JPH08289503A - Motor apparatus - Google Patents

Abstract

PURPOSE: To provide a motor apparatus, which can reduce overcurrent and the loss at the time of zero rotation or low-speed rotation at high torque by utilizing the excellent characteristics of the torque and the number of rotation of a motor, can reduce the energy loss by the mechanical structure without controlling a power-supply voltage and can continue the operation with the rotating force being maintained even if the rotation of the output is stopped by an external load or reversely rotated during the driving. CONSTITUTION: Two motors of the first and second motors and a differential gear 2 are provided. Three rotary shafts 4, 5 and 6, which are differentially rotated, are provided. The rotary shaft 4 of the first motor 1 and the rotary shaft 5 of the second motor 3 are connected through the differential gear. One of the two motors is operated as the driving or generating motor, and the other motor is also operated as the driving or generating motor. The two motors are rotated in the reverse direction or in the forward direction to each other, and the differential output becomes the mechanical output or the mechanical input to the outside.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は動力用のモーターとして
広く産業全般に利用されるモーター装置に関する。ま
た、応用分野として、小型油圧駆動システムの代用とし
て油圧駆動される装置の油圧に替わる駆動装置として広
く産業全般に利用可能である。また、他の応用分野とし
て、機械的外部インターフェースの駆動入力と駆動出力
の回転差を利用して無段変速装置として利用可能であ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor device which is widely used as a power motor in a wide range of industries. Further, as an application field, it can be widely used in all industries as a drive device that replaces the hydraulic pressure of a hydraulically driven device as a substitute for a small hydraulic drive system. Further, as another application field, it can be used as a continuously variable transmission by utilizing a rotation difference between a drive input and a drive output of a mechanical external interface.

【０００２】[0002]

【従来の技術】出力回転数、出力トルクが広範囲に変化
する動力用モーターは、特に、車両等の動力源としての
電気モーター装置は、変速器を用いずにダイレクトに駆
動するか変速器を用いるかしてして使用される。従来技
術で、電気モーターを変速器なしで、車軸にダイレクト
に結合して用いた場合、高性能モーターほど、内部抵抗
が小さいため低速での扱いが難しいものである。直流モ
ーターは回転数が０のときに最も大きなトルクを生じ
る。回転数が上昇するに伴いトルクは低下し、無負荷状
態で高回転になった場合、ほとんどトルクを発生せずに
０に近付く。このＴ−Ｎ関係をグラフにしたのが、図２
のＴ−Ｎカーブであり、トルクの増大に反比例する形で
がＮが減少する。これと同様に、モーター特性を知る上
で重要なものは、図３のＴ−Ｉカーブである。即ち、Ｔ
の増大に比例してＩが増大していく。つまりトルクが大
きくなる程電流の消費が高まり、同時に電流を高めるこ
とでトルクも高められる。そして、高性能のモーター
は、Ｔ−Ｎカーブの勾配が非常に急激であり、高性能の
モーターの最大トルクは定格トルクの４．５倍以上とい
う非常に大きなものになり、それだけ、大量の電流が流
れる。トルクは、Ｔ＝ＫＩで、即ち、Ｋはトルク定数、
Ｉは電流、Ｅは電流、モーター内の抵抗＝Ｒとする。す
ると、Ｉ＝Ｅ／Ｒであり、モーターに電流が流れること
により発生する損失はＷ＝ＲＩ^２で、これはコイル巻線
で発生する熱となる。高性能のモーターでは、最大トル
クのゼロ回転の場合、最大トルクを長時間維持すると大
きな電流が流れて、加熱し、やがてショートして煙を出
してしまう。特に、高性能モーターでは、電気的抵抗が
低いことにより電流が流れやすい性質を備えているの
で、低回転域での使用は困難である。また、電流がカッ
トされるべき回転数以下での使用は、渦電流や銅損によ
る損失と加熱が大きくなる高性能なモーターほど取り扱
いが困難である。その上回転数が下がった場合、一層大
きな電流が流れてしまう。従って、高性能モーターでは
負荷条件によって早く電流カットを行う必要がある。即
ち、モータードライバーには、電流を一定値以内に抑え
る制御回路が組み込まれる。従って、うまく電流をカッ
トできなかったり、電子回路にノイズが入って制御に失
敗したときなど、過大な電流が流れてモーターを破損し
てしまう可能性があり取り扱いが困難である。一般的
に、動力用モーターを広い回転範囲でしかも高負荷の状
態で使用する場合で、急激な外部負荷の変化があった場
合（例えば、むりやり逆回転させられたときなど）、従
来のモーターでは、過電流により破損するか、電源装置
に負担が大きくかかる。電圧制御などにより、回転速度
の制御は可能であるが、回転や電流を常に検出して制御
する必要があり、熱などにより制御装置が暴走した場合
もモーターを破損するか、電源装置に過負荷をかける
か、また制御応答性が悪いと、電力消費も高くなる。ま
た、大電力用モーターでは、電圧制御による高トル
ク、”０”回転時の運転が困難で、大電力を扱うので、
熱対策や装置が複雑になり、また、制御装置が高価にな
り、誤動作もしやすくなる。2. Description of the Related Art A power motor whose output speed and output torque change over a wide range, particularly an electric motor device as a power source for a vehicle, is driven directly without a transmission or a transmission is used. It is used as it is. In the conventional technology, when an electric motor is directly coupled to an axle without a transmission, a higher performance motor has a lower internal resistance and is difficult to handle at a low speed. The DC motor produces the largest torque when the rotation speed is zero. The torque decreases as the rotation speed increases, and when the rotation speed is high without load, the torque approaches zero with almost no torque. A graph of this TN relationship is shown in FIG.
Is a TN curve of N, and N decreases in a form inversely proportional to the increase in torque. Similarly, what is important for knowing the motor characteristics is the TI curve in FIG. That is, T
I increases in proportion to the increase of. That is, as the torque increases, the current consumption increases, and at the same time, the torque increases by increasing the current. A high-performance motor has a very steep TN curve, and the maximum torque of a high-performance motor is 4.5 times or more the rated torque, which is very large. Flows. Torque is T = KI, that is, K is a torque constant,
I is current, E is current, and resistance in the motor is R. Then, I = E / R, and the loss caused by the current flowing through the motor is W = RI ² , which is the heat generated in the coil winding. With a high-performance motor, if the maximum torque is zero rotation, if the maximum torque is maintained for a long time, a large current will flow, causing heating and eventually short-circuiting and producing smoke. In particular, a high-performance motor has a property that an electric current easily flows due to its low electric resistance, so that it is difficult to use it in a low rotation range. In addition, when the electric current is used below the rotational speed at which it should be cut, it is more difficult to handle as a high-performance motor in which loss due to eddy current or copper loss and heating become large. In addition, if the rotation speed decreases, a larger current will flow. Therefore, in a high performance motor, it is necessary to cut the current quickly depending on the load condition. That is, the motor driver incorporates a control circuit that keeps the current within a certain value. Therefore, when the current cannot be cut well or the electronic circuit is noisy and the control fails, an excessive current may flow and damage the motor, making it difficult to handle. Generally, when a power motor is used in a wide rotation range and under a heavy load, and when there is a sudden change in external load (for example, when it is reversely rotated unintentionally), conventional motors , Damage due to overcurrent or a heavy load on the power supply. The rotation speed can be controlled by voltage control, etc., but it is necessary to constantly detect and control rotation and current.If the control device runs away due to heat, etc., the motor will be damaged or the power supply will be overloaded. Power consumption is high, or power consumption is high if the control response is poor. Also, with a high power motor, it is difficult to operate at high torque and "0" rotation due to voltage control, and high power is handled, so
The measures against heat and the device become complicated, the control device becomes expensive, and the malfunction easily occurs.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するためになされたもので、特に直流モーター
の場合は、モーターの優れたトルク・回転数の特性を生
かしつつ、短所である、高トルクで、０回転時又は低速
回転時の過電流や損失を、電源電圧制御によらないで、
機械的構造でエネルギー損失を少なくできるモーター装
置を提供することを目的とする。また、本発明は、モー
ター駆動中、出力の回転が外部の負荷により止められた
り、逆回転させられても、回転力を維持しながら、モー
ターの運転が続行できるモーター装置を提供することを
目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and particularly in the case of a DC motor, it has disadvantages while making use of the excellent torque / rotational speed characteristics of the motor. There is a certain amount of overcurrent and loss at high torque, zero rotation or low speed rotation, without relying on power supply voltage control.
An object of the present invention is to provide a motor device that can reduce energy loss with a mechanical structure. Another object of the present invention is to provide a motor device capable of continuing the operation of the motor while maintaining the rotational force even when the output rotation is stopped or reversely rotated by an external load while the motor is being driven. And

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】第１モータ−、第２モー
ターの２つのモーターと、差動装置を備え、該差動装置
は、差動回転する３つの回転軸を有し、その３つの回転
軸は各々第１モーターの回転軸と第２モーターの回転
軸、駆動出力軸に接続され、即ち、第１モーターの回転
軸と第２モーターの回転軸とは差動装置を介して接続さ
れることになる。その２つのモーターの１つを駆動また
は発電モーターとして作動させ、他方のモーターも駆動
または発電モーターとして作動させる。該２つのモータ
ーの駆動または発電の組み合わせにより、互いに逆回転
または順回転して、その２つのモーターの差動出力が外
部との機械出力または機械入力となることを特徴とする
モーター装置を提供する。また、第１モーター、第２モ
ーター及び差動装置の回転軸を同軸上に配置し、１つの
ケースに収め、一体化することができる。そして、第１
モーター、第２モーター及び差動装置の回転軸を同軸上
に配置し、一体化したものを、ホイール内に納めたもの
を利用できる。その差動装置は、プラネタリーギアを用
いることができる。回転を減速させる減速機構を差動装
置とモーターの間に設けることができる。また、該２つ
のモーターにすでに減速機構が内蔵されていてもよい。
本発明のモーター装置で使用するモーターは、どの種類
のモーターも適用できるが、ブラシ直流モーターが最も
単純であるので、本説明書では、主に、このモーターを
例にして説明する。本発明は、その性質からどの種類の
モーターにも適用できることは明らかである。即ち、本
発明のモーター装置は、モーター装置自体の発明であ
り、その構造から電気乗り物用の動力源として最適であ
るが、当然モーター駆動装置として、あらゆる産業に利
用できる。また、本発明モーター装置の特徴である、０
回転で高トルクを連続運用でき、大きな外部負荷（外部
反力、キックバックなど）に対しても構造的に対応でき
る優れた特徴を有するため小型油圧駆動システムの代用
として油圧駆動されるあらゆる装置に利用可能である。
また、第１モーター或いは第２モーターの回転軸に駆動
入力軸を接続し外部からの機械入力ができるようにして
も良い、これにより機械的外部インターフェースが駆動
入力軸と駆動出力軸の２つを有することになり、駆動入
力軸は第１または第２モーターと同一回転となるため駆
動出力軸との間に回転差が生じる。この入力と出力の回
転差を利用して、本発明モーター装置を無段変速装置と
することも可能である。A first motor-two motors, a second motor, and a differential gear are provided, and the differential gear has three rotary shafts that rotate differentially. The rotary shafts are respectively connected to the rotary shaft of the first motor, the rotary shaft of the second motor, and the drive output shaft, that is, the rotary shaft of the first motor and the rotary shaft of the second motor are connected through a differential device. Will be. One of the two motors is operated as a drive or generator motor, and the other motor is also operated as a drive or generator motor. Provided is a motor device characterized in that the two motors are driven or generated in combination so as to rotate in reverse or in a forward direction and the differential output of the two motors becomes a mechanical output or a mechanical input with the outside. . Further, the first motor, the second motor, and the rotation shaft of the differential device can be coaxially arranged and housed in one case to be integrated. And the first
The motor, the second motor, and the rotating shaft of the differential device are coaxially arranged and integrated, and the integrated one can be used in the wheel. The differential may use a planetary gear. A deceleration mechanism for decelerating the rotation can be provided between the differential device and the motor. Further, the speed reduction mechanism may be already built in the two motors.
The motor used in the motor device of the present invention can be applied to any type of motor, but since the brush DC motor is the simplest, in this description, this motor will be mainly described as an example. Obviously, the present invention is applicable to any type of motor due to its nature. That is, the motor device of the present invention is an invention of the motor device itself and is most suitable as a power source for an electric vehicle because of its structure, but naturally, it can be used as a motor drive device in all industries. The characteristic of the motor device of the present invention is 0.
High torque can be continuously operated by rotation, and it has excellent features that can structurally cope with a large external load (external reaction force, kickback, etc.), so it can be used for any device that is hydraulically driven as a substitute for a small hydraulic drive system. It is available.
In addition, a drive input shaft may be connected to the rotary shaft of the first motor or the second motor so that a mechanical input from the outside can be made, so that the mechanical external interface can connect the drive input shaft and the drive output shaft to each other. Since the drive input shaft has the same rotation as the first or second motor, a rotation difference occurs between the drive input shaft and the drive output shaft. By utilizing the rotation difference between the input and the output, the motor device of the present invention can be used as a continuously variable transmission.

【０００５】[0005]

【作用】図１は、本発明のモーター装置の２つのモータ
ーを、駆動用又は発電用に組み合わせて使用する場合の
構造を示す。その構造は、電気乗り物の駆動源として最
適であるが、また、一般的なモーター装置としても利用
できる。即ち、第１モーターと第２モーターの２つのモ
ーターを差動装置を介して直結されて、各モーターを、
駆動用モーターだけでなく、発電用モーターとしても利
用し、運転状態、走行状態に対して最適な駆動力を得よ
うとするものである。そして、効率的な運転状態を確保
する。次に、実際に数値を上げてモード１の動作を説明
する。モード１とは、第１モーターを駆動用に使用し、
第２モーターを発電用に使用して（第１、第２モーター
の駆動、発電が逆でも良い）、お互いのモーターが逆回
転してその差動出力を機械出力とするモードである。
（ここでは、第１モーターを駆動モーター、第２モータ
ーを発電モーターとして説明する） 数値はあくまで説明のためであり、数値自体になんら意
味はない。説明を簡単にするために、差動歯車の回転の
比を、１：１として説明する。即ち、第１モーターのト
ルク−回転数の曲線を、説明のためのみ用いたＴ−Ｎ曲
線として示す図４として、第２モーターの発電時の必要
となるトルクと回転数を説明のためのみ用いた消費トル
ク一回転数の曲線として示す図５に示す。更に、図６
は、駆動出力軸のトルク−回転数の曲線を示す。図示の
ように、第１モーターは、回転数の上昇とともにトルク
は減少し、第２モーターは、回転上昇とともにトルクは
増大する。そして、図６に示すように駆動出力軸は、回
転上昇とともにトルクが下がる。駆動出力の回転数は、
左から右へと上昇する。各Ｐ点は、各グラフで示す点に
相当している。FIG. 1 shows a structure in which two motors of the motor device of the present invention are used in combination for driving or power generation. The structure is optimal as a drive source for electric vehicles, but can also be used as a general motor device. That is, the two motors, the first motor and the second motor, are directly connected to each other via a differential device,
Not only the drive motor but also the power generation motor is used to obtain the optimum driving force for the driving and running conditions. And an efficient driving state is secured. Next, the operation of mode 1 will be described by actually increasing the numerical value. Mode 1 uses the first motor for driving,
This is a mode in which the second motor is used for power generation (the first and second motors may be driven and power generation may be reversed), and the two motors rotate in reverse so that the differential output becomes the mechanical output.
(Here, the first motor will be described as a drive motor and the second motor will be described as a power generation motor.) The numerical values are for explanation only, and the numerical values themselves have no meaning. In order to simplify the explanation, the rotation ratio of the differential gear will be described as 1: 1. That is, the torque-rotational speed curve of the first motor is shown as a TN curve used only for explanation, and the torque and rotational speed required during power generation of the second motor are used only for explanation. FIG. 5 shows a curve of the consumed torque and the number of revolutions. Furthermore, FIG.
Shows a torque-rotational speed curve of the drive output shaft. As shown, the torque of the first motor decreases as the rotation speed increases, and the torque of the second motor increases as the rotation speed increases. Then, as shown in FIG. 6, the torque of the drive output shaft decreases as the rotation increases. The drive output speed is
Ascend from left to right. Each point P corresponds to the point shown in each graph.

【表１】 発進時、出力回転数は’０’である。このときの第１モ
ーターと第２モーターの回転数とトルクは、（Ｘ＝１）
のとき、後述する式（Ａ）、（Ｂ）より第１、第２モー
ターとも同じトルク同じ回転数Ｐ１，Ｐ２でバランスす
る。（但し、機械的損失は考えないものとする）このと
き、出力軸は、第１モーターのトルク１０ｋｇ・ｍ（Ｐ
１）を２倍した２０ｋｇ・ｍ（Ｐ３）が発生する。（式
１、（Ｘ＋１）Ｔ_１＝Ｔ_２より）。また、この時出力回
転は’０’なので第１モーターの駆動エネルギーは、第
２モーターの発電用エネルギーとなるために、エネルギ
ー損失も少なくてすむ。（式Ａ、０＝Ｔ_１・Ｎ_１−Ｔ_３
・Ｎ_３より）。このとき、回転数”０”の高トルク２０
ｋｇ・ｍ（Ｐ３）のトルクが発生していても、実際第１
モーターは回転しているので、過電流にならず、通常に
運転できる。乗り物が発進して、出力軸の回転数が１０
００ｒｐｍ（Ｐ６）になった場合、駆動モーターと発電
モーターの回転数とトルクは、差動歯車の比が、１：１
のとき、駆動モーター、発電モーターとも同じトルク
で、バランスするため、式（１）、（２）、（６）よ
り、駆動モーターは回転数３０００ｒｐｍ、トルク５ｋ
ｇ−ｍ（Ｐ４）で、発電モーターは回転数（駆動モータ
ーとは逆回転となる）１０００ｒｐｍ、トルク５ｋｇ−
ｍ（Ｐ５）となる。このとき出力軸のトルクは、駆動モ
ーターのトルク５ｋｇ−ｍ（Ｐ４）を２倍した１０ｋｇ
−ｍのトルク（Ｐ６）が得られる。同様に、駆動モータ
ーが（Ｐ７）の場合は、発電モーターは、（Ｐ８）、出
力は（Ｐ９）となる。このようにして、常に駆動モータ
ー（図４のＴ−Ｎ曲線）と発電モーター（図５のＴ−Ｎ
曲線）と駆動出力（出力軸）がバランスして、図６のよ
うなＴ−Ｎ曲線の出力が得られる。２つのモーターを減
速機構を使用して減速させての使用もなんら差し支えな
い。この場合、駆動用のモーターのみ減速でも、発電用
のモーターのみ減速でも同様である。図１３は、モータ
ーと差動装置の間に減速装置を設けた場合の概略図であ
る。減速装置は、減速ギアでもよく、プラネタリーギア
でも、減速ベルトを使用しても何ら差し支えない。本発
明のモーター装置においては、第１モーターと第２モー
ターとは、差動装置から見て、機能的に対称型であり、
どちらのモーターを駆動用としてもよく、また、発電用
としてもよい。また、両方のモーターを駆動用として、
即ち、両方のモーターを同じ方向に回転させる。また、
両方のモーターを発電用として、即ち、両方同じ方向に
回転させて、回生ブレーキとして利用することもでき
る。本発明のモーター装置は、従って、２つのモーター
は、発進時に効率的な駆動−発進の第１モードとして、
また、高速運転時には、駆動−駆動の第２モードとし
て、減速時即ち、ブレーキング時には、発電−発電の第
３モードとして運転することができる。このような３つ
のモードを組み合わせて、走行状態、運転状態に応じて
切り替えることにより、その走行状態、運転状態におけ
る最適な駆動力と効率を得ることができる。図１に示さ
れる様に、第１モーター、第２モーターには、各々、駆
動回生装置１と２を経由して、電源装置と接続されてい
る。そして、駆動回生装置１と２は、各々、スイッチン
グコントロール（ＳＷ１，ＳＷ２）により、コントロー
ルされ、各々のモーターを駆動するか、発電させるか、
ＯＦＦ状態にするか制御される。第１モーターと第２モ
ーターと３つのモードの関係は、次の表に示される。[Table 1] When starting, the output rotation speed is "0". The rotation speed and torque of the first motor and the second motor at this time are (X = 1)
At this time, the equations (A) and (B) described later balance the first and second motors with the same torque and the same rotational speeds P1 and P2. (However, mechanical loss is not considered.) At this time, the output shaft has a torque of the first motor of 10 kg · m (P
20 kg · m (P3), which is double that of 1), is generated. (From Formula 1, (X + 1) T ₁ = T ₂ ). Further, since the output rotation is "0" at this time, the driving energy of the first motor becomes the energy for power generation of the second motor, so that the energy loss can be small. (Formula A, 0 = T ₁ · N ₁ −T ₃
・ From N ₃ . At this time, a high torque of 20 rpm
Even if the torque of kg · m (P3) is generated, it is actually the first
Since the motor is rotating, overcurrent does not occur and normal operation is possible. When the vehicle starts, the output shaft speed is 10
When it reaches 00 rpm (P6), the ratio of the differential gears of the drive motor and the generator motor is 1: 1.
At this time, since the drive motor and the generator motor have the same torque and are balanced, the formula (1), (2) and (6) shows that the drive motor has a rotation speed of 3000 rpm and a torque of 5 k.
In g-m (P4), the generator motor has a rotation speed (reverse rotation to the drive motor) of 1000 rpm and a torque of 5 kg-.
m (P5). At this time, the torque of the output shaft is 10 kg, which is twice the torque of the drive motor 5 kg-m (P4).
A torque (P6) of -m is obtained. Similarly, when the drive motor is (P7), the power generation motor is (P8) and the output is (P9). In this way, the drive motor (TN curve of FIG. 4) and the generator motor (TN curve of FIG. 5) are always used.
The curve) and the drive output (output shaft) are balanced, and the output of the TN curve as shown in FIG. 6 is obtained. There is no problem in using the two motors by decelerating them using a speed reduction mechanism. In this case, the same applies to the case where only the driving motor is decelerated or the case where only the power generating motor is decelerated. FIG. 13 is a schematic diagram of a case where a speed reducer is provided between the motor and the differential device. The reduction gear may be a reduction gear, a planetary gear, or a reduction belt. In the motor device of the present invention, the first motor and the second motor are functionally symmetrical when viewed from the differential device,
Either motor may be used for driving or power generation. Also, for driving both motors,
That is, both motors are rotated in the same direction. Also,
Both motors can be used for power generation, that is, both can be rotated in the same direction and used as a regenerative brake. The motor device of the present invention, therefore, has two motors which, as a first mode of efficient drive-start when starting,
Further, it is possible to operate as a second mode of drive-drive during high-speed operation, and as a third mode of power generation-power generation during deceleration, that is, during braking. By combining such three modes and switching according to the traveling state and the operating state, it is possible to obtain the optimum driving force and efficiency in the traveling state and the operating state. As shown in FIG. 1, the first motor and the second motor are connected to a power supply device via drive regeneration devices 1 and 2, respectively. Then, the drive regeneration devices 1 and 2 are controlled by switching controls (SW1, SW2), respectively, to drive each motor or generate electric power.
It is controlled to be turned off. The relationship between the first motor, the second motor and the three modes is shown in the following table.

【表２】 [Table 2]

【０００６】即ち、モード１では、第１モーターと第２
モーターとは逆方向に回転される。このモードは、停止
状態から高トルクが必要となる低速域運転でのモーター
の効率がよい。そして、モード２では、第１モーター、
第２モーターともに、電源からエネルギーが供給され、
同方向に回転され、即ち、駆動軸は、第１モーターと第
２モーターの合計の駆動回転で運転され、高速回転が可
能になる。即ち、出力回転が上がると、駆動モーターの
回転数も上がり、モード１の状態でなくても、モーター
の効率はある程度良くなる。従って、高い回転のとき
は、効率の差が少ないので、両モーターとも、駆動モー
ターとしての方がメリットが大きい。また、モード３で
は、第１モーター、第２モーターともに同方向に回転さ
れるが、発電モーターとして働かせ、ブレーキング状態
のときに、作用させる。本発明による差動装置におい
て、差動歯車の比率、即ち、差動比をＸとした。差動装
置の比率は、１：１ならＸ＝１で、２：１ならＸ＝２と
なる。第１モーター側Ｘで、第２モーター側１としてあ
る。そして、モード１のとき、第１モーターと第２モー
ターは、互いに逆方向に回転する。第１モーターのトル
クと回転数をＴ_１とＮ_１とし、駆動出力の回転軸の出力
トルクと回転数をＴ_２とＮ_２とし、第２モーターの消費
トルクと回転数をＴ_３とＮ_３とすると、モード１は次の
ようになる。 （Ｘ＋１）Ｔ_１＝Ｔ_２………………………………（１） （Ｎ_１−ＸＮ_３）／（Ｘ＋１）＝Ｎ_２……………（２） 従って、第１モーターによる機械出力は、摩擦などによ
る損失を考えないと、回転数（ｒｐｍ）×トルクとな
り、Ｔ_１・Ｎ_１であり、第２モーターからの機械入力
は、、回転数（ｒｐｍ）×トルクとなり、Ｔ_３・Ｎ_３で
ある。よって、差動装置の出力の機械出力は、（ｒｐ
ｍ）×トルクとなり、Ｔ_２・Ｎ_２である。従って、 Ｔ_２・Ｎ_２＝Ｔ_１・Ｎ_１−Ｔ_３・Ｎ_３……………（３） となる。従って、駆動軸のトルクは、Ｘ＝１のときは、
駆動モーター（第１モーター）のトルクの２倍になる
が、その回転数Ｎ_２は、第２モーターの出力０のとき、
即ち、第２モーターが回転しないとき、第１モーターの
回転数１／２（Ｘ＝１）になる。また、第１モーターと
第２モーターの入出力トルクの関係は、 ＸＴ_１＝Ｔ_３………………………………………（６） モード１では、出力側の回転軸の回転を、（Ｎ_１＝ＸＮ
_３）／（Ｘ＋１）にまで上げることができ、トルクは、
（Ｘ＋１）Ｔ_１にまで上がる。発進時（停止状態）で
の、第１、第２モーターの回転トルクは、出力回転数
が”０”のため、式（３）から、 ０＝Ｔ_１・Ｎ_１−Ｔ_３・Ｔ_３…………………（Ａ） 式（６）から Ｔ_１＝Ｔ_３……………………………（Ｂ） （Ａ）、（Ｂ）２つの条件を満たす回転数トルクで２つ
のモーターはバランスする。次に、モード２の場合、第
１モーターと第２モーターは両方とも駆動モーターで、
同方向に回転しており、 （Ｎ_１＋Ｎ_３）／（Ｘ＋１）＝Ｎ_２………………（４）
となる。 そして、第１モーターによる機械出力は、摩擦などによ
る損失を考えないと、回転数（ｒｐｍ）×トルクとな
り、Ｔ_１・Ｎ_１である。従って、第２モーターの機械出
力は、回転数（ｒｐｍ）×トルクとなり、Ｔ_３・Ｎ_３で
ある。よって、差動装置の出力の機械出力は、第１モー
ターの出力と第２モーターの出力の合計であり、それ
は、回転数（ｒｐｍ）×トルクとなり、Ｔ_２・Ｎ_２であ
るので、 Ｔ_２・Ｎ_２＝Ｔ_１・Ｎ_１＋Ｔ_３・Ｎ_３……………（５） となる。また、第１モーターと第２モーターの入出力ト
ルクの関係は、 ＸＴ_１＝Ｔ_３………………………（６）となる。 また、モード３の場合、第１モーターと第２モーター
は、両方とも発電モーターで同方向に回転しており、 （Ｎ_１＋ＸＮ_３）／（Ｘ＋１）＝Ｎ_２…………………（４）となる。 そして、第１モーターによる機械出力は、摩擦などによ
る損失を考えないと回転数、（ｒｐｍ）×トルクとな
り、Ｔ_１・Ｎ_１である。従って、第２モーターの機械出
力は、回転数（ｒｐｍ）×トルクとなり、Ｔ_３・Ｎ_３で
ある。よって、差動装置の出力の機械出力は、第１モー
ターの出力と第２モーターの出力の合計であり、それ
は、回転数（ｒｐｍ）×トルクとなり、Ｔ_２・Ｎ_２であ
るので、 Ｔ_２・Ｎ_２＝−（Ｔ_１・Ｎ_１＋Ｔ_３・Ｎ_３）………………（７） となる。これは、機械出力がマイナスであり、機械入力
となり、発電力が発生することを示す。以上のことでも
分かるように、モード２及びモード３では、同一方向に
回転（順回転）するために、２つのモーターは、差動装
置を介して、それらの回転エネルギーはトルク×回転数
の合計となっている。そして、このようなモード切り替
えは、図１の駆動回生装置１及び２のＳＷ１及び２を制
御して行うが、これは、手動式でもよく、自動制御でも
良い。そして、モード１は、低速モードであり、モード
２は、高速モードであり、モード３は減速モードであ
る。That is, in mode 1, the first motor and the second motor
It is rotated in the opposite direction to the motor. In this mode, the efficiency of the motor is good in the low speed range operation where a high torque is required from the stopped state. And in mode 2, the first motor,
Energy is supplied from the power supply to both the second motor,
It is rotated in the same direction, that is, the drive shaft is driven by the total drive rotation of the first motor and the second motor, and high speed rotation is enabled. That is, as the output rotation increases, the rotation speed of the drive motor also increases, and the efficiency of the motor improves to some extent even in the mode 1 state. Therefore, at high rotation speeds, there is little difference in efficiency, and both motors have a greater advantage as drive motors. Further, in mode 3, both the first motor and the second motor are rotated in the same direction, but they are made to work as a generator motor and are made to work when in the braking state. In the differential device according to the present invention, the ratio of the differential gears, that is, the differential ratio is X. If the ratio of the differential device is 1: 1 then X = 1, and if it is 2: 1 then X = 2. The first motor side X is the second motor side 1. Then, in the mode 1, the first motor and the second motor rotate in opposite directions. The torque and the rotation speed of the first motor are T ₁ and N ₁ , the output torque and the rotation speed of the rotation shaft of the drive output are T ₂ and N _2, and the consumption torque and the rotation speed of the second motor are T ₃ and N _3. Then, the mode 1 is as follows. (X + 1) T ₁ = T ₂ ………………………… (1) (N ₁ −XN ₃ ) / (X + 1) = N ₂ ………… (2) Therefore, the first motor The mechanical output due to is T ₁ · N ₁ without considering loss due to friction, etc., and the mechanical input from the second motor is rotational speed (rpm) × torque, T ₃ · N ₃ . Therefore, the mechanical output of the output of the differential device is (rp
m) × torque, which is T ₂ · N ₂ . Therefore, T ₂ · N ₂ = T ₁ · N ₁ −T ₃ · N ₃ (3) Therefore, when the drive shaft torque is X = 1,
It is twice the torque of the drive motor (first motor), but its rotation speed N ₂ is 0 when the output of the second motor is 0.
That is, when the second motor does not rotate, the number of rotations of the first motor becomes 1/2 (X = 1). The relationship between the input and output torques of the first motor and the second motor is as follows: XT ₁ = T ₃ …………………………………… (6) In mode 1, the rotary shaft of the output side Rotation is (N ₁ = XN
₃ ) / (X + 1) and the torque is
(X + 1) It goes up to T ₁ . The rotational torque of the first and second motors at the time of starting (stopped state) is 0 = T ₁ · N ₁ −T ₃ · T ₃ ... ……………… (A) From equation (6), T ₁ = T ₃ ………………………… (B) (A), (B) 2 at the rotational speed torque that satisfies the two conditions Two motors balance. Next, in mode 2, the first motor and the second motor are both drive motors,
Rotating in the same direction, (N ₁ + N ₃ ) / (X + 1) = N ₂ ……………… (4)
Becomes The mechanical output of the first motor is T ₁ · N _{1 when the} loss due to friction or the like is not taken into consideration, that is, the rotational speed (rpm) × torque. Therefore, the mechanical output of the second motor is the rotational speed (rpm) × torque, which is T ₃ · N ₃ . Therefore, the mechanical output of the output of the differential, the output of the first motor and the sum of the output of the second motor, it becomes a rotational speed (rpm) × torque, since it is T 2 _· N _2, T ₂・ N ₂ = T ₁ · N ₁ + T ₃ · N ₃ (5) Further, the relationship between the input and output torques of the first motor and the second motor is XT ₁ = T ₃ …………………… (6). In the case of mode 3, both the first motor and the second motor are generator motors and rotate in the same direction, and (N ₁ + XN ₃ ) / (X + 1) = N ₂ ……………… ( 4). The mechanical output of the first motor is T ₁ · N _1, which is the number of revolutions (rpm) × torque without considering the loss due to friction. Therefore, the mechanical output of the second motor is the rotational speed (rpm) × torque, which is T ₃ · N ₃ . Therefore, the mechanical output of the output of the differential, the output of the first motor and the sum of the output of the second motor, it becomes a rotational speed (rpm) × torque, since it is T 2 _· N _2, T ₂・ N ₂ =-(T ₁ · N ₁ + T ₃ · N ₃ ) ... (7) This indicates that the mechanical output is negative and becomes a mechanical input, and power generation occurs. As can be seen from the above, in Mode 2 and Mode 3, since the two motors rotate in the same direction (forward rotation), the two motors are driven by the differential device, and their rotational energy is the sum of torque × rotational speed. Has become. Then, such mode switching is performed by controlling the SW1 and 2 of the drive regeneration devices 1 and 2 in FIG. 1, but this may be manual or automatic control. Then, mode 1 is a low speed mode, mode 2 is a high speed mode, and mode 3 is a deceleration mode.

【０００７】次に、いくつかの本発明モーター装置の制
御例を示すが、本発明はそれらによって限定されるもの
ではない。図１において、第１モーター（以下Ｍ１とす
る）を制御する駆動回生装置１と、第２モーター（以下
Ｍ２とする）を制御する駆動回生装置２のＳＷ１，ＳＷ
２に何種類かのパターン制御信号１、２を与えることに
より、該駆動回生装置１、２を制御し、該当モーターを
駆動モーターまたは発電モーターとして作動させること
ができ、その組み合わせ（Ｍ１のパターンとＭ２のパタ
ーン）により出力の回転速度及び負荷にあったモードで
運転させることができる。Ｍ１を制御する駆動回生装置
１は、以下のような３パターンの制御で行われる。 １．駆動状態：Ｍ１に電力供給を行う；即ち、Ｍ１駆動
である。 ２．回生状態：電源にＭ１の発電力を回生する；即ち、
Ｍ１回生である。 ３．ＯＦＦ状態：Ｍ１モーターの電気回路を開いた状態
にする；即ち、Ｍ１電源切断である。 Ｍ２を制御する駆動回生装置２は、以下のように、５パ
ターンにより駆動回生装置２を制御する。 １．回生状態（逆回転）：電源にＭ１と同相回転してい
るＭ２の発電力を回生する。 ；
以下Ｍ２逆回生とする。 ２．駆動状態（順回転）：Ｍ１と同相回転となるように
Ｍ２に電力供給を行う；以下Ｍ２順駆動とする。 ３．回生状態（順回転）：電源にＭ１と同相回転してい
るＭ２の発電力を回生する。 ；
以下Ｍ２順回生とする。 ４．駆動状態（逆回転）：Ｍ１と逆相回転となるように
Ｍ２に電力供給を行う；以下Ｍ２逆駆動とする。 ５．ＯＦＦ状態：Ｍ２モーター電気回路をひらいたじょ
うたいにする；電源切断。 ；
以下Ｍ２切断とする。 図１の駆動回生装置１と駆動回生装置２の制御パターン
を組み合わせることにより、走行状態に適したモーター
駆動制御が可能になる。この組み合わせでは、単純に組
み合わせを考えると、３パターン×５パターンで、１５
通りの組み合わせが可能である。但し、矛盾又は意味の
ない組み合わせもあるので（即ち、例えば、Ｍ１駆動
で、Ｍ２逆回転駆動は意味がない）、実際に利用する組
み合わせは以下の表３および表４に簡単に記述する。表
で分かるとおり２つのモーターの制御パターンの組み合
わせで各モード（モード１、２、３、その他）の運転状
態が作り出せる。Next, some control examples of the motor device of the present invention will be shown, but the present invention is not limited thereto. In FIG. 1, SW1 and SW of a drive regeneration device 1 that controls a first motor (hereinafter referred to as M1) and a drive regeneration device 2 that controls a second motor (hereinafter referred to as M2)
By supplying several kinds of pattern control signals 1 and 2 to 2, it is possible to control the drive regeneration devices 1 and 2 and operate the corresponding motor as a drive motor or a generator motor. It is possible to operate in a mode that matches the output rotation speed and load according to the pattern (M2 pattern). The drive regeneration device 1 that controls M1 is controlled by the following three patterns. 1. Drive state: Power is supplied to M1; that is, M1 drive. 2. Regeneration state: Regenerate the power generated by M1 to the power supply;
I am a M1 freshman. 3. OFF state: The electric circuit of the M1 motor is opened; that is, the M1 power is cut off. The drive regeneration device 2 that controls M2 controls the drive regeneration device 2 in five patterns as described below. 1. Regenerative state (reverse rotation): The power source regenerates the power generated by M2 rotating in phase with M1. ;
Hereinafter referred to as M2 reverse regeneration. 2. Drive state (forward rotation): Power is supplied to M2 so as to rotate in phase with M1; hereinafter referred to as M2 forward drive. 3. Regeneration state (forward rotation): The power generated by M2, which is rotating in the same phase as M1, is regenerated to the power supply. ;
The following is M2 forward regeneration. 4. Driving state (reverse rotation): Power is supplied to M2 so as to be in reverse phase rotation with M1; hereinafter referred to as M2 reverse drive. 5. OFF state: Open M2 motor electric circuit; power off. ;
Hereinafter referred to as M2 cutting. By combining the control patterns of the drive regeneration device 1 and the drive regeneration device 2 of FIG. 1, it becomes possible to perform motor drive control suitable for the traveling state. In this combination, if the combination is simply considered, 3 patterns × 5 patterns, 15
Street combinations are possible. However, there are some inconsistent or meaningless combinations (that is, M1 drive and M2 reverse rotation drive are meaningless, for example), and the combinations actually used are briefly described in Tables 3 and 4 below. As can be seen from the table, the operating state of each mode (modes 1, 2, 3, etc.) can be created by combining the control patterns of the two motors.

【表３】 [Table 3]

【表４】 Ｍ２の回転方向が逆相（逆回転）から同相（順回転）に
変わるとき、無駄な電力を消費したり、モーターに高負
荷をかけてしまうことがある。これを防止し、スムーズ
に回転方向を切り変えることができるように、切り替わ
るとき一時的にＭ２を切断し、Ｍ１の回転速度を下げる
様に制御（Ｍ１を回生させる）する。これによりＭ１の
回転速度が下がり、Ｍ２の回転が同相となる。Ｍ２が同
相となった時点で状態を復帰（モード２、及びモード３
の制御にもどす）させる。このような制御を行うことで
スムーズな状態遷移（モード切り替え）ができる。次
に、具体的な制御について、両方のモーターとも、ＤＣ
ブラシモーターの場合と、両方とも、ＤＣブラシレスモ
ーターの場合について説明するが、本発明はそれらによ
って限定されるものではない。Ｍ１、Ｍ２にＤＣブラシ
モーターを使用した場合、駆動回生装置１、２の回路
に、図７（Ａ）及び７（Ｂ）を利用する。図７（Ａ）の
回路では、トランジスタＴＲ１とＴＲ２によりスイッチ
ングを行う。これを、パターン毎に説明すると、 パターン１．Ｍ１駆動のとき、ＴＲ２をＯＦＦにし、Ｔ
Ｒ１をＯＮにする。モーターＭ１に電圧を与えて駆動す
る。 パターン２．Ｍ１回生のとき、ＴＲ１をＯＦＦにし、Ｔ
Ｒ２にチョッピングパルスをかけて、Ｍ１の起電力を昇
圧し、ダイオードＤ１を通して、電源装置に電力を回生
する。 パターン３．Ｍ１切断のとき、ＴＲ１、ＴＲ２の両方と
も、ＯＦＦにする。 図７（Ｂ）の回路では、４つのトランジスタＴＲ１、Ｔ
Ｒ２、ＴＲ３、ＴＲ４と４つのダイオードＤ１、Ｄ２、
Ｄ３、Ｄ４により、Ｍ２に対してスイッチングを行う。
これを、パターン毎に説明すると、 パターン１．Ｍ２順駆動のとき、ＴＲ２、ＴＲ３をＯＦ
Ｆにし、ＴＲ１、ＴＲ４をＯＮにする。モーターＭ２
に、電圧を掛けて、順方向回転に駆動する。 パターン２．Ｍ２逆回転のとき、ＴＲ２、ＴＲ３をＯＮ
にし、ＴＲ１、ＴＲ４をＯＦＦにする。モーターＭ２
に、逆電圧を掛けて、逆方向回転に駆動する。 パターン３．Ｍ２順回生のとき、ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ
３をＯＦＦにし、ＴＲ４にチョッピングパルスをかけ
て、Ｍ２の起電力を昇圧し、ダイオードＤ１を通して、
電源装置に電力を回生する。 パターン４．Ｍ２逆回生のとき、ＴＲ１、ＴＲ３、ＴＲ
４をＯＦＦにし、ＴＲ２にチョッピングパルスをかけ
て、Ｍ２の起電力を昇圧し、ダイオードＤ２を通して、
電源装置に電力を回生する。 パターン５．Ｍ１切断のとき、ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ
３、ＴＲ４のすべてを、ＯＦＦにする。 次に、Ｍ１、Ｍ２にＤＣブラシレスモーターを使用した
場合、駆動回生装置１、２の回路に、図８（Ａ）を利用
する。図８（Ｂ）は、ＤＣブラシレスモーターの駆動装
置（図８Ａ）の詳細である。図８（Ａ）の駆動回生装置
１では、３種類のパターンで制御する。 パターン１．Ｍ１駆動：回転位置を検出して、該当位置
に対応する駆動装置のトランジスタをＯＮ、ＯＦＦ制御
して、回転力を与える。（通常のブラシレスモーターの
制御と同様である）。 パターン２．Ｍ１回生：Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５をＯＦＦし
て、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６をチョピングして、電圧を昇圧
し、Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５をとおして、電源に回生させる。 パターン３．Ｍ１切断：Ｓ１からＳ６まで全てＯＦＦに
する。 図８（Ａ）の駆動回生装置２では、５種類のパターンで
制御する。 パターン１．Ｍ２逆回生：Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５をＯＦＦに
して、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６をチョピングして電圧を昇圧
し、Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５を通して、電源に回生させる。 パターン２．Ｍ２順駆動：回転位置を検出して、該当位
置に対応する駆動装置のトランジスタをＯＮ、ＯＦＦ制
御して、Ｍ１と同様の回転力を与える。（通常のブラシ
レスモーターの制御と同様である）。 パターン３．Ｍ順回生：Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５をＯＦＦにし
て、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６をチョピングして電圧を昇圧し、
Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５を通して、電源に回生させる。 パターン４．Ｍ２逆駆動：回転位置を検出して該当位置
に対応する駆動装置のトランジスタをＯＮ、ＯＦＦ制御
して、Ｍ１と逆相の回転力を与える。 パターン５．Ｍ２切断：Ｓ１〜Ｓ６まで全てＯＦＦにす
る。 以上、一般的なプラシモーターと、一般的なＤＣブラシ
レスモーターの駆動回生装置の回路を示した。ここで
は、スイッチ素子として、トランジスタ素子を用いた
が、トランジスタ素子に限ることなく、サイリスタ、Ｇ
ＴＯ、ＩＧＢＴ，ＦＥＴ、などの種々の半導体素子やリ
レーを用いることができる。以上のモード即ち、低速モ
ード、高速モード、減速モードなどを手動で切り替えて
走行することができるし、自動制御することもできる。
次に、いくつかの本発明モーター装置の実施例を示す
が、本発明はそれらによって限定されるものではない。[Table 4] When the rotation direction of M2 changes from the reverse phase (reverse rotation) to the same phase (forward rotation), wasteful power may be consumed or a high load may be applied to the motor. In order to prevent this and to smoothly change the rotation direction, M2 is temporarily cut at the time of switching and the rotation speed of M1 is controlled (M1 is regenerated). As a result, the rotation speed of M1 decreases, and the rotation of M2 becomes in phase. The state is restored when M2 enters the same phase (mode 2 and mode 3).
Control). By performing such control, smooth state transition (mode switching) can be performed. Next, regarding specific control, both motors have DC
The case of brush motors and both are described for DC brushless motors, but the invention is not limited thereto. When DC brush motors are used for M1 and M2, FIGS. 7A and 7B are used for the circuits of the drive regeneration devices 1 and 2. In the circuit of FIG. 7A, switching is performed by the transistors TR1 and TR2. This will be described for each pattern. Pattern 1. When driving M1, TR2 is turned off and T
Turn on R1. A voltage is applied to the motor M1 to drive it. Pattern 2. When regenerating M1, TR1 is turned off and T
A chopping pulse is applied to R2 to boost the electromotive force of M1, and power is regenerated to the power supply device through the diode D1. Pattern 3. When disconnecting M1, both TR1 and TR2 are turned off. In the circuit of FIG. 7B, four transistors TR1 and T
R2, TR3, TR4 and four diodes D1, D2,
Switching is performed on M2 by D3 and D4.
This will be described for each pattern. Pattern 1. When M2 forward drive, TR2 and TR3 are OF
Set to F and turn on TR1 and TR4. Motor M2
Then, a voltage is applied to drive forward rotation. Pattern 2. When M2 reverse rotation, turn on TR2 and TR3
And turn off TR1 and TR4. Motor M2
Then, a reverse voltage is applied to drive the reverse rotation. Pattern 3. When M2 forward regeneration, TR1, TR2, TR
3 is turned off, a chopping pulse is applied to TR4 to boost the electromotive force of M2, and through diode D1,
Regenerate power to the power supply. Pattern 4. When M2 reverse regeneration, TR1, TR3, TR
4 is turned off, a chopping pulse is applied to TR2 to boost the electromotive force of M2, and through diode D2,
Regenerate power to the power supply. Pattern 5. When M1 is disconnected, TR1, TR2, TR
Turn off all 3 and TR4. Next, when a DC brushless motor is used for M1 and M2, FIG. 8A is used for the circuit of the drive regeneration devices 1 and 2. FIG. 8B is a detail of the drive device (FIG. 8A) of the DC brushless motor. In the drive regeneration device 1 of FIG. 8A, control is performed in three types of patterns. Pattern 1. M1 drive: A rotational position is detected and a transistor of a drive device corresponding to the corresponding position is turned on / off to give a rotational force. (Similar to normal brushless motor control). Pattern 2. M1 regeneration: S1, S3, S5 are turned off, S2, S4, S6 are chopped, the voltage is boosted, and the power is regenerated through D1, D3, D5. Pattern 3. M1 disconnection: Turns off from S1 to S6. The drive regeneration device 2 of FIG. 8 (A) is controlled by five types of patterns. Pattern 1. M2 reverse regeneration: S1, S3, S5 are turned off, S2, S4, S6 are chopped to boost the voltage, and the power is regenerated through D1, D3, D5 to the power supply. Pattern 2. M2 forward drive: The rotational position is detected, and the transistor of the drive device corresponding to the corresponding position is turned ON / OFF to give the same rotational force as M1. (Similar to normal brushless motor control). Pattern 3. M forward regeneration: S1, S3, S5 are turned off, and S2, S4, S6 are chopped to boost the voltage,
The power is regenerated through D1, D3 and D5. Pattern 4. M2 reverse drive: A rotational position is detected, and a transistor of the drive device corresponding to the corresponding position is turned on / off to give a rotational force in a phase opposite to that of M1. Pattern 5. M2 disconnection: All of S1 to S6 are turned off. The circuits of the drive regeneration device for the general plus motor and the general DC brushless motor have been described above. Here, the transistor element is used as the switch element, but the switch element is not limited to the transistor element, and a thyristor, a G
Various semiconductor elements such as TO, IGBT, FET, etc. and relays can be used. The above modes, that is, the low speed mode, the high speed mode, the deceleration mode, and the like can be manually switched for traveling, and automatic control can also be performed.
Next, some examples of the motor device of the present invention will be shown, but the present invention is not limited thereto.

【０００８】[0008]

【実施例１】図９は、差動装置にプラネタリーギアを使
用した場合の１例を模試的に示す断面図である。図１２
は、プラネタリーギア（図９）を差動装置に使用して、
減速ギアでモーター回転を減速して使用する場合の本発
明モーター装置の一例を示す。差動装置は主にサンギア
２７とピニオンギア２８該ピニオンギアを支持するプラ
ネタリーアーム２９、インターナルギア２２などから構
成される。第１モーター２０のローターシャフトに減速
ギア２１が接合され、該減速ギア２１は、減速ギア２６
と噛み合わされる。該減速ギア２６はサンギア２７と接
合され、該モーターの回転が減速されて差動装置のサン
ギア２７の回転となる。第２モーター２４のローターシ
ャフトに減速ギア２３が接合され、該減速ギア２３は、
減速ギア３０と噛み合わされる。該減速ギア３０はイン
ターナルギア２２と接合され、該モーターの回転が減速
されて差動装置のインターナルギア２２の回転となる。
該サンギア２７と該インターナルギア２２の間に内接さ
れるピニオンギア２８の公転が該２つのモーター回転の
差動出力となる。該ピニオンギア２８の公転が、これを
支持するプラネタリーアーム２９の回転となり、該プラ
ネタリーアーム２９と接合されている駆動出力軸２５の
出力回転となる。[Embodiment 1] FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing an example of the case where a planetary gear is used in a differential device. 12
Uses a planetary gear (Fig. 9) for the differential,
An example of the motor device of the present invention when the motor rotation is reduced by a reduction gear to be used is shown. The differential device mainly includes a sun gear 27, a pinion gear 28, a planetary arm 29 that supports the pinion gear, an internal gear 22, and the like. The reduction gear 21 is joined to the rotor shaft of the first motor 20, and the reduction gear 21 includes the reduction gear 26.
Is meshed with. The reduction gear 26 is joined to the sun gear 27, and the rotation of the motor is reduced to the rotation of the sun gear 27 of the differential gear. The reduction gear 23 is joined to the rotor shaft of the second motor 24, and the reduction gear 23 is
It meshes with the reduction gear 30. The reduction gear 30 is joined to the internal gear 22, and the rotation of the motor is reduced to be the rotation of the internal gear 22 of the differential gear.
The revolution of the pinion gear 28 inscribed between the sun gear 27 and the internal gear 22 becomes the differential output of the rotation of the two motors. The revolution of the pinion gear 28 results in the rotation of the planetary arm 29 that supports it, and the output rotation of the drive output shaft 25 joined to the planetary arm 29.

【実施例２】図９は、差動装置にプラネタリーギアを使
用した場合の１例を模試的に示す断面図である。図１１
は、プラネタリーギア（図９）を差動装置に使用して、
モーター及び差動装置を同軸上に配設する場合の本発明
モーター装置の一例を示す。差動装置は主にサンギア３
２とピニオンギア３４該ピニオンギアを支持するプラネ
タリーアーム３６、インターナルギア３５などから構成
される。第１モーターのローターシャフト８０は差動装
置のサンギア３２と直接接合され、第２モーターのロー
ターシャフト４０は差動装置のインターナルギア３５に
直接接合される。該サンギア３２と該インターナルギア
３５の間に内接されるピニオンギア３４の公転が、該２
つのモーター回転の差動出力となる。該ピニオンギア３
４の公転が、これを支持するプラネタリーアーム３６の
回転となり、該プラネタリーアーム３６と接合されてい
る駆動出力軸３９の出力回転となる。[Embodiment 2] FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing an example of the case where a planetary gear is used in a differential device. Figure 11
Uses a planetary gear (Fig. 9) for the differential,
An example of the motor device of the present invention when the motor and the differential device are coaxially arranged is shown. The differential gear is mainly Sun Gear 3
2 and pinion gear 34 are composed of a planetary arm 36 supporting the pinion gear, an internal gear 35, and the like. The rotor shaft 80 of the first motor is directly connected to the sun gear 32 of the differential device, and the rotor shaft 40 of the second motor is directly connected to the internal gear 35 of the differential device. The revolution of the pinion gear 34 inscribed between the sun gear 32 and the internal gear 35 is
It is a differential output of one motor rotation. The pinion gear 3
The revolution of No. 4 is the rotation of the planetary arm 36 that supports it, and the output rotation of the drive output shaft 39 joined to the planetary arm 36.

【実施例３】図９は、差動装置にプラネタリーギアを使
用した場合の１例を模試的に示す断面図である。図１０
は、プラネタリーギア（図９）を差動装置及び減速装置
に使用して、モーター回転をプラネタリーギアで減速し
て、モーター及び差動装置、減速装置を同軸上に配設す
る場合の本発明モーター装置の一例を示す。差動装置は
主にサンギア５７とピニオンギア５８該ピニオンギアを
支持するプラネタリーアーム６０、インターナルギア５
９などから構成される。第１モーターの減速装置は主に
サンギア５２とピニオンギア５４該ピニオンギアを支持
するプラネタリーアーム５６、インターナルギア５５な
どから構成される。第２モーターの減速装置は主にサン
ギア５３とピニオンギア６３該ピニオンギアを支持する
プラネタリーアーム６１、インターナルギア６２などか
ら構成される。第１モーターのローターシャフト６８に
減速装置のサンギア５２が接合され、該サンギア５２と
ケース６４に固定されたインターナルギア５５の間に内
接されるピニオンギア５４の公転が該モーター回転の減
速出力となる。該ピニオンギア５４の公転がプラネタリ
ーアーム５６の回転となる。該プラネタリーアーム５６
は差動装置のサンギア５７と接合され、該モーターの回
転が減速されて差動装置のサンギア５７の回転となる。
第２モーターのローターシャフト６９に減速装置のサン
ギア５３が接合され、該サンギア５３とケース６４に固
定されたインターナルギア６２の間に内接されるピニオ
ンギア６３の公転が該モーター回転の減速出力となる。
該ピニオンギア６３の公転がプラネタリーアーム６１の
回転となる。該プラネタリーアーム６１は差動装置のイ
ンターナルギア５９と接合され、該モーターの回転が減
速されて差動装置のインターナルギア５９の回転とな
る。該サンギア５７と該インターナルギア５９の間に内
接されるピニオンギア５８の公転が該２つのモーター回
転の差動出力となる。該ピニオンギア５８の公転が、こ
れを支持するプラネタリーアーム６０の回転となり、該
プラネタリーアーム６０と接合されている駆動出力軸６
７の出力回転となる。[Third Embodiment] FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing an example of the case where a planetary gear is used in a differential gear. Figure 10
Uses a planetary gear (Fig. 9) for a differential device and a speed reducer, reduces the motor rotation with the planetary gear, and arranges the motor, the differential device, and the speed reducer coaxially. An example of an invention motor device is shown. The differential device mainly includes a sun gear 57 and a pinion gear 58, a planetary arm 60 that supports the pinion gear, and an internal gear 5.
9 and so on. The reduction gear of the first motor is mainly composed of a sun gear 52, a pinion gear 54, a planetary arm 56 that supports the pinion gear, an internal gear 55, and the like. The speed reducer for the second motor is mainly composed of a sun gear 53, a pinion gear 63, a planetary arm 61 that supports the pinion gear, an internal gear 62, and the like. The sun gear 52 of the speed reducer is joined to the rotor shaft 68 of the first motor, and the revolution of the pinion gear 54 inscribed between the sun gear 52 and the internal gear 55 fixed to the case 64 becomes the deceleration output of the motor rotation. Become. The revolution of the pinion gear 54 turns the planetary arm 56. The planetary arm 56
Is joined to the sun gear 57 of the differential gear, and the rotation of the motor is decelerated to the rotation of the sun gear 57 of the differential gear.
The sun gear 53 of the speed reducer is joined to the rotor shaft 69 of the second motor, and the revolution of the pinion gear 63 inscribed between the sun gear 53 and the internal gear 62 fixed to the case 64 is the deceleration output of the motor rotation. Become.
The revolution of the pinion gear 63 turns the planetary arm 61. The planetary arm 61 is joined to the internal gear 59 of the differential gear, and the rotation of the motor is decelerated to rotate the internal gear 59 of the differential gear. The revolution of the pinion gear 58 inscribed between the sun gear 57 and the internal gear 59 becomes the differential output of the rotation of the two motors. The revolution of the pinion gear 58 results in the rotation of the planetary arm 60 that supports the pinion gear 58, and the drive output shaft 6 joined to the planetary arm 60.
The output rotation is 7.

【０００９】[0009]

【発明の効果】本発明のモーター装置は、図示のような
構造により、次のごとき技術的効果があった。即ち、直
流モーターのすぐれたトルク−回転数特性を生かしつつ
欠点である高トルクで”０”回転数のときの過電流防止
や、発電回生による消費電力の節約を行うモーター装置
を提供した。出力回転が０でも、モーターは回転してい
る。このことは回転していない場合に比べてモーターの
効率が良いことになる。モーターの駆動出力は差動装置
を介して発電モーターと出力に配分され、出力回転が０
の場合、すべて発電モーターに分配されるため発電モー
ターの起電力を回生させることにより極めて消費電力が
少なくてすむ。第２に、駆動用の第１モーターを中〜高
速回転を維持したまま、出力の回転範囲が０回転から中
速回転まで変動して利用することが可能でなので、出力
回転変動の大きい場合でも、バッテリー及び制御回路の
負担が軽減でき、駆動モーターの回転数の変動が少ない
ので、電流変動が少なくてすむ。また、モーターの許容
回転数範囲が狭くても、その狭い範囲を利用して０回転
からの使用が可能となり、交流モーターなどの低速で低
トルクのモーターでも最高のトルクと効率の回転数の範
囲で運転することができる。第３に、出力が０回転或い
は低速回転の高トルク（負荷）使用ができる。モーター
自体は定常回転で回転可能なためである。更に、磁気飽
和を防止でき、モーター自体は低速回転にする必要はな
い。そして、直流モーターの場合、通電流防止回路など
の電流制限の回路が不要にできる。第４に、モーター運
転中、大きな外部負荷によるモーター破損の危険が少な
い。大きな反力やキックバックなどにより出力回転が止
められても、また、多少外部要因で出力回転が逆回転さ
せられても影響なく、回転力を維持しながらモーターの
運転が可能である。第５に、発電用のモーターの発電量
を制御することにより、出力トルクを制御することがで
きる。これは次の効果をもたらす。モーターの種類を選
ばず、トルク制御が可能となり、電圧制御できないモー
ターでも、磁束制御できないモーターでもトルク制御で
きることになる。これは、交流でも直流でもモーター本
来の機能である駆動又は発電ができるモーターがあれ
ば、トルク制御が可能となる。また、第２モーターの発
電量を０にすることにより、発電による負荷トルクはな
くなり、発電側は空回り状態として、駆動用モーターの
駆動力が出力に伝達されない状態となり（慣性トルクが
あるのでその分だけは伝達される）、丁度、クラッチを
切った状態を作り出せ、クラッチと同じ機能が提供でき
る様になる。第６に、発電用のモーターの発電力を回生
することにより、出力が発進時（０回転時）及び低速回
転域での電力の節約ができる。また、発電力を駆動側に
直接回生させることにより、発進及び低速回転域での出
力トルクを増強できる。The motor device of the present invention has the following technical effects due to the structure shown in the drawing. In other words, the present invention provides a motor device that utilizes the excellent torque-rotation speed characteristics of a DC motor while preventing overcurrent at high torque and "0" speed, which is a drawback, and saving power consumption by power regeneration. Even if the output rotation is 0, the motor is still rotating. This makes the motor more efficient than when it is not rotating. The drive output of the motor is distributed to the generator motor and the output through the differential device, and the output rotation is 0.
In the case of (2), since all is distributed to the generator motor, the power consumption can be extremely reduced by regenerating the electromotive force of the generator motor. Second, it is possible to use the first motor for driving while changing the output rotation range from 0 rotation to medium speed rotation while maintaining the middle to high speed rotation. The load on the battery and the control circuit can be reduced, and the fluctuation in the rotational speed of the drive motor is small, so that the fluctuation in current can be small. In addition, even if the allowable rotation speed range of the motor is narrow, it is possible to use it from 0 rotations by utilizing the narrow range, and the maximum torque and efficiency rotation speed range can be achieved even for low speed and low torque motors such as AC motors. You can drive in. Thirdly, high torque (load) with zero output or low speed rotation can be used. This is because the motor itself can rotate at a constant rotation. Further, magnetic saturation can be prevented, and the motor itself does not need to rotate at a low speed. In the case of a DC motor, a current limiting circuit such as a conduction current prevention circuit can be eliminated. Fourth, there is less risk of motor damage due to a large external load while the motor is running. Even if the output rotation is stopped by a large reaction force or kickback, or the output rotation is reversely rotated due to some external factor, the motor can be operated while maintaining the rotation force. Fifth, the output torque can be controlled by controlling the power generation amount of the power generation motor. This has the following effects. Torque can be controlled regardless of the type of motor, and torque can be controlled even for motors that cannot control voltage or flux. This is because if there is a motor capable of driving or generating electric power, which is the original function of the motor, whether AC or DC, torque control becomes possible. In addition, by setting the amount of power generation of the second motor to 0, the load torque due to power generation disappears, the power generation side becomes idle, and the driving force of the drive motor is not transmitted to the output (there is inertia torque. However, the clutch can be disengaged to provide the same function as the clutch. Sixth, by regenerating the electric power generated by the motor for power generation, it is possible to save electric power when the output starts (when the engine is rotating 0 times) and in the low speed rotation range. Further, by directly regenerating the generated power to the driving side, the output torque in the starting and low speed rotation range can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明のモーター装置の１例の構成を示す。FIG. 1 shows a configuration of an example of a motor device of the present invention.

【図２】モーターのＴ−Ｎ曲線を表すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a TN curve of a motor.

【図３】モーターのＴ−Ｉ曲線を表すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a TI curve of a motor.

【図４】本発明モーター装置での第１モーターのトルク
−回転数の関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a torque-rotational speed relationship of the first motor in the motor device of the present invention.

【図５】本発明モーター装置での第２モーターのトルク
−回転数の関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a torque-rotational speed relationship of a second motor in the motor device of the present invention.

【図６】本発明モーター装置での出力軸のトルク−回転
数の関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a torque-rotational speed relationship of the output shaft in the motor device of the present invention.

【図７】本発明モーター装置の駆動回生装置の回路の一
例を示した図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of a circuit of a drive regeneration device of the motor device of the present invention.

【図８】本発明モーター装置の駆動回生装置の回路の一
例を示した図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of a circuit of a drive regeneration device of the motor device of the present invention.

【図９】本発明モーター装置の差動装置の遊星歯車を使
用した１例を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of using a planetary gear of a differential device of a motor device of the present invention.

【図１０】本発明モーター装置に遊星歯車による減速機
構を配設し、モーターおよび差動装置、減速機構を同軸
に配設した場合の１例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of a case where a reduction gear mechanism using a planetary gear is arranged in the motor device of the present invention, and the motor, the differential gear, and the reduction gear mechanism are coaxially arranged.

【図１１】本発明モーター装置のモーターおよび差動装
置を同軸に配設した場合の１例を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example in which the motor and the differential device of the motor device of the present invention are coaxially arranged.

【図１２】減速機構を有する本発明モーター装置の１例
を示す断面図である。FIG. 12 is a sectional view showing an example of a motor device of the present invention having a reduction mechanism.

【図１３】本発明モーター装置に減速装置を設ける場合
の例を示した概略図である。FIG. 13 is a schematic view showing an example of a case where a speed reducer is provided in the motor device of the present invention.

【符号の説明】 １、Ｍ１、２０ 第１モーター ４、 第１モーター
回転軸 ２、 差動装置 ６、２５、３９、６７ 差動出力軸
（駆動出力軸） ３、Ｍ２、２４ 第２モーター ５、 第２モーター
回転軸 １４、２９、３６、５６、６０、６１ プラネタリー
キャリア（アーム） １３、２８、３４、５４、５８、６３ ピニオンギア １１、２２、３５、５５、５９、６２ インターナル
ギア １２、２７、３２、５２、５３、５７ サンギア ３３、５０ コイル（第１
モーター） ３１、５１ 磁石（第１モ
ーター） ３７、６５ コイル（第２
モーター） ４１、６６ 磁石（第２モ
ーター） ４０、６８、６９、８０ モーターのロ
ーターシャフト ３８、６４ ケース ９、１０ 減速装置 ２１、２３ 減速ギア（モ
ーターシャフト側） ２６、３０ 減速ギア（差
動装置側）[Description of Reference Signs] 1, M1, 20 First motor 4, First motor rotating shaft 2, Differential device 6, 25, 39, 67 Differential output shaft (driving output shaft) 3, M2, 24 Second motor 5 , 2nd motor rotating shaft 14, 29, 36, 56, 60, 61 Planetary carrier (arm) 13, 28, 34, 54, 58, 63 Pinion gear 11, 22, 35, 55, 59, 62 Internal gear 12 , 27, 32, 52, 53, 57 Sun Gear 33, 50 coil (first
Motor) 31,51 Magnet (first motor) 37,65 Coil (second)
Motor) 41, 66 Magnet (second motor) 40, 68, 69, 80 Motor rotor shaft 38, 64 Case 9, 10 Reduction gear 21, 23 Reduction gear (motor shaft side) 26, 30 Reduction gear (differential gear) side)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】第１モーター、第２モーターの２つのモー
ターと、差動装置を備え、該差動装置は、差動回転する
３つの回転軸を有し、その３つの回転軸は各々第１モー
ターの回転軸と第２モーターの回転軸、駆動出力軸に接
続され、即ち、第１モーターの回転軸と第２モーターの
回転軸とは差動装置を介して接続されることになる。そ
の２つのモーターの１つを駆動または発電モーターとし
て作動させ、他方のモーターも駆動または発電モーター
として作動させる。該２つのモーターは互いに逆回転ま
たは順回転して、その２つのモーターの差動出力が外部
との機械出力または機械入力となることを特徴とするモ
ーター装置。1. A first motor, a second motor, and two differential motors, and a differential gear, and the differential gear has three rotary shafts that rotate differentially, and the three rotary shafts are each a first rotary shaft. The rotation shaft of the first motor, the rotation shaft of the second motor, and the drive output shaft are connected, that is, the rotation shaft of the first motor and the rotation shaft of the second motor are connected via a differential device. One of the two motors is operated as a drive or generator motor, and the other motor is also operated as a drive or generator motor. A motor device characterized in that the two motors rotate in reverse or in a forward direction, and a differential output of the two motors becomes a mechanical output or a mechanical input to the outside. 【請求項２】該差動装置は、プラネタリーギア（遊星歯
車）であり、そのサンギアとインターナルギアの回転軸
が、各々第１、第２モーターの回転軸に接続され、公転
するピニオンギアを支持するプラネタリーアームの回転
軸が駆動出力となることを特徴とする請求項１に記載の
モーター装置。2. The differential gear is a planetary gear (planetary gear), and the rotation shafts of its sun gear and internal gear are connected to the rotation shafts of the first and second motors, respectively, to form a revolving pinion gear. The motor device according to claim 1, wherein the rotation shaft of the planetary arm that supports the drive output. 【請求項３】該２つ或いは片方のモーターの回転を減速
させる減速装置を、該２つ或いは片方のモーター回転軸
に接続し、該差動装置の回転軸とは減速装置を介して接
続されることを特徴とする請求項１に記載のモーター装
置。3. A speed reducer for reducing the rotation of the two or one motors is connected to the rotary shafts of the two or one motors, and is connected to the rotary shafts of the differential device via the speed reducers. The motor device according to claim 1, wherein: 【請求項４】第１モーター或いは第２モーターの回転軸
に駆動入力軸を接続し外部からの機械入力ができるよう
にし、駆動入力軸と駆動出力軸の２つの機械的外部イン
ターフェースを有することを特徴とする請求項１〜３の
いずれかに記載のモーター装置。4. A drive input shaft is connected to a rotating shaft of a first motor or a second motor to allow external mechanical input, and has two mechanical external interfaces of a drive input shaft and a drive output shaft. The motor device according to claim 1, wherein the motor device is a motor device.