JP2007160973A

JP2007160973A - In-wheel motor

Info

Publication number: JP2007160973A
Application number: JP2005356308A
Authority: JP
Inventors: Shinya Nishigaya; 伸也西ヶ谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2007-06-28

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an in-wheel motor capable of performing vibration control with a multiple degree of versatility between a vehicle body and a wheel while properly rotating the wheel. <P>SOLUTION: The in-wheel motor 10 for generating the driving torque to rotate a wheel 12 consists of a stator 22 fixed to an intermediate member 26 on the vehicle body side, and a rotor 24 fixed to a wheel 16 supported rotatably with respect to the intermediate member 26 on the vehicle body side and in a relatively movable manner in the translation direction in a plane orthogonal to the axis of rotation. By applying the electromagnetic force between the stator 22 and the rotor 24, the wheel 16 can be relatively moved in the translation direction while rotating with respect to the vehicle body side. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、インホイルモータに係り、特に、ホイルを有する車輪を回転させる駆動トルクを発生するインホイルモータに関する。 The present invention relates to an in-foil motor, and more particularly to an in-foil motor that generates a driving torque for rotating a wheel having a wheel.

従来から、車輪の有するホイル内に配設されて車輪を回転駆動させるインホイルモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。このインホイルモータは、車輪に対して相対移動可能にすなわちバネとダンパとにより弾性的に支持されている。このため、かかるインホイルモータによれば、自身のモータ質量を利用して車輪への路面入力に対してダンナミックダンパ効果を得ることができ、これにより、乗員の乗り心地を向上させることが可能となり、また、タイヤの路面への接地性を向上させることが可能となる。
特開２００５−８８６０５号公報 2. Description of the Related Art Conventionally, an in-foil motor that is disposed in a wheel of a wheel and rotates the wheel is known (see, for example, Patent Document 1). The in-wheel motor is supported by a spring and a damper so as to be movable relative to the wheel. For this reason, according to this in-foil motor, it is possible to obtain a dynamic damper effect with respect to road surface input to the wheels by utilizing the motor mass of the own wheel, thereby improving the ride comfort of the occupant In addition, it is possible to improve the ground contact property to the road surface of the tire.
JP 2005-88605 A

しかしながら、上記した特許文献１記載のインホイルモータでは、ダイナミックダンパがメカニカルに構成されるものとなるため、そのダイナミックダンパ効果（制振効果）が機構の配置によって定まる特定の方向にしか得られないこととなる。この点、かかるインホイルモータでは、様々な方向に対する多自由度の振動制御を行うことは困難であり、振動制御をアクティブに行うことは不可能である。 However, since the dynamic damper is mechanically configured in the above-described in-foil motor described in Patent Document 1, the dynamic damper effect (vibration suppression effect) can be obtained only in a specific direction determined by the arrangement of the mechanism. It will be. In this regard, with such an in-foil motor, it is difficult to perform vibration control with multiple degrees of freedom in various directions, and vibration control cannot be performed actively.

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、車輪を適切に回転させつつ、車体側と車輪との間において多自由度の振動制御を行うことが可能なインホイルモータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides an in-foil motor capable of performing vibration control with multiple degrees of freedom between a vehicle body and a wheel while appropriately rotating the wheel. For the purpose.

上記の目的は、車輪を回転させる駆動トルクを発生するインホイルモータであって、車体側に固定されたステータと、前記車体側に対して回転可能にかつ回転軸に直交する面内の並進方向への相対移動可能に支持されたホイルに固定されたロータと、により構成されるインホイルモータにより達成される。 The above object is an in-foil motor for generating a driving torque for rotating a wheel, a stator fixed to the vehicle body side, and a translational direction in a plane that is rotatable with respect to the vehicle body side and orthogonal to the rotation axis And an in-foil motor constituted by a rotor fixed to a foil supported so as to be relatively movable.

この態様の発明において、インホイルモータのステータは車体側に固定され、また、そのロータはホイルに固定される。そして、ホイルは、車体側に対して回転可能であると共に、その回転軸に直交する面内の並進方向へ相対移動可能である。かかる構成においては、ステータとロータとの間に適当な電磁力を作用させることで、ホイルに回転軸回りのトルクだけでなく、上記面内の並進方向への駆動力を付与することとすれば、車輪を適切に回転させつつ、車体側と車輪との間において多自由度の振動制御を行うことが可能となる。 In the invention of this aspect, the stator of the in-foil motor is fixed to the vehicle body side, and the rotor is fixed to the foil. The wheel is rotatable with respect to the vehicle body side and is relatively movable in a translational direction in a plane perpendicular to the rotation axis. In such a configuration, by applying an appropriate electromagnetic force between the stator and the rotor, not only the torque around the rotation axis but also the driving force in the in-plane translational direction is applied to the foil. It is possible to perform vibration control with multiple degrees of freedom between the vehicle body and the wheel while appropriately rotating the wheel.

この場合、上記したインホイルモータにおいて、前記車体側と前記ホイルとの間に設けられた、回転軸に直交する方向に向けて弾性を有する弾性体を備えることとしてもよい。 In this case, the above-described in-foil motor may include an elastic body that is provided between the vehicle body side and the wheel and has elasticity in a direction orthogonal to the rotation axis.

また、上記したインホイルモータにおいて、前記ステータ及び前記ロータはそれぞれ、互いに車幅方向で対向するように配置されていることとしてもよい。 In the above-described in-foil motor, the stator and the rotor may be arranged so as to face each other in the vehicle width direction.

また、上記したインホイルモータにおいて、前記ステータと前記ロータとの間に電磁力を作用させることで、前記ホイルを前記車体側に対して回転させつつ前記並進方向へ相対移動させることとすればよい。 Further, in the above-described in-foil motor, an electromagnetic force is applied between the stator and the rotor so that the wheel is relatively moved in the translation direction while rotating with respect to the vehicle body side. .

更に、上記したインホイルモータにおいて、前記車体側が、ボディ本体と、前記ステータが固定された中間部材と、該ボディ本体と該中間部材との間の減衰力を制御するアクチュエータと、により構成されると共に、前記アクチュエータの制御と協調して前記ホイルの前記中間部材に対する前記並進方向への相対移動を制御すべく、前記ステータと前記ロータとの間に電磁力を作用させることとすれば、アクチュエータによる減衰力制御とインホイルモータによる並進方向への移動制御との協調によってダイナミックダンパ効果を得ることができる。 Furthermore, in the above-described in-wheel motor, the vehicle body side includes a body main body, an intermediate member to which the stator is fixed, and an actuator that controls a damping force between the body main body and the intermediate member. In addition, in order to control the relative movement of the foil in the translation direction with respect to the intermediate member in cooperation with the control of the actuator, an electromagnetic force is applied between the stator and the rotor. A dynamic damper effect can be obtained by coordinating the damping force control and the movement control in the translation direction by the in-wheel motor.

本発明によれば、車輪を適切に回転させつつ、車体側と車輪との間において多自由度の振動制御を行うことができる。 According to the present invention, vibration control with multiple degrees of freedom can be performed between the vehicle body and the wheel while appropriately rotating the wheel.

以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の一実施例であるインホイルモータを備える車輪構造１０の垂直断面図を示す。本実施例において、車両の有する車輪構造１０は、車輪１２を備えている。車輪１２は、路面に接触する弾性を有するゴム製のタイヤ１４と、該タイヤ１４を装着する円筒状のスチール製或いはアルミ製のホイル１６とにより構成されている。タイヤ１４とホイル１６との間には、空気室１８が形成されている。 FIG. 1 shows a vertical sectional view of a wheel structure 10 having an in-foil motor according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the wheel structure 10 of the vehicle includes wheels 12. The wheel 12 includes a rubber tire 14 having elasticity that comes into contact with the road surface, and a cylindrical steel or aluminum foil 16 on which the tire 14 is mounted. An air chamber 18 is formed between the tire 14 and the foil 16.

本実施例の車輪構造１０は、また、車輪１２を回転させる駆動トルクを発生してその車輪１２に伝達する電動モータ２０を備えている。電動モータ２０は、円筒状のホイル１６の内側に配設されている。以下、この電動モータ２０をインホイルモータ２０と称す。インホイルモータ２０は、車体側に固定されたステータ２２と、車輪１２側に固定されたロータ２４と、により構成されており、車載バッテリやオルタネータからステータ２２に電力が供給されることによりステータ２２とロータ２４との間に電磁力を作用させて回転駆動する。 The wheel structure 10 of the present embodiment also includes an electric motor 20 that generates a driving torque for rotating the wheel 12 and transmits the driving torque to the wheel 12. The electric motor 20 is disposed inside the cylindrical foil 16. Hereinafter, this electric motor 20 is referred to as an in-foil motor 20. The in-foil motor 20 includes a stator 22 fixed to the vehicle body side and a rotor 24 fixed to the wheel 12 side, and power is supplied to the stator 22 from an in-vehicle battery or an alternator. And the rotor 24 are driven to rotate by applying an electromagnetic force.

ステータ２２は、車輪１２側から見て車体側の部材として機能する、インホイルモータ２０の本体側を主な構成とする中間部材２６に固定されている。ステータ２２は、中間部材２６すなわちインホイルモータ２０の本体側の、ホイル１６のディスク部１６ａに面する車幅方向端においてインホイルモータ２０の出力回転軸の軸回りに環状に配設されており、ホイル１６のディスク部１６ａに車幅方向で面している。 The stator 22 is fixed to an intermediate member 26 that mainly functions on the main body side of the in-wheel motor 20 that functions as a member on the vehicle body side when viewed from the wheel 12 side. The stator 22 is annularly arranged around the axis of the output rotation shaft of the in-foil motor 20 at the vehicle width direction end facing the disc portion 16a of the foil 16 on the intermediate member 26, that is, the body side of the in-foil motor 20. The wheel 16 faces the disk portion 16a of the wheel 16 in the vehicle width direction.

中間部材２６は、サスペンションリンク２８を介してボディ本体３０に支持されている。サスペンションリンク２８には、ボディ本体３０と中間部材２６との間に介在されるばね要素としてのスプリング３２及び減衰要素としてのショックアブソーバ３４が並列に取り付けられている。スプリング３２は、ほぼ車体上下方向に向いた弾性を有している。また、ショックアブソーバ３４は、ほぼ車体上下方向における振動を減衰させる特性を有しており、発生する減衰力の減衰特性を可変にすることが可能となっている。従って、中間部材２６は、ボディ本体３０に対してスプリング３２及びショックアブソーバ３４の軸線に沿って所定の減衰力特性で相対変位することが可能である。 The intermediate member 26 is supported by the body main body 30 via the suspension link 28. A spring 32 as a spring element and a shock absorber 34 as a damping element interposed between the body main body 30 and the intermediate member 26 are attached to the suspension link 28 in parallel. The spring 32 has elasticity that is substantially in the vertical direction of the vehicle body. Further, the shock absorber 34 has a characteristic of damping the vibration in the vertical direction of the vehicle body, and the damping characteristic of the generated damping force can be made variable. Therefore, the intermediate member 26 can be relatively displaced with respect to the body main body 30 along the axes of the spring 32 and the shock absorber 34 with a predetermined damping force characteristic.

中間部材２６としてのインホイルモータ２０の出力回転軸には、ベアリング３６及び軸受３８を介してホイル１６の回転軸が連結されている。インホイルモータ２０の回転軸とホイル１６の回転軸との間のハブには、その回転軸に直交する方向（径方向）に向けて弾性を有するゴムや樹脂等の弾性体４０が配設されている。弾性体４０は、径方向について肉厚に、かつ、軸回りに筒状に或いは環状に或いはＣ字状に成形されており、車両の静止荷重が作用した際に径方向の厚さがほぼ均一になるように構成されている。 The rotation shaft of the foil 16 is connected to the output rotation shaft of the in-foil motor 20 as the intermediate member 26 via the bearing 36 and the bearing 38. In the hub between the rotation shaft of the in-foil motor 20 and the rotation shaft of the foil 16, an elastic body 40 such as rubber or resin having elasticity in a direction (radial direction) perpendicular to the rotation shaft is disposed. ing. The elastic body 40 is thick in the radial direction and is formed in a cylindrical shape, an annular shape, or a C shape around the axis, and the radial thickness is substantially uniform when a stationary load of the vehicle is applied. It is configured to be.

従って、ホイル１６すなわち車輪１２は、車体側の中間部材２６に弾性体４０により弾性支持されており、車体側の中間部材２６に対して回転することが可能であると共に、その回転軸に直交する面内の並進方向へ相対移動することが可能である。インホイルモータ２０は、弾性体４０の存在によりその出力軸中心がホイル１６の軸中心からずれることすなわち両者の軸中心が偏心することが許容されたものとなっており、かかる偏心状態においてもホイル１６に車輪１２を回転させる駆動力を伝達することが可能である。 Therefore, the wheel 16, that is, the wheel 12 is elastically supported by the intermediate member 26 on the vehicle body side by the elastic body 40, and can rotate with respect to the intermediate member 26 on the vehicle body side and is orthogonal to the rotation axis. It is possible to move relative to the in-plane translational direction. The in-foil motor 20 is allowed to have its output shaft center shifted from the shaft center of the foil 16 due to the presence of the elastic body 40, that is, both shaft centers are allowed to be decentered. It is possible to transmit the driving force for rotating the wheel 12 to 16.

また、ロータ２４は、ホイル１６のディスク部１６ａに固定されている。ロータ２４は、ホイル１６のディスク部１６ａの、中間部材２６すなわちインホイルモータ２０の本体に面する側においてホイル１６の回転軸の軸回りに環状に配設されており、インホイルモータ２０の本体部に車幅方向で面している。ロータ２４とステータ２２とはそれぞれ、互いに車幅方向で予め定められた所定間隔を空けて対向するように配置されている。 The rotor 24 is fixed to the disk portion 16 a of the foil 16. The rotor 24 is annularly arranged around the axis of the rotation axis of the foil 16 on the side of the disk portion 16a of the foil 16 facing the intermediate member 26, that is, the in-foil motor 20, and the main body of the in-foil motor 20 It faces the vehicle width direction. The rotor 24 and the stator 22 are disposed so as to face each other with a predetermined interval in the vehicle width direction.

このように本実施例の車輪構造１０においては、ベアリング３６及び軸受３８の存在によりインホイルモータ２０の本体側（中間部材２６）に対する車輪１２の回転が許容されると共に、弾性体４０の弾性変形によりインホイルモータ２０の本体側に対する車輪１２の、ディスク部１６ａ面内の何れの方向（並進方向）への移動も許容される。インホイルモータ２０は、ステータ２２とロータ２４との間に電磁力を作用させることで、ホイル１６にその回転軸回りの駆動トルクを伝達し付与することが可能であると共に、また、そのホイル１６に上記何れの並進方向へも駆動力を伝達し付与することが可能である。従って、本実施例のインホイルモータ２０によれば、車輪１２を適切に回転させつつ、車体側（すなわち、中間部材２６及びボディ本体３０）と車輪１２との間において並進方向への多自由度の振動制御を行うことが可能となっている。 As described above, in the wheel structure 10 of the present embodiment, the rotation of the wheel 12 relative to the main body side (intermediate member 26) of the in-wheel motor 20 is allowed by the presence of the bearing 36 and the bearing 38, and the elastic body 40 is elastically deformed. Thus, the movement of the wheel 12 relative to the main body side of the in-wheel motor 20 in any direction (translation direction) within the disk portion 16a surface is allowed. The in-foil motor 20 can transmit and apply a driving torque around its rotational axis to the foil 16 by applying an electromagnetic force between the stator 22 and the rotor 24. In addition, it is possible to transmit and apply a driving force in any of the above translation directions. Therefore, according to the in-foil motor 20 of the present embodiment, multiple degrees of freedom in the translational direction between the vehicle body side (that is, the intermediate member 26 and the body main body 30) and the wheel 12 while appropriately rotating the wheel 12. It is possible to perform vibration control.

また、本実施例のインホイルモータ２０においては、上記の如く、ロータ２４とステータ２２とがそれぞれ、互いに車幅方向で予め定められた所定間隔を空けて対向するように配置されている。かかる構成においては、ロータ２４がステータ２２に対して所定間隔を維持したまま回転すると共に並進移動することができるので、両者がタイヤ径方向で対向するように配置されている構成と異なり、車輪１２と車体側（中間部材２６）との径方向の相対変位（並進移動）を許容するだけの大きな隙間を空ける必要はない。従って、本実施例のインホイルモータ２０によれば、軸回りの駆動トルクや並進方向への駆動力を得るうえで効率化を図ることが可能となっている。 Further, in the in-wheel motor 20 of the present embodiment, as described above, the rotor 24 and the stator 22 are arranged so as to face each other with a predetermined interval in the vehicle width direction. In such a configuration, the rotor 24 can rotate and translate while maintaining a predetermined interval with respect to the stator 22, and therefore, unlike the configuration in which both are opposed to each other in the tire radial direction, the wheel 12. It is not necessary to leave a large gap that allows relative displacement (translational movement) in the radial direction between the vehicle body and the vehicle body side (intermediate member 26). Therefore, according to the in-foil motor 20 of the present embodiment, it is possible to improve efficiency in obtaining the driving torque around the shaft and the driving force in the translational direction.

更に、本実施例のインホイルモータ２０においては、ステータ２２側からロータ２４側へ非接触でロータ２４を回転させる力と並進方向へ移動させる力とが伝達されると共に、ロータ２４の回転がベアリング３６及び軸受３８により許容され、また、ロータ２４の並進移動が弾性部材４０の弾性により許容される。従って、本実施例のインホイルモータ２０によれば、オルダムカップリング等のフレキシブルカップリング（自在軸継手）などによりロータ２４の回転運動と並進運動とを機構的に結合させることは不要であり、動力伝達軸の機構が複雑になるのを回避することが可能となっている。この点、車輪１２を回転駆動する駆動モータとしての信頼性を向上させることができ、また、コストの低減を図ることが可能である。 Further, in the in-foil motor 20 of the present embodiment, a force for rotating the rotor 24 and a force for moving in the translational direction are transmitted from the stator 22 side to the rotor 24 side without contact, and the rotation of the rotor 24 is a bearing. 36 and the bearing 38 are allowed, and the translational movement of the rotor 24 is allowed by the elasticity of the elastic member 40. Therefore, according to the in-foil motor 20 of the present embodiment, it is not necessary to mechanically couple the rotational motion and the translational motion of the rotor 24 by a flexible coupling (universal shaft joint) such as an Oldham coupling. It is possible to avoid the complexity of the mechanism of the power transmission shaft. In this respect, the reliability as a drive motor for rotating the wheel 12 can be improved, and the cost can be reduced.

図２乃至図６はそれぞれ、本実施例のインホイルモータ２０においてロータ２４すなわちホイル１６を軸回りに回転運動させる原理及び回転軸に垂直な方向へ並進運動させる原理の一例を説明するための図を示す。本実施例のインホイルモータ２０は、回転モータの原理を用いることによりロータ２４を回転運動させることが可能であり、また、リニアモータの原理を用いることによりロータ２４を並進運動させることが可能であって、ロータ２４の回転運動及び並進運動を共に実現することが可能である。 FIGS. 2 to 6 are diagrams for explaining an example of the principle of rotating the rotor 24, that is, the foil 16 around the axis in the in-foil motor 20 of the present embodiment, and the principle of translating in the direction perpendicular to the rotation axis. Indicates. The in-foil motor 20 of the present embodiment can rotate the rotor 24 by using the principle of the rotary motor, and can translate the rotor 24 by using the principle of the linear motor. Thus, both the rotational motion and the translational motion of the rotor 24 can be realized.

［リニアモータ使用］
例えば、インホイルモータ２０に誘導式のリニアモータを用いるものとし、中間部材２６における軸回りの各所（少なくとも軸中心を挟んだ車体前後の２箇所及び車体上下の２箇所の計４箇所）それぞれにインホイルモータ２０としてのリニアモータのステータ２２を配置固定し、かつ、ホイル１６のディスク部１６ａにおける軸回りにインホイルモータ２０としてのリニアモータのロータ２４を配置固定する。 [Using linear motor]
For example, it is assumed that an inductive linear motor is used for the in-foil motor 20, and each of the intermediate members 26 around the axis (at least four places, at least two places before and after the vehicle body and two places above and below the vehicle body). The stator 22 of the linear motor as the in-foil motor 20 is arranged and fixed, and the rotor 24 of the linear motor as the in-foil motor 20 is arranged and fixed around the axis of the disk portion 16a of the foil 16.

かかる構成においては、軸中心を挟んだ２箇所のリニアモータ（車体前後や車体上下の何れでもよい。）のステータ２２にそれぞれ、ロータ２４を互いに逆位相方向にかつ均等に変位させる力を発生させるための電流が流通されると、ロータ２４に軸回り（θ方向）に回転駆動させる電磁力が作用することで、ホイル１６が軸回りに回転する（図２（Ａ））。また、軸中心を挟んで車体前後２箇所に配置されたリニアモータのステータ２２にそれぞれ、ロータ２４を互いに車体上下の同位相方向に均等に変位させる力を発生させるための電流が流通されると、ロータ２４に車体上下方向（車体上向き又は車体下向き；Ｙ方向）へ変位駆動させる並進磁界に伴う電磁力が作用することで、弾性体４０が弾性変形しつつホイル１６が軸に直交する車体上下方向へ並進移動する（図２（Ｂ））。また同様に、軸中心を挟んで車体上下２箇所に配置されたリニアモータのステータ２２にそれぞれ、ロータ２４を互いに車体前後の同位相方向に均等に変位させる力を発生させるための電流が流通されると、ロータ２４に車体前後方向（車体前方向又は車体後方向）へ変位駆動させる並進磁界に伴う電磁力が作用することで、弾性体４０が弾性変形しつつホイル１６が軸に直交する車体前後方向へ並進移動する。 In such a configuration, a force is generated in each of the stators 22 of the two linear motors (any one of the front and rear sides of the vehicle body and the upper and lower sides of the vehicle body) sandwiching the shaft center so as to displace the rotor 24 in the opposite phase directions and evenly. When the electric current for this is distribute | circulated, the foil 16 rotates to the periphery of an axis | shaft by the electromagnetic force which carries out rotation drive around the axis (theta direction) on the rotor 24 (FIG. 2 (A)). In addition, when a current for generating a force for evenly displacing the rotor 24 in the same phase direction above and below the vehicle body is passed through the stators 22 of the linear motors arranged at two positions on the front and rear sides of the vehicle body with the shaft center in between. The electromagnetic force associated with the translational magnetic field that causes the rotor 24 to be displaced in the vehicle body vertical direction (vehicle body upward or vehicle body downward; Y direction) acts, so that the elastic body 40 is elastically deformed and the wheel 16 is perpendicular to the axis. It translates in the direction (FIG. 2B). Similarly, a current for generating a force for evenly displacing the rotor 24 in the same phase direction before and after the vehicle body is circulated through the stators 22 of the linear motors arranged at two positions above and below the vehicle body with the shaft center in between. Then, an electromagnetic force accompanying a translational magnetic field that causes the rotor 24 to be displaced in the longitudinal direction of the vehicle body (the vehicle front direction or the vehicle body rearward direction) acts, whereby the elastic body 40 is elastically deformed and the wheel 16 is orthogonal to the axis. Translates back and forth.

この場合、軸中心を挟んで車体前後２箇所に配置された一対のリニアモータのステータ２２に適当なバランスで電流を流通させることとすれば、ロータ２４に所望の軸回りの電磁力を作用させつつ所望の車体上下方向の電磁力を作用させることが可能となると共に、軸中心を挟んで車体上下２箇所に配置された一対のリニアモータのステータ２２に適当なバランスで電流を流通させることとすれば、ロータ２４に所望の軸回りの電磁力を作用させつつ所望の車体前後方向の電磁力を作用させることが可能となる。 In this case, if a current is passed through the stator 22 of the pair of linear motors arranged at two positions on the front and rear sides of the vehicle with the shaft center in between, an electromagnetic force around a desired axis is applied to the rotor 24. It is possible to apply a desired electromagnetic force in the vertical direction of the vehicle body while allowing current to flow through the stator 22 of the pair of linear motors disposed at two positions above and below the vehicle body with the shaft center in between. By doing so, it is possible to apply a desired electromagnetic force in the longitudinal direction of the vehicle body while applying an electromagnetic force around a desired axis to the rotor 24.

例えば、ロータ２４を回転させつつ下方へ並進移動させるときには、車体前後一対のリニアモータのうちの一方のステータ２２にロータ２４を回転させるための車体下向きの力とロータ２４を下方へ並進移動させるための車体下向きの力との合力を発生させる電流を流通させ、かつ、他方のステータ２２にロータ２４を回転させるための車体上向きの力とロータ２４を下方へ並進移動させるための車体下向きの力との合力を発生させる電流を流通させる（図２（Ｃ））。 For example, when the rotor 24 is translated downward while rotating, the vehicle body downward force for rotating the rotor 24 to one stator 22 of the pair of linear motors in the front and rear of the vehicle body and the rotor 24 translated downward. An electric current that generates a resultant force with the downward force of the vehicle body, and a vehicle body upward force for rotating the rotor 24 to the other stator 22 and a vehicle body downward force for translating the rotor 24 downward, An electric current that generates a resultant force is circulated (FIG. 2C).

また、ロータ２４を左回転させつつ右斜め下方へ並進移動させるときには、車体前後一対のリニアモータのうちの左側のリニアモータのステータ２２にロータ２４を回転させるための車体下向きの力とロータ２４を下方へ並進移動させるための車体下向きの力との合力を発生させる電流を流通させ、かつ、右側のリニアモータのステータ２２にロータ２４を回転させるための車体上向きの力とロータ２４を下方へ並進移動させるための車体下向きの力との合力を発生させる電流を流通させると共に、また、車体上下一対のリニアモータのうちの上側のリニアモータのステータ２２にロータ２４を回転させるための左向きの力とロータ２４を右方へ並進移動させるための右向きの力との合力を発生させる電流を流通させ、かつ、下側のリニアモータのステータ２２にロータ２４を回転させるための右向きの力とロータ２４を右方へ並進移動させるための右向きの力との合力を発生させる電流を流通させる（図２（Ｄ））。 Further, when the rotor 24 is rotated counterclockwise while being rotated counterclockwise, the vehicle body downward force for rotating the rotor 24 to the stator 22 of the left linear motor of the pair of linear motors in the front and rear of the vehicle body and the rotor 24 are rotated. A current that generates a resultant force with the downward force of the vehicle body for translation downward is passed, and the upward force of the vehicle body for rotating the rotor 24 to the stator 22 of the right linear motor and the rotor 24 are translated downward. A current for generating a resultant force with the downward force of the vehicle body for movement is circulated, and a leftward force for rotating the rotor 24 to the stator 22 of the upper linear motor of the pair of upper and lower linear motors of the vehicle body A current that generates a resultant force with a rightward force for translating the rotor 24 to the right is circulated, and the lower linear motor Circulating a current for generating a resultant force of the rightward force for translating the rightward force and the rotor 24 for rotating the rotor 24 to the stator 22 of the motor to the right (FIG. 2 (D)).

従って、かかる構成を有するインホイルモータ２０によれば、軸中心を挟んで各所に配置されたステータ２２に適当なバランスでモータ電流を流通させることで、車輪１２に軸回りの回転駆動トルクを付与すると共にその回転軸に直交する何れの並進方向へも駆動力を付与することが可能である。このため、車輪１２を適切に回転させつつ、車体側（具体的には、中間部材２６）と車輪１２との間において並進方向への多自由度の振動制御を行うことが可能である。 Therefore, according to the in-foil motor 20 having such a configuration, a rotational driving torque around the shaft is applied to the wheel 12 by causing the motor current to flow through the stator 22 arranged at various positions across the shaft center in an appropriate balance. In addition, it is possible to apply a driving force in any translation direction orthogonal to the rotation axis. Therefore, it is possible to perform vibration control with multiple degrees of freedom in the translational direction between the vehicle body side (specifically, the intermediate member 26) and the wheel 12 while appropriately rotating the wheel 12.

［ステータ配置（１）］
また例えば、インホイルモータ２０のステータ２２として、回転軸に直交する面内において車体前後方向及び車体上下方向にそれぞれ等間隔となる格子状位置に鉄心及び巻線を設けることとしてもよい（図３（Ａ））。かかる構成では、車体前後方向及び車体上下方向については巻線が均等間隔に配置される一方、軸回りについては巻線が不等ピッチ間隔に配置されることとなる。 [Stator arrangement (1)]
Further, for example, the stator 22 of the in-wheel motor 20 may be provided with iron cores and windings at lattice positions at equal intervals in the longitudinal direction of the vehicle body and in the vertical direction of the vehicle body in a plane orthogonal to the rotation axis (FIG. 3). (A)). In such a configuration, the windings are arranged at equal intervals in the longitudinal direction of the vehicle body and the vertical direction of the vehicle body, while the windings are arranged at unequal pitch intervals around the axis.

図３（Ａ）に示す如き構成においては、Ａ１点−Ｂ１点−Ｃ１点−Ｄ１点−Ｅ１点−Ｆ１点−Ｇ１点、又は、Ａ２点−Ｂ２点−Ｃ２点−Ｄ２点−Ｅ２点−Ｆ２点の巻線を組み合わせて順にその巻線の軸中心からの距離及びロータ２４の位置に応じた不等の位相差でその距離及び位置に応じた不等の電流が流通されると、ロータ２４に軸回りθに回転駆動させる電磁力が作用することで、ホイル１６が軸回りに回転する。また、Ａ１点−Ｂ１点、Ａ２点−Ｂ２点−Ｃ１点、Ｃ２点−Ｄ１点、Ｄ２−Ｅ１点、Ｅ２点−Ｆ１点、又はＦ２点−Ｇ１点の巻線を組み合わせて通電が行われると、ロータ２４に車体前後方向（車体前方向又は車体後方向）へ変位駆動させる並進磁界に伴う電磁力が作用することで、弾性体４０が弾性変形しつつホイル１６が軸に直交する車体前後方向へ並進移動する。更に、Ｇ１点−Ｆ１点、Ｆ２点−Ｅ２点−Ｅ１点、Ｄ２点−Ｄ１点、Ｃ２−Ｃ１点、Ｂ２点−Ｂ１点、又はＡ２点−Ａ１点の巻線を組み合わせて通電が行われると、ロータ２４に車体上下方向（車体上向き又は車体下向き；Ｙ方向）へ変位駆動させる並進磁界に伴う電磁力が作用することで、弾性体４０が弾性変形しつつホイル１６が軸に直交する車体上下方向へ並進移動する。 In the configuration as shown in FIG. 3A, point A1, point B1, point C1, point D1, point E1, point F1, point G1, or point A2, point B2, point C2, point D2, point E2, point E When unequal currents according to the distance and position are circulated by combining the windings at point F2 and sequentially unequal phase differences according to the distance from the axis center of the winding and the position of the rotor 24, the rotor When the electromagnetic force that rotates the shaft 24 around the axis θ acts, the wheel 16 rotates around the shaft. In addition, energization is performed by combining windings of point A1-B1, point A2-B2, point C1, point C2-D1, point D2-E1, point E2-F1, or point F2-G1. And the electromagnetic force accompanying the translational magnetic field that causes the rotor 24 to be displaced in the longitudinal direction of the vehicle body (forward direction of the vehicle body or backward direction of the vehicle body) acts, so that the elastic body 40 is elastically deformed and the foil 16 is orthogonal to the axis of the vehicle body. Translate in the direction. Furthermore, energization is performed by combining the windings of point G1, point F1, point F2, point E2, point E1, point D2, point D1, point C2-C1, point B2, point B1, or point A2, point A1. When the electromagnetic force accompanying the translational magnetic field that causes the rotor 24 to be displaced in the vertical direction of the vehicle body (upward or downward of the vehicle body; Y direction) acts on the rotor 24, the elastic body 40 is elastically deformed and the wheel 16 is orthogonal to the axis. Translates vertically.

この場合にも、組み合わされた各位置のステータ２２に適当な電流を流通させることとすれば、ロータ２４に所望の軸回りの電磁力を作用させつつ、所望の車体上下方向の電磁力を作用させると共に、所望の車体前後方向の電磁力を作用させることが可能となる。従って、かかる構成を有するインホイルモータ２０によれば、均等格子状に配置されたステータ巻線に適当なモータ電流を流通させることで、車輪１２に軸回りの回転駆動トルクを付与すると共にその回転軸に直交する何れの並進方向へも駆動力を付与することが可能である。このため、車輪１２を適切に回転させつつ、車体側（具体的には、中間部材２６）と車輪１２との間において並進方向への多自由度の振動制御を行うことが可能である。 In this case as well, if an appropriate current is passed through the combined stators 22 at each position, a desired electromagnetic force in the vertical direction of the vehicle body is applied to the rotor 24 while an electromagnetic force around the desired axis is applied. In addition, a desired electromagnetic force in the longitudinal direction of the vehicle body can be applied. Therefore, according to the in-foil motor 20 having such a configuration, an appropriate motor current is circulated through the stator windings arranged in a uniform grid, so that a rotational driving torque around the shaft is applied to the wheel 12 and the rotation thereof. A driving force can be applied in any translation direction orthogonal to the axis. Therefore, it is possible to perform vibration control with multiple degrees of freedom in the translational direction between the vehicle body side (specifically, the intermediate member 26) and the wheel 12 while appropriately rotating the wheel 12.

［ステータ配置（２）］
また同様に、インホイルモータ２０のステータ２２として、回転軸に直交する面内において軸回り方向に等間隔ピッチとなる位置にコイル及び巻線を径方向に複数並べて設けることとしてもよい（図３（Ｂ））。かかる構成では、車体前後方向及び車体上下方向については巻線が不等間隔に配置される一方、軸回りについては巻線が均等ピッチ間隔に配置されることとなる。 [Stator arrangement (2)]
Similarly, the stator 22 of the in-foil motor 20 may be provided with a plurality of coils and windings arranged in the radial direction at positions at equal intervals around the axis in a plane orthogonal to the rotation axis (FIG. 3). (B)). In such a configuration, the windings are arranged at unequal intervals in the longitudinal direction of the vehicle body and the vertical direction of the vehicle body, while the windings are arranged at equal pitch intervals around the axis.

図３（Ｂ）に示す如き構成においては、同一径の軸回りの巻線を組み合わせて順に均等位相差で均等の電流が流通されると、ロータ２４に軸回りθに回転駆動させる電磁力が作用することで、ホイル１６が軸回りに回転する。また、車体前後方向にある巻線を車体上下位置に関係なく組み合わせて車体前向き又は車体後向きの順にその巻線の軸上下中心からの距離及びロータ２４の位置に応じた不等の位相差でその距離及び位置に応じた不等の電流が流通されると、ロータ２４に車体前後方向（車体前方向又は車体後方向）へ変位駆動させる並進磁界に伴う電磁力が作用することで、弾性体４０が弾性変形しつつホイル１６が軸に直交する車体前後方向へ並進移動する。また同様に、車体上下方向にある巻線を車体前後位置に関係なく組み合わせて車体上向き又は車体下向きの順にその巻線の軸左右中心からの距離及びロータ２４の位置に応じた不等の位相差でその距離及び位置に応じた不等の電流が流通されると、ロータ２４に車体上下方向（車体上向き又は車体下向き）へ変位駆動させる並進磁界に伴う電磁力が作用することで、弾性体４０が弾性変形しつつホイル１６が軸に直交する車体上下方向へ並進移動する。 In the configuration as shown in FIG. 3B, when an equal current is circulated in order by combining windings around the axis of the same diameter, the electromagnetic force that causes the rotor 24 to rotate around the axis θ is generated. By acting, the foil 16 rotates around the axis. In addition, windings in the longitudinal direction of the vehicle body are combined regardless of the vertical position of the vehicle body, and the windings are arranged in an unequal phase difference in accordance with the distance from the vertical axis center of the winding and the position of the rotor 24 in the forward or backward direction of the vehicle body. When an unequal current corresponding to the distance and position is passed, an electromagnetic force accompanying a translational magnetic field that causes the rotor 24 to be displaced in the longitudinal direction of the vehicle body (the vehicle front direction or the vehicle body rear direction) acts. While being elastically deformed, the foil 16 translates in the longitudinal direction of the vehicle body perpendicular to the axis. Similarly, the windings in the vertical direction of the vehicle body are combined regardless of the longitudinal position of the vehicle body, and the unequal phase difference according to the distance from the center of the axis of the winding and the position of the rotor 24 in the upward or downward direction of the vehicle body. When an unequal current corresponding to the distance and position is passed, the electromagnetic force associated with the translational magnetic field that causes the rotor 24 to be displaced in the vertical direction of the vehicle body (the vehicle body upward or the vehicle body downward) acts on the elastic body 40. While being elastically deformed, the foil 16 translates in the vertical direction of the vehicle body perpendicular to the axis.

この場合にも、組み合わされた各位置のステータ２２に適当な電流を流通させることとすれば、ロータ２４に所望の軸回りの電磁力を作用させつつ、所望の車体上下方向の電磁力を作用させると共に、所望の車体前後方向の電磁力を作用させることが可能となる。従って、かかる構成を有するインホイルモータ２０によれば、非均等格子状に配置されたステータ巻線に適当なモータ電流を流通させることで、車輪１２に軸回りの回転駆動トルクを付与すると共にその回転軸に直交する何れの並進方向へも駆動力を付与することが可能である。このため、車輪１２を適切に回転させつつ、車体側（具体的には、中間部材２６）と車輪１２との間において並進方向への多自由度の振動制御を行うことが可能である。 In this case as well, if an appropriate current is passed through the combined stators 22 at each position, a desired electromagnetic force in the vertical direction of the vehicle body is applied to the rotor 24 while an electromagnetic force around the desired axis is applied. In addition, a desired electromagnetic force in the longitudinal direction of the vehicle body can be applied. Therefore, according to the in-foil motor 20 having such a configuration, an appropriate motor current is passed through the stator windings arranged in a non-uniform grid, so that the rotational driving torque around the shaft is applied to the wheel 12 and It is possible to apply a driving force in any translation direction orthogonal to the rotation axis. Therefore, it is possible to perform vibration control with multiple degrees of freedom in the translational direction between the vehicle body side (specifically, the intermediate member 26) and the wheel 12 while appropriately rotating the wheel 12.

［複列ステータ］
また、インホイルモータ２０のステータ２２として同期式の複列ステータを用いることとしてもよい。すなわち、中間部材２６における軸回りに等ピッチ間隔（図４（Ａ）においてはＡ点〜Ｈ点の８箇所）でかつ径方向に等間隔で２列並べてステータ２２のコイル及び巻線を設ける。そして、ホイル１６のディスク部１６における軸回りにロータ２４の永久磁石を設け、その軸中心からの径を上記した径方向に並んだ２つのステータ２２の各径のほぼ中央値とする（図４（Ａ））。 [Double-row stator]
A synchronous double-row stator may be used as the stator 22 of the in-wheel motor 20. That is, the coils and windings of the stator 22 are arranged in two rows at equal pitch intervals around the axis of the intermediate member 26 (eight points from point A to point H in FIG. 4A) and at equal intervals in the radial direction. Then, a permanent magnet of the rotor 24 is provided around the axis of the disk portion 16 of the foil 16, and the diameter from the axis center is set to be approximately the median value of the diameters of the two stators 22 arranged in the radial direction described above (FIG. 4). (A)).

かかる構成においては、径方向に並んだ外輪側巻線及び内輪側巻線の何れか一方に、かつ、軸回りにおいて同一の巻線に電流が流通されると、ロータ２４に軸回りθに回転駆動させる電磁力が作用することで、ホイル１６が軸回りに回転する。また、径方向に並んだ外輪側巻線及び内輪側巻線の何れか一方に、かつ、中間部材２６の上側に配置された巻線（図４（Ａ）においてＡ点、Ｂ点、及びＨ点の３つの巻線）については軸回りにおいて外輪側巻線又は内輪側巻線に電流が流通され、また、中間部材２６の下側に配置された巻線（図４（Ａ）においてＤ点、Ｅ点、及びＦ点の３つの巻線）については軸回りにおいて内輪側巻線又は外輪側巻線に電流が流通されると、ロータ２４に車体上下方向（車体上向き又は車体下向き）へ変位駆動させる並進磁界に伴う電磁力が作用することで、弾性体４０が弾性変形しつつホイル１６が軸に直交する車体上下方向へ並進移動し、ホイル１６の回転軸が偏心する。また更に、径方向に並んだ外輪側巻線及び内輪側巻線の何れか一方に、かつ、中間部材２６の右側に配置された巻線（図４（Ａ）においてＢ点、Ｃ点、及びＤ点の３つの巻線）については軸回りにおいて外輪側巻線又は内輪側巻線に電流が流通され、また、中間部材２６の左側に配置された巻線（図４（Ａ）においてＦ点、Ｇ点、及びＨ点の３つの巻線）については軸回りにおいて内輪側巻線又は外輪側巻線に電流が流通されると、ロータ２４に車体前後方向（右向き又は左向き）へ変位駆動させる並進磁界に伴う電磁力が作用することで、弾性体４０が弾性変形しつつホイル１６が軸に直交する車体前後方向へ並進移動し、ホイル１６の回転軸が偏心する。 In such a configuration, when a current flows through one of the outer ring side winding and the inner ring side winding arranged in the radial direction and the same winding around the axis, the rotor 24 rotates around the axis θ. The foil 16 rotates around the axis by the driving electromagnetic force. In addition, the windings (points A, B, and H in FIG. 4A) arranged on either the outer ring side winding or the inner ring side winding arranged in the radial direction and on the upper side of the intermediate member 26. As for the three windings of the point, current is passed through the outer ring side winding or the inner ring side winding around the axis, and the winding disposed at the lower side of the intermediate member 26 (point D in FIG. 4A). , E and F windings), when current flows through the inner ring side winding or the outer ring side winding around the axis, the rotor 24 is displaced in the vehicle body vertical direction (vehicle body upward or vehicle body downward). The electromagnetic force accompanying the translational magnetic field to be driven acts, so that the elastic body 40 is elastically deformed and the foil 16 is translated in the vertical direction of the vehicle body perpendicular to the axis, so that the rotational axis of the foil 16 is eccentric. Furthermore, the windings arranged on either the outer ring side winding or the inner ring side winding arranged in the radial direction and on the right side of the intermediate member 26 (points B, C, and With respect to the three windings at point D), a current flows through the outer ring side winding or the inner ring side winding around the axis, and the winding disposed on the left side of the intermediate member 26 (point F in FIG. 4A). , G and H windings), when current flows through the inner ring side winding or the outer ring side winding around the axis, the rotor 24 is driven to displace in the vehicle longitudinal direction (rightward or leftward). When the electromagnetic force accompanying the translational magnetic field acts, the elastic body 40 is elastically deformed and the foil 16 is translated in the longitudinal direction of the vehicle body perpendicular to the axis, and the rotational axis of the foil 16 is decentered.

この場合、複列のステータ２２の何れか一方にオン・オフ的に電流を流通させつつ、軸回りに適当なバランスで電流を流通させることとすれば、ロータ２４に所望の軸回りの電磁力を作用させつつ、所望の車体上下方向の電磁力を作用させると共に、所望の車体前後方向の電磁力を作用させることが可能となる。従って、かかる構成を有するインホイルモータ２０によれば、複列のステータ２２に適当なモータ電流を流通させることで、車輪１２に軸回りの回転駆動トルクを付与すると共にその回転軸に直交する何れの並進方向へも駆動力を付与することが可能である。このため、車輪１２を適切に回転させつつ、車体側（具体的には、中間部材２６）と車輪１２との間において並進方向への多自由度の振動制御を行うことが可能である。 In this case, if a current is allowed to flow in an appropriate balance around the axis while flowing the current through any one of the double-row stators 22 on and off, the electromagnetic force around the desired axis is applied to the rotor 24. It is possible to apply a desired electromagnetic force in the vertical direction of the vehicle body and to apply a desired electromagnetic force in the longitudinal direction of the vehicle body. Therefore, according to the in-foil motor 20 having such a configuration, an appropriate motor current is passed through the double-row stator 22 to apply a rotational drive torque around the axis to the wheel 12 and to orthogonally cross the rotational axis. It is possible to apply a driving force also in the translational direction. Therefore, it is possible to perform vibration control with multiple degrees of freedom in the translational direction between the vehicle body side (specifically, the intermediate member 26) and the wheel 12 while appropriately rotating the wheel 12.

尚、かかる構成においては、径方向に並んだ内輪側巻線に流通させる電流ｉ１と外輪側巻線に流通させる電流ｉ２とを適当なバランスに設定することとしてもよい（図５）。例えば、ロータ２４を単に回転させるときには、内輪側巻線の電流ｉ１と外輪側巻線の電流ｉ２とを１対１の割合に設定することで、ロータ２４に作用させる内輪側巻線による電磁力ｆ１と外輪側巻線による電磁力ｆ２とを均等にする。また、ロータ２４の軸中心を基準（ステータ２２側の軸中心）から偏心させるときには、偏心方向側の外輪側巻線の電流ｉ２を内輪側巻線の電流ｉ１に比して大きくし、或いは、その偏心方向とは反対側の外輪側巻線の電流ｉ２を内輪側巻線の電流ｉ１に比して小さく設定する。更に、ロータ２４の偏心量を大きくしたいときほど、偏心方向側の外輪側巻線の電流ｉ２を大きくし、或いは、その偏心方向とは反対側の外輪側巻線の電流ｉ２を小さく設定する。 In such a configuration, the current i1 flowing through the inner ring side windings arranged in the radial direction and the current i2 flowing through the outer ring side winding may be set to an appropriate balance (FIG. 5). For example, when the rotor 24 is simply rotated, by setting the current i1 of the inner ring side winding and the current i2 of the outer ring side winding to a ratio of 1: 1, the electromagnetic force due to the inner ring side winding acting on the rotor 24 is set. F1 and the electromagnetic force f2 by the outer ring side winding are made equal. When the shaft center of the rotor 24 is eccentric from the reference (shaft center on the stator 22 side), the current i2 of the outer ring side winding on the eccentric direction side is made larger than the current i1 of the inner ring side winding, or The current i2 of the outer ring side winding opposite to the eccentric direction is set smaller than the current i1 of the inner ring side winding. Furthermore, as the eccentric amount of the rotor 24 is increased, the current i2 of the outer ring side winding on the eccentric direction side is increased, or the current i2 of the outer ring side winding opposite to the eccentric direction is set smaller.

この場合には、複列のステータ２２に適当なバランスで電流を流通させつつ、軸回りに適当なバランスで電流を流通させることとすれば、ロータ２４に所望の軸回りの電磁力を作用させつつ、所望の車体上下方向の電磁力を作用させると共に、所望の車体前後方向の電磁力を作用させることが可能となる。従って、かかる構成を有するインホイルモータ２０においても、複列のステータ２２に適当なモータ電流を流通させることで、車輪１２に軸回りの回転駆動トルクを付与すると共にその回転軸に直交する何れの並進方向へも駆動力を付与することが可能である。このため、車輪１２を適切に回転させつつ、車体側（具体的には、中間部材２６）と車輪１２との間において並進方向への多自由度の振動制御を行うことが可能である。 In this case, if the current is passed through the stators 22 in the double row in an appropriate balance while the current is passed in an appropriate balance around the axis, an electromagnetic force around the desired axis is applied to the rotor 24. On the other hand, it is possible to apply a desired electromagnetic force in the vertical direction of the vehicle body and a desired electromagnetic force in the longitudinal direction of the vehicle body. Therefore, even in the in-wheel motor 20 having such a configuration, any appropriate motor current is passed through the double-row stator 22 to apply a rotational driving torque around the axis to the wheel 12 and to any of the orthogonal to the rotational axis. A driving force can also be applied in the translation direction. Therefore, it is possible to perform vibration control with multiple degrees of freedom in the translational direction between the vehicle body side (specifically, the intermediate member 26) and the wheel 12 while appropriately rotating the wheel 12.

［吸引反発切替］
更に、インホイルモータ２０のステータ２２として、中間部材２６における軸回りに等ピッチ間隔でコイル及び巻線を設けた同期式モータを用いることとしてもよい（図６（Ａ））。そして、かかる構成においては、軸回りの巻線にロータ２４の回転と同期してそのロータ２４を常に吸引させる力を発生させる電流が流通される（図６（Ｂ）におけるパターン１）と、ロータ２４に軸回りθに回転駆動させる電磁吸引力による推進力が作用することで、ホイル１６が軸回りに回転する。また、軸回りの巻線にロータ２４の回転と同期してそのロータ２４を吸引させる力を発生させる電流と反発させる力を発生させる電流とが所定比率で流通される（図６（Ｂ）におけるパターン２及びパターン３）と、ロータ２４に軸回りθに回転駆動させる電磁吸引力及び電磁反発力による推進力が作用することで、ホイル１６が軸回りに回転する。 [Suction repulsion switching]
Further, as the stator 22 of the in-foil motor 20, a synchronous motor in which coils and windings are provided at equal pitch intervals around the axis of the intermediate member 26 may be used (FIG. 6A). In such a configuration, a current that generates a force that always attracts the rotor 24 in synchronization with the rotation of the rotor 24 is passed through the winding around the axis (pattern 1 in FIG. 6B), and the rotor The foil 16 rotates about the axis by the driving force by the electromagnetic attraction force that rotates around the axis about the axis 24. In addition, a current for generating a force for attracting the rotor 24 in synchronization with the rotation of the rotor 24 and a current for generating a force for repulsion are circulated at a predetermined ratio in the winding around the axis (in FIG. 6B). The foil 16 rotates about the axis by the pattern 2 and the pattern 3) and the propulsive force by the electromagnetic attraction force and the electromagnetic repulsion force that rotate the rotor 24 about the axis θ.

しかし、かかる構成においては、一周期当たりに電磁吸引力による推進力が作用する期間と電磁反発力による推進力が作用する期間との比率が変化すると、ロータ２４すなわちホイル１６の並進方向への剛性が変化する。この場合には、ホイル１６に外力が作用した際における車体側（具体的には、中間部材２６）に対するホイル１６の並進方向への変位し易さが変動する。従って、かかる構成を有するインホイルモータ２０によれば、ステータ２２に適当な吸引・反発パターンでモータ電流を流通させることで、車輪１２に軸回りの回転駆動トルクを付与しつつ、その回転軸に直交する並進方向への剛性を制御することが可能である。このため、車輪１２を適切に回転させつつ、車体側（具体的には、中間部材２６）と車輪１２との間において並進方向への多自由度の振動制御を行うことが可能である。 However, in such a configuration, if the ratio of the period in which the propulsive force by the electromagnetic attractive force acts per period and the period in which the propulsive force by the electromagnetic repulsive force acts changes, the rigidity of the rotor 24, that is, the foil 16 in the translational direction. Changes. In this case, the ease of displacement of the wheel 16 in the translational direction relative to the vehicle body side (specifically, the intermediate member 26) when an external force is applied to the wheel 16 varies. Therefore, according to the in-foil motor 20 having such a configuration, a motor current is passed through the stator 22 with an appropriate suction / repulsion pattern, so that a rotational driving torque around the shaft is applied to the wheel 12 while the rotational shaft is applied to the rotational shaft. It is possible to control the rigidity in the orthogonal translational direction. Therefore, it is possible to perform vibration control with multiple degrees of freedom in the translational direction between the vehicle body side (specifically, the intermediate member 26) and the wheel 12 while appropriately rotating the wheel 12.

図７は、本実施例の車輪構造１０の振動モデルを表した図を示す。また、図８は、本実施例の車輪構造１０のサスペンションを制御するアクチュエータ制御装置５０を備えるシステムの構成図を示す。 FIG. 7 is a diagram showing a vibration model of the wheel structure 10 of this embodiment. FIG. 8 shows a configuration diagram of a system including an actuator control device 50 that controls the suspension of the wheel structure 10 of this embodiment.

本実施例のインホイルモータ２０を備える車輪構造１０においては、図７に示す如く、車輪１２が、バネ要素を有するタイヤ１４と並進機能を有するインホイルモータ２０とを並列に介して中間部材２６に支持されていると共に、その中間部材２６が、バネ要素であるスプリング３２と減衰要素であるショックアブソーバ３４とを並列に介してボディ本体３０に支持されている。従って、この車輪構造１０のサスペンションにおいては、次式（１）の運動方程式が成立する。 In the wheel structure 10 provided with the in-wheel motor 20 of the present embodiment, as shown in FIG. 7, the wheel 12 has an intermediate member 26 through a tire 14 having a spring element and an in-wheel motor 20 having a translation function in parallel. The intermediate member 26 is supported by the body body 30 via a spring 32 as a spring element and a shock absorber 34 as a damping element in parallel. Therefore, in the suspension of the wheel structure 10, the equation of motion of the following equation (1) is established.

尚、ｘ０、ｘ１、ｘ２、及びｘ３はそれぞれ、路面変位、車輪１２の変位、中間部材２６の変位、及びボディ本体３０の変位であり、ｍ１、ｍ２、及びｍ３はそれぞれ、車輪１２の質量、中間部材２６の質量、及びボディ本体３０の質量であり、ｋ１、ｋ２、及びｋ３はそれぞれ、主にタイヤ１４のバネ定数、弾性体４０のバネ定数、及びスプリング３２のバネ定数であり、ｃ１、ｃ２、及びｃ３はそれぞれ、主にタイヤ１４による減衰係数、インホイルモータ２０による減衰係数、及びショックアブソーバ３４による減衰係数である。また、ｆ１及びｆ２はそれぞれ、インホイルモータ２０によりほぼ車体上下の並進方向に発生される力、及び、ショックアブソーバ３４によりほぼ車体上下方向に発生される力である。

Note that x0, x1, x2, and x3 are road surface displacement, wheel 12 displacement, intermediate member 26 displacement, and body body 30 displacement, and m1, m2, and m3 are respectively the mass of the wheel 12, The mass of the intermediate member 26 and the mass of the body main body 30, and k1, k2, and k3 are mainly the spring constant of the tire 14, the spring constant of the elastic body 40, and the spring constant of the spring 32, respectively, c1, c2 and c3 are mainly a damping coefficient by the tire 14, a damping coefficient by the in-wheel motor 20, and a damping coefficient by the shock absorber 34, respectively. Further, f1 and f2 are respectively a force generated by the in-wheel motor 20 in the translation direction substantially up and down the vehicle body and a force generated by the shock absorber 34 in the vertical direction of the vehicle body.

本実施例の車輪構造１０のサスペンションにおいて、インホイルモータ２０の本体側を構成とする中間部材２６はボディ本体３０側から見て車輪１２側に設けられるため、仮にインホイルモータ２０による発生力とショックアブソーバ３４による発生力とがそれぞれ独立に制御されるものとすると、その中間部材２６の質量分だけいわゆる車両のバネ下質量が増加し、乗員の車両乗り心地が悪化し、タイヤ１４の路面接地性が損なわれる事態が生じ得る。 In the suspension of the wheel structure 10 of the present embodiment, the intermediate member 26 constituting the main body side of the in-wheel motor 20 is provided on the wheel 12 side when viewed from the body main body 30 side. If the force generated by the shock absorber 34 is controlled independently, the so-called unsprung mass of the vehicle is increased by the mass of the intermediate member 26, the ride comfort of the occupant is deteriorated, and the road surface of the tire 14 is grounded. It can happen that the sex is impaired.

これに対して、本実施例においては、車輪構造１０のサスペンションを制御するコンピュータを主体に構成されたアクチュエータ制御装置５０が設けられている。アクチュエータ制御装置５０は、インホイルモータ２０のステータ２２とロータ２４との間に発生させる電磁力であるほぼ車体上下の並進方向への力ｆ１を制御するモータ制御装置５２と、ショックアブソーバ３４により発生させるほぼ車体上下方向への力ｆ２を制御するショックアブソーバ制御装置５４と、を備えている。 On the other hand, in the present embodiment, an actuator control device 50 mainly composed of a computer that controls the suspension of the wheel structure 10 is provided. The actuator control device 50 is generated by a motor control device 52 for controlling a force f1 in the translational direction substantially up and down of the vehicle body, which is an electromagnetic force generated between the stator 22 and the rotor 24 of the in-wheel motor 20, and the shock absorber 34. And a shock absorber control device 54 that controls a substantially vertical force f2 of the vehicle body.

モータ制御装置５２には、センサ５６が接続されている。センサ５６には、車輪１２の変位ｘ１とボディ本体３０の変位ｘ３とが入力されており、センサ５６は、車輪１２とボディ本体３０との相対変位及び相対速度を検出し、それらの情報をモータ制御装置５２に供給する。モータ制御装置５２は、センサ５６からの入力信号に基づいて車輪１２とボディ本体３０との相対変位及び相対速度を検出する。そして、次式（２）の如きその相対変位及び相対速度に応じた力ｆ１が発生するようにインホイルモータ２０の並進制御を行う。 A sensor 56 is connected to the motor control device 52. The sensor 56 receives the displacement x1 of the wheel 12 and the displacement x3 of the body main body 30, and the sensor 56 detects the relative displacement and the relative speed between the wheel 12 and the body main body 30, and uses the information as a motor. This is supplied to the control device 52. The motor control device 52 detects the relative displacement and the relative speed between the wheel 12 and the body body 30 based on the input signal from the sensor 56. Then, the translation control of the in-wheel motor 20 is performed so that a force f1 corresponding to the relative displacement and the relative speed as expressed by the following equation (2) is generated.

また、ショックアブソーバ制御装置５４には、センサ５８が接続されている。センサ５８には、車輪１２の変位ｘ１と中間部材２６の変位ｘ２とが入力されており、センサ５８は、車輪１２と中間部材２６との相対変位及び相対速度を検出し、それらの情報をショックアブソーバ制御装置５４に供給する。ショックアブソーバ制御装置５４は、センサ５８からの入力信号に基づいて車輪１２と中間部材２６との相対変位及び相対速度を検出する。そして、次式（３）の如きその相対変位及び相対速度に応じた力ｆ２が発生するようにショックアブソーバ３４の制御を行う。

A sensor 58 is connected to the shock absorber control device 54. The sensor 58 receives the displacement x1 of the wheel 12 and the displacement x2 of the intermediate member 26. The sensor 58 detects the relative displacement and the relative speed between the wheel 12 and the intermediate member 26, and shocks the information. This is supplied to the absorber controller 54. The shock absorber controller 54 detects the relative displacement and the relative speed between the wheel 12 and the intermediate member 26 based on the input signal from the sensor 58. Then, the shock absorber 34 is controlled so as to generate a force f2 corresponding to the relative displacement and relative velocity as in the following equation (3).

このように車輪構造１０のサスペンションの制御によれば、ショックアブソーバ３４による制御とインホイルモータ２０によるホイル１６の中間部材２６に対する並進方向への相対移動の制御とが協調して行われることとなり、その運動方程式は、次式（４）の如く、インホイルモータ２０自体をダイナミックダンパとして構成したシステム（例えば、特開２００５−８８６０５号公報に記載されたもの）と同様の運動方程式になる。

Thus, according to the control of the suspension of the wheel structure 10, the control by the shock absorber 34 and the control of the relative movement in the translation direction of the foil 16 with respect to the intermediate member 26 by the in-foil motor 20 are performed in cooperation. The equation of motion is the same equation of motion as that of a system (for example, described in JP-A-2005-88605) in which the in-wheel motor 20 itself is configured as a dynamic damper, as shown in the following equation (4).

すなわち、本実施例のインホイルモータ２０を有する車輪構造１０のサスペンションシステムにおいては、ハブに弾性体４０を設け、車両をボディ本体３０とインホイルモータ２０の本体側を主要部とする中間部材２６と車輪１２とに３分割構成にすると共に、ボディ本体３０と中間部材２６との間及び中間部材２６と車輪１２との間にそれぞれ発生力を可変できるアクチュエータ（具体的には、減衰力制御を行うショックアブソーバ３４及び並進方向への力を制御可能なインホイルモータ２０）を介在させ、また、それら両アクチュエータを同一方向について協調して加振制御することにより、路面から車体上下方向への入力に対してダイナミックダンパ効果を得ることが可能である。

That is, in the suspension system of the wheel structure 10 having the in-wheel motor 20 according to the present embodiment, the elastic member 40 is provided in the hub, and the intermediate member 26 having the vehicle as the main part is the body body 30 and the body side of the in-wheel motor 20. And the wheel 12 are divided into three parts, and the generated force can be varied between the body body 30 and the intermediate member 26 and between the intermediate member 26 and the wheel 12 (specifically, damping force control is performed). The shock absorber 34 to be performed and the in-wheel motor 20) capable of controlling the force in the translation direction are interposed, and the actuators are input in the vertical direction from the road surface by controlling the vibration in cooperation in the same direction. In contrast, a dynamic damper effect can be obtained.

このため、本実施例の車輪構造１０によれば、車輪１２に路面入力が加わるときにも、車体に作用する振動を効果的に抑制することができるので、車両乗員の乗り心地を向上させることができると共に、タイヤ１４の路面接地性を向上させ車両の運動性能を向上させることができる。従って、本実施例の車輪構造１０によれば、ボディ本体３０側から見て車輪１２側にインホイルモータ２０が配置されるものであっても、そのインホイルモータ２０の存在に伴う車両のバネ下質量の増加による悪影響をできる限り回避させることが可能となっている。 For this reason, according to the wheel structure 10 of the present embodiment, even when road surface input is applied to the wheel 12, vibration acting on the vehicle body can be effectively suppressed, so that the ride comfort of the vehicle occupant is improved. In addition, the road surface grounding property of the tire 14 can be improved and the motion performance of the vehicle can be improved. Therefore, according to the wheel structure 10 of the present embodiment, even if the in-wheel motor 20 is disposed on the wheel 12 side when viewed from the body main body 30 side, the vehicle spring accompanying the presence of the in-wheel motor 20 is provided. It is possible to avoid as much as possible the adverse effects due to the increase in the lower mass.

尚、上記の実施例においては、ショックアブソーバ３４が特許請求の範囲に記載した「アクチュエータ」に相当している。 In the above embodiment, the shock absorber 34 corresponds to the “actuator” described in the claims.

ところで、上記の実施例は、ダブルウィッシュボーン式やストラット式，その他の形式のサスペンションに適用することとすればよい。 By the way, the above embodiment may be applied to a double wishbone type, strut type, or other types of suspension.

また、上記の実施例においては、中間部材２６に対するインホイルモータ２０のロータ２４の並進方向への相対移動に関し、ショックアブソーバ３４により減衰力が可変される車体上下方向の協調制御を行うこととしているが、他の方向（例えば車体前後方向）の振動制御を行うこととしてもよい。 Further, in the above-described embodiment, with respect to the relative movement in the translation direction of the rotor 24 of the in-foil motor 20 with respect to the intermediate member 26, the vehicle body vertical control in which the damping force is varied by the shock absorber 34 is performed. However, vibration control in another direction (for example, the longitudinal direction of the vehicle body) may be performed.

本発明の一実施例であるインホイルモータを備える車輪構造の垂直断面図である。It is a vertical sectional view of a wheel structure provided with an in-foil motor which is one example of the present invention. 本実施例のインホイルモータにおいてホイルを軸回りに回転運動させる原理及び軸に垂直な方向へ並進運動させる原理の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the principle which carries out the translation movement to the direction perpendicular | vertical to an axis | shaft perpendicular | vertical to an axis | shaft in the in-foil motor of a present Example. 本実施例のインホイルモータにおいてホイルを軸回りに回転運動させる原理及び軸に垂直な方向へ並進運動させる原理の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the principle which carries out the translation movement to the direction perpendicular | vertical to an axis | shaft perpendicular | vertical to an axis | shaft in the in-foil motor of a present Example. 本実施例のインホイルモータにおいてホイルを軸回りに回転運動させる原理及び軸に垂直な方向へ並進運動させる原理の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the principle which carries out the translation movement to the direction perpendicular | vertical to an axis | shaft perpendicular | vertical to an axis | shaft in the in-foil motor of a present Example. 本実施例のインホイルモータにおいてホイルを軸回りに回転運動させる原理及び軸に垂直な方向へ並進運動させる原理の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the principle which carries out the translation movement to the direction perpendicular | vertical to an axis | shaft perpendicular | vertical to an axis | shaft in the in-foil motor of a present Example. 本実施例のインホイルモータにおいてホイルを軸回りに回転運動させる原理及び軸に垂直な方向へ並進運動させる原理の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the principle which carries out the translation movement to the direction perpendicular | vertical to an axis | shaft perpendicular | vertical to an axis | shaft in the in-foil motor of a present Example. 本実施例の車輪構造の振動モデルを表した図である。It is a figure showing the vibration model of the wheel structure of a present Example. 本実施例の車輪構造のサスペンションを制御する制御装置を備えるシステムの構成図である。It is a lineblock diagram of a system provided with a control device which controls a suspension of a wheel structure of this example.

Explanation of symbols

１０車輪構造
１２車輪
１６ホイル
２０インホイルモータ（電動モータ）
２２ステータ
２４ロータ
２６中間部材
３０ボディ本体 10 wheel structure 12 wheel 16 wheel 20 in-wheel motor (electric motor)
22 Stator 24 Rotor 26 Intermediate member 30 Body body

Claims

An in-foil motor for generating a driving torque for rotating a wheel,
A stator fixed to the vehicle body side,
A rotor fixed to a wheel supported so as to be rotatable with respect to the vehicle body side and relatively movable in a translational direction in a plane perpendicular to the rotation axis;
An in-foil motor comprising:

The in-wheel motor according to claim 1, further comprising an elastic body that is provided between the vehicle body side and the foil and has elasticity toward a direction orthogonal to a rotation axis.

The in-wheel motor according to claim 1, wherein the stator and the rotor are arranged so as to face each other in the vehicle width direction.

The electromagnetic force is applied between the stator and the rotor, so that the foil is relatively moved in the translation direction while rotating with respect to the vehicle body side. The in-foil motor described in the item.

The vehicle body side includes a body main body, an intermediate member to which the stator is fixed, and an actuator that controls a damping force between the body main body and the intermediate member.
5. The electromagnetic force is applied between the stator and the rotor so as to control relative movement of the foil in the translation direction with respect to the intermediate member in cooperation with the control of the actuator. In-foil motor.