JP2023141777A - Rotary electric machine - Google Patents

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雅史 難波
Masafumi Namba
育充 長田
Yasumitsu Osada
武志 北山
Takeshi Kitayama
宏之 服部
Hiroyuki Hattori
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Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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Abstract

To provide a rotary electric machine that simultaneously achieves rotor rotation and locking functions without increasing the size of a motor system.SOLUTION: A rotary electric machine system 100 can switch the state between a locked state in which a rotating shaft 14 and a second rotor 18 rotate together, and a rotating state in which the second rotor 18 rotates relative to the rotating shaft 14, and controls to rotate the second rotor 18 relative to a first rotor 16 to control the transition from the same polarity state to the opposite polarity state while maintaining the output torque on the condition that the number of rotations of the first rotor 18 is equal to or higher than the number of rotations N1.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electric machine.

自動車等の移動体の駆動用モータには、小型・高効率と同時に、広い運転範囲が求められる。低速時のトルク増加による小型化のため、強力な磁石をロータに用いるなど、ロータの起磁力増加が行われている。しかしながら、起磁力の高いロータを用いた場合、高速走行時には弱め磁束制御が必要であり、当該制御に伴う電流の増加によりモータ効率が低下することが懸念される。 Motors for driving moving objects such as automobiles are required to be small and highly efficient, as well as have a wide operating range. In order to reduce the size by increasing the torque at low speeds, efforts are being made to increase the magnetomotive force of the rotor, such as by using strong magnets in the rotor. However, when a rotor with a high magnetomotive force is used, magnetic flux weakening control is required during high-speed running, and there is a concern that motor efficiency may decrease due to an increase in current accompanying this control.

そこで、運転状況に合わせてロータの起磁力を可変にするために、ロータを軸方向に分割したモータ構造が提案されている(特許文献1~5)。低速でトルクが必要な場合、軸方向の磁極の向きを揃え(同極:N極とN極及びS極とS極を揃えた状態)、起磁力を増加させる。高速で起磁力を抑制したい場合、軸方向の磁極の向きを変化させる(逆極:N極とS極を揃えた状態)。以下、磁極が揃った状態を「同極」、磁極が反対向きになった状態を「逆極」と示す。このようなモータ構造では、軸方向に分割したロータを捻って同極と逆極を切り替える回動動作と、同極及び逆極でモータとして駆動させるためにそれぞれのロータ状態を保持するためのロック機能が必要となる。 Therefore, motor structures in which the rotor is divided in the axial direction have been proposed in order to make the magnetomotive force of the rotor variable according to the operating conditions (Patent Documents 1 to 5). When torque is required at low speeds, the orientation of the magnetic poles in the axial direction is aligned (same polarity: N-pole to N-pole and S-pole to S-pole aligned) to increase the magnetomotive force. If you want to suppress the magnetomotive force at high speeds, change the direction of the magnetic poles in the axial direction (reverse polarity: state in which the N and S poles are aligned). Hereinafter, a state in which the magnetic poles are aligned will be referred to as "same polarity," and a state in which the magnetic poles are oriented in opposite directions will be referred to as "reverse polarity." In this type of motor structure, the rotor is split in the axial direction and rotates to switch between the same polarity and opposite polarity, and the locking mechanism is used to maintain each rotor state so that it can be driven as a motor with the same polarity and opposite polarity. functionality is required.

特開2004-064942号公報Japanese Patent Application Publication No. 2004-064942 特開2011-160631号公報Japanese Patent Application Publication No. 2011-160631 特開2011-015523号公報Japanese Patent Application Publication No. 2011-015523 特開2016-131450号公報Japanese Patent Application Publication No. 2016-131450 特開2017-225231号公報JP2017-225231A

上記特許文献1~3の技術では、回動動作とロック機能を同じ動力源(アクチュエータやオイルポンプ)で実現している。そのため、専用の外部アクチュエータや高圧オイルポンプを追加で設ける必要があり、モータシステムが大型化してしまう。特に、ロック機能に比べて、回動動作に必要な力(トルク)が大きいため、それに合わせた追加の構成要素が必要になる。また、バネによってロック機構を実現又は補助した場合、回動動作に必要な力が増してしまう。したがって、回動動作に必要な力(トルク)がさらに増大し、モータシステムがより大型化するという問題がある。 In the technologies of Patent Documents 1 to 3 mentioned above, the rotation operation and the locking function are realized by the same power source (actuator or oil pump). Therefore, it is necessary to additionally provide a dedicated external actuator and a high-pressure oil pump, which increases the size of the motor system. In particular, since the force (torque) required for the rotation operation is greater than that for the locking function, additional components are required. Furthermore, if the locking mechanism is realized or assisted by a spring, the force required for the rotational movement will increase. Therefore, there is a problem in that the force (torque) required for the rotational operation further increases, and the motor system becomes larger.

また、上記特許文献4の技術では、回動動作をステータ巻線に通電する電流により行い、ロック機能は小型の電磁クラッチにより行う。また、上記特許文献5の技術では、回動動作をステータ巻線に通電する電流により行い、ロック機能にリミッタ(ストッパ)機能を追加して行う。これらの従来技術では、回動動作とロック機能の動力源を分けたことで、他の従来構造に比べてモータシステムを小型にできる。しかしながら、モータ構造の外側にロックのための機構を追加で設けており、依然としてモータシステム全体は大型化するという問題がある。さらに、リミッタ機能を追加してロック機能を実現する構成では、位置検出センサの追加が必要である。加えて、ロック制御の応答性が悪い場合、ロックができない可能性がある。 Further, in the technique of Patent Document 4, the rotation operation is performed by a current flowing through the stator winding, and the locking function is performed by a small electromagnetic clutch. Further, in the technique disclosed in Patent Document 5, the rotation operation is performed by using a current applied to the stator winding, and a limiter (stopper) function is added to the lock function. In these conventional techniques, by separating the power sources for the rotation operation and the locking function, the motor system can be made smaller compared to other conventional structures. However, since a locking mechanism is additionally provided on the outside of the motor structure, there is still a problem that the entire motor system becomes large. Furthermore, in a configuration in which a lock function is realized by adding a limiter function, it is necessary to add a position detection sensor. In addition, if the responsiveness of lock control is poor, locking may not be possible.

本発明の1つの態様は、ステータと、前記ステータに対向して配置されたロータと、を備える回転電機であって、前記ロータは、回転軸に固定された第1ロータと、前記回転軸の軸方向に沿って前記第1ロータと分割され、前記回転軸を回転中心として前記第1ロータに対して相対的に回動可能な第2ロータと、を備え、前記回転軸と前記第2ロータとが一体に回転するロック状態と、前記回転軸に対して前記第2ロータを相対的に回動させる回動状態と、を切り替えることが可能であり、前記第1ロータの回転数が第1基準回転数以上になることを条件として、出力トルクを維持したまま、前記第1ロータに対して前記第2ロータを回動させて同極状態から逆極状態へ遷移させる制御を行うことを特徴とする回転電機である。 One aspect of the present invention is a rotating electric machine including a stator and a rotor disposed opposite to the stator, the rotor including a first rotor fixed to a rotating shaft, and a first rotor fixed to the rotating shaft. a second rotor that is divided from the first rotor along the axial direction and is rotatable relative to the first rotor about the rotation axis, the rotation axis and the second rotor; It is possible to switch between a locked state in which the first rotor rotates integrally with the second rotor, and a rotating state in which the second rotor rotates relative to the rotating shaft, and the first rotor rotates at a first rotational speed. The second rotor is controlled to rotate with respect to the first rotor to transition from the same polarity state to the opposite polarity state while maintaining the output torque, on the condition that the rotation speed is equal to or higher than a reference number of rotations. This is a rotating electric machine.

本発明の別の態様は、ステータと、前記ステータに対向して配置されたロータと、を備える回転電機であって、前記ロータは、回転軸に固定された第1ロータと、前記回転軸の軸方向に沿って前記第1ロータと分割され、前記回転軸を回転中心として前記第1ロータに対して相対的に回動可能な第2ロータと、を備え、前記回転軸と前記第2ロータとが一体に回転するロック状態と、前記回転軸に対して前記第2ロータを相対的に回動させる回動状態と、を切り替えることが可能であり、前記第1ロータの回転数が第2基準回転数以下になることを条件として、出力トルクを維持したまま、前記第1ロータに対して前記第2ロータを回動させて逆極状態から同極状態へ遷移させる制御を行うことを特徴とする回転電機である。 Another aspect of the present invention is a rotating electric machine including a stator and a rotor disposed opposite to the stator, the rotor including a first rotor fixed to a rotating shaft, and a first rotor fixed to the rotating shaft. a second rotor that is divided from the first rotor along the axial direction and is rotatable relative to the first rotor about the rotation axis, the rotation axis and the second rotor; It is possible to switch between a locked state in which the first rotor and the second rotor rotate together, and a rotating state in which the second rotor is rotated relative to the rotation axis, and the rotation speed of the first rotor is the same as the second rotor. The second rotor is controlled to rotate with respect to the first rotor to transition from a reverse polarity state to a same polarity state while maintaining the output torque, on the condition that the rotation speed becomes equal to or less than a reference number of rotations. This is a rotating electric machine.

ここで、さらに、前記出力トルクが基準トルク以下になることを条件として、出力トルクを維持したまま、前記第1ロータに対して前記第2ロータを回動させて逆極状態から同極状態へ遷移させる制御を行うことが好適である。 Here, further, on the condition that the output torque becomes equal to or less than the reference torque, the second rotor is rotated with respect to the first rotor while maintaining the output torque, from the opposite polarity state to the same polarity state. It is preferable to control the transition.

また、前記ロック状態か、前記ロック状態が解除された状態かを検出するためのセンサを備え、前記センサによって前記ロック状態が解除された状態であることが検出された後、前記回転軸に対して前記第2ロータを相対的に回動させる回動状態とすることが好適である。 The invention also includes a sensor for detecting whether the locked state is the locked state or the locked state is released, and after the sensor detects that the locked state is the released state, the rotating shaft is moved to the rotating shaft. It is preferable that the second rotor be in a rotating state in which the second rotor is relatively rotated.

また、前記センサによって前記ロック状態が解除された状態から前記ロック状態になったことが検出された後、前記回動状態から前記第1ロータと前記第2ロータとを一体に回動させる通常制御とすることが好適である。 Further, after the sensor detects that the locked state changes from the unlocked state to the locked state, normal control is performed to rotate the first rotor and the second rotor together from the rotating state. It is preferable that

本発明によれば、モータシステムを大型化させることなく、ロータの回動動作とロック機能を同時に実現する回転電機を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a rotating electrical machine that simultaneously realizes rotor rotation and locking functions without increasing the size of the motor system.

本発明の実施の形態における回転電機システムの構成を示す図である。1 is a diagram showing the configuration of a rotating electrical machine system in an embodiment of the present invention. 第1の実施の形態におけるロータの構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of a rotor in the first embodiment. 第1の実施の形態におけるロータの構成を示す断面斜視図である。FIG. 2 is a cross-sectional perspective view showing the configuration of a rotor in the first embodiment. 第1の実施の形態におけるロータの作用を説明する断面斜視図である。FIG. 3 is a cross-sectional perspective view illustrating the function of the rotor in the first embodiment. 第2の実施の形態におけるロータの構成を示す断面斜視図である。FIG. 7 is a cross-sectional perspective view showing the configuration of a rotor in a second embodiment. 第2の実施の形態におけるロータの作用を説明する断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the action of the rotor in the second embodiment. 第2の実施の形態におけるロータの作用を説明する断面斜視図である。FIG. 7 is a cross-sectional perspective view illustrating the function of a rotor in a second embodiment. 第3の実施の形態におけるロータの構成を示す断面斜視図である。FIG. 7 is a cross-sectional perspective view showing the configuration of a rotor in a third embodiment. 第3の実施の形態におけるロータの作用を説明する断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the action of a rotor in a third embodiment. 第3の実施の形態におけるロータの作用を説明する断面斜視図である。FIG. 7 is a cross-sectional perspective view illustrating the function of a rotor in a third embodiment. 第3の実施の形態における伝達プレートの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the transmission plate in 3rd Embodiment. 第3の実施の形態におけるロータの構成の変形例を示す断面斜視図である。FIG. 7 is a cross-sectional perspective view showing a modification of the rotor configuration in the third embodiment. 本発明の実施の形態における回転数に対する逆起電圧割合及びトルク割合の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the back electromotive force ratio and torque ratio with respect to the rotation speed in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における回動動作中の特性の時間変化を示す図である。It is a figure showing the time change of the characteristic during rotation operation in an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における同極状態から逆極状態への切り替えタイミングを説明するための図である。It is a figure for explaining the switching timing from a homopolar state to a reverse polarity state in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における逆極状態から同極状態への切り替えタイミングを説明するための図である。It is a figure for explaining the timing of switching from a reverse polarity state to a same polarity state in an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における回動制御を説明するための図である。It is a figure for explaining rotation control in an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における好適な回動制御を説明するための図である。It is a figure for explaining suitable rotation control in an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における同極状態から逆極状態への遷移制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the transition control from a homopolar state to a reverse polarity state in embodiment of this invention.

[第1の実施の形態]
本発明の第1の実施の形態における回転電機システム100は、図1に示すように、回転電機102、駆動回路104、電源106及び制御装置108を含んで構成される。回転電機システム100は、例えばハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車等に搭載される。回転電機システム100は、駆動力を発生させるモータとして使用可能であると共に、発電機、モータ及び発電機の両方の機能をもつモータジェネレータとしても使用可能である。
[First embodiment]
A rotating electrical machine system 100 according to the first embodiment of the present invention is configured to include a rotating electrical machine 102, a drive circuit 104, a power source 106, and a control device 108, as shown in FIG. The rotating electric machine system 100 is installed in, for example, a hybrid vehicle, an electric vehicle, a fuel cell vehicle, or the like. The rotating electric machine system 100 can be used as a motor that generates driving force, and can also be used as a generator, and a motor generator that functions as both a motor and a generator.

回転電機102は、筐体10、ステータ12、回転軸14、第1ロータ16、第2ロータ18、ロック機構20、軸受22及びロック駆動機構24を含んで構成される。なお、軸受22を設けず、回転軸14に対して第2ロータ18を摺動させるような構成としてもよい。 The rotating electric machine 102 includes a housing 10, a stator 12, a rotating shaft 14, a first rotor 16, a second rotor 18, a lock mechanism 20, a bearing 22, and a lock drive mechanism 24. Note that the second rotor 18 may be configured to slide on the rotating shaft 14 without providing the bearing 22.

回転電機102は、制御装置108に制御される駆動回路104によって、電源106から供給される電力を用いて回転軸14に対して駆動力を発生させる。また、回転軸14に与えられた回転エネルギーを駆動回路104によって電力に変換して電源106へ回生させる。駆動回路104は、電源106からの電力を交流に変換するインバータを含んで構成することができる。電源106は、例えば二次電池を含む蓄電システムを含んで構成することができる。 The rotating electric machine 102 uses electric power supplied from a power source 106 to generate a driving force for the rotating shaft 14 by a drive circuit 104 controlled by a control device 108 . Further, the rotational energy given to the rotating shaft 14 is converted into electric power by the drive circuit 104 and regenerated to the power source 106. The drive circuit 104 can be configured to include an inverter that converts power from the power source 106 into alternating current. The power supply 106 can be configured to include, for example, a power storage system including a secondary battery.

筐体10は、回転電機102を機械的に支持するための構成である。筐体10内に、ステータ12、回転軸14、第1ロータ16、第2ロータ18、ロック機構20、軸受22及びロック駆動機構24が収納される。 The housing 10 is configured to mechanically support the rotating electric machine 102. A stator 12, a rotation shaft 14, a first rotor 16, a second rotor 18, a lock mechanism 20, a bearing 22, and a lock drive mechanism 24 are housed in the housing 10.

ステータ12は、ステータコアとステータコイルを備える。ステータコアは、電磁鋼板を回転軸14の軸方向に積層した積層体からなる中空円筒形状の部材である。ただし、ステータコアを構成する材料は、電磁鋼板に限定されるものではなく、アモルファス金属、ナノ結晶軟磁性材料、圧粉磁芯等の磁性体とすることができる。ステータコイルは、ステータコアの内周面に設けられた複数のスロットに配置されたコイルである。駆動回路104を介して電源106からステータコイルに電流を流すことによって、ステータコイルに磁場を発生させることができる。 The stator 12 includes a stator core and a stator coil. The stator core is a hollow cylindrical member made of a laminated body of electromagnetic steel sheets laminated in the axial direction of the rotating shaft 14 . However, the material constituting the stator core is not limited to electromagnetic steel sheets, and may be magnetic materials such as amorphous metals, nanocrystalline soft magnetic materials, powder magnetic cores, and the like. The stator coil is a coil arranged in a plurality of slots provided on the inner peripheral surface of the stator core. By passing current through the stator coil from the power supply 106 via the drive circuit 104, a magnetic field can be generated in the stator coil.

回転軸14には、第1ロータ16及び第2ロータ18が軸方向に沿って間隔をおいて配置される。本実施の形態における回転電機システム100では、2つに分割された第1ロータ16a,16bの間に第2ロータ18が配置される。ただし、第1ロータ16及び第2ロータ18は、3分割構造に限定されるものではなく、軸方向に分割されて互いに相対的に回動できる構造であればよい。 A first rotor 16 and a second rotor 18 are arranged on the rotating shaft 14 at intervals along the axial direction. In the rotating electrical machine system 100 in this embodiment, the second rotor 18 is arranged between the first rotors 16a and 16b which are divided into two. However, the first rotor 16 and the second rotor 18 are not limited to a three-divided structure, but may have any structure as long as they are divided in the axial direction and can rotate relative to each other.

第1ロータ16a,16bは、回転軸14に固定されている。また、第2ロータ18は、回転軸14に対して回転方向において移動可能に設置されている。すなわち、第2ロータ18は、回転軸14に対して相対的に回転可能とされている。例えば、第2ロータ18は、軸受22を介して回転軸14に取りつけられており、軸受22によって回転軸14に対して回転可能とされている。 The first rotors 16a and 16b are fixed to the rotating shaft 14. Further, the second rotor 18 is installed so as to be movable in the rotational direction with respect to the rotating shaft 14 . That is, the second rotor 18 is rotatable relative to the rotating shaft 14. For example, the second rotor 18 is attached to the rotating shaft 14 via a bearing 22, and is rotatable with respect to the rotating shaft 14 by the bearing 22.

第1ロータ16(16a,16b)は、回転軸14に固定される基部と、基部の外周側に電磁鋼板を軸方向に積層した積層体を備える。ただし、積層体を構成する材料は、電磁鋼板に限定されるものではなく、アモルファス金属、ナノ結晶軟磁性材料、圧粉磁芯等の磁性体とすることができる。 The first rotor 16 (16a, 16b) includes a base fixed to the rotating shaft 14, and a laminate in which electromagnetic steel plates are laminated in the axial direction on the outer peripheral side of the base. However, the material constituting the laminate is not limited to electromagnetic steel sheets, and may be magnetic materials such as amorphous metals, nanocrystalline soft magnetic materials, powder magnetic cores, and the like.

第2ロータ18は、電磁鋼板を軸方向に積層した積層体を備える。ただし、積層体を構成する材料は、電磁鋼板に限定されるものではなく、アモルファス金属、ナノ結晶軟磁性材料、圧粉磁芯等の磁性体とすることができる。 The second rotor 18 includes a laminate in which electromagnetic steel plates are laminated in the axial direction. However, the material constituting the laminate is not limited to electromagnetic steel sheets, and may be magnetic materials such as amorphous metals, nanocrystalline soft magnetic materials, powder magnetic cores, and the like.

本実施の形態では、図2の断面模式図に示すように、第1ロータ16及び第2ロータ18には周方向に沿って等間隔に磁石30が配置される。磁石30は、例えば、45°置きに交互にN極とS極とが入れ替わるように8極の磁石30が配置される。なお、図2では代表的に第2ロータ18を示しており、磁石30の磁極の方向をそれぞれS極からN極に向かう矢印で示している。第1ロータ16についても磁石30の配置は同様である。ただし、図2の断面模式図は磁石30の配置の一例を示したものであり、磁石30の配置はこれに限定されるものではない。 In this embodiment, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 2, magnets 30 are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the first rotor 16 and the second rotor 18. For example, the magnet 30 has eight poles arranged so that the N pole and the S pole alternate at 45° intervals. Note that FIG. 2 typically shows the second rotor 18, and the directions of the magnetic poles of the magnets 30 are shown by arrows going from the S pole to the N pole. The arrangement of the magnets 30 is the same for the first rotor 16 as well. However, the schematic cross-sectional view of FIG. 2 shows an example of the arrangement of the magnets 30, and the arrangement of the magnets 30 is not limited to this.

さらに、第2ロータ18は、回転軸14に対して固定できるようにロック機構20が設けられる。本実施の形態では、第2ロータ18と回転軸14との間にロック機構20が設けられる。ロック機構20は、回転軸14内に設けられたロック駆動機構24によって駆動される。 Further, a locking mechanism 20 is provided so that the second rotor 18 can be fixed to the rotating shaft 14. In this embodiment, a lock mechanism 20 is provided between the second rotor 18 and the rotating shaft 14. The lock mechanism 20 is driven by a lock drive mechanism 24 provided within the rotating shaft 14.

回転電機システム100の通常の運転時は、ロック機構20によって第2ロータ18を回転軸14に対して回転しないような状態として、第1ロータ16(16a,16b)及び第2ロータ18の両方が回転軸14の回転に寄与する状態とする。一方、界磁調整時は、ロック機構20を開放して第2ロータ18を回転軸14を回転中心として回転可能として、第1ロータ16(16a,16b)に対して第2ロータ18を相対的に回転させ、周方向の位置を調整することで、ロータ全体としての界磁を調整することができる。 During normal operation of the rotating electric machine system 100, the lock mechanism 20 prevents the second rotor 18 from rotating with respect to the rotating shaft 14, so that both the first rotor 16 (16a, 16b) and the second rotor 18 are The state is such that it contributes to the rotation of the rotating shaft 14. On the other hand, when adjusting the field, the lock mechanism 20 is opened to enable the second rotor 18 to rotate about the rotation axis 14, and the second rotor 18 is moved relative to the first rotor 16 (16a, 16b). By rotating the rotor and adjusting its position in the circumferential direction, the field of the rotor as a whole can be adjusted.

このような構成において、ロック機構20を結合状態として回転軸14に対して第1ロータ16(16a,16b)及び第2ロータ18が回転しない状態(通常運転状態)でステータ12のステータコイルに電流を流して回転磁界を形成することでステータ12に対して回転軸14を回転させる出力トルクを発生させることができる。また、逆に、回転軸14の回転エネルギーをステータ12のステータコイルに流れる電流に変換して回生させることができる。 In such a configuration, current is applied to the stator coil of the stator 12 when the lock mechanism 20 is in a coupled state and the first rotor 16 (16a, 16b) and second rotor 18 do not rotate with respect to the rotating shaft 14 (normal operating state). By flowing a rotating magnetic field to form a rotating magnetic field, it is possible to generate an output torque that rotates the rotating shaft 14 with respect to the stator 12. Conversely, the rotational energy of the rotating shaft 14 can be converted into a current flowing through the stator coil of the stator 12 and regenerated.

また、ロック機構20を開放状態して回転軸14に対して第2ロータ18が回転可能な状態(調整状態)でステータ12のステータコイルに流す電流を制御することで、第1ロータ16(16a,16b)から回転軸14へ出力トルクを発生させつつ、第1ロータ16(16a,16b)と第2ロータ18との磁極の相対位相角(スキュー角)を調整することができる。なお、ステータ12のステータコイルに流す電流はいわゆるベクトル制御することが好適である。 In addition, by controlling the current flowing through the stator coil of the stator 12 with the lock mechanism 20 in an open state and the second rotor 18 being rotatable with respect to the rotating shaft 14 (adjusted state), the first rotor 16 (16a , 16b) to the rotating shaft 14, the relative phase angle (skew angle) of the magnetic poles of the first rotor 16 (16a, 16b) and the second rotor 18 can be adjusted. Note that it is preferable that the current flowing through the stator coil of the stator 12 be subjected to so-called vector control.

以下、第1ロータ16a及び第1ロータ16bのN極と第2ロータ18のN極が軸方向に沿って揃い、第1ロータ16a及び第1ロータ16bのS極と第2ロータ18のS極が軸方向に沿った状態を同極という。また、第1ロータ16a及び第1ロータ16bのN極と第2ロータ18のS極が軸方向に沿って揃い、第1ロータ16a及び第1ロータ16bのS極と第2ロータ18のN極が軸方向に沿った状態を逆極という。 Hereinafter, the N poles of the first rotor 16a and the first rotor 16b and the N pole of the second rotor 18 are aligned along the axial direction, and the S pole of the first rotor 16a and the first rotor 16b and the S pole of the second rotor 18 are aligned. The state where the two are along the axial direction is called homopolar. Further, the N pole of the first rotor 16a and the first rotor 16b and the S pole of the second rotor 18 are aligned along the axial direction, and the S pole of the first rotor 16a and the first rotor 16b and the N pole of the second rotor 18 are aligned. The state where is along the axial direction is called reverse polarity.

以下、図2及び図3を参照しつつ、本実施の形態におけるロック機構20及びロック駆動機構24について説明する。ロック機構20は、ボール32、ハブ34を含んで構成される。また、ロック駆動機構24は、回動ロックシャフト36を含んで構成される。 Hereinafter, the lock mechanism 20 and lock drive mechanism 24 in this embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3. The locking mechanism 20 includes a ball 32 and a hub 34. Further, the lock drive mechanism 24 is configured to include a rotation lock shaft 36.

回転軸14は、軸方向に延びる中空領域14aを有する。回動ロックシャフト36は、外表面に溝36aを備えた円柱形状を有する。回動ロックシャフト36は、回転軸14の中空領域14aにおいて第2ロータ18の内周領域に該当する領域に配置される。回動ロックシャフト36は、アクチュエータ等の外部からの駆動力によって回転軸14の軸方向(図3中の矢印方向)に移動可能に設けられる。 The rotating shaft 14 has a hollow region 14a extending in the axial direction. The rotation lock shaft 36 has a cylindrical shape with a groove 36a on the outer surface. The rotation lock shaft 36 is arranged in a region corresponding to the inner peripheral region of the second rotor 18 in the hollow region 14a of the rotating shaft 14. The rotation lock shaft 36 is provided so as to be movable in the axial direction of the rotating shaft 14 (in the direction of the arrow in FIG. 3) by an external driving force such as an actuator.

また、回転軸14には、回動ロックシャフト36の移動可能領域、すなわち第2ロータ18の内周領域に対応する位置において径方向に貫通孔14bが設けられる。貫通孔14bは、周方向に沿って所定の距離ずらした位置に少なくとも2箇所に設けられる。本実施の形態では、図2に示すように、回転軸14の周方向に沿って等間隔となるように8箇所に貫通孔14bを設けた構成としている。また、周方向に沿って隣り合う貫通孔14bは、回転軸14の軸方向に沿って交互にずれた位置に設けられる。 Further, the rotation shaft 14 is provided with a through hole 14b in the radial direction at a position corresponding to the movable region of the rotation lock shaft 36, that is, the inner peripheral region of the second rotor 18. The through holes 14b are provided in at least two positions that are shifted by a predetermined distance along the circumferential direction. In this embodiment, as shown in FIG. 2, eight through holes 14b are provided at equal intervals along the circumferential direction of the rotating shaft 14. Further, the through holes 14b that are adjacent to each other along the circumferential direction are provided at alternately shifted positions along the axial direction of the rotating shaft 14.

ボール32(32a,32b)は、伝達部材として貫通孔14b内に充填される。本実施の形態では、各貫通孔14b内に3つのボール32を設けた例を示している。ボール32は、貫通孔14b内を径方向に沿って移動可能である。なお、軸方向の位置が互いにずらされた貫通孔14bの一方に配置したボール32をボール32aと示し、他方に配置したボール32をボール32bと示している。 The balls 32 (32a, 32b) are filled into the through hole 14b as a transmission member. In this embodiment, an example is shown in which three balls 32 are provided in each through hole 14b. The ball 32 is movable in the through hole 14b along the radial direction. Note that the ball 32 placed in one of the through holes 14b whose axial positions are shifted from each other is shown as a ball 32a, and the ball 32 placed in the other side is shown as a ball 32b.

ハブ34は、円筒形状を有する部材である。ハブ34は、ボール32と第2ロータ18のコアとの間に配置される。ハブ34の外周は第2ロータ18の内周と係合するように構成され、ハブ34は第2ロータ18と一体に回転する。 The hub 34 is a member having a cylindrical shape. Hub 34 is disposed between ball 32 and the core of second rotor 18 . The outer circumference of the hub 34 is configured to engage with the inner circumference of the second rotor 18, and the hub 34 rotates together with the second rotor 18.

ハブ34の内周には、後述するように、ボール32が嵌まり込むことができるハブ溝34aが設けられる。ハブ溝34aは、第1ロータ16a及び第1ロータ16bに対して第2ロータ18が同極となる状態においてボール32aが嵌まり込む位置、及び、第1ロータ16a及び第1ロータ16bに対して第2ロータ18が逆極となる状態においてボール32bが嵌まり込む位置に設けられる。 The inner periphery of the hub 34 is provided with a hub groove 34a into which the ball 32 can fit, as will be described later. The hub groove 34a is located at a position where the ball 32a fits in when the second rotor 18 has the same polarity as the first rotor 16a and the first rotor 16b, and at a position where the ball 32a fits into the hub groove 34a. The ball 32b is provided at a position where the ball 32b fits in when the second rotor 18 is in the opposite polarity.

図4を参照して、回転電機システム100におけるロック機構20及びロック駆動機構24の作用を説明する。ここでは、ロック機構20及びロック駆動機構24を用いて、回転電機システム100を同極から逆極にする場合の作用について説明する。 With reference to FIG. 4, the functions of the lock mechanism 20 and lock drive mechanism 24 in the rotating electric machine system 100 will be explained. Here, an explanation will be given of the operation when the rotating electric machine system 100 is changed from the same polarity to the opposite polarity using the lock mechanism 20 and the lock drive mechanism 24.

回転電機システム100が同極のとき、図4(a)に示すように、回動ロックシャフト36の外周面によってボール32aが径方向の外側に向けて押し出され、第2ロータ18の内周に係合したハブ34に設けられたハブ溝34aに嵌まった状態である。一方、ボール32bは、回動ロックシャフト36に設けられた溝36aの凹部に嵌まり、径方向の外側には突出していない状態である。この同極ロック状態では、ボール32aとハブ溝34aが嵌合状態であり、ボール32aとハブ34を通じて第2ロータ18のトルクが回転軸14に伝達される。 When the rotating electric machine system 100 has the same polarity, the balls 32a are pushed outward in the radial direction by the outer peripheral surface of the rotation lock shaft 36, and are pushed onto the inner periphery of the second rotor 18, as shown in FIG. 4(a). This is a state in which the hub groove 34a is fitted into the hub groove 34a provided in the engaged hub 34. On the other hand, the ball 32b is fitted into a recess of a groove 36a provided in the rotation lock shaft 36, and does not protrude outward in the radial direction. In this homopolar lock state, the ball 32a and the hub groove 34a are in a fitted state, and the torque of the second rotor 18 is transmitted to the rotating shaft 14 through the ball 32a and the hub 34.

次に、同極から逆極にするために第2ロータ18を回動状態にする。図4(b)に示すように、外力により回動ロックシャフト36を移動(図中、左から右へ移動)させると、回動ロックシャフト36の外周部に設けられた溝36aの斜面にしたがってボール32aが径方向に動けるようになる。この状態において、ステータ12のステータコイルに流れる電流を制御することで第2ロータ18を回動させるためのトルク(回動トルク)を与える。これによって、ハブ34に押されてボール32aがハブ溝34aから外れてロックが解除され、第2ロータ18の回動動作が開始される。 Next, the second rotor 18 is rotated to change the polarity from the same polarity to the opposite polarity. As shown in FIG. 4(b), when the rotation lock shaft 36 is moved by an external force (from left to right in the figure), it follows the slope of the groove 36a provided on the outer periphery of the rotation lock shaft 36. The ball 32a can now move in the radial direction. In this state, by controlling the current flowing through the stator coil of the stator 12, a torque (rotation torque) for rotating the second rotor 18 is provided. As a result, the ball 32a is pushed by the hub 34 and disengaged from the hub groove 34a, and the lock is released, and the second rotor 18 starts rotating.

回動動作を続けると、第2ロータ18が逆極の位置まで回動され、ハブ34に設けられた別のハブ溝34aがボール32bの位置まで移動する。また、押され続けた回動ロックシャフト36の溝36aの斜面に沿って、ボール32bが径方向の外側に押し出され、ハブ34のハブ溝34aにボール32bが嵌まった状態となる。この逆極ロック状態では、ボール32bとハブ溝34aが嵌合状態であり、ボール32bとハブ34を通じて第2ロータ18のトルクが回転軸14に伝達される。 When the rotation operation continues, the second rotor 18 is rotated to the opposite polarity position, and another hub groove 34a provided in the hub 34 moves to the position of the ball 32b. Further, the ball 32b is pushed outward in the radial direction along the slope of the groove 36a of the rotating lock shaft 36, which continues to be pushed, and the ball 32b is fitted into the hub groove 34a of the hub 34. In this reverse polarity lock state, the ball 32b and the hub groove 34a are in a fitted state, and the torque of the second rotor 18 is transmitted to the rotating shaft 14 through the ball 32b and the hub 34.

なお、ロック機構20及びロック駆動機構24を用いて、逆極状態から同極状態へ遷移させる場合には逆の操作を行えばよい。 In addition, when making a transition from a reverse polarity state to a same polarity state using the lock mechanism 20 and the lock drive mechanism 24, the reverse operation may be performed.

また、本実施の形態では、ボール32(32a,32b)を用いた構成としたが、ボール32をピン等の他の形状の部材に変更してもよい。 Further, in this embodiment, the configuration uses the balls 32 (32a, 32b), but the balls 32 may be changed to other shaped members such as pins.

以上のように、本実施の形態における回転電機システム100では、回動ロックシャフト36を軸方向に動かすことによって同極又は逆極のロック状態を解除し、ステータ12への通電によって回転軸14に対して第2ロータ18を相対的に回動させることで回動状態を介して同極状態と逆極状態とを相互に遷移させることができる。なお、回転軸14と第2ロータ18とのロック機能は、第2ロータ18を回動させつつ、回動ロックシャフト36を押し続けることによって、ロック機構20及びロック駆動機構24以外の外部機構や追加センサを必要とすることなく受動的に行うことが可能である。 As described above, in the rotating electric machine system 100 according to the present embodiment, the locked state of the same polarity or the opposite polarity is released by moving the rotating lock shaft 36 in the axial direction, and the rotating shaft 14 is released by energizing the stator 12. On the other hand, by relatively rotating the second rotor 18, it is possible to mutually transition between the same polarity state and the opposite polarity state through the rotation state. Note that the locking function between the rotating shaft 14 and the second rotor 18 can be achieved by rotating the second rotor 18 and continuing to push the rotating lock shaft 36, thereby locking the rotating shaft 14 and the second rotor 18. It can be done passively without the need for additional sensors.

[第2の実施の形態]
図5~図7を参照して、第2の実施の形態におけるロック機構20及びロック駆動機構24について説明する。ロック機構20は、ピン40、伝達部材42及びハブ44を含んで構成される。また、ロック駆動機構24は、回動ロックシャフト46を含んで構成される。
[Second embodiment]
The lock mechanism 20 and lock drive mechanism 24 in the second embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 7. The locking mechanism 20 includes a pin 40, a transmission member 42, and a hub 44. Further, the lock drive mechanism 24 is configured to include a rotation lock shaft 46.

回転軸14は、軸方向に延びる中空領域14aを有する。回動ロックシャフト46は、外表面に溝46aを備えた円柱形状を有する。回動ロックシャフト46は、回転軸14の中空領域14aにおいて第2ロータ18の内周領域に該当する領域に配置される。回動ロックシャフト46は、アクチュエータ等の外部からの駆動力によって回転軸14の軸方向(図5中の矢印方向)に移動可能に設けられる。 The rotating shaft 14 has a hollow region 14a extending in the axial direction. The rotation lock shaft 46 has a cylindrical shape with a groove 46a on the outer surface. The rotation lock shaft 46 is arranged in a region corresponding to the inner peripheral region of the second rotor 18 in the hollow region 14a of the rotating shaft 14. The rotation lock shaft 46 is provided so as to be movable in the axial direction of the rotating shaft 14 (in the direction of the arrow in FIG. 5) by an external driving force such as an actuator.

また、回転軸14には、回動ロックシャフト46の移動可能領域、すなわち第2ロータ18の内周領域に対応する位置において径方向に貫通孔が設けられる。貫通孔は、周方向に沿って後述する伝達部材42をシーソーのように動かすのに適した距離だけずらした位置に少なくとも2箇所に設けられる。本実施の形態では、図6に示すように、回転軸14の周方向に沿って6箇所に貫通孔を設けた構成としている。また、周方向に沿って隣り合う貫通孔は、回転軸14の軸方向に沿って交互にずれた位置に設けられる。 Further, a through hole is provided in the rotation shaft 14 in the radial direction at a position corresponding to a movable region of the rotation lock shaft 46, that is, an inner peripheral region of the second rotor 18. The through holes are provided in at least two positions that are shifted along the circumferential direction by a distance suitable for moving a transmission member 42, which will be described later, like a seesaw. In this embodiment, as shown in FIG. 6, through holes are provided at six locations along the circumferential direction of the rotating shaft 14. Furthermore, the through holes that are adjacent to each other along the circumferential direction are provided at alternately shifted positions along the axial direction of the rotating shaft 14 .

ピン40(40a,40b)は、貫通孔内に充填される。ピン40は、貫通孔内を径方向に沿って移動可能である。なお、軸方向の位置が互いにずらされた貫通孔の一方に配置したピン40をピン40aと示し、他方に配置したピン40をピン40bと示している。 The pins 40 (40a, 40b) are filled into the through holes. The pin 40 is movable in the through hole along the radial direction. Note that the pin 40 placed in one of the through holes whose axial positions are shifted from each other is referred to as a pin 40a, and the pin 40 placed in the other side is referred to as a pin 40b.

伝達部材42は、回転軸14と第2ロータ18とをロック状態にすると共に、回転軸14と第2ロータ18との間で動力を伝達するために設けられる板状部材である。伝達部材42は、回転軸14とハブ44の間において回転軸14の外周面に設けられた凹部内に配置される。伝達部材42は、中央部に回転軸が設けられ、両端がそれぞれピン40a及びピン40bによって径方向の外側に向けて押されることによって、回転軸14とハブ44の間の空間において回転軸を中心としてシーソーのように動くことが可能となるように構成される。また、伝達部材42の両端には、ハブ44の内周面に設けられたハブ溝44aと嵌合する爪がそれぞれ設けられる。 The transmission member 42 is a plate-shaped member provided to lock the rotating shaft 14 and the second rotor 18 and to transmit power between the rotating shaft 14 and the second rotor 18. The transmission member 42 is disposed between the rotation shaft 14 and the hub 44 in a recess provided on the outer peripheral surface of the rotation shaft 14 . The transmission member 42 is provided with a rotation shaft in the center, and both ends are pushed radially outward by pins 40a and 40b, respectively, so that the transmission member 42 is centered around the rotation shaft in the space between the rotation shaft 14 and the hub 44. It is constructed so that it can move like a seesaw. Furthermore, claws that fit into hub grooves 44a provided on the inner circumferential surface of the hub 44 are provided at both ends of the transmission member 42, respectively.

ハブ44は、円筒形状を有する部材である。ハブ44は、回転軸14と第2ロータ18のコアとの間に配置される。ハブ44の外周は第2ロータ18の内周と係合するように構成され、ハブ44は第2ロータ18と一体に回転する。 The hub 44 is a member having a cylindrical shape. The hub 44 is arranged between the rotating shaft 14 and the core of the second rotor 18. The outer circumference of the hub 44 is configured to engage with the inner circumference of the second rotor 18, and the hub 44 rotates together with the second rotor 18.

ハブ44の内周には、伝達部材42の両端に設けられた爪が嵌まり込むことができるハブ溝44aが設けられる。ハブ溝44aは、第1ロータ16a及び第1ロータ16bに対して第2ロータ18が同極となる状態において伝達部材42の一端の爪が嵌まり込む位置、及び、第1ロータ16a及び第1ロータ16bに対して第2ロータ18が逆極となる状態において伝達部材42の他端の爪が嵌まり込む位置に設けられる。 The inner periphery of the hub 44 is provided with a hub groove 44a into which claws provided at both ends of the transmission member 42 can fit. The hub groove 44a is located at a position where a pawl at one end of the transmission member 42 is fitted in a state where the second rotor 18 has the same polarity as the first rotor 16a and the first rotor 16b, and at a position where the claw at one end of the transmission member 42 is fitted. It is provided at a position into which the claw at the other end of the transmission member 42 is fitted when the second rotor 18 is of opposite polarity to the rotor 16b.

さらに、ハブ44の内周には、さらに回動範囲を規制するハブ溝44bが設けられる。ハブ溝44bには回転軸14の外周に設けられた突起(キー部)14cが嵌まり、ハブ溝44b内において突起14cが動ける範囲において回転軸14に対する第2ロータ18の回動範囲が規制される。 Furthermore, a hub groove 44b is provided on the inner periphery of the hub 44 to further restrict the rotation range. A protrusion (key portion) 14c provided on the outer periphery of the rotating shaft 14 is fitted into the hub groove 44b, and the range of rotation of the second rotor 18 relative to the rotating shaft 14 is restricted within the range in which the protrusion 14c can move within the hub groove 44b. Ru.

以下、本実施の形態におけるロック機構20及びロック駆動機構24の作用を説明する。ここでは、ロック機構20及びロック駆動機構24を用いて、回転電機システム100を同極から逆極にする場合の作用について説明する。 Hereinafter, the functions of the lock mechanism 20 and the lock drive mechanism 24 in this embodiment will be explained. Here, an explanation will be given of the operation when the rotating electric machine system 100 is changed from the same polarity to the opposite polarity using the lock mechanism 20 and the lock drive mechanism 24.

図6(a)及び図7(a)に示すように、回転電機システム100が同極のとき、第1の実施の形態と同様に、回動ロックシャフト46の外周面によってピン40aが径方向の外側に向けて押し出され、伝達部材42の一端をハブ44の方へ押し付ける。これによって、伝達部材42の当該一端の爪がハブ44のハブ溝44aに嵌合した状態となる。一方、ピン40bは、回動ロックシャフト36に設けられた溝46aの凹部に嵌まり、径方向の外側には突出していない状態である。また、回転軸14に設けられた突起14cはハブ44のハブ溝44b内の一端に当接した状態である。 As shown in FIGS. 6(a) and 7(a), when the rotating electric machine system 100 has the same polarity, the pin 40a is rotated in the radial direction by the outer peripheral surface of the rotating lock shaft 46, similarly to the first embodiment. is pushed outwardly, pressing one end of the transmission member 42 toward the hub 44. As a result, the claw at the one end of the transmission member 42 is fitted into the hub groove 44a of the hub 44. On the other hand, the pin 40b is fitted into a recessed portion of a groove 46a provided in the rotation lock shaft 36, and does not protrude outward in the radial direction. Further, the protrusion 14c provided on the rotating shaft 14 is in contact with one end of the hub groove 44b of the hub 44.

回転電機システム100がモータとして力行動作している場合、第1ロータ16及び第2ロータ18は正転方向(図6(a)においてCCW方向)に回転し、当該正転方向にトルクを出力する。同極ロック状態において力行動作時には、ハブ44のハブ溝44b内の一端に当接した回転軸14の突起14cによって第2ロータ18の力行トルクが回転軸14に伝達される。すなわち、力行動作状態では、伝達部材42の爪には力行トルクは印加されていない。一方、回転電機システム100がジェネレータとして回生動作している場合、第1ロータ16及び第2ロータ18は正転方向に回転し、回生トルクを逆転方向(図6(a)においてCCW方向とは逆方向)に出力する。このような回生動作状態では、ハブ44に設けられたハブ溝44aに嵌合した伝達部材42の爪によって第2ロータ18の回生トルクが回転軸14に伝達される。 When the rotating electric machine system 100 is operating as a motor, the first rotor 16 and the second rotor 18 rotate in the forward rotation direction (CCW direction in FIG. 6(a)) and output torque in the forward rotation direction. . During power operation in the homopolar locked state, the power torque of the second rotor 18 is transmitted to the rotary shaft 14 by the protrusion 14c of the rotary shaft 14 that abuts one end in the hub groove 44b of the hub 44. That is, in the powering operation state, no powering torque is applied to the pawl of the transmission member 42. On the other hand, when the rotating electric machine system 100 is performing regenerative operation as a generator, the first rotor 16 and the second rotor 18 rotate in the forward rotation direction, and the regenerative torque is transmitted in the reverse direction (opposite to the CCW direction in FIG. 6(a)). direction). In such a regenerative operation state, the regenerative torque of the second rotor 18 is transmitted to the rotating shaft 14 by the pawl of the transmission member 42 that fits into the hub groove 44a provided in the hub 44.

次に、同極から逆極にするために第2ロータ18を回動状態にする。外力により回動ロックシャフト46を軸方向に沿って移動させると、回動ロックシャフト46の外周部に設けられた溝46aの斜面にしたがってピン40aが径方向に動けるようになる。また、回動ロックシャフト46の外周部に設けられた溝46aの反対側の斜面にしたがってピン40bが径方向の外側に押し出される。ピン40bは伝達部材42の一端を径方向の外側に向けて押し、これに伴って伝達部材42の他端によって移動が自由になったピン40aが径方向の内側に向けて押し戻される。これによって、図6(b)に示すように、伝達部材42が平行状態(ピン40a及びピン40bが径方向でほぼ同じ位置)になり、ハブ44に設けられたハブ溝44aから伝達部材42の両側の爪が外れて第2ロータ18と回転軸14のロックが解除される。したがって、第2ロータ18の回動に必要な回動トルクの増加を抑制することができる。 Next, the second rotor 18 is rotated to change the polarity from the same polarity to the opposite polarity. When the rotation lock shaft 46 is moved along the axial direction by an external force, the pin 40a becomes able to move in the radial direction according to the slope of the groove 46a provided on the outer circumference of the rotation lock shaft 46. Further, the pin 40b is pushed outward in the radial direction according to the slope on the opposite side of the groove 46a provided on the outer circumference of the rotation lock shaft 46. The pin 40b pushes one end of the transmission member 42 radially outward, and the pin 40a, which is now free to move, is pushed back radially inward by the other end of the transmission member 42. As a result, as shown in FIG. 6(b), the transmission member 42 becomes parallel (pin 40a and pin 40b are at approximately the same position in the radial direction), and the transmission member 42 is inserted from the hub groove 44a provided in the hub 44. The claws on both sides are removed and the lock between the second rotor 18 and the rotating shaft 14 is released. Therefore, an increase in the rotational torque required for rotation of the second rotor 18 can be suppressed.

この状態において、ステータ12のステータコイルに流す電流を制御することで第2ロータ18を回動させるためのトルク(回動トルク)を与える。これによって、図6(b)及び図7(b)に示すように、第2ロータ18の回動動作が開始される。 In this state, by controlling the current flowing through the stator coil of the stator 12, a torque (rotation torque) for rotating the second rotor 18 is provided. As a result, the second rotor 18 starts rotating as shown in FIGS. 6(b) and 7(b).

回動状態において、伝達部材42が平行状態の場合、ピン40a及びピン40bに働く遠心力は同一になり、ロック機能をまかなう伝達部材42の爪に働く力はその差分であるので、ピン40a及びピン40bの遠心力が作用しない。 In the rotating state, when the transmission member 42 is in a parallel state, the centrifugal force acting on the pin 40a and the pin 40b is the same, and the force acting on the claw of the transmission member 42 that performs the locking function is the difference between them. The centrifugal force of pin 40b does not act.

また、回転電機システム100がモータとして力行動作しているときに同極ロック状態から回動状態へ遷移させれば、回転軸14の突起14cによって第2ロータ18のトルクが回転軸14に伝達され、伝達部材42の爪によってトルクが伝達されていない状態において回動状態へ遷移させることができる。すなわち、ロック解除の際に伝達部材42の爪が回転軸14とハブ44の両側から押されておらず、ロック解除に必要な力を増加させない。両側から押される場合は、それぞれの当接面で摩擦が発生して、ロック解除に必要な力が増加する。したがって、回動ロックシャフト46の軸方向に沿った移動に必要な外力の増加を抑制することができる。 Furthermore, if the rotating electric machine system 100 is operated as a motor and is caused to transition from the homopolar locked state to the rotating state, the torque of the second rotor 18 is transmitted to the rotating shaft 14 by the protrusion 14c of the rotating shaft 14. , the claw of the transmission member 42 can transition to the rotating state in a state where no torque is being transmitted. That is, the claws of the transmission member 42 are not pushed from both sides of the rotating shaft 14 and the hub 44 during unlocking, and the force required for unlocking does not increase. If the lock is pressed from both sides, friction will occur on each contact surface, increasing the force required to release the lock. Therefore, it is possible to suppress an increase in the external force required to move the rotation lock shaft 46 in the axial direction.

回動動作を続けると、図6(c)及び図7(c)に示すように、第2ロータ18が逆極の位置まで回動され、ハブ44に設けられた別のハブ溝44aがピン40bの位置まで移動する。また、押され続けた回動ロックシャフト46の溝46aの斜面に沿ってピン40bが径方向の外側に押し出され、伝達部材42の一端をハブ44の方へ押し付ける。これによって、伝達部材42の当該一端の爪がハブ44のハブ溝44aに嵌合した状態となる。また、回転軸14に設けられた突起14cはハブ44のハブ溝44b内において同極ロック状態のときと反対側の一端に当接した状態となる。 When the rotation operation continues, the second rotor 18 is rotated to the opposite polarity position as shown in FIGS. Move to position 40b. Further, the pin 40b is pushed outward in the radial direction along the slope of the groove 46a of the rotating lock shaft 46, which continues to be pushed, and presses one end of the transmission member 42 toward the hub 44. As a result, the claw at the one end of the transmission member 42 is fitted into the hub groove 44a of the hub 44. Further, the protrusion 14c provided on the rotating shaft 14 is brought into contact with one end of the hub groove 44b of the hub 44 on the opposite side to that in the homopolar lock state.

回転電機システム100がモータとして力行動作している場合、第1ロータ16及び第2ロータ18は正転方向(図6(c)においてCCW方向)に回転し、当該正転方向にトルクを出力する。逆極ロック状態において力行動作時には、ハブ44に設けられたハブ溝44aに嵌合した伝達部材42の爪によって第2ロータ18の力行トルクが回転軸14に伝達される。一方、回転電機システム100がジェネレータとして回生動作している場合、第1ロータ16及び第2ロータ18は正転方向に回転し、回生トルクを逆転方向(図6(c)においてCCW方向とは逆方向)に出力する。このとき、ハブ44のハブ溝44b内の一端に当接した回転軸14の突起14cによって第2ロータ18の回生トルクが回転軸14に伝達される。すなわち、回生動作状態では、伝達部材42の爪には回生トルクは印加されていない。 When the rotating electric machine system 100 is operating as a motor, the first rotor 16 and the second rotor 18 rotate in the forward rotation direction (CCW direction in FIG. 6(c)) and output torque in the forward rotation direction. . During power operation in the reverse polarity lock state, the power torque of the second rotor 18 is transmitted to the rotating shaft 14 by the pawl of the transmission member 42 that fits into the hub groove 44a provided in the hub 44. On the other hand, when the rotating electric machine system 100 is performing regenerative operation as a generator, the first rotor 16 and the second rotor 18 rotate in the normal rotation direction, and the regenerative torque is transferred in the reverse direction (opposite to the CCW direction in FIG. 6(c)). direction). At this time, the regenerative torque of the second rotor 18 is transmitted to the rotating shaft 14 by the protrusion 14c of the rotating shaft 14 that abuts one end in the hub groove 44b of the hub 44. That is, in the regenerative operation state, no regenerative torque is applied to the claws of the transmission member 42.

なお、ロック機構20及びロック駆動機構24を用いて、逆極状態から同極状態へ遷移させる場合には逆の操作を行えばよい。このとき、回転電機システム100が回生動作しているときに逆極ロック状態から回動状態へ遷移させれば、回転軸14の突起14cとハブ44のハブ溝44bによってトルクが伝達され、伝達部材42の爪によってトルクが伝達されていない状態において回動状態へ遷移させることができる。すなわち、伝達部材42の爪が回転軸14とハブ44の両側から押されておらず、ロック解除に必要な力を増加させない。両側から押される場合は、それぞれの当接面で摩擦が発生して、ロック解除に必要な力が増加する。したがって、回動ロックシャフト46の軸方向に沿った移動に必要な外力の増加を抑制することができる。 In addition, when making a transition from a reverse polarity state to a same polarity state using the lock mechanism 20 and the lock drive mechanism 24, the reverse operation may be performed. At this time, if the rotating electric machine system 100 is made to transition from the reverse polarity lock state to the rotating state during regenerative operation, torque is transmitted by the protrusion 14c of the rotating shaft 14 and the hub groove 44b of the hub 44, and the torque is transmitted to the transmission member. The pawl 42 allows transition to the rotating state in a state where no torque is being transmitted. That is, the claws of the transmission member 42 are not pushed from both sides of the rotating shaft 14 and the hub 44, and the force required for unlocking is not increased. If the lock is pressed from both sides, friction will occur on each contact surface, increasing the force required to release the lock. Therefore, it is possible to suppress an increase in the external force required to move the rotation lock shaft 46 in the axial direction.

以上のように、第2の実施の形態における回転電機システム100では、回動ロックシャフト46を軸方向に動かすことによって同極又は逆極のロック状態を解除し、ステータ12への通電によって回転軸14に対して第2ロータ18を相対的に回動させることで同極状態と逆極状態とを相互に遷移させることができる。なお、回転軸14と第2ロータ18とのロック機能は、回動ロックシャフト46を押し続けることによって、ロック機構20及びロック駆動機構24以外の外部機構や追加センサを必要とすることなく受動的に行うことが可能である。 As described above, in the rotating electric machine system 100 according to the second embodiment, the locked state of the same polarity or the opposite polarity is released by moving the rotating lock shaft 46 in the axial direction, and the rotating shaft is moved by energizing the stator 12. By rotating the second rotor 18 relative to the rotor 14, it is possible to transition between the same polarity state and the opposite polarity state. Note that the locking function between the rotating shaft 14 and the second rotor 18 can be achieved passively by continuously pressing the rotating lock shaft 46 without requiring any external mechanism or additional sensor other than the lock mechanism 20 and the lock drive mechanism 24. It is possible to do so.

また、回転軸14、第1ロータ16及び第2ロータ18が高速回転している場合においても、ロック機構20に含まれるピン40及び伝達部材42に働く遠心力はバランスしており、ロック解除に必要な外力を抑制することができる。さらに、ピン40及び伝達部材42の機械的な破損を抑制することができる。 Further, even when the rotating shaft 14, the first rotor 16, and the second rotor 18 are rotating at high speed, the centrifugal force acting on the pin 40 and the transmission member 42 included in the locking mechanism 20 is balanced, and the lock is not released. Necessary external force can be suppressed. Furthermore, mechanical damage to the pin 40 and the transmission member 42 can be suppressed.

[第3の実施の形態]
図8~図11を参照して、第3の実施の形態におけるロック機構20及びロック駆動機構24について説明する。ロック機構20は、ピン50、伝達プレート52及びハブ54を含んで構成される。また、ロック駆動機構24は、回動ロックシャフト56を含んで構成される。
[Third embodiment]
The lock mechanism 20 and lock drive mechanism 24 in the third embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 11. The locking mechanism 20 includes a pin 50, a transmission plate 52, and a hub 54. Further, the lock drive mechanism 24 is configured to include a rotation lock shaft 56.

回転軸14は、軸方向に延びる中空領域14aを有する。回動ロックシャフト56は、ロック機構20に含まれるピン50が挿入されるピン孔56aを備えた円柱形状を有する。回動ロックシャフト56は、回転軸14の中空領域14aにおいて第2ロータ18の内周領域に該当する領域に配置される。回動ロックシャフト56は、アクチュエータ等の外部からの駆動力によって回転軸14の軸方向(図8中の矢印方向)に移動可能に設けられる。 The rotating shaft 14 has a hollow region 14a extending in the axial direction. The rotation lock shaft 56 has a cylindrical shape and includes a pin hole 56a into which the pin 50 included in the lock mechanism 20 is inserted. The rotation lock shaft 56 is arranged in a region corresponding to the inner peripheral region of the second rotor 18 in the hollow region 14a of the rotating shaft 14. The rotation lock shaft 56 is provided so as to be movable in the axial direction of the rotating shaft 14 (in the direction of the arrow in FIG. 8) by an external driving force such as an actuator.

ピン50は、回動ロックシャフト56に設けられたピン孔56aに挿入される。回動ロックシャフト56を回転軸14の軸方向に移動させると、回動ロックシャフト56と共にピン50も軸方向に移動する。 The pin 50 is inserted into a pin hole 56a provided in the rotation lock shaft 56. When the rotation lock shaft 56 is moved in the axial direction of the rotating shaft 14, the pin 50 also moves in the axial direction together with the rotation lock shaft 56.

伝達プレート52は、回転軸14と第2ロータ18とをロック状態にすると共に、回転軸14と第2ロータ18との間で動力を伝達するために設けられる部材である。伝達プレート52は、図11に示すように、板状の部材である。伝達プレート52は、回動ロックシャフト56の中心軸を通って径方向に亘って設けられた貫通穴56b内に配置される。伝達プレート52は、貫通穴56b内において回転軸14(回動ロックシャフト56)の径方向に移動可能である。 The transmission plate 52 is a member provided to lock the rotating shaft 14 and the second rotor 18 and to transmit power between the rotating shaft 14 and the second rotor 18. The transmission plate 52 is a plate-shaped member, as shown in FIG. The transmission plate 52 is disposed within a through hole 56b provided radially through the central axis of the rotation lock shaft 56. The transmission plate 52 is movable in the radial direction of the rotation shaft 14 (rotation lock shaft 56) within the through hole 56b.

伝達プレート52には、図11に示すように、ピン50を通すための誘導穴52aが設けられる。誘導穴52aは、伝達プレート52が回動ロックシャフト56の貫通穴56bに配置されたときに、回転軸14の軸方向及び径方向の両方に対して斜めの方向に沿って設けられる。すなわち、回動ロックシャフト56と共に移動するピン50が誘導穴52aに通された状態において回動ロックシャフト56と共にピン50が軸方向に移動した場合、伝達プレート52は図11の移動方向と示した矢印の方向に誘導される。 As shown in FIG. 11, the transmission plate 52 is provided with a guide hole 52a through which the pin 50 passes. The guide hole 52a is provided along a direction oblique to both the axial direction and the radial direction of the rotation shaft 14 when the transmission plate 52 is arranged in the through hole 56b of the rotation lock shaft 56. That is, when the pin 50 moving together with the rotation lock shaft 56 is passed through the guide hole 52a and the pin 50 moves in the axial direction together with the rotation lock shaft 56, the transmission plate 52 moves in the direction shown in FIG. guided in the direction of the arrow.

ハブ54は、円筒形状を有する部材である。ハブ54は、回転軸14と第2ロータ18のコアとの間に配置される。ハブ54の外周は第2ロータ18の内周と係合するように構成され、ハブ54は第2ロータ18と一体に回転する。 The hub 54 is a member having a cylindrical shape. The hub 54 is arranged between the rotating shaft 14 and the core of the second rotor 18. The outer circumference of the hub 54 is configured to engage with the inner circumference of the second rotor 18, and the hub 54 rotates together with the second rotor 18.

ハブ54の内周には、伝達プレート52の両端がそれぞれ嵌まり込むことができるハブ溝54aが設けられる。ハブ溝54aは、第1ロータ16a及び第1ロータ16bに対して第2ロータ18が同極となる状態において伝達プレート52の一端の爪が嵌まり込む位置、及び、第1ロータ16a及び第1ロータ16bに対して第2ロータ18が逆極となる状態において伝達プレート52の他端の爪が嵌まり込む位置に設けられる。 Hub grooves 54a are provided on the inner periphery of the hub 54, into which both ends of the transmission plate 52 can fit. The hub groove 54a is located at a position where a pawl at one end of the transmission plate 52 fits when the second rotor 18 has the same polarity as the first rotor 16a and the first rotor 16b, and at a position where the claw at one end of the transmission plate 52 is fitted. The transmission plate 52 is provided at a position into which a claw at the other end of the transmission plate 52 is fitted in a state where the second rotor 18 has a reverse polarity with respect to the rotor 16b.

さらに、ハブ54の内周には、さらに回動範囲を規制するハブ溝54bが設けられる。ハブ溝54bには回転軸14の外周に設けられた突起(キー部)14cが嵌まり、ハブ溝54b内において突起14cが動ける範囲において回転軸14に対する第2ロータ18の回動範囲が規制される。 Furthermore, a hub groove 54b is provided on the inner periphery of the hub 54 to further restrict the rotation range. A protrusion (key part) 14c provided on the outer periphery of the rotating shaft 14 is fitted into the hub groove 54b, and the range of rotation of the second rotor 18 relative to the rotating shaft 14 is restricted within the range in which the protrusion 14c can move within the hub groove 54b. Ru.

以下、本実施の形態におけるロック機構20及びロック駆動機構24の作用を説明する。ここでは、ロック機構20及びロック駆動機構24を用いて、回転電機システム100を同極から逆極にする場合の作用について説明する。 Hereinafter, the functions of the lock mechanism 20 and the lock drive mechanism 24 in this embodiment will be explained. Here, an explanation will be given of the operation when the rotating electric machine system 100 is changed from the same polarity to the opposite polarity using the lock mechanism 20 and the lock drive mechanism 24.

図9(a)及び図10(a)に示すように、回転電機システム100が同極のとき、ピン50が誘導穴52aの一端(図10(a)において下側の端部)に位置するように回動ロックシャフト56に外力が与えられる。誘導穴52aに通されたピン50によって、伝達プレート52が押し上げられ(図9(a)及び図10(a)において上向き)、伝達プレート52の一端をハブ54の方へ押し付ける。これによって、伝達プレート52の当該一端がハブ54のハブ溝54aに嵌合した状態となる。また、回転軸14に設けられた突起14cはハブ54のハブ溝54b内の一端に当接した状態である。 As shown in FIGS. 9(a) and 10(a), when the rotating electric machine system 100 has the same polarity, the pin 50 is located at one end of the guide hole 52a (lower end in FIG. 10(a)). An external force is applied to the rotation lock shaft 56 in this manner. The pin 50 passed through the guide hole 52a pushes the transmission plate 52 upward (upwards in FIGS. 9(a) and 10(a)) and presses one end of the transmission plate 52 toward the hub 54. This causes the one end of the transmission plate 52 to fit into the hub groove 54a of the hub 54. Further, the protrusion 14c provided on the rotating shaft 14 is in contact with one end of the hub groove 54b of the hub 54.

回転電機システム100がモータとして力行動作している場合、第1ロータ16及び第2ロータ18は正転方向(図9(a)においてCCW方向)に回転し、当該正転方向にトルクを出力する。同極ロック状態において力行動作時には、ハブ54のハブ溝54b内の一端に当接した回転軸14の突起14cによって第2ロータ18の力行トルクが回転軸14に伝達される。すなわち、力行動作状態では、伝達プレート52の端部には力行トルクは印加されていない。一方、回転電機システム100がジェネレータとして回生動作している場合、第1ロータ16及び第2ロータ18は正転方向に回転し、回生トルクを逆転方向(図9(a)においてCCW方向とは逆方向)に出力する。このような回生動作状態では、ハブ54に設けられたハブ溝54aに嵌合した伝達プレート52の端部によって第2ロータ18の回生トルクが回転軸14に伝達される。 When the rotating electric machine system 100 is operating as a motor, the first rotor 16 and the second rotor 18 rotate in the forward rotation direction (CCW direction in FIG. 9(a)) and output torque in the forward rotation direction. . During power operation in the homopolar locked state, the power torque of the second rotor 18 is transmitted to the rotary shaft 14 by the protrusion 14c of the rotary shaft 14 that abuts one end in the hub groove 54b of the hub 54. That is, in the powering operation state, no powering torque is applied to the end portion of the transmission plate 52. On the other hand, when the rotating electric machine system 100 is performing regenerative operation as a generator, the first rotor 16 and the second rotor 18 rotate in the forward direction, and the regenerative torque is transmitted in the reverse direction (opposite to the CCW direction in FIG. 9(a)). direction). In such a regenerative operation state, the regenerative torque of the second rotor 18 is transmitted to the rotating shaft 14 by the end of the transmission plate 52 that fits into the hub groove 54a provided in the hub 54.

次に、同極から逆極にするために第2ロータ18を回動状態にする。外力により回動ロックシャフト56を移動させる(図10(a)の矢印方向)と、回動ロックシャフト56と共にピン50も移動し、誘導穴52aの斜面にしたがって伝達プレート52が押し下げられる(図9(b)及び図10(b)において下側方向)。これに伴って伝達プレート52の端部がハブ溝54aから外れ、第2ロータ18と回転軸14のロックが解除される。したがって、第2ロータ18の回動に必要な回動トルクの増加を抑制することができる。 Next, the second rotor 18 is rotated to change the polarity from the same polarity to the opposite polarity. When the rotation lock shaft 56 is moved by an external force (in the direction of the arrow in FIG. 10(a)), the pin 50 also moves together with the rotation lock shaft 56, and the transmission plate 52 is pushed down along the slope of the guide hole 52a (FIG. 9). (b) and downward direction in FIG. 10(b)). Accordingly, the end of the transmission plate 52 comes off the hub groove 54a, and the lock between the second rotor 18 and the rotating shaft 14 is released. Therefore, an increase in the rotational torque required for rotation of the second rotor 18 can be suppressed.

この状態において、ステータ12のステータコイルに流す電流を制御することで、第2ロータ18を回動させるためのトルク(回動トルク)を与える。これによって、図9(b)及び図9(b)に示すように、第2ロータ18の回動動作が開始される。 In this state, by controlling the current flowing through the stator coil of the stator 12, a torque (rotation torque) for rotating the second rotor 18 is provided. As a result, the rotational movement of the second rotor 18 is started, as shown in FIGS. 9(b) and 9(b).

また、回転電機システム100がモータとして力行動作しているときに同極ロック状態から回動状態へ遷移させれば、回転軸14の突起14cによって第2ロータ18のトルクが回転軸14に伝達され、伝達プレート52の端部によってトルクが伝達されていない状態において回動状態へ遷移させることができる。すなわち、ロック解除の際に伝達プレート52がハブ54のハブ溝54aから押されておらず、ロック解除に必要な力を増加させない。押される場合は、当接面で摩擦が発生して、ロック解除に必要な力が増加する。したがって、回動ロックシャフト56の軸方向に沿った移動に必要な外力の増加を抑制することができる。 Furthermore, if the rotating electric machine system 100 is operated as a motor and is caused to transition from the homopolar locked state to the rotating state, the torque of the second rotor 18 is transmitted to the rotating shaft 14 by the protrusion 14c of the rotating shaft 14. , it is possible to transition to a rotating state in a state where no torque is transmitted by the end of the transmission plate 52. That is, the transmission plate 52 is not pushed from the hub groove 54a of the hub 54 during unlocking, and the force required for unlocking does not increase. When pressed, friction occurs on the abutting surfaces, increasing the force required to release the lock. Therefore, it is possible to suppress an increase in the external force required to move the rotation lock shaft 56 in the axial direction.

回動動作を続けると、図9(c)及び図10(c)に示すように、第2ロータ18が逆極の位置まで回動され、ハブ54に設けられた別のハブ溝54aが伝達プレート52の位置まで移動する。また、押され続けた回動ロックシャフト56と共にピン50が移動し、ピン50が誘導穴52aの一端(図10(c)において上側の端部)に位置する。これによって、伝達プレート52の端部がハブ54のハブ溝54aに嵌合した状態となる。また、回転軸14に設けられた突起14cはハブ54のハブ溝54b内において同極ロック状態のときと反対側の一端に当接した状態となる。 When the rotation operation continues, the second rotor 18 is rotated to the opposite polarity position, as shown in FIGS. 9(c) and 10(c), and another hub groove 54a provided in the hub 54 transmits Move to the position of plate 52. Further, the pin 50 moves together with the rotating lock shaft 56 that continues to be pushed, and the pin 50 is located at one end of the guide hole 52a (the upper end in FIG. 10(c)). As a result, the end of the transmission plate 52 is fitted into the hub groove 54a of the hub 54. Further, the protrusion 14c provided on the rotating shaft 14 comes into contact with one end of the hub groove 54b of the hub 54 on the opposite side from when the same polarity is locked.

回転電機システム100がモータとして力行動作している場合、第1ロータ16及び第2ロータ18は正転方向(図9(c)においてCCW方向)に回転し、当該正転方向にトルクを出力する。逆極ロック状態において力行動作時には、ハブ54に設けられたハブ溝54aに嵌合した伝達プレート52の端部によって第2ロータ18の力行トルクが回転軸14に伝達される。一方、回転電機システム100がジェネレータとして回生動作している場合、第1ロータ16及び第2ロータ18は正転方向に回転し、回生トルクを逆転方向(図9(c)においてCCW方向とは逆方向)に出力する。このとき、ハブ54のハブ溝54b内の一端に当接した回転軸14の突起14cによって第2ロータ18の回生トルクが回転軸14に伝達される。すなわち、回生動作状態では、伝達プレート52の端部には回生トルクは印加されていない。 When the rotating electric machine system 100 is operating as a motor, the first rotor 16 and the second rotor 18 rotate in the forward rotation direction (CCW direction in FIG. 9(c)) and output torque in the forward rotation direction. . During power operation in the reverse polarity lock state, the power running torque of the second rotor 18 is transmitted to the rotating shaft 14 by the end of the transmission plate 52 that fits into the hub groove 54a provided in the hub 54. On the other hand, when the rotating electric machine system 100 is performing regenerative operation as a generator, the first rotor 16 and the second rotor 18 rotate in the forward rotation direction, and the regenerative torque is transferred in the reverse direction (opposite to the CCW direction in FIG. 9(c)). direction). At this time, the regenerative torque of the second rotor 18 is transmitted to the rotating shaft 14 by the protrusion 14c of the rotating shaft 14 that abuts one end in the hub groove 54b of the hub 54. That is, in the regenerative operation state, no regenerative torque is applied to the end portion of the transmission plate 52.

なお、ロック機構20及びロック駆動機構24を用いて、逆極状態から同極状態へ遷移させる場合には逆の操作を行えばよい。このとき、回転電機システム100が回生動作しているときに逆極ロック状態から回動状態へ遷移させれば、回転軸14の突起14cとハブ54のハブ溝54bによってトルクが伝達され、伝達プレート52の端部によってトルクが伝達されていない状態において回動状態へ遷移させることができる。すなわち、伝達プレート52がハブ54のハブ溝54aから押されておらず、ロック解除に必要な力を増加させない。押される場合は、当接面で摩擦が発生して、ロック解除に必要な力が増加する。したがって、回動ロックシャフト56の軸方向に沿った移動に必要な外力の増加を抑制することができる。 In addition, when making a transition from a reverse polarity state to a same polarity state using the lock mechanism 20 and the lock drive mechanism 24, the reverse operation may be performed. At this time, if the rotating electrical machine system 100 is in regenerative operation and is caused to transition from the reverse polarity lock state to the rotating state, torque is transmitted by the protrusion 14c of the rotating shaft 14 and the hub groove 54b of the hub 54, and the transmission plate The end portion of 52 allows transition to a rotating state in a state where no torque is transmitted. That is, the transmission plate 52 is not pushed from the hub groove 54a of the hub 54, and the force required for unlocking is not increased. When pressed, friction occurs on the abutting surfaces, increasing the force required to release the lock. Therefore, it is possible to suppress an increase in the external force required to move the rotation lock shaft 56 in the axial direction.

以上のように、第3の実施の形態における回転電機システム100では、回動ロックシャフト56を軸方向に動かすことによって同極又は逆極のロック状態を解除し、ステータ12への通電によって回転軸14に対して第2ロータ18を相対的に回動させることで同極状態と逆極状態とを相互に遷移させることができる。なお、回転軸14と第2ロータ18とのロック機能は、回動ロックシャフト56を押し続けることによって、ロック機構20及びロック駆動機構24以外の外部機構や追加センサを必要とすることなく受動的に行うことが可能である。 As described above, in the rotating electric machine system 100 according to the third embodiment, the locked state of the same polarity or the opposite polarity is released by moving the rotating lock shaft 56 in the axial direction, and the rotating shaft is moved by energizing the stator 12. By rotating the second rotor 18 relative to the rotor 14, it is possible to transition between the same polarity state and the opposite polarity state. Note that the locking function between the rotating shaft 14 and the second rotor 18 can be achieved passively by continuously pressing the rotating lock shaft 56 without requiring any external mechanism or additional sensor other than the lock mechanism 20 and the lock drive mechanism 24. It is possible to do so.

また、伝達プレート52を用いたシンプルな構成によってロック状態とロック解除状態を実現することができる。さらに、回動動作中において伝達プレート52が第2ロータ18の中心部に配置されるため、回転による遠心力の影響を受け難い構造となっている。 Moreover, a locked state and an unlocked state can be realized by a simple configuration using the transmission plate 52. Furthermore, since the transmission plate 52 is disposed at the center of the second rotor 18 during rotation, the structure is not easily affected by centrifugal force due to rotation.

なお、上記第1~第3の実施の形態における回転電機システム100は、いずれにおいても第2ロータ18の内部にロック機構20及びロック駆動機構24を配置しており、回動動作はステータ12への通電によって行うために回転電機システム100の体積を増加させることなく同極状態と逆極状態を実現することができる。また、ロックのためのスキュー角の検出手段や制御も不要である。 Note that in the rotating electric machine system 100 in the first to third embodiments described above, the lock mechanism 20 and the lock drive mechanism 24 are arranged inside the second rotor 18, and the rotational movement is directed to the stator 12. The same polarity state and the opposite polarity state can be realized without increasing the volume of the rotating electric machine system 100 because of the energization of the rotary electric machine system 100. Further, there is no need for detection means or control of the skew angle for locking.

なお、図12に示すように、回動ロックシャフト56に対して軸方向に沿って片側から力を印加し続けるためのバネ等の弾性体60を回転軸14の中空部に設けた構成としてもよい。バネ等の弾性体60を設けることで、回動ロックシャフト56に対して片側から外力を印加し続けることが可能になる。これによって、回転電機システム100の回動ロックシャフト56を外部から駆動するアクチュエータ等が停止した状態においても同極ロック状態又は逆極ロック状態を維持することが可能になる。なお、第1の実施の形態及び第2の実施の形態における回転電機システム100においても同様の構成を適用することができる。 As shown in FIG. 12, an elastic body 60 such as a spring may be provided in the hollow part of the rotating shaft 14 to continue applying force from one side along the axial direction to the rotating lock shaft 56. good. By providing the elastic body 60 such as a spring, it becomes possible to continue applying an external force to the rotating lock shaft 56 from one side. This makes it possible to maintain the same polarity lock state or the reverse polarity lock state even when the actuator or the like that externally drives the rotation lock shaft 56 of the rotating electric machine system 100 is stopped. Note that the same configuration can be applied to the rotating electrical machine system 100 in the first embodiment and the second embodiment.

回動ロックシャフト56に対して外力を与える機構に特別なアクチュエータを設けることなく、例えば、ベアリングやギア等に使用する潤滑油の油圧を利用して動作させることもできる。この場合、元々からある潤滑油のポンプが利用できるため、アクチュエータ等の外部から駆動力を与える機構を追加する必要がなく、システム全体を小型にできる。 Without providing a special actuator to the mechanism that applies external force to the rotation lock shaft 56, the mechanism can also be operated using, for example, oil pressure of lubricating oil used for bearings, gears, etc. In this case, since the existing lubricating oil pump can be used, there is no need to add a mechanism such as an actuator that applies driving force from the outside, and the entire system can be made smaller.

[回転電機システムの制御]
ところで、第1ロータ16及び第2ロータ18の界磁磁束を増加させて、回転電機システム100のトルクを増加させた場合、磁石(界磁)により発生する誘起電圧(逆起電圧)が増加する。これによって、例えば、回転電機システム100がインバータによる駆動である場合に誘起電圧がスイッチング素子の耐圧を上回ると、スイッチング素子を破損してしまうおそれがある。そこで、回転電機システム100におけるトルクの増加と逆起電圧を上限以下に抑制することを同時に実現する必要がある。
[Control of rotating electrical machine system]
By the way, when the field magnetic flux of the first rotor 16 and the second rotor 18 is increased to increase the torque of the rotating electrical machine system 100, the induced voltage (back electromotive force) generated by the magnet (field) increases. . As a result, for example, when the rotating electric machine system 100 is driven by an inverter, if the induced voltage exceeds the withstand voltage of the switching element, the switching element may be damaged. Therefore, it is necessary to simultaneously increase the torque in the rotating electric machine system 100 and suppress the back electromotive force to below the upper limit.

なお、以下の説明において、回転数とは第1ロータ16又は第2ロータ18が単位時間当たりに回転する回数(回転速度)を意味する。例えば、毎分当たりの回転数の単位はrpmである。 In the following description, the number of rotations means the number of times (rotational speed) that the first rotor 16 or the second rotor 18 rotates per unit time. For example, the unit of revolutions per minute is rpm.

例えば、第1ロータ16a及び第1ロータ16bと第2ロータ18との軸方向の分割割合を4:1とし、上限回転数の半分の回転数において第2ロータ18を回動させることで磁極の1/4を同極から逆極にすると、軸方向の半分でN極とS極による磁石磁束が打ち消しあう。その結果、界磁磁束が半減され、逆起電圧も半減し、高速回転時においてもスイッチング素子を破損することなく制御が可能になる。図13(a)及び図13(b)は、この場合における第1ロータ16及び第2ロータ18の回転数に対する逆起電力割合とトルク割合の変化を示す。回転電機システム100における駆動可能な領域では、比較モータに対して低速時のトルクを増加することができる。 For example, by setting the axial division ratio between the first rotor 16a and the first rotor 16b and the second rotor 18 to be 4:1, and rotating the second rotor 18 at half the rotation speed of the upper limit rotation speed, the magnetic poles are When 1/4 is changed from the same polarity to opposite polarity, the magnetic fluxes due to the N and S poles cancel each other out in the axial half. As a result, the field magnetic flux is halved and the back electromotive force is also halved, making it possible to control the switching elements without damaging them even during high-speed rotation. 13(a) and 13(b) show changes in the back electromotive force ratio and the torque ratio with respect to the rotational speed of the first rotor 16 and the second rotor 18 in this case. In the drivable region of the rotating electric machine system 100, the torque at low speed can be increased compared to the comparison motor.

回転電機システム100に適した第2ロータ18の回動制御は以下の通りである。回転数N1までは、第1ロータ16と第2ロータ18とを同極で駆動し、力行トルクにより加速する。 Rotation control of the second rotor 18 suitable for the rotating electric machine system 100 is as follows. Up to the rotational speed N1, the first rotor 16 and the second rotor 18 are driven with the same polarity and accelerated by the power running torque.

回転数が回転数N1に達したときに、第2ロータ18を同極から逆極へ回動させる回動制御モード1に移行する。回動制御モード1では、回転軸14に出力されるトルク(出力トルク)を維持しつつ、第1ロータ16に対して第2ロータ18を相対的に回動させるための回動トルクを同時に出力させて回動動作を実施する。具体的には、同極状態では、第1ロータ16及び第2ロータ18の両方によって出力トルクを出力し、回動制御モード1における回動動作中は、第1ロータ16によって出力トルクを維持しつつ、第2ロータ18によって回動トルクが出力されるようにステータ12のステータコイルに通電する電流を制御する。 When the rotational speed reaches the rotational speed N1, a transition is made to rotation control mode 1 in which the second rotor 18 is rotated from the same polarity to the opposite polarity. In rotation control mode 1, while maintaining the torque (output torque) output to the rotating shaft 14, a rotation torque for rotating the second rotor 18 relative to the first rotor 16 is simultaneously output. to perform the rotation operation. Specifically, in the same polarity state, output torque is output by both the first rotor 16 and the second rotor 18, and during the rotation operation in rotation control mode 1, the output torque is maintained by the first rotor 16. At the same time, the current flowing through the stator coil of the stator 12 is controlled so that the second rotor 18 outputs rotational torque.

このようにして、回転数N1以上となった場合、第2ロータ18を第1ロータ16に対して逆極とした状態で回転電機システム100を駆動する。 In this manner, when the rotational speed is equal to or higher than N1, the rotating electrical machine system 100 is driven with the second rotor 18 having the opposite polarity with respect to the first rotor 16.

逆極で駆動中に車両へのブレーキ操作等が行われると、回生トルクによる減速が生ずる。減速によって回転数N2に達したときに、第2ロータ18を逆極から同極へ回動させる回動制御モード2に移行する。回動制御モード2では、回動制御モード1と同様に、出力トルクを維持しつつ、回動トルクを同時に出力させて回動動作を実施する。具体的には、逆極時では、第1ロータ16と第2ロータ18の両方で出力ルクを出力し、回動制御モード2における回動動作中は、第1ロータ16によって出力トルクを維持しつつ、第2ロータ18によって回動トルクが出力されるようにステータ12のステータコイルに通電する電流を制御する。 If a brake operation is performed on the vehicle while driving with the opposite polarity, deceleration occurs due to regenerative torque. When the rotational speed reaches N2 due to deceleration, a transition is made to rotation control mode 2 in which the second rotor 18 is rotated from the opposite polarity to the same polarity. In rotation control mode 2, similarly to rotation control mode 1, rotation operation is performed by simultaneously outputting rotation torque while maintaining output torque. Specifically, when the polarity is reversed, both the first rotor 16 and the second rotor 18 output torque, and during the rotation operation in rotation control mode 2, the output torque is maintained by the first rotor 16. At the same time, the current flowing through the stator coil of the stator 12 is controlled so that the second rotor 18 outputs rotational torque.

このように、回転数N2以下となった場合、第2ロータ18を第1ロータ16に対して同極とした状態で回転電機システム100を駆動する。 In this manner, when the rotational speed is equal to or lower than N2, the rotating electrical machine system 100 is driven with the second rotor 18 being of the same polarity as the first rotor 16.

ここで、回転数N1と回転数N2を同一とすると、当該回転数付近において同極から逆極又は逆極から同極への回動動作が繰り返されるチャタリング現象を生ずるおそれがある。そこで、回転数N1>回転数N2に設定することが好適である。このように、同極から逆極への回動動作を開始する基準となる回転数N1と逆極から同極への回動動作を開始する回転数N2にヒステリシスを設けることによってチャタリング現象を抑制することができる。 Here, if the rotational speed N1 and the rotational speed N2 are set to be the same, there is a possibility that a chattering phenomenon will occur in which the rotating operation from the same polarity to the opposite polarity or from the opposite polarity to the same polarity is repeated in the vicinity of the rotational speed. Therefore, it is preferable to set the rotation speed N1>rotation speed N2. In this way, the chattering phenomenon is suppressed by providing hysteresis in the rotation speed N1, which is the reference for starting the rotation operation from the same polarity to the opposite polarity, and the rotation speed N2, which is the reference for starting the rotation operation from the opposite polarity to the same polarity. can do.

さらに、同極から逆極への回動動作に比べて、逆極から同極への回動動作において出力トルクを維持しながら出力できる回動トルクが小さくなり、回動動作が可能な条件が制限される。そこで、逆極から同極への回動制御モード2に移行する条件として、回転数制約(回転数N2)のみならず、トルクの制約も追加することが好適である。すなわち、第1ロータ16及び第2ロータ18の回転数が回転数N2以下であり、かつ、出力トルクが基準となるトルクT2以下となる条件において回動制御モード2に移行させることが好適である。 Furthermore, compared to the rotation operation from the same polarity to the opposite polarity, the rotation torque that can be output while maintaining the output torque in the rotation operation from the opposite polarity to the same polarity is smaller, and the conditions under which rotation operation is possible are limited. Therefore, it is preferable to add not only the rotation speed constraint (rotation speed N2) but also a torque constraint as a condition for shifting to the rotation control mode 2 from the opposite polarity to the same polarity. That is, it is preferable to shift to the rotation control mode 2 under the conditions that the rotational speed of the first rotor 16 and the second rotor 18 is the rotational speed N2 or less, and the output torque is the reference torque T2 or less. .

特に、回転電機システム100が逆極状態の回生動作中であり、第1ロータ16及び第2ロータ18の回転数が回転数N1から減少している状況では、回動制御モード2には移行させず、回生動作中は逆極状態にて回転電機システム100を駆動させる。その後、再加速が行われて力行状態に移行する場合や回転電機システム100が停止した場合には出力トルクは0になるか、または、0を跨いで負の回生トルクから正の力行トルクに移行することになる。そこで、出力トルクが0又はその近傍の状態において、回動制御モード2に移行して回動動作を行うことが好適である。なお、出力トルクが0に近いほどより大きな回動トルクを出力することができるので、第1ロータ16に対して第2ロータ18を逆極から同極へと回動させ易くなる。 In particular, in a situation where the rotating electric machine system 100 is in a regenerative operation with reverse polarity and the rotational speed of the first rotor 16 and the second rotor 18 is decreasing from the rotational speed N1, the rotation control mode 2 is not selected. First, during the regeneration operation, the rotating electric machine system 100 is driven in a reverse polarity state. After that, when re-acceleration is performed and the system shifts to a power running state, or when the rotating electric machine system 100 stops, the output torque becomes 0 or crosses 0 and shifts from negative regenerative torque to positive power running torque. I will do it. Therefore, it is preferable to shift to the rotation control mode 2 and perform the rotation operation when the output torque is at or near zero. Note that the closer the output torque is to 0, the larger the rotational torque can be output, so it becomes easier to rotate the second rotor 18 from the opposite polarity to the same polarity with respect to the first rotor 16.

図14は、同極から逆極へ遷移させる回動制御モード1における回動動作中の回転数、位相差角、出力トルク(アウトプットトルク)、第1ロータ16のトルク(主ロータトルク)及び第2ロータ18のトルク(回動ロータトルク)の時間変化の一例を示す。トルク(アウトプットトルク、主ロータトルク、回動ロータトルク)は、磁界解析によって計算した値である。これらの特性は、最大電流を上限以下にしたときの結果を示している。 FIG. 14 shows the rotation speed, phase difference angle, output torque, torque of the first rotor 16 (main rotor torque), and An example of a temporal change in the torque of the second rotor 18 (rotating rotor torque) is shown. The torque (output torque, main rotor torque, rotating rotor torque) is a value calculated by magnetic field analysis. These characteristics show the results when the maximum current is below the upper limit.

これらの結果は、出力トルク(アウトプットトルク)を所定値に維持したままで回動動作が実現できることを示している。また、同極ロック状態を解除するとともにステータ12のステータコイルへ通電する電流の制御を切り替えて回動制御モード1に移行し、位相差角に応じて当該電流制御条件を変更することで第1ロータ16のトルク(主ロータトルク)にて出力トルク(アウトプットトルク)を維持しながら、第2ロータ18のトルク(回動トルク)によって第2ロータ18を回動できる。また、回動動作の終了後、逆極ロック状態として、その際にステータ12のステータコイルへ通電する電流の制御も変更する。 These results show that rotational motion can be achieved while maintaining the output torque at a predetermined value. In addition, the same polarity lock state is released and the control of the current flowing to the stator coil of the stator 12 is switched to shift to rotation control mode 1, and the current control condition is changed according to the phase difference angle. The second rotor 18 can be rotated by the torque (rotation torque) of the second rotor 18 while maintaining the output torque (output torque) by the torque (main rotor torque) of the rotor 16. Further, after the rotation operation is completed, the reverse polarity lock state is established, and the control of the current applied to the stator coil of the stator 12 is also changed at that time.

図15及び図16は、出力トルク(アウトプットトルク)を所定値に維持した状態において同極から逆極、及び、逆極から同極への回動トルクの回転数に対する変化の例と回動動作が可能な条件(領域)を示す。図15及び図16において印×で示した条件が回動動作への切り替えに好適な条件を示している。記号(1)は回動制御モード1への移行に好適な条件、記号(2)と記号(3)は回動制御モード2への移行に好適な条件を示す。なお、記号(2)は、回転数が回転数N2以下になった条件を示し、記号(3)は、回転数が回転数N2以下になった条件に加えてトルクが0付近になった条件を示す。 Figures 15 and 16 show examples of changes in rotational torque from the same polarity to the opposite polarity and from the opposite polarity to the same polarity with respect to the rotation speed while the output torque (output torque) is maintained at a predetermined value. Indicates the conditions (area) under which the operation is possible. In FIGS. 15 and 16, the conditions indicated by the mark x indicate conditions suitable for switching to rotational operation. Symbol (1) indicates conditions suitable for transition to rotation control mode 1, and symbols (2) and (3) indicate conditions suitable for transition to rotation control mode 2. Note that symbol (2) indicates a condition in which the number of revolutions is equal to or less than number N2, and symbol (3) indicates a condition in which the number of revolutions becomes equal to or less than number N2, and in addition to a condition in which the torque becomes near 0. shows.

また、図17及び図18は、第2ロータ18の回動動作に伴うトルクショックを抑制する方法を示す。図17に示すように、回転電機システム100において出力トルクが最大である状態において回転数を増加させる場合、所定の回転数において同極状態から逆極状態に遷移させると切り替え時にトルクのギャップが生じて回転電機システム100にトルクショックが生ずるおそれがある。そこで、図18に示すように、所定の回転数において同極状態から逆極状態に遷移させる前に回転電機システム100の出力トルクを低減させるように駆動範囲を制限する制御を行うことが好適である。例えば、出力トルクが逆極状態における最大トルクとなるようにステータ12のステータコイルへの電流を制御した後、同極状態から逆極状態への遷移させる制御を行う。これによって、同極から逆極への切り替え時におけるトルクのギャップの発生を防止し、回転電機システム100のトルクショックを抑制することができる。 Moreover, FIGS. 17 and 18 show a method of suppressing torque shock accompanying the rotational movement of the second rotor 18. As shown in FIG. 17, when increasing the rotation speed in a state where the output torque is maximum in the rotating electric machine system 100, when the rotation speed is changed from the same polarity state to the opposite polarity state at a predetermined rotation speed, a torque gap occurs at the time of switching. Therefore, there is a possibility that torque shock may occur in the rotating electric machine system 100. Therefore, as shown in FIG. 18, it is preferable to perform control to limit the drive range so as to reduce the output torque of the rotating electrical machine system 100 before transitioning from the same polarity state to the opposite polarity state at a predetermined rotation speed. be. For example, after controlling the current to the stator coil of the stator 12 so that the output torque becomes the maximum torque in the reverse polarity state, control is performed to transition from the same polarity state to the reverse polarity state. Thereby, it is possible to prevent a torque gap from occurring when switching from the same polarity to the opposite polarity, and to suppress torque shock in the rotating electrical machine system 100.

上記のように、回転電機システム100では、同極状態かつ力行状態であるときに回転軸14に設けられた突起14cによってトルクが伝達される。このように突起14cでトルク伝達している状態では、ロック機構20にトルクが掛かっていないため、外力によってロック駆動機構24を動かすことでロックを解除することができる。このとき、第1ロータ16及び第2ロータ18の出力トルクは突起14cによって伝達されているので、ロック解除に伴う出力トルクの減少は生じない。一方、出力トルクが逆方向の回生状態では、ロック機構20によってトルクが伝達される。このようにロック機構20でトルク伝達している状態では、ロック機構20にトルクが掛かっているため、外力によってロック駆動機構24を動かすだけではロックを解除することができない。そこで、同極状態から逆極状態へ遷移させる場合、回転電機システム100が力行状態であるときに行う。 As described above, in the rotating electrical machine system 100, torque is transmitted by the protrusion 14c provided on the rotating shaft 14 when the rotating electrical machine system 100 is in the homopolar state and the power running state. In this state where torque is transmitted by the protrusion 14c, no torque is applied to the locking mechanism 20, so the lock can be released by moving the lock drive mechanism 24 with an external force. At this time, since the output torque of the first rotor 16 and the second rotor 18 is transmitted by the protrusion 14c, the output torque does not decrease due to unlocking. On the other hand, in a regenerative state where the output torque is in the opposite direction, the lock mechanism 20 transmits the torque. In this state where the lock mechanism 20 is transmitting torque, torque is applied to the lock mechanism 20, and therefore the lock cannot be released simply by moving the lock drive mechanism 24 with an external force. Therefore, when making a transition from the same polarity state to the opposite polarity state, it is performed when the rotating electric machine system 100 is in the power running state.

図19は、同極状態から逆極状態へ遷移させる制御のフローチャートを示す。以下、当該フローチャートを参照して、回転電機システム100を同極状態から逆極状態へ遷移させる制御について説明する。 FIG. 19 shows a flowchart of control for transitioning from the same polarity state to the opposite polarity state. Hereinafter, with reference to the flowchart, control for transitioning the rotating electric machine system 100 from the homopolar state to the opposite polarity state will be described.

ステップS10では、同極状態において通常の駆動制御が行われる。ステップS12では、回転数が回転数N1以上となったか否かが判定される。回転数が回転数N1以上であればステップS14に処理を移行させ、回転数N1未満であればステップS12に処理を戻す。ステップS14では、ロック駆動機構24を駆動させる。ステップS16では、ロックが解除されたか否かが判定される。ロックが解除されればステップS18に処理を移行させ、ロックが解除されていなければステップS14に処理を戻してロック駆動機構24の駆動を継続する。ロックの解除の検出は、センサを用いて行うことができる。例えば、回動ロックシャフトの位置をセンサによって検出し、回動ロックシャフトの位置によってロック状態かロック解除状態かを検出することができる。 In step S10, normal drive control is performed in the same polarity state. In step S12, it is determined whether the rotational speed is equal to or higher than the rotational speed N1. If the rotational speed is greater than or equal to the rotational speed N1, the process proceeds to step S14, and if it is less than the rotational speed N1, the process returns to step S12. In step S14, the lock drive mechanism 24 is driven. In step S16, it is determined whether the lock has been released. If the lock is released, the process proceeds to step S18, and if the lock is not released, the process returns to step S14 to continue driving the lock drive mechanism 24. Detection of unlocking can be performed using a sensor. For example, the position of the rotation lock shaft can be detected by a sensor, and the locked state or unlocked state can be detected based on the position of the rotation lock shaft.

ステップS18では、第1ロータ16に対して相対的に第2ロータ18を回動させる。このとき、ロック駆動機構24の駆動は継続させる。ステップS20では、ロックが完了したか否かが判定される。第2ロータ18を回動させつつロック駆動機構24の駆動を継続することで回転電機システム100は逆極状態でロック状態となる。ロックが完了した場合にはステップS22に処理を移行させ、ロックが完了していない場合にはステップS18から処理を繰り返す。ステップS22では、逆極状態において通常の駆動制御が開始される。 In step S18, the second rotor 18 is rotated relative to the first rotor 16. At this time, the drive of the lock drive mechanism 24 is continued. In step S20, it is determined whether locking is completed. By continuing to drive the lock drive mechanism 24 while rotating the second rotor 18, the rotating electric machine system 100 enters a locked state in a reverse polarity state. If the locking is completed, the process moves to step S22, and if the locking is not completed, the process is repeated from step S18. In step S22, normal drive control is started in the reverse polarity state.

逆極状態から同極状態への遷移の制御は上記フローと同様に行うことができる。この場合、ステップS10では逆極状態における通常制御を行い、ステップS22では同極状態における通常制御を行う。また、ステップS12における判定では、回転数が回転数N2以下となることを条件とすればよい。さらに、当該条件にトルクが0付近になった条件を加えてもよい。 The transition from the opposite polarity state to the same polarity state can be controlled in the same manner as in the above flow. In this case, normal control in the opposite polarity state is performed in step S10, and normal control in the same polarity state is performed in step S22. Further, in the determination in step S12, the condition may be that the rotational speed is equal to or lower than the rotational speed N2. Furthermore, a condition in which the torque becomes close to 0 may be added to the condition.

10 筐体、12 ステータ、14 回転軸、14a 中空領域、14b 貫通孔、14c 突起(キー部)、20 ロック機構、22 軸受、24 ロック駆動機構、30 磁石、32(32a,32b) ボール、34 ハブ、34a ハブ溝、36 回動ロックシャフト、36a 溝、40 ピン、40(40a,40b) ピン、42 伝達部材、44 ハブ、44a ハブ溝、44b ハブ溝、46 回動ロックシャフト、46a 溝、50 ピン、52 伝達プレート、52a 誘導穴、54 ハブ、54a ハブ溝、54b ハブ溝、56 回動ロックシャフト、56a ピン孔、56b 貫通孔、60 弾性体、100 回転電機システム、102 回転電機、104 駆動回路、106 電源、108 制御装置。 10 Housing, 12 Stator, 14 Rotating shaft, 14a Hollow region, 14b Through hole, 14c Projection (key portion), 20 Lock mechanism, 22 Bearing, 24 Lock drive mechanism, 30 Magnet, 32 (32a, 32b) Ball, 34 Hub, 34a hub groove, 36 rotating lock shaft, 36a groove, 40 pin, 40 (40a, 40b) pin, 42 transmission member, 44 hub, 44a hub groove, 44b hub groove, 46 rotating lock shaft, 46a groove, 50 pin, 52 transmission plate, 52a guide hole, 54 hub, 54a hub groove, 54b hub groove, 56 rotation lock shaft, 56a pin hole, 56b through hole, 60 elastic body, 100 rotating electric machine system, 102 rotating electric machine, 104 Drive circuit, 106 power supply, 108 control device.

Claims (5)

ステータと、前記ステータに対向して配置されたロータと、を備える回転電機であって、
前記ロータは、回転軸に固定された第1ロータと、前記回転軸の軸方向に沿って前記第1ロータと分割され、前記回転軸を回転中心として前記第1ロータに対して相対的に回動可能な第2ロータと、
を備え、
前記回転軸と前記第2ロータとが一体に回転するロック状態と、前記回転軸に対して前記第2ロータを相対的に回動させる回動状態と、を切り替えることが可能であり、
前記第1ロータの回転数が第1基準回転数以上になることを条件として、出力トルクを維持したまま、前記第1ロータに対して前記第2ロータを回動させて同極状態から逆極状態へ遷移させる制御を行うことを特徴とする回転電機。
A rotating electric machine comprising a stator and a rotor disposed opposite to the stator,
The rotor is divided into a first rotor fixed to a rotating shaft and the first rotor along the axial direction of the rotating shaft, and rotates relative to the first rotor about the rotating shaft as a rotation center. a movable second rotor;
Equipped with
It is possible to switch between a locked state in which the rotation shaft and the second rotor rotate together, and a rotation state in which the second rotor is rotated relative to the rotation shaft,
On the condition that the rotational speed of the first rotor becomes equal to or higher than a first reference rotational speed, the second rotor is rotated relative to the first rotor while maintaining the output torque to change the polarity from the same polarity state to the opposite polarity state. A rotating electrical machine characterized by controlling a state to transition.
ステータと、前記ステータに対向して配置されたロータと、を備える回転電機であって、
前記ロータは、回転軸に固定された第1ロータと、前記回転軸の軸方向に沿って前記第1ロータと分割され、前記回転軸を回転中心として前記第1ロータに対して相対的に回動可能な第2ロータと、
を備え、
前記回転軸と前記第2ロータとが一体に回転するロック状態と、前記回転軸に対して前記第2ロータを相対的に回動させる回動状態と、を切り替えることが可能であり、
前記第1ロータの回転数が第2基準回転数以下になることを条件として、出力トルクを維持したまま、前記第1ロータに対して前記第2ロータを回動させて逆極状態から同極状態へ遷移させる制御を行うことを特徴とする回転電機。
A rotating electric machine comprising a stator and a rotor disposed opposite to the stator,
The rotor is divided into a first rotor fixed to a rotating shaft and the first rotor along the axial direction of the rotating shaft, and rotates relative to the first rotor about the rotating shaft as a rotation center. a movable second rotor;
Equipped with
It is possible to switch between a locked state in which the rotation shaft and the second rotor rotate together, and a rotation state in which the second rotor is rotated relative to the rotation shaft,
On the condition that the rotational speed of the first rotor becomes equal to or less than a second reference rotational speed, the second rotor is rotated relative to the first rotor while maintaining the output torque to change the polarity from the opposite polarity state to the same polarity state. A rotating electrical machine characterized by controlling a state to transition.
請求項2に記載の回転電機であって、
さらに、前記出力トルクが基準トルク以下になることを条件として、出力トルクを維持したまま、前記第1ロータに対して前記第2ロータを回動させて逆極状態から同極状態へ遷移させる制御を行うことを特徴とする回転電機。
The rotating electric machine according to claim 2,
Furthermore, on the condition that the output torque becomes equal to or less than a reference torque, control is performed to rotate the second rotor relative to the first rotor to transition from a reverse polarity state to a same polarity state while maintaining the output torque. A rotating electrical machine characterized by performing the following.
請求項1~3のいずれか1項に記載の回転電機であって、
前記ロック状態か、前記ロック状態が解除された状態かを検出するためのセンサを備え、
前記センサによって前記ロック状態が解除された状態であることが検出された後、前記回転軸に対して前記第2ロータを相対的に回動させる回動状態とすることを特徴とする回転電機。
The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3,
comprising a sensor for detecting whether the locked state is the locked state or the locked state is released;
A rotating electric machine characterized in that, after the sensor detects that the locked state is released, the second rotor is brought into a rotating state in which the second rotor is rotated relative to the rotating shaft.
請求項1~4のいずれか1項に記載の回転電機であって、
前記センサによって前記ロック状態が解除された状態から前記ロック状態になったことが検出された後、前記回動状態から前記第1ロータと前記第2ロータとを一体に回動させる通常制御とすることを特徴とする回転電機。

The rotating electric machine according to any one of claims 1 to 4,
After the sensor detects that the locked state changes from the unlocked state, normal control is performed to rotate the first rotor and the second rotor together from the rotating state. A rotating electric machine characterized by:

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