CN111095782B - 永磁体型同步电动机及电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明的永磁体型同步电动机及电动助力转向装置中，利用包含第一电枢绕组(71)和第一控制装置的第一系统、以及包含第二电枢绕组(72)和第二控制装置的第二系统进行驱动，在一个系统发生故障时，停止利用一个系统进行的驱动，且利用另一个系统继续进行驱动。

Description

永磁体型同步电动机及电动助力转向装置

技术领域

本发明涉及具有由永磁体构成的励磁极的永磁体型同步电动机、以及将该永磁体型同步电动机用作为驱动源的电动助力转向装置。

背景技术

众所周知，电动助力转向装置承担如下作用：例如利用与驱动装置构成为一体的驱动装置一体型的永磁体型同步电动机所产生的辅助转矩，对机动车等车辆的驾驶员操作方向盘的转向转矩进行辅助。另外，近些年，电动助力转向装置开始承担作为致动器的如下作用：在机动车的自动驾驶系统中，自动地避开被车载摄像机或车载雷达等检测出的路上的障碍物而不干预驾驶员的转向操作。因此，在这样的电动助力转向装置中，辅助方向盘的操作的辅助转矩、自动驾驶时为了避开障碍物所需的转矩不会突然消失是很重要的。

例如在被设置为电动助力转向装置的驱动源的永磁体型同步电动机中，在设置于定子的电枢绕组发生短路故障的情况下，来自设置于转子的永磁体的磁通随着转子的旋转而旋转，从而与设置于定子的电枢绕组交链，电枢绕组中的阻抗较小的短路回路中会流过较大的短路电流。在此情况下，因短路电流而产生的磁通作为所谓的反作用磁通，会产生阻碍永磁体型同步电动机的旋转的制动转矩，且会在电动助力转向装置动作时产生不良情况。

为了避免上述的不良情况，若永磁体型同步电动机的电枢绕组由电气独立的2组电枢绕组来构成，则在一个电枢绕组发生故障的情况下，能够停止对该发生故障的一个电枢绕组通电，且利用正常的另一个电枢绕组来产生所需的转矩。

例如专利文献1所揭示的永磁体型同步电动机构成为在定子铁芯的多个齿中每间隔一个齿地卷绕定子绕组，该定子绕组构成经星形接线或三角形接线而成的独立的2组三相电枢绕组，即使一个三相电枢绕组发生短路故障等，也因另一个三相电枢绕组是正常的，而能够使上述制动转矩降低，能够提高同步电动机的可靠性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特表2010－531130号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，因一个电枢绕组的短路故障而流过的短路电流所产生的反作用磁通除了与发生短路故障的一个电枢绕组的短路回路发生交链以外，与正常的另一个电枢绕组也会发生交链，所以会对与正常的电枢绕组相连接的电动机驱动装置的驱动电压产生影响，所希望的电动机控制变得困难。这是因为2组电枢绕组卷绕于同一定子铁芯，所以2个电枢绕组的磁路是共用的，且因互感而使2个电枢绕组紧密地磁耦合。

因此，在具有电动助力转向装置所使用的2组电枢绕组的永磁体型同步电动机中，在一个电枢绕组发生故障时，利用正常的另一个电枢绕组继续转向操作，因此2组电枢绕组当然要相互电独立，且具有不紧密地磁耦合的结构这一点是很重要的。

本发明是为了解决具有2组电枢绕组的永磁体型同步电机中的上述问题而完成的，其目的在于，提供一种永磁体型同步电动机，即使2组电枢绕组中的一个电枢绕组所在的系统发生故障时，也能够利用另一个电枢绕组所在的系统来获得所希望的转矩。

另外，本发明的目的在提供一种电动助力转向装置，即使作为驱动源的永磁体型电动机的2组电枢绕组中的一个电枢绕组所在的系统发生故障，也能够利用另一个电枢绕组所在的系统来获得所希望的转矩。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的永磁体型电动机包括：

定子铁芯，该定子铁芯在内周部具有多个齿，且具有被所述内周部包围的空间；

电枢绕组，该电枢绕组在所述多个齿中每间隔一个齿地进行卷绕；以及

转子，该转子被插入至所述定子铁芯的所述空间，且具有由永磁铁构成的励磁极，

所述电枢绕组被分割成相互独立的第一电枢绕组和第二电枢绕组，

所述第一电枢绕组连接至第一控制装置，

所述第二电枢绕组连接至第二控制装置，

该永磁体型同步电动机构成为能够利用包括所述第一电枢绕组和所述第一控制装置的第一系统、以及包括所述第二电枢绕组和所述第二控制装置的第二系统进行驱动，

且构成为在所述第一系统和所述第二系统中的一个系统发生故障时，停止利用所述一个系统进行的所述驱动，且利用另一个系统继续所述驱动。

另外，本发明所涉及的电动助力转向装置具备永磁体型同步电动机，该永磁体型同步电动机包括：

定子铁芯，该定子铁芯在内周部具有多个齿，且具有被所述内周部包围的空间；

电枢绕组，该电枢绕组在所述多个齿中每间隔一个齿地进行卷绕；以及

转子，该转子被插入至所述定子铁芯的所述空间，且具有由永磁铁构成的励磁极，

所述电枢绕组被分割成相互独立的第一电枢绕组和第二电枢绕组，

所述第一电枢绕组连接至第一控制装置，

所述第二电枢绕组连接至第二控制装置，

所述永磁体型同步电动机构成为能够利用包括所述第一电枢绕组和所述第一控制装置的第一系统、以及包括所述第二电枢绕组和所述第二控制装置的第二系统进行驱动，

在所述第一系统和所述第二系统中的一个系统发生故障时，停止利用所述一个系统进行的所述驱动，且利用另一个系统继续所述驱动，

构成为使所述永磁体型同步电动机所产生的转矩参与车辆的转向。

发明效果

根据本发明所涉及的永磁体型同步电动机，其包括：定子铁芯，该定子铁芯在内周部具有多个齿，且具有被所述内周部包围的空间；电枢绕组，该电枢绕组在所述多个齿中每间隔一个齿地进行卷绕；以及转子，该转子被插入至所述定子铁芯的所述空间，且具有由永磁铁构成的励磁极，所述电枢绕组被分割成相互独立的第一电枢绕组和第二电枢绕组，所述第一电枢绕组连接至第一控制装置，所述第二电枢绕组连接至第二控制装置，该永磁体型同步电动机构成为能够利用包括所述第一电枢绕组和所述第一控制装置的第一系统、以及包括所述第二电枢绕组和所述第二控制装置的第二系统进行驱动，构成为在所述第一系统和所述第二系统中的一个系统发生故障时，停止利用所述一个系统进行的所述驱动，且利用另一个系统继续所述驱动，因此，能够得到即使在一个系统发生故障时也能够利用另一个系统得到所希望的转矩的永磁体型同步电动机。

另外，根据本发明所涉及的电动助力转向装置，具备永磁体型同步电动机，其包括：定子铁芯，该定子铁芯在内周部具有多个齿，且具有被所述内周部包围的空间；电枢绕组，该电枢绕组在所述多个齿中每间隔一个齿地进行卷绕；以及转子，该转子被插入至所述定子铁芯的所述空间，且具有由永磁铁构成的励磁极，所述电枢绕组被分割成相互独立的第一电枢绕组和第二电枢绕组，所述第一电枢绕组连接至第一控制装置，所述第二电枢绕组连接至第二控制装置，所述永磁体型同步电动机构成为能够利用包括所述第一电枢绕组和所述第一控制装置的第一系统、以及包括所述第二电枢绕组和所述第二控制装置的第二系统进行驱动，在所述第一系统和所述第二系统中的一个系统发生故障时，停止利用所述一个系统进行的所述驱动，且利用另一个系统继续所述驱动，且构成为使所述永磁体型同步电动机所产生的转矩参与车辆的转向。因此，能够得到即使一个系统发生故障也能够利用另一个系统获得所希望的转矩从而车辆的转向顺利继续的电动助力转向装置。

附图说明

图1是本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向装置的结构图。

图2是本发明实施方式1的永磁体型同步电动机的结构图。

图3是本发明实施方式2的永磁体型同步电动机的结构图。

图4是本发明实施方式2的永磁体型同步电动机的说明图。

图5是本发明实施方式3的永磁体型同步电动机的结构图。

图6是本发明实施方式4的永磁体型同步电动机的简要展开图。

图7是作为比较例的永磁体型同步电动机的简要展开图。

图8是本发明实施方式4的永磁体型同步电动机的示意性展开图。

具体实施方式

实施方式1.

图1是本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向装置的结构图。图1中，若驾驶员操作方向盘(未图示)，则驾驶员转向的转向力经由转向轴(未图示)，传递至电动助力转向装置101的轴105。传递至轴105的转向转矩被转矩传感器106检测出且被转换成电信号，通过电缆107且经由驱动装置一体型的永磁体型同步电动机1的转矩传感器信号连接器13被输入至控制装置3。驱动装置一体型的永磁体型同步电动机1将电动机部2、具有后述的驱动装置等的控制装置3、内置减速机构的变速箱102固定成一体。驱动装置一体型的永磁体型同步电动机1的详细情况在后面叙述。

另外，从车辆信号连接器12向控制装置3输入车载网络(未图示)的车辆速度等信息，进一步从电源连接器11向控制装置3输入来自电池等车载电源(未图示)的功率。驱动装置一体型的永磁体型同步电动机1的控制装置3根据所输入的驾驶员的转向转矩、车辆速度等信息，运算电动机部2应输出的转矩，通过包含设置于控制装置3的后述的逆变器的驱动装置对电动机部2的电枢绕组提供电流。

驱动装置一体型的永磁体型同步电动机1的作为输出轴的旋转轴安装成其轴向与电动助力转向装置101的壳体103的轴向平行。驱动装置一体型的永磁体型同步电动机1的输出转矩经由内置有传送带或滚珠丝杠的变速箱102进行减速，并转换成使壳体103内的齿条轴平移运动的推力，对从轴105输入至电动助力转向装置101的驾驶员的转向力进行辅助。齿条轴的平移运动所产生的推力使连杆104沿其轴向移动，且使车辆的转向轮即前轮(未图示)转向。

利用电动助力转向装置101，驾驶员用较小的转向力就能得到使承载车辆自重的前轮转向的较大的转向力，能够使车辆在左右方向上顺利回转。

另外，自动驾驶的车辆在避开利用车载摄像机或车载雷达等检测出的障碍物的情况下、维持或变更行驶车道的情况下，电动助力转向装置101作为致动器进行动作，并不参与驾驶员的方向盘操作，驱动装置一体型的永磁体型同步电动机1输出车辆转向所需的转矩。

如上所述，在构成为生成对驾驶员的转向操作进行辅助的辅助转矩或自动驾驶时的转向转矩的电动助力转向装置中，车辆驾驶过程中不会失去对驾驶员的转向操作进行辅助的辅助转矩或自动驾驶时的转向转矩这一点非常重要。

因此，输出转矩且将该转矩传递至电动助力转向装置101的驱动装置一体型的永磁体型同步电动机1中，为了防止在发生故障时转矩突然消失，需要将包含逆变器的驱动装置、控制该驱动装置的控制电路、以及永磁体型同步电动机冗余化为2个分别独立的系统，且进行控制，以将发生了故障的系统从永磁体型同步电动机的控制及驱动中隔离开，利用正常的系统继续从永磁体型同步电动机输出所希望的转矩。2个系统中的控制装置及驱动装置只要相互电独立就不会受到1个系统的故障的影响，但是对于永磁体型同步电动机，不仅需要电隔离，还必须使2个系统相互磁隔离。

为了利用正常的系统继续从永磁体型同步电动机输出转矩，不仅需要电隔离且还必须使2个系统相互磁隔离的理由在于，在2个系统没有相互磁隔离的情况下，当永磁体型同步电动机中的2个系统之间的磁耦合即互感较大时，即使停止对发生故障的一个系统提供电流，随着永磁体的旋转的交链磁通也会导致阻抗较小的一个系统的电枢绕组的短路回路中流过较大电流，将其作为初级电流，则利用互感而耦合的另一个正常的系统的电枢绕组中流过次级电流，导致用于使永磁体型同步电动机继续产生转矩的正常的另一个系统的电流紊乱。

因此，为了在故障时继续可靠地产生应输出的转矩，要求利用2个系统的磁耦合较小、即互感较小的2个系统，将永磁体型同步电动机进行冗余化。

而且，作为获得2个系统的磁耦合较小的永磁体型同步电动机的结构，考虑在1个驱动装置一体型的永磁体型同步电动机内设置对应于各个系统的2个铁芯、即2个定子的结构，但是在此情况下，永磁体型同步电动机的规模变大且重量变大，向电动助力转向装置的搭载性、机动车的燃耗变差，所以必然会导致无法搭载至车辆的情况。

图2是本发明的实施方式1的永磁体型同步电动机的结构图，相当于图1所示的电动助力转向装置101中的驱动装置一体型的永磁体型同步电动机1。在图2中，驱动装置一体型的永磁体型同步电动机1的电动机部2中的定子4具有在轴向层叠磁性薄板而构成的定子铁芯5。作为多个齿的12个齿6以作为规定角度的30度的角度间隔形成在定子铁芯5的内周部。

电枢绕组7在12个齿6中每间隔一个齿地利用集中卷绕的方式卷绕。电枢绕组7利用经相互独立的三相三角形接线或三相星形接线而成的2组电枢绕组、即第一电枢绕组71和第二电枢绕组72来构成。

第一电枢绕组71由第一U相电枢绕组71U、第一V相电枢绕组71V、第一W相电枢绕组71W构成，第一U相电枢绕组71U和第一V相电枢绕组71V及第一W相电枢绕组71W分别间隔3个齿6地卷绕。

第二电枢绕组72由第二U相电枢绕组72U、第二V相电枢绕组72V、第二W相电枢绕组72W构成，第二U相电枢绕组72U和第二V相电枢绕组72V及第二W相电枢绕组72W分别间隔3个齿6地卷绕。

第一U相电枢绕组71U和第二U相电枢绕组72U隔着未卷绕绕组的齿61被卷绕于该齿61两侧的齿，第一V相电枢绕组71V和第二V相电枢绕组72V隔着未卷绕绕组的齿62被卷绕于该齿62两侧的齿，第一W电枢绕组71W和第二W相电枢绕组72W隔着未卷绕绕组的齿63被卷绕于该齿63两侧的齿。

而且，第一电枢绕组71和第二电枢绕组72间隔1个齿地交替卷绕。由于第一电枢绕组71和第二电枢绕组72这样间隔1个齿地交替卷绕，因此，第一电枢绕组71与第二电枢绕组72之间的磁耦合较小，互感较小，所以即使一个电枢绕组发生短路事故而流过短路电流，对另一个电枢绕组中流过的电枢电流造成的不良影响也会变少。

驱动装置一体型的永磁体型同步电动机1中的控制装置3具有第一微机14a、第一逆变器15a、第一滤波线圈18a、第一电源继电器19a、第一转矩传感器信号接口20a、第一车辆信号接口21a、以及第一驱动电路22a。第一逆变器15a例如由三相桥式电路(未图示)构成，该三相桥式电路由分别具有半导体开关元件的U相上臂及U相下臂、分别具有半导体开关元件的V相上臂及V相下臂、分别具有半导体开关元件的W相上臂及W相下臂构成。

第一逆变器15a由第一电源连接器11a经由第一滤波线圈18a和第一电源继电器19a提供直流功率，其中，第一电源连接器11a连接至根据例如由充电电池构成的车载电池等的输出来输出直流功率的功率源。从第一转矩传感器信号连接器13a经由第一转矩传感器信号接口20a向第一微机14a输入车辆驾驶员的第一转向转矩信号，并且从第一车辆信号连接器12a经由第一车辆信号接口21a向第一微机14a输入车速等第一车辆信号。而且，向第一微机14a输入与第一电流传感器23a所检测出的第一逆变器15a的输出电流相对应的第一逆变器输出电流信号。

第一微机14a根据所输入的上述第一转向转矩信号和车速等第一车辆信号及第一逆变器输出电流信号等，运算对于第一逆变器15a的目标输出电流值，向第一驱动电路22a提供基于该运算结果的第一指令信号。第一驱动电路22a根据从第一微机14a提供的第一指令信号，对第一逆变器15a的各个半导体开关元件进行PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)控制，从第一逆变器15a输出以追随输出目标电流值的方式进行反馈控制的三相输出电流。

第一逆变器15a的三相输出电流被提供至电动机部2的构成第一电枢绕组的第一U相电枢绕组71U、第一V相电枢绕组71V、以及第一W相电枢绕组71W，在定子4产生第一旋转磁场。具有永磁体来作为励磁极的转子根据第一旋转磁场的旋转来提供驱动力并进行旋转。

第一逆变器15a构成第一驱动装置，第一微机14a、第一滤波线圈18a、第一电源继电器19a、第一转矩传感器信号接口20a、第一车辆信号接口21a、第一驱动电路22a构成第一控制装置。

而且，上述第一微机14a、第一逆变器15a、第一滤波线圈18a、第一电源继电器19a、第一转矩传感器信号接口20a、第一车辆信号接口21a、第一驱动电路22a、以及由第一U相电枢绕组71U和第一V相电枢绕组71V及第一W相电枢绕组71W构成的第一电枢绕组构成永磁体型同步电动机1的第一系统。

另外，驱动装置一体型的永磁体型同步电动机1中的控制装置3具有第二微机14b、第二逆变器15b、第二滤波线圈18b、第二电源继电器19b、第二转矩传感器信号接口20b、第二车辆信号接口21b、以及第二驱动电路22b。第二逆变器15b例如由第二三相桥式电路(未图示)构成，该第二三相桥式电路由分别具有半导体开关元件的U相上臂及U相下臂、分别具有半导体开关元件的V相上臂及V相下臂、分别具有半导体开关元件的W相上臂及W相下臂构成。

第二逆变器15b由第二电源连接器11b经由第二滤波线圈18b和第二电源继电器19b提供直流功率，其中，第二电源连接器11b连接至根据例如由充电电池构成的车载电池等的输出来输出直流功率的功率源。从第二转矩传感器信号连接器13b经由第二转矩传感器信号接口20b向第二微机14b输入车辆驾驶员的第二转向转矩信号，并且从第二车辆信号连接器12b经由第二车辆信号接口21b向第二微机14b输入车速等第二车辆信号。而且，向第二微机14b输入与第二电流传感器23b所检测出的第二逆变器15b的输出电流相对应的第二逆变器输出电流信号。

第二微机14b根据所输入的上述第二转向转矩信号和车速等第二车辆信号及第二逆变器输出电流信号等，运算对于第二逆变器15b的目标输出电流值，向第二驱动电路22b提供基于该运算结果的第二指令信号。第二驱动电路22b根据从第二微机14b提供的第二指令信号，对第二逆变器15b的各个半导体开关元件进行PWM控制，从第二逆变器15b输出以追随输出目标电流值的方式进行反馈控制的三相输出电流。

第二逆变器15b的三相输出电流被提供至电动机部2的构成第二电枢绕组的第二U相电枢绕组72U、第二V相电枢绕组72V、以及第二W相电枢绕组72W，在定子4产生第二旋转磁场。具有永磁体来作为励磁极的转子根据第二旋转磁场的旋转来提供驱动力并进行旋转。

第二逆变器15b构成第二驱动装置，第二微机14b、第二滤波线圈18b、第二电源继电器19b、第二转矩传感器信号接口20b、第二车辆信号接口21b、第二驱动电路22b构成第二控制装置。

上述第二微机14b、第二逆变器15b、第二滤波线圈18b、第二电源继电器19b、第二转矩传感器信号接口20b、第二车辆信号接口21b、第二驱动电路22b、以及由第二U相电枢绕组72U和第二V相电枢绕组72V及第二W相电枢绕组72W构成的第二电枢绕组构成永磁体型同步电动机1的第二系统。

在未发生故障的通常情况下，第一控制装置和第二控制装置可以构成为将提供给第一电枢绕组71和所述第二电枢绕组72的电流量的分配比例设为不等分。

上述第一系统和第二系统构成为均经由车辆信号与制动控制、底盘控制等其它车辆系统协调，控制永磁体型同步电动机1中的电动机部2，除此之外，第一系统和第二系统构成为利用通信装置17且经由同步信号相互同步地控制电动机部2。

此处，对驱动装置一体型的永磁体型同步电动机1故障时的动作进行说明。例如以驱动装置一体型的永磁体型同步电动机1的第二系统中的构成第二电枢绕组的第二U相电枢绕组72U、第二V相电枢绕组72V、以及第二W相电枢绕组72W中的任一个绕组发生短路等故障的情况为例进行说明。

若第二电枢绕组72发生短路等故障，则第二系统中的第二微机14b检测出第二电枢绕组72的故障并向第二驱动电路22b发出指令来使第二逆变器15b的驱动停止，将作为对于第二电枢绕组72的驱动电流的三相电枢电流设为“0”。由此，第二系统在电动机部2中产生的转矩变为“0”，电动机整体的输出转矩仅为第一系统所产生的转矩，成为正常时的1/2以下，但电动助力转向装置的功能不会完全失去，能够继续转向。

而且，第一U相电枢绕组71U和第二U相电枢绕组72U隔着未卷绕绕组的齿61被卷绕于该齿61两侧的齿，第一V相电枢绕组71V和第二V相电枢绕组72V隔着未卷绕绕组的齿62被卷绕于该齿62两侧的齿，第一W电枢绕组71W和第二W相电枢绕组72W隔着未卷绕绕组的齿63被卷绕于该齿63两侧的齿，因此，第一电枢绕组71与第二电枢绕组72之间的磁耦合较小且互感变小。其结果是，即使在一个电枢绕组发生短路故障而流过短路电流，对另一个电枢绕组中流过的电枢电流造成的不良影响也会变少。

另外，在停止利用第二系统来驱动永磁体型同步电动机的同时，进行使第一系统的驱动电流增加至正常时的2倍的控制，由此由第一系统所产生的转矩也成为2倍，对由第二系统所产生的转矩消失进行弥补，也能够使电动机整体的输出转矩与正常时无变化。

另外，可以构成为在一个系统发生故障时，另一个系统利用超过一个系统未发生故障的通常情况下的最大电流的电流量来进行上述驱动。

而且，根据本发明的实施方式1的驱动装置一体型的永磁体型同步电动机，如上所述，第一U相电枢绕组71U和第二U相电枢绕组72U隔着未卷绕绕组的齿61被卷绕于该齿61两侧的齿，第一V相电枢绕组71V和第二V相电枢绕组72V隔着未卷绕绕组的齿62被卷绕于该齿62两侧的齿，第一W电枢绕组71W和第二W相电枢绕组72W隔着未卷绕绕组的齿63被卷绕于该齿63两侧的齿。即，第一系统中的第一电枢绕组71和第二系统中的第二电枢绕组72交替地卷绕于齿6。

因此，例如在第二系统发生故障时第二系统的驱动电流设为“0”的情况下，定子4的发热被第一系统的相隔3个的齿所分散，因此，电动机部2的温度不会局部上升，能够延长在故障发生后电动助力转向装置可继续输出辅助转矩的时间，能够减轻驾驶员的方向盘操作。

如上所述构成的该实施方式1的电动助力转向装置即使在驱动装置一体型的永磁体型同步电动机故障时，也能够维持其功能，因此能够提高车辆的安全性。

实施方式2

图3是本发明的实施方式2的永磁体型同步电动机的结构图，被用作为图1所示的电动助力转向装置101中的驱动装置一体型的永磁体型同步电动机1。与实施方式1的不同点在于，在正常时，控制装置3的第一微机14a和第二微机14b不经由同步信号相互同步地控制电动机部2。其它结构与实施方式1相同。

如上所述，第一U相电枢绕组71U和第二U相电枢绕组72U隔着未卷绕绕组的齿61被卷绕于该齿61两侧的齿，第一V相电枢绕组71V和第二V相电枢绕组72V隔着未卷绕绕组的齿62被卷绕于该齿62两侧的齿，第一W电枢绕组71W和第二W相电枢绕组72W隔着未卷绕绕组的齿63被卷绕于该齿63两侧的齿，因此，第一电枢绕组71与第二电枢绕组72之间的磁耦合较小且互感变小。

因此，驱动电流不会相互影响，第一控制装置中的第一微机14a和第二控制装置中的第二微机14b分别获得检测出电动机部2的旋转位置的角度检测装置(未图示)的信号，能够独立地驱动共同的1个转子(未图示)。

图4是本发明的实施方式2的永磁体型同步电动机的说明图，是说明故障时的动作和效果的说明图。在图4中，为了方便说明，将驱动装置一体型的永磁体型同步电动机示意性地分离成利用第一系统控制的驱动装置一体型的永磁体型同步电动机1a、和利用第二系统控制的驱动装置一体型的永磁体型同步电动机1b来进行图示，驱动装置一体型的永磁体型同步电动机1a具有电动机部2a和控制装置3a，驱动一体型的永磁体型同步电动机1b具有电动机部2b和控制装置3b。例如如图4所示，在构成第二系统的电枢绕组71的第二U相电枢绕组72U与第二V相电枢绕组72V之间发生短路事故的情况下，在第二U相电枢绕组72U与第二V相电枢绕组72V中流过短路电流，产生基于该短路电流的磁通Φ。然而，该磁通Φ实质上并不通过卷绕了构成正常的第一电枢绕组71的第一U相电枢绕组71U、以及第一V相电枢绕组71V和第二W电枢绕组72W的齿。

因此，即使第二系统中的第二电枢绕组72中发生了短路等事故，也不会对正常的第一系统中的第一电枢绕组71的控制产生实质上的不良影响。同样地，即使第一系统中的第一电枢绕组71中发生了短路等事故，也不会对正常的第二系统中的第二电枢绕组72的控制产生实质上的不良影响。

而且，根据本发明的实施方式2的驱动装置一体型的永磁体型同步电动机，控制装置3的第一微机14a和第二微机14b并不经由同步信号相互同步地控制电动机部2，在将发生故障的第二系统的驱动电流设为“0”的情况下，尽管定子铁芯5为第一系统和第二系统所共用，但能够如同存在2个驱动装置一体型的永磁体型同步电动机且其中一个永磁体型同步电动机发生故障从而利用剩下的正常的驱动装置一体型的永磁体型同步电动机向电动助力转向装置输出转矩那样进行相同的动作。

如上所述，根据本发明的实施方式2的驱动装置一体型的永磁体型同步电动机，由于能够利用1个驱动装置一体型的永磁体型同步电动机来实现对搭载性和重量有制约的电动助力转向装置的冗余化，因此具有现有的驱动装置一体型的永磁体型同步电动机所没有的优点。

另外，例如在车辆从停车状态发动前进的情况下，由于车辆速度较慢，且驾驶员大幅度操作方向盘，因此电动助力转向装置也输出较大的辅助转矩。此时，若方向盘向左或右转到底，则电动机部的三相电枢绕组的电流值成为固定的锁定状态，流过电流最多的相的发热量变大，因此，为了抑制其发热而必须减小电枢绕组的电流量。

然而，根据本发明的实施方式2的驱动装置一体型的永磁体型同步电动机，在第一系统和第二系统中电动机部或控制装置的温度上升存在差异的情况下，通过减小温度更高的系统的电流量，且反过来增加另一个系统的电流量，由此能够在不减小辅助转矩的情况下进行转向。由此，在第一系统和第二系统中能够单独控制电流量是因为第一系统与第二系统之间的互感较小，且各系统能够独立地控制，因此，其效果较大。

另外，根据本发明的实施方式2的驱动装置一体型的永磁体型同步电动机，与实施方式1的情况同样地，第一U相电枢绕组71U和第二U相电枢绕组72U隔着未卷绕绕组的齿61被卷绕于该齿61两侧的齿，第一V相电枢绕组71V和第二V相电枢绕组72V隔着未卷绕绕组的齿62被卷绕于该齿62两侧的齿，第一W电枢绕组71W和第二W相电枢绕组72W隔着未卷绕绕组的齿63被卷绕于该齿63两侧的齿。即，第一系统中的第一电枢绕组和第二系统中的第二电枢绕组交替地卷绕于齿。

因此，例如在第二系统发生故障而将第二系统的驱动电流设为“0”的情况下，定子4的发热被第一系统的相隔3个的齿所分散，因此，电动机部2的温度不会局部上升，能够延长在故障之后电动助力转向装置可继续输出辅助转矩的时间，能够减轻驾驶员的方向盘的操作。

实施方式3

图5是本发明的实施方式3的永磁体型同步电动机的结构图，被用作为图1所示的电动助力转向装置101中的驱动装置一体型的永磁体型同步电动机1。图5中，第一U相电枢绕组71U和第一V相电枢绕组71V隔着未卷绕绕组的齿61被卷绕于该齿61两侧的齿，第一V相电枢绕组71V和第一W相电枢绕组71W隔着未卷绕绕组的齿64被卷绕于该齿64两侧的齿，第一W电枢绕组71W和第二U相电枢绕组72U隔着未卷绕绕组的齿62被卷绕于该齿62两侧的齿。

而且，第二U相电枢绕组72U和第二V相电枢绕组72V隔着未卷绕绕组的齿65被卷绕于该齿65两侧的齿，第二V相电枢绕组72V和第二W相电枢绕组72W隔着未卷绕绕组的齿63被卷绕于该齿63两侧的齿，第二W电枢绕组72W和第一U相电枢绕组71U隔着未卷绕绕组的齿66被卷绕于该齿66两侧的齿。

即，本发明的实施方式3的永磁体型同步电动机以相对于通过定子4的轴心X的半径方向的直线Y线对称的方式，配置有第一系统中的第一电枢绕组71和第二系统中的第二电枢绕组72。即，在与轴线正交的方向上的定子4的截面中被直线Y分割的一个半圆部，配置了构成第一电枢绕组71的第一U相电枢绕组71U和第一V相电枢绕组71V及第一W相电枢绕组71W，在与轴线正交的方向上的定子4的截面中被直线Y分割的另一个半圆部，配置了构成第二电枢绕组72的第二U相电枢绕组72U和第二V相电枢绕组72V及第二W相电枢绕组72W。其它结构与实施方式1相同。

如上所述构成的本发明的实施方式3的永磁体型同步电动机中，例如在第一系统的温度上升较大的情况下，减小第一系统的驱动电流，增大第二系统的驱动电流，从而易于使电动机部2的温度分布平均，其结果是，能够延长正常时电动助力转向装置可继续输出辅助转矩的时间，能够减轻驾驶员的方向盘操作。

另外，第一电枢绕组71和第二电枢绕组72相对于定子4以线对称的方式被分成两半，因此，易于以几何学上不会干扰的方式配置第一系统的接线16a和第二系统的接线16b。尤其是集中卷绕电动机中，由于第一逆变器15a和第二逆变器15b分别能够将每一相都布线在一个齿上，因此，具有接线变得简单的特征。

实施方式4

图6是本发明实施方式4的永磁体型同步电动机的简要展开图。图6中，定子4具有将磁性薄板层叠于轴向而构成的定子铁芯5；形成于定子铁芯5的内周部的多个齿6；以及间隔1个齿6地集中卷绕的电枢绕组7。实施方式4中的电枢绕组7的配置与上述实施方式3的情况相同。

即，电枢绕组7由第一电枢绕组71和第二电枢绕组72构成，第一电枢绕组71由第一U相电枢绕组71U、第一V相电枢绕组71V及第一W相电枢绕组71W构成，分别间隔1个齿6地集中卷绕。第二电枢绕组72由第二U相电枢绕组72U、第二V相电枢绕组72V及第二W相电枢绕组72W构成，分别间隔1个齿6地集中卷绕。而且，第一电枢绕组和第二电枢绕组与上述图5的实施方式3的情况同样地，在定子4的一个半圆部中配置第一电枢绕组，在定子的另一个半圆部中配置第二电枢绕组。

图7是作为比较例的永磁体型同步电动机的简要展开图，示出了定子4在定子铁芯5的所有齿6上卷绕有电枢绕组7的情况。图6所示的本发明的实施方式4的永磁体型同步电动机中，从定子铁芯5的轴向的两端部分别向轴向突出的电枢绕组7的绕组端部7c在轴向上的高度与比较例的图7所示的永磁体型同步电动机的绕组端部7c在轴向上高度相比相对较大，这是为了增加匝数，以使定子4中的磁动势与现有的定子中的磁动势相同。

图6中，本发明的实施方式4的永磁体型同步电动机中，由于相隔1个齿6地卷绕电枢绕组7，因此，分别在未卷绕电枢绕组7的齿6的轴向两侧形成有空间A、B。具有空间A的定子4的轴向一端固定有控制装置3，具有空间B的定子4的轴向另一端固定有金属制的电动机的框体8。

控制装置3具有至少使逆变器的发热驱散的铝制散热器9；绝缘框体10；第一系统中的具有树脂制框体的第一电源连接器11a；第二系统中的具有树脂制框体的第二电源连接器11b；第一系统中的具有框体的第一车辆信号连接器12a；第二系统中的具有树脂制框体的第二车辆信号连接器12b；第一系统中的具有树脂制框体的第一转矩传感器信号连接器13a；以及第二系统中的具有树脂制框体的第二转矩传感器信号连接器13b。

在绝缘框体10的轴向端面分别固定有上述第一电源连接器11a、第二电源连接器11b、第一车辆信号连接器12a、第二车辆信号连接器12b、第一转矩传感器信号连接器13a、第二转矩传感器信号连接器13b。

散热器9固定于定子4，从而事实上封闭了定子4的轴向一端，电动机的框体8固定于定子4，从而事实上封闭了定子4的轴向另一端。电动机的框体8中安装有图1所示的电动助力转向装置101的变速箱102。

图8是本发明的实施方式4的永磁体型同步电动机的示意性展开图，更具体地示出了本发明的实施方式4的永磁体型同步电动机。图8中，在散热器9的内端面设置有与未卷绕电枢绕组的齿的轴向端面相抵接的突出部91。另外，未卷绕电枢绕组的齿具有铁芯51，该铁芯51沿着定子铁芯的轴向延伸且与散热器9的内端面相抵接。电枢绕组7的一个绕组端部7c配置在形成于定子铁芯5的轴向一端与散热器9的内端面的空间中。突出部91和铁芯51是永磁体型同步电动机的结构部件的一部分。

在上述图6所示的空间A中配置有连接电枢绕组7中的第一电枢绕组与第一逆变器15a的第一终端30a。另外，同样地配置有连接电枢绕组7中的第二电枢绕组与第二逆变器15b的第二终端，但是省略了图示。未卷绕电枢绕组的齿6的轴向一端与散热器9的内端面之间的空间中，配置有检测出永磁体型同步电动机的转子的旋转角度的角度检测装置中的半导体磁传感器40。检测永磁体型同步电动机的温度的温度传感器50设置为与包围电枢绕组7的绝缘物相接触。第一终端30a、第二终端、半导体磁传感器40及温度传感器50是永磁体型同步电动机的结构部件的一部分。

上述第一终端30a及第二终端利用贯通设置于散热器9的贯通孔的导体分别连接至设置于控制装置3的绝缘框体10的第一电源连接器11a、第二电源连接器11b。半导体磁传感器40及温度传感器50分别利用贯通设置于散热器9的贯通孔的导体，分别连接至控制装置3的第一微机14a(未图示)及第二微机14b(未图示)。

在固定于定子4的轴向另一端的金属制的电动机的框体8的内壁面中，对应于未卷绕电枢绕组的齿6的轴向另一端所在的所述空间B，设置有用于提高电动机的框体8的刚性的多个肋条81、以及用于与电动助力转向装置101的变速箱102相结合的多个螺钉孔82。设置有螺钉孔82的框体8是永磁体型同步电动机的结构部件的一部分。

如上所述，根据本发明的实施方式4的永磁体型同步电动机，由于如上所述那样构成，因此，能够将现有的永磁体型电动机中配置于定子的上方或下方的结构部件配置于定子的轴向且与定子相同外形的内侧，能够减小驱动装置一体型的永磁体型同步电动机的外形及轴向长度。因此，能够实现与车辆或电动助力转向装置在几何学上干扰较少的搭载性优异的驱动装置一体型的永磁体型同步电动机。

另外，例如在上述图6所示的空间A中，配置使控制装置的逆变器的发热驱散的铝制的散热器9的突出部91，进一步设置构成定子铁芯5的突出部的铁芯51，由此易于使电枢绕组7的发热和散热器9的热量逃逸至定子铁芯5，能够延长可继续转向操作的时间。

另外，根据上述本发明的实施方式1至4的永磁体型同步电动机，示出了具有三相电枢绕组的情况，但可以是三相以外的多相电枢绕组。另外，定子示出了12个齿的示例，但是并不仅限于12个齿。

而且，本发明不限于上述实施方式1至4的永磁体型同步电动机及电动助力转向装置，在不脱离本发明主旨的范围内，可适当组合实施方式1至4的结构，能够对其结构追加一部分形变，能够省略结构的一部分。

工业上的实用性

本发明的永磁体型同步电动机及电动助力转向装置至少能够利用于机动车等车辆的领域。

标号说明

1、1a、1b驱动装置一体型的永磁体型同步电动机，2、2a、2b电动机部，3、3a、3b控制装置，4定子，5定子铁芯，51构成突出部的铁芯，6、61、62、63、64齿，7电枢绕组，71U第一U相电枢绕组，71V第一V相绕组电枢，71W第一W相电枢绕组，72U第二U相电枢绕组，72V第二V相电枢绕组，72W第二W相电枢绕组，8框体，81肋条，82螺钉孔，9散热器，91突出部，10绝缘框体，11、11a、11b电源连接器，12车辆信号连接器，12a第一车辆信号连接器，12b第二车辆信号连接器，13转矩传感器信号连接器，13a第一转矩传感器信号连接器，13b第二车辆信号连接器，14a第一微机，14b第二微机，15a第一逆变器，15b第二逆变器，16a第一系统的接线，16b第二系统的接线，17通信装置，18a第一滤波线圈，18b滤波线圈，19a第一电源继电器，19b第二电源继电器，20a第一转矩传感器信号接口，20b第二转矩传感器信号接口，21a第一车辆信号接口，21b第二车辆信号接口，22a第一驱动电路，22b第二驱动电路，23a第一电流传感器，23b第二电流传感器，101电动助力转向装置，102变速箱，103壳体，104连杆，105轴，106转矩传感器，107电缆。

Claims (15)

1.一种永磁体型同步电动机，其特征在于，包括：

定子铁芯，该定子铁芯在内周部具有多个齿，且具有被所述内周部包围的空间；

电枢绕组，该电枢绕组在所述多个齿中每间隔一个齿地进行卷绕；以及

转子，该转子被插入至所述定子铁芯的所述空间，且具有由永磁铁构成的励磁极，

所述电枢绕组被分割成相互独立的第一电枢绕组和第二电枢绕组，

所述第一电枢绕组连接至第一控制装置，

所述第二电枢绕组连接至第二控制装置，

所述永磁体型同步电动机构成为能够利用包括所述第一电枢绕组和所述第一控制装置的第一系统、以及包括所述第二电枢绕组和所述第二控制装置的第二系统进行驱动，

所述第一电枢绕组和所述第二电枢绕组分别间隔不同的三个齿进行卷绕，且所述第一电枢绕组和所述第二电枢绕组隔着一个齿相邻地配置，

所述第一控制装置构成为能够检测所述第一电枢绕组的故障，

所述第二控制装置构成为能够检测所述第二电枢绕组的故障，

当所述第一控制装置检测到所述第一电枢绕组的故障时，停止利用所述第一系统进行的所述驱动，并且利用所述第二系统继续所述驱动，

当所述第二控制装置检测到所述第二电枢绕组的故障时，停止利用所述第二系统进行的所述驱动，并且利用所述第一系统继续所述驱动。

2.如权利要求1所述的永磁体型同步电动机，其特征在于，

在未发生所述故障的通常情况下，

所述第一控制装置和所述第二控制装置构成为相互同步地动作。

3.如权利要求1所述的永磁体型同步电动机，其特征在于，

在未发生所述故障的通常情况下，

所述第一控制装置和所述第二控制装置构成为不相互同步而是分别独立地动作。

4.如权利要求1至3中任一项所述的永磁体型同步电动机，其特征在于，

在所述一个系统发生故障时，

所述另一个系统构成为利用超过所述一个系统未发生故障的通常情况下的最大电流的电流量来进行所述驱动。

5.如权利要求1所述的永磁体型同步电动机，其特征在于，

在未发生所述故障的通常情况下，

所述第一控制装置和所述第二控制装置构成为将提供给所述第一电枢绕组和所述第二电枢绕组的电流量的分配比例设为不等分。

6.如权利要求1至3中任一项所述的永磁体型同步电动机，其特征在于，

所述第一电枢绕组和所述第二电枢绕组以所述每间隔一个齿地交替地进行卷绕。

7.如权利要求1至3中任一项所述的永磁体型同步电动机，其特征在于，

所述第一电枢绕组卷绕于所述齿以作为第一绕组块，

所述第二电枢绕组卷绕于所述齿以作为第二绕组块，

所述第一绕组块和所述第二绕组块相对于所述定子铁芯对称地配置。

8.如权利要求1至3中任一项所述的永磁体型同步电动机，其特征在于，

与未卷绕所述电枢绕组的齿的轴向至少一个端部相对应地配置永磁体型同步电动机的结构部件。

9.如权利要求8所述的永磁体型同步电动机，其特征在于，

所述结构部件是连接所述第一控制装置和所述第一电枢绕组的第一终端、连接所述第二控制装置和所述第二电枢绕组的第二终端中的至少一个终端。

10.如权利要求8所述的永磁体型同步电动机，其特征在于，

具有对所述第一控制装置和所述第二控制装置进行冷却的散热器，

所述结构部件是设置于所述散热器的突出部。

11.如权利要求8所述的永磁体型同步电动机，其特征在于，

所述结构部件是从未卷绕所述电枢绕组的齿沿着所述定子铁芯的轴向延长的铁芯。

12.如权利要求8所述的永磁体型同步电动机，其特征在于，

所述结构部件是用于将永磁体型同步电动机固定于其它结构部件的安装部。

13.如权利要求8所述的永磁体型同步电动机，其特征在于，

所述结构部件是检测所述转子的旋转角度的角度检测装置中的磁传感器。

14.如权利要求8所述的永磁体型同步电动机，其特征在于，

所述结构部件是检测永磁体型同步电动机的温度的温度传感器。

15.一种电动助力转向装置，其特征在于，

具有权利要求1至权利要求14中任一项所述的永磁体型同步电动机，

且构成为使所述永磁体型同步电动机所产生的转矩参与车辆的转向。