JP2019173772A - Rotary electric machine device and vehicle with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機装置及びこれを備えた車両に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine apparatus and a vehicle including the same.
例えば、特許文献1、2には、第1モータと、第2モータと、減速比を切り換えることが可能な変速機構とを備えた回転電機装置が開示されている。 For example, Patent Documents 1 and 2 disclose a rotating electrical machine apparatus that includes a first motor, a second motor, and a speed change mechanism that can switch a reduction ratio.
特許文献1、2に開示された回転電機装置では、同軸に配置された第1モータのトルクと第2モータのトルクとを合流させてシステム全体でトルク増幅作用を発揮することができる、としている。 In the rotating electrical machine apparatus disclosed in Patent Documents 1 and 2, the torque of the first motor and the torque of the second motor arranged coaxially can be merged to exert a torque amplifying effect in the entire system. .
ところで、特許文献1、2に開示された回転電機装置では、同軸に2つのモータを配置しているため、回転電機装置全体で小型化・軽量化を達成することが困難である。 By the way, in the rotary electric machine apparatus disclosed by patent document 1, 2, since two motors are arrange | positioned coaxially, it is difficult to achieve size reduction and weight reduction with the whole rotary electric machine apparatus.
また、第1モータ及び第2モータからなる2つのモータを用いることで、部品点数が多くなり、製造コストが高騰するおそれがある。 In addition, by using two motors including the first motor and the second motor, the number of parts may increase and the manufacturing cost may increase.
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、簡素な構造によって小型化・軽量化すると共に、トルク増幅作用を発揮することが可能な回転電機装置及びこれを備えた車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a rotating electrical machine apparatus that can be reduced in size and weight with a simple structure and that can exhibit a torque amplifying function, and a vehicle including the same. For the purpose.
前記の目的を達成するために、本発明は、ケーシングと、コイルが巻回されたステータと、前記ステータの内径側に配置され、内空部を有して磁石を備えるロータと、前記ロータの回転力が伝達されて回転可能に設けられたシャフトと、変速部と、を備え、前記変速部は、前記ロータの前記内空部に内蔵され、サンギヤ、プラネタリギヤ、プラネタリキャリア、及び、リングギヤを有する遊星歯車機構と、前記ケーシングに固定され、前記プラネタリキャリアを把持可能な第1クラッチ機構と、前記シャフトに固定され、前記プラネタリキャリアを把持可能な第2クラッチ機構と、を有し、前記変速部は、要求されるトルクに応じて、前記第1クラッチ機構の接離と、前記第2クラッチ機構の接離とを切り換え可能に設けられることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a casing, a stator around which a coil is wound, a rotor disposed on an inner diameter side of the stator, having an inner space, and having a magnet, A shaft that is rotatably provided with a rotational force transmitted thereto, and a transmission unit, and the transmission unit is incorporated in the inner space of the rotor and includes a sun gear, a planetary gear, a planetary carrier, and a ring gear. A planetary gear mechanism; a first clutch mechanism fixed to the casing and capable of gripping the planetary carrier; and a second clutch mechanism fixed to the shaft and capable of gripping the planetary carrier. Is provided so as to be switchable between contact and separation of the first clutch mechanism and contact and separation of the second clutch mechanism in accordance with required torque. That.
本発明では、簡素な構造によって小型化・軽量化すると共に、トルク増幅作用を発揮することが可能な回転電機装置及びこれを備えた車両を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a rotating electrical machine apparatus that can be reduced in size and weight by a simple structure and that can exhibit a torque amplification action, and a vehicle including the same.
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係る回転電機装置の概略構成断面図、図2は、図1に示す遊星歯車機構の模式断面図である。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a rotating electrical machine apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the planetary gear mechanism shown in FIG.
本発明の実施形態に係る回転電機装置10は、例えば、三相交流ブラシレス式のモータによって構成される。図1に示されるように、この回転電機装置10は、ロータ12と、ステータ14と、回転軸(シャフト)16と、遊星歯車機構18と、第1クラッチ機構20(「CL1」ともいう)と、第2クラッチ機構22(「CL2」ともいう)と、ケーシング24とを備えて構成されている。なお、遊星歯車機構18、第1クラッチ機構20、及び、第2クラッチ機構22は、変速部として機能するものである。
The rotating
ロータ12は、ステータ14の生起する磁力によって回転する回転子であり、磁気回路構成部分として機能するものである。このロータ12は、円筒状のロータコアと、ロータコアに埋設固定された複数の磁石(図示せず)とを備えている。ロータコアは、薄リング板状のロータコア用板が軸方向で複数積層して構成されている。磁石は、永久磁石によって構成され、ロータコアの外周面側で周方向に等間隔離間して配置されている。
The
ステータ14は、外部の図示しないインバータから三相(U相、V相、W相)交流電流が供給されることで、ロータ12を回転させるための磁力を生起するものである。ステータは、ステータコアと、複数のコイルとを備えている。ステータコアは、薄リング状のステータコア用板が軸方向で複数積層されて構成されている。また、ステータコアの径方向内側には、周方向において等間隔離間する複数の図示しないティースが配置されている。各ティースには、コイル26が巻回されている。
The
回転軸16は、中空又は中空のシャフトからなり、複数の軸受部材28によって軸線を回転中心として回転可能に配置されている。
The rotating
遊星歯車機構18は、ロータ12の回転力を変速して出力する変速機(歯車機構)として構成されている。この遊星歯車機構18は、サンギヤ30と、ピニオンギヤ(プラネタリギヤ)32と、リングギヤ34と、プラネタリキャリア36とを備えて構成されている。
The
サンギヤ30は、磁気回路構成部分であるロータ12に連結され、ロータ12から回転トルクが入力されてロータ12と一体的に回転する。このサンギヤ30は、径方向の断面が略コ字状を呈し、回転軸16の軸方向に離間して配置された一対のベアリング38を介して、回転軸16と別個独立に回転可能に支持されている。
The
ピニオンギヤ32は、互いに噛合する一対の第1ピニオンギヤ32a、第2ピニオンギヤ32bで構成されている(図2参照)。一対の第1及び第2ピニオンギヤ32a、32bの軸方向に沿った両端部は、後記するプラネタリキャリア36の互いに対向する一対の側壁部40、40(図1参照)によって回転可能に軸支されている。
The
リングギヤ34は、例えば、スプライン結合等によって回転軸16に外嵌され、回転軸16と一体的に回転する。リングギヤ34は、遊星歯車機構18で増幅された回転トルクを回転軸16に対して出力する。
The
リングギヤ34は、断面略L字状に屈曲し、一対の第1及び第2ピニオンギヤ32a、32bのうちの一方の第1ピニオンギヤ32aのギヤ部と噛合するギヤ部42を有する。
The
プラネタリキャリア36は、一対の側壁部40、40と、一対の側壁部40、40のうちの一方の側壁部40から屈曲して第1クラッチ機構20まで延出する延出部46と、延出部46の途中から屈曲して第2クラッチ機構22まで延在する分岐部48とを有する。この分岐部48とリングギヤ34との間には、ベアリング49が介装されている。また、一対の側壁部40、40は、一対の第1及び第2ピニオンギヤ32a、32bの両端部を回転可能に軸支するものである。さらに、一対の側壁部40、40は、回転軸16の軸線(回転中心)と略並行に延在する一対の横架部50、50によって互いに対向するように連結されている。なお、図1中では、一方の横架部50のみを図示し、他方の横架部50の図示を省略している。
The
第1クラッチ機構20及び第2クラッチ機構22は、それぞれ略同一構成からなり、周知の湿式多板クラッチによって構成される。この湿式多板クラッチは、例えば、ピストン52と、クラッチ板53と、相手板54と、クラッチドラム56と、クラッチギヤ58と、戻しばね60とを有する。なお、第1クラッチ機構20では、戻しばね60がコイルスプリングで構成されているのに対し、第2クラッチ機構22では、戻しばね60が板ばねで構成されている点で相違している。
The
また、第1クラッチ機構20では、クラッチドラム56の屈曲した外径端部がボルト62を介してケーシング24の内壁に固定されている。第2クラッチ機構22では、支持部35を介して回転軸16に連結固定にされている。なお、本実施形態では、第1クラッチ機構20及び第2クラッチ機構22をそれぞれ湿式多板クラッチで構成したものを例示しているが、これに限定されるものではない。例えば、図示しない噛合クラッチであるクラッチハブスリーブによって、第1クラッチ機構20及び第2クラッチ機構22を構成するようにしてもよい。
In the
第1クラッチ機構20の外径端部に近接するケーシング24の内壁には、ピストン室に対して作動油を供給するための第1作動油路64が形成されている。また、第2クラッチ機構22の内径端部に近接する回転軸16には、ピストン室に対して作動油を供給するための第2作動油路66が形成されている。なお、この「作動油」は、潤滑作用を有する潤滑油と、冷却作用を有する冷媒との両方の作用を有する流体である。
A first
第1クラッチ機構20及び第2クラッチ機構22の動作は、それぞれ略同一である。すなわち、作動油路(第1作動油路64、第2作動油路66)を介してピストン室に供給される作動油の圧力によってピストン52が押圧される。このピストン52への押圧力によってピストン52及び複数のクラッチ板53が一体的に変位する。ピストン52と一体的に複数の板状のクラッチ板53が変位することで、クラッチ板53に対応して配置された複数の板状の相手板54を押圧する。これにより複数のクラッチ板53と複数の相手板54とが当接し、相手板54に接続されたクラッチドラム56から、クラッチ板53に接続されたクラッチギヤ58に対して動力が伝達される。
The operations of the
回転軸16に近接する内径側には、回転角度を検出するレゾルバ68が配置されている。このレゾルバ68は、ケーシング24に固定されるレゾルバステータ68aと、回転軸16に圧入固定されて回転軸16と一体的に回転するレゾルバロータ68bとを有する。
A
本実施形態に係る回転電機装置10は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。
The rotating
図3(a)は、高トルクの場合のトルクの伝達経路を示すスケルトン図、図3(b)は、図3(a)の場合に伝達される入出力トルクの特性図、図3(c)は、低トルクの場合のトルク伝達経路を示すスケルトン図、図3(d)は、図3(c)の場合に伝達される入出力トルクの特性図、図4は、高トルクの伝達経路を示す模式図、図5は、低トルクの伝達経路を示す模式図である。なお、図3(a)及び図3(c)に示すスケルトン図では、ピニオンギヤ32が単一の歯車のように描出されているが、一対の第1及び第2ピニオンギヤ32a、32bは、図2に示されるように互いに噛合するようになっている。
3A is a skeleton diagram showing a torque transmission path in the case of high torque, FIG. 3B is a characteristic diagram of input / output torque transmitted in the case of FIG. 3A, and FIG. ) Is a skeleton diagram showing a torque transmission path in the case of low torque, FIG. 3D is a characteristic diagram of input / output torque transmitted in the case of FIG. 3C, and FIG. 4 is a transmission path of high torque. FIG. 5 is a schematic diagram showing a low torque transmission path. In the skeleton diagrams shown in FIGS. 3A and 3C, the
回転電機装置10は、要求される回転トルク(駆動トルク)に応じて、第1クラッチ機構20の接離(オン・オフ)と、第2クラッチ機構22の接離(オン・オフ)とが切り換え可能に設けられている。これにより、本実施形態では、回転トルク(駆動トルク)を高トルク(トルクT1)と低トルク(トルクT2+トルクT3)とに切り換えて出力することができる(後記する図4、図5参照)。なお、モータの回転トルク(駆動トルク)をT0とした場合、各トルクT0、T1、T2、T3の間で、T0<T1、T0=(T2+T3)の関係が成立する。
The rotating
先ず、高トルク(トルクT1)を出力する場合について説明する。この場合、第1クラッチ機構20を付勢してオン状態(接続状態)とすると共に、第2クラッチ機構22を滅勢してオフ状態(離間状態)とする(CL1;オン状態、CL2;オフ状態)。
First, the case where a high torque (torque T1) is output will be described. In this case, the first
図3(a)及び図4に示されるように、ロータ12から導出された回転トルクは、サンギヤ30に導入される。サンギヤ30に導入された回転トルクは、一対の第1及び第2ピニオンギヤ32a、32bであるピニオンギヤ32に導入される。すなわち、サンギヤ30のギヤ部と噛合する一方の第2ピニオンギヤ32bが回転し、一方の第2ピニオンギヤ32bと噛合する他方の第1ピニオンギヤ32aが回転する。その際、一対の第1及び第2ピニオンギヤ32a、32bに接続されたプラネタリキャリア36は、その延出部46が第1クラッチ機構20によって把持された接続状態にある。このため、プラネタリキャリア36は、回転停止状態にある。
As shown in FIGS. 3A and 4, the rotational torque derived from the
互いに噛合する一対の第1及び第2ピニオンギヤ32a、32bによって、回転トルクは、リングギヤ34に導入される。この結果、リングギヤ34から出力された回転トルク(トルクT1)は、回転軸16に伝達される。
Rotational torque is introduced into the
次に、低トルク(トルクT2+トルクT3)を出力する場合について説明する。この場合、第1クラッチ機構20を滅勢してオフ状態(離間状態)とすると共に、第2クラッチ機構22を付勢してオン状態(接続状態)とする(CL1;オフ状態、CL2;オン状態)。
Next, a case where low torque (torque T2 + torque T3) is output will be described. In this case, the first
図3(c)及び図5に示されるように、ロータ12から導出された回転トルクは、サンギヤ30に導入される。サンギヤ30に導入された回転トルクは、一対の第1及び第2ピニオンギヤ32a、32bであるピニオンギヤ32を介してプラネタリキャリア36に導入される。その際、一対の第1及び第2ピニオンギヤ32a、32bに接続されたプラネタリキャリア36は、その延出部46が第1クラッチ機構20によって把持されていないフリー状態(非接続状態)にある。また、第2クラッチ機構22がオン状態であるため、サンギヤ30、第1及び第2ピニオンギヤ32a、32b、リングギヤ34、及び、プラネタリキャリア36が、それぞれ一体的に回転する。
As shown in FIGS. 3C and 5, the rotational torque derived from the
このため、サンギヤ30から導出された回転トルクは、一対の第1及び第2ピニオンギヤ32a、32bを介して、トルクT2がリングギヤ34に導入される。同時に、サンギヤ30から導出された回転トルクは、プラネタリキャリア36に導出され、さらに、プラネタリキャリア36を介してトルクT3がリングギヤ34に導入される。
Therefore, the rotational torque derived from the
この結果、リングギヤ34には、第1及び第2ピニオンギヤ32a、32bから導出される回転トルク(トルクT2)と、プラネタリキャリア36から導出される回転トルク(トルクT3)とが合わされた低トルク(トルクT2+トルクT3)が導入される。リングギヤ34に導入された低トルク(トルクT2+トルクT3)は、回転軸16に伝達される。このように、本実施形態では、例えば、低速回転、高トルク(トルクT1)の場合(図3(b)の太実線参照)と、高速回転、低トルク(トルクT2+トルクT3)の場合(図3(d)の太破線参照)とを、第1クラッチ機構20及び第2クラッチ機構22の接離(オン/オフ)によって容易に切り換えることができる。なお、トルクT1とトルクT2とは、T1≠T2の関係にある。
As a result, the
本実施形態では、単一のモータを配置し、遊星歯車機構18のプラネタリキャリア36に対し一対の第1及び第2ピニオンギヤ32a、32bを組み込むと共に、第1クラッチ機構20及び第2クラッチ機構を付設して回転電機装置10を構成している。本実施形態では、このような簡素な構造によって回転電機装置10を構成することにより、回転電機装置10の小型化・軽量化すると共に、トルク増幅作用(図3(a)、図3(b)、図4)を発揮することができる。
In the present embodiment, a single motor is arranged, and a pair of first and second pinion gears 32a and 32b are incorporated into the
換言すると、変速機全体の形状、サイズを従来のままで、回転トルク(駆動トルク)を増幅させることができる。従って、本実施形態では、回転電機装置10を従来の車両に対してそのまま搭載することができる。
In other words, the rotational torque (driving torque) can be amplified while the overall shape and size of the transmission remain unchanged. Therefore, in this embodiment, the rotary
また、本実施形態では、遊星歯車機構18、第1クラッチ機構20、及び、第2クラッチ機構22が、磁気回路構成部分であるロータ12を除いた領域に配置されている。これにより、ケーシング24内の空間部を有効利用することができ、回転電機装置10の小型化・軽量化に寄与することができる。
In the present embodiment, the
このような回転電機装置10を図示しない車両に搭載することで、簡素な構造によって小型化・軽量化を達成することができると共に、トルク増幅作用を発揮することが可能な車両を得ることができる。
By mounting such a rotating
10 回転電機装置
12 ロータ(磁気回路構成部分)
14 ステータ
16 回転軸(シャフト)
18 遊星歯車機構(変速部)
20 第1クラッチ機構(変速部)
22 第2クラッチ機構(変速部)
24 ケーシング
30 サンギヤ
32 プラネタリギヤ
32a、32b ピニオンギヤ
34 リングギヤ
36 プラネタリキャリア
10 Rotating
14
18 Planetary gear mechanism (transmission unit)
20 First clutch mechanism (transmission unit)
22 Second clutch mechanism (transmission unit)
24
Claims (4)
コイルが巻回されたステータと、
前記ステータの内径側に配置され、内空部を有して磁石を備えるロータと、
前記ロータの回転力が伝達されて回転可能に設けられたシャフトと、
変速部と、
を備え、
前記変速部は、
前記ロータの前記内空部に内蔵され、サンギヤ、プラネタリギヤ、プラネタリキャリア、及び、リングギヤを有する遊星歯車機構と、
前記ケーシングに固定され、前記プラネタリキャリアを把持可能な第1クラッチ機構と、
前記シャフトに固定され、前記プラネタリキャリアを把持可能な第2クラッチ機構と、
を有し、
前記変速部は、要求されるトルクに応じて、前記第1クラッチ機構の接離と、前記第2クラッチ機構の接離とを切り換え可能に設けられることを特徴とする回転電機装置。 A casing,
A stator around which a coil is wound;
A rotor that is disposed on the inner diameter side of the stator, has an inner space, and includes a magnet;
A shaft provided rotatably so that the rotational force of the rotor is transmitted;
A transmission unit;
With
The transmission unit is
A planetary gear mechanism built in the inner space of the rotor, having a sun gear, a planetary gear, a planetary carrier, and a ring gear;
A first clutch mechanism fixed to the casing and capable of gripping the planetary carrier;
A second clutch mechanism fixed to the shaft and capable of gripping the planetary carrier;
Have
The rotating electrical machine apparatus is characterized in that the transmission unit is provided so as to be able to switch between contact and separation of the first clutch mechanism and contact and separation of the second clutch mechanism in accordance with required torque.
前記プラネタリギヤは、前記プラネタリキャリアに回転可能に軸支されて互いに噛合する一対のピニオンギヤからなり、
前記一対のピニオンギヤのうち、一方の前記ピニオンギヤは、前記サンギヤと噛合し、他方の前記ピニオンギヤは、前記リングギヤと噛合するように配置されていることを特徴とする回転電機装置。 The rotating electrical machine apparatus according to claim 1,
The planetary gear comprises a pair of pinion gears rotatably supported by the planetary carrier and meshing with each other,
One of the pair of pinion gears is arranged such that one of the pinion gears meshes with the sun gear, and the other pinion gear meshes with the ring gear.
前記遊星歯車機構、前記第1クラッチ機構、及び、前記第2クラッチ機構は、磁気回路構成部分を除いた領域に配置されていることを特徴とする回転電機装置。 In the rotating electrical machine apparatus according to claim 1 or 2,
The rotating electrical machine apparatus, wherein the planetary gear mechanism, the first clutch mechanism, and the second clutch mechanism are arranged in a region excluding a magnetic circuit component.
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2019
- 2019-03-25 CN CN201910231161.4A patent/CN110311508B/en active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7332108B2 (en) | 2020-02-28 | 2023-08-23 | 多摩川精機株式会社 | Variable torque motor and motor torque variable structure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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CN110311508B (en) | 2022-04-19 |
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