多重多相繞組交流電動機(jī)及電動助力轉(zhuǎn)向裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及具備多重化及多相化了的電樞繞組，且構(gòu)成為在場磁極和電樞相對的 間隙中各繞組共用磁路的多重多相繞組交流電動機(jī)、及利用該多重多相繞組交流電動機(jī)的 電動助力轉(zhuǎn)向裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，在搭載于汽車等車輛的交流電動機(jī)中，為了提高車內(nèi)的安靜性、駕駛員的 轉(zhuǎn)向感，對低噪音化、低振動化的要求正不斷提高。
[0003] 專利文獻(xiàn)1中公開了如下技術(shù)：對于無刷電動機(jī)的電樞繞組，以電角度 [(360XPV(sX2)]的槽距對兩個(gè)不同的三相繞組進(jìn)行多重化并卷繞，其中P為極數(shù)、s為 槽數(shù)，并以與該槽距相對應(yīng)的相位差角度進(jìn)行通電，同時(shí)在定子和轉(zhuǎn)子之間利用電角度設(shè) 定為所述槽間的相位差角度的兩倍的磁偏移，從而降低無刷電動機(jī)所產(chǎn)生的電角度6次、 12次分量的轉(zhuǎn)矩波動，并使電動機(jī)的振動、噪音減少。 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
[0004] 專利文獻(xiàn)1 :日本專利特開2012-157236號公報(bào) 發(fā)明概要 發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0005] 然而，在專利文獻(xiàn)1所示的現(xiàn)有技術(shù)那樣的以電角度[(360XPV(sX2)]的 槽距對兩個(gè)不同的三相繞組進(jìn)行多重化并卷繞，其中P為極數(shù)、s為槽數(shù)，并將電角度 [(360XPV(sX2)]作為相位差角度進(jìn)行通電的情況下，多重化后的繞組在場磁極和電樞 之間的間隙中共用磁路，并進(jìn)行磁耦合（因互感而產(chǎn)生的磁耦合），由此，因多重化后的繞 組中的一部分繞組進(jìn)行通電而產(chǎn)生的磁通與其它繞組交鏈，與其它繞組產(chǎn)生干擾電壓。
[0006] S卩，如上述那樣多重化后哦的繞組不相互電連接，但通過多重多相繞組交流電動 機(jī)所構(gòu)成的磁電路發(fā)生磁耦合，能處于變壓器的初級側(cè)和次級側(cè)那樣的耦合狀態(tài)。由此，具 有多重繞組的多重多相繞組交流電動機(jī)的多組繞組發(fā)生磁耦合，因此相互產(chǎn)生干擾電壓。
[0007] 通常，交流電動機(jī)的矢量控制在場磁極的d軸、q軸上分別獨(dú)立地進(jìn)行電流控制， 但在具有所述多重化了的繞組的多重多相繞組交流電動機(jī)中，所述干擾電壓相互作用，作 為對電流控制系統(tǒng)的外擾來作用。該干擾電壓與各繞組電流的微分值成比例，因此具有電 流越高速地響應(yīng)，該干擾電壓變得越大的性質(zhì)，與以往的單一繞組電動機(jī)的電流控制相比， 無法提高電流控制系統(tǒng)的響應(yīng)。此外，因此具有如下問題：即、電流中產(chǎn)生波動分量，并產(chǎn)生 轉(zhuǎn)矩波動。
[0008] 本發(fā)明是為了解決以往的多重多相繞組交流電動機(jī)中的上述問題而完成的，其目 的在于提供一種多重多相繞組交流電動機(jī)及具備該多重多相繞組交流電動機(jī)的電動助力 轉(zhuǎn)向裝置，該多重多相繞組交流電動機(jī)能在提高電流控制系統(tǒng)的響應(yīng)性的同時(shí)，降低因電 流的波動分量而引起的轉(zhuǎn)矩波動。 解決技術(shù)問題的技術(shù)方案
[0009] 本發(fā)明的多重多相繞組交流電動機(jī)包括： 電樞鐵心，該電樞鐵心具備多個(gè)齒和多個(gè)槽；電樞繞組，該電樞繞組具備卷繞于所述齒 并收納于所述槽的多組多相繞組；多個(gè)電動機(jī)驅(qū)動裝置，該多個(gè)電動機(jī)驅(qū)動裝置與多組所 述多相繞組個(gè)別對應(yīng)地相連接；以及場磁極鐵心，該場磁極鐵心包括隔著空隙與所述電樞 鐵心相對地相對配置的多個(gè)場磁極， 所述場磁極鐵心包括阻礙其圓周方向的磁通流通的多個(gè)磁阻要素。
[0010] 本發(fā)明的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的特征在于，由所述多重多相繞組交流電動機(jī)產(chǎn)生輔 助轉(zhuǎn)矩。 發(fā)明效果
[0011] 本發(fā)明所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)的場磁極鐵心具備阻礙其圓周方向的 磁通流通的多個(gè)磁阻要素，因此多個(gè)繞組組間的互感的q軸分量Mq相比自感Lq相對地減 小，互感相對于自感的比率Mq/Lq降低，從而能降低電動機(jī)的繞組組間的相互干擾，能提高 電流控制系統(tǒng)的響應(yīng)，降低因電流的波動分量而引起的轉(zhuǎn)矩波動。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的電動助力轉(zhuǎn)向裝置，由于具備所述多重多相繞組交流電動機(jī)，因此 能降低轉(zhuǎn)矩波動并提高駕駛員的轉(zhuǎn)向感，并能提高搭載電動助力轉(zhuǎn)向的車輛的安靜性。并 且，提高了多重多相繞組交流電動機(jī)的輸出，因此能使電動助力轉(zhuǎn)向小型化、輕量化，并能 使搭載電動助力轉(zhuǎn)向的車輛小型化、輕量化。
【附圖說明】
[0013] 圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)的電樞繞組的 連接的說明圖。 圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)的群間的電樞繞組 的等效電路的說明圖。 圖3是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)的q軸的電路 結(jié)構(gòu)的說明圖。 圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)的剖視圖。 圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)的電樞繞組的繞組 圖案的剖視圖。 圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)和電動機(jī)驅(qū)動裝置 的連接的說明圖。 圖7是將本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)的電樞和場磁極直線 狀地展開后的說明圖。 圖8將本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)的電樞和場磁極直線狀 地展開后的說明圖，示出了磁體按壓橋接部分的磁通的路徑。 圖9將本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)的電樞和場磁極直線狀 地展開后的說明圖，示出了對第一繞組組的V相繞組或第二繞組組的V相繞組進(jìn)行通電時(shí) 所產(chǎn)生的磁通的主要路徑。 圖10是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)中，當(dāng)改變切 口最小間隔9或每隔電角度180°的切口個(gè)數(shù)k時(shí)第一繞組組的自感Lql分量與磁耦合 Mql2/Lql分量的曲線。 圖11是對本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)中的磁電路上的主 要路徑進(jìn)行說明的說明圖。 圖12是在本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)中將電樞和場磁極 直線狀地展開后的說明圖，是表示當(dāng)對電樞繞組VI接通電流Ivl時(shí)，貫穿磁體的磁通的路 徑的說明圖。 圖13是對圖11中的磁通和磁通<i>v(2)的磁電路上的主要路徑的磁阻進(jìn)行說 明的說明圖。 圖14是在本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)中，作為切口的磁阻Rslit的內(nèi)容，對橫切切口的短路磁路的磁阻R1及避開切口并通過場磁極鐵心的迂回磁路 的磁阻R2進(jìn)行說明的說明圖。 圖15是在本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)中，表示當(dāng)將切口占 圓周方向的寬度設(shè)為hi、占內(nèi)徑方向的深度設(shè)為h2時(shí)，磁阻Rslit相對于h2/hl的曲線。 圖16是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)的變形例的結(jié)構(gòu) 的剖視圖。 圖17是將本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)的變形例的電樞和 場磁極直線狀地展開后的說明圖。 圖18是對本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)中的場磁極鐵心的 切口的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明的說明圖。 圖19是對本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)中的場磁極鐵心的 切口的其它結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明的說明圖。 圖20是對本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)中的場磁極鐵心的 切口的另一其它結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明的說明圖。 圖21是對本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)中的場磁極鐵心的 另一不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明的說明圖。 圖22是對本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)中的場磁極鐵心的 另一其它結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明的剖視圖。 圖23是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)中，對第一及第二 繞組組接通電流的示例的曲線。 圖24是對本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)中的轉(zhuǎn)矩的波動分 量進(jìn)行說明的曲線。 圖25是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)中的轉(zhuǎn)矩的波動 分量的頻率分析結(jié)果的曲線。 圖26是對本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)中的轉(zhuǎn)矩的波動分 量進(jìn)行說明的曲線。 圖27是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)的剖視圖。 圖28是將本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)的電樞和場磁極直 線狀地展開后的說明圖。 圖29是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)中，當(dāng)改變切口 最小間隔9或每隔電角度180°的切口個(gè)數(shù)時(shí)第一繞組組的自感Lql分量與磁耦合Mql2/ Lql分量的曲線。 圖30是對本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)中的磁電路上的主 要路徑進(jìn)行說明的說明圖。 圖31是對本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)中的場磁極鐵心的 切口的其它結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明的說明圖。 圖32是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)中的磁通路徑的 說明圖。 圖33是對本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)中的場磁極鐵心的 另一其它結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明的剖視圖。 圖34是對本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)中的場磁極鐵心的 切口的其它結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明的說明圖。 圖35是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)中，將場磁極繞組 用作場磁極的情況的剖視圖。 圖36是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)中，將場磁極作為 具有突起部的磁阻電動機(jī)的情況的剖視圖。 圖37是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 實(shí)施方式1. 下面，基于附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)進(jìn)行說明。 圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)的電樞繞組的連接的說 明圖，圖1(a)表示雙重三角形連接的情況，圖1(b)表示雙重y連接的情況。在雙重三角形 連接的情況下，如圖1 (a)所示，第一繞組組100通過對三相的U向繞組U1(以下簡稱為繞組 Ul)、V相繞組VI(以下簡稱為繞組VI)、W相繞組W1 (以下簡稱為繞組W1)進(jìn)行三角形連接 而構(gòu)成，第二繞組組200通過對三相的U向繞組U2 (以下簡稱為繞組U2)、V相繞組V2 (以 下簡稱為繞組V2)、W相繞組W2 (以下簡稱為繞組W2)進(jìn)行三角形連接而構(gòu)成。
[0015] 另一方面，在雙重Y連接的情況下，如圖1(b)所示，第一繞組組100通過對三相的 繞組U1、繞組VI、繞組W1進(jìn)行Y連接而構(gòu)成，第二繞組組200通過對三相的繞組U2、繞組 V2、繞組W2進(jìn)行Y連接而構(gòu)成。在雙重三角形連接、雙重Y連接任一種的情況下，第一繞組 組100和第二繞組組200以偏移的方式收納在定子的槽內(nèi)，使得相互具有電角度30度的相 位差。
[0016]圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多重多相繞組交流電動機(jī)的繞組組間 的電樞繞組的等效電路的說明圖，示出了雙重化配置后的三角形連接或Y連接的三相繞組 中，第一繞組組100的繞組U1和第二繞組組200的繞組U2的等效電路。圖2所示的繞組 U1中，vul是端子電壓、iul是電流、R1是電阻、vel是感應(yīng)電壓、lml是漏電感。繞組U2中， vu2是端子電壓、iu2是電流、R2是電阻、ve2是感應(yīng)電壓、lm2是漏電感。M12是互感，n是 繞組U1和繞組U2的匝數(shù)比。由此，雙重化配置后的三角形連接或Y連接的三相繞組中，第 一繞組組100的繞組U1和第二繞組組200的繞組U2的等效電路與變壓器的等效電路等同。
[0017] 另外，圖2所示的各值中，特別是漏電感1ml、lm2、M12與通常的電動機(jī)控制所使 用的值不同，表示并列配置的多重的二相間的電感。一般，在具有多重繞組的多重多相繞組 交流電動機(jī)中，并列的繞組的匝數(shù)相同，因此為[n= 1]。并且，繞組VI和繞組V2、繞組W1 和繞組W2、繞組U1和繞組V2、繞組U1和繞組W2、繞組VI和繞組U2、繞組VI和繞組W2、繞 組W1和繞組U2、繞組W1和繞組V2的等效電路也與圖2相同，因此在三相的特