JP4069796B2

JP4069796B2 - Magnetic circuit controller for multi-axis multilayer motor

Info

Publication number: JP4069796B2
Application number: JP2003130734A
Authority: JP
Inventors: 裕介中山; 久行古瀬; 観赤津; 正樹中野; 善行坂下
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-05-08
Filing date: 2003-05-08
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2023-05-08
Also published as: JP2004336915A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド駆動ユニット等に適用される複軸多層モータの磁気回路制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ステータを挟んで同心円状にインナーロータとアウターロータとが配置される複軸多層モータのステータは、積層鋼板により構成されたステータティースにコイルを巻き付けた分割されたコイル付きステータティースが、モータ回転軸を中心とする円周上に等ピッチで配列されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１６９４８３号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の複軸多層モータにあっては、１組の分割されたステータティースのコイルに複合電流を流すことにより、２組のインナーロータとアウターロータを自在に制御する。磁気回路は、２つのモータとして共用されるため、相互に影響を与える。その磁気回路は、片方が他方の磁気回路(漏れ磁束を含む)を積極的に利用しあう構造のため、双方のバランスを考えて設計する。この為、各々のモータについて理想化した形状に比べると、妥協した設計となるため、モータ／発電機としての性能が低下するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、磁気回路を可変構造とし、運転状況に合わせた磁気回路とする制御を行うことで、モータ効率及びモータ性能を総合的に向上させることができる複軸多層モータの磁気回路制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、
ステータを挟んで同心円状にインナーロータとアウターロータとを配置し、
前記ステータは、積層鋼板により構成されたステータティースにコイルを巻き付けた分割されたコイル付きステータティースが、モータ回転軸を中心とする円周上に等ピッチで配列されている複軸多層モータにおいて、
前記分割されたコイル付きステータティースのうち、隣接するステータティースのアウターロータ側隙間とインナーロータ側隙間の少なくとも一方の隙間における磁束量を、運転状況に応じて制御する磁気回路制御手段を設けた。
【０００７】
ここで、「磁気回路制御手段」とは、例えば、隣接するステータティースの隙間に配置され、ステータティースとの回転軸方向のオーバーラップ量を可変にすることでステータティースの漏れ磁束量を制御する摺動部材や、隣接するステータティースの隙間に配置され、隣接するステータティースと高透磁率部との位置関係を可変にすることでステータティースの漏れ磁束量を制御する回動部材や、隣接するステータティースの隙間に配置され、積層鋼板にロータ接線方向を軸としてバイパスコイルを巻いた電磁石や、隣接するステータティースの隙間に配置され、回動可能に設けられた永久磁石等を用い、隣接するステータティースの磁路を制御する手段をいう。
【０００８】
【発明の効果】
よって、本発明の複軸多層モータの磁気回路制御装置にあっては、磁気回路を可変構造とし、磁気回路制御手段において、運転状況に合わせた磁気回路とする制御を行うことで、モータ効率及びモータ性能を総合的に向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の複軸多層モータの磁気回路制御装置を実現する実施の形態を、図面に示す第１実施例〜第４実施例に基づいて説明する。
【００１０】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
【００１１】
［ハイブリッド駆動ユニットの全体構成］
図１は第１実施例の複軸多層モータが適用されたハイブリッド駆動ユニットの全体図であり、図１において、Ｅはエンジン、Ｍは複軸多層モータ、Ｇはラビニョウ型複合遊星歯車列、Ｄは駆動出力機構、１はモータカバー、２はモータケース、３はギヤハウジング、４はフロントカバーである。
【００１２】
前記エンジンＥは、ハイブリッド駆動ユニットの主動力源であり、エンジン出力軸５とラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２リングギヤR2とは、回転変動吸収ダンパー６及び多板クラッチ７を介して連結されている。
【００１３】
前記複軸多層モータＭは、外観的には１つのモータであるが２つのモータジェネレータ機能を有する副動力源である。この複軸多層モータＭは、前記モータケース２に固定され、コイルを巻いた固定電機子としてのステータＳと、前記ステータＳの内側に配置し、永久磁石を埋設したインナーロータIRと、前記ステータＳの外側に配置し、永久磁石を埋設したアウターロータORと、を同軸上に三層配置することで構成されている。前記インナーロータIRに固定の第１モータ中空軸８は、ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第１サンギヤS1に連結され、前記アウターロータORに固定の第２モータ軸９は、ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２サンギヤS2に連結されている。
【００１４】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇは、二つのモータ回転数を制御することにより無段階に変速比を変える無段変速機能を有するハイブリッド変速機である。このラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇは、互いに噛み合う第１ピニオンP1と第２ピニオンP2を支持する共通キャリヤＣと、第１ピニオンP1に噛み合う第１サンギヤS1と、第２ピニオンP2に噛み合う第２サンギヤS2と、第１ピニオンP1に噛み合う第１リングギヤR1と、第２ピニオンP2に噛み合う第２リングギヤR2との５つの回転要素を有して構成されている。前記第１リングギヤR1とギヤハウジング３との間には多板ブレーキ１０が介装されている。前記共通キャリヤＣには、出力ギヤ１１が連結されている。
【００１５】
前記駆動出力機構Ｄは、出力ギヤ１１と、第１カウンターギヤ１２と、第２カウンターギヤ１３と、ドライブギヤ１４と、ディファレンシャル１５と、ドライブシャフト１６Ｌ，１６Ｒにより構成されている。そして、出力ギヤ１１からの出力回転及び出力トルクは、第１カウンターギヤ１２→第２カウンターギヤ１３→ドライブギヤ１４→ディファレンシャル１５を経過し、ドライブシャフト１６Ｌ，１６Ｒから図外の駆動輪へ伝達される。
【００１６】
すなわち、ハイブリッド駆動ユニットは、前記第２リングギヤR2とエンジン出力軸５を多板クラッチ７を介して連結し、前記第１サンギヤS1と第１モータ中空軸８とを連結し、前記第２サンギヤS2と第２モータ軸９とを連結し、前記共通キャリヤＣに出力ギヤ１１を連結することにより構成されている。
【００１７】
［ハイブリッド変速機の構成］
図２はハイブリッド変速機を示す縦断面図である。図２において、２はモータケース、３はギヤハウジング、４はフロントカバーであり、これらに囲まれたギヤ室３０内にラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇ及び駆動出力機構Ｄが配置されている。
【００１８】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２リングギヤR2には、回転変動吸収フライホイールダンパー６と変速機入力軸３１とクラッチドラム３２とを介し、多板クラッチ７の締結時にエンジンＥからの回転駆動トルクが入力される。
【００１９】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第１サンギヤS1には、第１モータ中空軸８がスプライン結合され、決められたモータ動作点にしたがって、複軸多層モータＭのインナーロータIRから第１トルクと第１回転数が入力される。
【００２０】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２サンギヤS2には、第２モータ軸９がスプライン結合され、決められたモータ動作点にしたがって、複軸多層モータＭのアウターロータORから第２トルクと第２回転数が入力される。
【００２１】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第１リングギヤR1と、ギヤハウジング３との間には多板ブレーキ１０が設けられ、発進時等において多板ブレーキ１０が締結された時には、第１リングギヤR1が停止する。
【００２２】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの共通キャリヤＣには、ステータシャフト４８に対しベアリングを介して回転可能に支持された出力ギヤ１１がスプライン結合されている。
【００２３】
前記駆動出力機構Ｄは、前記出力ギヤ１１と噛み合う第１カウンターギヤ１２と、この第１カウンターギヤ１２のシャフト部に設けられた第２カウンターギヤ１３と、第２カウンターギヤ１３と噛み合うドライブギヤ１４とを有する。そして、第２カウンターギヤ１３とドライブギヤ１４の歯数比により、終減速比が決められる。
【００２４】
前記多板クラッチ７のクラッチピストン３３には、フロントカバー４に形成されたクラッチ圧油路３４により締結圧が供給される。また、前記多板ブレーキ１０のブレーキピストン３５には、フロントカバー４に形成されたブレーキ圧油路３６により締結圧が供給される。前記クラッチピストン３３と前記ブレーキピストン３５は、フロントカバー４の内側で、内周位置にクラッチピストン３３が配置され、その外周位置にブレーキピストン３５が配置される。
【００２５】
また、前記変速機入力軸３１には、軸心油路３７が形成されていて、この軸心油路３７には、フロントカバー４に形成された潤滑油路３８を介して潤滑油が供給される。
【００２６】
［複軸多層モータの構成］
図３は第１実施例の磁気回路制御装置が適用された複軸多層モータＭを示す縦断側面図、図４は第１実施例の磁気回路制御装置が適用された複軸多層モータＭを示す一部縦断正面図、図５は第１実施例のステータを背面側から視た図、図６は複軸多層モータＭのステータコイルに印加される複合電流の一例を示す説明図である。図３において、１はモータカバー、２はモータケースであり、これらに囲まれたモータ室１７内にインナーロータIRとステータＳとアウターロータORとにより構成された複軸多層モータＭが配置されている。
【００２７】
前記インナーロータIRは、その内筒面が第１モータ中空軸８の段差軸端部に対して圧入（或いは焼きばめ）により固定されている。このインナーロータIRには、図４に示すように、ロータベース２０に対し磁束形成を考慮した配置によるインナーロータマグネット２１が軸方向に１２本埋設されている。但し、２本が対となってＶ字配置されて同じ極性を示し、３極対としてある。
【００２８】
前記ステータＳは、鋼板によるステータプレート４０を軸方向に積層したステータティース４１と、該ステータティース４１に巻き付けられたコイル４２と、ステータＳを軸方向に貫通する冷却用の冷媒路４３と、インナー側ボルト・ナット４４と、アウター側ボルト・ナット４５と、樹脂モールド部４６と、を有して構成されている。そして、ステータＳの正面側端部が、正面側エンドプレート４７とステータシャフト４８とを介し、ボルト８７によりモータケース２に対し固定されている。なお、図４において、１７はアウターロータ側摺動部材、１８はインナーロータ側摺動部材である。
【００２９】
前記コイル４２は、コイル数が１８で、図５に示すように、６相コイルを３回繰り返しながら円周上に配置される。そして、前記６相コイル４２に対しては、図外のインバータから給電接続端子５０とバスバー径方向積層体５１と給電コネクタ５２とバスバー軸方向積層体５３を介し、例えば、図６に示すような複合電流が印加される。この複合電流は、アウターロータORとインナーロータIRを駆動させるための３相交流と６相交流を複合させたものである。
【００３０】
前記アウターロータORは、その外筒面がアウターロータケース６２に対してロー付け、或いは、接着により固定されている。そして、アウターロータケース６２の正面側には正面側連結ケース６３が固定され、背面側には背面側連結ケース６４が固定されている。そして、この背面側連結ケース６４に第２モータ軸９がスプライン結合されている。このアウターロータORには、図３に示すように、ロータベース６０に対し磁束形成を考慮した配置によるアウターロータマグネット６１が、両端位置に空間を介して軸方向に１２本埋設されている。このアウターロータマグネット６１は、インナーロータマグネット２１と異なり、１本づつ極性が違い、６極対をなしている。
【００３１】
図３において、８０，８１はアウターロータ６をモータケース２及びモータカバー１に支持する一対のアウターロータ支持ベアリングである。８２はインナーロータIRをモータケース２に支持するインナーロータ支持ベアリング、８３はアウターロータORに対しステータＳを支持するステータ支持ベアリング、８４は第１モータ中空軸８と第２モータ軸９との間に介装される中間ベアリングである。また、図３において、８５はインナーロータIRの回転位置を検出するインナーロータレゾルバ、８６はアウターロータORの回転位置を検出するアウターロータレゾルバである。
【００３２】
［磁気回路制御装置］
図７は第１実施例の磁気回路制御装置を示す制御システム図、図８は第１実施例の磁気回路制御装置のステータティースと摺動部材との位置関係による漏れ磁束の流れを示す図７のＡ部拡大図、図９は第１実施例の磁気回路制御装置の摺動部材を駆動するケーブル機構及びアクチュエータを示す図、図１０は第１実施例の磁気回路制御装置のステータティースと摺動部材の例１を示す図、図１１は第１実施例の磁気回路制御装置のステータティースと摺動部材の例２を示す図である。
【００３３】
前記ステータＳを挟んで同心円状にインナーロータIRとアウターロータORとを配置し、前記ステータＳは、積層鋼板により構成されたステータティース４１にコイル４２を巻き付けた分割されたコイル４２付きステータティース４１が、モータ回転軸を中心とする円周上に等ピッチで配列されている複軸多層モータＭにおいて、図７に示すように、前記分割されたコイル４２付きステータティース４１のうち、隣接するステータティース４１，４１のアウターロータ側隙間とインナーロータ側隙間隙間を、運転状況に応じて制御する磁気回路制御手段を設けている。
【００３４】
前記磁気回路制御手段は、隣接するステータティース４１，４１のアウターロータ側隙間位置に配置され、アウターロータ側アクチュエータ１９により駆動されるアウターロータ側摺動部材１７（アウターロータ側可動部）と、隣接するステータティース４１，４１のインナーロータ側隙間位置に配置され、インナーロータ側アクチュエータ２０により駆動されるインナーロータ側摺動部材１８（インナーロータ側可動部）と、前記アウターロータ側摺動部材１７とインナーロータ側摺動部材１８のステータティース４１に対する漏れ磁束量の制御指令を前記アウターロータ側アクチュエータ１９とインナーロータ側アクチュエータ２０に出力するモータコントローラ２１（磁気回路制御部）と、を有して構成されている。
【００３５】
前記アウターロータ側摺動部材１７は、隣接するステータティース４１，４１のアウターロータ側隙間に回転軸方向に摺動可能に配置され、積層鋼板等による高透磁材により構成されている。
【００３６】
前記インナーロータ側摺動部材１８は、隣接するステータティース４１，４１のインナーロータ側隙間に回転軸方向に摺動可能に配置され、積層鋼板等による高透磁材により構成されている。
【００３７】
前記モータコントローラ２１は、ハイブリッドコントローラ２２と情報交換され、入力情報等に基づいて、前記摺動部材１７，１８とステータティース４１，４１との回転軸方向のオーバーラップ量を可変にすることでステータティース４１，４１の漏れ磁束量を制御する。
すなわち、図８(a)に示すように、摺動部材１７，１８とステータティース４１，４１とのオーバーラップ量を大きくすることで漏れ磁束量を増加し、逆に、図８(b)に示すように、摺動部材１７，１８とステータティース４１，４１とのオーバーラップ量を小さくすることで漏れ磁束量を減少する。
【００３８】
前記アウターロータ側アクチュエータ１９とインナーロータ側アクチュエータ２０は、図９に示すように、摺動ガイド２３に沿って回転軸方向に直動する両摺動部材１７，１８に一端が固定された操作ケーブル２４の他端位置に設けられ、油圧やモータやソレノイドにより両摺動部材１７，１８の駆動を実現する。
【００３９】
前記アウターロータ側摺動部材１７とインナーロータ側摺動部材１８は、図１０及び図１１に示すように、ステータティース４１，４１に対して溝嵌合構造にすると共に、ステータティース４１，４１との接触位置に摺動抵抗を低減する摺動接触部２５を介在させている。
【００４０】
前記摺動接触部２５は、樹脂等による絶縁性・低透磁率材料を用いるもので、図１０に示すように、ステータティース４１，４１の嵌合溝部側に摺動接触部２５を設けても良いし、また、図１１に示すように、摺動部材１７，１８の外周を被覆するように摺動接触部２５を設けても良い。
【００４１】
次に、作用を説明する。
【００４２】
［複軸多層モータの基本機能］
２ロータ・１ステータで、アウターロータ磁力線とインナーロータ磁力線との２つの磁力線が作られる複軸多層モータＭを採用したことで、コイル４２及び図外のコイルインバータを２つのインナーロータIRとアウターロータORに対し共用できる。そして、インナーロータIRに対する３相交流による電流とアウターロータORに対する６相交流による電流を重ね合わせた複合電流を、１つのコイル４２に印加することにより、２つのロータIR，ORをそれぞれ独立に制御することができる。
【００４３】
よって、外観的には、１つの複軸多層モータＭであるが、モータ機能とジェネレータ機能の異種または同種の機能を組み合わせものとして使え、例えば、ロータとステータを持つモータと、ロータとステータを持つジェネレータの２つのものを設ける場合に比べて大幅にコンパクトになり、スペース・コスト・重量の面で有利であると共に、コイル共用化により電流による損失（銅損，スイッチングロス）を防止することができる。
【００４４】
また、複合電流制御のみで（モータ＋ジェネレータ）の使い方に限らず、（モータ＋モータ）や（ジェネレータ＋ジェネレータ）の使い方も可能であるというように、高い選択自由度を持ち、例えば、第１実施例のように、ハイブリッド車の駆動源に採用した場合、これら多数の選択肢の中から車両状態に応じて最も効果的或いは効率的な組み合わせを選択することができる。
【００４５】
［磁気回路制御作用］
まず、図１２に示すように、アウターロータORを駆動する磁束は、インナーロータIR側のステータティース４１，４１の隙間（漏れ磁路）を通る磁束を前提にして設計される。一方、インナーロータIRを駆動する磁束は、アウターロータOR側のステータティース４１，４１の隙間（漏れ磁路）を通る磁束を前提にして設計される。
【００４６】
そこで、前記モータコントローラ２１は、図１３の▲１▼〜▲４▼に示すように、インナーロータIRとアウターローORのうち、トルク（例えば、モータ駆動電流により推定）または入出力の大きなロータに対応する摺動部材１７，１８を漏れ磁束を止める側に制御し、トルクまたは入出力の小さいロータに対応する可動部を漏れ磁束を流す側に制御する。
【００４７】
よって、トルク、入出力の大きな方のロータを優先して磁気回路を制御することになり、もう一方のロータの漏れ磁束が増えて効率が低下したとしても、全体的には高効率運転域を拡大することになり、モータ特性を改善する。
【００４８】
また、前記モータコントローラ２１は、図１３の▲５▼，▲６▼に示すように、モータの通常運転域では、アウター側摺動部材１７とインナー側摺動部材１８とを漏れ磁束を止める側とし、モータ空転域では、アウター側摺動部材１７とインナー側摺動部材１８とを漏れ磁束を流す側とする。
【００４９】
よって、通常運転域では、インナーロータIRとアウターローORのうち一方を優先することなく、いずれも漏れ磁束を少なくして、インナーロータIR側のモータ効率とアウターロータOR側のモータ効率として設計による設定値を確保する。
【００５０】
また、モータ空転域では、インナーロータIRとアウターローORのうち一方を優先することなく、いずれも漏れ磁束を多くして、インナーロータIR側のジェネレータ効率とアウターロータOR側のジェネレータ効率を高くする。
【００５１】
次に、効果を説明する。
第１実施例の複軸多層モータの磁気回路制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００５２】
(1) ステータＳを挟んで同心円状にインナーロータIRとアウターロータORとを配置し、前記ステータＳは、積層鋼板により構成されたステータティース４１にコイル４２を巻き付けた分割されたコイル４２付きステータティース４１が、モータ回転軸を中心とする円周上に等ピッチで配列されている複軸多層モータＭにおいて、前記分割されたコイル４２付きステータティース４１のうち、隣接するステータティース４１，４１のアウターロータ側隙間とインナーロータ側隙間を、運転状況に応じて制御する磁気回路制御手段を設けたため、運転状況に合わせた磁気回路とする制御を行うことで、モータ効率及びモータ性能を総合的に向上させることができる。
【００５３】
(2) 前記磁気回路制御手段は、隣接するステータティース４１，４１のアウターロータ側隙間位置に配置され、アウターロータ側アクチュエータ１９により駆動されるアウターロータ側可動部と、隣接するステータティース４１，４１のインナーロータ側隙間位置に配置され、インナーロータ側アクチュエータ２０により駆動されるインナーロータ側可動部と、前記アウターロータ側可動部とインナーロータ側可動部のステータティース４１，４１に対する漏れ磁束量の制御指令を前記アウターロータ側アクチュエータ１９とインナーロータ側アクチュエータ２０に出力するモータコントローラ２１と、を有するため、アウターロータ側可動部とインナーロータ側可動部とを駆動制御することで、容易に磁気回路の可変制御を行うことができる。
【００５４】
(3) 前記モータコントローラ２１は、インナーロータIRとアウターロータORのうち、トルクまたは入出力の大きなロータに対応する可動部を漏れ磁束を止める側に制御し、トルクまたは入出力の小さいロータに対応する可動部を漏れ磁束を流す側に制御するため、トルクや入出力の大きな方のロータを優先する磁気回路の変更制御により、全体的に高効率運転域を拡大し、モータ特性を改善することができる。
【００５５】
(4) 前記モータコントローラ２１は、モータの通常運転域では、アウター側可動部とインナー側可動部とを漏れ磁束を止める側とし、モータ空転域では、アウター側可動部とインナー側可動部とを漏れ磁束を流す側とするため、通常運転域での２つのモータ効率の確保と、空転域でのジェネレータ効率の向上を図ることができる。
【００５６】
(5) 前記アウターロータ側可動部は、隣接するステータティース４１，４１のアウターロータ側隙間に回転軸方向に摺動可能に配置され、高透磁材によるアウターロータ側摺動部材１７であり、前記インナーロータ側可動部は、隣接するステータティース４１，４１のインナーロータ側隙間に回転軸方向に摺動可能に配置され、高透磁材によるインナーロータ側摺動部材１８であるため、摺動部材１７，１８とステータティース４１，４１との回転軸方向のオーバーラップ量を可変にすることでステータティース４１，４１の漏れ磁束量を制御することができる。
【００５７】
(6) 前記アウターロータ側摺動部材１７とインナーロータ側摺動部材１８は、ステータティース４１，４１に対して溝嵌合構造にすると共に、ステータティース４１，４１との接触位置に摺動抵抗を低減する摺動接触部２５を介在させたため、摺動方向以外の動きを制限して電磁力による径方向の吸引反発力を支えることができると共に、摺動部材１７，１８とステータティース４１，４１との接触による鉄損発生の防止と摺動抵抗の低減を図ることができる。
【００５８】
（第２実施例）
この第２実施例は、アウターロータ側可動部及びインナーロータ側可動部として、アウターロータ側回動部材及びインナーロータ側回動部材を適用した例である。
【００５９】
図１４は第２実施例の磁気回路制御装置を示す制御システム図、図１５は第２実施例の磁気回路制御装置のステータティースと高透磁率部との位置関係による漏れ磁束の流れを示す図１４のＢ部拡大図、図１６は第２実施例の磁気回路制御装置の回動部材を駆動するリンク機構及びアクチュエータを示す図、図１７は第２実施例の磁気回路制御装置の１つの回動部材の動作作用説明図、図１８は第２実施例の磁気回路制御装置の回動部材の連動動作作用説明図、図１９は第２実施例の磁気回路制御装置の回動部材の例１を示す図、図２０は第２実施例の磁気回路制御装置の回動部材の例２を示す図である。
【００６０】
第２実施例の磁気回路制御手段は、図１４に示すように、隣接するステータティース４１，４１のアウターロータ側隙間位置に配置され、アウターロータ側アクチュエータ１９により駆動されるアウターロータ側回動部材２７（アウターロータ側可動部）と、隣接するステータティース４１，４１のインナーロータ側隙間位置に配置され、インナーロータ側アクチュエータ２０により駆動されるインナーロータ側回動部材２８（インナーロータ側可動部）と、前記アウターロータ側回動部材２７とインナーロータ側回動部材２８のステータティース４１に対する漏れ磁束量の制御指令を前記アウターロータ側アクチュエータ１９とインナーロータ側アクチュエータ２０に出力するモータコントローラ２１（磁気回路制御部）と、を有して構成されている。
【００６１】
前記アウターロータ側回動部材２７は、隣接するステータティース４１，４１のアウターロータ側隙間に回転軸周りに回動可能に配置され、両側の空隙部２７ａ，２７ａにより挟まれた高透磁率部２７ｂを径方向に有する。
【００６２】
前記インナーロータ側回動部材２８は、隣接するステータティース４１，４１のインナーロータ側隙間に回転軸周りに回動可能に配置され、両側の空隙部２８ａ，２８ａにより挟まれた高透磁率部２８ｂを径方向に有する。
【００６３】
前記モータコントローラ２１は、回動部材２７，２８の高透磁率部２７ｂ，２８ｂと隣接するステータティース４１，４１との位置関係を可変にすることでステータティース４１，４１の漏れ磁束量を制御する。
すなわち、図１５(a)に示すように、回動部材２７，２８の高透磁率部２７ｂ，２８ｂと隣接するステータティース４１，４１との位置関係を平行配置とすることで漏れ磁束が通りにくいようにし、逆に、図１５(b)に示すように、回動部材２７，２８の高透磁率部２７ｂ，２８ｂと隣接するステータティース４１，４１との位置関係を直交配置とすることで漏れ磁束が通りやすいようにしている。
【００６４】
前記両回動部材２７，２８の駆動構造について、図１６〜図１８により説明する。回動部材駆動構造は、図１６に示すように、両回動部材２７，２８の端部にモータ回転軸方向に突出されたガイドピン５４と、該ガイドピン５４が嵌装されるピン穴５５ａを有する可動スライダプレート５５と、該可動スライダプレート５５のギア部５５ｂに噛み合う駆動ギア５６と、該駆動ギア５５が設けられている電動モータによるアクチュエータ１９，２０により構成されている。
【００６５】
前記両回動部材２７，２８の回動動作は、図１７に示すように、可動スライダプレート５５を所定のストローク幅移動させると、高透磁率部２７ｂ，２８ｂとステータティース４１，４１との位置関係を、平行配置と直交配置とで変更することができる。
【００６６】
前記両回動部材２７，２８の連動動作は、図１８に示すように、可動スライダプレート５５を回動部材２７，２８に沿って環状に配置し、この環状の可動スライダプレート５５を駆動ギア５５を有するそれぞれ１つのアクチュエータ１９，２０により駆動させることで、図１８(a)に示すように、高透磁率部２７ｂ，２８ｂとステータティース４１，４１との位置関係が平行配置の状態と、図１８(b)に示すように、高透磁率部２７ｂ，２８ｂとステータティース４１，４１との位置関係が直交配置の状態とを、複数の回動部材２７，２８に対し同時に変更することができる。
【００６７】
前記アウターロータ側回動部材２７とインナーロータ側回動部材２８は、図１９及び図２０に示すように、両側の樹脂等による空隙部２７ａ，２８ａと、積層したケイ素鋼板等による高透磁率部２７ｂ，２８ｂとを凹凸嵌合構造にすると共に、ステータティース４１，４１との接触位置に回動抵抗を低減する樹脂等による回動接触部２７ｃ，２８ｃを介在させて構成している。なお、図１９(a)及び図２０は回動接触部２７ｃ，２８ｃを取り除いた状態を示している。なお、他の構成は第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【００６８】
作用については、第２実施例での高透磁率部２７ｂ，２８ｂとステータティース４１，４１との位置関係が平行配置の状態が、第１実施例の摺動部材１７，１８とステータティース４１，４１とのオーバラップが小さい状態に対応し、第２実施例での高透磁率部２７ｂ，２８ｂとステータティース４１，４１との位置関係が直交配置の状態が、第１実施例の摺動部材１７，１８とステータティース４１，４１とのオーバラップが大きい状態に対応する。なお、他の作用については、第１実施例と同様であるので説明を省略する。
【００６９】
次に、効果を説明する。
第２実施例の複軸多層モータの磁気回路制御装置にあっては、第１実施例の(1),(2),(3),(4)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００７０】
(7) 前記アウターロータ側可動部は、隣接するステータティース４１，４１のアウターロータ側隙間に回転軸周りに回動可能に配置され、両側の空隙部２７ａ，２７ａにより挟まれた高透磁率部２７ｂを径方向に有するアウターロータ側回動部材２７であり、前記インナーロータ側可動部は、隣接するステータティース４１，４１のインナーロータ側隙間に回転軸周りに回動可能に配置され、両側の空隙部２８ａ，２８ａにより挟まれた高透磁率部２８ｂを径方向に有するンナーロータ側回動部材２８であるため、回動部材２７，２８の高透磁率部２７ｂ，２８ｂと隣接するステータティース４１，４１との位置関係を可変にすることでステータティース４１，４１の漏れ磁束量を制御することができる。
【００７１】
(8) 前記アウターロータ側回動部材２７とインナーロータ側回動部材２８は、両側の空隙部２７ａ，２８ａと高透磁率部２７ｂ，２８ｂとを凹凸嵌合構造にすると共に、ステータティース４１，４１との接触位置に回動抵抗を低減する回動接触部２７ｃ，２８ｃを介在させたため、空隙部２７ａ，２８ａと高透磁率部２７ｂ，２８ｂとの一体固定性を高めることができると共に、摺動部材１７，１８とステータティース４１，４１との接触による鉄損発生の防止と摺動抵抗の低減を図ることができる。
【００７２】
（第３実施例）
この第３実施例は、第１，第２実施例のアウターロータ側可動部及びインナーロータ側可動部に代え、隣接するステータティースの隙間に電磁石（補助磁極）を配置した例である。
【００７３】
図２１は第３実施例の磁気回路制御装置を示す図、図２２は第３実施例の磁気回路制御系を示すブロック図である。
【００７４】
第３実施例の磁気回路制御手段は、図２１に示すように、隣接するステータティース４１，４１のアウターロータ側隙間位置に配置され、ステータティース４１，４１の内外周部付近に発生する漏れ磁束を誘導するアウターロータ側電磁石５７（アウターロータ側補助磁極）と、隣接するステータティース４１，４１のインナーロータ側隙間位置に配置され、ステータティース４１，４１の内外周部付近に発生する漏れ磁束を誘導するインナーロータ側電磁石５８（インナーロータ側補助磁極）と、前記アウターロータ側電磁石５７とインナーロータ側電磁石５８に対し磁束の流れを制御するモータコントローラ２１（磁気回路制御手段）と、を有して構成される。
【００７５】
前記両電磁石５７，５８は、積層鋼板にロータ接線方向を軸としてバイパスコイルを巻いたものであり、前記モータコントローラ２１は、バイパスコイル駆動回路５９ａ，５９ｂを介して、電磁石５７，５８のバイパスコイルに交流電流を流すか流さないか、また、バイパスコイルへの交流電流印加方向により磁束の制御を行う。
【００７６】
前記モータコントローラ２１は、図２２に示すように、インナートルクがアウタートルクより大きいとき、アウターロータ側電磁石５７に対し、入出力の関係に応じて決めた方向にバイパスコイル電流を流す制御をし、アウタートルクがインナートルクより大きいとき、インナーロータ側電磁石５８に対し、入出力の関係に応じて決めた方向にバイパスコイルを介して磁束を流す制御をし、アウタートルクとインナートルクとが同じであるとき、両電磁石５７，５８を介しての磁束を止める制御を行う。
【００７７】
ここで、図２２において＋の符号は、図２１(b)に示すように、正面からみたアウターロータ側電磁石５７側では左から右に磁束の流れが形成され、また、正面からみたインナーロータ側電磁石５８側では右から左に磁束の流れが形成され、図２２において−の符号は、その逆の磁束の流れとなる。なお、他の構成は第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【００７８】
次に、作用について説明する。
【００７９】
［磁気回路制御作用］
図２３は第３実施例の磁気回路制御装置での磁気回路制御作動の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。
【００８０】
ステップ２３ａでは、インナー電流指令値を読み込み、次のステップ２３ｂでは、インナートルクを推定する。同様に、ステップ２３ｃでは、アウター電流指令値を読み込み、次のステップ２３ｄでは、アウタートルクを推定する。
【００８１】
ステップ２３ｂとステップ２３ｄにより、アウタートルクとインナートルクが求められると、次のステップ２３ｅでは、インナートルクとアウタートルクの差がとられる。
【００８２】
ステップ２３ｅの比較において、インナートルク＞アウタートルクの場合は、ステップ２３ｆからステップ２３ｇへ進み、ステップ２３ｇでは、アウターロータ側電磁石５７のバイパスコイルに交流電流が流される。
【００８３】
ステップ２３ｅの比較において、インナートルク＜アウタートルクの場合は、ステップ２３ｈからステップ２３ｉへ進み、ステップ２３ｉでは、インナーロータ側電磁石５８のバイパスコイルに交流電流が流される。
【００８４】
ステップ２３ｅの比較において、インナートルク＝アウタートルクの場合は、ステップ２３ｊからステップ２３ｋへ進み、ステップ２３ｋでは、両電磁石５７，５８のバイパスコイルに交流電流を流さない。
【００８５】
図２４は第３実施例の磁気回路制御装置で磁気回路制御による磁束の流れを示す説明図である。インナートルク＞アウタートルクの場合は、図２３のフローチャートにおいて、ステップ２３ｅ→ステップ２３ｆ→ステップ２３ｇへと進む流れとなり、ステップ２３ｇでは、アウターロータ側電磁石５７のバイパスコイルに交流電流が流される。よって、インナーロータIRが一方向に回転する時は、図２４(1)に示すように、インナーロータIRを駆動する環状の磁束が形成され、インナーロータIRが他方向に回転する時は、図２４(2)に示すように、インナーロータIRを駆動する環状の磁束が形成され、インナートルクがアウタートルクより大きい場合のモータ効率を高める。
【００８６】
インナートルク＜アウタートルクの場合は、図２３のフローチャートにおいて、ステップ２３ｅ→ステップ２３ｈ→ステップ２３ｉへと進む流れとなり、ステップ２３ｉでは、インナーロータ側電磁石５８のバイパスコイルに交流電流が流される。よって、アウターロータORが一方向に回転する時は、図２４(3)に示すように、アウターロータORを駆動する環状の磁束が形成され、アウターロータORが他方向に回転する時は、図２４(4)に示すように、アウターロータORを駆動する環状の磁束が形成され、アウタートルクがインナートルクより大きい場合のモータ効率を高める。
【００８７】
インナートルク＝アウタートルクの場合は、図２３のフローチャートにおいて、ステップ２３ｅ→ステップ２３ｊ→ステップ２３ｋへと進む流れとなり、ステップ２３ｋでは、両電磁石５７，５８のバイパスコイルに交流電流が流されない。よって、インナーロータIRとアウターロータORが回転する時、妥協的であるが共に設計時のモータ効率が確保される。なお、他の作用については、第１実施例と同様であるので説明を省略する。
【００８８】
次に、効果を説明する。
第３実施例の複軸多層モータの磁気回路制御装置にあっては、第１実施例の(1)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００８９】
(9) 前記磁気回路制御手段は、隣接するステータティース４１，４１のアウターロータ側隙間位置に配置され、ステータティース４１，４１の内外周部付近に発生する漏れ磁束を誘導するアウターロータ側補助磁極と、隣接するステータティース４１，４１のインナーロータ側隙間位置に配置され、ステータティース４１，４１の内外周部付近に発生する漏れ磁束を誘導するインナーロータ側補助磁極と、前記アウターロータ側補助磁極とインナーロータ側補助磁極に対し磁束の流れを制御するモータコントローラ２１と、を有するため、アウターロータ側補助磁極とインナーロータ側補助磁極とを制御することで、容易に磁気回路の可変制御を行うことができる。
【００９０】
(10) 前記磁気回路制御手段は、インナートルクがアウタートルクより大きいとき、アウターロータ側補助磁極を介して磁束を流す制御をし、アウタートルクがインナートルクより大きいとき、インナーロータ側補助磁極を介して磁束を流す制御をし、アウタートルクとインナートルクとが同じであるとき、両補助磁極を介しての磁束を止める制御を行うため、トルクが大きな方のロータを優先する磁気回路の変更制御により、全体的に高効率運転域を拡大し、モータ特性を改善することができる。
【００９１】
(11) 前記アウターロータ側補助磁極とインナーロータ側補助磁極は、積層鋼板にロータ接線方向を軸としてバイパスコイルを巻いたアウターロータ側電磁石５７とインナーロータ側電磁石５８としたため、第１実施例や第２実施例のようにアクチュエータを用いることなく、両電磁石５７，５８のバイパスコイルに交流電流を流すか流さないかにより容易に磁束の制御を行うことができる。
【００９２】
（第４実施例）
この第４実施例は、基本的には第３実施例と同様であるが、アウターロータ側永久磁石７７とインナーロータ側永久磁石７８を用いた例である。
【００９３】
すなわち、図２５に示すように、隣接するステータティース４１，４１との間に、アウターロータ側永久磁石７７（アウターロータ側補助磁極）とインナーロータ側永久磁石７８（インナーロータ側補助磁極）を配置している。このアウターロータ側永久磁石７７とインナーロータ側永久石７８とは、例えば、第２実施例で示したような回動機構により駆動される。なお、他の構成は第３実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。また、作用については、第２実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００９４】
次に、効果を説明する。
第４実施例の複軸多層モータの磁気回路制御装置にあっては、第３実施例の(9),(10)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００９５】
(12) 前記アウターロータ側補助磁極とインナーロータ側補助磁極は、回動可能に設けられたアウターロータ側永久磁石７７とインナーロータ側永久磁石７８であるため、永久磁石７７，７８を回動させることにより容易に磁束の制御を行うことができる。
【００９６】
以上、本発明の複軸多層モータの磁気回路制御装置を第１実施例〜第４実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００９７】
例えば、第１実施例では、ハイブリッド駆動ユニットに適用される複軸多層モータの例を示したが、単独で設置される複軸多層モータや他のシステムに適用される複軸多層モータに対しても本発明の磁気回路制御装置を採用することができる。
【００９８】
第１実施例〜第４実施例では、隣接するステータティースのアウターロータ側隙間とインナーロータ側隙間を、運転状況に応じて制御する磁気回路制御手段の例を示したが、隣接するステータティースのアウターロータ側隙間とインナーロータ側隙間のうち、一方のみの隙間を制御するものとしても良い。また、磁気回路制御手段としては、分割されたステータティースの磁束の流れを変更するように制御するものであれば、第１実施例〜第４実施例に示した手段以外の手段を採用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の磁気回路制御装置を有する複軸多層モータが適用されたハイブリッド駆動ユニットを示す概略全体図である。
【図２】第１実施例の複軸多層モータが適用されたハイブリッド駆動ユニットのハイブリッド変速機を示す縦断側面図である。
【図３】第１実施例の磁気回路制御装置が適用された複軸多層モータＭを示す縦断側面図である。
【図４】第１実施例の磁気回路制御装置が適用された複軸多層モータＭを示す一部縦断正面図である。
【図５】第１実施例の磁気回路制御装置が適用された複軸多層モータＭをステータの背面側から視た図である。
【図６】複軸多層モータのステータコイルに印加される複合電流の一例を示す説明図である。
【図７】第１実施例の磁気回路制御装置を示す制御システム図である。
【図８】第１実施例の磁気回路制御装置のステータティースと摺動部材との位置関係による漏れ磁束の流れを示す図７のＡ部拡大図である。
【図９】第１実施例の磁気回路制御装置の摺動部材を駆動するケーブル機構及びアクチュエータを示す図である。
【図１０】第１実施例の磁気回路制御装置のステータティースと摺動部材の例１を示す図である。
【図１１】第１実施例の磁気回路制御装置のステータティースと摺動部材の例２を示す図である。
【図１２】漏れ磁路を前提とする設計段階でのアウターロータを駆動する磁束とインナーロータを駆動する磁束を示す図である。
【図１３】第１実施例の磁気回路制御装置において運転条件に対する可動部制御則を示す図である。
【図１４】第２実施例の磁気回路制御装置を示す制御システム図である。
【図１５】第２実施例の磁気回路制御装置のステータティースと高透磁率部との位置関係による漏れ磁束の流れを示す図１４のＢ部拡大図である。
【図１６】第２実施例の磁気回路制御装置の回動部材を駆動するリンク機構及びアクチュエータを示す図である。
【図１７】第２実施例の磁気回路制御装置の１つの回動部材の動作作用説明図である。
【図１８】第２実施例の磁気回路制御装置の回動部材の連動動作作用説明図である。
【図１９】第２実施例の磁気回路制御装置の回動部材の例１を示す図である。
【図２０】第２実施例の磁気回路制御装置の回動部材の例２を示す図である。
【図２１】第３実施例の磁気回路制御装置を示す図である。
【図２２】第３実施例の磁気回路制御系を示すブロック図である。
【図２３】第３実施例の磁気回路制御装置での磁気回路制御作動の流れを示すフローチャートである。
【図２４】第３実施例の磁気回路制御装置で磁気回路制御による磁束の流れを示す説明図である。
【図２５】第４実施例の磁気回路制御装置を示す図である。
【符号の説明】
Ｍ複軸多層モータ
Ｓステータ
IR インナーロータ
OR アウターロータ
４１ステータティース
４２コイル
１７アウターロータ側摺動部材（アウターロータ側可動部）
１８インナーロータ側摺動部材（インナーロータ側可動部）
１９アウターロータ側アクチュエータ
２０インナーロータ側アクチュエータ
２１モータコントローラ（磁気回路制御部）
２２ハイブリッドコントローラ
２３摺動ガイド
２４操作ケーブル
２５摺動接触部
２７アウターロータ側回動部材（アウターロータ側可動部）
２７ａ空隙部
２７ｂ高透磁率部
２７ｃ回動接触部
２８インナーロータ側回動部材（インナーロータ側可動部）
２８ａ空隙部
２８ｂ高透磁率部
２８ｃ回動接触部
５７アウターロータ側電磁石（アウターロータ側補助磁極）
５８インナーロータ側電磁石（インナーロータ側補助磁極）
７７アウターロータ側永久磁石（アウターロータ側補助磁極）
７８インナーロータ側永久磁石（インナーロータ側補助磁極）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of a magnetic circuit control device for a multi-axis multilayer motor applied to a hybrid drive unit or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a stator of a multi-axis multilayer motor in which an inner rotor and an outer rotor are arranged concentrically with a stator in between is a stator coil with a coil that is obtained by winding a coil around a stator tooth composed of laminated steel plates. They are arranged at an equal pitch on the circumference around the rotation axis (for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-169483.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional multi-axis multi-layer motor, the two sets of inner rotor and outer rotor are freely controlled by flowing a composite current through a set of divided stator teeth coils. Since the magnetic circuit is shared as two motors, they affect each other. The magnetic circuit is designed in consideration of the balance between the two because one of them actively utilizes the other magnetic circuit (including leakage magnetic flux). For this reason, compared with the idealized shape for each motor, the design is compromised, and the performance as a motor / generator may be reduced.
[0005]
The present invention has been made paying attention to the above problems, and it is possible to improve the motor efficiency and the motor performance comprehensively by controlling the magnetic circuit to have a variable structure and to adjust the magnetic circuit according to the driving situation. An object of the present invention is to provide a magnetic circuit control device for a multi-axis multilayer motor that can be used.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention,
An inner rotor and an outer rotor are arranged concentrically around the stator,
The stator is a multi-axis multilayer motor in which the stator teeth with a coil obtained by winding a coil around a stator tooth composed of laminated steel sheets are arranged at an equal pitch on the circumference around the motor rotation axis.
Among the divided stator teeth with a coil, at least one of the outer rotor side clearance and the inner rotor side clearance of adjacent stator teeth Magnetic flux amount at Is provided with a magnetic circuit control means for controlling the operation according to the operating condition.
[0007]
Here, the “magnetic circuit control means” is, for example, arranged in a gap between adjacent stator teeth, and controls the amount of magnetic flux leaked from the stator teeth by varying the amount of overlap with the stator teeth in the rotation axis direction. A sliding member or a rotating member that is disposed in a gap between adjacent stator teeth and controls the amount of leakage magnetic flux of the stator teeth by making the positional relationship between the adjacent stator teeth and the high magnetic permeability portion variable, or adjacent Adjacent, using an electromagnet in which a bypass coil is wound around the rotor tangential direction on the laminated steel sheet, or a permanent magnet that is disposed in the gap between adjacent stator teeth and is rotatably provided. Means for controlling the magnetic path of the stator teeth.
[0008]
【The invention's effect】
Therefore, in the magnetic circuit control device for a multi-axis multilayer motor according to the present invention, the magnetic circuit has a variable structure, and the magnetic circuit control means performs control to make the magnetic circuit suitable for the driving situation, thereby improving motor efficiency and The motor performance can be improved comprehensively.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments for realizing a magnetic circuit control device for a multi-axis multilayer motor according to the present invention will be described below based on first to fourth embodiments shown in the drawings.
[0010]
(First embodiment)
First, the configuration will be described.
[0011]
[Overall configuration of hybrid drive unit]
FIG. 1 is an overall view of a hybrid drive unit to which the multi-shaft multilayer motor of the first embodiment is applied. In FIG. 1, E is an engine, M is a multi-shaft multi-layer motor, G is a Ravigneaux type planetary gear train, D Is a drive output mechanism, 1 is a motor cover, 2 is a motor case, 3 is a gear housing, and 4 is a front cover.
[0012]
The engine E is a main power source of the hybrid drive unit, and the engine output shaft 5 and the second ring gear R2 of the Ravigneaux type planetary gear train G are connected through a rotation fluctuation absorbing damper 6 and a multi-plate clutch 7. ing.
[0013]
The multi-axis multilayer motor M is a sub-power source having two motor generator functions although it is one motor in appearance. The multi-axis multilayer motor M is fixed to the motor case 2 and includes a stator S as a fixed armature wound with a coil, an inner rotor IR disposed inside the stator S and having a permanent magnet embedded therein, and the stator The outer rotor OR, which is arranged outside the S and has a permanent magnet embedded therein, is arranged in three layers on the same axis. The first motor hollow shaft 8 fixed to the inner rotor IR is connected to the first sun gear S1 of the Ravigneaux-type compound planetary gear train G, and the second motor shaft 9 fixed to the outer rotor OR is the Ravigneaux-type compound planetary gear. It is connected to the second sun gear S2 of row G.
[0014]
The Ravigneaux type planetary gear train G is a hybrid transmission having a continuously variable transmission function that changes the gear ratio steplessly by controlling two motor rotation speeds. The Ravigneaux type planetary gear train G includes a common carrier C that supports the first pinion P1 and the second pinion P2 that mesh with each other, a first sun gear S1 that meshes with the first pinion P1, and a second sun gear that meshes with the second pinion P2. It has five rotating elements, S2, a first ring gear R1 that meshes with the first pinion P1, and a second ring gear R2 that meshes with the second pinion P2. A multi-plate brake 10 is interposed between the first ring gear R1 and the gear housing 3. An output gear 11 is connected to the common carrier C.
[0015]
The drive output mechanism D includes an output gear 11, a first counter gear 12, a second counter gear 13, a drive gear 14, a differential 15, and drive shafts 16L and 16R. The output rotation and output torque from the output gear 11 pass through the first counter gear 12 → second counter gear 13 → drive gear 14 → differential 15 and are transmitted from the drive shafts 16L and 16R to the drive wheels (not shown). The
[0016]
That is, the hybrid drive unit connects the second ring gear R2 and the engine output shaft 5 via the multi-plate clutch 7, connects the first sun gear S1 and the first motor hollow shaft 8, and the second sun gear S2. And the second motor shaft 9 are connected, and the output gear 11 is connected to the common carrier C.
[0017]
[Configuration of hybrid transmission]
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the hybrid transmission. In FIG. 2, 2 is a motor case, 3 is a gear housing, and 4 is a front cover. A Ravigneaux type planetary gear train G and a drive output mechanism D are arranged in a gear chamber 30 surrounded by them.
[0018]
The second ring gear R2 of the Ravigneaux type planetary gear train G is driven to rotate from the engine E when the multi-plate clutch 7 is engaged via the rotation fluctuation absorbing flywheel damper 6, the transmission input shaft 31, and the clutch drum 32. Torque is input.
[0019]
A first motor hollow shaft 8 is splined to the first sun gear S1 of the Ravigneaux type planetary gear train G, and the first torque and the first torque are transmitted from the inner rotor IR of the multi-axis multilayer motor M according to the determined motor operating point. The first rotation speed is input.
[0020]
A second motor shaft 9 is splined to the second sun gear S2 of the Ravigneaux type planetary gear train G, and the second torque and the second torque are output from the outer rotor OR of the multi-axis multilayer motor M according to the determined motor operating point. Two revolutions are input.
[0021]
A multi-plate brake 10 is provided between the first ring gear R1 of the Ravigneaux type planetary gear train G and the gear housing 3, and when the multi-plate brake 10 is engaged at the time of starting or the like, the first ring gear R1 is Stop.
[0022]
An output gear 11 that is rotatably supported by a stator shaft 48 via a bearing is splined to the common carrier C of the Ravigneaux type planetary gear train G.
[0023]
The drive output mechanism D includes a first counter gear 12 that meshes with the output gear 11, a second counter gear 13 provided on the shaft portion of the first counter gear 12, and a drive gear 14 that meshes with the second counter gear 13. And have. The final reduction ratio is determined by the ratio of the number of teeth of the second counter gear 13 and the drive gear 14.
[0024]
A fastening pressure is supplied to the clutch piston 33 of the multi-plate clutch 7 by a clutch pressure oil passage 34 formed in the front cover 4. A fastening pressure is supplied to the brake piston 35 of the multi-plate brake 10 by a brake pressure oil passage 36 formed in the front cover 4. The clutch piston 33 and the brake piston 35 are disposed inside the front cover 4, the clutch piston 33 is disposed at an inner circumferential position, and the brake piston 35 is disposed at an outer circumferential position thereof.
[0025]
A shaft center oil passage 37 is formed in the transmission input shaft 31, and lubricating oil is supplied to the shaft center oil passage 37 through a lubricant oil passage 38 formed in the front cover 4. The
[0026]
[Configuration of multi-axis multilayer motor]
FIG. 3 is a longitudinal side view showing a multi-axis multilayer motor M to which the magnetic circuit controller of the first embodiment is applied, and FIG. 4 shows the multi-axis multilayer motor M to which the magnetic circuit controller of the first embodiment is applied. FIG. 5 is a view of the stator of the first embodiment viewed from the back side, and FIG. 6 is an explanatory view showing an example of a composite current applied to the stator coil of the multi-axis multilayer motor M. In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a motor cover, and 2 denotes a motor case. A multi-axis multilayer motor M constituted by an inner rotor IR, a stator S, and an outer rotor OR is disposed in a motor chamber 17 surrounded by them. Yes.
[0027]
The inner rotor surface of the inner rotor IR is fixed by press-fitting (or shrink fitting) to the stepped shaft end portion of the first motor hollow shaft 8. As shown in FIG. 4, twelve inner rotor magnets 21 are embedded in the inner rotor IR in the axial direction with respect to the rotor base 20 in consideration of magnetic flux formation. However, the two are arranged in a V-shape to show the same polarity and are in a three-pole pair.
[0028]
The stator S includes a stator tooth 41 in which a stator plate 40 made of a steel plate is laminated in the axial direction, a coil 42 wound around the stator tooth 41, a cooling refrigerant path 43 penetrating the stator S in the axial direction, an inner A side bolt / nut 44, an outer side bolt / nut 45, and a resin mold portion 46 are provided. The front end portion of the stator S is fixed to the motor case 2 with bolts 87 via the front end plate 47 and the stator shaft 48. In FIG. 4, 17 is an outer rotor side sliding member, and 18 is an inner rotor side sliding member.
[0029]
The coil 42 has 18 coils, and is arranged on the circumference while repeating a six-phase coil three times as shown in FIG. Then, the six-phase coil 42 is connected to the six-phase coil 42 through a power supply connection terminal 50, a bus bar radial stack 51, a power connector 52, and a bus bar axial stack 53 from an inverter not shown in the figure, for example A composite current is applied. This composite current is a combination of a three-phase alternating current and a six-phase alternating current for driving the outer rotor OR and the inner rotor IR.
[0030]
The outer rotor OR has an outer cylindrical surface fixed to the outer rotor case 62 by brazing or bonding. And the front side connection case 63 is being fixed to the front side of the outer rotor case 62, and the back side connection case 64 is being fixed to the back side. The second motor shaft 9 is splined to the back side connection case 64. As shown in FIG. 3, twelve outer rotor magnets 61 are arranged in the outer rotor OR in the axial direction at both end positions with a space between them in consideration of magnetic flux formation. Unlike the inner rotor magnet 21, the outer rotor magnet 61 is different in polarity one by one and forms a six-pole pair.
[0031]
In FIG. 3, reference numerals 80 and 81 denote a pair of outer rotor support bearings that support the outer rotor 6 to the motor case 2 and the motor cover 1. 82 is an inner rotor support bearing that supports the inner rotor IR to the motor case 2, 83 is a stator support bearing that supports the stator S with respect to the outer rotor OR, and 84 is between the first motor hollow shaft 8 and the second motor shaft 9. This is an intermediate bearing. In FIG. 3, 85 is an inner rotor resolver that detects the rotational position of the inner rotor IR, and 86 is an outer rotor resolver that detects the rotational position of the outer rotor OR.
[0032]
[Magnetic circuit controller]
FIG. 7 is a control system diagram showing the magnetic circuit controller of the first embodiment, and FIG. 8 is a diagram showing the flow of leakage magnetic flux due to the positional relationship between the stator teeth and the sliding member of the magnetic circuit controller of the first embodiment. FIG. 9 is a diagram showing a cable mechanism and an actuator for driving a sliding member of the magnetic circuit control device of the first embodiment, and FIG. 10 is a diagram showing a stator tooth and a slide of the magnetic circuit control device of the first embodiment. FIG. 11 is a diagram illustrating Example 1 of the moving member, and FIG. 11 is a diagram illustrating Example 2 of the stator teeth and the sliding member of the magnetic circuit control device according to the first embodiment.
[0033]
An inner rotor IR and an outer rotor OR are arranged concentrically around the stator S, and the stator S is a stator tooth 41 with a divided coil 42 in which a coil 42 is wound around a stator tooth 41 composed of laminated steel plates. However, in the multi-axis multilayer motor M arranged at an equal pitch on the circumference centered on the motor rotation shaft, as shown in FIG. 7, among the divided stator teeth 41 with the coils 42, the adjacent stators 41 Magnetic circuit control means for controlling the outer rotor side gap and the inner rotor side gap gap of the teeth 41, 41 according to the operating conditions is provided.
[0034]
The magnetic circuit control means is disposed in the outer rotor side gap position of the adjacent stator teeth 41, 41, and is adjacent to the outer rotor side sliding member 17 (outer rotor side movable portion) driven by the outer rotor side actuator 19. An inner rotor side sliding member 18 (inner rotor side movable portion) which is disposed in the inner rotor side clearance position of the stator teeth 41, 41 and is driven by the inner rotor side actuator 20, and the outer rotor side sliding member 17 A motor controller 21 (magnetic circuit control unit) that outputs a control command for the amount of magnetic flux leakage to the stator teeth 41 of the inner rotor side sliding member 18 to the outer rotor side actuator 19 and the inner rotor side actuator 20; Has been.
[0035]
The outer rotor side sliding member 17 is disposed in the outer rotor side gap of the adjacent stator teeth 41, 41 so as to be slidable in the rotation axis direction, and is made of a high magnetic permeability material such as a laminated steel plate.
[0036]
The inner rotor side sliding member 18 is disposed in the inner rotor side gap of the adjacent stator teeth 41, 41 so as to be slidable in the rotation axis direction, and is made of a highly permeable material such as a laminated steel plate.
[0037]
The motor controller 21 exchanges information with the hybrid controller 22, and based on input information or the like, the amount of overlap between the sliding members 17, 18 and the stator teeth 41, 41 in the rotational axis direction is made variable so as to change the stator. The amount of magnetic flux leakage from the teeth 41 is controlled.
That is, as shown in FIG. 8 (a), the amount of leakage magnetic flux is increased by increasing the amount of overlap between the sliding members 17, 18 and the stator teeth 41, 41, and conversely in FIG. 8 (b). As shown, the amount of magnetic flux leakage is reduced by reducing the amount of overlap between the sliding members 17, 18 and the stator teeth 41, 41.
[0038]
As shown in FIG. 9, the outer rotor side actuator 19 and the inner rotor side actuator 20 have an operation cable in which one end is fixed to both sliding members 17 and 18 that linearly move along the sliding guide 23 in the rotation axis direction. 24 is provided at the other end position, and both the sliding members 17 and 18 are driven by hydraulic pressure, a motor or a solenoid.
[0039]
As shown in FIGS. 10 and 11, the outer rotor side sliding member 17 and the inner rotor side sliding member 18 have a groove fitting structure with respect to the stator teeth 41, 41, and the stator teeth 41, 41, A sliding contact portion 25 for reducing sliding resistance is interposed at the contact position.
[0040]
The sliding contact portion 25 uses an insulating and low magnetic permeability material such as a resin. As shown in FIG. 10, even if the sliding contact portion 25 is provided on the fitting groove portion side of the stator teeth 41, 41. Alternatively, as shown in FIG. 11, a sliding contact portion 25 may be provided so as to cover the outer periphery of the sliding members 17 and 18.
[0041]
Next, the operation will be described.
[0042]
[Basic functions of multi-axis multilayer motor]
By adopting a multi-shaft multilayer motor M in which two magnetic lines of outer rotor magnetic field lines and inner rotor magnetic field lines are formed with two rotors and one stator, the coil 42 and a coil inverter (not shown) are replaced with two inner rotors IR and outer rotors. Can be shared for OR. Then, the two rotors IR and OR are controlled independently by applying, to one coil 42, a composite current obtained by superimposing the current due to the three-phase alternating current for the inner rotor IR and the current due to the six-phase alternating current for the outer rotor OR. can do.
[0043]
Thus, in appearance, it is a single-axis multi-layer motor M, but the motor function and the generator function can be used as a combination of different or similar functions. For example, the motor has a rotor and a stator, and has a rotor and a stator. Compared to the case where two generators are provided, it is much more compact and is advantageous in terms of space, cost, and weight, and it can prevent loss due to current (copper loss, switching loss) by sharing coils. .
[0044]
Moreover, it has a high degree of freedom in selection, such as using not only (motor + generator) but also (motor + motor) or (generator + generator) only by composite current control. When employed as a drive source for a hybrid vehicle as in the embodiment, the most effective or efficient combination can be selected from these many options according to the vehicle state.
[0045]
[Magnetic circuit control action]
First, as shown in FIG. 12, the magnetic flux that drives the outer rotor OR is designed on the assumption that the magnetic flux passes through the gap (leakage magnetic path) between the stator teeth 41 and 41 on the inner rotor IR side. On the other hand, the magnetic flux that drives the inner rotor IR is designed on the assumption that the magnetic flux passes through the gap (leakage magnetic path) between the stator teeth 41 and 41 on the outer rotor OR side.
[0046]
Therefore, as shown in (1) to (4) in FIG. 13, the motor controller 21 is a rotor with a large torque (e.g., estimated by the motor driving current) or a large input / output of the inner rotor IR and the outer low OR. The corresponding sliding members 17 and 18 are controlled so as to stop the leakage magnetic flux, and the movable part corresponding to the rotor having a small torque or input / output is controlled to the side where the leakage magnetic flux flows.
[0047]
Therefore, the rotor with the larger torque and input / output is given priority to control the magnetic circuit, and even if the leakage flux of the other rotor increases and the efficiency decreases, the overall high-efficiency operating range is maintained. The motor characteristics will be improved.
[0048]
Further, as shown in (5) and (6) in FIG. 13, the motor controller 21 is configured to stop the outer side sliding member 17 and the inner side sliding member 18 from stopping leakage magnetic flux in the normal operation range of the motor. In the idling region of the motor, the outer side sliding member 17 and the inner side sliding member 18 are the sides through which leakage magnetic flux flows.
[0049]
Therefore, in the normal operating range, without giving priority to one of the inner rotor IR and the outer low OR, both reduce the leakage magnetic flux, and the motor efficiency on the inner rotor IR side and the motor efficiency on the outer rotor OR side depend on the design. Secure the set value.
[0050]
In addition, in the motor idling region, either the inner rotor IR or the outer low OR is not given priority, but both increase the leakage flux and increase the generator efficiency on the inner rotor IR side and the generator efficiency on the outer rotor OR side. .
[0051]
Next, the effect will be described.
In the magnetic circuit control device of the multi-axis multilayer motor of the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
[0052]
(1) An inner rotor IR and an outer rotor OR are arranged concentrically with the stator S in between, and the stator S is a stator with a divided coil 42 in which a coil 42 is wound around a stator tooth 41 composed of laminated steel plates. In the multi-axis multilayer motor M in which the teeth 41 are arranged at an equal pitch on the circumference around the motor rotation axis, among the divided stator teeth 41 with the coil 42, the adjacent stator teeth 41, 41 Since the magnetic circuit control means that controls the outer rotor side gap and the inner rotor side gap according to the driving situation is provided, the motor efficiency and motor performance can be comprehensively controlled by controlling the magnetic circuit according to the driving situation. Can be improved.
[0053]
(2) The magnetic circuit control means is disposed in the outer rotor side gap position of the adjacent stator teeth 41, 41, and the outer rotor side movable portion driven by the outer rotor side actuator 19, and the adjacent stator teeth 41, 41. Of the inner rotor side movable part which is disposed in the inner rotor side gap position and is driven by the inner rotor side actuator 20, and the control of the leakage magnetic flux amount with respect to the stator teeth 41, 41 of the outer rotor side movable part and the inner rotor side movable part Since it has a motor controller 21 that outputs a command to the outer rotor side actuator 19 and the inner rotor side actuator 20, the outer rotor side movable part and the inner rotor side movable part can be driven and controlled easily, so that the magnetic circuit Variable control can be performed .
[0054]
(3) The motor controller 21 controls the movable part corresponding to the rotor having a large torque or input / output among the inner rotor IR and the outer rotor OR to stop the leakage magnetic flux, and corresponds to the rotor having a small torque or input / output. To control the moving part to the side where the leakage magnetic flux flows, by changing the magnetic circuit giving priority to the rotor with the larger torque and input / output, the overall high-efficiency operating range is expanded and the motor characteristics are improved. Can do.
[0055]
(4) The motor controller 21 sets the outer side movable portion and the inner side movable portion to the side that stops the leakage magnetic flux in the normal operation range of the motor, and the outer side movable portion and the inner side movable portion in the motor idling range. Since it is on the side where the leakage magnetic flux flows, it is possible to secure two motor efficiencies in the normal operation region and improve generator efficiency in the idling region.
[0056]
(5) The outer rotor-side movable portion is an outer rotor-side sliding member 17 made of a highly magnetically permeable material that is disposed in the outer rotor-side gap of the adjacent stator teeth 41, 41 so as to be slidable in the rotation axis direction. The inner rotor side movable portion is disposed in the inner rotor side gap of the adjacent stator teeth 41, 41 so as to be slidable in the rotation axis direction, and is the inner rotor side sliding member 18 made of a highly permeable material. The amount of leakage magnetic flux of the stator teeth 41 and 41 can be controlled by making the overlap amount in the rotation axis direction between the members 17 and 18 and the stator teeth 41 and 41 variable.
[0057]
(6) The outer rotor side sliding member 17 and the inner rotor side sliding member 18 have a groove fitting structure with respect to the stator teeth 41, 41, and a sliding resistance at the contact position with the stator teeth 41, 41. Since the sliding contact portion 25 is reduced, the movement in the direction other than the sliding direction can be limited to support the radial repulsive force by the electromagnetic force, and the sliding members 17 and 18 and the stator teeth 41, It is possible to prevent the occurrence of iron loss due to contact with 41 and reduce the sliding resistance.
[0058]
(Second embodiment)
The second embodiment is an example in which an outer rotor side rotating member and an inner rotor side rotating member are applied as the outer rotor side movable portion and the inner rotor side movable portion.
[0059]
FIG. 14 is a control system diagram showing the magnetic circuit control device of the second embodiment, and FIG. 15 is a diagram showing the flow of leakage magnetic flux due to the positional relationship between the stator teeth and the high permeability portion of the magnetic circuit control device of the second embodiment. FIG. 16 is a view showing a link mechanism and an actuator for driving a rotating member of the magnetic circuit control device of the second embodiment, and FIG. 17 is a circuit diagram of the magnetic circuit control device of the second embodiment. FIG. 18 is an explanatory view of the interlocking operation of the rotating member of the magnetic circuit control device of the second embodiment, and FIG. 19 is an example of the rotating member of the magnetic circuit control device of the second embodiment. FIG. 20 is a diagram illustrating Example 2 of the rotating member of the magnetic circuit control device according to the second embodiment.
[0060]
As shown in FIG. 14, the magnetic circuit control means of the second embodiment is arranged at the outer rotor side clearance position of the adjacent stator teeth 41, 41 and is driven by the outer rotor side actuator 19. 27 (outer rotor side movable portion) and an inner rotor side rotating member 28 (inner rotor side movable portion) which is disposed in the inner rotor side gap position of the adjacent stator teeth 41 and 41 and is driven by the inner rotor side actuator 20. And a motor controller 21 (magnetic) that outputs a control command for leakage flux amount to the stator teeth 41 of the outer rotor side rotating member 27 and the inner rotor side rotating member 28 to the outer rotor side actuator 19 and the inner rotor side actuator 20. Circuit control unit) It has been.
[0061]
The outer rotor side rotation member 27 is disposed in the outer rotor side gap of the adjacent stator teeth 41, 41 so as to be rotatable around the rotation axis, and is a high magnetic permeability portion 27b sandwiched between the gap portions 27a, 27a on both sides. In the radial direction.
[0062]
The inner rotor side rotation member 28 is disposed in the inner rotor side gap of the adjacent stator teeth 41, 41 so as to be rotatable around the rotation axis, and is a high magnetic permeability portion 28b sandwiched between the gap portions 28a, 28a on both sides. In the radial direction.
[0063]
The motor controller 21 controls the leakage magnetic flux amount of the stator teeth 41, 41 by changing the positional relationship between the high magnetic permeability portions 27b, 28b of the rotating members 27, 28 and the adjacent stator teeth 41, 41. .
That is, as shown in FIG. 15 (a), the leakage magnetic flux is difficult to pass by setting the positional relationship between the high magnetic permeability portions 27b and 28b of the rotating members 27 and 28 and the adjacent stator teeth 41 and 41 in parallel. On the contrary, as shown in FIG. 15 (b), the high magnetic permeability portions 27b, 28b of the rotating members 27, 28 and the adjacent stator teeth 41, 41 are placed in an orthogonal arrangement so that leakage occurs. Magnetic flux is easy to pass.
[0064]
The drive structure of the rotating members 27 and 28 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 16, the rotating member drive structure includes a guide pin 54 projecting in the motor rotation axis direction at the ends of the rotating members 27 and 28, and a pin hole 55a into which the guide pin 54 is fitted. , A drive gear 56 that meshes with a gear portion 55b of the movable slider plate 55, and actuators 19 and 20 by an electric motor provided with the drive gear 55.
[0065]
As shown in FIG. 17, when the movable slider plate 55 is moved by a predetermined stroke width, the rotating operation of the rotating members 27 and 28 is performed between the positions of the high magnetic permeability portions 27b and 28b and the stator teeth 41 and 41. The relationship can be changed between parallel arrangement and orthogonal arrangement.
[0066]
In the interlocking operation of the rotating members 27 and 28, as shown in FIG. 18, the movable slider plate 55 is annularly arranged along the rotating members 27 and 28, and the annular movable slider plate 55 is connected to the drive gear 55. As shown in FIG. 18 (a), the positional relationship between the high magnetic permeability portions 27b and 28b and the stator teeth 41 and 41 is in a parallel arrangement state. As shown in FIG. 18B, the state in which the positional relationship between the high magnetic permeability portions 27b and 28b and the stator teeth 41 and 41 are orthogonally arranged can be simultaneously changed with respect to the plurality of rotating members 27 and 28. .
[0067]
As shown in FIGS. 19 and 20, the outer rotor side rotating member 27 and the inner rotor side rotating member 28 include gap portions 27 a and 28 a made of resin on both sides, and a high magnetic permeability portion made of laminated silicon steel plates or the like. 27b and 28b are configured to have a concave-convex fitting structure, and rotational contact portions 27c and 28c made of resin or the like that reduce rotational resistance are interposed at contact positions with the stator teeth 41 and 41. FIG. 19A and FIG. 20 show a state in which the rotation contact portions 27c and 28c are removed. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, illustration and description thereof are omitted.
[0068]
Regarding the operation, the state in which the positional relationship between the high magnetic permeability portions 27b and 28b and the stator teeth 41 and 41 in the second embodiment is arranged in parallel is the same as the sliding members 17 and 18 of the first embodiment and the stator teeth 41 and 41. The sliding member of the first embodiment corresponds to a state where the overlap with 41 is small and the positional relationship between the high magnetic permeability portions 27b, 28b and the stator teeth 41, 41 in the second embodiment is orthogonal. This corresponds to a state where the overlap between the 17 and 18 and the stator teeth 41 and 41 is large. Since other operations are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted.
[0069]
Next, the effect will be described.
In addition to the effects (1), (2), (3), (4) of the first embodiment, the magnetic circuit controller for the multi-axis multilayer motor of the second embodiment obtains the following effects. Can do.
[0070]
(7) The outer rotor side movable portion is disposed in the outer rotor side gap of the adjacent stator teeth 41, 41 so as to be rotatable around the rotation axis, and is sandwiched between the gap portions 27a, 27a on both sides. 27b is an outer rotor side rotation member 27 having a radial direction, and the inner rotor side movable portion is disposed in the inner rotor side gap of the adjacent stator teeth 41, 41 so as to be rotatable around the rotation axis, Since it is the inner rotor side turning member 28 having the high magnetic permeability portion 28b sandwiched between the gap portions 28a, 28a in the radial direction, the stator teeth 41 adjacent to the high magnetic permeability portions 27b, 28b of the turning members 27, 28, By making the positional relationship with 41 variable, the amount of leakage magnetic flux of the stator teeth 41, 41 can be controlled.
[0071]
(8) The outer rotor-side rotating member 27 and the inner rotor-side rotating member 28 have a concave-convex fitting structure between the gap portions 27a, 28a and the high magnetic permeability portions 27b, 28b on both sides, and the stator teeth 41, Since the rotation contact portions 27c and 28c for reducing the rotation resistance are interposed at the contact position with the nozzle 41, the integral fixation between the gap portions 27a and 28a and the high magnetic permeability portions 27b and 28b can be improved, and the sliding It is possible to prevent iron loss from occurring due to contact between the moving members 17 and 18 and the stator teeth 41 and 41 and reduce sliding resistance.
[0072]
(Third embodiment)
The third embodiment is an example in which electromagnets (auxiliary magnetic poles) are arranged in the gaps between adjacent stator teeth instead of the outer rotor side movable portion and the inner rotor side movable portion of the first and second embodiments.
[0073]
FIG. 21 is a diagram showing a magnetic circuit control device of a third embodiment, and FIG. 22 is a block diagram showing a magnetic circuit control system of the third embodiment.
[0074]
As shown in FIG. 21, the magnetic circuit control means of the third embodiment is arranged in the outer rotor side clearance position of the adjacent stator teeth 41, 41, and the leakage magnetic flux generated near the inner and outer peripheral portions of the stator teeth 41, 41. The outer rotor-side electromagnet 57 (outer rotor-side auxiliary magnetic pole) that guides the stator rotor 41 and the inner rotor-side clearance between the adjacent stator teeth 41, 41, and leakage magnetic flux that is generated near the inner and outer peripheral portions of the stator teeth 41, 41. An inner rotor side electromagnet 58 for guiding (inner rotor side auxiliary magnetic pole), and a motor controller 21 (magnetic circuit control means) for controlling the flow of magnetic flux with respect to the outer rotor side electromagnet 57 and the inner rotor side electromagnet 58. Configured.
[0075]
The electromagnets 57 and 58 are formed by winding a bypass coil around a laminated steel sheet with the rotor tangential direction as an axis, and the motor controller 21 bypasses the bypass coil of the electromagnets 57 and 58 via bypass coil drive circuits 59a and 59b. The magnetic flux is controlled depending on whether or not an alternating current is supplied to the capacitor, and the alternating current application direction to the bypass coil.
[0076]
When the inner torque is larger than the outer torque, the motor controller 21 controls the outer rotor side electromagnet 57 to flow a bypass coil current in a direction determined according to the input / output relationship, as shown in FIG. When the outer torque is larger than the inner torque, the inner rotor side electromagnet 58 is controlled to flow a magnetic flux through the bypass coil in a direction determined according to the input / output relationship, and the outer torque and the inner torque are the same. At this time, the magnetic flux through both the electromagnets 57 and 58 is controlled to stop.
[0077]
Here, in FIG. 22, the sign of + indicates that the flow of magnetic flux is formed from the left to the right on the outer rotor side electromagnet 57 side as seen from the front, and the inner rotor side as seen from the front, as shown in FIG. 21 (b). On the electromagnet 58 side, a flow of magnetic flux is formed from right to left, and in FIG. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, illustration and description thereof are omitted.
[0078]
Next, the operation will be described.
[0079]
[Magnetic circuit control action]
FIG. 23 is a flowchart showing the flow of the magnetic circuit control operation in the magnetic circuit control device of the third embodiment, and each step will be described below.
[0080]
In step 23a, the inner current command value is read, and in the next step 23b, the inner torque is estimated. Similarly, in step 23c, the outer current command value is read, and in the next step 23d, the outer torque is estimated.
[0081]
When the outer torque and the inner torque are obtained in steps 23b and 23d, the difference between the inner torque and the outer torque is obtained in the next step 23e.
[0082]
In the comparison of step 23e, when inner torque> outer torque, the process proceeds from step 23f to step 23g, and in step 23g, an alternating current is passed through the bypass coil of the outer rotor side electromagnet 57.
[0083]
If the inner torque is smaller than the outer torque in the comparison of step 23e, the process proceeds from step 23h to step 23i. In step 23i, an alternating current is passed through the bypass coil of the inner rotor side electromagnet 58.
[0084]
If the inner torque is equal to the outer torque in the comparison of step 23e, the process proceeds from step 23j to step 23k. In step 23k, no alternating current is passed through the bypass coils of both electromagnets 57 and 58.
[0085]
FIG. 24 is an explanatory view showing the flow of magnetic flux by the magnetic circuit control in the magnetic circuit control device of the third embodiment. In the case of inner torque> outer torque, the flow proceeds from step 23e to step 23f to step 23g in the flowchart of FIG. 23. In step 23g, an alternating current flows through the bypass coil of the outer rotor side electromagnet 57. Therefore, when the inner rotor IR rotates in one direction, as shown in FIG. 24 (1), an annular magnetic flux that drives the inner rotor IR is formed, and when the inner rotor IR rotates in the other direction, As shown in 24 (2), an annular magnetic flux for driving the inner rotor IR is formed, and the motor efficiency is increased when the inner torque is larger than the outer torque.
[0086]
In the case of inner torque <outer torque, in the flowchart of FIG. 23, the flow proceeds from step 23e → step 23h → step 23i. In step 23i, an alternating current is passed through the bypass coil of the inner rotor side electromagnet 58. Therefore, when the outer rotor OR rotates in one direction, as shown in FIG. 24 (3), an annular magnetic flux for driving the outer rotor OR is formed, and when the outer rotor OR rotates in the other direction, As shown in 24 (4), an annular magnetic flux for driving the outer rotor OR is formed, and the motor efficiency is increased when the outer torque is larger than the inner torque.
[0087]
When the inner torque is equal to the outer torque, the flow proceeds from step 23e to step 23j to step 23k in the flowchart of FIG. 23. In step 23k, no alternating current flows through the bypass coils of both the electromagnets 57 and 58. Therefore, when the inner rotor IR and the outer rotor OR rotate, the motor efficiency at the time of design is ensured, although it is a compromise. Since other operations are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted.
[0088]
Next, the effect will be described.
In the magnetic circuit control device for the multi-axis multilayer motor of the third embodiment, the following effect can be obtained in addition to the effect (1) of the first embodiment.
[0089]
(9) The magnetic circuit control means is disposed in the outer rotor side clearance between adjacent stator teeth 41, 41, and induces leakage magnetic flux generated near the inner and outer peripheral portions of the stator teeth 41, 41. And an inner rotor side auxiliary magnetic pole that is disposed in an inner rotor side gap position between adjacent stator teeth 41, 41 and induces leakage magnetic flux generated near the inner and outer peripheral portions of the stator teeth 41, 41, and the outer rotor side auxiliary magnetic pole And the motor controller 21 that controls the flow of magnetic flux with respect to the inner rotor side auxiliary magnetic pole, and therefore, the variable control of the magnetic circuit is easily performed by controlling the outer rotor side auxiliary magnetic pole and the inner rotor side auxiliary magnetic pole. be able to.
[0090]
(10) When the inner torque is larger than the outer torque, the magnetic circuit control means controls the magnetic flux to flow through the outer rotor side auxiliary magnetic pole, and when the outer torque is larger than the inner torque, the magnetic circuit control means performs the control via the inner rotor side auxiliary magnetic pole. When the outer torque and the inner torque are the same, the magnetic flux is controlled to stop the magnetic flux through both auxiliary magnetic poles. Overall, the high-efficiency operating range can be expanded and the motor characteristics can be improved.
[0091]
(11) Since the outer rotor side auxiliary magnetic pole and the inner rotor side auxiliary magnetic pole are the outer rotor side electromagnet 57 and the inner rotor side electromagnet 58 in which the bypass coil is wound around the laminated steel plate with the rotor tangential direction as an axis, As in the second embodiment, the magnetic flux can be easily controlled without using an actuator depending on whether or not an alternating current is passed through the bypass coils of both electromagnets 57 and 58.
[0092]
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment is basically the same as the third embodiment, but uses an outer rotor side permanent magnet 77 and an inner rotor side permanent magnet 78.
[0093]
That is, as shown in FIG. 25, the outer rotor side permanent magnet 77 (outer rotor side auxiliary magnetic pole) and the inner rotor side permanent magnet 78 (inner rotor side auxiliary magnetic pole) are arranged between the adjacent stator teeth 41, 41. is doing. The outer rotor side permanent magnet 77 and the inner rotor side permanent stone 78 are driven by, for example, a rotation mechanism as shown in the second embodiment. Since other configurations are the same as those of the third embodiment, illustration and description thereof are omitted. The operation is the same as that of the second embodiment, and the description thereof is omitted.
[0094]
Next, the effect will be described.
In the magnetic circuit controller for the multi-axis multilayer motor of the fourth embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (9) and (10) of the third embodiment.
[0095]
(12) Since the outer rotor side auxiliary magnetic pole and the inner rotor side auxiliary magnetic pole are the outer rotor side permanent magnet 77 and the inner rotor side permanent magnet 78 that are rotatably provided, the permanent magnets 77 and 78 are rotated. Thus, the magnetic flux can be easily controlled.
[0096]
As mentioned above, although the magnetic circuit control apparatus of the multi-axis multilayer motor of this invention has been demonstrated based on 1st Example-4th Example, about a concrete structure, it is not restricted to these Examples, Patent Design changes and additions are permitted without departing from the spirit of the invention according to each of the claims.
[0097]
For example, in the first embodiment, an example of a multi-axis multi-layer motor applied to a hybrid drive unit has been described. However, for a multi-axis multi-layer motor installed alone or a multi-axis multi-layer motor applied to another system. Also, the magnetic circuit control device of the present invention can be employed.
[0098]
In the first to fourth embodiments, the example of the magnetic circuit control means for controlling the outer rotor side gap and the inner rotor side gap of the adjacent stator teeth according to the operating state is shown. Only one of the outer rotor side gap and the inner rotor side gap may be controlled. Further, as the magnetic circuit control means, any means other than the means shown in the first to fourth embodiments may be adopted as long as the control is performed so as to change the flow of magnetic flux of the divided stator teeth. Also good.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic overall view showing a hybrid drive unit to which a multi-axis multilayer motor having a magnetic circuit control device of a first embodiment is applied.
FIG. 2 is a longitudinal side view showing a hybrid transmission of a hybrid drive unit to which the multi-axis multilayer motor of the first embodiment is applied.
FIG. 3 is a longitudinal side view showing a multi-axis multilayer motor M to which the magnetic circuit control device of the first embodiment is applied.
FIG. 4 is a partially longitudinal front view showing a multi-axis multilayer motor M to which the magnetic circuit control device of the first embodiment is applied.
FIG. 5 is a view of a multi-axis multilayer motor M to which the magnetic circuit control device of the first embodiment is applied as viewed from the back side of the stator.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a composite current applied to a stator coil of a multi-axis multilayer motor.
FIG. 7 is a control system diagram showing the magnetic circuit control device of the first embodiment.
8 is an enlarged view of part A in FIG. 7 showing the flow of leakage magnetic flux depending on the positional relationship between the stator teeth and the sliding member of the magnetic circuit control device according to the first embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a cable mechanism and an actuator for driving a sliding member of the magnetic circuit control device of the first embodiment.
FIG. 10 is a diagram illustrating a first example of stator teeth and a sliding member of the magnetic circuit control device according to the first embodiment;
FIG. 11 is a diagram illustrating a second example of the stator teeth and the sliding member of the magnetic circuit control device according to the first embodiment.
FIG. 12 is a diagram showing a magnetic flux for driving an outer rotor and a magnetic flux for driving an inner rotor at a design stage on the premise of a leakage magnetic path.
FIG. 13 is a diagram showing a moving part control law with respect to operating conditions in the magnetic circuit control device of the first embodiment.
FIG. 14 is a control system diagram showing a magnetic circuit control device of a second embodiment.
15 is an enlarged view of part B in FIG. 14 showing the flow of leakage magnetic flux due to the positional relationship between the stator teeth and the high magnetic permeability part of the magnetic circuit control device according to the second embodiment.
FIG. 16 is a view showing a link mechanism and an actuator for driving a rotating member of the magnetic circuit control device of the second embodiment.
FIG. 17 is an operation explanatory diagram of one rotating member of the magnetic circuit control device according to the second embodiment.
FIG. 18 is an explanatory diagram illustrating the operation of the interlocking operation of the rotating member of the magnetic circuit control device according to the second embodiment.
FIG. 19 is a diagram illustrating a first example of a rotating member of the magnetic circuit control device according to the second embodiment;
FIG. 20 is a diagram illustrating a second example of the rotating member of the magnetic circuit control device according to the second embodiment;
FIG. 21 is a diagram showing a magnetic circuit control device according to a third embodiment;
FIG. 22 is a block diagram showing a magnetic circuit control system of a third embodiment.
FIG. 23 is a flowchart showing the flow of a magnetic circuit control operation in the magnetic circuit control device of the third embodiment.
FIG. 24 is an explanatory diagram showing the flow of magnetic flux by the magnetic circuit control in the magnetic circuit control device of the third embodiment.
FIG. 25 is a diagram showing a magnetic circuit controller of a fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
M Double-axis multilayer motor
S stator
IR inner rotor
OR outer rotor
41 Stator Teeth
42 coils
17 Outer rotor side sliding member (outer rotor side movable part)
18 Inner rotor side sliding member (inner rotor side movable part)
19 Outer rotor side actuator
20 Inner rotor side actuator
21 Motor controller (magnetic circuit controller)
22 Hybrid controller
23 Sliding guide
24 Operation cable
25 Sliding contact part
27 Outer rotor side rotating member (outer rotor side movable part)
27a gap
27b High permeability part
27c Rotating contact part
28 Inner rotor side rotating member (inner rotor side movable part)
28a Cavity
28b High permeability part
28c Rotating contact part
57 Outer rotor side electromagnet (outer rotor side auxiliary magnetic pole)
58 Inner rotor side electromagnet (inner rotor side auxiliary magnetic pole)
77 Outer rotor side permanent magnet (outer rotor side auxiliary magnetic pole)
78 Inner rotor side permanent magnet (inner rotor side auxiliary magnetic pole)

Claims

An inner rotor and an outer rotor are arranged concentrically around the stator,
The stator is a multi-axis multilayer motor in which the stator teeth with a coil obtained by winding a coil around a stator tooth composed of laminated steel sheets are arranged at an equal pitch on the circumference around the motor rotation axis.
Among the divided stator teeth with coils, magnetic circuit control means is provided for controlling the amount of magnetic flux in at least one of the outer rotor side gap and the inner rotor side gap of the adjacent stator teeth according to the operating condition. A magnetic circuit control device for a multi-axis multilayer motor.

In the magnetic circuit control device of the multi-axis multilayer motor according to claim 1,
The magnetic circuit control means includes
An outer rotor-side movable portion that is disposed in an outer rotor-side gap position between adjacent stator teeth and is driven by an outer rotor-side actuator;
An inner rotor side movable portion that is disposed in an inner rotor side gap position of adjacent stator teeth and is driven by an inner rotor side actuator;
A magnetic circuit control unit that outputs a control instruction of a leakage magnetic flux amount to stator teeth of the outer rotor side movable part and the inner rotor side movable part to the outer rotor side actuator and the inner rotor side actuator;
A magnetic circuit control device for a multi-axis multilayer motor.

In the magnetic circuit control device of the multi-axis multilayer motor according to claim 2,
The magnetic circuit control unit, out of the said inner rotor outer rotor, to control the side to stop leakage magnetic flux to the movable portion corresponding to the large rotor torque or output, movable corresponding to a small rotor of the torque or output A magnetic circuit control device for a multi-axis multi-layer motor, characterized in that the part is controlled to the side where the leakage magnetic flux flows.

In the magnetic circuit control device of a multi-axis multilayer motor according to claim 2 or claim 3,
The magnetic circuit control unit, in the normal operating range of the motor, and the side stop leakage flux between the said outer rotor-side movable portion inner rotor side movable portion, the motor idling zone, the outer-side movable portion and the inner side movable portion And a magnetic circuit control device for a multi-axis multi-layer motor.

In the magnetic circuit control device for a multi-axis multilayer motor according to any one of claims 2 to 4,
The outer rotor-side movable portion is slidably disposed in the axial direction to the outer rotor side gap between adjacent stator teeth, an outer rotor-side sliding member by high磁材,
The inner rotor side movable portion is slidably disposed in the axial direction on the inner rotor side gap between adjacent stator teeth, double-axial, characterized in that the inner rotor side sliding member by high磁材Magnetic circuit controller for multilayer motor.

In the magnetic circuit control device of a multi-axis multilayer motor according to claim 5,
The outer rotor-side sliding member and the inner rotor side sliding member, as well as the groove fitting structure relative to the stator teeth, the sliding contact portion to reduce a sliding resistance at the contact position between the stator teeth A magnetic circuit control device for a multi-axis multi-layer motor characterized by being interposed.

In the magnetic circuit control device for a multi-axis multilayer motor according to any one of claims 2 to 4,
The outer rotor side movable part is disposed in the outer rotor side gap of an adjacent stator tooth so as to be rotatable around a rotation axis, and has an outer rotor side having a high magnetic permeability part sandwiched between gaps on both sides in the radial direction. A rotating member,
The inner rotor side movable part is disposed in the inner rotor side gap of an adjacent stator tooth so as to be rotatable around a rotation axis, and has a high magnetic permeability part sandwiched by gaps on both sides in the radial direction. A magnetic circuit control device for a multi-axis multilayer motor, wherein the magnetic circuit control device is a rotating member.

In the magnetic circuit control device of a multi-axis multilayer motor according to claim 7,
The outer rotor-side rotary member and the inner rotor-side rotary member, while the both sides of the gap portion and the high-permeability portion recess-projection fitting structure, to reduce the rotational resistance to the contact position between the stator teeth A magnetic circuit controller for a multi-axis multilayer motor, characterized in that a rotating contact portion is interposed.

In the magnetic circuit control device of the multi-axis multilayer motor according to claim 1,
The magnetic circuit control means includes
Disposed on the outer rotor side gap position of the adjacent stator teeth, an outer rotor-side auxiliary pole to induce leakage magnetic flux generated in the vicinity of the inner peripheral portion of the stator teeth,
Disposed on the inner rotor side gap position of the adjacent stator teeth, the inner rotor side auxiliary pole to induce leakage magnetic flux generated in the vicinity of the inner peripheral portion of the stator teeth,
And a magnetic circuit control unit for controlling the flow of the magnetic flux with respect to the outer rotor side auxiliary pole the inner rotor side auxiliary magnetic pole,
A magnetic circuit control device for a multi-axis multilayer motor.

In the magnetic circuit control device of the multi-axis multilayer motor according to claim 9,
The magnetic circuit control unit, when the inner torque is larger than the outer torque, performs control to flow a magnetic flux through the outer rotor side auxiliary pole, when the outer torque is larger than the inner torque, the inner rotor side auxiliary pole via performs control to flow a magnetic flux, wherein when the outer torque and said inner torque is the same, the magnetic circuit control device of the multi-axis multi-motor and performs control for stopping the flux through the two auxiliary magnetic pole .

In the magnetic circuit control device for a multi-axis multilayer motor according to claim 9 or 10,
Wherein the outer rotor side auxiliary pole inner rotor side auxiliary pole, the magnetic circuit control device of the multi-axis multi-layer motor, characterized in that the laminated steel plate is an electromagnet wound with bypass coil rotor tangential direction axis.

In the magnetic circuit control device for a multi-axis multilayer motor according to claim 9 or 10,
Wherein the outer rotor side auxiliary pole inner rotor side auxiliary pole, the magnetic circuit control device of the multi-axis multi-layer motor, which is a permanent magnet rotatably provided.