JP2013031263A - 電動モータおよびこれを備える車両 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】モータ1は、第1界磁部21の通電を制御する第1駆動回路40と、第2界磁部22の通電を制御する第2駆動回路50とを備えている。軸方向Xにおいて第1駆動回路40が各界磁部21,22よりも先端側に設けられ、第2駆動回路50が各界磁部21,22よりも基端側に設けられている。
【選択図】図1
Description
(1)第1の手段は、請求項1に記載の発明すなわち、第1コイル、第2コイル、および出力軸を備える電動モータにおいて、前記第1コイルの通電状態を制御する第1駆動回路と、前記第2コイルの通電状態を制御する第2駆動回路とが設けられていること、ならびに、前記出力軸に沿う方向を軸方向とし、この軸方向において前記第1コイルおよび前記第2コイルよりも前記出力軸の先端側の前記電動モータの部分を先端部分とし、前記軸方向において前記第1コイルおよび前記第2コイルよりも前記出力軸の基端側の前記電動モータの部分を基端部分として、前記第1駆動回路および前記第2駆動回路の一方が前記先端部分に設けられ、前記第1駆動回路および前記第2駆動回路の他方が前記基端部分に設けられていることを要旨とする。
この発明では、第1駆動回路の回路基板と第2コイルとが互いに離間している構成と比較して、同回路基板と第2コイルとの間で熱の授受が効率よく行われる。これにより、第1駆動系統が駆動しかつ第2駆動系統が停止するとき、第1駆動回路の回路基板の温度が過度に高くなることが抑制される。また、第1駆動系統が停止しかつ第2駆動系統が駆動するとき、第2コイルの温度が過度に高くなることが抑制される。
図1に示されるように、電動モータ(以下、「モータ1」)の出力軸11には、減速機2が接続されている。減速機2は複数の歯車を有している。これら歯車により減速機2は出力軸11の回転速度(以下、「モータ回転速度V」)を減速して駆動輪3に伝達する。
(A)出力軸11の回転中心軸(以下、「回転軸J」)に沿う方向を「軸方向X」とし、軸方向Xに直交する方向を「径方向Y」とする。また、図2に示されるように、出力軸11が回転する方向を「周方向W」とする。
(B)モータ1の任意の位置に対して軸方向Xの減速機2側を「先端側」とし、軸方向Xにおいて同任意の位置に対して先端側とは反対側を「基端側」とする。
(C)径方向Yにおいて、モータ1の任意の位置に対して出力軸11に向かう側を「内側」とし、同任意の位置に対して出力軸11から離れる側を「外側」とする。
第1界磁部21は、2個のU相コイル21U、2個のV相コイル21V、および2個のW相コイル21Wを有する。第1のU相コイル21Uを基準として時計回り方向に第1のV相コイル21V、第1のW相コイル21W、第2のU相コイル21U、第2のV相コイル21V、および第2のW相コイル21Wの順に設けられている。これら相コイル21U,21V,21Wはスター結線されている。
回路基板41および絶縁部材42は、ステータ20を軸方向Xの先端側から覆うように設けられている。すなわち、軸方向Xにおいて回路基板41および絶縁部材42と、図2の第1界磁部21の各相コイル21U,21V,21Wおよび第2界磁部22の各相コイル22U,22V,22Wとが対向している。
第2界磁部22は、絶縁部材42に接触している。このため、第2界磁部22の熱は、絶縁部材42を介して放熱部分41Aに移動する。また、第1界磁部21は、軸方向Xにおいて絶縁部材42から離間している。
回路基板51および絶縁部材52は、ステータ20を軸方向Xの基端側から覆うように設けられている。すなわち、軸方向Xにおいて回路基板51および絶縁部材52と、第1界磁部21の各相コイル21U,21V,21Wおよび第2界磁部22の各相コイル22U,22V,22Wとが対向している。
第1界磁部21は、絶縁部材52に接触している。このため、第1界磁部21の熱は、絶縁部材52を介して放熱部分51Aに移動する。また、第2界磁部22は、軸方向Xにおいて絶縁部材52から離間している。
図2の第1界磁部21の各相コイル21U,21V,21Wの巻き始めの端部および巻き終わりの端部(以下、「第1界磁部21のコイル端部」)は、軸方向Xの先端側に向けて引き出される。これら相コイル21U,21V,21Wがスター結線された状態で第1界磁部21のコイル端部が回路基板41に接続される。
図2の第2界磁部22の各相コイル22U,22V,22Wの巻き始めの端部および巻き終わりの端部(以下、「第2界磁部22のコイル端部」)は、軸方向Xの基端側に向けて引き出される。これら相コイル22U,22V,22Wがスター結線された状態で第2界磁部22のコイル端部が回路基板51に接続される。
第1駆動回路40および第1界磁部21は、第1駆動系統60を構成している。また、第2駆動回路50および第2界磁部22は、第2駆動系統70を構成している。
第1駆動系統60が駆動しかつ第2駆動系統70が停止しているとき、第1駆動回路40および第1界磁部21が発熱する。一方、第2駆動回路50および第2界磁部22は発熱しない。
第2の方法は、第1駆動系統60が駆動状態のときに第2駆動系統70を停止することにより、第1界磁部21および第1駆動回路40から第2界磁部22および第2駆動回路50に熱を移動させる。
駆動系統選択制御においては、モータ回転速度Vの速度領域を3つの領域、すなわち低速領域RL、中速領域RM、および高速領域RHに区分したマップ(図示略)に基づいて駆動系統を選択する。また、選択しない駆動系統は停止する。
(A)モータ回転速度Vが低速領域RL内のとき、第1駆動系統60を選択する。
(B)モータ回転速度Vが高速領域RH内のとき、第2駆動系統70を選択する。
(C)モータ回転速度Vが中速領域RM内のとき、第1温度TAおよび第2温度TBに基づいて駆動系統を選択する。
図4のマップにおいては、第1温度TAおよび第2温度TBに基づいて第1温度領域T1、第2温度領域T2、第3温度領域T3、および第4温度領域T4に第1温度TAおよび第2温度TBの座標が区分される。
(A)第1温度TAおよび第2温度TBの座標が第1温度領域T1内かつ第1温度TAが第2温度TB以上のとき、第2駆動系統70を選択する。
(B)第1温度TAおよび第2温度TBの座標が第1温度領域T1内かつ第1温度TAが第2温度TB未満のとき、第1駆動系統60を選択する。
(C)第1温度TAおよび第2温度TBの座標が第2温度領域T2内のとき、第2駆動系統70を選択する。
(D)第1温度TAおよび第2温度TBの座標が第3温度領域T3内のとき、第1駆動系統60を選択する。
(E)第1温度TAおよび第2温度TBの座標が第4温度領域T4内かつ第1温度TAが第2温度TB以上のとき、第2駆動系統70を選択する。
(F)第1温度TAおよび第2温度TBの座標が第4温度領域T4内かつ第1温度TAが第2温度TB未満のとき、第1駆動系統60を選択する。
本実施形態のモータ1によれば、以下の効果が得られる。
(1)モータ1においては、ステータ20よりも軸方向Xの先端側に第1駆動回路40が設けられ、ステータ20よりも軸方向Xの基端側に第2駆動回路50が設けられている。この構成によれば、第1界磁部21と第1駆動回路40とを接続するときに第1界磁部21からコイル端部を引き出す方向と、第2界磁部22と第2駆動回路50とを接続するときに第2界磁部22からコイル端部を引き出す方向とが反対方向となる。これにより、軸方向Xの一方側に第1界磁部21のコイル端部と第2界磁部22のコイル端部とが混在することが抑制される。このため、軸方向Xの一方側に第1界磁部21のコイル端部および第2界磁部22のコイル端部が引き出される構成と比較して、第1界磁部21のコイル端部と第1駆動回路40とを電気的に接続する作業、および第2界磁部22のコイル端部と第2駆動回路50とを電気的に接続する作業が容易になる。
本発明の実施態様は上記実施形態の内容に限られるものではなく、例えば以下のように変更することもできる。また、以下の変形例は上記実施形態についてのみ適用されるものではなく、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。
図5に示されるように、マップは、モータ回転速度Vの閾値VX,VYおよび負荷トルクLTの閾値LTX,LTYにより第1領域ML1〜第9領域ML9に区分される。
・上記実施形態(図4)では、第1駆動回路40の温度および第1温度TAが過度に高くなるおそれがあるとき、第1の方法により第1駆動回路40の温度の上昇および第1温度TAの上昇を抑制しているが、第2の方法を用いることもできる。この場合、第1駆動回路40の温度の上昇および第1温度TAの上昇を抑制することができるものの第1の方法よりはその抑制効果は低くなる。なお、第2駆動回路50の温度および第2温度TBが過度に高くなるおそれがあるときについても同様に第2の方法を用いることができる。
・上記実施形態(図1)では、第1駆動回路40の回路基板41の絶縁部材42と第2界磁部22とが接触し、かつ第2駆動回路50の回路基板51の絶縁部材52と第1界磁部21とが接触しているが、絶縁部材42および第2界磁部22との間、絶縁部材52と第1界磁部21との間の少なくとも一方を互いに離間させることもできる。
図7に示されるように、軸方向Xにおいて絶縁部材52の先端側の部分に第1界磁部21の熱が移動する第2放熱部材90を取り付ける。第1界磁部21に接触する絶縁部材91を第2放熱部材90に設ける。また、軸方向Xにおいて絶縁部材42の基端側の部分に第2界磁部22の熱が移動する第1放熱部材80を取り付ける。第2界磁部22に接触する絶縁部材81を第1放熱部材80に設ける。
Claims (14)
- 第1コイル、第2コイル、および出力軸を備える電動モータにおいて、
前記第1コイルの通電状態を制御する第1駆動回路と、前記第2コイルの通電状態を制御する第2駆動回路とが設けられていること、
ならびに、前記出力軸に沿う方向を軸方向とし、この軸方向において前記第1コイルおよび前記第2コイルよりも前記出力軸の先端側の前記電動モータの部分を先端部分とし、前記軸方向において前記第1コイルおよび前記第2コイルよりも前記出力軸の基端側の前記電動モータの部分を基端部分として、前記第1駆動回路および前記第2駆動回路の一方が前記先端部分に設けられ、前記第1駆動回路および前記第2駆動回路の他方が前記基端部分に設けられていること
を特徴とする電動モータ。 - 第1コイル、第2コイル、出力軸、および前記第1コイルおよび前記第2コイルを収容するハウジングを備える電動モータにおいて、
前記第1コイルの通電状態を制御する第1駆動回路と、前記第2コイルの通電状態を制御する第2駆動回路とが設けられていること、
ならびに、前記第1コイルおよび前記第2コイルよりも前記出力軸の先端側の前記電動モータの部分を先端部分とし、前記軸方向において前記第1コイルおよび前記第2コイルよりも前記出力軸の基端側の前記電動モータの部分を基端部分として、前記第1駆動回路および前記第2駆動回路の一方が前記先端部分または前記基端部分に設けられ、前記第1駆動回路および前記第2駆動回路の他方が前記ハウジングの側面部分に設けられていること
を特徴とする電動モータ。 - 第1コイル、第2コイル、出力軸、および前記第1コイルおよび前記第2コイルを収容するハウジングを備える電動モータにおいて、
前記第1コイルの通電状態を制御する第1駆動回路と、前記第2コイルの通電状態を制御する第2駆動回路とが設けられていること、
前記第1駆動回路および前記第2駆動回路が前記ハウジングの側面部分に個別に設けられていること、
ならびに、前記出力軸に沿う方向を軸方向とし、前記出力軸の回転方向を周方向として、前記軸方向において前記第1駆動回路の位置と前記第2駆動回路の位置とが互いに異なる構成、および前記周方向において前記第1駆動回路の位置と前記第2駆動回路の位置とが互いに異なる構成の少なくとも一方を含むこと
を特徴とする電動モータ。 - 請求項3に記載の電動モータにおいて、
前記軸方向に直交する方向を径方向として、この径方向において前記第1駆動回路と前記第2駆動回路とが前記出力軸を介して互いに対向すること
を特徴とする電動モータ。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の電動モータにおいて、
前記第2駆動回路に前記第1コイルが接触する構成、および前記第1駆動回路に前記第2コイルが接触する構成の少なくとも一方を含むこと
を特徴とする電動モータ。 - 請求項5に記載の電動モータにおいて、
前記第1駆動回路の回路基板に前記第2コイルが接触していること
を特徴とする電動モータ。 - 請求項5または6に記載の電動モータにおいて、
前記第2駆動回路の回路基板に前記第1コイルが接触していること
を特徴とする電動モータ。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の電動モータにおいて、
前記第1駆動回路および前記第2コイルに接触する第1放熱部材、および前記第2駆動回路および前記第1コイルに接触する第2放熱部材の少なくとも一方が設けられていること
を特徴とする電動モータ。 - 請求項1または2に記載の電動モータ、または請求項1または2を引用する請求項5〜8のいずれか一項に記載の電動モータにおいて、
前記第1駆動回路が前記先端部分に設けられていること、
ならびに、前記第1コイルおよび前記第1駆動回路により構成される駆動系統を第1駆動系統とし、前記第2コイルおよび前記第2駆動回路により構成される駆動系統を第2駆動系統として、前記出力軸が所定速度VH以上で回転する高速回転のとき、前記第2駆動系統を駆動しかつ前記第1駆動系統を停止すること
を特徴とする電動モータ。 - 請求項1または2に記載の電動モータ、または請求項1または2を引用する請求項5〜9のいずれか一項に記載の電動モータにおいて、
前記第1駆動回路が前記先端部分に設けられていること、
ならびに、前記第1コイルおよび前記第1駆動回路により構成される駆動系統を第1駆動系統とし、前記第2コイルおよび前記第2駆動回路により構成される駆動系統を第2駆動系統として、前記出力軸が所定速度VL未満で回転する低速回転のとき、前記第1駆動系統を駆動しかつ前記第2駆動系統を停止すること
を特徴とする電動モータ。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載の電動モータにおいて、
前記第1コイルおよび前記第1駆動回路により構成される駆動系統を第1駆動系統とし、前記第2コイルおよび前記第2駆動回路により構成される駆動系統を第2駆動系統として、前記第1コイルの温度が所定温度A以上かつ前記第1コイルの温度が前記第2コイルの温度よりも高いとき、前記第2駆動系統を駆動しかつ前記第1駆動系統を停止すること
を特徴とする電動モータ。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載の電動モータにおいて、
前記第1コイルおよび前記第1駆動回路により構成される駆動系統を第1駆動系統とし、前記第2コイルおよび前記第2駆動回路により構成される駆動系統を第2駆動系統として、前記第2コイルの温度が所定温度B以上かつ前記第2コイルの温度が前記第1コイルの温度よりも高いとき、前記第1駆動系統を駆動しかつ前記第2駆動系統の停止すること
を特徴とする電動モータ。 - 駆動輪の駆動源としての電動モータを備える車両において、
前記電動モータとして、請求項1〜12のいずれか一項に記載の電動モータを備えること
を特徴とする車両。 - 請求項13に記載の車両において、
前記電動モータの出力軸が減速機に接続されていること
を特徴とする車両。
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