JP4311156B2 - Motor drive device - Google Patents
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Description
本発明はアキシャル型モータの駆動装置、特にコイルに発生する逆起電圧の抑制を図ったモータ駆動装置に関する。 The present invention relates to an axial type motor driving device, and more particularly to a motor driving device that suppresses a back electromotive voltage generated in a coil.
従来のモータ駆動装置の一例が特許文献１〜３及び非特許文献１に開示されている。特許文献１においては、テーパ形状を有するロータが回転軸方向に摺動可能となっており、このロータを摺動させるための駆動力を油圧またはモータによって発生させている。そして、ロータとステータとの対向面積が減少し、ロータとステータとの間のギャップ量が増大する方向にロータを摺動させるように、油圧またはモータの制御を行うことにより、ロータの永久磁石からステータに鎖交する磁束を減少させている。これによって、ステータのコイルに発生する逆起電圧の抑制を図っている。 Examples of conventional motor driving devices are disclosed in Patent Documents 1 to 3 and Non-Patent Document 1. In Patent Document 1, a tapered rotor is slidable in the rotation axis direction, and a driving force for sliding the rotor is generated by hydraulic pressure or a motor. Then, by controlling the hydraulic pressure or the motor so that the facing area between the rotor and the stator decreases and the amount of the gap between the rotor and the stator increases, the rotor permanent magnet is controlled. Magnetic flux linked to the stator is reduced. As a result, the back electromotive force generated in the stator coil is suppressed.
特許文献２においては、ロータ内部に可動磁石が埋め込まれており、ロータの回転に伴う遠心力の増大によってこの可動磁石がロータ外方向に移動する。この可動磁石のロータ外方向の移動によって、ロータ外周の永久磁石からステータに鎖交する磁束を減少させている。 In Patent Document 2, a movable magnet is embedded in the rotor, and the movable magnet moves outward of the rotor due to an increase in centrifugal force accompanying the rotation of the rotor. By the movement of the movable magnet in the outer direction of the rotor, the magnetic flux linked to the stator from the permanent magnet on the outer periphery of the rotor is reduced.
特許文献３においては、ロータとともに回転して半径方向に摺動可能なウェイトが設けられており、このウェイトに加わる遠心力によりロータ外周の永久磁石を回転軸方向に移動させている。この永久磁石の移動によって永久磁石とステータとの対向面積を減少させることで、ロータ外周の永久磁石からステータに鎖交する磁束を減少させている。 In Patent Document 3, a weight that rotates together with the rotor and is slidable in the radial direction is provided, and a permanent magnet on the outer periphery of the rotor is moved in the direction of the rotation axis by a centrifugal force applied to the weight. The movement of the permanent magnet reduces the facing area between the permanent magnet and the stator, thereby reducing the magnetic flux linked to the stator from the permanent magnet on the outer periphery of the rotor.
非特許文献１においては、ロータに配設された永久磁石の磁束の一部を短絡するための可動円板がロータの両側に配置されている。そして、この可動円板をロータに近づけることにより、永久磁石からステータに鎖交する磁束を減少させている。 In Non-Patent Document 1, a movable disk for short-circuiting a part of the magnetic flux of a permanent magnet disposed on the rotor is disposed on both sides of the rotor. Then, by bringing the movable disk closer to the rotor, the magnetic flux interlinking from the permanent magnet to the stator is reduced.
特許文献１においては、ロータを摺動させる駆動力を発生させるために、油圧装置やモータ等の専用のアクチュエータ及びその制御装置を必要とするため、装置全体が大型化してしまうという問題点がある。同様に、非特許文献１においても、可動円板を移動させる駆動力を発生させるためのアクチュエータ及びその制御装置が必要となる。一方、特許文献２，３においては、遠心力を利用して可動磁石及びウェイトをそれぞれ移動させることでステータへの鎖交磁束を減少させているが、可動磁石及びウェイトの位置は遠心力によって決まるため、ステータへの鎖交磁束をモータの運転状態に応じた望ましい磁束数に制御できているわけではない。 In Patent Document 1, in order to generate a driving force for sliding the rotor, a dedicated actuator such as a hydraulic device or a motor and its control device are required, so that the entire device becomes large. . Similarly, Non-Patent Document 1 also requires an actuator for generating a driving force for moving the movable disk and its control device. On the other hand, in Patent Documents 2 and 3, the magnetic flux linkage to the stator is reduced by moving the movable magnet and the weight using centrifugal force, respectively, but the positions of the movable magnet and the weight are determined by the centrifugal force. Therefore, the interlinkage magnetic flux to the stator cannot be controlled to a desirable number of magnetic fluxes according to the operation state of the motor.
本発明は、装置の大型化を招くことなくコイルに発生する逆起電圧の抑制制御を行うことができるモータ駆動装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the motor drive device which can perform control control of the back electromotive voltage which generate | occur | produces in a coil, without causing the enlargement of an apparatus.
本発明の参考例に係るモータ駆動装置は、回転軸に固定され、永久磁石が配設されたロータと、該ロータと前記回転軸方向に関して対向配置され、永久磁石からの磁束が鎖交可能な位置にコイルが配設されたステータと、コイルに流す電流を制御する制御装置と、を有するアキシャル型モータの駆動装置であって、ロータとステータとの間の前記回転軸方向に関するギャップ量を変化させることができるように、ステータを移動可能な状態で支持する移動機構を有し、前記制御装置は、コイルの発生する磁気力と永久磁石の発生する磁気力とが反発するようにコイルに流す電流を制御することにより、ロータとステータとの間の前記回転軸方向に関するギャップ量を増大させることを要旨とする。 A motor drive device according to a reference example of the present invention is fixed to a rotating shaft and has a rotor on which a permanent magnet is disposed, and is disposed so as to face the rotor with respect to the direction of the rotating shaft so that magnetic flux from the permanent magnet can be linked. An axial type motor driving device having a stator having a coil disposed at a position and a control device for controlling a current flowing in the coil, and changing a gap amount between the rotor and the stator in the rotational axis direction The control device has a moving mechanism that supports the stator in a movable state so that the magnetic force generated by the coil and the magnetic force generated by the permanent magnet repel each other. The gist is to increase the gap amount in the direction of the rotation axis between the rotor and the stator by controlling the current.
この本発明の参考例においては、制御装置は、ステータのコイルの発生する磁気力とロータの永久磁石の発生する磁気力とが反発するようにコイルに流す電流を制御することにより、ロータとステータとの間の回転軸方向に関するギャップ量を増大させている。このギャップ量の増大によって、ロータの永久磁石からステータに鎖交する磁束数を減少させることができ、コイルに発生する逆起電圧を抑制することができる。その際に、コイルに流す電流を利用してロータとステータとの間の回転軸方向に関するギャップ量を増大させることができるので、ギャップ量を増大させる駆動力を発生させるために専用のアクチュエータ及びその制御装置を付加する必要がない。したがって、本発明の参考例によれば、装置の大型化を招くことなくコイルに発生する逆起電圧の抑制制御を行うことができる。 In this reference example of the present invention, the control device controls the current flowing through the coil so that the magnetic force generated by the stator coil and the magnetic force generated by the permanent magnet of the rotor repel each other, thereby controlling the rotor and the stator. The gap amount with respect to the rotation axis direction between the two is increased. By increasing the gap amount, the number of magnetic fluxes linked from the permanent magnet of the rotor to the stator can be reduced, and the back electromotive voltage generated in the coil can be suppressed. At this time, since the gap amount in the direction of the rotation axis between the rotor and the stator can be increased using the current flowing through the coil, a dedicated actuator and its actuator are used to generate a driving force that increases the gap amount. There is no need to add a control device. Therefore, according to the reference example of the present invention , it is possible to perform suppression control of the counter electromotive voltage generated in the coil without causing an increase in the size of the device.
また、本発明に係るモータ駆動装置は、回転軸に固定され、永久磁石が配設されたロータと、該ロータと前記回転軸方向に関して対向配置され、永久磁石からの磁束が鎖交可能な位置にコイルが配設されたステータと、コイルに流す電流を制御する制御装置と、を有するアキシャル型モータの駆動装置であって、ロータとステータとの間の前記回転軸方向に関するギャップ量を変化させることができるように、ステータを移動可能な状態で支持する移動機構と、ロータとステータとの間の前記回転軸方向に関するギャップ量を増大させるための移動力をステータに付加する移動力付加手段と、前記ギャップ量の異なる複数の所定位置にてステータを固定する固定機構と、を有し、前記制御装置は、ステータの固定機構による固定を解除した状態で、永久磁石がステータを吸引する磁気力が移動力付加手段の移動力より小さくなるようにコイルに流す電流を制御することにより、ロータとステータとの間の前記回転軸方向に関するギャップ量を増大させて永久磁石からステータに鎖交する磁束を減少させることを要旨とする。 The motor driving device according to the present invention is a rotor fixed to a rotating shaft and provided with a permanent magnet, and a position opposed to the rotor with respect to the rotating shaft direction so that magnetic flux from the permanent magnet can be linked. A drive device for an axial motor having a stator in which a coil is disposed and a control device for controlling a current flowing in the coil, wherein the gap amount between the rotor and the stator in the direction of the rotation axis is changed. A moving mechanism for supporting the stator in a movable state, and a moving force adding means for adding a moving force for increasing the gap amount between the rotor and the stator in the direction of the rotation axis to the stator. , anda fixing mechanism for fixing the stator by a plurality of predetermined different positions the gap amount, the control device, like releasing the fixing by the fixing mechanism of the stator In, by the permanent magnet to control the current applied to the coil such that the magnetic force for attracting the stator is smaller than the moving force of the moving force applying means, increasing the gap amount related to the rotation axis direction between the rotor and the stator The gist is to reduce the magnetic flux interlinking from the permanent magnet to the stator .
この本発明においては、ロータとステータとの間の回転軸方向に関するギャップ量を増大させるための移動力が移動力付加手段によってステータに付加されている。そして、制御装置は、ステータを鎖交する磁束が減少するようにコイルに流す電流を制御することにより、ロータの永久磁石のステータを吸引する磁気力が減少して移動力付加手段の移動力より小さくなるため、この移動力によりステータが移動してロータとステータとの間の回転軸方向に関するギャップ量を増大させることができる。これによって、ステータへの鎖交磁束数を減少させて、コイルに発生する逆起電圧を抑制することができる。ここでの移動力付加手段については、例えばばね等の簡単な構成によって実現することができる。したがって、本発明によれば、装置の大型化を招くことなくコイルに発生する逆起電圧を低減することができる。さらに、コイルに流す電流だけでなく移動力付加手段による移動力も利用してロータとステータとの間の回転軸方向に関するギャップ量を増大させているので、ギャップ量を増大させるのに必要なコイルの電流を低減することができる。 In the present invention, a moving force for increasing the gap amount between the rotor and the stator in the rotational axis direction is applied to the stator by the moving force adding means. The control device controls the current flowing through the coil so that the magnetic flux interlinking the stator is reduced, so that the magnetic force attracting the stator of the permanent magnet of the rotor is reduced, and the moving force of the moving force adding means is used. Therefore, the stator is moved by this moving force, and the gap amount in the direction of the rotation axis between the rotor and the stator can be increased. As a result, the number of flux linkages to the stator can be reduced and the back electromotive voltage generated in the coil can be suppressed. The moving force adding means here can be realized by a simple configuration such as a spring. Therefore, according to the present invention, the back electromotive voltage generated in the coil can be reduced without increasing the size of the apparatus. Furthermore, since the gap amount in the direction of the rotation axis between the rotor and the stator is increased using not only the current flowing through the coil but also the moving force by the moving force adding means, the coil necessary for increasing the gap amount is increased. The current can be reduced.
この本発明に係るモータ駆動装置において、永久磁石がステータを吸引する磁気力が移動力付加手段の移動力より大きい状態で、ステータの固定機構による固定を解除することにより、ロータとステータとの間の前記回転軸方向に関するギャップ量を減少させて永久磁石からステータに鎖交する磁束を増大させるものとすることもできる。また、この本発明に係るモータ駆動装置において、ロータとステータとの間の前記回転軸方向に関するギャップ量を変化させないときは、固定機構によりステータを固定するものとすることもできる。こうすれば、ステータを移動させないときはステータを確実に固定することができる。 In the motor drive device according to the present invention, in a state where the magnetic force with which the permanent magnet attracts the stator is larger than the moving force of the moving force adding means, the fixing between the stator and the stator is released to release the stator between the rotor and the stator. It is also possible to increase the magnetic flux linked from the permanent magnet to the stator by reducing the gap amount in the rotation axis direction. Further, in the motor drive device according to the present invention, when the gap amount between the rotor and the stator in the direction of the rotation axis is not changed, the stator can be fixed by a fixing mechanism . In this way, the stator can be reliably fixed when the stator is not moved.
この本発明に係るモータ駆動装置において、前記制御装置は、演算したｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に基づいてコイルに流す電流を制御し、ｑ軸電流指令値が略０のときにｄ軸電流指令値に基づくコイルへの電流によって前記ギャップ量を増大させるものとすることもできる。こうすれば、ステータへの鎖交磁束数の減少によるトルク変動への影響を低減することができるとともに、トルクをほとんど発生しない低負荷運転時の効率を向上させることができる。 In the motor drive device according to the present invention, the control device controls a current flowing through the coil based on the calculated d-axis current command value and the q-axis current command value, and when the q-axis current command value is substantially zero. The gap amount may be increased by a current to the coil based on the d-axis current command value. In this way, it is possible to reduce the influence on the torque fluctuation due to the decrease in the number of flux linkages to the stator, and it is possible to improve the efficiency at the time of low load operation that hardly generates torque.
この本発明に係るモータ駆動装置において、前記制御装置は、コイルの発生する磁気力と永久磁石の発生する磁気力とが吸引するようにコイルに流す電流を制御することにより、ロータとステータとの間の前記回転軸方向に関するギャップ量を減少させるものとすることもできる。こうすれば、コイルに流す電流を利用してロータとステータとの間の回転軸方向に関するギャップ量を減少させることができるので、ステータへの鎖交磁束数を減少させる制御の実行をコイルに流す電流制御によって終了させることができる。 In the motor drive device according to the present invention, the control device controls the current flowing through the coil so that the magnetic force generated by the coil and the magnetic force generated by the permanent magnet are attracted to each other. It is also possible to reduce the gap amount in the direction of the rotation axis. In this way, since the gap amount in the direction of the rotation axis between the rotor and the stator can be reduced using the current flowing through the coil, the execution of control for reducing the number of flux linkages to the stator is passed through the coil. It can be terminated by current control.
また、本発明の参考例に係るモータ駆動装置は、回転軸に固定され、永久磁石が配設されたロータと、該ロータと前記回転軸方向に関して対向配置され、永久磁石からの磁束が鎖交可能な位置にコイルが配設されたステータと、を有するアキシャル型モータの駆動装置であって、ロータとステータとの間の前記回転軸方向に関するギャップ量を変化させることができるように、ステータを移動可能な状態で支持する移動機構を有し、ステータの移動によって、該ステータを鎖交する磁束の減少が可能であることを要旨とする。
In addition, a motor drive device according to a reference example of the present invention includes a rotor fixed to a rotating shaft and provided with a permanent magnet, and is disposed to face the rotor in the direction of the rotating shaft so that magnetic flux from the permanent magnet is interlinked. A drive device for an axial motor having a stator in which a coil is disposed at a possible position, the stator being arranged so that a gap amount in the direction of the rotation axis between the rotor and the stator can be changed. It has a moving mechanism that supports it in a movable state, and the gist is that the movement of the stator can reduce the magnetic flux that links the stator.
また、本発明に係るモータ駆動装置は、回転軸に固定され、永久磁石が配設されたロータと、互いに前記回転軸方向にロータを挟んで対向配置され、ともに永久磁石からの磁束が鎖交可能な位置にコイルが配設された第１及び第２のステータと、第１及び第２のステータのコイルに流す電流を制御する制御装置と、を有するアキシャル型のモータ駆動装置であって、第１のステータと第２のステータとの間における前記回転軸まわりの相対捩れ角度を変化させることができるように、第１及び第２のステータの少なくとも一方を前記回転軸まわりに回転可能な状態で支持する回転機構を有し、前記制御装置は、前記回転機構に支持されたステータのコイルがロータに回転力を作用させるための磁束を発生するように、該コイルに流す電流を制御することにより、前記相対捩れ角度を変化させることを要旨とする。 In addition, the motor drive device according to the present invention is arranged so that the rotor fixed to the rotating shaft and provided with the permanent magnet is opposed to the rotor in the direction of the rotating shaft, and the magnetic flux from the permanent magnet is interlinked. An axial type motor drive device having first and second stators in which coils are arranged at possible positions, and a control device that controls currents flowing in the coils of the first and second stators, A state in which at least one of the first and second stators can rotate around the rotation axis so that a relative twist angle around the rotation axis between the first stator and the second stator can be changed. The control device controls a current flowing through the coil so that the stator coil supported by the rotation mechanism generates a magnetic flux for applying a rotational force to the rotor. By, the gist altering the relative twist angle.
この本発明においては、第１のステータと第２のステータとの間における回転軸まわりの相対捩れ角度を変化させることにより、第１のステータのコイルに発生する逆起電圧の位相と第２のステータのコイルに発生する逆起電圧の位相とが互いにずれるため、コイル全体での逆起電圧を抑制することができる。その際に、回転機構に支持されたステータのコイルに流す電流を利用して相対捩れ角度を変化させることができるので、相対捩れ角度を変化させる駆動力を発生させるために専用のアクチュエータ及びその制御装置を付加する必要がない。したがって、本発明によれば、装置の大型化を招くことなくコイルに発生する逆起電圧の抑制制御を行うことができる。 In the present invention, the phase of the counter electromotive voltage generated in the coil of the first stator and the second phase are changed by changing the relative torsion angle around the rotation axis between the first stator and the second stator. Since the phase of the counter electromotive voltage generated in the stator coil is shifted from each other, the counter electromotive voltage in the entire coil can be suppressed. At that time, since the relative twist angle can be changed using the current flowing in the stator coil supported by the rotating mechanism, a dedicated actuator for generating a driving force for changing the relative twist angle and its control are used. There is no need to add a device. Therefore, according to the present invention, it is possible to perform control for suppressing the back electromotive voltage generated in the coil without increasing the size of the apparatus.
この本発明に係るモータ駆動装置において、前記相対捩れ角度の異なる複数の所定回転角度にて前記回転機構に支持されたステータを固定する固定機構を有し、前記制御装置により前記相対捩れ角度を変化させるときは、前記回転機構に支持されたステータの該固定機構による固定を解除するものとすることもできる。こうすれば、回転機構に支持されたステータを回転させないときは、そのステータを確実に固定することができる。この本発明に係るモータ駆動装置において、前記相対捩れ角度を変化させるための回転力を前記回転機構に支持されたステータに付加する回転力付加手段を有するものとすることもできる。 The motor driving device according to the present invention includes a fixing mechanism that fixes a stator supported by the rotation mechanism at a plurality of predetermined rotation angles having different relative twist angles, and the relative twist angle is changed by the control device. When it is made, the fixing by the fixing mechanism of the stator supported by the rotating mechanism can be released. In this way, when the stator supported by the rotation mechanism is not rotated, the stator can be securely fixed. The motor driving device according to the present invention may further include a rotational force adding means for adding a rotational force for changing the relative twist angle to the stator supported by the rotational mechanism.
この本発明に係るモータ駆動装置において、前記回転機構は、前記回転軸まわりに回転可能な状態で支持するステータの回転とともに、ロータと該ステータとの間の前記回転軸方向に関するギャップ量も変化可能な状態で該ステータを支持するものとすることもできる。こうすれば、ステータの回転とともにロータとステータとの間の回転軸方向に関するギャップ量を増大させることができ、ステータへの鎖交磁束数を減少させることができる。この態様の本発明に係るモータ駆動装置において、ロータと前記回転機構に支持されたステータとの間の前記回転軸方向に関するギャップ量を増大させるための移動力を該ステータに付加する移動力付加手段を有するものとすることもできる。こうすれば、回転機構に支持されたステータのコイルに流す電流だけでなく移動力付加手段による移動力も利用してそのロータとステータとの間の回転軸方向に関するギャップ量を増大させることができるので、ギャップ量を増大させるのに必要なコイルの電流を低減することができる。 In the motor drive device according to the present invention, the rotation mechanism can change the amount of the gap between the rotor and the stator in the direction of the rotation axis as well as the rotation of the stator that supports the rotation mechanism around the rotation axis. It is also possible to support the stator in such a state. If it carries out like this, the gap amount regarding the rotating shaft direction between a rotor and a stator can be increased with rotation of a stator, and the number of flux linkages to a stator can be decreased. In the motor drive device according to the present invention of this aspect, the moving force adding means for adding to the stator a moving force for increasing the gap amount in the rotation axis direction between the rotor and the stator supported by the rotating mechanism. It can also have. In this way, the gap amount in the direction of the rotation axis between the rotor and the stator can be increased by utilizing not only the current flowing through the stator coil supported by the rotating mechanism but also the moving force by the moving force adding means. The coil current required to increase the gap amount can be reduced.
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
「第１実施形態」
図１〜３は、本発明の第１実施形態に係るモータ駆動装置の構成の概略を示す図である。本実施形態のモータ駆動装置は、アキシャル型モータの駆動装置であり、ロータ１０、ステータ１２、移動機構１４、固定機構１６、制御装置３０、インバータ３２及びバッテリ３６を備えている。
“First Embodiment”
1-3 is a figure which shows the outline of a structure of the motor drive device based on 1st Embodiment of this invention. The motor drive device of this embodiment is a drive device for an axial type motor, and includes a
ロータ１０は略円板状の形状であり、回転軸に固定されている。なお、図１では省略しているが、ロータ１０には永久磁石が周方向に配設されている。
The
ステータ１２は略円板状の形状であり、ロータ１０と回転軸方向に関して対向配置されている。そして、ステータ１２は、移動機構１４によって支持されている。なお、図１では省略しているが、ステータ１２には、ロータ１０側に突出したティースに導線が巻回されることで形成されたコイル２２が周方向に配設されている。これによって、ロータ１０の永久磁石からの磁束がステータ１２のコイル２２へ鎖交可能となっている。
The
移動機構１４は、図示しないハウジングに固定されており、ステータ１２を回転軸方向に移動可能な状態で支持する。ここでの移動機構１４は、例えば回転軸方向に延設された非磁性材料のレールによって実現することができ、ステータ１２はこの移動機構１４に沿って回転軸方向に摺動することができる。ステータ１２が移動機構１４に沿って回転軸方向に摺動すると、ロータ１０とステータ１２との間の回転軸方向に関するギャップ量が変化する。
The moving
固定機構１６は、回転軸方向における複数の異なる位置にてステータ１２を固定することができる。これによって、ギャップ量の異なる複数の所定位置にてステータ１２を固定することができる。ここでの固定機構１６は、例えば図１，２に示すように、ステータ１２の周囲に配置されアクチュエータによってステータ１２の半径方向に駆動可能である複数の非磁性材料のロックピンによって実現することができ、ステータ１２にはロックピンを差し込むための孔が設けられている。ここでのアクチュエータはロックピンを駆動するためのものであるため装置の大型化を招くことはない。なお、図１，２では２か所にてステータ１２を固定可能な場合を示しているが、ロックピンをさらに増やしてステータ１２の固定可能位置をさらに増やしてもよい。
The fixing
制御装置３０は、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を演算し、このｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に基づいてインバータ３２の駆動を制御することによりステータ１２のコイル２２に流す電流の制御を行う。バッテリ３６からの直流電圧はインバータ３２によって交流に変換されてステータ１２のコイル２２に交流電流が供給される。このコイル２２に供給される交流電流によって発生する回転磁界とロータ１０の永久磁石の発生する磁界との相互作用により、ロータ１０を回転駆動させるためのトルクを発生することができる。
The
このように、本実施形態に係るモータ駆動装置においては、ステータ１２が移動機構１４に沿って回転軸方向に摺動すると、ロータ１０とステータ１２との間の回転軸方向に関するギャップ量が変化するため、ロータ１０の永久磁石からステータ１２への鎖交磁束数が変化する。このギャップ量の変化による鎖交磁束数の変化を利用して、ロータ１０がほとんどトルクを発生しない低負荷運転時には、ロータ１０とステータ１２との間の回転軸方向に関するギャップ量を増大させることにより、ロータ１０の永久磁石からステータ１２への鎖交磁束数を減少させる。これによって、低負荷運転時の効率を向上させる。
Thus, in the motor drive device according to the present embodiment, when the
さらに、本実施形態において、ロータ１０とステータ１２との間のギャップ量を増大させる場合は、以下のようにして行う。まずステータ１２のコイル２２がロータ１０の永久磁石とほぼ対向する状態で、ステータ１２の固定機構１６による固定を解除する。そして、制御装置３０は、ステータ１２のコイル２２が発生する磁気力とロータ１０の永久磁石が発生する磁気力とが反発するように、コイル２２に流す電流を制御する。この磁気力同士の反発を利用して、図４に示すように、固定が解除されたステータ１２を回転軸方向のロータ１０反対側へ移動させる。ステータ１２が回転軸方向のロータ１０反対側へ移動したら、ステータ１２を固定機構１６によって固定する。ロータ１０とステータ１２との間のギャップ量をさらに増大させる場合は、同様の動作を繰り返す。以上の動作によって、ロータ１０とステータ１２との間の回転軸方向に関するギャップ量を増大させることができ、ロータ１０の永久磁石からステータ１２への鎖交磁束数を減少させることができる。
Further, in the present embodiment, when the gap amount between the
一方、ロータ１０の駆動トルクが必要になった場合は、ロータ１０とステータ１２との間の回転軸方向に関するギャップ量を減少させる。このギャップ量を減少させる動作については、以下のようにして行う。まずステータ１２のコイル２２がロータ１０の永久磁石とほぼ対向する状態で、ステータ１２の固定機構１６による固定を解除する。そして、制御装置３０は、ステータ１２のコイル２２が発生する磁気力とロータ１０の永久磁石が発生する磁気力とが吸引するように、コイル２２に流す電流を制御する。この磁気力同士の吸引を利用して、固定が解除されたステータ１２を回転軸方向のロータ１０側へ移動させる。ステータ１２が回転軸方向のロータ１０側へ移動したら、ステータ１２を固定機構１６によって固定する。ロータ１０とステータ１２との間のギャップ量をさらに減少させる場合は、同様の動作を繰り返す。以上の動作によって、ロータ１０とステータ１２との間の回転軸方向に関するギャップ量を減少させることができるので、ロータ１０の駆動トルクが必要になった場合は、ロータ１０の永久磁石からステータ１２への鎖交磁束数を増大させることができる。
On the other hand, when the driving torque of the
ここで、ロータ１０がほとんどトルクを発生していないときのｑ軸電流指令値は、ほぼ０である。したがって、磁気力同士の反発／吸引を利用してロータ１０とステータ１２との間のギャップ量を増大／減少させているときは、実質的にｄ軸電流指令値によってコイル２２に流す電流の制御が行われることになり、このときのｄ軸電流指令値はロータ１０の回転速度に基づいて算出される。
Here, the q-axis current command value when the
以上説明したように、本実施形態においては、ロータ１０がほとんどトルクを発生しない低負荷運転時に、ロータ１０とステータ１２との間の回転軸方向に関するギャップ量を増大させることにより、ステータ１２に鎖交する磁束数を減少させている。これによって、コイル２２に発生する逆起電圧を抑制し、低負荷運転時の効率を向上させている。その際に、制御装置３０は、ステータ１２のコイル２２が発生する磁気力とロータ１０の永久磁石が発生する磁気力とが反発するようにコイル２２に流す電流を制御することにより、ロータ１０とステータ１２との間の回転軸方向に関するギャップ量を増大させている。このように、コイル２２に流す電流を利用してロータ１０とステータ１２との間のギャップ量を増大させることができるので、このギャップ量を増大させる駆動力を発生させるために専用のアクチュエータ及びその制御装置を付加する必要がない。したがって、本実施形態によれば、装置の大型化を招くことなく、ロータ１０の永久磁石からステータ１２への鎖交磁束数を減少させることができ、コイル２２に発生する逆起電圧の抑制制御を行うことができる。
As described above, in the present embodiment, during the low load operation in which the
一方、ロータ１０の駆動トルクが必要になったときは、制御装置３０は、ステータ１２のコイル２２が発生する磁気力とロータ１０の永久磁石が発生する磁気力とが吸引するようにコイル２２に流す電流を制御することにより、ロータ１０とステータ１２との間の回転軸方向に関するギャップ量を減少させることができる。したがって、専用のアクチュエータ及びその制御装置を付加することなく、ロータ１０とステータ１２との間のギャップ量を減少させることができ、ロータ１０の永久磁石からステータ１２への鎖交磁束数を増大させることができる。
On the other hand, when the driving torque of the
また、ｑ軸電流指令値がほぼ０である低負荷運転時に、ｄ軸電流指令値によって制御されるコイル２２への電流を利用してロータ１０とステータ１２との間の回転軸方向に関するギャップ量を変化させているため、ロータ１０の永久磁石からステータ１２への鎖交磁束数の変化によるトルク変動への影響を抑制することができる。
Further, during a low load operation in which the q-axis current command value is substantially 0, the gap amount in the direction of the rotation axis between the
そして、ステータ１２を回転軸方向に移動させないときは固定機構１６によりステータ１２を固定するので、ロータ１０とステータ１２との間の回転軸方向に関するギャップ量を変化させないときはステータ１２を確実に固定することができる。
Since the
本実施形態においては、図５，６に示すように、ステータ１２−１，１２−２が回転軸方向にロータ１０を挟んで略対向配置されており、ステータ１２−１，１２−２が移動機構１４−１，１４−２にそれぞれ沿って回転軸方向に摺動可能であってもよい。図５において、ステータ１２−１，１２−２の構成は図１のステータ１２と同様であり、移動機構１４−１，１４−２の構成は図１の移動機構１４と同様であり、固定機構１６−１，１６−２の構成は図１の固定機構１６と同様である。そして、図５では省略しているが、ステータ１２−１のコイル２２−１とステータ１２−２のコイル２２−２とがロータ１０を挟んで略対向するように配設されている。また、図６に示すように、この例における制御装置３０は、共通のインバータ３２の駆動制御を行うことにより、ステータ１２−１のコイル２２−１の電流及びステータ１２−２のコイル２２−２の電流を制御する。なお、他の構成及び動作については、図１〜３に示す構成と同様であるため説明を省略する。
In this embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, the stators 12-1 and 12-2 are disposed substantially opposite to each other with the
さらに、本実施形態においては、図７に示すように、移動機構１４にばね２８を設けてもよい。ばね２８は、ロータ１０とステータ１２との間の回転軸方向に関するギャップ量を増大させる方向の力、すなわち回転軸方向のロータ１０反対側への引っ張り力をステータ１２に付加している。なお、ステータ１２の移動範囲内において、ばね２８がステータ１２を回転軸方向のロータ１０反対側に引っ張る力がロータ１０の永久磁石がステータ１２を回転軸方向のロータ１０側に吸引する磁気力より小さくなるように、ばね２８の引っ張り力が設定されている。なお、他の構成については、図１〜３に示す構成と同様であるため説明を省略する。
Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 7, a spring 28 may be provided on the moving
ここで、ロータ１０の永久磁石によるステータ１２を回転軸方向のロータ１０側に吸引する磁気力が強いため、コイル２２に流す電流だけによってステータ１２を回転軸方向のロータ１０反対側に移動させてロータ１０とステータ１２との間の回転軸方向に関するギャップ量を増大させるためには、コイル２２に大電流を流す必要がある。そこで、図７に示す構成においては、ばね２８による回転軸方向のロータ１０反対側への引っ張り力をステータ１２に予め付加している。このばね２８による引っ張り力が付加された状態において、ステータ１２のコイル２２がロータ１０の永久磁石とほぼ対向するときに、ステータ１２の固定機構１６による固定を解除する。そして、制御装置３０は、ステータ１２に鎖交する磁束数が減少するようにコイル２２に流す電流を制御する。これによって、ロータ１０の永久磁石がステータ１２を回転軸方向のロータ１０側に吸引する磁気力が減少し、この磁気力がばね２８の引っ張り力より小さくなると、ばね２８の引っ張り力によってステータ１２が回転軸方向のロータ１０反対側へ移動してロータ１０とステータ１２との間の回転軸方向に関するギャップ量が増大する。ステータ１２の移動が終了したら、固定機構１６によりステータ１２を固定し、ステータ１２に鎖交する磁束数を減少させるためのコイル２２の電流制御を終了する。
Here, since the magnetic force attracting the
一方、ロータ１０とステータ１２との間の回転軸方向に関するギャップ量を減少させるときは、ステータ１２に鎖交する磁束数を減少させるためのコイル２２の電流制御を行わない状態で、固定機構１６によるステータ１２の固定を解除する。このとき、ロータ１０の永久磁石がステータ１２を回転軸方向のロータ１０側に吸引する磁気力がばね２８がステータ１２を回転軸方向のロータ１０反対側に引っ張る力より大きいため、ロータ１０の永久磁石の磁気力によってステータ１２が回転軸方向のロータ１０側へ移動してロータ１０とステータ１２との間の回転軸方向に関するギャップ量が減少する。ステータ１２の移動が終了したら、固定機構１６によりステータ１２を固定する。
On the other hand, when the gap amount between the
図７に示す構成においても、装置の大型化を招くことなく、ロータ１０の永久磁石からステータ１２への鎖交磁束数を変化させることができる。さらに、図７に示す構成においては、コイル２２に流す電流だけでなくばね２８による引っ張り力も利用してロータ１０とステータ１２との間の回転軸方向に関するギャップ量を増大させており、ステータ１２の固定を解除することだけでギャップ量を減少させている。したがって、ロータ１０とステータ１２との間のギャップ量を変化させるのに必要なコイル２２の電流を低減することができる。
Also in the configuration shown in FIG. 7, the number of flux linkages from the permanent magnet of the
なお、ステータ１２を回転軸方向のロータ１０反対側に引っ張る力を付加する手段としては、ばね２８以外にアクチュエータも用いることができる。ステータ１２の移動の際にはコイル２２に流す電流も利用しているため、アクチュエータを用いた場合でもアクチュエータを小型化することができる。ただし、ばね２８のように受動的に力を付加する手段の方が構成が簡単となるため好ましい。
In addition to the spring 28, an actuator can be used as means for applying a force for pulling the
さらに、図８に示すように、ステータ１２−１，１２−２が移動機構１４−１，１４−２にそれぞれ沿って回転軸方向に摺動可能である図５の構成においても、ばねを適用することができる。図８において、移動機構１４−１，１４−２にそれぞれ設けられたばね２８−１，２８−２の構成は、図７のばね２８と同様である。 Further, as shown in FIG. 8, the spring is also applied to the configuration of FIG. 5 in which the stators 12-1 and 12-2 can slide in the rotation axis direction along the moving mechanisms 14-1 and 14-2. can do. In FIG. 8, the configurations of the springs 28-1 and 28-2 provided in the moving mechanisms 14-1 and 14-2 are the same as those of the spring 28 of FIG.
なお、図５に示す構成においては、ステータ１２−１，１２−２のいずれか一方のみに移動機構及び固定機構を設け、他方をハウジングに固定するようにしてもよい。そして、図８に示す構成においては、ステータ１２−１，１２−２のいずれか一方のみに移動機構、固定機構及びばねを設け、他方をハウジングに固定するようにしてもよい。 In the configuration shown in FIG. 5, the moving mechanism and the fixing mechanism may be provided in only one of the stators 12-1 and 12-2 and the other may be fixed to the housing. In the configuration shown in FIG. 8, only one of the stators 12-1 and 12-2 may be provided with a moving mechanism, a fixing mechanism, and a spring, and the other may be fixed to the housing.
「第２実施形態」
図９，１０は、本発明の第２実施形態に係るモータ駆動装置の構成の概略を示す図である。本実施形態のモータ駆動装置は、図８に示す構成と比較して移動機構１４−１，１４−２の代わりに回転機構３４−１，３４−２が設けられている。そして、２つのインバータ３２−１，３２−２及びスイッチ４０が設けられている。
“Second Embodiment”
9 and 10 are diagrams schematically illustrating the configuration of the motor drive device according to the second embodiment of the present invention. The motor driving device of this embodiment is provided with rotating mechanisms 34-1 and 34-2 instead of the moving mechanisms 14-1 and 14-2 as compared with the configuration shown in FIG. Two inverters 32-1 and 32-2 and a
回転機構３４−１，３４−２は、図示しないハウジングに固定されており、ステータ１２−１，１２−２を回転軸まわりに回転可能な状態でそれぞれ支持する。ここでの回転機構３４−１，３４−２は例えば非磁性材料のレールによって実現することができ、ステータ１２−１，１２−２はこの回転機構３４−１，３４−２に沿ってそれぞれ移動することができる。ステータ１２−１，１２−２が回転機構３４−１，３４−２に沿ってそれぞれ移動すると、ステータ１２−１，１２−２が回転軸まわりにそれぞれ回転してステータ１２−１とステータ１２−２との間における相対捩れ角度が変化するとともに、ロータ１０とステータ１２−１との間の回転軸方向に関するギャップ量及びロータ１０とステータ１２−２との間の回転軸方向に関するギャップ量もそれぞれ変化する。より具体的には、ステータ１２−１が図９の上側から見て時計まわりに回転するとともに、ロータ１０とステータ１２−１との間の回転軸方向に関するギャップ量が増大する。一方、ステータ１２−２が図９の上側から見て反時計まわりに回転するとともに、ロータ１０とステータ１２−２との間の回転軸方向に関するギャップ量が増大する。
The rotation mechanisms 34-1 and 34-2 are fixed to a housing (not shown), and support the stators 12-1 and 12-2 so as to be rotatable around a rotation axis. Here, the rotation mechanisms 34-1 and 34-2 can be realized by, for example, a rail made of a nonmagnetic material, and the stators 12-1 and 12-2 move along the rotation mechanisms 34-1 and 34-2, respectively. can do. When the stators 12-1 and 12-2 move along the rotation mechanisms 34-1 and 34-2, respectively, the stators 12-1 and 12-2 rotate around the rotation axis, and the stator 12-1 and the stator 12- 2 and the gap amount in the rotation axis direction between the
固定機構１６−１，１６−２は、ステータ１２−１，１２−２の周方向における複数の異なる回転位置にてステータ１２−１，１２−２をそれぞれ固定することができる。これによって、相対捩れ角度の異なる複数の所定回転角度にてステータ１２−１，１２−２を固定することができる。ここでの固定機構１６−１，１６−２は、例えばアクチュエータによって回転軸方向に駆動可能である複数の非磁性材料のロックピンによって実現することができ、ステータ１２−１，１２−２にはロックピンを差し込むための孔が設けられている。 The fixing mechanisms 16-1 and 16-2 can fix the stators 12-1 and 12-2 at a plurality of different rotational positions in the circumferential direction of the stators 12-1 and 12-2, respectively. Thus, the stators 12-1 and 12-2 can be fixed at a plurality of predetermined rotation angles having different relative twist angles. The fixing mechanisms 16-1 and 16-2 here can be realized by, for example, a plurality of non-magnetic material lock pins that can be driven in the direction of the rotation axis by an actuator. A hole for inserting the lock pin is provided.
スイッチ４０は、ステータ１２−１のコイル２２−１及びステータ１２−２のコイル２２−２の両方をインバータ３２−１を介してバッテリ３６に接続する第１の状態（図１０に示す状態）と、ステータ１２−１のコイル２２−１をインバータ３２−１を介してバッテリ３６に接続してステータ１２−２のコイル２２−２をインバータ３２−２を介してバッテリ３６に接続する第２の状態と、の切り換えが可能である。ここで、スイッチ４０が第１の状態のときは、ステータ１２−１のコイル２２−１への電流及びステータ１２−２のコイル２２−２への電流は、共通の電流指令値によって制御される。一方、スイッチ４０が第２の状態のときは、ステータ１２−１のコイル２２−１への電流及びステータ１２−２のコイル２２−２への電流は、独立した電流指令値によって制御される。なお、スイッチ４０の状態は制御装置３０によって切り換えられる。また、他の構成については、図８に示す構成と同様であるため、説明を省略する。
The
本実施形態に係るモータ駆動装置においては、ステータ１２−１が図９の上側から見て時計まわりに回転し、ステータ１２−２が図９の上側から見て反時計まわりに回転すると、ステータ１２−１とステータ１２−２との間における相対捩れ角度が増大する。これによって、ステータ１２−１のコイル２２−１に発生する逆起電圧の位相とステータ１２−２のコイル２２−２に発生する逆起電圧の位相との間に位相差が発生するため、スイッチ４０が第１の状態のときにおけるコイル全体での逆起電圧が抑制される。この相対捩れ角度による逆起電圧の位相差を利用して、ロータ１０がほとんどトルクを発生しない低負荷運転時に、コイル全体での逆起電圧を抑制する。また、その際には、ロータ１０とステータ１２−１との間の回転軸方向に関するギャップ量及びロータ１０とステータ１２−２との間の回転軸方向に関するギャップ量も増大するため、ステータ１２−１，１２−２を鎖交する磁束数の減少によっても逆起電圧が抑制される。
In the motor drive device according to this embodiment, when the stator 12-1 rotates clockwise as viewed from the upper side of FIG. 9 and the stator 12-2 rotates counterclockwise as viewed from the upper side of FIG. -1 and the stator 12-2 increase in relative twist angle. As a result, a phase difference is generated between the phase of the counter electromotive voltage generated in the coil 22-1 of the stator 12-1 and the phase of the counter electromotive voltage generated in the coil 22-2 of the stator 12-2. Back electromotive force across the entire coil when 40 is in the first state is suppressed. By utilizing the phase difference of the counter electromotive voltage due to the relative torsion angle, the counter electromotive voltage in the entire coil is suppressed during low load operation in which the
さらに、本実施形態において、ステータ１２−１とステータ１２−２との間における相対捩れ角度を増大させる場合は、以下のようにして行う。まずスイッチ４０を第１の状態から第２の状態に切り換えてステータ１２−１，１２−２の固定機構１６−１，１６−２による固定をそれぞれ解除する。そして、制御装置３０は、ステータ１２−１のコイル２２−１がロータ１０に正のトルク（図９の上側から見て反時計まわりを正とする）を作用させるための磁束を発生するように、ステータ１２−１のコイル２２−１に流す電流を制御する（ｑ軸電流指令値が正）。これによって、ステータ１２−１はロータ１０からの反力及びばね２８−１の引っ張り力によって図９の上側から見て時計まわりに回転するとともに、ロータ１０とステータ１２−１との間の回転軸方向に関するギャップ量が増大する。それと同時に、制御装置３０は、ステータ１２−２のコイル２２−２がロータ１０に負のトルクを作用させるための磁束を発生するように、ステータ１２−２のコイル２２−２に流す電流を制御する（ｑ軸電流指令値が負）。これによって、ステータ１２−２はロータ１０からの反力及びばね２８−２の引っ張り力によって図９の上側から見て反時計まわりに回転するとともに、ロータ１０とステータ１２−２との間の回転軸方向に関するギャップ量が増大する。ここで、ステータ１２−１のコイル２２−１への電流によりロータ１０に作用するトルク及びステータ１２−２のコイル２２−２への電流によりロータ１０に作用するトルクは互いに打ち消し合うように作用するため、ロータ１０に駆動トルクはほとんど発生しない。ステータ１２−１とステータ１２−２との間に相対捩れ角度を発生させたら、ステータ１２−１，１２−２を固定機構１６−１，１６−２によりそれぞれ固定してスイッチ４０を第２の状態から第１の状態に切り換える。
Furthermore, in this embodiment, when the relative torsion angle between the stator 12-1 and the stator 12-2 is increased, it is performed as follows. First, the
一方、ステータ１２−１とステータ１２−２との間における相対捩れ角度を減少させる場合は、固定機構１６−１，１６−２によるステータ１２−１，１２−２の固定をそれぞれ解除する。このとき、ロータ１０の永久磁石がステータ１２−１を吸引する磁気力がばね２８−１がステータ１２−１を引っ張る力より大きいため、ステータ１２−１が図９の上側から見て反時計まわりに回転するとともにロータ１０とステータ１２−１との間の回転軸方向に関するギャップ量が減少する。同様に、ロータ１０の永久磁石がステータ１２−２を吸引する磁気力がばね２８−２がステータ１２−２を引っ張る力より大きいため、ステータ１２−２が図９の上側から見て時計まわりに回転するとともにロータ１０とステータ１２−２との間の回転軸方向に関するギャップ量が減少する。ステータ１２−１，１２−２の回転移動が終了したら、固定機構１６−１，１６−２によりステータ１２−１，１２−２をそれぞれ固定する。ただし、ここでは、スイッチ４０を第２の状態に切り換え固定機構１６−１，１６−２によるステータ１２−１，１２−２の固定を解除した状態で、ステータ１２−１のコイル２２−１がロータ１０に負のトルクを作用させステータ１２−２のコイル２２−２がロータ１０に正のトルクを作用させるように、コイル２２−１，２２−２に流す電流をそれぞれ制御することにより、相対捩れ角度を減少させてもよい。
On the other hand, when the relative torsion angle between the stator 12-1 and the stator 12-2 is decreased, the fixing of the stators 12-1 and 12-2 by the fixing mechanisms 16-1 and 16-2 is released. At this time, since the magnetic force that the permanent magnet of the
以上説明したように、本実施形態においては、ロータ１０がほとんどトルクを発生しない低負荷運転時に、ステータ１２−１とステータ１２−２との間における回転軸まわりの相対捩れ角度を増大させている。これによって、ステータ１２−１のコイル２２−１に発生する逆起電圧の位相とステータ１２−２のコイル２２−２に発生する逆起電圧の位相との間に位相差が発生するため、コイル全体での逆起電圧を抑制することができる。その際に、ステータ１２−１のコイル２２−１及びステータ１２−２のコイル２２−２に流す電流を利用して相対捩れ角度を増大させることができるので、相対捩れ角度を増大させる駆動力を発生させるために専用のアクチュエータ及びその制御装置を付加する必要がない。したがって、本実施形態によれば、装置の大型化を招くことなくステータ１２−１のコイル２２−１及びステータ１２−２のコイル２２−２に発生する逆起電圧の抑制制御を行うことができる。
As described above, in the present embodiment, the relative twist angle around the rotation axis between the stator 12-1 and the stator 12-2 is increased during low load operation in which the
本実施形態においては、ロータ１０がトルクを発生しているときに、ステータ１２−１，１２−２を回転させて相対捩れ角度を発生させることも可能である。その場合は、インバータ３２−２及びスイッチ４０を省略することが可能であり、バッテリ３６とコイル２２−１，２２−２との間の接続関係は図６に示す構成でよい。例えばロータ１０が正のトルクを発生しているときに、ステータ１２−１の固定機構１６−１による固定を解除すると、ステータ１２−１は図９の上側から見て時計まわりに回転する。一方、ロータ１０が負のトルクを発生しているときに、ステータ１２−２の固定機構１６−２による固定を解除すると、ステータ１２−２は図９の上側から見て反時計まわりに回転する。
In the present embodiment, when the
さらに、本実施形態においては、図１１に示すように、例えばステータ１２−１をハウジングに固定し、ステータ１２−２のみに回転機構３４−２、固定機構１６−２及びばね２８−２を設け、ステータ１２−２のみを回転軸まわりに回転可能な構成にしてもよい。この場合もインバータ３２−２及びスイッチ４０を省略することが可能である。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, for example, the stator 12-1 is fixed to the housing, and the rotation mechanism 34-2, the fixing mechanism 16-2, and the spring 28-2 are provided only on the stator 12-2. Only the stator 12-2 may be configured to be rotatable around the rotation axis. Also in this case, the inverter 32-2 and the
ただし、ステータ１２−１，１２−２のいずれか一方のみが回転することで相対捩れ角度が発生している場合は、回転したステータの回転角度分を補正してステータ１２−１のコイル２２−１及びステータ１２−２のコイル２２−２に流す電流の制御を行う必要がある。 However, when only one of the stators 12-1 and 12-2 is rotated to generate a relative twist angle, the rotation angle of the rotated stator is corrected to correct the coil 22- of the stator 12-1. 1 and the current flowing through the coil 22-2 of the stator 12-2 must be controlled.
以上の説明においては、ステータ１２−１，１２−２の回転移動とともにロータ１０とステータ１２−１，１２−２との間の回転軸方向に関するギャップ量も変化する場合について説明した。ただし、図１２に示すように、本実施形態の回転機構３４−１，３４−２は、ギャップ量を変化させずにステータ１２−１，１２−２を回転可能な状態で支持してもよい。
In the above description, a case has been described in which the amount of gap in the direction of the rotation axis between the
図１２に示す回転機構３４−１，３４−２においては、回転軸に垂直な面と平行なガイド溝（図示せず）が内側面に切られており、ステータ１２−１，１２−２のそれぞれはこの回転機構３４−１，３４−２に切られたガイド溝に沿って摺動することができる。そして、ばね２８−１は図１２の上側から見て時計まわりの回転力をステータ１２−１に付加しており、ばね２８−２は図１２の上側から見て反時計まわりの回転力をステータ１２−２に付加している。このばね２８−１，２８−２によって、ステータ１２−１，１２−２間における回転軸まわりの相対捩れ角度を変化させるための回転力がステータ１２−１，１２−２に付加される。なお、図１２においては、ステータ１２−１，１２−２を固定するための固定機構の図示を省略しているが、例えば図９に示す構成におけるロックピンにより実現可能である。そして、バッテリ３６とコイル２２−１，２２−２との間の接続関係は図１０に示す構成と同様である。
In the rotation mechanisms 34-1 and 34-2 shown in FIG. 12, a guide groove (not shown) parallel to a surface perpendicular to the rotation axis is cut on the inner surface, and the stators 12-1 and 12-2 Each can slide along the guide grooves cut by the rotation mechanisms 34-1 and 34-2. The spring 28-1 applies a clockwise rotational force when viewed from the upper side of FIG. 12 to the stator 12-1, and the spring 28-2 applies a counterclockwise rotational force when viewed from the upper side of FIG. It is added to 12-2. By the springs 28-1 and 28-2, a rotational force for changing the relative twist angle around the rotation axis between the stators 12-1 and 12-2 is applied to the stators 12-1 and 12-2. In FIG. 12, the illustration of a fixing mechanism for fixing the stators 12-1 and 12-2 is omitted, but it can be realized by, for example, a lock pin in the configuration shown in FIG. The connection relationship between the
図１２に示す構成において、ステータ１２−１とステータ１２−２との間における相対捩れ角度を増大させる場合は以下のようにして行う。まずスイッチ４０を第２の状態に切り換えてステータ１２−１，１２−２の固定を解除する。そして、制御装置３０は、ステータ１２−１のコイル２２−１がロータ１０に正のトルクを作用させるための磁束を発生するようにステータ１２−１のコイル２２−１に流す電流を制御するとともに、ステータ１２−２のコイル２２−２がロータ１０に負のトルクを作用させるための磁束を発生するようにステータ１２−２のコイル２２−２に流す電流を制御する。一方、相対捩れ角度を減少させる場合は、スイッチ４０を第２の状態に切り換えステータ１２−１，１２−２の固定を解除した状態で、ステータ１２−１のコイル２２−１がロータ１０に負のトルクを作用させステータ１２−２のコイル２２−２がロータ１０に正のトルクを作用させるように、コイル２２−１，２２−２に流す電流をそれぞれ制御する。
In the configuration shown in FIG. 12, the relative twist angle between the stator 12-1 and the stator 12-2 is increased as follows. First, the
さらに、図１３に示すように、例えばステータ１２−２をハウジングに固定し、ステータ１２−１のみに回転機構３４−１、固定機構及びばね２８−１を設け、ステータ１２−１のみを回転軸まわりに回転可能な構成にしてもよい。この場合は、図１１に示す構成と同様に、インバータ３２−２及びスイッチ４０を省略することが可能であり、バッテリ３６とコイル２２−１，２２−２との間の接続関係は図６に示す構成でよい。
Further, as shown in FIG. 13, for example, the stator 12-2 is fixed to the housing, and only the stator 12-1 is provided with a rotation mechanism 34-1, a fixing mechanism, and a spring 28-1, and only the stator 12-1 is rotated. You may make it the structure which can rotate around. In this case, similarly to the configuration shown in FIG. 11, the inverter 32-2 and the
そして、本実施形態においては、図１４，１５に示すように、ばね２８−１，２８−２を省略することもできる。図１４は図１２に示す構成からばね２８−１，２８−２を省略した構成を示し、図１５は図１３に示す構成からばね２８−１を省略した構成を示す。さらに、図示は省略するが、図９，１１に示す構成においてもばね２８−１，２８−２を省略することができる。 And in this embodiment, as shown to FIG. 14, 15, the springs 28-1 and 28-2 can also be abbreviate | omitted. 14 shows a configuration in which the springs 28-1 and 28-2 are omitted from the configuration shown in FIG. 12, and FIG. 15 shows a configuration in which the spring 28-1 is omitted from the configuration shown in FIG. Furthermore, although illustration is omitted, the springs 28-1 and 28-2 can also be omitted in the configuration shown in FIGS.
なお、図示は省略するが、図１２〜１５に示した回転機構３４−１，３４−２については、回転軸に垂直な面に対して斜めのガイド溝を内側面に形成することにより、ステータ１２−１，１２−２の回転とともに、ロータ１０とステータ１２−１との間及びロータ１０とステータ１２−２との間における回転軸方向に関するギャップ量もそれぞれ可変とすることができる。
Although not shown in the drawings, the rotating mechanisms 34-1 and 34-2 shown in FIGS. 12 to 15 are formed with a guide groove on the inner surface that is inclined with respect to a plane perpendicular to the rotating shaft. Along with the rotation of 12-1 and 12-2, the gap amount in the rotation axis direction between the
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to such embodiment at all, and it can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary of this invention. Of course.
１０ ロータ、１２，１２−１，１２−２ ステータ、１４，１４−１，１４−２ 移動機構、１６，１６−１，１６−２ 固定機構、２２，２２−１，２２−２ コイル、２８，２８−１，２８−２ ばね、３０ 制御装置、３４，３４−１，３４−２ 回転機構、３６ バッテリ、４０ スイッチ。 10 rotor, 12, 12-1, 12-2 stator, 14, 14-1, 14-2 moving mechanism, 16, 16-1, 16-2 fixing mechanism, 22, 22-1, 22-2 coil, 28 28-1, 28-2 Spring, 30 Control device, 34, 34-1 and 34-2 Rotating mechanism, 36 Battery, 40 Switch.
Claims (8)
該ロータと前記回転軸方向に関して対向配置され、永久磁石からの磁束が鎖交可能な位置にコイルが配設されたステータと、
コイルに流す電流を制御する制御装置と、
を有するアキシャル型モータの駆動装置であって、
ロータとステータとの間の前記回転軸方向に関するギャップ量を変化させることができるように、ステータを移動可能な状態で支持する移動機構と、
ロータとステータとの間の前記回転軸方向に関するギャップ量を増大させるための移動力をステータに付加する移動力付加手段と、
前記ギャップ量の異なる複数の所定位置にてステータを固定する固定機構と、
を有し、
前記制御装置は、ステータの固定機構による固定を解除した状態で、永久磁石がステータを吸引する磁気力が移動力付加手段の移動力より小さくなるようにコイルに流す電流を制御することにより、ロータとステータとの間の前記回転軸方向に関するギャップ量を増大させて永久磁石からステータに鎖交する磁束を減少させることを特徴とするモータ駆動装置。 A rotor fixed to a rotating shaft and provided with permanent magnets;
A stator disposed opposite to the rotor in the direction of the rotation axis and having a coil disposed at a position where magnetic flux from a permanent magnet can be linked;
A control device for controlling the current flowing through the coil;
An axial type motor drive device having
A moving mechanism that supports the stator in a movable state so that the gap amount between the rotor and the stator in the rotational axis direction can be changed ;
A moving force adding means for adding a moving force to the stator to increase the gap amount between the rotor and the stator in the direction of the rotation axis;
A fixing mechanism for fixing the stator at a plurality of predetermined positions with different gap amounts;
Have
The control device controls the current flowing through the coil so that the magnetic force with which the permanent magnet attracts the stator becomes smaller than the moving force of the moving force adding means in a state where the fixing by the fixing mechanism of the stator is released. A motor drive device characterized in that a magnetic flux linked to a stator from a permanent magnet is reduced by increasing a gap amount between the stator and the stator in the direction of the rotation axis.
永久磁石がステータを吸引する磁気力が移動力付加手段の移動力より大きい状態で、ステータの固定機構による固定を解除することにより、ロータとステータとの間の前記回転軸方向に関するギャップ量を減少させて永久磁石からステータに鎖交する磁束を増大させることを特徴とするモータ駆動装置。 The motor driving device according to claim 1 ,
When the magnetic force that attracts the stator by the permanent magnet is larger than the moving force of the moving force addition means, the gap between the rotor and the stator in the rotational axis direction is reduced by releasing the fixing by the fixing mechanism. And increasing the magnetic flux interlinking from the permanent magnet to the stator .
ロータとステータとの間の前記回転軸方向に関するギャップ量を変化させないときは、固定機構によりステータを固定することを特徴とするモータ駆動装置。 The motor drive device according to claim 1 or 2,
When the gap amount between the rotor and the stator in the rotational axis direction is not changed, the stator is fixed by a fixing mechanism .
互いに前記回転軸方向にロータを挟んで対向配置され、ともに永久磁石からの磁束が鎖交可能な位置にコイルが配設された第１及び第２のステータと、
第１及び第２のステータのコイルに流す電流を制御する制御装置と、
を有するアキシャル型モータの駆動装置であって、
第１のステータと第２のステータとの間における前記回転軸まわりの相対捩れ角度を変化させることができるように、第１及び第２のステータの少なくとも一方を前記回転軸まわりに回転可能な状態で支持する回転機構を有し、
前記制御装置は、前記回転機構に支持されたステータのコイルがロータに回転力を作用させるための磁束を発生するように、該コイルに流す電流を制御することにより、前記相対捩れ角度を変化させることを特徴とするモータ駆動装置。 A rotor fixed to a rotating shaft and provided with permanent magnets;
A first stator and a second stator, which are arranged opposite to each other across the rotor in the direction of the rotation axis, and in which coils are arranged at positions where the magnetic flux from the permanent magnets can be interlinked,
A control device for controlling the current flowing through the coils of the first and second stators;
An axial type motor drive device having
A state in which at least one of the first and second stators can rotate around the rotation axis so that a relative twist angle around the rotation axis between the first stator and the second stator can be changed. Has a rotating mechanism to support
The control device changes the relative twist angle by controlling a current flowing through the coil so that a coil of a stator supported by the rotating mechanism generates a magnetic flux for applying a rotational force to the rotor. The motor drive device characterized by the above-mentioned.
前記相対捩れ角度の異なる複数の所定回転角度にて前記回転機構に支持されたステータを固定する固定機構を有し、
前記制御装置により前記相対捩れ角度を変化させるときは、前記回転機構に支持されたステータの該固定機構による固定を解除することを特徴とするモータ駆動装置。 The motor drive device according to claim 4 ,
A fixing mechanism for fixing the stator supported by the rotation mechanism at a plurality of predetermined rotation angles having different relative twist angles;
The motor driving device according to claim 1, wherein when the relative twist angle is changed by the control device, the fixing of the stator supported by the rotating mechanism by the fixing mechanism is released .
前記相対捩れ角度を変化させるための回転力を前記回転機構に支持されたステータに付加する回転力付加手段を有することを特徴とするモータ駆動装置。 The motor drive device according to claim 4 or 5 ,
A motor drive device comprising: a rotational force adding means for applying a rotational force for changing the relative twist angle to a stator supported by the rotation mechanism .
前記回転機構は、前記回転軸まわりに回転可能な状態で支持するステータの回転とともに、ロータと該ステータとの間の前記回転軸方向に関するギャップ量も変化可能な状態で該ステータを支持することを特徴とするモータ駆動装置。 The motor drive device according to claim 4 or 5 ,
The rotating mechanism supports the stator in a state in which a gap amount in the direction of the rotating shaft between the rotor and the stator can be changed along with the rotation of the stator that supports the rotating shaft around the rotating shaft. A motor drive device.
ロータと前記回転機構に支持されたステータとの間の前記回転軸方向に関するギャップ量を増大させるための移動力を該ステータに付加する移動力付加手段を有することを特徴とするモータ駆動装置。 The motor driving device according to claim 7,
A motor drive device comprising: a moving force adding means for adding a moving force for increasing a gap amount in the direction of the rotation axis between the rotor and the stator supported by the rotating mechanism to the stator .
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