[发明专利]交流电动机及其控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及搭载在汽车或卡车等上的电动机及其控制装置。

背景技术

以往公知在定子磁极上集中地缠绕各相的线圈的无刷电动机(例如参照专利文献1。)。图95是说明这种现有的无刷电动机的概略的结构的纵向剖面图。此外，图97是图95的AA-AA线剖面图。

在这些图中示出了4极6槽型的无刷电动机，定子的绕组结构为常说的集中卷绕，在各定子磁极上集中地缠绕各相的线圈。此外，图96中示出了以将定子在圆周方向上展开1周的状态，U、V、W等的绕组的配置关系。横轴以电气角表达，1周为720°。在转子2的表面上，在圆周方向上交替地配置有N极的永久磁铁和S极的永久磁铁。在转子4中，U相绕组WBU1、WBU2分别缠绕在U相的定子磁极TBU1、TBU2上。同样地，V相绕组WBV1、WBV2分别缠绕在V相的定子磁极TBV1、TBV2上。W相绕组WBW1、WBW2分别缠绕在W相的定子磁极TBW1、TBW2上。具有这样的结构的无刷电动机现在被广泛地使用于工业上、家庭中。

此外，图98是表示其他的定子的结构的横向剖面图。图98中示出的定子为24槽的结构，在4极的电动机的情况下可以分布卷绕，由于可以将定子的圆周方向磁动势分布作成比较平滑的正弦波形状，因此被广泛地使用于无刷电动机、绕组励磁型同步电动机、感应电动机等上。尤其是在有效地利用磁阻转矩的同步磁阻电动机及磁阻转矩应用的各种电动机或感应电动机等的情况下，优选由定子产生更精确的旋转磁场，因此适于图98所示的全节距、分布卷绕的定子结构。图98的转子是多磁通量屏障型的磁阻电动机的转子。在转子的内部的转子磁极之间大致并行的实施的多个狭缝状的空间由于转子的方向而产生磁阻的差，产生转子的极性。

专利文献1：特开平6-261513号公报(第3页、图1-3)

在可以实现图98所示的全节距、分布卷绕的定子结构的情况下，可以将定子的磁动势分布生成为比较平滑的正弦波，具有可以有效地驱动感应电动机、由图98的多磁通量屏障型转子而构成的同步磁阻电动机的特征。但是，由于需要从槽的开口部插入绕组，因此绕组的面积占空系数变低，并且，线圈末端的轴方向长度变长，由此产生了电动机的小型化困难这一问题。此外，也存在绕组的生产率较低这一问题。

图95、图96、图97及专利文献1中公开的现有的无刷电动机是各绕组向各齿缠绕的结构，绕组比较简单，线圈末端的轴方向长度比较短，绕组的生产率与图98的电动机相比较，也得到了改善。但是，由于是定子的突极在电气角为360度的范围内只有3个的结构，因此将定子产生的磁动势生成为正弦波形状从而精确地产生旋转磁场比较困难，产生向同步磁阻电动机、或应用磁阻转矩的各种电动机或者感应电动机等的应用比较困难这一问题。此外，图97的定子是比较简单的结构，但是，进一步希望绕组的简化、绕组面积占空系数的提高、线圈末端的缩减。

与转子相关的问题是，图98所示的多磁通量屏障型的转子中，用于产生磁场的励磁电流即d轴电流的负载较大，与如图97的转子中所示的永久磁铁型的转子相比较，存在功率因数下降、电动机效率不良的问题。在永久磁铁型的转子的情况下，也存在永久磁铁成本的问题。

对于电动机所使用的软磁性体的问题来说，现有的电动机技术是将在转子轴方向上层叠电磁钢板的结构作为前提，为解决上述的电动机的诸多问题，若成为在含有转子轴方向的3维的方向上磁通量进行增减的结构，则在电磁钢板内会引起较大的涡电流，从而存在产生较大的涡电流损失的问题。

对于电动机的控制装置的问题来说，尤其是在小容量的电动机的情况下，电子元件数量较多，与直流电动机的驱动相比较，存在控制装置成本变高的问题。

发明内容

本发明是鉴于这些问题而进行的，其目的在于实现小型、高性能的定子结构、实现以低成本实现高效率的转子、实现能够成为这些电动机结构的软磁性体的结构、实现低成本的电动机的控制装置、并且利用这些的组合来实现有效的结构、性能。

相对以现有的圆筒型的软磁性体构成的定子形状，将上述软磁性体的定子在圆周方向上进行磁分离，由此，可以使与指定的绕组交链的磁通量增加。其结果是，该指定的绕组可以比现有绕组更有效地产生转矩，该部分可以进行高效率的转矩产生。与此同时，成为磁通量不对其他的绕组的一部分进行作用的结构，能够去除该部分的绕组。组合这样的效果，由此，可实现单相电动机、2相电动机、3相电动机、4相以上的多相电动机的高效率化、小型化。