JP2014181726A - Electro-mechanical device, robot and moving body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気機械装置、電気機械装置を備えたロボット、移動体に関する。 The present invention relates to an electromechanical device, a robot including the electromechanical device, and a moving body.
変速機構を有する電気機械装置として、例えば、下記の特許文献1に記載されたものが知られている。この電気機械装置は、変速機構としての遊星ギア機構と、遊星ギア機構のサンギアに接続される第1のモーターと、遊星ギア機構のインターナルギア(アウターギア)に接続される第2のモーターと、をそれぞれ単体で用意し、それぞれを接続することによって構成されている。 As an electromechanical device having a speed change mechanism, for example, one described in Patent Document 1 below is known. The electromechanical device includes a planetary gear mechanism as a speed change mechanism, a first motor connected to a sun gear of the planetary gear mechanism, a second motor connected to an internal gear (outer gear) of the planetary gear mechanism, Each is prepared as a single unit and connected to each other.
ところで、この電気機械装置を移動体やロボットに用いた場合、移動体やロボット動作が停止したり、動いたりする。そして、停止状態からの始動時や加速時においては、電気機械装置の特性上短時間ではあるが大きなトルクを要するため大きな電流を要していた。そして、電気機械装置は、上記の大きな電流に対応するために、制御回路に大電流、大容量の半導体が用いられていた。また、大電流での電気機械装置の銅損失により生じる熱を放熱するために、大容積の放熱部材が用いられていた。また、コア付モーターは鉄損失(渦電流損失)が大きく高速回転時には負荷のないアイドル状態で消費電力が大きく消費していたためフライホイールを動力源として用いることは考えられなかった。しかし、コアレスモーターは鉄損失(渦電流損失)がほとんど生じることはなく、高速回転時には負荷のないアイドル状態で消費電力は機械損失(軸損失)の非常に少ない損失程度であることがわかってきたため、フライホイールを用いた動力源として本発明に至った。 By the way, when this electromechanical device is used for a moving body or a robot, the movement of the moving body or the robot stops or moves. At the time of starting from the stop state or at the time of acceleration, a large current is required because a large torque is required for a short time due to the characteristics of the electromechanical device. In order to cope with the large current, the electromechanical device uses a large-current, large-capacity semiconductor in the control circuit. Moreover, in order to dissipate the heat generated by the copper loss of the electromechanical device at a large current, a large-volume heat dissipating member has been used. Moreover, since the cored motor has a large iron loss (eddy current loss) and consumes a large amount of power in an idle state when there is no load during high-speed rotation, it was unthinkable to use a flywheel as a power source. However, it has been found that the coreless motor has almost no iron loss (eddy current loss), and the power consumption is in the idle state with no load during high-speed rotation, and the power consumption is about a very small loss of mechanical loss (shaft loss). The present invention has been achieved as a power source using a flywheel.
本発明は、上述した従来の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、始動時や加速時において、大きな電流を要しない電気機械装置を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an electromechanical device that does not require a large current during startup or acceleration.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
(1)本発明の一形態によれば、電気機械装置が提供される。この電気機械装置は、電動モーターと、前記電動モーターの出力軸に接続されるフライホイールと、前記出力軸に接続され、前記電動モーターの出力を機械的に分配して2以上の第2の出力軸にする機械式出力分配装置と、前記2以上の第2の出力軸の各々に接続される第1の電動無段階変速装置と、を備え、前記第1の電動無段階変速装置は、前記機械式出力分配装置からの出力が入力される入力部と、前記電気機械装置の出力となる出力部と、前記入力部から前記出力部への変速を制御する制御部と、を有する機械式変速機構と、前記制御部に接続され、前記制御部の回転数を変化させる変速制御用電動機と、を備える。電動モーターの出力を電気機械装置の出力軸に接続すると、始動時や加速時には、電動モーターは、回転数ゼロの状態から始動するなど、電動モーターには大きな電流が流れる。この形態の電気機械装置によれば、フライホイールと、機械式出力分配装置と、を備えているので、電動モーターの回転を維持しながら、電動モーターの出力を複数の出力に分配しつつ、任意の電動無段階変速装置からの出力を0回転から始動や加速させることが可能となり、電動モーターに大きな電流が流れることを抑制することが可能となる。 (1) According to one aspect of the present invention, an electromechanical device is provided. The electromechanical device includes an electric motor, a flywheel connected to the output shaft of the electric motor, and the output shaft connected mechanically to distribute the output of the electric motor to at least two second outputs A mechanical output distribution device that is used as a shaft, and a first electric continuously variable transmission that is connected to each of the two or more second output shafts. Mechanical shift having an input unit to which an output from a mechanical output distributor is input, an output unit to be an output of the electromechanical device, and a control unit for controlling a shift from the input unit to the output unit A mechanism, and a shift control electric motor connected to the control unit and configured to change the rotation speed of the control unit. When the output of the electric motor is connected to the output shaft of the electromechanical device, a large current flows through the electric motor, for example, when starting or accelerating, the electric motor starts from a state where the number of revolutions is zero. According to the electromechanical device of this aspect, since the flywheel and the mechanical output distribution device are provided, the output of the electric motor is distributed to a plurality of outputs while maintaining the rotation of the electric motor. The output from the electric continuously variable transmission can be started and accelerated from zero rotation, and a large current can be prevented from flowing through the electric motor.
(2)上記形態の電気機械装置において、電動モーターは、第2の電動無段階変速装置を備え、前記第2の電動無段階変速装置は、前記電動モーターからの出力が入力される第2の入力部と、前記出力軸に接続される第2の出力部と、前記第2の入力部から前記第2の出力部への変速を制御する第2の制御部と、を有する機械式変速機構と、前記第2の制御部に接続され、前記第2の制御部の回転数を変化させる第2の変速制御用電動機と、を備えてもよい。この形態の電気機械装置によれば、電動モーターは、第2の電動無段階変速装置を備えているので、始動時や加速時において電動モーターの回転をより維持しやすく、電動モーターに大きな電流が流れることを抑制できる。 (2) In the electromechanical device of the above aspect, the electric motor includes a second electric continuously variable transmission, and the second electric continuously variable transmission receives a second input from the electric motor. A mechanical transmission mechanism comprising: an input unit; a second output unit connected to the output shaft; and a second control unit that controls a shift from the second input unit to the second output unit. And a second gear change control motor that is connected to the second control unit and changes the rotational speed of the second control unit. According to the electromechanical device of this embodiment, since the electric motor includes the second electric stepless transmission, it is easier to maintain the rotation of the electric motor at the time of start-up and acceleration, and a large current is supplied to the electric motor. Flow can be suppressed.
(3)上記形態の電気機械装置において、前記機械式変速機構は、遊星ギア機構であり、
前記遊星ギア機構のサンギア、プラネタリーキャリア、アウターギアのいずれか1つが前記入力部であり、前記遊星ギア機構のサンギア、プラネタリーキャリア、アウターギアの前記入力部以外の2つのうちのいずれか1つが前記出力部であり、前記遊星ギア機構のサンギア、プラネタリーキャリア、アウターギアの前記入力部、前記出力部以外の残りの1つが前記制御部であってもよい。この形態の電気機械装置によれば、変速制御用電動機により遊星ギア機構のサンギア、プラネタリーキャリア、アウターギアのいずれか1つの回転を制御し、出力軸の回転数、及びトルクを容易に制御することが可能となる。
(3) In the electromechanical device of the above aspect, the mechanical transmission mechanism is a planetary gear mechanism,
Any one of the sun gear, the planetary carrier, and the outer gear of the planetary gear mechanism is the input unit, and any one of the sun gear, the planetary carrier, and the outer gear of the planetary gear mechanism other than the input unit. One may be the output unit, and the remaining one other than the sun gear of the planetary gear mechanism, the planetary carrier, the input unit of the outer gear, and the output unit may be the control unit. According to the electromechanical device of this aspect, the rotation control motor controls the rotation of any one of the sun gear, planetary carrier, and outer gear of the planetary gear mechanism, and easily controls the rotation speed and torque of the output shaft. It becomes possible.
(4)上記形態の電気機械装置において、前記機械式変速機構は、ディファレンシャルギアであり、前記ディファレンシャルギアは、仮想的な第1の軸心の周りにそれぞれ回転するように互いに対向配置された第1のギアおよび第2のギアと、前記第1の軸心と直交する仮想的な第2の軸心を中心として前記第1のギアおよび第2のギアと噛合するように配置された少なくとも1つの第3のギアと、前記第2の軸心に沿って配置され、前記第3のギアを回転可能に支持する支持軸と、前記第1の軸心に沿って配置され、前記第1のギアに接続された第1の回転軸と、前記第1の軸心に沿って配置され、前記第2のギアの中央部に設けられた貫通孔を介して前記支持軸に接続された第2の回転軸と、を備え、前記第1の回転軸が前記入力部であり、前記第2の回転軸が前記出力部であり、前記第2のギアが前記制御部であってもよい。この形態の電気機械装置によれば、入力部あるいは出力部となる第1と第2の回転軸を第1の軸心に沿って配置することができるので、電気機械装置の出力軸に垂直な方向の小型化が可能となる。 (4) In the electromechanical device of the above aspect, the mechanical speed change mechanism is a differential gear, and the differential gears are arranged so as to face each other so as to rotate around a virtual first axis. One gear and a second gear, and at least one arranged to mesh with the first gear and the second gear around a virtual second axis perpendicular to the first axis. Three third gears, a support shaft that is disposed along the second axis and rotatably supports the third gear, and is disposed along the first axis. A first rotating shaft connected to the gear and a second rotating shaft disposed along the first axis and connected to the support shaft through a through hole provided in a central portion of the second gear. And the first rotating shaft is the input unit. The second rotation shaft is the output portion, the second gear may be the control unit. According to the electromechanical device of this aspect, since the first and second rotating shafts serving as the input unit or the output unit can be disposed along the first axis, the first vertical shaft is perpendicular to the output shaft of the electromechanical device. The direction can be miniaturized.
(5)上記形態の電気機械装置において、前記電動モーターは、空芯のコアレス構成を有していてもよい。この形態の電気機械装置によれば、電動モーターは、空芯のコアレス構成を有していているので、始動時や加速時において銅損失による発熱を押さえることが可能となる。 (5) In the electromechanical device of the above aspect, the electric motor may have an air-core coreless configuration. According to the electromechanical device of this embodiment, since the electric motor has an air-core coreless configuration, it is possible to suppress heat generation due to copper loss at the time of start-up and acceleration.
(6)上記形態(1)〜(5)のいずれか一つに記載の電気機械装置を備えるロボット。であってもよい。 (6) A robot provided with the electromechanical device according to any one of the above forms (1) to (5). It may be.
(7)上記形態(1)〜(5)のいずれか一つに記載の電気機械装置を備える移動体であってもよい。 (7) A mobile object including the electromechanical device according to any one of the above forms (1) to (5) may be used.
本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電気機械装置の他、電気機械装置を用いたロボット、移動体等様々な形態で実現することができる。 The present invention can be realized in various forms. For example, in addition to an electromechanical apparatus, the present invention can be realized in various forms such as a robot using the electromechanical apparatus and a moving body.
第1の実施形態:
図1は、第1の実施形態の電気機械装置10の構成を示す説明図である。電気機械装置10は、電動モーター80と、エンコーダー82と、フライホイール83と、機械式出力分配装置90と、電動無段階変速装置100A、100B、100Cと、電動無段階変速装置制御部500と、モーター制御部600と、蓄電回路700と、蓄電部750と、システム制御部800と、を備える。電動無段階変速装置100A、100B、100Cは、請求項の第1の電動無段階変速装置に対応する。
First embodiment:
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of an
本実施形態において、電動モーター80の構成については、特に限定はなく、2相モーター、3相モーター、コア付モーター、コアレスモーター、アキシャルギャップ型モーター、ラジアルギャップ型モーターなど、様々な形式の電動モーターを用いることが可能である。銅損を考慮すれば、電動モーター80は、コアレスモーターであることが好ましい。電動モーター80の駆動軸81には、エンコーダー82と、フライホイール83と、機械式出力分配装置90と、が接続されている。フライホイール83は、慣性モーメントの大きな材料で形成されている。例えば、フライホイール83の慣性モーメントは、電動モーター80の駆動軸81回りのローター(図示せず)の慣性モーメントより大きくてもよい。その結果、始動時や急加速時など、機械式出力分配装置90に強い負荷が掛かる場合であっても、フライホイール83の慣性力により、電動モーター80の回転数を維持することが出来る。その結果、電動モーター80に大きな電流が流れることを抑制することが可能となる。エンコーダー82は、電動モーター80の機械角を取得し、さらに、機械角の変化から電動モーター80の回転数、回転方向を取得するために用いられる。
In the present embodiment, the configuration of the
機械式出力分配装置90は、電動モーター80からの出力トルクを複数に分配する。図1に示す例では、機械式出力分配装置90は、3つの出力軸94A、94B、94Cを備えており、電動モーター80からの出力トルクを3つに分配している。なお、分配数は3つに限られず2つ以上であればよい。機械式出力分配装置90の構成については後述する。
The
電動無段階変速装置100A、100B、100Cは、それぞれ、機械式出力分配装置90の出力軸94A、94B、94Cのそれぞれに接続されている。電動無段階変速装置100Aは、機械式変速機構130Aと、変速制御用電動機140Aと、を備える。電動無段階変速装置100Aの機械式変速機構130Aへの入力部には、機械式出力分配装置90の出力軸94Aが接続され、電動無段階変速装置100のA機械式変速機構130Aからの出力部には、負荷接続部136Aが接続されている。変速制御用電動機140Aは、機械式変速機構130Aに接続されており、機械式変速機構130Aを無段階に変速させる。他の電動無段階変速装置100B、100Cについても同様の構成である。なお、電動無段階変速装置100A、100B、100Cの詳しい内部構成については、後述する。なお、本実施形態では、電動無段階変速装置の内部構成を説明する場合など、3つの電動無段階変速装置100A、100B、100Cを区別する必要がない場合には、単に電動無段階変速装置100と呼ぶ。
The electric continuously
電動無段階変速装置制御部500は、システム制御部800からの指示により、変速制御用電動機140A、140B、140Cの動作を制御する。具体的には、電動無段階変速装置制御部500は、変速制御用電動機140A、140B、140Cを駆動制御または回生制御することにより、負荷接続部136A、136B、136Cの回転数を無段階で変化させる。この具体的な制御内容については、後述する。なお、電動無段階変速装置制御部500は、変速制御用電動機140A、140B、140Cの動作を独立で制御できる。例えば、電動無段階変速装置制御部500は、変速制御用電動機140A、140Bを駆動制御し、変速制御用電動機140Cを回生制御してもよい。
Electric continuously variable
蓄電回路700は、変速制御用電動機140A、140B、140Cのいずれかが回生制御されたときに、回生電力を整流して蓄電部750に送る。蓄電部750は、二次電池であり、回生された電力を蓄電する。蓄電された電力は、電動モーター80、あるいは変速制御用電動機140A、140B、140Cの駆動に用いられる。
The
システム制御部800は、電動無段階変速装置制御部500及びモーター制御部600の動作を制御する。モーター制御部600は、電動モーター80の動作を制御する。
The
図2は、機械式出力分配装置90の構成を示す説明図である。機械式出力分配装置90は、センターギア91と、4つのサイドギア93A、93B、93C、93Dと、を備える。センターギア91は、ギア歯91tを有しており、サイドギア93A、93B、93C、93Dは、それぞれギア歯93At、93Bt、93Ct、93Dtを備えている。本実施形態では、センターギア91は中心に配置され、4つのサイドギア93A、93B、93C、93Dはセンターギア91を囲うように配置されている。センターギア91のギア歯91tは、4つのサイドギア93A、93B、93C、93Dのギア歯93At、93Bt、93Ct、93Dtとそれぞれ咬み合っている。センターギア91の中心には入力軸92があり、入力軸92は、図1で示した電動モーター80の駆動軸81と接続されている。4つのサイドギア93A、93B、93C、93Dのそれぞれの中心には、出力軸94A、94B、94C、94Dが設けられている。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the
なお、図2では、機械式出力分配装置90の出力は4つであるが、図1では、機械式出力分配装置90の出力は3つであり、出力軸94Dが無い。機械式出力分配装置90の出力が3つの構成は、出力軸94Dの長さを短くして機械式出力分配装置90の外部に取り出さない構成で実現可能である。また、機械式出力分配装置90の出力が3つの構成は、センターギア91の回りを、3つのサイドギア93A、93B、93Cで囲う構成で実現可能である。
In FIG. 2, the output of the
図2に示す例では、4つのサイドギア93A、93B、93C、93Dの大きさは、同じであり、ギア歯93At、93Bt、93Ct、93Dtの歯数は、同じである。但し、用途に応じ、4つのサイドギア93A、93B、93C、93Dの大きさが変わっていても良い。この場合、ギア歯のピッチは、センターギア91のギア歯91tのピッチで決まるので、サイドギア93A、93B、93C、93Dの大きさにより、ギア歯93At、93Bt、93Ct、93Dtの歯数も変わる。なお、本実施形態のように、4つのサイドギア93A、93B、93C、93Dの大きさが同じであり、4つのサイドギア93A、93B、93C、93Dを区別しなくてもよい場合には、サイドギア及びギア歯について、それぞれサイドギア93、ギア歯93tと呼ぶ。
In the example shown in FIG. 2, the four side gears 93A, 93B, 93C, and 93D have the same size, and the gear teeth 93At, 93Bt, 93Ct, and 93Dt have the same number of teeth. However, the sizes of the four side gears 93A, 93B, 93C, and 93D may be changed depending on the application. In this case, since the pitch of the gear teeth is determined by the pitch of the
図3は、センターギアとサイドギアについて磁石歯車を用いた場合のギアの噛み合い部分を拡大して示す説明図である。センターギア91のギア歯91tと、サイドギア93のギア歯93tについては、平歯車やかさ歯車を用いることが可能であるが、その他、磁石歯車を用いることも可能である。磁石歯車では、ギア歯91t、93tが磁石となっている。磁化の方向は、図3(A)に示すように放射方向であっても良く、図3(B)に示すように、周方向であっても良い。磁石歯車の場合、同極同士の反発により、センターギア91のギア歯91tと、サイドギア93のギア歯93tとが接触し難いので、ギア歯91tやギア歯93tがすり減り難くなる。
FIG. 3 is an explanatory view showing, in an enlarged manner, a gear meshing portion when a magnet gear is used for the center gear and the side gear. As the
図4は、電動無段階変速装置100の内部構成を示す説明図である。電動無段階変速装置100A、100B、100Cの構成は、同じであるため、電動無段階変速装置100Aを例にとり説明する。また、電動無段階変速装置100Aの構成を説明する上では、3つの電動無段階変速装置100A、100B、100Cを区別する必要がないため、電動無段階変速装置100と、符号から文字A、B、Cを削除した符号を用いて説明し、電動無段階変速装置100の各構成要素についても、同様に符号から文字A、B、Cを削除した符号を用いて説明する。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the internal configuration of the electric continuously
電動無段階変速装置100は、ケーシング122に収容されており、ケーシング122内に機械式変速機構130と、変速制御用電動機140と、入力歯車160と、を備える。ケーシング122は、2つのケーシング部122a、122bで構成されている。ケーシング部122aは、その内部に機械式変速機構130と、変速制御用電動機140と、入力歯車160と、を収容可能な略円筒状の中空容体である。ケーシング部122aの底面(図4の紙面右側)とは反対側の面(図4の紙面左側)は、開放されている。ケーシング部122aの底面の中央には、中心軸110を挿通するための貫通孔1221が形成されている。ケーシング部122aと中心軸110とは互いに固定的に取り付けられる。そのため、中心軸110自体は回転しない。他方のケーシング部122bは、一方のケーシング部122aの開放面を覆うための蓋体である。ケーシング部122aの中央部には、後述する負荷接続部136が挿通される開口1222が形成されており、ケーシング部122bは、円環板形状を有している。このケーシング部122bは、一方のケーシング部122aに固定用ボルト114で固定的に取り付けられる。ケーシング122は、炭素繊維強化プラスチック(CFRP;carbon fiber reinforced plastics)などの樹脂材料によって構成されるものとしても良い。これによって、電動無段階変速装置100の軽量化が可能である。
The electric continuously
中心軸110は、略円筒状のケーシング122の中心を通る軸O(図中一点鎖線で示す)に沿って配置されている。中心軸110は、軸O方向に延びる貫通孔111を有しており、貫通孔111には、電動無段階変速装置100に電力や制御信号を送信するための導電線の束である導電線束25が挿通されている。
The
また、ケーシング部122aの外側(図4の紙面右側)およびプラネタリーキャリア133の外側(図4の紙面左側)には、中心軸110の保持性を向上させるための軸受けリング113が嵌合的に取り付けられている。
In addition, a
入力歯車160は、外部から電動無段階変速装置100へ動力を入力させるための部材である。入力歯車160の中心には、入力軸162が接続されている。入力軸162は、ケーシング部122aの底面を貫通している。入力軸162とケーシング部122aとの間には、軸受け部117が設けられている。入力軸162は、動力伝達軸164の一方の端部と、ユニバーサルジョイント166により接続されている。なお、動力伝達軸164の他方の端部は、ユニバーサルジョイント166より、機械式出力分配装置90の出力軸94(例えば出力軸94A)と接続されている。
The
ローター121は、中心軸110回りに配置される部材であり、略円筒状の隔壁1213とフランジ部121fとを有する部材である。隔壁1213には、ギア歯121tが形成され、フランジ部121fの外周にはギア歯121ftが形成されている。入力歯車160はギア歯160tを有しており、ギア歯160tは、ローター121のフランジ部121fのギア歯121ftと咬み合っている。
The
ローター121は、その中央に中心軸110を挿通させるための貫通孔1211を有している。なお、貫通孔1211の内壁面と、中心軸110の外周面との間には、ローター121が中心軸110を中心に回転可能とするための軸受け部112が配置されている。軸受け部112は、例えば、ボールベアリングによって構成することができる。
The
ローター121の略円筒状の隔壁1213の外側の壁面には、上述したようにギア歯121tが形成されている。以後、このローター121のギア歯121tを有する隔壁1213を「ローターギア1213」とも呼ぶ。後述するように、本参考形態におけるローターギア1213は、後述する遊星ギア機構のサンギアとして機能する。なお、このローターギア1213は、ローター121にギア歯121tが一体成型されることにより形成されていてもよく、また、ローター121にギア歯121tを接続固定することにより一体に形成されていてもよい。
As described above, the
機械式変速機構130は、ローター121のローターギア1213とともに遊星ギア機構を構成する。遊星ギア機構は、外歯のサンギアと、内歯のリングギアと、サンギアとリングギアの間に配置された複数の外歯のプラネタリーギアと、から構成される機構である。なお、サンギアの回転中心と、リングギアの回転中心とは同一線上にある。そして、遊星ギア機構は、複数のプラネタリーギアが、サンギアの外周およびリングギアの内周に沿って自転しつつ公転し、複数のプラネタリーギアを支持するプラネタリーキャリアによって複数のプラネタリーギアの公転運動を拾う構造を有する機構である。機械式変速機構130は、サンギアとしてのローターギア1213と、リングギア131と、3個のプラネタリーギア132と、プラネタリーギア132を支持するプラネタリーキャリア133とを備える。なお、図4では便宜上、2個のプラネタリーギア132を模式的に図示してある。
The mechanical
リングギア131は、内壁面にギア歯131tが設けられた略円環状のギアである。また、リングギア131は、プラネタリーキャリア133の外周に配置された略円筒状のリングキャリアに支持されるように一体的に形成されている。また、リングギア131の内周面と、ローターギア1213の外周面との間には、3個のプラネタリーギア132が、ローターギア1213の外周に沿って、ほぼ等間隔で配置される。なお、プラネタリーギア132のギア歯132tと、リングギア131のギア歯131tおよびローターギア1213のギア歯121tとが互いに噛み合うことにより、これら3種のギア1213,132,131は連結される。
The
プラネタリーキャリア133は、3つのプラネタリーギア132を支持する略円筒状の部材である。プラネタリーキャリア133の底面の中央には、中心軸110を挿通する貫通孔1331が設けられている。貫通孔1331の内壁面と、中心軸110の外周面との間には、プラネタリーキャリア133が中心軸110を中心に回転可能とするための軸受け部112が配置されている。なお、プラネタリーキャリア133に取り付けられた軸受け部112と、ローター121に取り付けられた軸受け部112との間には、スペーサー115が配置される。
The
ここで、リングキャリア1312の中央部には、リングギア131の内周空間に連通する略円形形状の開口部1313が形成されており、プラネタリーキャリア133は、その開口部1313に配置される。プラネタリーキャリア133の入力歯車160側の底面には、プラネタリーギア132の回転軸132sを回転可能に保持するための軸孔1332が形成されている。
Here, a substantially
プラネタリーキャリア133の外周面と、リングキャリア1312の開口部1313の側壁面との間には、プラネタリーキャリア133とリングキャリア1312とが中心軸110を中心に互いに独立して回転可能とするための軸受け部135が配置されている。軸受け部135は、クロスローラーベアリングにより構成されていても良い。クロスローラーベアリングは、中心軸110の曲げ方向の力(曲げモーメント荷重)、中心軸110軸のラジアル方向の力(ラジアル荷重)、中心軸110のスラスト力(軸の長手方向の荷重)のいずれの方向の力に対しても強いので、高い剛性を実現することが可能となる。
To allow the
プラネタリーキャリア133の外側の底面(図4の紙面左側)には、軸受け部135を保持固定するための負荷接続部136が固定用ボルト114によってプラネタリーキャリア133と一体となるように接続固定されている。なお、この負荷接続部136には、図示しない負荷の回転軸が図示しないボルトによって固定される。なお、この負荷固定用のボルトとして、固定用ボルト114を兼用するようにしてもよい。
A
変速制御用電動機140は、ローター141と、ステーター144と、を備える。変速制御用電動機140は、以下で説明するように、ラジアルギャップ型の構成をしている。ローター141は、機械式変速機構130のリングキャリア1312であり、リングキャリア1312の外周面には、永久磁石143が円筒形に配列されている。永久磁石143の磁化の方向は、放射方向である。永久磁石143の裏側の面(リングキャリア1312の外周面)には、磁力効率を向上させるための磁石バックヨーク145が配置されている。なお、このローター141とリングキャリア1312とは一体成型されることにより形成されてもよく、ローター141とリングキャリア1312とを接続固定することにより一体に形成されてもよい。
The
ケーシング部122aの内周面には、ステーター144としての電磁コイル(以下、「電磁コイル144」とも呼ぶ)が、リングキャリア1312の永久磁石143と間隔を有しつつ対向するように円筒形に配列されている。即ち、変速制御用電動機140では、ステーターとしての電磁コイル144が、中心軸110を中心としてローター141としてのリングキャリア1312およびリングギア131を回転させる。なお、電磁コイル144とケーシング部122aとの間には、磁力効率を向上させるためのコイルバックヨーク148が配置されている。
An electromagnetic coil (hereinafter also referred to as “
ケーシング部122bには、永久磁石143の位置を検出する位置検出部146と、ローター141としてのリングキャリア1312の回転を制御するための変速制御用電動機制御部147が設けられている。位置検出部146は、例えば、ホール素子と温度補償回路と増幅器回路とを用いたホールICによって構成され、永久磁石143の周回軌道の位置に対応するように配置されている。位置検出部146は、変速制御用電動機制御部147と信号線を介して接続されている。
The
変速制御用電動機制御部147には、電力線と制御線(通信線)とを複合した導電線束25から分岐した導電線が接続されている。また、変速制御用電動機制御部147は、電磁コイル144と電気的に接続されている。変速制御用電動機制御部147は、位置検出部146が出力する検出信号を、導電線束25を介して電動無段階変速装置100の駆動を制御する電動無段階変速装置制御部500(図1)に送信する。そして、変速制御用電動機制御部147は、電動無段階変速装置制御部500から導電線束25を介して供給される制御信号に従って、電磁コイル144に電力を供給して磁界を発生させ、ローター141を回転させる。また、変速制御用電動機制御部147は、ローター141が回転することで電磁コイル144に発生する誘起電圧を、電動無段階変速装置制御部500(図1)から導電線束25を介して供給される制御信号に従って回生制御させることにより、ローター141の回転を制動させる。以下において、「回生」は「制動」を含むものとして説明する。以上のように、電磁コイル144に電力を供給する駆動制御と、電力を回生する回生制御とを組み合わせることで、変速制御用電動機140の動作、すなわち、ローター141の回転を、時計方向、停止、反時計方向、フリー回転の状態で制御できるそして、変速制御用電動機140の動作を制御することにより機械式変速機構130の動作を制御し、機械式出力分配装置90からの回転運動を無段階で変速させることができる。
The transmission control
なお、ケーシング部122bの開口1222の内壁面には、挿通された負荷接続部136の外周面と接するようにシール部150が設けられている。このシール部150として、例えば、ブラシシール部を設けた場合には、ケーシング122内部にチリやホコリ等の侵入を抑制する。これによって電動無段階変速装置100の劣化を抑制することができる。また、ゴムシール部を設けた場合には、ケーシング122の内部を気密にシールする。これによって、気流による電動無段階変速装置100におけるギアやローターの回転損失を低減することができる。なお、このシール部150は必ずしも必要ではなく省略してもよい。
A
図5は、機械式変速機構130を構成する各ギアの回転数の関係を示す説明図である。図5に示すように、機械式変速機構130のサンギアとしてのローターギア1213の回転数(「入力回転数」とも呼ぶ)と、プラネタリーキャリア133の回転数(「出力回転数」とも呼ぶ)と、リングギア131の回転数(「制御回転数」とも呼ぶ)との関係は、いわゆる「共線図」で表され、直線で結ばれる関係にある。この関係は、ローターギア1213の回転数をNs、リングギア131の回転数をNr、プラネタリーキャリアの回転数をNcとし、ローターギア1213のギア歯121tの歯数をms、リングギア131のギア歯131tの歯数をmrとすると、下記の(1),(2)式で表される。なお、Ns,Nr,Ncは回転方向を特に規定していない。ただし、以下の説明において、回転方向を規定する場合において時計周りの回転方向については符号「+」を付加し、反時計周りの回転方向については符号「−」を付加して示すこととする。
Nc=Ns・(ms/(mr+ms))+Nr・(mr/(mr+ms)) …(1)
Nr=((mr+ms)/ms)・(Nc−Ns・(ms/(mr+ms)) …(2)
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the rotational speeds of the respective gears constituting the
Nc = Ns · (ms / (mr + ms)) + Nr · (mr / (mr + ms)) (1)
Nr = ((mr + ms) / ms) · (Nc−Ns · (ms / (mr + ms)) (2)
上記(1)式からわかるように、プラネタリーキャリア133の回転数Ncは、サンギアであるローターギア1213(以下、「サンギア1213」とも呼ぶ)の回転数Nsとリングギア131の回転数Nrとを、ms:mrで直線補間したものである。従って、以下で説明するように、サンギア1213の回転が回転数Nsで一定であるとすると、プラネタリーキャリア133の回転は、リングギア131の回転状態に応じて無段階で制御されることになる。
As can be seen from the above equation (1), the rotational speed Nc of the
リングギア131の回転が停止状態(Nr=0)である場合には、機械式変速機構130の各ギアの回転数の関係は図14の二点鎖線で示す直線の関係となる。このとき、プラネタリーキャリア133の回転数Ncは、上記(1)式から求められる回転数、すなわち、サンギア1213の回転数Nsを減速比K0(=出力/入力=ms/(mr+ms))で減速した大きさの回転数+Nc0(=Ns・ms/(mr+ms))で時計周りに回転する。すなわち、この場合には、ローター121の回転は、機械式変速機構130によって減速比K0で減速されて、負荷接続部136に接続された負荷に伝達される。
When the rotation of the
ここで、機械式変速機構130のリングギア131の回転の停止状態は、サンギア(ローターギア)1213からプラネタリーギア132を介してリングギア131に伝達される回転力に応じてリングギア131に発生する反時計周りの回転力を、相殺するための時計周りの回転力がリングギア131に加えられるように、変速制御用電動機140を駆動制御することによって実現される。なお、変速制御用電動機140の制御は、上述したように駆動回路および回生回路によって実行される。
Here, the rotation stop state of the
リングギア131が回転数Nr=−Nrf(Nrf=Ns・ms/mr)でサンギア1213とは逆の反時計周りに回転している場合には、機械式変速機構130の各ギアの回転数の関係は図14の太い実線で示す直線の関係となる。このとき、サンギア1213の時計周りの回転(回転数Ns)に対して、リングギア131は回転数Nr=−Nrf(=−Ns・(ms/mr)で反時計周りに回転し、プラネタリーキャリア133の回転は、回転数Nc=0となって停止される。この場合には、ローター121の回転は、負荷接続部136に接続された負荷に伝達されることはなく、機械式変速機構130によって伝達が遮断される。なお、このプラネタリーキャリア133の回転(出力回転)が停止される状態におけるリングギア131の回転状態を、「フリー回転状態」とも呼ぶ。このリングギア220のフリー回転状態は、変速制御用電動機140による回生制御や駆動制御が実行されない状態とすることにより実現される。
When the
リングギア131の回転がフリー回転状態〜停止状態までの間で回転数Nrが任意の回転数−Nr1で反時計周りに回転している状態の場合には、機械式変速機構130の各ギアの回転数の関係は図14の一点鎖線で示す直線の関係となる。このとき、プラネタリーキャリア1330の回転数Ncは、上記(1)式から+Nc1(=Ns・ms/(mr+ms)−Nr1・mr/(mr+ms))となり、回転数−Nr1の大きさに応じて0〜+Nc0の間の任意の値となる。すなわち、この場合には、ローター121の回転は、機械式変速機構130によって、上記(1)式に従って表される回転数+Nc1に減速された回転されて、負荷接続部136に接続された負荷に伝達される。なお、プラネタリーキャリア133の回転数Ncを0〜+Nc0までの間の任意の回転数+Nc1とするためには、リングギア131が上記(2)式から求められる回転数Nr=−Nr1(=((mr+ms)/ms)・(Nc1−Ns・ms/(mr+ms)))で反時計周りに回転するように、より具体的には、リングギア131がNr=−Nrfで反時計周りに回転しようとするのに応じて時計周りに回転しようとする変速制御用電動機140の回転を回生制御により反時計周りに制動するようにすればよい。
When the rotation of the
リングギア131の回転数Nrが任意の回転数+Nr2で時計周りに回転している状態の場合には、機械式変速機構130の各ギアの回転数の関係は図14の破線で示す直線の関係となる。このとき、プラネタリーキャリア133の回転数Ncは、上記(1)式から+Nc2(=Ns・ms/(mr+ms)+Nr2・mr/(mr+ms))となり、リングギア131の回転数+Nr2の大きさに応じて+Nc0以上の任意の値となる。この場合には、ローター121の回転を機械式変速機構130によって減速比K0で減速した回転数の回転に、変速制御用電動機140の駆動によって制御されたリングギア131の回転を機械式変速機構130によって減速比K1(=mr/(mr+ms))で減速した回転数の回転が重ね合わされて、負荷接続部136に接続された負荷に伝達される。なお、プラネタリーキャリア133の回転数Ncを任意の回転数+Nc2とするためには、リングギア131が上記(2)式から求められる回転数Nr=+Nr2(=((mr+ms)/ms)・(Nc2−Ns・ms/(mr+ms)))で時計周りに回転するように、変速制御用電動機140の回転を反時計回りで駆動制御すればよい。
When the rotational speed Nr of the
リングギア131の回転数Nrがフリー回転状態の回転数−Nrfよりも大きい任意の回転数−Nr3で反時計周りに回転している状態の場合には、機械式変速機構130の各ギアの回転数の関係は図14の実線で示す直線の関係となる。プラネタリーキャリア133の回転数Ncは、上記(1)式から求められる−Nc3(=Ns・ms/(mr+ms)−Nr3・mr/(mr+ms))となり、リングギア131の回転数−Nr3の大きさに応じて回転数―Nrfよりも大きい任意の回転数で反時計周りに回転する。この場合には、ローター121の回転を機械式変速機構130によって減速比K0で減速した時計回りの回転の回転数よりも、変速制御用電動機140の駆動によって制御されたリングギア131の反時計周りの回転を減速比K1(=mr/(mr+ms))で減速した回転数の方が大きくなって、リングギア131の反時計周りの回転に応じた回転が負荷接続部136に接続された負荷に伝達される。なお、プラネタリーキャリア133の回転数Ncを反時計周りの回転数−Nc3とするためには、リングギア131が上記(2)式から求められる回転数Nr=−Nr3(=((mr+ms)/ms)・(−Nc3−Ns・ms/(mr+ms)))で反時計周りに回転するように、より具体的には、リングギア131のNr=−Nrfでの反時計周りの回転に応じた時計周りの回転よりも更に高速に時計周りに回転するように変速制御用電動機140の回転を駆動制御すればよい。
When the rotation speed Nr of the
機械式変速機構130では、上記のように、リングギア131の回転を変速制御用電動機140によって制御することにより、ローター121の回転、すなわち、サンギアとしてのローターギア1213の回転(入力回転)に対して、負荷接続部136に接続された負荷に伝達されるプラネタリーキャリア133の回転(出力回転)を無段階で連続的に変化させることができ、これに伴って負荷に対するトルクを無段階で連続的に変化させることができる。
In the
以上のようにすれば、滑らかな負荷変動を実現することができ、滑らかな変速動作およびトルク変化を実現し、動作がぎくしゃくしてしまうことを防止することが可能である。 As described above, smooth load fluctuations can be realized, smooth shifting operation and torque change can be realized, and the operation can be prevented from becoming jerky.
以上、第1の実施形態によれば、電気機械装置10は、電動モーター80に、フライホイール83と、機械式出力分配装置90と、電動無段階変速装置100A、100B、100Cと、を備えているので、電動モーター80のトルクを、電動無段階変速装置100A、100B、100Cの負荷接続部136A、136B、136Cに任意の大きさで分配することが出来る。
As described above, according to the first embodiment, the
また、電気機械装置10は、フライホイール83を備えており、負荷が掛かる前から一定回転数で回転制御されており、負荷接続部136が回転数0から増速する場合や、急加速する場合であっても、ゼロ回転からのスタートではなく、回転数の大きな低下が起こり難いので、電動モーター80には、大きな電流が流れない。また、変速制御用電動機140を制御することにより、変速制御用電動機140がない場合の負荷接続部136の回転数Mに比べてより高速に負荷接続部136を回転させることも可能となる。
In addition, the
また、第1の実施形態によれば、3つの電動無段階変速装置100A、100B、100Cは、それぞれ機械式変速機構130A、130B、130Cとして遊星ギア機構と、変速制御用電動機140A、140B、140Cと、を備えている。各電動無段階変速装置100A、100B、100Cにおいて、ローター121にサンギアとしてのローターギア1213が形成され、負荷接続部136は、プラネタリーキャリア133に接続され、変速制御用電動機140A、140B、140Cのローター141に、遊星ギア機構のアウターギア(リングギア131)が形成されており、変速制御用電動機140A、140B、140Cの回転を独立して制御することにより、3つの負荷接続部136A、136B、136Cの回転数、及びトルクを独立して容易に制御することが可能となる。
Further, according to the first embodiment, the three electric continuously
なお、第1の実施形態では、機械式変速機構130として、遊星ギア機構が用いられているが、遊星ギア機構の代わりに、ハーモニックドライブ機構(ハーモニックドライブは登録商標)やサイクロ機構、磁気変速機構が用いられても良い。
In the first embodiment, a planetary gear mechanism is used as the
第2の実施形態:
図6は、磁気変速機構を有する電動無段階変速装置100Gの内部構成を示す概略断面図である。第2の実施形態では、電動無段階変速装置100Gが機械式変速機構として、磁気減速機構を用いた磁気変速機構130Gを備えている点が、第1実施例と異なる。なお、第2の実施形態の電動無段階変速装置以外の構成は、第1実施例の構成と同じであってもよい。
Second embodiment:
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an internal configuration of an electric continuously
図7は、磁気変速機構を模式的に示す説明図である。磁気変速機構130Gは、中心軸110の周りに設けられた円筒状の第1の磁気変速ローター1213Gと、第1の磁気変速ローター1213Gの外周に設けられた円筒状の第2の磁気変速ローター131Gと、を備える。なお、この第1の磁気変速ローター1213Gは、ローター121の隔壁であり、駆動モーター部120による回転運動がダイレクトに伝達される。第2の磁気変速ローター131Gは、変速制御用電動機140のローター141に、側面側で一体に形成されており、変速制御用電動機140の回転運動が伝達される。
FIG. 7 is an explanatory view schematically showing a magnetic transmission mechanism. The
第1の磁気変速ローター1213Gは、その外周面に、放射方向に着磁されて外周側がN極の永久磁石177(N)と外周側がS極の永久磁石177(S)とが交互に配列されたSPM型のローターである。同様に、第2の磁気変速ローター131Gは、その内周面に、放射方向に着磁されて内周側がN極の永久磁石171(N)と外周側がS極の永久磁石171(S)とが交互に配列されたSPM型のローターである。なお、ローターに配列された永久磁石の極数は、N極とS極の1対を極数1として定義することとし、第1の磁気変速ローター1213Gの極数N1は、本例ではN1=2に設定されている。同様に、第2の磁気変速ローター131Gに配列された永久磁石の極数N2は、N2=20に設定されている。
The first
第1の磁気変速ローター1213Gの外周に配列された永久磁石177(177S,177N)と、第2の磁気変速ローター131Gの内周に配列された永久磁石171(171S,171N)との間には、磁極片175が等間隔で円筒状に配列されており、キャリア133Gに固定されている。このキャリア133Gは、変速制御用電動機140のローター141の内周で、軸受け部112を介して中心軸110の回りに回転可能に配置されている。キャリア133Gには、負荷接続部136が接続される。なお、磁極片175は、軟磁性体の積層鋼板により形成される。磁極片175の数Npは、Np=N2±N1に設定される。+N1の場合は、後述する基本動作において、第1の磁気変速ローターの回転方向に対して第2の磁気変速ローターの回転方向を同方向とする場合であり、−N1の場合は逆方向とする場合である。なお、本例では、Np=22に設定されており、基本動作において同方向の回転となるように設定されている。
Between the permanent magnets 177 (177S, 177N) arranged on the outer periphery of the first
なお、以上説明からわかるように、機械式変速機構130Gにおいて、第1の磁気変速ローター1213Gが入力歯車160と接続されており、回転入力部であり、第2の磁気変速ローター131Gが回転制御部であり、キャリア133Gに指示された磁極片175が回転出力部である。なお、以下では、キャリア133Gを、回転出力部として説明する。
As can be seen from the above description, in the mechanical
まず、本実施例における磁気変速機構の動作を説明する前提として、図7(A)に示すように、キャリア133Gが固定されて複数の磁極片75の位置が固定されている場合の磁気減速機構について説明する。この場合において、入力ローターとしての第1の磁気変速ローター1213Gに配列されている永久磁石177の磁極に応じて、磁極片175が磁化される。例えば、N極の永久磁石177(N)に隣接している磁極片175は放射方向に向かってN→Sに磁化され、S極の永久磁石177(S)が隣接している磁極片175は放射方向に向かってS→Nに磁化される。これら磁化された磁極片175により発生する磁界と、第2の磁気変速ローター131Gに配列された永久磁石171との間で吸着作用および反発作用が発生して、第2の磁気変速ローター131Gにトルクが発生し、第2の磁気変速ローター131Gが回転することになる。そして、第1の磁気変速ローター1213Gは回転しているので、これに応じて、磁極片175の磁化状態は変化することになり、これに応じて第2の磁気変速ローター131Gの回転量も制御されることになる。この結果、入力ローターとしての第1の磁気変速ローター1213Gの回転量に対して出力ローターとしての第2の磁気変速ローター131Gの回転量が減速制御されることになる。なお、この場合、入力ローターとしての第1の磁気変速ローター1213Gの回転数に対する出力ローターとしての第2の磁気変速ローター131Gの回転数の比(減速比)Gは、第1の磁気変速ローターの極数N1に対する第2の磁気変速ローターの極数N2の比で表される。本例では、N1=2,N2=20であるので、減速比Gは10となる。
First, as a premise for explaining the operation of the magnetic speed change mechanism in the present embodiment, as shown in FIG. 7A, the magnetic speed reduction mechanism in the case where the
磁気変速機構を用いた本実施例の機械式変速機構130Gでは、図7(B)に示すように、変速制御用電動機140のローター141(1312)の回転を制御することにより、第2の磁気変速ローター131Gの回転を変化させることができる。このとき、上記したように、入力ローター(回転入力部)としての第1の磁気変速ローター1213Gの回転数に対して減速比Gで減速された回転数となるように制御ローター(回転制御部)としての第2の磁気変速ローター131Gの回転を制御した場合には、出力ローター(回転出力部)としてのキャリア133Gは回転せず固定される。これに対して、第2の磁気変速ローター131Gの回転数を増減させることにより、出力ローターとしてのキャリア133Gは、制御ローターとしての第2の磁気変速ローター131Gの回転数の増減に応じて、入力ローターとしての第1の磁気変速ローター1213Gと同方向あるいは逆方向に回転させるととともに、回転量を変化させることができる。従って、制御ローターとしての第2の磁気変速ローター131Gの回転を制御することにより、入力ローターとしての第1の磁気変速ローター1213Gの回転数に対して、出力ローターとしてのキャリア133Gの回転数を無段階で変化させる、すなわち、無段階で変速させることができる。
In the mechanical
なお、本実施例では、SPM型のローターを用いた磁気変速機構を例に説明したが、HB型(Hybrid Type)のローターを用いた磁気変速機構としてもよい。なお、HB型のローターは、軸方向に着磁した磁石を使用し、磁極側を二枚の歯車鉄心で挟み込み、N極側の歯とS極側の歯の凹凸が逆になるようにした構造のローターである。 In this embodiment, the magnetic speed change mechanism using the SPM type rotor has been described as an example, but a magnetic speed change mechanism using an HB type (Hybrid Type) rotor may be used. The HB type rotor uses a magnet magnetized in the axial direction, and the magnetic pole side is sandwiched between two gear iron cores so that the concavity and convexity of the teeth on the N pole side and the teeth on the S pole side are reversed. It is a rotor of structure.
第3の実施形態:
図8は、第3の実施形態の電動無段階変速装置100Hを示す説明図である。第3の実施形態の電動無段階変速装置100Hは、第1の実施形態の電動無段階変速装置100と、入力歯車160Hの構成が異なる。第1の実施形態の電動無段階変速装置100では、入力歯車160の入力軸162は、中心軸110と平行であったが、第3の実施形態の電動無段階変速装置100Hの入力歯車160Hの入力軸162Hは、中心軸110と直交する方向である。そして、ローター121のフランジ部121fの外周にギア歯121ftは、かさ歯車となっている。第3の実施形態の電動無段階変速装置100Hによれば、電動無段階変速装置100Hへの入力の回転方向と、電動無段階変速装置100Hからの出力の回転方向とを、90度回転させることが可能となる。また、第3の実施形態の電動無段階変速装置100Hでは、ローター121のフランジ部121fの直径(ギア歯121ftの歯数)を変更しても、入力軸162Hの長さを変えるだけで対応できる。その結果、入力歯車160Hの回転数と、ローター121の回転数との比を容易に変更することが可能となる。
Third embodiment:
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an electric continuously
第4の実施形態:
図9は、第4の実施形態としての電動無段階変速装置100Jを示す概略断面図である。この電動無段階変速装置100Jは、ケーシング20に収容されており、機械式変速機構30と、変速制御用電動機40と、入力軸12と、機械式変速機構30からの出力を被駆動部へ伝達する出力軸14と、を備えている。入力軸12と出力軸14は同一の軸心Sx上に設けられている。
Fourth embodiment:
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing an electric continuously
機械式変速機構30は、いわゆるディファレンシャル機構を利用して構成されている。なお、ディファレンシャル機構は、「ディファレンシャルギア」とも呼び、請求項のディファレンシャルギアに対応する。具体的には、ディファレンシャル機構を利用した機械式変速機構30は、軸心Sxと直交するように設けられた軸心Syのピニオン軸310の両側に回転可能に取り付けられた二つで一対の第1のサイドギア320,第2のサイドギア330と、この一対の第1のサイドギア320,第2のサイドギア330のギア歯320t,330tに噛合するギア歯340t,350tを有し、軸心Sxを中心とする二つで一対の第3のサイドギア340,第4のサイドギア350と、を備えている。対向する第1のサイドギア320,第2のサイドギア330と、ピニオン軸310との間には、第1のサイドギア320,第2のサイドギア330がピニオン軸310の軸心Syを中心に回転可能とするための軸受け部312が配置されている。軸受け部312は、例えば、ボールベアリングによって構成することができる。4つのサイドギア320、330、340、350は、例えば、かさ歯車で構成されている。第3のサイドギア340には、入力軸12が固定接続または一体に形成されている。なお、以下では、「固定接続または一体に形成されている」なる記載を、簡単に「一体的に形成されている」と記載することとする。第4のサイドギア350には、その中央に出力軸14を挿通させるための貫通孔352が形成されている。貫通孔352に挿通された出力軸14は、ピニオン軸310の中点で一体的に形成されている。なお、本実施形態において、かさ歯以外のギア、例えばハイポイドギアを用いることも可能であり、ハイポイドギアを用いることにより、より安定した動力伝達を実現することができる。
The
変速制御用電動機40は、ラジアルギャップ型のモーターであり、ローター410と、ステーター420と、を備えている。ローター410は、第4のサイドギア350と一体的に形成された略円筒形状を有しており、その中央部には、第4のサイドギア350と同様に、出力軸14を挿通させるための貫通孔411を有している。ローター410の貫通孔411の壁面と、出力軸14との間には、出力軸14とローター410とを互いに独立して回転させるための軸受け部412が配置されている。この軸受け部412も、例えばボールベアリングで構成することができる。
The shift control
ローター410の外周面には、永久磁石(ローター磁石)413が円筒形に配列されている。永久磁石413の磁束の方向は、放射方向である。なお、永久磁石413の裏側の面(ローター410の側壁側の面)には、磁力効率を向上させるための磁石バックヨーク415が配置されている。
Permanent magnets (rotor magnets) 413 are arranged in a cylindrical shape on the outer peripheral surface of the
ローター410を覆うケーシング20の内周面には、ステーター420としての電磁コイル(以下、「電磁コイル420」とも呼ぶ)が、ローター410の永久磁石413と間隔を有しつつ対向するように円筒形に配列されている。即ち、変速制御用電動機40では、ステーターとしての電磁コイル420が、軸心Sxを中心としてローター410及びこれに接続された第4のサイドギア350を回転させる。なお、電磁コイル420とケーシング20との間にも、磁力効率を向上させるためのコイルバックヨーク428が配置されている。
On the inner peripheral surface of the
ケーシング20には、永久磁石413の位置を検出する位置検出部416と、位置検出部416を実装した回路基板417が設けられている。位置検出部416は、例えば、ホール素子と温度補償回路と増幅器回路とを内蔵したアナログ出力又はデジタル出力可能なホールICによって構成され、永久磁石413の周回軌道の位置に対応するように配置されている。
The
回路基板417には、位置検出部416だけでなく、電磁コイル420とも電気的に接続されている。回路基板417は、外部に設けられた制御部(不図示)と導電線を介して電気的に接続されており、位置検出部416が出力する検出信号を制御部に送信する。また、回路基板417は、制御部からの制御信号に従って、電磁コイル420に電力を供給して磁界を発生させ、ローター410を回転させる。また、回路基板417は、制御部からの制御信号に従って、ローター410の回転に応じて電磁コイル420に発生した誘起電力を出力し、ローター410の回転を制動させる。
The
変速制御用電動機40は、機械式変速機構30の第4のサイドギア350が、上記したように、変速制御用電動機40のローター410に一体的に形成されているので、ローター410の回転に応じて機械式変速機構30の第4のサイドギア350の回転を制御することができる。
In the
ケーシング20と入力軸12との間、および、ケーシング20と出力軸14との間には、入力軸12および出力軸14を回転可能に支持するための軸受け部22が配置されている。軸受け部22も例えばボールベアリングを用いて構成することができる。
Between the
以上、第4の実施形態によれば、入力軸12あるいは出力軸14を軸心Sxに沿って配置することができるので、電動無段階変速装置100Jの出力軸14に垂直な方向の小型化が可能となる。
As described above, according to the fourth embodiment, since the
第5の実施形態:
第2〜4の実施形態の電気機械装置は、第1の実施形態の電気機械装置10の電動無段階変速装置100の構成を変えたものであったが、第5の実施形態は、電動モーター80を、電動無段階変速機構を備える電動モーター80Aとしたものである。
Fifth embodiment:
The electromechanical devices of the second to fourth embodiments are obtained by changing the configuration of the electric continuously
図10は、第5の実施形態で用いられる電動モーター80Aの構成を示す説明図である。電動モーター80Aは、電動無段階変速機構を備えており、第1の実施形態で用いた電動無段階変速装置100と比較すると、入力歯車160の代わりに、フライホイールとしての機能を持つローター121を有する駆動モーター部120を備える点が異なっている。そのため、ここでは、電動無段階変速装置100と同じ構成については、同じ符号を用いて説明を省略し、電動無段階変速装置100と異なる点を説明する。なお、図10に示す電動無段階変速機構が、請求項の第2の電動無段階変速機構に対応する。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a configuration of an
駆動モーター部120は、ローター121と、ステーター124とを備える。駆動モーター部120は、以下に説明するように、ラジアルギャップ型の構成を有している。ローター121の本体部は略円盤形状を有している、ローター121のフランジ部121fの側壁の外周面には、永久磁石123が円筒形に配列されている。永久磁石123の磁束の方向は、放射方向である。なお、永久磁石123の裏側の面(ローター121のフランジ部121fの側壁)には、磁力効率を向上させるための磁石バックヨーク125が配置されている。
The
ケーシング部122aの内周面には、ステーター124としての電磁コイル(以下、「電磁コイル124」とも呼ぶ)が、ローター121の永久磁石123と間隔を有しつつ対向するように円筒形に配列されている。即ち、駆動モーター部120では、ステーターとしての電磁コイル124が、中心軸110を中心としてローター121を回転させる。なお、電磁コイル124とケーシング部122aとの間には、磁力効率を向上させるためのコイルバックヨーク128が配置されている。なお、永久磁石123の回転に伴う鉄損を生じさせないために、電磁コイル124は、空芯のコアレス構造であることが好ましい。
An electromagnetic coil (hereinafter also referred to as “
ケーシング部122aの底面には、永久磁石123のN極、S極の位置を検出する位置検出部126と、ローター121の回転を制御するための駆動モーター制御部127が設けられている。位置検出部126は、例えば、ホール素子と温度補償回路と増幅器回路を用いたホールICによって構成され、永久磁石123の周回軌道の位置に対応するように配置されている。位置検出部126は、駆動モーター制御部127と信号線を介して接続されている。
On the bottom surface of the
駆動モーター制御部127には、導電線束25から分岐した導電線が接続されている。また、駆動モーター制御部127は、電磁コイル124と電気的に接続されている。駆動モーター制御部127は、位置検出部126が出力する検出信号をモーター制御部600(図1)に送信する。また、駆動モーター制御部127は、モーター制御部600からの制御信号に従って、電磁コイル124に電力を供給して磁界を発生させ、ローター121を回転させる。また、駆動モーター制御部127は、モーター制御部600からの制御信号に従って、ローター121の回転に応じて電磁コイル124に発生した誘起電力を出力し、ローター121の回転を減速させる。なお、第5の実施形態では、電動モーター80Aの変速制御用電動機140についても、モーター制御部600からの制御信号に従って制御される。
A conductive wire branched from the
また、プラネタリーキャリア133の外側の底面(図10の紙面左側)には、軸受け部135を保持固定するための負荷接続部136が固定用ボルト114によってプラネタリーキャリア133と一体となるように接続固定されている。なお、固定用ボルト114は、同時に電動モーター80Aの駆動軸81を固定するために用いられている。
Further, a
以上、第5の実施形態のように、電動モーター80の代わりに、電動無段階変速機構を備えた電動モーター80Aが用いられてもよい。電動モーター80Aの駆動軸81にフライホイール83が接続されているため、機械式出力分配装置90からの負荷が掛かっても、電動モーター80Aの機械式変速機構130と変速制御用電動機140によって駆動軸81の回転数を一定に維持し易いため、駆動モーター部120の回転数を維持し、駆動モーター部120に大きな電流が流れることを抑制させ易い。
As described above, as in the fifth embodiment, instead of the
第6の実施形態:
図11は、上記形態の電気機械装置を自動車1000に適用した例である。自動車1000は、ボディ1010と、電動モーター1080と、機械式出力分配装置1090と、電動無段階変速装置1100R、1100Lと、車輪1030RF、1030LF、1030RR、1030LRと、駆動軸1040R、1040Lと、車軸1050と、を備える。電動モーター1080の出力は、機械式出力分配装置1090と接続されており、機械式出力分配装置1090により2つの出力に分配される。2つの出力は、それぞれ、電動無段階変速装置1100R、1100Lに伝えられる。電動無段階変速装置1100Rは、ボディ1010の右側前部に固定され、駆動軸1040Rを介して右前の車輪1030RFを駆動する。電動無段階変速装置1100Lは、ボディ1010の左側前部に固定され、駆動軸1040Lを介して左前の車輪1030LFを駆動する。第1の実施形態と比較すれば、電動モーター1080が電動モーター80に対応し、機械式出力分配装置1090が機械式出力分配装置90に対応し、電動無段階変速装置1100R、1100Lが、電動無段階変速装置100A、100Bに対応している。このように、実施形態で説明した電気機械装置10は、自動車1000に適用することが可能である。
Sixth embodiment:
FIG. 11 shows an example in which the above-described electromechanical device is applied to an
この形態の自動車1000によれば、1つの電動モーター1080の出力を、機械式出力分配装置1090を用いて2つに分配し、さらに電動無段階変速装置1100R、1100Lを用いて、左右の前輪を独立して駆動することが可能となる。また、電動無段階変速装置1100R、1100Lを用いることにより、左右の車輪1030RF、1030LFの回転数差を容易に緩和することが可能となる。
According to this form of
図12は、上記形態の電気機械装置をハイブリッド自動車1001に適用した例である。ここでは、第6の実施形態の自動車1000と異なる構成について説明する。ハイブリッド自動車1001は、第6の実施形態の自動車1000と比べて、内燃機関1070を備える点及び、電動モーター1080の代わりに電動モーター1081を備える点が異なる。電動モーター1081としては、第5の実施形態で説明した電動モーター80Aを用いることが可能である。内燃機関1070は、電動モーター80Aの駆動モーター部120と接続されており、ハイブリッド自動車1001の動力源となる。駆動モーター部120は、内燃機関1070による駆動をアシストする。このように、上記形態で説明した電気機械装置10は、ハイブリッド自動車にも適用することが可能である。
FIG. 12 shows an example in which the above-described electromechanical device is applied to a
上記実施形態で説明した電気機械装置は、以下に示すように、電動移動体や電動移動ロボットあるいは医療機器の駆動装置に接続された変速装置や動力発生装置として適用することが可能である。 The electromechanical device described in the above embodiment can be applied as a transmission or a power generation device connected to an electric mobile body, an electric mobile robot, or a medical device drive device, as described below.
図13は、本実施形態の電気機械装置を利用した移動体の一例である電動自転車(電動アシスト自転車)を示す説明図である。この自転車3300は、駆動部としてのモーターの出力に本実施形態で説明した電気機械装置10で構成された変速装置付モーター3310が前輪に設けられており、サドルの下方のフレームに制御回路3320と充電池3330とが設けられている。変速装置付モーター3310は、充電池3330からの電力を利用して前輪を駆動することによって、走行をアシストする。また、ブレーキ時には変速装置付モーター3310のモーターで回生された電力が充電池3330に充電される。制御回路3320は、変速装置付モーター3310のモーター部分の駆動と回生、および、変速装置部分の変速を制御する回路である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an electric bicycle (electric assist bicycle) that is an example of a moving body using the electric machine device of the present embodiment. In this
図14は、本実施形態の電気機械装置を利用したロボットの一例を示す説明図である。このロボット3400は、第1のアーム3410と第2のアーム3420と、変速装置付モーター3430とを有している。この変速装置付モーター3430は、被駆動部材としての第2のアーム3420を水平回転させる際に使用される。なお、この変速装置付モーター3430としては、本実施形態で説明した電気機械装置10を用いても良い。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing an example of a robot using the electromechanical device of the present embodiment. The
図15は、本実施形態の電気機械装置を利用した双腕7軸ロボットの一例を示す説明図である。双腕7軸ロボット3450は、関節モーター3460と、把持部モーター3470と、アーム3480と、把持部3490と、を備える。関節モーター3460は、肩、肘、手首等の各関節部に相当する位置に配置されている。関節モーター3460は、アーム3480と把持部3490とを、3次元的に動作させるため、各関節につき2つのモーターを備えている。また、把持部モーター3470は、把持部3490を開閉し、把持部3490に物を掴ませる。双腕7軸ロボット3450において、関節モーター3460あるいは把持部モーター3470としては、本実施形態で説明した電気機械装置10を用いても良い。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of a double-armed seven-axis robot using the electromechanical device of the present embodiment. The double-arm 7-
図16は、本実施形態の電気機械装置を利用した垂直多関節ロボットの一例を示す説明図である。図16に示すように、垂直多関節ロボット3640は、本体部3641、アーム部3642およびロボットハンド3645等から構成されている。本体部3641は、例えば床、壁、天井、移動可能な台車の上などに固定されている。アーム部3642は、本体部3641に対して可動に設けられており、本体部3641にはアーム部3642を回転させるための動力を発生させる駆動部(不図示)や、駆動部を制御する制御部等が内蔵されている。この駆動部として、本実施形態で説明した電気機械装置10を用いても良い。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing an example of a vertical articulated robot using the electromechanical device of the present embodiment. As shown in FIG. 16, the vertical articulated
アーム部3642は、第1フレーム3642a、第2フレーム3642b、第3フレーム3642c、第4フレーム3642dおよび第5フレーム3642eから構成されている。第1フレーム3642aは、回転屈折軸を介して、本体部3641に回転可能または屈折可能に接続されている。第2フレーム3642bは、回転屈折軸を介して、第1フレーム3642aおよび第3フレーム3642cに接続されている。第3フレーム3642cは、回転屈折軸を介して、第2フレーム3642bおよび第4フレーム3642dに接続されている。第4フレーム3642dは、回転屈折軸を介して、第3フレーム3642cおよび第5フレーム3642eに接続されている。第5フレーム3642eは、回転屈折軸を介して、第4フレーム3642dに接続されている。アーム部3642は、制御部(図示せず)の制御によって、各フレーム3642a〜3642eが各回転屈折軸を中心に複合的に回転または屈折して動くようになっている。
The
アーム部3642の第5フレーム3642eのうち第4フレーム3642dが設けられた側と反対側には、ハンド接続部3643が接続されており、このハンド接続部3643にロボットハンド3645が取り付けられている。
A hand connection portion 3634 is connected to the side of the
ロボットハンド3645は、基部3645aと、基部3645aに接続された指部3645bと、を備えている。基部3645aと指部3645bの接続部および指部3645bの各関節部には、本実施形態で説明した電気機械装置10が組み込まれている。これらの電気機械装置10が駆動することによって、指部3645bが屈曲し、物体を把持することができる。これらの電気機械装置10は、超小型モーターであって、小型でありながら確実に物体を把持するロボットハンド3645を実現することができる。これにより、小型、軽量のロボットハンド3645を用いて、複雑な動作が行なえる、汎用性の高いロボットを提供することができる。
The
図17は、本実施形態で説明した電気機械装置を利用した双腕キャスター付ロボットの一例を示す説明図である。図17に示すように、双腕キャスター付ロボット3762は車体部3763を備えている。車体部3763は車体本体3763aを備え、車体本体3763aの地面側には4つの車輪3763bが設置されている。そして、車体本体3763aには車輪3763bを駆動する回転機構が内蔵されている。さらに、車体本体3763aには双腕キャスター付ロボット3762の姿勢及び動作を制御する制御部3764が内蔵されている。
FIG. 17 is an explanatory diagram illustrating an example of a robot with a double-arm caster using the electromechanical device described in the present embodiment. As shown in FIG. 17, the
車体本体3763a上には、本体回転部3765、本体部3766がこの順に重ねて設置されている。本体回転部3765には本体部3766を回転させる回転機構が設置されている。そして、本体部3766は鉛直方向を回転中心として回転する。本体部3766上には一対の撮像装置3767が設置され、撮像装置3767は双腕キャスター付ロボット3762の周囲を撮影する。そして、撮影した物と撮像装置3767との距離を検出することができる。
A main
本体部3766の側面のうち対向する2つの面には左腕部3768及び右腕部3769が設置されている。左腕部3768及び右腕部3769はそれぞれ可動部としての上腕部3770、下腕部3771、ハンド部3772を備えている。上腕部3770、下腕部3771、ハンド部3772は回転または屈曲可能に接続されている。そして、本体部3766には本体部3766に対して上腕部3770を回転させる回転機構3773が内蔵されている。上腕部3770には上腕部3770に対して下腕部3771を回転させる回転機構3773が内蔵されている。下腕部3771には下腕部3771に対してハンド部3772を回転させる回転機構3773が内蔵されている。さらに、下腕部3771には下腕部3771の長手方向を回転軸にして捻る回転機構3773が内蔵されている。
A
ハンド部3772はハンド本体3772aとハンド本体3772aの先端に位置する一対の板状の可動部としての把持部3772bを備えている。ハンド本体3772aには把持部3772bを移動しての把持部3772b間隔を変更させる直動機構3774が内蔵されている。ハンド部3772は把持部3772bを開閉して被把持物を把持することができる。
The
回転機構3773及び直動機構3774には本実施形態で説明した電気機械装置10を備えている。従って、回転機構3773は回転方向を反転させるときにもガタツクことなくスムーズに回転方向を転換させることができる。そして、直動機構3774は移動方向を反転させるときにもガタツクことなくスムーズに移動方向を転換させることができる。従って、双腕キャスター付ロボット3762は左腕部3768及び右腕部3769を位置精度良く移動することができる。
The
さらに、車輪3763bを回転させる回転機構と本体部3766を回転させる回転機構とは、本実施形態で説明した電気機械装置10が組み込まれている。従って、双腕キャスター付ロボット3762は進行方向を変えるときにもガタツクことなく回転することができる。そして、双腕キャスター付ロボット3762は本体部3766の回転方向を変えるときにもガタツクことなく回転することができる。
Further, the rotating mechanism that rotates the
図18は、本実施形態の電気機械装置を利用した鉄道車両を示す説明図である。この鉄道車両3500は、変速装置付モーター3510と、車輪3520とを有している。この変速装置付モーター3510は、車輪3520を駆動する。さらに、変速装置付モーター3510は、鉄道車両3500の制動時には発電機として利用され、電力が回生される。なお、変速装置付モーター3510としては、本実施形態で説明した電気機械装置10を用いても良い。
FIG. 18 is an explanatory diagram showing a railway vehicle using the electric machine device of the present embodiment. The
上記各実施形態において、電気機械装置10で用いられる電動モーター80は、2相が独立した2相独立結線構造であってもよく、3相独立結線、3相スター結線、3相デルタ結線構造であってもよい。
In each of the above embodiments, the
以上、いくつかの実施形態に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。 The embodiments of the present invention have been described above based on some embodiments. However, the embodiments of the present invention described above are for facilitating the understanding of the present invention and limit the present invention. It is not a thing. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.
10…電気機械装置 12…入力軸 14…出力軸 20…ケーシング 22…軸受け部 25…導電線束 30…機械式変速機構 40…変速制御用電動機 75…磁極片 80、80A…電動モーター 81…駆動軸 82…エンコーダー 83…フライホイール 90…機械式出力分配装置 91…センターギア 91t…ギア歯 92…入力軸 93、93A、93B、93C、93D…サイドギア 93t、93At、93Bt、93Ct、93Dt…ギア歯 94…出力軸 94A、94B、94C、94D…出力軸 100、100A、100B、100C、100G、100H、100J…電動無段階変速装置 110…中心軸 111…貫通孔 112…軸受け部 113…リング 114…固定用ボルト 115…スペーサー 117…軸受け部 120…駆動モーター部 121…ローター 121f…フランジ部 121t…ギア歯 121ft…ギア歯 122…ケーシング 122a…ケーシング部 122b…ケーシング部 123…永久磁石 124…電磁コイル(ステーター) 125…磁石バックヨーク 126…位置検出部 127…駆動モーター制御部 128…コイルバックヨーク 130…機械式変速機構 130A、130B、130C…機械式変速機構 130G…磁気式変速機構 131…リングギア 131G…第2の磁気変速ローター 131t…ギア歯 132…プラネタリーギア 132s…回転軸 132t…ギア歯 133…プラネタリーキャリア 133G…キャリア 135…軸受け部 136…負荷接続部 136A…負荷接続部 140…変速制御用電動機 140A、140B、140C…変速制御用電動機 141…ローター 143…永久磁石 144…電磁コイル(ステーター) 145…磁石バックヨーク 146…位置検出部 147…変速制御用電動機制御部 148…コイルバックヨーク 150…シール部 160、160H…入力歯車 160t…ギア歯 162、162H…入力軸 164…動力伝達軸 166…ユニバーサルジョイント 171…永久磁石 175…磁極片 177…永久磁石 220…リングギア 310…ピニオン軸 312…軸受け部 320…第1のサイドギア 320t…ギア歯 330…第2のサイドギア 340…第3のサイドギア 340t…ギア歯 350…第4のサイドギア 352…貫通孔 410…ローター 411…貫通孔 412…軸受け部 413…永久磁石 415…磁石バックヨーク 416…位置検出部 417…回路基板 420…ステーター(電磁コイル) 428…コイルバックヨーク 500…電動無段階変速装置制御部 600…モーター制御部 700…蓄電回路 750…蓄電部 800…システム制御部 1000…自動車 1001…ハイブリッド自動車 1010…ボディ 1030LF、1030RF、1030LR、1030RR…車輪 1040L、1040R…駆動軸 1050…車軸 1070…内燃機関 1080、1081…電動モーター 1090…機械式出力分配装置 1100L、1100R…電動無段階変速装置 1211…貫通孔 1213…サンギア(ローターギア) 1213G…第1の磁気変速ローター 1221…貫通孔 1222…開口 1312…リングキャリア 1313…開口部 1330…プラネタリーキャリア 1331…貫通孔 1332…軸孔 3300…自転車 3310…変速装置付モーター 3320…制御回路 3330…充電池 3400…ロボット 3410…第1のアーム 3420…第2のアーム 3430…変速装置付モーター 3460…関節モーター 3470…把持部モーター 3480…アーム 3490…把持部 3500…鉄道車両 3510…変速装置付モーター 3520…車輪 3640…垂直多関節ロボット 3641…本体部 3642…アーム部 3642a…第1フレーム 3642b…第2フレーム 3642c…第3フレーム 3642d…第4フレーム 3642e…第5フレーム 3643…ハンド接続部 3645…ロボットハンド 3645a…基部 3645b…指部 3762…双腕キャスター付ロボット 3763…車体部 3763a…車体本体 3763b…車輪 3764…制御部 3765…本体回転部 3766…本体部 3767…撮像装置 3768…左腕部 3769…右腕部 3770…上腕部 3771…下腕部 3772…ハンド部 3772a…ハンド本体 3772b…把持部 3773…回転機構 3774…直動機構
DESCRIPTION OF
Claims (7)
電動モーターと、
前記電動モーターの出力軸に接続されるフライホイールと、
前記出力軸に接続され、前記電動モーターの出力を機械的に分配して2以上の第2の出力軸にする機械式出力分配装置と、
前記2以上の第2の出力軸の各々に接続される第1の電動無段階変速装置と、
を備え、
前記第1の電動無段階変速装置は、
前記機械式出力分配装置からの出力が入力される入力部と、前記電気機械装置の出力となる出力部と、前記入力部から前記出力部への変速を制御する制御部と、を有する機械式変速機構と、
前記制御部に接続され、前記制御部の回転数を変化させる変速制御用電動機と、
を備える、電気機械装置。 An electromechanical device,
An electric motor,
A flywheel connected to the output shaft of the electric motor;
A mechanical output distributor connected to the output shaft and mechanically distributing the output of the electric motor into two or more second output shafts;
A first electric continuously variable transmission connected to each of the two or more second output shafts;
With
The first electric continuously variable transmission is
A mechanical type having an input unit to which an output from the mechanical output distributor is input, an output unit to be an output of the electromechanical device, and a control unit for controlling a shift from the input unit to the output unit. A transmission mechanism;
A shift control electric motor connected to the control unit and changing a rotation speed of the control unit;
An electromechanical device comprising:
前記電動モーターは、第2の電動無段階変速装置を備え、
前記第2の電動無段階変速装置は、
前記電動モーターからの出力が入力される第2の入力部と、前記出力軸に接続される第2の出力部と、前記第2の入力部から前記第2の出力部への変速を制御する第2の制御部と、を有する機械式変速機構と、
前記第2の制御部に接続され、前記第2の制御部の回転数を変化させる第2の変速制御用電動機と、
を備える、
電気機械装置。 The electromechanical device according to claim 1,
The electric motor includes a second electric continuously variable transmission,
The second electric continuously variable transmission includes:
A second input unit to which an output from the electric motor is input, a second output unit connected to the output shaft, and a shift from the second input unit to the second output unit are controlled. A mechanical transmission mechanism having a second control unit;
A second shift control motor connected to the second control unit and changing a rotation speed of the second control unit;
Comprising
Electromechanical equipment.
前記機械式変速機構は、遊星ギア機構であり、
前記遊星ギア機構のサンギア、プラネタリーキャリア、アウターギアのうちのいずれか1つが前記入力部であり、
前記遊星ギア機構のサンギア、プラネタリーキャリア、アウターギアのうちの前記入力部以外の2つのうちのいずれか1つが前記出力部であり、
前記遊星ギア機構のサンギア、プラネタリーキャリア、アウターギアのうちの前記入力部および前記出力部以外の残りの1つが前記制御部である、
電気機械装置。 The electromechanical device according to claim 1 or 2,
The mechanical transmission mechanism is a planetary gear mechanism,
Any one of the sun gear, planetary carrier, and outer gear of the planetary gear mechanism is the input unit,
Of the planetary gear mechanism, any one of the sun gear, planetary carrier, and outer gear other than the input unit is the output unit.
The remaining one other than the input unit and the output unit among the sun gear, planetary carrier, and outer gear of the planetary gear mechanism is the control unit.
Electromechanical equipment.
前記機械式変速機構は、ディファレンシャルギアであり、
前記ディファレンシャルギアは、
仮想的な第1の軸心の周りにそれぞれ回転するように互いに対向配置された第1のギアおよび第2のギアと、
前記第1の軸心と直交する仮想的な第2の軸心を中心として前記第1のギアおよび第2のギアと噛合するように配置された少なくとも1つの第3のギアと、
前記第2の軸心に沿って配置され、前記第3のギアを回転可能に支持する支持軸と、
前記第1の軸心に沿って配置され、前記第1のギアに接続された第1の回転軸と、
前記第1の軸心に沿って配置され、前記第2のギアの中央部に設けられた貫通孔を介して前記支持軸に接続された第2の回転軸と、
を備え、
前記第1の回転軸が前記入力部であり、
前記第2の回転軸が前記出力部であり、
前記第2のギアが前記制御部である、電気機械装置。 The electromechanical device according to claim 1 or 2,
The mechanical transmission mechanism is a differential gear,
The differential gear is
A first gear and a second gear arranged opposite to each other so as to rotate about a virtual first axis;
At least one third gear arranged to mesh with the first gear and the second gear about a virtual second axis perpendicular to the first axis;
A support shaft arranged along the second axis and rotatably supporting the third gear;
A first rotating shaft disposed along the first axis and connected to the first gear;
A second rotating shaft disposed along the first axis and connected to the support shaft through a through hole provided in a central portion of the second gear;
With
The first rotating shaft is the input unit;
The second rotating shaft is the output unit;
An electromechanical device, wherein the second gear is the control unit.
前記電動モーターは、空芯のコアレス構成を有している、電気機械装置。 In the electromechanical device according to any one of claims 1 to 4,
The electric motor is an electromechanical device having an air-core coreless configuration.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013054683A JP2014181726A (en) | 2013-03-18 | 2013-03-18 | Electro-mechanical device, robot and moving body |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=51700646
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Country | Link |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016174916A1 (en) * | 2015-04-28 | 2016-11-03 | 並木精密宝石株式会社 | Manipulator |
JP2016200228A (en) * | 2015-04-10 | 2016-12-01 | アルプス電気株式会社 | Gear mechanism |
WO2023238507A1 (en) * | 2022-06-08 | 2023-12-14 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Magnetic-geared motor and magnetic gear |
-
2013
- 2013-03-18 JP JP2013054683A patent/JP2014181726A/en active Pending
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WO2016174916A1 (en) * | 2015-04-28 | 2016-11-03 | 並木精密宝石株式会社 | Manipulator |
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Legal Events
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