CN102224660A - 电机锁定装置及车辆驱动装置 - Google Patents
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Abstract
提供能够以较简单的结构锁定转子,并且有利于装置的小型化的电机锁定装置。该电机锁定装置(20)被应用到电动发电机(3),该电动发电机(3)具有被设置成能够绕共通的轴线(CL)相对旋转的定子(10)及转子(11),并且在转子(11)上沿周向排列地设有朝向定子(10)突出的多个转子凸极部(13),其中,该电机锁定装置(20)具备:锁定板(21),其被固定成不能绕轴线(CL)旋转,并且能够在插入到转子(11)的转子凸极部(13)间的锁定位置和从转子(11)的转子凸极部(13)间取出并除去的解除位置之间移动;以及致动器(22),其对锁定板(21)在锁定位置和解除位置之间进行驱动。
Description
技术领域
本发明涉及适合使用于在转子上设有沿周向排列的多个凸部的电机的电机锁定装置及具备该电机的车辆驱动装置。
背景技术
已知如下磁阻电机:在定子上沿周向以等间隔设置多个励磁部,同时将朝向定子突出的多个凸部沿周向以等间隔设置到转子,通过对定子的各励磁部按照规定的顺序励磁使转子旋转。在这种磁阻电机中,已知停止时对转子进行锁定以防止转子旋转的技术。例如,已知一种如下所述的技术:将转子设置成能够沿轴线方向移动,同时设置对该转子沿着轴线向一方施力的压缩弹簧,停止时压缩弹簧使转子向一方移动,使设在转子的制动蹄与设在外壳的摩擦部件接触,从而锁定转子的旋转(参照专利文献1)。此外,作为与本发明相关的现有技术文献有专利文献2。
专利文献1:日本特开平10-210708号公报
专利文献2:日本特开平9-156387号公报
发明的开示
发明要解决的课题
在专利文献1的装置中,需要在转子的侧方设置制动蹄的同时与该制动蹄相向地在外壳设置摩擦部件,所以装置在轴线方向变长,有可能造成装置的大型化。此外,为了使制动蹄和摩擦部件接触或分离,需要将转子设置成能够沿轴线方向移动,有可能造成装置变得复杂。
发明内容
解决课题的手段
为此,本发明的目的在于,提供一种能够以较简单的结构锁定转子,并且有利于装置的小型化的电机锁定装置及车辆驱动装置。
本发明的电机锁定装置,其被应用于具有一对旋转体的电机,其中上述一对旋转体被设置成能够绕共通的轴线相对旋转,该一对旋转体的一方为定子而另一方为转子,在作为上述转子的旋转体设置有多个沿周向排列且朝向作为上述定子的旋转体突出的凸部,该电机锁定装置的特征在于,具备:锁定部件,其被固定成不能绕上述轴线旋转,并且能够在被插入到作为上述转子的旋转体的凸部间的锁定位置和从作为上述转子的旋转体的凸部间被取出后的解除位置之间移动;以及驱动单元,其对上述锁定部件在上述锁定位置和上述解除位置之间进行驱动。
按照本发明的电机锁定装置,通过使锁定部件向锁定位置移动,能够用该锁定部件锁定构成转子的旋转体。此时,利用设在构成转子的旋转体上的多个凸部能够锁定该旋转体,因此无需在构成转子的旋转体上设置与锁定部件卡合的部件。因此,能够以较简单的结构锁定转子,同时能够实现装置的小型化。
在本发明的电机锁定装置的一方式中,可以在作为上述转子的旋转体设置有保护部件,该保护部件覆盖上述多个凸部的表面中的与上述锁定位置的上述锁定部件接触的部分。此时,能够通过保护部件从锁定部件保护凸部。
在本发明的电机锁定装置的一方式中,上述多个凸部从作为上述转子的旋转体沿径向突出,上述锁定部件从上述轴线方向被插入到作为上述转子的旋转体的凸部间,作为上述转子的旋转体具备卡合部,该卡合部具有多个突出部,这些突出部与上述多个凸部数量相同,并且该多个突出部隔着供上述锁定部件能够插入的间隙而以与上述多个凸部相同的间隔沿周向设置且周向的宽度大于上述凸部,上述多个突出部分别配置在上述凸部的上述轴线方向上的外侧,且与作为上述转子的旋转体一体旋转。在该方式中,使锁定部件向锁定位置移动时能够使锁定部件与周向的宽度大于凸部的突出部啮合。此时,能够防止锁定部件与凸部啮合,能够从锁定部件保护凸部。
在本发明的电机锁定装置的一方式中,作为上述定子的旋转体可以配置在作为上述转子的旋转体的外周,作为上述转子的旋转体的上述轴线方向的长度被设定为长于作为上述定子的旋转体,以使得上述多个凸部从作为上述定子的旋转体露出,上述锁定部件被配置在上述多个凸部中的从作为上述定子的旋转体露出的部分的径向外侧。由此通过将锁定部件配置在作为转子的旋转体的径向外侧,能够防止电机锁定装置在轴线方向变长。因此,能够进一步实现装置的小型化。
作为在构成转子的旋转体设有多个凸部的电机,已知磁阻电机。因此,上述电机可以为设置有多个励磁部的磁阻电机,在作为上述定子的旋转体且沿周向以等间隔配置上述多个励磁部,并且通过使上述多个励磁部按照规定的顺序励磁而使作为上述转子的旋转体旋转。
本发明的车辆驱动装置,其具备磁阻电机以及内燃机,上述车辆驱动装置能够利用从上述内燃机输出的动力及从上述磁阻电机输出的动力对驱动轮进行驱动,其中,在所述磁阻电机中设置有作为转子的第1旋转体以及配置于上述第1旋转体的外周且作为定子的第2旋转体,上述第1旋转体与上述第2旋转体被设置成能够绕共通的轴线相对旋转,并且在上述第1旋转体设置有多个沿周向排列且朝向上述第2旋转体突出的凸部,其特征在于,具备电机锁定装置,该电机锁定装置具有:锁定部件,该锁定部件不能绕上述轴线旋转地被固定于上述车辆的车身,并且能够在被插入到上述第1旋转体的凸部间的锁定位置和从上述第1旋转体的凸部间被取出后的解除位置之间移动;以及驱动单元,其对上述锁定部件在上述锁定位置和上述解除位置之间进行驱动。
按照本发明的车辆驱动装置,与上述的本发明的电机锁定装置一样利用设在第1旋转体上的多个凸部能够锁定该第1旋转体。因此,能够以较简单的结构锁定转子,并且实现装置的小型化。
在本发明的车辆驱动装置的一方式中,可以在上述第1旋转体设有保护部件,该保护部件对上述多个凸部的表面中与上述锁定位置的上述锁定部件接触的部分进行覆盖。此时,能够通过保护部件从锁定部件保护凸部。
在本发明的车辆驱动装置的一方式中,上述锁定部件可以从上述轴线方向插入到上述第1旋转体的凸部间,上述第1旋转体具有多个突出部,这些突出部与上述多个凸部数量相同,并且经能够插入上述锁定部件的间隙以与上述多个凸部相同的间隔沿周向设置且周向的宽度大于上述凸部,上述突出部分别配置在上述凸部的上述轴线方向外侧且与上述第1旋转体一体旋转。此时,能够使锁定部件与卡合部的突出部啮合,因此能够防止锁定部件与凸部啮合。因此,能够从锁定部件保护凸部。
在本发明的车辆驱动装置的一方式中,上述第1旋转体的上述轴线方向的长度可以被设定成长于上述第2旋转体,以使上述多个凸部从上述第2旋转体露出,上述锁定部件被配置在上述多个凸部中从上述第2旋转体露出的部分的径向外侧。此时,能够防止电机锁定装置在轴线方向变长,因此能够使装置更为小型化。
附图说明
图1为表示本发明的第1实施方式所涉及的驱动装置的简要图。
图2为对图1的驱动装置的第1电动发电机进行放大表示的图。
图3为表示沿着图2的III-III线剖开的第1电动发电机的截面的图。
图4为对设在第1实施方式所涉及的驱动装置的第1变形例的第1电动发电机的局部进行放大表示的图。
图5为表示第1变形例的其他例子的图。
图6为对设在第1实施方式所涉及的驱动装置的第2变形例的第1电动发电机的局部进行放大表示的图。
图7为表示第2变形例的其他例子的图。
图8为表示本发明的第2实施方式所涉及的驱动装置所具备的第1电动发电机的图。
图9为从图8的箭头IX方向看到的图8的第1电动发电机的图。
图10为表示将本发明的电机锁定装置应用到轮毂电机(In-wheel motor)的例子的图。
图11为表示的沿着图10的XI-XI线剖开的车轮的截面的图。
具体实施方式
(第1实施方式)
图1为表示本发明的第1实施方式所涉及的驱动装置的简要图。该驱动装置1搭载于车辆。如图1所示,驱动装置1具备内燃机2、作为电动机及发电机发挥功能的第1电动发电机(第1MG)3及第2电动发电机(第2MG)4。内燃机2及第2MG4为车辆的行驶用动力源。因此,该车辆由将内燃机2及第2MG4作为行驶用动力源搭载的混合动力车辆构成。众所周知,上述内燃机2及第2MG4搭载于混合动力车辆,所以省略详细的说明。内燃机2的曲轴2a、第1MG3的输出轴3a及第2MG4的输出轴4a均与动力分割机构5连接。众所周知,动力分割机构5切换内燃机2、第1MG3及第2MG4的连接状态来切换从内燃机2、第1MG3及第2MG4的各个输出的动力的传递目的地。动力分割机构5例如由行星齿轮机构构成。从动力分割机构5输出的动力,经由减速机6传递到车辆的驱动轮7。
图2及图3是对第1MG3放大表示的图。其中,图2为从图3的箭头II方向看到的第1MG3的图,图3表示沿着图2的III-III线剖开的第1MG3的截面。如图2所示,第1MG3具备定子10和转子11。定子10和转子11被设置成,能够绕着共通的轴线CL相对旋转。此外,定子10配置于转子11的外周。输出轴3a与转子11连接,并与其一体旋转。转子11具备圆筒状的转子主体12和从转子主体12的外周面12a向径向外侧突出的多个(在图2中为6个)转子凸极部13。这些转子凸极部13被设置成,在外周面12a沿周向等间隔排列。
定子10具备圆筒状的定子主体14、从定子主体14的内周面14a向径向内侧突出的多个(在图2中为8个)定子凸极部15。这些定子凸极部15被设置成,在内周面14a沿周向等间隔排列。其中,定子凸极部15的高度被设置成,在定子10和转子11相对旋转时定子凸极部15不与转子凸极部13碰撞。在各定子凸极部15上,分别卷绕了流动有励磁电流的线圈16。对这些各线圈16沿周向按照顺序供给励磁电流,由此对各定子凸极部15沿周向按照顺序进行励磁。于是,通过被励磁的定子10的定子凸极部15沿周向按照顺序拽拉转子11的转子凸极部13,对转子11进行旋转驱动。即,第1MG3由开关磁阻电机构成。其中,对各线圈16的励磁电流的控制方法,只要与开关磁阻电机中一般使用的控制方法相同即可,所以省略详细的说明。这样通过第1MG3进行旋转驱动,转子11的转子凸极部13相当于本发明的凸部,定子10的定子凸极部15相当于本发明的励磁部。此外,转子11相当于第1旋转体,定子10相当于第2旋转体。
在第1MG3上设有电机锁定装置20A。电机锁定装置20A具备作为锁定部件的锁定板21、作为对该锁定板21进行驱动的驱动单元的致动器22。锁定板21为具有与转子11相同直径的圆板,且被设置成与转子11同轴且与转子11的侧面相向。在锁定板21设有多个(在图2中为6个)锁定齿21a,这些锁定齿21a沿周向等间隔配置,以使得它们能够分别插入规定位置的转子11的转子凸极部13间。各锁定齿21a被设置成,其周向的宽度稍小于转子11的转子凸极部13间的宽度。另外,锁定板21被设置成,在多个锁定齿21a分别被插入到转子11的转子凸极部13间的锁定位置和这些多个锁定齿21a从转子11的转子凸极部13间被取出并除去的解除位置之间能够向轴线CL方向移动,并且不能绕着轴线CL旋转。致动器22对锁定板21在锁定位置和解除位置之间进行驱动。其中,致动器22可以由电动式或液压式等公知的构成,所以省略详细的说明。
致动器22的动作通过电动发电机控制单元(MGCU)30进行控制。MGCU30由包含微处理器及其动作所需的RAM、ROM等周边设备的计算机构成,例如基于车辆所要求的驱动力及与第1MG3、第2MG4连接的蓄电池(未图示)的充电状态等,使第1MG3及第2MG4作为电动机或者发电机发挥功能地切换其动作。此时,MGCU30经由逆变器31控制第1MG3及第2MG4的动作。
MGCU30在应当控制第1MG3的转子11的规定的锁定条件成立的情况下控制致动器22以使锁定板21向锁定位置移动。其中,规定的锁定条件,在例如无需使第1MG3作为电动机及发电机动作的情况下判断为成立。此时,MGCU30首先进行转子11的定位。在该定位中,使锁定板21向锁定位置移动时,使转子11旋转至各锁定齿21a不与转子11的各转子凸极部13碰撞的规定位置。然后,MGCU30在定位结束之后,控制致动器22以使锁定板21向锁定位置移动。其中,在解除转子11的锁定的情况下,控制致动器22以使锁定板21向解除位置移动。
这样通过使锁定板21向锁定位置移动而在各转子凸极部13间分别插入锁定齿21a,能够使这些锁定齿21a和各转子凸极部13啮合而锁定转子11。另一方面,通过将锁定板21向解除位置移动,能够解除各锁定齿21a和各转子凸极部13的啮合而解除转子11的锁定。
如以上所进行的说明,按照第1实施方式所涉及的驱动装置1,将设在锁定板21上的多个锁定齿21a插入转子11的各转子凸极部13间,并利用这些转子凸极部13锁定转子11。因此,无需在转子11新设用于与锁定齿21a卡合的卡合部件。从而,能够以简单的结构锁定转子11,同时能够实现装置的小型化。
图4~图7表示第1实施方式所涉及的驱动装置1的变形例。图4为对第1变形例的转子11的局部进行放大表示的立体图。如该图所示在第1变形例中,各转子凸极部13分别设有保护部件40。除此之外,与上述的驱动装置1相同。保护部件40被设置成,对转子凸极部13的表面中与锁定位置的锁定齿21a相向的部分、即与锁定齿21a啮合的部分进行覆盖。其中,保护部件40的厚度被设定成,锁定齿21a被插入到转子凸极部13间时保护部件40不与锁定齿21a干涉。保护部件40例如可以由橡胶等弹性材料制成,还可以由金属材料制成。在该第1变形例中,使锁定板21向锁定位置移动时防止转子凸极部13与锁定齿21a直接啮合。因此,能够从锁定齿21a保护转子凸极部13。
各保护部件40可以分别被安装到不同的各转子凸极部13,还可以如图5所示一体设置在板部件41上并安装到各转子凸极部13。该板部件41通过如下方式制作即可:例如在板部件41中的在各转子凸极部13的侧方配置的部分41a的两侧分别留下构成保护部件40的部分地切断一枚电磁钢板,并将留下的这些部分如图5所示全部向相同方向折弯。此时,保护部件40和板部件41以相同的材料形成。这样通过将各保护部件40一体设置于板部件41,能够减少保护部件40的安装作业的时间和劳力。
图6为对第2变形例的转子11的局部进行放大表示的立体图。在该变形例中,转子11在与锁定板21相向的转子11的侧面具备作为卡合部的端面盘50。端面盘50安装在转子11,并与转子11一体旋转。端面盘50具备配置于转子主体12的侧面的圆板部50a、分别配置于各转子凸极部13的侧面的突出部50b。圆板部50a形成为与转子主体12的截面相同的形状。另一方面,突出部50b形成为其周向的宽度W2大于转子凸极部21a的周向的宽度W1,且在突出部50b间设有锁定齿21b能够插入的间隙。其中,突出部50b的高度与转子凸极部13的高度相同。按照该第2变形例,能够在使锁定板21向锁定位置移动时使锁定齿21a和端面盘50的突出部50b啮合而锁定转子11。此时,由于转子凸极部13与锁定齿21a啮合,因此能够从锁定齿21a保护转子凸极部13。
其中,在第2变形例中,可以对锁定齿21a的形状及突出部50b的形状进行适当变更。例如,如图7所示,可以将锁定齿21a形成为圆锥台状。此时,端面盘50的突出部50b形成为,在突出部50b间插入锁定齿21b时不产生沿周向的松动。即。以使突出部50b间的距离稍大于锁定齿21b的根部直径的程度设定突出部50b的宽度W2。即使在这种情况下也能够防止转子凸极部13与锁定齿21a啮合,因此能够从锁定齿21a保护转子凸极部13。
(第2实施方式)
接着参照图8及图9对本发明的第2实施方式所涉及的驱动装置进行说明。图8及图9表示第2实施方式的驱动装置1所具备的第1MG3。其中,图8是从图9的箭头VIII方向看第1MG3的图,图9为从图8的箭头IX方向看第1MG3的图。在第2实施方式中除第1MG3以外的部分与上述的第1实施方式相同,所以省略说明。此外,对于第1MG3的与第1实施方式共通的部分,标记相同的标号并省略说明。
如图9所示在第2实施方式的第1MG3中,转子11的轴线CL方向的长度长于定子10,以使各转子凸极部13向定子10的外侧露出。电机锁定装置20B具备配置于转子11中从定子10露出的部分的径向外侧的作为锁定部件的锁定杆60、和对锁定杆60进行驱动的作为驱动单元的致动器61。如图8所示在锁定杆60的一方的端部设有锁定齿60a,该锁定齿60a插入到转子凸极部13间而与转子凸极部13啮合。如图8所示锁定杆60,能够在该锁定齿60a被插入到转子凸极部13间的锁定位置和从转子凸极部13间取出并除去的解除位置之间进行旋转移动地被支柱62支承。致动器61对锁定杆60在锁定位置和解除位置进行驱动。
在该电机锁定装置20B中,通过使锁定杆60向锁定位置移动能够使锁定齿60a和转子凸极部13啮合,因此能够锁定转子11。另一方面,在使锁定杆60向解除位置移动的情况下其啮合被解除,因此能够解除转子11的锁定。
在该实施方式中,能够利用转子11的转子凸极部13锁定转子11,因此能够以较简单的结构锁定转子11。此外,在该实施方式中,由于转子杆60配置在转子11的径向外侧,因此能够抑制第1MG3在轴线方向变长。因此,能够实现装置的小型化。其中,锁定齿60a的形状只要能够插入转子凸极部13间且能够与转子凸极部13啮合的形状即可,例如可以为钩状。
本发明不限于上述的各实施方式,还可以以各种实施方式实施。例如,本发明的电机锁定装置不限于上述的电机,还可以应用到转子具备沿周向排列地配置且沿径向突出的多个凸部的各种电机。例如,可以应用到转子被配置于定子的外周,且朝向定子突出的多个凸部沿周向排列在转子的内周面的电机。此外,还可以应用到将转子和定子均设置成能够绕轴线CL旋转的电机。进而,还可以应用到在转子凸极部设有磁铁的电机。
应用了本发明的电机锁定装置的电机,不限于设置到车辆驱动装置的电机。例如,如图10及图11所示,可以应用到设在车轮70内且驱动该车轮70的电机71的所谓轮毂电机。图10是从图11的箭头X方向看车轮70的图,图11表示沿着图10的XI-XI线剖开的车轮70的截面。其中,对于图10及图11的与上述各实施方式共通的部分,标记相同的标号并省略说明。在这种电机71中,定子72被固定于车身,并在该定子72的外周将转子73配置成同轴。另外,轮胎74安装于转子73的外周。作为该电机71使用开关磁阻电机的情况下,在转子73的内周面设有朝向定子72突出的多个转子凸极部73a。为此,将电机锁定装置20C设置成,如图11所示能够将锁定齿21a插入到这些转子凸极部73a间。此时,在转子73的侧面配置锁定板21,并且将该锁定板21设置成能够在锁定齿21a被插入到转子凸极部73a间的位置和锁定齿21a从转子凸极部73a间被取出并除去的位置之间移动即可。按照该电机锁定装置20C,通过使锁定板21向锁定位置移动能够使锁定齿21a和转子凸极部73a啮合,因此能够锁定转子73。因此,能够使该电机锁定装置20C例如作为驻车制动器发挥功能。
Claims (9)
1.一种电机锁定装置,其被应用于具有一对旋转体的电机,其中上述一对旋转体被设置成能够绕共通的轴线相对旋转,该一对旋转体的一方为定子而另一方为转子,在作为上述转子的旋转体设置有多个沿周向排列且朝向作为上述定子的旋转体突出的凸部,该电机锁定装置的特征在于,具备:
锁定部件,其被固定成不能绕上述轴线旋转,并且能够在被插入到作为上述转子的旋转体的凸部间的锁定位置和从作为上述转子的旋转体的凸部间被取出后的解除位置之间移动;以及
驱动单元,其对上述锁定部件在上述锁定位置和上述解除位置之间进行驱动。
2.根据权利要求1所述的电机锁定装置,其特征在于,
在作为上述转子的旋转体设置有保护部件,该保护部件覆盖上述多个凸部的表面中的与上述锁定位置的上述锁定部件接触的部分。
3.根据权利要求1所述的电机锁定装置,其特征在于,
上述多个凸部从作为上述转子的旋转体沿径向突出,
上述锁定部件从上述轴线方向被插入到作为上述转子的旋转体的凸部间,
作为上述转子的旋转体具备卡合部,该卡合部具有多个突出部,这些突出部与上述多个凸部数量相同,并且该多个突出部隔着供上述锁定部件能够插入的间隙而以与上述多个凸部相同的间隔沿周向设置且周向的宽度大于上述凸部,上述多个突出部分别配置在上述凸部的上述轴线方向上的外侧,且与作为上述转子的旋转体一体旋转。
4.根据权利要求1所述的电机锁定装置,其特征在于,
作为上述定子的旋转体配置在作为上述转子的旋转体的外周,
作为上述转子的旋转体的上述轴线方向上的长度被设定为长于作为上述定子的旋转体,以使得上述多个凸部从作为上述定子的旋转体露出,
上述锁定部件被配置在上述多个凸部中的从作为上述定子的旋转体露出的部分的径向外侧。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电机锁定装置,其特征在于,
上述电机为设置有多个励磁部的磁阻电机,在作为上述定子的旋转体且沿周向以等间隔配置上述多个励磁部,并且通过使上述多个励磁部按照规定的顺序励磁而使作为上述转子的旋转体旋转。
6.一种车辆驱动装置,其具备磁阻电机以及内燃机,上述车辆驱动装置能够利用从上述内燃机输出的动力及从上述磁阻电机输出的动力对驱动轮进行驱动,其中,在所述磁阻电机中设置有作为转子的第1旋转体以及配置于上述第1旋转体的外周且作为定子的第2旋转体,上述第1旋转体与上述第2旋转体被设置成能够绕共通的轴线相对旋转,并且在上述第1旋转体设置有多个沿周向排列且朝向上述第2旋转体突出的凸部,该车辆驱动装置的特征在于,
具备电机锁定装置,该电机锁定装置具有:
锁定部件,该锁定部件不能绕上述轴线旋转地被固定于上述车辆的车身,并且能够在被插入到上述第1旋转体的凸部间的锁定位置和从上述第1旋转体的凸部间被取出后的解除位置之间移动;以及
驱动单元,其对上述锁定部件在上述锁定位置和上述解除位置之间进行驱动。
7.根据权利要求6所述的电机锁定装置,其特征在于,
在上述第1旋转体设有保护部件,该保护部件对上述多个凸部的表面中与上述锁定位置的上述锁定部件接触的部分进行覆盖。
8.根据权利要求6所述的电机锁定装置,其特征在于,
上述锁定部件从上述轴线方向插入到上述第1旋转体的凸部间,
上述第1旋转体具备卡合部,该卡合部具有多个突出部,这些突出部与上述多个凸部数量相同,并且经能够插入上述锁定部件的间隙以与上述多个凸部相同的间隔沿周向设置且周向的宽度大于上述凸部,上述突出部分别配置在上述凸部的上述轴线方向外侧且与上述第1旋转体一体旋转。
9.根据权利要求6所述的电机锁定装置,其特征在于,
上述第1旋转体的上述轴线方向的长度被设定成长于上述第2旋转体,以使上述多个凸部从上述第2旋转体露出,
上述锁定部件被配置在上述多个凸部中从上述第2旋转体露出的部分的径向外侧。
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Application publication date: 20111019 |