JP6044077B2 - Electric rotating machine and electric rotating system - Google Patents

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Description

本発明は、電動回転機および電動回転システムに関し、詳しくは、効率の高い回転駆動を実現したものに関する。   The present invention relates to an electric rotating machine and an electric rotating system, and in particular, relates to an electric rotating machine that realizes highly efficient rotational driving.

各種装置に搭載する電動回転機には、搭載装置に応じた特性が要求されることになり、例えば、駆動源として内燃機関と共にハイブリッド自動車(Hybrid Electric Vehicle)に搭載されたり、単独の駆動源として電気自動車(Electric Vehicle)に搭載される、駆動用モータの場合には、低回転域で大トルクを発生するのと同時に、広い可変速特性を備えることが要求される。   Electric rotating machines mounted on various devices are required to have characteristics corresponding to the mounted devices. For example, they are mounted on a hybrid electric vehicle with an internal combustion engine as a driving source, or as a single driving source. In the case of a drive motor mounted on an electric vehicle (Electric Vehicle), it is required to have a wide variable speed characteristic at the same time as generating a large torque in a low rotation range.

このような特性を有する電動回転機としては、マグネットトルクと共に、リラクタンストルクを効果的に利用可能な構造を採用するのが有効であり、外周面側に向かって開くV字型になるように永久磁石(磁極)を回転子内に埋め込む、IPM(Interior Permanent Magnet)構造を採用することが提案されている(例えば、特許文献1)。
また、電動回転機は、電力消費を小さく、かつ、効率よく所望の駆動力を発生するために、高効率に駆動することが求められる。特に、ハイブリッド自動車や電気自動車には、搭載空間の制約と共に、近年のエネルギ効率(燃費)の向上の要求に伴って、軽量化と同時に小型化による高エネルギ密度出力が可能な電動回転機が求められている。このことから、残留磁束密度の高いネオジム磁石(Neodymium magnet)が埋め込み永久磁石として多用されている。
As an electric rotating machine having such characteristics, it is effective to adopt a structure that can effectively use reluctance torque together with magnet torque, and it is permanent so as to be V-shaped that opens toward the outer peripheral surface side. It has been proposed to employ an IPM (Interior Permanent Magnet) structure in which a magnet (magnetic pole) is embedded in a rotor (for example, Patent Document 1).
In addition, the electric rotating machine is required to be driven with high efficiency in order to reduce power consumption and efficiently generate a desired driving force. In particular, hybrid vehicles and electric vehicles are required to have an electric rotating machine that is capable of high energy density output through weight reduction and miniaturization in response to the recent demand for improved energy efficiency (fuel consumption) as well as restrictions on mounting space. It has been. For this reason, neodymium magnets having a high residual magnetic flux density are frequently used as embedded permanent magnets.

このネオジム磁石は、Nd−Fe−Bを主組成とする高価な希土類(レアアース)磁石であり、磁石量を増やすほど、コストが増加してしまうという課題がある。また、磁石量を増加させると、比例的にモータの端子に誘起される電圧が増加することから、高速回転駆動時には電流位相角を進角させて負のd軸電流を流すことにより誘起電圧の上昇を直流バス電圧以下に抑える必要があり、このために、高回転領域側で要求される出力トルクを確保することができず、効率悪化の要因となってしまう。なお、d軸は、磁極が作る磁束の方向、例えば、V字に埋設する永久磁石の場合にはその間の中心軸となる。   This neodymium magnet is an expensive rare earth (rare earth) magnet mainly composed of Nd—Fe—B, and there is a problem that the cost increases as the amount of magnet increases. In addition, when the amount of magnet is increased, the voltage induced at the motor terminal is proportionally increased. Therefore, when high-speed rotation driving is performed, the current phase angle is advanced and a negative d-axis current is allowed to flow so that the induced voltage is reduced. It is necessary to suppress the rise below the DC bus voltage, and for this reason, the output torque required on the high rotation region side cannot be ensured, resulting in a deterioration in efficiency. The d-axis is the direction of the magnetic flux created by the magnetic pole, for example, the central axis in the case of a permanent magnet embedded in a V-shape.

この課題を解消するには、固定子側のコイルに給電して回転磁界を発生させることにより回転子を回転させて出力軸を駆動させる、一経路のみの動力伝達方式を、多経路から動力を伝達する分割方式にすることで解決することができ、この動力伝達を多経路に分割する方式として、出力軸をダブルロータで回転駆動させる電動回転機が提案されている(例えば、特許文献2)。   In order to solve this problem, a power transmission method using only one path, in which the rotor is rotated by feeding a coil on the stator side to generate a rotating magnetic field to drive the output shaft, power is transmitted from multiple paths. An electric rotating machine that drives the output shaft to rotate with a double rotor has been proposed as a method of dividing this power transmission into multiple paths by using a dividing system for transmission (for example, Patent Document 2). .

この文献2に記載の電動回転機では、第1ロータ(回転子)を内燃機関の出力軸に連結するとともに、第2ロータ(回転子)を車両の駆動軸に連結し、内燃機関と電気モータとしての動力をそれぞれ伝達して利用可能な構造に構築されており、内燃機関から車輪に動力を伝達する際に、それぞれの回転速度の比を連続的に変化させる無断変速機能が実現されている。   In the electric rotating machine described in this document 2, the first rotor (rotor) is connected to the output shaft of the internal combustion engine, and the second rotor (rotor) is connected to the drive shaft of the vehicle. As a result, it is constructed in a structure that can be used by transmitting the power as each, and when transmitting power from the internal combustion engine to the wheels, a continuously variable transmission function is realized that continuously changes the ratio of the respective rotational speeds. .

特開2008−99418号公報JP 2008-99418 A 特開2000−197324号公報JP 2000-197324 A

しかしながら、この特許文献2に記載の電動回転機にあっては、第1ロータ内に第2ロータを収納するコンパクトな構造に構築されているが、内燃機関の出力軸には外径の大きな第1ロータを連結して、車両の駆動軸には外径の小さな第2ロータを連結している。
一般的にモータの出力トルクTは、次式に示すように、ロータの外径Dの2乗に比例することから、小径の第2ロータを車両の駆動軸に連結して動力を伝達していたのでは、その出力トルクを駆動力として効率よく利用することができない。
T∝D×L (D:ロータ外径、L:ロータ板材の積層厚)
そこで、本発明は、ダブルロータ構造の出力トルクを効率よく利用することのできる電動回転機を提供することすることを目的としている。
However, the electric rotating machine described in Patent Document 2 is constructed in a compact structure in which the second rotor is accommodated in the first rotor, but the output shaft of the internal combustion engine has a large outer diameter. One rotor is connected, and a second rotor having a small outer diameter is connected to the drive shaft of the vehicle.
In general, the output torque T of the motor is proportional to the square of the outer diameter D of the rotor, as shown in the following equation. Therefore, the output torque cannot be efficiently used as the driving force.
T∝D 2 × L (D: Rotor outer diameter, L: Stack thickness of rotor plate material)
Therefore, an object of the present invention is to provide an electric rotating machine that can efficiently use the output torque of a double rotor structure.

上記課題を解決する電動回転機に係る発明の第1の態様は、固定子と、該固定子内に回転自在に収納される第1回転子と、該第1回転子内に回転自在に収納される第2回転子と、を備えており、前記固定子側で形成する回転磁界が前記第1回転子側を同期回転させる同期電動機を構成して、前記第1回転子側で形成する回転磁界が前記第2回転子側を滑り回転させる誘導電動機を構成することを特徴とする電動回転機。
ものである。
A first aspect of the invention relating to an electric rotating machine that solves the above problems includes a stator, a first rotor that is rotatably housed in the stator, and a housing that is rotatably housed in the first rotor. A rotating magnetic field formed on the stator side to form a synchronous motor that synchronously rotates the first rotor side, and a rotation formed on the first rotor side. An electric rotating machine comprising an induction motor in which a magnetic field slides and rotates on the second rotor side.
Is.

上記課題を解決する電動回転機に係る発明の第2の態様は、上記第1の態様の特定事項に加え、前記固定子には、前記第1回転子を収納する内周面側に該第1回転子の駆動電流を入力する複数相の巻線コイルが配設され、前記第1回転子には、前記固定子の前記巻線コイルが形成する回転磁界に磁気結合する永久磁石が配設されるとともに、前記第2回転子を収納する内周面側に該第2回転子を回転駆動させる回転磁界を形成する永久磁石が配設され、前記第2回転子には、前記第1回転子の前記永久磁石が形成する回転磁界に磁気結合する巻線コイルが配設されることを特徴とするものである。   In a second aspect of the invention relating to the electric rotating machine that solves the above-described problem, in addition to the specific matter of the first aspect, the stator includes the first on the inner peripheral surface side that houses the first rotor. A winding coil of a plurality of phases for inputting a driving current of one rotor is arranged, and a permanent magnet magnetically coupled to a rotating magnetic field formed by the winding coil of the stator is arranged in the first rotor. In addition, a permanent magnet that forms a rotating magnetic field for rotating the second rotor is disposed on an inner peripheral surface side that houses the second rotor, and the second rotor has the first rotation. A winding coil that is magnetically coupled to a rotating magnetic field formed by the permanent magnet of the child is provided.

上記課題を解決する電動回転機に係る発明の第3の態様は、上記第1または第2の態様の特定事項に加え、前記第1回転子と前記第2回転子とを連結状態または非連結状態にするクラッチ機構を備えることを特徴とするものである。
上記課題を解決する電動回転システムに係る発明の第1の態様は、上記の電動回転機を備えて、該電動回転機の前記第1回転子と一体回転するように出力軸が連結されていることを特徴とするものである。
According to a third aspect of the invention relating to the electric rotating machine that solves the above problem, in addition to the specific matter of the first or second aspect, the first rotor and the second rotor are connected or disconnected. It is characterized by including a clutch mechanism for making a state.
A first aspect of the invention relating to an electric rotating system that solves the above problems includes the electric rotating machine described above, and an output shaft is connected to rotate integrally with the first rotor of the electric rotating machine. It is characterized by this.

上記課題を解決する電動回転システムに係る発明の第2の態様は、上記第1の態様の特定事項に加え、前記電動回転機の前記第2回転子と一体回転するように入力軸が連結されていることを特徴とするものである。
上記課題を解決する電動回転システムに係る発明の第3の態様は、上記第1または第2の態様の特定事項に加え、前記第2回転子の前記第1回転子に対する滑り回転数が負になるように駆動周波数を制御する制御部を備えることを特徴とするものである。
According to a second aspect of the invention relating to the electric rotating system for solving the above problems, in addition to the specific matter of the first aspect, an input shaft is connected so as to rotate integrally with the second rotor of the electric rotating machine. It is characterized by that.
In a third aspect of the invention related to the electric rotating system that solves the above problem, in addition to the specific matter of the first or second aspect, the slip rotation speed of the second rotor relative to the first rotor is negative. Thus, a control unit that controls the drive frequency is provided.

このように、本発明の一態様によれば、固定子と第1回転子の同期電動機内に、その第1回転子と第2回転子の誘導電動機が収容されたダブルロータ構造に構築することができ、第1回転子側を駆動力の出力軸として、第2回転子側を駆動力の入力軸とする、電動回転システムを構築することができる。第2回転子の第1回転子に対する滑り回転数が負になるように駆動周波数を制御することにより、第2回転子の回転により発電しつつ、言い換えると、第2回転子の駆動力を第1回転子の駆動力に加えて動力伝達することができ、第1、第2回転子のいずれか一方のみのロータ構造の場合よりも効率よく駆動力を発生させて出力することができる。この第1回転子は第2回転子よりも大径のロータであることから駆動トルクを効率よく出力伝達することができる。さらに、第1、第2回転子を連結するクラッチ機構を備える場合には、損失なく一体回転させることができ、また、一方に入力する駆動力で他方を一体回転させることができ、例えば、一方を他方のスタータとして利用することができる。
したがって、第1、第2回転子に駆動源や動力伝達先を任意に連結して、それぞれを回転駆動させることのできる、使い勝手がよく、効率のよい回転駆動を実現することができる。
Thus, according to one aspect of the present invention, a double rotor structure in which the induction motors of the first rotor and the second rotor are accommodated in the synchronous motor of the stator and the first rotor is constructed. Thus, it is possible to construct an electric rotation system in which the first rotor side is used as an output shaft for driving force and the second rotor side is used as an input shaft for driving force. By controlling the drive frequency so that the slip rotation speed of the second rotor with respect to the first rotor is negative, power is generated by the rotation of the second rotor, in other words, the driving force of the second rotor is reduced to the first. Power can be transmitted in addition to the driving force of one rotor, and the driving force can be generated and output more efficiently than in the case of a rotor structure having only one of the first and second rotors. Since the first rotor is a rotor having a larger diameter than that of the second rotor, the drive torque can be efficiently transmitted. Further, when a clutch mechanism for connecting the first and second rotors is provided, the clutch mechanism can be integrally rotated without loss, and the other can be integrally rotated with a driving force input to one, for example, Can be used as the other starter.
Therefore, it is possible to realize an easy-to-use and efficient rotational drive in which a drive source and a power transmission destination can be arbitrarily connected to the first and second rotors to rotate each of them.

本発明に係る電動回転機の一実施形態を示す図であり、その概略全体構成を示す回転軸に対して直交する方向の縦断面図である。It is a figure which shows one Embodiment of the electric rotary machine which concerns on this invention, and is a longitudinal cross-sectional view of the direction orthogonal to the rotating shaft which shows the schematic whole structure. その回転軸と平行な方向の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the direction parallel to the rotating shaft. その回転子側に磁極がない場合の磁束発生の発生状況を示す平面図である。It is a top view which shows the generation | occurrence | production situation of the magnetic flux generation | occurrence | production when there is no magnetic pole in the rotor side. その動力の伝達を説明する図であり、(a)はそのダブルロータ構造を採用する場合を示す概念図、(b)はそのシングルロータ構造を採用する場合を示す概念図である。It is a figure explaining the transmission of the motive power, (a) is a conceptual diagram which shows the case where the double rotor structure is employ | adopted, (b) is a conceptual diagram which shows the case where the single rotor structure is employ | adopted. その駆動制御を説明するグラフである。It is a graph explaining the drive control. その利用形態の一例を示すシステム構成図である。It is a system block diagram which shows an example of the utilization form. その図6とは異なる利用形態の一例を示すシステム構成図である。It is a system configuration | structure figure which shows an example of the utilization form different from the FIG.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図1〜図 は本発明に係る電動回転機の一実施形態を示す図である。
図1および図2において、電動回転機(ダブルロータ型モータ)10は、概略円筒形状に形成されている固定子(ステータ)11と、この固定子11内に回転自在に収納されて軸心に一致する回転出力軸(単に回転軸ともいう)13が固設されている外回転子(PMロータ)12と、この外回転子12内に回転自在に収納されて軸心に一致する回転入力軸(単に回転軸ともいう)23が固設されている内回転子(IMロータ)22と、を備えており、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車において、内燃機関と同様の駆動源として、あるいは車輪ホイール内に搭載するのに好適な性能を有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 to FIG. 1 are views showing an embodiment of an electric rotating machine according to the present invention.
1 and 2, an electric rotating machine (double rotor type motor) 10 includes a stator (stator) 11 that is formed in a substantially cylindrical shape, and is rotatably accommodated in the stator 11 and has an axial center. An outer rotor (PM rotor) 12 to which a corresponding rotation output shaft (also simply referred to as a rotation shaft) 13 is fixed, and a rotation input shaft that is rotatably housed in the outer rotor 12 and coincides with the axis. An internal rotor (IM rotor) 22 on which a fixed shaft 23 is fixed (for example, in a hybrid vehicle or an electric vehicle, as a drive source similar to an internal combustion engine, or a wheel wheel. It has suitable performance for mounting inside.

固定子11には、外回転子12の外周面12aにギャップG1を介して内周面15a側を対面させるように軸心の法線方向に延在する複数本のステータティース15が形成されている。このステータティース15には、内部に対面収納されている外回転子12を回転駆動させる磁束の発生用の駆動コイル(巻線コイル)14を構成する3相巻線が分布巻により巻付形成されている。   The stator 11 is formed with a plurality of stator teeth 15 extending in the normal direction of the axis so that the outer peripheral surface 12a of the outer rotor 12 faces the inner peripheral surface 15a via the gap G1. Yes. The stator teeth 15 are formed by winding three-phase windings constituting a drive coil (winding coil) 14 for generating magnetic flux for rotationally driving the outer rotor 12 accommodated in the inside by distributed winding. ing.

外回転子12は、外周面12aに向かって開くV字型になるように、一対で1組の永久磁石16を1磁極として埋め込むIPM(Interior Permanent Magnet)構造になるように作製されており、同期モータのPMロータとして回転駆動する。この外回転子12は、図面の表裏方向に延在する平板状の永久磁石16の角部16aを対面状態に嵌め込んで不動状態に収容する空間17aと、その永久磁石16の幅方向の両側方に位置して磁束の回り込みを制限するフラックスバリアとして機能する空間17b(以下ではフラックスバリア17bともいう)とを形成するV字空間17が外周面12aに対面するように形成されている。このV字空間17の間には、永久磁石16を高速回転時の遠心力に抗して位置決め保持することができるように、永久磁石16間を連結支持するセンタブリッジ20が形成されている。   The outer rotor 12 is manufactured to have an IPM (Interior Permanent Magnet) structure in which a pair of permanent magnets 16 are embedded as one magnetic pole so as to be V-shaped to open toward the outer peripheral surface 12a. It is driven to rotate as the PM rotor of the synchronous motor. The outer rotor 12 includes a space 17a in which corners 16a of a plate-like permanent magnet 16 extending in the front / back direction of the drawing are fitted in a face-to-face state and accommodated in a stationary state, and both sides in the width direction of the permanent magnet 16 A V-shaped space 17 that forms a space 17b (hereinafter also referred to as a flux barrier 17b) that functions as a flux barrier that restricts the wraparound of the magnetic flux is formed so as to face the outer peripheral surface 12a. A center bridge 20 that connects and supports the permanent magnets 16 is formed between the V-shaped spaces 17 so that the permanent magnets 16 can be positioned and held against centrifugal force during high-speed rotation.

この電動回転機10は、ステータティース15間の空間が、巻線を通して巻き掛けることにより駆動コイル14を形成するためのスロット18を構成しており、6組の永久磁石16側にそれぞれ6本のステータティース15が対面するように、言い換えると、一対の永久磁石16側が構成する1磁極に6スロット18が対応するように構築されている。すなわち、電動回転機10は、隣接する1磁極毎に永久磁石16のN極とS極の表裏を交互にした、6極(3極対)、36スロットで、単相分布巻5ピッチで巻線した3相IPMモータに作製されている。なお、図中のN極、S極の表示は、部材表面に存在する訳ではなく、説明のために図示するものである。   In this electric rotating machine 10, the space between the stator teeth 15 constitutes a slot 18 for forming a drive coil 14 by winding it through a winding, and six sets of six permanent magnets 16 are provided on each side. It is constructed so that the stator teeth 15 face each other, in other words, the six slots 18 correspond to one magnetic pole formed on the pair of permanent magnets 16 side. That is, the electric rotating machine 10 is wound with 6 poles (3 pole pairs), 36 slots, single-phase distributed winding 5 pitches, with the N and S poles of the permanent magnet 16 alternately arranged for each adjacent magnetic pole. It is made to a wired three-phase IPM motor. In addition, the display of the N pole and the S pole in the figure does not exist on the surface of the member, but is shown for explanation.

これにより、電動回転機10は、バッテリ201から出力される直流電流をインバータ202で交流電流に変換して固定子11のスロット18内の駆動コイル14に通電し、ステータティース15から対面する外回転子12内に磁束を通したときに、永久磁石16との間に生じる吸引力と反発力に起因するマグネットトルクに加えて、その磁束が通過する磁路を最短にしようとするリラクタンストルクとの総合トルクにより同期回転駆動させることができ、その外回転子12と一体回転する回転出力軸13から通電入力する電気的エネルギを機械的エネルギとして出力することができる。   As a result, the electric rotating machine 10 converts the direct current output from the battery 201 into an alternating current by the inverter 202, energizes the drive coil 14 in the slot 18 of the stator 11, and rotates outwardly from the stator teeth 15. In addition to the magnet torque caused by the attractive force and repulsive force generated between the permanent magnet 16 and the reluctance torque that attempts to minimize the magnetic path through which the magnetic flux passes when the magnetic flux is passed through the child 12 Synchronous rotation can be driven by the total torque, and electrical energy energized and input from the rotation output shaft 13 that rotates integrally with the outer rotor 12 can be output as mechanical energy.

ここで、この電動回転機10における固定子11と外回転子12は、図3に示すように、1磁極を構成する一対の永久磁石16に対応する複数のステータティース15毎に、固定子11から外回転子12内に均等配置された磁路を形成するように、スロット18内に駆動コイル14が分布巻き形成されており、この磁路に沿うように、言い換えると、磁束の形成を妨げないように永久磁石16を収容するV字空間17が形成されている。なお、固定子11と外回転子12は、ケイ素鋼などの電磁鋼板材料の薄板を所望の出力トルクに応じた厚さになるように軸方向に重ねてボルト穴19などを利用してネジ止めすることにより作製されている。   Here, as shown in FIG. 3, the stator 11 and the outer rotor 12 in the electric rotating machine 10 are each provided with a plurality of stator teeth 15 corresponding to a pair of permanent magnets 16 constituting one magnetic pole. The drive coil 14 is distributedly wound in the slot 18 so as to form a magnetic path that is evenly arranged in the outer rotor 12, and in other words, along the magnetic path, in other words, the formation of magnetic flux is hindered. A V-shaped space 17 for accommodating the permanent magnet 16 is formed so as not to be present. The stator 11 and the outer rotor 12 are screwed using a bolt hole 19 or the like by stacking thin sheets of electromagnetic steel plate material such as silicon steel in the axial direction so as to have a thickness corresponding to a desired output torque. It is made by doing.

また、外回転子12には、内部に埋め込まれている一対の永久磁石16の1磁極毎に対応して、内回転子22を収容する内周面12bに沿うように6枚の永久磁石26が貼付固定されている。この永久磁石26は、内回転子22の外周面22aにギャップG2を介して内周面26a側を対面させつつ、一対の永久磁石16の1磁極毎にN極またはS極が交互に内周面(表面)側になるように設定されており、これにより、6極(3極対)のIMモータを構築している。   The outer rotor 12 has six permanent magnets 26 along the inner peripheral surface 12b that accommodates the inner rotor 22 corresponding to each magnetic pole of the pair of permanent magnets 16 embedded inside. Is fixed. The permanent magnet 26 has an N-pole or an S-pole alternately arranged on the inner circumference for each magnetic pole of the pair of permanent magnets 16 while facing the outer circumferential face 22a of the inner rotor 22 via the gap G2. It is set so as to be on the surface (front surface) side, thereby constructing a 6-pole (3-pole pair) IM motor.

内回転子22には、外回転子12側の永久磁石26の内周面26aにギャップG2を介して外周面22a側を対面させるように軸心の法線方向に延在する複数本のロータティース25が形成されており、このロータティース25間の空間が、巻線を通して巻き掛けることにより巻線コイルを形成するためのスロット28を構成している。このロータティース25には、外装されている外回転子12側の永久磁石26により誘導回転される磁束発生用の不図示の励磁コイル(巻線コイル)を構成する3相巻線が分布巻により巻付形成されている。なお、この励磁コイルには、スリップリングなどのスイッチング機能を持たせて発生する電流を適宜調整することにより高精度に回転駆動を制御することができ、このスイッチング動作を非接触に実行可能に構成して、簡易かつ堅牢な構造に構築するようにしてもよい。または、スロット28に銅やアルミニウム等の導体バーを埋め、両端をリングによって短絡したカゴ型構造としてもよい。   The inner rotor 22 has a plurality of rotors extending in the normal direction of the axial center so that the outer peripheral surface 22a faces the inner peripheral surface 26a of the permanent magnet 26 on the outer rotor 12 side via the gap G2. Teeth 25 is formed, and the space between the rotor teeth 25 constitutes a slot 28 for forming a winding coil by being wound through the winding. In the rotor teeth 25, three-phase windings constituting an excitation coil (winding coil) (not shown) for generating a magnetic flux that is induced and rotated by the outer permanent magnet 26 on the outer rotor 12 side are distributed windings. It is wound and formed. The excitation coil is provided with a switching function such as a slip ring, so that the rotational drive can be controlled with high accuracy by appropriately adjusting the generated current, and the switching operation can be executed in a non-contact manner. Thus, a simple and robust structure may be constructed. Alternatively, a cage structure in which a conductor bar such as copper or aluminum is buried in the slot 28 and both ends are short-circuited by a ring may be used.

この内回転子22は、外回転子12が内周面12b側の永久磁石26の一体回転により回転磁界を形成することによって、スロット28内の励磁コイル内に誘導起電力を発生させて回転駆動させる誘導モータ(Induction Motor)のステータとしてその外回転子12が機能し、この内回転子22は誘導モータのIMロータとして回転駆動する構造に構築されている。すなわち、外回転子12と内回転子22は、すべり回転可能に磁気結合する誘導電動機を構成しており、内回転子22は、外回転子12の回転に伴って誘導回転させることができ、また、発電機のようにその外回転子12を誘導回転させることもできる。   The inner rotor 22 is rotationally driven by generating an induced electromotive force in the exciting coil in the slot 28 by the outer rotor 12 forming a rotating magnetic field by the integral rotation of the permanent magnet 26 on the inner peripheral surface 12b side. The outer rotor 12 functions as a stator of an induction motor to be driven, and the inner rotor 22 is constructed to be rotationally driven as an IM rotor of the induction motor. That is, the outer rotor 12 and the inner rotor 22 constitute an induction motor that is magnetically coupled so as to be capable of sliding rotation, and the inner rotor 22 can be induced to rotate as the outer rotor 12 rotates, Moreover, the outer rotor 12 can also be induction-rotated like a generator.

ここで、外回転子12は、固定子11側のステータティース15と磁気結合する永久磁石16と、内回転子22側のロータティース25と磁気結合する永久磁石26との間に、固定子11側のステータティース15から外回転子12側に進入する磁路(図3を参照)の形成を妨げないように、また、永久磁石26の磁力の影響が及ばないように、その磁路に沿うフラックスバリア27a、27bが形成されている。第1のフラックスバリア27aは、永久磁石16、26との間で延在方向と平行姿勢で中間部に位置するように形成されており、第2のフラックスバリア27bは、外回転子12の電磁鋼板材料がバラバラにならないようにセンターブリッジ20と同様に連結支持領域を残しつつ、隣接する永久磁石16、26間の領域での磁束の通過を制限するように形成されている。
Here, the outer rotor 12 is between the permanent magnet 16 magnetically coupled to the stator teeth 15 on the stator 11 side and the permanent magnet 26 magnetically coupled to the rotor teeth 25 on the inner rotor 22 side. Along the magnetic path so as not to interfere with the formation of a magnetic path (see FIG. 3) entering the outer rotor 12 side from the stator teeth 15 on the side, and so as not to be affected by the magnetic force of the permanent magnet 26 Flux barriers 27a and 27b are formed. The first flux barrier 27a is formed so as to be positioned in the intermediate portion in a posture parallel to the extending direction between the permanent magnets 16 and 26, and the second flux barrier 27b is an electromagnetic wave of the outer rotor 12. The steel plate material is formed so as to limit the passage of the magnetic flux in the region between the adjacent permanent magnets 16 and 26 while leaving the connection support region in the same manner as the center bridge 20 so that the steel plate material does not fall apart.

そして、電動回転機10は、固定子11が外装ケース100の胴部101の内面に相対回転不能に固設されており、この胴部101の回転子12、22の回転軸方向両端部には、その外回転子12を収容する空間を閉止する板状の閉止部材102、103が取り付けられている。また、この外装ケース100内の外回転子12の回転軸方向両端部には、内回転子22を収容する空間を閉止する板状の閉止部材112、113が取り付けられている。   In the electric rotating machine 10, the stator 11 is fixed to the inner surface of the body portion 101 of the outer case 100 so as not to rotate relative to each other. The plate-like closing members 102 and 103 for closing the space for accommodating the outer rotor 12 are attached. Further, plate-like closing members 112 and 113 for closing the space for accommodating the inner rotor 22 are attached to both ends in the rotation axis direction of the outer rotor 12 in the outer case 100.

これら閉止部材102、103、112、113は、回転子12、22の回転軸13、23に対応する中心位置に挿通孔が穿孔されてベアリング31〜34が固設されている。これに対して、内回転子22の軸心には、回転軸方向外方の双方に延在する回転軸23a、23bが固設されており、外回転子12の軸心には、回転軸方向外方の一方のみに延在する回転軸13が固設されている。   These closing members 102, 103, 112, and 113 are provided with bearings 31 to 34 in which insertion holes are formed at center positions corresponding to the rotation shafts 13 and 23 of the rotors 12 and 22. On the other hand, rotation shafts 23a and 23b extending both outward in the rotation axis direction are fixed to the shaft center of the inner rotor 22, and the rotation shaft is disposed on the shaft center of the outer rotor 12. A rotating shaft 13 extending only in one direction outward is fixed.

そして、内回転子22の一方の回転軸23aは、外装ケース100と外回転子12の閉止部材102、112のベアリング31、33に回転自在に支持されており、内回転子22の他方の回転軸23bは、外回転子12の反対側の閉止部材113のベアリング34に回転自在に支持されている。また、外回転子12の回転軸13は、外装ケース100の閉止部材103のベアリング32に回転自在に支持されている。   One rotating shaft 23 a of the inner rotor 22 is rotatably supported by the outer casing 100 and the bearings 31 and 33 of the closing members 102 and 112 of the outer rotor 12, and the other rotation of the inner rotor 22. The shaft 23 b is rotatably supported by the bearing 34 of the closing member 113 on the opposite side of the outer rotor 12. Further, the rotating shaft 13 of the outer rotor 12 is rotatably supported by the bearing 32 of the closing member 103 of the outer case 100.

これにより、内回転子22は、回転軸23a、23bがベアリング33、34を介して閉止部材112、113に回転自在に支持されることにより外回転子12内で自由に相対回転することができる。また、外回転子12は、閉止部材112が内回転子22の回転軸23aにベアリング33を介して回転自在に支持されるとともに、内回転子22の回転軸23bをベアリング34を介して回転自在に支持する閉止部材113の同軸位置に回転軸13が固設されて、これら回転軸13、23aが外装ケース100の閉止部材102、103にベアリング31、32を介して回転自在に支持されることにより、外装ケース100内で外回転子12も自由に相対回転することができる。   As a result, the inner rotor 22 can freely rotate relatively within the outer rotor 12 by the rotation shafts 23a, 23b being rotatably supported by the closing members 112, 113 via the bearings 33, 34. . In the outer rotor 12, the closing member 112 is rotatably supported on the rotation shaft 23 a of the inner rotor 22 via a bearing 33, and the rotation shaft 23 b of the inner rotor 22 is rotatable via a bearing 34. The rotary shaft 13 is fixed to the coaxial position of the closing member 113 that is supported on the rotary shaft, and the rotary shafts 13 and 23a are rotatably supported by the closing members 102 and 103 of the outer case 100 via the bearings 31 and 32. As a result, the outer rotor 12 can also rotate freely in the outer case 100.

また、内回転子22は、外回転子12の回転軸13と非連結状態のまま同軸位置に配設されている回転軸23bの軸周りに、その回転軸13が一体に固設されている閉止部材103と、その回転軸23bとを連結または解放するクラッチ部材41と、が配置されている。このうちのクラッチ部材41は、背面側(内回転子22本体側)で回転軸23bに固設されているベース部材42に設置されているソレノイド42sにより、回転軸23bの軸方向に進退される円盤状の支持部材43の一面側に円環状に形成されて固設されており、このクラッチ部材41に対面する閉止部材113側には円環状に形成されている受け部材44が固設されて、クラッチ機構を構成している。   Further, the inner rotor 22 is integrally fixed around the axis of the rotating shaft 23b that is disposed in the coaxial position while being not connected to the rotating shaft 13 of the outer rotor 12. A clutch member 41 for connecting or releasing the closing member 103 and the rotating shaft 23b is disposed. Of these members, the clutch member 41 is advanced and retracted in the axial direction of the rotary shaft 23b by a solenoid 42s installed on a base member 42 fixed to the rotary shaft 23b on the back side (inner rotor 22 main body side). An annular ring-shaped receiving member 44 is fixedly provided on one side of the disk-shaped support member 43 and formed in an annular shape on the side of the closing member 113 facing the clutch member 41. The clutch mechanism is configured.

これにより、内回転子22は、ソレノイド42sが外回転子12側の受け部材44にクラッチ部材41を圧接させることで、回転軸23bと外回転子12の回転軸13とを相対回転不能な連結状態にすることができ、同期する一体回転させることができる。反対に、内回転子22は、ソレノイド42sが外回転子12側の受け部材44からクラッチ部材41を離隔させて圧接状態を解消させることで、回転軸23bを外回転子12の回転軸13から解放(連結解除)することができ、非同期回転させることができる。   As a result, the inner rotor 22 is coupled so that the rotation shaft 23b and the rotation shaft 13 of the outer rotor 12 cannot be rotated relative to each other by the solenoid 42s pressing the clutch member 41 against the receiving member 44 on the outer rotor 12 side. It can be in a state and can be rotated together in a synchronized manner. On the contrary, the inner rotor 22 is configured such that the solenoid 42 s separates the clutch member 41 from the receiving member 44 on the outer rotor 12 side to cancel the pressure contact state, so that the rotating shaft 23 b is separated from the rotating shaft 13 of the outer rotor 12. It can be released (disconnected) and can be rotated asynchronously.

ここで、電動回転機10では、図4に示すように、固定子11側の駆動コイル14にインバータ制御により電力P1を供給して周波数F1の回転磁界を発生させることにより、外回転子12を回転駆動させて回転出力軸13から駆動力を出力させることができる。このとき、電動回転機10では、内回転子22も回転駆動させることができ、外回転子12の回転出力軸13が周波数F1で回転するのに対して、回転入力軸23aは周波数F2で回転することになる。   Here, in the electric rotating machine 10, as shown in FIG. 4, the electric power P <b> 1 is supplied to the driving coil 14 on the stator 11 side by inverter control to generate a rotating magnetic field having the frequency F <b> 1, thereby causing the outer rotor 12 to move. The driving force can be output from the rotation output shaft 13 by being driven to rotate. At this time, in the electric rotating machine 10, the inner rotor 22 can also be driven to rotate, and the rotation output shaft 13 of the outer rotor 12 rotates at the frequency F1, whereas the rotation input shaft 23a rotates at the frequency F2. Will do.

要するに、内回転子22は、外回転子12に対して内部でスベリ回転しており、その内回転子22のスベリsは次式(1)のように定義すると、この式(1)から回転入力軸23aの周波数F2は、次式(2)のように表すことができる。
s=(F1−F2)/F1 ……(1)
F2=(1−s)×F1 ……(2)
また、外回転子12の内周面12bに固設されている永久磁石26は、SPM(Surface Permanent Magnet)型に構築されて周波数F1で回転駆動しており、内回転子22の外周に周波数F1の回転磁界を発生させている。
In short, the inner rotor 22 is slidingly rotated with respect to the outer rotor 12, and the sliding of the inner rotor 22 is defined by the following equation (1) and is rotated from this equation (1). The frequency F2 of the input shaft 23a can be expressed as the following equation (2).
s = (F1-F2) / F1 (1)
F2 = (1-s) × F1 (2)
The permanent magnet 26 fixed to the inner peripheral surface 12b of the outer rotor 12 is constructed in an SPM (Surface Permanent Magnet) type and is driven to rotate at a frequency F1. A rotating magnetic field of F1 is generated.

ところで、スベリsが負のとき、言い換えると、回転周波数がF1<F2のときには、内回転子22は外回転子12側の永久磁石26が形成する回転磁界よりも速い速度で回転しており、外回転子12をステータとしつつ内回転子22が誘導発電機におけるIMロータとして機能可能な領域で動作していることになる。この場合には、内回転子22の回転入力軸23aに入力される機械エネルギは、回転運動する磁気エネルギに変換させた後に、外回転子12に動力伝達することができる。   By the way, when the slip is negative, in other words, when the rotation frequency is F1 <F2, the inner rotor 22 rotates at a speed faster than the rotating magnetic field formed by the permanent magnet 26 on the outer rotor 12 side. While the outer rotor 12 is a stator, the inner rotor 22 is operating in a region where it can function as an IM rotor in an induction generator. In this case, the mechanical energy input to the rotation input shaft 23a of the inner rotor 22 can be transmitted to the outer rotor 12 after being converted into magnetic energy that rotates.

例えば、図5には、スベリs=−0.5、外回転子(PMロータ)12の回転周波数を80Hzとしたときの相対的な時間差に対するトルク特性の磁界解析結果(調整前データ)を示している。このグラフから、相対速度差が増加するのに従って内回転子(IMロータ)22の負のトルクが大きくなっているとともに、外回転子12のトルクも増加していることが分かる。これから、スベリsが負のときには、回転入力軸23aから受け取るスベリ周波数sF1分のエネルギを受け取ってトルクを増大できることが分かる。この図5では、相対速度差がある程度大きくなるとトルクは最大値から減少する傾向になるため、効率よく動力伝達するにはスベリsを適切に制御する必要がある。なお、電動回転機10は、クラッチ部材41を備えることから、外回転子12と連結させて内回転子22を同期回転させることができ、内回転子22での損出をなくすことができる。このため、内回転子22を備えることによる回生時のエネルギ損失をなくして高効率なエネルギ回生を実現することができる。   For example, FIG. 5 shows a magnetic field analysis result (data before adjustment) with respect to a relative time difference when the sliding s = −0.5 and the rotation frequency of the outer rotor (PM rotor) 12 is 80 Hz. ing. From this graph, it can be seen that as the relative speed difference increases, the negative torque of the inner rotor (IM rotor) 22 increases and the torque of the outer rotor 12 also increases. From this, it is understood that when the slip s is negative, the torque can be increased by receiving the energy corresponding to the slip frequency sF1 received from the rotation input shaft 23a. In FIG. 5, when the relative speed difference increases to some extent, the torque tends to decrease from the maximum value. Therefore, it is necessary to appropriately control the slip to efficiently transmit power. In addition, since the electric rotating machine 10 includes the clutch member 41, the inner rotor 22 can be synchronously rotated by being connected to the outer rotor 12, and loss at the inner rotor 22 can be eliminated. For this reason, the energy loss at the time of regeneration by providing the inner rotor 22 can be eliminated, and highly efficient energy regeneration can be realized.

このことから、電動回転機10では、図4(a)に示すように、バッテリ201の直流電気エネルギをインバータ202により交流電気エネルギに変換して外回転子12を回転駆動させることにより、その電気エネルギを磁気エネルギに変換して、その外回転子12を回転駆動させる駆動力としての機械エネルギとして出力することができる。これに加えて、内回転子22の回転入力軸23aから入力された機械エネルギは、外回転子12に磁気エネルギに変換して伝達することができ、その磁気エネルギを機械エネルギとして、外回転子12の機械エネルギに合力させることができる。すなわち、電動回転機10では、固定子11と外回転子12で構築される同期モータで生成する機械エネルギに、外回転子12と内回転子22で構築される誘導モータに回転入力軸23aから入力する機械エネルギを加える動力伝達フローが構築されており、電力P1を供給して周波数F1で外回転子12を回転駆動させるとともに、電力P2を供給して周波数F2で内回転子22をスベリ回転駆動させることにより、駆動源としての機能を分配して動力伝達経路を2分割することができる。   From this, in the electric rotating machine 10, as shown in FIG. 4A, the DC electric energy of the battery 201 is converted into AC electric energy by the inverter 202 and the outer rotor 12 is driven to rotate. The energy can be converted into magnetic energy and output as mechanical energy as a driving force for driving the outer rotor 12 to rotate. In addition, the mechanical energy input from the rotation input shaft 23a of the inner rotor 22 can be converted to magnetic energy and transmitted to the outer rotor 12, and the magnetic energy can be transmitted as mechanical energy to the outer rotor. It can be combined with 12 mechanical energies. That is, in the electric rotating machine 10, the mechanical energy generated by the synchronous motor constructed by the stator 11 and the outer rotor 12 is transferred from the rotation input shaft 23 a to the induction motor constructed by the outer rotor 12 and the inner rotor 22. A power transmission flow for applying mechanical energy to be inputted is constructed. The electric rotor P1 is supplied to rotate the outer rotor 12 at the frequency F1, and the electric rotor P2 is supplied to rotate the inner rotor 22 at the frequency F2. By driving, the function as a drive source can be distributed and the power transmission path can be divided into two.

例えば、図4(b)に示す固定子11´と回転子12´をそれぞれ1つ備えるシングルロータタイプの電動回転機に、電力P1´を供給して回転出力軸13´から周波数F1の駆動力を取り出すのと同等の動作をさせる場合には、図4(a)に示すように、シングルロータタイプの場合の電力P1´の70%程度の電力P1を供給して周波数F1で外回転子12を回転駆動させるとともに、同様に、電力P1´の30%程度の電力P2を供給して周波数F2で内回転子22(回転入力軸23a)を回転駆動させることができる。言い換えると、電動回転機10は、電力P1´を電力P1、P2に分配して外回転子12と内回転子22を回転させることにより、回転出力軸13からはシングルタイプと同等の駆動力を取り出すことができる。   For example, electric power P1 ′ is supplied to a single rotor type electric rotating machine having one stator 11 ′ and one rotor 12 ′ shown in FIG. 4B, and the driving force having the frequency F1 from the rotation output shaft 13 ′. 4A, when the single rotor type is used, electric power P1 that is about 70% of electric power P1 ′ in the case of the single rotor type is supplied and the outer rotor 12 is driven at the frequency F1. In the same manner, the power P2 that is about 30% of the power P1 ′ can be supplied to rotate the inner rotor 22 (rotational input shaft 23a) at the frequency F2. In other words, the electric rotating machine 10 distributes the electric power P1 ′ to the electric powers P1 and P2 and rotates the outer rotor 12 and the inner rotor 22, so that the rotation output shaft 13 can provide a driving force equivalent to that of the single type. It can be taken out.

したがって、電動回転機10は、任意のタイミングに、内回転子22から外回転子12の駆動力を補助させて回転出力軸13を回転駆動させることができ、例えば、車載する場合には、外回転子12を高速回転時も含めて広い回転速度範囲内で所望の駆動力を出力させることを実現するとともに、低速回転時の常用領域では内回転子22も回転させて協働させることができ、最適な広い可変速特性を実現することができる。   Therefore, the electric rotating machine 10 can rotate the rotation output shaft 13 by assisting the driving force of the outer rotor 12 from the inner rotor 22 at an arbitrary timing. The rotor 12 can output a desired driving force within a wide rotation speed range including high-speed rotation, and the inner rotor 22 can also be rotated and cooperated in a normal range during low-speed rotation. , Optimal wide variable speed characteristics can be realized.

例えば、図6に示すように、回転入力軸23aにモータ301を連結してコントローラ(制御部)302によりスベリ回転数が負になるように回転駆動を最適制御することにより、回転出力軸13に駆動軸を連結されている変速機303とディファレンシャル・ギア(差動歯車、通称、デフ)304を介して動力を伝達することができ、車輪305の回転駆動制御を外回転子12と内回転子22の回転制御に分配して、低速域から高速域まで効率よく回転駆動させることができる。   For example, as shown in FIG. 6, a motor 301 is connected to the rotation input shaft 23a, and the rotation output shaft 13 is optimally controlled by a controller (control unit) 302 so that the rotational speed of the slip rotation is negative. Power can be transmitted via a transmission 303 and a differential gear (differential gear, commonly referred to as differential) 304 connected to a drive shaft, and the rotational drive control of the wheel 305 is controlled by the outer rotor 12 and the inner rotor. Accordingly, the rotational control can be efficiently driven from the low speed range to the high speed range.

また、同様に、図7に示すように、回転入力軸23aにエンジン(内燃機関)401を連結してコントローラ(制御部)402で回転駆動を最適制御することにより、外回転子12と内回転子22のそれぞれに回転駆動を分担させて、回転出力軸13、変速機303、ディファレンシャル・ギア304を介して車輪305を低速域から高速域まで効率よく回転駆動させることができる。また、この図7に示すように、エンジン401を回転入力軸23aに連結する場合には、クラッチ部材41により内回転子22(回転入力軸23a)を外回転子12と一体回転させる構造にして、外回転子12の回転駆動によりエンジン401を始動させることもできる。   Similarly, as shown in FIG. 7, the engine (internal combustion engine) 401 is connected to the rotation input shaft 23a, and the controller (control unit) 402 optimally controls the rotation drive, whereby the outer rotor 12 and the inner rotation Rotation drive is shared by each of the child elements 22, and the wheels 305 can be efficiently rotated from the low speed range to the high speed range via the rotation output shaft 13, the transmission 303, and the differential gear 304. As shown in FIG. 7, when the engine 401 is connected to the rotation input shaft 23a, the inner rotor 22 (rotation input shaft 23a) is integrally rotated with the outer rotor 12 by the clutch member 41. The engine 401 can also be started by rotating the outer rotor 12.

具体例としては、外回転子12の駆動性能を70%程度に設定することにより永久磁石16として弱めの磁力の磁石を選択することができ、高速回転領域での誘起電圧の上昇を抑えることができる。このため、回転速度に応じて磁力を調整する機能を持たせて、高速回転領域での磁力を弱める、所謂、弱め磁界制御を行う必要をなくすことができ、広い可変速特性を得ることができる。また、磁力の弱い磁石を選択できるので、コストを削減することができる。さらに、磁力の弱い磁石を採用して永久磁石16とするので、コギングトルクを低減するために、軸心を中心にして永久磁石16の設置位置を捩じる、所謂、スキューを施すことを省略することができ、トルクリプルも低減することができるとともに、モータの電磁騒音をも低減することができる。   As a specific example, a weak magnetic force magnet can be selected as the permanent magnet 16 by setting the driving performance of the outer rotor 12 to about 70%, and an increase in induced voltage in a high-speed rotation region can be suppressed. it can. For this reason, it is possible to eliminate the need for so-called weakening magnetic field control that weakens the magnetic force in the high-speed rotation region by providing a function of adjusting the magnetic force according to the rotational speed, and a wide variable speed characteristic can be obtained. . Further, since a magnet having a weak magnetic force can be selected, the cost can be reduced. Furthermore, since a permanent magnet 16 is adopted by adopting a magnet having a weak magnetic force, in order to reduce cogging torque, the so-called skew that twists the installation position of the permanent magnet 16 around the axis is omitted. Torque ripple can be reduced and electromagnetic noise of the motor can also be reduced.

このように本実施形態においては、固定子11内に収容する外回転子12を内回転子22に外装させて、同期電動機内に誘導電動機を内蔵するダブルロータ構造に構築するので、外回転子12と内回転子22に動力伝達経路を分割して駆動力を取り出すことができ、高回転域から低回転域まで効率よく回転駆動させることのできる電動回転システムを実現することができる。したがって、回転入力軸23aにモータ301やエンジン401を連結して、車輪305を効率よく回転駆動させることができる。   Thus, in the present embodiment, the outer rotor 12 housed in the stator 11 is externally mounted on the inner rotor 22, and the double rotor structure in which the induction motor is built in the synchronous motor is constructed. A driving force can be taken out by dividing the power transmission path into 12 and the inner rotor 22, and an electric rotation system that can be efficiently driven to rotate from a high rotation range to a low rotation range can be realized. Therefore, the motor 301 and the engine 401 can be connected to the rotation input shaft 23a, and the wheels 305 can be efficiently rotated.

ここで、電動回転機10は、内回転子22に外装する外回転子12の回転出力軸13に車両の駆動軸を連結することができるので、電気自動車(EV)やレジエクステンダ・ハイブリッド型自動車やストロング・ハイブリッド型自動車など、モータのみで走行するモードを備える車両に最適である。すなわち、ロータ外径の大きな外回転子12に駆動軸を連結するので、発進時等に大きな駆動力を得ることができ、また、駆動効率も高いことから燃費も向上させることができる。特に、レジエクステンダ・ハイブリッド型自動車に適用した場合には、ロータ外径の小さな内回転子22にエンジン401の出力軸を連結することにより、エンジン401からの振動の伝達を小さくすることができる。また、従来のレジエクステンダ・ハイブリッド型自動車のように、エンジンを駆動源とする機械エネルギをモータで交流電気エネルギに変換して、その交流電気エネルギをインバータを介して直流電気エネルギに変換した後にバッテリに蓄電し、この後には、バッテリ内の直流電気エネルギをインバータで利用可能な交流電気エネルギに変換した後にモータで機械エネルギに変化して車両の駆動軸を回転駆動させるなど、長い動力伝達経路を不要にすることができ、その動力伝達経路を短縮して伝達効率を向上させることができる。この動力伝達経路を考慮した場合にも、電動回転機10のように、最終的な出力時における回転効率からロータ外径の大きな外回転子12を駆動軸に連結可能な構造が有利である。   Here, since the electric rotating machine 10 can connect the drive shaft of the vehicle to the rotation output shaft 13 of the outer rotor 12 that is externally mounted on the inner rotor 22, an electric vehicle (EV) or a register extender / hybrid type vehicle. It is most suitable for vehicles equipped with a mode that runs only by a motor, such as automobiles and strong hybrid vehicles. That is, since the drive shaft is connected to the outer rotor 12 having a large rotor outer diameter, a large driving force can be obtained at the time of starting and the fuel efficiency can be improved because the driving efficiency is high. In particular, when applied to a register extender / hybrid vehicle, the transmission of vibration from the engine 401 can be reduced by connecting the output shaft of the engine 401 to the inner rotor 22 having a small rotor outer diameter. In addition, as in a conventional regi-extender / hybrid type vehicle, the mechanical energy using the engine as a drive source is converted into AC electric energy by a motor, and the AC electric energy is converted into DC electric energy via an inverter, and then the battery. After that, after converting the DC electric energy in the battery into AC electric energy that can be used by the inverter, the motor is changed to mechanical energy and the drive shaft of the vehicle is driven to rotate. The power transmission path can be shortened and transmission efficiency can be improved. Even when this power transmission path is taken into consideration, a structure in which the outer rotor 12 having a large rotor outer diameter can be connected to the drive shaft from the rotational efficiency at the time of final output, like the electric rotating machine 10, is advantageous.

本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、各請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。   The scope of the present invention is not limited to the illustrated and described exemplary embodiments, but also includes all embodiments that provide equivalent effects to those intended by the present invention. Further, the scope of the invention is not limited to the combinations of features of the invention defined by the claims, but may be defined by any desired combination of particular features among all the disclosed features. .

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。   Although one embodiment of the present invention has been described so far, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be implemented in various forms within the scope of the technical idea.

10 電動回転機
11 固定子
12 外回転子
12a 外周面
12b 内周面
13 回転出力軸
14 駆動コイル
15 ステータティース
16、26 永久磁石
17 V字空間
17b、27a、27b フラックスバリア
18、28 スロット
20 センタブリッジ
22 内回転子
22a 外周面
23、23a 回転入力軸
25 ロータティース
26a 内周面
31〜34 ベアリング
41 クラッチ部材
42s ソレノイド
100 外装ケース
201 バッテリ
202 インバータ
301 モータ
401 エンジン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electric rotating machine 11 Stator 12 Outer rotor 12a Outer peripheral surface 12b Inner peripheral surface 13 Rotation output shaft 14 Drive coil 15 Stator teeth 16, 26 Permanent magnet 17 V-shaped space 17b, 27a, 27b Flux barrier 18, 28 Slot 20 Center Bridge 22 Inner rotor 22a Outer peripheral surface 23, 23a Rotation input shaft 25 Rotor teeth 26a Inner peripheral surfaces 31-34 Bearing 41 Clutch member 42s Solenoid 100 Exterior case 201 Battery 202 Inverter 301 Motor 401 Engine

Claims (5)

固定子と、該固定子内に収納される第1回転子と、該第1回転子内に収納される第2回転子と、を備える電動回転機であって、
前記固定子には、内周面側に複数相の巻線コイルが配設され、
前記第1回転子には、外周面側に第1の永久磁石が配設されるとともに、内周面側に第2の永久磁石が配設され、
前記第2回転子には、励磁コイルが配設されており、
前記第1回転子の前記第1の永久磁石と前記第2の永久磁石との間には、周方向に延在する第1のフラックスバリアと、該第1のフラックスバリアと連結支持領域を介して隣接し径方向に延在する第2のフラックスバリアと、が配設されていることを特徴とする電動回転機。
An electric rotating machine comprising a stator, a first rotor housed in the stator, and a second rotor housed in the first rotor,
The stator is provided with a plurality of phases of winding coils on the inner peripheral surface side,
In the first rotor, a first permanent magnet is disposed on the outer peripheral surface side, and a second permanent magnet is disposed on the inner peripheral surface side,
An excitation coil is disposed on the second rotor,
A first flux barrier extending in the circumferential direction is interposed between the first permanent magnet and the second permanent magnet of the first rotor, and the first flux barrier and a connection support region are interposed therebetween . And a second flux barrier that is adjacent to and extends in the radial direction .
前記第1回転子と前記第2回転子とを連結状態または非連結状態にするクラッチ機構を備えることを特徴とする請求項1に記載の電動回転機。 2. The electric rotating machine according to claim 1, further comprising a clutch mechanism that connects or disconnects the first rotor and the second rotor. 上記請求項1または請求項2に記載の前記電動回転機を備えて、
該電動回転機の前記第1回転子と一体回転するように出力軸が連結されていることを特徴とする電動回転システム。
The electric rotating machine according to claim 1 or 2 is provided.
An electric rotating system, wherein an output shaft is connected to rotate integrally with the first rotor of the electric rotating machine.
前記電動回転機の前記第2回転子と一体回転するように入力軸が連結されていることを特徴とする請求項に記載の電動回転システム。 The electric rotating system according to claim 3 , wherein an input shaft is connected to rotate integrally with the second rotor of the electric rotating machine. 前記第2回転子の前記第1回転子に対する滑り回転数が負になるように駆動周波数を制
御する制御部を備えることを特徴とする請求項またはに記載の電動回転システム。

Electric rotary system according to claim 3 or 4, characterized in that it comprises a control unit for sliding rotational speed relative to the first rotor of the second rotor controls the drive frequency so that the negative.

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