JPS59144388A - 電気自動車用電動機 - Google Patents

電気自動車用電動機

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JPS59144388A
JPS59144388A JP58017502A JP1750283A JPS59144388A JP S59144388 A JPS59144388 A JP S59144388A JP 58017502 A JP58017502 A JP 58017502A JP 1750283 A JP1750283 A JP 1750283A JP S59144388 A JPS59144388 A JP S59144388A
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JP
Japan
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motor
armatures
armature
rotor
commutatorless
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JP58017502A
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English (en)
Inventor
Takuya Endo
拓也 遠藤
Masahiko Tawara
雅彦 田原
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59144388A publication Critical patent/JPS59144388A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/54Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting two or more dynamo-electric motors
    • H02P1/58Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting two or more dynamo-electric motors sequentially
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/40Electrical machine applications
    • B60L2220/42Electrical machine applications with use of more than one motor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電気自動車用電動機に関し、特に無整流子
電動機を使用した電気自動市川′市動機(1関する。
一般に、電気自動車用電動機としては、トルク特性、速
度特性等の点から直流電動機が多く使用されている。
しかしながら、直流電動機は、整流子を有しているため
、製造上の工数がかかるだけでなく、保守が面倒である
と共に、高速化か困難であるという欠点がある。
そこで、このような直流電動機の欠点を解消するために
、無整流子電動機、I’(に軸長の短、いフラット型j
1!(整流子電動機を使用したものがある。1このフラ
ット型無整流子電動機としては、例えは第1図に示すよ
うなものがある( 8Ag TechnicalPap
er 5erjes 80062参照)。
この無整流子電動機1は、図示しない筐体に両端11を
支持された回転軸2に、第2図に示すような軸方向に着
磁された1個の環状の永久磁石6を、第6図に示すよう
な複数の磁極部4a、5aを形成した一対のヨーク4,
5で挾持してなる回転子6を圧入固定し、この回転子乙
の1個の永久磁石に対応して、ヨーク4,5の各磁極部
4a、5a間に、三相巻線からなるティスフ状の無鉄心
電機子7を固定配設してなる。
このQ整流子電動機1は、電機子7に流す三相電流を制
御することによって、回転子6の永久磁石乙によってヨ
ーク4,5の磁極部4a、5a、間に形成される界磁と
電機子7に流れる電流の相互作用で回転子6が回転して
、回転軸2が回転する。
このような無整流子電動機を制御する制御装置としては
、例えば第4図に示すようなものがある(前記SAL弓
レクし。
この制御装置は、制御回路10が電動機1の回転子の位
置検出信号1) A及び回転磁界(起電力)の検出信号
PBの入力結果に基づいて、駆動回路11を介して6個
のトランジスタTr1〜Tr6及びダイオードD1〜D
6からなるトランジ掻タインバータ主回路12のトラン
ジスタTr1〜TI−6を交互にベースドライブして、
コンデンサ16て平滑化された直流電源14の直流電圧
を三相交流に変換して、この三相交流を;Ile整流子
電動機1の電機子に印加することによって無整流子電動
機1を駆動制御するよう(−なっている。
なお、電気自動車用電動機の出力は、通常10〜20 
KWであり、代表的な小型乗用′電気自動車では出力1
.5 KW 、定格電圧1−60V、定格電流110A
のものが使用されている。
しかしながら、従来のこのような電気自動車用電動機に
あっては、無整流子電動機が回転子を構成する1個の永
久磁石に対応した1個の電機子を通電制御して回転子を
回転させるよってニなっているため、無整流子電動機は
起動時に逆起電力が発生しないので、起動時に定格電流
の5〜8倍の大電流が流れる。
そのため、このような無整流子電動機の制at装彷を構
成するイ、ンバータ主回路のパワートランジスタ又はザ
イリスタ等として大容量のものを使用しなげれはならな
いので、コストが高くなると共に、バラブリの消耗も激
しくなるという不都合がある。
また、第1図に示したような永久磁石式無整流子電動機
において、高出力を得るためには、磁束数−磁束密度・
磁石面、債であるので、磁石の面積、すなわち外径寸法
を大きくしなければならない。
しかしながら、永久磁石を大きくすると、永久磁石の強
度が最も高い希土類コバルト磁石の場合でも引張り強度
て約3KP/m♂程度ともろいので、回転中の遠心応力
の増加(二よって破損する恐れがあるという問題が生じ
る。
この発明は上記の点に鑑みCなされたものであり、電気
自動車用−動機の小型化、低コスト化及び消電力比を図
ることを目的とする。
そのため、この発明による自動車用電動機は、電気自動
車ではトランスミッション、クラッチを使用するので始
動時の出力トルクは大きくなくてもよいという点に着目
して、無整流子電動機の回転子の永久磁石及び電機子を
複数化して、起動時にはその複数の電機子の内の一部の
電機子のみを通電制御して、逆起電力が発生した後残余
の電機子をも通電制御するようにしだものである。
以下、この発明の実施例を添付図面の第5図以降を参照
して説明する。
第5図は、この発明を実施した゛上気目動車用電動機を
構成する無整流子電動機の一例を示す断面図である。
同図において、この無整流子電動機20は、まず筐体2
1に、例えば5V304等の非磁性材米4からなる回転
軸22を、その両端部をボールベアリング25.24に
よって回転自在に支持し、この回転軸22C2個の第1
の回転子25及び第2の回転子26からなる回転子27
を圧入固定している。
この第1.第2の回転子25.26は、夫々軸方向(二
着磁した高保持力の環状永久磁石28を、磁性体からな
るハウジング29内に収納して、その永久磁石の両側に
複数の磁極部30a’、31aを形成したヨーク30.
31をその磁極部60a。
31aを力]向させて固着してなる。
そして、第1の回転子25と第2の回転子26とは、図
ンj<のように各永久磁石28.28の対面する側が異
榛性になるように間隙を置いて回転軸22に固定しであ
る。
一方、回転′−f−27の2個の永久磁石28.28に
対応してヨーク!、、30.31の各磁極30a、31
a間に位置させて、2個の三相巻線からなるディスク状
のj4j、(鉄心′電機子32.33を筐体21に固定
して配設している。
そして、回転軸22の一端部に、着磁した突起3.43
を有するディスク64を固着する一方、筐体21にこの
ディスク64の突起64aを検知すルヒンクアップ65
を固定して、これ等のディスク64及びピンクアップ6
5で回転センサ66を構成している。
第6図は、この無整流子電動機を制御する制御装置の一
例を示すブロック図である。
同図において、コントローラ40は、7 ’7 セ/l
/ペダル41が踏まれたときに出力されるアクセルペダ
ル信号Pc及び無整流子電動機20の回転センサ66か
らの回転検出信号PDを入力する。
そして、これ等の入力結果に基づいて、インバータ主回
路46の6個のサイリスタSCfも1〜SC丁も6のゲ
ートにゲート制御信号PG1〜P G 6を出力すルト
共に、スイッチング回路44の3個のトランジスタQI
NQ3にベースドライブ信号PBt〜PB6を出力する
。 なお、詳細は後述する。
インバータ主回路43は、コントローラ40によって制
御されるサイリスタSCR,1〜S CR6でバッテリ
45からの直流電圧な三相交流に変換して、無整流子′
屯動機2002個の電機子32.33に出力する。
スイッチング回路44の3個のI・ランジスタQ1〜Q
3は、インバータ主回路43から出力される三相交流を
無整流子′電動機20の2個の′電機子52.33の内
の電機子66(二供給する給′屯路中に介挿され、コン
トローラ40によって制御されて電機子66への給電を
制御する。
次に、このように構成した実施例の作用について第7図
をも参照して説明する。
第7図は、第6図のコントローラ4Uが実行するjHH
6整流子電動機20の、駆動制御動作を示すフロー図で
ある。
同illを参照して、コントローラ40は、マスキース
イッチがオン状態になると、初期設定として、スイッチ
ング回路44に出力するベースドライブイ、ゴー号1月
31〜PL(3を1列えはローレベルIt I、 TI
にして、そのI・ランジスタQ1〜Q3をオフ状態にし
て無整流子電動機20の電機子66への給電路な切断す
る。
そして、アクセルペダル41が踏まれてアクセルペダル
信号Pcが入力されると、インバータ主回路46のサイ
リスタS CR,1〜5CR6のゲートにゲート制御信
号PGI〜PG6を出力して、バッテリ45からの直流
電圧を三相交流に変換する。
それによって、この三相交流が無整流子′市動(吸20
の2個の電機子32.33の内の1−L機子62のみに
給電され、′電機子66には給電されない。
したがって、無整流子電動1吸20は、電j火子62に
よる回転磁界と第1の回転子25の永久I庭石28によ
る界磁との相互作用によって、その第1の回転子25に
のみ回転力が発生して、この回転力で回転軸22が回転
を開始する。 つまり、無9°I′4t′71i子電動
槻20が起動される。
その後、コントローラ40は、後述するフラグFがF 
= 1であるか否かをチェックして、F−1でなければ
、回++云センザ66からの回転極、出イ1.2号L)
Dを読込んで、無整7J?e子電動機20の回転数が十
分に逆起電力を発生する回転数に達したか否かを判定す
る。
そして、この判定結果が、逆起電力発生になれは、フラ
グFをF−1にした後、ベースドライブ信号円31〜P
B3を例えばハイレベルII 1.−I I+にして、
スイッチング回路44のトランジスタQ1〜(ム3を万
ン状態にしてj爪’jlW l’危子Iシ・、■助成2
0の’t’i 、1:丸チロ6−・の給7+’+ ij
’lj’jパ1ご形成j−る。
それによって、インバータ」−1回路46からの三A1
1交流がツ1!(整流J′−電動(・艮20の2個の電
機子62゜?+3の内の残余の電機子66にも給電され
る。
したがって、〕1!℃整流子電動機20は一、電1笈子
66による回転磁界と第2の回転子26の永久磁石28
による界1滋との相rlf作用によって、第2の回転子
26にし回転力か発生するのて、第1の回転子25の回
転力及び第2の回転子26の回転力で回転軸22が回転
する。
その後、コントローラ40は、キースイッチが;4フ状
態(ニ)Iるまで、)11(整流子電動機20の駆動比
11頑1jを絹;続する。
このように、この電気自動車用電動機は、無整流子電動
機の回転子の永久磁石を2個にして、それに対応して電
1幾子をも2個にし、起動時には2個の電機子の内の所
定の電故子のみ通電し、逆上電力発生後に残余の電機子
をも通電制御する。
したがって、電動機の起動時に流れる起動電流は、電5
は子が1個の場合に比べて、出力が同じであるとずれば
、略1/2になり、制(4)1装置のインバータ主回路
のサイリスタ等の容量も小さく−CHむ、と共に、゛バ
ッテリの消耗も小さくなる。
また、永久磁石が1個の場合に比べて、出力か同じであ
るとすれは、永久磁石、すなわち回転子の径が小さくな
るので、回転中の遠心応力によって破損を生じ得る回転
数も高くなって、高速回転が可能になると共に、回転子
の・[↓″4・1十1哲ij:が小さくなって、応答性
が向上する。
さらにまた、自動車スタート時の効率も向上する。 こ
の点については、第8図乃至第11図を参照して説明す
る。
まず、第8図は、電気自動車用電動機の代表的な効率曲
線を、第9図は、10モードでの走行状態を夫々示して
いる。
今、第8図の4寺[生を有する出力]−b KX〜′の
1個の永久磁石で回転子を構成した従来の電動機を、最
高速が100 Km/ 11で、lOKm/hで変速す
る変速機を(!IIIえた電気自動車に装備して、10
モ一ド走行した時の電動機の連1朕曲線は、例えは第1
0図に示すようになる。
これに対して、同様に第8図の持性を有する出カフ、5
 KWの2個の永久磁石で回転子を構成した本発明の′
電動機を上述と同様な電気自動車(−装備して、10モ
一ド走行した時の電動機の運転曲線は、例えは第11図
に示すようになる。
な、常、両図中、点A〜Mは第9図の10モ一ド走行時
の運転点A〜Mに対応する。
これ等の第10図及び第11図から明らかなように、電
気自動車のス・タート時には、従来の電動機では最大ト
ルクに対して47%出力、効率40〜45%であるのに
対し、本発明による電動機(1個の電]穴子で通電始動
)では94%出力、効率50〜58%になる。
なお、上記実す恒例では、無整流子電動・機の回転軸を
非磁肚材料て形成しているので、外部への翻れ磁束が低
減して、磁極部間の磁束数が多くなって、出力が向上す
る。
第12図及び第16図は、この発明を実施した電気自動
車用電動機を構成する無整流子電動機の他の異なる例の
要部を示す第5図と同様な断面図である。
これ等の各無整流子電動機が第5図の実施例と異なる点
についてのみ説明する。
まず、第12図に示す無整流子電動機は、回転子27を
構成する第1の回転子25及び第2の回転子26の各永
久磁石28.28の同極4i:llを対面させて配置し
、その各永久磁石28.28間に、両側面周囲に複数の
磁極部50a、50bを形成したヨーク50を固着して
いる。 なお、第5図のハウジング29は省略している
この無整流子電動機を使用する場合には、2個の電機子
32.33を互いに逆方向となるように巻線するか、2
個の電機子32.33に流す三相交流を18σずらして
m制御するようにしIC1第1゜第2の回転子25.2
6に同方向の回転力が発生するようにする。
このようにすれば、第5図に示したものに比べて軸方向
の長さを短くでき、小型になる。
次に、第16図に示すjl!1′整流子電動機は、回転
子27を構成する第1の回転子25のヨーク61と第2
の回転子26のヨーク60との間に、非磁性材Elから
なる円板51を介挿固着したものである。
このようにずれは、第5図に示したものと同様(−2個
の電機子32.33を同位相で通電すればよく、しかも
軸方向の長さは短くなって小型になる。
な、]6、−I−記実施例においては、無整流子′屯動
機の回転子を構成する永久磁石を2個にし1これに交j
応して′電機子も2個にした例について述べたが、これ
に限るものではなく、例えは永久磁石を3個あるいは4
測置りにして、それに対応して′電機子を3個あるいは
4個以上にしてもよい。
以−り説明したように、この発明によれは、電気自動車
用電動機が小型になり、コストが廉価になると共に、高
速化を図ることができ、しかもバッテリの消耗も少なく
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の電気自動車用電動機における無整流子
電動機の一例を示ず断面図、 第2図及び第6図は、夫々第1図の永久磁石を示す斜視
図及びヨークを示す正面図、 第4図は、第1図の無整流子電動機の制御装置の一例を
示す構成図、 第5図は、この発明を実施した電気、自動市川′1−b
動機における無整流子電動機の一例を示す断面図、 第6図は、同じく制御装置の一例を示す構成図、第7図
は、第6図のコントローラが実行する無整流子電動機の
駆動制御動作の一例を示すフロー図、 第8図乃至第11図は、第5図及び第6図の電気自動車
用電動機の効率特性の説明に供する線図、 第12図及び第16図は、この発明を実施した電気自動
車用電動機における無整流子電動機の他の異なる例の製
部を示す断面図である。 20・・無整流子電動機  22・・回転軸27・・回
転子      28・・永久磁石30.31 ・・ヨ
ーク    32.33・・電機子66・・回転センサ
    40°コントローラ46− インバータ主回路 44・スインテング回路 第4図 第5図 0 J(Ja   Jla  J−I J(J  JLla
   Jla第6図 0 第7図 第10図 第11図 一&度ヒヒ 第1Z図 第13図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 回転軸上に複数の永久磁石を有する回転子を固定し
    、該回転子の複数の永久磁石に対応して複数の電機子を
    配設してなる無整流子電動機と、該無整流子電動機の起
    動時に前記複数の電機子の内の所定の電機子を通電制御
    し、逆起電力発生後残余の電機子をも通電制御する制御
    装置とからなることを特徴とする電気自動車用電動機。
JP58017502A 1983-02-07 1983-02-07 電気自動車用電動機 Pending JPS59144388A (ja)

Priority Applications (1)

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JP58017502A JPS59144388A (ja) 1983-02-07 1983-02-07 電気自動車用電動機

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JP58017502A JPS59144388A (ja) 1983-02-07 1983-02-07 電気自動車用電動機

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JPS59144388A true JPS59144388A (ja) 1984-08-18

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ID=11945758

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JP58017502A Pending JPS59144388A (ja) 1983-02-07 1983-02-07 電気自動車用電動機

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0574573A1 (en) * 1991-12-23 1993-12-22 Baxter International Inc. Centrifuge with dual motor synchronous drive system
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