JP2007259527A - Permanent magnet synchronous motor/generator - Google Patents

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JP2007259527A JP2006077335A JP2006077335A JP2007259527A JP 2007259527 A JP2007259527 A JP 2007259527A JP 2006077335 A JP2006077335 A JP 2006077335A JP 2006077335 A JP2006077335 A JP 2006077335A JP 2007259527 A JP2007259527 A JP 2007259527A
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Ryoichi Mizogami
良一 溝上
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a permanent magnet synchronous motor/generator in which counter electromotive voltage can be reduced during high rotary operation. <P>SOLUTION: In the permanent magnet synchronous motor/generator (20), the stator (23) has a double structure of concentric and circular inner stator (30) and outer stator (31) wherein slots (32) are formed in the inner circumferential surface of the outer stator while spaced apart equally in the circumferential direction and the armature winding (33) is placed in the slot. Furthermore, through holes (34) penetrating the inner and outer circumferential surfaces of the inner stator are formed in the inner stator at an interval substantially equal to that of the slots, and the outer rotor and the inner stator are arranged to rotate relatively in the circumferential direction of the rotating shaft. When the outer stator and the inner stator are rotated relatively in the circumferential direction of the rotating shaft, the passage area of flux between the rotor and the stator can be varied and the amount of flux linkage can be reduced by decreasing the passage area of flux in case of such a number of revolutions as possibly causing the problem of counter electromotive voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、永久磁石を界磁に用いた永久磁石同期電動機/発電機に関する。   The present invention relates to a permanent magnet synchronous motor / generator using a permanent magnet as a field.

永久磁石同期電動機/発電機(以下、モータということもある)は、保守性、制御性、耐環境性に優れ、しかも、強力な磁石を用いることによって、高効率、高出力運転が可能であることから産業界において広く使用されており、特にそれに限定されないが、たとえば、下記の特許文献1に示されているようなハイブリッド自動車への適用例が知られている。   Permanent magnet synchronous motors / generators (hereinafter sometimes referred to as motors) have excellent maintainability, controllability, and environmental resistance, and are capable of high-efficiency and high-power operation by using powerful magnets. For this reason, it is widely used in the industry, and although not particularly limited thereto, for example, an application example to a hybrid vehicle as shown in Patent Document 1 below is known.

ハイブリッド自動車は、駆動源としてエンジンと電動モータの二つを備えるが、電動モータに対しては、高効率で高出力、かつ、コンパクトさが求められる。このような要求に応えるためには、強力な永久磁石を界磁に用いたモータ(永久磁石同期電動機/発電機)を使用することが効果的である。しかし、かかる強力な永久磁石を界磁に用いたモータは、回転数の上昇に伴い、モータに生じる逆起電圧が比例的に増大するため、インバータ素子や固定子巻き線等の耐圧を上げざるを得ないという不都合がある。   A hybrid vehicle includes two engines, an engine and an electric motor, as drive sources. The electric motor is required to have high efficiency, high output, and compactness. In order to meet such a demand, it is effective to use a motor (permanent magnet synchronous motor / generator) using a strong permanent magnet as a field. However, a motor using such a strong permanent magnet as a field increases the back electromotive force generated in the motor in proportion to the increase in the number of revolutions, so the breakdown voltage of the inverter element and the stator winding must be increased. There is inconvenience that we do not get.

ここで、モータに生じる逆起電圧をEとすると、Eは次式(1)で与えられる。
E=k×ψ×n ・・・・(1)
ただし、kはモータ毎の定数、nは回転数、ψは鎖交磁束量である。
Here, when the counter electromotive voltage generated in the motor is E, E is given by the following equation (1).
E = k × ψ × n (1)
Here, k is a constant for each motor, n is the rotational speed, and ψ is the amount of flux linkage.

上式(1)において、鎖交磁束量ψは界磁の強さに対応する。したがって、出力を高めるために、強力な永久磁石を界磁に用いた場合は、この鎖交磁束量ψの値が大きくなり、それ故、逆起電圧Eが鎖交磁束量ψの増大分だけ比例的に大きくなるから、モータの最高回転運転領域(回転数nの最大領域)における逆起電圧Eが、インバータ素子や固定子巻き線等の耐圧を上回ってしまうことがある。   In the above equation (1), the flux linkage ψ corresponds to the strength of the field. Therefore, when a strong permanent magnet is used for the field in order to increase the output, the value of the linkage flux amount ψ becomes large, and therefore the back electromotive force E is increased by the increase of the linkage flux amount ψ. Since it increases proportionally, the back electromotive force E in the maximum rotation operation region (maximum region of the rotation speed n) of the motor may exceed the breakdown voltage of the inverter element, the stator winding, and the like.

この対策としては、たとえば、(a)モータの最高回転運転領域を引き下げる、(b)インバータ素子や固定子巻き線等の耐圧を上げる、などが考えられるが、(a)の対策は、ハイブリッド自動車の走行速度に上限を設けることとなるので現実的でなく、一方、(b)の対策は、モータ及びインバータ等のコストアップの要因となるので、いずれの対策も根本的な解決策とは成り得ない。   Possible countermeasures include, for example, (a) lowering the maximum rotation operating range of the motor, (b) increasing the breakdown voltage of the inverter elements and the stator windings, etc. However, the countermeasure of (b) is a cause of cost increase for motors and inverters, so that any countermeasure is a fundamental solution. I don't get it.

したがって、逆起電圧が低くなるような設計、具体的には巻線の太さを大きくし、巻き数を少なくするような構成とせざるを得なくなり、その結果、電動機/発電機の設計や製造上の制約を多く受けることになるという不都合を招来し、また、後述するように、インバータ容量の増大を招くという不都合も招来する。   Therefore, a design that lowers the back electromotive force, specifically, a configuration in which the thickness of the winding is increased and the number of turns is reduced, and as a result, the design and manufacture of the motor / generator is required. Inconvenience that many of the above constraints are imposed is caused, and as will be described later, an inconvenience that the inverter capacity is increased is also caused.

そこで、下記の特許文献1では、永久磁石を有する回転子を、その回転軸方向に二分割構造とし、二分割された回転子上のN極とS極の相対位置を周方向にずらすことにより、鎖交磁束量ψを調整できる仕組みとしている。   Therefore, in the following Patent Document 1, a rotor having a permanent magnet is divided into two parts in the direction of the rotation axis, and the relative positions of the N pole and S pole on the divided rotor are shifted in the circumferential direction. The mechanism is such that the flux linkage ψ can be adjusted.

図5は、同文献に記載されたモータの構造図である。この図において、モータ1の固定子2のスロット3には電気子巻線4が巻装されており、この固定子2は、内部に冷却水が流れる冷却水流路5が形成されたハウジング6に焼ばめまたは圧入されている。   FIG. 5 is a structural diagram of the motor described in the document. In this figure, an armature winding 4 is wound around a slot 3 of a stator 2 of a motor 1, and this stator 2 is attached to a housing 6 in which a cooling water flow path 5 through which cooling water flows is formed. Shrink fit or press fit.

固定子2の内周面側に、若干の隙間を空けて回転子7が収装されている。この回転子7は、モータ1の回転軸であるシャフト8の軸方向に二分割(以下、第一回転子7a及び第二回転子7bという)されており、第一回転子7aはシャフト8に固定されているが、第二回転子7bはシャフト8に沿って移動可能に取り付けられている。   The rotor 7 is accommodated on the inner peripheral surface side of the stator 2 with a slight gap. The rotor 7 is divided into two in the axial direction of the shaft 8 that is the rotation axis of the motor 1 (hereinafter referred to as a first rotor 7 a and a second rotor 7 b). Although fixed, the second rotor 7 b is attached so as to be movable along the shaft 8.

第一回転子7a及び第二回転子7bには、それぞれ複数の永久磁石(図中の“N”及び“S”参照)が埋め込まれており、それらの永久磁石の磁極は、第一回転子7a及び第二回転子7bの回転方向に沿って交互に並べられている。   A plurality of permanent magnets (see “N” and “S” in the figure) are embedded in the first rotor 7a and the second rotor 7b, respectively, and the magnetic poles of these permanent magnets are used as the first rotor. 7a and the second rotor 7b are alternately arranged along the rotation direction.

ここで、第二回転子7bの内径側はナット状をなしており、その内径に対向するシャフト8の外径側に形成されたボルトと噛み合うようになっている。すなわち、シャフト8と第二回転子7bとの相対的な回転により、シャフト8に沿って第二回転子7bが図面の左右方向(つまりモータ1の回転軸方向)と、軸周り方向(つまりモータ1の回転軸の周方向)とに移動可能な構造になっている。   Here, the inner diameter side of the second rotor 7b has a nut shape, and meshes with a bolt formed on the outer diameter side of the shaft 8 facing the inner diameter. That is, the relative rotation between the shaft 8 and the second rotor 7b causes the second rotor 7b to move along the shaft 8 in the horizontal direction of the drawing (that is, the rotation axis direction of the motor 1) and the direction around the axis (that is, the motor). 1 (circumferential direction of the rotating shaft 1).

なお、かかる第二回転子7bの軸方向の移動を規制するためのストッパ9が設けられており、このストッパ9の位置は、アクチュエータ10によって可変できるようになっている。   A stopper 9 is provided for restricting the movement of the second rotor 7b in the axial direction, and the position of the stopper 9 can be varied by the actuator 10.

これによれば、モータ1を発電機として用いる場合で、且つ、逆起電圧Eが問題となり得る高回転運転時には、第二回転子7bをシャフト8に沿って図示のように移動させて、二分割された回転子(第一回転子7aと第二回転子7b)上のN極とS極の相対位置を周方向にずらすことにより、N極の磁束とS極の磁束をキャンセルさせて鎖交磁束量ψを減少せしめ、以て、モータ1の高回転運転時における逆起電圧Eを低減して前記不都合を解消している。   According to this, when the motor 1 is used as a generator and at the time of high rotation operation where the back electromotive voltage E can be a problem, the second rotor 7b is moved along the shaft 8 as shown in FIG. By shifting the relative positions of the N pole and S pole on the divided rotors (first rotor 7a and second rotor 7b) in the circumferential direction, the N pole magnetic flux and the S pole magnetic flux are canceled and chained. By reducing the amount of magnetic flux ψ, the counter electromotive voltage E during high-speed operation of the motor 1 is reduced to eliminate the inconvenience.

特開2001−69609号公報JP 2001-69609 A

上記の従来技術にあっては、以下の問題点があった。
図6は、従来技術の問題点を説明する図である。この図に示すように、第二回転子7bをシャフト8に沿って移動させると、第二回転子7bの一部が固定子2の内周面から若干外部にはみ出す。このため、コイルエンド(電気子巻線4の折り返し部分)が形成された鉄心歯部2aへの第二回転子7bからの磁束11が増えることとなり、この磁束11によって、鉄心歯部2aが局部加熱されてしまうという問題点がある。
The above prior art has the following problems.
FIG. 6 is a diagram for explaining the problems of the prior art. As shown in this figure, when the second rotor 7 b is moved along the shaft 8, a part of the second rotor 7 b slightly protrudes from the inner peripheral surface of the stator 2 to the outside. For this reason, the magnetic flux 11 from the 2nd rotor 7b to the iron core tooth part 2a in which the coil end (the folding | turning part of the armature winding 4) was formed will increase, and the iron core tooth part 2a will be localized by this magnetic flux 11 There is a problem that it is heated.

したがって、本発明は、回転側部材ではなく固定側部材に工夫を凝らすことにより、鉄心歯部の局部加熱を引き起こさずに、高回転運転時の逆起電圧Eを低減できるようにした永久磁石同期電動機/発電機を提供することにある。   Therefore, in the present invention, the permanent magnet synchronization in which the counter electromotive voltage E at the time of high rotation operation can be reduced without causing local heating of the iron core tooth portion by devising the fixed side member instead of the rotation side member. It is to provide a motor / generator.

請求項1記載の永久磁石同期電動機/発電機は、固定子を同心円状の外側固定子と内側固定子の二重構造とし、前記外側固定子の内周面に周方向等間隔のスロットを形成して該スロットに電機子巻線を巻装するとともに、前記外側固定子と内側固定子とを回転軸周り方向に相対回転可能に構成し、且つ前記内側固定子に該内側固定子の内外周面を貫通する貫通穴を穿設し、該貫通穴は前記相対回転によって隣り合うスロット間に位置されるように構成されたことを特徴とする。
請求項2記載の永久磁石同期電動機/発電機は、請求項1記載の永久磁石同期電動機/発電機において、アクチュエータと、該アクチュエータの動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記内側固定子の内周側に設けられる回転子の回転数または該回転数の指令値が高回転数域にあるとき、前記貫通穴が隣り合うスロット間に位置するように、前記アクチュエータの動作を制御することを特徴とする。
請求項3記載の永久磁石同期電動機/発電機は、請求項1又は2記載の永久磁石同期電動機/発電機において、前記外側固定子と内側固定子の一方を回転軸周り方向に回転させるためのアクチュエータと、該アクチュエータの動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記内側固定子の内周側に設けられる回転子の回転数または該回転数の指令値が低中回転数域にあるとき、前記スロットと前記貫通穴の位置を揃えるように、前記アクチュエータの動作を制御することを特徴とする。
請求項4記載の永久磁石同期電動機/発電機は、請求項1乃至3いずれかに記載の永久磁石同期電動機/発電機において、前記貫通穴に非磁性物質を充填したことを特徴とする。
The permanent magnet synchronous motor / generator according to claim 1, wherein the stator has a double structure of a concentric outer stator and an inner stator, and slots are formed at equal intervals in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the outer stator. The armature winding is wound around the slot, and the outer stator and the inner stator are configured to be relatively rotatable in the direction around the rotation axis, and the inner stator has inner and outer peripheries. A through hole penetrating the surface is formed, and the through hole is configured to be positioned between adjacent slots by the relative rotation.
The permanent magnet synchronous motor / generator according to claim 2 is the permanent magnet synchronous motor / generator according to claim 1, comprising an actuator and control means for controlling the operation of the actuator, wherein the control means includes When the rotational speed of the rotor provided on the inner peripheral side of the inner stator or the command value of the rotational speed is in the high rotational speed range, the operation of the actuator is performed so that the through hole is positioned between adjacent slots. It is characterized by controlling.
The permanent magnet synchronous motor / generator according to claim 3 is the permanent magnet synchronous motor / generator according to claim 1 or 2, wherein one of the outer stator and the inner stator is rotated in the direction around the rotation axis. An actuator, and a control means for controlling the operation of the actuator, wherein the control means includes a rotation speed of a rotor provided on an inner peripheral side of the inner stator or a command value of the rotation speed in a low to middle rotation speed range. In this case, the operation of the actuator is controlled so that the positions of the slot and the through hole are aligned.
A permanent magnet synchronous motor / generator according to a fourth aspect is the permanent magnet synchronous motor / generator according to any one of the first to third aspects, wherein the through hole is filled with a nonmagnetic substance.

請求項1記載の発明によれば、上記のとおりの構成としたから、外側固定子と内側固定子とを回転軸周り方向に相対回転させることにより、貫通穴を隣り合うスロット間に位置させて、永久磁石の磁束が通る磁路幅を変化させることができる。このため、逆起電圧問題が生じそうな高い回転数にあるときには、磁束の磁路幅を減少させて鎖交磁束量ψを減らすことができ、当該問題の解消を図ることができる。
加えて、回転子のN極から出た磁束の一部(図3(c)の磁束36a参照)が、内側固定子を通して隣接するS極に直接入ることとなり、いわゆる磁路の短絡現象を生じるため、この短絡磁束の分だけ、さらに鎖交磁束量ψを減らすことができ、当該問題の解消をより一層確実に図ることができる。
また、請求項2及び3記載の発明によれば、上記のとおりの構成としたから、永久磁石同期電動機/発電機の回転数に合わせて適応的に磁束の磁路幅を変化させることができ、たとえば、逆起電圧問題が生じるおそれがない低中回転数域にある場合には、鎖交磁束量ψを増やして出力と効率の改善を図ることができ、一方、逆起電圧問題が生じるおそれがある高回転数域にある場合には、鎖交磁束量ψを減らして、逆起電圧Eが、インバータ素子や固定子巻き線等の耐圧を上回らないようにすることができる。
また、請求項4記載の発明によれば、上記のとおりの構成としたから、貫通穴内の空気に代わって、当該貫通穴内の充填材料(非磁性物質)により、鎖交磁束量ψを減少させることができる。
According to the first aspect of the present invention, since the configuration is as described above, by rotating the outer stator and the inner stator relative to each other in the direction around the rotation axis, the through hole is positioned between adjacent slots. The width of the magnetic path through which the magnetic flux of the permanent magnet passes can be changed. Therefore, when the rotational speed is high enough to cause a back electromotive voltage problem, the magnetic flux width ψ can be reduced by reducing the magnetic path width of the magnetic flux, and the problem can be solved.
In addition, a part of the magnetic flux emitted from the N pole of the rotor (see the magnetic flux 36a in FIG. 3C) directly enters the adjacent S pole through the inner stator, so that a so-called magnetic path short-circuit phenomenon occurs. Therefore, the amount of flux linkage ψ can be further reduced by the amount of the short-circuit magnetic flux, and the problem can be solved more reliably.
Further, according to the second and third aspects of the invention, since the configuration is as described above, the magnetic path width of the magnetic flux can be adaptively changed in accordance with the rotational speed of the permanent magnet synchronous motor / generator. For example, when the motor is in the low and middle speed range where there is no possibility of causing a back electromotive voltage problem, the amount of linkage flux ψ can be increased to improve the output and efficiency, while the back electromotive voltage problem occurs. When it is in a high rotational speed range where there is a possibility, the flux linkage ψ can be reduced so that the back electromotive force E does not exceed the withstand voltage of the inverter element, the stator winding or the like.
Moreover, according to the invention of claim 4, since it is configured as described above, the amount of interlinkage magnetic flux ψ is reduced by the filling material (nonmagnetic substance) in the through hole instead of the air in the through hole. be able to.

以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明における様々な細部の特定ないし実例および数値や文字列その他の記号の例示は、本発明の思想を明瞭にするための、あくまでも参考であって、それらのすべてまたは一部によって本発明の思想が限定されないことは明らかである。また、周知の手法、周知の手順、周知のアーキテクチャおよび周知の回路構成等(以下「周知事項」)についてはその細部にわたる説明を避けるが、これも説明を簡潔にするためであって、これら周知事項のすべてまたは一部を意図的に排除するものではない。かかる周知事項は本発明の出願時点で当業者の知り得るところであるので、以下の説明に当然含まれている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the specific details or examples in the following description and the illustrations of numerical values, character strings, and other symbols are only for reference in order to clarify the idea of the present invention, and the present invention may be used in whole or in part. Obviously, the idea of the invention is not limited. In addition, a well-known technique, a well-known procedure, a well-known architecture, a well-known circuit configuration, and the like (hereinafter, “well-known matter”) are not described in detail, but this is also to simplify the description. Not all or part of the matter is intentionally excluded. Such well-known matters are known to those skilled in the art at the time of filing of the present invention, and are naturally included in the following description.

図1は、実施形態の永久磁石同期電動機/発電機の構造図であり、図2は、その永久磁石同期電動機/発電機の要部拡大図である。これらの図において、永久磁石同期電動機/発電機(以下、モータという)20は、内部に冷却水が流れる冷却水流路21が等間隔に形成された円筒状のハウジング22と、そのハウジング22の内周側に実装された円筒状の固定子23と、この固定子23の内周側に微小な間隙を空けて収装された回転子24とを含んで構成されている。   FIG. 1 is a structural diagram of a permanent magnet synchronous motor / generator according to an embodiment, and FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the permanent magnet synchronous motor / generator. In these drawings, a permanent magnet synchronous motor / generator (hereinafter referred to as a motor) 20 includes a cylindrical housing 22 in which cooling water passages 21 through which cooling water flows are formed at equal intervals, and an inner portion of the housing 22. A cylindrical stator 23 mounted on the peripheral side and a rotor 24 accommodated on the inner peripheral side of the stator 23 with a minute gap therebetween are configured.

回転子24は、このモータ20の回転軸であるシャフト25に固定されている。回転子24の内部には、複数の永久磁石(この例では4個の永久磁石26〜29)が埋め込まれており、それらの永久磁石26〜29は、回転子24の周方向に沿ってN極とS極が交互に並ぶように配置されている。なお、図中の“N”はN極を表し、“S”はS極を表している。   The rotor 24 is fixed to a shaft 25 that is a rotating shaft of the motor 20. A plurality of permanent magnets (four permanent magnets 26 to 29 in this example) are embedded in the rotor 24, and these permanent magnets 26 to 29 are N along the circumferential direction of the rotor 24. The poles and S poles are arranged alternately. In the figure, “N” represents the N pole, and “S” represents the S pole.

ここで、本実施形態の固定子23は、内外二重の同心円構造を有している。すなわち、本実施形態の固定子23は、内側(回転子24に近い側)の固定子(以下、内側固定子という)30と、外側(ハウジング22に近い側)の固定子(以下、外側固定子という)31とからなる。内側固定子30と外側固定子31は、いずれも非導電性の磁性材料、典型的には、焼結コアやケイ素鋼板等で形成されている。   Here, the stator 23 of the present embodiment has an inner and outer double concentric structure. That is, the stator 23 of the present embodiment includes an inner (side closer to the rotor 24) stator (hereinafter referred to as an inner stator) 30 and an outer (side closer to the housing 22) stator (hereinafter referred to as outer fixing). 31). Both the inner stator 30 and the outer stator 31 are made of a non-conductive magnetic material, typically a sintered core, a silicon steel plate, or the like.

外側固定子31には、内側固定子30を臨む方向(内周面側)に開口したスロット32が周方向に等間隔で形成されており、そのスロット32に電気子巻線33が巻装されている。一方、内側固定子30には、その内側固定子30の内外周面に貫通した貫通穴34が周方向に等間隔で形成されており、この貫通穴34には、樹脂や非金属等の非導電性の物質が充填されている。なお、当該物質は非磁性のものであればよく、例えば、アルミ等の導電性のものを排除しない。   Slots 32 opened in the direction facing the inner stator 30 (inner peripheral surface side) are formed in the outer stator 31 at equal intervals in the circumferential direction, and an electric coil 33 is wound around the slots 32. ing. On the other hand, the inner stator 30 is formed with through holes 34 that penetrate the inner and outer peripheral surfaces of the inner stator 30 at equal intervals in the circumferential direction. Filled with conductive material. In addition, the said substance should just be a nonmagnetic thing, for example, does not exclude conductive things, such as aluminum.

貫通穴34の配列周期はスロット32の配列周期と同一であり、且つ、貫通穴34の開口の幅はスロット32の開口の幅L(図2参照)と同一またはそれに近い値に設定されている。   The arrangement period of the through holes 34 is the same as the arrangement period of the slots 32, and the opening width of the through holes 34 is set to be the same as or close to the opening width L (see FIG. 2) of the slot 32. .

内側固定子30と外側固定子31は、相対的にモータ20の軸周りを回転できるようになっている。図2中の矢印Fは、この相対回転方向を示しており、たとえば、ハウジング22と外側固定子31とを固定した場合は、固定側の外側固定子31の内周面に沿って内側固定子30が周方向に回転できるようになっており、或いは、ハウジング22と内側固定子30とを固定した場合は、固定側の内側固定子30の外周面に沿って外側固定子31が周方向に回転できるようになっている。   The inner stator 30 and the outer stator 31 can rotate around the axis of the motor 20 relatively. An arrow F in FIG. 2 indicates the relative rotational direction. For example, when the housing 22 and the outer stator 31 are fixed, the inner stator is aligned along the inner peripheral surface of the outer stator 31 on the fixed side. 30 can rotate in the circumferential direction, or when the housing 22 and the inner stator 30 are fixed, the outer stator 31 extends in the circumferential direction along the outer peripheral surface of the inner stator 30 on the fixed side. It can be rotated.

本実施形態における重要な点の一つは、内側固定子30と外側固定子31が相対的にモータ20の軸周りを回転できるようになっていることにある。以下、説明の便宜上、ハウジング22と外側固定子31とが固定されているものとする。すなわち、固定側の外側固定子31の内周面に沿って内側固定子30が周方向(図2の矢印Fの方向)に回転できるようになっているものとする。   One important point in the present embodiment is that the inner stator 30 and the outer stator 31 can relatively rotate around the axis of the motor 20. Hereinafter, for convenience of explanation, it is assumed that the housing 22 and the outer stator 31 are fixed. That is, it is assumed that the inner stator 30 can rotate in the circumferential direction (the direction of arrow F in FIG. 2) along the inner peripheral surface of the outer stator 31 on the fixed side.

図3は、モータの要部拡大図であって、図3(a)は、外側固定子31のスロット32の開口と内側固定子30の貫通穴34の開口とを合わせた状態図、図3(b)、(c)は、外側固定子31のスロット32の開口と内側固定子30の貫通穴34の開口とをずらした状態図である。この図において、符号30aは内側磁束経路を示し、符号31aは外側鉄心歯部を示している。   FIG. 3 is an enlarged view of a main part of the motor, and FIG. 3A is a state diagram in which the opening of the slot 32 of the outer stator 31 and the opening of the through hole 34 of the inner stator 30 are combined. (B), (c) is the state figure which shifted the opening of the slot 32 of the outer side stator 31, and the opening of the through-hole 34 of the inner side stator 30. FIG. In this figure, the code | symbol 30a has shown the inner side magnetic flux path | route, and the code | symbol 31a has shown the outer side iron core tooth part.

まず、図3(a)の状態について説明する。この状態は、内側固定子30と外側固定子31とをモータ20の軸周りに相対的に回転させ、各々のスロット32の開口と貫通穴34の開口とを合わせたときのものである。以下、この状態のことを「スロット合致状態」ということにする。   First, the state of FIG. 3A will be described. In this state, the inner stator 30 and the outer stator 31 are relatively rotated around the axis of the motor 20 so that the openings of the slots 32 and the openings of the through holes 34 are aligned. Hereinafter, this state is referred to as a “slot match state”.

このスロット合致状態においては、外側鉄心歯部31aと内側磁束経路部30aの全てが、モータ20の回転軸(シャフト25)を中心とした放射方向に揃う。このため、回転子24の外周面から出た磁束(または回転子24の外周面に入る磁束)35は、外側固定子31の鉄心部分、つまり、外側固定子31の外側鉄心歯部31aと、内側固定子30の鉄心部分、つまり、内側固定子30の内側磁束経路部30aとを通ることとなり、これらの外側鉄心歯部31a及び内側磁束経路部30aの面積(磁束35が通過する面積)は最大であるから、このスロット合致状態においては、前式(1)の鎖交磁束量ψを最大にすることができる。   In this slot match state, all of the outer iron core tooth portion 31a and the inner magnetic flux path portion 30a are aligned in the radial direction around the rotation axis (shaft 25) of the motor 20. For this reason, the magnetic flux (or the magnetic flux entering the outer peripheral surface of the rotor 24) 35 emitted from the outer peripheral surface of the rotor 24 is an iron core portion of the outer stator 31, that is, the outer core tooth portion 31a of the outer stator 31; It passes through the iron core portion of the inner stator 30, that is, the inner magnetic flux path portion 30a of the inner stator 30, and the area of these outer iron core tooth portion 31a and inner magnetic flux path portion 30a (area through which the magnetic flux 35 passes). Since it is the maximum, in this slot match state, the flux linkage ψ in the previous equation (1) can be maximized.

次に、図3(b)、(c)の状態について説明する。この状態は、内側固定子30と外側固定子31とをモータ20の軸周りに相対的に回転させ、各々の外側鉄心歯部31aと内側磁束経路部30aとの位置を周方向(図2の矢印Fの方向)にずらしたときのものである。以下、この状態のことを「スロット不一致状態」ということにする。   Next, the states of FIGS. 3B and 3C will be described. In this state, the inner stator 30 and the outer stator 31 are rotated relative to each other around the axis of the motor 20, and the positions of the outer core teeth 31a and the inner magnetic flux path 30a are set in the circumferential direction (see FIG. 2). This is when shifted in the direction of arrow F). Hereinafter, this state is referred to as a “slot mismatch state”.

このスロット不一致状態においては、外側固定子31の外側鉄心歯部31aと内側固定子30の内側磁束経路部30aの全てが相互にずれており、具体的には、外側固定子31の外側鉄心歯部31aの真下に内側固定子30の内側磁束経路部30aが位置していない。このため、(b)に示すように、回転子24の外周面から出た磁束(または回転子24の外周面に入る磁束)36は、外側固定子31のスロット32を除く外側鉄心歯部31aと、内側固定子30の内側磁束経路部30aの両サイドに位置する狭隘な脇道磁束経路部分30bとを通ることとなり、これらの外側鉄心歯部31a及び脇道磁束経路部分30bの面積(磁束36が通過する面積)は、最も面積が小さな脇道磁束経路部分30b相当となるので、結局、磁束36の通過面積が最小となる。   In the slot mismatch state, all of the outer core tooth portion 31a of the outer stator 31 and the inner magnetic flux path portion 30a of the inner stator 30 are displaced from each other, specifically, the outer core teeth of the outer stator 31. The inner magnetic flux path portion 30a of the inner stator 30 is not located directly below the portion 31a. For this reason, as shown in (b), the magnetic flux (or the magnetic flux entering the outer peripheral surface of the rotor 24) 36 from the outer peripheral surface of the rotor 24 is the outer core tooth portion 31a excluding the slot 32 of the outer stator 31. And the narrow side path magnetic flux path portions 30b located on both sides of the inner magnetic flux path portion 30a of the inner stator 30, and the areas (magnetic flux 36) of these outer core teeth 31a and side path magnetic flux path portions 30b. (Passing area) corresponds to the side path magnetic flux path portion 30b having the smallest area, so that the passing area of the magnetic flux 36 is minimized.

加えて、回転子24の外周面における磁極の並びを、便宜的に(c)に示すように「S」、「N」、「S」の配列とすれば、N極から出た磁束36の一部(磁束36a)が、内側固定子30を通して隣接するS極に直接入ることとなり、いわゆる磁路の短絡現象を生じるため、この短絡磁束(磁束36a)の分だけ、さらに、磁束36の量が減少する。   In addition, if the arrangement of the magnetic poles on the outer peripheral surface of the rotor 24 is an arrangement of “S”, “N”, and “S” as shown in FIG. A part (magnetic flux 36a) directly enters the adjacent S pole through the inner stator 30 and causes a so-called magnetic circuit short-circuit phenomenon. Therefore, the amount of the magnetic flux 36 is further increased by this short-circuit magnetic flux (magnetic flux 36a). Decrease.

したがって、このスロット不一致状態においては、前式(1)の鎖交磁束量ψを最小にすることができるから、モータ20の高回転運転時における逆起電圧Eを低減することができる。これにより、たとえば、ハイブリッド自動車に適用した場合に高回転時の逆起電圧の上昇を緩和し、且つ、インバータ素子や固定子巻き線等の耐圧問題を解決することができる。   Therefore, in this slot mismatch state, the amount of flux linkage ψ in the previous equation (1) can be minimized, so that the counter electromotive voltage E during the high rotation operation of the motor 20 can be reduced. Thereby, for example, when applied to a hybrid vehicle, an increase in the back electromotive voltage during high rotation can be mitigated, and a withstand voltage problem such as an inverter element and a stator winding can be solved.

ちなみに、本実施形態においては、固定子23と回転子24との軸方向位置関係が全く変化しないため、冒頭の従来技術の不都合(鉄心歯部2aの局部加熱)は生じない。   Incidentally, in this embodiment, since the positional relationship in the axial direction between the stator 23 and the rotor 24 does not change at all, the inconvenience (local heating of the iron core tooth portion 2a) at the beginning does not occur.

次に、内側固定子30と外側固定子31とをモータ20の軸周りに相対的に回転させる機構の一例について説明する。   Next, an example of a mechanism that relatively rotates the inner stator 30 and the outer stator 31 around the axis of the motor 20 will be described.

図4は、内側固定子30の回転機構概念図である。この図において、内側固定子30の一端側(図面に向かって右端側)は、外側固定子31やハウジング22及び回転子24の右端面から突き出すように若干延長されており、その延長部分の周方向に沿って歯面30cが形成されている。この歯面30cは、対向して配置された歯車37と歯合するようになっており、この歯車37はシャフト38を介して連結するアクチュエータ39によって正逆方向に回転させられるようになっている。したがって、内側固定子30は、アクチュエータ39を駆動して歯車37を回転させることにより、矢印40で示す方向に正逆回転するようになっている。   FIG. 4 is a conceptual diagram of the rotation mechanism of the inner stator 30. In this figure, one end side (the right end side in the drawing) of the inner stator 30 is slightly extended so as to protrude from the right end surfaces of the outer stator 31, the housing 22 and the rotor 24, and the periphery of the extended portion is A tooth surface 30c is formed along the direction. The tooth surface 30c meshes with a gear 37 arranged opposite to the gear surface 30c, and the gear 37 is rotated in the forward and reverse directions by an actuator 39 connected through a shaft 38. . Therefore, the inner stator 30 rotates forward and backward in the direction indicated by the arrow 40 by driving the actuator 39 and rotating the gear 37.

このように、アクチュエータ39で内側固定子30を回転させて、鎖交磁束量ψを調節できるようにすると、たとえば、ハイブリッド自動車に適用した場合に、高回転時の逆起電圧の上昇を緩和し、且つ、インバータ素子や固定子巻き線等の耐圧問題を解決することができる。鎖交磁束量ψを調節、つまり、界磁調整ができるということは、以下に説明するように、インバータの容量を小さくすることができ、加えて、モータの巻線構成も、より細い線を更に多数回巻くような構成とすることができるようになり、設計や製造上の制約も緩和される。   Thus, when the inner stator 30 is rotated by the actuator 39 so that the amount of flux linkage ψ can be adjusted, for example, when applied to a hybrid vehicle, an increase in the back electromotive voltage during high rotation is alleviated. And the pressure | voltage resistant problems, such as an inverter element and a stator winding, can be solved. The ability to adjust the amount of flux linkage ψ, that is, the field adjustment, can reduce the capacity of the inverter as described below. In addition, the winding structure of the motor has a thinner line. Furthermore, it becomes possible to have a configuration in which the coil is wound many times, and the restrictions on design and manufacturing are eased.

モータの設計や製造上の制約とは、界磁調整ができないと低い電圧状態で使う様に設計しなければならないため、太い巻線を少ない巻き数で巻く必要が出てくることを意味する。太い巻線を用いるということは、作りにくくなる(取り回しし難くなる、巻線設備が大規模になる・・・・等々)。巻き数が少ないと設計的に調整がし辛く、制約となる。例えば、適正巻き数が約100回と約10回を比較した場合、100回巻きだと巻き数調整は99や101といった比率でいうと1%毎の調整ができるが、10回巻きだと巻き数調整は9や11といった10%程度の調整しかできない。さらに、極端に2回が適正巻き数の場合、1や3といった50%毎の調整となる。つまり、巻き数が多い方が巻き数の調整が容易となり、設計的に制約が小さくなる。   Motor design and manufacturing constraints mean that thick field windings need to be wound with a small number of turns because it must be designed to be used in a low voltage state if field adjustment is not possible. Using thick windings makes it harder to make (harder to handle, larger winding equipment, etc ...). If the number of windings is small, it is difficult to adjust by design, which is a limitation. For example, when the appropriate number of turns is about 100 and about 10 times, if the number of turns is 100, the number of turns can be adjusted by 1% in a ratio of 99 or 101. The number can be adjusted only by about 10% such as 9 or 11. Further, when the appropriate number of turns is twice, the adjustment is performed every 50% such as 1 or 3. That is, as the number of turns increases, the adjustment of the number of turns becomes easier, and design constraints are reduced.

インバータの容量低減について説明する。まず、モータの使用条件として、可変速運転と空回し運転を考える。これらの条件(可変速運転や空回し運転)は、例えば、ハイブリッド自動車に適用した場合の運転条件に相当する。ハイブリッド自動車では、車速に応じてモータの回転数が変化し、また、モータのの回転軸がエンジン等の動力源に直結されている場合には、モータを動作させていない状態であっても、エンジンのトルクでモータが空回し運転されるからである。   The capacity reduction of the inverter will be described. First, let us consider variable speed operation and idling operation as the motor use conditions. These conditions (variable speed driving and idling driving) correspond to driving conditions when applied to a hybrid vehicle, for example. In a hybrid vehicle, the number of rotations of the motor changes according to the vehicle speed, and when the rotation shaft of the motor is directly connected to a power source such as an engine, even if the motor is not operated, This is because the motor is idled and driven by the engine torque.

モータの逆起電圧Eは、前式(1)で与えられるが、永久磁石型の同期電動機/発電機の場合、上式(1)における鎖交磁束量ψは一定である。永久磁石型の同期電動機/発電機は、巻き線型の同期電動機/発電機と違って界磁の調整ができないからである。   The counter electromotive voltage E of the motor is given by the previous equation (1), but in the case of a permanent magnet type synchronous motor / generator, the flux linkage ψ in the above equation (1) is constant. This is because the permanent magnet type synchronous motor / generator cannot adjust the field unlike the wound type synchronous motor / generator.

したがって、上式(1)によると、永久磁石同期電動機/発電機の逆起電圧Eは、一定の鎖交磁束量ψのもと、回転数nに比例して増減することになる。   Therefore, according to the above equation (1), the back electromotive force E of the permanent magnet synchronous motor / generator increases and decreases in proportion to the rotational speed n under a constant linkage flux amount ψ.

さて、逆起電圧Eは、同期電動機/発電機の周辺制御要素であるインバータのスイッチング素子や同期電動機/発電機の巻き線の耐圧を越えてはならない。過大な逆起電圧Eは、スイッチング素子や巻き線に損傷を与えて故障の原因になるからである。   Now, the back electromotive force E must not exceed the withstand voltage of the inverter switching element and the synchronous motor / generator winding, which are peripheral control elements of the synchronous motor / generator. This is because the excessive back electromotive force E damages the switching element and the windings and causes failure.

このため、通常は、使用可能な回転数nの最大値(最大回転数nmax)を定め、そのnmaxのときの逆起電圧が制限値(例えば、インバータのスイッチング素子や同期電動機/発電機の巻き線の耐圧)を越えないように永久磁石同期電動機/発電機を設計する。例えば、ハイブリッド自動車を例にすれば、nmaxを仕様上の最高車速に対応した6000rpmなどと定め、永久磁石同期電動機/発電機の回転数nが6000rpmに達したときの逆起電圧が上記の制限値を越えないように設計する。   For this reason, normally, the maximum value (maximum number of rotations nmax) of the number of rotations n that can be used is determined, and the counter electromotive voltage at the time of nmax is a limit value (for example, the switching element of the inverter or winding of the synchronous motor / generator Design permanent magnet synchronous motor / generator so as not to exceed the withstand voltage of the wire. For example, in the case of a hybrid vehicle, nmax is set to 6000 rpm corresponding to the maximum vehicle speed in the specification, and the counter electromotive voltage when the rotational speed n of the permanent magnet synchronous motor / generator reaches 6000 rpm is the above limit. Design not to exceed the value.

しかしながら、ハイブリッド自動車を仕様上の最高車速で運転することはきわめて希であり、通常はnmaxを大きく下回る、例えば、0〜3000rpm程度の領域(以下、常用領域)で運転することがほとんどである。このため、永久磁石同期電動機/発電機を上記のように設計した場合、すなわち、nmax(6000rpm)に達したときの逆起電圧が上記の制限値を越えないように設計した場合、この常用領域においては、永久磁石同期電動機/発電機を非常に小さな電圧と大きな電流で運転する必要があった。   However, it is extremely rare to drive a hybrid vehicle at the maximum vehicle speed in the specification, and usually it is mostly operated in a region that is much lower than nmax, for example, about 0 to 3000 rpm (hereinafter, a normal region). Therefore, when the permanent magnet synchronous motor / generator is designed as described above, that is, when the counter electromotive voltage when nmax (6000 rpm) is reached is not exceeded the above limit value, However, it is necessary to operate a permanent magnet synchronous motor / generator with a very small voltage and a large current.

すなわち、低回転の大トルク領域では「小さな電圧」と「大きな電流」となり、一方、高回転の高出力領域では「小又は中程度の電流」と「大きな電圧」となり、大電流が要求される回転数範囲と、大電圧が要求される回転数範囲とが大きく相違する結果となっていた。このため、インバータの容量は「電圧」と「電流」の積に比例するから、実際の出力よりも大きな容量のインバータを必要とすることとなり、不経済であった。また、モータの巻き線も大きな電流に対応して太くする必要があり、この点においても不経済であった。   In other words, “small voltage” and “large current” are generated in the low torque and large torque region, while “small or medium current” and “large voltage” are generated in the high output region of the high rotation and a large current is required. As a result, the rotational speed range and the rotational speed range where a large voltage is required are greatly different. For this reason, since the capacity of the inverter is proportional to the product of “voltage” and “current”, an inverter having a capacity larger than the actual output is required, which is uneconomical. Further, the winding of the motor needs to be thickened corresponding to a large current, which is uneconomical.

しかしながら、本発明のようにすれば、上式(1)の鎖交磁束量ψを調節することが可能となり、各々の回転数領域における電流と電圧の適正化を図ることができ、インバータの容量を小さくし、且つ、モータの巻き線を太くする必要が無くなり、経済性を改善することができる。   However, according to the present invention, it is possible to adjust the amount of flux linkage ψ in the above equation (1), and it is possible to optimize the current and voltage in each rotation speed region, and the capacity of the inverter It is not necessary to make the motor winding smaller and thicker the winding of the motor, and the economy can be improved.

極端な例として、前式(1)の鎖交磁束量ψを50%〜100%の範囲で任意に調節できる場合を考えてみる。   As an extreme example, let us consider a case where the interlinkage magnetic flux amount ψ in the above equation (1) can be arbitrarily adjusted in the range of 50% to 100%.

モータの使用回転数範囲を0〜6000rpmとすると、本来なら、最大回転数の6000rpmで逆起電圧が上限電圧ギリギリになるように設計(第一設計例)するが、例えば、3000rpmで逆起電圧が上限電圧ギリギリになるように設計(第二設計例)したとする。   If the motor rotation speed range is 0 to 6000 rpm, it is originally designed so that the counter electromotive voltage becomes the upper limit voltage at the maximum rotation speed of 6000 rpm (first design example). Is designed to be the limit of the upper limit voltage (second design example).

今、2000rpmで最大トルクを出す必要があるとすると、第一設計例と第二設計例では逆定電圧が倍の値になる。具体的には、第一設計例の逆定電圧を100Vとした場合、第二設計例では200Vの逆起電圧となり、結局、負荷に印加する電圧も倍の値になる(第一設計例を150Vとした場合、第二設計例は300Vになる)ことになる。   If it is necessary to output the maximum torque at 2000 rpm, the reverse constant voltage is doubled in the first design example and the second design example. Specifically, when the reverse constant voltage of the first design example is 100 V, the second design example has a counter electromotive voltage of 200 V, and eventually the voltage applied to the load also doubles (the first design example) In the case of 150V, the second design example is 300V).

これは、トルク(回転数が同じなので、同じ出力)を得るのに必要な電流が、電圧とは逆に半分になる(第一設計例を200Aとした場合、第二設計例は100A)からである。   This is because the current required to obtain torque (the same output because the rotation speed is the same) is halved contrary to the voltage (when the first design example is 200 A, the second design example is 100 A). It is.

一方、最高回転数の6000rpmでは、第二設計例の逆起電圧は600V、第一設計例は300Vとなり、このことは、第一設計例と第二設計例のいずれにおいても、印加できる最大電圧が共通であれば、第二設計例では、第一設計例に対して大きな弱め界磁制御をする必要があることを意味している。   On the other hand, at the maximum rotation speed of 6000 rpm, the back electromotive voltage of the second design example is 600 V, and the first design example is 300 V. This is the maximum voltage that can be applied in both the first design example and the second design example. If it is common, it means that it is necessary to perform field-weakening control greatly with respect to the first design example in the second design example.

同期機の場合、「逆起電圧>印加できる最大電圧」であっても、弱め界磁運転をすることで動作可能である(もちろん弱め界磁できる範囲には限界がある)。ちなみに、弱め界磁とは、D軸電流(基本的にトルクには寄与しない位相の電流)を通電することにより、端子電圧を下げてやることをいう。大きな弱め界磁(逆起電圧に対して端子電圧を大きく下げる)の場合、大きなD軸電流を通電する必要がある。弱め界磁をすると無駄な電流が必要であり、電流の絶対値が大きくなる。電流の増加量は、どの程度の弱め界磁をするかによる。   In the case of a synchronous machine, even if “back electromotive voltage> maximum voltage that can be applied”, operation is possible by field-weakening operation (of course, there is a limit to the range in which field-weakening is possible). Incidentally, the field weakening means that the terminal voltage is lowered by supplying a D-axis current (basically a current having a phase that does not contribute to torque). In the case of a large field weakening (the terminal voltage is greatly lowered with respect to the counter electromotive voltage), it is necessary to pass a large D-axis current. When the field is weakened, a wasteful current is required, and the absolute value of the current increases. The amount of current increase depends on how much field weakening is performed.

ただし、この動作点で必要となる第二設計例の電流が、最大トルク時の電流を超えないかぎり問題はない(ここでは、最大トルク時の電流を超えていないとする)。   However, there is no problem as long as the current of the second design example required at this operating point does not exceed the current at the maximum torque (here, it is assumed that the current does not exceed the current at the maximum torque).

以上のことより、第一設計例、第二設計例に要求されるインバータ容量は、それぞれ以下のように算出することができ、第二設計例のインバータ容量が小さくなる。   From the above, the inverter capacities required for the first design example and the second design example can be calculated as follows, respectively, and the inverter capacity of the second design example is reduced.

<第一設計例>
電流:200A、電圧:300V
インバータ容量=√3×200×300≒104kVA
<First design example>
Current: 200A, Voltage: 300V
Inverter capacity = √3 × 200 × 300 ≒ 104kVA

<第二設計例>
電流:100A、電圧:300V
インバー夕容量=√3×100×300≒52kVA
<Second design example>
Current: 100A, Voltage: 300V
Inver evening capacity = √3 × 100 × 300 ≒ 52kVA

空回し(通電していない状態)の場合は、第二設計例では、上式(1)の鎖交磁束量ψを小さくしてやることで、逆起電圧が上限を超えないようにすることができる。   In the case of idling (not energized), in the second design example, the back-EMF voltage can be prevented from exceeding the upper limit by reducing the flux linkage ψ in the above equation (1). .

このように、上式(l)の鎖交磁束量ψが調整できれば、インバータ容量を小さくでき、且つ、モータの巻き線を太くする必要も無くなり、経済性を改善することができる。   Thus, if the amount of flux linkage ψ in the above equation (l) can be adjusted, the inverter capacity can be reduced, and it is not necessary to increase the winding of the motor, thereby improving the economy.

実施形態の永久磁石同期電動機/発電機の構造図である。It is a structural diagram of the permanent magnet synchronous motor / generator of the embodiment. 永久磁石同期電動機/発電機の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of a permanent magnet synchronous motor / generator. (a)は、外側固定子31のスロット32の開口と内側固定子30の貫通穴34の開口とを合わせた状態図、(b)及び(c)は、外側固定子31のスロット32の開口と内側固定子30の貫通穴34の開口とをずらした状態図である。(A) is the state figure which match | combined the opening of the slot 32 of the outer side stator 31, and the opening of the through-hole 34 of the inner side stator 30, (b) and (c) are opening of the slot 32 of the outer side stator 31. 4 is a state diagram in which the opening of the through hole 34 of the inner stator 30 is shifted. 内側固定子30の回転機構概念図である。4 is a conceptual diagram of a rotation mechanism of an inner stator 30. FIG. 特許文献1に記載されたモータの構造図である。2 is a structural diagram of a motor described in Patent Document 1. FIG. 従来技術の問題点を説明する図である。It is a figure explaining the problem of a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

20 モータ(永久磁石同期電動機/発電機)
23 固定子
24 回転子
30 内側固定子
31 外側固定子
32 スロット
33 電機子巻線
34 貫通穴
39 アクチュエータ
42 のアクチュエータ制御部(制御手段)
20 Motor (permanent magnet synchronous motor / generator)
23 Stator 24 Rotor 30 Inner Stator 31 Outer Stator 32 Slot 33 Armature Winding 34 Through-hole 39 Actuator Control Unit (Control Unit) of Actuator 42

Claims (4)

固定子を同心円状の外側固定子と内側固定子の二重構造とし、前記外側固定子の内周面に周方向等間隔のスロットを形成して該スロットに電機子巻線を巻装するとともに、前記外側固定子と内側固定子とを回転軸周り方向に相対回転可能に構成し、且つ前記内側固定子に該内側固定子の内外周面を貫通する貫通穴を穿設し、該貫通穴は前記相対回転によって隣り合うスロット間に位置されるように構成されたことを特徴とする永久磁石同期電動機/発電機。   The stator has a concentric outer stator and inner stator double structure, slots on the inner circumferential surface of the outer stator are formed at equal intervals in the circumferential direction, and armature windings are wound around the slots. The outer stator and the inner stator are configured to be relatively rotatable in a direction around a rotation axis, and a through hole is formed in the inner stator so as to penetrate the inner and outer peripheral surfaces of the inner stator. Is configured to be located between adjacent slots by the relative rotation. 前記外側固定子と内側固定子の一方を回転軸周り方向に回転させるためのアクチュエータと、該アクチュエータの動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記内側固定子の内周側に設けられる回転子の回転数または該回転数の指令値が高回転数域にあるとき、前記貫通穴が隣り合うスロット間に位置するように、前記アクチュエータの動作を制御することを特徴とする請求項1記載の永久磁石同期電動機/発電機。   An actuator for rotating one of the outer stator and the inner stator in the direction around the rotation axis; and a control means for controlling the operation of the actuator, the control means being arranged on the inner peripheral side of the inner stator. The operation of the actuator is controlled so that the through hole is positioned between adjacent slots when the rotational speed of the rotor provided or the command value of the rotational speed is in a high rotational speed range. Item 10. A permanent magnet synchronous motor / generator according to Item 1. 前記外側固定子と内側固定子の一方を回転軸周り方向に回転させるためのアクチュエータと、該アクチュエータの動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記内側固定子の内周側に設けられる回転子の回転数または該回転数の指令値が低中回転数域にあるとき、前記スロットと前記貫通穴の位置を揃えるように、前記アクチュエータの動作を制御することを特徴とする請求項1又は2記載の永久磁石同期電動機/発電機。   An actuator for rotating one of the outer stator and the inner stator in the direction around the rotation axis; and a control means for controlling the operation of the actuator, the control means being arranged on the inner peripheral side of the inner stator. The operation of the actuator is controlled so that the position of the slot and the through hole are aligned when the rotational speed of a rotor provided or a command value of the rotational speed is in a low / medium rotational speed range. Item 3. The permanent magnet synchronous motor / generator according to Item 1 or 2. 前記貫通穴に非磁性物質を充填したことを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の永久磁石同期電動機/発電機。
4. The permanent magnet synchronous motor / generator according to claim 1, wherein the through hole is filled with a nonmagnetic substance.
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