CN102792569A - 电动机 - Google Patents
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Abstract
通过与致动器连动的离合器机构，进行内侧转子和动力轴的连结和分离，来控制旋转角度。通过上述机构，低速旋转时，通过使内侧转子和外侧转子的相对的磁极为同一极性的状态，与绕组交链的磁通增加，产生大转矩，所以能够对应低速大转矩运转。另外，高速旋转时，通过使内侧转子和外侧转子的相对的磁极切换为不同的极性的状态，漏磁通变多，与绕组交链的磁通变少，所以感应电压变小，高速旋转范围扩大。
Description
技术领域
本发明涉及在定子的内外周双方具有转子的电动机。
背景技术
在定子的内外周双方具有转子的双转子型的电动机（以下、称为“双转子电动机”），作为能够通过2个转子使磁通量增加，小型且能够实现大转矩的电动机被周知。但是，与跟绕组交链的磁通成比例的感应电压高，所以在电源电压一定的情况下，最高转速变低。为了扩大高速旋转范围，通常使用除了产生本来的转矩的转矩电流成分之外，通过流过消除永磁铁的磁场的电流（以下称为“磁场削弱电流”）使磁通匝连数减少的磁场削弱控制，但磁场削弱电流较多流动时，铜损大幅增加。在铜损比铁损大的电动机的情况下，效率可能大幅度降低。
为了兼顾低速大转矩和高速旋转，现有技术中提案有在双转子电动机中，不使用磁场削弱控制，而是机械地降低交链磁通的技术（例如参照专利文献1）。专利文献1提案能够使车辆用同步机的内侧转子和外侧转子的相对固定角度阶段地变更。即，在两个转子的框架连结部设置有多个螺纹孔，通过变更螺纹紧接的组合，能够变更两个转子的相对角度。由此，能够根据车种、根据需要，应对变更两转子之间的相对角度地出厂。其结果是，能够用较少的生产模式，生产其它种类的车辆用同步机，能够减轻生产、保养的负担。
另外，提案有在双转子电动机中，具有能够使第2转子相对第1转子在规定角度范围内相对转动，并且禁止向上述角度范围外的相对转动的转子相对限制机构的同步机（例如参照专利文献2）。由此，两个转子被控制为2个稳定相对转动角度位置的任一个位置，在两个稳定位置，不同的大小的合成场磁通与电枢线圈交链。这种方法特别适合在低速旋转时需要大转矩，使用转速范围广的汽车发动机连结发电电动机。
但是，专利文献1那样的能够使内侧转子与外侧转子的相对固定角度阶段地变更的同步机，出厂时，通过变更螺纹紧接的组合来变更两个转子的相对角度。因此，存在不能应对需要频繁地切换低速大转矩时和高速运转时2个运转模式的用途的问题。
另外，专利文献2那样的、能够使第2转子相对于第1转子在规定角度范围内相对转动，并且禁止向上述角度范围外的相对转动的转子相对限制机构的同步机，为了控制旋转方向和反旋转方向2个稳定相对转动角度位置，适合单方向旋转的发电电动机，但存在不能应对两个方向旋转的用途的问题。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002－359953号公报
专利文献2：日本特开2002－165426号公报
发明内容
发明内容
本发明的电动机为双转子电动机，包括：在包含环状的轭和多个齿的定子铁心卷绕有绕组的定子；在该定子的内周侧以旋转轴为中心旋转自如地配置的内侧转子；和在该定子的外周侧以旋转轴为中心旋转自如地配置的外侧转子。
另外，该双转子电动机，低速旋转时，切换为内侧转子和外侧转子的相对的磁极为同一极性的状态，高速旋转时，切换为内侧转子和外侧转子的相对的磁极为不同的极性的状态。
通过这种结构，内侧转子和外侧转子的相对的磁极为同一极性的状态下，与绕组交链的磁通多，产生大转矩，所以能够应对低速大转矩运转。另外，内侧转子和外侧转子的相对的磁极为不同的极性的状态下，漏磁通变多，与绕组交链的磁通变少，感应电压小，所以高速旋转范围扩大。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式中的双转子电动机的外侧磁极和内侧磁极的相对的磁极为同一极性的状态的图。
图2是表示本发明的实施方式中的双转子电动机的外侧磁极和内侧磁极的相对的磁极为同一极性时的磁通的流动的图。
图3是表示本发明的实施方式中的双转子电动机的外侧磁极和内侧磁极的相对的磁极为不同的极性的状态的图。
图4是表示本发明的实施方式中的双转子电动机的外侧磁极和内侧磁极的相对的磁极为不同的极性时的磁通的流动的图。
图5是本发明的实施方式中的双转子电动机的截面图。
具体实施方式
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本实施方式中的双转子电动机的外侧磁极和内侧磁极的相对的磁极为同一极性的状态的图，图2是表示此时的磁通的流动的图。另外，图3是表示本发明的实施方式中的双转子电动机的外侧磁极和内侧磁极的相对的磁极为不同的极性的状态的图，图4是表示此时的磁通的流动的图。
如图1所示，本实施方式的双转子电动机包括定子10、内侧转子20和外侧转子30。内侧转子20是沿内侧转子轭21的外周以大致相等间隔N极和S极交替反转的方式设置有永磁铁22的埋入磁铁型转子。内侧转子20以旋转轴为中心旋转自如地配置在定子10的内周侧。外侧转子30是沿外侧转子轭31的内周以大致相等间隔S极和N极交替反转的方式设置有永磁铁32的埋入磁铁型转子。外侧转子30以旋转轴为中心旋转自如地配置在定子10的外周侧。定子10具有环状的定子铁心11。定子铁心11包括环状的定子轭14；和由外侧齿12和内侧齿13构成的多个齿。在相邻的外侧齿12之间构成有外侧狭缝16，同样在相邻的内侧齿13之间构成有内侧狭缝17。以利用外侧狭缝16和内侧狭缝17的开口空间卷绕定子铁心11的方式在定子10配置有线圈15。另外，本实施方式的双转子电动机具有低速大转矩运转模式和高速旋转运动模式2个运转模式。
在低速大转矩运转模式的情况下，如图1所示，外侧磁极和内侧磁极彼此相对的磁极为同一极性。此时的磁通的流动，如图2所示，存在从外侧齿12向邻的外侧齿12流动的磁通，和从内侧齿13向相邻的内侧齿13流动的磁通这2个相对独立的磁路。电动机整体的磁通量为这2个磁通之和，由于交链磁通多，产生大转矩。
在高速旋转运转模式的情况下，如图3如所示，外侧磁极和内侧磁极彼此相对的磁极为不同的极。此时的磁通的流动，如图4所示，除了从外侧齿12向相邻的外侧齿12流动的磁通和从内侧齿13向相邻的内侧齿13流动的磁通以外，也产生从外侧齿12向内侧齿13、从内侧齿13向外侧齿12流动的漏磁通。因此，电动机有效利用的交链磁通量变少，所以感应电压变小、高速旋转范围扩大。另外，利用现有的磁场削弱方法，磁场削弱电流少，所以能够防止铜损的大幅度增加，能够提高效率。
图5是本发明的实施方式中的双转子电动机的截面图。本实施方式的双转子电动机具有通过与致动器50连动的离合器机构60进行内侧转子20与动力轴的连结和分离，来控制旋转角度的机构。本实施方式的双转子电动机，当调整角度时，使致动器50与内侧转子20连结，当驱动电动机时，使致动器50从内侧转子20分离。通过上述的机构，例如当使内侧转子20和外侧转子30的相对的磁极从同一极性的状态切换至不同的极性的状态时，通过与内侧转子20连结的致动器50来控制内侧转子20的旋转角度。另外，也能够使内侧转子20和外侧转子30的相对的磁极从不同的极性的状态切换至同一极性的状态时，同样能够调整旋转角度。另外，也能够将相对的磁极的中心间的角度调整为任意角度。
另外，内侧转子20和外侧转子30为与同一输出轴40连结的结构。由此，能够合成内侧输出转矩和外侧输出转矩，所以与内外的转子与各自的输出轴连结的结构相比，能够以更大的力进行驱动。
还有，通过与内侧转子20连结的致动器50控制内侧转子20的旋转角度，将相对的磁极的中心间的角度调整为任意角度。由此，感应电压的大小依次变化，能够自由地调整高速旋转范围和输出转矩。
产业上的利用可能性
本发明的双转子电动机适合家电产品和汽车用电动机等、低速大转矩且旋转范围广的用途。
附图符号说明
10 定子
11 定子铁心
12 外侧齿
13 内侧齿
14 定子轭
15 线圈
16 外侧狭缝
17 内侧狭缝
20 内侧转子
21 内侧转子轭
22 内侧永磁铁
30 外侧转子
31 外侧转子轭
32 外侧永磁铁
40 输出轴
50 致动器
60 离合器机构
Claims (3)
1.一种双转子电动机，其特征在于，包括：
在包含环状的轭和多个齿的定子铁心卷绕有绕组的定子；
在所述定子的内周侧以旋转轴为中心旋转自如地配置的内侧转子；和
在所述定子的外周侧以旋转轴为中心旋转自如地配置的外侧转子，
所述双转子电动机还具有：
对低速旋转时所述内侧转子和所述外侧转子的相对的磁极为同一极性的状态，和高速旋转时所述内侧转子和所述外侧转子的相对的磁极为不同的极性的状态进行切换的单元。
2.如权利要求1所述的电动机，其特征在于：
所述内侧转子和所述外侧转子与同一输出轴连结。
3.如权利要求1或2所述的电动机，其特征在于：
所述相对的磁极的中心间的角度能够自由调整。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: PANASONIC INTELLECTUAL PROPERTY MANAGEMENT CO., LT Free format text: FORMER OWNER: MATSUSHITA ELECTRIC INDUSTRIAL CO, LTD. Effective date: 20150825 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20150825 Address after: Osaka Japan Patentee after: PANASONIC INTELLECTUAL PROPERTY MANAGEMENT Co.,Ltd. Address before: Osaka Japan Patentee before: Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd. |