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JP2000350309A - 動力変換装置ならびに車両用駆動装置 - Google Patents

動力変換装置ならびに車両用駆動装置

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Publication number
JP2000350309A
JP2000350309A JP11158010A JP15801099A JP2000350309A JP 2000350309 A JP2000350309 A JP 2000350309A JP 11158010 A JP11158010 A JP 11158010A JP 15801099 A JP15801099 A JP 15801099A JP 2000350309 A JP2000350309 A JP 2000350309A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
stator
coil
torque
rotors
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP11158010A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Seguchi
瀬口  正弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP11158010A priority Critical patent/JP2000350309A/ja
Priority to US09/574,451 priority patent/US6380653B1/en
Priority to DE10027360A priority patent/DE10027360A1/de
Publication of JP2000350309A publication Critical patent/JP2000350309A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステータにより第1、第2のロータ間に電磁
力を発生させ、内燃機関のトルクを駆動軸に伝達するこ
とによって給電器を無くし信頼性を向上させる。 【構成】 第2ロータ1310と第1ステータ1210
の間に第1ロータ1350を配置し、回転数調整部12
00の回転磁界を形成する巻線1211とコア1212
は固定し、その回転磁界をダミーロータの磁気回路13
52と第2ロータ1310の内周面に形成された磁極形
状1311bを介して通す事により、巻線1211を固
定して相対回転する2つの第1、第2ロータ1350、
1310間に電磁力(トルク)を作用させ、給電器を無
くしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は動力変換装置ならびに車
両用駆動装置に関し、特に内燃機関の発生動力から転換
された電力で車輪軸を駆動するハイブリッド形式の車両
用駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】特開平8−251710号公報において
は、内燃機関発生動力の回転数を変換する電磁カップリ
ングと、トルクを制御するアシスト電動機によって内燃
機関と電気機械のハイブリッド化を行い、動力機関の省
燃費、低公害化を実現している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このシ
ステムでは回転数を変換するための電動機にブラシを有
する回転機が必要であるためシステムの信頼性が課題と
なる。
【0004】そこで本発明は、この電磁式駆動装置の回
転数を制御する回転機に於いて回転機を、1つのステー
タと2つのロータで構成し、一方のロータを前記内燃機
関へ、他方を前記車両駆動軸へ連結すると共に、前記ス
テータにより前記2つのロータ間に電磁力を発生させ、
内燃機関のトルクを駆動軸に伝達することによって給電
器を無くし信頼性を向上させることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、内燃機関の出力を入力とし、連結される車両
駆動軸に対し、所定の駆動トルク及び回転数を出力制御
する電磁式駆動装置において、駆動トルクを制御する回
転機と回転数を制御する回転機を備えたものの構造に関
するもので、前記回転数を制御する回転機は、1つのス
テータと2つのロータで構成し、一方のロータを前記内
燃機関へ、他方を前記車両駆動軸へ連結すると共に、前
記ステータにより前記2つのロータ間に電磁力を発生さ
せ、内燃機関のトルクを駆動軸に伝達すると共に前記駆
動トルクを制御する回転機にて車両の駆動トルクをアシ
ストするという技術的手段を採用するものである。
【0006】
【作用】ステータにより2つのロータ間に電磁力を発生
させ、内燃機関のトルクを駆動軸に伝達することによっ
て給電器を無くし信頼性を向上させる。
【0007】
【発明の実施の形態】図1に本考案の第1の実施例を示
す。100はエンジン(以下E/Gという)であり、1
000はE/G100の出力を入力として受け、駆動輪
700等により構成される負荷出力(走行駆動出力)に
対応出来る様に駆動トルク及び回転数の過不足分を調整
して出力するトルク−回転数コンバータとして機能する
駆動装置であり、内部に入出力の回転数を調整する回転
数調整部1200と入出力のトルクを調整するトルク調
整部1400及び出力を減速する減速部800とを有す
る。このトルク−回転数コンバータ1000を以下略し
てT−Sコンバータ1000と呼ぶ。200はT−Sコ
ンバータ1000の回転数調整部1200の通電を制御
するインバータであり、400は同じくT−Sコンバー
タ1000のトルク調整部1400の通電を制御するイ
ンバータである。500はT−Sコンバータ1000の
回転センサ及びその他の内部情報及び外部情報により、
インバータ200及び400を制御するECUであり、
600はバッテリーである。820はT−Sコンバータ
1000からの出力を減速する減速部であり、減速部8
20は、デファレンシャルギヤ900にギヤを介して連
結されており、デファレンシャルギヤ900により、減
速部820により減速された回転力を駆動輪に等配分す
る。110はE/G100の出力軸であり、エンジンの
駆動とともに回転駆動し、T−Sコンバータ1000の
第1ロータ1350とセレーションを介して連結されて
おり、従ってE/G100からの回転出力を第1ロータ
1350に伝達する。
【0008】図1および図2において、第1ロータ13
50は、中空円筒状の軟磁性部材1352、及びこの軟
磁性部材1352の両端に設けられたフレーム135
3、1354で構成され、エンジン100の出力軸11
0に対し、ロータフレーム1354の端部に形成された
スプライン1354aと連結し、エンジントルクを受け
取る。また、第1ロータ1350は、軸受け1513、
1512によって、第2ロータ1310に対し回転自在
に支持される。
【0009】第1ステータ1210は、第1ロータ13
50の内径側に配置され、第1ロータ1350の軟磁性
部材1352を介して、第2ロータ1310の第1ステ
ータ側磁気回路部と磁力を作用させる磁路1212と巻
線1211を有している。第1ステータ1210の一端
は、軸受け1514を介して第1ロータ1350に支持
され、他端は、スプライン1213aを介してフレーム
1710に固定されている。
【0010】図2から明らかな如く、車両駆動装置10
00は、内側からシャフト1213により保持される第
1のステータ1210とその外側に第1ロータ135
0、及び第2ロータ1310が、更にその外側に第2の
ステータ1410が設けられている。
【0011】第1ステ−タ1210は、回転磁界を作る
巻線1211及びステ−タコア1212より構成され、
第2ステ−タ1410は、回転磁界を作る巻線1411
及びステ−タコア1412より構成されている。
【0012】又、第2ステータ1410の内周には、ス
テータ1410と対向して、円筒状の第2ロータ131
0が第1ロータ1350と相対的に回転可能なように同
一軸上に回転自在に配置されている。第2ロータ131
0は中空のロ−タヨ−ク1311のその外周面にステー
タ1410と電磁作用を行う磁極形状1311aを形成
し、ステータコア1412及び巻線1411とでトルク
調整部1400を構成する。
【0013】又、第2ロータ1310の内周には、第1
ロータ1350と対向して、中空のロ−タヨ−ク131
1のその内周面に第1ロータを介して第1ステータと電
磁作用を行う磁極形状1311bを形成し、ロ−タコア
1212、巻線1211及び第1ロータコア1352と
で回転数調整部1200を構成する。
【0014】本実施例では回転数調整部1200に於い
て、第2ロータ1310と第1ステータ1210の間に
第1ロータ1350を配置し、回転数調整部1200の
回転磁界を形成する巻線1211とコア1212は固定
し、その回転磁界をダミーロータの磁気回路1352と
第2ロータ1310の内周面に形成された磁極形状13
11bを介して通す事により、巻線1211を固定して
相対回転する2つの第1、第2ロータ1350、131
0間に電磁力(トルク)を作用させ、給電器を無くして
いる。
【0015】以下、図3ないし図5において、回転数調
整部1200の第1ロータ1350と第2ロータ131
0との間に相対回転トルクを発生する原理と通電方法を
説明する。
【0016】ここで、通電位置および相対位置を分かり
やすくするため、第1ステータ1210と第1ロータ1
350の位置を固定し、第2ロータ1310の位置を回
転させている。また、第1ステータ1210と第1ロー
タ1350の相対位置も任意に変わるが、その時は第1
ステータ1210の通電位置を第1ロータ1350の極
位置に応じて変化させる事により対応出来る。
【0017】まず、図3(a)に於ける第1ロータ135
0の位置に対し、第2ロータ1310がこの図で代表さ
れる位置(θ1≦X≦θ2)にある場合の通電位置と磁
束の流れを示す。ここで、Xは第2ロータ1310の内
周面に形成された磁極部1311bの中心までの角度を
示している。
【0018】第1ロータ1350の磁極部1352aと
図示しない機械角度で90度の位置にある磁極部に磁束
Φ1が流れる様に、第1ステータ1210の三相巻線に
通電する。これにより、図3(a)の第2ロータ131
0の磁極部1311b1を介して磁束Φ1が流れ、この
磁束のエネルギーを低減すべき方向のトルクT1及びT
2がそれぞれ第1、第2ロータ1350、1310に作
用する。ここでトルクT1とトルクT2は等しい。ま
た、この場合第1ステータ1210と第1ロータ135
0との間に働く作用トルクを極力減らすため、第1ステ
ータ1210への通電位置は第1ロータ1350に磁束
を流したい極の中心を狙って磁束が流れる様にする。こ
こで、第1ステータ1210は3相の巻線1211を有
し、この図では4倍スロット構造の分布巻の例であり、
この場合の通電は図3(b)に示す様に、U相に最大電
流が流れV、W相に同等の電流が流れている。
【0019】次に、図4(a)に於ける第1ロータ13
50の位置に対して第2ロータ1310がこの図で代表
される位置(θ2≦X≦θ3)にある場合の通電位置と
磁束の流れを示す。この場合、第1ロータ1350の磁
極部1352cと図示しない機械角度で90度の位置に
ある磁極部に磁束Φ2が流れる様に第1ステータ121
0の三相巻線に通電する。これにより、第2ロータ13
10の極1311b2を介して磁束Φ2が流れ、この磁
束のエネルギーを低減すべき方向のトルクT1’及びT
2’がそれぞれの第1、第2ロータ1350、1310
に作用する。ここでトルクT1’とトルクT2’は等し
い。この場合、図3(a)に対し第2ロータ1310の
位置のみが変化したとして、その通電位置は図4(b)
に示す様に、V相に最大電流が流れU、W相に同等の電
流が流れる。
【0020】次に、図5(a)に於ける第1ロータ13
50の位置に対して第2ロータ1310がこの図で代表
される位置(θ3≦X≦θ4)にある場合の通電位置と
磁束の流れを示す。この場合、第1ロータ1350の磁
極部1352bと図示しない機械角度で90度の位置に
ある磁極部に磁束Φ3が流れる様に第1ステータ121
0の三相巻線に通電する。これにより、第2ロータ13
10の極1311b1を介して磁束Φ3が流れこの磁束
のエネルギーを低減すべき方向のトルクT1”及びT
2”がそれぞれ第1、第2ロータ1350、1310に
作用する。ここでトルクT1”とトルクT2”は等し
い。この場合も、図3(a)に対し第2ロータ1310
の位置のみが変化したとして、その通電位置は図5
(b)に示す様に、W相に最大電流が流れU、V相に同
等の電流が流れる。
【0021】なお、通電方向の一方のみの例について述
べたが逆方向でも動作する事ができる。
【0022】次に、第1ステータ1210に対し、第1
ロータ1350の位置が変化した場合の通電方法を以下
に示す。ここでは第1ロータ1350と第2ロータ13
10の相対位置を図3(a)の位置について説明する。
図6(a)の各相の通電タイミングに対し、その時に発
生する回転磁界は、│α│(cost,sint)(以
下式という)になる。これより、回転磁界の方向は3相
巻線の通電位置を制御する事により、任意の方向に変え
ることができる。その通電位置を具体化したのが図6
(a)〜(e)である。ここで、図6(a)をt=0に
おける各相の通電位置とした。式よりt=π/12では
磁界の回転角度は電気角でπ/12、今ここで述べてい
るMGの3相界磁巻線は2極対であるので機械角ではπ
/24となる。ここで、図6(a)〜(e)の第1ステ
ータ1210に対する第1ロータ1350の位置におけ
る回転磁界の電流中心位置Icと各相の通電量の関係は
各図に示すtの量と図7(a)の各相の通電量で示され
る。この関係により、第1ロータ1350の任意の位置
に対してもその磁束を流すべき位置を狙って通電出来る
ので、図3の各第1、第2ロータ1350,1310の
位置に対して、第1ステータ1210の位置が変化して
も所望の位置に磁束を流す様に通電出来る。
【0023】又、上記通電は第1、第2ロータ135
0、1310の回転位置をセンサ1911及び1912
により検出しその相対位置に対して行う。
【0024】以上の構成と原理で給電器を使用せずに第
1ロータ1350と第2ロータ1310間の作動トルク
を固定の第1ステータ1210から調整出来るので信頼
性が向上出来ると共に、給電器のスペース分小さく出来
る。
【0025】又、本回転機の2つのロータ間はスイッチ
ドリラクタンスモータの原理を応用しているが、本考案
の構成ではそのモータで課題となる巻線の使用率の低さ
から来る電流の集中を緩和出来、効率を向上させる事も
可能である。
【0026】次に、本発明の第2の実施例について、図
8に基づいて説明する。
【0027】この第2実施例においては、第1実施例に
おける第1ロータ1350を、第2ロータ1310の外
周に配置するようにしたものであり、その構成は同一の
ものである。なお、シャフト1213は、第2ロータ1
310によって回転自在に支持されている。
【0028】次に、本発明の第3の実施例について、図
9に基づいて説明する。
【0029】この第3の実施例においては、第1のステ
ータ1210の内周に設けられた第1ロータ1350
と、この第1ロータ1350の内周に回転自在に支持さ
れた第1シャフト1310cと、この第1シャフト13
10cの外周に設けられた第1磁極部1310aとを有
している。また、第1シャフト1310cと同軸上に結
合し、第1シャフト1310cの回転が伝達される第2
シャフト1310dと、この第2シャフト1310dの
外周に設けられた第2磁極部1310bと、この第2磁
極部の外周に設けられた第2ステータ1410とから構
成されている。
【0030】なお、第1ステータ1210は、第1ハウ
ジング1720に固定されると共に、第2ステータ14
10は、第2ハウジング1730の内周に固定されてい
る。また、デファレンシャルギヤ900は、第2シャフ
ト1310dの外周に設けられた1332aと減速部8
20を介して回転が伝達されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における全体構成の縦断
面図。
【図2】本発明の第1実施例における駆動装置の主要部
の横断面図。
【図3】通電位置と磁束の流れを示す模式図。
【図4】通電位置と磁束の流れを示す模式図。
【図5】通電位置と磁束の流れを示す模式図。
【図6】通電位置を示めす模式図。
【図7】各相の通電量を示す特性図。
【図8】本発明の第2の実施例における全体構成の縦断
面図。
【図9】本発明の第3の実施例における全体構成の縦断
面図。
【符号の説明】
100 エンジン(E/G) 200,400 インバータ 500 ECU 600 バッテリ 700 駆動輪 800 減速部 1000 トルク−回転数コンバータ 1200 回転数調整部 1210 第1ステータ 1310 第2ロータ 1350 第1ロータ 1400 トルク調整部 1410 第2ステータ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力軸から出力軸に動力を伝達するため
    の動力伝達装置において、 ハウジング内に固定されると共に、コイルを有する固定
    子と、 前記入力軸或いは出力軸に連結される相対回転可能に設
    けられた第1及び第2の回転子とを備え、 前記第1の回転子は、第1のエアギャップを介して前記
    固定子と対向配置され、前記第2の回転子は、第2のエ
    アギャップを介して前記第1の回転子と対向配置される
    と共に、前記第1および第2の回転子は相互電磁作用を
    行う界磁を有し、 前記コイルによって、前記第1および第2の回転子の電
    磁作用を制御することを特徴とする動力変換装置。
  2. 【請求項2】 前記第1の回転子および第2の回転子は
    円筒状の磁性部材から構成され、これら第1および第2
    の回転子は、互いに対向する方向に突出する複数の第1
    磁極部および第2磁極部をそれぞれ有していることを特
    徴とする動力変換装置。
  3. 【請求項3】 内燃機関の出力を入力とし、連結される
    車両駆動軸に対し所定の駆動トルク及び回転数を出力制
    御する車両用駆動装置において、 ハウジング内に固定されると共に、コイルを有する固定
    子と、 前記内燃機関の出力或いは車両駆動軸に連結される相対
    回転可能に設けられた第1及び第2の回転子とを備え、 前記第1の回転子は、第1のエアギャップを介して前記
    固定子と対向配置され、前記第2の回転子は、第2のエ
    アギャップを介して前記第1の回転子と対向配置される
    と共に、前記第1および第2の回転子は相互電磁作用を
    行う界磁を有し、 前記コイルによって、前記第1および第2の回転子の電
    磁作用を制御することを特徴とする車両用駆動装置。
  4. 【請求項4】 内燃機関の出力を入力とし、連結される
    車両駆動軸に対し所定の駆動トルク及び回転数を出力制
    御する車両用駆動装置において、 前記駆動装置は、ハウジングと、前記ハウジングに収容
    され、前記内燃機関から車両駆動軸に回転力を伝える相
    対回転可能な第1及び第2の回転子と、前記ハウジング
    内に固定される第1及び第2の固定子とを備えると共
    に、 前記第1の固定子は、第1のコイルを有し、前記第2の
    固定子は第2のコイルを有すると共に、 前記第2の回転子には、前記第1の回転子と第1のエア
    ギャップを介しかつ前記第1の回転子と前記第1の固定
    子との間の第2のエアギャップを介して、前記第1のコ
    イルと相互電磁作用を行う第1の界磁を有し 前記第
    1、第2のエアギャップと共に第1の回転電機を構成
    し、 同じく前記第2の回転子には、前記第2の固定子と第3
    のエアギャップを介して前記第2のコイルと相互電磁作
    用を行う第2の界磁を有し前記第3のエアギャップと共
    に第2の回転電機を構成し、 前記第1のコイルと蓄電手段間に設けられ、前記両回転
    子の角速度の差及び作用トルクに応じた電力を授受可能
    に制御する第1のインバ−タと 前記第2のコイルと蓄電手段間に設けられ、前記固定子
    と前記第2の回転子との作用トルク及び第2の回転子の
    回転数に応じた電力を授受可能に制御する第2のインバ
    −タとを備える事を特徴とする車両用駆動装置。
  5. 【請求項5】 内燃機関の出力を入力とし、連結される
    車両駆動軸に対し所定の駆動トルク及び回転数を出力制
    御する駆動装置において、 前記駆動装置は、ハウジングと、前記ハウジングに収容
    され、前記内燃機関から車両駆動軸に回転力を伝える相
    対回転可能な第1及び第2の回転子と、前記ハウジング
    に固定される第1及び第2の固定子とを備えるととも
    に、前記第2の回転子は前記固定子の内側に、前記第1
    の回転子は前記第2の回転子の内側に、更に前記第1の
    固定子は前記第1の回転子の内側に同心円状に配置さ
    れ、 前記第1の固定子は、第1のコイルを有し、前記第2の
    固定子は第2のコイルを有すると共に前記第2の回転子
    には、前記第1の回転子と第1のエアギャップを介しか
    つ前記第1の回転子は前記第1の固定子と第2のエアギ
    ャップを介して、前記第1のコイルと相互電磁作用を行
    う第1の界磁を有し、前記第1、第2のエアギャップと
    共に第1の回転電機を構成し、 同じく前記第2の回転子には、前記第2の固定子と第3
    のエアギャップを介して前記第2のコイルと相互電磁作
    用を行う第2の界磁を有し、前記第3のエアギャップと
    共に第2の回転電機を構成し、 前記第1のコイルと蓄電手段間に設けられ、前記両回転
    子の角速度の差及び作用トルクに応じた電力を授受可能
    に制御する第1のインバ−タと、 前記第2のコイルと蓄電手段間に設けられ、前記固定子
    と前記第2の回転子との作用トルク及び第2の回転子の
    回転数に応じた電力を授受可能に制御する第2のインバ
    −タとを備える事を特徴とする車両用駆動装置。
  6. 【請求項6】 前記第2の回転子の第1の界磁及び前記
    第1の回転子の前記第1の界磁に対向する第2の界磁は
    軟磁性の突極構造からなる事を特徴とする請求項3もし
    くは4に記載の車両用駆動装置。
  7. 【請求項7】 前記第1の固定子のコイルは3相巻線か
    らなり、第1と第2の回転子間のトルクTが、第1の回
    転子と第1の固定子間のトルクtに対し、T≧2tとな
    る様に通電位置を制御する事を特徴とする請求項3もし
    くは4に記載の車両用駆動装置。
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