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JP2004147410A - Multilayer coaxial rotating machine and hybrid drive system using the same - Google Patents

Multilayer coaxial rotating machine and hybrid drive system using the same Download PDF

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JP2004147410A
JP2004147410A JP2002308515A JP2002308515A JP2004147410A JP 2004147410 A JP2004147410 A JP 2004147410A JP 2002308515 A JP2002308515 A JP 2002308515A JP 2002308515 A JP2002308515 A JP 2002308515A JP 2004147410 A JP2004147410 A JP 2004147410A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electric machine
motor
planetary gear
gear mechanism
rotating electric
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002308515A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Yoshihara
吉原 博行
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor 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 Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2002308515A priority Critical patent/JP2004147410A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized double rotor motor suited to a vehicle. <P>SOLUTION: This double rotor motor 1000 is coaxially-arranged with an internal motor 1300 and an external motor 1200. The internal motor 1300 has an internal rotor 302 and an internal stator 304, and the external motor 1200 has an external rotor 202 and an external stator 204. The double rotor motor 1000 includes an internal motor tachometer 1350 for detecting the rotational speed of the internal motor 1300 provided on its end, an external motor tachometer 1250 for detecting the rotational speed of the external motor 1200, and a planetary gear device 1400 connected to the external motor 1200 and the internal motor 1300 provided on an end on the opposite side. The thrust center of the internal stator 304 and the thrust center of the external stator 204 are shifted in the axial direction. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載される多層同軸回転電機に関し、特に、エンジンおよびモータなどの二種類以上の動力源を搭載したハイブリッドシステムに用いられる多層同軸回転電機に関する。
【0002】
【従来の技術】
エンジン(例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの公知の機関を用いることが考えられる。)と電気モータとを組合せたハイブリッドシステムと呼ばれるパワートレインを搭載した車両が開発され、実用化されている。このような車両においては、運転者のアクセル操作量に関係なく、エンジンによる運転と電気モータとによる運転とが自動的に切換えられて、最も効率が良くなるように制御される。
【0003】
このようなハイブリッドシステムにおいて、エンジン動力を遊星歯車(プラネタリーギヤ)を用いた動力分割機構により、駆動輪へ伝達される駆動力と、発電機に伝達される駆動力とに分割するシステムがある。発電機により発電された電力は、モータ駆動に直接使用されたり、インバータで直流に変換されて高電圧バッテリーに蓄えられたりする。発電機の回転数を制御することにより、動力分割機構は無段変速機としても機能する。エンジン回転力はプラネタリーキャリアに入力され、入力された回転力はサンギヤにより発電機に、リングギヤによってモータおよび出力軸に伝達される。したがって、このようなハイブリッドシステムにおいては、モータ、発電機、遊星歯車機構等から構成される動力分割機構が必要になる。
【0004】
特開2001−190006公報(特許公報1)は、このようなハイブリッド車両を開示する。特許文献1に記載されたハイブリッド車両は、エンジンと、第1モータと、第2モータと、少なくとも第1〜第3の回転要素からなり、第1の回転要素にエンジンの回転が入力され、第2の回転要素に第1モータの回転が入力され、第3の回転要素および第2モータの回転が出力軸に出力されるギヤユニットと、第1モータを制御することによりエンジンを最適効率で運転させるコントローラとを含む。
【0005】
このハイブリッド車両によると、プラネタリーギヤユニットとしての第1の回転要素であるサンギヤにエンジンおよび第2モータの回転が、第2の回転要素であるリングギヤに第1モータの回転が、第3の回転要素であるプラネットキャリヤの回転が出力軸に出力される。第1モータおよび第2モータは、発電機としても機能する。このハイブリッド車両は、停止状態、低速走行状態、高速走行状態および後退状態にいずれの状態においても、最大効率でエンジンを運転させることができる、すなわち、停止状態においてはプラネットキャリアを固定してエンジンを最大効率で回転させて、その回転を第1モータおよび第2モータに伝達して両方のモータにより発電する。低速走行状態においては、エンジンを最大効率で回転させてその回転と第2モータの回転とをサンギヤに伝達して、第1モータの回転をリングギヤに伝達することにより、プラネットキャリアに、エンジン回転数と第1モータ回転数とにより定められる回転数で、回転が伝達される。高速走行状態においては、エンジンを最大効率で回転させた状態で、さらに第2モータ回転数が上昇した状態で、車両が運転される。後退状態においては、エンジンを最大効率で回転させた状態で、第1モータが逆方向に回転させられた状態で、車両が運転される。このようにして、車両の様々な運転状態において、エンジンを最大効率で回転させることができる。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−190006公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に記載されたハイブリッド車両における、第1モータおよび第2モータは、軸方向に並列に並べた構造をとるので、軸方向に非常に長い構造になる。車両においては、エンジンおよび動力分割機構を搭載するスペースに制限があり、このような軸方向に長い構造物を搭載するのは容易ではない。さらに、軸方向の長さを短くするために第1モータと第2モータとを二重構造にした、いわゆるダブルロータ構造にすることも考えられる。しかしながら、従来のダブルロータ構造のモータは、小型低速回転機に限定されるものであって、高回転高出力を必要とする車両に適用できるものではない。さらに、たとえ、このようなダブルロータ構造にしてモータのみを軸方向に短くする構造にしたところで、遊星歯車機構などの他の動力分割機構を含めたパワートレーンを小型化することができない。
【0008】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、車両に適した小型の多層同軸回転電機およびそれを用いたハイブリッド駆動システムを提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
第1の発明に係る多層同軸回転電機は、内側の第1の回転電機と外側の第2の回転電機とを同軸に配置した。第1の回転電機および第2の回転電機はそれぞれ一対のロータとステータとを有する。多層同軸回転電機は、回転電機の軸方向の端部に設けられた、回転電機の回転数を検知するための検知手段と、その端部の反対側の端部に設けられた、第1の回転電機および第2の回転電機に接続される遊星ギヤ機構とを含む。第1の回転電機のステータのスラストセンタと第2の回転電機のステータのスラストセンタとは、軸方向にずれるように配置される。
【0010】
第1の発明によると、検知手段は、この多層同軸回転電機が搭載される車両を制御するための、第1の回転電機の回転数と第2の回転電機の回転数とを検知する。この検知手段が設けられた端部とは反対側の端部には、遊星ギヤ機構が設けられる。第1の回転電機と第2の回転電機とは、それぞれのステータのスラストセンタが互いに軸方向にずれるように配置される。これにより、第1の回転電機と第2の回転電機とをスラスト方向にずらしたことにより発生する空間に、遊星ギヤ機構と検知手段とを組込むことができる。そのため、2台の回転電機、それら回転電機の回転数の検知手段およびそれら回転電機の出力が伝達される遊星歯車機構から構成される動力分割機構を小型化できる。このとき、第1の回転電機と第2の回転電機ともに、それぞれのステータもロータも短くする必要がないので、高出力高回転を実現できる。その結果、車両に適した小型の多層同軸回転電機を提供することができる。
【0011】
第2の発明に係る多層同軸回転電機は、第1の発明の構成に加えて、遊星ギヤ機構の外径は、第2の回転電機のステータ内径よりも小さく、遊星ギヤ機構の少なくととも一部と第2の回転電機とが、軸方向に重なりを有するものである。
【0012】
第2の発明によると、第1の回転電機と第2の回転電機とが互いに同じ程度の軸方向の長さである場合、内側の第1の回転電機と外側の第2の回転電機とをスラスト方向にずらしたことにより、軸方向の一方の端部には、内側に空間が発生する。この空間に、遊星ギヤ機構を重ねて配置することができるので、2台の回転電機とそれら回転電機の出力が伝達される遊星歯車機構とを組合せて小型化できる。
【0013】
第3の発明に係る多層同軸回転電機は、第1の発明の構成に加えて、遊星ギヤ機構の外径は、第2の回転電機のステータ内径よりも小さく、第2の回転電機の径方向内側に遊星ギヤ機構の少なくととも一部が配置されているものである。
【0014】
第3の発明によると、第1の回転電機と第2の回転電機とが互いに同じ程度の軸方向の長さである場合、内側の第1の回転電機と外側の第2の回転電機とをスラスト方向にずらしたことにより、軸方向の一方の端部には、径方向の内側に空間が発生する。この空間に、遊星ギヤ機構の少なくとも一部を配置することができるので、2台の回転電機とそれら回転電機の出力が伝達される遊星歯車機構とを組合せて小型化できる。
【0015】
第4の発明に係る多層同軸回転電機は、第1〜3のいずれかの発明の構成に加えて、第2の回転電機のロータの支持軸は、遊星ギヤ機構側の端部で回転直径が小さくなるように、軸に垂直な方向の支持部材を含む。
【0016】
第4の発明によると、支持部材は、第2の回転電機の回転部であるロータの支持軸を、遊星ギヤ機構側の端部で回転直径が小さくする。外側の第2の回転電機のロータの回転支持径を小さくすることにより、支持部における周速を抑えることができる。これにより、第2の回転電機の回転数を上昇させることができる。高回転高出力化を実現できると、さらにステータもロータも軸方向に短くできる。その結果、さらに多層同軸回転電機を小型化できる。
【0017】
第5の発明に係るハイブリッド駆動システムは、第1〜4のいずれかの発明の構成の多層同軸回転電機と、内燃機関とを含むものである。
【0018】
第5の発明によると、多層同軸回転電機における、内側の第1の回転電機と外側の第2の回転電機とをスラスト方向にずらしたことにより、軸方向の一方の端部には、内側に空間が発生する。この空間に、遊星ギヤ機構を重ねて配置することができる。このようにして、2台の回転電機とそれらの回転電機の出力が伝達される遊星歯車機構とを組合せて小型化した多層同軸回転電機と、エンジンなどの内燃機関とから構成されるハイブリッド駆動システムを実現できる。
【0019】
第6の発明に係るハイブリッド駆動システムは、第5の発明の構成に加えて、第1の回転電機のロータは、遊星ギヤ機構のサンギヤに接続され、第2の回転電機のロータは、遊星ギヤ機構のリングギヤに接続され、内燃機関の回転軸は、遊星ギヤ機構のプラネットキャリアに接続されたものである。
【0020】
第6の発明によると、第1の回転電機のロータを、遊星ギヤ機構のサンギヤに、第2の回転電機のロータを、遊星ギヤ機構のリングギヤに、内燃機関の回転軸を、遊星ギヤ機構のプラネットキャリアに、それぞれ接続する。このように構成されたハイブリッド駆動システムは、スムーズな発進および加速という優れたドライバビリティを確保するとともに、燃費が最高になるように内燃機関の回転力と、回転電機の回転力との配分をコントロールすることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【0022】
<第1の実施の形態>
以下、本発明の第1の実施の形態に係るダブルロータモータについて説明する。図1に示すように、本実施例に係るダブルロータモータ100は、外側モータ200と内側モータ300とを回転中心が同軸になるように構成されたものである。外側モータ200のスラスト中心軸250と内側モータ300のスラスト中心軸350とは、スラスト方向にずれている。これらの外側モータ200と内側モータ300とは、ケーシング110内に収められている。
【0023】
外側モータ200は、外側ロータ202と、外側ロータ202に対向するように設けられた外側ステータ204と、外側ロータ202の回転軸210を支持するベアリング220、222を含む。外側ロータ202と外側ステータ204とはそれぞれ軸方向の長さが同じ程度である。また、外側ロータ202のスラスト方向中心軸と外側ステータ204のスラスト方向中心軸とは一致している。外側ロータ202の回転軸210は、ケーシング110のベアリング支持部112により支持されたベアリング220と、ケーシング110のベアリング支持部114にて支持されたベアリング222とによる両持ち構造で支持される。この外側ロータ202の回転軸210は、後述する遊星歯車機構のリングギヤに接続される。
【0024】
内側モータ300は、内側ロータ302と、内側ロータ302に対向するように設けられた内側ステータ304と、内側ロータ302の回転軸310を支持するベアリング320、322を含む。内側ロータ302の軸方向長さと、内側ステータ304の軸方向長さとはほぼ同じ長さである。また内側ロータ302のスラスト方向中心軸と内側ステータ304のスラスト方向中心軸とは一致している。内側ロータ302の回転軸310は、ベアリング320と、ケーシング110のベアリング支持部116に支持された322とによる両持ち構造で支持される。
【0025】
このようにして、外側モータ200のスラスト方向軸中心と内側モータ300のスラスト方向軸中心とをずらすようにして構成したため、外側ロータ202の内側に空間が生じる。この空間に遊星歯車機構を設けることができる。また内側モータ300の外側であってケーシング110内に空間が設けられる。この空間に外側ロータ202の回転数を検知する外側モータ回転計を設置することができる。
【0026】
以上のようにして、本実施の形態に係るダブルロータモータによると、回転軸中心を一致させて、外側モータと内側モータとを、それぞれのスラスト方向軸中心をずらして配置した。そのため、外側モータの内側に空間が、内側モータの外側に空間がそれぞれ発生する。それぞれの空間に、遊星歯車機構や、回転数計を設置することにより、2台のモータ、それぞれのモータの回転数計およびそれぞれのモータが接続される遊星歯車機構から構成される動力分割機構を小型化することができる。この小型化において、それぞれのモータのロータの軸方向長さおよびステータの軸方向長さは短縮されていないため、従来のダブルロータモータに比較して高回転高出力型のモータを実現することができる。
【0027】
<第2の実施の形態>
以下、本発明の第2の実施の形態に係るダブルロータモータについて説明する。本実施の形態に係るダブルロータモータは、前述の第1の実施の形態に係るダブルロータモータの外側ロータの回転軸の構造が異なる。
【0028】
図2を参照して、本実施の形態に係るダブルロータモータ1000の構造について説明する。ダブルロータモータ1000は、外側モータ1200と、内側モータ1300とを含む。ダブルロータモータ1000は、前述の第1の実施の形態に係るダブルロータモータ100と同様に、外側モータ1200のスラスト方向中心軸250と、内側モータ1300のスラスト方向中心軸350とがずれている。これらの外側モータ1200と内側モータ1300とは、ケーシング1110内に収められている。
【0029】
外側モータ1200は、外側ロータ202と外側ステータ204とを含む。外側ロータ202は回転軸1214により支持される。回転軸1214は、遊星歯車機構側で、その径方向を短縮するような支持部材1212を有する。回転軸1214は、その支持部材1212よりもさらに遊星歯車機構側に、回転軸1210が接続される。回転軸1210は、ケーシング1110のベアリング支持部1115により支持されるベアリング1220およびベアリング1222により支持される。すなわち、本実施の形態に係るダブルロータモータ1000の外側モータ1200のロータ200の回転軸は、片持ち構造で支持される。
【0030】
内側モータ1300は、内側ロータ302と内側ステータ304とを含む。内側ロータ302の回転軸310は、ベアリング支持部材1114に支持されたベアリング320と、ケーシング1110のベアリング支持部1116に支持されたベアリング322とにより支持される。すなわち、内側モータ1300のロータ302は、ベアリング320およびベアリング322による両持ち構造により支持される。
【0031】
<第3の実施の形態>
以下、本発明の第3の実施の形態に係るダブルロータモータについて説明する。
【0032】
図3に示すように、本実施の形態に係るダブルロータモータ1000は、前述の図1で説明した構造に加えて、外側モータ1200をずらした方向に設置される遊星歯車機構1400と、その反対側に設けられる外側モータ回転計1250および内側モータ回転計1350をさらに含む。
【0033】
図3に示すように、遊星歯車機構1400の一部は、外側モータ1200の一部に、軸方向に重なるように配置される。すなわち、遊星歯車機構1400の外径寸法は、外側モータ1200の外側ステータ204の外径よりも大きい。外側ステータ204は概略中空の円筒形状を有しているため、その中空部分に遊星歯車機構1400を組込んで配置させることができる。これにより、外側モータ1200のロータ202およびステータ204の軸方向長さを短くすることなく、外側モータ1200と遊星歯車機構1400とを組合せて、軸方向の長さを短くすることができる。
【0034】
また、遊星歯車機構1400の反対側の端部に設けられた外側モータ回転計1250は、内側モータ1300の内側ステータ304のさらに外側に設けられる。この外側モータ回転計1250が設けられる空間は、外側モータ1200のスラスト方向軸中心と、内側モータ1300のスラスト方向軸中心とをずらすことにより発生する、遊星歯車機構1400が設けられる側とは反対側の空間である。この空間に外側モータ回転計1250を設けた。これにより、このようなダブルロータモータ1000が搭載される車両の制御において必要不可欠な外側モータ1200の回転数と、内側モータ1300の回転数とを計測する回転計を含めてダブルロータモータの全長を短くすることができる。
【0035】
以上のようにして、本実施の形態に係るダブルロータモータは、外側モータのスラスト方向軸中心と、内側モータのスラスト方向軸中心とをずらして配置した。スラスト方向の軸中心をずらして配置させて発生した空間に遊星歯車機構を設置するとともに、回転計を設置した。これにより、2台のモータ、それらモータの回転数を検知する回転計および2台のモータの出力が伝達される遊星歯車機構から構成される動力分割機構を全体として小型化できる。
【0036】
なお、本実施の形態に係るダブルロータモータ1000の遊星歯車機構1400にエンジン出力軸を接続して、ハイブリッド駆動システムを実現するようにしてもよい。このときエンジンの回転軸は、遊星歯車機構1400のプラネットキャリアに接続される。内側モータの回転軸は遊星歯車機構1400のサンギヤに接続される。外側モータの回転軸は遊星歯車機構1400のリングギヤに接続される。
【0037】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るダブルロータモータの構造を模式的に表わした図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態に係るダブルロータモータの構造を模式的に表わした図である。
【図3】本発明の第3の実施の形態に係るダブルロータモータの構造を表わした断面図である。
【符号の説明】
100、1000 ダブルロータモータ、110、1110 ケーシング、112、114、116、1112、1114、1116 ベアリング支持部、200、1200 外側モータ、202 外側ロータ、204、205 外側ステータ、210、1210 外側モータ回転軸、220、222、1220、1222 外側ロータベアリング、300、1300 内側モータ、302 内側ロータ、304、305 内側ステータ、310 内側モータ回転軸、320、322 内側ロータベアリング、1250 外側モータ回転計、1350 内側モータ回転計、1400 遊星歯車機構。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a multilayer coaxial rotary electric machine mounted on a vehicle, and more particularly, to a multilayer coaxial rotary electric machine used for a hybrid system mounted with two or more types of power sources such as an engine and a motor.
[0002]
[Prior art]
A vehicle equipped with a power train called a hybrid system in which an engine (for example, a known engine such as a gasoline engine or a diesel engine may be used) and an electric motor has been developed and put into practical use. In such a vehicle, the operation by the engine and the operation by the electric motor are automatically switched irrespective of the accelerator operation amount of the driver, and are controlled so that the efficiency is maximized.
[0003]
In such a hybrid system, there is a system that divides engine power into a driving force transmitted to driving wheels and a driving force transmitted to a generator by a power split mechanism using planetary gears (planetary gears). . The electric power generated by the generator is used directly for driving the motor, or converted into direct current by an inverter and stored in a high-voltage battery. By controlling the rotation speed of the generator, the power split device also functions as a continuously variable transmission. The engine torque is input to the planetary carrier, and the input torque is transmitted to the generator by the sun gear and to the motor and output shaft by the ring gear. Therefore, in such a hybrid system, a power split mechanism including a motor, a generator, a planetary gear mechanism, and the like is required.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-190006 (Patent Document 1) discloses such a hybrid vehicle. The hybrid vehicle described in Patent Literature 1 includes an engine, a first motor, a second motor, and at least first to third rotating elements. The rotation of the engine is input to the first rotating element. A gear unit in which the rotation of the first motor is input to the second rotation element and the rotation of the third rotation element and the second motor are output to the output shaft, and the engine is operated at optimum efficiency by controlling the first motor. Controller.
[0005]
According to this hybrid vehicle, the rotation of the engine and the second motor is applied to the sun gear serving as the first rotating element as the planetary gear unit, the rotation of the first motor is applied to the ring gear serving as the second rotating element, and the third rotation is applied. The rotation of the planet carrier, which is an element, is output to the output shaft. The first motor and the second motor also function as a generator. This hybrid vehicle can operate the engine with maximum efficiency in any of the stopped state, the low-speed running state, the high-speed running state, and the reverse state, that is, in the stopped state, the engine is fixed and the planet carrier is fixed. The motor is rotated at the maximum efficiency, and the rotation is transmitted to the first motor and the second motor to generate electric power by both motors. In the low-speed running state, the engine is rotated at the maximum efficiency, the rotation of the engine and the rotation of the second motor are transmitted to the sun gear, and the rotation of the first motor is transmitted to the ring gear. The rotation is transmitted at a rotation speed determined by the first motor rotation speed. In the high-speed running state, the vehicle is driven with the engine rotated at the maximum efficiency and with the second motor speed further increased. In the reverse state, the vehicle is driven with the engine being rotated at the maximum efficiency and the first motor being rotated in the reverse direction. In this manner, the engine can be rotated with maximum efficiency in various driving states of the vehicle.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-190006 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in the hybrid vehicle described in Patent Literature 1, the first motor and the second motor have a structure in which they are arranged in parallel in the axial direction, and thus have a very long structure in the axial direction. In a vehicle, the space for mounting the engine and the power split device is limited, and it is not easy to mount such an axially long structure. Further, it is conceivable to use a so-called double rotor structure in which the first motor and the second motor have a double structure in order to reduce the axial length. However, the conventional motor having the double rotor structure is limited to a small-sized low-speed rotating machine, and cannot be applied to a vehicle requiring high rotation and high output. Further, even if such a double rotor structure is adopted and only the motor is shortened in the axial direction, the power train including other power split mechanisms such as a planetary gear mechanism cannot be downsized.
[0008]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a small-sized multilayer coaxial rotating electric machine suitable for a vehicle and a hybrid drive system using the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the multilayer coaxial rotating electric machine according to the first invention, an inner first rotating electric machine and an outer second rotating electric machine are coaxially arranged. Each of the first rotating electric machine and the second rotating electric machine has a pair of rotors and a stator. The multi-layer coaxial rotary electric machine includes a detection unit provided at an axial end of the rotary electric machine for detecting a rotation speed of the rotary electric machine, and a first unit provided at an end opposite to the end. And a planetary gear mechanism connected to the rotating electric machine and the second rotating electric machine. The thrust center of the stator of the first rotating electric machine and the thrust center of the stator of the second rotating electric machine are arranged so as to be displaced in the axial direction.
[0010]
According to the first aspect, the detecting means detects the number of rotations of the first rotating electric machine and the number of rotations of the second rotating electric machine for controlling the vehicle on which the multilayer coaxial rotating electric machine is mounted. A planetary gear mechanism is provided at the end opposite to the end provided with the detection means. The first rotating electric machine and the second rotating electric machine are arranged such that the thrust centers of the respective stators are shifted from each other in the axial direction. Thus, the planetary gear mechanism and the detecting means can be incorporated in a space generated by shifting the first rotating electrical machine and the second rotating electrical machine in the thrust direction. Therefore, it is possible to reduce the size of the power split mechanism including the two rotating electric machines, the detecting unit for the number of revolutions of the rotating electric machines, and the planetary gear mechanism to which the output of the rotating electric machines is transmitted. At this time, both the first rotating electric machine and the second rotating electric machine need not have their stators and rotors shortened, so that high output and high rotation can be realized. As a result, a small-sized multilayer coaxial rotating electric machine suitable for a vehicle can be provided.
[0011]
The multi-layer coaxial rotating electric machine according to a second aspect of the present invention has, in addition to the configuration of the first aspect, an outer diameter of the planetary gear mechanism is smaller than an inner diameter of the stator of the second rotating electric machine, and at least one of the planetary gear mechanisms is provided. The part and the second rotating electric machine have an overlap in the axial direction.
[0012]
According to the second invention, when the first rotating electric machine and the second rotating electric machine have the same length in the axial direction, the inner first rotating electric machine and the outer second rotating electric machine are separated from each other. Due to the displacement in the thrust direction, a space is generated inside at one end in the axial direction. Since the planetary gear mechanism can be arranged in this space in an overlapping manner, the size can be reduced by combining the two rotating electric machines and the planetary gear mechanism to which the outputs of the rotating electric machines are transmitted.
[0013]
The multilayer coaxial rotary electric machine according to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, has an outer diameter of the planetary gear mechanism smaller than an inner diameter of the stator of the second rotary electric machine, and a radial direction of the second rotary electric machine. At least a part of the planetary gear mechanism is arranged inside.
[0014]
According to the third aspect, when the first rotating electric machine and the second rotating electric machine have the same length in the axial direction, the inner first rotating electric machine and the outer second rotating electric machine are separated from each other. Due to the displacement in the thrust direction, a space is created radially inward at one end in the axial direction. Since at least a part of the planetary gear mechanism can be arranged in this space, the size can be reduced by combining the two rotating electric machines and the planetary gear mechanism to which the outputs of the rotating electric machines are transmitted.
[0015]
The multilayer coaxial rotary electric machine according to a fourth aspect of the present invention is the multi-layer coaxial rotary electric machine according to any one of the first to third aspects of the present invention, in which the support shaft of the rotor of the second rotary electric machine has a rotation diameter at an end on the planetary gear mechanism side. In order to be small, it includes a support member in a direction perpendicular to the axis.
[0016]
According to the fourth aspect, the supporting member reduces the rotating diameter of the supporting shaft of the rotor, which is the rotating portion of the second rotating electric machine, at the end on the planetary gear mechanism side. By reducing the rotation support diameter of the rotor of the outer second rotating electrical machine, the peripheral speed at the support portion can be suppressed. Thereby, the rotation speed of the second rotating electric machine can be increased. If high rotation and high output can be realized, the stator and the rotor can be further shortened in the axial direction. As a result, the size of the multilayer coaxial rotating electric machine can be further reduced.
[0017]
A hybrid drive system according to a fifth aspect includes the multilayer coaxial rotating electric machine having the configuration according to any one of the first to fourth aspects, and an internal combustion engine.
[0018]
According to the fifth aspect, in the multilayer coaxial rotary electric machine, the inner first rotary electric machine and the outer second rotary electric machine are shifted in the thrust direction, so that one end in the axial direction has an inner side. Space occurs. In this space, the planetary gear mechanism can be arranged in an overlapping manner. Thus, a hybrid drive system including a multilayer coaxial rotary electric machine reduced in size by combining two rotary electric machines and a planetary gear mechanism to which outputs of the rotary electric machines are transmitted, and an internal combustion engine such as an engine Can be realized.
[0019]
In a hybrid drive system according to a sixth aspect, in addition to the configuration of the fifth aspect, the rotor of the first rotating electrical machine is connected to a sun gear of a planetary gear mechanism, and the rotor of the second rotating electrical machine is a planetary gear. The rotating shaft of the internal combustion engine is connected to the planet carrier of the planetary gear mechanism.
[0020]
According to the sixth invention, the rotor of the first rotating electric machine is used as the sun gear of the planetary gear mechanism, the rotor of the second rotating electric machine is used as the ring gear of the planetary gear mechanism, the rotating shaft of the internal combustion engine is used as the planetary gear mechanism. Connect to each planet carrier. The hybrid drive system configured in this way ensures excellent drivability such as smooth start and acceleration, and controls the distribution of the torque of the internal combustion engine and the torque of the rotating electric machine to maximize fuel efficiency. can do.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same components are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
[0022]
<First embodiment>
Hereinafter, the double rotor motor according to the first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the double rotor motor 100 according to the present embodiment is configured such that the outer motor 200 and the inner motor 300 have the same rotation center. The thrust center axis 250 of the outer motor 200 and the thrust center axis 350 of the inner motor 300 are shifted in the thrust direction. The outer motor 200 and the inner motor 300 are housed in a casing 110.
[0023]
The outer motor 200 includes an outer rotor 202, an outer stator 204 provided to face the outer rotor 202, and bearings 220 and 222 that support a rotation shaft 210 of the outer rotor 202. The outer rotor 202 and the outer stator 204 have the same axial length. In addition, the center axis of the outer rotor 202 in the thrust direction coincides with the center axis of the outer stator 204 in the thrust direction. The rotating shaft 210 of the outer rotor 202 is supported by a double-sided structure including a bearing 220 supported by the bearing support 112 of the casing 110 and a bearing 222 supported by the bearing support 114 of the casing 110. The rotation shaft 210 of the outer rotor 202 is connected to a ring gear of a planetary gear mechanism described later.
[0024]
The inner motor 300 includes an inner rotor 302, an inner stator 304 provided to face the inner rotor 302, and bearings 320 and 322 that support a rotating shaft 310 of the inner rotor 302. The axial length of the inner rotor 302 and the axial length of the inner stator 304 are substantially the same. The center axis of the inner rotor 302 in the thrust direction coincides with the center axis of the inner stator 304 in the thrust direction. The rotating shaft 310 of the inner rotor 302 is supported by a double-supported structure including a bearing 320 and a bearing 322 supported by the bearing support 116 of the casing 110.
[0025]
In this manner, the center of the outer motor 200 in the thrust direction is offset from the center of the inner motor 300 in the thrust direction, so that a space is created inside the outer rotor 202. A planetary gear mechanism can be provided in this space. Further, a space is provided outside the inner motor 300 and inside the casing 110. An outer motor tachometer for detecting the number of rotations of the outer rotor 202 can be provided in this space.
[0026]
As described above, according to the double rotor motor according to the present embodiment, the outer motor and the inner motor are arranged with their respective axial centers shifted from each other so that the centers of the rotating shafts are aligned. Therefore, a space is generated inside the outer motor, and a space is generated outside the inner motor. By installing a planetary gear mechanism and a tachometer in each space, a power split mechanism consisting of two motors, a tachometer of each motor and a planetary gear mechanism to which each motor is connected is provided. The size can be reduced. In this miniaturization, since the axial length of the rotor of each motor and the axial length of the stator are not shortened, it is possible to realize a motor with a high rotation speed and a high output as compared with a conventional double rotor motor. it can.
[0027]
<Second embodiment>
Hereinafter, a double rotor motor according to a second embodiment of the present invention will be described. The double rotor motor according to the present embodiment is different from the double rotor motor according to the first embodiment in the structure of the rotation shaft of the outer rotor.
[0028]
Referring to FIG. 2, the structure of double rotor motor 1000 according to the present embodiment will be described. Double rotor motor 1000 includes an outer motor 1200 and an inner motor 1300. In the double rotor motor 1000, similarly to the double rotor motor 100 according to the first embodiment described above, the center axis 250 in the thrust direction of the outer motor 1200 and the center axis 350 in the thrust direction of the inner motor 1300 are shifted. These outer motor 1200 and inner motor 1300 are housed in casing 1110.
[0029]
Outer motor 1200 includes outer rotor 202 and outer stator 204. The outer rotor 202 is supported by a rotating shaft 1214. The rotating shaft 1214 has a support member 1212 that shortens the radial direction on the planetary gear mechanism side. The rotating shaft 1214 is connected to the rotating shaft 1210 on the planetary gear mechanism side further than the supporting member 1212. The rotating shaft 1210 is supported by a bearing 1220 and a bearing 1222 supported by a bearing support 1115 of the casing 1110. That is, the rotation axis of rotor 200 of outer motor 1200 of double rotor motor 1000 according to the present embodiment is supported in a cantilever structure.
[0030]
Inner motor 1300 includes inner rotor 302 and inner stator 304. The rotating shaft 310 of the inner rotor 302 is supported by a bearing 320 supported by a bearing support member 1114 and a bearing 322 supported by a bearing support 1116 of the casing 1110. That is, the rotor 302 of the inner motor 1300 is supported by a double-ended structure including the bearing 320 and the bearing 322.
[0031]
<Third embodiment>
Hereinafter, a double rotor motor according to a third embodiment of the present invention will be described.
[0032]
As shown in FIG. 3, the double rotor motor 1000 according to the present embodiment has a planetary gear mechanism 1400 installed in a direction in which the outer motor 1200 is shifted, in addition to the structure described in FIG. An outer motor tachometer 1250 and an inner motor tachometer 1350 provided on the side are further included.
[0033]
As shown in FIG. 3, a part of the planetary gear mechanism 1400 is disposed so as to overlap with a part of the outer motor 1200 in the axial direction. That is, the outer diameter of the planetary gear mechanism 1400 is larger than the outer diameter of the outer stator 204 of the outer motor 1200. Since the outer stator 204 has a substantially hollow cylindrical shape, the planetary gear mechanism 1400 can be incorporated and arranged in the hollow portion. Accordingly, the axial length can be shortened by combining the outer motor 1200 and the planetary gear mechanism 1400 without shortening the axial length of the rotor 202 and the stator 204 of the outer motor 1200.
[0034]
Further, an outer motor tachometer 1250 provided at the opposite end of the planetary gear mechanism 1400 is provided further outside the inner stator 304 of the inner motor 1300. The space in which the outer motor tachometer 1250 is provided is on the opposite side to the side where the planetary gear mechanism 1400 is provided, which is generated by shifting the center of the outer motor 1200 in the thrust direction and the center of the inner motor 1300 in the thrust direction. Space. An outer motor tachometer 1250 was provided in this space. Thus, the total length of the double rotor motor including the tachometer that measures the rotation speed of the outer motor 1200 and the rotation speed of the inner motor 1300, which are indispensable for controlling a vehicle equipped with such a double rotor motor 1000, is reduced. Can be shorter.
[0035]
As described above, in the double rotor motor according to the present embodiment, the axial center of the outer motor in the thrust direction is shifted from the axial center of the inner motor. The planetary gear mechanism was installed in the space created by displacing the axial center in the thrust direction, and a tachometer was installed. This makes it possible to reduce the size of the power split mechanism including the two motors, the tachometer for detecting the rotation speed of the motors, and the planetary gear mechanism to which the outputs of the two motors are transmitted.
[0036]
Note that an engine output shaft may be connected to the planetary gear mechanism 1400 of the double rotor motor 1000 according to the present embodiment to realize a hybrid drive system. At this time, the rotation shaft of the engine is connected to the planet carrier of the planetary gear mechanism 1400. The rotation shaft of the inner motor is connected to the sun gear of the planetary gear mechanism 1400. The rotation shaft of the outer motor is connected to the ring gear of the planetary gear mechanism 1400.
[0037]
The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a structure of a double rotor motor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a structure of a double rotor motor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view illustrating a structure of a double rotor motor according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
100, 1000 double rotor motor, 110, 1110 casing, 112, 114, 116, 1112, 1114, 1116 bearing support, 200, 1200 outer motor, 202 outer rotor, 204, 205 outer stator, 210, 1210 outer motor rotating shaft , 220, 222, 1220, 1222 outer rotor bearings, 300, 1300 inner motor, 302 inner rotor, 304, 305 inner stator, 310 inner motor rotation axis, 320, 322 inner rotor bearing, 1250 outer motor tachometer, 1350 inner motor Tachometer, 1400 planetary gear mechanism.

Claims (6)

内側の第1の回転電機と外側の第2の回転電機とを同軸に配置した多層同軸回転電機であって、前記第1の回転電機および前記第2の回転電機はそれぞれ一対のロータとステータとを有し、前記多層同軸回転電機は、
前記回転電機の軸方向の端部に設けられた、前記回転電機の回転数を検知するための検知手段と、
前記端部の反対側の端部に設けられた、前記第1の回転電機および前記第2の回転電機に接続される遊星ギヤ機構とを含み、
前記第1の回転電機のステータのスラストセンタと前記第2の回転電機のステータのスラストセンタとは、軸方向にずれるように配置される、多層同軸回転電機。
A multilayer coaxial rotary electric machine in which an inner first rotary electric machine and an outer second rotary electric machine are coaxially arranged, wherein each of the first rotary electric machine and the second rotary electric machine has a pair of a rotor and a stator. Having the multilayer coaxial rotating electric machine,
Detecting means provided at an axial end of the rotating electric machine, for detecting the number of revolutions of the rotating electric machine,
A planetary gear mechanism connected to the first rotating electric machine and the second rotating electric machine, provided at an end opposite to the end,
A multilayer coaxial rotary electric machine, wherein a thrust center of a stator of the first rotary electric machine and a thrust center of a stator of the second rotary electric machine are arranged so as to be shifted in an axial direction.
前記遊星ギヤ機構の外径は、前記第2の回転電機のステータ内径よりも小さく、前記遊星ギヤ機構の少なくととも一部と前記第2の回転電機とが、軸方向に重なりを有する、請求項1に記載の多層同軸回転電機。The outer diameter of the planetary gear mechanism is smaller than the inner diameter of the stator of the second rotating electric machine, and at least a part of the planetary gear mechanism and the second rotating electric machine have an axial overlap. Item 2. The multilayer coaxial rotating electric machine according to Item 1. 前記遊星ギヤ機構の外径は、前記第2の回転電機のステータ内径よりも小さく、前記第2の回転電機の径方向内側に前記遊星ギヤ機構の少なくとも一部が配置されている、請求項1に記載の多層同軸回転電機。2. The outer diameter of the planetary gear mechanism is smaller than the inner diameter of the stator of the second rotating electric machine, and at least a part of the planetary gear mechanism is disposed radially inside the second rotating electric machine. 3. 2. The multilayer coaxial rotating electric machine according to item 1. 前記第2の回転電機のロータの支持軸は、前記遊星ギヤ機構側の端部で回転直径が小さくなるように、軸に垂直な方向の支持部材を含む、請求項1〜3のいずれかに記載の多層同軸回転電機。The support shaft of the rotor of the second rotating electrical machine includes a support member in a direction perpendicular to the shaft such that a rotation diameter decreases at an end on the planetary gear mechanism side. The multilayer coaxial rotating electric machine according to the above. 請求項1〜4のいずれかに記載の多層同軸回転電機と、内燃機関とを含む、ハイブリッド駆動システム。A hybrid drive system comprising the multilayer coaxial rotating electric machine according to claim 1 and an internal combustion engine. 前記第1の回転電機のロータは、前記遊星ギヤ機構のサンギヤに接続され、前記第2の回転電機のロータは、前記遊星ギヤ機構のリングギヤに接続され、前記内燃機関の回転軸は、前記遊星ギヤ機構のプラネットキャリアに接続された、請求項5に記載のハイブリッド駆動システム。The rotor of the first rotating electrical machine is connected to a sun gear of the planetary gear mechanism, the rotor of the second rotating electrical machine is connected to a ring gear of the planetary gear mechanism, and a rotating shaft of the internal combustion engine is connected to the planetary gear. The hybrid drive system according to claim 5, wherein the hybrid drive system is connected to a planet carrier of a gear mechanism.
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