(57)【要約】【課題】パーキングロック機能を具えた回転電機において、別途のロック機構を設けることにより回転電機の重力および軸方向寸法が増大してしまうという問題を解決する。【解決手段】ロータ５のうち軸方向一方の部位には磁極１１と同じ数の永久磁石９Ａを周方向に複数配設したＡ極を設け、ロータ５のうち軸方向他方の部位には磁極１１と異なる数の永久磁石９Ｂを周方向に複数配設したＢ極を設ける。ロータ５の停止時には、Ａ極の永久磁石がステータ６の磁極１１を磁気的に吸引してロータ５を回転不能に拘束するパーキングロック位置に、ロータ５を軸方向移動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体にコイルを巻回した磁極を複数具え、これら磁極をステータの周方向に配設し、
永久磁石を複数具え前記ステータとの間で相対回転するロータを、軸方向に移動可能に軸支した回転電機において、
前記ロータのうち軸方向一方の部位には前記永久磁石を周方向に複数配設したＡ極を設け、前記ロータのうち軸方向他方の部位には前記Ａ極と異なる数の前記永久磁石を周方向に複数配設したＢ極を設け、
前記ロータの駆動時には、これらＡ極およびＢ極の双方がステータとの間で駆動力を発生するための磁気回路を形成する駆動位置に、ロータを軸方向移動して、
前記ロータの停止時には、Ａ極の永久磁石がステータの前記磁極を磁気的に吸引してロータを回転不能に拘束するパーキングロック位置にロータを軸方向移動するよう構成したことを特徴とするパーキングロック機能付回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載のパーキングロック機能付回転電機において、
前記Ａ極の永久磁石の数と前記ステータの磁極の数とを同じにしたことを特徴とするパーキングロック機能付回転電機。
【請求項３】
請求項１に記載のパーキングロック機能付回転電機において、
前記Ｂ極の永久磁石の数と前記ステータの磁極の数とを同じにしたことを特徴とするパーキングロック機能付回転電機。
【請求項４】
請求項１または３に記載のパーキングロック機能付回転電機において、
前記Ａ極の永久磁石の数を前記Ｂ極の永久磁石の数よりも多くしたことを特徴とするパーキングロック機能付回転電機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のパーキングロック機能付回転電機において、
前記Ａ極の永久磁石の磁力を前記Ｂ極の永久磁石の磁力よりも強くし、
前記ロータの停止時には、前記Ａ極の永久磁石がステータの前記磁極を磁気的に吸引することにより前記ロータを前記パーキングロック位置に移動することを特徴とするパーキングロック機能付回転電機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のパーキングロック機能付回転電機において、
前記コイルに、前記Ａ極を駆動するための交流と前記Ｂ極を駆動するための交流とを重畳した複合電流を流すことにより、前記ロータを軸方向に移動させることを特徴とするパーキングロック機能付回転電機。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のパーキングロック機能付回転電機において、
前記ロータと回転電機の固定部材との間に機械的に係合する係合手段を介挿し、前記パーキングロック位置で該係合手段が係合してロータを回転不能に固定することを特徴とするパーキングロック機能付回転電機。
【請求項８】
請求項７に記載のパーキングロック機能付回転電機において、
前記ロータと前記固定部材との間に、前記ロータの回転中に前記係合を防止する係合防止手段を設けたことを特徴とするパーキングロック機能付回転電機。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のパーキングロック機能付回転電機において、
回転電機のロータシャフトに前記ロータを軸方向相対移動可能、かつ周方向相対移動不能に取り付け、該ロータシャフトにはロータの前記パーキングロック位置を規定するパーキングロック位置規定手段を設け、
該パーキングロック位置規定手段を、必要に応じてロータシャフト上で軸方向に移動させることにより、前記ロータがパーキングロック位置に移動することを規制することを特徴とするパーキングロック機能付回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機を回転不能に固定するパーキングロック機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パーキングロック機構を具えたパーキングロック機能付回転電機の発明としては従来、例えば特許文献１に記載のごときものが知られている。
特許文献１に記載の回転電機は、ロータの回転軸に、回転を止めるロック機構を係脱可能に設けたものである。
【特許文献１】特開２００２−１８６１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来のような回転電機にあっては、以下に説明するような問題を生ずる。つまり回転電機の内部にロック機構を別途配置しているため、重量および軸方向寸法が増大する。したがって、車輪の内部空間に回転電機を配置する、いわゆるインホイールモータ方式の駆動装置においては、取り付けスペースの確保がレイアウト上困難となる。また、この車輪を懸架するサスペンション装置にあっては、ばね下重量が増大して、乗り心地性能が損なわれる。
【０００４】
本発明は、上述の実情に鑑み、別途のロック機構を設けないで重量および軸方向寸法の増大を回避しつつ、回転電機の回転軸を固定することができる、パーキングロック機能付回転電機を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的のため本発明によるパーキングロック機能付回転電機は、請求項１に記載のごとく、
磁性体にコイルを巻回した磁極を複数具え、これら磁極をステータの周方向に配設し、
永久磁石を複数具え前記ステータとの間で相対回転するロータを、軸方向に移動可能に軸支した回転電機において、
前記ロータのうち軸方向一方の部位には前記永久磁石を周方向に複数配設したＡ極を設け、前記ロータのうち軸方向他方の部位には前記Ａ極と異なる数の前記永久磁石を周方向に複数配設したＢ極を設け、
前記ロータの駆動時には、これらＡ極およびＢ極の双方がステータとの間で駆動力を発生するための磁気回路を形成する駆動位置に、ロータを軸方向移動して、
前記ロータの停止時には、Ａ極の永久磁石がステータの前記磁極を磁気的に吸引してロータを回転不能に拘束するパーキングロック位置に、ロータを軸方向移動するよう構成したことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００６】
かかる本発明の構成によれば、回転電機に既に具わっている磁力を利用して回転軸を拘束するため、回転電機にロック機構を別途配置する必要がない。したがって、従来のパーキングロック機能付回転電機よりも、軽量化および軸方向寸法の短縮化を達成することができ、インホイールモータ方式の回転電機においてレイアウト上有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の第1実施例になるパーキングロック機能付回転電機を、回転軸を含む平面で破断して示す縦断面図であり、ロータが回転して回転電機を駆動運転する状態を示す。また図２は同実施例の縦断面図であって、ロータが回転不能に固定された状態を示す。なお、図１以下においては、原則として回転軸Ｏの片側のみを示す。
車輪のロードホイール１は、外縁を形成するリム部２および中心を形成するハブ部３を具えた周知のものである。リム部２およびハブ部３に区画されたロードホイール１の内空領域には回転電機４を配置する。
【０００８】
回転電機４は、ステータ６の内径側に、ロータ５を配置して回転自在に軸支したいわゆるインナロータ型ラジアルギャップ構造の回転電機である。
ロータ５の中心にはボールスプライン８を介してロータシャフト７を連結する。ボールスプライン８を用いることにより、ロータ５はロータシャフト７上を軸Ｏ方向に摺動可能であって、周方向には相対回転不能に連結する。ロータシャフト７の先端は、ハブ部３の中心と結合する。このため、ロータシャフト７は回転電機４（のロータ５）の回転軸でもあり、またロードホイール１の回転軸でもある。
【０００９】
ロータ５の外縁には、複数の永久磁石９Ａ，９Ｂを周方向に配置して、表面磁石構造とする。永久磁石９Ａ、９Ｂは、詳しくは後述するがエアギャップ１０を介してステータ６の磁極１１との間で駆動のための磁気回路を形成する。永久磁石９Ａの個数は磁極１１の個数に等しく、永久磁石９Ａはロータ５の全周にわたり配設されて円環状のＡ極を構成する。永久磁石９Ｂの個数は磁極１１の個数よりも多く、永久磁石９Ｂはロータ５の全周にわたり配設されてＢ極を構成する。そしてＡ極は、Ｂ極よりも軸Ｏ方向でロードホイール１よりも遠い位置にある。Ａ極とＢ極との間には、磁束が短絡しないよう隙間または磁束が通過し難い材料で中間層１６を設ける。
永久磁石９Ａ一個当たりの周方向寸法は、永久磁石９Ｂ一個当たりの周方向寸法よりも大きい。永久磁石９Ａの磁束密度は、永久磁石９Ｂの磁束密度よりも大きく、永久磁石９Ａは永久磁石９Ｂよりも磁力が大きい。
【００１０】
ステータ６は、円環状のバックヨーク１５と、周方向に複数配置される磁極１１を具える。各磁極１１の根元部は共通するバックヨーク１５の内周に固定される。バックヨーク１５の外周は回転電機４の外殻を形成するケース１２に支持される。磁極１１およびバックヨーク１５は、鉄心などの磁性体よりなる。磁極１１の先端はロータ５の外周、つまりＡ極およびＢ極に向かう。磁極１１の中程には、コイル１４を巻回する。
【００１１】
図３は、上述したロータ５およびステータ６の一部を取り出して示す斜視図である。なお図３では、ロータ５およびステータ６の構成が判り易いよう、両者５，６を離して描画する。
図３に示すように、永久磁石９Ａおよび９Ｂは径方向に着磁されて、周方向にはＮ極とＳ極が交互になるよう配置される磁極１１は、永久磁石９Ａおよび９Ｂの外径側に配置されて、これら９Ａおよび９Ｂに向かう。
【００１２】
回転電機４がロードホイール１を駆動する時は、図１に示すように永久磁石９Ａおよび永久磁石９Ｂの双方が磁極１１とエアギャップ１０を形成する位置にロータ５を軸Ｏ方向に摺動する。この位置を駆動位置と呼ぶ。駆動位置の位置合わせは、ロータシャフト７の一端側に設けた位置決め部材１８にロータ５を当接させて行う。ロータ５は駆動位置で回転し、ロータシャフト７から駆動トルクをロードホイール１に出力する。駆動位置では、図示しないインバータ回路が各コイル１４に公知の駆動用交流電圧を印加して、磁極１１からの磁束がＡ極と磁気回路を形成するとともに、磁極１１からの磁束がＢ極とも磁気回路を形成する。したがって回転電機４は力強い駆動が可能になる。
【００１３】
そして、コイル１４にＡ極を駆動するための交流と前記Ｂ極を駆動するための交流とを重畳した複合電流を流すと、ロータ５をＡ極のトルクおよびＢ極のトルクで駆動することができ、回転電機４は力強い駆動が可能になる。
なお、複合電流については本出願人による特開平１１−２７５８２６に記載の技術を用いる。
【００１４】
図４は、ロータ５が上述した駆動位置にあるときの、ロータ５およびステータ６の位置関係を示す斜視図である。駆動位置では、中間層１６が磁極１１の軸方向中央に位置する。
【００１５】
これに対しロードホイール１の停止中は、図２中、矢の方向にロータ５を軸Ｏ方向移動させ、主として永久磁石９Ａが磁極１１とエアギャップ１０を形成し、永久磁石９Ｂが殆ど磁極１１とエアギャップ１０を形成しない位置にロータ５を軸Ｏ方向に摺動する。この位置をパーキングロック位置と呼ぶ。パーキングロック位置の位置合わせは、ロータシャフト７の他端側に設けた位置決め部材１９にロータ５を当接させて行う。ロータ５がパーキングロック位置にある間、磁力の大きな永久磁石９Ａが磁極１１を磁気的に吸引する。このため、ロータ５は回転不能に拘束され、磁気的なパーキングロックが完成する。なお、永久磁石９Ａは永久磁石９Ｂよりも磁力が大きいため、コイル１４に通電しない間は上述したように、ロータ５が矢の向きに引き寄せられる。
【００１６】
図５は、ロータ５が上述したパーキングロック位置にあるときの、ロータ５およびステータ６の位置関係を示す斜視図である。パーキングロック位置では、中間層１６が磁極１１の軸方向端部に位置する。そして永久磁石９Ａが磁極１１を吸引する。なお吸引するのは永久磁石９Ａであり、磁極１１は吸引されているにすぎないことから、コイル１４に通電することを要しない。
したがって、第１実施例になるパーキングロック機能付回転電機によれば、従来のようにロック機構を別途配置することなく、またロック機構を作動させるための電力を消費することもなく、ロードホイール１を磁気的にパーキングロックすることができる。また、永久磁石９Ａの数と磁極１１の数とを同じにしたことから、磁気的なパーキングロックの力を最大にすることができる。
【００１７】
なお、永久磁石９Ａの磁力を、永久磁石９Ｂの磁力よりも大きくする本実施例では、ロータ５が回転を停止すると磁極１１が永久磁石９Ａに引き寄せられて、ロータ５は自動的に図２および図５に示す軸方向位置に摺動する。
本実施例の他、永久磁石９Ａの磁力を永久磁石９Ｂの磁力以下にする別の実施例であれば、コイル１４にＡ極を駆動するための交流と前記Ｂ極を駆動するための交流とを重畳した複合電流を流すと、磁極１１とＡ極との吸引力よりも磁極１１とＢ極との吸引力を大きくすることができ、図２および図５に示すように、Ａ極が磁極１１の近傍となる軸方向位置にロータ５を摺動することができる。
【００１８】
本実施例では、上述した磁気的パーキングロックに従来の機械的パーキングロックを付加してもよい。
【００１９】
つまり、図１および図２に示すように、ロータ５の外径側には係合突起１３をさらに設け、ケース１２には、係合突起１３と係合可能な凹部１７をさらに設けてもよい。
ロータ５の回転中は図１に示すように、係合突起１３は凹部１７に係合していないこと勿論である。これに対し、ロータ５を回転不能に固定する場合は、図２に軸Ｏ方向矢で示す向きにロータ５を摺動して、係合突起１３を凹部１７に係合し、機械的なパーキングロックが完成する。このような機械的パーキングロックを付加すれば、上述した磁気的パーキングロックは凹部１７に係合突起１３を係合させるための手段として利用することができる。この場合、係合突起１３を係脱するために従来のような大型のアクチュエータを設ける必要もないことから、パーキングロック機能付回転電機の小型化に寄与することができる。
【００２０】
また図には示さなかったが、ロータ５の軸方向位置に応じて、上述した磁気的パーキングロックと、機械的パーキングロックとを選択して実現するようにすることが可能になる。この結果、車両の性能が向上する。
【００２１】
また、図１および図２に示す第１実施例の他、位置決め部材１８を設けることなく、主として永久磁石９Ｂが磁極１１とエアギャップ１０を形成するべくロータ５を軸方向移動可能にしてもよい。この位置を始動位置と呼ぶ。図６は、ロータ５が始動位置にあるときのロータ５およびステータ６の位置関係を示す斜視図である。始動位置では、中間層１６が磁極１１の軸方向端部に位置する。
【００２２】
ロータ５が、図６に示す始動位置にあれば、磁極１１が、永久磁石９Ａよりも数が多い永久磁石９Ｂとの間で始動のためのトルクを発生する。これにより、停止中のロータ５を始動することができる。なお、ロータ５の回転速度が充分に高くなれば、ロータ５を前述した図５に示す駆動位置にして、通常に駆動運転を行う。
【００２３】
ここで付言すると、コイル１４にＡ極を駆動するための交流と前記Ｂ極を駆動するための交流とを重畳した複合電流を流し、Ｂ極に同期する電流をＡ極に同期する電流より大きくすると、図6に示すように、ロータ５をＢ極が磁極１１の近傍となる始動位置に摺動させることができる。これに対し、Ａ極に同期する電流をＢ極に同期する電流より大きくすると、図４に示すように、ロータ５をＡ極が磁極１１の近傍となる位置に摺動させることができる。
【００２４】
次に本発明の第２実施例について説明する。
この実施例の基本構成は、上述した図１および図２に示す第１実施例と共通するため、同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる構成について図１および図２を援用しつつ説明する。
【００２５】
第２実施例にあっては、永久磁石９Ｂの個数が永久磁石９Ａの個数よりも多く、永久磁石９Ａの個数と永久磁石９Ｂの個数とが異なるものの、永久磁石９Ｂの個数を磁極１１の個数と等しくする。
【００２６】
回転電機４がロードホイール１を駆動する時は、前述した第１実施例と同様に、コイル１４にＡ極を駆動するための交流と前記Ｂ極を駆動するための交流とを重畳した複合電流を流し、ロータ５をＡ極のトルクおよびＢ極のトルクで駆動する。
【００２７】
これに対しロードホイール１の停止中は、コイル１４に通電して永久磁石９Ａを磁極１１に引き寄せ、図２に矢で示すようにロータ５をパーキングロック位置に摺動させる。なお、ロータ５がパーキングロック位置に摺動した後は、電流をコイル１４に流し続ける必要はなく、ロータ５はパーキングロック位置を維持する。これは、第１実施例の永久磁石９Ａおよび磁極１１間の磁気的な吸引力（パーキングロック力）ほど強くないものの、第２実施例の永久磁石９Ａが磁極１１と一旦対向すれば、第２実施例の永久磁石９Ａおよび磁極１１間で永久磁石９Ａ自身の磁束に因る磁気的な吸引力が作用するためである。
【００２８】
図２に示すパーキングロックを解除して図１に示す駆動位置にロータ５を摺動するには、コイル１４に通電して永久磁石９Ｂを磁極１１に引き寄せる。これにより、永久磁石９Ａは磁極１１から引き離される。このように永久磁石９Ａが磁極１１と一旦対向しなくなると、両者９Ａ、１１間で永久磁石９Ａ自身の磁束に因る磁気的な吸引力は作用しない。
【００２９】
第２実施例によれば、永久磁石９Ｂの個数を磁極１１の個数と等しくしたことから、前述した第２実施例と同等の駆動トルクを出力することができる。
【００３０】
次に本発明の第３実施例について説明する。
この実施例の基本構成は、上述した図１および図２に示す第１実施例と共通するため、同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる構成について図１および図２を援用しつつ説明する。
【００３１】
第３実施例にあっては、永久磁石９Ａの個数と永久磁石９Ｂの個数とを異ならせ、永久磁石９Ａの個数を永久磁石９Ｂの個数よりも多くする。そして好ましくは、永久磁石９Ａの個数を磁極１１の個数よりも少なくし、より好ましくは、永久磁石９Ａの個数を磁極１１の個数に近づける。
【００３２】
回転電機４がロードホイール１を駆動する時、ロードホイール１の停止中にパーキングロックを作動する時および解除する時は、上述した第２実施例と同様である。なお、第３実施例でロータ５がパーキングロック位置に摺動した後は、電流をコイル１４に流し続ける必要はなく、ロータ５はパーキングロック位置を維持する。
【００３３】
この第３実施例によれば、永久磁石９Ａ自身の磁束が磁極１１を引き寄せる磁気的なパーキングロックの力を、第２実施例の磁気的パーキングロック力よりも大きくすることができる。
つまり、第３実施例の磁気的パーキングロック力は、永久磁石９Ａの個数と磁極１１の個数が等しい第１実施例の磁気的パーキングロック力が弱い。しかし、永久磁石９Ａの個数が永久磁石９Bの個数よりも小さい第２実施例と比較して、永久磁石９Ａの個数が永久磁石９Bの個数よりも大きい第３実施例のほうが、パーキングロック位置（図２）にロータ５が移動した際にロータ５の永久磁石９Aとステータ６の磁極１１の位置が近くなるため、磁気的パーキングロック力が大きくなる。
さらに、永久磁石９Ａの個数を磁極１１の個数よりも少なくし永久磁石９Ａの個数を磁極１１の個数に近づけることによって巻線係数を１に近づけることが可能になり、モータ駆動時にロータシャフト７から出力するトルクの増大を図ることができる。
【００３４】
次に本発明の第４実施例について説明する。
図７は、第４実施例になるパーキングロック機能付回転電機を、回転軸Ｏを含む平面で断面として模式的に示す縦断面図であり、ロータが駆動する駆動位置を表す。また図８は同実施例におけるロータが回転不能に固定されるパーキングロック位置を示す縦断面図である。また図９は、図７に示す軸Ｏに直角な平面Ｘ−Ｘで同実施例の回転電機を破断し矢の向きにみた状態を示す横断面図である。
【００３５】
この第４実施例の基本構成は、上述した第１実施例あるいは第２、第３実施例と共通するため、同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる構成については新たに符号を付して説明する。第４実施例のパーキングロック機能付回転電機２１は、ステータ６の外径側に、ロータ５を配置して回転自在に軸支したいわゆるアウタロータ型ラジアルギャップ構造の回転電機である。ロータ５は、ベアリング機構のボール２８を介して、ケース１２に回転自在、かつ軸方向に相対移動可能に軸支される。
【００３６】
ロータ５のうちケース１２と対向する部位には、凹部区画２２を設け、この凹部区画２２には、突起２３および質量体２４をＬ字型に突き合わせて結合したガバナ２５を配置する。ヒンジ２６は凹部区画２２の内径側に設けられて、その回転軸は周方向に延在する。ヒンジ２６は突起２３および質量体２４の突き合わせ部分と連結する。ばね２７は質量体２４を凹部区画２２内に引きこむよう付勢する。ロータ５が回転する間、質量体２４にはロータ回転速度に応じた遠心力が作用する。このため、質量体２４はばね２７の付勢力に抗して、ヒンジ２６よりも外径側に位置する。質量体２４と直角方向に突出する突起２３は、図７に示すように軸Ｏ方向に突出して、ケース１２に向かう。この結果、ロータ５の軸方向移動は、突起２３の突出長さ分の規制を受け、ロータ５はケース１２に近づくことができない。つまり、突起２３が軸Ｏ方向に突出する間、ロータ５が図８に示すパーキングロック位置に摺動することが不可能になる。
【００３７】
図１４〜図１６は、ガバナ２５の動作説明図である。図１４は上述した図７に対応する。図１６は上述した図８に対応する。ロータ５の回転速度が高い高回転時には遠心力が大きくなるため、図１４に示すように  突起２３が軸Ｏと平行にケース１２に向かって完全突出する。
ロータ５の回転速度が低い低回転時には遠心力が小さくなるため、図１５に示すように質量体２４はばね２７の付勢力に対して完全に抗することはなく軸Ｏに対して斜交する姿勢をとる。したがって突起２３がケース１２側に向かって傾斜し、ロータ５から若干突出する。この結果、ロータ５はケース１２に当接することが不可能となり、係合突起１３が凹部１７に係合することはない。
【００３８】
ロータ５の回転速度が０である無回転時には遠心力が０であるため、図１６に示すように質量体２４はばね２７の付勢力により引き込まれる。したがって突起２３がロータ５の中に収容される。図８に沿って説明すると、質量体２４はばね２７の付勢力によって凹部区画２２内部に引き込まれる。突起２３は凹部区画２２に収容される。この結果、ロータ５の軸方向移動はガバナ２５から何らの規制を受けず、ロータ５が図８に示すパーキングロック位置に摺動することができる。
【００３９】
このようなガバナ２５によれば、回転中のロータ５がパーキングロック位置に軸方向移動することが不可能なため、ロータ５の回転中に突然パーキングロックが作動するという懸念を解消することができる。
【００４０】
なお、質量体２４はロータ５全体を摺動させるためのものではなく、ロータ５よりも遥かに小さな突起２３の姿勢を変化させるためのものであるから、ガバナ２５を取り付けたことによりロータ５の重量が徒に増大することはない。
【００４１】
この第４実施例ではガバナ２５に代えて、図１７〜図２０の動作説明図に示す別な実施例になるガバナを具えていてもよい。図１７および図１９は別な実施例になるガバナを具えたロータを回転軸方向からみた状態を示す正面図であり、図１７はロータ回転時を、図１９はロータ無回転時を示す。図１８および図２０は別な実施例になるガバナを具えたパーキングロック機能付回転電機を、回転軸を含む平面で一部破断して示す縦断面図であり、図１８はロータ回転時を、図２０はロータ無回転時を示す。
【００４２】
別な実施例になるガバナは図１７および図１９の正面図に示すように、ロータ５内部のうち外縁部に三日月型の部材２８を周方向複数配置したものである。部材２８は弧状に張り出した円弧２８ｔと円弧２８ｔの両端を短絡するような弧を描く窪み２８ｕとを具えた板状体である。そして円弧２８ｔをロータ５の外径側に、窪み２８ｕをロータ５の内径側にして配置する。部材２８の一端をピボット２９でロータ５に軸支する。他端をばね２７でロータ５の内径側に付勢する。
ケース１２のうちロータ５の外径側に位置する中空円筒部分には、突起３０を設ける。突起３０はケース１２の内壁から内径方向にむかって突出する。
【００４３】
ロータ５の回転時は、図１７および図１８に示すように、遠心力が部材２８に作用し、ばね２７の付勢力に抗して部材２８の円弧２８ｔがロータ５の外縁から突出する。この結果、円弧２８ｔが突起３０に係止して、ロータ５の軸方向移動を規制する。これにより係合突起１３が凹部１７に係合することはない。
【００４４】
ロータ５の回転速度が０である無回転時には遠心力が０であるため、図１９および図２０に示すように部材２８はばね２７の付勢力によりロータ５内に引き込まれる。したがって円弧２８ｔがロータ５の中に収容される。この結果、ロータ５は何ら規制を受けることなく軸方向移動することが可能になる。そして図２０に示すように、係合突起１３が凹部１７に係合する軸方向位置までロータ５は摺動することができる。
【００４５】
また第４実施例では、パーキングロック位置の位置合わせを行う位置決め部材１９を、図７および図８に２点鎖線で示す位置に軸方向移動させて、ロータ５がパーキングロック位置に摺動することを不可能にしてもよい。
【００４６】
位置決め部材１９は図７および図８に例示するようなセンターナットであって、ロータシャフト７の外周と螺合するものとする。ケース１２を挟んで、ロータ５と反対側にある位置決め部材１９は、ロータ５とケース１２との軸方向距離を規定する。位置決め部材（センターナット）１９を回転させてケース１２に近づけるほど、ロータ５はケース１２に近づくことができなくなり、ロータ５がパーキングロック位置に摺動することを不可能にする。このような位置決め部材１９によれば、回転電機２１を搭載したインホイールモータ方式の車両を牽引する際には、パーキングロックが作動することを防止することができ、車輪と直結するロータ５の回転を自由にすることができる。
【００４７】
次に、本発明の第４実施例について説明する。
図１０は、第４実施例になるパーキングロック機能付回転電機を、回転軸Ｏを含む平面で断面として模式的に示す縦断面図であり、ロータが駆動する駆動位置を表す。また図１１は同実施例におけるロータが回転不能に固定されるパーキングロック位置を示す縦断面図である。また前述した図９は、図１０に示す軸Ｏに直角な平面Ｘ−Ｘで第４実施例の回転電機を破断し、矢の向きにみた状態を示す横断面図でもある。
【００４８】
この第４実施例のうち上述した第１実施例と同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる部分については新たに符号を付して説明する。第４実施例のパーキングロック機能付回転電機３１は、ロータ５およびステータ６を軸Ｏ方向に対向配置したアキシャルギャップ構造の回転電機である。
【００４９】
ステータ６と向かい合うロータ５の対向面には永久磁石９Ｃを、周方向に複数配設する。
エアギャップ１０を介して磁極１１と軸Ｏ方向に対向する永久磁石９Ｃは、磁極１１と同じ数であっても、あるいは磁極１１と異なる数であってもよい。図示しないインバータ回路が各コイル１４に公知の駆動用交流電圧を印加すると磁極１１に磁束が発生する。そして、磁極１１は永久磁石９Ｃとの間で駆動のための磁気回路を形成する。
【００５０】
ロータ５の外径側には永久磁石９Ｄを、周方向に複数配設する。永久磁石９Ｄは、ケース１２の内壁と向かい合っている。ケース１２の内壁には永久磁石９Ｅを、周方向に複数配設する。これら永久磁石９Ｄ，９Ｅは、径方向に着磁されていて、隣り合う永久磁石が反対向きになるよう配置される。
【００５１】
回転電機３１の駆動中は図１０に示すように、ロータ５を、エアギャップ１０の間隔を狭く、かつ永久磁石９Ｄの軸方向位置と永久磁石９Ｅの軸方向位置とがずれるような駆動位置にする。永久磁石９Ｄ，９Ｅ間で相対回転しているため、永久磁石９Ｄと永久磁石９Ｅとは相互に吸引しない。
【００５２】
これに対し回転電機３１の停止中は図１１に示すように、ロータ５を軸Ｏ方向移動させ、エアギャップ１０の間隔を広く、かつ永久磁石９Ｄの軸方向位置と永久磁石９Ｅの軸方向位置とが一致するようなパーキングロック位置にする。ロータ５は回転していないため、
永久磁石９Ｄと永久磁石９Ｅとは相互に吸引して磁気的パーキングロックが完成する。
【００５３】
次に、本発明の第６実施例について説明する。
図１２は、第６実施例になるパーキングロック機能付回転電機を、回転軸Ｏを含む平面で断面として模式的に示す縦断面図であり、ロータが駆動する駆動位置を表す。また図１３は同実施例におけるロータが回転不能に固定されるパーキングロック位置を示す縦断面図である。また前述した図９は、図１２に示す軸Ｏに直角な平面Ｘ−Ｘで第６実施例の回転電機を破断し、矢の向きにみた状態を示す横断面図でもある。
【００５４】
この第６実施例の基本構成は、上述した第１実施例と同一の基本構成を有するため、同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる構成については新たに説明する。第６実施例のパーキングロック機能付回転電機４１は、ステータ６の内径側に、ロータ５を配置して回転自在に軸支したいわゆるインナロータ型ラジアルギャップ構造の回転電機である。ロータ５は、ボールスプライン８を介して、ケース１２に回転自在、かつ軸方向に相対移動可能に軸支される。
【００５５】
この回転電機４１によれば、ロータ５が回転する間、図１２に示すようにガバナ２５の突起２３がケース１２の端面１２ｔに向かって突出するため、ロータ５の軸方向移動は、突起２３の突出長さ分の規制を受ける。したがって、ロータ５が図１３に示すパーキングロック位置に摺動することが不可能になり、ロータ５の回転中に突然パーキングロックが作動することを回避できる。
【００５６】
これに対しロータ５の回転速度が０である無回転時には、ガバナ２５の突起２３がロータ５の凹部区画２２に収容され、ロータ５の軸方向移動は何らの規制を受けない。したがって、ロータ５が図１３に示すパーキングロック位置に摺動することができる。したがって係合突起１３は凹部１７に係合してパーキングロックが作動する。
【００５７】
次に本発明の第７実施例について説明する。
図２１および図２２は第７実施例のパーキングロック機能付回転電機５１を模式的に示す縦断面図であり、図２１はロータ５の駆動位置を、図２２はロータ５のパーキングロック位置をそれぞれ示す。この実施例の基本構成は、前述した第１実施例と共通するため、同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。
【００５８】
回転電機５１の一方側端面および他方側端面と、これら両端面の間に位置する回転電機５１の外周壁とを形成するケース１２は、ロータ５を収容する。また、ケース１２の内周はステータ６を支持する。ケース１２内部の端面には、ロータ５外縁の近傍に磁性体からなる突起５２を固設する。この実施例では、永久磁石９Ｂの磁束が永久磁石９Ａの磁束より強いものであるとして、軸Ｏ方向両側にあるケース１２内部の端面のうち、永久磁石９Ｂに近い方の端面に突起５２を設ける。
【００５９】
ロータ５が回転する駆動時は、前述した第１実施例と同様に、コイル１４にＡ極を駆動するための交流と前記Ｂ極を駆動するための交流とを重畳した複合電流を流し、ロータ５をＡ極のトルクおよびＢ極のトルクで駆動する。
【００６０】
これに対しロータ５が回転しない停止中は、永久磁石９Ｂの磁束が突起５２を引き寄せる力が、永久磁石９Ａおよび９Ｂの磁束が磁極１１を引き寄せる力に勝って、図２２に矢で示すようにロータ５をパーキングロック位置に摺動させる。そして永久磁石９Ｂが突起５２と接触してパーキングロックが完成する。このパーキングロックを作動させるためにコイル１４に通電する必要はない。
【００６１】
図２２に示すパーキングロックを解除して図２１に示す駆動位置にロータ５を摺動するには、コイル１４に通電して永久磁石９Ｂを磁極１１に引き寄せる。これにより、永久磁石９Ｂは突起５２から引き離される。
【００６２】
この第７実施例によれば、突起５２を設けることで足り、簡易な構成でロータ５を確実にパーキングロックすることができる。
【００６３】
次に本発明の第８実施例について説明する。
図２３および図２４は第８実施例のパーキングロック機能付回転電機６１を模式的に示す縦断面図であり、図２３はロータ５の駆動位置を、図２４はロータ５のパーキングロック位置をそれぞれ示す。この実施例の基本構成は、前述した第１実施例と共通するため、同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。
【００６４】
ケース１２内部の端面には、ロータシャフト７の近傍に凹凸を具えた係合部６２を形成する。また、ロータ５の中心部にも、係合部６２と係合可能な係合部６３を形成する。これら凹凸を具えた係合部６２および６３は、軸Ｏ方向に相対移動可能かつ周方向には相対移動不能に係合するものであればよく、例えばスプライン嵌合するような形状である。この第８実施例では、図２３に示すように、ケース１２内部の端面から係合部６２を突出させる。係合部６２は軸Ｏを中心とする円環形状であり、その外径側側面には複数本のスプライン溝６２ｓを刻設する。スプライン溝６２ｓは軸Ｏ方向に延在するとともに、周方向等間隔に配設される。係合部６２は従来一般のパークロックギヤと同じギヤ歯を具えていても良い。またこれらスプライン溝６２ｓと対応する径方向位置で、ロータ５の係合部６３も、軸Ｏ方向に延在するスプライン溝を周方向等間隔に具える。
【００６５】
ロータ５が回転する駆動時、ロータ５が回転しない停止中にパーキングロックを作動する時および解除する時は、前述した第１〜第３実施例と同様である。ロータ５がパーキングロック位置にあると、図２４に示すように、係合部６３が係合部６２と係合してパーキングロックが完成する。
【００６６】
この第８実施例によれば、ロータシャフト７に近いロータ５の内径側に凹凸を具えた係合部６３を設けることから、凹凸によるロータ５のホイールアンバランスを小さくすることができ、回転が安定する。
【００６７】
次に本発明の第９実施例について説明する。
図２５および図２６は第９実施例のパーキングロック機能付回転電機７１を模式的に示す縦断面図であり、図２５はロータ５の駆動位置を、図２６はロータ５のパーキングロック位置をそれぞれ示す。この実施例の基本構成は、前述した第１実施例と共通するため、同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。
【００６８】
ケース１２内部の端面には、ロータシャフト７の近傍に凹凸を具えた係合部７２を形成する。また、ロータ５の中心部にも、係合部７２と係合可能な係合部７３を形成する。これら凹凸を具えた係合部７２および７３も、軸Ｏ方向に相対移動可能かつ周方向には相対移動不能に係合するスプライン嵌合溝である。ただし、この第９実施例では図２５に示すように、ロータ５からケース１２の端面に向かって係合部７３を突出させる。係合部７３は軸Ｏを中心とする円環形状であり、その外径側側面には複数本のスプライン溝７３ｓを刻設する。スプライン溝７３ｓは軸Ｏ方向に延在するとともに、周方向等間隔に配設される。係合部７３は従来一般のパークロックギヤと同じギヤ歯を具えていても良い。またこれらスプライン溝７３ｓと対応する径方向位置で、ケース１２の係合部７２も、軸Ｏ方向に延在するスプライン溝を周方向等間隔に具える。
【００６９】
ロータ５が回転する駆動時、ロータ５が回転しない停止中にパーキングロックを作動する時および解除する時は、前述した第１〜第３実施例と同様である。ロータ５がパーキングロック位置にあると、図２６に示すように、係合部７３が係合部７２と係合してパーキングロックが完成する。
【００７０】
この第９実施例によれば、ロータ５の中心部に軸Ｏ方向に突出した係合部７３ｓを設けることから、ロータ５の剛性を向上することができる。
【００７１】
次に本発明の第１０実施例について説明する。
図２７および図２８は第１０実施例のパーキングロック機能付回転電機８１を模式的に示す縦断面図であり、図２７はロータ５の駆動位置を、図２８はロータ５のパーキングロック位置をそれぞれ示す。この実施例の基本構成は、前述した第１実施例と共通するため、同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。
【００７２】
ケース１２内部の端面にはピン８２を植設し、ピン８２先端をロータ５に向けて突出させる。ピン８２と対応するロータ５の径方向位置には、ピン８２先端を受容する凹部８３を設ける。
【００７３】
ロータ５が回転する駆動時、ロータ５が回転しない停止中にパーキングロックを作動する時および解除する時は、前述した第１〜第３実施例と同様である。ロータ５がパーキングロック位置にあると、図２８に示すように、ピン８２が凹部８３の中に嵌挿されてパーキングロックが完成する。
【００７４】
この第１０実施例によれば、ロータ５に凹部８３を設けることから、ロータ５の剛性を向上することができる。
【００７５】
ところで、上記した各実施例によれば、鉄心にコイル１４を巻回した磁極１１を複数具え、これら磁極１１をステータ６の周方向に配設し、永久磁石９を複数具えステータ６との間で相対回転するロータ５を、軸Ｏ方向に移動可能に軸支した回転電機において、ロータ５のうち軸Ｏ方向一方の部位には永久磁石９Ａを周方向に複数配設したＡ極を設け、ロータ５のうち軸Ｏ方向他方の部位にはＡ極と異なる数の永久磁石９Ｂを周方向に複数配設したＢ極を設け、ロータ５の駆動時には、これらＡ極およびＢ極の双方がステータ６との間で駆動力を発生するための磁気回路を形成する駆動位置に、ロータ５を軸方向移動して、ロータ５の停止時には、Ａ極の永久磁石９Ａがステータ６の磁極１１を磁気的に吸引してロータを回転不能に拘束するパーキングロック位置に、ロータ５を軸方向移動するよう構成したことから、
回転電機４，２１，４１に既に具わっている永久磁石９Ａの磁力や、回転電機３１に既に具わっている永久磁石９Ｄ、９Eの磁力を利用してロータシャフト７を磁気的に拘束するため、回転電機４，２１，３１，４１に従来のようなロック機構を別途配置する必要がない。したがって、従来のパーキングロック機能付回転電機よりも、軽量化および軸方向寸法の短縮化を達成することができ、インホイールモータ方式として回転電機４，２１，３１，４１を採用すればレイアウト上有利となる。
【００７６】
ここで第１実施例のように、Ａ極の永久磁石９Ａの数とステータ６の磁極１１の数とを同じにすれば、永久磁石９Ａ自身の磁束が磁極１１を好適に吸引することが可能になり、磁気的なパーキングロックの力を最大にすることができる。
【００７７】
あるいは第２実施例のように、Ｂ極の永久磁石９Ｂの数とステータ６の磁極１１の数とを同じにしても、第１実施例の磁気的なパーキングロックよりも弱いもの、やはり磁気的なパーキングロックが可能になる。
【００７８】
あるいは第３実施例のように、永久磁石９Ａの数を永久磁石９Ｂの数よりも多くしても、第２実施例の磁気的なパーキングロックよりも弱いもの、やはり磁気的なパーキングロックが可能になる。
【００７９】
また上記した各実施例によれば、Ａ極の永久磁石９Ａの磁力をＢ極の永久磁石９Ｂの磁力よりも強くし、ロータ５の停止時には、Ａ極の永久磁石９Ａがステータ６の磁極１１を磁気的に吸引することによりロータ５をパーキングロック位置（図２，図４，図８，図１３）に摺動することから、ロータ５の回転が停止すると自動的にパーキングロックを作動させることができる。
【００８０】
また上記した各実施例によれば、コイル１４に、Ａ極を駆動するための交流とＢ極を駆動するための交流とを重畳した複合電流を流すことにより、ロータ５を軸Ｏ方向に摺動させてもよい。つまり複合電流によれば、Ａ極および磁極１１間の吸引力を、Ｂ極および磁極１１間の吸引力よりも大きくするような複合電流を流すことにより、A極が磁極１１の近傍となるパーキングロック位置（図２，図４，図８，図１３）にロータ５を摺動することができる。
また、複合電流によれば、ロータ５の軸方向位置を、図４に示すパーキングロック位置と、図５に示す駆動位置と、図６に示す始動位置のいずれにも制御することができる。
【００８１】
上記した各実施例にあっては、図７等に示すようにロータ５と回転電機の固定部材であるケース１２との間に、係合突起１３および凹部１７から構成されて機械的に係合する係合手段を介挿し、パーキングロック位置で係合手段が係合してロータ５を回転不能に固定することとしてもよい。
この場合、磁気的に吸引してロータ５を回転不能に拘束する磁気的パーキングロックを、上記係合手段の作動手段として利用することになる。したがって、係合突起１３を係脱するために従来のような大型のアクチュエータを設ける必要もないことから、パーキングロック機能付回転電機の小型化に寄与することができる。
【００８２】
また図７等に示すように、ロータ５と固定部材であるケース１２との間に、ロータ５の回転中に係合突起１３の係合を防止するガバナ２５を設けたことから、ロータ５の回転中に突然パーキングロックが作動するという懸念を解消することができる。なおガバナは、ガバナ２５のように軸Ｏ方向に突出するものや、図１７に示す部材２８のように外径方向に突出するものがある。
【００８３】
上記した第４実施例にあっては、図７等に示すようにボールスプライン８で回転電機のロータシャフト７にロータ５を軸方向相対移動可能、かつ周方向相対移動不能に取り付け、ロータシャフト７にはロータ５のパーキングロック位置を規定する位置決め部材１９を設け、この位置決め部材１９を、必要に応じてロータシャフト７上で図７および図８に二点鎖線で示すように軸Ｏ方向に移動させることにより、ロータ５がパーキングロック位置に移動することを規制することとしてもよい。
このような位置決め部材１９によれば、回転電機２１を搭載したインホイールモータ方式の車両を牽引する際には、パーキングロックが作動することを防止することができ、車輪と直結するロータ５およびロータシャフト７の回転を自由にすることができる。
【００８４】
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨に逸脱しない範囲において種々変更が加えられうるものである。例えば、位置決め部材１９を必要に応じてロータシャフト７上で軸Ｏ方向に移動させる第４実施例の構成は、他の実施例にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第1実施例になるパーキングロック機能付回転電機を、回転軸を含む平面で破断して示す縦断面図である。
【図２】同実施例のロータが回転不能に固定された状態を示す縦断面図である。
【図３】ロータおよびステータの一部を取り出して示す斜視図である。
【図４】ロータが駆動位置にあるときの、ロータおよびステータの位置関係を示す斜視図である。
【図５】ロータがパーキングロック位置にあるときの、ロータおよびステータの位置関係を示す斜視図である。
【図６】ロータが始動位置にあるときの、ロータおよびステータの位置関係を示す斜視図である。
【図７】本発明の第４実施例になるパーキングロック機能付回転電機を、回転軸を含む平面で破断して模式的に示す縦断面図である。
【図８】同実施例のロータが回転不能に固定された状態を示す縦断面図である。
【図９】図７に示すＸ−Ｘで同実施例の回転電機を破断し矢の向きにみた状態を示す横断面図である。
【図１０】本発明の第５実施例になるパーキングロック機能付回転電機を、回転軸Ｏを含む平面で破断して模式的に示す縦断面図である。
【図１１】同実施例のロータが回転不能に固定された状態を示す縦断面図である。
【図１２】本発明の第６実施例になるパーキングロック機能付回転電機を、回転軸Ｏを含む平面で破断して模式的に示す縦断面図である。
【図１３】同実施例のロータが回転不能に固定された状態を示す縦断面図である。
【図１４】ロータの回転速度が高いときのガバナの姿勢を示す動作説明図である。
【図１５】ロータの回転速度が低いときのガバナの姿勢を示す動作説明図である。
【図１６】ロータの回転速度が０のときのガバナの姿勢を示す動作説明図である。
【図１７】別な実施例になるガバナの回転時の動作説明図である。
【図１８】別な実施例になるガバナの回転時の動作説明図である。
【図１９】別な実施例になるガバナの無回転時の動作説明図である。
【図２０】別な実施例になるガバナの無回転時の動作説明図である。
【図２１】本発明の第７実施例になるパーキングロック機能付回転電機を、回転軸Ｏを含む平面で破断して模式的に示す縦断面図である。
【図２２】同実施例のロータが回転不能に固定された状態を示す縦断面図である。
【図２３】本発明の第８実施例になるパーキングロック機能付回転電機を、回転軸Ｏを含む平面で破断して模式的に示す縦断面図である。
【図２４】同実施例のロータが回転不能に固定された状態を示す縦断面図である。
【図２５】本発明の第９実施例になるパーキングロック機能付回転電機を、回転軸Ｏを含む平面で破断して模式的に示す縦断面図である。
【図２６】同実施例のロータが回転不能に固定された状態を示す縦断面図である。
【図２７】本発明の第１０実施例になるパーキングロック機能付回転電機を、回転軸Ｏを含む平面で破断して模式的に示す縦断面図である。
【図２８】同実施例のロータが回転不能に固定された状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  車輪のロードホイール
２  ロードホイールのリム部
３  ロードホイールのハブ部
４  パーキングロック機能付回転電機
５  ロータ
６  ステータ
７  ロータシャフト
８  ボールスプライン
９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅ  永久磁石
１０  エアギャップ
１１  ステータの磁極
１２  回転電機ケース
１３  係合突起
１４  コイル
１５  ステータのバックヨーク
１６  中間層
１７  凹部
１８  駆動位置のロータ位置決め部材
１９  パーキングロック位置のロータ位置決め部材
２１  パーキングロック機能付回転電機
２３  突起
２４  質量体
２５  ガバナ
２８  ガバナの部材
３０  ケース側の突起
３１，４１，５１，６１，７１，８１  パーキングロック機能付回転電機
５２  磁性体突起
６２，６３，７２，７３  係合部
８２  ピン
８３  凹部
【図１】
2008109842.tif 000003
【図２】
2008109842.tif 000004
【図３】
2008109842.tif 000005
【図４】
2008109842.tif 000006
【図５】
2008109842.tif 000007
【図６】
2008109842.tif 000008
【図７】
2008109842.tif 000009
【図８】
2008109842.tif 000010
【図９】
2008109842.tif 000011
【図１０】
2008109842.tif 000012
【図１１】
2008109842.tif 000013
【図１２】
2008109842.tif 000014
【図１３】
2008109842.tif 000015
【図１４】
2008109842.tif 000016
【図１５】
2008109842.tif 000017
【図１６】
2008109842.tif 000018
【図１７】
2008109842.tif 000019
【図１８】
2008109842.tif 000020
【図１９】
2008109842.tif 000021
【図２０】
2008109842.tif 000022
【図２１】
2008109842.tif 000023
【図２２】
2008109842.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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