[发明专利]电动机及用于该电动机的电力供应控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用由永磁体产生的吸引力的电动机，还涉及用于该电动机的电力供应控制装置。

背景技术

在使得车辆的转向轮转动的电动转向系统中，例如面装式永磁电动机(SPM电动机)用作驱动单元。近些年来，对于更有效和更高功率电动转向系统的需求也在日益增长。然而，如果电动机产生更高功率，那么电动机损失扭矩、定位转矩以及电动机惯性(系统惯性)将随着电动机产生的功率的增长而成比例地增长。因而，驾驶员感受到的操纵感降低。

尽管电动机转矩中的波动影响了操纵感，这种转矩波动还是能够通过控制以反馈方式供应到电动机的电流而得到控制。然而，因为当电力未供应到电动机时不能执行反馈控制，所以当电力未供应到电动机时出现的电动机损失转矩可能造成操纵感降低，例如驾驶员的方向盘无意中转动。在电力未供应到电动机时，同样可能产生定位转矩。因此，定位转矩还造成操纵感降低，因为当电力未供应到电动机时不能执行反馈控制。此外，这种电动机损失转矩和定位转矩随着电动机的输出而成比例地增加。这妨碍了电动机效率和电动机输出功率的提高。

此外，高功率电动机需要在转子和定子中具有大量磁路。这增加了转子的体积和转动惯量。因此，在电动转向系统中，执行补偿控制以减小由于这种惯性造成的转矩波动。然而，由于电动机的时间常数或者传感器的性能，不能执行完全的补偿。在此情况下，当惯性小时，对此波动的补偿足以使得驾驶员感受到转矩波动。然而，如果惯性大时，惯性将会影响操纵感。

日本专利申请文献No.2004-236369(JP-A-2004-236369)描述了一种  开关磁阻电动机(SR电动机)，该开关磁阻电动机产生高功率并且减小定位转矩。在JP-A-2004-236369所描述的电动机中，在定子的围绕转子的内表面上沿着周向设置有多个凸极部分，线圈绕着所述凸极部分卷绕并且所述凸极部分向内延伸，并且永磁体埋在线圈绕其卷绕的凸极部分中。当电力供应到线圈时，由于线圈产生的磁通量和永磁体产生的磁通量所合成的磁通量，转子收到强烈的磁性吸力的吸引。从而，获得高转矩。为了减小定位转矩，采用下列结构。在该结构中，永磁体埋在凸极部分中靠近该凸极部分的背朝转子转动方向的侧部的位置处，并且永磁体的磁极面朝向凸极部分的内部。 

然而，即使具有JP-A-2004-236369所描述的结构，由于设置在转子的凸极部分处的永磁体，定子和转子之间还是存在贯通磁通量。因此，定位转矩不合适地减小。因而，即使这种电动机用在电动转向系统中，操纵感还是未得到改善。

发明内容

本发明抑制由于当电力未供应到电动机时出现的定位转矩等的转矩波动。

本发明的第一方面涉及一种电动机，其包括定子，该定子具有形成磁路的中空圆环形体，其中，偶数个定子磁极以有规律的间隔沿该环形体的周向设置，并且所述定子磁极从所述环形体的内面沿径向向内突出。电动机还包括转子，该转子与所述定子同轴地设置，形成磁路，其中，所述转子具有转子磁极，所述转子磁极从所述转子的外面沿径向向外突出，并且当所述转子在预定的转动位置时，所述转子磁极面朝所述定子磁极。所述电动机还包括：永磁体，其设置在位于连续的定子磁极之间的偶数个极间磁路部分内的交替的极间磁路部分中，从而产生沿周向指向的磁场；和线圈，其绕着其余的未设置有永磁体的交替的极间磁路部分卷绕，从而产生与永磁体所产生的磁场相反的磁场。

根据本发明的第一方面，在所述环形体的内面上形成偶数个定子磁极，并且永磁体和线圈交替地设置在位于连续的定子磁极之间的极间磁路  部分处。极间磁路部分的数目等于定子磁极的数目。在这些极间磁路部分之间，在交替的极间磁路部分中设置有永磁体，并且线圈绕着未设置有永磁体的极间磁路卷绕。永磁体设置为产生沿着所述环形体的周向指向的磁场。线圈绕着极间磁路部分卷绕，使得当电力供应到所述线圈时，该磁场与永磁体所产生的磁场相反。例如，如果有两个定子磁极，则形成两个极间磁路部分。在此情况下，永磁体设置在其中一个极间磁路部分中，线圈绕着另一个极间磁路部分卷绕。如果定子磁极的数目是四个或更多，永磁体设置在交替的极间磁路部分中。永磁体设置为使得永磁体所产生的磁场沿同一方向指向。