WO2020162400A1 - 電動機を備えた車両用動力装置および発電機を備えた発電機付車輪用軸受 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an electric motor installed in an automobile or the like, a vehicle power unit including the electric motor, a generator, and a bearing for a wheel with a generator including the generator.
- an in-wheel motor that incorporates a motor inside the wheel, in particular, a running motor with a power generation function that can be stored in the wheel by replacing the existing wheel bearing without modifying the components around the wheel, as in Patent Document 3
- a running motor with a power generation function that can be stored in the wheel by replacing the existing wheel bearing without modifying the components around the wheel
- a general radial three-phase permanent magnet synchronous motor (hereinafter referred to as "BLDC motor”) has a stator structure in which teeth are evenly arranged on an annular member. A coil is wound around the tooth, and the coil is configured by connecting a three-phase power line at the axial end of the motor with a bus bar (for example, Patent Documents 4 and 5). Further, in a BLDC motor, there are fractional groove motors in which 2N/3P is not an integer, where N is the number of magnetic poles of the rotor and P is the number of grooves between teeth in the stator (Patent Document 6).
- a vehicle power plant equipped with a drive-assist motor with a power generation function has the advantage that it can be stored in the wheel and the components around the wheel can be used as is, but the motor output is large because the size of the motor is limited. This is not possible, and it is not possible to efficiently assist the driving force and collect power during braking.
- the motor stator (motor stator core and coil ends) must be installed in a limited space. It becomes difficult to store.
- the winding is wound around the stator, and the portion where the coil turns back overlaps with the axial end of the stator, and this is called the coil end. Further, in order to connect the coils, a coil connecting portion is formed in the motor axial direction. Due to the region formed by these coils, the axial dimension of the motor requires the axial dimension in addition to the opposing portions of the rotor core and the stator core that generate the motor torque.
- the axial dimension of the motor core (dimension facing the motor) is proportional to the motor output, and this can be achieved by increasing the axial dimension of the motor core as a method of obtaining a large output.
- the axial dimension of the radial motor is determined by the sum of the motor core dimension (1), the coil end dimension (2), and the coil connection portion dimension (3). In the case where the axial dimension for incorporating the motor is determined, if the place where the coil connecting portion is installed is set in the axial direction, the motor core width must be reduced and the motor output is reduced.
- the stator of a general motor is an annular structure that is uniform in the axial direction.
- the winding start and winding end of each stator coil cannot be taken out in the middle of the motor axial direction, and are located at the axial end of the stator core. For this reason, in the conventional motor, the coil connection portion is generally formed at the axial end portion of the motor.
- the applicant of the present application as an electric motor capable of increasing the output without increasing the axial length of the stator, has a structure in which the stator core is divided in the circumferential direction, and the stator coil is arranged within the axial width of the stator core.
- a technique provided with a connection portion is proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 2019-205241). However, since this technique separates the bridge portion and the teeth portion of the stator from each other and does not have an annular portion, it may not be possible to evenly arrange the positions of the teeth depending on the machining accuracy or the assembly accuracy of the bridge portion. ..
- the fractional groove motor disperses torque over the entire circumference to generate low cogging torque and low torque ripple
- the tooth assembly position deviation causes excessive cogging torque or torque ripple.
- the number of assembly steps and the manufacturing cost of the stator fixing member are increased.
- An object of the present invention is to provide an electric motor capable of suppressing reduction in output while reducing the stator length to a desired axial direction, and also capable of reducing the number of assembly steps and manufacturing cost, and a vehicle power unit including the electric motor.
- An object of the present invention is to provide a generator and a bearing for wheels equipped with the generator.
- An electric motor is an electric motor that includes a stator having a stator core and a stator coil wound around the stator core, and a rotor positioned to face the stator in a radial direction.
- the stator core is A ring-shaped component in which a plurality of ring-shaped plate-shaped bodies having a plurality of first teeth plate portions radially provided and a ring-shaped plate portion to which the base end portions of these first teeth plate portions are connected are stacked, A plurality of non-circular layers in which a plurality of partial plate-shaped bodies including at least two second tooth plate portions adjacent to each other in the circumferential direction and a connecting plate portion to which the base end portions of these second tooth plate portions are connected are stacked.
- the plurality of tooth plates of the first annular plate member and the second tooth plates of the second partial plate member are in phase with each other so that the plurality of teeth of the annular plate member are in the same phase.
- the non-circular ring components are arranged in a circle along the circumferential direction.
- stator core has a plurality of non-circular components arranged in a ring shape in the circumferential direction with respect to the circular component, it is possible to handle the manufactured stator as an integrated structure, which facilitates handling and assembling.
- the dimensional accuracy of the stator as the electric motor assembly (or assembly) is better than that of a stator structure in which the stator core is simply divided in the circumferential direction. Therefore, the number of assembling steps and the manufacturing cost can be reduced.
- the non-ring parts adjacent to each other in the circumferential direction may be arranged so that a wiring gap is formed between them.
- the stator coil is passed through the gap between the non-ring parts adjacent to each other in the circumferential direction, thereby facilitating the coil connection on the inner diameter side of the stator core.
- a vehicle power plant of the present invention has a fixed wheel and a rotating wheel rotatably supported by the fixed wheel via rolling elements, and a wheel of the vehicle is attached to a hub flange provided on the rotating wheel.
- the total length of the vehicle power unit is shortened by mounting the electric motor, which can make the stator core a desired axial length, on the wheel bearing.
- the vehicle power unit can be replaced with the existing wheel bearing without modifying the undercarriage frame parts to the components around the wheels.
- a tooth is formed by a plurality of tooth plate portions that overlap each other in the same phase.
- the electric motor has a number N of magnetic poles of the rotor and a number P of grooves between teeth that are circumferentially adjacent to each other in the stator.
- a three-phase permanent magnet synchronous motor in which 2N/3P is not an integer may be used.
- the P and N are arbitrary natural numbers.
- cogging torque can be reduced and torque density can be improved. Since the torque density can be improved, the motor output can be increased.
- the electric motor may be an outer rotor type in which the rotor is located radially outward of the stator, and the wire connection portion of the stator coil may be arranged radially inward of the stator core.
- the diameter of the radially extending teeth tip surface of the outer rotor side electric motor is larger than that of the inner rotor type electric motor of the same size, so the rotor and stator face each other more than the inner rotor type electric motor of the same size.
- the area to be used can be increased. This makes it possible to maximize the output torque within the limited space.
- the non-circular ring component may be sandwiched and arranged between the two circular ring components that are spaced apart in the axial direction.
- the stator coil can be passed through the through hole to facilitate the connection of the stator coil.
- Each of the first and second teeth plate portions may extend straight from the base end portion to the tip end portion, or may be provided with ribs protruding in an arc shape from the tip end portion to both sides in the circumferential direction.
- winding on the stator core becomes easy, and assemblability is improved.
- each of the first and second teeth plate portions is provided with ribs projecting from the tip portion to both sides in the circumferential direction in an arc shape, the flow of the magnetic flux is optimized, the output of the electric motor can be improved, and the cogging torque can be improved. Can be reduced. Further, since the ribs are provided at the tip end portions of the first and second tooth plate portions, the stator coil is less likely to come off.
- the generator of the present invention is a generator including a stator having a stator core and a stator coil wound around the stator core, and a rotor positioned to face the stator in a radial direction
- the stator core is A ring-shaped component in which a plurality of ring-shaped plate-shaped bodies having a plurality of first teeth plate portions radially provided and a ring-shaped plate portion to which the base end portions of these first teeth plate portions are connected are stacked, A plurality of non-circular layers in which a plurality of partial plate-shaped bodies including at least two second tooth plate portions adjacent to each other in the circumferential direction and a connecting plate portion to which the base end portions of these second tooth plate portions are connected are stacked.
- the plurality of tooth plates of the first annular plate member and the second tooth plates of the second partial plate member are in phase with each other so that the plurality of teeth of the annular plate member are in the same phase.
- the non-circular ring components are arranged in a circle along the circumferential direction.
- stator core has a plurality of non-circular components arranged in a ring shape in the circumferential direction with respect to the circular component, it is possible to handle the manufactured stator as an integrated structure, which facilitates handling and assembling.
- the dimensional accuracy of the stator as the generator assembly is better than that of a stator structure in which the stator core is simply divided in the circumferential direction. Therefore, the number of assembling steps and the manufacturing cost can be reduced.
- the bearing device for a wheel with a generator of the present invention has a fixed wheel and a rotating wheel rotatably supported on the fixed wheel via rolling elements, and a vehicle wheel is mounted on a hub flange provided on the rotating wheel.
- the total length of the wheel bearing device with a generator can be shortened by mounting the generator capable of making the stator core a desired axial length on the wheel bearing.
- this bearing device for a wheel with a generator can be replaced with the existing bearing for a wheel without modifying the undercarriage frame component to the components around the wheel.
- FIG. 1 is a sectional view of a vehicle power unit according to an embodiment of the present invention. It is the II-II sectional view taken on the line of FIG.
- FIG. 3 is a perspective view of an electric motor of the vehicle power unit.
- FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. 2. It is a perspective view showing a stator core of the electric motor.
- FIG. 3 is a perspective view showing an annular plate member of the electric motor. It is a perspective view showing a partial plate-like object of the electric motor. It is a front view of the same plate body. It is the front view which changed a part of same partial plate-like object. It is a sectional view showing an example of rotor composition of T character.
- FIG. 2 is a block diagram showing a conceptual configuration of a vehicle system of a vehicle including any of the vehicle power units.
- FIG. 3 is a power supply system diagram showing an example of a vehicle equipped with the vehicle system. It is a figure explaining the notional structure of the system for vehicles of other vehicles provided with the power unit for vehicles. It is sectional drawing of the conventional inner rotor type motor. It is sectional drawing of the conventional inner rotor type motor.
- the vehicle power unit 1 includes a wheel bearing 2 and an electric motor 3 that is also a generator that also serves as an electric motor.
- the generator-equipped wheel bearing device includes the generator 3 that does not also serve as an electric motor and the wheel bearing 2.
- the wheel bearing 2 includes an outer ring 4 that is a fixed wheel, a double row rolling element 6, and an inner ring 5 that is a rotating wheel. Grease is filled in the bearing space between the outer ring 4 and the inner ring 5.
- a vehicle body mounting flange 4a is provided on the outer peripheral surface of the outer ring 4 on the inboard side so as to project radially outward.
- the vehicle body mounting flange 4a is fixed to the knuckle 8 which is a suspension frame component.
- the inner ring 5 has a hub ring 5a and a partial inner ring 5b fitted to the outer peripheral surface of the hub ring 5a on the inboard side.
- the hub wheel 5a has a hub flange 7 at a location that projects more toward the outboard side in the axial direction than the outer wheel 4.
- a brake rotor 12 and a wheel rim are attached to the side surface of the hub flange 7 on the outboard side by a hub bolt 13 in a state where they are axially overlapped with each other.
- a tire (not shown) is attached to the outer periphery of the rim.
- the outboard side the side closer to the outer side in the vehicle width direction of the vehicle when the vehicle power unit 1 is mounted on the vehicle
- the inboard side the side closer to the center in the vehicle width direction of the vehicle. Call it the board side.
- the brake 17 is a friction brake including a disc-shaped brake rotor 12 and a brake caliper 16 (FIG. 13).
- the brake rotor 12 has a flat plate portion 12a and an outer peripheral portion 12b.
- the flat plate portion 12 a is an annular flat plate member that overlaps the hub flange 7.
- the outer peripheral portion 12b includes a cylindrical portion 12ba extending cylindrically from the outer peripheral edge of the flat plate portion 12a toward the inboard side, and a flat plate portion 12bb extending outward from the inboard side end of the cylindrical portion 12ba toward the outer diameter side. Have and.
- the brake caliper 16 (FIG. 13) is attached to the knuckle 8 which is a suspension frame component of a vehicle, and has a friction pad (not shown) that sandwiches the flat plate portion 12bb.
- the brake caliper 16 (FIG. 13) may be either a hydraulic type or a mechanical type, and may be an electric motor type.
- the electric motor 3 of this example is a motor generator for traveling assistance that generates electric power by rotating the wheels and is capable of rotationally driving the wheels by supplying power from the outside.
- the electric motor 3 includes a stator 18 and a rotor 19 that is positioned to face the stator 18 in the radial direction.
- N the number of magnetic poles of the rotor 19
- N the number of grooves between the teeth Ts adjacent to each other in the circumferential direction of the stator 18 is equal to the number of grooves.
- 2N/3P is a fractional groove three-phase permanent magnet synchronous motor (fractional groove BLDC motor) which is not an integer.
- the stator coils 18b of each phase are wound around each tooth Ts in a concentrated winding.
- a single-layer winding structure in which the stator coil 18b is wound every other tooth Ts may be used.
- the electric motor 3 is an outer rotor type in which a rotor 19 is located radially outside the stator 18. Further, the electric motor 3 is of a direct drive type in which the rotor 19 is attached to the inner ring 5 which is the rotating wheel of the wheel bearing 2.
- the electric motor 3 is installed radially inward of the inner diameter surface 12c of the brake rotor 12, and is also installed in the axial range L1 between the hub flange 7 and the outboard side surface 8a of the knuckle 8.
- the electric motor 3 is, for example, a surface magnet type permanent magnet motor of an outer rotor type, that is, an SPM (Surface Permanent Magnet) synchronous motor (or labeled as SPMSM (Surface Permanent Magnet Synchronous Motor)).
- the electric motor 3 may be an IPM (Interior Permanent Magnet) synchronous motor (or an IPMSM (Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)).
- the electric motor 3 may be a switched reluctance motor.
- the rotor 19 includes a cylindrical rotating case 15 attached to the outer peripheral edge of the hub flange 7, and a plurality of permanent magnets 14 provided on the inner peripheral surface of the rotating case 15. Equipped with.
- the rotating case 15 is made of, for example, a soft magnetic material and has a cylindrical shape concentric with the inner ring 5.
- the rotating case 15 may be manufactured by cutting or casting as an integrated metal part, or after being manufactured by a plurality of divided structures, the divided structures are fixed by, for example, welding, bonding, or the like. Good.
- a plurality of recesses are formed on the inner peripheral surface of the rotating case 15 at regular intervals in the circumferential direction, and the permanent magnets 14 are fitted into the recesses and fixed by adhesion or the like.
- the stator 18 has the stator core 18a shown in FIG. 2 and a stator coil 18b wound around the stator core 18a.
- the stator core 18a includes an annular component 21 in which a plurality of annular plate members 20 (FIG. 5B) are laminated concentrically with the outer ring 4 (FIG. 1) and a partial plate member 22 (FIG. 5C). ) And a plurality of non-circular ring components 31 that are laminated.
- a plurality (12 in this example) of first teeth plate portions 20a that are provided radially and the base end portions of these first teeth plate portions 20a are connected. It has an annular plate portion 20b.
- the annular plate member 20 is made of, for example, an electromagnetic steel plate.
- two second teeth plate portions 22a adjacent to each other in the circumferential direction and the base end portions of these second teeth plate portions 22a, 22a are connected in an arc shape. It has a U-shape including the connecting plate portion 22b.
- the partial plate-shaped body 22 is made of, for example, an electromagnetic steel plate.
- the teeth Ts are configured by the plurality of first and second tooth plate portions 20a and 22a overlapping in the same phase.
- the first and second tooth plate portions 20a and 22a extend straight from the base end portion to the tip end portion.
- the tip portions of the first and second tooth plate portions 20a, 22a are straight without ribs.
- the winding on the stator core 18a becomes easy, and the assemblability is improved.
- the first tooth plate portions 20a of the annular plate body 20 and the second tooth plate portions 22a of the partial plate body 22 are in the same phase.
- a plurality (six in this example) of non-circular components 31 are arranged in an annular shape in the circumferential direction with respect to the circular component 21.
- the annular plate-shaped body 20 and the partial plate-shaped body 22 are punched by corresponding press dies (not shown), and are laminated by caulking or bonding in a progressive die (not shown).
- the manufactured stator can be handled as an integral structure, is easy to handle and assemble, and the dimensional accuracy of the stator as an electric motor assembly is better than that of a stator structure in which the stator core is simply divided in the circumferential direction. Good.
- the annular member 24 is fixed to the outer peripheral surface of the outer ring 4 on the outboard side, and the inner peripheral surface of the annular member 21 of the stator core 18a is fixed to the outer peripheral surface of the annular member 24. It is fixed.
- the fixing method between the stator core 18a and the annular member 24 may be caulking, bonding, welding, or the like.
- the annular member 24, which is a stator fixing component, is made of a magnetic material. Therefore, the magnetic flux of the stator 18 passes through the inside of the annular member 24, and the output of the electric motor 3 is improved.
- the annular member 24 may be made of an insulating material. In this case, the insulation between the annular member 24 and the peripheral components is ensured, and for example, it is possible to prevent the short-circuit current when the coil is short-circuited from being conducted to the peripheral components.
- the non-ring parts 31, 31 adjacent to each other in the circumferential direction are arranged so that a wiring gap ⁇ 1 is formed.
- the stator coil 18b of each UVW phase is provided for each tooth Ts in which the first and second tooth plate portions 20a, 22a are laminated via an insulating material such as a bobbin (not shown).
- the stator coil 18b can be easily connected on the inner diameter side of the stator by passing the stator coil 18b through the gap ⁇ 1 that is wound and the ring is divided into the inner diameter side. Further, it becomes easy to form a space on the inner diameter side of the stator core 18a and form a coil connection area within the width dimension of the electric motor 3.
- a bus bar 25 is connected to the connecting portion of the stator coil 18b. Further, a three-core motor wire is connected to the bus bar 25.
- the bus bar 25, which is a connection component, is provided within the axial width of the stator core 18a and on the inner diameter side of the stator core 18a on the inboard side of the annular member 24.
- the bus bar 25 of this example includes three bus bars of three phases (U phase, V phase, W phase) and one bus bar of a neutral point, and a coil end portion is provided on a circumference or an end portion of each bus bar 25. 18ba is fixed by welding, caulking, screwing or the like.
- a total of four bus bars 25 are arranged on the inner diameter side of the stator core 18a at predetermined intervals.
- Each bus bar 25 is fixed to the annular member 24 via, for example, a pin (not shown) made of an insulating material or an insulating-treated member.
- the vehicle power unit 1 is provided with a rotation detector 27.
- the rotation detector 27 detects the rotation angle or the rotation speed of the inner ring 5 with respect to the outer ring 4 in order to control the rotation of the electric motor 3 for traveling assistance.
- the rotation detector 27 has a detected part 27a attached to the detected part holding member and the like, and a sensor part 27b for detecting the detected part 27a.
- the sensor portion 27b is fixed to the inner peripheral surface of the outer ring 4 on the inboard side via a sensor fixing member 28.
- a resolver for example, is applied as the rotation detector 27. It should be noted that the rotation detector 27 is not limited to a resolver, and may be, for example, an encoder, a pulser ring, a hall sensor, or the like, and may be mounted in one or more or in combination.
- a cylindrical cover 29 that covers the inboard side end of the outer ring 4 is attached to the inboard side end.
- the motor wire of the electric motor 3 is supported on the cover 29 via, for example, a panel mount type power line connector (not shown).
- a sensor connector (not shown) is also supported by the cover 29, and a wire (not shown) extending from the sensor portion 27b is supported by the sensor connector.
- stator core 18a since the plurality of non-annular components 31 are arranged in a ring shape in the circumferential direction with respect to the circular component 21, the manufactured stator 18 can be handled as an integrated structure, and handling and It is easy to assemble, and the dimensional accuracy of the stator 18 as the motor assembly is better than that of a stator structure in which the stator core is simply divided in the circumferential direction. Therefore, the number of assembling steps and the manufacturing cost can be reduced.
- the non-circular ring components 31, 31 that are adjacent to each other in the circumferential direction are arranged so as to have a gap ⁇ 1 for wiring, the gap ⁇ 1 between the non-circular ring components 31 that are circumferentially adjacent to each other.
- the stator coil 18b Through the stator coil 18b, the coil connection on the inner diameter side of the stator core 18a is facilitated.
- the coil end can be taken out only from the axial end of the stator core, but according to the stator core 18a of the present configuration, the non-ring part 31 and the non-ring part 31 which are circumferentially adjacent to each other are provided.
- the coil end portion 18ba can be taken out from the axially intermediate portion of the stator core 18a.
- the degree of freedom in arranging the stator coil 18b is improved.
- the coil needs to pass through the end of the electric motor and be routed inside the electric motor, the bending of the coil increases, insulation failure easily occurs, Manufacturing becomes difficult.
- the total length of the vehicular power device 1 is shortened by mounting the electric motor 3 capable of setting the stator core 18a in a desired axial length on the wheel bearing 2. Become. As a result, the vehicle power unit 1 can be replaced with the existing wheel bearing without modifying the knuckle 8 around the components around the wheel.
- stator core structure in which a plurality of non-annular parts 31 are annularly arranged side by side with respect to the annular part 21 As a result, it is possible to obtain the characteristics of low cogging torque and low torque ripple that are comparable to those obtained by integrally manufacturing the stator core.
- the rotor 19 of the electric motor 3 is located outside the stator 18 in the radial direction, the area where the rotor 19 and the stator 18 face each other can be increased more than that of the inner rotor type electric motor of the same size. This makes it possible to maximize the output torque within the limited space.
- each of the second and first tooth plate portions 22a, 20a is provided with ribs Rb protruding in a circular arc shape from both ends in the circumferential direction. It may be.
- the winding structure of FIG. 7 has a single-layer winding structure in which the stator coil 18b is wound every other tooth Ts. Since the ribs Rb are provided on the second and first teeth plate portions 22a and 20a (FIG. 5B), the area facing the permanent magnet 14 is increased, the output of the electric motor 3 is improved, and the cogging torque is increased. Can be reduced. Further, the ribs Rb are provided at the tip end portions of the second and first tooth plate portions 22a and 20a (FIG. 5B), so that the stator coil 18b is less likely to come off.
- the first teeth plate portions 20a of the annular plate body 20 and the second teeth plate portions 22a of the partial plate body 22 are in the same phase
- a plurality (six in this example) of non-annular parts 31 are annularly arranged in a line in a circumferentially equidistant manner between a pair of annular parts 21 and 21 arranged at intervals in the axial direction. May be.
- the through hole (gap) 32 can be provided at the central portion in the axial direction of the stator.
- the stator coil 18b can be passed through the through hole 32 (FIG. 8) to the inner diameter side of the stator core 18a to facilitate the connection of the stator coil 18b on the inner diameter side of the stator.
- stator core 18a Since the stator coil 18b can be passed from the through hole 32 (FIG. 8) to the inner diameter side of the stator core 18a, the stator core 18a is provided with two annular members 24, 24 arranged at a predetermined interval in the axial direction.
- the stator coil 18b is fixed to the outer ring 4 and the wire connection portion of the stator coil 18b is installed between the two annular members 24, 24. With this structure, the rigidity for supporting the stator 18 is increased, and the vibration and sound generated when the electric motor 3 is driven is less likely to occur.
- the partial plate-shaped body 22 is not limited to the U-shape.
- the partial plate-shaped body 22 has a shape including a connecting plate portion 22b in which the base end portions of four second tooth plate portions 22a adjacent in the circumferential direction are connected in an arc shape. It may be.
- the first tooth plate portions 20a of the annular plate member 20 (FIG. 12B) and the second tooth plate portions 22a of the partial plate member 22 are the same.
- a plurality of (three in this example) non-annular components 31 are arranged in a circle in the circumferential direction so as to be in phase with each other in the circumferential direction. According to this configuration, compared with the shape of FIG. 5, the length of the connecting plate portion 22b is longer, so that the flow of magnetic flux is optimized and the output of the electric motor is improved.
- FIG. 13 is a block diagram showing a conceptual configuration of a vehicle system using any of the vehicle power units 1.
- the vehicle power unit 1 is mounted on the driven wheels 10B in the vehicle 30 having the driven wheels 10B that are mechanically uncoupled from the main drive source.
- the wheel bearing 2 (FIG. 1) in the vehicle power unit 1 is a bearing that supports the driven wheel 10B.
- the main drive source 35 is an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine, a motor generator (electric motor), or a hybrid drive source that is a combination of both.
- the "motor generator” is referred to as an electric motor capable of generating power by imparting rotation.
- the vehicle 30 is a front-wheel drive vehicle in which the front wheels are the drive wheels 10A and the rear wheels are the driven wheels 10B, and the main drive source 35 has an internal combustion engine 35a and a drive-wheel-side motor generator 35b. It is a hybrid car (hereinafter sometimes referred to as "HEV").
- HEV hybrid car
- a mild hybrid is a type in which the main drive source is an internal combustion engine, and a motor mainly assists running when starting or accelerating. In (electric vehicle) mode, it can be distinguished from the strong hybrid because it can not run for a long time even if it can run normally.
- the internal combustion engine 35a in the example of the drawing is connected to the drive shaft of the drive wheel 10A via a clutch 36 and a speed reducer 37, and the drive wheel side motor generator 35b is connected to the speed reducer 37.
- This vehicle system includes an electric motor 3, which is a motor generator for running assistance, that rotationally drives the driven wheels 10B, an individual control unit 39 that controls the electric motor 3, and an individual control unit that is provided in the host ECU 40. 39, and an individual motor/generator command means 45 for outputting a command to control driving and regeneration.
- the electric motor 3 is connected to the power storage means.
- a battery storage battery
- a capacitor a capacitor, or the like can be used as the power storage unit, and its type and mounting position on the vehicle 30 are not limited.
- the power storage means is the medium voltage battery 49 of the low voltage battery 50 and the medium voltage battery 49 mounted on the vehicle 30.
- the electric motor 3 for the driven wheel is a direct drive motor that does not use a transmission.
- the electric motor 3 acts as an electric motor by supplying electric power, and also acts as a generator that converts the kinetic energy of the vehicle 30 into electric power.
- the rotor 19 (FIG. 1) is attached to the inner ring 5 (FIG. 1) that is a hub wheel, when a current is applied to the electric motor 3, the inner ring 5 (FIG. 1) is rotationally driven, and conversely, power regeneration Regenerative power is sometimes obtained by loading an induced voltage.
- the host ECU 40 is a unit that performs integrated control of the vehicle 30, and includes a torque command generation unit 43.
- the torque command generating means 43 generates a torque command in accordance with signals of operation amounts input from an accelerator operating means 56 such as an accelerator pedal and a brake operating means 57 such as a brake pedal.
- the vehicle 30 includes an internal combustion engine 35a as a main drive source 35 and a motor generator 35b on the drive wheel side, and two electric motors 3 that drive two driven wheels 10B and 10B, respectively.
- the torque command distribution means 44 for distributing the above-mentioned drive sources 35a, 35b, 3, 3 according to the rules set therein is provided in the host ECU 40.
- the torque command for the internal combustion engine 35a is transmitted to the internal combustion engine control means 47 and is used by the internal combustion engine control means 47 for valve opening control and the like.
- the torque command for the drive wheel side generator/motor 35b is transmitted to the drive wheel side motor/generator control means 48 and executed.
- the torque command to the electric motors 3, 3 on the driven wheel side is transmitted to the individual control means 39, 39.
- a portion of the torque command distribution means 44 that outputs to the individual control means 39, 39 is referred to as an individual motor generator command means 45.
- the individual motor generator commanding means 45 also has a function of giving a torque command to the individual control means 39, which is a command of a braking force for the motor 3 to share braking by regenerative braking, in response to a signal of the operation amount of the brake operating means 57.
- the individual control means 39 is an inverter device, and includes an inverter 41 that converts the DC power of the medium voltage battery 49 into a three-phase AC voltage, and a control unit 42 that controls the output of the inverter 41 by PWM control or the like according to the torque command or the like.
- the inverter 41 includes a bridge circuit (not shown) including semiconductor switching elements and the like, and a charging circuit (not shown) for charging the medium voltage battery 49 with the regenerative electric power of the electric motor 3.
- the individual control means 39 is provided separately for the two electric motors 3 and 3, but may be housed in one housing and the control unit 42 may be shared by both the individual control means 39, 39. ..
- FIG. 14 is a power supply system diagram showing an example of a vehicle equipped with the vehicle system shown in FIG.
- a low-voltage battery 50 and a medium-voltage battery 49 are provided as batteries, and the both batteries 49, 50 are connected via a DC/DC converter 51.
- the motor generator 35b on the drive wheel side of FIG. 13 is connected to the medium power system in parallel with the motor 3 on the driven wheel side.
- a low voltage load 52 is connected to the low voltage system, and a medium voltage load 53 is connected to the medium voltage system.
- the low-voltage battery 50 is a battery generally used in various automobiles as a power source for a control system, and is set to 12V or 24V, for example.
- As the low-voltage load 52 there are basic parts such as a starter motor of the internal combustion engine 35a, lights, the host ECU 40 and other ECUs (not shown).
- the low voltage battery 50 may be referred to as an auxiliary battery for electrical accessories, and the medium voltage battery 49 may be referred to as an auxiliary battery for an electric system.
- the medium-voltage battery 49 has a higher voltage than the low-voltage battery 50, is lower than the high-voltage battery (100 V or more, for example, about 200 to 400 V) used in a strong hybrid vehicle, etc., and is not affected by electric shock during work.
- a 48V battery which has a voltage that does not cause a problem and is used for a mild hybrid in recent years, is preferable.
- the medium voltage battery 49 such as a 48V battery can be relatively easily installed in a vehicle equipped with a conventional internal combustion engine, and can reduce fuel consumption by power assist and regeneration by electric power as a mild hybrid.
- the medium voltage load 53 of the 48V system is the accessory part, and includes a power assist motor that is the electric motor 3 on the drive wheel side, an electric pump, an electric power steering, a supercharger, an air compressor, and the like.
- a power assist motor that is the electric motor 3 on the drive wheel side, an electric pump, an electric power steering, a supercharger, an air compressor, and the like.
- This vehicle system is suitable for accessory parts of such mild hybrid vehicles and is applied as power assist and power regeneration parts.
- CMG crankshaft Motor driven Generator; crankshaft motor driven generator
- GMG Gatebox Motor driven Generator; gearbox motor driven generator
- belt driven starter motor neither is shown
- both of them are power assisted or regenerated to the internal combustion engine or the power plant, and thus are affected by the efficiency of the transmission device and the speed reducer.
- the vehicle system of this embodiment is mounted on the driven wheels 10B, it is separated from the main drive sources such as the internal combustion engine 35a and the electric motor (not shown), and during power regeneration. Can directly use the kinetic energy of the car body. Further, when a CMG, GMG, a belt drive type starter motor, etc. are mounted, it is necessary to consider them from the design stage of the vehicle 30 and it is difficult to retrofit them, but this vehicle system that fits within the driven wheels 10B is required.
- the electric motor 3 can be installed in a completed vehicle with the same man-hours as parts replacement, and a 48V system can be configured even in a completed vehicle having only the internal combustion engine 35a.
- a vehicle equipped with the vehicle system of this embodiment may be equipped with another auxiliary drive motor generator 35b as in the example of FIG. In that case, the amount of power assist and the amount of regenerative electric power for the vehicle 30 can be increased, which further contributes to reduction of fuel consumption.
- FIG. 15 shows an example in which the vehicle power unit 1 according to any one of the above-described embodiments is applied to the drive wheels 10A that are the front wheels and the driven wheels 10B that are the rear wheels.
- the drive wheel 10A is driven by a main drive source 35 composed of an internal combustion engine via a clutch 36 and a speed reducer 37.
- a vehicle power unit 1 is installed for supporting and assisting each drive wheel 10A and driven wheel 10B. In this way, the vehicle power unit 1 can be applied not only to the driven wheels 10B but also to the drive wheels 10A.
- the vehicle system shown in FIG. 13 has a function of generating power, but may be a system that does not rotate and drive by power supply.
- This vehicle system is equipped with a generator-equipped wheel bearing device including a generator 3 that does not serve as a motor instead of the electric motor 3 and a wheel bearing 2.
- This generator-equipped wheel bearing device has the same configuration as the vehicle power plant of any of the embodiments except for the electric motor.
- the braking force can be generated by storing the regenerative power generated by the generator 3 in the medium voltage battery 49. Braking performance can also be improved by using or selectively using the mechanical brake operating means 57.
- the individual control means 39 can be configured as an AC/DC converter device (not shown) instead of an inverter device.
- the AC/DC converter device has a function of charging the regenerative power of the generator 3 into the medium voltage battery 49 by converting a three-phase AC voltage into a DC voltage, and a control method is easy as compared with an inverter, Miniaturization is possible.
- a vehicle power unit and a bearing for a wheel with a generator include, as a rotating wheel, a hub wheel in which one partial inner ring is fitted, and an outer ring that is a fixed wheel, and a fitted body of the hub wheel and the partial inner ring.
- the present invention is not limited to this.
- the structure that combines the hub that has the hub flange and the member that has the raceway surface of the rolling element is the rotating wheel in the claims.
- it may be a first generation structure that mainly includes an outer ring that is a fixed ring and an inner ring that is fitted to the outer peripheral surface of a hub having a hub flange.
- It may be a second generation structure of an inner ring rotating type including an outer ring that is a fixed ring and an inner ring that is fitted to the outer peripheral surface of a hub having a hub flange.
- the combination of the hub and the inner ring corresponds to the "rotating ring" in the claims.
- It may be a second generation structure of an outer ring rotating type including an outer ring which is a rotating wheel having a hub flange and an inner ring which is a fixed ring.
- the electric motor can also be applied to home electric motors, industrial motors, etc.
- the generator can be applied to a wind power generator or a hydro power generator.
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Abstract
ステータを所望の軸方向長さとしつつ出力の低減を抑えることが可能で、また組立工数および製作コストの低減を図ることができる電動機およびこの電動機を備えた車両用動力装置、発電機およびこの発電機を備えた発電機付車輪用軸受を提供する。ステータコア(18a)は、放射状の複数の第1のティース板部(20a)および第1のティース板部(20a)の基端部分が繋がる円環板部(20b)を有する円環板状体(20)が複数枚積層された円環部品(21)と、円周方向に隣合う二つの第2のティース板部(22a),(22a)および第2のティース板部(22a),(22a)の基端部分が連結された連結板部(22b)を含む部分板状体(22)が複数枚積層された複数の非円環部品(31)とを備える。第1の各ティース板部(20a)と、第2の各ティース板部(22a)とが同位相となるように、円環部品(21)に対し、複数の非円環部品(31)が円周方向に並んで環状に配置された。
Description
本出願は、2019年2月8日出願の特願2019-021446の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
この発明は、自動車等に設置される電動機およびこの電動機を備えた車両用動力装置、発電機およびこの発電機を備えた発電機付車輪用軸受に関する。
自動車の電動化に伴い、需要が増加している車載用モータに関して、モータ巻線コイルの結線の容易化、省スペース化、低コスト化に対する工夫が多くなされている。例えば、特許文献1、特許文献2では、バスバーをモータステータの端面に設置することで、コイル結線の容易化および省スペース化を図っている。
しかしながら、車輪内部にモータを組み込むインホイールモータ、特に特許文献3のように、車輪周りの構成部品の改造なしで、現行の車輪用軸受と置き換えてホイール内に収納可能な発電機能付き走行用モータを搭載した車両用動力装置では、モータの収納に充てられる空間が小さいため、モータの軸方向長さに制約があり、このバスバー構造でもモータの収納が困難であった。
一般的なラジアル構造の三相永久磁石同期モータ(以下「BLDCモータ」と称す)はステータ構造として、環状の部材にティースが等配された構造を持つ。ティースにコイルが巻かれ、コイルは三相の動力線をモータの軸方向端部でバスバーにより結線して構成されている(例えば、特許文献4,5)。また、BLDCモータにおいて、回転子の磁極の数をN、ステータにおけるティース間の溝の数をPとした場合、2N/3Pが整数でないモータの分数溝モータがある(特許文献6)。
発電機能付き走行補助用モータを搭載した車両用動力装置は、ホイール内に収納可能で、車輪周りの構成部品もそのまま利用できる利点があるが、モータの寸法が制限されるため、モータ出力が大きくできず、駆動力の援助とブレーキ動作時の電力回収が効率良く行えない。モータ出力を大きくするためには、モータステータコアの車輪軸方向長さを延長し、モータ磁極面積を大きくすることが必要であるが、限られた空間内にモータステータ(モータステータコアとコイルエンド)を収納することが困難となる。
ラジアル構造のBLDCモータはステータに巻線が巻かれる構造上、ステータの軸方向端部にコイルの折り返しが重なる部分が構成され、これをコイルエンドと称す。さらにコイルを結線するために、モータ軸方向にコイル結線部を構成する。これらのコイルによる構成領域によって、モータの軸方向寸法は、モータトルクを発生しているロータコアとステータコアの対向部分以外に、軸方向の寸法を必要とする。モータ巻線コイルのコイルエンドの結線にバスバーを採用してコイル結線部の寸法を小さくする方法があるが、従来のコイルエンド端面にバスバーを設置する方法でモータステータの全長、つまりモータステータの車輪軸方向長さを短くするには限界がある。
モータコアの軸方向寸法(モータ対向寸法)はモータ出力に比例の関係があり、大きな出力を得る方法として、モータコアの軸方向寸法を大きくすることで達成される。図16A、図16Bに示す従来例のように、ラジアルモータの軸方向寸法は、モータコア寸法(1)とコイルエンド寸法(2)およびコイル結線部寸法(3)の和により決定される。モータを組込む軸方向寸法が決められている場合、コイル結線部を設置する場所を軸方向としてしまうと、モータコア幅を減少しなければならず、モータ出力が減少する。
一般的なモータにおけるステータは軸方向に一様な環状の構造体である。各ステータのコイルの巻き始めと巻き終わりをモータ軸方向の途中で取り出すことができず、ステータコアの軸方向端に位置する。このため、従来のモータにおけるコイル結線部はモータの軸方向端部に構成することが一般的な構成である。
そこで、本件出願人は、ステータの軸方向長さを長くすることなく出力を大きくすることができる電動機として、ステータコアを円周方向に分割構造としたうえでステータコアの軸方向幅内にステータコイルの結線部を備えた技術を提案している(特開2019-205241)。しかし、この技術は、ステータのブリッジ部とティース部を分離し円環部をもたないため、ブリッジ部の加工精度または組み付け精度により、ティースの位置を均等に配置することができない可能性がある。分数溝モータはトルクを全周で分散して発生させ低コギングトルクおよび低トルクリップルとなっているものの、ティースの組み付け位置ずれは、過大なコギングトルクまたはトルクリップルの発生につながる。また組立工数およびステータ固定部材の製作コストが高くなる。
この発明の目的は、ステータを所望の軸方向長さとしつつ出力の低減を抑えることが可能で、また組立工数および製作コストの低減を図ることができる電動機およびこの電動機を備えた車両用動力装置、発電機およびこの発電機を備えた発電機付車輪用軸受を提供することである。
この発明の電動機は、ステータコアおよびこのステータコアに巻回されたステータコイルを有するステータと、このステータに対し半径方向に対向して位置するロータとを備えた電動機であって、
前記ステータコアは、
放射状に設けられる複数の第1のティース板部およびこれら第1のティース板部の基端部分が繋がる円環板部を有する円環板状体が複数枚積層された円環部品と、
円周方向に隣り合う少なくとも二つの第2のティース板部およびこれら第2のティース板部の基端部分が連結された連結板部を含む部分板状体が複数枚積層された複数の非円環部品と、を備え、
前記円環板状体の前記第1の各ティース板部と、前記部分板状体の前記第2の各ティース板部とが同位相となるように、前記円環部品に対し、前記複数の非円環部品が円周方向に並んで環状に配置されたものである。
前記ステータコアは、
放射状に設けられる複数の第1のティース板部およびこれら第1のティース板部の基端部分が繋がる円環板部を有する円環板状体が複数枚積層された円環部品と、
円周方向に隣り合う少なくとも二つの第2のティース板部およびこれら第2のティース板部の基端部分が連結された連結板部を含む部分板状体が複数枚積層された複数の非円環部品と、を備え、
前記円環板状体の前記第1の各ティース板部と、前記部分板状体の前記第2の各ティース板部とが同位相となるように、前記円環部品に対し、前記複数の非円環部品が円周方向に並んで環状に配置されたものである。
この構成によると、円環部品に対し、複数の非円環部品が円周方向に並んで環状に配置されたため、ステータコアの内径側または外径側に空間を形成し、ステータコアの軸方向幅内にステータコイルの結線領域を設けることが容易となる。よって、ステータコアを所望の軸方向長さとしつつ電動機出力の低減を抑えることができる。またステータコアは、円環部品に対し、複数の非円環部品が円周方向に並んで環状に配置されたため、製造後のステータを一体の構造物として取り扱うことができ、取り回しおよび組み付け性がよく、ステータコアを円周方向に単に分割構造としたステータ構造よりも、電動機アッシ(またはアセンブリ)としてのステータの寸法精度がよい。したがって、組立工数および製作コストの低減を図ることができる。
いずれかの周方向に隣り合う非円環部品は、互いの間に配線用の隙間が生じるように並べられたものであってもよい。この場合、円周方向に隣り合う非円環部品と非円環部品との間の隙間からステータコイルを通すことにより、ステータコアの内径側でのコイル結線を容易にする。
この発明の車両用動力装置は、固定輪およびこの固定輪に転動体を介して回転自在に支持された回転輪を有し、この回転輪に設けられたハブフランジに車両の車輪が取付けられる車輪用軸受と、この車輪用軸受に取付けられた前記いずれかに記載の発明の電動機と、を備え、前記固定輪に前記ステータが取付けられ、前記回転輪に前記ロータが取付けられたものである。
この構成によると、ステータコアを所望の軸方向長さにすることができる電動機を車輪用軸受に取付けることで、車両用動力装置の全長が短くなる。これにより、この車両用動力装置を、足回りフレーム部品に車輪周りの構成部品の改造なしで、現行の車輪用軸受と置き換えることが可能となる。
前記電動機は、同位相に重なる複数のティース板部によりティースが構成され、前記電動機は、前記ロータの磁極の数をNとし、前記ステータにおける円周方向に隣り合うティース間の溝の数をPとしたとき、2N/3Pが整数でない三相永久磁石同期モータであってもよい。上記P,Nは、それぞれ任意の自然数である。この場合、2N/3Pが整数でないいわゆる分数溝の三相永久磁石同期モータを採用したため、コギングトルクの低減を図り、トルク密度の向上を図ることができる。トルク密度の向上を図れるためモータ出力を大きくすることが可能となる。P,Nの比は、例えばP:N=4:5である。
前記電動機は、前記ロータが前記ステータの半径方向外方に位置するアウターロータ型であり、前記ステータコアの半径方向内方に前記ステータコイルの結線部が配置されたものであってもよい。この場合、放射状に延びるティース先端面の径は、同一サイズのインナーロータ型の電動機よりもアウターロータ側の電動機の方が大きいため、同一サイズのインナーロータ型の電動機よりもロータとステータとが対向する面積を増やすことができる。これにより、限られた空間内で出力トルクを最大化することが可能となる。
軸方向に間隔を隔てて配置された二つの前記円環部品の間に、前記非円環部品が挟まれて配置されてもよい。この場合、ステータ軸方向中央部に貫通孔を設けることができるため、前記貫通孔からステータコイルを通し、このステータコイルの結線を容易にし得る。
前記第1,第2の各ティース板部は、基端部分から先端部分にストレート形状に延びるか、または先端部分から円周方向両側に円弧状に突出するリブが設けられていてもよい。第1,第2の各ティース板部が基端部分から先端部分にストレート形状に延びる場合、ステータコアへの巻線が容易となり、組立性が向上する。第1,第2の各ティース板部に先端部分から円周方向両側に円弧状に突出するリブが設けられている場合、磁束の流れが最適化され、電動機の出力向上を図れ、且つコギングトルクを低減し得る。また第1,第2の各ティース板部の先端部分にリブがあることで、ステータコイルが抜けにくい構造となる。
この発明の発電機は、ステータコアおよびこのステータコアに巻回されたステータコイルを有するステータと、このステータに対し半径方向に対向して位置するロータとを備えた発電機であって、
前記ステータコアは、
放射状に設けられる複数の第1のティース板部およびこれら第1のティース板部の基端部分が繋がる円環板部を有する円環板状体が複数枚積層された円環部品と、
円周方向に隣り合う少なくとも二つの第2のティース板部およびこれら第2のティース板部の基端部分が連結された連結板部を含む部分板状体が複数枚積層された複数の非円環部品と、を備え、
前記円環板状体の前記第1の各ティース板部と、前記部分板状体の前記第2の各ティース板部とが同位相となるように、前記円環部品に対し、前記複数の非円環部品が円周方向に並んで環状に配置されたものである。
前記ステータコアは、
放射状に設けられる複数の第1のティース板部およびこれら第1のティース板部の基端部分が繋がる円環板部を有する円環板状体が複数枚積層された円環部品と、
円周方向に隣り合う少なくとも二つの第2のティース板部およびこれら第2のティース板部の基端部分が連結された連結板部を含む部分板状体が複数枚積層された複数の非円環部品と、を備え、
前記円環板状体の前記第1の各ティース板部と、前記部分板状体の前記第2の各ティース板部とが同位相となるように、前記円環部品に対し、前記複数の非円環部品が円周方向に並んで環状に配置されたものである。
この構成によると、円環部品に対し、複数の非円環部品が円周方向に並んで環状に配置されたため、ステータコアの内径側または外径側に空間を形成し、ステータコアの軸方向幅内にステータコイルの結線領域を構成することが容易となる。よって、ステータコアを所望の軸方向長さとしつつ発電機出力の低減を抑えることができる。またステータコアは、円環部品に対し、複数の非円環部品が円周方向に並んで環状に配置されたため、製造後のステータを一体の構造物として取り扱うことができ、取り回しおよび組み付け性がよく、ステータコアを円周方向に単に分割構造としたステータ構造よりも、発電機アッシとしてのステータの寸法精度がよい。したがって、組立工数および製作コストの低減を図ることができる。
この発明の発電機付き車輪用軸受装置は、固定輪およびこの固定輪に転動体を介して回転自在に支持された回転輪を有し、この回転輪に設けられたハブフランジに車両の車輪が取付けられる車輪用軸受と、この車輪用軸受に取付けられた前記記載の発明の発電機と、を備え、前記固定輪に前記ステータが取付けられ、前記回転輪に前記ロータが取付けられたものである。
この構成によると、ステータコアを所望の軸方向長さにすることができる発電機を車輪用軸受に取付けることで、発電機付き車輪用軸受装置の全長が短くなる。これにより、この発電機付き車輪用軸受装置を、足回りフレーム部品に車輪周りの構成部品の改造なしで、現行の車輪用軸受と置き換えることが可能となる。
請求の範囲および/または明細書および/または図面に開示された少なくとも2つの構成のどのような組合せも、この発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の2つ以上のどのような組合せも、この発明に含まれる。
この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
[基本実施形態]
この発明の一実施形態に係る車両用動力装置を図1ないし図6と共に説明する。図1に示すように、この車両用動力装置1は、車輪用軸受2と、電動機を兼用する発電機である電動機3とを備える。電動機を兼用しない発電機である場合、この電動機を兼用しない発電機3と、車輪用軸受2とを備える発電機付き車輪用軸受装置となる。
この発明の一実施形態に係る車両用動力装置を図1ないし図6と共に説明する。図1に示すように、この車両用動力装置1は、車輪用軸受2と、電動機を兼用する発電機である電動機3とを備える。電動機を兼用しない発電機である場合、この電動機を兼用しない発電機3と、車輪用軸受2とを備える発電機付き車輪用軸受装置となる。
<車輪用軸受2について>
車輪用軸受2は、固定輪である外輪4と、複列の転動体6と、回転輪である内輪5とを有する。外輪4と内輪5との間の軸受空間には、グリースが封入されている。外輪4のインボード側の外周面には、半径方向外方に突出する車体取付フランジ4aが設けられている。足回りフレーム部品であるナックル8に、車体取付フランジ4aが固定される。内輪5は、ハブ輪5aと、このハブ輪5aのインボード側の外周面に嵌合された部分内輪5bとを有する。ハブ輪5aは、外輪4よりも軸方向のアウトボード側に突出した箇所にハブフランジ7を有する。
車輪用軸受2は、固定輪である外輪4と、複列の転動体6と、回転輪である内輪5とを有する。外輪4と内輪5との間の軸受空間には、グリースが封入されている。外輪4のインボード側の外周面には、半径方向外方に突出する車体取付フランジ4aが設けられている。足回りフレーム部品であるナックル8に、車体取付フランジ4aが固定される。内輪5は、ハブ輪5aと、このハブ輪5aのインボード側の外周面に嵌合された部分内輪5bとを有する。ハブ輪5aは、外輪4よりも軸方向のアウトボード側に突出した箇所にハブフランジ7を有する。
ハブフランジ7のアウトボード側の側面には、ブレーキロータ12と図示外の車輪のリムとが軸方向に重なった状態で、ハブボルト13により取付けられている。前記リムの外周に図示外のタイヤが取付けられている。なおこの明細書において、車両用動力装置1が車両に搭載された状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の車幅方向の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
<ブレーキ17について>
ブレーキ17は、ディスク状のブレーキロータ12と、ブレーキキャリパ16(図13)とを備える摩擦ブレーキである。ブレーキロータ12は、平板状部12aと、外周部12bとを有する。平板状部12aは、ハブフランジ7に重なる環状で且つ平板状の部材である。外周部12bは、平板状部12aの外周縁部からインボード側に円筒状に延びる円筒状部12baと、この円筒状部12baのインボード側端から外径側に平板状に延びる平板部12bbとを有する。
ブレーキ17は、ディスク状のブレーキロータ12と、ブレーキキャリパ16(図13)とを備える摩擦ブレーキである。ブレーキロータ12は、平板状部12aと、外周部12bとを有する。平板状部12aは、ハブフランジ7に重なる環状で且つ平板状の部材である。外周部12bは、平板状部12aの外周縁部からインボード側に円筒状に延びる円筒状部12baと、この円筒状部12baのインボード側端から外径側に平板状に延びる平板部12bbとを有する。
前記ブレーキキャリパ16(図13)は、車両における足回りフレーム部品であるナックル8に取付けられ、前記平板部12bbを挟み付ける摩擦パッド(図示せず)を有する。前記ブレーキキャリパ16(図13)は、油圧式および機械式のいずれであってもよく、また電動モータ式であってもよい。
<電動機3について>
この例の電動機3は、車輪の回転によって発電を行い、外部から給電されることによって車輪を回転駆動可能な走行補助用の電動発電機である。電動機3は、ステータ18と、このステータ18に対し半径方向に対向して位置するロータ19とを有する。図2および図3に示すように、この電動機3は、ロータ19の磁極の数をN(この例ではN=5)とし、ステータ18における円周方向に隣り合うティースTs間の溝の数をP(この例ではP=4)としたとき、2N/3Pが整数でない分数溝三相永久磁石同期モータ(分数溝BLDCモータ)である。
この例の電動機3は、車輪の回転によって発電を行い、外部から給電されることによって車輪を回転駆動可能な走行補助用の電動発電機である。電動機3は、ステータ18と、このステータ18に対し半径方向に対向して位置するロータ19とを有する。図2および図3に示すように、この電動機3は、ロータ19の磁極の数をN(この例ではN=5)とし、ステータ18における円周方向に隣り合うティースTs間の溝の数をP(この例ではP=4)としたとき、2N/3Pが整数でない分数溝三相永久磁石同期モータ(分数溝BLDCモータ)である。
この分数溝BLDCモータである電動機3の巻線構造では、各ティースTsに各相のステータコイル18bが集中巻で巻かれている。なお、一つのティースTsおきにステータコイル18bが巻かれた単層巻の巻線構造(後述の図7)であってもよい。図1に示すように、この電動機3は、ロータ19がステータ18の半径方向外方に位置するアウターロータ型である。また、電動機3は、ロータ19が車輪用軸受2の回転輪である内輪5に取付けられたダイレクトドライブ形式である。
この電動機3は、ブレーキロータ12の内径面12cよりも半径方向内方に設置され、且つ、ハブフランジ7と、ナックル8のアウトボード側面8aとの間の軸方向範囲L1に設置されている。電動機3は、アウターロータ型の例えば表面磁石型永久磁石モータ、すなわちSPM(Surface Permanent Magnet)同期モータ(もしくはSPMSM(Surface Permanent Magnet Synchronous Motor)と標記)である。電動機3は、IPM(Interior Permanent Magnet)同期モータ(もしくはIPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)と標記)でもよい。その他電動機3は、スイッチトリラクタンスモータ(Switched reluctance motor)であってもよい。
図1および図2に示すように、ロータ19は、ハブフランジ7の外周縁部に取付けられた円筒形状の回転ケース15と、この回転ケース15の内周面に設けられる複数の永久磁石14とを備える。回転ケース15は、例えば、軟磁性材料から成り、内輪5と同心の円筒形状である。回転ケース15は、一体の金属部品で切削または鋳造等を用いて製作してもよく、もしくは、複数の分割構造体で製作後、これら分割構造体を、例えば、溶接、接着等で固定してもよい。回転ケース15の内周面に円周方向一定間隔おきに複数の凹み部が形成され、各凹み部に永久磁石14が嵌り込んで接着等により固定されている。
<円環部品および非円環部品>
ステータ18は、図2のステータコア18aと、このステータコア18aに巻回されたステータコイル18bとを有する。図5Aに示すように、ステータコア18aは、円環板状体20(図5B)が外輪4(図1)と同心に複数枚積層された円環部品21と、部分板状体22(図5C)が複数枚積層された複数の非円環部品31とを備える。
ステータ18は、図2のステータコア18aと、このステータコア18aに巻回されたステータコイル18bとを有する。図5Aに示すように、ステータコア18aは、円環板状体20(図5B)が外輪4(図1)と同心に複数枚積層された円環部品21と、部分板状体22(図5C)が複数枚積層された複数の非円環部品31とを備える。
図5Bに示すように、円環板状体20は、放射状に設けられる複数(この例では12個)の第1のティース板部20aおよびこれら第1のティース板部20aの基端部分が繋がる円環板部20bを有する。円環板状体20は、例えば、電磁鋼板から構成される。図5Cに示すように、部分板状体22は、円周方向に隣り合う二つの第2のティース板部22aおよびこれら第2のティース板部22a,22aの基端部分が円弧状に連結された連結板部22bを含むU字形状に構成されている。部分板状体22は、例えば、電磁鋼板から構成される。図5Aに示すように、同位相に重なる複数の第1,第2のティース板部20a,22aによりティースTsが構成される。
図5B,図5Cおよび図6Aに示すように、第1,第2の各ティース板部20a,22aは、基端部分から先端部分にストレート形状に延びる。換言すれば、第1,第2の各ティース板部20a,22aの先端部分はリブのないストレート形状である。この場合、ステータコア18a(図5A)への巻線が容易となり、組立性が向上する。
図5Aに示すように、ステータコア18aは、円環板状体20の第1の各ティース板部20aと、部分板状体22の第2の各ティース板部22aとが同位相となるように、円環部品21に対し、複数(この例では6個)の非円環部品31が円周方向に等配に並んで環状に配置されている。円環板状体20、部分板状体22は、それぞれ対応するプレス型(図示せず)により打ち出され、図示外の順送型内で加締めまたは接着により積層される。このため、製造後のステータを一体の構造物として取り扱うことができ、取り回しおよび組み付け性がよく、ステータコアを円周方向に単に分割構造としたステータ構造よりも、電動機アッシとしてのステータの寸法精度がよい。
図1および図4に示すように、外輪4のアウトボード側の外周面に円環部材24が固定され、この円環部材24の外周面に、ステータコア18aにおける円環部品21の内周面が固定されている。ステータコア18aと円環部材24との間での固定方法は、加締め、接着、溶接などを用いてもよい。
ステータ固定部品である円環部材24は、磁性材で構成されている。このため、ステータ18の磁束が円環部材24内を通り、電動機3の出力が向上する。円環部材24は絶縁材で構成されていてもよい。この場合、円環部材24と周囲部品との絶縁が確保され、例えば、コイルショート時の短絡電流が周囲部品に導通することを防止し得る。
図4および図5Aに示すように、周方向に隣り合う非円環部品31,31は、配線用の隙間δ1が生じるように並べられる。図3および図4に示すように、第1,第2のティース板部20a,22aが積層されたティースTs毎に、図示外のボビン等の絶縁材を介してUVW各相のステータコイル18bが巻かれており、円環が分割した前記隙間δ1から内径側へステータコイル18bを通すことにより、ステータ内径側でのステータコイル18bの結線を容易にし得る。さらにステータコア18aの内径側に空間を構成し、電動機3の幅寸法内にコイル結線領域を構成することが容易となる。
<バスバー25について>
ステータコイル18bの結線部にはバスバー25が接続されている。さらにバスバー25に三芯のモータ線が結線される。結線部品であるバスバー25は、ステータコア18aの軸方向幅内で、円環部材24よりもインボード側におけるステータコア18aの内径側に設けられる。この例のバスバー25は、三相(U相,V相,W相)の三つのバスバーと、中性点の一つのバスバーとを備え、各バスバー25の円周上または端部にコイル端部18baが溶接、加締め、ねじ止め等に固定される。合計四つのバスバー25がステータコア18aの内径側に所定間隔おきに配置されている。各バスバー25は、例えば、絶縁材もしくは絶縁処理された部材から成るピン(図示せず)等を介して円環部材24に固定されている。
ステータコイル18bの結線部にはバスバー25が接続されている。さらにバスバー25に三芯のモータ線が結線される。結線部品であるバスバー25は、ステータコア18aの軸方向幅内で、円環部材24よりもインボード側におけるステータコア18aの内径側に設けられる。この例のバスバー25は、三相(U相,V相,W相)の三つのバスバーと、中性点の一つのバスバーとを備え、各バスバー25の円周上または端部にコイル端部18baが溶接、加締め、ねじ止め等に固定される。合計四つのバスバー25がステータコア18aの内径側に所定間隔おきに配置されている。各バスバー25は、例えば、絶縁材もしくは絶縁処理された部材から成るピン(図示せず)等を介して円環部材24に固定されている。
<シール構造について>
図1に示すように、回転ケース15のインボード側の内周面と、車体取付フランジ4aの外周面との間には、電動機3および車輪用軸受2内部への水および異物の侵入を防ぐシール部材23が配置されている。
図1に示すように、回転ケース15のインボード側の内周面と、車体取付フランジ4aの外周面との間には、電動機3および車輪用軸受2内部への水および異物の侵入を防ぐシール部材23が配置されている。
<回転検出器27について>
この車両用動力装置1には、回転検出器27が設けられている。この回転検出器27は、走行補助用の電動機3の回転を制御するために、外輪4に対する内輪5の回転角度または回転速度を検出する。回転検出器27は、被検出部保持部材等に取付けられた被検出部27aと、この被検出部27aを検出するセンサ部27bとを有する。外輪4のインボード側の内周面に、センサ固定部材28を介してセンサ部27bが固定されている。この回転検出器27として例えばレゾルバが適用される。なお回転検出器27としては、レゾルバに限定されるものではなく、例えば、エンコーダ、パルサーリングあるいはホールセンサなど形式を問わず採用可能で、それぞれを1つ以上もしくは組み合わせて搭載してもよい。
この車両用動力装置1には、回転検出器27が設けられている。この回転検出器27は、走行補助用の電動機3の回転を制御するために、外輪4に対する内輪5の回転角度または回転速度を検出する。回転検出器27は、被検出部保持部材等に取付けられた被検出部27aと、この被検出部27aを検出するセンサ部27bとを有する。外輪4のインボード側の内周面に、センサ固定部材28を介してセンサ部27bが固定されている。この回転検出器27として例えばレゾルバが適用される。なお回転検出器27としては、レゾルバに限定されるものではなく、例えば、エンコーダ、パルサーリングあるいはホールセンサなど形式を問わず採用可能で、それぞれを1つ以上もしくは組み合わせて搭載してもよい。
<カバー29等>
外輪4のインボード側端には、このインボード側端を覆う円筒状のカバー29が取付けられている。このカバー29に、例えば、パネルマウント型のパワー線用コネクタ(図示せず)を介して、この電動機3の前記モータ線が支持されている。またカバー29には、図示外のセンサコネクタも支持され、このセンサコネクタにセンサ部27bから延びる図示外の配線が支持されている。
外輪4のインボード側端には、このインボード側端を覆う円筒状のカバー29が取付けられている。このカバー29に、例えば、パネルマウント型のパワー線用コネクタ(図示せず)を介して、この電動機3の前記モータ線が支持されている。またカバー29には、図示外のセンサコネクタも支持され、このセンサコネクタにセンサ部27bから延びる図示外の配線が支持されている。
<作用効果>
以上説明した電動機3によれば、円環部品21に対し、複数の非円環部品31が円周方向に並んで環状に配置されたため、ステータコア18aの内径側に空間を形成し、ステータコア18aの軸方向幅内にステータコイル18bの結線領域を設けることが容易となる。よって、ステータコア18aを所望の軸方向長さとしつつ電動機出力の低減を抑えることができる。配線部分がステータコア18aの内径側にあるため、同じ電動機寸法内においてステータコア幅を増すことができ、トルクを増加させることができる。また電動機3はステータコア18aの一部が分割形状であるため、全てが分割形状の電動機よりも出力を向上することができる。
以上説明した電動機3によれば、円環部品21に対し、複数の非円環部品31が円周方向に並んで環状に配置されたため、ステータコア18aの内径側に空間を形成し、ステータコア18aの軸方向幅内にステータコイル18bの結線領域を設けることが容易となる。よって、ステータコア18aを所望の軸方向長さとしつつ電動機出力の低減を抑えることができる。配線部分がステータコア18aの内径側にあるため、同じ電動機寸法内においてステータコア幅を増すことができ、トルクを増加させることができる。また電動機3はステータコア18aの一部が分割形状であるため、全てが分割形状の電動機よりも出力を向上することができる。
またステータコア18aは、円環部品21に対し、複数の非円環部品31が円周方向に並んで環状に配置されたため、製造後のステータ18を一体の構造物として取り扱うことができ、取り回しおよび組み付け性がよく、ステータコアを円周方向に単に分割構造としたステータ構造よりも、電動機アッシとしてのステータ18の寸法精度がよい。したがって、組立工数および製作コストの低減を図ることができる。
周方向に隣り合う非円環部品31,31は、配線用の隙間δ1が生じるように並べられたため、円周方向に隣り合う非円環部品31と非円環部品31との間の隙間δ1からステータコイル18bを通すことにより、ステータコア18aの内径側でのコイル結線を容易にする。通常の電動機構造では、コイル端部はステータコアの軸方向端部からしか取り出すことができないが、本構成のステータコア18aによると、円周方向に隣り合う非円環部品31と非円環部品31との間に隙間(切欠き)δ1があるため、ステータコア18aの軸方向中間部からコイル端部18baを取り出すことができる。コイル端部18baをステータコア18aの軸方向中間部から取り出すことにより、ステータコイル18bの取り回しの自由度が向上する。通常の電動機でコイル結線を電動の内側に構成する場合には、コイルが電動機の端部を通り、電動機の内側に取回す必要があり、コイルの屈曲が多くなり、絶縁不良が生じ易く、製造が難しくなる。
前記電動機3を備えた車両用動力装置1によれば、ステータコア18aを所望の軸方向長さにすることができる電動機3を車輪用軸受2に取付けることで、車両用動力装置1の全長が短くなる。これにより、この車両用動力装置1を、ナックル8に車輪周りの構成部品の改造なしで、現行の車輪用軸受と置き換えることが可能となる。
電動機3として、2N/3Pが整数でない分数溝の三相永久磁石同期モータを採用したため、コギングトルクの低減を図り、トルク密度の向上を図ることができる。トルク密度の向上を図れるためモータ出力を大きくすることが可能となる。ティースの組付けの位置ずれは、過大なコギングトルクまたはトルクリップルの発生に繋がるが、円環部品21に対し、複数の非円環部品31が円周方向に並んで環状に配置されたステータコア構造とすることにより、ステータコアを一体で製作したのと同程度の低コギングトルク、低トルクリップルの特性を得ることができる。
電動機3は、ロータ19がステータ18の半径方向外方に位置するアウターロータ型であるため、同一サイズのインナーロータ型の電動機よりもロータ19とステータ18とが対向する面積を増やすことができる。これにより、限られた空間内で出力トルクを最大化することが可能となる。
<他の実施形態について>
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
図6Bおよび図7に示すように、第2,第1の各ティース板部22a,20a(図5B)は、先端部分から円周方向両側に円弧状に突出するリブRbが設けられたものであってもよい。また同図7の巻線構造は、一つのティースTsおきにステータコイル18bが巻かれた単層巻の巻線構造となっている。第2,第1の各ティース板部22a,20a(図5B)にリブRbが設けられていることで、永久磁石14との対向面積を増加させ、電動機3の出力向上を図れ、且つコギングトルクを低減し得る。また第2,第1の各ティース板部22a,20a(図5B)の先端部分にリブRbがあることで、ステータコイル18bが抜けにくい構造となる。
図8および図9に示すように、円環板状体20の第1の各ティース板部20aと、部分板状体22の第2の各ティース板部22aとが同位相となるように、軸方向に間隔を隔てて配置された一対の円環部品21,21の間に、複数(この例では6個)の非円環部品31が円周方向に等配に並んで環状に配置されていてもよい。このステータコア18aのような、一対の円環部品21,21の間に非円環部品31が挟まれた構成例では、ステータ軸方向の中央部に貫通孔(隙間)32を設けることができるため、図10および図11に示すように、前記貫通孔32(図8)からステータコア18aの内径側へステータコイル18bを通し、ステータ内径側でのステータコイル18bの結線を容易にし得る。
貫通孔32(図8)からステータコア18aの内径側へステータコイル18bを通すことができるため、ステータコア18aは、軸方向に所定間隔を隔てて配置された二つの円環部材24,24を介して外輪4に固定され、ステータコイル18bの結線部が二つの円環部材24,24の間に設置される。この構成によると、ステータ18を支持する剛性が高くなり、電動機3の駆動時に発生する振動および音響が生じ難い構成となる。
部分板状体22は、U字形状に限定されるものではない。例えば、部分板状体22は、図12Cに示すように、円周方向に隣り合う四つの第2のティース板部22aの基端部分が円弧状に連結された連結板部22bを含む形状であってもよい。図12Aに示すように、ステータコア18aは、円環板状体20(図12B)の第1の各ティース板部20aと、前記部分板状体22の第2の各ティース板部22aとが同位相となるように、円環部品21に対し、複数(この例では3個)の非円環部品31が円周方向に等配に並んで環状に配置されている。この構成によると、図5の形状と比較して、連結板部22bの長さが長い分、磁束の流れが最適化され、電動機の出力が向上する。
<車両用システムについて>
図13は、いずれかの車両用動力装置1を用いた車両用システムの概念構成を示すブロック図である。この車両用システムにおいて、車両用動力装置1は、主駆動源と機械的に非連結である従動輪10Bを持つ車両30において、従動輪10Bに対して搭載される。車両用動力装置1における車輪用軸受2(図1)は、従動輪10Bを支持する軸受である。
図13は、いずれかの車両用動力装置1を用いた車両用システムの概念構成を示すブロック図である。この車両用システムにおいて、車両用動力装置1は、主駆動源と機械的に非連結である従動輪10Bを持つ車両30において、従動輪10Bに対して搭載される。車両用動力装置1における車輪用軸受2(図1)は、従動輪10Bを支持する軸受である。
主駆動源35は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン等の内燃機関、または電動発電機(電動モータ)、または両者を組み合わせたハイブリッド型の駆動源である。前記「電動発電機」は、回転付与による発電が可能な電動モータと称す。図示の例では、車両30は、前輪が駆動輪10A、後輪が従動輪10Bとなる前輪駆動車であって、主駆動源35が内燃機関35aと駆動輪側の電動発電機35bとを有するハイブッリド車(以下、「HEV」と称することがある)である。
具体的には、駆動輪側の電動発電機35bが48V等の中電圧で駆動されるマイルドハイブリッド形式である。ハイブリッドはストロングハイブリッドとマイルドハイブリッドとに大別されるが、マイルドハイブリッドは、主要駆動源が内燃機関であって、発進時や加速時等にモータで走行の補助を主に行う形式を言い、EV(電気自動車)モードでは通常の走行を暫くは行えても長時間行うことができないことでストロングハイブリッドと区別される。同図の例の内燃機関35aは、クラッチ36および減速機37を介して駆動輪10Aのドライブシャフトに接続され、減速機37に駆動輪側の電動発電機35bが接続されている。
この車両用システムは、従動輪10Bの回転駆動を行う走行補助用の電動発電機である電動機3と、この電動機3の制御を行う個別制御手段39と、上位ECU40に設けられて前記個別制御手段39に駆動および回生の制御を行わせる指令を出力する個別電動発電機指令手段45とを備える。電動機3は、蓄電手段に接続されている。この蓄電手段は、バッテリー(蓄電池)またはキャパシタ、コンデンサ等を用いることができ、その形式や車両30への搭載位置は問わない。この実施形態では、上記蓄電手段は、車両30に搭載された低電圧バッテリー50および中電圧バッテリー49のうちの中電圧バッテリー49とされている。
従動輪用の電動機3は、変速機を用いないダイレクトドライブモータである。電動機3は、電力を供給することで電動機として作用し、また車両30の運動エネルギーを電力に変換する発電機としても作用する。電動機3は、ハブ輪である内輪5(図1)にロータ19(図1)が取付けられているため、電動機3に電流を印加すると内輪5(図1)が回転駆動され、逆に電力回生時には誘起電圧を負荷することで回生電力が得られる。
<車両30の制御系について>
上位ECU40は、車両30の統合制御を行う手段であり、トルク指令生成手段43を備える。このトルク指令生成手段43は、アクセルペダル等のアクセル操作手段56およびブレーキペダル等のブレーキ操作手段57からそれぞれ入力される操作量の信号に従ってトルク指令を生成する。この車両30は、主駆動源35として内燃機関35aおよび駆動輪側の電動発電機35bを備え、また二つの従動輪10B,10Bをそれぞれ駆動する二つの電動機3,3を備えるため、前記トルク指令を各駆動源35a,35b,3,3に定められた規則によって分配するトルク指令分配手段44が上位ECU40に設けられている。
上位ECU40は、車両30の統合制御を行う手段であり、トルク指令生成手段43を備える。このトルク指令生成手段43は、アクセルペダル等のアクセル操作手段56およびブレーキペダル等のブレーキ操作手段57からそれぞれ入力される操作量の信号に従ってトルク指令を生成する。この車両30は、主駆動源35として内燃機関35aおよび駆動輪側の電動発電機35bを備え、また二つの従動輪10B,10Bをそれぞれ駆動する二つの電動機3,3を備えるため、前記トルク指令を各駆動源35a,35b,3,3に定められた規則によって分配するトルク指令分配手段44が上位ECU40に設けられている。
内燃機関35aに対するトルク指令は内燃機関制御手段47に伝達され、内燃機関制御手段47によるバルブ開度制御等に用いられる。駆動輪側の発電電動機35bに対するトルク指令は、駆動輪側電動発電機制御手段48に伝達されて実行される。従動輪側の電動機3,3に対するトルク指令は、個別制御手段39,39に伝達される。前記トルク指令分配手段44のうち、個別制御手段39,39へ出力する部分を個別電動発電機指令手段45と称している。この個別電動発電機指令手段45は、ブレーキ操作手段57の操作量の信号に対して、電動機3が回生制動により制動を分担する制動力の指令となるトルク指令を個別制御手段39へ与える機能も備える。
個別制御手段39はインバータ装置であり、中電圧バッテリー49の直流電力を三相の交流電圧に変換するインバータ41と、前記トルク指令等によりインバータ41の出力をPWM制御等で制御する制御部42とを有する。インバータ41は、半導体スイッチング素子等によるブリッジ回路(図示せず)と、電動機3の回生電力を中電圧バッテリー49に充電する充電回路(図示せず)とを備える。なお個別制御手段39は、二つの電動機3,3に対して個別に設けられるが、一つの筐体内に収められ、制御部42を両個別制御手段39,39で共有する構成であってもよい。
図14は、図13に示した車両用システムを搭載した車両の一例となる電源系統図である。同図の例では、バッテリーとして低電圧バッテリー50と中電圧バッテリー49とが設けられ、両バッテリー49,50は、DC/DCコンバータ51を介して接続されている。電動機3は二つあるが、代表して一つで図示している。図13の駆動輪側の電動発電機35bは、図14では図示を省略しているが、従動輪側の電動機3と並列に中電力系統に接続されている。低電圧系統には低電圧負荷52が接続され、中電圧系統には中電圧負荷53が接続される。低電圧負荷52および中電圧負荷53は、それぞれ複数あるが、代表して一つで示している。
低電圧バッテリー50は、制御系等の電源として各種の自動車一般に用いられているバッテリーであり、例えば12Vまたは24Vとされる。低電圧負荷52としては、内燃機関35aのスタータモータ、灯火類、上位ECU40およびその他のECU(図示せず)等の基幹部品がある。低電圧バッテリー50は電装補機類用補助バッテリーと称し、中電圧バッテリー49は電動システム用補助バッテリー等と称してもよい。
中電圧バッテリー49は、低電圧バッテリー50よりも電圧が高く、かつストロングハイブリッド車等に用いられる高圧バッテリー(100V以上、例えば200~400V程度)よりも低く、かつ作業時に感電による人体への影響が問題とならない程度の電圧であり、近年マイルドハイブリッドに用いられている48Vバッテリーが好ましい。48Vバッテリー等の中電圧バッテリー49は、従来の内燃機関を搭載した車両に比較的容易に搭載することができ、マイルドハイブリッドとして電力による動力アシストや回生により、燃費低減することができる。
前記48V系統の中電圧負荷53は前記アクセサリー部品であり、前記駆動輪側の電動機3である動力アシストモータ、電動ポンプ、電動パワーステアリング、スーパーチャージャ、およびエアーコンプレッサなどである。アクセサリーによる負荷を48V系統で構成することで、高電圧(100V以上のストロングハイブリッド車など)よりも動力アシストの出力が低くなるものの、乗員やメンテナンス作業者への感電の危険性を低くすることができる。電線の絶縁被膜を薄くすることができるので、電線の重量や体積を減らすことができる。また、12Vよりも小さな電流量で大きな電力量を入出力することができるため、電動機または発電機の体積を小さくすることができる。これらのことから、車両の燃費低減効果に寄与する。
この車両用システムは、こうしたマイルドハイブリッド車のアクセサリー部品に好適であり、動力アシストおよび電力回生部品として適用される。なお、従来よりマイルドハイブリッド車において、CMG(Crankshaft Motor driven Generator;クランクシャフトモータ駆動ジェネレータ)、GMG(Gearbox Motor driven Generator;ギアボックスモータ駆動ジェネレータ)、ベルト駆動式スタータモータ(いずれも図示せず)などが採用されることがあるが、これらはいずれも、内燃機関または動力装置に対して動力アシストまたは回生するため、伝達装置および減速機などの効率の影響を受ける。
これに対してこの実施形態の車両用システムは従動輪10Bに対して搭載されるため、内燃機関35aおよび電動モータ(図示せず)等の主駆動源とは切り離されており、電力回生の際には車体の運動エネルギーを直接利用することができる。また、CMG、GMG、ベルト駆動式スタータモータなどを搭載する際には、車両30の設計段階から考慮して組み込む必要があり、後付けすることが難しいが、従動輪10B内に収まるこの車両用システムの電動機3は、完成車であっても部品交換と同等の工数で取り付けることができ、内燃機関35aのみの完成車に対しても48Vのシステムを構成することができる。この実施形態の車両用システムを搭載した車両に、図13の例のように別の補助駆動用の電動発電機35bが搭載されていても構わない。その際は車両30に対する動力アシスト量や回生電力量を増加させることができ、さらに燃費低減に寄与する。
図15は、上記いずれかの実施形態に係る車両用動力装置1を、前輪である駆動輪10Aおよび後輪である従動輪10Bにそれぞれ適用した例を示す。駆動輪10Aは内燃機関からなる主駆動源35により、クラッチ36および減速機37を介して駆動される。この前輪駆動車において、各駆動輪10Aおよび従動輪10Bの支持および補助駆動に、車両用動力装置1が設置されている。このように車両用動力装置1を、従動輪10Bだけでなく、駆動輪10Aにも適用し得る。
図13に示す車両用システムは、発電を行う機能を有するが、給電による回転駆動をしないシステムとしてもよい。この車両用システムには、電動機3に代わるモータを兼用しない発電機3と、車輪用軸受2とを備える発電機付き車輪用軸受装置が搭載される。この発電機付き車輪用軸受装置は、いずれかの実施形態の車両用動力装置に対し、電動機を除き同一構成である。
この発電機付車輪用軸受が搭載される車両用システムによれば、発電機3が発電した回生電力を中電圧バッテリー49に蓄えることにより、制動力を発生させることができる。機械式のブレーキ操作手段57と併用や使い分けで、制動性能も向上させることができる。このように発電を行う機能に限定した場合、個別制御手段39はインバータ装置ではなく、AC/DCコンバータ装置(図示せず)として構成することができる。前記AC/DCコンバータ装置は、3相交流電圧を直流電圧に変換することで、発電機3の回生電力を中電圧バッテリー49に充電する機能を備え、インバータと比較すると制御方法が容易であり、小型化が可能となる。
本願における車両用動力装置、発電機付車輪用軸受は、回転輪として、一つの部分内輪が嵌合されたハブ輪を備え、固定輪である外輪と、ハブ輪および部分内輪の嵌合体で構成された第3世代構造としているが、これに限定するものではない。
ハブフランジを有するハブと、転動体の軌道面を有する部材とを合わせた構造体が請求項でいう回転輪となる。例えば、主に固定輪である外輪と、ハブフランジを有するハブの外周面に嵌合された内輪とを備えた第1世代構造であってもよい。固定輪である外輪と、ハブフランジを有するハブの外周面に嵌合された内輪とを備えた内輪回転形式の第2世代構造であってもよい。これらの例では、前記ハブと前記内輪とが組み合わさったものが請求項でいう「回転輪」に相当する。ハブフランジを有する回転輪である外輪と、固定輪である内輪とを備えた外輪回転形式の第2世代構造であってもよい。
電動機は、家電用モータ、産業用モータ等にも適用可能である。発電機は、風力発電機または水力発電機の発電機に適用可能である。ロータの磁極の数N、ティース間の溝の数Pの比は、P:N=4:5に限定されるものではない。例えば、P:N=8:10またはP:N=12:15であってもよい。
以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更、削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
2…車輪用軸受、3…電動機(発電機)、4…外輪(固定輪)、5…内輪(回転輪)、6…転動体、7…ハブフランジ、18…ステータ、18a…ステータコア、18b…ステータコイル、19…ロータ、20…円環板状体、20a…第1のティース板部、20b…円環板部、21…円環部品、22…部分板状体、22a…第2のティース板部、22b…連結板部、24…円環部材、30…車両、31…非円環部品、Rb…リブ、Ts…ティース
Claims (9)
- ステータコアおよびこのステータコアに巻回されたステータコイルを有するステータと、このステータに対し半径方向に対向して位置するロータとを備えた電動機であって、
前記ステータコアは、
放射状に設けられる複数の第1のティース板部およびこれら第1のティース板部の基端部分が繋がる円環板部を有する円環板状体が複数枚積層された円環部品と、
円周方向に隣り合う少なくとも二つの第2のティース板部およびこれら第2のティース板部の基端部分が連結された連結板部を含む部分板状体が複数枚積層された複数の非円環部品と、を備え、
前記円環板状体の前記第1の各ティース板部と、前記部分板状体の前記第2の各ティース板部とが同位相となるように、前記円環部品に対し、前記複数の非円環部品が円周方向に並んで環状に配置された電動機。 - 請求項1に記載の電動機において、いずれかの周方向に隣り合う非円環部品は、互いの間に配線用の隙間が生じるように並べられた電動機。
- 固定輪およびこの固定輪に転動体を介して回転自在に支持された回転輪を有し、この回転輪に設けられたハブフランジに車両の車輪が取付けられる車輪用軸受と、この車輪用軸受に取付けられた請求項1または請求項2に記載の電動機と、を備え、前記固定輪に前記ステータが取付けられ、前記回転輪に前記ロータが取付けられた車両用動力装置。
- 請求項3に記載の車両用動力装置において、前記電動機は、同位相に重なる複数のティース板部によりティースが構成され、前記電動機は、前記ロータの磁極の数をNとし、前記ステータにおける円周方向に隣り合うティース間の溝の数をPとしたとき、2N/3Pが整数でない三相永久磁石同期モータである車両用動力装置。
- 請求項3または請求項4に記載の車両用動力装置において、前記電動機は、前記ロータが前記ステータの半径方向外方に位置するアウターロータ型であり、前記ステータコアの半径方向内方に前記ステータコイルの結線部が配置された車両用動力装置。
- 請求項3ないし請求項5のいずれか1項に記載の車両用動力装置において、軸方向に間隔を隔てて配置された二つの前記円環部品の間に、前記非円環部品が挟まれて配置された車両用動力装置。
- 請求項3ないし請求項6のいずれか1項に記載の車両用動力装置において、前記第1,第2の各ティース板部は、基端部分から先端部分にストレート形状に延びるか、または先端部分から円周方向両側に円弧状に突出するリブが設けられている車両用動力装置。
- ステータコアおよびこのステータコアに巻回されたステータコイルを有するステータと、このステータに対し半径方向に対向して位置するロータとを備えた発電機であって、
前記ステータコアは、
放射状に設けられる複数の第1のティース板部およびこれら第1のティース板部の基端部分が繋がる円環板部を有する円環板状体が複数枚積層された円環部品と、
円周方向に隣り合う少なくとも二つの第2のティース板部およびこれら第2のティース板部の基端部分が連結された連結板部を含む部分板状体が複数枚積層された複数の非円環部品と、を備え、
前記円環板状体の前記第1の各ティース板部と、前記部分板状体の前記第2の各ティース板部とが同位相となるように、前記円環部品に対し、前記複数の非円環部品が円周方向に並んで環状に配置された発電機。 - 固定輪およびこの固定輪に転動体を介して回転自在に支持された回転輪を有し、この回転輪に設けられたハブフランジに車両の車輪が取付けられる車輪用軸受と、この車輪用軸受に取付けられた請求項8に記載の発電機と、を備え、前記固定輪に前記ステータが取付けられ、前記回転輪に前記ロータが取付けられた発電機付き車輪用軸受装置。
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH0819196A (ja) * | 1993-11-08 | 1996-01-19 | Mitsubishi Electric Corp | 回転電動機並びにその製造方法並びに積層コア並びにその製造方法 |
JP2009195063A (ja) * | 2008-02-15 | 2009-08-27 | Seiko Instruments Inc | ステータ構造、モータおよびディスク型記録装置 |
JP2014155347A (ja) * | 2013-02-08 | 2014-08-25 | Mitsubishi Electric Corp | 分割鉄心、及びこの分割鉄心を用いた固定子、並びにこの固定子を備えた回転電機 |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0819196A (ja) * | 1993-11-08 | 1996-01-19 | Mitsubishi Electric Corp | 回転電動機並びにその製造方法並びに積層コア並びにその製造方法 |
JP2009195063A (ja) * | 2008-02-15 | 2009-08-27 | Seiko Instruments Inc | ステータ構造、モータおよびディスク型記録装置 |
JP2014155347A (ja) * | 2013-02-08 | 2014-08-25 | Mitsubishi Electric Corp | 分割鉄心、及びこの分割鉄心を用いた固定子、並びにこの固定子を備えた回転電機 |
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