特許 7236117 モータ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-01

(45)【発行日】2023-03-09

(54)【発明の名称】モータ装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 25/08 20160101AFI20230302BHJP

【ＦＩ】

H02P25/08

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021183539

(22)【出願日】2021-11-10

【審査請求日】2021-11-22

(73)【特許権者】

【識別番号】504176911

【氏名又は名称】国立大学法人大阪大学

(73)【特許権者】

【識別番号】521210667

【氏名又は名称】株式会社Ａ．Ｈ．ＭｏｔｏｒＬａｂ

(73)【特許権者】

【識別番号】521263537

【氏名又は名称】ＮＡＳＣＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001667

【氏名又は名称】弁理士法人プロウィン

(72)【発明者】

【氏名】新口 昇

(72)【発明者】

【氏名】平田 勝弘

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 寛典

(72)【発明者】

【氏名】竹村 望

(72)【発明者】

【氏名】城ノ口 秀樹

【審査官】柏崎 翔

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１００４６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１１５２５８４７（ＣＮ，Ａ）

【文献】実開昭６３－１０５４５８（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸を中心に回転可能に配置された回転子と、内周に複数のティース部が形成された固定子を有するモータ部を備えるモータ装置であって、
前記モータ部に電力を供給するスイッチインバータ部と、
前記スイッチインバータ部に含まれる各スイッチを制御するスイッチ制御部とを備え、
前記回転子が強磁性体で構成されたスイッチトリラクタンスモータであり、
前記複数のティース部には、第１系統の三相巻線および第２系統の三相巻線が巻回されており、
前記第１系統の三相巻線と前記第２系統の三相巻線の対応する各相の間が還流ダイオードで接続されており、
前記還流ダイオードはダイオード収容部に収容されており、
前記スイッチインバータ部と前記ダイオード収容部は別体に分離して設けられていることを特徴とするモータ装置。

【請求項2】

請求項１に記載のモータ装置であって、
前記ダイオード収容部は、前記モータ部に設けられていることを特徴とするモータ装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のモータ装置であって、
前記回転子の極数Ｐと、前記ティース部のスロット数Ｓの比は、Ｐ：Ｓ＝５：６であることを特徴とするモータ装置。

【請求項4】

請求項１から３の何れか一つに記載のモータ装置であって、
前記還流ダイオードが、ＳｉＣまたはＧａＮで構成されていることを特徴とするモータ装置。

【請求項5】

請求項１から４の何れか一つに記載のモータ装置であって、
前記スイッチインバータ部は、第１インバータ部および第２インバータ部を備え、
前記第１インバータ部は、前記第１系統の三相巻線の各相に接続される３つの並列接続されたスイッチを有し、
前記第２インバータ部は、前記第２系統の三相巻線の各相に接続される３つの並列接続されたスイッチを有することを特徴とするモータ装置。

【請求項6】

請求項５に記載のモータ装置であって、
前記第１インバータ部と前記第２インバータ部は、別体に分離して設けられていることを特徴とするモータ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ装置に関し、特に、回転子に強磁性体を用いるスイッチトリラクタンスモータのモータ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から様々な技術分野において、交流の周波数を変化させることで回転数を制御でき、安定した回転数を得られる三相モータが動力源として用いられている。また、回転子に強磁性体を用いるスイッチトリラクタンスモータも提案されている（例えば特許文献１を参照）。

【0003】

従来の三相巻線を２系統備えたモータ装置は、第１系統の三相巻線としてＡ相コイル、Ｅ相コイル、Ｃ相コイルを有し、第２系統の三相巻線としてＤ相コイル、Ｂ相コイル、Ｆ相コイルを有している。また、電源電圧（＋Ｖ）と接地電圧（０Ｖ）の間に、各相に対応する上段スイッチと下段スイッチが直列接続されてスイッチインバータを構成し、６つのスイッチインバータが並列に接続されている。また、各スイッチインバータの上段スイッチと下段スイッチの間には、各相の巻線（コイル）の一端が接続され、各相の巻線の他端は中性点に接続されている。このような従来のモータ装置では、各相の巻線を流れる電流値をモニターしながら、第１系統と第２系統のそれぞれにおいて３相ベクトル制御を行うことで、各相のコイルに適切に電流が流れて、スイッチトリラクタンスモータを回転させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－１０３９５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし従来のモータ装置では、各インバータで２系統の三相巻線の各々を個別に制御できるため、複雑な回転制御を行うことができるが、６相のインバータを用いるため１２個のスイッチが必要であり、回路に含まれるスイッチ数が増加してしまう。また、スイッチインバータと三相巻線の間の配線数と配線長が大きいため、全てスイッチインバータを介してモータ装置に供給される電力に損失が生じるという問題があった。

【0006】

そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、一つの回転子に２系統の三相巻線を備えるスイッチトリラクタンスモータを駆動ためのスイッチ数を低減するとともに、電力の利用効率向上を図ることができるモータ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明のモータ装置は、回転軸を中心に回転可能に配置された回転子と、内周に複数のティース部が形成された固定子を有するモータ部を備えるモータ装置であって、前記モータ部に電力を供給するスイッチインバータ部と、前記スイッチインバータ部に含まれる各スイッチを制御するスイッチ制御部とを備え、前記回転子が強磁性体で構成されたスイッチトリラクタンスモータであり、前記複数のティース部には、第１系統の三相巻線および第２系統の三相巻線が巻回されており、前記第１系統の三相巻線と前記第２系統の三相巻線の対応する各相の間が還流ダイオードで接続されており、前記還流ダイオードはダイオード収容部に収容されており、前記スイッチインバータ部と前記ダイオード収容部は別体に分離して設けられていることを特徴とする。

【0008】

このような本発明のモータ装置では、２系統の三相巻線の間が還流ダイオードで接続され、還流ダイオードがダイオード収容部に収容されているため、還流ダイオードを経て三相巻線に電流を還流させる配線長を短縮して、スイッチ数を低減するとともに電力の利用効率向上を図ることができる。

【0009】

また、本発明の一態様では、前記ダイオード収容部は、前記モータ部に設けられている。

【0010】

また、本発明の一態様では、前記回転子の極数Ｐと、前記ティース部のスロット数Ｓの比は、Ｐ：Ｓ＝５：６である。

【0011】

また、本発明の一態様では、前記還流ダイオードが、ＳｉＣまたはＧａＮで構成されている。

【0013】

また、本発明の一態様では、前記スイッチインバータ部は、第１インバータ部および第２インバータ部を備え、前記第１インバータ部は、前記第１系統の三相巻線の各相に接続される３つの並列接続されたスイッチを有し、前記第２インバータ部は、前記第２系統の三相巻線の各相に接続される３つの並列接続されたスイッチを有する。

【0014】

また、本発明の一態様では、前記第１インバータ部と前記第２インバータ部は、別体に分離して設けられている。

【発明の効果】

【0015】

本発明では、一つの回転子に２系統の三相巻線を備えるスイッチトリラクタンスモータを駆動するためのスイッチ数を低減するとともに、電力の利用効率向上を図ることができるモータ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1A】第１実施形態に係るモータ装置のモータ部１０およびスイッチインバータ部２０の概要を示す模式図である。

【図1B】モータ部１０の構造例を示す模式図である。

【図2】スイッチ制御部からスイッチインバータ部２０に送出される制御信号のタイミングチャートであり、３つのスイッチ群における上段スイッチと下段スイッチへの制御信号を示している。

【図3】第１実施形態に係るモータ装置の構成を示す等価回路図である。

【図4】比較例に係るモータ装置の構成を示す等価回路図である。

【図5】第１実施形態に係る駆動回路において、第１インバータ部２０ｂのスイッチをオフにした場合の電流経路を示した模式図であり、図５（ａ）はスイッチＡ，Ｅがオン時の電流を示し、図５（ｂ）はスイッチＡをオフにした直後の電流を示している。

【図6】比較例に係る駆動回路において、上段のスイッチをオフにした場合の電流経路を示した模式図であり、図６（ａ）はスイッチＡ，Ｅがオン時の電流を示し、図６（ｂ）はスイッチＡをオフにした直後の電流を示している。

【図7】第１実施形態に係る駆動回路において、第２インバータ部２０ａのスイッチをオフにした場合の電流経路を示した模式図であり、図７（ａ）はスイッチＢ，Ｄがオン時の電流を示し、図７（ｂ）はスイッチＢをオフにした直後の電流を示している。

【図8】比較例に係る駆動回路において、下段のスイッチをオフにした場合の電流経路を示した模式図であり、図８（ａ）はスイッチＢ，Ｄがオン時の電流を示し、図８（ｂ）はスイッチＢをオフにした直後の電流を示している。

【発明を実施するための形態】

【0017】

（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。図１Ａは、本実施形態に係るモータ装置のモータ部１０およびスイッチインバータ部２０の概要を示す模式図である。図１Ｂは、モータ部１０の構造例を示す模式図である。

【0018】

図１Ａに示すように、本実施形態のモータ装置は、モータ部１０と、ダイオード収容部１５と、スイッチインバータ部２０とを備えている。また図１Ｂに示すように、モータ部１０は回転子（ロータ）１１と、回転子１１の周囲に配置された固定子（ステータ）１２を備えている。また、回転子１１には、外周に沿って強磁性体からなるロータティースが配置されている。また固定子１２は、コアバック部とその内周に突出して形成された複数のティース部１３を備えている。また、各ティース部１３には巻線（コイル）１４が巻回されて、Ａ相巻線、Ｅ相巻線、Ｃ相巻線の第１系統の三相巻線と、Ｄ相巻線、Ｂ相巻線、Ｆ相巻線の第２系統の三相巻線が構成されている。

【0019】

コアバック部は、回転子１１の外側に回転子１１の外周を円周状に取り囲むように配置された部分であり、内周に複数のティース部１３が等間隔に突出して形成されている。コアバック部には公知のものを用いることができ、構成する材料や構造は限定されない。また、コアバック部よりも外周には別途モータハウジング等の部材が設けられている。

【0020】

ティース部１３は、コアバック部の内周面から回転子１１に向かって突出して形成された突起状部分であり、各ティース部１３は同じ長さと形状で形成されるとともに等間隔に配置されており、各ティース部１３の間には間隔が設けられてスロットを構成している。各ティース部１３およびスロットには、巻線１４が巻回されており、巻線１４に電流が流れることでティース部１３に磁界が発生する。

【0021】

巻線１４は、導電性材料で構成された線材を所定回数巻回して構成されたコイルであり、各ティース部１３の間に構成されたスロットに挿入されている。図１Ｂに示した例では、各巻線１４は、固定子１２の円周に沿って順にＡ１相，Ｂ１相，Ｃ１相，Ｄ１相，Ｅ１相，Ｆ１相，Ａ２相，Ｂ２相，Ｃ２相，Ｄ２相，Ｅ２相，Ｆ２相として配置される。

【0022】

ここで、Ａ相巻線、Ｅ相巻線およびＣ相巻線は、それぞれ電気角における１／３周期の差で配置されており第１系統の三相巻線を構成している。同様に、Ｄ相巻線、Ｂ相巻線およびＦ相巻線も、それぞれ電気角における１／３周期の差で配置されており第２系統の三相巻線を構成している。図１Ｂでは、回転子１１が１０個のロータティースを備え、固定子１２が１２個のティース部１３を備えた１０極１２スロットのスイッチトリラクタンスモータの例を示している。モータ部の極数Ｐとスロット数Ｓは、１０極１２スロットには限定されないが、Ｐ：Ｓ＝５：６の比率となっている。また、ティース部１３への各相の巻回方法も集中巻きに限定されず分布巻きであってもよい。

【0023】

ダイオード収容部１５は、後述する還流ダイオード１５ａ～１５ｃを収容する部分であり、スイッチインバータ部２０とは別体に分離して設けられている。ダイオード収容部１５は、ケース形状の部材中に配線基板を配置し、配線基板上に還流ダイオード１５ａ～１５ｃを搭載する構成や、複数の還流ダイオード１５ａ～１５ｃを一括して樹脂封止して端子部を露出させる構成など、従来公知の構成を用いることができる。図１Ａに示した例では、ダイオード収容部１５を固定子１２のコアバック部に設けた例を示したが、モータ部１０を構成するケース部材やフレーム部材の一部にダイオード収容部１５を設けるとしてもよい。

【0024】

図１Ａに示すように、本実施形態のスイッチインバータ部２０は、電源電圧（＋Ｖ）と接地電圧（０Ｖ）の間に第２インバータ部２０ａおよび第１インバータ部２０ｂを備えている。第２インバータ部２０ａは、並列接続されたスイッチＤ，Ｂ，Ｆを有し、各スイッチのソースが接地電圧側（下流側）に接続され、ドレインがダイオード収容部１５およびモータ部１０に接続されている。第１インバータ部２０ｂは、並列接続されたスイッチＡ，Ｅ，Ｃを有し、各スイッチのドレインが電源電圧側（上流側）に接続され、ソースがダイオード収容部１５およびモータ部１０に接続されている。また、各スイッチとしてＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いる場合には、ソースとドレインの間に寄生ダイオードが並列に逆接続された等価回路となる。

【0025】

スイッチインバータ部２０は、第２インバータ部２０ａと第１インバータ部２０ｂを一括して一つのパッケージに収容して設けるとしてもよく、第２インバータ部２０ａと第１インバータ部２０ｂを各々別体のパッケージに収容して分離して設けるとしてもよい。第２インバータ部２０ａと第１インバータ部２０ｂを別体に分離して設ける場合には、駆動時の発熱を分散することができるため、放熱性の向上を図ることができる。

【0026】

次に、モータ装置の制御方法について説明する。図２は、スイッチ制御部からスイッチインバータ部２０に送出される制御信号のタイミングチャートであり、３つのスイッチ群における上段スイッチと下段スイッチへの制御信号を示している。図２における横軸は時間経過を示しており、３６０度を１周期とした共通の電気角を表している。また、縦軸はオン信号およびオフ信号を示しており、横軸に重なる位置がＬｏｗでオフ信号を示し、横軸から上方に離れた位置がＨｉｇｈでオン信号を示している。

【0027】

図２に示したように、スイッチ制御部はスイッチインバータ部２０の各スイッチに対して、１８０度周期（１／２周期）のオン信号とオフ信号を交互に切り替えてゲートに送出する。このとき、スイッチＡ、スイッチＢ、スイッチＣに印加される制御信号は、それぞれ位相が６０度（１／６周期）ずつ異なっている。また、第２インバータ部２０ａと第１インバータ部２０ｂにおける対応するスイッチは、互いの制御信号が反転した反転信号とされている。具体的には、スイッチＡとスイッチＤ、スイッチＥとスイッチＢ、スイッチＣとスイッチＦには、それぞれ反転信号が入力される。ここでは第２インバータ部２０ａと第１インバータ部２０ｂに完全に反転した信号を印加する例を示したが、後述するようにわずかにオン信号をオフ信号よりも長くし、第２インバータ部２０ａと第１インバータ部２０ｂの両者にオン信号が印加されるオーバーラップ期間を設けるとしてもよい。

【0028】

図３は、本実施形態に係るモータ装置の構成を示す等価回路図である。巻線１４のＤ１相とＤ２相は直列接続されて一端がスイッチＤのドレインに接続され、他端が中性点に接続されている。また巻線１４のＢ１相とＢ２相は直列接続されて一端がスイッチＢのドレインに接続され、他端が中性点に接続されている。また巻線１４のＦ１相とＦ２相は直列接続されて一端がスイッチＦのドレインに接続され、他端が中性点に接続されている。これにより、Ｄ１相とＤ２相、Ｂ１相とＢ２相およびＦ１相とＦ２相の直列接続がスター結線されて、第１系統の三相巻線を構成している。

【0029】

また、巻線１４のＡ１相とＡ２相は直列接続されて一端がスイッチＡのソースに接続され、他端が中性点に接続されている。また巻線１４のＥ１相とＥ２相は直列接続されて一端がスイッチＥのソースに接続され、他端が中性点に接続されている。また巻線１４のＣ１相とＣ２相は直列接続されて一端がスイッチＣのソースに接続され、他端が中性点に接続されている。これにより、Ａ１相とＡ２相、Ｅ１相とＥ２相およびＣ１相とＣ２相の直列接続がスター結線されて、第２系統の三相巻線を構成している。

【0030】

図３では、第１系統の３相巻線と第２系統の三相巻線を共通の中性点に接続するスター結線した例を示したが、各相の接続方法はスター結線に限定されず、各相を直列に接続して環状に直列接続したダイアゴナル結線等を用いるとしてもよい。また、本実施形態では１０極１２スロットの例を示しているため、Ａ相～Ｆ相をそれぞれ２つの巻線１４を直列接続した構成としているが、極数Ｐとスロット数Ｓが５：６のｎ倍である場合には、各相において巻線１４をｎ個直列接続したものを用いることができる。

【0031】

また、ダイオード収容部１５には３つの還流ダイオード１５ａ～１５ｃが収用されており、スイッチインバータ部２０と２系統の三相巻線の間で、各系統の三相巻線における対応する各相の間を逆接続している。具体的には、還流ダイオード１５ａはＡ１相Ａ２相とＤ１相Ｄ２相の間を逆接続し、還流ダイオード１５ｂはＥ１相Ｅ２相とＢ１相Ｂ２相の間を逆接続し、還流ダイオード１５ｃはＣ１相Ｃ２相とＦ１相Ｆ２相の間を逆接続している。

【0032】

図１Ａおよび図３に示したモータ装置では、スイッチ制御部からスイッチインバータ部２０の各スイッチＡ～Ｆに、図２に示した制御信号が印加される。第２インバータ部２０ａのスイッチと第１インバータ部２０ｂのスイッチの間にはそれぞれ還流ダイオード１５ａ～１５ｃが逆接続されているため、第１インバータ部２０ｂ側から第２インバータ部２０ａ側への電流は遮断され、他相の巻線と中性点を経由して第２インバータ部２０ａ側に電流が流れることは防止される。例えば、スイッチＡがオンでスイッチＤがオフ、さらにスイッチＥがオンの場合に、スイッチＥからＥ１相Ｅ２相、中性点、Ａ１相Ａ２相を経てスイッチＤを流れるような電流は生じない。これにより、各相の巻線１４に適切に電流が流れて、回転子１１を回転させることができる。

【0033】

図４は、比較例に係るモータ装置の構成を示す等価回路図である。簡便のために極数Ｐとスロット数Ｓの比５：６をｎ倍してｎ個の巻線の直列接続したものをＡ～Ｆ相の一つで表現している。比較例では、スイッチインバータ部内に還流ダイオード１５ａ～１５ｂを一体に設けた点が、図３に示した本実施形態に係るモータ装置と異なっている。

【0034】

図４に示した比較例では、第１系統の三相巻線としてＡ相、Ｅ相、Ｃ相を有し、第２系統の三相巻線としてＤ相、Ｂ相、Ｆ相を有している。また、電源電圧（＋Ｖ）と接地電圧（０Ｖ）の間に、各相に対応する６つのスイッチが直並列で接続されている。したがって、スイッチＡとスイッチＤの直列接続、スイッチＥとスイッチＢの直列接続、スイッチＣとスイッチＦの直列接続が並列接続されている。また、上下段の各スイッチＡ，Ｅ，ＣとスイッチＤ，Ｂ，Ｆの間には還流ダイオード１５ａ～１５ｃが接続されている。また、各スイッチと還流ダイオード１５ａ～１５ｃの間は、各相の巻線（コイル）の一端に接続されている。各相の巻線の他端は、中性点に接続されている。また、各スイッチには寄生ダイオードが逆接続された構成となっている。

【0035】

図５は、本実施形態に係る駆動回路において、第１インバータ部２０ｂのスイッチをオフにした場合の電流経路を示した模式図であり、図５（ａ）はスイッチＡ，Ｅがオン時の電流を示し、図５（ｂ）はスイッチＡをオフにした直後の電流を示している。図中の矢印は電流の流れを模式的に示している。

【0036】

図５（ａ）に示したように、スイッチＡ，Ｅ，ＦがオンでスイッチＢ，Ｃ，Ｄがオフの場合には、電源電圧からスイッチＡとＡ相コイルおよびスイッチＥとＥ相コイルを経て中性点に電流が流れ、Ｆ相コイルとスイッチＦを経て中性点から電流が接地電圧に流れる。スイッチＡがオフに切り替わった場合には、スイッチＡの反転信号であるオン信号がスイッチＤに印加されオンになる。スイッチＡがオフ、スイッチＤがオンになった直後には、図５（ｂ）に示したように、Ａ相コイルを流れていた電流の過渡応答により、Ｄ相を流れる電流の一部が還流ダイオード１５ａを介して、ダイオード収容部１５からＡ相コイルに還流電流として流れる。

【0037】

図６は、比較例に係る駆動回路において、上段のスイッチをオフにした場合の電流経路を示した模式図であり、図６（ａ）はスイッチＡ，Ｅがオン時の電流を示し、図６（ｂ）はスイッチＡをオフにした直後の電流を示している。比較例においても、図６（ａ）に示したように、スイッチＡ，Ｅ，ＦがオンでスイッチＢ，Ｃ，Ｄがオフの場合には、電源電圧からスイッチＡとＡ相コイルおよびスイッチＥとＥ相コイルを経て中性点に電流が流れ、Ｆ相コイルとスイッチＦを経て中性点から電流が接地電圧に流れる。しかし図６（ｂ）に示したように、スイッチＡがオフ、スイッチＤがオンになった直後には、Ａ相コイルを流れていた電流の過渡応答により、Ｄ相を流れる電流の一部が還流ダイオード１５ａを介して、スイッチインバータ部２０からＡ相コイルに還流電流として流れる。

【0038】

図７は、本実施形態に係る駆動回路において、第２インバータ部２０ａのスイッチをオフにした場合の電流経路を示した模式図であり、図７（ａ）はスイッチＢ，Ｄがオン時の電流を示し、図７（ｂ）はスイッチＢをオフにした直後の電流を示している。

【0039】

図７（ａ）に示したように、スイッチＣ，Ｄ，ＢがオンでスイッチＡ，Ｅ，Ｆがオフの場合には、電源電圧からスイッチＣとＣ相コイルを経て中性点に電流が流れ、Ｄ相コイルとスイッチＤおよびＢ相コイルとスイッチＢを経て中性点から電流が接地電圧に流れる。スイッチＢがオフに切り替わった場合には、スイッチＢの反転信号であるオン信号がスイッチＥに印加されオンになる。スイッチＢがオフ、スイッチＥがオンになった直後には、図７（ｂ）に示したように、Ｂ相コイルを流れていた電流の過渡応答により、Ｂ相を流れる電流が還流ダイオード１５ｂを介して、ダイオード収容部１５からＥ相コイルに還流電流として流れる。

【0040】

図８は、比較例に係る駆動回路において、下段のスイッチをオフにした場合の電流経路を示した模式図であり、図８（ａ）はスイッチＢ，Ｄがオン時の電流を示し、図８（ｂ）はスイッチＢをオフにした直後の電流を示している。比較例においても、図８（ａ）に示したように、スイッチＣ，Ｄ，ＢがオンでスイッチＡ，Ｅ，Ｆがオフの場合には、電源電圧からスイッチＡとＡ相コイルおよびスイッチＥとＥ相コイルを経て中性点に電流が流れ、Ｆ相コイルとスイッチＦを経て中性点から電流が接地電圧に流れる。しかし図８（ｂ）に示したように、スイッチＢがオフ、スイッチＥがオンになった直後には、Ｂ相コイルを流れていた電流の過渡応答により、Ｂ相を流れる電流が還流ダイオード１５ｂを介して、スイッチインバータ部２０からＥ相コイルに還流電流として流れる。

【0041】

図５～図８では、スイッチＡとスイッチＢの場合について示したが、その他のスイッチＣ～Ｆにおいても同様の動作となる。図５～図８に示したように、第１インバータ部２０ｂおよび第２インバータ部２０ａのスイッチを切り替えた直後には、巻線１４を流れていた電流の過渡応答によって、還流ダイオード１５ａ～１５ｃを介して還流電流が再度モータ部１０に供給される。比較例では、還流ダイオード１５ａ～１５ｃがスイッチインバータ部２０に設けられているため、還流電流はスイッチインバータ部２０から巻線１４までの全ての配線長を流れることとなる。

【0042】

それに対して本実施形態では、還流ダイオード１５ａ～１５ｃはダイオード収容部１５に設けられているため、還流電流はダイオード収容部１５から巻線１４までの配線長のみを流れることとなる。図１に示したように、本実施形態のモータ装置ではダイオード収容部１５をスイッチインバータ部２０とは別体に設けているため、ダイオード収容部１５から巻線１４までの配線長は、スイッチインバータ部２０から巻線１４までの配線長よりも短縮することができる。したがって、還流電流が巻線１４に流れる際の電気抵抗による電力ロスを抑制し、電力の利用効率向上を図ることができる。

【0043】

上述したように本実施形態のモータ装置では、２系統の三相巻線の間が還流ダイオード１５ａ～１５ｃで接続され、還流ダイオード１５ａ～１５ｃがダイオード収容部１５に収容されているため、還流ダイオード１５ａ～１５ｃを経て三相巻線に電流を還流させる配線長を短縮して、スイッチ数を低減するとともに電力の利用効率向上を図ることができる。

【0044】

（第２実施形態）
第１実施軽地では、還流ダイオード１５ａ～１５ｃを構成する材料を限定しないが、本実施形態では、還流ダイオード１５ａ～１５ｃとしてＳｉＣまたはＧａＮで構成されたダイオードを用いることが好ましい。ＳｉＣまたはＧａＮで構成されたダイオードは、Ｓｉで構成されたダイオードよりも高温での動作が可能であり、ダイオード収容部１５を設ける位置の自由度が向上する。特に、ダイオード収容部１５をモータ部１０のケース内に設けた場合には、モータ装置の回転動作に伴ってモータ部１０の温度が上昇するが、還流ダイオード１５ａ～１５ｃとしてＳｉＣまたはＧａＮで構成されたダイオードを用いることで回転動作を良好に継続することが可能となる。

【0045】

また、図１ではダイオード収容部１５をモータ部１０の側面に設けた例を示したが、ダイオード収容部１５を設ける位置は限定されず、モータ部１０の上面や下面に設けるとしてもよい。また、ダイオード収容部１５をモータ部１０から離間させて配置するとしてもよい。

【0046】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0047】

１０…モータ部
１１…回転子
１２…固定子
１３…ティース部
１４…巻線
１５…ダイオード収容部
１５ａ～１５ｃ…還流ダイオード
２０…スイッチインバータ部
２０ａ…第２インバータ部
２０ｂ…第１インバータ部

【要約】

【課題】一つの回転子に２系統の三相巻線を備えるスイッチトリラクタンスモータを駆動するためのスイッチ数を低減するとともに、電力の利用効率向上を図ることができるモータ装置を提供する。
【解決手段】回転軸を中心に回転可能に配置された回転子と、内周に複数のティース部が形成された固定子を有するモータ部を備えるモータ装置（１０）であって、回転子が強磁性体で構成されたスイッチトリラクタンスモータであり、複数のティース部には、第１系統の三相巻線（Ａ，Ｅ，Ｃ）および第２系統の三相巻線（Ｄ，Ｂ，Ｆ）が巻回されており、第１系統の三相巻線（Ａ，Ｅ，Ｃ）と第２系統の三相巻線（Ｄ，Ｂ，Ｆ）の対応する各相の間が還流ダイオード（１５ａ～１５ｃ）で接続されており、還流ダイオード（１５ａ～１５ｃ）はダイオード収容部（１５）に収容されているモータ装置（１０）。
【選択図】図３

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】