JP6323012B2 - Rotating electrical machine and control device for rotating electrical machine - Google Patents

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本発明は、回転電機及び回転電機の制御装置に関する。   The present invention relates to a rotating electrical machine and a control device for the rotating electrical machine.

従来より、一般的な回転電機では、回転数が高くなるにしたがって電機子コイルに発生する誘起電圧が増加し、この誘起電圧によって最高回転数が抑えられている。最高回転数がより高くなるように高回転域での誘起電圧を減少させる構成にすると、低回転域でのトルクが低下してしまう。また、低回転域でのトルクを増大させる構成にすると、最高回転数が抑えられてしまう。
そこで近年では、弱め界磁等を用いて磁束量を可変として、低回転域では磁束量を多くしてより高いトルクを確保し、高回転域では磁束量を少なくして誘起電圧を減少させて最高回転数をより高くすることができる種々の回転電機が提案されている。
特に、車両の駆動用の回転電機には、より小型軽量で、低回転域では高トルクであり、高回転域ではより高い回転数まで回すことができる回転電機が求められている。
Conventionally, in a general rotating electrical machine, the induced voltage generated in the armature coil increases as the rotational speed increases, and the maximum rotational speed is suppressed by this induced voltage. If the configuration is such that the induced voltage in the high rotation range is reduced so that the maximum rotation speed becomes higher, the torque in the low rotation range will be reduced. In addition, when the torque is increased in the low rotation range, the maximum rotation speed is suppressed.
Therefore, in recent years, the amount of magnetic flux is made variable by using a field weakening, etc., and the amount of magnetic flux is increased in the low rotation range to ensure higher torque, and the amount of magnetic flux is decreased in the high rotation range to reduce the induced voltage. Various rotating electrical machines that can increase the maximum rotational speed have been proposed.
In particular, a rotating electrical machine for driving a vehicle is required that is smaller and lighter, has a high torque in a low rotational range, and can rotate to a higher rotational speed in a high rotational range.

例えば特許文献1には、永久磁石を有する回転子鉄心と、固定子鉄心に固定子巻線を巻回した固定子と、の間の空隙部に、回転軸方向に沿って、回転子と共回りする筒状の短絡磁路面積可変部材を出し入れし、永久磁石の界磁用の磁束量を可変とする、永久磁石形モータ及び洗濯機が記載されている。
また図16(A)及び(B)に示す例は、磁束量を可変とするための従来の巻線切替方式の例を示す回転電機の各電機子コイルの接続状態の模式図であり、図16(A)は低回転時における電機子コイルの接続状態を示しており、図16(B)は高回転時における電機子コイルの接続状態を示している。電機子コイル101の端部と電機子コイル102の端部との間にはスイッチS101Lが設けられており、電機子コイル102の端部と電機子コイル103の端部との間にはスイッチS102Lが設けられており、電機子コイル103の端部と電機子コイル101の端部との間にはスイッチS103Lが設けられている。また電機子コイル101の途中個所と電機子コイル102の途中個所との間にはスイッチS101Hが設けられており、電機子コイル102の途中個所と電機子コイル103の途中個所との間にはスイッチS102Hが設けられており、電機子コイル103の途中個所と電機子コイル101の途中個所との間にはスイッチS103Hが設けられている。そして低回転時では図16(A)に示すように、スイッチS101L〜スイッチS103Lを短絡状態としてスイッチS101H〜スイッチS103Hを開放状態として、各電機子コイルの全体を使用して高トルクを確保している。また高回転時では図16(B)に示すように、スイッチS101L〜スイッチS103Lを開放状態としてスイッチS101H〜スイッチS103Hを短絡状態として、各電機子コイルを途中まで使用して磁束量を低減させることで誘起電圧を低減させ、より高い回転数まで回るようにしている。
For example, in Patent Document 1, a rotor core having a permanent magnet and a stator having a stator core wound with a stator winding are coupled to the rotor along the rotation axis direction in a space between the rotor core and the stator core. A permanent magnet motor and a washing machine are described in which a rotating cylindrical short-circuit magnetic path area variable member is turned in and out so that the amount of magnetic flux for the field of the permanent magnet is variable.
Further, the examples shown in FIGS. 16A and 16B are schematic views of the connection state of the armature coils of the rotating electric machine showing an example of a conventional winding switching method for making the amount of magnetic flux variable. 16 (A) shows the connection state of the armature coils at the time of low rotation, and FIG. 16 (B) shows the connection state of the armature coils at the time of high rotation. A switch S101L is provided between the end of the armature coil 101 and the end of the armature coil 102, and a switch S102L is provided between the end of the armature coil 102 and the end of the armature coil 103. The switch S103L is provided between the end of the armature coil 103 and the end of the armature coil 101. Further, a switch S101H is provided between an intermediate position of the armature coil 101 and an intermediate position of the armature coil 102, and a switch is provided between the intermediate position of the armature coil 102 and the intermediate position of the armature coil 103. S102H is provided, and a switch S103H is provided between an intermediate position of the armature coil 103 and an intermediate position of the armature coil 101. At low speed, as shown in FIG. 16A, the switches S101L to S103L are short-circuited, the switches S101H to S103H are opened, and high torque is secured using the entire armature coils. Yes. In addition, at the time of high rotation, as shown in FIG. 16B, the switches S101L to S103L are opened and the switches S101H to S103H are short-circuited, and each armature coil is used halfway to reduce the amount of magnetic flux. In this way, the induced voltage is reduced so that it can be rotated to a higher rotational speed.

特開2004−357357号公報JP 2004-357357 A

特許文献1の構造では、短絡磁路面積可変部材は、回転子の永久磁石の磁束量を可変とするように構成されているので、回転子と短絡磁路面積可変部材とが共回りするように構成されている。しかも、短絡磁路面積可変部材を回転子と共回りさせながら、回転軸方向への移動を可能とする必要があるので、短絡磁路面積可変部材を共回りさせる構造及び回転軸方向に移動させる構造が複雑になる。
また図16(A)及び(B)に示す従来の巻線切替方式の構造では、低回転高トルクタイプと高回転低トルクタイプとの、2つのパターンしか持つことができないので、回転電機の特性(図10に示す特性T2)が断続的に切替わることになる。従って、切替えの前後でトルク変動等の要因でショックが発生する可能性が考えられるのであまり好ましくない。また高回転時では電機子コイルの無駄な部分が発生している。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、よりシンプルな構造で、回転電機の特性を断続的に切替えることなく低回転域での高トルクを確保するとともに低回転域から高回転域までより幅広い回転領域を確保することができる回転電機、及び当該回転電機を制御する制御装置を提供することを課題とする。
In the structure of Patent Document 1, the short-circuit magnetic path area variable member is configured to vary the magnetic flux amount of the permanent magnet of the rotor, so that the rotor and the short-circuit magnetic path area variable member rotate together. It is configured. Moreover, since it is necessary to enable movement in the direction of the rotation axis while rotating the short-circuit magnetic path area variable member together with the rotor, the structure for rotating the short-circuit magnetic path area variable member and the rotation axis direction are moved. The structure becomes complicated.
In addition, the conventional winding switching structure shown in FIGS. 16A and 16B can have only two patterns, a low rotation high torque type and a high rotation low torque type. (Characteristic T2 shown in FIG. 10) is switched intermittently. Therefore, there is a possibility that a shock may occur due to a torque fluctuation or the like before and after switching, which is not preferable. In addition, a useless portion of the armature coil is generated at the time of high rotation.
The present invention was devised in view of the above points, and has a simpler structure and ensures high torque in the low rotation range without intermittently switching the characteristics of the rotating electrical machine, and from the low rotation range. It is an object of the present invention to provide a rotating electrical machine that can secure a wider rotational range up to a high rotational range, and a control device that controls the rotating electrical machine.

上記課題を解決するため、本発明に係る回転電機及び回転電機の制御装置は次の手段をとる。
まず、本発明の第1の発明は、所定の回転軸回りに回転可能に支持されて周方向において交互に異なる磁極となるロータ磁石が取り付けられている回転子と、前記回転子と同軸状となるように前記回転子に対して径方向外側に配置された電機子であって、電機子コイルが巻回された複数の磁性体歯のそれぞれが前記回転子の外周面と対向するように周方向に配置された電機子と、周方向において隣り合う前記磁性体歯の間隙に設けられた磁束調整バルブと、を有する回転電機である。
そして、前記磁束調整バルブは、前記隣り合う磁性体歯における一方の磁性体歯から前記磁束調整バルブを介して他方の磁性体歯へと達する磁束の量を調整可能であり、周方向において隣り合う前記磁性体歯の間隙に配置されて少なくとも一部に磁性体を有しているとともにそれぞれが周方向に離間して配置された複数の磁束調整部材と、それぞれの前記磁束調整部材を保持して非磁性体で形成された保持部材と、にて略円筒状に形成されており、前記回転子と共回りすることなく前記電機子に対して同軸状に保持されているとともに前記電機子に対して前記回転軸の方向に沿って往復移動可能に保持されている。
また、それぞれの前記磁性体歯における前記回転子と対向する個所は、前記回転軸の方向の長さが第1所定長さであって周方向に突出する周方向凸状部と、前記回転軸の方向の長さが第2所定長さであって周方向おいて前記周方向凸状部に対して凹んだ周方向凹状部と、が前記回転軸の方向において交互に並ぶようにように形成されている。
そして、それぞれの前記磁束調整部材は、前記回転軸の方向の長さが前記第1所定長さであって磁性体で形成された磁性体部と、前記回転軸の方向の長さが前記第2所定長さであって非磁性体で形成された非磁性体部と、が前記回転軸の方向において交互に並ぶように形成されている。
In order to solve the above problems, the rotating electrical machine and the control device for the rotating electrical machine according to the present invention take the following means.
First, a first invention of the present invention comprises a rotor that is rotatably supported around a predetermined rotation axis and has a rotor magnet that is a different magnetic pole in the circumferential direction, and is coaxial with the rotor. The armature is arranged radially outward with respect to the rotor so that each of the plurality of magnetic teeth around which the armature coil is wound faces the outer peripheral surface of the rotor. It is a rotary electric machine which has the armature arrange | positioned in a direction, and the magnetic flux adjustment valve provided in the clearance gap between the said magnetic material teeth adjacent in the circumferential direction.
The magnetic flux adjusting valve is capable of adjusting the amount of magnetic flux reaching from one magnetic tooth to the other magnetic tooth through the magnetic flux adjusting valve in the adjacent magnetic teeth, and is adjacent in the circumferential direction. A plurality of magnetic flux adjusting members which are arranged in the gaps of the magnetic teeth and have a magnetic material at least in part and are spaced apart from each other in the circumferential direction; And a holding member formed of a non-magnetic material, and is formed in a substantially cylindrical shape and is held coaxially with respect to the armature without co-rotating with the rotor and with respect to the armature And reciprocally held along the direction of the rotation shaft.
The portions of the magnetic teeth facing the rotor include a circumferential convex portion projecting in the circumferential direction having a first predetermined length in the direction of the rotational shaft, and the rotational shaft. The circumferential direction concave portions recessed in the circumferential direction with respect to the circumferential convex portion in the circumferential direction are alternately arranged in the direction of the rotation axis. Has been.
Each of the magnetic flux adjusting members has a magnetic body portion having a length in the direction of the rotation shaft that is the first predetermined length and formed of a magnetic body, and a length in the direction of the rotation shaft is the first length. 2 Non-magnetic body portions having a predetermined length and formed of a non-magnetic body are alternately arranged in the direction of the rotation axis.

この第1の発明では、周方向において隣り合う磁性体歯の間に、回転子と共回りすることなく電機子と同軸状に保持されて電機子に対して回転軸方向に往復移動可能な略円筒状の磁束調整バルブを有している。
このシンプルな構成の磁束調整バルブの回転軸方向の往復移動によって、電機子コイルとの鎖交磁束量を調整可能であるので、低回転域では鎖交磁束量を多くして高トルクを確保し、高回転域では鎖交磁束量を少なくして誘起電圧を低減させてより高回転まで回すことが可能となる。また、これらの鎖交磁束量の調整を、周方向において隣り合う磁性体歯の間への磁束調整バルブの挿入長さで調整できるので、断続的でなく連続的に鎖交磁束量を調整することができる。
また磁束調整バルブは回転子と共回りしないので、よりシンプルな構造で磁束調整バルブを回転軸方向に沿って往復移動させることができる。
In the first aspect of the present invention, the magnetic material teeth adjacent to each other in the circumferential direction are held coaxially with the armature without rotating together with the rotor, and are substantially reciprocable in the rotation axis direction with respect to the armature. It has a cylindrical magnetic flux adjustment valve.
The amount of interlinkage magnetic flux with the armature coil can be adjusted by reciprocating in the direction of the rotation axis of the magnetic flux adjustment valve with this simple configuration. Therefore, the amount of interlinkage magnetic flux is increased to ensure high torque in the low rotation range. In the high rotation range, the amount of magnetic flux linkage can be reduced to reduce the induced voltage, and the rotation can be further increased. Moreover, since the adjustment of the amount of interlinkage magnetic flux can be adjusted by the insertion length of the magnetic flux adjustment valve between adjacent magnetic teeth in the circumferential direction, the amount of interlinkage magnetic flux is adjusted continuously, not intermittently. be able to.
Further, since the magnetic flux adjusting valve does not rotate with the rotor, the magnetic flux adjusting valve can be reciprocated along the rotation axis direction with a simpler structure.

また第1の発明では、それぞれの磁性体歯における回転子と対向する個所には、回転軸方向に沿って、周方向凸状部と周方向凹状部とが交互に形成されている。また、それぞれの磁束調整部材も同様に、回転軸方向に沿って、磁性体部と非磁性体部とが交互に形成されている。
これにより、電機子コイルの鎖交磁束量の調整を、磁束調整バルブの挿入長さでなく、周方向凸状部と磁性体部との周方向における対向面積を変更することで可能となるので、磁束調整バルブの回転軸方向の移動距離を非常に短くすることが可能であり、回転電機をより小型に構成することができる。
In the first aspect of the invention , circumferential convex portions and circumferential concave portions are alternately formed along the rotational axis direction at locations facing the rotor in the respective magnetic teeth. Similarly, in each magnetic flux adjusting member, the magnetic body portions and the non-magnetic body portions are alternately formed along the rotation axis direction.
As a result, the amount of interlinkage magnetic flux of the armature coil can be adjusted by changing the facing area in the circumferential direction between the circumferential convex portion and the magnetic body portion instead of the insertion length of the magnetic flux adjustment valve. The moving distance of the magnetic flux adjusting valve in the direction of the rotation axis can be made very short, and the rotating electrical machine can be made smaller.

次に、本実施の形態に記載の回転電機を制御する回転電機の制御装置では、前記回転電機は、前記磁束調整バルブを前記回転軸の方向に沿って往復移動可能な電動アクチュエータを備えている。
そして、前記制御装置は、前記電動アクチュエータを制御し、前記回転電機の目標トルクに応じて、隣り合う前記磁性体歯の間隙への前記回転軸の方向における前記磁束調整部材の挿入長さを調整する。
Next, in the control apparatus for a rotating electrical machine that controls the rotating electrical machine described in the present embodiment, the rotating electrical machine includes an electric actuator that can reciprocate the magnetic flux adjusting valve along the direction of the rotating shaft. .
And the said control apparatus controls the said electric actuator, and adjusts the insertion length of the said magnetic flux adjustment member in the direction of the said rotating shaft to the clearance gap between the said adjacent magnetic body teeth according to the target torque of the said rotary electric machine. To do.

本実施の形態に記載の回転電機を制御する回転電機の制御装置では、磁束調整バルブを回転軸方向に往復移動させる電動アクチュエータを制御装置から制御して、周方向において隣り合う磁性体歯の間への磁束調整部材の挿入長さを制御する。
これにより、磁束調整部材の挿入長さを制御する制御装置を、適切に実現することができる。
In the control device for a rotating electrical machine that controls the rotating electrical machine described in the present embodiment, an electric actuator that reciprocates the magnetic flux adjusting valve in the direction of the rotation axis is controlled from the control device so that the magnetic teeth between adjacent magnetic teeth in the circumferential direction are controlled. The insertion length of the magnetic flux adjusting member is controlled.
Thereby, the control apparatus which controls the insertion length of a magnetic flux adjustment member is appropriately realizable.

次に、本発明の第2の発明は、上記第1の発明に係る回転電機を制御する回転電機の制御装置であって、前記回転電機は、前記磁束調整バルブを前記回転軸の方向に沿って往復移動可能な電動アクチュエータを備えている。
そして、前記制御装置は、前記電動アクチュエータを制御して、隣り合う前記磁性体歯の間隙に配置された前記磁束調整部材における前記回転軸の方向の位置を調整し、前記回転電機の目標トルクに応じて、前記周方向凸状部と前記磁性体部との周方向における対向面積の大きさを調整する。
Next, a second aspect of the present invention is a control device for a rotating electrical machine that controls the rotating electrical machine according to the first aspect , wherein the rotating electrical machine moves the magnetic flux adjusting valve along the direction of the rotating shaft. And an electric actuator that can reciprocate.
And the said control apparatus controls the said electric actuator, adjusts the position of the direction of the said rotating shaft in the said magnetic flux adjustment member arrange | positioned in the gap | interval of the said adjacent magnetic body teeth, and makes it the target torque of the said rotary electric machine. Accordingly, the size of the opposing area in the circumferential direction between the circumferential convex portion and the magnetic body portion is adjusted.

この第2の発明では、磁束調整バルブを回転軸方向に往復移動させる電動アクチュエータを制御装置から制御して、周方向凸状部と磁性体部との周方向における対向面積を変更する。
これにより、周方向凸状部と磁性体部との周方向における対向面積を制御する制御装置を、適切に実現することができる。
In the second aspect of the invention, the electric actuator that reciprocates the magnetic flux adjusting valve in the rotation axis direction is controlled from the control device to change the facing area in the circumferential direction between the circumferential convex portion and the magnetic body portion.
Thereby, the control apparatus which controls the opposing area in the circumferential direction of a circumferential direction convex-shaped part and a magnetic body part is appropriately realizable.

第1の実施の形態の回転電機の軸方向断面図、及び回転電機と制御装置との接続を説明する図であって、磁束調整部材の挿入長さが最も長い状態の例を示す図である。It is an axial direction sectional view of the rotary electric machine of a 1st embodiment, and is a figure explaining connection of a rotary electric machine and a control device, and is a figure showing an example of the state where the insertion length of a magnetic flux adjustment member is the longest. . 図1に示す断面図に対して、磁束調整部材の挿入長さが最も短い状態の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a state with the shortest insertion length of a magnetic flux adjustment member with respect to sectional drawing shown in FIG. 図1におけるA−A断面図である。It is AA sectional drawing in FIG. 第1の実施の形態の磁束調整バルブの第1の例と、当該磁束調整バルブを回転軸方向に往復移動させる駆動モータ(電動アクチュエータ)と、の外観の例を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the example of the external appearance of the 1st example of the magnetic flux adjustment valve of 1st Embodiment, and the drive motor (electric actuator) which reciprocates the said magnetic flux adjustment valve to the rotating shaft direction. 第1の実施の形態の磁束調整バルブの第2の例と、当該磁束調整バルブを回転軸方向に往復移動させる駆動モータ(電動アクチュエータ)と、の外観の例を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the example of the external appearance of the 2nd example of the magnetic flux adjustment valve of 1st Embodiment, and the drive motor (electric actuator) which reciprocates the said magnetic flux adjustment valve to the rotating shaft direction. 第1の実施の形態の磁束調整バルブの第3の例と、当該磁束調整バルブを回転軸方向に往復移動させる駆動モータ(電動アクチュエータ)と、の外観の例を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the example of the external appearance of the 3rd example of the magnetic flux adjustment valve of 1st Embodiment, and the drive motor (electric actuator) which reciprocates the said magnetic flux adjustment valve to the rotating shaft direction. 低回転時である図2の状態におけるB−B断面の位置の磁束の状態の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the state of the magnetic flux in the position of the BB cross section in the state of FIG. 2 at the time of low rotation. 高回転時である図1の状態におけるA−A断面の位置の磁束の状態の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the state of the magnetic flux in the position of the AA cross section in the state of FIG. 1 at the time of high rotation. 本発明の回転電機の回転数−トルク特性の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the rotation speed-torque characteristic of the rotary electric machine of this invention. 図16(A)及び(B)に示す従来の巻線切替方式の回転電機の回転数−トルク特性の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the rotation speed-torque characteristic of the rotary electric machine of the conventional coil | winding switching system shown to FIG. 16 (A) and (B). 目標回転数(または目標回転速度)に対する目標挿入長さ、目標回転トルクに対する目標挿入長さ、目標回転角に対する目標挿入長さ、目標電流(または目標電圧)に対する目標挿入長さ、の各特性の例を説明する図である。The target insertion length with respect to the target rotational speed (or target rotational speed), the target insertion length with respect to the target rotational torque, the target insertion length with respect to the target rotational angle, and the target insertion length with respect to the target current (or target voltage) It is a figure explaining an example. 第2の実施の形態の磁性体歯の形状の例と、磁束調整部材の形状の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the shape of the magnetic body tooth | gear of 2nd Embodiment, and the example of the shape of a magnetic flux adjustment member. 第2の実施の形態において、低回転時における磁束調整部材の位置と磁束の状態の例を説明する図である。In 2nd Embodiment, it is a figure explaining the example of the position of the magnetic flux adjustment member at the time of low rotation, and the state of magnetic flux. 第2の実施の形態において、高回転時における磁束調整部材の位置と磁束の状態の例を説明する図である。In 2nd Embodiment, it is a figure explaining the example of the position of the magnetic flux adjustment member at the time of high rotation, and the state of magnetic flux. 第2の実施の形態の回転電機の軸方向断面図、及び回転電機と制御装置との接続を説明する図である。It is an axial direction sectional view of the rotating electrical machine of a 2nd embodiment, and a figure explaining connection with a rotating electrical machine and a control device. 従来の巻線切替方式の模式図であり、(A)は低回転時における各電機子コイルの接続状態を示す図であり、(B)は高回転時における各電機子コイルの接続状態を示す図である。It is a schematic diagram of a conventional winding switching system, (A) is a diagram showing the connection state of each armature coil at the time of low rotation, (B) shows the connection state of each armature coil at the time of high rotation FIG.

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。なお各図において、X軸、Y軸、Z軸の記載がある場合、X軸とY軸とZ軸は互いに直交しており、X軸は回転子の回転軸に平行な方向を示している。
●●[第1の実施の形態の回転電機1(図1〜図11)]
以下、図1〜図11を用いて、第1の実施の形態の回転電機1について説明する。
●[回転電機1の全体構成と制御装置60等との接続(図1、図2、図3)]
図1及び図2は、回転電機1をロータ20の回転軸MJに沿って切断した軸方向断面図を示している。また図3は図1のA−A断面図を示している(モータハウジング2の記載は省略している)。
回転電機1は、モータハウジング2、3、ロータシャフト10、ロータ20(回転子に相当)、ステータ30(電機子に相当)、磁束調整バルブ40、駆動モータ44(電動アクチュエータに相当)、レゾルバ50等を有しており、制御装置60及びインバータ61と接続されている。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated using drawing. In each figure, when X axis, Y axis and Z axis are described, X axis, Y axis and Z axis are orthogonal to each other, and X axis indicates a direction parallel to the rotation axis of the rotor. .
●● [Rotary electrical machine 1 of the first embodiment (FIGS. 1 to 11)]
Hereinafter, the rotary electric machine 1 of 1st Embodiment is demonstrated using FIGS.
● [Connection between rotating electrical machine 1 and control device 60, etc. (FIGS. 1, 2, and 3)]
1 and 2 show axial sectional views of the rotating electrical machine 1 cut along the rotation axis MJ of the rotor 20. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1 (the motor housing 2 is not shown).
The rotating electrical machine 1 includes a motor housing 2 and 3, a rotor shaft 10, a rotor 20 (corresponding to a rotor), a stator 30 (corresponding to an armature), a magnetic flux adjustment valve 40, a drive motor 44 (corresponding to an electric actuator), and a resolver 50. Etc., and is connected to the control device 60 and the inverter 61.

モータハウジング2、3は、ロータ20やステータ30等を収容しているケースである。
ロータシャフト10は、ロータ20に固定されており、軸受10Bにてモータハウジング2、3に対して回転軸MJ回りに回転自在に支持されており、ロータ20と一体となって回転する。
ロータ20は、略円柱状であり、磁性体で形成され、回転軸MJ回りに回転可能となるようにロータシャフト10及び軸受10Bを介してモータハウジング2、3に支持されている。そしてロータ20には、周方向において交互に異なる磁極となるようにロータ磁石21が取り付けられている(この場合、埋め込まれている)。
ステータ30は、略円筒状であり、ロータ20と同軸状となるようにロータ20に対して径方向外側に配置されてモータハウジング2に固定されている。そして図3に示すように、ステータ30では、電機子コイル32(32A〜32F)が巻回された複数の磁性体歯31(31A〜31F)のそれぞれが、ロータ20の外周面と対向するように周方向に配置されている。
The motor housings 2 and 3 are cases in which the rotor 20 and the stator 30 are accommodated.
The rotor shaft 10 is fixed to the rotor 20, is supported by the bearings 10 </ b> B so as to be rotatable about the rotation axis MJ with respect to the motor housings 2 and 3, and rotates integrally with the rotor 20.
The rotor 20 has a substantially cylindrical shape, is formed of a magnetic material, and is supported by the motor housings 2 and 3 via the rotor shaft 10 and the bearing 10B so as to be rotatable around the rotation axis MJ. A rotor magnet 21 is attached to the rotor 20 so as to have different magnetic poles alternately in the circumferential direction (in this case, embedded).
The stator 30 has a substantially cylindrical shape, is disposed radially outside the rotor 20 so as to be coaxial with the rotor 20, and is fixed to the motor housing 2. As shown in FIG. 3, in the stator 30, each of the plurality of magnetic teeth 31 (31 </ b> A to 31 </ b> F) around which the armature coils 32 (32 </ b> A to 32 </ b> F) are wound is opposed to the outer peripheral surface of the rotor 20. Are arranged in the circumferential direction.

磁束調整バルブ40は、略円筒状であり、周方向において隣り合う磁性体歯31の間隙に配置されており、回転軸MJに沿って往復移動可能となるように、滑りブッシュ40Bを介してモータハウジング2、3に支持されている。
また図4に示すように、磁束調整バルブ40は、磁性体で形成されて回転軸MJ方向に延びる複数の磁束調整部材42と、非磁性体で形成されて磁束調整部材42の回転軸MJ方向の端部のそれぞれに取り付けられた保持部材41と、にて略円筒状に形成されている。
また磁束調整部材42は、回転軸MJ方向に、板状の複数の磁性体が積層されて形成されている。
それぞれの磁束調整部材42は、図3に示すように、周方向に隣り合う磁性体歯31の間隙に配置され、周方向に離間するように配置されている。また保持部材41は、各磁束調整部材42を保持している。
なお、磁束調整バルブの構造は、図4の例に示す磁束調整バルブ40の構造の他にも、図5の例に示す磁束調整バルブ40´のような構造であってもよい。
図5の例に示す磁束調整バルブ40´の構造では、非磁性体で円筒状に形成された保持部材41´の外周面に、各磁束調整部材42が固定されている。
The magnetic flux adjusting valve 40 has a substantially cylindrical shape, is disposed in the gap between the magnetic teeth 31 adjacent in the circumferential direction, and is capable of reciprocating along the rotation axis MJ via the sliding bush 40B. It is supported by the housings 2 and 3.
As shown in FIG. 4, the magnetic flux adjusting valve 40 includes a plurality of magnetic flux adjusting members 42 formed of a magnetic material and extending in the direction of the rotation axis MJ, and a non-magnetic material formed of a non-magnetic material in the direction of the rotational axis MJ. And a holding member 41 attached to each of the end portions of the two.
The magnetic flux adjusting member 42 is formed by laminating a plurality of plate-like magnetic bodies in the direction of the rotation axis MJ.
As shown in FIG. 3, each magnetic flux adjusting member 42 is disposed in the gap between the magnetic teeth 31 adjacent in the circumferential direction, and is disposed so as to be separated in the circumferential direction. The holding member 41 holds each magnetic flux adjusting member 42.
In addition to the structure of the magnetic flux adjusting valve 40 shown in the example of FIG. 4, the structure of the magnetic flux adjusting valve may be a structure like the magnetic flux adjusting valve 40 ′ shown in the example of FIG.
In the structure of the magnetic flux adjustment valve 40 ′ shown in the example of FIG. 5, each magnetic flux adjustment member 42 is fixed to the outer peripheral surface of a holding member 41 ′ made of a nonmagnetic material and formed in a cylindrical shape.

また図1及び図4、図5に示すように、ギアホイール43のギアと噛み合うウォームギア44Gとモータ44Mを有する駆動モータ44が、磁束調整バルブ40、40´に取り付けられている。なお図4及び図5において、磁束調整部材42の下方となる保持部材41、41´の外周面は、ギアホイール43の内周面に形成されたネジ部と嵌合するネジ部が形成されたスクリュー面41A、41A´として構成されている。これにより、駆動モータ44からギアホイール43が旋回されると、スクリュー面41A、41A´を介して、磁束調整バルブ40、40´がギアホイール43と共回りすることなく回転軸MJに沿って往復移動する。
なお、回転軸MJ方向に往復移動する際は、図3に示すエアギャップ(ロータ20とステータ30との径方向の間隙)内を保持部材41(41´)が回転軸方向に往復移動する。
また、図4に示す磁束調整バルブ40の駆動機構を、図6の例に示すような駆動機構としてもよい。図6に示す構成の場合、駆動モータ44のウォームギア44Gが回転軸MJと平行であり、保持部材41´´の下方には、ウォームギア44Gと嵌合するナットを備えた連結部45が設けられている。これにより、駆動モータ44のウォームギア44Gが回転すると、連結部45を介して、磁束調整バルブ40´´が回転軸MJに沿って往復移動する。
このように磁束調整バルブ40は、ロータ20と共回りすることなく、ステータ30に対して同軸状に保持されており、ステータ30に対して回転軸MJに沿って往復移動可能に保持されている。
なお、ギアホイール43とウォームギア44Gとの噛み合い角度は、直交していても良いし、直交とは異なる角度に適宜変更しても良い。
Further, as shown in FIGS. 1, 4, and 5, a drive motor 44 having a worm gear 44 </ b> G and a motor 44 </ b> M that mesh with the gear of the gear wheel 43 is attached to the magnetic flux adjusting valves 40 and 40 ′. 4 and 5, the outer peripheral surface of the holding members 41 and 41 ′ below the magnetic flux adjusting member 42 is formed with a screw portion that fits with the screw portion formed on the inner peripheral surface of the gear wheel 43. It is comprised as screw surface 41A, 41A '. Thus, when the gear wheel 43 is turned from the drive motor 44, the magnetic flux adjusting valves 40 and 40 'reciprocate along the rotation axis MJ without rotating together with the gear wheel 43 via the screw surfaces 41A and 41A'. Moving.
When reciprocating in the direction of the rotation axis MJ, the holding member 41 (41 ′) reciprocates in the direction of the rotation axis in the air gap (the radial gap between the rotor 20 and the stator 30) shown in FIG.
Further, the drive mechanism of the magnetic flux adjusting valve 40 shown in FIG. 4 may be a drive mechanism as shown in the example of FIG. In the case of the configuration shown in FIG. 6, the worm gear 44G of the drive motor 44 is parallel to the rotation axis MJ, and a connecting portion 45 having a nut that fits with the worm gear 44G is provided below the holding member 41 ″. Yes. Thus, when the worm gear 44G of the drive motor 44 rotates, the magnetic flux adjustment valve 40 ″ reciprocates along the rotation axis MJ via the connecting portion 45.
Thus, the magnetic flux adjustment valve 40 is held coaxially with respect to the stator 30 without rotating together with the rotor 20, and is held so as to be able to reciprocate along the rotation axis MJ with respect to the stator 30. .
The meshing angle between the gear wheel 43 and the worm gear 44G may be orthogonal or may be appropriately changed to an angle different from the orthogonal angle.

制御装置60は、駆動モータ44のウォームギア44Gを回転させることで、磁束調整バルブ40における回転軸MJ方向の位置を任意の位置に移動させることが可能である。そして図1及び図2の例に示すように、各磁性体歯31に対する各磁束調整部材42の回転軸MJ方向の位置(周方向に隣り合う磁性体歯の間隙への磁束調整部材の挿入長さ)を変えることで、電機子コイル32との鎖交磁束Z1、Z1Aの量を調整する(増減する)ことができる(図7、図8参照)。また同時に、磁性体歯31とロータ20との間のエアギャップにおける磁束Z2、Z2Aの量を調整する(増減する)ことができる(図7、図8参照)。
なお、図7中において一点鎖線で示す磁束であって磁性体歯31Aに対応するエアギャップをとおる磁束Z2の本数と、図8中において一点鎖線で示す磁束であって磁性体歯31Aに対応するエアギャップをとおる磁束Z2Aの本数を、どちらも同じ5本で記載しているが、磁束Z2の磁束の量のほうが、磁束Z2Aの磁束の量よりも多い。
また駆動モータ44にはエンコーダ44Eが設けられており、後述する制御装置60は、エンコーダ44Eからの検出信号に基づいて、磁束調整バルブ40(磁束調整部材42)の回転軸MJ方向の位置(周方向に隣り合う磁性体歯の間隙への磁束調整部材の挿入長さ)を検出することが可能である。
The control device 60 can move the position of the magnetic flux adjusting valve 40 in the direction of the rotation axis MJ to an arbitrary position by rotating the worm gear 44G of the drive motor 44. As shown in the examples of FIGS. 1 and 2, the position of each magnetic flux adjusting member 42 relative to each magnetic tooth 31 in the direction of the rotation axis MJ (the insertion length of the magnetic flux adjusting member into the gap between the magnetic teeth adjacent in the circumferential direction). The amount of the interlinkage magnetic fluxes Z1 and Z1A with the armature coil 32 can be adjusted (increased or decreased) by changing (see FIGS. 7 and 8). At the same time, the amount of magnetic fluxes Z2 and Z2A in the air gap between the magnetic material teeth 31 and the rotor 20 can be adjusted (increase / decrease) (see FIGS. 7 and 8).
7 and the number of magnetic fluxes Z2 passing through the air gap corresponding to the magnetic teeth 31A and the magnetic flux indicated by the dashed lines in FIG. 8 and corresponding to the magnetic teeth 31A. The number of the magnetic fluxes Z2A passing through the air gap is described as the same five, but the amount of the magnetic flux Z2 is larger than the amount of the magnetic flux Z2A.
Further, the drive motor 44 is provided with an encoder 44E, and the control device 60 described later, based on a detection signal from the encoder 44E, the position (circumferential axis) of the magnetic flux adjustment valve 40 (magnetic flux adjustment member 42) in the direction of the rotation axis MJ. It is possible to detect the insertion length of the magnetic flux adjusting member into the gap between the magnetic teeth adjacent in the direction.

レゾルバ50は、ステータ30に交流電流を供給した際にステータ30とロータ20との相対角度に応じて現れる交流電圧の位相を検出してロータ20の回転角の検出に用いるための検出装置である。レゾルバ50はモータハウジング3の凹部に収容され、当該凹部はレゾルバカバー50Fにて蓋がされている。
制御装置60には、回転電機1の動作状態の検出用として、信号線63Rを介してレゾルバ50からの検出信号が入力され、あるいは信号線63Dを介してインバータ61からステータ30に供給された電圧または電流を検出可能な検出信号が入力され、あるいは回転数(または回転速度または回転トルク)を検出可能な回転状態検出手段60Sからの検出信号が入力される。また、制御装置60には、信号線63Zを介して他の機器70等からロータ20の目標回転数(または目標回転速度または目標回転トルク)が入力される。そして制御装置60は、ステータ30の電機子コイル32に供給する電流を制御するインバータ61に、目標回転数に応じた制御信号を信号線64Dを介して出力する。
また制御装置60は、信号線64Sを介して駆動モータ44のモータ44Mに制御信号を出力し、信号線63Sを介してエンコーダ44E(図4参照)からの検出信号を取り込み、磁束調整バルブ40(磁束調整部材42)の回転軸MJ方向の位置(挿入長さ)を目標位置(目標挿入長さ)とする。
インバータ61には、信号線64Dを介して制御装置60からの制御信号が入力され、インバータ61は、電機子コイル32に接続された電流供給配線61U、61V、61Wを介して制御信号に応じた供給電流を電機子コイル32(32A〜32F)に供給する。
The resolver 50 is a detection device for detecting the phase of the AC voltage that appears in accordance with the relative angle between the stator 30 and the rotor 20 when AC current is supplied to the stator 30 and detecting the rotation angle of the rotor 20. . The resolver 50 is accommodated in a recess of the motor housing 3, and the recess is covered with a resolver cover 50F.
The control device 60 receives a detection signal from the resolver 50 via the signal line 63R or a voltage supplied from the inverter 61 to the stator 30 via the signal line 63D for detecting the operating state of the rotating electrical machine 1. Alternatively, a detection signal capable of detecting a current is input, or a detection signal from the rotation state detection means 60S capable of detecting the rotation speed (or rotation speed or rotation torque) is input. Further, the target rotational speed (or target rotational speed or target rotational torque) of the rotor 20 is input to the control device 60 from another device 70 or the like via the signal line 63Z. Then, the control device 60 outputs a control signal corresponding to the target rotational speed to the inverter 61 that controls the current supplied to the armature coil 32 of the stator 30 via the signal line 64D.
Further, the control device 60 outputs a control signal to the motor 44M of the drive motor 44 via the signal line 64S, takes in a detection signal from the encoder 44E (see FIG. 4) via the signal line 63S, and controls the magnetic flux adjustment valve 40 ( A position (insertion length) in the direction of the rotation axis MJ of the magnetic flux adjusting member 42) is set as a target position (target insertion length).
A control signal from the control device 60 is input to the inverter 61 via the signal line 64D, and the inverter 61 responds to the control signal via the current supply wirings 61U, 61V, 61W connected to the armature coil 32. Supply current is supplied to the armature coil 32 (32A to 32F).

●[磁束調整バルブ40(磁束調整部材42)の回転軸MJ方向の挿入によって磁束量が増減される様子(図7、図8)]
図7はロータ20の低回転時である図2の状態におけるB−B断面であり、図8はロータ20の高回転時である図1の状態におけるA−A断面である。
● [Magnetic flux amount increased or decreased by inserting magnetic flux adjusting valve 40 (magnetic flux adjusting member 42) in the direction of rotation axis MJ (FIGS. 7 and 8)]
7 is a BB cross section in the state of FIG. 2 when the rotor 20 is rotating at a low speed, and FIG. 8 is an AA cross section in the state of FIG. 1 when the rotor 20 is at a high speed.

図7に示す例は、磁束調整部材42の回転軸MJ方向における挿入長さ(周方向に隣り合う磁性体歯31の間隙への挿入長さ)がゼロ(挿入長さL=0)の場合の例(図2の状態)を示しており、ロータ20が低回転時の場合の例を示している。この場合、磁性体歯31Aと磁性体歯31Bとの間に磁束調整部材が存在しないので、電機子コイルとの鎖交磁束Z1の量が最も多い場合である。
この場合、図7において一点鎖線で示す磁性体歯31Aをとおる磁束は、電機子コイル32Aをとおる鎖交磁束Z1であり、ロータ20をとおる。従って、後述する図8の状態と比較して電機子コイル及びロータをとおる磁束の量が多く(同時に、エアギャップの磁束Z2の量も多く)、より大きなトルクを発生させることが可能であり、高トルクが要求されるロータの低回転時に適している。
In the example shown in FIG. 7, the insertion length of the magnetic flux adjusting member 42 in the rotation axis MJ direction (insertion length into the gap between the magnetic teeth 31 adjacent in the circumferential direction) is zero (insertion length L = 0). This shows an example (state of FIG. 2), and shows an example when the rotor 20 is rotating at a low speed. In this case, since there is no magnetic flux adjusting member between the magnetic teeth 31A and the magnetic teeth 31B, the amount of interlinkage magnetic flux Z1 with the armature coil is the largest.
In this case, the magnetic flux that passes through the magnetic teeth 31A indicated by the one-dot chain line in FIG. 7 is the interlinkage magnetic flux Z1 that passes through the armature coil 32A and passes through the rotor 20. Therefore, the amount of magnetic flux passing through the armature coil and the rotor is larger than that in the state of FIG. 8 described later (at the same time, the amount of magnetic flux Z2 in the air gap is large), and it is possible to generate a larger torque. Suitable for low-rotation rotors that require high torque.

図8に示す例は、磁束調整部材42の回転軸MJ方向における挿入長さ(周方向に隣り合う磁性体歯31の間隙への挿入長さ)が最大(磁束調整部材42の全てが挿入されている状態であって挿入長さL=Lmax)の場合の例(図1の状態)を示しており、ロータ20が高回転時の場合の例を示している。
この場合、図8において一点鎖線で示す磁束の中で、電機子コイル32Aの鎖交磁束Z1Aの一部はエアギャップとロータ20をとおるが、残りの磁束はエアギャップとロータ20をとおることなく隣り合う電機子コイルをとおった後、磁束調整部材42A、42Fを経由して電機子コイル32Aに戻る。
また、図8において一点鎖線で示す磁束の中で、エアギャップ(磁性体歯31Aとロータ20との間の空間)においてロータ20から磁性体歯31Aに向かう磁束Z2Aの一部は、電機子コイル32Aをとおることなく、磁性体歯31Aと磁性体歯31Bとをバイパスしている磁束調整部材42Aをとおって磁性体歯31Bから(または磁束調整部材42Aにおける磁性体歯31Bの近傍から)ロータ20に戻る。また磁束Z2Aの一部は、電機子コイル32Aをとおることなく、磁束調整部材42Fをとおって磁性体歯31Aの左隣りの磁性体歯から(または磁束調整部材42Fにおける左隣りの磁性体歯の近傍から)ロータ20に戻る。
以上の磁束により、図7に示した状態の鎖交磁束Z1の量よりも、図8に示した状態の鎖交磁束Z1Aの量のほうが少なくなっている。また、エアギャップにおける磁束においても、図7に示した状態におけるエアギャップの磁束Z2の量よりも、図8に示した状態におけるエアギャップの磁束Z2Aの量のほうが少なくなっている(図7、図8において、磁束Z2、磁束Z2Aは、どちらも5本を記載しているが、磁束Z2の量>磁束Z2Aの量、である)。
従って、誘起電圧をより小さくすることが可能であり、より高回転までロータを回転させたい場合に適している。
In the example shown in FIG. 8, the insertion length of the magnetic flux adjusting member 42 in the direction of the rotation axis MJ (the insertion length into the gap between the magnetic teeth 31 adjacent in the circumferential direction) is the maximum (all of the magnetic flux adjusting member 42 is inserted). In this case, an example (the state shown in FIG. 1) in the case where the insertion length is L = Lmax) is shown, and an example in the case where the rotor 20 is at a high speed is shown.
In this case, in the magnetic flux indicated by the one-dot chain line in FIG. 8, a part of the interlinkage magnetic flux Z1A of the armature coil 32A passes through the air gap and the rotor 20, but the remaining magnetic flux does not pass through the air gap and the rotor 20. After passing through the adjacent armature coils, the armature coils 32A are returned to via the magnetic flux adjusting members 42A and 42F.
In addition, in the magnetic flux indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 8, a part of the magnetic flux Z2A from the rotor 20 toward the magnetic teeth 31A in the air gap (the space between the magnetic teeth 31A and the rotor 20) is an armature coil. Without passing through 32A, the rotor 20 passes from the magnetic teeth 31B (or from the vicinity of the magnetic teeth 31B in the magnetic flux adjusting member 42A) through the magnetic flux adjusting member 42A bypassing the magnetic teeth 31A and 31B. Return to. Further, a part of the magnetic flux Z2A does not pass through the armature coil 32A, but passes through the magnetic flux adjustment member 42F and from the magnetic substance tooth on the left side of the magnetic substance tooth 31A (or the magnetic substance tooth on the left side in the magnetic flux adjustment member 42F). Return to the rotor 20 (from the vicinity).
Due to the above magnetic flux, the amount of interlinkage magnetic flux Z1A in the state shown in FIG. 8 is smaller than the amount of interlinkage magnetic flux Z1 in the state shown in FIG. Also, in the air gap magnetic flux, the air gap magnetic flux Z2A in the state shown in FIG. 8 is smaller than the air gap magnetic flux Z2 in the state shown in FIG. In FIG. 8, the magnetic flux Z2 and the magnetic flux Z2A are both five, but the amount of the magnetic flux Z2> the amount of the magnetic flux Z2A).
Therefore, it is possible to make the induced voltage smaller, which is suitable when it is desired to rotate the rotor to a higher speed.

以上、電機子コイルとの鎖交磁束量及びエアギャップをとおる磁束量が最も多い図7の状態から、電機子コイルとの鎖交磁束量及びエアギャップをとおる磁束量が最も少ない図8の状態の間で、磁束調整バルブ(磁束調整部材)の挿入長さ(周方向に隣り合う磁性体歯の間隙に挿入する長さ)を任意の長さに調整することで、電機子コイルとの鎖交磁束量及びエアギャップの磁束量を、所望する磁束量に調整することが可能である。
そして、ロータの低回転域では電機子コイルとの鎖交磁束量及びエアギャップの磁束量が多くなるように磁束調整バルブ(磁束調整部材)の挿入長さを小さくすることでトルクを増大させ、ロータの高回転域では電機子コイルとの鎖交磁束量及びエアギャップの磁束量が少なくなるように磁束調整バルブ(磁束調整部材)の挿入長さを大きくすることで、ステータの誘起電圧を減少させてより高い回転数まで回転数を伸ばすことができる。そして中間回転域では、回転数とトルクのバランスがよくモータ効率の良い電機子コイルとの鎖交磁束量及びエアギャップの磁束量となるように磁束調整バルブ(磁束調整部材)の挿入長さを調整することができる。
From the state of FIG. 7 where the amount of magnetic flux linkage with the armature coil and the amount of magnetic flux passing through the air gap is the largest, the state of FIG. 8 where the amount of flux linkage between the armature coil and the amount of magnetic flux passing through the air gap is the smallest. By adjusting the insertion length of the magnetic flux adjusting valve (magnetic flux adjusting member) (the length inserted in the gap between the magnetic teeth adjacent in the circumferential direction) to any length, the chain with the armature coil It is possible to adjust the amount of magnetic flux exchange and the amount of magnetic flux in the air gap to a desired amount of magnetic flux.
And in the low rotation region of the rotor, the torque is increased by reducing the insertion length of the magnetic flux adjustment valve (magnetic flux adjustment member) so that the amount of flux linkage with the armature coil and the amount of magnetic flux in the air gap are increased. In the high-rotation range of the rotor, the induction voltage of the stator is reduced by increasing the insertion length of the magnetic flux adjustment valve (magnetic flux adjustment member) so that the amount of flux linkage with the armature coil and the amount of magnetic flux in the air gap are reduced. It is possible to increase the rotational speed to a higher rotational speed. In the intermediate rotation range, the insertion length of the magnetic flux adjusting valve (magnetic flux adjusting member) is adjusted so that the amount of interlinkage magnetic flux with the armature coil having a good balance between the rotational speed and torque and good motor efficiency and the amount of magnetic flux in the air gap. Can be adjusted.

●[制御装置60の動作]
図9は、本実施の形態にて説明した回転電機1の回転数−トルク特性を示しており、実線で示す特性T1が、回転電機1の特性(磁束調整部材の挿入長さを適切に調整した場合の特性)である。なお図9中における特性(G1)と特性(G2)は、図10と比較する際の参考として、図10中における特性G1と特性G2を図9中に記載したものである。
また図10は、図16(A)及び(B)に示す従来の巻線切替方式の回転電機の回転数−トルク特性を示しており、実線で示す特性T2が、巻線切替方式の回転電機の特性である。なお図10には、本実施の形態の特性との比較用として、図9に示す特性T1を点線にて示している。また図10において、一点鎖線にて示す特性G1は図16(A)に示した状態の特性であり、一点鎖線にて示す特性G2は図16(B)に示した状態の特性である。
● [Operation of control device 60]
FIG. 9 shows the rotational speed-torque characteristic of the rotating electrical machine 1 described in the present embodiment, and the characteristic T1 indicated by the solid line appropriately adjusts the characteristics of the rotating electrical machine 1 (the insertion length of the magnetic flux adjusting member is adjusted appropriately). Characteristics when The characteristics (G1) and characteristics (G2) in FIG. 9 are the characteristics G1 and G2 in FIG. 10 described in FIG. 9 as a reference when comparing with FIG.
FIG. 10 shows the rotational speed-torque characteristic of the conventional winding switching type rotating electrical machine shown in FIGS. 16A and 16B, and the characteristic T2 indicated by the solid line indicates the winding switching type rotating electrical machine. It is a characteristic. In FIG. 10, the characteristic T1 shown in FIG. 9 is indicated by a dotted line for comparison with the characteristic of the present embodiment. In FIG. 10, the characteristic G1 indicated by the alternate long and short dash line is the characteristic in the state shown in FIG. 16A, and the characteristic G2 indicated by the alternate long and short dash line is the characteristic in the state shown in FIG.

図10に示すように、従来の巻線切替方式では、低回転高トルクタイプ(特性G1)と、高回転低トルクタイプ(特性G2)との、2つのパターンしか持つことができないので、回転電機の特性が断続的に切替わることになり、切替えの前後でトルク変動等の要因でショックが発生する可能性が考えられるのであまり好ましくない。また点線にて示す本願の特性T1に対して、極低回転でのトルクや、極高回転の伸びが少ない。
図10に示す従来の巻線切替方式において、低回転でのトルクをより高く、且つ高回転の回転数の伸びをより高く設定すると、回転数N1おける切替ポイントP1が原点Oにより近づく方向に移動する(P1´の位置に移動する)ので、切替時のショックの発生がより大きくなる可能性が高く、またトルクと回転数のバランスが悪く中間回転域でのモータ効率が低下する。
これに対して図9に示す本実施の形態にて説明した回転電機1の特性T1では、複数の特性G(n)を連続的に切替えることが可能であり、低回転でのトルクをより高く、且つ高回転の回転数の伸びをより高くすることができる。また、低回転域から高回転域まで全回転域においてトルクと回転数のバランスが適切な状態を維持できるので、中間回転域でのモータ効率も良い。
As shown in FIG. 10, the conventional winding switching method can have only two patterns, a low rotation high torque type (characteristic G1) and a high rotation low torque type (characteristic G2). This is not preferable because the characteristics of the motor are intermittently switched, and a shock may occur due to torque fluctuation before and after the switching. Moreover, with respect to the characteristic T1 of the present application indicated by a dotted line, there is little torque at extremely low rotation and elongation at extremely high rotation.
In the conventional winding switching system shown in FIG. 10, when the torque at low rotation is set higher and the elongation of the high rotation speed is set higher, the switching point P1 at the rotation speed N1 moves in a direction closer to the origin O. Therefore, there is a high possibility that the occurrence of shock at the time of switching will be greater, and the balance between the torque and the rotational speed is poor, and the motor efficiency in the intermediate rotational range is reduced.
On the other hand, in the characteristic T1 of the rotating electrical machine 1 described in the present embodiment shown in FIG. 9, it is possible to continuously switch a plurality of characteristics G (n), and the torque at low rotation is higher. In addition, the elongation of the high rotation speed can be further increased. In addition, since the balance between the torque and the rotation speed can be maintained in the entire rotation range from the low rotation range to the high rotation range, the motor efficiency in the intermediate rotation range is good.

次に、図1及び図9を用いて、磁束調整バルブ40(磁束調整部材42)の挿入長さを制御する制御装置60の動作(処理手順)の例について説明する。なお制御装置60には、図9に示す特性T1が記憶された記憶手段が備えられているものとする。
例えば制御装置60は、信号線63Zを介してロータ20の目標回転数(Nt)を取り込む。なお、目標回転数(Nt)を制御装置60にて算出するようにしてもよい。
次に制御装置60は、記憶手段に記憶されている特性T1(図9参照)と、目標回転数(Nt)から、目標トルク(Tt)を求める(図9参照)。
そして制御装置60は、予め記憶手段に記憶されている目標トルク−目標挿入長さ特性(図11(B)参照)に基づいて、マップ補間等を用いて目標トルク(Tt)から目標挿入長さ(Lt)を求める。なお、特性T1における座標(Nt、Tt)をとおる特性G(t)から目標磁束量を求め、目標磁束量から目標挿入長さを求めるようにしてもよい。
そして制御装置60は、エンコーダ44Eからの検出信号に基づいて検出した挿入長さが目標挿入長さ(Lt)となるように、モータ44Mに制御信号を出力する。
Next, an example of the operation (processing procedure) of the control device 60 for controlling the insertion length of the magnetic flux adjusting valve 40 (magnetic flux adjusting member 42) will be described with reference to FIGS. It is assumed that the control device 60 is provided with storage means for storing the characteristic T1 shown in FIG.
For example, the control device 60 takes in the target rotational speed (Nt) of the rotor 20 via the signal line 63Z. The target rotation speed (Nt) may be calculated by the control device 60.
Next, the control device 60 obtains the target torque (Tt) from the characteristic T1 (see FIG. 9) stored in the storage means and the target rotational speed (Nt) (see FIG. 9).
Then, the control device 60 uses the target torque (Tt) and the target insertion length based on the target torque-target insertion length characteristic (see FIG. 11B) stored in advance in the storage means. (Lt) is obtained. The target magnetic flux amount may be obtained from the characteristic G (t) passing through the coordinates (Nt, Tt) in the characteristic T1, and the target insertion length may be obtained from the target magnetic flux amount.
Then, the control device 60 outputs a control signal to the motor 44M so that the insertion length detected based on the detection signal from the encoder 44E becomes the target insertion length (Lt).

以上の説明では、制御装置60に入力されたロータの回転数(目標回転数)に基づいて目標挿入長さ(Lt)を求める例を説明したが、図11(A)の例に示す目標回転数(または目標回転速度)−目標挿入長さ特性に基づいて、ロータの回転数(目標回転数)や回転速度(目標回転速度)から目標挿入長さ(Lt)を求めるようにしてもよい。
また、図11(B)の例に示す目標回転トルク−目標挿入長さ特性に基づいて、ロータの回転トルク(目標回転トルク)から目標挿入長さ(Lt)を求めるようにしてもよいし、図11(C)の例に示す目標回転角−目標挿入長さ特性に基づいて、ロータの回転角(レゾルバからの検出信号から検出したロータの角度)から目標挿入長さ(Lt)を求めるようにしてもよいし、図11(D)の例に示す目標電流(または目標電圧)−目標挿入長さ特性に基づいて、電機子コイル32への供給電流(目標電流)や電機子コイル32への供給電圧(目標電圧)から目標挿入長さ(Lt)を求めるようにしてもよい。
このように、回転数、回転速度、回転トルク、回転角、電流、電圧、の少なくとも1つが制御装置60に入力され、制御装置60は、入力された少なくとも1つに基づいて目標挿入長さ(Lt)を求める。
In the above description, the example in which the target insertion length (Lt) is obtained based on the rotor speed (target speed) input to the control device 60 has been described. However, the target speed shown in the example of FIG. Based on the number (or target rotational speed) -target insertion length characteristic, the target insertion length (Lt) may be obtained from the rotor rotational speed (target rotational speed) or rotational speed (target rotational speed).
Further, based on the target rotational torque-target insertion length characteristic shown in the example of FIG. 11B, the target insertion length (Lt) may be obtained from the rotational torque of the rotor (target rotational torque), Based on the target rotation angle-target insertion length characteristic shown in the example of FIG. 11C, the target insertion length (Lt) is obtained from the rotor rotation angle (the rotor angle detected from the detection signal from the resolver). Alternatively, based on the target current (or target voltage) -target insertion length characteristic shown in the example of FIG. 11D, the supply current (target current) to the armature coil 32 and the armature coil 32 may be changed. The target insertion length (Lt) may be obtained from the supply voltage (target voltage).
As described above, at least one of the rotation speed, the rotation speed, the rotation torque, the rotation angle, the current, and the voltage is input to the control device 60, and the control device 60 determines the target insertion length ( Lt).

●●[第2の実施の形態の回転電機1A(図12〜図15)]
以下、図12〜図15を用いて、第2の実施の形態の回転電機1Aについて説明する。図12に示すように、第2の実施の形態の回転電機1Aは、第1の実施の形態の回転電機1に対して、磁性体歯31の構造(形状)と、磁束調整部材42の構造が異なる。この構造の違いにより、隣り合う磁性体歯の間隙における磁束調整部材の回転軸方向の移動距離を、(L1+L2)/2に抑えることが可能であり(図13、図14参照)、図15に示すように、回転電機1Aの回転軸MJ方向の長さをより短くすることが可能(回転電機1Aの小型化が可能)である。
以下、第1の実施の形態との相違点について主に説明する。
●● [Rotary electrical machine 1A of the second embodiment (FIGS. 12 to 15)]
Hereinafter, the rotating electrical machine 1 </ b> A according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 12 to 15. As illustrated in FIG. 12, the rotating electrical machine 1 </ b> A of the second embodiment is different from the rotating electrical machine 1 of the first embodiment in the structure (shape) of the magnetic teeth 31 and the structure of the magnetic flux adjusting member 42. Is different. Due to this difference in structure, the movement distance in the rotation axis direction of the magnetic flux adjusting member in the gap between adjacent magnetic teeth can be suppressed to (L1 + L2) / 2 (see FIGS. 13 and 14). As shown, the length of the rotating electrical machine 1A in the direction of the rotation axis MJ can be further shortened (the rotating electrical machine 1A can be downsized).
Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described.

●[磁性体歯31の構造と磁束調整部材42の構造(図12)]
図12に示すように、磁性体歯31A(31)におけるロータ20と対向する個所は、回転軸方向の長さが第1所定長さ(長さL1)であって周方向に突出する周方向凸状部31AA(周方向の長さW1の部分)と、回転軸方向の長さが第2所定長さ(長さL2)であって周方向に凹んだ周方向凹状部31AB(周方向の長さW2の部分)と、が回転軸方向において交互に並ぶように形成されている。なお、周方向の長さW1、W2、第1所定長さ(長さL1)、第2所定長さ(長さL2)は、適宜設定される。
また磁束調整部材42A(42)は、回転軸方向の長さが第1所定長さ(長さL1)であって磁性体で形成された磁性体部42AAと、回転軸方向の長さが第2所定長さ(長さL2)であって非磁性体で形成された非磁性体部42ABと、が回転軸方向において交互に並ぶように形成されている。
なお磁性体部42AAは、板状の磁性体が回転軸方向に複数枚が積層されて形成されている。
[Structure of magnetic teeth 31 and structure of magnetic flux adjusting member 42 (FIG. 12)]
As shown in FIG. 12, the portion facing the rotor 20 in the magnetic body teeth 31 </ b> A (31) has a circumferential direction in which the length in the rotation axis direction is the first predetermined length (length L <b> 1) and projects in the circumferential direction. A convex portion 31AA (a portion having a circumferential length W1) and a circumferential concave portion 31AB (a circumferential direction) having a second predetermined length (length L2) in the rotational axis direction and recessed in the circumferential direction And a portion having a length W2) are alternately arranged in the rotation axis direction. The circumferential lengths W1 and W2, the first predetermined length (length L1), and the second predetermined length (length L2) are appropriately set.
The magnetic flux adjusting member 42A (42) has a first predetermined length (length L1) in the rotation axis direction and a magnetic body portion 42AA formed of a magnetic material, and a length in the rotation axis direction is the first. 2 Non-magnetic body portions 42AB having a predetermined length (length L2) and formed of a non-magnetic body are alternately arranged in the rotation axis direction.
The magnetic body portion 42AA is formed by laminating a plurality of plate-like magnetic bodies in the rotation axis direction.

●[磁束調整バルブ40(磁束調整部材42A)の回転軸MJ方向の移動によって磁束量が増減される様子(図13、図14)]
図13はロータ20の低回転時における磁束調整部材42Aの位置と磁束の状態を説明する図であり、図14はロータ20の高回転時における磁束調整部材42Aの位置と磁束の状態を説明する図であり、どちらも図12においてDD方向から見た図である。
図13に示す例では、磁性体歯31A(31)の周方向凸状部31AA及び磁性体歯31B(31)の周方向凸状部31BAと、磁束調整部材42A(42)の非磁性体部42ABが周方向において対向している。つまり、周方向凸状部31AA、31BAと磁性体部42AAとの周方向における対向面積=ゼロ(最小)の状態である。
図13に示す状態では、周方向凸状部31AA及び周方向凸状部31BAと、非磁性体部42ABと、が対向しているので、磁性体歯31A(31)から磁性体歯31B(31)に達する磁束の量は、ほとんど無い。従って、磁性体歯31A(31)から磁性体歯31B(31)に達する磁束の量は、図14に示す状態よりも少ない。
図13に示す状態では、磁性体歯31A(31)から磁性体歯31B(31)に達する磁束のもれ量が少ない(図13の状態では、最小である)ので、電機子コイルとの鎖交磁束の量が図14に示す状態よりも多く、図7に示した状態と同等となる。また図示省略するが、ステータとロータの間のエアギャップの磁束の量も図14に示す状態よりも多い。従って、より大きなトルクを発生させることが可能であり、高トルクが要求されるロータの低回転時に適している。
[Fluctuation of magnetic flux by movement of magnetic flux adjustment valve 40 (magnetic flux adjustment member 42A) in the direction of rotation axis MJ (FIGS. 13 and 14)]
FIG. 13 is a diagram illustrating the position of the magnetic flux adjusting member 42A and the state of magnetic flux when the rotor 20 rotates at a low speed. FIG. 14 illustrates the position and magnetic flux state of the magnetic flux adjusting member 42A when the rotor 20 is rotated at a high speed. It is a figure, and both are the figures seen from DD direction in FIG.
In the example shown in FIG. 13, the circumferential convex portion 31AA of the magnetic teeth 31A (31), the circumferential convex portion 31BA of the magnetic teeth 31B (31), and the nonmagnetic portion of the magnetic flux adjusting member 42A (42). 42AB opposes in the circumferential direction. That is, the facing area in the circumferential direction between the circumferential convex portions 31AA and 31BA and the magnetic body portion 42AA is zero (minimum).
In the state shown in FIG. 13, the circumferential convex portion 31AA and the circumferential convex portion 31BA and the nonmagnetic portion 42AB are opposed to each other, so the magnetic teeth 31A (31) to 31B (31) There is almost no amount of magnetic flux that reaches). Accordingly, the amount of magnetic flux reaching the magnetic teeth 31B (31) from the magnetic teeth 31A (31) is smaller than the state shown in FIG.
In the state shown in FIG. 13, the amount of magnetic flux leaking from the magnetic body teeth 31A (31) to the magnetic body teeth 31B (31) is small (the minimum in the state of FIG. 13). The amount of magnetic flux exchange is larger than the state shown in FIG. 14, and is equivalent to the state shown in FIG. Although not shown, the amount of magnetic flux in the air gap between the stator and the rotor is larger than that shown in FIG. Therefore, it is possible to generate a larger torque, which is suitable at the time of low rotation of the rotor that requires a high torque.

図14に示す例は、図13に示す状態から、磁束調整部材42A(42)を、回転軸方向に長さ(L1+L2)/2だけ移動させた状態を示している。
この図14に示す例では、磁性体歯31A(31)の周方向凸状部31AA及び磁性体歯31B(31)の周方向凸状部31BAと、磁束調整部材42A(42)の磁性体部42AAが周方向において対向している。つまり、周方向凸状部31AA、31BAと磁性体部42AAとの周方向における対向面積=(最大)の状態である。
図14に示す状態では、周方向凸状部31AA及び周方向凸状部31BAと、磁性体部42AAと、が対向しているので、磁性体歯31A(31)から磁性体歯31B(31)に達する磁束の量(図14中に一点鎖線にて記載)は、図13に示す状態よりも多い。
図14に示す状態では、磁性体歯31A(31)から磁性体歯31B(31)に達する磁束のもれ量が多い(図14の状態では、最大である)ので、電機子コイルとの鎖交磁束の量が図13に示す状態よりも少なく、図8に示した状態と同等となる。また図示省略するが、ステータとロータの間のエアギャップの磁束の量も図13に示す状態よりも少ない。従って、誘起電圧をより小さくすることが可能であり、より高回転までロータを回転させたい場合に適している。
The example shown in FIG. 14 shows a state in which the magnetic flux adjusting member 42A (42) is moved by a length (L1 + L2) / 2 in the rotation axis direction from the state shown in FIG.
In the example shown in FIG. 14, the circumferential convex portion 31AA of the magnetic teeth 31A (31), the circumferential convex portion 31BA of the magnetic teeth 31B (31), and the magnetic portion of the magnetic flux adjusting member 42A (42). 42AA is opposed in the circumferential direction. That is, the facing area in the circumferential direction between the circumferential convex portions 31AA and 31BA and the magnetic body portion 42AA = (maximum).
In the state shown in FIG. 14, since the circumferential convex portion 31AA and the circumferential convex portion 31BA and the magnetic body portion 42AA face each other, the magnetic body teeth 31A (31) to the magnetic body teeth 31B (31) The amount of magnetic flux that reaches (indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 14) is larger than the state shown in FIG.
In the state shown in FIG. 14, the amount of magnetic flux leaking from the magnetic teeth 31A (31) to the magnetic teeth 31B (31) is large (maximum in the state shown in FIG. 14). The amount of magnetic flux exchange is less than the state shown in FIG. 13 and is equivalent to the state shown in FIG. Although not shown, the amount of magnetic flux in the air gap between the stator and the rotor is also smaller than that shown in FIG. Therefore, it is possible to make the induced voltage smaller, which is suitable when it is desired to rotate the rotor to a higher speed.

以上、電機子コイルとの鎖交磁束量及びエアギャップをとおる磁束量が最も多い図13の状態から、電機子コイルとの鎖交磁束量及びエアギャップをとおる磁束量が最も少ない図14の状態の間で、磁束調整部材の位置(周方向に隣り合う磁性体歯の間隙における回転軸方向の位置)を任意の位置に調整(回転軸方向の距離(L1+L2)/2の範囲で調整)することで、電機子コイルとの鎖交磁束量及びエアギャップの磁束量を、所望する磁束量に調整することが可能である。
なお、磁束調整部材の回転軸方向の位置を調整することは、周方向凸状部と磁性体部との周方向における対向面積の大きさを調整することになる。
この第2の実施の形態では、磁束調整部材42の移動距離を距離(L1+L2)/2の範囲内とすることができるので、図15に示すように、回転電機1Aにおける回転軸MJ方向の長さを、図1及び図2に示す回転電機1よりも非常に短くすることが可能となり、回転電機1Aをより小型に構成することができる。
From the state of FIG. 13 in which the amount of flux linkage with the armature coil and the amount of magnetic flux passing through the air gap is the largest, the state of FIG. 14 in which the amount of flux linkage with the armature coil and the amount of magnetic flux passing through the air gap are the smallest. The position of the magnetic flux adjusting member (position in the rotation axis direction in the gap between the magnetic teeth adjacent in the circumferential direction) is adjusted to an arbitrary position (adjusted in the range of the distance (L1 + L2) / 2 in the rotation axis direction). Thus, the amount of flux linkage with the armature coil and the amount of magnetic flux in the air gap can be adjusted to a desired amount of magnetic flux.
Note that adjusting the position of the magnetic flux adjusting member in the rotation axis direction adjusts the size of the facing area in the circumferential direction between the circumferential convex portion and the magnetic body portion.
In the second embodiment, the moving distance of the magnetic flux adjusting member 42 can be set within the range of distance (L1 + L2) / 2. Therefore, as shown in FIG. This can be made much shorter than the rotating electrical machine 1 shown in FIGS. 1 and 2, and the rotating electrical machine 1A can be made smaller.

以上、本実施の形態にて説明した回転電機1、1Aは、従来の弱め界磁制御のように、ロータやステータの磁束量を変えるのではなく、ステータと磁石の磁束による鎖交磁束量(電機子コイルとの鎖交磁束量)と、エアギャップにおける磁束量と、を調整しており、回転電機の効率の低下を抑制することができる。
また電機子コイルとの鎖交磁束量及びエアギャップにおける磁束量を断続的でなく連続的に自由に変更(増減)することができるので、特性変更時のショックの発生が抑制され、回転数やトルク等に応じた適切な磁束量で効率の低下を抑制しながら、低回転域ではより高いトルクを確保することが可能であり、高回転域ではより高い回転数まで回転を伸ばすことができる。
なお本実施の形態にて説明した回転電機1、1Aは、電機子コイルとの鎖交磁束量及びエアギャップにおける磁束量を増減することが可能であるので、コギングトルクやトルクリップルの最適化を図ることも可能である。
また、磁束調整部材を備えた磁束調整バルブを、ロータと共回りさせることなく、ステータに対して同軸状に保持し、ステータに対して回転軸方向に往復移動させるので、磁束調整バルブの保持機構及び移動機構をシンプルに構成することが可能であり、回転電機の構造をシンプルな構造とすることができる。
As described above, the rotating electrical machines 1 and 1A described in the present embodiment do not change the magnetic flux amount of the rotor and the stator as in the conventional field-weakening control, but the amount of interlinkage magnetic flux (the armature by the magnetic flux of the stator and the magnet). The amount of magnetic flux linkage with the coil) and the amount of magnetic flux in the air gap are adjusted, and a reduction in the efficiency of the rotating electrical machine can be suppressed.
In addition, the amount of flux linkage with the armature coil and the amount of magnetic flux in the air gap can be changed freely (increase / decrease) continuously, not intermittently. While suppressing a decrease in efficiency with an appropriate amount of magnetic flux according to the torque or the like, a higher torque can be secured in the low rotation range, and the rotation can be extended to a higher rotation number in the high rotation range.
Since the rotating electrical machines 1 and 1A described in the present embodiment can increase or decrease the amount of flux linkage with the armature coil and the amount of magnetic flux in the air gap, the cogging torque and torque ripple can be optimized. It is also possible to plan.
Further, the magnetic flux adjusting valve having the magnetic flux adjusting member is held coaxially with respect to the stator without being rotated together with the rotor, and is reciprocated in the direction of the rotation axis with respect to the stator. In addition, the moving mechanism can be configured simply, and the structure of the rotating electrical machine can be made simple.

本発明の回転電機1及び回転電機の制御装置60の構成、構造、外観、形状、動作(処理手順)等は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また本実施の形態の説明では、4極6スロットの回転電機の例を用いて説明したが、極数やスロット数は、これに限定されるものではない。
また本実施の形態の説明では、ロータの内部に磁石を埋め込んだIPMモータの例を用いて説明したが、ロータの表面に磁石を貼り付けたSPMモータに適用することも可能であり、種々の構成のロータを有する回転電機に適用することが可能である。
また制御装置60とインバータ61を別体とすることなく、一体とした制御装置として構成してもよい。
また本実施の形態の説明では、回転状態検出手段60Sを設けた例を説明したが、回転状態検出手段60Sを省略してもよい。
また図2、図8等において磁束調整部材42A〜42Fの形状をT字状(回転軸MJ方向から見てT字状)とした例を説明したが、磁束調整部材42A〜42Fの形状はT字状に限定されず、隣り合う磁性体歯31A〜31Fの隙間を移動できれば、どのような形状であってもよい。
Various changes, additions, and deletions can be made to the configuration, structure, appearance, shape, operation (processing procedure), and the like of the rotating electrical machine 1 and the rotating electrical machine control device 60 of the present invention without changing the gist of the present invention. .
In the description of the present embodiment, the description has been given using the example of the rotating electrical machine having four poles and six slots, but the number of poles and the number of slots are not limited thereto.
In the description of the present embodiment, an example of an IPM motor in which a magnet is embedded in the rotor has been described. However, the present invention can be applied to an SPM motor in which a magnet is attached to the surface of the rotor. The present invention can be applied to a rotating electric machine having a rotor having a configuration.
The control device 60 and the inverter 61 may be configured as an integrated control device without being separated.
In the description of the present embodiment, the example in which the rotation state detection unit 60S is provided has been described, but the rotation state detection unit 60S may be omitted.
Further, in FIGS. 2 and 8, etc., the example in which the shape of the magnetic flux adjusting members 42A to 42F is T-shaped (T-shaped when viewed from the rotation axis MJ direction) has been described, but the shape of the magnetic flux adjusting members 42A to 42F is T It is not limited to a letter shape, and any shape may be used as long as it can move through the gaps between the adjacent magnetic teeth 31A to 31F.

1、1A 回転電機
2、3 モータハウジング
10 ロータシャフト
20 ロータ(回転子)
21 ロータ磁石
30 ステータ(電機子)
31、31A〜31F 磁性体歯
31AA,31BA 周方向凸状部
31AB、31BB 周方向凹状部
32、32A〜32F 電機子コイル
40 磁束調整バルブ
41 保持部材
42、42A〜42F 磁束調整部材
42AA 磁性体部
42AB 非磁性体部
44 駆動モータ(電動アクチュエータ)
44M モータ
44E エンコーダ
50 レゾルバ
60 制御装置
60S 回転状態検出手段
61 インバータ
L1 第1所定長さ
L2 第2所定長さ
MJ 回転軸

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A Rotating electrical machine 2, 3 Motor housing 10 Rotor shaft 20 Rotor (rotor)
21 Rotor magnet 30 Stator (armature)
31, 31A to 31F Magnetic body teeth 31AA, 31BA Circumferential convex portions 31AB, 31BB Circumferential concave portions 32, 32A to 32F Armature coil 40 Magnetic flux adjustment valve 41 Holding member 42, 42A to 42F Magnetic flux adjustment member 42AA Magnetic body portion 42AB Non-magnetic part 44 Drive motor (electric actuator)
44M Motor 44E Encoder 50 Resolver 60 Controller 60S Rotation state detection means 61 Inverter L1 First predetermined length L2 Second predetermined length MJ Rotating shaft

Claims (2)

所定の回転軸回りに回転可能に支持されて周方向において交互に異なる磁極となるロータ磁石が取り付けられている回転子と、
前記回転子と同軸状となるように前記回転子に対して径方向外側に配置された電機子であって、電機子コイルが巻回された複数の磁性体歯のそれぞれが前記回転子の外周面と対向するように周方向に配置された電機子と、
周方向において隣り合う前記磁性体歯の間隙に設けられた磁束調整バルブと、を有する回転電機であって、
前記磁束調整バルブは、
前記隣り合う磁性体歯における一方の磁性体歯から前記磁束調整バルブを介して他方の磁性体歯へと達する磁束の量を調整可能であり、
周方向において隣り合う前記磁性体歯の間隙に配置されて少なくとも一部に磁性体を有しているとともにそれぞれが周方向に離間して配置された複数の磁束調整部材と、それぞれの前記磁束調整部材を保持して非磁性体で形成された保持部材と、にて略円筒状に形成されており、
前記回転子と共回りすることなく前記電機子に対して同軸状に保持されているとともに前記電機子に対して前記回転軸の方向に沿って往復移動可能に保持されており、
それぞれの前記磁性体歯における前記回転子と対向する個所は、前記回転軸の方向の長さが第1所定長さであって周方向に突出する周方向凸状部と、前記回転軸の方向の長さが第2所定長さであって周方向おいて前記周方向凸状部に対して凹んだ周方向凹状部と、が前記回転軸の方向において交互に並ぶようにように形成されており、
それぞれの前記磁束調整部材は、前記回転軸の方向の長さが前記第1所定長さであって磁性体で形成された磁性体部と、前記回転軸の方向の長さが前記第2所定長さであって非磁性体で形成された非磁性体部と、が前記回転軸の方向において交互に並ぶように形成されている、
回転電機。
A rotor on which a rotor magnet that is rotatably supported around a predetermined rotation axis and has different magnetic poles in the circumferential direction is attached;
An armature disposed radially outward with respect to the rotor so as to be coaxial with the rotor, wherein each of a plurality of magnetic teeth around which the armature coil is wound is an outer periphery of the rotor An armature disposed in a circumferential direction so as to face the surface;
A rotating electrical machine having a magnetic flux adjusting valve provided in a gap between the magnetic teeth adjacent in the circumferential direction,
The magnetic flux adjusting valve is
It is possible to adjust the amount of magnetic flux that reaches from one magnetic tooth in the adjacent magnetic tooth to the other magnetic tooth through the magnetic flux adjustment valve,
A plurality of magnetic flux adjusting members disposed in a gap between the magnetic teeth adjacent in the circumferential direction and having at least a part of the magnetic body and spaced apart from each other in the circumferential direction, and the respective magnetic flux adjustments A holding member formed of a non-magnetic material that holds the member, and is formed in a substantially cylindrical shape,
It is held coaxially with respect to the armature without co-rotating with the rotor and held so as to be capable of reciprocating along the direction of the rotation axis with respect to the armature ,
A portion of each magnetic tooth facing the rotor is a circumferential convex portion having a first predetermined length in the direction of the rotation axis and protruding in the circumferential direction, and the direction of the rotation axis And a circumferential concave portion that is recessed with respect to the circumferential convex portion in the circumferential direction is alternately arranged in the direction of the rotation axis. And
Each of the magnetic flux adjusting members has a magnetic body portion formed of a magnetic body having a length in the direction of the rotation axis that is the first predetermined length, and a length in the direction of the rotation axis that is the second predetermined length. Non-magnetic body portions that are long and formed of a non-magnetic body are alternately arranged in the direction of the rotation axis.
Rotating electric machine.
請求項1に記載の回転電機を制御する回転電機の制御装置であって、
前記回転電機は、前記磁束調整バルブを前記回転軸の方向に沿って往復移動可能な電動アクチュエータを備えており、
前記制御装置は、
前記電動アクチュエータを制御して、隣り合う前記磁性体歯の間隙に配置された前記磁束調整部材における前記回転軸の方向の位置を調整し、前記回転電機の目標トルクに応じて、前記周方向凸状部と前記磁性体部との周方向における対向面積の大きさを調整する、
回転電機の制御装置。
A control device for a rotating electrical machine that controls the rotating electrical machine according to claim 1 ,
The rotating electrical machine includes an electric actuator capable of reciprocating the magnetic flux adjusting valve along the direction of the rotation axis,
The controller is
The electric actuator is controlled to adjust the position of the direction of the rotating shaft in the magnetic flux adjusting member arranged in the gap between the adjacent magnetic teeth, and the circumferential convexity is adjusted according to the target torque of the rotating electrical machine. Adjusting the size of the opposing area in the circumferential direction of the magnetic part and the magnetic part,
Control device for rotating electrical machines.
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