CN101341645B - 电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动机(10),其由同轴地配置的内周侧转子(11)及外周侧转子(12),和至少使内周侧转子(11)及外周侧转子(12)的任一方围绕旋转轴O转动的行星齿轮机构构成。利用行星齿轮机构至少使内周侧转子(11)及外周侧转子(12)的任一方转动,由此在相对于与旋转轴O平行的方向的剖面内,内周侧转子(11)的大致长方形板状的内周侧永久磁体(11a)的长边与外周侧转子(11)的大致长方形板状的外周侧永久磁体(12a)的长边相对地配置。

Description

电动机
技术领域
本发明涉及电动机。
本申请基于2005年12月21日在日本申请的日本专利特愿2005-367451,主张优先权,并将其内容援引此处。
背景技术
目前,公知的有如下的电动机,该电动机例如具有在电动机的旋转轴的周围呈同心圆状设置的第一及第二转子,并根据电动机的转速或根据定子产生的旋转磁场的速度控制第一及第二转子的周向的相对位置即相位差(例如,参照专利文献1)。
该电动机中,例如在根据电动机的转速控制第一及第二转子的相位差时,通过因离心力的作用而沿径向位移的构件来改变第一及第二转子的周向的相对位置。另外,例如在根据定子上产生的旋转磁场的速度控制第一及第二转子的相位差时,在各转子利用惯性维持转速的状态下向定子绕组提供控制电流而改变旋转磁场速度,由此改变第一及第二转子的周向的相对位置。
专利文献1:特开2002-204541号公报
但是,在上述现有技术的一例中的电动机中,例如在根据电动机的转速控制第一及第二转子的相位差时,只能在对应电动机的工作状态即转速的离心力作用的状态下控制第一及第二转子的相位差,有时存在不能在包含电动机的停止状态的合适的时刻控制相位差的问题。另外,如将该电动机作为驱动源装载于车辆上时等,在来自外部的振动容易作用于该电动机上的状态下,有时产生仅依靠离心力的作用难以适当地控制第一及第二转子的相位差的问题。而且,在这种情况下,尽管相对于电动机的电源中的电源电压变动,相位差也被控制,因此,有时产生例如电源电压和电动机的感应电压的大小关系逆转的不良情况。
另外,例如在根据定子产生的旋转磁场的速度控制第一及第二转子的相位差时,旋转磁场速度被变更,因此存在电动机的控制变得复杂化的问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述事情而开发的,其目的在于提供一种电动机,通过抑制电动机复杂化,使感应电压常数容易且适当地可变,能够扩大可运转的转速范围及转矩范围,在提高运转效率的同时能够扩大在高效率下的可运转范围。
为解决上述问题,达到所述的目的,本发明的第一方式涉及的电动机特征在于,具备:内周侧转子;外周侧转子,其具备与所述内周侧转子的旋转轴同轴的旋转轴;转动机构,其至少使所述内周侧转子及所述外周侧转子的任一方绕所述旋转轴转动,由此可以变更所述内周侧转子与所述外周侧转子间的相对相位,所述内周侧转子具备沿周向配置的大致板状的内周侧永久磁铁,所述外周侧转子具备沿周向配置的大致板状的外周侧永久磁铁,通过由所述转动机构至少使所述内周侧转子及所述外周侧转子的任一方转动,所述内周侧永久磁铁及所述外周侧永久磁铁在相对于与所述旋转轴平行的方向的剖面中,具备可相互对置的长边。
根据上述结构的电动机,在与相对于旋转轴平行的方向的剖面中,相对于具备呈大致长方形状的各永久磁铁的内周侧转子及外周侧转子,在利用转动机构变更内周侧转子与外周侧转子之间的相对的相位时,内周侧永久磁铁的长边与外周侧永久磁铁的长边配置为沿径向对置,由此例如能够利用由内周侧转子的内周侧永久磁铁产生的励磁磁通有效地使由外周侧转子的外周侧永久磁铁产生的励磁磁通交链定子绕组的交链磁通增大或降低。并且,例如在强励磁状态下,能够将电动机的转矩常数(即,转矩/相电流)设定为相对高的值,能够不降低电动机运转时的电流损失,或不改变控制向定子绕组的通电的逆变器的输出电流的最大值地使电动机输出的最大转矩值增大,并能够使电动机的运转效率的最大值增大。
进而在本发明的第二方式涉及的电动机中,特征在于,所述内周侧永久磁铁配置于所述内周侧转子的铁芯的外周面上,所述外周侧永久磁铁埋入所述外周侧转子的铁芯的内部。
根据上述结构的电动机,能够使由外周侧转子形成的外周侧永久磁铁的保磁力提高,并且能够缩短内周侧永久磁铁与外周侧永久磁铁之间的距离,使交链定子绕组的各永久磁铁形成的励磁磁通有效地增大或降低。
进而,在本发明的第三方式涉及的电动机中,特征在于,所述内周侧永久磁铁埋入所述内周侧转子的铁芯的内部,所述外周侧永久磁铁埋入所述外周侧转子的铁芯的内部。
根据上述结构的电动机,能够使由外周侧转子形成的外周侧永久磁铁的保磁力及由内周侧转子形成的内周侧永久磁铁的保磁力提高。
进而,在本发明的第四方式涉及的电动机中,特征在于,所述内周侧转子及所述外周侧转子具备空间部,该空间部设置于在周向上相邻的所述内周侧永久磁铁间及周向上相邻的所述外周侧永久磁铁间的各所述铁芯。
根据上述结构的电动机,在周向上相邻的各永久磁铁间的铁芯上设置导磁率相对小的空间部由此能够抑制相互没有相对配置关系的内周侧永久磁铁与外周侧永久磁铁的磁极之间产生磁路短路。
进而,在本发明的第五方式涉及的电动机中,特征在于,所述空间部具备:内周侧转子槽部,其设置于所述内周侧转子的所述铁芯的外周面上并在与所述旋转轴平行的方向上延伸;以及外周侧转子槽部,其设置于所述外周侧转子的内周面上并在与所述旋转轴平行的方向上延伸。
根据上述结构的电动机,在利用转动机构变更内周侧转子与外周侧转子之间的相对的相位时,内周侧永久磁铁的长边与外周侧永久磁铁的长边配置为沿径向对置,由此利用各槽部形成的空间部相对配置,能够进一步抑制相互没有相对配置关系的内周侧永久磁铁与外周侧永久磁铁的磁极之间产生磁路短路。
进而,在本发明的第六方式涉及的电动机中,特征在于,所述空间部具备:内周侧转子槽部,其设置于所述内周侧转子的所述铁芯的外周面上并在与所述旋转轴平行的方向上延伸;以及一对外周侧转子槽部,其设置于所述外周侧转子的周向上相邻的所述外周侧永久磁铁间的所述铁芯的外周面上并在与所述旋转轴平行的方向上延伸,并且具备利用所述一对外周侧转子槽部从周向的两侧夹住的突极部。
根据上述结构的电动机,利用各槽部能够抑制相互没有相对配置关系的内周侧永久磁铁与外周侧永久磁铁的磁极之间产生磁路短路,并且同时使用由在定子绕组的旋转磁场与各永久磁铁之间产生的吸引力或推斥力导致的磁铁转矩,和由旋转磁场与突极部之间产生的吸引力导致的旋转转矩即磁阻转矩,能够有效地使各转子旋转。
进而,在本发明的第七方式涉及的电动机中,特征在于,设置于所述外周侧永久磁铁间的所述空间部从所述外周侧永久磁铁的周向端部附近向所述外周侧转子的外周面延伸。
根据上述结构的电动机,在外周侧永久磁铁间,利用在周向上相邻的空间部间的铁芯,能够产生磁阻转矩,并能够利用这些空间部有效地产生磁阻转矩。
进而,在本发明的第八方式涉及的电动机中,特征在于,所述空间部设置于所述外周侧永久磁铁间的所述铁芯的内部。
根据上述结构的电动机,通过在外周侧永久磁铁间的铁芯的内部形成空间部,与例如空间部在外周侧转子的铁芯的外周面上开口的情况相比,能够提高外周侧转子的刚性。
进而,在本发明的第九方式涉及的电动机中,特征在于,所述内周侧永久磁铁在所述内周侧转子的所述铁芯的径向上,配置于偏向外周侧的位置,所述外周侧永久磁铁在所述外周侧转子的所述铁芯的径向上,配置于偏向内周侧的位置。
根据上述结构的电动机,通过缩短内周侧永久磁铁与外周侧永久磁铁之间的距离,使交链定子绕组的各永久磁铁形成的励磁磁通有效地增大或降低。
进而,在本发明的第十方式涉及的电动机中,特征在于,所述内周侧永久磁铁埋入所述内周侧转子的铁芯的内部,所述外周侧永久磁铁配置在所述外周侧转子的铁芯的外周面上。
根据上述结构的电动机,能够使内周侧转子形成的内周侧永久磁铁的保磁力提高,并且能够将外周侧转子的形状简单化。
进而,在本发明的第十一方式涉及的电动机中,特征在于,所述内周侧永久磁铁配置在所述内周侧转子的铁芯的外周面上,所述外周侧永久磁铁配置在所述外周侧转子的铁芯的外周面上。
根据上述结构的电动机,能够将内周侧转子及外周侧转子的形状简单化。
进而,在本发明的第十二方式涉及的电动机中,特征在于,具备突极部,该突极部在周向上相邻的所述外周侧永久磁铁间从所述铁芯的外周面向径向外方突出。
根据上述结构的电动机,同时使用由在定子绕组的旋转磁场与各永久磁铁之间产生的吸引力或推斥力导致的磁铁转矩,和由旋转磁场与突极部之间产生的吸引力导致的旋转转矩即磁阻转矩,能够有效地使各转子旋转。
进而,在本发明的第十三方式涉及的电动机中,特征在于,所述内周侧永久磁铁配置在所述内周侧转子的铁芯的外周面上,所述外周侧永久磁铁配置在所述外周侧转子的铁芯的内周面上。
根据上述结构的电动机,通过缩短内周侧永久磁铁与外周侧永久磁铁之间的距离,能够使交链定子绕组的各永久磁铁形成的励磁磁通有效地增大或降低。
进而,在本发明的第十四方式涉及的电动机中,特征在于,具备:内周侧突极部,其在周向上相邻的所述内周侧永久磁铁间,从所述铁芯的外周面上向径向外方突出;外周侧突极部,其在周向上相邻的所述外周侧永久磁铁间,从所述铁芯的内周面上向径向内方突出;内周侧永久磁铁保持爪部,其从所述内周侧突极部沿大致周向突出,并与所述内周侧永久磁铁的外周面端部抵接;以及外周侧永久磁铁保持爪部,其从所述外周侧突极部沿大致周向突出,并与所述外周侧永久磁铁的内周面端部抵接。
根据上述结构的电动机,能够使由外周侧转子形成的外周侧永久磁铁的保磁力及由内周侧转子形成的内周侧永久磁铁的保磁力提高,并且同时使用由在定子绕组的旋转磁场与各永久磁铁之间产生的吸引力或推斥力导致的磁铁转矩,和由旋转磁场与各突极部之间产生的吸引力导致的旋转转矩即磁阻转矩,能够有效地使各转子旋转。
进而,在本发明的第十五方式涉及的电动机中,特征在于,具备:大致圆环状的保持部件,利用该保持部件与所述铁芯的外周面,至少从径向的两侧夹住并保持配置于所述内周侧转子的铁芯的外周面上的所述内周侧永久磁铁、或配置于所述外周侧转子的铁芯的外周面上的所述外周侧永久磁铁。
根据上述结构的电动机,能够抑制内周侧转子及外周侧转子的形状的复杂化,并且能够适当地保持内周侧永久磁铁及外周侧永久磁铁。
进而,在本发明的第十六方式涉及的电动机中,特征在于,所述内周侧转子及所述外周侧转子的任一方是以与定子对置的方式配置,且利用该定子产生的磁场驱动的驱动转子,另一方是励磁控制用转子。
根据上述结构的电动机,定子与驱动转子相对地配置,该驱动转子为内周侧转子或外周侧转子。即,该电动机为所谓的外转子型电动机或内转子型的电动机。由此,能够提高电动机的通用性。
进而,在本发明的第十七方式涉及的电动机中,特征在于,所述定子配置于所述内周侧转子的内周侧,作为所述励磁控制用转子的所述外周侧转子具备的所述外周侧永久磁铁的所述长边大于所述内周侧永久磁铁。
根据上述结构的电动机,该电动机是定子配置于内周侧转子的内周侧的所谓内转子型的电动机,与定子相对的内周侧转子为驱动转子。在该内转子型的电动机中,通过使配置于从定子离开的位置的外周侧转子的外周侧永久磁铁的大小相对地增大,能够使电动机的感应电压常数的可变范围增大。
进而,在本发明的第十八方式涉及的电动机中,特征在于,所述内周侧永久磁铁与所述外周侧转子的内周面抵接。
根据上述结构的电动机,通过缩短内周侧永久磁铁与外周侧永久磁铁之间的距离,能够降低磁阻抗,使电动机的感应电压常数的可变范围扩大。
进而,在本发明的第十九方式涉及的电动机中,特征在于,所述内周侧永久磁铁与所述外周侧转子的内周面抵接。
根据上述结构的电动机,通过缩短内周侧永久磁铁与外周侧永久磁铁之间的距离,能够降低磁阻抗,使电动机的感应电压常数的可变范围扩大。
进而,在本发明的第二十方式涉及的电动机中,特征在于,在所述内周侧永久磁铁的与所述外周侧转子抵接的抵接面进行规定的表面处理加工。
根据上述结构的电动机,通过对与外周侧转子的内周面抵接的内周侧永久磁铁的抵接面实施规定的表面处理,例如通过抵接面的平滑化,使内周侧转子与外周侧转子沿周向相对转动时的滑动阻抗降低,从而能够降低该转动所需要的能量的消耗。此外,例如通过抵接面的硬化处理,能够抑制由内周侧永久磁铁的磨耗产生的磁通的减少及伴随内周侧永久磁铁与外周侧永久磁铁之间的距离的增大的磁阻抗的增大等不良情况的产生。
进而,在本发明的第二十一方式涉及的电动机中,特征在于,在所述内周侧永久磁铁的与所述外周侧转子抵接的抵接面进行规定的表面处理加工。
根据上述结构的电动机,通过对与外周侧转子的内周面抵接的内周侧永久磁铁的抵接面实施规定的表面处理,例如通过抵接面的平滑化,使内周侧转子与外周侧转子沿周向相对转动时的滑动阻抗降低,从而能够降低该转动所需要的能量的消耗。此外,例如通过抵接面的硬化处理,能够抑制由内周侧永久磁铁的磨耗产生的磁通的减少及伴随内周侧永久磁铁与外周侧永久磁铁之间的距离的增大的磁阻抗的增大等不良情况的产生。
进而,在本发明的第二十二方式涉及的电动机中,特征在于,在所述外周侧转子的内周面进行规定的表面处理加工。
根据上述结构的电动机,通过对与内周侧转子的内周面抵接的外周侧转子的内周面实施规定的表面处理,例如通过外周侧转子的内周面的平滑化,使内周侧转子与外周侧转子沿周向相对转动时的滑动阻抗降低,从而能够降低该转动所需要的能量的消耗。此外,例如通过外周侧转子的内周面的硬化处理,能够抑制由外周侧转子的磨耗产生的磁阻抗的增大等不良情况的产生。
进而,在本发明的第二十三方式涉及的电动机中,特征在于,在所述外周侧转子的内周面进行规定的表面处理加工。
根据上述结构的电动机,通过对与内周侧永久磁铁的内周面抵接的外周侧转子的内周面实施规定的表面处理,例如通过外周侧转子的内周面的平滑化,使内周侧转子与外周侧转子沿周向相对转动时的滑动阻抗降低,从而能够降低该转动所需要的能量的消耗。此外,例如通过外周侧转子的内周面的硬化处理,能够抑制由外周侧转子的磨耗产生的磁阻抗的增大等不良情况的产生。
进而,在本发明的第二十四方式涉及的电动机中,特征在于,所述内周侧永久磁铁的所述抵接侧的面形成为凸状。
根据上述结构的电动机,通过将内周侧永久磁铁的抵接侧的面形成为凸状,能够降低内周侧转子与外周侧转子沿周向相对转动时的滑动阻抗,并降低该转动所需要的能量消耗。
发明效果
根据本发明的第一方式涉及的电动机,例如能够利用由内周侧转子的内周侧永久磁铁产生的励磁磁通有效地使由外周侧转子的外周侧永久磁铁产生的励磁磁通交链定子绕组的交链磁通增大或降低,例如在强励磁状态下,能够将电动机的转矩常数(即,转矩/相电流)设定为相对高的值,能够不降低电动机运转时的电流损失,或不改变控制向定子绕组的通电的逆变器的输出电流的最大值地使电动机输出的最大转矩值增大,并能够使电动机的运转效率的最大值增大。
进而,根据本发明的第二方式涉及的电动机,能够使由外周侧转子形成的外周侧永久磁铁的保磁力提高,并且能够缩短内周侧永久磁铁与外周侧永久磁铁之间的距离,使交链定子绕组的各永久磁铁形成的励磁磁通有效地增大或降低。
进而,根据本发明的第三方式涉及的电动机,能够使由外周侧转子形成的外周侧永久磁铁的保磁力及由内周侧转子形成的内周侧永久磁铁的保磁力提高。
进而,根据本发明的第四方式涉及的电动机,能够抑制相互没有相对配置关系的内周侧永久磁铁与外周侧永久磁铁的磁极之间产生磁路短路。
进而,根据本发明的第五方式涉及的电动机,能够进一步抑制相互没有相对配置关系的内周侧永久磁铁与外周侧永久磁铁的磁极之间产生磁路短路。
进而,根据本发明的第六方式涉及的电动机,利用各槽部能够抑制相互没有相对配置关系的内周侧永久磁铁与外周侧永久磁铁的磁极之间产生磁路短路,并且同时使用由在定子绕组的旋转磁场与各永久磁铁之间产生的吸引力或推斥力导致的磁铁转矩,和由旋转磁场与突极部之间产生的吸引力导致的旋转转矩即磁阻转矩,能够有效地使各转子旋转。
进而,根据本发明的第七方式涉及的电动机,在外周侧永久磁铁间,利用在周向上相邻的空间部间的铁芯,能够产生磁阻转矩,并能够利用这些空间部有效地产生磁阻转矩。
进而,根据本发明的第八方式涉及的电动机,通过在外周侧永久磁铁间的铁芯的内部形成空间部,与例如空间部在外周侧转子的铁芯的外周面上开口的情况相比,能够提高外周侧转子的刚性。
进而,根据本发明的第九方式涉及的电动机,通过缩短内周侧永久磁铁与外周侧永久磁铁之间的距离,使交链定子绕组的各永久磁铁形成的励磁磁通有效地增大或降低。
进而,根据本发明的第十方式涉及的电动机,能够使内周侧转子形成的内周侧永久磁铁的保磁力提高,并且能够将外周侧转子的形状简单化。
进而,根据本发明的第十一方式涉及的电动机,能够将内周侧转子及外周侧转子的形状简单化。
进而,根据本发明的第十二方式涉及的电动机,同时使用由在定子绕组的旋转磁场与各永久磁铁之间产生的吸引力或推斥力导致的磁铁转矩,和由旋转磁场与突极部之间产生的吸引力导致的旋转转矩即磁阻转矩,能够有效地使各转子旋转。
进而,根据本发明的第十三方式涉及的电动机,通过缩短内周侧永久磁铁与外周侧永久磁铁之间的距离,能够使交链定子绕组的各永久磁铁形成的励磁磁通有效地增大或降低。
进而,根据本发明的第十四方式涉及的电动机,能够使由外周侧转子形成的外周侧永久磁铁的保磁力及由内周侧转子形成的内周侧永久磁铁的保磁力提高,并且同时使用由在定子绕组的旋转磁场与各永久磁铁之间产生的吸引力或推斥力导致的磁铁转矩,和由旋转磁场与各突极部之间产生的吸引力导致的旋转转矩即磁阻转矩,能够有效地使各转子旋转。
进而,根据本发明的第十五方式涉及的电动机,能够抑制内周侧转子及外周侧转子的形状的复杂化,并且能够适当地保持内周侧永久磁铁及外周侧永久磁铁。
进而,根据本发明的第十六方式涉及的电动机,通过形成所谓的外转子型电动机或内转子型的电动机,能够提高电动机的通用性。
进而,根据本发明的第十七方式涉及的电动机,通过使配置于从定子离开的位置的外周侧转子的外周侧永久磁铁的大小相对地增大,能够使电动机的感应电压常数的可变范围增大。
进而,根据本发明的第十八方式及十九方式涉及的电动机,通过缩短内周侧永久磁铁与外周侧永久磁铁之间的距离,能够降低磁阻抗,使电动机的感应电压常数的可变范围扩大。
进而,根据本发明的第二十方式及第二十一方式涉及的电动机,通过抵接面的平滑化,使内周侧转子与外周侧转子沿周向相对转动时的滑动阻抗降低,从而能够降低该转动所需要的能量的消耗。此外,例如通过抵接面的硬化处理,能够抑制由内周侧永久磁铁的磨耗产生的磁通的减少及伴随内周侧永久磁铁与外周侧永久磁铁之间的距离的增大的磁阻抗的增大等不良情况的产生。
进而,根据本发明的第二十二方式及二十三方式涉及的电动机,例如通过外周侧转子的内周面的平滑化,使内周侧转子与外周侧转子沿周向相对转动时的滑动阻抗降低,从而能够降低该转动所需要的能量的消耗。此外,例如通过外周侧转子的内周面的硬化处理,能够抑制伴随由外周侧转子的磨耗而产生的内周侧永久磁铁与外周侧永久磁铁之间的距离的增大的磁阻抗的增大等不良情况。
进而,根据本发明的第二十四方式涉及的电动机,通过将内周侧永久磁铁的抵接侧的面形成为凸状,能够降低内周侧转子与外周侧转子沿周向相对转动时的滑动阻抗,并降低该转动所需要的能量消耗。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式涉及的电动机的内周侧转子及外周侧转子与定子的主要部分剖面图。
图2是示意地表示本发明的一实施方式涉及的电动机的结构的图。
图3是本发明的一实施方式涉及的行星齿轮机构的速度线图。
图4A是示意地表示本发明的一实施方式涉及的内周侧转子的永久磁铁与外周侧转子的永久磁铁同极配置的强励磁状态的图。
图4B是示意地表示本发明的一实施方式涉及的内周侧转子的永久磁铁与外周侧转子的永久磁铁对极配置的弱励磁状态的图。
图5是表示图4A所示的强励磁状态与图4B所示的弱励磁状态中的感应电压的图表。
图6A是表示本发明的一实施方式涉及的根据感应电压常数Ke变化的电动机的电流与转矩的关系的图表。
图6B是表示本发明的一实施方式涉及的根据感应电压常数Ke变化的电动机的转数与励磁弱损失的关系的图表。
图7是表示相对于根据感应电压常数Ke变化的电动机的转数与转矩的可运转区域的图表。
图8A是表示本发明的一实施方式涉及的根据感应电压常数Ke变化的电动机的转数与转矩的关系的图表。
图8B是表示本发明的一实施方式涉及的根据感应电压常数Ke变化的电动机的转数与输出的关系的图表。
图9A是表示在实施例中相对于根据感应电压常数Ke变化的电动机的转数与转矩的可运转区域及效率的分布的图。
图9B是表示在第二比较例中相对于根据感应电压常数Ke变化的电动机的转数与转矩的可运转区域及效率的分布的图。
图10是表示本发明的一实施方式涉及的电动机的驱动方法的流程图。
图11是示意地表示本发明的实施方式的第一变形例涉及的电动机的结构的图。
图12是本发明的实施方式的第一变形例涉及的行星齿轮机构的速度线图。
图13是表示本发明的实施方式的第二变形例涉及的电动机的内周侧转子与外周侧转子的大致1/2圆的剖面图。
图14是表示本发明的实施方式的第三变形例涉及的电动机的内周侧转子与外周侧转子的大致1/2圆的剖面图。
图15是表示本发明的实施方式的第四变形例涉及的电动机的内周侧转子与外周侧转子的大致1/2圆的剖面图。
图16是表示本发明的实施方式的第五变形例涉及的电动机的内周侧转子与外周侧转子的大致1/2圆的剖面图。
图17是表示本发明的实施方式的第六变形例涉及的电动机的内周侧转子与外周侧转子的大致1/2圆的剖面图。
图18是表示本发明的实施方式的第七变形例涉及的电动机的内周侧转子与外周侧转子的大致1/2圆的剖面图。
图19是表示本发明的实施方式的第八变形例涉及的电动机的内周侧转子与外周侧转子的大致1/2圆的剖面图。
图20是表示本发明的实施方式的第九变形例涉及的电动机的内周侧转子与外周侧转子的大致1/2圆的剖面图。
图21是表示本发明的实施方式的第十变形例涉及的电动机的内周侧转子与外周侧转子的大致1/2圆的剖面图。
图22是表示本发明的实施方式的第十一变形例涉及的电动机的内周侧转子与外周侧转子的大致1/2圆的剖面图。
图23是表示本发明的实施方式的第十一变形例涉及的电动机的内周侧转子与外周侧转子的大致1/2圆的剖面图。
图24是表示本发明的实施方式的第十二变形例涉及的电动机的内周侧转子与外周侧转子的大致1/2圆的剖面图。
图25是表示本发明的实施方式的第十三变形例涉及的电动机的内周侧转子与外周侧转子的大致1/2圆的剖面图。
图26是表示本发明的实施方式的第十四变形例涉及的电动机的内周侧转子与外周侧转子的主要部分剖面图。
图27是示意地表示本发明的实施方式的第十四变形例涉及的电动机的结构的图。
图28是表示本发明的实施方式的第十四变形例涉及的电动机的内周侧转子与外周侧转子的主要部分剖面图。
图29是表示本发明的实施方式的第十四变形例涉及的电动机的内周侧转子与外周侧转子的主要部分剖面图。
图30是表示本发明的实施方式的第十四变形例涉及的电动机的内周侧转子与外周侧转子的主要部分剖面图。
图31是表示本发明的实施方式的第十五变形例涉及的电动机的内周侧转子与外周侧转子的主要部分剖面图。
图32是表示本发明的实施方式的第十五变形例涉及的电动机的内周侧转子与外周侧转子的主要部分剖面图。
图33是表示本发明的实施方式的第十五变形例涉及的电动机的内周侧转子与外周侧转子的主要部分剖面图。
图34是表示本发明的实施方式的第十五变形例涉及的电动机的内周侧转子与外周侧转子的主要部分剖面图。
图中,10-电动机;11-内周侧转子;11a-内周侧永久磁铁;12-外周侧转子;12a-外周侧永久磁铁;14-行星齿轮机构(转动机构);15-致动器(转动机构);21-内周侧转子铁芯(铁芯);21a-凹槽(空间部、内周侧转子槽部);21A-外周面;22-外周侧转子铁芯(铁芯);22a-凹槽(空间部);22c-突极部;22d-凹槽(空间部、外周侧转子槽部);22A-外周面;22B-内周面;25-磁通障壁用孔部;26-外周侧保持部件(保持部件);27-内周侧保持部件(保持部件);28-外周侧突极部(突极部);29-内周侧突极部(内周侧突极部);29a-磁铁保持爪部(内周侧永久磁铁保持爪部);30-突极部(外周侧突极部);30a-磁铁保持爪部(外周侧永久磁铁保持爪部)。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明电动机的一实施方式进行说明。
本实施方式的电动机10,例如如图1所示,是无刷DC电动机,其具备:具备沿周向配置的各永久磁铁11a、12a的大致圆环状的各内周侧转子11及外周侧转子12;具有产生使内周侧转子11及外周侧转子12旋转的旋转磁场的多个相位的定子绕组13a的定子13;连接内周侧转子11及外周侧转子12的行星齿轮机构14;通过行星齿轮机构14来设定内周侧转子11与外周侧转子12之间的相对的相位的致动器15,该电动机10作为驱动源搭载于例如混合动力车辆及电动车辆等车辆上,该电动机10的输出轴P与传动装置(图示略)的输入轴连接,电动机10的驱动力通过传动装置传递到车辆的驱动轮(图示略)。
另外,在车辆减速时,驱动力从驱动轮侧传递到电动机10,电动机10作为发电机而发挥功能,产生所谓的再生制动力,将车身的动能作为电能(再生能)回收。还有,例如在混合动力车辆中,该电动机10的旋转轴O与内燃机(图示略)的曲轴连结,在内燃机的输出被传递到电动机10的情况下,电动机10也可作为发电机发挥功能而产生发电能。
内周侧转子11及外周侧转子12,例如如图1所示,以相互的旋转轴与电动机10的旋转轴O同轴的方式配置,并具备:大致圆筒状的各转子铁芯21、22;在内周侧转子铁芯21的外周部、在周向上以规定间隔设置的多个内周侧磁铁安装部23及在外周侧转子铁芯22的内部、在周向上以规定间隔设置的多个内周侧磁铁安装部23。
并且,在周向上相邻的内周侧磁铁安装部23间,在内周侧转子铁芯21的外周面21A上形成有与旋转轴O平行地延伸的凹槽21a。
此外,在周向上相邻的外周侧磁铁安装部24间,在外周侧转子铁芯22的外周面22A上形成有与旋转轴O平行地延伸的凹槽22a。
各磁铁安装部23及24例如具备与旋转轴O平行地贯通的各一对的磁铁安装孔23a及24a,一对磁铁安装孔23a经由中心肋23b、且一对磁铁安装孔24a经由中心肋24b在周向上相邻地配置。
并且,各磁铁安装孔23a、24a的相对于与旋转轴O平行的方向的剖面形成为大致周向为长边方向,且大致径向为短边方向的大致长方形状,且在各磁铁安装孔23a、24a中安装有与旋转轴O平行地延伸的大致长方形板状的各永久磁铁11a、12a。
安装于一对磁铁安装孔23a的一对内周侧永久磁体11a设定为,在厚度方向(即各转子11、12的径向)上被磁化,且相互磁化方向为同向。并且设定为,相对于在周向上相邻的内周侧磁铁安装部23,安装于各一对磁铁安装孔23a的各一对内周侧永久磁铁11a的磁化方向相互为异向。即安装有外周侧形成为N极的一对内周侧永久磁铁11a的内周侧磁铁安装部23经由凹槽21a与安装有外周侧形成为S极的一对内周侧永久磁铁11a的内周侧磁铁安装部23相邻。
同样地,安装于一对磁铁安装孔24a的一对外周侧永久磁体12a设定为,在厚度方向(即各转子11、12的径向)上被磁化,且相互磁化方向为同向。并且设定为,相对于在周向上相邻的外周侧磁铁安装部24,安装于各一对磁铁安装孔24a的各一对外周侧永久磁铁12a及外周侧永久磁铁12a设定为磁化方向相互为异向。即安装有外周侧形成为N极的一对外周侧永久磁铁12a的外周侧磁铁安装部24经由凹槽22a与安装有外周侧形成为S极的一对外周侧永久磁铁12a的外周侧磁铁安装部24相邻。
而且,内周侧转子11的各磁铁安装部23与外周侧转子12的各磁铁安装部24,进而内周侧转子11的各凹槽21a与外周侧转子12的各凹槽22a在各转子11、12的径向以可相互相对配置的方式配置。
由此,按照内周侧转子11和外周侧转子12的围绕旋转轴O的相对位置,可将电动机10的状态设定为横贯弱励磁状态到强励磁状态的适当的状态。其中,所述弱励磁状态为:内周侧转子11的内周侧永久磁铁11a和外周侧转子12的外周侧永久磁铁12a的同极磁极彼此相对配置(即,内周侧永久磁铁11a与外周侧永久磁铁12a对极配置);所述强励磁状态为:内周侧转子11的内周侧永久磁铁11a和外周侧转子12的外周侧永久磁铁12a的异极磁极彼此相对配置(即,内周侧永久磁铁11a与外周侧永久磁铁12a同极配置)。
特别是,在弱励磁状态及强励磁状态中,设定为相对于与旋转轴O平行的方向的剖面中,内周侧永久磁铁11a的长边与外周侧永久磁铁12a的长边相对。
此外,定子13形成为与外周侧转子12的外周部相对配置的大致圆筒状,例如固定于车辆的传动装置的壳体(未图示)等。
行星齿轮机构14,例如如图2所示,配置于内周侧转子11的内周侧的中空部,且具备如下部分而构成,即:与外周侧转子12同轴且一体地形成的第一内齿轮(R1)31;与内周侧转子11同轴且一体地形成的第二内齿轮(R2)32;与第一内齿轮(R1)31啮合的单列第一行星齿轮列33;与第二内齿轮(R2)32啮合的单列第二行星齿轮列34;与第一行星齿轮列33及第二行星齿轮列34啮合的中间齿轮即太阳轮(S)35;第一行星架(C1)36,其围绕各第一行星旋转轴P1可旋转地支撑构成第一行星齿轮列33或第二行星齿轮列34的任一方,例如第一行星齿轮列33的多个第一行星齿轮33a,并且围绕旋转轴O可转动;第二行星架(C2)37,其围绕各第二行星旋转轴P1可旋转地支撑构成第一行星齿轮列33或第二行星齿轮列34的任意另一方,例如第二行星齿轮列34的多个第二行星齿轮34a,并且固定于定子13。
即,该行星齿轮机构14是具备各单列的第一行星齿轮列33及第二行星齿轮列34的单齿轮式的行星齿轮机构。
在该行星齿轮机构14中,内周侧转子11的外径形成为小于外周侧转子12的内径,内周侧转子11配置于外周侧转子12的内周侧的中空部。并且,第一内齿轮(R1)31及第二内齿轮(R2)32的各外径形成为小于内周侧转子11的内径,且沿与旋转轴O平行的方向相邻并同轴配置的第一内齿轮(R1)31及第二内齿轮(R2)32配置在内周侧转子11的内周侧的中空部。
并且,相对于第二内齿轮(R2)32的配置位置,在与旋转轴O平行的方向上偏向一方侧的位置处配置的第一内齿轮(R1)31连接于由轴承可旋转地支撑且与向一方侧延伸的旋转轴O。
并且,第一行星架(C1)36相对于与第一内齿轮(R1)31啮合的第一行星齿轮列33的配置位置,配置于与旋转轴O平行的方向上的偏向一方侧的位置,且连接于可旋转地穿过形成中空的太阳轮(S)35的旋转轴PS的中空部且向另一方延伸的旋转轴PC。
此外,第二行星架(C2)37相对于与第二内齿轮(R2)32啮合的第一行星齿轮列34的配置位置,配置于与旋转轴O平行的方向上的偏向另一方侧的位置。
在该行星齿轮机构14中,第一内齿轮(R1)31与第二内齿轮(R2)32形成大致同等的齿轮形状,且构成第一行星齿轮列33的各多个第一行星齿轮33a,与构成第二行星齿轮列34的各多个第二行星齿轮34a形成大致同等的齿轮形状,太阳轮(S)35的旋转轴PS与电动机10的旋转轴O同轴配置且利用轴承可旋转地支撑。由此,第一行星齿轮列33与第二行星齿轮列34通过与作为中间齿轮的太阳轮(S)35啮合,使内周侧转子11与外周侧转子12同步旋转。
进而,第一行星架(C1)36的旋转轴PC与电动机10的旋转轴O同轴地配置,并且连接于致动器15,第二行星架(C2)37固定于定子13。
并且,致动器15具备例如根据来自外部的控制装置等输入的控制指令来控制,将流体能变换为旋转运动的液压泵15a,限制第一行星架(C1)36围绕旋转轴O的转动(即,在规定转动位置处保持第一行星架(C1)36),或者利用快角动作或慢角动作使第一行星架(C1)36向围绕旋转轴O的正转方向或逆转方向转动规定转动量。由此,如果利用致动器15使第一行星架(C1)36绕旋转轴O转动,则不管电动机10的运转状态或停止状态,内周侧转子11与外周侧转子12间的相对相位发生变化。
例如如图3所示的太阳轮(S)35的旋转状态,第二行星架(C2)37相对于围绕旋转轴O的旋转的速度不管致动器15的工作状态而为零。因此,第二内齿轮(R2)32及内周侧转子11相对于例如以适宜的速度向逆转方向旋转的太阳轮(S)35,以与太阳轮(S)35相对于第二内齿轮(R2)32的齿轮比(即增速比)g2对应的速度向正转方向旋转。
并且,在致动器15的非工作状态下,第一行星架(C1)36相对于围绕旋转轴O的旋转的速度为零。因此,第一内齿轮(R1)31及外周侧转子12相对于例如以适宜的速度向逆转方向旋转的太阳轮(S)35,以与太阳轮(S)35相对于第一内齿轮(R1)31的齿轮比(即增速比)g1对应的速度向正转方向旋转。此处,齿轮比g1和齿轮比g2为大致同等(g1≈g2),内周侧转子11与外周侧转子12同步旋转,内周侧转子11与外周侧转子12间的相对的相位不变化地维持。
另一方面,在致动器15的工作状态(即快角动作或慢角动作的执行状态)下,第一行星架(C1)36相对于围绕旋转轴O的旋转的速度为零以外的值,为相对于正转方向或逆转方向的适宜的正值或负值。因此,第一内齿轮(R1)31及外周侧转子12相对于例如以适宜的速度向逆转方向旋转的太阳轮(S)35,以与比太阳轮(S)35相对于第一内齿轮(R1)31的齿轮比(即增速比)g1对应的速度快的速度或慢的速度向正转方向旋转。此处,因为齿轮比g1和齿轮比g2为大致同等(g1≈g2),所以外周侧转子12与内周侧转子11相比增速或减速,内周侧转子11与外周侧转子12间的相对的相位发生变化。
并且,致动器15相对于太阳轮(S)35与第一内齿轮(R1)31的齿轮比(即,增速比)g1和电动机10的极对数P,至少可将第一行星架(C1)36向围绕旋转轴O的正转方向或逆转方向转动机械角θ(°)=(180/p)×g1/(1+g1)。
由此,内周侧转子11与外周侧转子12间的相对的相位至少可向快角侧或慢角侧变化电角180°,电动机10的状态可设定在弱励磁状态与强励磁状态之间的适宜的状态,其中弱励磁状态为内周侧转子11的内周侧永久磁铁11a与外周侧转子12的外周侧永久磁铁12a的同极的磁极彼此相对配置(即,内周侧永久磁铁11a与外周侧永久磁铁12a对极配置),强励磁状态为内周侧转子11的内周侧永久磁铁11a与外周侧转子12的外周侧永久磁铁12a的异极的磁极彼此相对配置(即,内周侧永久磁铁11a与外周侧永久磁铁12a同极配置)。
而且,例如,如图4A所示,内周侧转子11的内周侧永久磁铁11a与外周侧转子12的外周侧永久磁铁12a同极配置的强励磁状态,和如图4B所示,内周侧转子11的内周侧永久磁铁11a与外周侧转子12的外周侧永久磁铁12a对极配置的弱励磁状态下,例如如图5所示,感应电压的大小发生变化,因此通过使电动机10的状态在强励磁状态与弱励磁状态之间变化,感应电压常数Ke被变更。
该感应电压常数Ke例如是利用各转子11、12的旋转而在定子绕组13a的绕组端感应的感应电压的旋转数比,进而可通过极对数p、电动机外径R、电动机积厚L、磁通密度B、与圈数T的积,如下表述,
Ke=8×p×R×L×B×T×π
由此,通过使电动机10的状态在强励磁状态与弱励磁状态之间变化,内周侧转子11的内周侧永久磁铁11a与外周侧转子12的外周侧永久磁铁12a产生的励磁磁通的磁通密度B的大小发生变化,从而感应电压常数Ke发生变更。
此处,如图6A所示,电动机10的转矩与感应电压常数Ke和通过定子线圈13a的电流的积成比例(转矩∝(Ke×电流))。
此外,例如如图6B所示,电动机10的励磁弱损失与感应电压常数Ke和转数的积成比例(励磁弱损失∝(Ke×转数)),因此电动机10的许用转数与感应电压常数Ke和转数的积的倒数成比例(许用转数∝(1/(Ke×转数))。
即,例如图7所示,在感应电压常数Ke相对较大的电动机10中,可运转的转数相对降低,但可输出相对大的转矩,另一方面,在感应电压常数Ke相对小的电动机10中,可输出的转矩相对降低,但能够以至相对高的转速来运转,根据感应电压常数Ke,相对于转矩及转数的可运转区域发生变化。
因此,例如图8A所示的实施例,伴随电动机10的转数增大,感应电压常数Ke设定为向降低倾向变化(例如,依次向A、B(<A)、C(<B)变化),由此与不使感应电压常数Ke变化的情况相比(例如,第一至第三比较例)相比,相对于转矩及转数的可运转区域扩大。
此外,电动机10的输出与感应电压常数Ke和通过定子绕组13a的电流及转数的积减去励磁弱损失和其他的损失后得到的值成比例(输出∝(Ke×电流×转数-励磁弱损失-其他的损失))。即,例如图8B所示,在感应电压常数Ke相对大的电动机10中,可运转的转数相对降低,但在相对低的转数区域内的输出增大,另一方面,在感应电压常数Ke相对小的电动机10中,在相对低的转数区域内的输出降低,但可至相对高的转数为止进行运转,并且在相对高的转数下的输出增大,从而根据感应电压常数Ke,相对于输出及旋转数的可运转区域发生变化。因此,伴随电动机10的转数增大,感应电压常数Ke设定为向降低倾向变化(例如,依次向A、B(<A)、C(<B)变化),由此与不使感应电压常数Ke变化的情况相比(例如,第一至第三比较例)相比,相对于输出及转数的可运转区域扩大。
此外,电动机10的效率与从相对于定子绕组输入的电力减去铜损失及励磁弱损失以及其他的损失得到的值除以输入电力后的值成比例(效率∝((输入电力-铜损失-励磁弱损失-其他的损失)/输入电力))。
因此,在从相对低的转数区域至中转数区域中,通过选择相对大的感应电压常数Ke,为输出期望的转矩所需要的电流降低,铜损失降低。
并且,在从中转数区域至相对高的转数区域中,通过选择相对小的感应电压常数Ke,励磁弱电流降低,从而励磁弱损失降低。
由此,例如图9A所示的实施例,伴随电动机10的转数增大,感应电压常数Ke设定为向降低倾向变化,由此与不使感应电压常数Ke变化的情况(例如,图9B所示的第二比较例)相比,相对于转数及转数的可运转区域扩大,并且电动机10的效率为规定效率以上的高效率区域E扩大,进而可到达的最高效率的值增大。
而且,致动器15可解除相对于围绕旋转轴O的第一行星架(C1)36的转动的限制,例如在检测电动机10的异常的情况等中,解除相对于第一行星架(C1)36的转动的限制,允许第一行星架(C1)36围绕旋转轴O的旋转。
即,如果解除由致动器15形成的对第一行星架(C1)36的转动的限制,则第一行星架(C1)36变为可围绕旋转轴O自由地转动。并且,在该状态下,利用内周侧转子11的内周侧永久磁铁11a与外周侧转子12的外周侧永久磁铁12a的同极的磁极彼此的推斥力,或者内周侧转子11的内周侧永久磁铁11a与外周侧转子12的外周侧永久磁铁12a的异极的磁极彼此的吸引力,内周侧转子11与外周侧转子12的周向上的相对位置发生变化,电动机10的状态朝向内周侧转子11的内周侧永久磁铁11a与外周侧转子12的外周侧永久磁铁12a的异极的磁极彼此相对配置(即,内周侧永久磁铁11a与外周侧永久磁铁12a同极配置)的强励磁状态变化。
此外,致动器15例如在检测到从外部的控制装置等输出的执行弱励磁控制的指令的情况下,电动机10的状态向内周侧转子11的内周侧永久磁铁11a与外周侧转子12的外周侧永久磁铁12a的同极的磁极彼此相对配置(即,内周侧永久磁铁11a与外周侧永久磁铁12a对极配置)的弱励磁状态变化,使第一行星架(C1)36围绕旋转轴O转动。
根据本实施方式的电动机10具备上述结构,接下来,参照附图对电动机10的驱动方法进行说明。
首先在例如图10所示的步骤S01中,判定是否检测到电动机10的异常。
在该判定结果为“否”的情况下,进入后述的步骤S03。
另一方面,在该判定结果为“是”的情况下,进入步骤S02。
并且,在步骤S02中,解除由致动器15形成的对于第一行星架(C1)36的转动的限制,允许第一行星架(C1)36围绕旋转轴O自由的旋转,完成一系列的处理。
此外,在步骤S03中,取得例如由旋转传感器检测的内周侧转子11与外周侧转子12之间的相对的相位(电角α:edeg)。
接下来,在步骤S04中,将取得的电角α根据电动机10的极对数p变换为机械角β(=α/p)。
接下来,在步骤S05中,根据机械角β与太阳轮(S)35相对于第一内齿轮(R1)31的齿轮比g1,算出使第一行星架(C1)36围绕旋转轴O转动时的转动量γ(=β×g1/(1+g1))。
并且,在步骤S06中,利用致动器15使第一行星架(C1)36围绕旋转轴O转动转动量γ,完成一系列的处理。
如上所述,根据本实施方式的电动机10,首先在内周侧转子11及外周侧转子12上沿周向配置大致长方形板状的各永久磁铁11a、12a,各永久磁铁11a、12a设定为,在相对于与旋转轴O平行的方向的剖面中,相互的长边沿转子11、12的径向可相对配置,由此,能够防止永久磁铁11a、12a的磁通向周边的磁回路(例如各转子铁芯21、22等)放射。由此,抑制铁损失的产生,例如能够利用由内周侧转子11的内周侧永久磁铁11a产生的励磁磁通有效地使由外周侧转子12的外周侧永久磁铁12a产生的励磁磁通交链定子绕组13a的交链磁通增大或降低。并且,在励磁强的状态下,能够将电动机10的转矩常数(即,转矩/相电流)设定为相对高的值,能够不降低电动机10运转时的电流损失,或不改变控制向定子绕组13a的通电的逆变器(未图示)的输出电流的最大值地使电动机10输出的最大转矩值增大。
并且,构成第一行星齿轮列33的多个第一行星齿轮33a及构成第二行星齿轮列34的多个第二行星齿轮34a可围绕各行星旋转轴P1、P2旋转,并且与作为中间齿轮的太阳轮(S)35啮合,由此即使在内周侧转子11及外周侧转子12的同步运转的执行状态或电动机10的停止状态下,也能够容易地变更内周侧转子11与外周侧转子12间的相对的相位。
此外,因为能够降低太阳轮(S)35处的摩擦,因此对于第一行星架(C1)36围绕旋转轴O的转动的限制(即,在所述规定转动位置处的保持)或转动驱动所需要的力不论电动机10的转数或转矩的大小,只要大于内周侧转子11的内周侧永久磁铁11a与外周侧转子12的外周侧永久磁铁12a彼此的吸引力或推斥力即可,例如,不需要如刹车致动器比电动机10输出的转矩大的力,能够有效地控制相位。
并且,致动器15不需要来自外部的电力供给即能够使第一行星架(C1)36转动,能够防止电动机10的运转效率降低。
此外,支撑第一行星齿轮列33的第一行星架(C1)36围绕旋转轴O转动时的规定转动量至少设定为机械角θ(°)=(180/p)×g/(1+g1),由此,能够使电动机10的状态在强励磁状态与弱励磁状态之间适当地移动,其中强励磁状态为例如内周侧转子11的内周侧永久磁铁11a与外周侧转子12的外周侧永久磁铁12a的异极的磁极彼此相对配置(即,内周侧转子11的内周侧永久磁铁11a与外周侧转子12的外周侧永久磁铁12a同极配置),弱励磁状态为内周侧转子11的内周侧永久磁铁11a与外周侧转子12的外周侧永久磁铁12a的同极的磁极彼此相对配置(即,内周侧转子11的内周侧永久磁铁11a与外周侧转子12的外周侧永久磁铁12a对极配置)。
并且,能够使交链定子绕组13a的励磁磁通的大小连续地变化,并能够使电动机10的感应电压常数Ke连续地变化到适宜的值。由此,能够连续地变更电动机10的可运转的转数及转矩的值,并且能够使可运转的转数及转矩的范围扩大。进而,能够使电动机10的运转效率的最大值增大,并使运转效率达到规定值以上的高效率区域扩大。
此外,在根据例如电动机10的转数及电源电压等的状态量,从外部的控制装置等输出执行弱励磁控制的指示的情况下,电动机10的状态向内周侧转子11的内周侧永久磁铁11a与外周侧转子12的外周侧永久磁铁12a的同极的磁极彼此相对配置的弱励磁状态变化,从而使第一行星架(C1)36围绕旋转轴O转动,因此能够防止例如控制向固定绕组13a的通电的逆变器等的高电压设备形成过电压状态。
此外,在外周侧转子12中,在周向上相邻的外周侧磁铁安装部24间的外周侧转子铁芯22的外周面22A上设有与旋转轴O平行地延伸的凹槽22a,由此能够抑制相互没有相对配置的关系的内周侧转子11的内周侧永久磁铁11a与外周侧转子12的外周侧永久磁铁12a的磁极之间产生磁路短路。
而且,在上述实施方式中,行星齿轮机构14设为单齿轮式的行星齿轮机构,但并不限定于此,例如图11所示的上述的实施方式的第一变形例涉及的电动机50,行星齿轮机构14也可为双齿轮式的行星齿轮机构。
在该第一变形例涉及的电动机50中,与上述的实施方式涉及的电动机10的不同点在于,在第一内齿轮(R1)31与太阳轮(S)35之间配置相互啮合的两列第一行星齿轮列51、52,在第二内齿轮(R2)32与太阳轮(S)35之间配置相互啮合的两列第二行星齿轮列53、54。
即,在相互啮合的两列第一行星齿轮列51、52之中,一方的第一行星齿轮列51与第一内齿轮(R1)31啮合,另一方的第一行星齿轮列52与太阳轮(S)35啮合。
此外,在相互啮合的两列第二行星齿轮列53、54之中,一方的第二行星齿轮列53与第二内齿轮(R2)32啮合,另一方的第二行星齿轮列54与太阳轮(S)35啮合。
并且,第一行星架(C1)36围绕各第一行星旋转轴P1a可旋转地支撑构成一方的第一行星齿轮列51的多个第一行星齿轮51a,并且围绕各第一行星旋转轴P1b可旋转地支撑构成另一方的第一行星齿轮列52的多个第一行星齿轮52a,进而可围绕旋转轴O转动。
此外,第二行星架(C2)37围绕各第二行星旋转轴P2a可旋转地支撑构成一方的第二行星齿轮列53的多个第二行星齿轮53a,并且围绕各第二行星旋转轴P2b可旋转地支撑构成另一方的第二行星齿轮列54的多个第二行星齿轮54a,进而固定于定子13。
并且,各行星齿轮51a、52a、53a、54a形成为大致同样的齿轮形状。
并且,在该第一变形例涉及的电动机50中,具备各两列的第一行星齿轮列51、52及第二行星齿轮列53、54,由此如图12所示的太阳轮(S)35的旋转状态,太阳轮(S)35与内周侧转子11及外周侧转子12向相互相同的方向旋转。
根据该第一变形例涉及的电动机50,能够将内周侧转子11及外周侧转子12与太阳轮(S)35的旋转方向设定为同一方向,例如在将电动机10作为驱动源搭载于车辆的情况等,除内周侧转子11或外周侧转子12以外,将电动机10的输出轴连接于太阳轮(S)35的情况下,也能够防止变速机等动力传递机构复杂化。
并且,与第一行星架(C1)36的转动量相比,外周侧转子12的转动量变小,能够使控制外周侧转子12的转动量时的分辨能力提高。
而且,在上述的实施方式中,将第一行星架(C1)36设为可围绕旋转轴O转动,并将第二行星架(C2)37固定于定子13,但并不限定于此,例如,也将第二行星架(C2)37设为可围绕旋转轴O转动,将第一行星架(C1)36固定于定子13。
而且,在上述的实施方式中,致动器15具备液压泵15a,但并不限定于此,也可具备电动马达。
以下,对上述实施方式的第二变形例涉及的电动机10的内周侧转子11及外周侧转子12进行说明。
例如,如图13所示,在该第二变形例中,各内周侧永久磁铁11a埋入内周侧转子11的内周侧转子铁芯21的内部,各外周侧永久磁铁12a埋入外周侧转子12的外周侧转子铁芯22的内部。并且,在内周侧转子11,在内周侧转子铁芯21的外周面21A上,以规定间隔在周向上设置与旋转轴O平行地延伸的多个凹槽21a。进而,在周向上相邻的凹槽21a间,与旋转轴O平行地贯通内周侧转子铁芯21的内部的单一的磁铁安装孔23a设置于在径向上偏向外周侧的位置,在各磁铁安装孔23a中安装有大致长方形板状的内周侧永久磁铁11a。
此外,在外周侧转子12上,与旋转轴O平行地贯通外周侧转子铁芯22的内部的多个磁铁安装孔24a设置于在周向上每隔规定间隔的位置、且在径向上偏向内周侧的位置。进而,在外周侧转子铁芯22的内部设有各磁通障壁用孔部25,该磁通障壁用孔部25在周向上相邻的磁铁安装孔24a之间,在相互的磁铁安装孔24a的周向内壁面24A上开口,且相互逐渐接近地朝向外周侧转子铁芯22的外周面22A延伸,并且与旋转轴O平行地贯通外周侧转子铁芯22的内部。由此,外周侧转子铁芯22中,在周向上相邻的外周侧永久磁铁12a间形成有利用导磁率相对小的磁通障壁用孔部25从周向的两侧夹住的铁芯部22b。
并且,在利用行星齿轮机构14变更内周侧转子11与外周侧转子12之间的相对的相位时,在相对于与旋转轴O平行的方向的剖面内,内周侧永久磁铁11a的长边与外周侧永久磁铁12a的长边设定为沿径向对置。
根据该第二变形例涉及的电动机10,在利用行星齿轮机构14变更内周侧转子11与外周侧转子12之间的相对的相位时,以内周侧永久磁铁11a的长边与外周侧永久磁铁12a的长边对置的方式进行配置,并且内周侧永久磁铁11a与外周侧永久磁铁12a之间的距离相对缩短地设定,由此,例如能够利用由内周侧永久磁铁11a产生的励磁磁通使由外周侧永久磁铁12a产生的励磁磁通交链定子绕组13a的交链磁通量有效地增大或降低。并且,例如在励磁强的状态下,能够将电动机10的转矩常数(即,转矩/相电流)设定为相对高的值,能够不降低电动机10运转时的电流损失,或不改变控制向定子绕组的通电的逆变器的输出电流的最大值地使电动机10输出的最大转矩值增大,并能够使电动机10的运转效率的最大值增大。
进而,在内周侧转子铁芯21中,在周向上相邻的内周侧永久磁铁11a间具备导磁率相对小的凹槽21a,由此能够抑制相互没有相对配置的关系的内周侧永久磁铁11a与外周侧永久磁铁12a的磁极之间(例如,跨过凹槽21a地配置的内周侧永久磁铁11a与外周侧永久磁铁12a的磁极彼此之间等)产生磁路短路。
进而,在外周侧转子铁芯22中,在相邻的外周侧永久磁铁12a间具备由导磁率相对小的磁通障壁用孔部25从周向的两侧夹住的铁芯部22b,由此,同时使用由在定子绕组的旋转磁场与各永久磁铁11a、12a之间产生的吸引力或推斥力导致的磁铁转矩,和由旋转磁场与铁芯部22b之间产生的吸引力导致的旋转转矩即磁阻转矩,能够有效地使各转子11、12旋转。
以下,对上述实施方式的第三变形例涉及的电动机10的内周侧转子11及外周侧转子12进行说明。
例如图14所示,在该第三变形例中,各内周侧永久磁铁11a埋入内周侧转子11的内周侧转子铁芯21的内部,各外周侧永久磁铁12a埋入外周侧转子12的外周侧转子铁芯22的内部。
此处,与旋转轴O平行地贯通内周侧转子铁芯21的内部的多个磁铁安装孔23a设置于在周向上每隔规定间隔的位置、且在径向上偏向外周侧的位置,在各磁铁安装孔23a中装有大致长方形板状的内周侧永久磁铁11a。此外,与旋转轴O平行地贯通外周侧转子铁芯22的多个磁铁安装孔24a设置于在周向上每隔规定间隔的位置、且在径向上偏向内周侧的位置,在各磁铁安装孔24a中装有大致长方形板状的外周侧永久磁铁12a。
并且,在利用行星齿轮机构14变更内周侧转子11与外周侧转子12之间的相对的相位时,在相对于与旋转轴O平行的方向的剖面内,内周侧永久磁铁11a的长边与外周侧永久磁铁12a的长边设定为沿径向对置。
根据该第三变形例涉及的电动机10,能够提高由外周侧转子12形成的外周侧永久磁铁12a的保磁力和由内周侧转子11形成的内周侧永久磁铁11a的保磁力。
以下,对上述实施方式的第四变形例涉及的电动机10的内周侧转子11及外周侧转子12进行说明。
例如图15所示,在该第四变形例中,各内周侧永久磁铁11a埋入内周侧转子11的内周侧转子铁芯21的内部,各外周侧永久磁铁12a埋入外周侧转子12的外周侧转子铁芯22的内部。
此处,在内周侧转子11,在内周侧转子铁芯21的外周面21A上,以规定间隔在周向上设置与旋转轴O平行地延伸的多个凹槽21a。进而,在周向上相邻的凹槽21a间,与旋转轴O平行地贯通内周侧转子铁芯21的内部的单一的磁铁安装孔23a设置于在径向上偏向外周侧的位置,在各磁铁安装孔23a中安装有大致长方形板状的内周侧永久磁铁11a。
此外,在外周侧转子12,在外周侧转子铁芯22的外周面22A上,以规定间隔在周向上设置与旋转轴O平行地延伸的多个凹槽22a。进而,在周向上相邻的凹槽22a间,与旋转轴O平行地贯通外周侧转子铁芯22的内部的单一的磁铁安装孔24a设置于在径向上偏向内周侧的位置,在各磁铁安装孔24a中安装有大致长方形板状的外周侧永久磁铁12a。
并且,在利用行星齿轮机构14变更内周侧转子11与外周侧转子12之间的相对的相位时,在相对于与旋转轴O平行的方向的剖面内,内周侧永久磁铁11a的长边与外周侧永久磁铁12a的长边设定为沿径向对置。
以下,对上述实施方式的第五变形例涉及的电动机10的内周侧转子11及外周侧转子12进行说明。
例如图16所示,在该第五变形例中,各内周侧永久磁铁11a埋入内周侧转子11的内周侧转子铁芯21的内部,各外周侧永久磁铁12a埋入外周侧转子12的外周侧转子铁芯22的内部。
此处,在内周侧转子11,在内周侧转子铁芯21的外周面21A上,以规定间隔在周向上设置与旋转轴O平行地延伸的多个凹槽21a。进而,在周向上相邻的凹槽21a间,与旋转轴O平行地贯通内周侧转子铁芯21的内部的单一的磁铁安装孔23a设置于在径向上偏向外周侧的位置,在各磁铁安装孔23a中安装有大致长方形板状的内周侧永久磁铁11a。
此外,在外周侧转子12,在外周侧转子铁芯22的外周面22A上,以规定间隔在周向上设置与旋转轴O平行地延伸的多对凹槽22a。进而,在周向上相邻的两对凹槽22a间,与旋转轴O平行地贯通外周侧转子铁芯22的内部的单一的磁铁安装孔24a设置于在径向上偏向内周侧的位置,在各磁铁安装孔24a中安装有大致长方形板状的外周侧永久磁铁12a。并且,在外周侧转子铁芯22中,在成对的凹槽22a间,形成有利用导磁率相对小的凹槽22a从周向的两侧夹住的突极部22c。
并且,在利用行星齿轮机构14变更内周侧转子11与外周侧转子12之间的相对的相位时,在相对于与旋转轴O平行的方向的剖面内,内周侧永久磁铁11a的长边与外周侧永久磁铁12a的长边设定为沿径向对置。
根据该第五变形例涉及的电动机10,能够提高由外周侧转子12形成的外周侧永久磁铁12a的保磁力和由内周侧转子11形成的内周侧永久磁铁11a的保磁力。进而,利用凹槽21a能够抑制相互没有相对配置的关系的内周侧永久磁铁11a与外周侧永久磁铁12a的磁极之间产生磁路短路,并且同时使用由在定子绕组的旋转磁场与各永久磁铁11a、12a之间产生的吸引力或推斥力导致的磁铁转矩,和由旋转磁场与突极部22c之间产生的吸引力导致的旋转转矩即磁阻转矩,能够有效地使各转子11、12旋转。
以下,对上述实施方式的第六变形例涉及的电动机10的内周侧转子11及外周侧转子12进行说明。
例如图17所示,在该第六变形例中,各内周侧永久磁铁11a埋入内周侧转子11的内周侧转子铁芯21的内部,各外周侧永久磁铁12a埋入外周侧转子12的外周侧转子铁芯22的内部。
此处,在内周侧转子11,在内周侧转子铁芯21的外周面21A上,以规定间隔在周向上设置与旋转轴O平行地延伸的多个凹槽21a。进而,在周向上相邻的凹槽21a间,与旋转轴O平行地贯通内周侧转子铁芯21的内部的单一的磁铁安装孔23a设置于在径向上偏向外周侧的位置,在各磁铁安装孔23a中安装有大致长方形板状的内周侧永久磁铁11a。
此外,在外周侧转子12,在外周侧转子铁芯22的内周面22B上,以规定间隔在周向上设置与旋转轴O平行地延伸的多个凹槽22d。进而,在周向上相邻的凹槽22d间,与旋转轴O平行地贯通外周侧转子铁芯22的内部的单一的磁铁安装孔24a设置于在径向上偏向内周侧的位置,在各磁铁安装孔24a中安装有大致长方形板状的外周侧永久磁铁12a。
并且,在利用行星齿轮机构14变更内周侧转子11与外周侧转子12之间的相对的相位时,在相对于与旋转轴O平行的方向的剖面内,内周侧永久磁铁11a的长边与外周侧永久磁铁12a的长边设定为沿径向对置,并且内周侧转子11的凹槽21a与外周侧转子12的凹槽22d设定为沿径向对置。
根据该第六变形例涉及的电动机10,例如在利用行星齿轮机构14变更内周侧转子11与外周侧转子12之间的相对的相位时,凹槽21a与凹槽22d相对配置,由此利用各凹槽21a、21d形成的空间部相对配置,能够进一步抑制相互没有相对配置的关系的内周侧永久磁铁11a与外周侧永久磁铁12a的磁极之间产生磁路短路。
以下,对上述实施方式的第七变形例涉及的电动机10的内周侧转子11及外周侧转子12进行说明。
例如图18所示,在该第七变形例中,各内周侧永久磁铁11a埋入内周侧转子11的内周侧转子铁芯21的内部,各外周侧永久磁铁12a配置在外周侧转子12的外周侧转子铁芯22的内周面22B上。
此处,与旋转轴O平行地贯通内周侧转子铁芯21的内部的多个磁铁安装孔23a设置于在周向上每隔规定间隔的位置、且在径向上偏向外周侧的位置,在各磁铁安装孔23a中装有大致长方形板状的内周侧永久磁铁11a。
此外,在外周侧转子12,在外周侧转子铁芯22的内周面22B上,以规定间隔在周向上设置与旋转轴O平行地延伸的多个肋22e。并且,利用在周向上相邻的肋22e从周向两侧夹住的方式,在外周侧转子铁芯22的内周面22B上安装大致长方形板状的外周侧永久磁铁12a。
并且,在利用行星齿轮机构14变更内周侧转子11与外周侧转子12之间的相对的相位时,在相对于与旋转轴O平行的方向的剖面内,内周侧永久磁铁11a的长边与外周侧永久磁铁12a的长边设定为沿径向对置。
根据该第七变形例涉及的电动机10,能够提高由内周侧转子11形成的内周侧永久磁铁11a的保磁力,并能够将外周侧转子12的形状简单化。
以下,对上述实施方式的第八变形例涉及的电动机10的内周侧转子11及外周侧转子12进行说明。
例如图19所示,在该第八变形例中,各内周侧永久磁铁11a埋入内周侧转子11的内周侧转子铁芯21的内部,各外周侧永久磁铁12a配置在外周侧转子12的外周侧转子铁芯22的外周面22A上。
此处,与旋转轴O平行地贯通内周侧转子铁芯21的内部的多个磁铁安装孔23a设置于在周向上每隔规定间隔的位置、且在径向上偏向外周侧的位置,在各磁铁安装孔23a中装有大致长方形板状的内周侧永久磁铁11a。
此外,在外周侧转子12,在外周侧转子铁芯22的外周面22A上,以规定间隔在周向上配置多个大致长方形板状的外周侧永久磁铁12a,且具备与各外周侧永久磁铁12a的外周面抵接的大致圆筒状的外周侧保持部件26。并且各外周侧永久磁铁12a利用外周侧转子铁芯22的外周面22A与外周侧保持部件26的内周面,从径向的两侧夹住的方式来固定。
并且,在利用行星齿轮机构14变更内周侧转子11与外周侧转子12之间的相对的相位时,在相对于与旋转轴O平行的方向的剖面内,内周侧永久磁铁11a的长边与外周侧永久磁铁12a的长边设定为沿径向对置。
根据该第八变形例涉及的电动机10,能够提高由内周侧转子11形成的内周侧永久磁铁11a的保磁力,并能够将外周侧转子12的形状简单化。
以下,对上述实施方式的第九变形例涉及的电动机10的内周侧转子11及外周侧转子12进行说明。
例如图20所示,在该第九变形例中,各内周侧永久磁铁11a配置在内周侧转子11的内周侧转子铁芯21的外周面21A上,各外周侧永久磁铁12a埋入外周侧转子12的外周侧转子铁芯22的内部。
此处,在内周侧转子11,在内周侧转子铁芯21的外周面21A上,以规定间隔在周向上配置多个大致长方形板状的内周侧永久磁铁11a,且具备与各内周侧永久磁铁11a的外周面抵接的大致圆筒状的内周侧保持部件27。并且各内周侧永久磁铁11a利用内周侧转子铁芯21的外周面21A与内周侧保持部件27的内周面,从径向的两侧夹住的方式来固定。
此外,与旋转轴O平行地贯通外周侧转子铁芯22的内部的多个磁铁安装孔24a设置于在周向上每隔规定间隔的位置、且在径向上偏向外周侧的位置,在各磁铁安装孔23a中装有大致长方形板状的外周侧永久磁铁12a。
并且,在利用行星齿轮机构14变更内周侧转子11与外周侧转子12之间的相对的相位时,在相对于与旋转轴O平行的方向的剖面内,内周侧永久磁铁11a的长边与外周侧永久磁铁12a的长边设定为沿径向对置。
根据该第九变形例涉及的电动机10,能够提高由外周侧转子12形成的外周侧永久磁铁12a的保磁力,并能够将内周侧转子11的形状简单化,且能够缩短内周侧永久磁铁11a与外周侧永久磁铁12a之间的距离,使交链定子绕组的各永久磁铁11a、12a形成的励磁磁通有效地增大或降低。此外,通过在周向上相邻的内周侧永久磁铁11a间形成导磁率相对小的空间部,能够抑制在相互没有相对配置的关系的内周侧永久磁铁11a与外周侧永久磁铁12a的磁极彼此之间产生磁路短路。
以下,对上述实施方式的第十变形例涉及的电动机10的内周侧转子11及外周侧转子12进行说明。
例如图21所示,在该第十变形例中,各内周侧永久磁铁11a配置在内周侧转子11的内周侧转子铁芯21的外周面21A上,各外周侧永久磁铁12a配置在外周侧转子12的外周侧转子铁芯22的外周面21A上。
此处,在内周侧转子11,在内周侧转子铁芯21的外周面21A上,以规定间隔在周向上配置多个大致长方形板状的内周侧永久磁铁11a,且具备与各内周侧永久磁铁11a的外周面抵接的大致圆筒状的内周侧保持部件27。并且各内周侧永久磁铁11a利用内周侧转子铁芯21的外周面21A与内周侧保持部件27的内周面,从径向的两侧夹住的方式来固定。
此外,在外周侧转子12,在外周侧转子铁芯22的外周面22A上,以规定间隔在周向上配置多个大致长方形板状的外周侧永久磁铁12a,且具备与各外周侧永久磁铁12a的外周面抵接的大致圆筒状的外周侧保持部件26。并且各外周侧永久磁铁12a利用外周侧转子铁芯22的外周面22A与外周侧保持部件26的内周面,从径向的两侧夹住的方式来固定。
并且,在利用行星齿轮机构14变更内周侧转子11与外周侧转子12之间的相对的相位时,在相对于与旋转轴O平行的方向的剖面内,内周侧永久磁铁11a的长边与外周侧永久磁铁12a的长边设定为沿径向对置。
根据该第十变形例涉及的电动机10,能够抑制内周侧转子11及外周侧转子12的形状复杂化,并且能够适宜地保持内周侧永久磁铁11a及外周侧永久磁铁12a。此外,通过在周向上相邻的内周侧永久磁铁11a间形成导磁率相对小的空间部,能够抑制在相互没有相对配置的关系的内周侧永久磁铁11a与外周侧永久磁铁12a的磁极彼此之间产生磁路短路。
以下,对上述实施方式的第十一变形例涉及的电动机10的内周侧转子11及外周侧转子12进行说明。
例如图22所示,在该第十一变形例中,各内周侧永久磁铁11a配置在内周侧转子11的内周侧转子铁芯21的外周面21A上,各外周侧永久磁铁12a配置在外周侧转子12的外周侧转子铁芯22的外周面22A上。
此处,在内周侧转子11,在内周侧转子铁芯21的外周面21A上,以规定间隔在周向上配置多个大致长方形板状的内周侧永久磁铁11a,且具备与各内周侧永久磁铁11a的外周面抵接的大致圆筒状的内周侧保持部件27。并且各内周侧永久磁铁11a利用内周侧转子铁芯21的外周面21A与内周侧保持部件27的内周面,从径向的两侧夹住的方式来固定。
此外,在外周侧转子12,在外周侧转子铁芯22的外周面22A上,以规定间隔在周向上配置有与旋转轴O平行地延伸的多个外周侧突极部28。并且,利用在周向上相邻的外周侧突极部28,以从周向两侧夹住的方式,在外周侧转子铁芯22的外周面22A上安装大致长方形板状的外周侧永久磁铁12a。
在外周侧突极部28的外周侧端部形成向周向外方突出的两个磁铁保持爪部28a,且从在周向上相邻的外周侧突极部28突出的相互的磁铁保持爪部28a与安装在这些外周侧突极部28间的外周侧永久磁铁12a的外周面抵接,从而限制外周侧永久磁铁12a朝向径向外方移动。
进而,在外周侧突极部28的外周上的周向两端部附近形成有朝向径向内方延伸的各磁通障壁用槽部28b。
并且,在利用行星齿轮机构14变更内周侧转子11与外周侧转子12之间的相对的相位时,在相对于与旋转轴O平行的方向的剖面内,内周侧永久磁铁11a的长边与外周侧永久磁铁12a的长边设定为沿径向对置。
根据该第十一变形例涉及的电动机10,同时使用由在定子绕组的旋转磁场与各永久磁铁11a、12a之间产生的吸引力或推斥力导致的磁铁转矩,和由在旋转磁场与外周侧突极部28之间产生的吸引力导致的旋转转矩即磁阻转矩,能够有效地使各转子11、12旋转。此外,通过在周向上相邻的内周侧永久磁铁11a间形成导磁率相对小的空间部,能够抑制在相互没有相对配置的关系的内周侧永久磁铁11a与外周侧永久磁铁12a的磁极彼此之间产生磁路短路。
而且,在该第十一变形例中,例如图23所示,也可省略磁通障壁用槽部28b。
以下,对上述实施方式的第十二变形例涉及的电动机10的内周侧转子11及外周侧转子12进行说明。
例如图24所示,在该第十二变形例中,各内周侧永久磁铁11a配置在内周侧转子11的内周侧转子铁芯21的外周面21A上,各外周侧永久磁铁12a配置在外周侧转子12的外周侧转子铁芯22的内周面22B上。
此处,在内周侧转子12,在内周侧转子铁芯21的外周面21A上,以规定间隔在周向上设置有与旋转轴O平行地延伸的多个内周侧突极部29。并且,利用在周向上相邻的外周侧突极部28,以从周向两侧夹住的方式,在内周侧转子铁芯21的外周面21A上安装大致长方形板状的内周侧永久磁铁11a。
在内周侧突极部29的外周侧端部形成向周向外方突出的两个磁铁保持爪部29a,且从在周向上相邻的内周侧突极部29突出的相互的磁铁保持爪部29a与安装在这些内周侧突极部29间的内周侧永久磁铁11a的外周面抵接,从而限制内周侧永久磁铁11a朝向径向外方移动。
次外,在外周侧转子12,在外周侧转子铁芯22的内周面22B上,以规定间隔在周向上设置有与旋转轴O平行地延伸的多个突极部30。并且,利用在周向上相邻的突极部30,以从周向两侧夹住的方式,在外周侧转子铁芯22的内周面22B上安装大致长方形板状的外周侧永久磁铁12a。
在突极部30的内周侧端部形成向周向外方突出的两个磁铁保持爪部30a,且从在周向上相邻的突极部30突出的相互的磁铁保持爪部30a与安装在这些突极部30间的外周侧永久磁铁12a的内周面抵接,从而限制外周侧永久磁铁11a朝向径向内方移动。
并且,在利用行星齿轮机构14变更内周侧转子11与外周侧转子12之间的相对的相位时,在相对于与旋转轴O平行的方向的剖面内,内周侧永久磁铁11a的长边与外周侧永久磁铁12a的长边设定为沿径向对置。
根据该第十二变形例涉及的电动机10,能够缩短内周侧永久磁铁11a与外周侧永久磁铁12a之间的距离,使交链定子绕组的各永久磁铁11a、12a形成的励磁磁通有效地增大或降低。此外,同时使用由在定子绕组的旋转磁场与各永久磁铁11a、12a之间产生的吸引力或推斥力导致的磁铁转矩,和由在旋转磁场与内周侧突极部29及突极部30之间产生的吸引力导致的旋转转矩即磁阻转矩,能够有效地使各转子11、12旋转。
以下,对上述实施方式的第十三变形例涉及的电动机10的内周侧转子11及外周侧转子12进行说明。
例如图25所示,在该第十三变形例中,各内周侧永久磁铁11a配置在内周侧转子11的内周侧转子铁芯21的外周面21A上,各外周侧永久磁铁12a配置在外周侧转子12的外周侧转子铁芯22的内周面22B上。
此处,在内周侧转子11,在内周侧转子铁芯21的外周面21A上,以规定间隔在周向上配置多个大致长方形板状的内周侧永久磁铁11a,且具备与各内周侧永久磁铁11a的外周面抵接的大致圆筒状的内周侧保持部件27。并且各内周侧永久磁铁11a利用内周侧转子铁芯21的外周面21A与内周侧保持部件27的内周面,从径向的两侧夹住的方式来固定。
在外周侧转子12,在外周侧转子铁芯22的内周面22B上,以规定间隔在周向上设置与旋转轴O平行地延伸的多个肋22e。并且,利用在周向上相邻的肋22e从周向两侧夹住的方式,在外周侧转子铁芯22的内周面22B上安装大致长方形板状的外周侧永久磁铁12a。
并且,在利用行星齿轮机构14变更内周侧转子11与外周侧转子12之间的相对的相位时,在相对于与旋转轴O平行的方向的剖面内,内周侧永久磁铁11a的长边与外周侧永久磁铁12a的长边设定为沿径向对置。
根据该第十三变形例涉及的电动机10,能够缩短内周侧永久磁铁11a与外周侧永久磁铁12a之间的距离,由此使交链定子绕组的各永久磁铁11a、12a形成的励磁磁通有效地增大或降低。此外能够将内周侧转子11的形状简单化,并通过在周向上相邻的内周侧永久磁铁11a间形成导磁率相对小的空间部,能够抑制在相互没有相对配置的关系的内周侧永久磁铁11a与外周侧永久磁铁12a的磁极彼此之间产生磁路短路。
以下,对上述实施方式的第十四变形例涉及的电动机10进行说明。
例如图26所示,在该第十四变形例中,定子13形成为与内周侧转子11的内周部相对配置的大致圆筒状。
各内周侧永久磁铁11a埋入内周侧转子11的内周侧转子铁芯21的内部,各外周侧永久磁铁12a埋入外周侧转子12的外周侧转子铁芯22的内部。
在外周侧转子12,在外周侧转子铁芯22的内周面22B上,以规定间隔在周向上设置有与旋转轴O平行地延伸的多个凹槽22d。进而,在周向上相邻的凹槽22d间,与旋转轴O平行地贯通外周侧转子铁芯22的内部的单一的磁铁安装孔24a设置于在径向上偏向内周侧的位置,在各磁铁安装孔24a中安装有大致长方形板状的外周侧永久磁铁12a。并且,在该外周侧转子铁芯22的外周部中、在周向上相邻的凹槽22d之间设有与旋转轴O平行地贯通的安装孔61a,在该安装孔61a中安装有将例如图27所示的外周侧端面板61和外周侧转子铁芯22一体地连接的铆钉或螺栓等紧固部件(省略图示)。
在内周侧转子11的内周侧转子铁芯21的内部,在周向上相邻的磁铁安装孔23a间设置有各磁通障壁用孔部62,其以在相互的磁铁安装孔23a的周向内避面23B上开口,且相互逐渐接近的方式朝向内周侧转子铁芯21的内周面21B延伸,并且与旋转轴O平行地贯通内周侧转子铁芯21的内部。并且,在内周侧转子铁芯21中,在周向上相邻的内周侧永久磁铁11a间星辰g利用导磁率相对小的磁通障壁用孔部62而从周向的两侧夹住的区域,在该区域中,设置与旋转轴O平行地贯通的安装孔63a,在该安装孔63a中安装有将例如图27所示的内周侧端面板63和内周侧转子铁芯21一体地连接的铆钉或螺栓等紧固部件(省略图示)。
在该第十四变形例中,电动机10具备:代替上述实施方式中的行星齿轮机构14,与内周侧转子11及外周侧转子12连接的相位变更机构部70、和利用相位变更机构部70设定内周侧转子11和外周侧转子12之间的相对的相位的液压致动器71。
相位变更机构部70例如如图27所示,具备:从与内周侧转子铁芯21连接的内周侧端面板63的表面上以与旋转轴O同轴突出的筒状引导部件72;设置于与外周侧转子铁芯22连接的外周侧端面板61的表面上,且引导部件72能够滑动移动且液密地安装的圆环状的安装凹部73;成为从液压致动器71供给的工作油的通路的中空轴部件74。
例如固定于车辆的传动机构的外壳(省略图示)等的轴部件74具有小于引导部件72的外径,以与旋转轴O同轴贯通外周侧端面板61,并且,能够相对旋转且液密地安装于具有小于安装凹部73的内径的贯通孔75。
由此,从液压致动器71经由中空轴部件74的内部的流路向由内周侧端面板63及引导部件72、和外周侧端面板61及轴部件74形成的液压室76供给工作油。
还有,在轴部件74的外周面上形成有螺旋花键G1,在贯通孔75的内周面上形成有与螺旋花键G1啮合的螺旋花键G2,根据从液压致动器71向液压室76供给的工作油的液压,作为励磁控制用转子的外周侧转子12沿旋转轴O移动的同时旋转(即,螺旋运动),变更作为输出电动机10的驱动力的驱动转子的内周侧转子11、和外周侧转子12之间的相对相位。
还有,在该第十四变形例中,例如,如图28~图30所示,对于相互的长边之间对置的内周侧永久磁铁11a和外周侧永久磁铁12a,将外周侧永久磁铁12a的长边设定为比内周侧永久磁铁11a的长边长也可。
例如,在图28所示的电动机10中,内周侧永久磁铁11a及外周侧永久磁铁12a形成为长方形板状,外周侧永久磁铁12a的长边形成为比内周侧永久磁铁11a的长边长。
另外,例如,在图29所示的电动机10中,内周侧永久磁铁11a形成为长方形板状,外周侧永久磁铁12a形成为沿外周侧转子铁芯22的周向弯曲的板状,外周侧永久磁铁12a的沿周向的长边形成为比内周侧永久磁铁11a的长边长。
另外,例如,图30所示的电动机10中,对于各内周侧永久磁铁11a,相对配置一对外周侧永久磁铁12a,一对外周侧永久磁铁12a的各长边之和设定为比内周侧永久磁铁11a的长边长。
根据该第十四变形例的电动机10可知,通过将电动机10形成为外转子型,能够提高电动机10的通用性。
而且,通过将外周侧永久磁铁12a的长边设为比内周侧永久磁铁11a的长边长,增大作为配置于相对远离定子13的位置的励磁控制用转子的外周侧转子12的外周侧永久磁铁12a的大小,由此增大磁通量,从而能够扩大电动机10的感应电压常数的可变范围。
以下,说明上述实施方式的第十五变形例的电动机10的内周侧转子11及外周侧转子12。
例如,如图31所示,在该第十五变形例中,各内周侧永久磁铁11a配置于内周侧转子11的内周侧转子铁芯21的外周面21A上。
在此,内周侧转子11在内周侧转子铁芯21的外周面21A上沿周向保持规定间隔地设置有平行于旋转轴O延伸的多个内周侧突极部29。还有,以利用在周向上相邻的内周侧突极部29从周向的两侧夹住的方式在内周侧转子铁芯21的外周面21A上安装大致长方形板状的内周侧永久磁铁11a。另外,在内周侧突极部29设置有与旋转轴O大致平行地延伸的凹槽29b。
另外,在外周侧转子12设置有平行于旋转轴O贯通外周侧转子铁芯22的内部的多个磁铁安装孔24a,其在周向上的保持规定间隔的每个位置,且设置于在径向上偏向内周侧的位置,在各磁铁安装孔24a安装有大致长方形板状的外周侧永久磁铁12a。进而,在周向上相邻的磁铁安装孔24a之间,在相互的磁铁安装孔24a的周向内壁面24A上开口,且相互逐渐靠近地朝向外周侧转子铁芯22的外周面22A延伸,并且,与旋转轴O平行地贯通外周侧转子铁芯22的内部的各磁通障壁用孔部25设置于外周侧转子铁芯22的内部。由此,在外周侧转子铁芯22中沿周向相邻的外周侧永久磁铁12a之间,形成有利用导磁率相对小的磁通障壁用孔部25从周向的两侧夹住的铁芯部22b。在该铁芯部22b设置有与旋转轴O平行地贯通的安装孔61a,在该安装孔61a安装有一体地连接外周侧端面板(省略图示)和外周侧转子铁芯22的铆钉或螺栓等紧固部件(省略图示)。
还有,内周侧永久磁铁11a与外周侧转子12的外周侧转子铁芯22的内周面22B抵接。
根据该第十五变形例的电动机10可知,通过缩短内周侧永久磁铁11a和外周侧永久磁铁12a之间的距离,减少磁阻,能够扩大电动机10的感应电压常数。
还有,在该第十五变形例中,例如,图32及图33所示,在与外周侧转子12的外周侧转子铁芯22的内周面22B抵接的内周侧永久磁铁11a的抵接面上设置有利用规定的表面处理加工(例如,平滑化及硬化等)的被覆层81,或在与内周侧永久磁铁11a抵接的外周侧转子12的外周侧转子铁芯22的内周面22B上设置有利用规定的表面处理加工(例如,平滑化及硬化等)的被覆层82也可。由此,例如,利用外周侧转子12的外周侧转子铁芯22的内周面22B的平滑化,减少内周侧转子11和外周侧转子12沿周向相对旋转时的滑动移动阻力,能够降低该转动所需的能量的消耗。另外,例如,通过外周侧转子12的外周侧转子铁芯22的内周面22B的硬化处理,能够抑制外周侧转子12的磨损引起的磁阻的增大等不妥善情况的发生。
另外,例如,如图34所示,将与外周侧转子12的外周侧转子铁芯22的内周面22B抵接的内周侧永久磁铁11a的面形成为凸形状,将外周侧转子铁芯22的内周面22B和内周侧永久磁铁11a的接触区域设定为相对变小也可。由此,减少内周侧转子11和外周侧转子12沿周向相对转动时的滑动移动阻力,能够减少该转动所需的能量的消耗。
产业上的可利用性
本发明适合使用于在车辆上搭载的行驶驱动源及发电机。

Claims (24)

1.一种电动机,其特征在于,具备:内周侧转子;外周侧转子,其具备与所述内周侧转子的旋转轴同轴的旋转轴;转动机构,其至少使所述内周侧转子及所述外周侧转子的任一方围绕所述旋转轴转动,由此可以变更所述内周侧转子与所述外周侧转子间的相对相位,
所述内周侧转子具备沿周向配置的大致板状的内周侧永久磁铁,
所述外周侧转子具备沿周向配置的大致板状的外周侧永久磁铁,
通过由所述转动机构至少使所述内周侧转子及所述外周侧转子的任一方转动,所述内周侧永久磁铁及所述外周侧永久磁铁在相对于与所述旋转轴平行的方向的剖面中,具备可相互对置的长边,并且,
所述外周侧永久磁铁的长边形成为比所述内周侧永久磁铁的长边更长。
2.根据权利要求1所述的电动机,其特征在于,
所述内周侧永久磁铁配置于所述内周侧转子的铁芯的外周面上,所述外周侧永久磁铁埋入所述外周侧转子的铁芯的内部。
3.根据权利要求1所述的电动机,其特征在于,
所述内周侧永久磁铁埋入所述内周侧转子的铁芯的内部,所述外周侧永久磁铁埋入所述外周侧转子的铁芯的内部。
4.根据权利要求3所述的电动机,其特征在于,
所述内周侧转子及所述外周侧转子具备空间部,该空间部设置于在周向上相邻的所述内周侧永久磁铁间及在周向上相邻的所述外周侧永久磁铁间的各所述铁芯。
5.根据权利要求4所述的电动机,其特征在于,
所述空间部具备:内周侧转子槽部,其设置于所述内周侧转子的所述铁芯的外周面上并在与所述旋转轴平行的方向上延伸;以及
外周侧转子槽部,其设置于所述外周侧转子的内周面上并在与所述旋转轴平行的方向上延伸。
6.根据权利要求4所述的电动机,其特征在于,
所述空间部具备:内周侧转子槽部,其设置于所述内周侧转子的所述铁芯的外周面上并在与所述旋转轴平行的方向上延伸;以及
一对外周侧转子槽部,其设置于所述外周侧转子的周向上相邻的所述外周侧永久磁铁间的所述铁芯的外周面上并在与所述旋转轴平行的方向上延伸,并且
具备利用所述一对外周侧转子槽部从周向的两侧夹住的突极部。
7.根据权利要求4所述的电动机,其特征在于,
设置于所述外周侧永久磁铁间的所述空间部从所述外周侧永久磁铁的周向端部附近向所述外周侧转子的外周面延伸。
8.根据权利要求7所述的电动机,其特征在于,
所述空间部设置于所述外周侧永久磁铁间的所述铁芯的内部。
9.根据权利要求3所述的电动机,其特征在于,
所述内周侧永久磁铁在所述内周侧转子的所述铁芯的径向上配置于偏向外周侧的位置,所述外周侧永久磁铁在所述外周侧转子的所述铁芯的径向上配置于偏向内周侧的位置。
10.根据权利要求1所述的电动机,其特征在于,
所述内周侧永久磁铁埋入所述内周侧转子的铁芯的内部,所述外周侧永久磁铁配置在所述外周侧转子的铁芯的外周面上。
11.根据权利要求1所述的电动机,其特征在于,
所述内周侧永久磁铁配置在所述内周侧转子的铁芯的外周面上,所述外周侧永久磁铁配置在所述外周侧转子的铁芯的外周面上。
12.根据权利要求11所述的电动机,其特征在于,
具备突极部,该突极部在周向上相邻的所述外周侧永久磁铁间从所述铁芯的外周面向径向外方突出。
13.根据权利要求1所述的电动机,其特征在于,
所述内周侧永久磁铁配置在所述内周侧转子的铁芯的外周面上,所述外周侧永久磁铁配置在所述外周侧转子的铁芯的内周面上。
14.根据权利要求13所述的电动机,其特征在于,
具备:内周侧突极部,其在周向上相邻的所述内周侧永久磁铁间,从所述铁芯的外周面上向径向外方突出;
外周侧突极部,其在周向上相邻的所述外周侧永久磁铁间,从所述铁芯的内周面上向径向内方突出;
内周侧永久磁铁保持爪部,其从所述内周侧突极部沿大致周向突出,并与所述内周侧永久磁铁的外周面端部抵接;以及
外周侧永久磁铁保持爪部,其从所述外周侧突极部沿大致周向突出,并与所述外周侧永久磁铁的内周面端部抵接。
15.根据权利要求1所述的电动机,其特征在于,
具备:大致圆环状的保持部件,利用该保持部件与所述铁芯的外周面,至少从径向的两侧夹住并保持配置于所述内周侧转子的铁芯的外周面上的所述内周侧永久磁铁、或配置于所述外周侧转子的铁芯的外周面上的所述外周侧永久磁铁。
16.根据权利要求1所述的电动机,其特征在于,
所述内周侧转子及所述外周侧转子的任一方是以与定子对置的方式配置,且利用该定子产生的励磁来驱动的驱动转子,另一方是励磁控制用转子。
17.根据权利要求16所述的电动机,其特征在于,
所述定子配置于所述内周侧转子的内周侧,作为所述励磁控制用转子的所述外周侧转子具备的所述外周侧永久磁铁的所述长边大于所述内周侧永久磁铁的所述长边。
18.根据权利要求2所述的电动机,其特征在于,
所述内周侧永久磁铁与所述外周侧转子的内周面抵接。
19.根据权利要求11所述的电动机,其特征在于,
所述内周侧永久磁铁与所述外周侧转子的内周面抵接。
20.根据权利要求18所述的电动机,其特征在于,
在所述内周侧永久磁铁的与所述外周侧转子抵接的抵接面进行规定的表面处理加工。
21.根据权利要求19所述的电动机,其特征在于,
在所述内周侧永久磁铁的与所述外周侧转子抵接的抵接面进行规定的表面处理加工。
22.根据权利要求18所述的电动机,其特征在于,
在所述外周侧转子的内周面进行规定的表面处理加工。
23.根据权利要求19所述的电动机,其特征在于,
在所述外周侧转子的内周面进行规定的表面处理加工。
24.根据权利要求18~23中任一项所述的电动机,其特征在于,
所述内周侧永久磁铁的所述抵接侧的面形成为凸状。
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