(57)【要約】【課題】簡素な構造によって小型化・軽量化すると共に、トルク増幅作用を発揮すること。【解決手段】コイル２６が巻回されたステータ１４と、ステータ１４の内径側に配置され、内空部を有して磁石を備えるロータ１２と、ロータ１２の回転力が伝達されて回転可能に設けられた回転軸１６とを備え、ロータ１２の内空部に内蔵され、サンギヤ３０、ピニオンギヤ３２、プラネタリキャリア３６、及び、リングギヤ３４を有する遊星歯車機構１８と、ケーシング２４に固定され、プラネタリキャリア３６を把持可能な第１クラッチ機構２０と、回転軸１６に固定され、プラネタリキャリア３６を把持可能な第２クラッチ機構２２とを有し、要求されるトルクに応じて、第１クラッチ機構２０の接離と、第２クラッチ機構２２の接離とを切り換え可能に設けられる。【選択図】図１
2019173772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、
コイルが巻回されたステータと、
前記ステータの内径側に配置され、内空部を有して磁石を備えるロータと、
前記ロータの回転力が伝達されて回転可能に設けられたシャフトと、
変速部と、
を備え、
前記変速部は、
前記ロータの前記内空部に内蔵され、サンギヤ、プラネタリギヤ、プラネタリキャリア、及び、リングギヤを有する遊星歯車機構と、
前記ケーシングに固定され、前記プラネタリキャリアを把持可能な第１クラッチ機構と、
前記シャフトに固定され、前記プラネタリキャリアを把持可能な第２クラッチ機構と、
を有し、
前記変速部は、要求されるトルクに応じて、前記第１クラッチ機構の接離と、前記第２クラッチ機構の接離とを切り換え可能に設けられることを特徴とする回転電機装置。
【請求項２】
請求項１記載の回転電機装置において、
前記プラネタリギヤは、前記プラネタリキャリアに回転可能に軸支されて互いに噛合する一対のピニオンギヤからなり、
前記一対のピニオンギヤのうち、一方の前記ピニオンギヤは、前記サンギヤと噛合し、他方の前記ピニオンギヤは、前記リングギヤと噛合するように配置されていることを特徴とする回転電機装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の回転電機装置において、
前記遊星歯車機構、前記第１クラッチ機構、及び、前記第２クラッチ機構は、磁気回路構成部分を除いた領域に配置されていることを特徴とする回転電機装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の回転電機装置を備えることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機装置及びこれを備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１、２には、第１モータと、第２モータと、減速比を切り換えることが可能な変速機構とを備えた回転電機装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１、２に開示された回転電機装置では、同軸に配置された第１モータのトルクと第２モータのトルクとを合流させてシステム全体でトルク増幅作用を発揮することができる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１４７８８４号公報
【特許文献２】特許第６１９４９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１、２に開示された回転電機装置では、同軸に２つのモータを配置しているため、回転電機装置全体で小型化・軽量化を達成することが困難である。
【０００６】
また、第１モータ及び第２モータからなる２つのモータを用いることで、部品点数が多くなり、製造コストが高騰するおそれがある。
【０００７】
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、簡素な構造によって小型化・軽量化すると共に、トルク増幅作用を発揮することが可能な回転電機装置及びこれを備えた車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するために、本発明は、ケーシングと、コイルが巻回されたステータと、前記ステータの内径側に配置され、内空部を有して磁石を備えるロータと、前記ロータの回転力が伝達されて回転可能に設けられたシャフトと、変速部と、を備え、前記変速部は、前記ロータの前記内空部に内蔵され、サンギヤ、プラネタリギヤ、プラネタリキャリア、及び、リングギヤを有する遊星歯車機構と、前記ケーシングに固定され、前記プラネタリキャリアを把持可能な第１クラッチ機構と、前記シャフトに固定され、前記プラネタリキャリアを把持可能な第２クラッチ機構と、を有し、前記変速部は、要求されるトルクに応じて、前記第１クラッチ機構の接離と、前記第２クラッチ機構の接離とを切り換え可能に設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、簡素な構造によって小型化・軽量化すると共に、トルク増幅作用を発揮することが可能な回転電機装置及びこれを備えた車両を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る回転電機装置の概略構成断面図である。
【図２】図１に示す遊星歯車機構の模式断面図である。
【図３】（ａ）は、高トルクの場合のトルクの伝達経路を示すスケルトン図、（ｂ）は、（ａ）の場合に伝達される入出力トルクの特性図、（ｃ）は、低トルクの場合のトルク伝達経路を示すスケルトン図、（ｄ）は、（ｃ）の場合に伝達される入出力トルクの特性図である。
【図４】高トルクの伝達経路を示す模式図である。
【図５】低トルクの伝達経路を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る回転電機装置の概略構成断面図、図２は、図１に示す遊星歯車機構の模式断面図である。
【００１２】
本発明の実施形態に係る回転電機装置１０は、例えば、三相交流ブラシレス式のモータによって構成される。図１に示されるように、この回転電機装置１０は、ロータ１２と、ステータ１４と、回転軸（シャフト）１６と、遊星歯車機構１８と、第１クラッチ機構２０（「ＣＬ１」ともいう）と、第２クラッチ機構２２（「ＣＬ２」ともいう）と、ケーシング２４とを備えて構成されている。なお、遊星歯車機構１８、第１クラッチ機構２０、及び、第２クラッチ機構２２は、変速部として機能するものである。
【００１３】
ロータ１２は、ステータ１４の生起する磁力によって回転する回転子であり、磁気回路構成部分として機能するものである。このロータ１２は、円筒状のロータコアと、ロータコアに埋設固定された複数の磁石（図示せず）とを備えている。ロータコアは、薄リング板状のロータコア用板が軸方向で複数積層して構成されている。磁石は、永久磁石によって構成され、ロータコアの外周面側で周方向に等間隔離間して配置されている。
【００１４】
ステータ１４は、外部の図示しないインバータから三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）交流電流が供給されることで、ロータ１２を回転させるための磁力を生起するものである。ステータは、ステータコアと、複数のコイルとを備えている。ステータコアは、薄リング状のステータコア用板が軸方向で複数積層されて構成されている。また、ステータコアの径方向内側には、周方向において等間隔離間する複数の図示しないティースが配置されている。各ティースには、コイル２６が巻回されている。
【００１５】
回転軸１６は、中空又は中空のシャフトからなり、複数の軸受部材２８によって軸線を回転中心として回転可能に配置されている。
【００１６】
遊星歯車機構１８は、ロータ１２の回転力を変速して出力する変速機（歯車機構）として構成されている。この遊星歯車機構１８は、サンギヤ３０と、ピニオンギヤ（プラネタリギヤ）３２と、リングギヤ３４と、プラネタリキャリア３６とを備えて構成されている。
【００１７】
サンギヤ３０は、磁気回路構成部分であるロータ１２に連結され、ロータ１２から回転トルクが入力されてロータ１２と一体的に回転する。このサンギヤ３０は、径方向の断面が略コ字状を呈し、回転軸１６の軸方向に離間して配置された一対のベアリング３８を介して、回転軸１６と別個独立に回転可能に支持されている。
【００１８】
ピニオンギヤ３２は、互いに噛合する一対の第１ピニオンギヤ３２ａ、第２ピニオンギヤ３２ｂで構成されている（図２参照）。一対の第１及び第２ピニオンギヤ３２ａ、３２ｂの軸方向に沿った両端部は、後記するプラネタリキャリア３６の互いに対向する一対の側壁部４０、４０（図１参照）によって回転可能に軸支されている。
【００１９】
リングギヤ３４は、例えば、スプライン結合等によって回転軸１６に外嵌され、回転軸１６と一体的に回転する。リングギヤ３４は、遊星歯車機構１８で増幅された回転トルクを回転軸１６に対して出力する。
【００２０】
リングギヤ３４は、断面略Ｌ字状に屈曲し、一対の第１及び第２ピニオンギヤ３２ａ、３２ｂのうちの一方の第１ピニオンギヤ３２ａのギヤ部と噛合するギヤ部４２を有する。
【００２１】
プラネタリキャリア３６は、一対の側壁部４０、４０と、一対の側壁部４０、４０のうちの一方の側壁部４０から屈曲して第１クラッチ機構２０まで延出する延出部４６と、延出部４６の途中から屈曲して第２クラッチ機構２２まで延在する分岐部４８とを有する。この分岐部４８とリングギヤ３４との間には、ベアリング４９が介装されている。また、一対の側壁部４０、４０は、一対の第１及び第２ピニオンギヤ３２ａ、３２ｂの両端部を回転可能に軸支するものである。さらに、一対の側壁部４０、４０は、回転軸１６の軸線（回転中心）と略並行に延在する一対の横架部５０、５０によって互いに対向するように連結されている。なお、図１中では、一方の横架部５０のみを図示し、他方の横架部５０の図示を省略している。
【００２２】
第１クラッチ機構２０及び第２クラッチ機構２２は、それぞれ略同一構成からなり、周知の湿式多板クラッチによって構成される。この湿式多板クラッチは、例えば、ピストン５２と、クラッチ板５３と、相手板５４と、クラッチドラム５６と、クラッチギヤ５８と、戻しばね６０とを有する。なお、第１クラッチ機構２０では、戻しばね６０がコイルスプリングで構成されているのに対し、第２クラッチ機構２２では、戻しばね６０が板ばねで構成されている点で相違している。
【００２３】
また、第１クラッチ機構２０では、クラッチドラム５６の屈曲した外径端部がボルト６２を介してケーシング２４の内壁に固定されている。第２クラッチ機構２２では、支持部３５を介して回転軸１６に連結固定にされている。なお、本実施形態では、第１クラッチ機構２０及び第２クラッチ機構２２をそれぞれ湿式多板クラッチで構成したものを例示しているが、これに限定されるものではない。例えば、図示しない噛合クラッチであるクラッチハブスリーブによって、第１クラッチ機構２０及び第２クラッチ機構２２を構成するようにしてもよい。
【００２４】
第１クラッチ機構２０の外径端部に近接するケーシング２４の内壁には、ピストン室に対して作動油を供給するための第１作動油路６４が形成されている。また、第２クラッチ機構２２の内径端部に近接する回転軸１６には、ピストン室に対して作動油を供給するための第２作動油路６６が形成されている。なお、この「作動油」は、潤滑作用を有する潤滑油と、冷却作用を有する冷媒との両方の作用を有する流体である。
【００２５】
第１クラッチ機構２０及び第２クラッチ機構２２の動作は、それぞれ略同一である。すなわち、作動油路（第１作動油路６４、第２作動油路６６）を介してピストン室に供給される作動油の圧力によってピストン５２が押圧される。このピストン５２への押圧力によってピストン５２及び複数のクラッチ板５３が一体的に変位する。ピストン５２と一体的に複数の板状のクラッチ板５３が変位することで、クラッチ板５３に対応して配置された複数の板状の相手板５４を押圧する。これにより複数のクラッチ板５３と複数の相手板５４とが当接し、相手板５４に接続されたクラッチドラム５６から、クラッチ板５３に接続されたクラッチギヤ５８に対して動力が伝達される。
【００２６】
回転軸１６に近接する内径側には、回転角度を検出するレゾルバ６８が配置されている。このレゾルバ６８は、ケーシング２４に固定されるレゾルバステータ６８ａと、回転軸１６に圧入固定されて回転軸１６と一体的に回転するレゾルバロータ６８ｂとを有する。
【００２７】
本実施形態に係る回転電機装置１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。
【００２８】
図３（ａ）は、高トルクの場合のトルクの伝達経路を示すスケルトン図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の場合に伝達される入出力トルクの特性図、図３（ｃ）は、低トルクの場合のトルク伝達経路を示すスケルトン図、図３（ｄ）は、図３（ｃ）の場合に伝達される入出力トルクの特性図、図４は、高トルクの伝達経路を示す模式図、図５は、低トルクの伝達経路を示す模式図である。なお、図３（ａ）及び図３（ｃ）に示すスケルトン図では、ピニオンギヤ３２が単一の歯車のように描出されているが、一対の第１及び第２ピニオンギヤ３２ａ、３２ｂは、図２に示されるように互いに噛合するようになっている。
【００２９】
回転電機装置１０は、要求される回転トルク（駆動トルク）に応じて、第１クラッチ機構２０の接離（オン・オフ）と、第２クラッチ機構２２の接離（オン・オフ）とが切り換え可能に設けられている。これにより、本実施形態では、回転トルク（駆動トルク）を高トルク（トルクＴ１）と低トルク(トルクＴ２＋トルクＴ３)とに切り換えて出力することができる（後記する図４、図５参照）。なお、モータの回転トルク（駆動トルク）をＴ０とした場合、各トルクＴ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の間で、Ｔ０＜Ｔ１、Ｔ０＝（Ｔ２＋Ｔ３）の関係が成立する。
【００３０】
先ず、高トルク（トルクＴ１）を出力する場合について説明する。この場合、第１クラッチ機構２０を付勢してオン状態（接続状態）とすると共に、第２クラッチ機構２２を滅勢してオフ状態（離間状態）とする（ＣＬ１；オン状態、ＣＬ２；オフ状態）。
【００３１】
図３（ａ）及び図４に示されるように、ロータ１２から導出された回転トルクは、サンギヤ３０に導入される。サンギヤ３０に導入された回転トルクは、一対の第１及び第２ピニオンギヤ３２ａ、３２ｂであるピニオンギヤ３２に導入される。すなわち、サンギヤ３０のギヤ部と噛合する一方の第２ピニオンギヤ３２ｂが回転し、一方の第２ピニオンギヤ３２ｂと噛合する他方の第１ピニオンギヤ３２ａが回転する。その際、一対の第１及び第２ピニオンギヤ３２ａ、３２ｂに接続されたプラネタリキャリア３６は、その延出部４６が第１クラッチ機構２０によって把持された接続状態にある。このため、プラネタリキャリア３６は、回転停止状態にある。
【００３２】
互いに噛合する一対の第１及び第２ピニオンギヤ３２ａ、３２ｂによって、回転トルクは、リングギヤ３４に導入される。この結果、リングギヤ３４から出力された回転トルク（トルクＴ１）は、回転軸１６に伝達される。
【００３３】
次に、低トルク（トルクＴ２＋トルクＴ３）を出力する場合について説明する。この場合、第１クラッチ機構２０を滅勢してオフ状態（離間状態）とすると共に、第２クラッチ機構２２を付勢してオン状態（接続状態）とする（ＣＬ１；オフ状態、ＣＬ２；オン状態）。
【００３４】
図３（ｃ）及び図５に示されるように、ロータ１２から導出された回転トルクは、サンギヤ３０に導入される。サンギヤ３０に導入された回転トルクは、一対の第１及び第２ピニオンギヤ３２ａ、３２ｂであるピニオンギヤ３２を介してプラネタリキャリア３６に導入される。その際、一対の第１及び第２ピニオンギヤ３２ａ、３２ｂに接続されたプラネタリキャリア３６は、その延出部４６が第１クラッチ機構２０によって把持されていないフリー状態（非接続状態）にある。また、第２クラッチ機構２２がオン状態であるため、サンギヤ３０、第１及び第２ピニオンギヤ３２ａ、３２ｂ、リングギヤ３４、及び、プラネタリキャリア３６が、それぞれ一体的に回転する。
【００３５】
このため、サンギヤ３０から導出された回転トルクは、一対の第１及び第２ピニオンギヤ３２ａ、３２ｂを介して、トルクＴ２がリングギヤ３４に導入される。同時に、サンギヤ３０から導出された回転トルクは、プラネタリキャリア３６に導出され、さらに、プラネタリキャリア３６を介してトルクＴ３がリングギヤ３４に導入される。
【００３６】
この結果、リングギヤ３４には、第１及び第２ピニオンギヤ３２ａ、３２ｂから導出される回転トルク（トルクＴ２）と、プラネタリキャリア３６から導出される回転トルク（トルクＴ３）とが合わされた低トルク（トルクＴ２＋トルクＴ３）が導入される。リングギヤ３４に導入された低トルク（トルクＴ２＋トルクＴ３）は、回転軸１６に伝達される。このように、本実施形態では、例えば、低速回転、高トルク（トルクＴ１）の場合（図３（ｂ）の太実線参照）と、高速回転、低トルク（トルクＴ２＋トルクＴ３）の場合（図３（ｄ）の太破線参照）とを、第１クラッチ機構２０及び第２クラッチ機構２２の接離（オン／オフ）によって容易に切り換えることができる。なお、トルクＴ１とトルクＴ２とは、Ｔ１≠Ｔ２の関係にある。
【００３７】
本実施形態では、単一のモータを配置し、遊星歯車機構１８のプラネタリキャリア３６に対し一対の第１及び第２ピニオンギヤ３２ａ、３２ｂを組み込むと共に、第１クラッチ機構２０及び第２クラッチ機構を付設して回転電機装置１０を構成している。本実施形態では、このような簡素な構造によって回転電機装置１０を構成することにより、回転電機装置１０の小型化・軽量化すると共に、トルク増幅作用（図３（ａ）、図３（ｂ）、図４）を発揮することができる。
【００３８】
換言すると、変速機全体の形状、サイズを従来のままで、回転トルク（駆動トルク）を増幅させることができる。従って、本実施形態では、回転電機装置１０を従来の車両に対してそのまま搭載することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、遊星歯車機構１８、第１クラッチ機構２０、及び、第２クラッチ機構２２が、磁気回路構成部分であるロータ１２を除いた領域に配置されている。これにより、ケーシング２４内の空間部を有効利用することができ、回転電機装置１０の小型化・軽量化に寄与することができる。
【００４０】
このような回転電機装置１０を図示しない車両に搭載することで、簡素な構造によって小型化・軽量化を達成することができると共に、トルク増幅作用を発揮することが可能な車両を得ることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０    回転電機装置
１２    ロータ（磁気回路構成部分）
１４    ステータ
１６    回転軸（シャフト）
１８    遊星歯車機構（変速部）
２０    第１クラッチ機構（変速部）
２２    第２クラッチ機構（変速部）
２４    ケーシング
３０    サンギヤ
３２    プラネタリギヤ
３２ａ、３２ｂ  ピニオンギヤ
３４    リングギヤ
３６    プラネタリキャリア
【図１】
2019173772.tif 000003
【図２】
2019173772.tif 000004
【図３】
2019173772.tif 000005
【図４】
2019173772.tif 000006
【図５】
2019173772.tif 000007