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JP2014166023A - Rotary electric machine system - Google Patents

Rotary electric machine system Download PDF

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JP2014166023A JP2013034456A JP2013034456A JP2014166023A JP 2014166023 A JP2014166023 A JP 2014166023A JP 2013034456 A JP2013034456 A JP 2013034456A JP 2013034456 A JP2013034456 A JP 2013034456A JP 2014166023 A JP2014166023 A JP 2014166023A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To implement torque amplification while suppressing an inverse electromotive voltage generated in a winding, in a rotary electric machine system where torque can act between a first rotor and a second rotor and between a stator and the second rotor.SOLUTION: By controlling a d-axis current of a rotor winding 30 in such a manner that a d-axis magnetic flux of the rotor winding 30 weakens a field magnetic flux of a permanent magnet 33 flowing to an input-side rotor 28 and strengthens a field magnetic flux of the permanent magnet 33 flowing to a stator 16, while suppressing an inverse electromotive voltage of the rotor winding 30, torque between the stator 16 and an output-side rotor 18 is amplified. By controlling a d-axis current of a stator winding 20 in such a manner that a d-axis magnetic flux of the stator winding 20 weakens the field magnetic flux of the permanent magnet 33 flowing to the stator 16 and strengthens the field magnetic flux of the permanent magnet 33 flowing to the input-side rotor 28, while suppressing an inverse electromotive voltage of the stator winding 20, torque between the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18 is amplified.

Description

本発明は、回転電機システムに関し、特に、第1回転子と第2回転子間、及び固定子と第2回転子間にトルクを作用させることが可能な回転電機システムに関する。   The present invention relates to a rotating electrical machine system, and more particularly, to a rotating electrical machine system capable of applying torque between a first rotor and a second rotor and between a stator and a second rotor.

この種の回転電機システムの関連技術が下記特許文献1に開示されている。特許文献1による回転電機システムは、巻線が配設されエンジンに機械的に連結された第1ロータと、第1ロータの巻線と電磁気的に結合する永久磁石が配設され駆動軸に機械的に連結された第2ロータと、第2ロータの永久磁石と電磁気的に結合する巻線が配設されたステータと、第1ロータの巻線と電気的に接続されたスリップリングと、スリップリングと電気的に接触するブラシと、バッテリーとステータの巻線との間で電力を授受可能に制御する第1インバータと、スリップリング及びブラシを介してバッテリーと第1ロータの巻線との間で電力を授受可能に制御する第2インバータと、を備える。特許文献1においては、第1ロータに伝達されたエンジンからの動力は、第1ロータの巻線と第2ロータの永久磁石との電磁気結合により第2ロータに伝達されるため、エンジンの動力により駆動軸を駆動することができる。さらに、ステータの巻線と第2ロータの永久磁石との電磁気結合により、第1インバータを介してステータの巻線に供給された電力を用いて第2ロータに動力を発生させることによっても、駆動軸を駆動することができる。   The related art of this type of rotating electrical machine system is disclosed in Patent Document 1 below. The rotating electrical machine system according to Patent Document 1 includes a first rotor that is provided with windings and mechanically coupled to an engine, and a permanent magnet that is electromagnetically coupled to the windings of the first rotor and is provided with a machine on a drive shaft. Connected second rotor, a stator having a winding electromagnetically coupled to the permanent magnet of the second rotor, a slip ring electrically connected to the winding of the first rotor, and a slip A brush in electrical contact with the ring, a first inverter for controlling power transfer between the battery and the stator winding, and between the battery and the first rotor winding via the slip ring and the brush. And a second inverter that controls to be able to exchange power. In Patent Document 1, the power transmitted from the engine to the first rotor is transmitted to the second rotor by electromagnetic coupling between the windings of the first rotor and the permanent magnets of the second rotor. The drive shaft can be driven. Further, the electromagnetic force between the stator winding and the permanent magnet of the second rotor allows the second rotor to generate power by using the electric power supplied to the stator winding via the first inverter. The shaft can be driven.

特許文献1において、第1ロータと第2ロータ間に発生可能な最大トルクや、ステータと第2ロータ間に発生可能な最大トルクを増加させるためには、第2ロータの永久磁石により第1ロータやステータに流れる界磁磁束を増加させることが望ましい。その一方で、第1ロータの巻線やステータの巻線に発生する逆起電圧を減少させるためには、第2ロータの永久磁石により第1ロータやステータに流れる界磁磁束を減少させることが望ましい。そこで、第2ロータの永久磁石により第1ロータやステータに流れる界磁磁束を制御できることが望ましい。ただし、界磁磁束を制御するための界磁巻線を第2ロータに別途追加すると、第2ロータの界磁巻線に電流を流すために、スリップリング及びブラシも別途追加する必要があり、構成の複雑化を招くことになる。   In Patent Document 1, in order to increase the maximum torque that can be generated between the first rotor and the second rotor and the maximum torque that can be generated between the stator and the second rotor, the first rotor is made by the permanent magnet of the second rotor. It is desirable to increase the field magnetic flux flowing through the stator. On the other hand, in order to reduce the counter electromotive voltage generated in the windings of the first rotor and the stator, the field magnetic flux flowing through the first rotor and the stator can be reduced by the permanent magnet of the second rotor. desirable. Therefore, it is desirable that the field magnetic flux flowing through the first rotor and the stator can be controlled by the permanent magnet of the second rotor. However, if a field winding for controlling the field magnetic flux is separately added to the second rotor, it is necessary to add a slip ring and a brush separately in order to pass a current through the field winding of the second rotor. This leads to a complicated configuration.

そこで、特許文献1では、第1ロータ及びステータに界磁磁束を作用させる第2ロータの永久磁石を共通化し、永久磁石のN極及びS極の一方を第1ロータと対向配置させるとともに、永久磁石のN極及びS極の他方を磁性体を介してステータと対向配置させている。そして、第1ロータと第2ロータ間にトルクを作用させる場合には、ステータの巻線に流れる交流電流による磁束の方向が永久磁石による磁束の方向と同方向(強め界磁方向)となるようにステータの巻線に交流電流(d軸電流)を流すことで、第2ロータの永久磁石により第1ロータに流れる界磁磁束量を増加させる強め界磁制御を実行する。一方、ステータの巻線に流れる交流電流による磁束の方向が永久磁石による磁束の方向と逆方向(弱め界磁方向)となるようにステータの巻線に交流電流(d軸電流)を流すことで、第2ロータの永久磁石により第1ロータに流れる界磁磁束量を減少させる弱め界磁制御を実行する。また、ステータと第2ロータ間にトルクを作用させる場合には、第1ロータの巻線に流れる交流電流による磁束の方向が永久磁石による磁束の方向と同方向(強め界磁方向)となるように第1ロータの巻線に交流電流(d軸電流)を流すことで、第2ロータの永久磁石によりステータに流れる界磁磁束量を増加させる強め界磁制御を実行する。一方、第1ロータの巻線に流れる交流電流による磁束の方向が永久磁石による磁束の方向と逆方向(弱め界磁方向)となるように第1ロータの巻線に交流電流(d軸電流)を流すことで、第2ロータの永久磁石によりステータに流れる界磁磁束量を減少させる弱め界磁制御を実行する。   Therefore, in Patent Document 1, the permanent magnet of the second rotor that causes the field magnetic flux to act on the first rotor and the stator is made common, and one of the N pole and S pole of the permanent magnet is disposed opposite to the first rotor, and the permanent magnet is made permanent. The other of the N pole and S pole of the magnet is disposed opposite to the stator via a magnetic material. When torque is applied between the first rotor and the second rotor, the direction of the magnetic flux generated by the alternating current flowing through the stator winding is the same as the direction of the magnetic flux generated by the permanent magnet (strong field direction). In this way, an alternating current (d-axis current) is passed through the winding of the stator to execute a field-enhancing control for increasing the amount of field magnetic flux flowing through the first rotor by the permanent magnet of the second rotor. On the other hand, by passing an alternating current (d-axis current) through the stator winding so that the direction of the magnetic flux generated by the alternating current flowing through the stator winding is opposite to the direction of the magnetic flux generated by the permanent magnet (field weakening direction). The field weakening control is executed to reduce the amount of field magnetic flux flowing through the first rotor by the permanent magnet of the second rotor. When torque is applied between the stator and the second rotor, the direction of the magnetic flux generated by the alternating current flowing through the winding of the first rotor is the same direction as the direction of the magnetic flux generated by the permanent magnet (strong field direction). In addition, by flowing an alternating current (d-axis current) through the windings of the first rotor, the strong field control is executed to increase the amount of field magnetic flux flowing to the stator by the permanent magnet of the second rotor. On the other hand, the alternating current (d-axis current) is applied to the winding of the first rotor so that the direction of the magnetic flux generated by the alternating current flowing in the winding of the first rotor is opposite to the direction of the magnetic flux generated by the permanent magnet (field weakening direction). The field weakening control is executed to reduce the amount of field magnetic flux flowing to the stator by the permanent magnet of the second rotor.

特開2011−205741号公報JP 2011-205741 A 特許第3543500号公報Japanese Patent No. 3543500 特開2009−73472号公報JP 2009-73472 A 特開2009−274536号公報JP 2009-274536 A

特許文献1では、第1ロータとステータ間に第2ロータの永久磁石が配置されるため、ステータの巻線に流れる交流電流(d軸電流)による磁束が第1ロータに作用しにくくなり、第1ロータに流れる界磁磁束量に影響しにくくなる。同様に、第1ロータの巻線に流れる交流電流(d軸電流)による磁束がステータに作用しにくくなり、ステータに流れる界磁磁束量に影響しにくくなる。したがって、第1ロータやステータに流れる界磁磁束を効率よく制御することが困難である。   In Patent Document 1, since the permanent magnet of the second rotor is disposed between the first rotor and the stator, the magnetic flux due to the alternating current (d-axis current) flowing through the stator winding is less likely to act on the first rotor. It becomes difficult to influence the amount of field magnetic flux flowing through one rotor. Similarly, the magnetic flux due to the alternating current (d-axis current) flowing through the windings of the first rotor is less likely to act on the stator, and the amount of field magnetic flux flowing through the stator is less likely to be affected. Therefore, it is difficult to efficiently control the field magnetic flux flowing through the first rotor and the stator.

さらに、特許文献1では、ステータの巻線に交流電流(d軸電流)を流すことで、第2ロータの永久磁石により第1ロータに流れる界磁磁束量を増加させる強め界磁制御を実行する際には、ステータの巻線に鎖交する磁束も増加するため、ステータの巻線に発生する逆起電圧が増加する。一方、ステータの巻線に交流電流(d軸電流)を流すことで、第2ロータの永久磁石により第1ロータに流れる界磁磁束量を減少させる弱め界磁制御を実行する際には、ステータの巻線に鎖交する磁束も減少するため、ステータと第2ロータ間に作用するトルクが減少する。同様に、第1ロータの巻線に交流電流(d軸電流)を流すことで、第2ロータの永久磁石によりステータに流れる界磁磁束量を増加させる強め界磁制御を実行する際には、第1ロータの巻線に鎖交する磁束も増加するため、第1ロータの巻線に発生する逆起電圧が増加する。一方、第1ロータの巻線に交流電流(d軸電流)を流すことで、第2ロータの永久磁石によりステータに流れる界磁磁束量を減少させる弱め界磁制御を実行する際には、第1ロータの巻線に鎖交する磁束も減少するため、第1ロータと第2ロータ間に作用するトルクが減少する。   Furthermore, in Patent Document 1, when an AC current (d-axis current) is passed through the stator winding, the field magnet flux that flows in the first rotor is increased by the permanent magnet of the second rotor. Since the magnetic flux linked to the stator winding also increases, the back electromotive force generated in the stator winding increases. On the other hand, when performing field weakening control in which the amount of field magnetic flux flowing to the first rotor is reduced by the permanent magnet of the second rotor by passing an alternating current (d-axis current) through the stator winding, the winding of the stator is performed. Since the magnetic flux linked to the wire is also reduced, the torque acting between the stator and the second rotor is reduced. Similarly, when executing strong field control for increasing the amount of field magnetic flux flowing to the stator by the permanent magnet of the second rotor by passing an alternating current (d-axis current) through the winding of the first rotor, Since the magnetic flux linked to the rotor winding also increases, the back electromotive voltage generated in the first rotor winding increases. On the other hand, when performing field-weakening control that reduces the amount of field magnetic flux flowing to the stator by the permanent magnet of the second rotor by passing an alternating current (d-axis current) through the winding of the first rotor, the first rotor Since the magnetic flux interlinked with the windings of the coil is also reduced, the torque acting between the first rotor and the second rotor is reduced.

本発明は、第1回転子と第2回転子との間、及び固定子と第2回転子との間にトルクを作用させることが可能な回転電機システムにおいて、構成の複雑化を招くことなく第1回転子や固定子に流れる磁束を効率よく制御することを目的の1つとする。   The present invention provides a rotating electrical machine system capable of applying a torque between a first rotor and a second rotor and between a stator and a second rotor without complicating the configuration. One of the purposes is to efficiently control the magnetic flux flowing through the first rotor and the stator.

また、本発明は、第1回転子と第2回転子との間、及び固定子と第2回転子との間にトルクを作用させることが可能な回転電機システムにおいて、巻線に発生する逆起電圧を抑制しつつトルク増幅を実現することを目的の1つとする。   Further, the present invention relates to the reverse generated in the winding in the rotating electrical machine system capable of applying torque between the first rotor and the second rotor and between the stator and the second rotor. One of the purposes is to realize torque amplification while suppressing electromotive voltage.

本発明に係る回転電機システムは、上述した目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。   The rotating electrical machine system according to the present invention employs the following means in order to achieve at least a part of the above-described object.

本発明に係る回転電機システムは、回転子巻線が配設された第1回転子と、固定子巻線が配設された固定子と、第1回転子及び固定子と対向し、第1回転子に対し相対回転可能な第2回転子と、を備え、第2回転子は、周方向に互いに間隔をおいて配置された複数の磁石と、各々が周方向に隣接する磁石間に配置された複数の軟磁性材と、を含み、各軟磁性材は、第1回転子と対向する第1面と、固定子と対向する第2面と、周方向に隣接する一方の磁石の磁極面に面する第3面と、周方向に隣接する他方の磁石の磁極面に面する第4面と、を有し、第1面と第2面間で磁束を通し、さらに、第3面が面する磁石の磁極面と第4面が面する磁石の磁極面が互いに同じ極性であり、これらの磁極面がともにN極の場合は、磁石による磁束が第3及び第4面から第1及び第2面へ流れ、これらの磁極面がともにS極の場合は、磁石による磁束が第1及び第2面から第3及び第4面へ流れ、回転子巻線に流れる交流電流と、軟磁性材の第1面と第3及び第4面間を流れる磁石による磁束との相互作用により、第1回転子と第2回転子間にトルクが作用し、固定子巻線に流れる交流電流と、軟磁性材の第2面と第3及び第4面間を流れる磁石による磁束との相互作用により、固定子と第2回転子間にトルクが作用し、さらに、回転子巻線及び固定子巻線に交流電流が流れる場合に、回転子巻線の交流電流による磁束が第1回転子に作用する磁石による磁束及び固定子に作用する磁石による磁束の一方を弱め且つ他方を強めるように回転子巻線に交流電流を流す制御と、固定子巻線の交流電流による磁束が第1回転子に作用する磁石による磁束及び固定子に作用する磁石による磁束の一方を弱め且つ他方を強めるように固定子巻線に交流電流を流す制御の少なくとも一方を実行することを要旨とする。   The rotating electrical machine system according to the present invention has a first rotor provided with a rotor winding, a stator provided with a stator winding, a first rotor and a stator, and a first rotor. A second rotor that is rotatable relative to the rotor, wherein the second rotor is disposed between a plurality of magnets spaced apart from each other in the circumferential direction and each magnet adjacent to the circumferential direction. Each soft magnetic material includes a first surface facing the first rotor, a second surface facing the stator, and a magnetic pole of one magnet adjacent in the circumferential direction. A third surface facing the surface and a fourth surface facing the magnetic pole surface of the other magnet adjacent in the circumferential direction, passing magnetic flux between the first surface and the second surface, and further, the third surface When the magnetic pole surface of the magnet facing the magnet and the magnetic pole surface of the magnet facing the fourth surface are of the same polarity, and both of these magnetic pole surfaces are N poles, the magnetic flux generated by the magnet is third. When the magnetic pole surfaces are both S poles, the magnetic flux from the magnet flows from the first and second surfaces to the third and fourth surfaces, and the rotor windings flow from the fourth surface to the first and second surfaces. Torque acts between the first rotor and the second rotor due to the interaction between the alternating current flowing through the magnetic field and the magnetic flux generated by the magnet flowing between the first surface and the third and fourth surfaces of the soft magnetic material. Torque acts between the stator and the second rotor due to the interaction between the alternating current flowing through the winding and the magnetic flux generated by the magnet flowing between the second surface and the third and fourth surfaces of the soft magnetic material, When an alternating current flows through the rotor winding and the stator winding, the magnetic flux generated by the alternating current in the rotor winding weakens one of the magnetic flux generated by the magnet acting on the first rotor and the magnetic flux generated by the magnet acting on the stator. In addition, the control of flowing an alternating current through the rotor winding so as to strengthen the other, and the alternating current of the stator winding Executing at least one of the control of causing an alternating current to flow through the stator winding so that one of the magnetic flux by the magnet acting on the first rotor and the magnetic flux by the magnet acting on the stator is weakened and the other is strengthened The gist.

本発明の一態様では、回転子巻線及び固定子巻線に交流電流が流れる場合に、回転子巻線の交流電流による磁束が第1回転子に作用する磁石による磁束を弱め且つ固定子に作用する磁石による磁束を強めるように回転子巻線に流れる交流電流を制御することが好適である。   In one aspect of the present invention, when an alternating current flows through the rotor winding and the stator winding, the magnetic flux generated by the alternating current in the rotor winding weakens the magnetic flux generated by the magnet that acts on the first rotor and the stator. It is preferable to control the alternating current flowing through the rotor winding so as to increase the magnetic flux generated by the acting magnet.

本発明の一態様では、回転子巻線及び固定子巻線に交流電流が流れる場合に、固定子巻線の交流電流による磁束が固定子に作用する磁石による磁束を弱め且つ第1回転子に作用する磁石による磁束を強めるように固定子巻線に流れる交流電流を制御することが好適である。   In one aspect of the present invention, when an alternating current flows through the rotor winding and the stator winding, the magnetic flux generated by the alternating current in the stator winding weakens the magnetic flux generated by the magnet that acts on the stator and acts on the first rotor. It is preferable to control the alternating current flowing in the stator winding so as to increase the magnetic flux generated by the acting magnet.

本発明の一態様では、回転子巻線及び固定子巻線に交流電流が流れる場合に、回転子巻線の交流電流による磁束と固定子巻線の交流電流による磁束が互いに反発し合うように回転子巻線に流れる交流電流及び固定子巻線に流れる交流電流を制御することが好適である。   In one aspect of the present invention, when an alternating current flows through the rotor winding and the stator winding, the magnetic flux due to the alternating current in the rotor winding and the magnetic flux due to the alternating current in the stator winding repel each other. It is preferable to control the alternating current flowing through the rotor winding and the alternating current flowing through the stator winding.

本発明の一態様では、周方向に隣接する軟磁性材間に空隙または非磁性材が設けられていることが好適である。   In one embodiment of the present invention, it is preferable that a gap or a nonmagnetic material is provided between soft magnetic materials adjacent in the circumferential direction.

本発明の一態様では、各軟磁性材の内部に空隙及び非磁性材が設けられていないことが好適である。   In one embodiment of the present invention, it is preferable that no air gap and non-magnetic material are provided inside each soft magnetic material.

また、本発明に係る回転電機システムは、回転子巻線が配設された第1回転子と、固定子巻線が配設された固定子と、第1回転子及び固定子と対向し、第1回転子に対し相対回転可能な第2回転子と、を備え、第2回転子は、周方向に互いに間隔をおいて配置された複数の軟磁性材を含み、周方向に隣接する軟磁性材間に空隙または非磁性材が設けられ、各軟磁性材は、第1回転子と対向する第1面と、固定子と対向する第2面と、を有し、第1面と第2面間で磁束を通し、回転子巻線に交流電流を流すとともに、固定子巻線の交流電流による磁束が軟磁性材の第2面と第1面間を流れて第1回転子に作用するように固定子巻線に交流電流を流すことで、第1回転子と第2回転子間にトルクが作用し、固定子巻線に交流電流を流すとともに、回転子巻線の交流電流による磁束が軟磁性材の第1面と第2面間を流れて固定子に作用するように回転子巻線に交流電流を流すことで、固定子と第2回転子間にトルクが作用することを要旨とする。   The rotating electrical machine system according to the present invention is opposed to the first rotor provided with the rotor winding, the stator provided with the stator winding, the first rotor and the stator, A second rotor that is rotatable relative to the first rotor, the second rotor including a plurality of soft magnetic materials spaced apart from each other in the circumferential direction, and adjacent to the circumferential soft A gap or a nonmagnetic material is provided between the magnetic materials, and each soft magnetic material has a first surface facing the first rotor and a second surface facing the stator, and the first surface and the first surface A magnetic flux is passed between the two surfaces to pass an alternating current through the rotor winding, and a magnetic flux generated by the alternating current through the stator winding flows between the second and first surfaces of the soft magnetic material and acts on the first rotor. By causing an alternating current to flow through the stator winding so that torque acts between the first rotor and the second rotor, an alternating current flows through the stator winding, The stator and the second rotation are caused by flowing an alternating current through the rotor winding so that the magnetic flux caused by the alternating current of the rotor winding flows between the first and second surfaces of the soft magnetic material and acts on the stator. The gist is that torque acts between the children.

本発明によれば、第1回転子と第2回転子との間、及び固定子と第2回転子との間にトルクを作用させることが可能な回転電機システムにおいて、構成の複雑化を招くことなく第1回転子や固定子に流れる磁束を効率よく制御することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the rotary electric machine system which can make a torque act between a 1st rotor and a 2nd rotor and between a stator and a 2nd rotor, complication of a structure is caused. Without this, the magnetic flux flowing through the first rotor and the stator can be controlled efficiently.

また、本発明によれば、第1回転子と第2回転子との間、及び固定子と第2回転子との間にトルクを作用させることが可能な回転電機システムにおいて、巻線に発生する逆起電圧を抑制しつつトルク増幅を実現することができる。   Further, according to the present invention, in the rotating electrical machine system capable of applying torque between the first rotor and the second rotor and between the stator and the second rotor, the coil is generated in the winding. Thus, torque amplification can be realized while suppressing the back electromotive voltage.

本発明の実施形態に係る回転電機システムを備えるハイブリッド駆動装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a hybrid drive device provided with the rotary electric machine system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転電機システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the rotary electric machine system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転電機システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the rotary electric machine system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転電機システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the rotary electric machine system which concerns on embodiment of this invention. ロータ巻線にd軸電流が流れた場合におけるd軸磁束の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the d-axis magnetic flux when the d-axis current flows through the rotor winding. ロータ巻線にq軸電流が流れた場合におけるq軸磁束の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the q-axis magnetic flux when the q-axis current flows into the rotor winding. ステータ巻線にd軸電流が流れた場合におけるd軸磁束の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of d-axis magnetic flux in case a d-axis current flows into a stator winding. ステータ巻線にq軸電流が流れた場合におけるq軸磁束の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the q-axis magnetic flux when the q-axis current flows through the stator winding. ロータ巻線及びステータ巻線の両方に交流電流を流した場合におけるステータと出力側ロータ間のトルクを示す図である。It is a figure which shows the torque between a stator and an output side rotor in the case of supplying an alternating current to both a rotor winding and a stator winding. ロータ巻線及びステータ巻線の両方に交流電流を流した場合における入力側ロータと出力側ロータ間のトルクを示す図である。It is a figure which shows the torque between the input side rotor and output side rotor when an alternating current is sent through both a rotor winding and a stator winding. ロータ巻線30とステータ巻線20が弱め界磁磁束を同時に発生した場合の磁束の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the magnetic flux when the rotor winding 30 and the stator winding 20 generate field weakening magnetic flux at the same time. ステータ巻線に流れる交流電流及びロータ巻線に流れる交流電流を制御するための電子制御ユニットの機能ブロック図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the functional block diagram of the electronic control unit for controlling the alternating current which flows into a stator winding, and the alternating current which flows into a rotor winding. 本発明の実施形態に係る回転電機システムの他の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the other schematic structure of the rotary electric machine system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転電機システムの他の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the other schematic structure of the rotary electric machine system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転電機システムの他の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the other schematic structure of the rotary electric machine system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転電機システムの他の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the other schematic structure of the rotary electric machine system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転電機システムの他の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the other schematic structure of the rotary electric machine system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転電機システムの他の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the other schematic structure of the rotary electric machine system which concerns on embodiment of this invention.

以下、本発明を実施するための形態(以下実施形態という)を図面に従って説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.

図1〜4は、本発明の実施形態に係る回転電機システムを備えるハイブリッド駆動システムの構成の概略を示す図であり、図1は全体構成の概略を示し、図2〜4は回転電機10の構成の概略を示す。本実施形態に係るハイブリッド駆動システムは、動力(機械的動力)を発生可能な原動機として設けられたエンジン(内燃機関)36と、エンジン36と駆動軸37(車輪38)との間に設けられ、変速比の変更が可能な変速機(機械式変速機)44と、エンジン36と変速機44との間に設けられ、動力(機械的動力)の発生及び発電が可能な回転電機10と、を備える。なお、本実施形態に係るハイブリッド駆動システムについては、例えば車両を駆動するための動力出力システムとして用いることができる。   1-4 is a figure which shows the outline of a structure of a hybrid drive system provided with the rotary electric machine system which concerns on embodiment of this invention, FIG. 1 shows the outline of the whole structure, FIGS. The outline of a structure is shown. The hybrid drive system according to the present embodiment is provided between an engine (internal combustion engine) 36 provided as a prime mover capable of generating power (mechanical power), and between the engine 36 and a drive shaft 37 (wheel 38). A transmission (mechanical transmission) 44 capable of changing the transmission ratio, and a rotating electrical machine 10 provided between the engine 36 and the transmission 44 and capable of generating power (mechanical power) and generating power. Prepare. Note that the hybrid drive system according to the present embodiment can be used as a power output system for driving a vehicle, for example.

回転電機10は、図示しないステータケースに固定されたステータ(固定子)16と、ステータ16に対し相対回転可能な第1ロータ(第1回転子)28と、ロータ回転軸と直交する径方向においてステータ16及び第1ロータ28と所定の空隙を空けて対向し、ステータ16及び第1ロータ28に対し相対回転可能な第2ロータ(第2回転子)18と、を有する。図1〜4に示す例では、ステータ16は、第1ロータ28より径方向外側の位置に第1ロータ28と間隔を空けて配置されており、第2ロータ18は、径方向においてステータ16と第1ロータ28との間の位置に配置されている。つまり、第1ロータ28は第2ロータ18より径方向内側の位置で第2ロータ18と対向配置されており、ステータ16は第2ロータ18より径方向外側の位置で第2ロータ18と対向配置されている。第1ロータ28はエンジン36と機械的に連結されていることで、第1ロータ28にはエンジン36からの動力が伝達される。一方、第2ロータ18は変速機44を介して駆動軸37に機械的に連結されていることで、駆動軸37(車輪38)には第2ロータ18からの動力が変速機44で変速されてから伝達される。なお、以下の説明では、第1ロータ28を入力側ロータとし、第2ロータ18を出力側ロータとする。   The rotating electrical machine 10 includes a stator (stator) 16 fixed to a stator case (not shown), a first rotor (first rotor) 28 that can rotate relative to the stator 16, and a radial direction orthogonal to the rotor rotation axis. The stator 16 and the first rotor 28 are opposed to each other with a predetermined gap, and a second rotor (second rotor) 18 that can rotate relative to the stator 16 and the first rotor 28 is provided. In the example shown in FIGS. 1 to 4, the stator 16 is disposed at a position radially outward from the first rotor 28 with a space from the first rotor 28, and the second rotor 18 is in contact with the stator 16 in the radial direction. It is disposed at a position between the first rotor 28. That is, the first rotor 28 is disposed opposite to the second rotor 18 at a position radially inward of the second rotor 18, and the stator 16 is disposed opposite to the second rotor 18 at a position radially outward from the second rotor 18. Has been. Since the first rotor 28 is mechanically connected to the engine 36, the power from the engine 36 is transmitted to the first rotor 28. On the other hand, the second rotor 18 is mechanically coupled to the drive shaft 37 via the transmission 44, so that the power from the second rotor 18 is shifted by the transmission 44 to the drive shaft 37 (wheel 38). It is transmitted after. In the following description, the first rotor 28 is an input side rotor, and the second rotor 18 is an output side rotor.

ステータ16は、ステータコア(固定子鉄心)51と、ステータコア51にその周方向に沿って配設された複数相(例えば3相)のステータ巻線(固定子巻線)20と、を含む。ステータコア51には、径方向内側へ(出力側ロータ18へ向けて)突出した複数のティース51aがステータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ステータ巻線20がこれらのティース51aに巻回されていることで、磁極が構成される。複数相のステータ巻線20に複数相(例えば3相)の交流電流が流れることで、ステータ巻線20は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。図3,4に示す例では、3相のステータ巻線20が巻装された6つのティース51aあたり、1つの磁極が構成される。   The stator 16 includes a stator core (stator core) 51 and a plurality of (for example, three-phase) stator windings (stator windings) 20 disposed on the stator core 51 along the circumferential direction thereof. In the stator core 51, a plurality of teeth 51a protruding radially inward (toward the output-side rotor 18) are arranged at intervals along the circumferential direction of the stator, and each stator winding 20 is formed of these teeth 51a. The magnetic poles are configured by being wound around. When a plurality of phases (for example, three phases) of alternating current flows through the plurality of stator windings 20, the stator windings 20 can generate a rotating magnetic field that rotates in the stator circumferential direction. In the example shown in FIGS. 3 and 4, one magnetic pole is formed for each of the six teeth 51 a around which the three-phase stator winding 20 is wound.

入力側ロータ28は、ロータコア(回転子鉄心)52と、ロータコア52にその周方向に沿って配設された複数相(例えば3相)のロータ巻線(回転子巻線)30と、を含む。ロータコア52には、径方向外側へ(出力側ロータ18へ向けて)突出した複数のティース52aがロータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ロータ巻線30がこれらのティース52aに巻回されていることで、磁極が構成される。複数相のロータ巻線30に複数相(例えば3相)の交流電流が流れることで、ロータ巻線30は、ロータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。図3,4に示す例では、3相のロータ巻線30が巻装された3つのティース52aあたり、1つの磁極が構成される。   The input-side rotor 28 includes a rotor core (rotor core) 52 and a plurality of (for example, three-phase) rotor windings (rotor windings) 30 disposed on the rotor core 52 along the circumferential direction thereof. . In the rotor core 52, a plurality of teeth 52a protruding radially outward (toward the output-side rotor 18) are arranged at intervals along the circumferential direction of the rotor, and each rotor winding 30 is formed of these teeth 52a. The magnetic poles are configured by being wound around. When a plurality of phases (for example, three phases) of alternating current flows through the plurality of rotor windings 30, the rotor windings 30 can generate a rotating magnetic field that rotates in the circumferential direction of the rotor. In the example shown in FIGS. 3 and 4, one magnetic pole is formed for each of the three teeth 52 a around which the three-phase rotor winding 30 is wound.

出力側ロータ18は、ロータ周方向に互いに間隔をおいて(等間隔で)配置された複数(図3,4に示す例では16個)の永久磁石33と、各々がロータ周方向に隣接する永久磁石33間に配置された複数(永久磁石33と同数、図3,4に示す例では16個)の軟磁性材53と、を含む。ロータ周方向に等間隔で分割配置された複数の軟磁性材53の各々は、入力側ロータ28(ティース52a)と所定の空隙を空けて対向する内周面(第1面)61と、ステータ16(ティース51a)と所定の空隙を空けて対向する外周面(第2面)62と、隣接する一方の永久磁石33の磁極面に面する(接触する)側面(第3面)63と、隣接する他方の永久磁石33の磁極面に面する(接触する)側面(第4面)64と、を有し、内周面61と外周面62間で磁束を通す。図3,4に示す例では、各永久磁石33の磁極面が径方向に対して傾斜して配置され、各軟磁性材53の側面63,64も径方向に対して傾斜して形成されている。そして、図3,4に示す例では、各軟磁性材53において、内周面61のロータ周方向幅が、ロータ周方向に3個離れたティース52a間の間隔に等しく、外周面62のロータ周方向幅が、ロータ周方向に6個離れたティース51a間の間隔に等しい。以下の説明において、複数の永久磁石33を区別する必要があるときは、以降33−1,33−2,33−3の符号を用いて説明する。そして、複数の軟磁性材53を区別する必要があるときは、以降53−1,53−2の符号を用いて説明し、軟磁性材53の内周面61、外周面62、側面63,64についても、以降61−1,61−2,62−1,62−2,63−1,63−2,64−1,64−2の符号を用いて説明する。   The output-side rotor 18 has a plurality (16 in the example shown in FIGS. 3 and 4) of permanent magnets 33 that are spaced apart from each other (equally spaced) in the circumferential direction of the rotor and are adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor. A plurality of soft magnetic materials 53 (same number as the permanent magnets 33, 16 in the example shown in FIGS. 3 and 4) disposed between the permanent magnets 33. Each of the plurality of soft magnetic materials 53 divided and arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotor includes an inner peripheral surface (first surface) 61 facing the input-side rotor 28 (tooth 52a) with a predetermined gap, and a stator. 16 (teeth 51a) and an outer peripheral surface (second surface) 62 facing a predetermined gap, a side surface (third surface) 63 facing (contacting) the magnetic pole surface of one of the adjacent permanent magnets 33, A side surface (fourth surface) 64 that faces (contacts) the magnetic pole surface of the other adjacent permanent magnet 33, and allows magnetic flux to pass between the inner peripheral surface 61 and the outer peripheral surface 62. In the example shown in FIGS. 3 and 4, the magnetic pole surface of each permanent magnet 33 is arranged to be inclined with respect to the radial direction, and the side surfaces 63 and 64 of each soft magnetic material 53 are also inclined to the radial direction. Yes. In the example shown in FIGS. 3 and 4, in each soft magnetic material 53, the rotor circumferential width of the inner circumferential surface 61 is equal to the interval between the teeth 52 a that are separated by three in the rotor circumferential direction, and the rotor on the outer circumferential surface 62. The circumferential width is equal to the spacing between the teeth 51a that are separated by six in the rotor circumferential direction. In the following description, when it is necessary to distinguish between the plurality of permanent magnets 33, the following description will be made using the reference numerals 33-1, 33-2, 33-3. And when it is necessary to distinguish the some soft-magnetic material 53, it demonstrates using the code | symbol of 53-1, 53-2 hereafter, and the inner peripheral surface 61 of the soft-magnetic material 53, the outer peripheral surface 62, the side surface 63, 64 will be described below using reference numerals 61-1, 61-2, 62-1, 62-2, 63-1, 63-2, 64-1, 64-2.

各軟磁性材53においては、側面63が面する永久磁石33の磁極面と側面64が面する永久磁石33の磁極面が互いに同じ極性であり、ロータ周方向に隣接する永久磁石33の同極同士が軟磁性材53を介して繋がっている。例えば軟磁性材53−1においては、側面63−1が接触する永久磁石33−1の磁極面がN極面であり、側面64−1が接触する永久磁石33−2の磁極面がN極面である。一方、永久磁石33−2を挟んで軟磁性材53−1とロータ周方向に隣接する軟磁性材53−2においては、側面63−2が面する永久磁石33−2の磁極面がS極面であり、側面64−2が接触する永久磁石33−3の磁極面がS極面である。そのため、ロータ周方向に隣接する軟磁性材53(例えば軟磁性材53−1,53−2)においては、側面63,64が面する永久磁石33の磁極面が互いに逆の極性であり、ロータ周方向において、側面63,64が永久磁石33のN極面に接触する軟磁性材53と、側面63,64が永久磁石33のS極面に接触する軟磁性材53が交互に配置される。また、ロータ周方向に隣接する軟磁性材53(例えば軟磁性材53−1,53−2)間には、永久磁石33の他に、磁気抵抗を高くするための空隙54が設けられている。空隙54に代えて非磁性材料を設けることも可能である。ただし、ロータ周方向に隣接する軟磁性材53(例えば軟磁性材53−1,53−2)同士がブリッジで繋がっていてもよい。   In each soft magnetic material 53, the magnetic pole surface of the permanent magnet 33 facing the side surface 63 and the magnetic pole surface of the permanent magnet 33 facing the side surface 64 have the same polarity, and the same polarity of the permanent magnet 33 adjacent in the circumferential direction of the rotor. The two are connected via a soft magnetic material 53. For example, in the soft magnetic material 53-1, the magnetic pole surface of the permanent magnet 33-1 in contact with the side surface 63-1 is the N pole surface, and the magnetic pole surface of the permanent magnet 33-2 in contact with the side surface 64-1 is the N pole. Surface. On the other hand, in the soft magnetic material 53-2 adjacent to the soft magnetic material 53-1 in the circumferential direction of the rotor across the permanent magnet 33-2, the magnetic pole surface of the permanent magnet 33-2 facing the side surface 63-2 is the S pole. The magnetic pole surface of the permanent magnet 33-3 that is a surface and is in contact with the side surface 64-2 is the S pole surface. Therefore, in the soft magnetic material 53 (for example, soft magnetic materials 53-1, 53-2) adjacent in the rotor circumferential direction, the magnetic pole surfaces of the permanent magnet 33 facing the side surfaces 63, 64 have opposite polarities. In the circumferential direction, the soft magnetic material 53 whose side surfaces 63 and 64 are in contact with the N pole surface of the permanent magnet 33 and the soft magnetic material 53 whose side surfaces 63 and 64 are in contact with the S pole surface of the permanent magnet 33 are alternately arranged. . In addition to the permanent magnet 33, a gap 54 for increasing the magnetic resistance is provided between the soft magnetic materials 53 (for example, soft magnetic materials 53-1, 53-2) adjacent in the rotor circumferential direction. . It is also possible to provide a nonmagnetic material instead of the gap 54. However, soft magnetic materials 53 (for example, soft magnetic materials 53-1 and 53-2) adjacent in the circumferential direction of the rotor may be connected by a bridge.

永久磁石33による界磁磁束の流れを図4に示す。図4の矢印に示すように、軟磁性材53−1においては、永久磁石33−1による界磁磁束が側面63−1から内周面61−1及び外周面62−1へ流れるとともに、永久磁石33−2による界磁磁束が側面64−1から内周面61−1及び外周面62−1へ流れる。入力側ロータ28に対しては、軟磁性材53−1の内周面61−1がN極面として機能し、界磁磁束が軟磁性材53−1の内周面61−1から入力側ロータ28(ティース52a)に作用する。ステータ16に対しては、軟磁性材53−1の外周面62−1がN極面として機能し、界磁磁束が軟磁性材53−1の外周面62−1からステータ16(ティース51a)に作用する。一方、軟磁性材53−2においては、永久磁石33−2による界磁磁束が内周面61−2及び外周面62−2から側面63−2へ流れるとともに、永久磁石33−3による界磁磁束が内周面61−2及び外周面62−2から側面63−3へ流れる。入力側ロータ28に対しては、軟磁性材53−2の内周面61−2がS極面として機能し、界磁磁束が入力側ロータ28(ティース52a)から軟磁性材53−2の内周面61−2に作用する。ステータ16に対しては、軟磁性材53−2の外周面62−2がS極面として機能し、界磁磁束がステータ16(ティース51a)から軟磁性材53−2の外周面62−2に作用する。このように、同一の軟磁性材53における内周面61と外周面62が互いに同じ極性の磁極面として機能する。そして、ロータ周方向において、N極面として機能する内周面61とS極面として機能する内周面61が交互に配置され、N極面として機能する外周面62とS極面として機能する外周面62が交互に配置される。なお、各軟磁性材53の内部には、内周面61と外周面62間、側面63,64と内周面61間、及び側面63,64と外周面62間で磁束をそれぞれ通しやすくするために、空隙及び非磁性材料が設けられていないことが好ましく、磁気抵抗の高い部分が設けられていないことが好ましい。   The flow of the field magnetic flux by the permanent magnet 33 is shown in FIG. As shown by the arrow in FIG. 4, in the soft magnetic material 53-1, the field magnetic flux generated by the permanent magnet 33-1 flows from the side surface 63-1 to the inner peripheral surface 61-1 and the outer peripheral surface 62-1, and is permanent. Field magnetic flux generated by the magnet 33-2 flows from the side surface 64-1 to the inner peripheral surface 61-1 and the outer peripheral surface 62-1. For the input-side rotor 28, the inner peripheral surface 61-1 of the soft magnetic material 53-1 functions as an N pole surface, and the field magnetic flux is input to the input side from the inner peripheral surface 61-1 of the soft magnetic material 53-1. It acts on the rotor 28 (the teeth 52a). For the stator 16, the outer peripheral surface 62-1 of the soft magnetic material 53-1 functions as an N-pole surface, and the field magnetic flux is transferred from the outer peripheral surface 62-1 of the soft magnetic material 53-1 to the stator 16 (tooth 51a). Act on. On the other hand, in the soft magnetic material 53-2, the field magnetic flux generated by the permanent magnet 33-2 flows from the inner peripheral surface 61-2 and the outer peripheral surface 62-2 to the side surface 63-2, and the field magnet generated by the permanent magnet 33-3. Magnetic flux flows from the inner peripheral surface 61-2 and the outer peripheral surface 62-2 to the side surface 63-3. For the input side rotor 28, the inner peripheral surface 61-2 of the soft magnetic material 53-2 functions as an S pole surface, and the field magnetic flux is transferred from the input side rotor 28 (tooth 52a) to the soft magnetic material 53-2. It acts on the inner peripheral surface 61-2. For the stator 16, the outer peripheral surface 62-2 of the soft magnetic material 53-2 functions as an S pole surface, and the field magnetic flux is transferred from the stator 16 (tooth 51a) to the outer peripheral surface 62-2 of the soft magnetic material 53-2. Act on. Thus, the inner peripheral surface 61 and the outer peripheral surface 62 of the same soft magnetic material 53 function as magnetic pole surfaces having the same polarity. In the circumferential direction of the rotor, the inner peripheral surface 61 that functions as the N pole surface and the inner peripheral surface 61 that functions as the S pole surface are alternately arranged, and functions as the outer peripheral surface 62 that functions as the N pole surface and the S pole surface. The outer peripheral surfaces 62 are alternately arranged. In each soft magnetic material 53, magnetic flux can be easily passed between the inner peripheral surface 61 and the outer peripheral surface 62, between the side surfaces 63 and 64 and the inner peripheral surface 61, and between the side surfaces 63 and 64 and the outer peripheral surface 62. Therefore, it is preferable that no gap and nonmagnetic material are provided, and it is preferable that a portion having a high magnetic resistance is not provided.

直流電源として設けられた充放電可能な蓄電装置42は、例えば二次電池により構成することができ、電気エネルギーを蓄える。蓄電装置42とステータ巻線20との間で電力変換を行う第1電力変換装置として設けられたインバータ40は、スイッチング素子と、スイッチング素子に対し逆並列接続されたダイオード(整流素子)とを備える公知の構成により実現可能であり、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置42からの直流電力を交流(例えば3相交流)に変換して、ステータ巻線20の各相に供給することが可能である。さらに、インバータ40は、ステータ巻線20の各相に流れる交流電流を直流に変換して、電気エネルギーを蓄電装置42に回収する方向の電力変換も可能である。このように、インバータ40は、蓄電装置42とステータ巻線20との間で双方向の電力変換を行うことが可能である。   The chargeable / dischargeable power storage device 42 provided as a direct current power source can be constituted by a secondary battery, for example, and stores electrical energy. Inverter 40 provided as a first power conversion device that performs power conversion between power storage device 42 and stator winding 20 includes a switching element and a diode (rectifier element) connected in reverse parallel to the switching element. It can be realized by a known configuration, and can be supplied to each phase of the stator winding 20 by converting DC power from the power storage device 42 to AC (for example, three-phase AC) by switching operation of the switching element. . Furthermore, the inverter 40 can also convert power in a direction in which alternating current flowing in each phase of the stator winding 20 is converted into direct current and electric energy is collected in the power storage device 42. Thus, the inverter 40 can perform bidirectional power conversion between the power storage device 42 and the stator winding 20.

スリップリング95は、入力側ロータ28と機械的に連結されており、さらに、ロータ巻線30の各相と電気的に接続されている。回転が固定されたブラシ96は、スリップリング95に押し付けられて電気的に接触する。スリップリング95は、ブラシ96に対し摺動しながら(ブラシ96との電気的接触を維持しながら)、入力側ロータ28とともに回転する。ブラシ96は、インバータ41と電気的に接続されている。蓄電装置42及びインバータ40のいずれかとロータ巻線30との間で電力変換を行う第2電力変換装置として設けられたインバータ41は、スイッチング素子と、スイッチング素子に対し逆並列接続されたダイオード(整流素子)とを備える公知の構成により実現可能であり、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置42からの直流電力を交流(例えば3相交流)に変換して、ブラシ96及びスリップリング95を介してロータ巻線30の各相に供給することが可能である。さらに、インバータ41は、ロータ巻線30の各相に流れる交流電流を直流に変換する方向の電力変換も可能である。その際には、ロータ巻線30の交流電力がスリップリング95及びブラシ96により取り出され、この取り出された交流電力がインバータ41で直流に変換される。インバータ41で直流に変換された電力は、インバータ40で交流に変換されてからステータ巻線20の各相へ供給可能である。つまり、インバータ40は、インバータ41からの直流電力と蓄電装置42からの直流電力とのいずれか(少なくとも一方)を交流に変換してステータ巻線20の各相へ供給することが可能である。また、インバータ41で直流に変換された電力を蓄電装置42に回収することも可能である。このように、インバータ41は、蓄電装置42及びインバータ40のいずれかとロータ巻線30との間で双方向の電力変換を行うことが可能である。   The slip ring 95 is mechanically coupled to the input side rotor 28, and is electrically connected to each phase of the rotor winding 30. The brush 96 whose rotation is fixed is pressed against the slip ring 95 to be in electrical contact. The slip ring 95 rotates with the input-side rotor 28 while sliding with respect to the brush 96 (maintaining electrical contact with the brush 96). The brush 96 is electrically connected to the inverter 41. An inverter 41 provided as a second power conversion device that performs power conversion between any of the power storage device 42 and the inverter 40 and the rotor winding 30 includes a switching element and a diode (rectifier connected in reverse parallel to the switching element). Element), the DC power from the power storage device 42 is converted into alternating current (for example, three-phase alternating current) by the switching operation of the switching element, and the rotor is connected via the brush 96 and the slip ring 95. It is possible to supply each phase of the winding 30. Furthermore, the inverter 41 can also perform power conversion in a direction in which an alternating current flowing in each phase of the rotor winding 30 is converted into a direct current. At that time, AC power of the rotor winding 30 is extracted by the slip ring 95 and the brush 96, and the extracted AC power is converted to DC by the inverter 41. The electric power converted into direct current by the inverter 41 can be supplied to each phase of the stator winding 20 after being converted into alternating current by the inverter 40. That is, the inverter 40 can convert either (at least one) of the DC power from the inverter 41 and the DC power from the power storage device 42 into AC and supply it to each phase of the stator winding 20. In addition, the power converted into direct current by the inverter 41 can be recovered by the power storage device 42. Thus, the inverter 41 can perform bidirectional power conversion between any of the power storage device 42 and the inverter 40 and the rotor winding 30.

電子制御ユニット50は、インバータ40のスイッチング素子のスイッチング動作を制御してインバータ40での電力変換を制御することで、ステータ巻線20の各相に流れる交流電流を制御する。そして、電子制御ユニット50は、インバータ41のスイッチング素子のスイッチング動作を制御してインバータ41での電力変換を制御することで、ロータ巻線30の各相に流れる交流電流を制御する。さらに、電子制御ユニット50は、エンジン36の運転状態の制御、及び変速機44の変速比の制御も行う。   The electronic control unit 50 controls the alternating current flowing in each phase of the stator winding 20 by controlling the switching operation of the switching element of the inverter 40 and controlling the power conversion in the inverter 40. The electronic control unit 50 controls the alternating current flowing in each phase of the rotor winding 30 by controlling the switching operation of the switching element of the inverter 41 and controlling the power conversion in the inverter 41. Furthermore, the electronic control unit 50 also controls the operating state of the engine 36 and the speed ratio of the transmission 44.

インバータ40のスイッチング動作により3相のステータ巻線20に3相の交流電流が流れることで、ステータ巻線20は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生する。そして、ステータ巻線20の交流電流により発生した回転磁界と、軟磁性材53の外周面62と側面63,64間を流れる永久磁石33による界磁磁束との電磁気相互作用(吸引及び反発作用)により、ステータ16と出力側ロータ18間にトルクを作用させることができ、出力側ロータ18を回転駆動することができる。つまり、蓄電装置42からインバータ40を介してステータ巻線20に供給された電力を出力側ロータ18の動力(機械的動力)に変換することができ、ステータ16及び出力側ロータ18を同期電動機(PMモータ部)として機能させることができる。さらに、出力側ロータ18の動力をステータ巻線20の電力に変換してインバータ40を介して蓄電装置42に回収することも可能である。電子制御ユニット50は、インバータ40のスイッチング動作により例えばステータ巻線20に流す交流電流の振幅や位相角を制御することで、ステータ16と出力側ロータ18間に作用するトルク(PMモータトルク)を制御することができる。   When a three-phase alternating current flows through the three-phase stator winding 20 by the switching operation of the inverter 40, the stator winding 20 generates a rotating magnetic field that rotates in the stator circumferential direction. An electromagnetic interaction (attraction and repulsion) between the rotating magnetic field generated by the alternating current of the stator winding 20 and the field magnetic flux generated by the permanent magnet 33 flowing between the outer peripheral surface 62 and the side surfaces 63 and 64 of the soft magnetic material 53. Thus, torque can be applied between the stator 16 and the output side rotor 18, and the output side rotor 18 can be driven to rotate. That is, the electric power supplied from the power storage device 42 to the stator winding 20 via the inverter 40 can be converted into the power (mechanical power) of the output-side rotor 18, and the stator 16 and the output-side rotor 18 are connected to the synchronous motor ( PM motor part). Furthermore, it is possible to convert the power of the output side rotor 18 into the electric power of the stator winding 20 and collect it in the power storage device 42 via the inverter 40. The electronic control unit 50 controls the torque (PM motor torque) acting between the stator 16 and the output-side rotor 18 by controlling the amplitude and phase angle of the alternating current flowing through the stator winding 20 by the switching operation of the inverter 40, for example. Can be controlled.

また、入力側ロータ28が出力側ロータ18に対し相対回転して入力側ロータ28と出力側ロータ18との間に回転差が生じるのに伴ってロータ巻線30に誘導起電力が発生し、この誘導起電力に起因してロータ巻線30に誘導電流(交流電流)が流れることで回転磁界が生じる。そして、ロータ巻線30の誘導電流により生じる回転磁界と、軟磁性材53の内周面61と側面63,64間を流れる永久磁石33による界磁磁束との電磁気相互作用により、入力側ロータ28と出力側ロータ18間にトルクを作用させることができ、出力側ロータ18を回転駆動することができる。そのため、入力側ロータ28と出力側ロータ18間で動力(機械的動力)を伝達することができ、入力側ロータ28及び出力側ロータ18を誘導電磁カップリング部として機能させることができる。   In addition, an induced electromotive force is generated in the rotor winding 30 as the input side rotor 28 rotates relative to the output side rotor 18 to cause a rotation difference between the input side rotor 28 and the output side rotor 18. A rotating magnetic field is generated when an induced current (alternating current) flows through the rotor winding 30 due to the induced electromotive force. The input side rotor 28 is caused by electromagnetic interaction between the rotating magnetic field generated by the induced current of the rotor winding 30 and the field magnetic flux generated by the permanent magnet 33 flowing between the inner peripheral surface 61 and the side surfaces 63 and 64 of the soft magnetic material 53. Torque can be applied between the output side rotor 18 and the output side rotor 18 can be driven to rotate. Therefore, power (mechanical power) can be transmitted between the input side rotor 28 and the output side rotor 18, and the input side rotor 28 and the output side rotor 18 can function as an induction electromagnetic coupling unit.

ロータ巻線30の誘導電流により入力側ロータ28と出力側ロータ18間にトルク(電磁カップリングトルク)を発生させる際には、電子制御ユニット50は、ロータ巻線30に誘導電流が流れるのを許容するように、インバータ41のスイッチング動作を行う。その際には、電子制御ユニット50は、インバータ41のスイッチング動作によりロータ巻線30に流れる交流電流を制御することで、入力側ロータ28と出力側ロータ18間に作用する電磁カップリングトルクを制御することができる。一方、電子制御ユニット50は、インバータ41のスイッチング素子をオフ状態に維持してスイッチング動作を停止させることで、ロータ巻線30に誘導電流が流れなくなり、入力側ロータ28と出力側ロータ18間にトルクは作用しなくなる。   When the torque (electromagnetic coupling torque) is generated between the input side rotor 28 and the output side rotor 18 by the induced current of the rotor winding 30, the electronic control unit 50 causes the induced current to flow through the rotor winding 30. The switching operation of the inverter 41 is performed so as to allow. At that time, the electronic control unit 50 controls the electromagnetic coupling torque acting between the input side rotor 28 and the output side rotor 18 by controlling the alternating current flowing through the rotor winding 30 by the switching operation of the inverter 41. can do. On the other hand, the electronic control unit 50 maintains the switching element of the inverter 41 in the OFF state and stops the switching operation, so that the induced current does not flow through the rotor winding 30 and the input side rotor 28 and the output side rotor 18 are not connected. Torque stops working.

エンジン36が動力を発生している場合は、エンジン36の動力が入力側ロータ28に伝達され、入力側ロータ28がエンジン回転方向に回転駆動する。入力側ロータ28の回転速度が出力側ロータ18の回転速度より高くなると、ロータ巻線30に誘導起電力が発生する。電子制御ユニット50は、ロータ巻線30に誘導電流が流れるのを許容するように、インバータ41のスイッチング動作を行う。これによって、ロータ巻線30の誘導電流と永久磁石33による界磁磁束との電磁気相互作用により入力側ロータ28から出力側ロータ18にエンジン回転方向の電磁カップリングトルクが作用して出力側ロータ18がエンジン回転方向に回転駆動する。このように、入力側ロータ28に伝達されたエンジン36からの動力は、入力側ロータ28のロータ巻線30と出力側ロータ18の永久磁石33との電磁気結合によって、出力側ロータ18へ伝達される。出力側ロータ18に伝達された動力は、変速機44で変速されてから駆動軸37(車輪38)へ伝達されることで、車両の前進駆動等、負荷の正転駆動に用いられる。したがって、エンジン36の動力を用いて車輪38を正転方向に回転駆動することができ、車両を前進方向に駆動することができる。さらに、入力側ロータ28と出力側ロータ18との回転差を許容することができるため、車輪38の回転が停止してもエンジン36がストールすることはない。そのため、回転電機10を発進装置として機能させることができ、摩擦クラッチやトルクコンバータ等の発進装置を別に設ける必要がなくなる。   When the engine 36 is generating power, the power of the engine 36 is transmitted to the input side rotor 28, and the input side rotor 28 is rotationally driven in the engine rotation direction. When the rotational speed of the input side rotor 28 becomes higher than the rotational speed of the output side rotor 18, an induced electromotive force is generated in the rotor winding 30. The electronic control unit 50 performs the switching operation of the inverter 41 so as to allow the induced current to flow through the rotor winding 30. As a result, electromagnetic coupling torque in the engine rotation direction acts on the output side rotor 18 from the input side rotor 28 due to the electromagnetic interaction between the induced current of the rotor winding 30 and the field magnetic flux generated by the permanent magnet 33, and the output side rotor 18. Is driven to rotate in the engine rotation direction. Thus, the power from the engine 36 transmitted to the input side rotor 28 is transmitted to the output side rotor 18 by electromagnetic coupling between the rotor winding 30 of the input side rotor 28 and the permanent magnet 33 of the output side rotor 18. The The power transmitted to the output side rotor 18 is transmitted to the drive shaft 37 (wheels 38) after being shifted by the transmission 44, and used for forward driving of the load such as forward drive of the vehicle. Therefore, the wheel 38 can be rotationally driven in the forward direction using the power of the engine 36, and the vehicle can be driven in the forward direction. Further, since the rotation difference between the input side rotor 28 and the output side rotor 18 can be allowed, the engine 36 does not stall even if the rotation of the wheels 38 is stopped. Therefore, the rotating electrical machine 10 can function as a starting device, and there is no need to separately provide a starting device such as a friction clutch or a torque converter.

さらに、ロータ巻線30に発生した交流電力は、スリップリング95及びブラシ96を介して取り出される。取り出された交流電力はインバータ41で直流に変換される。そして、インバータ40のスイッチング動作により、インバータ41からの直流電力がインバータ40で交流に変換されてからステータ巻線20に供給されることで、ステータ巻線20に交流電流が流れ、ステータ16に回転磁界が形成される。このステータ16の回転磁界と出力側ロータ18の永久磁石33による界磁磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ18にエンジン回転方向のトルクを作用させることができる。これによって、出力側ロータ18のエンジン回転方向のトルクを増幅させるトルク増幅機能を実現することができる。また、インバータ41からの直流電力を蓄電装置42に回収することも可能である。   Further, AC power generated in the rotor winding 30 is taken out via the slip ring 95 and the brush 96. The extracted AC power is converted into DC by the inverter 41. Then, by the switching operation of the inverter 40, the DC power from the inverter 41 is converted into AC by the inverter 40 and then supplied to the stator winding 20, whereby an AC current flows through the stator winding 20 and rotates to the stator 16. A magnetic field is formed. The torque in the engine rotation direction can be applied to the output side rotor 18 also by the electromagnetic interaction between the rotating magnetic field of the stator 16 and the field magnetic flux generated by the permanent magnet 33 of the output side rotor 18. As a result, a torque amplification function for amplifying the torque of the output side rotor 18 in the engine rotation direction can be realized. It is also possible to collect DC power from the inverter 41 in the power storage device 42.

さらに、蓄電装置42からステータ巻線20へ電力供給するようにインバータ40のスイッチング動作を制御することで、エンジン36の動力を用いて車輪38を正転方向に回転駆動するとともに、ステータ巻線20への供給電力を用いて発生させた出力側ロータ18の動力により車輪38の正転方向の回転駆動をアシストすることができる。また、負荷の減速運転時には、電子制御ユニット50は、ステータ巻線20から蓄電装置42へ電力回収するようにインバータ40のスイッチング動作を制御することで、負荷の動力をステータ巻線20と永久磁石33との電磁気結合によってステータ巻線20の電力に変換して蓄電装置42に回収することができる。   Further, by controlling the switching operation of the inverter 40 so that electric power is supplied from the power storage device 42 to the stator winding 20, the wheel 38 is rotated in the normal rotation direction using the power of the engine 36, and the stator winding 20. The rotational drive of the wheel 38 in the forward rotation direction can be assisted by the power of the output-side rotor 18 generated using the power supplied to the wheel. Further, at the time of load deceleration operation, the electronic control unit 50 controls the switching operation of the inverter 40 so that power is recovered from the stator winding 20 to the power storage device 42, so that the load power is transmitted to the stator winding 20 and the permanent magnet. The electric power of the stator winding 20 can be converted by the electromagnetic coupling with 33 and recovered in the power storage device 42.

また、エンジン36の動力を用いずに回転電機10の動力を用いて負荷を駆動する(車輪38を回転駆動する)EV(Electric Vehicle)走行を行う場合は、電子制御ユニット50は、インバータ40のスイッチング動作を制御することで、負荷の駆動制御を行う。例えば、電子制御ユニット50は、蓄電装置42からの直流電力を交流に変換してステータ巻線20へ供給するように、インバータ40のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線20への供給電力をステータ巻線20と永久磁石33との電磁気結合によって出力側ロータ18の動力に変換し、駆動軸37(車輪38)を回転駆動する。このように、エンジン36が動力を発生していなくても、ステータ巻線20への電力供給により車輪38を回転駆動することができる。   In addition, when EV (Electric Vehicle) traveling is performed by driving the load using the power of the rotating electrical machine 10 without using the power of the engine 36 (rotating the wheel 38), the electronic control unit 50 By controlling the switching operation, drive control of the load is performed. For example, the electronic control unit 50 controls the switching operation of the inverter 40 so that the DC power from the power storage device 42 is converted into AC and supplied to the stator winding 20, thereby supplying power to the stator winding 20. Is converted into power of the output-side rotor 18 by electromagnetic coupling between the stator winding 20 and the permanent magnet 33, and the drive shaft 37 (wheel 38) is rotationally driven. Thus, even if the engine 36 is not generating power, the wheels 38 can be rotationally driven by supplying power to the stator winding 20.

ここで、ステータ16及び出力側ロータ18において、軟磁性材53の外周面62のロータ周方向中央位置を通る磁石磁束の方向をd軸(磁束軸)とし、d軸と電気角で90°ずれた位置(外周面62のロータ周方向端部位置)をq軸(トルク軸)とする。そして、軟磁性材53の外周面62において、ロータ周方向中央位置を通るd軸磁束を最大にする(ロータ周方向端部位置を通るq軸磁束を最小にする)ためのステータ巻線20の電流をd軸電流とし、ロータ周方向端部位置を通るq軸磁束を最大にする(ロータ周方向中央位置を通るd軸磁束を最小にする)ためのステータ巻線20の電流をq軸電流とする。同様に、入力側ロータ28及び出力側ロータ18において、軟磁性材53の内周面61のロータ周方向中央位置を通る磁石磁束の方向をd軸とし、d軸と電気角で90°ずれた位置(内周面61のロータ周方向端部位置)をq軸とする。そして、軟磁性材53の内周面61において、ロータ周方向中央位置を通るd軸磁束を最大にする(ロータ周方向端部位置を通るq軸磁束を最小にする)ためのロータ巻線30の電流をd軸電流とし、ロータ周方向端部位置を通るq軸磁束を最大にする(ロータ周方向中央位置を通るd軸磁束を最小にする)ためのロータ巻線30の電流をq軸電流とする。   Here, in the stator 16 and the output-side rotor 18, the direction of the magnet magnetic flux passing through the central position in the rotor circumferential direction of the outer peripheral surface 62 of the soft magnetic material 53 is defined as a d-axis (flux axis), and the electrical angle is shifted by 90 ° from the d-axis. The position (rotor circumferential end position of the outer circumferential surface 62) is defined as the q axis (torque axis). And on the outer peripheral surface 62 of the soft magnetic material 53, the stator winding 20 for maximizing the d-axis magnetic flux passing through the rotor circumferential center position (minimizing the q-axis magnetic flux passing through the rotor circumferential end position). The current of the stator winding 20 for maximizing the q-axis magnetic flux passing through the rotor circumferential end position (minimizing the d-axis magnetic flux passing through the rotor circumferential center position) is the q-axis current. And Similarly, in the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18, the direction of the magnetic flux passing through the center position in the rotor circumferential direction of the inner peripheral surface 61 of the soft magnetic material 53 is d-axis, and the electrical angle is shifted by 90 ° from the d-axis. The position (rotor circumferential direction end position of the inner peripheral surface 61) is defined as the q axis. Then, on the inner peripheral surface 61 of the soft magnetic material 53, the rotor winding 30 for maximizing the d-axis magnetic flux passing through the rotor circumferential center position (minimizing the q-axis magnetic flux passing through the rotor circumferential end position). Current in the rotor winding 30 for maximizing the q-axis magnetic flux passing through the rotor circumferential end position (minimizing the d-axis magnetic flux passing through the rotor circumferential center position) Let it be current.

ロータ巻線30にd軸電流が流れた場合におけるd軸磁束の流れを図5に示す。図5の矢印に示すように、ロータ巻線30のd軸電流によるd軸磁束は、入力側ロータ28(ティース52a)から軟磁性材53−1の内周面61−1に作用し、軟磁性材53−1を内周面61−1から外周面62−1へ流れ、ステータ16(ティース51a)に作用する。さらに、ステータ16を流れるd軸磁束は、ティース51aから軟磁性材53−2の外周面62−2に作用し、軟磁性材53−2を外周面62−2から内周面61−2へ流れ、入力側ロータ28(ティース52a)に戻る。図4,5の矢印に示すように、ロータ巻線30のd軸電流によるd軸磁束が、入力側ロータ28にとっては永久磁石33による界磁磁束と逆方向に振る舞うとともに、ステータ16にとっては永久磁石33による界磁磁束と同方向に振る舞う。そのため、永久磁石33により入力側ロータ28に作用する界磁磁束を弱めるように、ロータ巻線30のd軸電流によりd軸磁束を発生させることで、永久磁石33によりステータ16に作用する界磁磁束を強めることができる。また、永久磁石33により入力側ロータ28に作用する界磁磁束を強めるように、ロータ巻線30のd軸電流によりd軸磁束を発生させることで、永久磁石33によりステータ16に作用する界磁磁束を弱めることもできる。このように、ロータ巻線30のd軸電流によるd軸磁束は、軟磁性材53の内周面61と外周面62間を流れてステータ16に作用することで、ステータ16を流れる磁束に影響を与える。   FIG. 5 shows the flow of the d-axis magnetic flux when the d-axis current flows through the rotor winding 30. As indicated by the arrows in FIG. 5, the d-axis magnetic flux due to the d-axis current of the rotor winding 30 acts on the inner peripheral surface 61-1 of the soft magnetic material 53-1, from the input side rotor 28 (tooth 52a), and soft. The magnetic material 53-1 flows from the inner peripheral surface 61-1 to the outer peripheral surface 62-1, and acts on the stator 16 (the teeth 51a). Further, the d-axis magnetic flux flowing through the stator 16 acts on the outer peripheral surface 62-2 of the soft magnetic material 53-2 from the teeth 51a, and the soft magnetic material 53-2 is transferred from the outer peripheral surface 62-2 to the inner peripheral surface 61-2. The flow returns to the input side rotor 28 (tooth 52a). As indicated by the arrows in FIGS. 4 and 5, the d-axis magnetic flux due to the d-axis current of the rotor winding 30 behaves in the opposite direction to the field magnetic flux generated by the permanent magnet 33 for the input side rotor 28 and is permanent for the stator 16. It behaves in the same direction as the field magnetic flux generated by the magnet 33. Therefore, the field magnet acting on the stator 16 by the permanent magnet 33 is generated by generating the d-axis flux by the d-axis current of the rotor winding 30 so as to weaken the field flux acting on the input side rotor 28 by the permanent magnet 33. Magnetic flux can be strengthened. In addition, the field magnet acting on the stator 16 by the permanent magnet 33 is generated by generating the d-axis flux by the d-axis current of the rotor winding 30 so that the field flux acting on the input side rotor 28 by the permanent magnet 33 is strengthened. Magnetic flux can be weakened. As described above, the d-axis magnetic flux due to the d-axis current of the rotor winding 30 flows between the inner peripheral surface 61 and the outer peripheral surface 62 of the soft magnetic material 53 and acts on the stator 16, thereby affecting the magnetic flux flowing through the stator 16. give.

一方、ロータ巻線30にq軸電流が流れた場合におけるq軸磁束の流れを図6に示す。図6に示すように、ロータ巻線30のq軸電流によるq軸磁束は、入力側ロータ28(ティース52a)から軟磁性材53−1の内周面61−1に作用し、軟磁性材53−1を流れるが、軟磁性材53−1の外周面62−2からステータ16(ティース51a)には作用せず、軟磁性材53−1の内周面61−1から入力側ロータ28(ティース52a)に戻る。軟磁性材53−2におけるq軸磁束の流れも、軟磁性材53−1と同様である。したがって、ロータ巻線30のq軸電流によるq軸磁束は、ステータ16を流れる磁束には影響を与えない。   On the other hand, the flow of the q-axis magnetic flux when the q-axis current flows through the rotor winding 30 is shown in FIG. As shown in FIG. 6, the q-axis magnetic flux due to the q-axis current of the rotor winding 30 acts on the inner peripheral surface 61-1 of the soft magnetic material 53-1, from the input side rotor 28 (tooth 52a), and the soft magnetic material. 53-1 flows but does not act on the stator 16 (the teeth 51a) from the outer peripheral surface 62-2 of the soft magnetic material 53-1, but from the inner peripheral surface 61-1 of the soft magnetic material 53-1, to the input side rotor 28. Return to (tooth 52a). The flow of the q-axis magnetic flux in the soft magnetic material 53-2 is the same as that of the soft magnetic material 53-1. Therefore, the q-axis magnetic flux due to the q-axis current of the rotor winding 30 does not affect the magnetic flux flowing through the stator 16.

また、ステータ巻線20にd軸電流が流れた場合におけるd軸磁束の流れを図7に示す。図7の矢印に示すように、ステータ巻線20のd軸電流によるd軸磁束は、ステータ16(ティース51a)から軟磁性材53−1の外周面62−1に作用し、軟磁性材53−1を外周面62−1から内周面61−1へ流れ、入力側ロータ28(ティース52a)に作用する。さらに、入力側ロータ28を流れるd軸磁束は、ティース52aから軟磁性材53−2の内周面61−2に作用し、軟磁性材53−2を内周面61−2から外周面62−2へ流れ、ステータ16(ティース51a)に戻る。図4,7の矢印に示すように、ステータ巻線20のd軸電流によるd軸磁束が、ステータ16にとっては永久磁石33による界磁磁束と逆方向に振る舞うとともに、入力側ロータ28にとっては永久磁石33による界磁磁束と同方向に振る舞う。そのため、永久磁石33によりステータ16に作用する界磁磁束を弱めるように、ステータ巻線20のd軸電流によりd軸磁束を発生させることで、永久磁石33により入力側ロータ28に作用する界磁磁束を強めることができる。また、永久磁石33によりステータ16に作用する界磁磁束を強めるように、ステータ巻線20のd軸電流によりd軸磁束を発生させることで、永久磁石33により入力側ロータ28に作用する界磁磁束を弱めることもできる。このように、ステータ巻線20のd軸電流によるd軸磁束は、軟磁性材53の外周面62と内周面61間を流れて入力側ロータ28に作用することで、入力側ロータ28を流れる磁束に影響を与える。   FIG. 7 shows the flow of the d-axis magnetic flux when the d-axis current flows through the stator winding 20. As shown by the arrows in FIG. 7, the d-axis magnetic flux due to the d-axis current of the stator winding 20 acts on the outer peripheral surface 62-1 of the soft magnetic material 53-1, from the stator 16 (tooth 51a), and the soft magnetic material 53. -1 flows from the outer peripheral surface 62-1 to the inner peripheral surface 61-1, and acts on the input side rotor 28 (the teeth 52a). Further, the d-axis magnetic flux flowing through the input side rotor 28 acts on the inner peripheral surface 61-2 of the soft magnetic material 53-2 from the teeth 52a, and the soft magnetic material 53-2 is changed from the inner peripheral surface 61-2 to the outer peripheral surface 62. -2 to return to the stator 16 (the teeth 51a). As shown by arrows in FIGS. 4 and 7, the d-axis magnetic flux due to the d-axis current of the stator winding 20 behaves in the opposite direction to the field magnetic flux generated by the permanent magnet 33 for the stator 16 and is permanent for the input-side rotor 28. It behaves in the same direction as the field magnetic flux generated by the magnet 33. Therefore, by generating a d-axis magnetic flux by the d-axis current of the stator winding 20 so as to weaken the field magnetic flux acting on the stator 16 by the permanent magnet 33, the field magnet acting on the input-side rotor 28 by the permanent magnet 33. Magnetic flux can be strengthened. Further, the field magnet acting on the input side rotor 28 by the permanent magnet 33 is generated by generating the d-axis flux by the d-axis current of the stator winding 20 so as to strengthen the field flux acting on the stator 16 by the permanent magnet 33. Magnetic flux can be weakened. In this way, the d-axis magnetic flux due to the d-axis current of the stator winding 20 flows between the outer peripheral surface 62 and the inner peripheral surface 61 of the soft magnetic material 53 and acts on the input side rotor 28, thereby causing the input side rotor 28 to move. Affects the flowing magnetic flux.

一方、ステータ巻線20にq軸電流が流れた場合におけるq軸磁束の流れを図8に示す。図8に示すように、ステータ巻線20のq軸電流によるq軸磁束は、ステータ16(ティース51a)から軟磁性材53−1の外周面62−1に作用し、軟磁性材53−1を流れるが、軟磁性材53−1の内周面61−1から入力側ロータ28(ティース52a)には作用せず、軟磁性材53−1の外周面62−1からステータ16(ティース51a)に戻る。軟磁性材53−2におけるq軸磁束の流れも、軟磁性材53−1と同様である。したがって、ステータ巻線20のq軸電流によるq軸磁束は、入力側ロータ28を流れる磁束には影響を与えない。   On the other hand, the flow of the q-axis magnetic flux when the q-axis current flows through the stator winding 20 is shown in FIG. As shown in FIG. 8, the q-axis magnetic flux due to the q-axis current of the stator winding 20 acts on the outer peripheral surface 62-1 of the soft magnetic material 53-1, from the stator 16 (tooth 51a), and the soft magnetic material 53-1. However, it does not act on the input-side rotor 28 (the teeth 52a) from the inner peripheral surface 61-1 of the soft magnetic material 53-1, and the stator 16 (the teeth 51a) from the outer peripheral surface 62-1 of the soft magnetic material 53-1. Return to). The flow of the q-axis magnetic flux in the soft magnetic material 53-2 is the same as that of the soft magnetic material 53-1. Therefore, the q-axis magnetic flux due to the q-axis current of the stator winding 20 does not affect the magnetic flux flowing through the input side rotor 28.

したがって、ロータ巻線30に交流電流を流して入力側ロータ28と出力側ロータ18間にトルクを作用させるとともに、ステータ巻線20に交流電流を流してステータ16と出力側ロータ18間にトルクを作用させる場合は、ロータ巻線30のd軸電流成分によるd軸磁束成分が、入力側ロータ28に作用する永久磁石33による界磁磁束を弱めるとともに、ステータ16に作用する永久磁石33による界磁磁束を強めることができる。つまり、ロータ巻線30のd軸電流成分によるd軸磁束成分を、自身の弱め界磁磁束とするとともに、ステータ巻線20の強め界磁磁束とすることができる。この強め界磁磁束がステータ巻線20のq軸電流成分と相互作用することで、ステータ16と出力側ロータ18間に磁石トルクやリラクタンストルクとは別に追加のトルクが発生し、トルク増幅効果が得られる。ロータ巻線30及びステータ巻線20の両方に交流電流を流した場合におけるステータ16と出力側ロータ18間のトルクを、ロータ巻線30に交流電流を流さずにステータ巻線20だけに交流電流を流した場合のトルクと比較して図9に示す。図9に示すように、ステータ巻線20だけでなくロータ巻線30にも交流電流を流すことでトルク増幅効果が得られることがわかる。その際には、従来の強め界磁制御と異なり、ロータ巻線30自身の弱め界磁を利用しているため、ロータ巻線30の逆起電圧を抑制しつつ、ステータ16と出力側ロータ18間のトルクを増幅させることができる。   Therefore, an alternating current is passed through the rotor winding 30 to cause a torque to act between the input side rotor 28 and the output side rotor 18, and an alternating current is passed through the stator winding 20 to cause a torque between the stator 16 and the output side rotor 18. In the case of acting, the d-axis magnetic flux component due to the d-axis current component of the rotor winding 30 weakens the field magnetic flux due to the permanent magnet 33 acting on the input side rotor 28, and at the same time, the field magnet due to the permanent magnet 33 acting on the stator 16. Magnetic flux can be strengthened. That is, the d-axis magnetic flux component due to the d-axis current component of the rotor winding 30 can be used as the field-weakening magnetic flux of the rotor winding 30 and the field-enhancing magnetic flux of the stator winding 20. This strong field magnetic flux interacts with the q-axis current component of the stator winding 20, so that additional torque is generated between the stator 16 and the output-side rotor 18 in addition to the magnet torque and reluctance torque. can get. Torque between the stator 16 and the output-side rotor 18 when an alternating current is passed through both the rotor winding 30 and the stator winding 20, an alternating current is applied only to the stator winding 20 without passing an alternating current through the rotor winding 30. FIG. 9 shows a comparison with the torque when flowing through. As shown in FIG. 9, it can be seen that a torque amplification effect can be obtained by passing an alternating current through not only the stator winding 20 but also the rotor winding 30. In this case, unlike the conventional strong field control, the field weakening of the rotor winding 30 itself is used, so that the counter electromotive voltage of the rotor winding 30 is suppressed and the stator 16 and the output-side rotor 18 are controlled. Torque can be amplified.

同様に、ロータ巻線30に交流電流を流して入力側ロータ28と出力側ロータ18間にトルクを作用させるとともに、ステータ巻線20に交流電流を流してステータ16と出力側ロータ18間にトルクを作用させる場合は、ステータ巻線20のd軸電流成分によるd軸磁束成分が、ステータ16に作用する永久磁石33による界磁磁束を弱めるとともに、入力側ロータ28に作用する永久磁石33による界磁磁束を強めることができる。つまり、ステータ巻線20のd軸電流成分によるd軸磁束成分を、自身の弱め界磁磁束とするとともに、ロータ巻線30の強め界磁磁束とすることができる。この強め界磁磁束がロータ巻線30のq軸電流成分と相互作用することで、入力側ロータ28と出力側ロータ18間にも追加のトルクが発生し、トルク増幅効果が得られる。ロータ巻線30及びステータ巻線20の両方に交流電流を流した場合における入力側ロータ28と出力側ロータ18間のトルクを、ステータ巻線20に交流電流を流さずにロータ巻線30だけに交流電流を流した場合のトルクと比較して図10に示す。図10に示すように、ロータ巻線30だけでなくステータ巻線20にも交流電流を流すことでトルク増幅効果が得られることがわかる。その際には、従来の強め界磁制御と異なり、ステータ巻線20自身の弱め界磁を利用しているため、ステータ巻線20の逆起電圧を抑制しつつ、入力側ロータ28と出力側ロータ18間のトルクを増幅させることができる。したがって、ロータ巻線30及びステータ巻線20の逆起電圧を抑制しつつ、入力側ロータ28と出力側ロータ18間のトルクと、ステータ16と出力側ロータ18間のトルクが相互に強め合う相乗効果が得られる。その結果、永久磁石33の量を低減することができる。   Similarly, an alternating current is passed through the rotor winding 30 to cause a torque to act between the input side rotor 28 and the output side rotor 18, and an alternating current is passed through the stator winding 20 to cause a torque between the stator 16 and the output side rotor 18. , The d-axis magnetic flux component due to the d-axis current component of the stator winding 20 weakens the field magnetic flux due to the permanent magnet 33 acting on the stator 16, and the field due to the permanent magnet 33 acting on the input-side rotor 28. Magnetic flux can be strengthened. In other words, the d-axis magnetic flux component due to the d-axis current component of the stator winding 20 can be used as the field weakening magnetic flux of the stator winding 20 and the strong field magnetic flux of the rotor winding 30. This strong field magnetic flux interacts with the q-axis current component of the rotor winding 30, whereby additional torque is generated between the input side rotor 28 and the output side rotor 18, and a torque amplification effect is obtained. The torque between the input side rotor 28 and the output side rotor 18 when an alternating current is passed through both the rotor winding 30 and the stator winding 20 is applied only to the rotor winding 30 without passing an alternating current through the stator winding 20. FIG. 10 shows a comparison with the torque when an alternating current is passed. As shown in FIG. 10, it can be seen that a torque amplification effect can be obtained by passing an alternating current through not only the rotor winding 30 but also the stator winding 20. In this case, unlike the conventional strong field control, the field weakening of the stator winding 20 itself is used, and therefore, the input side rotor 28 and the output side rotor 18 are suppressed while suppressing the back electromotive voltage of the stator winding 20. The torque in between can be amplified. Therefore, the torque between the input side rotor 28 and the output side rotor 18 and the torque between the stator 16 and the output side rotor 18 reinforce each other while suppressing the back electromotive voltage of the rotor winding 30 and the stator winding 20. An effect is obtained. As a result, the amount of permanent magnets 33 can be reduced.

また、ロータ巻線30に交流電流を流して入力側ロータ28と出力側ロータ18間にトルクを作用させるとともに、ステータ巻線20に交流電流を流してステータ16と出力側ロータ18間にトルクを作用させる場合は、ロータ巻線30のd軸電流成分によるd軸磁束成分が、入力側ロータ28に作用する永久磁石33による界磁磁束を強めるとともに、ステータ16に作用する永久磁石33による界磁磁束を弱めることもできる。これによって、ステータ巻線20の逆起電圧を抑制しつつ、入力側ロータ28と出力側ロータ18間のトルクを増幅させることができる。同様に、ステータ巻線20のd軸電流成分によるd軸磁束成分が、ステータ16に作用する永久磁石33による界磁磁束を強めるとともに、入力側ロータ28に作用する永久磁石33による界磁磁束を弱めることもできる。これによって、ロータ巻線30の逆起電圧を抑制しつつ、ステータ16と出力側ロータ18間のトルクを増幅させることができる。   Further, an alternating current is passed through the rotor winding 30 to cause a torque to act between the input side rotor 28 and the output side rotor 18, and an alternating current is passed through the stator winding 20 to cause a torque between the stator 16 and the output side rotor 18. In the case of acting, the d-axis magnetic flux component due to the d-axis current component of the rotor winding 30 strengthens the field magnetic flux by the permanent magnet 33 acting on the input side rotor 28 and at the same time the field magnet by the permanent magnet 33 acting on the stator 16. Magnetic flux can be weakened. Thus, the torque between the input side rotor 28 and the output side rotor 18 can be amplified while suppressing the counter electromotive voltage of the stator winding 20. Similarly, the d-axis magnetic flux component due to the d-axis current component of the stator winding 20 strengthens the field magnetic flux due to the permanent magnet 33 acting on the stator 16 and the field magnetic flux due to the permanent magnet 33 acting on the input-side rotor 28. It can also be weakened. Thereby, the torque between the stator 16 and the output side rotor 18 can be amplified while suppressing the back electromotive voltage of the rotor winding 30.

なお、永久磁石33の量を低減した場合は、永久磁石33による界磁磁束も低減する。その場合は、ロータ巻線30の高電流時の弱め界磁磁束(d軸磁束)は、永久磁石33による界磁磁束よりも強くなり、ロータ巻線30には自身の弱め界磁磁束による逆起電圧が発生する。同様に、ステータ巻線20の高電流時の弱め界磁磁束(d軸磁束)は、永久磁石33による界磁磁束よりも強くなり、ステータ巻線20には自身の弱め界磁磁束による逆起電圧が発生する。さらに、本構成では、ロータ巻線30の弱め界磁磁束がステータ巻線20にとっては強め界磁磁束として機能し、ステータ巻線20の弱め界磁磁束がロータ巻線30にとっては強め界磁磁束として機能する。そこで、ロータ巻線30のd軸電流成分によるd軸磁束成分が入力側ロータ28に作用する永久磁石33による界磁磁束を弱めるとともに、ステータ巻線20のd軸電流成分によるd軸磁束成分がステータ16に作用する永久磁石33による界磁磁束を弱める、つまりロータ巻線30とステータ巻線20が弱め界磁磁束を同時に発生すると、図11に示すように、ロータ巻線30の弱め界磁磁束(d軸磁束)とステータ巻線20の弱め界磁磁束(d軸磁束)が互いに打ち消し合うように作用する。したがって、ロータ巻線30及びステータ巻線20に発生する逆起電圧を減少させることができる。例えば、ロータ巻線30の弱め界磁磁束(d軸磁束)がロータ巻線30に鎖交する永久磁石33の界磁磁束とステータ巻線20の弱め界磁磁束(d軸磁束)の合計に等しくなる(あるいはほぼ等しくなる)ように、ロータ巻線30の交流電流(d軸電流)及びステータ巻線20の交流電流(d軸電流)を制御することで、ロータ巻線30に発生する逆起電圧を最小化することができる。また、ステータ巻線20の弱め界磁磁束(d軸磁束)がステータ巻線20に鎖交する永久磁石33の界磁磁束とロータ巻線30の弱め界磁磁束(d軸磁束)の合計に等しくなる(あるいはほぼ等しくなる)ように、ロータ巻線30の交流電流(d軸電流)及びステータ巻線20の交流電流(d軸電流)を制御することで、ステータ巻線20に発生する逆起電圧を最小化することができる。   In addition, when the quantity of the permanent magnet 33 is reduced, the field magnetic flux by the permanent magnet 33 is also reduced. In that case, the field weakening magnetic flux (d-axis magnetic flux) at the time of high current of the rotor winding 30 becomes stronger than the field magnetic flux generated by the permanent magnet 33, and the rotor winding 30 is reversed by its own field weakening magnetic flux. An electromotive voltage is generated. Similarly, the field-weakening magnetic flux (d-axis magnetic flux) at the time of high current of the stator winding 20 becomes stronger than the field magnetic flux due to the permanent magnet 33, and the stator winding 20 has a back electromotive force due to its own field-weakening magnetic flux. Voltage is generated. Further, in this configuration, the field weakening magnetic flux of the rotor winding 30 functions as a strong field magnetic flux for the stator winding 20, and the field weakening magnetic flux of the stator winding 20 is a strong field magnetic flux for the rotor winding 30. Function as. Therefore, the d-axis magnetic flux component due to the d-axis current component of the rotor winding 30 weakens the field magnetic flux due to the permanent magnet 33 acting on the input side rotor 28, and the d-axis magnetic flux component due to the d-axis current component of the stator winding 20 is reduced. When the field magnetic flux generated by the permanent magnet 33 acting on the stator 16 is weakened, that is, when the rotor winding 30 and the stator winding 20 generate the weakening magnetic field flux at the same time, as shown in FIG. The magnetic flux (d-axis magnetic flux) and the field weakening magnetic flux (d-axis magnetic flux) of the stator winding 20 act so as to cancel each other. Therefore, the counter electromotive voltage generated in the rotor winding 30 and the stator winding 20 can be reduced. For example, the field weakening magnetic flux (d-axis magnetic flux) of the rotor winding 30 is the sum of the field magnetic flux of the permanent magnet 33 linked to the rotor winding 30 and the field weakening magnetic flux (d-axis magnetic flux) of the stator winding 20. By controlling the alternating current (d-axis current) of the rotor winding 30 and the alternating current (d-axis current) of the stator winding 20 so as to be equal (or substantially equal), the reverse generated in the rotor winding 30 The electromotive voltage can be minimized. In addition, the field weakening magnetic flux (d-axis magnetic flux) of the stator winding 20 is the sum of the field magnetic flux of the permanent magnet 33 interlinked with the stator winding 20 and the field weakening magnetic flux (d-axis magnetic flux) of the rotor winding 30. By controlling the alternating current (d-axis current) of the rotor winding 30 and the alternating current (d-axis current) of the stator winding 20 so as to be equal (or substantially equal), the reverse generated in the stator winding 20 The electromotive voltage can be minimized.

ステータ巻線20に流れる交流電流及びロータ巻線30に流れる交流電流を制御するための電子制御ユニット50の機能ブロック図の一例を図12に示す。カップリングトルク指令値演算部135は、例えばアクセル開度(車輪38の要求駆動力)と車速(車輪38の回転速度)とに基づいて、入力側ロータ28と出力側ロータ18間に作用する電磁カップリングトルクの指令値Tcoup_refを演算する。MGトルク指令値演算部155は、例えばアクセル開度A(車輪38の要求駆動力)と、カップリングトルク指令値演算部135で演算された電磁カップリングトルクの指令値Tcoup_refとに基づいて、ステータ16と出力側ロータ18間に作用するMGトルクの指令値Tmg_refを演算する。界磁磁束補正値演算部154は、例えば入力側ロータ28の回転速度ωinと出力側ロータ18の回転速度ωoutとに基づいて、永久磁石33による界磁磁束の補正値ΔΦcoup_refを演算する。 An example of a functional block diagram of the electronic control unit 50 for controlling the alternating current flowing through the stator winding 20 and the alternating current flowing through the rotor winding 30 is shown in FIG. The coupling torque command value calculation unit 135 is an electromagnetic that acts between the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18 based on, for example, the accelerator opening (the required driving force of the wheel 38) and the vehicle speed (the rotational speed of the wheel 38). A command value T coup_ref for the coupling torque is calculated. The MG torque command value calculation unit 155 is based on, for example, the accelerator opening A (the required driving force of the wheel 38) and the electromagnetic coupling torque command value T coup_ref calculated by the coupling torque command value calculation unit 135. A command value T mg_ref of MG torque acting between the stator 16 and the output side rotor 18 is calculated. The field magnetic flux correction value calculation unit 154 calculates a field magnetic flux correction value ΔΦ coup_ref by the permanent magnet 33 based on, for example, the rotational speed ω in of the input side rotor 28 and the rotational speed ω out of the output side rotor 18. .

d軸電流指令値演算部136は、入力側ロータ28と出力側ロータ18の回転速度差ωin−ωoutと、カップリングトルク指令値演算部135で演算された電磁カップリングトルクの指令値Tcoup_refとに基づいて、ロータ巻線30のd軸電流の指令値Idcoup_tempを演算する。q軸電流指令値演算部137は、カップリングトルク指令値演算部135で演算された電磁カップリングトルクの指令値Tcoup_refに基づいて、ロータ巻線30のq軸電流の指令値Iqcoup_tempを演算する。d軸電流指令値補正部138は、界磁磁束補正値演算部154で演算された界磁磁束の補正値ΔΦcoup_refに基づいて、ロータ巻線30のd軸電流の指令値Idcoup_tempを補正し、補正後のd軸電流の指令値Idcoup_refを出力する。q軸電流指令値補正部139は、d軸電流指令値補正部138で補正されたd軸電流の指令値Idcoup_refに基づいて、ロータ巻線30のq軸電流の指令値Iqcoup_tempを補正し、補正後のq軸電流の指令値Iqcoup_refを出力する。 The d-axis current command value calculation unit 136 has a rotational speed difference ω in −ω out between the input side rotor 28 and the output side rotor 18, and a command value T of the electromagnetic coupling torque calculated by the coupling torque command value calculation unit 135. Based on coup_ref , a command value Id coup_temp of the d-axis current of the rotor winding 30 is calculated. The q-axis current command value calculation unit 137 calculates the q-axis current command value Iq coup_temp of the rotor winding 30 based on the electromagnetic coupling torque command value T coup_ref calculated by the coupling torque command value calculation unit 135. To do. The d-axis current command value correction unit 138 corrects the command value Id coup_temp of the d-axis current of the rotor winding 30 based on the field flux correction value ΔΦ coup_ref calculated by the field magnetic flux correction value calculation unit 154. The corrected d-axis current command value Id coup_ref is output. The q-axis current command value correction unit 139 corrects the command value Iq coup_temp of the q-axis current of the rotor winding 30 based on the command value Id coup_ref of the d-axis current corrected by the d-axis current command value correction unit 138. The corrected q-axis current command value Iq coup_ref is output.

d軸電流指令値演算部156は、出力側ロータ18の回転速度ωoutと、MGトルク指令値演算部155で演算されたMGトルクの指令値Tmg_refとに基づいて、ステータ巻線20のd軸電流の指令値Idmg_tempを演算する。q軸電流指令値演算部157は、MGトルク指令値演算部155で演算されたMGトルクの指令値Tmg_refに基づいて、ステータ巻線20のq軸電流の指令値Iqmg_tempを演算する。d軸電流指令値補正部158は、界磁磁束補正値演算部154で演算された界磁磁束の補正値ΔΦcoup_refに基づいて、ステータ巻線20のd軸電流の指令値Idmg_tempを補正し、補正後のd軸電流の指令値Idmg_refを出力する。q軸電流指令値補正部159は、d軸電流指令値補正部158で補正されたd軸電流の指令値Idmg_refに基づいて、ステータ巻線20のq軸電流の指令値Iqmg_tempを補正し、補正後のq軸電流の指令値Iqmg_refを出力する。 The d-axis current command value calculation unit 156 is based on the rotational speed ω out of the output-side rotor 18 and the MG torque command value T mg_ref calculated by the MG torque command value calculation unit 155. The axis current command value Id mg_temp is calculated. The q-axis current command value calculation unit 157 calculates a command value Iq mg_temp of the q-axis current of the stator winding 20 based on the MG torque command value T mg_ref calculated by the MG torque command value calculation unit 155. The d-axis current command value correction unit 158 corrects the command value Id mg_temp of the d-axis current of the stator winding 20 based on the field flux correction value ΔΦ coup_ref calculated by the field magnetic flux correction value calculation unit 154. Then, the corrected d-axis current command value Id mg_ref is output. The q-axis current command value correction unit 159 corrects the q-axis current command value Iq mg_temp of the stator winding 20 based on the d-axis current command value Id mg_ref corrected by the d-axis current command value correction unit 158. The corrected q-axis current command value Iq mg_ref is output.

ロータ巻線電流制御部140は、ロータ巻線30のd軸電流Idcoup及びq軸電流Iqcoupがd軸電流指令値補正部138で補正されたd軸電流の指令値Idcoup_ref及びq軸電流指令値補正部139で補正されたq軸電流の指令値Iqcoup_refにそれぞれ一致するように、インバータ41のスイッチング動作(インバータ41での電力変換)を制御する。これによって、入力側ロータ28と出力側ロータ18間に作用する電磁カップリングトルクTcoupが電磁カップリングトルク指令値演算部135で演算された指令値Tcoup_refに一致するように制御される。ステータ巻線電流制御部160は、ステータ巻線20のd軸電流Idmg及びq軸電流Iqmgがd軸電流指令値補正部158で補正されたd軸電流の指令値Idmg_ref及びq軸電流指令値補正部159で補正されたq軸電流の指令値Iqmg_refにそれぞれ一致するように、インバータ40のスイッチング動作(インバータ40での電力変換)を制御する。これによって、ステータ16と出力側ロータ18間に作用するMGトルクTmgがMGトルク指令値演算部155で演算された指令値Tmg_refに一致するように制御される。さらに、永久磁石33による界磁磁束の補正量ΔΦcoupが界磁磁束補正値演算部154で演算された補正値ΔΦcoup_refに一致するように、ロータ巻線30のd軸電流Idcoup及びステータ巻線20のd軸電流Idmgの少なくとも一方が制御される。 The rotor winding current control unit 140 includes a d-axis current command value Id coup_ref and a q-axis current obtained by correcting the d-axis current Id coup and the q-axis current Iq coup of the rotor winding 30 by the d-axis current command value correction unit 138. The switching operation of the inverter 41 (power conversion in the inverter 41) is controlled so as to coincide with the q-axis current command value Iqcoup_ref corrected by the command value correction unit 139. As a result, the electromagnetic coupling torque T coup acting between the input side rotor 28 and the output side rotor 18 is controlled to coincide with the command value T coup_ref calculated by the electromagnetic coupling torque command value calculation unit 135. The stator winding current control unit 160 includes a d-axis current command value Id mg_ref and a q-axis current obtained by correcting the d-axis current Id mg and the q-axis current Iq mg of the stator winding 20 by the d-axis current command value correction unit 158. The switching operation of the inverter 40 (power conversion in the inverter 40) is controlled so as to coincide with the q-axis current command value Iq mg_ref corrected by the command value correction unit 159. Thus, the MG torque T mg acting between the stator 16 and the output side rotor 18 is controlled so as to coincide with the command value T mg_ref calculated by the MG torque command value calculation unit 155. Further, the d-axis current Id coup of the rotor winding 30 and the stator winding are set so that the correction amount ΔΦ coup of the field magnetic flux by the permanent magnet 33 coincides with the correction value ΔΦ coup_ref calculated by the field magnetic flux correction value calculation unit 154. At least one of the d-axis current Id mg of the line 20 is controlled.

以上説明した本実施形態によれば、ロータ巻線30及びステータ巻線20に交流電流が流れる場合に、ロータ巻線30の交流電流(d軸電流Idcoup)による磁束(d軸磁束)が入力側ロータ28に作用する永久磁石33の界磁磁束及びステータ16に作用する永久磁石33の界磁磁束の一方を弱め且つ他方を強めるようにロータ巻線30に交流電流(d軸電流Idcoup)を流す制御と、ステータ巻線20の交流電流(d軸電流Idmg)による磁束(d軸磁束)が入力側ロータ28に作用する永久磁石33の界磁磁束及びステータ16に作用する永久磁石33の界磁磁束の一方を弱め且つ他方を強めるようにステータ巻線20に交流電流(d軸電流Idmg)を流す制御の少なくとも一方を実行する。これによって、ロータ巻線30やステータ巻線20に発生する逆起電圧を抑制しつつ、入力側ロータ28と出力側ロータ18間の電磁カップリングトルクTcoupやステータ16と出力側ロータ18間のMGトルクTmgを増幅させることができ、永久磁石33の量を低減することができる。ロータ巻線30に発生する逆起電圧を抑制することで、動作可能な入力側ロータ28と出力側ロータ18の回転速度差ωin−ωoutの範囲をより高回転側に広げることができ、ステータ巻線20に発生する逆起電圧を抑制することで、動作可能な出力側ロータ18の回転速度ωoutの範囲をより高回転側に広げることができる。 According to the present embodiment described above, when an alternating current flows through the rotor winding 30 and the stator winding 20, the magnetic flux (d-axis magnetic flux) generated by the alternating current (d-axis current Idcoup ) of the rotor winding 30 is input. AC current (d-axis current Id coup ) is applied to the rotor winding 30 so that one of the field magnetic flux of the permanent magnet 33 acting on the side rotor 28 and the field magnetic flux of the permanent magnet 33 acting on the stator 16 is weakened and the other is strengthened. And the magnetic flux (d-axis magnetic flux) generated by the alternating current (d-axis current Id mg ) of the stator winding 20 and the field magnetic flux of the permanent magnet 33 acting on the input-side rotor 28 and the permanent magnet 33 acting on the stator 16. executing at least one control for supplying alternating current (d-axis current Id mg) in the stator winding 20 so as to enhance one of the weakening and the other field flux of. Thereby, the electromagnetic coupling torque T coup between the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18 and between the stator 16 and the output-side rotor 18 are suppressed while suppressing the back electromotive voltage generated in the rotor winding 30 and the stator winding 20. The MG torque T mg can be amplified, and the amount of the permanent magnet 33 can be reduced. By suppressing the counter electromotive voltage generated in the rotor winding 30, the range of the rotational speed difference ω in −ω out between the operable input side rotor 28 and the output side rotor 18 can be expanded to a higher rotation side, By suppressing the counter electromotive voltage generated in the stator winding 20, the range of the rotational speed ω out of the operable output side rotor 18 can be expanded to a higher rotation side.

例えば、ロータ巻線30のd軸電流Idcoupによるd軸磁束が入力側ロータ28に作用する永久磁石33の界磁磁束を弱め且つステータ16に作用する永久磁石33の界磁磁束を強めるように、ロータ巻線30のd軸電流Idcoupを制御することで、ロータ巻線30に発生する逆起電圧を抑制しつつ、ステータ16と出力側ロータ18間のMGトルクTmgを増幅させることができる。また、ステータ巻線20のd軸電流Idmgによるd軸磁束がステータ16に作用する永久磁石33の界磁磁束を弱め且つ入力側ロータ28に作用する永久磁石33の界磁磁束を強めるように、ステータ巻線20のd軸電流Idmgを制御することで、ステータ巻線20に発生する逆起電圧を抑制しつつ、入力側ロータ28と出力側ロータ18間の電磁カップリングトルクTcoupを増幅させることができる。なお、ロータ巻線30のd軸電流Idcoupによるd軸磁束が入力側ロータ28に作用する永久磁石33の界磁磁束を強め且つステータ16に作用する永久磁石33の界磁磁束を弱めるように、ロータ巻線30のd軸電流Idcoupを制御することによっても、ステータ巻線20に発生する逆起電圧を抑制しつつ、電磁カップリングトルクTcoupを増幅させることが可能である。また、ステータ巻線20のd軸電流Idmgによるd軸磁束がステータ16に作用する永久磁石33の界磁磁束を強め且つ入力側ロータ28に作用する永久磁石33の界磁磁束を弱めるように、ステータ巻線20のd軸電流Idmgを制御することによっても、ロータ巻線30に発生する逆起電圧を抑制しつつ、MGトルクTmgを増幅させることが可能である。 For example, the d-axis magnetic flux generated by the d-axis current Id coup of the rotor winding 30 weakens the field magnetic flux of the permanent magnet 33 acting on the input-side rotor 28 and strengthens the field magnetic flux of the permanent magnet 33 acting on the stator 16. By controlling the d-axis current Id coup of the rotor winding 30, it is possible to amplify the MG torque T mg between the stator 16 and the output side rotor 18 while suppressing the counter electromotive voltage generated in the rotor winding 30. it can. Further, the d-axis magnetic flux due to the d-axis current Id mg of the stator winding 20 weakens the field magnetic flux of the permanent magnet 33 acting on the stator 16 and strengthens the field magnetic flux of the permanent magnet 33 acting on the input side rotor 28. By controlling the d-axis current Id mg of the stator winding 20, the electromagnetic coupling torque T coup between the input side rotor 28 and the output side rotor 18 can be reduced while suppressing the back electromotive voltage generated in the stator winding 20. Can be amplified. The d-axis magnetic flux generated by the d-axis current Id coup of the rotor winding 30 strengthens the field magnetic flux of the permanent magnet 33 acting on the input side rotor 28 and weakens the field magnetic flux of the permanent magnet 33 acting on the stator 16. By controlling the d-axis current Id coup of the rotor winding 30, it is possible to amplify the electromagnetic coupling torque T coup while suppressing the counter electromotive voltage generated in the stator winding 20. Further, the d-axis magnetic flux due to the d-axis current Id mg of the stator winding 20 strengthens the field magnetic flux of the permanent magnet 33 acting on the stator 16 and weakens the field magnetic flux of the permanent magnet 33 acting on the input-side rotor 28. By controlling the d-axis current Id mg of the stator winding 20, it is possible to amplify the MG torque T mg while suppressing the counter electromotive voltage generated in the rotor winding 30.

また、本実施形態では、ロータ巻線30のd軸電流Idcoupによるd軸磁束とステータ巻線20のd軸電流Idmgによるd軸磁束が互いに反発し合う(逆方向になる)ように、ロータ巻線30のd軸電流Idcoup及びステータ巻線20のd軸電流Idmgを制御することで、ロータ巻線30及びステータ巻線20に発生する逆起電圧を減少させることができる。例えば、ロータ巻線30のd軸電流Idcoupによるd軸磁束が入力側ロータ28に作用する永久磁石33の界磁磁束を弱めるようにロータ巻線30のd軸電流Idcoupを制御するとともに、ステータ巻線20のd軸電流Idmgによるd軸磁束がステータ16に作用する永久磁石33の界磁磁束を弱めるようにステータ巻線20のd軸電流Idmgを制御することで、ロータ巻線30のd軸磁束(弱め界磁磁束)とステータ巻線20のd軸磁束(弱め界磁磁束)が互いに反発し合う(逆方向になる)ように作用させることができる。なお、ロータ巻線30のd軸電流Idcoupによるd軸磁束が入力側ロータ28に作用する永久磁石33の界磁磁束を強めるようにロータ巻線30のd軸電流Idcoupを制御するとともに、ステータ巻線20のd軸電流Idmgによるd軸磁束がステータ16に作用する永久磁石33の界磁磁束を強めるようにステータ巻線20のd軸電流Idmgを制御することによっても、ロータ巻線30のd軸磁束とステータ巻線20のd軸磁束が互いに反発し合うように作用させることが可能である。 In the present embodiment, the d-axis magnetic flux caused by the d-axis current Id coup of the rotor winding 30 and the d-axis magnetic flux caused by the d-axis current Id mg of the stator winding 20 repel each other (in the opposite direction). By controlling the d-axis current Id coup of the rotor winding 30 and the d-axis current Id mg of the stator winding 20, the back electromotive voltage generated in the rotor winding 30 and the stator winding 20 can be reduced. For example, the d-axis current Id coup of the rotor winding 30 is controlled so that the d-axis flux caused by the d-axis current Id coup of the rotor winding 30 weakens the field flux of the permanent magnet 33 acting on the input side rotor 28. By controlling the d-axis current Id mg of the stator winding 20 so that the d-axis magnetic flux caused by the d-axis current Id mg of the stator winding 20 weakens the field magnetic flux of the permanent magnet 33 acting on the stator 16, the rotor winding The 30 d-axis magnetic flux (weak field magnetic flux) and the d-axis magnetic flux (weak field magnetic flux) of the stator winding 20 can be made to repel each other (in the opposite direction). The d-axis current Id coup of the rotor winding 30 is controlled so that the d-axis flux caused by the d-axis current Id coup of the rotor winding 30 strengthens the field flux of the permanent magnet 33 acting on the input side rotor 28. also by the d-axis magnetic flux due to the d-axis current Id mg of the stator windings 20 controls the d-axis current Id mg of the stator winding 20 to enhance the field flux of the permanent magnet 33 acting on the stator 16, the rotor winding It is possible to cause the d-axis magnetic flux of the wire 30 and the d-axis magnetic flux of the stator winding 20 to repel each other.

また、本実施形態では、軟磁性材53の内周面61と外周面62間には、永久磁石33、及び空隙や非磁性材等の磁気抵抗の高い部分が設けられていないため、ロータ巻線30のd軸磁束を軟磁性材53を介してステータ16に効率よく作用させることができる。したがって、ロータ巻線30のd軸電流Idcoupの制御により、ステータ16に流れる界磁磁束を効率よく制御することができる。同様に、ステータ巻線20のd軸磁束を軟磁性材53を介して入力側ロータ28に効率よく作用させることができるので、ステータ巻線20のd軸電流Idmgの制御により、入力側ロータ28に流れる界磁磁束を効率よく制御することができる。その際には、界磁磁束を制御するための界磁巻線を出力側ロータ18に別途追加する必要も無いため、回転電機10の構成の複雑化を招くことも無い。 Further, in the present embodiment, the permanent magnet 33 and the portion having a high magnetic resistance such as a gap and a nonmagnetic material are not provided between the inner peripheral surface 61 and the outer peripheral surface 62 of the soft magnetic material 53. The d-axis magnetic flux of the wire 30 can be efficiently applied to the stator 16 via the soft magnetic material 53. Therefore, the field magnetic flux flowing through the stator 16 can be efficiently controlled by controlling the d-axis current Id coup of the rotor winding 30. Similarly, since the d-axis magnetic flux of the stator winding 20 can be efficiently applied to the input-side rotor 28 via the soft magnetic material 53, the input-side rotor is controlled by controlling the d-axis current Id mg of the stator winding 20. It is possible to efficiently control the field magnetic flux that flows through 28. In this case, it is not necessary to separately add a field winding for controlling the field magnetic flux to the output-side rotor 18, so that the configuration of the rotating electrical machine 10 is not complicated.

以上の実施形態において、ロータ周方向に隣接する軟磁性材53間に配置された永久磁石33については、例えば図13に示すように、磁極面の径方向に対する傾斜角度が90°になる状態で配置することも可能である。図13には、図4と同様に、永久磁石33による界磁磁束の流れも示してある。また、永久磁石33の磁極面を径方向に沿って配置することも可能である。   In the above embodiment, the permanent magnet 33 disposed between the soft magnetic materials 53 adjacent in the rotor circumferential direction has a tilt angle of 90 ° with respect to the radial direction of the magnetic pole surface, for example, as shown in FIG. It is also possible to arrange. FIG. 13 also shows the flow of field magnetic flux by the permanent magnet 33, as in FIG. It is also possible to arrange the magnetic pole surface of the permanent magnet 33 along the radial direction.

以上の実施形態では、出力側ロータ18が入力側ロータ28及びステータ16と径方向に対向するラジアル型の回転電機10の例について説明した。ただし、回転電機10については、例えば図14〜17に示すように、出力側ロータ18が入力側ロータ28及びステータ16とロータ回転軸に対向するアキシャル型の回転電機とすることも可能である。図14はアキシャル型の回転電機10の構成例を示し、図15はステータ16の構成例を示し、図16は入力側ロータ28の構成例を示し、図17は出力側ロータ18の構成例を示す。ロータ周方向に等間隔で分割配置された複数の軟磁性材53の各々は、入力側ロータ28(ティース52a)と所定の空隙を空けて対向する下面(第1面)61と、ステータ16(ティース51a)と所定の空隙を空けて対向する上面(第2面)62と、隣接する一方の永久磁石33の磁極面に面する(接触する)側面(第3面)63と、隣接する他方の永久磁石33の磁極面に面する(接触する)側面(第4面)64と、を有する。図17に示す例では、各永久磁石33の磁極面が径方向に沿って配置されている。   In the above embodiment, the example of the radial type rotary electric machine 10 in which the output side rotor 18 faces the input side rotor 28 and the stator 16 in the radial direction has been described. However, the rotating electrical machine 10 may be an axial rotating electrical machine in which the output-side rotor 18 faces the input-side rotor 28 and the stator 16 and the rotor rotation shaft, as shown in FIGS. 14 shows a configuration example of the axial type rotating electrical machine 10, FIG. 15 shows a configuration example of the stator 16, FIG. 16 shows a configuration example of the input side rotor 28, and FIG. 17 shows a configuration example of the output side rotor 18. Show. Each of the plurality of soft magnetic materials 53 divided and arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotor includes a lower surface (first surface) 61 facing the input-side rotor 28 (tooth 52a) with a predetermined gap, and a stator 16 ( An upper surface (second surface) 62 facing the teeth 51a) with a predetermined gap, a side surface (third surface) 63 facing (contacting) the magnetic pole surface of one adjacent permanent magnet 33, and the other adjacent And a side surface (fourth surface) 64 facing (contacting) the magnetic pole surface of the permanent magnet 33. In the example shown in FIG. 17, the magnetic pole surface of each permanent magnet 33 is arranged along the radial direction.

以上の実施形態では、出力側ロータ18に永久磁石33が設けられている場合について説明した。ただし、出力側ロータ18においては、例えば図18に示すように、永久磁石33に代えて非磁性体35を設けることも可能である。図18に示す構成例において、複数の軟磁性材53は、ロータ周方向に互いに間隔をおいて(等間隔で)分割配置されている。複数(軟磁性材53と同数)の非磁性体35は、ロータ周方向に互いに間隔をおいて(等間隔で)配置され、その各々がロータ周方向に隣接する軟磁性材53間に配置されている。ロータ周方向に隣接する非磁性体35間に配置された軟磁性材53の各々は、入力側ロータ28(ティース52a)と所定の空隙を空けて対向する内周面(第1面)61と、ステータ16(ティース51a)と所定の空隙を空けて対向する外周面(第2面)62と、隣接する一方の非磁性体35に面する(接触する)側面(第3面)63と、隣接する他方の非磁性体35に面する(接触する)側面(第4面)64と、を有し、内周面61と外周面62間で磁束を通す。なお、非磁性体35に代えて空隙を設けることも可能である。また、ロータ周方向に隣接する軟磁性材53同士がブリッジで繋がっていてもよい。   In the above embodiment, the case where the output side rotor 18 is provided with the permanent magnet 33 has been described. However, in the output side rotor 18, for example, as shown in FIG. 18, it is possible to provide a nonmagnetic material 35 instead of the permanent magnet 33. In the configuration example shown in FIG. 18, the plurality of soft magnetic materials 53 are divided and arranged at intervals (equal intervals) in the circumferential direction of the rotor. A plurality (the same number as the soft magnetic material 53) of non-magnetic members 35 are arranged at equal intervals (equal intervals) in the rotor circumferential direction, and each of them is arranged between the soft magnetic materials 53 adjacent in the rotor circumferential direction. ing. Each of the soft magnetic materials 53 disposed between the non-magnetic members 35 adjacent to each other in the rotor circumferential direction has an inner peripheral surface (first surface) 61 facing the input-side rotor 28 (tooth 52a) with a predetermined gap therebetween. An outer peripheral surface (second surface) 62 facing the stator 16 (tooth 51a) with a predetermined gap, and a side surface (third surface) 63 facing (contacting) one of the adjacent non-magnetic bodies 35, And a side surface (fourth surface) 64 facing (contacting) the other non-magnetic body 35 adjacent thereto, and allows magnetic flux to pass between the inner peripheral surface 61 and the outer peripheral surface 62. It is also possible to provide a gap in place of the nonmagnetic material 35. Moreover, the soft magnetic materials 53 adjacent in the rotor circumferential direction may be connected by a bridge.

前述のように、ロータ巻線30のq軸電流Iqcoupによるq軸磁束は、ステータ16を流れる磁束に影響を与えないが、ロータ巻線30のd軸電流Idcoupによるd軸磁束は、図18に示すように、軟磁性材53の内周面61と外周面62間を流れてステータ16に作用することで、ステータ16を流れる磁束に影響を与える。そのため、ロータ巻線30のd軸電流Idcoupによるd軸磁束は、ステータ16にとっては、非磁性体35の位置に永久磁石33が設けられている場合の界磁磁束と同様に振る舞う。したがって、ステータ16と出力側ロータ18間にトルクを作用させる場合は、ステータ巻線20に交流電流を流すとともに、ロータ巻線30の交流電流(d軸電流Idcoup)による磁束(d軸磁束)が軟磁性材53の内周面61と外周面62間を流れてステータ16に作用するようにロータ巻線30に流れる交流電流(d軸電流Idcoup)を制御する。このロータ巻線30のd軸磁束がステータ巻線20のq軸電流成分Iqmgと相互作用することで、ステータ16と出力側ロータ18間にリラクタンストルクとは別に追加のトルクが発生し、トルク増幅効果が得られる。 As described above, the q-axis magnetic flux due to the q-axis current Iq coup of the rotor winding 30 does not affect the magnetic flux flowing through the stator 16, but the d-axis magnetic flux due to the d-axis current Id coup of the rotor winding 30 is 18, the magnetic flux flowing through the stator 16 is affected by flowing between the inner peripheral surface 61 and the outer peripheral surface 62 of the soft magnetic material 53 and acting on the stator 16. Therefore, the d-axis magnetic flux due to the d-axis current Id coup of the rotor winding 30 behaves in the same manner as the field magnetic flux when the permanent magnet 33 is provided at the position of the nonmagnetic material 35 for the stator 16. Therefore, when a torque is applied between the stator 16 and the output side rotor 18, an alternating current is passed through the stator winding 20 and a magnetic flux (d-axis magnetic flux) due to the alternating current (d-axis current Id coup ) of the rotor winding 30. Controls the alternating current (d-axis current Id coup ) flowing through the rotor winding 30 so as to flow between the inner peripheral surface 61 and the outer peripheral surface 62 of the soft magnetic material 53 and to act on the stator 16. When the d-axis magnetic flux of the rotor winding 30 interacts with the q-axis current component Iq mg of the stator winding 20, additional torque is generated between the stator 16 and the output side rotor 18 in addition to the reluctance torque. An amplification effect is obtained.

同様に、ステータ巻線20のq軸電流Iqmgによるq軸磁束は、入力側ロータ28を流れる磁束に影響を与えないが、ステータ巻線20のd軸電流Idmgによるd軸磁束は、軟磁性材53の外周面62と内周面61間を流れて入力側ロータ28に作用することで、入力側ロータ28を流れる磁束に影響を与える。そのため、ステータ巻線20のd軸電流Idmgによるd軸磁束は、入力側ロータ28にとっては、非磁性体35の位置に永久磁石33が設けられている場合の界磁磁束と同様に振る舞う。したがって、入力側ロータ28と出力側ロータ18間にトルクを作用させる場合は、ロータ巻線30に交流電流を流すとともに、ステータ巻線20の交流電流(d軸電流Idmg)による磁束(d軸磁束)が軟磁性材53の外周面62と内周面61間を流れて入力側ロータ28に作用するようにステータ巻線20に流れる交流電流(d軸電流Idmg)を制御する。このステータ巻線20のd軸磁束がロータ巻線30のq軸電流成分Iqcoupと相互作用することで、入力側ロータ28と出力側ロータ18間にリラクタンストルクとは別に追加のトルクが発生し、トルク増幅効果が得られる。 Similarly, the q-axis magnetic flux due to the q-axis current Iq mg of the stator winding 20 does not affect the magnetic flux flowing through the input side rotor 28, but the d-axis magnetic flux due to the d-axis current Id mg of the stator winding 20 is soft. By flowing between the outer peripheral surface 62 and the inner peripheral surface 61 of the magnetic material 53 and acting on the input side rotor 28, the magnetic flux flowing through the input side rotor 28 is affected. Therefore, the d-axis magnetic flux due to the d-axis current Id mg of the stator winding 20 behaves in the same manner as the field magnetic flux when the permanent magnet 33 is provided at the position of the nonmagnetic material 35 for the input side rotor 28. Therefore, when a torque is applied between the input side rotor 28 and the output side rotor 18, an alternating current is passed through the rotor winding 30 and a magnetic flux (d-axis) generated by the alternating current (d-axis current Id mg ) of the stator winding 20. The alternating current (d-axis current Id mg ) flowing in the stator winding 20 is controlled so that the magnetic flux) flows between the outer peripheral surface 62 and the inner peripheral surface 61 of the soft magnetic material 53 and acts on the input side rotor 28. Since the d-axis magnetic flux of the stator winding 20 interacts with the q-axis current component Iq coup of the rotor winding 30, additional torque is generated between the input side rotor 28 and the output side rotor 18 in addition to the reluctance torque. A torque amplification effect can be obtained.

さらに、ロータ巻線30のd軸電流Idcoupによるd軸磁束とステータ巻線20のd軸電流Idmgによるd軸磁束が互いに反発し合う(逆方向になる)ように、ロータ巻線30のd軸電流Idcoup及びステータ巻線20のd軸電流Idmgを制御することで、ロータ巻線30及びステータ巻線20に発生する逆起電圧を減少させることができる。 Further, the rotor winding 30 is configured so that the d-axis magnetic flux caused by the d-axis current Id coup of the rotor winding 30 and the d-axis magnetic flux caused by the d-axis current Id mg of the stator winding 20 repel each other (in opposite directions). By controlling the d-axis current Id coup and the d-axis current Id mg of the stator winding 20, the back electromotive voltage generated in the rotor winding 30 and the stator winding 20 can be reduced.

また、図18に示す構成例でも、軟磁性材53の内周面61と外周面62間には、永久磁石、及び空隙や非磁性材等の磁気抵抗の高い部分が設けられていないため、ロータ巻線30のd軸磁束を軟磁性材53を介してステータ16に効率よく作用させることができる。したがって、ロータ巻線30のd軸電流Idcoupの制御により、ステータ16に流れる界磁磁束を効率よく制御することができる。同様に、ステータ巻線20のd軸磁束を軟磁性材53を介して入力側ロータ28に効率よく作用させることができるので、ステータ巻線20のd軸電流Idmgの制御により、入力側ロータ28に流れる界磁磁束を効率よく制御することができる。その際には、界磁磁束を制御するための界磁巻線を出力側ロータ18に別途追加する必要も無いため、回転電機10の構成の複雑化を招くことも無い。 Also, in the configuration example shown in FIG. 18, the permanent magnet and the portion having a high magnetic resistance such as a gap and a nonmagnetic material are not provided between the inner peripheral surface 61 and the outer peripheral surface 62 of the soft magnetic material 53. The d-axis magnetic flux of the rotor winding 30 can be efficiently applied to the stator 16 via the soft magnetic material 53. Therefore, the field magnetic flux flowing through the stator 16 can be efficiently controlled by controlling the d-axis current Id coup of the rotor winding 30. Similarly, since the d-axis magnetic flux of the stator winding 20 can be efficiently applied to the input-side rotor 28 via the soft magnetic material 53, the input-side rotor is controlled by controlling the d-axis current Id mg of the stator winding 20. It is possible to efficiently control the field magnetic flux that flows through 28. In this case, it is not necessary to separately add a field winding for controlling the field magnetic flux to the output-side rotor 18, so that the configuration of the rotating electrical machine 10 is not complicated.

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。   As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to such embodiment at all, and it can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary of this invention. Of course.

10 回転電機、16 ステータ(固定子)、18 出力側ロータ(第2ロータ、第2回転子)、20 ステータ巻線(固定子巻線)、28 入力側ロータ(第1ロータ、第1回転子)、30 ロータ巻線(回転子巻線)、33 永久磁石、35 非磁性体、36 エンジン、37 駆動軸、38 車輪、40,41 インバータ、42 蓄電装置、44 変速機、50 電子制御ユニット、51 ステータコア、52 ロータコア、53 軟磁性材、54 空隙、61 内周面(第1面)、62 外周面(第2面)、63,64 側面(第3面、第4面)、95 スリップリング、96 ブラシ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotating electrical machinery, 16 Stator (stator), 18 Output side rotor (2nd rotor, 2nd rotor), 20 Stator winding (stator winding), 28 Input side rotor (1st rotor, 1st rotor) ), 30 rotor winding (rotor winding), 33 permanent magnet, 35 non-magnetic material, 36 engine, 37 drive shaft, 38 wheels, 40, 41 inverter, 42 power storage device, 44 transmission, 50 electronic control unit, 51 Stator core, 52 Rotor core, 53 Soft magnetic material, 54 Air gap, 61 Inner peripheral surface (first surface), 62 Outer peripheral surface (second surface), 63, 64 Side surface (third surface, fourth surface), 95 Slip ring 96 brushes.

Claims (7)

回転子巻線が配設された第1回転子と、
固定子巻線が配設された固定子と、
第1回転子及び固定子と対向し、第1回転子に対し相対回転可能な第2回転子と、
を備え、
第2回転子は、
周方向に互いに間隔をおいて配置された複数の磁石と、
各々が周方向に隣接する磁石間に配置された複数の軟磁性材と、
を含み、
各軟磁性材は、
第1回転子と対向する第1面と、固定子と対向する第2面と、周方向に隣接する一方の磁石の磁極面に面する第3面と、周方向に隣接する他方の磁石の磁極面に面する第4面と、を有し、第1面と第2面間で磁束を通し、
さらに、第3面が面する磁石の磁極面と第4面が面する磁石の磁極面が互いに同じ極性であり、これらの磁極面がともにN極の場合は、磁石による磁束が第3及び第4面から第1及び第2面へ流れ、これらの磁極面がともにS極の場合は、磁石による磁束が第1及び第2面から第3及び第4面へ流れ、
回転子巻線に流れる交流電流と、軟磁性材の第1面と第3及び第4面間を流れる磁石による磁束との相互作用により、第1回転子と第2回転子間にトルクが作用し、
固定子巻線に流れる交流電流と、軟磁性材の第2面と第3及び第4面間を流れる磁石による磁束との相互作用により、固定子と第2回転子間にトルクが作用し、
さらに、回転子巻線及び固定子巻線に交流電流が流れる場合に、回転子巻線の交流電流による磁束が第1回転子に作用する磁石による磁束及び固定子に作用する磁石による磁束の一方を弱め且つ他方を強めるように回転子巻線に交流電流を流す制御と、固定子巻線の交流電流による磁束が第1回転子に作用する磁石による磁束及び固定子に作用する磁石による磁束の一方を弱め且つ他方を強めるように固定子巻線に交流電流を流す制御の少なくとも一方を実行する、回転電機システム。
A first rotor provided with a rotor winding;
A stator provided with a stator winding;
A second rotor facing the first rotor and the stator and rotatable relative to the first rotor;
With
The second rotor is
A plurality of magnets spaced apart from each other in the circumferential direction;
A plurality of soft magnetic materials each disposed between circumferentially adjacent magnets;
Including
Each soft magnetic material
A first surface facing the first rotor, a second surface facing the stator, a third surface facing the magnetic pole surface of one magnet adjacent in the circumferential direction, and the other surface adjacent to the other magnet in the circumferential direction. A fourth surface facing the magnetic pole surface, and passing magnetic flux between the first surface and the second surface,
Furthermore, when the magnetic pole surface of the magnet facing the third surface and the magnetic pole surface of the magnet facing the fourth surface have the same polarity, and both of these magnetic pole surfaces are N-poles, the magnetic flux generated by the magnet is the third and the third. When these magnetic pole faces are both S poles, the magnetic flux from the magnet flows from the first and second faces to the third and fourth faces.
Torque acts between the first rotor and the second rotor due to the interaction between the alternating current flowing through the rotor winding and the magnetic flux generated by the magnet flowing between the first surface and the third and fourth surfaces of the soft magnetic material. And
Torque acts between the stator and the second rotor due to the interaction between the alternating current flowing through the stator winding and the magnetic flux generated by the magnet flowing between the second surface and the third and fourth surfaces of the soft magnetic material,
Further, when an alternating current flows through the rotor winding and the stator winding, one of the magnetic flux generated by the magnet acting on the first rotor and the magnetic flux generated by the magnet acting on the stator is caused by the magnetic flux generated by the alternating current of the rotor winding. Control of flowing an alternating current through the rotor winding so as to weaken and strengthen the other, and the magnetic flux generated by the magnet acting on the first rotor and the magnetic flux generated by the magnet acting on the stator by the magnetic flux generated by the alternating current of the stator winding. A rotating electrical machine system that executes at least one of control of flowing an alternating current through a stator winding so as to weaken one and strengthen the other.
請求項1に記載の回転電機システムであって、
回転子巻線及び固定子巻線に交流電流が流れる場合に、回転子巻線の交流電流による磁束が第1回転子に作用する磁石による磁束を弱め且つ固定子に作用する磁石による磁束を強めるように回転子巻線に流れる交流電流を制御する、回転電機システム。
The rotating electrical machine system according to claim 1,
When an alternating current flows through the rotor winding and the stator winding, the magnetic flux due to the alternating current in the rotor winding weakens the magnetic flux due to the magnet acting on the first rotor and strengthens the magnetic flux due to the magnet acting on the stator. A rotating electrical machine system that controls the alternating current that flows through the rotor windings.
請求項1または2に記載の回転電機システムであって、
回転子巻線及び固定子巻線に交流電流が流れる場合に、固定子巻線の交流電流による磁束が固定子に作用する磁石による磁束を弱め且つ第1回転子に作用する磁石による磁束を強めるように固定子巻線に流れる交流電流を制御する、回転電機システム。
The rotating electrical machine system according to claim 1 or 2,
When an alternating current flows through the rotor winding and the stator winding, the magnetic flux due to the alternating current of the stator winding weakens the magnetic flux due to the magnet acting on the stator and strengthens the magnetic flux due to the magnet acting on the first rotor. A rotating electrical machine system that controls the alternating current flowing through the stator windings.
請求項1〜3のいずれか1に記載の回転電機システムであって、
回転子巻線及び固定子巻線に交流電流が流れる場合に、回転子巻線の交流電流による磁束と固定子巻線の交流電流による磁束が互いに反発し合うように回転子巻線に流れる交流電流及び固定子巻線に流れる交流電流を制御する、回転電機システム。
The rotating electrical machine system according to any one of claims 1 to 3,
When an alternating current flows through the rotor winding and the stator winding, the alternating current that flows through the rotor winding so that the magnetic flux generated by the alternating current in the rotor winding and the magnetic flux generated by the alternating current in the stator winding repel each other. A rotating electrical machine system that controls an electric current and an alternating current flowing through a stator winding.
請求項1〜4のいずれか1に記載の回転電機システムであって、
周方向に隣接する軟磁性材間に空隙または非磁性材が設けられている、回転電機システム。
The rotating electrical machine system according to any one of claims 1 to 4,
A rotating electrical machine system in which a gap or a nonmagnetic material is provided between soft magnetic materials adjacent in the circumferential direction.
請求項1〜5のいずれか1に記載の回転電機システムであって、
各軟磁性材の内部に空隙及び非磁性材が設けられていない、回転電機システム。
The rotating electrical machine system according to any one of claims 1 to 5,
A rotating electrical machine system in which a gap and a nonmagnetic material are not provided inside each soft magnetic material.
回転子巻線が配設された第1回転子と、
固定子巻線が配設された固定子と、
第1回転子及び固定子と対向し、第1回転子に対し相対回転可能な第2回転子と、
を備え、
第2回転子は、周方向に互いに間隔をおいて配置された複数の軟磁性材を含み、周方向に隣接する軟磁性材間に空隙または非磁性材が設けられ、
各軟磁性材は、第1回転子と対向する第1面と、固定子と対向する第2面と、を有し、第1面と第2面間で磁束を通し、
回転子巻線に交流電流を流すとともに、固定子巻線の交流電流による磁束が軟磁性材の第2面と第1面間を流れて第1回転子に作用するように固定子巻線に交流電流を流すことで、第1回転子と第2回転子間にトルクが作用し、
固定子巻線に交流電流を流すとともに、回転子巻線の交流電流による磁束が軟磁性材の第1面と第2面間を流れて固定子に作用するように回転子巻線に交流電流を流すことで、固定子と第2回転子間にトルクが作用する、回転電機システム。
A first rotor provided with a rotor winding;
A stator provided with a stator winding;
A second rotor facing the first rotor and the stator and rotatable relative to the first rotor;
With
The second rotor includes a plurality of soft magnetic materials spaced apart from each other in the circumferential direction, and a gap or a nonmagnetic material is provided between the soft magnetic materials adjacent in the circumferential direction,
Each soft magnetic material has a first surface facing the first rotor and a second surface facing the stator, and passes magnetic flux between the first surface and the second surface,
In the stator winding, an alternating current flows through the rotor winding, and a magnetic flux generated by the alternating current in the stator winding flows between the second surface and the first surface of the soft magnetic material and acts on the first rotor. By passing an alternating current, torque acts between the first rotor and the second rotor,
An alternating current is passed through the stator winding, and an alternating current is passed through the rotor winding so that the magnetic flux generated by the alternating current in the rotor winding flows between the first and second surfaces of the soft magnetic material and acts on the stator. The rotating electrical machine system in which torque acts between the stator and the second rotor by flowing
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016063571A (en) * 2014-09-16 2016-04-25 スズキ株式会社 Rotary electric machine
JP2016063572A (en) * 2014-09-16 2016-04-25 スズキ株式会社 Rotary electric machine
CN105846621A (en) * 2015-01-29 2016-08-10 铃木株式会社 Electric rotating machine
CN108418374A (en) * 2018-02-09 2018-08-17 郑州轻工业学院 A kind of grid shape weak-magnetic speed-regulating permanent magnetic synchronous motor structure

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011205741A (en) * 2010-03-24 2011-10-13 Toyota Central R&D Labs Inc Drive controller of rotating-electric machine

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011205741A (en) * 2010-03-24 2011-10-13 Toyota Central R&D Labs Inc Drive controller of rotating-electric machine

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016063571A (en) * 2014-09-16 2016-04-25 スズキ株式会社 Rotary electric machine
JP2016063572A (en) * 2014-09-16 2016-04-25 スズキ株式会社 Rotary electric machine
US9979266B2 (en) 2014-09-16 2018-05-22 Suzuki Motor Corporation Electrical rotating machines
CN105846621A (en) * 2015-01-29 2016-08-10 铃木株式会社 Electric rotating machine
CN108418374A (en) * 2018-02-09 2018-08-17 郑州轻工业学院 A kind of grid shape weak-magnetic speed-regulating permanent magnetic synchronous motor structure
CN108418374B (en) * 2018-02-09 2019-07-05 郑州轻工业学院 A kind of grid shape weak-magnetic speed-regulating permanent magnetic synchronous motor structure

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