JP2009268269A - 電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】着磁された第１、第２の回転子を相対回転させて両者の相対回転角を示す位相を変更すると共に、位相を所定の位置で固定自在とした電動機の制御装置を提供する。
【解決手段】第１、第２の回転子４２ａ，４２ｂの一方に固定されて径方向に突出する６個の仕切壁５４ａと、他方に固定されて径方向に突出するベーン５２ａとで画成されると共に、仕切壁５４ａの先端に取着されたシール部材５４ｃを対抗する円周面５２ｃに当接させてシールされる第１、第２の作動室５４ｄ，５４ｅに作動流体（作動油）を給排して第１、第２の回転子を相対回転させて両者の相対回転角を示す位相を変更する位相変更機構とを備えた電動機１０において、シール部材５４ｃを円周面に向けて付勢するスプリング５４ｆと、円周面に開口された凹部５２ｄを備え、シール部材５４ｃを凹部５２ｄに係合させて位相をその位置で固定自在とする。
【選択図】図９

Description

この発明は電動機に関し、より具体的には着磁された第１、第２の回転子を相対回転させて両者の相対回転角を示す位相を変更すると共に、位相を所定の位置で固定自在とした電動機の制御装置に関する。

着磁された第１、第２の回転子を相対回転させて両者の相対回転角を示す位相を変更するようにした電動機の例としては、下記の特許文献１記載の技術を挙げることができる。特許文献１記載の技術にあっては、第１、第２の回転子の一方に固定されて径方向に延びる複数個の仕切壁と、他方に固定されつつ複数個の内の隣接する２個の仕切壁の間で径方向に延びるベーンとで画成されると共に、ベーンの先端に取着されたシール部材を対向する円周面に当接させてシールされる第１、第２の作動室に作動流体を給排して第１、第２の回転子を相対回転させることで、両者の相対回転角を示す位相を変更するように構成している。
特開２００７−２４４０４０号公報

ところで、この種の電動機にあっては、第１、第２回転子の着磁状態によって安定する位相位置が変化し、表面磁束が最も小さい位置で安定する特性となることがある。そのような電動機では始動時などに大きな負荷が加わるとき、安定点では必要なトルクを出力できないことから、出力可能な位相位置まで移動（回転）させる必要があるが、作動流体の温度条件によっては移動に時間を要して必要なトルクを迅速に出力できないことがある。

また、表面磁束が最も大きい位置で安定する特性を備えるときも、始動時などにそれほど大きなトルクが必要ではない場合、安定点から中間位置あるいは弱め位相側に移動させる必要が生じることも考えられる。

従って、この発明の目的は上記した課題を解消することにあり、着磁された第１、第２の回転子を相対回転させて両者の相対回転角を示す位相を変更すると共に、位相を所定の位置で固定自在とした電動機を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１にあっては、それぞれ着磁されると共に、同一の軸線を中心に回転する第１、第２の回転子と、前記第１、第２の回転子の一方に固定されて径方向に突出する複数個の仕切壁と、前記第１、第２の回転子の他方に固定されつつ前記複数個の内の隣接する２個の仕切壁の間で前記径方向に突出するベーンとで画成されると共に、前記仕切壁とベーンの少なくともいずれかの先端に取着されたシール部材を対抗する円周面に当接させてシールされる第１、第２の作動室と、前記第１、第２の作動室に連通される第１、第２の流体路を介して流体源から作動流体を給排して前記第１、第２の回転子を前記軸線を中心として相対回転させて両者の相対回転角を示す位相を変更する位相変更機構とを備えた電動機において、前記シール部材を前記円周面に向けて付勢する付勢手段と、前記円周面に開口された凹部とを備え、よって前記シール部材を前記凹部に係合させて前記位相をその位置で固定自在とする如く構成した。

請求項２に係る電動機にあっては、前記凹部の底部と前記流体源とを連通する凹部流体路と、前記凹部流体路と前記第１、第２の流体路のいずれかを介して前記作動流体を給排する作動流体給排手段とを備え、よって前記凹部流体路から前記作動流体を供給して前記シール部材を前記底部側から押圧すると共に、前記第１、第２の作動室に前記作動流体を給排して前記シール部材を前記凹部から離脱自在とする如く構成した。

請求項３に係る電動機にあっては、前記作動流体給排手段は、前記電動機が停止されるとき、前記第１、第２の作動室に前記作動流体を給排して前記シール部材を前記凹部に係合させる如く構成した。

請求項１にあっては、それぞれ着磁されると共に、同一の軸線を中心に回転する第１、第２の回転子の一方に固定される仕切壁と、他方に固定されるベーンとで画成されると共に、仕切壁とベーンの少なくともいずれかの先端に取着されたシール部材を対向する円周面に当接させてシールされる第１、第２の作動室と、それらに連通される第１、第２の流体路を介して流体源から作動流体を給排して第１、第２の回転子を軸線を中心として相対回転させて相対回転角を示す位相を変更する位相変更機構とを備えた電動機において、シール部材を円周面に向けて付勢する付勢手段と、円周面に開口された凹部とを備え、よってシール部材を凹部に係合させて位相をその位置で固定自在とする如く構成したので、凹部を所望の位置に形成しておくことで始動時などに第１、第２の回転子をその位置に固定することが可能となり、よって始動時などに必要なトルクを迅速に出力することができる。

即ち、電動機が表面磁束が最も小さい位相位置で安定する特性を備えると共に、ハイブリッド車両などに搭載される場合、車両の発進時など始動時などに大きな負荷が加わるとき、安定点では必要なトルクを出力できないことから、出力可能な位相位置まで移動する必要がある。また作動油の温度条件によっては移動に時間を要して必要なトルクを迅速に出力できないことがある。しかしながら、上記の如く構成することで、始動時などに必要なトルクを迅速に出力することができる。また、構造としても簡易である。

また、電動機によっては表面磁束が最も大きい位置で安定する特性を備えると共に、始動時などにそれほど大きなトルクが必要ではない場合、安定点から中間位置あるいは弱め位相側に移動させる必要が生じることも考えられるが、そのような場合にも同様の効果を得ることができる。

請求項２に係る電動機にあっては、凹部の底部と流体源とを連通する凹部流体路と、凹部流体路と第１、第２の流体路のいずれかを介して作動流体を給排する作動流体給排手段とを備え、よって凹部流体路から作動流体を供給してシール部材を底部側から押圧すると共に、第１、第２の作動室に作動流体を給排してシール部材を凹部から離脱自在とする如く構成したので、上記した効果に加え、固定が不要となったとき、シール部材を凹部から離脱させて第１、第２の回転子を速やかに相対回転させることができる。

請求項３に係る電動機にあっては、作動流体給排手段は、電動機が停止されるとき、第１、第２の作動室に作動流体を給排してシール部材を凹部に係合させる如く構成したので、上記した効果に加え、始動時に必要なトルクを確実に出力することができる。

以下、添付図面に即してこの発明に係る電動機を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、この発明の実施例に係る電動機をハイブリッド車両に組み込んだときの構成を全体的に示す模式図、図２は図１に示す電動機の制御装置を示す概略図である。

図１において符号１はハイブリッド車両（以下「車両」という）を示し、車両１には電動機（モータ）１０と内燃機関（以下「エンジン」という）１２が搭載される。電動機１０は、具体的にはブラシレスあるいは交流同期電動機からなる。エンジン１２はガソリン噴射式火花点火式で４気筒を備え、電動機１０と駆動軸１４（図２に示す）で連結される。電動機１０とエンジン１２の出力は、変速機１６に入力される。変速機１６はエンジン１２などの出力を変速し、車輪（駆動輪）２０に伝達して車両１を走行させる。

電動機１０はエンジン１２が回転するとき常に回転し、始動時には通電されてエンジン１２をクランキングして始動させると共に、加速時などにも通電されてエンジン１２の回転をアシスト（増速）する。電動機１０は、通電されないときはエンジン１２の回転に伴って空転すると共に、エンジン１２への燃料供給が停止される減速時には駆動軸１４の回転によって生じた運動エネルギを電気エネルギに変換して出力する回生機能を有する発電機（ジェネレータ）として機能する。

図２に示す如く、電動機１０は、パワードライブユニット（「ＰＤＵ」という）２２を介してバッテリ２４に接続される。ＰＤＵ２２はインバータを備え、バッテリ２４から供給される直流電力を交流電力に変換して電動機１０に供給すると共に、電動機１０の回生動作によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ２４に供給する。

さらに、エンジン１２の動作を制御するエンジン制御ユニット（ＥＮＧＥＣＵ）２６、電動機１０の動作を制御するモータ制御ユニット（ＭＯＴＥＣＵ）３０、およびバッテリ２４の充電状態ＳＯＣ（State Of Charge）を算出して充放電の管理などを行うバッテリ制御ユニット（ＢＡＴＥＣＵ）３２、ならびに変速機１６の動作を制御する変速制御ユニット（Ｔ／ＭＥＣＵ）３４が設けられる。上記したＥＮＧＥＣＵ２６などのＥＣＵ（電子制御ユニット）は全てマイクロコンピュータからなり、通信バス３６を介して相互に通信自在に接続される。

ここで、電動機１０について詳細に説明する。

図３は図１などに示す電動機１０の要部断面図、図４は図２などに示す電動機の位相変更機構を示す分解斜視図、図５は図２に示す回転子の磁石片の磁極の向きを示す模式図、図６は図３に示す電動機１０の回転子の側面図、図７は図６と同様の回転子の側面図である。

図示の如く、電動機１０は、円環状の固定子（ステータ）４０と、その内側に収容される、同様に円環状の回転子（ロータ）４２と、回転軸（回転軸線）４４を備える。固定子４０は鉄系材料から製作される薄板が積層（あるいは鉄系材料を鋳造）されてなると共に、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）の固定子巻線４０ａが配置されてなる。

回転子４２は、外周側（第１）の回転子４２ａと、回転軸４４を中心として相対回転自在な内周側（第２）の回転子４２ｂからなる。回転子４２ａ，４２ｂは例えば焼結金属から製作される鉄心からなると共に、円周側にはそれぞれ複数組、正確には１６組の細長い形状の磁石片（永久磁石）４６ａ，４６ｂが相互に僅かな間隔をおいて配置される。

より具体的には、図６あるいは図７に示す如く、外周側の回転子４２ａには１６個の磁石片４６ａが磁石片４６ａの長手方向が回転子４２ａの径方向を向くように配置される一方、内周側の回転子４２ｂには１６組の磁石片４６ｂが、磁石片４６ｂの長手方向が回転子４２ａの円周方向を向き、よって磁石片４６ａと平面視においてコ字あるいはＣ字状を呈するように配置される。

外周側の１６個の磁石片４６ｂはそれぞれ周（円周）方向に磁化された磁石片からなると共に、隣接する組との間では磁化方向が異なるように配置される。即ち、周方向においてＮ極、Ｓ極と磁化された磁石片４６ａの周方向における隣には、Ｓ極、Ｎ極と磁化された磁石片４６ａが配置され、以後も同様とされる。

内周側の１６組の磁石片４６ｂはそれぞれ厚み（半径）方向において同様に磁化された２個の磁石片からなると共に、隣接する組との間では磁化方向が異なるように配置される。即ち、外周側がＮ極とされた２個１組の磁石片４６ｂの周方向における隣には、外周側がＳ極とされた１組２個の磁石片４６ｂが配置され、以後も同様とされる。

図４に示す如く、回転子４２には位相変更機構５０が設けられる。位相変更機構５０は、回転軸４４にスプライン（図示せず）を介して固定されるベーンロータ５２と、内周側の回転子４２ｂの内周面に嵌合されて固定される環状ハウジング５４と、ベーンロータ５２を外周側の回転子４２ａにピン５６ａで固定する、一対のドライブプレート５６と、それらに作動油（作動流体、より具体的には油圧）を供給する油圧機構（作動流体給排機構。後述）６０からなる。

ベーンロータ５２には中央のボス部から径方向に等間隔をおいて突出する複数個（６個）のベーン５２ａが形成されると共に、環状ハウジング５４の内部には中心側に等間隔をおいて同様に径方向に突出する複数個（６個）の仕切壁５４ａが形成される。

ベーン５２ａの先端にはシール部材５２ｂが取着され、ベーン５２ａに対抗すると環状ハウジング５４の内壁面（円周面）５４ｂに当接して液密にシールすると共に、仕切壁５４ａの先端にもシール部材５４ｃが取着され、仕切壁５４ａに対向するベーンロータ５２のボス部の外周面（円周面）５２ｃに当接して液密にシールする。シール部材５２ｂ，５４ｃは、図４に示す如く、ベーン５２ａあるいは仕切壁５４ａと同程度の軸方向長さを備える。

環状ハウジング５４は、図３に示す如く、軸方向長さ（幅）が内周側の回転子４２ｂよりも大きく形成され、２枚のドライブプレート５６に穿設された環状の溝５６ｂ（図４で図示省略）に移動自在に収容され、よって環状ハウジング５４（仕切壁５４ａ）と内周側の回転子４２ｂは、回転軸４４に回転自在に支持される。

２枚のドライブプレート５６は環状ハウジング５４の両側面に摺動自在に密接させられ、環状ハウジング５４の仕切壁５４ａとベーンロータ５２のボス部の外周面との間に密閉空間を６個形成する。この密閉空間は環状ハウジング５４の仕切壁５４ａによって二分され、進角側作動室（第１の作動室）５４ｄと遅角側作動室（第２の作動室）５４ｅとを形成する。ここで、「進角」（ＡＤＶ）とは内周側の回転子４２ｂを外周側の回転子４２ａに対して矢印ＡＤＶ（図６あるいは図７）で示す電動機１０の回転方向と同一の方向に、「遅角」（ＲＴＤ）とはその逆方向に回転させることを意味する。

進角側作動室５４ｄと遅角側作動室５４ｅには作動流体、具体的には非圧縮性の流体、より具体的には変速機１６のＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）あるいはエンジン１２の潤滑油などの作動油（オイル）が供給される。作動油は、回転軸４４からベーンロータ５２に形成される２本の油路６２，６４を介して進角側作動室５４ｄと遅角側作動室５４ｅに供給される。

油路６２，６４はほぼ平行しており、図３と図６に示す如く、回転軸４４の軸方向に穿設された油路６２ａ，６４ａと、それに連続して回転軸４４の外周面に穿設された油路６２ｂ，６４ｂと、それに連続してベーンロータ５２のボス部に放射状に穿設された６２ｃ，６４ｃからなる。油路６２は進角側作動室５４ｄに、油路６４は遅角側作動室５４ｅに接続され、後述するリザーバ（流体源）との間で作動油を給排される。

進角側作動室５４ｄと遅角側作動室５４ｅは作動油を給排されて伸縮し、よって外周側の回転子４２ａに固定されたベーン５２ａに対して仕切壁５４ａと一体にされた内周側の回転子４２ｂが回転軸（回転軸線）４４を中心として相対回転させられることで、外周側の回転子４２ａと内周側の回転子４２ｂの間の相対回転角を示す位相が０度から１８０度の間で変更され、それに応じて電動機１０の誘起電圧が変更される。

図６に最遅角位置にあるときの、また図７に最進角位置にあるときの進角側作動室５４ｄと遅角側作動室５４ｅを示す。遅角位置にあるとき、遅角側作動室５４ｅは作動油が供給される一方、進角側作動室５４ｄからは作動油が排出され、図６に示す如く、最遅角位置では遅角側作動室５４ｅは最大限度まで膨張する一方、進角側作動室５４ｄは最大限度まで収縮する。また、進角位置にあるとき、進角側作動室５４ｄは作動油が供給される一方、遅角側作動室５４ｅからは作動油が排出され、図７に示す如く、最進角位置では進角側作動室５４ｄは最大限度まで膨張する一方、遅角側作動室５４ｅは最大限度まで収縮する。

この実施例に係る電動機１０にあっては、図５（ａ）に示すように、外周側の回転子４２ａの磁石片４６ａと内周側の回転子４２ｂの磁石片４６ｂは同極同士が対向する同極配置となる位相にあるとき、両者の合成磁束が強められる強め界磁（界磁が増加）となる（換言すれば、強め位相位置にある）。他方、図５（ｂ）に示すように、外周側の回転子４２ａの磁石片４６ａと内周側の回転子４２ｂの磁石片４６ｂは異極同士が対向する対極配置となる位相にあるとき、両者の合成磁束が弱められる弱め界磁（界磁が減少）となる（換言すれば、弱め位相位置にある）。

外周側の回転子４２ａと内周側の回転子４２ｂの位相は、所望の合成磁束が得られるように電気角において０度から１８０度の間において変更可能であり、そのうち０度側を遅角側、１８０度側を進角側とする。図５（ａ）は０度のとき（最遅角位置）の磁石片４６ａと４６ｂの同極配置を示し、このとき界磁が最も強められる。図５（ｂ）は１８０度のとき（最進角位置）の磁石片４６ａと４６ｂの対極配置を示し、このとき界磁が最も弱められる。

それにより電動機１０の誘起電圧定数Ｋｅが変更され、電動機１０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Ｋｅが増加すると、電動機１０の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Ｋｅが減少すると、出力可能な最大トルクは減少し、許容回転速度は上昇する。

尚、この実施例に係る電動機１０は、内周側の回転子４２ｂが外周側の回転子４２ａに対して最進角位置（位相１８０度）にあるとき、換言すれば弱め位相にあるときに安定する特性を備える。即ち、油圧を供給されないとき、回転子４２は最進角位置に向けて自ら相対回転し、その位置で停止する。

図８は、油路６２，６４を介して進角側作動室５４ｄと遅角側作動室５４ｅに作動油を供給する、前記した油圧機構６０の油圧回路図である。

図示の如く、油圧機構６０は、リザーバ（タンク。流体源）６０ａからフィルタ６０ｂを介して作動油を汲み上げて高圧化して油路６０ｃに出力する油圧ポンプ６０ｄと、油路６０ｃを前記した油路６２，６４を介して進角側作動室５４ｄと遅角側作動室５４ｅのいずれかに切り換え自在に接続する切換弁６０ｅと、油路６０ｃに介挿され、切換弁６０ｅを介して進角側作動室５４ｄと遅角側作動室５４ｅに供給される作動油の流量を調整する流量調整弁６０ｆとを備える。それらの動作は前記したＭＯＴＥＣＵ（モータ制御ユニット）３０で制御される。

切換弁６０ｅは４ポート弁（方向切換弁）からなる。切換弁６０ｅには、そのポートを切り換えるリニアソレノイド弁６０ｇが接続される。リニアソレノイド弁６０ｇは油路６０ｃにおいて油圧ポンプ６０ｄと切換弁６０ｅの間に介挿され、電磁ソレノイド６０ｇ１を備え、電磁ソレノイド６０ｇ１を励磁・消磁されることで、そのスプール（弁体）は、作動油、より具体的には油圧を切換弁６０ｅのスプール（図示せず）に作用させる第１位置と、その作動油をドレンする第２位置の間で切り換え自在である。尚、破線はレリーフバルブ系を示す。

切換弁６０ｅは、そのスプール（弁体）が、油路６０ｃを油路６２を介して進角側作動室５４ｄに接続して作動油を供給する一方、遅角側作動室５４ｅをドレン側に接続して作動油を排出させる第１位置と、油路６０ｃを油路６４を介して遅角側作動室５４ｅに接続して作動油を供給する一方、進角側作動室５４ｄをドレン側に接続して作動油をドレン（排出）させる第２位置と、その間にあって４つのポートを閉鎖して作動油を保持する中間（中立）位置からなる３つの位置の間で切り替え自在に構成される。スプールは、スプリング６０ｅ１で第２位置に付勢される。

具体的には、切換弁６０ｅのスプールは、リニアソレノイド弁６０ｇから油圧が作用されないとき、第２位置が選択されると共に、リニアソレノイド弁６０ｇから比較的小さな油圧が作用されるとき中間位置が選択され、リニアソレノイド弁６０ｇから大きな油圧が作用すると、第１位置が選択されるように構成される。

流量調整弁６０ｆもリニアソレノイド弁からなり、電磁ソレノイド６０ｆ１を備えると共に、電磁ソレノイド６０ｆ１をＰＷＭ制御されることで、そのスプールは作動油が切換弁６０ｅを介して進角側作動室５４ｄなどに供給される第１位置と、作動油がドレンされる第２位置の間の任意な位置の間を切り換え自在に構成され、切り換えられた位置に応じた流量の作動油を油路６０ｃに出力することで、作動油の流量を調整する。破線はレリーフバルブ系を示す。

流量調整弁６０ｆで流量が調整された油路６０ｃの作動油は、切換弁６０ｅを介して進角側作動室５４ｄあるいは遅角側作動室５４ｅに供給される。前記した如く、進角側作動室５４ｄは、作動油を供給されるとき、その流量に応じて膨張し、位相を最進角位置（１８０度）と中間位置（９０度）の間の任意の位置に変更すると共に、遅角側作動室５４ｅも、作動油を供給されるとき、その流量に応じて膨張し、位相を中間位置（９０度）と最遅角位置（０度）の間の任意の位置に変更する。

図８の末尾に示す如く、油圧ポンプ６０ｄは第２の電動機６０ｊに接続され、第２の電動機６０ｊによって駆動されるＥＯＰ（Electric Oil Pump。電動オイルポンプ）として構成される。第２の電動機６０ｊはインバータ回路（ＩＮＶ）６０ｋに接続される。

図１の説明に戻ると、車両１において車輪２０のそれぞれの付近には車輪速センサ７０が配置され、車輪２０の所定回転ごとに車速を示すパルス信号を出力する。また運転席（図示せず）の床面のアクセルペダルの付近にはＡＰ開度センサ７２が配置され、運転者によるアクセルペダルの開度に応じた出力を生じると共に、電動機１０の適宜位置には位相センサ７４が配置され、実位相値θに応じた出力を生じる。それらセンサの出力もＭＯＴＥＣＵ３０に送られる。

ＭＯＴＥＣＵ３０は電動機１０の動作を制御すると共に、電動機１０の回転数やバッテリ電圧などの運転状態および電流指令値などに応じてリニアソレノイド６０ｇと流量調整弁６０ｆの電磁ソレノイド６０ｇ１，６０ｆ１を励磁・消磁して位相を変更（制御）する。

ここで、図９と図１０を参照してこの実施例に係る電動機１０の特徴を説明すると、電動機１０は、仕切壁５４ａの先端に取着されたシール部材５４ｃをベーンロータ５２のボス部の外周面５２ｃに向けて付勢するスプリング（付勢手段）５４ｆと、外周面５２ｃに開口された凹部５２ｄとを備える。図９は図６、図１０は図７の部分拡大図である。

この実施例に係る電動機１０は最遅角位置（位相０度）にあるときに界磁が最も強められると共に、最も弱め位相側の最進角位置（位相１８０度）にあるときに安定する特性を備えることから、凹部５２ｄは回転子４２ｂが回転子４２ａに対して最遅角位置（位相０度）となる位置で外周面５２ｃに穿設される（図４で凹部５２ｄの図示を省略）。

ＭＯＴＥＣＵ３０は、遅角側作動室５４ｅが最大限度まで膨張する一方、進角側作動室５４ｄが最大限度まで収縮するように作動油を給排し、よってシール部材５４ｃを凹部５２ｄの上に位置させるように油圧機構６０の動作を制御する。シール部材５４ｃはスプリング５４ｆによって外周面５２ｃに向けて付勢されていることから、シール部材５４ｃは凹部５２ｄに係合（嵌合）する。

凹部５２ｄはシール部材５４ｃと同程度の軸方向長さを備えることから、シール部材５４ｃは凹部５２ｄに強固に係合し、電動機１０の位相はその位置で確実に固定される。さらに、図示の如く、６個の進角側作動室５４ｄの外周面５２ｃには凹部５２ｄが全て形成されると共に、６個の仕切壁５４ａのシール部材５４ｃはスプリング５４ｆによって全て外周面５２ｃに付勢されていることから、電動機１０の位相はその位置で一層確実に固定される。尚、スプリング５４ｆはコイルスプリングであるが、リーフスプリングであっても良い。

さらに、凹部５２ｄの底部５２ｄ１とリザーバ６０ａとを連通する凹部流体路８０が設けられる。凹部流体路８０は、前記した油路６２ｃを分岐させて穿設される。ＭＯＴＥＣＵ３０は、シール部材５４ｃを凹部５２ｄに係合させた後、凹部流体路８０から作動油を供給してシール部材５４ｃを底部５２ｄ１の側から押圧すると共に、進角側作動室５４ｄに作動油を供給する一方、遅角側作動室５４ｅから作動油を排出させ、よって仕切壁５４ａとシール部材５４ｃを図６などで時計回りに回転（移動）させ、シール部材５４ｃを凹部５２ｄから離脱させるように油圧機構６０の動作を制御する。

次いで図１１と図１２を参照して上記したＭＯＴＥＣＵ３０の動作を説明する。図１１はエンジン１２が停止されるとき、図１２はエンジン１２が始動されるときに実行される制御を示すフロー・チャートである。

先ず図１１を参照して説明すると、Ｓ１０でエンジン制御ユニット２６と通信してエンジン１２のイグニション・スイッチがオフ、即ち、エンジン１２が停止されたか否か判断し、否定されるときは以降の処理をスキップする。

他方、Ｓ１０で肯定されるときはＳ１２に進み、ＥＯＰ（電動油圧ポンプ）６０ｄを駆動してシール部材５４ｃを凹部５２ｄに係合させる。即ち、遅角側作動室５４ｅが最大限度まで膨張させる一方、進角側作動室５４ｄを最大限度まで収縮させてシール部材５４ｃを凹部５２ｄに係合させる。次いでＳ１４に進み、ＥＯＰ６０ｄを停止する。

次いで図１２を参照して説明すると、Ｓ１００で同様にエンジン制御ユニット２６と通信してエンジン１２のイグニション・スイッチがオン、即ち、エンジン１２が始動されたか否か判断し、否定されるときは以降の処理をスキップする。

他方、Ｓ１００で肯定されるときはＳ１０２に進み、車両１の車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ（例えば８０ｋｍ／ｈ）を超えたか否か判断し、否定されるときは以降の処理をスキップする。

他方、Ｓ１０２で肯定されるときはＳ１０４に進み、シール部材５４ｃがまだ凹部５２ｄに係合している場合、ＥＯＰ６０ｄを駆動して係合を解除させる。即ち、凹部流体路８０から作動油を供給すると共に、進角側作動室５４ｄに作動油を供給する一方、遅角側作動室５４ｅから作動油を排出させ、シール部材５４ｃを凹部５２ｄから解除（離脱）させる。次いでＳ１０６に進み、ＥＯＰ６０ｄを停止させると共に、通常の位相制御が実行、即ち、電動機１０の回転数やバッテリ電圧などの運転状態などから電動機１０の位相が制御される。

尚、Ｓ１０２において車速に代え、モータトルク、弱め界磁電流指令値、電源電圧とモータ発生電圧の差などを用いて判断しても良い。

上記した如く、この実施例にあっては、それぞれ着磁されると共に、同一の軸線（回転軸線）４４を中心に回転する第１、第２の回転子（外周側の回転子４２ａ、内周側の回転子４２ｂ）と、前記第１、第２の回転子の一方に固定されて径方向に突出する複数個（６個）の仕切壁５４ａと、前記第１、第２の回転子の他方に固定されつつ前記複数個の内の隣接する２個の仕切壁の間で前記径方向に突出するベーン５２ａとで画成されると共に、前記仕切壁５４ａとベーン５２ａの少なくともいずれか、より具体的には仕切壁５４ａの先端に取着されたシール部材５４ｃを対抗する円周面（外周面）５２ｃに当接させてシールされる第１、第２の作動室（進角側作動室５４ｄ、遅角側作動室５４ｅ）と、前記第１、第２の作動室に連通される第１、第２の流体路（油路６２，６４）を介して流体源（リザーバ６０ａ）から作動流体（作動油）を給排して前記第１、第２の回転子を前記軸線４４を中心として相対回転させて両者の相対回転角を示す位相を変更する位相変更機構５０とを備えた電動機１０において、前記シール部材５４ｃを前記円周面に向けて付勢する付勢手段（スプリング）５４ｆと、前記円周面に開口された凹部５２ｄとを備え、よって前記シール部材５４ｃを前記凹部５２ｄに係合させて前記位相をその位置で固定自在とする如く構成したので、凹部５２ｄを所望の位置に形成しておくことで始動時などに外周側と内周側の回転子４２ａ，４２ｂをその位置に固定することが可能となり、よって始動時などに必要なトルクを迅速に出力することができる。

即ち、電動機１０は表面磁束が最も小さい最進角位置で安定する特性を備えるため、ハイブリッド車両１に搭載される場合、車両１の発進時など始動時などに大きな負荷が加わるとき、安定点では必要なトルクを出力できないことから、出力可能な遅角位置まで移動する必要がある。また作動油の温度条件によっては移動に時間を要して必要なトルクを迅速に出力できないことがある。しかしながら、この実施例においては上記の如く構成することで、電動機１０は始動時などに必要なトルクを迅速に出力することができる。また、構造としても簡易である。

また、この実施例に係る電動機１０はそうではないが、電動機によっては表面磁束が最も大きい位置で安定する特性を備えると共に、始動時などにそれほど大きなトルクが必要ではない場合、安定点から中間位置あるいは弱め位相側に移動させる必要が生じることも考えられるが、そのような場合にも同様の効果を得ることができる。

さらに、前記凹部５２ｄの底部５２ｄ１と前記流体源とを連通する凹部流体路８０と、前記凹部流体路８０と前記第１、第２の流体路（油路６２，６４）のいずれか、より具体的には油路６２を介して前記作動流体（作動油）を給排する作動流体給排手段（油圧機構６０、モータＥＣＵ（ＭＯＴＥＣＵ）３０）とを備え、よって前記凹部流体路８０から前記作動流体を供給して前記シール部材５４ｃを前記底部５２ｄ１側から押圧すると共に、前記第１、第２の作動室（進角側作動室５４ｄ、遅角側作動室５４ｅ）に前記作動流体を給排して前記シール部材５４ｃを前記凹部５２ｄから離脱自在とする如く構成したので、上記した効果に加え、固定が不要となったとき、シール部材５４ｃを凹部５２ｄから離脱させて第１、第２の回転子（外周側の回転子４２ａ、内周側の回転子４２ｂ）を速やかに相対回転させることができる。また、凹部流体路８０を第１、第２の流体路（油路６２，６４）の一方、より具体的には油路６２から分岐させて形成したので、構造も一層簡易となる。

さらに、前記作動流体給排手段は、前記電動機１０、より具体的にはエンジン１２が停止されるとき、前記第１、第２の作動室（進角側作動室５４ｄ、遅角側作動室５４ｅ）に前記作動流体を給排して前記シール部材５４ｃを前記凹部５２ｄに係合させる如く構成したので、上記した効果に加え、始動時に必要なトルクを確実に出力することができる。

尚、上記において、６個の進角側作動室５４ｄの全てに凹部５２ｄを穿設したが、全てに穿設しなくても良い。また、仕切壁５４ａのシール部材５４ｃを係合するようにしたが、環状ハウジング５４の内壁面５４ｂに凹部を形成してベーン５２ａのシール部材５２ｂをそこに係合するようにしても良い。

また、パラレルハイブリッド車に搭載された電動機を例にとってこの発明に係る電動機を説明したが、この発明は、シリーズハイブリッド車に搭載された電動機、さらにはエンジンを備えない電気自動車に搭載された電動機にも妥当する。

また、第１、第２の回転子の少なくともいずれか、より具体的には第２の回転子４２ｂを回転軸４４で相対回転させて両者の相対回転角を示す位相θを変更するように構成したが、第１、第２の回転子の双方を相対回転させて位相を変更するようにしても良い。

さらに、作動流体として作動油を例示したが、その他の流体であっても良い。

この発明の実施例に係る電動機をハイブリッド車両に組み込んだときの全体構成を示す概略図である。 図１に示す電動機の制御装置を示す概略図である。 図１に示す電動機の要部断面図である。 図３に示す電動機の位相変更機構を示す分解斜視図である。 図３に示す回転子の磁石の磁極の向きを示す模式図である。 図２に示す電動機の回転子の側面図である。 同様に図２に示す電動機の回転子の側面図である。 図６に示す位相変更機構の作動室に油圧を供給する油圧機構の油圧回路図である。 図６の部分拡大図である。 図７の部分拡大図である。 図２に示すモータ制御ユニットの動作を示すフロー・チャートである。 同様に図２に示すモータ制御ユニットの動作を示すフロー・チャートである。

符号の説明

１０ 電動機、１２ エンジン（内燃機関）、１６ 変速機、２２ ＰＤＵ（パワードライブユニット）、３０ モータ制御ユニット、４０ 固定子、４２ 回転子、４２ａ 外周側（第１）の回転子、４２ｂ 内周側（第２）の回転子、４４ 回転軸（回転軸線）、４６ａ，４６ｂ 磁石片、５０ 位相変更機構、５２ ベーンロータ、５２ａ ベーン、５２ｃ 外周面（円周面）、５２ｄ 凹部、５４ 環状ハウジング、５４ａ 仕切壁、５４ｃ シール部材、５４ｄ 進角側作動室（第２の作動室）、５４ｅ 遅角側作動室（第１の作動室）、５４ｆ スプリング（付勢手段）、５６ ドライブプレート、６２，６４ 油路（第１、第２の流体路）、６０ 油圧機構、６０ａ リザーバ（流体源）、６０ｄ 油圧ポンプ、８０ 凹部流体路

Claims (3)

1. それぞれ着磁されると共に、同一の軸線を中心に回転する第１、第２の回転子と、前記第１、第２の回転子の一方に固定されて径方向に突出する複数個の仕切壁と、前記第１、第２の回転子の他方に固定されつつ前記複数個の内の隣接する２個の仕切壁の間で前記径方向に突出するベーンとで画成されると共に、前記仕切壁とベーンの少なくともいずれかの先端に取着されたシール部材を対向する円周面に当接させてシールされる第１、第２の作動室と、前記第１、第２の作動室に連通される第１、第２の流体路を介して流体源から作動流体を給排して前記第１、第２の回転子を前記軸線を中心として相対回転させて両者の相対回転角を示す位相を変更する位相変更機構とを備えた電動機において、前記シール部材を前記円周面に向けて付勢する付勢手段と、前記円周面に開口された凹部とを備え、よって前記シール部材を前記凹部に係合させて前記位相をその位置で固定自在としたことを特徴とする電動機。
2. 前記凹部の底部と前記流体源とを連通する凹部流体路と、前記凹部流体路と前記第１、第２の流体路のいずれかを介して前記作動流体を給排する作動流体給排手段とを備え、よって前記凹部流体路から前記作動流体を供給して前記シール部材を前記底部側から押圧すると共に、前記第１、第２の作動室に前記作動流体を給排して前記シール部材を前記凹部から離脱自在としたことを特徴とする請求項１記載の電動機。
3. 前記作動流体給排手段は、前記電動機が停止されるとき、前記第１、第２の作動室に前記作動流体を給排して前記シール部材を前記凹部に係合させることを特徴とする請求項２記載の電動機。

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