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公開番号2025012986
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023116218
出願日2023-07-14
発明の名称電動機
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類H02K 21/14 20060101AFI20250117BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】可動式のロータと弱め界磁制御の組み合わせによって銅損を低減する。
【解決手段】電動機であって、ロータとステータと制御回路を有する。前記ロータが、シャフトと、ロータコアと、前記ロータの回転速度に応じて第1位置と第2位置の間で前記シャフトを中心に前記ロータコアに対して相対的に回動する可動部材を有する。前記可動部材が前記第2位置にあるときに、前記可動部材が前記第1位置にあるときよりも前記ロータコアの漏れ磁束が多い。前記可動部材が、前記回転速度が第1回転速度よりも小さいときに前記第1位置に配置され、前記回転速度が前記第1回転速度よりも大きいときに前記第2位置に配置されるように構成されている。前記制御回路が、前記回転速度が第2回転速度よりも大きいときに弱め界磁制御を実施する。前記第1回転速度が前記第2回転速度よりも小さい。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
電動機であって、
ロータと、
ステータと、
前記ステータに供給する電力を制御する制御回路、
を有し、
前記ロータが、
シャフトと、
前記シャフトに固定されたロータコアと、
前記シャフトに取り付けられており、前記ロータの回転速度に応じて第１位置と第２位置の間で前記シャフトを中心に前記ロータコアに対して相対的に回動する可動部材、
を有し、
前記可動部材が前記第２位置にあるときに、前記可動部材が前記第１位置にあるときよりも前記ロータコアの漏れ磁束が多く、
前記可動部材が、前記回転速度が第１回転速度よりも小さいときに前記第１位置に配置され、前記回転速度が前記第１回転速度よりも大きいときに前記第２位置に配置されるように構成されており、
前記制御回路が、前記回転速度が第２回転速度よりも大きいときに弱め界磁制御を実施し、
前記第１回転速度が前記第２回転速度よりも小さい、
電動機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、電動機に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【０００２】
特許文献１に開示のロータは、固定コアと可動コアを有している。可動コアは固定コアに対して相対的に回動可能とされている。可動コアには、半径方向に対して斜めに伸びる案内溝が設けられている。また、案内溝内には、ウェイトが配置されている。ロータの回転速度が高くなると、遠心力によってウェイトが半径方向外側に移動する。すると、案内溝の内面がウェイトによって押され、可動コアが固定コアに対して回動する。このように可動コアが固定コアに対して回動することで、ロータからステータまで伸びる磁束量（以下、ロータの磁束量という）が減少する。ロータの回転速度が高いときにロータの磁束量が減少することで、ステータで生じる逆起電圧が低減される。したがって、このロータを有する電動機は、高い回転速度で動作可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００４－２４２４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ステータで生じる逆起電圧を低減する別の技術として、弱め界磁制御が知られている。弱め界磁制御では、ステータで生じる磁界によってロータの磁界が打ち消されるようにステータに流れる電流を制御することで、通常時（すなわち、弱め界磁制御を行っていない時）に比べてロータの磁界を弱める。これによって、ステータで生じる逆起電圧が低減され、ロータを高速で回転させることが可能となる。図３（ｂ）は、従来の弱め界磁制御を示している。図３（ｂ）に示すように、ロータの回転速度Ｗが上昇するのに従ってステータで生じる逆起電圧が上昇する。逆起電圧が上限値に達する回転速度Ｗ３で弱め界磁制御を実行することで、逆起電圧が低減される。したがって、回転速度Ｗ３よりも高い回転速度でロータを回転させることが可能となる。図示するように、弱め界磁制御を実行する直前（すなわち、逆起電圧が上限値に達する直前）の回転速度帯Ｗａおいては、ステータに流れる電流が高くなり、銅損が生じる。
【０００５】
本明細書では、可動式のロータと弱め界磁制御の組み合わせによって銅損を低減する技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する電動機は、ロータと、ステータと、前記ステータに供給する電力を制御する制御回路、を有する。前記ロータが、シャフトと、前記シャフトに固定されたロータコアと、前記シャフトに取り付けられているとともに前記ロータの回転速度に応じて第１位置と第２位置の間で前記シャフトを中心に前記ロータコアに対して相対的に回動する可動部材、を有する。前記可動部材が前記第２位置にあるときに、前記可動部材が前記第１位置にあるときよりも前記ロータコアの漏れ磁束が多い。前記可動部材が、前記回転速度が第１回転速度よりも小さいときに前記第１位置に配置され、前記回転速度が前記第１回転速度よりも大きいときに前記第２位置に配置されるように構成されている。前記制御回路が、前記回転速度が第２回転速度よりも大きいときに弱め界磁制御を実施する。前記第１回転速度が前記第２回転速度よりも小さい。
【０００７】
なお、漏れ磁束は、ロータコアから生じる磁束のうちで可動部材を介してロータコアに戻る磁束を意味する。
【０００８】
この電動機では、可動部材が作動する第１回転速度が、弱め界磁制御が実行される第２回転速度よりも低い。したがって、ロータの回転速度が上昇するときに、弱め界磁制御よりも先に可動部材が作動する。すなわち、ロータの回転速度が上昇するときに、可動部材が作動し、その後に、弱め界磁制御が実行される。ロータの回転速度が上昇する場合には、可動部材が第１位置から第２位置へ移動する。これにより、ロータの磁界（すなわち、ロータからステータに達する磁界）が低減され、ステータで生じる逆起電圧が低減される。このため、ステータに流れる電流の増加が抑制され、銅損が抑制される。以上に説明したように、この電動機では、ロータの回転速度が上昇するときに、弱め界磁制御よりも先に可動部材が作動することで、弱め界磁制御の実行前において銅損が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
電動機１０の断面図。
回転軸に平行な方向に沿って見たときの可動部材４０の位置の説明図。
回転速度と逆起電圧とステータ電流の関係を示すグラフ。図３（ａ）は実施形態を示す。図３（ｂ）は比較例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に示す電動機１０は、電動車に搭載されている。電動機１０は、ロータ２０とステータ５０と制御回路９０を備えている。制御回路９０は、ステータ５０に交流電力を供給することで、電動機１０を作動させる。電動機１０は、電動車の車輪を駆動する。ステータ５０は、円筒形状を有している。ロータ２０は、ステータ５０の径方向内側に配置されている。ロータ２０は、回転軸ＡＸを中心に回転可能に配置されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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