JP5678550B2 - Multi-rotor motor - Google Patents
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Description
本発明は電動機に関し、より詳細には、複数の回転子を有する多重回転子形電動機に関する。 The present invention relates to an electric motor, and more particularly to a multiple rotor electric motor having a plurality of rotors.
ハイブリッド車両では、駆動源としてエンジンおよび電動機を搭載し、エンジンによる駆動を電動機でアシストしたり、電動機単独で駆動したりできるようになっている。電動機には三相交流電動機が用いられ、インバータ装置で通電制御することにより、走行速度を可変に制御するのが一般的である。この種の車載電動機として、複数の回転子を有する多重回転子形電動機が提案されている。 In hybrid vehicles, an engine and an electric motor are mounted as driving sources, and driving by the engine can be assisted by the electric motor or can be driven by the electric motor alone. A three-phase AC motor is used as the electric motor, and the running speed is generally variably controlled by energization control with an inverter device. As this type of in-vehicle electric motor, a multiple rotor electric motor having a plurality of rotors has been proposed.
例えば、特許文献1に開示される車両用変速装置は、エンジンに連結され少なくとも発電機として機能する第1回転電機と、車輪軸に連結され少なくとも電動機として機能する第2回転電機と、第1および第2回転電機をそれぞれ駆動する第1および第2駆動手段と、制御手段とを備え、制御手段より車両発進時により大きなトルクを発生することを目的としている。そして、特許文献1の図8に示される第3実施形態には、第1および第2回転電機部で構成される2重ロータ構造の回転電機が開示されている。第1回転電機部は、エンジンに連結され三相巻線が巻回された第1回転子と、その外周側に配設され永久磁石を有し差動装置に連結される第2回転子とから構成される。また、第2回転電機部は、前記の第2回転子と、その外周側に配設され三相巻線が巻回された固定子とから構成される。これにより、車両発進時において、大きなクリープトルクを発生することができる、とされている。
For example, a vehicle transmission disclosed in
また、特許文献2の電気式無段変速装置は、2重回転子構造を有する主モータと、出力軸のトルクを加減する副モータと、主および副インバータとを備えている。主モータは、エンジンに直結して回転する第1回転子と、車軸を駆動する第2回転子とで構成されている。副モータは、当第2回転子に機械的に固定された回転子と、固定子とで構成されている。
The electric continuously variable transmission of
上記の特許文献1および2の技術は、ともに2つのモータユニットを有し、ほぼ同等の機能を有している。すなわち、エンジン出力に対して第1回転電機部および主モータは加減速およびトルク加減算の機能を有し、第2回転電機部および副モータは主にトルク加減算の機能を有している。これにより、両技術は、加減速およびトルク変換を行う変速装置の機能を実現している。
The techniques disclosed in
ところで、特許文献1および2の技術は2つのモータユニットのトルクを合算できる点は好ましいが、反面、走行駆動源として必要とされる回転数範囲の全領域で各モータユニットが良好に作動する必要がある。しかしながら、近年では、電動機を小形化するために高速回転化が図られており、広い回転数範囲で性能を維持することは極めて難しい。例えば、好ましい回転数範囲から外れると、電動機の鉄損や銅損の比率が増加する。これを解消しようとして電動機を大形化すれば、高コスト化してしまう。また、回転数の増加につれて、機械系の風損や軸受損失、インバータ装置の通電損失などが増加したり、軸受部が特殊な構造に制約されたりするため、出力回転数はおのずから制限される。さらに、特許文献1および2では、2組のモータユニットのそれぞれに電源用のインバータが設けられており、制御が複雑であるとともにコストも増加している。
By the way, although the technique of
本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたもので、複数のモータユニットの組み合わせにより大きな出力回転数を得るとともに、個々のモータユニットの回転数範囲を狭くして小形化、高効率化、動作安定化、低コスト化を達成し、車両への搭載に適した多重回転子形電動機を提供することを解決すべき課題とする。 The present invention has been made in view of the problems of the background art described above. A large output rotational speed is obtained by combining a plurality of motor units, and the rotational speed range of each motor unit is narrowed to reduce the size and increase the efficiency. The problem to be solved is to provide a multi-rotor electric motor that is suitable for mounting on a vehicle, achieving high speed, stable operation, and low cost.
上記課題を解決する請求項1に係る多重回転子形電動機の発明は、電源部から供給される電気入力に従い相対回転数が変化する固定子および回転子をそれぞれ有する複数のモータユニットと、一端のモータユニットの固定子を固定するケースと、一端のモータユニットの回転子と他端のモータユニットの固定子とを直接に、あるいは別のモータユニットを介し間接に連結して構成した複合回転子と、他端のモータユニットの回転子に連結され、かつ前記ケースに回転自在に軸承された出力軸と、第1ワンウェイクラッチを介して前記複合回転子に連結され外部動力を入力可能な第1入力軸、および第2ワンウェイクラッチを介して前記出力軸に連結され外部動力を入力可能な第2入力軸の少なくとも一方と、を備えることを特徴とする。
The invention of a multiple rotor type electric motor according to
請求項2に係る発明は、請求項1において、2つの前記モータユニットと、一端のモータユニットの回転子と他端のモータユニットの固定子とを直接に連結して構成した複合回転子と、を備えることを特徴とする。
The invention according to
請求項3に係る発明は、請求項1において、3つ以上の前記モータユニットと、他端以外のモータユニットの回転子と隣接する次のモータユニットの固定子とをそれぞれ連結して構成した2つ以上の複合回転子と、を備えることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the two or more motor units are connected to the rotor of the motor unit other than the other end and the stator of the next motor unit adjacent to each other. And two or more composite rotors.
請求項4に係る発明は、請求項1〜3のいずれか一項において、各前記モータユニットの出力トルクは、一端側から他端側へ向かうにつれて順次減少するか、あるいはほぼ同じであることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the output torque of each motor unit decreases sequentially from one end side to the other end side or is substantially the same. Features.
請求項5に係る発明は、請求項1〜4のいずれか一項において、各前記モータユニットの固定子および回転子は電磁鋼板を積層して構成したコアを有し、各前記複合回転子は、連結されている回転子と固定子との間を磁気的に分離する磁気分離部を有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the stator and the rotor of each motor unit have a core formed by stacking electromagnetic steel plates, and each of the composite rotors The magnetic separation unit magnetically separates the connected rotor and stator from each other.
請求項6に係る発明は、請求項1〜5のいずれか一項において、各前記モータユニットは、前記相対回転数と出力トルクとの関係を示す出力特性が互いにほぼ同一であることを特徴とする。
The invention according to claim 6 is characterized in that, in any one of
請求項7に係る発明は、請求項1〜5のいずれか一項において、各前記モータユニットは、前記電気入力を制御することで前記相対回転数と出力トルクとの関係を示す出力特性を互いにほぼ同一にしたことを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, each of the motor units has an output characteristic indicating a relationship between the relative rotational speed and an output torque by controlling the electric input. It is characterized by being almost identical.
請求項8に係る発明は、請求項1〜7のいずれか一項において、少なくともひとつの回転子を前記ケースに対して制動および停止する制動停止機構を備え、あるいは、少なくともひとつの回転子を他の回転子に対して同期および結合する同期結合機構を備えることを特徴とする。
The invention according to
請求項9に係る発明は、請求項1〜8のいずれか一項において、各前記モータユニットは三相交流電動機であり、前記電源部の通電制御部は各前記三相交流電動機をまとめて駆動できるひとつのインバータ装置であることを特徴とする。
The invention according to claim 9 is any one of
請求項10に係る発明は、請求項9において、各前記三相交流電動機の固定子および回転子のいずれかは三相Y結線のコイルを有し、各前記三相交流電動機の前記コイルを直列接続し、一端の三相交流電動機のコイルに前記インバータ装置を接続し、他端の三相交流電動機のコイルに三相Y結線の中性点を設けたことを特徴とする。 The invention according to claim 10 is the invention according to claim 9 , wherein any one of the stator and the rotor of each of the three-phase AC motors has a three-phase Y-connected coil, and the coils of the three-phase AC motors are connected in series. The inverter device is connected to a coil of a three-phase AC motor at one end, and a neutral point of a three-phase Y connection is provided in the coil of the three-phase AC motor at the other end.
請求項1に係る多重回転子形電動機の発明では、複合回転子は、一端のモータユニットの回転子と他端のモータユニットの固定子とを直接に、あるいは別のモータユニットを介し間接に連結して構成されており、他端のモータユニットの固定子はケースに対して回転する。したがって、出力軸は、一端および他端のモータユニットの各相対回転数を加算した回転数で回転する。これにより、単独のモータユニットでは実現し得ない大きな出力回転数を得ることができる。また、一端および他端のモータユニットの回転数範囲が狭くなることから小形に構成でき、鉄損や銅損、電源部の通電制御部の損失も低減できる。したがって、総合的に小形化、高効率化、低コスト化を達成した多重回転子形電動機を提供できる。
さらに、第1入力軸に外部動力を入力した場合には回転数およびトルクを加算でき、また、第2入力軸に外部動力を入力した場合にはトルクのみ加算できる。加えて、第1および第2ワンウェイクラッチを備えているので、電動機のみの駆動により走行する場合や、電動機でエネルギ回生による発電を行う場合に、外部動力源が余分な負荷にならず、電動機の効率が低下しない。したがって、電気自動車やハイブリッド車両への搭載に適する。
In the invention of the multiple rotor type electric motor according to
Further, when external power is input to the first input shaft, the rotational speed and torque can be added, and when external power is input to the second input shaft, only torque can be added. In addition, since the first and second one-way clutches are provided, the external power source does not become an excessive load when the vehicle is driven only by the electric motor or when the electric motor generates power by energy regeneration. Efficiency does not decrease. Therefore, suitable for mounting on an electric vehicle or a hybrid vehicle.
請求項2に係る発明では、2つのモータユニットと、一端のモータユニットの回転子と他端のモータユニットの固定子とを直接に連結して構成した複合回転子とを備えるので、出力軸では2つのモータユニットの相対回転数を加算した回転数を得ることができる。
The invention according to
請求項3に係る発明では、3つ以上の前記モータユニットと、他端以外のモータユニットの回転子と隣接する次のモータユニットの固定子とをそれぞれ連結して構成した2つ以上の複合回転子とを備えるので、出力軸は各モータユニットの相対回転数を全て加算した回転数で回転する。したがって、モータユニット数を増やすことで一層大きな出力回転数を得ることができる。また、同じ出力回転数を得るために個々のモータユニットの回転数範囲を一層狭くでき、小形化、高効率化の効果が顕著になる。
In the invention according to
請求項4に係る発明では、各モータユニットの出力トルクは、一端側から他端側へ向かうにつれて順次減少するか、あるいはほぼ同じになっている。これにより、各モータユニットの相対回転数の加算が可能になる。
In the invention according to
請求項5に係る発明では、各モータユニットの固定子および回転子は電磁鋼板を積層して構成したコアを有し、各複合回転子は、連結されている回転子と固定子の間を磁気的に分離する磁気分離部を有している。したがって、複合回転子内におけるモータユニット間の磁気的な干渉を抑制でき、多重回転子形電動機を高効率化、動作安定化できる。
In the invention according to
請求項6に係る発明では、各モータユニットは、相対回転数と出力トルクとの関係を示す出力特性が互いにほぼ同一となっている。したがって、各モータユニットは出力回転数を等分割して分担でき、回転数範囲が最も狭くなって、モータユニットの小形化、低コスト化の効果が顕著となる。また、各モータユニットにほぼ同一の電気入力を供給すればよいので、電源部は単一の通電制御部を有すればよく、配線も簡易かつ制御も容易で動作が安定化し、コストも低廉にできる。 In the invention according to claim 6, the motor units have substantially the same output characteristics indicating the relationship between the relative rotational speed and the output torque. Therefore, each motor unit can divide the output rotational speed equally and share it, and the rotational speed range becomes the narrowest, and the effect of miniaturization and cost reduction of the motor unit becomes remarkable. In addition, since it is only necessary to supply almost the same electrical input to each motor unit, the power supply unit only needs to have a single energization control unit, wiring is simple and easy to control, operation is stabilized, and cost is low. it can.
請求項7に係る発明では、各モータユニットは、電気入力を制御することで相対回転数と出力トルクとの関係を示す出力特性を互いにほぼ同一にすることができる。したがって、各モータユニットにそれぞれ通電制御部を設けて電気入力を協調制御することにより、各モータユニットは出力回転数を等分割して分担でき、回転数範囲が最も狭くなって、小形化、低コスト化の効果が顕著となる。
In the invention which concerns on
請求項8に係る発明では、少なくともひとつの回転子をケースに対して制動および停止する制動停止機構を備え、あるいは、少なくともひとつの回転子を他の回転子に対して同期および結合する同期結合機構を備えている。或る回転子をケースに対して停止すると、当該回転子よりも一端側のモータユニットを停止し、当該回転子よりも他端側のモータユニットのみを用いて出力回転数を得ることになる。また、或る回転子を他の回転子に対して結合すると、当該両回転子の間のモータユニットを停止し、前後に残されたモータユニットのみを用いて出力回転数を得ることになる。このように、一部のモータユニットのみを用いて出力回転数を得ることにより、停止したモータユニットの鉄損や銅損、ならびに機械系の風損および軸受損失などをなくすことができる。つまり、要求される出力回転数が小さいときに一部のモータユニットのみを用いることで、電動機全体としての効率を改善できる。
The invention according to
請求項9に係る発明では、各モータユニットは三相交流電動機であり、電源部の通電制御部は各前記三相交流電動機をまとめて駆動できるひとつのインバータ装置とされている。それぞれのモータユニットは異なる構造、方式であってもよいが、廉価な三相交流電動機を共通に用い、これらをまとめて駆動できる通電制御部としてひとつのインバータ装置を用いることができる。これにより、モータユニットだけでなく、電源部の通電制御部の低コスト化を実現できる。 In the invention which concerns on Claim 9 , each motor unit is a three-phase alternating current motor, and the electricity supply control part of a power supply part is made into one inverter apparatus which can drive each said three-phase alternating current motor collectively. Each motor unit may have a different structure and method, but an inexpensive three-phase AC motor can be used in common, and an inverter device can be used as an energization control unit that can drive them together. Thereby, cost reduction of not only a motor unit but the electricity supply control part of a power supply part is realizable.
請求項10に係る発明では、各三相交流電動機の固定子および回転子のいずれかは三相Y結線のコイルを有し、各三相交流電動機のコイルを直列接続し、一端の三相交流電動機のコイルにインバータ装置を接続し、他端の三相交流電動機のコイルに三相Y結線の中性点を設けている。このため、電気入力を供給するための電気配線が簡素化され、また、相対回転数を有する箇所で電気入力を受け渡す回転給電部の箇所数および回転数差が低減される。したがって、電源部の通電制御部の低コスト化や、回転給電部の動作安定化および信頼性向上を実現できる。 In the invention according to claim 10 , each of the stator and rotor of each three-phase AC motor has a three-phase Y-connected coil, the coils of each three-phase AC motor are connected in series, and one-phase three-phase AC is connected. An inverter device is connected to the coil of the motor, and a neutral point of the three-phase Y connection is provided to the coil of the three-phase AC motor at the other end. For this reason, the electrical wiring for supplying the electrical input is simplified, and the number of rotational power feeding units that deliver the electrical input at the location having the relative rotational speed and the rotational speed difference are reduced. Therefore, it is possible to reduce the cost of the energization control unit of the power supply unit, stabilize the operation of the rotary power feeding unit, and improve the reliability.
本発明の第1実施形態の多重回転子形電動機について、図1〜図5を参考にして説明する。図1は、第1実施形態の多重回転子形電動機1の本体部の構成を概念的に説明する断面図であり、電動機1の本体部のうちインナーモータユニット3の回転子35以外は回転軸線AXの片側半分のみが示されている。図2は、図1中の電源部5のインバータ装置52、53と各モータユニット2、3の三相コイル22、32との電気接続を示す結線図である。また、図3は、図2中の回転給電部54を説明する図であり、(1)はブラシ方式、(2)はロータリトランス方式の構成例である。第1実施形態の多重回転子形電動機1は2つのモータユニットを備える電動機であり、図1に示されるように、アウターモータユニット2、インナーモータユニット3、電源部5、などで構成されている。
A multiple rotor electric motor according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS . FIG. 1 is a cross-sectional view conceptually illustrating the configuration of the main body portion of the multi-rotor
アウターモータユニット2は、電源部5の第1インバータ装置52から供給される電気入力に従い相対回転数が変化する固定子21および回転子25を有する本発明の一端のモータユニットに相当する。アウターモータユニット2は、図略のケースに固定された固定子21および固定子21の内周側に配置された回転子25を有している。固定子21は、略円筒状で電磁鋼板を積層して構成したコアを有し、コアに形成された凸状のティースに三相コイル22が巻回形成されている。回転子25は、略円筒状で電磁鋼板を積層して構成したコアを有し、コア内には永久磁石が埋め込まれている。そして、固定子21の三相コイル22と回転子25の永久磁石および突磁極との電磁消去作用により、アウターモータユニット2は三相交流同期電動機として機能するようになっている。
The
インナーモータユニット3は、電源部5の第2インバータ装置53から供給される電気入力に従い相対回転数が変化する固定子31および回転子35を有する本発明の他端のモータユニットに相当する。インナーモータユニット3は、固定子31および固定子31の内周側に配置された回転子35を有している。固定子31は、略円筒状で電磁鋼板を積層して構成したコアを有し、コアに形成された凸状のティースに三相コイル32が巻回形成されている。回転子35は、略円柱状で電磁鋼板を積層して構成したコアを有し、コア内には永久磁石が埋め込まれている。そして、固定子31の三相コイル32と回転子35の永久磁石および突磁極との電磁消去作用により、アウターモータユニット2は三相交流同期電動機として機能するようになっている。回転子35の回転軸心には出力軸36が貫設されており、出力軸36は図略のケースに回転自在に軸承されている。
The
アウターモータユニット2の回転子25と、インナーモータユニット3の固定子31とを直接に連結して複合回転子4が構成されている。回転子25と固定子31との間には、非磁性材料を用いて構成された磁気分離部41が配置され、回転子25と固定子31とを磁気的に分離している。また、回転子25および固定子31のコア中のヨーク幅を十分広くして相互の磁気漏洩を抑制することで磁気分離部41を形成してもよい。磁気分離部41により、アウターモータユニット2とインナーモータユニット3とが、磁気的に干渉せず独立して動作するようになっている。複合回転子4は、回転軸線AXの方向に延在して共に回転する円筒状の中間軸42を有し、中間軸42の外周面にはメカブレーキ43および回転給電部54が配設されている。
The
メカブレーキ43は、ひとつの回転子をケースに対して制動および停止する本発明の制動停止機構に相当し、複合回転子4すなわちアウターモータユニット2の回転子25をケースに対して制動および停止するようになっている。メカブレーキ43は、例えば、中間軸42と共に回転するクラッチプレート431と、ケース側に設けられてクラッチプレート431に圧接および離隔されるプレッシャープレート432と、プレッシャープレート432を駆動する図略の油圧駆動手段とで構成することができる。
The
電源部5は、アウターおよびインナーモータユニット2、3の各固定子21、31の三相コイル22、32に電力を供給するものである。電源部5は、直流電源装置51、第1インバータ装置52、第2インバータ装置53、前述の回転給電部54、インバータ制御部55、などにより構成されている。直流電源装置51には、例えばバッテリが用いられ、その出力端子は第1および第2インバータ装置52、53に接続されて直流電圧+Vが供給される。また、直流電源装置51の出力端子間には、直流電圧+Vの安定化およびインバータノイズの流入阻止のためにコンデンサ511が設けられている。
The
第1および第2インバータ装置52、53は通電制御部に相当し、図2に示されるように周知の直流/三相交流変換回路で構成されている。第1インバータ装置52から出力される三相交流電圧E1は、アウターモータユニット2のY結線の三相コイル22(22U、22V、22W)に直接入力される。一方、第2インバータ装置53から出力される三相交流電圧E2は、インナーモータユニット3のY結線の三相コイル32(32U、32V、32W)に、回転給電部54を介して入力される。第1および第2インバータ装置52、53が出力する各三相交流電圧E1、E2の周波数や波形は、インバータ制御部55により独立して制御されるようになっている。
The first and
回転給電部54には、図3に示されるブラシ方式またはロータリトランス方式の構成例を採用できる。図3(1)に示されるブラシ方式の回転給電部54Aは、ブラシ541、スリップリング542、およびスプリング543で構成されている。ブラシ541は、固定子側に配設され、第2インバータ装置53の出力端子に接続されている。スリップリング542は、回転子側の中間軸42の外周面を周回して配設され、インナーモータユニット3の三相コイル32に接続されている。スプリング543は、固定子側に配設され、ブラシ541をスリップリング542に常時圧接している。この構成により、静止したブラシ541から相対回転するスリップリング542に三相交流電圧E2を給電できる。
A configuration example of a brush system or a rotary transformer system shown in FIG. A brush-type rotary
また、図3(2)に示されるロータリトランス方式の回転給電部54Bは、送電用巻線545、および受電用巻線547で構成されている。送電用巻線545は、固定子側に配設され、第2インバータ装置53の出力端子に接続されている。一方、受電用巻線547は、送電用巻線545の内周側に離隔し回転子側の中間軸42と一体的に回転するように配設され、インナーモータユニット3の三相コイル32に接続されている。送電用巻線545および受電用巻線547は、それぞれY結線中性点546、548を有してY−Y結線されており、他の結線方式を用いることもできる。この構成により、静止した送電用巻線545から相対回転する受電用巻線547に、磁気結合を介して非接触で三相交流電圧E2を給電できる。
Further, the rotary transformer type
次に、上述のように構成された第1実施形態の多重回転子形電動機1の本体部の作用および効果について説明する。図4は、図1中のアウターおよびインナーモータユニット2、3の出力特性、ならびに多重回転子形電動機1の出力特性を説明する図である。出力特性は、横軸の相対回転数Nと縦軸の出力トルクTとの関係で示されている。図1に示されるように、アウターモータユニット2およびインナーモータユニット3は同軸外側と内側に配置されるが、設計諸元を考慮しかつ三相交流電圧E1、E2を適宜制御して供給することで、出力特性を互いに同一にすることができる。例えば、アウターモータユニット2およびインナーモータユニット3の出力特性を、図4に示される出力特性1に揃えることができる。出力特性1は、相対回転数N=n1〜n2(n1<n2)の範囲で規定され、相対回転数n1のときの出力トルクT=T1、相対回転数n2のときの出力トルクT=T2(T1>T2)で、右下がりの曲線となっている。
Next, the operation and effect of the main body of the multiple rotor type
このとき、多重回転子形電動機1の出力軸36の出力特性は、アウターモータユニット2およびインナーモータユニット3の出力特性1を合成した合成特性2となる。すなわち、出力軸36のケースに対する出力回転数NOの範囲は、出力特性1が2個分加算されて出力回転数NO=2×n1〜2×n2となる。また、出力軸36の出力トルクTOの範囲は、出力特性1の出力トルクの範囲に一致する(出力トルクTO=T2〜T1)。
At this time, the output characteristic of the
ここで、一般的なモータユニットでは、相対回転数N=15000〜20000rpm程度が技術的な限界となっている。これを超過すると、インバータ装置の制御周波数が増加して通電損失が増加し、実用的でなくなるからである。本実施形態によれば、単独のモータユニットの2倍の30000〜40000rpmを実現でき、一般的には実現し得ない大きな出力回転数を得ることができる。逆に、例えば6000rpmの出力回転数を得るために、アウターモータユニット2およびインナーモータユニット3の最高回転数はそれぞれ3000rpmでよい。したがって、回転数範囲が狭いことから小形に構成でき、各モータユニット2,3の鉄損や銅損、電源部5のインバータ通電損失も低減できる。これにより、総合的に小形化、高効率化、低コスト化を達成した多重回転子形電動機1を提供でき、電気自動車やハイブリッド車両への搭載にも適する。
Here, in a general motor unit, the relative rotational speed N = 15000 to 20000 rpm is a technical limit. If this is exceeded, the control frequency of the inverter device increases and the conduction loss increases, making it impractical. According to the present embodiment, it is possible to realize 30000-40000 rpm which is twice that of a single motor unit, and it is possible to obtain a large output rotational speed that cannot be generally realized. Conversely, for example, in order to obtain an output rotational speed of 6000 rpm, the maximum rotational speed of the
また、複合回転子4のアウターモータユニット2の回転子25とインナーモータユニット3の固定子31との間に設けられた磁気分離部41は、両者25、31のコアを磁気的に分離している。これにより、アウターモータユニット2とインナーモータユニット3とが、磁気的に干渉せず独立して動作し、多重回転子形電動機1を高効率化、動作安定化できる。
Further, the
さらに、複合回転子4の中間軸42とケースとの間に設けられたメカブレーキ43により、複合回転子4を強制的に停止させることができる。これにより、要求される出力回転数が小さいときに、インナーモータユニット3のみを用いて出力回転数を得、アウターモータユニット2における鉄損や機械系の風損および軸受損失などをなくし、電動機1全体での効率を改善できる。
Furthermore, the
次に、第1実施形態の多重回転子形電動機1の全体構成について説明する。図5は、第1実施形態の多重回転子形電動機1の全体構成を概念的に説明する断面図であり、電動機1の本体部のうちインナーモータユニット3の回転子35以外は回転軸線AXの片側半分のみが示されている。図示されるように、第1実施形態の多重回転子形電動機1の全体構成は、図1の本体部の構成に第1および第2入力軸61、62を付加した構成となっている。
Next, the overall configuration of the multiple rotor type
第1入力軸61は、第1ワンウェイクラッチ63を介して複合回転子4に連結され、アウターモータユニット2の回転子25に外部動力を入力できるようになっている。また、第2入力軸62は、第2ワンウェイクラッチ64を介して出力軸36に連結され、インナーモータユニット3の回転子35に外部動力を入力できるようになっている。第1および第2入力軸61、62は、エンジン69から出力される動力を選択的に入力できるように構成されている。なお、第1および第2入力軸61、62のいずれか一方のみを付加してもよい。
The
第1実施形態の多重回転子形電動機1は、ハイブリッド車両に搭載する走行駆動源を主たる用途としている。この用途で、第1入力軸61にエンジン69の動力を入力した場合、アウターモータユニット2によりトルクを加算でき、さらにインナーモータユニット3により回転数およびトルクを加算できる。また、第2入力軸62にエンジン69の動力を入力した場合、回転数は加算できず、インナーモータユニット3によりトルクのみ加算できる。さらに、第1および第2ワンウェイクラッチ63、64を備えているので、電動機1のみの駆動により走行する場合や、車両制動時に電動機1でエネルギ回生による発電を行う場合に、エンジン69の出力軸が遊転する。したがって、エンジン69が余分な負荷にならず、電動機1の効率が低下しない。
The multi-rotor
次に、電源部50のインバータ装置59をひとつに共通化した第2および第3実施形態の多重回転子形電動機11、12について説明する。図6は、第2実施形態の多重回転子形電動機11を説明する図であり、(1)は本体部の構成の概念的な断面図、(2)は電源部50のインバータ装置59と各モータユニット2、3の三相コイル22、32との電気接続を示す結線図である。また、図7は、第3実施形態の多重回転子形電動機12を説明する図であり、(1)は本体部の構成の概念的な断面図、(2)は電源部500のインバータ装置59と各モータユニット2、3の三相コイル22、32との電気接続を示す結線図である。
Next, the
図6に示されるように、第2実施形態の多重回転子形電動機11の電源部50は、三相交流電動機であるアウターモータユニット2およびインナーモータユニット3をまとめて駆動できるひとつのインバータ装置59を備えている。アウターモータユニット2のY結線の三相コイル22およびインナーモータユニット3のY結線の三相コイル32は、インバータ装置59に対して並列接続されている。したがって、インバータ装置59から出力される三相交流電圧ECは、両方の三相コイル22、32に並列入力される。
As shown in FIG. 6, the
また、図7に示されるように、第3実施形態の多重回転子形電動機12の電源部500も、三相交流電動機であるアウターモータユニット2およびインナーモータユニット3に共通なひとつのインバータ装置59を備えている。しかしながら、アウターモータユニット2のY結線の三相コイル22およびインナーモータユニット3のY結線の三相コイル32が直列接続される点が異なる。したがって、インバータ装置59から出力される三相交流電圧ECは、まずアウター側の三相コイル22に入り、次いでインナー側の三相コイル32を通り、インナー側に設けられたY結線中性点32Nに達する。
Further, as shown in FIG. 7, the
第2および第3実施形態で、同じ入力電圧に対するアウターモータユニット2およびインナーモータユニット3の出力特性が一致していれば、両モータユニット2、3は出力回転数を半分ずつ均等に分担する。出力特性が一致していなければ、両モータユニット2、3による出力回転数の分担は不均等になるが、各モータユニット2、3の相対回転数を加算した出力回転数が得られる効果に変わりはない。
In the second and third embodiments , if the output characteristics of the
第2および第3実施形態では、アウターモータユニット2およびインナーモータユニット3に廉価な三相交流電動機を共通に用いることもできる。したがって、各モータユニット2、3が低廉であり、電源部50の通電制御部がひとつのインバータ装置59からなるため低コストであり、低コスト化を達成した多重回転子形電動機11、12を提供できる。
In the second and third embodiments , an inexpensive three-phase AC motor can be commonly used for the
次に、概念的に説明した第1実施形態の多重回転子形電動機1の本体部の実態構成を実施例で説明する。図8は、第1実施形態の多重回転子形電動機1の本体部の実態構成の同軸内外配置例を説明する断面図である。同軸内外配置例では、アウターおよびインナーモータユニット2、3は、回転軸線AXを共通として同軸外側と内側に配置される。また、図9は、第1実施形態とは各モータユニット2、3の配置が異なる多重回転子形電動機13の本体部の実態構成のタンデム配置例を説明する断面図である。タンデム配置例では、アウターおよびインナーモータユニット2、3は、回転軸線AXを共通として回転軸線AX方向に並んで配置される。
Next, the actual configuration of the main body of the multiple rotor
図8に示される同軸内外配置例で、アウターモータユニット2の固定子21はケース7の内面に固定され、固定子21の内周側に回転子25が配置されている。アウターモータユニット2の回転子25の内周側に、磁気分離部41を介してインナーモータユニット3の固定子31が連結されて複合回転子4が構成されている。複合回転子4は、回転軸線AX方向両側に延びる円筒状の中間軸42を有している。中間軸42は、回転軸線AX方向の両側で縮径され、縮径された一側(図中左側)の外周面に回転給電部54が配設されている。中間軸42の縮径された両側の端部421の外周面とケース7との間に一対の第1軸受け部71が配設されている。第1軸受け部71により、中間軸42はケース7に回転自在に軸承されている。
In the coaxial inner / outer arrangement example shown in FIG. 8, the
また、インナーモータユニット3の固定子31の内周側に回転子35が配置されている。回転子35の中心には出力軸36が貫設されている。出力軸36は回転軸線AX方向両側に延在し、その両端部361はケース7の外部に突出している。出力軸36の端部361寄りの外周面と中間軸42の端部421の内周面との間に一対の第2軸受け部72が配設されている。第2軸受け部72により、出力軸36は中間軸42に回転自在に軸承されている。なお、電源部5は、図8では省略されている。
A
図8の同軸内外配置例では、第1軸受け部71にはアウターモータユニット2の相対回転数が作用し、第2軸受け部72にはインナーモータユニット3の相対回転数が作用する。つまり、第1および第2軸受け部71、72に作用する回転数は、出力軸36のケース7に対する出力回転数よりも小さくなり、受けるストレスが小さくなって信頼性が向上する。反面、アウターモータユニット2とインナーモータユニット3の製作寸法諸元が大きく異なるので、両モータユニット2、3の出力特性を揃えるためには精緻な設計検討が必要となる。
8, the relative rotational speed of the
図9に示されるタンデム配置例で、アウターモータユニット2の固定子21はケース7の内面に固定され、固定子21の内周側に回転子25が配置されている。回転子25の中心には中間軸46が貫設されている。中間軸46の回転軸線AX方向の一側(図中左側)は延在し、その一端部461がケース7の外部に突出している。中間軸46の一端部481寄りの外周面とケース7との間に第3軸受け部73が配設されている。また、中間軸46の回転軸線AX方向の他側(図中右側)には回転給電部54が配設され、さらにその端部側は拡径されて有底円筒部462となっている。有底円筒部482の内周面にインナーモータユニット3の固定子31が連結されて複合回転子4が構成されている。本実施例では、アウターモータユニット2の回転子25とインナーモータユニット3の固定子31との間は十分に離隔しており、磁気分離部は不要である。
In the tandem arrangement example shown in FIG. 9, the
インナーモータユニット3の固定子31の内周側に回転子35が配置されている。回転子35の中心には出力軸37が貫設されている。出力軸37の回転軸線AX方向の一側(図中右側)は延在し、その一端部371がケース7の外部に突出している。出力軸37の一端部371寄りの外周面とケース7との間に第4軸受け部74が配設されている。出力軸37は回転軸線AX方向の他側(図中左側)にも延在しており、その他端部372と中間軸48の有底円筒部482との間に第5軸受け部75が配設されている。中間軸48および出力軸37は、第3〜第5軸受け部73〜75の協働により、ケース7に回転自在に軸承されている。なお、電源部5は、図9では省略されている。
A
図9のタンデム配置例では、第3軸受け部73にはアウターモータユニット2の相対回転数が作用し、第5軸受け部75にはインナーモータユニット3の相対回転数が作用する。そして、第4軸受け部74にはケース7に対する出力軸37の回転数、すなわち、両モータユニット2、3の相対回転数を加算した大きな回転数が作用する。したがって、特に出力回転数を大きくしたい場合には、潤滑用のオイルを直接噴射するなどの方策により、第4軸受け部74の性能向上、信頼性向上を図ることが好ましい。反面、アウターモータユニット2とインナーモータユニット3の製作寸法諸元が類似するので、両モータユニット2、3の出力特性を揃えることは比較的容易である。
In the tandem arrangement example of FIG. 9, the relative rotational speed of the
次に、3つのモータユニットを備える第4実施形態の多重回転子形電動機14について説明する。図10は、第4実施形態の多重回転子形電動機14の本体部の実態構成を説明する断面図である。この多重回転子形電動機14は、図9に示されるタンデム配置例に加えて、アウターモータユニット2とインナーモータユニット3との間にミドルモータユニット8を回転軸線AX方向に並べて配置したものである。ミドルモータユニット8は、電源部から供給される電気入力に応じて相対回転数が変化する固定子81および回転子85を有する本発明のモータユニットに相当する。
Next, the
第4実施形態のアウターモータユニット2およびインナーモータユニット3の構造は、図9と同一である。アウターモータユニット2の回転子25に貫設された第1中間軸47の回転軸線AX方向の一側(図中左側)は延在し、その一端部471がケース7の外部に突出している。第1中間軸47の一端部471寄りの外周面とケース7との間に第3軸受け部73が配設されている。また、第1中間軸47の回転軸線AX方向の他側(図中右側)には第1回転給電部54Xが配設され、さらにその端部側は拡径されて有底円筒部472となっている。有底円筒部472の内周面にミドルモータユニット8の固定子81が連結されて第1複合回転子4Xが構成されている。アウターモータユニット2の回転子25とミドルモータユニット8の固定子81との間は十分に離隔しており、磁気分離部は不要である。
The structures of the
ミドルモータユニット8の固定子81の内周側に回転子85が配置されている。回転子85の中心には第2中間軸48が貫設されている。第2中間軸48の回転軸線AX方向の一側(図中右側)は延在し、その一端部481と第1中間軸47の有底円筒部472との間に第6軸受け部76が配設されている。第2中間軸48の回転軸線AX方向の他側(図中右側)には第2回転給電部54Yが配設され、さらにその端部側は拡径されて有底円筒部482となっている。有底円筒部482の内周面にインナーモータユニット3の固定子31が連結されて第2複合回転子4Yが構成されている。
A
インナーモータユニット3の固定子31の内周側に回転子35が配置されている。回転子35に貫設された出力軸37の回転軸線AX方向の一側(図中右側)は延在し、その一端部371がケース7の外部に突出している。出力軸37の一端部371寄りの外周面とケース7との間に第4軸受け部74が配設されている。出力軸37は回転軸線AX方向の他側(図中左側)にも延在しており、その他端部372と第2中間軸48の有底円筒部482との間に第7軸受け部77が配設されている。第1中間軸47、第2中間軸48、および出力軸37は、第3、第4、第6、第7軸受け部73、74、76、77の協働により、ケース7に回転自在に軸承されている。
A
なお、ミドルモータユニット8の固定子81上の三相コイル82への電気入力は第1回転給電部54Xを経由して行われ、インナーモータユニット3の三相コイル32への電気入力の供給は第1および第2回転給電部54X、54Yを順次経由して行われる。これにより、ケース7から第2回転給電部54Yに直接給電する場合と比較して、第2回転給電部54Yにおける回転数差が低減される。したがって、第2回転給電部54Yの長寿命化、高信頼化の効果が生じ、特にブラシ方式の回転給電部54Aを適用する場合に顕著となる。
The electric input to the three-
第4実施形態の多重回転子形電動機14は、3つのモータユニット2、3、8を備えるので一層大きな出力回転数を得ることができる。また、同じ出力回転数を得るために個々のモータユニット2、3、8の回転数範囲を一層狭くでき、小形化、高効率化の効果が顕著になる。
Since the
なお、各実施形態および実施例で、複合回転子4、4X,4Yおよび出力軸36、37の回転位相を検出する回転角度センサを設け、インバータ制御部55で回転位相を参照しつつ制御を行うことが好ましい。
In each embodiment and example, a rotation angle sensor for detecting the rotation phase of the
また、固定子21、31、81および回転子25、35、85を同軸内外に配置したモータユニット2、3、8を例示したが、これに限定されず、固定子および回転子を軸線方向に並べた構造のモータユニットであってもよい。各モータユニットの方式は問わず、同期電動機、誘導電動機、直流電動機などが使え、組み合わせも自由である。さらに、4つ以上のモータユニットを組み合わせることも可能である。本発明は、その他様々な変形や応用が可能である。
In addition, the
1、11〜14:多重回転子形電動機
2:アウターモータユニット 21:固定子 22:三相コイル 25:回転子
3:インナーモータユニット 31:固定子 32:三相コイル 35:回転子
36、37:出力軸
4:複合回転子 4X:第1複合回転子 4Y:第2複合回転子
41:磁気分離部 42:中間軸 43:メカブレーキ
46:中間軸 47:第1中間軸 48:第2中間軸
5、50、500:電源部
51:直流電源装置 52:第1インバータ装置(通電制御部)
53:第2インバータ装置(通電制御部) 54:回転給電部
54A:ブラシ方式の回転給電部 54B:ロータリトランス方式の回転給電部
54X:第1回転給電部 54Y:第2回転給電部
55:インバータ制御部
59:複数の三相交流電動機をまとめて駆動できるインバータ装置
61、62:第1および第2入力軸
63,64:第1および第2ワンウェイクラッチ 69:エンジン
7:ケース 71〜77:第1〜第7軸受け部
8:ミドルモータユニット 81:固定子 82:三相コイル 85:回転子
1, 11-14: multiple rotor-type motor 2: Outer motor unit 21: stator 22: three-phase coil 25: rotor 3: Inner motor unit 31: stator 32: three-phase coil 35:
53: Second inverter device (energization control unit) 54: Rotational
Claims (10)
一端のモータユニットの固定子を固定するケースと、
一端のモータユニットの回転子と他端のモータユニットの固定子とを直接に、あるいは別のモータユニットを介し間接に連結して構成した複合回転子と、
他端のモータユニットの回転子に連結され、かつ前記ケースに回転自在に軸承された出力軸と、
第1ワンウェイクラッチを介して前記複合回転子に連結され外部動力を入力可能な第1入力軸、および第2ワンウェイクラッチを介して前記出力軸に連結され外部動力を入力可能な第2入力軸の少なくとも一方と、
を備えることを特徴とする多重回転子形電動機。 A plurality of motor units each having a stator and a rotor whose relative rotational speed changes according to an electric input supplied from a power supply unit;
A case for fixing the stator of the motor unit at one end;
A composite rotor constituted by connecting the rotor of the motor unit at one end and the stator of the motor unit at the other end directly or indirectly through another motor unit;
An output shaft connected to the rotor of the motor unit at the other end and rotatably supported by the case;
A first input shaft coupled to the composite rotor via a first one-way clutch and capable of inputting external power; and a second input shaft coupled to the output shaft and coupled to the output shaft via a second one-way clutch. At least one,
A multi-rotor electric motor comprising:
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JP3543505B2 (en) * | 1996-08-09 | 2004-07-14 | 株式会社エクォス・リサーチ | Hybrid vehicle |
JP3307311B2 (en) * | 1997-12-26 | 2002-07-24 | トヨタ自動車株式会社 | ELECTRIC MOTOR, POWER TRANSMISSION DEVICE, AND ITS MANUFACTURING METHOD |
JP3627559B2 (en) * | 1999-01-29 | 2005-03-09 | 日産自動車株式会社 | Multilayer motor |
JP3580194B2 (en) * | 1999-10-04 | 2004-10-20 | 日産自動車株式会社 | Assembly structure of rotating electric machine |
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