JP5987432B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、モータなどの回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine such as a motor.
従来、特許文献1に記載されるように、高速回転用および低速回転用の2種類のコイルを備えたモータが存在する。2種類のコイルを切り替えることにより、モータの運転領域(回転速度の制御範囲)が切り替えられる。高速回転用のコイルに切り替えた場合には高回転(低トルク)が、低速回転用のコイルに切り替えた場合には高トルク(低回転)が得られる。 Conventionally, as described in Patent Document 1, there is a motor including two types of coils for high-speed rotation and low-speed rotation. By switching between the two types of coils, the motor operating range (rotational speed control range) can be switched. When switched to a coil for high speed rotation, high rotation (low torque) is obtained, and when switched to a coil for low speed rotation, high torque (low rotation) is obtained.
また、特許文献2に記載されるように、2つの給電系統を有するモータも存在する。すなわち、当該モータは、三相分を1組とする2組のコイル、および各コイルに対して組ごとに給電する2組の駆動回路を有している。このモータによれば、一方系統のコイルまたは駆動回路が失陥した場合であれ、他方系統を通じてモータを回転させることが可能である。 Further, as described in Patent Document 2, there is a motor having two power feeding systems. That is, the motor has two sets of coils each having three phases, and two sets of drive circuits that supply power to each coil. According to this motor, it is possible to rotate the motor through the other system even if the coil or the drive circuit of one system has failed.
特許文献1のモータによれば、必要とされる速度領域に応じて2種類のコイルを切り替えることにより、幅広い出力特性が得られる。しかし、コイルの切り替え、およびコイルへの給電を単一の駆動回路で行っているため、この駆動回路が失陥した場合には、モータを駆動させることが困難になる。すなわち、冗長性(重複性)の点で改善の余地がある。 According to the motor of Patent Document 1, a wide range of output characteristics can be obtained by switching between two types of coils according to a required speed region. However, since the switching of the coil and the power supply to the coil are performed by a single drive circuit, it is difficult to drive the motor if this drive circuit fails. That is, there is room for improvement in terms of redundancy (redundancy).
これに対し、特許文献2のモータによれば、独立した2つの給電系統を有しているので、一方系統が失陥した場合であれ、他方系統を通じてモータを駆動させることが可能である。しかしその反面、コイルを切り替えることにより、高速回転および低速回転の双方を得ることは困難である。すなわち、運転領域の拡大という点で改善の余地がある。 On the other hand, since the motor of Patent Document 2 has two independent power feeding systems, even if one system fails, the motor can be driven through the other system. However, it is difficult to obtain both high speed rotation and low speed rotation by switching the coil. In other words, there is room for improvement in terms of expanding the operating range.
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、冗長性を確保しつつ運転領域を拡大することができる回転電機を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a rotating electrical machine capable of expanding an operation region while ensuring redundancy.
<1>本発明の一態様によれば、三相各相のコイルが互いに直列に接続された第1および第2のコイル群と、第1のコイル群における第2のコイル群と反対側の端部に接続される第1のインバータと、第1および第2のコイル群の間に接続される第2のインバータと、第2のコイル群における第1のコイル群と反対側の端部に接続されて第2のコイル群の各相コイルを短絡した状態と開放した状態との間で切り替えるスイッチ回路と、第1および第2のインバータならびにスイッチ回路をそれぞれ制御する制御回路と、を備え、制御回路は、通常時、第2のインバータおよびスイッチ回路を通じて第1および第2のコイル群からなるスター結線を形成したうえで第1のインバータを通じて第1および第2のコイル群に給電する第1の状態と、同じく第1のコイル群からなるスター結線を形成したうえで第1のインバータを通じて第1のコイル群に給電する第2の状態との間で切り替え可能とし、第1のインバータの異常時には、第2のインバータおよびスイッチ回路を通じて第1または第2のコイル群からなるスター結線を形成したうえで第2のインバータを通じて第1または第2のコイル群に給電し、第2のインバータの異常時には、前記第1または第2の状態と同様にして第1および第2のコイル群の少なくとも一に給電する回転電機が提供される。 <1> According to one aspect of the present invention, first and second coil groups in which three-phase coils are connected in series with each other, and the second coil group on the opposite side of the first coil group A first inverter connected to the end, a second inverter connected between the first and second coil groups, and an end of the second coil group opposite to the first coil group; A switch circuit that is connected and switches between a state in which each phase coil of the second coil group is short-circuited and an open state; and a control circuit that controls each of the first and second inverters and the switch circuit, The control circuit normally forms a star connection composed of the first and second coil groups through the second inverter and the switch circuit, and then supplies power to the first and second coil groups through the first inverter. The state of First, a star connection consisting of the first coil group is formed, and then it is possible to switch between the second state in which power is supplied to the first coil group through the first inverter. After forming a star connection consisting of the first or second coil group through the two inverters and the switch circuit, power is supplied to the first or second coil group through the second inverter, and when the second inverter is abnormal, A rotating electrical machine that supplies power to at least one of the first and second coil groups in the same manner as in the first or second state is provided.
この構成によれば、通常時には、第1の状態と第2の状態との間で回転電機の運転状態を切り替えることができる。第1の運転状態では、第1および第2のコイル群のすべてを使用することにより、低回転および高トルクが得られる。第2の運転状態では、第1のコイルのみを使用するので、第1の運転状態に比べて、高回転および低トルクが得られる。すなわち、回転電機の運転領域が拡大される。また、第1のインバータの異常が検出される場合には第2のインバータを使用して、逆に第2のインバータの異常が検出される場合には第1のインバータを使用して回転電機を駆動させることが可能となる。このため、冗長性も確保される。 According to this configuration, the operating state of the rotating electrical machine can be switched between the first state and the second state at normal times. In the first operating state, low rotation and high torque can be obtained by using all of the first and second coil groups. In the second operating state, since only the first coil is used, higher rotation and lower torque can be obtained than in the first operating state. That is, the operating range of the rotating electrical machine is expanded. When an abnormality in the first inverter is detected, the second inverter is used. Conversely, when an abnormality in the second inverter is detected, the first inverter is used to turn the rotating electrical machine. It can be driven. For this reason, redundancy is also ensured.
<2>上記回転電機において、第1および第2のインバータにおける高電位側の給電経路には、それぞれスイッチング素子を設け、制御回路は、第1または第2のインバータの異常が検出されるとき、当該異常が検出された側のスイッチング素子をオフすることが好ましい。 <2> In the above rotating electric machine, a switching element is provided in each of the high potential side power supply paths in the first and second inverters, and when the control circuit detects an abnormality in the first or second inverter, It is preferable to turn off the switching element on the side where the abnormality is detected.
この構成によれば、第1または第2のインバータの異常が検出されたとき、異常側のスイッチング素子をオフすることにより、第1または第2のインバータへの給電が遮断される。また、 第1のインバータの異常時において、第1のコイル群からなるスター結線を形成する際には、第1のコイル群の各相コイルを短絡させることにより中性点を形成する必要がある。この際、第1のインバータへの給電が維持されることは好ましくない。この点、本構成によれば、第1のインバータに異常が検出されたときには、当該インバータへの給電が遮断されるので、第1のコイル群からなるスター結線を好適に形成することができる。 According to this configuration, when an abnormality of the first or second inverter is detected, power supply to the first or second inverter is interrupted by turning off the abnormal switching element. Further, when the star connection consisting of the first coil group is formed when the first inverter is abnormal, it is necessary to form a neutral point by short-circuiting each phase coil of the first coil group. . At this time, it is not preferable that the power supply to the first inverter is maintained. In this regard, according to the present configuration, when an abnormality is detected in the first inverter, power supply to the inverter is interrupted, so that a star connection composed of the first coil group can be suitably formed.
ここで、第1および第2のインバータの異常には、これらインバータの各スイッチング素子のオープン故障および短絡故障がある。
<3>そこで、上記回転電機において、第1のインバータのオープン故障時には、制御回路は、第1のインバータを通じて第1のコイル群を第2のコイル群に対して電気的に切り離すとともにスイッチ回路を通じて第2のコイル群の各相コイルを短絡させることにより第2のコイル群の各相コイルからなるスター結線を形成したうえで第2のインバータを通じて第2のコイル群に給電する。
Here, abnormalities in the first and second inverters include open faults and short-circuit faults of the switching elements of these inverters.
<3> Therefore, in the rotating electrical machine, when the first inverter is in an open failure, the control circuit electrically disconnects the first coil group from the second coil group through the first inverter and also through the switch circuit. By short-circuiting each phase coil of the second coil group to form a star connection composed of each phase coil of the second coil group, power is supplied to the second coil group through the second inverter.
また、第1のインバータの短絡故障時には、制御回路は、第1のインバータを通じて第1のコイル群の各相コイルを短絡させるとともにスイッチ回路を通じて第2のコイル群を第1のコイル群に対して電気的に切り離すことにより第1のコイル群からなるスター結線を形成したうえで第2のインバータを通じて第1のコイル群に給電する。 In addition, when the first inverter is short-circuited, the control circuit short-circuits each phase coil of the first coil group through the first inverter and connects the second coil group to the first coil group through the switch circuit. A star connection consisting of the first coil group is formed by electrical disconnection, and then the first coil group is supplied with power through the second inverter.
また、第2のインバータのオープン故障時には、制御回路は、第2のインバータを第1および第2のコイル群に対して電気的に切り離すとともにスイッチ回路を通じて第2のコイル群の各相コイルを短絡させることにより第1および第2のコイル群の各相コイルからなるスター結線を形成したうえで第1のインバータを通じて第1および第2のコイル群に給電する。 In addition, when an open failure occurs in the second inverter, the control circuit electrically disconnects the second inverter from the first and second coil groups and short-circuits each phase coil of the second coil group through the switch circuit. By forming a star connection consisting of the phase coils of the first and second coil groups, power is supplied to the first and second coil groups through the first inverter.
また、第2のインバータの短絡故障時には、制御回路は、第2のインバータを通じて第1のコイル群の各相コイルを短絡させるとともにスイッチ回路を通じて第2のコイル群を電気的に開放することにより第1のコイル群の各相コイルからなるスター結線を形成したうえで、第1のインバータを通じて第1のコイル群に給電する。 When the second inverter is short-circuited, the control circuit short-circuits each phase coil of the first coil group through the second inverter and electrically opens the second coil group through the switch circuit. After forming a star connection composed of each phase coil of one coil group, power is supplied to the first coil group through the first inverter.
このように、第1または第2のインバータにオープン故障あるいは短絡故障が発生した場合であれ、故障していないインバータを使用して回転電機の運転を継続することができる。 Thus, even when an open failure or a short-circuit failure occurs in the first or second inverter, it is possible to continue the operation of the rotating electrical machine using the inverter that has not failed.
<4>上記回転電機において、第1の状態および第2の状態は、つぎのようにして形成される。すなわち、制御回路は、前記第1の状態時には、第2のインバータを第1および第2のコイル群に対して電気的に切り離すとともにスイッチ回路を通じて第2のコイル群の各相コイルを短絡させることにより第1および第2のコイル群の各相コイルからなるスター結線を形成する。また、制御回路は、前記第2の状態時には、第2のインバータを通じて第1のコイル群の各相コイルを短絡させるとともにスイッチ回路を通じて第2のコイル群を電気的に開放することにより第1のコイル群の各相コイルからなるスター結線を形成する。
<5>上記回転電機において、前記制御回路は、通常時、前記第2のインバータおよび前記スイッチ回路の制御を通じて、回転電機の駆動に際して使用するコイル群を切り替える。
<6>上記回転電機において、前記制御回路は、通常時、第2のインバータを通じて第2のインバータを第1および第2のコイル群から電気的に切り離すとともにスイッチ回路を通じて第2のコイル群における第1のコイル群と反対側の端部を互いに短絡させて第1および第2のコイル群からなるスター結線を形成したうえで第1のインバータを通じて第1および第2のコイル群に給電する第1の状態と、第2のインバータを通じて第1のコイル群における第2のコイル群と反対側の端部を互いに短絡させるとともにスイッチ回路を通じて第2のコイル群を第1のコイル群から電気的に切り離して第1のコイル群からなるスター結線を形成したうえで第1のインバータを通じて第1のコイル群に給電する第2の状態との間で切り替え可能である。
<4> In the rotating electrical machine, the first state and the second state are formed as follows. That is, in the first state, the control circuit electrically disconnects the second inverter from the first and second coil groups and shorts the phase coils of the second coil group through the switch circuit. To form a star connection comprising the respective phase coils of the first and second coil groups. In the second state, the control circuit short-circuits each phase coil of the first coil group through the second inverter and electrically opens the second coil group through the switch circuit. A star connection consisting of each phase coil of the coil group is formed.
<5> In the rotating electrical machine, the control circuit normally switches a coil group used for driving the rotating electrical machine through the control of the second inverter and the switch circuit.
<6> In the above rotating electrical machine, the control circuit normally disconnects the second inverter from the first and second coil groups through the second inverter and normally connects the second inverter in the second coil group through the switch circuit. The first coil group is short-circuited at one end opposite to the first coil group to form a star connection composed of the first and second coil groups, and then the first and second coil groups are fed through the first inverter. And the end of the first coil group opposite to the second coil group through the second inverter, and the second coil group is electrically disconnected from the first coil group through the switch circuit. Can be switched between the second state in which the first coil group is formed and then the first coil group is fed through the first inverter. .
本発明によれば、回転電機において、冗長性を確保しつつ運転領域を拡大することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, an operating area | region can be expanded in a rotary electric machine, ensuring redundancy.
以下、本発明のモータを具体化した一実施の形態を図1〜図5に基づいて説明する。
<機械的な構成>
まず、モータの機械的な構成を説明する。図2に示すように、モータ11は、ケース12の内周面に固定される円筒状のステータ13、およびステータ13に挿通された円柱状のロータ14を備えている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment embodying a motor of the present invention will be described with reference to FIGS.
<Mechanical configuration>
First, the mechanical configuration of the motor will be described. As shown in FIG. 2, the motor 11 includes a cylindrical stator 13 that is fixed to the inner peripheral surface of the case 12, and a columnar rotor 14 that is inserted through the stator 13.
ステータ13は、円筒状のコア15、およびコア15に巻回された複数のコイル16を有している。コア15は、12個の分割コア21がケース12の内周面に沿って隙間なく並べられてなる。ここでは、図2に丸数字で示されるように、各分割コア21は、1番〜12番の番号を付すことにより区別する。12個の分割コア21は、コア15の半径方向へ延びる直線PLを境として、系統A,Bの2つのグループに分けられている。系統Aのクループは同一円周上に設けられた12個の分割コア21のうちの半周分の6個の分割コア21(1番〜6番)を、系統Bのグループは残る半周分の6個の分割コア21(7番〜12番)を含む。各分割コア21には、コイル16が巻回されている。各コイル16は、これらが設けられる分割コア21の番号(1番〜12番)を付して区別する。また、系統Aに属する1番〜6番コイル16を第1のコイル群16A、系統Bに属する7番〜12番コイル16を第2のコイル群16Bと総称する。 The stator 13 includes a cylindrical core 15 and a plurality of coils 16 wound around the core 15. The core 15 is formed by arranging 12 divided cores 21 along the inner peripheral surface of the case 12 without a gap. Here, as indicated by the circled numbers in FIG. 2, the divided cores 21 are distinguished by attaching numbers 1 to 12. The twelve divided cores 21 are divided into two groups of systems A and B with a straight line PL extending in the radial direction of the core 15 as a boundary. The group A of the system A includes six divided cores 21 (No. 1 to No. 6) corresponding to the half of the 12 divided cores 21 provided on the same circumference, and the group of the system B is the remaining six of the half circumference. The divided cores 21 (Nos. 7 to 12) are included. A coil 16 is wound around each divided core 21. Each coil 16 is distinguished by attaching the number (No. 1 to No. 12) of the split core 21 in which these coils are provided. The 1st to 6th coils 16 belonging to the system A are collectively referred to as a first coil group 16A, and the 7th to 12th coils 16 belonging to the system B are collectively referred to as a second coil group 16B.
ロータ14は、ケース12に回転可能に軸支される円柱状の回転軸31、および回転軸31の外周面に固定された円筒状のロータマグネット32を有している。ロータマグネット32は、14個の永久磁石32aが回転軸31の外周面に沿って隙間なく並べられてなる。各永久磁石32aは、回転軸31の半径方向に沿って着磁されるとともに、互いに隣り合う2つの永久磁石32aの着磁の向きが互いに反対になるように設けられる。 The rotor 14 includes a cylindrical rotary shaft 31 that is rotatably supported by the case 12, and a cylindrical rotor magnet 32 that is fixed to the outer peripheral surface of the rotary shaft 31. The rotor magnet 32 is formed by arranging 14 permanent magnets 32 a along the outer peripheral surface of the rotating shaft 31 without a gap. Each permanent magnet 32a is magnetized along the radial direction of the rotating shaft 31, and is provided so that the magnetization directions of two permanent magnets 32a adjacent to each other are opposite to each other.
<電気的な構成>
つぎに、モータの電気的な構成を説明する。図1に示すように、モータ11は、前述した第1および第2のコイル群16A,16Bに加えて、第1の駆動回路41、第2の駆動回路42、スイッチ回路43、および制御回路44を備えている。
<Electrical configuration>
Next, the electrical configuration of the motor will be described. As shown in FIG. 1, in addition to the first and second coil groups 16A and 16B described above, the motor 11 includes a first drive circuit 41, a second drive circuit 42, a switch circuit 43, and a control circuit 44. It has.
第1の駆動回路41は、三相のインバータ回路51、およびFET52を有している。インバータ回路51は、直列に接続された2つのFET53、53を1組とする3組のアーム(単相ハーフブリッジ)が、それぞれ+端子54と−端子55との間に並列に接続されてなる。+端子54および−端子55は、それぞれ図示しない直流電源の+端子および−端子に接続される。FET52は、+端子54とインバータ回路51との間に設けられている。 The first drive circuit 41 includes a three-phase inverter circuit 51 and an FET 52. The inverter circuit 51 has three sets of arms (single-phase half bridges) each including two FETs 53 and 53 connected in series, and connected in parallel between a + terminal 54 and a − terminal 55. . The + terminal 54 and the − terminal 55 are connected to a + terminal and a − terminal of a DC power source (not shown), respectively. The FET 52 is provided between the + terminal 54 and the inverter circuit 51.
第2の駆動回路42は、第1の駆動回路41と同一の構成とされている。このため、第2の駆動回路42の構成要素については60番台の符号を付し、その重複した説明を省略する。 The second drive circuit 42 has the same configuration as the first drive circuit 41. For this reason, the components of the second drive circuit 42 are denoted by reference numerals in the 60s, and redundant description thereof is omitted.
スイッチ回路43は、整流回路(三相全波整流回路)71、およびFET72を有する。整流回路71は、直列に接続された2つのダイオード73,73を1組とする3組のアームが並列に接続されてなる。FET72は、整流回路71に並列に接続されている。 The switch circuit 43 includes a rectifier circuit (three-phase full-wave rectifier circuit) 71 and an FET 72. The rectifier circuit 71 is formed by connecting three sets of arms, each including two diodes 73 and 73 connected in series, in parallel. The FET 72 is connected to the rectifier circuit 71 in parallel.
第1および第2のコイル群16A,16Bにおいて、同相の各コイル16は互いに直列に接続されている。第1のコイル群16Aにおける各相のコイル16の第2のコイル群16Bと反対側の端部は、インバータ回路51の各相のアームの中点に接続されている。第1のコイル群16Aの各相のコイル16と第2のコイル群16Bの各相のコイル16との接続点は、三相分の口出線81を介して、インバータ回路61の各相のアームの中点に接続されている。第2のコイル群16Bにおける各相のコイル16の第1のコイル群16Aと反対側の端部は、整流回路71の各相アームの中点に接続されている。なお、各コイル16の接続方法については後に詳述する。 In the first and second coil groups 16A and 16B, the coils 16 having the same phase are connected in series with each other. The end of each phase coil 16 in the first coil group 16 </ b> A opposite to the second coil group 16 </ b> B is connected to the midpoint of each phase arm of the inverter circuit 51. The connection point between each phase coil 16 of the first coil group 16A and each phase coil 16 of the second coil group 16B is connected to each phase of the inverter circuit 61 via the lead wire 81 for three phases. Connected to the midpoint of the arm. The end of each phase coil 16 in the second coil group 16B opposite to the first coil group 16A is connected to the midpoint of each phase arm of the rectifier circuit 71. The connection method of each coil 16 will be described in detail later.
制御回路44は、第1および第2の駆動回路41,42、ならびにスイッチ回路43の制御を通じて系統A,Bの各コイル16への給電を制御する。通常、制御回路44は、第1の駆動回路41を使用してモータ11を駆動する。また、通常時において、制御回路44は、第2の駆動回路42およびスイッチ回路43の制御を通じて、モータ11の駆動に際して使用するコイル群を切り替える。つぎの(a),(b)に示す2つの切替パターンがある。 The control circuit 44 controls power feeding to the coils 16 of the systems A and B through control of the first and second drive circuits 41 and 42 and the switch circuit 43. Normally, the control circuit 44 drives the motor 11 using the first drive circuit 41. Further, in a normal state, the control circuit 44 switches the coil group used when driving the motor 11 through the control of the second drive circuit 42 and the switch circuit 43. There are two switching patterns shown in the following (a) and (b).
(a)第1および第2のコイル群16A,16Bのすべてを使用する。
(b)第1のコイル群16Aのみ使用する。
また、制御回路44は、インバータ回路51,61の各FETのオープン故障および短絡故障などの異常を検出する検出部44aを有している。制御回路44は、検出部44aを介して第1および第2のコイル群16A,16Bにおける各相コイルの相電流、あるいはインバータ回路51,61における各FET間の電圧を監視する。そして制御回路44は、これら相電流あるいはFET間の電圧が各FETのスイッチングに応じた変化をしない場合に、オープン故障あるいは短絡故障が発生している旨判定する。
(A) All of the first and second coil groups 16A and 16B are used.
(B) Only the first coil group 16A is used.
In addition, the control circuit 44 includes a detection unit 44a that detects abnormalities such as open faults and short circuit faults of the FETs of the inverter circuits 51 and 61. The control circuit 44 monitors the phase current of each phase coil in the first and second coil groups 16A and 16B or the voltage between the FETs in the inverter circuits 51 and 61 via the detection unit 44a. The control circuit 44 determines that an open failure or a short-circuit failure has occurred when the phase current or the voltage between the FETs does not change according to the switching of each FET.
<各コイルの接続方法>
つぎに、第1および第2のコイル群16A,16Bにおける各コイルの接続方法について説明する。
<Connection method of each coil>
Next, a method for connecting the coils in the first and second coil groups 16A and 16B will be described.
第1のコイル群16Aの各コイル16は、コア15の円周方向において隣り合う2つずつが直列に接続されている。直列に接続された2つのコイル16,16は一の相に対応している。具体的には、図3に示すように、1,2番コイル対はU相、3,4番コイル対はV相、5,6番コイル対はW相に対応している。第2のコイル群16Bも同様である。すなわち、7,8番コイル対はU相、9,10番コイル対はV相、11,12番コイル対はW相に対応している。 Each coil 16 of the first coil group 16 </ b> A is connected in series with two adjacent ones in the circumferential direction of the core 15. Two coils 16 and 16 connected in series correspond to one phase. Specifically, as shown in FIG. 3, the first and second coil pairs correspond to the U phase, the third and fourth coil pairs correspond to the V phase, and the fifth and sixth coil pairs correspond to the W phase. The same applies to the second coil group 16B. That is, the 7th and 8th coil pairs correspond to the U phase, the 9th and 10th coil pairs correspond to the V phase, and the 11th and 12th coil pairs correspond to the W phase.
そして前述したように、第1および第2のコイル群16A,16Bにおける同一相の各コイル16は、直列に接続されている。具体的には、1,2番コイル対と7,8番コイル対、3,4番コイル対と9,10番コイル対、5,6番コイル対と11,12番コイル対とは、互いに直列に接続されている。なお、各相のコイル群は、互いに接続されていない。 As described above, the coils 16 of the same phase in the first and second coil groups 16A and 16B are connected in series. Specifically, the 1st and 2nd coil pairs and the 7th and 8th coil pairs, the 3rd and 4th coil pairs and the 9th and 10th coil pairs, the 5th and 6th coil pairs and the 11th and 12th coil pairs are mutually connected. Connected in series. In addition, the coil group of each phase is not mutually connected.
<各コイルと各回路との接続方法>
つぎに、各コイル16と、第1および第2の駆動回路41,42ならびにスイッチ回路43との接続方法について説明する。
<How to connect each coil to each circuit>
Next, a method for connecting each coil 16 to the first and second drive circuits 41 and 42 and the switch circuit 43 will be described.
前述したように、第1のコイル群16Aにおける各相のコイル16の第2のコイル群16Bと反対側の端部は、インバータ回路51の各相のアームの中点に接続されている。具体的には、U相の1,2番コイル対の7,8番コイル対と反対側の端部は、インバータ回路51のU相アームの中点に接続されている。V相の3,4番コイル対の7,8番コイル対と反対側の端部は、インバータ回路51のV相アームの中点に接続されている。W相の5,6番コイル対の11,12番コイル対と反対側の端部は、インバータ回路51のW相アームの中点に接続されている。 As described above, the end of the coil 16 of each phase in the first coil group 16 </ b> A opposite to the second coil group 16 </ b> B is connected to the midpoint of the arm of each phase of the inverter circuit 51. Specifically, the end of the U-phase 1 and 2 coil pair opposite to the 7 and 8 coil pairs is connected to the midpoint of the U-phase arm of the inverter circuit 51. The end of the V-phase third and fourth coil pair opposite to the seventh and eighth coil pairs is connected to the midpoint of the V-phase arm of the inverter circuit 51. The ends of the W-phase fifth and sixth coil pairs opposite to the eleventh and twelfth coil pairs are connected to the midpoint of the W-phase arm of the inverter circuit 51.
また、これも前述したように、第1のコイル群16Aの各相のコイル16と第2のコイル群16Bの各相のコイル16との接続点は、インバータ回路61の各相アームの中点に接続されている。具体的には、U相において、1,2番コイル対と7,8番コイル対との中点は、インバータ回路61のU相アームの中点に接続されている。V相において、3,4番コイル対と9.10番コイル対との中点は、インバータ回路61のV相アームの中点に接続されている。W相において、5,6番コイル対と11,12番コイル対との中点は、インバータ回路61のW相アームの中点に接続されている。 As described above, the connection point between the coil 16 of each phase of the first coil group 16A and the coil 16 of each phase of the second coil group 16B is the midpoint of each phase arm of the inverter circuit 61. It is connected to the. Specifically, in the U phase, the midpoint between the first and second coil pairs and the seventh and eighth coil pairs is connected to the midpoint of the U-phase arm of the inverter circuit 61. In the V-phase, the midpoint between the third and fourth coil pairs and the 9.10th coil pair is connected to the midpoint of the V-phase arm of the inverter circuit 61. In the W phase, the midpoint between the fifth and sixth coil pairs and the eleventh and twelfth coil pairs is connected to the midpoint of the W phase arm of the inverter circuit 61.
さらに、これも前述したように、第2のコイル群16Bにおける各相のコイル16の第1のコイル群16Aと反対側の端部は、整流回路71の各相アームの中点に接続されている。具体的には、U相において、7,8番コイル対の1,2番コイル対と反対側の端部は、整流回路71のU相アームの中点に接続されている。V相において、9,10番コイル対の3.4番コイル対と反対側の端部は、整流回路71のV相アームの中点に接続されている。W相において、11,12番コイル対の5,6番コイル対と反対側の端部は、整流回路71のW相アームの中点に接続されている。 Further, as described above, the end of the coil 16 of each phase in the second coil group 16B opposite to the first coil group 16A is connected to the midpoint of each phase arm of the rectifier circuit 71. Yes. Specifically, in the U phase, the end of the seventh and eighth coil pairs on the opposite side to the first and second coil pairs is connected to the midpoint of the U phase arm of the rectifier circuit 71. In the V phase, the end of the 9th and 10th coil pair opposite to the 3.4th coil pair is connected to the midpoint of the V phase arm of the rectifier circuit 71. In the W phase, the ends of the 11th and 12th coil pairs opposite to the 5th and 6th coil pairs are connected to the midpoint of the W phase arm of the rectifier circuit 71.
<モータの動作>
つぎに、前述のように構成したモータの駆動方法を説明する。
制御回路44は、モータ11の各種用途などに応じて、あるいは異常検出の有無に応じて使用するコイル16を切り替える。
<Motor operation>
Next, a method for driving the motor configured as described above will be described.
The control circuit 44 switches the coil 16 to be used according to various uses of the motor 11 or according to the presence or absence of abnormality detection.
<1.通常運転時>
まず、通常運転時のモータ11の動作を説明する。通常運転には、2つの運転状態がある。第1の運転状態は、低回転および高トルクが要求されるときの運転状態である。第2の運転状態は、高回転および低トルクが要求されるときの運転状態である。いずれの運転状態であれ、第1の駆動回路を使用してモータ11を駆動する。使用するコイル群が異なるだけである。
<1. During normal operation>
First, the operation of the motor 11 during normal operation will be described. There are two operating states in normal operation. The first operating state is an operating state when low rotation and high torque are required. The second operating state is an operating state when high rotation and low torque are required. In any operation state, the motor 11 is driven using the first drive circuit. Only the coil group to be used is different.
<1−1.第1の運転状態>
第1の運転状態では、第1および第2のコイル群16A,16Bが使用される。制御回路44は、モータ11を第1の運転状態で駆動する場合には、第2の駆動回路42の各FET63をすべてオフするとともに、スイッチ回路43のFET72をオンする。
<1-1. First operating state>
In the first operating state, the first and second coil groups 16A and 16B are used. When the motor 11 is driven in the first operation state, the control circuit 44 turns off all the FETs 63 of the second drive circuit 42 and turns on the FETs 72 of the switch circuit 43.
図4に二点鎖線で示されるように、第2の駆動回路42がオフされることにより、第2の駆動回路42は第1および第2のコイル群16A,16Bに対して電気的に切り離される。また、図4に示されるように、FET72がオンされることにより、第2のコイル群16Bの三相コイル対における第1のコイル群16Aと反対側の端部が互いに短絡される。すなわち、中性点が形成される。その結果、1,2番コイル対と7,8番コイル対とをU相、3,4番コイル対と9,10番コイル対とをV相、5,6番コイル対と11,12番コイル対とをW相とするスター結線が形成される。 As indicated by a two-dot chain line in FIG. 4, when the second drive circuit 42 is turned off, the second drive circuit 42 is electrically disconnected from the first and second coil groups 16A and 16B. It is. Also, as shown in FIG. 4, when the FET 72 is turned on, the ends of the second coil group 16B opposite to the first coil group 16A in the three-phase coil pair are short-circuited to each other. That is, a neutral point is formed. As a result, the first and second coil pairs and the seventh and eighth coil pairs are U-phase, the third and fourth coil pairs and the ninth and tenth coil pairs are V-phase, the fifth and sixth coil pairs and the eleventh and twelfth coils. A star connection is formed with the coil pair as the W phase.
制御回路44は、第1の駆動回路41のFET52をオンしたうえで、インバータ回路51の各FET53のスイッチングを制御することにより、三相交流電力を第1および第2のコイル群16A,16Bに供給する。第1および第2のコイル群16A,16Bには、各相コイルの合計巻数に応じた誘起電圧が発生する。このとき、モータ11は低速回転するが、大きなトルクが得られる。 The control circuit 44 turns on the FET 52 of the first drive circuit 41 and controls the switching of each FET 53 of the inverter circuit 51, thereby supplying three-phase AC power to the first and second coil groups 16A and 16B. Supply. In the first and second coil groups 16A and 16B, an induced voltage corresponding to the total number of turns of each phase coil is generated. At this time, the motor 11 rotates at a low speed, but a large torque is obtained.
<1−2.第2の運転状態>
第2の運転状態では、第1のコイル群16Aのみが使用される。制御回路44は、モータ11を第2の運転状態で駆動する場合には、第2の駆動回路42のローサイド(−端子65側)の3つのFET63をそれぞれオフするとともに、ハイサイド(+端子64側)の3つのFET63をそれぞれオンし、さらにFET62をオフする。また、制御回路44は、スイッチ回路43のFET72をオフする。
<1-2. Second operation state>
In the second operating state, only the first coil group 16A is used. When the motor 11 is driven in the second operation state, the control circuit 44 turns off the three FETs 63 on the low side (−terminal 65 side) of the second drive circuit 42 and also turns the high side (+ terminal 64). 3 side FETs 63 are turned on, and the FET 62 is turned off. Further, the control circuit 44 turns off the FET 72 of the switch circuit 43.
図5に示されるように、第2の駆動回路42のハイサイドのFET63がオン、ローサイドのFET63がオフされることにより、第1のコイル群16Aの三相コイル対における第2のコイル群16Bと反対側の端部が互いに短絡される。すなわち、中性点が形成される。また、図5に二点鎖線で示されるように、スイッチ回路43のFET72がオフされることにより、第2のコイル群16Bは、第1のコイル群16Aに対して電気的に切り離される。その結果、1,2番コイル対をU相、3,4番コイル対をV相、5,6番コイル対をW相とするスター結線が形成される。 As shown in FIG. 5, when the high-side FET 63 of the second drive circuit 42 is turned on and the low-side FET 63 is turned off, the second coil group 16B in the three-phase coil pair of the first coil group 16A. The opposite ends are short-circuited with each other. That is, a neutral point is formed. Further, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 5, when the FET 72 of the switch circuit 43 is turned off, the second coil group 16B is electrically disconnected from the first coil group 16A. As a result, a star connection is formed in which the first and second coil pairs are U-phase, the third and fourth coil pairs are V-phase, and the fifth and sixth coil pairs are W-phase.
制御回路44は、第1の駆動回路41のFET52をオンしたうえで、インバータ回路51の各FET53のスイッチングを制御することにより、三相交流電力を第1のコイル群16Aに供給する。第1のコイル群16Aには、各相コイルの巻数に応じた誘起電圧が発生する。ここでは、各相コイルの巻数は、第1の運転状態のときよりも第2のコイル群16Bの各コイル16の巻数分だけ少ない。このため、モータ11は、第1の運転状態のときよりもトルクは小さいが高速回転が得られる。 The control circuit 44 supplies the three-phase AC power to the first coil group 16A by turning on the FET 52 of the first drive circuit 41 and controlling the switching of each FET 53 of the inverter circuit 51. In the first coil group 16A, an induced voltage corresponding to the number of turns of each phase coil is generated. Here, the number of turns of each phase coil is smaller by the number of turns of each coil 16 of the second coil group 16B than in the first operating state. For this reason, although the motor 11 has a smaller torque than that in the first operating state, the motor 11 can rotate at a high speed.
<2.一系統失陥時>
つぎに、第1の駆動回路41(系統A)および第2の駆動回路42(系統B)のいずれか一方が失陥したときのモータ11の動作を説明する。当該失陥には、3つの状態がある。第1に、各FET53,63がオープン故障した状態、第2に、ハイサイドの各FET53,63が短絡故障した状態、第3に、ローサイドの各FET53,63が短絡故障した状態である。
<2. When one system fails>
Next, the operation of the motor 11 when one of the first drive circuit 41 (system A) and the second drive circuit 42 (system B) fails will be described. The failure has three states. First, the FETs 53 and 63 are in an open failure state, secondly, the high-side FETs 53 and 63 are short-circuited, and thirdly, the low-side FETs 53 and 63 are short-circuited.
<2−1.系統A失陥時>
<オープン故障>
まず、インバータ回路51の6つのFET53のうちいずれか一にオープン故障が発生した場合について説明する。
<2-1. System A failure>
<Open failure>
First, a case where an open failure has occurred in any one of the six FETs 53 of the inverter circuit 51 will be described.
この場合、制御回路44は、第1の駆動回路41のFET52、およびインバータ回路51の6つのFET63のすべてをオフする。また、制御回路44は、スイッチ回路43のFET72をオンする。 In this case, the control circuit 44 turns off all of the FETs 52 of the first drive circuit 41 and the six FETs 63 of the inverter circuit 51. Further, the control circuit 44 turns on the FET 72 of the switch circuit 43.
図6に二点鎖線で示されるように、第1の駆動回路41がオフされることにより、第1のコイル群16Aは第2のコイル群16Bに対して電気的に切り離される。また、FET72がオンされることにより、第2のコイル群16Bの三相コイル対における第1のコイル群16Aと反対側の端部が互いに短絡される。すなわち、中性点が形成される。その結果、7,8番コイル対をU相、9,10番コイル対をV相、11,12番コイル対をW相とするスター結線が形成される。 As indicated by a two-dot chain line in FIG. 6, when the first drive circuit 41 is turned off, the first coil group 16A is electrically disconnected from the second coil group 16B. In addition, when the FET 72 is turned on, the ends on the opposite side of the first coil group 16A in the three-phase coil pair of the second coil group 16B are short-circuited to each other. That is, a neutral point is formed. As a result, a star connection is formed in which the 7th and 8th coil pairs are the U phase, the 9th and 10th coil pairs are the V phase, and the 11th and 12th coil pairs are the W phase.
制御回路44は、第2の駆動回路42を通じて第2のコイル群16Bに三相交流電力を供給することにより、モータ11を駆動する。
<ハイサイド短絡故障>
つぎに、インバータ回路51におけるハイサイドの3つのFET53のうちいずれか一に短絡故障が発生した場合について説明する。
The control circuit 44 drives the motor 11 by supplying three-phase AC power to the second coil group 16 </ b> B through the second drive circuit 42.
<High side short circuit failure>
Next, a case where a short-circuit fault has occurred in any one of the three high-side FETs 53 in the inverter circuit 51 will be described.
この場合、制御回路44は、第1の駆動回路41のFET52をオフするとともに、インバータ回路51におけるローサイドの3つのFET53をそれぞれオンする。また、制御回路44は、スイッチ回路43のFET72をオフする。 In this case, the control circuit 44 turns off the FET 52 of the first drive circuit 41 and turns on the three low-side FETs 53 in the inverter circuit 51. Further, the control circuit 44 turns off the FET 72 of the switch circuit 43.
図7に二点鎖線で示されるように、FET52がオフされることにより、第1の駆動回路41への電力供給が遮断される。そのうえで、インバータ回路51のローサイドの3つのFET53がそれぞれオンされることにより、第1のコイル群16Aの三相コイル対における第2のコイル群16Bと反対側の端部が互いに短絡される。すなわち、中性点が形成される。また、スイッチ回路43のFET72がオフされることにより、第2のコイル群16Bは、第1のコイル群16Aに対して電気的に切り離される。その結果、1,2番コイル対をU相、3,4番コイル対をV相、5,6番コイル対をW相とするスター結線が形成される。 As indicated by a two-dot chain line in FIG. 7, the power supply to the first drive circuit 41 is interrupted by turning off the FET 52. In addition, when the three FETs 53 on the low side of the inverter circuit 51 are turned on, the ends of the three-phase coil pair of the first coil group 16A opposite to the second coil group 16B are short-circuited to each other. That is, a neutral point is formed. Further, when the FET 72 of the switch circuit 43 is turned off, the second coil group 16B is electrically disconnected from the first coil group 16A. As a result, a star connection is formed in which the first and second coil pairs are U-phase, the third and fourth coil pairs are V-phase, and the fifth and sixth coil pairs are W-phase.
制御回路44は、第2の駆動回路42を通じて第1のコイル群16Aに三相交流電力を供給することにより、モータ11を駆動する。
<ローサイド短絡故障>
つぎに、インバータ回路51におけるローサイドの3つのFET53のうちいずれか一に短絡故障が発生した場合について説明する。
The control circuit 44 drives the motor 11 by supplying three-phase AC power to the first coil group 16 </ b> A through the second drive circuit 42.
<Low side short circuit failure>
Next, a case where a short-circuit failure occurs in any one of the three low-side FETs 53 in the inverter circuit 51 will be described.
この場合、制御回路44は、第1の駆動回路41のFET52をオフするとともに、インバータ回路51におけるハイサイドの3つのFET53をそれぞれオンする。また、制御回路44は、スイッチ回路43のFET72をオフする。 In this case, the control circuit 44 turns off the FET 52 of the first drive circuit 41 and turns on the three high-side FETs 53 in the inverter circuit 51. Further, the control circuit 44 turns off the FET 72 of the switch circuit 43.
先の図7に二点鎖線で示されるように、FET52がオフされることにより、第1の駆動回路41への電力供給が遮断される。そのうえで、インバータ回路51のハイサイドの3つのFET53がそれぞれオンされることにより、第1のコイル群16Aの三相コイル対における第2のコイル群16Bと反対側の端部が互いに短絡される。すなわち、中性点が形成される。また、スイッチ回路43のFET72がオフされることにより、第2のコイル群16Bは、第1のコイル群16Aに対して電気的に切り離される。その結果、1,2番コイル対をU相、3,4番コイル対をV相、5,6番コイル対をW相とするスター結線が形成される。 As indicated by the two-dot chain line in FIG. 7, the power supply to the first drive circuit 41 is cut off by turning off the FET 52. In addition, when the three FETs 53 on the high side of the inverter circuit 51 are turned on, the ends of the three-phase coil pair of the first coil group 16A opposite to the second coil group 16B are short-circuited to each other. That is, a neutral point is formed. Further, when the FET 72 of the switch circuit 43 is turned off, the second coil group 16B is electrically disconnected from the first coil group 16A. As a result, a star connection is formed in which the first and second coil pairs are U-phase, the third and fourth coil pairs are V-phase, and the fifth and sixth coil pairs are W-phase.
制御回路44は、第2の駆動回路42を通じて第1のコイル群16Aに三相交流電力を供給することにより、モータ11を駆動する。
<2−2.系統B失陥時>
<オープン故障>
つぎに、インバータ回路61の6つのFET63のうちいずれか一にオープン故障が発生した場合について説明する。
The control circuit 44 drives the motor 11 by supplying three-phase AC power to the first coil group 16 </ b> A through the second drive circuit 42.
<2-2. System B failure>
<Open failure>
Next, a case where an open failure occurs in any one of the six FETs 63 of the inverter circuit 61 will be described.
この場合、制御回路44は、第2の駆動回路42のFET62、およびインバータ回路61の6つのFET63のすべてをオフする。また、制御回路44は、スイッチ回路43のFET72をオンする。 In this case, the control circuit 44 turns off all of the FETs 62 of the second drive circuit 42 and the six FETs 63 of the inverter circuit 61. Further, the control circuit 44 turns on the FET 72 of the switch circuit 43.
先の図4に二点鎖線で示されるように、第2の駆動回路42がオフされることにより、第2の駆動回路42は第1および第2のコイル群16A,16Bに対して電気的に切り離される。また、FET72がオンされることにより、第2のコイル群16Bの三相コイル対における第1のコイル群16Aと反対側の端部が互いに短絡される。すなわち、中性点が形成される。その結果、1,2番コイル対と7,8番コイル対とをU相、3,4番コイル対と9,10番コイル対とをV相、5,6番コイル対と11,12番コイル対とをW相とするスター結線が形成される。 As indicated by the two-dot chain line in FIG. 4, when the second drive circuit 42 is turned off, the second drive circuit 42 is electrically connected to the first and second coil groups 16A and 16B. Separated. In addition, when the FET 72 is turned on, the ends on the opposite side of the first coil group 16A in the three-phase coil pair of the second coil group 16B are short-circuited to each other. That is, a neutral point is formed. As a result, the first and second coil pairs and the seventh and eighth coil pairs are U-phase, the third and fourth coil pairs and the ninth and tenth coil pairs are V-phase, the fifth and sixth coil pairs and the eleventh and twelfth coils. A star connection is formed with the coil pair as the W phase.
制御回路44は、第1の駆動回路41を通じて第1および第2のコイル群16A,16Bに三相交流電力を供給することにより、モータ11を駆動する。すなわち、制御回路44は、第1の駆動回路41を通じて第1の運転状態と同様にモータ11を運転することが可能である。 The control circuit 44 drives the motor 11 by supplying three-phase AC power to the first and second coil groups 16A and 16B through the first drive circuit 41. That is, the control circuit 44 can operate the motor 11 through the first drive circuit 41 in the same manner as in the first operation state.
<ハイサイド短絡故障>
つぎに、インバータ回路61におけるハイサイドの3つのFET63のうちいずれか一に短絡故障が発生した場合について説明する。
<High side short circuit failure>
Next, a case where a short circuit fault has occurred in any one of the three high-side FETs 63 in the inverter circuit 61 will be described.
この場合、制御回路44は、第2の駆動回路42のFET62をオフするとともに、インバータ回路61におけるローサイドの3つのFET63をそれぞれオンする。また、制御回路44は、スイッチ回路43のFET72をオフする。 In this case, the control circuit 44 turns off the FET 62 of the second drive circuit 42 and turns on the three low-side FETs 63 in the inverter circuit 61. Further, the control circuit 44 turns off the FET 72 of the switch circuit 43.
FET62がオフされることにより、第2の駆動回路42への電力供給が遮断される。そのうえで、インバータ回路61のローサイドの3つのFET63がそれぞれオンされることにより、先の図5に示されるように、第1のコイル群16Aの三相コイル対における第2のコイル群16Bとの接続点が互いに短絡される。すなわち、中性点が形成される。 When the FET 62 is turned off, the power supply to the second drive circuit 42 is interrupted. In addition, when the three FETs 63 on the low side of the inverter circuit 61 are turned on, as shown in FIG. 5, the connection with the second coil group 16B in the three-phase coil pair of the first coil group 16A is performed. The points are shorted together. That is, a neutral point is formed.
また、先の図5に二点鎖線で示されるように、スイッチ回路43のFET72がオフされることにより、第2のコイル群16Bは、第1のコイル群16Aに対して電気的に切り離される。その結果、1,2番コイル対をU相、3,4番コイル対をV相、5,6番コイル対をW相とするスター結線が形成される。 Further, as indicated by the two-dot chain line in FIG. 5, the second coil group 16B is electrically disconnected from the first coil group 16A when the FET 72 of the switch circuit 43 is turned off. . As a result, a star connection is formed in which the first and second coil pairs are U-phase, the third and fourth coil pairs are V-phase, and the fifth and sixth coil pairs are W-phase.
制御回路44は、第1の駆動回路41を通じて第1のコイル群16Aに三相交流電力を供給することにより、モータ11を駆動する。すなわち、制御回路44は、第1の駆動回路41を通じて第2の運転状態と同様にモータ11を運転することが可能である。 The control circuit 44 drives the motor 11 by supplying three-phase AC power to the first coil group 16 </ b> A through the first drive circuit 41. That is, the control circuit 44 can drive the motor 11 through the first drive circuit 41 as in the second operation state.
<ローサイド短絡故障>
つぎに、インバータ回路61におけるローサイドの3つのFET63のうちいずれか一に短絡故障が発生した場合について説明する。
<Low side short circuit failure>
Next, a case where a short circuit fault has occurred in any one of the three low-side FETs 63 in the inverter circuit 61 will be described.
この場合、制御回路44は、第2の駆動回路42のFET62をオフするとともに、インバータ回路61におけるハイサイドの3つのFET63をそれぞれオンする。また、制御回路44は、スイッチ回路43のFET72をオフする。 In this case, the control circuit 44 turns off the FET 62 of the second drive circuit 42 and turns on the three high-side FETs 63 in the inverter circuit 61. Further, the control circuit 44 turns off the FET 72 of the switch circuit 43.
FET62がオフされることにより、第2の駆動回路42への電力供給が遮断される。そのうえで、インバータ回路61のハイサイドの3つのFET63がそれぞれオンされることにより、先の図5に示されるように、第1のコイル群16Aの三相コイル対における第2のコイル群16Bとの接続点が互いに短絡される。すなわち、中性点が形成される。 When the FET 62 is turned off, the power supply to the second drive circuit 42 is interrupted. In addition, when the three FETs 63 on the high side of the inverter circuit 61 are respectively turned on, as shown in FIG. 5, the second coil group 16B in the three-phase coil pair of the first coil group 16A Connection points are shorted together. That is, a neutral point is formed.
また、先の図5に二点鎖線で示されるように、スイッチ回路43のFET72がオフされることにより、第2のコイル群16Bは、第1のコイル群16Aに対して電気的に切り離される。その結果、1,2番コイル対をU相、3,4番コイル対をV相、5,6番コイル対をW相とするスター結線が形成される。 Further, as indicated by the two-dot chain line in FIG. 5, the second coil group 16B is electrically disconnected from the first coil group 16A when the FET 72 of the switch circuit 43 is turned off. . As a result, a star connection is formed in which the first and second coil pairs are U-phase, the third and fourth coil pairs are V-phase, and the fifth and sixth coil pairs are W-phase.
制御回路44は、第1の駆動回路41を通じて第1のコイル群16Aに三相交流電力を供給することにより、モータ11を駆動する。すなわち、制御回路44は、第1の駆動回路41を通じて第2の運転状態と同様にモータ11を運転することが可能である。 The control circuit 44 drives the motor 11 by supplying three-phase AC power to the first coil group 16 </ b> A through the first drive circuit 41. That is, the control circuit 44 can drive the motor 11 through the first drive circuit 41 as in the second operation state.
<実施の形態の効果>
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)通常時には、第1の運転状態と第2の運転状態との間でモータ11の運転状態を切り替えることができる。第1の運転状態では、第1および第2のコイル群16A,16Bのすべてを使用することにより、低回転および高トルクが得られる。第2の運転状態では、第1のコイル群16Aのみを使用するので、第1の運転状態に比べて、高回転および低トルクが得られる。すなわち、モータ11の運転領域が拡大される。また、系統Aのインバータ回路51の異常が検出される場合には系統Bのインバータ回路61を使用して、逆に系統Bのインバータ回路61の異常が検出される場合には系統Aのインバータ回路51を使用してモータ11を駆動させることが可能となる。このため、冗長性も確保される。
<Effect of Embodiment>
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) During normal operation, the operation state of the motor 11 can be switched between the first operation state and the second operation state. In the first operating state, low rotation and high torque can be obtained by using all of the first and second coil groups 16A and 16B. In the second operating state, since only the first coil group 16A is used, higher rotation and lower torque can be obtained than in the first operating state. That is, the operating range of the motor 11 is expanded. When an abnormality of the inverter circuit 51 of the system A is detected, the inverter circuit 61 of the system B is used. Conversely, when an abnormality of the inverter circuit 61 of the system B is detected, the inverter circuit of the system A is detected. 51 can be used to drive the motor 11. For this reason, redundancy is also ensured.
(2)系統A,Bのインバータ回路51,61におけるハイサイド(高電位側)の給電経路には、それぞれFET52,62を設けた。制御回路44は、系統Aのインバータ回路51または系統Bのインバータ回路61の異常が検出されるとき、異常検出側のFET52またはFET62をオフする。 (2) FETs 52 and 62 are provided on the high-side (high potential side) feeding paths in the inverter circuits 51 and 61 of the systems A and B, respectively. When an abnormality is detected in the inverter circuit 51 of the system A or the inverter circuit 61 of the system B, the control circuit 44 turns off the FET 52 or FET 62 on the abnormality detection side.
このため、系統Aのインバータ回路51または系統Bのインバータ回路61の異常が検出されたとき、異常側のFETをオフすることにより、異常側のインバータへの給電が遮断される。このため、モータ回路が保護される。 For this reason, when an abnormality of the inverter circuit 51 of the system A or the inverter circuit 61 of the system B is detected, the power supply to the abnormal inverter is cut off by turning off the abnormal FET. For this reason, the motor circuit is protected.
また、系統Aのインバータ回路51の異常時(短絡故障時)において、第1のコイル群16Aからなるスター結線を形成する際には、第1のコイル群16Aの各相コイルを短絡させることにより中性点を形成する必要がある。この際、系統Aのインバータ回路51への給電が維持されることは好ましくない。この点、本例によれば、系統Aのインバータ回路51に異常が検出されたときには、当該インバータ回路51への給電が遮断されるので、第1のコイル群16Aからなるスター結線を好適に形成することができる。 In addition, when forming a star connection composed of the first coil group 16A when the inverter circuit 51 of the system A is abnormal (at the time of a short circuit failure), by short-circuiting each phase coil of the first coil group 16A. It is necessary to form a neutral point. At this time, it is not preferable that the power supply to the inverter circuit 51 of the system A is maintained. In this regard, according to this example, when an abnormality is detected in the inverter circuit 51 of the system A, the power supply to the inverter circuit 51 is cut off, so that a star connection composed of the first coil group 16A is suitably formed. can do.
(3)前述のように冗長性が持たせられるので、例えば電動パワーステアリング装置(EPS)に本例のモータ11は好適である。この場合、第1および第2の駆動回路41,42の一方に異常が発生した場合であれ、他方によりモータ11の運転を継続することができる。ステアリング操作に要する力が急激に増大することもない。 (3) Since redundancy is provided as described above, the motor 11 of this example is suitable for an electric power steering device (EPS), for example. In this case, even if an abnormality occurs in one of the first and second drive circuits 41 and 42, the operation of the motor 11 can be continued by the other. The force required for steering operation does not increase suddenly.
なお、電動ポンプ、あるいは自動車のギヤ比可変ステアリング(VGRS)などの他の電動装置の駆動源として本例のモータ11を採用してもよい。VGRSは、車速および舵角に応じてステアリングのギヤ比を無段階に変化させる装置である。 Note that the motor 11 of this example may be employed as a drive source for another electric device such as an electric pump or a variable gear ratio steering (VGRS) of an automobile. VGRS is a device that changes the steering gear ratio steplessly in accordance with the vehicle speed and the steering angle.
<他の実施の形態>
なお、前記実施の形態は、次のように変更して実施してもよい。
・本例では、複数の永久磁石32aからなるロータマグネット32を採用したが、単一の円筒状磁石を採用してもよい。
<Other embodiments>
The embodiment described above may be modified as follows.
In this example, the rotor magnet 32 composed of a plurality of permanent magnets 32a is adopted, but a single cylindrical magnet may be adopted.
・本例では、複数の分割コア21からなるコア15を採用したが、単一のコアを採用してもよい。この場合であれ、各コイル16を系統A,Bの2つのグループに分けることができる。 -In this example, although the core 15 which consists of the some division | segmentation core 21 was employ | adopted, you may employ | adopt a single core. Even in this case, the coils 16 can be divided into two groups of systems A and B.
・本例では、いわゆる14極12コイルのブラシレスモータを一例として挙げたが、コイル16の個数およびロータマグネット32の磁極数は適宜変更してもよい。この場合、コイル16の個数は12の自然数倍に、またロータマグネット32の磁極数は2、10または14の自然数に設定することが好ましい。 In the present example, a so-called 14-pole 12-coil brushless motor has been described as an example, but the number of coils 16 and the number of magnetic poles of the rotor magnet 32 may be changed as appropriate. In this case, it is preferable to set the number of coils 16 to a natural number multiple of 12, and the number of magnetic poles of the rotor magnet 32 to a natural number of 2, 10 or 14.
・本例では、インナーロータ型のブラシレスモータを一例に挙げたが、アウターロータ型のブラシレスモータとしてもよい。同型のモータでは、円筒状のロータの内部にステータが設けられる。 In this example, the inner rotor type brushless motor is taken as an example, but an outer rotor type brushless motor may be used. In the same type of motor, a stator is provided inside a cylindrical rotor.
・本例では、第2のコイル群16Bの三相コイルを短絡させる短絡手段としてスイッチ回路43を採用したが、3つの端子を有するメカニカルスイッチを採用してもよい。当該メカニカルスイッチとしては、たとえば三相各相を同時に開閉する電磁接触器が存在する。 In this example, the switch circuit 43 is employed as a short-circuit means for short-circuiting the three-phase coils of the second coil group 16B. However, a mechanical switch having three terminals may be employed. As the mechanical switch, for example, there is an electromagnetic contactor that simultaneously opens and closes three phases.
・本例では、同一円周上に設けられた12個のコイル16のうちの半周分の6個(1番〜6番)を系統A、残る半周分の6個(7番〜12番)を系統Bとして分割したが、コア15の円周方向において連続する複数個を1グループとしなくてもよい。たとえば、奇数番のコイル16をA系統、偶数番のコイル16をB系統として分割してもよい。 ・ In this example, six of the 12 coils 16 provided on the same circumference for the half circumference (No. 1 to No. 6) are system A, and the remaining half of the six (No. 7 to No. 12) Is divided as a system B, but a plurality of continuous cores 15 in the circumferential direction of the core 15 may not be grouped. For example, the odd numbered coils 16 may be divided into the A system and the even numbered coils 16 may be divided into the B system.
・本例では、モータ11に対する給電系統を系統A,Bの2系統としたが、3系統、4系統あるいはそれ以上としてもよい。この場合、系統数と同数の駆動回路を設ける。
<他の技術的思想>
次に、前記実施の形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
In this example, the power supply system for the motor 11 is two systems A and B, but may be three systems, four systems or more. In this case, as many drive circuits as the number of systems are provided.
<Other technical ideas>
Next, the technical idea that can be grasped from the above embodiment will be added below.
・電動パワーステアリング装置などの電動装置において、請求項1〜4のうちいずれか一項の回転電機を駆動源として有すること。 -In electric devices, such as an electric power steering device, it has the rotary electric machine as described in any one of Claims 1-4 as a drive source.
11…モータ(回転電機)、16…コイル、16A…第1のコイル群、16B…第2のコイル群、43…スイッチ回路、44…制御回路、51,61…インバータ、52,62…FET(スイッチング素子)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Motor (rotary electric machine), 16 ... Coil, 16A ... 1st coil group, 16B ... 2nd coil group, 43 ... Switch circuit, 44 ... Control circuit, 51, 61 ... Inverter, 52, 62 ... FET ( Switching element).
Claims (6)
制御回路は、通常時、第2のインバータおよびスイッチ回路を通じて第1および第2のコイル群からなるスター結線を形成したうえで第1のインバータを通じて第1および第2のコイル群に給電する第1の状態と、同じく第1のコイル群からなるスター結線を形成したうえで第1のインバータを通じて第1のコイル群に給電する第2の状態との間で切り替え可能とし、
第1のインバータの異常時には、第2のインバータおよびスイッチ回路を通じて第1または第2のコイル群からなるスター結線を形成したうえで第2のインバータを通じて第1または第2のコイル群に給電し、第2のインバータの異常時には、前記第1または第2の状態と同様にして第1および第2のコイル群の少なくとも一に給電する回転電機。 First and second coil groups in which three-phase coils are connected in series with each other; a first inverter connected to an end of the first coil group opposite to the second coil group; A second inverter connected between the first and second coil groups, and each phase coil of the second coil group connected to the end of the second coil group opposite to the first coil group A switch circuit that switches between a short-circuited state and an opened state, and a control circuit that controls the first and second inverters and the switch circuit, respectively,
The control circuit normally forms a star connection composed of the first and second coil groups through the second inverter and the switch circuit, and then supplies power to the first and second coil groups through the first inverter. It is possible to switch between this state and the second state in which the first coil group is similarly formed and then the first coil group is fed through the first inverter.
When an abnormality occurs in the first inverter, a star connection composed of the first or second coil group is formed through the second inverter and the switch circuit, and then the first or second coil group is fed through the second inverter. A rotating electrical machine that supplies power to at least one of the first and second coil groups in the same manner as in the first or second state when the second inverter is abnormal.
第1および第2のインバータにおける高電位側の給電経路には、それぞれスイッチング素子を設け、
制御回路は、第1または第2のインバータの異常が検出されるとき、当該異常が検出された側のスイッチング素子をオフする回転電機。 In claim 1,
A switching element is provided in each of the power supply paths on the high potential side in the first and second inverters,
When the abnormality of the first or second inverter is detected, the control circuit turns off the switching element on the side where the abnormality is detected.
第1および第2のインバータの異常には、第1および第2のインバータの各スイッチング素子のオープン故障および短絡故障があって、
制御回路は、
第1のインバータのオープン故障時には、第1のインバータを通じて第1のコイル群を第2のコイル群に対して電気的に切り離すとともにスイッチ回路を通じて第2のコイル群の各相コイルを短絡させることにより第2のコイル群の各相コイルからなるスター結線を形成したうえで第2のインバータを通じて第2のコイル群に給電し、
第1のインバータの短絡故障時には、第1のインバータを通じて第1のコイル群の各相コイルを短絡させるとともにスイッチ回路を通じて第2のコイル群を第1のコイル群に対して電気的に切り離すことにより第1のコイル群からなるスター結線を形成したうえで第2のインバータを通じて第1のコイル群に給電し、
第2のインバータのオープン故障時には、第2のインバータを第1および第2のコイル群に対して電気的に切り離すとともにスイッチ回路を通じて第2のコイル群の各相コイルを短絡させることにより第1および第2のコイル群の各相コイルからなるスター結線を形成したうえで第1のインバータを通じて第1および第2のコイル群に給電し、
第2のインバータの短絡故障時には、第2のインバータを通じて第1のコイル群の各相コイルを短絡させるとともにスイッチ回路を通じて第2のコイル群を電気的に開放することにより第1のコイル群の各相コイルからなるスター結線を形成したうえで、第1のインバータを通じて第1のコイル群に給電する回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1 or 2,
In the abnormality of the first and second inverters, there are open failure and short-circuit failure of each switching element of the first and second inverters,
The control circuit
At the time of an open failure of the first inverter, the first coil group is electrically disconnected from the second coil group through the first inverter, and each phase coil of the second coil group is short-circuited through the switch circuit After forming a star connection consisting of each phase coil of the second coil group, power is supplied to the second coil group through the second inverter,
When the first inverter is short-circuited, each phase coil of the first coil group is short-circuited through the first inverter, and the second coil group is electrically disconnected from the first coil group through the switch circuit. After forming a star connection consisting of the first coil group, power is supplied to the first coil group through the second inverter,
In the event of an open failure of the second inverter, the first inverter is electrically disconnected from the first and second coil groups and the first and second coils of the second coil group are short-circuited through the switch circuit. After forming a star connection composed of the respective phase coils of the second coil group, the first and second coil groups are fed through the first inverter,
At the time of a short circuit failure of the second inverter, each phase coil of the first coil group is short-circuited through the second inverter and each of the first coil group is electrically opened through the switch circuit. A rotating electrical machine that forms a star connection composed of phase coils and supplies power to a first coil group through a first inverter.
制御回路は、
前記第1の状態時には、第2のインバータを第1および第2のコイル群に対して電気的に切り離すとともにスイッチ回路を通じて第2のコイル群の各相コイルを短絡させることにより第1および第2のコイル群の各相コイルからなるスター結線を形成し、
前記第2の状態時には、第2のインバータを通じて第1のコイル群の各相コイルを短絡させるとともにスイッチ回路を通じて第2のコイル群を電気的に開放することにより第1のコイル群の各相コイルからなるスター結線を形成する回転電機。 In the rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3,
The control circuit
In the first state, the second inverter is electrically disconnected from the first and second coil groups, and each phase coil of the second coil group is short-circuited through the switch circuit. Form a star connection consisting of each phase coil of the coil group,
In the second state, each phase coil of the first coil group is short-circuited through the second inverter, and the second coil group is electrically opened through the switch circuit. A rotating electrical machine that forms a star connection.
前記制御回路は、通常時、前記第2のインバータおよび前記スイッチ回路の制御を通じて、回転電機の駆動に際して使用するコイル群を切り替える回転電機。The control circuit is a rotating electrical machine that switches a coil group to be used for driving the rotating electrical machine through control of the second inverter and the switch circuit in a normal state.
前記制御回路は、通常時、第2のインバータを通じて第2のインバータを第1および第2のコイル群から電気的に切り離すとともにスイッチ回路を通じて第2のコイル群における第1のコイル群と反対側の端部を互いに短絡させて第1および第2のコイル群からなるスター結線を形成したうえで第1のインバータを通じて第1および第2のコイル群に給電する第1の状態と、The control circuit normally disconnects the second inverter from the first and second coil groups through the second inverter, and on the opposite side of the second coil group from the first coil group through the switch circuit. A first state in which the ends are short-circuited to form a star connection composed of the first and second coil groups, and then the first and second coil groups are fed through the first inverter;
第2のインバータを通じて第1のコイル群における第2のコイル群と反対側の端部を互いに短絡させるとともにスイッチ回路を通じて第2のコイル群を第1のコイル群から電気的に切り離して第1のコイル群からなるスター結線を形成したうえで第1のインバータを通じて第1のコイル群に給電する第2の状態との間で切り替え可能である回転電機。The end of the first coil group opposite to the second coil group is short-circuited with each other through the second inverter, and the second coil group is electrically disconnected from the first coil group through the switch circuit. A rotating electrical machine that is switchable between a second state in which a star connection made of a coil group is formed and then power is supplied to the first coil group through a first inverter.
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