JP5045321B2 - パーキングロック機能付回転電機 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載の回転電機は、ロータの回転軸に、回転を止めるロック機構を係脱可能に設けたものである。
磁性体にコイルを巻回した磁極を複数具え、これら磁極をステータの周方向に配設し、
永久磁石を複数具え前記ステータとの間で相対回転するロータを、軸方向に移動可能に軸支した回転電機において、
前記ロータのうち軸方向一方の部位には前記永久磁石を周方向に複数配設したA極を設け、前記ロータのうち軸方向他方の部位には前記A極と異なる数の前記永久磁石を周方向に複数配設したB極を設け、
前記ロータの駆動時には、これらA極およびB極の双方がステータとの間で駆動力を発生するための磁気回路を形成する駆動位置に、ロータを軸方向移動して、
前記ロータの停止時には、A極の永久磁石がステータの前記磁極を磁気的に吸引してロータを回転不能に拘束するパーキングロック位置に、ロータを軸方向移動するよう構成したことを特徴としたものである。
図1は本発明の第1実施例になるパーキングロック機能付回転電機を、回転軸を含む平面で破断して示す縦断面図であり、ロータが回転して回転電機を駆動運転する状態を示す。また図2は同実施例の縦断面図であって、ロータが回転不能に固定された状態を示す。なお、図1以下においては、原則として回転軸Oの片側のみを示す。
車輪のロードホイール1は、外縁を形成するリム部2および中心を形成するハブ部3を具えた周知のものである。リム部2およびハブ部3に区画されたロードホイール1の内空領域には回転電機4を配置する。
ロータ5の中心にはボールスプライン8を介してロータシャフト7を連結する。ボールスプライン8を用いることにより、ロータ5はロータシャフト7上を軸O方向に摺動可能であって、周方向には相対回転不能に連結する。ロータシャフト7の先端は、ハブ部3の中心と結合する。このため、ロータシャフト7は回転電機4(のロータ5)の回転軸でもあり、またロードホイール1の回転軸でもある。
永久磁石9A一個当たりの周方向寸法は、永久磁石9B一個当たりの周方向寸法よりも大きい。永久磁石9Aの磁束密度は、永久磁石9Bの磁束密度よりも大きく、永久磁石9Aは永久磁石9Bよりも磁力が大きい。
図3に示すように、永久磁石9Aおよび9Bは径方向に着磁されて、周方向にはN極とS極が交互になるよう配置される磁極11は、永久磁石9Aおよび9Bの外径側に配置されて、これら9Aおよび9Bに向かう。
なお、複合電流については本出願人による特開平11−275826に記載の技術を用いる。
したがって、第1実施例になるパーキングロック機能付回転電機によれば、従来のようにロック機構を別途配置することなく、またロック機構を作動させるための電力を消費することもなく、ロードホイール1を磁気的にパーキングロックすることができる。また、永久磁石9Aの数と磁極11の数とを同じにしたことから、磁気的なパーキングロックの力を最大にすることができる。
本実施例の他、永久磁石9Aの磁力を永久磁石9Bの磁力以下にする別の実施例であれば、コイル14にA極を駆動するための交流と前記B極を駆動するための交流とを重畳した複合電流を流すと、磁極11とA極との吸引力よりも磁極11とB極との吸引力を大きくすることができ、図2および図5に示すように、A極が磁極11の近傍となる軸方向位置にロータ5を摺動することができる。
ロータ5の回転中は図1に示すように、係合突起13は凹部17に係合していないこと勿論である。これに対し、ロータ5を回転不能に固定する場合は、図2に軸O方向矢で示す向きにロータ5を摺動して、係合突起13を凹部17に係合し、機械的なパーキングロックが完成する。このような機械的パーキングロックを付加すれば、上述した磁気的パーキングロックは凹部17に係合突起13を係合させるための手段として利用することができる。この場合、係合突起13を係脱するために従来のような大型のアクチュエータを設ける必要もないことから、パーキングロック機能付回転電機の小型化に寄与することができる。
この実施例の基本構成は、上述した図1および図2に示す第1実施例と共通するため、同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる構成について図1および図2を援用しつつ説明する。
この実施例の基本構成は、上述した図1および図2に示す第1実施例と共通するため、同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる構成について図1および図2を援用しつつ説明する。
つまり、第3実施例の磁気的パーキングロック力は、永久磁石9Aの個数と磁極11の個数が等しい第1実施例の磁気的パーキングロック力が弱い。しかし、永久磁石9Aの個数が永久磁石9Bの個数よりも小さい第2実施例と比較して、永久磁石9Aの個数が永久磁石9Bの個数よりも大きい第3実施例のほうが、パーキングロック位置(図2)にロータ5が移動した際にロータ5の永久磁石9Aとステータ6の磁極11の位置が近くなるため、磁気的パーキングロック力が大きくなる。
さらに、永久磁石9Aの個数を磁極11の個数よりも少なくし永久磁石9Aの個数を磁極11の個数に近づけることによって巻線係数を1に近づけることが可能になり、モータ駆動時にロータシャフト7から出力するトルクの増大を図ることができる。
図7は、第4実施例になるパーキングロック機能付回転電機を、回転軸Oを含む平面で断面として模式的に示す縦断面図であり、ロータが駆動する駆動位置を表す。また図8は同実施例におけるロータが回転不能に固定されるパーキングロック位置を示す縦断面図である。また図9は、図7に示す軸Oに直角な平面X−Xで同実施例の回転電機を破断し矢の向きにみた状態を示す横断面図である。
ロータ5の回転速度が低い低回転時には遠心力が小さくなるため、図15に示すように質量体24はばね27の付勢力に対して完全に抗することはなく軸Oに対して斜交する姿勢をとる。したがって突起23がケース12側に向かって傾斜し、ロータ5から若干突出する。この結果、ロータ5はケース12に当接することが不可能となり、係合突起13が凹部17に係合することはない。
ケース12のうちロータ5の外径側に位置する中空円筒部分には、突起30を設ける。突起30はケース12の内壁から内径方向にむかって突出する。
図10は、第4実施例になるパーキングロック機能付回転電機を、回転軸Oを含む平面で断面として模式的に示す縦断面図であり、ロータが駆動する駆動位置を表す。また図11は同実施例におけるロータが回転不能に固定されるパーキングロック位置を示す縦断面図である。また前述した図9は、図10に示す軸Oに直角な平面X−Xで第4実施例の回転電機を破断し、矢の向きにみた状態を示す横断面図でもある。
エアギャップ10を介して磁極11と軸O方向に対向する永久磁石9Cは、磁極11と同じ数であっても、あるいは磁極11と異なる数であってもよい。図示しないインバータ回路が各コイル14に公知の駆動用交流電圧を印加すると磁極11に磁束が発生する。そして、磁極11は永久磁石9Cとの間で駆動のための磁気回路を形成する。
永久磁石9Dと永久磁石9Eとは相互に吸引して磁気的パーキングロックが完成する。
図12は、第6実施例になるパーキングロック機能付回転電機を、回転軸Oを含む平面で断面として模式的に示す縦断面図であり、ロータが駆動する駆動位置を表す。また図13は同実施例におけるロータが回転不能に固定されるパーキングロック位置を示す縦断面図である。また前述した図9は、図12に示す軸Oに直角な平面X−Xで第6実施例の回転電機を破断し、矢の向きにみた状態を示す横断面図でもある。
図21および図22は第7実施例のパーキングロック機能付回転電機51を模式的に示す縦断面図であり、図21はロータ5の駆動位置を、図22はロータ5のパーキングロック位置をそれぞれ示す。この実施例の基本構成は、前述した第1実施例と共通するため、同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。
図23および図24は第8実施例のパーキングロック機能付回転電機61を模式的に示す縦断面図であり、図23はロータ5の駆動位置を、図24はロータ5のパーキングロック位置をそれぞれ示す。この実施例の基本構成は、前述した第1実施例と共通するため、同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。
図25および図26は第9実施例のパーキングロック機能付回転電機71を模式的に示す縦断面図であり、図25はロータ5の駆動位置を、図26はロータ5のパーキングロック位置をそれぞれ示す。この実施例の基本構成は、前述した第1実施例と共通するため、同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。
図27および図28は第10実施例のパーキングロック機能付回転電機81を模式的に示す縦断面図であり、図27はロータ5の駆動位置を、図28はロータ5のパーキングロック位置をそれぞれ示す。この実施例の基本構成は、前述した第1実施例と共通するため、同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。
回転電機4,21,41に既に具わっている永久磁石9Aの磁力や、回転電機31に既に具わっている永久磁石9D、9Eの磁力を利用してロータシャフト7を磁気的に拘束するため、回転電機4,21,31,41に従来のようなロック機構を別途配置する必要がない。したがって、従来のパーキングロック機能付回転電機よりも、軽量化および軸方向寸法の短縮化を達成することができ、インホイールモータ方式として回転電機4,21,31,41を採用すればレイアウト上有利となる。
また、複合電流によれば、ロータ5の軸方向位置を、図4に示すパーキングロック位置と、図5に示す駆動位置と、図6に示す始動位置のいずれにも制御することができる。
この場合、磁気的に吸引してロータ5を回転不能に拘束する磁気的パーキングロックを、上記係合手段の作動手段として利用することになる。したがって、係合突起13を係脱するために従来のような大型のアクチュエータを設ける必要もないことから、パーキングロック機能付回転電機の小型化に寄与することができる。
このような位置決め部材19によれば、回転電機21を搭載したインホイールモータ方式の車両を牽引する際には、パーキングロックが作動することを防止することができ、車輪と直結するロータ5およびロータシャフト7の回転を自由にすることができる。
2 ロードホイールのリム部
3 ロードホイールのハブ部
4 パーキングロック機能付回転電機
5 ロータ
6 ステータ
7 ロータシャフト
8 ボールスプライン
9A,9B,9C,9D,9E 永久磁石
10 エアギャップ
11 ステータの磁極
12 回転電機ケース
13 係合突起
14 コイル
15 ステータのバックヨーク
16 中間層
17 凹部
18 駆動位置のロータ位置決め部材
19 パーキングロック位置のロータ位置決め部材
21 パーキングロック機能付回転電機
23 突起
24 質量体
25 ガバナ
28 ガバナの部材
30 ケース側の突起
31,41,51,61,71,81 パーキングロック機能付回転電機
52 磁性体突起
62,63,72,73 係合部
82 ピン
83 凹部
Claims (9)
- 磁性体にコイルを巻回した磁極を複数具え、これら磁極をステータの周方向に配設し、
永久磁石を複数具え前記ステータとの間で相対回転するロータを、軸方向に移動可能に軸支した回転電機において、
前記ロータのうち軸方向一方の部位には前記永久磁石を周方向に複数配設したA極を設け、前記ロータのうち軸方向他方の部位には前記A極と異なる数の前記永久磁石を周方向に複数配設したB極を設け、
前記ロータの駆動時には、これらA極およびB極の双方がステータとの間で駆動力を発生するための磁気回路を形成する駆動位置に、ロータを軸方向移動して、
前記ロータの停止時には、A極の永久磁石がステータの前記磁極を磁気的に吸引してロータを回転不能に拘束するパーキングロック位置にロータを軸方向移動するよう構成したことを特徴とするパーキングロック機能付回転電機。 - 請求項1に記載のパーキングロック機能付回転電機において、
前記A極の永久磁石の数と前記ステータの磁極の数とを同じにしたことを特徴とするパーキングロック機能付回転電機。 - 請求項1に記載のパーキングロック機能付回転電機において、
前記B極の永久磁石の数と前記ステータの磁極の数とを同じにしたことを特徴とするパーキングロック機能付回転電機。 - 請求項1または3に記載のパーキングロック機能付回転電機において、
前記A極の永久磁石の数を前記B極の永久磁石の数よりも多くしたことを特徴とするパーキングロック機能付回転電機。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のパーキングロック機能付回転電機において、
前記A極の永久磁石の磁力を前記B極の永久磁石の磁力よりも強くし、
前記ロータの停止時には、前記A極の永久磁石がステータの前記磁極を磁気的に吸引することにより前記ロータを前記パーキングロック位置に移動することを特徴とするパーキングロック機能付回転電機。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載のパーキングロック機能付回転電機において、
前記コイルに、前記A極を駆動するための交流と前記B極を駆動するための交流とを重畳した複合電流を流すことにより、前記ロータを軸方向に移動させることを特徴とするパーキングロック機能付回転電機。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載のパーキングロック機能付回転電機において、
前記ロータと回転電機の固定部材との間に機械的に係合する係合手段を介挿し、前記パーキングロック位置で該係合手段が係合してロータを回転不能に固定することを特徴とするパーキングロック機能付回転電機。 - 請求項7に記載のパーキングロック機能付回転電機において、
前記ロータと前記固定部材との間に、前記ロータの回転中に前記係合を防止する係合防止手段を設けたことを特徴とするパーキングロック機能付回転電機。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載のパーキングロック機能付回転電機において、
回転電機のロータシャフトに前記ロータを軸方向相対移動可能、かつ周方向相対移動不能に取り付け、該ロータシャフトにはロータの前記パーキングロック位置を規定するパーキングロック位置規定手段を設け、
該パーキングロック位置規定手段を、必要に応じてロータシャフト上で軸方向に移動させることにより、前記ロータがパーキングロック位置に移動することを規制することを特徴とするパーキングロック機能付回転電機。
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