JP5171497B2 - Auxiliary drive - Google Patents

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本発明は、補機を駆動する補機駆動装置に関し、特に原動機と補機の間に設けられた回転機を有する補機駆動装置に関する。   The present invention relates to an accessory drive device that drives an accessory, and more particularly to an accessory drive device having a rotating machine provided between a prime mover and an accessory.

従来の補機駆動装置として、特許文献1に記載されたものを本出願人は既に提案している。この補機駆動装置は、内燃機関(以下「エンジン」という)および回転機を動力源として、車両に搭載されたエアコンのコンプレッサなどの補機を駆動するものであり、特許文献1の図1に示す例では、回転機は、エンジンと補機の間に設けられている。   The present applicant has already proposed a conventional accessory drive device described in Patent Document 1. This auxiliary machine drive device drives an auxiliary machine such as a compressor of an air conditioner mounted on a vehicle by using an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) and a rotating machine as power sources. In the example shown, the rotating machine is provided between the engine and the auxiliary machine.

この回転機は、PDUを介してECUおよびバッテリに電気的に接続されており、ECUによってその運転状態が制御される。回転機は、円筒状のケースと、ケースに回転自在に支持された入力軸および出力軸と、ケースの内壁に周方向に沿って設けられたステータと、ケース内に収容された第1ロータと、第1ロータとステータの間に設けられた第2ロータなどを備えており、これらのステータ、第1ロータおよび第2ロータは、互いに同心に配置されている。   This rotating machine is electrically connected to the ECU and the battery via the PDU, and its operating state is controlled by the ECU. The rotating machine includes a cylindrical case, an input shaft and an output shaft that are rotatably supported by the case, a stator that is provided on the inner wall of the case along the circumferential direction, and a first rotor that is accommodated in the case. And a second rotor provided between the first rotor and the stator, and the stator, the first rotor, and the second rotor are disposed concentrically with each other.

この回転機の入力軸の一端部には、エンジンのクランクシャフトが直結され、他端部には、第2ロータが同心に固定されている。また、回転機の出力軸の一端部は、第1ロータが同心に固定され、他端部には、プーリが固定されている。このプーリは、ベルトを介して補機のプーリに連結されており、それにより、回転機の出力軸の動力は、2つのプーリおよびベルトを介して、補機に伝達される。   The crankshaft of the engine is directly connected to one end of the input shaft of the rotating machine, and the second rotor is concentrically fixed to the other end. Further, the first rotor is concentrically fixed to one end portion of the output shaft of the rotating machine, and the pulley is fixed to the other end portion. This pulley is connected to the pulley of the auxiliary machine via a belt, whereby the power of the output shaft of the rotating machine is transmitted to the auxiliary machine via the two pulleys and the belt.

また、ステータは、所定間隔で配置された複数の電機子を備えており、隣り合う各3つの電機子のコイルは、バッテリの電力がPDUを介して供給されたときに、U相,V相,W相を示しながら移動磁界を発生する3相コイルとして構成されている。さらに、第1ロータの外周面には、永久磁石列が周方向に沿って設けられている。この永久磁石列は、複数の永久磁石で構成されており、これらの永久磁石は、互いに等間隔でかつ隣り合う各2つが互いに異なる極性で配置されている。   The stator includes a plurality of armatures arranged at predetermined intervals, and the coils of each of the three adjacent armatures are U-phase and V-phase when the battery power is supplied via the PDU. , W-phase and a three-phase coil that generates a moving magnetic field. Furthermore, a permanent magnet row is provided along the circumferential direction on the outer peripheral surface of the first rotor. This permanent magnet row is composed of a plurality of permanent magnets, and these two permanent magnets are arranged at equal intervals and with two adjacent poles having different polarities.

一方、第2ロータの外周面には、2つの軟磁性体列が周方向に沿って互いに平行に延びている。これら2つの軟磁性体列は、周方向に沿って所定間隔で並ぶ複数の軟磁性体コアで構成されているとともに、一方の軟磁性体列の軟磁性体コアは、他方の軟磁性体列の軟磁性体コアに対して、電気角π/2ずつずれるように配置されている。   On the other hand, on the outer circumferential surface of the second rotor, two soft magnetic material rows extend in parallel to each other along the circumferential direction. These two soft magnetic material rows are composed of a plurality of soft magnetic material cores arranged at predetermined intervals along the circumferential direction, and the soft magnetic material core of one soft magnetic material row is the other soft magnetic material row. With respect to the soft magnetic core, the electric angle is shifted by π / 2.

以上の補機駆動装置によれば、エンジン運転中は、クランクシャフトの回転に伴って、回転機の第2ロータが回転する。それに起因して、第2ロータの2つの軟磁性体列の軟磁性体コアを介して、磁力が第1ロータに作用することで、補機が駆動されるとともに、ステータにおいて回転磁界が発生し、発電動作が実行される。   According to the above auxiliary machine drive device, during engine operation, the second rotor of the rotating machine rotates with the rotation of the crankshaft. As a result, the magnetic force acts on the first rotor via the soft magnetic cores of the two soft magnetic rows of the second rotor, thereby driving the auxiliary machine and generating a rotating magnetic field in the stator. The power generation operation is executed.

特開2008−43138号公報JP 2008-43138 A

上記従来の補機駆動装置によれば、回転機の構造上の特性に起因して、第2ロータの回転中、第2ロータの一方の軟磁性体列の軟磁性体コアを介して第1ロータに作用する磁力すなわちトルクと、他方の軟磁性体列の軟磁性体コアを介して第1ロータに作用する磁力すなわちトルクとが、交互に強くなったり、弱くなったりする。その際、第2ロータの回転角に対するトルクの変化度合(勾配)が、増大方向と減少方向とで異なることによって、トルクリップルおよびコギングトルクが発生してしまう(後述する図15参照)。その結果、商品性が低下してしまう。   According to the above-mentioned conventional accessory drive device, due to the structural characteristics of the rotating machine, the first rotor passes through the soft magnetic core of one soft magnetic row of the second rotor during the rotation of the second rotor. The magnetic force or torque acting on the rotor and the magnetic force or torque acting on the first rotor via the soft magnetic core of the other soft magnetic body row alternately become stronger or weaker. At that time, torque ripple and cogging torque are generated due to the difference in torque change (gradient) with respect to the rotation angle of the second rotor between the increasing direction and the decreasing direction (see FIG. 15 described later). As a result, merchantability is reduced.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、原動機と補機の間に設けられた回転機を有する場合において、回転機のトルクリップルおよびコギングトルクを低減することができ、それにより、商品性を向上させることができる補機駆動装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and in the case of having a rotating machine provided between a prime mover and an auxiliary machine, torque ripple and cogging torque of the rotating machine can be reduced, thereby An object of the present invention is to provide an accessory drive device that can improve the merchantability.

上記目的を達成するために、請求項に係る発明は、原動機(エンジン3)に連結され、補機4を駆動する補機駆動装置1C〜1Eであって、回転磁界を発生させるためのステータ90と、ステータ90に対して相対的に回転自在の第1ロータ70および第2ロータ80とを有し、第1ロータ70および第2ロータ80の一方が原動機(エンジン3)に機械的に連結され、第1ロータ70および第2ロータ80の他方が補機4に機械的に連結されるとともに、ステータ90と第1ロータ70と第2ロータ80との間で、回転磁界の発生に伴って形成される磁気回路を介して、エネルギを入出力する回転機60,60A〜60Cと、ステータ90における電力の入出力状態を制御する制御装置(ECU2、PDU30)と、を備え、ステータ90は、仮想の円柱面に沿うように配置された複数の電機子91を有し、エネルギの入出力に伴って複数の電機子91に発生する磁極により、回転磁界を発生させ、第1ロータ70は、互いに間隔を存して仮想の円柱面に沿うように並んだ複数の磁極(永久磁石72)を有し、複数の磁極は、隣り合う各2つの極性が互いに異なるとともに、複数の電機子91との間に間隙を存するように配置され、第2ロータ80は、互いに間隔を存して仮想の円柱面に沿うように並ぶとともに、複数の電機子91と複数の磁極(永久磁石72)との間に配置された複数の軟磁性体(軟磁性体コア81)を有し、複数の電機子91の各々は、仮想の円柱面に沿う第1所定方向に延びており、複数の磁極(永久磁石72)の各々は、各磁極の両端部間の電気角がθaとなるように、仮想の円柱面に沿う第2所定方向に延びており、複数の軟磁性体(軟磁性体コア81)の各々は、各軟磁性体の両端部間の電気角がθbとなるように、仮想の円柱面に沿う第3所定方向に延びており、回転磁界の発生中、複数の電機子91に発生する磁極の両端部間の電気角をθsとしたときに、θs=2θb−θaが成立するように構成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is an auxiliary machine driving device 1C to 1E that is connected to a prime mover (engine 3) and drives an auxiliary machine 4, and is a stator for generating a rotating magnetic field. 90 and a first rotor 70 and a second rotor 80 that are rotatable relative to the stator 90, and one of the first rotor 70 and the second rotor 80 is mechanically coupled to the prime mover (engine 3). The other of the first rotor 70 and the second rotor 80 is mechanically coupled to the auxiliary machine 4 and a rotating magnetic field is generated between the stator 90, the first rotor 70, and the second rotor 80. Rotating machines 60 and 60A to 60C that input and output energy via a magnetic circuit that is formed, and a control device (ECU2, PDU30) that controls the input and output state of electric power in the stator 90, the stator 9 Has a plurality of armatures 91 arranged along an imaginary cylindrical surface, generates a rotating magnetic field by magnetic poles generated in the plurality of armatures 91 in accordance with energy input / output, and generates the first rotor 70. Has a plurality of magnetic poles (permanent magnets 72) arranged along a virtual cylindrical surface with a space between each other, and the plurality of magnetic poles are different from each other in two adjacent polarities, and have a plurality of armatures. The second rotor 80 is arranged so as to be along a virtual cylindrical surface with a space between each other, and a plurality of armatures 91 and a plurality of magnetic poles (permanent magnets 72). And each of the plurality of armatures 91 extends in the first predetermined direction along the virtual cylindrical surface, and includes a plurality of magnetic poles. Each of the (permanent magnets 72) has an electrical angle between both ends of each magnetic pole of θ Each of the plurality of soft magnetic bodies (soft magnetic cores 81) has an electrical angle θb between both end portions of each soft magnetic body so as to be a. So that the electrical angle between both ends of the magnetic poles generated in the plurality of armatures 91 during the generation of the rotating magnetic field is θs. = 2θb−θa is established.

この補機駆動装置によれば、回転機の第1ロータおよび第2ロータの一方が原動機に機械的に連結され、第1ロータおよび第2ロータの他方が補機に機械的に連結されている。さらに、ステータと第1ロータと第2ロータとの間で、回転磁界の発生に伴って形成される磁気回路を介して、エネルギが入出力されるとともに、制御装置によって、ステータにおける電力の入出力状態が制御されるので、原動機および/または回転機の動力によって、補機を駆動することができるとともに、原動機の動力または補機の運動エネルギによって、回転機での電力回生が可能になる。   According to this auxiliary machine drive device, one of the first rotor and the second rotor of the rotating machine is mechanically connected to the prime mover, and the other of the first rotor and the second rotor is mechanically connected to the auxiliary machine. . Further, energy is input / output between the stator, the first rotor, and the second rotor via a magnetic circuit formed in accordance with the generation of the rotating magnetic field, and power is input / output in the stator by the control device. Since the state is controlled, the auxiliary machine can be driven by the power of the prime mover and / or the rotary machine, and the power regeneration in the rotary machine is enabled by the power of the prime mover or the kinetic energy of the auxiliary machine.

また、回転磁界の発生中、複数の電機子に発生する磁極の両端部間の電気角をθsとしたときに、θs=2θb−θaが成立するように、回転機が構成されている。このように回転機を構成した場合、後述するように、m組の回転機構造を備えた請求項1の回転機において、値mを無限大に設定した回転機構造を備えたものに相当することになり、それにより、請求項1の回転機と同じ動作状態が得られる。すなわち、この回転機の運転状態を、請求項1の回転機と同様に、遊星歯車装置と同じ動作特性を示すように制御することができる。同じ理由により、請求項1の回転機と比べて、トルクリップルおよびコギングトルクをさらに低減でき、その結果、トルクリップルおよびコギングトルクを従来よりも低減することができる。   Further, the rotating machine is configured so that θs = 2θb−θa is established when the electrical angle between both ends of the magnetic poles generated in the plurality of armatures is θs during the generation of the rotating magnetic field. When the rotating machine is configured in this way, as described later, the rotating machine according to claim 1 having m sets of rotating machine structures corresponds to a rotating machine structure having a value m set to infinity. As a result, the same operating state as the rotating machine of claim 1 can be obtained. That is, the operating state of the rotating machine can be controlled so as to exhibit the same operating characteristics as the planetary gear device, as in the rotating machine of claim 1. For the same reason, the torque ripple and the cogging torque can be further reduced as compared with the rotating machine of the first aspect, and as a result, the torque ripple and the cogging torque can be reduced as compared with the conventional case.

請求項に係る発明は、請求項に記載の補機駆動装置1C〜1Eにおいて、3つの電気角θs,θa,θbは、2つの電気角θs,θaの一方が電気角θbに対して電気角π分大きいとともに、2つの電気角θs,θaの他方が電気角θbに対して電気角π分小さくなるように構成されていることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the accessory drive system 1C~1E according to claim 1, three electrical angles [theta] s, .theta.a, .theta.b the two electrical angles [theta] s, one of .theta.a is the electric angle .theta.b The electrical angle is larger by π, and the other of the two electrical angles θs and θa is configured to be smaller than the electrical angle θb by the electrical angle π.

この補機駆動装置によれば、請求項2に係る補機駆動装置の回転機を実現することができる。   According to this accessory driving device, the rotating machine of the accessory driving device according to claim 2 can be realized.

以下、図面を参照しながら、本発明の第1実施形態に係る補機駆動装置について説明する。なお、以下の説明では、図1の左側および右側をそれぞれ「左」および「右」という。同図に示すように、本実施形態の補機駆動装置1は、ECU2と、図示しない車両に搭載されたエンジン3と、このエンジン3の動力によって駆動される補機4と、エンジン3と補機4の間に設けられ、両者に機械的に連結された回転機10などを備えている。   Hereinafter, an accessory drive apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the left side and the right side in FIG. 1 are referred to as “left” and “right”, respectively. As shown in the figure, an auxiliary machine drive device 1 of this embodiment includes an ECU 2, an engine 3 mounted on a vehicle (not shown), an auxiliary machine 4 driven by the power of the engine 3, an engine 3 and an auxiliary machine. A rotating machine 10 provided between the machines 4 and mechanically coupled to both is provided.

ECU2は、回転機10およびエンジン3などを制御するためのものであり、RAM、ROM、CPUおよびI/Oインターフェースなどからなるマイクロコンピュータ(いずれも図示せず)で構成されている。   The ECU 2 is for controlling the rotating machine 10, the engine 3, and the like, and includes a microcomputer (not shown) including a RAM, a ROM, a CPU, an I / O interface, and the like.

ECU2には、クランク角センサ20、プーリ角センサ21、PDU30などが接続されている。クランク角センサ20は、エンジン3のクランクシャフトの回転角度位置を検出し、それを表す検出信号をECU2に出力する。本実施形態の場合、ECU2は、このクランク角センサ20の検出信号に基づき、後述する第2ロータ15の回転角度位置や第2ロータ電気角θ2などを算出する。   The ECU 2 is connected to a crank angle sensor 20, a pulley angle sensor 21, a PDU 30, and the like. The crank angle sensor 20 detects the rotational angle position of the crankshaft of the engine 3 and outputs a detection signal representing it to the ECU 2. In the case of the present embodiment, the ECU 2 calculates a rotational angle position of the second rotor 15 and a second rotor electrical angle θ2, which will be described later, based on the detection signal of the crank angle sensor 20.

また、プーリ角センサ21は、後述する駆動プーリ7の回転角度位置を検出し、それを表す検出信号をECU2に出力する。本実施形態の場合、ECU2は、このプーリ角センサ21の検出信号に基づき、後述する第1ロータ14の回転角度位置や第1ロータ電気角θ1などを算出する。さらに、PDU30は、インバータなどを含む電気回路で構成され、回転機10およびバッテリ31に接続されている。ECU2は、後述するように、2つのセンサ20,21の検出信号に基づき、PDU30を介して、回転機10の運転を制御し、それにより、補機4の駆動状態を制御する。   Further, the pulley angle sensor 21 detects a rotational angle position of a drive pulley 7 to be described later, and outputs a detection signal representing it to the ECU 2. In the case of the present embodiment, the ECU 2 calculates a rotational angle position of the first rotor 14 described later, a first rotor electrical angle θ1, and the like based on the detection signal of the pulley angle sensor 21. Further, the PDU 30 is configured by an electric circuit including an inverter and the like, and is connected to the rotating machine 10 and the battery 31. As will be described later, the ECU 2 controls the operation of the rotating machine 10 via the PDU 30 based on the detection signals of the two sensors 20 and 21, thereby controlling the driving state of the auxiliary machine 4.

一方、エンジン3は、ガソリンを燃料とする多気筒内燃機関であり、ECU2によって、その運転状態が制御される。また、補機4は、車両用エアコンディショナーのコンプレッサで構成されており、回転軸4aを有している。この回転軸4aは、軸受4bによって回転自在に支持されており、その先端部には、従動プーリ5が同心に固定されている。   On the other hand, the engine 3 is a multi-cylinder internal combustion engine that uses gasoline as fuel, and its operating state is controlled by the ECU 2. Moreover, the auxiliary machine 4 is comprised with the compressor of the vehicle air conditioner, and has the rotating shaft 4a. The rotating shaft 4a is rotatably supported by a bearing 4b, and a driven pulley 5 is concentrically fixed to a tip portion thereof.

この従動プーリ5は、ベルト6の歯と噛み合う歯付きプーリで構成されており、この従動プーリ5と後述する駆動プーリ7との間には、ベルト6が掛け渡されている。それにより、駆動プーリ7の回転に伴って、従動プーリ5が回転し、補機4が駆動される。   The driven pulley 5 is configured as a toothed pulley that meshes with the teeth of the belt 6, and the belt 6 is stretched between the driven pulley 5 and a drive pulley 7 described later. As a result, the driven pulley 5 rotates with the rotation of the driving pulley 7 and the auxiliary machine 4 is driven.

次に、図2および図3を参照しながら、回転機10について説明する。図2は、回転機10の断面構成を模式的に示したものであり、図3(a)〜(c)はそれぞれ、図2のA−A線、B−B線およびC−C線の位置で周方向に沿って破断した断面の一部を模式的に示したものである。なお、両図においては、理解の容易化のために断面部分のハッチングが省略されている。   Next, the rotating machine 10 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 schematically shows a cross-sectional configuration of the rotating machine 10, and FIGS. 3A to 3C are respectively the AA line, the BB line, and the CC line of FIG. A part of the cross section broken along the circumferential direction at a position is schematically shown. In both figures, the hatching of the cross section is omitted for easy understanding.

図2に示すように、回転機10は、車両の駆動系ハウジング(図示せず)に固定されたケース11と、互いに同心の入力軸12および出力軸13と、ケース11内に収容され、出力軸13と一体に回転する第1ロータ14と、ケース11内に収容され、入力軸12と一体に回転する第2ロータ15と、ケース11の周壁11cの内周面に固定されたステータ16などを備えている。これらの第1ロータ14、第2ロータ15およびステータ16は、互いに同心の状態で、径方向の内側から外側に向かって配置されている。   As shown in FIG. 2, the rotating machine 10 is housed in a case 11 fixed to a drive train housing (not shown) of the vehicle, an input shaft 12 and an output shaft 13 concentric with each other, and output. A first rotor 14 that rotates integrally with the shaft 13, a second rotor 15 that is housed in the case 11 and rotates integrally with the input shaft 12, a stator 16 that is fixed to the inner peripheral surface of the peripheral wall 11 c of the case 11, etc. It has. The first rotor 14, the second rotor 15, and the stator 16 are arranged concentrically from the inner side toward the outer side in the radial direction.

ケース11は、左右の側壁11a,11bと、これらの側壁11a,11bの外周端部に固定された円筒状の周壁11cなどで構成されている。左右の側壁11a,11bの中心部には、軸受11d,11eがそれぞれ取り付けられており、入力軸12および出力軸13はそれぞれ、これらの軸受11d,11eによって回転自在に支持されている。さらに、2つの軸12,13は、図示しないスラスト軸受などによって、その軸線方向の移動が規制されている。   The case 11 includes left and right side walls 11a and 11b, and a cylindrical peripheral wall 11c fixed to the outer peripheral ends of the side walls 11a and 11b. Bearings 11d and 11e are respectively attached to the center portions of the left and right side walls 11a and 11b, and the input shaft 12 and the output shaft 13 are rotatably supported by these bearings 11d and 11e, respectively. Further, the axial movement of the two shafts 12 and 13 is restricted by a thrust bearing (not shown) or the like.

また、入力軸12は、その左端部がエンジン3のクランクシャフトに直結されており、右端部には、第2ロータ15が同心に固定されている。それにより、エンジン3の運転中、エンジン3の動力によって第2ロータ15が駆動される。さらに、出力軸13の左端部には、第1ロータ14が同心に固定され、右端部には、駆動プーリ7が同心に固定されている。それにより、回転機10の運転中で第1ロータ14が回転しているときには、回転機10の動力によって駆動プーリ7が駆動される。   The input shaft 12 has a left end portion directly connected to the crankshaft of the engine 3, and a second rotor 15 is concentrically fixed to the right end portion. Thereby, the second rotor 15 is driven by the power of the engine 3 during operation of the engine 3. Further, the first rotor 14 is concentrically fixed to the left end portion of the output shaft 13, and the drive pulley 7 is concentrically fixed to the right end portion. Thereby, when the first rotor 14 is rotating during operation of the rotating machine 10, the drive pulley 7 is driven by the power of the rotating machine 10.

一方、第1ロータ14は、出力軸13の左端部に同心に固定された回転盤部14aと、この回転盤部14aの外端部に固定された円筒状のリング部14bなどを備えている。このリング部14bは、軟磁性体で構成され、その外周面には、永久磁石列が周方向に沿って設けられている。この永久磁石列は、2n(nは整数)個の永久磁石14cで構成されており、これらの永久磁石14c(磁極)は、隣り合う各2つが互いに異なる極性を有するとともに、電気角πに相当する所定角度の間隔で配置されている(図3(a)〜(c)参照)。また、各永久磁石14cは、左右方向に所定幅を有している。   On the other hand, the first rotor 14 includes a rotating disc portion 14a concentrically fixed to the left end portion of the output shaft 13, a cylindrical ring portion 14b fixed to the outer end portion of the rotating disc portion 14a, and the like. . The ring portion 14b is made of a soft magnetic material, and a permanent magnet row is provided along the circumferential direction on the outer peripheral surface thereof. This permanent magnet array is composed of 2n (n is an integer) permanent magnets 14c, and each of these two adjacent permanent magnets 14c (magnetic poles) has a polarity different from each other and corresponds to an electrical angle π. Are arranged at intervals of a predetermined angle (see FIGS. 3A to 3C). Each permanent magnet 14c has a predetermined width in the left-right direction.

さらに、ステータ16は、ケース11の周壁11cの内周面に取り付けられたリング状の取付部16aと、この取付部16aの内周面に周方向に沿って設けられた3つの第1〜第3電機子列を有している。これらの第1〜第3電機子列は、回転磁界を発生するものであり、エンジン3側から駆動プーリ7側に向かって順に配置されているとともに、後述するPDU30に電気的に接続されている。   Further, the stator 16 includes a ring-shaped attachment portion 16a attached to the inner peripheral surface of the peripheral wall 11c of the case 11, and three first to first attachments provided along the circumferential direction on the inner peripheral surface of the attachment portion 16a. It has 3 armature rows. These first to third armature rows generate a rotating magnetic field, are arranged in order from the engine 3 side toward the drive pulley 7 side, and are electrically connected to a PDU 30 described later. .

また、第1電機子列は、3n個の第1電機子17で構成され、これらの第1電機子17は、取付部16aの内周面に、電気角2π/3に相当する所定角度の間隔で配置されている(図3(a)参照)。第1電機子17の各々は、鉄芯17aと、鉄芯17aに集中巻きで巻かれたコイル17bなどを備えており、3n個のコイル17bは、n組のU相、V相およびW相の三相コイルを構成している。   Further, the first armature row is composed of 3n first armatures 17, and these first armatures 17 have a predetermined angle corresponding to an electrical angle of 2π / 3 on the inner peripheral surface of the mounting portion 16a. They are arranged at intervals (see FIG. 3A). Each of the first armatures 17 includes an iron core 17a, a coil 17b wound around the iron core 17a by concentrated winding, and the 3n coils 17b include n sets of U phase, V phase, and W phase. The three-phase coil is configured.

この第1電機子列では、ECU2によって、第1電機子17への電力の入出力状態が制御されることで、鉄芯17aの内側端部に磁極が発生するように構成されており、これらの磁極の発生に伴い、第1回転磁界が、第1ロータ14の永久磁石列との間に第1電機子列に沿って回転するように発生する。以下、鉄芯17aの内側端部に発生する磁極を、「第1電機子磁極」という。これらの第1電機子磁極の数は、ECU2によって、永久磁石14cの磁極と同じ数(すなわち2n個)になるように制御される。   The first armature train is configured such that a magnetic pole is generated at the inner end of the iron core 17a by controlling the input / output state of power to the first armature 17 by the ECU 2. With the generation of the magnetic poles, the first rotating magnetic field is generated so as to rotate along the first armature array with the permanent magnet array of the first rotor 14. Hereinafter, the magnetic pole generated at the inner end of the iron core 17a is referred to as a “first armature magnetic pole”. The number of the first armature magnetic poles is controlled by the ECU 2 so as to be the same number as the magnetic poles of the permanent magnet 14c (that is, 2n).

さらに、第2電機子列は、3n個の第2電機子18で構成され、これらの第2電機子18は、取付部16aの内周面に、電気角2π/3に相当する所定角度の間隔で配置されている(図3(b)参照)。第2電機子18の各々は、鉄芯18aと、鉄芯18aに集中巻きで巻かれたコイル18bなどを備えており、3n個のコイル18bは、n組のU相、V相およびW相の三相コイルを構成している。   Further, the second armature row is composed of 3n second armatures 18, and these second armatures 18 have a predetermined angle corresponding to an electrical angle of 2π / 3 on the inner peripheral surface of the mounting portion 16 a. They are arranged at intervals (see FIG. 3B). Each of the second armatures 18 includes an iron core 18a, a coil 18b wound around the iron core 18a by concentrated winding, and the 3n coils 18b include n sets of U phase, V phase, and W phase. The three-phase coil is configured.

この第2電機子列でも、ECU2によって、第2電機子18への電力の入出力状態が制御されることで、鉄芯18aの内側端部に磁極が発生するように構成されており、これらの磁極の発生に伴い、第2回転磁界が、第1ロータ14の永久磁石列との間に第2電機子列に沿って回転するように発生する。以下、鉄芯18aの内側端部に発生する磁極を、「第2電機子磁極」という。ECU2によって、これらの第2電機子磁極の数も、第1電機子磁極の数と同様に、永久磁石14cの磁極と同じ数(すなわち2n個)になるように制御される。   The second armature train is also configured such that a magnetic pole is generated at the inner end of the iron core 18a by controlling the input / output state of power to the second armature 18 by the ECU 2. With the generation of the magnetic poles, the second rotating magnetic field is generated so as to rotate along the second armature row between the permanent magnet row of the first rotor 14. Hereinafter, the magnetic pole generated at the inner end of the iron core 18a is referred to as a “second armature magnetic pole”. The number of these second armature magnetic poles is controlled by the ECU 2 so as to be the same as the number of magnetic poles of the permanent magnet 14c (that is, 2n), similarly to the number of the first armature magnetic poles.

また、第3電機子列は、3n個の第3電機子19で構成され、これらの第3電機子19は、取付部16aの内周面に、電気角2π/3に相当する所定角度の間隔で配置されている(図3(c)参照)。また、第3電機子19の各々は、鉄芯19aと、鉄芯19aに集中巻きで巻かれたコイル19bなどを備えており、3n個のコイル19bは、n組のU相、V相およびW相の三相コイルを構成している。   The third armature row is composed of 3n third armatures 19, and these third armatures 19 have a predetermined angle corresponding to an electrical angle of 2π / 3 on the inner peripheral surface of the mounting portion 16a. They are arranged at intervals (see FIG. 3C). Each of the third armatures 19 includes an iron core 19a and a coil 19b wound around the iron core 19a by concentrated winding. The 3n coils 19b include n sets of U phase, V phase, and the like. A W-phase three-phase coil is formed.

この第3電機子列でも、第3電機子19への電力の入出力状態が制御されることで、鉄芯19aの内側端部に磁極が発生するように構成されており、これらの磁極の発生に伴い、第3回転磁界が、第1ロータ14の永久磁石列との間に第3電機子列に沿って回転するように発生する。以下、鉄芯19aの内側端部に発生する磁極を、「第3電機子磁極」という。ECU2によって、これらの第3電機子磁極の数も、第1および第2電機子磁極の数と同様に、永久磁石14cの磁極と同じ数(すなわち2n個)になるように制御される。   This third armature row is also configured to generate magnetic poles at the inner end of the iron core 19a by controlling the input / output state of power to the third armature 19, and these magnetic poles Along with the generation, a third rotating magnetic field is generated so as to rotate along the third armature row between the permanent magnet row of the first rotor 14. Hereinafter, the magnetic pole generated at the inner end of the iron core 19a is referred to as a “third armature magnetic pole”. The number of these third armature magnetic poles is controlled by the ECU 2 so as to be the same as the number of magnetic poles of the permanent magnet 14c (that is, 2n), similarly to the number of the first and second armature magnetic poles.

以上の第1〜第3電機子列では、図3(a)〜(c)に示すように、第2電機子列の三相コイルの各々は、第1電機子列の三相コイルの各々に対して、同図の下側に向かって電気角2π/3に相当する角度分ずつずれた状態に配置され、第3電機子列の三相コイルの各々は、第2電機子列の三相コイルの各々に対して、同図の下側に向かって電気角2π/3に相当する角度分ずつずれた状態に配置されている。   In the above first to third armature rows, as shown in FIGS. 3A to 3C, each of the three-phase coils of the second armature row is each of the three-phase coils of the first armature row. On the other hand, each of the three-phase coils of the third armature array is arranged in a state shifted by an angle corresponding to the electrical angle 2π / 3 toward the lower side of the figure. Each of the phase coils is arranged in a state shifted by an angle corresponding to an electrical angle of 2π / 3 toward the lower side of the figure.

なお、この回転機10のステータ16では、第1電機子列と第2電機子列と第3電機子列との間で磁束が漏れないようにするために、バックヨーク(図示せず)が設置されており、それにより、3つの電機子列間で磁気短絡が発生しないように構成されている。   In the stator 16 of the rotating machine 10, a back yoke (not shown) is provided in order to prevent magnetic flux from leaking between the first armature row, the second armature row, and the third armature row. It is installed so that a magnetic short circuit does not occur between the three armature rows.

一方、第2ロータ15は、入力軸12の右端部に固定された回転盤部15dと、この回転盤部15dの外端部から駆動プーリ7側に延びる支持部15eと、この支持部15eに固定され、第1ロータ14の永久磁石列とステータ16の第1〜第3電機子列の間に配置された第1〜第3軟磁性体コア列を有している。これらの第1〜第3軟磁性体コア列はそれぞれ、軟磁性体(例えば鋼板の積層体)製の、2n個の第1〜第3軟磁性体コア15a〜15c(軟磁性体)で構成されている。   On the other hand, the second rotor 15 includes a turntable portion 15d fixed to the right end portion of the input shaft 12, a support portion 15e extending from the outer end portion of the turntable portion 15d toward the drive pulley 7, and the support portion 15e. The first to third soft magnetic core rows are fixed and arranged between the permanent magnet row of the first rotor 14 and the first to third armature rows of the stator 16. Each of the first to third soft magnetic core arrays is composed of 2n first to third soft magnetic cores 15a to 15c (soft magnetic bodies) made of a soft magnetic body (for example, a laminated body of steel plates). Has been.

第1軟磁性体コア(以下「第1コア」という)15aは、第1電機子列と永久磁石列の間に、電気角πに相当する所定角度の間隔で周方向に沿って設けられているとともに、永久磁石列の永久磁石14cとの径方向の間隙が第1電機子列の鉄芯17aとの径方向の間隙と等しくなるように、構成されている。また、第2軟磁性体コア(以下「第2コア」という)15bは、第2電機子列と永久磁石列の間に、電気角πに相当する所定角度の間隔で周方向に沿って設けられているとともに、永久磁石列の永久磁石14cとの径方向の間隙が第2電機子列の鉄芯18aとの径方向の間隙と等しくなるように、構成されている。   First soft magnetic cores (hereinafter referred to as “first cores”) 15a are provided along the circumferential direction between the first armature array and the permanent magnet array at a predetermined angle interval corresponding to the electrical angle π. In addition, the radial gap between the permanent magnet row and the permanent magnet 14c is equal to the radial gap between the first armature row and the iron core 17a. The second soft magnetic core (hereinafter referred to as “second core”) 15b is provided along the circumferential direction between the second armature row and the permanent magnet row at a predetermined angle interval corresponding to the electrical angle π. In addition, the radial gap between the permanent magnet row and the permanent magnet 14c is equal to the radial gap between the second armature row and the iron core 18a.

さらに、第3軟磁性体コア(以下「第3コア」という)15cは、第3電機子列と永久磁石列の間に、電気角πに相当する所定角度の間隔で周方向に沿って設けられているとともに、永久磁石列の永久磁石14cとの径方向の間隙が第3電機子列の鉄芯19aとの径方向の間隙と等しくなるように、構成されている。また、以上の第1〜第3コア15a〜15cでは、第2コア15bの各々は、第1コア15aの各々に対して、図3の下側に電気角π/3に相当する角度分ずつずれた状態に配置され、第3コア15cの各々は、第2コア15bの各々に対して、同図の下側に電気角π/3に相当する角度分ずつずれた状態に配置されている。   Further, a third soft magnetic core (hereinafter referred to as “third core”) 15c is provided along the circumferential direction between the third armature array and the permanent magnet array at a predetermined angle interval corresponding to the electrical angle π. In addition, the radial gap between the permanent magnet row and the permanent magnet 14c is equal to the radial gap between the third armature row and the iron core 19a. Further, in the first to third cores 15a to 15c described above, each of the second cores 15b is an angle corresponding to the electrical angle π / 3 on the lower side of FIG. 3 with respect to each of the first cores 15a. Each of the third cores 15c is arranged in a state of being shifted by an angle corresponding to the electrical angle π / 3 on the lower side of the figure with respect to each of the second cores 15b. .

次に、以上のように構成された回転機10の動作原理を説明するために、まず、図4に示す回転機40について説明する。この回転機40は、本出願人が特許文献1の補機駆動装置において用いたものである。また、図5は、図4のD−D線の位置で周方向に沿って破断した断面の一部を模式的に展開したものであり、図6は、図5と等価の構成を示すものである。   Next, in order to explain the operating principle of the rotating machine 10 configured as described above, first, the rotating machine 40 shown in FIG. 4 will be described. The rotating machine 40 is the one used by the present applicant in the auxiliary machine driving device of Patent Document 1. 5 is a schematic development of a part of a cross-section broken along the circumferential direction at the position of line DD in FIG. 4, and FIG. 6 shows a configuration equivalent to FIG. It is.

図4に示すように、回転機40は、ケース46と、ケース46に固定された2つの軸受47,47と、これらの軸受47,47に回動自在にそれぞれ支持された第1軸41および第2軸42と、ケース46内に設けられた第1ロータ43と、ケース46内に第1ロータ43に対向するように設けられたステータ44と、両者43,44の間に所定の間隔を存した状態で設けられた第2ロータ45などを備えている。第1ロータ43、第2ロータ45およびステータ44は、第1軸41の径方向の内側から外側に向かってこの順で並んでいる。なお、2つの軸41,42は、互いに同心に配置されている。   As shown in FIG. 4, the rotating machine 40 includes a case 46, two bearings 47 and 47 fixed to the case 46, and a first shaft 41 and a first shaft 41 rotatably supported by the bearings 47 and 47, respectively. A predetermined interval is provided between the second shaft 42, the first rotor 43 provided in the case 46, the stator 44 provided in the case 46 so as to face the first rotor 43, and the two 43, 44. The second rotor 45 provided in the existing state is provided. The first rotor 43, the second rotor 45, and the stator 44 are arranged in this order from the inner side to the outer side in the radial direction of the first shaft 41. The two shafts 41 and 42 are arranged concentrically with each other.

第1ロータ43は、2n個の第1永久磁石43aおよび第2永久磁石43bを有しており、第1および第2永久磁石43a,43bはそれぞれ、第1軸41の周方向(以下、単に「周方向」という)に等間隔で並んでいる。これらの第1および第2永久磁石43a,43bは、リング状の固定部43cの外周面に、軸線方向に並び、互いに接した状態で取り付けられている。以上の構成により、第1および第2永久磁石43a,43bは、第1軸41と一体に回動自在になっている。   The first rotor 43 has 2n first permanent magnets 43a and second permanent magnets 43b, and the first and second permanent magnets 43a and 43b are respectively in the circumferential direction of the first shaft 41 (hereinafter simply referred to as the first permanent magnet 43a). They are lined up at equal intervals in the “circumferential direction”. The first and second permanent magnets 43a and 43b are attached to the outer peripheral surface of the ring-shaped fixing portion 43c in the axial direction and in contact with each other. With the above configuration, the first and second permanent magnets 43 a and 43 b are rotatable integrally with the first shaft 41.

また、図5および図6に示すように、第1軸41を中心として、周方向に隣り合う各2つの第1および第2永久磁石43a,43bの間のピッチは、電気角πに設定されている。また、第1および第2永久磁石43a,43bの極性は、軸線方向に並んだもの同士は同じ極性で、周方向に隣り合う各2つについては互いに異なっている。以下、第1および第2永久磁石43a,43bの磁極をそれぞれ、「第1磁極」および「第2磁極」という。   As shown in FIGS. 5 and 6, the pitch between the two first and second permanent magnets 43a and 43b adjacent to each other in the circumferential direction around the first axis 41 is set to an electrical angle π. ing. Further, the polarities of the first and second permanent magnets 43a and 43b are the same in the axial direction, and are different from each other in the two adjacent in the circumferential direction. Hereinafter, the magnetic poles of the first and second permanent magnets 43a and 43b are referred to as “first magnetic pole” and “second magnetic pole”, respectively.

ステータ44は、第1および第2回転磁界をそれぞれ発生させるものであり、周方向に等間隔で並んだ3n個の電機子44aを有している。各電機子44aは、鉄芯44bと、鉄芯44bに集中巻で巻回されたコイル44cなどで構成されている。鉄芯44bの内周面の軸線方向の中央部には、周方向に延びる溝44dが形成されている。3n個のコイル44cは、n組のU相、V相およびW相の3相コイルを構成している(図5,6参照)。また、電機子44aは、ケース46の周壁46aの内周面に、リング状の固定部44eを介して取り付けられている。   The stator 44 generates the first and second rotating magnetic fields, and has 3n armatures 44a arranged at equal intervals in the circumferential direction. Each armature 44a includes an iron core 44b and a coil 44c wound around the iron core 44b in a concentrated manner. A groove 44d extending in the circumferential direction is formed in the central portion in the axial direction of the inner peripheral surface of the iron core 44b. The 3n coils 44c constitute n sets of U-phase, V-phase, and W-phase three-phase coils (see FIGS. 5 and 6). The armature 44a is attached to the inner peripheral surface of the peripheral wall 46a of the case 46 via a ring-shaped fixing portion 44e.

さらに、電機子44aは、図示しない可変電源に接続されており、可変電源から電力が供給されたときに、鉄芯44bの第1および第2永久磁石43a,43b側の端部に、互いに異なる極性の磁極がそれぞれ発生するように構成されている。また、これらの磁極の発生に伴って、第1ロータ43の第1永久磁石43a側の部分との間および第2永久磁石43b側の部分との間に、第1および第2回転磁界が周方向に回転するようにそれぞれ発生する。以下、鉄芯44bの第1および第2永久磁石43a,43b側の端部に発生する磁極をそれぞれ、「第1電機子磁極」および「第2電機子磁極」という。また、これらの第1および第2電機子磁極はそれぞれ、第1永久磁石43aの磁極と同じ数(すなわち2n個)に設定される。   Further, the armature 44a is connected to a variable power source (not shown), and when power is supplied from the variable power source, the armatures 44a are different from each other at the ends of the iron core 44b on the first and second permanent magnets 43a, 43b side. Polarity magnetic poles are respectively generated. As these magnetic poles are generated, the first and second rotating magnetic fields are generated between the first rotor 43 and the second permanent magnet 43b. Each occurs to rotate in the direction. Hereinafter, the magnetic poles generated at the ends of the iron core 44b on the first and second permanent magnets 43a and 43b side are referred to as “first armature magnetic pole” and “second armature magnetic pole”, respectively. The first and second armature magnetic poles are set to the same number (that is, 2n) as the magnetic poles of the first permanent magnet 43a.

第2ロータ45は、第1永久磁石43aと同じ数(すなわち2n個)の第1軟磁性体コア(以下「第1コア」という)45aおよび第2軟磁性体コア(以下「第2コア」という)45bを有している。これらのコア45a,45bはそれぞれ、周方向に電気角πに相当する所定角度の間隔で並んでいるとともに、両者の位相差は電気角π/2に相当する角度分ずれている。また、第1および第2コア45a,45bはいずれも、軟磁性体(具体的には複数の鋼板を積層したもの)で構成されている。   The second rotor 45 has the same number (namely, 2n) of first soft magnetic cores (hereinafter referred to as “first cores”) 45a and second soft magnetic cores (hereinafter referred to as “second cores”) as the first permanent magnets 43a. 45b). These cores 45a and 45b are arranged in the circumferential direction at intervals of a predetermined angle corresponding to the electrical angle π, and the phase difference between them is shifted by an angle corresponding to the electrical angle π / 2. The first and second cores 45a and 45b are both made of a soft magnetic material (specifically, a laminate of a plurality of steel plates).

第1および第2コア45a,45bはそれぞれ、円板状のフランジ45eの外端部に、軸線方向に若干延びる棒状の連結部45c,45dを介して取り付けられており、フランジ45eは、第2軸42に一体に同心状に設けられている。以上の構成により、第1および第2コア45a,45bは、第2軸42と一体に回動自在になっている。   The first and second cores 45a and 45b are respectively attached to the outer ends of the disc-shaped flange 45e via rod-shaped connecting portions 45c and 45d that slightly extend in the axial direction. The shaft 42 is integrally formed concentrically. With the above configuration, the first and second cores 45 a and 45 b are rotatable together with the second shaft 42.

以上の回転機40の場合、特許文献1で説明されているように、2つのロータ43,45およびステータ44の間でのエネルギの入出力関係と、ロータ43,45の回転速度および回転磁界の回転速度の関係とが、遊星歯車装置における3つの部材(サンギヤ、リングギヤおよびプラネタリキャリア)のトルクの関係および回転速度の関係と同じ動作特性を示すように、回転機40を制御することができる。   In the case of the rotating machine 40 described above, as described in Patent Document 1, the input / output relationship of energy between the two rotors 43 and 45 and the stator 44, the rotational speed of the rotors 43 and 45, and the rotating magnetic field The rotating machine 40 can be controlled such that the relationship between the rotational speeds shows the same operating characteristics as the relationship between the torques and the rotational speeds of the three members (sun gear, ring gear, and planetary carrier) in the planetary gear device.

次に、以上のように構成された回転機40の電圧方程式の導出法について説明する。この回転機40の場合、一般的な1ロータタイプのブラシレスDCモータと比較して、ステータ44の構成は同じであるのに対し、永久磁石などで構成された第1ロータ43だけでなく、軟磁性体などで構成された第2ロータ45を有するという点が異なっている。このことから、U相〜W相の電流Iu,Iv,Iwに対する電圧は、一般的なブラシレスDCモータの場合とほぼ同じであるのに対し、第1および第2ロータ43,45の回転に伴ってU相〜W相のコイル44cに発生する逆起電圧(すなわち逆起電力,誘導起電力)は、一般的なブラシレスDCモータの場合と異なるものとなる。   Next, a method for deriving a voltage equation of the rotating machine 40 configured as described above will be described. In the case of the rotating machine 40, the configuration of the stator 44 is the same as that of a general one-rotor type brushless DC motor, whereas not only the first rotor 43 configured by a permanent magnet or the like but also a soft magnet. The difference is that it has a second rotor 45 made of a magnetic material or the like. From this, the voltages for the U-phase to W-phase currents Iu, Iv, and Iw are substantially the same as in the case of a general brushless DC motor, but as the first and second rotors 43 and 45 rotate. Thus, the counter electromotive voltage (that is, counter electromotive force and induced electromotive force) generated in the U-phase to W-phase coil 44c is different from that of a general brushless DC motor.

この逆起電圧は、具体的には、以下に述べるように求められる。図7は、2n個の第1永久磁石43a、2n個の第1コア45aおよび3n個の電機子44aを1組の回転機構造(すなわち電動機構造)とした場合において、この回転機構造に相当する等価回路の一例を示している。なお、同図は、便宜上、極数=2の場合を示しているが、回転機40の極数は、前述したように2nである。この場合、第1コア45aを介さずに、U相〜W相のコイル44cをそれぞれ直接、通過する第1永久磁石43aの磁束Ψua1、Ψva1、Ψwa1は、下式(1)〜(3)でそれぞれ表される。

Figure 0005171497
ここで、Ψfbは、各相のコイル44cを直接、通過する第1永久磁石43aの磁束の最大値である。また、θe1は、第1ロータ電気角であり、基準となるステータ44の1つの電機子44a(以下「基準電機子」という)に対する第1ロータ43の回転角を電気角で表したものである。この第1ロータ電気角θe1は、具体的には、図示しない回転角センサを用いて第1ロータ43の回転角を検出し、その検出値を電気角に変換することによって算出される。 Specifically, this counter electromotive voltage is obtained as described below. FIG. 7 corresponds to this rotating machine structure when the 2n first permanent magnets 43a, the 2n first cores 45a, and the 3n armatures 44a have a single rotating machine structure (that is, an electric motor structure). An example of an equivalent circuit is shown. In addition, although the figure has shown the case where the number of poles = 2 for convenience, the number of poles of the rotary machine 40 is 2n as mentioned above. In this case, the magnetic fluxes Ψua1, Ψva1, and Ψwa1 of the first permanent magnet 43a that directly pass through the U-phase to W-phase coils 44c without using the first core 45a are expressed by the following equations (1) to (3). Each is represented.
Figure 0005171497
Here, Ψfb is the maximum value of the magnetic flux of the first permanent magnet 43a that directly passes through the coil 44c of each phase. In addition, θe1 is a first rotor electrical angle, and represents a rotation angle of the first rotor 43 with respect to one armature 44a of the stator 44 serving as a reference (hereinafter referred to as “reference armature”) as an electrical angle. . Specifically, the first rotor electrical angle θe1 is calculated by detecting the rotation angle of the first rotor 43 using a rotation angle sensor (not shown) and converting the detected value into an electrical angle.

また、第1コア45aを介してU相〜W相のコイル44cをそれぞれ通過する第1永久磁石43aの磁束Ψua2、Ψva2、Ψwa2は、下式(4)〜(6)でそれぞれ表される。

Figure 0005171497
ここで、Ψfaは、第1コア45aを介して各相のコイル44cを通過する第1永久磁石43aの磁束の最大値である。また、θe2は、第2ロータ電気角であり、上記基準電機子に対する第2ロータ45の回転角を電気角で表したものである。この第2ロータ電気角θe2は、具体的には、図示しない回転角センサを用いて第2ロータ45の回転角を検出し、その検出値を電気角に変換することによって算出される。 Further, the magnetic fluxes Ψua2, Ψva2, and Ψwa2 of the first permanent magnet 43a passing through the U-phase to W-phase coils 44c via the first core 45a are expressed by the following expressions (4) to (6), respectively.
Figure 0005171497
Here, ψfa is the maximum value of the magnetic flux of the first permanent magnet 43a passing through the coil 44c of each phase through the first core 45a. Θe2 is a second rotor electrical angle, and represents the rotation angle of the second rotor 45 with respect to the reference armature as an electrical angle. Specifically, the second rotor electrical angle θe2 is calculated by detecting the rotation angle of the second rotor 45 using a rotation angle sensor (not shown) and converting the detected value into an electrical angle.

U相〜W相のコイル44cをそれぞれ通過する第1永久磁石43aの磁束Ψua、Ψva、Ψwaは、上述したU相〜W相のコイル44cを直接、通過する磁束Ψua1、Ψva1、Ψwa1と、第1コア45aを介して通過する磁束Ψua2、Ψva2、Ψwa2との和、すなわち、(Ψua1+Ψua2)、(Ψva1+Ψva2)および(Ψwa1+Ψwa2)でそれぞれ表される。したがって、これらの磁束Ψua、Ψva、Ψwaは、上述した式(1)〜(6)より、下式(7)〜(9)でそれぞれ表される。

Figure 0005171497
The magnetic fluxes Ψua, Ψva, Ψwa of the first permanent magnet 43a that respectively pass through the U-phase to W-phase coils 44c are the same as the magnetic fluxes Ψua1, Ψva1, Ψwa1 that pass directly through the U-phase to W-phase coil 44c described above. The sum of the magnetic fluxes Ψua2, Ψva2, and Ψwa2 passing through one core 45a, that is, (Ψua1 + Ψua2), (Ψva1 + Ψva2), and (Ψwa1 + Ψwa2), respectively. Therefore, these magnetic fluxes Ψua, Ψva, Ψwa are expressed by the following expressions (7) to (9) from the above expressions (1) to (6), respectively.
Figure 0005171497

また、これらの式(7)〜(9)を変形すると、下式(10)〜(12)が得られる。

Figure 0005171497
Further, when these formulas (7) to (9) are modified, the following formulas (10) to (12) are obtained.
Figure 0005171497

さらに、U相〜W相のコイル44cをそれぞれ通過する第1永久磁石43aの磁束Ψua、Ψva、Ψwaを時間微分することによって、第1永久磁石43aおよび/または第1コア45aの回転に伴ってU相〜W相のコイル44cに発生する逆起電圧(以下、それぞれ「第1U相逆起電圧Vcu1」「第1V相逆起電圧Vcv1」「第1W相逆起電圧Vcw1」という)がそれぞれ得られる。したがって、これらの第1U相〜W相の逆起電圧Vcu1、Vcv1、Vcw1は、式(10)〜(12)を時間微分することにより得られた下式(13)〜(15)でそれぞれ表される。

Figure 0005171497
ここで、ωe2は、θe2の時間微分値、すなわち、第2ロータ45の角速度を電気角速度に換算した値(以下「第2ロータ電気角速度」という)であり、ωe1は、θe1の時間微分値、すなわち、第1ロータ43の角速度を電気角速度に換算した値(以下「第1ロータ電気角速度」という)である。 Further, by differentiating the magnetic flux Ψua, Ψva, Ψwa of the first permanent magnet 43a passing through the U-phase to W-phase coils 44c with time, the first permanent magnet 43a and / or the first core 45a is rotated. Back electromotive voltages (hereinafter referred to as “first U phase back electromotive voltage Vcu1”, “first V phase back electromotive voltage Vcv1”, and “first W phase back electromotive voltage Vcw1”) respectively generated in the U-phase to W-phase coils 44c are obtained. It is done. Therefore, the back electromotive voltages Vcu1, Vcv1, and Vcw1 of the first U phase to the W phase are respectively expressed by the following equations (13) to (15) obtained by time differentiation of the equations (10) to (12). Is done.
Figure 0005171497
Here, ωe2 is a time differential value of θe2, that is, a value obtained by converting the angular velocity of the second rotor 45 into an electrical angular velocity (hereinafter referred to as “second rotor electrical angular velocity”), and ωe1 is a time differential value of θe1. That is, a value obtained by converting the angular velocity of the first rotor 43 into an electrical angular velocity (hereinafter referred to as “first rotor electrical angular velocity”).

また、図8は、2n個の第2永久磁石43b、2n個の第2コア45bおよび3n個の電機子44aを1組の回転機構造とした場合において、この回転機構造に相当する等価回路の一例を示している。この場合、第2永久磁石43bおよび/または第2コア45bの回転に伴ってU相〜W相のコイル44cに発生する逆起電圧は、上述した第1永久磁石43aおよび第1コア45aの場合と同様に、次のようにして求められる。以下、これらのU相〜W相のコイル44cに発生する逆起電圧をそれぞれ、「第2U相逆起電圧Vcu2」「第2V相逆起電圧Vcv2」「第2W相逆起電圧Vcw2」という。   FIG. 8 shows an equivalent circuit corresponding to the rotating machine structure when the 2n second permanent magnets 43b, the 2n second cores 45b, and the 3n armatures 44a have a set of rotating machine structures. An example is shown. In this case, the counter electromotive voltage generated in the U-phase to W-phase coil 44c with the rotation of the second permanent magnet 43b and / or the second core 45b is the case of the first permanent magnet 43a and the first core 45a described above. Similarly to the above, it is obtained as follows. Hereinafter, the counter electromotive voltages generated in the U-phase to W-phase coils 44c are referred to as “second U-phase counter electromotive voltage Vcu2”, “second V-phase counter electromotive voltage Vcv2”, and “second W-phase counter electromotive voltage Vcw2,” respectively.

すなわち、前述したように第1および第2永久磁石43a,43bは互いに一体であるので、各相のコイル44cを直接、通過する第2永久磁石43bの磁束の最大値は、各相のコイル44cを直接、通過する第1永久磁石43aの磁束の最大値と等しく、かつ、第2コア45bを介して各相のコイル44cを通過する第2永久磁石43bの磁束の最大値は、第1コア45aを介して各相のコイル44cを通過する第1永久磁石43aの磁束の最大値と等しい。また、前述したように、第1および第2コア45a,45bの間の電気角は、互いに電気角π/2ずれている(図8参照)。以上から、U相〜W相のコイル44cをそれぞれ通過する第2永久磁石43bの磁束Ψub、Ψvb、Ψwb(すなわち第2コア45bを介して通過する磁束と、介さずに直接、通過する磁束との和)は、下式(16)〜(18)でそれぞれ表される。

Figure 0005171497
That is, since the first and second permanent magnets 43a and 43b are integral with each other as described above, the maximum value of the magnetic flux of the second permanent magnet 43b that directly passes through the coil 44c of each phase is the coil 44c of each phase. Is equal to the maximum value of the magnetic flux of the first permanent magnet 43a passing directly through the second core 45b, and the maximum value of the magnetic flux of the second permanent magnet 43b passing through the coil 44c of each phase via the second core 45b is It is equal to the maximum value of the magnetic flux of the first permanent magnet 43a passing through the coil 44c of each phase through 45a. Further, as described above, the electrical angle between the first and second cores 45a and 45b is shifted from the electrical angle π / 2 (see FIG. 8). From the above, the magnetic fluxes Ψub, Ψvb, Ψwb of the second permanent magnet 43b that passes through the U-phase to W-phase coils 44c (that is, the magnetic flux that passes through the second core 45b, and the magnetic flux that passes directly without going through the second core 45b). Is represented by the following expressions (16) to (18).
Figure 0005171497

また、これらの式(16)〜(18)を変形すると、下式(19)〜(21)が得られる。

Figure 0005171497
Further, when these equations (16) to (18) are modified, the following equations (19) to (21) are obtained.
Figure 0005171497

さらに、U相〜W相のコイル44cをそれぞれ通過する第2永久磁石43bの磁束Ψub、Ψvb、Ψwbを時間微分することによって、上述した第2U相〜W相の逆起電圧Vcu2、Vcv2、Vcw2がそれぞれ得られる。したがって、これらの逆起電圧Vcu2、Vcv2、Vcw2は、式(19)〜(21)を時間微分することにより得られた下式(22)〜(24)でそれぞれ表される。

Figure 0005171497
Further, the second U-phase to W-phase counter electromotive voltages Vcu2, Vcv2, and Vcw2 are obtained by time-differentiating the magnetic fluxes Ψub, Ψvb, and Ψwb of the second permanent magnet 43b that respectively pass through the U-phase to W-phase coils 44c. Are obtained respectively. Therefore, these back electromotive voltages Vcu2, Vcv2, and Vcw2 are respectively expressed by the following equations (22) to (24) obtained by differentiating the equations (19) to (21) with respect to time.
Figure 0005171497

また、前述したように、ステータ44は、その鉄芯44bの第1および第2永久磁石43a,43b側の端部に、互いに異なる極性の磁極が発生するように構成されている。さらに、第1および第2永久磁石43a,43bのうち、軸線方向に並んだもの同士の極性は、同じになっている。これらのことから明らかなように、軸線方向に並んだ第1および第2永久磁石43a,43bの電気角は、互いに電気角πずれている。このため、第1および/または第2のロータ43,45の回転に伴ってU相〜W相のコイル44cに発生する逆起電圧Vcu、Vcv、Vcwはそれぞれ、前述した第1U相〜W相の逆起電圧Vcu1、Vcv1、Vcw1と、第2U相〜W相の逆起電圧Vcu2、Vcv2、Vcw2との差、すなわち、(Vcu1−Vcu2)、(Vcv1−Vcv2)および(Vcw1−Vcw2)となる。したがって、これらの逆起電圧Vcu、Vcv、Vcwは、式(13)〜(15)および式(22)〜(24)より、下式(25)〜(27)で表される。

Figure 0005171497
Further, as described above, the stator 44 is configured such that magnetic poles having different polarities are generated at the ends of the iron core 44b on the first and second permanent magnets 43a, 43b side. Furthermore, the polarities of the first and second permanent magnets 43a and 43b arranged in the axial direction are the same. As is clear from these facts, the electrical angles of the first and second permanent magnets 43a and 43b arranged in the axial direction are shifted from each other by the electrical angle π. Therefore, the counter electromotive voltages Vcu, Vcv, and Vcw generated in the U-phase to W-phase coils 44c as the first and / or second rotors 43 and 45 rotate are respectively the first U-phase to W-phase described above. Difference between the counter electromotive voltages Vcu1, Vcv1, and Vcw1 of the second phase and the counter electromotive voltages Vcu2, Vcv2, and Vcv2 of the second U phase to the W phase, that is, (Vcu1−Vcu2), (Vcv1−Vcv2), and (Vcw1−Vcw2) Become. Therefore, these back electromotive voltages Vcu, Vcv, and Vcw are expressed by the following equations (25) to (27) from the equations (13) to (15) and the equations (22) to (24).
Figure 0005171497

ここで、回転機40全体の総磁束量をΨとすると、Ψ=2・Ψfaが成立するので、これを上記式(25)〜(27)に適用すると、下式(28)〜(30)が得られる。

Figure 0005171497
Here, assuming that the total amount of magnetic flux of the entire rotating machine 40 is Ψ, Ψ = 2 · Ψfa is established. When this is applied to the above expressions (25) to (27), the following expressions (28) to (30) are satisfied. Is obtained.
Figure 0005171497

また、U相〜W相のコイル44cの電圧(以下、それぞれ「U相電圧Vu」「V相電圧Vu」「W相電圧Vw」という)は、U相〜W相の電流Iu,Iv,Iwに対する電圧と、U相〜W相のコイル44cの逆起電圧Vcu,Vcv,Vcwとの和でそれぞれ表される。したがって、回転機40の電圧方程式は、下式(31)のようになる。

Figure 0005171497
The voltages of the U-phase to W-phase coils 44c (hereinafter referred to as “U-phase voltage Vu”, “V-phase voltage Vu”, and “W-phase voltage Vw”, respectively) are U-phase to W-phase currents Iu, Iv, and Iw. And the sum of the back electromotive voltages Vcu, Vcv, and Vcw of the U-phase to W-phase coils 44c. Therefore, the voltage equation of the rotating machine 40 is represented by the following equation (31).
Figure 0005171497

ここで、Ru,RvおよびRwはそれぞれU相〜W相のコイル44cの抵抗であり、Lu,LvおよびLwはそれぞれ、U相〜W相のコイル44cの自己インダクタンスであり、いずれも所定値である。また、Muvは、U相コイル44cとV相コイル44cの間の相互インダクタンスであり、Mvwは、V相コイル44cとW相コイル44cの間の相互インダクタンスであり、Mwuは、W相コイル44cとU相コイル44cの間の相互インダクタンスであり、いずれも所定値である。さらに、sは微分演算子である。   Here, Ru, Rv, and Rw are the resistances of the U-phase to W-phase coils 44c, respectively, and Lu, Lv, and Lw are the self-inductances of the U-phase to W-phase coils 44c, respectively. is there. Further, Muv is a mutual inductance between the U-phase coil 44c and the V-phase coil 44c, Mvw is a mutual inductance between the V-phase coil 44c and the W-phase coil 44c, and Mwu is the same as the W-phase coil 44c. These are mutual inductances between the U-phase coils 44c, and both are predetermined values. Furthermore, s is a differential operator.

また、上記の式(31)を参照すると明らかなように、この式(31)の(2θe2−θe1)および(2ωe2−ωe1)を、一般的なブラシレスDCモータのロータの電気角θeおよび電気角速度ωeにそれぞれ置き換えた数式は、一般的なブラシレスDCモータの電圧方程式において磁束量を値1/2に設定したものに相当する。このことから、回転機40を作動させるためには、前述した第1および第2回転磁界のベクトルの電気角θxを、θx=(2θe2−θe1)が成立するように制御すればよいことが判る。また、以上の点は、極数やコイル44cの相数にかかわらず成立する。   Further, as apparent from the above equation (31), (2θe2-θe1) and (2ωe2-ωe1) of the equation (31) are expressed as the electric angle θe and the electric angular velocity of the rotor of a general brushless DC motor. The mathematical expressions replaced with ωe correspond to the voltage equation of a general brushless DC motor in which the amount of magnetic flux is set to ½. From this, in order to operate the rotating machine 40, it can be understood that the electrical angle θx of the vectors of the first and second rotating magnetic fields described above should be controlled so that θx = (2θe2−θe1) is satisfied. . The above points are true regardless of the number of poles and the number of phases of the coil 44c.

一方、本実施形態の回転機10の場合、前述したように、ECU2によって、第1〜第3電機子17〜19への電力の入出力状態が制御されることで、第1〜第3回転磁界が発生する。ここで、回転機10の構成において、永久磁石14c、第1〜第3コア15a〜15cの回転半径と、第1〜第3電機子17〜19における第1〜第3回転磁界の回転半径とが無限大に大きいものと仮定すると、永久磁石14c、3つのコア15a〜15cは直線的に移動し、かつ3つの電機子17〜19の磁界も直線的に移動するものと見なすことができるので、前述した図3の構成は、図9の構成と等価であると見なすことができる。   On the other hand, in the case of the rotating machine 10 according to this embodiment, as described above, the ECU 2 controls the input / output state of the power to the first to third armatures 17 to 19, so that the first to third rotations. Magnetic field is generated. Here, in the configuration of the rotating machine 10, the rotation radius of the permanent magnet 14 c and the first to third cores 15 a to 15 c, and the rotation radius of the first to third rotating magnetic fields in the first to third armatures 17 to 19, Is assumed to be infinitely large, the permanent magnet 14c, the three cores 15a to 15c move linearly, and the magnetic fields of the three armatures 17 to 19 can also be considered to move linearly. 3 described above can be regarded as equivalent to the configuration of FIG.

さらに、図9の構成において、第1〜第3回転磁界を図10に示すように3つの仮想磁石17x〜19xの回転に置き換えた場合、本実施形態では、仮想磁石17x〜19xの磁極(すなわち第1〜第3電機子磁極)の極性および互いの位相において同図10に示す関係が成立するように、第1〜第3電機子17〜19への供給電力が制御される。なお、同図中の黒塗りで示す磁極が永久磁石の磁極を表しており、この点は以下の図面においても同様である。   Furthermore, in the configuration of FIG. 9, when the first to third rotating magnetic fields are replaced with the rotation of the three virtual magnets 17x to 19x as shown in FIG. 10, in this embodiment, the magnetic poles of the virtual magnets 17x to 19x (that is, The power supplied to the first to third armatures 17 to 19 is controlled so that the relationship shown in FIG. 10 is established in the polarities of the first to third armature magnetic poles) and the phases thereof. In addition, the magnetic poles shown in black in the figure represent the magnetic poles of the permanent magnet, and this point is the same in the following drawings.

同図10を参照すると明らかなように、第1〜第3コア15a〜15cの場合、互いに隣り合う2つのコアは、同図の下側に電気角π/3ずつずれている。すなわち、第1〜第3コア15a〜15cはスキュー配置されている。さらに、仮想磁石17x〜19xの磁極すなわち第1〜第3電機子磁極の場合、互いに隣り合う2つの磁極は、同図の下側に電気角2π/3ずつずれた状態に制御される。   As is apparent from FIG. 10, in the case of the first to third cores 15a to 15c, the two adjacent cores are shifted by an electrical angle of π / 3 downward in the figure. That is, the first to third cores 15a to 15c are skewed. Further, in the case of the magnetic poles of the virtual magnets 17x to 19x, that is, the first to third armature magnetic poles, the two magnetic poles adjacent to each other are controlled to be shifted to the lower side of the figure by an electrical angle of 2π / 3.

ここで、前述した永久磁石列、第1軟磁性体コア列および第1電機子列を1組の回転機構造(以下「第1回転機構造」という)とした場合、この第1回転機構造に相当する等価回路の一例は、図11に示すものとなる。また、永久磁石列、第2軟磁性体コア列および第2電機子列を1組の回転機構造(以下「第2回転機構造」という)とした場合、この第2回転機構造に相当する等価回路の一例は、図12に示すものとなる。   Here, when the above-described permanent magnet row, first soft magnetic core row, and first armature row have a single rotating machine structure (hereinafter referred to as “first rotating machine structure”), this first rotating machine structure. An example of an equivalent circuit corresponding to is shown in FIG. Further, when the permanent magnet array, the second soft magnetic core array, and the second armature array have a set of rotating machine structures (hereinafter referred to as “second rotating machine structure”), this corresponds to the second rotating machine structure. An example of an equivalent circuit is shown in FIG.

さらに、永久磁石列、第3軟磁性体コア列および第3電機子列を1組の回転機構造(以下「第3回転機構造」という)とした場合、この第3回転機構造に相当する等価回路の一例は、図13に示すものとなる。なお、これらの図11〜図13は、便宜上、極数=2の場合を例示したものである。以上のような3つの回転機構造の各々では、回転磁界が発生した際、各回転機構造の永久磁石、軟磁性体コアおよび電機子の間に、磁気回路(図示せず)が構成される。   Further, when the permanent magnet array, the third soft magnetic core array, and the third armature array have a single rotating machine structure (hereinafter referred to as “third rotating machine structure”), this corresponds to the third rotating machine structure. An example of an equivalent circuit is shown in FIG. 11 to 13 exemplify the case where the number of poles = 2 for convenience. In each of the three rotating machine structures as described above, when a rotating magnetic field is generated, a magnetic circuit (not shown) is formed between the permanent magnet, the soft magnetic core, and the armature of each rotating machine structure. .

次に、以上のような3つの回転機構造を有する回転機10の逆起電圧について説明する。第1および第2ロータ14,15が回転した場合、3つの回転機構造のU相にそれぞれ表れる磁束Ψu1〜Ψu3は、下式(32)〜(34)に示すものとなる。

Figure 0005171497
Next, the counter electromotive voltage of the rotating machine 10 having the above three rotating machine structure will be described. When the first and second rotors 14 and 15 rotate, the magnetic fluxes Ψu1 to Ψu3 that appear in the U phases of the three rotating machine structures are as shown in the following equations (32) to (34).
Figure 0005171497

ここで、ψfは、3つのコア15a〜15cを介して3つのU相コイル17b〜19bを通過する永久磁石14cの磁束の最大値である。また、θ1は、第1ロータ電気角であり、基準位置に対する第1ロータ14の回転角を電気角で表したものである。さらに、θ2は、第2ロータ電気角であり、基準位置に対する第2ロータ10の回転角を電気角で表したものである。これらの電気角θ1,θ2はそれぞれ、プーリ角センサ21およびクランク角センサ20の検出信号に基づいて算出される。これに加えて、ω1,ω2はそれぞれ、2つの電気角θ1,θ2の時間微分値を表している。   Here, ψf is the maximum value of the magnetic flux of the permanent magnet 14c that passes through the three U-phase coils 17b to 19b via the three cores 15a to 15c. In addition, θ1 is a first rotor electrical angle, and represents the rotation angle of the first rotor 14 with respect to the reference position as an electrical angle. Furthermore, θ2 is the second rotor electrical angle, and represents the rotation angle of the second rotor 10 with respect to the reference position as an electrical angle. These electrical angles θ1 and θ2 are calculated based on detection signals from the pulley angle sensor 21 and the crank angle sensor 20, respectively. In addition, ω1 and ω2 represent time differential values of the two electrical angles θ1 and θ2, respectively.

次いで、三角関数の積和公式cosαcosβ=(1/2){cos(α+β)+cos(α−β)}を上式(32)〜(34)に適用すると、下式(35)〜(37)が得られる。

Figure 0005171497
Next, by applying the product-sum formula of trigonometric function cos α cos β = (1/2) {cos (α + β) + cos (α−β)} to the above equations (32) to (34), the following equations (35) to (37) Is obtained.
Figure 0005171497

ここで、回転機10のU相全体に表れる磁束Ψuは、3つのΨu1〜Ψu3の和となるので、磁束Ψuは下式(38)によって算出される。

Figure 0005171497
Here, since the magnetic flux Ψu appearing in the entire U phase of the rotating machine 10 is the sum of the three Ψu1 to Ψu3, the magnetic flux Ψu is calculated by the following equation (38).
Figure 0005171497

以上の磁束Ψuの算出式の導出法と同じ手法により、回転機10のV相全体およびW相全体に表れる磁束Ψv,Ψwの算出式を導出すると、下式(39),(40)が得られる。

Figure 0005171497
The following equations (39) and (40) are obtained by deriving the equations for calculating the magnetic fluxes Ψv and Ψw appearing in the entire V phase and W phase of the rotating machine 10 by the same method as the method for deriving the above formula for calculating the magnetic flux Ψu. It is done.
Figure 0005171497

ここで、3つのコア15a〜15cを介することなく、3つのU相コイル17b〜19bを直接、通過する永久磁石14cの磁束は、極めて小さく、その影響を無視できる。これと同様に、3つのコア15a〜15cを介することなく、V相コイル17b〜19bおよびW相コイル17b〜19bをそれぞれ直接、通過する永久磁石14cの磁束も、極めて小さく、その影響を無視できる。以上の理由によって、U相、V相およびW相の逆起電圧はそれぞれ、磁束Ψu、Ψv、Ψwを時間微分した値dΨu/dt、dΨv/dt、dΨw/dtに相当することになり、それにより、U相、V相およびW相の逆起電圧の算出式は、以上の式(38)〜(40)を時間微分することによって、下式(41)〜(43)として導出される。

Figure 0005171497
Here, the magnetic flux of the permanent magnet 14c that passes directly through the three U-phase coils 17b to 19b without passing through the three cores 15a to 15c is extremely small, and its influence can be ignored. Similarly, the magnetic flux of the permanent magnet 14c directly passing through the V-phase coils 17b to 19b and the W-phase coils 17b to 19b without passing through the three cores 15a to 15c is also extremely small, and the influence can be ignored. . For the above reasons, the counter electromotive voltages of the U phase, the V phase, and the W phase respectively correspond to values dΨu / dt, dΨv / dt, dΨw / dt obtained by time-differentiating the magnetic fluxes Ψu, Ψv, Ψw. Thus, the U-phase, V-phase and W-phase back electromotive force calculation formulas are derived as the following formulas (41) to (43) by time-differentiating the above formulas (38) to (40).
Figure 0005171497

ここで、回転機10全体の総磁束量をΨとすると、Ψ=3・ψfが成立するので、これを式(41)〜(43)に適用すると、下式(44)〜(46)が得られる。

Figure 0005171497
Here, assuming that the total amount of magnetic flux of the entire rotating machine 10 is ψ, ψ = 3 · ψf is established. Therefore, when this is applied to the equations (41) to (43), the following equations (44) to (46) are obtained. can get.
Figure 0005171497

以上の逆起電圧dΨu/dt、dΨv/dt、dΨw/dtの算出式(44)〜(46)を、前述した回転機40の逆起電圧Vcu、Vcv、Vcwの算出式(28)〜(30)と比較すると、両者は同じであることが判る。   The above formulas (44) to (46) for the counter electromotive voltages dΨu / dt, dΨv / dt, dΨw / dt are calculated from the above formulas (28) to (28) for the counter electromotive voltages Vcu, Vcv and Vcw of the rotating machine 40. Compared with 30), it can be seen that both are the same.

したがって、この回転機10の場合においても、前述した第1〜第3回転磁界のベクトルの電気角θyを、θy=(2θ2−θ1)が成立するように制御することによって、回転機10を、回転機40と同様に、遊星歯車装置と同じ作動特性を示すように運転することができる。   Therefore, also in the case of the rotating machine 10, by controlling the electric angle θy of the vectors of the first to third rotating magnetic fields described above so that θy = (2θ2−θ1) is established, Similar to the rotating machine 40, it can be operated to exhibit the same operating characteristics as the planetary gear unit.

次に、図14および図15を参照しながら、以上のように構成された回転機10におけるコギングトルクについて説明する。図14は、回転機10において、第1ロータ14を回転させたときのコギングトルクの発生状態を示したものであり、同図(a)〜(c)のTrq1〜Trq3はそれぞれ、第1〜第3回転機構造におけるコギングトルク成分を表しており、TrqRは正の所定値を表している。また、同図(d)のTrq4は、3つのコギングトルク成分Trq1〜Trq3の和、すなわち回転機10全体のコギングトルクを表している。   Next, the cogging torque in the rotating machine 10 configured as described above will be described with reference to FIGS. 14 and 15. FIG. 14 shows a state in which cogging torque is generated when the first rotor 14 is rotated in the rotating machine 10, and Trq <b> 1 to Trq <b> 3 in FIGS. The cogging torque component in the third rotating machine structure is represented, and TrqR represents a positive predetermined value. Further, Trq4 in FIG. 4D represents the sum of the three cogging torque components Trq1 to Trq3, that is, the cogging torque of the entire rotating machine 10.

一方、図15は、比較のために、前述した回転機40におけるコギングトルクの発生状態を示したものであり、同図(a),(b)のTrqA,TrqBはそれぞれ、回転機40の2組の回転機構造におけるコギングトルク成分を表しており、同図(c)のTrqCは、2つのコギングトルク成分TrqA,TrqBの和、すなわち回転機40全体のコギングトルクを表している。   On the other hand, FIG. 15 shows the generation state of cogging torque in the above-described rotating machine 40 for comparison, and TrqA and TrqB in FIGS. The cogging torque component in the pair of rotating machine structures is represented, and TrqC in FIG. 3C represents the sum of the two cogging torque components TrqA and TrqB, that is, the cogging torque of the entire rotating machine 40.

両図を比較すると明らかなように、回転機10のコギングトルク成分Trq1〜Trq3の振幅は、回転機40のコギングトルク成分TrqA,TrqBの振幅±TrqRと比べて、その2/3倍の値[±(2/3)・TrqR]に減少していることが判る。これは、回転機10の場合、3組の回転機構造を備えているので、2組の回転機構造を備えた回転機40と比べて、各組の回転機構造における磁束量が2/3になるためである。また、同じ理由により、回転機10におけるトルクリップルは、回転機40と比べて2/3に減少することになる。   As is clear from comparison between the two figures, the amplitude of the cogging torque components Trq1 to Trq3 of the rotating machine 10 is 2/3 times the amplitude ± TrqR of the cogging torque components TrqA and TrqB of the rotating machine 40 [ It can be seen that it decreases to ± (2/3) · TrqR]. This is because, in the case of the rotating machine 10, three sets of rotating machine structures are provided, and therefore, compared to the rotating machine 40 having two sets of rotating machine structures, the amount of magnetic flux in each set of rotating machine structures is 2/3. Because it becomes. For the same reason, the torque ripple in the rotating machine 10 is reduced to 2/3 compared to the rotating machine 40.

さらに、回転機10全体のコギングトルクTrq4は、3つのコギングトルク成分Trq1〜Trq3が互いに重なり合って打ち消し合うことで、回転機40全体のコギングトルクTrqCよりもかなり小さい値に減少していることが判る。以上のように、回転機10の場合、3組の回転機構造を備えていることによって、2組の回転機構造しか備えていない回転機40と比べて、3つのコギングトルク成分Trq1〜Trq3の振幅を2/3の値に低減できるとともに、これらが互いに重なり合って打ち消し合うように構成できる。その結果、コギングトルクおよびトルクリップルを回転機40と比べて大幅に低減できる。   Furthermore, it can be seen that the cogging torque Trq4 of the entire rotating machine 10 is reduced to a value considerably smaller than the cogging torque TrqC of the entire rotating machine 40 because the three cogging torque components Trq1 to Trq3 overlap each other and cancel each other. . As described above, in the case of the rotating machine 10, the three cogging torque components Trq <b> 1 to Trq <b> 3 are provided by providing three sets of rotating machine structures as compared to the rotating machine 40 including only two sets of rotating machine structures. The amplitude can be reduced to a value of 2/3, and they can be configured to overlap and cancel each other. As a result, the cogging torque and the torque ripple can be significantly reduced as compared with the rotating machine 40.

次に、図16を参照しながら、補機駆動装置1の動作について説明する。以下の説明では、駆動プーリ7(すなわち第1ロータ14)の回転速度を「プーリ回転速度VP」といい、クランクシャフト(すなわち第2ロータ15)の回転速度を「クランク軸回転速度VC」といい、ステータ16の回転磁界の回転速度を「磁界回転速度VS」という。なお、この磁界回転速度VSは、ステータ16における第1〜第3回転磁界を互いに同じ回転速度に制御したときのものであり、同図16中の値VREFは、補機4を駆動するのに最適な、プーリ回転速度VPの所定値を表している。   Next, the operation of the accessory drive device 1 will be described with reference to FIG. In the following description, the rotational speed of the drive pulley 7 (ie, the first rotor 14) is referred to as “pulley rotational speed VP”, and the rotational speed of the crankshaft (ie, the second rotor 15) is referred to as “crankshaft rotational speed VC”. The rotational speed of the rotating magnetic field of the stator 16 is referred to as “magnetic field rotational speed VS”. The magnetic field rotation speed VS is obtained when the first to third rotation magnetic fields in the stator 16 are controlled to the same rotation speed, and the value VREF in FIG. The optimum predetermined value of the pulley rotational speed VP is represented.

この場合、前述したように、回転機10は、遊星歯車装置と同じ動作特性を示すように運転可能なものであり、より具体的には、3つの回転速度VP,VC,VSの間において、VC=(VP+VS)/2の関係が成立するように運転可能に構成されている。そのため、エンジン停止中でVC=0の場合には、図16(a)に示す関係が成立するように、回転機10を作動させることができる。すなわち、磁界回転速度VSをVS=−VREFになるように制御することで、プーリ回転速度VPを所定値VREFに制御することができる。   In this case, as described above, the rotating machine 10 can be operated so as to exhibit the same operating characteristics as the planetary gear device, and more specifically, between the three rotational speeds VP, VC, VS. It is configured to be operable so that the relationship VC = (VP + VS) / 2 is established. Therefore, when the engine is stopped and VC = 0, the rotating machine 10 can be operated so that the relationship shown in FIG. That is, the pulley rotation speed VP can be controlled to the predetermined value VREF by controlling the magnetic field rotation speed VS so that VS = −VREF.

また、エンジン3の運転中は、クランクシャフトの回転に伴って第2ロータ15が回転するので、ECU2により、PDU30を介してステータ16に流れる電流を制御すると、誘導起電力がステータ16に発生し、発電が行われる。それにより、電力がステータ16に供給されていない場合でも、この誘導起電力に起因して、図16(b),(c)に示すように、ステータ16において、図16(a)の回転磁界とは逆方向に回転する回転磁界が発生する。   Further, during operation of the engine 3, the second rotor 15 rotates as the crankshaft rotates. Therefore, when the ECU 2 controls the current flowing through the stator 16 via the PDU 30, an induced electromotive force is generated in the stator 16. Power generation is performed. Thereby, even when no electric power is supplied to the stator 16, due to the induced electromotive force, as shown in FIGS. 16B and 16C, the rotating magnetic field of FIG. A rotating magnetic field that rotates in the opposite direction is generated.

その結果、ステータ16で発生した電力をバッテリ31に充電しながら、補機4を駆動することができる。すなわち、電力回生を実行しながら、補機4を駆動することができる。特に、図16(b)に示すように、エンジン3が低回転運転されている場合でも、図16(c)に示すように、エンジン3が高回転運転されている場合でも、ステータ16に流れる電流を適切に制御することによって、プーリ回転速度VPを所定値VREFになるように制御することができる。言い換えれば、エンジン回転数の高低にかかわらず、プーリ回転速度VPを、補機4を駆動するのに最適な所定値VREFに制御することができる。   As a result, the auxiliary machine 4 can be driven while charging the battery 31 with the electric power generated in the stator 16. That is, the auxiliary machine 4 can be driven while executing power regeneration. In particular, as shown in FIG. 16B, even when the engine 3 is operated at a low speed, as shown in FIG. 16C, it flows through the stator 16 even when the engine 3 is operated at a high speed. By appropriately controlling the current, the pulley rotational speed VP can be controlled to be a predetermined value VREF. In other words, regardless of whether the engine speed is high or low, the pulley rotational speed VP can be controlled to a predetermined value VREF that is optimal for driving the accessory 4.

また、図16(d)に破線で示すように、クランク軸回転速度VCが非常に小さい場合、ステータ16で電力回生を実行しながら磁界回転速度VSを制御しても、プーリ回転速度VPを所定値VREFまで上昇させることができないときがある。そのような場合には、電力をステータ16に供給し、磁界回転速度VSを制御することによって、図16(d)に実線で示すように、プーリ回転速度VPを所定値VREFに上昇させることができる。   Further, as indicated by a broken line in FIG. 16D, when the crankshaft rotational speed VC is very small, the pulley rotational speed VP is set to a predetermined value even if the magnetic field rotational speed VS is controlled while the stator 16 performs power regeneration. There are times when it cannot be raised to the value VREF. In such a case, by supplying electric power to the stator 16 and controlling the magnetic field rotational speed VS, the pulley rotational speed VP can be increased to a predetermined value VREF as shown by a solid line in FIG. it can.

以上のように、第1実施形態の補機駆動装置1によれば、エンジン3および回転機10の動力によって、補機4を駆動することができる。また、前述したように、回転機10が3組の回転機構造を備えていることによって、3つのコギングトルク成分Trq1〜Trq3の振幅を、2組の回転機構造しか備えていない従来の補機駆動装置の回転機40と比べて2/3の値に低減できるとともに、これらのコギングトルク成分Trq1〜Trq3が互いに重なり合って打ち消し合うように構成できる。その結果、コギングトルクおよびトルクリップルを従来と比べて大幅に低減でき、商品性を向上させることができる。   As described above, according to the auxiliary machine drive device 1 of the first embodiment, the auxiliary machine 4 can be driven by the power of the engine 3 and the rotating machine 10. Further, as described above, since the rotating machine 10 includes three sets of rotating machine structures, the conventional auxiliary machine includes only two sets of rotating machine structures for the amplitudes of the three cogging torque components Trq1 to Trq3. The cogging torque components Trq <b> 1 to Trq <b> 3 can be configured to overlap each other and cancel each other as compared with the rotating machine 40 of the driving device. As a result, the cogging torque and the torque ripple can be greatly reduced as compared with the conventional case, and the merchantability can be improved.

なお、第1実施形態は、原動機として、ガソリンを燃料とする内燃機関を用いた例であるが、本発明の原動機はこれに限らず、動力を発生する原動機であればよい。例えば、原動機として、軽油または天然ガスを燃料とする内燃機関や、スターリングエンジンなどの外燃機関、電気モータなどの回転機を用いてもよい。   In addition, although 1st Embodiment is an example using the internal combustion engine which uses gasoline as a fuel as a prime mover, the prime mover of this invention is not restricted to this, What is necessary is just a prime mover which produces motive power. For example, an internal combustion engine that uses light oil or natural gas as a fuel, an external combustion engine such as a Stirling engine, or a rotating machine such as an electric motor may be used as a prime mover.

また、第1実施形態の補機駆動装置1の回転機10の第1ロータ14において、永久磁石列に代えて、電機子列を設けるとともに、これらの電機子列に発生する磁極が永久磁石14cの磁極と同じになるように、電機子列への供給電力を制御してもよい。   Moreover, in the 1st rotor 14 of the rotary machine 10 of the auxiliary machinery drive device 1 of 1st Embodiment, it replaces with a permanent magnet row | line | column, and while providing an armature row | line | column, the magnetic pole which generate | occur | produces in these armature row | lines is the permanent magnet 14c. The electric power supplied to the armature train may be controlled so as to be the same as the magnetic poles.

さらに、第1実施形態の回転機10は、第1ロータ14の永久磁石列とステータ16の電機子列とを径方向に互いに対向するように配置するとともに、両者の間に、軟磁性体列を配置した例であるが、本発明の回転機において、第1ロータの永久磁石列とステータの電機子列とを回転機の回転軸線方向に互いに対向するように配置するとともに、両者の間に、軟磁性体列を配置するように構成してもよい。   Further, in the rotating machine 10 of the first embodiment, the permanent magnet row of the first rotor 14 and the armature row of the stator 16 are arranged so as to face each other in the radial direction, and the soft magnetic material row is between them. In the rotating machine of the present invention, the permanent magnet row of the first rotor and the armature row of the stator are arranged so as to face each other in the rotation axis direction of the rotating machine, and between them. The soft magnetic material rows may be arranged.

一方、第1実施形態の補機駆動装置1は、回転機10の第1〜第3回転機構造において、回転機10の運転中、永久磁石14cの磁極と、3つの軟磁性体コア15a〜15cと、3つの電機子17〜19に発生する磁極との位置関係が、前述した図10に示す位置関係になるように、第1〜第3電機子17〜19への供給電力を制御した例であるが、本発明の電機子に発生する磁極と、第1ロータの永久磁石の磁極と、第2ロータの軟磁性体コアとの間の位置関係はこれに限らず、回転機10の運転中、第1〜第3回転機構造において、電機子に発生する磁極と第1ロータの永久磁石の磁極との間の電気角の位相差が、電機子の配置方向に対して電気角2π/3ずつずれた状態になるとともに、電機子に発生する磁極と第2ロータの軟磁性体コアとの間の電気角の位相差が、電機子の配置方向に対して電気角π/3ずつずれた状態になるように、3つの電機子への供給電力が制御されるものであればよい。   On the other hand, in the first to third rotating machine structures of the rotating machine 10, the auxiliary machine driving device 1 of the first embodiment includes the magnetic poles of the permanent magnet 14 c and the three soft magnetic cores 15 a to 15 d during operation of the rotating machine 10. 15c and the power supplied to the first to third armatures 17 to 19 were controlled so that the positional relationship between the magnetic poles generated in the three armatures 17 to 19 became the positional relationship shown in FIG. Although it is an example, the positional relationship between the magnetic pole generated in the armature of the present invention, the magnetic pole of the permanent magnet of the first rotor, and the soft magnetic core of the second rotor is not limited thereto. During operation, in the first to third rotating machine structures, the phase difference of the electrical angle between the magnetic pole generated in the armature and the magnetic pole of the permanent magnet of the first rotor is an electrical angle of 2π with respect to the arrangement direction of the armature. / 3, and the soft magnetic material of the second rotor and the magnetic pole generated in the armature If the power supplied to the three armatures is controlled so that the phase difference of the electrical angle between the armature and the armature is shifted by an electrical angle of π / 3 with respect to the armature arrangement direction. Good.

例えば、電機子に発生する磁極と、第1ロータの永久磁石の磁極と、第2ロータの軟磁性体コアとの間の位置関係を、図17に示すように構成してもよい。同図に示すように、この回転機10Xでは、第2ロータ15の第1〜第3コア15a〜15cが同図の左右方向に同じ位置になるように配置され、永久磁石14cに代えて、3つの永久磁石14c’が、隣り合う各2つが電機子17〜19の配置方向に対して電気角π/3ずつずれた状態に配置されている。この回転機10Xでは、その運転中、第1〜第3回転機構造において、3つの電機子17〜19に発生する磁極すなわち仮想磁石17x〜19xの磁極と、永久磁石14c’の磁極との間の電気角の位相差が、電機子17〜19の配置方向に対して電気角2π/3ずつずれた状態になるとともに、仮想磁石17x〜19xの磁極と、第1〜第3コア15a〜15cとの間の電気角の位相が、電機子17〜19の配置方向に対して電気角π/3ずつずれた状態になるように、第1〜第3電機子17〜19への供給電力が制御される。このように構成した場合でも、3つの電気角θy,θ1,θ2において、θy=(2θ2−θ1)の関係が成立し、それにより、第1実施形態の回転機10を用いた場合と同じ作用効果を得ることができる。   For example, the positional relationship among the magnetic pole generated in the armature, the magnetic pole of the permanent magnet of the first rotor, and the soft magnetic core of the second rotor may be configured as shown in FIG. As shown in the figure, in the rotating machine 10X, the first to third cores 15a to 15c of the second rotor 15 are arranged at the same position in the left-right direction in the figure, and instead of the permanent magnet 14c, Three permanent magnets 14c ′ are arranged in a state where two adjacent magnets 14c are shifted by an electrical angle π / 3 with respect to the arrangement direction of the armatures 17-19. In the rotating machine 10X, during the operation, in the first to third rotating machine structures, between the magnetic poles generated in the three armatures 17 to 19, that is, the magnetic poles of the virtual magnets 17x to 19x and the magnetic pole of the permanent magnet 14c ′. The electrical angle phase difference between the first and third cores 15a to 15c and the magnetic poles of the virtual magnets 17x to 19x and the first to third cores 15a to 15c are shifted from each other by an electrical angle of 2π / 3 with respect to the arrangement direction of the armatures 17 to 19. The electric power supplied to the first to third armatures 17 to 19 is such that the phase of the electrical angle between the first and third armatures 17 to 19 is shifted by an electrical angle of π / 3 with respect to the arrangement direction of the armatures 17 to 19. Be controlled. Even in such a configuration, the relationship of θy = (2θ2−θ1) is established at the three electrical angles θy, θ1, and θ2, and thus the same operation as that when the rotating machine 10 of the first embodiment is used. An effect can be obtained.

一方、図10に示す3つの回転機構造において、永久磁石14cと、3つの電機子17〜19の磁極とを左右方向に入れ換えて配置してもよい。これに加えて、永久磁石14cを3つの永久磁石に分割し、これらの永久磁石を図10の左右方向の同じ位置ではなく、回転機10の回転方向に沿ってスキュー配置してもよい。以上の場合でも、3つの回転機構造において、上記の電気角のずれの関係が成立するように、第1〜第3電機子17〜19への供給電力を制御することによって、図10に示す3つの回転機構造を備えた回転機10と同じ作用効果を得ることができる。   On the other hand, in the three rotating machine structures shown in FIG. 10, the permanent magnet 14c and the magnetic poles of the three armatures 17 to 19 may be interchanged in the left-right direction. In addition, the permanent magnet 14c may be divided into three permanent magnets, and these permanent magnets may be arranged in a skewed manner along the rotational direction of the rotating machine 10 instead of the same position in the left-right direction in FIG. Even in the above case, in the three rotating machine structures, the electric power supplied to the first to third armatures 17 to 19 is controlled so that the relationship of the electrical angle deviation is established, as shown in FIG. The same effect as the rotating machine 10 having three rotating machine structures can be obtained.

また、第1実施形態の補機駆動装置1の回転機10は、第1〜第3回転機構造を図10に示すように配置した例であるが、第1〜第3回転機構造をこれらと異なるように配置してもよい。例えば、第1実施形態の回転機10と同じ動作状態を確保しながら、第1〜第3回転機構造を、第2回転機構造⇒第3回転機構造⇒第1回転機構造の順に並ぶように構成してもよく、第1回転機構造⇒第3回転機構造⇒第2回転機構造の順に並ぶように構成してもよい。   Moreover, although the rotary machine 10 of the auxiliary drive device 1 of 1st Embodiment is an example which has arrange | positioned the 1st-3rd rotary machine structure as shown in FIG. 10, these 1st-3rd rotary machine structure is these. It may be arranged differently. For example, while ensuring the same operating state as the rotating machine 10 of the first embodiment, the first to third rotating machine structures are arranged in the order of the second rotating machine structure → the third rotating machine structure → the first rotating machine structure. Alternatively, the first rotating machine structure, the third rotating machine structure, and the second rotating machine structure may be arranged in this order.

さらに、第1実施形態の補機駆動装置1の回転機10は、第1ロータ14における1つの磁極を1つの永久磁石の磁極で構成した例であるが、1つの磁極を複数の永久磁石の磁極で構成してもよい。例えば、2つの永久磁石の磁極をV字状に並べて1つの磁極を構成した場合、磁力線の指向性を高めることができる。   Furthermore, the rotating machine 10 of the auxiliary machine drive device 1 according to the first embodiment is an example in which one magnetic pole in the first rotor 14 is composed of one permanent magnet, but one magnetic pole is composed of a plurality of permanent magnets. You may comprise with a magnetic pole. For example, when the magnetic poles of two permanent magnets are arranged in a V shape to form one magnetic pole, the directivity of the lines of magnetic force can be increased.

また、第1実施形態の補機駆動装置1の回転機10は、ステータ16の電機子17〜19のコイルを集中巻とした例であるが、これらの電機子のコイルの巻き方として、分布巻などの他の巻き方を用いてもよい。   In addition, the rotating machine 10 of the auxiliary machine drive device 1 of the first embodiment is an example in which the coils of the armatures 17 to 19 of the stator 16 are concentrated windings. Other winding methods such as winding may be used.

一方、第1実施形態は、補機駆動装置1の回転機10を3組の回転機構造を備えるように構成した例であるが、本発明の回転機はこれに限らず、回転機を4組以上の回転機構造を備えるように構成してもよい。以下、m(mは3以上の整数)組の回転機構造を備えた回転機(図示せず)における逆起電圧の算出式について説明する。   On the other hand, although 1st Embodiment is an example comprised so that the rotary machine 10 of the auxiliary machinery drive apparatus 1 might be provided with three sets of rotary machine structures, the rotary machine of this invention is not restricted to this, and 4 rotary machines are provided. You may comprise so that a rotating machine structure more than a set may be provided. Hereinafter, a formula for calculating the back electromotive force in a rotating machine (not shown) having a rotating machine structure of m (m is an integer of 3 or more) sets will be described.

この回転機では、その運転中、m組の回転機構造において、電機子に発生する磁極と永久磁石の磁極との間の電気角の位相差が、電機子の配置方向に対して電気角2π/mずつずれた状態になるとともに、電機子に発生する磁極と軟磁性体コアとの間の電気角の位相差が、電機子の配置方向に対して電気角π/mずつずれた状態になるように、電機子への供給電力が制御される。また、m組の永久磁石列が、1つの第1ロータ上に設けられ、m組の軟磁性体コア列が1つの第2ロータ上に設けられているものとする(いずれも図示せず)。さらに、以下の説明では、基準位置に対する第1および第2ロータの回転角に相当する電気角をそれぞれ、便宜上、第1および第2ロータ電気角θ1,θ2と表記し、これらの電気角θ1,θ2の時間微分値をそれぞれ、ω1,ω2と表記する。   In this rotating machine, during the operation, in the m sets of rotating machine structures, the phase difference of the electrical angle between the magnetic pole generated in the armature and the magnetic pole of the permanent magnet has an electrical angle of 2π with respect to the arrangement direction of the armature. And the phase difference of the electrical angle between the magnetic pole generated in the armature and the soft magnetic core is shifted by the electrical angle π / m with respect to the arrangement direction of the armature. Thus, the power supplied to the armature is controlled. In addition, m sets of permanent magnet arrays are provided on one first rotor, and m sets of soft magnetic core arrays are provided on one second rotor (none of which are shown). . Furthermore, in the following description, the electrical angles corresponding to the rotation angles of the first and second rotors with respect to the reference position will be referred to as first and second rotor electrical angles θ1 and θ2, respectively, for convenience, and these electrical angles θ1, The time differential values of θ2 are denoted as ω1 and ω2, respectively.

この回転機の場合、m組の回転機構造のうちのγ(1≦γ≦m)番目の回転機構造のU相に表れる磁束Ψuγの算出式は、下式(47)に示すものになる。

Figure 0005171497
ここで、ψfは、軟磁性体コアを介してU相のコイルを通過する永久磁石の磁束の最大値である。 In the case of this rotating machine, the calculation formula of the magnetic flux Ψuγ appearing in the U phase of the γ (1 ≦ γ ≦ m) -th rotating machine structure among the m sets of rotating machine structures is as shown in the following formula (47). .
Figure 0005171497
Here, ψf is the maximum value of the magnetic flux of the permanent magnet that passes through the U-phase coil via the soft magnetic core.

上式(47)のγを値1から値mにそれぞれ置き換えると、下式(48)〜(50)が得られる。

Figure 0005171497
When γ in the above equation (47) is replaced from the value 1 to the value m, the following equations (48) to (50) are obtained.
Figure 0005171497

次に、三角関数の積和公式cosαcosβ=(1/2){cos(α+β)+cos(α−β)}を上式(48)〜(50)に適用すると、下式(51)〜(53)が得られる。

Figure 0005171497
Next, applying the trigonometric product-sum formula cos α cos β = (1/2) {cos (α + β) + cos (α−β)} to the above equations (48) to (50), the following equations (51) to (53 ) Is obtained.
Figure 0005171497

回転機のU相全体に表れる磁束Ψuは、m個のΨu1〜Ψumの和となるので、下式(54)が得られる。

Figure 0005171497
Since the magnetic flux Ψu appearing in the entire U phase of the rotating machine is the sum of m Ψu1 to Ψum, the following expression (54) is obtained.
Figure 0005171497

ここで、上式(54)の右辺の第2項における中括弧{}内の演算式に着目すると、この演算式は、下式(55)のように書き換えることができる。

Figure 0005171497
Here, paying attention to the arithmetic expression in curly brackets {} in the second term on the right side of the above expression (54), this arithmetic expression can be rewritten as the following expression (55).
Figure 0005171497

次に、級数の総和の公式およびオイラーの公式を用いて、上式(55)の右辺の第1項を変形すると、下式(56)が導出される。

Figure 0005171497
Next, by transforming the first term on the right side of the above equation (55) using the series summation formula and Euler's formula, the following equation (56) is derived.
Figure 0005171497

さらに、級数の総和の公式およびオイラーの公式を用いて、上式(55)の右辺の第2項を変形すると、下式(57)が得られる。

Figure 0005171497
Further, by transforming the second term on the right side of the above equation (55) using the summation formula of the series and Euler's formula, the following equation (57) is obtained.
Figure 0005171497

以上の式(56),(57)より、下式(58)が得られる。

Figure 0005171497
From the above equations (56) and (57), the following equation (58) is obtained.
Figure 0005171497

したがって、上式(58)を前述した式(54)に適用すると、下式(59)が最終的に導出される。

Figure 0005171497
Therefore, when the above equation (58) is applied to the above equation (54), the following equation (59) is finally derived.
Figure 0005171497

さらに、以上と同様の手法により、回転機のV,W相全体に表れる磁束Ψv,Ψwの算出式を導出すると、下式(60),(61)が得られる。

Figure 0005171497
Furthermore, when the calculation formulas of the magnetic fluxes Ψv and Ψw appearing in the entire V and W phases of the rotating machine are derived by the same method as described above, the following expressions (60) and (61) are obtained.
Figure 0005171497

そして、以上の式(59)〜(61)の左辺および右辺を時間微分すると、逆起電圧の算出式として、下式(62)〜(64)が得られる。

Figure 0005171497
Then, when the left side and the right side of the above formulas (59) to (61) are time-differentiated, the following formulas (62) to (64) are obtained as formulas for calculating the back electromotive force.
Figure 0005171497

ここで、m組の回転機構造を備えた回転機の場合、モータ全体の総磁束量をΨとすると、Ψf=Ψ/mが成立するので、これを上記式(62)〜(64)に適用すると、下式(65)〜(67)が得られる。

Figure 0005171497
Here, in the case of a rotating machine having m sets of rotating machine structures, assuming that the total magnetic flux amount of the entire motor is Ψ, Ψf = Ψ / m is established, and this is expressed by the above equations (62) to (64). When applied, the following expressions (65) to (67) are obtained.
Figure 0005171497

これらの式(65)〜(67)は、前述した回転機10における逆起電圧の算出式(44)〜(46)と同じである(すなわち、前述した回転機40の逆起電圧の算出式(28)〜(30)とも同じである)。したがって、m組の回転機構造を有する回転機においても、m個の回転磁界のベクトルの電気角θzを、θz=(2θ2−θ1)が成立するように制御することによって、前述した回転機10と同じように作動させることができる。それにより、m組の回転機構造を有する回転機を備えた補機駆動装置においても、第1実施形態の補機駆動装置1と同じ作用効果を得ることができる。特に、この場合には、mの値が大きいほど、トルクリップルおよびコギングトルクをより低減することができる。   These formulas (65) to (67) are the same as the formulas (44) to (46) for calculating the counter electromotive voltage in the rotating machine 10 described above (that is, the formula for calculating the counter electromotive voltage of the rotating machine 40 described above). (28) to (30) are the same). Accordingly, even in a rotating machine having m sets of rotating machine structures, the above-described rotating machine 10 is controlled by controlling the electrical angle θz of m rotating magnetic field vectors so that θz = (2θ2−θ1) holds. Can be operated in the same way. Thereby, also in the auxiliary machine drive device provided with the rotary machine which has m sets of rotary machine structures, the same effect as the auxiliary machine drive device 1 of 1st Embodiment can be acquired. In particular, in this case, the larger the value of m, the more the torque ripple and cogging torque can be reduced.

一方、第1実施形態は、回転機10の運転を制御する制御装置として、ECU2およびPDU30を用いた例であるが、回転機10を制御する制御装置はこれに限らず、回転機10の運転を制御できるものであればよい。例えば、回転機10を制御する制御装置として、マイクロコンピュータを搭載した電気回路などを用いてもよい。   On the other hand, although 1st Embodiment is an example which used ECU2 and PDU30 as a control apparatus which controls the driving | operation of the rotary machine 10, the control apparatus which controls the rotary machine 10 is not restricted to this, Operation of the rotary machine 10 is carried out. Any device can be used as long as it can be controlled. For example, an electric circuit equipped with a microcomputer may be used as a control device for controlling the rotating machine 10.

次に、図18を参照しながら、第2実施形態に係る補機駆動装置1Aについて説明する。同図に示すように、この補機駆動装置1Aは、第1実施形態の補機駆動装置1と比較すると、回転機10に代えて回転機10Aを備えている点と、駆動プーリ7に代えて駆動プーリ7Aを備えている点とが異なっており、それら以外は、補機駆動装置1と同様に構成されているので、以下、回転機10Aおよび駆動プーリ7Aを中心に説明する。なお、以下の説明では、第1実施形態の補機駆動装置1と同じ構成については、同じ符号を付すとともに、その説明を省略する。   Next, an auxiliary machine drive device 1A according to the second embodiment will be described with reference to FIG. As shown in the figure, this auxiliary machine drive device 1A is different from the auxiliary machine drive device 1 of the first embodiment in that a rotary machine 10A is provided instead of the rotary machine 10 and the drive pulley 7 is replaced. However, the configuration is the same as that of the accessory drive device 1, and the following description will focus on the rotating machine 10A and the drive pulley 7A. In the following description, the same reference numerals are given to the same components as those of the auxiliary machine driving device 1 of the first embodiment, and the description thereof is omitted.

この補機駆動装置1Aの回転機10Aでは、径方向の内側から順に、ステータ16、第2ロータ15および第1ロータ14が配置されており、ステータ16は、固定部16bを介してエンジン3の本体に固定されている。   In the rotating machine 10A of the auxiliary machine drive device 1A, the stator 16, the second rotor 15 and the first rotor 14 are arranged in order from the inside in the radial direction, and the stator 16 is connected to the engine 3 via the fixed portion 16b. It is fixed to the main body.

また、駆動プーリ7Aは、第1ロータ14の外周面に固定されており、この駆動プーリ7Aと従動プーリ5との間には、前述したベルト6が巻き掛けられている。また、第1ロータ14のエンジン3側の端部は、中空の円筒部14dになっており、この円筒部14dは、その内周面で入力軸12に回転自在に嵌合しているとともに、軸受14eによって回転自在に支持されている。以上の構成により、駆動プーリ7Aは、第1ロータ14と一体に回転可能になっている。   The drive pulley 7A is fixed to the outer peripheral surface of the first rotor 14, and the belt 6 described above is wound between the drive pulley 7A and the driven pulley 5. The end portion of the first rotor 14 on the engine 3 side is a hollow cylindrical portion 14d, and this cylindrical portion 14d is rotatably fitted to the input shaft 12 on its inner peripheral surface. The bearing 14e is rotatably supported. With the above configuration, the drive pulley 7 </ b> A can rotate integrally with the first rotor 14.

また、この回転機10Aでは、第1ロータ14の永久磁石14aと、第2ロータ15の第1〜第3コア15a〜15cと、ステータ16の第1〜第3電機子17〜19との位置関係は、前述した回転機10と同様に構成されており、それによって、この回転機10Aも、前述した回転機10と同様に、遊星歯車装置と同じ動作特性を示すように運転可能になっている。   In this rotating machine 10 </ b> A, the positions of the permanent magnet 14 a of the first rotor 14, the first to third cores 15 a to 15 c of the second rotor 15, and the first to third armatures 17 to 19 of the stator 16. The relationship is the same as that of the rotating machine 10 described above, so that the rotating machine 10A can also be operated so as to exhibit the same operating characteristics as the planetary gear device, similar to the rotating machine 10 described above. Yes.

以上のように構成された第2実施形態の補機駆動装置1Aによれば、第1実施形態の補機駆動装置1と同様に、コギングトルクおよびトルクリップルを従来と比べて大幅に低減でき、商品性を向上させることができる。これに加えて、この補機駆動装置1Aでは、駆動プーリ7Aと回転機10Aが一体化され、駆動プーリ7Aが第1ロータ14の径方向の外側に配置されているので、駆動プーリ7と回転機10が軸線方向に並べて配置されている第1実施形態の補機駆動装置1と比べて、軸線方向のサイズを小型化することができる。   According to the auxiliary machine drive device 1A of the second embodiment configured as described above, as with the auxiliary machine drive device 1 of the first embodiment, the cogging torque and the torque ripple can be greatly reduced compared to the conventional one, Productivity can be improved. In addition to this, in this auxiliary machine drive device 1A, the drive pulley 7A and the rotating machine 10A are integrated, and the drive pulley 7A is disposed outside the first rotor 14 in the radial direction. Compared with the accessory drive device 1 of the first embodiment in which the machine 10 is arranged side by side in the axial direction, the size in the axial direction can be reduced.

なお、第2実施形態の補機駆動装置1Aにおいて、図19に示すように、ワンウェイクラッチ50を設けてもよい。このワンウェイクラッチ50は、第1ロータ14および固定部16bに連結されており、このワンウェイクラッチ50によって、第1ロータ14は、エンジン運転中のクランクシャフトの回転方向と同じ方向に回転する場合にのみ、その回転が許容される。   In the auxiliary machine drive device 1A of the second embodiment, a one-way clutch 50 may be provided as shown in FIG. The one-way clutch 50 is connected to the first rotor 14 and the fixed portion 16b, and only when the first rotor 14 rotates in the same direction as the rotation direction of the crankshaft during engine operation by the one-way clutch 50. , Its rotation is allowed.

以上のように構成した場合、第2実施形態の補機駆動装置1Aと同じ作用効果を得ることができる。これに加えて、図20に示すように、ステータ16の回転磁界を、エンジン運転中のクランクシャフトの回転方向と同じ方向に回転するように発生させた場合、前述した回転機10Aの動作特性に起因して、第2ロータ15が回転磁界と同じ方向に回転し、それに伴ってクランクシャフトが第2ロータ15と一体に回転する。このように、クランクシャフトを駆動できることによって、エンジン3を始動させることができる。   When comprised as mentioned above, the same effect as the auxiliary machine drive device 1A of 2nd Embodiment can be acquired. In addition, as shown in FIG. 20, when the rotating magnetic field of the stator 16 is generated so as to rotate in the same direction as the rotating direction of the crankshaft during engine operation, the operating characteristics of the rotating machine 10A described above are obtained. As a result, the second rotor 15 rotates in the same direction as the rotating magnetic field, and accordingly, the crankshaft rotates integrally with the second rotor 15. Thus, the engine 3 can be started by being able to drive the crankshaft.

次に、図21を参照しながら、本発明の第3実施形態に係る補機駆動装置1Bについて説明する。同図に示すように、この補機駆動装置1Bは、第1実施形態の補機駆動装置1と比べると、回転機10における、入出力軸12、13と2つのロータ14,15との連結関係が異なっており、それ以外は第1実施形態の補機駆動装置1と同様に構成されているので、以下、第1実施形態の補機駆動装置1と異なる点を中心に説明するとともに、同じ構成に関しては同一の符号を付し、その説明を省略する。   Next, an auxiliary machine drive device 1B according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the accessory drive device 1B is connected to the input / output shafts 12 and 13 and the two rotors 14 and 15 in the rotating machine 10 as compared with the accessory drive device 1 of the first embodiment. Since the relationship is different, and other than that, it is configured in the same manner as the auxiliary machine drive device 1 of the first embodiment. Therefore, the following description will focus on differences from the auxiliary machine drive device 1 of the first embodiment, The same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

この補機駆動装置1Bでは、回転機10の第1ロータ14が、入力軸12を介してエンジン3のクランクシャフトに直結され、第2ロータ15が、出力軸13を介して駆動プーリ7に連結されている。前述したように、この回転機10は、遊星歯車装置と同じ動作特性を示すように運転可能なものであり、本実施形態の場合、第1ロータ14が入力軸12に、第2ロータ15が出力軸13にそれぞれ固定されている関係上、3つの回転速度VP,VC,VSの間において、VP=(VC+VS)/2の関係が成立するように、回転機10を運転することが可能になる。そのため、本実施形態の補機駆動装置1Bの動作は、図22に示すようになる。   In this auxiliary machine drive device 1B, the first rotor 14 of the rotating machine 10 is directly connected to the crankshaft of the engine 3 via the input shaft 12, and the second rotor 15 is connected to the drive pulley 7 via the output shaft 13. Has been. As described above, the rotating machine 10 can be operated so as to exhibit the same operation characteristics as the planetary gear device. In the present embodiment, the first rotor 14 is the input shaft 12 and the second rotor 15 is the second rotor 15. Since the output shaft 13 is fixed, the rotating machine 10 can be operated so that the relationship of VP = (VC + VS) / 2 is established among the three rotational speeds VP, VC, VS. Become. Therefore, the operation of the accessory drive device 1B of the present embodiment is as shown in FIG.

まず、エンジン停止中でVC=0の場合には、図22(a)に示すように、回転機10の磁界回転速度VSを制御することによって、プーリ回転速度VPを所定値VREFに制御することができる。また、エンジン運転中の場合にも、エンジン停止中の場合と同様に、図22(b),(c)に示すように、磁界回転速度VSを制御することによって、プーリ回転速度VPを所定値VREFに制御することができる。すなわち、エンジン回転数の高低にかかわらず、プーリ回転速度VPを、補機4を駆動するのに最適な所定値VREFに制御することができる。   First, when the engine is stopped and VC = 0, as shown in FIG. 22A, the pulley rotation speed VP is controlled to a predetermined value VREF by controlling the magnetic field rotation speed VS of the rotating machine 10. Can do. Also, when the engine is operating, as shown in FIGS. 22B and 22C, the pulley rotational speed VP is set to a predetermined value by controlling the magnetic field rotational speed VS as shown in FIGS. It can be controlled to VREF. That is, regardless of the engine speed, the pulley rotational speed VP can be controlled to a predetermined value VREF that is optimal for driving the accessory 4.

さらに、図22(d)に破線で示すように、クランク軸回転速度VCが非常に高い場合、ステータ16への電力供給によって磁界回転速度VSを制御しても、プーリ回転速度VPを所定値VREFまで上昇させることができないときがある。そのような場合には、ステータ16における電力回生制御を実行しながら、磁界回転速度VSを制御することによって、図22(d)に実線で示すように、プーリ回転速度VPを所定値VREFに上昇させることができる。   Further, as indicated by a broken line in FIG. 22D, when the crankshaft rotational speed VC is very high, the pulley rotational speed VP is set to the predetermined value VREF even if the magnetic field rotational speed VS is controlled by supplying power to the stator 16. There are times when it cannot be raised. In such a case, the pulley rotation speed VP is increased to a predetermined value VREF as shown by a solid line in FIG. 22D by controlling the magnetic field rotation speed VS while executing power regeneration control in the stator 16. Can be made.

以上のように構成された第3実施形態の補機駆動装置1Bによれば、第1実施形態の補機駆動装置1と同様に、コギングトルクおよびトルクリップルを従来と比べて大幅に低減でき、商品性を向上させることができる。   According to the auxiliary machine drive device 1B of the third embodiment configured as described above, the cogging torque and the torque ripple can be significantly reduced as compared with the conventional one, similarly to the auxiliary machine drive device 1 of the first embodiment. Productivity can be improved.

なお、第3実施形態の補機駆動装置1Bの回転機10において、前述した回転機10Aのように、第1ロータ14を第2ロータ15の外側に、ステータ16を第2ロータ15の内側にそれぞれ配置するとともに、前述した駆動プーリ7Aを、第1ロータ14の径方向の外側にこれと一体に回転するように配置してもよい。そのように構成した場合には、軸線方向のサイズを小型化することができる。   In the rotating machine 10 of the accessory driving device 1B of the third embodiment, the first rotor 14 is placed outside the second rotor 15 and the stator 16 is placed inside the second rotor 15 as in the rotating machine 10A described above. Each of the drive pulleys 7 </ b> A described above may be arranged on the outer side in the radial direction of the first rotor 14 so as to rotate integrally therewith. In such a configuration, the size in the axial direction can be reduced.

次に、図23を参照しながら、本発明の第4実施形態に係る補機駆動装置1Cについて説明する。同図に示すように、この補機駆動装置1Cは、第1実施形態の補機駆動装置1と比べると、回転機10に代えて回転機60を備えている点が異なっており、それ以外は第1実施形態の補機駆動装置1と同様に構成されている。したがって、以下、回転機60を中心に説明するとともに、第1実施形態の補機駆動装置1と同じ構成に関しては同一の符号を付し、その説明を省略する。   Next, with reference to FIG. 23, an accessory driving apparatus 1C according to a fourth embodiment of the present invention will be described. As shown in the figure, this auxiliary machine drive device 1C is different from the auxiliary machine drive device 1 of the first embodiment in that a rotary machine 60 is provided in place of the rotary machine 10, and other than that. Is configured in the same manner as the auxiliary machine drive device 1 of the first embodiment. Therefore, hereinafter, the explanation will be made focusing on the rotating machine 60, and the same components as those of the auxiliary machine driving device 1 of the first embodiment will be denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

まず、図24は、回転機60の一部を破断した分解斜視図であり、図25は、この回転機60を径方向の外側から中心に向かって透視したときの回転機構造の配置を模式的かつ平面的に示したものである。なお、以下の図25の説明では、便宜上、図中の下向きの電気角を正値とし、上向きの電気角を負値として表記するとともに、後述する図27,28の説明においても同様に表記する。   First, FIG. 24 is an exploded perspective view in which a part of the rotating machine 60 is broken, and FIG. 25 is a schematic diagram showing the arrangement of the rotating machine structure when the rotating machine 60 is seen through from the radially outer side to the center. It is shown in a plan and plane. In the following description of FIG. 25, for the sake of convenience, the downward electrical angle in the figure is expressed as a positive value, and the upward electrical angle is expressed as a negative value, and the same is also described in the description of FIGS. .

この回転機60は、径方向の内側から順に、第1ロータ70、第2ロータ80およびステータ90を備えている。これらの第1ロータ70、第2ロータ80およびステータ90は、いずれも円筒状のものであり、互いに同心に配置されているとともに、図示しないケース内に収容されている。   The rotating machine 60 includes a first rotor 70, a second rotor 80, and a stator 90 in order from the inside in the radial direction. The first rotor 70, the second rotor 80, and the stator 90 are all cylindrical and are disposed concentrically with each other and housed in a case (not shown).

第1ロータ70は、ベース71と、このベース71の外周面に固定された2f(fは自然数)個の永久磁石72などを有している。このベース71は、鋼板を積層したものであり、出力軸13に同心に固定されている。出力軸13は、図示しない軸受によって、回転機60の回転軸線回りに回転自在に支持されており、それにより、第1ロータ70も、回転機60の回転軸線回りに回転自在に構成されている。   The first rotor 70 includes a base 71 and 2f (f is a natural number) permanent magnets 72 fixed to the outer peripheral surface of the base 71. The base 71 is a laminate of steel plates, and is fixed concentrically to the output shaft 13. The output shaft 13 is supported by a bearing (not shown) so as to be rotatable about the rotation axis of the rotating machine 60, and the first rotor 70 is also configured to be rotatable about the rotating axis of the rotating machine 60. .

また、2f個の永久磁石72(磁極)は、ベース71の外周面の周方向に等間隔で並んでいるとともに、各永久磁石72の両端部間が回転方向にずれた位置関係になるように、スキュー配置されている(図25参照)。さらに、各永久磁石72は、その表面が鋼板73によってカバーされている。   In addition, the 2f permanent magnets 72 (magnetic poles) are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the base 71, so that the positions of both permanent magnets 72 are shifted in the rotational direction. The skew is arranged (see FIG. 25). Further, the surface of each permanent magnet 72 is covered with a steel plate 73.

一方、第2ロータ80は、入力軸12に同心に固定されており、その内周面が第1ロータ70の外周面との間に所定の間隙を有するように構成されている。入力軸12は、図示しない軸受によって回転機60の回転軸線回りに回転自在に支持されており、それにより、第2ロータ80も、回転機60の回転軸線回りに回転自在に構成されている。さらに、第2ロータ80は、永久磁石72と同数(すなわち2f個)の軟磁性体コア81を、非磁性体(ステンレスや合成樹脂など)の保持部材82によって一体に固定したものであり、これらの軟磁性体コア81(軟磁性体)は、軸線方向に所定長さで延び、第2ロータ80の周方向に互いに等間隔かつ平行に並んでいる。   On the other hand, the second rotor 80 is fixed concentrically to the input shaft 12, and is configured such that an inner peripheral surface thereof has a predetermined gap with the outer peripheral surface of the first rotor 70. The input shaft 12 is supported by a bearing (not shown) so as to be rotatable about the rotation axis of the rotating machine 60, and the second rotor 80 is also configured to be rotatable about the rotating axis of the rotating machine 60. Further, the second rotor 80 is formed by integrally fixing the same number (that is, 2f) of soft magnetic cores 81 as the permanent magnets 72 with a holding member 82 of a non-magnetic material (stainless steel, synthetic resin, etc.). The soft magnetic cores 81 (soft magnetic bodies) extend in a predetermined length in the axial direction, and are arranged in parallel with each other at equal intervals in the circumferential direction of the second rotor 80.

また、ステータ90は、回転磁界を発生させるものであり、3f個の電機子91を有している。これらの電機子91は、円筒状の基部から内側に突出した3f個の鉄芯92と、これらの鉄芯92に巻回されたコイル93などで構成されており、これらのコイル93は、f組の3相コイルを構成している。また、3f個の鉄芯92は、ステータ90の内周面の周方向に互いに等間隔で並んでおり、各鉄芯92の両端部間は、永久磁石72の両端部間と逆方向にずれた位置関係になるように、スキュー配置されている。   The stator 90 generates a rotating magnetic field and has 3f armatures 91. These armatures 91 are composed of 3f iron cores 92 projecting inward from a cylindrical base, coils 93 wound around these iron cores 92, and the like. A set of three-phase coils is formed. The 3f iron cores 92 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the inner peripheral surface of the stator 90, and the end portions of each iron core 92 are shifted in the opposite direction to the end portions of the permanent magnet 72. The skews are arranged so that the positional relationship is satisfied.

さらに、電機子91は、PDU30を介してECU2およびバッテリ31に接続されており、電力回生制御時または力行制御時には、ECU2によって、永久磁石72の磁極と同じ数(すなわち2f個)の磁極が鉄芯92の先端部に発生するように、電力の入出力状態が制御される。以下、鉄芯92の先端部に発生する磁極を、「電機子磁極」という。この電機子磁極の発生に伴い、回転磁界がステータ90に沿って回転するように発生するとともに、電機子磁極、軟磁性体コア81および永久磁石72の間に、磁気回路(図示せず)が形成される。   Further, the armature 91 is connected to the ECU 2 and the battery 31 via the PDU 30. During the power regeneration control or the power running control, the ECU 2 causes the same number of magnetic poles as the magnetic poles of the permanent magnet 72 (that is, 2f) to be iron. The power input / output state is controlled so as to occur at the tip of the core 92. Hereinafter, the magnetic pole generated at the tip of the iron core 92 is referred to as “armature magnetic pole”. Along with the generation of the armature magnetic pole, a rotating magnetic field is generated so as to rotate along the stator 90, and a magnetic circuit (not shown) is interposed between the armature magnetic pole, the soft magnetic core 81, and the permanent magnet 72. It is formed.

以上の回転機60では、回転磁界の発生中、電機子磁極の両端部間の電気角(すなわち鉄芯92の両端部間の電気角)をθsとし、永久磁石72の両端部間の電気角をθaとし、軟磁性体コア81の両端部間の電気角をθbとした場合、θs=2θb−θaが成立するとともに、2つの電気角θs,θaの一方が電気角θbに対して電気角π分大きく、2つの電気角θs,θaの他方が電気角θbに対して電気角π分小さくなるように構成されている。ここで、図25の場合、θb=0、θa=πであるので、θs=−πとなる。   In the rotating machine 60 described above, during the generation of the rotating magnetic field, the electrical angle between both ends of the armature magnetic pole (that is, the electrical angle between both ends of the iron core 92) is θs, and the electrical angle between both ends of the permanent magnet 72 is set. Is θa and the electrical angle between both ends of the soft magnetic core 81 is θb, θs = 2θb−θa is established, and one of the two electrical angles θs and θa is an electrical angle with respect to the electrical angle θb. The other of the two electrical angles θs and θa is configured to be smaller by the electrical angle π than the electrical angle θb. Here, in the case of FIG. 25, since θb = 0 and θa = π, θs = −π.

また、前述した図17の回転機10Xでは、3組の回転機構造における第1〜第3コア15a〜15cが左右方向に延びる同一直線上に並ぶとともに、3つの永久磁石14c’,14c’,14c’の磁極と第1〜第3コア15a〜15cとの間の電気角の位相差は、電気角π/3ずつ大きくなるように配置されており、それにより、同図の右端の回転機構造では、永久磁石14c’の磁極とコア15cとの間の電気角の位相差は2π/3となっている。したがって、前述したm組の回転機構造を備えた回転機を考えると、永久磁石の磁極と軟磁性体コアとの間の電気角の位相差において、位相差の最大値(以下「最大位相差」という)は(m−1)π/mとなる。この最大位相差(m−1)π/mは、mの値が大きいほど、値πに近づくことになるので、m→∞とすると、最大位相差(m−1)π/m=πと近似できることになる。   In the rotating machine 10X of FIG. 17 described above, the first to third cores 15a to 15c in the three sets of rotating machine structures are arranged on the same straight line extending in the left-right direction, and three permanent magnets 14c ′, 14c ′, The electrical angle phase difference between the magnetic pole 14c 'and the first to third cores 15a to 15c is arranged to increase by an electrical angle of π / 3, whereby the rightmost rotating machine in FIG. In the structure, the phase difference of the electrical angle between the magnetic pole of the permanent magnet 14c ′ and the core 15c is 2π / 3. Therefore, when considering a rotating machine having the m sets of rotating machine structures described above, the maximum phase difference (hereinafter referred to as the “maximum phase difference”) in the phase difference of the electrical angle between the magnetic pole of the permanent magnet and the soft magnetic core. “)” Is (m−1) π / m. Since the maximum phase difference (m−1) π / m is closer to the value π as the value of m is larger, if m → ∞, the maximum phase difference (m−1) π / m = π It can be approximated.

このように最大位相差=πが成立する回転機構造を仮想の回転機構造とした場合、例えば、この仮想の回転機構造を図17の回転機10Xに1つ加えると、図26に示す回転機10X’のようになる。この回転機10X’において、4つの永久磁石の中心間を結んだ線分と、4つの軟磁性体コアの中心間を結んだ線分と、4つの電機子磁極の中心間を結んだ線分を作成した場合、これらの3つの線分を左右方向に位置合わせしたときの三者の位置関係は、図25における永久磁石72、軟磁性体コア81および電機子磁極の位置関係と等しいものになる。   When the rotating machine structure in which the maximum phase difference = π is established as described above is a virtual rotating machine structure, for example, when one virtual rotating machine structure is added to the rotating machine 10X of FIG. 17, the rotation shown in FIG. It becomes like machine 10X '. In this rotating machine 10X ′, a line segment connecting the centers of the four permanent magnets, a line segment connecting the centers of the four soft magnetic cores, and a line segment connecting the centers of the four armature magnetic poles. When these three line segments are aligned in the left-right direction, the positional relationship of the three is equal to the positional relationship of the permanent magnet 72, the soft magnetic core 81, and the armature magnetic pole in FIG. Become.

すなわち、図25に示す、回転機60における永久磁石72、軟磁性体コア81および電機子磁極の配置は、m組の回転機構造を備えた回転機において、m→∞とした構成と等価のものであるので、この回転機60も、m組の回転機構造を備えた回転機と同じように動作することが判る。また、前述したように、ステータ90での回転磁界の発生中、3つの電気角θs,θa,θbにおいて、θs=2θb−θaが成立するとともに、2つの電気角θs,θaの一方が電気角θbに対して電気角π分大きく、2つの電気角θs,θaの他方が電気角θbに対して電気角π分小さくなるという関係が成立するように、永久磁石72、軟磁性体コア81および電機子91を配置することによって、m組の回転機構造を備えた回転機と同じ動作状態を確保できる。   That is, the arrangement of the permanent magnet 72, the soft magnetic core 81, and the armature magnetic poles in the rotating machine 60 shown in FIG. 25 is equivalent to the configuration in which m → ∞ in a rotating machine having m sets of rotating machine structures. Therefore, it can be seen that this rotating machine 60 also operates in the same manner as a rotating machine having m sets of rotating machine structures. As described above, during generation of the rotating magnetic field in the stator 90, θs = 2θb−θa is established at three electrical angles θs, θa, and θb, and one of the two electrical angles θs and θa is an electrical angle. The permanent magnet 72, the soft magnetic core 81, and the soft magnet core 81, so that the relationship that the other of the two electrical angles θs and θa is smaller than the electrical angle θb by the electrical angle π is established. By disposing the armature 91, it is possible to ensure the same operation state as that of a rotating machine having m sets of rotating machine structures.

これに加えて、この回転機60によれば、前述したm組の回転機構造を備えた回転機において、m→∞に設定したものに相当するので、前述した回転機10,10A,10Xや、m組の回転機構造を備えた回転機などと比べて、トルクリップルおよびコギングトルクをより低減することができる。さらに、軸線方向における回転機構造間の磁気短絡の発生を回避できるので、回転機60の軸線方向のサイズを小型化することができる。以上により、補機駆動装置1Cの商品性を向上させることができる。   In addition to this, according to the rotating machine 60, since the rotating machine having the m sets of rotating machine structures described above corresponds to the setting of m → ∞, the rotating machines 10, 10A, 10X, The torque ripple and cogging torque can be further reduced as compared with a rotating machine having m sets of rotating machine structures. Furthermore, since the occurrence of a magnetic short circuit between the rotating machine structures in the axial direction can be avoided, the size of the rotating machine 60 in the axial direction can be reduced. As described above, the merchantability of the accessory drive device 1C can be improved.

なお、第4実施形態の補機駆動装置1Cは、回転機60における回転機構造を図25に示すように構成した例であるが、本発明の補機駆動装置における回転機の回転機構造はこれに限らず、前述したθs=(2θb−θa)が成立するような構成であればよい。例えば、回転機の回転機構造を、図27に示す回転機60Aや、図28に示す回転機60Bのように構成してもよい。これらの場合にも、2つの電気角θs,θaの一方が電気角θbに対して電気角π分大きいとともに、2つの電気角θs,θaの他方が電気角θbに対して電気角π分小さくなるように、永久磁石72、軟磁性体コア81およびステータ90の電機子を配置すればよい。なお、これらの図27,28の場合、便宜上、回転機60と同じ構成に関しては同じ符号を用いている。   The auxiliary machine drive device 1C of the fourth embodiment is an example in which the structure of the rotating machine in the rotating machine 60 is configured as shown in FIG. 25, but the rotating machine structure of the rotating machine in the auxiliary machine driving apparatus of the present invention is as follows. However, the present invention is not limited to this, and any configuration that satisfies the above-described θs = (2θb−θa) may be used. For example, the rotating machine structure of the rotating machine may be configured as a rotating machine 60A shown in FIG. 27 or a rotating machine 60B shown in FIG. Also in these cases, one of the two electrical angles θs and θa is larger than the electrical angle θb by an electrical angle π, and the other of the two electrical angles θs and θa is smaller than the electrical angle θb by an electrical angle π. The armatures of the permanent magnet 72, the soft magnetic core 81, and the stator 90 may be arranged so as to be. 27 and 28, the same reference numerals are used for the same configuration as the rotating machine 60 for convenience.

図27に示す回転機60Aの場合、ステータ90の3f個の電機子が互いに平行にかつ軸線方向に延びるように配置されるので、回転機60と比べて、コイルの占積率を高めることができるとともに、コイルを鉄芯に巻き付ける作業が容易になるものの、永久磁石のねじれ度合が回転機60よりも大きくなることで、製作が難しく、その分、製造コストが増大する。   In the case of the rotating machine 60A shown in FIG. 27, since the 3f armatures of the stator 90 are arranged so as to extend in parallel to each other and in the axial direction, the coil space factor can be increased compared to the rotating machine 60. In addition, although the work of winding the coil around the iron core is facilitated, the torsion degree of the permanent magnet is larger than that of the rotating machine 60, so that the manufacture is difficult and the manufacturing cost is increased accordingly.

一方、図28に示す回転機60Bの場合、第1ロータ70の2f個の永久磁石が互いに平行にかつ軸線方向に延びるように配置されるので、回転機60と比べて、第1ロータ70の製作が容易で、その分、製造コストを低減できるものの、鉄芯のねじれ度合が回転機60よりも大きくなることで、製作が難しく、その分、製造コストが増大する。   On the other hand, in the case of the rotating machine 60B shown in FIG. 28, the 2f permanent magnets of the first rotor 70 are arranged in parallel to each other and extend in the axial direction. Manufacture is easy and the manufacturing cost can be reduced correspondingly. However, since the twisting degree of the iron core is larger than that of the rotating machine 60, the manufacturing is difficult, and the manufacturing cost is increased accordingly.

また、以上の図25,27,28に示す回転機構造は、永久磁石、電機子および軟磁性体コアのいずれか1つを軸線方向に延びるように配置した例であるが、永久磁石、電機子および軟磁性体コアの配置はこれに限らず、前述したθs=(2θb−θa)が成立し、2つの電気角θs,θaの一方が電気角θbに対して電気角π分大きいとともに、2つの電気角θs,θaの他方が電気角θbに対して電気角π分小さくなるような関係であればよい。例えば、永久磁石、電機子および軟磁性体コアをすべてスキュー配置してもよく、電機子を軸線方向に延びるように配置するとともに、電機子に発生する磁極が回転方向に対して斜めの状態(すなわちスキュー状態)で発生するように構成してもよい。   The rotating machine structure shown in FIGS. 25, 27, and 28 is an example in which any one of a permanent magnet, an armature, and a soft magnetic core is disposed so as to extend in the axial direction. The arrangement of the child and the soft magnetic core is not limited to this, and θs = (2θb−θa) described above is established, and one of the two electrical angles θs and θa is larger than the electrical angle θb by the electrical angle π, It is only necessary that the other of the two electrical angles θs and θa be smaller than the electrical angle θb by the electrical angle π. For example, the permanent magnet, the armature, and the soft magnetic core may all be skewed, the armature is disposed so as to extend in the axial direction, and the magnetic pole generated in the armature is inclined with respect to the rotation direction ( That is, it may be configured to occur in a skew state.

次に、図29を参照しながら、第5実施形態に係る補機駆動装置1Dについて説明する。同図に示すように、この補機駆動装置1Dは、第4実施形態の補機駆動装置1Cと比較すると、回転機60に代えて回転機60Cを備えている点と、駆動プーリ7に代えて前述した駆動プーリ7Aを備えている点とが異なっており、それら以外は、補機駆動装置1Cと同様に構成されているので、以下、回転機60Cおよび駆動プーリ7Aを中心に説明する。なお、以下の説明では、第4実施形態の補機駆動装置1Cと同じ構成については、同じ符号を付すとともに、その説明を省略する。   Next, an auxiliary machine drive device 1D according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. As shown in the figure, this auxiliary machine drive device 1D is different from the auxiliary machine drive device 1C of the fourth embodiment in that a rotary machine 60C is provided instead of the rotary machine 60, and the drive pulley 7 is replaced. Since the driving pulley 7A is different from the above-described configuration, and the other configuration is the same as that of the auxiliary machine driving device 1C, the following description will focus on the rotating machine 60C and the driving pulley 7A. In the following description, the same reference numerals are given to the same components as those of the auxiliary machine drive device 1C of the fourth embodiment, and the description thereof is omitted.

この補機駆動装置1Dの回転機60Cでは、径方向の内側から順に、ステータ90、第2ロータ80および第1ロータ70が配置されており、ステータ90は、固定部90aを介してエンジン3の本体に固定されている。   In the rotating machine 60C of the accessory driving device 1D, the stator 90, the second rotor 80, and the first rotor 70 are arranged in order from the inside in the radial direction. The stator 90 is connected to the engine 3 via the fixed portion 90a. It is fixed to the main body.

また、駆動プーリ7Aは、第1ロータ70の外周面に固定されており、この駆動プーリ7Aと従動プーリ5との間には、前述したベルト6が巻き掛けられている。また、第1ロータ70のエンジン3側の端部は、中空の円筒部70aになっており、この円筒部70aは、その内周面で入力軸12に回転自在に嵌合しているとともに、軸受70bによって回転自在に支持されている。以上の構成により、駆動プーリ7Aは、第1ロータ70と一体に回転可能になっている。   The drive pulley 7A is fixed to the outer peripheral surface of the first rotor 70, and the belt 6 described above is wound between the drive pulley 7A and the driven pulley 5. The end of the first rotor 70 on the engine 3 side is a hollow cylindrical portion 70a, and this cylindrical portion 70a is rotatably fitted to the input shaft 12 on its inner peripheral surface. The bearing 70b is rotatably supported. With the above configuration, the drive pulley 7 </ b> A can rotate integrally with the first rotor 70.

また、この回転機60Cでは、第1ロータ70の永久磁石72と、第2ロータ80の軟磁性体コア81と、ステータ90の電機子91との位置関係は、前述した回転機60と同様に構成されており、それによって、この回転機60Cも、前述した回転機60と同様に、遊星歯車装置と同じ動作特性を示すように運転可能になっている。   In the rotating machine 60C, the positional relationship among the permanent magnet 72 of the first rotor 70, the soft magnetic core 81 of the second rotor 80, and the armature 91 of the stator 90 is the same as that of the rotating machine 60 described above. Thus, the rotating machine 60C can also be operated so as to exhibit the same operating characteristics as the planetary gear device, similarly to the rotating machine 60 described above.

以上のように構成された第5実施形態の補機駆動装置1Dによれば、第4実施形態の補機駆動装置1Cと同様に、コギングトルクおよびトルクリップルを従来と比べて大幅に低減でき、商品性を向上させることができる。これに加えて、この補機駆動装置1Dでは、駆動プーリ7Aと回転機60Cが一体化され、駆動プーリ7Aが第1ロータ70の径方向の外側に配置されているので、駆動プーリ7と回転機60が軸線方向に並べて配置されている第4実施形態の補機駆動装置1Cと比べて、軸線方向のサイズを小型化することができる。   According to the auxiliary machine drive device 1D of the fifth embodiment configured as described above, the cogging torque and the torque ripple can be greatly reduced as compared with the conventional one, similarly to the auxiliary machine drive device 1C of the fourth embodiment. Productivity can be improved. In addition to this, in this auxiliary machine drive device 1D, the drive pulley 7A and the rotating machine 60C are integrated, and the drive pulley 7A is disposed on the outer side in the radial direction of the first rotor 70. The size in the axial direction can be reduced as compared with the accessory driving device 1C of the fourth embodiment in which the machine 60 is arranged side by side in the axial direction.

なお、第5実施形態の補機駆動装置1Dにおいて、前述した図19と同様に、第1ロータ70および固定部90aに連結されたワンウェイクラッチを設けてもよい。このように構成した場合、クランクシャフトを駆動できることによって、エンジン3を始動させることができる。   In the accessory drive device 1D of the fifth embodiment, a one-way clutch connected to the first rotor 70 and the fixed portion 90a may be provided in the same manner as in FIG. When comprised in this way, the engine 3 can be started by being able to drive a crankshaft.

次に、図30を参照しながら、本発明の第6実施形態に係る補機駆動装置1Eについて説明する。同図に示すように、この補機駆動装置1Eは、第4実施形態の補機駆動装置1Cと比べると、回転機60における、入出力軸12、13と2つのロータ70,80との連結関係が異なっており、それ以外は第4実施形態の補機駆動装置1Cと同様に構成されているので、以下、第4実施形態の補機駆動装置1Cと異なる点を中心に説明するとともに、同じ構成に関しては同一の符号を付し、その説明を省略する。   Next, an accessory drive apparatus 1E according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in the figure, this auxiliary machine drive device 1E is connected to the input / output shafts 12 and 13 and the two rotors 70 and 80 in the rotating machine 60 as compared with the auxiliary machine drive device 1C of the fourth embodiment. Since the relationship is different and the other configuration is the same as that of the accessory drive device 1C of the fourth embodiment, the following description will focus on differences from the accessory drive device 1C of the fourth embodiment. The same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

この補機駆動装置1Eでは、回転機60の第1ロータ70が、入力軸12を介してエンジン3のクランクシャフトに直結され、第2ロータ80が、出力軸13を介して駆動プーリ7に連結されている。さらに、前述したように、この回転機60は、遊星歯車装置と同じ動作特性を示すように運転可能に構成されている。   In this auxiliary machine drive apparatus 1E, the first rotor 70 of the rotating machine 60 is directly connected to the crankshaft of the engine 3 via the input shaft 12, and the second rotor 80 is connected to the drive pulley 7 via the output shaft 13. Has been. Furthermore, as described above, the rotating machine 60 is configured to be operable so as to exhibit the same operating characteristics as the planetary gear device.

以上のように構成された第6実施形態の補機駆動装置1Eによれば、第4実施形態の補機駆動装置1Cと同様に、コギングトルクおよびトルクリップルを従来と比べて大幅に低減でき、商品性を向上させることができる。   According to the auxiliary machine drive device 1E of the sixth embodiment configured as described above, the cogging torque and the torque ripple can be greatly reduced as compared with the conventional one, similarly to the auxiliary machine drive device 1C of the fourth embodiment. Productivity can be improved.

なお、第6実施形態の補機駆動装置1Eの回転機60において、前述した回転機60Cのように、第1ロータ70を第2ロータ80の径方向の外側に、ステータ90を第2ロータ80の径方向の内側にそれぞれ配置するとともに、前述した駆動プーリ7Aを、第1ロータ70の径方向の外側にこれと一体に回転するように配置してもよい。そのように構成した場合には、軸線方向のサイズを小型化することができる。   In the rotating machine 60 of the accessory driving apparatus 1E according to the sixth embodiment, the first rotor 70 is placed on the outer side in the radial direction of the second rotor 80 and the stator 90 is placed on the second rotor 80, as in the rotating machine 60C described above. The drive pulley 7A described above may be disposed outside the first rotor 70 in the radial direction so as to rotate integrally therewith. In such a configuration, the size in the axial direction can be reduced.

本発明の第1実施形態に係る補機駆動装置の概略構成を示す図である。It is a figure showing a schematic structure of an auxiliary machinery drive concerning a 1st embodiment of the present invention. 補機駆動装置の回転機の概略構成を示す模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the schematic structure of the rotary machine of an auxiliary machinery drive device. (a)図2のA−A線の位置と(b)B−B線の位置と(c)C−C線の位置とで周方向に沿って破断した断面の一部を模式的に示す図である。(A) A part of a cross section broken along the circumferential direction is schematically shown at the position of the AA line in FIG. 2, (b) the position of the BB line, and (c) the position of the CC line. FIG. 特許文献1の補機駆動装置における回転機の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the rotary machine in the auxiliary machinery drive device of patent document 1. FIG. 図4のD−D線の位置で周方向に沿って破断した断面の一部を模式的に展開した図である。It is the figure which developed typically a part of section which fractured along the peripheral direction in the position of the DD line of Drawing 4. 図5の構成と機能的に等価の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure equivalent to the structure of FIG. 図4の回転機の、第1永久磁石、第1軟磁性体コアおよびステータからなる回転機構造に相当する等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit equivalent to the rotary machine structure which consists of a 1st permanent magnet, a 1st soft-magnetic-material core, and a stator of the rotary machine of FIG. 図4の回転機の、第2永久磁石、第2軟磁性体コアおよびステータからなる回転機構造に相当する等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit equivalent to the rotary machine structure which consists of a 2nd permanent magnet, a 2nd soft-magnetic-material core, and a stator of the rotary machine of FIG. 図3の構成と機能的に等価の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration functionally equivalent to the configuration of FIG. 3. 図2の回転機の動作を説明するために、図9の第1〜第3電機子における回転磁界の磁極を仮想的な永久磁石の磁極に置き換えた図である。FIG. 10 is a diagram in which the magnetic poles of the rotating magnetic field in the first to third armatures of FIG. 9 are replaced with virtual permanent magnet magnetic poles in order to explain the operation of the rotating machine of FIG. 2. 図2の回転機の第1回転機構造に相当する等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit equivalent to the 1st rotary machine structure of the rotary machine of FIG. 図2の回転機の第2回転機構造に相当する等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit equivalent to the 2nd rotary machine structure of the rotary machine of FIG. 図2の回転機の第3回転機構造に相当する等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit equivalent to the 3rd rotary machine structure of the rotary machine of FIG. 図2の回転機におけるコギングトルクの発生状態の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the generation state of the cogging torque in the rotary machine of FIG. 図4の回転機におけるコギングトルクの発生状態の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the generation | occurrence | production state of the cogging torque in the rotary machine of FIG. 第1実施形態の補機駆動装置の動作を説明するための速度線図であって、(a)エンジン停止中の一例、(b)エンジン低回転運転中の一例、(c)エンジン高回転運転中の一例、(d)エンジン極低回転運転中の一例をそれぞれ示す図である。It is a velocity diagram for demonstrating operation | movement of the auxiliary machinery drive apparatus of 1st Embodiment, Comprising: (a) An example in engine stop, (b) An example in engine low speed driving | operation, (c) Engine high speed driving | operation It is a figure which shows an example in the inside, (d) an example under engine ultra-low-speed driving | operation, respectively. 補機駆動装置の回転機における第1〜第3回転機構造の配置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of arrangement | positioning of the 1st-3rd rotary machine structure in the rotary machine of an auxiliary machinery drive device. 第2実施形態に係る補機駆動装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the auxiliary machinery drive device which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態の補機駆動装置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the auxiliary machinery drive device of 2nd Embodiment. 図19の補機駆動装置の動作を説明するための速度線図である。FIG. 20 is a velocity diagram for explaining the operation of the accessory drive device of FIG. 19. 第3実施形態に係る補機駆動装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the auxiliary machinery drive device which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態の補機駆動装置の動作を説明するための速度線図であって、(a)エンジン停止中の一例、(b)エンジン低回転運転中の一例、(c)エンジン高回転運転中の一例、(d)エンジン極低回転運転中の一例をそれぞれ示す図である。It is a velocity diagram for demonstrating operation | movement of the auxiliary machinery drive apparatus of 3rd Embodiment, Comprising: (a) An example in engine stop, (b) An example in engine low speed driving | operation, (c) Engine high speed driving | operation It is a figure which shows an example in the inside, (d) an example under engine ultra-low-speed driving | operation, respectively. 第4実施形態に係る補機駆動装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the auxiliary machinery drive device which concerns on 4th Embodiment. 第4実施形態の補機駆動装置における回転機の一部を破断した分解斜視図である。It is the disassembled perspective view which fractured | ruptured a part of rotary machine in the auxiliary machinery drive device of 4th Embodiment. 図24の回転機における回転機構造の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the rotary machine structure in the rotary machine of FIG. 図17の回転機において、仮想の回転機構造を1つ追加した場合の例を示す図である。It is a figure which shows the example at the time of adding one virtual rotating machine structure in the rotating machine of FIG. 第4実施形態の補機駆動装置の回転機における回転機構造の構成の変形例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the modification of a structure of the rotary machine structure in the rotary machine of the auxiliary machinery drive apparatus of 4th Embodiment. 第4実施形態の補機駆動装置の回転機における回転機構造の構成の他の変形例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the other modification of the structure of the rotary machine structure in the rotary machine of the auxiliary machinery drive device of 4th Embodiment. 第5実施形態に係る補機駆動装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the auxiliary machinery drive device which concerns on 5th Embodiment. 第6実施形態に係る補機駆動装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the auxiliary machinery drive device which concerns on 6th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 補機駆動装置
1A〜1E 補機駆動装置
2 ECU(制御装置)
3 エンジン(原動機)
4 補機
10 回転機
10A 回転機
10X 回転機
14 第1ロータ
14c 永久磁石(磁極)
15 第2ロータ
15a 第1軟磁性体コア(軟磁性体)
15b 第2軟磁性体コア(軟磁性体)
15c 第3軟磁性体コア(軟磁性体)
16 ステータ
17 第1電気子
18 第2電機子
19 第3電機子
30 PDU(制御装置)
60 回転機
60A 回転機
60B 回転機
60C 回転機
70 第1ロータ
72 永久磁石(磁極)
80 第2ロータ
81 軟磁性体コア(軟磁性体)
90 ステータ
91 電機子
θa 永久磁石(磁極)の両端部間の電気角
θb 軟磁性体コア(軟磁性体)の両端部間の電気角
θs 電機子に発生する磁極の両端部間の電気角
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Auxiliary machine drive apparatus 1A-1E Auxiliary machine drive apparatus 2 ECU (control apparatus)
3 Engine (motor)
4 Auxiliary machine 10 Rotating machine 10A Rotating machine 10X Rotating machine 14 First rotor 14c Permanent magnet (magnetic pole)
15 Second rotor 15a First soft magnetic core (soft magnetic body)
15b Second soft magnetic core (soft magnetic body)
15c Third soft magnetic core (soft magnetic body)
16 Stator 17 First Armature 18 Second Armature 19 Third Armature 30 PDU (Control Device)
60 Rotating machine 60A Rotating machine 60B Rotating machine 60C Rotating machine 70 First rotor 72 Permanent magnet (magnetic pole)
80 Second rotor 81 Soft magnetic core (soft magnetic body)
90 Stator 91 Armature θa Electrical angle between both ends of permanent magnet (magnetic pole) θb Electrical angle between both ends of soft magnetic core (soft magnetic body) θs Electrical angle between both ends of magnetic pole generated in armature

Claims (2)

原動機に連結され、補機を駆動する補機駆動装置であって、
回転磁界を発生させるためのステータと、当該ステータに対して相対的に回転自在の第1ロータおよび第2ロータとを有し、当該第1ロータおよび当該第2ロータの一方が前記原動機に機械的に連結され、当該第1ロータおよび当該第2ロータの他方が前記補機に機械的に連結されるとともに、前記ステータと前記第1ロータと前記第2ロータとの間で、前記回転磁界の発生に伴って形成される磁気回路を介して、エネルギを入出力する回転機と、
前記ステータにおける電力の入出力状態を制御する制御装置と、
を備え、
前記ステータは、仮想の円柱面に沿うように配置された複数の電機子を有し、前記エネルギの入出力に伴って当該複数の電機子に発生する磁極により、前記回転磁界を発生させ、
前記第1ロータは、互いに間隔を存して前記仮想の円柱面に沿うように並んだ複数の磁極を有し、当該複数の磁極は、隣り合う各2つの極性が互いに異なるとともに、前記複数の電機子との間に間隙を存するように配置され、
前記第2ロータは、互いに間隔を存して前記仮想の円柱面に沿うように並ぶとともに、前記複数の電機子と前記複数の磁極との間に配置された複数の軟磁性体を有し、
前記複数の電機子の各々は、前記仮想の円柱面に沿う第1所定方向に延びており、
前記複数の磁極の各々は、当該各磁極の両端部間の電気角がθaとなるように、前記仮想の円柱面に沿う第2所定方向に延びており、
前記複数の軟磁性体の各々は、当該各軟磁性体の両端部間の電気角がθbとなるように、前記仮想の円柱面に沿う第3所定方向に延びており、
前記回転磁界の発生中、前記複数の電機子に発生する前記磁極の両端部間の電気角をθsとしたときに、θs=2θb−θaが成立するように構成されていることを特徴とする補機駆動装置。
An auxiliary machine drive device connected to a prime mover and driving an auxiliary machine,
A stator for generating a rotating magnetic field, and a first rotor and a second rotor that are rotatable relative to the stator, and one of the first rotor and the second rotor is mechanically connected to the prime mover. The other of the first rotor and the second rotor is mechanically connected to the auxiliary machine, and the rotating magnetic field is generated between the stator, the first rotor, and the second rotor. A rotating machine that inputs and outputs energy via a magnetic circuit formed along with
A control device for controlling an input / output state of electric power in the stator;
With
The stator has a plurality of armatures arranged along a virtual cylindrical surface, and generates the rotating magnetic field by magnetic poles generated in the plurality of armatures with the input and output of the energy,
The first rotor has a plurality of magnetic poles arranged along the virtual cylindrical surface with a space between each other, and the plurality of magnetic poles have two adjacent polarities different from each other, and the plurality of magnetic poles Arranged so that there is a gap between the armature,
The second rotor has a plurality of soft magnetic bodies arranged between the plurality of armatures and the plurality of magnetic poles while being arranged along the virtual cylindrical surface with a space between each other,
Each of the plurality of armatures extends in a first predetermined direction along the virtual cylindrical surface,
Each of the plurality of magnetic poles extends in a second predetermined direction along the virtual cylindrical surface such that an electrical angle between both ends of each magnetic pole is θa,
Each of the plurality of soft magnetic bodies extends in a third predetermined direction along the virtual cylindrical surface such that an electrical angle between both ends of each soft magnetic body is θb,
During generation of the rotating magnetic field, θs = 2θb−θa is established, where θs is an electrical angle between both ends of the magnetic poles generated in the plurality of armatures. Auxiliary drive device.
前記3つの電気角θs,θa,θbは、前記2つの電気角θs,θaの一方が前記電気角θbに対して電気角π分大きいとともに、前記2つの電気角θs,θaの他方が前記電気角θbに対して電気角π分小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の補機駆動装置。 The three electrical angles θs, θa, and θb are such that one of the two electrical angles θs and θa is larger than the electrical angle θb by an electrical angle π, and the other of the two electrical angles θs and θa is the electrical angle. 2. The accessory driving apparatus according to claim 1, wherein the accessory driving apparatus is configured to be smaller by an electrical angle π than the angle θb .
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