制旋轉電機101的振動以及噪音的增加,抑制轉矩的下降。

另外,如果Ua、Va、Wa、Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc的電樞線圈體18分別以轉子的軸心為中心而配置為2n次旋轉對稱,則如圖17(a)以及圖17(b)所示,即使Ua、Va以及Wa的電角度相位的各個不是從小的一方起第(m+1)以上以及第(m+k)以下的大小的值,在電樞線圈8中產生的電磁場也不會失衡。

另一方面,與圖17(a)以及圖17(b)同樣地,分別構成Ua、Va以及Wa的2n個電樞線圈8的電角度相位通過電流相位差θ而產生θ的相位差。只是通過在分別構成Ua、Va以及Wa的兩個電樞線圈8中產生的電磁場矢量而平衡,所以只要Ua、Va以及Wa的電角度相位是旋轉對稱的最小單位中的相同的相的(2m+k)個電樞線圈體18中的從小的一方起第(m+1)以上以及第(m+k)以下的大小的值,就能夠減小在旋轉對稱的最小單位中在轉子5與定子4之間的空隙中產生的電磁場分量的θ的相位差所致的偏移。因此,相比于Ua、Va以及Wa的電角度相位不是從小的一方起第(m+1)以上以及第(m+k)以下的大小的情況,能夠進一步抑制電流相位差θ所致的轉矩的下降、轉矩波動的增加。

圖18是示出本實施方式的旋轉電機的電流相位差θ與轉矩比的關系的圖。圖18的橫軸表示供給到第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的電流的電流相位差θ,圖18的縱軸表示將電流相位差0°的轉矩設為100%的情況下的轉矩比。在圖18中,通過將電流相位差θ設為0°<θ≤53°,從而與電流相位差是0°的情況相比,能夠得到能夠提高旋轉電機101的轉矩的效果。更優選的是,通過將電流相位差θ設為26.5°附近、即13°≤θ≤41°,能夠得到將轉矩提高到102%以上的效果。

這起因于從第2逆變器66供給到第2電樞繞組17的電流的相位相對從第1逆變器65供給到第1電樞繞組16的電流的相位超前電流相位差θ,Ub、Vb以及Wb分別是在旋轉對稱的最小單位的相同的相中電角度相位最超前的電樞線圈體18,Uc、Vc以及Wc分別是在旋轉對稱的單位的相同的相中電角度相位最滯后的電樞線圈體18。通過該結構,如圖17(a)以及圖17(b)所示,在電流相位差θ處于0°<θ≤53°的范圍的情況下,相比于電流相位差是0°的情況,電磁場矢量之和大。因此,能夠得到如圖18所示那樣的提高轉矩的效果。

圖19是示出本實施方式的旋轉電機的電流相位差θ與轉矩波動比的關系的圖。圖19的橫軸表示供給到第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的電流的電流相位差θ,圖19的縱軸表示將電流相位差0°的轉矩波動設為100%的情況下的轉矩波動比。在圖19中,通過將電流相位差θ設為0°<θ≤60°,從而與電流相位差是0°的情況相比,能夠得到能夠降低轉矩波動的效果。更優選的是,通過將電流相位差θ設為36°附近、即22°≤θ≤60°,能夠得到將轉矩波動降低為50%以下的效果。

另外,在圖19中記述了圖11所示的以往的旋轉電機902的轉矩波動。在本實施方式中可知,在相同的電流相位差θ中,相比于以往的旋轉電機902,轉矩波動小。另外,在比較圖12和圖15時,在相同的電流相位差θ中,以往的旋轉電機901的電磁場矢量之和的相位的偏移比以往的旋轉電機902大,所以以往的旋轉電機901的一方相比于以往的旋轉電機902,轉矩波動大。因此,在本實施方式中,能夠得到與以往的旋轉電機901以及902相比降低轉矩波動的效果。

圖20是示出本實施方式的旋轉電機的電流相位差θ與電磁激振力比的關系的圖。圖20的橫軸表示供給到第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的電流的電流相位差θ,圖20的縱軸表示將電流相位差0°的空間次數2次以及時間次數2次的電磁激振力設為100%的情況下的空間次數2次以及時間次數2次的電磁激振力比。在圖20中可知,通過將電流相位差θ設為0°<θ≤60°,從而與電流相位差是0°的情況相比,能夠降低在定子鐵芯6中產生的電磁激振力。另外,通過將電流相位差θ設為44.0°附近、即24°≤θ≤60°,能夠得到將在定子鐵芯6中產生的空間次數2次以及時間次數2次的電磁激振力降低為50%以下,在電流相位差θ是44.0°時,使空間次數2次以及時間次數2次的電磁激振力成為大致0的效果。

根據圖18至圖20的結果,通過將電流相位差θ設為0°<θ≤53°,能夠提高轉矩,并降低轉矩波動以及在定子鐵芯6中產生的電磁激振力,能夠降低旋轉電機101的振動以及噪音。另外,為了進一步提高轉矩并降低轉矩波動、在定子鐵芯6中產生的電磁激振力,期望將電流相位差θ設為26.5°≤θ≤44.0°。

另外,將場磁極設為永久磁鐵13,但也可以是不使用永久磁鐵13的磁阻型的旋轉電機,也可以通過將繞組卷繞于轉子鐵芯12并通電電流而做成場磁極。

另外,將Ua、Va、Wa、Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc的電樞線圈體18各自的匝數設為相同,但即使在分別不同的情況下,也能夠將Ua、Va、Wa、Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc的電樞線圈體18分別以轉子的軸心為中心而配置為2n次旋轉對稱,所以在電樞線圈8中產生的電磁場不會失衡。因此,與本實施方式同樣地,能夠抑制旋轉電機101的轉矩波動以及在定子鐵芯6中產生的電磁激振力的增加,能夠抑制振動以及噪音的增加。進而,相對上述控制上的周向位置,不產生電磁場分量的偏移,所以還能夠抑制轉矩的下降。

另外,將Ua、Va以及Wa的電樞線圈體18中的兩個電樞線圈8的匝數設為相互相同,但即使在相互不同的情況下,也能夠得到與上述同樣的效果。

另外,本實施方式的旋轉電機101是將電樞線圈集中地卷繞于齒的所謂的集中卷繞。因此,還能夠得到線圈端小、小型且銅損也小、成為低放熱、高效率這樣的效果。

另外,在本實施方式的旋轉電機101中,不限于具有14個永久磁鐵13的轉子5以及具有18個齒15的定子4,即使是具有(18-4)·n個(n是1以上的整數)場磁極的轉子5以及具有18n個齒15的定子4,也起到同樣的效果,這是不言而喻的。

另外,在本實施方式中,將場磁極設為(18-4)·n個(n是1以上的整數)、將齒15的個數設為18n個,所以相比于將場磁極設為(3±1)·n個、將齒的個數設為3n個的情況,能夠提高轉矩。另外,相比于將場磁極設為(12±2)·n個、將齒的個數設為12n個的情況,能夠得到能夠減小在空間次數2次的定子鐵芯6中產生的電磁激振力,能夠降低振動以及噪音這樣的效果。

另外,在本實施方式的旋轉電機101中,高次諧波、特別是作為轉矩波動的主分量的6f分量、12f分量的繞組系數小,所以能夠降低轉矩波動。

實施方式2.

圖21是用于實施本發明的實施方式2的旋轉電機的剖面圖。本實施方式的旋轉電機102的結構在以下所述的點中與實施方式1不同。在本實施方式的旋轉電機102中,將實施方式1的14個永久磁鐵13替代為22個永久磁鐵13、即22個場磁極。另外,齒15的個數是與實施方式1的圖2相同的數量的18個。

另外,在圖21中,U相包括-U11、-U12、+U13、+U14、-U21、+U22、+U23、-U24這8個電樞線圈8,V相包括-V11、-V12、+V13、+V14、-V21、+V22、+V23、-V24這8個電樞線圈8,W相包括-W11、-W12、+W13、+W14、-W21、+W22、+W23、-W24這8個電樞線圈8。

另外,如圖21所示,24個電樞線圈8分別與第T1~T18的齒15對應,按照-V11/-V21、-U24、+U14、+W13/+W23、+V22、-V12、-U11/-U21、-W24、+W14、+V13/+V23、+U12、-U12、-W11/-W21、-V24、+V14、+U13/+U23、+W22、-W12的順序排列。

此處,24個電樞線圈8如實施方式1的圖3或者圖4所示,分別在三相的各相中,在定子鐵芯6的外部接線,構成第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17。在第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17各自的接線中,如圖3以及圖4所示,按照Y接線或者Δ接線對三相的電樞線圈8進行接線。

此處,如圖21所示,關于多個電樞線圈體18中的6個電樞線圈體18,分別在卷繞有兩個電樞線圈8的第T1、第T4、第T7、第T10、第T13以及第T16這6個齒15上都卷繞有屬于第1電樞繞組16的電樞線圈8和屬于第2電樞繞組17的電樞線圈8,包括三相的各相分別由兩個構成的6個電樞線圈體18。將這些U相的電樞線圈體18、V相的電樞線圈體18以及W相的電樞線圈體18分別設為Ua、Va以及Wa。

另外,關于多個電樞線圈體18中的其它6個電樞線圈體18,分別在卷繞有1個電樞線圈8的第T3、第T6、第T9、第T12、第T15以及第T18這6個另一部分的齒15上僅卷繞有屬于第1電樞繞組16的電樞線圈8,包括三相的各相分別由兩個構成的6個電樞線圈體18。將這些U相的電樞線圈體18、V相的電樞線圈體18以及W相的電樞線圈體18分別設為Ub、Vb以及Wb。

另外,關于多個電樞線圈體18中的剩余的6個電樞線圈體18,分別在卷繞有1個電樞線圈8的第T2、第T5、第T8、第T11、第T14以及第T17這6個剩余的齒15上僅卷繞有屬于第2電樞繞組17的電樞線圈8,包括三相的各相分別由兩個構成的6個電樞線圈體18。將這些U相的電樞線圈體18、V相的電樞線圈體18以及W相的電樞線圈體18分別設為Uc、Vc以及Wc。

另外,Ua、Va、Wa、Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc分別以轉子5的軸心為中心而配置為2次旋轉對稱。

以上,本實施方式中的電樞線圈體18的周向的配置順序是將實施方式1的圖2的配置順序按照相反方向排列的順序。因此,如果將與實施方式1相反的順時針設為電角度相位的正的方向,則除了卷繞極性調換以外,圖16(a)、圖16(b)、圖17(a)以及圖17(b)的電磁場的矢量也是相同的。

因此,與實施方式1的圖17(a)以及圖17(b)同樣地,在本實施方式中,在供給到第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的電流具有電流相位差θ時,旋轉電機102的電磁場不會失衡。因此,本實施方式中的旋轉電機102起到與實施方式1的旋轉電機101同樣的效果。

圖22是示出本實施方式的其它結構的剖面圖。本實施方式的旋轉電機103的結構在以下敘述的點中與實施方式1不同。在本實施方式的旋轉電機103中,將實施方式1的14個永久磁鐵13替代為28個永久磁鐵13、即28個場磁極。另外,將實施方式1的18個齒15替代為36個齒15。

另外,在圖22中,在48個電樞線圈體18中,關于第T1~T18的齒15,是與實施方式1的圖2相同的配置,關于T19~第T36的齒15,第T1~T18的齒15的電樞線圈體18是在以機械角度180°旋轉的配置、即以轉子5的軸心為中心而成為2次旋轉對稱的配置。因此,在本實施方式的旋轉電機103中,Ua、Va、Wa、Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc分別以轉子5的軸心為中心而配置為2次旋轉對稱。因此,本實施方式中的旋轉電機103起到與實施方式1的旋轉電機101同樣的效果。

另外,本實施方式的旋轉電機102以及103是將電樞線圈集中地卷繞于齒的所謂的集中卷繞。因此,還能夠得到線圈端小、小型且銅損也小、成為低放熱、高效率這樣的效果。

另外,在本實施方式的旋轉電機102中,不限于具有22個永久磁鐵13的轉子5以及具有18個齒15的定子4,即使是具有(18+4)·n個(n是1以上的整數)場磁極的轉子5以及具有18n個齒15的定子4,也起到同樣的效果,這是不言而喻的。

另外,在本實施方式中,將場磁極設為(18+4)·n個(n是1以上的整數)、將齒15的個數設為18n個,所以相比于將場磁極設為(3±1)·n個、將齒的個數設為3n個的情況,能夠提高轉矩。另外,相比于將場磁極設為(12±2)·n個、將齒的個數設為12n個的情況,能夠得到能夠減小在空間次數2次的定子鐵芯6中產生的電磁激振力,能夠降低振動以及噪音這樣的效果。

另外,在本實施方式的旋轉電機102以及103中,高次諧波、特別是作為轉矩波動的主分量的6f分量、12f分量的繞組系數小,所以能夠降低轉矩波動。

實施方式3.

圖23是示出用于實施本發明的實施方式3中的旋轉電機的結構的剖面圖。本實施方式的旋轉電機104的結構在以下敘述的點中與實施方式1不同。在本實施方式的旋轉電機104中,將實施方式1的14個永久磁鐵13替換為16個永久磁鐵13、即16個場磁極。另外,齒15的個數是與實施方式1的圖2相同的數量的18個。

另外,在圖23中,U相包括-U11、+U12、-U13、+U14、-U21、+U22、-U23、+U24這8個電樞線圈8,V相包括-V11、+V12、-V13、+V14、-V21、+V22、-V23、+V24這8個電樞線圈8,W相包括-W11、+W12、-W13、+W14、-W21、+W22、-W23、+W24這8個電樞線圈8。

另外,24個電樞線圈8如圖23所示,分別與第T1~T18的齒15對應,按照-V11/-V21、+V22、+W12、-W13/-W23、+W24、+U14、-U11/-U21、+U22、+V12、-V13/-V23、+V24、+W14、-W11/-W21、+W22、+U12、-U13/-U23、+U24、+V14的順序排列。

此處,24個電樞線圈8如實施方式1的圖3或者圖4所示,分別在三相的各相中,在定子鐵芯6的外部接線,構成第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17。在第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17各自的接線中,如圖3以及圖4所示,按照Y接線或者Δ接線對三相的電樞線圈8進行接線。

此處,如圖23所示,關于多個電樞線圈體18中的6個電樞線圈體18,分別在卷繞有兩個電樞線圈8的第T1、第T4、第T7、第T10、第T13以及第T16這6個齒15上都卷繞有屬于第1電樞繞組16的電樞線圈8和屬于第2電樞繞組17的電樞線圈8,包括三相的各相分別由兩個構成的6個電樞線圈體18。將這些U相的電樞線圈體18、V相的電樞線圈體18以及W相的電樞線圈體18分別設為Ua、Va以及Wa。

另外,關于多個電樞線圈體18中的其它6個電樞線圈體18,分別在卷繞有1個電樞線圈8的第T3、第T6、第T9、第T12、第T15以及第T18這6個另一部分的齒15上僅卷繞有屬于第1電樞繞組16的電樞線圈8,包括三相的各相分別由兩個構成的6個電樞線圈體18。將這些U相的電樞線圈體18、V相的電樞線圈體18以及W相的電樞線圈體18分別設為Ub、Vb以及Wb。

另外,關于多個電樞線圈體18中的剩余的6個電樞線圈體18,分別在卷繞有1個電樞線圈8的第T2、第T5、第T8、第T11、第T14以及第T17這6個剩余的齒15上僅卷繞有屬于第2電樞繞組17的電樞線圈8,包括三相的各相分別由兩個構成的6個電樞線圈體18。將這些U相的電樞線圈體18、V相的電樞線圈體18以及W相的電樞線圈體18分別設為Uc、Vc以及Wc。

另外,Ua、Va、Wa、Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc分別以轉子5的軸心為中心而配置為2次旋轉對稱。

圖24(a)是本實施方式的旋轉電機的卷繞有V相的電樞線圈的第T1、第T2以及第T9的齒的矢量圖。圖24(b)是本發明的實施方式的旋轉電機的卷繞有V相的電樞線圈的第T10、第T11以及第T18的齒的矢量圖。圖24(a)以及圖24(b)將第T1、第T2以及第T9的齒15、和第T10、第T11以及第T18的齒15這兩個、即齒15在周向上各以機械角度180°分開而示出。此處,卷繞有V相的電樞線圈8的齒15各自的電角度相位在電樞線圈8的卷繞極性是“+”的情況下,相對“-”的卷繞極性的電樞線圈8在電角度方面偏移180°。

第T1以及第T10、第T2以及第T11及第T9以及第T18的齒15的相位分別在機械角度方面相差180°,但在考慮了電樞線圈8的卷繞極性的情況下,這些齒15的相位分別在電角度方面相同。另外,第T1以及第T2、第T1以及第T9、第T10以及第T11及第T10以及第T18的齒15的相位分別在電角度方面相差20°。

另外,在圖24(a)以及圖24(b)中,卷繞于第T1以及第T10的齒的電樞線圈體18的Va的電角度相位分別是作為旋轉對稱的最小單位中的相同的相的3個電樞線圈體18的Va、Vb、Vc中的從小的一方起第2大的值。

另外,在圖24(a)以及圖24(b)中示出了V相,但關于W相以及U相,也只是各個相位與V相在電角度方面相差120°,而各相內的關系是相同的。

以上,本實施方式的各相的齒15的相位以機械角度180°相同。即,電樞線圈8的Ua、Va、Wa、Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc分別以轉子5的軸心為中心而配置為2(=360°/2)次旋轉對稱。

另外,Ua、Va以及Wa的電角度相位分別是旋轉對稱的最小單位中的相同的相的3個電樞線圈體18中的從小的一方起第2大的值。

另外,本實施方式中的電流的矢量與圖7所示的電流相位矢量等同。

為了說明本實施方式的效果,根據以往的旋轉電機903的結構例,說明課題。圖25是以往的旋轉電機的剖面圖。

電樞線圈808的U相包括-U11、+U12、+U13、+U21、-U22、+U23這6個電樞線圈808,V相包括-V11、+V12、+V13、+V21、-V22、+V23這6個電樞線圈808,W相包括-W11、+W12、+W13、+W21、-W22、+W23這6個電樞線圈808。

另外,如圖25所示,18個電樞線圈808分別與第T1~T18的齒815對應,按照-V11、+V21、+W12、-W22、+W23、+U13、-U11、+U21、+V12、-V22、+V23、+W13、-W11、+W21、+U12、-U22、+U23、+V13的順序排列。其中,“+”以及“-”表示電樞線圈808的相互不同的卷繞極性。

此處,18個電樞線圈808如圖9或者圖10所示,分別在三相的各相中,在定子鐵芯806的外部接線,構成第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817。如圖9以及圖10所示,在第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817各自的接線中,按照Y接線或者Δ接線對三相的電樞線圈808進行接線。

另外,以往的旋轉電機903中的電流的矢量與圖7所示的電流相位矢量等同。

圖26(a)是在以往的旋轉電機的電流相位差θ是0°的情況下在卷繞于第T1、第T2以及第T9的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。圖26(b)是在以往的旋轉電機的電流相位差θ是0°的情況下在卷繞于第T10、第T11以及第T18的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。

在圖26(a)中,卷繞于第T1、第T2以及第T9的齒815的V相的電樞線圈808的+V12以及-V11構成第1電樞繞組816的V相的電樞線圈808的一部分,+V21構成第2電樞繞組817的V相的電樞線圈808的一部分。

在圖26(b)中,卷繞于第T10、第T11以及第T18的齒815的V相的電樞線圈808的+V13構成第1電樞繞組816的V相的電樞線圈808的一部分,-V22以及+V23構成第2電樞繞組817的V相的電樞線圈808的一部分。

另外,根據圖26(a)以及圖26(b)可知,在供給到第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817的電流的電流相位差是0°時,在第T1以及第T10、第T2以及第T11及第T9以及第T18的齒815的V相的電樞線圈808中產生的電磁場矢量分別相等。因此,在第T1、第T2以及第T9的齒815的V相的電樞線圈808中產生的電磁場矢量之和、與在第T10、第T11以及第T18的齒815的V相的電樞線圈808中產生的電磁場矢量之和相等。

圖27(a)是在以往的旋轉電機具有電流相位差θ(θ>0°)的情況下在卷繞于第T1、第T2以及第T9的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。圖27(b)是在以往的旋轉電機具有電流相位差θ(θ>0°)的情況下在卷繞于第T10、第T11以及第T18的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。

在圖27(a)以及圖27(b)中,在供給到第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817的電流具有電流相位差θ時,在第T1、第T2以及第T9的齒815的V相的電樞線圈808中產生的電磁場矢量之和的相位、與在第T10、第T11以及第T18的齒815的V相的電樞線圈808中產生的電磁場矢量之和的相位不同。這是因為屬于第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817的電樞線圈808的配置如圖26(a)以及圖26(b)那樣以機械角度180°不同、即未以轉子805的軸心為中心而成為2次旋轉對稱。因此,電磁場矢量之和的相位以機械角度180°不同,所以以往的旋轉電機903的電磁場失衡。

另外,在圖26(a)、圖26(b)、圖27(a)以及圖27(b)中示出了V相,但關于W相以及U相的電磁場矢量,也只是各個相位與V相在電角度方面相差120°,而各相內的關系是相同的。

以上可知,在以往的旋轉電機903的結構例中,電磁場失衡。另外,在上述中說明了18個齒815的情況,但即使在18n個(n是1以上的整數)齒815的情況下,也存在同樣的課題,這是不言而喻的。

如上所述,在供給到第1電樞繞組816和第2電樞繞組817的電流具有電流相位差θ的情況下,在電樞線圈808中產生的電磁場失衡,所以相對以往的旋轉電機903的轉子805的所期望的控制上的周向位置,在轉子805與定子804之間的空隙中產生電磁場分量的偏移。如果相對上述控制上的周向位置產生電磁場分量的偏移,則存在以往的旋轉電機903的轉矩波動以及在定子鐵芯806中產生的電磁激振力增加、振動以及噪音增加這樣的課題。

進而,相對上述控制上的周向位置產生電磁場分量的偏移,所以存在轉矩下降這樣的課題。

另外,關于供給到第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817的電流,在由于制造誤差、向ECU的噪聲等的影響而產生電流相位差θ的情況下,也如上所述在電磁場中產生失衡,存在以往的旋轉電機903的振動以及噪音增加、轉矩下降這樣的課題。。

以下,敘述本實施方式的旋轉電機104的效果。

圖28(a)是在本實施方式的旋轉電機的電流相位差θ是0°的情況下在卷繞于第T1、第T2以及第T9的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。圖28(b)是在卷繞于第T10、第T11以及第T18的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。

在圖28(a)中,卷繞于第T1、第T2以及第T9的齒15的V相的電樞線圈8的+V12以及-V11構成第1電樞繞組16的V相的電樞線圈8的一部分,-V21以及+V22構成第2電樞繞組17的V相的電樞線圈8的一部分。

在圖28(b)中,卷繞于第T10、第T11以及第T18的齒15的V相的電樞線圈8的-V13以及+V14構成第1電樞繞組16的V相的電樞線圈8的一部分,-V23以及+V24構成第2電樞繞組17的V相的電樞線圈8的一部分。

另外,根據圖28(a)以及圖28(b)可知,在供給到第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的電流的電流相位差是0°時,在第T1以及第T10、第T2以及第T11及第T9以及第T18的齒15的V相的電樞線圈8中產生的電磁場矢量分別相等。因此,在供給到第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的電流的電流相位差是0°時,在第T1、第T5以及第T6的齒15的V相的電樞線圈8中產生的電磁場矢量之和、與在第T10、第T14以及第T15的齒15的V相的電樞線圈8中產生的電磁場矢量之和相等。

圖29(a)是在本實施方式的旋轉電機具有電流相位差θ(θ>0°)的情況下在卷繞于第T1、第T2以及第T9的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。圖29(b)是在實施方式的旋轉電機具有電流相位差θ(θ>0°)的情況下在卷繞于第T10、第T11以及第T18的齒的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量圖。

在圖29(a)以及圖29(b)中可知,在供給到第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的電流具有電流相位差θ時,在第T1、第T2以及第T9的齒15的V相的電樞線圈8中產生的電磁場矢量之和、與在第T10、第T11以及第T18的齒15的V相的電樞線圈8中產生的電磁場矢量之和相等。這是因為屬于第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的電樞線圈體18的配置如圖28(a)以及圖28(b)那樣以機械角度180°相同、即以轉子5的軸心為中心而成為2次旋轉對稱。因此,旋轉電機104的電磁場不會失衡。

另外,在圖28(a)、圖28(b)、圖29(a)以及圖29(b)中示出了V相,但關于W相以及U相的電磁場矢量,也只是各個相位與V相在電角度方面相差120°,而各相內的關系是相同的。

此處,比較以往的旋轉電機和本實施方式的旋轉電機的電磁場矢量圖。在以往的旋轉電機903中,屬于第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817的電樞線圈808的配置如圖26(a)以及圖26(b)所示,未以轉子805的軸心為中心而成為2次旋轉對稱。另一方面,在本實施方式的旋轉電機104中,屬于第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的電樞線圈體18的配置如圖28(a)以及圖28(b)所示,以轉子5的軸心為中心而成為2次旋轉對稱。

因此,在以往的旋轉電機903中,在圖27(a)以及圖27(b)中,在供給到第1電樞繞組816以及第2電樞繞組817的電流具有電流相位差θ時,在第T1、第T2以及第T9的齒815的V相的電樞線圈808中產生的電磁場矢量之和的相位、與在第T10、第T11以及第T18的齒815的V相的電樞線圈808中產生的電磁場矢量之和的相位不同。另一方面,在本實施方式的旋轉電機104中,在圖29(a)以及圖29(b)中,在供給到第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的電流具有電流相位差θ時,在第T1、第T2以及第T9的齒15的V相的電樞線圈8中產生的電磁場矢量之和、與在第T10、第T11以及第T18的齒15的V相的電樞線圈8中產生的電磁場矢量之和相等。

因此,本實施方式的旋轉電機104與實施方式1同樣地,具備定子4,該定子4具備具有18n個(n是1以上的整數)齒15的定子鐵芯6以及分別將第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17中的至少一方卷繞于多個齒15的多個電樞線圈體18,Ua、Va、Wa、Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc的電樞線圈體18分別以轉子的軸心為中心而配置為2n次旋轉對稱,所以即使在供給到第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的電流具有電流相位差θ的情況下,在電樞線圈8中產生的電磁場也不會失衡。因此,相對旋轉電機104的轉子5的所期望的控制上的周向位置,在轉子5與定子4之間的空隙中不產生電磁場分量的偏移。因此,能夠抑制旋轉電機104的轉矩波動以及在定子鐵芯6中產生的電磁激振力的增加,能夠抑制振動以及噪音的增加。

進而,相對上述控制上的周向位置,不產生電磁場分量的偏移,所以還能夠抑制轉矩的下降。

另外,關于供給到第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的電流,在由于制造誤差、向ECU111的噪聲等的影響而產生電流相位差θ的情況下,也如上所述電磁場不會失衡,所以能夠抑制旋轉電機104的振動以及噪音的增加,抑制轉矩的下降。

另外,如圖29(a)以及圖29(b)所示,分別構成Ua、Va以及Wa的2n個電樞線圈8的電角度相位通過電流相位差θ而產生θ的相位差。只是通過在分別構成Ua、Va以及Wa的兩個電樞線圈8中產生的電磁場矢量而平衡,所以只要Ua、Va以及Wa的電角度相位是旋轉對稱的最小單位中的相同的相的3個電樞線圈體18中的從小的一方起第2大的值,就能夠減小在旋轉對稱的最小單位中在轉子5與定子4之間的空隙中產生的電磁場分量的θ的相位差所致的偏移。因此,相比于Ua、Va以及Wa的電角度相位不是從小的一方起第2大的情況,能夠進一步抑制電流相位差θ所致的轉矩的下降、轉矩波動的增加。

另外,即使在定子鐵芯6具有6(2m+k)·n個(k、n以及m是1以上的整數)齒15的情況下,也能夠得到與實施方式1同樣的效果,這是不言而喻的。

另外,本實施方式的旋轉電機104中的圖28(a)、圖28(b)、圖29(a)以及圖29(b)所示的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量、與在實施方式1的旋轉電機101中的圖16(a)、圖16(b)、圖17(a)以及圖17(b)所示的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量僅V13、V14、V22以及V23的卷繞極性不同。因此,本實施方式的旋轉電機104成為與實施方式1中的圖18的轉矩相同的結果。因此,與實施方式1的圖18同樣地,通過將電流相位差θ設為0°<θ≤53°,能夠提高轉矩。更優選的是,通過將電流相位差θ設為26.5°附近、即13°≤θ≤41°,能夠得到將轉矩提高到102%以上的效果。

另外,本實施方式的旋轉電機104是將電樞線圈集中地卷繞于齒的所謂的集中卷繞,還能夠得到線圈端小、小型且銅損也小、成為低放熱、高效率這樣的效果。

另外,在本實施方式的旋轉電機104中,不限于實施方式1的旋轉電機101的具有16個或者20個永久磁鐵13的轉子5以及具有18個齒15的定子4,即使是具有(18-2)·n個(n是1以上的整數)場磁極的轉子5以及具有18n個齒15的定子4,也起到同樣的效果,這是不言而喻的。

另外,在本實施方式中,將場磁極設為(18-2)·n個(n是1以上的整數)、將齒15的個數設為18n個,所以相比于將場磁極設為(3±1)·n個、將齒的個數設為3n個的情況、將場磁極設為(12±2)·n個、將齒的個數設為12n個的情況以及將場磁極設為(18±4)n個(n是自然數)、將齒或者槽數設為18n個的情況,能夠增大繞組系數的基波分量,所以能夠提高轉矩。

另外,在本實施方式的旋轉電機105中,高次諧波、特別是作為轉矩波動的主分量的6f分量、12f分量的繞組系數小,所以能夠降低轉矩波動。

另外,將場磁極設為永久磁鐵13,但也可以是不使用永久磁鐵13的磁阻型的旋轉電機,也可以通過將繞組卷繞于轉子鐵芯12并對電流進行通電而做成場磁極。

實施方式4.

圖30是用于實施本發明的實施方式4的旋轉電機的剖面圖。本實施方式的旋轉電機105的結構在以下敘述的點中與實施方式3不同。在本實施方式的旋轉電機105中,將實施方式3的16個永久磁鐵13替代為20個永久磁鐵13、即20個場磁極。另外,齒15的個數是與實施方式3的圖23相同的數量的18個。

另外,在圖30中,U相包括-U11、+U12、-U13、+U14、-U21、+U22、-U23、+U24這8個電樞線圈8,V相包括-V11、+V12、-V13、+V14、-V21、+V22、-V23、+V24這8個電樞線圈8,W相包括-W11、+W12、-W13、+W14、-W21、+W22、-W23、+W24這8個電樞線圈8。

另外,如圖30所示,24個電樞線圈8分別與第T1~T18的齒15對應,按照-V11/-V21、+V12、+U22、-U13/-U23、+U14、+W24、-W11/-W21、+W12、+V22、-V13/-V23、+V14、+U24、-U11/-U21、+U12、+W22、-W13/-W23、+W14、+V24的順序排列。

此處,24個電樞線圈8如實施方式1的圖3或者圖4所示,分別在三相的各相中,在定子鐵芯6的外部接線,構成第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17。在第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17各自的接線中,如圖3以及圖4所示,按照Y接線或者Δ接線對三相的電樞線圈8進行接線。

此處,如圖30所示,關于多個電樞線圈體18中的6個電樞線圈體18,分別在卷繞有兩個電樞線圈8的第T1、第T4、第T7、第T10、第T13以及第T16這6個齒15上都卷繞有屬于第1電樞繞組16的電樞線圈8和屬于第2電樞繞組17的電樞線圈8,包括三相的各相分別由兩個構成的6個電樞線圈體18。將這些U相的電樞線圈體18、V相的電樞線圈體18以及W相的電樞線圈體18分別設為Ua、Va以及Wa。

另外,關于多個電樞線圈體18中的其它6個電樞線圈體18,分別在卷繞有1個電樞線圈8的第T2、第T5、第T8、第T11、第T14以及第T17這6個另一部分的齒15上僅卷繞有屬于第1電樞繞組16的電樞線圈8,包括三相的各相分別由兩個構成的6個電樞線圈體18。將這些U相的電樞線圈體18、V相的電樞線圈體18以及W相的電樞線圈體18分別設為Ub、Vb以及Wb。

另外,關于多個電樞線圈體18中的剩余的6個電樞線圈體18,分別在卷繞有1個電樞線圈8的第T3、第T6、第T9、第T12、第T15以及第T18這6個剩余的齒15上僅卷繞有屬于第2電樞繞組17的電樞線圈8,包括三相的各相分別由兩個構成的6個電樞線圈體18。將這些U相的電樞線圈體18、V相的電樞線圈體18以及W相的電樞線圈體18分別設為Uc、Vc以及Wc。

另外,Ua、Va、Wa、Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc分別以轉子5的軸心為中心而配置為2次旋轉對稱。

以上,本實施方式中的電樞線圈體18的周向的配置順序成為將實施方式1的圖23的配置順序按照相反方向排列的順序。因此,如果將電角度相位的正的方向設為與實施方式3相反的順時針,則除了卷繞極性調換以外,圖28(a)、圖28(b)、圖29(a)以及圖29(b)的電磁場的矢量也是相同的。

因此,與實施方式1的圖29(a)以及圖29(b)同樣地,在本實施方式中,在供給到第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的電流具有電流相位差θ時,旋轉電機105的電磁場不會失衡。因此,本實施方式中的旋轉電機105起到與實施方式3的旋轉電機104同樣的效果。

另外,在本實施方式的旋轉電機105中,不限于具有16個永久磁鐵13的轉子5以及具有18個齒15的定子4,即使是具有(18+2)·n個(n是1以上的整數)場磁極的轉子5以及具有18n個齒15的定子4,也起到同樣的效果,這是不言而喻的。

另外,在本實施方式中,將場磁極設為(18+2)·n個(n是1以上的整數)、將齒15的個數設為18n個,所以相比于將場磁極設為(3±1)·n個、將齒的個數設為3n個的情況、將場磁極設為(12±2)·n個、將齒的個數設為12n個的情況以及將場磁極設為(18±4)n個(n是自然數)、將齒或者槽數設為18n個的情況,能夠增大繞組系數的基波分量,所以能夠提高轉矩。

另外,在本實施方式的旋轉電機105中,高次諧波、特別是作為轉矩波動的主分量的6f分量、12f分量的繞組系數小,所以能夠降低轉矩波動。

另外,將場磁極設為永久磁鐵13,但也可以是不使用永久磁鐵13的磁阻型的旋轉電機,也可以通過將繞組卷繞于轉子鐵芯12并對電流進行通電而做成場磁極。

實施方式5.

圖31是用于實施本發明的實施方式5的旋轉電機的剖面圖。在本實施方式的旋轉電機106中,與實施方式1同樣地,包括具有14個永久磁鐵13即14個場磁極的轉子5和具有18個齒15的定子4。另外,本實施方式的旋轉電機106的結構在以下敘述的點中與實施方式1不同。

在分別卷繞于第T1、第T4、第T7、第T10、第T13以及第T16的齒15的兩個電樞線圈8之間,插入有具有預先決定的體積的絕緣部件19。絕緣部件19的徑向的厚度是絕緣所需的距離以上的大小,絕緣部件19的周向的寬度是從卷繞有電樞線圈8的齒15的周向的側面延伸至電樞線圈8的周向側面的大小。因此,兩個電樞線圈8通過絕緣部件19在徑向上隔開。另一方面,未將絕緣部件19插入于卷繞于剩余的第T2、第T3、第T5、第T6、第T8、第T9、第T11、第T12、第T14、第T15、第T17以及第T18的齒15的電樞線圈8。

另外,絕緣部件19不限于上述形狀,兩個電樞線圈8是通過絕緣部件19在徑向上隔開的形狀即可。

另外,分別卷繞于第T1、第T4、第T7、第T10、第T13以及第T16的齒15的兩個電樞線圈8的匝數的合計、即1個電樞線圈體18的Ua、Va以及Wa的匝數全部相同,將其匝數設為Nt1。分別卷繞于剩余的第T2、第T3、第T5、第T6、第T8、第T9、第T11、第T12、第T14、第T15、第T17以及第T18的齒15的1個電樞線圈8、即1個電樞線圈體18的Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc的匝數全部相同,將其匝數設為Nt2。匝數Nt2大于Nt1,在將Nt2與Nt1的匝數比例設為t時,成為t=Nt1/Nt2<1。

匝數Nt2大于Nt1,所以相比于匝數Nt2=Nt1的情況,能夠進一步提高旋轉電機106的轉矩。

圖32是示出本實施方式的旋轉電機的電流相位差θ與轉矩比的關系的圖。圖32的橫軸表示供給到第1電樞繞組16以及第2電樞繞組17的電流的電流相位差θ,圖32的縱軸表示將電流相位差0°的轉矩設為100%的情況下的轉矩比。在圖32中可知,當匝數比例t變化時,相比于電流相位差0°的情況,轉矩提高的最大的電流相位差θa變化,轉矩成為最大的電流相位差θb也變化。

另外,如圖32所示可知,在匝數比例t<1的情況、即匝數Nt2大于Nt1的情況下,與上述同樣地,相比于匝數比例t=1的情況,能夠進一步提高旋轉電機106的轉矩。

圖33是示出本實施方式的旋轉電機的匝數比例與相比于電流相位差0°的情況轉矩提高的電流相位差θa以及轉矩成為最大的電流相位差θb的關系的圖。圖33的橫軸表示匝數比例t,圖33的縱軸表示與電流相位差0°的情況相比轉矩提高的電流相位差θa以及轉矩成為最大的電流相位差θb。在圖33中,電流相位差θa以及θb成為匝數比例t的一次函數的關系,成為

θa=-20t+73[°]

θb=-10t+36.5[°]。

以上,即使匝數比例t變化,通過將電流相位差θ設為0°<θ≤θa°,從而也能夠提高轉矩。更優選的是,通過將電流相位差θ設為θb附近,能夠得到能夠進一步提高轉矩的效果。

另外,在本實施方式的旋轉電機106中,不限于實施方式1的旋轉電機101的具有14個永久磁鐵13的轉子5以及具有18個齒15的定子4,即使是包括實施方式2的旋轉電機102以及103的情況下的具有(18±4)·n個(n是1以上的整數)場磁極的轉子5以及具有18n個齒15的定子4,也起到圖32以及圖33的效果。

另外,在圖28(a)、圖28(b)、圖29(a)以及圖29(b)中的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量、與在圖16(a)、圖16(b)、圖17(a)以及圖17(b)中的V相的電樞線圈中產生的電磁場的矢量僅V13、V14、V22以及V23的卷繞極性不同。因此,即使是實施方式3以及4的旋轉電機104以及105中的具有(18±2)·n個(n是1以上的整數)場磁極的轉子5以及具有18n個齒15的定子4,也起到圖32以及圖33的效果。

實施方式6.

圖34是用于實施本發明的實施方式6的旋轉電機的剖面圖。在本實施方式的旋轉電機107中,與實施方式5同樣地,包括具有14個永久磁鐵13即14個場磁極的轉子5和具有18個齒15的定子4。另外,本實施方式的旋轉電機107的結構在以下敘述的點中與實施方式5不同。

分別卷繞于齒15的電樞線圈體18的匝數全部相等。因此,Nt2與Nt1的匝數比例成為t=1。

另外,卷繞有Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc的電樞線圈體18的齒15的周向的寬度大于卷繞有Ua、Va以及Wa的電樞線圈體18的齒15。在構成Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc的電樞線圈體18的兩個電樞線圈8之間,未將絕緣部件19插入。因此,能夠將未將絕緣部件19插入的槽7的體積減少絕緣部件19的體積量。因此,能夠將卷繞有Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc的電樞線圈體18的齒15的周向的寬度增大減少槽7的體積的量。

通過該結構,卷繞有Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc的電樞線圈體18的齒15的周向的寬度大于卷繞有Ua、Va以及Wa的電樞線圈體18的齒15,所以能夠緩和卷繞有Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc的電樞線圈體18的齒15的磁飽和,能夠提高旋轉電機107的轉矩,降低轉矩波動。

實施方式7.

本實施方式的旋轉電機與實施方式5同樣地,包括具有14個永久磁鐵13即14個場磁極的轉子5和具有18個齒15的定子4。另外,本實施方式的旋轉電機的結構在以下敘述的點中與實施方式5不同。

分別卷繞于齒15的電樞線圈體18的匝數全部相等。因此,Nt2與Nt1的匝數比例成為t=1。

另外,Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc的電樞線圈體18的線材直徑大于Ua、Va以及Wa的電樞線圈體18的線材直徑。在構成Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc的電樞線圈體18的兩個電樞線圈8之間,未將絕緣部件19插入。因此,未將絕緣部件19插入的槽7的體積比插入有絕緣部件19的槽7的體積大絕緣部件19的體積量。因此,能夠將Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc的電樞線圈體18的線材直徑,增大槽7的體積大的量。

通過該結構,Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc的電樞線圈體18的線材直徑大于Ua、Va以及Wa的電樞線圈體18的線材直徑,所以能夠降低Ub、Vb、Wb、Uc、Vc以及Wc的電樞線圈體18的電樞線圈體18的電阻,能夠降低旋轉電機的第1以及第2電樞繞組16以及17的電阻。由于能夠降低電阻,所以能夠降低旋轉電機的電樞線圈8所致的銅損,能夠降低旋轉電機的放熱,能夠提高旋轉電機的效率以及轉矩。

實施方式8.

圖35是用于實施本發明的實施方式8的旋轉電機的剖面圖。

在實施方式1的旋轉電機101中,是在轉子鐵芯12的表面配置有永久磁鐵13的所謂的表面磁鐵型的旋轉電機101的例子,但在該實施方式8的旋轉電機108中,永久磁鐵13埋設于轉子鐵芯12。

定子4的構造與實施方式1的旋轉電機101相同。

轉子5具備軸11、該軸11的外側的轉子鐵芯12以及永久磁鐵13,該永久磁鐵13的剖面形狀為四邊形形狀,在該轉子鐵芯12處沿周向以等間隔埋入有14個。

一般,這樣的磁鐵埋入型的旋轉電機108相比于圖2所示的表面磁鐵型,等效的氣隙小,且間隙的磁通密度增加,所以存在轉矩波動、在定子鐵芯中產生的電磁激振力大、進而轉子的離心等失衡所致的電磁力也大、電磁性的振動變大這樣的課題。

進而,存在在具有電流相位差θ時振動、噪音變大這樣的課題。

但是,通過在實施方式1~7中敘述的結構,即使是磁鐵埋入型的旋轉電機108,也能夠抑制轉矩波動以及在定子鐵芯6中產生的電磁激振力的增加,能夠得到能夠抑制振動以及噪音的增加的旋轉電機。

進而,能夠使用圖35所示的剖面形狀是四邊形的永久磁鐵13,所以能夠降低永久磁鐵13的加工成本,進而不需要為了防止磁鐵飛散而覆蓋永久磁鐵13的金屬管,所以能夠得到能夠使旋轉電機108低成本化這樣的效果。

另外,圖36是示出將徑向長度比周向長度長的永久磁鐵13埋入于轉子鐵芯12的旋轉電機109的正剖面圖。

定子4的構造與實施方式1的旋轉電機101相同。

關于永久磁鐵13,其徑向的長度比周向的長度長,該永久磁鐵13沿周向以等間隔排列有14個。

關于永久磁鐵13的磁化方向,按照N和S分別成為N極、S極那樣的方向磁化。即,以使相鄰的永久磁鐵13的相向的面成為相互相同的極的方式磁化。

通過設為這樣的磁化方向,能夠得到使磁通集中到轉子鐵芯12而提高磁通密度這樣的效果。

另外,轉子鐵芯12介于相鄰的永久磁鐵13之間。該轉子鐵芯12的與定子4側對置的面具有曲面部20,該曲面部20的形狀在相鄰的永久時磁鐵13之間的中間部位形成有與定子4的空隙長變短那樣的凸形狀的曲面。

通過這樣的形狀,能夠使在空隙中產生的磁通密度的波形變平滑,所以能夠減小齒槽轉矩、轉矩波動。

進而,以與永久磁鐵13的內徑側的端面相接的方式,設置有非磁性部21。此處,既可以設為空氣,也可以填充樹脂,也可以將不銹鋼、鋁那樣的非磁性的金屬插入。

由此,能夠降低永久磁鐵13的漏磁通。

在相鄰的永久磁鐵13之間的轉子鐵芯12與以包圍軸11的外周的方式設置的轉子鐵芯12之間,設置有連接部22。其具有將兩者機械性地連結的作用。

以上,使在空隙中產生的磁通密度的波形變平滑而降低齒槽轉矩、轉矩波動,且永久磁鐵13的徑向長度比周向長度長,所以能夠得到能夠使磁通集中到轉子鐵芯12而成為高轉矩這樣的效果。

另外,相比于圖2所示的表面磁鐵型的旋轉電機101,等效的氣隙小,間隙的磁通密度增加,所以存在轉矩波動、在定子鐵芯中產生的電磁激振力大、進而轉子的離心等失衡所致的電磁力也大、電磁性的振動變大這樣的課題。

進而,存在在具有電流相位差θ時振動、噪音變大這樣的課題。

但是,通過在實施方式1~7中敘述的結構,即使是將徑向長度比周向長度長的永久磁鐵13埋入于轉子鐵芯12的旋轉電機109,也能夠在提高平均轉矩的同時,抑制轉矩波動以及在定子鐵芯6中產生的電磁激振力的增加,能夠得到高轉矩且能夠抑制振動以及噪音的增加的旋轉電機。

實施方式9.

圖37是用于實施本發明的實施方式9的電動動力轉向裝置的說明圖。

在圖37中,軸80的一端經由轉向軸(未圖示)而與轉向盤(未圖示)連接。轉矩傳感器81與軸80同軸地設置。

轉矩傳感器81的纜線(未圖示)經由第1連接器82連接于ECU111。ECU111經由第2連接器82連接于車速等汽車的信息的電信號的發送源(未圖示)。ECU111經由電源連接器88連接于電池(未圖示)、交流發電機(未圖示)。另外,ECU111安裝于旋轉電機101的與齒輪箱84側相反的一側。

旋轉電機101與ECU111的逆變器電連接。旋轉電機101以與齒條軸的移動方向イ平行的朝向配置。旋轉電機101在與ECU111側相反的一側設置于齒輪箱84。旋轉電機101的輸出軸(未圖示)在齒輪箱84內經由帶(未圖示)連接于滾珠螺桿(未圖示)。

內置于齒輪箱84的滾珠螺桿與處于外殼85的內部的齒條軸(未圖示)連接,滾珠螺桿在軸向上移動,從而使齒條軸在移動方向イ上移動。軸80的另一端在外殼85的內部經由齒輪(未圖示)連接于齒條軸,軸80的旋轉方向的轉矩被變換為齒條軸的移動方向イ的推力而被傳遞。齒條軸連接于轉向橫拉桿86,該轉向橫拉桿86能夠與齒條軸的移動方向イ平行地移動。轉向橫拉桿86與輪箍(未圖示)連接,轉向橫拉桿86的移動方向イ的直線運動被變換為輪箍的轉彎運動。另外,齒條護罩87設置在轉向橫拉桿86的與輪箍側相反的一側,以防止異物侵入到裝置內。

駕駛員操縱轉向盤,其轉矩經由轉向軸傳遞到軸80。此時,轉矩傳感器81檢測出的轉矩被變換為電信號,通過纜線,經由第1連接器82而傳遞到ECU111。

另一方面,將車速等汽車的信息變換為電信號,經由第2連接器82傳遞到ECU111。ECU111根據該轉矩和車速等汽車的信息,運算所需的輔助轉矩,通過逆變器將電流供給到旋轉電機101。

另外,向ECU111的電源供給是從電池、交流發電機經由電源連接器88而送出的,。

旋轉電機101中的產生轉矩通過內置有帶和滾珠螺桿的齒輪箱84被減速,產生使處于外殼85的內部的齒條軸在箭頭イ的方向上活動的推力,對駕駛員的控制力進行輔助。

由此,轉向橫拉桿86活動,輪箍轉向而能夠使車輛轉彎。

通過旋轉電機101的轉矩進行輔助,駕駛員能夠以少的控制力使車輛轉彎。

在這樣的電動動力轉向裝置200中,旋轉電機101產生的齒槽轉矩、轉矩波動經由齒輪傳遞到駕駛員,所以為了得到良好的操縱感覺,期望齒槽轉矩、轉矩波動小。

另外,期望旋轉電機101動作時的振動、噪音也小。

因此,如果搭載在實施方式1~8中敘述的旋轉電機,則能夠得到在各個實施方式中敘述的效果。

特別是,能夠在提高平均轉矩的同時,抑制轉矩波動以及在定子鐵芯6中產生的電磁激振力的增加,能夠抑制振動以及噪音的增加。

另外,在電動動力轉向裝置200中的旋轉電機中,為了使得產生使齒條軸活動的推力,旋轉電機既繞順時針旋轉也繞逆時針旋轉,但在實施方式1~8中敘述的旋轉電機中,對于旋轉電機的順時針、逆時針,都能夠降低轉矩波動。

另外,能夠消除轉矩波動、齒槽、平均轉矩的相對旋轉方向的差。

以上,能夠得到能夠實現電動動力轉向裝置200的低振動、低噪音化、高轉矩化這樣的效果。

另外,如圖37所示,旋轉電機101以與齒條軸的移動方向(箭頭イ)平行的朝向配置,電動動力轉向裝置200是面向大型車輛的系統,但旋轉電機101也需要高輸出化,存在與高輸出化同時地旋轉電機101所引起的振動、噪音也增加這樣的課題。進而,存在在為了實現高輸出化而做成用兩個逆變器驅動旋轉電機101并具有電流相位差θ的結構的情況下,振動、噪音也增加這樣的課題。

但是,如果應用在實施方式1~8中敘述的旋轉電機,則能夠解決該課題,在大型的車輛中也能夠應用電動動力轉向裝置200,能夠得到能夠降低油耗這樣的效果。

另外,在上述各實施方式中,說明了在定子4的內側隔著磁性的空隙而配置有旋轉自如的轉子的旋轉電機101,但即使是在定子的外側隔著磁性的空隙而配置有旋轉自如的轉子的旋轉電機,也能夠應用本發明。

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