JP2004166482A - ハイブリット車両用モータ - Google Patents

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Abstract

【課題】動力性能を確保しつつ動力系及び伝達系の小型化を図るハイブリット車両用モータを提供する。
【解決手段】エンジン１のクランクシャフト２とトランスミッション３とを連結するドライブプレート２３に前記クランクシャフト２の軸線Ｃと直交するロータベース部３を設け、該ロータベース部３に前記軸線Ｃに沿う方向で磁極面を有する複数のマグネット２１を装着してロータ部３０とし、該ロータ部３０のマグネット２１に複数の導電性コイル２２が前記軸線Ｃに沿う方向で対向配置されるようにステータ３２を設けたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ハイブリット車両用モータに関するものであり、特にモータの小型化及び軽量化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のハイブリット車両用モータとしては、例えば図７に示すモータ１０のように、内燃エンジン１のクランクシャフト２とトランスミッション３との間に設けられるドライブプレート４の外周部にマグネット５を装着してロータ部６とし、このロータ部６に径方向で対向するステ−タ７を設けて構成したものがある。これにより、ロータ部６をクランクシャフト２と同軸回転させることができ、エンジン１を駆動補助すると共に車両の運動エネルギーの一部を回生することができる。ロータ部６のベース部分はドライブプレート４とプレス成形により一体成形されており、部品点数の削減及び軽量化が図られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３３２０１０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ハイブリット車両はその実用化が進むにつれてより一層の性能向上が検討されており、その中でバッテリやモータ等の専用部品の軽量化及び小型化は大きな課題となっている。特に、上述したようにエンジン１とトランスミッション３との間に配置されるモータ１０においては、コイルエンド高さを考慮する必要があることも加わって、その大きさが動力系及び伝達系の外形寸法に直接影響してしまうため、これらの車載性を維持するためにもより一層モータの小型化が要望されている。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、動力性能を確保しつつ動力系及び伝達系の小型化を図るハイブリット車両用モータを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、内燃エンジンとトランスミッションとの間に配置されるハイブリット車両用モータであって、前記エンジンのクランクシャフト（例えば実施の形態におけるクランクシャフト２）と前記トランスミッションとを連結するドライブプレート（例えば実施の形態におけるドライブプレート２３）に前記クランクシャフトの軸線と直交するロータベース部（例えば実施の形態におけるロータベース部３１）を設け、該ロータベース部に前記軸線に沿う方向で磁極面を有する複数のマグネット（例えば実施の形態におけるマグネット２１）を装着してロータ部（例えば実施の形態におけるロータ部３０）とし、該ロータ部のマグネットに複数の導電性コイル（例えば実施の形態におけるコイル２２）が前記軸線に沿う方向で対向配置されるようにステータ（例えば実施の形態におけるステータ３２）を設けたことを特徴とする。
これにより、エンジンとトランスミッションとの間に配置されるモータを、ドライブプレートに沿うように扁平状に形成され、コイルエンドが軸線方向に突出しないアキシャルギャップ型モータとすることが可能となる。
【０００６】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載のハイブリット車両用モータであって、前記ドライブプレートと前記ロータベース部とが、プレス成形により一体成形されていることを特徴とする。
これにより、ドライブプレート本来の形状を有効利用してアキシャル型ロータ部を形成することが可能となる。
【０００７】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は請求項２に記載のハイブリット車両用モータであって、前記ロータベース部のマグネット装着部分が所望の剛性を有する高剛性部（例えば実施の形態における高剛性部３９）とされ、マグネット非装着部分が所定の弾性変形を許容する弾性部（例えば実施の形態における弾性部４０）とされていることを特徴とする。
これにより、高剛性部でマグネットを保持し、弾性部が変形することでドライブプレート本来の弾性特性を再現することが可能となる。
【０００８】
請求項４に記載した発明は、請求項３に記載のハイブリット車両用モータであって、前記弾性部が、前記ロータ部の径方向に対して傾斜して設けられていることを特徴とする。
これにより、弾性部を長く確保できてたわみ易くなると共に、各高剛性部がロータ部の円周方向及び径方向で相対変位することが可能となる。
【０００９】
請求項５に記載した発明は、請求項３又は請求項４に記載のハイブリット車両用モータであって、前記高剛性部に変形抑制用のリブ（例えば実施の形態におけるリブ３８）が形成されていることを特徴とする。
これにより、変形抑制用のリブの有無によって、高剛性部と弾性部とに剛性差を設けることが可能となる。
【００１０】
請求項６に記載した発明は、請求項３又は請求項４に記載のハイブリット車両用モータであって、前記高剛性部に複数のリブ（例えば実施の形態におけるリブ３８’）が形成されていることを特徴とする。
これにより、複数のリブの有無によって、高剛性部と弾性部とに剛性差を設けることが可能となると共にリブの突出度合いを大きくして冷却フィンとして機能させることが可能となる。
【００１１】
請求項７に記載した発明は、請求項３から請求項６の何れかに記載のハイブリット車両用モータであって、前記高剛性部の板厚が、前記弾性部の板厚に対して厚く形成されていることを特徴とする。
これにより、板厚を厚くすることによって高剛性部の剛性を確実に高めて、高剛性部と弾性部とに剛性差を設けることが可能となる。
【００１２】
請求項８に記載した発明は、請求項３から請求項７の何れかに記載のハイブリット車両用モータであって、前記弾性部が、変形を誘発する孔（例えば実施の形態における長孔４４）を有していることを特徴とする。
これにより、孔の有無によって、高剛性部と弾性部とに剛性差を設けることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の第１の実施の形態を図面と共に説明する。
図１に示すように、この発明に係るハイブリット車両用モータ２０は、内燃エンジン１とトランスミッション３との間に組み込まれており、モータ２０、クランクシャフト２及びトランスミッション３の各軸が同一軸線Ｃを共用するように配置されている。モータ２０は三相交流型とされ、回転子であるマグネット（永久磁石）２１と固定子であるコイル（電磁石）２２とが軸線Ｃに沿う方向で対向配置されるアキシャルギャップ型モータとして構成されている。このモータ２０が、電力の供給を受けてエンジン１を駆動補助すると共に、車両減速時にはトランスミッション３から運動エネルギーが入力されて、その一部を回生するようになっている。
【００１４】
また、クランクシャフト２とトランスミッション３との間に設けられるドライブプレート２３は、前記軸線Ｃと直交するように配置された扁平状の部材であり、エンジン１とトランスミッション３との間でトルクを伝達すると共に、所定の弾性特性により各軸線の芯ずれを吸収する機能を有している。ドライブプレート２３は鋼板からプレス成形により円盤状に一体成形され、その中央部分が段差部２４によりクランクシャフト２側に変化して接合部２５が形成されると共に、外周部分が段差部２６によりトランスミッション３側に変化して接合部２７が形成されている。そして、接合部２５とクランクシャフト２の端面とがボルト２８により接合され、接合部２７とトランスミッション３の端面とがボルト２９により接合されている。
【００１５】
ドライブプレート２３の段差部２４と段差部２６との間には、前記軸線Ｃと直交する平面状のロータベース部３１が形成されている。ロータベース部３１のエンジン１側の面には、軸線Ｃに沿う方向で磁極面を有する板状のマグネット２１が複数装着され、これらロータベース部３１及びマグネット２１により、前記モータ２０のロータ部３０が構成されている。そして、エンジン１側には、ロータ部３０のマグネット２１と対向配置されるコイル２２を有するステータ３２が設けられ、ステータ３２とロータ部３０との間に発生する回転磁界によりロータ部３０が駆動するようになっている。なお、マグネット２１には、表面保護用の樹脂モールディングまたはメッキが施されている。
【００１６】
ステータ３２は、その心材として例えばケイ素鋼板を積層して形成される扁平状のステータコア部３３を備えている。ステータコア部３３は、前記軸線Ｃと直交するヨーク部３４と、ヨーク部３４の外縁部に設けられるリム部３５とを有しており、ヨーク部３４のトランスミッション３側の面には、前記ロータ部３０のマグネット２１と軸線Ｃに沿う方向で対抗する突極部３６が複数設けられている。そして、各突極部３６には、ヨーク部３４の面と平行に帯状（線状でもよい）の導線が巻回されてコイル２２が形成されている。ステータコア部３３はハウジング３７によって保持されており、このハウジング３７を介してステータ３２がエンジン１に固定されている。なお、各突極部３６とロータ部３０のマグネット２１との間には所定の間隙（エアギャップ）が設けられている。
【００１７】
図２に示すように、ドライブプレート２３のロータベース部３１は軸線Ｃを中心とした円環状に形成されており、このロータベース部３１のエンジン１側の面には、８箇のマグネット２１が各々隣接するマグネット２１との間に所定間隔を隔てて円周方向に均等に並んでいる。各マグネット２１は、ドライブプレート２３の中央部分から外周部分に向かうにつれてドライブプレート２３の反回転方向（図２においては右周り方向）に傾斜する略扇型に形成され、Ｎ極の磁極面とＳ極の磁極面とが円周方向で交互に並ぶように配置されている。したがって、各マグネット２１間に設けられるマグネット２１の非装着部分は、ドライブプレート２３の中央部分から外周部分に向かうにつれて、ドライブプレート２３の径方向に対してドライブプレート２３の反回転方向に傾斜するように設けられることとなる。
【００１８】
ここで、図３（ａ）に示すように、ロータ部３０におけるマグネット２１の装着部分には、例えばその裏面にリブ３８が形成されている。リブ３８は、マグネット２１と干渉しないようにトランスミッション３側に突設され（図３（ｂ）参照）、このリブ３８によって、ロータ部３０のマグネット２１装着部分は所望の剛性が確保された高剛性部３９とされている。また、ロータ部３０におけるマグネット２１の非装着部分には前記リブ３８等は形成されず、所定の弾性変形を許容する弾性部４０とされている。これら高剛性部３９と弾性部４０との組み合わせにより、ドライブプレート２３が本来有する弾性特性を備えるようになっている。なお、図中矢印Ｒはドライブプレート２３の回転方向を示している。
【００１９】
これにより、マグネット２１の装着部分である高剛性部３９が、所定の変形を許容する弾性部４０により円周方向及び径方向で相対変位可能とされている。なお、ドライブプレート２３には、その中央部分にクランクシャフト２との接合用のボルト孔４１が８箇所設けられ、外周部分にトランスミッション３との接合用のボルト孔４２が８箇所設けられている。
【００２０】
図４に示すように、ステータコア部３３のヨーク部３４は軸線Ｃを中心として中央部が打ち抜かれた円盤状に形成されている。このヨーク部３４のトランスミッション３側の面には、径方向に沿って同一形状に分割された１２箇のコイル２２が、各々隣接するコイル２２と所定の間隔を隔てて円周方向に並んでいる。これら各コイル２２を３相となるように結線して各相のコイル２２に位相が１２０°異なる駆動電流Ｕ，Ｖ，Ｗを供給することで、ステータ３２とロータ部３０との間に回転磁界が生じることとなる。なお、４３はハウジング３７に設けられた固定部を示し、この固定部４３はエンジン１にステータ３２を固定するためのものである。
【００２１】
上述した実施の形態によれば、エンジン１とトランスミッション３との間に配置されるモータ２０がアキシャルギャップ型となるため、コイルエンドが軸方向で突出することなく、ロータ部３０のマグネット２１とステータ３２のコイル２２との対向面積を径方向で確保することができ、モータ２０をその動力性能を確保した上で薄型化することができる。したがって、ハイブリット車両における動力系及び伝達系の軸方向の長さを短縮することができる。
【００２２】
また、ドライブプレート２３をモータ２０の一部として利用することで、合理的に部品点数の削減及び軽量化を図ることができる。このとき、クランクシャフト２の軸線Ｃと直交する扁平状のドライブプレート２３をアキシャルギャップ型モータ２０の一部としているため、ドライブプレート２３本来の形状を有効利用でき、補強等を必要とせず効果的に軽量化することができる。さらに、ドライブプレート２３は、ロータ部３０と共にプレス成形により一体成形されているため、切削や溶接といった工程を削減してモータ２０の製造コストを低減することができる。
【００２３】
そして、ロータ部３０におけるマグネット２１の装着部分は、変形抑制用のリブ３８が形成された高剛性部３９とされ、マグネット２１の非装着部分は、所定の弾性変形を許容する弾性部４０とされているため、ドライブプレート２３が本来有する弾性特性を備えることとなる。マグネット２１は通常弾性を有さないため、マグネット２１の装着部分が変形すると脱落したり破損する虞があるが、マグネット２１の装着部分が所望の剛性を有し、非装着部分が弾性変形することによって、マグネット２１の装着部分を変形させずにドライブプレート２３全体を弾性変形させることができる。したがって、ドライブプレート２３が本来有する芯ずれ吸収機能と、装着されたマグネット２１の脱落及び破損を防止するという機能とを両立させることができる。
【００２４】
さらに、弾性部４０がドライブプレート２３の反回転方向に傾斜するように設けられており、マグネット２１の装着部分である高剛性部３９が円周方向及び径方向で相対変位可能となるため、芯ずれ吸収機能を高めることができる。また、ロータ部３０とドライブプレート２３とが機能統合されたことで、モータ２０のトルクリプル（推力の脈動）によりドライブプレート２３に振動が生じて共振が発生する虞があるが、弾性部４０が径方向に対して傾斜するように設けられているため、ロータ部３０がスキュー構造（ねじれ構造）となり、トルクリプルを低減して共振を抑えるようになっている。
【００２５】
次に、この発明の第２の実施の形態を前記第１の実施の形態の図３に相当する図６に基づいて説明する。尚、前述した第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して説明する。
ここで、図６（ａ）に示すように、ロータ部３０におけるマグネット２１の装着部分には、その裏面に複数のリブ３８’が形成されている。このリブ３８’は、マグネット２１と干渉しないようにトランスミッション３側に湾曲形成されることで突設され（図６（ｂ）参照）、このリブ３８’によってロータ部３０のマグネット２１装着部分は所望の剛性が確保された高剛性部３９とされている。また、このリブ３８’はピッチＰに対して突出度合いＤを大きめに設定し、ある程度の形成数を確保して冷却フィンとしても機能するようになっている。
【００２６】
ここで、ロータ部３０におけるマグネット２１の非装着部分には前記リブ３８’は形成されず、所定の弾性変形を許容する弾性部４０とされている。これら高剛性部３９と弾性部４０との組み合わせにより、ドライブプレート２３が本来有する弾性特性を備えるようになっている。
これにより、マグネット２１の装着部分である高剛性部３９が、所定の変形を許容する弾性部４０により円周方向及び径方向で相対変位可能とされている。なお、ドライブプレート２３の中央部分にクランクシャフト２との接合用のボルト孔４１が８箇所設けられ、外周部分にトランスミッション３との接合用のボルト孔４２が８箇所設けられている点は前記第１の実施の形態と同様である。
【００２７】
したがって、この実施の形態によれば、前述した実施の形態と同様の効果に加え、前記複数のリブ３８’が冷却フィンとして機能するため、ロータ部３０の高回転時に磁束周波数が上昇することによりマグネット２１の内部に渦電流が生じてマグネット２１が発熱しても、この熱を高速の空気流により奪ってマグネット２１を裏側から効果的に冷却しマグネット２１の発熱を確実に防止できる。よって、複数のリブ３８’を有効利用して熱的負荷を軽減することができる。
【００２８】
なお、この発明は上記実施の形態に限られるものではなく、例えば、ドライブプレート２３のマグネット２１の装着部分を所望の剛性を有する厚肉部とし、マグネット２１の非装着部分を所定の変形を許容する薄肉部とすることで、ロータ部３０のマグネット２１の装着部分と非装着部分とに剛性差を持たせるような構成としてもよい。これにより、ドライブプレート２３が芯ずれを吸収するという本来の機能とマグネット２１の脱落及び破損防止という機能とを両立できると共に、マグネット２１の装着部分の剛性を確実に高めて、マグネット２１の保持性を向上させることができる。
【００２９】
また、図５に示すドライブプレート２３’のように、マグネット２１の非装着部分に相当する部位に傾斜した長孔４４を設けることで、ロータ部３０のマグネット２１の装着部分と非装着部分とに剛性差を持たせるような構成としてもよい。これにより、各長孔４４が変形するようにたわんで芯ずれを吸収でき、且つマグネット２１を保持できると共に、ドライブプレート２３を軽量化することができる。なお、長孔４４に代えて、複数の丸孔を設けるようにしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、エンジンとトランスミッションとの間に配置されるモータを、ドライブプレートに沿うように扁平状に形成され、コイルエンドが軸方向に突出しないアキシャルギャップ型とすることが可能となるため、モータの動力性能を確保した上で薄型化でき、ハイブリット車両の動力系及び伝達系の軸方向の長さを短縮できる効果がある。
【００３１】
請求項２に記載した発明によれば、ドライブプレート本来の形状を有効利用してアキシャル型ロータ部を形成することが可能となるため、補強等を必要とせず合理的に軽量化できると共に、部品点数を削減できる効果がある。また、製造工程を短縮してコスト低減を図ることができる効果がある。
【００３２】
請求項３に記載した発明によれば、高剛性部でマグネットを保持し、弾性部が変形することでドライブプレート本来の弾性特性を再現することが可能となるため、マグネットの脱落及び破損を防止した上で、各軸線の芯ずれを吸収できる効果がある。
【００３３】
請求項４に記載した発明によれば、弾性部を長く確保できてたわみ易くなると共に、各高剛性部がロータ部の円周方向及び径方向で相対変位することが可能となるため、芯ずれ吸収機能が高まる効果がある。また、モータのトルクリプルによる共振を抑える効果がある。
【００３４】
請求項５に記載した発明によれば、リブの有無によって高剛性部と弾性部とに剛性差を設けることが可能となるため、マグネットを保持した上でドライブプレート本来の弾性特性を再現できる効果がある。
【００３５】
請求項６に記載した発明によれば、リブの有無によって高剛性部と弾性部とに剛性差を設けることが可能となるため、マグネットを保持した上でドライブプレート本来の弾性特性を再現できる効果がある。また、リブの突出度合いを大きくして冷却フィンとして機能させることが可能となるため、リブを有効利用して熱的負荷を軽減することができる効果がある。
【００３６】
請求項７に記載した発明によれば、板厚を厚くすることによって高剛性部の剛性を確実に高めて、高剛性部と弾性部とに剛性差を設けることが可能となるため、ドライブプレート本来の弾性特性を再現した上でマグネットを確実に保持できる効果がある。
【００３７】
請求項８に記載した発明によれば、孔の有無によって高剛性部と弾性部とに剛性差を設けることが可能となるため、ドライブプレート本来の弾性特性を再現した上でマグネットを保持できると共に、ドライブプレートを軽量化できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態におけるモータの断面説明図である。
【図２】ドライブプレートの図１におけるＡ矢視図である。
【図３】ドライブプレートを示し、（ａ）はドライブプレートの図１におけるＢ矢視図、（ｂ）は（ａ）におけるＤ線に沿う断面図である。
【図４】ステータの図１におけるＢ矢視図である。
【図５】ドライブプレートの変形例を示す図３に相当する矢視図である。
【図６】この発明の第２の実施の形態のドライブプレートを示し、（ａ）はドライブプレートの図３（ａ）に相当する矢視図、（ｂ）は図３（ｂ）に相当する断面図である。
【図７】従来のモータの断面説明図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ クランクシャフト
３ トランスミッション
２０ モータ
２１ マグネット
２２ コイル
２３ ドライブプレート
３０ ロータ部
３１ ロータベース部
３２ ステータ
３８ リブ
３８’ リブ
３９ 高剛性部
４０ 弾性部
４４ 長孔

Claims (8)

  1. 内燃エンジンとトランスミッションとの間に配置されるハイブリット車両用モータであって、前記エンジンのクランクシャフトと前記トランスミッションとを連結するドライブプレートに前記クランクシャフトの軸線と直交するロータベース部を設け、該ロータベース部に前記軸線に沿う方向で磁極面を有する複数のマグネットを装着してロータ部とし、該ロータ部のマグネットに複数の導電性コイルが前記軸線に沿う方向で対向配置されるようにステータを設けたことを特徴とするハイブリット車両用モータ。
  2. 前記ドライブプレートと前記ロータベース部とが、プレス成形により一体成形されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリット車両用モータ。
  3. 前記ロータベース部のマグネット装着部分が所望の剛性を有する高剛性部とされ、マグネット非装着部分が所定の弾性変形を許容する弾性部とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のハイブリット車両用モータ。
  4. 前記弾性部が、前記ロータ部の径方向に対して傾斜して設けられていることを特徴とする請求項３に記載のハイブリット車両用モータ。
  5. 前記高剛性部に変形抑制用のリブが形成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のハイブリット車両用モータ。
  6. 前記高剛性部に複数のリブが形成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のハイブリット車両用モータ。
  7. 前記高剛性部の板厚が、前記弾性部の板厚に対して厚く形成されていることを特徴とする請求項３から請求項６の何れかに記載のハイブリット車両用モータ。
  8. 前記弾性部が、変形を誘発する孔を有していることを特徴とする請求項３から請求項７の何れかに記載のハイブリット車両用モータ。
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