JP2009268269A - Electric motor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は電動機に関し、より具体的には着磁された第1、第2の回転子を相対回転させて両者の相対回転角を示す位相を変更すると共に、位相を所定の位置で固定自在とした電動機の制御装置に関する。 The present invention relates to an electric motor. More specifically, the first and second magnetized rotors are rotated relative to each other to change the phase indicating the relative rotation angle between the two, and the phase can be fixed at a predetermined position. The present invention relates to a motor control device.
着磁された第1、第2の回転子を相対回転させて両者の相対回転角を示す位相を変更するようにした電動機の例としては、下記の特許文献1記載の技術を挙げることができる。特許文献1記載の技術にあっては、第1、第2の回転子の一方に固定されて径方向に延びる複数個の仕切壁と、他方に固定されつつ複数個の内の隣接する2個の仕切壁の間で径方向に延びるベーンとで画成されると共に、ベーンの先端に取着されたシール部材を対向する円周面に当接させてシールされる第1、第2の作動室に作動流体を給排して第1、第2の回転子を相対回転させることで、両者の相対回転角を示す位相を変更するように構成している。
ところで、この種の電動機にあっては、第1、第2回転子の着磁状態によって安定する位相位置が変化し、表面磁束が最も小さい位置で安定する特性となることがある。そのような電動機では始動時などに大きな負荷が加わるとき、安定点では必要なトルクを出力できないことから、出力可能な位相位置まで移動(回転)させる必要があるが、作動流体の温度条件によっては移動に時間を要して必要なトルクを迅速に出力できないことがある。 By the way, in this type of electric motor, the stable phase position may change depending on the magnetization state of the first and second rotors, and the characteristic may be stable at the position where the surface magnetic flux is the smallest. In such an electric motor, when a large load is applied at the time of starting, etc., it is necessary to move (rotate) to a phase position where it can be output because necessary torque cannot be output at a stable point, but depending on the temperature condition of the working fluid It may take time to move and the required torque cannot be output quickly.
また、表面磁束が最も大きい位置で安定する特性を備えるときも、始動時などにそれほど大きなトルクが必要ではない場合、安定点から中間位置あるいは弱め位相側に移動させる必要が生じることも考えられる。 Further, even when a characteristic that stabilizes at the position where the surface magnetic flux is the largest is provided, it may be necessary to move from a stable point to an intermediate position or a weaker phase side when a large torque is not required at the time of starting.
従って、この発明の目的は上記した課題を解消することにあり、着磁された第1、第2の回転子を相対回転させて両者の相対回転角を示す位相を変更すると共に、位相を所定の位置で固定自在とした電動機を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems, and the first and second magnetized rotors are rotated relative to each other to change the phase indicating the relative rotation angle between them, and the phase is set to a predetermined value. It is to provide an electric motor that can be fixed at a position.
上記の目的を達成するために、請求項1にあっては、それぞれ着磁されると共に、同一の軸線を中心に回転する第1、第2の回転子と、前記第1、第2の回転子の一方に固定されて径方向に突出する複数個の仕切壁と、前記第1、第2の回転子の他方に固定されつつ前記複数個の内の隣接する2個の仕切壁の間で前記径方向に突出するベーンとで画成されると共に、前記仕切壁とベーンの少なくともいずれかの先端に取着されたシール部材を対抗する円周面に当接させてシールされる第1、第2の作動室と、前記第1、第2の作動室に連通される第1、第2の流体路を介して流体源から作動流体を給排して前記第1、第2の回転子を前記軸線を中心として相対回転させて両者の相対回転角を示す位相を変更する位相変更機構とを備えた電動機において、前記シール部材を前記円周面に向けて付勢する付勢手段と、前記円周面に開口された凹部とを備え、よって前記シール部材を前記凹部に係合させて前記位相をその位置で固定自在とする如く構成した。
In order to achieve the above object, according to
請求項2に係る電動機にあっては、前記凹部の底部と前記流体源とを連通する凹部流体路と、前記凹部流体路と前記第1、第2の流体路のいずれかを介して前記作動流体を給排する作動流体給排手段とを備え、よって前記凹部流体路から前記作動流体を供給して前記シール部材を前記底部側から押圧すると共に、前記第1、第2の作動室に前記作動流体を給排して前記シール部材を前記凹部から離脱自在とする如く構成した。
In the electric motor according to
請求項3に係る電動機にあっては、前記作動流体給排手段は、前記電動機が停止されるとき、前記第1、第2の作動室に前記作動流体を給排して前記シール部材を前記凹部に係合させる如く構成した。 In the electric motor according to claim 3, the working fluid supply / discharge means supplies and discharges the working fluid to and from the first and second working chambers when the electric motor is stopped. It was comprised so that it might engage with a recessed part.
請求項1にあっては、それぞれ着磁されると共に、同一の軸線を中心に回転する第1、第2の回転子の一方に固定される仕切壁と、他方に固定されるベーンとで画成されると共に、仕切壁とベーンの少なくともいずれかの先端に取着されたシール部材を対向する円周面に当接させてシールされる第1、第2の作動室と、それらに連通される第1、第2の流体路を介して流体源から作動流体を給排して第1、第2の回転子を軸線を中心として相対回転させて相対回転角を示す位相を変更する位相変更機構とを備えた電動機において、シール部材を円周面に向けて付勢する付勢手段と、円周面に開口された凹部とを備え、よってシール部材を凹部に係合させて位相をその位置で固定自在とする如く構成したので、凹部を所望の位置に形成しておくことで始動時などに第1、第2の回転子をその位置に固定することが可能となり、よって始動時などに必要なトルクを迅速に出力することができる。 According to the first aspect of the present invention, the partition wall is fixed to one of the first and second rotors that are magnetized and rotated about the same axis, and the vane is fixed to the other. And a first working chamber and a second working chamber which are sealed by bringing a sealing member attached to at least one of the partition wall and the vane into contact with the opposing circumferential surfaces, and communicated with them. Phase change for changing the phase indicating the relative rotation angle by supplying and discharging the working fluid from the fluid source via the first and second fluid paths and rotating the first and second rotors relative to each other about the axis. An electric motor including a mechanism, and an urging means for urging the seal member toward the circumferential surface, and a concave portion opened in the circumferential surface. Since it is configured so that it can be fixed at a position, a recess is formed at a desired position. The first, second rotor, such as during start-up it is possible to fix its position, thus it is possible to output a torque required quickly, such as during start-up with the.
即ち、電動機が表面磁束が最も小さい位相位置で安定する特性を備えると共に、ハイブリッド車両などに搭載される場合、車両の発進時など始動時などに大きな負荷が加わるとき、安定点では必要なトルクを出力できないことから、出力可能な位相位置まで移動する必要がある。また作動油の温度条件によっては移動に時間を要して必要なトルクを迅速に出力できないことがある。しかしながら、上記の如く構成することで、始動時などに必要なトルクを迅速に出力することができる。また、構造としても簡易である。 In other words, when the electric motor has the characteristic that the surface magnetic flux is stabilized at the phase position where the surface magnetic flux is the smallest, and when it is mounted on a hybrid vehicle or the like, when a large load is applied at the start such as when starting the vehicle, the necessary torque is obtained at the stable point. Since it cannot be output, it is necessary to move to a phase position where output is possible. Also, depending on the temperature conditions of the hydraulic oil, it may take time to move and the required torque cannot be output quickly. However, by configuring as described above, it is possible to quickly output a torque necessary at the time of starting. Also, the structure is simple.
また、電動機によっては表面磁束が最も大きい位置で安定する特性を備えると共に、始動時などにそれほど大きなトルクが必要ではない場合、安定点から中間位置あるいは弱め位相側に移動させる必要が生じることも考えられるが、そのような場合にも同様の効果を得ることができる。 In addition, some motors have the characteristic of being stable at the position where the surface magnetic flux is the largest, and if not so much torque is required at the time of starting, it may be necessary to move from the stable point to the intermediate position or weaker phase side. However, the same effect can be obtained in such a case.
請求項2に係る電動機にあっては、凹部の底部と流体源とを連通する凹部流体路と、凹部流体路と第1、第2の流体路のいずれかを介して作動流体を給排する作動流体給排手段とを備え、よって凹部流体路から作動流体を供給してシール部材を底部側から押圧すると共に、第1、第2の作動室に作動流体を給排してシール部材を凹部から離脱自在とする如く構成したので、上記した効果に加え、固定が不要となったとき、シール部材を凹部から離脱させて第1、第2の回転子を速やかに相対回転させることができる。
In the electric motor according to
請求項3に係る電動機にあっては、作動流体給排手段は、電動機が停止されるとき、第1、第2の作動室に作動流体を給排してシール部材を凹部に係合させる如く構成したので、上記した効果に加え、始動時に必要なトルクを確実に出力することができる。 In the electric motor according to claim 3, when the electric motor is stopped, the working fluid supply / discharge means supplies and discharges the working fluid to and from the first and second working chambers and engages the seal member with the recess. Since it comprised, in addition to the above-mentioned effect, the torque required at the time of starting can be output reliably.
以下、添付図面に即してこの発明に係る電動機を実施するための最良の形態について説明する。 The best mode for carrying out the electric motor according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、この発明の実施例に係る電動機をハイブリッド車両に組み込んだときの構成を全体的に示す模式図、図2は図1に示す電動機の制御装置を示す概略図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration when an electric motor according to an embodiment of the present invention is incorporated in a hybrid vehicle, and FIG. 2 is a schematic diagram showing a control device for the electric motor shown in FIG.
図1において符号1はハイブリッド車両(以下「車両」という)を示し、車両1には電動機(モータ)10と内燃機関(以下「エンジン」という)12が搭載される。電動機10は、具体的にはブラシレスあるいは交流同期電動機からなる。エンジン12はガソリン噴射式火花点火式で4気筒を備え、電動機10と駆動軸14(図2に示す)で連結される。電動機10とエンジン12の出力は、変速機16に入力される。変速機16はエンジン12などの出力を変速し、車輪(駆動輪)20に伝達して車両1を走行させる。
In FIG. 1,
電動機10はエンジン12が回転するとき常に回転し、始動時には通電されてエンジン12をクランキングして始動させると共に、加速時などにも通電されてエンジン12の回転をアシスト(増速)する。電動機10は、通電されないときはエンジン12の回転に伴って空転すると共に、エンジン12への燃料供給が停止される減速時には駆動軸14の回転によって生じた運動エネルギを電気エネルギに変換して出力する回生機能を有する発電機(ジェネレータ)として機能する。
The
図2に示す如く、電動機10は、パワードライブユニット(「PDU」という)22を介してバッテリ24に接続される。PDU22はインバータを備え、バッテリ24から供給される直流電力を交流電力に変換して電動機10に供給すると共に、電動機10の回生動作によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ24に供給する。
As shown in FIG. 2, the
さらに、エンジン12の動作を制御するエンジン制御ユニット(ENGECU)26、電動機10の動作を制御するモータ制御ユニット(MOTECU)30、およびバッテリ24の充電状態SOC(State Of Charge)を算出して充放電の管理などを行うバッテリ制御ユニット(BATECU)32、ならびに変速機16の動作を制御する変速制御ユニット(T/MECU)34が設けられる。上記したENGECU26などのECU(電子制御ユニット)は全てマイクロコンピュータからなり、通信バス36を介して相互に通信自在に接続される。
Further, an engine control unit (ENGECU) 26 that controls the operation of the
ここで、電動機10について詳細に説明する。
Here, the
図3は図1などに示す電動機10の要部断面図、図4は図2などに示す電動機の位相変更機構を示す分解斜視図、図5は図2に示す回転子の磁石片の磁極の向きを示す模式図、図6は図3に示す電動機10の回転子の側面図、図7は図6と同様の回転子の側面図である。
3 is a cross-sectional view of the main part of the
図示の如く、電動機10は、円環状の固定子(ステータ)40と、その内側に収容される、同様に円環状の回転子(ロータ)42と、回転軸(回転軸線)44を備える。固定子40は鉄系材料から製作される薄板が積層(あるいは鉄系材料を鋳造)されてなると共に、3相(U,V,W相)の固定子巻線40aが配置されてなる。
As shown in the figure, the
回転子42は、外周側(第1)の回転子42aと、回転軸44を中心として相対回転自在な内周側(第2)の回転子42bからなる。回転子42a,42bは例えば焼結金属から製作される鉄心からなると共に、円周側にはそれぞれ複数組、正確には16組の細長い形状の磁石片(永久磁石)46a,46bが相互に僅かな間隔をおいて配置される。
The
より具体的には、図6あるいは図7に示す如く、外周側の回転子42aには16個の磁石片46aが磁石片46aの長手方向が回転子42aの径方向を向くように配置される一方、内周側の回転子42bには16組の磁石片46bが、磁石片46bの長手方向が回転子42aの円周方向を向き、よって磁石片46aと平面視においてコ字あるいはC字状を呈するように配置される。
More specifically, as shown in FIG. 6 or FIG. 7, 16
外周側の16個の磁石片46bはそれぞれ周(円周)方向に磁化された磁石片からなると共に、隣接する組との間では磁化方向が異なるように配置される。即ち、周方向においてN極、S極と磁化された磁石片46aの周方向における隣には、S極、N極と磁化された磁石片46aが配置され、以後も同様とされる。
The 16
内周側の16組の磁石片46bはそれぞれ厚み(半径)方向において同様に磁化された2個の磁石片からなると共に、隣接する組との間では磁化方向が異なるように配置される。即ち、外周側がN極とされた2個1組の磁石片46bの周方向における隣には、外周側がS極とされた1組2個の磁石片46bが配置され、以後も同様とされる。
The 16 sets of
図4に示す如く、回転子42には位相変更機構50が設けられる。位相変更機構50は、回転軸44にスプライン(図示せず)を介して固定されるベーンロータ52と、内周側の回転子42bの内周面に嵌合されて固定される環状ハウジング54と、ベーンロータ52を外周側の回転子42aにピン56aで固定する、一対のドライブプレート56と、それらに作動油(作動流体、より具体的には油圧)を供給する油圧機構(作動流体給排機構。後述)60からなる。
As shown in FIG. 4, the
ベーンロータ52には中央のボス部から径方向に等間隔をおいて突出する複数個(6個)のベーン52aが形成されると共に、環状ハウジング54の内部には中心側に等間隔をおいて同様に径方向に突出する複数個(6個)の仕切壁54aが形成される。
The
ベーン52aの先端にはシール部材52bが取着され、ベーン52aに対抗すると環状ハウジング54の内壁面(円周面)54bに当接して液密にシールすると共に、仕切壁54aの先端にもシール部材54cが取着され、仕切壁54aに対向するベーンロータ52のボス部の外周面(円周面)52cに当接して液密にシールする。シール部材52b,54cは、図4に示す如く、ベーン52aあるいは仕切壁54aと同程度の軸方向長さを備える。
A
環状ハウジング54は、図3に示す如く、軸方向長さ(幅)が内周側の回転子42bよりも大きく形成され、2枚のドライブプレート56に穿設された環状の溝56b(図4で図示省略)に移動自在に収容され、よって環状ハウジング54(仕切壁54a)と内周側の回転子42bは、回転軸44に回転自在に支持される。
As shown in FIG. 3, the
2枚のドライブプレート56は環状ハウジング54の両側面に摺動自在に密接させられ、環状ハウジング54の仕切壁54aとベーンロータ52のボス部の外周面との間に密閉空間を6個形成する。この密閉空間は環状ハウジング54の仕切壁54aによって二分され、進角側作動室(第1の作動室)54dと遅角側作動室(第2の作動室)54eとを形成する。ここで、「進角」(ADV)とは内周側の回転子42bを外周側の回転子42aに対して矢印ADV(図6あるいは図7)で示す電動機10の回転方向と同一の方向に、「遅角」(RTD)とはその逆方向に回転させることを意味する。
The two
進角側作動室54dと遅角側作動室54eには作動流体、具体的には非圧縮性の流体、より具体的には変速機16のATF(Automatic Transmission Fluid)あるいはエンジン12の潤滑油などの作動油(オイル)が供給される。作動油は、回転軸44からベーンロータ52に形成される2本の油路62,64を介して進角側作動室54dと遅角側作動室54eに供給される。
In the advance
油路62,64はほぼ平行しており、図3と図6に示す如く、回転軸44の軸方向に穿設された油路62a,64aと、それに連続して回転軸44の外周面に穿設された油路62b,64bと、それに連続してベーンロータ52のボス部に放射状に穿設された62c,64cからなる。油路62は進角側作動室54dに、油路64は遅角側作動室54eに接続され、後述するリザーバ(流体源)との間で作動油を給排される。
The
進角側作動室54dと遅角側作動室54eは作動油を給排されて伸縮し、よって外周側の回転子42aに固定されたベーン52aに対して仕切壁54aと一体にされた内周側の回転子42bが回転軸(回転軸線)44を中心として相対回転させられることで、外周側の回転子42aと内周側の回転子42bの間の相対回転角を示す位相が0度から180度の間で変更され、それに応じて電動機10の誘起電圧が変更される。
The advance-
図6に最遅角位置にあるときの、また図7に最進角位置にあるときの進角側作動室54dと遅角側作動室54eを示す。遅角位置にあるとき、遅角側作動室54eは作動油が供給される一方、進角側作動室54dからは作動油が排出され、図6に示す如く、最遅角位置では遅角側作動室54eは最大限度まで膨張する一方、進角側作動室54dは最大限度まで収縮する。また、進角位置にあるとき、進角側作動室54dは作動油が供給される一方、遅角側作動室54eからは作動油が排出され、図7に示す如く、最進角位置では進角側作動室54dは最大限度まで膨張する一方、遅角側作動室54eは最大限度まで収縮する。
FIG. 6 shows the advance
この実施例に係る電動機10にあっては、図5(a)に示すように、外周側の回転子42aの磁石片46aと内周側の回転子42bの磁石片46bは同極同士が対向する同極配置となる位相にあるとき、両者の合成磁束が強められる強め界磁(界磁が増加)となる(換言すれば、強め位相位置にある)。他方、図5(b)に示すように、外周側の回転子42aの磁石片46aと内周側の回転子42bの磁石片46bは異極同士が対向する対極配置となる位相にあるとき、両者の合成磁束が弱められる弱め界磁(界磁が減少)となる(換言すれば、弱め位相位置にある)。
In the
外周側の回転子42aと内周側の回転子42bの位相は、所望の合成磁束が得られるように電気角において0度から180度の間において変更可能であり、そのうち0度側を遅角側、180度側を進角側とする。図5(a)は0度のとき(最遅角位置)の磁石片46aと46bの同極配置を示し、このとき界磁が最も強められる。図5(b)は180度のとき(最進角位置)の磁石片46aと46bの対極配置を示し、このとき界磁が最も弱められる。
The phase of the
それにより電動機10の誘起電圧定数Keが変更され、電動機10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Keが増加すると、電動機10の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Keが減少すると、出力可能な最大トルクは減少し、許容回転速度は上昇する。
Thereby, the induced voltage constant Ke of the
尚、この実施例に係る電動機10は、内周側の回転子42bが外周側の回転子42aに対して最進角位置(位相180度)にあるとき、換言すれば弱め位相にあるときに安定する特性を備える。即ち、油圧を供給されないとき、回転子42は最進角位置に向けて自ら相対回転し、その位置で停止する。
In the
図8は、油路62,64を介して進角側作動室54dと遅角側作動室54eに作動油を供給する、前記した油圧機構60の油圧回路図である。
FIG. 8 is a hydraulic circuit diagram of the
図示の如く、油圧機構60は、リザーバ(タンク。流体源)60aからフィルタ60bを介して作動油を汲み上げて高圧化して油路60cに出力する油圧ポンプ60dと、油路60cを前記した油路62,64を介して進角側作動室54dと遅角側作動室54eのいずれかに切り換え自在に接続する切換弁60eと、油路60cに介挿され、切換弁60eを介して進角側作動室54dと遅角側作動室54eに供給される作動油の流量を調整する流量調整弁60fとを備える。それらの動作は前記したMOTECU(モータ制御ユニット)30で制御される。
As shown in the figure, the
切換弁60eは4ポート弁(方向切換弁)からなる。切換弁60eには、そのポートを切り換えるリニアソレノイド弁60gが接続される。リニアソレノイド弁60gは油路60cにおいて油圧ポンプ60dと切換弁60eの間に介挿され、電磁ソレノイド60g1を備え、電磁ソレノイド60g1を励磁・消磁されることで、そのスプール(弁体)は、作動油、より具体的には油圧を切換弁60eのスプール(図示せず)に作用させる第1位置と、その作動油をドレンする第2位置の間で切り換え自在である。尚、破線はレリーフバルブ系を示す。
The switching
切換弁60eは、そのスプール(弁体)が、油路60cを油路62を介して進角側作動室54dに接続して作動油を供給する一方、遅角側作動室54eをドレン側に接続して作動油を排出させる第1位置と、油路60cを油路64を介して遅角側作動室54eに接続して作動油を供給する一方、進角側作動室54dをドレン側に接続して作動油をドレン(排出)させる第2位置と、その間にあって4つのポートを閉鎖して作動油を保持する中間(中立)位置からなる3つの位置の間で切り替え自在に構成される。スプールは、スプリング60e1で第2位置に付勢される。
In the switching
具体的には、切換弁60eのスプールは、リニアソレノイド弁60gから油圧が作用されないとき、第2位置が選択されると共に、リニアソレノイド弁60gから比較的小さな油圧が作用されるとき中間位置が選択され、リニアソレノイド弁60gから大きな油圧が作用すると、第1位置が選択されるように構成される。
Specifically, the second position is selected when the hydraulic pressure is not applied from the
流量調整弁60fもリニアソレノイド弁からなり、電磁ソレノイド60f1を備えると共に、電磁ソレノイド60f1をPWM制御されることで、そのスプールは作動油が切換弁60eを介して進角側作動室54dなどに供給される第1位置と、作動油がドレンされる第2位置の間の任意な位置の間を切り換え自在に構成され、切り換えられた位置に応じた流量の作動油を油路60cに出力することで、作動油の流量を調整する。破線はレリーフバルブ系を示す。
The flow
流量調整弁60fで流量が調整された油路60cの作動油は、切換弁60eを介して進角側作動室54dあるいは遅角側作動室54eに供給される。前記した如く、進角側作動室54dは、作動油を供給されるとき、その流量に応じて膨張し、位相を最進角位置(180度)と中間位置(90度)の間の任意の位置に変更すると共に、遅角側作動室54eも、作動油を供給されるとき、その流量に応じて膨張し、位相を中間位置(90度)と最遅角位置(0度)の間の任意の位置に変更する。
The hydraulic fluid in the
図8の末尾に示す如く、油圧ポンプ60dは第2の電動機60jに接続され、第2の電動機60jによって駆動されるEOP(Electric Oil Pump。電動オイルポンプ)として構成される。第2の電動機60jはインバータ回路(INV)60kに接続される。
As shown at the end of FIG. 8, the
図1の説明に戻ると、車両1において車輪20のそれぞれの付近には車輪速センサ70が配置され、車輪20の所定回転ごとに車速を示すパルス信号を出力する。また運転席(図示せず)の床面のアクセルペダルの付近にはAP開度センサ72が配置され、運転者によるアクセルペダルの開度に応じた出力を生じると共に、電動機10の適宜位置には位相センサ74が配置され、実位相値θに応じた出力を生じる。それらセンサの出力もMOTECU30に送られる。
Returning to the description of FIG. 1, a
MOTECU30は電動機10の動作を制御すると共に、電動機10の回転数やバッテリ電圧などの運転状態および電流指令値などに応じてリニアソレノイド60gと流量調整弁60fの電磁ソレノイド60g1,60f1を励磁・消磁して位相を変更(制御)する。
The
ここで、図9と図10を参照してこの実施例に係る電動機10の特徴を説明すると、電動機10は、仕切壁54aの先端に取着されたシール部材54cをベーンロータ52のボス部の外周面52cに向けて付勢するスプリング(付勢手段)54fと、外周面52cに開口された凹部52dとを備える。図9は図6、図10は図7の部分拡大図である。
Here, the characteristics of the
この実施例に係る電動機10は最遅角位置(位相0度)にあるときに界磁が最も強められると共に、最も弱め位相側の最進角位置(位相180度)にあるときに安定する特性を備えることから、凹部52dは回転子42bが回転子42aに対して最遅角位置(位相0度)となる位置で外周面52cに穿設される(図4で凹部52dの図示を省略)。
The
MOTECU30は、遅角側作動室54eが最大限度まで膨張する一方、進角側作動室54dが最大限度まで収縮するように作動油を給排し、よってシール部材54cを凹部52dの上に位置させるように油圧機構60の動作を制御する。シール部材54cはスプリング54fによって外周面52cに向けて付勢されていることから、シール部材54cは凹部52dに係合(嵌合)する。
The
凹部52dはシール部材54cと同程度の軸方向長さを備えることから、シール部材54cは凹部52dに強固に係合し、電動機10の位相はその位置で確実に固定される。さらに、図示の如く、6個の進角側作動室54dの外周面52cには凹部52dが全て形成されると共に、6個の仕切壁54aのシール部材54cはスプリング54fによって全て外周面52cに付勢されていることから、電動機10の位相はその位置で一層確実に固定される。尚、スプリング54fはコイルスプリングであるが、リーフスプリングであっても良い。
Since the
さらに、凹部52dの底部52d1とリザーバ60aとを連通する凹部流体路80が設けられる。凹部流体路80は、前記した油路62cを分岐させて穿設される。MOTECU30は、シール部材54cを凹部52dに係合させた後、凹部流体路80から作動油を供給してシール部材54cを底部52d1の側から押圧すると共に、進角側作動室54dに作動油を供給する一方、遅角側作動室54eから作動油を排出させ、よって仕切壁54aとシール部材54cを図6などで時計回りに回転(移動)させ、シール部材54cを凹部52dから離脱させるように油圧機構60の動作を制御する。
Further, a concave
次いで図11と図12を参照して上記したMOTECU30の動作を説明する。図11はエンジン12が停止されるとき、図12はエンジン12が始動されるときに実行される制御を示すフロー・チャートである。
Next, the operation of the above-described
先ず図11を参照して説明すると、S10でエンジン制御ユニット26と通信してエンジン12のイグニション・スイッチがオフ、即ち、エンジン12が停止されたか否か判断し、否定されるときは以降の処理をスキップする。
Referring first to FIG. 11, in S10, communication with the
他方、S10で肯定されるときはS12に進み、EOP(電動油圧ポンプ)60dを駆動してシール部材54cを凹部52dに係合させる。即ち、遅角側作動室54eが最大限度まで膨張させる一方、進角側作動室54dを最大限度まで収縮させてシール部材54cを凹部52dに係合させる。次いでS14に進み、EOP60dを停止する。
On the other hand, when the result in S10 is affirmative, the program proceeds to S12, in which an EOP (electric hydraulic pump) 60d is driven to engage the
次いで図12を参照して説明すると、S100で同様にエンジン制御ユニット26と通信してエンジン12のイグニション・スイッチがオン、即ち、エンジン12が始動されたか否か判断し、否定されるときは以降の処理をスキップする。
Next, with reference to FIG. 12, similarly in S100, it communicates with the
他方、S100で肯定されるときはS102に進み、車両1の車速Vが所定車速Vref(例えば80km/h)を超えたか否か判断し、否定されるときは以降の処理をスキップする。
On the other hand, when the result in S100 is affirmative, the process proceeds to S102, in which it is determined whether or not the vehicle speed V of the
他方、S102で肯定されるときはS104に進み、シール部材54cがまだ凹部52dに係合している場合、EOP60dを駆動して係合を解除させる。即ち、凹部流体路80から作動油を供給すると共に、進角側作動室54dに作動油を供給する一方、遅角側作動室54eから作動油を排出させ、シール部材54cを凹部52dから解除(離脱)させる。次いでS106に進み、EOP60dを停止させると共に、通常の位相制御が実行、即ち、電動機10の回転数やバッテリ電圧などの運転状態などから電動機10の位相が制御される。
On the other hand, when the result in S102 is affirmative, the program proceeds to S104, and when the
尚、S102において車速に代え、モータトルク、弱め界磁電流指令値、電源電圧とモータ発生電圧の差などを用いて判断しても良い。 In S102, the determination may be made by using the motor torque, the field weakening current command value, the difference between the power supply voltage and the motor generated voltage, or the like instead of the vehicle speed.
上記した如く、この実施例にあっては、それぞれ着磁されると共に、同一の軸線(回転軸線)44を中心に回転する第1、第2の回転子(外周側の回転子42a、内周側の回転子42b)と、前記第1、第2の回転子の一方に固定されて径方向に突出する複数個(6個)の仕切壁54aと、前記第1、第2の回転子の他方に固定されつつ前記複数個の内の隣接する2個の仕切壁の間で前記径方向に突出するベーン52aとで画成されると共に、前記仕切壁54aとベーン52aの少なくともいずれか、より具体的には仕切壁54aの先端に取着されたシール部材54cを対抗する円周面(外周面)52cに当接させてシールされる第1、第2の作動室(進角側作動室54d、遅角側作動室54e)と、前記第1、第2の作動室に連通される第1、第2の流体路(油路62,64)を介して流体源(リザーバ60a)から作動流体(作動油)を給排して前記第1、第2の回転子を前記軸線44を中心として相対回転させて両者の相対回転角を示す位相を変更する位相変更機構50とを備えた電動機10において、前記シール部材54cを前記円周面に向けて付勢する付勢手段(スプリング)54fと、前記円周面に開口された凹部52dとを備え、よって前記シール部材54cを前記凹部52dに係合させて前記位相をその位置で固定自在とする如く構成したので、凹部52dを所望の位置に形成しておくことで始動時などに外周側と内周側の回転子42a,42bをその位置に固定することが可能となり、よって始動時などに必要なトルクを迅速に出力することができる。
As described above, in this embodiment, the first and second rotors (the outer
即ち、電動機10は表面磁束が最も小さい最進角位置で安定する特性を備えるため、ハイブリッド車両1に搭載される場合、車両1の発進時など始動時などに大きな負荷が加わるとき、安定点では必要なトルクを出力できないことから、出力可能な遅角位置まで移動する必要がある。また作動油の温度条件によっては移動に時間を要して必要なトルクを迅速に出力できないことがある。しかしながら、この実施例においては上記の如く構成することで、電動機10は始動時などに必要なトルクを迅速に出力することができる。また、構造としても簡易である。
That is, since the
また、この実施例に係る電動機10はそうではないが、電動機によっては表面磁束が最も大きい位置で安定する特性を備えると共に、始動時などにそれほど大きなトルクが必要ではない場合、安定点から中間位置あるいは弱め位相側に移動させる必要が生じることも考えられるが、そのような場合にも同様の効果を得ることができる。
In addition, the
さらに、前記凹部52dの底部52d1と前記流体源とを連通する凹部流体路80と、前記凹部流体路80と前記第1、第2の流体路(油路62,64)のいずれか、より具体的には油路62を介して前記作動流体(作動油)を給排する作動流体給排手段(油圧機構60、モータECU(MOTECU)30)とを備え、よって前記凹部流体路80から前記作動流体を供給して前記シール部材54cを前記底部52d1側から押圧すると共に、前記第1、第2の作動室(進角側作動室54d、遅角側作動室54e)に前記作動流体を給排して前記シール部材54cを前記凹部52dから離脱自在とする如く構成したので、上記した効果に加え、固定が不要となったとき、シール部材54cを凹部52dから離脱させて第1、第2の回転子(外周側の回転子42a、内周側の回転子42b)を速やかに相対回転させることができる。また、凹部流体路80を第1、第2の流体路(油路62,64)の一方、より具体的には油路62から分岐させて形成したので、構造も一層簡易となる。
Further, the
さらに、前記作動流体給排手段は、前記電動機10、より具体的にはエンジン12が停止されるとき、前記第1、第2の作動室(進角側作動室54d、遅角側作動室54e)に前記作動流体を給排して前記シール部材54cを前記凹部52dに係合させる如く構成したので、上記した効果に加え、始動時に必要なトルクを確実に出力することができる。
Further, the working fluid supply / discharge means is configured so that when the
尚、上記において、6個の進角側作動室54dの全てに凹部52dを穿設したが、全てに穿設しなくても良い。また、仕切壁54aのシール部材54cを係合するようにしたが、環状ハウジング54の内壁面54bに凹部を形成してベーン52aのシール部材52bをそこに係合するようにしても良い。
In the above description, the
また、パラレルハイブリッド車に搭載された電動機を例にとってこの発明に係る電動機を説明したが、この発明は、シリーズハイブリッド車に搭載された電動機、さらにはエンジンを備えない電気自動車に搭載された電動機にも妥当する。 Further, the electric motor according to the present invention has been described by taking the electric motor mounted on the parallel hybrid vehicle as an example. However, the present invention is applied to the electric motor mounted on the series hybrid vehicle, and further to the electric motor mounted on the electric vehicle not equipped with the engine. Is also valid.
また、第1、第2の回転子の少なくともいずれか、より具体的には第2の回転子42bを回転軸44で相対回転させて両者の相対回転角を示す位相θを変更するように構成したが、第1、第2の回転子の双方を相対回転させて位相を変更するようにしても良い。
In addition, at least one of the first and second rotors, more specifically, the
さらに、作動流体として作動油を例示したが、その他の流体であっても良い。 Furthermore, although the working oil has been exemplified as the working fluid, other fluids may be used.
10 電動機、12 エンジン(内燃機関)、16 変速機、22 PDU(パワードライブユニット)、30 モータ制御ユニット、40 固定子、42 回転子、42a 外周側(第1)の回転子、42b 内周側(第2)の回転子、44 回転軸(回転軸線)、46a,46b 磁石片、50 位相変更機構、52 ベーンロータ、52a ベーン、52c 外周面(円周面)、52d 凹部、54 環状ハウジング、54a 仕切壁、54c シール部材、54d 進角側作動室(第2の作動室)、54e 遅角側作動室(第1の作動室)、54f スプリング(付勢手段)、56 ドライブプレート、62,64 油路(第1、第2の流体路)、60 油圧機構、60a リザーバ(流体源)、60d 油圧ポンプ、80 凹部流体路 10 motor, 12 engine (internal combustion engine), 16 transmission, 22 PDU (power drive unit), 30 motor control unit, 40 stator, 42 rotor, 42a outer peripheral side (first) rotor, 42b inner peripheral side ( 2nd rotor, 44 rotating shaft (rotating axis), 46a, 46b magnet piece, 50 phase change mechanism, 52 vane rotor, 52a vane, 52c outer peripheral surface (circumferential surface), 52d recess, 54 annular housing, 54a partition Wall, 54c sealing member, 54d advance side working chamber (second working chamber), 54e retard side working chamber (first working chamber), 54f spring (biasing means), 56 drive plate, 62, 64 oil Path (first and second fluid paths), 60 hydraulic mechanism, 60a reservoir (fluid source), 60d hydraulic pump, 80 recessed fluid path
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