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JP7490202B2 - Electric vehicle motor output control system - Google Patents

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JP7490202B2
JP7490202B2 JP2021072198A JP2021072198A JP7490202B2 JP 7490202 B2 JP7490202 B2 JP 7490202B2 JP 2021072198 A JP2021072198 A JP 2021072198A JP 2021072198 A JP2021072198 A JP 2021072198A JP 7490202 B2 JP7490202 B2 JP 7490202B2
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NIHON VIDEO CENTER CO., LTD.
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Description

本発明は、電気自動車用モータの出力を制御する制御システムに関するものである。 The present invention relates to a control system for controlling the output of a motor for an electric vehicle .

近年、モータを動力源とする乗り物は、電車のみならず、ハイブリッド自動車、電気自動車、電動バイク等が広く知られており、モータは、ガソリンエンジンをはじめとした内燃機関と比べて有害な排出ガスが無く、環境に対する負担が小さいため、それらの乗り物に広く利用されつつある。 In recent years, motor-powered vehicles have become widely known, including not only trains but also hybrid cars, electric cars, and electric motorcycles. Motors are being widely used in these vehicles because they do not emit harmful exhaust gases and have a smaller burden on the environment than internal combustion engines such as gasoline engines.

引用なしNo quotes

しかしながら、従来、モータの電気入力に対する機械出力は、コイル電流の大きさに比例する巻線の銅損、鉄心の磁化の際生じる鉄損、回転に伴う軸受抵抗、風損等による機械損の損失が大きく影響を及ぼし、電気入力に対して、機械出力は小さくなってしまう。
そこで、十分な機械出力を得るため、たとえば、電車のように高電圧を印加して電気入力を大きくしたり、逆に電気自動車又はハイブリッド自動車のように、コイル電流を小さくして銅損を抑えるようにして、小さな機械出力を変速機で大きくしたりといった方法がとられている。
ここで、上記のように駆動機関のモータを構成した電気自動車の場合では、コイル電流を大きくし、モータの機械出力を上げて速度を上げる場合、コイル電流を大きくするにつれて損失が大きくなり、十分な機械出力を得ることができなくなる問題がある。そのため、機械出力の増大にしたがって、損失が大きくなり、高速度域では駆動部にエンジンを備えた従来の自動車、ハイブリッド自動車に対して機械出力に係る効率が悪化している。この問題について、ハイブリッド自動車では、高速度域になるとモータの補助がなくなり、エンジンのみを使用して走行させることで解決を図っているが、モータのみで駆動する電気自動車では、そのように切り替えることができない。
However, conventionally, the mechanical output of a motor relative to the electrical input is significantly affected by copper loss in the windings, which is proportional to the magnitude of the coil current, iron loss that occurs when the iron core is magnetized, bearing resistance associated with rotation, windage loss, and other mechanical losses, resulting in a small mechanical output relative to the electrical input.
Therefore, in order to obtain sufficient mechanical output, methods are used such as applying a high voltage to increase the electrical input, as in trains, or conversely, reducing the coil current to suppress copper loss, as in electric vehicles or hybrid vehicles, thereby increasing the small mechanical output through the transmission.
In the case of an electric vehicle having a motor for a drive engine as described above, when the coil current is increased to increase the mechanical output of the motor and increase the speed, the loss increases as the coil current is increased, and a problem occurs in which sufficient mechanical output cannot be obtained. Therefore, as the mechanical output increases, the loss increases, and at high speeds, the efficiency of the mechanical output is worse than that of conventional vehicles and hybrid vehicles equipped with an engine in the drive section. In the case of a hybrid vehicle, this problem is solved by running the vehicle using only the engine when the motor assistance is lost at high speeds, but this switching is not possible in an electric vehicle that is driven only by a motor.

したがって、本発明が解決しようとする課題は、電気自動車用モータの機械出力を、低速度域では小さく、高速度域では大きくなるように構成して、電気自動車用モータの機械出力に係る効率を向上させた電気自動車用モータの出力制御システムを提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide an output control system for an electric vehicle motor, which is configured so that the mechanical output of the electric vehicle motor is small in the low speed range and large in the high speed range, thereby improving the efficiency related to the mechanical output of the electric vehicle motor.

請求項1に記載のモータの出力制御システムは、中心軸を挟んで対向配置された回転極対を、前記中心軸を中心に複数個放射状に配置して形成されたロータを備えた出力軸と、
前記中心軸を挟んで対向配置された固定極対を、前記回転極対と対向するように、前記中心軸を中心に複数個放射状に配置して、前記ロータを囲繞するように形成されたステータを備え、前記出力軸を回動自在に軸支する筒体状のモータ本体と、
前記出力軸から出力される回転動力を制御する制御部と、
から構成されるモータにおいて、
前記制御部が、前記ステータに対する前記ロータの回転数を制御して、前記出力軸の前記回転動力に係る出力を制御するようにした電気自動車用モータの出力制御システムであって、
前記固定極対に、所定の位置から順に番号を付し、
付された番号にしたがって、前記モータ本体の内壁の周方向に沿って配置された前記固定極対を所定の条件にしたがって複数のグループに分けて、複数組の固定極群を形成し、
前記回転極対に、所定の位置から順に番号を付し、
付された番号にしたがって、前記回転極対を前記出力軸の周方向に沿って所定の条件にしたがって複数のグループに分けて、複数組の回転極群を形成して、
前記回転動力に係る出力に応じて、
前記制御部が、動作させる前記固定極群又は前記回転極群を選択して、
低出力時には、選択された一の前記固定極群又は一の前記回転極群を動作させて、他の前記固定極群又は他の前記回転極群を休止させて、前記固定極対又は前記回転極対が間引かれて動作するようにし、
出力を上げるにしたがって、動作させる前記固定極群又は前記回転極群を増やして、
前記制御部が、動作させる前記固定極群又は前記回転極群の数を増減する制御を行って、前記出力軸の前記回転動力に係る出力を制御する場合に、
前記制御部に走行制御手段と、巡航制御手段と、判定手段とを設けると共に、前記制御部と、アクセルペダルを備え、当該アクセルペダルを踏み込み又は戻す所定の操作量に応じた入力信号を出力するアクセル装置と、前記入力信号に基づいて開閉するスロットル本体を備え、当該スロットル本体の所定のスロットル開度に応じた開度信号を出力するスロットル装置とが接続された車内通信網を設けて、
当該車内通信網を介して、前記アクセル装置が出力した前記操作量に応じた入力信号に基づいて、前記スロットル装置が所定の前記開度信号を出力したときに、前記制御部が前記開度信号に基づいて、前記出力軸の前記回転動力に係る出力を制御する出力制御信号を出力するように構成し、
前記開度信号に基づいて前記判定手段が、前記モータを駆動機関に備えた電気自動車を通常走行させる前記走行制御手段で制御するか、前記電気自動車を巡航させる前記巡航制御手段で制御するかを判定し、
前記判定手段が前記巡航制御手段で制御すると判定し、前記制御部が前記走行制御手段に係る走行モードを、前記巡航制御手段に係る巡航モードへ切り替えた場合に、
切り替えたときの前記電気自動車の速度を巡航速度として、当該巡航速度に係る前記開度信号を第1開度信号とし、
さらに、当該第1開度信号に係る前記スロットル開度に対し、前記アクセルペダルを所定の割合で戻して前記スロットル開度が小さくなったときの前記開度信号を第2開度信号として、
当該第2開度信号が入力されたとき、前記巡航制御手段が巡航モードを、すべての前記固定極群及び前記回転極群を用いる全稼働パターンと、前記固定極群と前記回転極群のうち、選択された一部の前記固定極群及び前記回転極群を用いる間欠稼働パターンとを交互に繰り返す間欠巡航モードへ切り替え、
当該間欠巡航モードとなった場合に、前記巡航制御手段が交互に切り替える前記全稼働パターンと前記間欠稼働パターンにしたがって、前記制御部が、動作させる前記固定極群又は前記回転極群の数を増減する制御を行い、前記出力軸の前記回転動力に係る出力を制御して、前記巡航速度を維持するようにしたことを特徴とする。
The motor output control system according to claim 1 comprises: an output shaft having a rotor formed by radially arranging a plurality of rotating pole pairs, the rotating pole pairs being arranged opposite each other across a central axis, the rotor being arranged around the central axis;
a cylindrical motor body that supports the output shaft so as to be freely rotatable, the motor body including a stator that is formed so as to surround the rotor, the stator being arranged radially around the central axis so as to face the rotating pole pair and the fixed pole pairs that are arranged opposite each other across the central axis;
A control unit that controls the rotational power output from the output shaft;
In a motor comprising:
An output control system for an electric vehicle motor, wherein the control unit controls a rotation speed of the rotor relative to the stator to control an output related to the rotational power of the output shaft,
The fixed pole pairs are numbered in sequence starting from a predetermined position;
According to the numbers assigned to the fixed pole pairs, the fixed pole pairs are arranged along the circumferential direction of the inner wall of the motor body, and divided into a plurality of groups according to a predetermined condition to form a plurality of fixed pole groups;
The rotating pole pairs are numbered in sequence starting from a predetermined position;
According to the assigned numbers, the rotating pole pairs are divided into a plurality of groups according to a predetermined condition along the circumferential direction of the output shaft to form a plurality of rotating pole groups,
Depending on the output related to the rotational power,
The control unit selects the fixed pole group or the rotating pole group to be operated,
At the time of low output, a selected one of the fixed pole groups or one of the rotating pole groups is operated, and the other one of the fixed pole groups or the rotating pole groups is stopped, so that the fixed pole pairs or the rotating pole pairs are thinned out and operated;
As the output is increased, the number of fixed pole groups or rotating pole groups to be operated is increased,
When the control unit controls the number of the fixed pole group or the rotating pole group to be operated to control the output related to the rotational power of the output shaft,
The control unit is provided with a driving control means, a cruising control means, and a determination means, and an in-vehicle communication network is provided to connect the control unit, an accelerator device having an accelerator pedal and outputting an input signal corresponding to a predetermined amount of operation of depressing or releasing the accelerator pedal, and a throttle device having a throttle body that opens and closes based on the input signal and outputting an opening signal corresponding to a predetermined throttle opening of the throttle body,
when the throttle device outputs a predetermined opening signal based on an input signal corresponding to the amount of operation output by the accelerator device via the in-vehicle communication network, the control unit outputs an output control signal for controlling an output related to the rotational power of the output shaft based on the opening signal,
the determining means determines, based on the opening degree signal, whether to control the motor by the driving control means for normally driving an electric vehicle having a drive engine including the motor, or by the cruising control means for cruising the electric vehicle;
When the determination means determines that control is to be performed by the cruise control means and the control unit switches the driving mode related to the driving control means to the cruising mode related to the cruising control means,
a speed of the electric vehicle at the time of switching is set as a cruising speed, and the opening signal related to the cruising speed is set as a first opening signal;
Furthermore, the throttle opening signal when the accelerator pedal is released at a predetermined rate and the throttle opening becomes smaller relative to the first throttle opening signal is set as a second throttle opening signal,
When the second opening signal is input, the cruise control means switches the cruise mode to an intermittent cruise mode in which a full operation pattern using all of the fixed pole groups and the rotating pole groups is alternately repeated with an intermittent operation pattern using a selected portion of the fixed pole groups and the rotating pole groups,
When the intermittent cruising mode is entered, the control unit controls to increase or decrease the number of the fixed pole groups or the rotating pole groups to be operated in accordance with the full operation pattern and the intermittent operation pattern alternately switched by the cruise control means, and controls the output related to the rotational power of the output shaft to maintain the cruising speed .

請求項2に記載のモータの出力制御システムは、請求項1に記載の発明において、前記出力軸に、当該出力軸の回転を慣性で維持するフライホイールを設け、
前記間欠巡航モードに切り替わり、前記出力軸に係る前記回転動力が所定時間、略一定の状態が維持される定常状態となったとき、
前記固定極群、又は前記回転極群の稼働組数を減らすと共に、
前記フライホイールが、前記回転動力に慣性力を加えて、前記回転動力の前記定常状態を維持するようにしたことを特徴とする。
The motor output control system according to claim 2 is the motor output control system according to claim 1, further comprising a flywheel provided on the output shaft for maintaining rotation of the output shaft by inertia,
When the intermittent cruising mode is switched to and the rotational power related to the output shaft reaches a steady state in which the rotational power is maintained substantially constant for a predetermined time,
The number of operating sets of the fixed pole group or the rotating pole group is reduced, and
The flywheel applies an inertial force to the rotational power to maintain the steady state of the rotational power.

本発明に係るモータの出力制御システムによれば、モータのステータを構成する複数の固定極対と、ロータの構成する複数の回転極対にそれぞれ番号を付し、付された番号にしたがって、それぞれを組分けして、複数個の固定極対が含まれた固定極群、或いは、複数個の回転極対が含まれた回転極群を複数組形成した。そして、低出力時には、一の固定極群又は一の回転極群を動作させ、他の固定極群又は他の回転極群を休止させて、固定極対又は回転極対を間引くように動作させるようにし、出力が増大するにつれて、動作させる固定極群又は回転極群を増やすようにした。
これによって、モータの機械出力を、低速度域では小さく、高速度域では大きくなるように構成することができ、モータ又はリニアモータの機械出力に係る効率を向上させることができる。
According to the motor output control system of the present invention, a number is assigned to each of the multiple fixed pole pairs constituting the stator of the motor and the multiple rotating pole pairs constituting the rotor, and the multiple fixed pole groups each including a multiple number of fixed pole pairs or multiple rotating pole groups each including a multiple number of rotating pole pairs are formed according to the assigned numbers. Then, during low output, one fixed pole group or one rotating pole group is operated and the other fixed pole group or other rotating pole group is stopped, so that the fixed pole pairs or rotating pole pairs are thinned out, and as the output increases, the number of fixed pole groups or rotating pole groups that are operated is increased.
This allows the motor to be configured so that its mechanical output is small in the low speed range and large in the high speed range, thereby improving the efficiency of the motor or linear motor in terms of mechanical output.

また好ましくは、モータの出力軸にフライホイールを設け、慣性を維持するように構成し、モータの回転動力に慣性力を加えて、定常状態における出力を維持すると共に、固定極対又は回転極対を間引いて動作させるようにした。これによって、モータの出力が定常状態、すなわち、電気自動車等が巡航しているとき、通電され動作している固定極対又は回転極対を減らすことができるので、電力消費を抑え、省エネ効果を向上させることができる。 Also preferably, a flywheel is provided on the output shaft of the motor, and configured to maintain inertia, and inertial force is added to the rotational power of the motor to maintain output in a steady state, while the motor is operated with the fixed pole pairs or rotating pole pairs thinned out. This makes it possible to reduce the number of fixed pole pairs or rotating pole pairs that are energized and operating when the motor output is in a steady state, i.e., when an electric vehicle or the like is cruising, thereby reducing power consumption and improving energy saving effects.

第1実施例に係るモータの構成の概略を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an outline of the configuration of a motor according to a first embodiment; 第1実施例に係るモータの構成の概略を示す説明図である。1 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of a motor according to a first embodiment; 第1実施例に係るモータに係る制御部の構成の概略を示すブロック図である。2 is a block diagram showing an outline of the configuration of a control unit for a motor according to the first embodiment; FIG. 第1実施例に係るモータを適用した電気自動車の構成の概略を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an electric vehicle to which a motor according to a first embodiment is applied; 第1実施例に係るモータを適用した電気自動車の制御部の構成の概略を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an outline of the configuration of a control unit of an electric vehicle to which a motor according to a first embodiment is applied; 第1実施例に係るモータを適用した電気自動車のアクセルペダル及びアクセル装置の構成の概略を示す説明図である。1 is an explanatory diagram showing the outline of the configuration of an accelerator pedal and an accelerator device of an electric vehicle to which a motor according to a first embodiment is applied; 第1実施例に係るモータを適用した電気自動車の巡航制御システムの概略を示すタイミングチャート図である。FIG. 2 is a timing chart showing an outline of a cruise control system for an electric vehicle to which the motor according to the first embodiment is applied. 第2実施例に係るリニアモータの構成の概略を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing an outline of the configuration of a linear motor according to a second embodiment. 第2実施例に係るリニアモータに係る制御部の構成の概略を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing an outline of the configuration of a control unit for a linear motor according to a second embodiment. 第2実施例に係るリニアモータを適用した列車の構成の概略を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing an outline of the configuration of a train to which a linear motor according to a second embodiment is applied. 第2実施例に係るリニアモータを適用した列車の制御部の構成の概略を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing an outline of the configuration of a control unit of a train to which a linear motor according to a second embodiment is applied. 第2実施例に係るリニアモータを適用した列車のマスコン及びアクセル装置の構成の概略を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of a master controller and accelerator device of a train to which a linear motor according to a second embodiment is applied. 第2実施例に係るリニアモータを適用した列車の巡航制御システムの概略を示すタイミングチャート図である。FIG. 11 is a timing chart showing an outline of a train cruise control system to which a linear motor according to a second embodiment is applied.

本発明のモータの出力制御システムに係る実施例を添付した図面にしたがって説明する。図1及び図2は、本実施例に係るモータの構成の概略を示す説明図である。 An embodiment of the motor output control system of the present invention will be described with reference to the attached drawings. Figures 1 and 2 are explanatory diagrams showing the outline of the configuration of the motor according to this embodiment.

本実施例に係るモータ10は、図1に示すように、略円柱状のロータ11と、当該ロータ11を囲繞するように形成されたステータ12とを有する筒体状のモータ本体10aと、当該モータ本体10aの動作を制御する制御部13とから構成されている。モータ10へ入力される所定の大きさの電流を制御部13が制御することによって、ステータ12に対して回転するロータ11の回転数を制御して、ロータ11と同軸の出力軸11aから所定の回転動力が出力されるようにモータ10は構成されている。
なお、本実施例に係るモータ10は、電動車両又はハイブリッド型車両に適用可能なものである。本実施例では、電動車両、特に電気自動車を例示して以下説明する。ただし、電気自動車に限定されるものでは無く、電車、客車または貨物車を牽引する機関車、さらに、船舶、航空機、自動二輪等、少なくとも動力源としてモータを備えるものであれば良い。
1, the motor 10 according to this embodiment is composed of a cylindrical motor body 10a having a substantially cylindrical rotor 11 and a stator 12 formed to surround the rotor 11, and a control unit 13 that controls the operation of the motor body 10a. The motor 10 is configured such that the control unit 13 controls a current of a predetermined magnitude input to the motor 10, thereby controlling the number of rotations of the rotor 11 rotating relative to the stator 12, and a predetermined rotational power is output from an output shaft 11a coaxial with the rotor 11.
The motor 10 according to the present embodiment can be applied to electric vehicles or hybrid vehicles. In the present embodiment, an electric vehicle, particularly an electric car, is described below as an example. However, the present invention is not limited to electric vehicles, and may be applied to any vehicle that is equipped with a motor as at least a power source, such as a train, a locomotive that pulls a passenger car or a freight car, a ship, an aircraft, or a motorcycle.

ロータ11は、図2及び図3に示すように、出力軸11aと、電磁石からなる複数個の回転極15と、当該回転極へ流す電流のオン・オフ及び当該電流の向きを切り替えることができる半導体からなる複数個のロータ側スイッチング素子16とから構成されている。
複数個の回転極15は、図2に示すように、出力軸11aを中心として放射状に配置されている。それら放射状に配置された回転極15のうち、出力軸11aを挟んで互いに対向する一対の回転極15,15と、一のロータ側スイッチング素子16とを接続して図3に示すような回転極対15,15が構成されている。回転極対15,15は、図2に示すように、両端に極性が相反する磁極を備えた回転極15,15を有し、図3に示すように、対毎に別個独立してロータ側スイッチング素子16を介して給電可能に構成されている。
これによって、制御部13は、図3に示すように、ロータ11を構成する各回転極対15,15に対して別個独立に給電し、各回転極対15,15を別個独立に励磁させることができる。
なお、図2は、説明を容易にするため、10組の回転極対15,15を図示しているが、回転極対15,15の数はこれに限定されるものでは無く、ロータ11は、モータ10の大きさ、定格出力等に合わせて、任意の数の回転極対15,15を有することができる。
As shown in Figures 2 and 3, the rotor 11 is composed of an output shaft 11a, a plurality of rotating poles 15 made of electromagnets, and a plurality of rotor-side switching elements 16 made of semiconductors that can turn on and off the current flowing to the rotating poles and switch the direction of the current.
As shown in Fig. 2, the multiple rotating poles 15 are arranged radially around the output shaft 11a. Of the radially arranged rotating poles 15, a pair of rotating poles 15, 15 facing each other across the output shaft 11a are connected to one rotor-side switching element 16 to form a rotating pole pair 15, 15 as shown in Fig. 3. As shown in Fig. 2, the rotating pole pair 15, 15 has rotating poles 15, 15 with magnetic poles of opposite polarity at both ends, and is configured so that power can be supplied to each pair independently via the rotor-side switching element 16 as shown in Fig. 3.
Thereby, as shown in FIG. 3, the control unit 13 can supply power separately and independently to each of the rotating pole pairs 15, 15 constituting the rotor 11, and can excite each of the rotating pole pairs 15, 15 separately and independently.
In addition, for ease of explanation, Figure 2 illustrates ten rotating pole pairs 15, 15; however, the number of rotating pole pairs 15, 15 is not limited to this, and the rotor 11 can have any number of rotating pole pairs 15, 15 according to the size, rated output, etc. of the motor 10.

ステータ12は、図2及び図3に示すように、モータ10の外装を構成する筒体状のモータ本体10aに設けられた電磁石からなる複数個の固定極17と、当該固定極17へ流す電流のオン・オフ及び当該電流の向きを切り替えることができる半導体からなる複数個のステータ側スイッチング素子18とから構成されている。
複数個の固定極17は、図2に示すように、モータ本体10aの内壁に沿って並設されている。それら固定極17のうち、モータ本体10aを構成する筒体の軸を挟んで互いに対向する一対の固定極17,17と、一のステータ側スイッチング素子18とを接続して図3に示すように、固定極対17,17が構成されている。固定極対17,17は、図2に示すように、両端に極性が相反する磁極を備えた固定極17,17を有し、図3に示すように、対毎に別個独立してロータ側スイッチング素子18を介して給電可能に構成されている。
これによって、制御部13は、ステータ12を構成する各固定極対17,17に対して別個独立に給電して、各固定極対17,17を別個独立に励磁させることができる。
なお、図2は、説明を容易にするため、10組の固定極対17,17を図示しているが、固定極対17,17の数はこれに限定されるものでは無く、ステータ12は、モータ10の大きさ、定格出力等に合わせて、任意の数の固定極対17,17を有することができる。
As shown in Figures 2 and 3, the stator 12 is composed of a plurality of fixed poles 17 made of electromagnets provided on the cylindrical motor body 10a that constitutes the exterior of the motor 10, and a plurality of stator-side switching elements 18 made of semiconductors that can turn on and off the current flowing to the fixed poles 17 and switch the direction of the current.
The multiple fixed poles 17 are arranged in parallel along the inner wall of the motor body 10a, as shown in Fig. 2. Of the fixed poles 17, a pair of fixed poles 17, 17 facing each other across the axis of the cylindrical body constituting the motor body 10a are connected to one stator-side switching element 18 to form a fixed pole pair 17, 17, as shown in Fig. 3. As shown in Fig. 2, the fixed pole pair 17, 17 has fixed poles 17, 17 with magnetic poles of opposite polarity at both ends, and is configured so that power can be supplied independently to each pair via a rotor-side switching element 18, as shown in Fig. 3.
This allows the control unit 13 to supply power separately and independently to each of the fixed pole pairs 17, 17 constituting the stator 12, and to excite each of the fixed pole pairs 17, 17 separately and independently.
In addition, for ease of explanation, FIG. 2 illustrates ten fixed pole pairs 17, 17; however, the number of fixed pole pairs 17, 17 is not limited to this, and the stator 12 can have any number of fixed pole pairs 17, 17 according to the size, rated output, etc. of the motor 10.

そして、図1及び図2に示すように、ロータ11をモータ本体10aに収容すると、モータ本体10a内で、ロータ11がステータ12に所定の間隔を開けて囲繞されて、モータ10が構成される。そして、ロータ側スイッチング素子16とステータ側スイッチング素子18に通電して、回転極15または固定極17を構成するそれぞれの電磁石を励磁することによって、ステータ12に対してロータ11が回転し、モータ10が動作して出力軸11aから回転動力が出力される。 As shown in Figures 1 and 2, when the rotor 11 is housed in the motor body 10a, the rotor 11 is surrounded by the stator 12 at a predetermined distance within the motor body 10a, forming the motor 10. Then, by passing current through the rotor-side switching element 16 and the stator-side switching element 18 to excite the electromagnets that make up the rotating pole 15 or the fixed pole 17, the rotor 11 rotates relative to the stator 12, and the motor 10 operates to output rotational power from the output shaft 11a.

制御部13はモータ10の出力を制御するように構成されている。制御部13は、図3に示すように、スイッチング素子管理手段20と、スイッチング制御手段21を備えている。 The control unit 13 is configured to control the output of the motor 10. As shown in FIG. 3, the control unit 13 includes a switching element management means 20 and a switching control means 21.

スイッチング素子管理手段20は、複数個のロータ側スイッチング素子16、又はステータ側スイッチング素子18をそれぞれ別個独立に管理して、それらスイッチング素子16,18に接続された回転極対15,15又は固定極対17,17の位置を識別可能に構成されている。
具体的には、図3に示すように、ロータ11側、ステータ12側それぞれのスイッチング素子16,18に対して識別番号を付すナンバリング処理を行う。これによって、ロータ側スイッチング素子16に接続されている回転極対15,15、又はステータ側スイッチング素子18に接続されている固定極対17,17は、図3に示すように各スイッチング素子16,18に紐づけられているので、容易に識別することができる。
続いて、スイッチング素子管理手段20は、図3に示すように、スイッチング素子16,18に付された各番号と、所定の条件に基づいて、回転極対15,15又は固定極対17,17を複数のグループに分ける処理を行う。以下、複数の回転極対15,15からなるグループを回転極群と称し、固定極対17,17からなるグループを固定極群と称する。
図2に示した回転極群は、各回転極対15,15に振られた番号が奇数であるものを第1回転極群として実線で示し、偶数であるものを第2回転極群として点線で示している。
また、図2に示した固定極群は、各固定極対17,17に振られた番号が奇数であるものを第1固定極群として実線で示し、偶数であるものを第2固定極群として点線で示している。
なお、本実施例において、スイッチング素子管理手段20は、スイッチング素子16,18に付された各番号に基づいて、説明を簡略化するため、奇数と偶数の2グループに振り分けた例を図2に示したが、これに限定されるものでは無く、各番号に基づいて、たとえばABCの3つのグループに振り分けたり、またABCDの4つのグループに振り分けたりと、任意の複数のグループに分けることができる。
The switching element management means 20 is configured to separately and independently manage each of the multiple rotor side switching elements 16 or stator side switching elements 18, and to be able to identify the positions of the rotating pole pairs 15, 15 or fixed pole pairs 17, 17 connected to those switching elements 16, 18.
Specifically, as shown in Fig. 3, a numbering process is performed to assign identification numbers to the switching elements 16, 18 on the rotor 11 side and the stator 12 side, respectively. As a result, the rotating pole pair 15, 15 connected to the rotor side switching element 16, or the fixed pole pair 17, 17 connected to the stator side switching element 18 are linked to each switching element 16, 18 as shown in Fig. 3, and can be easily identified.
Next, the switching element management means 20 performs a process of dividing the rotating pole pairs 15, 15 or the fixed pole pairs 17, 17 into a plurality of groups based on the numbers assigned to the switching elements 16, 18 and on predetermined conditions, as shown in Fig. 3. Hereinafter, a group consisting of a plurality of rotating pole pairs 15, 15 will be referred to as a rotating pole group, and a group consisting of the fixed pole pairs 17, 17 will be referred to as a fixed pole group.
In the rotating pole group shown in FIG. 2, the rotating pole pairs 15, 15 having odd numbers assigned thereto are indicated by solid lines as a first rotating pole group, and the rotating pole pairs 15, 15 having even numbers assigned thereto are indicated by dotted lines as a second rotating pole group.
In addition, the fixed pole groups shown in FIG. 2 are indicated by solid lines as a first fixed pole group when the numbers assigned to the fixed pole pairs 17, 17 are odd numbers, and are indicated by dotted lines as a second fixed pole group when the numbers assigned to the fixed pole pairs 17, 17 are even numbers.
In this embodiment, in order to simplify the explanation, an example is shown in FIG. 2 in which the switching element management means 20 divides the switching elements 16, 18 into two groups, odd and even, based on the numbers assigned to the elements. However, this is not limited to this, and the elements can be divided into any number of groups based on the numbers, for example, into three groups, A, B, C, or into four groups, A, B, C, D.

スイッチング制御手段21は、図3に示すように、電源スイッチング手段22と、極性スイッチング手段23とを有している。
電源スイッチング手段22は、電源をオンにして電磁石を励磁し、また電源をオフにして電磁を消磁する処理を行うように構成されている。
これによって、各回転極15又は各固定極17は、電源がオンにされたとき励磁し、またはオフにされたとき消磁することができる。
極性スイッチング手段23は、各回転極対15,15、又は各固定極対17,17毎に、電源スイッチング手段22で励磁された各回転極15又は固定極17を、互いに対向するN極又はS極へ振り分けると共に、電流の向きによって各回転極対15,15又は各固定極対17,17毎に極性を切替可能に構成されている。
スイッチング制御手段21は、電源スイッチング手段22と極性スイッチング手段23を協働させて、上記の第1回転極群、第2回転極群、又は第1固定極群、第2固定極群のグループごとにまとめて、極性を振り分け、電磁石の励磁または消磁を自在に処理可能に構成されている。
図2(1)は、極性の向きを大きくまとめて、ロータ11又はステータ12を1対の回転極対と1対の固定極対とみなせるように振り分けた例を示し、図2(2)は、極性の向きを二組ごとに互い違いになるように振り分けて、ロータ11又はステータ12を5つの回転極対と5つの固定極対とみなせるように振り分けた例を示したものである。
このように回転極対15,15を回転極群ごとに、また固定極対17,17を固定極群ごとに振り分けて、回転極群に含まれている回転極対15,15又は固定極群に含まれている固定極対17,17のN極又はS極の並びを組み替え、極性の向きを設定することによって、ロータ11を構成する回転極対又はステータ12を構成する固定極対を小さな磁極で細かく分けるのではなく大きくまとめて振り分けることができる。これによって、モータの回転数、出力に応じて、回転極群ごとにロータ11を構成する回転極対15,15の数または磁力の大きさを自在に調整することができ、また固定極群ごとにステータ12を構成する固定極対17,17の数又は磁力の大きさを自在に調整することができる。そのため、モータ10の機械損、銅損、エネルギー損等の損失を抑制すると共に、電力消費を抑え、高効率でモータ10から回転動力を取り出すことができる。
なお、本実施例において、スイッチング制御手段21は、説明を簡略化するため、第1回転極群、第2回転極群、又は第1固定極群、第2固定極群のそれぞれ2つのグループごとにまとめて切り替え制御する例を示したが、これに限定されるものでは無く、各番号に基づいて、2以上の複数個の回転極群、固定極群任意に分けて、電源又は極性を切り替える制御を行うことができる。
As shown in FIG. 3, the switching control means 21 includes a power supply switching means 22 and a polarity switching means 23 .
The power supply switching means 22 is configured to perform a process of turning on the power supply to excite the electromagnet and turning off the power supply to demagnetize the electromagnet .
This allows each rotating pole 15 or each fixed pole 17 to be magnetized when the power supply is turned on, or demagnetized when the power supply is turned off.
The polarity switching means 23 is configured to distribute each rotating pole 15 or fixed pole 17 excited by the power supply switching means 22 to an opposing N pole or S pole for each rotating pole pair 15, 15 or each fixed pole pair 17, 17, and to switch the polarity for each rotating pole pair 15, 15 or each fixed pole pair 17, 17 depending on the direction of the current.
The switching control means 21 is configured to cooperate with the power supply switching means 22 and the polarity switching means 23 to assign polarity to each group of the above-mentioned first rotating pole group, second rotating pole group, or first fixed pole group, second fixed pole group, and to freely magnetize or demagnetize the electromagnets.
FIG. 2(1) shows an example in which the polarity directions are broadly grouped together and distributed so that the rotor 11 or the stator 12 can be regarded as one pair of rotating pole pairs and one pair of fixed pole pairs, and FIG. 2(2) shows an example in which the polarity directions are staggered in pairs, so that the rotor 11 or the stator 12 can be regarded as five rotating pole pairs and five fixed pole pairs.
In this way, by distributing the rotating pole pairs 15, 15 to each rotating pole group and the fixed pole pairs 17, 17 to each fixed pole group, rearranging the N poles or S poles of the rotating pole pairs 15, 15 included in the rotating pole group or the fixed pole pairs 17, 17 included in the fixed pole group, and setting the polarity direction, the rotating pole pairs constituting the rotor 11 or the fixed pole pairs constituting the stator 12 can be distributed largely together, rather than being divided into small magnetic poles. This makes it possible to freely adjust the number of rotating pole pairs 15, 15 constituting the rotor 11 or the magnitude of magnetic force for each rotating pole group according to the rotation speed and output of the motor, and also to freely adjust the number of fixed pole pairs 17, 17 constituting the stator 12 or the magnitude of magnetic force for each fixed pole group. Therefore, it is possible to suppress losses such as mechanical loss, copper loss, and energy loss of the motor 10, suppress power consumption, and extract rotational power from the motor 10 with high efficiency.
In this embodiment, in order to simplify the explanation, the switching control means 21 has been shown as an example of controlling switching collectively for each of two groups, the first rotating pole group and the second rotating pole group, or the first fixed pole group and the second fixed pole group. However, this is not limited to this, and control can be performed to switch the power supply or polarity by arbitrarily dividing the rotating pole group or fixed pole group into two or more groups based on each number.

スイッチング制御手段21は、第1回転極群、第2回転極群、第1固定極群、又は第2固定極群を、ぞれぞれ別個独立に所定の処理を実行可能に構成されている。
スイッチング制御手段21が、第1回転極群、第2回転極群、第1固定極群、又は第2固定極群のすべてを選択して制御した場合、図2(1)及び(2)において実線で示した第1回転極群及び第1固定極群と、点線で示した第2回転極群及び第2固定極群の全てが励磁され、動作する。
一方、スイッチング制御手段21が、第1回転極群、又は第1固定極群を選択して制御した場合、図2(1)及び(2)において、一方では実線で示した第1回転極群及び第1固定極群が励磁され、動作するが、他方では点線で示した第2回転極群及び第2固定極群が消磁され、動作しない。
このようにして、スイッチング制御手段21は、ロータ11を構成する回転極対15,15を回転極群ごとに、またステータ12を構成する固定極17,17を固定極群ごとに選択して動作させるすることができる。
これによって、モータ10の出力を低くする場合には、励磁させる電磁石を少なく、すなわち、回転極群又は固定極群のグループを間引くように制御する、すなわち、ロータ11において動作させる回転極対15,15が間欠的に配置され、またステータにおいて動作させる固定極対17,17が間欠的に配置される。このように、モータ10の出力に応じて動作させる回転極対15,15又は固定極対17,17を間欠的に間引きつつ増減させることによって、出力が低い場合、また回転力が維持されているとき、励磁させる電磁石の数を減らして電力の消費を抑えることができる。
また、上記のように間欠的に間引いて出力を絞ることによって、モータ10が発生するトルクを低回転時には低く、高回転時には大きくする制御を行うことができる。そのため、電気自動車に適用した場合には、当該電気自動車の出力を、あたかもガソリンエンジン等の内燃機関を搭載しているかのように近似させた制御処理を行うことができる。
The switching control means 21 is configured to be able to execute a predetermined process independently for each of the first rotating pole group, the second rotating pole group, the first fixed pole group, and the second fixed pole group.
When the switching control means 21 selects and controls all of the first rotating pole group, the second rotating pole group, the first fixed pole group, or the second fixed pole group, all of the first rotating pole group and first fixed pole group shown by solid lines in Figures 2 (1) and (2) and the second rotating pole group and second fixed pole group shown by dotted lines are excited and operate.
On the other hand, when the switching control means 21 selects and controls the first rotating pole group or the first fixed pole group, in Figures 2 (1) and (2), on the one hand, the first rotating pole group and the first fixed pole group shown by solid lines are excited and operate, but on the other hand, the second rotating pole group and the second fixed pole group shown by dotted lines are demagnetized and do not operate.
In this manner, the switching control means 21 can select and operate the rotating pole pairs 15, 15 constituting the rotor 11 for each rotating pole group, and the fixed poles 17, 17 constituting the stator 12 for each fixed pole group.
As a result, when the output of the motor 10 is reduced, the number of electromagnets to be excited is reduced, that is, the groups of the rotating pole groups or the fixed pole groups are controlled to be thinned out, that is, the rotating pole pairs 15, 15 to be operated in the rotor 11 are intermittently arranged, and the fixed pole pairs 17, 17 to be operated in the stator are intermittently arranged. In this way, by intermittently thinning out and increasing or decreasing the rotating pole pairs 15, 15 or the fixed pole pairs 17, 17 to be operated according to the output of the motor 10, when the output is low or when the rotational force is maintained, the number of electromagnets to be excited can be reduced, thereby suppressing power consumption.
In addition, by intermittently thinning out and reducing the output as described above, it is possible to control the torque generated by the motor 10 so that it is low at low revolutions and high at high revolutions. Therefore, when applied to an electric vehicle, it is possible to perform control processing that approximates the output of the electric vehicle as if it were equipped with an internal combustion engine such as a gasoline engine.

制御部13がモータ10の出力を上げ又は下げる制御を行う場合、スイッチング制御手段21は、電源スイッチング手段22と極性スイッチング手段23を協働させて、上記のように、所定の回転極群に含まれる回転極対15,15、又は所定の固定極群に含まれる固定極対17,17をそれぞれ構成する電磁石を瞬時に励磁し、励磁された回転極対15,15又は固定極対17,17の磁極の向きを瞬時に切り替えて適宜振り分けるように構成されている。
この切り替えるタイミングは、たとえば、ステータ12側で隣り合う固定極17のN極とS極の中間地点を、対向するロータ11側の回転極15が通過する瞬間が好ましい。当該タイミングで切り替えることによって、磁束密度が小さく、隣り合うN極とS極の磁力線が打ち消しあう部分で電磁石を励磁し、又は極性を切り替えることができるので、モータ10の出力に対する影響を小さくすることができる。
When the control unit 13 controls the motor 10 to increase or decrease its output, the switching control means 21 is configured to cooperate with the power supply switching means 22 and the polarity switching means 23 to instantly excite the electromagnets that respectively constitute the rotating pole pairs 15, 15 included in a specified rotating pole group or the fixed pole pairs 17, 17 included in a specified fixed pole group, as described above, and to instantly switch the magnetic pole orientation of the excited rotating pole pairs 15, 15 or fixed pole pairs 17, 17 to distribute them appropriately.
The timing for this switching is preferably, for example, the moment when the opposing rotating pole 15 on the rotor 11 side passes the midpoint between the N pole and S pole of adjacent fixed pole 17 on the stator 12 side. By switching at this timing, the electromagnet can be excited or the polarity can be switched in a portion where the magnetic flux density is small and the magnetic field lines of the adjacent N pole and S pole cancel each other out, so that the effect on the output of the motor 10 can be reduced.

ここで、本実施例に係るモータ10は、図2に示すように、ロータ11を構成する二つの回転極群のうち、一方の回転極群を動作させ、他方の回転極群を停止させて、回転極対15,15を間欠的に間引いて動作させ、また、ステータ12を構成する二つの固定極群のうち、一方の固定極群を動作させ、他方の固定極群を停止させて、固定極対17,17を間欠的に間引いて動作させることができるように構成したことは、上記のとおりである。これによって、モータ10の出力を半分に制限することができる。これは、車両の走行開始時等の低出力で十分な場合は、間欠的に間引く態様でモータ10を動作させ、スピードが上がって大出力が必要になったときは、停止させていた回転極群又は固定極群を起動させて動作させる回転極対15,15又は固定極対17,17の数を増やすことによって、容易に出力の増大に対処させることができる。
そのため、従来走行開始当初から最大トルクで動作するモータの出力を段階的に調整することが容易にできるので、電気自動車に適用した場合、複雑な機構を組み込まなくとも、踏み間違いによる急発進、急加速を防止することができる。
Here, as shown in Fig. 2, the motor 10 according to the present embodiment is configured so that, of the two rotating pole groups constituting the rotor 11, one rotating pole group is operated and the other rotating pole group is stopped to operate the rotating pole pairs 15, 15 intermittently, and also, of the two fixed pole groups constituting the stator 12, one fixed pole group is operated and the other fixed pole group is stopped to operate the fixed pole pairs 17, 17 intermittently, as described above. This makes it possible to limit the output of the motor 10 to half. When a low output is sufficient, such as when the vehicle starts running, the motor 10 is operated in an intermittent thinning mode, and when the speed increases and a high output is required, the stopped rotating pole group or fixed pole group is started to increase the number of rotating pole pairs 15, 15 or fixed pole pairs 17, 17 to be operated, and this makes it easy to deal with an increase in output.
As a result, it is easy to gradually adjust the output of a motor, which previously operated at maximum torque from the beginning of driving. When applied to an electric vehicle, this makes it possible to prevent sudden starts and acceleration caused by pedal misapplication without the need for complex mechanisms.

また、当該電気自動車が巡航するとき、たとえば、高速道路又はバイパス道路を一定の巡航速度で走行するとき、当該電気自動車のドライブトレイン上に設けたフライホイールの回転によって、モータ10の出力軸11aに慣性力が働き、その慣性力の分だけモータ10からの出力を抑えることができる。この場合にスイッチング制御手段21が、動作している双方の回転極群のうちの一方、又は動作している双方の固定極群の一方の電源をオフにして消磁することによって、巡航時におけるモータ10の電力消費を抑えることができる。
このような、モータ10を、電気自動車に適用した場合に行われる出力制御システムに係る実施例を以下説明する。
Furthermore, when the electric vehicle is cruising, for example, when it runs at a constant cruising speed on a highway or a bypass road, an inertial force acts on the output shaft 11a of the motor 10 due to the rotation of a flywheel provided on the drive train of the electric vehicle, and the output from the motor 10 can be reduced by the amount of the inertial force. In this case, the switching control means 21 demagnetizes one of both operating rotating pole groups or one of both operating fixed pole groups by turning off the power supply, thereby reducing the power consumption of the motor 10 during cruising.
An embodiment of an output control system implemented when the motor 10 is applied to an electric vehicle will be described below.

本実施例に係るモータ10を搭載した電気自動車50は、図4に示すように、駆動機関51と、ドライブトレイン52と、駆動輪53、及び駆動機関51とドライブトレイン52を制御する制御部54とから構成される駆動系を有し、さらに、制御部54、スロットル装置55、アクセル装置56が接続された車内通信網54aを有している。 As shown in FIG. 4, the electric vehicle 50 equipped with the motor 10 according to this embodiment has a drive system consisting of a drive engine 51, a drive train 52, drive wheels 53, and a control unit 54 that controls the drive engine 51 and the drive train 52, and further has an in-vehicle communication network 54a to which the control unit 54, throttle device 55, and accelerator device 56 are connected.

駆動機関51は、図4に示すように、モータ10を有し、ドライブトレイン52へ連結される出力軸11aから回転動力を出力可能に構成されている。
出力軸11aは、同軸上で回転可能に構成された円盤状のフライホイール62を有している。当該フライホイール62は、出力軸11aの回転が急激に変化しないように慣性力で当該出力軸11aの回転を維持するように構成されている。
As shown in FIG. 4, the drive engine 51 has a motor 10 and is configured to be able to output rotational power from an output shaft 11 a connected to a drive train 52 .
The output shaft 11a has a disk-shaped flywheel 62 that is configured to be rotatable coaxially with the output shaft 11a. The flywheel 62 is configured to maintain the rotation of the output shaft 11a by inertial force so that the rotation of the output shaft 11a does not change suddenly.

モータ10は、上記のように構成されており、駆動機関51に設けたバッテリ61から給電可能に構成されている。
なお、本実施例に係るモータ10は、バッテリ61から給電される態様に限定されず、燃料電池から給電されるものであったり、架線から給電されるものであったりしても良い。
The motor 10 is configured as described above, and is configured so as to be able to receive power from a battery 61 provided in the drive engine 51 .
The motor 10 according to this embodiment is not limited to being powered by the battery 61, but may be powered by a fuel cell or an overhead line.

ドライブトレイン52は、図4に示すように、駆動機関51側から順にクラッチ装置65と変速装置66、及びドライブシャフト52aが配置されて構成されている。これによって、駆動機関51で発生した回転動力は、ドライブシャフト52aを通じて駆動輪53へ伝達される。
クラッチ装置65は、駆動機関51側の主ロータ67と変速装置66側の従ロータ68を有している。主ロータ67と従ロータ68は互いに接離自在に形成されている。
これによって、主ロータ67と従ロータ68が圧接されたとき、駆動機関51で発生した動力が変速装置66側へ伝達され、主ロータ67と従ロータ68が離隔されたとき、駆動機関51側から変速機66側へ伝達される動力は遮断されるように構成されている。
なお、クラッチ装置65は、上記のように機械的に主ロータ67と従ロータ68を互いに接離させる構造に限定されず、たとえば、粘性の高いオイルを封入したケース内で主ロータ67と従ロータ68を対向配置し、主ロータ67を回転させたときに、その回転にしたがって従ロータ68が回転するいわゆるトルクコンバータ装置であっても良い。
4, the drive train 52 is configured by arranging a clutch device 65, a transmission device 66, and a drive shaft 52a in this order from the drive engine 51 side. As a result, the rotational power generated by the drive engine 51 is transmitted to the drive wheels 53 through the drive shaft 52a.
The clutch device 65 has a main rotor 67 on the drive engine 51 side and an idler rotor 68 on the transmission 66 side. The main rotor 67 and the idler rotor 68 are formed so as to be capable of moving toward and away from each other.
As a result, when the main rotor 67 and the slave rotor 68 are pressed against each other, the power generated in the drive engine 51 is transmitted to the transmission 66 side, and when the main rotor 67 and the slave rotor 68 are separated, the power transmitted from the drive engine 51 side to the transmission 66 side is cut off.
It should be noted that the clutch device 65 is not limited to a structure that mechanically brings the main rotor 67 and the slave rotor 68 closer to and farther from each other as described above, and may be, for example, a so-called torque converter device in which the main rotor 67 and the slave rotor 68 are disposed opposite each other in a case filled with highly viscous oil, and when the main rotor 67 is rotated, the slave rotor 68 rotates in accordance with the rotation of the main rotor 67.

変速装置66は、複数本の軸に大小様々な複数個の歯車を配置し、当該歯車を組み合わせて構成した歯車群(図示略)を有している。当該歯車群内の歯車は互いに離合自在に形成されている。変速装置66は、歯車群内の歯車を適宜組み合わせて駆動機関51の出力軸11aの回転動力に係る回転速度を低速から高速まで調節して、駆動輪53側へ回転動力を伝達する変速機能を有している。当該変速機能は、低速から高速まで複数段に分割しても良いし、無段階であっても良い。そして、変速装置66内で適宜組み合わされている複数個の歯車のうち、少なくとも一の歯車が離隔したとき、ドライブシャフト52aへ伝達される回転動力が遮断される、いわゆるニュートラルシフトとなり、ドライブトレイン52上を伝達する動力を遮断することができる。 The transmission 66 has a gear group (not shown) that is configured by arranging multiple gears of various sizes on multiple shafts and combining these gears. The gears in the gear group are formed so that they can be freely engaged and disengaged from each other. The transmission 66 has a speed change function that adjusts the rotational speed related to the rotational power of the output shaft 11a of the drive engine 51 from low speed to high speed by appropriately combining the gears in the gear group, and transmits the rotational power to the drive wheels 53. The speed change function may be divided into multiple stages from low speed to high speed, or may be stepless. When at least one of the multiple gears appropriately combined in the transmission 66 separates, the rotational power transmitted to the drive shaft 52a is cut off, which is a so-called neutral shift, and the power transmitted on the drive train 52 can be cut off.

駆動輪53は、図4に示すように、ドライブトレイン52を介して駆動機関51から出力された動力によって駆動可能に構成されている。 As shown in FIG. 4, the drive wheels 53 are configured to be driven by power output from the drive engine 51 via the drive train 52.

制御部54は、車内通信網54aを備えている。車内通信網54aには、駆動機関51をはじめとして、スロットル装置55、アクセル装置56、ドライブトレイン52のクラッチ装置65、変速装置66等、電気自動車10が備える各装置が接続され、互いに通信可能に構成されている。これによって、たとえば、制御部54が、スロットル装置55から送信された開度信号を、車内通信網54aを介して受信し、当該開度信号に基づいて形成した出力制御信号を車内通信網54aへ出力して、駆動機関51を処理操作して出力軸11aを制御することができる。 The control unit 54 is equipped with an in-vehicle communication network 54a. The in-vehicle communication network 54a is connected to each device of the electric vehicle 10, including the drive engine 51, the throttle device 55, the accelerator device 56, the clutch device 65 of the drive train 52, the transmission device 66, etc., and is configured to be able to communicate with each other. This allows the control unit 54 to, for example, receive an opening signal transmitted from the throttle device 55 via the in-vehicle communication network 54a, output an output control signal formed based on the opening signal to the in-vehicle communication network 54a, and process and operate the drive engine 51 to control the output shaft 11a.

スロットル装置55は、スロットル本体55aと、当該スロットル本体55aの開き具合をスロットル開度として検出可能な開度センサ71を有している。当該開度センサ71は、検出したスロットル本体55aのアナログ的なスロットル開度の大きさをデジタル変換して、電子的な開度信号を形成するように構成されている。形成された当該開度信号は、スロットル装置55から車内通信網54aへ出力される。 The throttle device 55 has a throttle body 55a and an opening sensor 71 that can detect the opening of the throttle body 55a as the throttle opening. The opening sensor 71 is configured to digitally convert the detected analog throttle opening of the throttle body 55a to form an electronic opening signal. The formed opening signal is output from the throttle device 55 to the in-vehicle communication network 54a.

制御部54は、モータ10の制御部13をその構成の中に含み、車内通信網54a上を伝送している開度信号を取り込み、当該開度信号に基づいて駆動機関51のモータ10の出力を制御する出力制御信号を形成するように構成されている。形成された出力制御信号は、制御部54から車内通信網54aへ出力される。 The control unit 54 includes the control unit 13 of the motor 10 in its configuration, and is configured to take in the opening signal transmitted over the in-vehicle communication network 54a, and form an output control signal that controls the output of the motor 10 of the drive engine 51 based on the opening signal. The formed output control signal is output from the control unit 54 to the in-vehicle communication network 54a.

アクセル装置56は、ドライバーによる入力操作に応じて起倒自在なアクセルペダル70を有している。
ここで、アクセルペダル70が踏み込まれる操作を、アクセル装置56の開操作とし、これによってアクセルペダル70が進む方向を順方向とする。一方、アクセルペダル70が戻される操作を、アクセル装置56の閉操作とし、これによってアクセルペダル70が戻る逆方向とする。
アクセル装置56は、上記のアクセルペダル70に係る開閉操作に応じて入力信号を形成するように構成されている。形成された入力信号は、車内通信網54aへ随時出力される。
The accelerator device 56 has an accelerator pedal 70 that can be raised or lowered in response to an input operation by the driver.
Here, the operation of depressing the accelerator pedal 70 is defined as the opening operation of the accelerator device 56, and the direction in which the accelerator pedal 70 moves as a result is defined as the forward direction. On the other hand, the operation of releasing the accelerator pedal 70 is defined as the closing operation of the accelerator device 56, and the direction in which the accelerator pedal 70 moves as a reverse direction.
The accelerator device 56 is configured to generate an input signal in response to the opening and closing operation of the accelerator pedal 70. The generated input signal is output as needed to the in-vehicle communication network 54a.

スロットル装置55は、車内通信網上を伝送している入力信号を取り込み、当該入力信号に基づいて、スロットル本体55aを所定のスロットル開度で開閉するように構成されている。当該スロットル開度を検出した開度センサ71は上記のように適切な開度信号を形成し、当該開度信号に基づいて制御部54は上記のように駆動機関51に対する出力制御信号を形成する。
このようにして、アクセルペダル70が踏み込まれ、又は戻された操作量に応じて、入力信号が形成され、当該入力信号に基づいて開閉するスロットル本体55aの開度信号が形成され、制御部54は当該開度信号に基づいて駆動機関51の出力の増減に係る出力制御信号を形成するように構成されている。
The throttle device 55 is configured to receive an input signal transmitted over the in-vehicle communication network and open/close the throttle body 55a at a predetermined throttle opening based on the input signal. The throttle opening sensor 71 detects the throttle opening and generates an appropriate throttle opening signal as described above, and the control unit 54 generates an output control signal for the drive engine 51 based on the throttle opening signal as described above.
In this way, an input signal is formed depending on the amount by which the accelerator pedal 70 is depressed or released, an opening signal for the throttle body 55a, which opens and closes based on the input signal, is formed, and the control unit 54 is configured to form an output control signal related to an increase or decrease in the output of the drive engine 51 based on the opening signal.

駆動機関51は、車内通信網54a上を伝送する出力制御信号を取り込み、当該出力制御信号に基づいてモータ10へ供給される所定量の電力を要求する要求信号を形成するように構成されている。形成された要求信号は駆動機関51から車内通信網54aへ出力される。車内通信網54a上を伝送している当該要求信号を取り込んだ電力供給装置(図示略)は、要求信号に応じてバッテリ61から所定量の電力を駆動機関51へ供給するように構成されている。 The drive engine 51 is configured to receive an output control signal transmitted over the in-vehicle communication network 54a, and to form a request signal that requests a predetermined amount of power to be supplied to the motor 10 based on the output control signal. The request signal that is formed is output from the drive engine 51 to the in-vehicle communication network 54a. A power supply device (not shown) that receives the request signal transmitted over the in-vehicle communication network 54a is configured to supply a predetermined amount of power from the battery 61 to the drive engine 51 in response to the request signal.

要求信号が供給量を増やすものであった場合は、モータ10へ供給される電力が増やされる。これによって、駆動機関51の出力を上げる処理が行われ、出力軸11aの回転出力を上げることができる。
要求信号が供給量を減らすものであった場合は、モータ10へ供給される電力が減らされ、或いはカットされる。これによって、駆動機関51の出力を下げる処理が行われ、出力軸11aの回転出力を下げることができる。
このように、本実施例に係る電気自動車50は、制御部54が備える車内通信網54a上で様々な信号を伝送させて、各装置は目的に合った信号を取り込み、また信号を出力する世に構成されており、制御部54は、各種信号に基づいて総合的に各装置を制御することによって、車両の走行を制御するように構成されている。
If the request signal is to increase the supply amount, the electric power supplied to the motor 10 is increased. This increases the output of the drive mechanism 51, thereby increasing the rotation output of the output shaft 11a.
If the request signal is to reduce the supply amount, the power supplied to the motor 10 is reduced or cut off. This reduces the output of the drive mechanism 51, and the rotation output of the output shaft 11a can be reduced.
In this way, the electric vehicle 50 of this embodiment is configured to transmit various signals over the in-vehicle communication network 54a provided in the control unit 54, with each device taking in and outputting signals suited to its purpose, and the control unit 54 is configured to control the driving of the vehicle by comprehensively controlling each device based on the various signals.

また、制御部54は、図5に示すように、モータ10に係る制御部13と共に走行制御手段105と、巡航制御手段110を有している。
走行制御手段105は、通常の走行を制御する走行制御信号を形成し、当該走行制御信号を車内通信網54aへ出力して、電気自動車50の走行を制御するように構成されている。
このとき、電気自動車50の走行モードを通常モードとする。
巡航制御手段110は、所定時間、一定の速度を維持しながら走行する巡航を制御する巡航制御信号を形成し、当該巡航制御信号を車内通信網54aへ出力して、電気自動車50の巡航を制御するように構成されている。このとき、電気自動車50の走行モードを巡航モードとする。
さらに、制御部54は、判定手段100を有している。
判定手段100は、制御部54が車内通信網54a上を伝送している開度信号を取り込んだとき、当該開度信号に含まれているスロットル開度の大きさに係る情報に基づいて、巡航であるか否かを判定するように構成されている。当該判定手段100の判定結果に基づいて、通常モードと巡航モードが切り替えられるように構成されている。
As shown in FIG. 5 , the control unit 54 includes a control unit 13 related to the motor 10 , a running control means 105 , and a cruising control means 110 .
The driving control means 105 is configured to generate a driving control signal for controlling normal driving, and output the driving control signal to the in-vehicle communication network 54 a to control the driving of the electric vehicle 50 .
At this time, the driving mode of the electric vehicle 50 is set to the normal mode.
The cruise control means 110 is configured to generate a cruise control signal for controlling cruising while maintaining a constant speed for a predetermined time, and output the cruise control signal to the in-vehicle communication network 54a to control cruising of the electric vehicle 50. At this time, the driving mode of the electric vehicle 50 is set to the cruise mode.
Furthermore, the control unit 54 includes a determination unit 100 .
The determination means 100 is configured to determine whether or not the vehicle is cruising based on information related to the magnitude of the throttle opening contained in the opening signal when the control unit 54 receives the opening signal transmitted over the in-vehicle communication network 54a. Based on the determination result of the determination means 100, the vehicle is configured to switch between the normal mode and the cruising mode.

上記の構成を有する電気自動車50の駆動機関51の制御システムについて、添付した図面にしたがって以下説明する。図6は当該制御システムの際のアクセルペダル70の操作例を示した説明図であり、図7は当該制御システムに基づく駆動機関の動作と電気自動車50の速度との相関関係を示す説明図である。 The control system for the drive engine 51 of the electric vehicle 50 having the above configuration will be described below with reference to the attached drawings. Figure 6 is an explanatory diagram showing an example of the operation of the accelerator pedal 70 when using the control system, and Figure 7 is an explanatory diagram showing the correlation between the operation of the drive engine based on the control system and the speed of the electric vehicle 50.

電気自動車50が走行しているとき、スロットル装置55は、随時変化するスロットル本体55aのアナログ的なスロットル開度を開度センサ71でデジタル変換してスロットル開度の大きさを示す情報を含んだ開度信号を随時形成する処理を行う。また、スロットル装置55は、形成した当該開度信号を車内通信網54aへ出力する処理行う。
制御部54は、車内通信網54a上を伝送している開度信号を取り込むように構成されている。走行制御手段105は、当該開度信号に基づいて走行制御信号を形成し、当該走行制御信号を車内通信網54aへ出力する。車内通信網54a上を伝送している走行制御信号は、駆動機関51、ドライブトレイン52、クラッチ装置65、変速装置66等の車内各装置へ入力されて操作処理が行われる。この走行制御信号に基づいて行われる操作処理による走行を通常走行とし、この時の走行モードを通常モードとする。
When the electric vehicle 50 is running, the throttle device 55 performs a process of converting the analog throttle opening of the throttle body 55a, which changes at any time, into a digital value by the opening sensor 71, and constantly forming an opening signal including information indicating the magnitude of the throttle opening. The throttle device 55 also performs a process of outputting the formed opening signal to the in-vehicle communication network 54a.
The control unit 54 is configured to take in the opening signal transmitted over the in-vehicle communication network 54a. The driving control means 105 forms a driving control signal based on the opening signal and outputs the driving control signal to the in-vehicle communication network 54a. The driving control signal transmitted over the in-vehicle communication network 54a is input to each in-vehicle device such as the drive engine 51, the drive train 52, the clutch device 65, the transmission device 66, etc., and is operated and processed. The driving performed by the operation processing based on this driving control signal is called normal driving, and the driving mode at this time is called the normal mode.

ここで、電気自動車50が所定時間、一定の速度を維持して走行しているとき、スロットル装置55は、所定時間一定の開度が維持されるスロットル本体55aのアナログ的なスロットル開度を開度センサ71でデジタル変換してスロットル開度の大きさを示す情報を含んだ開度信号を随時形成する処理を行う。また、スロットル装置55は、形成した当該開度信号を車内通信網54aへ出力する処理行う。
スロットル開度が所定時間一定に維持されている情報を含んだ開度信号は、車内通信網54aを経由して制御部54へ入力される。
判定手段100は、当該開度信号からスロットル開度が所定時間一定に維持されている情報を読み取り、巡航状態にあると判定したとき、走行制御手段105から巡航制御手段110へ切り替える処理を行う。
巡航制御手段110へ切り替えたときの速度を巡航速度とし、このとき、制御部54へ入力された開度信号を第1開度信号とする。巡航速度で電気自動車50が巡航する走行モードを巡航モードとする。
図6に示すアクセル装置56では、所定時間点aでアクセルペダル70を止めたときに通常モードから巡航モードへ切り替えられるものとする。このモード切替は、アクセルペダル70の停止位置に依存するものでは無く、停止時間が所定時間以上であるかによって行われるものであるから、点aの位置は第1開度信号に含まれるスロットル開度の大きさによるものであって、巡航速度に応じて位置が異なっている。
When the electric vehicle 50 is running at a constant speed for a predetermined time, the throttle device 55 performs a process of converting the analog throttle opening of the throttle body 55a, which is maintained at a constant opening for a predetermined time, into a digital value by the opening sensor 71, and generating an opening signal including information indicating the magnitude of the throttle opening as needed. The throttle device 55 also performs a process of outputting the generated opening signal to the in-vehicle communication network 54a.
An opening signal including information that the throttle opening has been maintained constant for a predetermined period of time is input to the control unit 54 via the in-vehicle communication network 54a.
The determination means 100 reads from the opening signal information that the throttle opening has been maintained constant for a predetermined period of time, and when it determines that the vehicle is in a cruising state, performs processing to switch from the driving control means 105 to the cruising control means 110.
The speed at which the cruise control means 110 is switched to is defined as the cruising speed, and the opening signal input to the control unit 54 at this time is defined as the first opening signal. The driving mode in which the electric vehicle 50 cruises at the cruising speed is defined as the cruising mode.
6, the accelerator device 56 switches from the normal mode to the cruising mode when the accelerator pedal 70 is released at a predetermined time point a. This mode switching does not depend on the stopping position of the accelerator pedal 70, but on whether the stopping time is equal to or longer than a predetermined time, so the position of point a depends on the magnitude of the throttle opening included in the first opening signal, and the position differs depending on the cruising speed.

巡航モード中に、アクセルペダル70を逆方向へ戻す閉操作を行ったとき、スロットル装置55は、第1開度信号に係るスロットル開度よりも当該スロットル開度が小さくなったことを示す第2開度信号を車内通信網54aへ出力する。このとき、第2開度信号に係るスロットル開度でスロットル本体55aを開かせているアクセル装置56のアクセルペダル70の位置は、点bである。
点bの位置は、第1開度信号に係る点aの位置から所定の割合で定まる位置であって、たとえば、第1開度信号に係るスロットル開度に対して80%のスロットル開度となる位置を点bとするといったように、制御プログラム上で任意に設定できる位置である。
When the accelerator pedal 70 is returned in the opposite direction to close the throttle body 55a during the cruising mode, the throttle device 55 outputs a second opening signal to the in-vehicle communication network 54a, indicating that the throttle opening has become smaller than the throttle opening corresponding to the first opening signal. At this time, the position of the accelerator pedal 70 of the accelerator device 56 that opens the throttle body 55a at the throttle opening corresponding to the second opening signal is point b.
The position of point b is a position determined by a predetermined ratio from the position of point a related to the first opening signal, and is a position that can be arbitrarily set in the control program, for example, by setting point b to a position where the throttle opening is 80% of the throttle opening related to the first opening signal.

当該第2開度信号を車内通信網54aから取り込んだ制御部54は、巡航制御手段100が、巡航モードを間欠巡航モードへ切り替える処理を行う。
間欠巡航モードとは、図2(1)又は(2)において点線で示したモータ10の第2回転極群と第2固定極群を周期的に励磁し、モータ10を第1及び第2回転極群、並びに第1及び第2固定極群のすべてを用いる全稼働パターンと、第1回転極群及び第1固定極群だけ用いて出力を半分にする間欠稼働パターンとを交互に繰り返して巡航速度を維持するモードをいう。
When the control unit 54 receives the second opening degree signal from the in-vehicle communication network 54a, the cruise control means 100 performs processing to switch the cruise mode to the intermittent cruise mode.
The intermittent cruising mode is a mode in which the second rotating pole group and second fixed pole group of the motor 10 shown by dotted lines in Figure 2 (1) or (2) are periodically excited, and the motor 10 maintains a cruising speed by alternating between a full operation pattern in which the first and second rotating pole groups, and the first and second fixed pole groups are all used, and an intermittent operation pattern in which only the first rotating pole group and the first fixed pole group are used to halve the output.

当該間欠巡航モード中、巡航制御手段110は、巡航制御信号に替わって間欠巡航制御信号を車内通信網54aへ出力する。間欠巡航制御信号には、所定時間ごとにモータ10を全稼働パターンで動作させる情報と間欠稼働パターンで動作させる情報が交互に含まれるように形成されている。
これによって、間欠巡航制御信号を車内通信網54aから取り込んだ駆動機関51は、モータ10を全稼働パターンと間欠稼働パターンで交互に動作させる処理操作を行う。
これによって、モータ10は、その出力を周期的に変化させ、全稼働パターンと間欠稼働パターンとが、交互に周期的な動作を繰り返し、またそれぞれ交互に間欠的な動作を繰り返すことができる。
During the intermittent cruising mode, the cruise control means 110 outputs an intermittent cruise control signal to the in-vehicle communication network 54a in place of the cruise control signal. The intermittent cruise control signal is formed so as to alternately include information for operating the motor 10 in the full operation pattern and information for operating the motor 10 in the intermittent operation pattern at predetermined time intervals.
As a result, the drive engine 51 which receives the intermittent cruise control signal from the in-vehicle communication network 54a performs a processing operation to operate the motor 10 alternately between the full operation pattern and the intermittent operation pattern.
This allows the motor 10 to periodically change its output, and the full operation pattern and the intermittent operation pattern can alternately repeat periodic operation, and also alternately repeat intermittent operation.

ここで、電気自動車50の駆動機関51を構成するモータ10において、第1回転極群及び第1固定極群だけを用いる間欠稼働パターンとしたとき、全稼働パターンと比べてモータ10単体では巡航速度を長時間にわたって維持することが困難である。
この問題に対して、本実施例では、図4に示すように、出力軸11a上にフライホイール62を設けて解決している。当該フライホイール62は、出力軸11a及びドライブシャフト52aを慣性で回し続けようとするので、間欠稼働パターンであっても、フライホイール62の慣性出力によって、急激な速度低下を招くことなく巡航速度を維持することができる。しかし、維持することができるとはいえ、走行抵抗等を原因として、車速は緩やかに減少する。
そこで、図7に示すように、全稼働パターンをオフとしたとき、巡航制御手段110は、間欠巡航制御信号によって、フライホイール62の出力が漸減するにしたがって、ハープ出力パターンに切り替わったモータ10の出力を漸増する処理を行う。
これによって、間欠巡航制御信号が入力された駆動機関51は、出力軸11aから出力される回転動力を一定に保持することができ、電気自動車50は、図7に示すように、巡航速度を長時間に亘って一定に保持することができる。
Here, when the motor 10 constituting the drive engine 51 of the electric vehicle 50 is in an intermittent operation pattern that uses only the first rotating pole group and the first fixed pole group, it is difficult for the motor 10 alone to maintain a cruising speed for a long period of time compared to the full operation pattern.
In this embodiment, this problem is solved by providing a flywheel 62 on the output shaft 11a as shown in Fig. 4. The flywheel 62 tries to keep the output shaft 11a and the drive shaft 52a rotating by inertia, so that even in an intermittent operation pattern, the cruising speed can be maintained without a sudden decrease in speed due to the inertial output of the flywheel 62. However, even if the vehicle speed can be maintained, the vehicle speed will gradually decrease due to running resistance, etc.
Therefore, as shown in FIG. 7, when the full operation pattern is turned off, the cruise control means 110 performs processing to gradually increase the output of the motor 10, which has been switched to the harp output pattern, as the output of the flywheel 62 gradually decreases due to the intermittent cruise control signal.
As a result, the drive engine 51 to which the intermittent cruise control signal has been input can maintain a constant rotational power output from the output shaft 11a, and the electric vehicle 50 can maintain a constant cruising speed for a long period of time, as shown in Figure 7.

間欠巡航モード中に、アクセルペダル70を順方向へ踏み込む開操作を行った場合、スロットル装置55は、第2開度信号に係るスロットル開度よりも当該スロットル開度が大きくなったことを示す第3開度信号を車内通信網54aへ出力する。
当該第3開度信号を車内通信網54aから取り込んだ制御部54は、判定手段100が、第1開度信号と第3開度信号を比較判定する処理を行う。
第3開度信号に係るスロットル開度が、第1開度信号に係るスロットル開度と同じかそれ以下の場合、判定手段100は、図6に示す点aよりも逆方向手前側にアクセルペダル70が位置していると判定する。この場合、すなわち、アクセルペダル70の位置が点a-点b間である場合は、巡航制御手段110は、間欠巡航モードを維持する処理を行う。
一方、第3開度信号に係るスロットル開度が、第1開度信号に係るスロットル開度以上の場合、判定手段100は、図3に示す点aよりも順方向奥側にアクセルペダル70が位置していると判定する。この場合、すなわち、アクセルペダル70の位置が点aよりも奥にある場合、判定手段100は、巡航制御手段110から走行制御手段105に切り替える処理を行い、間欠巡航モードは、通常モードへ切り替えられる。これによって、巡航から通常走行に切り替えられて電気自動車50は、全稼働パターンのモータ10によって加速される。
When the accelerator pedal 70 is depressed in the forward direction during intermittent cruising mode, the throttle device 55 outputs a third opening signal to the in-vehicle communication network 54a, indicating that the throttle opening has become larger than the throttle opening corresponding to the second opening signal.
The control unit 54 receives the third opening signal from the in-vehicle communication network 54a, and the determination means 100 performs a process of comparing the first opening signal with the third opening signal.
When the throttle opening corresponding to the third opening signal is equal to or smaller than the throttle opening corresponding to the first opening signal, the determination means 100 determines that the accelerator pedal 70 is positioned in the opposite direction, forward of point a shown in Fig. 6. In this case, that is, when the position of the accelerator pedal 70 is between points a and b, the cruise control means 110 performs processing to maintain the intermittent cruise mode.
On the other hand, if the throttle opening corresponding to the third opening signal is equal to or greater than the throttle opening corresponding to the first opening signal, the determination means 100 determines that the accelerator pedal 70 is located further forward than point a shown in Fig. 3. In this case, that is, when the accelerator pedal 70 is located further back than point a, the determination means 100 performs a process of switching from the cruise control means 110 to the driving control means 105, and the intermittent cruise mode is switched to the normal mode. As a result, the electric vehicle 50 is switched from cruising to normal driving, and is accelerated by the motor 10 in all operation patterns.

一方、間欠巡航モード中に、アクセルペダル70を逆方向へ戻す閉操作を行った場合、スロットル装置55は、第2開度信号に係るスロットル開度よりも当該スロットル開度が小さくなったことを示す第4開度信号を車内通信網54aへ出力する。
当該第4開度信号を車内通信網54aから取り込んだ制御部54は、判定手段100が、第4開度信号に係るスロットル開度が図6に示すアクセルペダルの位置が点cに対してどこに位置しているか判定する処理を行う。
ここで、点cの位置は、点bと同様に、第1開度信号に係る点aの位置から所定の割合で定まる位置であって、たとえば、第1開度信号に係るスロットル開度に対して50%のスロットル開度となる位置を点cとするといったように、制御プログラム上で任意に設定できる位置である。
第4開度信号に係るスロットル開度が、アクセルペダル70が点cの位置のときスロットル開度と同じかそれ以上の場合、判定手段100は、図6に示す点cよりも順方向奥側にアクセルペダル70が位置していると判定する。この場合、すなわち、アクセルペダル70の位置が点b-点c間である場合は、巡航制御手段110は、間欠巡航モードを維持する処理を行う。
一方、第4開度信号に係るスロットル開度が、アクセルペダル70が点cの位置のときスロットル開度以下の場合、判定手段100は、図6に示す点cよりも逆方向手前側にアクセルペダル70が位置していると判定する。この場合、判定手段100は、巡航制御手段110から走行制御手段105に切り替える処理を行い、間欠巡航モードは、通常モードへ切り替えられる。これによって、巡航から通常走行に切り替えられ、電気自動車50は、全稼働パターンに切り替えられたモータ10の回生ブレーキによって減速される。
On the other hand, if the accelerator pedal 70 is returned in the reverse direction to close the throttle during intermittent cruising mode, the throttle device 55 outputs a fourth opening signal to the in-vehicle communication network 54a, indicating that the throttle opening has become smaller than the throttle opening corresponding to the second opening signal.
The control unit 54 receives the fourth opening signal from the in-vehicle communication network 54a, and the determination means 100 performs processing to determine where the throttle opening corresponding to the fourth opening signal is located relative to the position of the accelerator pedal shown in Figure 6 at point c.
Here, the position of point c, like point b, is a position determined by a predetermined ratio from the position of point a related to the first opening signal, and is a position that can be set arbitrarily in the control program, for example, by setting point c to a position where the throttle opening is 50% of the throttle opening related to the first opening signal.
If the throttle opening corresponding to the fourth opening signal is equal to or greater than the throttle opening when the accelerator pedal 70 is at point c, the determination means 100 determines that the accelerator pedal 70 is located further forward than point c shown in Fig. 6. In this case, that is, when the accelerator pedal 70 is located between points b and c, the cruise control means 110 performs processing to maintain the intermittent cruise mode.
On the other hand, if the throttle opening corresponding to the fourth opening signal is equal to or less than the throttle opening when the accelerator pedal 70 is at point c, the determination means 100 determines that the accelerator pedal 70 is located in the reverse direction, forward of point c shown in Fig. 6. In this case, the determination means 100 performs a process of switching from the cruise control means 110 to the driving control means 105, and the intermittent cruise mode is switched to the normal mode. As a result, the mode is switched from cruising to normal driving, and the electric vehicle 50 is decelerated by the regenerative braking of the motor 10 that has been switched to the full operation pattern.

このように、巡航モード又は間欠巡航モードは、図6に示すアクセルペダル70の点a-点c間で維持されるように構成されており、巡航中であってもアクセルペダル70をある程度動かすことができる遊びが設けられている。
これによって、アクセルペダル70の点a-点c間に、いわゆる遊びの状態を設け、アクセルペダル70の操作に余裕を持たせることができ、巡航中にアクセルペダル70を動かすことができるようにすることで、たとえば、オートクルーズのように、長時間に亘って運転操作が簡略化されることによる注意力の低下を防止することができ、居眠り運転、わき見運転等を防止することができる。
In this way, the cruising mode or intermittent cruising mode is configured to be maintained between points a and c of the accelerator pedal 70 shown in Figure 6, and some play is provided to allow the accelerator pedal 70 to move to a certain extent even during cruising.
This provides a so-called play state between points a and c of accelerator pedal 70, allowing for some leeway in operating accelerator pedal 70. By making it possible to move accelerator pedal 70 while cruising, it is possible to prevent a decrease in attention due to simplified driving operations over long periods of time, such as in auto-cruise, and to prevent drowsy driving, distracted driving, etc.

アクセルペダル70の点a-点c間を外れて、巡航モード又は間欠巡航モードが解除されたときは、新たにアクセルペダル70の踏み込み量を一定にして、スロットル装置55におけるスロットル開度を一定にする操作を行ったとき、再び上記の第1開度信号に係る処理を経て制御部54は、通常モードから巡航モードへ切り替える処理を行う。
このように、アクセル装置56のアクセルペダル70の開操作又は閉操作によって、車両の加減速を操作するだけにとどまらず、通常の動力走行に係る通常モードと、速度を一定に保って巡航する巡航モードを切り替え可能に構成し、さらには巡航モード中に、モータ10の全稼働パターンと間欠稼働パターンを互い違いに動作させる間欠巡航モードへ切り替え可能に構成した。
そして、間欠稼働パターンにおいては、モータ10に係るロータ11を構成する二つの回転極群のうち、一の回転極群を休止させて、図2に示すように回転極対15,15を間欠的に励磁し、また、ステータ12を構成する二つの固定極群のうち、一の固定極群を休止させて、図2に示すように、固定極対17,17を間欠的に励磁するようにも構成している。
このようなモード切り替え、またパターン切り替えは特別な装置を組み込んだりすることなく、従来の制御部54にインストールされている制御プログラムへ追加インストールすることで容易に実現させることができ、間欠巡航モードにおいては、巡航中の電力消費を抑えてバッテリ21aの持ちを良くして航続距離を延ばすことができる。
なお、本実施例においては、説明を簡略化するため、回転極対15,15と固定極対17,17を二つのグループに分けて説明したが、これに限定するものでは無く、2つ以上の回転極群又は固定極群に分けて制御するようしても良い。その場合は、モータ10の出力をより一層細かく段階的に制御することができ、巡航中の電力消費をより効果的に抑制することができる。
When the accelerator pedal 70 moves away from point a to point c and the cruising mode or intermittent cruising mode is released, the amount of depression of the accelerator pedal 70 is made constant again, and an operation is performed to make the throttle opening in the throttle device 55 constant, and the control unit 54 again performs processing related to the above-mentioned first opening signal, and then performs processing to switch from the normal mode to the cruising mode.
In this way, by opening or closing the accelerator pedal 70 of the accelerator device 56, not only can the acceleration or deceleration of the vehicle be controlled, but it is also possible to switch between a normal mode for normal powered driving and a cruising mode in which the speed is maintained constant while cruising, and further, during the cruising mode, it is possible to switch to an intermittent cruising mode in which the motor 10 alternates between a full operation pattern and an intermittent operation pattern.
In the intermittent operation pattern, one of the two rotating pole groups constituting the rotor 11 of the motor 10 is rested and the rotating pole pair 15, 15 is intermittently excited as shown in Figure 2, and also, one of the two fixed pole groups constituting the stator 12 is rested and the fixed pole pair 17, 17 is intermittently excited as shown in Figure 2.
Such mode switching and pattern switching can be easily achieved by additionally installing a control program installed in the conventional control unit 54, without incorporating any special device. In the intermittent cruising mode, power consumption during cruising is reduced, improving the life of the battery 21a and extending the cruising range.
In this embodiment, the rotating pole pairs 15, 15 and the fixed pole pairs 17, 17 are divided into two groups for the sake of simplicity, but the present invention is not limited to this and they may be divided into two or more rotating pole groups or fixed pole groups for control. In this case, the output of the motor 10 can be controlled in even finer increments, and power consumption during cruising can be more effectively suppressed.

続いて、本発明のリニアモータの出力制御システムに係る実施例を添付した図面にしたがって説明する。図8は、第2実施例に係るリニアモータの構成の概略を示す説明図である。 Next, an embodiment of the linear motor output control system of the present invention will be described with reference to the attached drawings. Figure 8 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of a linear motor according to the second embodiment.

本実施例に係るリニアモータ150は、図8に示すように、移動体151と、移動経路152を有している。
移動経路152は、ガイドレール153を備え、当該ガイドレール153に沿ったステータ154を有している。ステータ154は、複数個の電磁石を並設してなる固定極155から構成されている。
移動体151は、ステータ154と対向配置されたスライダ156を有している。スライダ156は、少なくとも一つの電磁石からなる移動極157から構成されている。
また、リニアモータ150は、図9に示すように、ステータ側制御部160と、スライダ側制御部165を有している。ステータ側制御部160は、固定極155を構成する電磁石を励磁しまたは消磁する制御を行うと共に、固定極155の極性を切り替える制御を行うように構成されている。また、スライダ側制御部165は、移動極157を構成する電磁石を励磁しまたは消磁する制御を行うと共に、移動極157の極性を切り替える制御を行うように構成されている。
ステータ側制御部160とスライダ側制御部165が協働することによって、ガイドレール153に沿ってステータ155に対向配置されたスライダ156を移動させることができる。これによって、移動体151は、ガイドレール153に沿って前進又は後退させる制御を行うことができる。
なお、本実施例に係るリニアモータ150は、車両に適用可能な規模を想定しているが、これに限定意されるものではなく、たとえば、所定の搬送経路を備えた産業機械又は製造ライン、或いは電車、家屋の出入り口等の引き戸を備えた自動ドア等に適用することもできる。
As shown in FIG. 8, the linear motor 150 according to this embodiment has a moving body 151 and a moving path 152 .
The moving path 152 includes a guide rail 153 and a stator 154 that is arranged along the guide rail 153. The stator 154 is composed of a fixed pole 155 that is made up of a plurality of electromagnets arranged in parallel.
The moving body 151 has a slider 156 disposed opposite to the stator 154. The slider 156 is composed of a moving pole 157 made up of at least one electromagnet.
9, the linear motor 150 has a stator-side control unit 160 and a slider-side control unit 165. The stator-side control unit 160 is configured to control the magnetization or demagnetization of the electromagnet that constitutes the fixed pole 155, and to control switching of the polarity of the fixed pole 155. The slider-side control unit 165 is configured to control the magnetization or demagnetization of the electromagnet that constitutes the moving pole 157, and to control switching of the polarity of the moving pole 157.
The stator-side control unit 160 and the slider-side control unit 165 cooperate with each other to move the slider 156, which is disposed opposite the stator 155, along the guide rail 153. This allows the moving body 151 to be controlled to move forward or backward along the guide rail 153.
Incidentally, the linear motor 150 according to this embodiment is assumed to be of a scale applicable to vehicles, but is not limited to this and can also be applied, for example, to industrial machinery or production lines equipped with a predetermined conveying path, or to trains, automatic doors equipped with sliding doors such as entrances and exits of houses, and the like.

ステータ154は、図9に示すように、複数個の固定極155と、当該固定極155へ流す電流のオン・オフと当該電流の向きを切り替えることができる半導体からなる複数個のステータ側スイッチング素子161とから構成されており、ステータ側スイッチング素子161は、別個独立にステータ側制御部160と接続されている。
固定極155は、図8に示すように、ガイドレール153を備えた所定の移動経路152に沿って並設されている。一の固定極155に対して、図9に示すように、一のステータ側スイッチング素子161が接続され、固定極155毎に別個独立してステータ側スイッチング素子161を介して給電可能に構成されている。
これによって、ステータ側制御部160は、ステータ154を構成する各固定極155に対して別個独立に給電して、各固定極155の電磁石を別個独立に励磁させることができる。
As shown in FIG. 9 , the stator 154 is composed of a plurality of fixed poles 155 and a plurality of stator side switching elements 161 made of semiconductors that can turn on and off the current flowing to the fixed poles 155 and switch the direction of the current, and the stator side switching elements 161 are independently connected to the stator side control unit 160.
As shown in Fig. 8, the fixed poles 155 are arranged in parallel along a predetermined moving path 152 having a guide rail 153. As shown in Fig. 9, one stator side switching element 161 is connected to each fixed pole 155, and power can be supplied to each fixed pole 155 via the stator side switching element 161 independently.
This allows the stator side control unit 160 to supply power separately and independently to each of the fixed poles 155 constituting the stator 154, and to excite the electromagnets of each of the fixed poles 155 separately and independently.

スライダ156は、図9に示すように、少なくとも一つの移動極157と、当該移動極157へ流す電流のオン・オフと当該電流の向きを切り替えることができる半導体からなる少なくとも一つのスライダ側スイッチング素子166とから構成されており、スライダ側スイッチング素子166は、別個独立にスライダ側制御部165と接続されている。
移動極157は、図8に示すように、ステータ154の固定極155と対向配置され、移動極157はスライダ側スイッチング素子166に接続されている。移動極157は、スライダ側スイッチング素子166を介して給電可能に構成されている。
これによって、スライダ側制御部165は、スライダ156を構成する移動極157に対して給電して、移動極157の電磁石を励磁させることができる。
As shown in FIG. 9, the slider 156 is composed of at least one moving pole 157 and at least one slider-side switching element 166 made of a semiconductor that can turn on and off the current flowing to the moving pole 157 and switch the direction of the current, and the slider-side switching element 166 is independently connected to a slider-side control unit 165.
8, the moving pole 157 is disposed opposite the fixed pole 155 of the stator 154, and the moving pole 157 is connected to a slider-side switching element 166. The moving pole 157 is configured to be capable of supplying power via the slider-side switching element 166.
This enables the slider side control section 165 to supply power to the moving pole 157 constituting the slider 156 and excite the electromagnet of the moving pole 157 .

そして、移動体151を移動経路152にセットし、通電して固定極155又は移動極157を構成する電磁石を励磁させたとき、固定極155と移動極157が互いに相反する磁極を備えるようにスイッチング素子161,166が極性を割り当てて、移動体151側のスライダ156と移動経路側のステータ154の、互いに反発することによって、移動体151は、移動経路152に対して所定の間隔を開けて浮揚するリニアモータ150が構成される。
そして、ステータ側スイッチング素子161が、固定極の磁極を次々に切り替えることで、スライダ156の移動極157の電磁石と、固定極155の電磁石が、互いに引き合い、反発することによって、ステータ154に対してスライダ156を滑動させることができ、リニアモータ150は、移動経路152に沿って移動体151を移動させることができる。
When the moving body 151 is set on the moving path 152 and electricity is passed through to excite the electromagnet that constitutes the fixed pole 155 or the moving pole 157, the switching elements 161, 166 assign polarities so that the fixed pole 155 and the moving pole 157 have opposing magnetic poles, and the slider 156 on the moving body 151 side and the stator 154 on the moving path side repel each other, forming a linear motor 150 in which the moving body 151 is levitated at a predetermined interval from the moving path 152.
The stator side switching element 161 successively switches the magnetic pole of the fixed pole, so that the electromagnet of the moving pole 157 of the slider 156 and the electromagnet of the fixed pole 155 attract and repel each other, causing the slider 156 to slide relative to the stator 154, and the linear motor 150 can move the moving body 151 along the moving path 152.

ステータ側制御部160とスライダ側制御部165は、図9に示すように、それぞれスイッチング素子管理手段170,175と、スイッチング制御手段171,176を備えている。 As shown in FIG. 9, the stator side control unit 160 and the slider side control unit 165 are equipped with switching element management means 170, 175 and switching control means 171, 176, respectively.

ステータ側スイッチング素子管理手段170は、複数個のステータ側スイッチング素子161をそれぞれ別個独立に管理して、それらステータ側スイッチング素子161に接続された固定極155の位置を識別可能に構成されている。
スライダ側スイッチング素子管理手段175は、複数個のスライダ側スイッチング素子166をそれぞれ別個独立に管理して、それらスライダ側スイッチング素子166に接続された移動極157の位置を識別可能に構成されている。
具体的には、図9に示すように、ステータ154側、スライダ156側それぞれのスイッチング素子161,166に対して識別番号を付すナンバリング処理を行う。これによって、ステータ側スイッチング素子161に接続されている固定極155と、スライダ側スイッチング素子166に接続されている移動極157は、図9に示すように各スイッチング素子161,166に紐づけられているので、それらを容易に識別することができる。
The stator side switching element management means 170 is configured to manage the plurality of stator side switching elements 161 separately and independently, and to be able to identify the positions of the fixed poles 155 connected to these stator side switching elements 161 .
The slider side switching element managing means 175 is configured to manage the plurality of slider side switching elements 166 separately and independently, and to be able to identify the positions of the moving poles 157 connected to those slider side switching elements 166 .
Specifically, as shown in Fig. 9, a numbering process is performed to assign identification numbers to the switching elements 161, 166 on the stator 154 side and the slider 156 side, respectively. As a result, the fixed pole 155 connected to the stator side switching element 161 and the moving pole 157 connected to the slider side switching element 166 are linked to the respective switching elements 161, 166 as shown in Fig. 9, and therefore can be easily identified.

続いて、ステータ側スイッチング素子管理手段170は、図9に示すように、スイッチング素子161に付された各番号と、所定の条件に基づいて、固定極155を複数のグループに分ける処理を行う。以下、複数の固定極155からなるグループを固定極群と称する。
図2に示した固定極群は、各固定極155に振られた番号が奇数であるものを第1固定極群として実線で示し、偶数であるものを第2固定極群として点線で示している。
また、図2に示した移動極157は、スライダ側スイッチング素子管理手段175によって先頭から1番乃至4番の番号が振られ、後述するスイッチング制御手段でそれら移動極157のうち、任意の移動極157を励磁可能に構成されている。
なお、本実施例において、ステータ側スイッチング素子管理手段170は、スイッチング素子161に付された各番号に基づいて、奇数と偶数の2グループに振り分けた例を図8に示したが、これに限定されるものでは無く、各番号に基づいて、たとえばABCの3つのグループに振り分けたり、またABCDの4つのグループに振り分けたりと、任意の複数のグループに分けることができる。
Next, the stator side switching element management means 170 performs a process of dividing the fixed poles 155 into a plurality of groups based on the numbers assigned to the switching elements 161 and on predetermined conditions, as shown in Fig. 9. Hereinafter, a group consisting of a plurality of fixed poles 155 is referred to as a fixed pole group.
In the fixed pole group shown in FIG. 2, the fixed poles 155 having odd numbers assigned thereto are indicated by solid lines as a first fixed pole group, and the fixed poles 155 having even numbers assigned thereto are indicated by dotted lines as a second fixed pole group.
The moving poles 157 shown in FIG. 2 are numbered from 1 to 4 by the slider-side switching element management means 175, and any one of the moving poles 157 can be excited by a switching control means described later.
In this embodiment, the stator side switching element management means 170 divides the switching elements 161 into two groups, odd and even, based on the numbers assigned to the switching elements 161 as shown in FIG. 8, but this is not limited to this. The switching elements can be divided into any number of groups based on the numbers, for example, into three groups, A, B, C, or four groups, A, B, C, D, or the like.

スイッチング制御手段171,176は、図9に示すように、電源スイッチング手段172,177と、極性スイッチング手段173,178とを有している。
電源スイッチング手段172,177は、電源をオンにして電磁石を励磁し、また電源をオフにして電磁を消磁する処理を行うように構成されている。
これによって、ステータ側電源スイッチング手段172に制御される各固定極155と、スライダ側電源スイッチング手段177に制御される各移動極157は、電源がオンにされたとき励磁し、またはオフにされたとき消磁することができる。
極性スイッチング手段173,178は、各固定極155、又は各移動極157毎に、電源スイッチング手段172,177で励磁された各固定極155又は移動極157を、N極又はS極のいずれかへ振り分けると共に、電流の向きによって各固定極155又は各移動極157毎に極性を切替可能に構成されている。
As shown in FIG. 9, the switching control means 171 and 176 include power supply switching means 172 and 177 and polarity switching means 173 and 178 .
The power supply switching means 172, 177 are configured to perform a process of turning on the power supply to excite the electromagnets and turning off the power supply to demagnetize the electromagnets .
This allows each fixed pole 155 controlled by the stator side power supply switching means 172 and each moving pole 157 controlled by the slider side power supply switching means 177 to be excited when the power supply is turned on, or demagnetized when the power supply is turned off.
The polarity switching means 173, 178 are configured to distribute each fixed pole 155 or each moving pole 157 excited by the power supply switching means 172, 177 to either an N pole or an S pole, and to switch the polarity for each fixed pole 155 or each moving pole 157 depending on the direction of the current.

ステータ側スイッチング制御手段171は、ステータ側電源スイッチング手段172とステータ側極性スイッチング手段173を協働させて、上記の第1固定極群、第2固定極群のグループごとにまとめて、極性を振り分け、電磁石の励磁または消磁を自在に処理可能に構成されている。
図8に示した固定極155は、実線で示した第1固定極群が動作しているときは、一つおきにN極とS極が互い違いに極性が振り分けられて励磁されれ、点線で示した第2固定極群も動作するときは、隣り合う固定極で互い違いになるように、たとえば、第1固定極群をN極に、第2固定極群をS極に振り分ける処理操作が行われる。
このように固定極155を第1又は第2固定極群に振り分けて、各固定極群に含まれている固定極155のN極又はS極の並びを組み替え、極性の向きを設定することによって、ステータ154を構成する固定極155をグループごとに瞬時に制御することができる。
これによって、ステータ154上で励磁されている固定極155の個数を調整して磁力の大きさを自在に調整することができる。そのため、リニアモータ150の機械損、銅損、エネルギー損等の損失を抑制すると共に、電力消費を抑え、高効率でリニアモータ150を動作させることができる。
なお、本実施例においては、説明を簡略化するため、第1固定極群、第2固定極群の2グループを例示したが、これに限定されるものではなく、2以上の複数個の固定極群を形成して制御するようにしても良い。
The stator side switching control means 171 is configured to cooperate with the stator side power supply switching means 172 and the stator side polarity switching means 173 to collectively group the above-mentioned first fixed pole group and second fixed pole group, assign polarity, and freely magnetize or demagnetize the electromagnets.
When the first fixed pole group shown in solid lines in FIG. 8 is operating, every other fixed pole is excited with alternating north and south poles, and when the second fixed pole group shown in dotted lines is also operating, a processing operation is performed to, for example, assign the first fixed pole group to north poles and the second fixed pole group to south poles so that adjacent fixed poles are alternated.
In this manner, by allocating the fixed poles 155 to a first or second fixed pole group, rearranging the N or S poles of the fixed poles 155 contained in each fixed pole group, and setting the polarity direction, the fixed poles 155 that make up the stator 154 can be instantly controlled by group.
This makes it possible to freely adjust the magnitude of the magnetic force by adjusting the number of fixed poles 155 excited on the stator 154. As a result, it is possible to suppress losses such as mechanical loss, copper loss, and energy loss of the linear motor 150, as well as to reduce power consumption, and to operate the linear motor 150 with high efficiency.
In this embodiment, in order to simplify the explanation, two groups, a first fixed pole group and a second fixed pole group, are exemplified, but this is not limited to this, and two or more fixed pole groups may be formed and controlled.

また上記のように、固定極155を固定極群のグループごとにまとめて瞬時に制御するようにしたことによって、ステータ側スイッチング制御手段171は、リニアモータ150の出力を低くする場合には、励磁させる電磁石を少なく、すなわち、固定極群のグループを間引くように制御する、すなわち、ステータ154において動作させる固定極155がガイドレール153に沿って間欠的に配置される。このように、リニアモータ150の出力に応じて動作させる固定極155を間欠的に間引くことによって、出力が低い場合、また移動体151が慣性で移動しているとき、励磁させる電磁石の数を減らして電力の消費を抑えることができる。
また、上記のように間欠的に間引いて出力を自在に絞ることによって、リニアモータ150の移動体151が走り始める過渡状態ときのトルクを一時的に大きくして、その後走行が安定して定常状態に至ったときにはトルク抑える制御を行うことができる。
Also, as described above, by instantly controlling the fixed poles 155 collectively for each group of the fixed pole group, the stator side switching control means 171 controls to reduce the number of electromagnets to be excited, i.e., to thin out groups of the fixed pole group, when the output of the linear motor 150 is to be reduced, i.e., the fixed poles 155 to be operated in the stator 154 are intermittently arranged along the guide rail 153. In this way, by intermittently thinning out the fixed poles 155 to be operated according to the output of the linear motor 150, when the output is low or when the moving body 151 is moving by inertia, the number of electromagnets to be excited can be reduced, thereby suppressing power consumption.
Furthermore, by intermittently thinning out the output as described above and freely reducing the output, it is possible to temporarily increase the torque during the transient state when the moving body 151 of the linear motor 150 begins to move, and then control the torque to be reduced when the movement stabilizes and reaches a steady state.

ステータ側制御部160がリニアモータ150の出力を上げ又は下げる制御を行う場合、ステータ側スイッチング制御手段171は、ステータ側電源スイッチング手段172とステータ側極性スイッチング手段173を協働させて、上記のように、所定の固定極群に含まれる固定極155を構成する電磁石を瞬時に励磁し、励磁された固定極155の磁極の向きを瞬時に切り替えて適宜振り分けるように構成されている。
この切り替えるタイミングは、たとえば、ステータ154側で隣り合う固定極155のN極とS極の中間地点を、対向するスライダ156側の移動極157が通過する瞬間が好ましい。当該タイミングで切り替えることによって、磁束密度が小さく、隣り合うN極とS極の磁力線が打ち消しあう部分で電磁石を励磁し、又は極性を切り替えることができるので、リニアモータ150の出力に対する影響を小さくすることができる。
When the stator side control unit 160 controls the output of the linear motor 150 to be increased or decreased, the stator side switching control means 171 is configured to cooperate with the stator side power supply switching means 172 and the stator side polarity switching means 173 to instantaneously excite the electromagnets that constitute the fixed poles 155 included in a specified fixed pole group, as described above, and to instantly switch the magnetic pole orientation of the excited fixed poles 155 to distribute them appropriately.
The timing for this switching is preferably, for example, the moment when the opposing moving pole 157 on the slider 156 side passes the midpoint between the N pole and S pole of adjacent fixed pole 155 on the stator 154 side. By switching at this timing, the electromagnet can be excited or the polarity can be switched in a portion where the magnetic flux density is small and the magnetic field lines of the adjacent N pole and S pole cancel each other out, so that the effect on the output of the linear motor 150 can be reduced.

一方、スライダ側スイッチング制御手段176は、スライダ側電源スイッチング手段177とスライダ側極性スイッチング手段178を協働させて、移動極157の極性を振り分け、電磁石の励磁または消磁を自在に処理可能に構成されている。
図8に示した移動極157は、実線で示した第1移動極が少なくとも必ず動作する少なくとも一つの基準移動極として設定されている。当該基準移動極に基に、図8に示す移動体151においてはかかる負荷に応じて、動作させる移動極を最大4つまで増加させ、又は減少させることができるように構成されている。このとき、移動体151にかかる負荷に応じて、移動極157のN極又はS極の並びを組み替え、極性の向きを設定することによって、スライダ156を構成する移動極157をそれぞれ別個独立して瞬時に制御することができる。
これによって、スライダ156上で励磁されている移動極157の個数を調整して磁力の大きさを自在に調整することができる。そのため、リニアモータ150の機械損、銅損、エネルギー損等の損失を抑制すると共に、電力消費を抑え、高効率でリニアモータ150を動作させることができる。
上記に示した、リニアモータ150を、列車に適用した場合に行われる出力制御システムに係る実施例を以下説明する。
On the other hand, the slider side switching control means 176 is configured to cooperate with the slider side power supply switching means 177 and the slider side polarity switching means 178 to distribute the polarity of the moving pole 157 and freely process the excitation or demagnetization of the electromagnet.
The moving poles 157 shown in Fig. 8 are set as at least one reference moving pole, the first moving pole shown by the solid line, which always operates. Based on the reference moving pole, the moving body 151 shown in Fig. 8 is configured so that the number of moving poles to be operated can be increased or decreased up to a maximum of four depending on the load. At this time, by rearranging the N poles or S poles of the moving poles 157 and setting the polarity direction depending on the load on the moving body 151, the moving poles 157 constituting the slider 156 can be instantly controlled separately and independently.
This makes it possible to freely adjust the magnitude of the magnetic force by adjusting the number of excited moving poles 157 on the slider 156. As a result, it is possible to suppress losses such as mechanical loss, copper loss, and energy loss of the linear motor 150, as well as to reduce power consumption, and to operate the linear motor 150 with high efficiency.
An embodiment of an output control system implemented when the linear motor 150 described above is applied to a train will be described below.

本実施例に係るリニアモータ150を適用した列車200は、図4に示すように、駆動機関201と、当該駆動機関201を制御する制御部204、スロットル装置205、アクセル装置206、制動装置207が接続された車内通信網204aを有している。
また列車200は、ガイドレール153、及びステータ154を備えた線路210に沿って移動可能に構成されている。
As shown in FIG. 4, a train 200 to which the linear motor 150 according to this embodiment is applied has an in-car communication network 204a to which a driving engine 201, a control unit 204 for controlling the driving engine 201, a throttle device 205, an accelerator device 206, and a braking device 207 are connected.
The train 200 is also configured to be able to move along a track 210 that includes a guide rail 153 and a stator 154 .

駆動機関201は、図10に示すように、スライダ156を有し、線路210上のステータ154と対向配置されている。
スライダ156とステータ154から上記したようにリニアモータ150が構成されている。
As shown in FIG. 10, the driving engine 201 has a slider 156 and is disposed opposite the stator 154 on the track 210 .
As described above, the linear motor 150 is composed of the slider 156 and the stator 154 .

制御部204は、車内通信網204aを備えている。車内通信網204aには、駆動機関201をはじめとして、スロットル装置205、アクセル装置206等、列車200が備える各装置が接続され、互いに通信可能に構成されている。これによって、たとえば、制御部204が、スロットル装置205から送信された開度信号を、車内通信網204aを介して受信し、当該開度信号に基づいて形成した出力制御信号を車内通信網204aへ出力して、駆動機関201を処理操作することによって、列車200を走行させることができる。 The control unit 204 is equipped with an in-car communication network 204a. The in-car communication network 204a is connected to each device of the train 200, including the drive engine 201, the throttle device 205, the accelerator device 206, etc., and is configured to be able to communicate with each other. This allows the control unit 204 to, for example, receive an opening signal transmitted from the throttle device 205 via the in-car communication network 204a, output an output control signal formed based on the opening signal to the in-car communication network 204a, and process and operate the drive engine 201, thereby allowing the train 200 to run.

スロットル装置205は、スロットル本体205aと、当該スロットル本体205aの開き具合をスロットル開度として検出可能な開度センサ221を有している。当該開度センサ221は、検出したスロットル本体205aのアナログ的なスロットル開度の大きさをデジタル変換して、電子的な開度信号を形成するように構成されている。形成された当該開度信号は、スロットル装置205から車内通信網204aへ出力される。 The throttle device 205 has a throttle body 205a and an opening sensor 221 that can detect the opening degree of the throttle body 205a as the throttle opening degree. The opening sensor 221 is configured to digitally convert the detected analog throttle opening degree of the throttle body 205a to form an electronic opening degree signal. The formed opening degree signal is output from the throttle device 205 to the in-vehicle communication network 204a.

制御部204は、リニアモータ150のスライダ側制御部165をその構成の中に含み、車内通信網204a上を伝送している開度信号を取り込み、当該開度信号に基づいて駆動機関201のリニアモータ150の出力を制御する出力制御信号を形成するように構成されている。形成された出力制御信号は、制御部204から車内通信網204aへ出力される。
一方、図10に示すように、線路210の沿線上、所定の拠点に列車200の運行を制御する制御局250が設けられている。当該制御局内には列車200の運行制御システム251に加えて、リニアモータ150のステータ側制御部160が設けられている。
そして、スライダ側制御部165とステータ側制御部160によって、リニアモータ150の走行を制御するように構成されている。
The control unit 204 includes the slider side control unit 165 of the linear motor 150 in its configuration, and is configured to take in the opening signal transmitted over the in-vehicle communication network 204a, and to form an output control signal for controlling the output of the linear motor 150 of the drive engine 201 based on the opening signal. The formed output control signal is output from the control unit 204 to the in-vehicle communication network 204a.
10, a control station 250 that controls the operation of the train 200 is provided at a predetermined base along the track 210. In addition to a train operation control system 251 for the train 200, the control station also includes a stator side control unit 160 for the linear motor 150.
The slider side control unit 165 and the stator side control unit 160 are configured to control the running of the linear motor 150 .

アクセル装置206は、図12に示すように、運転手による入力操作によって動作可能なマスコン220を有している。
ここで、マスコン220を奥側へ押す操作を、アクセル装置206の開操作とし、このとき押されたマスコン220が進む方向を順方向とする。一方、マスコン220を手前側へ引く操作を、アクセル装置206の閉操作とし、このとき引かれたマスコン220が戻る方向を逆方向とする。
アクセル装置206は、上記のマスコン220に係る開閉操作に応じて入力信号を形成するように構成されている。形成された入力信号は、車内通信網204aへ随時出力される。
As shown in FIG. 12, the accelerator device 206 has a master controller 220 that can be operated by an input operation by the driver.
Here, the operation of pushing the master controller 220 backward is defined as the opening operation of the accelerator device 206, and the direction in which the pushed master controller 220 moves forward at this time is defined as the forward direction. On the other hand, the operation of pulling the master controller 220 forward is defined as the closing operation of the accelerator device 206, and the direction in which the pulled master controller 220 returns at this time is defined as the reverse direction.
The accelerator device 206 is configured to generate an input signal in response to the opening and closing operation of the master controller 220. The generated input signal is output to the in-vehicle communication network 204a as needed.

スロットル装置205は、車内通信網204a上を伝送している入力信号を取り込み、当該入力信号に基づいて、スロットル本体205aを所定のスロットル開度で開閉するように構成されている。当該スロットル開度を検出した開度センサ221は上記のように適切な開度信号を形成し、当該開度信号に基づいて制御部204は上記のように駆動機関201に対する出力制御信号を形成する。
このようにして、マスコン220が押され、又は引かれた操作量に応じて、入力信号が形成され、当該入力信号に基づいて開閉するスロットル本体205aの開度信号が形成され、制御部204は当該開度信号に基づいて駆動機関201の出力の増減に係る出力制御信号を形成するように構成されている。
The throttle device 205 is configured to receive an input signal transmitted over the in-vehicle communication network 204a and open/close the throttle body 205a at a predetermined throttle opening based on the input signal. The throttle opening sensor 221 detects the throttle opening and generates an appropriate opening signal as described above, and the control unit 204 generates an output control signal for the drive engine 201 based on the opening signal as described above.
In this way, an input signal is formed depending on the amount by which the master controller 220 is pushed or pulled, an opening signal for the throttle body 205a, which opens and closes based on the input signal, is formed, and the control unit 204 is configured to form an output control signal related to the increase or decrease in the output of the drive engine 201 based on the opening signal.

制動装置207は、列車200が有するブレーキ等の制動機構を制御可能に構成されている。
ここで、制動装置207は、車内通信網204a上を伝送している出力制御信号を取り込み、当該出力制御信号に基づいて、制動信号を形成して、車内通信網204aへ出力する。ブレーキ等の制動機構は、車内通信網204aから取り込んだ制動信号に基づいて、列車200を制動する。
このようにして、マスコン220を押す操作量に応じてスロットル開度を大きくして加速させる制御を行うことができる一方で、マスコン220を引く操作量に応じて制動機構による制動力を大きくして減速させる制御を行うことができる。
The braking device 207 is configured to be able to control braking mechanisms such as brakes that the train 200 has.
Here, the braking device 207 receives an output control signal transmitted on the in-car communication network 204a, forms a braking signal based on the output control signal, and outputs the braking signal to the in-car communication network 204a. A braking mechanism such as a brake brakes the train 200 based on the braking signal received from the in-car communication network 204a.
In this way, the throttle opening can be increased to accelerate the vehicle according to the amount of pushing the master controller 220, while the braking force applied by the braking mechanism can be increased to decelerate the vehicle according to the amount of pulling the master controller 220.

駆動機関201は、車内通信網204a上を伝送する出力制御信号を取り込み、当該出力制御信号に基づいてスライダ156へ供給される所定量の電力を要求する要求信号を形成するように構成されている。形成された要求信号は駆動機関201から車内通信網204aへ出力される。車内通信網204a上を伝送している当該要求信号を取り込んだ電力供給装置(図示略)は、要求信号に応じて架線または線路210から所定量の電力を駆動機関201へ供給するように構成されている。 The drive engine 201 is configured to take in an output control signal transmitted over the in-vehicle communication network 204a, and form a request signal that requests a predetermined amount of power to be supplied to the slider 156 based on the output control signal. The formed request signal is output from the drive engine 201 to the in-vehicle communication network 204a. A power supply device (not shown) that takes in the request signal transmitted over the in-vehicle communication network 204a is configured to supply a predetermined amount of power from the overhead line or line 210 to the drive engine 201 in response to the request signal.

要求信号が供給量を増やすものであった場合は、スライダ156へ供給される電力が増やされる。これによって、駆動機関201の出力を上げる処理が行われ、スライダ156を構成する移動極157のうち、動作させる移動極157の個数を増やしたり、磁力を増大させたりする処理が行われる。
これによって、列車200にかかる負荷が大きくなった場合であっても、一定の高さで浮揚させることができる。
要求信号が供給量を減らすものであった場合は、スライダ156へ供給される電力が減らされ、或いはカットされる。これによって、駆動機関201の出力を下げる処理が行われ、スライダ156を構成する移動極157のうち、停止させる移動極157の個数を減らしたり、磁力を減少させたりする処理が行われる。
これによって、列車200にかかる負荷が小さい場合であっても、一定の高さで浮揚させることができ、また列車200が停車し、乗客が乗降しているときは接地させて車体を安定させることができる。
このように、本実施例に係る列車200は、制御部204が備える車内通信網204a上で様々な信号を伝送させて、各装置は目的に合った信号を取り込み、また信号を出力する世に構成されており、制御部204は、各種信号に基づいて総合的に各装置を制御することによって、車両の走行を制御するように構成されている。
If the request signal is to increase the supply amount, the power supplied to the slider 156 is increased. This increases the output of the drive mechanism 201, and increases the number of moving poles 157 to be operated among the moving poles 157 constituting the slider 156, or increases the magnetic force.
This allows the train 200 to be levitated at a constant height even if the load on the train 200 increases.
If the request signal is to reduce the supply amount, the power supplied to the slider 156 is reduced or cut off. This reduces the output of the drive mechanism 201, and reduces the number of moving poles 157 to be stopped among the moving poles 157 that constitute the slider 156, or reduces the magnetic force.
This allows the train 200 to be levitated at a certain height even when the load on the train 200 is small, and when the train 200 stops and passengers are getting on and off, the train body can be stabilized by being grounded.
In this manner, the train 200 according to this embodiment is configured to transmit various signals over the in-car communication network 204a provided in the control unit 204, with each device receiving and outputting signals suited to its purpose, and the control unit 204 is configured to control the running of the vehicle by comprehensively controlling each device based on the various signals.

一方、車内通信網204aへ出力された上記の各種信号は、列車200の運行制御システム251が有する運行通信網251aに対しても同様に出力される。各種信号のうち、出力制御信号は、運行通信網251aを介して、制御局内のステータ側制御部160へ取り込まれる。 On the other hand, the various signals output to the in-car communication network 204a are also output to the operation communication network 251a of the operation control system 251 of the train 200. Of the various signals, the output control signal is taken into the stator side control unit 160 in the control station via the operation communication network 251a.

ステータ側制御部160は、運行通信網251aから取り込んだ出力制御信号に基づいてステータ154へ供給される所定量の電力を要求する要求信号を形成するように構成されている。形成された要求信号は制御局から運行通信網251aへ出力される。運行通信網251a上を伝送している当該要求信号を取り込んだ電力供給装置(図示略)は、要求信号に応じて線路210からガイドレール153を介して、所定量の電力をステータ154へ供給するように構成されている。 The stator side control unit 160 is configured to form a request signal that requests a predetermined amount of power to be supplied to the stator 154 based on an output control signal received from the operation communication network 251a. The formed request signal is output from the control station to the operation communication network 251a. A power supply device (not shown) that receives the request signal transmitted on the operation communication network 251a is configured to supply a predetermined amount of power to the stator 154 from the track 210 via the guide rail 153 in response to the request signal.

要求信号が供給量を増やすものであった場合は、ステータ154へ供給される電力が増やされる。これによって、ステータ154の出力を上げる処理が行われ、ステータ154を構成する第1固定極群と第2固定極群の双方を動作させたり、固定極155の磁力を増大させたりする処理が行われる。
これによって、列車200を加速させたり、全稼働パターンで動作させたりすることができる。
要求信号が供給量を減らすものであった場合は、ステータ154へ供給される電力が減らされ、或いはカットされる。これによって、ステータ154の出力を下げる処理が行われ、ステータ154を構成する第2固定極群を停止させたり、第1固定極群に属している固定極155の磁力を減少させたりする処理が行われる。
これによって、列車200を減速させたり、間欠稼働パターンで動作させたりすることができる。
If the request signal is to increase the supply amount, the power supplied to the stator 154 is increased. This increases the output of the stator 154, operates both the first fixed pole group and the second fixed pole group that constitute the stator 154, and increases the magnetic force of the fixed poles 155.
This allows the train 200 to accelerate and operate in a full working pattern.
If the request signal is to reduce the supply amount, the power supplied to the stator 154 is reduced or cut off. This reduces the output of the stator 154, stops the second fixed pole group that constitutes the stator 154, and reduces the magnetic force of the fixed poles 155 that belong to the first fixed pole group.
This allows the train 200 to be decelerated or operated in an intermittent operation pattern.

また、制御部204は、図11に示すように、スライダ156に係るスライダ側制御部165と共に走行制御手段105と、巡航制御手段110を有している。
走行制御手段105は、通常の走行を制御する走行制御信号を形成し、当該走行制御信号を車内通信網204aへ出力して、列車200の走行を制御するように構成されている。
このとき、列車200の走行モードを通常モードとする。
巡航制御手段110は、所定時間、一定の速度を維持しながら走行する巡航を制御する巡航制御信号を形成し、当該巡航制御信号を車内通信網204aへ出力して、列車200の巡航を制御するように構成されている。このとき、列車200の走行モードを巡航モードとする。
さらに、制御部204は、判定手段100を有している。
判定手段100は、制御部204が車内通信網204a上を伝送している開度信号を取り込んだとき、当該開度信号に含まれているスロットル開度の大きさに係る情報に基づいて、巡航であるか否かを判定するように構成されている。当該判定手段100の判定結果に基づいて、通常モードと巡航モードが切り替えられるように構成されている。
As shown in FIG. 11 , the control unit 204 has a slider side control unit 165 related to the slider 156 , a travel control means 105 , and a cruise control means 110 .
The running control means 105 is configured to generate a running control signal for controlling normal running, and output the running control signal to the in-car communication network 204 a to control the running of the train 200 .
At this time, the running mode of the train 200 is set to the normal mode.
The cruise control means 110 is configured to generate a cruise control signal for controlling cruising while maintaining a constant speed for a predetermined time, and output the cruise control signal to the in-car communication network 204a to control cruising of the train 200. At this time, the running mode of the train 200 is set to the cruise mode.
Furthermore, the control unit 204 includes a determination unit 100 .
The determination means 100 is configured to determine whether or not the vehicle is cruising based on information related to the magnitude of the throttle opening contained in the opening signal when the control unit 204 receives the opening signal transmitted over the in-vehicle communication network 204a. Based on the determination result of the determination means 100, the vehicle is configured to switch between the normal mode and the cruising mode.

上記の構成を有する列車200の駆動機関201の制御システムについて、添付した図面にしたがって以下説明する。図12は当該制御システムの際のマスコン220の操作例を示した説明図であり、図13は当該制御システムに基づく駆動機関の動作と列車200の速度との相関関係を示す説明図である。 The control system for the traction engine 201 of the train 200 having the above configuration will be described below with reference to the attached drawings. Figure 12 is an explanatory diagram showing an example of the operation of the master controller 220 when using this control system, and Figure 13 is an explanatory diagram showing the correlation between the operation of the traction engine based on this control system and the speed of the train 200.

列車200が走行しているとき、スロットル装置205は、随時変化するスロットル本体205aのアナログ的なスロットル開度を開度センサ221でデジタル変換してスロットル開度の大きさを示す情報を含んだ開度信号を随時形成する処理を行う。また、スロットル装置205は、形成した当該開度信号を車内通信網204aへ出力する処理行う。
制御部204は、車内通信網204a上を伝送している開度信号を取り込むように構成されている。走行制御手段105は、当該開度信号に基づいて走行制御信号を形成し、当該走行制御信号を車内通信網204aへ出力する。車内通信網204a上を伝送している走行制御信号は、駆動機関201、ドライブトレイン202、クラッチ装置215、変速装置216等の車内各装置へ入力されて操作処理が行われる。この走行制御信号に基づいて行われる操作処理による走行を通常走行とし、この時の走行モードを通常モードとする。
When the train 200 is running, the throttle device 205 performs a process of converting the analog throttle opening of the throttle body 205a, which changes at any time, into a digital value by the opening sensor 221, and generating an opening signal including information indicating the magnitude of the throttle opening at any time. The throttle device 205 also performs a process of outputting the generated opening signal to the in-car communication network 204a.
The control unit 204 is configured to take in the opening signal transmitted over the in-vehicle communication network 204a. The driving control means 105 forms a driving control signal based on the opening signal and outputs the driving control signal to the in-vehicle communication network 204a. The driving control signal transmitted over the in-vehicle communication network 204a is input to each in-vehicle device such as the drive engine 201, the drive train 202, the clutch device 215, the transmission device 216, etc., and is operated and processed. The driving performed by the operation processing based on this driving control signal is called normal driving, and the driving mode at this time is called the normal mode.

ここで、列車200が所定時間、一定の速度を維持して走行しているとき、スロットル装置205は、所定時間一定の開度が維持されるスロットル本体205aのアナログ的なスロットル開度を開度センサ221でデジタル変換してスロットル開度の大きさを示す情報を含んだ開度信号を随時形成する処理を行う。また、スロットル装置205は、形成した当該開度信号を車内通信網204aへ出力する処理行う。
スロットル開度が所定時間一定に維持されている情報を含んだ開度信号は、車内通信網204aを経由して制御部204へ入力される。
判定手段100は、当該開度信号からスロットル開度が所定時間一定に維持されている情報を読み取り、巡航状態にあると判定したとき、走行制御手段105から巡航制御手段110へ切り替える処理を行う。
巡航制御手段110へ切り替えたときの速度を巡航速度とし、このとき、制御部204へ入力された開度信号を第1開度信号とする。巡航速度で列車200が巡航する走行モードを巡航モードとする。
図12に示すアクセル装置206では、所定時間点aでマスコン220を止めたときに通常モードから巡航モードへ切り替えられるものとする。このモード切替は、マスコン220の停止位置に依存するものでは無く、停止時間が所定時間以上であるかによって行われるものであるから、点aの位置は第1開度信号に含まれるスロットル開度の大きさによるものであって、巡航速度に応じて位置が異なっている。
When the train 200 is running at a constant speed for a predetermined time, the throttle device 205 performs a process of converting the analog throttle opening of the throttle body 205a, which is maintained at a constant opening for a predetermined time, into a digital value by the opening sensor 221, and generating an opening signal including information indicating the magnitude of the throttle opening as needed. The throttle device 205 also performs a process of outputting the generated opening signal to the in-car communication network 204a.
An opening signal including information that the throttle opening has been maintained constant for a predetermined period of time is input to the control unit 204 via the in-vehicle communication network 204a.
The determination means 100 reads from the opening signal information that the throttle opening has been maintained constant for a predetermined period of time, and when it determines that the vehicle is in a cruising state, performs processing to switch from the driving control means 105 to the cruising control means 110.
The speed at which the cruise control means 110 is switched to is defined as the cruising speed, and the opening signal input to the control unit 204 at this time is defined as the first opening signal. The running mode in which the train 200 cruises at the cruising speed is defined as the cruising mode.
In the accelerator device 206 shown in Fig. 12, the mode is switched from normal mode to cruising mode when the master controller 220 is stopped at a predetermined time point a. This mode switching does not depend on the stopping position of the master controller 220, but is performed depending on whether the stopping time is equal to or longer than a predetermined time, so the position of point a depends on the magnitude of the throttle opening included in the first opening signal, and the position differs depending on the cruising speed.

巡航モード中に、マスコン220を逆方向へ戻す閉操作を行ったとき、スロットル装置205は、第1開度信号に係るスロットル開度よりも当該スロットル開度が小さくなったことを示す第2開度信号を車内通信網204aへ出力する。このとき、第2開度信号に係るスロットル開度でスロットル本体205aを開かせているアクセル装置206のマスコン220の位置は、点bである。
点bの位置は、第1開度信号に係る点aの位置から所定の割合で定まる位置であって、たとえば、第1開度信号に係るスロットル開度に対して80%のスロットル開度となる位置を点bとするといったように、制御プログラム上で任意に設定できる位置である。
During cruising mode, when the master controller 220 is returned in the reverse direction to close the throttle, the throttle device 205 outputs a second opening signal to the in-vehicle communication network 204a, indicating that the throttle opening has become smaller than the throttle opening corresponding to the first opening signal. At this time, the position of the master controller 220 of the accelerator device 206 that opens the throttle body 205a at the throttle opening corresponding to the second opening signal is point b.
The position of point b is a position determined by a predetermined ratio from the position of point a related to the first opening signal, and is a position that can be arbitrarily set in the control program, for example, by setting point b to a position where the throttle opening is 80% of the throttle opening related to the first opening signal.

当該第2開度信号を車内通信網204aから取り込んだ制御部204は、巡航制御手段100が、巡航モードを間欠巡航モードへ切り替える処理を行う。
間欠巡航モードとは、図10において点線で示したステータ154の第2固定極群を周期的に励磁し、ステータ154を第1及び第2固定極群のすべてを用いる全稼働パターンと、第1固定極群だけ用いて出力を半分にする間欠稼働パターンとを交互に繰り返して、列車200の巡航速度を維持するモードをいう。
また、このとき、図10に示したスライダ156の移動極157のうち、隣り合う移動極157の一方を励磁し、他方を消磁して、スライダ156内で間欠的に配置された移動極157で動作させるようにしても良い。
The control unit 204 receives the second opening signal from the in-vehicle communication network 204a, and the cruise control means 100 performs processing to switch the cruise mode to the intermittent cruise mode.
The intermittent cruising mode is a mode in which the second fixed pole group of the stator 154, shown by dotted lines in Figure 10, is periodically excited, and the cruising speed of the train 200 is maintained by alternating between a full operation pattern in which the stator 154 uses all of the first and second fixed pole groups, and an intermittent operation pattern in which only the first fixed pole group is used to halve the output.
In this case, among the moving poles 157 of the slider 156 shown in FIG. 10, one of the adjacent moving poles 157 may be excited and the other may be demagnetized to operate the slider 156 using the moving poles 157 arranged intermittently.

当該間欠巡航モード中、巡航制御手段110は、巡航制御信号に替わって間欠巡航制御信号を車内通信網204a及び運行通信網251aへ出力する。間欠巡航制御信号には、所定時間ごとにステータ154を全稼働パターンで動作させる情報と間欠稼働パターンで動作させる情報が交互に含まれるように形成されている。
これによって、間欠巡航制御信号を運行通信網251aから取り込んだステータ側制御手段160は、ステータ154を全稼働パターンと間欠稼働パターンで交互に動作させる処理操作を行う。
これによって、ステータ154は、その出力を周期的に変化させ、全稼働パターンと間欠稼働パターンとが、交互に周期的な動作を繰り返し、またそれぞれ交互に間欠的な動作を繰り返すことができる。
During the intermittent cruising mode, the cruising control means 110 outputs an intermittent cruising control signal to the in-vehicle communication network 204a and the vehicle operation communication network 251a in place of the cruising control signal. The intermittent cruising control signal is formed so as to alternately include information for operating the stator 154 in the full operation pattern and information for operating the stator 154 in the intermittent operation pattern at predetermined time intervals.
As a result, the stator side control means 160, which receives the intermittent cruise control signal from the traffic communication network 251a, performs processing operations to operate the stator 154 alternately between the full operation pattern and the intermittent operation pattern.
This allows the stator 154 to periodically change its output, so that the full operation pattern and the intermittent operation pattern can alternately repeat periodic operation, and also alternately repeat intermittent operation.

ここで、列車200が、ステータ154の出力を半分にする間欠稼働パターンで走行しているとき、全稼働パターンと比べて巡航速度を長時間にわたって維持することが困難である。
この問題に対して、列車200は、線路210上を慣性で走行するので、間欠稼働パターンであっても、急激な速度低下を招くことなく巡航速度を維持することができる。しかし、維持することができるとはいえ、空気抵抗、走行抵抗等を原因として、列車200の速度は緩やかに減少する。
そこで、図13に示すように、全稼働パターンをオフとしたとき、巡航制御手段110は、間欠巡航制御信号に基づいて、慣性が漸減するにしたがって、ハープ出力パターンに切り替わったステータ154の出力を漸増する処理を行う。
これによって、列車200は、図13に示すように、巡航速度を長時間に亘って一定に保持することができる。
Here, when the train 200 is running in an intermittent operation pattern in which the output of the stator 154 is halved, it is more difficult to maintain a cruising speed for a long period of time than in a full operation pattern.
To cope with this problem, the train 200 runs on the track 210 by inertia, so that even in an intermittent operation pattern, the train 200 can maintain a cruising speed without a sudden speed drop. However, even though the train 200 can maintain a cruising speed, the speed of the train 200 gradually decreases due to air resistance, running resistance, and the like.
Therefore, as shown in FIG. 13, when the full operation pattern is turned off, the cruise control means 110 performs processing to gradually increase the output of the stator 154, which has been switched to the harp output pattern, as the inertia gradually decreases based on the intermittent cruise control signal.
This allows the train 200 to maintain a constant cruising speed for a long period of time, as shown in FIG.

間欠巡航モード中に、マスコン220を順方向へ押す開操作を行った場合、スロットル装置205は、第2開度信号に係るスロットル開度よりも当該スロットル開度が大きくなったことを示す第3開度信号を車内通信網204aと運行通信網251aへ出力する。
当該第3開度信号を車内通信網204aから取り込んだ制御部204は、判定手段100が、第1開度信号と第3開度信号を比較判定する処理を行う。
第3開度信号に係るスロットル開度が、第1開度信号に係るスロットル開度と同じかそれ以下の場合、判定手段100は、図12に示す点aよりも逆方向手前側にマスコン220が位置していると判定する。この場合、すなわち、マスコン220の位置が点a-点b間である場合は、巡航制御手段110は、間欠巡航モードを維持する処理を行う。
一方、第3開度信号に係るスロットル開度が、第1開度信号に係るスロットル開度以上の場合、判定手段100は、図12に示す点aよりも順方向奥側にマスコン220が位置していると判定する。この場合、すなわち、マスコン220の位置が点aよりも奥にある場合、判定手段100は、巡航制御手段110から走行制御手段105に切り替える処理を行い、間欠巡航モードは、通常モードへ切り替えられる。これによって、巡航から通常走行に切り替えられて列車200は、全稼働パターンのリニアモータ150によって加速される。
When the master controller 220 is pushed forward to open the throttle during intermittent cruising mode, the throttle device 205 outputs a third opening signal to the in-vehicle communication network 204a and the operation communication network 251a, indicating that the throttle opening has become larger than the throttle opening corresponding to the second opening signal.
The control unit 204 receives the third opening signal from the in-vehicle communication network 204a, and the determining means 100 performs a process of comparing the first opening signal with the third opening signal.
When the throttle opening corresponding to the third opening signal is equal to or smaller than the throttle opening corresponding to the first opening signal, the determination means 100 determines that the master controller 220 is located in the opposite direction, ahead of point a shown in Fig. 12. In this case, that is, when the position of the master controller 220 is between points a and b, the cruise control means 110 performs processing to maintain the intermittent cruise mode.
On the other hand, when the throttle opening corresponding to the third opening signal is equal to or greater than the throttle opening corresponding to the first opening signal, the determination means 100 determines that the master controller 220 is located further back in the forward direction than point a shown in Fig. 12. In this case, that is, when the position of the master controller 220 is further back than point a, the determination means 100 performs a process of switching from the cruise control means 110 to the running control means 105, and the intermittent cruising mode is switched to the normal mode. As a result, the train 200 is switched from cruising to normal running, and is accelerated by the linear motor 150 in all operation patterns.

一方、間欠巡航モード中に、マスコン220を逆方向へ引く閉操作を行った場合、スロットル装置205は、第2開度信号に係るスロットル開度よりも当該スロットル開度が小さくなったことを示す第4開度信号を車内通信網204aと運行通信網251aへ出力する。
当該第4開度信号を車内通信網204aから取り込んだ制御部204は、判定手段100が、第4開度信号に係るスロットル開度が図12に示すマスコン220の位置が点cに対してどこに位置しているか判定する処理を行う。
ここで、点cの位置は、点bと同様に、第1開度信号に係る点aの位置から所定の割合で定まる位置であって、たとえば、第1開度信号に係るスロットル開度に対して50%のスロットル開度となる位置を点cとするといったように、制御プログラム上で任意に設定できる位置である。
第4開度信号に係るスロットル開度が、マスコン220が点cの位置のときスロットル開度と同じかそれ以上の場合、判定手段100は、図12に示す点cよりも順方向奥側にマスコン220が位置していると判定する。この場合、すなわち、マスコン220の位置が点b-点c間である場合は、巡航制御手段110は、間欠巡航モードを維持する処理を行う。
一方、第4開度信号に係るスロットル開度が、マスコン220が点cの位置のときスロットル開度以下の場合、判定手段100は、図12に示す点cよりも逆方向手前側にマスコン220が位置していると判定する。この場合、判定手段100は、巡航制御手段110から走行制御手段105に切り替える処理を行い、間欠巡航モードは、通常モードへ切り替えられる。これによって、巡航から通常走行に切り替えられ、列車200は、たとえば、全稼働パターンに切り替えられたリニアモータ150の回生ブレーキによって減速される。
On the other hand, when the master controller 220 is pulled in the reverse direction to close the throttle during intermittent cruising mode, the throttle device 205 outputs a fourth opening signal to the in-vehicle communication network 204a and the operation communication network 251a, indicating that the throttle opening has become smaller than the throttle opening corresponding to the second opening signal.
The control unit 204, which receives the fourth opening signal from the in-vehicle communication network 204a, performs processing in which the determination means 100 determines where the throttle opening related to the fourth opening signal is located relative to the position of the master controller 220 shown in Figure 12 with respect to point c.
Here, the position of point c, like point b, is a position determined by a predetermined ratio from the position of point a related to the first opening signal, and is a position that can be set arbitrarily in the control program, for example, by setting point c to a position where the throttle opening is 50% of the throttle opening related to the first opening signal.
If the throttle opening corresponding to the fourth opening signal is equal to or greater than the throttle opening when the master controller 220 is at point c, the determination means 100 determines that the master controller 220 is located further forward than point c shown in Fig. 12. In this case, that is, when the position of the master controller 220 is between points b and c, the cruise control means 110 performs processing to maintain the intermittent cruise mode.
On the other hand, if the throttle opening degree related to the fourth opening degree signal is equal to or less than the throttle opening degree when the master controller 220 is at point c, the determination means 100 determines that the master controller 220 is located in the reverse direction, ahead of point c shown in Fig. 12. In this case, the determination means 100 performs a process of switching from the cruise control means 110 to the running control means 105, and the intermittent cruise mode is switched to the normal mode. As a result, the mode is switched from cruising to normal running, and the train 200 is decelerated, for example, by regenerative braking of the linear motor 150 switched to the full operation pattern.

このように、巡航モード又は間欠巡航モードは、図12に示すマスコン220の点a-点c間で維持されるように構成されており、巡航中であってもマスコン220をある程度動かすことができる遊びが設けられている。
これによって、マスコン220の点a-点c間に、いわゆる遊びの状態を設け、マスコン220の操作に余裕を持たせることができ、巡航中にマスコン220を動かすことができるようにすることで、たとえば、オートクルーズのように、長時間に亘って運転操作が簡略化されることによる注意力の低下を防止することができ、居眠り運転、わき見運転等を防止することができる。
In this way, the cruising mode or intermittent cruising mode is configured to be maintained between points a and c of the master controller 220 shown in Figure 12, and some play is provided to allow the master controller 220 to move to a certain extent even during cruising.
This provides a so-called play state between points a and c of the master controller 220, allowing some leeway in operating the master controller 220. By making it possible to move the master controller 220 while cruising, it is possible to prevent a decrease in attention due to simplified driving operations over long periods of time, such as in auto-cruise, and to prevent drowsy driving, distracted driving, etc.

マスコン220の点a-点c間を外れて、巡航モード又は間欠巡航モードが解除されたときは、新たにマスコン220の位置を一定にして、スロットル装置205におけるスロットル開度を一定にする操作を行ったとき、再び上記の第1開度信号に係る処理を経て制御部204は、通常モードから巡航モードへ切り替える処理を行う。
このように、アクセル装置206のマスコン220の開操作又は閉操作によって、車両の加減速を操作するだけにとどまらず、通常の動力走行に係る通常モードと、速度を一定に保って巡航する巡航モードを切り替え可能に構成し、さらには巡航モード中に、ステータ154の全稼働パターンと間欠稼働パターンを互い違いに動作させる間欠巡航モードへ切り替え可能に構成した。
そして、間欠稼働パターンにおいては、ステータ154を構成する二つの固定極群のうち、一の固定極群を休止させて、図13に示すように、固定極155を間欠的に励磁するようにも構成している。
このようなモード切り替え、またパターン切り替えは、特別な装置を列車200又は線路210へ組み込んだりすることなく、従来の制御部204にインストールされている制御プログラムへ追加インストールすることで容易に実現させることができ、間欠巡航モードにおいては、巡航中の電力消費を抑えることができる。
When the master controller 220 moves out of the range between points a and c and the cruising mode or intermittent cruising mode is released, the position of the master controller 220 is fixed again, and an operation is performed to make the throttle opening in the throttle device 205 constant, and the control unit 204 again performs the processing related to the first opening signal described above and then performs the processing to switch from the normal mode to the cruising mode.
In this way, by opening or closing the master controller 220 of the accelerator device 206, not only can the acceleration or deceleration of the vehicle be controlled, but also it is possible to switch between a normal mode for normal powered driving and a cruising mode in which the speed is kept constant while cruising, and furthermore, during the cruising mode, it is possible to switch to an intermittent cruising mode in which the full operation pattern and the intermittent operation pattern of the stator 154 are alternately operated.
In the intermittent operation pattern, one of the two fixed pole groups constituting the stator 154 is rested, and the fixed poles 155 are intermittently excited, as shown in FIG.
Such mode switching or pattern switching can be easily achieved by additionally installing a control program installed in the conventional control unit 204, without incorporating any special device into the train 200 or the track 210, and in the intermittent cruising mode, power consumption during cruising can be reduced.

10…モータ、10a…モータ本体、
11…ロータ、11a…出力軸、12…ステータ、13…制御部、
15…回転極、16…ロータ側スイッチング素子、17…固定極、18…ステータ側スイッチング素子、
20…スイッチング素子管理手段、21…スイッチング制御手段、23…電源スイッチング手段、24…極性スイッチング手段、

50…電気自動車、51…駆動機関、52…ドライブトレイン、52a…ドライブシャフト、53…駆動輪、54…制御部、54a…車内通信網、55…スロットル装置、55a…スロットル本体、56…アクセル装置、
60…エンジン、61…モータ、61a…バッテリ、62…フライホイール、
65…クラッチ装置、66…変速装置、67…主ロータ、68…従ロータ、
70…アクセルペダル、71…開度センサ、
100…判定手段、105…走行制御手段、110…巡航制御手段。

150…リニアモータ、151…移動体、152…移動経路、153…ガイドレール、
154…ステータ、155…固定極、
156…スライダ、157…移動極、

200…列車、210…線路、
201…駆動機関、204…制御部、204a…車内通信網、205…スロットル装置、205a…スロットル本体、206…アクセル装置、207…制動装置、
220…マスコン、221…開度センサ、
250…制御局、251…運行制御システム、251a…運行通信網。
10...motor, 10a...motor body,
11: rotor; 11a: output shaft; 12: stator; 13: control unit;
15... rotating pole, 16... rotor side switching element, 17... fixed pole, 18... stator side switching element,
20: switching element management means, 21: switching control means, 23: power supply switching means, 24: polarity switching means,

50...electric vehicle, 51...drive engine, 52...drive train, 52a...drive shaft, 53...drive wheel, 54...control unit, 54a...in-vehicle communication network, 55...throttle device, 55a...throttle body, 56...accelerator device,
60: engine; 61: motor; 61a: battery; 62: flywheel;
65: clutch device; 66: transmission device; 67: main rotor; 68: slave rotor;
70: accelerator pedal, 71: opening sensor,
100...determination means, 105...travel control means, 110...cruise control means.

150: Linear motor; 151: Moving body; 152: Moving path; 153: Guide rail;
154... stator, 155... fixed pole,
156: slider; 157: moving pole;

200...train, 210...railroad tracks,
201: drive engine, 204: control unit, 204a: in-vehicle communication network, 205: throttle device, 205a: throttle body, 206: accelerator device, 207: braking device,
220...master controller, 221...opening sensor,
250...control station, 251...operation control system, 251a...operation communication network.

Claims (2)

中心軸を挟んで対向配置された回転極対を、前記中心軸を中心に複数個放射状に配置して形成されたロータを備えた出力軸と、
前記中心軸を挟んで対向配置された固定極対を、前記回転極対と対向するように、前記中心軸を中心に複数個放射状に配置して、前記ロータを囲繞するように形成されたステータを備え、前記出力軸を回動自在に軸支する筒体状のモータ本体と、
前記出力軸から出力される回転動力を制御する制御部と、
から構成されるモータにおいて、
前記制御部が、前記ステータに対する前記ロータの回転数を制御して、前記出力軸の前記回転動力に係る出力を制御するようにした電気自動車用モータの出力制御システムであって、
前記固定極対に、所定の位置から順に番号を付し、
付された番号にしたがって、前記モータ本体内壁の周方向に沿って配置された前記固定極対を所定の条件にしたがって複数のグループに分けて、複数組の固定極群を形成し、
前記回転極対に、所定の位置から順に番号を付し、
付された番号にしたがって、前記回転極対を前記出力軸の周方向に沿って所定の条件にしたがって複数のグループに分けて、複数組の回転極群を形成して、
前記回転動力に係る出力に応じて、
前記制御部が、動作させる前記固定極群又は前記回転極群を選択して、
低出力時には、選択された一の前記固定極群又は一の前記回転極群を動作させて、他の前記固定極群又は他の前記回転極群を休止させて、前記固定極対又は前記回転極対が間引かれて動作するようにし、
出力を上げるにしたがって、動作させる前記固定極群又は前記回転極群を増やして、
前記制御部が、動作させる前記固定極群又は前記回転極群の数を増減する制御を行って、前記出力軸の前記回転動力に係る出力を制御する場合に、
前記制御部に走行制御手段と、巡航制御手段と、判定手段とを設けると共に、前記制御部と、アクセルペダルを備え、当該アクセルペダルを踏み込み又は戻す所定の操作量に応じた入力信号を出力するアクセル装置と、前記入力信号に基づいて開閉するスロットル本体を備え、当該スロットル本体の所定のスロットル開度に応じた開度信号を出力するスロットル装置とが接続された車内通信網を設けて、
当該車内通信網を介して、前記アクセル装置が出力した前記操作量に応じた入力信号に基づいて、前記スロットル装置が所定の前記開度信号を出力したときに、前記制御部が前記開度信号に基づいて、前記出力軸の前記回転動力に係る出力を制御する出力制御信号を出力するように構成し、
前記開度信号に基づいて前記判定手段が、前記モータを駆動機関に備えた電気自動車を通常走行させる前記走行制御手段で制御するか、前記電気自動車を巡航させる前記巡航制御手段で制御するかを判定し、
前記判定手段が前記巡航制御手段で制御すると判定し、前記制御部が前記走行制御手段に係る走行モードを、前記巡航制御手段に係る巡航モードへ切り替えた場合に、
切り替えたときの前記電気自動車の速度を巡航速度として、当該巡航速度に係る前記開度信号を第1開度信号とし、
さらに、当該第1開度信号に係る前記スロットル開度に対し、前記アクセルペダルを所定の割合で戻して前記スロットル開度が小さくなったときの前記開度信号を第2開度信号として、
当該第2開度信号が入力されたとき、前記巡航制御手段が巡航モードを、すべての前記固定極群及び前記回転極群を用いる全稼働パターンと、前記固定極群と前記回転極群のうち、選択された一部の前記固定極群及び前記回転極群を用いる間欠稼働パターンとを交互に繰り返す間欠巡航モードへ切り替え、
当該間欠巡航モードとなった場合に、前記巡航制御手段が交互に切り替える前記全稼働パターンと前記間欠稼働パターンにしたがって、前記制御部が、動作させる前記固定極群又は前記回転極群の数を増減する制御を行い、前記出力軸の前記回転動力に係る出力を制御して、前記巡航速度を維持するようにしたことを特徴とする電気自動車用モータの出力制御システム。
an output shaft having a rotor formed by radially arranging a plurality of rotating pole pairs facing each other across a central axis, the rotor being arranged around the central axis;
a cylindrical motor body that supports the output shaft so as to be freely rotatable, the motor body including a stator that is formed so as to surround the rotor, the stator being arranged radially around the central axis so as to face the rotating pole pair and the fixed pole pairs that are arranged opposite each other across the central axis;
A control unit that controls the rotational power output from the output shaft;
In a motor comprising:
An output control system for an electric vehicle motor, wherein the control unit controls a rotation speed of the rotor relative to the stator to control an output related to the rotational power of the output shaft,
The fixed pole pairs are numbered in sequence starting from a predetermined position;
According to the assigned numbers, the fixed pole pairs arranged along the circumferential direction of the inner wall of the motor body are divided into a plurality of groups according to a predetermined condition to form a plurality of fixed pole groups;
The rotating pole pairs are numbered in sequence starting from a predetermined position;
According to the numbers assigned to the rotating pole pairs, the rotating pole pairs are divided into a plurality of groups according to a predetermined condition along the circumferential direction of the output shaft to form a plurality of rotating pole groups,
Depending on the output related to the rotational power,
The control unit selects the fixed pole group or the rotating pole group to be operated,
At the time of low output, a selected one of the fixed pole groups or one of the rotating pole groups is operated, and the other one of the fixed pole groups or the rotating pole groups is stopped, so that the fixed pole pairs or the rotating pole pairs are thinned out and operated;
As the output is increased, the number of fixed pole groups or rotating pole groups to be operated is increased,
When the control unit controls the number of the fixed pole group or the rotating pole group to be operated to control the output related to the rotational power of the output shaft,
The control unit is provided with a driving control means, a cruising control means, and a determination means, and an in-vehicle communication network is provided to connect the control unit, an accelerator device having an accelerator pedal and outputting an input signal corresponding to a predetermined amount of operation of depressing or releasing the accelerator pedal, and a throttle device having a throttle body that opens and closes based on the input signal and outputting an opening signal corresponding to a predetermined throttle opening of the throttle body,
when the throttle device outputs a predetermined opening signal based on an input signal corresponding to the amount of operation output by the accelerator device via the in-vehicle communication network, the control unit outputs an output control signal for controlling an output related to the rotational power of the output shaft based on the opening signal,
the determining means determines, based on the opening degree signal, whether to control the motor by the driving control means for normally driving an electric vehicle having a drive engine including the motor, or by the cruising control means for cruising the electric vehicle;
When the determination means determines that control is to be performed by the cruise control means and the control unit switches the driving mode related to the driving control means to the cruising mode related to the cruising control means,
a speed of the electric vehicle at the time of switching is set as a cruising speed, and the opening signal related to the cruising speed is set as a first opening signal;
Furthermore, the throttle opening signal when the accelerator pedal is released at a predetermined rate and the throttle opening becomes smaller relative to the throttle opening corresponding to the first throttle opening signal is set as a second throttle opening signal,
When the second opening signal is input, the cruise control means switches the cruise mode to an intermittent cruise mode in which a full operation pattern using all of the fixed pole groups and the rotating pole groups is alternately repeated with an intermittent operation pattern using a selected portion of the fixed pole groups and the rotating pole groups,
an output control system for an electric vehicle motor, characterized in that when the intermittent cruising mode is activated, the control unit controls to increase or decrease the number of the fixed pole groups or the rotating pole groups to be operated in accordance with the full operation pattern and the intermittent operation pattern alternately switched by the cruising control means, and controls the output related to the rotational power of the output shaft to maintain the cruising speed .
前記出力軸に、当該出力軸の回転を慣性で維持するフライホイールを設け、
前記間欠巡航モードに切り替わり、前記出力軸に係る前記回転動力が所定時間、略一定の状態が維持される定常状態となったとき、
前記固定極群、又は前記回転極群の稼働組数を減らすと共に、
前記フライホイールが、前記回転動力に慣性力を加えて、前記回転動力の前記定常状態を維持するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の電気自動車用モータの出力制御システム。
a flywheel is provided on the output shaft to maintain rotation of the output shaft by inertia;
When the intermittent cruising mode is switched to and the rotational power related to the output shaft reaches a steady state in which the rotational power is maintained substantially constant for a predetermined time,
The number of operating sets of the fixed pole group or the rotating pole group is reduced, and
2. The output control system for an electric vehicle motor according to claim 1, wherein the flywheel applies an inertial force to the rotational power to maintain the steady state of the rotational power.
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