JP2001169516A - 回転電機 - Google Patents
回転電機Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２つのロータの回転を制御するための制御系
を１系統に簡略化する。 【解決手段】 複数のコイルからなる第１ステータ７の
内周に設けられ、磁性体の凸極対からなる第１ロータ９
を有する第１モータ３と、第１ステータ７と同数のコイ
ルからなる第２ステータ１３の内周に設けられ、永久磁
石対からなる第２ロータ１５を有する第２モータ５とを
備えておき、第１ステータ７のコイルから第２ステータ
１３のコイルに直列に接続したコイル対に対し、制御部
２７によりそれぞれのステータとロータとの間で回転磁
界が発生するように複合電流Ｉを生成して第１及び第２
ステータに通電する。
を１系統に簡略化する。 【解決手段】 複数のコイルからなる第１ステータ７の
内周に設けられ、磁性体の凸極対からなる第１ロータ９
を有する第１モータ３と、第１ステータ７と同数のコイ
ルからなる第２ステータ１３の内周に設けられ、永久磁
石対からなる第２ロータ１５を有する第２モータ５とを
備えておき、第１ステータ７のコイルから第２ステータ
１３のコイルに直列に接続したコイル対に対し、制御部
２７によりそれぞれのステータとロータとの間で回転磁
界が発生するように複合電流Ｉを生成して第１及び第２
ステータに通電する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のロータの回
転を制御するための制御系を１系統に簡略化することが
できる回転電機に関する。
転を制御するための制御系を１系統に簡略化することが
できる回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、同期モータを独立に２つ設け、そ
れぞれ個別に制御することで同期回転させるものが知ら
れている。
れぞれ個別に制御することで同期回転させるものが知ら
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな同期モータにあっては、２つの同期モータを別々に
同期回転させるために、インバータを２つ備えなければ
ならなかった。
うな同期モータにあっては、２つの同期モータを別々に
同期回転させるために、インバータを２つ備えなければ
ならなかった。
【０００４】このため、２つの同期モータに対して、そ
れぞれのインバータから電流を通電することで、インバ
ータのスイッチング損失が大きくなり、さらに、インバ
ータも２つ必要となるため制御系の構成が大型化すると
いった問題があった。
れぞれのインバータから電流を通電することで、インバ
ータのスイッチング損失が大きくなり、さらに、インバ
ータも２つ必要となるため制御系の構成が大型化すると
いった問題があった。
【０００５】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的としては、２つのロータの回転を制御するため
の制御系を１系統に簡略化することができる回転電機を
提供することにある。
その目的としては、２つのロータの回転を制御するため
の制御系を１系統に簡略化することができる回転電機を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するため、磁性体の凸極で形成された所
定数の磁極を有する第１ロータと、所定数の磁極を有す
る第２ロータと、前記２つのロータと対峙するコア及び
該コアに巻き回された複数のコイルから構成されたステ
ータと、前記第１ロータの回転と同期回転する回転磁界
を前記ステータに発生させる第１制御電流と、前記第２
ロータの回転と同期回転する回転磁界を前記ステータに
発生させる第２制御電流とを複合して得られる制御電流
を前記コイルに供給する制御装置と、を有することを要
旨とする。
上記課題を解決するため、磁性体の凸極で形成された所
定数の磁極を有する第１ロータと、所定数の磁極を有す
る第２ロータと、前記２つのロータと対峙するコア及び
該コアに巻き回された複数のコイルから構成されたステ
ータと、前記第１ロータの回転と同期回転する回転磁界
を前記ステータに発生させる第１制御電流と、前記第２
ロータの回転と同期回転する回転磁界を前記ステータに
発生させる第２制御電流とを複合して得られる制御電流
を前記コイルに供給する制御装置と、を有することを要
旨とする。
【０００７】請求項２記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記第２ロータの磁極が永久磁石で構成されて
いることを要旨とする。
るため、前記第２ロータの磁極が永久磁石で構成されて
いることを要旨とする。
【０００８】請求項３記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記第２ロータの磁極が磁性体の凸極で構成さ
れていることを要旨とする。
るため、前記第２ロータの磁極が磁性体の凸極で構成さ
れていることを要旨とする。
【０００９】請求項４記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記第１ロータの磁極数と前記第２ロータの磁
極数とを異ならせてあることを要旨とする。
るため、前記第１ロータの磁極数と前記第２ロータの磁
極数とを異ならせてあることを要旨とする。
【００１０】請求項５記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記ステータを構成する前記コイルの数を、前
記第１ロータの磁極数及び第２ロータの磁極数の自然数
倍としたことを要旨とする。
るため、前記ステータを構成する前記コイルの数を、前
記第１ロータの磁極数及び第２ロータの磁極数の自然数
倍としたことを要旨とする。
【００１１】請求項６記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記ステータは、一方の端面が前記第１ロータ
と対峙し他方の端面が前記第２ロータと対峙すると共に
円周方向に互いに分離して配置された複数のコアと、前
記各コアに巻き回されたコイルとから構成されているこ
とを要旨とする。
るため、前記ステータは、一方の端面が前記第１ロータ
と対峙し他方の端面が前記第２ロータと対峙すると共に
円周方向に互いに分離して配置された複数のコアと、前
記各コアに巻き回されたコイルとから構成されているこ
とを要旨とする。
【００１２】請求項７記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記ステータは、前記第１ロータと対峙する第
１コア及び前記第１コアに巻き回された複数のコイルか
ら構成された第１ステータと、前記第２ロータと対峙す
る第２コア及び前記第２コアに巻き回され且つ前記第１
ステータのコイルと同数のコイルから構成される第２ス
テータとに分離されており、前記第１ステータのコイル
と前記第２ステータのコイルとが電気的に直列接続され
ていることを要旨とする。
るため、前記ステータは、前記第１ロータと対峙する第
１コア及び前記第１コアに巻き回された複数のコイルか
ら構成された第１ステータと、前記第２ロータと対峙す
る第２コア及び前記第２コアに巻き回され且つ前記第１
ステータのコイルと同数のコイルから構成される第２ス
テータとに分離されており、前記第１ステータのコイル
と前記第２ステータのコイルとが電気的に直列接続され
ていることを要旨とする。
【００１３】請求項８記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記制御装置は、前記第１ロータの磁極数と同
数の磁極を有する回転磁界を前記ステータに発生させる
第１制御電流と、前記第２ロータの磁極数と同数の磁極
を有する回転磁界を前記ステータに発生させる第１制御
電流とを複合して得られる制御電流を前記コイルに供給
するものであることを要旨とする。
るため、前記制御装置は、前記第１ロータの磁極数と同
数の磁極を有する回転磁界を前記ステータに発生させる
第１制御電流と、前記第２ロータの磁極数と同数の磁極
を有する回転磁界を前記ステータに発生させる第１制御
電流とを複合して得られる制御電流を前記コイルに供給
するものであることを要旨とする。
【００１４】請求項９記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記２つのロータの回転位相を検出する検出手
段を備えると共に、前記制御装置が、前記検出手段が検
出した各ロータの回転位相に応じて前記制御電流を生成
することを要旨とする。
るため、前記２つのロータの回転位相を検出する検出手
段を備えると共に、前記制御装置が、前記検出手段が検
出した各ロータの回転位相に応じて前記制御電流を生成
することを要旨とする。
【００１５】
【発明の効果】請求項１記載の本発明によれば、第１、
第２の２つロータと、これら２つのロータと対峙するコ
ア及び該コアに巻き回された複数のコイルから構成され
たステータとを備え、第１ロータ及び第２ロータの各回
転と同期回転する回転磁界をステータに発生させる第
１、第２の制御電流を複合して生成した制御電流を前記
コイルに供給することで、２つのロータの回転を制御す
るための制御系を１系統に簡略化することができる。
第２の２つロータと、これら２つのロータと対峙するコ
ア及び該コアに巻き回された複数のコイルから構成され
たステータとを備え、第１ロータ及び第２ロータの各回
転と同期回転する回転磁界をステータに発生させる第
１、第２の制御電流を複合して生成した制御電流を前記
コイルに供給することで、２つのロータの回転を制御す
るための制御系を１系統に簡略化することができる。
【００１６】また、請求項２記載の本発明によれば、前
記第２ロータの磁極が永久磁石で構成されているが、第
１ロータの磁極が磁性体の凸極で構成されていること
で、磁気特性の劣化が防止される。すなわち、２つのロ
ータの磁極がいずれも永久磁石で構成されていると、２
つのロータの同磁極がステータを介して対向するときに
磁石内の磁束密度が低下して減磁作用が働き、磁石の磁
気特性が劣化する場合があるが、第１ロータの磁極が磁
性体の凸極で形成されていることで、第２ロータの磁極
が永久磁石で構成されていても、上記のような磁石劣化
を回避することができる。
記第２ロータの磁極が永久磁石で構成されているが、第
１ロータの磁極が磁性体の凸極で構成されていること
で、磁気特性の劣化が防止される。すなわち、２つのロ
ータの磁極がいずれも永久磁石で構成されていると、２
つのロータの同磁極がステータを介して対向するときに
磁石内の磁束密度が低下して減磁作用が働き、磁石の磁
気特性が劣化する場合があるが、第１ロータの磁極が磁
性体の凸極で形成されていることで、第２ロータの磁極
が永久磁石で構成されていても、上記のような磁石劣化
を回避することができる。
【００１７】また、請求項３記載の本発明によれば、前
記第２ロータの磁極が磁性体の凸極で構成されているの
で、上記のような磁石劣化の問題が生じない。
記第２ロータの磁極が磁性体の凸極で構成されているの
で、上記のような磁石劣化の問題が生じない。
【００１８】また、請求項４記載の本発明によれば、第
１ロータの磁極数と前記第２ロータの磁極数とを異なら
せてあることで、２つのモータをそれぞれ独立して回転
させることができる。
１ロータの磁極数と前記第２ロータの磁極数とを異なら
せてあることで、２つのモータをそれぞれ独立して回転
させることができる。
【００１９】また、請求項５記載の本発明によれば、前
記ステータを構成する前記コイルの数を、第１ロータの
磁極数及び第２ロータの磁極数の自然数倍としたこと
で、それぞれのステータとロータとの間で回転磁界を発
生することができる。
記ステータを構成する前記コイルの数を、第１ロータの
磁極数及び第２ロータの磁極数の自然数倍としたこと
で、それぞれのステータとロータとの間で回転磁界を発
生することができる。
【００２０】また、請求項６記載の本発明によれば、ス
テータが、一方の端面が第１ロータと対峙し他方の端面
が第２ロータと対峙すると共に円周方向に互いに分離し
て配置された複数のコアと、各コアに巻き回されたコイ
ルとから構成されていることで、第１ロータと第２ロー
タに対して共用とされており、その条件で前記の複合し
て生成した制御電流を前記コイルに供給することで、２
つのロータの回転を制御するための制御系を１系統に簡
略化することができる。
テータが、一方の端面が第１ロータと対峙し他方の端面
が第２ロータと対峙すると共に円周方向に互いに分離し
て配置された複数のコアと、各コアに巻き回されたコイ
ルとから構成されていることで、第１ロータと第２ロー
タに対して共用とされており、その条件で前記の複合し
て生成した制御電流を前記コイルに供給することで、２
つのロータの回転を制御するための制御系を１系統に簡
略化することができる。
【００２１】また、請求項７記載の本発明によれば、ス
テータが、第１ロータと対峙する第１コア及び該コアに
巻き回された複数のコイルから構成された第１ステータ
と、第２ロータと対峙する第２コア及び該コアに巻き回
され且つ第１ステータのコイルと同数のコイルから構成
される第２ステータとに分離されており、第１ステータ
のコイルと第２ステータのコイルとが電気的に直列接続
されており、その条件で前記の複合して生成した制御電
流を前記コイルに供給することで、２つのロータの回転
を制御するための制御系を１系統に簡略化することがで
きる。
テータが、第１ロータと対峙する第１コア及び該コアに
巻き回された複数のコイルから構成された第１ステータ
と、第２ロータと対峙する第２コア及び該コアに巻き回
され且つ第１ステータのコイルと同数のコイルから構成
される第２ステータとに分離されており、第１ステータ
のコイルと第２ステータのコイルとが電気的に直列接続
されており、その条件で前記の複合して生成した制御電
流を前記コイルに供給することで、２つのロータの回転
を制御するための制御系を１系統に簡略化することがで
きる。
【００２２】また、請求項８記載の本発明によれば、第
１ロータの磁極数と同数の磁極を有する回転磁界をステ
ータに発生させる第１制御電流と、第２ロータの磁極数
と同数の磁極を有する回転磁界をステータに発生させる
第１制御電流とを複合して得られる制御電流をコイルに
供給することで、２つのロータの回転を制御するための
制御系を１系統に簡略化することができる。
１ロータの磁極数と同数の磁極を有する回転磁界をステ
ータに発生させる第１制御電流と、第２ロータの磁極数
と同数の磁極を有する回転磁界をステータに発生させる
第１制御電流とを複合して得られる制御電流をコイルに
供給することで、２つのロータの回転を制御するための
制御系を１系統に簡略化することができる。
【００２３】また、請求項９記載の本発明によれば、各
ロータの回転位相を検出するようにしておき、検出され
た回転位相に応じて複合電流を生成することで、それぞ
れのロータの回転位相において必要とされる電流をそれ
ぞれのステータに複合電流として供給でき、２つのロー
タをそれぞれ独立して回転させることができる。
ロータの回転位相を検出するようにしておき、検出され
た回転位相に応じて複合電流を生成することで、それぞ
れのロータの回転位相において必要とされる電流をそれ
ぞれのステータに複合電流として供給でき、２つのロー
タをそれぞれ独立して回転させることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。
して説明する。
【００２５】（第１の実施の形態）図１（ａ），（ｂ）
は、本発明の第１の実施の形態に係る回転電機に適応可
能なモータの構成を示す図である。
は、本発明の第１の実施の形態に係る回転電機に適応可
能なモータの構成を示す図である。
【００２６】図１において、ケーシング１には、第１ス
テータ７と第１ロータ９を有しリラクタンスモータをな
す第１モータ３と、第２ステータ１３と第２ロータ１５
を有し同期モータをなす第２モータ５が納められてい
る。
テータ７と第１ロータ９を有しリラクタンスモータをな
す第１モータ３と、第２ステータ１３と第２ロータ１５
を有し同期モータをなす第２モータ５が納められてい
る。
【００２７】第１ステータ７及び第２ステータ１３は、
全く同一な円筒形状のステータであり、第１ステータ７
及び第２ステータ１３の内側に所定間隔をおいて第１ロ
ータ９及び第２ロータ１５が配置されている。第１ロー
タ９及び第２ロータ１５は、全体を覆うケーシング１に
対して回転可能なように同一軸上に隣接して設けられて
いる。
全く同一な円筒形状のステータであり、第１ステータ７
及び第２ステータ１３の内側に所定間隔をおいて第１ロ
ータ９及び第２ロータ１５が配置されている。第１ロー
タ９及び第２ロータ１５は、全体を覆うケーシング１に
対して回転可能なように同一軸上に隣接して設けられて
いる。
【００２８】第２ロータ１５は、４極（２極対）の永久
磁石で形成され、機械的に一周回転したときに、９０度
毎にＮ極，Ｓ極が入れ替わるように構成されている。ま
た、第１ロータ９は、第２ロータ１５の極対数の半分の
２極（１極対）の凸極を有する、永久磁石ではない磁性
体や鉄芯等で構成されている。
磁石で形成され、機械的に一周回転したときに、９０度
毎にＮ極，Ｓ極が入れ替わるように構成されている。ま
た、第１ロータ９は、第２ロータ１５の極対数の半分の
２極（１極対）の凸極を有する、永久磁石ではない磁性
体や鉄芯等で構成されている。
【００２９】第１ステータ７，第２ステータ１３の各コ
アに巻き回されているコイル１９、２１は、それぞれ全
部で１２個が設けられており、位相差が３０度からなる
１２相電流を流すことで１極対の回転磁界が発生し、位
相差が６０度からなる６相電流を流すことで２極対の回
転磁界が発生するようになっている。
アに巻き回されているコイル１９、２１は、それぞれ全
部で１２個が設けられており、位相差が３０度からなる
１２相電流を流すことで１極対の回転磁界が発生し、位
相差が６０度からなる６相電流を流すことで２極対の回
転磁界が発生するようになっている。
【００３０】また、図１（ｂ）は、１２個あるコイルの
代表的な接続例である。第１ステータ７のコイル１９の
一端１９ａは、後述するインバータ２９の出力端子に接
続され、コイル１９の他端１９ｂはケーブルを介して直
列に第２ステータ１３のコイル２１の一端２１ａに接続
され、さらに、コイル２１の他端２１ｂは第２ステータ
１３の他のコイルの終端と共通に接続されている。
代表的な接続例である。第１ステータ７のコイル１９の
一端１９ａは、後述するインバータ２９の出力端子に接
続され、コイル１９の他端１９ｂはケーブルを介して直
列に第２ステータ１３のコイル２１の一端２１ａに接続
され、さらに、コイル２１の他端２１ｂは第２ステータ
１３の他のコイルの終端と共通に接続されている。
【００３１】次に、図２は、制御系を電機回路のブロッ
ク図である。
ク図である。
【００３２】バッテリ３１から供給される直流電流を交
流電流に変換するインバータ２９を備え、インバータ２
９から第１ステータ７のそれぞれのコイル１９、第２ス
テータ１３のそれぞれのコイル２１に複合電流Ｉ１〜Ｉ
１２を供給する。
流電流に変換するインバータ２９を備え、インバータ２
９から第１ステータ７のそれぞれのコイル１９、第２ス
テータ１３のそれぞれのコイル２１に複合電流Ｉ１〜Ｉ
１２を供給する。
【００３３】この複合電流Ｉ１〜Ｉ１２の瞬時電流の全
ての和は０になるため、この終端接続点２１ｂでの電流
は０である。また、インバータ２９は、通常の３相ブリ
ッジ型インバータを１２相に構成したものと同等であ
り、トランジスタとダイオードから構成されている。な
お、図２に示すインバータ２９の内部回路は、代表的な
回路構成例を示している。インバータ２９の各ゲート
（トランジスタのべース）に与えるＯＮ、ＯＦＦ信号は
制御部２７により生成されたＰＷＭ信号である。
ての和は０になるため、この終端接続点２１ｂでの電流
は０である。また、インバータ２９は、通常の３相ブリ
ッジ型インバータを１２相に構成したものと同等であ
り、トランジスタとダイオードから構成されている。な
お、図２に示すインバータ２９の内部回路は、代表的な
回路構成例を示している。インバータ２９の各ゲート
（トランジスタのべース）に与えるＯＮ、ＯＦＦ信号は
制御部２７により生成されたＰＷＭ信号である。
【００３４】第１モータ３，第２モータ５には、各ロー
タ９，１５をそれぞれ同期回転させるため、各ロータ
９，１５の各回転位相θ1 ，θ2 で表されるロータ位置
を検出する第１位置センサ２３、第２位置センサ２５が
設けられ、これらセンサ２３，２５からのパルス信号が
制御部２７に入力される。
タ９，１５をそれぞれ同期回転させるため、各ロータ
９，１５の各回転位相θ1 ，θ2 で表されるロータ位置
を検出する第１位置センサ２３、第２位置センサ２５が
設けられ、これらセンサ２３，２５からのパルス信号が
制御部２７に入力される。
【００３５】制御部２７では、第１ロータ９及び第２ロ
ータ１５のロータ位置θ1 ，θ2 に基づいて、第１ロー
タ９と第１ステータ７、第２ロータ１５と第２ステータ
１３との間でそれぞれ回転磁界が発生するように複合電
流指令値としてＰＷＭ信号を発生する。
ータ１５のロータ位置θ1 ，θ2 に基づいて、第１ロー
タ９と第１ステータ７、第２ロータ１５と第２ステータ
１３との間でそれぞれ回転磁界が発生するように複合電
流指令値としてＰＷＭ信号を発生する。
【００３６】次に、第１の実施の形態に係わる複合モー
タの制御部２７の動作について説明する。
タの制御部２７の動作について説明する。
【００３７】ここで、一般的化して説明するために、第
１ステータ７及び第２ステータ１３のそれぞれのコイル
個数をｈ個、第１ロータ９の凸極対数をＰ1 個、回転角
度をθ1 、第２ロータ１５の極対数をＰ2 個、回転角度
をθ2 、電流の周波数をω、最大電流値をＩｍと仮定す
る。
１ステータ７及び第２ステータ１３のそれぞれのコイル
個数をｈ個、第１ロータ９の凸極対数をＰ1 個、回転角
度をθ1 、第２ロータ１５の極対数をＰ2 個、回転角度
をθ2 、電流の周波数をω、最大電流値をＩｍと仮定す
る。
【００３８】まず、ステータをなすｈ個のコイルにより
極対数Ｐｓの回転磁界を発生させるためには、
極対数Ｐｓの回転磁界を発生させるためには、
【数１】 となる電流ｉｎを流す必要がある。
【００３９】また、第１ロータ９の凸極対数はＰ1 であ
るから各ステータをなすコイルの自己インダクタンスＬ
は、
るから各ステータをなすコイルの自己インダクタンスＬ
は、
【数２】 となる。
【００４０】また、第２ロータ１５の永久磁石による各
ステータのコイルの磁束鎖交数φは、
ステータのコイルの磁束鎖交数φは、
【数３】 となる。
【００４１】ここで、（１）〜（３）式から第２ロータ
１５に作用するトルクτ2 （瞬時トルク）を求めると、
１５に作用するトルクτ2 （瞬時トルク）を求めると、
【数４】 となる。
【００４２】ここで、ステータのコイル個数ｈと、第２
ロータ１５の極数Ｐ2 の２倍数（２Ｐ2 ）の剰余は、 mod（ｈ，２Ｐ2 ）＝０ となり、ステータのコイル個数ｈが第２ロータ１５の極
数の倍数となるようにすれば、
ロータ１５の極数Ｐ2 の２倍数（２Ｐ2 ）の剰余は、 mod（ｈ，２Ｐ2 ）＝０ となり、ステータのコイル個数ｈが第２ロータ１５の極
数の倍数となるようにすれば、
【数５】 となり、電源周波数ωを第２ロータ１５の回転速度と同
一にし、 Ｐ2 ＝Ｐｓ すなわち、第２ロータ１５の極対数Ｐ2 と同じ回転磁界
Ｐｓを作ることで、
一にし、 Ｐ2 ＝Ｐｓ すなわち、第２ロータ１５の極対数Ｐ2 と同じ回転磁界
Ｐｓを作ることで、
【数６】 となる。
【００４３】また、Ｐ2 ≠Ｐｓとすれば、トルクτ2
は、 τ2 ＝０ となる。従って、ステータのコイルによる回転磁界Ｐｓ
の極対数Ｐ2 を第２ロータ１５の極対数Ｐ2 に合わせた
時のみ一定のトルクが生じる。
は、 τ2 ＝０ となる。従って、ステータのコイルによる回転磁界Ｐｓ
の極対数Ｐ2 を第２ロータ１５の極対数Ｐ2 に合わせた
時のみ一定のトルクが生じる。
【００４４】また、Ｐ2 ＝Ｐｓではないとき、上述した
（５）式において、Σの中の部分は、
（５）式において、Σの中の部分は、
【数７】 となり、ここで、Ｐ2 ＝Ｐｓではないとし、例えばｈ＝
１２、Ｐ2 ＝４、Ｐｓ＝２とすれば、
１２、Ｐ2 ＝４、Ｐｓ＝２とすれば、
【数８】 となり、これは０になる。ただし、ｎは０〜１１までと
する。
する。
【００４５】次に、第１ロータ９に発生するトルクτ1
（瞬時トルク）を求めると、
（瞬時トルク）を求めると、
【数９】 となる。ここで、mod（ｈ，２Ｐ1 ）＝０、すなわち、
スタータのコイル個数ｈは、凸極数Ｐ1 の倍数となるよ
うにすれば、
スタータのコイル個数ｈは、凸極数Ｐ1 の倍数となるよ
うにすれば、
【数１０】 となり、電源周波数ωを回転速度と同一にし、Ｐ1 ＝Ｐ
ｓ、すなわち、第２ロータ１５の極対数Ｐ2 と同じ回転
磁界を作ることで、（１０）式の第１項は、
ｓ、すなわち、第２ロータ１５の極対数Ｐ2 と同じ回転
磁界を作ることで、（１０）式の第１項は、
【数１１】 となる。
【００４６】また、Ｐ1 ≠Ｐｓとすれば、 τ1 ＝０ となる。
【００４７】また、Ｐ1 ＝Ｐｓではないとき、上述した
（１０）式において、Σの中の部分は、
（１０）式において、Σの中の部分は、
【数１２】 となり、ここで、Ｐ2 ＝Ｐｓでないとし、例えばｈ＝１
２、Ｐ1 ＝２、Ｐｓ＝４とすれば、
２、Ｐ1 ＝２、Ｐｓ＝４とすれば、
【数１３】 となり、これは０になる。ただし、ｎは０〜１１までと
する。
する。
【００４８】以上のことから、複合電流Ｉとして、
【数１４】 を流すことで、第１ロータ９で発生するトルクτ1 は、
【数１５】 となる。これは第１ロータ９に発生するリラクタンスト
ルクを示している。基本的には、（１０）式の複合電流
Ｉと上述した（６）式から、ＩｍをＩｍ1 へ、βをβ1
へ変更すれば求められる。
ルクを示している。基本的には、（１０）式の複合電流
Ｉと上述した（６）式から、ＩｍをＩｍ1 へ、βをβ1
へ変更すれば求められる。
【００４９】一方、上述した（１４）式の複合電流Ｉを
流すことで、第２ロータ１５で発生するトルクτ2 は、
流すことで、第２ロータ１５で発生するトルクτ2 は、
【数１６】 なる。これは第２ロータ１５に発生する磁石トルクを示
している。基本的には、同様に、（１０）式の複合電流
Ｉと上述した（４）式から、ＩｍをＩｍ2 へ、βをβ2
へ変更すれば求められる。
している。基本的には、同様に、（１０）式の複合電流
Ｉと上述した（４）式から、ＩｍをＩｍ2 へ、βをβ2
へ変更すれば求められる。
【００５０】このように、第１ロータ９のトルクは、複
合電流Ｉを表す（１０）式の第１項の位相角β1 を用い
て制御でき、第２ロータ１５のトルクは第２項の位相角
β2を用いて制御できる。
合電流Ｉを表す（１０）式の第１項の位相角β1 を用い
て制御でき、第２ロータ１５のトルクは第２項の位相角
β2を用いて制御できる。
【００５１】これを、図１に示す構成に適用すると、ス
テータのコイル数ｈ、第１ロータ９の凸極数Ｐ1 、第２
ロータ１５の極対数Ｐ2 は、 ｈ＝１２，Ｐ1 ＝１，Ｐ2 ＝２ となるから、第１ロータ９のトルクτ1 、第２ロータ１
５のトルクτ2 は、 τ1 ＝６Ｌ2Ｉｍ12sin２β1 τ2 ＝１２φｍＩｍ2sinβ2 となる。
テータのコイル数ｈ、第１ロータ９の凸極数Ｐ1 、第２
ロータ１５の極対数Ｐ2 は、 ｈ＝１２，Ｐ1 ＝１，Ｐ2 ＝２ となるから、第１ロータ９のトルクτ1 、第２ロータ１
５のトルクτ2 は、 τ1 ＝６Ｌ2Ｉｍ12sin２β1 τ2 ＝１２φｍＩｍ2sinβ2 となる。
【００５２】このように、複数のコイルからなる第１ス
テータ７の内周に設けられ、磁性体の凸極対からなる第
１ロータ９を有する第１モータ３と、第１ステータ７と
同数のコイルからなる第２ステータ１３の内周に設けら
れ、永久磁石対からなる第２ロータ１５を有する第２モ
ータ５とを備えておき、第１ステータ７のコイルから第
２ステータ１３のコイルに直列に接続したコイル対に対
し、制御部２７によりそれぞれのステータとロータとの
間で回転磁界が発生するように複合電流Ｉを生成してイ
ンバータ２９から第１及び第２ステータに通電すること
で、２つのモータの回転を制御するための制御系を１系
統に簡略化することができる。
テータ７の内周に設けられ、磁性体の凸極対からなる第
１ロータ９を有する第１モータ３と、第１ステータ７と
同数のコイルからなる第２ステータ１３の内周に設けら
れ、永久磁石対からなる第２ロータ１５を有する第２モ
ータ５とを備えておき、第１ステータ７のコイルから第
２ステータ１３のコイルに直列に接続したコイル対に対
し、制御部２７によりそれぞれのステータとロータとの
間で回転磁界が発生するように複合電流Ｉを生成してイ
ンバータ２９から第１及び第２ステータに通電すること
で、２つのモータの回転を制御するための制御系を１系
統に簡略化することができる。
【００５３】また、制御部２７により第１及び第２ロー
タの凸極対数及び永久磁石対数と同数の極対数からなる
回転磁界が発生するように複合電流Ｉを生成すること
で、生成された複合電流Ｉをインバータ２９から第１及
び第２ステータに通電するようにしているので、２つの
モータの回転を制御するための制御系を１系統に簡略化
することができる。
タの凸極対数及び永久磁石対数と同数の極対数からなる
回転磁界が発生するように複合電流Ｉを生成すること
で、生成された複合電流Ｉをインバータ２９から第１及
び第２ステータに通電するようにしているので、２つの
モータの回転を制御するための制御系を１系統に簡略化
することができる。
【００５４】また、第１及び第２ステータが有するコイ
ル数を、第１及び第２ロータの凸極対数及び永久磁石対
数極数の自然数倍に設定することで、それぞれのステー
タとロータとの間で回転磁界を発生することができる。
ル数を、第１及び第２ロータの凸極対数及び永久磁石対
数極数の自然数倍に設定することで、それぞれのステー
タとロータとの間で回転磁界を発生することができる。
【００５５】また、第１ロータの凸極対数と第２ロータ
の永久磁石対数との極対数比を、１を除く数値に設定す
ることで、２つのモータをそれぞれ独立して回転させる
ことができる。
の永久磁石対数との極対数比を、１を除く数値に設定す
ることで、２つのモータをそれぞれ独立して回転させる
ことができる。
【００５６】また、第１及び第２のロータの回転位相を
検出するようにしておき、検出された回転位相に応じて
複合電流を生成することで、それぞれのロータの回転位
相において必要とされる電流をそれぞれのステータに複
合電流として供給でき、２つのモータをそれぞれ独立し
て回転させることができる。
検出するようにしておき、検出された回転位相に応じて
複合電流を生成することで、それぞれのロータの回転位
相において必要とされる電流をそれぞれのステータに複
合電流として供給でき、２つのモータをそれぞれ独立し
て回転させることができる。
【００５７】この結果、エネルギー的に捉えられた場
合、例えば一方のロータを発電機として、他方を電動機
として作用させる場合には、インバータから供給される
または回生すべきエネルギーは発電分と駆動分の差分を
供給すればよく、インバータの低容量化に寄与すること
ができる。
合、例えば一方のロータを発電機として、他方を電動機
として作用させる場合には、インバータから供給される
または回生すべきエネルギーは発電分と駆動分の差分を
供給すればよく、インバータの低容量化に寄与すること
ができる。
【００５８】また、２つのロータを１つのインバータを
用いて駆動するため、スイッチングロスや、スナバ損等
のインバータ固有の損失を抑えることができる。
用いて駆動するため、スイッチングロスや、スナバ損等
のインバータ固有の損失を抑えることができる。
【００５９】（第２の実施の形態）図３（ａ），（ｂ）
は、本発明の第２の実施の形態に係る回転電機に適応可
能なモータの構成を示す図である。
は、本発明の第２の実施の形態に係る回転電機に適応可
能なモータの構成を示す図である。
【００６０】本実施の形態は、図１に示す第２モータ５
に代わって、図３に示すように、別のタイプの第２モー
タ５３を設けたことにある。
に代わって、図３に示すように、別のタイプの第２モー
タ５３を設けたことにある。
【００６１】第２モータ５３を構成する第２ロータ５７
は、凸極対数２の永久磁石のない凸極性を有したもの
で、第２ステータ１３は第１実施形態のものと同様であ
る。
は、凸極対数２の永久磁石のない凸極性を有したもの
で、第２ステータ１３は第１実施形態のものと同様であ
る。
【００６２】なお、第２モータ５３の第２ロータ５７に
トルクを発生させる原理は、上述したように、自己イン
ダクタンスを求める（２）式で示される。
トルクを発生させる原理は、上述したように、自己イン
ダクタンスを求める（２）式で示される。
【００６３】このように、複数のコイルからなる第１ス
テータ７の内周に設けられ、磁性体の凸極対からなる第
１ロータ９を有する第１モータ３と、第１ステータ７と
同数のコイルからなる第２ステータ１３の内周に設けら
れ、磁性体の凸極対からなる第２ロータ５７を有する第
２モータ５３とを備えておき、第１ステータ７のコイル
から第２ステータ１３のコイルに直列に接続したコイル
対に対し、制御部２７によりそれぞれのステータとロー
タとの間で回転磁界が発生するように複合電流を生成
し、インバータ２９から第１及び第２ステータに通電す
ることで、２つのモータの回転を制御するための制御系
を１系統に簡略化することができる。
テータ７の内周に設けられ、磁性体の凸極対からなる第
１ロータ９を有する第１モータ３と、第１ステータ７と
同数のコイルからなる第２ステータ１３の内周に設けら
れ、磁性体の凸極対からなる第２ロータ５７を有する第
２モータ５３とを備えておき、第１ステータ７のコイル
から第２ステータ１３のコイルに直列に接続したコイル
対に対し、制御部２７によりそれぞれのステータとロー
タとの間で回転磁界が発生するように複合電流を生成
し、インバータ２９から第１及び第２ステータに通電す
ることで、２つのモータの回転を制御するための制御系
を１系統に簡略化することができる。
【００６４】また、第１及び第２ロータの凸極対数比
が、１を除く数値に設定することで、２つのモータをそ
れぞれ独立して回転させることができる。
が、１を除く数値に設定することで、２つのモータをそ
れぞれ独立して回転させることができる。
【００６５】（第３実施形態）図４（ａ），（ｂ），
（ｃ）は、本発明の第３の実施の形態に係る回転電機に
適応可能なモータの構成を示す図である。
（ｃ）は、本発明の第３の実施の形態に係る回転電機に
適応可能なモータの構成を示す図である。
【００６６】このモータでは、ステータ１００と第１ロ
ータ９とで第１モータを構成し、ステータ１００と第２
ロータ１５とで第２モータを構成している。
ータ９とで第１モータを構成し、ステータ１００と第２
ロータ１５とで第２モータを構成している。
【００６７】ステータ１００は、リング状のバックコア
部１０１ａの内側１２個所にティース部１０１ｂが形成
されたステータコア１０１と、各ティース部１０１ｂに
巻き回されたコイル１０３（図では１個所のみ示す）と
から構成され、ティース部１０１ｂの内周側の端面が第
１ロータ９と第２ロータ１５の両方にそれぞれ対峙して
いる。
部１０１ａの内側１２個所にティース部１０１ｂが形成
されたステータコア１０１と、各ティース部１０１ｂに
巻き回されたコイル１０３（図では１個所のみ示す）と
から構成され、ティース部１０１ｂの内周側の端面が第
１ロータ９と第２ロータ１５の両方にそれぞれ対峙して
いる。
【００６８】このモータでは、第１実施形態と同様の複
合電流をコイル１０３に供給することで、第１ロータ９
と第２ロータ１５の回転をそれぞれ独立に制御すること
ができる。
合電流をコイル１０３に供給することで、第１ロータ９
と第２ロータ１５の回転をそれぞれ独立に制御すること
ができる。
【００６９】（第４実施形態）図５（ａ），（ｂ），
（ｃ）は、本発明の第４の実施の形態に係る回転電機に
適応可能なモータの構成を示す図である。
（ｃ）は、本発明の第４の実施の形態に係る回転電機に
適応可能なモータの構成を示す図である。
【００７０】このモータでは、ステータ１１０と第１ロ
ータ９とで第１モータを構成し、ステータ１１０と第２
ロータ１５とで第２モータを構成している。
ータ９とで第１モータを構成し、ステータ１１０と第２
ロータ１５とで第２モータを構成している。
【００７１】ステータ１１０は、１２個の分割コア１１
１ａを円周方向に互いに分離して配置したステータコア
１１１と、各分割コア１１１ａに巻き回されたコイル１
１２（図では１個所のみ示す）とから構成され、分割コ
ア１１１ａの軸方向一方側における端面が第１ロータ９
と対峙し、軸方向他方側における端面が第２ロータ１５
と対峙している。
１ａを円周方向に互いに分離して配置したステータコア
１１１と、各分割コア１１１ａに巻き回されたコイル１
１２（図では１個所のみ示す）とから構成され、分割コ
ア１１１ａの軸方向一方側における端面が第１ロータ９
と対峙し、軸方向他方側における端面が第２ロータ１５
と対峙している。
【００７２】コイル１１２に流される電流で発生した磁
束は、図中の矢印のように、分割コア１１１ａ内を流
れ、第２ロータ１５側まで伝達される。よって、このよ
うな構造においても、第１実施形態と同様の複合電流を
コイル１１２に供給することにより、第１ロータ９と第
２ロータ１５の回転をそれぞれ独立に制御することがで
きる。
束は、図中の矢印のように、分割コア１１１ａ内を流
れ、第２ロータ１５側まで伝達される。よって、このよ
うな構造においても、第１実施形態と同様の複合電流を
コイル１１２に供給することにより、第１ロータ９と第
２ロータ１５の回転をそれぞれ独立に制御することがで
きる。
【００７３】ここで、第１ロータ９の磁極を例えば永久
磁石で形成した場合、２つのロータ９、１５の同一磁極
が分割コア１１１ａを介して対向するときに磁石内の磁
束密度が低下して減磁作用が働き、磁石の磁気特性が劣
化する場合がある。しかし、この実施形態では、第１ロ
ータ９の磁極を磁性体の凸極で構成しているので、上記
のような磁石劣化を回避することができる。
磁石で形成した場合、２つのロータ９、１５の同一磁極
が分割コア１１１ａを介して対向するときに磁石内の磁
束密度が低下して減磁作用が働き、磁石の磁気特性が劣
化する場合がある。しかし、この実施形態では、第１ロ
ータ９の磁極を磁性体の凸極で構成しているので、上記
のような磁石劣化を回避することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る回転電機に適
応可能なモータの構成を示す側面断面図（ａ）と上面断
面図（ｂ）である。
応可能なモータの構成を示す側面断面図（ａ）と上面断
面図（ｂ）である。
【図２】制御系を含む電機回路のブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る回転電機に適
応可能なモータの構成を示す側面断面図（ａ）と上面断
面図（ｂ）である。
応可能なモータの構成を示す側面断面図（ａ）と上面断
面図（ｂ）である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る回転電機に適
応可能なモータの構成を示す側面断面図（ａ）と正面図
（ｂ）と背面図（ｃ）である。
応可能なモータの構成を示す側面断面図（ａ）と正面図
（ｂ）と背面図（ｃ）である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る回転電機に適
応可能なモータの構成を示す側面断面図（ａ）と正面図
（ｂ）と背面図（ｃ）である。
応可能なモータの構成を示す側面断面図（ａ）と正面図
（ｂ）と背面図（ｃ）である。
７ 第１ステータ ９ 第１ロータ １３ 第２ステータ １５ 第２ロータ １９，２１ コイル ２３ 第１位置センサ ２５ 第２位置センサ ２７ 制御部 ２９ インバータ ３１ バッテリ １００，１１０ ステータ １０１，１１１ ステータコア １０３，１１２ コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H572 BB02 BB10 CC02 DD05 EE03 FF08 HA08 HB07 HC01 HC08 LL32 5H619 BB01 BB02 BB06 BB15 BB24 PP01 PP02 PP04 PP08 PP14 5H621 AA03 BB01 BB02 BB07 GA04 GB10 HH01
Claims (9)
- 【請求項１】 磁性体の凸極で形成された所定数の磁極
を有する第１ロータと、 所定数の磁極を有する第２ロータと、 前記２つのロータと対峙するコア及び該コアに巻き回さ
れた複数のコイルから構成されたステータと、 前記第１ロータの回転と同期回転する回転磁界を前記ス
テータに発生させる第１制御電流と、前記第２ロータの
回転と同期回転する回転磁界を前記ステータに発生させ
る第２制御電流とを複合して得られる制御電流を前記コ
イルに供給する制御装置と、 を有することを特徴とする回転電機。 - 【請求項２】 前記第２ロータの磁極が永久磁石で構成
されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機。 - 【請求項３】 前記第２ロータの磁極が磁性体の凸極で
構成されていることを特徴とする請求項１記載の回転電
機。 - 【請求項４】 前記第１ロータの磁極数と前記第２ロー
タの磁極数とを異ならせてあることを特徴とする請求項
１〜３のいずれかに記載の回転電機。 - 【請求項５】 前記ステータを構成する前記コイルの数
を、前記第１ロータの磁極数及び第２ロータの磁極数の
自然数倍とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
かに記載の回転電機。 - 【請求項６】 前記ステータは、一方の端面が前記第１
ロータと対峙し他方の端面が前記第２ロータと対峙する
と共に円周方向に互いに分離して配置された複数のコア
と、前記各コアに巻き回されたコイルとから構成されて
いることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の
回転電機。 - 【請求項７】 前記ステータは、前記第１ロータと対峙
する第１コア及び前記第１コアに巻き回された複数のコ
イルから構成された第１ステータと、前記第２ロータと
対峙する第２コア及び前記第２コアに巻き回され且つ前
記第１ステータのコイルと同数のコイルから構成される
第２ステータとに分離されており、前記第１ステータの
コイルと前記第２ステータのコイルとが電気的に直列接
続されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか
に記載の回転電機。 - 【請求項８】 前記制御装置は、前記第１ロータの磁極
数と同数の磁極を有する回転磁界を前記ステータに発生
させる第１制御電流と、前記第２ロータの磁極数と同数
の磁極を有する回転磁界を前記ステータに発生させる第
１制御電流とを複合して得られる制御電流を前記コイル
に供給するものであることを特徴とする請求項１〜７の
いずれかに記載の回転電機。 - 【請求項９】 前記２つのロータの回転位相を検出する
検出手段を備えると共に、前記制御装置が、前記検出手
段が検出した各ロータの回転位相に応じて前記制御電流
を生成することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに
記載の回転電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000294939A JP3719121B2 (ja) | 1999-09-28 | 2000-09-27 | 回転電機 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11-274719 | 1999-09-28 | ||
| JP27471999 | 1999-09-28 | ||
| JP2000294939A JP3719121B2 (ja) | 1999-09-28 | 2000-09-27 | 回転電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001169516A true JP2001169516A (ja) | 2001-06-22 |
| JP3719121B2 JP3719121B2 (ja) | 2005-11-24 |
Family
ID=26551164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000294939A Expired - Fee Related JP3719121B2 (ja) | 1999-09-28 | 2000-09-27 | 回転電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3719121B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002125394A (ja) * | 2000-08-07 | 2002-04-26 | Nissan Motor Co Ltd | 回転電機の制御装置 |
| US6624601B2 (en) * | 2000-10-16 | 2003-09-23 | Nissan Motor Co., Ltd. | Control device for plurality of rotating electrical machines |
| JP2009130959A (ja) * | 2007-11-20 | 2009-06-11 | Aisan Ind Co Ltd | 回転電機及び回転電機を用いた電気車両 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07303350A (ja) * | 1994-04-28 | 1995-11-14 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | 振動モータ |
| JPH08149766A (ja) * | 1994-04-21 | 1996-06-07 | Ebara Corp | 多軸電動機 |
| JPH10150755A (ja) * | 1996-11-19 | 1998-06-02 | Nikkiso Co Ltd | 半径方向力発生装置、巻線付き回転機、および回転装置 |
| JPH11243674A (ja) * | 1993-06-14 | 1999-09-07 | Ecoair Corp | 電圧調整器付きハイブリッド交流発電機 |
-
2000
- 2000-09-27 JP JP2000294939A patent/JP3719121B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11243674A (ja) * | 1993-06-14 | 1999-09-07 | Ecoair Corp | 電圧調整器付きハイブリッド交流発電機 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3719121B2 (ja) | 2005-11-24 |
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