(57)【要約】【課題】可変界磁モータの軽量化かつメンテナンスフリー化の向上を実現する。【解決手段】ロータ軸４ａの軸線回りに３つの回転部材７を配置し、各回転部材にスライド部材８を螺合し、各スライド部材にステータコア９ａを一体的に固設し、各回転部材に固着した各ピニオンギア１２とギア結合されるリングギア１３を設け、リングギアをアクチュエータ１５により駆動する。各回転部材により、ロータの回転トルクの反トルクを受けるステータを支持することができる。複数の回転部材を同期して回転させることにより、スライド部材を介してステータを変位させることができ、トルク受け機構とステータ変位機構とを別個に設けることなく、すなわち１つの機構によりトルク受けとステータ変位とを兼ねることができ、部品点数の増加が抑制されるため、可変界磁モータとしての軽量化が向上し、またメンテナンスが必要な箇所の減少によりメンテナンスフリー化が促進される。【選択図】図１
2009213317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースに回転自在に設けられたロータと、前記ロータに対して同軸かつ前記ロータの軸線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軸線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、
前記ロータの軸線回りに配置されかつ前記ベースに回転可能に軸支されると共に雄ねじおよび雌ねじの一方が設けられた複数の回転部材と、
前記雄ねじおよび雌ねじの一方に螺合しかつ前記ステータに一体に設けられたスライド部材と、
前記複数の回転部材を同期して回転させる回転駆動手段とを有することを特徴とする可変界磁モータ。
【請求項２】
前記回転駆動手段が、
前記ロータに対して同軸に回転するように前記ベースに支持されたリングギアと、
前記リングギアと噛み合うように前記回転部材に設けられたピニオンギアとを有することを特徴とする請求項１に記載の可変界磁モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータの軸線方向に変位自在に設けたステータを有する可変界磁モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、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あり、例えば電気自動車に用いられている。そのような可変界磁モータにあって、ロータの軸線方向に変位可能にステータが設けられ、ステータのロータに対する相対位置を変化させることによって界磁を変化させるようにしたものが同一出願人により提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特願２００６−３３５５０２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
モータではロータの駆動トルクをステータで受けるため、上記構造の可変界磁モータにおけるステータにあっては、ステータに軸線方向に変位させることと回転方向のトルクを受けるという２つの機能をもたせる必要がある。上記特許文献１にあっては、ロータの回転軸を外囲する円筒状固定部材とステータとの両部材同士をスプライン結合し、ステータの軸線方向変位とトルク受けとを実現している。
【０００４】
しかしながら、ステータを変位させるためのステータ移動手段にあっては、ベースに回転可能に軸支された雄ねじ部材と、雄ねじ部材に螺合する雌ねじを設けたスライド部材がステータに一体的に設けられた構造であり、上記スプライン構造と合わせて、構造が複雑化し、また部品点数の増大による重量増になって、軽量化が難しいという問題があった。
【０００５】
また、構造の複雑化や部品点数の増大などによりメンテナンスが面倒であることから、できるだけメンテナンスフリー化することが望ましいという要求がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決して、軽量化かつメンテナンスフリー化の向上を実現するために本発明に於いては、ベースに回転自在に設けられたロータと、前記ロータに対して同軸かつ前記ロータの軸線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軸線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、前記ロータの軸線回りに配置されかつ前記ベースに回転可能に軸支されると共に雄ねじおよび雌ねじの一方が設けられた複数の回転部材と、前記雄ねじおよび雌ねじの一方に螺合しかつ前記ステータに一体に設けられたスライド部材と、前記複数の回転部材を同期して回転させる回転駆動手段とを有するものとした。
【０００７】
特に、前記回転駆動手段が、前記ロータに対して同軸に回転するように前記ベースに支持されたリングギアと、前記リングギアと噛み合うように前記回転部材に設けられたピニオンギアとを有すると良い。
【発明の効果】
【０００８】
このように本発明によれば、ステータをロータの軸線方向に変位させるステータ移動手段として、ベースに軸支された回転部材と、ステータに一体に設けられたスライド部材とを設けると共に、両部材をねじ結合し、回転部材をロータの軸線回りに複数配置したことから、ロータの回転トルクの反トルクを受けるステータを複数の回転部材により容易に支持することができる。さらに、複数の回転部材を同期して回転させることにより、回転部材に螺合しているスライド部材を介してステータを変位させることができ、トルク受け機構とステータ変位機構とを別個に設けることなく、すなわち１つの機構によりトルク受けとステータ変位とを兼ねることができ、部品点数の増加が抑制されるため、可変界磁モータとしての軽量化が向上し、またメンテナンスが必要な箇所の減少によりメンテナンスフリー化が促進される。
【０００９】
特に、ロータの軸線回りに配置された複数の回転部材を、ロータに同軸に設けられたリングギアにより同時に回転させることができ、複数の回転部材を同期させて回転させる機構を簡単な構造で実現し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。図１は本発明が適用された電気自動車の駆動輪を回転軸に直交する方向から見た要部模式的断面図である。なお、図１にあっては、回転軸に対して図において上下対称となるように破断したものではなく、上下の断面に主要部がそれぞれ示されるように破断したものである。また、図に示されるように本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構成されて良い。
【００１１】
図示されない車体本体側のナックルに、ベースとしての円板形状のモータ取付用ベース１が固設されている。モータ取付用ベース１には、車体側方に突出する円筒状の固定支持軸２が固設されており、その固定支持軸２の内周側に、一対の軸受３ａ・３ｂを介してロータ４のロータ軸４ａが回転自在に支持されている。
【００１２】
ロータ４は、ロータ軸４ａの軸線方向端部にて外向フランジ状に形成された円板部４ｂと、円板部４ｂの外周部分にてロータ軸４ａを同軸に外囲するように形成された周壁部４ｃとを有する。円板部４ｂにはホイールを介して駆動輪Ｗが取り付けられ、周壁部４ｃにはブレーキディスク５が固設されている。
【００１３】
固定支持軸２の外周部分には、ロータ軸４ａの軸線方向に所定の距離をおいて対峙する一対の外向フランジ６ａ・６ｂが形成されており、一対の外向フランジ６ａ・６ｂには、両端部分が軸受を介して支持された複数の回転部材７が回転自在に設けられている。なお、図示例では図２に併せて示されるように、回転部材７はロータ軸４ａの軸線回りに１２０度の等間隔で３箇所に配置されている。回転部材７には台形ねじからなる雄ねじ部７ａが形成されている。
【００１４】
回転部材７には雄ねじ部７ａに螺合する雌ねじ部８ａが形成されたスライド部材８が組み付けられている。スライド部材８は回転部材７と同数設けられており、各スライド部材８にはリング状のステータ９が一体的に固設されている。これにより、回転部材７が回転するとスライド部材８が回転部材７の軸線方向に往復動し、ステータ９が一体的に往復動し得る。
【００１５】
ステータ９は、各スライド部材８に固設された円環状のステータコア９ａと、ステータコア９から半径方向外向きに突設されたティースに巻回された所定数のコイル９ｂとを有する。ロータ４の周壁部４ｃの内周面には所定数のマグネット１１が周方向にＮ・Ｓ極を交互にして配設されている。なお、図示例では３２極３６スロットモータが示されているが、これに限られるものではない。
【００１６】
各回転部材７の車体本体側の軸線方向端部にはそれぞれピニオンギア１２が固着されており、各ピニオンギア１２にはロータ軸４ａと同軸に設けられたリングギア１３がギア結合されている。なお、固定支持軸２の軸線方向端面と、その軸線方向端面に貼り合わせるように固着されたモータ取付用ベース１と固定支持軸２とにより半径方向外向きに開放された外周溝１４が形成されており、そのように形成された外周溝１４によりリングギア１３が摺動可能に支持されている。
【００１７】
また、モータ取付用ベース１にはブラケットを介してモータ駆動式のアクチュエータ１５が取り付けられており、アクチュエータ１５の出力段として設けられた大径ギア１５ａが１つのピニオンギア１２とギア結合されている。
【００１８】
これにより、アクチュエータ１５を駆動することにより、大径ギア１５ａの回転力が１つのピニオンギア１２を介してリングギア１４に伝達され、リングギア１４が回転することにより他の２つのピニオンギア１２も回転するため、各ピニオンギア１２は同期して回転する。したがって、各回転部材７も互いに同期して回転し、雄ねじ部７ａと雌ねじ部８ａとが螺合していることから、回転部材７の回転によりスライド部材８が回転部材７の軸線方向すなわちロータ軸４ａの軸線方向である図１の矢印Ａの方向に変位する。
【００１９】
このようにして、アクチュエータ１５への駆動制御信号に応じてスライド部材８を任意の位置まで変位させることができる。また、雄ねじ部７ａと雌ねじ部８ａとのリード角や他のギア伝達部の摩擦抵抗などにより、スライド部材８にスライド方向に変位させる外力が作用しても、アクチュエータ１５で駆動して停止した位置にスライド部材８を停止状態に保持することができる。
【００２０】
図１の実線は、マグネット１１の磁極面と、ステータコア９ａの磁極面に対峙する対峙面との相対する面積が最大となる位置を示している。その位置からロータ軸４ａの軸線方向で車体本体側へステータ９を変位させることにより、マグネット１１とステータコア９ａとの上記相対する面積が減少する。また、マグネット１１の磁極面とステータコア９ａの対峙面の相対する面積が減少した位置から、ステータ９を車体本体の外方側へ移動することができる。
【００２１】
上記ステータ９の変位量は、マグネット１１の磁極面に対して、図１に示されるようにステータコア９ａの対峙面がロータ軸４ａの軸線方向について完全に重なる位置と、図１の二点差線で示される位置との２位置間であって良い。図示例では、完全に重なる位置からの変位量にあっては、完全に外れた位置までの変位量を１００％とした場合に約５０％としているが、０％までの任意の位置であって良い。なお、５０％の位置の場合にはマグネット１１の磁極面とステータコア９ａの対峙面とのロータ軸４ａの線方向についての重なり量は半分となる。
【００２２】
一方、モータ駆動時にあってはロータ４の回転トルクに対する反トルクをステータ９が受ける。上述した構造によれば、ロータ軸４ａの軸線回りに所定角度で配置された図示例では３つの回転部材７によりステータコア９ａが支持されていることから、ステータ９に作用する上記反トルクを３本の回転部材７により受け止めることができる。
【００２３】
したがって、従来のようにセレーションやスプラインより反トルクを受ける構造とする必要が無く、可変界磁モータにおいて必要なステータ９の変位機構を用いて反トルクを受けることができ、部品点数の増加を抑制しかつ軽量化を促進し得るため、コストも削減し得る。また、余計な部品がないため、メンテナンスフリー化の実現を促進し得ると共に、モータを薄型化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明にかかる可変界磁モータは、部品点数の増加の抑制および軽量化が促進されるため、電気自動車、特にソーラーカー等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明が適用された電気自動車の駆動輪を回転軸に直交する方向から見た要部模式的断面図である。
【図２】図１の矢印II線から見た要部端面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  モータ取付用ベース
２  固定支持軸
４  ロータ、４ａ  ロータ軸
６ａ・６ｂ  外向フランジ
７  回転部材、７ａ  雄ねじ部
８  スライド部材、８ａ  雌ねじ部
９  ステータ、９ａ  ステータコア、９ｂ  コイル
１１  マグネット
１２  ピニオンギア
１３  リングギア
１５  アクチュエータ
【図１】
2009213317.tif 000003
【図２】
2009213317.tif 000004