JP2013106492A

JP2013106492A - Electric motor

Info

Publication number: JP2013106492A
Application number: JP2011250537A
Authority: JP
Inventors: Atsuyoshi Koshiba; 敦誉小柴; Teiichiro Chiba; 貞一郎千葉
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2013-05-30
Also published as: WO2013073274A1

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To independently control each of two rotors sharing one stator in an electric motor.SOLUTION: An electric motor 1 comprises: a first rotor 10 and a second rotor 20 rotating around a rotation axis zr; a stator 30 which is arranged between the first rotor 10 and the second rotor 20, surrounds the rotation axis zr and has 3 x n slots; plural coils 33 arranged respectively in the slots. Two even numbers selected from a group of even numbers obtained from a formula of 2 x m + 6 x n x (k-1) in which m and n are fixed while changing k, the group excluding a group having a minimum even number in a multiple of 3 x n/2 and its multiple are the numbers of magnetic poles of the first rotor 10 and the second rotor 20 respectively, in which m, n and k are integer of 1 or more, and a maximum value of m is 3 x n-1.

Description

本発明は、複数のローターを有する電動機に関する。 The present invention relates to an electric motor having a plurality of rotors.

ステーターを共用する２個のローターを有する電動機がある（例えば、特許文献１）。 There is an electric motor having two rotors sharing a stator (for example, Patent Document 1).

特開２００６−３２０１８７号公報JP 2006-320187 A

特許文献１に記載された発明は、それぞれのローターを独立して制御することはできない。本発明は、ステーターを共用する２個のローターを有する電動機において、それぞれのローターを独立して制御することを目的とする。 In the invention described in Patent Document 1, each rotor cannot be controlled independently. An object of the present invention is to independently control each rotor in an electric motor having two rotors sharing a stator.

本発明は、回転軸を中心として回転する第１ローター及び第２ローターと、前記第１ローターと前記第２ローターとの間に配置されるとともに前記回転軸の周囲を取り囲む環状の構造体であり、３×ｎ個のスロットを有するステーターと、それぞれの前記スロットに配置される複数の巻線と、を含み、数式２×ｍ＋６×ｎ×（ｋ−１）のｍ及びｎを固定し、ｋを変更することにより得られる偶数の群であって、３×ｎ／２の倍数かつ最小の偶数及びその倍数を含む群を除外した群の中から選択された２つの偶数が、それぞれ前記第１ローター及び前記第２ローターの磁極の数となることを特徴とする電動機である。ここで、ｍ、ｎ、ｋは１以上の整数、ｍの最大値は３×ｎ−１である。 The present invention is an annular structure that is disposed between a first rotor and a second rotor that rotate about a rotation axis, and is disposed between the first rotor and the second rotor and that surrounds the periphery of the rotation axis. A stator having 3 × n slots, and a plurality of windings disposed in each of the slots, and fixing m and n in Formula 2 × m + 6 × n × (k−1), k Two even numbers selected from the group excluding the group including multiples of 3 × n / 2 and the smallest even number and the multiples thereof, respectively, The number of magnetic poles of the rotor and the second rotor is the electric motor. Here, m, n, and k are integers of 1 or more, and the maximum value of m is 3 × n−1.

本発明において、前記ステーターの巻線には、前記第１ローターを駆動するための電流と、前記第２ローターを駆動するための電流とを重畳して合成した電流が与えられることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that a current obtained by superimposing a current for driving the first rotor and a current for driving the second rotor is applied to the winding of the stator.

本発明において、前記第１ローターを駆動するための電流と、前記第２ローターを駆動するための電流とは、互いに異なる周波数及び振幅をもった電流であることが好ましい。 In the present invention, the current for driving the first rotor and the current for driving the second rotor are preferably currents having different frequencies and amplitudes.

本発明において、前記巻線は、前記ステーターの周方向に向かって巻き回されているトロイダルコイルであることが好ましい。 In the present invention, the winding is preferably a toroidal coil wound in the circumferential direction of the stator.

本発明において、前記第１ローターは、径方向外側に前記第１ローターの磁極を作るための磁石と係合する部分を有し、前記第２ローターは、径方向外側に前記第２ローターの磁極を作るための磁石と係合する部分を有することが好ましい。 In the present invention, the first rotor has a portion that engages with a magnet for making the magnetic pole of the first rotor radially outward, and the second rotor has a magnetic pole of the second rotor radially outward. It is preferable to have a portion that engages with the magnet for making the.

本発明において、前記第１ローターと前記第２ローターとは、前記ステーターを挟んで前記回転軸の手前から奥に向かって互いに平行に配列されていることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the first rotor and the second rotor are arranged in parallel to each other from the front of the rotating shaft to the back with the stator interposed therebetween.

本発明において、前記ステーターは、径方向外側と径方向内側との間で前記スロットの部分の外周円弧の長さと内周円弧の長さとが同一であることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the length of the outer peripheral arc of the slot portion is the same as the length of the inner peripheral arc between the radially outer side and the radially inner side of the stator.

本発明は、回転軸を中心として回転するとともに、磁極を作る磁石及び前記磁石と係合する部分を径方向外側に有する第１ローター及び第２ローターと、前記第１ローターと前記第２ローターとの間に配置されるとともに前記回転軸の周囲を取り囲む環状の構造体であり、３×ｎ個のスロットを有するステーターと、それぞれの前記スロットに配置されるとともに、前記ステーターの周方向に向かって巻き回されているトロイダルコイルとなる複数の巻線と、を含み、前記第１ローターと前記第２ローターとは、前記ステーターを挟んで前記回転軸の手前から奥に向かって互いに平行に配列され、さらに、数式２×ｍ＋６×ｎ×（ｋ−１）のｍ及びｎを固定し、ｋを変更することにより得られる偶数の群であって、３×ｎ／２の倍数かつ最小の偶数及び前記最小の偶数の倍数を含む群を除外した群の中から選択された２つの偶数が、それぞれ前記第１ローター及び前記第２ローターの磁極の数となることを特徴とする電動機である。ここで、ｍ、ｎ、ｋは１以上の整数、ｍの最大値は３×ｎ−１である。 The present invention includes a first rotor and a second rotor that rotate about a rotation axis and that have a magnet that forms a magnetic pole and a portion that engages with the magnet on a radially outer side, the first rotor, and the second rotor. And a stator having 3 × n slots, and arranged in each of the slots and toward the circumferential direction of the stator. A plurality of windings that are wound toroidal coils, and the first rotor and the second rotor are arranged in parallel to each other from the front of the rotating shaft to the back with the stator interposed therebetween. Furthermore, it is an even number group obtained by fixing m and n in Formula 2 × m + 6 × n × (k−1) and changing k, and is a multiple of 3 × n / 2 and the smallest even number Two even numbers selected from the group excluding the number and the group including the smallest even multiple are the number of magnetic poles of the first rotor and the second rotor, respectively. . Here, m, n, and k are integers of 1 or more, and the maximum value of m is 3 × n−1.

本発明は、ステーターを共用する２個のローターを有する電動機において、それぞれのローターを独立して制御することができる。 In the present invention, in an electric motor having two rotors sharing a stator, each rotor can be controlled independently.

図１は、本実施形態に係る電動機を、その回転軸を通りかつ回転軸を含む平面で切った断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of the electric motor according to the present embodiment, taken along a plane that passes through the rotation axis and includes the rotation axis. 図２は、本実施形態に係る電動機の内部構造の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the internal structure of the electric motor according to the present embodiment. 図３は、本実施形態に係る電動機が有する第１ローターの平面図である。FIG. 3 is a plan view of the first rotor included in the electric motor according to the present embodiment. 図４は、本実施形態に係る電動機が有する第２ローターの平面図である。FIG. 4 is a plan view of a second rotor included in the electric motor according to the present embodiment. 図５は、本実施形態に係る電動機が有するステーターの平面図である。FIG. 5 is a plan view of a stator included in the electric motor according to the present embodiment. 図６は、本実施形態の変形例に係る電動機を、その回転軸を通りかつ回転軸を含む平面で切った断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of an electric motor according to a modification of the present embodiment cut along a plane that passes through the rotation axis and includes the rotation axis. 図７は、本実施形態に係る電動機を、その回転軸と直交する平面で切った一部断面図である。FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the electric motor according to the present embodiment cut along a plane orthogonal to the rotation axis. 図８は、三相電動機の電気角と相との関係を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing the relationship between the electrical angle and phase of the three-phase motor. 図９は、比較例の相順を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing the phase order of the comparative example. 図１０は、本実施形態の相順を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing the phase sequence of the present embodiment. 図１１は、ステーターの変形例を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing a modification of the stator. 図１２は、ステーターの変形例を示す一部平面図である。FIG. 12 is a partial plan view showing a modification of the stator.

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the contents described in the following embodiments. The constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined. In addition, various omissions, substitutions, or changes of components can be made without departing from the scope of the present invention.

＜電動機の構造＞
図１は、本実施形態に係る電動機を、その回転軸を通りかつ回転軸を含む平面で切った断面図である。図２は、本実施形態に係る電動機の内部構造の斜視図である。図３は、本実施形態に係る電動機が有する第１ローターの平面図である。図４は、本実施形態に係る電動機が有する第２ローターの平面図である。図５は、本実施形態に係る電動機が有するステーターの平面図である。図１、図６は、回転軸Ｚｒを基準としたそれぞれの図の上側と下側とで電動機１、１ａの異なる断面を示している。 <Structure of electric motor>
FIG. 1 is a cross-sectional view of the electric motor according to the present embodiment cut along a plane that passes through and includes the rotation axis. FIG. 2 is a perspective view of the internal structure of the electric motor according to the present embodiment. FIG. 3 is a plan view of the first rotor included in the electric motor according to the present embodiment. FIG. 4 is a plan view of a second rotor included in the electric motor according to the present embodiment. FIG. 5 is a plan view of a stator included in the electric motor according to the present embodiment. 1 and 6 show different cross sections of the electric motors 1 and 1a on the upper side and the lower side of the respective drawings based on the rotation axis Zr.

電動機１は、第１ローター１０と、第２ローター２０と、ステーター３０とを含んでいる。電動機１は、三相電動機であり、共通のステーター３０によって、第１ローター１０と第２ローター２０とが駆動されるものである。第１ローター１０と、第２ローター２０と、ステーター３０とは、筐体２内に格納される。筐体２は、筒状の構造体であり、両端部の貫通孔５、６からそれぞれ動力伝達シャフト１２、２２が突出している。 The electric motor 1 includes a first rotor 10, a second rotor 20, and a stator 30. The electric motor 1 is a three-phase electric motor, and the first rotor 10 and the second rotor 20 are driven by a common stator 30. The first rotor 10, the second rotor 20, and the stator 30 are stored in the housing 2. The housing 2 is a cylindrical structure, and the power transmission shafts 12 and 22 protrude from the through holes 5 and 6 at both ends, respectively.

第１ローター１０及び第２ローター２０の回転中心と回転軸Ｚｒとは同一である。また、第１ローター１０及び第２ローター２０の径方向と回転軸Ｚｒとは直交する。第１ローター１０及び第２ローター２０は、回転軸Ｚｒを中心として回転する。このように、第１ローター１０及び第２ローター２０は、共通の回転軸Ｚｒの周りを回転する。ステーター３０は、第１ローター１０と第２ローター２０との間に配置される。したがって、第１ローター１０と第２ローター２０とは、回転軸Ｚｒが伸びる方向に向かって異なる位置であって、間にステーター３０を挟んで配置されている。このように、第１ローター１０と第２ローター２０とは、ステーター３０を挟んで回転軸Ｚｒの手前（一方側）から奥（他方側）に向かって互いに平行に配列されている。 The rotation centers of the first rotor 10 and the second rotor 20 and the rotation axis Zr are the same. Further, the radial direction of the first rotor 10 and the second rotor 20 and the rotation axis Zr are orthogonal to each other. The first rotor 10 and the second rotor 20 rotate about the rotation axis Zr. Thus, the first rotor 10 and the second rotor 20 rotate around the common rotation axis Zr. The stator 30 is disposed between the first rotor 10 and the second rotor 20. Therefore, the first rotor 10 and the second rotor 20 are located at different positions in the direction in which the rotation axis Zr extends, and are disposed with the stator 30 interposed therebetween. Thus, the first rotor 10 and the second rotor 20 are arranged in parallel to each other from the front (one side) to the back (the other side) of the rotation axis Zr with the stator 30 interposed therebetween.

第１ローター１０は、回転軸Ｚｒと直交する２個の端面のうち一方が、回転軸Ｚｒと直交するステーター３０の一方の端面と対向する。第２ローター２０は、回転軸Ｚｒと直交する２個の端面のうち一方が、回転軸Ｚｒと直交するステーター３０の他方の端面と対向する。電動機１の形式は、回転軸Ｚｒと平行な方向に第１ローター１０及び第２ローター２０とステーター３０とのギャップが存在するアキシャルギャップ型である。 In the first rotor 10, one of the two end surfaces orthogonal to the rotation axis Zr faces one end surface of the stator 30 orthogonal to the rotation axis Zr. In the second rotor 20, one of the two end surfaces orthogonal to the rotation axis Zr faces the other end surface of the stator 30 orthogonal to the rotation axis Zr. The type of the electric motor 1 is an axial gap type in which a gap between the first rotor 10 and the second rotor 20 and the stator 30 exists in a direction parallel to the rotation axis Zr.

第１ローター１０及び第２ローター２０は、いずれも円板形状の構造体としてのローター本体（ヨーク）１１、２１と、ローター本体１１、２１に取り付けられる動力伝達シャフト１２、２２と、ローター本体１１、２１に取り付けられる複数の磁石（永久磁石）１３、２３と、を有している。動力伝達シャフト１２、２２は、ローター本体１１、２１の両方の端面から回転軸Ｚｒの方向に向かってそれぞれ延在している。動力伝達シャフト１２、２２の中心軸は、ローター本体１１、２１の中心軸と共通する。これらは、電動機１の回転軸Ｚｒとも共通する。 Each of the first rotor 10 and the second rotor 20 includes rotor main bodies (yokes) 11 and 21 as disk-shaped structures, power transmission shafts 12 and 22 attached to the rotor main bodies 11 and 21, and the rotor main body 11. , 21 and a plurality of magnets (permanent magnets) 13, 23. The power transmission shafts 12 and 22 extend from both end faces of the rotor main bodies 11 and 21 in the direction of the rotation axis Zr. The central axes of the power transmission shafts 12 and 22 are the same as the central axes of the rotor bodies 11 and 21. These are also common to the rotation axis Zr of the electric motor 1.

第１ローター１０は、径方向外側に第１ローター１０の磁極を作るための磁石１３と係合する部分（第１磁石係合部）１０Ｔを有し、第２ローター２０は、径方向外側に第２ローター２０の磁極を作るための磁石２３と係合する部分（第２磁石係合部）２０Ｔを有する。第１磁石係合部１０Ｔは、ローター本体１１の径方向外側における外縁部から回転軸Ｚｒと平行な方向に向かって突出している。同様に、第２磁石係合部２０Ｔは、ローター本体２１の径方向外側における外縁部から回転軸Ｚｒと平行な方向に向かって突出している。 The first rotor 10 has a portion (first magnet engaging portion) 10T that engages with the magnet 13 for creating the magnetic pole of the first rotor 10 on the radially outer side, and the second rotor 20 on the radially outer side. A portion (second magnet engaging portion) 20T that engages with the magnet 23 for forming the magnetic pole of the second rotor 20 is provided. The first magnet engaging portion 10T protrudes from the outer edge portion on the radially outer side of the rotor body 11 in a direction parallel to the rotation axis Zr. Similarly, the second magnet engaging portion 20T protrudes from the outer edge portion on the radially outer side of the rotor body 21 in a direction parallel to the rotation axis Zr.

第１ローター１０の磁石１３は、第１磁石係合部１０Ｔと係り合う。また、第２ローター２０の磁石２３は、第１磁石係合部２０Ｔと係り合う。このようにすることで、第１磁石係合部１０Ｔ及び第２磁石係合部２０Ｔは、第１ローター１０及び第２ローター２０が回転することによって磁石１３、２３に作用する遠心力を受ける。その結果、第１ローター１０及び第２ローター２０の回転中に磁石１３、２３が外れるおそれを低減できるので、安全性が向上する。 The magnet 13 of the first rotor 10 is engaged with the first magnet engaging portion 10T. Further, the magnet 23 of the second rotor 20 is engaged with the first magnet engaging portion 20T. By doing in this way, the 1st magnet engaging part 10T and the 2nd magnet engaging part 20T receive the centrifugal force which acts on the magnets 13 and 23 when the 1st rotor 10 and the 2nd rotor 20 rotate. As a result, since the possibility that the magnets 13 and 23 come off during the rotation of the first rotor 10 and the second rotor 20 can be reduced, safety is improved.

ステーター３０は、環状の構造体である。ステーター３０は、筐体２の内部に配置されている。ステーター３０は、ステーターコア３１と、ステーターコア３１に設けられているティース３２と、ステーターコア３１に巻き回されている巻線（コイル）３３とを有している。巻線３３は、導体であり、本実施形態では銅線である。巻線３３は銅線に限られず、例えば、アルミニウム線であってもよい。ステーター３０は、ステーターコア３１の外周部３１Ｓが筐体２の内周部２Ｉに固定されている。ステーターコア３１は、中心部に貫通孔３１Ｈを有している。ステーター３０の構造については、後述する。 The stator 30 is an annular structure. The stator 30 is disposed inside the housing 2. The stator 30 includes a stator core 31, teeth 32 provided on the stator core 31, and windings (coils) 33 wound around the stator core 31. The winding 33 is a conductor and is a copper wire in this embodiment. The winding 33 is not limited to a copper wire, and may be an aluminum wire, for example. In the stator 30, the outer peripheral portion 31 S of the stator core 31 is fixed to the inner peripheral portion 2 I of the housing 2. The stator core 31 has a through hole 31H at the center. The structure of the stator 30 will be described later.

第１ローター１０の動力伝達シャフト１２は、軸受３Ａ、３Ｂに支持されている。より具体的には、動力伝達シャフト１２は、ローター本体１１の一方の端面側（磁石１３が配置されている側）が軸受３Ａに、他方の端面側（磁石１３とは反対側）が軸受３Ｂに支持されている。第２ローター２０の動力伝達シャフト２２は、軸受３Ｃ、３Ｄに支持されている。より具体的には、動力伝達シャフト２２は、ローター本体２１の一方の端面側（磁石２３が配置されている側）が軸受３Ｃに、他方の端面側（磁石２３とは反対側）が軸受３Ｄに支持されている。 The power transmission shaft 12 of the first rotor 10 is supported by the bearings 3A and 3B. More specifically, in the power transmission shaft 12, one end surface side (the side where the magnet 13 is disposed) of the rotor body 11 is the bearing 3A, and the other end surface side (the opposite side to the magnet 13) is the bearing 3B. It is supported by. The power transmission shaft 22 of the second rotor 20 is supported by the bearings 3C and 3D. More specifically, in the power transmission shaft 22, one end surface side (the side where the magnet 23 is disposed) of the rotor body 21 is the bearing 3C, and the other end surface side (the side opposite to the magnet 23) is the bearing 3D. It is supported by.

軸受３Ａ、３Ｃは、ステーターコア３１の貫通孔３１Ｈに取り付けられている。このため、軸受３Ａ、３Ｃは、ステーターコア３１を介して筐体２に支持されている。軸受３Ｂは筐体２の貫通孔５に取り付けられ、軸受３Ｄは筐体２の貫通孔６に取り付けられる。このような構造により、第１ローター１０は、軸受３Ａ、３Ｂ及び動力伝達シャフト１２を介して筐体２に支持され、第２ローター２０は、軸受３Ｃ、３Ｄ及び動力伝達シャフト２２を介して筐体２に支持される。第１ローター１０と第２ローター２０とは、筐体２に対してそれぞれ独立に回転できるようになっている。 The bearings 3A and 3C are attached to the through holes 31H of the stator core 31. For this reason, the bearings 3 A and 3 C are supported by the housing 2 via the stator core 31. The bearing 3 B is attached to the through hole 5 of the housing 2, and the bearing 3 D is attached to the through hole 6 of the housing 2. With such a structure, the first rotor 10 is supported by the housing 2 via the bearings 3A and 3B and the power transmission shaft 12, and the second rotor 20 is housed via the bearings 3C and 3D and the power transmission shaft 22. Supported by the body 2. The first rotor 10 and the second rotor 20 can rotate independently of the housing 2.

図２、図３に示すように、第１ローター１０が有する複数の磁石１３は、ローター本体１１の一方の端面であって動力伝達シャフト１２の周囲に、ローター本体１１の周方向に向かってＮ極、Ｓ極が交互に配列される。図２、図４に示すように、第２ローター２０が有する複数の磁石２３も、ローター本体２１の一方の端面であって動力伝達シャフト２２の周囲に、ローター本体２１の周方向に向かってＮ極、Ｓ極が交互に配列される。本実施形態では、磁石１３Ｎ、２３ＮがＮ極を表し、磁石１３Ｓ、２３ＳがＳ極を表す。磁石１３、２３は、磁極を作る。 As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the plurality of magnets 13 included in the first rotor 10 are N on one end face of the rotor body 11 and around the power transmission shaft 12 in the circumferential direction of the rotor body 11. The poles and S poles are alternately arranged. As shown in FIGS. 2 and 4, the plurality of magnets 23 included in the second rotor 20 are also arranged on one end face of the rotor body 21 and around the power transmission shaft 22 in the circumferential direction of the rotor body 21. The poles and S poles are alternately arranged. In the present embodiment, the magnets 13N and 23N represent the N pole, and the magnets 13S and 23S represent the S pole. Magnets 13 and 23 create magnetic poles.

磁石１３、２３は、ローター本体１１、２１の表面に取り付けられる構造（ＳＰＭ：Surface Permanent Magnet）であってもよいし、ローター本体１１、２１に埋め込まれる構造（ＩＰＭ：Interior Permanent Magnet）であってもよい。以下の例においても同様である。また、磁石１３、２３は、リング磁石又はセグメント磁石いずれであってもよい。 The magnets 13 and 23 may have a structure (SPM: Surface Permanent Magnet) attached to the surface of the rotor bodies 11 and 21 or a structure embedded in the rotor bodies 11 and 21 (IPM: Interior Permanent Magnet). Also good. The same applies to the following examples. The magnets 13 and 23 may be either ring magnets or segment magnets.

第１ローター１０が有する磁石１３の数及び第２ローター２０が有する磁石２３の数は、いずれも偶数である。第１ローター１０が有する磁石１３の数及び第２ローター２０が有する磁石２３の数が、それぞれ第１ローター１０の磁極の数及び第２ローター２０の磁極の数になる。磁極の数を極数という。本実施形態において、第１ローター１０が有する磁石１３の数と、第２ローター２０が有する磁石２３の数とは異なっている。図１、図２に示すように、第１ローター１０及び第２ローター２０は、磁石１３、２３がステーター３０のティース３２と対向している。 The number of magnets 13 included in the first rotor 10 and the number of magnets 23 included in the second rotor 20 are both even numbers. The number of magnets 13 included in the first rotor 10 and the number of magnets 23 included in the second rotor 20 are the number of magnetic poles of the first rotor 10 and the number of magnetic poles of the second rotor 20, respectively. The number of magnetic poles is called the number of poles. In the present embodiment, the number of magnets 13 included in the first rotor 10 is different from the number of magnets 23 included in the second rotor 20. As shown in FIGS. 1 and 2, in the first rotor 10 and the second rotor 20, the magnets 13 and 23 are opposed to the teeth 32 of the stator 30.

図２、図５に示すように、ステーター３０が有するステーターコア３１は、環状のヨーク３４と、ヨーク３４の両方の端面にそれぞれが取り付けられる複数のティース３２とを有している。ステーターコア３１は、例えば、電磁鋼板を積層してもよいし、磁性体の粉末を加圧して成形してもよい。後者のようにすると、複雑な形状のステーターコア３１であっても比較的容易に製造できるという利点がある。 As shown in FIGS. 2 and 5, the stator core 31 included in the stator 30 includes an annular yoke 34 and a plurality of teeth 32 that are respectively attached to both end surfaces of the yoke 34. The stator core 31 may be formed, for example, by laminating electromagnetic steel plates or by pressing magnetic powder. In the latter case, there is an advantage that even the stator core 31 having a complicated shape can be manufactured relatively easily.

ヨーク３４の一方の端面側と他方の端面側とにおいて、ティース３２は、ヨーク３４の周方向に対して同じ位置に配置されている。ティース３２は、第１ローター１０の磁石１３及び第２ローター２０の磁石２３と対向する平板部３２Ｐと、平板部３２Ｐとヨーク３４とを連結する軸部３２Ｓとを有している。ヨーク３４の両方の端面に複数のティース３２が配置されて、それぞれの端面側のティース３２が第１ローター１０及び第２ローター２０と対向している。 The teeth 32 are arranged at the same position with respect to the circumferential direction of the yoke 34 on one end face side and the other end face side of the yoke 34. The teeth 32 have a flat plate portion 32P facing the magnet 13 of the first rotor 10 and the magnet 23 of the second rotor 20, and a shaft portion 32S connecting the flat plate portion 32P and the yoke 34. A plurality of teeth 32 are arranged on both end faces of the yoke 34, and the teeth 32 on the end face sides face the first rotor 10 and the second rotor 20.

ヨーク３４の周方向に向かって隣接するティース３２の間がスロット３５である。本実施形態では、ヨーク３４の両方の端面に複数のティース３２が配置されているため、スロット３５も、一方の端面側と他方の端面側とに形成される。本実施形態において、スロット３５の数は、ヨーク３４の両方の端面側に形成される２個のスロット３５を１個として数える。スロット３５の数は、一方の端面側又は他方の端面側に設けられているティース３２の数に等しい。本実施形態において、ステーター３０が有するスロット３５の数を３×ｎ個とする。 A slot 35 is formed between adjacent teeth 32 in the circumferential direction of the yoke 34. In the present embodiment, since the plurality of teeth 32 are arranged on both end faces of the yoke 34, the slots 35 are also formed on one end face side and the other end face side. In the present embodiment, the number of slots 35 is counted as two slots 35 formed on both end face sides of the yoke 34. The number of slots 35 is equal to the number of teeth 32 provided on one end face side or the other end face side. In the present embodiment, the number of slots 35 included in the stator 30 is 3 × n.

それぞれのスロット３５には、巻線３３が配置されている。巻線３３ｕはＵ相、巻線３３ｖはＶ相、巻線３３ｗはＷ相を示す。巻線３３は、スロット３５の部分のヨーク３４に、ヨーク３４の周方向に向かって巻き回されている。このように、本実施形態では、巻線３３がヨーク３４にトロイダル状に巻き回されて、トロイダルコイルとなっている。このようにすることで、第１ローター１０側と第２ローター２０側とにそれぞれ独立して磁気回路を形成することができる。その結果、第１ローター１０と第２ローター２０とを独立して駆動できるとともに、出力低下を抑制することができる。 A winding 33 is disposed in each slot 35. The winding 33u indicates the U phase, the winding 33v indicates the V phase, and the winding 33w indicates the W phase. The winding 33 is wound around the yoke 34 in the slot 35 portion in the circumferential direction of the yoke 34. Thus, in the present embodiment, the winding 33 is wound around the yoke 34 in a toroidal shape to form a toroidal coil. By doing in this way, a magnetic circuit can be independently formed in the 1st rotor 10 side and the 2nd rotor 20 side, respectively. As a result, the first rotor 10 and the second rotor 20 can be driven independently, and a decrease in output can be suppressed.

ステーターコア３１は、例えば、磁性体の粉末を型に入れた後、圧縮成形することによって製造することができるが、ステーターコア３１の製造方法はこれに限定されるものではない。ステーター３０は、巻線３３をヨーク３４に巻回したステーターコア３１を、樹脂でモールドしてもよい。このようにすることで、ステーターコア３１と巻線３３とを一体にすることができるので、ステーター３０の取り扱いが容易になる。 The stator core 31 can be manufactured by, for example, putting a magnetic powder in a mold and then compression molding, but the method of manufacturing the stator core 31 is not limited to this. In the stator 30, a stator core 31 in which the winding 33 is wound around the yoke 34 may be molded with resin. By doing in this way, since the stator core 31 and the coil | winding 33 can be united, the handling of the stator 30 becomes easy.

＜電動機の変形例＞
図６は、本実施形態の変形例に係る電動機を、その回転軸を通りかつ回転軸を含む平面で切った断面図である。図７は、本実施形態に係る電動機を、その回転軸と直交する平面で切った一部断面図である。電動機１ａは、共通のステーター３０ａによって、第１ローター１０ａと第２ローター２０ａとが駆動される点では上述した電動機１（図１等参照）と共通する。上述した電動機１の形式がアキシャルギャップ型であるのに対し、電動機１ａの形式は、回転軸Ｚｒと直交する方向、すなわち、径方向に第１ローター１０及び第２ローター２０とステーター３０とのギャップが存在するラジアルギャップ型である点が異なる。すなわち、電動機１ａは、第１ローター１０の径方向外側にステーター３０ａが配置され、ステーター３０ａの径方向外側に第２ローター２０ａが配置される。 <Modified example of electric motor>
FIG. 6 is a cross-sectional view of an electric motor according to a modification of the present embodiment, cut along a plane that passes through the rotation axis and includes the rotation axis. FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the electric motor according to the present embodiment cut along a plane orthogonal to the rotation axis. The electric motor 1a is common to the above-described electric motor 1 (see FIG. 1 and the like) in that the first rotor 10a and the second rotor 20a are driven by a common stator 30a. The type of the electric motor 1 described above is an axial gap type, whereas the type of the electric motor 1a is a gap between the first rotor 10 and the second rotor 20 and the stator 30 in the direction orthogonal to the rotation axis Zr, that is, in the radial direction. The difference is that it is a radial gap type. That is, in the electric motor 1a, the stator 30a is disposed on the radially outer side of the first rotor 10, and the second rotor 20a is disposed on the radially outer side of the stator 30a.

電動機１ａは、第１ローター１０ａと、第２ローター２０ａと、ステーター３０ａとを含んでいる。電動機１は、三相電動機であり、共通のステーター３０によって、第１ローター１０と第２ローター２０とが駆動されるものである。電動機１ａは、ステーター３０ａが有するステーターコア３１ａの、回転軸Ｚｒ方向における端部３１Ｔが取付対象４に固定される。第１ローター１０ａ及び第２ローター２０ａは、共通の回転軸Ｚｒを中心として回転する。第２ローター２０ａは、第１ローター１０ａの径方向外側かつステーター３０ａの径方向外側に配置されている。このような構造により、ステーター３０ａは、第１ローター１０ａと第２ローター２０ａとの間に配置される。したがって、第１ローター１０ａとステーター３０ａと第２ローター２０ａとは、回転軸Ｚｒを中心として直径が異なる３個の同心円上に配置される。 The electric motor 1a includes a first rotor 10a, a second rotor 20a, and a stator 30a. The electric motor 1 is a three-phase electric motor, and the first rotor 10 and the second rotor 20 are driven by a common stator 30. In the electric motor 1a, the end 31T of the stator core 31a of the stator 30a in the direction of the rotation axis Zr is fixed to the attachment target 4. The first rotor 10a and the second rotor 20a rotate around a common rotation axis Zr. The second rotor 20a is disposed on the radially outer side of the first rotor 10a and on the radially outer side of the stator 30a. With such a structure, the stator 30a is disposed between the first rotor 10a and the second rotor 20a. Therefore, the first rotor 10a, the stator 30a, and the second rotor 20a are arranged on three concentric circles having different diameters around the rotation axis Zr.

第１ローター１０ａは、円柱形状の構造体としてのローター本体（ヨーク）１１ａと、ローター本体１１ａに取り付けられる動力伝達シャフト１２ａと、ローター本体１１ａに取り付けられる複数の磁石（永久磁石）１３ａと、を有している。第２ローター２０ａは、円筒形状の構造体としてのローター本体（ヨーク）２１ａと、ローター本体２１ａに取り付けられる動力伝達シャフト２２ａと、ローター本体２１ａに取り付けられる複数の磁石（永久磁石）２３ａと、を有している。動力伝達シャフト１２ａ、２２ａは、ローター本体１１ａ、２１ａの一方の端面から回転軸Ｚｒの方向に向かってそれぞれ延出している。第１ローター１０ａの動力伝達シャフト１２ａと第２ローター２０ａの動力伝達シャフト２２ａとは、延出する方向がそれぞれ反対方向である。動力伝達シャフト１２ａ、２２ａの中心軸は、ローター本体１１ａ、２１ａの中心軸と共通する。これらは、電動機１ａの回転軸Ｚｒとも共通する。 The first rotor 10a includes a rotor body (yoke) 11a as a cylindrical structure, a power transmission shaft 12a attached to the rotor body 11a, and a plurality of magnets (permanent magnets) 13a attached to the rotor body 11a. Have. The second rotor 20a includes a rotor body (yoke) 21a as a cylindrical structure, a power transmission shaft 22a attached to the rotor body 21a, and a plurality of magnets (permanent magnets) 23a attached to the rotor body 21a. Have. The power transmission shafts 12a and 22a respectively extend from one end face of the rotor main bodies 11a and 21a in the direction of the rotation axis Zr. The extending directions of the power transmission shaft 12a of the first rotor 10a and the power transmission shaft 22a of the second rotor 20a are opposite to each other. The central axes of the power transmission shafts 12a and 22a are the same as the central axes of the rotor bodies 11a and 21a. These are also common to the rotation axis Zr of the electric motor 1a.

ステーター３０ａは、環状の構造体である。ステーター３０ａは、ステーターコア３１ａと、ステーターコア３１ａに設けられているティース３２ａｏ、３２ａｉと、ステーターコア３１ａに巻き回されている巻線（コイル）３３ａとを有している。巻線３３ａは、導体であり、上述した電動機１と同様である。図７中の点線が、巻線３３ａの巻き方を示している。ステーターコア３１ａは、中心部に貫通孔３１ＨＡ、３１ＨＢを有している。 The stator 30a is an annular structure. The stator 30a includes a stator core 31a, teeth 32ao and 32ai provided on the stator core 31a, and windings (coils) 33a wound around the stator core 31a. The winding 33a is a conductor and is the same as the electric motor 1 described above. The dotted line in FIG. 7 shows how to wind the winding wire 33a. The stator core 31a has through holes 31HA and 31HB in the center.

図７に示すように、ステーター３０ａが有するステーターコア３１ａは、環状のヨーク３４ａと、ヨーク３４ａの外周面と内周面とにそれぞれが設けられる複数のティース３２ａｏ、３２ａｉとを有している。ステーターコア３１ａの材料は、上述したステーターコア３１と同様である。ヨーク３４ａの外周面と内周面とにおいて、ティース３２ａｏ、３２ａｉは、ヨーク３４ａの周方向に対して同じ位置に配置されている。ヨーク３４ａの外周面に配置されたティース（第２ティース）３２ａｏは、第２ローター２０ａ、より具体的には第２ローター２０ａの内周面に設けられた磁石２３ａと対向している。ヨーク３４ａの内周面に配置されたティース（第１ティース）３２ａｉは、第１ローター１０ａ、より具体的には第１ローター１０ａの外周面に設けられた磁石１３ａと対向している。 As shown in FIG. 7, the stator core 31a of the stator 30a has an annular yoke 34a and a plurality of teeth 32ao and 32ai provided on the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the yoke 34a, respectively. The material of the stator core 31a is the same as that of the stator core 31 described above. On the outer peripheral surface and inner peripheral surface of the yoke 34a, the teeth 32ao and 32ai are arranged at the same position with respect to the circumferential direction of the yoke 34a. The teeth (second teeth) 32ao arranged on the outer peripheral surface of the yoke 34a face the second rotor 20a, more specifically, the magnet 23a provided on the inner peripheral surface of the second rotor 20a. The teeth (first teeth) 32ai disposed on the inner peripheral surface of the yoke 34a face the first rotor 10a, more specifically, the magnet 13a provided on the outer peripheral surface of the first rotor 10a.

ヨーク３４ａの周方向に向かって隣接するティース３２ａｏ、３２ｉｏの間がスロット３５ａである。本実施形態では、ヨーク３４ａの内周面と外周面とに複数のティース３２ａｉ、３２ａｏが配置されているため、スロット３５ａも、内周面側と外周面側とに形成される。本変形例において、スロット３５ａの数は、ヨーク３４ａの内周面及び外周面に形成される２個のスロット３５ａを１個として数える。スロット３５ａの数は、ヨーク３４ａの内周面及び外周面にそれぞれが設けられているティース３２ａｉ、３２ａｏの数に等しい。本変形例においても、ステーター３０ａが有するスロット３５ａの数を３×ｎ個とする。それぞれのスロット３５ａには、巻線３３ａが配置されている。巻線３３ａｕはＵ相、巻線３３ａｖはＶ相、巻線３３ａｗはＷ相を示す。巻線３３ａは、スロット３５ａの部分のヨーク３４ａに、ヨーク３４ａの周方向に向かって巻き回されている。このように、本変形例でも、巻線３３ａがヨーク３４ａにトロイダル状に巻き回されて、トロイダルコイルとなっている。 A slot 35a is formed between the teeth 32ao and 32io adjacent to each other in the circumferential direction of the yoke 34a. In the present embodiment, since the plurality of teeth 32ai and 32ao are arranged on the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the yoke 34a, the slot 35a is also formed on the inner peripheral surface side and the outer peripheral surface side. In this modification, the number of slots 35a is counted as two slots 35a formed on the inner and outer peripheral surfaces of the yoke 34a. The number of slots 35a is equal to the number of teeth 32ai and 32ao provided on the inner and outer peripheral surfaces of the yoke 34a, respectively. Also in this modification, the number of slots 35a included in the stator 30a is 3 × n. A winding 33a is disposed in each slot 35a. The winding 33 au indicates the U phase, the winding 33 av indicates the V phase, and the winding 33 aw indicates the W phase. The winding 33a is wound around the yoke 34a at the slot 35a in the circumferential direction of the yoke 34a. Thus, also in this modification, the winding wire 33a is wound around the yoke 34a in a toroidal shape to form a toroidal coil.

第１ローター１０ａの動力伝達シャフト１２ａは、軸受３Ａａ、３Ｂａに支持されている。第２ローター２０ａは、回転軸Ｚｒ方向における両端部の内周面に、軸受３Ｃａ、３Ｄａが取り付けられている。第１ローター１０ａを支持する軸受３Ａａ、３Ｂａは、ステーター３０ａが有するステーターコア３１ａの２つの貫通孔３１ＨＡ、３１ＨＢに取り付けられている。また、第２ローター２０ａを支持する軸受３Ｃａ、３Ｄａは、回転軸Ｚｒ方向におけるステーター３０ａの両端部の外周部に取り付けられている。このような構造により、第１ローター１０ａと第２ローター２０ａとは、軸受３Ａａ、３Ｂａ、３Ｃａ、３Ｄａを介して、ステーター３０ａによって回転可能に支持されている。また、第１ローター１０ａと第２ローター２０ａとは、ステーター３０ａに対してそれぞれ独立に回転できるようになっている。 The power transmission shaft 12a of the first rotor 10a is supported by the bearings 3Aa and 3Ba. As for the 2nd rotor 20a, bearing 3Ca, 3Da is attached to the internal peripheral surface of the both ends in the rotating shaft Zr direction. The bearings 3Aa and 3Ba that support the first rotor 10a are attached to the two through holes 31HA and 31HB of the stator core 31a of the stator 30a. The bearings 3Ca and 3Da that support the second rotor 20a are attached to the outer peripheral portions of both end portions of the stator 30a in the rotation axis Zr direction. With such a structure, the first rotor 10a and the second rotor 20a are rotatably supported by the stator 30a via the bearings 3Aa, 3Ba, 3Ca, 3Da. Further, the first rotor 10a and the second rotor 20a can rotate independently of the stator 30a.

第１ローター１０ａの動力伝達シャフト１２ａは、ステーターコア３１ａの２つの貫通孔３１ＨＢから電動機１ａの外部に取り出される。第２ローター２０ａの動力伝達シャフト２２ａは、第１ローター１０ａの動力伝達シャフト１２ａとは反対側における第２ローター２０ａの端面に取り付けられる。ステーター３０ａは、取付対象４に取り付けられているので静止している。電動機１ａは、ステーター３０ａが生成する回転磁界によって、第１ローター１０ａがステーター３０ａの内側を、第２ローター２０ａがステーター３０ａの外側をそれぞれ独立に回転する。 The power transmission shaft 12a of the first rotor 10a is taken out of the electric motor 1a from the two through holes 31HB of the stator core 31a. The power transmission shaft 22a of the second rotor 20a is attached to the end surface of the second rotor 20a on the side opposite to the power transmission shaft 12a of the first rotor 10a. Since the stator 30a is attached to the attachment object 4, it is stationary. In the electric motor 1a, the first rotor 10a rotates independently of the inner side of the stator 30a and the second rotor 20a rotates independently of the outer side of the stator 30a by a rotating magnetic field generated by the stator 30a.

図６、図７に示すように、第１ローター１０ａが有する複数の磁石１３ａは、ローター本体１１ａの外周面に設けられるか、ローター本体１１ａの外周面側に埋め込まれる。複数の磁石１３ａは、ローター本体１１ａの周方向に向かってＮ極、Ｓ極が交互に配列される。第２ローター２０が有する複数の磁石２３ａは、ローター本体２１ａの内周面に設けられるか、ローター本体２１ａの内周面側に埋め込まれる。複数の磁石２３ａは、ローター本体２１ａの周方向に向かってＮ極、Ｓ極が交互に配列される。本実施形態では、磁石１３Ｎａ、２３ＮａがＮ極を表し、磁石１３Ｓａ、２３ＳａがＳ極を表す。磁石１３ａ、２３ａは、磁極を作る。磁石１３ａ、２３ａの数については、電動機１と同様である。 As shown in FIGS. 6 and 7, the plurality of magnets 13a included in the first rotor 10a are provided on the outer peripheral surface of the rotor main body 11a or embedded on the outer peripheral surface side of the rotor main body 11a. In the plurality of magnets 13a, north and south poles are alternately arranged in the circumferential direction of the rotor body 11a. The plurality of magnets 23a included in the second rotor 20 are provided on the inner peripheral surface of the rotor main body 21a or embedded on the inner peripheral surface side of the rotor main body 21a. In the plurality of magnets 23a, north and south poles are alternately arranged in the circumferential direction of the rotor body 21a. In the present embodiment, the magnets 13Na and 23Na represent the N pole, and the magnets 13Sa and 23Sa represent the S pole. Magnets 13a and 23a create magnetic poles. The number of magnets 13 a and 23 a is the same as that of the electric motor 1.

＜極数の設定＞
図８は、三相電動機の電気角と相との関係を示す模式図である。図９は、比較例の相順を示す模式図である。図１０は、本実施形態の相順を示す模式図である。次においては、図１等に示すアキシャル型の電動機１を例とするが、図６等に示すラジアル型の電動機１ａであっても同様である。三相電動機である電動機１において、電気角θｅ（°）は、磁極の数（極数）をＰ、スロットの数（スロット数）をＳとすると、式（１）で表される。
θｅ＝１８０×Ｐ／Ｓ・・・（１） <Setting the number of poles>
FIG. 8 is a schematic diagram showing the relationship between the electrical angle and phase of the three-phase motor. FIG. 9 is a schematic diagram showing the phase order of the comparative example. FIG. 10 is a schematic diagram showing the phase sequence of the present embodiment. In the following, the axial type electric motor 1 shown in FIG. 1 and the like is taken as an example, but the same applies to the radial type electric motor 1a shown in FIG. 6 and the like. In the electric motor 1 which is a three-phase electric motor, the electrical angle θe (°) is expressed by the equation (1), where P is the number of magnetic poles (number of poles) and S is the number of slots (number of slots).
θe = 180 × P / S (1)

電動機１が有する巻線３３は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相がある。Ｕ相の巻線３３ｕ、Ｖ相の巻線３３ｖ及びＷ相の巻線３３ｗは、それぞれ位相が異なる電圧が印加される。それに応じて位相が異なる電流がそれぞれの巻線３３ｕ、３３ｖ、３３ｗに流れる。図８に示すように、電気角θｅが０°以上６０°未満である場合は＋Ｕ相、電気角θｅが６０°以上１２０°未満である場合は−Ｗ相、電気角θｅが１２０°以上１８０°未満である場合は＋Ｖ相、電気角θｅが１８０°以上２４０°未満である場合は−Ｕ相、電気角θｅが２４０°以上３００°未満である場合は＋Ｗ相、電気角θｅが３００°以上３６０°未満である場合は−Ｖ相となる。それぞれの相を示す符号に付く＋、−は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を流れる電流の向きを示す。上記相順に３相交流を与えることによって、電動機１の回転に必要な回転磁界が得られる。 The winding 33 of the electric motor 1 has a U phase, a V phase, and a W phase. Voltages having different phases are applied to the U-phase winding 33u, the V-phase winding 33v, and the W-phase winding 33w, respectively. Accordingly, currents having different phases flow through the respective windings 33u, 33v, and 33w. As shown in FIG. 8, when the electrical angle θe is 0 ° or more and less than 60 °, the + U phase, and when the electrical angle θe is 60 ° or more and less than 120 °, the −W phase and the electrical angle θe are 120 ° or more and 180 °. When the angle is less than °, the + V phase, when the electrical angle θe is 180 ° or more and less than 240 °, the −U phase, when the electrical angle θe is 240 ° or more and less than 300 °, the + W phase and the electrical angle θe are 300 °. When the angle is less than 360 °, the phase is −V. “+” And “−” attached to symbols indicating the respective phases indicate directions of currents flowing through the U phase, the V phase, and the W phase. By giving a three-phase alternating current in the order of the phases, a rotating magnetic field necessary for the rotation of the electric motor 1 can be obtained.

比較例として、電動機１のステーター３０が１２個のスロット３５Ａ〜３５Ｌを有し（スロット数Ｓ＝１２）、第１ローター１０がＮ極の磁石１３ＮとＳ極の磁石１３Ｓとをそれぞれ４個ずつ有し（極数Ｐ＝８）、第２ローター２０がＮ極の磁石２３ＮとＳ極の磁石２３Ｓとをそれぞれ５個ずつ有する（極数Ｐ＝１０）場合を考える。この場合、第１ローター１０は、隣接するスロット３５Ａ、３５Ｂ間等において電気角θｅは１２０°変化し、第２ローター２０は、隣接するスロット３５Ａ、３５Ｂ間等において電気角θｅは１５０°変化する。 As a comparative example, the stator 30 of the electric motor 1 has twelve slots 35A to 35L (the number of slots S = 12), and the first rotor 10 has four each of an N-pole magnet 13N and an S-pole magnet 13S. It is assumed that the second rotor 20 has five N-pole magnets 23N and five S-pole magnets 23S (pole number P = 10). In this case, the electrical angle θe of the first rotor 10 changes 120 ° between the adjacent slots 35A and 35B, and the electrical angle θe of the second rotor 20 changes 150 ° between the adjacent slots 35A and 35B. .

図９に示すように、比較例は、スロット３５Ａにおいて第１ローター１０の電気角θｅ及び第２ローター２０の電気角θｅはいずれも０°なので、巻線３３の相はいずれも＋Ｕ相であり同一の相である。スロット３５Ｂにおいて第１ローター１０の電気角θｅは１２０度で＋Ｖ相、第２ローター２０の電気角θｅは１５０°なので、巻線３３の相はいずれも＋Ｖ相であり同一の相である。しかし、スロット３５Ｃにおいて第１ローター１０の電気角θｅは２４０°なので巻線３３の相は＋Ｗ相であるのに対し、第２ローター２０の電気角θｅは３００°なので巻線３３の相は−Ｖ相となり、異なる相になる。スロット３５Ｄ〜スロット３５Ｌについても第１ローター１０における巻線３３の相と第２ローター２０における巻線３３の相とは異なる。このため、比較例のような極数Ｐ及びスロット数Ｓの関係では、第１ローター１０と第２ローター２０とを独立して駆動することはできない。 As shown in FIG. 9, in the comparative example, since the electrical angle θe of the first rotor 10 and the electrical angle θe of the second rotor 20 are both 0 ° in the slot 35A, the phases of the windings 33 are both + U phases. It is the same phase. In the slot 35B, the electrical angle θe of the first rotor 10 is 120 degrees and the + V phase, and the electrical angle θe of the second rotor 20 is 150 °. Therefore, the phases of the windings 33 are both the + V phase and the same phase. However, since the electrical angle θe of the first rotor 10 is 240 ° in the slot 35C, the phase of the winding 33 is + W phase, whereas the electrical angle θe of the second rotor 20 is 300 °, so the phase of the winding 33 is − V phase and different phase. Regarding the slots 35D to 35L, the phase of the winding 33 in the first rotor 10 and the phase of the winding 33 in the second rotor 20 are different. For this reason, the first rotor 10 and the second rotor 20 cannot be driven independently in the relationship between the number of poles P and the number of slots S as in the comparative example.

本実施形態として、電動機１のステーター３０が１２個のスロット３５Ａ〜３５Ｌを有し（スロット数Ｓ＝１２）、第１ローター１０がＮ極の磁石１３ＮとＳ極の磁石１３Ｓとをそれぞれ４個ずつ有し（極数Ｐ＝８）、第２ローター２０がＮ極の磁石２３ＮとＳ極の磁石２３Ｓとをそれぞれ１６個ずつ有する（極数Ｐ＝３２）場合を考える。この場合、第１ローター１０及び第２ローター２０は、隣接するスロット３５Ａ、３５Ｂ間等において電気角θｅは１２０°変化する。 In the present embodiment, the stator 30 of the electric motor 1 has twelve slots 35A to 35L (the number of slots S = 12), and the first rotor 10 includes four N-pole magnets 13N and four S-pole magnets 13S. Consider a case where the number of poles is P (number of poles P = 8), and the second rotor 20 has 16 magnets 23N and S poles 23S (number of poles P = 32). In this case, the electrical angle θe of the first rotor 10 and the second rotor 20 changes by 120 ° between the adjacent slots 35A and 35B.

図１０に示すように、本実施形態は、スロット３５Ａにおいて第１ローター１０の電気角θｅ及び第２ローター２０の電気角θｅはいずれも０°なので、巻線３３の相はいずれも＋Ｕ相であり同じ相である。スロット３５Ｂ〜スロット３５Ｌについても、第１ローター１０の電気角θｅと第２ローター２０の電気角θｅとは等しいため、巻線３３の相は同相になる。すなわち、本実施形態は、第１ローター１０と第２ローター２０とを共通のステーター３０で駆動するにあたり、第１ローター１０と第２ローター２０との間で巻線３３の相順が同一になる。このため、本実施形態のような極数Ｐ及びスロット数Ｓの関係とすることにより、第１ローター１０と第２ローター２０とを独立して駆動することができる。より具体的には、隣接するスロット３５Ａ、３５Ｂ間等における電気角θｅが、第１ローター１０及び第２ローター２０の両方で同じ大きさとなるように極数Ｐ及びスロット数Ｓを設定すればよい。 As shown in FIG. 10, in this embodiment, since the electrical angle θe of the first rotor 10 and the electrical angle θe of the second rotor 20 are both 0 ° in the slot 35A, the phases of the windings 33 are both + U phase. There is the same phase. Also in the slots 35B to 35L, the electrical angle θe of the first rotor 10 and the electrical angle θe of the second rotor 20 are equal, and therefore the phase of the winding 33 is in phase. That is, in this embodiment, when the first rotor 10 and the second rotor 20 are driven by the common stator 30, the phase sequence of the windings 33 is the same between the first rotor 10 and the second rotor 20. . For this reason, the 1st rotor 10 and the 2nd rotor 20 can be driven independently by setting it as the relationship of the pole number P and the slot number S like this embodiment. More specifically, the number of poles P and the number of slots S may be set so that the electrical angle θe between the adjacent slots 35A, 35B etc. has the same magnitude in both the first rotor 10 and the second rotor 20. .

このため、本実施形態では、数式２×ｍ＋６×ｎ×（ｋ−１）のｍ及びｎを固定し、ｋを変更することにより得られる偶数の群の中から選択された２つの偶数を、それぞれ第１ローター１０及び第２ローター２０の磁極の数、すなわち極数とする。ここで、スロット数Ｓは３×ｎである。ｍ、ｎ、ｋは１以上の整数である。また、ｍの最大値は３×ｎ−１である。さらに、３×ｎ／２の倍数かつ最小の偶数及びその倍数を含む群は除外する。これは、巻線３３の相がＵ相、Ｖ相及びＷ相の少なくとも一つを欠く偶数を含む群を作る数は除くということである。このように極数Ｐとスロット数Ｓ（＝３×ｎ）とを設定することで、隣接するスロット３５Ａ、３５Ｂ間等における電気角θｅを、第１ローター１０及び第２ローター２０の両方で同じ大きさとすることができる。その結果、第１ローター１０と第２ローター２０とを独立して駆動することができる。 For this reason, in the present embodiment, m and n in Formula 2 × m + 6 × n × (k−1) are fixed, and two even numbers selected from the even number group obtained by changing k are expressed as follows: The number of magnetic poles of the first rotor 10 and the second rotor 20, that is, the number of poles, respectively. Here, the slot number S is 3 × n. m, n, and k are integers of 1 or more. The maximum value of m is 3 × n−1. Furthermore, groups containing multiples of 3 × n / 2 and the smallest even number and multiples thereof are excluded. This means that the number of windings 33 forming a group including an even number lacking at least one of the U phase, the V phase, and the W phase is excluded. Thus, by setting the number of poles P and the number of slots S (= 3 × n), the electrical angle θe between the adjacent slots 35A, 35B, etc. is the same in both the first rotor 10 and the second rotor 20. It can be a size. As a result, the first rotor 10 and the second rotor 20 can be driven independently.

ｎ＝１の場合、スロット数Ｓ＝３×ｎ＝３になる。２×ｍ＋６×ｎ×（ｋ−１）から求められる数の群は、下記のようになる。ｍの最大値は、３×ｎ−１＝２となる。３×ｎ／２の倍数かつ最小の偶数は６であるが、ｎ＝１の場合、ｍが３以上の群は存在しないので、６以上の偶数から始まる群は存在しない。
ｍ＝１：（２、８、１４、２０・・・）
ｍ＝２：（４、１０、１６、２２・・・）
第１ローター１０の極数Ｐ１及び第２ローター２０の極数Ｐ２として選択可能な組み合わせは、ｍ＝１の場合、２及び８、８及び１４、８及び２０等があり、ｍ＝２の場合、４及び１０、１０及び１６、１０及び２２等がある。ｍが異なる２個の群にまたがって極数Ｐ１、Ｐ２を選択することはできないので、８及び１６、２０及び４等はＰ１、Ｐ２として選択することができない。 When n = 1, the number of slots S = 3 × n = 3. A group of numbers obtained from 2 × m + 6 × n × (k−1) is as follows. The maximum value of m is 3 × n−1 = 2. A multiple of 3 × n / 2 and the smallest even number is 6, but when n = 1, there is no group in which m is 3 or more, so there is no group that starts with an even number of 6 or more.
m = 1: (2, 8, 14, 20...)
m = 2: (4, 10, 16, 22 ...)
The combinations that can be selected as the number of poles P1 of the first rotor 10 and the number of poles P2 of the second rotor 20 are m = 1, 2, 8, 8, 14, 8, 20, etc., and m = 2. 4 and 10, 10 and 16, 10 and 22 etc. Since the number of poles P1 and P2 cannot be selected across two groups having different m, 8 and 16, 20 and 4, etc. cannot be selected as P1 and P2.

ｎ＝２の場合、スロット数Ｓ＝３×ｎ＝６になる。２×ｍ＋６×ｎ×（ｋ−１）から求められる数の群は、下記のようになる。ｍの最大値は、３×ｎ−１＝５となる。３×ｎ／２の倍数かつ最小の偶数は６である。ｍ＝３のときの群は、（６、１８、３０、４２・・・）となり、最小の数に６を含んでいる。このため、ｍ＝３の群は極数Ｐ１、Ｐ２の選択から除外される。ｎ＝２の場合、ｍ＝３とすると、巻線３３の相がＵ相、Ｖ相及びＷ相の少なくとも一つを欠く偶数を含む群を作るからである。このため、ｎ＝２の場合、ｍ＝３は除かれる。
ｍ＝１：（２、１４、２６、３８・・・）
ｍ＝２：（４、１６、２８、４０・・・）
ｍ＝４：（８、２０、３２、４４・・・）
ｍ＝５：（１０、２２、３６、４６・・・）
第１ローター１０の極数Ｐ１及び第２ローター２０の極数Ｐ２として選択可能な組み合わせは、ｍ＝１の場合、２及び１４、１４及び２６、２６及び３８等がある。ｍが異なる２個の群にまたがって極数Ｐ１、Ｐ２を選択することはできないので、１４及び１６、１６及び２０等はＰ１、Ｐ２として選択することができない。 When n = 2, the number of slots S = 3 × n = 6. A group of numbers obtained from 2 × m + 6 × n × (k−1) is as follows. The maximum value of m is 3 × n−1 = 5. A multiple of 3 × n / 2 and the smallest even number is 6. The group when m = 3 is (6, 18, 30, 42...), and 6 is included in the minimum number. For this reason, the group of m = 3 is excluded from selection of the pole numbers P1 and P2. This is because in the case of n = 2, if m = 3, the phase of the winding 33 forms a group including an even number lacking at least one of the U phase, the V phase, and the W phase. For this reason, when n = 2, m = 3 is excluded.
m = 1: (2, 14, 26, 38 ...)
m = 2: (4, 16, 28, 40...)
m = 4: (8, 20, 32, 44...)
m = 5: (10, 22, 36, 46...)
Combinations that can be selected as the number of poles P1 of the first rotor 10 and the number of poles P2 of the second rotor 20 include 2 and 14, 14 and 26, 26 and 38, etc. when m = 1. Since the number of poles P1 and P2 cannot be selected across two groups with different m, 14 and 16, 16 and 20, etc. cannot be selected as P1 and P2.

ｎ＝３の場合、スロット数Ｓ＝３×ｎ＝９になる。２×ｍ＋６×ｎ×（ｋ−１）から求められる数の群は、下記のようになる。ｍの最大値は、３×ｎ−１＝８となる。３×ｎ／２の倍数かつ最小の偶数は１８であるが、ｎ＝３の場合、ｍが９以上の群は存在しないので、１８以上の偶数から始まる群は存在しない。
ｍ＝１：（２、２０、３８、５６、７４・・・）
ｍ＝２：（４、２２、４０、５８、７６・・・）
ｍ＝３：（６、２４、４２、６０、７８・・・）
ｍ＝４：（８、２６、４４、６２、８０・・・）
ｍ＝５：（１０、２８、４６、６４、８２・・・）
ｍ＝６：（１２、３０、４８、６６、８４・・・）
ｍ＝７：（１４、３２、５０、６８、８６・・・）
ｍ＝８：（１６、３４、５２、７０、８８・・・）
第１ローター１０の極数Ｐ１及び第２ローター２０の極数Ｐ２として選択可能な組み合わせは、ｍ＝１の場合、２及び２０、３８及び５６等があり、ｍ＝２の場合、２２及び４０等、ｍ＝３の場合、４２及び６０等がある。ｍが異なる２個の群にまたがって極数Ｐ１、Ｐ２を選択することはできないので、２０及び２２、４０及び６０等はＰ１、Ｐ２として選択することができない。 When n = 3, the number of slots S = 3 × n = 9. A group of numbers obtained from 2 × m + 6 × n × (k−1) is as follows. The maximum value of m is 3 × n−1 = 8. A multiple of 3 × n / 2 and the smallest even number is 18, but when n = 3, there is no group starting with an even number greater than or equal to 18 because there is no group with m equal to or greater than 9.
m = 1: (2, 20, 38, 56, 74...)
m = 2: (4, 22, 40, 58, 76...)
m = 3: (6, 24, 42, 60, 78 ...)
m = 4: (8, 26, 44, 62, 80...)
m = 5: (10, 28, 46, 64, 82...)
m = 6: (12, 30, 48, 66, 84...)
m = 7: (14, 32, 50, 68, 86...)
m = 8: (16, 34, 52, 70, 88 ...)
The combinations that can be selected as the number of poles P1 of the first rotor 10 and the number of poles P2 of the second rotor 20 include 2 and 20, 38, and 56 when m = 1, and 22 and 40 when m = 2. Etc., if m = 3, there are 42 and 60 etc. Since the number of poles P1 and P2 cannot be selected across two groups with different m, 20 and 22, 40 and 60, etc. cannot be selected as P1 and P2.

ｎ＝４の場合、スロット数Ｓ＝３×ｎ＝１２になる。２×ｍ＋６×ｎ×（ｋ−１）から求められる数の群は、下記のようになる。ｍの最大値は、３×ｎ−１＝１１となる。３×ｎ／２の倍数かつ最小の偶数は６であり、その倍数は、１２、１８である。ｍ＝３のときの群は、（６、３０、５４、７８、１０２・・・）となり、最小の数に６を含んでいる。ｍ＝６のときの群は、（１２、３６、６０、８４、１０８・・・）となり、最小の数に１２を含んでいる。ｍ＝９のときの群は、（１８、４２、６６、９０、１１４・・・）となり、最小の数に１８を含んでいる。このため、ｍ＝３、６、９の群は極数Ｐ１、Ｐ２の選択から除外される。ｎ＝４の場合、ｍ＝３、６、９とすると、巻線３３の相がＵ相、Ｖ相及びＷ相の少なくとも一つを欠く偶数を含む群を作るからである。
ｍ＝１：（２、２６、５０、７４、９８・・・）
ｍ＝２：（４、２８、５２、７６、１００・・・）
ｍ＝４：（８、３２、５６、８０、１０４・・・）
ｍ＝５：（１０、３４、５８、８２、１０６・・・）
ｍ＝７：（１４、３８、６２、８６、１１０・・・）
ｍ＝８：（１６、４０、６４、８８、１１２・・・）
ｍ＝１０：（２０、４４、６８、９２、１１６・・・）
ｍ＝１１：（２２、４６、７０、９４、１１８・・・）
第１ローター１０の極数Ｐ１及び第２ローター２０の極数Ｐ２として選択可能な組み合わせは、ｍ＝１の場合、２及び２６、５０及び７４等、ｍ＝２の場合、２８及び５２等、ｍ＝４の場合、３２及び５６等、ｍ＝５の場合、３４、５８等、ｍ＝７の場合、３８、６２等、ｍ＝８の場合、４０、６４等、ｍ＝１０の場合、４４、６８等、ｍ＝１１の場合、４６、７０等がある。ｍが異なる２個の群にまたがって極数Ｐ１、Ｐ２を選択することはできないので、２６及び２８、５０及び５２等はＰ１、Ｐ２として選択することができない。次に、本実施形態に係る電動機１の制御を説明する。 When n = 4, the number of slots S = 3 × n = 12. A group of numbers obtained from 2 × m + 6 × n × (k−1) is as follows. The maximum value of m is 3 × n−1 = 11. The multiple of 3 × n / 2 and the smallest even number is 6, and the multiples are 12, 18. The group when m = 3 is (6, 30, 54, 78, 102...), and 6 is included in the minimum number. The group when m = 6 is (12, 36, 60, 84, 108...), and 12 is included in the minimum number. The group when m = 9 is (18, 42, 66, 90, 114...), and 18 is included in the minimum number. For this reason, the group of m = 3, 6, and 9 is excluded from selection of the pole numbers P1 and P2. This is because when n = 4 and m = 3, 6, and 9, a group including an even number in which the phase of the winding 33 lacks at least one of the U phase, the V phase, and the W phase is formed.
m = 1: (2, 26, 50, 74, 98...)
m = 2: (4, 28, 52, 76, 100...)
m = 4: (8, 32, 56, 80, 104...)
m = 5: (10, 34, 58, 82, 106...)
m = 7: (14, 38, 62, 86, 110 ...)
m = 8: (16, 40, 64, 88, 112...)
m = 10: (20, 44, 68, 92, 116...)
m = 11: (22, 46, 70, 94, 118 ...)
Combinations that can be selected as the number of poles P1 of the first rotor 10 and the number of poles P2 of the second rotor 20 are 2 and 26, 50 and 74, etc. when m = 1, 28 and 52 etc. when m = 2, When m = 4, 32 and 56 etc., when m = 5, 34, 58 etc., when m = 7, 38, 62 etc., when m = 8, 40, 64 etc., when m = 10, 44, 68, etc. When m = 11, there are 46, 70, etc. Since the number of poles P1 and P2 cannot be selected across two groups having different m, 26 and 28, 50 and 52, etc. cannot be selected as P1 and P2. Next, control of the electric motor 1 according to the present embodiment will be described.

＜電動機の制御＞
電動機１は、第１ローター１０と第２ローター２０とが共通のステーター３０で駆動される。このため、ステーター３０の巻線３３ｕ、３３ｖ、３３ｗに与える電流（駆動電流）は、第１ローター１０を駆動するための電流（又は電圧、以下同様）と、第２ローター２０を駆動するための電流とを重畳して（重ね合わせて）合成した電流（合成電流）となる。第１ローター１０の回転速度をω１／π×３０ｒｐｍ、第１ローター１０を駆動するための電流の最大値をＩ１（アンペア）、第２ローター２０の回転速度をω２／π×３０ｒｐｍ、第２ローター２０を駆動するための電流の最大値をＩ２（アンペア）とし、それぞれのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流をｓｉｎ波で変化させるとする。第１ローター１０と第２ローター２０とを同方向に回転させる場合、第１ローター１０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の駆動電流Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１は、式（２）〜式（４）のようになり、第２ローター１０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の駆動電流Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２は、式（５）〜式（７）のようになる。ω１、ω２は、それぞれ第１ローター１０、第２ローター２０の角周波数、ｔは時間である。 <Control of electric motor>
In the electric motor 1, the first rotor 10 and the second rotor 20 are driven by a common stator 30. Therefore, the current (drive current) applied to the windings 33u, 33v, 33w of the stator 30 is the current (or voltage, the same applies hereinafter) for driving the first rotor 10, and the current for driving the second rotor 20. It becomes a current (composite current) obtained by superimposing (superimposing) the current. The rotation speed of the first rotor 10 is ω1 / π × 30 rpm, the maximum current value for driving the first rotor 10 is I1 (ampere), the rotation speed of the second rotor 20 is ω2 / π × 30 rpm, the second rotor It is assumed that the maximum value of the current for driving 20 is I2 (ampere), and the currents of the U phase, V phase, and W phase are changed by sin waves. When the first rotor 10 and the second rotor 20 are rotated in the same direction, the U-phase, V-phase, and W-phase drive currents U1, V1, and W1 of the first rotor 10 are expressed by equations (2) to (4). The drive currents U2, V2, and W2 of the second rotor 10 for the U-phase, V-phase, and W-phase are expressed by equations (5) to (7). ω1 and ω2 are angular frequencies of the first rotor 10 and the second rotor 20, respectively, and t is time.

Ｕ１＝Ｉ１×ｓｉｎ（ω１×ｔ）・・・（２）
Ｖ１＝Ｉ１×ｓｉｎ（ω１×ｔ＋π／３）・・・（３）
Ｗ１＝Ｉ１×ｓｉｎ（ω１×ｔ＋２×π／３）・・・（４）
Ｕ２＝Ｉ２×ｓｉｎ（ω２×ｔ）・・・（５）
Ｖ２＝Ｉ２×ｓｉｎ（ω２×ｔ＋π／３）・・・（６）
Ｗ２＝Ｉ２×ｓｉｎ（ω２×ｔ＋２×π／３）・・・（７） U1 = I1 × sin (ω1 × t) (2)
V1 = I1 × sin (ω1 × t + π / 3) (3)
W1 = I1 × sin (ω1 × t + 2 × π / 3) (4)
U2 = I2 × sin (ω2 × t) (5)
V2 = I2 × sin (ω2 × t + π / 3) (6)
W2 = I2 × sin (ω2 × t + 2 × π / 3) (7)

Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の駆動電流は、第１ローター１０の各相の電流と第２ローター２０の各相の電流とを、それぞれ加算した値になる。すなわち、Ｕ相の駆動電流Ｕ、すなわち、巻線３３ｕの駆動電流は式（８）、Ｖ相の駆動電流Ｖ、すなわち、巻線３３ｖの駆動電流は式（９）、Ｗ相の駆動電流Ｗ、すなわち、巻線３３ｗの駆動電流は式（１０）のようになる。電動機１の制御装置は、式（８）〜（１０）で表される駆動電流Ｕ、Ｖ、Ｗを生成し、電動機１が有するステーター３０の巻線３３ｕ、３３ｖ、３３ｗに与えることにより、電動機１の第１ローター１０と第２ローター２０とを独立して駆動することができる。例えば、角周波数ω１、ω２を異ならせることにより、第１ローター１０の回転速度と第２ローター２０の回線速度とを異ならせることができる。また、第１ローター１０を駆動するための電流の最大値Ｅ１又は第２ローター２０を駆動するための電流の最大値Ｅ２（又は駆動電流の最大値）を異ならせることにより、第１ローター１０の出力と第２ローター２０の出力とを異ならせることができる。
Ｕ＝Ｕ１＋Ｕ２・・・（８）
Ｖ＝Ｖ１＋Ｖ２・・・（９）
Ｗ＝Ｗ１＋Ｗ２・・・（１０） The driving currents of the U phase, the V phase, and the W phase are values obtained by adding the currents of the respective phases of the first rotor 10 and the currents of the respective phases of the second rotor 20. That is, the U-phase drive current U, that is, the drive current of the winding 33u is expressed by Equation (8), the V-phase drive current V, that is, the drive current of the winding 33v is expressed by Equation (9), and the W-phase drive current W That is, the drive current of the winding 33w is as shown in Expression (10). The control device of the electric motor 1 generates the drive currents U, V, and W expressed by the equations (8) to (10) and supplies them to the windings 33u, 33v, and 33w of the stator 30 that the electric motor 1 has. One first rotor 10 and second rotor 20 can be driven independently. For example, the rotational speed of the first rotor 10 and the line speed of the second rotor 20 can be made different by making the angular frequencies ω1 and ω2 different. Further, by varying the maximum current value E1 for driving the first rotor 10 or the maximum current value E2 for driving the second rotor 20 (or the maximum value of the drive current), the first rotor 10 The output and the output of the second rotor 20 can be made different.
U = U1 + U2 (8)
V = V1 + V2 (9)
W = W1 + W2 (10)

第１ローター１０と第２ローター２０とを反対方向に回転させる場合、両者を同方向に回転させる場合に対して、逆回転させる方のＶ相とＷ相とを入れ替えるとともに、各相に流す電流の位相を１８０°進ませる。この例では、第１ローター１０と第２ローター２０とを同方向に回転させる場合に対して、第２ローター２０の回転方向を反対にする。第１ローター１０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の駆動電流Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１は、上述した式（２）〜式（４）のようになり、第２ローター１０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の駆動電流Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２は、式（１１）〜式（１３）のようになる。第２ローター２０のＵ相は、式（５）に１８０°、すなわちπを加算したものである。第２ローター２０のＶ相は、式（７）、すなわち、同方向の場合のＷ相にπを加算したものであり、Ｕ相は、式（６）、すなわち同方向の場合のＶ相にπを加算したものである。式（２）〜式（３）のＵ１、Ｖ１、Ｗ１及び式（１１）〜式（１３）のＵ２、Ｖ２、Ｗ２を式（８）〜式（１０）に与えることにより、逆回転させる場合のＵ相、Ｖ相及びＷ相の駆動電流Ｕ、Ｖ、Ｗを求めることができる。
Ｕ２＝Ｉ２×ｓｉｎ（ω２×ｔ＋π）・・・（１１）
Ｖ２＝Ｉ２×ｓｉｎ（ω２×ｔ＋２×π／３＋π）＝Ｉ１×ｓｉｎ（ωｔ１＋５×π／３）・・・（１２）
Ｗ２＝Ｉ２×ｓｉｎ（ω２×ｔ＋π／３＋π）＝Ｉ１×ｓｉｎ（ωｔ１＋４×π／３）・・・（１３） When the first rotor 10 and the second rotor 20 are rotated in opposite directions, the V-phase and the W-phase which are rotated in reverse directions are exchanged with respect to the case where both are rotated in the same direction, and the current passed through each phase The phase is advanced 180 °. In this example, the rotation direction of the second rotor 20 is reversed with respect to the case where the first rotor 10 and the second rotor 20 are rotated in the same direction. The U-phase, V-phase, and W-phase drive currents U1, V1, and W1 of the first rotor 10 are expressed by the above-described equations (2) to (4), and the U-phase, V-phase, The W-phase drive currents U2, V2, and W2 are expressed by equations (11) to (13). The U phase of the second rotor 20 is obtained by adding 180 °, that is, π to the equation (5). The V phase of the second rotor 20 is obtained by adding π to the equation (7), that is, the W phase in the same direction, and the U phase is changed to the equation (6), that is, the V phase in the same direction. π is added. When reverse rotation is performed by giving U1, V1, W1 of Formula (2) to Formula (3) and U2, V2, W2 of Formula (11) to Formula (13) to Formula (8) to Formula (10) The drive currents U, V, and W of the U phase, V phase, and W phase can be obtained.
U2 = I2 × sin (ω2 × t + π) (11)
V2 = I2 * sin ([omega] 2 * t + 2 * [pi] / 3 + [pi]) = I1 * sin ([omega] t1 + 5 * [pi] / 3) (12)
W2 = I2 × sin (ω2 × t + π / 3 + π) = I1 × sin (ωt1 + 4 × π / 3) (13)

このように、電動機１（電動機１ａも同様）は、隣接するスロット間における電気角θｅが、第１ローター１０と第２ローター２０との両方で同じ大きさとなるように極数Ｐ及びスロット数Ｓを設定する。その上で、第１ローター１０を駆動するための電流と第２ローター２０を駆動するための電流とを重畳して合成した合成電流をステーター３０の巻線３３に与える。このようにすることで、電動機１は、第１ローター１０と第２ローター２０とが独立に制御できるようになる。具体的には、電動機１は、第１ローター１０及び第２ローター２０の回転方向、回転速度及びトルクをそれぞれ独立に制御することが可能になる。このため、第１ローター１０と第２ローター２０とは、互いに同方向又は逆方向に回転できる。 Thus, the electric motor 1 (same for the electric motor 1a) has the number of poles P and the number of slots S so that the electrical angle θe between adjacent slots is the same in both the first rotor 10 and the second rotor 20. Set. Then, a combined current obtained by superimposing the current for driving the first rotor 10 and the current for driving the second rotor 20 is applied to the winding 33 of the stator 30. By doing in this way, the electric motor 1 can control the 1st rotor 10 and the 2nd rotor 20 independently. Specifically, the electric motor 1 can independently control the rotation direction, the rotation speed, and the torque of the first rotor 10 and the second rotor 20. Therefore, the first rotor 10 and the second rotor 20 can rotate in the same direction or in the opposite direction.

第１ローター１０を駆動するための電流及び第２ローター２０を駆動するための電流は、周波数が回転速度に、振幅がトルクに対応する。第１ローター１０及び第２ローター２０の回転速度及びトルクをそれぞれ独立に制御する場合、第１ローター１０を駆動するための電流と、前記第２ローター２０を駆動するための電流とは、互いに異なる周波数及び振幅をもった電流になる。 The current for driving the first rotor 10 and the current for driving the second rotor 20 have a frequency corresponding to the rotational speed and an amplitude corresponding to the torque. When the rotational speed and torque of the first rotor 10 and the second rotor 20 are controlled independently, the current for driving the first rotor 10 and the current for driving the second rotor 20 are different from each other. The current has a frequency and amplitude.

電動機１は、第１ローター１０と第２ローター２０とが独立に制御できるので、起動してから一定の回転速度になるまでの過渡的な時間も個別に設定し、制御することが可能になる。すなわち、電動機１は、起動してから一定の回転速度に到達するまでの時間も、第１ローター１０と第２ローター２０との間で任意に設定して互いに異ならせることができる。 In the electric motor 1, since the first rotor 10 and the second rotor 20 can be controlled independently, it is possible to individually set and control a transitional time from starting up to a constant rotational speed. . That is, the electric motor 1 can be set differently between the first rotor 10 and the second rotor 20 from the time it is activated until it reaches a certain rotational speed.

＜ステーターの変形例＞
図１１は、ステーターの変形例を示す斜視図である。図１２は、ステーターの変形例を示す一部平面図である。電動機１がアキシャルギャップ型である場合、第１ローター１０と第２ローター２０とは、回転軸Ｚｒと平行な方向に向かって配列されている。電動機１がアキシャルギャップ型である場合、図１２に示すように、ステーター、より具体的にはステーターコア３１Ｄは、径方向外側と径方向内側との間でスロット３５が同様の形状となることが好ましい。 <Modification of stator>
FIG. 11 is a perspective view showing a modification of the stator. FIG. 12 is a partial plan view showing a modification of the stator. When the electric motor 1 is an axial gap type, the first rotor 10 and the second rotor 20 are arranged in a direction parallel to the rotation axis Zr. When the electric motor 1 is an axial gap type, as shown in FIG. 12, in the stator, more specifically, the stator core 31D, the slot 35 may have the same shape between the radially outer side and the radially inner side. preferable.

本変形例では、ステーターコア３１Ｄは、スロット３５の部分の径方向外側における円弧部分（外周円弧）の長さ、すなわち、隣接するティース３２Ｄの軸部３２ＤＳ間における外周円弧の長さＬｏｕｔと、スロット３５の部分の径方向内側における円弧部分（内周円弧）の長さ、すなわち、隣接するティース３２Ｄの軸部３２ＤＳ間における内周円弧の長さＬｉｎとが同程度の大きさ、好ましくは同一になっている。このようにするために、ティース３２の軸部３２ＤＳの径方向外側における円弧部分の長さｔｏｕｔは、ティース３２の軸部３２ＤＳの径方向内側における円弧部分の長さｔｉｎよりも大きくなっている。 In the present modification, the stator core 31D includes the length of the arc portion (outer arc) on the radially outer side of the slot 35, that is, the length Lout of the outer arc between the shaft portions 32DS of the adjacent teeth 32D, and the slot The length of the arc portion (inner circumference arc) on the radially inner side of the portion 35, that is, the length Lin of the inner circumference arc between the shaft portions 32DS of the adjacent teeth 32D, is preferably the same size, preferably the same. It has become. For this purpose, the length tout of the arc portion on the radially outer side of the shaft portion 32DS of the tooth 32 is larger than the length tin of the arc portion on the radially inner side of the shaft portion 32DS of the tooth 32.

このようにすることで、隣接するティース３２の軸部３２ＤＳ間に形成されるスロット３５は、ステーターコア３１Ｄの周方向における寸法を、ステーターコア３１Ｄの径方向に向かって略一定とすることができる。その結果、より多くの巻線３３をスロット３５に巻き回すことができるとともに、巻線３３をステーターコア３１Ｄに巻き回す作業も容易になる。 By doing in this way, the slot 35 formed between the shaft parts 32DS of the adjacent teeth 32 can make the dimension of the stator core 31D in the circumferential direction substantially constant toward the radial direction of the stator core 31D. . As a result, more windings 33 can be wound around the slots 35, and the winding 33 can be easily wound around the stator core 31D.

１、１ａ電動機
２筐体
２Ｉ内周部
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ａａ、３Ｂａ、３Ｃａ、３Ｄａ軸受
４取付対象
５、６貫通孔
１０、１０ａ、１０Ｉ第１ローター
１０Ｔ第１磁石係合部
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１Ｉ、２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１Ｉローター本体
１２、１２ａ、２２、２２ａ動力伝達シャフト
１３、１３ａ、１３Ｉ、２３、２３ａ、２３Ｉ磁石
２０、２０ａ、２０Ｉ第２ローター
２０Ｔ第２磁石係合部
３０、３０ａステーター
３１、３１ａ、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ、３１Ｅ、３１Ｆステーターコア
３１Ｈ、３１ＨＡ、３１ＨＢ貫通孔
３１Ｔ端部
３２、３２ａｏ、３２ａｉ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅ、３２Ｆ、３２Ｇ、３２Ｈティース
３２Ｓ、３２ＤＳ軸部
３２Ｐ、３２ＥＰ、３２Ｐｇ平板部
３３、３３ｕ、３３ｖ、３３ｗ、３３ａ、３３ａｕ、３３ａｖ、３３ａｗ巻線
３４、３４ａ、３４Ｃヨーク
３５、３５ａ、３５Ａ〜３５Ｌスロット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a Electric motor 2 Housing | casing 2I Inner peripheral part 3A, 3B, 3C, 3D, 3Aa, 3Ba, 3Ca, 3Da Bearing 4 Attachment object 5, 6 Through-hole 10, 10a, 10I 1st rotor 10T 1st magnet engaging part 11, 11a, 11b, 11c, 11I, 21, 21a, 21b, 21c, 21I Rotor body 12, 12a, 22, 22a Power transmission shaft 13, 13a, 13I, 23, 23a, 23I Magnet 20, 20a, 20I Second Rotor 20T 2nd magnet engaging part 30, 30a Stator 31, 31a, 31A, 31B, 31C, 31D, 31E, 31F Stator core 31H, 31HA, 31HB Through-hole 31T End part 32, 32ao, 32ai, 32C, 32D, 32E , 32F, 32G, 32H Teeth 32S, 32DS Shaft 32P, 32EP, 32Pg Plate portion 33,33u, 33v, 33w, 33a, 33au, 33av, 33aw windings 34, 34a, 34C yoke 35,35a, 35A~35L slot

Claims

A first rotor and a second rotor rotating about a rotation axis;
A ring-shaped structure that is disposed between the first rotor and the second rotor and surrounds the periphery of the rotation shaft, and a stator having 3 × n slots;
A plurality of windings disposed in each of the slots,
An even number group obtained by fixing m and n in Formula 2 × m + 6 × n × (k−1) and changing k, which is a multiple of 3 × n / 2, the smallest even number, and the smallest An electric motor, wherein two even numbers selected from a group excluding a group including an even multiple are the numbers of magnetic poles of the first rotor and the second rotor, respectively.
Here, m, n, and k are integers of 1 or more, and the maximum value of m is 3 × n−1.

The electric motor according to claim 1, wherein a current obtained by superimposing a current for driving the first rotor and a current for driving the second rotor is applied to the winding of the stator.

The electric motor according to claim 2, wherein the current for driving the first rotor and the current for driving the second rotor are currents having different frequencies and amplitudes.

The electric motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the winding is a toroidal coil wound in a circumferential direction of the stator.

The first rotor has a portion that engages with a magnet for making the magnetic pole of the first rotor radially outward, and the second rotor is for making the magnetic pole of the second rotor radially outward. The electric motor of any one of Claim 1 to 4 which has a part engaged with a magnet.

6. The electric motor according to claim 1, wherein the first rotor and the second rotor are arranged in parallel to each other from the front side to the back side of the rotating shaft with the stator interposed therebetween.

The electric motor according to claim 6, wherein the stator has the same outer circumferential arc length and inner circumferential arc length of the slot portion between the radially outer side and the radially inner side.

A first rotor and a second rotor that rotate about a rotation axis and that have a magnet that forms a magnetic pole and a portion that engages with the magnet on a radially outer side;
A ring-shaped structure that is disposed between the first rotor and the second rotor and surrounds the periphery of the rotation shaft, and a stator having 3 × n slots;
A plurality of windings that are disposed in each of the slots and become toroidal coils wound in the circumferential direction of the stator,
The first rotor and the second rotor are arranged in parallel to each other from the front of the rotating shaft to the back with the stator interposed therebetween,
Furthermore, it is a group of even numbers obtained by fixing m and n in Formula 2 × m + 6 × n × (k−1) and changing k, and is a multiple of 3 × n / 2 and the smallest even number An electric motor, wherein two even numbers selected from a group excluding a group including a minimum even multiple are the numbers of magnetic poles of the first rotor and the second rotor, respectively.
Here, m, n, and k are integers of 1 or more, and the maximum value of m is 3 × n−1.