WO2007141948A1 - モータおよびモータ制御装置 - Google Patents

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WO2007141948A1
WO2007141948A1 PCT/JP2007/056003 JP2007056003W WO2007141948A1 WO 2007141948 A1 WO2007141948 A1 WO 2007141948A1 JP 2007056003 W JP2007056003 W JP 2007056003W WO 2007141948 A1 WO2007141948 A1 WO 2007141948A1
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permanent magnet
mounting layer
sub
magnet mounting
main
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PCT/JP2007/056003
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English (en)
French (fr)
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Hirofumi Atarashi
Keiichi Yamamoto
Shoei Abe
Shigeru Tajima
Original Assignee
Honda Motor Co., Ltd.
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Publication date
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Priority to JP2008520151A priority patent/JP4879982B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/12Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with auxiliary limited movement of stators, rotors or core parts, e.g. rotors axially movable for the purpose of clutching or braking
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2793Rotors axially facing stators
    • H02K1/2795Rotors axially facing stators the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2796Rotors axially facing stators the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets where both axial sides of the rotor face a stator
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
    • 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
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • 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
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/42Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/421Speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • the present invention relates to a motor and a motor control device.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 6-500457
  • the field magnetic flux generated by the permanent magnet of the rotor is swept between the pair of stators so as to linearly penetrate the rotor.
  • the amount of magnetic flux leakage in the rotor is reduced, and the amount of flux linkage that links the stator windings of the stator is increased.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to increase the amount of interlinkage magnetic flux interlinking the stator windings of the stator by effectively using the field magnetic flux generated by the permanent magnet of the rotor. It is an object to provide a functional motor and a motor control device.
  • a motor includes a rotor that is rotatable around a rotation axis and is disposed so as to face the rotation axis direction.
  • one of the first sub permanent magnet and the second sub permanent magnet is disposed in the vicinity of one end portion in the circumferential direction of the main permanent magnet, and the other one of the first sub permanent magnet and the second sub permanent magnet is the other side in the circumferential direction of the main permanent magnet. It is arranged near the end of
  • the rotor includes a first sub permanent magnet mounting layer on which the first sub permanent magnet is mounted, and the first sub permanent magnet in the rotation axis direction.
  • a main permanent magnet mounting layer stacked on the mounting layer and mounted with the main permanent magnet; and a second sub permanent magnet mounted on the main permanent magnet mounting layer in the direction of the rotation axis.
  • a second secondary permanent magnet mounting layer, and at least one of the first secondary permanent magnet mounting layer, the second secondary permanent magnet mounting layer, and the main permanent magnet mounting layer is disposed around the rotation axis.
  • a phase changing means capable of changing a relative phase between the first sub permanent magnet mounting layer, the second sub permanent magnet mounting layer, and the main permanent magnet mounting layer.
  • the phase change means includes a fluid supply means for supplying fluid, and the fluid supply means provided on the rotating shaft of the rotor. And the pressure chamber to which at least one of the first secondary permanent magnet mounting layer, the second secondary permanent magnet mounting layer, and the main permanent magnet mounting layer is integrated. A vane rotor disposed in the chamber and rotated around the rotation axis by the pressure of the fluid.
  • the phase changing means includes a magnetic force between the main permanent magnet and the first sub permanent magnet and the second sub permanent magnet, and the main permanent magnet.
  • the main permanent magnet mounting layer is A support member that rotatably supports the stone mounting layer and the second sub permanent magnet mounting layer; and the main member with respect to the first sub permanent magnet mounting layer and the second sub permanent magnet mounting layer.
  • a restricting means for restricting relative rotation of the permanent magnet mounting layer.
  • the motor according to a sixth aspect of the present invention includes a connecting portion that integrally connects the first sub permanent magnet mounting layer and the second sub permanent magnet mounting layer
  • the phase changing means includes The first ring gear formed coaxially and integrally with the main permanent magnet mounting layer, and formed coaxially and integrally with one of the first sub permanent magnet mounting layer and the second sub permanent magnet mounting layer.
  • a planetary gear mechanism comprising: a meshing sun gear; and a planetary carrier that rotatably supports one of the first planetary gear and the second planetary gear and is rotatable about the rotation axis.
  • Planetar It is connected to the carrier, and a rotating means for rotating by a predetermined rotation amount to the rotation axis of the planetary carrier.
  • the motor according to the seventh aspect of the present invention rotatably supports the stator and either the first planetary gear or the second planetary gear, and is fixed to the stator. And a second planetary carrier.
  • the rotating means is an actuating unit that rotates the planetary carrier or restricts the rotation by hydraulic pressure or electric power.
  • the predetermined rotation amount is determined by the number of pole pairs of the motor and the sun gear with respect to either the first ring gear or the second ring gear.
  • the main permanent magnet has a relatively high residual compared to at least one of the first sub permanent magnet and the second sub permanent magnet. Has magnetic flux density.
  • the main permanent magnet is relatively larger than at least one of the first sub permanent magnet and the second sub permanent magnet. The total amount of magnets.
  • At least one of the first sub permanent magnet and the second sub permanent magnet has a relatively high coercive force as compared with the main permanent magnet.
  • a motor control device includes a motor according to any one of the first to twelfth aspects, a power storage device that exchanges electric energy with the motor, And a single inverter device connected to the first stator and the second stator for controlling the transfer of electric energy between the motor and the power storage device.
  • a predetermined distance from both ends in the rotation axis direction of the main permanent magnet that is, from both ends in the rotation axis direction of the main permanent magnet or both ends in the rotation axis direction of the main permanent magnet
  • the magnetic flux lens effect due to the so-called permanent magnet Halbach arrangement thus, the magnetic flux of each permanent magnet can be converged, or a magnetic circuit short circuit can be generated by each permanent magnet.
  • the amount of magnetic flux linked to the stator winding of each stator can be increased in a state where the magnetic flux converges, and demagnetization of each permanent magnet is suppressed in a state where a magnetic path short circuit occurs. Can do.
  • one first sub permanent magnet and second sub permanent magnet and the other first sub permanent magnet and second sub permanent magnet are provided.
  • the phase change means causes a relative change between the first secondary permanent magnet mounting layer and the second secondary permanent magnet mounting layer and the main permanent magnet mounting layer.
  • the state of the motor is changed from a strong field state in which the magnetic flux is converged by a so-called flux lens effect by a so-called permanent magnet Halbach arrangement to a field weakening in which a short circuit is caused by each permanent magnet. It can be set to an appropriate field state over the entire state, and the magnetic flux generated by each permanent magnet can increase or decrease the amount of flux linkage that links the stator windings. And the induced voltage constant can be made variable. As a result, it is possible to expand the rotation speed range and torque range in which the motor can be operated, improve the operation efficiency, and expand the operable range.
  • the phase changing means includes a pressure chamber to which a fluid is supplied, and a vane lobe that is disposed in the pressure chamber and rotates in response to the pressure of the fluid.
  • the first sub permanent magnet mounting layer and the second sub permanent magnet mounting layer are connected to the main permanent magnet.
  • the relative phase with the magnet mounting layer can be changed to a desired phase, and the induced voltage constant can be made variable easily and appropriately while suppressing the complexity of the motor configuration. .
  • the main permanent magnet is mounted with anti-rotational driving force against the magnetic force between the main permanent magnet and the first sub permanent magnet and the second sub permanent magnet.
  • the main permanent magnet mounting layer is changed to the first sub permanent magnet mounting layer and the second sub permanent magnet mounting layer along the direction of the magnetic force or the direction of the rotational driving force.
  • the relative phase between the first secondary permanent magnet mounting layer and the second secondary permanent magnet mounting layer and the main permanent magnet mounting layer can be set to a desired phase.
  • the induced voltage constant can be made variable easily and appropriately while suppressing the complexity of the motor configuration.
  • the first planetary gear and the second planetary gear can be rotated around each planetary rotation axis, and are swallowed by a sun gear that is an idle gear.
  • the main permanent magnet mounting layer, the first sub permanent magnet mounting layer, and the second sub permanent magnet mounting layer can be synchronized with the main permanent magnet mounting layer and the first permanent magnet mounting layer even when the motor is stopped.
  • the relative phase between the first sub permanent magnet mounting layer and the second sub permanent magnet mounting layer can be easily changed.
  • the friction at the sun gear can be reduced, the restriction on the rotation of the planetary carrier around the rotation axis (that is, the holding at a predetermined rotation position) or the force required for the rotation drive is applied to the motor. Regardless of the number of rotations and the magnitude of torque, it is only necessary to have a larger attractive force or repulsive force between the main permanent magnet, the first sub permanent magnet, and the second sub permanent magnet. For example, the phase can be controlled efficiently without requiring a force larger than the torque output by the motor as in the case of a brake actuator.
  • the second planetary carrier since the second planetary carrier is fixed to the stator, the planetary that supports either the first planetary gear or the second planetary gear.
  • the carrier rotates about the rotation axis, either the first planetary gear or the second planetary gear rotates about each planetary rotation axis.
  • one of the main permanent magnet mounting layer, the first sub permanent magnet mounting layer, and the second sub permanent magnet mounting layer is rotated around the rotation axis relative to either one,
  • the relative phase between the main permanent magnet mounting layer, the first sub permanent magnet mounting layer, and the second sub permanent magnet mounting layer can be easily and appropriately changed.
  • the rotating means is an actuator including, for example, a hydraulic pump or an electric motor, and the planetary carrier is predetermined around the rotation axis by hydraulic pressure or electric power. Rotate the planetary carrier against the attractive force or repulsive force between the permanent magnets of the primary permanent magnet mounting layer, the first secondary permanent magnet mounting layer, and the second secondary permanent magnet mounting layer. Hold it at a predetermined rotational position around it.
  • the predetermined amount of rotation when the planetary carrier supporting either the first planetary gear or the second planetary gear rotates about the rotation axis is appropriately shifted between the strong field state and the weak field state, for example. be able to.
  • the residual magnetic flux density of the main permanent magnet is made relatively higher than at least the first sub permanent magnet or the second sub permanent magnet. Therefore, the amount of magnetic flux interlinking with the stator winding can be increased.
  • the total magnet amount of the main permanent magnet is relatively increased with respect to at least the first sub permanent magnet or the second sub permanent magnet. Therefore, the sign of the induced voltage of the motor in the weak field state is reversed with respect to the induced voltage of the motor in the strong field state. As a result, the induced voltage constant of the motor is positive and negative. The variable ratio of the induced voltage constant can be effectively increased.
  • the coercive force of at least the first sub-permanent magnet or the second sub-permanent magnet is relatively increased with respect to the main permanent magnet.
  • the first sub-permanent magnet or the second sub-permanent magnet, in which the magnetic field from the stator is relatively demagnetized compared to the main permanent magnet, is prevented from being demagnetized by the magnetic field of the stator force. Can do.
  • the motor control device of the thirteenth aspect of the present invention since the energization to the first stator and the second stator is controlled by the single inverter device, the device configuration becomes complicated. While suppressing this, the induced voltage constant of the motor can be made variable easily and appropriately.
  • FIG. 1 is a perspective view of a main part of a motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view of an essential part of a motor according to an embodiment of the present invention as viewed from an outer peripheral side force toward an inner peripheral side.
  • FIG. 3A is a plan view of the main permanent magnet mounting layer of the rotor in the field-weakening state of the motor according to one embodiment of the present invention as viewed from the direction of the rotation axis.
  • FIG. 3B is a plan view of the main permanent magnet mounting layer of the rotor in the strong field state of the motor according to the embodiment of the present invention when viewed from the direction of the rotation axis.
  • FIG. 4A is a plan view of the first sub permanent magnet mounting layer of the rotor of the motor according to the embodiment of the present invention as viewed from the direction of the rotation axis.
  • FIG. 4B is a plan view of the second sub permanent magnet mounting layer of the rotor of the motor according to the embodiment of the present invention as viewed from the direction of the rotation axis.
  • FIG. 5A is a diagram showing an arrangement state of the main permanent magnet and the first and second sub permanent magnets in the field weakening state of the motor according to the embodiment of the present invention as viewed from the radial direction.
  • FIG. 5B is a plan view of the arrangement state of the main permanent magnet and the first and second auxiliary permanent magnets in the strong field state of the motor according to the embodiment of the present invention as viewed from the radial direction.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part showing a motor according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view showing a motor phase changing mechanism according to an embodiment of the present invention.
  • the front drive plate and the phase change mechanism of the motor according to an embodiment of the present invention which show the field-weakening state of the motor, omit the front first drive plate and provide two passage grooves in the front first drive plate. It is the front view shown with the dashed-dotted line.
  • the first drive plate in the foreground and the second drive plate in the back are shown in two points indicating the strong magnetic field state of the main permanent magnet mounting layer and the phase changing mechanism of the motor according to the embodiment of the present invention. It is the front view shown with the dashed line.
  • the front drive plate and the phase change mechanism of the motor according to the embodiment of the present invention which show the field-weakening state of the motor, omit the front first drive plate, and have two passage grooves in the front first drive plate. It is the fragmentary perspective view shown with the dashed-dotted line.
  • FIG. 12 is a graph showing induced voltages in the strong field state and the weak field state of the motor according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 13A A view of the arrangement state of the main permanent magnet and the first and second sub permanent magnets in the field-weakening state of the motor according to the embodiment of the present invention as seen from the radial direction.
  • FIG. 13B is a plan view of the arrangement state of the main permanent magnet of the rotor and the first and second auxiliary permanent magnets in the strong field state of the motor according to one embodiment of the present invention as viewed from the radial direction.
  • FIG. 14A A plan view of the first stator of the motor according to the embodiment of the present invention viewed from the direction of the rotation axis.
  • FIG. 14B A plan view of the second stator of the motor according to the embodiment of the present invention as viewed from the direction of the rotation axis.
  • FIG. 15 is a configuration diagram of a motor control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 16A is a plan view of the main permanent magnet mounting layer of the rotor in the field-weakening state of the motor according to the first modification of the embodiment of the present invention when viewed from the direction of the rotation axis.
  • FIG. 16B A plan view of the main permanent magnet mounting layer of the rotor in the strong field state of the motor according to the first modification of the embodiment of the present invention as viewed from the direction of the rotation axis.
  • FIG. 17 is a diagram schematically showing a configuration of a motor according to a second modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a velocity diagram of a planetary gear mechanism according to a second modification of the embodiment of the present invention. 19] A flowchart showing a method of driving a motor according to a second modification of the embodiment of the present invention.
  • Phase change mechanism (phase change means)
  • the motor 10 includes a substantially disk-shaped rotor 11 that is rotatably provided around the rotation axis of the motor 10, and both side forces in the rotation axis direction.
  • An axial gap type comprising a first stator 12 and a second stator 13 that are arranged opposite to each other so as to sandwich the rotor 11 and have a plurality of stator windings 12a and 13a that generate a rotating magnetic field that rotates the rotor 11.
  • Motor
  • the motor 10 is mounted as a drive source in a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, for example, and an output shaft (rotating shaft) is connected to an input shaft of a transmission (not shown) so that the motor 10
  • the driving force is transmitted to driving wheels (not shown) of the vehicle via the transmission.
  • the motor 10 when the driving force is transmitted from the driving wheel side to the motor 10 during deceleration of the vehicle, the motor 10 functions as a generator to generate a so-called regenerative braking force, and the kinetic energy of the vehicle body is converted into electric energy (regenerative energy). As recovered. Further, for example, in a hybrid vehicle, when the rotation shaft of the motor 10 is connected to a crankshaft of an internal combustion engine (not shown), the motor 10 is also a generator even when the output of the internal combustion engine is transmitted to the motor 10. Functions as a power generator to generate electricity.
  • the rotor 11 includes a main permanent magnet mounting layer 21 on which a plurality of main permanent magnets 21a are mounted, and a first sub permanent magnet on which a plurality of first sub permanent magnets 22a are mounted.
  • Wearing layer 2 2 a second secondary permanent magnet mounting layer 23 on which a plurality of second secondary permanent magnets 23a are mounted, at least a first secondary permanent magnet mounting layer 22 and a second secondary permanent magnet mounting layer 23, and a main permanent magnet
  • One of the mounting layers 21, for example, the first secondary permanent magnet mounting layer 22 and the second secondary permanent magnet mounting layer 23 are rotated around the rotation axis to rotate the first secondary permanent magnet mounting layer 22 and the second secondary permanent magnet.
  • the permanent magnet mounting layer 23 and the phase changing mechanism 25 capable of changing the relative phase between the main permanent magnet mounting layer 21 are configured to be coaxial with each other in the direction of the rotation axis.
  • the secondary permanent magnet mounting layer 22, the main permanent magnet mounting layer 21, and the second secondary permanent magnet mounting layer 23 are disposed so as to be laminated.
  • the main permanent magnet mounting layer 21 is formed in a disc shape and has a plurality (for example, twelve, etc.) of penetrating in the thickness direction (that is, the rotation axis direction).
  • Magnet mounting holes 21b are formed at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • Each magnet mounting hole 21b is mounted with, for example, a substantially fan-shaped main permanent magnet 21a.
  • Each main permanent magnet 21a is magnetized in the thickness direction (that is, in the direction of the rotation axis), and the two main permanent magnets 21a mounted in the magnet mounting holes 21b adjacent in the circumferential direction are mutually magnetic.
  • the direction is set to be different.
  • the magnet mounting hole 21b in which the main permanent magnet 21a with one side in the rotation axis direction is N pole is mounted in the magnet mounting hole 21b in which the main permanent magnet 21a in which one side in the rotation axis direction is S pole is mounted.
  • the holes 21b are adjacent in the circumferential direction.
  • the first secondary permanent magnet mounting layer 22 and the second secondary permanent magnet mounting layer 23 sandwiching the main permanent magnet mounting layer 21 from both sides in the rotation axis direction are, for example, discs as shown in Figs. 4A and 4B.
  • a plurality of magnets that extend radially outward in the radial direction of the rotational axial force are mounted on the outer surfaces 22A and 23A of the secondary permanent magnet mounting layers 22 and 23 on the outer side in the rotational axis direction.
  • Grooves 22b and 23b are formed.
  • the magnet mounting grooves 22b and 23b are mounted with, for example, substantially rectangular plate-like sub permanent magnets 22a and 23a so as to protrude outward from the surfaces 22A and 23A in the rotation axis direction. Yes.
  • Each of the secondary permanent magnets 22a and 23a is magnetized in the thickness direction (that is, the direction orthogonal to the rotational axis direction and the radial direction), and is installed in, for example, the first secondary permanent magnet mounting groove 22b adjacent in the circumferential direction.
  • the two first secondary permanent magnets 22a are set so that their magnetic directions are different from each other. It is.
  • the two second secondary permanent magnets 23a mounted in the second secondary permanent magnet mounting groove 23b adjacent in the circumferential direction are set so that the magnetization directions thereof are different from each other.
  • the first sub permanent magnet mounting groove 22b in which the first sub permanent magnet 22a having one N side in the circumferential direction is mounted the first sub permanent magnet 22a having one S side in the circumferential direction is the S pole.
  • the mounted first sub permanent magnet mounting groove 22b is adjacent in the circumferential direction.
  • the second secondary permanent magnet mounting groove 23b in which the second secondary permanent magnet 23a having the N pole on one side in the circumferential direction is mounted the second secondary permanent magnet having the S pole on the one side in the circumferential direction is provided.
  • the second secondary permanent magnet mounting groove 23b on which the magnet 23a is mounted is adjacent in the circumferential direction.
  • the magnet mounting grooves 22b and 23b of the first secondary permanent magnet mounting layer 22 and the second secondary permanent magnet mounting layer 23 facing each other in the rotation axis direction can be arranged to face each other in the rotation axis direction. Has been placed.
  • all the first secondary permanent magnets 22a are in a state of being in phase with the corresponding second secondary permanent magnets 23a on a one-to-one basis. Further, in the opposed arrangement state, the first sub permanent magnet 22a and the second sub permanent magnet 23a corresponding to each other are set so that the magnetic field directions are different from each other.
  • the first secondary permanent magnet 22a whose one side in the circumferential direction has N poles is opposed to the second secondary permanent magnet 23a whose one side in the circumferential direction has S poles in the rotational axis direction. ing.
  • the secondary permanent magnets 22a and 23a can be arranged so as to sandwich the main permanent magnet 21a from both sides in the circumferential direction.
  • the state of the motor 10 is changed according to the relative position around the rotation axis between the two pairs of secondary permanent magnets 22a and 23a adjacent to each other in the circumferential direction and the main permanent magnet 2 la, for example, as shown in FIG.
  • a magnetic path short circuit occurs between the first secondary permanent magnet 22a and the second secondary permanent magnet 23a, which are arranged opposite to each other in the rotation axis direction, and the main permanent magnet 21a, and links to the stator windings 12a and 13a. From the field-weakening state in which the effective magnetic flux decreases relatively, for example, as shown in FIG. The magnetic flux is converged by the magnetic lens effect due to the Halbach arrangement of the permanent magnet, and it is possible to set an appropriate state over the strong field state in which the effective magnetic flux linked to the stator windings 12a and 13a is relatively increased. ing.
  • the main permanent magnet 21a is arranged in the direction of the rotation axis with respect to the main permanent magnet 21a in which one side in the rotation axis direction is N pole and the other side in the rotation axis direction is S pole.
  • the two first secondary permanent magnets 22a sandwiched from both sides in the circumferential direction on one side are arranged so that their N poles face each other in the circumferential direction, and the main permanent magnet 21a is arranged in the circumferential direction on the other side in the rotational axis direction.
  • the two second sub-permanent magnets 23a sandwiching the two side forces are arranged so that their S poles face each other in the circumferential direction.
  • the main permanent magnet 21a is arranged on one side in the rotation axis direction with respect to the main permanent magnet 21a in which one side in the rotation axis direction is N-pole and the other side in the rotation axis direction is S-pole.
  • the two first secondary permanent magnets 22a sandwiched from both sides in the circumferential direction are arranged so that their S poles are opposed to each other in the circumferential direction, and the both side forces in the circumferential direction are sandwiched between the main permanent magnets 21a on the other side in the rotational axis direction.
  • the two second secondary permanent magnets 23a are arranged such that their N poles are opposed to each other in the circumferential direction.
  • the first sub permanent magnet mounting layer 22 and the second sub permanent magnet mounting layer 23 with the hydraulic pressure (fluid pressure) of hydraulic fluid (fluid) that is an incompressible fluid supplied from the hydraulic control device 25a The phase change mechanism 25 that changes the relative phase between the main permanent magnet mounting layer 21 and the main permanent magnet mounting layer 21 will be described.
  • the phase changing mechanism 25 is a space that penetrates the inner periphery of the main permanent magnet mounting layer 21 in the rotation axis direction on both sides of the main permanent magnet mounting layer 21 in the rotation axis direction.
  • the first drive plate 31 and the second drive plate 32 fixed so as to cover the part 21c, and the first drive plate 31 and the second drive plate 32 are supported by the first drive plate 31 and the second drive plate 32 so as to be rotatable around the rotation axis.
  • the vane rotor 33 is provided in the hollow portion 21c of the permanent magnet mounting layer 21.
  • the vane rotor 33 is fixed to the first sub permanent magnet mounting layer 22 and the second sub permanent magnet mounting layer 23, for example.
  • a plurality of screw holes 21d penetrating in the direction of the rotation axis are formed at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • a plurality of bolt insertion holes 31d (for example, the same number as the screw holes 21d of the main permanent magnet mounting layer 21) penetrating in the rotation axis direction are formed on the outer circumference of the first drive plate 31 on the same circumference.
  • a fitting hole 31f penetrating in the rotation axis direction is formed at the center position of the first drive plate 31 on the inner peripheral side of the bolt insertion hole 31d.
  • a plurality of bolt insertion holes 32d (for example, the same number as the screw holes 21d of the main permanent magnet mounting layer 21) penetrating in the rotation axis direction are formed on the outer circumference of the second drive plate 32 on the same circumference.
  • a fitting hole 32f is formed at the center position of the second drive plate 32 on the inner peripheral side of the bolt insertion hole 32d. The fitting hole 32f penetrates in the rotation axis direction.
  • the first drive plate 31 is disposed on the inner periphery side of the outer peripheral bolt insertion hole 31d.
  • An annular groove 31g concentric with the plate 31 is formed, and as shown in FIGS. 8 and 9, for example, the circumferentially spaced position force of the passage groove 31g is a plurality of passage grooves 31h. Is extended evenly toward the axial center side.
  • passage grooves 31h are parallel to the center of the first drive plate 31 and the quadrature radius line passing through each bolt insertion hole 31d and offset by a predetermined amount on the same side in the circumferential direction. Further, on the surface on the one side in the rotational axis direction of the first drive plate 31, a plurality of passage grooves 31j in the circumferential direction of the passage groove 31g have a plurality of passage grooves 31j that radially radiate outward in the radial direction. It penetrates to. The passage groove 31h and the passage groove 31j have different phases in the circumferential direction.
  • passage grooves 31h of the first drive plate 31 are set so as to extend to a recess 43 of the main permanent magnet mounting layer 21 to be described later.
  • the second drive plate 32 is placed inside the bolt insertion hole 32d on the outer peripheral side.
  • an annular passage groove 32g having the same diameter as the passage groove 31g of the first drive plate 31 is formed, and the circumferentially equal position force of the passage groove 32g is also a plurality of passage grooves 32j. However, each penetrates radially outward toward the outer circumferential surface.
  • the passage groove 31j of the first drive plate 31 and the passage groove 33 ⁇ 4 of the second drive plate 32 are arranged so as to have different phases in the circumferential direction.
  • the plurality of passage grooves 32h are evenly extended toward the axial center side in the circumferential direction of the passage groove 32g.
  • passage grooves 32h are parallel to the radius line of the quadrant that passes through the center of the second drive plate 32 and the bolt insertion holes 32d and are offset by a predetermined amount on the same side in the circumferential direction.
  • the vane rotor 33 includes a cylindrical boss portion 34 and a plurality of radially extending outer circumferential surfaces on the outer peripheral surface of the boss portion 34. (For example, the same number as the bolt insertion holes 3 le and 32 e described above) and the blade portions 35.
  • the boss part 34 is located on the outer peripheral side and has a clamping base part 36 having the same length in the rotational axis direction as the blade part 35, and projects from the inner peripheral side of the clamping base part 36 to both sides in the rotational axis direction.
  • a stepped shape having a pair of cylindrical fitting portions 37 is formed.
  • a connecting spline 34b shown in FIG. 6 is formed in the central portion in the rotation axis direction, and each blade portion 35 is formed on both sides in the rotation axis direction as shown in FIG.
  • Passage holes 34d penetrating on the same opposite side in the rotation direction of the base end are formed at different positions in the rotation axis direction.
  • the output shaft 38 to which the driving force of the rotor is transmitted is attached to the inner peripheral portion of the vane rotor 33.
  • the output shaft 38 is connected to a spline 38a for connection to the connection spline 34b of the boss 34, and an annular shape that connects all the passage holes 34c of the boss 34 in a state of being connected by the connection spline 38a. It has a communication groove 38b, an annular communication groove 38c for communicating all the passage holes 34d in the same state, and seal grooves 38d formed at both outer positions of these communication grooves 38b and 38c. These seal grooves 38d are provided with seal rings (not shown) for sealing the gaps with the vane rotor 33, respectively.
  • the output shaft 38 has a passage hole 38e for supplying and discharging hydraulic oil to and from the communication groove 38b through the inside thereof, and a passage hole 38f for supplying and discharging hydraulic oil to and from the communication groove 38c.
  • the output shaft 38 is formed on the first sub permanent magnet mounting layer 22 and the second sub permanent magnet mounting layer 2 at both side portions protruding outward in the rotation axis direction from the drive plates 31 and 32. Fixed to 3.
  • each blade portion 35 is formed with a seal holding groove 35d, which is recessed toward the center, on the outer peripheral surface of the blade portion 35 over the entire length in the rotation axis direction.
  • spring seals 40 for sealing the gap between the main permanent magnet mounting layer 21 and the hollow portion 21c are arranged.
  • each spring seal 40 includes a seal 40a that is provided on the outside and is in sliding contact with the hollow portion 21c, and a spring that is provided on the inside and presses the seal 40a toward the hollow portion 21c on the radially outer side. 40b.
  • the inner peripheral portion of the main permanent magnet mounting layer 21 is formed from a ring-shaped base portion 41 and equidistant positions in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the base portion 41. It has the same number of protrusions 42 as the blades 35 protruding inward in the radial direction.
  • Each protrusion 42 has a substantially isosceles triangular shape that is tapered when viewed in the direction of the rotation axis, and in all the protrusions 42, between the protrusions 42 adjacent to each other in the circumferential direction.
  • a concave portion 43 in which the above-described vane portion 35 of the vane rotor 33 can be disposed is formed.
  • Each protrusion 42 is formed with a seal holding groove 42a, which is recessed toward the outer diameter side, on the inner end face thereof over the entire length in the rotation axis direction.
  • spring seals 44 for sealing a gap with the outer peripheral surface of the boss portion 34 of the vane rotor 33 are arranged.
  • these spring seals 44 are provided on the inner circumferential side and are provided with a seal 44a that is in sliding contact with the boss 34 of the vane rotor 33 and an outer diameter side provided with the seal 44a on the vane rotor 33 side. It consists of a seal spring 44b that presses against!
  • each wall 42A on the same side in the rotation direction of the main permanent magnet mounting layer 21 of each protrusion 42 has the same one side in the rotation axis direction of the inner circumferential rotor 11 respectively.
  • a notch 42b extending in the radial direction is formed at the end edge of each of the two.
  • the wall 42B on the opposite side in the rotation direction of each protrusion 42 extends in the radial direction to the edge on the opposite side to the above in the rotation axis direction of the main permanent magnet mounting layer 21, respectively.
  • a notch 42c is formed.
  • the blade portions 35 of the vane rotor 33 are arranged one by one in each of the recesses 43 of the main permanent magnet mounting layer 21. Also, the output shaft 3 splined to the vane rotor 33 8 can rotate together with the first secondary permanent magnet mounting layer 22 and the second secondary permanent magnet mounting layer 23, and is specifically fixed integrally.
  • the second pressure chamber 52 is formed between the projecting portion 42 and the projecting portion 42 in contact with each other, and each of the second pressure chambers 52 is wider than the second pressure chamber 52 between the projecting portions 42 adjacent to the same one side in the rotation direction.
  • One pressure chamber 51 is formed (in other words, the first pressure chamber 51 and the second pressure chamber 52 are formed by the blade portion 35 accommodated in the recess 43).
  • the passage holes 34c of the vane rotor 33 are provided in the first pressure chambers 51 so as to open one-to-one, and the passage holes 34d of the vane rotor 33 are opened in the second pressure chambers 52 one-to-one.
  • the main permanent magnet mounting layer 21 is relatively closed on the side of the passage hole 34d of the vane rotor 33, so that the passage hole 34d is not blocked by the presence of the notch portion 42c.
  • the passage groove 31h of the first drive plate 31 is not blocked.
  • the passage hole 34d and the passage groove 31h always open to the second pressure chamber 52. That is, the notch 42c allows the passage groove 31h to always open to the first pressure chamber 51.
  • the main permanent magnet mounting layer 21, the first sub permanent magnet mounting layer 22 and the second sub permanent magnet mounting layer 23 are the main permanent magnet 21a, the first and second sub permanent magnets 22a,
  • the phase position in the field-weakening state with a relatively wide phase stable region due to the attractive force with 23a is the origin position when the first pressure chamber 51 and the second pressure chamber 52 are not substantially subjected to the hydraulic pressure. Is set. Then, the hydraulic oil is introduced into the second pressure chambers 52 through the passage holes 34d that are always open at the notch 42c (that is, the hydraulic pressure is introduced into the second pressure chambers 52) from the state at the origin.
  • the primary permanent magnet mounting layer 21, the first secondary permanent magnet mounting layer 22 and the second secondary permanent magnet mounting layer 23 rotate relative to the magnetic force, and the strong field state shown in FIGS. Become.
  • the phase stable region is relatively narrow due to the repulsive force between the main permanent magnet 21a and the first and second sub permanent magnets 22a, 23a.
  • the main permanent magnet mounting layer 21, the first sub permanent magnet mounting layer 22, and the second sub permanent magnet mounting layer 23 are at the origin position. Relative rotation toward the field-weakening state changes to a phase position where the main permanent magnet 21a and the first and second sub permanent magnets 22a, 23a are attracted by magnetic force.
  • the hydraulic control device 25a stops the supply and discharge of the hydraulic fluid from the first pressure chamber 51 and the second pressure chamber 52, for example, by shutting off an unillustrated on-off valve.
  • the permanent magnet mounting layer 21, the first secondary permanent magnet mounting layer 22, and the second secondary permanent magnet mounting layer 23 maintain the phase relationship at that time, and stop the phase change in an arbitrary field state. be able to.
  • the vane rotor 33 described above is integrally fixed to the first sub permanent magnet mounting layer 22 and the second sub permanent magnet mounting layer 23 so as to be integrally rotatable. Will be placed inside. Also, the vane rotor 33 is rotatably supported by the first and second drive plates 31, 32 fixed to the main permanent magnet mounting layer 21 so as to cover both end surfaces of the main permanent magnet mounting layer 21 in the rotation axis direction. The output shaft 38 is also integrated. It is Further, the concave portion 43 of the main permanent magnet mounting layer 21 forms a first pressure chamber 51 and a second pressure chamber 52 with the vane rotor 33.
  • the relative phase of the vane rotor 33 with respect to the main permanent magnet mounting layer 21 is changed by supplying and discharging the hydraulic oil to the first pressure chamber 51 and the second pressure chamber 52, that is, the introduction control of the hydraulic pressure.
  • the relative phase between the main permanent magnet mounting layer 21 and the first sub permanent magnet mounting layer 22 and the second sub permanent magnet mounting layer 23 is changed.
  • the relative phase between the primary permanent magnet mounting layer 21 and the first secondary permanent magnet mounting layer 22 and the second secondary permanent magnet mounting layer 23 is advanced by at least an electrical angle of 180 °.
  • the motor 10 is in a state where the first secondary permanent magnet 22a and the second secondary permanent magnet 23a and the primary permanent magnet 21a are short-circuited, and each stator winding Magnetic flux converges due to the field-weakening state in which the effective magnetic flux linked to 12a and 13a is relatively reduced and the so-called permanent magnet's Halbach arrangement, so that the magnetic flux converges and links to each stator winding 12a and 13a. It is possible to set an appropriate state between the strong field state in which the effective magnetic flux relatively increases.
  • the main permanent magnet 21a has a relatively high residual magnetic flux density as compared with at least one of the first sub permanent magnet 22a and the second sub permanent magnet 23a.
  • At least one of the first secondary permanent magnet 22a and the second secondary permanent magnet 23a has a relatively higher coercive force than the main permanent magnet 21a!
  • the main permanent magnet 21a, the first sub permanent magnet 22a, and the second sub permanent magnet 23a are permanent magnets that are equivalent materials, and the main permanent magnet 21a includes the first sub permanent magnet 22a or It is a relatively large total magnet amount (that is, magnet volume) compared to at least one of the second secondary permanent magnets 23a.
  • the sign of the induced voltage of the motor 10 in the weak field state is inverted with respect to the induced voltage of the motor 10 in the strong field state. That is, the induced voltage constant of the motor 10 is changed by changing the relative phase between the main permanent magnet mounting layer 21 and the first sub permanent magnet mounting layer 22 and the second sub permanent magnet mounting layer 23. Positive value force It is possible to set an appropriate value between negative values.
  • the relative phase can be set to a zero phase where the induced voltage constant and the induced voltage are zero.
  • the first stator 12 and the second stator 13 are shown in FIGS. 2 and 14A, 14B, for example. 6N type with 6 main poles (for example, U +, V +, W +, U ", V", W_ ), and the field magnet by each permanent magnet 21a, 22a, 23a of the port 11
  • the magnetic flux particularly the field magnetic flux in the strong field state, is swept between the first and second stators 12 and 13 paired in the rotation axis direction. That is, the U +, V +, and W + poles of one stator are set so that the U ", V", and W- poles of the other stator face each other in the rotation axis direction.
  • the first stator 12 and the second stator 13 may be a 12N type having 12 main poles.
  • 2 teeth 12b of the stator 12 and two teeth 13b of the second stator 13 corresponding to the other of the W T and U_ poles and the other of the U_ and W-poles, for example, are set to face each other in the rotation axis direction It has been.
  • stator windings 12a and 13a are fitted by, for example, distributed winding, short-pitch winding, and two-layer winding.
  • the direction of the magnetic flux by each stator winding 12a, 13a is opposite to the direction of the magnetic flux by each permanent magnet 21a, 22a, 23a of the rotor 11.
  • a motor control device 60 that drives and controls the motor 10 according to this embodiment includes an inverter circuit 61, a motor ECU 62, and a battery 63 as a DC power source, as shown in FIG. 15, for example. .
  • the inverter circuit 61 includes, for example, a transistor switching element (for example, IGBT: Insul A bridge circuit 6 la formed by a bridge connection using a plurality of ated Gate Bipolar Mode Transistors), a smoothing capacitor 64, and a gate drive circuit 65 are provided.
  • this bridge circuit 61a two series circuits are configured by transistors U1 and U2, VI and V2, Wl and W2 arranged in two stages, and the two series circuits are connected in parallel. It is an inverter circuit.
  • each transistor Ul, VI, W1 is connected to the positive terminal of battery 63, and the emitter of each transistor U2, V2, W2 is connected to the negative terminal of battery 63, and each transistor Ul, VI, W1
  • the emitter is connected to the collector of each transistor U2, V2, and W2, and the emitter force between the collectors of each transistor U1 and U2, VI and V2, W1, and W2 is forward to the collector.
  • Each diode DU1 and DU2, DVI and DV2, DW1 and DW2 are connected.
  • the smoothing capacitor 64 is connected between the positive terminal and the negative terminal of the battery 63.
  • the gate driving circuit 65 turns on and off the transistors U1 and U2, VI and V2, W1 and W2 according to the gate signal input from the motor ECU 62, that is, the transistors U1 and U2. , VI and V2, W1 and W2 are controlled by pulse width modulation (PWM) to control the conduction (ON) and cutoff (OFF) between the collector emitters.
  • PWM pulse width modulation
  • the motor ECU 62 performs, for example, feedback control of current on the dq coordinate forming the rotation orthogonal coordinate, and calculates the target d-axis current and the target q-axis current from, for example, an external controller force input torque command. Based on the target d-axis current and target q-axis current! /, The three-phase output voltage is calculated, and the PWM signal, which is the gate signal, is input to the inverter circuit 61 according to each phase output voltage.
  • the d-axis current and q-axis current obtained by converting the detected values of the phase currents Ilu, Ilv, and I lw actually supplied from the inverter circuit 61 to the motor 10 on the dq coordinate, the target d-axis current, and the target Control is performed so that each deviation from the q-axis current becomes zero.
  • the motor ECU 62 drives each switching element of the inverter circuit 61 on and off by pulse width modulation based on each phase output voltage in the form of a sine wave and a carrier signal such as a triangular wave.
  • Gate signal which is a switching command for each pulse force Generate a signal (that is, a pulse width modulated signal).
  • the transistors Ul, U2 and VI, V2, Vl, Wl, and W2 that are paired for each phase are switched on (conductive) and Z off (cut off) to supply from the notch 63.
  • the three-phase AC power is converted into three-phase AC power, and the energization of the stator windings 12a and 13a of the three-phase motor 10 is sequentially commutated. Phase current Ilu and phase V current Ilv and phase W current II w are applied.
  • PWM pulse width modulation
  • the motor ECU 14 has at least any two of the phase currents Ilu, Ilv, Ilw supplied to the stator windings 12a, 13a of the first stator 12 and the second stator 13 (for example, the detection signal output from the current sensor that detects the V-phase current Ilv, the W-phase current Ilw, and the rotation angle ⁇ of the rotor 11 of the motor 10 used in, for example, coordinate conversion processing (that is, a predetermined reference)
  • the detection signal output from the rotation sensor that detects the rotation angle of the magnetic pole of the rotor 11 from the rotation position) and the detection signal output from the voltage sensor that detects the terminal voltage (power supply voltage) of the battery 63 are input.
  • the detection signal output from the rotation sensor that detects the rotation angle of the magnetic pole of the rotor 11 from the rotation position and the detection signal output from the voltage sensor that detects the terminal voltage (power supply voltage) of the battery 63 are input.
  • the motor 10 of the present embodiment first, in the vicinity of both ends of the main permanent magnet 21a in the rotation axis direction, the magnetic force in the direction perpendicular to the magnetic direction of the main permanent magnet 21a.
  • the magnetic flux of each permanent magnet 21a, 22a, 23a is converged by the magnetic lens effect due to the so-called Halbach arrangement of the permanent magnet, or each permanent magnet A short circuit can be generated by 21a, 22a, and 23a.
  • the amount of magnetic flux linked to the stator windings 12a, 13a of the first stator 12 and the second stator 13 can be increased, and in a state where a magnetic circuit short circuit occurs, Demagnetization of each permanent magnet 21a, 22a, 23a can be suppressed.
  • the magnetization direction of one of the first secondary permanent magnet 22a and the second secondary permanent magnet 23a and the other first secondary permanent magnet 22a and the second secondary permanent magnet 23a are symmetrical with respect to the main permanent magnet 21a.
  • the magnetic flux is converged by the magnetic flux lens effect by the so-called Halbach arrangement of permanent magnets, or the magnetic path by each permanent magnet 21a, 22a, 23a. A short circuit can be generated even more effectively.
  • the phase change mechanism 25 changes the relative phase between the first secondary permanent magnet mounting layer 22, the second secondary permanent magnet mounting layer 23, and the main permanent magnet mounting layer 21.
  • the magnetic field state force of the magnetic field due to the flux lens effect by the so-called permanent magnet Halbach arrangement of the so-called permanent magnet 10 is also appropriately changed over the weak field state in which a short circuit occurs due to each permanent magnet 21a, 22a, 23a.
  • the field flux generated by each permanent magnet 21a, 22a, 23a is induced by increasing or decreasing the amount of flux linkage that links the stator windings 12a, 13a.
  • the voltage constant can be made variable. As a result, the rotational speed range and torque range in which the motor 10 can be operated are expanded, and the operational efficiency can be improved and the operable range can be expanded.
  • the phase changing mechanism 25 is a vane actuator configured by pressure chambers 51 and 52 to which fluid pressure is supplied and a vane rotor 33 that rotates under the pressure of the fluid.
  • the phase changing mechanism 25 is a vane actuator configured by pressure chambers 51 and 52 to which fluid pressure is supplied and a vane rotor 33 that rotates under the pressure of the fluid.
  • the residual force is relatively smaller than the first sub-permanent magnet 22a and the second sub-permanent magnet 23a.
  • the first sub-permanent magnet 22a and the second sub-permanent magnet 23a which are set so that the magnetic flux density is relatively high and the magnetic fields from the stators 12 and 13 tend to be demagnetized.
  • the coercive force By setting the coercive force to be relatively higher than that of the permanent magnet 21a, the first secondary permanent magnet 22a and the second secondary permanent magnet 23a are demagnetized by the magnetic fields from the stators 12 and 13.
  • the amount of magnetic flux interlinking with the stator windings 12a and 13a of the stators 12 and 13 can be further increased while suppressing this.
  • the main permanent magnet 21a has a relatively large total magnet amount (that is, magnet volume) compared to at least one of the first sub permanent magnet 22a and the second sub permanent magnet 23a.
  • the induced voltage constant of the motor 10 can be set to an appropriate value between a positive value and a negative value, and the variable ratio of the induced voltage constant can be effectively increased.
  • the motor 10 is weakened without the necessity of energizing the stators 12 and 13 with a phase current having a phase opposite to that of the induced voltage. It is only necessary to shift to the magnetic state and reverse the sign of the induced voltage constant from positive to negative, and the phase current to be supplied to each of the stators 12 and 13 during motor 10 running and regenerative operation. The phase can be kept unchanged.
  • the relative phase between the main permanent magnet mounting layer 21, the first sub permanent magnet mounting layer 22 and the second sub permanent magnet mounting layer 23 is the zero position where the induced voltage constant and the induced voltage are zero. Since the driving force is transmitted to the driving wheel side force motor 10 when the vehicle decelerates, the motor 10 is driven to rotate by an external driving force. Even if there is no need for energization by this regenerative operation, the induced voltage constant and induced voltage can be made zero, preventing the occurrence of problems in various electrical components due to unnecessary power generation. can do.
  • the phase changing mechanism 25 is connected to either the main permanent magnet mounting layer 21, the first sub permanent magnet mounting layer 22, or the second sub permanent magnet mounting layer 23.
  • the first pressure chamber 51 and the second pressure chamber 52 may be provided, and the vane rotor 33 may be integrally provided on one of the other.
  • the phase changing mechanism 25 controls the hydraulic pressure acting on the pressure chambers 51 and 52 formed by the hollow portion 21c of the main permanent magnet mounting layer 21 and the vane rotor 33. Therefore, the relative phase between the main permanent magnet mounting layer 21 and the first sub permanent magnet mounting layer 22 and the second sub permanent magnet mounting layer 23 is changed to a desired phase.
  • the relative phase between the first secondary permanent magnet mounting layer 22 and the second secondary permanent magnet mounting layer 23 and the main permanent magnet mounting layer 21 may be changed to a desired phase.
  • a rotational driving force of a predetermined value or more acts on the motor 10 so as to pile on the attractive force of each permanent magnet 21a, 22a, 23a in the field weakening state
  • the main permanent magnet mounting layer 21 of the rotor 11 and The first and second secondary permanent magnet mounting layers 22 and 23 rotate relative to the magnetic force, and for example, as shown in FIGS. 9 and 16B, all the blade portions 35 rotate within the corresponding recesses 43, respectively.
  • a first pressure chamber 51 is formed between the projecting portions 42 in contact with the projecting portions 42 adjacent to the same one side in the direction, and each between the projecting portions 47 adjacent to the same opposite side in the rotation direction.
  • a strong field state is formed in which a second pressure chamber 52 wider than the first pressure chamber 51 is formed.
  • the phase stable region is relatively narrow due to the repulsive force between the main permanent magnet 21a and the first and second sub permanent magnets 22a, 23a.
  • the main permanent magnet mounting layer 21, the first sub permanent magnet mounting layer 22, and the second sub permanent magnet mounting layer 23 face the field weakening state that is the origin position.
  • the relative rotation of the main permanent magnet 21a and the first and second sub permanent magnets 22a and 23a changes to a phase position where they are attracted by magnetic force.
  • the phase changing mechanism 25 controls the hydraulic pressure acting on the pressure chambers 51, 52 formed by the hollow portion 21c of the main permanent magnet mounting layer 21 and the vane rotor 33. Therefore, the relative phase between the main permanent magnet mounting layer 21 and the first sub permanent magnet mounting layer 22 and the second sub permanent magnet mounting layer 23 is changed to a desired phase. First, even if the relative phase between the first secondary permanent magnet mounting layer 22 and the second secondary permanent magnet mounting layer 23 and the main permanent magnet mounting layer 21 is changed to a desired phase by the planetary gear mechanism. Good.
  • the phase changing mechanism 95 includes a main permanent magnet mounting layer 21, a first sub permanent magnet mounting layer 22, and a second sub permanent magnet mounting layer 23, as shown in FIG. And the planetary gear mechanism 80 connected to the main permanent magnet mounting layer 21, and the relative phase between the first secondary permanent magnet mounting layer 22 and the second secondary permanent magnet mounting layer 23. Setting And an actuating device 90 to be configured.
  • the first secondary permanent magnet mounting layer 22 and the second secondary permanent magnet mounting layer 23 are integrally connected by the connecting portion 11a.
  • the planetary gear mechanism 80 is disposed in a hollow portion on the inner peripheral side of the rotor 11, and is a first ring gear (coaxially and integrally formed with the main permanent magnet mounting layer 21).
  • the sun gear (S) 85 which is an idle gear that meshes with the second planetary gear train 84, and one of the first planetary gear train 83 or the second planetary gear train 84, for example, a plurality of the first planetary gear train 83
  • the first planetary gear 83a is rotatably supported around each first planetary rotation axis P1, Consists of the first planetary carrier (C1) 86 that can rotate around the rotation axis O and the first planetary gear train 83 or the second planetary gear train 84, for example, the second planetary gear train 84.
  • a plurality of second planetary gears 84a are rotatably supported around each second planetary rotation axis P2 and include a second planetary carrier (C2) 87 fixed to the second stator 13. Yes.
  • the planetary gear mechanism 80 is a single-pione type planetary gear mechanism that includes the first planetary gear train 83 and the second planetary gear train 84 of each single row.
  • the outer diameters of the first ring gear (R1) 81 and the second ring gear (R2) 82 are formed smaller than the inner diameter of the rotor 11 and are parallel to the rotation axis O.
  • the first ring gear (R1) 81 and the second ring gear (R2) 82 arranged coaxially so as to be adjacent to each other are disposed in the hollow portion on the inner peripheral side of the rotor 11.
  • the first ring gear (R1) 81 arranged at a position shifted to one side in the direction parallel to the rotation axis O with respect to the arrangement position of the second ring gear (R2) 82 can be rotated by a bearing. And connected to a rotating shaft O that extends toward one side!
  • the first planetary carrier (C1) 86 is one of the first planetary gear trains 83 in a direction parallel to the rotation axis O with respect to the arrangement position of the first planetary gear train 83 that meshes with the first ring gear (R1) 81. Shifted to the side
  • the sun gear (S) 85 which is disposed in a hollow position, is rotatably inserted in the hollow portion of the rotary shaft PS of the sun gear (S) 85 and is connected to a rotary shaft PC extending to the other side.
  • the second planetary carrier (C2) 87 is shifted to the other side in the direction parallel to the rotation axis O with respect to the arrangement position of the second planetary gear train 84 that meshes with the second ring gear (R2) 82. It is placed at the position.
  • the first ring gear (R1) 81 and the second ring gear (R2) 82 have substantially the same gear shape, and each of the plurality of components constituting the first planetary gear train 83.
  • the first planetary gear 83a and the plurality of second planetary gears 84a constituting the second planetary gear train 84 have substantially the same gear shape, and the rotation shaft PS of the sun gear (S) 85 is the motor 10 It is arranged coaxially with the rotation axis O and is rotatably supported by a bearing.
  • the first planetary gear train 83 and the second planetary gear train 84 are engaged with the sun gear (S) 85, which is an idle gear, so that the main permanent magnet mounting layer 21 and the first sub permanent magnet mounting layer 22 and the second auxiliary permanent magnet mounting layer 23 are rotated synchronously.
  • S sun gear
  • the rotation axis PC of the first planetary carrier (C1) 86 is arranged coaxially with the rotation axis O of the motor 10 and is connected to the actuator 90, and the second planetary carrier (C2) 87 is connected to the second planetary carrier (C2) 87. It is fixed to the stator 13.
  • the actuator 90 includes, for example, a hydraulic pump (not shown) that is controlled in accordance with a control command input from the external controller, etc., and converts fluid energy into rotational motion, and the like.
  • the rotation of the carrier (C1) 86 is restricted (that is, the first planetary carrier (C1) 86 is held at a predetermined rotation position), or the first planetary carrier (C1) 86 is moved by an advance operation or a retard operation. Is rotated in the forward or reverse direction around the rotation axis O by a predetermined amount of rotation.
  • the speed of the second planetary carrier (C2) 87 with respect to the rotation around the rotation axis O is the same as the rotation state of the sun gear (S) 85 shown in FIG. Zero. Therefore, the second ring gear (R2) 82 and each secondary permanent magnet mounting layer 22, 2 3 corresponds to the gear ratio of the sun gear (S) 85 to the second ring gear (R2) 82 (ie, the speed increasing ratio) g2 with respect to the sun gear (S) 85 rotating at an appropriate speed in the reverse direction, for example. It will rotate in the forward direction at speed.
  • the speed of the first planetary carrier (C1) 86 with respect to the rotation around the rotation axis O is zero.
  • the first ring gear (Rl) 81 and the main permanent magnet mounting layer 21 have, for example, a sun gear (S) 85 that rotates at an appropriate speed in the reverse rotation direction with respect to the first gear (R1) 81.
  • S) The gear ratio of 85 (that is, the speed increasing ratio) will rotate in the forward direction at a speed corresponding to gl.
  • the gear ratio gl and the gear ratio g2 are substantially equal (gl ⁇ g2)
  • the main permanent magnet mounting layer 21, the first secondary permanent magnet mounting layer 22, and the second secondary permanent magnet mounting layer 23 Becomes synchronous rotation, and the relative phase between the main permanent magnet mounting layer 21, the first sub permanent magnet mounting layer 22 and the second sub permanent magnet mounting layer 23 is maintained without change.
  • the speed of the first planetary carrier (C1) 86 with respect to the rotation around the rotation axis O is a value other than the opening. Therefore, an appropriate positive value or negative value with respect to the forward rotation direction or the reverse rotation direction is obtained. Therefore, the first ring gear (R1) 81 and the main permanent magnet mounting layer 21 are opposed to the first ring gear (R1) 81 with respect to the sun gear (S) 85 that rotates at an appropriate speed in the reverse direction, for example.
  • the gear ratio of the sun gear (S) 85 (that is, the speed increasing ratio) is faster than the speed according to gl!
  • the main permanent magnet mounting layer 21 is accelerated or decelerated as compared with the sub permanent magnet mounting layers 22 and 23.
  • the relative phase between the main permanent magnet mounting layer 21, the first sub permanent magnet mounting layer 22, and the second sub permanent magnet mounting layer 23 changes.
  • the actuator 90 has at least a mechanical ratio of the gear ratio (that is, the speed increasing ratio) gl of the sun gear (S) 85 to the first ring gear (R1) 81 and the number of pole pairs P of the motor 10.
  • the relative phase between the main permanent magnet mounting layer 21 and the first sub permanent magnet mounting layer 22 and the second sub permanent magnet mounting layer 23 is advanced by at least 180 ° of the electrical angle. Can be changed to the retard side, and the state of the motor 10 can be set to an appropriate state between the weak field state and the strong field state.
  • the motor 10 according to the second modification has the above-described configuration. Next, a driving method of the motor 10 will be described with reference to the accompanying drawings.
  • step S01 shown in FIG. 19 for example, the main permanent magnet mounting layer 21 detected by, for example, a rotation sensor, the first sub permanent magnet mounting layer 22, and the second sub permanent magnet mounting layer 23 Get the relative phase (electrical angle oc: edeg).
  • step S03 the first planetary carrier (C1) 86 is rotated on the rotation axis O according to the mechanical angle / 3 and the gear ratio gl of the sun gear (S) 85 to the first ring gear (R1) 81.
  • step S04 the actuator 90 rotates the first planetary carrier (C 1) 86 about the rotation axis O by the rotation amount ⁇ , and the series of processes is completed.
  • the plurality of first planetary gears 83a constituting the first planetary gear train 83 and the plurality of second planetary gears 84a constituting the second planetary gear train 84 are each rotated in planetary manner.
  • the sun gear (S) 85 which is an idle gear
  • synchronous operation of the main permanent magnet mounting layer 21 and each of the sub permanent magnet mounting layers 22 and 23 is achieved.
  • the first planetary carrier (C 1) 86 is restricted from rotating around the rotation axis O (that is, held at a predetermined rotation position).
  • the force required for rotational driving is the main permanent magnet 21a of the main permanent magnet mounting layer 21 and each sub permanent magnet mounting layer 22, regardless of the number of rotations of the motor 10 and the magnitude of torque. It is only necessary to be larger than the attractive force or repulsive force of each of the 23 secondary permanent magnets 22a, 23a.
  • the phase can be controlled efficiently without requiring a force larger than the torque output by the motor 10, such as a brake actuator. can do.
  • the actuator 90 can rotate the first planetary carrier (C1) 86 without the need for external power supply, thereby preventing the operating efficiency of the motor 10 from being reduced. it can.
  • the state of the motor 10 can be appropriately shifted between, for example, a strong field state and a weak field state.
  • the planetary gear mechanism 80 is a single-pione type planetary gear mechanism, but is not limited to this, for example, a double-beon type planetary gear mechanism. There may be.
  • the present invention is suitable for use as a travel drive source and a generator mounted on a vehicle.

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Abstract

 ロータ(11)は、複数の主永久磁石(21a)が装着された主永久磁石装着層(21)と、複数の第1副永久磁石(22a)が装着された第1副永久磁石装着層(22)と、複数の第2副永久磁石(23a)が装着された第2副永久磁石装着層(23)と、少なくとも第1副永久磁石装着層(22)および第2副永久磁石装着層(23)と、主永久磁石装着層(21)との何れか一方を回転軸周りに回動させることによって第1副永久磁石装着層(22)および第2副永久磁石装着層(23)と、主永久磁石装着層(21)との間の相対的な位相を変更可能な位相変更機構とを備える。

Description

明 細 書
モータおよびモータ制御装置
技術分野
[0001] 本発明は、モータおよびモータ制御装置に関する。
本願 ίま、 2006年 06月 06曰〖こ曰本【こ出願された特願 2006— 157066、および、 2 006年 09月 25曰に曰本に出願された特願 2006— 259543に基づき優先権を主張 し、その内容をここに援用する。
背景技術
[0002] 従来、例えば回転軸方向の両側からロータを挟み込むようにして対向配置された 1 対のステータを備え、ロータの永久磁石による界磁磁束に対して、 1対のステータを 介した磁束ループを形成する軸ギャップ型の永久磁石発電機が知られて!/、る(例え ば、特許文献 1参照)。
特許文献 1:特表平 6— 500457号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] ところで、上記従来技術の一例に係る永久磁石発電機においては、ロータの永久 磁石による界磁磁束をいわば 1対のステータ間で掃引するようにしてロータ内を直線 的に貫通させることによってロータ内での磁束漏洩量を低減させ、ステータの固定子 卷線を鎖交する鎖交磁束量を増大させるようになつている。そして、このような永久磁 石発電機において、ステータの固定子卷線を鎖交する鎖交磁束量をさらに増大させ て、トルクポテンシャルを増大させることが望まれて!/、る。
[0004] 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ロータの永久磁石による界磁磁束を 有効利用して、ステータの固定子卷線を鎖交する鎖交磁束量を増大させることが可 能なモータおよびモータ制御装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0005] 上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第 1態様に係るモータ は、回転軸周りに回転可能なロータと、回転軸方向で対向配置されて前記回転軸方 向の両側力も前記ロータを挟み込む第 1ステータおよび第 2ステータとを備え、前記 ロータは、磁化方向が前記回転軸方向と平行とされて周方向に配置された複数の主 永久磁石と、磁化方向が前記回転軸方向および径方向に直交する方向と平行とさ れて前記主永久磁石の前記回転軸方向の両端部近傍に配置された第 1副永久磁 石および第 2副永久磁石とを備える。
[0006] さらに、本発明の第 2態様に係るモータでは、 2組の前記第 1副永久磁石および前 記第 2副永久磁石のうち、一方の前記第 1副永久磁石および前記第 2副永久磁石は 、前記主永久磁石の前記周方向の一方側の端部近傍に配置され、他方の前記第 1 副永久磁石および前記第 2副永久磁石は、前記主永久磁石の前記周方向の他方側 の端部近傍に配置されて 、る。
[0007] さらに、本発明の第 3態様に係るモータでは、前記ロータは、前記第 1副永久磁石 が装着された第 1副永久磁石装着層と、前記回転軸方向で前記第 1副永久磁石装 着層に積層されると共に前記主永久磁石が装着された主永久磁石装着層と、前記 回転軸方向で前記主永久磁石装着層に積層されると共に前記第 2副永久磁石が装 着された第 2副永久磁石装着層とを備え、少なくとも、前記第 1副永久磁石装着層お よび前記第 2副永久磁石装着層と、前記主永久磁石装着層との何れか一方を、前記 回転軸周りに回動させることによって、前記第 1副永久磁石装着層および前記第 2副 永久磁石装着層と、前記主永久磁石装着層との間の相対的な位相を変更可能な位 相変更手段を備える。
[0008] さらに、本発明の第 4態様に係るモータでは、前記位相変更手段は、流体を供給す る流体供給手段と、前記ロータの前記回転軸に設けられて前記流体供給手段から前 記流体が供給される圧力室と、少なくとも、前記第 1副永久磁石装着層および前記第 2副永久磁石装着層と、前記主永久磁石装着層との何れか一方と一体とされると共 に前記圧力室内に配置されて前記流体の圧力によって前記回転軸周りに回動する ベーンロータとを備える。
[0009] さらに、本発明の第 5態様に係るモータでは、前記位相変更手段は、前記主永久 磁石と前記第 1副永久磁石および前記第 2副永久磁石との間の磁力と、前記主永久 磁石装着層の回転駆動力とに応じて、前記主永久磁石装着層を前記第 1副永久磁 石装着層および前記第 2副永久磁石装着層に対して相対的に回動可能に支持する 支持部材と、前記第 1副永久磁石装着層および前記第 2副永久磁石装着層に対す る前記主永久磁石装着層の相対的な回動を規制する規制手段とを備える。
[0010] さらに、本発明の第 6態様に係るモータは、前記第 1副永久磁石装着層と、前記第 2副永久磁石装着層とを一体に連結する連結部を備え、前記位相変更手段は、前 記主永久磁石装着層と同軸かつ一体に形成された第 1リングギアと、前記第 1副永 久磁石装着層と前記第 2副永久磁石装着層のいずれか一方と同軸かつ一体に形成 された第 2リングギアと、前記第 1リングギアに嚙み合う第 1プラネタリギアと、前記第 2 リングギアに嚙み合う第 2プラネタリギアと、前記第 1プラネタリギアおよび前記第 2プ ラネタリギアに嚙み合うサンギアと、前記第 1プラネタリギアまたは前記第 2プラネタリ ギアの何れか一方を回転可能に支持すると共に前記回転軸周りに回動可能とされた プラネタリキャリアとを具備する遊星歯車機構と、前記プラネタリキャリアに接続され、 前記プラネタリキャリアを前記回転軸周りに所定回動量だけ回動させる回動手段とを 備える。
[0011] さらに、本発明の第 7態様に係るモータは、固定子と、前記第 1プラネタリギアまた は前記第 2プラネタリギアの何れか他方を回転可能に支持すると共に、前記固定子 に固定された第 2プラネタリキャリアとを備える。
[0012] さらに、本発明の第 8態様に係るモータでは、前記回動手段は、油圧あるいは電動 により前記プラネタリキャリアを回動させる、または前記回動を規制するァクチユエ一 タである。
[0013] さらに、本発明の第 9態様に係るモータでは、前記所定回動量は、前記モータの極 対数 Pと、前記第 1リングギアまたは前記第 2リングギアの何れか一方に対する前記サ ンギアのギア比 gとに基づく機械角 0 (° ) = (180/p) XgZ (l +g)である。
[0014] さらに、本発明の第 10態様に係るモータでは、前記主永久磁石は、前記第 1副永 久磁石または前記第 2副永久磁石の少なくとも何れか一方に比べて相対的に高い残 留磁束密度を有する。
[0015] さらに、本発明の第 11態様に係るモータでは、前記主永久磁石は、前記第 1副永 久磁石または前記第 2副永久磁石の少なくとも何れか一方に比べて相対的に大きい 磁石総量である。
[0016] さらに、本発明の第 12態様に係るモータでは、前記第 1副永久磁石または前記第 2副永久磁石の少なくとも何れか一方は、前記主永久磁石に比べて相対的に高い保 磁力を有する。
[0017] また、本発明の第 13態様に係るモータ制御装置は、第 1態様から第 12態様の何れ 力 1つに記載のモータと、前記モータと電気エネルギーの授受を行う蓄電装置と、前 記第 1ステータおよび前記第 2ステータに接続され、前記モータと前記蓄電装置との 間の電気エネルギーの授受を制御する単一のインバータ装置とを備える。
発明の効果
[0018] 本発明の第 1態様に係るモータによれば、主永久磁石の回転軸方向両端部近傍( つまり、主永久磁石の回転軸方向両端部あるいは主永久磁石の回転軸方向両端部 から所定間隔を置いた位置)に、主永久磁石の磁化方向と直交する方向に磁化され た第 1副永久磁石および第 2副永久磁石を備えることにより、所謂永久磁石のハルバ ッハ配置による磁束レンズ効果によって各永久磁石の磁束を収束、あるいは、各永 久磁石によって磁路短絡を発生させることができる。これにより、磁束が収束する状 態では、各ステータの固定子卷線に鎖交する磁束量を増大させることができ、磁路 短絡が発生する状態では、各永久磁石の減磁を抑制することができる。
[0019] さらに、本発明の第 2態様に係るモータによれば、例えば一方の第 1副永久磁石お よび第 2副永久磁石と、他方の第 1副永久磁石および第 2副永久磁石とを、磁化方 向が対称となるように配置することにより、所謂永久磁石のハルバッハ配置による磁 束レンズ効果による磁束の収束、あるいは、各永久磁石による磁路短絡を、より一層 、効果的に発生させることができる。
[0020] さらに、本発明の第 3態様に係るモータによれば、位相変更手段によって第 1副永 久磁石装着層および第 2副永久磁石装着層と、主永久磁石装着層との間の相対的 な位相を変更することにより、モータの状態を、所謂永久磁石のハルバッハ配置によ る磁束レンズ効果により磁束が収束する強め界磁状態から各永久磁石による磁路短 絡が発生する弱め界磁状態に亘る適宜の界磁状態に設定することができ、各永久磁 石による界磁磁束が固定子卷線を鎖交する鎖交磁束量を増大あるいは低減させるこ とによって誘起電圧定数を可変とすることができる。これにより、モータの運転可能な 回転数範囲およびトルク範囲を拡大し、運転効率を向上させると共に高効率での運 転可能範囲を拡大することができる。
[0021] さらに、本発明の第 4態様に係るモータによれば、位相変更手段を、流体が供給さ れる圧力室と、この圧力室内に配置され、流体の圧力を受けて回動するべーンロー タとにより構成されるべーンァクチユエータとすることにより、圧力室への作動流体の 供給量を制御することで第 1副永久磁石装着層および第 2副永久磁石装着層と、主 永久磁石装着層との間の相対的な位相を所望の位相に変更することができ、モータ の構成が複雑ィヒすることを抑制しつつ、容易かつ適切に誘起電圧定数を可変とする ことができる。
[0022] さらに、本発明の第 5態様に係るモータによれば、例えば主永久磁石と第 1副永久 磁石および第 2副永久磁石との間の磁力に抗ぅ回転駆動力が主永久磁石装着層に 作用するように設定しておくことにより、磁力の作用方向または回転駆動力の作用方 向に沿って主永久磁石装着層を第 1副永久磁石装着層および第 2副永久磁石装着 層に対して相対的に異なる方向に回動させることができ、第 1副永久磁石装着層お よび第 2副永久磁石装着層と、主永久磁石装着層との間の相対的な位相を所望の 位相に変更することができ、モータの構成が複雑ィ匕することを抑制しつつ、容易かつ 適切に誘起電圧定数を可変とすることができる。
[0023] さらに、本発明の第 6態様に係るモータによれば、第 1プラネタリギアおよび第 2ブラ ネタリギアは、各プラネタリ回転軸周りに回転可能とされつつ、アイドルギアであるサ ンギアに嚙み合うことにより、主永久磁石装着層と、第 1副永久磁石装着層および第 2副永久磁石装着層との同期運転の実行状態あるいはモータの停止状態であっても 主永久磁石装着層と、第 1副永久磁石装着層および第 2副永久磁石装着層との間 の相対的な位相を容易に変更することができる。
また、サンギアでの摩擦を低減することができるため、プラネタリキャリアの回転軸周 りの回動に対する規制(つまり、所定回動位置での保持)あるいは回動駆動に必要と される力は、モータの回転数やトルクの大きさに拘わらずに、主永久磁石と、第 1副永 久磁石および第 2副永久磁石との吸引力あるいは反発力よりも大きいだけでよぐ例 えばブレーキアクチユエータのようにモータが出力するトルクよりも大きな力を必要と せずに、効率よく位相を制御することができる。
[0024] さらに、本発明の第 7態様に係るモータによれば、第 2プラネタリキャリアは固定子に 固定されていることから、第 1プラネタリギアまたは第 2プラネタリギアの何れか一方を 支持するプラネタリキャリアが回転軸周りに回動する際に、第 1プラネタリギアまたは 第 2プラネタリギアの何れか他方は各プラネタリ回転軸周りに回転することになる。こ れにより、主永久磁石装着層と、第 1副永久磁石装着層および第 2副永久磁石装着 層との何れか一方が、何れか他方に対して相対的に回転軸周りに回動し、主永久磁 石装着層と、第 1副永久磁石装着層および第 2副永久磁石装着層との間の相対的な 位相を容易かつ適切に変更することができる。
[0025] さらに、本発明の第 8態様に係るモータによれば、回動手段は、例えば油圧ポンプ あるいは電動モータ等を具備するァクチユエータであって、油圧あるいは電動により プラネタリキャリアを回転軸周りに所定回動量だけ回動させたり、主永久磁石装着層 と、第 1副永久磁石装着層および第 2副永久磁石装着層との永久磁石同士の吸引 力あるいは反発力に抗してプラネタリキャリアを回転軸周りの所定回動位置で保持す る。
[0026] さらに、本発明の第 9態様に係るモータによれば、第 1プラネタリギアまたは第 2ブラ ネタリギアの何れか一方を支持するプラネタリキャリアが回転軸周りに回動する際の 所定回動量が機械角 Θ (° ) = (180/p) X g/ (l +g)に設定されることで、モータ の状態を、例えば強め界磁状態と弱め界磁状態との間で適切に移行させることがで きる。
[0027] さらに、本発明の第 10態様に係るモータによれば、少なくとも第 1副永久磁石また は第 2副永久磁石に対して、主永久磁石の残留磁束密度を相対的に高くすることに よって、固定子卷線に鎖交する磁束量を増大させることができる。
[0028] さらに、本発明の第 11態様に係るモータによれば、少なくとも第 1副永久磁石また は第 2副永久磁石に対して、主永久磁石の磁石総量を相対的に大きくすることによつ て、弱め界磁状態でのモータの誘起電圧は、強め界磁状態でのモータの誘起電圧 に対して、符号が反転する。これにより、モータの誘起電圧定数が正の値力 負の値 までの間の適宜の値に設定可能となり、誘起電圧定数の可変レシオを有効に増大さ せることができる。
[0029] さらに、本発明の第 12態様に係るモータによれば、主永久磁石に対して、少なくと も第 1副永久磁石または第 2副永久磁石の保磁力を相対的に高くすることによって、 主永久磁石に比べて相対的に固定子からの磁界が反磁界となり易い第 1副永久磁 石または第 2副永久磁石が、固定子力もの磁界によって減磁されてしまうことを抑制 することができる。
[0030] また、本発明の第 13態様に係るモータ制御装置によれば、単一のインバータ装置 によって第 1ステータおよび第 2ステータへの通電が制御されることから、装置構成が 複雑ィヒすることを抑制しつつ、容易かつ適切にモータの誘起電圧定数を可変とする ことができる。
図面の簡単な説明
[0031] [図 1]本発明の一実施形態に係るモータの要部斜視図である。
[図 2]本発明の一実施形態に係るモータの要部を外周側力 内周側に向かい見た図 である。
[図 3A]本発明の一実施形態に係るモータの弱め界磁状態でのロータの主永久磁石 装着層を回転軸方向から見た平面図である。
[図 3B]本発明の一実施形態に係るモータの強め界磁状態でのロータの主永久磁石 装着層を回転軸方向から見た平面図である。
[図 4A]本発明の一実施形態に係るモータのロータの第 1副永久磁石装着層を回転 軸方向から見た平面図である。
[図 4B]本発明の一実施形態に係るモータのロータの第 2副永久磁石装着層を回転 軸方向から見た平面図である。
[図 5A]本発明の一実施形態に係るモータの弱め界磁状態での主永久磁石と第 1お よび第 2副永久磁石との配置状態を径方向から見た図である。
[図 5B]本発明の一実施形態に係るモータの強め界磁状態でのロータの主永久磁石 と第 1および第 2副永久磁石との配置状態を径方向から見た平面図である。
[図 6]本発明の一実施形態に係るモータを示す要部断面図である。 圆 7]本発明の一実施形態に係るモータの位相変更機構を示す分解斜視図である。 圆 8]本発明の一実施形態に係るモータの主永久磁石装着層および位相変更機構 の弱め界磁状態を示す、手前の第 1ドライブプレートを略し手前の第 1ドライブプレー トの通路溝を二点鎖線で示した正面図である。
圆 9]本発明の一実施形態に係るモータの主永久磁石装着層および位相変更機構 の強め界磁状態を示す、手前の第 1ドライブプレートを略し手前の第 1ドライブプレー トの通路溝を二点鎖線で示した正面図である。
圆 10]本発明の一実施形態に係るモータの主永久磁石装着層および位相変更機構 の強め界磁状態を示す、手前の第 1ドライブプレートを略し奥の第 2ドライブプレート の通路溝を二点鎖線で示した正面図である。
圆 11]本発明の一実施形態に係るモータの主永久磁石装着層および位相変更機構 の弱め界磁状態を示す、手前の第 1ドライブプレートを略し手前の第 1ドライブプレー トの通路溝を二点鎖線で示した部分斜視図である。
圆 12]本発明の実施形態に係るモータの強め界磁状態と弱め界磁状態とにおける 誘起電圧を示すグラフ図である。
圆 13A]本発明の一実施形態に係るモータの弱め界磁状態での主永久磁石と第 1お よび第 2副永久磁石との配置状態を径方向から見た図である。
[図 13B]本発明の一実施形態に係るモータの強め界磁状態でのロータの主永久磁 石と第 1および第 2副永久磁石との配置状態を径方向から見た平面図である。
圆 14A]本発明の一実施形態に係るモータの第 1ステータを回転軸方向から見た平 面図である。
圆 14B]本発明の一実施形態に係るモータの第 2ステータを回転軸方向から見た平 面図である。
圆 15]本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の構成図である。
圆 16A]本発明の実施形態の第 1変形例に係るモータの弱め界磁状態でのロータの 主永久磁石装着層を回転軸方向から見た平面図である。
圆 16B]本発明の実施形態の第 1変形例に係るモータの強め界磁状態でのロータの 主永久磁石装着層を回転軸方向から見た平面図である。 園 17]本発明の実施形態の第 2変形例に係るモータの構成を模式的に示す図であ る。
圆 18]本発明の実施形態の第 2変形例に係る遊星歯車機構の速度線図である。 圆 19]本発明の実施形態の第 2変形例に係るモータの駆動方法を示すフローチヤ一 トである。
符号の説明
10 モータ
11 ロータ
11a 連結部
12 第 1ステータ(固定子)
13 第 2ステータ(固定子)
21 主永久磁石装着層
21a 主永久磁石
22 第 1副永久磁石装着層
22a 第 1副永久磁石
23 第 2副永久磁石装着層
23a 第 2副永久磁石
25 位相変更機構 (位相変更手段)
25a 油圧制御装置 (流体供給手段)
31 第 1ドライブプレート (支持部材)
32 第 2ドライブプレート (支持部材)
33 ベーンロータ
42 突出部 (規制手段)
52 第 2圧力室 (圧力室)
60 モータ制御装置
61 インバータ回路 (インバータ装置)
63 バッテリ(蓄電装置)
80 遊星歯車機構 81 第 1リングギア (Rl)
82 第 2リングギア(R2)
83 第 1プラネタリギア列(第 1プラネタリギア)
84 第 2プラネタリギア列(第 2プラネタリギア)
85 サンギア(S)
86 第 1プラネタリキャリア(C1) (ブラネタリキャリア)
87 第 2プラネタリキャリア(C2) (第 2プラネタリキャリア)
90 ァクチユエータ(回動手段)
発明を実施するための最良の形態
[0033] 以下、本発明のモータおよびモータ制御装置の一実施形態について添付図面を 参照しながら説明する。
本実施の形態によるモータ 10は、例えば図 1および図 2に示すように、このモータ 1 0の回転軸周りに回転可能に設けられた略円板状のロータ 11と、回転軸方向の両側 力 ロータ 11を挟みこむようにして対向配置され、ロータ 11を回転させる回転磁界を 発生する複数相の各固定子卷線 12a, 13aを有する第 1ステータ 12および第 2ステ ータ 13とを備えるアキシャルギャップ型のモータである。
このモータ 10は、例えばノ、イブリツド車両や電動車両等の車両に駆動源として搭載 され、出力軸(回動軸)がトランスミッション(図示略)の入力軸に接続されることで、モ ータ 10の駆動力がトランスミッションを介して車両の駆動輪(図示略)に伝達されるよ うになつている。
また、車両の減速時に駆動輪側からモータ 10に駆動力が伝達されると、モータ 10 は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電 気エネルギー(回生エネルギー)として回収する。さらに、例えばハイブリッド車両に おいては、モータ 10の回転軸が内燃機関(図示略)のクランクシャフトに連結されると 、内燃機関の出力がモータ 10に伝達された場合にもモータ 10は発電機として機能し て発電エネルギーを発生する。
[0034] ロータ 11は、例えば図 2に示すように、複数の主永久磁石 21aが装着された主永久 磁石装着層 21と、複数の第 1副永久磁石 22aが装着された第 1副永久磁石装着層 2 2と、複数の第 2副永久磁石 23aが装着された第 2副永久磁石装着層 23と、少なくと も第 1副永久磁石装着層 22および第 2副永久磁石装着層 23と、主永久磁石装着層 21との何れか一方、例えば第 1副永久磁石装着層 22および第 2副永久磁石装着層 23を回転軸周りに回動させることによって第 1副永久磁石装着層 22および第 2副永 久磁石装着層 23と、主永久磁石装着層 21との間の相対的な位相を変更可能な位 相変更機構 25とを備えて構成され、回転軸方向に沿って同軸に、順次、第 1副永久 磁石装着層 22と、主永久磁石装着層 21と、第 2副永久磁石装着層 23とが積層され るようにして配置されている。
[0035] 主永久磁石装着層 21は、例えば図 3A, 3Bに示すように、円板状に形成され、厚さ 方向(つまり、回転軸方向)に貫通する複数 (例えば、 12個等)の磁石装着孔 21bが 周方向に所定間隔をおいて形成されている。そして、各磁石装着孔 21bには、例え ば略扇型板状の主永久磁石 21aが装着されている。
各主永久磁石 21aは、厚さ方向(つまり、回転軸方向)に磁ィヒされており、周方向で 隣り合う磁石装着孔 21bに装着される 2つの主永久磁石 21aは、互いに磁ィ匕方向が 異方向となるように設定されている。すなわち、回転軸方向の一方側が N極とされた 主永久磁石 21aが装着された磁石装着孔 21bには、回転軸方向の一方側が S極とさ れた主永久磁石 21aが装着された磁石装着孔 21bが周方向で隣接するようになって いる。
[0036] 主永久磁石装着層 21を回転軸方向の両側から挟みこむ第 1副永久磁石装着層 2 2および第 2副永久磁石装着層 23は、例えば図 4A, 4Bに示すように、円板状に形 成され、各副永久磁石装着層 22, 23の回転軸方向外方側の各表面 22A, 23A上 には、例えば回転軸力 径方向外方に向かい放射状に伸びる複数の各磁石装着溝 22bおよび 23bが形成されている。そして、各磁石装着溝 22b, 23bには、各表面 22 A, 23A上から回転軸方向外方に向かい突出するようにして、例えば略長方形板状 の各副永久磁石 22a, 23aが装着されている。
各副永久磁石 22a, 23aは、厚さ方向(つまり、回転軸方向および径方向に直交す る方向)に磁化されており、例えば周方向で隣り合う第 1副永久磁石装着溝 22bに装 着される 2つの第 1副永久磁石 22aは、互いに磁ィ匕方向が異方向となるように設定さ れている。同様にして、例えば周方向で隣り合う第 2副永久磁石装着溝 23bに装着さ れる 2つの第 2副永久磁石 23aは、互 、に磁化方向が異方向となるように設定されて いる。
すなわち、周方向の一方側が N極とされた第 1副永久磁石 22aが装着された第 1副 永久磁石装着溝 22bには、周方向の一方側が S極とされた第 1副永久磁石 22aが装 着された第 1副永久磁石装着溝 22bが周方向で隣接するようになっている。同様にし て、周方向の一方側が N極とされた第 2副永久磁石 23aが装着された第 2副永久磁 石装着溝 23bには、周方向の一方側が S極とされた第 2副永久磁石 23aが装着され た第 2副永久磁石装着溝 23bが周方向で隣接するようになっている。
[0037] さらに、回転軸方向で対向する第 1副永久磁石装着層 22および第 2副永久磁石装 着層 23の各磁石装着溝 22b, 23bは回転軸方向で互いに対向配置可能となるよう に配置されている。
そして、この対向配置状態のとき、すべての各第 1副永久磁石 22aが、いずれか対 応する各第 2副永久磁石 23aと一対一で回転方向の位相を合わせる状態となる。 さらに、この対向配置状態において、互いに対応する第 1副永久磁石 22aと第 2副 永久磁石 23aとは、互いに磁ィ匕方向が異方向となるように設定されている。
すなわち、周方向の一方側が N極とされた第 1副永久磁石 22aには、周方向の一 方側が S極とされた第 2副永久磁石 23aが回転軸方向で対向配置されるようになって いる。
[0038] そして、互いに磁化方向が異方向となる状態で回転軸方向で対向配置される複数 対の第 1副永久磁石 22aおよび第 2副永久磁石 23aのうち、周方向で隣り合う 2対の 各副永久磁石 22aおよび 23aは、主永久磁石 21aを周方向の両側から挟み込むよう にして配置可能とされて 、る。
これにより、周方向で隣り合う 2対の各副永久磁石 22aおよび 23aと、主永久磁石 2 laとの回転軸周りの相対位置に応じて、モータ 10の状態を、例えば図 5Aに示すよう に、回転軸方向で対向配置される第 1副永久磁石 22aおよび第 2副永久磁石 23aと 、主永久磁石 21aとの間で磁路短絡が生じ、各固定子卷線 12a, 13aに鎖交する有 効磁束が相対的に減少する弱め界磁状態から、例えば図 5Bに示すように、所謂永 久磁石のハルバッハ配置による磁束レンズ効果により磁束が収束し、各固定子卷線 12a, 13aに鎖交する有効磁束が相対的に増大する強め界磁状態に亘る適宜の状 態に設定可能とされている。
[0039] つまり、強め界磁状態では、例えば回転軸方向の一方側が N極かつ回転軸方向の 他方側が S極とされた主永久磁石 21aに対して、この主永久磁石 21aを回転軸方向 の一方側において周方向の両側から挟み込む 2つの第 1副永久磁石 22aは、互いの N極が周方向で対向するように配置され、この主永久磁石 21aを回転軸方向の他方 側において周方向の両側力 挟み込む 2つの第 2副永久磁石 23aは、互いの S極が 周方向で対向するように配置される。
また、弱め界磁状態では、例えば回転軸方向の一方側が N極かつ回転軸方向の 他方側が S極とされた主永久磁石 21aに対して、この主永久磁石 21aを回転軸方向 の一方側において周方向の両側から挟み込む 2つの第 1副永久磁石 22aは、互いの S極が周方向で対向するように配置され、この主永久磁石 21aを回転軸方向の他方 側において周方向の両側力 挟み込む 2つの第 2副永久磁石 23aは、互いの N極が 周方向で対向するように配置される。
[0040] 次に、例えば油圧制御装置 25aから供給される非圧縮性流体である作動油(流体) の油圧 (流体圧)で第 1副永久磁石装着層 22および第 2副永久磁石装着層 23と、主 永久磁石装着層 21との間の相対的な位相を変更する位相変更機構 25について説 明する。
この位相変更機構 25は、例えば図 6および図 7に示すように、主永久磁石装着層 2 1の回転軸方向両側に主永久磁石装着層 21の内周部を回転軸方向に貫通する中 空部 21cを覆うようにして固定される第 1ドライブプレート 31および第 2ドライブプレー ト 32と、これらの第 1および第 2ドライブプレート 31, 32によって回転軸周りに回動可 能に支持されて主永久磁石装着層 21の中空部 21cに設けられるベーンロータ 33と を備えて構成され、ベーンロータ 33は、例えば第 1副永久磁石装着層 22および第 2 副永久磁石装着層 23に固定されている。
[0041] 主永久磁石装着層 21の外周部には、周方向に所定間隔をおいた位置で回転軸 方向に貫通する複数のネジ穴 21dが形成されて 、る。 [0042] 第 1ドライブプレート 31の外周部には、回転軸方向に貫通する複数 (例えば、主永 久磁石装着層 21のネジ穴 21dと同数)のボルト挿入穴 31dが、同一円周上で等間隔 をあけるように形成されており、さらに、ボルト挿入穴 31dの内周側である第 1ドライブ プレート 31の中心位置には回転軸方向に貫通する嵌合穴 31fが形成されている。
[0043] 第 2ドライブプレート 32の外周部には、回転軸方向に貫通する複数 (例えば、主永 久磁石装着層 21のネジ穴 21dと同数)のボルト挿入穴 32dが、同一円周上で等間隔 をあけるように形成されており、さらに、ボルト挿入穴 32dの内周側である第 2ドライブ プレート 32の中心位置には回転軸方向に貫通する嵌合穴 32fが形成されている。
[0044] 例えば図 7から図 9に示すように、第 1ドライブプレート 31の回転軸方向の内方側の 表面 31A上には、外周側のボルト挿入穴 31dの内周側に、第 1ドライブプレート 31と 同心の円環状をなす通路溝 31gが形成されており、また、例えば図 8および図 9に示 すように、この通路溝 31gの円周方向の等間隔位置力 複数の通路溝 31hが軸心側 に向けて均等長さ延出して 、る。
これら通路溝 31hは、第 1ドライブプレート 31の中心および各ボルト挿入穴 31dを 通る四等分の半径線に対し平行をなして円周方向同側に所定量オフセットしている 。さらに、第 1ドライブプレート 31の回転軸方向一側の面には、通路溝 31gの円周方 向の等間隔位置力 複数の通路溝 31jが、それぞれ半径方向外方に向けて放射状 に外周面まで貫通している。なお、通路溝 31hと通路溝 31jとは円周方向における位 相を異ならせている。
これら第 1ドライブプレート 31の通路溝 31hは、後述する主永久磁石装着層 21の 凹部 43まで延在するように設定されて!、る。
[0045] 例えば図 7および図 10に示すように、第 2ドライブプレート 32の回転軸方向の内方 側の表面 32A上には、外周側のボルト挿入穴 32dの内側に、第 2ドライブプレート 32 と同心で且つ第 1ドライブプレート 31の通路溝 31gと同径の円環状をなす通路溝 32 gが形成されており、この通路溝 32gの円周方向の等間隔位置力も複数の通路溝 32 jが、それぞれ半径方向外方に向けて放射状に外周面まで貫通している。
なお、第 1ドライブプレート 31の通路溝 31jと、第 2ドライブプレート 32の通路溝 3¾ とは、円周方向で異なる位相となるように配置されている。 また、例えば図 7および図 10に示すように、通路溝 32gの円周方向の等間隔位置 力 複数の通路溝 32hが軸心側に向けて均等長さ延出している。
これら通路溝 32hは、第 2ドライブプレート 32の中心および各ボルト挿入穴 32dを 通る四等分の半径線に対し平行をなして円周方向同側に所定量オフセットしている
[0046] ベーンロータ 33は、例えば図 7から図 11に示すように、円筒状のボス部 34と、この ボス部 34の外周面における円周方向の等間隔位置から半径方向外側に延出する 複数 (例えば、上記したボルト挿入穴 3 le, 32eと同数)の羽根部 35とを有している。
[0047] ボス部 34は、外周側にあって羽根部 35と同じ回転軸方向の長さを有する挟持べ一 ス部 36と、この挟持ベース部 36の内周側から回転軸方向両側に突出する円筒状の 一対の嵌合部 37とを有する段差状をなしている。また、ボス部 34の内周側には、そ の回転軸方向中央部に図 6に示す連結用スプライン 34bが形成されており、回転軸 方向両側に、図 11に示すように各羽根部 35の位置の内周側から最も近 、羽根部 35 の基端の回転方向における同じ一側にそれぞれ貫通する通路穴 34cと、各羽根部 3 5の位置の内周側から最も近い羽根部 35の基端の回転方向における同じ逆側にそ れぞれ貫通する通路穴 34dとが、回転軸方向の位置を異ならせて形成されている。
[0048] このべーンロータ 33の内周部に、ロータの駆動力が伝達される出力軸 38が取り付 けられることになる。この出力軸 38にはボス部 34の連結用スプライン 34bに結合され る連結用スプライン 38aと、連結用スプライン 38aで結合された状態でボス部 34のす ベての通路穴 34cを連通させる環状の連通溝 38bと、同状態ですベての通路穴 34d を連通させる環状の連通溝 38cと、これら連通溝 38b, 38cのそれぞれの両外側位 置に形成されたシール溝 38dとを有しており、これらのシール溝 38dにはべーンロー タ 33との隙間をシールする図示略のシールリングがそれぞれ配設される。また、この 出力軸 38には、その内部を通って連通溝 38bに対し作動油を給排するための通路 穴 38eと、連通溝 38cに対し作動油を給排するための通路穴 38fとが形成されている そして、この出力軸 38は、各ドライブプレート 31, 32よりも回転軸方向の外方に突 出する両側部分において第 1副永久磁石装着層 22および第 2副永久磁石装着層 2 3に固定されている。
[0049] 各羽根部 35は、例えば図 7から図 11に示すように、それぞれの外周面上に中心側 に向けて凹むシール保持溝 35dが回転軸方向の全長に亘つて形成されている。これ らシール保持溝 35dには、主永久磁石装着層 21の中空部 21cとの隙間をシールす るスプリングシール 40がそれぞれ配置される。各スプリングシール 40は、図 6に示す ように外側に設けられて中空部 21cに摺接するシール 40aと、内側に設けられてシー ル 40aを半径方向外方の中空部 21 c側に押圧するスプリング 40bとで構成されてい る。
[0050] 図 8から図 10に示すように、主永久磁石装着層 21の内周部は、リング状のベース 部 41と、このベース部 41の内周面における円周方向の等間隔位置から半径方向内 側に突出する、羽根部 35と同数の突出部 42とを有している。各突出部 42は、それぞ れ、回転軸方向視で先細の略二等辺三角形状をなしており、すべての突出部 42に おいて、円周方向に隣り合う突出部 42同士の各間に上記したベーンロータ 33の羽 根部 35を配置可能な凹部 43が形成される。各突出部 42には、それぞれの内端面に 、外径側に向けて凹むシール保持溝 42aが回転軸方向の全長に亘つて形成されて いる。これらシール保持溝 42aには、ベーンロータ 33のボス部 34の外周面との隙間 をシールするスプリングシール 44がそれぞれ配置される。これらのスプリングシール 4 4は、図 6に示すように内周側に設けられてベーンロータ 33のボス部 34に摺接するシ ール 44aと、外径側に設けられてシール 44aをべーンロータ 33側に押圧するシール スプリング 44bとで構成されて!ヽる。
また、図 8から図 10に示すように各突出部 42の主永久磁石装着層 21の回転方向 における同側の壁部 42Aには、それぞれ、内周側ロータ 11の回転軸方向における 同じ一側の端縁部に半径方向に沿って延在する切欠部 42bが形成されている。さら に、各突出部 42の回転方向における逆側の壁部 42Bには、それぞれ、主永久磁石 装着層 21の回転軸方向における上記とは逆側の端縁部に半径方向に沿って延在 する切欠部 42cが形成されて 、る。
[0051] 以上によって、主永久磁石装着層 21の凹部 43それぞれに一枚ずつべーンロータ 33の羽根部 35が配置される。また、ベーンロータ 33にスプライン結合される出力軸 3 8は、第 1副永久磁石装着層 22および第 2副永久磁石装着層 23と一体回転可能と なり、具体的には一体に固定される。
[0052] ここで、弱め界磁状態のとき、図 8に示すように、すべての羽根部 35がそれぞれ対 応する凹部 43内で回転方向における同じ上記逆側に隣り合う突出部 42に当接する ことになり、当接する突出部 42との間に第 2圧力室 52を形成するとともに、それぞれ が回転方向における同じ一側に隣り合う突出部 42との間に第 2圧力室 52よりも広い 第 1圧力室 51を形成することになる(言い換えれば、凹部 43に収容される羽根部 35 で第 1圧力室 51および第 2圧力室 52が形成される)。そして、各第 1圧力室 51にべ ーンロータ 33の各通路穴 34cが一対一で開口するように設けられ、各第 2圧力室 52 にべーンロータ 33の各通路穴 34dが一対一で開口するように設けられて 、る。 このとき、主永久磁石装着層 21は相対的にベーンロータ 33の通路穴 34d側に最 大限回動することになる力 切欠部 42cがあることで通路穴 34dは閉塞されることがな ぐさらに、第 1ドライブプレート 31の通路溝 31hも閉塞されることがない。この結果、 通路穴 34dおよび通路溝 31hは常時第 2圧力室 52に開口する。つまり、切欠部 42c は、通路溝 31hを常時第 1圧力室 51に開口可能とする。
[0053] 逆に、強め界磁状態のとき、図 9および図 10に示すようにすベての羽根部 35がそ れぞれ対応する凹部 43内で回転方向における同じ一側に隣り合う突出部 42に当接 することになり、当接する突出部 42との間に第 1圧力室 51を形成するとともに、それ ぞれが回転方向における同じ逆側に隣り合う突出部 47との間に第 1圧力室 51よりも 広い第 2圧力室 52を形成することになる。このとき、主永久磁石装着層 21は相対的 にべーンロータ 33の通路穴 34c側に最大限回動することになる力 切欠部 42bがあ ることで通路穴 34cは閉塞されることはない。その結果、通路穴 34cは常時第 1圧力 室 51に開口する。
[0054] ここで、主永久磁石装着層 21と、第 1副永久磁石装着層 22および第 2副永久磁石 装着層 23とは、主永久磁石 21aと、第 1および第 2副永久磁石 22a, 23aとの吸引力 に起因して相対的に位相安定領域が広い弱め界磁状態の位相位置を、第 1圧力室 51および第 2圧力室 52が実質的に作動油圧を受けないときの原点位置に設定して いる。 そして、この原点位置にある状態から、切欠部 42cで常時開口する各通路穴 34dを 介して各第 2圧力室 52に作動油を導入する(つまり第 2圧力室 52に作動油圧を導入 する)と、主永久磁石装着層 21と、第 1副永久磁石装着層 22および第 2副永久磁石 装着層 23とは、磁力に反して相対回転し、図 9および図 10に示す強め界磁状態とな る。
[0055] この強め界磁状態では、主永久磁石 21aと、第 1および第 2副永久磁石 22a, 23a との反発力に起因して相対的に位相安定領域が狭くなることから、各通路穴 34dを 介して各第 2圧力室 52から作動油を排出させると、主永久磁石装着層 21と、第 1副 永久磁石装着層 22および第 2副永久磁石装着層 23とは、原点位置である弱め界磁 状態に向かい相対回転し、主永久磁石 21aと第 1および第 2副永久磁石 22a, 23aと が磁力で吸引し合う位相位置まで変化する。
[0056] ここで、作動油は非圧縮性であることから、上記のような強め界磁状態および弱め 界磁状態の両限界端への位相の変更は勿論、これら両限界端の間の中間位置であ つても、油圧制御装置 25aが、例えば、図示略の開閉弁の遮断ですベての第 1圧力 室 51および第 2圧力室 52からの作動油の給排を停止させることで、主永久磁石装着 層 21と、第 1副永久磁石装着層 22および第 2副永久磁石装着層 23とはその時点で の位相関係を維持することになり、任意の界磁状態で位相変更を停止させることがで きる。
[0057] 上記した強め界磁状態から弱め界磁状態までのいずれの状態にあっても、第 1ドラ イブプレート 31に形成された通路溝 31hおよび第 2ドライブプレート 32に形成された 通路溝 32hが第 2圧力室 52に連通しているため、遠心力で作動油が通路溝 31hお よび 32hから通路溝 31gおよび 32gに流れ、一部が通路溝 31gおよび 32g内で円周 方向に適宜移動して、通路溝 31jおよび 3¾から外部に排出されることになる。
[0058] 以上により、上記したベーンロータ 33は、第 1副永久磁石装着層 22および第 2副 永久磁石装着層 23に対して一体に固定されて一体回転可能となり、主永久磁石装 着層 21の内部に配置されることになる。し力も、ベーンロータ 33は、主永久磁石装着 層 21の回転軸方向の両端面を覆うように主永久磁石装着層 21に固定された第 1お よび第 2ドライブプレート 31, 32により回転可能に支持され、出力軸 38にも一体に設 けられている。また、主永久磁石装着層 21の凹部 43がべーンロータ 33とで第 1圧力 室 51および第 2圧力室 52を画成する。さらに、これら第 1圧力室 51および第 2圧力 室 52への作動油の給排つまり作動油圧の導入制御で、主永久磁石装着層 21に対 するベーンロータ 33の相対的な位相を変更し、その結果、主永久磁石装着層 21と、 第 1副永久磁石装着層 22および第 2副永久磁石装着層 23との間の相対的な位相を 変更することになる。ここで、主永久磁石装着層 21と、第 1副永久磁石装着層 22およ び第 2副永久磁石装着層 23との間の相対的な位相は、少なくとも電気角の 180° だ け進角側または遅角側に変化可能となり、モータ 10の状態は、第 1副永久磁石 22a および第 2副永久磁石 23aと、主永久磁石 21aとの間で磁路短絡が生じ、各固定子 卷線 12a, 13aに鎖交する有効磁束が相対的に減少する弱め界磁状態と、所謂永 久磁石のハルバッハ配置による磁束レンズ効果により磁束が収束し、各固定子卷線 12a, 13aに鎖交する有効磁束が相対的に増大する強め界磁状態との間の適宜の 状態に設定可能となる。
[0059] なお、主永久磁石 21aは、第 1副永久磁石 22aまたは第 2副永久磁石 23aの少なく とも何れか一方に比べて相対的に高 、残留磁束密度を有して 、る。
さらに、第 1副永久磁石 22aまたは第 2副永久磁石 23aの少なくとも何れか一方は、 主永久磁石 21aに比べて相対的に高 、保磁力を有して!/、る。
[0060] さらに、主永久磁石 21aと第 1副永久磁石 22aと第 2副永久磁石 23aとは同等の素 材カもなる永久磁石であり、主永久磁石 21aは、第 1副永久磁石 22aまたは第 2副永 久磁石 23aの少なくとも何れか一方に比べて相対的に大き ヽ磁石総量 (つまり磁石 体積)である。
これにより、例えば図 12および図 13A, 13Bに示すように、弱め界磁状態でのモー タ 10の誘起電圧は、強め界磁状態でのモータ 10の誘起電圧に対して、符号が反転 する。つまり、主永久磁石装着層 21と、第 1副永久磁石装着層 22および第 2副永久 磁石装着層 23との間の相対的な位相が変更されることで、モータ 10の誘起電圧定 数が正の値力 負の値まで間の適宜の値に設定可能となり、例えば相対的な位相を 、誘起電圧定数および誘起電圧がゼロとなるゼロ位相に設定することも可能となる。
[0061] 第 1ステータ 12および第 2ステータ 13は、例えば図 2および図 14A, 14Bに示すよ うに、主極が 6個(例えば、 U+, V+, W+, U", V", W_)とされた 6N型であって、口 ータ 11の各永久磁石 21a, 22a, 23aによる界磁磁束、特に強め界磁状態での界磁 磁束を、回転軸方向で対をなす第 1および第 2ステータ 12, 13間で掃引するようにな つている。つまり一方のステータの各 U+, V+, W+極に対して、他方のステータの各 U", V", W—極が回転軸方向で対向するように設定されている。
なお、第 1ステータ 12および第 2ステータ 13は、主極が 12個とされた 12N型であつ てもよい。
[0062] そして、例えば図 2に示すように、ロータ 11の各主永久磁石 21a毎に対して、各ステ ータ 12, 13の各 3個のティース、つまり U+, V+, W+極および U_, V", W_極の一 方に対応する第 1ステータ 12の 3個のティース 12b、および、 U+, V+, W+極および U", V", W—極の他方に対応する第 2ステータ 13の 3個のティース 13bが回転軸方 向で対向するように設定されて 、る。
また、例えばロータ 11の各副永久磁石 22a, 23a毎に対して、各ステータ 12, 13の 各 2個のティース、例えば W+, U—極および U_, W—極の一方に対応する第 1ステー タ 12の 2個のティース 12b、および、例えば WT, U_極および U_, W—極の他方に対 応する第 2ステータ 13の 2個のティース 13bが回転軸方向で対向するように設定され ている。
そして、例えば図 2に示すように、各ステータ 12, 13において、例えば分布巻き、か つ、短節巻き、かつ、 2層巻きによって、各固定子卷線 12a, 13aが卷装されている。
[0063] これにより、例えば図 2に示すように、ロータ 11の各永久磁石 21a, 22a, 23aによる 磁石磁束の方向に対して、各固定子卷線 12a, 13aによる電流磁束の方向が対向す る磁路を設けることができ、例えば、磁石磁束と電流磁束との方向が同方向となること で各ステータ 12, 13を構成する鉄心において磁気飽和が生じてしまうことを抑制す るようになっている。
[0064] この実施形態によるモータ 10を駆動制御するモータ制御装置 60は、例えば図 15 に示すように、インバータ回路 61と、モータ ECU62と、直流電源としてのバッテリ 63 とを備えて構成されている。
[0065] インバータ回路 61は、例えばトランジスタのスイッチング素子(例えば、 IGBT: Insul ated Gate Bipolar mode Transistor)を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路 6 laと、平滑コンデンサ 64と、ゲート駆動回路 65とを備えて構成されている。
[0066] このブリッジ回路 61aは、各 2段に配置されたトランジスタ U1および U2, VIおよび V2、 Wlおよび W2により 2つの直列回路が構成されると共に、 2つの直列回路が並 列に接続されたインバータ回路である。
各トランジスタ Ul, VI, W1のコレクタはバッテリ 63の正極側端子に接続され、各ト ランジスタ U2, V2, W2のェミッタはバッテリ 63の負極側端子に接続され、各トランジ スタ Ul, VI, W1のェミッタは各トランジスタ U2, V2, W2のコレクタに接続され、各ト ランジスタ U1および U2, VIおよび V2, W1および W2のコレクタ一ェミッタ間にはェ ミッタ力らコレクタに向けて順方向となるようにして各ダイオード DU 1および DU2, D VIおよび DV2, DW1および DW2が接続されている。
そして、平滑コンデンサ 64はバッテリ 63の正極側端子,負極側端子間に接続され ている。
[0067] ゲート駆動回路 65は、モータ ECU62から入力されるゲート信号に応じて、各トラン ジスタ U1および U2, VIおよび V2, W1および W2をオン Zオフ駆動するパルス、つ まり各トランジスタ U1および U2, VIおよび V2, W1および W2のコレクタ一ェミッタ 間の導通 (オン)と遮断 (オフ)をパルス幅変調 (PWM)により制御するパルスを、各ト ランジスタ U1および U2, VIおよび V2, W1および W2のゲートに入力する。
[0068] モータ ECU62は、例えば回転直交座標をなす dq座標上で電流のフィードバック 制御を行うものであり、例えば外部の制御装置力 入力されるトルク指令から目標 d 軸電流及び目標 q軸電流を演算し、目標 d軸電流及び目標 q軸電流に基づ!/、て 3相 の各相出力電圧を算出し、各相出力電圧に応じてインバータ回路 61へゲート信号 である PWM信号を入力すると共に、実際にインバータ回路 61からモータ 10に供給 される各相電流 Ilu, Ilv, I lwの検出値を dq座標上に変換して得た d軸電流及び q 軸電流と、目標 d軸電流及び目標 q軸電流との各偏差がゼロとなるように制御を行う。
[0069] 例えばモータ 10の駆動時に、モータ ECU62は、正弦波状の各相出力電圧と三角 波等のキャリア信号とに基づくパルス幅変調により、インバータ回路 61の各スィッチ ング素子をオン Zオフ駆動させる各パルス力 なるスイッチング指令であるゲート信 号 (つまり、パルス幅変調信号)を生成する。そして、インバータ回路 61において 3相 の各相毎に対をなす各トランジスタ Ul, U2および VI, V2および Wl, W2のオン( 導通) Zオフ (遮断)状態を切り替えることによって、ノ ッテリ 63から供給される直流電 力を 3相交流電力に変換し、 3相のモータ 10の各固定子卷線 12a, 13aへの通電を 順次転流させることで、各固定子卷線 12a, 13aに交流の U相電流 Iluおよび V相電 流 Ilvおよび W相電流 II wを通電する。
なお、各トランジスタ Ul, U2および VI, V2および Wl, W2を、パルス幅変調(PW M)によりオン Zオフ駆動させるためのパルスのデューティ、つまりオン Zオフの比率 のマップ(データ)は予めモータ ECU62に記憶されて!、る。
[0070] このため、モータ ECU14には、第 1ステータ 12および第 2ステータ 13の各固定子 卷線 12a, 13a毎に供給される各相電流 Ilu, Ilv, Ilwの少なくとも何れ力 2つ(例え ば、 V相電流 Ilv, W相電流 Ilw等)を検出する電流センサから出力される検出信号 と、例えば座標変換の処理等において用いられるモータ 10のロータ 11の回転角 Θ ( つまり、所定の基準回転位置からのロータ 11の磁極の回転角度)を検出する回転セ ンサから出力される検出信号と、バッテリ 63の端子電圧 (電源電圧)を検出する電圧 センサから出力される検出信号とが入力されて 、る。
[0071] 上述したように、本実施の形態によるモータ 10によれば、先ず、主永久磁石 21aの 回転軸方向両端部近傍に、主永久磁石 21aの磁ィ匕方向と直交する方向に磁ィ匕され た第 1副永久磁石 22aおよび第 2副永久磁石 23aを備えることにより、所謂永久磁石 のハルバッハ配置による磁束レンズ効果によって各永久磁石 21a, 22a, 23aの磁束 を収束、あるいは、各永久磁石 21a, 22a, 23aによって磁路短絡を発生させることが できる。これにより、磁束が収束する状態では、第 1ステータ 12および第 2ステータ 13 の各固定子卷線 12a, 13aに鎖交する磁束量を増大させることができ、磁路短絡が 発生する状態では、各永久磁石 21a, 22a, 23aの減磁を抑制することができる。 さらに、例えば一方の第 1副永久磁石 22aおよび第 2副永久磁石 23aと、他方の第 1副永久磁石 22aおよび第 2副永久磁石 23aとを、主永久磁石 21aに対して磁化方 向が対称となるように配置することにより、所謂永久磁石のハルバッハ配置による磁 束レンズ効果による磁束の収束、あるいは、各永久磁石 21a, 22a, 23aによる磁路 短絡を、より一層、効果的に発生させることができる。
[0072] また、位相変更機構 25によって第 1副永久磁石装着層 22および第 2副永久磁石 装着層 23と、主永久磁石装着層 21との間の相対的な位相を変更することにより、モ ータ 10の状態を、所謂永久磁石のハルバッハ配置による磁束レンズ効果により磁束 が収束する強め界磁状態力も各永久磁石 21a, 22a, 23aによる磁路短絡が発生す る弱め界磁状態に亘る適宜の界磁状態に設定することができ、各永久磁石 21a, 22 a, 23aによる界磁磁束が固定子卷線 12a, 13aを鎖交する鎖交磁束量を増大あるい は低減させることによって誘起電圧定数を可変とすることができる。これにより、モータ 10の運転可能な回転数範囲およびトルク範囲を拡大し、運転効率を向上させると共 に高効率での運転可能範囲を拡大することができる。
そして、位相変更機構 25を、流体圧が供給される各圧力室 51, 52と、流体の圧力 を受けて回動するべーンロータ 33とにより構成されるべーンァクチユエータとすること により、例えば第 2圧力室 52への作動流体の供給量を制御することで第 1副永久磁 石装着層 22および第 2副永久磁石装着層 23と、主永久磁石装着層 21との間の相 対的な位相を所望の位相に変更することができ、モータ 10の構成が複雑ィ匕すること を抑制しつつ、容易かつ適切に誘起電圧定数を可変とすることができる。
[0073] し力も、相対的に各ステータ 12, 13からの磁界が反磁界となり難い主永久磁石 21 aに対しては、第 1副永久磁石 22aおよび第 2副永久磁石 23aに比べて、残留磁束密 度が相対的に高くなるように設定し、相対的に各ステータ 12, 13からの磁界が反磁 界となり易い第 1副永久磁石 22aおよび第 2副永久磁石 23aに対しては、主永久磁 石 21aに比べて、保磁力が相対的に高くなるように設定することによって、第 1副永久 磁石 22aおよび第 2副永久磁石 23aが、各ステータ 12, 13からの磁界によって減磁 されてしまうことを抑制しつつ、各ステータ 12, 13の固定子卷線 12a, 13aに鎖交す る磁束量をより一層、増大させることができる。
[0074] しかも、主永久磁石 21aは、第 1副永久磁石 22aまたは第 2副永久磁石 23aの少な くとも何れか一方に比べて相対的に大きい磁石総量 (つまり磁石体積)であることから 、モータ 10の誘起電圧定数が正の値力も負の値までの間の適宜の値に設定可能と なり、誘起電圧定数の可変レシオを有効に増大させることができる。 これにより、例えばモータ 10の回生運転時において回生量を低減させる場合には 、誘起電圧に対して逆位相の相電流を各ステータ 12, 13に通電する必要なしに、モ ータ 10を弱め界磁状態に移行させて誘起電圧定数の符号を正から負へと反転させ るだけで済み、モータ 10のカ行運転時と回生運転時とにおいて、各ステータ 12, 13 に通電される相電流の位相を不変に維持することができる。
また、主永久磁石装着層 21と、第 1副永久磁石装着層 22および第 2副永久磁石装 着層 23との間の相対的な位相を、誘起電圧定数および誘起電圧がゼロとなるゼロ位 相に設定することも可能であることから、例えば車両の減速時に駆動輪側力 モータ 10に駆動力が伝達される場合等のように、外部の駆動力によりモータ 10が回転駆動 される場合であっても、この回生運転による通電が不要であれば誘起電圧定数およ び誘起電圧をゼロとすることができ、不要な電力発生に起因して各種電装部品に不 具合が発生することを防止することができる。
[0075] なお、上述した実施の形態において、位相変更機構 25は、主永久磁石装着層 21 と、第 1副永久磁石装着層 22および第 2副永久磁石装着層 23とのいずれか一方に 第 1圧力室 51および第 2圧力室 52が設けられ、いずれか他方にベーンロータ 33が 一体に設けられてもよい。
[0076] なお、上述した実施の形態において、位相変更機構 25は、主永久磁石装着層 21 の中空部 21cとべーンロータ 33とにより形成される各圧力室 51, 52に作用する作動 油圧を制御することで、主永久磁石装着層 21と、第 1副永久磁石装着層 22および 第 2副永久磁石装着層 23との間の相対的な位相を所望の位相に変更するとしたが、 これに限定されず、主永久磁石 21aと第 1および第 2副永久磁石 22a, 23aとの間の 磁力と、主永久磁石 21aが装着された主永久磁石装着層 21に作用する回転駆動力 とに応じて、第 1副永久磁石装着層 22および第 2副永久磁石装着層 23と、主永久磁 石装着層 21との間の相対的な位相を所望の位相に変更してもよ 、。
[0077] この第 1変形例においては、例えば図 8および図 16Aに示すように、主永久磁石 2 laと、第 1および第 2副永久磁石 22a, 23aとの吸引力に起因して相対的に位相安 定領域が広い弱め界磁状態の位相位置を原点位置に設定しており、この弱め界磁 状態において、すべての羽根部 35がそれぞれ対応する凹部 43内で回転方向にお ける同じ上記逆側に隣り合う突出部 42に当接することになり、当接する突出部 42と の間に第 2圧力室 52を形成するとともに、それぞれが回転方向における同じ一側に 隣り合う突出部 42との間に第 2圧力室 52よりも広い第 1圧力室 51を形成している。 そして、この弱め界磁状態での各永久磁石 21a, 22a, 23aの吸引力に杭うようにし てモータ 10に所定値以上の回転駆動力が作用すると、ロータ 11の主永久磁石装着 層 21と、第 1および第 2副永久磁石装着層 22, 23とは、磁力に反して相対回転し、 例えば図 9および図 16Bに示すように、すべての羽根部 35がそれぞれ対応する凹部 43内で回転方向における同じ一側に隣り合う突出部 42に当接して突出部 42との間 に第 1圧力室 51を形成するとともに、それぞれが回転方向における同じ逆側に隣り 合う突出部 47との間に第 1圧力室 51よりも広い第 2圧力室 52を形成する強め界磁状 態となる。
この強め界磁状態では、主永久磁石 21aと、第 1および第 2副永久磁石 22a, 23a との反発力に起因して相対的に位相安定領域が狭くなることから、モータ 10に作用 する回転駆動力が所定値未満となることで、主永久磁石装着層 21と、第 1副永久磁 石装着層 22および第 2副永久磁石装着層 23とは、原点位置である弱め界磁状態に 向かい相対回転し、主永久磁石 21aと第 1および第 2副永久磁石 22a, 23aとが磁力 で吸引し合う位相位置まで変化する。
[0078] なお、上述した実施の形態において、位相変更機構 25は、主永久磁石装着層 21 の中空部 21cとべーンロータ 33とにより形成される各圧力室 51, 52に作用する作動 油圧を制御することで、主永久磁石装着層 21と、第 1副永久磁石装着層 22および 第 2副永久磁石装着層 23との間の相対的な位相を所望の位相に変更するとしたが、 これに限定されず、遊星歯車機構により、第 1副永久磁石装着層 22および第 2副永 久磁石装着層 23と、主永久磁石装着層 21との間の相対的な位相を所望の位相に 変更してもよい。
[0079] この第 2変形例において、位相変更機構 95は、例えば図 17に示すように、主永久 磁石装着層 21と、第 1副永久磁石装着層 22および第 2副永久磁石装着層 23とに接 続された遊星歯車機構 80と、遊星歯車機構 80により主永久磁石装着層 21と、第 1 副永久磁石装着層 22および第 2副永久磁石装着層 23との間の相対的な位相を設 定するァクチユエータ 90とを備えて構成されて 、る。
そして、第 1副永久磁石装着層 22と第 2副永久磁石装着層 23とは、連結部 11aに より一体に連結されている。
[0080] 遊星歯車機構 80は、例えば図 17に示すように、ロータ 11よりも内周側の中空部に 配置され、主永久磁石装着層 21と同軸かつ一体に形成された第 1リングギア (R1) 8 1と、第 1副永久磁石装着層 22と一体に接続された第 2副永久磁石装着層 23と同軸 かつ一体に形成された第 2リングギア (R2) 82と、第 1リングギア (R1) 81に嚙み合う 単列の第 1プラネタリギア列 83と、第 2リングギア (R2) 82に嚙み合う単列の第 2ブラ ネタリギア列 84と、第 1プラネタリギア列 83および第 2プラネタリギア列 84に嚙み合う アイドルギアであるサンギア(S) 85と、第 1プラネタリギア列 83または第 2プラネタリギ ァ列 84の何れか一方、例えば第 1プラネタリギア列 83を構成する複数の第 1ブラネタ リギア 83aを各第 1プラネタリ回転軸 P1周りに回転可能に支持すると共に、回転軸 O 周りに回動可能とされた第 1プラネタリキャリア(C1) 86と、第 1プラネタリギア列 83ま たは第 2プラネタリギア列 84の何れか他方、例えば第 2プラネタリギア列 84を構成す る複数の第 2プラネタリギア 84aを各第 2プラネタリ回転軸 P2周りに回転可能に支持 すると共に、第 2ステータ 13に固定された第 2プラネタリキャリア (C2) 87とを備えて構 成されている。
すなわち、この遊星歯車機構 80は、各単列の第 1プラネタリギア列 83および第 2プ ラネタリギア列 84を備えるシングルピ-オン式の遊星歯車機構である。
[0081] この遊星歯車機構 80では、第 1リングギア (R1) 81および第 2リングギア (R2) 82の 各外径は、ロータ 11の内径よりも小さく形成され、回転軸 Oに平行な方向に沿って隣 り合うようにして同軸に配置された第 1リングギア (R1) 81および第 2リングギア (R2) 8 2はロータ 11よりも内周側の中空部に配置されている。
そして、第 2リングギア (R2) 82の配置位置に対して、回転軸 Oに平行な方向での 一方側にずれた位置に配置された第 1リングギア (R1) 81は、軸受けにより回転可能 に支持されると共に一方側に向か 、延びる回転軸 Oに接続されて!、る。
[0082] そして、第 1プラネタリキャリア (C1) 86は、第 1リングギア (R1) 81に嚙み合う第 1プ ラネタリギア列 83の配置位置に対して、回転軸 Oに平行な方向での一方側にずれた 位置に配置され、中空に形成されたサンギア(S) 85の回転軸 PSの中空部に回転可 能に挿通されると共に他方側に向かい延びる回転軸 PCに接続されている。
また、第 2プラネタリキャリア(C2) 87は、第 2リングギア (R2) 82に嚙み合う第 2ブラ ネタリギア列 84の配置位置に対して、回転軸 Oに平行な方向での他方側にずれた 位置に配置されている。
[0083] この遊星歯車機構 80では、第 1リングギア (R1) 81と第 2リングギア (R2) 82とは略 同等のギア形状とされ、かつ、第 1プラネタリギア列 83を構成する各複数の第 1ブラ ネタリギア 83aと、第 2プラネタリギア列 84を構成する各複数の第 2プラネタリギア 84a とは略同等のギア形状とされており、サンギア(S) 85の回転軸 PSはモータ 10の回転 軸 Oと同軸に配置されると共に軸受けにより回転可能に支持されている。これにより、 第 1プラネタリギア列 83と第 2プラネタリギア列 84とは、アイドルギアであるサンギア(S ) 85に嚙み合うことにより、主永久磁石装着層 21と、第 1副永久磁石装着層 22およ び第 2副永久磁石装着層 23とを同期回転させるようになつている。
[0084] さらに、第 1プラネタリキャリア(C1) 86の回転軸 PCはモータ 10の回転軸 Oと同軸 に配置されると共にァクチユエータ 90に接続されており、第 2プラネタリキャリア (C2) 87は第 2ステータ 13に固定されている。
そして、ァクチユエータ 90は、例えば外部の制御装置等力 入力される制御指令に 応じて制御され、流体エネルギーを回転運動に変換する油圧ポンプ(図示略)等を 備え、回転軸 O周りの第 1プラネタリキャリア (C1) 86の回動を規制(つまり、所定回動 位置で第 1プラネタリキャリア (C1) 86を保持)したり、あるいは、進角動作または遅角 動作によって第 1プラネタリキャリア (C1) 86を回転軸 O周りの正転方向または逆転方 向に所定回動量だけ回動させる。これにより、ァクチユエータ 90によって第 1ブラネタ リキャリア(C1) 86が回転軸 O周りに回動させられると、モータ 10の運転状態あるいは 停止状態に拘わらずに、主永久磁石装着層 21と、第 1副永久磁石装着層 22および 第 2副永久磁石装着層 23との間の相対的な位相が変化するようになっている。
[0085] 例えば図 18に示すサンギア(S) 85の回転状態のように、回転軸 O周りの回転に対 する第 2プラネタリキャリア (C2) 87の速度は、ァクチユエータ 85の作動状態に拘わら ずにゼロである。このため、第 2リングギア (R2) 82および各副永久磁石装着層 22, 2 3は、例えば逆転方向に適宜の速度で回転するサンギア(S) 85に対して、第 2リング ギア (R2) 82に対するサンギア(S) 85のギア比(つまり、増速比) g2に応じた速度で 正転方向に回転することになる。
そして、ァクチユエータ 90の非作動状態においては、回転軸 O周りの回転に対する 第 1プラネタリキャリア(C1) 86の速度はゼロである。このため、第 1リングギア (Rl) 81 および主永久磁石装着層 21は、例えば逆転方向に適宜の速度で回転するサンギア (S) 85に対して、第 1リングギア (R1) 81に対するサンギア(S) 85のギア比(つまり、 増速比) glに応じた速度で正転方向に回転することになる。ここで、ギア比 glとギア 比 g2とは略同等 (gl ^g2)であることから、主永久磁石装着層 21と、第 1副永久磁石 装着層 22および第 2副永久磁石装着層 23とは同期回転となり、主永久磁石装着層 21と、第 1副永久磁石装着層 22および第 2副永久磁石装着層 23との間の相対的な 位相は変化せずに維持されることになる。
[0086] 一方、ァクチユエータ 90の作動状態(つまり進角動作または遅角動作の実行状態) においては、回転軸 O周りの回転に対する第 1プラネタリキャリア(C1) 86の速度はゼ 口以外の値であって、正転方向または逆転方向に対する適宜の正値または負値とな る。このため、第 1リングギア (R1) 81および主永久磁石装着層 21は、例えば逆転方 向に適宜の速度で回転するサンギア(S) 85に対して、第 1リングギア (R1) 81に対す るサンギア(S) 85のギア比(つまり、増速比) glに応じた速度よりも速!、速度または遅 い速度で正転方向に回転することになる。ここで、ギア比 glとギア比 g2とは略同等 (g l ^g2)であることから、主永久磁石装着層 21は各副永久磁石装着層 22, 23に比 ベて増速または減速され、主永久磁石装着層 21と、第 1副永久磁石装着層 22およ び第 2副永久磁石装着層 23との間の相対的な位相が変化することになる。
[0087] そして、ァクチユエータ 90は、第 1リングギア(R1) 81に対するサンギア(S) 85のギ ァ比(つまり、増速比) glと、モータ 10の極対数 Pとに対し、少なくとも、機械角 Θ (° ) = (180ZP) X glZ (l +gl)だけ第 1プラネタリキャリア(Cl) 86を回転軸 O周りの 正転方向または逆転方向に回動可能とされて 、る。
これにより、主永久磁石装着層 21と、第 1副永久磁石装着層 22および第 2副永久 磁石装着層 23との間の相対的な位相は、少なくとも電気角の 180° だけ進角側また は遅角側に変化可能となり、モータ 10の状態は、弱め界磁状態と強め界磁状態との 間の適宜の状態に設定可能となる。
[0088] この第 2変形例によるモータ 10は上記構成を備えており、次に、モータ 10の駆動方 法について添付図面を参照しながら説明する。
[0089] 先ず、例えば図 19に示すステップ S01においては、例えば回転センサ等により検 出される主永久磁石装着層 21と、第 1副永久磁石装着層 22および第 2副永久磁石 装着層 23との間の相対的な位相(電気角 oc: edeg)を取得する。
次に、ステップ S02においては、取得した電気角 αを、モータ 10の極対数 ρに応じ て機械角 ι8 ( = α Ζρ)に変換する。
次に、ステップ S03においては、機械角 /3と、第 1リングギア (R1) 81に対するサン ギア(S) 85のギア比 glとに応じて、第 1プラネタリキャリア(C1) 86を回転軸 O周りに 回動させる際の回動量 γ ( = β X glZ ( l +gl) )を算出する。
そして、ステップ S04においては、ァクチユエータ 90により第 1プラネタリキャリア(C 1) 86を回転軸 O周りに回動量 γだけ回動させ、一連の処理を終了する。
[0090] この第 2変形例によれば、第 1プラネタリギア列 83を構成する複数の第 1プラネタリ ギア 83aおよび第 2プラネタリギア列 84を構成する複数の第 2プラネタリギア 84aは、 各プラネタリ回転軸 PI , P2周りに回転可能とされつつ、アイドルギアであるサンギア( S) 85に嚙み合うことにより、主永久磁石装着層 21と、各副永久磁石装着層 22, 23と の同期運転の実行状態あるいはモータ 10の停止状態であっても主永久磁石装着層 21と、第 1副永久磁石装着層 22および第 2副永久磁石装着層 23との間の相対的な 位相を容易に変更することができる。
[0091] また、サンギア(S) 85での摩擦を低減することができるため、第 1プラネタリキャリア( C 1) 86の回転軸 O周りの回動に対する規制(つまり、所定回動位置での保持)ある 、 は回動駆動に必要とされる力は、モータ 10の回転数やトルクの大きさに拘わらずに、 主永久磁石装着層 21の主永久磁石 21aと各副永久磁石装着層 22, 23の各副永久 磁石 22a, 23a同士の吸引力あるいは反発力よりも大きいだけでよぐ例えばブレー キアクチユエータのようにモータ 10が出力するトルクよりも大きな力を必要とせずに、 効率よく位相を制御することができる。 し力も、ァクチユエータ 90は外部からの電力供給を必要とせずに第 1プラネタリキヤ リア (C1) 86を回動させることができ、モータ 10の運転効率が低下してしまうことを防 止することができる。
[0092] また、第 1プラネタリギア列 83を支持する第 1プラネタリキャリア (C1) 86が回転軸 O 周りに回動する際の所定回動量が、少なくとも機械角 Θ (° ) = (180/p) X g/ (1 +gl)に設定されることで、モータ 10の状態を、例えば強め界磁状態と弱め界磁状 態との間で適切に移行させることができる。
[0093] なお、上述した第 2変形例においては、遊星歯車機構 80はシングルピ-オン式の 遊星歯車機構であるとしたが、これに限定されず、例えばダブルビ-オン式の遊星歯 車機構であってもよい。
産業上の利用可能性
[0094] 本発明は車両に搭載された走行駆動源および発電機として用いて好適である。

Claims

請求の範囲
[1] 回転軸周りに回転可能なロータと、回転軸方向で対向配置されて前記回転軸方向の 両側から前記ロータを挟み込む第 1ステータおよび第 2ステータとを備え、
前記ロータは、磁化方向が前記回転軸方向と平行とされて周方向に配置された複 数の主永久磁石と、磁化方向が前記回転軸方向および径方向に直交する方向と平 行とされて前記主永久磁石の前記回転軸方向の両端部近傍に配置された第 1副永 久磁石および第 2副永久磁石とを備えるモータ。
[2] 2組の前記第 1副永久磁石および前記第 2副永久磁石のうち、
一方の前記第 1副永久磁石および前記第 2副永久磁石は、前記主永久磁石の前 記周方向の一方側の端部近傍に配置され、
他方の前記第 1副永久磁石および前記第 2副永久磁石は、前記主永久磁石の前 記周方向の他方側の端部近傍に配置されている請求項 1に記載のモータ。
[3] 前記ロータは、前記第 1副永久磁石が装着された第 1副永久磁石装着層と、前記回 転軸方向で前記第 1副永久磁石装着層に積層されると共に前記主永久磁石が装着 された主永久磁石装着層と、前記回転軸方向で前記主永久磁石装着層に積層され ると共に前記第 2副永久磁石が装着された第 2副永久磁石装着層とを備え、 少なくとも、前記第 1副永久磁石装着層および前記第 2副永久磁石装着層と、前記 主永久磁石装着層との何れか一方を、前記回転軸周りに回動させることによって、前 記第 1副永久磁石装着層および前記第 2副永久磁石装着層と、前記主永久磁石装 着層との間の相対的な位相を変更可能な位相変更手段を備える請求項 2に記載の モータ。
[4] 前記位相変更手段は、
流体を供給する流体供給手段と、前記ロータの前記回転軸に設けられて前記流体 供給手段から前記流体が供給される圧力室と、
少なくとも、前記第 1副永久磁石装着層および前記第 2副永久磁石装着層と、前記 主永久磁石装着層との何れか一方と一体とされると共に前記圧力室内に配置されて 前記流体の圧力によって前記回転軸周りに回動するべーンロータと
を備える請求項 3に記載のモータ。
[5] 前記位相変更手段は、
前記主永久磁石と前記第 1副永久磁石および前記第 2副永久磁石との間の磁力と 、前記主永久磁石装着層の回転駆動力とに応じて、前記主永久磁石装着層を前記 第 1副永久磁石装着層および前記第 2副永久磁石装着層に対して相対的に回動可 能に支持する支持部材と、
前記第 1副永久磁石装着層および前記第 2副永久磁石装着層に対する前記主永 久磁石装着層の相対的な回動を規制する規制手段と
を備える請求項 3に記載のモータ。
[6] 前記第 1副永久磁石装着層と、前記第 2副永久磁石装着層とを一体に連結する連結 部を備え、
前記位相変更手段は、
前記主永久磁石装着層と同軸かつ一体に形成された第 1リングギアと、前記第 1副 永久磁石装着層と前記第 2副永久磁石装着層のいずれか一方と同軸かつ一体に形 成された第 2リングギアと、前記第 1リングギアに嚙み合う第 1プラネタリギアと、前記第 2リングギアに嚙み合う第 2プラネタリギアと、前記第 1プラネタリギアおよび前記第 2プ ラネタリギアに嚙み合うサンギアと、前記第 1プラネタリギアまたは前記第 2プラネタリ ギアの何れか一方を回転可能に支持すると共に前記回転軸周りに回動可能とされた プラネタリキャリアとを具備する遊星歯車機構と、
前記プラネタリキャリアに接続され、前記プラネタリキャリアを前記回転軸周りに所定 回動量だけ回動させる回動手段とを備える請求項 3に記載のモータ。
[7] 固定子と、
前記第 1プラネタリギアまたは前記第 2プラネタリギアの何れか他方を回転可能に支 持すると共に、前記固定子に固定された第 2プラネタリキャリアとを備える請求項 6に 記載のモータ。
[8] 前記回動手段は、油圧あるいは電動により前記プラネタリキャリアを回動させる、また は前記回動を規制するァクチユエータである請求項 6に記載のモータ。
[9] 前記所定回動量は、前記モータの極対数 Pと、前記第 1リングギアまたは前記第 2リン グギアの何れか一方に対する前記サンギアのギア比 gとに基づく機械角 0 (° ) = (1 80/p) X g/ (l +g)である請求項 6に記載のモータ。
[10] 前記主永久磁石は、前記第 1副永久磁石または前記第 2副永久磁石の少なくとも何 れか一方に比べて相対的に高い残留磁束密度を有する請求項 1から請求項 9の何 れか 1つに記載のモータ。
[11] 前記主永久磁石は、前記第 1副永久磁石または前記第 2副永久磁石の少なくとも何 れか一方に比べて相対的に大きい磁石総量である請求項 10に記載のモータ。
[12] 前記第 1副永久磁石または前記第 2副永久磁石の少なくとも何れか一方は、前記主 永久磁石に比べて相対的に高 、保磁力を有する請求項 10または請求項 11に記載 のモータ。
[13] 請求項 1から請求項 12の何れか 1つに記載のモータと、
前記モータと電気工ネルギ一の授受を行う蓄電装置と、
前記第 1ステータおよび前記第 2ステータに接続され、前記モータと前記蓄電装置 との間の電気エネルギーの授受を制御する単一のインバータ装置と
を備えるモータ制御装置。
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