JP7295717B2 - モータ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両に搭載されるモータ装置に関する。
自動車等の車両には、走行用モータや発電用モータ等の電動モータが設けられている。これらの電動モータは、ハウジング内に収容されるステータと、ステータの中央に収容されるロータと、を有している。また、ハウジングには、ロータの回転軸を支持する軸受が取り付けられている（特許文献１～３参照）。
特開２０１６－１５８３１８号公報 特許第４６２２５９３号公報 特許第５７３２３０９号公報
ところで、電動モータのステータには周方向の磁束変動が発生するため、この磁束変動を打ち消す方向にステータとロータとの間には電位差が生じている。また、ステータにはハウジングを介して軸受の外輪が接触し、ロータには回転軸を介して軸受の内輪が接触するため、軸受の外輪と内輪との間には電位差が発生した状態となる。そして、外輪と内輪との間の電位差が、軸受内に形成される潤滑油膜の絶縁破壊電圧を上回ると、軸受に電食を発生させてしまう虞がある。このような電食は軸受を損傷させる要因であるため、軸受の電食を防止することが求められている。
本発明の目的は、軸受の電食を防止することにある。
本発明のモータ装置は、車両に搭載されるモータ装置であって、ハウジング内に取り付けられ、集中巻コイルを備えるステータと、前記ステータの中央に収容され、永久磁石を備えるロータと、前記ハウジングに取り付けられ、前記ロータの回転軸を支持する軸受と、前記ステータと蓄電体との間に設けられ、前記集中巻コイルの通電状態を制御するインバータと、前記インバータに制御信号を出力し、前記永久磁石の磁束を弱める方向に前記集中巻コイルの磁束を発生させる弱め界磁制御を実行する通電制御部と、を有し、前記通電制御部は、前記ロータの回転速度が閾値を上回る場合に前記弱め界磁制御を実行し、前記ハウジングと前記回転軸との電位差を前記軸受の耐電圧よりも下げ、前記回転軸の軸方向は、車両の前後方向であり、前記閾値は、車両加速度または車両減速度が増加するにつれて下がる。
本発明によれば、通電制御部は、ロータの回転速度が閾値を上回る場合に弱め界磁制御を実行し、ハウジングと回転軸との電位差を軸受の耐電圧よりも下げる。これにより、軸受の電食を防止することができる。
本発明の一実施の形態であるモータ装置が搭載された車両の構成例を示す概略図である。 モータジェネレータのロータ軸に沿う断面図である。 図２のＡ－Ａ線に沿う断面図である。 コントローラによる軸受保護制御１の実行手順の一例を示すフローチャートである。 モータ回転数に対する軸電圧および軸受耐電圧の関係を示す線図である。 弱め界磁制御の有無によるモータ周方向の磁束密度の変化を示す線図である。 コントローラによる軸受保護制御２の実行手順の一例を示すフローチャートである。 （Ａ）および（Ｂ）は、モータトルクと閾値との関係の一例を示す線図である。 モータ回転数に対する軸電圧および軸受耐電圧の関係を示す線図である。 コントローラによる軸受保護制御３の実行手順の一例を示すフローチャートである。 （Ａ）および（Ｂ）は、車両加速度と閾値との関係の一例を示す線図である。 モータ回転数に対する軸電圧および軸受耐電圧の関係を示す線図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
［車両構造］
図１は本発明の一実施の形態であるモータ装置１０が搭載された車両１１の構成例を示す概略図である。なお、図１に示す車両１１は、動力源としてエンジン１２およびモータジェネレータ１３を備えたハイブリッド車両であるが、これに限られることはなく、エンジン１２を備えていない電気自動車であっても、本実施形態のモータ装置１０を適用することが可能である。
図１に示すように、車両１１に搭載されるパワートレイン１４には、エンジン１２およびモータジェネレータ１３が設けられている。また、パワートレイン１４には、プライマリプーリ１５およびセカンダリプーリ１６からなる無段変速機１７が設けられている。プライマリプーリ１５の一方側には、前後進切替機構１８およびトルクコンバータ１９を介してエンジン１２が連結されており、プライマリプーリ１５の他方側には、モータジェネレータ１３のロータ２０が連結されている。また、セカンダリプーリ１６には、車輪出力軸２１やデファレンシャル機構２２等を介して車輪２３が連結されている。
モータ装置１０に設けられた電動モータであるモータジェネレータ１３は、モータハウジング（ハウジング）３０に収容されるステータ３１と、ステータ３１の中央に収容されるロータ２０と、を有している。また、ロータ２０の回転軸であるロータ軸３２は、モータハウジング３０に軸受３３，３４を介して回転自在に支持されている。さらに、ステータ３１にはインバータ３５が接続されており、インバータ３５にはリチウムイオンバッテリ等のバッテリ（蓄電体）３６が接続されている。
インバータ３５は、スイッチング素子やコンデンサ等によって構成されており、直流電力と交流電力とを相互に変換する機能を有している。モータジェネレータ１３を力行状態に制御する際には、インバータ３５を介して直流電力が交流電力に変換され、バッテリ３６からモータジェネレータ１３に電力が供給される。一方、モータジェネレータ１３を回生状態に制御する際には、インバータ３５を介して交流電力が直流電力に変換され、モータジェネレータ１３からバッテリ３６に電力が供給される。
モータ装置１０は、モータジェネレータ１３を制御するため、マイコン等からなる電子制御ユニットであるコントローラ４０を有している。また、コントローラ４０には、後述する集中巻コイル５２の通電状態を制御するため、インバータ３５に制御信号を出力する通電制御部４１が設けられている。さらに、コントローラ４０には、車両１１の走行速度である車速を検出する車速センサ４２、アクセルペダルの操作状況を検出するアクセルセンサ４３、ブレーキペダルの操作状況を検出するブレーキセンサ４４、ロータ２０の回転速度であるモータ回転数Ｎｍを検出するモータ回転センサ４５、および車両１１の前後方向に作用する加速度を検出する加速度センサ４６等が接続されている。
［モータジェネレータ構造］
続いて、モータジェネレータ１３の構造について説明する。図２はモータジェネレータ１３のロータ軸３２に沿う断面図であり、図３は図２のＡ－Ａ線に沿う断面図である。図２および図３に示すように、モータハウジング３０内に取り付けられるステータ３１は、積層されたケイ素鋼鈑等からなる略円筒形状のステータコア５０と、ステータコア５０の個々のティース５１に巻き付けられる集中巻コイル５２と、を有している。また、ステータ３１の中央に収容されるロータ２０は、積層されたケイ素鋼鈑等からなる略円筒形状のロータコア５３と、ロータコア５３に埋め込まれる複数の永久磁石５４と、ロータコア５３の中央に挿入されるロータ軸３２と、を有している。
モータジェネレータ１３の外殻を構成するモータハウジング３０は、ステータ３１を保持する略円筒形状のハウジング本体６０と、ハウジング本体６０の一端を閉塞する略円盤状の端板６１と、ハウジング本体６０の他端を閉塞する略円盤状の端板６２と、を有している。一方の端板６１の中央に形成される開口部６１ａには、ロータ軸３２の一端を回転自在に支持する軸受３３が取り付けられている。また、他方の端板６２の中央に形成される開口部６２ａには、ロータ軸３２の他端を回転自在に支持する軸受３４が取り付けられている。
ロータ軸３２を支持する軸受３３，３４は、端板６１，６２に取り付けられる外輪３３ｏ，３４ｏと、ロータ軸３２に取り付けられる内輪３３ｉ，３４ｉと、外輪３３ｏ，３４ｏと内輪３３ｉ，３４ｉとの間に設けられる転動体３３ｒ，３４ｒと、を有している。なお、外輪３３ｏ，３４ｏ、内輪３３ｉ，３４ｉおよび転動体３３ｒ，３４ｒは、導電性を有する金属材料を用いて形成されている。また、図示するモータジェネレータ１３は、４極で１５スロットのモータジェネレータ１３であるが、これに限られることはなく、他の極数であっても良く、他のスロット数であっても良い。
［軸受の電食］
続いて、軸受３３，３４の電食について説明する。集中巻コイル５２の通電状態を制御してモータジェネレータ１３を駆動する際には、図３に矢印ＭＦ１で示すように、隣り合うティース５１を通過する磁束が順次発生するため、矢印ＭＦ２で示すように、ステータ３１には周方向の磁束変動が発生すると考えられる。このような周方向の磁束変動が発生した場合には、磁束変動を打ち消す方向にステータ３１とロータ２０との間には電位差Ｖａ（以下、軸電圧Ｖａと記載する。）が発生するため、軸電圧Ｖａの大きさによっては軸受３３，３４に電食を発生させる虞がある。
ここで、ステータ３１にはモータハウジング３０を介して外輪３３ｏ，３４ｏが接続され、ロータ２０にはロータ軸３２を介して内輪３３ｉ，３４ｉが接続されるため、図２の拡大部分に示すように、軸受３３，３４の外輪３３ｏ，３４ｏと内輪３３ｉ，３４ｉとの間には軸電圧Ｖａが発生する。そして、外輪３３ｏ，３４ｏと内輪３３ｉ，３４ｉとの間の軸電圧Ｖａが、軸受３３，３４の耐電圧Ｖｂ（以下、軸受耐電圧Ｖｂと記載する。）を上回ると、図２に示すように、一点鎖線で示した経路Ｃ１に沿って電流が流れるため、通電時のスパーク等によって軸受３３，３４に電食を発生させる虞がある。
なお、軸受耐電圧Ｖｂとは、軸受３３，３４内に形成される潤滑油膜Ｆの絶縁破壊電圧である。図２の拡大部分に示すように、外輪３３ｏ，３４ｏと転動体３３ｒ，３４ｒとの間や内輪３３ｉ，３４ｉと転動体３３ｒ，３４ｒとの間には、絶縁膜として機能する潤滑油膜Ｆが形成されている。つまり、軸電圧Ｖａが軸受耐電圧Ｖｂを上回る状況とは、潤滑油膜Ｆの破壊によって軸受３３，３４の絶縁状態が保たれていない状況であり、通電時のスパーク等によって軸受３３，３４に電食が発生し得る状況である。
［軸受保護制御１］
前述したように、ステータ３１に周方向の磁束変動が発生し、軸電圧Ｖａが軸受耐電圧Ｖｂを上回ると、軸受３３，３４に電食が発生してしまう虞がある。このため、本実施形態のモータ装置１０は、軸受３３，３４を電食から保護する軸受保護制御１を実行することにより、軸電圧Ｖａが軸受耐電圧Ｖｂを上回ることを防止している。ここで、図４はコントローラ４０による軸受保護制御１の実行手順の一例を示すフローチャートである。また、図５はモータ回転数Ｎｍに対する軸電圧Ｖａ１および軸受耐電圧Ｖｂ１の関係を示す線図である。さらに、図６は弱め界磁制御の有無によるモータ周方向の磁束密度の変化を示す線図である。なお、図５に示した軸電圧Ｖａ１は、前述した軸電圧Ｖａの一例であり、図５に示した軸受耐電圧Ｖｂ１は、前述した軸受耐電圧Ｖｂの一例である。
図４に示すように、ステップＳ１０では、モータ回転数Ｎｍが、所定の閾値Ｎｘを上回るか否かが判定される。ステップＳ１０において、モータ回転数Ｎｍが閾値Ｎｘを上回ると判定された場合には、ステップＳ１１に進み、モータジェネレータ１３に対する弱め界磁制御が実行される。ここで、弱め界磁制御とは、ロータ２０に設けられた永久磁石５４の磁束を弱める方向に、ステータ３１に設けられた集中巻コイル５２の磁束を発生させる制御である。なお、弱め界磁制御においては、集中巻コイル５２に負のｄ軸電流を流すことにより、永久磁石５４の磁束を弱めることが可能である。また、弱め界磁制御は、集中巻コイル５２の電流を進角させる制御であるため進角制御とも呼ばれている。
ステップＳ１１において、モータジェネレータ１３の弱め界磁制御が実行されると、ステップＳ１２に進み、モータ回転数Ｎｍが閾値Ｎｘを上回るか否かが判定される。ステップＳ１２において、モータ回転数Ｎｍが閾値Ｎｘを上回ると判定された場合には、ステップＳ１１に戻り、モータジェネレータ１３の弱め界磁制御が継続される。一方、ステップＳ１２において、モータ回転数Ｎｍが閾値Ｎｘ以下であると判定された場合には、ステップＳ１３に進み、モータジェネレータ１３の弱め界磁制御が停止される。このように、軸受保護制御１においては、モータ回転数Ｎｍが閾値Ｎｘを上回る領域において、モータジェネレータ１３の弱め界磁制御が実行される。
ここで、図５に示すように、モータ回転数Ｎｍが上昇するほどに、誘起電圧が上昇することから、軸電圧Ｖａ１は上昇することになる。このため、図５に示す例では、モータ回転数Ｎｍが所定値Ｎ１を上回ると、軸電圧Ｖａ１が軸受耐電圧Ｖｂ１を上回る電食発生領域αに入るため、軸受３３，３４に電食を発生させてしまう虞がある。
そこで、前述した軸受保護制御１においては、所定値Ｎ１よりも低回転側の閾値Ｎｘをモータ回転数Ｎｍが上回る場合に、モータジェネレータ１３の弱め界磁制御を実行している。図６に示すように、弱め界磁制御を実行した場合には、弱め界磁制御を実行しない場合に比べて、モータ周方向の磁束密度を「Ｔ２」から「Ｔ１」に低下させることができる。つまり、弱め界磁制御を実行することにより、磁束密度を低下させて誘起電圧の増加を抑制することができ、前述した軸電圧Ｖａ１の増加を抑制することができる。
図５に破線Ｘａで示すように、モータ回転数Ｎｍが閾値Ｎｘを上回る場合に弱め界磁制御を実行することにより、軸受耐電圧Ｖｂ１を超えないように軸電圧Ｖａ１の増加を抑制することができる。つまり、軸電圧Ｖａ１を軸受耐電圧Ｖｂ１よりも下げることができ、軸受３３，３４における電食の発生を防止することができる。これにより、軸受３３，３４を適切に保護することができ、モータジェネレータ１３の耐久性を高めることができる。
［軸受保護制御２］
続いて、軸受保護制御の他の例について説明する。前述した軸受保護制御１では、モータ回転数Ｎｍと比較判定される閾値として、予め設定された閾値Ｎｘを用いているが、これに限られることはなく、モータジェネレータ１３に基づき閾値Ｎｘを増減させても良い。ここで、図７はコントローラ４０による軸受保護制御２の実行手順の一例を示すフローチャートである。また、図８（Ａ）および（Ｂ）は、モータトルクと閾値Ｎｘとの関係の一例を示す線図である。さらに、図９はモータ回転数Ｎｍに対する軸電圧Ｖａ２および軸受耐電圧Ｖｂ２の関係を示す線図である。なお、図９に示した軸電圧Ｖａ２は、前述した軸電圧Ｖａの一例であり、図９に示した軸受耐電圧Ｖｂ２は、前述した軸受耐電圧Ｖｂの一例である。
図７に示すように、ステップＳ２０では、モータジェネレータ１３の出力トルクであるモータトルクに基づき閾値Ｎｘが設定される。ここで、図８（Ａ）に示すように、閾値Ｎｘは、モータトルクが増加するほどに下げて設定されている。なお、図８（Ａ）に示すように、モータトルクに応じて閾値Ｎｘを連続的に変化させても良く、図８（Ｂ）に示すように、モータトルクに応じて閾値Ｎｘを段階的に変化させても良い。このように、モータトルクに基づき閾値Ｎｘが設定されると、図７に示すように、ステップＳ２１に進み、モータ回転数Ｎｍが閾値Ｎｘを上回るか否かが判定される。ステップＳ２１において、モータ回転数Ｎｍが閾値Ｎｘを上回ると判定された場合には、ステップＳ２２に進み、モータジェネレータ１３に対する弱め界磁制御が実行される。
ステップＳ２２において、モータジェネレータ１３の弱め界磁制御が実行されると、ステップＳ２３に進み、再びモータトルクに基づき閾値Ｎｘが設定され、ステップＳ２４に進み、モータ回転数Ｎｍが閾値Ｎｘ以下であるか否かが判定される。ステップＳ２４において、モータ回転数Ｎｍが閾値Ｎｘを上回ると判定された場合には、ステップＳ２２に戻り、モータジェネレータ１３に対する弱め界磁制御が継続される。一方、ステップＳ２４において、モータ回転数Ｎｍが閾値Ｎｘ以下であると判定された場合には、ステップＳ２５に進み、モータジェネレータ１３の弱め界磁制御が停止される。このように、軸受保護制御２においては、モータトルクに基づき閾値Ｎｘが設定されるとともに、この閾値Ｎｘをモータ回転数Ｎｍが上回る領域で弱め界磁制御が実行される。
ここで、図９に特性線Ｌａ１～Ｌａ３で示すように、モータ回転数Ｎｍが上昇するほどに、誘起電圧が上昇することから軸電圧Ｖａ２は上昇している。また、同一のモータ回転数Ｎｍであっても、通電電流を増やしてモータトルクを増加させる場合には、誘起電圧が上昇して軸電圧が上昇する一方、通電電流を減らしてモータトルクを減少させる場合には、誘起電圧が低下して軸電圧が低下する。つまり、特性線Ｌａ１に沿って軸電圧Ｖａ２が増減する状況から、モータトルクを増加させた場合には、特性線Ｌａ２に沿って軸電圧Ｖａ２が増減する一方、モータトルクを減少させた場合には、特性線Ｌａ３に沿って軸電圧Ｖａ２が増減する。
このため、図９に示す例では、特性線Ｌａ１に沿って軸電圧Ｖａ２が増減する状況である場合に、モータ回転数Ｎｍが所定値Ｎａ１を上回ると、軸電圧Ｖａ２が軸受耐電圧Ｖｂ２を上回る電食発生領域αに入るため、軸受３３，３４に電食を発生させてしまう虞がある。また、特性線Ｌａ２に沿って軸電圧Ｖａ２が増減する状況である場合には、モータ回転数Ｎｍが「Ｎａ１」よりも低回転側の所定値Ｎａ２を上回ると、軸電圧Ｖａ２が軸受耐電圧Ｖｂ２を上回る電食発生領域αに入るため、軸受３３，３４に電食を発生させてしまう虞がある。すなわち、モータトルクが増加する場合には、モータトルクが減少する場合に比べて、より低いモータ回転数Ｎｍで電食発生領域αに入ることになる。
そこで、前述した軸受保護制御２においては、モータトルクが増加するにつれて閾値Ｎｘを下げて設定している。つまり、モータトルクが増加した場合には、図９に矢印βで示すように、閾値Ｎｘを「Ｎｘ１」から「Ｎｘ２」に下げて設定している。これにより、モータトルクが増加する場合には、早いタイミングで弱め界磁制御を実行することができるため、図９に破線Ｘｂで示すように、軸受耐電圧Ｖｂ２を超えないように軸電圧Ｖａ２の増加を抑制することができる。つまり、軸電圧Ｖａ２を軸受耐電圧Ｖｂ２よりも下げることができ、軸受３３，３４における電食の発生を防止することができる。これにより、軸受３３，３４を適切に保護することができ、モータジェネレータ１３の耐久性を高めることができる。
なお、閾値Ｎｘを設定するためのモータトルクとしては、車速やアクセル開度に基づき設定されるモータジェネレータ１３の目標トルクであっても良く、集中巻きコイル５２の通電電流から推定されるモータジェネレータ１３の出力トルクであっても良い。
［軸受保護制御３］
続いて、軸受保護制御の他の例について説明する。前述した軸受保護制御１では、モータ回転数Ｎｍと比較判定される閾値として、予め設定された閾値Ｎｘを用いているが、これに限られることはなく、車両加速度に基づき閾値Ｎｘを増減させても良い。ここで、図１０はコントローラ４０による軸受保護制御３の実行手順の一例を示すフローチャートである。また、図１１（Ａ）および（Ｂ）は、車両加速度と閾値Ｎｘとの関係の一例を示す線図である。さらに、図１２はモータ回転数Ｎｍに対する軸電圧Ｖａ３および軸受耐電圧Ｖｂ３の関係を示す線図である。なお、図１２に示した軸電圧Ｖａ３は、前述した軸電圧Ｖａの一例であり、図１２に示した軸受耐電圧Ｖｂ３は、前述した軸受耐電圧Ｖｂの一例である。
図１０に示すように、ステップＳ３０では、車両加速時に作用する車両加速度に基づき閾値Ｎｘが設定される。ここで、図１１（Ａ）に示すように、閾値Ｎｘは、車両加速度が増加するほどに下げて設定されている。なお、図１１（Ａ）に示すように、車両加速度に応じて閾値Ｎｘを連続的に変化させても良く、図１１（Ｂ）に示すように、車両加速度に応じて閾値Ｎｘを段階的に変化させても良い。このように、車両加速度に基づき閾値Ｎｘが設定されると、図１０に示すように、ステップＳ３１に進み、モータ回転数Ｎｍが閾値Ｎｘを上回るか否かが判定される。ステップＳ３１において、モータ回転数Ｎｍが閾値Ｎｘを上回ると判定された場合には、ステップＳ３２に進み、モータジェネレータ１３に対する弱め界磁制御が実行される。
ステップＳ３２において、モータジェネレータ１３の弱め界磁制御が実行されると、ステップＳ３３に進み、再び車両加速度に基づき閾値Ｎｘが設定され、ステップＳ３４に進み、モータ回転数Ｎｍが閾値Ｎｘ以下であるか否かが判定される。ステップＳ３４において、モータ回転数Ｎｍが閾値Ｎｘを上回ると判定された場合には、ステップＳ３２に戻り、モータジェネレータ１３に対する弱め界磁制御が継続される。一方、ステップＳ３４において、モータ回転数Ｎｍが閾値Ｎｘ以下であると判定された場合には、ステップＳ３５に進み、モータジェネレータ１３の弱め界磁制御が停止される。このように、軸受保護制御３においては、車両加速度に基づき閾値Ｎｘが設定されるとともに、この閾値Ｎｘをモータ回転数Ｎｍが上回る領域で弱め界磁制御が実行される。
ここで、図１２に示すように、モータ回転数Ｎｍが上昇するほどに、誘起電圧が上昇するため、軸電圧Ｖａ３は上昇することになる。また、図１２に特性線Ｌｂ１～Ｌｂ３で示すように、同一のモータ回転数Ｎｍであっても、車両加速度が増加する場合には、潤滑油膜Ｆが薄くなって軸受耐電圧Ｖｂ３が低下する一方、車両加速度が減少する場合には、潤滑油膜Ｆが厚くなって軸受耐電圧Ｖｂ３が上昇する。つまり、特性線Ｌｂ１に沿って軸受耐電圧Ｖｂ３が増減する状況から、車両加速度を増加させた場合には、特性線Ｌｂ２に沿って軸受耐電圧Ｖｂ３が増減する一方、車両加速度を減少させた場合には、特性線Ｌｂ３に沿って軸受耐電圧Ｖｂ３が増減することになる。
図１に示すように、パワートレイン１４には縦置きにモータジェネレータ１３が組み込まれている。つまり、モータジェネレータ１３のロータ軸３２の軸方向Ｓは、車両１１の前後方向に沿って配置されている。このため、車両加速度が増加する場合には、図２に矢印Ａｘ１で示すように、ロータ２０およびロータ軸３２に対して車両後方に作用するアキシャル荷重が増加する。このアキシャル荷重は、軸受３３，３４の外輪３３ｏ，３４ｏと内輪３３ｉ，３４ｉとを軸方向に相対移動させる原因であり、外輪３３ｏ，３４ｏと転動体３３ｒ，３４ｒとの隙間および内輪３３ｉ，３４ｉと転動体３３ｒ，３４ｒとの隙間を局所的に減少させる原因である。つまり、アキシャル荷重によって軸受３３，３４内の潤滑油膜Ｆが薄くなることから、車両加速度が増加する場合にはアキシャル荷重が増加して軸受耐電圧Ｖｂが低下すると考えられる。
このため、図１２に示す例では、特性線Ｌｂ１に沿って軸受耐電圧Ｖｂ３が増減する状況である場合に、モータ回転数Ｎｍが所定値Ｎｂ１を上回ると、軸電圧Ｖａ３が軸受耐電圧Ｖｂ３を上回る電食発生領域αに入るため、軸受３３，３４に電食を発生させてしまう虞がある。また、特性線Ｌｂ２に沿って軸受耐電圧Ｖｂ３が増減する状況である場合には、モータ回転数Ｎｍが「Ｎｂ１」よりも低回転側の所定値Ｎｂ２を上回ると、軸電圧Ｖａ３が軸受耐電圧Ｖｂ３を上回る電食発生領域αに入るため、軸受３３，３４に電食を発生させてしまう虞がある。すなわち、車両加速度が増加する場合には、車両加速度が減少する場合に比べて、より低いモータ回転数Ｎｍで電食発生領域αに入ることになる。
そこで、前述した軸受保護制御３においては、車両加速度が増加するにつれて閾値Ｎｘを下げて設定している。つまり、車両加速度が増加した場合には、図１２に矢印γで示すように、閾値Ｎｘを「Ｎｘ３」から「Ｎｘ４」に下げて設定している。これにより、車両加速度が増加する場合には、早いタイミングで弱め界磁制御を実行することができるため、図１２に破線Ｘｃ，Ｘｄで示すように、軸受耐電圧Ｖｂ３を超えないように軸電圧Ｖａ３の増加を抑制することができる。つまり、軸電圧Ｖａ３を軸受耐電圧Ｖｂ３よりも下げることができ、軸受３３，３４における電食の発生を防止することができる。これにより、軸受３３，３４を適切に保護することができ、モータジェネレータ１３の耐久性を高めることができる。
前述の説明では、車両加速時に作用する車両加速度、つまり車両後方に向けて作用する車両加速度に基づいて、モータ回転数Ｎｍと比較判定される閾値Ｎｘを設定しているが、これに限られることはない。例えば、車両減速時に作用する車両減速度、つまり車両前方に向けて作用するマイナス側の車両加速度に基づいて、モータ回転数Ｎｍと比較判定される閾値Ｎｘを設定しても良い。この場合には、車両減速度が増加するにつれて閾値Ｎｘが下げて設定される。なお、車両減速度に基づき閾値Ｎｘを設定する場合であっても、図１１（Ａ）に示すように、車両減速度に応じて閾値Ｎｘを連続的に変化させても良く、図１１（Ｂ）に示すように、車両減速度に応じて閾値Ｎｘを段階的に変化させても良い。
このように、車両減速度が増加するほどに閾値Ｎｘを下げることにより、車両減速度が増加する場合には早いタイミングで弱め界磁制御を実行することができる。これにより、前述した軸受保護制御３と同様に、軸受３３，３４における電食の発生を防止することができ、軸受３３，３４を適切に保護することができる。なお、車両減速度が増加する場合には、図２に矢印Ａｘ２で示すように、ロータ２０およびロータ軸３２に対して車両前方に作用するアキシャル荷重が増加する。このアキシャル荷重は、車両加速度の場合と同様に、外輪３３ｏ，３４ｏと転動体３３ｒ，３４ｒとの隙間および内輪３３ｉ，３４ｉと転動体３３ｒ，３４ｒとの隙間を局所的に減少させる原因である。なお、閾値Ｎｘを設定するための車両加速度や車両減速度としては、加速度センサ４６が検出する加速度を使用しても良く、車速から演算して得られる加速度や減速度を使用しても良い。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。軸受保護制御２，３に示した例では、モータトルク、車両加速度および車両減速度の何れか１つに基づいて閾値Ｎｘを設定しているが、これに限られることはなく、モータトルク、車両加速度および車両減速度の少なくとも何れか２つに基づいて閾値Ｎｘを設定しても良い。例えば、モータトルクおよび車両加速度に基づき閾値Ｎｘを設定しても良く、モータトルクおよび車両減速度に基づき閾値Ｎｘを設定しても良い。また、車両加速度および車両減速度に基づき閾値Ｎｘを設定しても良く、モータトルク、車両加速度および車両減速度に基づき閾値Ｎｘを設定しても良い。
また、前述の説明では、パワートレイン１４に対して縦置きにモータジェネレータ１３を組み込んでいるが、これに限られることはなく、パワートレインに対して横置きにモータジェネレータが組み込まれていても良い。このように、モータジェネレータのロータ軸が車幅方向に配置された場合であっても、ロータ軸３２にヘリカルギヤ等が設けられていた場合には、車両加速時や車両減速時にロータ軸３２に対してアキシャル荷重が入力されるため、前述した軸受保護制御３等を有効に適用することが可能である。なお、車両１１に搭載されるパワートレイン１４としては、図１に例示したパワートレインに限られることはなく、他の形式のパワートレインであっても良い。
１０ モータ装置
１１ 車両
２０ ロータ
３０ モータハウジング（ハウジング）
３１ ステータ
３２ ロータ軸（回転軸）
３３，３４ 軸受
３５ インバータ
３６ バッテリ（蓄電体）
４１ 通電制御部
５２ 集中巻コイル
５４ 永久磁石
Ｎｘ 閾値
Ｎｍ モータ回転数（回転速度）
Ｖａ 軸電圧（電位差）
Ｖｂ 軸受耐電圧（耐電圧）
Ｓ 軸方向

Claims (2)

  1. 車両に搭載されるモータ装置であって、
    ハウジング内に取り付けられ、集中巻コイルを備えるステータと、
    前記ステータの中央に収容され、永久磁石を備えるロータと、
    前記ハウジングに取り付けられ、前記ロータの回転軸を支持する軸受と、
    前記ステータと蓄電体との間に設けられ、前記集中巻コイルの通電状態を制御するインバータと、
    前記インバータに制御信号を出力し、前記永久磁石の磁束を弱める方向に前記集中巻コイルの磁束を発生させる弱め界磁制御を実行する通電制御部と、
    を有し、
    前記通電制御部は、前記ロータの回転速度が閾値を上回る場合に前記弱め界磁制御を実行し、前記ハウジングと前記回転軸との電位差を前記軸受の耐電圧よりも下げ、
    前記回転軸の軸方向は、車両の前後方向であり、
    前記閾値は、車両加速度または車両減速度が増加するにつれて下がる、
    モータ装置。
  2. 請求項１に記載のモータ装置において、
    前記閾値は、モータトルクが増加するにつれて下がる、
    モータ装置。
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