JP5225567B2

JP5225567B2 - 電動機

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Publication number: JP5225567B2
Application number: JP2006257219A
Authority: JP
Inventors: 利隆今井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2026-09-22
Also published as: JP2008079453A

Description

この発明は、回転子に永久磁石を備えた電動機に関し、特に、回転子の永久磁石の界磁特性を変更できる電動機に関するものである。

電動機として、夫々個別に永久磁石を備える内周側回転子と外周側回転子とが同軸に配設され、この両回転子を周方向に相対的に回動させる（両回転子の相対的な位相を変更する）ことにより、回転子全体としての界磁特性を変更できるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この電動機では、電動機の回転速度に応じて両回転子における相対的な位相を変更する場合には、遠心力の作用により径方向に沿って変位する部材によって、外周側回転子と内周側回転子との何れか一方を他方に対して周方向に回動させる。また、固定子に発生する回転磁界の速度に応じて両回転子における相対的な位相を変更する場合には、各回転子が慣性により回転速度を維持する状態で固定子巻線に制御電流を通電して回転磁界速度を変更することによって、外周側回転子および内周側回転子の周方向の相対位置を変更する。

この電動機においては、外周側回転子と内周側回転子の永久磁石を互いに異極同士で対向させる（同極配置にする）ことで、回転子全体の界磁を強めて誘起電圧を増大させ、逆に、外周側回転子と内周側回転子の永久磁石を互いに同極同士で対向させる（対極配置にする）ことで、回転子全体の界磁を弱めて誘起電圧を減少させる。
特開２００２−２０４５４１号公報

しかし、この従来の電動機の場合、外周側回転子と内周側回転子の相対位相を変更できる条件が限られており、電動機の運転停止時や任意の回転時に自由に相対位相を変更することができない。特に、ハイブリッド車や電動車両の駆動用として用いる場合には、車両の運転状況に応じて瞬時に所望の電動機特性に変更することが望まれ、この要望に応えるためにも相対位相の変更制御の自由度を高めることが重要となる。そこで、本出願人は、相対位相の変更制御の自由度の高い位相変更手段を組み込むことを検討しているが、この場合、エネルギーロスの低減とコンパクト化の観点から、より小さな動力で位相を変更し得ることが重要となる。

そこでこの発明は、エネルギーロスの増大や装置の大型化を招くことなく、相対位相の変更制御の自由度を高めることのできる電動機を提供しようとするものである。

上記の課題を解決する請求項１に記載の発明は、円周方向に沿うように複数の永久磁石(例えば、後述の実施形態における永久磁石９)が配設された内周側回転子(例えば、後述の実施形態における内周側回転子６)と、この内周側回転子の外周側に同軸にかつ相対回動可能に配設されるとともに、円周方向に沿うように複数の永久磁石(例えば、後述の実施形態における永久磁石９)が配設された外周側回転子(例えば、後述の実施形態における外周側回転子５)と、前記内周側回転子と外周側回転子を相対回動させる位相変更手段(例えば、後述の実施形態における回動操作機構１１)と、前記外周側回転子の径方向外側に配置され、固定子巻線を有する円環状の固定子と、を備えた電動機(例えば、後述の実施形態における電動機１)であって、前記位相変更手段は、外周に複数のベーン(例えば、後述の実施形態におけるベーン１８)が突設されたベーンロータ(例えば、後述の実施形態におけるベーンロータ１４)と、このベーンロータの外周側に配置され、前記各ベーンによって内部に２つの作動室(例えば、後述の実施形態における進角側作動室２４および遅角側作動室２５)が隔成される複数の凹部が設けられたハウジング(例えば、後述の実施形態における環状ハウジング１５)と、前記ハウジング内の２つの作動室に作動液を給排して、前記内周側回転子と外周側回転子の相対的な回転位相を変更する給排制御装置と、を備え、前記ハウジングは、前記内周側回転子の径方向内側に一体化されるとともに、軸方向の少なくとも一端が開口した略筒状に形成され、前記外周側回転子とベーンロータは、前記内周側回転子とハウジングの開口側の端部を径方向に跨ぎ前記ハウジングの軸端を摺動自在に閉塞する端面板(例えば、後述の実施形態におけるドライブプレート１６)によって連結され、前記端面板には、前記２つの作動室のうちの少なくともいずれか片方の作動室の径方向外側端の近傍において当該端面板を貫通する連通孔(例えば、後述の実施形態における連通孔３０)が設けられ、その連通孔には、前記２つの作動室のうちの一方の作動室に作動液が供給されて前記ハウジングとベーンロータが相対回動するときに、前記２つの作動室のうちの他方の作動室から前記固定子巻線に臨むハウジングの外部領域に作動液を排出する排出弁(例えば、後述の実施形態における電磁弁３７)が設けられていることを特徴とする。
この発明の場合、内周側回転子と外周側回転子の相対位相を変更するときには、例えば、一方の作動室に作動液を供給する一方で、他方の作動室から作動液を排出する。この他方の作動室からの作動液の排出に際しては、電動機の回転中に排出弁を開くことによって、ベーンに作用する他方の作動室の遠心油圧が端面板の連通孔から逃がされ、このとき両作動室の間にできる遠心油圧の差も加わって相対位相の変更が進行する。
また、排出弁からハウジングの外部に排出された作動液は遠心力によって径方向外側に飛ばされ、固定子の固定子巻線に飛散されることになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動機において、前記内周側回転子の永久磁石と前記外周側回転子の永久磁石とは、それぞれ磁極が径方向に向くように着磁され、前記内周側回転子と外周側回転子は、高トルクを要求される運転開始時に、当該両回転子の永久磁石が異極同士で対向する強め界磁となり、運転開始後に高回転を要求されるときに、当該両回転子の永久磁石が同極同士で対向する弱め界磁となるように、前記位相変更手段によって操作され、前記連通孔は、前記内周側回転子と外周側回転子とが前記弱め界磁方向に相対回動するときに作動液が排出される側の作動室に臨んで設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電動機において、前記排出弁は、前記各他方の作動室の連通孔を夫々個別に開閉する弁体(例えば、後述の実施形態における球状弁体３５)と、前記端面板の近傍に配置されて前記各弁体を開閉制御するソレノイド(例えば、後述の実施形態におけるソレノイド３２)を備えた電磁弁(例えば、後述の実施形態における電磁弁３７)であることを特徴とする。
これにより、ソレノイドがオン・オフ制御されると、各連通孔に設けられた弁体が個別に開閉操作されるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の電動機において、前記排出弁は、前記各他方の作動室の連通孔を開閉する共通の弁体(例えば、後述の実施形態における板状弁体１３５)と、前記端面板の近傍に配置されて前記弁体を開閉制御するソレノイド(例えば、後述の実施形態におけるソレノイド３２)を備えた電磁弁(例えば、後述の実施形態における電磁弁１３７)であることを特徴とする。
これにより、ソレノイドがオン・オフ制御されると、複数の連通孔に跨る共通の弁体が開閉操作されるようになる。

請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の電動機において、前記排出弁は、油圧によって開閉制御される油圧制御弁(例えば、後述の実施形態における油圧制御弁２３７)であることを特徴とする。
これにより、連通孔は、油圧の制御によって適宜開閉されるようになる。

請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の電動機において、前記排出弁は、前記他方の作動室の遠心油圧を受けて開弁する逆止弁(例えば、後述の実施形態における逆止弁６０)であることを特徴とする。
これにより、電動機の回転速度が遅く他方の作動室の遠心油圧が逆止弁の開弁圧に達しない間は、逆止弁が連通孔を閉じており、この状態から電動機の回転速度が上昇して他方の作動室の遠心油圧が逆止弁の開弁圧以上になると、逆止弁が連通孔を開き、他方の作動室内の作動液を連通孔を通して外部に排出する。

請求項１に記載の発明によれば、作動液の給排によって内周側回転子と外周側回転子を相対回動させるため、両回転子の相対位相を任意のタイミングで自由に変更することが可能になり、さらに、位相変更時に排出弁を開くことにより、遠心油圧の力を両回転子を相対回動させる力として利用できることから、作動液の供給源にかかる負荷を小さくし、エネルギーロスの増大や装置の大型化を抑制することが可能になる。

また、請求項１に記載の発明によれば、外周側回転子とベーンロータ、内周側回転子とハウジングを夫々効率良く確実に組付けることができるとともに、各作動室と外部を連通する連通孔を容易に形成することができる。
さらに、請求項１に記載の発明によれば、電動機の回転中に排出弁から排出された作動液を遠心力によって径方向外側に飛ばして固定子の固定子巻線に飛散することができるため、固定子巻線を効率良く冷却することができる。

請求項３に記載の発明によれば、弁体が連通孔毎に設けられ、各弁体の小型化が可能となっているため、装置全体のコンパクト化をより有利に進めることができる。

請求項４に記載の発明によれば、共通の弁体で各連通孔を開閉するようになっているため、部品点数を削減して製造コストの低減を図ることができる。

請求項５に記載の発明によれば、油圧制御弁で連通孔を開閉するため、比較的大きな力で迅速な開閉作動を行うことができる。

請求項６に記載の発明によれば、排出弁が、他方の作動室の遠心油圧を受けて開弁する逆止弁によって構成されているため、制御アクチュエータを要することなく作動室の遠心油圧の差を利用した位相変更を実現することができる。したがって、この発明によれば、装置の小型化と製造コストの低減を図ることができるとともに、エネルギー消費のさらなる低減を図ることができる。

以下、この発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。最初に、図１〜図６に示す第１の実施形態について説明する。
この実施形態の電動機１は、円環状の固定子２の内周側に回転子ユニット３が配置されたインナロータ型のブラシレスモータである。固定子２は複数相の固定子巻線２ａを有し、回転子ユニット３は軸芯部に回転軸４を有している。また、電動機１の回転力はトランスミッション（図示せず）を介して車輪の駆動軸（図示せず）に伝達されるようになっている。この場合、電動機１は車両の減速時に発電機として機能させれば、回生エネルギーとして蓄電器に回収することもできる。また、ハイブリッド車においては、電動機１の回転軸４をさらに内燃機関のクランクシャフト（図示せず）に連結することにより、内燃機関による発電にも利用することができる。

回転子ユニット３は、円環状の外周側回転子５と、この外周側回転子５の内側に同軸に配置される円環状の内周側回転子６を備え、外周側回転子５と内周側回転子６が設定角度の範囲で回動可能とされている。

外周側回転子５と内周側回転子６は、回転子本体である円環状のロータ鉄心７，８が例えば焼結金属によって形成され、その各ロータ鉄心７，８の外周側に偏寄した位置に、複数の磁石装着スロット７ａ，８ａが円周方向等間隔に形成されている。各磁石装着スロット７ａ，８ａには、厚み方向に磁化された２つの平板状の永久磁石９，９が並列に並んで装着されている。同じ磁石装着スロット７ａ，８ａ内に装着される２つの永久磁石９，９は同方向に磁化され、各隣接する磁石装着スロット７ａ，７ａ、及び、８ａ，８ａに装着される永久磁石９の対同士は磁極の向きが逆向きになるように設定されている。即ち、各回転子５，６においては、外周側がＮ極とされた永久磁石９の対と、Ｓ極とされた永久磁石９の対が円周方向に交互に並んで配置されている。なお、各回転子５，６の外周面の隣接する磁石装着スロット７ａ，７ａ、及び、８ａ，８ａの各間には、永久磁石９の磁束の流れを制御するための切欠き部１０が回転子５，６の軸方向に沿って形成されている。

外周側回転子５と内周側回転子６の磁石装着スロット７ａ，８ａは夫々同数設けられ、両回転子５，６の永久磁石９…が夫々１対１で対応するようになっている。したがって、外周側回転子５と内周側回転子６の各磁石装着スロット７ａ，８ａ内の永久磁石９の対を互いに同極同士で対向させる（異極配置にする）ことにより、回転子ユニット３全体の界磁が最も弱められる弱め界磁の状態（図４（ｂ）参照）を得ることができるとともに、外周側回転子５と内周側回転子６の各磁石装着スロット７ａ，８ａ内の永久磁石９の対を互いに異極同士で対向させる（同極配置にする）ことにより、回転子ユニット３全体の界磁が最も強められる強め界磁の状態（図４（ａ）参照）を得ることができる。

また、回転子ユニット３は、外周側回転子５と内周側回転子６が回動操作機構１１によって相対的に回動操作されるようになっている。回動操作機構１１は、この発明における位相変更手段を構成し、図示しない給排制御装置による作動液の給排によって操作されるようになっている。

回動操作機構１１は、図１〜図３に示すように回転軸４の外周に一体回転可能にスプライン嵌合されるベーンロータ１４と、ベーンロータ１４の外周側に相対回動可能に配置される環状ハウジング１５(ハウジング)とを備え、この環状ハウジング１５が内周側回転子６の内周面に一体に嵌合固定されるとともに、ベーンロータ１４が、環状ハウジング１５と内周側回転子６の軸方向両側の側端部を跨ぐ円板状の一対のドライブプレート１６，１６(端面板)を介して外周側回転子５に一体に結合されている。したがって、ベーンロータ１４は回転軸４と外周側回転子５に一体化され、環状ハウジング１５は内周側回転子６に一体化されている。

ベーンロータ１４は、回転軸４にスプライン嵌合される円筒状のボス部１７の外周に、径方向外側に突出する複数のベーン１８が円周方向等間隔に設けられている。一方、環状ハウジング１５は、内周面に円周方向等間隔に複数の凹部１９が設けられ、この各凹部１９にベーンロータ１４の対応するベーン１８が収容配置されるようになっている。各凹部１９は、ベーン１８の先端部の回転軌道にほぼ合致する円弧面を有する底壁２０と、隣接する凹部１９，１９同士を隔成する略三角形状の仕切壁２１によって構成され、ベーンロータ１４と環状ハウジング１５の相対回動時に、ベーン１８が一方の仕切壁２１と他方の仕切壁２１の間を変位し得るようになっている。この実施形態の場合、仕切壁２１はベーン１８と当接することにより、ベーンロータ１４と環状ハウジング１５の相対回動を規制するストッパとしても機能する。なお、各ベーン１８の先端部と仕切壁２１の先端部には、軸方向に沿うようにシール部材２２が設けられ、これらのシール部材２２によってベーン１８と凹部１９の底壁２０、仕切壁２１とボス部１７の外周面の各間が液密にシールされている。

また、内周側回転子６に固定される環状ハウジング１５のベース部１５ａは一定厚みの円筒状に形成されるとともに、図１に示すように内周側回転子６や仕切壁２１に対して軸方向外側に突出している。このベース部１５ａの外側に突出した各端部は、ドライブプレート１６に形成された環状のガイド溝１６ａに摺動自在に保持され、環状ハウジング１５と内周側回転子６が、外周側回転子５や回転軸４にフローティング状態で支持されるようになっている。

外周側回転子５とベーンロータ１４を連結する両側のドライブプレート１６，１６は、環状ハウジング１５の両側面（軸方向の両端面）に摺動自在に密接し、環状ハウジング１５の各凹部１９の側方を夫々閉塞する。したがって、各凹部１９は、ベーンロータ１４のボス部１７と両側のドライブプレート１６，１６によって夫々独立した空間部を形成し、この空間部は、オイルが導入される導入空間２３となっている。各導入空間２３内は、ベーンロータ１４の対応する各ベーン１８によって夫々２室に隔成され、一方の部屋が進角側作動室２４、他方の部屋が遅角側作動室２５とされている。進角側作動室２４は、内部に導入されたオイルの圧力によって内周側回転子６を外周側回転子５に対して進角方向に相対回動させ、遅角側作動室２５は、内部に導入されたオイルの圧力によって内周側回転子６を外周側回転子５に対して遅角方向に相対回動させる。この場合、「進角」とは、内周側回転子６を外周側回転子５に対して、図２中の矢印Ｒで示す電動機１の回転方向に進めることを言い、「遅角」とは、内周側回転子６を外周側回転子５に対して、電動機１の回転方向Ｒと逆側に進めることを言うものとする。

また、各進角側作動室２４と遅角側作動室２５に対するオイルの給排は回転軸４を通して行われるようになっている。具体的には、進角側作動室２４は、給排制御装置の進角側給排通路２６に接続され、遅角側作動室２５は同給排制御装置の遅角側給排通路２７に接続されているが、進角側給排通路２６と遅角側給排通路２７の一部は、図１に示すように、夫々回転軸４に軸方向に沿って形成させた通路孔２６ａ，２７ａによって構成されている。そして、各通路孔２６ａ，２７ａの端部は、回転軸４の外周面の軸方向にオフセットした位置に形成された環状溝２６ｂ，２７ｂに接続され、その各環状溝２６ｂ，２７ｂは、ベーンロータ１４のボス部１７に略半径方向に沿って形成された複数の導通孔２６ｃ…，２７ｃ…に接続されている。進角側給排通路２６の各導通孔２６ｃは環状溝２６ｂと各進角側作動室２４とを接続し、遅角側給排通路２７の各導通孔２７ｃは環状溝２７ｂと各遅角側作動室２５とを接続している。

ここで、この実施形態の電動機１の場合、内周側回転子６が外周側回転子５に対して最遅角位置にあるときに、外周側回転子５と内周側回転子６の永久磁石９が異極同士で対向して強め界磁の状態（図４（ａ）参照）になり、内周側回転子６が外周側回転子５に対して最進角位置にあるときに、外周側回転子５と内周側回転子６の永久磁石９が同極同士で対向して弱め界磁の状態（図４（ｂ）参照）になるように設定されている。
なお、この電動機１は、進角側作動室２４と遅角側作動室２５に対する作動液の給排制御によって、強め界磁の状態と弱め界磁の状態を任意に変更し得るものであるが、こうして磁界の強さが変更されると、それに伴って誘起電圧定数が変化し、その結果、電動機１の特性が変更される。即ち、強め界磁によって誘起電圧定数が大きくなると、電動機１として運転可能な許容回転速度は低下するものの、出力可能な最大トルクは増大し、逆に、弱め界磁によって誘起電圧定数が小さくなると、電動機１の出力可能な最大トルクは減少するものの、運転可能な許容回転速度は上昇する。

また、ベーンロータ１４と外周側回転子５を連結する一方のドライブプレート１６には、図５に示すように、そのプレート１６を厚み方向に貫通し、環状ハウジング１５内の各凹部１９(図２参照)と回転子ユニット３の外部を連通する複数の連通孔３０が形成されている。各連通孔３０は、正確には、環状ハウジング１５内の凹部１９のうちの、遅角側作動室２５に臨む径方向外側端の近傍に設けられている。そして、この一方のドライブプレート１６の軸方向外側面にはバルブ保持ユニット３１が取付けられ、このバルブ保持ユニット３１の軸方向の外側端面に近接する位置には、円環状のソレノイド３２が配置されている。このソレノイド３２は、ミッションケース等の車体固定側部材に固定設置されている。

バルブ保持ユニット３１は、ドライブプレート１６の各連通孔３０に対応して複数の支持ピン３３が進退自在に支持されるとともに、各支持ピン３３がスプリング３４によって連通孔３０方向に付勢されている。各支持ピン３３は磁気金属によって形成されている。各支持ピン３３の先端には球面状の保持面３３ａが形成され、前記各連通孔３０を開閉する球状弁体３５(弁体)がこの保持面３３ａで支持されるようになっている。なお、前記一方のドライブプレート１６の軸方向外側の各連通孔３０の縁部にはテーパ状の弁座３６が形成され、この弁座３６に球状弁体３５が当接するようになっている。
各球状弁体３５は、支持ピン３３を通してスプリング３４の付勢力を受け、対応する連通孔３０の端部を閉塞しており、この状態から支持ピン３３の基端がノレノイド３２に吸引されると、図６に示すように支持ピン３３がスプリング３４に抗して後退し、その結果、連通孔３０を開放するようになる。
なお、この実施形態の場合、球状弁体３５、ソレノイド３２、支持ピン３３、スプリング３４等が各連通孔３０を開閉する電磁弁３７を構成し、この電磁弁３７がこの発明における排出弁を構成するようになっている。

また、各球状弁体３５は、連通孔３０を開放することで遅角側作動室２５内の作動液を同連通孔３０を通して外部に排出する。また、バルブ保持ユニット３１のドライブプレート１６側の対向面には、各連通孔３０の開口位置とドライブプレート１６の径方向外側位置を導通する排出誘導溝３８が形成されている。

ところで、電磁弁３７のソレノイド３２は、電動機１の通常運転時には図５に示すようにオフにされており、電動機１の回転中に内周側回転子６が遅角側(強め界磁側)から進角側(弱め界磁側)に回動制御されるときに図６に示すようにオンにされる。
こうして、電動機１の運転中にソレノイド３２がオンにされると、遅角側作動室２５内の作動油が遠心力を受けて連通孔３０から外部に排出され、ベーン１８に作用する進角側作動室２４と遅角側作動室２５の圧力の差が増大する。このとき、連通孔３０は各遅角側作動室２５の径方向外側位置から軸方向に延出して形成されているため、遅角側作動室２５内の作動液は、遠心力に逆らうことなくスムーズに回転子ユニット３の外部に排出される。
なお、内周側回転子６が進角側(弱め界磁側)から遅角側(強め界磁側)に回動制御されるときには、ソレノイド３２がオフにされて連通孔３０が閉じられるとともに、遅角側作動室２５に作動液が供給される。

以上のようにこの電動機１の場合、電動機１の運転中に内周側回転子６を遅角側から進角側に回動させるときには、進角側作動室２４に供給圧が導入されるとともに、遅角側作動室２５内の作動液が連通孔３０を通して外部に排出されるため、ベーンには供給圧による力と、遠心油圧の差による力が同時に作用し、両者の力が加わって迅速な作動が行われるようになる。
したがって、この電動機１によれば、作動液供給用のオイルポンプを高出力化せずに、迅速な作動を得ることができるため、オイルポンプでのエネルギー消費を低減できるとともに、オイルポンプの小型化を図ることができる。

この電動機１の場合、電動機１の運転中に電磁弁３７がオンにされて連通孔３０が開くと、遅角側作動室２５内の作動液が連通孔３０と排出誘導溝３８を通って回転子ユニット３の外部に排出される。このとき、回転子ユニット３は高速度で回転しているため、排出誘導溝３８から排出された作動液は遠心力によって径方向外側に飛ばされ、回転子ユニット３の外周側に配置されている固定子２の固定子巻線２ａに散布されることになる。したがって、この電動機１においては、回転子ユニット３の外部に排出される作動液を固定子巻線２ａの冷却に有効に利用することができる。

つづいて、図７に示すこの発明の第２の実施形態について説明する。なお、以下で説明する各実施形態においては、第１の実施形態と同一部分に同一符号を付し、重複する説明を省略するものとする。
この第２の実施形態の電動機１０１は、ドライブプレート１６を通した作動液の排出部の構造以外は第１の実施形態とほぼ同様の構造とされている。
ドライブプレート１６には、回転子ユニット３内の各遅角側作動室２４に対応して複数の連通孔３０が形成され、この各連通孔３０のドライブプレート１６の外側の端部が円環状の板材から成る電磁弁１３７の共通の板状弁体１３５によって閉塞されるようになっている。具体的には、板状弁体１３５は、ドライブプレート１６に突設された複数のステー４０によって進退自在に支持されるとともに、スプリング３４によって連通孔３０を閉じる方向に付勢されている。そして、板状弁体１３５は磁性金属によって形成され、その弁体１３５に近接配置された円環状のソレノイド３２によって適宜開閉制御されるようになっている。

この実施形態の電動機１０１の場合、基本的には第１の実施形態とほぼ同様の機能を得ることができるが、複数の連通孔３０を共通の板状弁体１３５で開閉する構造となっているため、部品点数の削減と構造の簡素化により、さらなる製造コストの低減を図ることができる。

図８は、この発明の第３の実施形態を示すものである。
この実施形態の電動機２０１は、連通孔３０を開閉する排出弁が油圧制御弁２３７によって構成されている点が第１の実施形態のものと異なっている。
即ち、ドライブプレート１６の各連通孔３０に交差する位置には弁室５０が設けられ、この弁室５０内に、各連通孔３０を開閉する柱状弁体２３５と、この柱状弁体２３５を閉弁方向に付勢するスプリング５４が収容されている。柱状弁体２３５は弁室５０内に摺動自在に収容され、弁室５０内のスプリング５４の収容部と逆側の空間部には制御圧通路５１が接続されている。この制御圧通路５１は、図示しない油圧回路に接続され、連通孔３０を開く所定のタイミングで油圧回路から高圧が導入されるようになっている。

この実施形態の電動機２０１の場合も、第１の実施形態とほぼ同様の機能を得ることができるが、油圧制御弁２３７で連通孔３０を開閉するため、比較的大きな力で安定して柱状弁体２３５を作動させることができる。

図９は、この発明の第４の実施形態を示すものである。
この実施形態の電動機３０１は、連通孔３０を開閉する排出弁が制御アクチュエータを持たない逆止弁６０によって構成されている点が第１の実施形態のものと異なっている。
即ち、ドライブプレート１６の連通孔３０には弁室６１が設けられ、この弁室６１内に、連通孔３０を開閉する球状弁体６２と、この球状弁体６２を支持する支持ピン６３と、支持ピン６３を介して球状弁体６２を閉弁方向に付勢するスプリング６４が収容されている。この逆止弁６０は、遅角側作動室２５内の圧力が低い間は球状弁体６２が連通孔３０を閉じており、電動機３０１の回転速度が設定速度よりも上昇して球状弁体６２に作用する遅角側作動室２５内の遠心油圧が設定圧を超えると、弁体６２がその遠心油圧を受けて連通孔３０を開き、遅角側作動室２５内の作動液を回転子ユニット３の外部に排出する。
この電動機３０１においては、電動機３０１の回転速度が設定速度よりも上昇して、位相を進角側(弱め界磁側)に変更する必要が生じると、遠心油圧が逆止弁６０を開き、進角側作動室と遅角側作動室２５の遠心油圧の差によってベーンロータの進角側への作動を助勢するようになる。

この電動機３０１の場合、特別な制御アクチュエータを要することなく、電動機３０１の運転速度に応じて排出弁(逆止弁６０)が作動するため、装置の小型化と製造コストの低減を図ることができるとともに、エネルギー消費のさらなる低減を図ることができる。

なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の各実施形態は、遠心油圧を外部に排出する連通孔を遅角側作動室に設けたが、連通孔は進角側作動室に設けるようにしても良い。また、上記の実施形態においては、回動操作機構を進角側に作動させるときに連通孔を開き、遅角側作動室内の作動液を固定子巻線に散布するようにしているが、回動操作機構を進角側に変更した後にもベーンの摺動隙間から漏れ出る進角側作動室の作動液を連通孔を通して固定子巻線に散布するようにしても良い。また、進角側作動室と遅角側作動室の間をオリフィス通路で連通させ、このオリフィス通路を通して進角側作動室から遅角側作動室に流れ込む作動液を連通孔を通して固定子巻線に散布するようにしても良い。

この発明の第１の実施形態の電動機の要部断面図。同実施形態の回転子ユニットの一部部品を省略した側面図。同実施形態の電動機の回転子ユニットの分解斜視図。内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石とが同極配置された強め界磁状態を模式的に示す図（ａ）と、内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石とが異極配置された弱め界磁状態を模式的に示す図（ｂ）を併せて記載した図。同実施形態の電動機の要部拡大断面図。同実施形態の電動機の要部拡大断面図。この発明の第２の実施形態の要部拡大断面図。この発明の第３の実施形態の要部拡大断面図。この発明の第４の実施形態の要部拡大断面図。

符号の説明

１，１０１，２０１，３０１…電動機
５…外周側回転子
６…内周側回転子
９…永久磁石
１１…回動操作機構(位相変更手段)
１４…ベーンロータ
１５…環状ハウジング
１６…ドライブプレート(端面板)
１８…ベーン
１９…凹部
２４…進角側作動室(一方の作動室)
２５…遅角側作動室(他方の作動室)
３０…連通孔
３２…ソレノイド
３５…球状弁体(弁体)
３７，１３７…電磁弁(排出弁)
６０…逆止弁(排出弁)
６２…球状弁体(弁体)
１３５…板状弁体(弁体)
２３５…柱状弁体(弁体)
２３７…油圧制御弁(排出弁)

Claims

円周方向に沿うように複数の永久磁石が配設された内周側回転子と、
この内周側回転子の外周側に同軸にかつ相対回動可能に配設されるとともに、円周方向に沿うように複数の永久磁石が配設された外周側回転子と、
前記内周側回転子と外周側回転子を相対回動させる位相変更手段と、
前記外周側回転子の径方向外側に配置され、固定子巻線を有する円環状の固定子と、
を備えた電動機であって、
前記位相変更手段は、
外周に複数のベーンが突設されたベーンロータと、
このベーンロータの外周側に配置され、前記各ベーンによって内部に２つの作動室が隔成される複数の凹部が設けられたハウジングと、
前記ハウジング内の２つの作動室に作動液を給排して、前記内周側回転子と外周側回転子の相対的な回転位相を変更する給排制御装置と、を備え、
前記ハウジングは、前記内周側回転子の径方向内側に一体化されるとともに、軸方向の少なくとも一端が開口した略筒状に形成され、
前記外周側回転子とベーンロータは、前記内周側回転子とハウジングの開口側の端部を径方向に跨ぎ前記ハウジングの軸端を摺動自在に閉塞する端面板によって連結され、
前記端面板には、前記２つの作動室のうちの少なくともいずれか片方の作動室の径方向外側端の近傍において当該端面板を貫通する連通孔が設けられ、その連通孔には、前記２つの作動室のうちの一方の作動室に作動液が供給されて前記ハウジングとベーンロータが相対回動するときに、前記２つの作動室のうちの他方の作動室から前記固定子巻線に臨むハウジングの外部領域に作動液を排出する排出弁が設けられていることを特徴とする電動機。
前記内周側回転子の永久磁石と前記外周側回転子の永久磁石とは、それぞれ磁極が径方向に向くように着磁され、
前記内周側回転子と外周側回転子は、高トルクを要求される運転開始時に、当該両回転子の永久磁石が異極同士で対向する強め界磁となり、運転開始後に高回転を要求されるときに、当該両回転子の永久磁石が同極同士で対向する弱め界磁となるように、前記位相変更手段によって操作され、
前記連通孔は、前記内周側回転子と外周側回転子とが前記弱め界磁方向に相対回動するときに作動液が排出される側の作動室に臨んで設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
前記排出弁は、前記各他方の作動室の連通孔を夫々個別に開閉する弁体と、前記端面板の近傍に配置されて前記各弁体を開閉制御するソレノイドを備えた電磁弁であることを特徴とする請求項２に記載の電動機。
前記排出弁は、前記各他方の作動室の連通孔を開閉する共通の弁体と、前記端面板の近傍に配置されて前記弁体を開閉制御するソレノイドを備えた電磁弁であることを特徴とする請求項２に記載の電動機。
前記排出弁は、油圧によって開閉制御される油圧制御弁であることを特徴とする請求項２に記載の電動機。
前記排出弁は、前記他方の作動室の遠心油圧を受けて開弁する逆止弁であることを特徴とする請求項２に記載の電動機。