CN104769821A - 车辆驱动装置 - Google Patents

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Abstract

在没有设置辅助磁场磁铁(8a、8b)的情况下，存在分别通过主磁场磁铁(7a、7b)并与定子绕组(5)和第一转子绕组(6)交链的磁通、和分别通过主磁场磁铁(7a、7b)并短路于相邻的主磁场磁铁(7b'、7a')的磁通。由于短路的磁通对转矩的产生没有帮助，因此不会形成良好的内周磁路，在第二转子(4)与第一转子(3)之间所接受的转矩变小。相对于此，在设置有辅助磁场磁铁(8a、8b)的情况下，短路了的磁通通过辅助磁场磁铁(8a、8b)与第一转子绕组(6)交链，形成内周磁路，因此在第二转子(4)与第一转子(3)之间所接受的电机驱动转矩变大。

Description

车辆驱动装置
技术领域
本发明涉及车辆驱动装置，尤其涉及具备定子、第一转子以及第二转子且在第二转子设置有主磁场磁铁和辅助磁场磁铁的车辆驱动装置。
背景技术
专利文献1中记载了具有第一转子和第二转子的以往的车辆驱动装置(双转子电机)。该车辆驱动装置配置于车辆，具有：定子，其具有配置于电机的最外周的定子绕组；第一转子，其配置于电机的最内周，具有转子绕组，并被发动机驱动；第二转子，其配置于定子与第一转子之间，具有磁场磁铁，并驱动车轮。在该车辆驱动装置的一个实施方式中，第二转子保持有主磁场磁铁、内周辅助磁场磁铁以及外周辅助磁场磁铁。而且，外周磁场由主磁场磁铁以及外周辅助磁场磁铁形成，在第二转子与定子之间形成外周磁路。另外，内周磁场由主磁场磁铁以及内周辅助磁场磁铁形成，在第二转子与第一转子之间形成内周磁路。在该车辆驱动装置的另一个实施方式中，第二转子保持有外周主磁场磁铁和内周主磁场磁铁。而且，外周磁场由外周主磁场磁铁形成，在第二转子与定子之间形成外周磁路。另外，内周磁场由内周主磁场磁铁形成，在第二转子与第一转子之间形成内周磁路。在任意一个实施方式中均是：通过由形成于第二转子与定子之间的磁路产生的磁转矩，第二转子和定子作为外侧的电机发挥作用，通过由形成于第二转子与第一转子之间的磁路产生的磁转矩，第二转子与第一转子作为内侧的电机发挥作用。
专利文献1：日本特开2000-50585号公报(图2、图9)
然而，在专利文献1所记载的车辆驱动装置中，在第二转子保持有主磁场磁铁、内周辅助磁场磁铁以及外周辅助磁场磁铁的实施方式中，在通过第二转子的转子轭部的磁通的状态中，可存在各种情况。在来自定子侧的磁通的一部分绕过与第二转子的转子轭部的一部分相互相邻的2个外周辅助磁场磁铁而形成闭合磁路的情况下，内周辅助磁场磁铁形成的内周磁场被第一转子绕组生成的旋转磁场抵消，因此在第一转子与第二转子之间强的磁转矩作用。相反，在来自第一转子的磁通的一部分绕过与第二转子的转子轭部的一部分相邻的2个内周辅助磁场磁铁而形成闭合磁路的情况下，外周辅助磁场磁铁形成的外周磁场被定子的定子绕组生成的旋转磁场抵消，因此在第二转子与定子之间强的磁转矩作用。因此，内周磁路的转矩亦即第一转子与第二转子之间的磁转矩未必变大，存在不满足内周磁路的转矩请求值的可能性。虽然存在若增大内周辅助磁场磁铁就能够增大内周的转矩的可能性，然而外周转矩也可能变大。同样，外周磁路的转矩亦即第二转子与定子之间的转矩未必变大，存在不满足外周磁路的转矩请求值的可能性。因此在该实施方式中，存在无法自由设计外周内周的转矩且无法实现内周转矩提高的问题点。
另外，在第二转子保持有外侧主磁场磁铁和内侧主磁场磁铁的实施方式中，通过内侧主磁场磁铁的磁通与相邻的内侧主磁场磁铁形成磁路。同样地，通过外侧主磁场磁铁的磁通与相邻的外侧主磁场磁铁形成磁路。对于内侧的磁路形成，不使用外侧的主磁场磁铁，对于外侧的磁路形成，不使用内侧的主磁场磁铁。
发明内容
本发明是为了解决这样的问题点而完成的，其目的在于提供一种车辆驱动装置，其不分别在内周和外周准备主磁场磁铁地提高内周磁路或外周磁路的转矩，满足转矩请求值。
本发明的车辆驱动装置具备：定子，其被固定于车辆；第一转子，其被设置成能够相对于定子旋转；第一转子绕组，其沿着第一转子的圆周方向设置多个；以及第二转子，其在定子与第一转子之间被设置成能够相对于定子旋转，在形成外周磁场的外周面与定子对置，在形成内周磁场的内周面与第一转子对置，第二转子具备：多个主磁场磁铁，将磁极朝向半径方向，并且形成外周磁场以及内周磁场；多个辅助磁场磁铁，磁极的方向与各个主磁场磁铁一致，被设置于使通过主磁场磁铁的磁通的一部分与第一转子绕组交链的位置，在第一转子与第二转子之间形成内周磁路并进行转矩的接受，在第二转子与定子之间形成外周磁路并进行转矩的接受。
根据本发明，在具有定子、第一转子、第二转子以及第一转子绕组的车辆驱动装置中，在第二转子设置主磁场磁铁和磁极的方向与各个主磁场磁铁一致且被设置于使通过主磁场磁铁的磁通的一部分与第一转子绕组交链的位置的多个辅助磁场磁铁，由此能够不分别在内周和外周准备主磁场磁铁地提高内周磁路或者外周磁路的转矩，满足转矩请求值。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的车辆驱动装置的局部端视图。
图2是本发明的实施方式所涉及的车辆驱动装置的局部端视图。
图3是表示本发明的实施方式所涉及的车辆驱动装置的第二转子与第一转子之间的电机驱动转矩的图表。
图4是表示本发明的实施方式所涉及的车辆驱动装置的定子与第二转子之间的电机驱动转矩的图表。
图5是表示本发明的实施方式所涉及的车辆驱动装置的变形例的局部端视图。
具体实施方式
以下，基于添附附图，对本发明的实施方式所涉及的车辆驱动装置的构成进行说明。
图1表示本发明的实施方式所涉及的车辆驱动装置的构成。在作为车辆驱动装置的双转子电机1中设置有圆筒状的定子2、圆筒状的第一转子3、圆筒状的第二转子4以及第一转子旋转轴9。定子2被固定于车辆。第一转子3与第一转子旋转轴9连接，第一转子旋转轴9经由未图示的内部齿轮与未图示的发动机输出轴连接。即第一转子3与发动机输出轴间接地连接。第一转子3具有比第二转子4的内径稍小的外径，在定子2的内周侧与定子2同轴地设置于双转子电机1。第二转子4具有比定子2的内径稍小的外径，在定子2与第一转子3之间，与定子2同轴地设置，经由未图示的内部齿轮连接于未图示的驱动轮的驱动轴。换句话说，第二转子4在外周面与定子2对置，在内周面与第一转子3对置。
在定子2中，沿着其圆周方向设置有多个定子绕组5。定子绕组5与第二转子4对置。在第一转子3中，沿着其圆周方向设置有多个第一转子绕组6。第一转子绕组6与第二转子4对置。定子绕组5和第一转子绕组6分别与未图示的电气控制电路连接。在第二转子4设置有作为永久磁铁的主磁场磁铁7a和主磁场磁铁7b。主磁场磁铁7a、7b配置成沿圆周方向相邻的主磁场磁铁7a、7b两个为一组呈隔开间隔的V字形。另外，按照某一组的主磁场磁铁7a、7b的半径方向外侧为N极，沿该圆周方向相邻的另外一组的主磁场磁铁7a、7b的半径方向外侧为S极的方式，一组一组的不同极性的磁极交替地朝向半径方向来进行配置。在主磁场磁铁7a的半径方向的内侧设置有辅助磁场磁铁8a，在主磁场磁铁7b的半径方向的内侧设置有辅助磁场磁铁8b。辅助磁场磁铁8a、8b与分别接近的主磁场磁铁7a、7b磁极的方向一致。另外，辅助磁场磁铁8a被配置成至少一部分位于从相对于第二转子4的圆周方向的主磁场磁铁7a的一个端点9a以平行于主磁场磁铁7a的磁极朝向的方式向第二转子4的内侧或者外侧延长的线A、与从相对于第二转子4的圆周方向的主磁场磁铁7a的另一个端点10a以平行于主磁场磁铁7a的磁极朝向的方式向第二转子4的内侧或者外侧延长的线A之间的区域。同样地，辅助磁场磁铁8b被配置成至少一部分位于从相对于第二转子4的圆周方向的主磁场磁铁7b的一个端点9b以平行于主磁场磁铁7b的磁极朝向的方式向第二转子4的内侧或者外侧延长的线B、与从相对于第二转子4的圆周方向的主磁场磁铁7b的另一个圆周方向上的端点10b以平行于主磁场磁铁7b的磁极朝向的方式向第二转子4的内侧或者外侧延长的线B之间的区域。
接下来，对本发明的实施方式1所涉及的车辆驱动装置的动作进行说明。
在双转子电机1的第二转子4的外周通过主磁场磁铁7a、7b形成外周磁场。因此，在第二转子4与定子2之间，形成外周磁路，进行转矩的接受，并作为外侧的电机发挥作用。另外，在第二转子4的内周通过主磁场磁铁7a、7b和辅助磁场磁铁8a、8b形成内周磁场。因此，在第二转子4与第一转子3之间，形成内周磁路，进行转矩的接受，并作为内侧的电机发挥作用。
此时，在内侧电机驱动时，根据辅助磁场磁铁8a、8b的有无，磁通的通过方式不同。在未设置辅助磁场磁铁8a、8b的情况下，如图2的(a)的曲线Φ1、Φ1’所示那样，存在分别通过主磁场磁铁7a、7b并与定子绕组5和第一转子绕组6交链的磁通，如曲线Φ2、Φ2’所示那样，存在分别通过主磁场磁铁7a、7b并短路于相邻的主磁场磁铁7b’、7a’的磁通。由于曲线Φ2、Φ2’所示的磁通对转矩的产生没有帮助，所以不形成良好的内周磁路，在第二转子4与第一转子3之间所接受的转矩变小。相对于此，在设置有辅助磁场磁铁8a、8b的情况下，如图2的(b)的曲线Φ3、Φ3’所示那样，在图2的(a)的情况下短路了的磁通Φ2、Φ2’通过辅助磁场磁铁8a、8b而与第一转子绕组6交链，形成内周磁路。因此，如图3所示，在第二转子4与第一转子3之间所接受的电机驱动转矩，与没有辅助磁场磁铁8a、8b的情况相比，在各电流超前角变大约2～3倍。
即使在设置了辅助磁场磁铁8a、8b的情况下，如图4所示，在外侧电机驱动时的定子2与第二转子4之间所接受的电机驱动转矩不增加。因此，能够在定子2与第二转子4之间所接受的电机驱动转矩不变大，而在第二转子4与第一转子3之间所接受的转矩变大。
这样，在具有定子2、第一转子3、第二转子4以及第一转子绕组6的双转子电机1中，在第二转子4设置主磁场磁铁7a、7b和磁极的方向与各主磁场磁铁7a、7b一致并被设置于使通过主磁场磁铁7a、7b的磁通的一部分与第一转子绕组6交链的位置的多个辅助磁场磁铁8a、8b，由此能够不分别在内周和外周准备主磁场磁铁7a、7b地提高内周磁路或者外周磁路的转矩，满足转矩请求值。
此外，在该实施方式中，隔开间隔地配置相邻的主磁场磁铁7a、7b，但也可以不隔开间隔地将相邻的主磁场磁铁7a、7b配置成非线形形状。例如如图5的(a)所示，可配置为V字形，或者也可配置为U字形。另外，如图5的(b)所示，也可将主磁场磁铁7a、7b配置为直线状。并且，在内周转矩一方的请求转矩较大的情况下，如图5的(c)所示，也可将主磁场磁铁7a、7b设置于半径方向的内侧，将辅助磁场磁铁8a、8b设置于半径方向的外侧。在任一种情况下，辅助磁场磁铁8a均需要设置成至少一部分位于从相对于第二转子4的圆周方向的主磁场磁铁7a的一个端点9a以平行于主磁场磁铁7a的磁极朝向的方式向第二转子4的内侧或者外侧延长的线A、与从相对于第二转子4的圆周方向的主磁场磁铁7a的另一个端点10a以平行于主磁场磁铁7a的磁极朝向的方式向第二转子4的内侧或者外侧延长的线A之间的区域。同样地，辅助磁场磁铁8b需要设置成至少一部分位于从相对于第二转子4的圆周方向的主磁场磁铁7b的一个端点9b以平行于主磁场磁铁7b的磁极朝向的方式向第二转子4的内侧或者外侧延长的线B、与从相对于第二转子4的圆周方向的主磁场磁铁7b的另一个圆周方向上的端点10b以平行于主磁场磁铁7b的磁极朝向的方式向第二转子4的内侧或者外侧延长的线B之间的区域。另外，在该实施方式中，主磁场磁铁7a、7b是两个为一组，也可以是三个以上为一组。
另外，在该实施方式中，第一转子3与发动机输出轴间接地连接，也可以将第一转子3与发动机输出轴直接连接。同样地，在该实施方式中，第二转子4与驱动轮的驱动轴间接地连接，也可以将第二转子4与驱动轮的驱动轴直接连接。并且，也可以第二转子4与发动机输出轴直接地或者间接地连接，第一转子3与驱动轮的驱动轴直接地或者间接地连接。

Claims (7)

1.一种车辆驱动装置，其中，
具备：
定子，其被固定于车辆；
第一转子，其被设置成能够相对于所述定子旋转；
第一转子绕组，其沿着所述第一转子的圆周方向设置多个；以及
第二转子，其在所述定子与所述第一转子之间被设置成能够相对于所述定子旋转，在形成外周磁场的外周面与所述定子对置，在形成内周磁场的内周面与所述第一转子对置，
所述第二转子具备：
多个主磁场磁铁，所述多个主磁场磁铁将磁极朝向半径方向，并且形成所述外周磁场和所述内周磁场；以及
多个辅助磁场磁铁，所述多个辅助磁场磁铁的磁极的方向与各个所述主磁场磁铁一致，并且所述多个辅助磁场磁铁被设置于使通过所述主磁场磁铁的磁通的一部分与所述第一转子绕组交链的位置，
在所述第一转子与所述第二转子之间形成内周磁路并进行转矩的接受，在所述第二转子与所述定子之间形成外周磁路并进行转矩的接受。
2.根据权利要求1所述的车辆驱动装置，其中，
所述辅助磁场磁铁被配置成至少一部分位于以下区域，该区域在从相对于所述第二转子的圆周方向的所述主磁场磁铁的一个端点以平行于所述主磁场磁铁的磁极朝向的方式向所述第二转子的内侧或者外侧延长的线、与从相对于所述第二转子的圆周方向的所述主磁场磁铁的另一个端点以平行于所述主磁场磁铁的磁极朝向的方式向所述第二转子的内侧或者外侧延长的线之间。
3.根据权利要求1或2所述的车辆驱动装置，其中，
所述辅助磁场磁铁相对于所述主磁场磁铁设置于半径方向的内侧。
4.根据权利要求1或2所述的车辆驱动装置，其中，
所述辅助磁场磁铁相对于所述主磁场磁铁设置于半径方向的外侧。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的车辆驱动装置，其中，
所述主磁场磁铁由多个磁铁构成，相邻的至少2个所述磁铁不隔开间隔地设置。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的车辆驱动装置，其中，
所述主磁场磁铁由多个磁铁构成，相邻的至少2个所述磁铁被设置成呈直线状。
7.根据权利要求1～5中任意一项所述的车辆驱动装置，其中，
所述主磁场磁铁由多个磁铁构成，相邻的至少2个所述磁铁被设置成非线形形状。
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