CN101034823B - 电动机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电动机,其内周侧转子和外周侧转子各自的旋转轴线同轴配置,所述电动机具有转动装置,通过使所述内周侧转子和所述外周侧转子中的至少任一者绕所述旋转轴线旋转,可以变更所述内周侧转子和所述外周侧转子之间的相对的相位,所述转动装置具有:第一部件,其相对于所述外周侧转子一体且可旋转地设置;第二部件,其一体固定在所述内周侧转子的内侧,且与所述第一部件一起在所述内周侧转子的内侧区划出压力室,通过将所述工作流体供给到所述压力室来变更所述内周侧转子和所述外周侧转子之间的相对相位,具有使供给到所述压力室的所述工作流体从所述压力室向外侧漏出的连通路。
Description
本发明要求日本专利申请No.2006-076457(申请日:2006年3月20日)、日本专利申请No.2006-060066(申请日:2006年3月6日)和日本专利申请No.2006-060069(申请日:2006年3月6日)的优先权,在此引用但不限定于其内容。
技术领域
本发明涉及电动机。
背景技术
目前,公知的有如下的电动机,该电动机例如具有在电动机的旋转轴线的周围呈同心圆状设置的第一及第二转子,并根据电动机的转速或根据定子产生的旋转磁场的速度控制第一及第二转子的周向的相对位置即相位差(参照例如日本特开2002-204541号公报)。
该电动机中,例如在根据电动机的转速控制第一及第二转子的相位差时,是通过因离心力的作用而沿径向位移的部件改变第一及第二转子的周向的相对位置。而在根据例如定子上产生的旋转磁场的速度控制第一及第二转子的相位差时,是通过在各转子利用惯性维持转速的状态下向定子绕线提供控制电流而改变旋转磁场速度,来改变第一及第二转子的周向的相对位置。
但是,在上述现有技术的一例中的电动机中,例如在根据电动机的转速控制第一及第二转子的相位差时,仅在有对应于电动机工作状态即转速的离心力作用的状态下能够控制第一及第二转子的相位差,而不能在包括电动机的停止状态的适当的定时控制相位差。并且,如在将该电动机作为驱动源搭载于车辆上等来自外部的振动容易作用于该电动机的状态下,就难于仅靠离心力的作用适当控制第一及第二转子的相位差。而且,此时,相位差的控制与电源的电源电压相对于电动机的变动无关,因此有可能产生例如电源电压和电动机的逆起电压的大小关系反转的问题。
另外,在例如根据定子上产生的旋转磁场的速度控制第一及第二转子的相位差时,由于旋转磁场速度变更,会产生电动机的控制处理复杂化的问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述问题而开发的,其目的在于提供一种电动机,该电动机通过抑制电动机复杂化并使感应电压常数容易且适当地可变,可以扩大可运行的转速范围及转矩范围、提高运行效率并可扩大可高效率运行的范围。
为了解决上述问题,本发明采用了如下的电动机。
(1)一种电动机,其中,具有沿周向配置的内周侧永久磁铁的内周侧转子和具有沿周向配置的外周侧永久磁铁的外周侧转子各自的旋转轴线同轴配置,所述电动机具有转动装置,该转动机构通过使所述内周侧转子及所述外周侧转子的至少任一者绕所述旋转轴线旋转,可以变更所述内周侧转子和所述外周侧转子之间的相对的相位。
所述转动装置具有:第一部件,其相对于所述外周侧转子一体且可旋转的设置;第二部件,其一体固定在所述内周侧转子的内侧,且与所述第一部件一起在所述内周侧转子的内侧形成压力室,通过将所述工作流体供给到所述压力室变更所述内周侧转子和所述外周侧转子之间的相对相位,具有使供给到所述压力室的所述工作流体从所述压力室向外侧漏出的连通路。
(2)也可以是:所述连通路是自设于所述第二部件的所述压力室贯通到外周侧的通孔,在所述内周侧转子和所述第二部件之间形成与所述通孔连通的流路。
(3)也可以是:所述第一部件是配置在所述内周侧转子的内侧并具有多个叶片部且一体设置于所述外周侧转子上的叶片转子,所述第二部件是一体设置于所述内周侧转子的内侧的罩,其具有多个凹部,该多个凹部可旋转地容纳所述叶片转子的所述各叶片部且与这些叶片部一起分别区划出所述压力室,在多个所述各压力室的每一个中形成与所述流路连通的所述通孔。
(4)也可以是:所述流路构成沿周向延伸的螺旋状,与多个所述各压力室每一个中形成的所述各通孔连通,该流路的端部在所述内周侧转子的端面开口。
(5)也可以是:所述第一部件是配置在所述内周侧转子的内侧并一体设置于所述外周侧转子上的叶片转子,所述第二部件是一体设置于所述内周侧转子的内侧的罩,其具有凹部,该凹部可旋转地容纳所述叶片转子的所述叶片部且与该叶片部一起区划出所述压力室,将所述外周侧转子的驱动力传递到输出轴的端板被固定在所述外周侧转子及所述叶片转子的轴线方向两端部,在由此被包围的这些外周侧转子、叶片转子和两端板之间的空间,可沿周向旋转地配置所述内周侧转子,在所述端板上,在所述外周侧转子和所述内周侧转子之间的间隙的侧部形成通孔。
(6)也可以是:所述连通路是连通所述压力室和所述内周侧转子及所述外周侧转子之间的间隙的流体通路。
(7)也可以是:在所述压力室的壁部形成切口部,从而与所述叶片转子的相对位置无关,使所述流体通路可以总是向所述压力室开口。
(8)也可以是:在所述端板形成所述流体通路。
(9)也可以是:在所述端板形成从所述间隙向所述外周侧转子的端面延伸的第二流体通路。
(10)也可以是:所述第二流体通路形成于一对端板的两者上,设于一所述端板的所述第二流体通路和设于另一所述端板的所述第二流体通路圆周方向的相位相互不同。
附图说明
图1是表示有关本发明第一实施方式的电动机的要部剖面图。
图2是表示同电动机的内周侧转子、外周侧转子及转动机构的分解立体图。
图3是表示同电动机的内周侧转子、外周侧转子及转动机构的强励磁状态,且省略操作者侧的传动板而用双点画线表示了操作者侧的传动板的通路槽的正面图。
图4是表示同电动机的内周侧转子、外周侧转子及转动机构的弱励磁状态的,省略操作者操作者侧的传动板并用双点画线表示操作者操作者侧的传动板的通路槽的正面图。
图5是表示同电动机的内周侧转子、外周侧转子及转动机构的强励磁状态的,省略操作者侧的传动板并用双点画线表示里侧的传动板的通路槽的正面图。
图6是表示同电动机的内周侧转子及叶片转子弱励磁状态且省略操作者侧的传动板并用双点画线表示操作者侧的传动板的通路槽的局部立体图。
图7A是示意性表示内周侧转子的永久磁铁和外周侧转子的永久磁铁同极配置的强励磁状态的图。图7B是示意性表示内周侧转子的永久磁铁和外周侧转子的永久磁铁对极配置的弱励磁状态的图。
图8是表示图7所示的强励磁状态和弱励磁状态中的感应电压的曲线图。
图9A是表示根据感应电压常数Ke而变化的电动机的电流与转矩的关系的曲线图。图9B是表示根据感应电压常数Ke而变化的电动机的转速与磁场削弱损失之间的关系的曲线图。
图10是表示相对根据感应电压常数Ke而变化的电动机的转速与转矩的可运转区域的图。
图11A是表示根据感应电压常数Ke而变化的电动机的转速与转矩之间的关系的图。图11B是表示根据感应电压常数Ke而变化的电动机的转速与输出功率之间的关系的图。
图12A是表示实施例中相对于根据感应电压常数Ke而变化的电动机的转速与转矩的可运转区域及效率分布的图。图12B是表示第二比较例中相对于根据感应电压常数Ke而变化的电动机的转速与转矩的可运转区域及效率分布的图。
图13是表示本发明第二实施方式的电动机的要部剖面图;
图14是表示同电动机的内周侧转子、外周侧转子及转动机构的弱励磁状态的、省略了操作者侧传动板的正面图。
图15A、图15B是表示同电动机的外周侧转子及传动板的螺栓紧固部周边的图,图15A是装配前、图15B是装配后的局部放大剖面图。
图16是表示同电动机的内周侧转子、外周侧转子及转动机构的强励磁状态的省略了操作者侧传动板的正面图。
图17A是示意性表示内周侧转子的永久磁铁和外周侧转子的永久磁铁同极配置的强励磁状态的图。图17B是示意性表示内周侧转子的永久磁铁和外周侧转子的永久磁铁对极配置的弱励磁状态的图。
图18是表示图17A、17B所示的强励磁状态和弱励磁状态中的感应电压的曲线图。
图19A是表示根据感应电压常数Ke而变化的电动机的电流与转矩的关系的曲线图。图19B是表示根据感应电压常数Ke而变化的电动机的转速与磁场削弱损失之间的关系的曲线图。
图20是表示相对于根据感应电压常数Ke而变化的电动机的转速与转矩的可运转区域的图。
图21A是表示根据感应电压常数Ke而变化的电动机的转速与转矩之间的关系的图。图21B是表示根据感应电压常数Ke而变化的电动机的转速与输出功率之间的关系的图。
图22A是表示实施例中相对于根据感应电压常数Ke而变化的电动机的转速与转矩的可运转区域及效率的分布的图。图22B是表示第二比较例中相对于根据感应电压常数Ke而变化的电动机的转速与转矩的可运转区域及效率的分布的图。
图23是表示本发明第三实施方式的电动机的要部剖面图。
图24是表示同电动机的内周侧转子、外周侧转子及转动机构的弱励磁状态的、省略了操作者侧传动板的正面图。
图25是表示同电动机的内周侧转子、外周侧转子及转动机构的分解立体图。
图26是表示同电动机的内周侧转子、外周侧转子及转动机构的强励磁状态的、省略了操作者侧传动板的正面图。
图27A是示意性表示内周侧转子的永久磁铁和外周侧转子的永久磁铁同极配置的强励磁状态的图。图27B是示意性表示内周侧转子的永久磁铁和外周侧转子的永久磁铁对极配置的弱励磁状态的图。
图28是表示图27所示的强励磁状态和弱励磁状态中的感应电压的曲线图。
图29A是表示根据感应电压常数Ke而变化的电动机的电流与转矩的关系的曲线图。图29B是表示根据感应电压常数Ke而变化的电动机的转速与磁场削弱损失之间的关系的曲线图。
图30是表示相对于根据感应电压常数Ke而变化的电动机的转速与转矩的可运转区域的图。
图31A是表示根据感应电压常数Ke而变化的电动机的转速与转矩之间的关系的图。图31B是表示根据感应电压常数Ke而变化的电动机的转速与输出功率之间的关系的图。
图32A是表示实施例中相对于根据感应电压常数Ke而变化的电动机的转速与转矩的可运转区域及效率的分布的图。图32B是表示第二比较例中相对于根据感应电压常数Ke而变化的电动机的转速与转矩的可运转区域及效率的分布的图。
具体实施方式
第一实施方式
下面,参照附图对本发明第一实施方式的电动机进行说明。
如图1~图3所示,本实施方式的电动机10是具备内周侧转子11、外周侧转子12、定子13、转动机构(转动装置)14及省略图示的油压控制装置的无刷DC电动机,其中,所述内周侧转子11为大致圆环状,设置为可以该电动机10的旋转轴线为中心旋转;所述外周侧转子12是大致圆环状,相对于该内周侧转子11设置于其径向外侧,可以与其同轴的旋转轴线为中心旋转,并且使旋转轴线方向的位置对准而设置;所述定子13具有产生使内周侧转子11及外周侧转子12旋转的旋转磁场的多个相位的图1所示的定子线圈13a;所述转动机构14与内周侧转子11及外周侧转子12连接,并且利用非压缩性流体即工作油(流体)的油压(流体压)改变内周侧转子11与外周侧转子12之间的相对相位,所述油压控制装置控制对转动机构14的油压。该电动机10作为驱动源搭载于例如混合车辆及电动车辆等车辆上,此时,其输出轴(旋转轴)16与传动装置(图示略)的输入轴连接,电动机10的驱动力通过传动装置传递到车辆的驱动轮(图示略)。
另外,在车辆减速时,驱动力从驱动轮侧传递到电动机10后,电动机10作为发电机而发挥功能,产生所谓的再生制动力,将车身的动能作为电能(再生能)回收。还有,例如在混合车辆中,该电动机10的旋转轴线与内燃机(图示略)的曲轴连结,在内燃机的输出功率被传递到电动机10的情况下,电动机10也作为发电机发挥功能而产生发电能。
内周侧转子11的旋转轴线与电动机10的旋转轴线同轴配置,因此,如图3所示,具有大致圆筒状的内周侧转子铁心21,在该内周侧转子铁心21上,在其外周侧的部分沿周向以规定的等间距设置有多个内周侧磁铁安装部23、...、23。另外,在内周侧转子铁心21的外周面21A上,在所有周向相邻的内周侧磁铁安装部23、23之间的位置,以向半径方向凹进的方式形成有与旋转轴线平行延伸的凹槽21a。该内周侧转子铁心21例如通过烧结等而形成。
各内周侧转子铁心23、...、23分别具备使内周侧转子铁心21与旋转轴线平行贯通的磁铁安装孔23a。磁铁安装孔23a的相对于与旋转轴线平行的方向的断面形成为大致长方形,并相对连结圆周方向的中央位置与旋转轴线的半径线正交。各磁铁安装孔23a、...、23a上分别装有与旋转轴线平行延伸的大致板状的永久磁铁11a。
分别安装于磁铁安装孔23a、...、23a的永久磁铁11a,全部在厚度方向(即各转子11、12的径向)被同样磁化,在所有内周侧磁铁安装部23、...、23中,周向相邻的内周侧磁铁安装部23、23彼此设定为:安装于一安装部的永久磁铁11a及安装于另一安装部的永久磁铁11a相互之间磁化方向不同。即,安装有外周侧为S极的永久磁铁11a的内周侧磁铁安装部23,通过凹槽21a与安装有外周侧为N极的永久磁铁11a的内周侧磁铁安装部23在周向邻接。
如上所述,内周侧转子11具备沿周向配置的多个永久磁铁11a、...、11a。
外周侧转子12也配置为其旋转轴线与电动机10的旋转轴线同轴,因此,具有大致圆筒状的外周侧转子铁心22,在该外周侧转子铁心22上,在其外周侧的部分沿周向以规定的等间距设置有与上述的内周侧磁铁安装部23、...、23相同数量的外周侧磁铁安装部24、...、24。另外,在外周侧转子铁心22的外周面22A侧,在所有周向相邻的外周侧磁铁安装部24、...、24之间的位置,与旋转轴线平行贯通形成有在圆周方向相邻的一对焊剂阻挡形成孔22a、22a。并且,在外周侧转子铁心22的各对焊剂阻挡形成孔22a、22a之间的位置即相邻的外周侧磁铁安装部24、...、24的彼此之间的各位置,分别沿轴线方向贯通形成有螺纹孔22b。该外周侧转子铁心22例如也通过烧结等而形成。
各外周侧磁铁安装部24、...、24分别具备与旋转轴线平行贯通的磁铁安装孔24a。磁铁安装孔24a其相对与旋转轴线平行的方向的断面形成为大致长方形,其相对连结圆周方向的中央位置和旋转轴线的半径线正交。各磁铁安装孔24a、...、24a分别装有与旋转轴线平行延伸的大致板状的永久磁铁12a。
分别安装于各磁铁安装孔24a、...、24a上的永久磁铁12a,全部在厚度方向(即各转子11、12的径向)被同样磁化,在所有外周侧磁铁安装部24、...、24中,周向相邻的外周侧磁铁安装部24、24彼此设定为:安装于一安装部的永久磁铁12a及安装于另一安装部的永久磁铁12a相互之间磁化方向不同。即,安装有外周侧为S极的永久磁铁12a的外周侧磁铁安装部24,通过一对焊剂阻挡形成孔22a、22a及螺纹孔22b与安装有外周侧为N极的永久磁铁12a的外周侧磁铁安装部24在周向邻接。
如上所述,外周侧转子12也具备沿周向配置的多个永久磁铁12a、...、12a。
而且,内周侧转子11的各内轴侧磁铁安装部23、...、23与外周侧转子12的各外周侧磁铁安装部24、...、24,以在各转子11、12的径向彼此可对向配置的方式配置。在该对向配置状态时,所有永久磁铁11a成为与任一对应的永久磁铁12a以一对一的方式使旋转方向的相位重合的状态。
由此,根据绕内周侧转子11与外周侧转子12的旋转轴线的相对位置,可将电动机10的状态设定为,贯穿从励磁最强的图3所示的强励磁状态到励磁最弱的图4所示的弱励磁状态的适当的状态。其中,所述强励磁状态为:在内周侧转子11的所有永久磁铁11a、...、11a与外周侧转子12的所有永久磁铁12a、...、12a中,永久磁铁11a与永久磁铁12a的异极磁极彼此对向配置(即,永久磁铁11a与永久磁铁12a同极配置);所述弱励磁状态为:永久磁铁11a与永久磁铁12a的同极磁极彼此对向配置(即,永久磁铁11a与永久磁铁12a对极配置)。
在此,图1所示的定子13形成为对向配置于外周侧转子12的外周部的大致圆筒状,并固定在例如车辆的传动装置的罩(图示略)等上。
接着,对进行如上所述的内周侧转子11和外周侧转子12的相对的相位变更的转动机构14进行说明。
如图1及图2所示,本实施方式的转动机构14具有以覆盖外周侧转子12的内侧空间的方式固定在外周侧转子12的轴线方向两侧的圆板状的传动板(端板)30、31,和通过由这些传动板(端板)30、31夹持而一体设置于外周侧转子12的内侧的叶片转子32;并由它们与内周侧转子11的内周侧的一部分构成。该叶片转子32例如通过烧结等而形成。
在传动板30上,在各自的外周侧部分,在同一圆周上等间隔形成有沿轴线方向贯通的多个(与螺纹孔22b数量相同)螺栓插入孔30a、...、30a,在比这些螺栓插入孔30a、...、30a更靠内侧,在同一圆周上等间隔形成有沿轴线方向贯通的多个螺栓插入孔30b、...、30b,并且,在这些螺栓插入孔30b、...、30b的内侧即传动板30的中心位置形成有沿轴线方向贯通的嵌合孔30c。
传动板31上也同样地,在各自的外周侧部分,在同一圆周上等间隔形成有沿轴线方向贯通的多个(与螺纹孔22b数量相同)螺栓插入孔31a、...、31a,在比这些螺栓插入孔31a、...、31a更靠内侧,在同一圆周上等间隔形成有沿轴线方向贯通的多个螺栓插入孔31b、...、31b,并且,在这些螺栓插入孔31b、...、31b的内侧即传动板31的中心位置形成有沿轴线方向贯通的嵌合孔31c。
如图1所示,在一传动板30的轴线方向一侧的面上,在外周侧的螺栓插入孔30a、...、30a的内侧,形成有与传动板30同心的圆环状的通路槽30d,另外,如图3所示,多个通路槽30e、...、30e从该通路槽30d的圆周方向的等间隔位置向轴心侧延伸出均等的长度。
这些通路槽30e、...、30e相对于通过图2所示的传动板30的中心及各螺栓插入孔30b、...、30b的四等分的半径线平行且向圆周方向同侧偏置规定的量。另外,在传动板30的轴线方向一侧的面上,多个通路槽(第二流体通路)30f、...、30f如图3所示从通路槽30d的圆周方向的等间隔位置分别向半径方向外方以放射状贯通到外周面。另外,通路槽30e、...、30e与连通槽30f、...、30f在圆周方向的相位不同。
如图1所示,在另一传动板31的轴线方向一侧的面上,在外周侧的螺栓插入孔31a、...、31a的内侧,形成有与传动板31同心且与通路槽30d同直径的圆环状的通路槽31d,另外,如图5所示,多个通路槽(第二流体通路)31e、...、31e从该通路槽31d的圆周方向的等间隔位置分别向半径方向外方以放射状贯通到外周面。
叶片转子32具有圆筒状的轮毂部35、从该轮毂部35的外周面中的圆周方向的等间隔位置向半径方向延伸出的多个(与上述的螺栓插入孔30b、31b数量相同)叶片部36、...、36。
轮毂部35形成具有与叶片部36、...、36轴线方向长度相同的夹持基体部37和从该夹持基体部37的内周侧向轴线方向两侧突出的圆筒状的一对嵌合部38的台阶状。另外,在轮毂部35的内径侧,在其轴线方向中央部形成有图1所示的连结用花键35b,在轴线方向两侧,形成有如图3所示分别向距各叶片部36、...、36位置的内周侧最近的叶片部36的基端的旋转方向的相同的一侧贯通的通路孔35c、...、35c、分别向距各叶片部36、...、36位置的内周侧最近的叶片部36的基端的旋转方向的相同的相反侧贯通的通路孔35d、...、35d,且如图1所示,其轴线方向的位置不同。
在该叶片转子32的内径侧安装有传递外周侧转子12的驱动力的输出轴16。在该输出轴16上具有:与轮毂部35的连结用花键35b结合的连结用花键16a、在由花键16a结合的状态下将轮毂部35的所有通路孔35c连通的环状连通槽16b、在同一状态下将所有通路孔35d连通的环状连通槽16c、形成于这些连通槽16b、16c的各自的两外侧位置的密封槽16d、...、16d,在这些密封槽16d、...、16d中分别配设有密封其与叶片转子32之间的间隙的未图示的密封圈。另外,在该输出轴16上,形成有连通其内部且用于对连通槽16b给排工作油的通路孔16e、对连通槽16c给排工作油的通路孔16f。另外,在该输出轴16上,在比传动板30、31更向轴线方向外侧突出的两侧部分,分别形成有嵌合例如保持于车辆的传动装置的罩的一对轴承42、42的轴承嵌合部16g。
如图3所示,各叶片部36、...、36大致形成板状,在其中间位置分别形成有沿轴线方向贯通的螺纹孔36a。另外,在各叶片部36、...、36各自的外周面上,贯穿轴线方向的全长形成有从外周面向中心侧凹进的密封垫保持槽36d。在这些密封垫保持槽36d、...、36d中,分别配置有密封其与内周侧转子11之间的间隙的弹性密封垫44。如图1所示,各弹性密封垫44、...、44由设置于外侧且与内周侧转子11滑接的密封垫44a、设置于内侧且将密封垫44a向半径方向外方的内周侧转子11侧按压的弹簧44b构成。
如图3所示,内周侧转子11的内轴侧转子铁心21具有:安装有上述的永久磁铁11a、...、11a而构成的环状基体部46;从该基体部46的内周面中的圆周方向的等间隔位置向半径方向内侧突出、且与叶片部36数量相同的突出部47、...、47。各突出部47、...、47从轴线方向看,分别形成顶端变细的大致等腰三角形,在所有的突出部47、...、47中,在沿圆周方向相邻的突出部47、47彼此各个之间形成有可配置上述的叶片转子32的叶片部36的凹部48。在各突出部47、...、47上,在其各自的内端面上,贯穿轴线方向的全长形成有向外径侧凹进的密封垫保持槽47a。在这些密封垫保持槽47a、...、47a中分别配置有密封其与叶片转子32的轮毂部35的外周面之间的间隙的弹性密封垫50。这些弹性密封垫50、...、50如图1所示,由设置于内周侧且与叶片转子32滑接的密封垫50a和设置于外径侧且将密封垫50a向叶片转子32侧按压的密封弹簧50b构成。另外,如图3所示,在各突出部47、...、47的内周侧转子11的旋转方向的同侧壁部47A上,在内周侧转子11的轴线方向的相同的一侧的端缘部,分别形成有沿半径方向延设的缺口部47b。并且,在各突出部47、47的旋转方向的相反侧的壁部47B上,在内周侧转子11的轴线方向的与上述相反侧的端缘部,分别形成有沿半径方向延设的图6所示的缺口部47c。
下面参照图1说明将上述各零件组装的情况,例如,在使通路槽30d、通路槽30e、...、30e及通路槽30f、...、30f对向将一传动板30与外周侧转子12配合在一起的状态下,分别将螺栓52插入该传动板30的各螺栓插入孔30a、30a,并将各螺栓52、...、52分别与外周侧转子12的螺纹孔22b螺合。另外,在通过使其一方的嵌合部38与嵌合孔30c嵌合而使叶片转子32与该传动板30配合在一起的状态下,分别将螺栓54插入该传动板30的各螺栓插入孔30b、...、30b,并将各螺栓54、54分别与叶片转子32的叶片部36的螺纹孔36a螺合。在该状态下,如图3所示,传动板30的所有通路槽30e、...、30e邻接于叶片转子32的叶片部36、...、36对应的通路槽的顶端部的圆周方向同一侧。而且,在分别将弹性密封垫44安装于叶片转子32的各叶片部36、...、36上的状态下,将各叶片部36、...、36分别以一对一的方式分别装入对应的凹部48,并在安装了弹性密封垫50、...、50的状态下插入内周侧转子11。
然后,通过使通路槽31d及通路槽31e、...、31e与内周侧转子11及外周侧转子12对向,且使叶片转子32的另一嵌合部38与嵌合孔31c嵌合将另一传动板31从相反侧配合在一起,将螺栓52分别插入该传动板31的各螺栓插入孔31a、...、31a,使各螺栓52、...、52分别与外周侧转子12的螺纹孔22b螺合。另外,将螺栓54分别插入该传动板31的各螺栓插入孔31b、...、31b,并将各螺栓54、...、54分别与叶片转子32的叶片部36的螺纹孔36a螺合。
此时,如图3及图5所示,传动板30的通路槽30f、...、30f和传动板31的通路槽31e、...、31e在圆周方向的相位不同。并且,这些通路槽30f、30f及通路槽31e、...、31e都通过外周侧转子12的永久磁铁12a的位置。
还有,圆环状的通路槽30d、...、30d及通路槽31d、...、31d通过内周侧转子11的永久磁铁11a、11a及凹槽21a、...、21a的位置,通路槽30e、...、30e延设到内周侧转子11的凹部48。在此,将叶片部36、...、36固定在传动板30、31上的螺栓54、54比将外周侧转子12固定在传动板30、31上的螺栓52、...、52个数少,并且使用大尺寸的螺栓。
之后,输出轴16被嵌合在叶片转子32的内侧,此时,连结花键16a及连结花键35b被结合。其结果,输出轴16成为与叶片转子32一体固定的状态。当然,上述的组装顺序只是一个例子,按与上述不同的顺序组装也可以。
根据以上所述,内周侧转子11位于外周侧转子12的内侧且叶片转子32的外侧而设置在传动板30、31之间的图3所示的空间58。并且,每个内周侧转子11的凹部48、...、48分别配置一个叶片转子32的叶片部36。另外,与叶片转子32花键结合的输出轴16可与外周侧转子12、传动板30、31及叶片转子32一体旋转,具体地说,被固定为一体。
在此,在外周侧转子12的永久磁铁12a、...、12a与内周侧转子11的永久磁铁11a、...、11a彼此异极对向的强励磁状态时,如图3及图5所示,所有叶片部36、...、36分别在对应的凹部48内与在旋转方向的同一侧相邻的突出部47抵接,在与抵接的突出部47之间形成第一压力室56,同时,各自与旋转方向的相同的反向侧相邻的突出部47之间形成比第一压力室56更大的第二压力室57(换言之,由凹部48、...、48及被容纳于凹部48、...、48的叶轮36、...、36形成第一压力室56、...、56及第二压力室57、...、57)。其结果,这些第一压力室56、...、56及第二压力室57、...、57在内周侧转子11的内侧被区划出来。而且,在各第一压力室56、...、56中,叶片转子32的各通路孔35c、...、35c以一对一开口的方式设置,在各第二压力室57、57中,叶片转子32的各通路孔35d、...、35d以一对一开口的方式设置。此时,内周侧转子11可在叶片转子32的通路孔35c、...、35c侧最大限度地转动,由于有切口部47b、...、47b,因此,通路孔35c、...、35c不会被内周侧转子11堵塞。其结果,通路孔35c、...、35c总是向第一压力室56、...、56开口。
相反,在外周侧转子12的永久磁铁12a、...、12a与内周侧转子11的永久磁铁11a、...、11a彼此同极对向的弱励磁状态时,如图4所示,所有叶轮36、...、36分别在对应的凹部48内与在旋转方向的相同的上述相反侧相邻的突出部47抵接,使第二压力室缩小,而使各自与旋转方向的相同的上述一侧相邻的突出部47之间的第一压力室56扩大。此时,内周侧转子11可在叶片转子32的通路孔35d、...、35d侧最大限度地转动,如图6所示,由于有切口部47c、...、47c,因此,通路孔35d、...、35d不会被内周侧转子11堵塞,并且,传动板30的通路槽30e、...、30e也不会被内周侧转子11堵塞。其结果,通路孔35d、35d及通路槽30e、...、30e总是向第二压力室57、...、57开口。即,切口部47c、...、47c可以使通路槽30e、...、30e总是向第二压力室57、...、57开口。
在此,外周侧转子12及内周侧转子11,将其永久磁铁12a、...、12a及永久磁铁11a、...、11a以不同的极性对向并相互吸引在一起的图3及图5所示的强磁场的位置设定于第一压力室56、...、56及第二压力室57、...、57实质上不接受工作油压时的原点位置。第一压力室56、...、56及第二压力室57、...、57在不接受工作油压的状态也被工作油充满。而且,从位于该原点位置的状态,经由因缺口部47b、...、47b而总是开口的各通路孔35c、...、35c将工作油导入各第一压力室56、...、56(即将工作油压导入第一压力室56、...、56),同时,经由各通路孔35d、...、35d将工作油从各第二压力室57、...、57排出时,外周侧转子12及内周侧转子11就抵抗磁力而相对旋转,成为图4所示的弱励磁状态。相反,在经由因缺口部47c、...、47c而总是开口的各通路孔35d、...、35d将工作油导入各第二压力室57、...、57,同时,经由各通路孔35c、...、35c将工作油从各第一压力室56、...、56排出时,外周侧转子12及内周侧转子11就返回原点位置,成为强励磁状态,但此时,外周侧转子12的永久磁铁12a、...、12a与内周侧转子11的永久磁铁11a、...、11a因磁力而相互吸引,因此,导入各第二压力室57、...、57的工作油的压力可比在弱励磁状态相位变更时必需的压力低,有些情况下,甚至不导入油压仅给排工作油即可。在此,由上述的叶片转子32与第一压力室56、...、56及第二压力室57、...、57,构成接受从外部供给的工作油的压力而转动的传动装置部61。传动装置部61只要将第一压力室56、...、56及第二压力室57、...、57设置在内周侧转子11及外周侧转子12的任意之一上,将叶片转子32设置在内周侧转子11及外周侧转子12的任意另一个上即可。
在此,由于工作油具有非压缩性,因此,向如上所述的强励磁状态及弱励磁状态的两界限端的相位的变更自不必说,即使在这两个界限端之间的中间位置,图示中省略的油压控制装置,也可用例如图示中省略的开闭阀的阻断停止从所有第一压力室56、...、56及第二压力室57、...、57的工作油的给排,由此,外周侧转子12及内周侧转子11可维持在此时点的相位关系,从而在任意励磁状态都能够停止相位变更。
无论从上述的强励磁状态到弱励磁状态的任意位置,由于形成于一传动板30上的通路槽30e、...、30e与第二压力室57、...、57连通,因此,由离心力使工作油从通路槽30e、...、30e流到通路槽30d,其一部分在通路槽30d内沿圆周方向适当移动,并从通路槽30f、...、30f向外排出。另外,通路槽30d的工作油的一部分经由内周侧转子11的凹槽21a、...、21a、内周侧转子11及外周侧转子12之间的间隙62流到形成于另一传动板31上的通路槽31d,并在通路槽31d内沿圆周方向适当移动,然后从通路槽31e、...、31e向外排出。即,这些通路槽30e、...、30e、通路槽30d、通路槽30f、...、30f、凹槽21a、...、21a、通路槽31d及通路槽31e、...、31e,形成连通传动装置部61、内周侧转子11及外周侧转子12之间的间隙62的流体通路63。该流体通路63,在通路槽30f、...、30f及通路槽31e、...、31e中,也从间隙62延设到外周侧转子12的端面上。另外,构成流体通路63中设置在一传动板30上的一部分的通路槽30f、...、30f,与构成设置在另一传动板31上的一部分的通路槽31e、...、31e沿圆周方向的相位相互不同。
根据以上所述,上述的叶片转子32相对于外周侧转子12一体固定并可一体旋转,且配置在内周侧转子11的内侧。并且,叶片转子32通过以覆盖外周侧转子12及内周侧转子11的轴线方向的两端面的方式固定在外周侧转子12上的传动板30、31与外周侧转子12一体固定,且也与输出外周侧转子12的驱动力的输出轴16一体设置。另外,内周侧转子11的凹部48与叶片转子32区划成第一压力室56及第二压力室57。并且,通过向这些第一压力室56及第二压力室57的工作油的给排即工作油压的导入控制,可变更叶片转子32相对于内周侧转子11的相对相位,其结果,可变更内周侧转子11与外周侧转子12之间相对的相位。在此,内周侧转子11与外周侧转子12之间相对的相位,至少可向电角度的180°提前角侧或滞后角侧改变,电动机10的状态可设定在:内周侧转子11的永久磁铁11a与外周侧转子12的永久磁铁12a之间同极的磁极彼此对向配置的弱励磁状态、和内周侧转子11的永久磁铁11a与外周侧转子12的永久磁铁12a之间异极的磁极彼此对向配置的强励磁状态之间的适宜的状态。
在此基础上,将外周侧转子12的驱动力传递到输出轴16的传动板30、31分别固定于外周侧转子12及叶片转子32的两端面上,在由此形成的该外周侧转子12、叶片转子32及两传动板30、31之间的图3等所示的空间58内,沿圆周方向可旋转地配置有内周侧转子11。内周侧转子11仅由弹性密封垫44、...、44及弹性密封垫50、...、50在浮置状态下旋转自如地设置在空间58内(即,不与传动板30、31及输出轴16固定)。
另外,例如如图7A所示,在内周侧转子11的永久磁铁11a与外周侧转子12的永久磁铁12a采用同极配置的强励磁状态下、和例如如图7B所示,在内周侧转子11的永久磁铁11a与外周侧转子12的永久磁铁12a采用对极配置的弱励磁状态下,如图8所示,感应电压的大小会变化,因此,使电动机10的状态在强励磁状态和弱励磁状态之间变化,由此改变感应电压常数Ke。
该感应电压常数Ke为:例如由各转子11、12的旋转在定子绕组13a的绕组端被感应的感应电压的转速比,也可用极对数p、电动机外径R、电动机积厚L、磁通密度B、转数T的乘积作为Ke=8×p×R×L×B×T×π记述。由此,通过在强励磁状态和弱励磁状态之间改变电动机10的状态,由内周侧转子11的永久磁铁11a与外周侧转子12的永久磁铁12a产生的励磁磁通的磁通密度B的大小就会改变,并变更感应电压常数Ke。
在此,例如如图9A所示,电动机10的转矩与感应电压常数Ke和通过定子绕组13a中的电流的乘积成比例(转矩∝(Ke×电流))。
另外,例如如图9B所示,由于电动机10的磁场削弱损失与感应电压常数Ke和转速的乘积成比例(磁场削弱损失∝(Ke×转速)),因此,电动机10的许用转速与感应电压常数Ke和转速的乘积的倒数成比例(许用转速∝(1/(Ke×转速)))。
即,例如如图10所示,在感应电压常数Ke相对较大的电动机10中,其可运转的转速相对降低,但,可输出相对较大的转矩,另一方面,在感应电压常数Ke相对较小的电动机10中,其可输出的转矩相对减小,但其运转可达到相对较高的转速,因此,相对于转矩及转速的可运转区域根据感应电压常数Ke而变化。
因此,例如如图11A所示的实施例所述,以感应电压常数Ke随电动机10的转速增大而向减小的方向变化(例如,以依次向A、B(<A)、C(<B)变化)的方式进行设定,由此,与不使感应电压常数Ke变化的情况(例如第一~第三比较例)相比,相对于转矩及转速的可运转区域扩大。
另外,电动机10的输出功率,与从感应电压常数Ke和通过定子绕组13a中的电流和转速的乘积中减去磁场削弱损失及其它损失所得的值成比例(输出功率∝(Ke×电流×转速-磁场削弱损失-其它损失))。即,例如如图11B所示,在感应电压常数Ke相对较大的电动机10中,其可运转的转速相对降低,但,在相对较低的转速区域的输出功率增大,另一方面,在感应电压常数Ke相对较小的电动机10中,其在相对较低的转速区域的输出功率减小,但运转可达到相对较高的转速,并且在相对较高的转速的输出功率增大,相对于转矩及转速的可运转区域根据感应电压常数Ke而变化。因此,感应电压常数Ke随电动机10的转速增大而向减小的方向变化(例如,以依次向A、B(<A)、C(<B)变化)的方式进行设定,由此,与不使感应电压常数Ke变化的情况(例如第一~第三比较例)相比,相对于输出功率及转速的可运转区域扩大。
另外,电动机10的效率与从对定子绕组13a的输入电力中减去铜损和磁场削弱损失及其它损失所得的值再除以输入电力所得的值成比例(效率∝((输入电力-铜损-磁场削弱损失-其它损失)/输入电力))。
因此,从相对较低的转速区域到中等转速区域,选择相对大的感应电压常数Ke,从而,为输出希望的转矩所必需的电流减小且铜损减小。
而且,从中等转速区域到相对高的转速区域,通过选择相对小的感应电压常数Ke,则磁场削弱电流减小且磁场削弱损失减小。
由此,例如如图12A所示的实施例所述,以感应电压常数Ke随电动机10的转速增大而向减小的方向变化的方式进行设定,由此,与不使感应电压常数Ke变化的情况(例如,图12B所示的第二比较例)相比,相对于转矩及转速的可运转区域扩大,并且电动机10的效率为规定效率以上的高效率区域E扩大,进而,可达到的最高效率的值增大。
如上所述,根据第一实施方式,首先,永久磁铁11a及永久磁铁12a沿圆周方向配置在内周侧转子11及外周侧转子12上,由此,可通过内周侧转子11的永久磁铁11a产生的磁场磁通高效地增大或减小例如基于外周侧转子12的永久磁铁12a的磁场磁通交链定子绕组13a的交链磁通量。而且,在强励磁状态下,可将电动机10的转矩常数(即,转矩/相电流)设定为相对高的值,且可以不减小电动机运转时的电流损失,或者,不改变控制对定子绕组13a的通电的变流器的输出电流的最大值,而增大电动机10输出的最大转矩值。
并且,转动机构14具有叶片式传动装置,所述传动装置为:通过向由相对外周侧转子12可一体旋转地设置的叶片转子32和内周侧转子11在内周侧转子1的内侧区划成的第一压力室56、...、56及第二压力室57、...、57给排工作油,从而改变内周侧转子11及外周侧转子12之间的相对相位的装置,因此,可抑制电动机10复杂化,并且可在希望的定时容易且适当地变更感应电压常数,其结果,可以扩大可运转的转速范围及转矩范围,并可在提高运转效率的同时扩大可高效率运转的范围。
进而,能够通过控制工作油向第一压力室56、...、56及第二压力室57、...、57的供给量,在弱励磁的状态和强励磁的状态之间的电角度180°范围内,无级变更内周侧转子11及外周侧转子12之间的相对相位。
再者,由于内周侧转子11的内侧区划成第一压力室56、...、56及第二压力室57、...、57,因此,能够抑制电动机10的尤其是轴线方向厚度的增大,从而能够实现小型化。
另外,经由在叶片转子32上形成的通路孔35c、...、35c及通路孔35d、...、35d向第一压力室56、...、56及第二压力室57、...、57供给工作油,因此,与另外设置配管的情况相比较,可以实现小型化及低成本化。
具体来说,在将工作油供给到由叶片转子32的叶片部36、...、36与内周侧转子11的凹部48、...、48区划成的第一压力室56、56,并将工作油从第二压力室57、...、57排出时,则可使内周侧转子11与叶片转子32之间的相对相位向第一压力室56、...、56扩大的方向变更,其结果,使内周侧转子11与一体设置在叶片转子32上的外周侧转子12之间的相对相位变更,成为弱励磁状态。另一方面,反之,将工作油供给到第二压力室57、...、57,并将工作油从第一压力室56、...、56排出时,则内周侧转子11与叶片转子32之间的相对相位向第二压力室57、...、57扩大的方向变更,其结果,使内周侧转子11与外周侧转子12之间的相对相位变更,成为强励磁状态。这样,作为转动机构14使用具有叶片转子32、第一压力室56及第二压力室57的简易的叶片式传动机构,从而,可以切实地抑制电动机10复杂化,并且可在希望的定时容易且适当地变更感应电压常数。
加之,叶片转子32通过以覆盖轴线方向的端面的方式固定在外周侧转子12上的传动板30、31一体设置在外周侧转子12上,并且,也一体设置在输出外周侧转子12的驱动力的输出轴16上,因此,可以将外周侧转子12的旋转直接耦合而传递到输出轴16,另一方面,向第一压力室56、...、56及第二压力室57、...、57导入的工作油的压力,主要用于内周侧转子11与叶片转子32之间的相对相位即内周侧转子11与外周侧转子12之间的相对相位的变更。因而,能够将由工作油产生的必需的压力抑制在较低的压力。
进而,由于第一压力室56、...、56及第二压力室57、...、57在内周侧转子11上被区划成,因此,第一压力室56、...、56及第二压力室57、...、57的工作油,可通过罩33夺走在内周侧转子11的内周侧的热量,从而使内周侧转子11得到冷却。
加之,由于具备连通传动装置部61和内周侧转子11及外周侧转子12之间的间隙62的流体通路63,从而,能够由用于使传动装置部61工作的工作油吸收内周侧转子11及外周侧转子12的热量,使内周侧转子11及外周侧转子12得到冷却。具体来说,第二压力室57、...、57的工作油,由外周侧转子12及内周侧转子11旋转产生的离心力使其向外侧移动,并通过传动板30的通路槽30e、...、30e移动到圆环状的通路槽30d,其中一部分通过通路槽30d将内周侧转子11的外周侧且轴线方向一侧的热量带走,此后,通过放射状的通路槽30f、...、30f将外周侧转子12的轴线方向一侧的热量带走,然后向外排出。另外,移动到通路槽30d的工作油,其中一部分通过凹槽21a、...、21a和内周侧转子11与外周侧转子12之间的间隙,从内周侧转子11的外周侧及外周侧转子12的内周侧吸收热量,同时移动到另一传动板31的圆环状通路槽31d,通过通路槽31d将内周侧转子11的外周侧且轴线方向相反侧的热量带走,通过放射状的通路槽31e、...、31e将外周侧转子12的轴线方向相反侧的热量带走,然后向外排出。进而,被排出的工作油利用离心力附着在定子13主要是定子绕组13a上并将热量从定子13上带走。根据请看,也可以只在传动板30、31的任意一个上形成流体通路63(即,只要在传动板30、31的至少任意一个上形成流体通路63即可)。
而且,在连通流体通路63的第二压力室57、...、57的壁部47B、...、47B上形成有缺口部47c、...、47c,该缺口部47c、...、47c使通路孔35d、...、35d及通路槽30e、...、30e可与叶片转子32的相对位置无关可总是向第二压力室57、...、57开口,因此,能够使流体总是在流体通路63中流动,从而得到良好的冷却。
进而,在以覆盖内周侧转子11的两端面的方式与叶片转子32及外周侧转子12一体固定的一对传动板30、31上形成有流体通路63,因此,与另外设置配管的情况相比较,可以实现小型化及低成本化。
此外,流体通路63使设置在一传动板30上的通路槽30f、...、30f及设置在另一传动板31上的通路槽31e、...、31e相互在圆周方向的相位不同,因此,能够使外周侧转子12得到均匀地冷却。
转动机构只要是通过利用流体工作、且通过使内周侧转子11及外周侧转子12的至少任意一个绕旋转轴线转动,可变更内周侧转子11与外周侧转子12之间的相对相位的机构,则可适用其它各种机构。
下面对以上说明的第一实施方式的电动机的要点进行汇总。
(1-1)一种电动机,其具备沿圆周方向配置的内周侧永久磁铁的内周侧转子及具备沿圆周方向配置的外周侧永久磁铁的外周侧转子各自的旋转轴线同轴配置,所述电动机具备转动机构,所述转动机构通过使所述内周侧转子及所述外周侧转子的至少任一者绕所述旋转轴线旋转,可以变更所述内周侧转子和外周侧转子之间的相对的相位,
所述转动机构具有接受从外部供给的流体压力而转动的传动装置部,
具有连通该传动装置部和所述内周侧转子与所述外周侧转子之间的间隙的流体通路。
根据该电动机,在内周侧转子及外周侧转子上沿圆周方向配置有永久磁铁,由此,可以利用内周侧转子的永久磁铁产生的励磁磁通,有效地增大或减小例如外周侧转子的永久磁铁产生的磁场磁通交链定子绕组的交链磁通量。而且,在强励磁状态下,可以将电动机的转矩常数(即转矩/相电流)设定为较高的值,且可以不减小电动机运转时的电流损失,或者,不改变控制对定子绕组的通电的变流器的输出电流的最大值,而增大电动机输出的最大转矩值。
并且,由于转动机构具有接受从外部供给的流体的压力而转动的传动装置部,因此,可以抑制电动机复杂化,并且可在希望的定时容易且适当地变更感应电压常数,其结果,能够扩大可运转的转速范围及转矩范围,在提高运转效率的同时可以扩大可高效率运转的范围。
进而,由于具有连通传动装置部、内周侧转子及外周侧转子之间的间隙的流体通路,因此,可由用于使传动装置部工作的流体将内周侧转子及外周侧转子的热量带走而使它们得到冷却。
(1-2)如(1-1)记载的电动机,所述传动装置部,其由设置在所述内周侧转子及所述外周侧转子的任意一个上且供给流体的压力室和叶片转子构成,该叶片转子和所述内周侧转子及所述外周侧转子的任意另一个一体构成并且配置在所述压力室内,接受流体的压力且以所述内周侧转子及所述外周侧转子的旋转轴线为轴心转动,经由在该叶片转子上形成的通路孔将流体供给到所述压力室。
根据该电动机,传动装置部是由供给流体的压力室和配置在该压力室内并接受流体的压力而转动的叶片转子构成的叶片式传动装置,因此,可以抑制电动机复杂化,并且可在希望的定时容易且适当地变更感应电压常数,其结果,能够扩大可运转的转速范围及转矩范围,在提高运转效率的同时可以扩大可高效率运转的范围。
进而,通过控制向压力室供给的工作油的供给量,则可以使内周侧转子和外周侧转子之间的相对的相位设为所希望的相位。
加之,经由在叶片转子上形成的通路孔将流体供给到压力室,因此,与另外设置配管的情况相比较,可以实现小型化及低成本化。
(1-3)如(1-2)记载的电动机,在所述压力室的壁部形成有不论与所述叶片转子的相对位置如何,都可以使所述流体通路总是向所述压力室开口的切口部。
根据该电动机,由于在所述压力室的壁部,形成有不论与所述叶片转子的相对位置如何,都可以使所述流体通路总是向所述压力室开口的切口部,因此,可以使流体总是顺畅地在流体通路中流动,从而能够进行良好地冷却。
(1-4)如(1-2)或(1-3)记载的电动机,具有以覆盖所述内周侧转子的轴线方向的两端面的方式与所述叶片转子及所述外周侧转子一体固定的一对端板,在这一对端板的至少任意一个上形成有所述流体通路。
根据该电动机,由于在以覆盖所述内周侧转子的轴线方向的两端面的方式与所述叶片转子及所述外周侧转子一体固定的一对端板的至少任意一个上形成有所述流体通路,因此与另外设置配管的情况相比较,可实现小型化及低成本化。
(1-5)如(1-4)记载的电动机,在所述一对端板的至少任意一个上,形成有从所述间隙延伸到所述外周侧转子的端面的第二流体通路。
根据该电动机,可以通过从所述间隙延伸到所述外周侧转子的端面的第二流体通路,使外周侧转子也从端面侧冷却。
(1-6)如(1-5)记载的电动机,所述第二流体通路在所述一对端板两者上形成,设置在一端板上的第二流体通路和设置在另一端板上的第二流体通路在圆周方向的相位相互不同。
根据该电动机,由于设置在一端板上的第二流体通路和设置在另一端板上的第二流体通路在圆周方向的相位各自不同,因此,可以使外周侧转子均匀地冷却。
第二实施方式
以下,参照图13~图22B对有关本发明的第二实施方式的电动机进行说明。
如图13及图14所述,本实施方式的电动机110,是具备内周侧转子111、外周侧转子112、定子113、转动机构(转动装置)114及省略图示的油压控制装置的无刷DC电动机,其中,所述内周侧转子111是可以该电动机110的旋转轴线为中心旋转地设置的大致圆环状;所述外周侧转子112是相对于该内周侧转子111,在其径向外侧可以同轴的旋转轴线为中心旋转地设置,并且使旋转轴线方向的位置重合而设置的大致圆环状转子;所述定子113具有产生使内周侧转子111及外周侧转子112旋转的旋转磁场的多相的图13所示的定子线圈113a;所述转动机构与内周侧转子111及外周侧转子112连接,并且利用非压缩性流体即工作油(工作流体)的油压(流体压)改变内周侧转子111和外周侧转子112之间的相对相位,所述油压控制装置控制向转动机构114供给的油压。该电动机110作为驱动源搭载于例如混合车辆及电动车辆等车辆上,此时,其输出轴(旋转轴)116与传动装置(图示略)的输入轴连接,电动机110的驱动力通过传动装置传递到车辆的驱动轮(图示略)。
另外,在车辆减速时,当驱动力从驱动轮侧传递到电动机110时,电动机110作为发电机而发挥功能,产生所谓再生制动力,将车身的动能作为电能(再生能)回收。还有,例如在混合车辆中,该电动机110的旋转轴线与内燃机(图示略)的曲轴连结,在内燃机的输出功率被传递到电动机110的情况下,电动机110也作为发电机发挥功能而产生发电能。
内周侧转子111配置为其旋转轴线与电动机110的旋转轴线同轴,如图14所示,具有大致圆筒状的内周侧转子铁心121,在该内周侧转子铁心121上,在其外周侧的部分沿周向以规定的等间距设置有多个(具体来说为16处)内周侧磁铁安装部123、123。另外,在内周侧转子铁心121的外周面121A上,在所有周向相邻的内周侧磁铁安装部123、123之间的位置,以向半径方向凹进的方式形成有与旋转轴线平行延伸的凹槽121a。该内周侧转子铁心121例如通过烧结等而形成。
各内周侧转子铁心123、...、123分别具备使内周侧转子铁心121与旋转轴线平行贯通的一对磁铁安装孔123a、123a。一对磁铁安装孔123a、123a,其相对与旋转轴线平行的方向的断面形成为大致长方形,并通过中心肋条123b在周方向彼此相邻地配置在同一平面内。该平面相对连结中心肋条123b和旋转轴线的半径线正交。各磁铁安装孔123a、123a上分别装有与旋转轴线平行延伸的大致板状的永久磁铁111a。
分别安装于磁铁安装孔123a、...、123a上的永久磁铁111a,在厚度方向(即各转子111、112的径向)都被同样磁化,安装在设置于同一内周侧磁铁安装部123的一对磁铁安装孔123a、123a的一对永久磁铁111a、111a彼此的磁化方向设定为同方向。而且,在所有内周侧磁铁安装部123、...、123中,周向相邻的内周侧磁铁安装部123、123相互间设定为:安装于其一上的永久磁铁111a、111a及安装于另一个上的永久磁铁111a、111a彼此之间磁化方向不同。即,安装有外周侧为S极的一对永久磁铁111a、111a的内周侧磁铁安装部123,通过凹槽121a与安装有外周侧为N极的一对永久磁铁111a、111a的内周侧磁铁安装部123在周向邻接。
根据以上所述,内周侧转子111具备沿周向配置的多个永久磁铁111a、...、111a。
外周侧转子112也配置为其旋转轴线与电动机110的旋转轴线同轴,具有大致圆筒状的外周侧转子铁心122,在该外周侧转子铁心122上,在其外周侧的部分沿周向以规定的等间距设置有与上述的内周侧磁铁安装部123、...、123相同数量的外周侧磁铁安装部124、124。另外,在外周侧转子铁心122的外周面122A上,在所有周向相邻的外周侧磁铁安装部124、124之间的位置,向半径方向凹进而形成有与旋转轴线平行延伸的凹槽122a。并且,在外周侧转子铁心122的各凹槽122a、...、122a的各内径侧,即在外周侧磁铁安装部124、...、124的相邻的安装部彼此各个之间的位置,分别沿轴线方向贯通形成有图13所示的螺栓插入孔122b。该外周侧转子铁心122也通过例如烧结等而形成。
各外周侧磁铁安装部124、...、124分别具有与旋转轴线平行贯通的一对磁铁安装孔124a、124a。一对磁铁安装孔124a、124a相对于与旋转轴线平行的方向的断面形成为大致长方形,其通过中心肋条124b在周方向彼此相邻地配置在同一平面内。该平面相对连结中心肋条124b和旋转轴线的半径线正交。各磁铁安装孔124a、124a上分别装有平行于旋转轴线延伸的大致板状的永久磁铁112a。
分别安装于各磁铁安装孔124a、...、124a上的永久磁铁112a,在厚度方向(即各转子111、112的径向)被同样磁化,安装在设置于同一外周侧磁铁安装部124上的一对磁铁安装孔124a、124a的一对永久磁铁112a、112a,设定为彼此磁化方向为同方向。而且,在所有外周侧磁铁安装部124、...、124中,周向相邻的外周侧磁铁安装部124、124彼此设定为:安装于其一上的一对永久磁铁112a、112a及安装于另一个上的一对永久磁铁112a、112a彼此之间磁化方向不同。即,安装有外周侧为S极的一对永久磁铁112a、112a的外周侧磁铁安装部124,通过凹槽122a与安装有外周侧为N极的一对永久磁铁112a、112a的外周侧磁铁安装部124在周向邻接。
根据以上所述,外周侧转子112也具备沿周向配置的多个永久磁铁112a、...、112a。
而且,内周侧转子111的各内轴侧磁铁安装部123、...、123与外周侧转子112的各外周侧磁铁安装部124、...、124,以在各转子111、112的径向彼此可对向配置的方式配置。在该对向配置的状态时,所有的一对永久磁铁111a、111a成为与任一对应的一对永久磁铁112a、112a,以一对一的方式使旋转方向的相位重合的状态。另外,对于内周侧转子111的各凹槽121a、...、121a和外周侧转子112的各凹槽122a、...、122a,所有的凹槽121a、...、121a也成为与任一对应的凹槽122a以一对一的方式使旋转方向的相位重合的状态。
由此,根据内周侧转子111和外周侧转子112的围绕旋转轴线的相对位置,可将电动机110的状态设定为,贯穿从磁场最弱的图14所示的弱励磁状态到磁场最强的图16所示的强励磁状态的适宜的状态。其中,所述弱励磁状态为:在内周侧转子111的所有永久磁铁111a、...、111a与外周侧转子112的所有永久磁铁112a、...、112a中,成对的永久磁铁111a、111a与成对的永久磁铁112a、112a的同极磁极彼此对向配置(即,成对的永久磁铁111a、111a与成对的永久磁铁112a、112a对极配置);所述强励磁状态为:成对的永久磁铁111a、111a与成对的永久磁铁112a、112a的异极磁极彼此对向配置(即,成对的永久磁铁111a、111a与成对的永久磁铁112a、112a同极配置)。
在此,图13所示的定子113形成为对向配置于外周侧转子112的外周部的大致圆筒状,并固定在例如车辆的传动装置的罩(图示略)等上。
接着,对进行如上所述的内周侧转子111和外周侧转子112的相对的相位变更的转动机构114进行说明。
如图13所示,本实施方式的转动机构114具有:以覆盖外周侧转子112的内侧空间的方式,通过填隙片125分别接合固定在外周侧转子112的轴线方向两侧的端面112A、112A上的圆板状的一对传动板(端板)131、131;通过由这些传动板(端板)131、131直接夹持一体设置于外周侧转子112的内侧的叶片转子132;配置在叶片转子132、外周侧转子112及传动板131、131之间的构成内周侧转子111的内侧的一部分的罩133。叶片转子132及罩133例如通过烧结等而形成。
一对传动板131、131,其在各自的外周侧部分,在同一圆周上等间隔形成有沿轴线方向贯通的多个(与螺栓插入孔122b数量相同)螺栓插入孔131a、...、131a,比这些螺栓插入孔131a、131a更靠内侧,且在一侧形成有向轴线方向凹进的环状槽131b。另外,在传动板131上,比环状槽131b更靠内侧,且在同一圆周上等间隔形成有沿轴线方向贯通的多个螺栓插入孔131c、...、131c。并且,在螺栓插入孔131c、...、131c的内侧即传动板131的中心位置,且在与环状槽131b的形成侧同一侧形成有沿轴线方向圆筒状突出的圆筒部131d,其内侧成为沿轴线方向贯通的中心孔131e。并且,如图15A、15B所示,在传动板131上,比螺栓插入孔131a、...、131a向轴心侧错开一些且在同一圆周上等间隔形成有通孔131f、...、131f。在此,这些通孔131f、...、131f全部在相邻的螺栓插入孔131a、131a彼此之间的位置(具体地说为中央位置)形成。
一对填隙片125、125作为整体成圆环状,并具有相对中心轴线正交的圆环平板状的平板部126、从该平板部126的内周缘部的全周沿轴线方向以台阶状折曲且向内侧延出的折曲部(弯曲部)127,在平板部126上,在同一圆周上等间隔形成有沿轴线方向贯通的多个(与螺栓插入孔131a数量相同)螺栓插入孔126a、...、126a。在此,折曲部127形成自平板部126向轴线方向一侧构成台阶状,即所谓半折曲,具体来说,具有从平板部126斜向内侧延出的圆环状的锥形板部127a、从该锥形板部127a的内周缘部向内侧且与平板部126平行延出的圆环状的内端板部127b。该折曲部127被传动板131和外周侧转子112夹持时,作为整体变形为与平板部126成同一平板状,靠这时产生的弹力与这些传动板131和外周侧转子112密接,将它们之间的间隙密封。另外,也可以采用在轴线方向两侧形成台阶状的所谓全折曲。
如图14所示,叶片转子132具有圆筒状的轮毂部135、从该轮毂部135的外周面中的圆周方向的等间隔位置向半径方向外侧延伸出的多个(与上述的螺栓插入孔131c数量相同(具体为6处))叶片部136、...、136。
轮毂部135的轴线方向两侧形成以下形状:在外周侧形成与叶片部136、...、136轴线方向长度相同的夹持基体部137,在内周侧,在比该夹持基体部137更靠轴线方向内侧形成台阶状凹陷的台阶部138。在轮毂部135的内径侧,在其轴线方向中间位置形成有图13所示的连结用花键135b,在比连结用花键135b更靠轴线方向一侧,形成有通路孔135c、...、135c,该通路孔135c、...、135c如图14所示分别贯通于各叶片部136、...、136的位置的距内周侧最近的叶片部136的基端的旋转方向中的相同的一侧,在比连结用花键135b更靠轴线方向的相反侧,形成分别贯通各叶片部136、...、136的位置的距内周侧最近的叶片部136的基端的旋转方向的同一相反侧的通路孔135d、...、135d。
如图13所示,在该叶片转子132的内径侧,安装有传递外周侧转子112的驱动力的输出轴116。在该输出轴116上具有:与轮毂部135的连结用花键135b结合的连结用花键116a、在由花键116a结合的状态下将轮毂部135的所有通路孔135c连通的环状连通槽116b、在同一状态下将所有通路孔135d连通的环状连通槽116c、在连通槽116b、116c的各自的两外侧位置形成的密封槽116d、116d,在这些密封槽116d、...、116d中分别配设有密封其与叶片转子132之间的间隙的图示中省略的密封圈。另外,在该输出轴116上,形成有用于通过其内部对连通槽116b给排工作油的通路孔116e和用于对连通槽116c给排工作油的通路孔116f。另外,在该输出轴116上,在比传动板131、131更向轴线方向外侧突出的部分,分别形成有嵌合例如保持于车辆的传动装置的罩的一对轴承142、142的轴承嵌合部116g,在其中之一轴承嵌合部116g的传动板131侧,花键式结合有传递输出轴116的旋转的齿轮143。
如图14所示,各叶片部136、...、136形成大致板状,在其中间位置分别形成有沿轴线方向贯通的螺纹孔136a。另外,在圆周方向的两侧面上,比螺纹孔136a的形成位置更靠外周侧,贯穿轴线方向的全长分别形成一对凹状部136b、136b,在比螺纹孔136a的形成位置更靠内侧,也贯穿轴线方向的全长分别形成有凹状部136c、136c。并且,在各叶片部136、...136的各个外周面上,贯穿轴线方向的全长形成从外周面向中心侧凹进的密封垫保持槽136d。在这些密封垫保持槽136d、...、136d中,分别配置有密封与罩133之间的间隙的弹性密封垫144。各弹性密封垫144、...、144由设置于外侧且与罩133滑接的密封垫144a和设置于内侧且将密封垫144a向半径方向外侧的罩133侧按压的弹簧144b构成。
内周侧转子111具有:将永久磁铁111a、...、111a安装在上述的内周侧转子铁心121上而构成的环状的内周侧转子本体134;以规定的相位关系一体嵌合在该内周侧转子本体134的内侧的罩133。构成内周侧转子111的一部分的罩133具有:径向厚度薄的圆筒状的基体部146、从该基体部146的内周面中的圆周方向的等间隔位置向半径方向内侧突出、且与叶片部136数量相同的突出部147、...、147。在此,如图13所示,基体部146在比突出部147及内周侧转子本体134更靠轴线方向两侧且沿全周而突出。如图14所示,各突出部147、...、147从轴线方向看,分别形成顶端变细的大致等腰三角形状,在所有的突出部147、...、147中,在沿圆周方向相邻的突出部147、...、147彼此各个之间形成有可配置上述的叶片转子132的叶片部136的凹部148。在各突出部147、...、147上,在其各自的内端面上,贯穿轴线方向的全长形成有向外径侧凹进的密封垫保持槽147b。在这些密封垫保持槽147b、147b中分别配置有密封其与叶片转子132的轮毂部135的外周面之间的间隙的弹性密封垫150。这些弹性密封垫150、...、150由设置于内周侧且与叶片转子132的轮毂部135滑接的密封垫150a、和设置于外径侧且将密封垫150a向叶片转子132侧按压的密封弹簧150b构成。另外,也可以通过螺栓等的缔结将罩133与内周侧转子本体134一体连结。
上述的外周侧转子112的轴线方向的长度设定为即使产生了允许的最大制造误差,也要比叶片转子132的叶片部136及夹持基体部137的轴向长度短,组装时,要事先对外周侧转子112的实际制品的轴线方向的长度和叶片转子132的实际制品的叶片部136及夹持基体部137的轴向长度进行测量。
而且,将各部件进行组装时,首先,从预先准备的厚度不同的多个种类的垫片中,选择如上所述测量的外周侧转子112的实际制品的轴线方向的长度和叶片转子132的实际制品的叶片部136及夹持基体部137的轴向长度的差的二分之一厚度的填隙片125,并预备两个。
其次,将一传动板131的圆筒部131d嵌合在叶片转子132的一台阶部138,由此,在这些传动板131与叶片转子132配合的状态下,分别将螺栓154插入该传动板131的各螺栓插入孔131c、...、131c,并将各螺栓154、154分别与叶片转子132的叶片部136的螺纹孔136a螺合。然后,在分别将弹性密封垫144安装在叶片转子132的各叶片部136、...、136的状态下,使各叶片部136、...、136进入分别一对一对应的凹部148,将预先把罩133压入内周侧转子本体134的内侧构成的内周侧转子111,在安装了弹性密封垫150、...、150的状态下,与一传动板131配合。然后,以覆盖内周侧转子111的外侧的方式,通过填隙片125将外周侧转子112的端面112A与一传动板131配合,然后,在外周侧转子112的相反侧的端面112A上也配置填隙片125,通过将叶片转子132的另一嵌合部138嵌合在中心孔131e中,自相反侧将另一传动板131配合在一起,然后将螺栓152分别插入该传动板131的各螺栓插入孔131a、131a、填隙片125的各螺栓插入孔126a、126a、外周侧转子112的各螺栓插入孔122b、122b、填隙片125的各螺栓插入孔126a、126a及上述的一传动板131的各螺栓插入孔131a、131a,并将螺母153分别与各螺栓152、152螺合。另外,将螺栓154分别插入该另一传动板131的各螺栓插入孔131c、131c,并将各螺栓154、154分别与叶片转子132的叶片部136的螺纹孔136a螺合。
在此,上述的螺栓152及螺母153构成:缔结一传动板131的螺栓插入孔131a的周围部分、一填隙片125的螺栓插入孔126a的周围部分、外周侧转子112的螺栓插入孔122b的周围部分、另一填隙片125的螺栓插入孔126a的周围部分及另一传动板131的各螺栓插入孔131a的周围部分的螺栓紧固部163,这样的螺栓紧固部163沿圆周方向每隔规定的间隔而形成。而且,通过这些螺栓紧固部163的缔结,两填隙片125使位于比各个螺栓紧固部163、163更靠轴心侧的圆环状折曲部127被传动板131和外周侧转子112夹持并作为整体呈平板状变形,利用复原力与这些传动板131和外周侧转子112密接,从而将它们之间的间隙密封。另外,由于传动板131的通孔131f、131f形成在如上所述的相邻的螺栓插入孔131a、131a的圆周方向之间(具体来说为中央位置),因此形成在插通相邻的螺栓插入孔131a、131a的相邻的螺栓紧固部163、163之间(具体来说为中央位置)(参照图14)。
根据以上所述,固定在外周侧转子112的轴线方向两端面上的传动板131、131分别用螺栓154、154与叶片转子132的各叶片部136、136一体固定。另外,将叶片部136、136固定在传动板131、131上的螺栓154、154比将外周侧转子112固定在传动板131、131上的螺栓152、152的个数少,并且使用大尺寸的螺栓。
之后,输出轴116被嵌合在叶片转子132的内侧,此时,连结花键116a及连结花键135b结合。其结果,形成输出轴116与叶片转子132一体固定的状态。当然,上述的组装顺序只是一个例子,按与上述不同的顺序组装也可以。
根据以上所述,将罩133和内周侧转子本体134形成为一体而构成的内周侧转子111,被设置在外周侧转子112的内侧且叶片转子132的外侧、传动板131、131之间的空间158,并可旋转地保持在进入传动板131、131的环状槽131b、131b的基体部146的轴线方向两侧部分。还有,在每个罩133的凹部148、...、148的中配置一个叶片转子132的叶片部136。另外,与叶片转子132花键结合的输出轴116可与外周侧转子112、传动板131、131及叶片转子132一体旋转,具体地说,被固定为一体。内周侧转子111相对一体设置的外周侧转子112及传动板131、131可以转动,因此,其轴线方向的两端面在与对向的传动板131之间可形成间隙159,另外,外周面121A在与外周侧转子112之间也具有一定缝隙160。另外安装在外周侧转子112的两端面112A、112A与传动板131、131之间的填隙片125、125分别在外周侧转子112的端面112A的范围内形成,未延伸到外周侧转子112和内周侧转子111之间的缝隙160的区域。另外,传动板131的通孔131f、...、131f以位于比填隙片125更靠轴心侧且向缝隙160开口的形式,在缝隙160的侧方形成,具体来说,即在沿中心轴线方向的缝隙160的延长线上形成。
在此,在外周侧转子112的永久磁铁112a、112a与内周侧转子111的永久磁铁111a、111a为彼此异极对向的强励磁状态时,如图16所示,所有叶轮136、136分别在对应的凹部148内与在旋转方向相同的一侧相邻的突出部147抵接,在与抵接的突出部147之间形成第一压力室156,同时,分别与在旋转方向相同的相反侧相邻的突出部147之间形成比第一压力室156更大的第二压力室157(换言之,由凹部148、148及被容纳于凹部148、148的叶轮136、136形成第一压力室156、156及第二压力室157、157)。其结果,这些第一压力室156、156及第二压力室157、157被区划在内周侧转子111的内侧。
相反,在外周侧转子112的永久磁铁112a、112a与内周侧转子111的永久磁铁111a、111a为彼此同极对向的弱励磁状态时,如图14所示,所有叶轮136、136分别在对应的凹部148内与在旋转方向上相邻于上述相同的相反侧的突出部147抵接,使第二压力室157缩小,而使分别与在旋转方向相邻于相同的上述一侧的突出部147之间的第一压力室156扩大。叶片转子132的各通路孔135c、135c设置为总是一对一向各第一压力室156、...、156开口,叶片转子132的各通路孔135d、135d设置为总是一对一向各第er2压力室157、157开口。
在此,外周侧转子112及内周侧转子111,将其永久磁铁112a、112a及永久磁铁111a、111a以相互不同的极性对向而相互吸引的图16所示的强励磁的位置设定于第一压力室156、156及第二压力室157、157实质上不接受工作油压时的原点位置。第一压力室156、156及第二压力室157、157即时在不接受工作油压的状态下也被工作油充满。然后,从位于该原点位置的状态经由各通路孔135c、135c将工作油导入各第一压力室156、156(即向第一压力室156、...、156导入工作油压),同时,经由各通路孔135d、135d将工作油从各第二压力室157、157排出,则外周侧转子112及内周侧转子111抵抗磁力而相对旋转,成为弱励磁状态。相反,则经由各通路孔135d、135d将工作油导入各第二压力室157、157,同时,经由各通路孔135c、135c将工作油从各第一压力室156、156排出,则外周侧转子112及内周侧转子111返回原点位置,成为强励磁状态,但此时,外周侧转子112的永久磁铁112a、112a与内周侧转子111的永久磁铁111a、111a因磁力而相互吸引,因此,导入各第二压力室157、157的工作油的压力可以比在弱励磁状态相位变更的情况下必需的压力低,由此,有些情况下不导入油压只给排工作油即可。
在此,电动机110使内周侧转子111从相对于外周侧转子112使永久磁铁112a、112a及永久磁铁111a、111a同极性对向的弱励磁状态返回到原点时的旋转方向与减速旋转时产生的惯性力矩的方向一致。即,电动机110被设定为:在车辆前进行驶时使外周侧转子112及内周侧转子111以图14及图16中的顺时针方向旋转,当外周侧转子112减速时,就会在处于浮置状态的内周侧转子111上产生从图14所示的弱励磁状态返回到图16所示的强励磁状态的惯性力矩。
在此,由于工作油具有非压缩性,因此,向如上所述的强励磁状态及弱励磁状态的两界限端的相位的变更自不必说,即使在这两个界限端之间的中间位置,省略图示的油压控制装置,也可通过例如图示中省略的开闭阀的阻断停止从所有第一压力室156、156及第二压力室157、157的工作油的给排,使外周侧转子112及内周侧转子111维持在此时点的相位关系,从而可在任意励磁状态停止相位变更。
根据以上所述,上述的叶片转子132相对外周侧转子112一体固定并可一体旋转,且配置在内周侧转子111的内侧。并且,叶片转子132通过以覆盖外周侧转子112及内周侧转子111的轴线方向的两端面的方式固定在外周侧转子112上的传动板131、131与外周侧转子112一体固定,且也与输出外周侧转子112的驱动力的输出轴116一体设置。另外,上述的罩133相对内周侧转子本体134一体嵌合且可以一体旋转,其凹部148与叶片转子132在内周侧转子111的内侧区划出第一压力室156及第二压力室157。进而,通过向这些第一压力室156及第二压力室157的工作油的给排即工作油压的导入控制,变更叶片转子132相对于内周侧转子111的相对的相位,其结果,可变更内周侧转子111与外周侧转子112之间相对的相位。在此,内周侧转子111与外周侧转子112之间相对的相位,其至少可以电角度180°向提前角侧或滞后角侧改变,电动机110的状态可设定在内周侧转子111的永久磁铁111a与外周侧转子112的永久磁铁112a之间同极的磁极彼此对向配置的弱励磁状态、及内周侧转子111的永久磁铁111a与外周侧转子112的永久磁铁112a的异极的磁极彼此对向配置的强励磁状态之间的适宜的状态。
并且,在将外周侧转子112的驱动力传递到输出轴116上的传动板131分别固定于外周侧转子112及叶片转子132的轴线方向两端面上,从而被包围的这些外周侧转子112、叶片转子132及两传动板131、131之间的图14所示的空间158内,沿圆周方向可旋转地配置有内周侧转子本体134与罩133构成一体的内周侧转子111。内周侧转子本体134与罩133构成一体的内周侧转子111,以浮置状态旋转自如地设置在空间158内(即,未与传动板131、131及输出轴116固定)。
另外,例如如图17A所示,在内周侧转子111的永久磁铁111a与外周侧转子112的永久磁铁112a同极配置的强励磁状态、及例如如图17B所示,内周侧转子111的永久磁铁111a与外周侧转子112的永久磁铁112a对极配置的弱励磁状态中,例如如图18所示,由于感应电压的大小变化,使电动机110的状态在强励磁状态和弱励磁状态之间变化,由此可改变感应电压常数Ke。
该感应电压常数Ke为:例如由各转子111、112的旋转在定子绕组113a的绕组端被感应的感应电压的转速比,也可以用极对数p、电动机外径R、电动机积厚L、磁通密度B、转数T的乘积作为Ke=8×p×R×L×B×T×π记述。由此,通过在强励磁状态和弱励磁状态之间改变电动机110的状态,由内周侧转子111的永久磁铁111a与外周侧转子112的永久磁铁112a产生的励磁磁通的磁通密度B的大小就改变,并变更感应电压常数Ke。
在此,例如如图19所示,电动机110的转矩与感应电压常数Ke和通过定子绕组113a中的电流的乘积成比例(转矩∝(Ke×电流))。
另外,例如如图19B所示,由于电动机110的磁场削弱损失与感应电压常数Ke和转速的乘积成比例(磁场削弱损失∝(Ke×转速)),因此,电动机110的许用转速与感应电压常数Ke和转速的乘积的倒数成比例(许用转速∝(1/(Ke×转速)))。
即,例如如图20所示,在感应电压常数Ke相对较大的电动机110中,虽然其可运转的转速相对降低,但可输出相对较大的转矩,另一方面,在感应电压常数Ke相对较小的电动机110中,虽然其可输出的转矩相对减小,但其运转可达到相对较高的转速,因此,相对于转矩及转速的可运转区域根据感应电压常数Ke而变化。
因此,例如如图21A所示的实施例所述,以感应电压常数Ke随电动机110的转速增大而向减小的方向变化(例如,以依次向A、B(<A)、C(<B)变化)的方式进行设定,由此,与不使感应电压常数Ke变化的情况(例如第一~第三比较例)相比,相对于转矩及转速的可运转区域扩大。
另外,电动机110的输出功率,其与从感应电压常数Ke和通过定子绕组113a中的电流和转速的乘积中减去磁场削弱损失及其它损失所得的值成比例(输出功率∝(Ke×电流×转速-磁场削弱损失-其它损失))。即,例如如图21B所示,在感应电压常数Ke相对较大的电动机110中,虽然其可运转的转速相对降低,但在相对低的转速区域的输出功率增大,另一方面,在感应电压常数Ke相对较小的电动机110中,虽然其在相对较低的转速区域的输出功率减小,但运转可达到相对较高的转速,并且在相对较高的转速下的输出功率增大,相对于转矩及转速的可运转区域根据感应电压常数Ke而变化。因此,以感应电压常数Ke随电动机110的转速增大而向减小的方向变化(例如,以依次向A、B(<A)、C(<B)变化)的方式进行设定,由此,与不使感应电压常数Ke变化的情况(例如第一~第三比较例)相比,相对于转矩及转速的可运转区域扩大。
另外,电动机110的效率与从对定子绕组113a的输入电力中减去铜损和磁场削弱损失及其它损失所得的值再除以输入电力所得的值成比例(效率∝((输入电力-铜损-磁场削弱损失-其它损失)/输入电力))。
因此,从相对较低的转速区域到中等转速区域,选择相对大的感应电压常数Ke,从而,为输出希望的转矩所必需的电流减小且铜损减小。
而且,从中等转速区域到相对较高的转速区域,选择相对小的感应电压常数Ke,从而,磁场削弱电流减小且磁场削弱损失减小。
由此,例如如图22A所示的实施例所述,以感应电压常数Ke随电动机110的转速增大而向减小的方向变化的方式进行设定,由此,与不使感应电压常数Ke变化的情况(例如,图22B所示的第二比较例)相比,相对于转矩及转速的可运转区域扩大,并且电动机110的效率为规定效率以上的高效率区域E扩大,进而,可达到的最高效率的值增大。
如上所述,根据本实施方式,首先,永久磁铁111a及永久磁铁112a沿圆周方向配置在内周侧转子111及外周侧转子112上,由此,可通过内周侧转子111的永久磁铁111a产生的励磁磁通高效地增大或减小例如外周侧转子112的永久磁铁112a产生的励磁磁通交链定子绕组113a的交链磁通量。而且,在强励磁状态下,可将电动机110的转矩常数(即,转矩/相电流)设定为相对高的值,且可以不减小电动机运转时的电流损失,或者,不改变控制对定子绕组113a的通电的变流器的输出电流的最大值,而增大电动机110输出的最大转矩值。
并且,转动机构114,其通过向由相对外周侧转子112可一体旋转地设置的叶片转子132、与内周侧转子本体134成为一体而构成内周侧转子111的一部分的罩133在内周侧转子111的内侧区划出的第一压力室156、...、156及第二压力室157、...、157给排工作油,改变内周侧转子111及外周侧转子112之间的相对相位,从而,可抑制电动机110复杂化,并且可在希望的定时容易且适当地变更感应电压常数,其结果,可以扩大可运转的转速范围及转矩范围,并可在提高运转效率的同时扩大可高效率运转的范围。
进而,能够通过控制工作油向第一压力室156、...、156及第二压力室157、...、157的供给量,在弱励磁状态和强励磁状态之间的电角度180。范围内,无级变更内周侧转子111及外周侧转子112之间的相对的相位。
再者,叶片转子132及罩133在内周侧转子111的内侧区划成第一压力室156、...、156及第二压力室157、...、157,因此,能够抑制电动机110的尤其是轴线方向厚度的增大,从而能够实现小型化。
具体来说,在将工作油供给到由叶片转子132的叶片部136、...、136与罩133的凹部148、...、148区划成的第一压力室156、156,并将工作油从第二压力室157、...、157排出时,则可使罩133与叶片转子132之间的相对相位向第一压力室156、...、156扩大的方向变更,其结果,使一体设置在罩133外侧的内周侧转子111与一体设置在叶片转子132上的外周侧转子112之间的相对相位变更,成为弱励磁状态。另一方面,反之,在将工作油供给到第二压力室157、...、157,并将工作油从第一压力室156、...、156排出时,则可使罩133与叶片转子132之间的相对相位向第二压力室157、...、157扩大的方向变更,其结果,使内周侧转子111与外周侧转子112之间的相对相位变更,成为强励磁状态。这样,作为转动机构114,使用具有叶片转子132和罩133的简易的叶片式传动机构,从而,可以切实地抑制电动机110复杂化,并且可在希望的定时容易且适当地变更感应电压常数。
加之,叶片转子132通过以覆盖轴线方向的端面的方式固定在外周侧转子112上的传动板131、131一体设置在外周侧转子112上,并且,也一体设置在输出外周侧转子112的驱动力的输出轴116上,因此,可以将外周侧转子112的旋转直接耦合而传递到输出轴116,另一方面,向第一压力室156、...、156及第二压力室157、...、157导入的工作油的压力,主要用于一体设置于内周侧转子111的内侧的罩133与叶片转子132之间的相对相位即内周侧转子111与外周侧转子112之间的相对相位的变更。因而,能够将由工作油产生的必需的压力抑制在较低的压力。
进而,在传动板131、131被固定在外周侧转子112及叶片转子132的轴线方向两端侧时,将填隙片125、125介装在传动板131、131与外周侧转子112的端面112A、112A之间,因此,在组装时可以通过填隙片125、125调整外周侧转子112及叶片转子132的轴线方向长度的制造误差。因而,可以防止传动板131、131在组装时倾斜。
并且,外周侧转子112和传动板131、131在介装有填隙片125、125的状态下用螺栓紧固部163、163连结,从而,外周侧转子112与传动板131、131之间的间隙,能够被形成在比填隙片125、125的螺栓紧固部163、163更靠轴心侧的折曲部127密封。由此,工作油即使由于离心力作用而从罩133与叶片转子132之间形成的第一压力室156及第二压力室157通过传动板131、131与内周侧转子111之间的间隙159,也可以防止其进入传动板131、131与外周侧转子112之间。因而,可以防止工作油通过外周侧转子112与传动板131、131之间而进入外周侧转子112与定子113之间的情况,并防止在它们之间产生摩擦。
另外,由于离心力而从第一压力室156及第二压力室157通过传动板131、131与内周侧转子111之间的间隙159并且进入传动板131、131与外周侧转子112之间的情况被填隙片125、125防止的工作油,进入外周侧转子112与内周侧转子111之间的间隙160而将外周侧转子112与内周侧转子111冷却,或,从形成在传动板131、131的间隙160的侧方的通孔131f、131f排出到传动板131、131的外侧,依靠离心力附着在定子113的主要是定子绕组113a上并将其冷却。因而,也可以将外周侧转子112及定子113良好地冷却。
并且,通孔131f、...、131f形成在相邻的螺栓紧固部163、163之间,因此,即使通孔131f、131f及螺栓紧固部163、163的径向偏差量小,也可以形成这些通孔。因而,可以将影响这些径向偏差量的外周侧转子112的径向厚度作薄。
进而,工作油经由叶片转子132对第一压力室156、...、156及第二压力室157、...、157进行给排,因此,能够抑制伴随工作油的流路形成的轴线方向厚度的增大。
下面对以上说明的第二实施方式的电动机的要点进行汇总。
(2-1)一种电动机,其具备沿周向配置的内周侧永久磁铁的内周侧转子及具备沿周向配置的外周侧永久磁铁的外周侧转子各自的旋转轴线同轴配置,所述电动机具有转动机构,所述转动机构通过使所述内周侧转子及所述外周侧转子的至少任一者绕所述旋转轴线旋转,可以变更所述内周侧转子和外周侧转子之间的相对的相位,
所述转动机构具有构成所述内周侧转子的一部分的罩或叶片转子,所述叶片转子与所述外周侧转子一体设置,并且与所述罩形成压力室,并利用导入该压力室的工作流体压变更相对所述内周侧转子的相对相位,
将所述外周侧转子的驱动力传递到输出轴的端板固定在所述外周侧转子及所述叶片转子的轴线方向两端侧,在由此而被包围的这些外周侧转子、叶片转子及两端板之间的空间,沿周向可转动地配置有所述内周侧转子,同时,
所述端板与所述外周侧转子的端面通过填隙片而接合。
根据该电动机,在内周侧转子及外周侧转子上沿周向配置有永久磁铁,由此,可以根据内周侧转子的永久磁铁产生的励磁磁通,有效地增大或减小例如外周侧转子的永久磁铁产生的励磁磁通交链定子绕组的交链磁通量。而且,在强励磁状态下,可以将电动机的转矩常数(即转矩/相电流)设定为相对较高的值,且可以不减小电动机运转时的电流损失,或者,不改变控制定子绕组的通电的变流器的输出电流的最大值,而增大电动机输出的最大转矩值。
并且,由于转动机构使用简易的叶片式传动装置,所述叶片式传动装置具有构成所述内周侧转子的一部分的罩和叶片转子,所述叶片转子与所述外周侧转子一体设置,并且与所述罩形成压力室,并利用导入该压力室的工作流体压变更相对所述内周侧转子的相对相位,因此,可以切实地抑制电动机复杂化,并且可在希望的定时容易且适当地变更感应电压常数。
并且,由于外周侧转子的驱动力传递到输出轴的端板固定在外周侧转子及叶片转子的轴线方向两端侧,在由此包围的这些外周侧转子、叶片转子及两端板之间的空间,沿周向可转动地配置有所述内周侧转子,因此,工作流体的压力可以主要用于构成内周侧转子的一部分的罩和叶片转子之间的相对相位、即内周侧转子与外周侧转子之间的相对相位的变更。因而,可以将由工作流体产生的必需的压力抑制在较低的压力。
进而,由于在端板被固定在外周侧转子及叶片转子的轴线方向两端侧时,将填隙片介装在端板和外周侧转子的端面之间,因此,可以用填隙片调整组装时外周侧转子及叶片转子的轴线方向长度的制造误差。因而,可以防止端板因组装而倾斜的情况。
(2-2)如(2-1)记载的电动机,所述端板上,在所述外周侧转子和所述内周侧转子之间的间隙的侧方,形成有通孔。
根据该电动机,由于离心力而从压力室通过端板与内周侧转子之间并且进入端板与外周侧转子之间的情况被填隙片125、125防止的工作油,从形成在端板的外周侧转子与内周侧转子之间的间隙的侧方的通孔排出到端板的外侧,依靠离心力附着在定子上并将其冷却。因而,也可以将定子良好地冷却。
(2-3)如(2-2)记载的电动机,所述外周侧转子和所述端板在介装有填隙片的状态下用每隔规定间隔而设置的螺栓紧固部连结,所述填隙片在比所述螺栓紧固部更靠轴心侧形成有弯曲部。
根据该电动机,外周侧转子和端板在介装有填隙片的状态下用螺栓紧固部连结,而外周侧转子与端板之间的间隙,能够用填隙片的形成在比螺栓紧固部更靠轴心侧的弯曲部密封。由此,工作流体即使由于离心力作用而从罩与叶片转子之间形成的压力室通过端板与内周侧转子之间,也可以防止其进入端板与外周侧转子之间。因而,可以防止工作流体通过外周侧转子与端板之间而进入外周侧转子与定子之间,并防止在它们之间产生摩擦的情况。
(2-4)如(2-3)记载的电动机,所述通孔在相邻的所述螺栓紧固部之间形成。
根据该电动机,由于通孔在相邻的螺栓紧固部之间形成,因此,即使通孔及螺栓紧固部的径向偏差量小,也可以形成这些通孔。
第三实施方式
下面,参照附图对本发明第三实施方式的电动机进行说明。
如图23~图25所示,有关本实施方式的电动机210是具备内周侧转子211、外周侧转子212、定子213、转动机构(转动装置)214及省略图示的油压控制装置的无刷DC电动机,其中,所述内周侧转子211是以该电动机210的旋转轴线为中心可旋转设置的大致圆环状;所述外周侧转子212是相对于该内周侧转子211,在其径向外侧以同轴的旋转轴线为中心可旋转地设置,并且使旋转轴线方向的位置重合而设置的大致圆环状;所述定子213具有产生使内周侧转子211及外周侧转子212旋转的旋转磁场的多个相位的图1所示的定子绕组213a;所述转动机构214与内周侧转子211及外周侧转子212连接,并且利用非压缩性流体即工作油(流体)的油压(流体压)改变内周侧转子211与外周侧转子212之间的相对相位,所述油压控制装置控制向转动机构214供给的油压。该电动机210作为驱动源搭载于例如混合车辆及电动车辆等车辆上,此时,其输出轴(旋转轴)116与传动装置(图示略)的输入轴连接,电动机210的驱动力通过传动装置传递到车辆的驱动轮(图示略)。
另外,当在车辆减速时,驱动力从驱动轮侧传递到电动机210时,电动机210作为发电机而发挥功能,产生所谓的再生制动力,将车身的动能作为电能(再生能)回收。还有,例如在混合车辆中,该电动机210的旋转轴线与内燃机(图示略)的曲轴连结,在内燃机的输出功率被传递到电动机210的情况下,电动机210也作为发电机发挥功能而产生发电能。
内周侧转子211,其旋转轴线与电动机210的旋转轴线同轴配置,因此,如图24所示,具有大致圆筒状的内周侧转子铁心221,在该内周侧转子铁心221上,在其外周侧的部分沿周向以规定的等间距设置有多个(具体为16处)内周侧磁铁安装部223、223。另外,在内周侧转子铁心221的外周面221A上,在所有周向相邻的内周侧磁铁安装部223、223之间的位置,以向半径方向凹进的方式形成有与旋转轴线平行延伸的凹槽221a。该内周侧转子铁心221例如通过烧结等而形成。
各内周侧转子铁心223、223分别具备使内周侧转子铁心221与旋转轴线平行地贯通的一对磁铁安装孔223a、223a。一对磁铁安装孔223a、223a,其相对与旋转轴线平行的方向的断面形成为大致长方形,其通过中心肋条223b在周向彼此相邻地配置在同一平面内。另外,该平面相对于连结圆周方向的中央位置和旋转轴线的半径线正交。各磁铁安装孔223a、223a上分别装有与旋转轴线平行延伸的大致板状的永久磁铁211a。
分别安装于磁铁安装孔223a、223a的永久磁铁211a,在厚度方向(即各转子211、212的径向)都被同样磁化,安装在设置于同一内周侧磁铁安装部223的一对磁铁安装孔223a、223a的一对永久磁铁211a、211a,相互的磁化方向设定为同方向。而且,在所有内周侧磁铁安装部223、223中,周向相邻的内周侧磁铁安装部223、223彼此设定为:
安装于一个上的一对永久磁铁211a、211a及安装于另一个上的一对永久磁铁211a、211a相互之间磁化方向不同。即,在安装有外周侧为N极的一对永久磁铁211a的内周侧磁铁安装部223,通过凹槽221a与安装有外周侧为S极的一对永久磁铁211a、211a的内周侧磁铁安装部223在周向邻接。
根据以上所述,内周侧转子211具备沿周向配置的多个永久磁铁211a、...、211a。
外周侧转子212也使其旋转轴线与电动机210的旋转轴线同轴配置,因此,具有大致圆筒状的外周侧转子铁心222,在该外周侧转子铁心222上,在其外周侧的部分沿周向以规定的等间距设置有与上述的内周侧磁铁安装部223、...、223相同数量的外周侧磁铁安装部224、...、224。另外,在外周侧转子铁心222的外周面222A上,在所有周向相邻的外周侧磁铁安装部224、224之间的位置,向半径方向凹进地形成有与旋转轴线平行延伸的凹槽222a。并且,在外周侧转子铁心222的各凹槽222a、222a的各内径侧、即外周侧磁铁安装部224、...、224的相邻的安装部彼此各个之间的位置,分别沿轴线方向贯通形成有图23所示的螺栓插入孔222b。该外周侧转子铁心222例如也通过烧结等而形成。
各外周侧磁铁安装部224、...、224分别具备与旋转轴线平行贯通的一对磁铁安装孔224a、224a。一对磁铁安装孔224a、224a相对于与旋转轴线平行的方向的断面形成为大致长方形,且通过中心肋条224b在周方向彼此相邻地配置在同一平面内。该平面相对于连结中心肋条224b和旋转轴线的半径线正交。各磁铁安装孔224a、224a分别装着平行于旋转轴线而延伸的大致板状的永久磁铁212a。
分别安装于各磁铁安装孔224a、...、224a上的永久磁铁212a,在厚度方向(即各转子211、212的径向)都被同样磁化,安装在设置于同一外周侧磁铁安装部224上的一对磁铁安装孔224a、224a的一对永久磁铁212a、212a,设定为彼此磁化方向为同方向。而且,在所有外周侧磁铁安装部224、...、224中,周向相邻的外周侧磁铁安装部224、224彼此设定为:安装于一个上的一对永久磁铁212a、212a及安装于另一个的一对永久磁铁212a、212a磁化方向不同。即,安装有外周侧为N极的一对永久磁铁212a、212a的外周侧磁铁安装部224,通过凹槽222a与装着外周侧为S极的一对永久磁铁212a的外周侧磁铁安装部224在周向邻接。
根据以上所述,外周侧转子212也具备沿周向配置的多个永久磁铁212a、...、212a。
而且,内周侧转子211的各内轴侧磁铁安装部223、...、223与外周侧转子212的各外周侧磁铁安装部224、...、224,以在各转子211、212的径向彼此可对向配置的方式配置。在该对向配置状态时,所有的一对永久磁铁211a、211a成为与任一对应的一对永久磁铁212a、212a,以一对一的方式使旋转方向的相位重合的状态。另外,对于内周侧转子211的各凹槽221a、...、221a和外周侧转子212的各凹槽222a、...、222a,所有的凹槽221a、...、221a也成为与任一对应的凹槽222a以一对一的方式使旋转方向的相位重合的状态。
由此,根据围绕内周侧转子211和外周侧转子212的旋转轴线的相对位置,可将电动机210的状态设定为从励磁最弱的图24所示的弱励磁状态到励磁最强的图26所示的强励磁状态的适宜的状态。其中,所述弱励磁状态为:在内周侧转子211的所有永久磁铁211a、...、211a与外周侧转子212的所有永久磁铁212a、...、212a中,成对的永久磁铁211a、211a与成对的永久磁铁212a、212a的同极磁极彼此对向配置(即,成对的永久磁铁211a、211a与成对的永久磁铁212a、212a对极配置);所述强励磁状态为:成对的永久磁铁211a、211a与成对的永久磁铁212a、212a的异极磁极彼此对向配置(即,成对的永久磁铁211a、211a与成对的永久磁铁212a、212a同极配置)。
在此,图23所示的定子213形成为对向配置于外周侧转子212的外周部的大致圆筒状,并固定在例如车辆的传动装置的罩(图示略)等上。
接着,对进行如上所述的内周侧转子211和外周侧转子212的相对的相位变更的转动机构214进行说明。
如图23所示,本实施方式的转动机构214具有:以覆盖外周侧转子212的内侧空间的方式固定在外周侧转子212的轴线方向两侧的圆板状的一对传动板(端板)231、231;通过由这些传动板(端板)231、231夹持而一体设置于外周侧转子212的内侧的叶片转子(第一部件)232;一体固定于内周侧转子211的内侧且与该内侧转子211一起配置在叶片转子232、外周侧转子212及传动板231、231之间的罩(第二部件)233。叶片转子232及罩233例如通过烧结等而形成。
一对传动板231、231,其在各自的外周侧部分,在同一圆周上等间隔形成有沿轴线方向贯通的多个(与螺栓插入孔222b数量相同)螺栓插入孔231a、...、231a,比这些螺栓插入孔231a、...、231a更靠内侧,且在一侧形成有向轴线方向凹进的图23所示的环状槽231b。另外,在传动板231上,比环状槽231b更靠内侧,且在同一圆周上等间隔形成有沿轴线方向贯通的多个螺栓插入孔231c、231c。并且,在螺栓插入孔231c、...、231c的内侧即传动板231的中心位置,且在与环状槽231b的形成侧同一侧形成有沿轴线方向圆筒状突出的圆筒部231d,其内侧成为沿轴线方向贯通的中心孔231e。
如图24及图25所示,叶片转子232具有圆筒状的轮毂部235、从该轮毂部235的外周面中的圆周方向的等间隔位置向半径方向延伸出的多个(与上述的螺栓插入孔231c数量相同(具体为6处))叶片部236、...、236。
轮毂部235的轴线方向两侧形成以下形状:在外周侧形成与叶片部236、...、236轴线方向长度相同的夹持基体部237,在内周侧形成比该夹持基体部237更靠轴线方向内侧的台阶状凹陷的台阶部238。在轮毂部235的内径侧,在其轴线方向中间位置形成有图23所示的连结用花键235b,在比连结用花键235b更靠轴线方向一侧,形成有如图24所示分别贯通各叶片部236、...、236的位置的距内周侧最近的叶片部236的基端的旋转方向的同一侧的通路孔235c、...、235c,在比连结用花键235b更靠轴线方向的相反侧,形成有分别贯通各叶片部236、...、236的位置中距内周侧最近的叶片部236的基端的旋转方向的相同的相反侧的通路孔235d、...、235d。
如图23所示,在该叶片转子232的内径侧,安装有传递外周侧转子212的驱动力的输出轴216。在该输出轴216上具有:与轮毂部235的连结用花键235b结合的连结用花键216a、在由连结用花键216a结合的状态下连通轮毂部235的所有通路孔235c的环状连通槽216b、在同一状态下连通所有通路孔235d的环状连通槽216c、在连通槽216b、216c的每一个的两外侧位置形成的密封槽216d、...、216d,在这些密封槽216d、...、216d中分别配设有密封与叶片转子232之间的间隙的省略图示的密封圈。另外,在该输出轴216上,形成有用于通过其内部对连通槽216b给排工作油的通路孔216e和用于对连通槽216c给排工作油的通路孔216f。另外,在该输出轴216上,在比传动板231、231更向轴线方向外侧突出的部分,分别形成有嵌合例如保持于车辆的传动装置的罩的一对轴承242、242的轴承嵌合部216g,在其中之一轴承嵌合部216g的传动板231侧,花键式结合有传递输出轴216的旋转的齿轮243。
如图24所示,各叶片部236、...、236构成大致板状,在其中间位置分别形成有沿轴线方向贯通的螺纹孔236a。另外,在圆周方向的两侧面上,比螺纹孔236a的形成位置更靠外周侧,贯穿轴线方向的全长分别形成一对凹状部236b、236b,在比螺纹孔236a的形成位置更靠内侧,贯穿轴线方向的全长也分别形成有凹状部236c、236c。并且,在各叶片部236、...、236的各个外周面上,贯穿轴线方向的全长形成从外周面向中心侧凹进的密封垫保持槽236d。在这些密封垫保持槽236d、...、236d中,分别配置有密封与罩233之间的间隙的弹性密封垫244。各弹性密封垫244、...、244由设置于外侧且与罩233滑接的密封垫244a和设置于内侧且将密封垫244a向半径方向外方的罩233侧按压的弹簧244b构成。
以规定的相位关系一体嵌合在内周侧转子211的内侧的罩233具有:径向厚度薄的圆筒状的基体部246、从该基体部246的内周面中的圆周方向的等间隔位置向半径方向内侧突出、且与叶片部236数量相同的突出部247、247。在此,如图23所示,基体部246在比突出部247更靠轴线方向两侧且在全周上突出。如图24所示,各突出部247、...、247从轴线方向看,分别构成为顶端变细的大致等腰三角形状,在所有的突出部247、...、247中,在圆周方向相邻的突出部247、247彼此各个之间形成有可配置上述的叶片转子232的叶片部236的凹部248。在各突出部247、...、247上,在其各自的内端面上,在轴线方向的全长形成有向外径侧凹进的密封垫保持槽247b。在这些密封垫保持槽247b、...、247b中分别配置有密封其与叶片转子232的轮毂部235的外周面之间的间隙的弹性密封垫250。
这些弹性密封垫250、...、250由设置于内周侧且与叶片转子232的轮毂部235滑接的密封垫250a和设置于外径侧且将密封垫250a向叶片转子232侧按压的密封弹簧250b构成。另外,也可以通过螺栓等的紧固将罩233与内周侧转子211一体连结。
在本实施方式中,在罩233的外周面233A上,形成有沿周向延伸并且越到延伸方向的前端侧越向轴线方向一侧逐渐变位的构成螺旋状的流路形成槽233a。如图23及图25所示,该流路形成槽233a从罩233的轴线方向一侧的端面233B开始形成并环绕罩233的外周面233A多圈直到轴线方向另一侧的端面233B。另外,如图24所示,在罩233上,在所有的凹部248、...、248各自的半径方向外侧底壁面248a的圆周方向的中央位置,穿设有沿半径方向贯通且与流路形成槽233a连通的通孔233b。另外,由于各通孔233b、...、233b与螺旋状流路形成槽233a连通,因此,其在罩233的轴线方向上的位置各不相同。在该罩233嵌合在内周侧转子211的内侧时,由流路形成槽233a和内周侧转子211的内周面211A,形成连通各通孔233b、...、233b的螺旋状流路251。该流路251在内周侧转子211和罩233之间形成,构成沿罩233的周向延伸的螺旋状,其两端部分别在内周侧转子211的罩233的轴线方向的端面233B开口。
将上述各零件组装时,例如,通过将一传动板231的圆通部231d嵌合在叶片转子232的一侧的台阶部238上,在使这些传动板231与叶片转子232对准的状态下,分别将螺栓254插入该传动板231的各螺栓插入孔231c、...、231c,并将各螺栓254、...、254分别与叶片转子232的叶片部236的螺纹孔236a螺合。而且,在将弹性密封垫244、...、244分别安装在叶片转子232的各叶片部236、...、236的状态下,使各叶片部236、...、236分别装入一对一对应的凹部248,而使预先在内侧压入了罩233的内周侧转子211在安装了弹性密封垫250、...、250的状态下与一传动板231配合。而且,以覆盖内周侧转子211的外侧的方式,将外周侧转子212与一传动板231配合在一起后,将叶片转子232的另一嵌合部238嵌合在中心孔231e中,从而由相反侧将另一传动板231配合在一起,然后将螺栓252分别插入该传动板231的各螺栓插入孔231a、...、231a、外周侧转子212的螺栓插入孔222b、222b及上述的一传动板231的各螺栓插入孔231a、...、231a,并将螺母253分别与各螺栓252、...、252螺合。另外,将螺栓254分别插入该另一传动板231的各螺栓插入孔231c、231c,并将各螺栓254、...、254分别与叶片转子232的叶片部236的螺纹孔236a螺合。
其结果,固定于外周侧转子212的轴线方向两端面的传动板231、231,分别通过各螺栓254、...、254与叶片转子232的各叶片部236、...、236一体固定。另外,将各叶片部236、...、236固定在传动板231上的螺栓254、...、254比将外周侧转子212固定在传动板231上的螺栓252、252个数少,并且使用尺寸大的螺栓。
之后,输出轴216被嵌合在叶片转子232的内侧,此时,连结花键216a及连结花键235b被结合。其结果,形成输出轴216与叶片转子232一体固定的状态。当然,上述的组装顺序只是一个例子,按与上述不同的顺序组装也可以。
根据以上所述,与罩233构成为一体的内周侧转子211,被设置在外周侧转子212的内侧且叶片转子232的外侧的传动板231、231之间的空间258,并可旋转地保持在进入传动板231、231的环状槽231b、231b的基体部246的轴线方向两侧部分。还有,在罩233的每一个凹部248、...、248中配置一个叶片转子232的叶片部236。另外,与叶片转子232花键结合的输出轴216可与外周侧转子212、传动板231、231及叶片转子232一体旋转,具体地说,被固定为一体。由于相对于一体设置的外周侧转子212及传动板231、231可以转动,因此,内周侧转子211的轴线方向的两端面在与对向的传动板231之间可形成图23所示的间隙259,另外,外周面221A在与外周侧转子212之间也具有一定缝隙260。
在此,外周侧转子212的永久磁铁212a、...、212a与内周侧转子211的永久磁铁211a、...、211a为彼此异极对向的强励磁状态时,如图26所示,所有叶片部236、...、236分别在对应的凹部248内与在旋转方向的相同一侧相邻的突出部247抵接,在与抵接的突出部247之间形成第一压力室256,同时,分别在与旋转方向的相同的相反侧相邻的突出部247之间形成比第一压力室156大的第二压力室257(换言之,由凹部248、...、248及被容纳于凹部248、...、248的叶片部236、...、236形成第一压力室256、...、256及第二压力室257、...、257)。其结果,这些第一压力室256、...、256及第二压力室257、...、257被区划在内周侧转子211的内侧。
相反,在外周侧转子212的永久磁铁212a、...、212a与内周侧转子211的永久磁铁211a、...、211a为彼此同极对向的弱励磁状态时,如图24所示,所有叶片部236、...、236分别在对应的凹部248内与在旋转方向的相同的上述相反侧相邻的突出部247抵接,使第二压力室257缩小,而分别在与旋转方向的相同的上述一侧相邻的突出部247之间的第一压力室256扩大。叶片转子232的各通路孔235c、...、235c设置为总是一对一向各第一压力室256、...、256开口,叶片转子232的各通路孔235d、...、235d设置为总是一对一向各第二压力室257、...、257开口。
另外,在罩233上形成的各通孔233b、...、233b,根据叶轮236的位置切换为向第一压力室256开口的状态和向第二压力室257开口的状态,在向第一压力室256开口的状态下,从第一压力室256与罩233的外周面233A侧贯通,并成为对所有第一压力室256、...、256分别形成的状态。另外,各通孔233b、...、233b在向第二压力室257开口的状态下,从第二压力室257与罩233的外周面233A侧贯通,并成为对所有第二压力室257、...、257分别形成的状态。
在此,外周侧转子212及内周侧转子211,将永久磁铁212a、...、212a及永久磁铁211a、...、211a相互以异极性对向并吸引的图26所示的强励磁的位置设定于第一压力室256、...、256及第二压力室257、...、257实质上不接受工作油压时的原点位置。第一压力室256、...、256及第二压力室257、...、257在不接受工作油压的状态下也被工作油充满。而且,从位于该原点位置的状态经由各通路孔235c...、、235c将工作油导入各第一压力室256、...、256(即将工作油压导入各第一压力室256、...、256),同时,经由各通路孔235d、...、235d将工作油从各第二压力室257、...、257排出,则外周侧转子212及内周侧转子211抵抗磁力而相对旋转,成为弱励磁状态。相反,经由各通路孔235d、...、235d将工作油导入各第二压力室257、...、257,同时,经由各通路孔235c、...、235c将工作油从各第一压力室256、...、256排出,则外周侧转子212及内周侧转子211返回原点位置,成为强励磁状态,此时,外周侧转子212的永久磁铁212a、...、212a与内周侧转子211的永久磁铁211a、...、211a因磁力而相互吸引,因此,导入各第二压力室257、...、257的工作油的压力可低于相位变更于弱励磁状态的情况下必需的压力,根据情况,即使不导入油压仅给排工作油也可以。
在此,电动机210,其内周侧转子211相对于外周侧转子212,从将永久磁铁212a、...、212a及永久磁铁211a、...、211a相互同极性对向的弱励磁状态返回到原点时的旋转方向与减速旋转时产生的惯性力矩的方向一致。即,电动机210设定为,其在车辆前进行驶时使外周侧转子212及内周侧转子211以图24及图26中的顺时针方向旋转,外周侧转子212减速时,在处于浮置状态的内周侧转子211上产生从图24所示的弱励磁状态返回到图26所示的强励磁状态的惯性力矩。
在此,由于工作油具有非压缩性,因此,向如上所述的强励磁状态及弱励磁状态的两界限端的相位的变更自不必说,即使在这两个界限端之间的中间位置,图示中省略的油压控制装置,也可用例如图示中省略的开闭阀的阻断停止从所有第一压力室256、...、256及第二压力室257、...、257的工作油的给排,由此,外周侧转子212及内周侧转子211可维持在此时点的相位关系,从而在任意励磁状态都能够停止相位变更。
根据以上所述,上述的叶片转子232相对外周侧转子212一体固定并可一体旋转,且配置在内周侧转子211的内侧。并且,叶片转子232通过以覆盖外周侧转子212及内周侧转子211的轴线方向的两端面的方式固定在外周侧转子212上的传动板231、231与外周侧转子212一体固定,且也与输出外周侧转子212的驱动力的输出轴216一体设置。另外,上述的罩233相对内周侧转子211一体嵌合且可以一体旋转,其凹部248与叶片转子232在内周侧转子211的内侧区划出第一压力室256及第二压力室257。进而,通过向这些第一压力室256及第二压力室257的工作油的给排即工作油压的导入控制,可变更叶片转子232相对于内周侧转子211的相对的相位,其结果,可变更内周侧转子211与外周侧转子212之间相对的相位。在此,内周侧转子211与外周侧转子212之间相对的相位,其至少可以电角度的180°向提前角侧或滞后角侧改变,电动机210的状态可设定在内周侧转子211的永久磁铁211a与外周侧转子212的永久磁铁212a之间同极的磁极彼此对向配置的弱励磁状态、及内周侧转子211的永久磁铁211a与外周侧转子212的永久磁铁212a之间异极的磁极彼此对向配置的强励磁状态之间的适宜的状态。
并且,将外周侧转子212的驱动力传递到输出轴216上的传动板231分别固定于外周侧转子212及叶片转子232的轴线方向两端面上,在由此被包围的这些外周侧转子212、叶片转子232及两传动板231、231之间的图24所示的空间258,沿周向可转动地配置成为一体的内周侧转子211及罩233。内周侧转子211及罩233的一体部件,以浮置状态旋转自如地设置在空间258内(即,未与传动板231、231及输出轴216固定)。
另外,例如如图27A所示,在内周侧转子211的永久磁铁211a与外周侧转子212的永久磁铁212a成为同极配置的强励磁状态、及例如如图27B所示,内周侧转子211的永久磁铁211a与外周侧转子212的永久磁铁212a成为异极配置的弱励磁状态下,例如如图28所示,由于感应电压的大小变化,使电动机210的状态在强励磁状态和弱励磁状态之间变化,由此可改变感应电压常数Ke。
该感应电压常数Ke,是例如由各转子211、212的旋转在定子绕组213a的绕组端被感应的感应电压的转速比,还可以用极对数p、电动机外径R、电动机积厚L、磁通密度B、转数T的乘积作为Ke=8×p×R×L×B×T×π记述。由此,通过在强励磁状态和弱励磁状态之间改变电动机210的状态,由内侧转子211的永久磁铁211a与外周侧转子212的永久磁铁212a产生的励磁磁通的磁通密度B的大小就改变,感应电压常数Ke就被变更。
在此,例如如图29A所示,电动机210的转矩与感应电压常数Ke和通过定子绕组213a中的电流的乘积成比例(转矩∝(Ke×电流))。
另外,如图29B所示,应电动机210的磁场削弱损失与感应电压常数Ke和转速的乘积成比例(磁场削弱损失∝(Ke×转速)),因此,电动机210的许用转速与感应电压常数Ke和转速的乘积的倒数成比例(许用转速∝(1/(Ke×转速)))。
即,例如如图30所示,在感应电压常数Ke相对较大的电动机210中,虽然其可运转的转速相对降低,但可输出相对较大的转矩,另一方面,在感应电压常数Ke相对较小的电动机210中,其可输出的转矩相对减小,但其运转可达到相对较高的转速,因此,相对于转矩及转速的可运转区域根据感应电压常数Ke而变化。
因此,例如如图31A所示的实施例所述,以感应电压常数Ke随电动机210的转速增大而向减小的方向变化(例如,以依次向A、B(<A)、C(<B)变化)的方式进行设定,由此,与不使感应电压常数Ke变化的情况(例如第一~第三比较例)相比,相对于转矩及转速的可运转区域扩大。
另外,电动机210的输出功率,其与从感应电压常数Ke和通过定子绕组213a中的电流和转速的乘积中减去磁场削弱损失及其它损失所得的值成比例(输出功率∝(Ke×电流×转速-磁场削弱损失-其它损失))。即,例如如图31B所示,在感应电压常数Ke相对较大的电动机210中,其可运转的转速相对降低,但在相对低的转速区域的输出功率增大,另一方面,在感应电压常数Ke相对较小的电动机210中,其在相对低的转速区域的输出功率减小,但运转可达到相对高的转速,并且在相对高的转速的输出功率增大,以相对于转矩及转速的可运转区域根据感应电压常数Ke而变化。因此,以随电动机210的转速增大感应电压常数Ke向减小的方向变化(例如,以依次向A、B(<A)、C(<B)变化)的方式进行设定,由此,与不使感应电压常数Ke变化的情况(例如第一~第三比较例)相比,相对于输出功率及转速的可运转区域扩大。
另外,电动机210的效率与从对定子绕组213a的输入电力中减去铜损和磁场削弱损失及其它损失所得的值再除以输入电力所得的值成比例(效率∝((输入电力-铜损-磁场削弱损失-其它损失)/输入电力))。
因此,从相对低的转速区域到中等转速区域,选择相对大的感应电压常数Ke,从而,为输出希望的转矩所必需的电流减小且铜损减小。
而且,从中等转速区域到相对高的转速区域,选择相对小的感应电压常数Ke,从而,弱励磁电流减小且磁场削弱损失减小。
由此,例如如图32A所示的实施例,以感应电压常数Ke随电动机210的转速增大而向减小的方向变化的方式进行设定,由此,与不使感应电压常数Ke变化的情况(例如,图32B所示的第二比较例)相比,转速及相对于转速的可运转区域扩大,并且电动机210的效率为规定效率以上的高效率区域E扩大,进而,可达到的最高效率的值增大。
如上所述,根据本实施方式,首先,永久磁铁211a及永久磁铁212a沿圆周方向配置在内周侧转子211及外周侧转子212上,由此,可根据内周侧转子211的永久磁铁211a产生的励磁磁通有效地增大或减小例如外周侧转子212的永久磁铁212a产生的励磁磁通交链定子绕组213a的交链磁通量。而且,在强励磁状态下,可将电动机210的转矩常数(即,转矩/相电流)设定为相对高的值,且可以不减小电动机运转时的电流损失,或者,不改变控制对定子绕组213a的通电的变流器的输出电流的最大值,而增大电动机210输出的最大转矩值。
并且,转动机构214,其通过向由相对外周侧转子212可一体旋转而设置的叶片转子232与相对内周侧转子211可一体旋转设置的罩233在内周侧转子的内侧区划出的第一压力室256、...、256及第二压力室257、...、257给排工作油,改变内周侧转子211及外周侧转子212之间的相对相位,从而,可抑制电动机210复杂化,并且可在希望的定时容易且适当地变更感应电压常数,其结果,可以扩大可运转的转速范围及转矩范围,并可在提高运转效率的同时扩大可高效率运转的范围。
进而,能够通过控制向第一压力室256、...、256及第二压力室257、...、257的工作油的供给量,在弱励磁状态和强励磁状态之间的电角度180°范围内,无级变更内周侧转子211及外周侧转子212之间的相对相位。
再者,叶片转子232及罩233在内周侧转子211的内侧区划出第一压力室256、...、256及第二压力室257、...、257,因此,能够抑制电动机210的尤其是轴线方向厚度的增大,从而能够实现小型化。
具体来说,将工作油供给到由叶片转子232的叶片部236、...、236与罩233的凹部248、...、248区划成的第一压力室256、...、256,并将工作油从第二压力室257、...、257排出,则可使罩233与叶片转子232之间的相对相位向第一压力室256、256扩大的方向变更,其结果,使一体设置在罩233的外侧的内周侧转子211与一体设置在叶片转子232上的外周侧转子212之间的相对相位变更,成为弱励磁状态。另一方面,反之,在将工作油供给到第二压力室257、...、257,并将工作油从第一压力室256、...、256排出时,则使罩233与叶片转子232之间的相对相位向第二压力室257、...、257扩大的方向变更,其结果,使内周侧转子211与外周侧转子212之间的相对相位变更,成为强励磁状态。这样,作为转动机构214,使用具有叶片转子232和罩233的简易的叶片式传动机构,从而,可以切实地抑制电动机210复杂化,并且可在希望的定时容易且适当地变更感应电压常数。
并且,叶片转子232通过以覆盖轴线方向的端面的方式固定在外周侧转子212上的传动板231、231一体设置在外周侧转子212上,并且,也一体设置在输出外周侧转子212的驱动力的输出轴216上,因此,可以将外周侧转子212的旋转直接耦合而传递到输出轴216,另一方面,向第一压力室256、...、256及第二压力室257、...、257导入的工作油的压力,主要用于一体设于内周侧转子211的内侧的罩233与叶片转子232之间的相对相位即内周侧转子211与外周侧转子212之间的相对相位的变更。因而,能够将由工作油产生的必需的压力抑制在较低的压力。
还有,工作油经由叶片转子232对第一压力室256、...、256及第二压力室257、...、257给排,因此,能够抑制伴随工作油的流路形成造成的轴线方向厚度的增大。
并且,在本实施方式中,外周侧转子212及内周侧转子211旋转时,第一压力室256、...、256或第二压力室257、...、257的工作油与包含在其中的杂质(污染物)一起在离心力作用下,自贯通罩233形成的所有通孔233b、...、233b分别以一定的量向外周侧移动,并经由内周侧转子211和罩233之间的螺旋状流路251排出。由此,能够抑制包含在工作油中的杂质向形成第一压力室256、...、256及第二压力室257、...、257的凹部248、...、248的底壁面248a的堆积。并且,由于对所有的第一压力室256、...、256或所有的第二压力室257、...、257的每个,形成有与流通路251连通的通孔233b,因此,对于每一个都能够抑制杂质的堆积。另外,从第一压力室256、...、256或第二压力室257、...、257排出的工作油通过内周侧转子211和罩233之间的流路251排出,因此,能够使内周侧转子211及罩233冷却。
在此,流路251构成为沿周向延伸的螺旋状,因此,在外周侧转子212及内周侧转子211旋转时,在旋转力作用下,将工作油从连通所有的第一压力室256、...、256或所有的第二压力室257、...、257的各通孔233b吸出并自对应于内周侧转子211的罩233的旋转方向的端面233B排出。这样,螺旋状流路251作为螺旋泵发挥作用,将工作油与杂质一起从第一压力室256、...、256或第二压力室257、...、257吸出并排出,因此,能够有效地抑制杂质的堆积。另外,工作油通过内周侧转子211和罩233之间的螺旋状流路251排出,因此,能够使内周侧转子211及罩233的整体得到均匀地冷却。并且,自内周侧转子211的罩233的端面233B排出的工作油,从内周侧转子211和各传动板231、231之间的间隙259、内周侧转子211和外周侧转子212之间的缝隙260中通过,也使外周侧转子212得到冷却。并且,工作油在离心力作用下,经由一对传动板231、231和外周侧转子212之间的间隙向外侧排出,并附着在定子213的主要是定子绕组213a上,也可以使定子213得到冷却。
另外,流路251构成为沿周向延伸的螺旋状,因此,通过形成螺旋口,从而例如在干起动时可以良好地进行排气,能够使第一压力室256、...、256及第二压力室257、...、257迅速充满工作油,并且能够将工作油的排出流量抑制在对杂质的排出必要的且对工作不产生影响的最小限度的排出流量。
另外,如果没有必要作为螺旋泵发挥作用,也可以使流路251形成沿轴向延伸且与各通孔233b、...、233b一对一连通的多个流路。
另外,转动机构214只要是可以变更内周侧转子211和外周侧转子212之间的相对相位即可。其构成为:具有相对外周侧转子212可一体旋转地设置的第一部件、一体固定于内周侧转子211的内侧并与第一部件一起在内周侧转子211的内侧区划出压力室的第二部件,通过向压力室供给工作流体,使内周侧转子211及外周侧转子212的至少任一者绕旋转轴线旋转,由此可以变更内周侧转子211和外周侧转子212之间的相对相位。例如也可应用于下述结构等,设置由螺旋花键结合在一体固定于内周侧转子211的内侧的第二部件的内侧的作为第一部件的内齿轮,并通过向压力室供给工作油,使内齿轮沿轴线方向滑动,通过螺旋花键的扭转使内周侧转子211相对于外周侧转子212相对地转动。
下面对以上说明的第三实施方式的电动机的要点进行汇总。
(3-1)一种电动机,具有内周侧转子和外周侧转子,所述内周侧转子沿周向配置有内周侧永久磁铁;所述外周侧转子沿周向配置有外周侧永久磁铁;所述内周侧转子与所述外周侧转子各自的旋转轴线同轴配置,所述电动机具有转动装置,所述转动装置通过使所述内周侧转子及外周侧转子的至少任一者绕所述旋转轴线旋转,可以变更所述内周侧转子和外周侧转子之间的相对的相位,
所述转动装置具有:第一部件,其相对于所述外周侧转子一体且可旋转地设置;第二部件,其一体固定在所述内周侧转子的内侧,且与所述第一部件一起在所述内周侧转子的内侧区划出压力室,通过将所述工作流体供给到所述压力室来变更所述内周侧转子和所述外周侧转子之间的相对相位,
在所述第二部件上,形成有自所述压力室贯通到外周侧的通孔,在所述内周侧转子和所述第二部件之间形成有与所述通孔连通的流路。
根据该电动机,在内周侧转子及外周侧转子上,沿周向配置有永久磁铁,由此,可以根据内周侧转子的永久磁铁产生的励磁磁通,有效地增大或减小例如外周侧转子的永久磁铁产生的励磁磁通交链定子绕组的交链磁通量。而且,在强励磁状态下,可以将电动机的转矩常数(即,转矩/相电流)设定为较高的值,且可以不减小电动机运转时的电流损失,或者,不改变控制定子绕组的通电的变流器的输出电流的最大值,而增大电动机输出的最大转矩值。
并且,转动装置通过将工作流体供给到由相对外周侧转子可一体旋转而设置的第一部件、相对内周侧转子可一体旋转而设置的第二部件在内周侧转子的内侧区划出的压力室,而使内周侧转子和外周侧转子之间的相对相位变更,因此,能够抑制电动机复杂化,并且可在希望的定时容易且适当地变更感应电压常数,其结果,可以扩大可运转的转速范围及转矩范围,并且能够在提高运转效率的同时扩大可高效率运转的范围。
另外,通过控制工作流体对压力室的供给量,可将外周侧转子和内周侧转子之间的相对相位设定在所希望的相位。
还有,在外周侧转子和内周侧转子旋转时,能够将工作流体与其中含有的杂质(污染物)一起经由第二部件中自压力室向外周侧贯通形成的通孔、内周侧转子和第二部件之间的流路从压力室排出,从而,能够抑制工作流体中包含的杂质向压力室的壁面的堆积。另外,自压力室排出的工作流体通过内周侧转子和第二部件之间的流路排出,因此,能够使内周侧转子及第二部件得到冷却。
(3-2)如(3-1)所述的电动机,所述第一部件是配置于所述内周侧转子的内侧且具有多个叶片部并一体设置于所述外周侧转子上的叶片转子,
所述第二部件是一体设置于所述内周侧转子的内侧的罩,其具有多个凹部,这些凹部可转动地容纳所述叶片转子的所述叶片部且与该叶片部分别区划出所述压力室,
对于多个所述压力室,分别形成有连通所述流路的所述通孔。
根据该电动机,第一部件是具有多个叶片部的叶片转子,第二部件是具有多个凹部的罩,这些凹部可转动地容纳叶片转子的叶片部且与叶片部分别区划出压力室,在这种情况下,由于对于多个压力室分别形成有连通流路的通孔,因此,能够分别对于多个压力室抑制杂质的堆积。
并且,由于叶片转子及罩在内周侧转子的内侧区划出压力室,因此,尤其是能够抑制旋转轴线方向的厚度的增大,实现小型化。
(3-3)如(3-2)所述的电动机,所述流路构成沿周向延伸的螺旋状且与多个所述压力室分别形成的所述通孔连通,该流路的端部在所述内周侧转子的端面开口。
根据该电动机,由于流路构成为沿周向延伸的螺旋状,因此,在外周侧转子及内周侧转子旋转时,在旋转力作用下,将工作流体从多个压力室各自的通孔吸出并自内周侧转子的端面排出。这样,螺旋状流路作为螺旋泵发挥作用,将压力室的工作流体与杂质一起吸出并排出,因此,能够有效地抑制杂质的堆积。另外,自压力室排出的工作流体通过内周侧转子和第二部件之间的螺旋状流路被排出,因此,能够使内周侧转子及第二部件的整体得到均匀地冷却。
以上所说明的实施方式是为实施本发明的优选实施方案,不是对本发明的限定。只要在不脱离本发明的宗旨和思想的情况下,任何补充、修改和变形都属于本发明的保护范围。因此,本发明不限定于上述实施方式,其保护范围由权利要求进行限定。
Claims (10)
1.一种电动机,具有沿周向配置的内周侧永久磁铁的内周侧转子和具有沿周向配置的外周侧永久磁铁的外周侧转子各自的旋转轴线同轴配置,所述电动机具有转动装置,该转动装置通过使所述内周侧转子及所述外周侧转子的至少任一者绕所述旋转轴线旋转,可以变更所述内周侧转子和所述外周侧转子之间的相对的相位,其特征在于:
所述转动装置具有:第一部件,其相对于所述外周侧转子一体且可旋转地设置;第二部件,其一体固定在所述内周侧转子的内侧,且与所述第一部件一起在所述内周侧转子的内侧区划出压力室,
通过将工作流体供给到所述压力室来变更所述内周侧转子和所述外周侧转子之间的相对相位,
具有使供给到所述压力室的所述工作流体从所述压力室向外侧漏出的连通路,
所述连通路是自设于所述第二部件上的所述压力室向所述第二部件的外周侧沿着径向贯通的通孔。
2.如权利要求1所述的电动机,其中,在所述内周侧转子和所述第二部件之间形成有与所述通孔连通的流路。
3.如权利要求2所述的电动机,其中,所述第一部件是配置在所述内周侧转子的内侧并且具有多个叶片部,且一体设置于所述外周侧转子上的叶片转子,
所述第二部件是一体设置于所述内周侧转子内侧的罩,其具有多个凹部,该多个凹部可旋转地容纳所述叶片转子的所述各叶片部且与这些叶片部一起分别区划出所述压力室,
在多个所述压力室的每一个中形成有与所述流路连通的所述通孔。
4.如权利要求3所述的电动机,其中,所述流路构成沿周向延伸的螺旋状,与多个所述压力室的每一个中形成的所述各通孔连通,
该流路的两个端部分别在所述内周侧转子的两个端面开口。
5.如权利要求1所述的电动机,其中,所述第一部件是配置在所述内周侧转子的内侧并一体设置于所述外周侧转子上的叶片转子,
所述第二部件是一体设置于所述内周侧转子内侧的罩,其具有凹部,该凹部可旋转地容纳所述叶片转子的叶片部且与该叶片部一起区划出所述压力室,
将所述外周侧转子的驱动力传递到输出轴的端板被固定在所述外周侧转子及所述叶片转子的轴线方向两端部,在由此被包围的这些外周侧转子以及叶片转子之间的空间,沿周向可转动地配置所述内周侧转子,
在所述端板上,在所述外周侧转子和所述内周侧转子之间的间隙的侧部形成有通孔。
6.如权利要求1所述的电动机,其中,所述通孔是连通从所述压力室到所述内周侧转子及所述外周侧转子之间的间隙的沿着径向延伸的流体通路。
7.如权利要求6所述的电动机,其中,在所述压力室的壁部形成有切口部,该切口部与叶片转子的相对位置无关,使所述流体通路可以总是向所述压力室开口,
所述叶片转子配置在所述内周侧转子的内侧并且具有多个叶片部,且一体设置于所述外周侧转子上。
8.如权利要求7所述的电动机,其中,在将所述外周侧转子的驱动力传递到输出轴的端板上形成有所述流体通路。
9.如权利要求8所述的电动机,其中,在所述端板上形成有自所述间隙向所述外周侧转子的端面延伸的第二流体通路。
10.如权利要求9所述的电动机,其中,所述第二流体通路形成于一对端板这两者上,设于所述一对端板中的一个上的所述第二流体通路和设于所述一对端板中的另一个上的所述第二流体通路在圆周方向其相位相互不同。
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