JP2009142055A - 電動機装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半径方向の電磁力をキャンセルしてモータの軸振動を抑える。
【解決手段】コイル取り付け用の取付部２２にコイル断面積およびまたはコイル巻数に応じたコイル長を有する複数の小コイル２３ａおよび小コイル２３ａよりもコイル長の長い複数の大コイル２３ｂが内周面に沿って設けられた略円筒形状の固定子２０と、固定子２０を収容するハウジング１と、コイル２３の内側に回転可能に支持された回転子１０と、コイル２３に電流を流して回転磁界を発生させることで回転子１０を回転させる電力供給手段５とを備える。固定子２０の周方向第１領域Ａ１に形成された取付部２２およびこれに対向する周方向第３領域Ａ３に形成された取付部に小コイル２３ａがそれぞれ設けられる。固定子２０の周方向第２領域に形成された取付部２２およびこれに対向する周方向第４領域Ａ４に形成された取付部２２に大コイル２３ｂがそれぞれ設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気自動車等に用いられる電動機装置に関する。

この種の電動機装置として、インホイールモータが知られている（例えば特許文献１参照）。インホイールモータは車輪の内部の限られた空間に取り付けられるものであり、モータ自体の小型化がとくに要求される。特許文献１記載のインホイールモータは、ロータの周囲のステータを扇形形状とし、ステータの存しない領域を利用してブレーキ部品を取り付けたり、サスペンションアームの連結点を設けるようにしている。

特許第３５９６２３０号公報

しかしながら、上記特許文献１記載のインホイールモータには、コイルの巻かれたティースが円周上の一部にしか設けられないため、コイルにより発生する径方向の電磁力をキャンセルすることができず、軸振動（騒音）の発生が問題となる。

本発明による電動機装置は、コイル取り付け用の取付部が内周面に沿って形成され、この取付部にコイル断面積およびまたはコイル巻数に応じたコイル長を有する複数のコイルが内周面に沿って設けられた略円筒形状の固定子と、固定子を収容するハウジングと、コイルの内側に回転可能に支持された回転子と、コイルに電流を流して回転磁界を発生させることで回転子を回転させる電力供給手段とを備え、周方向に対向して配置されたコイルにより発生する半径方向の電磁力が互いに等しくなるように電気回路が形成されることを特徴とする。

本発明によれば、コイルにより発生する径方向の電磁力をキャンセルすることができ、軸振動を抑えることができる。

−第１の実施の形態−
以下、図１〜４を参照して本発明による電動機装置の第１の実施の形態について説明する。
図１は、第１の実施の形態に係る電動機装置を構成する３相交流モータ１００の内部構成を示す周方向断面図であり、図２は軸方向断面図である。このモータ１００は例えば電気自動車に搭載され、車両走行に用いられる。モータ１００は、回転軸１０ａを中心に回転可能に設けられたロータ１０と、ロータ１０の周囲に配設された略円筒形状のステータ２０とを備える。

本実施の形態に係るモータ１００は、集中巻構造のステータ２０を備えた磁石埋め込み型の３相８極ＩＰＭモータであり、ロータ１０の外周面近傍には局数に応じた数（８枚）のマグネット１１が周方向均等に設けられている。ロータ１０の回転軸１０ａは、ハウジング１に取り付けられた軸受け３とカバー２に取り付けられた軸受け４とにより、略水平方向に回転可能に支持されている。回転軸１０ａの一端はカバー２から突出しており、この突出部を介してモータ１００の出力が外部に伝達される。なお、以下ではハウジング１の一部としてカバー２を扱う。

ステータ２０はステータコア２１（鉄心）とコイル２３とを有する。ステータコア２１の内周面部には、周方向等間隔にかつ放射状に計２４個のティース２２が形成されている。各ティース２２には、Ｕ相用、Ｖ相用、Ｗ相用のコイル２３がそれぞれ周方向に交互に巻回され、ティース２２の両側のスロット２４にコイル２３が収容されている。ティース２２には、径方向のスロット深さが浅い小ティース２２ａとスロット深さが深い大ティース２２ｂの２種類ある。

ティース２２の設けられた領域を、図１に示すように９０°毎に周方向に４つの領域Ａ１〜Ａ４に分割すると、第１領域Ａ１および第３領域Ａ３にはそれぞれ周方向に６個の小ティース２２ａが形成され、第２領域Ａ２および第４領域Ａ４にはそれぞれ周方向に６個の大ティース２２ｂが形成されている。小ティース２２ａには、コイル断面積が小さいまたはコイルターン数が少ないコイル２３ａ（小コイルと呼ぶ）が巻回されている。大ティース２２ｂには、コイル断面積が大きいまたはコイルターン数が多いコイル２３ｂ（大コイルと呼ぶ）が巻回されている。すなわち小コイル２３ａに１８０°対向する位置に小コイル２３ａが配置され、大コイル２３ｂに１８０°対向する位置に大コイル２３ｂが配置されている。小コイル２３ａのコイル長は大コイル２３ｂのコイル長よりも短い。

ここで、説明をわかりやすくするために、図１に示すようにステータ２０の頂部におけるコイル２３ａを基準とし、この基準位置から時計方向に一周するまでの間の各コイル２３を、それぞれ順番にＵ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，・・・，Ｗ７，Ｕ８，Ｖ８，Ｗ８と定義する。極１のコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１とこれに対向する極５のコイルＵ５，Ｖ５，Ｗ５、および極４のコイルＵ４，Ｖ４，Ｗ４とこれに対向する極８のコイルＵ８，Ｖ８，Ｗ８がそれぞれ小コイル２２ａである。極２のコイルＵ２，Ｖ２，Ｗ２とこれに対向する極６のコイルＵ６，Ｖ６，Ｗ６、および極３のコイルＵ３，Ｖ３，Ｗ３とこれに対向する極７のコイルＵ７，Ｖ７，Ｗ７がそれぞれ大コイル２２ｂである。

ステータコア２１は、周方向４カ所のボルト７によってハウジング１に固定されている。ボルト７は、第１領域Ａ１と第３領域Ａ３の外径側の周方向両端部、つまりコイルＷ１，Ｕ４，Ｗ５，Ｕ８が巻回された小ティース２２ａの径方向外側を貫通している。図２に示すようにステータ２０の軸方向両端部（コイルエンド２０ｂ）において、小コイル２３ａの外径は大コイル２３ｂの外径よりも小さい。このコイルエンド２０ｂの形状に応じて、領域Ａ１，Ａ３の外側のハウジング１の外径は、領域Ａ２，Ａ４の外側のハウジング１の外径よりも小さく形成されている。すなわちハウジング１の軸方向両端部には小コイル２３ａのコイルエンド２０ｂを収容する小径部１ａと大コイル２３ｂのコイルエンド２０ｂを収容する大径部１ｂが形成されている。

このように本実施の形態では、ティース２２の一部を径方向の長さの短い小ティース２２ａとして形成するので、この小ティース２２ａの径方向外側にスペース的な余裕が生じ、このスペースを利用してステータコア２１をハウジング１にボルト７で固定することができる。このため、ステータコア２１の外径を拡大してステータコア２１に固定部を設ける必要がなく、モータ１００の小型化および軽量化が可能である。また、小コイル２３ａが設けられる領域Ａ１，Ａ３のコイルエンド２０ｂの外径を小さくすることができ、この点でもモータ１００を小型化できる。

図３は、第１の実施の形態に係るモータ１００のコイル結線を模式的に示す電気回路図である。Ｕ相用コイルＵ１，Ｕ２，・・・，Ｕ８、Ｖ相用コイルＶ１，Ｖ２，・・・，Ｖ８、Ｗ相用コイルＷ１，Ｗ２，・・・，Ｗ８はそれぞれ直列に接続され、Ｕ相回路１０１Ｕ、Ｖ相回路１０１Ｖ、Ｗ相回路１０１Ｗが形成されている。各回路１０１Ｕ〜１０１Ｗの一端はそれぞれ主駆動装置５に接続されている。各回路１０１Ｕ〜１０１Ｗの他端同士は互いに接続され、スター結線されている。

主駆動装置５は、モータ１００に電力供給を行うための装置であり、インバータなどで構成される。主駆動装置５には、図示しないバッテリが接続され、バッテリから主駆動装置５に電力が供給される。主電動装置５をインバータとした場合、主電動装置５は、３相交流電圧指令値に基づいてバッテリからの直流電力をＩＧＢＴなどのパワー素子によりスイッチングし、３相交流電力に変換してコイル２３に印加する。これによりロータ１０の周囲に回転磁界が発生し、ロータ１０が回転する。

この際、回路１０１Ｕ〜１０１Ｗは、それぞれ４個の小コイル２３ａと４個の大コイル２３ｂを直列接続して形成されるので、各回路１０１Ｕ〜１０１Ｗ全体のコイル断面積またはコイルターン数が互いに等しい。このため、相毎の駆動力の変動は発生せず、ロータ１０の回転変動を抑えることができる。小コイル２３ａと大コイル２３ｂにより回路１０１Ｕ〜１０１Ｗを構成するので、小コイル２３ａで駆動力が減少した分を大コイル２３ｂで補完することができ、所望のモータ駆動力を得ることができる。

図４は、各回路１０１Ｕ〜１０１Ｗに一定の電流を流したときに、極１〜極８のＵ相用コイルＵ１〜Ｕ８により発生する半径方向の電磁力の大きさを表す図である。なお、Ｖ相用コイルＶ１〜Ｖ８とＷ相用コイルＷ１〜Ｗ８の電磁力についても同様である。本実施の形態では、小コイル２３ａに対向して小コイル２３ａを、大コイル２３ｂに対向して大コイル２３ｂを配置した。つまり同一構成のコイル２３を対向して配置したので、図４に示すように１８０°対向する位置（例えば極１と極５，極２と極６）における電磁力は互いに等しい。これにより径方向に作用する電磁力をキャンセルすることができ、モータ１００の軸振動を抑えることができる。

本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）ロータ１０を挟んで互いに１８０°対向するステータコア２１の第１領域Ａ１と第３領域Ａ３に、それぞれコイル長の短い小コイル２３ａを配置し、互いに１８０°対向する第２領域Ａ２と第４領域Ａ４に、それぞれコイル長の長い大コイル２３ｂを配置するようにした。これにより小コイル２３ａの径方向外側におけるステータコア２１の外径を小さくすることができ、モータ１００を小型化することができる。また、径方向に作用する電磁力を相殺して径方向の電磁力を０とすることができ、モータ１００の軸振動を抑えることができる。
（２）ステータ２０を集中巻構造としたので、コイルエンド２０ｂの体積をさらに小さくすることができ、モータ１００のさらなる小型化が可能である。とくに領域Ａ１，Ａ３における軸方向端部のコイルエンド２０ｂの体積を小さくできるので、この点でもモータ１００の小型化が可能である。
（３）モータ１００の軸方向両端部のハウジング１に小径部１ｂを設けたので、モータ１００の周囲における部品の配置が容易になる。
（４）大ティース２２ａと隣接する小ティース２２ｂの径方向外側領域にボルト７を設けたので、小ティース２２ａの径方向外側の面積を小さくしてステータ２０の外周を楕円形状とすることができる（図１０参照）。これによりモータ１００の周囲に余剰スペースを確保でき、他の部品の配置が容易になる。

−第２の実施の形態−
図５〜７を参照して本発明による電動機装置の第２の実施の形態について説明する。
図５は、第２の実施の形態に係るモータ１００の内部構成を示す断面図である。なお、図１と同一の箇所には同一の符号を付し、以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。図５に示すように第２の実施の形態では、第１領域Ａ１と第３領域Ａ３の小ティース２２ａにコイルは巻回されておらず、第２領域Ａ２と第４領域Ａ４の大ティース２２ｂのみにコイル２３ｂが巻回されている。この場合も、ロータ１０を挟んで１８０°対向する位置に配置されるコイル２３の構成は互いに等しく、コイル２３の周方向の配置はバランスしている。なお、領域Ａ１，Ａ３の小ティース２２ａには、マグネット１１が発生する磁力を案内する目的で設けているので、小ティース２２ａの長さは重要でない。

図６は、第２の実施の形態に係るモータ１００のコイル結線を模式的に示す電気回路図である。Ｕ相用コイルＵ２，Ｕ３，Ｕ６，Ｕ８、Ｖ相用コイルＶ２，Ｖ３，Ｖ６，Ｖ８、Ｗ相用コイルＷ２，Ｗ３，Ｗ６，Ｗ８はそれぞれ直列に接続され、回路１０１Ｕ〜１０１Ｗが形成されている。回路１０１Ｕ〜１０１Ｗの一端はそれぞれ主駆動装置５に接続され、他端はスター結線されている。

図７は、第２の実施の形態におけるモータ１００の半径方向の電磁力の大きさを表す図である。ステータコア２１の第１領域Ａ１と第３領域Ａ３にはコイル２３が設けられていないので、極１，４，５，８の電磁力は０である。一方、第２領域Ａ２と第４領域Ａ４にはそれぞれ同一構成の大コイル２３ｂが設けられているので、極２，３，６，７の電磁力は互いに等しい。これにより半径方向の電磁力がキャンセルされ、モータ１００の軸振動を抑えることができる。

第２の実施の形態では、ステータ２０の第１領域Ａ１と第３領域Ａ３にコイル２３を配置しないので、この第１領域Ａ１と第３領域Ａ３における軸方向端部のコイルエンド２０ｂを省略することができ、モータ１００の一層の小型化が可能である。小ティース２２ａの径方向外側の面積を小さくしてステータ２０の外形を楕円形状とすることもできる。小ティース２２ａにコイル２３を巻回しないのでモータ駆動力が減少するが、その分は、大コイル２３ｂのコイル断面積またはコイルターン数を増加することで補完できる。

−第３の実施の形態−
図８，９を参照して本発明による電動機装置の第３の実施の形態について説明する。
図８は、第３の実施の形態に係るモータ１００の内部構成を示す断面図である。なお、図１と同一の箇所には同一の符号を付し、以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。第３の実施の形態では、ステータコア２１の第１領域Ａ１のみに小ティース２２ａが形成され、第２〜第４領域Ａ２〜Ａ４には大ティース２２ｂが形成されている。小ティース２２ａにはそれぞれ小コイル２３ａが巻回され、大ティース２２ｂにはそれぞれ大コイル２３ｂが巻回されている。

図９は、第３の実施の形態に係るモータ１００のコイル結線を模式的に示す電気回路図である。第２〜第４領域Ａ２〜Ａ４におけるＵ相用コイルＵ２，Ｕ３，・・，Ｕ７、Ｖ相用コイルＶ２，Ｖ３，・・，Ｖ７、Ｗ相用コイルＷ２，Ｗ３，・・，Ｗ７はそれぞれ直列に接続され、Ｕ相回路１０１Ｕ、Ｖ相回路１０１Ｖ，Ｗ相回路１０１Ｗが形成されている。回路１０１Ｕ〜１０１Ｗの一端はそれぞれ主駆動装置５に接続され、他端はスター結線されている。

一方、第１領域のＵ相用コイルＵ１，Ｕ８、Ｖ相用コイルＶ１，Ｖ８、Ｗ相用コイルＷ１，Ｗ８はそれぞれ直列に接続され、Ｕ相補助回路１０２Ｕ、Ｖ相補助回路１０２Ｖ、Ｗ相補助回路１０２Ｗが形成されている。補助回路１０２Ｕ〜１０２Ｗの一端はそれぞれ補助駆動装置５０に接続され、他端はスター結線されている。

補助駆動装置５０は、主駆動装置５と同様、モータ１００に電力供給を行うための装置であり、インバータなどで構成される。補助駆動装置５０には、図示しないバッテリが接続され、補助駆動装置５０にバッテリから電力が供給される。これにより回路１０１Ｕ〜１０１Ｗと回路１０２Ｕ〜１０２Ｗには互いに独立して三相交流電源が供給される。

補助駆動装置５０は、コントローラ（不図示）からの信号により小コイル２３ａに作用する半径方向の電磁力が大コイル２３ｂに作用する半径方向の電磁力と等しくなるように小コイル２３ａに流れる電流を制御する。すなわち補助駆動装置５０は、小コイル２３ａに大コイル２３ｂよりも大きな電流、つまり小コイル２３ａと大コイル２３ｂの断面積比またはコイルターン数比に略反比例する電流を流す。これにより第１領域Ａ１の小コイル２３ａにより発生する半径方向の電磁力と第３領域Ａ３の大コイル２３ｂにより発生する半径方向の電磁力がキャンセルされ、モータ１００の軸振動を抑えることができる。

このように第３の実施の形態では、ステータコア２１の周方向一部の領域Ａ１のみに小コイル２３ａを配置し、この小コイル２３ａに補助駆動装置５０を接続して、大コイル２３ｂの断面積またはコイルターン数に略反比例する電流を流すようにした。これにより、小コイル２３ａと大コイル２３ｂを対向して配置した場合にも、半径方向の電磁力をキャンセルすることができ、コイル２３の配置の自由度が高まる。また、この構成により小ティース２２ａの径方向外側の面積、つまりステータコア２１の周方向一部の外径のみを小さくすることができ、モータ１００を楕円形とすることができる。

−第４の実施の形態−
図１０〜１３を参照して本発明による電動機装置の第４の実施の形態について説明する。
図１０は、第４の実施の形態に係るモータ１００の内部構成を示す周方向断面図であり、図１１は軸方向断面図でる。なお、図１，２と同一の箇所には同一の符号を付し、以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。

第４の実施の形態では、ボルト７の取付部とコイル２３の磁気回路を確保し得る程度に第１領域および第３領域のステータコア２１の外径を小さくし、このステータコア２１の形状に応じてハウジング１が形成されている。これによりステータコア２１およびハウジング１は第１領域Ａ１と第３領域Ａ３を結ぶ線を短軸とした楕円形状となっている。

モータ１００は図１０に示すように上下方向が定められる。第３領域Ａ３の外側のステータコア２１のボルト７，７の間に切り欠き２６が設けられ、切り欠き２６とハウジング１の間にオイル溜まり部２５が形成されている。図中のＬは、潤滑用およびモータ冷却用として供給されるオイルのオイルレベルである。ハウジング内にオイル溜まり部２５を設けることで、ハウジング内の底部にオイルを溜めることができ、モータ駆動時のオイルレベルＬの変動を低減できる。

ハウジング１の軸方向一端側の底部にはコイルエンド２０ｂの形状に合わせて小径部１ａが形成されている。一方、ハウジング１の軸方向他端側の底部には大径部１ｂが形成されている。これにより、ボルト７を螺合するための作業スペースを確保しつつ、コイルエンド２０ｂとハウジング１の間の空間、つまりオイル溜まり部２５の容積を増加することができ、十分な量のオイルを溜めることができる。

図１２は、第４の実施の形態に係るモータ１００を前輪ホイール３２の内部にインホイールモータとして取り付けた例を示す軸方向断面図であり、図１３は、そのときのモータ１００の周囲の部品の配置を示す周方向断面図である。なお、図１２ではホイール形状に合わせて図１１のモータ１００の形状を一部変更している。

図１２に示すようにモータ１００の回転軸１０ａは減速機３１に連結され、減速機３１を介してモータ１００の回転がホイール３２に伝達される。モータ１００とホイール３２の間、かつモータ１００の頂部上方、つまりハウジング１の小径部１ａの上方にはブレーキ装置３３が設けられている。これによりハウジング１の大径部１ｂよりも内側にブレーキ装置３３を配置することができ、ブレーキ装置３３をホイール内に容易に収めることができる。

なお、ブレーキ装置３３の配置スペースを十分に確保できるのであれば、図１３に示すようにステータコア２１の径方向外側のハウジング１の上方にブレーキ装置３３を設けてもよい。ブレーキ装置３３を周方向にずらして設けてもよい。ハウジング１の取付時にオイル溜まり部２５がほぼ底部に位置するのであれば、ハウジング１の取付位置を周方向に多少ずらしてもよい。

図１２に示すようにハウジング１の軸方向ホイール側の下端部、つまり小径部１ａの径方向外側には、キングピン軸受け部３４が設けられ、キングピン軸受け部３４を介してハウジング１に操舵用のアーム３５が連結されている。ハウジング１の軸方向反対側の下端部には大径部１ｂが形成され、十分なオイル溜まり部２５の容量を確保するようにしている。

このように本実施の形態では、モータハウジング１を楕円形状とし、その上部にブレーキ装置３３を配置するとともに、下部にキングピン軸受け部３４を設けるようにした。これによりモータハウジング１をホイール３２内に抑えめルことができ、インホイールモータとして容易に用いることができる。とくに操舵系を構成する車両前輪への適用が可能となり、適用範囲を広げることができる。ハウジング１の軸方向一端側の下部を大径部１ｂとしたので、モータ１００の全長を大きくすることなく、必要十分なオイル溜めを確保できる。

なお、第４の実施の形態ではモータハウジング１を楕円形状としたが、第１〜第３の実施の形態で示したモータハウジング１も、同様に楕円形状とすることができ、これにより上述したのと同様、インホイールモータとして用いることができる。

以上の楕円形状のモータ１００をインホイールモータ以外に用いることもできる。図１４（ａ）はモータ１００の車両取付の一例を示す平面図であり、図１４（ｂ）は車両側方から見た図、図１４（ｃ）は車両前方から見た図である。図１４に示すように、モータ１００と減速機１０１は、前輪タイヤ１０２の間に横置きに配置され、直列の同軸構造ユニット１１０を構成している。モータ１００の回転は減速機１０１およびドライブシャフト１０３を介してタイヤ１０２に伝達される。ユニット１１０の前方にはラジエータ１０４が、後方にはダッシュパネル１０５が設けられ、ユニット１１０の上方には駆動制御装置１０６が配置されている。

モータ１００は、楕円の短軸側を前後方向に向けて配置されている。これにより同軸構造ユニット１１０をダッシュパネル１０５に近づけて配置することが可能となる。その結果、エンジンルーム内の前後方向にスペース的な余裕ができ、衝突時に必要なクラッシュブルゾーンを容易に確保できる。

図１５（ａ）はモータ１００の車両取付の他の例を示す平面図であり、図１５（ｂ）は車両側方から見た図、図１５（ｃ）は車両前方から見た図である。図１５に示したモータ１００は、楕円の短軸側を上下方向に向けて配置されている。これにより同軸構造ユニット１１０の高さ寸法を抑えることができ、ボンネットフード１０７の高さを低くすることができ、車両造形上の自由度が高まる。エンジンルームの上下方向にスペース的な余裕ができ、ボンネットフードの乗り上げ事故に要求されるクッショニングゾーンの確保が容易である。

図１４，１５では、楕円形状のモータ１００と同軸の減速機１０１を用いたが、図１６に示すようにモータ１００と平行な軸を有する減速機１０１を用いることもできる。図中、１２１は減速機１０１の第１軸、１２２は第１減速ピニオン、１２３は減速機１０１の第２軸、１２４は第１減速ピニオン１２２に噛合する第１減速ギヤ１２４、１２５は終減速ピニオン１２５、１２６は最終減速軸、１２７は終減速ピニオン１２５に噛合する終減速ギヤであり、モータ１００の回転が減速機１０１を介してドライブシャフト１０３に伝達される。この場合、図示のようにモータ１００の短軸側を最終減速軸１２６の方向に向けて搭載することで、モータ１００と減速機１０１の全体の寸法を小さくすることができ、モータ出力を落とさずにコンパクトな構成とすることができる。

本発明は、周方向に対向して配置されたコイルにより発生する半径方向の電磁力が互いに等しくなるように電気回路を形成する点を特徴とするものであり、それは上記実施の形態に限らず、種々の形態で実施することができる。例えば、上記実施の形態では、ステータコア２１のコイル２３が配置される領域を第１領域Ａ１〜第４領域Ａ４に周方向に４分割したが、分割数をこれより多くあるいは少なくしてもよい。各領域Ａ１〜Ａ４に６個のティース２２を設けたが、各領域Ａ１〜Ａ４のティース２２をこれより多くあるいは少なくしてもよい。例えばステータコア２１の領域を周方向に２４分割し、各領域に１個のティース２２を設けるようにしてもよい。この場合も周方向に対向して配置されたコイルにより発生する半径方向の電磁力が互いに等しくなるように、ロータ１０を挟んで１８０°対向する領域を第１領域Ａ１と第３領域Ａ３、第２領域Ａ２と第４領域Ａ４とすればよい。上記実施の形態では、第１領域Ａ１と第２領域の位置関係を周方向に位相が９０°ずれた関係としたが、位相のずれは９０°より大きくあるいは小さくてもよい。ステータコア２１に小コイル２３ａ（第１のコイル）と大コイル２３ｂ（第２のコイル）を設けたが、３種類以上のコイル２３を設けてもよく、その場合も、１８０°対向する位置に同種のコイル２３を配置すればよい。

主駆動装置５および補助駆動装置５０によりコイル２３に電力を供給するようにしたが、電力供給手段はこれに限らない。とくに、対向するコイル２３により発生する半径方向の電磁力が互いに等しくなるようにコイル２３に流れる制御するのであれば、電力制御手段としてのコントローラの構成はいかなるものでもよい。取付部としてのティース２２の形状は上述したものに限らない。集中巻構造のコイル２３によりステータ２０を構成したが、分布巻構造としてもよい。マグネット１１を埋め込み式としたが、埋め込み式でなくてもよい。ステータコア２１にボルト取付部を設け、ステータコア２１をボルト７によりハウジング１に固定したが、固定部の構成はこれに限らない。上記実施の形態ではステータコア２１を略楕円形状としたが（図１０）、モータ１００の周囲に配置される部品を考慮して形状を決定すればよく、ステータコア２１の形状は上述したものに限らない。

以上の電動機装置は、電動機自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などの車両だけでなく、車両以外に用いることもできる。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の電動機装置に限定されない。

本発明の第１の実施の形態に係る電動機装置を構成する３相交流モータの内部構成を示す周方向断面図。 本発明の第１の実施の形態に係る電動機装置を構成する３相交流モータの内部構成を示す軸方向断面図。 第１の実施の形態に係る電動機装置のコイル結線を模式的に示す電気回路図。 図３のコイルにより発生する半径方向の電磁力の大きさを示す図。 本発明の第１の実施の形態に係る電動機装置を構成する３相交流モータの内部構成を示す周方向断面図。 第２の実施の形態に係る電動機装置のコイル結線を模式的に示す電気回路図。 図６のコイルにより発生する半径方向の電磁力の大きさを示す図。 本発明の第３の実施の形態に係る電動機装置を構成する３相交流モータの内部構成を示す周方向断面図。 第３の実施の形態に係る電動機装置のコイル結線を模式的に示す電気回路図。 本発明の第４の実施の形態に係る電動機装置を構成する３相交流モータの内部構成を示す周方向断面図。 本発明の第４の実施の形態に係る電動機装置を構成する３相交流モータの内部構成を示す軸方向断面図。 第４の実施の形態に係る電動機装置をインホイールモータとして用いる例を示す軸方向断面図。 第４の実施の形態に係る電動機装置をインホイールモータとして用いる例を示す周方向断面図。 本発明による電動機装置の車両取付例を示す図。 図１４の変形例を示す図。 さらに別の変形例を示す図。

符号の説明

１ ハウジング
１ａ 小径部
１ｂ 大径部
５ 主駆動装置
１０ ロータ
２０ ステータ
２１ ステータコア
２２ ティース
２３ コイル
３４ キングピン軸受け部
５０ 補助駆動装置
Ａ１〜Ａ４ 第１領域〜第４領域

Claims (13)

1. コイル取り付け用の取付部が内周面に沿って形成され、この取付部にコイル断面積およびまたはコイル巻数に応じたコイル長を有する複数のコイルが内周面に沿って設けられた略円筒形状の固定子と、
   前記固定子を収容するハウジングと、
   前記コイルの内側に回転可能に支持された回転子と、
   前記コイルに電流を流して回転磁界を発生させることで前記回転子を回転させる電力供給手段とを備え、
   周方向に対向して配置されたコイルにより発生する半径方向の電磁力が互いに等しくなるように電気回路が形成されることを特徴とする電動機装置。
2. 請求項１に記載の電動機装置において、
   前記コイルは、第１のコイルおよび第１のコイルよりもコイル長の長い第２のコイルをそれぞれ複数有し、
   周方向に対向して配置されたコイルにより発生する半径方向の電磁力が互いに等しくなるように、前記固定子の周方向第１領域に形成された前記取付部および前記回転子を挟んで前記第１領域に対向する周方向第３領域に形成された前記取付部に、前記第１のコイルがそれぞれ設けられるとともに、前記固定子の周方向第２領域に形成された前記取付部および前記回転子を挟んで前記第２領域に対向する周方向第４領域に形成された前記取付部に、前記第２のコイルがそれぞれ設けられることを特徴とする電動機装置。
3. 請求項１に記載の電動機装置において、
   周方向に対向して配置されたコイルにより発生する半径方向の電磁力が互いに等しくなるように、前記固定子の周方向第１領域に形成された前記取付部および前記回転子を挟んで前記第１領域に対向する周方向第３領域に形成された前記取付部には前記コイルが配設されず、前記固定子の周方向第２領域に形成された前記取付部および前記回転子を挟んで前記第２領域に対向する周方向第４の領域に形成された前記取付部にそれぞれ前記コイルが設けられることを特徴とする電動機装置。
4. 請求項１に記載の電動機装置において、
   前記コイルは、前記固定子の周方向第１領域に形成された前記取付部に設けられる第１のコイルと、前記回転子を挟んで前記第１領域に対向する周方向第３領域に形成された前記取付部に設けられる前記第１のコイルよりもコイル長の長い第２のコイルとをそれぞれ複数有し、
   さらに前記第１のコイルにより発生する半径方向の電磁力と前記第２のコイルにより発生する半径方向の電磁力とが等しくなるように前記電力供給手段を制御する電力制御手段を有することを特徴とする電動機装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動機装置において、
   前記コイルは、集中巻き構造であることを特徴とする電動機装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動機装置において、
   前記第１および第３の領域の前記取付部の径方向外側領域の少なくとも一方に、前記固定子を固定するための固定部が設けられることを特徴とする電動機装置。
7. 請求項６に記載の電動機装置において、
   前記固定部は、少なくとも前記第１および第３の領域の前記取付部の径方向外側領域における周方向両端部に設けられることを特徴とする電動機装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の電動機装置において、
   前記固定子は、前記第１の領域と前記第３の領域を結ぶ線を短軸とする略楕円形状であることを特徴とする電動機装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の電動機装置において、
   前記第１の領域および前記第３の領域は、それぞれ前記固定子の頂部および底部であり、
   前記第３の領域における前記固定子の外周面には切り欠き部が設けられることを特徴とする電動機装置。
10. 請求項８に記載の電動機装置において、
    前記ハウジングの少なくとも一方の軸方向側端部には、前記固定子の軸方向端部のコイルエンドの形状に応じて、前記ハウジングの外径の小さい小径部と外径の大きい大径部が設けられることを特徴とする電動機装置。
11. 請求項１０に記載の電動機装置において、
    前記第１の領域および前記第３の領域は、それぞれ前記固定子の頂部および底部であり、前記ハウジングの頂部および底部に前記小径部が設けられることを特徴とする電動機装置。
12. 請求項１１に記載の電動機装置において、
    前記ハウジングの軸方向一端側の底部に設けられた前記小径部の下方に、操舵用のアームに連結されるアーム連結部が設けられることを特徴とする電動機装置。
13. 請求項１２に記載の電動機装置において、
    前記ハウジングの軸方向他端側の底部は、前記軸方向一端側の底部よりも径方向外側に拡大して設けられることを特徴とする電動機装置。

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