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JP2013090406A - Electric vehicle drive motor - Google Patents

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Publication number
JP2013090406A
JP2013090406A JP2011227794A JP2011227794A JP2013090406A JP 2013090406 A JP2013090406 A JP 2013090406A JP 2011227794 A JP2011227794 A JP 2011227794A JP 2011227794 A JP2011227794 A JP 2011227794A JP 2013090406 A JP2013090406 A JP 2013090406A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coil
protrusions
current
rotor
drive motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011227794A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Hatahara
聡 畑原
Motoyuki Sugiura
基之 杉浦
Junichi Shimabukuro
淳一 島袋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electro Mechanics Japan Advanced Technology Co Ltd
Original Assignee
Alphana Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alphana Technology Co Ltd filed Critical Alphana Technology Co Ltd
Priority to JP2011227794A priority Critical patent/JP2013090406A/en
Publication of JP2013090406A publication Critical patent/JP2013090406A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric vehicle drive motor with a simple configuration capable of securing a predetermined torque in a low-speed rotation region and reducing generation of a counter-electromotive force in a high-speed rotation region, and of properly setting current flowing timings in the low-speed and high-speed rotation regions.SOLUTION: An electric vehicle drive motor includes a rotor having a magnet with 2n magnetic poles, a stator core 24 opposed to respective magnetic poles of the rotor and having 6m projection parts on a peripheral surface, a rotation detector, a current controller, and a drive circuit. The stator core 24 includes 3m first projection part groups and 3m second projection part groups formed at regular intervals in a circumferential direction. First projection parts 36 constituting the first projection part groups and second projection parts 38 constituting the second projection part groups are alternately arranged. First coils are wound around the first projection parts 36, and second coils are wound around the second projection parts 38. The second projection part groups and the first projection part groups are arranged so that the second projection parts 38 are arranged closer to one of the two first projection parts 36 sandwiching the second projection parts 38.

Description

本発明は、電動車両用駆動モータ、特に広範囲の回転数域に適用可能な電動車両用駆動モータの技術に関する。   The present invention relates to a technique for an electric vehicle drive motor, and more particularly to an electric vehicle drive motor applicable to a wide range of rotation speeds.

近年、エコロジーの観点から車両の駆動源として電動モータが多く利用されるようになってきている。車両の場合、停止状態から発進してスムーズに加速して高速走行を実現することが望まれる。一方、電動モータの場合、発進時に必要な低速トルクを確保しようとして、例えばモータコイルの巻回数を多くするとモータの単位回転数当たりに発生する逆起電力の大きさの比率(逆起電力定数)が大きくなる。逆起電力定数が大きくなると回転数の上限が低下して高速回転ができなくなる。つまりモータコイルの巻回数を多くすると運転可能な上限回転速度が低く制限される。逆に、高速回転での逆起電力の発生を抑制するために、モータコイルの巻回数を少なくして高速領域での回転駆動性能を重視すると、低速トルクの確保が困難になり発進時等の低速領域特性が損なわれる。そのため、他の分野、例えばエレベーターや工作機械の分野では、低速用巻線と高速用巻線を備え、巻線を切り替えることにより低速と高速で利用できる電動機駆動装置が提案されている(例えば、特許文献1)。   In recent years, electric motors are increasingly used as a drive source for vehicles from the viewpoint of ecology. In the case of a vehicle, it is desired to start from a stopped state and smoothly accelerate to realize high-speed running. On the other hand, in the case of an electric motor, the ratio of the magnitude of the counter electromotive force generated per unit rotational speed of the motor (back electromotive force constant), for example, when the number of turns of the motor coil is increased in order to secure the low-speed torque necessary for starting. Becomes larger. When the back electromotive force constant increases, the upper limit of the rotational speed decreases and high speed rotation cannot be performed. That is, when the number of turns of the motor coil is increased, the upper limit rotational speed at which the motor can be operated is limited to be low. On the other hand, in order to suppress the occurrence of counter electromotive force at high speed rotation, if the number of turns of the motor coil is reduced and importance is attached to the rotational drive performance in the high speed region, it becomes difficult to secure low speed torque and The low speed characteristics are impaired. Therefore, in other fields, for example, in the field of elevators and machine tools, an electric motor drive device that includes a low-speed winding and a high-speed winding and can be used at low speed and high speed by switching the winding has been proposed (for example, Patent Document 1).

特開2003−33067号公報JP 2003-33067 A

しかし、特許文献1のように巻き線切り替えによる制御の場合でも、モータの駆動電流はコイルのインダクタンスにより通電のタイミングが遅れるので、高速回転域では電流の流れるタイミング(位相)が相対的に遅れ気味になり、発生するトルクが低下してしまうという不都合が生じやすい。また、このトルクの低下を改善するために、高速回転域で電流の通電のタイミングの遅れを補うように進角して通電するように設定すると、低速回転域で効率ロスが生じて好ましくない。   However, even in the case of control by switching windings as in Patent Document 1, the timing of current flow (phase) of the motor drive current is relatively delayed in the high-speed rotation region because the timing of energization is delayed due to the inductance of the coil. Therefore, there is a tendency that the generated torque is reduced. Further, in order to improve the decrease in torque, it is not preferable to advance the current so as to compensate for a delay in the current application timing in the high-speed rotation region because efficiency loss occurs in the low-speed rotation region.

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、低速回転域で所定のトルクを確保し高速回転域で逆起電力の発生を低減すると共に、シンプルな構成で低速回転域および高速回転域で電流の通電のタイミングを適正に切替えることができるような電動車両用駆動モータを提供することにある。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to secure a predetermined torque in a low-speed rotation region and reduce the occurrence of back electromotive force in a high-speed rotation region, and to achieve a low-speed rotation region and a simple configuration. An object of the present invention is to provide an electric vehicle drive motor capable of appropriately switching the current application timing in a high-speed rotation range.

上記課題を解決するために、本発明のある態様の電動車両用駆動モータは、2n個(nは自然数)の磁極を円周方向に配列するマグネットを備える回転自在なロータと、ロータの各磁極に対向して配置されると共に、周面に6m個(mは自然数)の突起部が配列されるステータコアであって、突起部として周方向に等間隔で形成される3m個の第1突起部群と、突起部として周方向に等間隔で形成される3m個の第2突起部群とを含み、第1突起部群を構成する第1突起部と第2突起部群を構成する第2突起部とが交互に配置されてなるステータコアと、第1突起部にそれぞれ巻回される第1コイルと、第2突起部にそれぞれ巻回される第2コイルと、ロータの回転状態を検出する回転検出手段と、回転検出手段の検出した結果にしたがって、第1コイルと第2コイルに流れる電流量を制御する電流制御手段と、を含む。第2突起部群と第1突起部群とは、第2突起部が当該第2突起部を挟む2つの第1突起部のうち一方に偏って配置されるように形成されている。   In order to solve the above-described problems, a drive motor for an electric vehicle according to an aspect of the present invention includes a rotatable rotor including a magnet that arranges 2n (n is a natural number) magnetic poles in the circumferential direction, and each magnetic pole of the rotor. The stator core is arranged so as to be opposed to each other and 6 m (m is a natural number) protrusions are arranged on the peripheral surface, and 3 m first protrusions are formed at equal intervals in the circumferential direction as the protrusions. A second projecting group that includes the first projecting part group and the second projecting part group that includes the first projecting part group and the 3m second projecting part group formed at equal intervals in the circumferential direction as the projecting part. Detecting the rotation state of the rotor, the stator core formed by alternately arranging the protrusions, the first coil wound around the first protrusion, the second coil wound around the second protrusion, respectively. According to the rotation detection means and the result detected by the rotation detection means Comprising a current control means for controlling the amount of current flowing through the first coil and the second coil. The second protruding portion group and the first protruding portion group are formed such that the second protruding portion is arranged to be biased to one of the two first protruding portions sandwiching the second protruding portion.

この態様によると、第1突起部群に巻回される第1コイルに流れる電流と第2突起部群に巻回される第2コイルに流れる電流を別々に制御して回転駆動を制御できる。例えば、第1コイルと第2コイルの両方に電流を流せば、両方のコイルの巻回数に対応する駆動トルクを得ることができる。つまり、低速回転域で高トルクを発生するモードとなる。また、第1コイルと第2コイルのいずれか一方に電流を流せば、高トルクを発生するモードに比べて実質的に巻回数の少ないコイルに電流を流したときと同等になる。その結果、回転数が増加してもそれに伴う逆起電力の発生が低減され、高速回転域で逆起電力の影響が小さい駆動が可能になる。さらに、第2突起部群と第1突起部群とは、第2突起部がこの第2突起部を挟む2つの第1突起部のうち一方に偏って配置されるので、片方のコイルに電流を流さないようにするだけで、電流の通電のタイミングの切替えが可能なる。つまり、高速回転域において設定したい電流の通電のタイミングに応じて第2突起部群の偏り量を設定することだけで、通電タイミングのズレを矯正して高速回転域におけるトルクの低下を抑えることができる。   According to this aspect, the rotational drive can be controlled by separately controlling the current flowing through the first coil wound around the first protrusion group and the current flowing through the second coil wound around the second protrusion group. For example, if a current is passed through both the first coil and the second coil, a driving torque corresponding to the number of turns of both coils can be obtained. That is, it becomes a mode in which high torque is generated in the low speed rotation region. In addition, if a current is passed through one of the first coil and the second coil, the current is substantially the same as when a current is passed through a coil having a small number of turns compared to a mode in which high torque is generated. As a result, even if the number of rotations increases, the generation of the back electromotive force associated therewith is reduced, and driving with less influence of the back electromotive force in the high speed rotation region becomes possible. Further, the second protrusion group and the first protrusion group are arranged such that the second protrusion is biased to one of the two first protrusions sandwiching the second protrusion, so that one coil has a current. It is possible to switch the current application timing simply by preventing the current from flowing. In other words, it is possible to correct the deviation of the energization timing and suppress the decrease in the torque in the high-speed rotation area only by setting the bias amount of the second protrusion group according to the energization timing of the current desired to be set in the high-speed rotation area. it can.

本発明によれば、低速回転域で所定のトルクを確保し高速回転域で逆起電力の発生を低減すると共に、シンプルな構成で低速回転域および高速回転域で電流の通電のタイミングを適正に切替えることができる電動車両用駆動モータが提供できる。   According to the present invention, a predetermined torque is ensured in the low-speed rotation region, the generation of back electromotive force is reduced in the high-speed rotation region, and the current application timing is appropriately set in the low-speed rotation region and the high-speed rotation region with a simple configuration. An electric vehicle drive motor that can be switched can be provided.

本実施形態の電動車両用駆動モータのシステム構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the system configuration | structure of the drive motor for electric vehicles of this embodiment. 本実施形態のステータコアの第1突起部群と第2突起部群の配置例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the example of arrangement | positioning of the 1st projection part group of the stator core of this embodiment, and a 2nd projection part group. 図2のステータコアに第1コイルと第2コイルを巻回すると共に、ステータコアの周囲にロータを配置した例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the example which wound the 1st coil and the 2nd coil to the stator core of FIG. 2, and has arrange | positioned the rotor around the stator core. 図4(a)は、低速回転域のために第1コイルと第2コイルを用いた結線状態を説明する説明図であり、図4(b)は、高速回転域のために第1コイルのみを用いた結線状態を説明する説明図である。FIG. 4A is an explanatory diagram for explaining a connection state using the first coil and the second coil for the low-speed rotation region, and FIG. 4B shows only the first coil for the high-speed rotation region. It is explanatory drawing explaining the connection state using this. 第1コイルと第2コイルの通電状態を切り替えるための電流制御部を含む回路構成を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining the circuit structure containing the electric current control part for switching the electricity supply state of a 1st coil and a 2nd coil. 本実施形態における低速回転時の磁束変化率とそのときに生じるトルクの関係を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the relationship between the magnetic flux change rate at the time of low speed rotation in this embodiment, and the torque which arises at that time. 図7(a)は低速回転時における磁束変化率と電流のズレを説明する説明図である。図7(b)は高速回転時における磁束変化率と電流のズレを説明する説明図である。FIG. 7A is an explanatory diagram for explaining the deviation of the magnetic flux change rate and the current during low-speed rotation. FIG. 7B is an explanatory diagram for explaining the deviation of the magnetic flux change rate and the current during high-speed rotation. 電流の時定数を電気角に変換した値と平均トルクの関係を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the relationship between the value which converted the time constant of the electric current into the electrical angle, and average torque. 本実施形態の磁極数と突起部数と電気角および機械角の関係を説明する表である。It is a table | surface explaining the relationship between the magnetic pole number of this embodiment, the number of protrusion parts, an electrical angle, and a mechanical angle.

以下、本発明を好適な実施形態を図面に基づいて説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. The same or equivalent components and members shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are appropriately omitted. In addition, the dimensions of the members in each drawing are appropriately enlarged or reduced for easy understanding. In addition, in the drawings, some of the members that are not important for describing the embodiment are omitted.

なお、以下の説明において特に指定のない角度はモータの1回転を360°とする機械角として記述する。また、以下の説明において電気角はマグネットの磁極の一対のN極とS極(1極対)がなす角度(扇角)を2π(rad)として表現した角度をいう。したがって、2n個の磁極を有する場合は、機械角で360°は、電気角で2π・n(rad)と表現することがある。例えばマグネットの磁極の数2n=8(n=4つまり4極対)である場合に、ロータの1回転は機械角で360°、電気角で2π・4=8π(rad)回転したと表現する。また、以下の説明において特に指定のない場合の“電流”の語は第1コイルまたは第2コイルに流れる駆動電流を指すものとして記述する。   In the following description, an angle not particularly specified is described as a mechanical angle in which one rotation of the motor is 360 °. In the following description, the electrical angle refers to an angle expressed by 2π (rad) as an angle (fan angle) formed by a pair of N poles and S poles (one pole pair) of the magnetic poles of the magnet. Accordingly, in the case of having 2n magnetic poles, a mechanical angle of 360 ° may be expressed as an electrical angle of 2π · n (rad). For example, when the number of magnetic poles of the magnet is 2n = 8 (n = 4, that is, four pole pairs), one rotation of the rotor is expressed as 360 ° in mechanical angle and 2π · 4 = 8π (rad) in electrical angle. . Further, in the following description, the term “current” unless otherwise specified is described as indicating a drive current flowing in the first coil or the second coil.

図1は、本実施形態の電動車両用駆動モータ10のシステム構成を説明するブロック図である。なお、本実施形態においては、電動車両用駆動モータ10は、モータ本体12、駆動回路14、回転検出センサ16、位置検出部18、速度検出部20、電流制御部22等を含むシステム全体をさすものとして説明する。また、モータ本体を含むハウジングの中に上述した各構成を含み、それ全体を電動車両用駆動モータ10と称してもよい。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a system configuration of an electric vehicle drive motor 10 according to the present embodiment. In the present embodiment, the electric vehicle drive motor 10 refers to the entire system including the motor body 12, the drive circuit 14, the rotation detection sensor 16, the position detection unit 18, the speed detection unit 20, the current control unit 22, and the like. It will be explained as a thing. Moreover, each structure mentioned above may be included in the housing containing a motor main body, and the whole may be called the drive motor 10 for electric vehicles.

モータ本体12の詳細は後述するが、3相ブラシレス型のモータで、例えばアウターロータタイプの場合、複数の磁極を円周方向に配列するリング状のマグネットを内周面に備える回転自在なリング状のロータを有する。そして、このロータの内周にマグネットの磁極に対向して配置される複数の突起部(突極)にコイルが巻回されたステータコアが配置される。駆動回路14により公知の3相ブラシレスモータの駆動シーケンスにより駆動電流が各突起部に巻回されたコイルに順次切替えて通電されると、コイルはステータコアの突起部に回転磁界を発生する。そして、ロータのマグネットの駆動用磁極と回転磁界との相互作用により回転駆動力、すなわちトルクが生じる。そして、ロータが駆動電流と電源電圧に応じたトルクと回転数(回転速度)で回転可能となる。モータ本体12の回転状態は、スタータコアに形成された突起部の間に配置されたホールIC等で構成される回転検出センサ16により検出され、回転検出センサ16がその検出結果に基づきロータの状態、すなわち予め定められた基準位置に対するロータの回転位置を検出する。また、速度検出部20は位置検出部18が検出した回転位置の変化に基づき、ロータの回転速度を検出する。なお、後述するが、電流制御部22はロータの回転速度に基づき回転駆動のためにどの突起部群(突極群)に巻回されたコイルに電流を流すか決定するコイル切替手段または電流切替手段としての機能を有する。   Although details of the motor body 12 will be described later, in a three-phase brushless motor, for example, in the case of an outer rotor type, a ring-shaped magnet having a plurality of magnetic poles arranged in the circumferential direction on the inner peripheral surface is a freely rotatable ring shape. With a rotor. In addition, a stator core in which a coil is wound around a plurality of projecting portions (saliency poles) disposed to face the magnetic poles of the magnet is disposed on the inner periphery of the rotor. When a drive current is sequentially switched and applied to the coils wound around the protrusions by the drive circuit 14 according to a known three-phase brushless motor drive sequence, the coils generate a rotating magnetic field at the protrusions of the stator core. A rotational driving force, that is, torque is generated by the interaction between the driving magnetic pole of the rotor magnet and the rotating magnetic field. Then, the rotor can be rotated at a torque and a rotational speed (rotational speed) according to the drive current and the power supply voltage. The rotation state of the motor body 12 is detected by a rotation detection sensor 16 configured by a Hall IC or the like disposed between protrusions formed on the starter core, and the rotation detection sensor 16 determines the state of the rotor based on the detection result. That is, the rotational position of the rotor with respect to a predetermined reference position is detected. Further, the speed detector 20 detects the rotational speed of the rotor based on the change in the rotational position detected by the position detector 18. Note that, as will be described later, the current control unit 22 determines whether or not to supply current to a coil wound around which protrusion group (saliency pole group) for rotational driving based on the rotational speed of the rotor. It has a function as a means.

図2は、本実施形態のモータ本体12に含まれるステータコア24の形状を説明する説明図である。また、図3は、本実施形態のモータ本体12に含まれるステータコア24の突起部26にコイル28が巻回され、その外周側に円環状のマグネット30を有するロータ32が配置されている状態を示している。なお、本実施形態においては、ステータコア24の外周側にロータ32が配置されるアウターロータタイプのモータ構造をモータ本体12の構成例として説明する。   FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the shape of the stator core 24 included in the motor body 12 of the present embodiment. FIG. 3 shows a state in which the coil 28 is wound around the protrusion 26 of the stator core 24 included in the motor body 12 of the present embodiment, and the rotor 32 having the annular magnet 30 is arranged on the outer peripheral side thereof. Show. In the present embodiment, an outer rotor type motor structure in which the rotor 32 is disposed on the outer peripheral side of the stator core 24 will be described as a configuration example of the motor body 12.

ロータ32は、円環状のハウジング34とマグネット30で構成され、ハウジング34の一部にはロータ32の回転力を外部に出力する動力伝達部材(図示省略)が固定されている。例えば、ハウジング34に出力軸の一部が固定されていてもよいし、出力軸に備えられた従動ギアと噛合する駆動ギアが固定されていてもよい。円環状のマグネット30は、2n個(nは自然数)の磁極を円周方向に配列している。図3の場合、S極とN極が交互に配置され、合計で8個の磁極(4極対)が配列されている例を示している。   The rotor 32 includes an annular housing 34 and a magnet 30, and a power transmission member (not shown) that outputs the rotational force of the rotor 32 to the outside is fixed to a part of the housing 34. For example, a part of the output shaft may be fixed to the housing 34, or a drive gear that meshes with a driven gear provided on the output shaft may be fixed. The annular magnet 30 has 2n (n is a natural number) magnetic poles arranged in the circumferential direction. FIG. 3 shows an example in which S poles and N poles are alternately arranged and a total of eight magnetic poles (four pole pairs) are arranged.

本実施形態のステータコア24は、図3に示すように、ロータ32のマグネット30の各磁極に対向するように内周側に配置される。また、図2に示されるようにステータコア24の周面には6m個(mは自然数)の突起部が配列されている。この突起部がそれぞれ突極になる。図2、図3で示すように、本実施形態の場合、8個(n=4)の磁極に対して12個(m=2)の突起部が形成される例を示している。図2に詳細に示すように、本実施形態のステータコア24は、突起部として周方向に等間隔で形成される3m個の第1突起部群と、突起部として周方向に等間隔で形成される3m個の第2突起部群とを含んでいる。第1突起部群を構成する第1突起部36と第2突起部群を構成する第2突起部38とが交互に配置されている。そして、第2突起部群と第1突起部群は、ある第2突起部38がこの第2突起部38を挟む2つの第1突起部36のうち一方に偏って配置されている。   As shown in FIG. 3, the stator core 24 of the present embodiment is arranged on the inner peripheral side so as to face each magnetic pole of the magnet 30 of the rotor 32. As shown in FIG. 2, 6 m (m is a natural number) protrusions are arranged on the peripheral surface of the stator core 24. Each of these protrusions becomes a salient pole. As shown in FIGS. 2 and 3, in the case of the present embodiment, an example is shown in which 12 (m = 2) protrusions are formed for 8 (n = 4) magnetic poles. As shown in detail in FIG. 2, the stator core 24 of the present embodiment is formed with 3 m first protrusions formed as protrusions at equal intervals in the circumferential direction, and as protrusions at equal intervals in the circumferential direction. And 3m second protrusion group. The 1st projection part 36 which comprises a 1st projection part group, and the 2nd projection part 38 which comprises a 2nd projection part group are arrange | positioned alternately. The second projecting portion group and the first projecting portion group are arranged such that a certain second projecting portion 38 is biased to one of the two first projecting portions 36 sandwiching the second projecting portion 38.

また、第1突起部36には、コイル28として低速回転時および高速回転時に使用する第1コイル40が巻回されている、また、第2突起部38には、コイル28として低速回転時のみに使用する第2コイル42が巻回されている。本実施形態の場合、3相モータであるため、U相、V相、W相が存在し、第1コイル40のU相としてU1−1、U1−2が存在する。また、第1コイル40のV相としてV1−1、V1−2が存在し、第1コイル40のW相としてW1−1、W1−2が存在する。同様に、第2コイル42のU相としてU2−1、U2−2が存在する。また、第2コイル42のV相としてV2−1、V2−2が存在し、第2コイル42のW相としてW2−1、W2−2が存在する。   Further, the first protrusion 36 is wound with a first coil 40 that is used as a coil 28 during low-speed rotation and high-speed rotation. The second protrusion 38 is only used as a coil 28 at low-speed rotation. The 2nd coil 42 used for is wound. In the present embodiment, since it is a three-phase motor, there are U-phase, V-phase, and W-phase, and U1-1 and U1-2 are present as the U-phase of the first coil 40. Further, V1-1 and V1-2 exist as the V phase of the first coil 40, and W1-1 and W1-2 exist as the W phase of the first coil 40. Similarly, U2-1 and U2-2 exist as the U phase of the second coil. Further, V2-1 and V2-2 exist as the V phase of the second coil 42, and W2-1 and W2-2 exist as the W phase of the second coil 42.

前述したように、第1突起部群の各第1突起部36は機械角で例えば60°の等間隔で配置されている。同様に、第2突起部群の各第2突起部38は機械角で例えば60°の等間隔で配置されている。そして、図2に示すように、ある第2突起部38aがこの第2突起部38aを挟む2つの第1突起部36a、36bのうち一方に偏って配置されている。図2の場合、第2突起部38aが、第1突起部36bより第1突起部36aに偏って配置されている。したがって、第1突起部36aと第2突起部38aで第1扇角θ1を形成し、第2突起部38aと第1突起部36bで第2扇角θ2を形成している。つまり、第1コイル40および第2コイル42は、この第1扇角θ1、第2扇角θ2の関係で配置されることになる。なお、第2突起部群は第1突起部群に対してロータ32を正規の回転方向、例えば時計回り方向と逆の方向に回すようなズレ方で配置しているといえる。   As described above, the first protrusions 36 of the first protrusion group are disposed at equal intervals of, for example, 60 ° in mechanical angle. Similarly, each 2nd projection part 38 of the 2nd projection part group is arrange | positioned at equal intervals of 60 degrees by a mechanical angle, for example. As shown in FIG. 2, a certain second protrusion 38 a is disposed so as to be biased to one of the two first protrusions 36 a and 36 b sandwiching the second protrusion 38 a. In the case of FIG. 2, the second protrusion 38 a is arranged so as to be biased toward the first protrusion 36 a from the first protrusion 36 b. Therefore, the first fan angle θ1 is formed by the first protrusion 36a and the second protrusion 38a, and the second fan angle θ2 is formed by the second protrusion 38a and the first protrusion 36b. That is, the first coil 40 and the second coil 42 are arranged in a relationship between the first sector angle θ1 and the second sector angle θ2. In addition, it can be said that the 2nd projection part group has arrange | positioned by the shift | offset | difference method which rotates the rotor 32 in the normal rotation direction, for example, the direction opposite to the clockwise direction with respect to the 1st projection part group.

図4(a)は、低速回転域のために第1コイル40と第2コイル42に通電するための結線状態を説明する説明図である。図4(a)の場合、U相第1コイルU1とU相第2コイルU2が直列で接続され、V相第1コイルV1とV相第2コイルV2が直列で接続され、W相第1コイルW1とW相第2コイルW2が直列で接続され、Y結線を構成している。一方、図4(b)は、高速回転域のために第1コイルのみに通電するための結線状態を説明する説明図である。図4(b)の場合、U相第2コイルU2とV相第2コイルV2とW相第2コイルW2を回路上離脱させて、U相第1コイルU1とV相第1コイルV1とW相第1コイルW1とで、Y結線を構成している。   FIG. 4A is an explanatory diagram illustrating a connection state for energizing the first coil 40 and the second coil 42 for the low-speed rotation region. In the case of FIG. 4A, the U-phase first coil U1 and the U-phase second coil U2 are connected in series, the V-phase first coil V1 and the V-phase second coil V2 are connected in series, and the W-phase first Coil W1 and W-phase second coil W2 are connected in series to form a Y connection. On the other hand, FIG.4 (b) is explanatory drawing explaining the connection state for energizing only a 1st coil for a high-speed rotation area. In the case of FIG. 4B, the U-phase second coil U2, the V-phase second coil V2, and the W-phase second coil W2 are separated on the circuit, and the U-phase first coil U1, the V-phase first coil V1, and W The phase first coil W1 constitutes a Y connection.

図5は、第1コイル40と第2コイル42の通電状態を切り替えるための電流制御部22を含む回路構成を説明する図である。図5に示す電流制御部22は、2種類のスイッチSW1とスイッチSW2を含む。電動車両用駆動モータ10を高速モードで使用する場合は、スイッチSW1を導通状態、スイッチSW2を非導通状態にする。また、電動車両用駆動モータ10を低速モードで使用する場合は、スイッチSW1を非導通状態、スイッチSW2を導通状態にする。なお、スイッチSW1とスイッチSW2は、導通状態と非導通状態を制御可能なデバイスであれば特別な制限はない。一例としては、スイッチSW1とスイッチSW2は機械的接点を有するリレーを用いて構成することができる。また別の例としては、スイッチSW1とスイッチSW2は半導体素子を用いて構成することができる。   FIG. 5 is a diagram illustrating a circuit configuration including the current control unit 22 for switching the energization state of the first coil 40 and the second coil 42. The current control unit 22 shown in FIG. 5 includes two types of switches SW1 and SW2. When the electric vehicle drive motor 10 is used in the high speed mode, the switch SW1 is turned on and the switch SW2 is turned off. When the electric vehicle drive motor 10 is used in the low speed mode, the switch SW1 is turned off and the switch SW2 is turned on. Note that the switch SW1 and the switch SW2 are not particularly limited as long as they are devices capable of controlling the conduction state and the non-conduction state. As an example, the switch SW1 and the switch SW2 can be configured using a relay having a mechanical contact. As another example, the switches SW1 and SW2 can be formed using semiconductor elements.

駆動回路44は、トランジスタTr1からTr6が3対のトーテムポール型出力回路を構成している。当該トーテムポール型出力回路の各出力端子は第1コイル40と第2コイル42が接続されてコイルに駆動電流を出力する。トランジスタTr1からTr6は、そのそれぞれのゲートに駆動タイミング生成回路からゲート駆動信号が入力されて導通状態が制御される。トランジスタTr1からTr6は、公知の原理によるPWM駆動をなす。   The drive circuit 44 forms a totem pole type output circuit in which the transistors Tr1 to Tr6 are three pairs. Each output terminal of the totem pole type output circuit is connected to the first coil 40 and the second coil 42 and outputs a drive current to the coil. The transistors Tr1 to Tr6 have their gates supplied with a gate drive signal from the drive timing generation circuit and controlled in conduction. The transistors Tr1 to Tr6 perform PWM driving based on a known principle.

電動車両用駆動モータ10を高速モードで使用する場合は、スイッチSW1を導通状態にして、スイッチSW2を非導通状態にする。この状態で公知の3相ブラシレスモータの駆動シーケンスにより、駆動回路44のトランジスタTr1からTr6を順次切替えて導通状態にする。トランジスタTr1からTr6の導通状態とはPWM駆動のデューティ比が0%以外でそれより大きい状態である。例えば、あるタイミングでU相第1コイルU1からV相第1コイルV1に電流が抜けるようにトランジスタTr1とトランジスタTr4が導通状態になり、U相第1コイルU1が巻かれた突起部とV相第1コイルV1が巻かれた突起部とに磁界を発生させる。次に、U相第1コイルU1からW相第1コイルW1に電流が抜けるようにトランジスタTr1とトランジスタTr6が導通状態になり、U相第1コイルU1が巻かれた突起部とW相第1コイルW1が巻かれた突起部とに磁界を発生させる。同様なスイッチングを行うことで、ステータコア24上で回転磁界が発生して、ステータコア24の外周側に配置されたマグネット30を含むロータ32が回転する。   When the electric vehicle drive motor 10 is used in the high speed mode, the switch SW1 is turned on and the switch SW2 is turned off. In this state, the transistors Tr1 to Tr6 of the drive circuit 44 are sequentially switched to a conductive state by a known three-phase brushless motor drive sequence. The conduction state of the transistors Tr1 to Tr6 is a state in which the duty ratio of PWM drive is other than 0% and is larger than that. For example, the transistor Tr1 and the transistor Tr4 are in a conductive state so that current flows from the U-phase first coil U1 to the V-phase first coil V1 at a certain timing, and the protruding portion around which the U-phase first coil U1 is wound and the V-phase A magnetic field is generated on the protrusion around which the first coil V1 is wound. Next, the transistor Tr1 and the transistor Tr6 are turned on so that current flows from the U-phase first coil U1 to the W-phase first coil W1, and the protrusion around which the U-phase first coil U1 is wound and the W-phase first A magnetic field is generated on the protrusion around which the coil W1 is wound. By performing similar switching, a rotating magnetic field is generated on the stator core 24, and the rotor 32 including the magnet 30 disposed on the outer peripheral side of the stator core 24 rotates.

同様に、電動車両用駆動モータ10を低速モードで使用する場合は、スイッチSW1を非導通状態にして、スイッチSW2を導通状態にする。この状態で公知の3相ブラシレスモータの駆動シーケンスにより、駆動回路44のトランジスタTr1からTr6を順次切替えて導通状態を制御する。上述の動作により、第1コイル40と第2コイル42にはトランジスタTr1からTr6によって駆動電流として交番電流が流される。   Similarly, when the electric vehicle drive motor 10 is used in the low speed mode, the switch SW1 is turned off and the switch SW2 is turned on. In this state, the conduction state is controlled by sequentially switching the transistors Tr1 to Tr6 of the drive circuit 44 by a known three-phase brushless motor drive sequence. By the above-described operation, an alternating current is passed through the first coil 40 and the second coil 42 as a drive current by the transistors Tr1 to Tr6.

ここで、ロータの角度変化に対するコイルと鎖交する磁束の変化の大きさを磁束変化率というとすると、各コイルが発生させるトルクは、磁束変化率とコイルに流れる駆動電流との積に比例する。つまり、磁束変化率が相対的に小さいタイミングで駆動電流を流した場合に発生するトルクの大きさと比較して、磁束変化率が相対的に大きいタイミングで駆動電流を流した場合に発生するトルクは大きいという関係にある。なお、本実施形態では突起部の中心が磁極の中心に一致しているロータ位置では、磁束変化率がゼロとなり、突起部の中心が磁極のN極とS極の境目に一致しているロータ位置では、磁束変化率が最大となる。また本実施形態では磁束変化率がロータの回転位置の電気角を変数とする正弦関数となるように磁極を構成している。   Here, if the magnitude of the change in the magnetic flux linked to the coil with respect to the change in the angle of the rotor is referred to as the magnetic flux change rate, the torque generated by each coil is proportional to the product of the magnetic flux change rate and the drive current flowing in the coil. . In other words, the torque generated when the drive current is passed at a timing when the flux change rate is relatively large as compared to the magnitude of the torque generated when the drive current is passed at a timing when the flux change rate is relatively small, It's a big relationship. In this embodiment, at the rotor position where the center of the protrusion coincides with the center of the magnetic pole, the rate of change of magnetic flux becomes zero, and the center of the protrusion coincides with the boundary between the N pole and the S pole of the magnetic pole. At the position, the rate of change of magnetic flux is maximized. In the present embodiment, the magnetic poles are configured so that the rate of change of magnetic flux is a sine function with the electrical angle of the rotational position of the rotor as a variable.

また、コイルに誘起される逆起電力は、時間変化に対するコイルと鎖交する磁束の変化の大きさに比例する。したがって、磁束変化率と逆起電力とは、コイルと鎖交する磁束の変化の大きさに比例する点で共通し、回転速度と駆動電流を一定とする場合には、ロータの角度に対する磁束変化率と逆起電力の波形は相似する。このため磁束変化率は、コイルに誘起される逆起電力を観察することで、間接的に相似波形として確認することができる。   Further, the counter electromotive force induced in the coil is proportional to the magnitude of the change in magnetic flux interlinking with the coil with respect to the time change. Therefore, the rate of change in magnetic flux and the counter electromotive force are common in that they are proportional to the magnitude of the change in magnetic flux interlinking with the coil, and when the rotational speed and drive current are constant, the change in magnetic flux with respect to the rotor angle. The rate and back electromotive force waveforms are similar. For this reason, the magnetic flux change rate can be indirectly confirmed as a similar waveform by observing the counter electromotive force induced in the coil.

電動車両用駆動モータ10を低速モードで使用する場合は、第1コイル40と第2コイル42とが同時に磁界発生に寄与するので、高速モードで使用する場合に第1コイル40のみで磁界を発生させる場合に比べて大きなトルクを発生させることができる。ここで、逆起電力の大きさはモータ本体12の回転速度に比例する。したがって、この場合、モータ本体12は低速回転しているので発生する逆起電力は低く、モータ本体12の回転数の上昇を妨げることはない。一方、電動車両用駆動モータ10を高速モードで使用する場合は、第1コイル40のみで磁界を発生させるので、低速モードで第1コイル40と第2コイル42とが同時に磁界を発生した場合に比べて、実質的に稼働するコイルの巻回数が減る。その結果、発生する逆起電力は低くなり、モータ本体12の回転数の上昇を妨げない。   When the electric vehicle drive motor 10 is used in the low speed mode, the first coil 40 and the second coil 42 contribute to the generation of the magnetic field at the same time, so that the magnetic field is generated only by the first coil 40 when used in the high speed mode. A larger torque can be generated as compared with the case of making it. Here, the magnitude of the back electromotive force is proportional to the rotational speed of the motor body 12. Therefore, in this case, since the motor main body 12 rotates at a low speed, the back electromotive force generated is low and does not hinder the increase in the rotation speed of the motor main body 12. On the other hand, when the electric vehicle drive motor 10 is used in the high speed mode, the magnetic field is generated only by the first coil 40. Therefore, when the first coil 40 and the second coil 42 simultaneously generate the magnetic field in the low speed mode. Compared with this, the number of turns of the coil that is actually operated is reduced. As a result, the generated back electromotive force is reduced, and the increase in the rotational speed of the motor body 12 is not hindered.

上述のように本実施形態の場合、第1コイル40と第2コイル42を用いることにより低速回転時に有効な巻き線状態と、第1コイル40のみを用いることにより高速回転時に有効な巻き線状態とを切り替えている。図6は、第1コイル40の磁束変化率と第2コイル42の磁束変化率、およびその合成による磁束変化率とそのとき発生しているトルクの関係、さらに第1コイル40と第2コイル42が駆動しているときに流れる電流の関係例を示した説明図である。横軸は4対極のマグネット30でロータ32を構成する場合に、ロータ32の回転位置(角度)を電気角で4π(rad)すなわちロータが半周回転する分を示している。なお、残りの半周回転する分は同様の変化の繰り返しとなるので、記載を省略している。   As described above, in the case of the present embodiment, the winding state effective at low speed rotation by using the first coil 40 and the second coil 42 and the winding state effective at high speed rotation by using only the first coil 40 are used. And switching. FIG. 6 shows the relationship between the magnetic flux change rate of the first coil 40 and the magnetic flux change rate of the second coil 42, the relationship between the magnetic flux change rate resulting from the combination and the torque generated at that time, and the first coil 40 and the second coil 42. It is explanatory drawing which showed the example of a relationship of the electric current which flows, while driving. The abscissa indicates the rotation position (angle) of the rotor 32 in terms of electrical angle of 4π (rad), that is, the amount of rotation of the rotor half a circle when the rotor 32 is constituted by the four counter magnets 30. Note that the remaining half-turn rotation repeats the same change, and is not shown.

曲線Aが第1コイル40による1相分の磁束変化率であり、曲線Bが第2コイル42による1相分の磁束変化率である。そして、曲線Cが本実施形態で低速モードと称している第1コイル40と第2コイル42を両方用いたときに発生する第1コイル40による1相分の磁束変化率と第2コイル42による1相分の磁束変化率が合成された状態の合成磁束変化率である。また、波形Dが低速モードのときに流れている電流である。さらに、曲線Eは各相のコイルで発生するトルクを3相分合成した合成トルクである。なお、本実施形態で高速モードと称している場合の磁束変化率は、第1コイル40のみの逆起電力を考慮すればよいので、第1コイル40に誘起される逆起電力と対応する曲線Aで示される。   Curve A is the rate of change of magnetic flux for one phase by the first coil 40, and curve B is the rate of change of magnetic flux for one phase by the second coil 42. Then, the curve C represents the change rate of the magnetic flux for one phase generated by the first coil 40 and the second coil 42 that are generated when both the first coil 40 and the second coil 42 which are referred to as the low speed mode in the present embodiment are used. This is the combined magnetic flux change rate in a state where the magnetic flux change rates for one phase are combined. In addition, the current is flowing when the waveform D is in the low speed mode. Further, a curve E is a combined torque obtained by synthesizing the torque generated by the coils of each phase for three phases. Note that the rate of change in magnetic flux when referred to as the high-speed mode in the present embodiment has only to take into account the counter electromotive force of only the first coil 40, and therefore the curve corresponding to the counter electromotive force induced in the first coil 40. Indicated by A.

ところで、三相モータの各相のコイルに交番電流が流れるときには、電流は瞬間的に流れだすのではなく、そのコイルのインダクタンスにより立ち上がりに遅れ時間がある。つまり、コイルの交番電流に遅れ方向のズレが生じる。この遅れ時間はロータの回転数に係わらずほぼ一定である。ロータの回転数が低い時は、交番電流の交番周期が長いから立ち上がりの遅れ時間も相対的に無視出来る程度である。一方、回転数が上昇して、交番電流の周波数が高くなり交番周期が短くなると、電流の立ち上がりの遅れ時間も相対的に大きくなり、無視できなくなる。つまり、回転数の上昇にしたがい電流の流れるタイミングの遅れの影響が顕著になる。図7(a)、図7(b)は、ロータの回転数が低速モードのときと高速モードのときとで、高速モードの方が電流の流れるタイミングが、発生している逆起電力に対して遅れることを説明する説明図である。   By the way, when an alternating current flows through a coil of each phase of a three-phase motor, the current does not flow instantaneously, but there is a delay time for rising due to the inductance of the coil. That is, a delay in the alternating current of the coil occurs. This delay time is substantially constant regardless of the rotational speed of the rotor. When the rotational speed of the rotor is low, the alternation period of the alternation current is long, so the rise delay time is relatively negligible. On the other hand, when the rotational speed increases, the frequency of the alternating current increases and the alternating cycle becomes shorter, the delay time of the current rise also becomes relatively large and cannot be ignored. That is, as the rotational speed increases, the influence of the delay in the timing of current flow becomes significant. 7 (a) and 7 (b) show that the current flow timing in the high speed mode is different from the counter electromotive force generated in the high speed mode when the rotational speed of the rotor is in the low speed mode and in the high speed mode. It is explanatory drawing explaining delaying later.

図7(a)、図7(b)は、ロータ32の回転角に対する発生トルクの波形をシミュレーションで求めたものである。図7(a)は、コイルの電流に遅れ方向のズレが相対的に少ない場合であり、図7(b)は、コイルの電流に遅れ方向のズレが相対的に大きい場合である。上述したように、トルクは磁束変化率と電流の積に比例するから、相対的に磁束変化率が大きいタイミングで電流を流すことで大きなトルクが生じる。逆に、相対的に磁束変化率が小さいタイミングで電流を流した場合は発生するトルクは小さくなる。さらに、磁束変化率がマイナスであるタイミングで電流を流すと負方向すなわち逆方向のトルクを生じる。コイルの電流に遅れ方向のズレが少ない場合は、電流は相対的に磁束変化率が大きいタイミングで流れるので、発生トルクの平均値も大きい(図7(a))。一方、コイルの電流に大きな遅れ方向のズレがある場合は、電流は相対的に磁束変化率が小さいタイミングでも流れるので、発生トルクの平均値が小さくなる(図7(b))。また、コイルの電流にさらに大きな遅れ方向のズレがある場合は、電流は磁束変化率がマイナスであるタイミングでも流れるので、負方向トルクを生じることで発生トルクの平均値がさらに小さくなる。なお、逆にコイルの電流のタイミングに進み方向のズレがある場合も発生トルクの平均値が小さくなる点は同様である。前述したようにコイルの電流の遅れ時間は、図7(b)のラインaで示す電流の通電開始タイミングから、電流ピークの63%に相当するラインbのタイミングまでの時定数τで表すことができる。また、時定数τは回転数に関わらず一定であるが、交番周期を2πとする電気角に変換した値は回転数に比例して大きくなる。したがって回転数が上昇し、交番周期が短くなるにつれて時定数τを電気角に変換した値は大きくなり、電流の遅れ影響が大きくなる。   FIG. 7A and FIG. 7B show the generated torque waveform with respect to the rotation angle of the rotor 32 by simulation. FIG. 7A shows a case where the deviation in the lag direction is relatively small with respect to the coil current, and FIG. 7B shows a case where the deviation in the lag direction is relatively large with respect to the coil current. As described above, since the torque is proportional to the product of the magnetic flux change rate and the current, a large torque is generated by passing the current at a timing when the magnetic flux change rate is relatively large. Conversely, when a current is passed at a timing at which the rate of change of magnetic flux is relatively small, the generated torque is small. Furthermore, if current is passed at a timing when the rate of change in magnetic flux is negative, torque in the negative direction, that is, in the reverse direction is generated. When the deviation of the coil current in the delay direction is small, the current flows at a timing at which the rate of change of the magnetic flux is relatively large, so that the average value of the generated torque is also large (FIG. 7A). On the other hand, when there is a large delay in the coil current, the current flows even when the rate of change of the magnetic flux is relatively small, so the average value of the generated torque is small (FIG. 7B). Further, when the coil current has a larger deviation in the delay direction, the current flows even when the rate of change in magnetic flux is negative, so that the average value of the generated torque is further reduced by generating the negative direction torque. On the other hand, the average value of generated torque is the same when there is a deviation in the advance direction at the coil current timing. As described above, the delay time of the coil current can be expressed by the time constant τ from the current application start timing shown by line a in FIG. 7B to the timing of line b corresponding to 63% of the current peak. it can. The time constant τ is constant regardless of the rotational speed, but the value converted into an electrical angle with an alternating period of 2π increases in proportion to the rotational speed. Therefore, the value obtained by converting the time constant τ into an electrical angle increases as the rotational speed increases and the alternating period becomes shorter, and the influence of current delay increases.

図8は、コイルのインダクタンスによる電流の時定数τと発生トルクの平均の大きさをシミュレーションで求めたものである。横軸は時定数τを電気角に変換した値である。縦軸は各相のコイルで発生するトルクを3相分を合成した合成トルクの1回転中の平均の大きさ(以下、「平均トルク」という。)である。例えば、図8において、電流の時定数τを電気角に変換した値がπ/6のとき平均トルクは、電流の遅れがない電気角が0(rad)のときの平均トルクに対して79.3%である。つまり、電流の遅れがない場合に対し、20.7%平均トルクが低下している。つまり、図6において、高速モードへの切り替えのために第2コイル42への電流を遮断したとき、図6で第1コイル40のみの磁束変化率(曲線A)の位相変化量と、コイルの電流の遅れが揃うようにすれば平均トルクの低下が改善される。この場合、第1突起部36に対して第2突起部38を周方向に回転させる、つまり進角させることで磁束変化率の位相を変化させることができる。また、前述したように、回転数(回転速度)が大きくなると、電流の遅れ方向の時定数τを電気角に変換した値が大きくなり、平均トルクは低下する。つまり、電動車両用駆動モータ10で必要とされる回転数(回転速度)に対応して第1突起部36と第2突起部38の配置関係を設定すれば高速モードへの切り替え時に平均トルクが向上するような調整ができる。   FIG. 8 shows the time constant τ of the current due to the coil inductance and the average magnitude of the generated torque obtained by simulation. The horizontal axis is a value obtained by converting the time constant τ into an electrical angle. The vertical axis represents the average magnitude (hereinafter referred to as “average torque”) during one rotation of the combined torque obtained by synthesizing three phases of the torque generated in the coils of each phase. For example, in FIG. 8, when the value obtained by converting the current time constant τ into an electrical angle is π / 6, the average torque is 79. with respect to the average torque when the electrical angle without current delay is 0 (rad). 3%. That is, the average torque is reduced by 20.7% compared to the case where there is no current delay. That is, in FIG. 6, when the current to the second coil 42 is interrupted for switching to the high speed mode, the phase change amount of the magnetic flux change rate (curve A) of only the first coil 40 in FIG. If the current delays are made uniform, the reduction in average torque is improved. In this case, the phase of the magnetic flux change rate can be changed by rotating the second protrusion 38 in the circumferential direction with respect to the first protrusion 36, that is, by advancing the angle. As described above, when the rotation speed (rotation speed) increases, the value obtained by converting the time constant τ in the current delay direction into an electrical angle increases, and the average torque decreases. That is, if the arrangement relationship between the first protrusions 36 and the second protrusions 38 is set corresponding to the number of rotations (rotational speed) required for the electric vehicle drive motor 10, the average torque can be obtained when switching to the high speed mode. Adjustments that improve are possible.

発明者らの実験で平均トルクの低下が5%を超える場合には実用上改善する必要があることを見いだした。また、シミュレーションの結果、図8に示すように、電流の時定数τを電気角に変換した値がπ/18以下の範囲では平均トルクの低下が5%以内になることを見いだした。したがって、高速回転時の第1コイル40による時定数τを電気角に変換した値がπ/18になるまでは、第1コイル40と第2コイル42を用いた低速モードでトルク重視の駆動を行うことが好ましいことを確認した。また、高速回転時の電流の時定数τを電気角に変換した値がπ/18以上になる場合に、低速モードから高速モードに切り替えられるように、第1コイル40と第2コイル42の配置関係、すなわち第1突起部36と第2突起部38の配置関係を設定すればよいということに想到した。   The inventors' experiments have found that when the average torque drop exceeds 5%, it is necessary to improve practically. Further, as a result of the simulation, as shown in FIG. 8, it was found that the average torque decreases within 5% when the value obtained by converting the current time constant τ to the electrical angle is π / 18 or less. Therefore, until the value obtained by converting the time constant τ by the first coil 40 during high-speed rotation into an electrical angle becomes π / 18, torque-oriented driving is performed in the low-speed mode using the first coil 40 and the second coil 42. It was confirmed that this is preferable. In addition, when the value obtained by converting the time constant τ of the current during high-speed rotation into an electrical angle is π / 18 or more, the first coil 40 and the second coil 42 are arranged so that the low-speed mode can be switched to the high-speed mode. It has been thought that the relationship, that is, the arrangement relationship between the first protrusion 36 and the second protrusion 38 may be set.

低速モードで電流の時定数τがほぼ無視できる場合には、図6の磁束変化率を示す曲線Cと電流を示す曲線Dとは、それぞれピークのタイミングがほぼ一致している。したがって、高速回転になり電流の時定数τを電気角に変換した値がπ/18になったときに、この値に合わせて磁束変化率の位相を図6の第1コイル40による磁束変化率を示す曲線Aのようにπ/18ずらすことで、平均トルクの低下を5%以下に抑えることができる。つまり、第1コイル40による磁束変化率を示す曲線Aは、第1コイル40と第2コイル42による磁束変化率を示す曲線Cを基準にπ/18遅れるように第1突起部36と第2突起部38の配置関係を設定すればよい。曲線Cは、曲線Aと曲線Bの合成なので、第2コイル42による磁束変化率を示す曲線Bは、第1コイル40による磁束変化率を示す曲線Aを基準にπ/9進めれば、上述のような設定ができる。   When the current time constant τ can be substantially ignored in the low-speed mode, the curve C indicating the magnetic flux change rate and the curve D indicating the current in FIG. Accordingly, when the value obtained by converting the time constant τ of the current into the electrical angle becomes π / 18 when the rotation speed is high, the phase of the magnetic flux change rate is adjusted to the value according to this value. By shifting by π / 18 as indicated by curve A, the decrease in average torque can be suppressed to 5% or less. That is, the curve A indicating the rate of change of magnetic flux due to the first coil 40 is delayed by π / 18 with respect to the curve C indicating the rate of change of magnetic flux due to the first coil 40 and the second coil 42. What is necessary is just to set the arrangement | positioning relationship of the projection part 38. FIG. Since the curve C is a combination of the curve A and the curve B, the curve B indicating the rate of change of magnetic flux by the second coil 42 can be described above if the curve A indicating the rate of change of magnetic flux by the first coil 40 is advanced by π / 9. You can set as follows.

したがって、図2における第1突起部36aと第2突起部38aで示される第1扇角θ1と、第2突起部38aと第1突起部36bで示される第2扇角θ2の電気角の差がπ/9になるように第1突起部群と第2突起部群を配置すれば、高速モードに切り替えたときの磁束変化率の位相が電流の時定数τを電気角に変換した値に一致するような調整ができる。この場合、第1扇角θ1と第2扇角θ2の電気角の差を大きくすればするほど高速回転に適した第1突起部群と第2突起部群の配置ができることになる。ただし、本実施形態の電動車両用駆動モータ10は、三相コイルなので電気角の差がπ/3以上となってしまうと逆回転にトルクをかけることになる。したがって、第1扇角θ1と第2扇角θ2は電気角の差でπ/3までとしている。なお、第1扇角θ1および第2扇角θ2は回転体(ロータ)の回転中心と突起部先端から発生する磁気の中心を結ぶ線同士がなす角度である。   Therefore, the difference in electrical angle between the first fan angle θ1 indicated by the first protrusion 36a and the second protrusion 38a and the second fan angle θ2 indicated by the second protrusion 38a and the first protrusion 36b in FIG. If the first protrusion group and the second protrusion group are arranged so that becomes π / 9, the phase of the magnetic flux change rate when switching to the high-speed mode becomes a value obtained by converting the time constant τ of the current into an electrical angle. Adjustments can be made to match. In this case, the larger the difference between the electrical angles of the first fan angle θ1 and the second fan angle θ2, the more the first and second protrusion groups suitable for high-speed rotation can be arranged. However, since the electric vehicle drive motor 10 of the present embodiment is a three-phase coil, if the difference in electrical angle becomes π / 3 or more, torque is applied to reverse rotation. Therefore, the first fan angle θ1 and the second fan angle θ2 are set to π / 3 as a difference in electrical angle. The first fan angle θ1 and the second fan angle θ2 are angles formed by lines connecting the rotation center of the rotating body (rotor) and the magnetic center generated from the tip of the protrusion.

図9は、第1扇角θ1と第2扇角θ2の電気角の差でπ/9とする場合と2π/3とする場合で、ロータ32の磁極数とステータコア24の突起部数(スロット数、ティース数、突極数と表現する場合もある)の組合せに対応する第1扇角θ1と第2扇角θ2を機械角で例示している。なお、モータを構成する場合、磁極数と突起部数は、様々な組合せがある。磁極数は偶数(2n:nは自然数)であればよい。磁極が少ないと、コイルの巻回数に制限を受けることがあり、それを考慮して本実施形態の場合は磁極数の最低数を4個として、「n」は2の倍数としている。突起部数は、3相のそれぞれの相に2個の突起部を備えることを単位として6の倍数(6m:mは自然数)としている。また、本実施形態の場合、突起部は、第1突起部群と第2突起部群があるため、突起部数全体としては3の倍数を示す6mで示し、第1突起部群の突起部数を3m、第2突起部群の突起部数を3mと表し、「m」は1から始まる自然数としている。例えば、磁極数が4個の場合、突起部数は6個である。このとき第1突起部36は3個、第2突起部38は3個である。   FIG. 9 shows the number of magnetic poles of the rotor 32 and the number of protrusions (number of slots) in the case where the difference between the electrical angles of the first fan angle θ1 and the second fan angle θ2 is π / 9 and 2π / 3. , The first fan angle θ1 and the second fan angle θ2 corresponding to the combination of the number of teeth and the number of salient poles) are illustrated as mechanical angles. When configuring a motor, there are various combinations of the number of magnetic poles and the number of protrusions. The number of magnetic poles may be an even number (2n: n is a natural number). If the number of magnetic poles is small, the number of coil turns may be limited. In this embodiment, the minimum number of magnetic poles is set to four, and “n” is a multiple of two. The number of protrusions is a multiple of 6 (6 m: m is a natural number) with the unit having two protrusions in each of the three phases. In the case of the present embodiment, since there are the first protrusion group and the second protrusion group in the present embodiment, the total number of the protrusions is indicated by 6 m indicating a multiple of 3, and the number of protrusions of the first protrusion group is shown. The number of protrusions in the second protrusion group is 3 m, and “m” is a natural number starting from 1. For example, when the number of magnetic poles is 4, the number of protrusions is 6. At this time, there are three first protrusions 36 and three second protrusions 38.

前述したように低速回転時と高速回転時の磁束変化率の位相の差が電気角でπ/18となる場合、第1突起部36aと第2突起部38aで示される第1扇角θ1と、第2突起部38aと第1突起部36bで示される第2扇角θ2の電気角の差がπ/9になる。   As described above, when the phase difference of the magnetic flux change rate during low-speed rotation and high-speed rotation is π / 18 in electrical angle, the first fan angle θ1 indicated by the first protrusion 36a and the second protrusion 38a is The difference in electrical angle between the second fan angle θ2 indicated by the second protrusion 38a and the first protrusion 36b is π / 9.

磁極数を2nとすると、電気角=機械角×π/180×nの関係がある。したがって第1扇角θ1と第2扇角θ2の電気角の差をθd、機械角の差をθkとすると、両者には式1の関係を有する。   When the number of magnetic poles is 2n, there is a relationship of electrical angle = mechanical angle × π / 180 × n. Therefore, if the difference in electrical angle between the first fan angle θ1 and the second fan angle θ2 is θd and the difference in mechanical angle is θk, both have the relationship of Equation 1.

θk=θd×180/π/n ・・・(式1)
θ1、θ2の機械角をそれぞれθ1k、θ2kとすると以下のように表わされる。
θk = θd × 180 / π / n (Formula 1)
If the mechanical angles of θ1 and θ2 are θ1k and θ2k, respectively, they are expressed as follows.

θk=θ2k−θ1k ・・・(式2)
また突起部の平均角度間隔θaは、突起部数を6mとして以下のように表わされる。
θk = θ2k−θ1k (Formula 2)
The average angular interval θa of the protrusions is expressed as follows assuming that the number of protrusions is 6 m.

θa=360/(6m)=60/m ・・・(式3)
またθaはθ1kとθ2kの平均でもあるから以下のように表わされる。
θa = 360 / (6 m) = 60 / m (Expression 3)
Since θa is also an average of θ1k and θ2k, it is expressed as follows.

θa=(θ1k+θ2k)/2 ・・・(式4)
式2、式4からθ1kとθ2kは以下のように表わされる。
θa = (θ1k + θ2k) / 2 (Formula 4)
From Equations 2 and 4, θ1k and θ2k are expressed as follows.

θ2k=θa+θk/2
θ1k=θa−θk/2
これらに式1、式3を代入するとθ1kとθ2kは以下のように表わされる。
θ2k = θa + θk / 2
θ1k = θa−θk / 2
Substituting Equations 1 and 3 into these, θ1k and θ2k are expressed as follows.

θ2k=60/m+θd×90/(πn) ・・・(式5)
θ1k=60/m−θd×90/(πn) ・・・(式6)
例えば、低速回転時と高速回転時の磁束変化率の位相の差を電気角でπ/18とする場合は、第1扇角θ1と第2扇角θ2の電気角の差をθd=π/9とすればよい。磁極数が4極(n=2)、突起部数(スロット)が6個(m=1)であれば、θ1kとθ2kは式5,6から以下のように求められる。
θ2k = 60 / m + θd × 90 / (πn) (Formula 5)
θ1k = 60 / m−θd × 90 / (πn) (Formula 6)
For example, when the difference in phase of the magnetic flux change rate during low-speed rotation and high-speed rotation is π / 18 in electrical angle, the difference in electrical angle between the first sector angle θ1 and the second sector angle θ2 is θd = π / 9 is enough. If the number of magnetic poles is 4 (n = 2) and the number of protrusions (slots) is 6 (m = 1), θ1k and θ2k can be obtained from Equations 5 and 6 as follows.

θ2k=60/1+π/9×90/(2π)=60+5=65°
θ1k=60/1−π/9×90/(2π)=60−5=55°
したがって、第1扇角θ1k=55°、第2扇角θ2k=65°になる。
θ2k = 60/1 + π / 9 × 90 / (2π) = 60 + 5 = 65 °
θ1k = 60 / 1−π / 9 × 90 / (2π) = 60−5 = 55 °
Therefore, the first fan angle θ1k = 55 ° and the second fan angle θ2k = 65 °.

また、同様に第1扇角θ1と第2扇角θ2の電気角の差をθd=π/9として、磁極数が8極(n=4)、突起部数(スロット)が12個(m=2)であれば、θ1kとθ2kは以下のように求められる。 Similarly, the difference in electrical angle between the first fan angle θ1 and the second fan angle θ2 is θd = π / 9, the number of magnetic poles is 8 (n = 4), and the number of protrusions (slots) is 12 (m = If 2), θ1k and θ2k are obtained as follows.

θ2k=60/2+π/9×90/(4π)=30+2.5=32.5°
θ1k=60/2−π/9×90/(4π)=30−2.5=27.5°
したがって、第1扇角θ1k=27.5°、第2扇角θ2k=32.5°になる。その他の磁極数と突起部数の組合せの場合も同様の算出ですることができる。
θ2k = 60/2 + π / 9 × 90 / (4π) = 30 + 2.5 = 32.5 °
θ1k = 60 / 2−π / 9 × 90 / (4π) = 30−2.5 = 27.5 °
Therefore, the first fan angle θ1k = 27.5 ° and the second fan angle θ2k = 32.5 °. The same calculation can be performed for other combinations of the number of magnetic poles and the number of protrusions.

また、低速回転時と高速回転時の磁束変化率の位相の差を電気角でπ/3とする場合は、第1扇角θ1と第2扇角θ2の電気角の差をθd=2π/3とすればよい。磁極数が4極(n=2)、突起部数(スロット)が6個(m=1)であれば、θ1kとθ2kは式5,6から以下のように求められる。   Further, when the phase difference of the magnetic flux change rate at the low speed rotation and the high speed rotation is π / 3 in electrical angle, the electrical angle difference between the first sector angle θ1 and the second sector angle θ2 is θd = 2π / 3 may be used. If the number of magnetic poles is 4 (n = 2) and the number of protrusions (slots) is 6 (m = 1), θ1k and θ2k can be obtained from Equations 5 and 6 as follows.

θ2k=60/1+2π/3×90/(2π)=60+30=90°
θ1k=60/1−2π/3×90/(2π)=60−30=30°
したがって、第1扇角θ1k=30°、第2扇角θ2k=90°になる。
θ2k = 60/1 + 2π / 3 × 90 / (2π) = 60 + 30 = 90 °
θ1k = 60 / 1-2π / 3 × 90 / (2π) = 60-30 = 30 °
Therefore, the first fan angle θ1k = 30 ° and the second fan angle θ2k = 90 °.

また、同様に第1扇角θ1と第2扇角θ2の電気角の差をθd=2π/3として、磁極数が8極(n=4)、突起部数(スロット)が12個(m=2)であれば、θ1kとθ2kは以下のように求められる。 Similarly, the difference in electrical angle between the first fan angle θ1 and the second fan angle θ2 is θd = 2π / 3, the number of magnetic poles is 8 (n = 4), and the number of protrusions (slots) is 12 (m = If 2), θ1k and θ2k are obtained as follows.

θ2k=60/2+2π/3×90/(4π)=30+15=45°
θ1k=60/2−2π/3×90/(4π)=30−15=15°
したがって、第1扇角θ1k=15°、第2扇角θ2k=45°になる。その他の磁極数と突起部数の組合せの場合も同様の算出ですることができる。
θ2k = 60/2 + 2π / 3 × 90 / (4π) = 30 + 15 = 45 °
θ1k = 60 / 2-2π / 3 × 90 / (4π) = 30−15 = 15 °
Therefore, the first fan angle θ1k = 15 ° and the second fan angle θ2k = 45 °. The same calculation can be performed for other combinations of the number of magnetic poles and the number of protrusions.

このように、隣接する2つの第1突起部36が形成する扇角を第2突起部38によって2分割して形成される第1扇角θ1と第2扇角θ2の機械角の差を予め電動車両用駆動モータ10の仕様として定められた要求最大回転数に対応して決定する。つまり、第1コイル40と第2コイル42とによる磁束変化率の位相と第1コイル40のみによる磁束変化率位相の電気角の差がπ/18〜π/3の範囲内になるように定める。具体的には、第1扇角θ1と第2扇角θ2の機械角の差を図9に例示するような角度に設定することにより、磁極数と突起部数との組合せが変化する場合でもY結線から第2コイル42を離脱させるだけのシンプルな制御で低速モードから高速モードへの切り替えが可能になる。そして、第1コイル40と第2コイル42で発生する回転磁界によりロータ32を高トルクで回転駆動できる低速モードが実現できる。また、第2コイル42への電流供給を遮断して第1コイル40のみで回転磁界を発生させて、高速回転時における大きな逆起電力の発生を抑制して、高速回転を可能にする高速モードが実現できる。また、高速モードにおいては、第2コイル42への電流供給を遮断する制御のみでも、第1コイル40による磁束変化率の位相が電流の時定数τを電気角に変換した値に対応するように調整がされるから、平均トルクの減少も軽減できる。その結果、低速回転駆動から高速回転駆動に切り替えた際の平均トルクの変動を抑制した電動車両用駆動モータ10の駆動が実現できる。なお、電流の位相調整等と組合わせて制御を行うことも可能である。   In this way, the difference between the mechanical angles of the first fan angle θ1 and the second fan angle θ2 formed by dividing the fan angle formed by the two adjacent first protrusions 36 into two by the second protrusion 38 is determined in advance. It is determined corresponding to the required maximum rotational speed determined as the specification of the electric vehicle drive motor 10. That is, the difference between the phase of the magnetic flux change rate by the first coil 40 and the second coil 42 and the electrical angle of the magnetic flux change rate phase by only the first coil 40 is determined to be in the range of π / 18 to π / 3. . Specifically, even if the combination of the number of magnetic poles and the number of protrusions changes by setting the difference between the mechanical angles of the first fan angle θ1 and the second fan angle θ2 to an angle as illustrated in FIG. It is possible to switch from the low speed mode to the high speed mode with simple control by simply detaching the second coil 42 from the connection. A low speed mode in which the rotor 32 can be rotationally driven with high torque by the rotating magnetic field generated by the first coil 40 and the second coil 42 can be realized. In addition, a high-speed mode that enables high-speed rotation by cutting off current supply to the second coil 42 and generating a rotating magnetic field only by the first coil 40 to suppress generation of a large counter electromotive force during high-speed rotation. Can be realized. In the high speed mode, the phase of the rate of change of magnetic flux by the first coil 40 corresponds to the value obtained by converting the time constant τ of the current into an electrical angle only by the control for cutting off the current supply to the second coil 42. Since the adjustment is made, the decrease in average torque can be reduced. As a result, it is possible to realize driving of the electric vehicle drive motor 10 that suppresses variation in average torque when switching from low-speed rotation drive to high-speed rotation drive. It is also possible to perform control in combination with current phase adjustment or the like.

ところで、第1コイル40と第2コイル42は同一のものを用いてもよい。しかし、低速モードから高速モードに切り替えるときに、コイルに誘起される逆起電力が小さくなりコイル抵抗も小さくなるから、コイルの電流値が増大する。この場合、第1コイル40と第2コイル42を用いた低速モードから第1コイル40のみを用いる高速モードに切り替える際に電流値が増大して回路の許容電流を超えて回路を損傷することがある。この課題に対応して、第1コイル40と第2コイル42の巻回数比は、ロータの回転数が所定値を超えた場合に第1コイル40に供給される最大電流が、ロータの回転数が所定値以下の場合に第1コイル40及び第2コイル42に供給される最大電流を超えないように定めてもよい。第1コイル40と第2コイル42を用いた低速モードの場合の最大電流は起動電流であることが一般的であり、この場合は第1コイル40のみを用いる高速モードの最大電流が低速モードにおける起動電流を超えないように構成できる。   By the way, the 1st coil 40 and the 2nd coil 42 may use the same thing. However, when switching from the low speed mode to the high speed mode, the counter electromotive force induced in the coil is reduced and the coil resistance is also reduced, so that the current value of the coil is increased. In this case, when switching from the low speed mode using the first coil 40 and the second coil 42 to the high speed mode using only the first coil 40, the current value may increase and exceed the allowable current of the circuit and damage the circuit. is there. In response to this problem, the ratio of the number of turns of the first coil 40 and the second coil 42 is such that the maximum current supplied to the first coil 40 when the rotational speed of the rotor exceeds a predetermined value is the rotational speed of the rotor. May be determined so as not to exceed the maximum current supplied to the first coil 40 and the second coil 42 when the value is equal to or less than a predetermined value. In general, the maximum current in the low-speed mode using the first coil 40 and the second coil 42 is the starting current. In this case, the maximum current in the high-speed mode using only the first coil 40 is in the low-speed mode. It can be configured not to exceed the starting current.

第1コイル40の巻回数を大きくすることにより、第1コイル40のみを用いる高速モードにおいて逆起電力が増大するから電流は低下する。また、第1コイル40の抵抗値を大きくすることにより、第1コイル40のみを用いる高速モードにおいて抵抗値が増大するから電流は低下する。したがって、低速モードから高速モードに切り替える際の第1コイル40に供給される最大電流が低速モード時に第1コイル40及び第2コイル42に供給される最大電流を超えない条件は、第1コイル40、第2コイル42の巻回数と抵抗値および低速モードから高速モードに切り替える切換回転数とをパラメータにして実験により定めることができる。なお、本実施の形態においては、第1コイル40の巻回数は第2コイル42の巻回数の150%〜180%とし、第1コイル40の抵抗値は第2コイル42の抵抗値の150%〜180%とし、切換回転数は低速モードにおける最大回転数の75%〜85%に設定している。この構成によりコイル特性の個体差や信号処理時間等に影響されることなくスムーズに低速モードから高速モードに切り替えられることを確認した。また、この構成により低速モードから高速モードへの切り替え時の回路の過大電流を防止しつつ、低速回転時では十分なトルクを確保し、高速回転時には十分な回転速度を確保することができる。   By increasing the number of turns of the first coil 40, the back electromotive force increases in the high speed mode using only the first coil 40, so that the current decreases. Further, by increasing the resistance value of the first coil 40, the resistance value increases in the high speed mode using only the first coil 40, so that the current decreases. Therefore, the condition that the maximum current supplied to the first coil 40 when switching from the low speed mode to the high speed mode does not exceed the maximum current supplied to the first coil 40 and the second coil 42 in the low speed mode is that the first coil 40 The number of turns of the second coil 42, the resistance value, and the switching rotational speed for switching from the low speed mode to the high speed mode can be determined by experiments. In the present embodiment, the number of turns of the first coil 40 is 150% to 180% of the number of turns of the second coil 42, and the resistance value of the first coil 40 is 150% of the resistance value of the second coil 42. The switching rotational speed is set to 75% to 85% of the maximum rotational speed in the low speed mode. It was confirmed that this configuration smoothly switched from the low speed mode to the high speed mode without being affected by individual differences in coil characteristics, signal processing time, and the like. In addition, with this configuration, it is possible to ensure a sufficient torque at the time of low-speed rotation and a sufficient rotation speed at the time of high-speed rotation while preventing an excessive current of the circuit when switching from the low-speed mode to the high-speed mode.

上述のように第1コイル40は低速モードおよび高速モードの両方で使用する。一方、第2コイル42は高速モードでは使用しない。つまり、コイルの発熱量を低減したい場合、第1コイル40で対策すれば効率的である。そのため、本実施形態では、第1コイル40の線径は第2コイル42の線径より太くしている。コイルの線径をこのように設定することにより、常時電流を供給する第1コイル40の抵抗が少なくなり発熱量の低減が可能になり、電動車両用駆動モータ10の熱対策を容易にできる。   As described above, the first coil 40 is used in both the low speed mode and the high speed mode. On the other hand, the second coil 42 is not used in the high speed mode. In other words, when it is desired to reduce the amount of heat generated by the coil, it is efficient to take measures with the first coil 40. Therefore, in the present embodiment, the wire diameter of the first coil 40 is made larger than the wire diameter of the second coil 42. By setting the wire diameter of the coil in this way, the resistance of the first coil 40 that constantly supplies current is reduced, the amount of heat generation can be reduced, and heat countermeasures for the electric vehicle drive motor 10 can be facilitated.

本実施形態では、ロータ32の回転数を検出するために回転検出手段として回転検出センサ16を隣接する2つの第1突起部36とそれに挟まれる第2突起部38によって形成される2つの扇角のうち、広い方の扇角を形成する第1突起部36と第2突起部38との間の位置でロータ32に近接させて配置している。つまり、図2における第2扇角θ2のうちいずれかの位置に配置している。この場合、回転検出センサ16を各突起部から遠ざけることが可能になり、突起部の先端から出る磁束によるノイズの影響を最小限に抑えられて、信頼性のある出力信号を回転検出センサ16から出力できる。なお、ロータ32の回転検出は、例えば、エンコーダを用いて検出したり、逆起電力の発生状態に基づいて算出することもできる。   In this embodiment, in order to detect the rotation speed of the rotor 32, the rotation detection sensor 16 is used as a rotation detection means, and the two fan angles formed by the two first protrusions 36 adjacent to each other and the second protrusion 38 sandwiched therebetween. Of these, the rotor 32 is disposed close to the first protrusion 36 and the second protrusion 38 forming the wider fan angle. That is, it arrange | positions in any position among 2nd fan angle (theta) 2 in FIG. In this case, the rotation detection sensor 16 can be moved away from each protrusion, and the influence of noise due to the magnetic flux emitted from the tip of the protrusion can be minimized, and a reliable output signal can be transmitted from the rotation detection sensor 16. Can output. The rotation detection of the rotor 32 can be detected using, for example, an encoder, or can be calculated based on the state of occurrence of the counter electromotive force.

上述した実施形態では、ロータの回転数が所定値を超えた場合は、第2コイル42に対する電流の供給を遮断し第1コイル40に電流を供給する例について説明したが、これに限られない。例えば、ロータの回転数が所定値を超えた場合は、第1コイル40に電流を供給するとともに第2コイル42に第1コイル40と並列に電流を供給するように構成してもよい。   In the above-described embodiment, the example in which the current supply to the second coil 42 is interrupted and the current is supplied to the first coil 40 when the rotational speed of the rotor exceeds a predetermined value has been described, but the present invention is not limited thereto. . For example, when the rotational speed of the rotor exceeds a predetermined value, a current may be supplied to the first coil 40 and a current may be supplied to the second coil 42 in parallel with the first coil 40.

上述した実施形態では、速度検出部20は位置検出部18が検出した回転位置の変化に基づき、ロータの回転速度を検出する場合について説明したが、これに限られない。例えば、速度検出部20は回転検出センサ16の検出結果に基づき、ロータの回転速度を検出するように構成してもよい。   In the embodiment described above, the case where the speed detection unit 20 detects the rotational speed of the rotor based on the change in the rotational position detected by the position detection unit 18 has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, the speed detection unit 20 may be configured to detect the rotation speed of the rotor based on the detection result of the rotation detection sensor 16.

上述した実施形態では、図3に示すように、アウターロータタイプのモータ構造において、第1突起部群と第2突起部群が、第2突起部が当該第2突起部を挟む2つの第1突起部のうち一方に偏って配置されるように形成されている例を説明した。このような第1突起部群と第2突起部群の構成は、インナーロータタイプのモータ構造にも適用可能であり、同様な効果を得ることができる。また、上述した実施形態は例示であり、本発明の原理、応用を示しているにすぎないことはいうまでもない。実施形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能であり、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。   In the above-described embodiment, as shown in FIG. 3, in the outer rotor type motor structure, the first protrusion group and the second protrusion group include two first protrusions sandwiching the second protrusion. An example in which the protrusions are formed so as to be biased toward one side has been described. Such a configuration of the first protruding portion group and the second protruding portion group can be applied to an inner rotor type motor structure, and the same effect can be obtained. Further, the above-described embodiment is an exemplification, and it is needless to say that the principle and application of the present invention are merely shown. It is understood by those skilled in the art that many modifications and arrangements can be made to the embodiments without departing from the spirit of the present invention defined in the claims, and that such modifications are also within the scope of the present invention. Is understood.

θ1 第1扇角、 θ2 第2扇角、 10 電動車両用駆動モータ、 24 ステータコア、 28 コイル、 30 マグネット、 32 ロータ、 36 第1突起部、 38 第2突起部、 40 第1コイル、 42 第2コイル。   θ1 first fan angle, θ2 second fan angle, 10 drive motor for electric vehicle, 24 stator core, 28 coils, 30 magnets, 32 rotor, 36 first protrusion, 38 second protrusion, 40 first coil, 42 first 2 coils.

Claims (8)

2n個(nは自然数)の磁極を円周方向に配列するマグネットを備える回転自在なロータと、
前記ロータの各磁極に対向して配置されると共に、周面に6m個(mは自然数)の突起部が配列されるステータコアであって、前記突起部として周方向に等間隔で形成される3m個の第1突起部群と、前記突起部として周方向に等間隔で形成される3m個の第2突起部群とを含み、前記第1突起部群を構成する第1突起部と前記第2突起部群を構成する第2突起部とが交互に配置されてなるステータコアと、
前記第1突起部にそれぞれ巻回される第1コイルと、
前記第2突起部にそれぞれ巻回される第2コイルと、
前記ロータの回転状態を検出する回転検出手段と、
前記回転検出手段の検出した結果にしたがって、前記第1コイルと前記第2コイルに流れる電流量を制御する電流制御手段と、
を含み、
前記第2突起部群と前記第1突起部群とは、前記第2突起部が当該第2突起部を挟む2つの前記第1突起部のうち一方に偏って配置されるように形成されていることを特徴とする電動車両用駆動モータ。
A rotatable rotor including a magnet that arranges 2n (n is a natural number) magnetic poles in the circumferential direction;
The stator core is arranged to face each magnetic pole of the rotor and has 6 m (m is a natural number) protrusions arranged on the circumferential surface, and the protrusions are 3 m formed at equal intervals in the circumferential direction. Each of the first protrusions and the 3 m second protrusions formed at equal intervals in the circumferential direction as the protrusions, the first protrusions constituting the first protrusions and the first A stator core in which the second protrusions constituting the two protrusion group are alternately arranged;
A first coil wound around each of the first protrusions;
A second coil wound around each of the second protrusions;
Rotation detection means for detecting the rotation state of the rotor;
Current control means for controlling the amount of current flowing through the first coil and the second coil according to the result detected by the rotation detection means;
Including
The second projecting portion group and the first projecting portion group are formed such that the second projecting portion is arranged to be biased to one of the two first projecting portions sandwiching the second projecting portion. An electric vehicle drive motor characterized by comprising:
隣接する2つの第1突起部が形成する扇角を前記第2突起部によって2分割して形成される第1扇角と第2扇角の機械角の差は、前記ロータの角度変化に対する前記各コイルと鎖交する磁束の変化の大きさを磁束変化率とする場合、予め定められた要求最大回転数に対応して前記第1コイルと第2コイルとによる前記磁束変化率の位相と前記第1コイルのみよる前記磁束変化率の位相の電気角の差がπ/18〜π/3の範囲内になるように定められていることを特徴とする請求項1記載の電動車両用駆動モータ。   The difference between the mechanical angle of the first fan angle and the second fan angle formed by dividing the fan angle formed by the two adjacent first protrusions into two by the second protrusion is equal to the change in the angle of the rotor. When the magnitude of change in the magnetic flux interlinking with each coil is defined as a magnetic flux change rate, the phase of the magnetic flux change rate by the first coil and the second coil corresponding to a predetermined required maximum rotational speed, and the 2. The drive motor for an electric vehicle according to claim 1, wherein the difference in electrical angle of the phase of the magnetic flux change rate due to only the first coil is determined to be within a range of [pi] / 18 to [pi] / 3. . 前記電流制御手段は、前記ロータの回転数が所定値以下の場合は、前記第1コイル及び第2コイルに電流を供給し、前記ロータの回転数が前記所定値を超えた場合は、前記第2コイルに対する電流の供給を遮断し前記第1コイルに電流を供給することを特徴とする請求項1または請求項2記載の電動車両用駆動モータ。   The current control means supplies current to the first coil and the second coil when the rotational speed of the rotor is equal to or less than a predetermined value, and when the rotational speed of the rotor exceeds the predetermined value, 3. The electric vehicle drive motor according to claim 1, wherein supply of current to the two coils is interrupted and current is supplied to the first coil. 4. 前記電流制御手段は、前記ロータの低速時許容最大回転数から切換余裕値を引いた実用最大切換回転数を前記所定値として定めることを特徴とする請求項3記載の電動車両用駆動モータ。   4. The electric vehicle drive motor according to claim 3, wherein the current control means determines a practical maximum switching rotational speed obtained by subtracting a switching margin value from a maximum allowable rotational speed at low speed of the rotor as the predetermined value. 前記第1コイルと前記第2コイルの巻回数が異なることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電動車両用駆動モータ。   The drive motor for an electric vehicle according to any one of claims 1 to 4, wherein the number of turns of the first coil and the second coil is different. 前記第1コイルと前記第2コイルの巻回数比は、前記ロータの回転数が前記所定値を超えた場合に前記第1コイルに供給される最大電流が、前記ロータの回転数が所定値以下の場合に前記第1コイル及び第2コイルに供給される最大電流を超えないように定められることを特徴とする請求項5記載の電動車両用駆動モータ。   The winding ratio between the first coil and the second coil is such that the maximum current supplied to the first coil when the rotational speed of the rotor exceeds the predetermined value is less than the predetermined value. 6. The drive motor for an electric vehicle according to claim 5, wherein the motor is determined so as not to exceed a maximum current supplied to the first coil and the second coil. 前記回転検出手段は、隣接する2つの前記第1突起部とそれに挟まれる前記第2突起部によって形成される2つの扇角のうち、広い方の扇角を形成する前記第1突起部と前記第2突起部との間の位置で前記ロータに近接させて配置されていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の電動車両用駆動モータ。   The rotation detection means includes: the first protrusion that forms a wider one of two fan angles formed by two adjacent first protrusions and the second protrusion sandwiched between the first protrusions; The drive motor for an electric vehicle according to any one of claims 1 to 6, wherein the drive motor for an electric vehicle according to any one of claims 1 to 6, wherein the drive motor is disposed close to the rotor at a position between the second protrusions. 前記第1コイルの線径は前記第2コイルの線径より大きいことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の電動車両用駆動モータ。   The drive motor for an electric vehicle according to any one of claims 1 to 7, wherein a wire diameter of the first coil is larger than a wire diameter of the second coil.
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