JPH08275472A - 電動機、駆動ユニット及び制御装置 - Google Patents
電動機、駆動ユニット及び制御装置Info
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- JPH08275472A JPH08275472A JP7076460A JP7646095A JPH08275472A JP H08275472 A JPH08275472 A JP H08275472A JP 7076460 A JP7076460 A JP 7076460A JP 7646095 A JP7646095 A JP 7646095A JP H08275472 A JPH08275472 A JP H08275472A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ステア機構を設けることなく、電気自動車の
平面運動の走行を可能にすることにより、車両の軽量化
を図り、一充電当り走行距離の増大を達成すること。 【構成】 中空な固定部材1は、互いに略直交する2つ
の平面(XY、YZ平面)に沿って回転磁界を発生する
第1、第2の回転磁界発生手段11、12を有する。第
1、第2の回転磁界発生手段11、12は、それぞれ、
鉄心及び三相のU相、V相、W相コイルを有する。球状
回転部材2は、固定部材1の中空部に配され、2つの回
転磁界の中心近傍を回転中心とする二極着磁された永久
磁石を有する。保持部材3は、固定部材1の中空部の周
面と球状回転部材2の外周面とに接触状態にあり、球状
回転部材2を固定部材1の中空部において回転自在に保
持する。
平面運動の走行を可能にすることにより、車両の軽量化
を図り、一充電当り走行距離の増大を達成すること。 【構成】 中空な固定部材1は、互いに略直交する2つ
の平面(XY、YZ平面)に沿って回転磁界を発生する
第1、第2の回転磁界発生手段11、12を有する。第
1、第2の回転磁界発生手段11、12は、それぞれ、
鉄心及び三相のU相、V相、W相コイルを有する。球状
回転部材2は、固定部材1の中空部に配され、2つの回
転磁界の中心近傍を回転中心とする二極着磁された永久
磁石を有する。保持部材3は、固定部材1の中空部の周
面と球状回転部材2の外周面とに接触状態にあり、球状
回転部材2を固定部材1の中空部において回転自在に保
持する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車に好適な電
動機、駆動ユニット及び制御装置に関するものである。
動機、駆動ユニット及び制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電気自動車に搭載される電動機は、同期
機、誘導機を問わず、ロータとステータから構成され、
ロータは、回転軸回りにのみ回転可能とされ、ロータの
回転運動は駆動輪の回転運動として伝達されるのみであ
るため、従来の電気自動車においては、ステア角を可変
にする手段を備えることによって平面運動の走行を可能
にしている。以下、図7に基づいて従来の電気自動車の
駆動システムを具体的に説明する。
機、誘導機を問わず、ロータとステータから構成され、
ロータは、回転軸回りにのみ回転可能とされ、ロータの
回転運動は駆動輪の回転運動として伝達されるのみであ
るため、従来の電気自動車においては、ステア角を可変
にする手段を備えることによって平面運動の走行を可能
にしている。以下、図7に基づいて従来の電気自動車の
駆動システムを具体的に説明する。
【0003】図7は、従来の電動機を用いた電気自動車
の構成図を示している。図7に示す電気自動車は、前輪
1輪が駆動輪とされ、後輪2輪が従動輪とされる三輪タ
イプの電気自動車である。
の構成図を示している。図7に示す電気自動車は、前輪
1輪が駆動輪とされ、後輪2輪が従動輪とされる三輪タ
イプの電気自動車である。
【0004】図7において、電動機Mのトルクは減速機
Gによって増大され、この増大されたトルクによって駆
動輪DWは回転する。減速機Gと駆動輪DWとの間のト
ルク伝達路には、ステアリングホイールSTの操作に応
じて駆動輪DWのステア角を制御するステア機構Sが配
設されている。なお、他の符号Bは、ブレーキ、AP
は、アクセルペダル、BPは、ブレーキペダル、BAT
は、バッテリ、INVは、インバータ、CNTは、制御
装置、ASは、アクセルセンサ、BSは、ブレーキスイ
ッチ、ABは、補機バッテリをそれぞれ表している。
Gによって増大され、この増大されたトルクによって駆
動輪DWは回転する。減速機Gと駆動輪DWとの間のト
ルク伝達路には、ステアリングホイールSTの操作に応
じて駆動輪DWのステア角を制御するステア機構Sが配
設されている。なお、他の符号Bは、ブレーキ、AP
は、アクセルペダル、BPは、ブレーキペダル、BAT
は、バッテリ、INVは、インバータ、CNTは、制御
装置、ASは、アクセルセンサ、BSは、ブレーキスイ
ッチ、ABは、補機バッテリをそれぞれ表している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の電
気自動車において、ステア機構Sは、複雑な機械部品で
構成されているため、重量が比較的大きい。このため、
一充電当りの走行距離の増大化の要請から、車両の軽量
化が望まれる電気自動車において、ステア機構Sは、車
両の重量化を招くものであり、上記要請に十分応えるこ
とができない原因となっている。
気自動車において、ステア機構Sは、複雑な機械部品で
構成されているため、重量が比較的大きい。このため、
一充電当りの走行距離の増大化の要請から、車両の軽量
化が望まれる電気自動車において、ステア機構Sは、車
両の重量化を招くものであり、上記要請に十分応えるこ
とができない原因となっている。
【0006】本発明は、上記にかんがみなされたもので
あり、その目的とするところは、ステア機構を設けるこ
となく、電気自動車の平面運動の走行を可能にすること
により、車両の軽量化を図り、一充電当り走行距離の増
大を達成することにある。
あり、その目的とするところは、ステア機構を設けるこ
となく、電気自動車の平面運動の走行を可能にすること
により、車両の軽量化を図り、一充電当り走行距離の増
大を達成することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1では、互いに略
直交する2つの平面に沿って回転磁界を発生する第1、
第2の回転磁界発生手段を有する中空な固定部材と、前
記固定部材の中空部に配され、前記2つの回転磁界の中
心近傍を回転中心とする二極着磁された永久磁石を有す
る球状回転部材と、前記球状回転部材を前記固定部材の
中空部において回転自在に保持する保持部材とを備える
ことを特徴とする電動機を採用する。
直交する2つの平面に沿って回転磁界を発生する第1、
第2の回転磁界発生手段を有する中空な固定部材と、前
記固定部材の中空部に配され、前記2つの回転磁界の中
心近傍を回転中心とする二極着磁された永久磁石を有す
る球状回転部材と、前記球状回転部材を前記固定部材の
中空部において回転自在に保持する保持部材とを備える
ことを特徴とする電動機を採用する。
【0008】請求項2では、前記第1、第2の回転磁界
発生手段は、それぞれ、鉄心及び第1、第2、第3のコ
イルを有することを特徴とする請求項1に記載の電動機
を採用する。
発生手段は、それぞれ、鉄心及び第1、第2、第3のコ
イルを有することを特徴とする請求項1に記載の電動機
を採用する。
【0009】請求項3では、前記第1、第2、第3のコ
イルは、三相のU相、V相、W相コイルであることを特
徴とする請求項2に記載の電動機を採用する。
イルは、三相のU相、V相、W相コイルであることを特
徴とする請求項2に記載の電動機を採用する。
【0010】請求項4では、前記保持部材は、前記固定
部材の中空部の周面と前記球状回転部材の外周面とに接
触状態にある複数の球体からなることを特徴とする請求
項1〜3のいずれかに記載の電動機を採用する。
部材の中空部の周面と前記球状回転部材の外周面とに接
触状態にある複数の球体からなることを特徴とする請求
項1〜3のいずれかに記載の電動機を採用する。
【0011】請求項5では、互いに略直交する2つの平
面に沿って回転磁界を発生する第1、第2の回転磁界発
生手段を有する中空な固定部材と、前記固定部材の中空
部に配され、前記2つの回転磁界の中心近傍を回転中心
とする二極着磁された永久磁石を有する球状回転部材
と、前記球状回転部材を前記固定部材の中空部において
回転自在に保持する保持部材と、中空なハウジングと、
前記ハウジングの中空部に配され、前記回転部材と接
触状態にある球状駆動輪と、前記球状駆動輪を前記ハウ
ジングの中空部において回転自在に保持する他の保持部
材と、前記固定部材に設けられ、前記球状回転部材に摩
擦力を加えるブレーキ機構とを備えることを特徴とする
駆動ユニットを採用する。
面に沿って回転磁界を発生する第1、第2の回転磁界発
生手段を有する中空な固定部材と、前記固定部材の中空
部に配され、前記2つの回転磁界の中心近傍を回転中心
とする二極着磁された永久磁石を有する球状回転部材
と、前記球状回転部材を前記固定部材の中空部において
回転自在に保持する保持部材と、中空なハウジングと、
前記ハウジングの中空部に配され、前記回転部材と接
触状態にある球状駆動輪と、前記球状駆動輪を前記ハウ
ジングの中空部において回転自在に保持する他の保持部
材と、前記固定部材に設けられ、前記球状回転部材に摩
擦力を加えるブレーキ機構とを備えることを特徴とする
駆動ユニットを採用する。
【0012】請求項6では、互いに略直交する2つの平
面に沿って回転磁界を発生する第1、第2の回転磁界発
生手段を有する中空な固定部材と、前記固定部材の中空
部に配され、前記2つの回転磁界の中心近傍を回転中心
とする二極着磁された永久磁石を有する球状回転部材
と、前記球状回転部材を前記固定部材の中空部において
回転自在に保持する保持部材とを備える電動機の制御装
置であって、前記第1、第2の回転磁界発生手段を駆動
する第1、第2のインバータと、前記第1、第2の回転
磁界発生手段に流れる電流を検出する第1、第2の電流
センサと、前記球状回転部材に発生させるべきトルク指
令値を演算するトルク演算手段と、前記第1、第2の回
転磁界発生手段に発生する逆起電力を検出する第1、第
2の電圧検出器と、前記トルク演算手段により演算され
たトルク指令値と前記第1、第2の電圧検出器の検出電
圧とから前記第1、第2の回転磁界発生手段に通電すべ
き第1、第2の電流指令値を演算する電流指令値演算手
段と、前記電流指令値演算手段により演算された第1の
電流指令値と前記第1の電流センサの検出電流とに基づ
き前記第1のインバータへ駆動信号を出力する第1の電
流サーボ回路と、前記電流指令値演算手段により演算さ
れた第2の電流指令値と前記第2の電流センサの検出電
流に基づき前記第2のインバータへ駆動信号を出力する
第2の電流サーボ回路とを備えることを特徴とする制御
装置を採用する。
面に沿って回転磁界を発生する第1、第2の回転磁界発
生手段を有する中空な固定部材と、前記固定部材の中空
部に配され、前記2つの回転磁界の中心近傍を回転中心
とする二極着磁された永久磁石を有する球状回転部材
と、前記球状回転部材を前記固定部材の中空部において
回転自在に保持する保持部材とを備える電動機の制御装
置であって、前記第1、第2の回転磁界発生手段を駆動
する第1、第2のインバータと、前記第1、第2の回転
磁界発生手段に流れる電流を検出する第1、第2の電流
センサと、前記球状回転部材に発生させるべきトルク指
令値を演算するトルク演算手段と、前記第1、第2の回
転磁界発生手段に発生する逆起電力を検出する第1、第
2の電圧検出器と、前記トルク演算手段により演算され
たトルク指令値と前記第1、第2の電圧検出器の検出電
圧とから前記第1、第2の回転磁界発生手段に通電すべ
き第1、第2の電流指令値を演算する電流指令値演算手
段と、前記電流指令値演算手段により演算された第1の
電流指令値と前記第1の電流センサの検出電流とに基づ
き前記第1のインバータへ駆動信号を出力する第1の電
流サーボ回路と、前記電流指令値演算手段により演算さ
れた第2の電流指令値と前記第2の電流センサの検出電
流に基づき前記第2のインバータへ駆動信号を出力する
第2の電流サーボ回路とを備えることを特徴とする制御
装置を採用する。
【0013】
【発明の作用効果】請求項1に係る電動機において、第
1の回転磁界発生手段により発生される平面に沿った回
転磁界と、第2の回転磁界発生手段により発生される他
の平面に沿った回転磁界とは、合成されて三次元の回転
磁界となる。そして、永久磁石は、この三次元の回転磁
界に追従して回転する。すなわち、球状回転部材は三次
元の回転運動をする。従って、請求項1に係る電動機に
よると、電気自動車に適用した場合、ステア機構を設け
ることなく電気自動車の平面運動を可能にすることがで
きる。
1の回転磁界発生手段により発生される平面に沿った回
転磁界と、第2の回転磁界発生手段により発生される他
の平面に沿った回転磁界とは、合成されて三次元の回転
磁界となる。そして、永久磁石は、この三次元の回転磁
界に追従して回転する。すなわち、球状回転部材は三次
元の回転運動をする。従って、請求項1に係る電動機に
よると、電気自動車に適用した場合、ステア機構を設け
ることなく電気自動車の平面運動を可能にすることがで
きる。
【0014】請求項2に係る電動機によると、第1、第
2、第3のコイルへの通電を制御することにより、任意
の回転磁界を容易に得ることができる。
2、第3のコイルへの通電を制御することにより、任意
の回転磁界を容易に得ることができる。
【0015】請求項3に係る電動機は、一般的な三相交
流により回転磁界を発生させるものである。
流により回転磁界を発生させるものである。
【0016】請求項4に係る電動機は、保持部材の最適
な具体例を示したものである。
な具体例を示したものである。
【0017】請求項5に係る駆動ユニットは、請求項1
に係る電動機と駆動輪との組合せに係るものであり、こ
の駆動ユニットによると、ステア機構を設けることなく
電気自動車の平面運動を可能にすることができる。
に係る電動機と駆動輪との組合せに係るものであり、こ
の駆動ユニットによると、ステア機構を設けることなく
電気自動車の平面運動を可能にすることができる。
【0018】請求項6に係る制御装置は、請求項1に係
る電動機を制御する制御装置として最適な例を示したも
のである。
る電動機を制御する制御装置として最適な例を示したも
のである。
【0019】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。
明する。
【0020】図1は、一実施例に係る電動機の概念構成
図を示している。
図を示している。
【0021】図1において、電動機Mは、固定部材1と
回転部材2と保持部材3とから構成される。
回転部材2と保持部材3とから構成される。
【0022】固定部材1は、中空球状をしており、互い
に略直交する2つの平面(XY面,YZ面)に沿って回
転磁界を発生する第1の回転磁界発生手段11及び第2
の回転磁界発生手段12を有する。第1、第2の回転磁
界発生手段11,12は、それぞれ、図示しないが公知
の三相同期機と同様、鉄心及びU相、V相、W相に対応
する第1、第2、第3のコイルを有し、第1、第2、第
3のコイルに三相交流電流を流すことで、互いに120
°の位相差を有する磁界を発生するよう構成されてい
る。
に略直交する2つの平面(XY面,YZ面)に沿って回
転磁界を発生する第1の回転磁界発生手段11及び第2
の回転磁界発生手段12を有する。第1、第2の回転磁
界発生手段11,12は、それぞれ、図示しないが公知
の三相同期機と同様、鉄心及びU相、V相、W相に対応
する第1、第2、第3のコイルを有し、第1、第2、第
3のコイルに三相交流電流を流すことで、互いに120
°の位相差を有する磁界を発生するよう構成されてい
る。
【0023】回転部材2は、球状をしており、2つの回
転磁界の中心近傍を回転中心とする二極着磁された永久
磁石を有する。
転磁界の中心近傍を回転中心とする二極着磁された永久
磁石を有する。
【0024】保持部材3は、複数の球体からなり、各球
体は、固定部材1の内周面と回転部材2の外周面との間
に接触状態で配設され、回転部材2を固定部材1の内側
において回転自在に保持する。
体は、固定部材1の内周面と回転部材2の外周面との間
に接触状態で配設され、回転部材2を固定部材1の内側
において回転自在に保持する。
【0025】次に、上記のように構成された電動機Mの
作動原理を、図2に示すベクトル図に基づいて説明す
る。
作動原理を、図2に示すベクトル図に基づいて説明す
る。
【0026】まず、第1の回転磁界発生手段11に対
し、XY平面上を角速度ωで回転する電流ベクトルVI
XY(添字Vは、便宜上定めたベクトルを意味する記号で
ある。)を通電すると、電流ベクトルVIXYにより発生
する磁束ベクトルVφXYは、電流ベクトルVIXYの回転
に同期して回転する。ここで、電流ベクトルVIXYは、
回転部材2の磁極位置に対し、回転部材2に発生させる
トルク指令値に関係する所定の位相角θXYでXY平面上
を回転する。ここで、第2の回転磁界発生手段12への
通電は行われていないものとすると、回転部材2は、通
常の永久磁石式同期電動機の永久磁石(ロータ)とし
て、Z軸を回転軸としてXY平面上を回転する。
し、XY平面上を角速度ωで回転する電流ベクトルVI
XY(添字Vは、便宜上定めたベクトルを意味する記号で
ある。)を通電すると、電流ベクトルVIXYにより発生
する磁束ベクトルVφXYは、電流ベクトルVIXYの回転
に同期して回転する。ここで、電流ベクトルVIXYは、
回転部材2の磁極位置に対し、回転部材2に発生させる
トルク指令値に関係する所定の位相角θXYでXY平面上
を回転する。ここで、第2の回転磁界発生手段12への
通電は行われていないものとすると、回転部材2は、通
常の永久磁石式同期電動機の永久磁石(ロータ)とし
て、Z軸を回転軸としてXY平面上を回転する。
【0027】次に、第2の回転磁界発生手段12に対し
ても通電するものとし、第2の回転磁界発生手段12に
電流ベクトルVIYZを通電すると、電流ベクトルVIYZ
により発生する磁束ベクトルVφYZは、電流ベクトルV
IYZの回転に同期して回転する。ここで、電流ベクトル
VIYZは、回転部材2の磁極位置に対し、回転部材2に
発生させるトルク指令値に関係する所定の位相角θYZで
YZ平面上を回転する。
ても通電するものとし、第2の回転磁界発生手段12に
電流ベクトルVIYZを通電すると、電流ベクトルVIYZ
により発生する磁束ベクトルVφYZは、電流ベクトルV
IYZの回転に同期して回転する。ここで、電流ベクトル
VIYZは、回転部材2の磁極位置に対し、回転部材2に
発生させるトルク指令値に関係する所定の位相角θYZで
YZ平面上を回転する。
【0028】従って、電流ベクトルVIXYと電流ベクト
ルVIYZの合成電流ベクトルVIは、各電流ベクトルV
IXY,VIYZの大きさ及び位相角を設定することでXY
Z空間の任意の電流ベクトルとして設定可能であり、ま
た、磁束ベクトルVφXYと磁束ベクトルVφYZの合成磁
束ベクトルVφは、合成電流ベクトルVIに基づきXY
Z空間の任意の磁束ベクトルとして設定可能である。こ
のため、合成磁束ベクトルVφの回転に追従して回転す
る回転部材2は、XYZ空間の任意の回転軸回りに回転
可能となり、三次元の回転運動をすることができる。
ルVIYZの合成電流ベクトルVIは、各電流ベクトルV
IXY,VIYZの大きさ及び位相角を設定することでXY
Z空間の任意の電流ベクトルとして設定可能であり、ま
た、磁束ベクトルVφXYと磁束ベクトルVφYZの合成磁
束ベクトルVφは、合成電流ベクトルVIに基づきXY
Z空間の任意の磁束ベクトルとして設定可能である。こ
のため、合成磁束ベクトルVφの回転に追従して回転す
る回転部材2は、XYZ空間の任意の回転軸回りに回転
可能となり、三次元の回転運動をすることができる。
【0029】図3は、図1に示した電動機Mが適用され
る電気自動車の構成図、図4は、上記電動機Mが組み込
まれた駆動ユニットの構成図、図5は、上記電動機Mを
制御する制御装置CNTの構成図をそれぞれ示してい
る。
る電気自動車の構成図、図4は、上記電動機Mが組み込
まれた駆動ユニットの構成図、図5は、上記電動機Mを
制御する制御装置CNTの構成図をそれぞれ示してい
る。
【0030】図3に示す電気自動車は、上述した図7の
電気自動車と同様、前輪1輪が駆動輪とされ、後輪2輪
が従動輪とされる三輪タイプの電気自動車である。
電気自動車と同様、前輪1輪が駆動輪とされ、後輪2輪
が従動輪とされる三輪タイプの電気自動車である。
【0031】図3において、10は、図1に示した電動
機Mと駆動輪DWとの組合せに係る駆動ユニットを表し
ている。駆動ユニット10は、三相のU,V,W各相コ
イルを内蔵した第1、第2の回転磁界発生手段11,1
2を備え、第1の回転磁界発生手段11の各相コイル
は、第1の電圧PWM型インバータ21により駆動さ
れ、第2の回転磁界発生手段12の各相コイルは、第2
の電圧PWM型インバータ22により駆動される。第
1、第2の電圧PWM型インバータ21,22は、バッ
テリBATを電源とし、制御装置CNTによって制御さ
れる。制御装置CNTは、補機バッテリABを電源と
し、アクセルペダルAPに取り付けられたポテンショメ
ータ式のアクセルセンサASからのアクセル開度信号A
CC、ブレーキペダルBPに連動して作動するブレーキ
スイッチBSからのブレーキ信号BK、及び、ステアリ
ングホイールSTの回転に連動して作動するポテンショ
メータ式のステアリングセンサ30からのステア角信号
STRを入力し、後述するように所定の演算処理を行っ
て第1、第2の電圧PWM型インバータ21,22を制
御する。
機Mと駆動輪DWとの組合せに係る駆動ユニットを表し
ている。駆動ユニット10は、三相のU,V,W各相コ
イルを内蔵した第1、第2の回転磁界発生手段11,1
2を備え、第1の回転磁界発生手段11の各相コイル
は、第1の電圧PWM型インバータ21により駆動さ
れ、第2の回転磁界発生手段12の各相コイルは、第2
の電圧PWM型インバータ22により駆動される。第
1、第2の電圧PWM型インバータ21,22は、バッ
テリBATを電源とし、制御装置CNTによって制御さ
れる。制御装置CNTは、補機バッテリABを電源と
し、アクセルペダルAPに取り付けられたポテンショメ
ータ式のアクセルセンサASからのアクセル開度信号A
CC、ブレーキペダルBPに連動して作動するブレーキ
スイッチBSからのブレーキ信号BK、及び、ステアリ
ングホイールSTの回転に連動して作動するポテンショ
メータ式のステアリングセンサ30からのステア角信号
STRを入力し、後述するように所定の演算処理を行っ
て第1、第2の電圧PWM型インバータ21,22を制
御する。
【0032】駆動ユニット10は、図4に示すように構
成される。
成される。
【0033】図4において、駆動輪DWは、球状をして
おり、下部が開口した中空球状のハウジング4の内部に
複数の保持部材(ボールベアリング)5によって回転可
能に保持されている。駆動輪DWの上方には、電動機M
が配設されている。電動機Mは、固定部材1と回転部材
2と保持部材3とからなる。固定部材1は、下部が開口
した中空球状の非磁性材料からなり、その下端は、駆動
輪DWのハウジング4に固定されている。また、固定部
材1は、互いに略直交する2つの平面(XY面,YZ
面)に沿って回転磁界を発生する第1、第2の回転磁界
発生手段11,12を備えている。回転部材2は、球状
をしており、二極着磁された円筒状の永久磁石を内蔵し
ている。回転部材2は、固定部材1の内部に保持部材3
によって回転可能に保持され、駆動輪DWと接触した状
態にある。なお、固定部材1には、回転部材2の回転運
動を摩擦力で停止する油圧式のブレーキ機構6が配設さ
れている。
おり、下部が開口した中空球状のハウジング4の内部に
複数の保持部材(ボールベアリング)5によって回転可
能に保持されている。駆動輪DWの上方には、電動機M
が配設されている。電動機Mは、固定部材1と回転部材
2と保持部材3とからなる。固定部材1は、下部が開口
した中空球状の非磁性材料からなり、その下端は、駆動
輪DWのハウジング4に固定されている。また、固定部
材1は、互いに略直交する2つの平面(XY面,YZ
面)に沿って回転磁界を発生する第1、第2の回転磁界
発生手段11,12を備えている。回転部材2は、球状
をしており、二極着磁された円筒状の永久磁石を内蔵し
ている。回転部材2は、固定部材1の内部に保持部材3
によって回転可能に保持され、駆動輪DWと接触した状
態にある。なお、固定部材1には、回転部材2の回転運
動を摩擦力で停止する油圧式のブレーキ機構6が配設さ
れている。
【0034】制御装置CNTは、図5に示すように構成
される。なお、図5において、制御装置CNTの周囲に
は、図3に既に示したように、アクセルセンサAS、ブ
レーキスイッチBS、ステアリングセンサ30、第1の
電圧PWM型インバータ21、第2の電圧PWM型イン
バータ22が配され、さらに、第1の電圧PWM型イン
バータ21には、U相、V相、W相コイル111,11
2,113がスター結線された第1の回転磁界発生手段
11が接続され、また、第2の電圧PWM型インバータ
22には、U相、V相、W相コイル121,122,1
23がスター結線された第2の回転磁界発生手段12が
接続されている。また、第1の電圧PWM型インバータ
21には、U相、W相コイル111,113をそれぞれ
流れる電流IUXY ,IWXY を検出する公知の第1の電流
センサ211が内蔵されているとともに、回転部材2が
回転する度にU相、V相、W相コイル111,112,
113にそれぞれ誘起される逆起電力EUXY ,EVXY ,
EWXY を検出する公知の第1の電圧検出器212が内蔵
されている。同様に、第2の電圧PWM型インバータ2
2には、U相、W相コイル121,123をそれぞれ流
れる電流IUYZ ,I WYZ を検出する公知の第2の電流セ
ンサ221が内蔵されているとともに、回転部材2が回
転する度にU相、V相、W相コイル121,122,1
23にそれぞれ誘起される逆起電力EUYZ ,EVYZ ,E
WYZ を検出する公知の第2の電圧検出器222が内蔵さ
れている。
される。なお、図5において、制御装置CNTの周囲に
は、図3に既に示したように、アクセルセンサAS、ブ
レーキスイッチBS、ステアリングセンサ30、第1の
電圧PWM型インバータ21、第2の電圧PWM型イン
バータ22が配され、さらに、第1の電圧PWM型イン
バータ21には、U相、V相、W相コイル111,11
2,113がスター結線された第1の回転磁界発生手段
11が接続され、また、第2の電圧PWM型インバータ
22には、U相、V相、W相コイル121,122,1
23がスター結線された第2の回転磁界発生手段12が
接続されている。また、第1の電圧PWM型インバータ
21には、U相、W相コイル111,113をそれぞれ
流れる電流IUXY ,IWXY を検出する公知の第1の電流
センサ211が内蔵されているとともに、回転部材2が
回転する度にU相、V相、W相コイル111,112,
113にそれぞれ誘起される逆起電力EUXY ,EVXY ,
EWXY を検出する公知の第1の電圧検出器212が内蔵
されている。同様に、第2の電圧PWM型インバータ2
2には、U相、W相コイル121,123をそれぞれ流
れる電流IUYZ ,I WYZ を検出する公知の第2の電流セ
ンサ221が内蔵されているとともに、回転部材2が回
転する度にU相、V相、W相コイル121,122,1
23にそれぞれ誘起される逆起電力EUYZ ,EVYZ ,E
WYZ を検出する公知の第2の電圧検出器222が内蔵さ
れている。
【0035】制御装置CNTは、第1の電圧検出器21
2の出力電圧EUXY ,EVXY ,EWX Y を増幅する第1の
増幅回路51、及び、第2の電圧検出器222の出力電
圧E UYZ ,EVYZ ,EWYZ を増幅する第2の増幅回路5
2を備える。また、各増幅回路51,52の出力を入力
し、第1、第2の回転磁界発生手段11,12に誘起さ
れる逆起電力ベクトルVEXY,VEYZを演算する逆起電
力ベクトル演算手段53を備える。また、逆起電力ベク
トルVEXY,VEYZに基づき回転部材2の回転数Nm を
演算する回転数演算手段54を備える。また、回転数N
m 、アクセルセンサASからのアクセル開度信号AC
C、ブレーキスイッチBSからのブレーキ信号BK及び
ステアリングセンサ30からのステア角信号STRに基
づいて、電動機Mに発生させるべきトルク指令値T^の
XY平面成分、YZ平面成分であるトルク指令値T
XY^,TYZ^を演算するトルク演算手段55を備える。
また、トルク指令値TXY^,TYZ^と逆起電力ベクトル
VEXY,VEYZとに基づき、第1、第2の回転磁界発生
手段11,12に通電すべき電流ベクトル指令値VIXY
^,VIYZ^を演算する電流ベクトル演算手段56を備
える。電流ベクトル演算手段56は、逆起電力ベクトル
VEXYとVEYZとから回転部材2の位置である基準位置
を検出する公知の基準位置検出手段を備える。また、第
1の電流センサ211の出力電流IUXY ,IWXY を増幅
して実電流ベクトルVIXYを出力する第3の増幅回路5
7、及び、電流ベクトル指令値VIXY^と実電流ベクト
ルVIXYとに基づき、第1の電圧PWM型インバータ2
1に第1のPWM信号を出力する第1の電流サーボ回路
58を備える。同様に、第2の電流センサ221の出力
電流I UYZ ,IWYZ を増幅して実電流ベクトルVIYZを
出力する第4の増幅回路59、及び、電流ベクトル指令
値VIYZ^と実電流ベクトルVIYZとに基づき、第2の
電圧PWM型インバータ22に第2のPWM信号を出力
する第2の電流サーボ回路60を備える。
2の出力電圧EUXY ,EVXY ,EWX Y を増幅する第1の
増幅回路51、及び、第2の電圧検出器222の出力電
圧E UYZ ,EVYZ ,EWYZ を増幅する第2の増幅回路5
2を備える。また、各増幅回路51,52の出力を入力
し、第1、第2の回転磁界発生手段11,12に誘起さ
れる逆起電力ベクトルVEXY,VEYZを演算する逆起電
力ベクトル演算手段53を備える。また、逆起電力ベク
トルVEXY,VEYZに基づき回転部材2の回転数Nm を
演算する回転数演算手段54を備える。また、回転数N
m 、アクセルセンサASからのアクセル開度信号AC
C、ブレーキスイッチBSからのブレーキ信号BK及び
ステアリングセンサ30からのステア角信号STRに基
づいて、電動機Mに発生させるべきトルク指令値T^の
XY平面成分、YZ平面成分であるトルク指令値T
XY^,TYZ^を演算するトルク演算手段55を備える。
また、トルク指令値TXY^,TYZ^と逆起電力ベクトル
VEXY,VEYZとに基づき、第1、第2の回転磁界発生
手段11,12に通電すべき電流ベクトル指令値VIXY
^,VIYZ^を演算する電流ベクトル演算手段56を備
える。電流ベクトル演算手段56は、逆起電力ベクトル
VEXYとVEYZとから回転部材2の位置である基準位置
を検出する公知の基準位置検出手段を備える。また、第
1の電流センサ211の出力電流IUXY ,IWXY を増幅
して実電流ベクトルVIXYを出力する第3の増幅回路5
7、及び、電流ベクトル指令値VIXY^と実電流ベクト
ルVIXYとに基づき、第1の電圧PWM型インバータ2
1に第1のPWM信号を出力する第1の電流サーボ回路
58を備える。同様に、第2の電流センサ221の出力
電流I UYZ ,IWYZ を増幅して実電流ベクトルVIYZを
出力する第4の増幅回路59、及び、電流ベクトル指令
値VIYZ^と実電流ベクトルVIYZとに基づき、第2の
電圧PWM型インバータ22に第2のPWM信号を出力
する第2の電流サーボ回路60を備える。
【0036】次に、上記のように構成された制御装置C
NTの動作を説明する。
NTの動作を説明する。
【0037】第1の増幅回路51は、第1の電圧検出器
212の出力電圧EUXY ,EVXY ,EWXY を増幅し、一
方、第2の増幅回路52は、第2の電圧検出器222の
出力電圧EUYZ ,EVYZ ,EWYZ を増幅する。逆起電力
ベクトル演算手段53は、各増幅回路51,52の出力
を入力し、第1、第2の回転磁界発生手段11,12に
誘起される逆起電力ベクトルVEXY,VEYZを演算す
る。回転数演算手段54は、逆起電力ベクトルVEXY,
VEYZに基づき回転部材2の回転数Nm を演算する。ト
ルク演算手段55は、回転数Nm とアクセルセンサAS
からのアクセル開度信号ACCとから、図6のグラフに
基づいて、電動機Mに発生させるべきトルク指令値T^
を演算する。さらに、トルク演算手段55は、トルク指
令値T^とステアリングセンサ30からのステア角信号
STRとから、下記式(1) ,(2) によりトルク指令値T
^のXY平面成分、YZ平面成分であるトルク指令値T
XY^,TYZ^を演算する。
212の出力電圧EUXY ,EVXY ,EWXY を増幅し、一
方、第2の増幅回路52は、第2の電圧検出器222の
出力電圧EUYZ ,EVYZ ,EWYZ を増幅する。逆起電力
ベクトル演算手段53は、各増幅回路51,52の出力
を入力し、第1、第2の回転磁界発生手段11,12に
誘起される逆起電力ベクトルVEXY,VEYZを演算す
る。回転数演算手段54は、逆起電力ベクトルVEXY,
VEYZに基づき回転部材2の回転数Nm を演算する。ト
ルク演算手段55は、回転数Nm とアクセルセンサAS
からのアクセル開度信号ACCとから、図6のグラフに
基づいて、電動機Mに発生させるべきトルク指令値T^
を演算する。さらに、トルク演算手段55は、トルク指
令値T^とステアリングセンサ30からのステア角信号
STRとから、下記式(1) ,(2) によりトルク指令値T
^のXY平面成分、YZ平面成分であるトルク指令値T
XY^,TYZ^を演算する。
【0038】 TXY^=T^・cos((π/4)−STR) (1) TYZ^=T^・sin((π/4)−STR) (2) なお、上記式(1) ,(2) において、π/4は、車両直進
方向に対するXY座標のオフセット角である。
方向に対するXY座標のオフセット角である。
【0039】電流ベクトル演算手段56は、トルク指令
値TXY^,TYZ^に基づき、第1、第2の回転磁界発生
手段11,12に通電すべき電流ベクトル指令値VIXY
^,VIYZ^を演算する。ここで、電流ベクトル指令値
VIXY^,VIYZ^は、予め測定した発生トルクと電流
ベクトルとの関係に基づき、電流ベクトルの大きさ
I XY,IYZと、回転部材2の基準位置からの位相角
θXY,θYZとをパラメータとしてマップ化した下記式
(3) ,(4) の関数から求める。
値TXY^,TYZ^に基づき、第1、第2の回転磁界発生
手段11,12に通電すべき電流ベクトル指令値VIXY
^,VIYZ^を演算する。ここで、電流ベクトル指令値
VIXY^,VIYZ^は、予め測定した発生トルクと電流
ベクトルとの関係に基づき、電流ベクトルの大きさ
I XY,IYZと、回転部材2の基準位置からの位相角
θXY,θYZとをパラメータとしてマップ化した下記式
(3) ,(4) の関数から求める。
【0040】VIXY^=f(IXY,θXY) (3) VIYZ^=g(IYZ,θYZ) (4) 第1の電流サーボ回路58は、第3の増幅回路57から
フィードバックされてくる実電流ベクトルVIXYを電流
ベクトル指令値VIXY^に等しくするよう、第1の電圧
PWM型インバータ21に第1のPWM信号を出力す
る。一方、第2の電流サーボ回路60は、第4の増幅回
路59からフィードバックされてくる実電流ベクトルV
IYZを電流べクトル指令値VIYZ^に等しくするよう、
第2の電圧PWM型インバータ22に第2のPWM信号
を出力する。
フィードバックされてくる実電流ベクトルVIXYを電流
ベクトル指令値VIXY^に等しくするよう、第1の電圧
PWM型インバータ21に第1のPWM信号を出力す
る。一方、第2の電流サーボ回路60は、第4の増幅回
路59からフィードバックされてくる実電流ベクトルV
IYZを電流べクトル指令値VIYZ^に等しくするよう、
第2の電圧PWM型インバータ22に第2のPWM信号
を出力する。
【0041】第1の電圧PWM型インバータ21は、第
1のPWM信号に応じて、第1の回転磁界発生手段11
のU相、V相、W相コイル111,112,113に印
加する電圧UXY,VXY,WXYを発生する。一方、第2の
電圧PWM型インバータ22は、第2のPWM信号に応
じて、第2の回転磁界発生手段12のU相、V相、W相
コイル121,122,123に印加する電圧UYZ,V
YZ,WYZを発生する。
1のPWM信号に応じて、第1の回転磁界発生手段11
のU相、V相、W相コイル111,112,113に印
加する電圧UXY,VXY,WXYを発生する。一方、第2の
電圧PWM型インバータ22は、第2のPWM信号に応
じて、第2の回転磁界発生手段12のU相、V相、W相
コイル121,122,123に印加する電圧UYZ,V
YZ,WYZを発生する。
【0042】従って、第1の回転磁界発生手段11は、
電流ベクトル指令値VIXY^に等しい実電流ベクトルV
IXYに応じた回転磁界VφXYを発生し、一方、第2の回
転磁界発生手段12は、電流ベクトル指令値VIYZ^に
等しい実電流ベクトルVIYZに応じた回転磁界VφYZを
発生し、回転磁界VφXYと回転磁界VφYZとの合成回転
磁界Vφが生成される。回転部材2は、この合成回転磁
界Vφに追従して回転し、回転部材2のトルクが駆動輪
DWに伝達され、駆動輪DWが回転し、自動車は、所定
の進行方向へ向かって走行する。なお、本実施例は球状
回転部材2の基準位置を逆起電力ベクトルVEXY,VE
YZから演算により求めたが、固定部材1に公知のホール
素子を用いた磁極位置センサを備えてもよい。
電流ベクトル指令値VIXY^に等しい実電流ベクトルV
IXYに応じた回転磁界VφXYを発生し、一方、第2の回
転磁界発生手段12は、電流ベクトル指令値VIYZ^に
等しい実電流ベクトルVIYZに応じた回転磁界VφYZを
発生し、回転磁界VφXYと回転磁界VφYZとの合成回転
磁界Vφが生成される。回転部材2は、この合成回転磁
界Vφに追従して回転し、回転部材2のトルクが駆動輪
DWに伝達され、駆動輪DWが回転し、自動車は、所定
の進行方向へ向かって走行する。なお、本実施例は球状
回転部材2の基準位置を逆起電力ベクトルVEXY,VE
YZから演算により求めたが、固定部材1に公知のホール
素子を用いた磁極位置センサを備えてもよい。
【図1】一実施例に係る電動機の概念構成図
【図2】上記電動機の作動原理を示すベクトル図
【図3】上記電動機が適用される電気自動車の構成図
【図4】上記電動機が組み込まれた駆動ユニットの構成
図
図
【図5】上記電動機を制御する制御装置の構成図
【図6】上記制御装置の動作説明図
【図7】従来の電動機を用いた電気自動車の構成図
M 電動機 1 固定部材 11 第1の回転磁界発生手段 12 第2の回転磁界発生手段 2 球状回転部材 3 保持部材 10 駆動ユニット DW 駆動輪 4 ハウジング 5 他の保持部材 6 ブレーキ機構 CNT 制御装置 21 第1のインバータ 22 第2のインバータ 212 第1の電圧検出器 222 第2の電圧検出器 55 トルク演算手段 56 電流ベクトル演算手段(電流指令値演算手段) 58 第1の電流サーボ回路 60 第2の電流サーボ回路
Claims (6)
- 【請求項1】 互いに略直交する2つの平面に沿って回
転磁界を発生する第1、第2の回転磁界発生手段を有す
る中空な固定部材と、 前記固定部材の中空部に配され、前記2つの回転磁界の
中心近傍を回転中心とする二極着磁された永久磁石を有
する球状回転部材と、 前記球状回転部材を前記固定部材の中空部において回転
自在に保持する保持部材と、 を備えることを特徴とする電動機。 - 【請求項2】 前記第1、第2の回転磁界発生手段は、
それぞれ、鉄心及び第1、第2、第3のコイルを有する
ことを特徴とする請求項1に記載の電動機。 - 【請求項3】 前記第1、第2、第3のコイルは、三相
のU相、V相、W相コイルであることを特徴とする請求
項2に記載の電動機。 - 【請求項4】 前記保持部材は、前記固定部材の中空部
の周面と前記球状回転部材の外周面とに接触状態にある
複数の球体からなることを特徴とする請求項1〜3のい
ずれかに記載の電動機。 - 【請求項5】 互いに略直交する2つの平面に沿って回
転磁界を発生する第1、第2の回転磁界発生手段を有す
る中空な固定部材と、 前記固定部材の中空部に配され、前記2つの回転磁界の
中心近傍を回転中心とする二極着磁された永久磁石を有
する球状回転部材と、 前記球状回転部材を前記固定部材の中空部において回転
自在に保持する保持部材と、 中空なハウジングと、 前記ハウジングの中空部に配され、前記回転部材と接触
状態にある球状駆動輪と、 前記球状駆動輪を前記ハウジングの中空部において回転
自在に保持する他の保持部材と、 前記固定部材に設けられ、前記球状回転部材に摩擦力を
加えるブレーキ機構と、 を備えることを特徴とする駆動ユニット。 - 【請求項6】 互いに略直交する2つの平面に沿って回
転磁界を発生する第1、第2の回転磁界発生手段を有す
る中空な固定部材と、前記固定部材の中空部に配され、
前記2つの回転磁界の中心近傍を回転中心とする二極着
磁された永久磁石を有する球状回転部材と、前記球状回
転部材を前記固定部材の中空部において回転自在に保持
する保持部材とを備える電動機の制御装置であって、 前記第1、第2の回転磁界発生手段を駆動する第1、第
2のインバータと、 前記第1、第2の回転磁界発生手段に流れる電流を検出
する第1、第2の電流センサと、 前記球状回転部材に発生させるべきトルク指令値を演算
するトルク演算手段と、 前記第1、第2の回転磁界発生手段に発生する逆起電力
を検出する第1、第2の電圧検出器と、 前記トルク演算手段により演算されたトルク指令値と前
記第1、第2の電圧検出器の検出電圧とから前記第1、
第2の回転磁界発生手段に通電すべき第1、第2の電流
指令値を演算する電流指令値演算手段と、 前記電流指令値演算手段により演算された第1の電流指
令値と前記第1の電流センサの検出電流とに基づき前記
第1のインバータへ駆動信号を出力する第1の電流サー
ボ回路と、 前記電流指令値演算手段により演算された第2の電流指
令値と前記第2の電流センサの検出電流に基づき前記第
2のインバータへ駆動信号を出力する第2の電流サーボ
回路と、を備えることを特徴とする制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7076460A JPH08275472A (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 電動機、駆動ユニット及び制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7076460A JPH08275472A (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 電動機、駆動ユニット及び制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08275472A true JPH08275472A (ja) | 1996-10-18 |
Family
ID=13605782
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7076460A Pending JPH08275472A (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 電動機、駆動ユニット及び制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08275472A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110273052A1 (en) * | 2009-11-06 | 2011-11-10 | Electric Gorilla, LLC | Dynamoelectric device |
CN111293924A (zh) * | 2020-02-25 | 2020-06-16 | 天津大学 | 压电式任意方向振动能量采集器 |
-
1995
- 1995-03-31 JP JP7076460A patent/JPH08275472A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110273052A1 (en) * | 2009-11-06 | 2011-11-10 | Electric Gorilla, LLC | Dynamoelectric device |
US8816557B2 (en) * | 2009-11-06 | 2014-08-26 | Electric Gorilla, LLC | Dynamoelectric device |
CN111293924A (zh) * | 2020-02-25 | 2020-06-16 | 天津大学 | 压电式任意方向振动能量采集器 |
CN111293924B (zh) * | 2020-02-25 | 2023-02-24 | 天津大学 | 压电式任意方向振动能量采集器 |
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