JP2018117481A

JP2018117481A - モータージェネレーター

Info

Publication number: JP2018117481A
Application number: JP2017008119A
Authority: JP
Inventors: 義幸阿部; Yoshiyuki Abe; 幸司岡本; Koji Okamoto; 悠司青木; Yuji Aoki; 成規飯島; Shigenori Iijima; 明雄金戸; Akio Kaneto; 一雄小池; Kazuo Koike; 知彦宗; Tomohiko So; 栗田　茂明; Shigeaki Kurita; 茂明栗田
Original assignee: Isuzu Motors Ltd; Transtron Inc
Current assignee: Isuzu Motors Ltd; Transtron Inc
Priority date: 2017-01-20
Filing date: 2017-01-20
Publication date: 2018-07-26

Abstract

【課題】電気自動車両またはハイブリッド車両に備えたモータージェネレーターに関し、特に、出力仕様が大きいモータージェネレーターの製造に要するコストを低減することができるとともに、モーターモジュールの部品管理に要するコストを低減することができるモータージェネレーターを提供する。【解決手段】モータージェネレーター１０の内部に備えられている出力ユニット１１が、電力の供給を受けて回転駆動力を発生させるモーターモジュール１２を少なくとも２個以上同軸で直列に配置して構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車両またはハイブリッド車両に備えたモータージェネレーターに関する。

近年、燃費向上及び環境対策などの観点から、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン及びモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」という。）が注目されている。このＨＥＶにおいては、車両の加速時や発進時には、モータージェネレーターによる駆動力のアシストが行われる一方で、慣性走行時や始動時にはモータージェネレーターによる回生発電が行われる（例えば、特許文献１を参照）。

また、車両にエンジンを搭載することなく、モータージェネレーターのみを走行用の動力源として車両を走行させる電気自動車両（以下「ＥＶ」という。）もまた注目されている。

ここで、ＨＥＶやＥＶに備えられるモータージェネレーターの内部には、バッテリーよりインバーターを介して電力を供給されることでモータージェネレーターに動力を発生させる出力ユニットが備えられている。従来技術では、この出力ユニットを単一のモーターモジュールで構成して、モータージェネレーターの出力仕様に応じて、この単一のモーターモジュールのコイル（ステーターの発電コイルやロータの励磁コイル）の巻き数を変更して、その仕様を変更していた。

しかしながら、モータージェネレーターの出力仕様が大きい場合には、市場の需要が少ない場合が多いので、モータージェネレーターを量産化することが困難な場合が多く、製造に要するコストが高くなるという問題がある。また、モータージェネレーターの出力仕様に応じて、対応するモーターモジュールを製造する必要があるので、多様な仕様に対応するための部品管理に要するコストが高くなるという問題があった。

特開２００２−２３８１０５号公報

本発明の目的は、電気自動車両またはハイブリッド車両に備えたモータージェネレーターに関し、特に、出力仕様が大きい（大型の）モータージェネレーターの製造に要するコストを低減することができるとともに、モーターモジュールの部品管理に要するコストを低減することができるモータージェネレーターを提供することにある。

上記の目的を達成する本発明のモータージェネレーターは、電気自動車両またはハイブリッド車両に備えたモータージェネレーターにおいて、該モータージェネレーターの内部に備えられている出力ユニットが、電力の供給を受けて回転軸の周りに回転駆動力を発生させるモーターモジュールを少なくとも２個以上、前記回転軸を互いに直列に接続して構成されていることを特徴とする。

また、上記のモータージェネレーターにおいて、複数の前記モーターモジュールを冷却するための冷却媒体が流通する冷却流路を、複数の前記モーターモジュールの全体を貫通するように備えて構成される。

また、上記のモータージェネレーターにおいて、前記出力ユニットを保護するカバーを、複数の前記モーターモジュールの外部全体に亘って装着して構成される。

本発明のモータージェネレーターによれば、出力仕様が大きい（大型の）モータージェネレーターの動力の発生源である出力ユニットを、従来技術のようにコイルの巻き数の多い（大型の）モーターモジュールを１個備えて構成するのではなく、コイルの巻き数の少ない（小型の）モーターモジュールを複数個（少なくとも２個以上）備えて構成するので、すなわち、量産化が容易な小型のモーターモジュールを複数組み合わせて接続して構成するので、大型のモーターモジュールと同等の出力性能を維持しつつ、大型のモータージェネレーターの製造に要するコストを低減することができる。

また、大型のモーターモジュールの仕様が異なるため多種多様となる部品の管理を行う必要が無くなるので、モーターモジュールの部品管理に要するコストを低減することができる。

また、モータージェネレーターの出力ユニットを構成する複数のモーターモジュールを冷却するための冷却媒体（冷却水等）が流通する冷却流路を、複数のモーターモジュールの全体を貫通するように備えて構成するので、各モーターモジュールの発電に伴い発生する熱を十分に除去することができ、各モーターモジュールの高温化を抑制することができる。

また、モータージェネレーターの出力ユニットを保護するカバーを、複数のモーターモジュールの外部（表面）の全体に亘って装着して構成することで、各モーターモジュール毎にカバーを装着する場合と比較して、冷却流路の配置が容易となり、また、カバーが重複する部分がなくなり、軽量化及び低コスト化を図ることができる。

本発明の実施形態からなるモータージェネレーターの出力ユニットの構成の第１の例を示す図である。本発明の実施形態からなるモータージェネレーターの出力ユニットの構成の第２の例を示す図である。本発明の実施形態からなるモータージェネレーターの出力ユニットの構成の第３の例を示す図である。本発明の実施形態からなるモータージェネレーターの出力ユニットの構成の第４の例を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態からなるモータージェネレーターの出力ユニットの構成の第１の例を示す。このモータージェネレーター１０は、電気自動車両（ＥＶ）またはハイブリッド車両（ＨＥＶ）に備えられるモータージェネレーターであり、インバーター（図示しない）を介してバッテリー（図示しない）に接続される。

モータージェネレーター１０の内部には、バッテリーに蓄電した電力をインバーターを介して供給されることでモータージェネレーター１０としての動力を発生させる出力ユニット１１が備えられる。本発明のモータージェネレーター１０では、この出力ユニット１１を、電力の供給を受けて回転軸１２１（１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ）の周りに回転駆動力を発生させるモーターモジュール１２（図１では、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を少なくとも２個以上、回転軸１２１（１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ）を互いに直列に接続して構成する。

すなわち、従来技術では、モータージェネレーターの出力仕様がＸ（単位：ｋＷ）である場合に、出力ユニットを単一の大型のモーターモジュールで構成して、この単一のモーターモジュールにより出力仕様Ｘを満足していたのに対し、本発明では、出力ユニット１１を複数の小型のモーターモジュール１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）で構成して、各モーターモジュール１２ａ、１２ｂ、１２ｃの出力仕様（Ａ、Ｂ、Ｃ。単位：ｋＷ）の合計により出力仕様Ｘ（＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ）を満足するように構成する。

なお、各モーターモジュール１２ａ、１２ｂ、１２ｃの出力仕様Ａ、Ｂ、Ｃは、同じでも異なっていてもよいが、例えば、５、１０、２０、３０ｋＷ等の量産化される場合が多い出力仕様とすることが好ましい。また、モーターモジュール１２は、回転軸１２１（１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ）と、この回転軸１２１（１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ）に隣接するロータ１２２（１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）と、このロータ１２２の周囲に配設されるステーター１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ）をそれぞれ備えて構成される。図１では、回転軸１２１ａは右斜線部、１２１ｂは左斜線部、１２１ｃは交差斜線部として示しており、これらの回転軸１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃは同軸となるように軸同士を連結可能な構成を有して形成されている。また、ロータ１２２には励磁コイル（図示しない）が巻かれており、ステーター１２３には発電コイル（図示しない）が巻かれている。この軸同士の連結可能な構成としては、軸方向に凸形状の雄部を有する軸と凹形状の雌部を有する軸とを接続して固定する構成で十分であるが、軸方向の長さの調整が必要な場合にはスプライン継手などを使用することができる。

また、上記のモータージェネレーター１０において、複数のモーターモジュール１２を冷却するための冷却水（冷却媒体）Ｗが流通する冷却流路１３を、複数のモーターモジュール１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）の全体を貫通するように備えて構成すると、各モーターモジュール１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）の発電に伴い発生する熱を十分に除去することができ、各モーターモジュール１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）の高温化を抑制することができる。

あるいは、各モーターモジュール１２に冷却流路１３を設けておき、各モーターモジュール１２の冷却流路１３の入口側と出口側の構成を互いに連結し易いように規格化して、隣接するモーターモジュール１２の冷却流路１３の出口側を隣接するモーターモジュール１２の冷却流路１３の入口側に簡単に接続できるように構成しておくことが好ましい。また、モーターモジュール１２を覆うウォータージャケット（図示しない）を設けて、この冷却流路１３は、ウォータージャケット（図示しない）に接続する構成にしてもよい。

また、上記のモータージェネレーター１０において、出力ユニット１１を保護するカバー１４を、複数のモーターモジュール１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）の両側に配置して構成する。複数のモーターモジュール１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）の外部全体に亘って装着して構成すると、各モーターモジュール１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）毎にカバーを装着する場合と比較して、冷却流路１３の配置が容易となり、また、カバー１４が重複する部分がなくなり、軽量化及び低コスト化を図ることができる。

また、各モーターモジュール１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を保護するカバー１４を各モーターモジュール１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）の周囲に配置して構成しておき、各モーターモジュール１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を連結した状態の両側にカバー体（図示しない）を配置して、この両側のカバー体と各モーターモジュール１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）のカバーとにより出力ユニット１１を保護するカバー１４を構成しても良い。この構成によれば、カバー１４自体がカバー体２つと各モーターモジュール１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）のカバーで構成されるので、モーターモジュール１２の数に関係なく両側を形成するカバー体を２個用意しておくだけで済むことになる。

なお、図１に示す出力ユニット１１の構成は一例であり、モータージェネレーター１０の出力仕様に応じて、出力ユニット１１を構成するモーターモジュール１２の組み合わせを変えることが本発明の大きな特徴である。

例えば、図２に示すように、モータージェネレーター１０Ａの出力仕様Ｘ１を満足するために、出力ユニット１１Ａを複数の小型のモーターモジュール１２ａ、１２ｂで構成して、各モーターモジュール１２ａ、１２ｂの出力仕様（Ａ、Ｂ。単位：ｋＷ）の合計により出力仕様Ｘ１（＝Ａ＋Ｂ）を満足するように構成してもよい。

また、例えば、図３に示すように、モータージェネレーター１０Ｂの出力仕様Ｘ２を満足するために、出力ユニット１１Ｂを複数の小型のモーターモジュール１２ａ、１２ｃで構成して、各モーターモジュール１２ａ、１２ｃの出力仕様（Ａ、Ｃ。単位：ｋＷ）の合計により出力仕様Ｘ２（＝Ａ＋Ｃ）を満足するように構成してもよい。

また、例えば、図４に示すように、モータージェネレーター１０Ｃの出力仕様Ｘ３を満足するために、出力ユニット１１Ｃを複数の小型のモーターモジュール１２ｂ、１２ｃで構成して、各モーターモジュール１２ｂ、１２ｃの出力仕様（Ｂ、Ｃ。単位：ｋＷ）の合計により出力仕様Ｘ３（＝Ｂ＋Ｃ）を満足するように構成してもよい。

以上より、本発明のモータージェネレーター１０によれば、出力仕様が大きい（大型の）モータージェネレーター１０の動力の発生源である出力ユニット１１を、従来技術のようにコイルの巻き数の多い（大型の）モーターモジュールを１個備えて構成するのではなく、コイルの巻き数の少ない（小型の）モーターモジュール１２を複数個（少なくとも２個以上）備えて構成するので、すなわち、量産化が容易な小型のモーターモジュール１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を複数組み合わせて接続して構成するので、大型のモーターモジュールと同等の出力性能を維持しつつ、大型のモータージェネレーター１０の製造に要するコストを低減することができる。

また、大型のモーターモジュールの仕様が異なるため多種多様となる部品の管理を行う必要が無くなるので、モーターモジュール１２の部品管理に要するコストを低減することができる。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃモータージェネレーター
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ出力ユニット
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃモーターモジュール
１３冷却流路
１４カバー
Ｘ、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３モータージェネレーターの出力仕様
Ａ、Ｂ、Ｃモーターモジュールの出力仕様
Ｗ冷却水（冷却媒体）

Claims

電気自動車両またはハイブリッド車両に備えたモータージェネレーターにおいて、該モータージェネレーターの内部に備えられている出力ユニットが、電力の供給を受けて回転軸の周りに回転駆動力を発生させるモーターモジュールを少なくとも２個以上、前記回転軸を互いに直列に接続して構成されていることを特徴とするモータージェネレーター。
複数の前記モーターモジュールを冷却するための冷却媒体が流通する冷却流路を、複数の前記モーターモジュールの全体を貫通するように備えて構成される請求項１に記載のモータージェネレーター。
前記出力ユニットを保護するカバーを、複数の前記モーターモジュールの外部全体に亘って装着して構成される請求項１または２に記載のモータージェネレーター。