JP3388338B2 - 扁平形交流回転電機とその制御方法 - Google Patents
扁平形交流回転電機とその制御方法Info
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- JP3388338B2 JP3388338B2 JP27402797A JP27402797A JP3388338B2 JP 3388338 B2 JP3388338 B2 JP 3388338B2 JP 27402797 A JP27402797 A JP 27402797A JP 27402797 A JP27402797 A JP 27402797A JP 3388338 B2 JP3388338 B2 JP 3388338B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、扁平形交流回転電
機とその制御方法に係り、特に、高トルク・低速用の車
両、例えば、電気自動車、鉄道車両、装軌車両の駆動源
となる交流電動機あるいは発電源となる交流発電機とし
て用いるに好適な扁平形交流回転電機とその制御方法に
関する。
機とその制御方法に係り、特に、高トルク・低速用の車
両、例えば、電気自動車、鉄道車両、装軌車両の駆動源
となる交流電動機あるいは発電源となる交流発電機とし
て用いるに好適な扁平形交流回転電機とその制御方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、交流電動機として、円筒状に形成
されたロータの外周面(回転軸と平行な面)をトルクの
発生面として用いたものが多く採用されている。この種
の交流電動機においては、同一の出力でも高速回転・低
トルクにするほど小型にできるところから、高速回転・
低トルクのものが車両や各種の電気機器などに搭載され
ている。
されたロータの外周面(回転軸と平行な面)をトルクの
発生面として用いたものが多く採用されている。この種
の交流電動機においては、同一の出力でも高速回転・低
トルクにするほど小型にできるところから、高速回転・
低トルクのものが車両や各種の電気機器などに搭載され
ている。
【0003】高速回転・低トルク用の交流電動機を自動
車や鉄道車両の駆動モータとして用いるときには、交流
電動機の出力を減速機を介して車輪に伝達する方式が採
用されている。交流電動機のトルクを減速機の減速比
(ギア比)に応じたトルクに変換して車輪に伝達する場
合、減速機のギア比を大きくするほど高トルクの駆動力
を車輪に伝達することができるが、ギア比が大きくなる
にしたがって減速機が大型になる。
車や鉄道車両の駆動モータとして用いるときには、交流
電動機の出力を減速機を介して車輪に伝達する方式が採
用されている。交流電動機のトルクを減速機の減速比
(ギア比)に応じたトルクに変換して車輪に伝達する場
合、減速機のギア比を大きくするほど高トルクの駆動力
を車輪に伝達することができるが、ギア比が大きくなる
にしたがって減速機が大型になる。
【0004】一方、自動車、鉄道車両、装軌車両などの
車両の中には低速回転・高トルクが要求されているもの
がある。この種の車両に使用される交流電動機として
は、モータの使用トルク範囲において、最大速度のトル
クを1としたときに、引出トルクは3倍から4倍必要と
されている。しかし、ロータが円筒状に形成されたモー
タを低速回転・高トルクのものに用いるときには、ロー
タの軸長を長くしてトルクの発生面積を広くしたり、減
速比の大きい減速機を用いたりすること余儀なくされ、
車両を小型化することが困難である。
車両の中には低速回転・高トルクが要求されているもの
がある。この種の車両に使用される交流電動機として
は、モータの使用トルク範囲において、最大速度のトル
クを1としたときに、引出トルクは3倍から4倍必要と
されている。しかし、ロータが円筒状に形成されたモー
タを低速回転・高トルクのものに用いるときには、ロー
タの軸長を長くしてトルクの発生面積を広くしたり、減
速比の大きい減速機を用いたりすること余儀なくされ、
車両を小型化することが困難である。
【0005】そこで、ロータの側面をトルクの発生面と
した扁平形交流電動機が提案されている。扁平形交流電
動機の場合には、回転軸と平行なロータの側面がトルク
の発生面となっているので、ロータの軸長を長くするこ
となく、低速回転・高出力トルクの仕様に対しても交流
電動機を小型化することができる。
した扁平形交流電動機が提案されている。扁平形交流電
動機の場合には、回転軸と平行なロータの側面がトルク
の発生面となっているので、ロータの軸長を長くするこ
となく、低速回転・高出力トルクの仕様に対しても交流
電動機を小型化することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】扁平形交流電動機は、
ロータの側面をトルクの発生面としているため、低速回
転・高出力トルクの仕様に対しても小型化を図ることが
できるが、ロータとステータ間に極めて大きな吸引力、
例えば20トン/m2程度の力が働くため、ロータとそ
の両側のステータとの間に働く電磁力(吸引力)を等し
くしないと、ロータが一方のステータに吸着して回転不
能となる。そこで、ロータが一方のステータに吸着する
のを防止するために、ステータを支持する構造物である
枠体の機械強度を大きくすることも考えられるが、構造
物の機械強度を大きくすると、構造物が大きくなるとと
もに重量が増加し、小型化のメリットが失われる。ま
た、ロータ(ロータディスク)の両側と枠体(フレー
ム)との間にスラストベアリングを挿入し、ロータの軸
方向への移動をスラストベアリングによって吸収する構
造を採用することもできる。しかし、この構造では、ス
ラストベアリングの機械的損失が電動機の出力の低下に
つながり、しかも、交流電動機が大型になるほどロータ
と各ステータ間に働く吸引力が大きくなり、スラストベ
アリングの圧力の増大に伴って機械的損失が増大する。
このため、扁平形交流電動機を用いるに際しては、ステ
ータを支持する枠体の機械強度を大きくしたり、回転軸
にスラストベアリングを装着したりすることなく、ロー
タと各ステータ間のギャップを常に一定に保持すること
が必要となる。
ロータの側面をトルクの発生面としているため、低速回
転・高出力トルクの仕様に対しても小型化を図ることが
できるが、ロータとステータ間に極めて大きな吸引力、
例えば20トン/m2程度の力が働くため、ロータとそ
の両側のステータとの間に働く電磁力(吸引力)を等し
くしないと、ロータが一方のステータに吸着して回転不
能となる。そこで、ロータが一方のステータに吸着する
のを防止するために、ステータを支持する構造物である
枠体の機械強度を大きくすることも考えられるが、構造
物の機械強度を大きくすると、構造物が大きくなるとと
もに重量が増加し、小型化のメリットが失われる。ま
た、ロータ(ロータディスク)の両側と枠体(フレー
ム)との間にスラストベアリングを挿入し、ロータの軸
方向への移動をスラストベアリングによって吸収する構
造を採用することもできる。しかし、この構造では、ス
ラストベアリングの機械的損失が電動機の出力の低下に
つながり、しかも、交流電動機が大型になるほどロータ
と各ステータ間に働く吸引力が大きくなり、スラストベ
アリングの圧力の増大に伴って機械的損失が増大する。
このため、扁平形交流電動機を用いるに際しては、ステ
ータを支持する枠体の機械強度を大きくしたり、回転軸
にスラストベアリングを装着したりすることなく、ロー
タと各ステータ間のギャップを常に一定に保持すること
が必要となる。
【0007】本発明の目的は、ロータと各ステータ間の
ギャップを一定に保持することができる扁平形交流回転
電機とその制御方法を提供することにある。
ギャップを一定に保持することができる扁平形交流回転
電機とその制御方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、回転軸と、円環状に形成されて回転軸外
周に固定され回転軸と平行な磁力線を発生する磁性体が
周方向に複数個配置されたロータと、ロータを間にして
相対向して配置され回転軸と平行な磁界でかつロータの
周方向に沿って回転する回転磁界を発生する一対のステ
ータと、ロータの両側に分かれて配置されて回転軸を回
転自在に軸支する一対のラジアル軸受と、一対のステー
タと一対のラジアル軸受をそれぞれ支持する枠体と、各
ステータとロータとのギャップのうち少なくとも一方の
ギャップを検出するギャップ検出手段と、ギャップ検出
手段の検出出力に応じて各ステータから発生する電磁力
をそれぞれ制御するギャップ制御手段とを備えている扁
平形交流回転電機を構成したものである。
に、本発明は、回転軸と、円環状に形成されて回転軸外
周に固定され回転軸と平行な磁力線を発生する磁性体が
周方向に複数個配置されたロータと、ロータを間にして
相対向して配置され回転軸と平行な磁界でかつロータの
周方向に沿って回転する回転磁界を発生する一対のステ
ータと、ロータの両側に分かれて配置されて回転軸を回
転自在に軸支する一対のラジアル軸受と、一対のステー
タと一対のラジアル軸受をそれぞれ支持する枠体と、各
ステータとロータとのギャップのうち少なくとも一方の
ギャップを検出するギャップ検出手段と、ギャップ検出
手段の検出出力に応じて各ステータから発生する電磁力
をそれぞれ制御するギャップ制御手段とを備えている扁
平形交流回転電機を構成したものである。
【0009】前記扁平形交流回転電機を構成するに際し
ては、ギャップ制御手段としては、ギャップ検出手段の
検出出力に基づいて各ステータとロータとのギャップを
それぞれ一定にするための制御信号を生成し、生成した
制御信号にしたがって各ステータから発生する電磁力を
それぞれ制御する機能を備えたものとすることもでき
る。
ては、ギャップ制御手段としては、ギャップ検出手段の
検出出力に基づいて各ステータとロータとのギャップを
それぞれ一定にするための制御信号を生成し、生成した
制御信号にしたがって各ステータから発生する電磁力を
それぞれ制御する機能を備えたものとすることもでき
る。
【0010】前記各扁平形交流回転電機を構成するに際
しては、以下の要素を付加することができる。
しては、以下の要素を付加することができる。
【0011】(1)一対のステータは、一対のステータ
コアと、一対のステータコアにそれぞれ巻き付けられた
一対のステータコイルとを備えており、ギャップ制御手
段は、ギャップ検出手段の検出出力を基に一対のステー
タコイルの電流値をそれぞれ調整してなる。
コアと、一対のステータコアにそれぞれ巻き付けられた
一対のステータコイルとを備えており、ギャップ制御手
段は、ギャップ検出手段の検出出力を基に一対のステー
タコイルの電流値をそれぞれ調整してなる。
【0012】(2)ギャップ検出手段は、一対のステー
タコイルにそれぞれ誘起される誘起電圧を検出する複数
の誘起電圧検出手段と、各誘起電圧検出手段の検出出力
の差を検出する差電圧検出手段とから構成されてなる。
タコイルにそれぞれ誘起される誘起電圧を検出する複数
の誘起電圧検出手段と、各誘起電圧検出手段の検出出力
の差を検出する差電圧検出手段とから構成されてなる。
【0013】また、本発明は、回転軸と、円環状に形成
されて回転軸外周に固定され回転軸と平行な磁力線を発
生する磁性体が周方向に複数個配置されたロータと、ロ
ータを間にして相対向して配置され回転軸と平行な磁界
でかつロータの周方向に沿って回転する回転磁界を発生
する一対のステータと、ロータの両側に分かれて配置さ
れて回転軸を回転自在に軸支する一対のラジアル軸受
と、一対のステータと一対のラジアル軸受をそれぞれ支
持する枠体とを備えた扁平形交流回転電機の回転を制御
するに際して、各ステータとロータとのギャップのうち
少なくとも一方のギャップを検出し、この検出値に応じ
て各ステータから発生する電磁力をそれぞれ制御するこ
とを特徴とする扁平形交流回転電機の制御方法を採用し
たものである。
されて回転軸外周に固定され回転軸と平行な磁力線を発
生する磁性体が周方向に複数個配置されたロータと、ロ
ータを間にして相対向して配置され回転軸と平行な磁界
でかつロータの周方向に沿って回転する回転磁界を発生
する一対のステータと、ロータの両側に分かれて配置さ
れて回転軸を回転自在に軸支する一対のラジアル軸受
と、一対のステータと一対のラジアル軸受をそれぞれ支
持する枠体とを備えた扁平形交流回転電機の回転を制御
するに際して、各ステータとロータとのギャップのうち
少なくとも一方のギャップを検出し、この検出値に応じ
て各ステータから発生する電磁力をそれぞれ制御するこ
とを特徴とする扁平形交流回転電機の制御方法を採用し
たものである。
【0014】前記制御方法を採用するに際しては、ギャ
ップの検出値に基づいて各ステータとロータとのギャッ
プをそれぞれ一定にするための制御信号を生成し、生成
した制御信号にしたがって各ステータから発生する電磁
力をそれぞれ制御するようにすることもできる。
ップの検出値に基づいて各ステータとロータとのギャッ
プをそれぞれ一定にするための制御信号を生成し、生成
した制御信号にしたがって各ステータから発生する電磁
力をそれぞれ制御するようにすることもできる。
【0015】また前記制御方法を採用するに際しては、
以下の要素を付加することができる。 (1)一対のス
テータが、一対のステータコアと、一対のステータコア
にそれぞれ巻き付けられた一対のステータコイルとを備
えているときに、検出されたギャップの値を基に一対の
ステータコイルの電流値をそれぞれ調整すること。
以下の要素を付加することができる。 (1)一対のス
テータが、一対のステータコアと、一対のステータコア
にそれぞれ巻き付けられた一対のステータコイルとを備
えているときに、検出されたギャップの値を基に一対の
ステータコイルの電流値をそれぞれ調整すること。
【0016】(2)各ステータとロータとのギャップの
うちギャップが広い方のステータに属するステータコイ
ルに対してはギャップ変化前よりも大きい電流を流し、
ギャップが狭い方のステータに属するステータコイルに
対してはギャップ変化前よりも小さい電流を流すこと。
うちギャップが広い方のステータに属するステータコイ
ルに対してはギャップ変化前よりも大きい電流を流し、
ギャップが狭い方のステータに属するステータコイルに
対してはギャップ変化前よりも小さい電流を流すこと。
【0017】前記した手段によれば、各ステータとロー
タとのギャップの変化に合わせて各ステータから発生す
る電磁力を独立に制御するようにしているため、各ステ
ータとロータとのギャップを一定にすることができ、枠
体の機械強度を大きくしたり、回転軸にスラストベアリ
ングを装着したりすることなく、ロータがステータに吸
着するのを防止することができる。
タとのギャップの変化に合わせて各ステータから発生す
る電磁力を独立に制御するようにしているため、各ステ
ータとロータとのギャップを一定にすることができ、枠
体の機械強度を大きくしたり、回転軸にスラストベアリ
ングを装着したりすることなく、ロータがステータに吸
着するのを防止することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【0019】図1は本発明に係る扁平形交流回転電機を
扁平形交流電動機に適用したときの一実施形態を示すブ
ロック構成図、図2は扁平形交流電動機本体の要部縦断
面図である。図1および図2において、扁平形交流電動
機は低速回転・高出力トルクのモータとして円柱状のロ
ータ軸(回転軸)10を備えている。モータ軸10は、
枠(枠体)12に支持された一対のラジアル軸受け1
4、16によって回転自在に軸支されており、ロータ軸
10の外周にはロータ18が固定されている。ロータ1
8は、ほぼ円盤状に形成されたロータディスク20と、
ロータディスク20の内周側に形成された円環状の突起
22、24とが一体となって形成されている。このロー
タディスク20内には、同期電動機型または誘導電動機
型のロータとして、永久磁石SNが複数個埋設されてい
る。各永久磁石SNはロータディスク20の周方向に沿
って分散して配置されている。この場合、各永久磁石は
SNは、周方向の磁極が相異なる方向になるとともに、
ロータ軸10と平行な磁力線を発生するように配置され
ている。さらにロータディスク20の径方向端面にはロ
ータ位置標準リング26が形成されている。このリング
26はロータディスク20の軸方向の中心位置に配置さ
れている。そしてロータディスク20のうち各永久磁石
SNが埋設された領域を間にして、ロータディスク20
の両側面側には、ロータディスク20を間にして一対の
ステータ28、30がロータディスク20との間に一定
のギャップ32、34を保って相対向して配置されてい
る。またリング26を間にして一対のギャップセンサ3
6、38が相対向して配置されている。
扁平形交流電動機に適用したときの一実施形態を示すブ
ロック構成図、図2は扁平形交流電動機本体の要部縦断
面図である。図1および図2において、扁平形交流電動
機は低速回転・高出力トルクのモータとして円柱状のロ
ータ軸(回転軸)10を備えている。モータ軸10は、
枠(枠体)12に支持された一対のラジアル軸受け1
4、16によって回転自在に軸支されており、ロータ軸
10の外周にはロータ18が固定されている。ロータ1
8は、ほぼ円盤状に形成されたロータディスク20と、
ロータディスク20の内周側に形成された円環状の突起
22、24とが一体となって形成されている。このロー
タディスク20内には、同期電動機型または誘導電動機
型のロータとして、永久磁石SNが複数個埋設されてい
る。各永久磁石SNはロータディスク20の周方向に沿
って分散して配置されている。この場合、各永久磁石は
SNは、周方向の磁極が相異なる方向になるとともに、
ロータ軸10と平行な磁力線を発生するように配置され
ている。さらにロータディスク20の径方向端面にはロ
ータ位置標準リング26が形成されている。このリング
26はロータディスク20の軸方向の中心位置に配置さ
れている。そしてロータディスク20のうち各永久磁石
SNが埋設された領域を間にして、ロータディスク20
の両側面側には、ロータディスク20を間にして一対の
ステータ28、30がロータディスク20との間に一定
のギャップ32、34を保って相対向して配置されてい
る。またリング26を間にして一対のギャップセンサ3
6、38が相対向して配置されている。
【0020】ステータ28、30は、円環状に形成され
たステータコア40、42のスリットにそれぞれ巻きつ
けられたステータコイル44、46を備えて構成されて
おり、ステータコア40、42がそれぞれ枠12に固定
されている。ステータコイル44、46の巻線の端末は
枠12外に配置されたPWMインバータ48、50に接
続されており、各ステータコイル44、46にはPWM
インバータ48、50から交流信号が供給されるように
なっている。ステータ28、30は、ステータコア40
とステータコイル44によって形成される磁界と、ステ
ータコア42とステータコイル46によって形成される
磁界がロータ軸10に平行となるように構成されている
とともに、インバータ48、50からの交流信号(交流
電圧)によってロータ18の周方向に沿って回転磁界を
形成するようになっている。
たステータコア40、42のスリットにそれぞれ巻きつ
けられたステータコイル44、46を備えて構成されて
おり、ステータコア40、42がそれぞれ枠12に固定
されている。ステータコイル44、46の巻線の端末は
枠12外に配置されたPWMインバータ48、50に接
続されており、各ステータコイル44、46にはPWM
インバータ48、50から交流信号が供給されるように
なっている。ステータ28、30は、ステータコア40
とステータコイル44によって形成される磁界と、ステ
ータコア42とステータコイル46によって形成される
磁界がロータ軸10に平行となるように構成されている
とともに、インバータ48、50からの交流信号(交流
電圧)によってロータ18の周方向に沿って回転磁界を
形成するようになっている。
【0021】ギャップセンサ36、38は、例えば、ギ
ャップセンサ36、38とリング26との間に形成され
る容量の変化に応じて共振周波数が変化することを利用
してギャップ32、34の変化を検出するギャップ検出
手段として構成されており、各ギャップセンサ36、3
8の検出出力がインバータ48、50に入力されてい
る。
ャップセンサ36、38とリング26との間に形成され
る容量の変化に応じて共振周波数が変化することを利用
してギャップ32、34の変化を検出するギャップ検出
手段として構成されており、各ギャップセンサ36、3
8の検出出力がインバータ48、50に入力されてい
る。
【0022】インバータ48、50は、電流基準値とギ
ャップセンサ36、38の検出出力に基づいて扁平モー
タ52の周波数、トルクを制御する制御手段を構成する
とともに、ギャップ32、34をそれぞれ一定にするた
めの制御信号生成し、生成した制御信号にしたがって各
ステータ28、30から発生する電磁力をそれぞれ制御
するギャップ制御手段として構成されている。この電磁
力を制御するに際して、各インバータ48、50は、ギ
ャップ32、34のうちギャップが広くなったステータ
コイルに対してはギャップ変化前よりも大きい電流を流
して電磁力を強め、ギャップが狭くなったほうのステー
タコイルに対してはギャップ変化前よりも小さい電流を
流して電磁力を弱める制御を行うように構成されてい
る。
ャップセンサ36、38の検出出力に基づいて扁平モー
タ52の周波数、トルクを制御する制御手段を構成する
とともに、ギャップ32、34をそれぞれ一定にするた
めの制御信号生成し、生成した制御信号にしたがって各
ステータ28、30から発生する電磁力をそれぞれ制御
するギャップ制御手段として構成されている。この電磁
力を制御するに際して、各インバータ48、50は、ギ
ャップ32、34のうちギャップが広くなったステータ
コイルに対してはギャップ変化前よりも大きい電流を流
して電磁力を強め、ギャップが狭くなったほうのステー
タコイルに対してはギャップ変化前よりも小さい電流を
流して電磁力を弱める制御を行うように構成されてい
る。
【0023】さらに、本実施形態においては、扁平モー
タ52の出力トルクをトルク指令にしたがって一定に保
持するために、トルク−電流変換器54、偏差増幅器5
6、比例乗算回路58、補正演算回路60、62、加算
回路64、電流変成器66、68を備えている。
タ52の出力トルクをトルク指令にしたがって一定に保
持するために、トルク−電流変換器54、偏差増幅器5
6、比例乗算回路58、補正演算回路60、62、加算
回路64、電流変成器66、68を備えている。
【0024】トルク−電流変換器54は、トルク指令を
トルク指令に応じた電流に変換し、トルク指令に対応し
た電流を示す信号を偏差増幅器56と比例乗算回路58
に出力する。偏差増幅器56は、電流変成器66、68
によって検出されたインバータ48、50の出力電流の
和を示す信号を加算回路64から入力し、扁平モータ5
2に流れる実際の電流とトルク指令に対応した電流との
偏差を増幅し、偏差に応じた信号を比例乗算回路58に
出力する。比例乗算回路58はトルク−電流変換器54
の出力信号と偏差増幅器56の出力信号に対して比例演
算を行って、演算結果を補正演算回路60、62に出力
するようになっている。補正演算回路60、62は、ト
ルク指令に応じた電流を各インバータ48、50から出
力するための補正演算を行い、演算結果にしたがった電
流基準値を示す信号をそれぞれインバータ48、50に
出力するようになっている。すなわち、比例乗算回路5
8、補正演算回路60、62は、扁平モータ52の磁気
回路やメカニカルミスアライメントを電気的に補正する
ために、ロータ18に働く吸引力の初期バランスをとる
ための基準電流値の初期値を修正するように構成されて
いる。
トルク指令に応じた電流に変換し、トルク指令に対応し
た電流を示す信号を偏差増幅器56と比例乗算回路58
に出力する。偏差増幅器56は、電流変成器66、68
によって検出されたインバータ48、50の出力電流の
和を示す信号を加算回路64から入力し、扁平モータ5
2に流れる実際の電流とトルク指令に対応した電流との
偏差を増幅し、偏差に応じた信号を比例乗算回路58に
出力する。比例乗算回路58はトルク−電流変換器54
の出力信号と偏差増幅器56の出力信号に対して比例演
算を行って、演算結果を補正演算回路60、62に出力
するようになっている。補正演算回路60、62は、ト
ルク指令に応じた電流を各インバータ48、50から出
力するための補正演算を行い、演算結果にしたがった電
流基準値を示す信号をそれぞれインバータ48、50に
出力するようになっている。すなわち、比例乗算回路5
8、補正演算回路60、62は、扁平モータ52の磁気
回路やメカニカルミスアライメントを電気的に補正する
ために、ロータ18に働く吸引力の初期バランスをとる
ための基準電流値の初期値を修正するように構成されて
いる。
【0025】一方、枠12は、ロータ18、ステータ2
8、30を囲む筒状のベース70、72とが接合されて
構成されており、枠12内には冷却用の液体、例えば、
絶縁油、フロン、水などを貯留する液体貯留室74が形
成されている。ベース70、72はそれぞれほぼ碗形状
に形成され、中央部に形成された回転軸挿入孔内にロー
タ軸(モータ出力軸)10が挿入され、ベース70とベ
ース72との合わせ面にシール部材としてのOリング7
6が装着されている。なお、ベース70とベース72は
ボルトやナットなどの締結部材によって強固に接合され
ている。
8、30を囲む筒状のベース70、72とが接合されて
構成されており、枠12内には冷却用の液体、例えば、
絶縁油、フロン、水などを貯留する液体貯留室74が形
成されている。ベース70、72はそれぞれほぼ碗形状
に形成され、中央部に形成された回転軸挿入孔内にロー
タ軸(モータ出力軸)10が挿入され、ベース70とベ
ース72との合わせ面にシール部材としてのOリング7
6が装着されている。なお、ベース70とベース72は
ボルトやナットなどの締結部材によって強固に接合され
ている。
【0026】上記構成において、インバータ48、50
からステータコイル44、46に交流電圧が印加されて
ステータコイル44、46が励磁され、ロータ18の周
方向に沿って回転磁界が形成されると、ロータディスク
20内の永久磁石SNが回転磁界に吸引され、回転磁界
の移動に合わせてロータディスク20が回転すると、冷
却、潤滑を兼ねて注入された液体がロータ軸10側から
吸いこまれてロータディスク20の表面とステータコア
40、42の表面との間をステータコイル44、46の
表面を沿うように循環する。これは、ロータディスク2
0の回転による遠心力によって、ロータディスク20表
面の液体がロータディスク20の外周側に飛散し、ロー
タ軸10の中心とロータディスク20外周側との間に圧
力差が生じるためである。このようなポンプ作用によ
り、液体貯留室74内の液体のうち外周側の液体の圧力
が高くなる。この液体は、枠12外に排出されて、外部
の熱交換器によって冷却された後、液体貯留室74内の
うち負圧となったロータ軸10側に吸い込まれ、ロータ
軸10の表面側に導入される。
からステータコイル44、46に交流電圧が印加されて
ステータコイル44、46が励磁され、ロータ18の周
方向に沿って回転磁界が形成されると、ロータディスク
20内の永久磁石SNが回転磁界に吸引され、回転磁界
の移動に合わせてロータディスク20が回転すると、冷
却、潤滑を兼ねて注入された液体がロータ軸10側から
吸いこまれてロータディスク20の表面とステータコア
40、42の表面との間をステータコイル44、46の
表面を沿うように循環する。これは、ロータディスク2
0の回転による遠心力によって、ロータディスク20表
面の液体がロータディスク20の外周側に飛散し、ロー
タ軸10の中心とロータディスク20外周側との間に圧
力差が生じるためである。このようなポンプ作用によ
り、液体貯留室74内の液体のうち外周側の液体の圧力
が高くなる。この液体は、枠12外に排出されて、外部
の熱交換器によって冷却された後、液体貯留室74内の
うち負圧となったロータ軸10側に吸い込まれ、ロータ
軸10の表面側に導入される。
【0027】ところで、扁平モータ52が回転している
ときに、ステータコイル44、46の電流値が等しく、
ギャップ32、34がともに等しいときには、ロータデ
ィスク20はステータ28、30の中間に保持され、ロ
ータディスク20を片側に吸引する吸引力は零である。
しかし、現実には、磁気回路のわずかな相違や、ロータ
ディスク20のステータ28、30間中央へのセッティ
ングのミスアライメント、モータ負荷78からの外乱な
どによって、ギャップ32、34が等しくならなくなっ
たり、ギャップ32、34が基準値(基準ギャップ値)
から外れたりすることがある。
ときに、ステータコイル44、46の電流値が等しく、
ギャップ32、34がともに等しいときには、ロータデ
ィスク20はステータ28、30の中間に保持され、ロ
ータディスク20を片側に吸引する吸引力は零である。
しかし、現実には、磁気回路のわずかな相違や、ロータ
ディスク20のステータ28、30間中央へのセッティ
ングのミスアライメント、モータ負荷78からの外乱な
どによって、ギャップ32、34が等しくならなくなっ
たり、ギャップ32、34が基準値(基準ギャップ値)
から外れたりすることがある。
【0028】そこで、本実施形態では、ギャップ32、
34の変化に合わせてステータコイル44、46に対す
る電流を制御することとしている。すなわち、図3に示
すように、ロータディスク20とステータ28、30間
に働く電磁力としての吸引力がバランスしているときの
基準ギャップ値をgとし、ギャップ32、34が等しい
と仮定したときに、そのときの回転トルク値を決める両
ステータコイル44、46の電流値をbとしたときに、
例えば、ステータコイル44側のギャップ32が広くな
り、ステータコイル46側のギャップ34が狭くなった
場合、ステータコイル44に対する電流を大きくしてス
テータコイル46から発生する電磁力を強め、ステーコ
イル46に対する電流を小さくしてステータコイル46
から発生する電磁力を弱める。
34の変化に合わせてステータコイル44、46に対す
る電流を制御することとしている。すなわち、図3に示
すように、ロータディスク20とステータ28、30間
に働く電磁力としての吸引力がバランスしているときの
基準ギャップ値をgとし、ギャップ32、34が等しい
と仮定したときに、そのときの回転トルク値を決める両
ステータコイル44、46の電流値をbとしたときに、
例えば、ステータコイル44側のギャップ32が広くな
り、ステータコイル46側のギャップ34が狭くなった
場合、ステータコイル44に対する電流を大きくしてス
テータコイル46から発生する電磁力を強め、ステーコ
イル46に対する電流を小さくしてステータコイル46
から発生する電磁力を弱める。
【0029】具体的には、図4に示すように、ステータ
コイル44側のギャップ32がg+Δgと広くなり、ス
テータコイル46側のギャップ34がg−Δgと狭くな
った場合、ステータコイル44に対する電流をbからb
+Δipに増加し、ステータコイル46に対する電流を
bからb−Δipに減少させる。電磁吸引力はギャップ
の2乗に比例するので、ギャップの広くなったステータ
コイル44に対する電流を増加させるとステータコイル
44による吸引力が増加し、逆に、ギャップの狭くなっ
たステータコイル46に対する電流を減少させると、ス
テータコイル46による吸引力が減少する。吸引力の増
加したステータ28はロータディスク20側に吸引さ
れ、吸引力の減少したステータ30はロータディスク2
0から離れる。この結果各ギャップ32、34の値が元
の値になる。
コイル44側のギャップ32がg+Δgと広くなり、ス
テータコイル46側のギャップ34がg−Δgと狭くな
った場合、ステータコイル44に対する電流をbからb
+Δipに増加し、ステータコイル46に対する電流を
bからb−Δipに減少させる。電磁吸引力はギャップ
の2乗に比例するので、ギャップの広くなったステータ
コイル44に対する電流を増加させるとステータコイル
44による吸引力が増加し、逆に、ギャップの狭くなっ
たステータコイル46に対する電流を減少させると、ス
テータコイル46による吸引力が減少する。吸引力の増
加したステータ28はロータディスク20側に吸引さ
れ、吸引力の減少したステータ30はロータディスク2
0から離れる。この結果各ギャップ32、34の値が元
の値になる。
【0030】このように、ギャップ32、34の変化に
合わせてステータコイル44、46に対する電流を制御
することで、ギャップ32、34を一定に保持すること
ができる。このため、枠12の機械強度を大きくした
り、ロータ軸10にスラストベラリングを装着したりす
ることなく、ロータディスク20がステータ28または
ステータ30に吸着するのを防止することができる。
合わせてステータコイル44、46に対する電流を制御
することで、ギャップ32、34を一定に保持すること
ができる。このため、枠12の機械強度を大きくした
り、ロータ軸10にスラストベラリングを装着したりす
ることなく、ロータディスク20がステータ28または
ステータ30に吸着するのを防止することができる。
【0031】前記実施形態においては、トルク指令が一
定のときには、ギャップ32、34の変化に合わせて、
ステータコイル44、46に対する電流値が変化する
が、ステータコイル44、46の電流の和が一定となる
ように、ステータコイル44、46に対する電流がそれ
ぞれ制御されるため、トルクを常に一定に保持すること
ができる。
定のときには、ギャップ32、34の変化に合わせて、
ステータコイル44、46に対する電流値が変化する
が、ステータコイル44、46の電流の和が一定となる
ように、ステータコイル44、46に対する電流がそれ
ぞれ制御されるため、トルクを常に一定に保持すること
ができる。
【0032】一方、トルク指令が変化したときには、図
5に示すように、トルク指令の変化に対して実際の電流
値が小さいときには上側にピークを示す電流が流れ、ト
ルク指令の変化に対して実際の電流が大きい場合には、
下側にオーバシュートを示す電流が流れる。
5に示すように、トルク指令の変化に対して実際の電流
値が小さいときには上側にピークを示す電流が流れ、ト
ルク指令の変化に対して実際の電流が大きい場合には、
下側にオーバシュートを示す電流が流れる。
【0033】次に、本発明の他の実施形態を図6および
図7にしたがって説明する。
図7にしたがって説明する。
【0034】本実施形態は、ギャップセンサ36、38
の代わりに、ギャップ検出手段として、サーチコイル8
0、82、コンパレータ84、86を設け、ロータディ
スク20からロータ位置標準リング26を取外した他
は、図1と同一の構成である。
の代わりに、ギャップ検出手段として、サーチコイル8
0、82、コンパレータ84、86を設け、ロータディ
スク20からロータ位置標準リング26を取外した他
は、図1と同一の構成である。
【0035】サーチコイル80、82はそれぞれステー
タコイル44、46とともにステーコア40、42に巻
きつけられており、ステータコイル44、46の誘起電
圧に応答して誘起電圧を検出する誘起電圧検出手段とし
て構成されており、各サーチコイル80、82の検出出
力がコンパレータ84、86に入力されている。コンパ
レータ84、86はサーチコイル80、82によって誘
起された誘起電圧の差を検出する差電圧検出手段として
構成されており、各コンパレータ84、86の出力がイ
ンバータ48、50に入力されている。各サーチコイル
80、82はギャップ32または34が広くなったとき
には誘起電圧が小さくなり、狭くなったときには誘起電
圧が大きくなる特性を示すようになっている。このため
サーチコイル80、82の誘起電圧の差を基に、コンパ
レータ84、86からは図7に示すような電圧が出力さ
れる。例えば、ギャップ32が広くなるとサーチコイル
80の誘起電圧が小さくなり、ギャップ34が狭くなる
とサーチコイル82の誘起電圧が大きくなる。この結
果、コンパレータ84の出力は大きくなってギャップ3
2が広くなったことを示し、コンパレータ84の出力は
減少してギャップ34が狭くなったことを示す。そして
インバータ48、50がコンパレータ84、86の出力
に基づいてサーチコイル44、46に対する電流を制御
することで、前記実施形態と同様に、ギャップ32、3
4を一定に保持することができる。
タコイル44、46とともにステーコア40、42に巻
きつけられており、ステータコイル44、46の誘起電
圧に応答して誘起電圧を検出する誘起電圧検出手段とし
て構成されており、各サーチコイル80、82の検出出
力がコンパレータ84、86に入力されている。コンパ
レータ84、86はサーチコイル80、82によって誘
起された誘起電圧の差を検出する差電圧検出手段として
構成されており、各コンパレータ84、86の出力がイ
ンバータ48、50に入力されている。各サーチコイル
80、82はギャップ32または34が広くなったとき
には誘起電圧が小さくなり、狭くなったときには誘起電
圧が大きくなる特性を示すようになっている。このため
サーチコイル80、82の誘起電圧の差を基に、コンパ
レータ84、86からは図7に示すような電圧が出力さ
れる。例えば、ギャップ32が広くなるとサーチコイル
80の誘起電圧が小さくなり、ギャップ34が狭くなる
とサーチコイル82の誘起電圧が大きくなる。この結
果、コンパレータ84の出力は大きくなってギャップ3
2が広くなったことを示し、コンパレータ84の出力は
減少してギャップ34が狭くなったことを示す。そして
インバータ48、50がコンパレータ84、86の出力
に基づいてサーチコイル44、46に対する電流を制御
することで、前記実施形態と同様に、ギャップ32、3
4を一定に保持することができる。
【0036】また本実施形態によれば、ロータディスク
20からリング26を取外すことができるため、前記実
施形態のものよりもロータディスク20の製作が容易に
なるとともに構成の簡素化を図ることができる。
20からリング26を取外すことができるため、前記実
施形態のものよりもロータディスク20の製作が容易に
なるとともに構成の簡素化を図ることができる。
【0037】次に、本発明の第3実施形態を図8ないし
図10にしたがって説明する。
図10にしたがって説明する。
【0038】本実施形態は、ステータコイル44、46
の電流の制御方法として、ギャップ32、34の変動が
あまり大きくない場合や、扁平モータ52に発電ブレー
キをかける必要のある場合に、ステータコイル44、4
6の電流を抵抗器に分流するするようにしたものであ
り、ステータコイル44、46が互いに直列に接続さ
れ、ステータコイル44の一端が接地されている。そし
てステータコイル44の両端に分路抵抗器88と分路制
御器90が接続され、ステーコイル46の両端に分路抵
抗器92、分路制御器94が接続されている。各分路制
御器90、94は、チョッパで構成され、ギャップセン
サ36、38からの信号を基にオンオフ周期を制御して
分路制御器90、94に分流する電流の分流率を調整し
てギャップ32、34を一定に制御するギャップ制御手
段として構成されている。各ステータコイル44、46
には、全電流電圧制御回路96から電流が供給されるよ
うになっており、全電流電圧制御回路96は、電流変成
器46の検出による電流とトルク指令にしたがった電流
とが常に一致するように、ステータコイル44、46に
一定の電流を供給する定電流制御系を構成するようにな
っている。すなわち分路制御器90、94が完全にオフ
のときには、全電流電圧制御回路96によって決定され
た電流が全てステータコイル44、46に流れるように
なっている。そしステータコイル44、46に印加され
る電圧が定電圧状態(モータフリーランニング状態)に
おいて、ギャップセンサ38によってギャップ34が広
くなったことが検出されたときに、ステータコイル46
の電流を増加すると、図9に示すように、ステータコイ
ル46の吸引力が増加し、逆にギャップセンサ36によ
ってギャップ32が狭くなったことが検出されたときに
ステータコイル44に対する電流が減少させると、ステ
ータコイル44から発生する吸引力が減少する。この場
合抵抗器92に流れる電流が大きくなり、抵抗器88に
流れる電流が小さくなることになる。
の電流の制御方法として、ギャップ32、34の変動が
あまり大きくない場合や、扁平モータ52に発電ブレー
キをかける必要のある場合に、ステータコイル44、4
6の電流を抵抗器に分流するするようにしたものであ
り、ステータコイル44、46が互いに直列に接続さ
れ、ステータコイル44の一端が接地されている。そし
てステータコイル44の両端に分路抵抗器88と分路制
御器90が接続され、ステーコイル46の両端に分路抵
抗器92、分路制御器94が接続されている。各分路制
御器90、94は、チョッパで構成され、ギャップセン
サ36、38からの信号を基にオンオフ周期を制御して
分路制御器90、94に分流する電流の分流率を調整し
てギャップ32、34を一定に制御するギャップ制御手
段として構成されている。各ステータコイル44、46
には、全電流電圧制御回路96から電流が供給されるよ
うになっており、全電流電圧制御回路96は、電流変成
器46の検出による電流とトルク指令にしたがった電流
とが常に一致するように、ステータコイル44、46に
一定の電流を供給する定電流制御系を構成するようにな
っている。すなわち分路制御器90、94が完全にオフ
のときには、全電流電圧制御回路96によって決定され
た電流が全てステータコイル44、46に流れるように
なっている。そしステータコイル44、46に印加され
る電圧が定電圧状態(モータフリーランニング状態)に
おいて、ギャップセンサ38によってギャップ34が広
くなったことが検出されたときに、ステータコイル46
の電流を増加すると、図9に示すように、ステータコイ
ル46の吸引力が増加し、逆にギャップセンサ36によ
ってギャップ32が狭くなったことが検出されたときに
ステータコイル44に対する電流が減少させると、ステ
ータコイル44から発生する吸引力が減少する。この場
合抵抗器92に流れる電流が大きくなり、抵抗器88に
流れる電流が小さくなることになる。
【0039】一方、抵抗器88、92に分流する電流の
うち一方を一定として他方を減少する制御によっても吸
引力を制御することができる。例えば、分路制御器90
を制御して抵抗器88に電流を分流すると、その分だけ
ステータコイル44に流れる電流が減少し、ステータコ
イル44による電磁吸引力が弱められる。一方、ステー
タコイル46の電流は、図10に示すように、一定であ
るが、ステータコイル46による電磁吸引力は、ステー
タコイル44の電磁吸引力が弱められた分だけ、ステー
タコイル44の電磁吸引力に対して相対的に強くなり、
ロータディスク20がステータコイル46側に吸引され
る。この関係をギャップの変化に置き換えると、ステー
タコイル44側のギャップ32がなんらかの原因で狭く
なったときに、分路制御器90を動作させてステータコ
イル44の電流を抵抗器88に分流し、ステータコイル
46の電流をそのままに維持すると、相対的にステータ
コイル46側の電磁吸引力が増加し、ギャップ32、3
4の変動を修正することができる。
うち一方を一定として他方を減少する制御によっても吸
引力を制御することができる。例えば、分路制御器90
を制御して抵抗器88に電流を分流すると、その分だけ
ステータコイル44に流れる電流が減少し、ステータコ
イル44による電磁吸引力が弱められる。一方、ステー
タコイル46の電流は、図10に示すように、一定であ
るが、ステータコイル46による電磁吸引力は、ステー
タコイル44の電磁吸引力が弱められた分だけ、ステー
タコイル44の電磁吸引力に対して相対的に強くなり、
ロータディスク20がステータコイル46側に吸引され
る。この関係をギャップの変化に置き換えると、ステー
タコイル44側のギャップ32がなんらかの原因で狭く
なったときに、分路制御器90を動作させてステータコ
イル44の電流を抵抗器88に分流し、ステータコイル
46の電流をそのままに維持すると、相対的にステータ
コイル46側の電磁吸引力が増加し、ギャップ32、3
4の変動を修正することができる。
【0040】本実施形態においても、ギャップ32、3
4の変動に合わせてステータコイル44、46に流れる
電流を制御しているため、ギャップ32、34を常に一
定に保持することができ、ロータディスク20がステー
タ28やステータ30に吸着するのを防止することがで
きる。
4の変動に合わせてステータコイル44、46に流れる
電流を制御しているため、ギャップ32、34を常に一
定に保持することができ、ロータディスク20がステー
タ28やステータ30に吸着するのを防止することがで
きる。
【0041】次に、扁平モータ52を扁平形発電機とし
て使用するときの実施形態を図11および図12にした
がって説明する。
て使用するときの実施形態を図11および図12にした
がって説明する。
【0042】本実施形態においては、扁平モータ52を
扁平形発電機として使用するために、ロータ軸10が原
動機98に接続されており、ステータコイル44、46
がそれぞれサイクロコンバータ100、102に接続さ
れている。サイクロコンバータ100、102はギャッ
プセンサ36、38からの出力および補正演算回路6
0、62からの信号の基づいて扁平形発電機の発電電力
を制御してギャップ32、34を一定に保持するギャッ
プ制御手段として構成されている。なお、偏差増幅器5
6には、サイクロコンバータ100、102の全出力電
流を検出する電流変成器104の検出電流が入力されて
いる。
扁平形発電機として使用するために、ロータ軸10が原
動機98に接続されており、ステータコイル44、46
がそれぞれサイクロコンバータ100、102に接続さ
れている。サイクロコンバータ100、102はギャッ
プセンサ36、38からの出力および補正演算回路6
0、62からの信号の基づいて扁平形発電機の発電電力
を制御してギャップ32、34を一定に保持するギャッ
プ制御手段として構成されている。なお、偏差増幅器5
6には、サイクロコンバータ100、102の全出力電
流を検出する電流変成器104の検出電流が入力されて
いる。
【0043】本実施形態において、ロータ軸10が原動
機98の駆動によって回転すると、ステータコイル(電
機子コイル)44、46にそれぞれ電圧が誘起される。
各ステータコイル44、46に誘起された電圧がサイク
ロコンバータ100、102に入力されると、入力され
た電圧が交流−交流変換された後、負荷に供給される。
このとき各サイクロコンバータ100、102の発電出
力はギャップセンサ36、38の検出出力に基づいて制
御される。
機98の駆動によって回転すると、ステータコイル(電
機子コイル)44、46にそれぞれ電圧が誘起される。
各ステータコイル44、46に誘起された電圧がサイク
ロコンバータ100、102に入力されると、入力され
た電圧が交流−交流変換された後、負荷に供給される。
このとき各サイクロコンバータ100、102の発電出
力はギャップセンサ36、38の検出出力に基づいて制
御される。
【0044】一方、発電機の場合は、ロータ18とステ
ータコイル44、46間に働く電磁力は反発力として働
くため、ロータ18は反発力の弱い方のステータコイル
側に押されることになる。またギャップの狭くなった方
のステータコイルの反発力は強くなるので、扁平形発電
機の場合には、基本的には自動調心作用がある。しか
し。扁平形発電機をエンジンの出力軸に直結したり、車
両に搭載する場合には、ロータ18には大きな外力が加
わって、ロータ18とステータコイル44、46とが接
触する恐れがある。このため、ギャップセンサ36、3
8の検出出力に基づいてサイクロコンバータ100、1
02の発電電力を制御することで、ステータコイル4
4、46に流れる電流が調整され、結果として、ギャッ
プ32、34を一定に保持することができる。この場
合、図12に示すように、基準ギャップ値gを中心に、
ギャップが広くなったときにはステータコイル44また
は46にの電流を小さくし、逆にギャップが狭くなった
ときにはステータコイル44または46の電流を大きく
する。
ータコイル44、46間に働く電磁力は反発力として働
くため、ロータ18は反発力の弱い方のステータコイル
側に押されることになる。またギャップの狭くなった方
のステータコイルの反発力は強くなるので、扁平形発電
機の場合には、基本的には自動調心作用がある。しか
し。扁平形発電機をエンジンの出力軸に直結したり、車
両に搭載する場合には、ロータ18には大きな外力が加
わって、ロータ18とステータコイル44、46とが接
触する恐れがある。このため、ギャップセンサ36、3
8の検出出力に基づいてサイクロコンバータ100、1
02の発電電力を制御することで、ステータコイル4
4、46に流れる電流が調整され、結果として、ギャッ
プ32、34を一定に保持することができる。この場
合、図12に示すように、基準ギャップ値gを中心に、
ギャップが広くなったときにはステータコイル44また
は46にの電流を小さくし、逆にギャップが狭くなった
ときにはステータコイル44または46の電流を大きく
する。
【0045】本実施形態においては、ギャップセンサ3
6、38の検出出力に基づいてサイクロコンバータ10
0、102の発電機出力を制御するようにしているた
め、ギャップ32、34を一定に保持することができ、
ロータディスク20がステータ28、30に接触するの
を防止することができる。
6、38の検出出力に基づいてサイクロコンバータ10
0、102の発電機出力を制御するようにしているた
め、ギャップ32、34を一定に保持することができ、
ロータディスク20がステータ28、30に接触するの
を防止することができる。
【0046】次に、扁平モータ52に対して発電ブレー
キ制御を行う場合の他の実施形態を図13および図14
にしたがって説明する。
キ制御を行う場合の他の実施形態を図13および図14
にしたがって説明する。
【0047】本実施形態は、ステータコイル44、46
に流れる電流を分路制御器90、94によって独立に制
御するようにしたものであり、図ではステータコイル4
4、46を互いに直列に接続しているが、これらを必ず
しも直列に接続する必要はない。また、本実施形態にお
いては、抵抗88、92に流れる電流をそれぞれ検出す
るための電流検出手段として電流変成器66、68が設
けられており、各電流変成器66、68の出力が電流加
算器64を介してブレーキ電流設定回路106に入力さ
れている。このブレーキ電流設定回路106にはブレー
キ電流パターンiBBが入力されており、ブレーキ電流
設定回路106、電流加算器64の出力電流(ステータ
コイル44、46の和の電流)とブレーキ電流パターン
iBBとを一致させるための信号をギャップ制御回路1
08、110に出力するようになっている。ギャップ制
御回路108、110はそれぞれブレーキ設定回路10
6からの設定値とギャップセンサ36、38の検出出力
との偏差に応じた信号をパターン加算器112、114
に出力するようになっている。パターン加算器112、
114はブレーキ電流パターンiBBとギャップ制御回
路108、110からの信号をそれぞれ加算してブレー
キ電流パターンiB1、iB2をそれぞれ分路制御器9
0、94に出力するようになっている。
に流れる電流を分路制御器90、94によって独立に制
御するようにしたものであり、図ではステータコイル4
4、46を互いに直列に接続しているが、これらを必ず
しも直列に接続する必要はない。また、本実施形態にお
いては、抵抗88、92に流れる電流をそれぞれ検出す
るための電流検出手段として電流変成器66、68が設
けられており、各電流変成器66、68の出力が電流加
算器64を介してブレーキ電流設定回路106に入力さ
れている。このブレーキ電流設定回路106にはブレー
キ電流パターンiBBが入力されており、ブレーキ電流
設定回路106、電流加算器64の出力電流(ステータ
コイル44、46の和の電流)とブレーキ電流パターン
iBBとを一致させるための信号をギャップ制御回路1
08、110に出力するようになっている。ギャップ制
御回路108、110はそれぞれブレーキ設定回路10
6からの設定値とギャップセンサ36、38の検出出力
との偏差に応じた信号をパターン加算器112、114
に出力するようになっている。パターン加算器112、
114はブレーキ電流パターンiBBとギャップ制御回
路108、110からの信号をそれぞれ加算してブレー
キ電流パターンiB1、iB2をそれぞれ分路制御器9
0、94に出力するようになっている。
【0048】発電ブレーキ電流はステータコイル44、
46の発生電圧と分路抵抗器88、92の抵抗値および
分路制御器90、94の等価抵抗値で決定される。この
ためステータコイル44、46の電流値を独立に制御で
きることから、ブレーキ力を決める電流値は電流変成器
66、68で検出された電流の和に原理的にはなる。そ
こで、ギャップ32、34が一定の値になるように、ス
テータコイル44,46の電流値の和が分路器パターン
電流と一致するように、分路抵抗器88、92に流れる
電流を制御すればよいことになる。
46の発生電圧と分路抵抗器88、92の抵抗値および
分路制御器90、94の等価抵抗値で決定される。この
ためステータコイル44、46の電流値を独立に制御で
きることから、ブレーキ力を決める電流値は電流変成器
66、68で検出された電流の和に原理的にはなる。そ
こで、ギャップ32、34が一定の値になるように、ス
テータコイル44,46の電流値の和が分路器パターン
電流と一致するように、分路抵抗器88、92に流れる
電流を制御すればよいことになる。
【0049】例えば、図14に示すように、ステータコ
イル46側のギャップ34が基準ギャップ値g1よりΔ
g1だけ狭くなったときに、ブレーキ電流をiBBより
ΔiB1だけ増加すると、ギャップの広くなったステー
タコイル44側のステータコイル電流は基準値iBBよ
りΔiB1だけ減少する。この結果、ステータコイル4
6にはギャップ34が広くなる方向の反発力が働き、逆
にステータコイル44にはギャップ32が狭くなる方向
の反発力が働き、ステータ28、30には調心作用が働
くことになる。
イル46側のギャップ34が基準ギャップ値g1よりΔ
g1だけ狭くなったときに、ブレーキ電流をiBBより
ΔiB1だけ増加すると、ギャップの広くなったステー
タコイル44側のステータコイル電流は基準値iBBよ
りΔiB1だけ減少する。この結果、ステータコイル4
6にはギャップ34が広くなる方向の反発力が働き、逆
にステータコイル44にはギャップ32が狭くなる方向
の反発力が働き、ステータ28、30には調心作用が働
くことになる。
【0050】本実施形態においては、扁平モータ52の
発電ブレーキを制御するに際して、ステータコイル4
4、46に流れる電流を独立に制御することで、ギャッ
プ32、34を一定に保持することができる。
発電ブレーキを制御するに際して、ステータコイル4
4、46に流れる電流を独立に制御することで、ギャッ
プ32、34を一定に保持することができる。
【0051】前記実施形態においては、ギャップセンサ
36、38の検出出力に基づいてギャップを一定の値に
保持することについて述べたが、ギャップセンサ36、
38を二つ設ける代わりに、ギャップセンサ36または
38を設け、一方の出力を基に他方のギャップを算出す
れば、単一のギャップセンサでも各ギャップ32、34
の変動を検出することができる。
36、38の検出出力に基づいてギャップを一定の値に
保持することについて述べたが、ギャップセンサ36、
38を二つ設ける代わりに、ギャップセンサ36または
38を設け、一方の出力を基に他方のギャップを算出す
れば、単一のギャップセンサでも各ギャップ32、34
の変動を検出することができる。
【0052】またサーチコイルの代わりに、ステータコ
イル44、46かから発生する誘起電圧そのものを検出
することでギャップの変化を検出することもできる。
イル44、46かから発生する誘起電圧そのものを検出
することでギャップの変化を検出することもできる。
【0053】前記各実施形態においては、ギャップを制
御するときに、ステータコイル44、46に流れる電流
の和を常に一定に制御しているため、回転トルクに変動
が生じるのを防止することができる。
御するときに、ステータコイル44、46に流れる電流
の和を常に一定に制御しているため、回転トルクに変動
が生じるのを防止することができる。
【0054】また前記各実施形態においては、ギャップ
32、34を一定に保持することができるため、ロータ
軸10にスラストベアリングを装着したり、枠12の機
械強度を大きくしたりする必要がないので、扁平モータ
52の大型化が可能になるとともに、軽量化に寄与する
ことができる。さらにロータがステータと接触すること
がないので、モータおよび発電機を安全に運転すること
ができる。
32、34を一定に保持することができるため、ロータ
軸10にスラストベアリングを装着したり、枠12の機
械強度を大きくしたりする必要がないので、扁平モータ
52の大型化が可能になるとともに、軽量化に寄与する
ことができる。さらにロータがステータと接触すること
がないので、モータおよび発電機を安全に運転すること
ができる。
【0055】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ロータと各ステータ間のギャップの変動に合わせて各ス
テータから発生する電磁力を独立に制御するようにした
ため、ロータと各ステータ間のギャップを常に一定に保
持することができ、交流回転電機(交流電動機、交流発
電機)の大型化および軽量化に寄与することができる。
ロータと各ステータ間のギャップの変動に合わせて各ス
テータから発生する電磁力を独立に制御するようにした
ため、ロータと各ステータ間のギャップを常に一定に保
持することができ、交流回転電機(交流電動機、交流発
電機)の大型化および軽量化に寄与することができる。
【図1】本発明の一実施形態を示す扁平形交流電動機の
ブロック構成図である。
ブロック構成図である。
【図2】本発明に係る扁平形交流電動機の縦断面図。
【図3】ステータ・ロータ間のギャップとステータコイ
ル電流との関係を示す特性図である。
ル電流との関係を示す特性図である。
【図4】ステータ・ロータ間のギャップと各ステータコ
イル電流との関係とを示す特性図である。
イル電流との関係とを示す特性図である。
【図5】ステータ・ロータ間のギャップとインバータ出
力との関係を示す特性図である。
力との関係を示す特性図である。
【図6】本発明の第2実施形態を示すブロック構成図で
ある。
ある。
【図7】ロータ・ステータ間のギャップとコンパレータ
出力との関係とを示す特性図である。
出力との関係とを示す特性図である。
【図8】本発明の第3実施形態を示すブロック構成図で
ある。
ある。
【図9】ロータ・ステータ間のギャップとステータコイ
ル電流との関係を示す特性図である。
ル電流との関係を示す特性図である。
【図10】ロータ・ステータ間のギャップとステータコ
イル電流との関係を示すトルク電流値の特性図である。
イル電流との関係を示すトルク電流値の特性図である。
【図11】本発明の第4実施形態を示すブロック構成図
である。
である。
【図12】ステータ・ロータ間のギャップと電機子コイ
ル電流との関係とを示す特性図である。
ル電流との関係とを示す特性図である。
【図13】本発明第5実施形態を示すブロック構成図で
ある。
ある。
【図14】ステータ・ロータ間のギャップとステータ電
流との関係を示す特性図である。
流との関係を示す特性図である。
10 ロータ軸
12 枠
14、16 ラジアル軸受
18 ロータ
20 ロータディスク
26 ロータ位置標準リング
28、30 ステータ
32、34 ギャップ
36、38 ギャップセンサ
40、42 ステータコア
44、46 ステータコイル
48、50 PWMインバータ
52 トルク−電流変換器
56 偏差増幅器
58 比例乗算回路
60、62 補正演算回路
64 加算回路
66、68 電流変成器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平2−131347(JP,A)
特開 昭63−107482(JP,A)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
H02P 6/00
H02P 7/63
Claims (8)
- 【請求項1】 回転軸と、円環状に形成されて回転軸外
周に固定され回転軸と平行な磁力線を発生する磁性体が
周方向に複数個配置されたロータと、ロータを間にして
相対向して配置され回転軸と平行な磁界でかつロータの
周方向に沿って回転する回転磁界を発生する一対のステ
ータと、ロータの両側に分かれて配置されて回転軸を回
転自在に軸支する一対のラジアル軸受と、一対のステー
タと一対のラジアル軸受をそれぞれ支持する枠体と、各
ステータとロータとのギャップのうち少なくとも一方の
ギャップを検出するギャップ検出手段と、ギャップ検出
手段の検出出力に応じて各ステータから発生する電磁力
をそれぞれ制御するギャップ制御手段とを備えている扁
平形交流回転電機。 - 【請求項2】 回転軸と、円環状に形成されて回転軸外
周に固定され回転軸と平行な磁力線を発生する磁性体が
周方向に複数個配置されたロータと、ロータを間にして
相対向して配置され回転軸と平行な磁界でかつロータの
周方向に沿って回転する回転磁界を発生する一対のステ
ータと、ロータの両側に分かれて配置されて回転軸を回
転自在に軸支する一対のラジアル軸受と、一対のステー
タと一対のラジアル軸受をそれぞれ支持する枠体と、各
ステータとロータとのギャップのうち少なくとも一方の
ギャップを検出するギャップ検出手段と、ギャップ検出
手段の検出出力に基づいて各ステータとロータとのギャ
ップをそれぞれ一定にするための制御信号を生成し生成
した制御信号に従って各ステータから発生する電磁力を
それぞれ制御するギャップ制御手段とを備えている扁平
形交流回転電機。 - 【請求項3】 一対のステータは、一対のステータコア
と、一対のステータコアにそれぞれ巻き付けられた一対
のステータコイルとを備えており、ギャップ制御手段
は、ギャップ検出手段の検出出力を基に一対のステータ
コイルの電流値をそれぞれ調整してなる請求項1または
2記載の扁平形交流回転電機。 - 【請求項4】 ギャップ検出手段は、一対のステータコ
イルにそれぞれ誘起される誘起電圧を検出する複数の誘
起電圧検出手段と、各誘起電圧検出手段の検出出力の差
を検出する差電圧検出手段とから構成されてなる請求項
3記載の扁平形交流回転電機。 - 【請求項5】 回転軸と、円環状に形成されて回転軸外
周に固定され回転軸と平行な磁力線を発生する磁性体が
周方向に複数個配置されたロータと、ロータを間にして
相対向して配置され回転軸と平行な磁界でかつロータの
周方向に沿って回転する回転磁界を発生する一対のステ
ータと、ロータの両側に分かれて配置されて回転軸を回
転自在に軸支する一対のラジアル軸受と、一対のステー
タと一対のラジアル軸受をそれぞれ支持する枠体とを備
えた扁平形交流回転電機の回転を制御するに際して、各
ステータとロータとのギャップのうち少なくとも一方の
ギャップを検出し、この検出値に応じて各ステータから
発生する電磁力をそれぞれ制御することを特徴とする扁
平形交流回転電機の制御方法。 - 【請求項6】 回転軸と、円環状に形成されて回転軸外
周に固定され回転軸と平行な磁力線を発生する磁性体が
周方向に複数個配置されたロータと、ロータを間にして
相対向して配置され回転軸と平行な磁界でかつロータの
周方向に沿って回転する回転磁界を発生する一対のステ
ータと、ロータの両側に分かれて配置されて回転軸を回
転自在に軸支する一対のラジアル軸受と、一対のステー
タと一対のラジアル軸受をそれぞれ支持する枠体とを備
えた扁平形交流回転電機の回転を制御するに際して、各
ステータとロータとのギャップのうち少なくとも一方の
ギャップを検出し、この検出値に基づいて各ステータと
ロータとのギャップをそれぞれ一定にするための制御信
号を生成し、生成した制御信号に従って各ステータから
発生する電磁力をそれぞれ制御することを特徴とする扁
平形交流回転電機の制御方法。 - 【請求項7】 一対のステータが、一対のステータコア
と、一対のステータコアにそれぞれ巻き付けられた一対
のステータコイルとを備えているときに、検出されたギ
ャップの値を基に一対のステータコイルの電流値をそれ
ぞれ調整することを特徴とする請求項5または6記載の
扁平形交流回転電機の制御方法。 - 【請求項8】 各ステータとロータとのギャップのうち
ギャップが広い方のステータに属するステータコイルに
対してはギャップ変化前よりも大きい電流を流し、ギャ
ップが狭い方のステータに属するステータコイルに対し
てはギャップ変化前よりも小さい電流を流すことを特徴
とする請求項7記載の扁平形交流回転電機の制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27402797A JP3388338B2 (ja) | 1997-10-07 | 1997-10-07 | 扁平形交流回転電機とその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27402797A JP3388338B2 (ja) | 1997-10-07 | 1997-10-07 | 扁平形交流回転電機とその制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11122980A JPH11122980A (ja) | 1999-04-30 |
JP3388338B2 true JP3388338B2 (ja) | 2003-03-17 |
Family
ID=17535948
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27402797A Expired - Fee Related JP3388338B2 (ja) | 1997-10-07 | 1997-10-07 | 扁平形交流回転電機とその制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3388338B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4466882B2 (ja) | 2007-08-03 | 2010-05-26 | 本田技研工業株式会社 | 電動機の制御装置 |
-
1997
- 1997-10-07 JP JP27402797A patent/JP3388338B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11122980A (ja) | 1999-04-30 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |