JP2005522166A - 車両用車輪において一体化された電動モータ - Google Patents

Abstract

【解決手段】
本開示は、車輪と電動モータケース（３６）内部にある電動モータとを含むアセンブリ（１０）を提供する。電動モータは、少なくとも１つのステータ（４０）及びロータ（３２）を備える。ロータ（３２）はロータシャフト（２２）に連結されている。車両支持部は、ベアリング（１１）によりハウジング（１２）に回転可能に取り付けられたハブ（１４）を備える。電動モータケース（３６）はハウジング（１２）に取り付けられ、ステータ（４０）を支持する。ロータシャフト（２２）はハブ（１４）に取り付けられ、支持部のベアリング（１１）のみにより支持される。ロータシャフト（２２）の肩部（２８）は、所望の空隙がロータ（３２）とステータ（４０）との間で維持されるように、ハブ（１４）の端部（２６）に接する。

Description

本発明は、広義には動力伝達経路支持アセンブリに関し、より詳細には、該動力伝達経路支持部及び電動モータが単一のパッケージベアリングを用いた、電動モータを利用する動力伝達経路支持アセンブリに関する。

動力伝達経路（driveline）の動作を加速又は維持する際に動力伝達経路に動力を供給する、或いは減速する際に動力伝達経路の運動エネルギーから電力を生成する電動モータを用いる技術分野において、様々な動力伝達経路支持アセンブリが公知である。過去、これらのシステムは、電動モータ及び動力伝達経路支持部に対して別個のベアリングを使用していた。しかしながら、別個のベアリングを使用すると、アセンブリのコスト及び重量を増やすのみであり、アセンブリは小型ではなくなる。本発明は、動力伝達経路支持アセンブリを軽量化し、小型化し、さらに製造を安価に行うために、必要なベアリングの数を減らすことにより、この問題を解決するものである。

本発明は、電動モータケース内部にある電動モータ及び動力伝達経路支持部を備えるアセンブリを提供する。電動モータは、ステータ及びロータを備える。ロータはロータシャフトに連結されている。動力伝達経路支持部は、パッケージベアリングによりハウジングに回転可能に取り付けられたハブを備える。電動モータケースはハウジングに取り付けられ、ステータを支持する。ロータシャフトはハブに取り付けられ、動力伝達経路支持部のパッケージベアリングのみにより支持される。ロータシャフトの肩部は、所望の空隙がロータとステータとの間で維持されるように、ハブの端部に接する。

本発明は、モータが動力伝達経路支持部のベアリングと別のベアリングを必要としない、一体型動力伝達経路支持部および電動モータアセンブリからなる。ベアリングは、好ましくは、このベアリング上の径方向及び軸方向の荷重に対応する２列の円すいころを備える標準パッケージ車輪ベアリングであり、組立後は調整がいらない。ベアリングは転がり要素として円すいころを使用することを記載したが、玉等の、他の種類の転がり要素も、径方向及び軸方向の荷重に耐えることができるのであれば、本発明の範囲内である。以下の記載は、車両用車輪ベアリングに対してなされているが、そのような限定も、請求の範囲により要求されない限り、本発明に必要な要素ではない。図１を参照すると、アセンブリ１０は、従来設計のパッケージ車輪ベアリング１１を備える。車輪ベアリング１１は、ハウジング１２とハブ１４とを備える。ハウジング１２とハブ１４との間には、ハブ１４をハウジング１２内で回転可能とする、複数のころ１６が位置する。ハブ１４は、ラグ１８により、車輪（図示しない）に取り付けることができる。

図１から図３を参照すると、ハブ１４は更に、スプラインシャフト２２を受けるスプライン内部ボア２０を規定する。ハブ１４の端部２６とシャフト２２の肩部２８との間に、空隙ワッシャ２４が位置する。空隙ワッシャ２４の厚みは、さらに後述するように、軸方向磁束モータの空隙を調整するために変動することができる。ハブ１４は、ナット３０によりシャフト２２に取り付けられ、ハブ１４及びシャフト２２のはめあいスプラインは、両者の相対的回転を防止する。シャフト２２のハブ１４とは反対の端部に、ロータ３２が取り付けられる。ロータ３２は、低カーボンスチール（low carbon steel）から構成することができる。ロータ３２は、コネチカット州ロッキーヒル、ロクタイトコーポレーション（Loctite Corporation）から入手可能なロクタイトマルチボンド（LOCTITE MULTIBOND）アクリル系接着剤等のアクリル系接着剤により取り付けられた、数個の永久磁石３４を有する。永久磁石３４は、非金属スペーサ３３により隔たれる。磁石３４は、好ましくは、ネオジム−鉄−ボロン（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）系永久磁石であり、磁石の数により、モータの極の数が決定される（即ち、１２個の磁石がロータに接着されている場合、モータは１２個の極を有する）。複数の磁石３４は、その指北面(north-seeking faces)と指南面(south-seeking faces)を交互に外側に配列させて、ロータ３２に取り付けられる。

ケース３６は、ハウジング１２に取り付けられる。ケース３６は、好ましくは、アルミニウム合金からなる。ケース３６は、ロータ３２を完全に包む２つの半ケース３５及び３７を備え、更にケース３６の外部は冷却フィン３８を備える。ケース３６の内部にはステータ４０が設けられる。図４を参照すると、ステータ４０は複数のラミネーションを備える。より具体的には、ステータ４０は、このステータ４０内部の磁束の渦流による損失を最小にするために、複数の非導電性非鉄層により分けられた鉄鋼剤、好ましくは鉄、からなる複数のラミネーションを備える。更にステータ４０は、３６個のグルーブ４２により規定される３６枚のスライド４３を備える。図５に示すように、絶縁された銅線のループを構成する導電性巻線４４が、グルーブ４２の内部とスライド４３の周囲に、各巻線４４が２つの介在グルーブ４２を囲むループを形成するように、配置される。他の巻線４４’は、一部が第１巻線４４および第１巻線４４に隣接するグルーブ４２により囲まれているグルーブ４２の内部に配置される。このように、全てのグルーブ４２が巻線４４を取り付けるまで、ステータ４０のグルーブ４２内部に巻線４４を配置する。

再び図１を参照すると、ステータ４０はケース３６の半ケース３７に取り付けられる。それとともに、ロータ３２およびステータ４０は、自動車を支持する車輪ベアリング１１に加えてモータベアリングを必要としない、軸方向磁束電動モータを形成する。加えてシャフト２２は、ケース３６の複数の半ケースのうちの１つの半ケース３５内部に設けられた、リゾルバ４８の中央ボア内に伸びるエクステンション部４６を含む。リゾルバ４８は、シャフト２２の位置を、モータ用制御回路（図示しない）用にコード化する。ダストカバー５０はケース３２に取り付けられ、リゾルバ４８を覆う。

モータは、ブラシレス軸方向磁束誘導モータに対する従来の方法で動作し、空隙ワッシャ２４の厚みを変えると、軸方向磁束電動モータの空隙が変化する。モータは、このモータにおけるトルク及び速度を制御し、モータの制限内で電流を維持するために、ステータの複数のワイヤループを通って流れる電流のパルス幅及び周波数を調整する、既知の電子コントローラにより制御される。

図６に示す他の実施例では、アセンブリ１００は、ロータ１３２の表及び裏側に、接着剤により付加された複数の磁石１３４を有するロータ１３２を備える。ロータの表と裏側とにおいて隣接する磁石１３４は、これらの相反する極がロータ１３２から外側に向くように配列される。ステータ４０及び巻線４４に加えて、第２ステータ１４０と、該第２ステータ１４０内部で巻いた第２の複数の巻線１４４が備えられる。第２ステータ１４０及び第２の巻線１４４を加えることにより、軸方向磁束モータの出力が約２倍となる。

本開示が、本発明の原理の一例としてのみ考慮されるべきであることは当然に理解されるであろう。本開示は、本発明の広い形態を、例示された実施例に限定するものではない。

本発明の実施例に基づく、一体型動力伝達経路ベアリングおよび軸方向磁束モータの断面図である。 本発明の実施例に基づく、軸方向磁束モータにおけるロータの斜視図である。 図２のロータの線Ａ−Ａに沿った断面図である。 本発明の実施例に基づく、ステータの斜視図である。 本発明の実施例に基づく、巻線を備え、ケースに取り付けられたステータの正面図である。 本発明の実施例に基づく、動力伝達経路ベアリングおよび２つのステータを有する軸方向磁束モータの断面図である。

符号の説明

１０・・・アセンブリ
１１・・・ベアリング
１２・・・ハウジング
１４・・・ハブ
１６・・・ころ
１８・・・ラグ
２２・・・スプラインシャフト
２４・・・空隙ワッシャ
２８・・・肩部
３０・・・ナット
３２・・・ロータ
３６・・・ケース
４０・・・ステータ
４２・・・グルーブ
４３・・・スライド
４４・・・巻線
４６・・・エクステンション部
４８・・・リゾルバ
５０・・・ダストカバー

Claims (19)

1. ステータ及びロータを備え、このロータがロータシャフトに連結されている軸方向磁束電動モータ(アキシャルフラックスモータ、axial flux motor)と、
   ベアリングによりハウジングに回転可能に取り付けられたハブを備えたシャフト支持部と、
   前記ステータを支持する前記ハウジングに取り付けられた電動モータケースと、
   を備え、
   前記ロータシャフトは前記ハブに取り付けられ、車輪支持部のベアリングのみにより支持されており、前記ロータシャフトの肩部は、所望の空隙が前記ロータと前記ステータとの間で維持されるように、前記ハブの端部に接することを特徴とするアセンブリ。
2. 前記ベアリングは、２列の円すいころを備えることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記ベアリングは、ベアリング調整を必要としないパッケージベアリングであることを特徴とする請求項２に記載のアセンブリ。
4. ボアを有して前記ロータシャフトの周囲に設けられた空隙ワッシャを更に備え、当該空隙ワッシャは前記ハブと前記ロータシャフトの肩部との間に位置し、所望の空隙が前記ロータと前記ステータとの間で維持されるように前記空隙ワッシャの厚みが選択されることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
5. 前記ロータシャフトは更に、前記シャフト支持部とは反対側にリゾルバのボア内に伸びるエクステンション部を備え、前記リゾルバは前記電動モータケースにより支持されることを特徴とする請求項４に記載のアセンブリ。
6. 前記ロータは更に複数の永久磁石を備えることを特徴とする請求項４に記載のアセンブリ。
7. 前記ステータは複数のグルーブ及びスライドを規定し、前記複数のグルーブ内部に複数の導電性巻線を配置することを特徴とする請求項６に記載のアセンブリ。
8. 一体型軸方向磁束誘導モータおよびパッケージ車両ベアリングのアセンブリであって、
   前記パッケージ車両ベアリングは、ハウジングとハブとの間に設けられた２列の円すいころを備え、前記ハブをその内部で回転可能とし、前記軸方向磁束誘導モータは、前記ハウジングに取り付けられたケース内に設けられ、複数の導電性巻線を巻きつけたステータを備え、前記ステータの隣には、ロータシャフトにより前記ハブに取り付けられ、複数の永久磁石を備えたロータを備え、前記ロータシャフトは、前記ロータと前記ステータとの間の空隙を維持するために肩部が前記ハブの端部に接するように形成されており、前記ロータ及びロータシャフトはもっぱら前記車輪ベアリングにより支持されることを特徴とする一体型軸方向磁束誘導モータおよびパッケージ車両ベアリングのアセンブリ。
9. 前記ロータシャフトは、前記ケースにより支持されるリゾルバ内部のボアの中へ伸びるロータシャフトエクステンション部を更に備えることを特徴とする請求項８に記載のアセンブリ。
10. 前記ロータの前記第１ステータと反対側に位置し、前記ケースに取り付けられた第２ステータを更に備え、前記ロータは、該ロータの表及び裏側に複数の永久磁石を備え、前記ロータシャフトの肩部は、前記ロータと前記第１ステータとの間の前記空隙と、前記ロータと前記第２ステータとの間の第２空隙とを維持するために、前記ハブの端部に接することを特徴とする請求項８に記載のアセンブリ。
11. 前記ロータシャフトの肩部と前記ハブの端部との間に設けられた空隙ワッシャを更に備え、該空隙ワッシャは、前記ロータと前記複数のロータとの間に所望の空隙を与えるような厚みを有することを特徴とする請求項１０に記載のアセンブリ。
12. 前記ロータシャフトの肩部と前記ハブの端部との間に設けられた空隙ワッシャを更に備え、該空隙ワッシャは、前記ロータと前記ロータとの間に所望の空隙を与えるような厚みを有することを特徴とする請求項８に記載のアセンブリ。
13. ２つのステータ及び１つのロータを備え、このロータがロータシャフトに連結されている軸方向磁束電動モータと、
    ベアリングによりハウジングに回転可能に取り付けられたハブを備えた車両支持部と、
    前記２つのステータを支持する前記ハウジングに取り付けられた電動モータケースと、
    を備え、
    前記ロータシャフトは前記ハブに取り付けられ、車輪支持部のベアリングのみにより支持されており、前記ロータシャフトの肩部は、所望の空隙が前記ロータと前記２つのステータとの間で維持されるように、前記ハブの端部に接することを特徴とするアセンブリ。
14. 前記ベアリングは、２列の円すいころを備えることを特徴とする請求項１３に記載のアセンブリ。
15. 前記ベアリングは、ベアリング調整を必要としないパッケージベアリングであることを特徴とする請求項１４に記載のアセンブリ。
16. ボアを有して前記ロータシャフトの周囲に設けられた空隙ワッシャを更に備え、当該空隙ワッシャは前記ハブと前記ロータシャフトの肩部との間に位置し、前記空隙ワッシャの厚みは所望の空隙を前記ロータと前記２つのステータとの間で維持されるように選択されることを特徴とする請求項１３に記載のアセンブリ。
17. 前記ロータシャフトは更に、前記車両支持部とは反対側にリゾルバのボア内に伸びるエクステンション部を備え、前記リゾルバは前記電動モータケースにより支持されることを特徴とする請求項１６に記載のアセンブリ。
18. 前記ロータは、このロータの表及び裏側に設けられた複数の永久磁石を備えることを特徴とする請求項１６に記載のアセンブリ。
19. 各ステータは複数のグルーブとスライドを規定し、前記複数のグルーブ内部に複数の導電性巻線を配置することを特徴とする請求項１８に記載のアセンブリ。
    
    

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