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公開番号2021036735
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210304
出願番号2017239838
出願日20171214
発明の名称モータ
出願人日立オートモティブシステムズ株式会社
代理人特許業務法人サンネクスト国際特許事務所
主分類H02K 3/28 20060101AFI20210205BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】複数の巻線ユニット間において隣接する巻線同士が電気的に接触し難く信頼性が高いモータを提供すること。
【解決手段】互いに電気的に独立して駆動される複数の巻線ユニットを備えるモータであって、ステータコアを構成する複数のスロットのうち一方のスロットに巻線が分布巻の重ね巻で収容されている一方の巻線ユニットと、複数のスロットのうちいずれか他のスロットに分布巻きの重ね巻で巻線が収容されている他の巻線ユニットと、を備え、一方のスロットが、いずれか他のスロットに対して互いにステータコアの周方向において重複しない位置に設けられている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
互いに電気的に独立して駆動される複数の巻線ユニットを備えるモータであって、
ステータコアを構成する複数のスロットのうち一方のスロットに巻線が分布巻の重ね巻で収容されている一方の巻線ユニットと、
前記複数のスロットのうちいずれか他のスロットに分布巻きの重ね巻で巻線が収容されている他の巻線ユニットと、を備え、
前記一方のスロットが、前記いずれか他のスロットに対して互いに前記ステータコアの周方向において重複しない位置に設けられている
ことを特徴とするモータ。
続きを表示(約 270 文字)【請求項2】
前記複数の巻線ユニット間に隙間を設けたことを特徴とする請求項1に記載のモータ。
【請求項3】
前記複数の巻線ユニットの入力線または出力線は、互いに離れて配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のモータ。
【請求項4】
前記複数の巻線ユニットにそれぞれ状態検知手段を設けたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のモータ。
【請求項5】
電動パワーステアリングに用いられることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のモータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、モータに関し、特に、ステータコアに複数の巻線ユニットを備えるモータに適用して好適なものである。
続きを表示(約 4,600 文字)【背景技術】
【0002】
本技術分野の第1の従来技術としては、2つの巻線ユニットからなる巻線構造に関して各巻線ユニットが同一スロット内で混在した構成が存在している(特許文献1参照)。さらに第2の従来技術としては、集中巻で構成した2つの巻線ユニットからなる巻線構造が存在している(特許文献2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2013−135590号公報
特開2011−30406号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、第1の従来技術では、1つのスロットに対して2つの巻線ユニットが混在しているため、2つの巻線ユニット間において電気的な短絡が発生する可能性がある。一方、第2の従来技術では、上述のように集中巻で構成されており同一のスロット内で隣接する巻線同士が近接してしまうため、隙間を開けて配置する必要があった。このため、第2の従来技術では、スロット内の占積率を高くできなかったため、巻線抵抗が大きくなっていた。さらに、隣接する巻線間の隙間を小さくするためには絶縁紙を挟み込む必要があった。
【0005】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、複数の巻線ユニット間において隣接する巻線同士が電気的に接触し難く信頼性が高いモータを提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
かかる課題を解決するため、本発明においては、互いに電気的に独立して駆動される複数の巻線ユニットを備えるモータであって、ステータコアを構成する複数のスロットのうち一方のスロットに巻線が分布巻の重ね巻で収容されている一方の巻線ユニットと、前記複数のスロットのうちいずれか他のスロットに分布巻きの重ね巻で巻線が収容されている他の巻線ユニットと、を備え、前記一方のスロットが、前記いずれか他のスロットに対して互いに前記ステータコアの周方向において重複しない位置に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、複数の巻線ユニット間において隣接する巻線同士が電気的に接触し難く信頼性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
第1の実施の形態によるモータの構成例を示す側面外観図である。
図1に示すモータ及びその駆動回路の電気的な構成例を示す回路図である。
図2に示す第一巻線ユニットを展開した巻線構成例を示す図である。
図2に示す第二巻線ユニットを展開した巻線構成例を示す図である。
2つの巻線ユニットを展開した巻線構成例を示す図である。
2つの巻線ユニットの構成例を示す斜視図である。
第2の実施の形態によるモータの巻線ユニットを展開した巻線構成例を示す図である。
第3の実施の形態によるモータの駆動回路の電気的な構成例を示す回路図である。
図8に示すモータの巻線ユニットを展開した巻線構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面について、本発明の一実施の形態について詳述する。
【0010】
(1)第1の実施の形態
(1−1)全体構成例
図1は、第1の実施の形態によるモータ100の構成例を示す側面図である。このモータ100は、複数の巻線ユニットを備えており、本実施の形態では一例として、互いに電気的に独立した2つの3相巻線ユニットを備えているものとする。
【0011】
図示の例は、モータ100とECU(図示せず)とが機電一体で構成される電動パワーステアリング(以下「EPS」と略す)のモータユニットにおけるモータ部分のみを示している。このモータ100は、ハウジング2の中にモータ構成部品が収められている。このようなEPSでは、モータ100に設けたプーリ1が、図示しないがベルトを介したギア駆動によって動力の伝達機構が構成されている。
【0012】
ECUは、モータ100側に設けられた図示右側の各ターミナル20u1,20v1,20w1,20u2,20v2,20w2を介して電気的に接続される。上述した2つの巻線ユニット51,52のうち第一巻線ユニット51には、U1相ターミナル20u1、V1相ターミナル20v1及びW1相ターミナル20w1が設けられている。一方、第二巻線ユニット52には、U2相ターミナル20u2、V2相ターミナル20v2及びW1相ターミナル20w2が設けられている。
【0013】
このEPSでは、これらのターミナル20u1,20v1,20w1,20u2,20v2,20w2を介してモータ100が、後述するECU側のインバータと電気的に接続される。
【0014】
さらにモータ100には、ロータの磁極位置を検出するための磁極センサ3が設けられている。ECU側には、この磁極センサ3が出力する検出信号の検出部が設けられている。
【0015】
(1−2)電気的な構成
図2は、図1に示すモータ100及びその駆動回路の電気的な構成例を示す回路図である。この駆動回路は、2つのインバータ41,42、及び、これら2つのインバータ41,42に対して直流電力を供給する電源4を備え、2つの駆動系統でモータ100を駆動する。
【0016】
一方のインバータ41には、モータ100の第一巻線ユニット51が接続されており、他方のインバータ42には、このモータ100の第二巻線ユニット52が接続されている。通常、一方のインバータ41及び他方のインバータ42は並列運転されている。
【0017】
本実施の形態によるモータ100は、独立した3相巻線を2個備えた構成である。ロータは、SPM(表面磁石構造)またはIPM(埋め込み磁石構造)で構成されている。一方、ステータコアは、コギングトルクの次数が高くなるように分布巻で構成されている。図示の例では、ロータの極数は8極となっている。
【0018】
(1−3)巻線構成
図3は、図2に示す第一巻線ユニット51の巻線構成例を示した。U1相巻線は、U11巻線、U12巻線、U21巻線及びU22巻線で構成されている。なお、以下の説明及びその他の巻線構成例を示す図においては、説明の都合上、図示の各巻線の形状を簡素化している。
【0019】
V1相巻線は、V11巻線、V12巻線、V21巻線及びV22巻線で構成されている。W1相巻線は、W11巻線、W12巻線、W21巻線及びW22巻線で構成されている。第一巻線ユニット41は、24個のスロットで構成されている。
【0020】
第一巻線ユニット51は、その巻線構造として重ね巻を採用しており、図示の配線図のように構成されている。図示の例では、各スロットに接続される線が簡素化のために1本の導線で描かれているが、実際には、複数本の導線で構成されている。
【0021】
図示の例では、8極モータで毎極毎相スロット数が2である場合について説明したが、極数が変わってもスロット数が変わっても、同様な構成を採用すれば本実施の形態と同様な効果を得ることができる。本実施の形態では、一例として、8極72スロット、12極72スロット及び12極スロットで構成されている。
【0022】
図4は、図2に示す第二巻線ユニット52の巻線構成例を示す図である。U2相巻線は、U31巻線、U32巻線、U41巻線及びU42巻線で構成されている。V2相巻線は、V31巻線、V32巻線、V41巻線及びV42巻線で構成されている。W2相巻線は、W31巻線、W32巻線、W41巻線及びW42巻線で構成されている。第二巻線ユニット52は、24個のスロットで構成されている。
【0023】
(1−4)展開した巻線構成
図5は、2つの巻線ユニットを展開した巻線構成例を示す図である。図示の左半分が第一巻線ユニット部51を表し、図示の右半分が第二巻線ユニット部52を表す。
【0024】
図示のように第一巻線ユニット51及び第二巻線ユニット52は、互いに機械的な接触部が存在しないように配置することにより、互いに電気的に短絡することが無いように構成されている。
【0025】
(1−5)ステータコアの外観構成
図6は、2つの巻線ユニット51,52の構成例を示す斜視図である。第一巻線ユニット51の中性点un1,vn1,wn1は互いに電気的に接続されている。第二巻線ユニット52の中性点un2,vn2,wn2も同様に互いに電気的に接続される。
【0026】
本実施の形態では、2つの巻線ユニット51,52は、円筒状のステータコアの周方向において互いに重複しない位置に設けられている。このようにすると、2つの巻線ユニット51,52は、各々の巻線同士が接触して短絡し難くなる。
【0027】
さらに本実施の形態では、2つの巻線ユニット51,52間にはステータコア6の近傍に隙間7が設けられている。このようにすると、2つの巻線ユニット51,52はさらに、各々の巻線同士が接触して短絡し難い構成となる。
【0028】
また、第一巻線ユニット51の入力線(例えばU1相ターミナル20u1)と第二巻線ユニット52の中性点端子(例えば中性点端子un2)とは、互いに離れるように配置されており、ステータコア付近から離れた位置においても機械的に接触することはない。
【0029】
このように2つの巻線ユニット51,52を用いて駆動されるモータ100では、2つの巻線ユニット51,52が左右に分離されるように配置することによって両者が電気的に接続される可能性が無くなり、2つの巻線ユニット51,52間において短絡が発生することがなくなる。このため、例えば、第一巻線ユニット51が故障した場合でも、他方の第二巻線ユニット52を用いてモータ100を駆動することができる。
【0030】
本実施の形態では、2つの巻線ユニット51,52の両方が故障しないようにして少なくとも一方の巻線ユニットが常に作動可能となるため、EPSが確実に作動することができる。しかも、このように一方の巻線ユニットのみでEPSを作動する場合、当該一方の巻線ユニットを通常よりも作動させることにより、実質的に2つの巻線ユニット51,52を用いてEPSが作動しているようにすることができるため、当該EPSが常時作動するため、安全性を高めることができるばかりでなく、当該EPSの挙動が操作者に違和感を与えないようにすることもできる。
(【0031】以降は省略されています)

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