JP4823821B2 - 永久磁石回転電動機 - Google Patents
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Description
この電動機では、例えば電動機の回転速度に応じて第1および第2回転子の位相差を制御する場合には、遠心力の作用により径方向に沿って変位する部材を介して第1および第2回転子の周方向の相対位置を変更するようになっている。また、例えば固定子に発生する回転磁界の速度に応じて第1および第2回転子の位相差を制御する場合には、各回転子が慣性により回転速度を維持する状態で固定子巻線に制御電流を通電して回転磁界速度を変更することによって、第1および第2回転子の周方向の相対位置を変更するようになっている。
また、例えば固定子に発生する回転磁界の速度に応じて第1および第2回転子の位相差を制御する場合には、回転磁界速度が変更されることから、電動機の制御処理が複雑化してしまうという問題が生じる。
しかも、外周側ロータの磁石片の界磁磁束に対する内周側ロータの磁石片の界磁磁束による界磁強め状態と界磁弱め状態との間の状態変化を連続的に設定することができ、モータの誘起電圧定数を適宜の値に連続的に変化させることができる。これにより、モータの運転可能な回転数およびトルクの値を連続的に変更することができると共に、運転可能な回転数およびトルクの範囲を拡大させることができる。
そして、内周側ロータと外周側ロータとの位相差の変更にブレーキを用いることで、内外周側ロータの相対位置変更時の信頼性及び応答性を向上させることができる。
そして、内周側ロータと外周側ロータとの位相差の変更にブレーキを用いることで、両ロータの相対位置変更時の信頼性及び応答性を向上させることがでる。
図1に示すように、この発明の一実施例であるモータ11と内燃機関12とを駆動源として備えるハイブリッド車両(以下、単に車両と呼ぶ)10において、少なくともモータ11または内燃機関12の駆動力は、トランスミッションT/Mを介して車両10の駆動輪W,Wに伝達される。
PDU17は、例えばトランジスタのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路を具備するパルス幅変調(PWM)によるPWMインバータを備え、モータ11と電気エネルギーの授受を行う高圧系のバッテリ18が接続される。
また、周方向で隣り合う外周側磁石装着部34,34間において、外周側ロータ鉄心32の外周面32A上には、回転軸Oに平行に伸びる凹溝32aが形成されている。
そして、各磁石装着孔33a,34aは、回転軸Oに平行な方向に対する断面において、略周方向が長手方向かつ略径方向が短手方向の略長方形状に形成され、各磁石装着孔33a,34aには、回転軸Oに平行に伸びる略長方形板状の各永久磁石21a,22aが装着されている。
そして、内周側回転子21の各磁石装着部33と外周側回転子22の各磁石装着部34とは、さらに、内周側回転子21の各凹溝31aと外周側回転子22の各凹溝32aとは、各回転子21,22の径方向で互いに対向配置可能となるように配置されている。
特に、前記界磁弱め状態および界磁強め状態においては、回転軸Oに平行な方向に対する断面において、内周側永久磁石21aの長辺と外周側永久磁石22aの長辺とが対向するように設定されている。
また、外周側回転子22は、外周側ロータ鉄心32の一方の軸方向端部に当接する略円環板状の外周側端面部材37と、外周側ロータ鉄心32の他方の軸方向端部に当接すると共に回転軸Oが装着される装着孔38aを有する略円環板状の外周側軸部材38とを備えている。
また、例えば内周側軸部材36の内周側軸部36bは、内周側ロータ鉄心31の内周部の内径よりも僅かに大きな外径を有し、内周側ロータ鉄心31の内周部に圧入されて、締まりばめされた状態で固定されている。
さらに、例えば内周側軸部材36の内周側軸部36bは、内周側回転軸O2の外径よりも僅かに小さな内径を有し、該内周側軸部36b内に内周側回転軸O2が圧入されて、締まりばめされた状態で固定されている。
そして、外周側回転子22の各磁石装着孔34aに装着された外周側永久磁石22aを軸方向の両側から挟み込むように配置され、外周側永久磁石22aが軸方向に沿って変位することを規制する外周側端面部材37および外周側軸部材38は、例えばリベットやボルト等の外周側締結部材43によって外周側ロータ鉄心32に固定されている。
各分岐油路72の一端部には軸内油路71を介して第一油圧供給装置73が接続され、該第一油圧供給装置73から各分岐油路72に油圧が供給されると、該油圧を受けた可動ピン41の先端部が分岐油路72の他端部の開口から外部に突出して適宜の収容穴44又は45に収容され、内外周側回転子21,22の相対位置が固定されてモータ11の状態が前記界磁弱め状態又は界磁中間状態に固定される。
クリーニング機構74は、内周側回転子21と外周側回転子22とが前記界磁強め状態(安定状態)にあるときに各分岐油路72の他端部と対向する前記クリーニング用収容穴46を主としてなる。クリーニング用収容穴46は前記各収容穴44,45に対して深く形成され、分岐油路72の他端部から可動ピン41が突出した際にはその全体を収容可能である(図5(b)参照)。そして、可動ピン41の全体がクリーニング用収容穴46に収容された際には、分岐油路72の他端部が内周側端面部36aと外周側端面部材37との間の間隙Kに連通し、前記スラッジを分岐油路72内のオイルの一部と共に前記間隙K内に排出可能となる。
また、変速比変化量が所定変化量以上となる場合、つまりトランスミッションT/Mの状態が相対的に変速比が小さい状態(ハイギア側)から大きい状態(ローギア側)に変化する場合に、モータ11を界磁弱め状態に設定することにより、モータ11の回生作動による過剰な充電やPDU17等の電力機器に対する突入電流の発生を抑制することができる。
まず、前記界磁弱め位相指令出力部61の磁界弱め位相指令からモータ11における次のモード(界磁状態)を判断した後(ステップS1)、該モードが弱め位相差(界磁弱め状態)に対応するものであるか否かを判定する(ステップS2)。
すなわち、前後レゾルバ57,58の検出信号から内外周側回転子21,22の位相差を読み込み(ステップS52)、該位相差が強め位相差であるか否かを判定する(ステップS53)。この判定結果がYESの場合、つまり内外周側回転子21,22の位相差が強め位相差である場合には、次いで、前後レゾルバ57,58の検出値に基づくモータ回転数Nmを時間tで積分した算出値(モータ回転量)が所定回転量以上であるか否かを判定する(ステップS54)。
なお、上記クリーニング動作とは、固定装置27の第一油圧供給装置73に油圧制御部62からピン油圧アップ指令(油圧指令)を出力し、可動ピン41を突出させてその全体(又は所定量)をクリーニング用収容穴46に収容し、分岐油路72と間隙Kとを連通させて前記スラッジを間隙K内に排出した後、第一油圧供給装置73に油圧制御部62からピン油圧ダウン指令(油圧指令)を出力し、可動ピン41を分岐油路72内に戻すまでの動作をいう。
しかも、外周側永久磁石22aの界磁磁束に対する内周側永久磁石21aの界磁磁束による界磁強め状態と界磁弱め状態との間の状態変化を連続的に設定することができ、モータ11の誘起電圧定数を適宜の値に連続的に変化させることができる。これにより、モータ11の運転可能な回転数およびトルクの値を連続的に変更することができると共に、運転可能な回転数およびトルクの範囲を拡大させることができる。
そして、内周側回転子21と外周側回転子22との位相差の変更にブレーキ装置26を用いることで、内外周側回転子21,22の相対位置変更時の信頼性及び応答性を向上させることができる。
なお、上記構成は、ロータの内周側にステータを配置したアウタロータ型のモータにも適用可能である。
21 内周側回転子(内周側ロータ)
22 外周側回転子(外周側ロータ)
21a 内周側永久磁石(磁石片)
22a 外周側永久磁石(磁石片)
24 固定子(ステータ)
25 位相変更装置(位相変更手段)
26 ブレーキ装置(ブレーキ)
27 固定装(固定手段)
36a 内周側端面部(内周側端面板)
36A 外周面
37 外周側端面部材(外周側端面板)
37A 内周面
41 可動ピン(可動ピン部材)
44,45 収容孔
46 クリーニング用収容穴
51 ハウジング(非回転部材)
72 分岐油路(油路)
75 連通路
K 間隙
Claims (4)
- 回転駆動力を発生する永久磁石回転電動機であって、
磁石片を具備すると共に互いの回転軸が同軸に配置された内周側ロータおよび外周側ロータと、
該内周側ロータおよび外周側ロータの外周側または内周側に配置されたステータと、
前記内周側ロータと外周側ロータとの相対的な位相を変化させる位相変更手段とを備え、
前記位相変更手段は、
前記内周側ロータと非回転部材との間にブレーキを構成し、該ブレーキの締結力を制御することで、前記内周側ロータと外周側ロータとの間の位相差を変更し、
前記内周側ロータと外周側ロータとの相対位置を固定する固定手段を備え、
前記固定手段は、
前記ブレーキにより前記内周側ロータと外周側ロータとの間の位相差を変更した後に、前記内周側ロータと外周側ロータとの相対位置を固定し、該固定動作後に、前記ブレーキがその締結を解除することを特徴とすることを特徴とする永久磁石回転電動機。 - 前記固定手段は、前記内周側ロータに具備される内周側端面板の内部に設けられて外部から油圧が供給される一端部と前記内周側端面板の外周面上で開口する他端部とを具備する油路と、
前記油路の他端部に収容されて前記外部からの供給油圧によって前記外周面上の開口から外部に突出可能とされた可動ピン部材と、
前記外周側ロータに具備される外周側端面板の内周面上に設けられて前記内周側端面板の外周面上から突出する前記可動ピン部材の先端部を収容可能な収容穴とを備え、
前記可動ピン部材が前記内周側端面板の外周面上から突出し、その先端部を前記外周側端面板の収容穴に収容することにより、前記内周側ロータと外周側ロータとの相対位置を固定することを特徴とする請求項1に記載の永久磁石回転電動機。 - 前記固定手段による前記内周側ロータと外周側ロータとの相対位置の固定を解除した状態でこれらが同期して回転するときに、前記内周側端面板内に収容された前記可動ピン部材と対向する前記外周側端面板の内周面上の位置にクリーニング用収容穴を設け、前記内周側ロータと外周側ロータとの相対位置の固定を解除した状態でこれらが同期して回転するときに、前記可動ピン部材を前記クリーニング用収容穴に収容し、前記油路内の作動油を前記内周側ロータと外周側ロータとの間に排出することを特徴とする請求項2に記載の永久磁石回転電動機。
- 前記可動ピン部材は、前記クリーニング用収容穴に所定量収容されたときに前記油路と前記内周側ロータ及び外周側ロータ間の間隙とを連通する連通路を備え、前記可動ピン部材を前記クリーニング用収容穴に所定量収容したときに、前記連通路を介して前記油路内の作動油を前記外周側ロータと内周側ロータとの間に排出することを特徴とする請求項3に記載の永久磁石回転電動機。
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