JP2009261185A - Electric motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電動機、特に回転子に設けられる永久磁石の界磁特性を変更できる電動機に関する。 The present invention relates to an electric motor, and more particularly to an electric motor capable of changing the field characteristics of a permanent magnet provided in a rotor.
電動機として、それぞれ個別に永久磁石を備える内側回転子と外側回転子が同軸に配設され、この両回転子を油圧による位相変更機構によって周方向に相対的に回動させ、回転子全体としての界磁特性を変更できるようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。 As an electric motor, an inner rotor and an outer rotor each having a permanent magnet are arranged coaxially, and both the rotors are rotated relative to each other in the circumferential direction by a hydraulic phase change mechanism, so that the entire rotor is There is known one that can change the field characteristics (see, for example, Patent Document 1).
この電動機の位相変更機構は、内周に複数の仕切壁を有する環状ハウジングと、この環状ハウジングの内側に配置され、外周に該仕切壁間に突出するベーンを有するベーンロータとを備え、仕切壁とベーンロータの間に形成される作動室に作動液を適宜給排することによって環状ハウジングとベーンロータを相対回動させるようになっている。 The phase changing mechanism of the electric motor includes an annular housing having a plurality of partition walls on the inner periphery, and a vane rotor disposed on the inner side of the annular housing and having vanes protruding between the partition walls on the outer periphery. The annular housing and the vane rotor are rotated relative to each other by appropriately supplying and discharging hydraulic fluid to and from the working chamber formed between the vane rotors.
特許文献1に記載の電動機においては、外側回転子とベーンロータの軸方向両側の端部同士を一対のドライブプレートによって連結し、こうして外側回転子とベーンロータの間にできる環状空間内に、内側回転子と環状ハウジングを回動可能に収容している。この構造においては、環状ハウジングを外側回転子とベーンロータの間にできる環状空間内にフローティング状態で支持する必要があるため、環状ハウジングの軸方向両端部に筒状凸部を一体に形成し、環状ハウジングに対峙する両側のドライブプレートの内周面に、筒状凸部を摺動自在に支持するための環状溝を形成している。
しかし、このような構造を採用する電動機の場合、位相変更機構を構成する環状ハウジングは機械強度の高い鉄系の磁性材料で形成されるが、外周縁部が外側回転子に結合される一方で内周縁部が内側回転子の軸方向の端部を微小隙間をもって跨ぐドライブプレートは、外周側永久磁石と内周側永久磁石の磁束短絡を防止する観点から、非磁性材料で形成する必要がある。 However, in the case of an electric motor employing such a structure, the annular housing constituting the phase changing mechanism is formed of a ferrous magnetic material having high mechanical strength, while the outer peripheral edge portion is coupled to the outer rotor. The drive plate with the inner peripheral edge straddling the axial end of the inner rotor with a minute gap needs to be formed of a nonmagnetic material from the viewpoint of preventing magnetic flux short-circuit between the outer peripheral permanent magnet and the inner peripheral permanent magnet. .
ところが、環状ハウジングの鉄系の焼結金属(磁性材料)の線膨張係数が約10×10−6であるのに対し、ドライブプレートの非磁性材料の線膨張係数は、アルミニウムで約23.9×10−6、ステンレス鋼(SUS)で約17×10−6と相対的に大きな値となる。このため、運転時に発熱を伴う電動機においては、運転時の温度変化によって筒状凸部と環状溝の間のクリアランスが大きく変化する。さらに、環状ハウジングの仕切壁とベーンロータの間に形成される作動室は所定の容積が必要であるため、内側回転子とドライブプレートの摺接部、すなわち、筒状凸部と環状溝は、回転軸から半径方向外側に配置されている。そのため、電動機の回転による遠心力の影響を受けやすく、遠心力が大きくなると作動室に貯留している作動液が作動室から漏れる量が大きくなるという問題があった。 However, the linear expansion coefficient of the ferrous sintered metal (magnetic material) of the annular housing is about 10 × 10 −6 , whereas the linear expansion coefficient of the nonmagnetic material of the drive plate is about 23.9 for aluminum. × 10 −6 , stainless steel (SUS), which is a relatively large value of about 17 × 10 −6 . For this reason, in an electric motor that generates heat during operation, the clearance between the cylindrical convex portion and the annular groove changes greatly due to a temperature change during operation. Furthermore, since the working chamber formed between the partition wall of the annular housing and the vane rotor needs a predetermined volume, the sliding contact portion between the inner rotor and the drive plate, that is, the cylindrical convex portion and the annular groove is rotated. It is arranged radially outward from the shaft. For this reason, there is a problem that the amount of hydraulic fluid stored in the working chamber leaks from the working chamber is increased when the centrifugal force is increased due to the influence of the centrifugal force due to the rotation of the electric motor.
本発明は、液室に貯留している作動液が液室から漏れる量を低減することができる電動機を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the electric motor which can reduce the quantity which the hydraulic fluid stored in the liquid chamber leaks from a liquid chamber.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、電動機(例えば、実施形態における電動機10)がそれぞれ着磁される内側、外側回転子(例えば、実施形態における内側、外側回転子22、21)と、前記内側、外側回転子の少なくとも一方を作動流体圧により回転軸を中心として作動室(例えば、実施形態における作動室46)内を回動させて前記内側、外側回転子の相対的な位相を変更する位相変更機構(例えば、実施形態における位相変更機構13)と、前記作動室の軸方向両側に前記内側回転子の内部空間を覆う、前記内側回転子と一体に回転可能な一対のインナーサイドプレート(例えば、実施形態におけるインナーサイドプレート15A、15B)と、前記インナーサイドプレートの軸方向外側に配置され、前記外側回転子と一体に回転可能な一対のアウターサイドプレート(例えば、実施形態におけるアウターサイドプレート14A,14B)と、を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to an inner side and an outer side rotor (for example, an inner side and an
請求項2に係る発明は、前記アウターサイドプレートは、前記インナーサイドプレートと前記内側回転子を締結する締結部材(例えば、実施形態におけるボルト17)の端部が移動可能な長穴73を備えたことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, the outer side plate includes an
請求項3に係る発明は、前記インナーサイドプレートの外表面と前記インナーサイドプレートと前記内側回転子を締結する締結部材(例えば、実施形態における皿ネジ95又はリベット96)の表面が締結状態で面一、若しくは前記内側回転子を締結する締結部材の表面が前記インナーサイドプレートの外表面より軸方向内側にあることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, the outer surface of the inner side plate and the surface of the fastening member (for example, the flat head screw 95 or the
請求項4に係る発明は、前記内側回転子と前記インナーサイドプレートとの外周接触部(例えば、実施形態における外周接触部80)が封止されることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is characterized in that an outer peripheral contact portion (for example, the outer
請求項1に係る発明によれば、内側回転子の内部空間が、一対のインナーサイドプレートによりその軸方向両端側が形成される。言い換えると、作動室がドライブプレートとして機能するアウターサイドプレートとは独立して形成されるため、温度変化の影響により作動室に貯留している作動液が作動室から漏れることを防止することができる。また、インナーサイドプレートと内側回転子が一体に回転可能であることから、所定の容積を有する作動室を確保しつつ、外側回転子と一体に回転可能な部材との摺接部を内径側に配置することできる。これにより、回転速度が大きい場合に大きな遠心力が作用しても比較的遠心力の小さい内径側に摺接部を配置することで、作動室に貯留している作動液が作動室から漏れることを防止することができる。さらに、内径側に摺接部を設けることで摺接部の長さ(摺接部の円周)を短くすることができ、相乗効果により作動液の漏出を抑制することができる。 According to the first aspect of the invention, the inner space of the inner rotor is formed at both ends in the axial direction by the pair of inner side plates. In other words, since the working chamber is formed independently of the outer side plate that functions as a drive plate, the working fluid stored in the working chamber can be prevented from leaking from the working chamber due to the influence of temperature change. . In addition, since the inner side plate and the inner rotor can rotate integrally, the sliding contact portion with the member that can rotate integrally with the outer rotor is secured on the inner diameter side while securing a working chamber having a predetermined volume. Can be arranged. As a result, even if a large centrifugal force acts when the rotational speed is high, the hydraulic fluid stored in the working chamber leaks from the working chamber by arranging the sliding contact portion on the inner diameter side where the centrifugal force is relatively small. Can be prevented. Furthermore, by providing the sliding contact portion on the inner diameter side, the length of the sliding contact portion (circumference of the sliding contact portion) can be shortened, and leakage of the hydraulic fluid can be suppressed by a synergistic effect.
請求項2に係る発明によれば、内側回転子とインナーサイドプレートとの締結部材に、例えば汎用性のあるボルトを使用することができ、この場合、ボルトのヘッドがアウターサイドプレートに形成された長穴を移動することで内側回転子が外側回転子に対し相対回転可能となる。さらに、回転時に外側回転子に対する内側回転子の差回転を検出するためにセンサを締結部材と一体または締結部材に固定することにより、アウターサイドプレートに新たな加工を施す必要がなく、容易に外側回転子に対する内側回転子の角度情報を得ることができる。 According to the invention of claim 2, for example, a universal bolt can be used as a fastening member between the inner rotor and the inner side plate, and in this case, the head of the bolt is formed on the outer side plate. By moving the elongated hole, the inner rotor can rotate relative to the outer rotor. Furthermore, by detecting the differential rotation of the inner rotor with respect to the outer rotor during rotation, the sensor is integrated with the fastening member or fixed to the fastening member. Angle information of the inner rotor relative to the rotor can be obtained.
請求項3に係る発明によれば、内側回転子とインナーサイドプレートとの締結部材に、例えば皿ネジやリベットを使用することができ、この場合、インナーサイドプレートと締結部材の表面を締結状態で面一、若しくは締結部材の表面がインナーサイドプレートの外表面より軸方向内側にすることで、内側回転子が外側回転子に対し相対回転可能となる。特に、内側回転子の外側回転子に対する作動角が大きい場合であっても、締結部材のヘッドの逃げ部を考慮する必要がない。 According to the invention of claim 3, for example, a countersunk screw or a rivet can be used for the fastening member between the inner rotor and the inner side plate. In this case, the inner side plate and the surface of the fastening member are in a fastened state. The inner rotor can rotate relative to the outer rotor because the surface of the fastening member is flush with the outer surface of the inner side plate in the axial direction. In particular, even when the operating angle of the inner rotor with respect to the outer rotor is large, it is not necessary to consider the head relief portion of the fastening member.
請求項4に係る発明によれば、内側回転子とインナーサイドプレートとの外周接触部を封止することにより、回転速度が大きくおおきな遠心力が作用しても作動室に貯留している作動液が内側回転子とインナーサイドプレートとの外周接触部を介して作動室から漏れることを防止することができる。 According to the invention which concerns on Claim 4, even if the centrifugal force with a large rotational speed acts by sealing the outer peripheral contact part of an inner side rotor and an inner side plate, the hydraulic fluid stored in the working chamber Can be prevented from leaking from the working chamber through the outer peripheral contact portion between the inner rotor and the inner side plate.
以下、本実施形態の一実施形態に係る電動機について図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明に係る電動機の断面図、図2は図1に示す回転子ユニットを軸方向から見た正面図、図3は図2に示す回転子ユニットの一部を示す分解斜視図、図4は図3に示す回転子ユニットの一部の組み立て図、図5は回転子ユニットの強め界磁位相の状態を説明するための要部拡大図、図6は回転子ユニットの弱め界磁位相の状態を説明するための要部拡大図、図7は図1の電動機の内側回転子とインナーサイドプレートとの外周接触部の封止例を示す説明図、図8は図1の電動機のインナーサイドプレートとベーンロータの摺動部の構成例を示す説明図、図9は図1の電動機に角度センサを取り付けた説明図、図10は図1の電動機の締結部材の変形例を示す説明図である。なお、図3及び図4の回転子ユニットは、説明のため、内側回転子のヨークと外側回転子を省略する。 Hereinafter, an electric motor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 is a cross-sectional view of an electric motor according to the present invention, FIG. 2 is a front view of the rotor unit shown in FIG. 1 viewed from the axial direction, and FIG. 3 is an exploded perspective view showing a part of the rotor unit shown in FIG. 4 is an assembly diagram of a part of the rotor unit shown in FIG. 3, FIG. 5 is an enlarged view of a main part for explaining the state of the strong field phase of the rotor unit, and FIG. 6 is a field weakening of the rotor unit. FIG. 7 is an explanatory view showing a sealing example of the outer peripheral contact portion between the inner rotor and the inner side plate of the electric motor of FIG. 1, and FIG. 8 is an illustration of the electric motor of FIG. FIG. 9 is an explanatory view showing a configuration example of a sliding portion of an inner side plate and a vane rotor, FIG. 9 is an explanatory view in which an angle sensor is attached to the electric motor of FIG. 1, and FIG. It is. 3 and 4 omits the yoke of the inner rotor and the outer rotor for the sake of explanation.
以下、本発明に係る電動機の一実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。 Hereinafter, an embodiment of an electric motor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
本実施形態の電動機10は、図1〜図6に示すように、円環状の固定子11の内周側に回転子ユニット20が配置されるインナロータ型のブラシレスDCモータであり、例えば、ハイブリッド車両や電動車両等の走行駆動源として用いられる。固定子11は複数相の固定子巻線11aを有し、回転子ユニット20は軸芯部に回転軸12を有している。この電動機10を車両の走行駆動源として用いる場合、電動機10の回転力はトランスミッション(図示せず)を介して車輪の駆動軸(図示せず)に伝達される。この場合、電動機10を車両の減速時に発電機として機能させれば、発電電力を回生エネルギーとして蓄電器に回収することができる。また、ハイブリッド車両においては、電動機10の回転軸12をさらに内燃機関のクランクシャフト(図示せず)に連結することにより、内燃機関による発電にも利用することができる。
As shown in FIGS. 1 to 6, the
回転子ユニット20は、円環状の外側回転子21と、この外側回転子21の内側に同軸上に配置される円環状の内側回転子22と、を備え、外側回転子21と内側回転子22が設定角度の範囲で相対回動可能とされている。
The
外側回転子21と内側回転子22は、回転子本体である円環状のヨーク23,24が、例えば、複数の電磁鋼板を回転軸12に沿う方向に積層してなる積層鋼板によって形成される。各ヨーク23,24には、軸方向に貫通するように形成される複数の磁石装着スロット23a,24aが周方向に所定間隔(本実施形態では22.5°)で配置される。
The
各磁石装着スロット23a,24aには、厚み方向に磁化された平板状の外周側永久磁石25Aと内周側永久磁石25Bがそれぞれ装着される。そして、本実施形態では、外周側永久磁石25Aは、着磁方向(厚み方向)が周方向に向くように配置され、内周側永久磁石25Bは、着磁方向(厚み方向)が径方向に向くように配置される。従って、隣接する外周側永久磁石25A,25Aと内周側永久磁石25Bとが略コの字状に配置される。
Each of the
また、外周側永久磁石25Aと内周側永久磁石25Bは同数(本実施形態では8極対)設けられており、図5に示すように、外側回転子21上において周方向に隣接する外周側永久磁石25Aの磁極の向きは逆に設定され、内側回転子22上において周方向に隣接する内周側永久磁石25Bの磁極の向きも逆に設定される。
Further, the same number of outer peripheral side
そして、図5に示すように、隣接する外周側永久磁石25Aの対向N極(またはS極)間に、内周側永久磁石25Bの同極つまりN極(またはS極)が対峙するように、外側回転子21と内側回転子22の相対回転角度を調整したときに、回転子ユニット20全体の界磁が最も強められる「強め界磁位相」の状態となる。また、図6に示すように、隣接する外周側永久磁石25Aの対向N極(またはS極)間に、内周側永久磁石25Bの異極つまりS極(またはN極)が対峙するように、外側回転子21と内側回転子22の相対回転角度を調整したときに、回転子ユニット20全体の界磁が最も弱められる「弱め界磁位相」の状態となる。
Then, as shown in FIG. 5, the same polarity, that is, the N pole (or S pole) of the inner peripheral permanent magnet 25 </ b> B is opposed to the opposite N pole (or S pole) of the adjacent outer peripheral permanent magnet 25 </ b> A. When the relative rotation angle between the
また、回転子ユニット20は、外側回転子21と内側回転子22を相対回動させるための回動機構30を備える。この回動機構30は、両回転子21,22の相対位相を任意に変更するための位相変更機構13を構成するものであり、非圧縮性の作動流体である作動液の圧力によって駆動される。位相変更機構13は、上記の回動機構30と、この回動機構30に対する作動液の給排を制御する液圧制御装置(図示せず)と、を主要な要素として構成される。
Further, the
回動機構30は、図1〜図4に示すように、回転軸12の外周に一体回転可能にスプライン嵌合されるベーンロータ31と、ベーンロータ31の外周側に相対回動可能に配置される環状ハウジング32と、を備える。
As shown in FIGS. 1 to 4, the rotating
ベーンロータ31は、図1に示すように、環状ハウジング32及び内側回転子22の軸方向両端面を跨ぐ円板状の一対のドライブプレートとして機能するアウターサイドプレート14A,14Bを介して外側回転子21に連結される。従って、外側回転子21、アウターサイドプレート14A,14B、ベーンロータ31、及び回転軸12が一体化されるので、外側回転子21の駆動力がアウターサイドプレート14A,14Bを介して回転軸12に伝達される。
As shown in FIG. 1, the
なお、図中の符号16は、アウターサイドプレート14A,14B及びベーンロータ31を一体的に連結するボルトであり、アウターサイドプレート14A,14Bに形成されたボルト挿入穴72及びベーンロータ31に形成されたボルト挿入穴31aに螺合される。また、アウターサイドプレート14A,14には周方向に伸びる複数の長穴73(本実施形態では5箇所)が形成されている。
環状ハウジング32は、図1に示すように、その外周面に、内側回転子22と、内側回転子22を軸方向に挟むように配置され、磁石装着スロット24aから内周側永久磁石25Bが抜け出ることを防止する一対の端面板33,33と、環状ハウジング32の軸方向端部に形成される鍔部32aとの間に内側回転子22及び一対の端面板33,33を挟み込むカラー34と、環状ハウジング32の外周面と略面一となるように両端に設けられた一対のインナーサイドプレート15A,15Bが一体的に嵌合固定される。従って、環状ハウジング32、内側回転子22及び一対のインナーサイドプレート15A,15Bが一体化される。
As shown in FIG. 1, the
また、ベーンロータ31は、回転軸12にスプライン嵌合される円筒状のボス部35の外周に、径方向外側に突出する複数のベーン36が周方向等間隔で設けられる。環状ハウジング32は、内周面に周方向等間隔に複数の凹部37が設けられ、これら各凹部37にベーンロータ31の対応するベーン36が収容配置される。各凹部37は、ベーン36の先端部の回転軌道にほぼ合致する円弧面を有する底壁38と、隣接する凹部37同士を画成する仕切壁39と、によって構成され、ベーンロータ31と環状ハウジング32の相対回動時に、ベーン36が一方の仕切壁39と他方の仕切壁39の間を移動する。
In the
また、各ベーン36の先端部には、底壁38と軸方向に沿うように摺接するシール40aと、シール40aを底壁38に向けて押圧するスプリング40bと、によって構成されるシール部材40が設けられており、このシール部材40は、ベーン36と底壁38との間を液密にシールする。また、各仕切壁39の先端部には、ボス部35の外周面と軸方向に沿うように摺接するシール41aと、シール41aをボス部35の外周面に向けて押圧するスプリング41bと、によって構成されるシール部材41が設けられており、このシール部材41は、仕切壁39とボス部35の外周面との間を液密にシールする。
In addition, a
また、仕切壁39の基部には、インナーサイドプレート15A、15Bと環状ハウジング32を一体に取り付けるボルト挿入穴39aが設けられている。
In addition, a
インナーサイドプレート15A、15Bは、ボルト17を介して環状ハウジング32の軸方向端面に一体に取り付けられ、環状ハウジング32の各凹部37の側方をそれぞれ閉塞する。従って、環状ハウジング32の各凹部37は、ベーンロータ31のボス部35と両側のインナーサイドプレート15A、15Bと共にそれぞれ独立した空間を形成し、この空間は、作動液が導入される作動室46となっている。各作動室46内は、ベーンロータ31の対応する各ベーン36によってそれぞれ2室に画成され、一方の室が進角側作動室42とされ、他方の室が遅角側作動室43とされている。
The inner side plates 15 </ b> A and 15 </ b> B are integrally attached to the end surface in the axial direction of the
進角側作動室42は、内部に導入された作動液の作動流体圧によって内側回転子22を外側回転子21に対して進角方向に相対回動させ、遅角側作動室43は、内部に導入された作動液の圧力によって内側回転子22を外側回転子21に対して遅角方向に相対回動させる。この場合、「進角」とは、内側回転子22を外側回転子21に対して図2中の矢印Rで示す電動機10の主回転方向に進めることを言い、「遅角」とは、内側回転子22を外側回転子21に対して電動機10の主回転方向Rと逆側に進めることを言うものとする。
The advance side working chamber 42 rotates the
また、各進角側作動室42と遅角側作動室43に対する作動液の給排は回転軸12を通して行われるようになっている。具体的には、進角側作動室42は、回転軸12に形成される通路孔44aと、回転軸12の外周面に形成され、通路孔44aと接続される環状溝44bと、ベーンロータ31のボス部35に略径方向に形成される複数の導通孔44cと、を介して液圧制御装置に接続される。また、遅角側作動室43は、回転軸12に形成される通路孔45aと、回転軸12の外周面に形成され、通路孔45aと接続される環状溝45bと、ベーンロータ31のボス部35に略径方向に形成される複数の導通孔45cと、を介して液圧制御装置に接続される。
Further, the supply and discharge of the hydraulic fluid to and from each of the advance side working chambers 42 and the retard side working chambers 43 are performed through the rotating
外側回転子21とアウターサイドプレート14A,14Bとの連結は、外側回転子21のヨーク23の外周側永久磁石25A間の周方向中央部にそれぞれ(22.5°間隔で)形成される長穴形状の貫通穴51と、この複数の貫通穴51のうちの均等間隔(本実施形態では90°間隔)に位置する4箇所の貫通穴51にそれぞれ挿通され、その両端部がアウターサイドプレート14A,14Bの内側面に形成されるピン保持穴18に挿入又は圧入されるトルク伝達ピン61と、によって行われる。これにより、トルク伝達ピン61は、周方向に均等(90°間隔で)に配置される。
The
このように本発明に係る発電機10においては、回転子ユニット20の内側回転子22と環状ハウジング32は、ボルト17を介して軸方向の両側をインナーサイドプレート15A,15Bで閉塞され、軸方向の両側をアウターサイドプレート14A,14Bで閉塞されたベーンロータ31の間の環状の空間部内に配置されているが、これらは、空間部内にフローティング状態で保持されている。また、ボルト17のヘッドがアウターサイドプレート14A,14Bに形成された長穴73内で移動可能に構成され、インナーサイドプレート15A,15Bは外周端部で環状ハウジング32に取り付けられ、内径端部でベーンロータ31と摺接する。
As described above, in the
具体的には、図7(a)に示すように、環状ハウジング32の内周面とインナーサイドプレート15A,15Bの外周面とが接触する外周接触部80は、環状ハウジング32の軸方向の両端の環状部32aにインナーサイドプレート15A,15Bの外径端部が、インロウ又は圧入によって取り付けられることにより封止される。また、仕切壁39の基部に形成されたボルト挿入穴39aとインナーサイドプレート15A,15Bに形成されたボルト挿入穴74に挿入されたボルト17により、環状ハウジング32、内側回転子22及び一対のインナーサイドプレート15A,15Bが一体回転可能に固定されている。
Specifically, as shown in FIG. 7A, the outer
なお、環状ハウジング32の環状部32aとインナーサイドプレート15A,15B との外周接触部80は、図7(a)に示すインロウ又は圧入により封止する方法の他に、図7(b)に示すように、環状部32aとインナーサイドプレート15A,15Bを溶接して溶接部82を形成することにより封止してもよく、図7(c)に示すように環状部32aとインナーサイドプレート15A,15Bとの間にOリング83を用いて封止してもよい。図7(c)においては、インナーサイドプレート15A,15Bの外径端部に環状凹部85を設け環状凹部85にOリング83を取り付けているが、環状ハウジング32の内径部に環状凹部を設け、Oリング83を取り付けることもできる。
The outer
なお、図3、4及び図7に示すように、アウターサイドプレート14A,14Bには、軸方向に貫通する油穴出口81が内側回転子22の外径側端部に対応する場所に設けられている。
As shown in FIGS. 3, 4 and 7, the outer side plates 14 </ b> A and 14 </ b> B are provided with an
また、図8(a)に示すように、ベーンロータ31の軸方向の両端側には、インナーサイドプレート15A,15Bの厚さ(軸方向長さ)と略同一の環状の段部である環状段部31bが形成され、環状段部31bにインナーサイドプレート15A,15Bの内径端部が対向し摺接部が形成される。環状段部31bとインナーサイドプレート15A,15Bの内径端部との間には、適切な摺動を確保する所定のクリアランスが設けられている。
Further, as shown in FIG. 8 (a), an annular step, which is an annular step portion substantially the same as the thickness (axial length) of the
なお、ベーンロータ31の環状段部31bとインナーサイドプレート15A,15Bの内径端部は、図8(b)に示すように、環状段部31bとインナーサイドプレート15A,15Bとの間にシールリング87を用いて封止してもよい。図8(b)においては、環状段部31bの外径端部に環状凹部89を設け環状凹部89にシールリング87を取り付けているが、インナーサイドプレート15A,15Bの内径部に環状凹部を設け、シールリング87を取り付けることもできる。
Note that the
ここで、環状ハウジング32は、液圧式の位相変更機構13を構成する部品であることから、機械的強度が高い磁性材料である鉄系の焼結金属によって形成され、アウターサイドプレート14A,14Bは、外周側端部が外側回転子21に結合されるとともに、その結合部よりも径方向内側領域が内周側永久磁石25Bの軸方向の端部に近接配置される部品であることから、両永久磁石25A,25Bの磁束短絡を防止するためにアルミニウム(線膨張係数:23.9×10−6)やステンレス鋼(線膨張係数:17×10−6)等の非磁性材料によって形成されている。そして、インナーサイドプレート15A,15Bは、環状ハウジング32を構成する鉄系の焼結金属(線膨張係数:10×10−6)と略同一の線膨張係数を有するクロム鋼(線膨張係数:12×10−6)や炭素鋼(線膨張係数:11×10−6)等の磁性材料によって形成されている。なお、インナーサイドプレート15A,15Bを構成する磁性材料は、この他の種々の材料が適用可能であるが、その場合、線膨張係数は、9×10−6〜12×10−6の範囲であればよい。
Here, since the
このように構成された電動機10では、界磁特性を変更する場合、液圧制御装置による作動液の給排により、進角側作動室42と遅角側作動室43の一方に作動液を供給すると共に他方から作動液を排出する。そして、こうして作動液の給排が制御されると、ベーンロータ31と環状ハウジング32が相対的に回動し、それにともなって外側回転子21と内側回転子22の相対位相が操作される。このとき、図4に示すように、環状ハウジング32とインナーサイドプレート15A,15Bを固定するボルト17のヘッドがアウターサイドプレート14A,14Bに形成された長穴73内を移動し、内側回転子22と、環状ハウジング32とインナーサイドプレート15A,15Bとが一体に、外側回転子21、ベーンロータ31とアウターサイドプレート14A,14Bに対し回動する。
In the
外側回転子21と内側回転子22の相対位相が操作されると、図5に示す強め界磁位相の状態と、図6に示す弱め界磁位相の状態の間で、固定子11に及ぼす磁界の強さが変化する。磁界の強さが変化すると、それに伴って誘起電圧定数が変化し、その結果、電動機10の特性が変更される。即ち、強め界磁によって誘起電圧定数が大きくなると、電動機10として運転可能な許容回転速度は低下するものの、出力可能な最大トルクは増大し、逆に、弱め界磁によって誘起電圧定数が小さくなると、電動機10として出力可能な最大トルクは減少するものの、運転可能な許容回転速度は上昇する。
When the relative phase between the
以上説明したように、本実施形態の電動機10によれば、内側回転子22の内部空間が、一対のインナーサイドプレート15A,15Bによりその軸方向両端側が形成される。言い換えると、作動室46がドライブプレートとして機能するアウターサイドプレート14A,14Bとは独立して形成されるため、温度変化の影響により作動室46に貯留している作動液が作動室46から漏れることを防止することができる。また、インナーサイドプレート15A,15Bと内側回転子22が一体に回転可能であることから、所定の容積を有する作動室46を確保しつつ、外側回転子21とベーンロータ31との摺接部を内径側に配置することできる。これにより、回転速度が大きい場合に大きな遠心力が作用しても遠心力の小さい内径側に摺接部を配置することで、作動室46に貯留している作動液が作動室46から漏れることを抑制することができる。また、内径側にベーンロータ31とインナーサイドプレート15A,15Bとの摺接部を設けることで摺接部の長さ(摺接部の円周)を短くすることができ相乗効果により作動液の漏出を抑制することができる。
As described above, according to the
また、アウターサイドプレート14A,14Bは、インナーサイドプレート15A,15Bと内側回転子22を締結するボルト17のヘッドが移動可能な長穴73を形成したので、ボルト17のヘッドがアウターサイドプレート14A,14Bに形成された長穴73を移動することで内側回転子22が外側回転子21に対し相対回転可能となる。これにより、インナーサイドプレート15A,15Bと内側回転子22を固定するものとして汎用性のあるボルト17を使用することができる。
Further, since the
また、本実施形態の電動機10において、図7に示すように、内側回転子22とインナーサイドプレート15A,15Bとの外周接触部を封止することにより、回転速度が大きい場合に大きな遠心力が作用しても作動室46に貯留している作動液が内側回転子22とインナーサイドプレート15A,15Bとの外周接触部を介して作動室46から漏れることを防止することができる。
Further, in the
また、本実施形態の電動機10において、図8(b)に示すように、ベーンロータ31の環状段部31bとインナーサイドプレート15A,15Bの内径端部は、環状段部31bとインナーサイドプレート15A,15Bとの間にシールリング87を用いて封止した場合、作動室46に貯留している作動液が作動室46から漏れることをさらに抑制することができる。さらに、内径側にベーンロータ31とインナーサイドプレート15A,15Bとの摺接部を設けることで、比較的切削加工の容易な軸側のベーンロータを加工することができ、加工性が向上する。
Further, in the
また、本実施形態の電動機10において、アウターサイドプレート14A,14Bには、油穴出口81が内側回転子22の外径側端部に対応する場所に設けられているので、作動室46に貯留している作動液が作動室46から漏れた場合であっても、油穴出口81から作動液を排出させることができ、電動機10の内部に作動室46から漏出した作動液が留まることがない。
In the
また、本実施形態の電動機10において、図9(a)に示すように、外側回転子21に対する内側回転子22の相対角度、すなわち差回転を検出するために内側回転子22にピン91を圧入し、外側回転子21に逃げ穴92を設けることで角度情報を検出可能に構成することもできる。これにより、外側回転子21に対する内側回転子22の差回転を高精度で検出することができる。
Further, in the
また、図9(b)に示すように、環状ハウジング32とインナーサイドプレート15A,15Bを固定するボルト17のヘッドにネジピン93を設けることで、角度情報を検出することもできる。さらに、図9(c)に示すように、環状ハウジング32とインナーサイドプレート15A,15Bを固定するボルト17のヘッドに非接触型のピン94を取り付けることにより、角度情報を検出することもできる。図9(b)、図9(c)に示すように、このように回転センサを構成する部材の一部を締結部材であるボルト17と一体又はボルト17に固定することにより、アウターサイドプレート14A,14Bに新たな加工をする必要がなく容易に外側回転子21に対する内側回転子22の角度情報を得ることができる。
Further, as shown in FIG. 9B, angle information can be detected by providing a
また、本実施形態の電動機10において、ボルト17により環状ハウジング32とインナーサイドプレート15A,15Bを固定し、内側回転子22と外側回転子21の相対回転が可能となるように、逃げ穴となる長穴73を形成したが、図10(a)に示すように環状ハウジング32とインナーサイドプレート15A,15Bを固定するために皿ネジ95を使用することもできる。さらに、図8(b)に示すように環状ハウジング32とインナーサイドプレート15A,15Bを固定するためにリベット96を使用することもできる。これにより、内側回転子22とインナーサイドプレート15A,15Bとの締結部材に、汎用性のある皿ネジやリベットを使用することができ、この場合、インナーサイドプレート15A,15Bと締結部材の表面を締結状態で面一、若しくは締結部材の表面がインナーサイドプレート15A,15Bの外表面より軸方向内側にすることで、内側回転子22が外側回転子21に対し相対回転可能となる。これにより、内側回転子22の外側回転子21に対する作動角が大きい場合やベーン36の枚数を多くする必要がある場合であっても、締結部材のヘッドの逃げ部を考慮する必要がない。
Further, in the
なお、本発明は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、位相変更機構13が内側回転子22を回動させることで、外側回転子21と内側回転子22との間の相対的な位相を変更可能としているが、外側回転子21を回動させることで、これら回転子21,22との間の相対的な位相を変更可能としてもよい。
In addition, this invention is not limited to what was illustrated to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably. For example, in the above embodiment, the
10 電動機
11 固定子
12 回転軸
13 位相変更機構
14A、14B アウターサイドプレート
15A、15B インナーサイドプレート
17 ボルト
20 回転子ユニット
21 外側回転子
22 内側回転子
23 ヨーク
24 ヨーク
25A 外周側永久磁石
25B 内周側永久磁石
30 回動機構
31 ベーンロータ
32 環状ハウジング
73 長穴
80 外周接触部
DESCRIPTION OF
20
80 Outer peripheral contact area
Claims (4)
前記内側、外側回転子の少なくとも一方を作動流体圧により回転軸を中心として作動室内を回動させて前記内側、外側回転子の相対的な位相を変更する位相変更機構と、
前記作動室の軸方向両側に前記内側回転子の内部空間を覆う、前記内側回転子と一体に回転可能な一対のインナーサイドプレートと、
前記インナーサイドプレートの軸方向外側に配置され、前記外側回転子と一体に回転可能な一対のアウターサイドプレートと、を備えた電動機。 The relative phases of the inner and outer rotors are changed by rotating at least one of the magnetized inner and outer rotors and at least one of the inner and outer rotors around the rotation axis by working fluid pressure. A phase change mechanism to
A pair of inner side plates that can rotate integrally with the inner rotor, covering the inner space of the inner rotor on both axial sides of the working chamber;
An electric motor including a pair of outer side plates that are disposed on the outer side in the axial direction of the inner side plate and that can rotate integrally with the outer rotor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008109362A JP2009261185A (en) | 2008-04-18 | 2008-04-18 | Electric motor |
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JP2009261185A true JP2009261185A (en) | 2009-11-05 |
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ID=41387878
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JP2008109362A Withdrawn JP2009261185A (en) | 2008-04-18 | 2008-04-18 | Electric motor |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9716412B2 (en) | 2013-01-29 | 2017-07-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Rotor for rotating electric motor, and rotor manufacturing method |
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2008
- 2008-04-18 JP JP2008109362A patent/JP2009261185A/en not_active Withdrawn
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