JP2001314068A - Two-rotor synchronous machine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、同一のステ−タコ
イルに鎖交する一対の界磁ロータを有する2ロータ型同
期機に関する。The present invention relates to a two-rotor synchronous machine having a pair of field rotors linked to the same stator coil.
【0002】[0002]
【従来の技術】同期機(いわゆるブラシレスDCモータ
を含む)としては、マグネット型ロ−タ構造や磁気突極
型ロータ構造などが知られているが、いずれもこれらロ
ータの界磁極ベクトル(回転ベクトル)と電機子電流ベ
クトル(回転ベクトル)との間の相対回動角度(位相
角)を調整することにより、トルクや発電電圧を調整す
る制御を行うことが知られている。2. Description of the Related Art As a synchronous machine (including a so-called brushless DC motor), a magnet type rotor structure and a magnetic salient pole type rotor structure are known. In each case, a field pole vector (rotation vector) of these rotors is used. ) And an armature current vector (rotation vector) are controlled to adjust the relative rotation angle (phase angle) to control the torque and the generated voltage.
【0003】また、特開平11ー275789は、埋め
込み磁石式ロータの磁石挿入部近くのスリットに、遠心
力により径外側に移動して界磁束を短絡する短絡鉄片を
内蔵した埋め込み磁石式電動機を開示している。Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-275789 discloses an embedded magnet type electric motor in which a slit near a magnet insertion portion of an embedded magnet type rotor incorporates a short-circuit iron piece which moves radially outward by a centrifugal force and short-circuits a field magnetic flux. are doing.
【0004】この短絡鉄片の移動により界磁束を減少さ
せることができるため、上記した従来の同期機のように
電機子電流ベクトルの位相制御(いわゆる弱め界磁)を
行う必要がなく、電機子コイルにわざわざ界磁束減少の
ための弱め界磁電流を通電する必要がなく(トルク調整
又は発電電圧調整にためにトルク又は発電に無効な励磁
電流を流す必要がなく)、効率を向上することができ
る。Since the field magnetic flux can be reduced by the movement of the short-circuiting iron piece, it is not necessary to perform the phase control of the armature current vector (so-called field weakening) as in the above-described conventional synchronous machine, and the armature coil is not required. There is no need to separately supply a weak field current for reducing the field magnetic flux (no need to supply a torque or an ineffective excitation current to power generation for torque adjustment or power generation voltage adjustment), thereby improving efficiency. .
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、短絡鉄
片を用いる上記従来技術では、短絡鉄片を付勢するバネ
の弾性力と短絡鉄片の遠心力との微妙なバランスによっ
て短絡鉄片の動作を制御しているため、ロータが速度変
動あるいは急加減速しながら回転するときには磁束量が
変動又は振動してしまい、ハンチングを起こしたり、必
要なトルクや発電電圧を確保できないという問題があっ
た。However, in the above prior art using the short-circuit iron, the operation of the short-circuit iron is controlled by a delicate balance between the elastic force of the spring for urging the short-circuit iron and the centrifugal force of the short-circuit iron. Therefore, when the rotor rotates with speed fluctuation or rapid acceleration / deceleration, the amount of magnetic flux fluctuates or oscillates, causing a problem that hunting occurs or required torque or power generation voltage cannot be secured.
【0006】また、高速回転するロータに可動短絡鉄片
を可動性を維持しつつ保持させるので、構造が複雑とな
ることに起因して信頼性及び耐久性に劣るという問題が
あった。Further, since the movable short-circuit iron piece is held by the rotor rotating at a high speed while maintaining the movability, there has been a problem that reliability and durability are deteriorated due to a complicated structure.
【0007】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、動作信頼性に優れ、効率低下や発熱増大を抑止
可能な2ロータ型同期機を提供することをその目的とし
ている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a two-rotor type synchronous machine having excellent operation reliability and capable of suppressing a decrease in efficiency and an increase in heat generation.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の2ロータ
型同期機によれば、界磁極を有して相対回動可能に同軸
配置された一対のロータと、前記両ロ−タの少なくとも
一方の回転界磁磁界ベクトルを前記電機子電流ベクトル
に対して機械的に回動させるロ−タ相対角度調整部と、
前記両ロータの界磁極により形成される界磁束とそれぞ
れ鎖交する電機子コイルを有してハウジングに固定され
るステータコアとを備えることを特徴としている。According to a two-rotor type synchronous machine according to the present invention, a pair of rotors having field poles and arranged coaxially so as to be relatively rotatable, and at least one of the two rotors is provided. A rotor relative angle adjustment unit for mechanically rotating one rotating field magnetic field vector with respect to the armature current vector;
It is characterized by having a stator core having armature coils interlinking with the field magnetic flux formed by the field poles of both rotors and fixed to the housing.
【0009】すなわち、本質的に同期機原理で動作する
一対のロータは、それぞれ電機子電流に対する界磁極の
位相角によりその電動トルク及び発電電圧が変化する。
したがって、一方のロータを電機子電流磁界に対して機
械的に回動させることで、両ロータの界磁極の合成界磁
束の振幅及び位相の両方を調整することにより電動トル
クや発電電圧を所望のレベルに大幅変更することができ
る。That is, the pair of rotors operating essentially on the principle of a synchronous machine have their electric torque and generated voltage varied depending on the phase angle of the field pole with respect to the armature current.
Accordingly, by mechanically rotating one of the rotors with respect to the armature current magnetic field, both the amplitude and the phase of the combined field magnetic flux of the field poles of the two rotors are adjusted, so that the electric torque or the generated voltage can be adjusted to a desired value. Can be significantly changed to levels.
【0010】このことは、高速回転時の過大な発電電圧
を弱めたり、たとえば交直双方向変換回路の出力端が開
放されて過大な発電電圧が交直双方向変換回路の内部半
導体素子に長時間印加されるといった不具合を防止する
のに有効な手段となり得る。[0010] This means that excessive power generation voltage during high-speed rotation is weakened or, for example, the output terminal of the AC / DC bidirectional conversion circuit is opened and an excessive power generation voltage is applied to the internal semiconductor element of the AC / DC bidirectional conversion circuit for a long time. This can be an effective means for preventing such a problem as being performed.
【0011】すなわち、本構成によれば、上記短絡鉄片
の使用による動作信頼性の低下を回避することができ、
更に電機子コイルに弱め界磁電流を通電する必要がない
ので、効率低下や発熱増大を抑止することができる。That is, according to this configuration, it is possible to avoid a decrease in operation reliability due to the use of the short-circuit iron pieces.
Further, since there is no need to supply a weakening field current to the armature coil, it is possible to suppress a decrease in efficiency and an increase in heat generation.
【0012】また、無効な励磁電流ベクトルの通電削減
に伴う電機子電流の最大値や実効値を低減できるので、
電機子コイルに給電する交直双方向変換回路の半導体ス
イッチング素子を小型化でき、その発熱を低減すること
ができる。Further, since the maximum value and the effective value of the armature current can be reduced by reducing the supply of the invalid exciting current vector,
The semiconductor switching element of the AC / DC bidirectional conversion circuit that supplies power to the armature coil can be reduced in size, and the heat generation thereof can be reduced.
【0013】請求項2記載の構成によれば、請求項1記
載の2ロータ型同期機において更に、前記両ロ−タは、
軸方向に隣接して同軸配置され、前記両ロ−タの一方が
有する回転軸は、前記両ロ−タの他方が有する回転軸を
貫通して軸方向に突出する突出部を有し、前記ロ−タ相
対角度調整部は、前記両ロ−タの他方に軸方向に隣接し
て前記両回転軸に噛合する遊星減速ギヤ機構を有するこ
とを特徴としている。According to a second aspect of the present invention, in the two-rotor type synchronous machine according to the first aspect, the two rotors further include:
The rotating shaft of one of the two rotors is coaxially arranged adjacent to the axial direction, and has a projecting portion projecting in the axial direction through the rotating shaft of the other of the two rotors. The rotor relative angle adjuster has a planetary reduction gear mechanism that is axially adjacent to the other of the two rotors and meshes with the two rotation shafts.
【0014】本構成によれば、上述した遠心力及びスプ
リングの間の微妙な力のバランスで作動する可動短絡鉄
片方式に比較して格段に動作信頼性に優れ、外部よりの
振動などに対して異常作動しにくい遊星減速ギヤ機構を
用いて合成界磁束を制御するので、信頼性、耐久性にお
いて格段に優れる。According to this configuration, the operation reliability is remarkably superior to that of the movable short-circuit iron type system which operates by the balance between the centrifugal force and the delicate force between the springs described above, and is resistant to external vibrations. Since the composite field magnetic flux is controlled using a planetary reduction gear mechanism that is unlikely to operate abnormally, reliability and durability are remarkably excellent.
【0015】また、この遊星減速ギヤ機構は、ロ−タ相
対角度調整部を遊星減速ギヤ機構で構成するので、両ロ
ータとこの車両用回転電機の出力軸とをこの減速ギヤ機
構のプラネタリギヤ支承用の支軸で結合することがで
き、トルク伝達経路を簡素化でき、更にその上、遊星減
速ギヤ機構の採用により、コンパクトに外部に大トルク
を出力することができ、回転電機を小型高出力とするこ
とができる。つまり、従来の遊星減速ギヤ機構付き回転
電機の部分的変更により請求項1記載の作用効果を実現
することができる。Further, in this planetary reduction gear mechanism, since the rotor relative angle adjusting section is constituted by a planetary reduction gear mechanism, both rotors and the output shaft of the rotating electric machine for a vehicle are supported by the planetary gear of the reduction gear mechanism. , The torque transmission path can be simplified, and the planetary reduction gear mechanism can be used to output large torque to the outside in a compact manner. can do. That is, by partially changing the conventional rotary electric machine with a planetary reduction gear mechanism, the function and effect described in claim 1 can be realized.
【0016】請求項3記載の構成によれば請求項1記載
の2ロータ型同期機において更に、前記両ロ−タは前記
ステータコアの内周面及び外周面に個別に対面し、前記
ロ−タ相対角度調整部は、径内側の前記ロータの更に径
内側に収容されて前記両回転軸に噛合する遊星減速ギヤ
機構を有することを特徴としている。According to a third aspect of the present invention, in the two-rotor type synchronous machine according to the first aspect, the two rotors individually face an inner peripheral surface and an outer peripheral surface of the stator core, respectively. The relative angle adjuster is characterized in that it has a planetary reduction gear mechanism that is housed further radially inside the rotor on the radially inner side and meshes with the two rotating shafts.
【0017】本構成によれば、各構成要素を上記径方向
に配置し、ステ−タ/ロータ対の径内側のギャップ部分
にロ−タ相対角度調整部を収容する構成を採用するの
で、車両用回転電機の軸方向長を短縮してコンパクトに
装置を構成することができる。According to this configuration, since the components are arranged in the radial direction and the rotor relative angle adjusting portion is accommodated in the gap portion on the radial inside of the stator / rotor pair, the vehicle is adopted. The apparatus can be made compact by shortening the axial length of the rotary electric machine for use.
【0018】請求項4記載の構成によれば請求項1乃至
3のいずれか記載の2ロータ型同期機において更に、前
記両ロ−タは、永久界磁極を有するマグネット型ロ−タ
からなることを特徴としている。According to a fourth aspect of the present invention, in the two-rotor synchronous machine according to any one of the first to third aspects, the two rotors further comprise a magnet type rotor having a permanent field pole. It is characterized by.
【0019】本構成によれば、両ロータはマグネット型
ロ−タであるので、ロータを簡素かつ堅牢とすることが
できる。According to this configuration, since both rotors are magnet type rotors, the rotors can be made simple and robust.
【0020】また、マグネット型ロ−タの高速回転時に
発電電圧が過大となる場合でも弱め界磁用の電機子電流
を電機子コイルに通電する必要がなく、交直双方向変換
回路を用いる場合において、その素子を小型化すること
ができる。Further, even when the generated voltage becomes excessive during high-speed rotation of the magnet type rotor, there is no need to supply an armature current for field weakening to the armature coil. The size of the device can be reduced.
【0021】更に、交直双方向変換回路を通じてバッテ
リ駆動する場合において、マグネット型ロ−タの高速回
転時にバッテリが満充電となったり、交直双方向変換回
路が不調となって発電電流がバッテリで十分に吸収でき
ない場合、回転電機がの出力端に大きな開放電圧が発生
し、この開放電圧が平滑コンデンサやバッテリや交直双
方向変換回路に悪影響を与えるという問題があるが、本
構成では、両ロ−タ間の相対角度の調整により実質的に
電機子コイルと鎖交する合成界磁束を機械的に調整でき
るので、マグネット型ロ−タの使用に随伴するこれらの
問題を解決することができる。Further, when the battery is driven through the AC / DC bidirectional conversion circuit, the battery is fully charged when the magnet type rotor rotates at a high speed, or the AC / DC bidirectional conversion circuit becomes malfunctioning and the generated current is sufficient for the battery. If the voltage cannot be absorbed by the rotating electric machine, a large open-circuit voltage is generated at the output terminal of the rotating electric machine, and this open-circuit voltage adversely affects the smoothing capacitor, the battery, and the AC / DC bidirectional conversion circuit. By adjusting the relative angle between the rotors, it is possible to mechanically adjust the combined field magnetic flux substantially interlinking the armature coil, so that these problems associated with the use of the magnet type rotor can be solved.
【0022】請求項5記載の構成によれば請求項1乃至
3のいずれか記載の2ロータ型同期機において更に、前
記両ロ−タの一方は、前記界磁極として少なくとも永久
界磁極を有するマグネット型ロ−タからなり、他方は、
磁気突極型界磁極のみを有する磁気突極型ロータからな
ることを特徴としている。According to a fifth aspect of the present invention, in the two-rotor synchronous machine according to any one of the first to third aspects, one of the two rotors has at least a permanent field pole as the field pole. Type rotor, the other is
It is characterized by comprising a magnetic salient pole type rotor having only magnetic salient pole type field poles.
【0023】本構成によれば、磁気突極型ロータは更に
簡素な構成をもつことができる。なお、磁気突極型ロー
タの単位体格あたりの電動トルク及び発電電圧は小さい
がその分、磁気突極型ロータのステータ対向面を、マグ
ネット型ロ−タのそれに対して径大側に配置することに
より補償することができる。According to this configuration, the magnetic salient pole type rotor can have a simpler configuration. Although the electric torque and the generated voltage per unit size of the magnetic salient pole type rotor are small, the stator facing surface of the magnetic salient pole type rotor is arranged on the larger diameter side with respect to that of the magnet type rotor. Can be compensated.
【0024】以下、更に説明する。A further description will be given below.
【0025】従来より知られているように、電動機動作
においてマグネット型ロータの界磁極中心に対して磁気
突極型ロータの界磁極中心(突極中心)を、回転子の回
転方向に電気角で45°前方に配置することにより、マ
グネット型ロータおよび磁気突極型ロータの各々で発生
するマグネットトルクとリラクタンストルクの最大値の
位相を一致させ、合成トルクを最大化することが可能と
なる。As is conventionally known, in the operation of the electric motor, the center of the field pole of the magnetic salient pole type rotor (center of the salient pole) with respect to the center of the field pole of the magnet type rotor is represented by an electric angle in the rotation direction of the rotor. By arranging 45 ° forward, the phases of the maximum value of the reluctance torque and the magnet torque generated by each of the magnet type rotor and the magnetic salient pole type rotor can be matched, and the combined torque can be maximized.
【0026】しかしながら、発電動作時には上記合成ト
ルク(発電のため負方向に)最大とはならず、低速回転
時における発電特性が劣化する。といって、発電動作時
に上記マグネットトルクとラクタンストルクの合成トル
クが最大となるように磁気突極型ロータの界磁極中心
(突極中心)をセットすると、電動トルクが減少してし
まう。また、バッテリから交直双方向変換回路を通じて
回転電機に給電する場合、発電動作時に交直双方向変換
回路(三相インバータ回路)の動作が不調でかつバッテ
リが満充電であると実質的に回転電機の電機子コイルの
出力端が実質的に開放状態となり、マグネット型ロ−タ
による開放発電電圧がバッテリや平滑コンデンサなどに
常時印加されてしまうという問題が生じる。However, during the power generation operation, the combined torque (in the negative direction for power generation) does not become the maximum, and the power generation characteristics at the time of low-speed rotation are deteriorated. However, if the center of the field pole (the center of the salient pole) of the magnetic salient pole type rotor is set so that the combined torque of the magnet torque and the lactance torque is maximized during the power generation operation, the electric torque is reduced. When power is supplied from the battery to the rotating electric machine through the AC / DC bi-directional conversion circuit, the operation of the AC / DC bi-directional conversion circuit (three-phase inverter circuit) is not normal during the power generation operation and the rotating electric machine is substantially charged when the battery is fully charged. The output end of the armature coil becomes substantially open, and a problem arises in that the open voltage generated by the magnet rotor is always applied to the battery, the smoothing capacitor, and the like.
【0027】これらの問題に対して、本構成では、マグ
ネット型ロータの界磁束ベクトルに対して磁気突極型ロ
ータの界磁束ベクトル(磁気突極)を任意に調節するの
で、電動動作時及び発電動作時のそれぞれにおいて、最
適なトルク状態を得ることができる。また、弱め界磁電
流を電機子コイルに流す必要がないので、交直双方向変
換回路(インバータ回路)の素子を小型化することがで
き、抵抗損失低減により回転機効率の向上を実現するこ
とができる。In order to solve these problems, in the present configuration, the field flux vector (magnetic salient pole) of the magnetic salient pole type rotor is arbitrarily adjusted with respect to the field flux vector of the magnet type rotor. An optimal torque state can be obtained during each operation. In addition, since it is not necessary to supply a field weakening current to the armature coil, the elements of the AC / DC bidirectional conversion circuit (inverter circuit) can be miniaturized, and the efficiency of the rotating machine can be improved by reducing the resistance loss. it can.
【0028】請求項6記載の構成によれば請求項1乃至
5のいずれか記載の2ロータ型同期機において更に、前
記ロ−タ相対角度調整部は、前記両ロータの回転軸に個
別に固定された一対のサンギヤと、同一の支軸にそれぞ
れ回転自在に支承されて前記両サンギヤに個別に噛合す
る一対のプラネタリギヤと、前記両プラネタリギヤと個
別に噛合する一対のリングギヤと、前記ハウジングに固
定されて前記両リングギヤの一方を回動させるリングギ
ヤ回動機構とを有することを特徴としている。According to a sixth aspect of the present invention, in the two-rotor synchronous machine according to any one of the first to fifth aspects, the rotor relative angle adjusting portions are individually fixed to the rotating shafts of the two rotors. A pair of sun gears, a pair of planetary gears rotatably supported on the same support shaft and individually meshing with the two sun gears, a pair of ring gears individually meshing with the two planetary gears, and fixed to the housing. A ring gear rotating mechanism for rotating one of the two ring gears.
【0029】本構成によれば、ロ−タ相対角度調整部を
遊星減速ギヤ機構で構成することができるので、両ロー
タとこの車両用回転電機の出力軸とをこの減速ギヤ機構
のプラネタリギヤ支承用の支軸で結合することができ、
トルク伝達経路を簡素化でき、更にその上、遊星減速ギ
ヤ機構の採用により、コンパクトに外部に大トルクを出
力することができ、回転電機を小型高出力とすることが
できる。つまり、従来の遊星減速ギヤ機構付き回転電機
の部分的変更により請求項1記載の作用効果を実現する
ことができる。According to this configuration, since the rotor relative angle adjusting section can be constituted by the planetary reduction gear mechanism, the two rotors and the output shaft of the rotating electric machine for a vehicle are used for supporting the planetary gear of the reduction gear mechanism. Can be joined by
The torque transmission path can be simplified, and further, by employing a planetary reduction gear mechanism, a large torque can be output to the outside in a compact manner, and the rotating electric machine can be reduced in size and output. That is, by partially changing the conventional rotary electric machine with a planetary reduction gear mechanism, the function and effect described in claim 1 can be realized.
【0030】更に、リングギヤの一方を回動させるとい
う簡素な構成で両ロータの相対回転変更を実現すること
ができる。Further, the relative rotation of the two rotors can be changed with a simple structure in which one of the ring gears is rotated.
【0031】両ロータをマグネット型ロ−タで構成する
好適な態様において、両マグネット型ロ−タの界磁束ベ
クトルの相対角度を電気角0〜180度の範囲内に設定
する。このようにすれば、合成電動トルクを増大するこ
とができ、トルク制御も自在に行うことができる。In a preferred embodiment in which both rotors are constituted by magnet type rotors, the relative angles of the field magnetic flux vectors of both magnet type rotors are set in the range of 0 to 180 electrical degrees. In this way, the combined electric torque can be increased, and the torque can be controlled freely.
【0032】両ロータをマグネット型ロ−タと磁気突極
型ロータとで構成する好適な態様において、電動動作時
に前記磁気突極型界磁極を前記永久磁石界磁極に対して
進相角度の位置に設定する。このようにすれば、合成ト
ルクを増大することができる。In a preferred embodiment in which both rotors are composed of a magnet type rotor and a magnetic salient pole type rotor, the magnetic salient pole type field pole is positioned at a leading angle with respect to the permanent magnet field pole during electric operation. Set to. By doing so, the combined torque can be increased.
【0033】両ロータをマグネット型ロ−タと磁気突極
型ロータとで構成する好適な態様において、磁気突極型
ロータの界磁束ベクトルがマグネット型ロ−タの界磁束
ベクトルに対して電動動作時に電気角0〜180度の範
囲内で進相するように設定する。このようにすれば、合
成電動トルクを増大することができ、トルク制御も自在
に行うことができる。In a preferred embodiment in which both rotors are composed of a magnet type rotor and a magnetic salient pole type rotor, the field magnetic flux vector of the magnetic salient pole type rotor is electrically operated with respect to the field magnetic flux vector of the magnet type rotor. At times, the phase is set so as to advance within the electric angle range of 0 to 180 degrees. In this way, the combined electric torque can be increased, and the torque can be controlled freely.
【0034】両ロータをマグネット型ロ−タと磁気突極
型ロータとで構成する好適な態様において、磁気突極型
ロータの界磁束ベクトルがマグネット型ロ−タの界磁束
ベクトルに対して発電動作時に電気角0〜−180度の
範囲内で遅相するように設定する。このようにすれば、
発電電圧を増大することができ、発電電圧制御も自在に
行うことができる。In a preferred embodiment in which both rotors are composed of a magnet type rotor and a magnetic salient pole type rotor, a power generation operation is performed with respect to a field magnetic flux vector of the magnetic salient pole type rotor with respect to the field magnetic flux vector of the magnet type rotor. Sometimes, the phase is set to be delayed within the range of 0 to -180 degrees of the electrical angle. If you do this,
The generated voltage can be increased, and the generated voltage control can be performed freely.
【0035】請求項7記載の構成によれば請求項1乃至
6のいずれか記載の2ロータ型同期機において更に、前
記電機子コイルは、交直双方向変換回路と電力授受し、
前記ロ−タ相対角度調整部は、前記電機子コイルの誘起
電圧が所定しきい値以下となるように前記両ロ−タの少
なくとも一方の回転界磁磁界を前記電機子電流回転磁界
に対して機械的に回動させることを特徴としている。According to a seventh aspect of the present invention, in the two-rotor synchronous machine according to any one of the first to sixth aspects, further, the armature coil exchanges power with an AC / DC bidirectional conversion circuit,
The rotor relative angle adjuster is configured to change the rotating field magnetic field of at least one of the two rotors with respect to the armature current rotating magnetic field so that the induced voltage of the armature coil is equal to or less than a predetermined threshold value. It is characterized in that it is turned mechanically.
【0036】本構成によれば、交直双方向変換回路の直
流端子の外れや交直双方向変換回路の半導体スイッチン
グ素子の動作不良などにより過大な電機子コイル誘起電
圧が発生することがなく、交直双方向変換回路やその一
対の直流端子間に接続される平滑コンデンサなどの絶縁
に悪影響が長期にわたって加えられるのを防止すること
ができ、信頼性を向上することができる。According to this configuration, an excessive armature coil induced voltage is not generated due to disconnection of the DC terminal of the AC / DC bidirectional conversion circuit or malfunction of the semiconductor switching element of the AC / DC bidirectional conversion circuit. An adverse effect can be prevented from being exerted over a long period of time on insulation of a direction conversion circuit and a smoothing capacitor connected between a pair of DC terminals thereof, and reliability can be improved.
【0037】[0037]
【発明を実施するための形態】本発明の好適な態様を以
下の実施例を参照して以下に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the following examples.
【0038】[0038]
【実施例1】実施例1の2ロータ型同期機を用いた車両
用回転電機の一例を、図1を参照して以下に説明する。Embodiment 1 An example of a vehicular rotating electric machine using the two-rotor synchronous machine of Embodiment 1 will be described below with reference to FIG.
【0039】(構成)1は回転子、2は固定子、3はモ
ータハウジング、601はギヤハウジング、501は出
力軸である。(Configuration) 1 is a rotor, 2 is a stator, 3 is a motor housing, 601 is a gear housing, and 501 is an output shaft.
【0040】固定子2は、積層電磁鋼板からなる鉄心3
01と鉄心303の間に非磁性体304を挟み込んで一
体としたステータコア(固定子鉄心)に電機子巻線(ス
テ−タコイル)302を巻装してなり、モータハウジン
グ3の内周面に固定されている。The stator 2 has a core 3 made of laminated electromagnetic steel sheets.
An armature winding (stater coil) 302 is wound around a stator core (stator core) integrated with a non-magnetic material 304 sandwiched between the stator core 01 and an iron core 303, and fixed to the inner peripheral surface of the motor housing 3. Have been.
【0041】回転子1は、固定子2の径内側に挿入さ
れ、回転子1に取り付けられた軸受401、404を介
してモータハウジング3に回転自在に支持されている。
回転子1は、第1のマグネット型ロータ100と第2の
マグネット型ロータ200から構成されている。The rotor 1 is inserted radially inside the stator 2 and is rotatably supported by the motor housing 3 via bearings 401 and 404 attached to the rotor 1.
The rotor 1 includes a first magnet type rotor 100 and a second magnet type rotor 200.
【0042】第1のマグネット型ロータ100は、中空
のシャフト101と、積層電磁鋼板からなる鉄心102
と、鉄心102の内部に埋め込まれた永久磁石103と
により構成されている。図2に鉄心102のAーA矢視
断面を示す。鉄心102の外周部には8つの磁石挿入穴
104が軸方向に貫設され、各磁石挿入穴104には、
厚さ方向(回転子挿入状態で径方向)に着磁された8つ
の永久磁石103が極性交互に挿入されている。永久磁
石103は、互いに磁極面の極性が反対な永久磁石10
3a、103bからなる。The first magnet type rotor 100 has a hollow shaft 101 and an iron core 102 made of laminated electromagnetic steel sheets.
And a permanent magnet 103 embedded inside the iron core 102. FIG. 2 shows a cross section of the core 102 taken along the line AA. Eight magnet insertion holes 104 are provided in the outer periphery of the iron core 102 in the axial direction.
Eight permanent magnets 103 magnetized in the thickness direction (radial direction when the rotor is inserted) are inserted alternately in polarity. The permanent magnets 103 are permanent magnets 10 whose polar faces are opposite to each other.
3a and 103b.
【0043】第2のマグネット型ロータ200も同様
に、シャフト201と、積層電磁鋼板からなる鉄心20
2と、鉄心202の内部に埋め込まれた永久磁石203
とにより構成されている。図3に鉄心202のBーB断
面を示す。鉄心202の外周部には8つの磁石挿入穴2
04が軸方向に貫設され、各磁石挿入穴204には、そ
れぞれ厚さ方向(回転子挿入状態で径方向)に着磁され
た8つの永久磁石203が極性交互に挿入されている。
永久磁石203は、互いに磁極面の極性が反対な永久磁
石203a、203bからなる。Similarly, the second magnet type rotor 200 has a shaft 201 and a core 20 made of laminated electromagnetic steel sheets.
2 and a permanent magnet 203 embedded in the core 202
It is composed of FIG. 3 shows a BB cross section of the iron core 202. Eight magnet insertion holes 2 are provided on the outer periphery of the iron core 202.
In the magnet insertion holes 204, eight permanent magnets 203 magnetized in the thickness direction (radial direction in the rotor inserted state) are alternately inserted into the magnet insertion holes 204, respectively.
The permanent magnet 203 is composed of permanent magnets 203a and 203b whose pole faces have opposite polarities.
【0044】シャフト201の後端部は、軸受404に
よりモータハウジング3に支承され、シャフト201の
前端部はシャフト101の中空部にて軸受402、40
3に支承されつつこの中空部を貫通し、前方のギヤハウ
ジング601内に突出している。シャフト101の前端
部は軸受401によりモータハウジング3に支承されて
いる。これによりシャフト101、201は径方向に同
軸配置される。The rear end of the shaft 201 is supported by the motor housing 3 by a bearing 404, and the front end of the shaft 201 is formed by the hollow portions of the shaft 101 and the bearings 402 and 40.
3 and penetrates this hollow portion and protrudes into the front gear housing 601. The front end of the shaft 101 is supported on the motor housing 3 by a bearing 401. Thus, the shafts 101 and 201 are coaxially arranged in the radial direction.
【0045】ギヤハウジング601には、遊星減速ギヤ
機構が収容されている。The gear housing 601 houses a planetary reduction gear mechanism.
【0046】シャフト101、201の前端部にはサン
ギヤ502、503が軸方向に近接して固着され、サン
ギヤ502はプラネタリギヤ504を介してリングギヤ
506に、サンギヤ503はプラネタリギヤ505を介
してリングギヤ507に噛合している。プラネタリギヤ
504、505は軸受509、510を介して共通のシ
ャフト(支軸)508に回転自由に支承されている。シ
ャフト508はシャフト(出力軸あるいは入出力軸))
501の後端径大部に固定され、シャフト501は軸受
405を介してギヤハウジング601に回転自在に支承
されている。Sun gears 502 and 503 are fixed to the front ends of the shafts 101 and 201 so as to be close to each other in the axial direction. are doing. The planetary gears 504, 505 are rotatably supported on a common shaft (support shaft) 508 via bearings 509, 510. Shaft 508 is a shaft (output shaft or input / output shaft)
The shaft 501 is fixed to a large rear end diameter portion, and the shaft 501 is rotatably supported by the gear housing 601 via a bearing 405.
【0047】リングギヤ506はギヤハウジング601
の内周面に固定され、リングギヤ507は軸受511を
介してギヤハウジング601の内周面に回動自在に支承
されている。リングギヤ507の前側面は、ギヤハウジ
ング601に設けられた回転型アクチュエータ700の
出力軸に設けられたウォームギヤ701と噛合するギヤ
部512を有している。ギヤハウジング601の内部に
は潤滑油が適量注入されており、潤滑油を外部に漏らさ
ないためにオイルシール901とオイルシール902が
各々ギヤハウジング601とプラネタリキャリヤ(シャ
フト)501間、ギヤハウジング601とシャフト10
1間に配設されている。The ring gear 506 includes a gear housing 601.
The ring gear 507 is rotatably supported on the inner peripheral surface of the gear housing 601 via a bearing 511. The front side surface of the ring gear 507 has a gear portion 512 that meshes with a worm gear 701 provided on the output shaft of the rotary actuator 700 provided on the gear housing 601. An appropriate amount of lubricating oil is injected into the gear housing 601, and an oil seal 901 and an oil seal 902 are provided between the gear housing 601 and the planetary carrier (shaft) 501, respectively, so as not to leak the lubricating oil to the outside. Shaft 10
It is arranged between one.
【0048】801、802は回転位置センサであっ
て、それぞれ第1のマグネット型ロータ100と第2の
マグネット型ロータ200の位置をセンシングしてい
る。 (基本動作)第1のマグネット型ロータ100及び第2
のマグネット型ロータ200が電機子コイル302の回
転磁界に同期して回転する時、両ロータ100、200
がそれぞれ形成する両界磁束ベクトルと電機子コイル3
02の回転磁界ベクトル(電機子電流ベクトル)との間
のそれぞれの位相角の変動により、両ロータ100、2
00のトルクが変動することは同期機原理により周知で
ある。Reference numerals 801 and 802 denote rotational position sensors for sensing the positions of the first magnet type rotor 100 and the second magnet type rotor 200, respectively. (Basic operation) First magnet type rotor 100 and second magnet type rotor 100
When the magnet type rotor 200 rotates in synchronization with the rotating magnetic field of the armature coil 302, both rotors 100, 200
-Field flux vector and armature coil 3 respectively formed by
02, the two rotors 100, 2
It is well known from the synchronous machine principle that the torque of 00 fluctuates.
【0049】遊星減速ギヤ機構では、両ロータ100、
200のトルクはサンギヤ502、503、プラネタリ
ギヤ504、505を介してシャフト(出力軸)501
で合成されて合成トルクとなる。回転型アクチュエータ
700のウォームギヤ701を回転させてリングギヤ
(インターナルギヤ)507を回動させると、それに応
じてサンギヤ503が回動し、ロータ200をロータ1
00に対して相対回動させることができる。したがっ
て、両ロ−タ間の相対角の調節により、両ロータ10
0、200の界磁束ベクトルと電機子電流ベクトルとの
間の位相角と合成トルクとの関係は変化する。In the planetary reduction gear mechanism, both rotors 100,
The torque of 200 is applied to a shaft (output shaft) 501 via sun gears 502, 503 and planetary gears 504, 505.
Are combined to form a combined torque. When the worm gear 701 of the rotary actuator 700 is rotated to rotate the ring gear (internal gear) 507, the sun gear 503 is rotated accordingly, and the rotor 200 is rotated.
00 can be relatively rotated. Therefore, by adjusting the relative angle between both rotors, both rotors 10
The relationship between the phase angle between the field flux vectors 0 and 200 and the armature current vector and the resultant torque changes.
【0050】回転型アクチュエータ700と上記遊星減
速ギヤ機構は、本発明でいうロ−タ相対角度調整部を構
成している。The rotary actuator 700 and the above-mentioned planetary reduction gear mechanism constitute a rotor relative angle adjusting section referred to in the present invention.
【0051】(位相角制御動作)この2つのマグネット
型ロ−タをタンデム配置した同期機の動作を図2、図3
を参照して以下に説明する。(Phase Angle Control Operation) FIGS. 2 and 3 show the operation of a synchronous machine in which these two magnet type rotors are arranged in tandem.
This will be described below with reference to FIG.
【0052】第1のマグネット型ロータ100と第2の
マグネット型ロータ200は、図2、図3において反時
計方向に回転するものとする。The first magnet type rotor 100 and the second magnet type rotor 200 are assumed to rotate in the counterclockwise direction in FIGS.
【0053】第1のマグネット型ロータ100の鉄心1
02は、永久磁石103aから発生した磁束が固定子鉄
心301を通じて永久磁石103bに戻る第1の磁気回
路を形成する。固定子2の電機子コイル(ステ−タコイ
ル)302は3相巻線構造を有し、3相交流電流の通電
により回転磁界を発生する。この回転磁界の方向は、振
幅一定で正弦波状に変化する3相交流電流の各相電流値
で決定される。3相交流電流の周波数は、回転子の回転
周波数×極数/2と一致させているので、電機子電流に
よる回転磁界のベクトル方向は、永久磁石103が作る
回転磁界のベクトル方向に対して所定の位相角度に固定
された状態となる。この位相角を制御することにより、
電機子コイル302に流れる電流量が同じでも、第1の
マグネット型ロータ100が発生するトルクを変化させ
ることができる。ここでは、永久磁石103aが作る磁
束の方向と回転磁界(電機子電流磁界)の方向が一致し
たところを位相角0°と定義し、回転方向に回転磁界を
回転させる方向を位相角増加方向とすると、第1のマグ
ネット型ロータ100の位相角とトルクの関係は電機子
電流一定条件で図4に示す形状となる。なお、この位相
角は電気角で示されており、本実施例の場合は8極であ
るから電気角=機械角×4の関係がある。Iron core 1 of first magnet type rotor 100
Numeral 02 forms a first magnetic circuit in which the magnetic flux generated from the permanent magnet 103a returns to the permanent magnet 103b through the stator core 301. The armature coil (stater coil) 302 of the stator 2 has a three-phase winding structure, and generates a rotating magnetic field by applying a three-phase alternating current. The direction of the rotating magnetic field is determined by each phase current value of the three-phase alternating current that changes in a sine wave shape with a constant amplitude. Since the frequency of the three-phase alternating current is made equal to the rotation frequency of the rotor × the number of poles / 2, the vector direction of the rotating magnetic field due to the armature current is predetermined with respect to the vector direction of the rotating magnetic field generated by the permanent magnet 103. Is fixed at the phase angle of. By controlling this phase angle,
Even if the amount of current flowing through the armature coil 302 is the same, the torque generated by the first magnet type rotor 100 can be changed. Here, a point where the direction of the magnetic flux created by the permanent magnet 103a and the direction of the rotating magnetic field (armature current magnetic field) match is defined as a phase angle of 0 °, and the direction in which the rotating magnetic field is rotated in the rotating direction is defined as the phase angle increasing direction. Then, the relationship between the phase angle and the torque of the first magnet type rotor 100 has the shape shown in FIG. 4 under the condition of the constant armature current. Note that this phase angle is shown as an electrical angle, and in the case of the present embodiment, there are eight poles, so that there is a relationship of electrical angle = mechanical angle × 4.
【0054】同様に、第2のマグネット型ロータ200
の鉄心202は、永久磁石203aから発生した磁束が
鉄心303を通じて永久磁石203bに戻る磁気回路を
形成する。第1の磁気回路と第2の磁気回路を同位相と
したとき、電機子電流の位相とトルクの関係は図4に示
した第1のマグネット型ロータ100の発生トルクに等
しくなる。Similarly, the second magnet type rotor 200
Core 202 forms a magnetic circuit in which the magnetic flux generated from the permanent magnet 203a returns to the permanent magnet 203b through the iron core 303. When the first magnetic circuit and the second magnetic circuit have the same phase, the relationship between the phase of the armature current and the torque becomes equal to the torque generated by the first magnet type rotor 100 shown in FIG.
【0055】ここでは、第1のマグネット型ロータ10
0の磁束方向と第2のマグネット型ロータ200の磁束
方向が一致した場合の両ロータの相対角度を0°と定義
し、第1のマグネット型ロータ100を基準に第2のマ
グネット型ロータ200をロータ回転方向に進ませた
(進相)方向を正の相対角度、遅らせた(遅相)方向を
負の相対角度と定義する。Here, the first magnet type rotor 10
When the direction of the magnetic flux of zero and the direction of the magnetic flux of the second magnet-type rotor 200 coincide with each other, the relative angle between the two rotors is defined as 0 °, and the second magnet-type rotor 200 is defined based on the first magnet-type rotor 100. The direction advanced (phase advance) in the rotor rotation direction is defined as a positive relative angle, and the direction delayed (phase delay) is defined as a negative relative angle.
【0056】図5は相対角度0°の場合の第1のマグネ
ット型ロータ100、第2のマグネット型ロータ200
の発生トルクおよびそれらの合成トルクを表している。
この状態では、位相角90°の位置で第1のマグネット
型ロータ100の発生トルクと第2のマグネット型ロー
タ200の発生トルクのピークが一致し、合成トルクは
最大となる。合成トルクは、第1のマグネット型ロータ
100の発生するトルクと第2のマグネット型ロータ2
00の発生トルクを各々のサンギヤ502、503、プ
ラネタリギヤ504、505を介して出力軸501で合
成されたものであり、実際にはギヤ比分倍増している。
この相対角度0°での運転は、低回転数域で大トルクの
電動動作が必要な場合に好適である。FIG. 5 shows the first magnet type rotor 100 and the second magnet type rotor 200 when the relative angle is 0 °.
And the combined torques of these.
In this state, the peak of the generated torque of the first magnet type rotor 100 and the peak of the generated torque of the second magnet type rotor 200 coincide with each other at the position of the phase angle of 90 °, and the combined torque becomes maximum. The combined torque is the torque generated by the first magnet type rotor 100 and the second magnet type rotor 2.
00 is generated by the output shaft 501 via the sun gears 502 and 503 and the planetary gears 504 and 505, and is actually doubled by the gear ratio.
The operation at the relative angle of 0 ° is suitable when a large-torque electric operation is required in a low rotation speed range.
【0057】高回転数域で電動動作させる場合には、リ
ングギヤ507をロータの回転方向と逆方向に回転させ
ることにより、第2のマグネット型ロータ200を進相
させて、両ロータ100、200の相対角度を電気角0
°〜+180°(機械角0°〜+45°)とする。これ
により、共通の電機子巻線302に発生する誘起電圧を
低減することができるため、高回転域においても電機子
電流による弱め界磁電流を通電する必要はない。図6に
相対角度+90°とした場合の電流位相に対する両ロー
タの発生トルクおよびその合成トルクを示す。この場
合、合成トルクは位相角135°の位置で最大となる。When the motor is operated in a high rotational speed range, the second magnet type rotor 200 is advanced by rotating the ring gear 507 in a direction opposite to the rotation direction of the rotors, and the two rotors 100 and 200 are rotated. Electric angle 0 relative angle
° to + 180 ° (mechanical angle 0 ° to + 45 °). As a result, the induced voltage generated in the common armature winding 302 can be reduced, so that it is not necessary to supply a field weakening current due to the armature current even in a high rotation region. FIG. 6 shows the generated torque of both rotors and the combined torque with respect to the current phase when the relative angle is + 90 °. In this case, the combined torque becomes maximum at the position of the phase angle of 135 °.
【0058】相対角度+180°の場合の各トルクおよ
びそれら合成トルクと位相角との関係を示す。相対角度
180°では、両ロータ100、200の発生トルクが
互いに打ち消され合成トルクがゼロとなると共に、誘起
電圧も互いに打ち消しゼロとなる。The following shows each torque in the case of the relative angle + 180 ° and the relationship between the combined torque and the phase angle. At a relative angle of 180 °, the generated torques of both rotors 100 and 200 cancel each other, the combined torque becomes zero, and the induced voltage also cancels each other and becomes zero.
【0059】すなわち、上記説明したこの実施例の2ロ
ータ型同期機では、並列型遊星減速ギヤ機構の一方のリ
ングギヤを回動制御可能とすることにより、電機子巻線
に鎖交する合成界磁束を調節することができるので、高
回転数域においても弱め界磁を行う必要はなく、トルク
電流と弱め界磁電流との和で構成される電機子電流の電
流値を弱め界磁電流分だけ低減することができる。した
がって、回転機駆動回路(交直双方向変換回路)の素子
を小型化することができ、駆動回路のコスト低減が可能
となる。また電流を低減することで銅損が減少し、回転
機効率を向上することができる。That is, in the two-rotor synchronous machine of this embodiment described above, one of the ring gears of the parallel planetary reduction gear mechanism can be controlled to rotate, so that the combined field flux linked to the armature windings. It is not necessary to perform the field weakening even in the high rotation speed range, and the current value of the armature current composed of the sum of the torque current and the field weakening current is adjusted by the field weakening current. Can be reduced. Therefore, the elements of the rotating machine drive circuit (AC / DC bidirectional conversion circuit) can be reduced in size, and the cost of the drive circuit can be reduced. Further, by reducing the current, the copper loss is reduced, and the efficiency of the rotating machine can be improved.
【0060】なお、上記実施例では、第1のマグネット
型ロータ100と第2のマグネット型ロータ200の位
置を各々回転位置センサを用いて測定したが、回転型ア
クチュエータ700もしくはリングギヤ507の角度位
置が分かる場合は、どちらか一方のロータのみの角度位
置を求め、他のロータの角度位置は計算から求めても良
い。In the above-described embodiment, the positions of the first magnet type rotor 100 and the second magnet type rotor 200 are measured by using the rotation position sensors. If known, the angular position of only one of the rotors may be determined, and the angular position of the other rotor may be determined by calculation.
【0061】結局、電動動作又は発電動作を正常に行っ
ている場合には、正又は負の合成トルクの最大値が必要
トルクに等しい位相角位置に、両ロータの位相角を適宜
調整すればよい。After all, when the electric operation or the power generation operation is normally performed, the phase angles of both rotors may be appropriately adjusted to the phase angle position where the maximum value of the positive or negative combined torque is equal to the required torque. .
【0062】又は、機械的に位相角を調整できないロー
タを電動動作時に位相角90度、発電動作時に位相角2
70度(ー90度)すなわちトルク最大で運転してお
き、必要トルクの大きさに応じて、機械的に位相角を調
整できるロータの電機子電流ベクトルに対する位相角を
適宜調節するようにしてもよい。Alternatively, the rotor whose phase angle cannot be mechanically adjusted is set to a phase angle of 90 degrees during electric operation and a phase angle of 2 degrees during power generation operation.
The operation may be performed at 70 degrees (-90 degrees), that is, at the maximum torque, and the phase angle with respect to the armature current vector of the rotor capable of mechanically adjusting the phase angle may be appropriately adjusted according to the required torque. Good.
【0063】[0063]
【実施例2】他の実施例を図8、図9を用いて説明す
る。Embodiment 2 Another embodiment will be described with reference to FIGS.
【0064】この実施例は、両ロータを固定子の径方向
両側に個別に配置し、更に並列遊星減速ギヤ機構を径内
側のロ−タの更に径内側に収容して回転電機の軸方向長
を短縮したものであり、回転電機は車両エンジンとトラ
ンスミッション間に配置されていわゆるスタータ作用、
回生制動作用、トルクアシスト作用、必要電力発電作用
を果たす。In this embodiment, both rotors are individually arranged on both sides in the radial direction of the stator, and the parallel planetary reduction gear mechanism is housed further inside the radially inner rotor, so that the axial length of the rotating electric machine is increased. The rotating electric machine is arranged between the vehicle engine and the transmission, so-called starter action,
It performs regenerative braking, torque assist, and required power generation.
【0065】固定子30は、積層電磁鋼板からなる鉄心
31に電機子巻線32が巻装されてなり、モータハウジ
ング60に複数の支柱33により固定されている。固定
子30の径内側には第1のマグネット型ロータ10が、
固定子30の径外側には第2のマグネット型ロータ20
が小ギャップを介して対向して配設されている。図9は
図8のCーC矢視断面を示す。The stator 30 has an armature winding 32 wound around an iron core 31 made of laminated electromagnetic steel sheets, and is fixed to a motor housing 60 by a plurality of columns 33. A first magnet-type rotor 10 is provided inside the stator 30,
A second magnet type rotor 20 is provided on the outer side of the stator 30.
Are disposed opposite each other with a small gap therebetween. FIG. 9 shows a cross section taken along the line CC of FIG.
【0066】第1のマグネット型ロータ10は、積層電
磁鋼板からなる鉄心12と、中空のシャフト11と、鉄
心12の内部に埋め込まれた永久磁石13とにより構成
されている。鉄心12には磁石挿入穴14が設けられて
いる。永久磁石13は、厚さ方向(回転子挿入状態で径
方向)に着磁されて磁石挿入穴14に極性交互に挿入さ
れている。すなわち、永久磁石13は互いに極性配置が
反対の2種類の永久磁石13a、13bからなる。The first magnet type rotor 10 includes an iron core 12 made of laminated electromagnetic steel sheets, a hollow shaft 11, and a permanent magnet 13 embedded inside the iron core 12. The core 12 is provided with a magnet insertion hole 14. The permanent magnets 13 are magnetized in the thickness direction (radial direction when the rotor is inserted) and inserted into the magnet insertion holes 14 alternately. That is, the permanent magnet 13 includes two types of permanent magnets 13a and 13b whose polar arrangements are opposite to each other.
【0067】第2のマグネット型ロータ20は、積層電
磁鋼板からなる鉄心22と、中空のシャフト21と、鉄
心22の内部に埋め込まれた永久磁石23とにより構成
されている。鉄心22には磁石挿入穴24が設けられて
いる。永久磁石23は、厚さ方向(回転子挿入状態で径
方向)に着磁されて磁石挿入穴24に極性交互に挿入さ
れている。すなわち、永久磁石23は互いに極性配置が
反対の2種類の永久磁石23a、23bからなる。The second magnet type rotor 20 includes an iron core 22 made of laminated electromagnetic steel sheets, a hollow shaft 21, and a permanent magnet 23 embedded inside the iron core 22. A magnet insertion hole 24 is provided in the iron core 22. The permanent magnets 23 are magnetized in the thickness direction (in the radial direction when the rotor is inserted) and are inserted into the magnet insertion holes 24 alternately in polarity. That is, the permanent magnet 23 includes two types of permanent magnets 23a and 23b whose polar arrangements are opposite to each other.
【0068】第1のマグネット型ロータ10のシャフト
11は、第2のマグネット型ロータ20のシャフト21
の外周面に装着された軸受43、44を介してシャフト
21即ち第2のマグネット型ロータ20に対して回転自
在に支承されている。The shaft 11 of the first magnet type rotor 10 is connected to the shaft 21 of the second magnet type rotor 20.
Are rotatably supported by the shaft 21, that is, the second magnet type rotor 20, via bearings 43 and 44 mounted on the outer peripheral surface of the shaft.
【0069】第2のマグネット型ロータ20のシャフト
21は軸受41、42を介してクラッチプレ−ト200
0に回転自在に支承されている。The shaft 21 of the second magnet type rotor 20 is connected to the clutch plate 200 via bearings 41 and 42.
It is rotatably supported at zero.
【0070】径方向に同軸配置されたシャフト11、2
1の径内側の筒部にはサンギヤ52、53が軸方向に近
接して固着されている。サンギヤ52はプラネタリギヤ
54を介してリングギヤ56に、サンギヤ53はプラネ
タリギヤ55を介して57に噛合し、プラネタリギヤ5
4、55は共通のシャフト(支軸)58に回転自在に支
承されている。シャフト58はプラネタリキャリヤ51
に固定され、プラネタリキャリヤ51はエンジンクラン
ク軸1000およびクラッチプレ−ト2000に固定さ
れている。The shafts 11, 2 coaxially arranged in the radial direction
Sun gears 52 and 53 are fixed to the cylindrical portion on the inner side of the diameter 1 in the axial direction. The sun gear 52 meshes with a ring gear 56 via a planetary gear 54, and the sun gear 53 meshes with a 57 via a planetary gear 55.
Reference numerals 4 and 55 are rotatably supported on a common shaft (support shaft) 58. Shaft 58 is planetary carrier 51
, And the planetary carrier 51 is fixed to the engine crankshaft 1000 and the clutch plate 2000.
【0071】リングギヤ56はハウジング60に固定さ
れ、リングギヤ57は軸受59を介してハウジング60
に対して回動自在に支承されている。リングギヤ57
は、ハウジング60に固定された回転型アクチュエータ
70の出力側に設けられた伝達機構71と噛み合うギヤ
部72を有している。The ring gear 56 is fixed to the housing 60, and the ring gear 57 is
Is supported so as to be rotatable. Ring gear 57
Has a gear portion 72 that meshes with a transmission mechanism 71 provided on the output side of a rotary actuator 70 fixed to the housing 60.
【0072】81、82は回転位置センサであって、第
1のマグネット型ロータ10と第2のマグネット型ロー
タ20との位置をそれぞれセンシングしている。Reference numerals 81 and 82 denote rotational position sensors for sensing the positions of the first magnet type rotor 10 and the second magnet type rotor 20, respectively.
【0073】この実施例の回転電機の動作特性は、図1
0〜図12に示すように実施例1のそれと基本的に同じ
である。ただし、実施例2では、両ロータ10、20の
永久磁石配置の関係で相対角度とトルク特性との関係は
逆となり、相対角度+180度で合成トルクは最大とな
り、相対角度0度で合成トルクは0となる。The operating characteristics of the rotating electric machine of this embodiment are shown in FIG.
0 to FIG. 12 is basically the same as that of the first embodiment. However, in the second embodiment, the relationship between the relative angle and the torque characteristics is reversed due to the arrangement of the permanent magnets of both rotors 10 and 20, and the combined torque becomes maximum at a relative angle of +180 degrees, and the combined torque becomes 0 at a relative angle of 0 degrees. It becomes 0.
【0074】[0074]
【実施例3】上記実施例1又は2の回転電機を電気自動
車又はハイブリッド電気自動車又は燃料電池自動車の走
行モータとして用いる実施例を図13に示すブロック回
路図を参照して説明する。Embodiment 3 An embodiment in which the rotating electric machine of Embodiment 1 or 2 is used as a running motor of an electric vehicle, a hybrid electric vehicle or a fuel cell vehicle will be described with reference to a block circuit diagram shown in FIG.
【0075】2cは上記実施例1又は実施例2で説明し
た回転電機、3cは回転機2cとバッテリ4cとの間の
電力授受を制御する三相インバータ回路(交直双方向変
換回路)、7a、7bは回転機のロータ位置を検出する
回転位置センサ、5cは回転位置センサ7a、7bから
のロータ角度および外部からのトルク指令に基づいてイ
ンバータ3cを制御するコントローラ、6cはバッテリ
4cと並列接続された平滑コンデンサ、8cは位置決め
用の回転型アクチュエータである。Reference numeral 2c denotes the rotary electric machine described in the first embodiment or the second embodiment, and 3c denotes a three-phase inverter circuit (AC / DC bidirectional conversion circuit) for controlling power transfer between the rotary machine 2c and the battery 4c. 7b is a rotary position sensor for detecting the rotor position of the rotating machine, 5c is a controller for controlling the inverter 3c based on the rotor angle from the rotary position sensors 7a and 7b and an external torque command, and 6c is connected in parallel with the battery 4c. The smoothing capacitor 8c is a rotary actuator for positioning.
【0076】高速走行時にコントローラが行うインバー
タの制御が不調となり、その上、バッテリ2が満充電な
どで電流吸収ができない場合を考える。It is assumed that the inverter control performed by the controller during high-speed running is malfunctioning, and that the current cannot be absorbed because the battery 2 is fully charged.
【0077】通常の同期機であれば、電機子電流が流れ
ないということは電機子コイルの三相出力端が開放され
たに等しいために、電機子コイルの三相出力端に誘導さ
れる発電電圧は開放電圧にほとんど等しくなり、高速走
行時には大きな発電電圧が三相インバータ回路3cの各
半導体スイッチング素子や平滑コンデンサ6cやバッテ
リ4cに高速走行期間中ずっと印加され、それらに悪影
響を及ぼすことを免れない。これが、マグネット型ロ−
タ型同期機を車両走行モータとして用いる場合における
従来では解決が困難であった重大問題である。In the case of a normal synchronous machine, the fact that the armature current does not flow means that the three-phase output terminal of the armature coil is open. The voltage becomes almost equal to the open-circuit voltage, and at the time of high-speed running, a large generated voltage is applied to each semiconductor switching element of the three-phase inverter circuit 3c, the smoothing capacitor 6c, and the battery 4c throughout the high-speed running period, thereby avoiding adverse effects on them. Absent. This is the magnet type low
This is a serious problem that has been difficult to solve in the related art when a synchronous motor is used as a vehicle traveling motor.
【0078】これに対し、本実施例では、回転機2cの
発電電圧はロータ相対角度の調整更に具体的に言えば回
転型アクチュエータ8cによるリングギヤを通じての両
ロータの一方の位相角を他方の位相角に対して所定の相
対角度を与える制御により、この発電電圧を減少させ
る。On the other hand, in the present embodiment, the voltage generated by the rotating machine 2c is adjusted by adjusting the relative angle of the rotor. More specifically, the phase angle of one of the two rotors through the ring gear by the rotary actuator 8c is changed to the other phase angle. Is controlled by giving a predetermined relative angle to the power generation voltage.
【0079】その結果、インバータ3cや平滑コンデン
サ6cの必要耐圧を低減することができ、バッテリ4c
への過充電の防止を実現することができるという実用上
優れた作用効果を奏することができる。すなわち、上記
制御不調時でバッテリ4cの満充電時には、実施例1で
は両ロータの相対角度が180°になるようにリングギ
ヤ507の原点復帰位置を、実施例2では両ロータの相
対角度が0°となるように回動可能リングギヤを制御す
ればよい。具体的には、インバータ回路の三相出力電圧
波形や電流波形により制御不調を検出した場合に、上記
制御を行えばよい。 (変形態様)上記実施例では、両ロータをどちらもマグ
ネット型ロ−タとしたが、一方又は両方のロータを、永
久磁石界磁極と磁気突極型界磁極との両方を設けて、永
久磁石界磁極による界磁束と、磁気突極型界磁極による
界磁束の両方を発生させるようにしてもよい。たとえ
ば、一方のロータがこれら両方の界磁極による合成トル
クを発生する場合、この合成トルクと、もう一方のロー
タのトルクとの和により、出力トルクが決定される。As a result, the required breakdown voltage of the inverter 3c and the smoothing capacitor 6c can be reduced, and the battery 4c
Thus, a practically excellent operation and effect of preventing overcharging of the battery can be achieved. That is, when the battery 4c is fully charged due to the above control malfunction, in the first embodiment, the origin return position of the ring gear 507 is set so that the relative angle between the two rotors is 180 °, and in the second embodiment, the relative angle between the two rotors is 0 °. What is necessary is just to control the rotatable ring gear so that Specifically, the above control may be performed when control malfunction is detected based on the three-phase output voltage waveform or current waveform of the inverter circuit. (Modification) In the above embodiment, both rotors are magnet type rotors, but one or both rotors are provided with both permanent magnet field poles and magnetic salient pole type field poles to provide permanent magnets. Both the field magnetic flux by the field pole and the field magnetic flux by the magnetic salient pole type field pole may be generated. For example, when one rotor generates a combined torque by both of these field poles, the output torque is determined by the sum of the combined torque and the torque of the other rotor.
【0080】[0080]
【実施例4】本発明の2ロータ型同期機の実施例4を図
14を参照して以下に説明する。Fourth Embodiment A four rotor type synchronous machine according to a fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
【0081】この実施例は、実施例1において、第2ロ
ータ200を磁気突極型界磁極を有する磁気突極型ロー
タに変更したものである。This embodiment is different from the first embodiment in that the second rotor 200 is changed to a magnetic salient pole type rotor having a magnetic salient pole type field pole.
【0082】すなわち、この実施例の第2ロータ200
は、磁気突極型ロータ200からなる。That is, the second rotor 200 of this embodiment
Comprises a magnetic salient pole type rotor 200.
【0083】磁気突極型ロータ200は、積層電磁鋼板
からなる鉄心202と、シャフト201とにより構成さ
れている。鉄心202のBーB矢視断面を図15に示
す。The magnetic salient pole type rotor 200 includes an iron core 202 made of laminated electromagnetic steel sheets and a shaft 201. FIG. 15 shows a cross section of the iron core 202 taken along the line BB.
【0084】(構成)鉄心202には、凸側が径方向内
側に向けて設けられた4種類の凸形状スリット203a
〜203dを1セットとしたスリット群203が、周方
向定間隔に8セット設けられている。(Construction) The iron core 202 has four types of convex slits 203a provided with the convex side facing inward in the radial direction.
Eight sets of slit groups 203 each having a set of ~ 203d are provided at regular intervals in the circumferential direction.
【0085】回転位置センサ801及び回転位置センサ
802はマグネット型ロータ100と磁気突極型ロータ
200の位置とをセンシングする。The rotational position sensor 801 and the rotational position sensor 802 sense the positions of the magnet type rotor 100 and the magnetic salient pole type rotor 200.
【0086】(動作)この2ロータ型同期機の動作を以
下に説明する。マグネット型ロータ100と磁気突極型
ロータ200は、図2、図15において反時計方向に回
転するものとする。(Operation) The operation of the two-rotor type synchronous machine will be described below. The magnet type rotor 100 and the magnetic salient pole type rotor 200 are assumed to rotate in the counterclockwise direction in FIGS.
【0087】マグネット型ロータ100の動作は実施例
1と同じである。The operation of the magnet type rotor 100 is the same as that of the first embodiment.
【0088】磁気突極型ロータ200の鉄心202は、
隣り合うスリット群203間の境界部が磁気的突極(磁
束が通り易い)となり、スリット群203の中心方向が
逆突極(磁束が通り難い)となっている。3相交流の電
機子電流により作られる回転磁界(電機子電流回転磁
界)により、鉄心202及び固定子300を磁束が流
れ、磁気回路を形成する。電機子電流回転磁界は、鉄心
202の突極方向と電機子電流回転磁界の方向とが一致
したときに界磁束は最大となり、前記逆突極方向と電機
子電流回転磁界の方向とが一致したときには界磁束は最
少となる。この関係により発生するリラクタンストルク
と電機子電流ベクトルの位相角とリラクタンストルクと
の関係は図16に示すようになり、2ロータ型同期機は
マグネットトルクとこのリラクタンストルクとの合成ト
ルクは図16の位相特性をもつ。なお、図16では、電
機子電流一定、突極方向と回転磁界の方向とが一致した
ところを位相角0°と定義し、位相角増加方向はマグネ
ット型ロータの場合と同一とする)。磁気突極型ロータ
200の場合、回転磁界の方向が突極方向の中心位置及
び逆突極方向の中心位置に一致したときに最大トルクが
発生する。The iron core 202 of the magnetic salient pole type rotor 200 is
The boundary between the adjacent slit groups 203 is a magnetic salient pole (magnetic flux is easy to pass), and the center direction of the slit group 203 is a reverse salient pole (magnetic flux is hard to pass). A rotating magnetic field (armature current rotating magnetic field) generated by the three-phase AC armature current causes a magnetic flux to flow through the iron core 202 and the stator 300 to form a magnetic circuit. The armature current rotating magnetic field has a maximum field flux when the salient pole direction of the iron core 202 matches the direction of the armature current rotating magnetic field, and the reverse salient pole direction matches the direction of the armature current rotating magnetic field. Sometimes the field flux is minimal. The relationship between the reluctance torque generated by this relationship, the phase angle of the armature current vector, and the reluctance torque is as shown in FIG. 16, and in the two-rotor synchronous machine, the combined torque of the magnet torque and this reluctance torque is shown in FIG. Has phase characteristics. In FIG. 16, a point where the armature current is constant, the salient pole direction coincides with the direction of the rotating magnetic field is defined as a phase angle of 0 °, and the increasing direction of the phase angle is the same as that of the magnet type rotor. In the case of the magnetic salient pole type rotor 200, the maximum torque is generated when the direction of the rotating magnetic field matches the center position in the salient pole direction and the center position in the reverse salient pole direction.
【0089】マグネット型ロータ100の磁束方向と磁
気突極型ロータ200の突極方向が一致した場合の両ロ
ータの相対角度を0°と定義し、マグネット型ロータ1
00を基準に磁気突極型ロータ200をロータ回転方向
に進ませた(進相)方向を正の相対角度、遅らせた(遅
相)方向を負の相対角度と定義する。When the magnetic flux direction of the magnet type rotor 100 coincides with the salient pole direction of the magnetic salient pole type rotor 200, the relative angle between the two rotors is defined as 0 °.
A direction in which the magnetic salient pole type rotor 200 is advanced in the rotational direction of the rotor (fast phase) is defined as a positive relative angle, and a delayed (slow) direction is defined as a negative relative angle.
【0090】図4は相対角度0°の場合のマグネット型
ロータ100、磁気突極型ロータ200の発生トルクお
よびそれらの合成トルクを表している。FIG. 4 shows generated torques of the magnet type rotor 100 and the magnetic salient pole type rotor 200 when the relative angle is 0 °, and a combined torque thereof.
【0091】この2ロータ型同期機を低回転数域で電動
駆動させる場合には、リングギヤ507をロータの回転
方向と逆方向に回転させることにより、磁気突極型ロー
タ200を進相させ、相対角度を+45°(電気角=機
械角11.25°)とする。To electrically drive the two-rotor synchronous machine in a low rotation speed range, the magnetic salient pole type rotor 200 is advanced by rotating the ring gear 507 in a direction opposite to the rotation direction of the rotor. The angle is set to + 45 ° (electric angle = mechanical angle 11.25 °).
【0092】図17に相対角度+45°とした場合の電
流位相に対する両ロータの発生トルクおよびその合成ト
ルクを示す。この状態では、位相角90°の位置でマグ
ネット型ロータ100の発生トルクのピークと磁気突極
型ロータ200の発生トルクのピークとが一致し、合成
トルクは最大となる。FIG. 17 shows the torque generated by both rotors and the combined torque with respect to the current phase when the relative angle is + 45 °. In this state, the peak of the torque generated by the magnet type rotor 100 and the peak of the torque generated by the magnetic salient pole type rotor 200 coincide with each other at the phase angle of 90 °, and the combined torque becomes maximum.
【0093】次に、この2ロータ型同期機を高回転数域
で電動駆動する場合には、マグネット型ロ−タ100の
永久磁石磁束を打ち消す必要があるために一般には位相
角を90°〜180°で駆動する。この場合でも、駆動
位相角に磁気突極型ロータ200の発生トルクのピーク
を一致させることで、常に最大トルク(出力)駆動が可
能となる。この場合の合成トルクの位相特性を図18に
示す。Next, when the two-rotor type synchronous machine is driven electrically in the high rotation speed range, the permanent magnet magnetic flux of the magnet type rotor 100 must be canceled, so that the phase angle is generally 90 ° to 90 °. Drive at 180 °. Even in this case, by matching the peak of the generated torque of the magnetic salient pole type rotor 200 to the drive phase angle, the maximum torque (output) drive can be always performed. FIG. 18 shows the phase characteristics of the resultant torque in this case.
【0094】次に、この2ロータ型同期機を低回転数域
で発電機として駆動させる場合には、リングギヤ507
をロータの回転方向と同方向に回転させることにより、
磁気突極型ロータ200を遅相させて相対角度をー45
°(電気角=機械角ー11.25°)とする。図19に
相対角度ー45°とした場合の電流位相に対する両ロー
タおよびその合成トルクを示す。この状態では、位相角
270°の位置でマグネット型ロータ100の発生する
トルクと磁気突極型ロータ200の発生するトルクのピ
ークが一致し、合成トルク(出力)を最大化できる。Next, when this two-rotor type synchronous machine is driven as a generator in a low rotation speed range, the ring gear 507 is used.
By rotating in the same direction as the rotation direction of the rotor,
By delaying the magnetic salient pole type rotor 200, the relative angle is set to -45.
° (electrical angle = mechanical angle-11.25 °). FIG. 19 shows both rotors and their combined torque with respect to the current phase when the relative angle is −45 °. In this state, the peak of the torque generated by the magnet type rotor 100 and the peak of the torque generated by the magnetic salient pole type rotor 200 coincide with each other at the position of the phase angle of 270 °, and the combined torque (output) can be maximized.
【0095】次に、この2ロータ型同期機を高回転数域
で発電機として駆動する場合には、一般には位相角を1
80°〜270°で駆動する。この場合でも、駆動位相
角に磁気突極型ロータ200の発生トルクのピークを一
致させることで、常に出力最大の駆動が可能となる。こ
の状態を図20に示す。Next, when this two-rotor type synchronous machine is driven as a generator in a high rotation speed range, the phase angle is generally set to one.
Drive at 80 ° to 270 °. Even in this case, by making the peak of the torque generated by the magnetic salient pole type rotor 200 coincide with the drive phase angle, the drive with the maximum output can be always performed. FIG. 20 shows this state.
【0096】(実施例効果)この実施例の基本的な作用
効果は実施例1のそれと同様であるが、更に磁気突極型
ロータ200は磁石が無い分軽量化することができ、遠
心力による径外方向への鉄心のたわみを減らすことがで
きる。従って、磁気突極型ロータ200の外径を予め大
きくとり、固定子300とのエアギャップを小さく設定
することで、磁気突極型ロータ200の発生トルクおよ
びマグネット型ロータ100との合成トルクを増大でき
る。(Effects of Embodiment) The basic operation and effects of this embodiment are the same as those of Embodiment 1, but the magnetic salient pole type rotor 200 can be made lighter by the absence of magnets and can be centrifugally driven. The deflection of the iron core in the radial direction can be reduced. Accordingly, by increasing the outer diameter of the magnetic salient pole type rotor 200 in advance and setting the air gap with the stator 300 small, the torque generated by the magnetic salient pole type rotor 200 and the combined torque with the magnet type rotor 100 are increased. it can.
【0097】(変形態様)実施例4と同じく、実施例2
の2ロータ型同期機に磁気突極型ロータを用いてもよ
く、この場合には図21に断面図示するように遠心力が
大きい径外側のロ−タ20を磁気突極型ロータとするこ
とが好ましい。(Modification) Like Embodiment 4, Embodiment 2
A two-rotor synchronous machine may use a magnetic salient pole type rotor. In this case, as shown in the cross-sectional view of FIG. 21, the outer rotor 20 having a large centrifugal force is a magnetic salient pole type rotor. Is preferred.
【0098】図21において、磁気突極型ロータ20
は、積層電磁鋼板からなる鉄心22と、中空のシャフト
21とにより構成されている。図21において、鉄心2
2には、凸側が径方向外側に向けて設けられた種類の凸
形状スリット23a〜23cを1セットしたスリット群
23が、周方向定間隔に設けられている。In FIG. 21, the magnetic salient pole type rotor 20
Is composed of an iron core 22 made of laminated electromagnetic steel sheets and a hollow shaft 21. In FIG. 21, iron core 2
2, a slit group 23 in which a set of convex slits 23a to 23c of a kind whose convex side is provided radially outward is provided at regular intervals in the circumferential direction.
【0099】結局、磁気突極型ロータを用いることによ
り、マグネット型ロ−タの永久磁石界磁束を減少するこ
とができ、これにより、動作不調時における回転電機の
出力開放電圧(マグネット型ロ−タの界磁束と回転数と
で規定される)を、回路の耐電圧以下に抑止しつつ、必
要なトルク値を磁気突極型ロータの追加により稼ぎだす
ことができ、安全性と大出力とを同時に確保することが
できる。Finally, by using the magnetic salient pole type rotor, the permanent magnet field magnetic flux of the magnet type rotor can be reduced, whereby the output open-circuit voltage of the rotating electric machine (magnet type rotor Required by the addition of a magnetic salient pole type rotor, while suppressing the voltage below the withstand voltage of the circuit. Can be secured at the same time.
【図1】 実施例1の2ロータ型同期機の模式軸方向断
面図である。FIG. 1 is a schematic axial sectional view of a two-rotor synchronous machine according to a first embodiment.
【図2】 図1の2ロータ型同期機のA−A線矢視模式
断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the two-rotor type synchronous machine shown in FIG.
【図3】 図1の2ロータ型同期機のB−B線矢視模式
断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the two-rotor synchronous machine of FIG. 1 taken along line BB.
【図4】 図1の2ロータ型同期機のトルクー位相角特
性図である。FIG. 4 is a torque-phase angle characteristic diagram of the two-rotor synchronous machine of FIG. 1;
【図5】 図1の2ロータ型同期機のトルクー位相角特
性図である。FIG. 5 is a torque-phase angle characteristic diagram of the two-rotor synchronous machine of FIG. 1;
【図6】 図1の2ロータ型同期機のトルクー位相角特
性図である。FIG. 6 is a torque-phase angle characteristic diagram of the two-rotor synchronous machine of FIG. 1;
【図7】 図1の2ロータ型同期機のトルクー位相角特
性図である。FIG. 7 is a torque-phase angle characteristic diagram of the two-rotor synchronous machine of FIG. 1;
【図8】 実施例2の2ロータ型同期機の模式軸方向断
面図である。FIG. 8 is a schematic axial sectional view of a two-rotor synchronous machine according to a second embodiment.
【図9】 図8の2ロータ型同期機のC−C線矢視模式
断面図である。9 is a schematic cross-sectional view of the two-rotor type synchronous machine shown in FIG.
【図10】 図8の2ロータ型同期機のトルクー位相角
特性図である。FIG. 10 is a torque-phase angle characteristic diagram of the two-rotor synchronous machine of FIG.
【図11】 図8の2ロータ型同期機のトルクー位相角
特性図である。FIG. 11 is a torque-phase angle characteristic diagram of the two-rotor synchronous machine of FIG.
【図12】 図8の2ロータ型同期機のトルクー位相角
特性図である。12 is a torque-phase angle characteristic diagram of the two-rotor synchronous machine of FIG.
【図13】 図1又は図8の2ロータ型同期機を車両走
行モータとして用いる回路を示すブロック回路図であ
る。FIG. 13 is a block circuit diagram showing a circuit using the two-rotor synchronous machine of FIG. 1 or 8 as a vehicle traveling motor.
【図14】 実施例4の2ロータ型同期機の模式軸方向
断面図である。FIG. 14 is a schematic axial sectional view of a two-rotor synchronous machine according to a fourth embodiment.
【図15】 図14の2ロータ型同期機のB−B線矢視
模式断面図である。FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of the two-rotor type synchronous machine shown in FIG. 14 taken along line BB.
【図16】 図14の2ロータ型同期機のトルクー位相
角特性図である。FIG. 16 is a torque-phase angle characteristic diagram of the two-rotor synchronous machine of FIG.
【図17】 図14の2ロータ型同期機のトルクー位相
角特性図である。17 is a torque-phase angle characteristic diagram of the two-rotor synchronous machine of FIG.
【図18】 図14の2ロータ型同期機のトルクー位相
角特性図である。FIG. 18 is a torque-phase angle characteristic diagram of the two-rotor synchronous machine of FIG.
【図19】 図14の2ロータ型同期機のトルクー位相
角特性図である。19 is a torque-phase angle characteristic diagram of the two-rotor synchronous machine of FIG.
【図20】 図14の2ロータ型同期機のトルクー位相
角特性図である。20 is a torque-phase angle characteristic diagram of the two-rotor synchronous machine of FIG.
【図21】 実施例4の変形態様を示す模式径方向断面
図である。FIG. 21 is a schematic radial sectional view showing a modification of the fourth embodiment.
100:第1のマグネット型ロータ(ロータ) 200:第2のマグネット型ロータ(ロータ) 700:回転アクチュエータ(ロ−タ相対角度調整部) 301:鉄心(ステ−タコア) 302:電機子コイル 303:鉄心(ステ−タコア) 100: first magnet type rotor (rotor) 200: second magnet type rotor (rotor) 700: rotary actuator (rotor relative angle adjustment unit) 301: iron core (stater core) 302: armature coil 303: Iron core (state core)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02K 7/116 H02K 19/10 A 5H622 19/10 21/14 M 21/14 21/22 M 21/22 B60L 11/14 // B60L 11/14 11/18 G 11/18 B60K 9/00 C Fターム(参考) 5H002 AA01 AB08 AC06 AE08 5H115 PC06 PG04 PI18 PI29 PO02 PO06 PO17 PU10 PU23 PU25 PV09 QE01 QE03 QE07 QE10 QI04 RB08 SE04 SE08 TO30 5H607 AA01 AA12 BB07 BB09 BB14 BB26 CC03 DD04 DD08 DD19 EE33 FF01 GG01 GG08 HH01 5H619 AA01 AA07 BB01 BB06 BB24 PP02 PP04 PP08 PP21 PP22 5H621 AA03 BB02 BB10 GA01 GB10 HH01 JK02 JK07 JK13 JK15 JK17 JK19 5H622 CA01 CA07 CA10 CA14 CB03 PP03 PP11 PP17 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H02K 7/116 H02K 19/10 A 5H622 19/10 21/14 M 21/14 21/22 M 21/22 B60L 11/14 // B60L 11/14 11/18 G 11/18 B60K 9/00 CF term (reference) 5H002 AA01 AB08 AC06 AE08 5H115 PC06 PG04 PI18 PI29 PO02 PO06 PO17 PU10 PU23 PU25 PV09 QE01 QE03 QE07 QE10 QI04 RB08 SE04 SE08 TO30 5H607 AA01 AA12 BB07 BB09 BB14 BB26 CC03 DD04 DD08 DD19 EE33 FF01 GG01 GG08 HH01 5H619 AA01 AA07 BB01 BB06 BB24 PP02 PP04 PP08 PP21 PP22 5H621 AA03 BB02 BB10 J01K13 J01K01J01 PP11 PP17
Claims (7)
れた一対のロータと、 前記両ロ−タの少なくとも一方の回転界磁磁界ベクトル
を前記電機子電流ベクトルに対して機械的に回動させる
ロ−タ相対角度調整部と、 前記両ロータの界磁極により形成される界磁束とそれぞ
れ鎖交する電機子コイルを有してハウジングに固定され
るステータコアと、 を備えることを特徴とする2ロータ型同期機。1. A pair of rotors having field poles and arranged coaxially so as to be relatively rotatable, and a rotating field magnetic field vector of at least one of the two rotors is mechanically moved with respect to the armature current vector. And a stator core fixed to the housing and having an armature coil interlinked with the field flux formed by the field poles of the two rotors. 2 rotor type synchronous machine.
て、 前記両ロ−タは、軸方向に隣接して同軸配置され、 前記両ロ−タの一方が有する回転軸は、前記両ロ−タの
他方が有する回転軸を貫通して軸方向に突出する突出部
を有し、 前記ロ−タ相対角度調整部は、前記両ロ−タの他方に軸
方向に隣接して前記両回転軸に噛合する遊星減速ギヤ機
構を有することを特徴とする2ロータ型同期機。2. The two-rotor synchronous machine according to claim 1, wherein said two rotors are coaxially arranged adjacent to each other in an axial direction, and one of said two rotors has a rotating shaft which is provided by said two rotors. A rotor protruding in the axial direction through the rotation shaft of the other rotor, wherein the rotor relative angle adjustment part is axially adjacent to the other of the rotors and the rotors A two-rotor type synchronous machine having a planetary reduction gear mechanism that meshes with a shaft.
て、 前記両ロ−タは前記ステータコアの内周面及び外周面に
個別に対面し、 前記ロ−タ相対角度調整部は、径内側の前記ロータの更
に径内側に収容されて前記両回転軸に噛合する遊星減速
ギヤ機構を有することを特徴とする2ロータ型同期機。3. The two-rotor synchronous machine according to claim 1, wherein said two rotors individually face an inner peripheral surface and an outer peripheral surface of said stator core, and said rotor relative angle adjusting part is radially inward. A two-rotor synchronous machine, further comprising a planetary reduction gear mechanism that is housed further radially inside the rotor and meshes with the two rotating shafts.
型同期機において、 前記両ロ−タは、永久界磁極を有するマグネット型ロ−
タからなることを特徴とする2ロータ型同期機。4. A two-rotor synchronous machine according to claim 1, wherein said two rotors are magnet type rotors having permanent field poles.
A two-rotor type synchronous machine characterized by comprising:
て、 前記両ロ−タの一方は、前記界磁極として少なくとも永
久界磁極を有するマグネット型ロ−タからなり、他方
は、磁気突極型界磁極のみを有する磁気突極型ロータか
らなることを特徴とする2ロータ型同期機。5. A two-rotor synchronous machine according to claim 1, wherein one of said two rotors is a magnet type rotor having at least a permanent field pole as said field pole, and the other is a magnetic salient pole. A two-rotor synchronous machine comprising a magnetic salient pole type rotor having only a field pole.
おいて、 前記ロ−タ相対角度調整部は、 前記両ロータの回転軸に個別に固定された一対のサンギ
ヤと、 同一の支軸にそれぞれ回転自在に支承されて前記両サン
ギヤに個別に噛合する一対のプラネタリギヤと、 前記両プラネタリギヤと個別に噛合する一対のリングギ
ヤと、 前記ハウジングに固定されて前記両リングギヤの一方を
回動させるリングギヤ回動機構と、 を有することを特徴とする2ロータ型同期機。6. A two-rotor type synchronous machine according to claim 2, wherein said rotor relative angle adjusting section is composed of a pair of sun gears individually fixed to the rotating shafts of said two rotors, and the same supporting shaft. A pair of planetary gears rotatably supported by the sun gears and individually meshing with the two sun gears; a pair of ring gears individually meshing with the two planetary gears; and a ring gear fixed to the housing and rotating one of the two ring gears. A two-rotor type synchronous machine, comprising: a rotating mechanism.
型同期機において、 前記電機子コイルは、交直双方向変換回路と電力授受
し、 前記ロ−タ相対角度調整部は、前記電機子コイルの誘起
電圧が所定しきい値以下となるように前記両ロ−タの少
なくとも一方の回転界磁磁界を前記電機子電流回転磁界
に対して機械的に回動させることを特徴とする2ロータ
型同期機。7. The two-rotor synchronous machine according to claim 1, wherein said armature coil exchanges power with an AC / DC bidirectional conversion circuit, and said rotor relative angle adjusting unit includes said electric motor. Wherein the rotating field magnetic field of at least one of the two rotors is mechanically rotated with respect to the armature current rotating magnetic field such that the induced voltage of the armature coil is equal to or less than a predetermined threshold value. Rotor type synchronous machine.
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