JP5095129B2 - 電動機 - Google Patents
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Description
この場合、通常の位相変更時には開閉弁がバイパス通路を閉じており、コントローラからの位相変更の要求に応じて流路切換弁が進角側作動室と遅角側作動室に対する作動流体の給排を行う。また、例えば、進角側または遅角側の急激な位相変更の要求があったとき等には、開閉弁がバイパス通路を開き、流体供給源の作動液が、流路切換弁内とバイパス通路を通して進角側作動室または遅角側作動室に導入される。この場合、一方の作動室には作動液が大流量で流れ込み、位相が迅速に変更される。
これにより、例えば、進角側作動室に作動流体が供給され、遅角側作動室から作動流体が排出されると、ベーンが前後の差圧を受けて導入空間内を一方から他方側に相対的に移動して第1部材と第2部材が一方に相対回動する。これにより、内周側回転子は外周側回転子に対して進角方向に相対回動する。一方、遅角側作動室に作動流体が供給され、進角側作動室から作動流体が排出された場合には、ベーンがこのときの前後の差圧を受けて前記と逆方向に相対的に移動し、このとき第1部材と第2部材を介して内周側回転子が外周側回転子に対して遅角方向に相対回動する。
この場合、例えば、進角側作動室に作動流体が供給され、遅角側作動室から作動流体が排出されると、ピストンが前後の差圧を受けて導入空間内を一方から他方側に相対的に移動し、このとき、ピストンに連結されたリングギヤが軸部と筒部の間において一方から他方側に移動する。そして、リングギヤが軸部と筒部の間でこうして移動すると、リングギヤがヘリカルスプラインを介して軸部と筒部に一方側の相対回転力を付与するようになる。これにより、第1部材と第2部材が一方に相対回動し、内周側回転子は外周側回転子に対して進角方向に相対回動する。一方、遅角側作動室に作動流体が供給され、進角側作動室から作動流体が排出された場合には、ピストンがこのときの前後の差圧を受けて前記と逆方向に相対的に移動し、このとき、リングギヤがピストンと同方向に移動して軸部と筒部にヘリカルスプラインを介して前記と逆方向の相対回転力を付与するようになる。これにより、第1部材と第2部材が他方に相対回動し、内周側回転子は外周側回転子に対して遅角方向に相対回動する。
この場合、例えば、進角側作動室に作動流体が供給され、遅角側作動室から作動流体が排出されると、第1のピストンが突出する一方で第2のピストンが後退する。このとき、第1のピストンが第1の荷重伝達壁を押圧して、第1の荷重伝達壁が第1のシリンダ側から離間するとともに、第2の荷重伝達壁が第2のシリンダ側に近接し、その結果、第1部材と第2部材が一方側に相対回動する。これにより、内周側回転子は外周側回転子に対して進角方向に相対回動する。一方、遅角側作動室に作動流体が供給され、進角側作動室から作動流体が排出された場合には、第2のピストンが突出する一方で第1のピストンが後退し、第2のピストンが第2の荷重伝達壁を押圧する。これにより、第1部材と第2部材が他方側に相対回動し、内周側回転子は外周側回転子に対して遅角方向に相対回動する。
この場合、電磁弁は流体供給源からの作動流体の圧力の導入と排出を切り換えるだけであるため、比較的小さな磁力での作動が可能になり、一方、開閉弁は流体供給源から導入される圧力を基に作られた比較的大きな信号圧でもってバイパス通路を操作するようになる。
したがって、この発明によれば、回転子の位相を任意のタイミングで自由に変更することができるとともに、大型の電磁弁を用いることなく、急激な位相変更の要求にも速やかに対応することができる。よって、占有スペースの増大や製造コストの高騰を招くこともない。
したがって、この発明によれば、電磁弁をより小型化し、占有スペースの狭小化と製造コストのさらなる低減を図ることができる。
PDU41は、トランジスタのスイッチング素子がブリッジ接続されたブリッジ回路を用いてパルス幅変調(PWM)を行うPWMインバータを備えるとともに、電動機1と電気エネルギーの授受を行う高圧系のバッテリ42に接続されている。
PDU41は、電動機1の駆動時等においてコントローラ40から入力されるスイッチング指令であるゲート信号(つまり、PWM信号)に基づき、PWMインバータにおいて各相毎に対を成す各トランジスタのオン(導通)/オフ(遮断)状態を切り換えることによって、バッテリ42から供給される直流電力を3相交流電力に変換し、電動機1の固定子巻線2aへの通電を順次転流させることによって、各相の固定子巻線2aに交流のU相電流Iu、V相電流IvおよびW相電流Iwを通電する。
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。
レギュレータバルブ35は、ライン通路33の圧力を制御圧として受け、反力スプリング38とのバランスによって作動液の振り分けを行う。
また、流路切換弁37は、制御スプール37aを進退操作する電磁ソレノイド37bを有し、この電磁ソレノイド37bがコントローラ40によって制御されるようになっている。
この回転直交座標をなすdq座標は、例えば回転子ユニット3の永久磁石9による界磁極の磁束方向をd軸(界磁軸)とし、このd軸と直交する方向をq軸(トルク軸)としており、電動機1の回転位相に同期して回転している。これにより、PDU41から電動機1の各相に供給される交流信号に対する電流指令として、直流的な信号であるd軸目標電流Idcおよびq軸目標電流Iqcを与えるようになっている。
なお、界磁制御部53は、例えば電動機1の回転数NMの増大に伴う逆起電圧の増大を抑制するためにロータ23の界磁量を等価的に弱めるようにして電流位相を制御する弱め界磁制御の弱め界磁電流に対する目標値をd軸補正電流として出力する。
また、電力制御部54は、例えばバッテリ18の残容量等に応じた適宜の電力制御に応じてq軸目標電流Iqcを補正するためのq軸補正電流を出力する。
第2の位相制御部65は、変更要求判定部64で差分Δθが設定許容値の範囲から外れると判定したときに、油圧制御装置13の電磁弁48A,48B,50に制御信号(オン信号)を出力する。
まず、ステップS1において、位相指令値θcと実際の位相検出値θ0との差分Δθを読み込み、つづくステップS2において、差分Δθが上限側の位相差設定値θ1(プラスの値)よりも大きいかどうかを判定し、位相差設定値θ1よりも大きい場合にはステップS3に進み、大きくない場合にはステップS4に進む。
ステップ3に進んだ場合には、内周側回転子6が遅角方向に制御され、かつ、位相指令値θcと現在の位相との乖離幅が設定許容幅から外れる(つまり、遅角方向の位相変更要求が急激である)ため、図7に示す電磁弁50と電磁弁48Bにオン信号を出力する。これにより、レギュレータバルブ35が固定されるとともに、遅角側バイパス通路46が開かれる。
また、ステップS4に進んだ場合には、さらに差分Δθが下限側の位相差設定値θ2(マイナスの値)よりも小さいかどうかを判定し、位相差設定値θ2よりも小さい場合にはステップS5に進み、小さくない場合にはリターンする。
ステップS4に進んだ場合には、内周側回転子6が進角方向に制御され、かつ、位相指令値θcと現在の位相との乖離幅が設定許容幅から外れる(つまり、進角方向の位相変更要求が急激である)ため、図7に示す電磁弁50と電磁弁48Aにオン信号を出力する。これにより、レギュレータバルブ35が固定されるとともに、進角側バイパス通路45が開かれる。
電動機1の位相が強め界磁側に変更される場合には、コントローラ40による指令によって図7に示す流路切換弁37が制御され、ライン通路33の作動液が流路切換弁37と遅角側給排通路27を通して遅角側作動室25に供給され、進角側作動室24の作動液が進角側給排通路26と流路切換弁37を通してドレン通路36に排出される。これにより、図1〜図4に示す内周側回転子6と環状ハウジング15は、外周側回転子5とベーンロータ14に対して遅角側に相対回動し、電動機1は、両回転子5,6の永久磁石9が異極面同士で対向する強め界磁方向に位相変更される。
これらの実施形態の電動機1は、いずれも位相変更手段12の回動機構111,211の構成が第1の実施形態のものと異なっており、他の構成は第1の実施形態のものとほぼ同様とされている。したがって、第1の実施形態と同一部分には同一符号を付し、重複する部分については説明を省略するものとする。
なお、ここで説明した図9に示す実施形態においては、導入空間115を2室に隔成するピストン122がリングギヤ118と一体に形成されているが、ピストンとリングギヤは夫々別体で形成し、両者を連結部材で結合するようにしても良い。
5…外周側回転子
6…内周側回転子
9…永久磁石
12…位相変更手段
14…ベーンロータ(第1部材)
15…環状ハウジング(第2部材)
16…ドライブプレート(第1部材)
18…ベーン
23…導入空間
24…進角側作動室
25…遅角側作動室
32…オイルポンプ(流体供給源)
37…流路切換弁
45…進角側バイパス通路(バイパス通路)
46…遅角側バイパス通路(バイパス通路)
47A,47B…開閉弁
48A,48B…電磁弁
62…位相制御部(位相制御手段)
81…位相検出器
112…内筒部材(第1部材)
112a…軸部
113…外筒部材(第2部材)
113a…肉厚部(筒部)
114…ドライブプレート(第1部材)
115…導入空間
118…リングギヤ
122…ピストン
212…内側ブロック(第1部材)
213…外側ブロック(第2部材)
214…第1のシリンダ
215…第2のシリンダ
216…第1のピストン
217…第2のピストン
218…第1の荷重伝達壁
218…第2の荷重伝達壁
Claims (5)
- 円周方向に沿うように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て両者の相対的な位相を変更する位相変更手段と、を備えた電動機であって、
前記位相変更手段が、
内部に導入した作動流体の圧力によって前記内周側回転子を外周側回転子に対して進角方向に相対回動させる進角側作動室と、
内部に導入した作動流体の圧力によって前記内周側回転子を外周側回転子に対して遅角方向に相対回動させる遅角側作動室と、
前記作動流体を供給する流体供給源と、
位相変更の要求に応じて前記進角側作動室と遅角側作動室に対する作動流体の給排の振り分けを行う流路切換弁と、
前記流体供給源と進角側作動室の間と、前記流体供給源と遅角側作動室の間の少なくともいずれか一方に、前記流路切換弁を迂回するように設けられたバイパス通路と、
このバイパス通路に介装された開閉弁と、
前記相対的な位相の検出値を出力する位相検出器と、
前記相対的な位相の指令値を出力する位相制御手段と、
を備えており、
前記位相変更手段は、前記相対的な位相の前記検出値と前記指令値との差分が所定範囲から外れた際に前記開閉弁を開くことを特徴とする電動機。 - 前記外周側回転子と一体に回転する第1部材と前記内周側回転子と一体に回転する第2部材の間に作動流体の導入空間が設けられ、
前記第1部材と第2部材のうちの一方に、前記導入空間に摺動自在に配置されて前記導入空間内を2室に隔成するベーンが突設され、
前記ベーンで隔成される2室によって前記進角側作動室と遅角側作動室が構成されていることを特徴とする請求項1に記載の電動機。 - 円周方向に沿うように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て両者の相対的な位相を変更する位相変更手段と、を備えた電動機であって、
前記位相変更手段が、
内部に導入した作動流体の圧力によって前記内周側回転子を外周側回転子に対して進角方向に相対回動させる進角側作動室と、
内部に導入した作動流体の圧力によって前記内周側回転子を外周側回転子に対して遅角方向に相対回動させる遅角側作動室と、
前記作動流体を供給する流体供給源と、
位相変更の要求に応じて前記進角側作動室と遅角側作動室に対する作動流体の給排の振り分けを行う流路切換弁と、
前記流体供給源と進角側作動室の間と、前記流体供給源と遅角側作動室の間の少なくともいずれか一方に、前記流路切換弁を迂回するように設けられたバイパス通路と、
このバイパス通路に介装された開閉弁と、を備え、
前記外周側回転子と一体に回転する第1部材と前記内周側回転子と一体に回転する第2部材のうちの一方に軸部が設けられるとともに、
前記第1部材と第2部材のうちの他方に、前記軸部の外側を囲繞する筒部が設けられ、
内周面と外周面が前記軸部と筒部に夫々ヘリカルスプライン係合するリングギヤが設けられ、
前記第1部材と第2部材の間に作動流体の導入空間が設けられ、
この導入空間に摺動自在に収容されて前記導入空間内を2室に隔成するピストンが設けられるとともに、
このピストンが前記リングギヤと一体変位可能に連結され、
前記ピストンで隔成される2室によって前記進角側作動室と遅角側作動室が構成されていることを特徴とする電動機。 - 円周方向に沿うように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て両者の相対的な位相を変更する位相変更手段と、を備えた電動機であって、
前記位相変更手段が、
内部に導入した作動流体の圧力によって前記内周側回転子を外周側回転子に対して進角方向に相対回動させる進角側作動室と、
内部に導入した作動流体の圧力によって前記内周側回転子を外周側回転子に対して遅角方向に相対回動させる遅角側作動室と、
前記作動流体を供給する流体供給源と、
位相変更の要求に応じて前記進角側作動室と遅角側作動室に対する作動流体の給排の振り分けを行う流路切換弁と、
前記流体供給源と進角側作動室の間と、前記流体供給源と遅角側作動室の間の少なくともいずれか一方に、前記流路切換弁を迂回するように設けられたバイパス通路と、
このバイパス通路に介装された開閉弁と、を備え、
前記外周側回転子と一体に回転する第1部材と前記内周側回転子と一体に回転する第2部材のうちの一方に、回転軸線を中心とする円周の略接線方向に沿い互いに相反する回転方向に向く第1のシリンダと第2のシリンダが設けられるとともに、
この第1のシリンダと第2のシリンダに第1のピストンと第2のピストンが夫々進退自在に設けられ、
前記第1部材と第2部材のうちの他方に、前記両回転子の略半径方向に沿い夫々前記第1のピストンと第2のピストンの頂部に当接する第1の荷重伝達壁と第2の荷重伝達壁が設けられ、
前記第1のシリンダと第1のピストンの間と、前記第2のシリンダと第2のピストンの間で前記進角側作動室と遅角側作動室が夫々構成されていることを特徴とする電動機。 - 前記流体供給源から供給される作動流体の圧力の導入と排出を切り換えて信号圧を作る電磁弁を設け、この電磁弁で作られる信号圧によって前記開閉弁を開閉作動させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電動機。
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