JP2008259364A - Variable field motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可変界磁モータに関するものであり、詳しくは可変界磁のための可変機構部の構成に特徴を有する可変界磁モータに関するものである。 The present invention relates to a variable field motor, and more particularly to a variable field motor characterized by the configuration of a variable mechanism for a variable field.
近年、モータの界磁を調整できるようにし、使用状況に応じた適切な回転数及びトルクが得られるようにした可変界磁モータが電気自動車に用いられている。一般的に可変界磁モータは、ステータ又はロータの一方が他方に対して移動可能に設けられ、可変機構部が当該ステータ及びロータの相対位置を変化させることによって界磁を変化させる(例えば特許文献1)。
しかしながら、従来の可変界磁モータは、図7に示すように、可変機構部がアクチュエータ100と、送りねじ101とを含んで構成され、それらがステータ及びロータからなるモータ本体と一体に設けられるため、インホイールモータとして車両に設けた場合にはばね下荷重が増加するという課題がある。またモータの構造及び車輪周りの構造も複雑となるとともに、部品点数も多いという課題がある。更に可変機構部の防塵、防水対策が困難であるという課題がある。
However, in the conventional variable field motor, as shown in FIG. 7, the variable mechanism portion is configured to include the
本発明は上記の課題を鑑みなされたものであって、インホイールモータとして使用される際に、車両のばね下荷重を低減することができ、モータ構造及び車輪周りの構造を簡潔にすることができ、部品点数を削減することができ、可変機構部の防塵、防水対策を容易にすることができる可変界磁モータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and when used as an in-wheel motor, the unsprung load of the vehicle can be reduced, and the motor structure and the structure around the wheel can be simplified. An object of the present invention is to provide a variable field motor capable of reducing the number of parts and facilitating dust prevention and waterproofing measures of the variable mechanism section.
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に係る発明は、ロータ5と、前記ロータ5に対して同軸をなし、かつ前記ロータ5の回転軸方向Aに変位自在に設けられたステータ7と、前記ステータ7を前記回転軸方向Aに変位させるステータ移動手段11・12とを有する可変界磁モータであって、前記ステータ移動手段11・12は、前記ステータ7に一端で連結された軸線方向に力を伝達する軸方向力伝達部材11と、前記軸方向力伝達部材11を介して前記ステータを前記回転軸方向Aに変位させるべく前記軸方向力伝達部材の他端を変位させる軸方向力発生手段12とを有し、前記軸方向力発生手段12は、前記ステータ7及び前記ロータ5を含むモータ本体Mから離間した位置に設けられることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 of the present invention is a stator that is coaxial with the
また、本発明の請求項2に係る発明は請求項1の発明であって、前記ステータ7を前記回転軸方向Aで前記ステータ7の変位端のいずれか一方に戻す付勢手段(リターンスプリング17)を更に有し、前記軸方向力伝達部材11はケーブルであることを特徴とする。
Further, the invention according to
請求項1の発明によれば、モータの界磁を変化させる可変機構部としてのステータ移動手段の駆動力発生部である軸方向力発生手段を、ステータ及びロータを含むモータ本体から離間した位置に設けるため、モータ本体部の重量を低減することができる。そのため、本発明によるモータをインホイールモータとして使用した場合には、ばね下重量が低減され、乗り心地や車両の走行性能が向上する。また、モータ本体部の部品点数が削減されるとともに、モータ本体の構造も簡潔化され、車体への組み付け性が向上する。また車輪周りの構造が簡潔になることから可変界磁モータの防塵及び防水対策も容易になる。 According to the first aspect of the present invention, the axial force generating means, which is the driving force generating portion of the stator moving means serving as the variable mechanism portion that changes the field of the motor, is positioned away from the motor body including the stator and the rotor. Since it is provided, the weight of the motor main body can be reduced. Therefore, when the motor according to the present invention is used as an in-wheel motor, the unsprung weight is reduced, and the riding comfort and the running performance of the vehicle are improved. In addition, the number of parts of the motor main body is reduced, the structure of the motor main body is simplified, and the ease of assembly to the vehicle body is improved. In addition, since the structure around the wheel is simplified, the dust-proof and waterproof measures of the variable field motor become easy.
請求項2の発明によれば、ステータは軸方向力発生手段によって加えられる力と抗する向きに付勢手段によって付勢されることになり、軸方向力伝達部材のたるみ等によるステータ位置の揺らぎを防止し、ステータ位置を確実に決定できるようになる。そのため、マニュアル及び自動制御時の急激なステータ移動制御にも対応してステータを所定の位置に確実に移動させることができ、装置の信頼性が向上する。
According to the invention of
また、ケーブルは迂曲可能であるため、軸方向力伝達部材をケーブルとすることにより、ステータ移動手段を種々の装置形状に対応させることができる。また、ケーブルは軽量であることからモータ本体のばね下重量も低減することができる。更に、これらの特徴から本発明を適用したモータを車載する際には、ケーブルを車体本体内で長くすることも可能であり、車体本体における軸方向力発生装置の設置位置の選択性が高くなる。 Further, since the cable can be bent, the stator moving means can be adapted to various device shapes by using the axial force transmission member as the cable. In addition, since the cable is lightweight, the unsprung weight of the motor body can be reduced. Further, when the motor to which the present invention is applied is mounted on the vehicle, it is possible to lengthen the cable in the vehicle body, and the selectivity of the installation position of the axial force generator in the vehicle body is increased. .
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、実施形態に係る可変界磁モータが適用された電気自動車の駆動輪Wの例を示す模式的断面図である。図2は、図1のX−X方向から見た側面図である。図3は実施形態に係るモータ式牽引装置を一部破断して示す部分断面図である。図4は他の実施形態に係る手動式牽引装置を一部破断して示す部分断面図である。図5は、実施形態が適用された電気自動車の駆動輪Wの例を示す模式的断面図であって、図1の実施形態が変化した後の形態を表す。図6は他の実施形態に係る可変界磁モータが適用された電気自動車の駆動輪Wの例を示す模式的断面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of drive wheels W of an electric vehicle to which the variable field motor according to the embodiment is applied. FIG. 2 is a side view seen from the XX direction of FIG. FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing the motor type traction device according to the embodiment in a partially broken view. FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a manual traction device according to another embodiment with a part thereof broken. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of the drive wheel W of the electric vehicle to which the embodiment is applied, and shows a form after the embodiment of FIG. 1 is changed. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of drive wheels W of an electric vehicle to which a variable field motor according to another embodiment is applied.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。図1に示すように、本実施形態に係る可変界磁モータは電気自動車のインホイールモータとして車体本体のナックル1に固定され電気自動車の車輪の一部を構成する。車体本体に設けられたナックル1に車輪支持板2が固定されており、車輪支持板2に固定支持軸3が突設かつ固定されている。その固定支持軸3には一対の軸受4a・4bを介してロータ5が回転軸Aに対して回転自在に支持され、固定ナット21により軸A方向に位置決めされている。ロータ5の外周部にはホイールを介して駆動輪Wが取り付けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the variable field motor according to the present embodiment is fixed to a knuckle 1 of a vehicle body as an in-wheel motor of an electric vehicle and constitutes a part of the wheel of the electric vehicle. A
ロータ5は、支持軸3と同軸に大小径のボス部5a・5bが形成されており、両ボス部5a・5b間の空間がナックル1側(車体側)に開放されている。大径ボス部5aの内周面には、周方向にN・S極を並べた複数のマグネット6が配設されている。また、両ボス部5a・5bによる空間に受容されるようにステータ7が設けられている。
The
ステータ7は、マグネット6に相対するコア部8とコア部8を支持する環状部材9とから構成される。環状部材9は環状形状を有し、外周側にコア部8が固定され、内周側はガイド軸10に軸A方向にスライド可能に支持されている。ガイド軸10は、環状形状を有し、小径ボス部5bの外周側に空隙を介して環囲するように配置され、一端を車輪支持板2に固定されている。コア部8は、環状部材9の外周に固定された複数個のステータコア8aと各ステータコア8aに巻回された電機子コイル8bとにより構成される。このようにして構成されたステータ7と上記ロータ5とによりモータ本体Mが形成される。図2は図1中のX−X方向より見た側面図であり、上記のようにして形成されたモータ本体Mをナックル1及び駆動輪Wを除いて示す。
The
軸A方向でステータ7とロータ5が重なり合う面積(ステータコア8aとマグネット6の対向する面積)が小さくなる方向、つまりステータ7がロータ5から離脱する方向aにステータ7を移動させるステータ移動手段は、一端が環状部材9に連結された軸方向力伝達部材としてのケーブル11と、モータ本体Mから離間して車体に設けられ、ケーブル11の他端が連結された軸方向力発生手段としてのモータ式牽引装置12(図3参照)とからなる。ケーブル11はインナーケーブル11aと、インナーケーブル11aを保護するアウターケース11bとから構成される。本実施形態でのインナーケーブル11a及びアウターケース11bは自動二輪車や自転車のブレーキ用ケーブルとして一般的に使用されている汎用品であって良い。モータ式牽引装置12は、モータ13と、モータの駆動力により回転するドラム14と、モータ13及びドラム14を支持するケーシング15とから構成される。アウターケース11bは一端が車輪支持板2に固定され、他端がモータ式牽引装置12のケーシング15に固定される。インナーケーブル11aの一端は環状部材9に連結され、他端はモータ式牽引装置12のドラム14に固定される。モータ13の回転駆動により、インナーケーブル11aはドラム14に巻回され、ステータ7が軸Aの方向aへと牽引される。モータ13の回転駆動は可変界磁モータMの制御装置によって、可変界磁モータMの回転数や自動車の走行状態によって決定される。制御方法については公知の方法であって良く、詳述は省略する。
Stator moving means for moving the
また、モータ式牽引装置12は、図4に示すようにマニュアル式の手動牽引装置16としても良い。手動牽引装置16は、手動操作のための手動レバー18と、手動レバー18の一端に固定されたドラム19と、手動レバー18及びドラム19を傾動可能に支持するケーシング20とによって構成される。一端がステータ7に固定されたインナーケーブル11aの他端はドラム19に固定され、アウターケース11bはケーシング20に固定されている。手動レバー18が傾動されることによりドラム19は回転されインナーケーブル11aを引っ張り、ステータ7を牽引する。手動牽引装置16は、消費電力量の節約が要求されるソーラーカーレースのレース仕様車等に適しており、部品点数も削減でき、車体重量も低減することができる。
The motor
本実施形態ではステータ移動手段にケーブル11及び牽引装置12を使用しているが、その他同様の効果を奏するものに代替することができる。例えば、ケーブルの替わりにプッシュプルを使用しても良い。その他、ケーブルの代替としてロッドや送りねじを使用し、ロッドや送りねじを介してステータ7を移動させるためにモータ本体から離間した位置にアクチュエータ等の駆動装置を設けても良い。
In the present embodiment, the cable 11 and the
また図1に示すように、付勢手段としてのリターンスプリング17がステータ7と車輪支持板2の間に設けられ、ステータ7は軸A方向でステータ7がロータ5から離脱する方向aと逆向きの方向bに付勢される。図5にステータ7が軸Aに沿って方向aに移動した後の側面図を示す。元より、ステータ7とロータ5との相対位置が偏倚している場合には、ステータ7はステータコア8aとマグネット6との間に作用する磁力の影響を受け、ステータコア8aとマグネット6の相対する面積が大きくなる方向、つまり方向bの方向に引き寄せられる。しかし、ステータ7の方向aへの移動に勢いが付きステータ7が移動し過ぎた場合や、牽引装置12の牽引力を急激に緩めた場合等にはインナーケーブル11aが弛緩する状態が発生し、ステータ7の位置が適切に素早く定まらない場合がある。これらの現象を防ぐため、リターンスプリング17により常に方向bへ付勢しステータ7の位置決めを確実なものとする。本実施形態ではガイド軸10を環囲して、ステータ7を広範囲で付勢するべくリターンスプリング17を設けているが、図6に示すように、インナーケーブル11aを環囲するようにしてリターンスプリング22を設けても良い。
As shown in FIG. 1, a
以上のように構成することで、ステータ移動手段であるモータ式牽引装置をモータ本体Mから分離してインホイールモータを構成することができる。これにより、モータM及び車輪周りの部品点数は削減され、構造は簡潔となり、車体への組み付け性が向上するため、製造コストを低減することができる。また、ステータ移動手段であるモータ式牽引装置を車体本体へと設置するため、ばね下荷重は低減され、乗り心地や車両の走行性能が向上する。また構造が簡潔となるため、防塵及び防水対策が行いやすくなる。 By configuring as described above, an in-wheel motor can be configured by separating the motor-type traction device as the stator moving means from the motor body M. Thereby, the number of parts around the motor M and the wheels is reduced, the structure is simplified, and the assembling property to the vehicle body is improved, so that the manufacturing cost can be reduced. Further, since the motor type traction device as the stator moving means is installed on the vehicle body, the unsprung load is reduced, and the riding comfort and the running performance of the vehicle are improved. In addition, since the structure is simple, it is easy to take dust-proof and waterproof measures.
本実施形態では、軸方向力発生手段としてステータ7に軸Aに沿った一方向のみの力を加える牽引手段12を使用したが、軸方向力発生手段としてステータ7に軸Aに沿った双方向の力を加えることができるように構成しても良い。例えば、軸方向力伝達手段として環状のケーブルを使用し、軸方向力発生手段として当該ケーブルを軸線方向の双方向に移動させることができる装置を使用してステータ移動手段を構成しても良い。このような場合には、付勢手段としてのリターンスプリング17は省略することができる。
In this embodiment, the traction means 12 for applying a force in only one direction along the axis A to the
1 ナックル
2 車輪支持板
3 固定支持軸
5 ロータ
5a 大径ボス部
5b 小径ボス部
6 マグネット
7 ステータ
8 コア部
9 環状部材
10 ガイド軸
11a インナーケーブル
11b アウターケース
12 モータ式牽引装置
16 手動牽引装置
17・22 リターンスプリング
M モータ
W 駆動輪
A 回転軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記ロータに対して同軸をなし、かつ前記ロータの回転軸方向に変位自在に設けられたステータと、
前記ステータを前記回転軸方向に変位させるステータ移動手段とを有する可変界磁モータであって、
前記ステータ移動手段は、
前記ステータに一端で連結された軸線方向に力を伝達する軸方向力伝達部材と、
前記軸方向力伝達部材を介して前記ステータを前記回転軸方向に変位させるべく前記軸方向力伝達部材の他端を変位させる軸方向力発生手段とを有し、
前記軸方向力発生手段は、前記ステータ及び前記ロータを含むモータ本体から離間した位置に設けられることを特徴とする可変界磁モータ。 The rotor,
A stator that is coaxial with the rotor and that is displaceable in the rotation axis direction of the rotor;
A variable field motor having stator moving means for displacing the stator in the rotation axis direction,
The stator moving means is
An axial force transmission member that transmits force in the axial direction connected to the stator at one end;
Axial force generating means for displacing the other end of the axial force transmission member so as to displace the stator in the rotational axis direction via the axial force transmission member;
The variable field motor according to claim 1, wherein the axial force generating means is provided at a position separated from a motor body including the stator and the rotor.
前記軸方向力伝達部材はケーブルであることを特徴とする請求項1に記載の可変界磁モータ。 Biasing means for returning the stator to any one of the displacement ends of the stator in the rotational axis direction;
The variable field motor according to claim 1, wherein the axial force transmission member is a cable.
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