JP2013176192A - モータとモータ推力式無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ電流の通電中はロータの回転を許容しながら、モータ電流の通電の遮断に同期してロータの逆駆動を防止すること。
【解決手段】モータＭ１は、ケース１に固定されるステータ２と、ステータ２にギャップを介して配置され、ステータコイル２２へモータ電流を通電することにより回転駆動するロータ３と、ロータ回転制止構造４と、を備える。ロータ回転制止構造４は、ロータ３に設けられ、モータ電流の通電の遮断をトリガーとし、ロータ３の回転をケース１への固定により制止し、モータ電流の通電をトリガーとし、ケース１へのロータ固定を解除する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ロータ回転制止機能を持つモータと、このモータを用いて変速比を制御するモータ推力式無段変速機に関する。

従来、モータ推力式無段変速機の可動シーブをプーリ回転軸方向に移動させるモータ推力発生機構としては、ケースに固定されるステータと、ロータと、スライドねじ部材と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

前記ロータは、ステータにギャップを介して配置され、ケースに対してプーリ回転軸方向への移動が阻止される。前記スライドねじ部材は、ロータと螺合し、ロータの回転動作をプーリ回転軸方向への移動動作に変換し、このスライドねじ部材を介して可動シーブをスライド移動させる。

特開２００５−５４８１５号公報

しかしながら、従来のモータ推力発生機構にあっては、ロータはスライドねじ部材を介して可動シーブから反力を受け、この反力（スライドねじ部材への軸方向への力）は、ロータとスライドねじ部材の螺合部を介してロータを回転させる力となる。このため、スライドねじ部材を停止させている状態（変速比固定状態）で、可動シーブから反力を受けると、ロータが逆駆動により回転し、スライドねじ部材が軸方向に移動し、変速比を変えてしまう、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、モータ電流の通電中はロータの回転を許容しながら、モータ電流の通電の遮断に同期してロータの逆駆動を防止することができるモータとモータ推力式無段変速機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のモータは、ステータと、ロータと、ロータ回転制止構造と、を備える手段とした。
前記ステータは、ケースに固定される。
前記ロータは、前記ステータにギャップを介して配置され、モータコイルへモータ電流を通電することにより回転駆動する。
前記ロータ回転制止構造は、前記ロータに設けられ、前記モータ電流の通電の遮断をトリガーとし、前記ロータの回転を前記ケースへの固定により制止し、前記モータ電流の通電をトリガーとし、前記ケースへのロータ固定を解除する。

上記目的を達成するため、本発明では、一対のプーリにベルトを掛け渡し、前記プーリの可動シーブにモータ推力発生機構を設けたモータ推力式無段変速機において、
前記モータ推力発生機構は、モータと、推力変換構造と、を備える手段とした。
前記モータは、ケースに固定されるステータと、前記ステータにギャップを介して配置され、モータコイルへモータ電流を通電することにより回転駆動するロータと、前記モータのロータに設けられるロータ回転制止構造と、を有する。
前記推力変換構造は、前記モータのロータ回転力を、前記可動シーブをプーリ回転軸方向へスライド移動させるプーリ推力に変換する。
そして、前記ロータ回転制止構造は、前記モータ電流の通電の遮断をトリガーとし、前記ロータの回転を前記ケースへの固定により制止し、前記モータ電流の通電をトリガーとし、前記ロータのケース固定を解除する。

よって、モータ電流の通電の遮断によりロータを停止しているときは、ロータ回転制止構造において、モータ電流の通電の遮断をトリガーとし、ロータの回転がケースへの固定により制止される。そして、モータ電流の通電によりロータを回転駆動させているときは、ロータ回転制止構造において、モータ電流の通電をトリガーとし、ケースへの固定が解除される。
すなわち、モータ電流の通電/通電の遮断をトリガーとし、ロータの回転許容/回転制止が、ケースへのロータ固定解除/ロータ固定により機械的になされる。したがって、モータ電流の通電中は、モータ電流の通電に同期してロータの回転が許容される。一方、モータ電流の通電の遮断中は、モータ電流の通電の遮断に同期して機械的なケース固定によりロータの回転が制止されることで、通電の遮断状態を維持したままであってもロータの逆駆動が防止される。
この結果、モータ電流の通電中はロータの回転を許容しながら、モータ電流の通電の遮断に同期してロータの逆駆動を防止することができる。

実施例１のモータの構成を示す分解斜視図である。 実施例１のモータの構成とモータ電流の通電遮断時（電流OFF）におけるケースへのロータ固定作用を示す断面図である。 実施例１のモータの構成とモータ電流の通電時（電流ON）におけるケースへのロータ固定解除作用を示す断面図である。 実施例２のモータの構成とモータ電流の通電遮断時（電流OFF）におけるケースへのロータ固定作用を示す断面図である。 実施例２のモータの構成とモータ電流の通電時、（電流ON）におけるケースへのロータ固定解除作用を示す断面図である。 実施例３のロータ回転制止機能を持つモータを用いたモータ推力式無段変速機を示す全体図である。

以下、本発明のモータとモータ推力式無段変速機を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例３に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
実施例１のモータの構成を、「全体構成」、「ロータ回転制止構造の構成」に分けて説明する。

［全体構成］
図１〜図３は、実施例１のモータの構成を示す。以下、図１〜図３に基づき、全体構成を説明する。

実施例１のモータＭ１は、図１〜図３に示すように、ケース１と、ステータ２と、ロータ３と、ロータ回転制止構造４と、を備えている。このモータＭ１は、永久磁石同期モータ（PMSM：Permanent Magnet Synchronous Motorの略）と呼ばれるもので、永久磁石をロータ３に、コイルをステータ２に設けた回転界磁形の構造となっている。

前記ステータ２は、図１〜図３に示すように、ケース１に固定されたステータティース２１と、該ステータティース２１に巻き付けられたステータコイル２２と、を有して構成される。このステータコイル２２に対しては、図１に示すように、モータスイッチ５をONにすると、バッテリ６からの直流をインバータ７により変換した三相交流のモータ電流が供給される。

前記ロータ３は、図１〜図３に示すように、ステータ２にギャップを介して配置され、ステータコイル２２（モータコイル）へモータ電流を通電することにより回転駆動する。この円筒形状のロータ３には、円筒中心軸上に、両端面からそれぞれ突出するロータシャフト３１，３２が一体に固定されている。ロータシャフト３１，３２は、図２及び図３に示すように、ケース１にベアリング１１，１２を介して回転可能に支持されている。

前記ロータ回転制止構造４は、図１〜図３に示すように、ロータ３に設けられ、モータ電流の通電の遮断をトリガーとし、ロータ３の回転をケース１への固定により制止し、モータ電流の通電をトリガーとし、ケース１へのロータ固定を解除する。つまり、ロータ回転制止構造４は、ケース１への固定によりロータ３の回転を止める機構である。

［ロータ回転制止構造の構成］
図１〜図３は、実施例１のモータの構成を示す。以下、図１〜図３に基づき、ロータ回転制止構造の構成を説明する。

前記ロータ回転制止構造４は、図１〜図３に示すように、クラッチ部４１と、付勢力締結部４２と、電磁力開放部４３と、を備えている。

前記クラッチ部４１は、図２に示すように、ケース１へ固定する締結によりロータ３の回転を制止し、図３に示すように、ケース１へのロータ固定を解除する締結開放によりロータ３の回転を許容する。このクラッチ部４１は、ロータシャフト３の軸基部位置に固定され、テーパ凹面411を有するテーパ凹部材４１ａと、後述の永久磁石部４３ａに固定され、テーパ凸面412を有するテーパ凸部材４１ｂと、により構成され、テーパ凹面411に対してテーパ凸面412が押し付けられることでテーパ締結する。

前記付勢力締結部４２は、モータ電流の通電遮断時、複数の圧縮バネ４２ａ（付勢部材）による付勢力にてクラッチ部４１をテーパ締結する。複数の圧縮バネ４２ａ（例えば、６個）は、図２及び図３に示すように、ケース１と永久磁石部４３ａの外周部との間に介装され、永久磁石部４３ａに固定されたテーパ凸部材４１ｂを図２，３の左方向に付勢する。

前記電磁力開放部４３は、モータ電流の通電時、モータ電流により発生する電磁力により、付勢力に対抗してクラッチ部４１のテーパ締結を開放する。この電磁力開放部４３は、図１に示すように、複数の永久磁石431（例えば、４個）が埋設された円板状の永久磁石部４３ａと、該永久磁石部４３ａに対向配置された円板状の電磁石部４３ｂと、により構成されている。電磁石部４３ｂは、バッテリ５とインバータ６との間に電気的に接続されたコイルが巻き付けられた複数の電磁石432（例えば、４個）を有する。そして、永久磁石部４３ａの複数の永久磁石431と、電磁石部４３ｂの複数の電磁石432と、の周方向対向位置関係をクラッチ部４１の締結・開放にかかわらず保つように、永久磁石部４３ａ側に位置決めピン433が突設され、複数の永久磁石431側に位置決めピン433が差し込まれる位置決め穴434が開穴されている。

前記電磁力開放部４３による開放構成は、図２及び図３に示すように、ケース１に固定された電磁石部４３ｂにて発生した電磁力により、永久磁石部４３ａが電磁石部４３ｂに対して相対的に移動することにより、クラッチ部４１のテーパ締結を開放する。実施例１の電磁力開放部４３は、電磁石部４３ｂに発生する電磁力の作用方向が、永久磁石部４３ａを反発する反発磁力であり、この反発磁力が永久磁石部５３ａに作用する付勢力に対抗し、永久磁石部５３ａが電磁石部４３ｂから離れてクラッチ部４１のテーパ締結を開放する（図３）。

次に、作用を説明する。
実施例１のモータＭ１における作用を、「モータ電流の通電遮断時のロータ回転制止作用」、「モータ電流通電時のロータ回転許容作用」に分けて説明する。

［モータ電流の通電遮断時のロータ回転制止作用］
実施例１のモータＭ１が適用されたシステムが、モータ停止時、入力される外力によりロータが逆駆動すると何らかの不具合が生じる場合、ロータの回転制止を維持しておくことが必要である。以下、図２に基づいて、これを反映するモータ電流の通電遮断時のロータ回転制止作用を説明する。

モータ停止時、入力される外力によるロータの逆駆動を防止するためには、外力に対抗するロータ回転力を発生するようにモータ電流を流すことが考えられる。しかし、この場合、停止中のモータにモータ電流を流し続けることになり、その分、電力消費量が増し、エネルギー効率を悪化させると共に、モータの耐久信頼性も低下させてしまう。

これに対し、実施例１の場合には、モータスイッチ５をON→OFFにすると、ステータコイル２２に対してインバータ７からの三相交流のモータ電流の供給が停止され、同時に、電磁石部４３ｂのコイルに対して直流によるコイル電流の供給が停止される。

このため、ロータ回転制止構造４の電磁石部４３ｂに電磁力の発生がなく、永久磁石部５３ａに作用する複数の圧縮バネ４２ａ（付勢部材）による付勢力により、永久磁石部５３ａが電磁石部４３ｂ側に近づく。そして、付勢力により永久磁石部５３ａが移動することにより、テーパ凹部材４１ａのテーパ凹面411に対してテーパ凸部材４１ｂの永久磁石部５３ａのテーパ凸面412を押し付けることで、図３に示すように開放されているクラッチ部４１が、図２に示すようにテーパ締結する。

このモータ電流OFFを維持するテーパ締結状態において、ロータ３に対して外力が入力されると、外力は、ロータシャフト３２→テーパ凹部材４１ａ→テーパ凸部材４１ｂ→永久磁石部４３ａ→電磁石部４３ｂを介し、ケース１により受け止められる。つまり、モータ電流OFF時には、テーパ凹部材４１ａとテーパ凸部材４１ｂとの間での摩擦締結力（＝付勢力）を超える外力が入力しない限り、ロータ３の回転がケース１への固定により制止される。なお、永久磁石部４３ａと電磁石部４３ｂは、位置決め穴434に位置決めピン433が差し込まれた状態であるため、回転方向の外力により永久磁石部４３ａと電磁石部４３ｂが相対回転することはない。

このように、モータ電流OFFによりロータ３を停止しているときは、ロータ回転制止構造４において、モータ電流OFFに同期して機械的なケース１への固定によりロータ３の回転が制止されることで、モータ電流OFFの状態を維持したままであってもロータ３の逆駆動が防止される。この結果、モータ電流を流し続けることでロータの逆駆動を防止する場合に比べ、電力消費量が減少し、エネルギー効率を向上させると共に、モータＭ１の耐久信頼性も向上させる。

［モータ電流通電時のロータ回転許容作用］
上記のように、ロータ回転制止構造４によりロータ３の回転を制止する場合、モータＭ１を回転駆動するとき、ロータ回転制止構造４がロータ３の回転を阻害しないようにすることが必要である。以下、図３に基づいて、これを反映するモータ電流通電時のロータ回転許容作用を説明する。

モータスイッチ５をOFF→ONにすると、ステータコイル２２に対してインバータ７からの三相交流のモータ電流が供給され、同時に、電磁石部４３ｂのコイルに対して直流によるコイル電流が供給される。

このため、ロータ回転制止構造４の電磁石部４３ｂに、永久磁石部４３ａを反発する反発磁力による電磁力が発生し、この反発磁力が永久磁石部５３ａに作用する複数の圧縮バネ４２ａによる付勢力に対抗し、永久磁石部５３ａが電磁石部４３ｂから離れる。そして、付勢力に打ち勝つ反発磁力による永久磁石部５３ａの移動により、図２に示すようにテーパ締結されているクラッチ部４１が、図３に示すように、テーパ凹部材４１ａのテーパ凹面411からテーパ凸部材４１ｂのテーパ凸面412が離れることで開放される。

このモータ電流ONを維持する締結開放状態においては、ロータシャフト３２に固定されたテーパ凹部材４１ａのみがロータ３と共に連れ回るが、テーパ凸部材４１ｂと永久磁石部４３ａと電磁石部４３ｂは、ロータシャフト３２から完全に切り離される。つまり、モータ電流ON時には、ロータ回転制止構造４による回転負荷増が最小限に抑えられる。

このように、モータ電流ONによりロータ３を回転駆動しているときは、ロータ回転制止構造４において、モータ電流ONに同期して機械的なケース１への固定が解除されることで、ステータコイル２２に対してインバータ７から供給される三相交流のモータ電流に応じてロータ３の自由な回転が許容される。

すなわち、ロータ回転制止構造４は、モータＭ１の駆動状態/停止状態と完全同期してロータ３の回転止めを行う。このため、電磁クラッチや電磁ブレーキなどの別のシステムを組み合わせるものとは異なり、モータ電流制御は、ロータ回転制止構造４を持たないモータを駆動するものと全く同じになる。したがって、
・新たな制御が不要
・コスト減
・部品簡素化
・システムサイズ小型化
というメリットが得られる。

次に、効果を説明する。
実施例１のモータＭ１にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) ケース１に固定されるステータ２と、
前記ステータ２にギャップを介して配置され、モータコイル（ステータコイル２２）へモータ電流を通電することにより回転駆動するロータ３と、
前記ロータ３に設けられ、前記モータ電流の通電の遮断をトリガーとし、前記ロータ３の回転を前記ケース１への固定により制止し、前記モータ電流の通電をトリガーとし、前記ケース１へのロータ固定を解除するロータ回転制止構造４と、
を備える。
このため、モータ電流の通電中はロータ３の回転を許容しながら、モータ電流の通電の遮断に同期してロータ３の逆駆動を防止することができる。

(2) 前記ロータ回転制止構造４は、
前記ケース１へ固定する締結により前記ロータ３の回転を制止し、前記ケース１へのロータ固定を解除する締結開放により前記ロータ３の回転を許容するクラッチ部４１と、
前記モータ電流の通電の遮断時、付勢部材（圧縮バネ４２ａ）による付勢力にて前記クラッチ部４１を締結する付勢力締結部４２と、
前記モータ電流の通電時、前記モータ電流により発生する電磁力により、前記付勢力に対抗して前記クラッチ部４１を締結開放する電磁力開放部４３と、
を有する。
このため、(1)の効果に加え、モータ制御用のモータ電流によりロータ回転制止構造４を駆動させることで、ロータ回転制止構造４の駆動制御を簡素化することができる。

(3) 前記ステータ２は、ステータコイル２２が巻き付けられ、該ステータコイル２２に対しバッテリ６からの直流をインバータ７により変換した三相交流のモータ電流が供給され、
前記電磁力開放部４３は、永久磁石部４３ａと、該永久磁石部４３ａに対向配置され、前記バッテリ６と前記インバータ７との間に電気的に接続された電磁石部４３ｂと、
を有する。
このため、(2)の効果に加え、三相交流のモータ電流で駆動するモータＭ１でありながら、インバータ７より上流側の直流を用い、ロータ回転制止構造４の電磁力開放部４３を駆動させることができる。
すなわち、三相交流のモータ電流で駆動するモータＭ１の場合、インバータ７より下流側に接続すると、電磁石部４３ｂを機能させることができない。

(4) 前記電磁力開放部４３は、前記電磁石部４３ｂがケース１に固定され、前記電磁石部４３ｂに発生する電磁力に応じ、前記永久磁石部４３ａが前記電磁石部４３ｂに対して相対的に移動することにより、前記クラッチ部４１を締結開放する。
このため、(3)の効果に加え、電磁力開放部４３を結線する際、バッテリ６から電磁石部４３ｂへの結線や電磁石部４３ｂからインバータ７への結線を長くすることなく、しかも、結線の信頼性も向上させることができる。
例えば、実施例１とは逆に、永久磁石部をケースに固定し電磁石部を移動可能にすると、バッテリから電磁石部への結線、及び、電磁石部からインバータへの結線を、電磁石部の移動分長くする必要があり、また、電磁石部が移動することによって、結線が破断し易くなる。

(5) 前記電磁力開放部４３は、前記電磁石部４３ｂに発生する電磁力の作用方向が、前記永久磁石部４３ａを反発する反発磁力であり、この反発磁力により前記永久磁石部４３ａが前記電磁石部４３ｂから離れて前記クラッチ部４１を締結開放する。
このため、(4)の効果に加え、対向配置される電磁石部４３ｂから永久磁石部４３ａが離れる際に最も大きくなる反発磁力を用い、クラッチ部４１の締結を切り離して開放することができる。

実施例２は、実施例１が反発磁力によりクラッチ部を締結開放する例であるのに対し、吸引磁力によりクラッチ部を締結開放するようにした例である。

まず、構成を説明する。
図４及び図５は、実施例２のモータＭ２の構成を示す。以下、図４及び図５に基づき、ロータ回転制止構造の構成を説明する。

前記付勢力締結部４２の複数の圧縮バネ４２ａは、図４及び図５に示すように、ケース１に固定された電磁石部４３ｂと、永久磁石部４３ａと、の間に介装され、永久磁石部４３ａに固定されたテーパ凸部材４１ｂを図４，５の左方向に付勢する。

前記電磁力開放部４３による開放構成は、図４及び図５に示すように、ケース１に固定された電磁石部４３ｂにて発生した電磁力により、永久磁石部４３ａが電磁石部４３ｂに対して相対的に移動することにより、クラッチ部４１のテーパ締結を開放する点では実施例１と同様である。しかし、実施例２の電磁力開放部４３は、電磁石部４３ｂに発生する電磁力の作用方向が、永久磁石部４３ａを吸引する吸引磁力であり、この吸引磁力が永久磁石部５３ａに作用する付勢力に対抗し、永久磁石部５３ａが電磁石部４３ｂに近づいてクラッチ部４１のテーパ締結を開放する（図５）。
なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

次に、モータ電流通電時のロータ回転許容作用を説明する。
モータスイッチ５をOFF→ONにすると、ステータコイル２２に対してインバータ７からの三相交流のモータ電流が供給され、同時に、電磁石部４３ｂのコイルに対して直流によるコイル電流が供給される。

このため、ロータ回転制止構造４の電磁石部４３ｂに、永久磁石部４３ａを吸引する吸引磁力による電磁力が発生し、この吸引磁力が永久磁石部５３ａに作用する複数の圧縮バネ４２ａによる付勢力に対抗し、永久磁石部５３ａが電磁石部４３ｂへ近づく。そして、付勢力に打ち勝つ吸引磁力による永久磁石部５３ａの移動により、図４に示すようにテーパ締結されているクラッチ部４１が、図５に示すように、テーパ凹部材４１ａのテーパ凹面411からテーパ凸部材４１ｂのテーパ凸面412が離れることで開放される。
なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例２のモータＭ２にあっては、下記の効果を得ることができる。

(6) 前記電磁力開放部４３は、前記電磁石部４３ｂに発生する電磁力の作用方向が、前記永久磁石部４３ａを吸引する吸引磁力であり、この吸引磁力により前記永久磁石部４３ａが前記電磁石部４３ｂに近づいて前記クラッチ部４１を締結開放する。
このため、実施例１の(1)〜(4)の効果に加え、対向配置される電磁石部４３ｂと永久磁石部４３ａが近づき、クラッチ開放側になるほど大きくなる吸引磁力を用い、クラッチ部４１の締結を切り離して開放することができる。

実施例３は、実施例１のモータＭ１または実施例２のモータＭ２を用いたモータ推力発生機構を備えたモータ推力式無段変速機の例である。

まず、構成を説明する。
実施例３のモータ推力式無段変速機の構成を、「全体構成」、「変速比制御構成」に分けて説明する。

［全体構成］
図６はモータ推力式無段変速機を示す。以下、図６に基づいて、モータ推力式無段変速機の全体構成を説明する。

モータ推力式無段変速機M-CVTは、一対のプライマリプーリ８（プーリ）と図外のセカンダリプーリ（プーリ）にベルト９を掛け渡し、プライマリプーリ８とセカンダリプーリに対するベルト９の接触径を変化させることで無段階に変速比を制御する。プライマリプーリ８は、固定シーブ８１と可動シーブ８２により構成され、可動シーブ８２に、変速時に可動シーブ８２をプーリ軸方向にスライド移動させるモータ推力発生機構１０を設けている。なお、図示していないが、セカンダリプーリの可動シーブにもモータ推力発生機構１０を設けている。また、可動シーブ８２は、図６のプーリ軸より上側が最ロー位置を示し、プーリ軸より下側が最ハイ位置を示す。

前記モータ推力発生機構１０は、実施例１のモータＭ１（または、実施例２のモータＭ２）と、推力変換構造１３と、を備えている
前記モータＭ１（またはモータＭ２）は、ケース１に固定されるステータ２と、ステータ２にギャップを介して配置され、ステータコイル２２へモータ電流を通電することにより回転駆動するロータ３と、ロータ３に設けられるロータ回転制止構造４と、を有する。ロータ回転制止構造４は、変速比固定時におけるモータ電流の通電の遮断をトリガーとし、ロータ３の回転をケース１への固定により制止し、変速時におけるモータ電流の通電をトリガーとし、ロータ３のケース固定を解除する。詳しい構成は、実施例１，２を参照のこと。

前記推力変換構造１３は、モータＭ１（またはモータＭ２）のロータ回転力を、可動シーブ８２をプーリ回転軸方向へスライド移動させるプーリ推力に変換する構造である。この推力変換構造１３は、ウォーム１３ａと、スライドウォームホイール１３ｂと、固定スクリュー１３ｃと、スライドピストン１３ｄと、皿バネ１３ｅと、を有する。ウォーム１３ａは、ロータシャフト３１に設けられる。スライドウォームホイール１３ｂは、ウォーム１３ａに噛み合うと共に固定スクリュー１３ｃに螺合する。固定スクリュー１３ｃは、変速機ケース１４に固定され、スライドウォームホイール１３ｂに噛み合う。スライドピストン１３ｄ及び皿バネ１３ｅは、スライドウォームホイール１３ｂと可動シーブ８２との間に介装される。

［変速比制御構成］
図６はモータ推力式無段変速機を示す。以下、図６に基づいて、変速比制御構成を説明する。

前記モータＭ１（またはモータＭ２）には、図６に示すように、車載バッテリ２３（電源）と、インバータ２４（駆動回路）と、電磁開閉スイッチ２５と、変速コントローラ２６と、を有する変速制御系の構成が接続されている。

前記インバータ２４は、変速コントローラ２６からの指令により、車載バッテリ２３の電源電流（直流）から三相交流によるモータ電流を作り出す。変速コントローラ２６からの指令がモータ電流の通電指令であるときは（＝変速時）、通電指令に同期して電磁開閉スイッチ２５を閉じる指令を出力し、車載バッテリ２３の電源電流（直流）をロータ回転制止構造４のコイルに供給する。また、変速コントローラ２６からの指令がモータ電流の通電の遮断指令であるときは（＝変速比固定時）、通電の遮断指令に同期して電磁開閉スイッチ２５を開く指令を出力し、ロータ回転制止構造４のコイルへの直流供給を遮断する。

前記変速コントローラ２６は、車速センサ２６ａ、アクセル開度センサ２６ｂ、入力回転センサ２６ｃ、出力回転センサ２６ｄ、モータの回転位置を検出するレゾルバ２６ｅ、等からの情報を入力する。そして、車速VSPやアクセル開度APOや変速比マップ等に基づいて目標変速比を演算し、実変速比と目標変速比が一致、あるいは、変速比差が所定の許容範囲内にあるときは、変速比を一定に保つ変速比保持要求を出す。実変速比と目標変速比の変速比差が所定の許容範囲を超えて乖離しているときは、変速比変更要求を出す。そして、変速比を一定に保つ変速比保持要求があるときは、モータＭ１（またはモータＭ２）へのモータ電流の通電の遮断を維持する指令をインバータ２４に出力し、変速比を変更する変速比変更要求があるときは、要求に応じてモータＭ１（またはモータＭ２）へモータ電流を通電する指令をインバータ２４に出力する。

次に、作用を説明する。
実施例３のモータ推力式無段変速機M-CVTにおける作用を、「変速比変更要求時の変速比制御作用」、「変速比保持要求時の変速比固定作用」に分けて説明する。

［変速比変更要求時の変速比制御作用］
変速比を変更する変速比変更要求があるときは、変速コントローラ２６から要求に応じてモータＭ１（またはモータＭ２）へモータ電流を通電する指令がインバータ２４に出力される。この通電指令に同期し、インバータ２４からは、電磁開閉スイッチ２５を閉じる指令が出力され、車載バッテリ２３の電源電流（直流）がロータ回転制止構造４のコイルに供給される。

このため、ロータ回転制止構造４の電磁石部４３ｂに電磁力が発生し、ロータ回転制止構造４のクラッチ部４１が開放され、ロータ３のケース固定が解除されることで、ステータコイル２２に対してインバータ２４から供給される三相交流のモータ電流に応じてロータ３の自由な回転が許容される。

したがって、三相交流のモータ電流の供給により、モータＭ１（またはモータＭ２）のロータシャフト３１が回転駆動すると、ロータシャフト３１と同一回転によりウォーム１３ａが回転し、ウォーム１３ａと噛み合うスライドウォームホイール１３ｂを減速回転させる。スライドウォームホイール１３ｂが減速回転すると、スライドウォームホイール１３ｂは固定スクリュー１３ｃに対し螺合しているので、固定スクリュー１３ｃとの螺合位置が変化し、スライドウォームホイール１３ｂがプーリ軸方向にスライド移動する。つまり、モータＭ１（またはモータＭ２）の回転動作と回転力が、スライドウォームホイール１３ｂのスライド動作とプーリ推力に変換される。

そして、変換されたプーリ推力は、スライドウォームホイール１３ｂからスライドピストン１３ｄ及び皿バネ１３ｅを介して可動シーブ８２に与えられ、可動シーブ８２をプーリ軸方向にスライド移動させる。このとき、可動シーブ８２を図６の左方向にスライド移動させると、変速比がハイ側に変更され、逆に、可動シーブ８２を図６の右方向にスライド移動させると、変速比がロー側に変更される。

［変速比保持要求時の変速比固定作用］
一定変速比を保持する変速比保持要求があるときは、変速コントローラ２６から要求に応じてモータＭ１（またはモータＭ２）へモータ電流を通電の遮断する指令がインバータ２４に出力される。この通電の遮断指令に同期し、インバータ２４からは、電磁開閉スイッチ２５を開く指令が出力され、ロータ回転制止構造４のコイルへの直流供給も遮断される。

このため、ロータ回転制止構造４の電磁石部４３ｂに電磁力の発生がなく、付勢力によりロータ回転制止構造４のクラッチ部４１が締結され、ロータ３をケース１に固定するロータ制止状態になることで、ベルト反力等によるロータ３の逆駆動が防止される。

すなわち、走行駆動トルクを伝達するベルト９から可動シーブ８２が、振動成分を持つベルト反力を受けると、この軸方向の反力は、可動シーブ８２からスライドピストン１３ｄ及び皿バネ１３ｅを介してスライドウォームホイール１３ｂへと伝達される。そして、スライドウォームホイール１３ｂと固定スクリュー１３ｃの螺合部分やスライドウォームホイール１３ｂとウォーム１３ａの螺合部分に反力が作用し、ウォーム１３ａを回転させようとする。

しかし、ウォーム１３ａが設けられているロータ３のロータシャフト３１は、ロータ回転制止構造４によりケース１に固定されているため、逆駆動によるウォーム１３ａの回転が防止される。つまり、モータ電流の通電の遮断による変速比保持要求時は、可動シーブ８２のプーリ軸方向位置が固定され、モータ電流の通電の遮断中、可動シーブ８２のプーリ軸方向位置の固定が維持される。言い換えると、モータ電流の通電の遮断中、可動シーブ８２のプーリ軸方向位置の変動による変速比変更が防止される。

次に、効果を説明する。
実施例３のモータ推力式無段変速機M-CVTにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(7) 一対のプーリ（プライマリプーリ８）にベルト９を掛け渡し、前記プーリ（プライマリプーリ８）の可動シーブ８２にモータ推力発生機構１０を設けたモータ推力式無段変速機M-CVTにおいて、
前記モータ推力発生機構１０は、
ケース１に固定されるステータ２と、前記ステータ２にギャップを介して配置され、モータコイル（ステータコイル２２）へモータ電流を通電することにより回転駆動するロータ３と、前記ロータ３に設けられるロータ回転制止構造４と、を有するモータＭ１，Ｍ２と、
前記モータＭ１，Ｍ２のロータ回転力を、前記可動シーブ８２をプーリ回転軸方向へスライド移動させるプーリ推力に変換する推力変換構造１３と、を備え、
前記ロータ回転制止構造４は、前記モータ電流の通電の遮断をトリガーとし、前記ロータ３の回転を前記ケース１への固定により制止し、前記モータ電流の通電をトリガーとし、前記ロータ３のケース固定を解除する。
このため、モータ電流の通電による変速時、ロータ３の回転による変速比の変更を許容しながら、モータ電流の通電の遮断による変速比固定時、通電の遮断に同期するロータ回転制止により反力が作用しても変速比の固定を維持することができる。

(8) 前記モータＭ１，Ｍ２に、電源電流からモータ電流を作り出す駆動回路（インバータ２４）を接続し、
前記駆動回路（インバータ２４）に、変速比を制御する変速コントローラ２６を接続し、
前記変速コントローラ２６は、変速比を一定に保つ変速比保持要求があるとき、前記モータＭ１，Ｍ２へのモータ電流の通電の遮断を維持する指令を出力し、変速比を変更する変速比変更要求があるとき、要求に応じて前記モータＭ１，Ｍ２へモータ電流を通電する指令を出力する。
このため、(7)の効果に加え、モータ電流の通電の遮断により変速比保持制御を行うことで、変速比制御での電力消費量が減少し、エネルギー効率を向上させることができると共に、モータＭ１，Ｍ２の耐久信頼性を向上させることができる。

以上、本発明のモータを実施例１，２に基づき説明し、本発明のモータ推力式無段変速機を実施例３に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１，２では、クラッチ部４１として、テーパ凹部材４１ａとテーパ凸部材４１ｂを軸方向移動により押し付けてテーパ締結する例を示した。しかし、クラッチ部としては、摩擦板を押し付ける単板クラッチ構造や多板クラッチ構造のものや、爪が噛み合うことで締結するドグクラッチ構造、等の例としても良い。さらに、クラッチ部としては、軸方向に移動により締結されるものに限定されず、周方向や径方向の移動によりロータ回転を制止する例であっても良い。

実施例１，２では、付勢力締結部４２として、複数の圧縮バネ４２ａを用い、クラッチ部４１を締結する付勢力を発生する例を示した。しかし、付勢力締結部としては、引っ張りバネを用い、クラッチ部を締結する付勢力を発生する例としても良い。

実施例３では、推力変換構造１３として、ウォーム１３ａとスライドウォームホイール１３ｂと固定スクリュー１３ｃを用い、モータＭ１，Ｍ２のロータ回転力をプーリ推力に変換する例を示した。しかし、推力変換構造としては、モータ軸をプライマリプーリ軸と平行に配置、または、モータ軸とプライマリプーリ軸を一致させて配置し、モータの回転によりねじ機構を回転させてモータのロータ回転力をプーリ推力に変換させるもの等、モータのロータ回転力をプーリ推力に変換させる構造であれば、具体的な構造は実施例３に限定されない。

実施例３では、本発明のモータをモータ推力式無段変速機に適用する例を示した。しかし、本発明のモータは、モータ推力式無段変速機以外の様々なシステムにも適用することができる。要するに、モータを用いるシステムであって、モータ電流OFFによるモータ停止時、逆駆動によるロータの回転を抑えたい要求があるシステムであれば適用でき、モータ推力式無段変速機は一例である。

実施例１，２，３では、モータＭ１，Ｍ２として、永久磁石同期モータを用いるものを示した。しかし、モータとしては、永久磁石を有さない誘導モータ、等の例としても良い。

Ｍ１，Ｍ２ モータ
１ ケース
２ ステータ
２１ ステータティース
２２ ステータコイル
３ ロータ
４ ロータ回転制止構造
４１ クラッチ部
４２ 付勢力締結部
４２ａ 圧縮バネ（付勢部材）
４３ 電磁力開放部
４３ａ 永久磁石部
４３ｂ 電磁石部
５ モータスイッチ
６ バッテリ
７ インバータ
M-CVT モータ推力式無段変速機
８ プライマリプーリ（プーリ）
９ ベルト
８１ 固定シーブ
８２ 可動シーブ
１０ モータ推力発生機構
１３ 推力変換構造
２３ 車載バッテリ（電源）
２４ インバータ（駆動回路）
２５ 電磁開閉スイッチ
２６ 変速コントローラ

Claims (8)

1. ケースに固定されるステータと、
   前記ステータにギャップを介して配置され、モータコイルへモータ電流を通電することにより回転駆動するロータと、
   前記ロータに設けられ、前記モータ電流の通電の遮断をトリガーとし、前記ロータの回転を前記ケースへの固定により制止し、前記モータ電流の通電をトリガーとし、前記ケースへのロータ固定を解除するロータ回転制止構造と、
   を備えることを特徴とするモータ。
2. 請求項１に記載されたモータにおいて、
   前記ロータ回転制止構造は、
   前記ケースへ固定する締結により前記ロータの回転を制止し、前記ケースへのロータ固定を解除する締結開放により前記ロータの回転を許容するクラッチ部と、
   前記モータ電流の通電の遮断時、付勢部材による付勢力にて前記クラッチ部を締結する付勢力締結部と、
   前記モータ電流の通電時、前記モータ電流により発生する電磁力により、前記付勢力に対抗して前記クラッチ部を締結開放する電磁力開放部と、
   を有することを特徴とするモータ。
3. 請求項２に記載されたモータにおいて、
   前記ステータは、ステータコイルが巻き付けられ、該ステータコイルに対しバッテリからの直流をインバータにより変換した三相交流のモータ電流が供給され、
   前記電磁力開放部は、永久磁石部と、該永久磁石部に対向配置され、前記バッテリと前記インバータとの間に電気的に接続された電磁石部と、
   を有することを特徴とするモータ。
4. 請求項３に記載されたモータにおいて、
   前記電磁力開放部は、前記電磁石部がケースに固定され、前記電磁石部に発生する電磁力に応じ、前記永久磁石部が前記電磁石部に対して相対的に移動することにより、前記クラッチ部を締結開放する
   ことを特徴とするモータ。
5. 請求項４に記載されたモータにおいて、
   前記電磁力開放部は、前記電磁石部に発生する電磁力の作用方向が、前記永久磁石部を反発する反発磁力であり、この反発磁力により前記永久磁石部が前記電磁石部から離れて前記クラッチ部を締結開放する
   ことを特徴とするモータ。
6. 請求項４に記載されたモータにおいて、
   前記電磁力開放部は、前記電磁石部に発生する電磁力の作用方向が、前記永久磁石部を吸引する吸引磁力であり、この吸引磁力により前記永久磁石部が前記電磁石部に近づいて前記クラッチ部を締結開放する
   ことを特徴とするモータ。
7. 一対のプーリにベルトを掛け渡し、前記プーリの可動シーブにモータ推力発生機構を設けたモータ推力式無段変速機において、
   前記モータ推力発生機構は、
   ケースに固定されるステータと、前記ステータにギャップを介して配置され、モータコイルへモータ電流を通電することにより回転駆動するロータと、前記ロータに設けられるロータ回転制止構造と、を有するモータと、
   前記モータのロータ回転力を、前記可動シーブをプーリ回転軸方向へスライド移動させるプーリ推力に変換する推力変換構造と、を備え、
   前記ロータ回転制止構造は、前記モータ電流の通電の遮断をトリガーとし、前記ロータの回転を前記ケースへの固定により制止し、前記モータ電流の通電をトリガーとし、前記ロータのケース固定を解除する
   ことを特徴とするモータ推力式無段変速機。
8. 請求項７に記載されたモータ推力式無段変速機において、
   前記モータに、電源電流からモータ電流を作り出す駆動回路を接続し、
   前記駆動回路に、変速比を制御する変速コントローラを接続し、
   前記変速コントローラは、変速比を一定に保つ変速比保持要求があるとき、前記モータへのモータ電流の通電の遮断を維持する指令を出力し、変速比を変更する変速比変更要求があるとき、要求に応じて前記モータへモータ電流を通電する指令を出力する
   ことを特徴とするモータ推力式無段変速機。