JP2008283809A - 電動機装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの暖機運転を効率よく行う。
【解決手段】周面に沿ってコイル１３が配設された略円筒形状の固定子１０と、固定子１０を収容するハウジング１と、コイル１３の内側に回転可能に支持された回転子２０と、コイル１３に電力を供給して回転磁界を発生させることで回転子２０を回転させる電力供給手段３１，３２とを備え、ハウジング内には少なくとも冷却用または潤滑用として機能するオイルが封入され、コイルは、第１のコイル群３１０とこの第１のコイル群３１０よりもオイルに浸る面積が小さい第２のコイル群３２０とからなり、電力供給手段３１，３２は、暖機運転時に第１のコイル群３１０に第２のコイル群３２０よりも優先的に電力を供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動機の暖機運転を効率よく行う電動機装置に関する。

従来、電動機の回転子（ロータ）の停止時に、固定子（ステータ）に直流電流を印加して固定子を発熱させ、モータ本体内部を昇温するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。また、ロータを実質的に回転させないように一次電流の周波数を高めて、銅損と鉄損を大きくすることでステータを加熱し、暖機運転時間を短縮するようにした装置も知られている（例えば特許文献２参照）。

特開２００３−１３４８８１号公報 特開平１０−１６４８８２号公報

上記特許文献１、２記載の装置は、いずれもステータ周面のコイル全体を通電することで電動機の暖機運転を行っている。しかしながら、ハウジング内にロータ軸受け部の潤滑やロータ，ステータの冷却を目的とした一定量のオイルを封入して電動機を構成した場合、上記特許文献１，２記載の装置のようにコイル全体を通電したのでは、オイルを効率よく加熱することができず、暖機運転効率が悪い。

本発明による電動機装置は、周面に沿ってコイルが配設された略円筒形状の固定子と、固定子を収容するハウジングと、コイルの内側に回転可能に支持された回転子と、コイルに電力を供給して回転磁界を発生させることで回転子を回転させる電力供給手段とを備える。ハウジング内には少なくとも冷却用または潤滑用として機能するオイルが封入され、コイルは、第１のコイル群とこの第１のコイル群よりもオイルに浸る面積が小さい第２のコイル群とからなり、電力供給手段は、暖機運転時に第１のコイル群に第２のコイル群よりも優先的に電力を供給することを特徴とする。

本発明によれば、暖機運転時にハウジング内に封入したオイルを効率よく加熱することができる。

−第１の実施の形態−
以下、図１〜図４を参照して本発明による電動機装置の第１の実施の形態について説明する。
図１は、第１の実施の形態に係る電動機装置を構成する３相交流モータ１００の内部構成を示す断面図である。このモータ１００は例えば電気自動車に搭載され、車両走行に用いられる。モータ１００は、ハウジング１内に収容された略円筒形状のステータ１０と、ステータ１０の内側に回転可能に設けられたロータ２０とを備える。ロータは２０はロータ軸２１とロータコア２２とマグネット２３とを有する。ロータコア２２の外周には極数に応じた枚数のマグネット２３が周方向均等に取り付けられ、ロータコア２２はロータ軸２１に一体に設けられている。ロータ軸２１は、ハウジング１に取り付けられた軸受け３とカバー２に取り付けられた軸受け４とにより、略水平方向に回転可能に支持されている。ロータ軸２１の一端はカバー２から突出しており、この突出部を介してモータ１００の出力が外部に伝達される。

ロータ２０の回転位置は回転検出器５により検出される。回転検出器５は、ロータ軸２１に取り付けられた回転子５ａと、この回転子５ａに対応してハウジング１に取り付けられた固定子５ｂとを有し、固定子５ｂに対する回転子５ａの相対位置を検出する。

ハウジング１内には、主に軸受け３，４の潤滑およびロータ２０とステータ１０の冷却を目的としてオイルが封入され、ハウジング内のオイルはオイルシール６により封止されている。ハウジング内にはロータ２０の回転中心付近Ｌｖまでオイルが溜まっており、ステータ１０のコイルの下側約半分がオイルに浸っている。ハウジング内のオイルの温度は油温センサ３４（図３）により検出される。

このような構成において、例えばキースイッチをオンした直後等、油温センサ３４により検出された油温が低いと、オイルの粘度が高いため、車両走行に悪影響を与えるおそれがある。すなわちオイル粘度が高い間は、オイルに浸かった状態で回転を続ける回転子に、走行に関係ないフリクショントルクが作用し、駆動装置としての伝達効率が悪化したり、アクセル操作からずれた低い加速力となるおそれがある。したがって、油温が低い場合には暖機運転を行って、油温を早期に適温まで上昇させることが好ましい。本実施の形態では以下のように構成することで、暖機運転を効率よく行い、油温を早期に適温まで上昇させる。

図２は、ステータ１０のコイルの結線を概略的に示す図である。ここでは、ステータコア１１に形成されたスロット１２にコイル１３を配設し、いわゆる分布巻構造のステータとして構成している。ステータコア１１の内周面には周方向等間隔にスロット１２が計３６カ所設けられ、各スロット１２にＵ相用、Ｖ相用、Ｗ相用のコイル１３が交互に挿入されている。

以下では、説明をわかりやすくするために、ステータ１０の高さ方向中央もしくはその直下方のスロット（図の１２１）を基準とし、この基準位置から時計方向に一周するまでのスロットを、それぞれ順番にＵ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，・・・，Ｗ１１，Ｕ１２，Ｖ１２，Ｗ１２と呼ぶ。Ｕ１〜Ｕ６，Ｖ１〜Ｖ６，Ｗ１〜Ｗ６の各スロット１２はステータ１０の高さ方向中央よりも下側、つまりステータ１０の中心Ｏよりも下側に形成されており、Ｕ７〜Ｕ１２，Ｖ７〜Ｖ１２，Ｗ７〜Ｗ１２の各スロット１２は中心Ｏよりも上側に形成されている。

図３は、図２のコイル結線を模式的に示す電気回路図である。ステータ１０の下側には、Ｕ１〜Ｕ２，Ｕ３〜Ｕ４，Ｕ５〜Ｕ６のスロット１２にかけてそれぞれＵ相用のコイル１３１Ｕが形成され、Ｖ１〜Ｖ２，Ｖ３〜Ｖ４，Ｖ５〜Ｖ６のスロット１２にかけてそれぞれＶ相用のコイル１３１Ｖが形成され、Ｗ１〜Ｗ２，Ｗ３〜Ｗ４，Ｗ５〜Ｗ６のスロット１２にかけてそれぞれＷ相用のコイル１３１Ｗが形成されている。これらＵ相用、Ｖ相用、Ｗ相用の各コイル１３１Ｕ，１３１Ｖ，１３１Ｗはそれぞれ直列に接続され、その端部はそれぞれ第１電力供給装置３１に接続されている。これにより暖機運転用コイル３１０が形成される。

また、ステータ１０の上側には、Ｕ７〜Ｕ８，Ｕ９〜Ｕ１０，Ｕ１１〜Ｕ１２のスロット１２にかけてそれぞれＵ相用のコイル１３２Ｕが形成され、Ｖ７〜Ｖ８，Ｖ９〜Ｖ１０，Ｖ１１〜Ｖ１２のスロット１２にかけてそれぞれＶ相用のコイル１３２Ｖが形成され、Ｗ７〜Ｗ８，Ｗ９〜Ｗ１０，Ｗ１１〜Ｗ１２のスロット１２にかけてそれぞれＷ相用のコイル１３２Ｗが形成されている。これらＵ相用、Ｖ相用、Ｗ相用の各コイル１３２Ｕ，１３２Ｖ，１３２Ｗはそれぞれ直列に接続され、その端部はそれぞれ第２電力供給装置３２に接続されている。これにより通常運転用コイル３２０が形成される。

第１電力供給装置３１および第２電力供給装置３２は、モータ１００に電力供給を行うための装置である。これら電力供給装置３１，３２はインバータなどで構成され、バッテリ３３に互いに並列に接続されている。電力供給装置３１，３２をインバータとした場合、コントローラ３０からの３相交流電圧指令値に基づいて、バッテリ３３からの直流電力をＩＧＢＴなどのパワー素子によりスイッチングし、３相交流電力に変換してモータ１００に印加する。これによりロータ２０の周囲に回転磁界が発生し、ロータ２０が回転する。

この際、第１電力供給装置３１のみ作動（通電）すると、下側半分のコイル（暖機運転用コイル３１０）に電流が流れ、第１電力供給装置３１と第２電力供給装置３２の双方を作動（通電）すると、全体のコイル（暖機運転用コイル３１０と通常運転用コイル３２０）に電流が流れる。したがって、第１電力供給装置３１のみ作動する場合は、第１電力供給装置３１と第２電力供給装置３２とを作動する場合に比べ、暖機運転用コイル３１０に約２倍の電流を流すことができる。本実施の形態では、暖機運転を効率よく行うために、回転検出器５と油温センサ３４からの信号に基づきコントローラ３０が以下のように電力供給装置３１，３２の作動を制御する。

コントローラ３０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成される。図４は、ＣＰＵで実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートで示す処理は例えばキースイッチのオンによりスタートする。ステップＳ１では、回転検出器５からの信号を読み込み、ステップＳ２で、回転検出器５からの信号により車速が０より大きいか否か、つまり走行中か否かを判定する。走行中でなければ、電力供給装置３１，３２が非作動となってモータ１００への電力供給が阻止される。この場合は、暖機運転が行われず、処理を終了する。なお、車両の走行／非走行を車速センサ等により検出してもよい。

一方、ステップＳ２で走行中と判定されるとステップＳ３に進み、油温センサ３４により検出された油温を読み込む。ステップＳ４では、油温検出値が所定温度Ｔ０以下か否かを判定する。所定温度Ｔ０は、暖機運転の要否の基準となる温度であり、例えばオイルの潤滑性が良好となる温度が所定温度Ｔ０として予めメモリに記憶されている。ステップＳ４が否定されるとステップＳ５に進む。この場合は、モータ１００を暖機する必要がないため、第１電力供給装置３１と第２の電力供給装置３２の双方がモータ通電に供され、電力供給装置３１，３２はコントローラ３０からの三相交流電圧指令値に応じて制御される。これによりステータ１０のコイル全体に電流が流れ、通常運転でロータ２０が回転する。

一方、ステップＳ４が肯定されるとステップＳ６に進む。この場合は、暖機運転が必要なので、第１電力供給装置３１のみがモータ通電に供され、第１電力供給装置３１のみ三相交流電圧指令値に応じて制御される。これにより、オイルに浸っていない上側のコイル３２０に電流は流れず、その分、下側のコイル３１０に流れる電流が増加する。例えば下側のコイル３１０には、全コイル３１０，３２０に電流を流す場合（ステップＳ５）の約２倍の電流が流れる。このため、コイル３１０の発熱量は約４倍となり、コイル３１０の発熱によりオイルが加熱されるので、短時間で油温を適温まで上昇させることができる。

以上の動作をまとめると次のようになる。寒冷地等で車両を走行する場合、キースイッチのオン直後は油温が低く、油温が所定温度Ｔ０以下のことがある。この場合は、暖機運転が行われ、ステータ１０の中心よりも下側に配置された暖機運転用コイル３１０に約２倍の電流が流れる。これによりモータ１００を駆動しつつ、油温を早期に上昇することができる。油温が所定温度Ｔ０まで上昇すると、ステータ１０の中心よりも上側に配置された通常運転用コイル３２０への通電が開始され、暖機運転用コイル３１０の電流値が下がる。これにより暖機運転が終了し、通常運転によりモータ１００が駆動される。

第１の実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）ロータ軸２１を略水平方向に配置するとともに、Ｕ相用、Ｖ相用、Ｗ相用のコイル１３をステータ１０の内周面に沿って配置し、中心Ｏよりも上側に配置されたコイル１３および中心Ｏよりも下側に配置されたコイル１３をそれぞれ直列に接続した。そして、下側に配置された暖機運転用コイル３１０に第１電力供給装置３１を、上側に配置された通常運転用コイル３２０に第２電力供給装置３２をそれぞれ接続して並列のモータ駆動回路を構成し、暖機運転が必要なときは暖機運転用コイル３１０のみに電流を流すようにした。これにより暖機運転用コイル３１０の発熱量が増加するため、油温を短時間で上昇することができ、効率よく暖機運転を行うことができる。

（２）上下のコイル３１０，３２０への通電を、別々の電力供給装置３１，３２を用いて行うので、暖機運転終了後の通常運転への切換をスムーズに行うことができる。また、暖機運転時に要求駆動トルクが大きくなって暖機運転用コイル３１０への電流供給量がオーバーフローした場合、通常運転用コイル３２０への通電を開始することで、要求駆動トルクをスムーズに発生させることができる。
（３）一の回転数検出器５からの信号に基づいて、暖機運転用の電力供給装置３１および通常運転用の電力供給装置３２をそれぞれ制御するので、通常運転時に、並列接続した上下のコイル３１０，３２０を精度よく同期して通電することができる。
（４）オイルヒータ等を別途設ける必要がないため、安価に構成できる。

−第２の実施の形態−
図５，６を参照して本発明による電動機装置の第２の実施の形態について説明する。
以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは、ステータコイルの結線である。図５は、第２の実施の形態に係る電動機装置のコイル結線を概略的に示す図であり、図６は、コイル結線の電気回路図である。なお、図２，３と同一の箇所には同一の符号を付している。

第２の実施の形態では、第１電力供給装置３１により通電される暖機運転用コイル３１０と、第２電力供給装置３２により通電される通常運転用コイル３２０とが周方向交互に配置されている。すなわちＵ１〜Ｕ２，Ｕ５〜Ｕ６，Ｕ９〜Ｕ１０のスロット１２にかけてＵ相用コイル１３１Ｕが形成され、Ｖ１〜Ｖ２，Ｖ５〜Ｖ６，Ｖ９〜Ｖ１０のスロット１２にかけてＶ相用コイル１３１Ｖが形成され、Ｗ１〜Ｗ２，Ｗ５〜Ｗ６，Ｗ９〜Ｗ１０のスロット１２にかけてＷ相用コイル１３１Ｗが形成されている。これらＵ相用コイル１３１Ｕ、Ｖ相用コイル１３１Ｖ、Ｗ相用コイル１３１Ｗはそれぞれ直列に接続され、その端部はそれぞれ第１電力供給装置３１に接続されている。

また、Ｕ１１〜Ｕ１２，Ｕ３〜Ｕ４，Ｕ７〜Ｕ８のスロット１２にかけてＵ相用コイル１３２Ｕが形成され、Ｖ１１〜Ｖ８，Ｖ９〜Ｖ１０，Ｖ１１〜Ｖ１２のスロット１２にかけてＶ相用コイル１３２Ｖが形成され、Ｗ７〜Ｗ８，Ｗ９〜Ｗ１０，Ｗ１１〜Ｗ１２のスロット１２にかけてＷ相用コイル１３２Ｗが形成ている。これらＵ相用コイル１３２Ｕ、Ｖ相用コイル１３２Ｖ、Ｗ相用コイル１３２Ｗはそれぞれ直列に接続され、その端部はそれぞれ第２電力供給装置３２に接続されている。

図５に示すように暖機運転用コイル３１０（点線）は周方向１２０°毎に３カ所に配置されている。ここで、ロータ２０の回転中心よりも下側に配置されたコイル３１０の総面積は、上側に配置されたコイル３１０の総面積の２培であり、暖機運転用コイル３１０の多くはオイルに浸っている。

コントローラ３０では、図４と同様の処理が行われれる。これにより油温が所定温度Ｔ０以下のときは暖機運転用コイル３１０のみに通電し、所定温度Ｔ０より高いときは暖機運転用コイル３１０と通常運転用コイル３２０の双方に通電する。この場合、油温が所定温度Ｔ０以下のとき、暖機運転用コイル３１０には約２倍の電流が流れるが、コイル３１０の多くは下側に配置されている。したがって、暖機運転用コイル３１０とオイルとの接触面積は大きく、効率よくオイルを加熱することができる。とくに第２の実施の形態では、暖機運転用コイル３１０は周方向等間隔に配置されているので、ロータ２０の径方向の振動が抑えられ、ロータ２０をバランスよく駆動することができる。その結果、振動音が低減し、静粛性を確保できる。

−第３の実施の形態−
図７，８を参照して本発明による電動機装置の第３の実施の形態について説明する。
以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。第３の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは、ステータコイルの結線である。図７は、第３の実施の形態に係る電動機装置のコイル結線を概略的に示す図であり、図８は、図７のコイル結線の電気回路図である。なお、図２，３と同一の箇所には同一の符号を付している。

第３の実施の形態では、ステータ１０の各スロット１２に暖機運転用および通常運転用の一対のコイル１３が挿入され、各スロット１２に一対のコイル１３が並べて配置されている。このため、スロット１２内の各コイル１３の断面積は第１の実施の形態のコイル１３の約半分となっている。

この状態で、Ｕ１〜Ｕ２，Ｕ３〜Ｕ４，・・・，Ｕ１１〜Ｕ１２にかけて暖機運転用および通常運転用のＵ相用コイル１３１Ｕ，１３２Ｕがそれぞれ形成され、Ｖ１〜Ｖ２，Ｖ３〜Ｖ４，・・・，Ｖ１１〜Ｖ１２にかけて暖機運転用および通常運転用のＶ相用コイル１３１Ｖ，１３２Ｖがそれぞれ形成され、Ｗ１〜Ｗ２，Ｗ３〜Ｗ４，・・・，Ｗ１１〜Ｗ１２にかけて暖機運転用および通常運転用のＷ相用コイル１３１Ｗ，１３２Ｗがそれぞれ形成されている。これら暖機運転用のＵ相用コイル１３１Ｕ、Ｖ相用コイル１３１Ｖ、Ｗ相用コイル１３１Ｗはそれぞれ直列に接続され、その端部は第１電力供給装置３１に接続されている。また、通常運転用のＵ相用コイル１３２Ｕ、Ｖ相用コイル１３２Ｖ、Ｗ相用コイル１３２Ｗはそれぞれ直列に接続され、その端部は第２電力供給装置３２に接続されている。

コントローラ３０では、図４と同様の処理が行われれる。これにより油温が所定温度Ｔ０以下のときは暖機運転用コイル３１０のみに通電し、所定温度Ｔ０より高いときは暖機運転用コイル３１０と通常運転用コイル３２０の双方に通電する。第３の実施の形態では、暖機運転用および通常運転用の各コイル１３の断面積を約半分にしてスロット１２に挿入しているので、暖機運転用コイル３１０を全周にわたって配置できる。このため、油温が所定温度Ｔ０以下の場合にも、ロータ２０をバランスよく駆動できる。この場合、下側に配置された暖機運転用コイル３１０の総面積は第１の実施の形態の約半分となるが、暖機運転用コイル３１０には通常運転時の約２倍の電流が流れるため、オイルに与えられる熱量は通常運転時よりも大幅に増加し、効率よく暖機運転を行うことができる。

−第４の実施の形態−
図９〜図１１を参照して本発明による電動機装置の第４の実施の形態について説明する。
以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。第１の実施の形態では、一対の電力供給装置３１，３２により暖機運転用コイル３１０と通常運転用コイル３２０への通電を制御するようにしたが、第２の実施の形態では、一の電力供給装置３１と電力開閉器３５とによりコイル３１０，３２０への通電を制御する。図９は、第４の実施の形態に係る電動機装置のコイルの結線を概略的に示す図であり、図１０は、コイル結線の電気回路図である。なお、図２，３と同一の箇所には同一の符号を付している。

図９，１０に示すようにステータ１０の中心よりも下側に配置された暖機運転用のＵ相用コイル１３１Ｕ、Ｖ相用コイル１３１Ｖ、Ｗ相用コイル１３１Ｗはそれぞれ第１電力供給装置３１に直列に接続されている。一方、上側に配置された通常運転用のＵ相用コイル１３２Ｕ、Ｖ相用コイル１３２Ｖ、Ｗ相用コイル１３２Ｗはそれぞれ電力開閉器３５を介して第１電力供給装置３１に直列に接続されている。電力開閉器３５はコントローラ３０からの信号により開閉し、第１電力供給装置３１から通常運転用コイル３２０への通電を許可または禁止する。

図１１は、第４の実施の形態におけるコントローラ３０での処理の一例を示すフローチャートであり、とくに電力開閉器３５の開閉制御に関する処理を示している。なお、第１電力供給装置３１は第１の実施の形態と同様、三相交流電圧指令値に応じて制御される。図４と同一の箇所に同一の符号を付している。

ステップＳ４で油温が所定温度Ｔ０以下と判定されるとステップＳ１１に進み、電力開閉器３５にオフ信号を出力する。これにより電力開閉器３５が開放し、下側の暖機運転用コイル３１０のみに電流が流れる。一方、ステップＳ４で油温が所定温度Ｔ０より高いと判定されるとステップＳ１２に進み、電力開閉器３５にオン信号を出力する。これにより電力開閉器３５が閉じられ、暖機運転用コイル３１０および通常運転用コイル３２０の全体に電流が流れる。

このように第４の実施の形態では、通常運転用コイル３２０の電力供給回路に電力開閉器３５を設けたので、電力供給装置を２つ設ける必要がなく、安価に構成することができる。また、構成を簡素化でき、信頼性が高い。通常運転時に暖機運転用コイル３１０と通常運転用コイル３２０への電流の流れを容易に同期させることができる。

−第５の実施の形態−
図１２，１３を参照して本発明による電動機装置の第５の実施の形態について説明する。
以下では第４の実施の形態との相違点を主に説明する。図１２は第５の実施の形態に係る電動機装置のコイルの結線状態を概略的に示す図であり、図１３はコイル結線の電気回路図である。第４の実施の形態では、暖機用コイル３１０を下側に配置したが、第５の実施の形態では、第２の実施の形態と同様、暖機運転用コイル３１０と通常運転用コイル３２０を周方向に交互に配置している。

コントローラ３０では図１１と同様の処理が行われ、油温が所定温度Ｔ０以下のときに電力開閉器３５を開いて暖機運転用コイル３１０のみを通電し、所定温度Ｔ０より高いときは電力開閉器３５が閉じて暖機用コイル３１０と通常用コイル３２０の双方を通電する。これによりハード構成を簡素化することができ、安価な構成の下、暖機運転時にロータ３２０をバランスよく駆動できる。

−第６の実施の形態−
図１４，１５を参照して本発明による電動機装置の第６の実施の形態について説明する。
以下では第４の実施の形態との相違点を主に説明する。図１４は第６の実施の形態に係る電動機装置のコイルの結線状態を概略的に示す図であり、図１５はコイル結線の電気回路図である。第４の実施の形態では、暖機用コイル３１０を下側に配置したが、第６の実施の形態では、第３の実施の形態と同様、暖機運転用および通常運転用の各コイル１３を各スロット１２に並べて配置している。

コントローラ３０では図１１と同様の処理が行われ、油温が所定温度Ｔ０以下のときに電力開閉器３５を開いて暖機運転用コイル３１０のみを通電し、所定温度Ｔ０より高いときは電力開閉器３５が閉じて暖機運転用コイル３１０と通常運転用コイル３２０の双方を通電する。これにより暖機運転時にロータ３２０をバランスよく駆動できる。

−第７の実施の形態−
図１６を参照して本発明による電動機装置の第７の実施の形態について説明する。
以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。第７の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのはコントローラ３０における処理である。すなわち第７の実施の形態では、非走行状態であっても暖機運転を行うように構成する。第７の実施の形態に係る電動機装置の電気回路図は図３に示したのと同様である。但し、第７の実施の形態に係る第１電力供給装置３１は、コントローラ３０からの信号により暖機運転用コイル３１０に交流だけでなく直流も供給可能である。

図１６はコントローラ３０で実行される処理の一例を示すフローチャートである。なお、図４と同一の箇所には同一の符号を付している。ステップＳ２で非走行状態と判定されると、すなわち車速が０以下と判定されるとステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では、油温センサ３４により検出された油温を読み込み、ステップＳ２２で油温が所定温度Ｔ０以下か否かを判定する。ステップＳ２２が否定されると暖機運転の必要がないと判定され、処理を終了する。一方、ステップＳ２２が肯定されると暖機運転が必要と判定され、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、第１電力供給装置３１に制御信号を出力し、暖機運転用コイル３１０に直流電流を流す。

このように第７の実施の形態では、非走行時に暖機運転が必要と判定されると、暖機運転用コイル３１０に直流電流を流すので、ロータ２０の回転を停止した状態で暖機運転を行うことができ、暖機運転時間を段縮できる。暖機運転終了後に走行を開始すれば、走行時のロータ２０の回転振動を抑えることができる。

なお、第２の実施の形態〜第６の実施の形態の構成においても、第７の実施の形態と同様、油温が所定温度Ｔ０以下でかつ非走行状態と判定されたときに、暖機運転用コイル３１０に直流電流を流すようにしてもよい。Ｕ相用、Ｖ相用、Ｗ相用の各コイル１３１Ｕ，１３１Ｖ，１３１Ｗを直列に接続して第１コイル群としての暖機運転用コイル３１０を形成するとともに、Ｕ相用、Ｖ相用、Ｗ相用の各コイル１３２Ｕ，１３２Ｖ，１３２Ｗを直列に接続して第２コイル群としての通常運転用コイルを形成したが、少なくともオイルに浸る面積が大きい第１のコイル群とオイルに浸る面積が小さい第２のコイル群とにより構成するのであれば、ステータ１０のコイルの構成は上述したものに限らない。

上記実施の形態では、電力供給装置３１，３２または電力供給装置３１と電力開閉器３５を制御して暖機運転時に暖機運転用コイル３１０のみに電力供給するようにしたが、少なくとも暖機運転時に、通常運転用コイル３２０よりも暖機運転用コイル３１０に優先的に電力供給するのであれば、電力供給手段の構成はこれに限らない。例えば暖機運転時に通常運転用コイル３２０に少量の電力を供給するようにしてもよい。

第４〜第６の実施の形態では、油温が所定温度Ｔ０以下のときに電力開閉器３５を開き、所定温度Ｔ０より高いときに閉じるようにしたが（図１１）、電力開閉器３５の開閉制御はこれに限らない。例えば回転数検出手段としての回転検出器５からの信号によりモータ回転数を検出し、油温が所定温度Ｔ０より高く、かつ、検出された電動機回転数が所定値以下のときに、開閉スイッチ３５を閉じるようにしてもよい。これにより暖機運転から通常運転に移行する際のモータ１００のトルク変動を抑えることができる。

図１７に示すようにコントローラ３０にトルクセンサ３６を接続して電動機装置を構成してもよい。この場合、モータ回転数を検出する代わりにトルクセンサ３６によりモータ１００の出力トルクを検出し、油温が所定温度Ｔ０より高く、かつ、検出されたトルクが所定値以下のときに、開閉スイッチ３５を閉じるようにしてもよい。これによってもスイッチ切換時のモータ１００のトルク変動を抑えることができる。また、トルクセンサ３６からの信号によりトルク変動を検出し、油温が所定温度Ｔ０より高く、かつ、検出されたトルクが所定値以上変動したときに開閉スイッチ３５を閉じるようにしてもよい。これにより加速または減速等により車両の挙動が変化するときにスイッチ３５が閉じられるので、運転者に与える違和感を低減できる。なお、トルク検出手段としてのトルクセンサの構成はいかなるものでもよい。

上記実施の形態では、分布巻コイルとして電動機装置の構成を説明したが、集中巻コイルとすることもできる。集中巻コイルの方が外部への熱の逃げが少なく、油温上昇の効果が大きい場合がある。ロータコア２２の外周にマグネット２３を取り付けるようにしたが、マグネット２３を埋め込み式としてもよい。以上の電動機装置は、電動機自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などの車両や、車両以外のシステムに用いることもできる。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の電動機装置に限定されない。

本発明の第１の実施の形態に係る電動機装置を構成する３相交流モータの内部構成を示す断面図。 第１の実施の形態に係る電動機装置のコイル結線を概略的に示す図。 第１の実施の形態に係る電動機装置のコイル結線を模式的に示す電気回路図。 図３のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。 第２の実施の形態に係る電動機装置のコイル結線を概略的に示す図。 第２の実施の形態に係る電動機装置のコイル結線を模式的に示す電気回路図。 第３の実施の形態に係る電動機装置のコイル結線を概略的に示す図。 第３の実施の形態に係る電動機装置のコイル結線を模式的に示す電気回路図。 第４の実施の形態に係る電動機装置のコイル結線を概略的に示す図。 第４の実施の形態に係る電動機装置のコイル結線を模式的に示す電気回路図。 図１０のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。 第５の実施の形態に係る電動機装置のコイル結線を概略的に示す図。 第５の実施の形態に係る電動機装置のコイル結線を模式的に示す電気回路図。 第６の実施の形態に係る電動機装置のコイル結線を概略的に示す図。 第６の実施の形態に係る電動機装置のコイル結線を模式的に示す電気回路図。 第７の実施の形態に係る電動機装置を構成するコントローラでの処理の一例を示すフローチャート。 本発明の変形例を示す図。

符号の説明

１ ハウジング
５ 回転検出器
１０ ステータ
２０ ロータ
３０ コントローラ
３１ 第１電力供給装置
３２ 第２電力供給装置
３４ 油温センサ
３５ 電力開閉器
３６ トルクセンサ
３１０ 暖機運転用コイル
３２０ 通常運転用コイル

Claims (11)

1. 周面に沿ってコイルが配設された略円筒形状の固定子と、
   前記固定子を収容するハウジングと、
   前記コイルの内側に回転可能に支持された回転子と、
   前記コイルに電力を供給して回転磁界を発生させることで前記回転子を回転させる電力供給手段とを備え、
   前記ハウジング内には少なくとも冷却用または潤滑用として機能するオイルが封入され、
   前記コイルは、第１のコイル群とこの第１のコイル群よりもオイルに浸る面積が小さい第２のコイル群とからなり、
   前記電力供給手段は、暖機運転時に前記第１のコイル群に前記第２のコイル群よりも優先的に電力を供給することを特徴とする電動機装置。
2. 請求項１に記載の電動機装置において、
   前記第１のコイル群および前記第２のコイル群は、それぞれ直列接続された複数のコイルからなり、
   前記回転子は、回転軸が略水平方向に配設され、
   前記第１のコイル群を構成する各コイルは、前記固定子の周方向下側に配設され、前記第２のコイル群を構成する各コイルは、周方向上側に配設されることを特徴とする電動機装置。
3. 請求項１に記載の電動機装置において、
   前記第１のコイル群および前記第２のコイル群は、それぞれ直列接続された複数のコイルからなり、
   前記回転子は、回転軸が略水平方向に配設され、
   前記第１のコイル群を構成する各コイルと前記第２のコイル群を構成する各コイルは、前記固定子の周方向下側に配設された前記第１のコイル群を構成するコイルの総面積が周方向上側に配設された前記第１のコイル群を構成するコイルの総面積よりも大きくなるように、前記固定子の周面に沿って周方向に交互に配設されることを特徴とする電動機装置。
4. 請求項１に記載の電動機装置において、
   前記第１のコイル群および前記第２のコイル群は、それぞれ直列接続された複数のコイルからなり、
   前記回転子は、回転軸が略水平方向に配設され、
   前記固定子の周面には周方向に沿って複数のスロットが設けられ、これら各スロットに前記第１のコイル群を構成する各コイルおよび前記第２のコイル群を構成する各コイルがそれぞれ並べて収納されることを特徴とする電動機装置。
5. 請求項２〜４のいずれか１項に記載の電動機装置において、
   前記電力供給手段は、
   電源からの電力を前記第１のコイル群に供給する第１の電力供給装置と、
   前記第１の電力供給装置に並列接続され、前記電源からの電力を前記第２のコイル群に供給する第２の電力供給装置と、
   暖機運転時に前記第１の電力供給装置から前記第１のコイル群に電力供給し、通常運転時に前記第１の電力供給装置および前記第２の電力供給装置から前記第１のコイル群および前記第２のコイル群にそれぞれ電力供給するように前記第１の電力供給装置および前記第２の電力供給装置を制御する制御手段とを有することを特徴とする電動機装置。
6. 請求項５に記載の電動機装置において、
   前記回転子の回転を検出する回転検出手段を有し、
   前記制御手段は、前記回転検出手段からの信号に基づいて前記第１の電力供給装置および前記第２の電力供給装置を制御することを特徴とする電動機装置。
7. 請求項２〜４のいずれか１項に記載の電動機装置において、
   前記電力供給手段は、
   電源からの電力を前記第１のコイル群および前記第２のコイル群に並列に供給する電力供給装置と、
   前記電力供給装置から前記第２のコイル群への電力供給回路を開閉する開閉スイッチと、
   暖機運転時に前記開閉スイッチを開いて前記電力供給装置から前記第１のコイル群に電力供給し、通常運転時に前記開閉スイッチを閉じて前記電力供給装置から前記第１のコイル群および前記第２のコイル群にそれぞれ電力供給するように前記電力供給装置および前記開閉スイッチを制御する制御手段とを有することを特徴とする電動機装置。
8. 請求項７に記載の電動機装置において、
   前記ハウジング内のオイル温度を検出する油温検出手段と、
   前記電動機の回転数を検出する回転数検出手段とを備え、
   前記制御手段は、前記油温検出手段により検出された油温が所定値より高く、かつ、前記回転数検出手段により検出された電動機回転数が所定値以下のときに、前記開閉スイッチを閉じることを特徴とする電動機装置。
9. 請求項７に記載の電動機装置において、
   前記ハウジング内のオイル温度を検出する油温検出手段と、
   前記電動機の出力トルクを検出するトルク検出手段とを備え、
   前記制御手段は、前記油温検出手段により検出された油温が所定値より高く、かつ、前記トルク検出手段により検出されたトルクが所定値以下のときに、前記開閉スイッチを閉じることを特徴とする電動機装置。
10. 請求項７に記載の電動機装置において、
    前記ハウジング内のオイル温度を検出する油温検出手段と、
    前記電動機の出力トルクを検出するトルク検出手段とを備え、
    前記制御手段は、前記油温検出手段により検出された油温が所定値以上となり、かつ、前記トルク検出手段により検出されたトルクが所定値以上変動したときに、前記開閉スイッチを閉じることを特徴とする電動機装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電動機装置において、
    車両の走行／非走行を検出する走行検出手段を有し、
    前記電力供給手段は、少なくとも前記走行検出手段により非走行が検出されているときは、暖機運転時に前記第１のコイル群に直流電流を印加し、少なくとも走行が検出されているときは、暖機運転時に前記第１のコイル群に交流電流を印加することを特徴とする電動機装置。

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