JP2011015523A - Motor unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータユニットに関するものである。 The present invention relates to a motor unit.
インナーロータ型のモータは、円筒状のステータの内側に形成された空間にロータが配置され、ロータがステータに対して回転可能に構成されたものである。また、この種のモータにおいて、ロータに永久磁石を配するとともに、ステータにコイルを配し、コイルに電流を流すことでステータに回転磁界を発生させ、ロータを回転駆動させるモータが知られている。このように構成されたモータは、小型なものであっても高出力化を図ることができるため、車両用のモータとして用いられている。 An inner rotor type motor is configured such that a rotor is disposed in a space formed inside a cylindrical stator, and the rotor is rotatable with respect to the stator. In addition, in this type of motor, a motor is known in which a permanent magnet is disposed on the rotor, a coil is disposed on the stator, a current is passed through the coil, a rotating magnetic field is generated in the stator, and the rotor is driven to rotate. . The motor configured as described above is used as a vehicle motor because it can achieve high output even if it is small.
ところで、車両用のモータとして上述した永久磁石を用いたものを採用すると、ロータの回転数が速くなると、ステータのコイルに過大な誘起電圧が発生する。この誘起電圧により回転数の限界が決まるため、弱め界磁制御により誘起電圧を変化させる技術が提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。 By the way, if a motor using the above-described permanent magnet is adopted as a motor for a vehicle, an excessive induced voltage is generated in the stator coil when the rotational speed of the rotor is increased. Since the rotational speed limit is determined by the induced voltage, a technique for changing the induced voltage by field-weakening control has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、特許文献1,2のモータ(回転電機)では、ロータを軸方向に二分割し、シャフト(回転軸)の回転数が上昇するにつれて、この分割ロータのうち少なくとも一方をシャフトの軸方向および周方向に沿って移動できるように構成し、弱め界磁制御と同等の効果を機械的に得ている。このように分割ロータがシャフトの軸方向に沿って移動できるように構成すると、その分ハウジングを大きくする必要があり、モータユニットの小型化に限界がある。また、分割ロータを軸方向に移動させて、ステータから位置をずらすと、ロータの磁束がステータの軸方向端面(側面)に回りこみ、引きずり抵抗が増加するという問題がある。
However, in the motors (rotary electric machines) of
そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、小型化を図るとともに、回転数に影響されず誘起電圧を変化させることができるモータユニットを提供するものである。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a motor unit capable of reducing the size and changing the induced voltage without being influenced by the rotational speed.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、被駆動体に駆動力を伝達するシャフト(例えば、実施形態におけるシャフト24)と、前記シャフトが中心部を貫通するように設けられた円筒状のロータ(例えば、実施形態におけるロータ22)と、前記ロータの外周に沿って設けられた複数の永久磁石(例えば、実施形態における永久磁石30)と、前記ロータの外周面に対向するように設けられた円筒状のステータ(例えば、実施形態におけるステータ21)と、前記ロータおよび前記ステータを収納し、該ステータの外周面を覆うように設けられたハウジング(例えば、実施形態におけるモータハウジング11)と、を備えたモータユニット(例えば、実施形態におけるモータユニット10)において、前記ロータは、軸方向に第1ロータ(例えば、実施形態における第1ロータ51)および第2ロータ(例えば、実施形態における第2ロータ52)に分割され、前記第1ロータは前記シャフトに対して固定され、前記第2ロータは油圧回動機構(例えば、実施形態における油圧回動機構99)を備え、該油圧回動機構により前記第2ロータは前記シャフトに対して周方向に回動可能に支持されていることを特徴としている。
In order to solve the above-described problems, the invention described in claim 1 is provided such that a shaft (for example, the
請求項2に記載した発明は、前記ハウジングにウォータジャケット(例えば、実施形態におけるウォータジャケット45)が形成され、前記油圧回動機構に供給される油(例えば、実施形態における潤滑油14)が、前記ウォータジャケットのさらに外周側を通流可能に構成され、前記油は、前記油圧回動機構に供給される前に前記ウォータジャケットにおいて熱交換可能に構成されていることを特徴としている。
In the invention described in
請求項3に記載した発明は、前記シャフトにおける前記第1ロータが配された端部側に、前記シャフトの回転力により駆動するオイルポンプ(例えば、実施形態におけるオイルポンプ15)が設けられており、前記オイルポンプから吐出された前記油は、前記ウォータジャケットの外周側で熱交換された後、前記油圧回動機構に供給されるように油路(例えば、実施形態における油路16)が形成されていることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, an oil pump (for example, the
請求項4に記載した発明は、前記シャフトはベアリング(例えば、実施形態におけるベアリング26,27)を介して前記ハウジングに支持固定されており、前記油圧回動機構に供給される前記油は前記ベアリングに供給される潤滑油であることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, the shaft is supported and fixed to the housing via a bearing (for example, the
請求項5に記載した発明は、前記第2ロータが、前記シャフトに固定される円筒状の第1カラー(例えば、実施形態における第1カラー63)と、該第1カラーの外周面を覆うとともに前記第1カラーに対して周方向に回動可能に構成された第2カラー(例えば、実施形態における第2カラー64)と、該第2カラーの外周面を覆うとともに前記第2カラーに固定されたロータヨーク(例えば、実施形態における第2ヨーク65)と、を備え、前記第1カラーと前記第2カラーとの間に油圧室(例えば、実施形態における油圧室91)が形成されるとともに、前記第1カラーと前記第2カラーとの間を繋ぐ付勢部材(例えば、実施形態におけるバネ90)が設けられ、該付勢部材の付勢力に抗して前記油圧室に前記油を供給することで、前記第2ロータが前記シャフトに対して周方向に回動するように構成されていることを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, the second rotor covers a cylindrical first collar (for example, the
請求項6に記載した発明は、前記油圧室に前記油が供給されていない状態において、前記第2ロータは進角状態に保持され、前記油圧室に前記油が供給されるにしたがって、前記第2ロータは遅角方向に回動可能に構成されていることを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, in the state where the oil is not supplied to the hydraulic chamber, the second rotor is held in an advanced state, and the oil is supplied to the hydraulic chamber as the oil is supplied. The two-rotor is characterized in that it can be rotated in the retarding direction.
請求項7に記載した発明は、前記第2ロータが、前記シャフトに固定される円筒状の第1カラーと、該第1カラーの外周面を覆うとともに前記第1カラーに対して周方向に回動可能に構成された第2カラーと、該第2カラーの外周面を覆うとともに前記第2カラーに固定されたロータヨークと、を備え、前記第1カラーと前記第2カラーとの間に第1油圧室(例えば、実施形態における第1油圧室191)および第2油圧室(例えば、実施形態における第2油圧室192)が形成され、前記第1油圧室および前記第2油圧室の少なくともいずれか一方に前記油を供給することで、前記第2ロータが前記シャフトに対して周方向に回動するように構成されていることを特徴としている。
According to a seventh aspect of the invention, the second rotor covers a cylindrical first collar fixed to the shaft, an outer peripheral surface of the first collar, and rotates in a circumferential direction with respect to the first collar. A second collar configured to be movable; and a rotor yoke that covers an outer peripheral surface of the second collar and is fixed to the second collar; and a first collar between the first collar and the second collar. A hydraulic chamber (for example, the first
請求項1に記載した発明によれば、ロータを軸方向に第1ロータおよび第2ロータに分割して配し、第2ロータを油圧回動機構により周方向に回動可能に構成したため、第1ロータに設けられた永久磁石と第2ロータに設けられた永久磁石との間の位相差が可変可能に構成される。つまり、第1ロータおよび第2ロータを軸方向に移動させることなく、2つのロータの位相差を変化させることが可能となるため、ハウジング内に余分なスペースを確保する必要がなくなり、モータユニットの小型化を図ることができる。
また、シャフトの回転数に影響されることなく、油圧回動機構により第1ロータと第2ロータとの間の位相差を調節することができるため、誘起電圧を可変操作することができ、モータ性能を最大限に引き出すことができる。つまり、第1ロータと第2ロータとの間の位相差を小さくすることにより高トルクを得ることが可能となる一方で、第1ロータと第2ロータとの間の位相差を大きくすることにより、シャフトの低速回転時にはトルクリップルが抑えられるため発進NV(振動)を低く抑えることが可能となり、シャフトの高回転時には誘起電圧を低く抑えられるため最高回転数を高くすることが可能となる。
According to the first aspect of the present invention, the rotor is divided into the first rotor and the second rotor in the axial direction, and the second rotor is configured to be rotatable in the circumferential direction by the hydraulic rotation mechanism. The phase difference between the permanent magnet provided in the first rotor and the permanent magnet provided in the second rotor is configured to be variable. That is, since it is possible to change the phase difference between the two rotors without moving the first rotor and the second rotor in the axial direction, it is not necessary to secure an extra space in the housing. Miniaturization can be achieved.
Further, since the phase difference between the first rotor and the second rotor can be adjusted by the hydraulic rotation mechanism without being affected by the rotational speed of the shaft, the induced voltage can be variably operated, and the motor The performance can be maximized. That is, it is possible to obtain a high torque by reducing the phase difference between the first rotor and the second rotor, while increasing the phase difference between the first rotor and the second rotor. Since the torque ripple is suppressed during low-speed rotation of the shaft, the starting NV (vibration) can be suppressed low, and the induced voltage can be suppressed low during high-speed rotation of the shaft, so that the maximum rotation speed can be increased.
請求項2に記載した発明によれば、ウォータジャケットにより熱交換された後の冷却された油が油圧回動機構に供給されるため、油圧回動機構の各部材に悪影響を与えることなく油圧回動機構を機能させることができる。 According to the second aspect of the present invention, since the cooled oil after heat exchange by the water jacket is supplied to the hydraulic rotation mechanism, the hydraulic rotation is performed without adversely affecting each member of the hydraulic rotation mechanism. The moving mechanism can function.
請求項3に記載した発明によれば、オイルポンプを第1ロータ側に配することにより、油圧回動機構へ油を供給する油路を効率よく配置することができる。したがって、モータユニットの小型化を図ることができる。 According to the invention described in claim 3, by disposing the oil pump on the first rotor side, the oil passage for supplying oil to the hydraulic rotation mechanism can be efficiently arranged. Therefore, the motor unit can be reduced in size.
請求項4に記載した発明によれば、一般的に設けられるベアリングへの潤滑油と、油圧回動機構へ供給する油と、を共用するように構成したため、余分なポンプなどを設置せずに簡易な構成で、油圧回動機構へ油を供給することができる。 According to the invention described in claim 4, since it is configured to share the lubricating oil for the bearing provided generally and the oil supplied to the hydraulic rotation mechanism, it is possible to install an extra pump or the like. Oil can be supplied to the hydraulic rotation mechanism with a simple configuration.
請求項5に記載した発明によれば、油圧室に油を供給することで、第1カラーに対して第2カラーを周方向に回動させることができるため、第1ロータと第2ロータとの間に位相差を設けることができる。また、油圧室に供給する油の量を調節することにより、第1ロータと第2ロータとの位相差の大きさを調節することができる。したがって、シャフトの回転数に影響されることなく、第1ロータと第2ロータとの間の位相差を調節することができ、位相差を最適制御することによりモータ効率を向上することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, since the second collar can be rotated in the circumferential direction relative to the first collar by supplying oil to the hydraulic chamber, the first rotor and the second rotor A phase difference can be provided between the two. Further, the magnitude of the phase difference between the first rotor and the second rotor can be adjusted by adjusting the amount of oil supplied to the hydraulic chamber. Therefore, the phase difference between the first rotor and the second rotor can be adjusted without being affected by the rotational speed of the shaft, and motor efficiency can be improved by optimally controlling the phase difference.
請求項6に記載した発明によれば、モータユニット起動時には第1ロータと第2ロータとの間の位相差は最大の状態(進角状態)が良く、油圧室に油が供給されていないスタンバイの状態が進角状態になるように構成することで、モータの始動をスムーズに行うことができる。 According to the sixth aspect of the present invention, when the motor unit is started, the phase difference between the first rotor and the second rotor is in the maximum state (advanced state), and the standby in which no oil is supplied to the hydraulic chamber. The motor can be smoothly started by configuring so that the state is an advanced angle state.
請求項7に記載した発明によれば、第1油圧室および第2油圧室に油を供給することで、第1カラーに対して第2カラーを周方向に回動させることができるため、第1ロータと第2ロータとの間に位相差を設けることができる。また、第1油圧室および第2油圧室に供給する油の量を調節することにより、第1ロータと第2ロータとの位相差の大きさを調節することができる。したがって、シャフトの回転数に影響されることなく、第1ロータと第2ロータとの間の位相差を調節することができ、位相差を最適制御することによりモータ効率を向上することができる。 According to the invention described in claim 7, by supplying oil to the first hydraulic chamber and the second hydraulic chamber, the second collar can be rotated in the circumferential direction with respect to the first collar. A phase difference can be provided between the first rotor and the second rotor. Moreover, the magnitude of the phase difference between the first rotor and the second rotor can be adjusted by adjusting the amount of oil supplied to the first hydraulic chamber and the second hydraulic chamber. Therefore, the phase difference between the first rotor and the second rotor can be adjusted without being affected by the rotational speed of the shaft, and motor efficiency can be improved by optimally controlling the phase difference.
(第一実施形態)
次に、本発明の第一実施形態を図1〜図10に基づいて説明する。なお、本実施形態では車両用駆動モータユニットに採用したモータについて説明する。
(First embodiment)
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a motor employed in the vehicle drive motor unit will be described.
(車両用駆動モータユニット)
図1は車両用駆動モータユニットの概略構成断面図である。
図1に示すように、車両用駆動モータユニット(以下、モータユニットという。)10は、コイル17が巻回されたステータ21及び永久磁石30を備えたロータ22を備えたモータ23を収容するモータハウジング11と、モータハウジング11の軸方向一端側に締結され、モータ23の回転軸となるシャフト24からの動力を伝達する動力伝達部(不図示)を収容するミッションハウジング12と、モータハウジング11の軸方向他端側に締結され、モータ23の回転センサ25を収容するセンサハウジング13と、を備えている。なお、ミッションハウジング12は、モータハウジング11に締結された共用ハウジング12Aと、共用ハウジング12Aに締結されたギアハウジング12Bとで構成されている。また、モータハウジング11の内部はモータ室36として構成され、ミッションハウジング12の内部はミッション室37として構成され、センサハウジング13の内部はセンサ室38として構成されている。
(Vehicle drive motor unit)
FIG. 1 is a schematic sectional view of a vehicle drive motor unit.
As shown in FIG. 1, a vehicle drive motor unit (hereinafter referred to as a motor unit) 10 is a motor that houses a
モータハウジング11は、モータ23全体を覆うような略円筒形状で形成されている。共用ハウジング12Aは、モータハウジング11に連結されており、モータ室36とミッション室37とを仕切る仕切壁41が形成されている。この仕切壁41の径方向中央部には、仕切壁41の厚さ方向に貫通する貫通孔40が形成されている。この貫通孔40には、モータ23のシャフト24の一端側を回転自在に支持するベアリング26が設けられている。シャフト24の一端には、ミッションハウジング12内で動力伝達部と噛合するヘリカルギア(斜歯歯車)28が形成されている。
The
センサハウジング13の径方向中央部には、軸方向一端側に向けて突出するボス部32が形成されている。ボス部32の径方向中央部には、軸方向に貫通してセンサ室38とモータ室36とを連通する貫通孔33が形成されており、この貫通孔33をシャフト24が挿通しセンサ室38内にシャフト24の他端側が配されている。そして、センサ室38に配された回転センサ25によりシャフト24の回転角度を検出することで、モータ23の回転角度を検出できるようになっている。貫通孔33の内周面における他端側(センサ室38側)には、貫通孔33の内周面から径方向内側に張り出す内フランジ部34が形成されている。そして、貫通孔33の一端側には、貫通孔33の内周面と内フランジ部34の端面とで囲まれた空間に、シャフト24の他端側を回転自在に支持するベアリング27が配されている。この場合、シャフト24の正転方向は、シャフト24の一端側から他端側を見て反時計回りになっている(図1中矢印C参照)。
A
なお、モータユニット10内(モータハウジング11、ミッションハウジング12、センサハウジング13)には、ベアリング26,27などの潤滑性能を向上させるための潤滑油14が導入されており、上述したモータ23は、ステータ21の一部が潤滑油14に浸漬した状態で配置されている。また、ミッションハウジング12内には、オイルポンプ15が設けられており、オイルポンプ15により汲み上げられた潤滑油14が、油路16を通ってモータユニット10内を循環可能に構成されている。そして、モータユニット10内を循環する潤滑油14がベアリング26,27などに供給されることで、ベアリング26,27などの潤滑性能が向上されるようになっている。
In the motor unit 10 (the
また、モータハウジング11の壁部31内には、モータ23(ステータ21)を冷却するためのウォータジャケット45が、ステータ21の全周を覆うように設けられている。また、ステータ21は、モータハウジング11に焼き嵌めされており、モータハウジング11の内周面に密着するように配されている。
A
(ロータ)
図2はロータおよびシャフトの斜視図であり、図3は図2のA−A線に沿う断面斜視図であり、図4は図2のB−B線に沿う断面図であり、図5は第2ロータの分解斜視図である。
(Rotor)
2 is a perspective view of the rotor and the shaft, FIG. 3 is a cross-sectional perspective view taken along the line AA in FIG. 2, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. It is a disassembled perspective view of a 2nd rotor.
図2〜図5に示すように、ロータ22は略円筒状に形成されており、その中心軸にはシャフト24が挿通されている。本実施形態のロータ22は、シャフト24の軸方向に沿って二分割されており、軸方向一端側に配された第1ロータ51と、軸方向他端側に配された第2ロータ52と、を備えている。なお、第1ロータ51と第2ロータ52とはそれらの軸方向端面同士が略当接するようにシャフト24に配設されている。
As shown in FIGS. 2 to 5, the
第1ロータ51は、シャフト24に圧入固定される略円筒状の固定カラー53と、固定カラー53の外周面に沿って配されている略円筒状の第1ヨーク54と、を備えている。第1ヨーク54は固定カラー53に対して、例えば圧入固定されている。つまり、第1ロータ51は、シャフト24に対して周方向に動くことなく、シャフト24に固定されている。また、第1ヨーク54の外周縁には周方向に沿って複数の貫通孔55が形成されており、貫通孔55には永久磁石30が配設されている。なお、永久磁石30は磁極の異なる磁石30N,30Sが周方向に交互に配されている。
The
また、固定カラー53における軸方向一端側には、永久磁石30が貫通孔55内から脱落するのを防止するための押え板部56が形成されている。押え板部56は、固定カラー53の一端側端部から径方向外側に向かって延設された略リング状に形成されている。また、押え板部56は、軸方向から見て永久磁石30を少なくとも一部覆うような大きさで形成されている。さらに、固定カラー53は、軽量化を図るために機能上問題ない箇所は肉抜きされている。
In addition, a
第2ロータ52は、シャフト24に圧入固定される略円筒状の第1カラー63と、第1カラー63の外周面に沿って配された略円筒状の第2カラー64と、第2カラー64の外周面に沿って配されている略円筒状の第2ヨーク65と、を備えている。第2ヨーク65は第2カラー64に対して、例えば圧入固定されている。また、第2ヨーク65の外周縁には周方向に沿って複数の貫通孔66が形成されており、貫通孔66には永久磁石30が配設されている。なお、永久磁石30は磁極の異なる磁石30N,30Sが周方向に交互に配されている。
The
また、第2ロータ52における軸方向他端側には、永久磁石30が貫通孔66内から脱落するのを防止するための押え板67が配されている。押え板67は、第1カラー63の他端側端部近傍の外周面から径方向外側に向かって延設される略リング状に形成されている。また、押え板67は、軸方向から見て永久磁石30を少なくとも一部覆うような大きさで形成されている。そして、押え板67は第2カラー64にボルト68を用いて締結されている。
Further, a
第1カラー63は、シャフト24が挿通する貫通孔71が形成された円筒状の本体部70と、本体部70の軸方向中央部付近に径方向に膨出した膨出部73と、膨出部73の外周面から径方向外側に向かって延設された複数の係止片74(本実施形態では、4個)と、を備えている。膨出部73および係止片74は、第2ロータ52を組み上げた状態において、第2カラー64と押え板67との間に形成される空間内に配されるように構成されている。さらに、第1カラー63の貫通孔71の内周面と膨出部73の外周面との間を連通する貫通孔75が複数形成されている。この貫通孔75には潤滑油14が通流可能に構成されている。
The
第2カラー64は、第1カラー63を収容可能な収容室81が形成された略円筒状の部材である。第2カラー64の軸方向他端部側は第1カラー63を軸方向に沿って挿入できる開口が形成されている。一方、第2カラー64の軸方向一端部側は、収容室81に挿入された第1カラー63の軸方向の位置決めをするための壁部83が形成されている。壁部83には、第1カラー63の本体部70を挿通可能な貫通孔が形成されるとともに、第1カラー63の膨出部73および係止片74の軸方向一端面が略当接されるように構成されている。
The
また、第2カラー64の内周面には第1カラー63の係止片74の周方向の移動範囲を規制するための規制片84が径方向内側に突出するように複数形成されている。つまり、規制片84は隣り合う係止片74,74の間に配設されるように形成されており、係止片74は隣り合う規制片84,84の間を移動できるようになっている。なお、規制片84の軸方向他端側にはボルト68が螺合されるネジ穴85が軸方向に沿って形成されている。
A plurality of restricting
第2ヨーク65は、第2カラー64の外周面に沿って配されている略円筒形状の部材である。第2ヨーク65は第2カラー64に対して、例えば圧入固定されている。つまり、第2ヨーク65は、第2カラー64が第1カラー63に対して周方向に回動することで一緒に回動する。したがって、第1ロータ51と、第2ロータ52との間をスキューさせることができるようになっている。
The
図6に示すように、シャフト24の他端側近傍の周面には、潤滑油14を導入するための油導入穴93が形成されている。なお、油導入穴93が形成されたシャフト24の周面は、周方向に全周に亘って油導入溝94が形成されている。シャフト24は駆動時には回転しているため、潤滑油14は油路16から油導入溝94に一旦供給され、油導入溝94から油導入穴93に導かれるようにすることで、回転駆動しているシャフト24内に潤滑油14を導くことができる。また、シャフト24は、軽量化を図るために略円筒形状に形成されている。ここで、油導入穴93は径方向内側に向かって形成されており、シャフト24の外周を構成する肉部95に軸方向に沿って形成された油導入路96に接続されている。なお、油導入路96の他端部は図示しない封止部材により潤滑油14が漏洩しないように封止されている。
As shown in FIG. 6, an
また、油導入路96における油導入穴93が形成された側の反対側の端部近傍には、潤滑油14をシャフト24の外方に排出するための油導出穴97が形成されている。なお、油導出穴97が形成されたシャフト24の周面は、周方向に全周に亘って油導出溝98が形成されている。また、油導出溝98に対向した位置に、第1カラー63の貫通孔75が配されている。このように構成することで、複数の貫通孔75に対して略均等に潤滑油14を供給することができる。
An
次に、第2ロータ52をスキューさせる方法をより具体的に説明する。
図7に示すように、第2ロータ52における第1カラー63の係止片74の周方向一方側の側面74aと第2カラー64の規制片84の周方向他方側の側面84aとの間にはバネ90が配設されている。バネ90は縮む方向に付勢されており、言い換えると、バネ90の両端が固定されている係止片74の側面74aと規制片84の側面84aとを当接させる方向に付勢されている。したがって、図8に示すように、バネ90に外力が加えられていない状態では、バネ90は最小限に縮んだ状態となり(図8では不図示)、係止片74の側面74aと規制片84の側面84aとが当接した状態で保持される。本実施形態では、この状態が第1ロータ51と第2ロータ52との間のスキュー角度θが最大になるように設定されている。
Next, a method for skewing the
As shown in FIG. 7, between the
また、第1カラー63に形成された貫通孔75は、係止片74の側面74aと規制片84の側面84aとの間に開口しており、貫通孔75から潤滑油14を供給することにより、係止片74の側面74aと規制片84の側面84aとの間に潤滑油14が供給されることとなる。潤滑油14が供給されることにより、係止片74の側面74aと規制片84の側面84aとの間を押し広げようとする圧力(油圧)が生じ、バネ90の付勢力よりも潤滑油14の油圧が大きくなると、係止片74の側面74aと規制片84の側面84aとの間が押し広げられる。つまり、第1カラー63に対して第2カラー64が周方向に回動する。
Further, the through
なお、係止片74の側面74a、規制片84の側面84a、第1カラー63の外周面および第2カラー64の内周面とで囲まれた空間が油圧室91として構成される。また、第2ロータ52の第1カラー63と第2カラー64との間に潤滑油14を供給して第2ロータ52を第1ロータ51に対して回動させる機構を油圧回動機構99とする。
A space surrounded by the
そして、係止片74の側面74aと周方向に反対側の側面74bと、規制片84の側面84aと周方向に反対側の側面84bとが当接するまで第2カラー64は回動可能に構成されている。係止片74の側面74bと規制片84の側面84bとが当接した状態が、図7に示す状態であり、このとき第1ロータ51と第2ロータ52との間のスキュー角度は最小(0°)になるように設定されている。
The
次に、第2ロータ52に潤滑油14を供給する機構について具体的に説明する。
図9に示すように、モータハウジング11、ミッションハウジング12、センサハウジング13に形成された油路16を潤滑油14が通流可能に構成されている。なお、モータハウジング11の油路16は、ウォータジャケット45の外周側近傍に形成されているため、潤滑油14は熱交換されて冷却可能に構成されている。そして、センサハウジング13内に形成された油路16は、ベアリング27を潤滑するために貫通孔33の内周面に開口するように形成される油路(図9では不図示)と、シャフト24の油導入穴93(油導入溝94)を臨むように形成される油路16Aと、に分岐されている。
Next, a mechanism for supplying the lubricating
As shown in FIG. 9, the lubricating
油路16Aから供給された潤滑油14は、シャフト24の油導入溝94に一旦供給され、油導入溝94から油導入穴93に導かれる。このように構成することで、回転駆動しているシャフト24内に潤滑油14を導くことができる。油導入穴93から油導入路96に供給された潤滑油14は、油導出穴97からシャフト24の外方へ排出され、油導出溝98に充填される。そして、油導入溝98に充填された潤滑油14は、貫通孔75を通過して第1カラー63と第2カラー64との間に形成された油圧室91へ供給される。油圧室91へ供給する潤滑油14の量(油圧)を調節することにより、第1ロータ51と第2ロータ52との間のスキュー角度θを調節することができる。なお、油圧の調節は、例えば、油路16の途中にバルブ(不図示)を設け、バルブの開度を調節することにより行うことができる。
The lubricating
このように構成されたモータ23の出力特性図を図10に示す。図10において、第1ロータ51と第2ロータ52との間がスキューしていない状態(スキュー角度最小の状態)における出力特性線100(一点鎖線)と、第1ロータ51と第2ロータ52との間がスキューしている状態(スキュー角度最大)における出力特性線200(二点鎖線)と、示す。
FIG. 10 shows an output characteristic diagram of the
図10に示すように、出力特性線100は回転数が低い場合には高いトルク値を得ることができるが、最高回転数が低く抑えられてしまう。一方、出力特性線200は回転数が低い場合には出力特性線100よりも低いトルク値しか得られないが、出力特性線100よりも最高回転数が高くなる。つまり、トルク値は低下するものの最高速度を上げることが可能となる。したがって、第1ロータ51と第2ロータ52との間のスキュー角度を調節することにより、車両の運転モードに対応した最適制御を行うことができ、モータ効率および運転性能を向上することができる。
As shown in FIG. 10, the output
本実施形態によれば、ロータ22を軸方向に第1ロータ51および第2ロータ52に分割して配し、第2ロータ52を油圧回動機構99により周方向に回動可能に構成したため、第1ロータ51に設けられた永久磁石30と第2ロータ52に設けられた永久磁石30との間の位相差が可変可能に構成される。つまり、第1ロータ51および第2ロータ52を軸方向に移動させることなく、2つのロータ51,52の位相差を変化させることが可能となるため、モータハウジング11などのハウジング内に余分なスペースを確保する必要がなくなり、モータユニット10の小型化を図ることができる。
According to the present embodiment, the
また、シャフト24の回転数に影響されることなく、油圧回動機構99により第1ロータ51と第2ロータ52との間の位相差を調節することができるため、全回転数域で誘起電圧を可変操作することができ、モータ性能を最大限に引き出すことができる。つまり、第1ロータ51と第2ロータ52との間の位相差を最小にすることにより高トルクを得ることが可能となる一方で、第1ロータ51と第2ロータ52との間の位相差を大きくすることにより、シャフト24の低速回転時にはトルクリップルが抑えられるため発進NV(振動)を低く抑えることが可能となり、シャフト24の高速回転時には誘起電圧を低く抑えられるため最高回転数を高くすることが可能となる。
In addition, since the phase difference between the
また、ウォータジャケット45により熱交換された後の冷却された油が油圧回動機構99に供給されるため、油圧回動機構99の各部材に悪影響を与えることなく油圧回動機構99を適正に機能させることができる。
Further, since the cooled oil after the heat exchange by the
また、オイルポンプ15を第1ロータ51側に配することにより、油圧回動機構99へ油を供給する油路16を効率よく配置することができる。したがって、モータユニット10の小型化を図ることができる。
Further, by arranging the
また、ベアリング26,27へ供給する潤滑油と、油圧回動機構99へ供給する油と、を潤滑油14で共用するように構成したため、余分なポンプなどを設置せずに簡易な構成で、油圧回動機構99へ油(潤滑油14)を供給することができる。
In addition, since the lubricating oil supplied to the
さらに、油圧室91に潤滑油14を供給することで、第1カラー63に対して第2カラー64を周方向に回動させることができるため、第1ロータ51と第2ロータ52との間に位相差を設けることができる。また、油圧室91に供給する油の量を調節することにより、第1ロータ51と第2ロータ52との位相差(スキュー角度θ)の大きさを調節することができる。したがって、シャフト24の回転数に影響されることなく、第1ロータ51と第2ロータ52との間の位相差を調節することができ、位相差を最適制御することによりモータ効率を向上することができる。
Further, by supplying the lubricating
そして、第1カラー63と第2カラー64との間に、縮む方向に付勢力を有するバネ90を設け、油圧室91に潤滑油14が供給されていない状態では第1ロータ51と第2ロータ52との間の位相差が最大(進角状態)になるように構成し、油圧室91に潤滑油14が供給されることにより第1ロータ51と第2ロータ52との間の位相差が徐々に小さくなるように構成した。したがって、モータユニット10の起動時(低速回転時)には第1ロータ51と第2ロータ52との間の位相差は最大の状態(進角状態)になっており、位相差が最小の状態(遅角状態)の場合よりトルクリップルが小さくなるため、車両をマイルドに発進させることができる。また、仮にオイルポンプ15の不具合によりシャフト24の高速回転時に潤滑油14が供給されない場合でも、上記構成にすることでモータ23の駆動制御回路(不図示)への誘起電圧を低く抑えることで、駆動制御回路の保護も可能となる。
A
また、モータ23の中速度回転時には、第1ロータ51と第2ロータ52との間の位相差を最適制御することによりモータ効率を向上することができる。
Further, when the
さらに、モータ23の高速回転時には、再び第1ロータ51と第2ロータ52との間の位相差を最大の状態(進角状態)に調節することにより、トルク値は低下するもののより最高回転数を上げることが可能となる。
Further, when the
(第二実施形態)
次に、本発明の第二実施形態を図11〜図18に基づいて説明する。なお、本実施形態は第一実施形態と油圧回動機構の構成が異なるのみであり、その他の構成は第一実施形態と略同一であるため、同一箇所には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図11〜図13に示すように、本実施形態の油圧回動機構199は、第一実施形態と第2ロータ152およびシャフト124の構成が特に異なる。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment is different from the first embodiment only in the configuration of the hydraulic rotation mechanism, and the other configurations are substantially the same as those in the first embodiment. Description is omitted.
As shown in FIGS. 11 to 13, the
第2ロータ152は、シャフト124に圧入固定される略円筒状の第1カラー163と、第1カラー163の外周面に沿って配された略円筒状の第2カラー64と、第2カラー64の外周面に沿って配されている略円筒状の第2ヨーク65と、を備えている。第2ヨーク65は第2カラー64に対して、例えば圧入固定されている。また、第2ヨーク65の外周縁には周方向に沿って複数の貫通孔66が形成されており、貫通孔66には永久磁石30が配設されている。なお、永久磁石30は磁極の異なる磁石が周方向に交互に配されている。また、第2ロータ152における軸方向他端側には押え板67が配されている。
The
第1カラー163は、シャフト124が挿通する貫通孔71が形成された円筒状の本体部70と、本体部70の軸方向中央部付近に径方向に膨出した膨出部73と、膨出部73の外周面から径方向外側に向かって延設された複数の係止片74(本実施形態では4個)と、を備えている。膨出部73および係止片74は、第2ロータ152を組み上げた状態において、第2カラー64と押え板67との間に形成される空間内に配されるように構成されている。また、第1カラー163の貫通孔71の内周面と膨出部73の外周面との間を連通する貫通孔75が複数形成されている。この貫通孔75には潤滑油14が通流可能に構成されている。
The
ここで、貫通孔75は、膨出部73における軸方向一端側近傍に形成された第一貫通孔75Aと、軸方向他端側近傍に形成された第二貫通孔75Bと、で構成されている。また、第一貫通孔75Aは係止片74の側面74aと膨出部73の外周面との境界部に開口しており、第二貫通孔75Bは係止片74の側面74bと膨出部73の外周面との境界部に開口している。つまり、第一貫通孔75Aおよび第二貫通孔75Bはそれぞれ4箇所ずつ形成されている。
Here, the through
図14に示すように、シャフト124の他端側近傍の周面には、潤滑油14を導入するための油導入穴193が形成されている。なお、油導入穴193が形成されたシャフト124の周面は、周方向に全周に亘って油導入溝194が形成されている。
As shown in FIG. 14, an
ここで、油導入穴193は軸方向および周方向にずれた位置に2箇所形成されており、軸方向他端側に形成された第一油導入穴193Aと、軸方向一端側に形成された第二油導入穴193Bと、で構成されている。また、油導入溝194は、第一油導入穴193Aの周方向に沿って形成された第一油導入溝194Aと、第二油導入穴193Bの周方向に沿って形成された第二油導入溝194Bと、で構成されている。
Here, two oil introduction holes 193 are formed at positions shifted in the axial direction and the circumferential direction, the first
また、略円筒状のシャフト124の外周を構成する肉部95には、軸方向に沿って油導入路196が2本形成されており、第一油導入穴193Aに連通するように形成された第一油導入路196Aと、第二油導入穴193Bに連通するように形成された第二油導入路196Bと、で構成されている(図16参照)。
Further, two oil introduction passages 196 are formed along the axial direction in the
また、第一油導入路196Aにおける第一油導入穴193Aが形成された側の反対側の端部近傍には、潤滑油14をシャフト124の外方に排出するための第一油導出穴197Aが形成されている。同様に、第二油導入路196Bにおける第二油導入穴193Bが形成された側の反対側の端部近傍には、潤滑油14をシャフト124の外方に排出するための第二油導出穴197Bが形成されている。
Further, a first oil lead-out
なお、第一油導出穴197Aが形成されたシャフト124の周面は、周方向に全周に亘って第一油導出溝198Aが形成されている。同様に、第二油導出穴197Bが形成されたシャフト124の周面は、周方向に全周に亘って第二油導出溝198Bが形成されている。なお、第一油導出溝198Aが軸方向一端側に形成され、第二油導出溝198Bが軸方向他端側に形成されている。
Note that the first
そして、第一油導出溝198Aに対向した位置に、第1カラー163の第一貫通孔75Aが配されており、第二油導出溝198Bに対向した位置に、第1カラー163の第二貫通孔75Bが配されている。このように構成することで、複数の貫通孔75A,75Bに対して、それぞれ略均等に潤滑油14を供給することができる。
The first through
一方、図15、図16に示すように、各ハウジング11,12,13には潤滑油14が通流可能な油路16が形成されているが、センサハウジング13において油路16が分岐されており、第一油導入穴193Aに連通可能な第一油路16Aと、第二油導入穴193Bに連通可能な第二油路16Bと、が形成されている。
On the other hand, as shown in FIGS. 15 and 16, each of the
次に、第2ロータ152をスキューさせる方法をより具体的に説明する。
図17、図18に示すように、係止片74の側面74a、規制片84の側面84a、第1カラー163の外周面および第2カラー64の内周面とで囲まれた空間を第一油圧室191とし、係止片74の側面74b、規制片84の側面84b、第1カラー163の外周面および第2カラー64の内周面とで囲まれた空間を第二油圧室192とする。
Next, a method for skewing the
As shown in FIGS. 17 and 18, the space surrounded by the
また、図17に示すように、第一油圧室191に潤滑油14が供給されて、係止片74の側面74bと規制片84の側面84bとが当接している状態が、第1ロータ51と第2ロータ152との間のスキュー角度が最小(位相差0°)の状態になるように構成されている。一方、図18に示すように、第二油圧室192に潤滑油14が供給されて、係止片74の側面74aと規制片84の側面84aとが当接している状態が、第1ロータ51と第2ロータ152との間のスキュー角度θが最大の状態になるように構成されている。
As shown in FIG. 17, the lubricating
つまり、第1カラー163の第一貫通孔75Aから潤滑油14を供給することにより、第一油圧室191に潤滑油14が供給されることとなる。潤滑油14が供給されることにより、係止片74の側面74aと規制片84の側面84aとの間を押し広げようとする圧力(油圧)が生じ、係止片74の側面74aと規制片84の側面84aとの間が押し広げられる。そして、第1カラー163に対して第2カラー64が周方向に回動し、係止片74の側面74bと、規制片84の側面84bとが当接するまで第2カラー64は回動可能に構成されている。
That is, by supplying the lubricating
一方、第1カラー163の第二貫通孔75Bから潤滑油14を供給することにより、第二油圧室192に潤滑油14が供給されることとなる。潤滑油14が供給されることにより、係止片74の側面74bと規制片84の側面84bとの間を押し広げようとする圧力(油圧)が生じ、係止片74の側面74bと規制片84の側面84bとの間が押し広げられる。そして、第1カラー163に対して第2カラー64が周方向に回動し、係止片74の側面74aと、規制片84の側面84aとが当接するまで第2カラー64は回動可能に構成されている。
On the other hand, by supplying the lubricating
したがって、第一油圧室191および第二油圧室192に供給する潤滑油14の量(油圧)を調節することにより、第1ロータ51と第2ロータ152との間のスキュー角度θを調節することができる。なお、第一油圧室191および第二油圧室192に供給する潤滑油14の量は、油路16(第一油路16A、第二油路16B)の途中に設けられたバルブ(不図示)の開度を調整することにより調節することができる。バルブとしては、例えばソレノイドバルブが設けられている。
Therefore, the skew angle θ between the
本実施形態によれば、第1油圧室191および第2油圧室192に潤滑油14を供給することで、第1カラー163に対して第2カラー64を周方向に回動させることができるため、第1ロータ51と第2ロータ152との間に位相差を設けることができる。また、第1油圧室191および第2油圧室192に供給する潤滑油14の量を調節することにより、第1ロータ51と第2ロータ152との位相差の大きさ(スキュー角度θ)を調節することができる。したがって、シャフト124の回転数に影響されることなく、第1ロータ51と第2ロータ152との間の位相差を調節することができ、位相差を最適制御することによりモータ効率を向上することができる。
According to this embodiment, since the lubricating
尚、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention. That is, the specific structure and configuration described in the embodiment are merely examples, and can be changed as appropriate.
例えば、第一実施形態では、モータユニットの起動時(油圧室に潤滑油が供給されていない状態)には第1ロータと第2ロータとの間の位相差が最大の状態(進角状態)になるように設定したが、位相差を最小の状態(遅角状態)になるように設定してもよい。このように設定することで、車両の発進時に高トルクを得ることができる。したがって、例えば、スポーツカーのように発進時の加速性能を向上したい走行モード(スポーツモード)を選択した場合には、発進時に第1ロータと第2ロータとの間の位相差を最小にした方が好ましい。 For example, in the first embodiment, the phase difference between the first rotor and the second rotor is the maximum (advanced state) when the motor unit is started (a state in which no lubricating oil is supplied to the hydraulic chamber). However, the phase difference may be set to a minimum state (retarded state). By setting in this way, a high torque can be obtained when the vehicle starts. Therefore, for example, when a travel mode (sport mode) is selected to improve acceleration performance at the start like a sports car, the phase difference between the first rotor and the second rotor is minimized at the start. Is preferred.
10…モータユニット 11…モータハウジング 14…潤滑油 15…オイルポンプ16…油路 21…ステータ 22…ロータ 24…シャフト 26…ベアリング 27…ベアリング 30…永久磁石 45…ウォータジャケット 51…第1ロータ 52…第2ロータ 63…第1カラー 64…第2カラー 65…第2ヨーク(ロータヨーク) 90…バネ(付勢部材) 91…油圧室 99…油圧回動機構 152…第2ロータ 191…第1油圧室 192…第2油圧室 199…油圧回動機構
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記シャフトが中心部を貫通するように設けられた円筒状のロータと、
前記ロータの外周に沿って設けられた複数の永久磁石と、
前記ロータの外周面に対向するように設けられた円筒状のステータと、
前記ロータおよび前記ステータを収納し、該ステータの外周面を覆うように設けられたハウジングと、を備えたモータユニットにおいて、
前記ロータは、軸方向に第1ロータおよび第2ロータに分割され、
前記第1ロータは前記シャフトに対して固定され、
前記第2ロータは油圧回動機構を備え、該油圧回動機構により前記第2ロータは前記シャフトに対して周方向に回動可能に支持されていることを特徴とするモータユニット。 A shaft that transmits driving force to the driven body;
A cylindrical rotor provided so that the shaft penetrates the center;
A plurality of permanent magnets provided along the outer periphery of the rotor;
A cylindrical stator provided to face the outer peripheral surface of the rotor;
A motor unit including the rotor and the stator, and a housing provided so as to cover an outer peripheral surface of the stator,
The rotor is divided into a first rotor and a second rotor in the axial direction;
The first rotor is fixed to the shaft;
The motor unit, wherein the second rotor includes a hydraulic rotation mechanism, and the second rotor is supported by the hydraulic rotation mechanism so as to be rotatable in the circumferential direction with respect to the shaft.
前記油圧回動機構に供給される油が、前記ウォータジャケットのさらに外周側を通流可能に構成され、
前記油は、前記油圧回動機構に供給される前に前記ウォータジャケットにおいて熱交換可能に構成されていることを特徴とする請求項1に記載のモータユニット。 A water jacket is formed on the housing;
The oil supplied to the hydraulic rotation mechanism is configured to be able to flow further on the outer peripheral side of the water jacket,
2. The motor unit according to claim 1, wherein the oil is configured to be able to exchange heat in the water jacket before being supplied to the hydraulic rotation mechanism.
前記オイルポンプから吐出された前記油は、前記ウォータジャケットの外周側で熱交換された後、前記油圧回動機構に供給されるように油路が形成されていることを特徴とする請求項2に記載のモータユニット。 An oil pump that is driven by the rotational force of the shaft is provided on the end side of the shaft where the first rotor is disposed,
3. The oil passage is formed so that the oil discharged from the oil pump is heat-exchanged on the outer peripheral side of the water jacket and then supplied to the hydraulic rotation mechanism. The motor unit described in 1.
前記シャフトに固定される円筒状の第1カラーと、
該第1カラーの外周面を覆うとともに前記第1カラーに対して周方向に回動可能に構成された第2カラーと、
該第2カラーの外周面を覆うとともに前記第2カラーに固定されたロータヨークと、を備え、
前記第1カラーと前記第2カラーとの間に油圧室が形成されるとともに、前記第1カラーと前記第2カラーとの間を繋ぐ付勢部材が設けられ、
該付勢部材の付勢力に抗して前記油圧室に前記油を供給することで、前記第2ロータが前記シャフトに対して周方向に回動するように構成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のモータユニット。 The second rotor is
A cylindrical first collar fixed to the shaft;
A second collar configured to cover an outer peripheral surface of the first collar and to be rotatable in a circumferential direction with respect to the first collar;
A rotor yoke that covers the outer peripheral surface of the second collar and is fixed to the second collar;
A hydraulic chamber is formed between the first collar and the second collar, and an urging member that connects between the first collar and the second collar is provided,
The second rotor is configured to rotate in the circumferential direction with respect to the shaft by supplying the oil to the hydraulic chamber against the urging force of the urging member. The motor unit according to claim 1.
前記油圧室に前記油が供給されるにしたがって、前記第2ロータは遅角方向に回動可能に構成されていることを特徴とする請求項5に記載のモータユニット。 In a state where the oil is not supplied to the hydraulic chamber, the second rotor is held in an advanced state,
The motor unit according to claim 5, wherein the second rotor is configured to be rotatable in a retarding direction as the oil is supplied to the hydraulic chamber.
前記シャフトに固定される円筒状の第1カラーと、
該第1カラーの外周面を覆うとともに前記第1カラーに対して周方向に回動可能に構成された第2カラーと、
該第2カラーの外周面を覆うとともに前記第2カラーに固定されたロータヨークと、を備え、
前記第1カラーと前記第2カラーとの間に第1油圧室および第2油圧室が形成され、
前記第1油圧室および前記第2油圧室の少なくともいずれか一方に前記油を供給することで、前記第2ロータが前記シャフトに対して周方向に回動するように構成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のモータユニット。 The second rotor is
A cylindrical first collar fixed to the shaft;
A second collar configured to cover an outer peripheral surface of the first collar and to be rotatable in a circumferential direction with respect to the first collar;
A rotor yoke that covers the outer peripheral surface of the second collar and is fixed to the second collar;
A first hydraulic chamber and a second hydraulic chamber are formed between the first collar and the second collar;
By supplying the oil to at least one of the first hydraulic chamber and the second hydraulic chamber, the second rotor is configured to rotate in the circumferential direction with respect to the shaft. The motor unit according to claim 1.
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