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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024046057
(43)【公開日】2024-04-03
(54)【発明の名称】多相モータシステム
(51)【国際特許分類】
H02P 25/22 20060101AFI20240327BHJP
H02K 21/22 20060101ALI20240327BHJP
H02P 25/022 20160101ALI20240327BHJP
H02K 21/14 20060101ALI20240327BHJP
【ＦＩ】
H02P25/22
H02K21/22 M
H02P25/022
H02K21/14 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022151214
(22)【出願日】2022-09-22
(71)【出願人】
【識別番号】519262342
【氏名又は名称】ｚｅｎｍｏｔｏｒ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001737
【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】澤田 昭彦
(72)【発明者】
【氏名】金原 利宏
【テーマコード（参考）】
5H505
5H621
【Ｆターム（参考）】
5H505AA16
5H505AA30
5H505BB02
5H505CC04
5H505DD03
5H505DD08
5H505EE49
5H505GG02
5H505HA07
5H505HB01
5H505JJ03
5H505JJ16
5H505JJ17
5H505KK06
5H505LL22
5H505LL41
5H621BB02
5H621BB06
5H621BB10
5H621HH01
(57)【要約】
【課題】 コアレスモータにハルバッハ配列を適用し、システム全体の効率を向上させた多相モータシステムを提供することにある。
【解決手段】 本実施形態に係る多相モータシステムは、コアレスモータ１を構成し、複数のコイルＣ１～Ｃ１２が円周上に配置されたステータ３と、コアレスモータ１を構成し、着磁方向がハルバッハ配列の永久磁石２１～２４が設けられたロータ２と、相毎に設けられ、１つ又は１対のコイル毎に励磁するドライバー回路ＤＲｕ，ＤＲｖ，ＤＲｗと、ドライバー回路ＤＲｕ，ＤＲｖ，ＤＲｗを駆動するためのパルスを生成する駆動パルス生成部９１と、相毎に少なくとも１つの励磁するコイルＣ１～Ｃ１２を選択するコイル選択部９２と、ドライバー回路ＤＲｕ，ＤＲｖ，ＤＲｗにより、コイル選択部９２により選択されたコイルＣ１～Ｃ１２を励磁するように制御する制御装置を備える。
【選択図】図１
【解決手段】 本実施形態に係る多相モータシステムは、コアレスモータ１を構成し、複数のコイルＣ１～Ｃ１２が円周上に配置されたステータ３と、コアレスモータ１を構成し、着磁方向がハルバッハ配列の永久磁石２１～２４が設けられたロータ２と、相毎に設けられ、１つ又は１対のコイル毎に励磁するドライバー回路ＤＲｕ，ＤＲｖ，ＤＲｗと、ドライバー回路ＤＲｕ，ＤＲｖ，ＤＲｗを駆動するためのパルスを生成する駆動パルス生成部９１と、相毎に少なくとも１つの励磁するコイルＣ１～Ｃ１２を選択するコイル選択部９２と、ドライバー回路ＤＲｕ，ＤＲｖ，ＤＲｗにより、コイル選択部９２により選択されたコイルＣ１～Ｃ１２を励磁するように制御する制御装置を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
コアレスモータを構成し、複数のコイルが円周上に配置されたステータと、
前記コアレスモータを構成し、着磁方向がハルバッハ配列の永久磁石が設けられたロータと、
相毎に設けられ、１つ又は１対のコイル毎に励磁するドライバー回路と、
前記ドライバー回路を駆動するためのパルスを生成するパルス生成手段と、
相毎に少なくとも１つの励磁するコイルを選択するコイル選択手段と、
前記ドライバー回路により、前記コイル選択手段により選択された前記コイルを励磁するように制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする多相モータシステム。
前記コアレスモータを構成し、着磁方向がハルバッハ配列の永久磁石が設けられたロータと、
相毎に設けられ、１つ又は１対のコイル毎に励磁するドライバー回路と、
前記ドライバー回路を駆動するためのパルスを生成するパルス生成手段と、
相毎に少なくとも１つの励磁するコイルを選択するコイル選択手段と、
前記ドライバー回路により、前記コイル選択手段により選択された前記コイルを励磁するように制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする多相モータシステム。
【請求項2】
前記複数のコイルは、全て対になり、対になるコイルは、前記ステータにおける回転軸を中心として対向する位置に設けられること
を特徴とする請求項１に記載の多相モータシステム。
を特徴とする請求項１に記載の多相モータシステム。
【請求項3】
前記ステータは、各相が有するコイルの数をｎとすると、機械角３６０度／ｎの間隔で、前記複数のコイルのうち同相のコイルが配置されたこと
を特徴とする請求項２に記載の多相モータシステム。
を特徴とする請求項２に記載の多相モータシステム。
【請求項4】
機械角３６０度／ｎの間隔で配置される前記同相のコイルは、同じ交流波形により励磁されること
を特徴とする請求項３に記載の多相モータシステム。
を特徴とする請求項３に記載の多相モータシステム。
【請求項5】
前記コイル選択手段は、前記ドライバー回路から出力される交流波形の１周期毎に、所定の順番に従って前記コイルを順次に選択すること
を特徴とする請求項１に記載の多相モータシステム。
を特徴とする請求項１に記載の多相モータシステム。
【請求項6】
前記コイル選択手段は、前記ドライバー回路から出力される交流波形の１周期において、高出力時よりも低出力時の方が各相で選択される前記コイルの数が少ないこと
を特徴とする請求項１に記載の多相モータシステム。
を特徴とする請求項１に記載の多相モータシステム。
【請求項7】
前記複数のコイルのそれぞれの特性を保持するコイル特性保持手段を備え、
前記パルス生成手段は、前記コイル特性保持手段に保持された特性に基づいて、前記パルスを生成すること
を特徴とする請求項１に記載の多相モータシステム。
前記パルス生成手段は、前記コイル特性保持手段に保持された特性に基づいて、前記パルスを生成すること
を特徴とする請求項１に記載の多相モータシステム。
【請求項8】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の多相モータシステムと、
前記多相モータシステムを駆動源として移動するために駆動する駆動手段と
を備えることを特徴とする移動体。
前記多相モータシステムを駆動源として移動するために駆動する駆動手段と
を備えることを特徴とする移動体。
【請求項9】
前記駆動手段は、外部からの制御指令に基づいて、前記移動体が飛行するように制御されることを特徴とする請求項８に記載の移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、多相モータを駆動する多相モータシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、高効率なモータとして、永久磁石をハルバッハ配列にして磁力を強化したモータが知られている。例えば、ハルバッハ配列された永久磁石を有する回転子を備えたモータが開示されている（特許文献１参照）。
また、モータシステムとしての損失は、モータの損失以外に、ドライバー回路による損失がある。ドライバー回路を効率化する方法として、一つの軸に対して複数のコイルを構成するマルチコイル方式を採用することが知られている。例えば、１相あたり複数のコイルをステータに設け、複数のコイルをそれぞれ互いに異なる位相で駆動制御することで、小型化を実現するモータの駆動方法が開示されている（特許文献２参照）。
また、モータシステムとしての損失は、モータの損失以外に、ドライバー回路による損失がある。ドライバー回路を効率化する方法として、一つの軸に対して複数のコイルを構成するマルチコイル方式を採用することが知られている。例えば、１相あたり複数のコイルをステータに設け、複数のコイルをそれぞれ互いに異なる位相で駆動制御することで、小型化を実現するモータの駆動方法が開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００９－２０１３４３号公報
【特許文献2】特開２００８－６７４６１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、コアレスモータにハルバッハ配列を適用する場合、コイルの構成及びコイルの駆動制御のいずれも考慮しなければ、モータシステム全体の効率を充分に向上させることはできない。
本発明の実施形態の目的は、コアレスモータにハルバッハ配列を適用し、システム全体の効率を向上させた多相モータシステムを提供することにある。
本発明の実施形態の目的は、コアレスモータにハルバッハ配列を適用し、システム全体の効率を向上させた多相モータシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の観点に従った多相モータシステムは、コアレスモータを構成し、複数のコイルが円周上に配置されたステータと、前記コアレスモータを構成し、着磁方向がハルバッハ配列の永久磁石が設けられたロータと、相毎に設けられ、１つ又は１対のコイル毎に励磁するドライバー回路と、前記ドライバー回路を駆動するためのパルスを生成するパルス生成手段と、相毎に少なくとも１つの励磁するコイルを選択するコイル選択手段と、前記ドライバー回路により、前記コイル選択手段により選択された前記コイルを励磁するように制御する制御手段とを備える。
【発明の効果】
【0006】
本発明の実施形態によれば、コアレスモータにハルバッハ配列を適用し、システム全体の効率を向上させた多相モータシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明の第１の実施形態に係るモータの断面の構成を簡略化した簡略図。
【図2】第１の実施形態に係るステータのコイルと各相のドライバー回路の配線を示す回路図。
【図3】第１の実施形態に係るステータのコイルと各相の各極性のドライバー回路の配線を示す回路図。
【図4】第１の実施形態に係るＵ相ドライバー回路の構成を示す回路図。
【図5】第１の実施形態の変形例に係るモータの断面の構成を簡略化した簡略図。
【図6】第１の実施形態に係るモータの構成を示す正面図。
【図7】第１の実施形態に係るモータの構成を示す左側面図。
【図8】第１の実施形態に係るモータの構成を示す右側面図。
【図10】第１の実施形態に係る第１制御回路の構成を示す回路図。
【図11】第１の実施形態に係る第２制御回路の構成を示す回路図。
【図12】第１の実施形態に係るモータの制御により低出力制御時に各コイルに流れる電流を示す波形図。
【図13】第１の実施形態に係るモータの制御により中出力制御時に各コイルに流れるの電流を示す波形図。
【図14】第１の実施形態に係るモータの制御により高出力制御時に各コイルに流れるの電流を示す波形図。
【図15】第１の実施形態の第１適用例に係るドローンの基本構成を示す構成図。
【図16】第１の実施形態の第１適用例に係るドローンを側面から内部を透視した構成図。
【図17】第１の実施形態の第１適用例に係るドローンの制御方法を示すフロー図。
【図18】第１の実施形態の第２適用例に係る電動車の構成を示す構成図。
【図19】第１の実施形態の第３適用例に係る電動船の構成を示す構成図。
【図20】本発明の第２の実施形態に係るモータの構成を示す正面図。
【図21】第２の実施形態に係るモータの構成を示す左側面図。
【図22】第２の実施形態に係るモータの構成を示す右側面図。
【図24】本発明の第３の実施形態に係るモータの構成を示す正面図。
【図25】第３の実施形態に係るモータの構成を示す左側面図。
【図26】第３の実施形態に係るモータの構成を示す右側面図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るモータ１の断面の構成を簡略化した簡略図である。図２は、本実施形態に係るステータ３のコイルＣ１～Ｃ１２と各相のドライバー回路ＤＲｕ，ＤＲｖ，ＤＲｗの配線を示す回路図である。図３は、本実施形態に係るステータ３のコイルＣ１～Ｃ１２と各相の各極性のドライバー回路ＤＲｕ１，ＤＲｕ２，ＤＲｖ１，ＤＲｖ２，ＤＲｗ１，ＤＲｗ２の配線を示す回路図である。なお、図面における同一部分には同一符号を付して、適宜説明を省略する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るモータ１の断面の構成を簡略化した簡略図である。図２は、本実施形態に係るステータ３のコイルＣ１～Ｃ１２と各相のドライバー回路ＤＲｕ，ＤＲｖ，ＤＲｗの配線を示す回路図である。図３は、本実施形態に係るステータ３のコイルＣ１～Ｃ１２と各相の各極性のドライバー回路ＤＲｕ１，ＤＲｕ２，ＤＲｖ１，ＤＲｖ２，ＤＲｗ１，ＤＲｗ２の配線を示す回路図である。なお、図面における同一部分には同一符号を付して、適宜説明を省略する。
【0009】
本実施形態に係るモータシステムは、モータ１及びモータ１を駆動制御する制御装置を備える。モータ１は、コアレスモータであり、マルチコイルモータであり、アウターロータ型のモータである。モータ１は、全体として円柱形状である。モータ１は、ロータ２及びステータ３を備える。
【0010】
ロータ２は、円筒形状であり、モータ１の外周側に配置される。ロータ２は、ハルバッハ配列に配置された複数の永久磁石２１，２２，２３，２４を備える。図の例では、永久磁石２１～２４は、磁化方向により４種類に分けられるが、これに限定されるものではない。例えば、６種類や８種類に分ける構成であっても良い。図１では、矢印で着磁方向（磁化方向）を示している。図１中の３０度はステータ３側の各相に対応するコイルの間隔であり、４５度はロータ２の磁極の間隔を示す角度で、それぞれ機械角で示している。
【0011】
第１永久磁石２１は、回転軸を中心とした円の周方向で左回り（反時計回り）の着磁方向である。第２永久磁石２２は、回転軸を中心とした円の径方向で外向き（回転軸から外周側への向き）の着磁方向である。第３永久磁石２３は、回転軸を中心とした円の周方向で右回り（時計回り）の着磁方向である。第４永久磁石２４は、回転軸を中心とした円の径方向で内向き（外周側から回転軸への向き）の着磁方向である。
【0012】
ロータ２の全ての永久磁石２１～２４による磁場が内周側に偏るように、各種類の永久磁石２１～２４が所定の順番で配置される。具体的には、図１では、第１永久磁石２１、第２永久磁石２２、第３永久磁石２３、及び、第４永久磁石２４の順番で繰り返すように、永久磁石２１～２４が配列される。これにより、永久磁石２１～２４がハルバッハ配列に配置される。
【0013】
なお、これらの永久磁石２１～２４の代わりに、着磁方向がハルバッハ配列になるように（即ち、磁場が内周側に偏るように）着磁された１つの磁気異方性永久磁石が設けられてもよい。例えば、このような磁気異方性永久磁石は、磁気異方性材料をハルバッハ配向になるようにリング状に一体焼結することにより作成される。
【0014】
ステータ３は、円筒形状であり、ロータ２の内周側に配置される。ステータ３は、複数のコイル（ステータコイル）Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８，Ｃ９，Ｃ１０，Ｃ１１，Ｃ１２を備える。
【0015】
コイルＣ１～Ｃ１２は、積層電磁鋼板で構成される突極固定子に巻線されないコイルであり、ステータ３の表面に円周上に等間隔に配置される。コイルＣ１～Ｃ１２は、三相交流により励磁される。コイルＣ１～Ｃ１２は、三相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）の各相に分けられる。各相には、２つのコイルを１組（１対）として、２組のコイルが設けられる。１つの組のコイルを構成する２つのコイルは、互いに電気的に接続される。したがって、対になるコイルは、常に同時に導通される。さらに、対になるコイルは、ステータ３における回転軸を中心として対向する位置に設けられる。これは、コイルが励磁された際に生じる回転力に偏りが生じないことを意味している。なお、ここでは、各相に２つの組のコイル（４つのコイル）が設けられた構成について説明するが、各相にコイルがいくつ設けられてもよい。また、相数は、三相に限らず、いくつの相でもよい。
【0016】
Ｕ相コイルには、第１組コイルＣ１，Ｃ２、及び、第２組コイルＣ７，Ｃ８が含まれる。Ｖ相コイルには、第１組コイルＣ３，Ｃ４、及び、第２組コイルＣ９，Ｃ１０が含まれる。Ｗ相コイルには、第１組コイルＣ１１，Ｃ１２、及び、第２組コイルＣ５，Ｃ６が含まれる。図１中では、Ｕ相の各組コイルＣ１，Ｃ２，Ｃ７，Ｃ８について、互いに２つのコイルが配線された状態を図示しているが、その他の組コイルも同様に配線されている。
【0017】
三相の各相において、各組２対で合計４つのコイルは、９０度間隔に設けられる。このように同相として設けられた４つのコイルは、同位相の同一交流波形により励磁されるように制御され、出力に応じて時分割で駆動される。ここで、コイルの間隔の９０度は、３６０度を各相のコイル数の４で割った角度である。各相のコイル数をｎとすると、コイルが配置される間隔の機械角は、３６０度／ｎで表される。
【0018】
機械角とはロータ一回転を３６０°とした場合の角度である。これに対して、電気角とは、モータを駆動するインバータ波形一周期を３６０°とした角度である。図１に示すモータは、インバータ波形８周期でロータが一回転する。このため、このモータでは電気角３６０°は機械角４５°と一致する。
【0019】
Ｕ相第１組の第１コイルＣ１、及び、Ｕ相第２組の第１コイルＣ７は、Ｕ相の順方向の交流波形（正弦波に相当する波形）により励磁される。Ｕ相第１組の第２コイルＣ２、及び、Ｕ相第２組の第２コイルＣ８は、Ｕ相の逆方向（順方向と反対極性）の交流波形により励磁される。ここで、「順方向」及び「逆方向」は、互いに極性が反対であることを表すために用いた用語であり、どちらを「順方向」又は「逆方向」としてもよい。
【0020】
ところで、第２コイルＣ２，Ｃ８は、図２に示すように、第１コイルＣ１，Ｃ７に対して逆向きに設置されている。このため、第２コイルＣ２，Ｃ８は、第１コイルＣ１，Ｃ７に対して逆方向の交流波形により励磁されたとしても第１コイルＣ１，Ｃ７と同じ極性に励磁される。
【0021】
Ｖ相第１組の第１コイルＣ３、及び、Ｖ相第２組の第１コイルＣ９は、Ｖ相の順方向の交流波形により励磁される。Ｖ相第１組の第２コイルＣ４、及び、Ｖ相第２組の第２コイルＣ１０は、Ｖ相の逆方向の交流波形により励磁される。よって、Ｕ相と同様に、第１コイルＣ３，Ｃ９と第２コイルＣ４，Ｃ１０は同じ極性に励磁される。
【0022】
Ｗ相第１組の第１コイルＣ１１、及び、Ｗ相第２組の第１コイルＣ５は、Ｗ相の順方向の交流波形により励磁される。Ｗ相第１組の第２コイルＣ１２、及び、Ｗ相第２組の第２コイルＣ６は、Ｗ相の逆方向の交流波形により励磁される。よって、Ｕ相と同様に、第１コイルＣ１１，Ｃ５と第２コイルＣ１２，Ｃ６は同じ極性に励磁される。
【0023】
図２に示すように、３つのドライバー回路ＤＲｕ，ＤＲｖ，ＤＲｗは、相毎に、コイルＣ１～Ｃ１２の駆動を制御する。Ｕ相ドライバー回路ＤＲｕは、Ｕ相コイルＣ１，Ｃ７，Ｃ２，Ｃ８を励磁するように制御を行う。Ｖ相ドライバー回路ＤＲｖは、Ｖ相コイルＣ３，Ｃ９，Ｃ４，Ｃ１０を励磁するように制御を行う。Ｗ相ドライバー回路ＤＲｗは、Ｗ相コイルＣ１１，Ｃ５，Ｃ１２，Ｃ６を励磁するように制御を行う。各組の２つのコイルは、同一の交流波形により励磁される。
【0024】
図３に示すように、６つのドライバー回路ＤＲ１ｕ，ＤＲ２ｕ，ＤＲ１ｖ，ＤＲ２ｖ，ＤＲ１ｗ，ＤＲ２ｗを設け、各相の極性毎に、コイルＣ１～Ｃ１２の駆動を制御してもよい。この場合の構成について説明する。
【0025】
各コイルＣ１～Ｃ１２は、個別に励磁されるように独立して配線される。ここで、対になる２つのコイルにそれぞれ印加される２つの交流波形は、同じ交流波形であっても良く、位相に誤差が無いことが望ましい。また、同相の各組から１つずつ選択された２つのコイルに印加される２つの交流波形は、同じ交流波形であっても良く、位相に誤差が無いことが望ましい。したがって、同相の４つのコイルは、配置方向を一致させれば、同一の交流波形により駆動制御をすることができる。
【0026】
Ｕ相コイルＣ１，Ｃ７，Ｃ２，Ｃ８の両端には、Ｕ相第１ドライバー回路ＤＲ１ｕ及びＵ相第２ドライバー回路ＤＲ２ｕがそれぞれ接続される。Ｖ相コイルＣ３，Ｃ９，Ｃ４，Ｃ１０の両端には、Ｖ相第１ドライバー回路ＤＲ１ｖ及びＶ相第２ドライバー回路ＤＲ２ｖがそれぞれ接続される。Ｗ相コイルＣ１１，Ｃ５，Ｃ１２，Ｃ６の両端には、Ｗ相第１ドライバー回路ＤＲ１ｗ及びＷ相第２ドライバー回路ＤＲ２ｗがそれぞれ接続される。
【0027】
各ドライバー回路ＤＲ１ｕ，ＤＲ２ｕ，ＤＲ１ｖ，ＤＲ２ｖ，ＤＲ１ｗ，ＤＲ２ｗは、各コイルＣ１～Ｃ１２に流す励磁電流の方向に合わせて、各コイルＣ１～Ｃ１２の端子を接続する。
【0028】
図４は、本実施形態に係るＵ相ドライバー回路ＤＲｕの構成を示す回路図である。ここでは、Ｕ相ドライバー回路ＤＲｕについて主に説明し、Ｖ相ドライバー回路ＤＲｖ及びＷ相ドライバー回路ＤＲｗは、同様に構成されるものとする。また、図３に示す各ドライバー回路ＤＲ１ｕ，ＤＲ２ｕ，ＤＲ１ｖ，ＤＲ２ｖ，ＤＲ１ｗ，ＤＲ２ｗも、各コイルＣ１～Ｃ１２との接続部分以外は、Ｕ相ドライバー回路ＤＲｕと同様に構成される。
【0029】
Ｕ相ドライバー回路ＤＲｕは、２つのスイッチング回路Ｃ１ｄ，Ｃ２ｄ及び直流電源ＢＴを備える。２つのスイッチング回路Ｃ１ｄ，Ｃ２ｄは、直流電源ＢＴに対して並列に接続される。なお、直流電源ＢＴは、各相のドライバー回路ＤＲｕ，ＤＲｖ，ＤＲｗに設けられてもよいし、全てのドライバー回路ＤＲｕ，ＤＲｖ，ＤＲｗで共通に設けられてもよい。
【0030】
第１スイッチング回路Ｃ１ｄは、４つのスイッチング素子Ｅ１１ｐ，Ｅ１１ｎ，Ｅ２１ｐ，Ｅ２１ｎで構成される。正極側スイッチング素子Ｅ１１ｐ，Ｅ２１ｐは、それぞれ負極側スイッチング素子Ｅ１１ｎ，Ｅ２１ｎと対になる。２つの組の対になる２つのスイッチング素子Ｅ１１ｐ～Ｅ２１ｎは、それぞれ直列に接続される。対になる２つのスイッチング素子Ｅ１１ｐ～Ｅ２１ｎは、それぞれ直流電源ＢＴと並列に接続される。対になるスイッチング素子Ｅ１１ｐ～Ｅ２１ｎのそれぞれの接続点は、直列に接続された第１組コイルＣ１，Ｃ２、及び、第２組コイルＣ７，Ｃ８のそれぞれの一方の端子に接続される。
【0031】
第２スイッチング回路Ｃ２ｄは、４つのスイッチング素子Ｅ１２ｐ，Ｅ１２ｎ，Ｅ２２ｐ，Ｅ２２ｎで構成される。スイッチング素子Ｅ１２ｐ～Ｅ２２ｎは、第１スイッチング回路Ｃ１ｄと同様の構成である。２つの組の直列に接続された対になる２つのスイッチング素子Ｅ１２ｐ～Ｅ２２ｎのそれぞれの接続点は、２つの組の対になる２つのコイルＣ１，Ｃ２，Ｃ７，Ｃ８のそれぞれの第１スイッチング回路Ｃ１ｄと接続された端子と異なる他方の端子に接続される。
【0032】
第１スイッチング回路Ｃ１ｄのオンするスイッチング素子Ｅ１１ｐ～Ｅ２１ｎと第２スイッチング回路Ｃ２ｄのオンするスイッチング素子Ｅ１２ｐ～Ｅ２２ｎとの組合せにより、２つの組のコイルＣ１，Ｃ２，Ｃ７，Ｃ８に、直流電源ＢＴからの直流電圧を個別に正方向又は負方向に印加する。例えば、Ｕ相第１組コイルＣ１，Ｃ２に正方向の電圧を印加する場合、第１スイッチング回路Ｃ１ｄの正極側スイッチング素子Ｅ１１ｐと第２スイッチング回路Ｃ２ｄの負極側スイッチング素子Ｅ１２ｎをオンする。Ｕ相第１組コイルＣ１，Ｃ２に負方向の電圧を印加する場合、第１スイッチング回路Ｃ１ｄの負極側スイッチング素子Ｅ１１ｎと第２スイッチング回路Ｃ２ｄの正極側スイッチング素子Ｅ１２ｐをオンする。なお、電圧を印加する方向については、どちらを正方向又は負方向としてもよい。
【0033】
なお、図３に示す構成の場合、ドライバー回路ＤＲ１ｕ，ＤＲ１ｖ，ＤＲ１ｗには、スイッチング回路Ｃ１ｄが対応し、ドライバー回路ＤＲ２ｕ，ＤＲ２ｖ，ＤＲ２ｗにはスイッチング回路Ｃ２ｄが対応する。
【0034】
図５を参照して、本実施形態の変形例に係るモータ１ａの構成について説明する。なお、本変形例に係るモータ１ａを制御する構成については、図２、図３及び図４に示す回路図は、モータ１ａの変形された構成に合わせて変形されるものとする。
【0035】
モータ１ａは、図１に示すモータ１の構成において、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のそれぞれの第２組のコイルの第１コイルＣ７，Ｃ９，Ｃ５と第２コイルＣ８，Ｃ１０，Ｃ６の位置を入れ替えたものである。その他の点については、モータ１ａは、図１に示すモータ１と同様に構成される。
【0036】
各コイルＣ１～Ｃ１２は、機械角３０度の間隔で配置される。また、同相の同一方向の交流波形により励磁される２つのコイルは、機械角９０度の間隔で配置される。例えば、Ｕ相第１組の第１コイルＣ１、及び、Ｕ相第２組の第１コイルＣ７は、機械角９０度の間隔で配置される。また、機械角９０度の間隔で配置される４つのコイルは、全て同相の交流波形により励磁されるコイルである。例えば、Ｕ相第１組の第１コイルＣ１、Ｕ相第２組の第１コイルＣ７、Ｕ相第１組の第２コイルＣ２、及び、Ｕ相第２組の第２コイルＣ８、全てＵ相の交流波形により励磁されるコイルである。
【0037】
モータ１ａのコイルＣ１～Ｃ１２は、図１に示すモータ１と同様に、全て２つのコイルで対（組）になっている。対になるコイルは、ステータ３における回転軸を中心として対向する位置に設けられる。対になるコイルには、同相で極性が同じになるように励磁される。
【0038】
図６～図９を参照して、本実施形態に係るモータ１の構成の一例について説明する。図６は、モータ１の正面図である。図７は、モータ１の左側面図である。図８は、モータ１の右側面図である。図９は、図６のＡ－Ａ線で切断した断面図である。
【0039】
モータ１は、ロータ継鉄４１、永久磁石４２、コイル４３、ステータ継鉄４４、ステータパイプ４５、ハウジング４６、ベアリング４７、ロータ軸４８、ハブ４９、ベアリングナット５０、Ｃリング５１、ウェーブワッシャ５２、カラー５３、ブッシュ５４、及び、プレート５５を備える。
【0040】
ロータ継鉄４１及び永久磁石４２は、ロータ２を構成する。ロータ継鉄４１は、ロータ２における磁気回路の一部となる鉄片である。永久磁石４２は、図１に示す永久磁石２１～２４に相当する。
【0041】
コイル４３、ステータ継鉄４４、及び、ステータパイプ４５は、ステータ３を構成する。コイル４３は、図１に示すコイルＣ１～Ｃ１２に相当する。ステータ継鉄４４は、ステータ３における磁気回路の一部となる鉄片である。ステータパイプ４５は、電磁鋼鈑の積層体を支える心棒の役目をする部品である。
【0042】
ハウジング４６は、ロータ軸４８及びその軸受等が収容される空間を覆う部品である。ロータ軸４８は、モータ１の回転軸であり、ハブ４９により、ロータ２と結合される。ベアリング４７及びベアリングナット５０は、ロータ軸４８の軸受となる部品である。Ｃリング５１は、ロータ軸４８に取り付けられたＣ字形状の留め金具である。
【0043】
ウェーブワッシャ５２は、軸受予圧用にウェーブ状に形成されたワッシャである。カラー５３は、ウェーブワッシャ５２を留めるための環状の部品である。プレート５５は、モータ１の右側面を覆う円板状の部品であり、空隙にはブッシュ５４が詰められる。
【0044】
図１０は、本実施形態に係るモータ１の第１制御回路９０の構成を示す回路図である。なお、モータ１の制御については、ここで説明する制御方法に限らず、どのように制御してもよい。
【0045】
第１制御回路９０は、演算処理を行うプロセッサを含むコンピュータで実行される。第１制御回路９０は、駆動パルス生成部９１、コイル選択部９２、ドライバー回路ＤＲｕ，ＤＲｖ，ＤＲｗ、Ａ／Ｄコンバータ９３、及び、位置推定部９４を備える。
【0046】
駆動パルス生成部９１は、位置推定部９４により推定された回転角度θに基づいて、モータ１の回転速度が回転速度指令値ω＊に追従するように、モータ１のコイルＣ１～Ｃ１２を励磁する交流波形を生成するための各相の駆動パルスＰｕ，Ｐｖ，Ｐｗを決定する。駆動パルス生成部９１は、決定した各相の駆動パルスＰｕ，Ｐｖ，Ｐｗをコイル選択部９３に出力する。なお、駆動パルス生成部９１で決定するパルスの制御方法は、例えばパルス幅変調であるＰＷＭ（Pulse Width Modulation)制御であっても良いし、パルス密度ＰＤＭ（Pulse Density Modulation)制御であっても良いし、その他の公知の制御方法であっても構わない。
【0047】
コイル選択部９２は、駆動パルス生成部９１から入力された駆動パルスＰｕ，Ｐｖ，Ｐｗに基づいて、励磁するコイルＣ１～Ｃ１２を決定する。コイル選択部９２は、どのように励磁するコイルＣ１～Ｃ１２を選択してもよい。例えば、コイル選択部９２は、予め決められた所定の順番で、コイルＣ１～Ｃ１２を選択する。なお、特定のコイルを選択しないようにすることも、コイル選択部の機能に含まれる。特定のコイルとは、故障して使用できなくなったコイルである場合もあれば、誘起電圧の検出目的のみに使用すると予め決められている場合などが考えられる。
【0048】
ドライバー回路ＤＲｕ，ＤＲｖ，ＤＲｗは、コイル選択部９２により選択されたコイルＣ１～Ｃ１２を励磁する制御をする。具体的には、ドライバー回路ＤＲｕ，ＤＲｖ，ＤＲｗは、モータ１のコイルＣ１～Ｃ１２を励磁するための駆動指令を生成して、組毎又は個別にコイルＣ１～Ｃ１２の駆動を制御する。
【0049】
Ａ／Ｄコンバータ９３は、モータ１の各相の電流を検出して、アナログ値からデジタル値に変換する。Ａ／Ｄコンバータ９３は、変換した各相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを位置推定部９４に出力する。
【0050】
位置推定部９４は、Ａ／Ｄコンバータ９３から入力された各相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づいて、モータ１の電気角θを推定する。位置推定部９４は、演算した電気角θを駆動パルス生成部９１に出力する。なお、位置推定部９４の代わりに、モータ１に回転角度を検出するセンサを設けてもよい。
【0051】
図１１は、本実施形態に係るモータ１の第２制御回路９０ａの構成を示す回路図である。第２制御回路９０ａは、図１０に示す第１制御回路９０において、コイル特性保持部９５を追加し、駆動パルス生成部９１を駆動パルス生成部９１ａに代えたものである。その他の点については、第２制御回路９０ａは、第１制御回路９０と同様である。本実施形態に係るモータシステムは、第１制御回路９０の代わりに、第２制御回路９０ａを用いてもよい。
【0052】
コイル特性保持部９５は、ステータ３に配置された各コイルＣ１～Ｃ１２の特性を保持する。コイル特性保持部９５は、保持するコイルＣ１～Ｃ１２の特性を駆動パルス生成部９１ａに出力する。
【0053】
例えば、コイル特性保持部９５に保持されるコイルＣ１～Ｃ１２の特性は、各コイルＣ１～Ｃ１２のインダクタンス又はインピーダンスである。また、その両方であっても良い。コイルＣ１～Ｃ１２は、巻き線であるため、製造過程においてインダクタンス又はインピーダンスにばらつきが生じる。コイルＣ１～Ｃ１２の特性には、コイルＣ１～Ｃ１２のステータ３への取り付け誤差（位置ずれ又は傾きなど）による影響が含まれてもよい。
【0054】
例えば、コイル特性保持部９５は、フラッシュＲＯＭ(read-only memory)などの不揮発性メモリを含む。コイル特性保持部９５は、各コイルＣ１～Ｃ１２を識別する識別コードと共に、各コイルＣ１～Ｃ１２のインダクタンスやインピーダンスを記録する。これにより、コイル特性保持部９５は、各コイルＣ１～Ｃ１２の特性のばらつきを記録する。コイルＣ１～Ｃ１２のインダクタンスは、次式により求める。
【0055】
ｖ（ｔ）＝Ｌ・ｄｉ／ｄｔ …式（１）
コイルＣ１～Ｃ１２に所定の電圧を印加し、電流が所定の値に達するまでの時間を測定することで、測定対象のコイルＣ１～Ｃ１２のインダクタンスが求まる。例えば、コイルＣ１～Ｃ１２の特性は、モータ１の組み立て後の出荷検査時に、調整値としてコイル特性保持部９５に記録してもよい。モータ１の出荷検査時に、コイルＣ１～Ｃ１２の特性を測定することで、コイルのＣ１～Ｃ１２の製造ばらつきに加え、取り付け誤差も含めた値を測定することができる。
コイルＣ１～Ｃ１２に所定の電圧を印加し、電流が所定の値に達するまでの時間を測定することで、測定対象のコイルＣ１～Ｃ１２のインダクタンスが求まる。例えば、コイルＣ１～Ｃ１２の特性は、モータ１の組み立て後の出荷検査時に、調整値としてコイル特性保持部９５に記録してもよい。モータ１の出荷検査時に、コイルＣ１～Ｃ１２の特性を測定することで、コイルのＣ１～Ｃ１２の製造ばらつきに加え、取り付け誤差も含めた値を測定することができる。
【0056】
なお、コイル特性保持部９５にコイルＣ１～Ｃ１２の特性を保持する方法は、上述の方法に限らない。コイルＣ１～Ｃ１２の製造段階で取得した特性に関するデータを用いてもよい。例えば、コイルＣ１～Ｃ１２の特性に関する情報を二次元バーコードにして、対応するコイルＣ１～Ｃ１２に貼り付け、モータ１の組み立ての段階で、コイル特性保持部９５に記録してもよい。
【0057】
駆動パルス生成部９１ａは、コイル特性保持部９５から入力されたコイルＣ１～Ｃ１２の特性に基づいて、対応するコイルＣ１～Ｃ１２を駆動する駆動パルスＰｕ，Ｐｖ，Ｐｗを生成する。駆動パルス生成部９１ａは、各コイルＣ１～Ｃ１２で発生する磁界の値が均一になるように駆動パルスＰｕ，Ｐｖ，Ｐｗを生成する。
【0058】
例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御により駆動パルスＰｕ，Ｐｖ，Ｐｗを生成する場合、駆動パルス生成部９１ａは、制御対象のコイルＣ１～Ｃ１２毎にデューティを変更する。パルス密度（ＰＤＭ）変調により駆動パルスＰｕ，Ｐｖ，Ｐｗを生成する場合、駆動パルス生成部９１ａは、制御対象のコイルＣ１～Ｃ１２毎にパルスの密度を変化させる。いずれの場合も、各コイルＣ１～Ｃ１２に流される電流の振幅が異なるが、各コイルＣ１～Ｃ１２が発生する磁界は一致する。これにより、同相の各コイルＣ１～Ｃ１２から発生する磁界が均一になることで安定した回転が得られる。
【0059】
このように、第２制御回路９０ａは、ステータ３に設けられた各コイルＣ１～Ｃ１２の特性を保持し、各コイルＣ１～Ｃ１２の特性に応じた交流波形により、モータ１を駆動制御する。これにより、各コイルＣ１～Ｃ１２が発生する磁界が均一となり、モータ１の回転における、モータ音の低減、振動の低減、又は、消費電力の低減などの効果が得られる。
【0060】
図１２～図１４は、本実施形態に係るモータ１の制御によりドライバー回路ＤＲｕ、ＤＲｖ、ＤＲｗから出力され各コイルＣ１～Ｃ１２に印加される電流の交流波形を示す波形図である。図１２は、低出力制御時の交流波形図である。図１３は、中出力制御時の交流波形図である。図１４は、高出力制御時の交流波形図である。
【0061】
ここでは、コイルＣ１～Ｃ１２を励磁するドライバー回路は、各コイルＣ１～Ｃ１２を個別に任意の電流を印加できるものとする。また、１周期とは、ドライバー回路の出力周期（出力交流電流の１周期）である。
【0062】
図１２に示すように、モータ１の低速制御時（低出力時）は、１周期に、同相のコイルのうち１つのコイル又は１つの組のコイルを励磁し、１周期毎に、励磁するコイルを順次に変更する。Ｕ相コイルには、第１Ｕ相電流Ｕ１、又は第２Ｕ相電流Ｕ２、のいずれかの電流が印加される。具体的には、最初の１周期は、第１Ｕ相電流Ｕ１が印加されるコイルが励磁される。２番目の１周期では、第２Ｕ相電流Ｕ２が印加されるコイルが励磁される。３番目の１周期では、いずれのコイルも励磁されない。４番目の１周期では、最初に戻り、第１Ｕ相電流Ｕ１が印加されるコイルが励磁される。
【0063】
Ｖ相電流Ｖ１，Ｖ２は、Ｕ相電流Ｕ１，Ｕ２よりも位相が１２０度遅れている。Ｗ相電流Ｗ１，Ｗ２は、Ｕ相電圧Ｕ１，Ｕ２よりも位相が２４０度遅れている。Ｖ相コイル及びＷ相コイルも、Ｕ相コイルと同様に、１周期毎に、励磁するコイルが順次に入れ替わる。
【0064】
図１２の例では、コイルが順次選択されるようにしているが、これに限定するものではなく、ある周期で何れかのコイルが励磁される場合、又は、いずれも励磁されない場合も含まれる。例えば、数周期おきにいずれのコイルも励磁しない周期をもうけることで、さらに低出力な制御も実現できる。
【0065】
図１３に示すように、モータ１の中速制御時（中出力時）は、１周期に、同相のコイルのうち２つのコイル又は２つの組のコイルを励磁し、１周期毎に、励磁するコイルを順次に変更する。具体的には、最初の１周期は、第１Ｕ相電流Ｕ１が印加されるコイルが励磁される。２番目の１周期では、第１Ｕ相電流Ｕ１及び第２Ｕ相電流Ｕ２が印加されるコイルが励磁される。３番目の１周期では、第２Ｕ相電流Ｕ２が印加されるコイルが励磁される。４番目の１周期では、最初に戻り、第１Ｕ相電流Ｕ１が印加されるコイルが励磁される。Ｖ相コイル及びＷ相コイルも、Ｕ相コイルと同様に、１周期毎に、励磁するコイルが順次に入れ替わる。
【0066】
図１４に示すように、モータ１の高出力時は、全てのコイルが各相の２つの電流Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２のいずれかにより常に励磁される。
【0067】
なお、低速制御時では、１周期に１つのコイル又は１つの組のコイルを励磁するように制御したが、２つ以上のコイル又は２つ以上の組のコイルを励磁してもよい。同様に、中速制御時においても、低速制御時と同じかそれ以上の数のコイルを励磁するように制御するのであれば、いくつのコイルを励磁してもよい。
【0068】
このように、モータ１の低速時及び中速時では、１周期毎に、各相において励磁されるコイルを順次に入れ替える。したがって、モータ１の出力に基づいて、各コイルを時分割で励磁するように制御することで、コイルによる発熱が分散される。
【0069】
（第１適用例）
図１５及び図１６を参照して、本実施形態の第１適用例に係るドローン６０の構成の一例について説明する。図１５は、ドローン６０の基本構成を示す構成図である。図１６は、ドローン６０を側面から内部を透視した図であり、ドローン６０の各構成部品が配置された状態を示す構成図である。
図１５及び図１６を参照して、本実施形態の第１適用例に係るドローン６０の構成の一例について説明する。図１５は、ドローン６０の基本構成を示す構成図である。図１６は、ドローン６０を側面から内部を透視した図であり、ドローン６０の各構成部品が配置された状態を示す構成図である。
【0070】
ドローン６０は、外部（リモートコントロール）からの無線信号による指令に応じて、空中を自由に飛行する無人の飛行体（移動体）である。なお、モータ１が適用される飛行体は、ドローン６０に限らず、コントローラと有線で接続された飛行体でもよいし、有人の飛行体でもよい。
【0071】
ドローン６０は、モータ１、制御ユニット６１、バッテリー６２、受信機６３、６軸センサ６４、高度センサ６５、電流センサ６６、回転位置センサ６７、機体６８、及び、プロペラ６９を備える。
【0072】
制御ユニット６１は、ドローン６０の全体を制御するユニットである。制御ユニット６１は、演算処理を行うプロセッサ及び記憶媒体（メモリ等）を含むコンピュータで構成される。記憶媒体には、制御方法を表すプログラム等が記憶されている。制御ユニット６１には、モータ１を駆動するためのモータドライバー回路６０１が含まれる。例えば、モータドライバー回路６０１は、図１０又は図１１に示す制御方法を実行するための回路である。モータドライバー回路６０１は、各センサ６４～６７からの信号に基づいて、モータ１を駆動する制御を行う。
【0073】
また、モータドライバー回路６０１は、モータ１からのフィードバック信号（モータ１の状態を示す信号）を受信し、受信したフィードバック信号に基づいて、モータ１の駆動を制御してもよい。モータ１の制御に対する応答性を高くすることで、モータドライバー回路６０１は、モータ１のフィードバック信号に基づいて、モータ１の制御をすることができる。
【0074】
バッテリー６２は、ドローン６０を駆動するための電源である。バッテリー６２は、一次電池（使い捨て電池）でもよいし、二次電池（充電式電池）でもよい。
【0075】
受信機６３は、外部からの無線信号を受信する機器である。受信機６３は、受信した無線信号に基づいて、ドローン６０の制御に必要な情報を制御ユニット６１に出力する。例えば、受信機６３は、ドローン６０の操縦者によるコントローラからの操縦指令を受信する。
【0076】
６軸センサ６４は、ドローン６０の姿勢状態を検出する加速度センサ及び角速度センサである。例えば、姿勢状態とは、前後揺れ（サージ）、左右揺れ（スウェイ）、上下揺れ（ヒーブ）、横揺れ（ロール）、縦揺れ（ピッチ）、及び、偏揺れ（ヨー）である。６軸センサ６４は、検出した情報に基づいて、ドローン６０の姿勢状態を示す情報を制御ユニット６１に出力する。６軸センサ６４は、１つのセンサで構成されてもよいし、複数のセンサで構成されてもよい。
【0077】
高度センサ６５は、ドローン６０の高度を検出するセンサである。高度センサ６５は、検出した情報に基づいて、ドローン６０の高度を示す情報を制御ユニット６１に出力する。
【0078】
電流センサ６６は、モータ１に流れる電流を検出するセンサである。例えば、電流センサ６６は、モータ１に流れる各相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）の電流を検出する。電流センサ６６は、検出した電流値を示す情報を制御ユニット６１に出力する。
【0079】
回転位置センサ６７は、モータ１のロータ２の回転位置を検出するセンサである。例えば、回転位置センサ６７は、モータ１を始動するために用いられ、ロータ２の回転時の制御には用いなくてもよい。
【0080】
電流センサ６６及び回転位置センサ６７は、モータ１の近傍に設けられ、モータ１と一体的に設けられてもよい。
【0081】
機体６８は、各構成部品を内部に収容し、ドローン６０の外形を形成する構成部品である。なお、機体６８の形状は、どのような形状でもよい。
【0082】
プロペラ６９は、ドローン６０が飛行して移動するための推進力を発生させる機器である。プロペラ６９は、駆動源であるモータ１の回転軸に取り付けられ、モータ１のロータ２が回転することで、ドローン６０の推進力を発生させる。
【0083】
なお、プロペラ６９は、いくつ設けられてもよい。例えば、ドローン６０の上面が全体的に円形状又は正方形状である場合、外周側に複数のプロペラ６９が設けられる。また、モータ１は、プロペラ６９と同数設けられる。これにより、各プロペラ６９に対応するように、動力源となるモータ１が設けられる。
【0084】
図１７を参照して、ドローン６０の制御方法について説明する。
制御ユニット６１は、各センサ６４～６７からの各種センサ値及び受信機６３からの受信機情報を読み込む（ステップＳ１１）。制御ユニット６１は、各種センサ値及び受信機情報に基づいて、各モータ１の目標モータ出力トルクＴ１を設定する（ステップＳ１２）。制御ユニット６１は、設定した目標モータ出力トルクＴ１と最大モータ出力トルクＴｍａｘを比較する（ステップＳ１３）。
制御ユニット６１は、各センサ６４～６７からの各種センサ値及び受信機６３からの受信機情報を読み込む（ステップＳ１１）。制御ユニット６１は、各種センサ値及び受信機情報に基づいて、各モータ１の目標モータ出力トルクＴ１を設定する（ステップＳ１２）。制御ユニット６１は、設定した目標モータ出力トルクＴ１と最大モータ出力トルクＴｍａｘを比較する（ステップＳ１３）。
【0085】
目標モータ出力トルクＴ１が最大モータ出力トルクＴｍａｘより小さい場合、制御ユニット６１は、モータ１が目標モータ出力トルクＴ１を得られるように、コイルＣ１～Ｃ１２の組毎（又は個別）に流す補正電流値を設定する（ステップＳ１３のＹｅｓ、ステップＳ１４）。制御ユニット６１は、コイルＣ１～Ｃ１２の組毎に設定した補正電流値を流すように、モータドライバー回路６０１を駆動する。これにより、コイルＣ１～Ｃ１２が通電される（ステップＳ１６）。
【0086】
目標モータ出力トルクＴ１が最大モータ出力トルクＴｍａｘ以上の場合、制御ユニット６１は、モータ１が最大モータ出力トルクＴｍａｘを得られるように、各コイルＣ１～Ｃ１２に最大電流値を流すように設定する（ステップＳ１３のＮｏ、ステップＳ１５）。制御ユニット６１は、各コイルＣ１～Ｃ１２に最大電流値を流すように、モータドライバー回路６０１を駆動する。これにより、コイルＣ１～Ｃ１２が通電される（ステップＳ１６）。
【0087】
以上述べたドローンに本発明の多相モータシステムを使用することで、出力を制限して駆動を行う場合に、モータ内のコイルの使用状況を最適化でき効率的な運用ができる。また、各相のコイルが個別のドライバー回路で駆動されるため、コイル又はドライバー回路に障害が発生しても、障害の生じてないコイル又はドライバー回路でモータの回転を継続できるので、直ちに墜落につながるようなことは無い。
【0088】
（第２適用例）
図１８を参照して、本実施形態の第２適用例に係る電動車７０の構成の一例について説明する。
電動車７０は、陸上を移動する移動体である。電動車７０は、有人又は無人のいずれの移動体でもよい。電動車７０が無人である場合、電動車７０は、ドローン６０と同様に、外部からの無線信号による指令に応じて、任意の方向に移動する。電動車７０は、どのように制御されてもよく、ドローン６０と同様に制御されてもよい。
図１８を参照して、本実施形態の第２適用例に係る電動車７０の構成の一例について説明する。
電動車７０は、陸上を移動する移動体である。電動車７０は、有人又は無人のいずれの移動体でもよい。電動車７０が無人である場合、電動車７０は、ドローン６０と同様に、外部からの無線信号による指令に応じて、任意の方向に移動する。電動車７０は、どのように制御されてもよく、ドローン６０と同様に制御されてもよい。
【0089】
電動車７０は、モータ１、制御ユニット７１、バッテリー７２、トランスアクスル（ＴＡ）７３、センサ７４、車体７５、及び、複数のタイヤ７６を備える。
【0090】
制御ユニット７１は、電動車７０の全体を制御するユニットである。制御ユニット７１は、ドローン６０の制御ユニット６１と同様に構成され、センサ７４からの信号に基づいて、モータ１を駆動する制御を行う。これにより、制御ユニット７１は、電動車７０の走行を制御する。
【0091】
バッテリー７２は、電動車７０を駆動するための電源である。バッテリー７２は、ドローン６０のバッテリー６２と同様に構成される。
【0092】
トランスアクスル７３は、トランスミッションとディファレンシャルギアが一体化された装置である。トランスアクスル７３は、モータ１の駆動力を少なくとも１つのタイヤ７６（例えば、全部で４つのタイヤ７６うち２つのタイヤ７６）に伝達する。なお、トランスアクスル７３の代わりに、トランスミッションとディファレンシャルギアが別々に設けられてもよい。
【0093】
センサ７４は、電動車７０の動作を決定するためのセンサである。センサ７４は、どのようなセンサでもよいし、いくつ設けられてもよい。例えば、センサ７４は、電動車７０の位置、姿勢又は走行方向を検出してもよい。また、センサ７４は、電動車７０の外部の情報を検出するものでもよい。例えば、センサ７４は、電動車７０の走行方向を決定する目印（物体又はマーク等）、又は、電動車７０の走行を制限するための情報（障害物、車線又は標識等）を取得するものでもよい。センサ７４は、検出した情報を制御ユニット７１に出力する。
【0094】
車体７５は、各構成部品を内部に収容し、電動車７０の外形を形成する構成部品である。なお、電動車７０の形状は、どのような形状でもよい。
【0095】
タイヤ７６は、電動車７０を走行させるための部品である。少なくとも１つのタイヤ７６は、駆動源であるモータ１の回転軸と連動するように取り付けられ、モータ１のロータ２が回転することで、タイヤ７６が回転する。これにより、電動車７０は、走行する。図１８は、４つのタイヤ７６が設けられているが、タイヤ７６は、１つ以上であれば、いくつ設けられてもよい。
【0096】
（第３適用例）
図１９を参照して、本実施形態の第３適用例に係る電動船８０の構成の一例について説明する。
電動船８０は、水上を移動する移動体である。電動船８０は、有人又は無人のいずれの移動体でもよい。電動船８０が無人である場合、電動船８０は、ドローン６０と同様に、外部からの無線信号による指令に応じて、任意の方向に移動する。電動船８０は、どのように制御されてもよく、ドローン６０と同様に制御されてもよい。
図１９を参照して、本実施形態の第３適用例に係る電動船８０の構成の一例について説明する。
電動船８０は、水上を移動する移動体である。電動船８０は、有人又は無人のいずれの移動体でもよい。電動船８０が無人である場合、電動船８０は、ドローン６０と同様に、外部からの無線信号による指令に応じて、任意の方向に移動する。電動船８０は、どのように制御されてもよく、ドローン６０と同様に制御されてもよい。
【0097】
電動船８０は、モータ１、制御ユニット８１、バッテリー８２、センサ８３、船体８４、及び、プロペラ８５を備える。
【0098】
制御ユニット８１は、電動船８０の全体を制御するユニットである。制御ユニット８１は、ドローン６０の制御ユニット６１と同様に構成され、センサ８３からの信号に基づいて、モータ１を駆動する制御を行う。これにより、制御ユニット８１は、電動船８０の走行を制御する。
【0099】
バッテリー８２は、電動船８０を駆動するための電源である。バッテリー８２は、ドローン６０のバッテリー６２と同様に構成される。
【0100】
センサ８３は、電動船８０の動作を決定するためのセンサである。センサ８３は、どのようなセンサでもよいし、いくつ設けられてもよい。例えば、センサ８３は、電動船８０の位置、姿勢又は走行方向を検出してもよい。また、センサ８３は、電動船８０の外部の情報を検出するものでもよい。例えば、センサ８３は、電動船８０の走行方向を決定する目印（物体又はマーク等）、又は、電動船８０の走行を制限するための情報（障害物、航路又は標識等）を取得するものでもよい。センサ８３は、検出した情報を制御ユニット８１に出力する。
【0101】
船体８４は、各構成部品を内部に収容し、電動船８０の外形を形成する構成部品である。なお、船体８４の形状は、どのような形状でもよい。
【0102】
プロペラ８５は、電動船８０が水上を移動するための推進力を発生させる機器である。プロペラ８５は、駆動源であるモータ１の回転軸に取り付けられ、モータ１のロータ２が回転することで、電動船８０の推進力を発生させる。なお、プロペラ８５は、いくつ設けられてもよい。また、モータ１は、プロペラ８５と同数設けられる。これにより、各プロペラ８５に対応するように、動力源となるモータ１が設けられる。
【0103】
以上述べたように、モータ１を用いて、ドローン６０、電動車７０又は電動船８０などの移動体を構成することができる。モータ１は、制御に対する応答性が良いため、このような移動体に用いるのに適している。さらに、モータ１からのフィードバック信号に基づいて、モータ１を制御することで、モータ１をより精度よく制御することができる。特に、ドローン６０では、飛行状態を維持するために精度のよい制御が求められ、モータ１は、このような制御に適している。
【0104】
本実施形態によれば、着磁方向がハルバッハ配列の永久磁石をロータ２に設け、ステータのコイルに対する磁束密度を高めることができるので、通常の永久磁石を使用したモータと比較して高出力なモータを実現できる。
【0105】
また、複数のコイルＣ１～Ｃ１２は、全て２つのコイルで対（組）になり、対になるコイルは、ステータ３における回転軸を中心として対向する位置に設けられる。対になるコイルには、同相で極性が同じになるように励磁される。これにより、モータ１の磁界が偏らずに、各コイルＣ１～Ｃ１２を時分割で制御することができる。また、一部のコイルを励磁しない場合でも、モータ１の回転のバランスが取れた制御をすることができる。
【0106】
また、コイルＣ１～Ｃ１２を個別又は組毎に異なる制御ができるようにすることで、モータシステム全体の運転効率を向上することができる。また、各コイルＣ１～Ｃ１２の特性に基づいて、各コイルＣ１～Ｃ１２を励磁するためのパルスを生成することで、各コイルＣ１～Ｃ１２の磁力が一致するように励磁され、モータ１を効率的に駆動することができる。
【0107】
複数の永久磁石２１～２４をハルバッハ配列に配置することで、着磁方向を容易にハルバッハ配列にすることができる。また、着磁方向がハルバッハ配列になるように着磁された１つ以上の永久磁石（磁気異方性永久磁石）を設けることで、モータ１の全体の構成部品を少なくすることができる。
【0108】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、第１の実施形態に係るモータ１を、二列ハルバッハモータに変形したものである。
第２の実施形態は、第１の実施形態に係るモータ１を、二列ハルバッハモータに変形したものである。
【0109】
二列ハルバッハ配列は、ステータの外周と内周にそれぞれ永久磁石をハルバッハ配列に配置する。外周側の永久磁石の配列を図１に示す配列とした場合、内周側にも同じ極数で同数の永久磁石がハルバッハ配列に配置されるが配置位置が異なる。ステータ側から見た場合、外周側に配置された永久磁石と対向する位置に配置される内周側の永久磁石は、極の向きが逆になるように配置する。例えば、図１の永久磁石２２をステータ側から見るとＳ極であった場合、内周側に対向する位置に配置される永久磁石は、ステータ側から見てＮ極となる。永久磁石２４に対向する永久磁石も同様にＳ極となる。また永久磁石２１で示す磁極の向きが反時計回りの場合、その対向する位置に配置される永久磁石の磁極の向きは、時計回りとなる。同様に永久磁石２３に対向する永久磁石も反時計回りとなる。
以上のべたように永久磁石を配置することで極となる永久磁石の位置（永久磁石２２と永久磁石２４）において、ステータに生じる磁束が、一列ハルバッハ配列と比較して高い密度にすることができる。これによりモータの出力を高くすることができる。
以上のべたように永久磁石を配置することで極となる永久磁石の位置（永久磁石２２と永久磁石２４）において、ステータに生じる磁束が、一列ハルバッハ配列と比較して高い密度にすることができる。これによりモータの出力を高くすることができる。
【0110】
図２０～図２３を参照して、本発明の第２の実施形態に係るモータ１Ａの構成の一例について説明する。図２０は、モータ１Ａの正面図である。図２１は、モータ１Ａの左側面図である。図２２は、モータ１Ａの右側面図である。図２３は、図２０のＢ－Ｂ線で切断した断面図である。
【0111】
具体的には、モータ１Ａは、円筒形状に配置されたコイル４３を含むステータ３の内周側と外周側のそれぞれに、着磁方向がハルバッハ配列の永久磁石４２ａ，４２ｂが配置されたロータ２ａ，２ｂが設けられた構成である。その他の点は、第１の実施形態に係るモータ１と同様である。 インナーロータ２ａは、ステータ３の内周側に設けられ、内側ロータ継鉄４１ａ及び内側永久磁石４２ａを備える。アウターロータ２ｂは、ステータ３の外周側に設けられ、外側ロータ継鉄４１ｂ及び外側永久磁石４２ｂを備える。永久磁石４２ａ、４２ｂともに図に矢印で示す着磁方向に配置され、ステータ３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石は、ステータ３から見て着磁方向が逆になるように配置されている。
【0112】
放熱フィン５６は、図２２に示すように、断面の外周側が凹凸になるように形成される。放熱フィン５６は、モータ１で発生する熱を外部に放熱する。中継基板５７は、コイルの配線と、ドライバーからの配線を中継するための基板である。また、ホール素子などのセンサや、出力リップルを吸収するためのコンデンサを実装するようにしても良い。
【0113】
永久磁石飛散防止管５８は、円筒形状であり、コイル４３とインナーロータ２ａとの間には、永久磁石飛散防止管５８が設けられる。永久磁石飛散防止管５８は、インナーロータ２ａに設けられた永久磁石４２ａが遠心力で飛散するのを防止するために設けられる。例えば、永久磁石飛散防止管５８は、チタン等の非磁性の高耐熱高強度材料で形成される。
【0114】
本実施形態によれば、ステータ３の内周側と外周側にロータ２ａ，２ｂが設けられたデュアルロータ型のモータ１Ａにおいて、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【0115】
（第３の実施形態）
図２４～図２７を参照して、本発明の第３の実施形態に係るモータ１Ｂの構成の一例について説明する。図２４は、モータ１Ｂの正面図である。図２５は、モータ１Ｂの左側面図である。図２６は、モータ１Ｂの右側面図である。図２７は、図２４のＣ－Ｃ線で切断した断面図である。
図２４～図２７を参照して、本発明の第３の実施形態に係るモータ１Ｂの構成の一例について説明する。図２４は、モータ１Ｂの正面図である。図２５は、モータ１Ｂの左側面図である。図２６は、モータ１Ｂの右側面図である。図２７は、図２４のＣ－Ｃ線で切断した断面図である。
【0116】
モータ１Ｂは、図２４～図２７に示す第１の実施形態に係るモータ１を、インナーロータ型の一列ハルバッハモータに変形したものである。具体的には、モータ１Ｂは、円筒形状に配置されたコイル４３を含むステータ３の内周側に、着磁方向がハルバッハ配列の永久磁石４２が配置されたインナーロータ２ａが設けられた構成である。その他の点は、第１の実施形態に係るモータ１と同様である。
【0117】
インナーロータ２ａは、第２の実施形態と同様に構成される。プレート５５ａ，５５ｂは、モータ１の左側面及び右側面をそれぞれ覆う円板状の部品である。中継基板５７及び永久磁石飛散防止管５８は、第２の実施形態と同様である。
【0118】
本実施形態によれば、ステータ３の内周側にインナーロータ２ａが設けられたインナーロータ型のモータ１Ｂにおいて、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【0119】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、構成要素を削除、付加又は変更等をしてもよい。また、複数の実施形態について構成要素を組合せ又は交換等をすることで、新たな実施形態としてもよい。このような実施形態が上述した実施形態と直接的に異なるものであっても、本発明と同様の趣旨のものは、本発明の実施形態として説明したものとして、その説明を省略している。
【符号の説明】
【0120】
１…モータ、２…ロータ、３…ステータ、２１，２２，２３，２４…永久磁石。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】