可変界磁モータ
【課題】 構造が簡潔かつステータの支持安定性が高い可変界磁モータを提供する。
【解決手段】 ステータ移動手段３０を有するアウターロータ型の可変界磁モータＭであって、ステータ２０を支持するステータ支持構造体２を有し、ステータ支持構造体２は、モータＭの回転軸の軸線Ａと同軸に設けられた円筒形部材３と、円筒形部材３の外面より円筒形部材３の半径方向外側へと突出する少なくとも１以上の第１突出部材４と、第１突出部材４より軸線Ａ方向に所定の距離をおいて、円筒形部材３の外面より円筒形部材３の半径方向外側へと突出する少なくとも１以上の第２突出部材５と、第１突出部材４及び第２突出部材５の間を連結するように設けられた少なくとも１以上のガイドシャフト６とを有し、ステータ２０は、ガイドシャフト６によって摺動可能に支持されるように構成した。
【解決手段】 ステータ移動手段３０を有するアウターロータ型の可変界磁モータＭであって、ステータ２０を支持するステータ支持構造体２を有し、ステータ支持構造体２は、モータＭの回転軸の軸線Ａと同軸に設けられた円筒形部材３と、円筒形部材３の外面より円筒形部材３の半径方向外側へと突出する少なくとも１以上の第１突出部材４と、第１突出部材４より軸線Ａ方向に所定の距離をおいて、円筒形部材３の外面より円筒形部材３の半径方向外側へと突出する少なくとも１以上の第２突出部材５と、第１突出部材４及び第２突出部材５の間を連結するように設けられた少なくとも１以上のガイドシャフト６とを有し、ステータ２０は、ガイドシャフト６によって摺動可能に支持されるように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変界磁モータに関するものであり、詳しくは可変界磁モータの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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駆動源として利用されている。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、両者の対向面積を増減させて界磁を増減させる。このようなモータが電気自動車に適用された場合には、自動車の加速時に対向面積を増大させて界磁を増加させ、高トルクが得られるようにし、逆に高速走行時には対向面積を減少させて界磁を減少させ、高速回転が可能となるようにする（例えば特許文献１参照）。また、他の適用例としては、洗濯機のモータに適用したものがあり、洗濯槽に水を受容した洗い時には高トルク運転、脱水時には高速回転運転としたものがある（例えば特許文献２参照）
このような可変界磁モータの可変機構部は、アクチュエータと、アクチュエータの回転運動を直線運動へと変換する送りねじとから構成され、送りねじの回転によってステータを回転軸の軸線方向に移動させるものがある。このような可変機構部を用いたモータでは、送りねじはステータを支持する構造の一部を構成し、ステータが回転軸に対して垂直を維持しつつ移動するように支持している。また、ステータを安定的に、回転軸に対して垂直に維持しつつ移動させるため、送りねじが複数本設けられ、各送りねじが同期して回転運動するように制御されているものもある（例えば特許文献３参照）。
【特許文献１】特願２００６−３３２９８５
【特許文献２】特開２００２−１４３５９５
【特許文献３】特願２００６−１９２４８６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のアクチュエータと送りねじとによる可変機構部は、モータ回転により発生する反トルクをステータが受けることによって、ステータとステータを支持する送りねじとの間の噛み合いが強くなり、ステータと送りねじの間に作用する摩擦力が大きくなる。そのため、送りねじを回転させるために必要な駆動力が大きくなり、アクチュエータは高出力のものが必要となって装置が大型化し、消費電力量も増加するという課題がある。また、複数本の送りねじを同期させて回転させる場合には、駆動機構が複雑となって、防塵及び防水等のシールや、送りねじへの潤滑油の供給が行い難くなるという課題がある。
【０００４】
本発明は、上記の課題を鑑みなされたものであって、小さな駆動力でステータを移動させることができ、アクチュエータを小型化してモータの軽量化及び低消費電力化を図ることができ、またモータ構造を簡潔化して可変機構部の防塵及び防水対策や製造工程を容易にすることができるように、ステータを回転軸に対して安定的に支持することができる支持構造体を有する可変界磁モータ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】
【０００５】
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、ロータと、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、前記ステータを支持するステータ支持構造体を更に有し、前記モータ支持構造体は、前記回転軸と同軸に設けられた円筒形部材と、前記円筒形部材の外周面より前記回転軸の半径方向外側へと突出する少なくとも１以上の第１突出部材と、前記第１突出部材に対して前記軸線方向に所定の距離をおいて、前記円筒形部材の外周面より前記回転軸の半径方向外側へと突出する少なくとも１以上の第２突出部材と、前記第１突出部材及び前記第２突出部材の間を連結するように設けられた少なくとも１以上のガイドシャフトとを有し、前記ステータは、前記ガイドシャフトによって摺動可能に支持されていることを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る発明は請求項１に係る発明であって、前記ロータは、有底円筒形状に形成され、かつ底部の中心部に回転軸として固定されたシャフトとを有し、前記ステータ支持構造体は、前記円筒形部材の内部に前記シャフトを回転可能に軸支することを特徴とする。
【０００７】
請求項３に係る発明は請求項１または２に係る発明であって、前記ガイドシャフトは、３本であり、かつ前記回転軸と平行に設けられていることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に係る発明は請求項１乃至３のいずれかに係る発明であって、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、かつ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、前記ステータ支持構造体の外部に設けられることを特徴とする。
【０００９】
請求項５に係る発明は請求項４に係る発明であって、前記ロータの内周面にマグネットが設けられ、前記ステータに前記マグネットに相対するように設けられたステータコアを備え、前記マグネットは、前記ステータの前記ロータ内への没入規制位置におけるステータコアよりも前記ロータの底部側に延出している部分を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によって、ステータはステータ支持構造体に支持されることになり、ステータからステータ移動手段へと加わる負荷は低減される。そのため、ステータを移動させるためにステータ移動手段に要求される駆動力は低減され、ステータ移動手段の駆動力発生装置を小型化し、ステータ移動に伴うエネルギ消費量を低減することができる。また、モータの構造が簡潔となるため、モータの防水及び防塵対策が容易となり、また製造も容易となり製造コストが削減できる。請求項２の発明によって、ロータとモータの回転軸との構造は簡潔となり、構造が簡潔な可変界磁モータを得ることができる。請求項３の発明によって、ステータは３点で支持されるため十分な支持安定性を得ることができ、また部品点数を最小限としてモータ構造を簡潔にすることができる。請求項４の発明によって、ステータ移動手段をモータから離隔させることができるためモータの構造を更に簡潔にすることができる。請求項５の発明によって、ステータは移動範囲内の全ての位置で、磁力により回転軸に沿ってロータ側へと力を受けるようになる。そのため、ステータ移動手段が回転軸に沿ってロータ側と逆方向にステータを牽引する力のみを加える装置である場合に、ステータ位置を力が平衡する位置に安定して位置させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図１は、本発明の第１実施形態に係る可変界磁モータの断面図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る可変界磁モータに付随するワイヤ式牽引装置の断面図である。図３は、図１の矢印ＩＩＩ方向から見た平面図である。図４は、本発明の第１実施形態に係る可変界磁モータの斜視図である。図５は、本発明の第１実施形態に係る可変界磁モータの分解斜視図である。図６は、本発明の第１実施形態に係る可変界磁モータのステータ移動後を示す断面図である。図７は、本発明の第２実施形態に係る可変界磁モータの断面図である。図８は、本発明の第３実施形態に係る可変界磁モータの断面図である。図９は、本発明の第４実施形態に係る洗濯機を一部破断して示す側面図である。
【００１３】
＜第１実施形態の構成＞
以下、本発明の第１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、第１実施形態に係る可変界磁モータＭは、アウターロータ型のモータであり、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。まず、車体本体に設けられたナックル１に、ステータ支持構造体としてのステータベース２が固定されている。
【００１４】
ステータベース２は、モータＭの回転軸の軸線Ａと同軸に配置された円筒形状を有する円筒形部材３と、円筒形部材３の外面より円筒形部材３の半径方向外側に突出した少なくとも１以上の第１突出部材４と、軸線Ａ方向において第１突出部材と所定の間隔をあけて、円筒形部材３の外面より軸線Ａの径方向に突出した少なくとも１以上の第２突出部材５とにより構成されている。第１実施形態では、第１突出部材４は、３本であり、同一周内に互いに１２０°ずつ角度を空けて配置されている。第２突出部材５も第１突出部材４と同様に３本であり、同一周内に互いに１２０°ずつ角度を空けて配置されている。更に第２突出部材５の３本の内のいずれか２本の間は、モータＭの回転速度検出装置（図示しない）を設けるスペースを形成するべく、連結されて平面を形成している。また、第１実施形態では第１及び第２突出部材４、５の基部はそれぞれ、構造の剛性を向上させるために、円筒形部材３の周方向に外周に沿って連結されている。他の実施形態では、突出部材４，５のそれぞれの数を任意の本数としても良く、また突出部材を円筒形部材３の周方向に沿って全て連結させ、第１及び第２突出部材を２枚の円盤状の突出部材としても良い。
【００１５】
また、第１突出部材４のそれぞれと、対応する第２突出部材５のそれぞれとが、軸線Ａと平行に配置され、第１突出部材４及び第２突出部材５は、ガイドシャフト６によって連結されている。ガイドシャフト６は、軸線に沿って対峙する第１及び第２突出部材４，５に設けられた対応する孔に圧入されて固定されている。ガイドシャフト６もまた、軸線Ａに対して平行となる。また、ステータベース２は、後述するステータ移動手段としてのワイヤ式牽引装置３０を固定支持する支持突出部材８を第１突出部材４と同一周内に更に有する。
【００１６】
ステータベース２の円筒形部材３の円筒内壁には、一対の軸受７ａ・７ｂを介してモータＭの回転軸となるシャフト１１が回転自在に軸支されている。また、シャフト１１には、有底円筒形状を有するロータ本体１２が、円筒が開放する側を車体のナックル１側に向け、かつロータ本体１２の底部の中心で固定されて、モータＭのロータ１０が構成されている。ロータ１０の外周部には、ホイールを介して電気自動車の駆動輪Ｗが取り付けられている。また、ロータ本体１２の側壁１３の内周面には、周方向に沿ってＮ・Ｓ極を並べた複数のマグネット１４が配設されている。
【００１７】
また、ロータ１０のマグネット１４に相対するようにステータ２０が、ステータベース２に支持されている。ステータ２０は、マグネット１４に相対する複数個のステータコア２１と、軸線Ａと同軸に設けられた環状部材２２とから構成され、複数個のステータコア２１は環状部材２２の外周側に固定支持されている。ステータコア２１は、例えば軸線Ａ方向に積層させられた鋼板から構成され、電機子コイル２３によって巻回されている。ステータ２０は、環状部材２２に設けられた例えばボールブッシュである３個のブッシュ２４を介して３本のガイドシャフト６に摺動可能に支持されている。このためステータ２０は、モータＭ内で軸線Ａ方向に沿って、移動することが可能になる。
【００１８】
第１実施形態では、ステータ２０にステータ移動手段としてのワイヤ式牽引装置３０が備えられている。ワイヤ式牽引装置３０は、一端が環状部材２２に連結された軸方向力伝達部材としてのインナーケーブル３１と、ステータベース２を含むモータ本体Ｍから離間して車体に設けられ、インナーケーブル３１の他端が連結された軸方向力発生手段としての手動牽引装置３３（図２）とにより構成されている。手動牽引装置３３は、例えば車両本体の運転席に設けられ、運転者によって手動操作される。インナーケーブル３１は、インナーケーブル３１を保護しかつ支持するためにアウターケース３２に外装され、アウターケース３２内をアウターケース３２の軸線方向に沿って移動することができる。アウターケース３２は、一端がステータベース２の支持突出部材８に貫通して固定され、他端が手動牽引装置３３のケーシング３４に固定されている。インナーケーブル３１は、支持突出部材８を貫通して、一端で環状部材２２に連結され、他端が手動牽引装置３３の変位部であるドラム３５に連結されている。ドラム３５は、ケーシング３４に回転可能に支持され、かつ操作入力を行う手動レバー３６に固定されており、レバー３６を傾動させることによって、ドラム３５が回転されてインナーケーブル３１が巻き取られ、ステータ２０が牽引される。インナーケーブル３１及びアウターケース３２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ものであって良い。ケーブルの代替としてプッシュプル等を用いても良い。第１実施形態では、例示として手動牽引装置３３を用いたが、ワイヤ式牽引装置３０の軸方向力発生手段は、モータの回転によりドラム３５を回転させる自動牽引装置であっても良く、インナーケーブル３１及びアウターケース３２の長さを短く設定して自動牽引装置をモータＭと一体に設置しても良い。
【００１９】
また、第１実施形態では、マグネット１４は、軸線Ａ方向でのステータ２０のロータ１０に対する没入規制位置におけるステータコア２１よりもロータ１０の底部側（図中の方向ｂ側）に延出している。没入規制位置とは、ステータ２０の軸線Ａ方向での移動範囲において、ステータ２０がロータ１０の底部側（方向ｂ）へと移動し得る限界の位置のことをいい、機械的或いは制御により任意の位置に設定される。そのため、マグネット１４は、ステータ２０の移動可能範囲内においてステータコア２１が位置する全ての位置で、軸線Ａ方向における方向ｂ側に、常にステータコア２１に対向しないマグネット１４の部位を有するようになる。また、第１実施形態では、マグネット１４及びステータコア２１は、回転軸Ａ方向でロータ１０のロータ本体１２が開放する側（図中の方向ａ側）に、常にマグネット１４に対向しないステータコア２１の部位を有するように配置されている。以上のようにして構成された可変界磁モータを図３、４、５に示す。
【００２０】
＜第１実施形態の作用効果＞
以上のように第１実施形態を構成することで、ステータ２０が軸線Ａ方向に移動可能な可変界磁モータＭを得ることができる。図６に示すように、ステータ２０は軸線Ａ方向に移動して、ステータ２０及びロータ１０の相対する面積を変化させる。また、ステータ２０は、回転軸から所定の距離をおき、かつ回転軸を中心として均一に分散して配置された３本のガイドシャフト６によって支持されているため、反トルクに対して抗しつつ、軸線Ａに対して安定して垂直に維持しつつ移動することができる。なぜなら、ガイドシャフトは３点で支持するため、ステータ２０は空間内で位置が安定的に固定され、またガイドシャフト６は、回転軸から所定の距離をおいた位置に配置されているため支持点間の距離が広く、ステータ２０がステータ移動手段によって軸線Ａ方向に力を受ける場合にも、ステータ２０に加わるモーメントは低減されるためである。また、ガイドシャフト６はその両端がステータベース２に固定された第１及び第２突出部材４，５に固定されているためステータ２０から受ける負荷に対して十分な支持強度を有する。
【００２１】
また、ステータベース２の構造は円筒形部材と、円筒形部材の外周から径方向へと突出した部材とからなる簡潔な構造であるため、モータＭの構造が簡潔となる。また、駆動力発生機構をモータＭから離間して設けることができるワイヤ式牽引装置３０を使用することによって、モータＭの構造を簡潔にすることができる。モータＭの構造が簡潔となることで、防塵及び防水対策や、潤滑油の供給といったメンテナンスを施すことが容易となり、また製造行程においても加工及び組立てが容易となり製造コストの削減が可能となる。
【００２２】
ステータ移動手段としてワイヤ式牽引装置３０を用いた場合には、ワイヤ式牽引装置３０の軸線方向の牽引力により、ステータ２０は方向ａに牽引されるが、ステータ２０の方向ｂへの移動は、マグネット１４とステータコア２１との間に作用する磁力を駆動力として行われる。磁力による駆動力は、ステータ２０とロータ１０との相対位置が偏倚している場合に、ステータコア２１とマグネット１４との対向面積が大きくなる方向、つまり方向ｂにステータ２０を移動させるように発生する。第１実施形態では、マグネット１４及びステータコア２１は、軸線Ａ方向でロータ１０の方向ｂ側に、常にステータコア２１に対向しないマグネット１４の部位を有するように配置されているため、ステータ２０は常に方向ｂ側へと力を受けることになる。このため、ステータ２０は、ワイヤ式牽引装置３０による方向ａへの牽引力と、ステータコア２１及びマグネット１４間に作用する方向ｂへの磁力とを受け、軸線Ａ方向において両者の力が平衡となる位置に確実に位置するようになる。
【００２３】
＜第２実施形態の構成＞
以下、本発明の第２実施形態を、図面を参照しながら説明する。図７に示すように、第２実施形態に係る可変界磁モータＭは、アウターロータ型のモータであり、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。第２実施形態は、第１実施形態と大部分において同様であるが、回転軸としてのシャフト４１、ステータベース５２及びロータ６０の構造において異なる。
【００２４】
車体本体に設けられたナックル１に、モータ支持構造体としてのステータベース５２が固定されている。ステータベース５２は、モータＭの回転軸の軸線Ａと同軸に配置され、一端が固定シャフト４１を固定支持するべく封止された封止端５９を備え、他端が開放した円筒形状を有する円筒形部材５３と、円筒形部材５３の外周より円筒形部材５３の半径方向外側に突出した少なくとも１以上の第１突出部材５４と、軸線Ａ方向において第１突出部材と所定の間隔をあけて、円筒形部材５３の外周より円筒形部材５３の半径方向外側に突出した少なくとも１以上の第２突出部材５５とにより構成されている。第２実施形態における、第１突出部材５４、第２突出部材５５、ガイドシャフト５６及び支持突出部材５８の形状及び配置は、第１実施形態における対応する構成要素の形状及び配置と同様であるため説明は省略する。
【００２５】
ステータベース２の封止端９には、回転軸としての固定シャフト４１が固定されている。固定シャフト４１には一対の軸受７ｃ・７ｄを介してロータ６０が固定シャフト４１に対して回転自在に支持され、固定ナット４２により軸線Ａ方向に位置決めされている。ロータ６０は、固定シャフト４１と同軸に、ナックル１側（車体側）に向けて開放する有底円筒形状のロータ本体６２からなり、ロータ本体６２は、ロータ本体６２の底部中央部よりナックル１側へと軸線Ａと同軸の円筒形状をなして突出したボス部６５を備え、ボス部６５の内側に固定シャフト４１を受容する孔６６を備えている。ロータ６０の外周部には、ホイールを介して電気自動車の駆動輪Ｗが取り付けられている。また、大径ボス部６３の内周面には、周方向に沿ってＮ・Ｓ極を並べた複数のマグネット１４が配設されている。
【００２６】
また、ロータ６０のマグネット１４に相対するようにステータ２０が、ステータベース５２にガイドシャフト５６を介して軸線Ａ方向に摺動可能に支持されている。第２実施形態におけるステータ２０の構成は、第１実施形態におけるステータ２０の構成と同様であるため、第１実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。また、第２実施形態におけるステータ移動手段についても、第１実施形態のワイヤ式牽引装置３０と同様であるため、説明は省略する。また、マグネット１４とステータコア２１の配置についても第１実施形態と同様である。
【００２７】
＜第２実施形態の作用効果＞
以上のように構成することで、ステータ２０が軸線Ａ方向に移動可能な可変界磁モータＭを得ることができる。第２実施形態は、第１実施形態と異なり回転軸としてのシャフト４１が回転しない構成であるが、第１実施形態で得られる作用効果と同様の作用効果を有する。
【００２８】
＜第３実施形態の構成＞
以下、本発明の第３実施形態を、図面を参照しながら説明する。図８に示すように、第３実施形態に係る可変界磁モータＭ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。第３実施形態は、第１実施形態と大部分において同様であるが、ステータ移動手段においてのみ異なり、ワイヤ式牽引装置３０の代わりに送りねじ７３を使用したステータ移動装置７０を有する。ステータ２０及びロータ１０の構成は第１実施形態と同様であるため、同一の構成要素については第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。ステータベース２についても大部分は第１実施形態に係るステータベース２と同様であるが、支持突出部材８と対応する第２支持突出部材９が、支持突出部材８から軸線Ａ方向に、かつ第２突出部材５と同一周内に設けられている。
【００２９】
ステータ移動装置７０は、駆動源としてのアクチュエータ７１と、アクチュエータ７１の回転を減速する減速ギア７２と、減速ギアからの回転を受けてステータを軸線Ａ方向に移動させるべく回転する送りねじ７３とによって構成されている。送りねじ７３は、第１支持突出部材８及び第２支持突出部材９に回転可能に軸支されている。ステータ２０の環状部材２２には、送りねじ７３の回転力を軸線Ａ方向の力へと変換しステータ２０を移動させるべく、送りねじ７３のねじ部と螺合するナット部２５が設けられている。アクチュエータ７１は、駆動制御回路（図示しない）に接続されて駆動制御される。制御については、従来の方法であってよく、ここでは詳細な説明については省略する。
【００３０】
第３実施形態では、第１及び第２実施形態においてのマグネット１４とステータコア２１との位置関係のように制限はないため、任意に設けて良く、ここでは例示として、ステータ２０のロータ１０に対する没入規制位置で、マグネット１４とステータコア２１が完全に相対するように配置している。
【００３１】
＜第３実施形態の作用効果＞
以上のように第３実施形態を構成することで、ステータ２０が軸線Ａ方向に移動可能な可変界磁モータＭを得ることができる。第３実施形態では、第１実施形態と同様にステータ２０は、ステータベース２の３本のガイドシャフト６によって支持され、ステータ２０は軸線Ａに対して垂直に支持されている。ステータ２０は、モータＭの回転により反トルク受ける際にも、ガイドシャフト６によってステータ２０は支持されているため、ステータ２０から送りねじ７３へと伝わる反トルクは低減され、ステータ２０及び送りねじ７３の間に作用する摩擦力は低減される。そのため、ステータ２０を移動させるために必要な送りねじの回転力は低減され、アクチュエータを低出力なものへと小型化することができる。そのため、従来のアクチュエータ及び送りねじを使用するステータ移動手段を有するモータに比べ、モータの小型化及びエネルギ消費量の低減が図れる。
【００３２】
＜第４実施形態の構成＞
以下、本発明の第４実施形態を、図面を参照しながら説明する。図９に示すように、本発明に係る可変界磁モータＭは、洗濯機８０のモータとして洗濯機本体８１の底部に設けられたモータ台座８２の上に固定されている。モータＭは、第４実施形態で示したモータＭと同様のモータであるためモータＭの構成については説明を省略する。また、他の実施形態では、モータＭは第１及び第２実施形態に係るモータＭであっても良く、その場合には上述したように、ステータ移動手段として備えられえているワイヤ式牽引装置３０の軸方向力発生手段にモータを用いた自動牽引装置を使用する。モータＭのロータ１０の外面には、モータＭの回転軸と同軸に洗濯機８０の攪拌軸８３が固定されている。攪拌軸８３は、水受け槽８４の内側に設けられている洗濯槽８５の内部へと延出し、端部に洗濯槽８５内の水を攪拌する攪拌体８６が設けられている。
【００３３】
＜第４実施形態の作用効果＞
以上のように構成することで、本発明に係る可変界磁モータＭを使用した洗濯機８０を得ることができ、洗濯機８０は、洗濯行程に応じてモータのトルク及び回転数特性を変化させることができる。本発明に係る可変界磁モータＭは、ロータと、ステータと、ステータ移動手段とを一体に備えたモータユニットとして構成されているため、従来のモータが使用されていた部位に容易に代替して適用することができる（第１及び第２実施形態で示したワイヤ式牽引手段もインナーケーブル３１及びアウターケース３２の長さを調整することで軸方向力発生手段をステータベースと一体に設けることが可能である）。
【００３４】
本発明を特定の実施形態に基づいて詳細に説明したが、これらの実施形態は例示であって本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。例えば、ステータにマグネットを備え、ロータに電機子コイルが巻回されたコアを有するように構成したモータにも本発明を適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係る可変界磁モータは、モータの構造が簡潔であるため、大量生産される電気自動車や洗濯機への適用が可能であり、またステータ移動のためのエネルギ消費量を低く抑えられることから例えばソーラーカーの駆動モータといった省エネルギ駆動装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る可変界磁モータの断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る可変界磁モータに付随するワイヤ式牽引装置の断面図である。
【図３】図１の矢印ＩＩＩ方向から見た平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る可変界磁モータの斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る可変界磁モータの分解斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る可変界磁モータのステータ移動後を示す断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る可変界磁モータの断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る可変界磁モータの断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る洗濯機を一部破断して示す側面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ ナックル
２・５２ ステータベース
３・５３ 円筒形部材
４・５４ 第１突出部材
５・５５ 第２突出部材
６・５６ ガイドシャフト
８・５８ 支持突出部材
９ 第２支持突出部材
１０・６０ ロータ
１１・４１ シャフト
１４ マグネット
２０ ステータ
２１ ステータコア
２２ 環状部材
３０ ワイヤ式牽引装置
７０ ステータ移動装置
８０ 洗濯機
Ａ 回転軸の軸線
Ｍ 可変界磁モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変界磁モータに関するものであり、詳しくは可変界磁モータの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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駆動源として利用されている。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、両者の対向面積を増減させて界磁を増減させる。このようなモータが電気自動車に適用された場合には、自動車の加速時に対向面積を増大させて界磁を増加させ、高トルクが得られるようにし、逆に高速走行時には対向面積を減少させて界磁を減少させ、高速回転が可能となるようにする（例えば特許文献１参照）。また、他の適用例としては、洗濯機のモータに適用したものがあり、洗濯槽に水を受容した洗い時には高トルク運転、脱水時には高速回転運転としたものがある（例えば特許文献２参照）
このような可変界磁モータの可変機構部は、アクチュエータと、アクチュエータの回転運動を直線運動へと変換する送りねじとから構成され、送りねじの回転によってステータを回転軸の軸線方向に移動させるものがある。このような可変機構部を用いたモータでは、送りねじはステータを支持する構造の一部を構成し、ステータが回転軸に対して垂直を維持しつつ移動するように支持している。また、ステータを安定的に、回転軸に対して垂直に維持しつつ移動させるため、送りねじが複数本設けられ、各送りねじが同期して回転運動するように制御されているものもある（例えば特許文献３参照）。
【特許文献１】特願２００６−３３２９８５
【特許文献２】特開２００２−１４３５９５
【特許文献３】特願２００６−１９２４８６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のアクチュエータと送りねじとによる可変機構部は、モータ回転により発生する反トルクをステータが受けることによって、ステータとステータを支持する送りねじとの間の噛み合いが強くなり、ステータと送りねじの間に作用する摩擦力が大きくなる。そのため、送りねじを回転させるために必要な駆動力が大きくなり、アクチュエータは高出力のものが必要となって装置が大型化し、消費電力量も増加するという課題がある。また、複数本の送りねじを同期させて回転させる場合には、駆動機構が複雑となって、防塵及び防水等のシールや、送りねじへの潤滑油の供給が行い難くなるという課題がある。
【０００４】
本発明は、上記の課題を鑑みなされたものであって、小さな駆動力でステータを移動させることができ、アクチュエータを小型化してモータの軽量化及び低消費電力化を図ることができ、またモータ構造を簡潔化して可変機構部の防塵及び防水対策や製造工程を容易にすることができるように、ステータを回転軸に対して安定的に支持することができる支持構造体を有する可変界磁モータ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】
【０００５】
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、ロータと、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、前記ステータを支持するステータ支持構造体を更に有し、前記モータ支持構造体は、前記回転軸と同軸に設けられた円筒形部材と、前記円筒形部材の外周面より前記回転軸の半径方向外側へと突出する少なくとも１以上の第１突出部材と、前記第１突出部材に対して前記軸線方向に所定の距離をおいて、前記円筒形部材の外周面より前記回転軸の半径方向外側へと突出する少なくとも１以上の第２突出部材と、前記第１突出部材及び前記第２突出部材の間を連結するように設けられた少なくとも１以上のガイドシャフトとを有し、前記ステータは、前記ガイドシャフトによって摺動可能に支持されていることを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る発明は請求項１に係る発明であって、前記ロータは、有底円筒形状に形成され、かつ底部の中心部に回転軸として固定されたシャフトとを有し、前記ステータ支持構造体は、前記円筒形部材の内部に前記シャフトを回転可能に軸支することを特徴とする。
【０００７】
請求項３に係る発明は請求項１または２に係る発明であって、前記ガイドシャフトは、３本であり、かつ前記回転軸と平行に設けられていることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に係る発明は請求項１乃至３のいずれかに係る発明であって、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、かつ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、前記ステータ支持構造体の外部に設けられることを特徴とする。
【０００９】
請求項５に係る発明は請求項４に係る発明であって、前記ロータの内周面にマグネットが設けられ、前記ステータに前記マグネットに相対するように設けられたステータコアを備え、前記マグネットは、前記ステータの前記ロータ内への没入規制位置におけるステータコアよりも前記ロータの底部側に延出している部分を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によって、ステータはステータ支持構造体に支持されることになり、ステータからステータ移動手段へと加わる負荷は低減される。そのため、ステータを移動させるためにステータ移動手段に要求される駆動力は低減され、ステータ移動手段の駆動力発生装置を小型化し、ステータ移動に伴うエネルギ消費量を低減することができる。また、モータの構造が簡潔となるため、モータの防水及び防塵対策が容易となり、また製造も容易となり製造コストが削減できる。請求項２の発明によって、ロータとモータの回転軸との構造は簡潔となり、構造が簡潔な可変界磁モータを得ることができる。請求項３の発明によって、ステータは３点で支持されるため十分な支持安定性を得ることができ、また部品点数を最小限としてモータ構造を簡潔にすることができる。請求項４の発明によって、ステータ移動手段をモータから離隔させることができるためモータの構造を更に簡潔にすることができる。請求項５の発明によって、ステータは移動範囲内の全ての位置で、磁力により回転軸に沿ってロータ側へと力を受けるようになる。そのため、ステータ移動手段が回転軸に沿ってロータ側と逆方向にステータを牽引する力のみを加える装置である場合に、ステータ位置を力が平衡する位置に安定して位置させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図１は、本発明の第１実施形態に係る可変界磁モータの断面図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る可変界磁モータに付随するワイヤ式牽引装置の断面図である。図３は、図１の矢印ＩＩＩ方向から見た平面図である。図４は、本発明の第１実施形態に係る可変界磁モータの斜視図である。図５は、本発明の第１実施形態に係る可変界磁モータの分解斜視図である。図６は、本発明の第１実施形態に係る可変界磁モータのステータ移動後を示す断面図である。図７は、本発明の第２実施形態に係る可変界磁モータの断面図である。図８は、本発明の第３実施形態に係る可変界磁モータの断面図である。図９は、本発明の第４実施形態に係る洗濯機を一部破断して示す側面図である。
【００１３】
＜第１実施形態の構成＞
以下、本発明の第１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、第１実施形態に係る可変界磁モータＭは、アウターロータ型のモータであり、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。まず、車体本体に設けられたナックル１に、ステータ支持構造体としてのステータベース２が固定されている。
【００１４】
ステータベース２は、モータＭの回転軸の軸線Ａと同軸に配置された円筒形状を有する円筒形部材３と、円筒形部材３の外面より円筒形部材３の半径方向外側に突出した少なくとも１以上の第１突出部材４と、軸線Ａ方向において第１突出部材と所定の間隔をあけて、円筒形部材３の外面より軸線Ａの径方向に突出した少なくとも１以上の第２突出部材５とにより構成されている。第１実施形態では、第１突出部材４は、３本であり、同一周内に互いに１２０°ずつ角度を空けて配置されている。第２突出部材５も第１突出部材４と同様に３本であり、同一周内に互いに１２０°ずつ角度を空けて配置されている。更に第２突出部材５の３本の内のいずれか２本の間は、モータＭの回転速度検出装置（図示しない）を設けるスペースを形成するべく、連結されて平面を形成している。また、第１実施形態では第１及び第２突出部材４、５の基部はそれぞれ、構造の剛性を向上させるために、円筒形部材３の周方向に外周に沿って連結されている。他の実施形態では、突出部材４，５のそれぞれの数を任意の本数としても良く、また突出部材を円筒形部材３の周方向に沿って全て連結させ、第１及び第２突出部材を２枚の円盤状の突出部材としても良い。
【００１５】
また、第１突出部材４のそれぞれと、対応する第２突出部材５のそれぞれとが、軸線Ａと平行に配置され、第１突出部材４及び第２突出部材５は、ガイドシャフト６によって連結されている。ガイドシャフト６は、軸線に沿って対峙する第１及び第２突出部材４，５に設けられた対応する孔に圧入されて固定されている。ガイドシャフト６もまた、軸線Ａに対して平行となる。また、ステータベース２は、後述するステータ移動手段としてのワイヤ式牽引装置３０を固定支持する支持突出部材８を第１突出部材４と同一周内に更に有する。
【００１６】
ステータベース２の円筒形部材３の円筒内壁には、一対の軸受７ａ・７ｂを介してモータＭの回転軸となるシャフト１１が回転自在に軸支されている。また、シャフト１１には、有底円筒形状を有するロータ本体１２が、円筒が開放する側を車体のナックル１側に向け、かつロータ本体１２の底部の中心で固定されて、モータＭのロータ１０が構成されている。ロータ１０の外周部には、ホイールを介して電気自動車の駆動輪Ｗが取り付けられている。また、ロータ本体１２の側壁１３の内周面には、周方向に沿ってＮ・Ｓ極を並べた複数のマグネット１４が配設されている。
【００１７】
また、ロータ１０のマグネット１４に相対するようにステータ２０が、ステータベース２に支持されている。ステータ２０は、マグネット１４に相対する複数個のステータコア２１と、軸線Ａと同軸に設けられた環状部材２２とから構成され、複数個のステータコア２１は環状部材２２の外周側に固定支持されている。ステータコア２１は、例えば軸線Ａ方向に積層させられた鋼板から構成され、電機子コイル２３によって巻回されている。ステータ２０は、環状部材２２に設けられた例えばボールブッシュである３個のブッシュ２４を介して３本のガイドシャフト６に摺動可能に支持されている。このためステータ２０は、モータＭ内で軸線Ａ方向に沿って、移動することが可能になる。
【００１８】
第１実施形態では、ステータ２０にステータ移動手段としてのワイヤ式牽引装置３０が備えられている。ワイヤ式牽引装置３０は、一端が環状部材２２に連結された軸方向力伝達部材としてのインナーケーブル３１と、ステータベース２を含むモータ本体Ｍから離間して車体に設けられ、インナーケーブル３１の他端が連結された軸方向力発生手段としての手動牽引装置３３（図２）とにより構成されている。手動牽引装置３３は、例えば車両本体の運転席に設けられ、運転者によって手動操作される。インナーケーブル３１は、インナーケーブル３１を保護しかつ支持するためにアウターケース３２に外装され、アウターケース３２内をアウターケース３２の軸線方向に沿って移動することができる。アウターケース３２は、一端がステータベース２の支持突出部材８に貫通して固定され、他端が手動牽引装置３３のケーシング３４に固定されている。インナーケーブル３１は、支持突出部材８を貫通して、一端で環状部材２２に連結され、他端が手動牽引装置３３の変位部であるドラム３５に連結されている。ドラム３５は、ケーシング３４に回転可能に支持され、かつ操作入力を行う手動レバー３６に固定されており、レバー３６を傾動させることによって、ドラム３５が回転されてインナーケーブル３１が巻き取られ、ステータ２０が牽引される。インナーケーブル３１及びアウターケース３２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ものであって良い。ケーブルの代替としてプッシュプル等を用いても良い。第１実施形態では、例示として手動牽引装置３３を用いたが、ワイヤ式牽引装置３０の軸方向力発生手段は、モータの回転によりドラム３５を回転させる自動牽引装置であっても良く、インナーケーブル３１及びアウターケース３２の長さを短く設定して自動牽引装置をモータＭと一体に設置しても良い。
【００１９】
また、第１実施形態では、マグネット１４は、軸線Ａ方向でのステータ２０のロータ１０に対する没入規制位置におけるステータコア２１よりもロータ１０の底部側（図中の方向ｂ側）に延出している。没入規制位置とは、ステータ２０の軸線Ａ方向での移動範囲において、ステータ２０がロータ１０の底部側（方向ｂ）へと移動し得る限界の位置のことをいい、機械的或いは制御により任意の位置に設定される。そのため、マグネット１４は、ステータ２０の移動可能範囲内においてステータコア２１が位置する全ての位置で、軸線Ａ方向における方向ｂ側に、常にステータコア２１に対向しないマグネット１４の部位を有するようになる。また、第１実施形態では、マグネット１４及びステータコア２１は、回転軸Ａ方向でロータ１０のロータ本体１２が開放する側（図中の方向ａ側）に、常にマグネット１４に対向しないステータコア２１の部位を有するように配置されている。以上のようにして構成された可変界磁モータを図３、４、５に示す。
【００２０】
＜第１実施形態の作用効果＞
以上のように第１実施形態を構成することで、ステータ２０が軸線Ａ方向に移動可能な可変界磁モータＭを得ることができる。図６に示すように、ステータ２０は軸線Ａ方向に移動して、ステータ２０及びロータ１０の相対する面積を変化させる。また、ステータ２０は、回転軸から所定の距離をおき、かつ回転軸を中心として均一に分散して配置された３本のガイドシャフト６によって支持されているため、反トルクに対して抗しつつ、軸線Ａに対して安定して垂直に維持しつつ移動することができる。なぜなら、ガイドシャフトは３点で支持するため、ステータ２０は空間内で位置が安定的に固定され、またガイドシャフト６は、回転軸から所定の距離をおいた位置に配置されているため支持点間の距離が広く、ステータ２０がステータ移動手段によって軸線Ａ方向に力を受ける場合にも、ステータ２０に加わるモーメントは低減されるためである。また、ガイドシャフト６はその両端がステータベース２に固定された第１及び第２突出部材４，５に固定されているためステータ２０から受ける負荷に対して十分な支持強度を有する。
【００２１】
また、ステータベース２の構造は円筒形部材と、円筒形部材の外周から径方向へと突出した部材とからなる簡潔な構造であるため、モータＭの構造が簡潔となる。また、駆動力発生機構をモータＭから離間して設けることができるワイヤ式牽引装置３０を使用することによって、モータＭの構造を簡潔にすることができる。モータＭの構造が簡潔となることで、防塵及び防水対策や、潤滑油の供給といったメンテナンスを施すことが容易となり、また製造行程においても加工及び組立てが容易となり製造コストの削減が可能となる。
【００２２】
ステータ移動手段としてワイヤ式牽引装置３０を用いた場合には、ワイヤ式牽引装置３０の軸線方向の牽引力により、ステータ２０は方向ａに牽引されるが、ステータ２０の方向ｂへの移動は、マグネット１４とステータコア２１との間に作用する磁力を駆動力として行われる。磁力による駆動力は、ステータ２０とロータ１０との相対位置が偏倚している場合に、ステータコア２１とマグネット１４との対向面積が大きくなる方向、つまり方向ｂにステータ２０を移動させるように発生する。第１実施形態では、マグネット１４及びステータコア２１は、軸線Ａ方向でロータ１０の方向ｂ側に、常にステータコア２１に対向しないマグネット１４の部位を有するように配置されているため、ステータ２０は常に方向ｂ側へと力を受けることになる。このため、ステータ２０は、ワイヤ式牽引装置３０による方向ａへの牽引力と、ステータコア２１及びマグネット１４間に作用する方向ｂへの磁力とを受け、軸線Ａ方向において両者の力が平衡となる位置に確実に位置するようになる。
【００２３】
＜第２実施形態の構成＞
以下、本発明の第２実施形態を、図面を参照しながら説明する。図７に示すように、第２実施形態に係る可変界磁モータＭは、アウターロータ型のモータであり、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。第２実施形態は、第１実施形態と大部分において同様であるが、回転軸としてのシャフト４１、ステータベース５２及びロータ６０の構造において異なる。
【００２４】
車体本体に設けられたナックル１に、モータ支持構造体としてのステータベース５２が固定されている。ステータベース５２は、モータＭの回転軸の軸線Ａと同軸に配置され、一端が固定シャフト４１を固定支持するべく封止された封止端５９を備え、他端が開放した円筒形状を有する円筒形部材５３と、円筒形部材５３の外周より円筒形部材５３の半径方向外側に突出した少なくとも１以上の第１突出部材５４と、軸線Ａ方向において第１突出部材と所定の間隔をあけて、円筒形部材５３の外周より円筒形部材５３の半径方向外側に突出した少なくとも１以上の第２突出部材５５とにより構成されている。第２実施形態における、第１突出部材５４、第２突出部材５５、ガイドシャフト５６及び支持突出部材５８の形状及び配置は、第１実施形態における対応する構成要素の形状及び配置と同様であるため説明は省略する。
【００２５】
ステータベース２の封止端９には、回転軸としての固定シャフト４１が固定されている。固定シャフト４１には一対の軸受７ｃ・７ｄを介してロータ６０が固定シャフト４１に対して回転自在に支持され、固定ナット４２により軸線Ａ方向に位置決めされている。ロータ６０は、固定シャフト４１と同軸に、ナックル１側（車体側）に向けて開放する有底円筒形状のロータ本体６２からなり、ロータ本体６２は、ロータ本体６２の底部中央部よりナックル１側へと軸線Ａと同軸の円筒形状をなして突出したボス部６５を備え、ボス部６５の内側に固定シャフト４１を受容する孔６６を備えている。ロータ６０の外周部には、ホイールを介して電気自動車の駆動輪Ｗが取り付けられている。また、大径ボス部６３の内周面には、周方向に沿ってＮ・Ｓ極を並べた複数のマグネット１４が配設されている。
【００２６】
また、ロータ６０のマグネット１４に相対するようにステータ２０が、ステータベース５２にガイドシャフト５６を介して軸線Ａ方向に摺動可能に支持されている。第２実施形態におけるステータ２０の構成は、第１実施形態におけるステータ２０の構成と同様であるため、第１実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。また、第２実施形態におけるステータ移動手段についても、第１実施形態のワイヤ式牽引装置３０と同様であるため、説明は省略する。また、マグネット１４とステータコア２１の配置についても第１実施形態と同様である。
【００２７】
＜第２実施形態の作用効果＞
以上のように構成することで、ステータ２０が軸線Ａ方向に移動可能な可変界磁モータＭを得ることができる。第２実施形態は、第１実施形態と異なり回転軸としてのシャフト４１が回転しない構成であるが、第１実施形態で得られる作用効果と同様の作用効果を有する。
【００２８】
＜第３実施形態の構成＞
以下、本発明の第３実施形態を、図面を参照しながら説明する。図８に示すように、第３実施形態に係る可変界磁モータＭ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。第３実施形態は、第１実施形態と大部分において同様であるが、ステータ移動手段においてのみ異なり、ワイヤ式牽引装置３０の代わりに送りねじ７３を使用したステータ移動装置７０を有する。ステータ２０及びロータ１０の構成は第１実施形態と同様であるため、同一の構成要素については第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。ステータベース２についても大部分は第１実施形態に係るステータベース２と同様であるが、支持突出部材８と対応する第２支持突出部材９が、支持突出部材８から軸線Ａ方向に、かつ第２突出部材５と同一周内に設けられている。
【００２９】
ステータ移動装置７０は、駆動源としてのアクチュエータ７１と、アクチュエータ７１の回転を減速する減速ギア７２と、減速ギアからの回転を受けてステータを軸線Ａ方向に移動させるべく回転する送りねじ７３とによって構成されている。送りねじ７３は、第１支持突出部材８及び第２支持突出部材９に回転可能に軸支されている。ステータ２０の環状部材２２には、送りねじ７３の回転力を軸線Ａ方向の力へと変換しステータ２０を移動させるべく、送りねじ７３のねじ部と螺合するナット部２５が設けられている。アクチュエータ７１は、駆動制御回路（図示しない）に接続されて駆動制御される。制御については、従来の方法であってよく、ここでは詳細な説明については省略する。
【００３０】
第３実施形態では、第１及び第２実施形態においてのマグネット１４とステータコア２１との位置関係のように制限はないため、任意に設けて良く、ここでは例示として、ステータ２０のロータ１０に対する没入規制位置で、マグネット１４とステータコア２１が完全に相対するように配置している。
【００３１】
＜第３実施形態の作用効果＞
以上のように第３実施形態を構成することで、ステータ２０が軸線Ａ方向に移動可能な可変界磁モータＭを得ることができる。第３実施形態では、第１実施形態と同様にステータ２０は、ステータベース２の３本のガイドシャフト６によって支持され、ステータ２０は軸線Ａに対して垂直に支持されている。ステータ２０は、モータＭの回転により反トルク受ける際にも、ガイドシャフト６によってステータ２０は支持されているため、ステータ２０から送りねじ７３へと伝わる反トルクは低減され、ステータ２０及び送りねじ７３の間に作用する摩擦力は低減される。そのため、ステータ２０を移動させるために必要な送りねじの回転力は低減され、アクチュエータを低出力なものへと小型化することができる。そのため、従来のアクチュエータ及び送りねじを使用するステータ移動手段を有するモータに比べ、モータの小型化及びエネルギ消費量の低減が図れる。
【００３２】
＜第４実施形態の構成＞
以下、本発明の第４実施形態を、図面を参照しながら説明する。図９に示すように、本発明に係る可変界磁モータＭは、洗濯機８０のモータとして洗濯機本体８１の底部に設けられたモータ台座８２の上に固定されている。モータＭは、第４実施形態で示したモータＭと同様のモータであるためモータＭの構成については説明を省略する。また、他の実施形態では、モータＭは第１及び第２実施形態に係るモータＭであっても良く、その場合には上述したように、ステータ移動手段として備えられえているワイヤ式牽引装置３０の軸方向力発生手段にモータを用いた自動牽引装置を使用する。モータＭのロータ１０の外面には、モータＭの回転軸と同軸に洗濯機８０の攪拌軸８３が固定されている。攪拌軸８３は、水受け槽８４の内側に設けられている洗濯槽８５の内部へと延出し、端部に洗濯槽８５内の水を攪拌する攪拌体８６が設けられている。
【００３３】
＜第４実施形態の作用効果＞
以上のように構成することで、本発明に係る可変界磁モータＭを使用した洗濯機８０を得ることができ、洗濯機８０は、洗濯行程に応じてモータのトルク及び回転数特性を変化させることができる。本発明に係る可変界磁モータＭは、ロータと、ステータと、ステータ移動手段とを一体に備えたモータユニットとして構成されているため、従来のモータが使用されていた部位に容易に代替して適用することができる（第１及び第２実施形態で示したワイヤ式牽引手段もインナーケーブル３１及びアウターケース３２の長さを調整することで軸方向力発生手段をステータベースと一体に設けることが可能である）。
【００３４】
本発明を特定の実施形態に基づいて詳細に説明したが、これらの実施形態は例示であって本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。例えば、ステータにマグネットを備え、ロータに電機子コイルが巻回されたコアを有するように構成したモータにも本発明を適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係る可変界磁モータは、モータの構造が簡潔であるため、大量生産される電気自動車や洗濯機への適用が可能であり、またステータ移動のためのエネルギ消費量を低く抑えられることから例えばソーラーカーの駆動モータといった省エネルギ駆動装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る可変界磁モータの断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る可変界磁モータに付随するワイヤ式牽引装置の断面図である。
【図３】図１の矢印ＩＩＩ方向から見た平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る可変界磁モータの斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る可変界磁モータの分解斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る可変界磁モータのステータ移動後を示す断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る可変界磁モータの断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る可変界磁モータの断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る洗濯機を一部破断して示す側面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ ナックル
２・５２ ステータベース
３・５３ 円筒形部材
４・５４ 第１突出部材
５・５５ 第２突出部材
６・５６ ガイドシャフト
８・５８ 支持突出部材
９ 第２支持突出部材
１０・６０ ロータ
１１・４１ シャフト
１４ マグネット
２０ ステータ
２１ ステータコア
２２ 環状部材
３０ ワイヤ式牽引装置
７０ ステータ移動装置
８０ 洗濯機
Ａ 回転軸の軸線
Ｍ 可変界磁モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、
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、
前記ステータを支持するステータ支持構造体を更に有し、
前記モータ支持構造体は、
前記回転軸と同軸に設けられた円筒形部材と、
前記円筒形部材の外周面より前記回転軸の半径方向外側へと突出する少なくとも１以上の第１突出部材と、
前記第１突出部材に対して前記軸線方向に所定の距離をおいて、前記円筒形部材の外周面より前記回転軸の半径方向外側へと突出する少なくとも１以上の第２突出部材と、
前記第１突出部材及び前記第２突出部材の間を連結するように設けられた少なくとも１以上のガイドシャフトとを有し、
前記ステータは、前記ガイドシャフトによって摺動可能に支持されていることを特徴とする可変界磁モータ。
【請求項２】
前記ロータは、有底円筒形状に形成され、かつ底部の中心部に回転軸として固定されたシャフトとを有し、
前記ステータ支持構造体は、前記円筒形部材の内部に前記シャフトを回転可能に軸支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。
【請求項３】
前記ガイドシャフトは、３本であり、かつ前記回転軸と平行に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の可変界磁モータ。
【請求項４】
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、かつ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、前記ステータ支持構造体の外部に設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の可変界磁モータ。
【請求項５】
前記ロータの内周面にマグネットが設けられ、
前記ステータに前記マグネットに相対するように設けられたステータコアを備え、
前記マグネットは、前記ステータの前記ロータ内への没入規制位置におけるステータコアよりも前記ロータの底部側に延出している部分を有することを特徴とする請求項４に記載の可変界磁モータ。
【請求項１】
ロータと、
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、
前記ステータを支持するステータ支持構造体を更に有し、
前記モータ支持構造体は、
前記回転軸と同軸に設けられた円筒形部材と、
前記円筒形部材の外周面より前記回転軸の半径方向外側へと突出する少なくとも１以上の第１突出部材と、
前記第１突出部材に対して前記軸線方向に所定の距離をおいて、前記円筒形部材の外周面より前記回転軸の半径方向外側へと突出する少なくとも１以上の第２突出部材と、
前記第１突出部材及び前記第２突出部材の間を連結するように設けられた少なくとも１以上のガイドシャフトとを有し、
前記ステータは、前記ガイドシャフトによって摺動可能に支持されていることを特徴とする可変界磁モータ。
【請求項２】
前記ロータは、有底円筒形状に形成され、かつ底部の中心部に回転軸として固定されたシャフトとを有し、
前記ステータ支持構造体は、前記円筒形部材の内部に前記シャフトを回転可能に軸支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。
【請求項３】
前記ガイドシャフトは、３本であり、かつ前記回転軸と平行に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の可変界磁モータ。
【請求項４】
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、かつ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、前記ステータ支持構造体の外部に設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の可変界磁モータ。
【請求項５】
前記ロータの内周面にマグネットが設けられ、
前記ステータに前記マグネットに相対するように設けられたステータコアを備え、
前記マグネットは、前記ステータの前記ロータ内への没入規制位置におけるステータコアよりも前記ロータの底部側に延出している部分を有することを特徴とする請求項４に記載の可変界磁モータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−２９５２７２（Ｐ２００８−２９５２７２Ａ）
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４０８８５（Ｐ２００７−１４０８８５）
【出願日】平成１９年５月２８日（２００７．５．２８）
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２８日（２００７．５．２８）
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
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