JP5986021B2 - Electric motor and electric oil pump - Google Patents

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Description

本発明は、電動モータおよび電動オイルポンプに関する。   The present invention relates to an electric motor and an electric oil pump.

ハイブリッド車両やアイドリングストップ車両では、エンジンが停止しているときの自動変速機の冷却、潤滑や油圧保持を目的として、電動モータで駆動される電動オイルポンプが搭載されている(例えば、特許文献1)。   In hybrid vehicles and idling stop vehicles, an electric oil pump that is driven by an electric motor is mounted for the purpose of cooling, lubricating, and maintaining hydraulic pressure of the automatic transmission when the engine is stopped (for example, Patent Document 1). ).

特開2009-264545号公報JP 2009-264545 A

電動オイルポンプでは、自動変速機の油温が高いほど必要なポンプ吐出量は増大するため、高温時は回転数の高いモータが求められる。一方、油温が低いほど必要なポンプ吐出量は減少するもののオイル粘度が大きくなるため、低温時はトルクの大きなモータが求められる。つまり、油温に応じて高回転低トルク型のモータ特性(回転数−トルク特性)と高トルク低回転型のモータ特性とを切り替え可能な電動モータの実現が望まれていた。
本発明の目的は、高回転低トルク型のモータ特性と高トルク低回転型のモータ特性との切り替えを実現できる電動モータおよび電動オイルポンプを提供することにある。
In the electric oil pump, the higher the oil temperature of the automatic transmission, the greater the required pump discharge amount. Therefore, a motor with a high rotational speed is required at high temperatures. On the other hand, the lower the oil temperature, the smaller the required pump discharge amount, but the greater the oil viscosity. Therefore, a motor with a large torque is required at low temperatures. That is, it has been desired to realize an electric motor capable of switching between high-rotation low-torque motor characteristics (rotation speed-torque characteristics) and high-torque low-rotation motor characteristics in accordance with the oil temperature.
An object of the present invention is to provide an electric motor and an electric oil pump that can realize switching between high-rotation low-torque motor characteristics and high-torque low-rotation motor characteristics.

上記目的を達成するため、本発明では、ロータコアを、駆動軸と一体に設けられた第1ロータコアと第2ロータコアとに軸方向で分割し、両ロータコアの間に、第1ロータコアに対する第2ロータコアの相対回転を一方向に制限するラチェット機構を介装した。   In order to achieve the above object, in the present invention, the rotor core is divided into a first rotor core and a second rotor core provided integrally with the drive shaft in the axial direction, and the second rotor core with respect to the first rotor core is interposed between the two rotor cores. A ratchet mechanism that restricts the relative rotation of the motor in one direction was installed.

よって、第1永久磁石と第2永久磁石の同一極性の磁極領域が周方向に一致した第1の状態で得られる高トルク低回転型のモータ特性と、第1永久磁石と第2永久磁石の同一極性の磁極領域が周方向にずれた第2の状態で得られる高回転低トルク型のモータ特性との切り替えを実現できる。   Therefore, the high-torque low-rotation motor characteristics obtained in the first state in which the magnetic pole regions of the same polarity of the first permanent magnet and the second permanent magnet coincide with each other in the circumferential direction, and the first permanent magnet and the second permanent magnet Switching to the high-rotation low-torque motor characteristics obtained in the second state in which the magnetic pole regions of the same polarity are displaced in the circumferential direction can be realized.

実施例1の電動オイルポンプの正面図である。1 is a front view of an electric oil pump according to a first embodiment. 図1のA-A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 実施例1のロータの分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of the rotor according to the first embodiment. 実施例1の油温に応じたモータ特性切り替え処理の流れを示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a flow of a motor characteristic switching process according to the oil temperature of the first embodiment. 実施例1の第1の状態から第2の状態に切り替えるときの動作を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement when switching from the 1st state of Example 1 to a 2nd state.

〔実施例1〕
まず、実施例1の構成を説明する。
[全体構成]
図1は実施例1の電動オイルポンプの正面図、図2は図1のA-A断面図、図3は実施例1のロータの分解斜視図である。実施例1の電動オイルポンプは、アイドルストップ機能を備えた車両の自動変速機用に搭載されるポンプである。この自動変速機はベルト式無段変速機であり、エンジンにより駆動されるメインポンプを別途備えている。そして、アイドルストップ制御によるエンジンの停止時には、メインポンプによる油圧が確保できず、また、ベルト式無段変速機内の摩擦締結要素やプーリからのリーク等によって油圧が低下すると、再発進時に必要な油圧を確保するまでに時間がかかるため、運転性の低下を招く。そこで、メインポンプとは別に、エンジンの作動状態に関わらず油圧を吐出可能な電動オイルポンプを備え、摩擦締結要素やプーリからのリーク分の油圧を担保することで、エンジン再始動および再発進時の運転性を向上している。
[Example 1]
First, the configuration of the first embodiment will be described.
[overall structure]
1 is a front view of an electric oil pump according to a first embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is an exploded perspective view of a rotor according to the first embodiment. The electric oil pump according to the first embodiment is a pump mounted for an automatic transmission of a vehicle having an idle stop function. This automatic transmission is a belt-type continuously variable transmission, and is separately provided with a main pump driven by an engine. When the engine is stopped by the idle stop control, the hydraulic pressure by the main pump cannot be secured, and if the hydraulic pressure decreases due to a frictional engagement element in the belt-type continuously variable transmission or a leak from the pulley, the hydraulic pressure required for restarting Since it takes time to secure the operability, drivability is reduced. Therefore, in addition to the main pump, an electric oil pump that can discharge hydraulic pressure regardless of the operating state of the engine is equipped, and by ensuring the hydraulic pressure corresponding to the leakage from the frictional engagement elements and pulleys, the engine can be restarted and restarted. Improved drivability.

実施例1の電動オイルポンプは、外歯を有するポンプロータ1と内歯を有するアウタロータ2とから構成されるオイルポンプ3と、ポンプロータ1に接続されたモータロータ4とステータ5とから構成される電動モータ6とを有する。これらオイルポンプ3および電動モータ6は、センターハウジング7に収容される。以下、説明のため、電動オイルポンプの軸心(ロータ駆動軸9)が延びる方向にx軸を設け、オイルポンプ3に対し電動モータ6の側を正方向とする。
センターハウジング7は、x軸方向両側に向けて両端において開口を有し、x軸負方向側の開口内周にアウタロータ2を回転可能に収装する筒状のポンプ収容部7aが形成され、x軸正方向側の開口内周においてモータロータ4およびステータ5を収容するモータ収容部7bが形成され、さらにモータ収容部7bよりもx軸正方向側には、フランジ状のブラケット7cが形成されている。ブラケット7cには、自動変速機に固定するためのボルト(不図示)を貫通させる3つのボルト穴7eが形成されている。
センターハウジング7には、ポンプ収容部7aとモータ収容部7bとの間を画成する隔壁7dが設けられている。また、センターハウジング7のx軸正方向側には、ステータ5を支持するリアハウジング8が他方の開口を塞ぐように取り付けられている。リアハウジング8には、ロータ駆動軸9を回転可能に支持する円筒状支持部8aが設けられている。なお、隔壁7dとロータ駆動軸9との間には図外のシール部材が介装されているため、モータ収容部7bは乾燥室、ポンプ収容部7aの内部およびポンプ外周は湿室として構成される。リアハウジング8には、ロータ駆動軸9の回転位置を検出する第1回転センサ13のホールIC13aが取り付けられている。ホールIC13aは、ロータ駆動軸9のx軸正方向端に固定されたセンサマグネット13bの径方向外側に対向配置されている。
The electric oil pump according to the first embodiment includes an oil pump 3 including a pump rotor 1 having external teeth and an outer rotor 2 having internal teeth, a motor rotor 4 connected to the pump rotor 1, and a stator 5. And an electric motor 6. The oil pump 3 and the electric motor 6 are accommodated in the center housing 7. Hereinafter, for the sake of explanation, the x-axis is provided in the direction in which the shaft center (rotor drive shaft 9) of the electric oil pump extends, and the electric motor 6 side with respect to the oil pump 3 is the forward direction.
The center housing 7 has openings at both ends toward both sides in the x-axis direction, and a cylindrical pump housing portion 7a that rotatably accommodates the outer rotor 2 is formed on the inner periphery of the opening on the x-axis negative direction side. A motor accommodating portion 7b that accommodates the motor rotor 4 and the stator 5 is formed on the inner periphery of the opening on the axial positive direction side, and a flange-like bracket 7c is formed on the positive side in the x-axis direction relative to the motor accommodating portion 7b. . The bracket 7c is formed with three bolt holes 7e through which bolts (not shown) for fixing to the automatic transmission are passed.
The center housing 7 is provided with a partition wall 7d that defines a space between the pump housing portion 7a and the motor housing portion 7b. A rear housing 8 that supports the stator 5 is attached to the center housing 7 on the positive side in the x-axis direction so as to close the other opening. The rear housing 8 is provided with a cylindrical support portion 8a that rotatably supports the rotor drive shaft 9. Since a seal member (not shown) is interposed between the partition wall 7d and the rotor drive shaft 9, the motor housing portion 7b is configured as a drying chamber, and the inside of the pump housing portion 7a and the outer periphery of the pump are configured as a wet chamber. The The rear housing 8 is provided with a Hall IC 13a of a first rotation sensor 13 that detects the rotational position of the rotor drive shaft 9. The Hall IC 13a is disposed to face the outside in the radial direction of the sensor magnet 13b fixed to the x-axis positive direction end of the rotor drive shaft 9.

[オイルポンプの構成]
ポンプカバー10は、オイルポンプ3の吐出領域と連通する円筒状に延在された吐出ポート11と、オイルポンプ3の吸入領域と連通する吸入ポート12と、を有する。ポンプカバー10は、センターハウジング7に対し3つのボルト10aによって締め付け固定される。
オイルポンプ3は、例えば、外歯数Nr=12を備えたポンプロータ1と、内歯数が13のアウタロータ2とを有する。ポンプロータ1は、ロータ駆動軸9と相対回転不能に嵌合する。
[Configuration of oil pump]
The pump cover 10 includes a discharge port 11 that extends in a cylindrical shape that communicates with a discharge region of the oil pump 3, and a suction port 12 that communicates with a suction region of the oil pump 3. The pump cover 10 is fastened and fixed to the center housing 7 by three bolts 10a.
The oil pump 3 includes, for example, a pump rotor 1 having an external number of teeth Nr = 12 and an outer rotor 2 having an internal number of teeth of 13. The pump rotor 1 is fitted to the rotor drive shaft 9 so as not to be relatively rotatable.

[電動モータの構成]
ステータ5は、ステータコア5aを有し、ステータコア5aに形成された9つのティースにそれぞれコイル5bが巻回されてスロットを形成している。
モータロータ4は、第1ロータコア21と、第1マグネット22と、第2ロータコア23と、第2マグネット24と、を主要な構成とする。
第1ロータコア21は磁性体であり、鉄系金属材料で形成されている。第1ロータコア21は、ロータ駆動軸9と相対回転不能に嵌合し、x軸正方向側に開口する有底円筒状に形成されている。第1ロータコア21の内部には、x軸負方向側に小径部21a、x軸正方向側に大径部21bが形成されている。小径部21aと大径部21bは、x軸直交方向に延びる段差面21cで接続されている。
第1マグネット22は、円筒状の永久磁石(リング磁石)であり、周方向にN極とS極が交互に着磁された4つの磁極を有する界磁石である。第1マグネット22は、第1ロータコア21の小径部21a内周面に固定されている。
第2ロータコア23は磁性体であり、鉄系金属材料で形成されている。第2ロータコア23は、x軸方向両端に開口を有する円筒状に形成され、第1ロータコア21の大径部21bに、第1ロータコア21に対して相対回転可能、かつ、x軸方向移動可能に収容されている。第2ロータコア23のx軸負方向側開口の内周面とステータ5との径方向隙間は、第1マグネット22と同一に設定されている。
第2マグネット24は、円筒状の永久磁石(リング磁石)であり、周方向にN極とS極が交互に着磁された4つの磁極を有する界磁石である。第2マグネット24は、第2ロータコア23の内周面に固定されている。第2マグネット24の径方向位置は、第1マグネット22と同一に設定されている。また、第2マグネット24のステータ5との径方向エアギャップ(ラジアルエアギャップ)は、第1マグネット22のステータ5との径方向エアギャップと同一に設定されている。
ステータ5には、第2マグネット24の回転位置を検出する第2回転センサ14のホールIC14aが取り付けられている。ホールIC14aは、第2マグネット24のx軸正方向側に対向配置されている。
[Configuration of electric motor]
The stator 5 has a stator core 5a, and coils 5b are wound around nine teeth formed on the stator core 5a to form slots.
The motor rotor 4 includes a first rotor core 21, a first magnet 22, a second rotor core 23, and a second magnet 24 as main components.
The first rotor core 21 is a magnetic body and is made of an iron-based metal material. The first rotor core 21 is fitted into the rotor drive shaft 9 so as not to rotate relative to the rotor drive shaft 9, and is formed in a bottomed cylindrical shape that opens to the x-axis positive direction side. Inside the first rotor core 21, a small-diameter portion 21a is formed on the x-axis negative direction side, and a large-diameter portion 21b is formed on the x-axis positive direction side. The small diameter portion 21a and the large diameter portion 21b are connected by a step surface 21c extending in the x-axis orthogonal direction.
The first magnet 22 is a cylindrical permanent magnet (ring magnet), and is a field magnet having four magnetic poles in which N poles and S poles are alternately magnetized in the circumferential direction. The first magnet 22 is fixed to the inner peripheral surface of the small diameter portion 21 a of the first rotor core 21.
The second rotor core 23 is a magnetic body and is made of an iron-based metal material. The second rotor core 23 is formed in a cylindrical shape having openings at both ends in the x-axis direction. The large-diameter portion 21b of the first rotor core 21 is rotatable relative to the first rotor core 21 and is movable in the x-axis direction. Contained. The radial clearance between the inner peripheral surface of the second rotor core 23 on the x-axis negative direction side opening and the stator 5 is set to be the same as that of the first magnet 22.
The second magnet 24 is a cylindrical permanent magnet (ring magnet), and is a field magnet having four magnetic poles in which N poles and S poles are alternately magnetized in the circumferential direction. The second magnet 24 is fixed to the inner peripheral surface of the second rotor core 23. The radial position of the second magnet 24 is set to be the same as that of the first magnet 22. The radial air gap (radial air gap) between the second magnet 24 and the stator 5 is set to be the same as the radial air gap between the first magnet 22 and the stator 5.
The stator 5 is attached with a Hall IC 14a of a second rotation sensor 14 for detecting the rotational position of the second magnet 24. The Hall IC 14a is disposed opposite to the positive side of the second magnet 24 in the x-axis direction.

[ラチェット機構の構成]
第1ロータコア21と第2ロータコア23との間には、第1ロータコア21に対する第2ロータコア23の相対回転をオイルポンプ駆動時の回転方向(正転方向)と反対方向(逆転方向)のみに制限するラチェット機構25が設けられている。
ラチェット機構25は、第2ロータコア23の底面23aに設けられたラチェット爪26と、第1ロータコア21の段差面21cに設けられたラチェット溝27と、第2ロータコア23を第1ロータコア21の方向に付勢する付勢手段としてのコイルスプリング28と、を有する。
図3に示すように、ラチェット爪26は、鋸歯状の周方向形状を有し、底面23aの周方向等間隔で8つ設けられている。また、ラチェット溝27は、ラチェット爪26と対応する位置に設けられ、ラチェット爪26の形状に沿って形成されている。
コイルスプリング28は、第1ロータコア21のx軸正方向端に固定されたコイル収容部29内に、所定のセット荷重を付加された状態で設けられ、第2ロータコア23をx軸負方向に付勢する。第2ロータコア23の底面23aは、コイルスプリング28のx軸負方向への付勢力により、第1ロータコア21の段差面21cに常時押し付けられる。
[Configuration of ratchet mechanism]
Between the first rotor core 21 and the second rotor core 23, the relative rotation of the second rotor core 23 with respect to the first rotor core 21 is limited only to the direction opposite to the rotation direction (forward rotation direction) when driving the oil pump (reverse rotation direction). A ratchet mechanism 25 is provided.
The ratchet mechanism 25 includes a ratchet claw 26 provided on the bottom surface 23 a of the second rotor core 23, a ratchet groove 27 provided on the step surface 21 c of the first rotor core 21, and the second rotor core 23 in the direction of the first rotor core 21. And a coil spring 28 as a biasing means for biasing.
As shown in FIG. 3, the ratchet claws 26 have a serrated circumferential shape, and are provided at eight equal intervals in the circumferential direction of the bottom surface 23a. The ratchet groove 27 is provided at a position corresponding to the ratchet claw 26 and is formed along the shape of the ratchet claw 26.
The coil spring 28 is provided in a state where a predetermined set load is applied in a coil housing portion 29 fixed to the positive end of the first rotor core 21 in the x-axis direction, and attaches the second rotor core 23 in the negative direction of the x-axis. Rush. The bottom surface 23a of the second rotor core 23 is always pressed against the step surface 21c of the first rotor core 21 by the urging force of the coil spring 28 in the negative x-axis direction.

[油温に応じたモータ特性の切り替え処理]
実施例1では、自動変速機の油温に応じたモータ特性(回転−トルク特性)の切り替えの実現を目的とし、以下に示すようなモータ特性切り替え処理を実施する。
図4は、実施例1の油温に応じたモータ特性切り替え処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
ステップS1では、自動変速機の油温を検知する。
ステップS2では、ステップS1で検知した油温が所定の高温判定値よりも大きいか否かを判定し、YESの場合はステップS3へ進み、NOの場合はステップS4へ進む。
ステップS3では、モータロータ4が第2の状態であるか否かを判定し、YESの場合はステップS7へ進み、NOの場合はステップS5へ進む。ここで、第2の状態とは、第1マグネット22と第2マグネット24の同一極性の磁極領域が周方向に45°(ラチェット機構25の送り角度)ずれた2段の段スキュー状態とする。また、モータロータ4の状態判定は、第1回転センサ13により検出されたロータ駆動軸9の回転位置、すなわち、第1マグネット22の回転位置と、第2回転センサ14により検出された第2マグネット24の回転位置とから判定可能である。
ステップS4では、モータロータ4が第1の状態であるか否かを判定し、YESの場合はステップS7へ進み、NOの場合はステップS6へ進む。ここで、第1の状態とは、第1マグネット22と第2マグネット24の同一極性の磁極領域が周方向に一致したスキュー無し状態とする。
ステップS5では、電動モータ6に対し、ロータ駆動軸9の逆転方向への回転加速度が所定値を超えるような指令を一時的に与えることで、第2ロータコア23の第1ロータコア21に対する相対位置をラチェット機構25の送り角度45°だけ変化させ、モータロータ4を第1の状態から第2の状態へ切り替える。
ステップS6では、電動モータ6に対し、ロータ駆動軸9の逆転方向への回転加速度が所定値を超えるような指令を一時的に与えることで、第2ロータコア23の第1ロータコア21に対する相対位置をラチェット機構25の送り角度45°だけ変化させ、モータロータ4を第2の状態から第1の状態へ切り替える。
ステップS7では、電動モータ6に対し、自動変速機の入力回転数、レンジ、油温、車速等のパラメータに基づき、ロータ駆動軸9を正転方向に回転させる指令を与え、オイルポンプ3によるオイルの吸入、吐出を行う。
[Motor characteristic switching process according to oil temperature]
In the first embodiment, for the purpose of realizing the switching of the motor characteristics (rotation-torque characteristics) according to the oil temperature of the automatic transmission, the following motor characteristics switching process is performed.
FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the motor characteristic switching process according to the oil temperature of the first embodiment, and each step will be described below.
In step S1, the oil temperature of the automatic transmission is detected.
In step S2, it is determined whether or not the oil temperature detected in step S1 is higher than a predetermined high temperature determination value. If YES, the process proceeds to step S3, and if NO, the process proceeds to step S4.
In step S3, it is determined whether or not the motor rotor 4 is in the second state. If YES, the process proceeds to step S7, and if NO, the process proceeds to step S5. Here, the second state is a two-step skew state in which the magnetic pole regions of the same polarity of the first magnet 22 and the second magnet 24 are shifted by 45 ° (feed angle of the ratchet mechanism 25) in the circumferential direction. The state determination of the motor rotor 4 is performed by determining the rotational position of the rotor drive shaft 9 detected by the first rotation sensor 13, that is, the rotational position of the first magnet 22 and the second magnet 24 detected by the second rotation sensor 14. It can be determined from the rotational position of
In step S4, it is determined whether or not the motor rotor 4 is in the first state. If YES, the process proceeds to step S7, and if NO, the process proceeds to step S6. Here, the first state is a no-skew state in which the same polarity magnetic pole regions of the first magnet 22 and the second magnet 24 are aligned in the circumferential direction.
In step S5, the relative position of the second rotor core 23 relative to the first rotor core 21 is determined by temporarily giving a command to the electric motor 6 such that the rotational acceleration in the reverse direction of the rotor drive shaft 9 exceeds a predetermined value. By changing the feed angle of the ratchet mechanism 25 by 45 °, the motor rotor 4 is switched from the first state to the second state.
In step S6, the relative position of the second rotor core 23 relative to the first rotor core 21 is determined by temporarily giving a command to the electric motor 6 such that the rotational acceleration in the reverse direction of the rotor drive shaft 9 exceeds a predetermined value. By changing the feed angle of the ratchet mechanism 25 by 45 °, the motor rotor 4 is switched from the second state to the first state.
In step S7, a command for rotating the rotor drive shaft 9 in the forward rotation direction is given to the electric motor 6 based on parameters such as the input rotation speed, range, oil temperature, and vehicle speed of the automatic transmission, and the oil pump 3 Inhalation and discharge.

次に、作用を説明する。
[ラチェット機構の動作]
ロータ駆動軸9を正転方向に回転させた場合、ラチェット爪26はラチェット溝27と係合し、第2ロータコア23は第1ロータコア21と一体に回転する。これにより、第1の状態または第2の状態を維持した状態、すなわち、電動モータ6のモータ特性を一定に維持した状態で、オイルポンプ3によるオイルの吸入、吐出を行うことができる。
また、ロータ駆動軸9を逆転方向に回転させた場合、ラチェット爪26とラチェット溝27との係合は解除されるものの、段差面21cと底面23aとの間には、コイルスプリング28の付勢力による摩擦力が付与されているため、第1ロータコア21の回転加速度が所定値以下であって、第2ロータコア23に作用する慣性力が段差面21cと底面23aとの間に作用する摩擦力以下である場合、第2ロータコア23は第1ロータコア21に連れ回る。
一方、第1ロータコア21に所定値を超える回転加速度を一時的に与えた場合、第2ロータコア23に作用する慣性力が段差面21cと底面23aとの間に作用する摩擦力を上回ることで、ラチェット爪26はラチェット溝27から脱出し、第1ロータコア21は第2ロータコア23に対して相対回転し、第1ロータコア21の回転加速度が所定値以下となったとき、ラチェット爪26とラチェット溝27とが再び係合し、第1ロータコア21に対する第2ロータコア23の位置決めがなされる。これにより、第2ロータコア23の第1ロータコア21に対する相対位置をラチェット機構25の送り角度45°だけ変化させることができる。
Next, the operation will be described.
[Ratchet mechanism operation]
When the rotor drive shaft 9 is rotated in the forward direction, the ratchet pawl 26 is engaged with the ratchet groove 27 and the second rotor core 23 rotates integrally with the first rotor core 21. As a result, the oil pump 3 can suck and discharge oil in a state where the first state or the second state is maintained, that is, in a state where the motor characteristics of the electric motor 6 are maintained constant.
When the rotor drive shaft 9 is rotated in the reverse direction, the engagement between the ratchet pawl 26 and the ratchet groove 27 is released, but the biasing force of the coil spring 28 is between the step surface 21c and the bottom surface 23a. Therefore, the rotational acceleration of the first rotor core 21 is less than a predetermined value, and the inertial force acting on the second rotor core 23 is less than the friction force acting between the step surface 21c and the bottom surface 23a. , The second rotor core 23 is rotated around the first rotor core 21.
On the other hand, when a rotational acceleration exceeding a predetermined value is temporarily applied to the first rotor core 21, the inertial force acting on the second rotor core 23 exceeds the frictional force acting between the step surface 21c and the bottom surface 23a. The ratchet pawl 26 escapes from the ratchet groove 27, and the first rotor core 21 rotates relative to the second rotor core 23. When the rotational acceleration of the first rotor core 21 falls below a predetermined value, the ratchet pawl 26 and the ratchet groove 27 And the second rotor core 23 are positioned with respect to the first rotor core 21. Thereby, the relative position of the second rotor core 23 with respect to the first rotor core 21 can be changed by a feed angle of 45 ° of the ratchet mechanism 25.

[モータ特性の切り替え]
ラチェット機構25の送り角度は45°であり、第1マグネット22および第2マグネット24の磁極のピッチは90°であるため、第2ロータコア23が第1ロータコア21に対して45°相対回転する毎に、スキュー無し状態(第1の状態)と2段の段スキュー状態(第2の状態)とが切り替えられる。
図5(a)は第1マグネット22と第2マグネット24のS極、N極の位置が周方向に一致した第1の状態を示す。オイルポンプ3による自動変速機への油圧の供給は、常にロータ駆動軸9を正転方向に回転させることで行われる。そして、第1の状態から第2の状態に切り替える場合は、図5(b)のようにロータ駆動軸9に対し所定値を超える逆転方向への回転加速度を一時的に与えることで、第1ロータコア21が第2ロータコア23に対して45°相対回転し、図5(c)のような第1マグネット22と第2マグネット24のS極、N極の位置が周方向に45°ずれた第2の状態が得られる。なお、第2の状態から第1の状態への切り替えも上記と同様である。
ここで、スキュー無し状態は、段スキュー状態と比較してより高トルク低回転での運転が可能である。一方、段スキュー状態は、スキュー無し状態と比較してより高回転低トルクでの運転が可能である。つまり、実施例1の電動モータ6は、汎用性の高いSPMモータを用いつつ、第1の状態で得られる高トルク低回転型のモータ特性と、第2の状態で得られる高回転低トルク型のモータ特性との切り替えを実現できる。
[Switching motor characteristics]
Since the feed angle of the ratchet mechanism 25 is 45 ° and the pitch of the magnetic poles of the first magnet 22 and the second magnet 24 is 90 °, each time the second rotor core 23 rotates 45 ° relative to the first rotor core 21. In addition, a skew-free state (first state) and a two-stage skew state (second state) are switched.
FIG. 5A shows a first state in which the positions of the S pole and the N pole of the first magnet 22 and the second magnet 24 coincide with each other in the circumferential direction. The oil pressure supplied to the automatic transmission by the oil pump 3 is always performed by rotating the rotor drive shaft 9 in the forward rotation direction. When switching from the first state to the second state, as shown in FIG. 5 (b), the rotational acceleration in the reverse rotation direction exceeding the predetermined value is temporarily applied to the rotor drive shaft 9, whereby the first The rotor core 21 rotates 45 ° relative to the second rotor core 23, and the positions of the S and N poles of the first magnet 22 and the second magnet 24 as shown in FIG. Two states are obtained. Note that switching from the second state to the first state is the same as described above.
Here, the no-skew state can be operated at a higher torque and lower rotation than the step skew state. On the other hand, the stage skew state can be operated with higher rotation and lower torque than the no skew state. That is, the electric motor 6 of the first embodiment uses a highly versatile SPM motor, and the high-torque low-rotation type motor characteristics obtained in the first state and the high-rotation low-torque type obtained in the second state. Can be switched to other motor characteristics.

[油温に応じたモータ特性切り替え作用]
自動変速機用として車両に搭載される電動オイルポンプは、自動変速機の油温が高いほど必要なポンプ吐出量は増大するため、高温時は回転数の高いモータが求められる。一方、油温が低いほど必要なポンプ吐出量は減少するもののオイル粘度が大きくなるため、低温時はトルクの大きなモータが求められる。ここで、ロータの内部に永久磁石を埋め込んだ構造を持つ回転界磁形式の同期モータ(IPMモータ)では、高温時に弱め界磁制御を行うことで、高トルク低回転型のモータ特性と高回転低トルク型のモータ特性との切り替えが可能であるが、実施例1の電動モータ6ようにロータの表面に磁石を張り合わせた形状を持つ回転界磁形式の同期モータ(SPMモータ)では、弱め界磁制御の効果が微小であるため、所望の性能が得られない。
これに対し、実施例1では、低温時は第1マグネット22と第2マグネット24をスキュー無し状態としてオイルポンプ3を作動させ、高温時は第1マグネット22と第2マグネット24を段スキュー状態としてオイルポンプ3を作動させる。これにより、高温判定値以下の油温領域において同等性能の電動モータと比較して、高温側で高回転化、低騒音化が可能である。また、基準温度を超える油温領域において同等性能の電動モータと比較して、低温側で高トルク化が可能である。
すなわち、実施例1では、低温時には、高トルク低回転型のモータ特性とすることで、オイル粘度が高い低温時であってもポンプ性能を維持できる。また、高温時には、高回転低トルク型のモータ特性とすることで、必要なポンプ吐出量を確保できると共に、コギングトルクの低減による低騒音化を図ることができる。
[Motor characteristic switching action according to oil temperature]
An electric oil pump mounted on a vehicle for use in an automatic transmission requires a motor having a high rotational speed at high temperatures because the required pump discharge increases as the oil temperature of the automatic transmission increases. On the other hand, the lower the oil temperature, the smaller the required pump discharge amount, but the greater the oil viscosity. Therefore, a motor with a large torque is required at low temperatures. Here, in a rotating field type synchronous motor (IPM motor) having a structure in which a permanent magnet is embedded in the rotor, high-torque low-rotation type motor characteristics and high-rotation low-torque are achieved by performing field-weakening control at high temperatures. The motor characteristics of the mold can be switched, but the effect of field-weakening control can be achieved with a rotary field type synchronous motor (SPM motor) having a shape in which a magnet is laminated on the surface of the rotor as in the electric motor 6 of the first embodiment. Is small, the desired performance cannot be obtained.
On the other hand, in the first embodiment, the oil pump 3 is operated with the first magnet 22 and the second magnet 24 without skew at a low temperature, and the first magnet 22 and the second magnet 24 with a step skew state at a high temperature. The oil pump 3 is activated. Thereby, compared with the electric motor of equivalent performance in the oil temperature range below the high temperature determination value, higher rotation and lower noise can be achieved on the high temperature side. Further, in the oil temperature range exceeding the reference temperature, it is possible to increase the torque on the low temperature side as compared with the electric motor having the same performance.
That is, in Example 1, the pump performance can be maintained even at a low temperature when the oil viscosity is high by setting the motor characteristics of a high torque low rotation type at a low temperature. In addition, at high temperatures, the high-rotation low-torque motor characteristics can be used to ensure the necessary pump discharge amount and to reduce noise by reducing the cogging torque.

実施例1にあっては、以下の効果を奏する。
(1) ロータ駆動軸9と一体に設けられ、複数の磁極を有する永久磁石が取り付けられたモータロータ4と、永久磁石と対向配置され、複数のスロットを有するステータ5と、を有する電動モータ6であって、モータロータ4は、ロータ駆動軸9と一体に回転する第1ロータコア21と、第1ロータコア21に取り付けられ、複数の磁極を有する第1マグネット22と、第1ロータコア21の軸方向一方に配置され、第1ロータコア21と相対回転可能な第2ロータコア23と、第2ロータコア23の第1マグネット22と同一の径方向位置に取り付けられ、第1マグネット22と同数の磁極を有する第2マグネット24と、第1ロータコア21と第2ロータコア23との間に介装され、第1ロータコア21に対する第2ロータコア23の相対回転を逆転方向に制限するラチェット機構25)と、を備えた。
よって、汎用性の高いSPMモータを用いつつ、第1マグネット22と第2マグネット24の同一極性の磁極領域が周方向に一致した第1の状態(スキュー無し状態)で得られる高トルク低回転型のモータ特性と、第1マグネット22と第2マグネット24の同一極性の磁極領域が周方向にずれた第2の状態(段スキュー状態)で得られる高回転低トルク型のモータ特性との切り替えを実現できる。
Example 1 has the following effects.
(1) An electric motor 6 having a motor rotor 4 provided integrally with a rotor drive shaft 9 and provided with a permanent magnet having a plurality of magnetic poles, and a stator 5 disposed opposite to the permanent magnet and having a plurality of slots. The motor rotor 4 includes a first rotor core 21 that rotates integrally with the rotor drive shaft 9, a first magnet 22 that is attached to the first rotor core 21 and has a plurality of magnetic poles, and one axial direction of the first rotor core 21. A second rotor core 23 disposed and rotatable relative to the first rotor core 21, and a second magnet attached to the same radial position as the first magnet 22 of the second rotor core 23 and having the same number of magnetic poles as the first magnet 22. 24, and a ratchet mechanism 25) interposed between the first rotor core 21 and the second rotor core 23 to limit the relative rotation of the second rotor core 23 with respect to the first rotor core 21 in the reverse rotation direction. Prepared.
Therefore, while using a highly versatile SPM motor, a high torque low rotation type that can be obtained in the first state (no skew state) in which the magnetic pole regions of the same polarity of the first magnet 22 and the second magnet 24 are aligned in the circumferential direction. Switching between the motor characteristics of the high rotation speed and low torque motor characteristics obtained in the second state (step skew state) in which the magnetic pole regions of the same polarity of the first magnet 22 and the second magnet 24 are displaced in the circumferential direction. realizable.

(2) 第2ロータコア23を、第1ロータコア21に対して軸方向相対移動可能に設け、ラチェット機構25は、第2ロータコア23の一方の周方向に沿って設けられた複数のラチェット爪26と、ラチェット爪26と対向して第1ロータコア21の周方向に沿って設けられ、ラチェット爪26と一方向で噛み合う複数のラチェット溝27と、第2ロータコア23を第1ロータコア21の方向に付勢するコイルスプリング28と、を有する。
よって、簡単な構造でもって、第1の状態と第2の状態とを切り替え可能なラチェット機構を実現できる。
また、段差面21cと底面23aとの間には、コイルスプリング28の付勢力による摩擦力が常時作用するため、オイルポンプ作動時にロータ駆動軸9が減速した場合であっても、第2ロータコア23に作用する慣性力により第1ロータコア21と第2ロータコア23とが相対回転するのを抑制できる。つまり、オイルポンプ作動時に第1の状態と第2の状態との予期せぬ切り替えが生じるのを抑制できる。
(3) 電動モータ6により駆動され、車両の変速機にオイルを供給する電動オイルポンプであって、電動モータ6として、(1),(2)に記載の電動モータ6を適用し、オイルの温度が所定の高温判定値以下である場合には、第1マグネット22と第2マグネット24の同一極性の磁極領域が周方向に一致した第1の状態で、ロータ駆動軸9を正転方向に回転させてオイルポンプ3を作動し、オイルの温度が高温判定値を超える場合には、第1マグネット22と第2マグネット24の同一極性の磁極領域が周方向にずれた第2の状態で、ロータ駆動軸9を正転方向に回転させてオイルポンプ3を作動する。
よって、オイル粘度が高い低温時であってもポンプ性能を維持できると共に、必要なポンプ吐出量が増大する高温時であっても所望のポンプ吐出量を確保できる。また、高回転時の騒音を抑制できる。
(2) The second rotor core 23 is provided so as to be axially movable relative to the first rotor core 21, and the ratchet mechanism 25 includes a plurality of ratchet claws 26 provided along one circumferential direction of the second rotor core 23. A plurality of ratchet grooves 27 that are provided along the circumferential direction of the first rotor core 21 so as to face the ratchet pawls 26 and mesh with the ratchet pawls 26 in one direction, and urge the second rotor core 23 in the direction of the first rotor core 21. A coil spring 28.
Therefore, a ratchet mechanism capable of switching between the first state and the second state can be realized with a simple structure.
Further, since the frictional force due to the urging force of the coil spring 28 always acts between the stepped surface 21c and the bottom surface 23a, even if the rotor drive shaft 9 decelerates during operation of the oil pump, the second rotor core 23 Relative rotation of the first rotor core 21 and the second rotor core 23 can be suppressed by the inertial force acting on the. That is, it is possible to suppress an unexpected switching between the first state and the second state when the oil pump is operated.
(3) An electric oil pump that is driven by the electric motor 6 and supplies oil to the transmission of the vehicle. The electric motor 6 described in (1) and (2) is applied as the electric motor 6, and the oil When the temperature is equal to or lower than a predetermined high temperature judgment value, the rotor drive shaft 9 is moved in the forward rotation direction in the first state where the magnetic pole regions of the same polarity of the first magnet 22 and the second magnet 24 coincide with the circumferential direction. When the oil pump 3 is rotated and the oil temperature exceeds the high temperature judgment value, the magnetic pole regions of the same polarity of the first magnet 22 and the second magnet 24 are shifted in the circumferential direction, The oil pump 3 is operated by rotating the rotor drive shaft 9 in the forward rotation direction.
Therefore, the pump performance can be maintained even at a low temperature when the oil viscosity is high, and a desired pump discharge amount can be secured even at a high temperature at which the required pump discharge amount increases. In addition, noise during high rotation can be suppressed.

〔他の実施例〕
以上、本発明を実施例に基づいて説明してきたが、各発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、第1永久磁石および第2永久磁石の磁束数やラチェット機構の送り角度は、第1永久磁石と第2永久磁石の同一極性の磁極領域が周方向に一致した第1の状態と、第1永久磁石と第2永久磁石の同一極性の磁極領域が周方向にずれた第2の状態とを実現できる構成であれば、任意に設定できる。
また、本発明は、電動モータを一方向に回転させて作動させる機器であれば、電動オイルポンプ以外の機器にも適用可能である。
[Other Examples]
Although the present invention has been described based on the embodiments, the specific configuration of each invention is not limited to the embodiments, and even if there is a design change or the like without departing from the scope of the invention, Included in the invention.
For example, the number of magnetic fluxes of the first permanent magnet and the second permanent magnet and the feed angle of the ratchet mechanism are the same as those in the first state in which the same polarity magnetic pole regions of the first permanent magnet and the second permanent magnet coincide with each other in the circumferential direction. Any configuration that can realize the second state in which the magnetic pole regions of the same polarity of the first permanent magnet and the second permanent magnet are displaced in the circumferential direction can be arbitrarily set.
Further, the present invention can be applied to devices other than the electric oil pump as long as the device operates by rotating the electric motor in one direction.

4 モータロータ(ロータ)
5 ステータ
6 電動モータ
21 第1ロータコア
22 第1マグネット(第1永久磁石)
23 第2ロータコア
24 第2マグネット(第2永久磁石)
25 ラチェット機構
26 ラチェット爪
27 ラチェット溝
28 コイルスプリング(付勢手段)
4 Motor rotor (rotor)
5 Stator
6 Electric motor
21 1st rotor core
22 First magnet (first permanent magnet)
23 Second rotor core
24 Second magnet (second permanent magnet)
25 Ratchet mechanism
26 Ratchet claws
27 Ratchet groove
28 Coil spring (biasing means)

Claims (2)

駆動軸と一体に設けられ、複数の磁極を有する永久磁石が取り付けられたロータと、
前記永久磁石と対向配置され、複数のスロットを有するステータと、
を有する電動モータであって、
前記ロータは、
前記駆動軸と一体に回転する第1ロータコアと、
前記第1ロータコアに取り付けられ、複数の磁極を有する第1永久磁石と、
前記第1ロータコアの軸方向一方に配置され、前記第1ロータコアと相対回転可能、かつ、前記第1ロータコアに対して軸方向相対移動可能な第2ロータコアと、
前記第2ロータコアの前記第1永久磁石と同一の径方向位置に取り付けられ、前記第1永久磁石と同数の磁極を有する第2永久磁石と、
前記第1ロータコアと前記第2ロータコアとの間に介装され、前記第1ロータコアに対する前記第2ロータコアの相対回転を一方向に制限するラチェット機構と、
を備え
前記ラチェット機構は、
前記第1ロータコアと前記第2ロータコアの一方の周方向に沿って設けられた複数のラチェット爪と、
前記ラチェット爪と対向して前記第1ロータコアと前記第2ロータコアの他方の周方向に沿って設けられ、前記ラチェット爪と一方向で噛み合う複数のラチェット溝と、
前記第2ロータコアを前記第1ロータコアの方向に付勢する付勢手段と、
を有することを特徴とする電動モータ。
A rotor provided integrally with the drive shaft, and attached with a permanent magnet having a plurality of magnetic poles;
A stator disposed opposite to the permanent magnet and having a plurality of slots;
An electric motor having
The rotor is
A first rotor core that rotates integrally with the drive shaft;
A first permanent magnet attached to the first rotor core and having a plurality of magnetic poles;
A second rotor core disposed on one axial direction of the first rotor core, rotatable relative to the first rotor core , and movable relative to the first rotor core in the axial direction ;
A second permanent magnet attached at the same radial position as the first permanent magnet of the second rotor core and having the same number of magnetic poles as the first permanent magnet;
A ratchet mechanism that is interposed between the first rotor core and the second rotor core and restricts relative rotation of the second rotor core to the first rotor core in one direction;
Equipped with a,
The ratchet mechanism is
A plurality of ratchet claws provided along one circumferential direction of the first rotor core and the second rotor core;
A plurality of ratchet grooves which are provided along the other circumferential direction of the first rotor core and the second rotor core so as to face the ratchet claws, and mesh with the ratchet claws in one direction;
Biasing means for biasing the second rotor core in the direction of the first rotor core;
An electric motor comprising:
電動モータにより駆動され、車両の変速機にオイルを供給する電動オイルポンプであって、
前記電動モータとして、請求項1に記載の電動モータを適用し、
前記オイルの温度が所定の高温判定値以下である場合には、前記第1永久磁石と前記第2永久磁石の同一極性の磁極領域が周方向に一致した第1の状態で、前記駆動軸を前記一方向に回転させてポンプを作動し、前記オイルの温度が前記高温判定値を超える場合には、前記第1永久磁石と前記第2永久磁石の同一極性の磁極領域が周方向にずれた第2の状態で、前記駆動軸を前記一方向に回転させてポンプを作動することを特徴とする電動オイルポンプ。
An electric oil pump that is driven by an electric motor and supplies oil to a vehicle transmission,
Applying the electric motor according to claim 1 as the electric motor,
When the temperature of the oil is equal to or lower than a predetermined high temperature determination value, the drive shaft is moved in a first state where magnetic pole regions of the same polarity of the first permanent magnet and the second permanent magnet coincide with each other in the circumferential direction. When the pump is operated by rotating in one direction and the temperature of the oil exceeds the high temperature determination value, the magnetic pole regions of the same polarity of the first permanent magnet and the second permanent magnet are displaced in the circumferential direction. An electric oil pump, wherein the pump is operated by rotating the drive shaft in the one direction in the second state.
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