CN218783694U - 电机结构 - Google Patents

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沼崎芳美
小林由幸
野村佳宽
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Abstract

本实用新型提供一种电机结构，在配置控制器和逆变器的电机结构中能够提高布局的自由度。电机结构(M)具备：电机壳体(35)；定子(52)，所述定子(52)固定支承于电机壳体(35)且构成为绕组线圈；转子(50)，所述转子(50)能够旋转地支承于电机壳体(35)，配置有与定子(52)相向的磁铁(51)；逆变器(22)，所述逆变器(22)配置在电机壳体(35)内，对由定子(52)和转子(50)构成的电机部(23)进行驱动；以及控制器(21)，所述控制器(21)配置在电机壳体(35)内，对该逆变器(22)进行控制，其特征在于，控制器(21)配置于控制器基板(42)，逆变器(22)配置于逆变器基板(41)，逆变器基板(41)紧贴安装于电机壳体(35)的内表面即内部面，控制器基板(42)在电机部(23)的轴(60)的方向上与逆变器基板(41)分离地配置。

Description

电机结构
技术领域
本实用新型涉及配置控制器和逆变器的电机结构。
背景技术
专利文献1公开了在转子的半径方向内侧配置由CPU(中央运算装置) 等控制器和逆变器构成的PCU(功率控制单元)的外转子式电机。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-88961号公报
实用新型内容
实用新型要解决的课题
在上述现有技术中，将控制器和逆变器配置在单一的基板上，在该单一的基板上配置大量散热的逆变器，由此存在为了应对散热而导致PCU的布局存在限制的课题。
鉴于上述现有技术的课题，本实用新型的目的在于提供一种在配置控制器和逆变器的电机结构中能够提高布局的自由度的电机结构。
用于解决课题的方案
为了实现上述目的，本实用新型的电机结构(M)的第一特征在于，具备：
电机壳体(35)；
定子(52)，所述定子(52)固定支承于所述电机壳体(35)且构成为绕组线圈；
转子(50)，所述转子(50)能够旋转地支承于所述电机壳体(35)，配置有与所述定子(52)相向的磁铁(51)；
逆变器(22)，所述逆变器(22)配置在所述电机壳体(35)内，对由所述定子(52)和所述转子(50)构成的电机部(23)进行驱动；以及
控制器(21)，所述控制器(21)配置在所述电机壳体(35)内，对该逆变器(22)进行控制，
其中，
所述控制器(21)配置于控制器基板(42)，
所述逆变器(22)配置于逆变器基板(41)，
所述逆变器基板(41)紧贴安装于所述电机壳体(35)的内表面即内部面，
所述控制器基板(42)在所述电机部(23)的轴(60)的方向上与所述逆变器基板(41)分离地配置。
另外，本实用新型的第二特征在于，
还具备检测所述转子(50)的角度的角度传感器(44)，
所述角度传感器(44)在所述电机部(23)的轴(60)的方向上与所述逆变器基板(41)分离地配置。
另外，本实用新型的第三特征在于，
所述角度传感器(44)和所述逆变器基板(41)配置于在所述电机部(23) 的轴(60)的方向观察时不重叠的位置。
另外，本实用新型的第四特征在于，
在所述电机部(23)的轴(60)的方向观察时，所述控制器基板(42) 具有以所述电机部(23)的轴(60)为中心的大致扇形的形状，在该大致扇形的形状的切口部配置有所述角度传感器(44)。
另外，本实用新型的第五特征在于，
在与所述逆变器基板(41)紧贴于所述电机壳体(35)内的所述电机壳体(35)的内部面相向的所述电机壳体(35)的外部面，竖立设置形成有作为散热结构的沿着车辆前后方向的直线状的翅片(65)。
进而，本实用新型的第六特征在于，
所述电机部(23)的轴(60)在所述电机壳体(35)的外部固定于车轮 (WR)，由此兼用作电机轴以及车轴。
实用新型的效果
根据本实用新型的第一特征，
电机结构(M)具备：
电机壳体(35)；
定子(52)，所述定子(52)固定支承于所述电机壳体(35)且构成为绕组线圈；
转子(50)，所述转子(50)能够旋转地支承于所述电机壳体(35)，配置有与所述定子(52)相向的磁铁(51)；
逆变器(22)，所述逆变器(22)配置在所述电机壳体(35)内，对由所述定子(52)和所述转子(50)构成的电机部(23)进行驱动；以及
控制器(21)，所述控制器(21)配置在所述电机壳体(35)内，对该逆变器(22)进行控制，
其中，
所述控制器(21)配置于控制器基板(42)，
所述逆变器(22)配置于逆变器基板(41)，
所述逆变器基板(41)紧贴安装于所述电机壳体(35)的内表面即内部面，
所述控制器基板(42)在所述电机部(23)的轴(60)的方向上与所述逆变器基板(41)分离地配置，
由于将逆变器和控制器在轴向上分离地配置，因此，能够提高发出大量的热的逆变器向电机壳体的配置的自由度。
根据本实用新型的第二特征，
还具备检测所述转子(50)的角度的角度传感器(44)，
所述角度传感器(44)在所述电机部(23)的轴(60)的方向上与所述逆变器基板(41)分离地配置，
通过将角度传感器也分离地配置，能够进一步提高逆变器的配置的自由度。
根据本实用新型的第三特征，
所述角度传感器(44)和所述逆变器基板(41)配置于在所述电机部(23) 的轴(60)的方向观察时不重叠的位置，
能够提高组装性、维护性。
根据本实用新型的第四特征，
在所述电机部(23)的轴(60)的方向观察时，所述控制器基板(42) 具有以所述电机部(23)的轴(60)为中心的大致扇形的形状，在该大致扇形的形状的切口部配置有所述角度传感器(44)，
能够提高组装性、维护性。
根据本实用新型的第五特征，
在与所述逆变器基板(41)紧贴于所述电机壳体(35)内的所述电机壳体(35)的内部面相向的所述电机壳体(35)的外部面，竖立设置形成有作为散热结构的沿着车辆前后方向的直线状的翅片(65)，
能够有效地冷却由逆变器产生的大量的热。
根据本实用新型的第六特征，
所述电机部(23)的轴(60)在所述电机壳体(35)的外部固定于车轮 (WR)，由此兼用作电机轴以及车轴，
由于能够应用于各种车轮，因此，能够作为与机型无关的通用的电机结构来利用。
附图说明
图1是本实用新型一实施方式的电动二轮车的左视图。
图2是概略地表示一实施方式的电机结构的电路结构以及基板配置结构的图。
图3是作为图1的电机结构的附近的放大图的电机结构的左视图。
图4是将图3的A-A剖视图与后轮一起表示的图。
图5是图3的A-A剖视图的立体图。
图6是电机结构的右视图。
图7是从图6的状态的电机结构卸下电机壳体的有底圆筒部的状态的右视图。
图8是图7的立体图。
图9是从图7的状态的电机结构进一步卸下外转子的状态的右视图。
图10是从图9的状态的电机结构M进一步卸下控制器基板42的状态的右视图。
具体实施方式
图1是本实用新型一实施方式的电动二轮车1的左视图。电动二轮车1 是在转向车把2与座椅7之间设置有低底板6的踏板型的跨骑型电动车辆。电动二轮车1的车架F具有：将转向柱3轴支承为转动自如的头管F1；从该头管F1向后下方延伸的主框架F2；在该主框架F2的下端部弯曲并向后方延伸的底框架F3；以及从底框架F3向后上方延伸的后框架F4。在转向柱 3的上部安装有转向车把2，在转向柱3的下部固定有对左右一对前叉5进行支承的底桥接件4。在前叉5的下端部旋转自如地轴支承有前轮WF。
在底框架F3的下部悬挂有前后两个蓄电池B。在从底框架F3与后框架 F4之间的位置向下方延伸的枢轴框架9上设置有将摇臂10轴支承为能够摆动的枢轴8。摇臂10的后端通过后缓冲器11悬挂于后框架F4。转向车把2 的车宽方向中央由车把罩14覆盖，头管F1的前方由前罩13覆盖。另外，座椅7的下方由座椅下罩15支承。
在本实施方式中，对作为驱动轮的后轮WR应用轴驱动式的电机结构 M，蓄电池B的电力经由线束从位于作为后轮WR的旋转轴的车轴60的附近的配线孔64向电机结构M的内部供给。
图2是概略地表示一实施方式的电机结构M结构的电路结构以及基板配置结构的图。
电机结构M具备由蓄电池B供给电力而被驱动的控制器21、逆变器部 22以及电机部23。控制器21构成为具备CPU等处理器以及存储该处理器执行的程序的存储器的ECU(电子控制单元)，按照检测电机部23的旋转角度的角度传感器44的输出来切换逆变器部22的FET(场效应晶体管)的通电，由此进行控制以使逆变器部22驱动电机部23。控制器21还可以通过具备专用电路而具有蓄电池B的电源电路的功能，也可以在使蓄电池B的电压稳定化的基础上对控制器21(ECU)自身以及逆变器部22及电机部23 进行电力供给。
逆变器部22通过将FET和换向二极管的对进行桥接连接而构成，通过由控制器21进行接通断开控制来驱动电机部23。电机部23构成为具备后述的定子52以及转子50(磁铁51)的永磁铁式无刷电机，由逆变器部22驱动。
在作为电动车辆的电动二轮车1以惯性行驶时或在下坡路行驶时等，电机部23可以作为发电机进行动作，进行所谓的再生动作。在该再生动作时，由电机部23发出的电力可以将逆变器部22的换向二极管作为整流二极管进行整流而供给到蓄电池B，对其进行充电。
在图2中，关于电机结构M，与电路结构一起示出基板配置结构。在本实施方式中，配置有控制器21的控制器基板42和配置有逆变器部22的逆变器基板41构成为不同的基板。即，发热多的逆变器部22的逆变器基板41 作为与控制器基板42不同的基板而设置，并且，如后面详细叙述的那样，这些基板42、41相互分离地设置，由此，在本实施方式中，能够提高逆变器部22、控制器21的布局的自由度。
在电机结构M中，配置角度传感器44的传感器基板43也构成为不同的基板，如后述那样与逆变器基板41分离地设置，从而能够提高布局的自由度。
图3是作为图1的电机结构M的附近的放大图的电机结构M的左视图。图4是将图3的A-A剖视图与后轮WR一起表示的图，图5是图3的A-A 剖视图的立体图。如这些图3～5所示，电机结构M的主要结构如下所述。
电机结构M具备电机壳体35、外转子50以及车轴60。车轴60兼用作电机轴，但以下称为车轴60。电机壳体35具备有底圆筒部30和将该有底圆筒部30的圆形的开口顶部堵塞的顶部40。有底圆筒部30与顶部40通过由螺栓等形成的紧固部62而被紧固。有底圆筒部30通过由螺栓等形成的紧固部63而相对于摇臂10固定，由此，电机壳体35相对于摇臂10固定。摇臂 10由线部分以及半圆部分(图3)构成，在半圆部分通过紧固部63固定电机壳体35的顶部40，在半圆部分的后端通过后缓冲器11悬挂于后框架F4。
如图4、5所示，在电机壳体35的内部，以能够与车轴60一起旋转的方式配置有与有底圆筒部30的内表面部具有间隙地沿着该内表面部的有底圆筒形状的外转子50。在外转子50的圆筒部分的内周面的圆周上，配置有构成电机结构M的转子侧磁极的钕磁铁等多个磁铁51。在外转子50的中心通过热压配合固定有车轴60，由此，外转子50构成为能够与车轴60一起旋转。车轴60还构成为，在电机壳体35的外部，相对于具备轮胎部以及车轮部的后轮WR的车轮部固定，由此，后轮WR、车轴60以及外转子50能够一体地旋转。通过该结构，车轴60兼用作电机轴。车轴60还在电机壳体35 的有底圆筒部30以及顶部40通过轴承61轴支承于电机壳体35。
顶部40形成为有底圆筒形状，在其底部中的电机壳体35的内部侧的面，通过粘接等紧贴有逆变器基板41，在其底部中的向电机壳体的外部露出的面，竖立设置有用于通过外部空气对逆变器基板41中的散热进行冷却的多个翅片65。如图3所示，多个直线状的翅片65的顶部沿着车辆前后方向(水平方向)设置，由此促进基于外部空气的冷却作用。如图3所示，在顶部40 设置有用于将来自蓄电池B的配线向电机结构M内引导的配线孔64。
在形成为有底圆筒形状的顶部40中的底部的圆形成有凸缘状的缘部，通过在该缘部形成紧固部62，在该缘部处顶部40与有底圆筒部30卡合。(需要说明的是，后述的图7、8是顶部40处的该凸缘状的缘部露出的状态的图)
如图5、后述的图7所示，在逆变器基板41上配置有构成逆变器部22 的各种电路元件。虽然在图中未示出，但也可以通过封入树脂来保护配置在逆变器基板41上的电路元件。
如图4、5所示，在形成为有底圆筒形状的顶部40的圆筒的外周面的圆周上，配置有构成电机结构M的定子侧磁极的多个定子52。定子52构成为构成电磁铁的绕组线圈，具有间隙地与外转子50的磁铁51相向。
在形成为有底圆筒形状的顶部40的圆筒的开口顶部，配置有控制器基板42。如图5、后述的图9所示，在控制器基板42上配置有控制器21。
如图4、5所示，在电机壳体35的内部，在形成为有底圆筒形状的顶部 40的底部配置有逆变器基板41，在该顶部40的圆筒的开口顶部的附近配置有控制器基板42，由此，逆变器基板41与控制器基板42在车宽方向(车轴 60的方向)上相互分离地平行配置。这样，通过将逆变器基板41和控制器基板42设置为不同的基板，并且相互分离地配置，能够在应对逆变器部22 的散热的基础上，提高将逆变器部22以及控制器21配置于各个基板41、42 时的布局的自由度。
通过在从形成为有底圆筒形状的顶部40的圆筒的内周竖立设置的架部 (未图示)进行拧合，能够将控制器基板42固定配置于顶部40所形成的圆筒的内部。
如图4、5所示，在电机壳体35的内部，在形成为有底圆筒形状的顶部 40的圆筒的缘部固定配置有传感器基板43。在传感器基板43上配置有由霍尔元件等磁传感器构成的角度传感器44，角度传感器44通过检测外转子50 的磁铁51的磁力来检测电机结构M中的电机部23的旋转角度。
传感器基板43也作为与逆变器基板41以及控制器基板42不同的基板而设置，并且相对于逆变器基板41在车宽方向(车轴60的方向)上相互分离地平行配置，由此，在应对逆变器部22的散热的基础上有助于提高布局的自由度。
图6是电机结构M的右视图。即，图6相当于在车宽方向(车轴60的方向)上从与图3相反的一侧观察电机结构M的状态。如图6以及图5所示，在电机壳体35的有底圆筒部30中，通过在向电机壳体35的外部露出的圆形的面设置以车轴60为中心的多个同心圆状以及放射状的凸部，能够增强电机壳体35的强度。
图7是从图6的状态的电机结构M卸下电机壳体35的有底圆筒部30 的状态的右视图，图8是图7的立体图。如图7、8、图4、5所示，外转子 50能够以在其外表面沿着电机壳体35的有底圆筒部30的内表面且在其内部配置电机壳体35的顶部40的方式，形成为以车轴60为中心轴的有底圆筒形状。
图9是从图7的状态的电机结构M进一步卸下外转子50的状态的右视图。图10是从图9的状态的电机结构M进一步卸下控制器基板42的状态的右视图。
如图9、10所示，在车宽方向(车轴60的方向)观察时，控制器基板 42大致构成为以电机结构M的车轴60为中心的、中心角为270°的扇形的形状，在与该扇形的切口部相当的中心角为90°的扇形部分，在纸面里侧处于逆变器基板41未被控制器基板42遮蔽而可见的状态。另一方面，逆变器基板41为大致圆形，与控制器基板42不同，不具有切口部。
另外，如图9、10所示，在车宽方向(车轴60的方向)观察时，配置有角度传感器44的传感器基板43配置于控制器基板42的扇形的切口部。并且，在车宽方向观察时，传感器基板43位于逆变器基板41所形成的圆形的外部，由此存在传感器基板43和逆变器基板41不重叠、即位于纸面跟前侧的传感器基板43不遮蔽位于纸面里侧的逆变器基板41的位置关系。
如上所述，传感器基板43在车宽方向(车轴60的方向)观察时配置于控制器基板42的扇形的切口部，并且处于不与逆变器基板41重叠的配置，由此能够提高传感器基板43的组装性、维护性。
在图9中，在控制器基板42上设置有长圆形的两个配线孔66。控制器基板42上的控制器21与逆变器基板41上的逆变器部22之间的配线可以设置于这两个配线孔66和控制器基板42的扇形的切口部。在图9、10中，在逆变器基板41上设置有配线孔67。该配线孔67能够用于将来自设置于电机壳体35的有底圆筒部30的配线孔64(图1、3)的配线进一步向电机壳体35内部引导。
附图标记说明
M电机结构、35电机壳体、52定子、51磁铁、50转子、23电机部、22逆变器、21控制器、42控制器基板、41逆变器基板、60轴、 44角度传感器、65翅片、WR车轮。

Claims (6)

1.一种电机结构(M)，该电机结构具备：
电机壳体(35)；
定子(52)，所述定子(52)固定支承于所述电机壳体(35)且构成为绕组线圈；
转子(50)，所述转子(50)能够旋转地支承于所述电机壳体(35)，配置有与所述定子(52)相向的磁铁(51)；
逆变器(22)，所述逆变器(22)配置在所述电机壳体(35)内，对由所述定子(52)和所述转子(50)构成的电机部(23)进行驱动；以及
控制器(21)，所述控制器(21)配置在所述电机壳体(35)内，对该逆变器(22)进行控制，
其特征在于，
所述控制器(21)配置于控制器基板(42)，
所述逆变器(22)配置于逆变器基板(41)，
所述逆变器基板(41)紧贴安装于所述电机壳体(35)的内表面即内部面，
所述控制器基板(42)在所述电机部(23)的轴(60)的方向上与所述逆变器基板(41)分离地配置，
所述电机结构还具备检测所述转子(50)的角度的角度传感器(44)，
所述角度传感器(44)在所述电机部(23)的轴(60)的方向上与所述逆变器基板(41)分离地配置，
所述角度传感器(44)和所述逆变器基板(41)配置于在所述电机部(23)的轴(60)的方向观察时不重叠的位置。
2.一种电机结构(M)，该电机结构具备：
电机壳体(35)；
定子(52)，所述定子(52)固定支承于所述电机壳体(35)且构成为绕组线圈；
转子(50)，所述转子(50)能够旋转地支承于所述电机壳体(35)，配置有与所述定子(52)相向的磁铁(51)；
逆变器(22)，所述逆变器(22)配置在所述电机壳体(35)内，对由所述定子(52)和所述转子(50)构成的电机部(23)进行驱动；以及
控制器(21)，所述控制器(21)配置在所述电机壳体(35)内，对该逆变器(22)进行控制，
其特征在于，
所述控制器(21)配置于控制器基板(42)，
所述逆变器(22)配置于逆变器基板(41)，
所述逆变器基板(41)紧贴安装于所述电机壳体(35)的内表面即内部面，
所述控制器基板(42)在所述电机部(23)的轴(60)的方向上与所述逆变器基板(41)分离地配置，
所述电机结构还具备检测所述转子(50)的角度的角度传感器(44)，
所述角度传感器(44)在所述电机部(23)的轴(60)的方向上与所述逆变器基板(41)分离地配置，
在所述电机部(23)的轴(60)的方向观察时，所述控制器基板(42)具有以所述电机部(23)的轴(60)为中心的大致扇形的形状，在该大致扇形的形状的切口部配置有所述角度传感器(44)。
3.如权利要求1或2所述的电机结构，其特征在于，
配置有所述角度传感器(44)的基板(43)与所述逆变器基板(41)平行。
4.如权利要求1～3中任一项所述的电机结构，其特征在于，
所述角度传感器(44)从所述转子(50)的内侧，面对所述转子(50)的最外周配置。
5.如权利要求1～4中任一项所述的电机结构，其特征在于，
在与所述逆变器基板(41)紧贴于所述电机壳体(35)内的所述电机壳体(35)的内部面相向的所述电机壳体(35)的外部面，竖立设置形成有作为散热结构的沿着车辆前后方向的直线状的翅片(65)。
6.如权利要求1～5中任一项所述的电机结构，其特征在于，
所述电机部(23)的轴(60)在所述电机壳体(35)的外部固定于车轮(WR)，由此兼用作电机轴以及车轴。
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