JP4613527B2 - Axial type motor - Google Patents
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Description
本発明はアキシャル型モータに関し、特に、ロータとステータとの間のギャップ量を変化させることができるアキシャル型モータに関する。 The present invention relates to an axial type motor, and more particularly to an axial type motor capable of changing a gap amount between a rotor and a stator.
この種のアキシャル型モータの従来例が下記特許文献1に開示されている。特許文献1においては、ラックの刻まれた支持棒がロータ回転軸に対して平行かつオフセットした状態でステータに取り付けられており、ラックにピニオンが噛み合わされている。ピニオンを回転させることで、ラックが駆動されてステータがロータ回転軸方向(アキシャル方向)に移動する。これによって、ロータとステータとの間のギャップ量を変化させ、ロータの永久磁石からステータのコイルへ鎖交する磁束を変化させている。 A conventional example of this type of axial motor is disclosed in Patent Document 1 below. In Patent Document 1, a support bar having a carved rack is attached to a stator in a state of being parallel and offset with respect to a rotor rotation axis, and a pinion is engaged with the rack. By rotating the pinion, the rack is driven and the stator moves in the rotor rotation axis direction (axial direction). As a result, the gap amount between the rotor and the stator is changed, and the magnetic flux interlinking from the permanent magnet of the rotor to the coil of the stator is changed.
特許文献1においては、ピニオンを回転させることで、ロータとステータとの間のギャップ量を変化させているが、ピニオンに回転力を発生させるための専用のアクチュエータ及びその制御装置を必要とする。したがって、特許文献1においては、装置全体が大型化してしまうという問題点がある。 In Patent Document 1, the amount of gap between the rotor and the stator is changed by rotating the pinion. However, a dedicated actuator for generating a rotational force in the pinion and its control device are required. Therefore, in patent document 1, there exists a problem that the whole apparatus will enlarge.
本発明は、装置の大型化を招くことなくロータとステータとの間のギャップ量を変化させることができるアキシャル型モータを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an axial type motor that can change the gap amount between a rotor and a stator without increasing the size of the apparatus.
本発明に係るアキシャル型モータは、回転軸まわりに回転可能なロータと、回転軸方向に関してロータと対向配置されたステータと、前記回転軸方向に関するロータとステータとの間のギャップ量を変化させることができるように、ステータを該回転軸方向に移動可能な状態で支持する移動機構と、を有するアキシャル型モータであって、移動機構は、中心軸が前記回転軸に略一致するねじによりステータを支持し、ロータとステータとの間に作用する回転力によって、ステータが移動機構に対して前記ねじに沿って回転するとともに前記回転軸方向に移動して前記ギャップ量が変化し、ステータを移動機構に対して固定可能な固定機構をさらに有し、前記ギャップ量を変化させるときは、固定機構によるステータの固定を解除することを要旨とする。 An axial type motor according to the present invention is configured to change a gap amount between a rotor rotatable around a rotation axis, a stator disposed opposite to the rotor in the rotation axis direction, and the rotor and the stator in the rotation axis direction. An axial type motor having a moving mechanism that supports the stator in a state of being movable in the direction of the rotation axis. supporting, by the rotational force acting between the rotor and the stator, the stator is the gap amount is moved to the rotation axis direction while rotating along the thread is changed to the moving mechanism, the moving mechanism stator further comprising, when changing the gap amount needed to release the stator by fixing mechanism fixable securing mechanism against To.
本発明においては、中心軸が回転軸に略一致するねじによりステータが移動機構に支持されている。そして、ロータとステータとの間に作用する回転力によって、ステータが移動機構に対してねじに沿って回転するとともに回転軸方向に移動することで、回転軸方向に関するロータとステータとの間のギャップ量が変化する。このように、ロータとステータとの間に作用する回転力を利用してロータとステータとの間のギャップ量を変化させることができるので、ギャップ量を変化させる駆動力を発生させるために専用のアクチュエータ及びその制御装置を付加する必要がない。したがって、本発明によれば、装置の大型化を招くことなくロータとステータとの間のギャップ量を変化させることができる。 In the present invention, the stator is supported by the moving mechanism with a screw whose central axis substantially coincides with the rotation axis. Then, the rotational force acting between the rotor and the stator causes the stator to rotate along the screw and move in the direction of the rotation axis with respect to the moving mechanism, so that the gap between the rotor and the stator in the direction of the rotation axis. The amount changes. In this way, since the amount of gap between the rotor and the stator can be changed using the rotational force acting between the rotor and the stator, a dedicated force is required to generate the driving force that changes the amount of gap. There is no need to add an actuator and its controller. Therefore, according to the present invention, the gap amount between the rotor and the stator can be changed without increasing the size of the apparatus.
さらに、本発明においては、ステータを移動機構に対して固定可能な固定機構をさらに有し、前記ギャップ量を変化させるときは、固定機構によるステータの固定を解除する。こうすれば、ステータを移動させないときはステータを確実に固定することができる。 Furthermore, Oite the present invention, the stator further comprising a lockable securing mechanism to the moving mechanism, when changing the gap amount releases the fixation of the stator by fixing mechanism. In this way, the stator can be reliably fixed when the stator is not moved .
本発明に係るアキシャル型モータにおいて、ロータに回転力を作用させるようにステータに配設されたコイルに電流を流すことで、前記ギャップ量が変化するものとすることもできる。こうすれば、ステータのコイルに流す電流を制御することで、ロータとステータとの間のギャップ量を制御することができる。
In the axial type motor according to the present invention, the gap amount may be changed by causing a current to flow through a coil disposed in the stator so as to apply a rotational force to the rotor . In this way, the amount of gap between the rotor and the stator can be controlled by controlling the current flowing through the stator coil .
本発明に係るアキシャル型モータにおいて、移動機構は、前記ねじが外周部に設けられ、ステータの中心部を該ねじにより支持するシャフトを含むものとすることもできる。こうすれば、ステータを回転軸まわりに回転させるとともに回転軸方向に移動させるための移動機構の小型化を実現することができる。 In the axial type motor according to the present invention, the moving mechanism may include a shaft in which the screw is provided on an outer peripheral portion and a center portion of the stator is supported by the screw. In this way, it is possible to reduce the size of the moving mechanism for rotating the stator around the rotation axis and moving the stator in the direction of the rotation axis.
以下、本発明を実施するための形態(以下実施形態という)を図面に従って説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
図1〜3は、本発明の実施形態に係るアキシャル型モータの構成の概略を示す図であり、図1は斜視図の概略を示し、図2は内部構成の概略を示し、図3はステータのコイルへの電気的接続を説明する図を示す。本実施形態に係るアキシャル型モータは、ロータ10、ステータ12、移動機構14、及び固定機構16を備えている。
1 to 3 are diagrams showing an outline of a configuration of an axial motor according to an embodiment of the present invention, FIG. 1 shows an outline of a perspective view, FIG. 2 shows an overview of an internal configuration, and FIG. 3 shows a stator. The figure explaining the electrical connection to the coil of is shown. The axial type motor according to this embodiment includes a
ロータ10は略円板状の形状であり、回転軸まわりに回転可能である。なお、図1,2では図示を省略しているが、ロータ10には永久磁石が周方向に配列されている。
The
ステータ12は略円板状の形状であり、ロータ回転軸方向(アキシャル方向)に関してロータ10と対向配置されている。そして、ステータ12は、後述する構成の移動機構14によって支持されている。なお、図1,2では図示を省略しているが、ステータ12には、ロータ10側に突出したティースに導線が巻回されることで形成されたコイル22が周方向に配列されている。これによって、ロータ10の永久磁石からの磁束がステータ12のコイル22へ鎖交可能となっている。
The
制御装置30は、d軸電流指令値及びq軸電流指令値を演算し、このd軸電流指令値及びq軸電流指令値に基づいてインバータ32の駆動を制御することによりステータ12のコイル22に流す電流の制御を行う。バッテリ36からの直流電圧はインバータ32によって交流に変換されてステータ12のコイル22に交流電流が供給される。このコイル22に供給される交流電流によって発生する回転磁界とロータ10の永久磁石の発生する磁界との相互作用により、ロータ10を回転駆動させるためのトルクを発生することができる。
The
移動機構14は、ステータ12をロータ回転軸まわりに回転させるとともにロータ回転軸方向に移動させることができる状態で支持する。ここでの移動機構14は、例えば図1,2に示すように、ねじ20が外周部に設けられた非磁性材料のシャフトによって実現することができる。ねじ20の中心軸(シャフト14の中心軸)は、ロータ回転軸にほぼ一致している。ステータ12の中心部にもねじが切られており、ステータ12は、その中心部にてねじ20によりシャフト14に支持されている。なお、シャフト14は、図示しないハウジングに固定されていることで、中心軸まわりの回転運動及び中心軸方向の並進運動に関して固定されている。また、ロータ10は、回転軸方向の移動が拘束されるとともに回転軸まわりに回転可能な状態で、その中心部にてベアリング24を介してシャフト14に支持されている。
The
ステータ12がシャフト14に対してねじ20に沿って回転すると、ステータ12がシャフト14に対してロータ回転軸方向に移動する。これによって、ロータ回転軸方向に関するロータ10とステータ12との間のギャップ量が変化し、ロータ10の永久磁石からステータ12のコイル22へ鎖交する磁束数が変化する。なお、ステータ12が図2の下側から見て時計まわりに回転したときにギャップ量が増大するように、ねじ20がシャフト14の外周面に切られている。
When the
固定機構16は、ステータ12をシャフト14(ハウジング)に対して固定することができる。ここでの固定機構16は、例えば図2に示すように、ステータ12の内部に配設され、シャフト14をその外周部にて締結可能なブレーキによって実現することができる。ブレーキ16は、ステータ12に対するロータ回転軸方向の並進運動に関して固定されている。そして、ブレーキ16の作動、すなわちステータ12とシャフト14の固定については、例えば図示しない油圧アクチュエータから油室26へ供給される油圧によって行うことができる。なお、ここでの油圧アクチュエータは、ブレーキ16を駆動するためのものであるため、装置の大型化を招くことはない。
The
本実施形態に係るアキシャル型モータにおいては、ロータ回転軸方向に関するロータ10とステータ12との間のギャップ量を変化させることができ、ロータ10の永久磁石からステータ12のコイル22へ鎖交する磁束数を変化させることができる。ここで、ロータ10とステータ12との間のギャップ量を変化させない場合は、固定機構(ブレーキ)16を作動させることで、ステータ12を移動機構(シャフト)14に対して固定する。
In the axial type motor according to the present embodiment, the gap amount between the
一方、ロータ10とステータ12との間のギャップ量を増大させる場合は、以下のようにして行う。まずステータ12の固定機構(ブレーキ)16による固定を解除する。そして、制御装置30は、ロータ10に負のトルクが発生するように、ステータ12のコイル22に流す電流を制御する(q軸電流指令値が負)。ただし、ステータ12側(図2の下側)からロータ10を見て時計まわりを正方向、反時計まわりを負方向としている。ステータ12は、図4に示すように、ロータ10からの反力を受けることで、ねじ20に沿って正方向(図2の下側から見て時計まわり)に回転するとともにロータ10から遠ざかる方向に移動する。これによって、ロータ10とステータ12との間のギャップ量が増大する。
On the other hand, the gap amount between the
ここで、ロータ10とステータ12との間には磁気力による吸引力が作用しており、ロータ10とステータ12との間のギャップ量を増大させるためには、この吸引力に反発してステータ12をロータ回転軸方向に移動させる必要がある。ただし、本実施形態では、ステータ12をねじ20に沿って回転させながらロータ回転軸方向に移動させていることにより、ギャップ量を変化させるのに必要な駆動力を小さくすることができる。なお、ギャップ量を変化させるのに必要な駆動力を小さくするためには、ねじ20のピッチを小さく設定することが好ましい。
Here, an attractive force due to a magnetic force acts between the
また、ロータ10とステータ12との間のギャップ量を減少させる場合は、ステータ12の固定機構(ブレーキ)16による固定を解除した状態で、制御装置30は、ロータ10に正のトルクが発生するように、ステータ12のコイル22に流す電流を制御する(q軸電流指令値が正)。ステータ12は、図5に示すように、ロータ10からの反力を受けることで、ねじ20に沿って負方向(図2の下側から見て反時計まわり)に回転するとともにロータ10に近づく方向に移動する。これによって、ロータ10とステータ12との間のギャップ量が減少する。上記に説明した動作によりギャップ量を変化させた後は、固定機構(ブレーキ)16を作動させることで、ステータ12を移動機構(シャフト)14に対して固定する。
When reducing the gap amount between the
本実施形態におけるギャップ量制御の例を挙げると、低負荷運転時には、上記に説明したコイル22の電流制御によって、ロータ10とステータ12との間のギャップ量を増大させることで、ロータ10の永久磁石からステータ12のコイル22へ鎖交する磁束数を減少させる。これによって、低負荷運転時の効率を向上させることができる。一方、ロータ10の駆動トルクが必要な場合は、上記に説明したコイル22の電流制御によって、ロータ10とステータ12との間のギャップ量を減少させることで、ロータ10の永久磁石からステータ12のコイル22へ鎖交する磁束数を増大させる。
As an example of gap amount control in the present embodiment, during low load operation, the amount of gap between the
以上説明したように、本実施形態においては、ロータ10にトルクを作用させるようにステータ12のコイル22に電流を流すことで、ステータ12をねじ20に沿って回転させるとともにロータ回転軸方向(アキシャル方向)に移動させている。このように、ロータ10とステータ12との間に作用するトルクを利用して、ロータ10とステータ12との間のギャップ量を変化させることができるので、このギャップ量を変化させる駆動力を発生させるために専用のアクチュエータ及びその制御装置を付加する必要がない。したがって、本実施形態によれば、装置の大型化を招くことなく、ロータ10とステータ12との間のギャップ量を変化させることができ、ロータ10の永久磁石からステータ12への鎖交磁束数を変化させることができる。
As described above, in the present embodiment, by passing an electric current through the
さらに、本実施形態においては、ステータ12をねじ20に沿って回転させながらロータ回転軸方向に移動させることにより、ロータ10とステータ12との間のギャップ量を変化させるのに必要な駆動力を小さくすることができる。
Further, in the present embodiment, the driving force necessary for changing the gap amount between the
また、本実施形態においては、シャフト14の外周部に設けられたねじ20を介してステータ12をその中心部にて支持することにより、ステータ12をロータ回転軸まわりに回転させるとともにロータ回転軸方向に移動させるための移動機構14の小型化を実現することができる。
Further, in the present embodiment, the
また、ステータ12をロータ回転軸方向に移動させないときは固定機構(ブレーキ)16によりステータ12を固定するので、ロータ10とステータ12との間のギャップ量を変化させないときはステータ12を確実に固定することができる。
Further, when the
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to such embodiment at all, and it can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary of this invention. Of course.
10 ロータ、12 ステータ、14 移動機構(シャフト)、16 固定機構(ブレーキ)、20 ねじ、22 コイル、24 ベアリング、30 制御装置、32 インバータ、36 バッテリ。 10 rotor, 12 stator, 14 moving mechanism (shaft), 16 fixing mechanism (brake), 20 screw, 22 coil, 24 bearing, 30 control device, 32 inverter, 36 battery.
Claims (3)
回転軸方向に関してロータと対向配置されたステータと、
前記回転軸方向に関するロータとステータとの間のギャップ量を変化させることができるように、ステータを該回転軸方向に移動可能な状態で支持する移動機構と、
を有するアキシャル型モータであって、
移動機構は、中心軸が前記回転軸に略一致するねじによりステータを支持し、
ロータとステータとの間に作用する回転力によって、ステータが移動機構に対して前記ねじに沿って回転するとともに前記回転軸方向に移動して前記ギャップ量が変化し、
ステータを移動機構に対して固定可能な固定機構をさらに有し、
前記ギャップ量を変化させるときは、固定機構によるステータの固定を解除することを特徴とするアキシャル型モータ。 A rotor rotatable around a rotation axis;
A stator disposed opposite to the rotor in the rotational axis direction;
A moving mechanism that supports the stator in a movable state in the direction of the rotation axis so that the gap amount between the rotor and the stator in the direction of the rotation axis can be changed;
An axial motor having
The moving mechanism supports the stator with a screw whose central axis substantially coincides with the rotation axis,
Due to the rotational force acting between the rotor and the stator, the stator rotates along the screw with respect to the moving mechanism and moves in the direction of the rotation axis, thereby changing the gap amount .
A fixing mechanism capable of fixing the stator to the moving mechanism;
When changing the gap amount, the stator is released from being fixed by the fixing mechanism .
ロータに回転力を作用させるようにステータに配設されたコイルに電流を流すことで、前記ギャップ量が変化することを特徴とするアキシャル型モータ。 The axial type motor according to claim 1,
An axial type motor characterized in that the gap amount is changed by passing an electric current through a coil disposed in a stator so that a rotational force is applied to a rotor.
移動機構は、前記ねじが外周部に設けられ、ステータの中心部を該ねじにより支持するシャフトを含むことを特徴とするアキシャル型モータ。 An axial type motor according to claim 1 or 2,
An axial type motor characterized in that the moving mechanism includes a shaft in which the screw is provided on an outer peripheral portion and a central portion of the stator is supported by the screw .
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