[发明专利]电机

说明书

技术领域

本发明涉及搭载于汽车或卡车等的包含控制电路的电机，特别地涉及具备具有中间极的转子的作为交流电动机的无刷式电动机，所述中间极关于磁气上的特征呈现N极和S极的中间的磁气特性。

背景技术

3相交流电机一直被广泛应用于各种用途。其中在近年提案有一种3相交流电机，其具有环状形状绕组，且电机内的磁通方向也具有向着转子轴向的路径。图49是表示其概略构成的纵截面图的例子。Q11是转子轴，Q12是安装于转子表面的N极永久磁铁和S极永久磁铁，Q13是U相定子磁极，Q14是V相定子磁极.Q15是W相定子磁极，Q1A是定子磁路的后轭(back yoke)部，Q16是在圆周方向呈环状形状的U相绕组，Q17和Q18是同样环状形状的V相绕组，Q19是同样环状形状的W相绕组，Q1B是电机壳，Q1C是轴承。

图50是将上述永久磁铁Q12的圆周方向的表面形状展开成直线状的图，将圆周方向在纸面上表示为水平方向，并以机械角来标记角度。Q21是N极永久磁铁，Q22是S极永久磁铁，是8极转子的例子。

图51是将图49所示的与转子的永久磁铁对置的U、V、W各相的定子磁极的圆周方向形状展开成直线状的图。U相定子磁极Q13、V相定子磁极Q14、W相定子磁极Q15被配置为相互具有机械角为30°的相位差、电角度为120°的相位差。

与转子的永久磁铁对置的各相的定子磁极的形状可以进行各种变形。例如可以如图52所示那样设为长方形的形状。Q31是U相定子磁极，Q32是V相定子磁极，Q33是W相定子磁极。

另外，如图53所示那样，也可以将各相的定子磁极的形状设成梯形和菱形的组合。Q41是U相定子磁极，Q42是V相定子磁极，Q43是W相定子磁极。各相定子磁极形状的面积相同，相对的相位差针对电角度为120 °。在这种情况下，通过各定子磁极的磁通的与转子旋转角θr一起进行变化的值，与在图52的情况下为矩形形状的情况相比，具有更接近正弦波形状，转矩脉动减小的效果。

图54是图49所示的各相的环状形状绕组内的U相绕组Q16，该图的图(a)是主视图，该图的图(b)是侧视图，图中的符号U是U相绕组Q16的一端，符号N是U相绕组Q16的另一端。另外，图49所述的V相绕组Q17、Q18以及W相绕组Q19的形状也和图54所示的U相绕组Q16相同。

图55是将图49所示的环状形状的各相绕组的圆周方向形状展开成直线状的图。在此，图49所示的U相绕组Q16和V相绕组Q17是沿相同的槽平行缠绕而成的绕组。能够合并成1个环状绕组。具体而言，能够将图55的负的U相绕组Q16和正的V相绕组Q17等效置换成图56的绕组Q71。但是，对于向绕组Q71通电的电流而言，需要以向U相绕组Q16和V相绕组Q17通电的电流相加而得的值的电流来进行通电。

此时，由于流过图55和图56的相应的槽的电流值相同，所以从电磁角度来看完全等价。如图56所示那样将绕组合并的方式在能够简化绕组的方面是有效的。另外，由于向U相绕组Q16通电的负的U相电流(-Iu)和向V相绕组Q17通电的正的V相电流Iv之间的相位差针对电角度为60°，所以向绕组Q71通电的上述电流的和(-Iu+Iv)的电流有效值是合并前的电流有效值的0.866倍，由于在绕组的焦耳热换算中进行平方运算，所以成为0.75倍，从而减少了25％的发热。

同样，也可以将图55的V相绕组Q18和W相绕组Q19置换成图56的绕组Q72，从而能够进行简化。在图56的绕组的情况下，图49的电机成为绕组为2个的3相交流电机。

图57表示了与3相交流逆变器连接的例子。

向绕组Q71的一端45E以(-Iu+Iv)进行通电，向绕组Q72的一端45F以(-Iv+Iw)进行通电，向绕组Q71和绕组Q72的连接点45G以(-Iw+Iu)进行通电。在3相电流Iu、Iv、Iw是相互的相位差为120°并且相同振幅的正弦波时，上述(-Iu+Iv)、(-Iv+Iw)和(-Iw+Iu)成为 相互的相位差为120°并且相同振幅的正弦波。在此，451、452、453、454、455、456是构成3相逆变器的晶体管。457、458、459、45A、45B、45C是与上述各晶体管反相并联的二极管。

另外，专利文献1示出了具有如图49那样的构成的电机。专利文献2示出了由将图49的电机的绕组Q16、Q17、Q18、Q19如图56那样进行简化而得到的绕组Q71、Q72构成的电机。

【专利文献1】日本专利第3944140号公报

【专利文献2】日本专利第4007339号公报