JP2012249469A - Axial gap type motor and in-wheel motor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an axial gap type motor with a compact structure.SOLUTION: A rotor 10 comprises: a magnetization region 10a having plural magnetization parts 12 magnetized to exhibit a magnetic pole along a peripheral edge 19 of an end face 11a; and a detection region 10b having plural detection parts (recesses) 13 for a proximity sensor 30 to detect a rotary position of the magnetization parts 12 corresponding to a projection pole set 25 so that an energization state of a stator coil 26 wound around the projection pole set 25 is switched corresponding to the rotary position of the magnetization parts 12. Furthermore, the detection region 10b is arranged on the inner side than the magnetization region 10a.

Description

本発明は、アキシャルギャップ型のモーターおよびそれを備えたインホイールモーターに関するものである。   The present invention relates to an axial gap type motor and an in-wheel motor provided with the same.

特許文献1には、寸法の大形化を最小限に抑えて回転検出機能を低コストで備えることができるアキシャルモータ及びインホイールモータを提供することが記載されている。そのため、特許文献1には、周方向に磁心が配された円環状の出力側ステータ、ロータ及び反出力側ステータをその回転軸方向に対向配置し、出力側ステータ、ロータ、及び反出力側ステータをモータハウジングに収容してなるアキシャルモータにおいて、ロータの外周面に溝部を一体形成し、溝部を検出する凹凸検出部を備え、ロータの外周面に対向するようにモータハウジングに検出器支持孔を設け、検出器支持孔に凹凸検出部を嵌挿することが記載されている。   Patent Document 1 describes that an axial motor and an in-wheel motor that can be provided with a rotation detection function at a low cost while minimizing the size increase are described. Therefore, Patent Document 1 discloses that an annular output side stator, a rotor, and a counter output side stator having magnetic cores arranged in the circumferential direction are arranged to face each other in the rotation axis direction, and the output side stator, the rotor, and the counter output side stator are arranged. In the axial motor in which the motor housing is housed, a groove is formed integrally on the outer peripheral surface of the rotor, provided with an unevenness detecting portion for detecting the groove, and a detector support hole is provided in the motor housing so as to face the outer peripheral surface of the rotor. It is described that the unevenness detecting portion is inserted into the detector support hole.

特開2008−295212号公報JP 2008-295212 A

近年、電動モーターにより駆動される電気自動車が実用化されており、自動車のホイール内に電動モーターを配置したインホイールモーターが提案されている。ステーターおよびローターが、ローターの回転軸方向に空隙を隔てて対向配置されたアキシャルギャップ型のモーターは、大口径のローターを採用しやすく全体を薄くできるので、インホイールモーターに適している。   In recent years, an electric vehicle driven by an electric motor has been put into practical use, and an in-wheel motor in which an electric motor is disposed in the wheel of the vehicle has been proposed. An axial gap type motor in which a stator and a rotor are opposed to each other with a gap in the direction of the rotation axis of the rotor is suitable for an in-wheel motor because it can easily adopt a large-diameter rotor and can be thinned as a whole.

特許文献1に開示された技術においては、ローターの外周面に溝部を形成している。このため、溝部を検出する凹凸検出部をローターの外周面に対向するようにローターの径方向の外側に設ける必要がある。したがって、全体を薄く構成できる反面、アキシャルモーターの径方向の寸法が大きくなりやすく、いっそうコンパクトな構成のアキシャルモーターを提供することが要望されている。   In the technique disclosed in Patent Document 1, a groove is formed on the outer peripheral surface of the rotor. For this reason, it is necessary to provide the uneven | corrugated detection part which detects a groove part in the radial direction outer side of a rotor so that the outer peripheral surface of a rotor may be opposed. Therefore, while it is possible to make the whole thin, it is demanded to provide an axial motor having a more compact configuration because the radial dimension of the axial motor tends to increase.

本発明の態様の1つは、軸の周りに回転する円盤状のローターと、ローターの軸方向の両側に配置される1組のステーターとを有するアキシャルギャップ型のモーターである。ローターは、軸方向の両側の端面に磁極が現れるように着磁された複数の着磁部が、両側の端面の周縁に沿って配置された着磁領域を含み、1組のステーターは、着磁領域に面するように配置された複数のステーターコイルを含む。ローターは、さらに、複数の着磁部の回転位置により複数のステーターコイルの通電状態を切り替えるタイミングを検出するセンサーに回転位置を提供する複数の検出部が、少なくとも1方の端面の着磁領域よりも内側に配置された検出領域を含む。   One aspect of the present invention is an axial gap type motor having a disk-shaped rotor that rotates around an axis and a pair of stators disposed on both sides in the axial direction of the rotor. The rotor includes a magnetized region in which a plurality of magnetized portions magnetized so that magnetic poles appear on both end faces in the axial direction are arranged along the peripheral edges of the both end faces. It includes a plurality of stator coils arranged to face the magnetic region. The rotor further includes a plurality of detection units that provide a rotational position to a sensor that detects a timing for switching the energization state of the plurality of stator coils according to a rotational position of the plurality of magnetized units, from a magnetized region on at least one end surface. Also includes a detection region disposed inside.

このローターは、検出領域が着磁領域よりも内側に配置されている。このため、着磁領域の内側を検出領域の複数の検出部を配置するためのスペースとして有効利用できるので、ローターの径方向の寸法が大きくなる方向、特に着磁領域の外側に検出部を配置させる必要がない。したがって、着磁領域の内側に検出部を配置させたコンパクトな構成のモーターを提供できる。   In this rotor, the detection area is arranged inside the magnetized area. For this reason, since the inside of the magnetized region can be effectively used as a space for arranging a plurality of detecting units in the detecting region, the detecting unit is arranged in the direction in which the radial dimension of the rotor increases, particularly outside the magnetizing region. There is no need to let them. Therefore, it is possible to provide a motor having a compact configuration in which the detection unit is arranged inside the magnetized region.

複数の検出部は、複数の同心円に沿って分散して配置されていることが望ましい。検出部の個数を増やしても、着磁領域よりも内側のスペースに複数の同心円に沿って分散して配置できるので、複数の着磁部の回転位置をいっそう精度よく検出できるモーターを提供しやすい。   It is desirable that the plurality of detection units be distributed along a plurality of concentric circles. Even if the number of detectors is increased, it can be distributed along a plurality of concentric circles in the space inside the magnetized region, so it is easy to provide a motor that can detect the rotational positions of the magnetized parts with higher accuracy. .

複数の検出部のそれぞれは、少なくとも1方の端面に対して窪んだ凹部または少なくとも1方の端面に対して突出した凸部を含むことが望ましい。複数のセンサーのそれぞれは、典型的には非接触型の近接センサーであり、ローターの端面に対して窪んだ複数の凹部または突出した凸部を検出しやすい。典型的には、着磁領域は、複数の着磁部を構成する複数の棒磁石を含むことが望ましい。   Each of the plurality of detection units preferably includes a concave portion that is recessed with respect to at least one end surface or a convex portion that protrudes with respect to at least one end surface. Each of the plurality of sensors is typically a non-contact type proximity sensor, and easily detects a plurality of concave portions or protruding convex portions that are recessed with respect to the end face of the rotor. Typically, the magnetized region desirably includes a plurality of bar magnets that constitute a plurality of magnetized portions.

本発明の異なる態様の1つは、上記モーターと、モーターの回転力を伝達するハブとを有するインホイールモーターである。本発明のさらに異なる態様の1つは、上記インホイールモーターを有する車両である。   One of the different aspects of the present invention is an in-wheel motor having the motor and a hub for transmitting the rotational force of the motor. One of the different aspects of the present invention is a vehicle having the in-wheel motor.

インホイールモーターを搭載した車両の概略構成を示した平面図。The top view which showed schematic structure of the vehicle carrying an in-wheel motor. 車輪をII−II方向から示した断面図(図1のII−II断面)。Sectional drawing which showed the wheel from the II-II direction (II-II cross section of FIG. 1). ローターの概略構成をIII−III方向から示した図。The figure which showed schematic structure of the rotor from the III-III direction. ローターおよびステーターの概略構成をIV−IV方向から示した図。The figure which showed schematic structure of the rotor and the stator from the IV-IV direction.

図1に、本発明に係るインホイールモーターを搭載した車両100の概略構成を示している。車両100は、車体105と、車体105にサスペンション機構(不図示)などを介して支持された右前輪(車輪)101、左前輪102、右後輪103および左後輪104とを備えている。車輪101〜104は、環状のホイール90と、ホイール90に装着されたタイヤ91とを備えており、ホイール90の内部にはインホイールモーター80が搭載されている。車体105は、インホイールモーター80に電力を供給するバッテリーなどの蓄電装置106と、蓄電装置106から供給される直流電力を交流電力に変換するインバーター107とを備えている。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a vehicle 100 equipped with an in-wheel motor according to the present invention. The vehicle 100 includes a vehicle body 105 and a right front wheel (wheel) 101, a left front wheel 102, a right rear wheel 103, and a left rear wheel 104 supported on the vehicle body 105 via a suspension mechanism (not shown). Each of the wheels 101 to 104 includes an annular wheel 90 and a tire 91 attached to the wheel 90, and an in-wheel motor 80 is mounted inside the wheel 90. The vehicle body 105 includes a power storage device 106 such as a battery that supplies power to the in-wheel motor 80, and an inverter 107 that converts DC power supplied from the power storage device 106 into AC power.

図2に、右前輪(車輪)101を図1のII−II方向からみた断面図により示している。以下、右前輪101を対象として具体的な構成を説明するが、右後輪103は右前輪101の構成と同じであり、左前輪102および左後輪104は右前輪101と左右対称の構成である。車輪101のホイール90には、インホイールモーター80が収納されている。インホイールモーター80は、アキシャルギャップ型のモーター(アキシャルモーター)本体1と、モーター本体1の回転を検出する近接センサー30とを含む。ホイール90には、モーター本体1および近接センサー30を収容したハウジング71と、ハウジング71をサスペンション機構(不図示)などを介して車体105に取り付ける支持板72と、ハウジング71を貫通するシャフト73と、インホイールモーター80の回転力(駆動力、トルク)をホイール90に伝達するハブ74とが収納されている。ハブ74は、ベアリング75を介してシャフト73に対し回転可能に接続されている。ホイール90には、さらに、ハブ74の回転を制動するブレーキディスク76と、ブレーキディスク76を締め付けてホイール90に制動力を伝達するブレーキキャリパー77とが収納されている。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the right front wheel (wheel) 101 seen from the II-II direction in FIG. Hereinafter, a specific configuration will be described with respect to the right front wheel 101. The right rear wheel 103 is the same as the configuration of the right front wheel 101, and the left front wheel 102 and the left rear wheel 104 are symmetrical to the right front wheel 101. is there. An in-wheel motor 80 is accommodated in the wheel 90 of the wheel 101. The in-wheel motor 80 includes an axial gap type motor (axial motor) main body 1 and a proximity sensor 30 that detects rotation of the motor main body 1. The wheel 90 includes a housing 71 that houses the motor body 1 and the proximity sensor 30, a support plate 72 that attaches the housing 71 to the vehicle body 105 via a suspension mechanism (not shown), a shaft 73 that passes through the housing 71, A hub 74 that transmits the rotational force (driving force, torque) of the in-wheel motor 80 to the wheel 90 is housed. The hub 74 is rotatably connected to the shaft 73 via a bearing 75. The wheel 90 further accommodates a brake disc 76 that brakes the rotation of the hub 74 and a brake caliper 77 that tightens the brake disc 76 and transmits a braking force to the wheel 90.

モーター本体1は、軸(シャフト)73の周りに回転する円盤状のローター10と、ローター10の軸方向73aの両側に配置される1組のステーター20とを有する。1組のステーター20に挟まれたローター10は、ハブ74およびベアリング75を介してシャフト73に対し回転可能に接続された円盤状のローターヨーク11と、ローターヨーク11の軸方向73aの両側の端面11aおよび11bの周縁19に沿って磁極が現れるように着磁された複数の着磁部12と、ローターヨーク11の端面11aの複数の着磁部12のそれぞれよりもシャフト73の側(内側)に設けられた複数の凹部13とを備えている。   The motor main body 1 includes a disk-shaped rotor 10 that rotates around an axis (shaft) 73 and a pair of stators 20 that are disposed on both sides of the rotor 10 in the axial direction 73a. The rotor 10 sandwiched between a pair of stators 20 includes a disk-shaped rotor yoke 11 rotatably connected to a shaft 73 via a hub 74 and a bearing 75, and end faces on both sides of the rotor yoke 11 in the axial direction 73a. The plurality of magnetized portions 12 magnetized so that magnetic poles appear along the peripheral edges 19 of 11a and 11b and the plurality of magnetized portions 12 on the end surface 11a of the rotor yoke 11 are closer to the shaft 73 (inner side). And a plurality of recesses 13 provided in.

複数の着磁部12は、ローターヨーク11を軸方向73aに貫通するように埋設された複数の棒磁石52により構成されている。複数の棒磁石52のそれぞれは、N極(第1の極)に着磁された軸方向73aの一端(N極端、第1の着磁部)12nと、S極(第2の極)に着磁された軸方向73aの他端(S極端、第2の着磁部)12sとを備えている。N極端12nおよびS極端12sは、ローターヨーク11の両側の端面11aおよび11bに対してわずかに突き出るように埋設され、N極端12nおよびS極端12sがそれぞれ異なる着磁部12を形成している。棒磁石52の一例は、市販されている永久磁石の中で最も磁束密度の大きい棒状の希土類磁石である。   The plurality of magnetized portions 12 are configured by a plurality of bar magnets 52 embedded so as to penetrate the rotor yoke 11 in the axial direction 73a. Each of the plurality of bar magnets 52 has one end (N extreme, first magnetized portion) 12n in the axial direction 73a magnetized to the N pole (first pole) and the S pole (second pole). The other end (S extreme, second magnetized portion) 12s of the magnetized axial direction 73a is provided. The N extreme 12n and the S extreme 12s are embedded so as to slightly protrude from the end faces 11a and 11b on both sides of the rotor yoke 11, and the N extreme 12n and the S extreme 12s form different magnetized portions 12, respectively. An example of the bar magnet 52 is a rod-shaped rare earth magnet having the highest magnetic flux density among commercially available permanent magnets.

ローター10の両側の端面11aおよび11bを軸方向73aから挟むように配置された1組のステーター20は、ローターヨーク11を挟んで互いに対向して配置された複数の突極組25と、複数の突極組25のそれぞれに巻回された複数のステーターコイル26とを備えている。複数の突極組25のそれぞれは、ローター10の端面11aに対峙した第1の突極部21と、ローター10の端面11bに対峙した第2の突極部22とを備えており、これら第1の突極部21および第2の突極部22はハウジング71に固定されている。さらに、複数のステーターコイル26のそれぞれは、1つの突極組25を構成する第1の突極部21および第2の突極部22に対し磁束の方向が同じになるように巻回されている。すなわち、ペアを構成する第1の突極部21に巻回されたコイルと、第2の突極部22に巻回されたコイルとが1つのステーターコイル26として電流の流れる方向が制御されるようになっている。   One set of stators 20 arranged so as to sandwich the end faces 11a and 11b on both sides of the rotor 10 from the axial direction 73a includes a plurality of salient pole sets 25 arranged facing each other across the rotor yoke 11, and a plurality of stator pole sets 25 A plurality of stator coils 26 wound around each of the salient pole sets 25 are provided. Each of the plurality of salient pole sets 25 includes a first salient pole portion 21 facing the end surface 11 a of the rotor 10 and a second salient pole portion 22 facing the end surface 11 b of the rotor 10. The first salient pole portion 21 and the second salient pole portion 22 are fixed to the housing 71. Further, each of the plurality of stator coils 26 is wound around the first salient pole portion 21 and the second salient pole portion 22 constituting one salient pole set 25 so that the direction of the magnetic flux is the same. Yes. That is, the direction of current flow is controlled by the coil wound around the first salient pole portion 21 and the coil wound around the second salient pole portion 22 constituting the pair as one stator coil 26. It is like that.

ローター10は、軸方向73aの両側の端面11aおよび11bに磁極が現れるように着磁された複数の着磁部12が、両側の端面11aおよび11bの周縁19に沿って配置された着磁領域10aを含む。ローター10は、さらに、複数の着磁部12の回転位置により複数のステーターコイル26の通電状態を切り替えるタイミングを検出する近接センサー30に回転位置を提供する複数の凹部13が、1方の端面11aの着磁領域10aよりも内側に配置された検出領域10bを含む。すなわち、本例の複数の凹部13は、近接センサー30に複数の着磁部12の回転位置を検出させる検出部(マーク、符号)13として機能する。複数の凹部13は、ローターヨーク11のシャフト73の周囲に配置されており、ローターヨーク11の一方の端面11aが断続的に窪むようにして形成されている。   The rotor 10 has a magnetized region in which a plurality of magnetized portions 12 magnetized so that magnetic poles appear on the end faces 11a and 11b on both sides in the axial direction 73a are arranged along the peripheral edges 19 of the end faces 11a and 11b on both sides. 10a is included. The rotor 10 further includes a plurality of recesses 13 that provide a rotational position to the proximity sensor 30 that detects timing for switching the energized states of the plurality of stator coils 26 according to the rotational positions of the plurality of magnetized portions 12. This includes a detection region 10b arranged inside the magnetized region 10a. That is, the plurality of recesses 13 in this example function as detection units (marks, symbols) 13 that cause the proximity sensor 30 to detect the rotational positions of the plurality of magnetized units 12. The plurality of recesses 13 are arranged around the shaft 73 of the rotor yoke 11 and are formed so that one end surface 11a of the rotor yoke 11 is intermittently recessed.

着磁領域10aに面するように配置されたステーターコイル26に電流を流すと、1つの突極組25を構成する第1の突極部21および第2の突極部22の磁束の方向が同じになるように、すなわち、第1の突極部21の磁極および第2の突極部22の磁極が互い違いになるように励磁される。たとえば、1つの突極組25を構成する第1の突極部21がN極に励磁されるときは、対向する第2の突極部22はS極に励磁され、第1の突極部21がS極に励磁されるときは、対向する第2の突極部22はN極に励磁される。さらに、隣接する突極組25が励磁される磁極の方向は、ローター10の回転スピードに合わせて制御される。したがって、ローター10の複数の着磁部12が複数の突極組25からの磁力を得てローター10を回転させる。   When a current is passed through the stator coil 26 arranged so as to face the magnetized region 10a, the direction of the magnetic flux of the first salient pole portion 21 and the second salient pole portion 22 constituting one salient pole set 25 is changed. Excitation is performed so that the magnetic poles of the first salient pole portion 21 and the second salient pole portion 22 are staggered to be the same. For example, when the first salient pole portion 21 constituting one salient pole set 25 is excited to the N pole, the opposing second salient pole portion 22 is excited to the S pole, and the first salient pole portion When 21 is excited to the S pole, the opposing second salient pole portion 22 is excited to the N pole. Furthermore, the direction of the magnetic pole in which the adjacent salient pole set 25 is excited is controlled in accordance with the rotational speed of the rotor 10. Therefore, the plurality of magnetized portions 12 of the rotor 10 obtain the magnetic force from the plurality of salient pole sets 25 and rotate the rotor 10.

ハウジング71のローター10の端面11aの検出領域10bに面した部分に、近接センサー30が配置されている。近接センサー30は、車体105の側に配置された複数の第1の突極部21と、シャフト73との間に配置されている。近接センサー30は、複数の突極組25のそれぞれに1対1に対応するように設けられた非接触型のセンサー30であり、近接センサー30が凹部13を検出することにより突極組25に巻回されたステーターコイル26の電流方向が制御され、突極組25に励磁される磁極の方向が制御されるようになっている。近接センサー30は、ローター10の複数の凹部13が配置された検出領域10bに面するように配置され、ローター10が回転すると複数の凹部13のいずれかが近接センサー30の前方を横切るようになっている。近接センサー30の一例は、検出対象との距離を測定する電磁波方式、超音波方式、赤外線方式などである。   The proximity sensor 30 is disposed at a portion of the housing 71 facing the detection region 10b of the end surface 11a of the rotor 10. The proximity sensor 30 is disposed between the plurality of first salient pole portions 21 disposed on the vehicle body 105 side and the shaft 73. The proximity sensor 30 is a non-contact type sensor 30 provided so as to correspond to each of the plurality of salient pole sets 25 on a one-to-one basis. The current direction of the wound stator coil 26 is controlled, and the direction of the magnetic pole excited in the salient pole set 25 is controlled. The proximity sensor 30 is disposed so as to face the detection region 10b in which the plurality of recesses 13 of the rotor 10 are disposed, and when the rotor 10 rotates, one of the plurality of recesses 13 crosses the front of the proximity sensor 30. ing. An example of the proximity sensor 30 is an electromagnetic wave method, an ultrasonic wave method, an infrared ray method, or the like that measures the distance to the detection target.

図3に、ローター10の概略構成を図2のIII−III方向からみた図により示している。ローター10は、着磁領域10aに配置された18個の着磁部12と、着磁領域10aよりも内側の検出領域10bに配置された18個の凹部13とを備えている。18個の棒磁石52のそれぞれは、互いに等間隔(等角度間隔)に、約20度ピッチで、軸73を中心とする円周方向110に沿って配置されている。さらに、隣接する着磁部12は、ローター10の端面11aに現れる着磁部12が隣接する磁極同士で互い違いになるようにローターヨーク11に圧入(配置)されている。   FIG. 3 shows a schematic configuration of the rotor 10 as seen from the III-III direction of FIG. The rotor 10 includes 18 magnetized portions 12 arranged in the magnetized region 10a and 18 concave portions 13 arranged in the detection region 10b inside the magnetized region 10a. Each of the 18 bar magnets 52 is disposed at equal intervals (equal angular intervals) at a pitch of about 20 degrees along the circumferential direction 110 centering on the shaft 73. Further, the adjacent magnetized portions 12 are press-fitted (arranged) into the rotor yoke 11 so that the magnetized portions 12 appearing on the end surface 11a of the rotor 10 are staggered between adjacent magnetic poles.

18個の凹部13のそれぞれは、正面視扇形状であり、端面11aの軸73を中心とする大小2つ(2列)の同心円状に9個ずつが互いに等間隔(等角度間隔)に、約40度ピッチで配置され、さらに、大小2列の同心円状に配置されたそれぞれの凹部13が半径方向112の位置をずらして配置されている。すなわち、18個の凹部13は、2つの同心円に沿って分散して配置されている。それぞれの凹部13の円周方向110の幅(長さ、サイズ)wは、隣接する第1の着磁部(N極端)12nおよび第2の着磁部(S極端)12sの円周方向110の隣り合う角度θにほぼ等しくなるように規定されている。   Each of the eighteen recesses 13 has a fan-like shape when viewed from the front, and nine concentric circles of two sizes (two rows) centered on the shaft 73 of the end surface 11a are arranged at equal intervals (equal angular intervals). The recesses 13 are arranged at a pitch of about 40 degrees and are arranged in two large and small concentric circles, with the positions in the radial direction 112 being shifted. In other words, the 18 recesses 13 are arranged in a distributed manner along two concentric circles. The width (length, size) w of each concave portion 13 in the circumferential direction 110 is the circumferential direction 110 of the adjacent first magnetized portion (N extreme) 12n and second magnetized portion (S extreme) 12s. Are defined to be approximately equal to the adjacent angle θ.

このように、それぞれの凹部13を2つ(複数)の同心円に沿って分散して配置させることにより、近接センサー30により複数の着磁部12の回転位置を安定して、精度よく検出することができる。したがって、着磁領域10aの内側を検出領域10bの複数の検出部13を配置するためのスペースとして有効利用したコンパクトな構成のモーター本体1を提供できる。複数の凹部13は、3つ以上の同心円に沿って分散して配置させることができ、凹部13の個数を増加させることにより、複数の着磁部12の回転位置をいっそう精度よく検出することができる。   In this way, by disposing the respective concave portions 13 along two (a plurality of) concentric circles, the rotational position of the plurality of magnetized portions 12 can be stably and accurately detected by the proximity sensor 30. Can do. Therefore, it is possible to provide the motor main body 1 having a compact configuration in which the inside of the magnetized region 10a is effectively used as a space for arranging the plurality of detection units 13 in the detection region 10b. The plurality of recesses 13 can be distributed and arranged along three or more concentric circles, and the rotational positions of the plurality of magnetized portions 12 can be detected with higher accuracy by increasing the number of recesses 13. it can.

図4に、ローター10の複数の着磁部12と、ステーター20の複数の第1の突極部21との位置関係を図2のIV−IV方向からみた図により示している。また、併せて、複数の凹部13と、近接センサー30との位置関係も示している。ステーター20の14個の第1の突極部21のそれぞれは、互いに等間隔(等角度間隔)に、約26度ピッチで、軸73を中心とする円周方向110に沿って配置されている。14個の近接センサー30のそれぞれは、14個の第1の突極部21のそれぞれに1対1に対応しており、本例では、端面11aの軸73を中心とする大小2つ(2列)の同心円状に7個ずつが互いに等間隔(等角度間隔)に、約51度ピッチで配置されている。このため、着磁領域10aの内側の検出領域10bに対峙する位置に近接センサー30を配置できる。したがって、軸方向73aにローター10とステーター20とが向き合うアキシャルギャップ型のモーター本体1において、ステーターコイル26とシャフト73との間の空間を近接センサー30を配置するためのスペースとして有効利用できる。   FIG. 4 shows a positional relationship between the plurality of magnetized portions 12 of the rotor 10 and the plurality of first salient pole portions 21 of the stator 20 as viewed from the IV-IV direction in FIG. In addition, the positional relationship between the plurality of recesses 13 and the proximity sensor 30 is also shown. Each of the 14 first salient pole portions 21 of the stator 20 is disposed at equal intervals (equal angular intervals) at a pitch of about 26 degrees along the circumferential direction 110 centering on the shaft 73. . Each of the 14 proximity sensors 30 corresponds to each of the 14 first salient pole portions 21 on a one-to-one basis. In this example, the two proximity sensors 30 have two sizes (2 7) are arranged at equal intervals (equal angular intervals) with a pitch of about 51 degrees. For this reason, the proximity sensor 30 can be arrange | positioned in the position which opposes the detection area | region 10b inside the magnetized area | region 10a. Therefore, in the axial gap type motor body 1 in which the rotor 10 and the stator 20 face each other in the axial direction 73a, the space between the stator coil 26 and the shaft 73 can be effectively used as a space for arranging the proximity sensor 30.

本例のインホイールモーター80では、ローター10の回転に伴い凹部13が近接センサー30に接近し、近接センサー30が凹部13を検出すると、その近接センサー30に対応する第1の突極部21に巻回されたステーターコイル26に電流が流れないように通電状態をオフに切り替えることができる。一方、ローター10の回転に伴い凹部13以外の端面11aが近接センサー30に接近し、近接センサー30が端面11aを検出すると、その近接センサー30に対応する第1の突極部21に巻回されたステーターコイル26に電流が流れるように通電状態をオンに切り替えることができる。このため、それぞれのステーターコイル26を近接センサー30単位で検出して制御しているので、制御が冗長的であり信頼性が高い。   In the in-wheel motor 80 of this example, when the concave portion 13 approaches the proximity sensor 30 as the rotor 10 rotates, and the proximity sensor 30 detects the concave portion 13, the first salient pole portion 21 corresponding to the proximity sensor 30 is moved to the first salient pole portion 21. The energized state can be switched off so that no current flows through the wound stator coil 26. On the other hand, when the end surface 11a other than the recess 13 approaches the proximity sensor 30 as the rotor 10 rotates, and the proximity sensor 30 detects the end surface 11a, the rotor 10 is wound around the first salient pole portion 21 corresponding to the proximity sensor 30. The energized state can be switched on so that a current flows through the stator coil 26. For this reason, since each stator coil 26 is detected and controlled by the proximity sensor 30 unit, the control is redundant and the reliability is high.

たとえば、端面11aを検出した近接センサー30に対応する第1の突極部21がN極部21nの場合、端面11aに埋設された棒磁石52のS極端12sはN極部21nに引き寄せられ、棒磁石52のN極端12nはN極部21nから反発するので、ローター10は円周方向110に回転する。同様に、端面11aを検出した近接センサー30に対応する第1の突極部21がS極部21sの場合、端面11aに埋設された棒磁石52のN極端12nはS極部21sに引き寄せられ、棒磁石52のS極端12sはS極部21sから反発するので、ローター10は円周方向110に回転する。このように、本例の18個の凹部13は、18個の棒磁石52のそれぞれの回転位置がステーターコイル26への通電をオフにする位置であることを示す検出部(マーク、符号)13として機能する。検出部13の形状は、凹部に限らず、近接センサー30により検出可能なものであれば凸部、孔部およびスリットなどであってもよい。さらに、検出対象との距離を測定する非接触型の近接センサー30は、光や異物(ゴミ)の影響を受けにくいため、インホイールモーター80における検出機構として適している。   For example, when the first salient pole part 21 corresponding to the proximity sensor 30 that has detected the end face 11a is the N pole part 21n, the S extreme 12s of the bar magnet 52 embedded in the end face 11a is attracted to the N pole part 21n, Since the N extreme 12n of the bar magnet 52 repels from the N pole portion 21n, the rotor 10 rotates in the circumferential direction 110. Similarly, when the first salient pole portion 21 corresponding to the proximity sensor 30 that has detected the end surface 11a is the S pole portion 21s, the N extreme 12n of the bar magnet 52 embedded in the end surface 11a is attracted to the S pole portion 21s. Since the S extreme 12s of the bar magnet 52 repels from the S pole portion 21s, the rotor 10 rotates in the circumferential direction 110. As described above, the 18 recesses 13 in this example are the detection units (marks, symbols) 13 indicating that the rotational positions of the 18 bar magnets 52 are positions where the energization to the stator coil 26 is turned off. Function as. The shape of the detection unit 13 is not limited to the concave part, and may be a convex part, a hole part, a slit, or the like as long as it can be detected by the proximity sensor 30. Furthermore, the non-contact type proximity sensor 30 that measures the distance to the detection target is less susceptible to light and foreign matter (dust), and is therefore suitable as a detection mechanism in the in-wheel motor 80.

図3および図4に示すように、このローター10は、端面11aの周縁19に沿って磁極が現れるように着磁された複数の着磁部12を備えた着磁領域10aと、着磁部12の回転位置に対応して突極組25に巻回されたステーターコイル26に対する通電状態を切り替えるために、その突極組25に対応する近接センサー30が着磁部12の回転位置を検出するための複数の検出部(凹部)13を備えた検出領域10bとを備えている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the rotor 10 includes a magnetized region 10a including a plurality of magnetized portions 12 magnetized so that magnetic poles appear along the peripheral edge 19 of the end surface 11a, and a magnetized portion. The proximity sensor 30 corresponding to the salient pole set 25 detects the rotational position of the magnetized portion 12 in order to switch the energization state of the stator coil 26 wound around the salient pole set 25 corresponding to the 12 rotational positions. And a detection region 10b including a plurality of detection units (concave portions) 13 for the purpose.

さらに、このローター10は、検出領域10bが着磁領域10aよりも内側に配置されている。このため、着磁領域10aの内側を検出領域10bの複数の検出部13を配置するためのスペースとして有効利用できるので、ローター10の半径方向112が大きくなる方向に検出部13を配置させる必要がない。したがって、着磁領域10aの内側に検出部13を配置させたコンパクトな構成のモーター本体1を提供できる。さらに、着磁領域10aの内側に複数の凹部13を配置できるので、ローター10の半径を大きくして着磁領域10aの棒磁石52の個数を増やすことにより、簡単に、高トルクのモーター本体1を提供できる。   Further, in the rotor 10, the detection region 10b is disposed inside the magnetized region 10a. For this reason, since the inside of the magnetized region 10a can be effectively used as a space for arranging the plurality of detection units 13 in the detection region 10b, it is necessary to arrange the detection unit 13 in a direction in which the radial direction 112 of the rotor 10 increases. Absent. Therefore, it is possible to provide the motor body 1 having a compact configuration in which the detection unit 13 is disposed inside the magnetized region 10a. Furthermore, since the plurality of recesses 13 can be arranged inside the magnetized region 10a, the motor body 1 having a high torque can be easily obtained by increasing the radius of the rotor 10 and increasing the number of bar magnets 52 in the magnetized region 10a. Can provide.

本例のインホイールモーター80では、第2の着磁部(S極端)12sが、第1の突極部21のN極部21nと軸方向73aに重なる直前の位置、すなわちS極端12sがN極部21nの真下(真上)を通過する直前の位置から、N極部21nに巻回されたステーターコイル26に電流が流れないようにすることができる。したがって、S極端12sがN極部21nの真下(真上)を通過するまでの間にN極部21nに引き寄せられ、ローター10の回転力が弱まることを防止できる。   In the in-wheel motor 80 of this example, the position immediately before the second magnetized portion (S extreme) 12s overlaps the N pole portion 21n of the first salient pole portion 21 in the axial direction 73a, that is, the S extreme 12s is N. It is possible to prevent the current from flowing to the stator coil 26 wound around the N pole portion 21n from a position immediately before passing immediately below (directly above) the pole portion 21n. Therefore, it is possible to prevent the rotational force of the rotor 10 from being weakened by being attracted to the N pole portion 21n before the S extreme 12s passes just below (just above) the N pole portion 21n.

さらに、第2の着磁部(S極端)12sが、通過したN極部21nに隣接する次のS極部21sと軸方向73aに重なった直後の位置、すなわちS極端12sがS極部21sの真下(真上)を通過した直後の位置まで、S極部21sに巻回されたステーターコイル26に電流が流れないようにすることができる。したがって、S極端12sがS極部21sの真下(真上)を通過するまでの間にS極部21sから反発され、ローター10の回転力が弱まることを防止できる。第1の着磁部(N極端)12nが第1の突極部21の真下(真上)を通過する場合も同様である。   Furthermore, the position immediately after the second magnetized portion (S extreme) 12s overlaps the next S pole portion 21s adjacent to the passed N pole portion 21n in the axial direction 73a, that is, the S extreme 12s is the S pole portion 21s. It is possible to prevent a current from flowing through the stator coil 26 wound around the S pole portion 21 s until a position immediately after passing just below (directly above). Therefore, it is possible to prevent the rotational force of the rotor 10 from being weakened by the repulsion from the S pole portion 21 s until the S extreme 12 s passes immediately below (above) the S pole portion 21 s. The same applies to the case where the first magnetized portion (N extreme) 12n passes directly below (directly above) the first salient pole portion 21.

このように、本例のローター10は、凹部(検出部)13が、隣接するN極端(第1の着磁部)12nおよびS極端(第2の着磁部)12sに対応するように、凹部13と、N極端12nおよびS極端12sとの円周方向110の角度θがほぼ等しくなるように形成されている。このため、N極端12nおよびS極端12sが、N極部21nおよびS極部21sと軸方向73aに重なる位置において確実にステーターコイル26への通電をオフに切り替えることができ、N極端12nおよびS極端12sが、N極部21nおよびS極部21sと軸方向73aに重ならない位置において確実にステーターコイル26への通電をオンに切り替えることができる。したがって、検出部13と、隣接する第1の着磁部12nおよび第2の着磁部12sとの円周方向110の角度θがほぼ等しくなるように、円周方向110のサイズwを規定した凹部13を配置する簡易な構成により、ステーターコイル26への通電のオンオフ制御を確実に行うことができ、トルク向上を図りやすいモーター本体1を提供できる。   Thus, in the rotor 10 of this example, the concave portion (detection unit) 13 corresponds to the adjacent N extreme (first magnetized portion) 12n and S extreme (second magnetized portion) 12s. The recess 13 is formed so that the angle θ in the circumferential direction 110 between the N extreme 12n and the S extreme 12s is substantially equal. For this reason, the N extreme 12n and the S extreme 12s can reliably switch off the energization to the stator coil 26 at a position overlapping the N pole portion 21n and the S pole portion 21s in the axial direction 73a. Energization to the stator coil 26 can be reliably switched on at a position where the extreme 12s does not overlap the N pole portion 21n and the S pole portion 21s in the axial direction 73a. Accordingly, the size w in the circumferential direction 110 is defined so that the angle θ in the circumferential direction 110 between the detection unit 13 and the adjacent first and second magnetized portions 12n and 12s is substantially equal. With a simple configuration in which the concave portion 13 is disposed, it is possible to reliably perform on / off control of energization to the stator coil 26, and to provide the motor body 1 that can easily improve torque.

なお、本発明に係るモーター本体1を備えたインホイールモーター80は、四輪駆動車だけでなく、ハイブリッド車、電動二輪車、電動車椅子など電動駆動の各種車両にも搭載可能である。   The in-wheel motor 80 provided with the motor body 1 according to the present invention can be mounted not only on a four-wheel drive vehicle but also on various electrically driven vehicles such as a hybrid vehicle, an electric motorcycle, and an electric wheelchair.

1 モーター本体(アキシャルモーター)
10 ローター
20 ステーター
30 近接センサー
80 インホイールモーター
1 Motor body (axial motor)
10 Rotor 20 Stator 30 Proximity sensor 80 In-wheel motor

Claims (6)

軸の周りに回転する円盤状のローターと、
前記ローターの軸方向の両側に配置される1組のステーターとを有するアキシャルギャップ型のモーターであって、
前記ローターは、前記軸方向の両側の端面に磁極が現れるように着磁された複数の着磁部が、前記両側の端面の周縁に沿って配置された着磁領域を含み、
前記1組のステーターは、前記着磁領域に面するように配置された複数のステーターコイルを含み、
前記ローターは、さらに、前記複数の着磁部の回転位置により前記複数のステーターコイルの通電状態を切り替えるタイミングを検出するセンサーに前記回転位置を提供する複数の検出部が、少なくとも1方の前記端面の前記着磁領域よりも内側に配置された検出領域を含む、モーター。
A disk-shaped rotor that rotates around an axis;
An axial gap type motor having a pair of stators disposed on both sides in the axial direction of the rotor,
The rotor includes a magnetized region in which a plurality of magnetized portions magnetized so that magnetic poles appear on both end faces in the axial direction are arranged along the peripheral edges of the both end faces,
The one set of stators includes a plurality of stator coils arranged to face the magnetized region;
The rotor further includes a plurality of detection units that provide the rotational position to a sensor that detects a timing for switching the energization state of the plurality of stator coils according to the rotational positions of the plurality of magnetized units. A motor including a detection area disposed inside the magnetized area of the motor.
請求項1において、
前記複数の検出部は、複数の同心円に沿って分散して配置されている、モーター。
In claim 1,
The plurality of detection units are arranged in a distributed manner along a plurality of concentric circles.
請求項1または2において、
前記複数の検出部のそれぞれは、前記少なくとも1方の端面に対して窪んだ凹部または前記少なくとも1方の端面に対して突出した凸部を含む、モーター。
In claim 1 or 2,
Each of the plurality of detection units includes a concave portion recessed with respect to the at least one end surface or a convex portion protruding with respect to the at least one end surface.
請求項1ないし3のいずれかにおいて、
前記着磁領域は、前記複数の着磁部を構成する複数の棒磁石を含む、モーター。
In any of claims 1 to 3,
The magnetized region includes a plurality of bar magnets constituting the plurality of magnetized portions.
請求項1ないし4のいずれかに記載のモーターと、
前記モーターの回転力を伝達するハブとを有する、インホイールモーター。
A motor according to any one of claims 1 to 4,
An in-wheel motor having a hub for transmitting the rotational force of the motor.
請求項5に記載のインホイールモーターを有する、車両。   A vehicle comprising the in-wheel motor according to claim 5.
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