WO2021199586A1 - モータ構造 - Google Patents

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WO2021199586A1
WO2021199586A1 PCT/JP2021/001530 JP2021001530W WO2021199586A1 WO 2021199586 A1 WO2021199586 A1 WO 2021199586A1 JP 2021001530 W JP2021001530 W JP 2021001530W WO 2021199586 A1 WO2021199586 A1 WO 2021199586A1
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motor
inverter
controller
board
motor case
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PCT/JP2021/001530
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French (fr)
Inventor
芳美 沼崎
由幸 小林
佳寛 野村
Original Assignee
本田技研工業株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K7/00—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215—Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/18—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with ribs or fins for improving heat transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • the present invention relates to a motor structure in which a controller and an inverter are arranged.
  • Patent Document 1 discloses an outer rotor type motor in which a PCU (power control unit) including a controller such as a CPU (central processing unit) and an inverter is arranged inside the rotor in the radial direction.
  • PCU power control unit
  • CPU central processing unit
  • the controller and the inverter are arranged on a single board, and by arranging the inverter that dissipates a large amount of heat on this single board, the layout of the PCU is arranged in order to deal with the heat dissipation. There was a problem that there was a limit.
  • an object of the present invention is to provide a motor structure capable of increasing the degree of freedom in layout in a motor structure in which a controller and an inverter are arranged.
  • the present invention With the motor case (35) A stator (52) fixedly supported by the motor case (35) and configured as a winding coil, and a stator (52). A rotor (50) rotatably supported by the motor case (35) and on which a magnet (51) facing the stator (52) is arranged.
  • the controller (21) is arranged on the controller board (42).
  • the inverter (22) is arranged on the inverter board (41).
  • the inverter board (41) is attached in close contact with the inner surface which is the inner surface of the motor case (35).
  • the first feature is that the controller board (42) is arranged apart from the inverter board (41) in the direction of the axis (60) of the motor unit (23).
  • An angle sensor (43) for detecting the angle of the rotor (50) is further provided.
  • the second feature is that the angle sensor (43) is arranged apart from the inverter substrate (41) in the direction of the axis (60) of the motor unit (23).
  • the third feature is that the angle sensor (43) and the inverter board (41) are arranged at positions that do not overlap in the direction view of the axis (60) of the motor unit (23).
  • the controller substrate (42) In the direction view of the shaft (60) of the motor unit (23), the controller substrate (42) has a substantially fan-shaped shape centered on the shaft (60) of the motor unit (23).
  • the fourth feature is that the angle sensor (43) is arranged in a fan-shaped notch.
  • the present invention Heat is dissipated to the inner surface of the motor case (35), which is the outer surface of the motor case (35) facing the inner surface where the inverter board (41) is in close contact with the inside of the motor case (35).
  • the fifth feature is that linear fins (65) are erected and formed along the vehicle front-rear direction as a structure.
  • the present invention is that the shaft (60) of the motor unit (23) doubles as a motor shaft and an axle by being fixed to wheels (WR) outside the motor case (35).
  • the controller (21) is arranged on the controller board (42).
  • the inverter (22) is arranged on the inverter board (41).
  • the inverter board (41) is attached in close contact with the inner surface which is the inner surface of the motor case (35).
  • the controller board (42) is arranged apart from the inverter board (41) in the direction of the axis (60) of the motor unit (23). Since the inverter and the controller are arranged apart from each other in the axial direction, the degree of freedom of arrangement of the inverter that generates a large amount of heat in the motor case can be improved.
  • An angle sensor (43) for detecting the angle of the rotor (50) of the present invention is further provided.
  • the angle sensor (43) is arranged apart from the inverter substrate (41) in the direction of the axis (60) of the motor unit (23).
  • the angle sensor (43) and the inverter board (41) are arranged at positions that do not overlap in the direction view of the axis (60) of the motor unit (23). , It is possible to improve the ease of assembly and maintainability.
  • the controller substrate (42) has a substantially fan-shaped shape centered on the shaft (60) of the motor unit (23). According to the fourth feature that the angle sensor (43) is arranged in the notch portion having a substantially fan shape. It is possible to improve the ease of assembly and maintainability.
  • linear fins (65) are erected and formed along the vehicle front-rear direction as a heat dissipation structure. A large amount of heat generated by the inverter can be efficiently cooled.
  • the sixth feature of the present invention is that the shaft (60) of the motor unit (23) serves as both a motor shaft and an axle by being fixed to wheels (WR) outside the motor case (35). According to Since it can be applied to various wheels, it can be used as a general-purpose motor structure regardless of the model.
  • FIG. 3 is a perspective view of a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view of a motor structure. It is a right side view of the state in which the bottomed cylindrical portion of the motor case is removed from the motor structure in the state of FIG. It is a perspective view of FIG. It is a right side view of the state where the outer rotor is further removed from the motor structure in the state of FIG. 7. It is a right side view of the state where the controller board 42 is further removed from the motor structure M in the state of FIG.
  • FIG. 1 is a left side view of the electric motorcycle 1 according to the embodiment of the present invention.
  • the electric motorcycle 1 is a scooter-type saddle-mounted electric vehicle in which a low-floor floor 6 is provided between the steering handle 2 and the seat 7.
  • the body frame F of the electric motorcycle 1 is curved at the head pipe F1 that rotatably supports the steering stem 3, the main frame F2 extending rearward and downward from the head pipe F1, and the lower end portion of the main frame F2. It has an underframe F3 extending rearward and a rear frame F4 extending rearward and upward from the underframe F3.
  • a steering handle 2 is attached to the upper part of the steering stem 3, and a bottom bridge 4 for supporting a pair of left and right front forks 5 is fixed to the lower part of the steering stem 3.
  • a front wheel WF is rotatably supported at the lower end of the front fork 5.
  • the pivot frame 9 extending downward from the position between the under frame F3 and the rear frame F4 is provided with a pivot 8 that swingably supports the swing arm 10.
  • the rear end of the swing arm 10 is suspended from the rear frame F4 by the rear cushion 11.
  • the center of the steering wheel 2 in the vehicle width direction is covered with the handle cover 14, and the front of the head pipe F1 is covered with the front cowl 13. Further, the lower part of the seat 7 is supported by the cowl 15 under the seat.
  • the shaft drive type motor structure M is applied to the rear wheel WR as the drive wheel, and the electric power of the battery B is in the vicinity of the axle 60 as the rotation axis of the rear wheel WR via the harness. It is supplied from the wiring hole 64 to the inside of the motor structure M.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a circuit configuration and a substrate layout configuration of the motor structure M structure according to one embodiment.
  • the motor structure M includes a controller 21, an inverter unit 22, and a motor unit 23 that are powered and driven by the battery B.
  • the controller 21 is configured as an ECU (electronic control unit) including a processor such as a CPU and a memory for storing a program executed by the processor, and the inverter unit 22 follows the output of the angle sensor 44 that detects the rotation angle of the motor unit 23. By switching the energization of the FET (field effect transistor), the inverter unit 22 is controlled to drive the motor unit 23.
  • the controller 21 may further have the function of the power supply circuit of the battery B by providing a dedicated circuit, and after stabilizing the voltage of the battery B, the controller 21 (ECU) itself, the inverter unit 22, and the motor unit Power may be supplied to 23.
  • the inverter unit 22 is configured by bridging a pair of FET and commutation diode, and drives the motor unit 23 by being controlled on and off by the controller 21.
  • the motor unit 23 is configured as a permanent magnet type brushless motor including a stator 52 and a rotor 50 (magnet 51) described later, and is driven by the inverter unit 22.
  • the motor unit 23 may operate as a generator so that a so-called regenerative operation is performed. During this regenerative operation, the electric power generated by the motor unit 23 may be rectified by using the commutation diode of the inverter unit 22 as a rectifying diode and supplied to the battery B to charge the battery B.
  • FIG. 2 shows the circuit configuration and the board layout configuration for the motor structure M.
  • the controller board 42 on which the controller 21 is arranged and the inverter board 41 on which the inverter unit 22 is arranged are configured as separate boards. That is, the inverter board 41 of the inverter unit 22 that generates a lot of heat is provided as a board separate from the controller board 42, and these boards 42 and 41 are provided apart from each other as described in detail later. In the embodiment, it is possible to improve the degree of freedom in the layout of the inverter unit 22 and the controller 21.
  • the sensor board 43 on which the angle sensor 44 is arranged is also configured as another board, and is provided apart from the inverter board 41 as described later, so that the degree of freedom in layout can be improved.
  • FIG. 3 is a left side view of the motor structure M as an enlarged view of the vicinity of the motor structure M of FIG.
  • FIG. 4 is a view showing a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 3 together with the rear wheel WR
  • FIG. 5 is a perspective view of the cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • the main configurations of the motor structure M are as follows.
  • the motor structure M includes a motor case 35, an outer rotor 50, and an axle 60.
  • the axle 60 also serves as a motor shaft, it will be referred to as an axle 60 below.
  • the motor case 35 includes a bottomed cylindrical portion 30 and a top portion 40 that closes the circular opening top of the bottomed cylindrical portion 30.
  • the bottomed cylindrical portion 30 and the top portion 40 are fastened by a fastening portion 62 with bolts or the like.
  • the bottomed cylindrical portion 30 is fixed to the swing arm 10 by a fastening portion 63 with bolts or the like, so that the motor case 35 is fixed to the swing arm 10.
  • the swing arm 10 is composed of a straight portion and a semicircular portion (FIG. 3). At the semicircular portion, the top 40 of the motor case 35 is fixed by the fastening portion 63, and at the rear end of the semicircular portion, the rear frame F4 is provided by the rear cushion 11. Suspended in.
  • a bottomed cylindrical outer rotor 50 having a gap in the inner surface of the bottomed cylindrical portion 30 is rotatably arranged together with the axle 60 inside the motor case 35. ing.
  • a plurality of magnets 51 such as neodymium magnets forming the rotor side magnetic poles of the motor structure M are arranged on the circumference of the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the outer rotor 50. Since the axle 60 is fixed to the center of the outer rotor 50 by shrink fitting, the outer rotor 50 is configured to be rotatable together with the axle 60.
  • the axle 60 is also configured so that the rear wheel WR, the axle 60 and the outer rotor 50 can rotate integrally outside the motor case 35 by being fixed to the wheel portion of the rear wheel WR including the tire portion and the wheel portion. Has been done. With this configuration, the axle 60 also serves as a motor shaft. The axle 60 is further pivotally supported by bearings 61 with respect to the motor case 35 at the bottomed cylindrical portion 30 and the top 40 of the motor case 35.
  • the top 40 has a bottomed cylindrical shape, and the inverter substrate 41 is adhered to the inner surface of the motor case 35 by adhesion or the like, and the bottom of the bottom surface exposed to the outside of the motor case.
  • a plurality of fins 65 for cooling the heat radiation in the inverter board 41 by the outside air are erected. As shown in FIG. 3, the tops of the plurality of linear fins 65 are provided along the vehicle front-rear direction (horizontal direction), so that the cooling action by the outside air is promoted.
  • the top 40 is provided with a wiring hole 64 for guiding the wiring from the battery B into the motor structure M.
  • top 40 having a bottomed cylindrical shape
  • a flange-shaped edge is formed on the bottom circle, and the fastening portion 62 is formed on this edge, so that the top 40 and the top 40 are present at this edge. It engages with the bottom cylindrical portion 30.
  • FIGS. 7 and 8 described later are views in a state where the flange-shaped edge portion of the top portion 40 is exposed.
  • various circuit elements constituting the inverter unit 22 are arranged on the inverter board 41.
  • the circuit elements arranged on the inverter board 41 may be protected by sealing with resin.
  • a plurality of stators 52 constituting the stator-side magnetic poles of the motor structure M are arranged on the circumference of the outer peripheral surface of the cylinder of the top 40 having a bottomed cylindrical shape.
  • the stator 52 is configured as a winding coil constituting an electromagnet, and faces the magnet 51 of the outer rotor 50 with a gap.
  • the controller board 42 is arranged at the opening top of the cylinder of the top 40 having a bottomed cylindrical shape. As shown in FIG. 5 and FIG. 9 described later, the controller 21 is arranged on the controller board 42.
  • the inverter board 41 is arranged at the bottom of the top 40 having a bottomed cylindrical shape inside the motor case 35, and the controller board 42 is located near the opening top of the cylinder of the top 40.
  • the inverter board 41 and the controller board 42 are arranged in parallel with each other in the vehicle width direction (direction of the axle 60). In this way, by providing the inverter board 41 and the controller board 42 as separate boards and arranging them so as to be separated from each other, the inverter section 22 and the controller 21 are respectively arranged after dealing with heat dissipation of the inverter section 22. It is possible to increase the degree of freedom in layout when arranging the substrates 41 and 42.
  • the controller board 42 is fixedly arranged inside the cylinder formed by the top 40 by screwing in a shelf (not shown) standing upright from the inner circumference of the cylinder of the top 40 having a bottomed cylindrical shape. Can be done.
  • the sensor substrate 43 is fixedly arranged inside the motor case 35 at the edge of the cylinder of the top 40 having a bottomed cylindrical shape.
  • An angle sensor 44 composed of a magnetic sensor such as a Hall element is arranged on the sensor substrate 43, and the angle sensor 44 detects the magnetism of the magnet 51 of the outer rotor 50 to rotate the motor unit 23 in the motor structure M. Detect the angle.
  • the sensor board 43 is also provided as a board separate from the inverter board 41 and the controller board 42, and is arranged parallel to the inverter board 41 in the vehicle width direction (direction of the axle 60) so as to be separated from each other. This contributes to increasing the degree of freedom in layout while dealing with the heat dissipation of the inverter unit 22.
  • FIG. 6 is a right side view of the motor structure M. That is, FIG. 6 corresponds to a state in which the motor structure M is viewed from the side opposite to FIG. 3 in the vehicle width direction (direction of the axle 60).
  • FIGS. 6 and 5 in the bottomed cylindrical portion 30 of the motor case 35, a plurality of concentric and radial convex portions centered on the axle 60 are formed on a circular surface exposed to the outside of the motor case 35. It is possible to reinforce the strength of the motor case 35 by providing the above.
  • FIG. 7 is a right side view of the motor case 35 with the bottomed cylindrical portion 30 removed from the motor structure M in the state of FIG. 6, and FIG. 8 is a perspective view of FIG. 7.
  • the outer rotor 50 has the top 40 of the motor case 35 arranged on the outer surface of the outer rotor 50 along the inner surface of the bottomed cylindrical portion 30 of the motor case 35. As described above, it can be formed as a bottomed cylindrical shape with the axle 60 as the central axis.
  • FIG. 9 is a right side view of the motor structure M in the state of FIG. 7 with the outer rotor 50 further removed.
  • FIG. 10 is a right side view of the state in which the controller board 42 is further removed from the motor structure M in the state of FIG.
  • the controller substrate 42 is generally configured as a fan shape having a central angle of 270 ° centered on the axle 60 of the motor structure M.
  • the inverter board 41 can be seen on the back side of the paper surface without being shielded by the controller board 42.
  • the inverter board 41 is generally circular and does not have a notch unlike the controller board 42.
  • the sensor substrate 43 on which the angle sensor 44 is arranged is arranged in the fan-shaped notch portion of the controller substrate 42 in the vehicle width direction (direction of the axle 60). There is. Further, in the vehicle width direction view, the sensor substrate 43 is located outside the circular shape formed by the inverter substrate 41, so that the sensor substrate 43 and the inverter substrate 41 do not overlap, that is, the sensor substrate 43 located on the front side of the paper surface is on the paper surface. There is a positional relationship in which the inverter board 41 located on the back side is not shielded.
  • the sensor board 43 is arranged in the fan-shaped notch portion of the controller board 42 in the vehicle width direction (direction of the axle 60) and is arranged so as not to overlap with the inverter board 41. It is possible to improve the assembling property and maintainability of the substrate 43.
  • the controller board 42 is provided with two oval wiring holes 66.
  • the wiring between the controller 21 on the controller board 42 and the inverter portion 22 on the inverter board 41 may be provided in the two wiring holes 66 and the fan-shaped notch portion of the controller board 42.
  • the inverter board 41 is provided with a wiring hole 67.
  • the wiring hole 67 can be used to further guide the wiring from the wiring hole 64 (FIGS. 1 and 3) provided in the bottomed cylindrical portion 30 of the motor case 35 into the inside of the motor case 35.
  • M ... motor structure, 35 ... motor case, 52 ... stator, 51 ... magnet, 50 ... rotor, 23 ... motor section, 22 ... inverter, 21 ... controller, 42 ... controller board, 41 ... inverter board, 60 ... shaft, 43 ... angle sensor, 65 ... fins, WR ... wheels

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Abstract

コントローラとインバータとを配置するモータ構造においてレイアウトの自由度を高めることができるモータ構造を提供する。　モータケース(35)と、モータケース(35)に固定支持され巻線コイルとして構成されるステータ(52)と、モータケース(35)に回転可能に支持され、ステータ(52)に対向する磁石(51)が配置されるロータ(50)と、モータケース(35)内に配置される、ステータ(52)及びロータ(50)で構成されるモータ部(23)を駆動するインバータ(22)並びに当該インバータ(22)を制御するコントローラ(21)と、を備えるモータ構造(M)において、コントローラ(21)はコントローラ基板(42)に配置され、インバータ(22)はインバータ基板(41)に配置され、インバータ基板(41)は、モータケース(35)の内面である内部面に密着して取り付けられ、コントローラ基板(42)はインバータ基板(41)からモータ部(23)の軸(60)の方向に離間して配置されることを特徴とする。

Description

モータ構造
　本発明は、コントローラとインバータとを配置するモータ構造に関する。
　特許文献１は、ロータの半径方向内側にＣＰＵ（中央演算装置）などのコントローラとインバータとからなるＰＣＵ（パワーコントロールユニット）を配置するアウタロータ式モータを開示している。
特開2004-88961号公報
　上記の従来技術においては、コントローラとインバータとを単一の基板に配置しており、この単一の基板に大量に放熱するインバータが配置されることにより、放熱へ対処するためにＰＣＵのレイアウトに制限があるという課題があった。
　上記従来技術の課題に鑑み、本発明は、コントローラとインバータとを配置するモータ構造においてレイアウトの自由度を高めることができるモータ構造を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明は、
　モータケース（３５）と、
　前記モータケース（３５）に固定支持され巻線コイルとして構成されるステータ（５２）と、
　前記モータケース（３５）に回転可能に支持され、前記ステータ（５２）に対向する磁石（５１）が配置されるロータ（５０）と、
　前記モータケース（３５）内に配置される、前記ステータ（５２）及び前記ロータ（５０）で構成されるモータ部（２３）を駆動するインバータ（２２）並びに当該インバータ（２２）を制御するコントローラ（２１）と、を備えるモータ構造（Ｍ）において、
　前記コントローラ（２１）はコントローラ基板（４２）に配置され、
　前記インバータ（２２）はインバータ基板（４１）に配置され、
　前記インバータ基板（４１）は、前記モータケース（３５）の内面である内部面に密着して取り付けられ、
　前記コントローラ基板（４２）は前記インバータ基板（４１）から前記モータ部（２３）の軸（６０）の方向に離間して配置されること
　を第１の特徴とする。
　また、本発明は、
　前記ロータ（５０）の角度を検知する角度センサ（４３）をさらに備え、
　前記角度センサ（４３）は前記インバータ基板（４１）から前記モータ部（２３）の軸（６０）の方向に離間して配置されること
　を第２の特徴とする。
　また、本発明は、
　前記角度センサ（４３）と前記インバータ基板（４１）とは、前記モータ部（２３）の軸（６０）の方向視において重複しない位置に配置されること
　を第３の特徴とする。
　また、本発明は、
　前記モータ部（２３）の軸（６０）の方向視において、前記コントローラ基板（４２）は、前記モータ部（２３）の軸（６０）を中心とする略扇型の形状を有し、当該略扇型の形状の切欠き部に前記角度センサ（４３）が配置されること
　を第４の特徴とする。
　また、本発明は、
　前記モータケース（３５）の内部面であって、前記インバータ基板（４１）が前記モータケース（３５）内に密着される内部面に対向する、前記モータケース（３５）の外部面には、放熱構造としての車両前後方向に沿った直線状のフィン（６５）が立設して形成されていること
　を第５の特徴とする。
　さらに、本発明は、
　前記モータ部（２３）の軸（６０）は、前記モータケース（３５）の外部においては車輪（ＷＲ）に固定されることにより、モータ軸及び車軸を兼ねること
　を第６の特徴とする。
　本発明の
　モータケース（３５）と、
　前記モータケース（３５）に固定支持され巻線コイルとして構成されるステータ（５２）と、
　前記モータケース（３５）に回転可能に支持され、前記ステータ（５２）に対向する磁石（５１）が配置されるロータ（５０）と、
　前記モータケース（３５）内に配置される、前記ステータ（５２）及び前記ロータ（５０）で構成されるモータ部（２３）を駆動するインバータ（２２）並びに当該インバータ（２２）を制御するコントローラ（２１）と、を備えるモータ構造（Ｍ）において、
　前記コントローラ（２１）はコントローラ基板（４２）に配置され、
　前記インバータ（２２）はインバータ基板（４１）に配置され、
　前記インバータ基板（４１）は、前記モータケース（３５）の内面である内部面に密着して取り付けられ、
　前記コントローラ基板（４２）は前記インバータ基板（４１）から前記モータ部（２３）の軸（６０）の方向に離間して配置されること
　という第１の特徴によれば、
　インバータとコントローラを軸方向に離間して配置したため、大量の熱を発するインバータのモータケースへの配置の自由度を向上させることができる。
　本発明の
　前記ロータ（５０）の角度を検知する角度センサ（４３）をさらに備え、
　前記角度センサ（４３）は前記インバータ基板（４１）から前記モータ部（２３）の軸（６０）の方向に離間して配置されること
　という第２の特徴によれば、
　角度センサも離間して配置することにより、さらにインバータの配置の自由度を向上させることができる。
　本発明の
　前記角度センサ（４３）と前記インバータ基板（４１）とは、前記モータ部（２３）の軸（６０）の方向視において重複しない位置に配置されること
　という第３の特徴によれば、
　組付性やメンテナンス性を向上させることができる。
　本発明の
　前記モータ部（２３）の軸（６０）の方向視において、前記コントローラ基板（４２）は、前記モータ部（２３）の軸（６０）を中心とする略扇型の形状を有し、当該略扇型の形状の切欠き部に前記角度センサ（４３）が配置されること
　という第４の特徴によれば、
　組付性やメンテナンス性を向上させることができる。
　本発明の
　前記モータケース（３５）の内部面であって、前記インバータ基板（４１）が前記モータケース（３５）内に密着される内部面に対向する、前記モータケース（３５）の外部面には、放熱構造としての車両前後方向に沿った直線状のフィン（６５）が立設して形成されていること
　という第５の特徴によれば、
　インバータによる大量の熱を効率的に冷却することができる。
　本発明の
　前記モータ部（２３）の軸（６０）は、前記モータケース（３５）の外部においては車輪（ＷＲ）に固定されることにより、モータ軸及び車軸を兼ねること
　という第６の特徴によれば、
　様々な車輪に適用できることから、機種を問わない汎用的なモータ構造として利用することができる。
本発明の一実施形態に係る電動二輪車の左側面図である。 一実施形態に係るモータ構造の回路構成及び基板配置構成を概略的に示す図である。 図１のモータ構造の付近の拡大図としての、モータ構造の左側面図である。 図３のＡ－Ａ断面図を後輪と共に示す図である。 図３のＡ－Ａ断面図の斜視図である。 モータ構造の右側面図である。 図６の状態のモータ構造からモータケースの有底円筒部を外した状態の右側面図である。 図７の斜視図である。 図７の状態のモータ構造からさらにアウタロータを外した状態の右側面図である。 図９の状態のモータ構造Ｍからさらにコントローラ基板４２を外した状態の右側面図である。
　図１は、本発明の一実施形態に係る電動二輪車１の左側面図である。電動二輪車１は、操向ハンドル２とシート７との間に低床フロア６が設けられたスクータ型の鞍乗型電動車両である。電動二輪車１の車体フレームＦは、ステアリングステム３を回動自在に軸支するヘッドパイプＦ１と、該ヘッドパイプＦ１から後下方に伸びるメインフレームＦ２と、該メインフレームＦ２の下端部で湾曲して後方に延びるアンダフレームＦ３と、アンダフレームＦ３から後上方に延びるリヤフレームＦ４とを有する。ステアリングステム３の上部には操向ハンドル２が取り付けられており、ステアリングステム３の下部には、左右一対のフロントフォーク５を支持するボトムブリッジ４が固定されている。フロントフォーク５の下端部には、前輪ＷＦが回転自在に軸支されている。
　アンダフレームＦ３の下部には、前後２つのバッテリＢが吊り下げられている。アンダフレームＦ３とリヤフレームＦ４との間の位置から下方に伸びるピボットフレーム９には、スイングアーム１０を揺動可能に軸支するピボット８が設けられる。スイングアーム１０の後端はリヤクッション１１によってリヤフレームＦ４に吊り下げられている。操向ハンドル２の車幅方向中央はハンドルカバー１４で覆われており、ヘッドパイプＦ１の前方はフロントカウル１３で覆われている。また、シート７の下方は、シート下カウル１５で支持されている。
　本実施形態では、駆動輪としての後輪ＷＲにシャフトドライブ式のモータ構造Ｍを適用しており、バッテリＢの電力は、ハーネスを介して後輪ＷＲの回転軸としての車軸６０の近傍にある配線孔６４からモータ構造Ｍの内部に供給される。
　図２は、一実施形態に係るモータ構造Ｍ構造の回路構成及び基板配置構成を概略的に示す図である。
　モータ構造Ｍは、バッテリＢによって電力供給され駆動されるコントローラ２１、インバータ部２２及びモータ部２３を備える。コントローラ２１は、ＣＰＵ等のプロセッサ及びこのプロセッサが実行するプログラムを格納するメモリを備えたＥＣＵ（電子制御ユニット）として構成され、モータ部２３の回転角度を検出する角度センサ４４の出力に従ってインバータ部２２のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）の通電を切り換えることで、インバータ部２２がモータ部２３を駆動するように制御する。コントローラ２１はさらに、専用回路を備えることによりバッテリＢの電源回路の機能を有していてもよく、バッテリＢの電圧を安定化させたうえでコントローラ２１（ＥＣＵ）自身並びにインバータ部２２及びモータ部２３に電力供給するようにしてもよい。
　インバータ部２２は、ＦＥＴと転流ダイオードの対をブリッジ接続することによって構成され、コントローラ２１によってオンオフ制御されることでモータ部２３を駆動する。モータ部２３は、後述するステータ５２及びロータ５０（磁石５１）を備える永久磁石式ブラシレスモータとして構成され、インバータ部２２によって駆動される。
　電動車両としての電動二輪車１が惰性で走行する時や下り坂を走行する時などは、モータ部２３は発電機として動作し、いわゆる回生動作が行われるようにしてよい。この回生動作時、モータ部２３により発電された電力は、インバータ部２２の転流ダイオードを整流ダイオードとして整流されてバッテリＢに供給され、これを充電するようにしてよい。
　図２ではモータ構造Ｍに関して回路構成と共に基板配置構成が示されている。本実施形態では、コントローラ２１が配置されるコントローラ基板４２とインバータ部２２が配置されるインバータ基板４１とが別の基板として構成されている。すなわち、発熱の多いインバータ部２２のインバータ基板４１がコントローラ基板４２とは別の基板として設けられ、且つ、詳細を後述するようにこれらの基板４２，４１は互いに離間して設けられることにより、本実施形態ではインバータ部２２やコントローラ２１のレイアウトの自由度を向上させることが可能となる。
　モータ構造Ｍにおいてはさらに、角度センサ４４が配置されるセンサ基板４３も別の基板として構成され、後述するようにインバータ基板４１から離間して設けられることにより、レイアウトの自由度を向上できる。
　図３は、図１のモータ構造Ｍの付近の拡大図としての、モータ構造Ｍの左側面図である。図４は、図３のＡ－Ａ断面図を後輪ＷＲと共に示す図であり、図５は図３のＡ－Ａ断面図の斜視図である。これらの図３～５に示されるように、モータ構造Ｍの主要な構成は以下の通りである。
　モータ構造Ｍは、モータケース３５、アウタロータ５０及び車軸６０を備える。車軸６０はモータ軸を兼ねるものであるが、以下では車軸６０と呼ぶ。モータケース３５は、有底円筒部３０と、この有底円筒部３０の円形の開口頂部を塞ぐ頂部４０と、を備える。有底円筒部３０と頂部４０とはボルト等による締結部６２によって締結される。有底円筒部３０はボルト等による締結部６３によってスイングアーム１０に対して固定されることにより、モータケース３５がスイングアーム１０に対して固定される。スイングアーム１０は直線部分及び半円部分（図３）で構成され、半円部分において締結部６３によってモータケース３５の頂部４０が固定され、半円部分の後端においてリヤクッション１１によってリヤフレームＦ４に吊り下げられている。
　図４，５に示されるように、モータケース３５の内部には、有底円筒部３０の内面部に間隙を有して沿う有底円筒形状のアウタロータ５０が、車軸６０と共に回転可能に配置されている。アウタロータ５０の円筒部分の内周面の円周上には、モータ構造Ｍのロータ側磁極を構成するネオジウム磁石等の複数の磁石５１が配置されている。アウタロータ５０の中心には車軸６０が焼き嵌めによって固定されることにより、アウタロータ５０は車軸６０と共に回転可能に構成されている。車軸６０はまた、モータケース３５の外部において、タイヤ部及びホイール部を備える後輪ＷＲのホイール部に対して固定されることにより、後輪ＷＲ，車軸６０及びアウタロータ５０が一体で回転可能に構成されている。この構成により車軸６０はモータ軸を兼ねる。車軸６０はさらに、モータケース３５の有底円筒部３０及び頂部４０において、軸受６１によりモータケース３５に対して軸支されている。
　頂部４０は有底円筒形状とされ、その底部のうちモータケース３５の内部側の面にはインバータ基板４１が接着等により密着されており、その底部のうちモータケースの外部に露出する面には、インバータ基板４１における放熱を外気により冷却するための複数のフィン６５が立設している。図３に示されるように、複数の直線状のフィン６５の頂部は、車両前後方向（水平方向）に沿って設けられることにより、外気による冷却作用が促進される。図３に示されるように、頂部４０にはバッテリＢからの配線をモータ構造Ｍ内に導くための配線孔６４が設けられている。
　有底円筒形状とされる頂部４０のうち、底部の円にはフランジ状の縁部が形成されており、この縁部に締結部６２が形成されることにより、この縁部において頂部４０と有底円筒部３０とが係合する。（なお、後述する図７，８は、頂部４０におけるこのフランジ状の縁部が露出した状態の図である。）
　図５や後述する図７に示されるように、インバータ基板４１上には、インバータ部２２を構成する種々の回路素子が配置される。図中では示していないが、インバータ基板４１上に配置した回路素子は樹脂封入することで保護するようにしてもよい。
　図４，５に示されるように、有底円筒形状とされる頂部４０の円筒の外周面の円周上には、モータ構造Ｍのステータ側磁極を構成する複数のステータ５２が配置される。ステータ５２は、電磁石を構成する巻線コイルとして構成され、間隙を有してアウタロータ５０の磁石５１と対向している。
　有底円筒形状とされる頂部４０の円筒の開口頂部には、コントローラ基板４２が配置される。図５や後述する図９に示されるように、コントローラ基板４２上には、コントローラ２１が配置される。
　図４，５に示されるように、モータケース３５の内部において、有底円筒形状とされる頂部４０の底部にインバータ基板４１が配置され、この頂部４０の円筒の開口頂部の付近にコントローラ基板４２が配置されることにより、インバータ基板４１とコントローラ基板４２とは、車幅方向（車軸６０の方向）に互いに離間して平行に配置されている。このように、インバータ基板４１とコントローラ基板４２とを別の基板として設け、且つ、互いに離間して配置することにより、インバータ部２２の放熱に対処したうえで、インバータ部２２及びコントローラ２１をそれぞれの基板４１，４２に配置する際のレイアウトの自由度を高めることが可能となる。
　有底円筒形状とされる頂部４０の円筒の内周から立設する棚部（不図示）において螺合することにより、コントローラ基板４２を頂部４０が形成する円筒の内部に固定して配置することができる。
　図４，５に示されるように、モータケース３５の内部において、有底円筒形状とされる頂部４０の円筒の縁部に、センサ基板４３が固定され配置される。センサ基板４３上には、ホール素子等の磁気センサで構成される角度センサ４４が配置され、角度センサ４４はアウタロータ５０の磁石５１の磁気を検出することにより、モータ構造Ｍにおけるモータ部２３の回転角度を検出する。
　センサ基板４３も、インバータ基板４１及びコントローラ基板４２とは別の基板として設けられ、且つ、インバータ基板４１に対して車幅方向（車軸６０の方向）に互いに離間して平行に配置されることにより、インバータ部２２の放熱に対処したうえでレイアウトの自由度を高めることに寄与している。
　図６は、モータ構造Ｍの右側面図である。すなわち、図６は、車幅方向（車軸６０の方向）でモータ構造Ｍを図３とは反対側から見た状態に該当する。図６及び図５に示されるように、モータケース３５の有底円筒部３０において、モータケース３５の外部に露出する円状の面に車軸６０を中心とする複数の同心円状及び放射状の凸部を設けることにより、モータケース３５の強度を補強することが可能である。
　図７は、図６の状態のモータ構造Ｍからモータケース３５の有底円筒部３０を外した状態の右側面図であり、図８は図７の斜視図である。図７，８や図４，５に示されるように、アウタロータ５０はその外面においてモータケース３５の有底円筒部３０の内面に沿うように、且つ、その内部にモータケース３５の頂部４０が配置されるように、車軸６０を中心軸とする有底円筒形状として形成することができる。
　図９は、図７の状態のモータ構造Ｍからさらにアウタロータ５０を外した状態の右側面図である。図１０は、図９の状態のモータ構造Ｍからさらにコントローラ基板４２を外した状態の右側面図である。
　図９，１０に示されるように、車幅方向（車軸６０の方向）視において、コントローラ基板４２は概ね、モータ構造Ｍの車軸６０を中心とした、中心角２７０°の扇型の形状として構成され、この扇型の切欠き部に相当する中心角９０°の扇型部分において、紙面奥側にインバータ基板４１がコントローラ基板４２によって遮蔽されることなく見える状態にある。一方、インバータ基板４１は概ね円形であり、コントローラ基板４２とは異なり切欠き部を有しない。
　また、図９，１０に示されるように、車幅方向（車軸６０の方向）視において、角度センサ４４が配置されるセンサ基板４３は、コントローラ基板４２の扇型の切欠き部に配置されている。さらに、車幅方向視において、センサ基板４３がインバータ基板４１のなす円形の外部に位置することにより、センサ基板４３及びインバータ基板４１は重複しない、すなわち、紙面手前側に位置するセンサ基板４３が紙面奥側に位置するインバータ基板４１を遮蔽しないという位置関係がある。
　以上のように、センサ基板４３は、車幅方向（車軸６０の方向）視においてコントローラ基板４２の扇型の切欠き部に配置され、且つ、インバータ基板４１と重複しない配置にあることにより、センサ基板４３の組付け性やメンテナンス性を向上することができる。
　図９にて、コントローラ基板４２には、長円状の２つの配線孔６６が設けられている。コントローラ基板４２上のコントローラ２１とインバータ基板４１上のインバータ部２２との間の配線は、この２つの配線孔６６と、コントローラ基板４２の扇型の切欠き部と、に設けるようにしてよい。図９，１０にて、インバータ基板４１には、配線孔６７が設けられている。この配線孔６７は、モータケース３５の有底円筒部３０に設けられた配線孔６４（図１，３）からの配線を、モータケース３５内部にさらにガイドするのに利用することができる。
　Ｍ…モータ構造、３５…モータケース、５２…ステータ、５１…磁石、５０…ロータ、２３…モータ部、２２…インバータ、２１…コントローラ、４２…コントローラ基板、４１…インバータ基板、６０…軸、４３…角度センサ、６５…フィン、ＷＲ…車輪

Claims (6)

  1. 　モータケース（３５）と、
    　前記モータケース（３５）に固定支持され巻線コイルとして構成されるステータ（５２）と、
    　前記モータケース（３５）に回転可能に支持され、前記ステータ（５２）に対向する磁石（５１）が配置されるロータ（５０）と、
    　前記モータケース（３５）内に配置される、前記ステータ（５２）及び前記ロータ（５０）で構成されるモータ部（２３）を駆動するインバータ（２２）並びに当該インバータ（２２）を制御するコントローラ（２１）と、を備えるモータ構造（Ｍ）において、
    　前記コントローラ（２１）はコントローラ基板（４２）に配置され、
    　前記インバータ（２２）はインバータ基板（４１）に配置され、
    　前記インバータ基板（４１）は、前記モータケース（３５）の内面である内部面に密着して取り付けられ、
    　前記コントローラ基板（４２）は前記インバータ基板（４１）から前記モータ部（２３）の軸（６０）の方向に離間して配置されることを特徴とするモータ構造。
  2. 　前記ロータ（５０）の角度を検知する角度センサ（４３）をさらに備え、
    　前記角度センサ（４３）は前記インバータ基板（４１）から前記モータ部（２３）の軸（６０）の方向に離間して配置されることを特徴とする請求項１に記載のモータ構造。
  3. 　前記角度センサ（４３）と前記インバータ基板（４１）とは、前記モータ部（２３）の軸（６０）の方向視において重複しない位置に配置されることを特徴とする請求項２に記載のモータ構造。
  4. 　前記モータ部（２３）の軸（６０）の方向視において、前記コントローラ基板（４２）は、前記モータ部（２３）の軸（６０）を中心とする略扇型の形状を有し、当該略扇型の形状の切欠き部に前記角度センサ（４３）が配置されることを特徴とする請求項２または３に記載のモータ構造。
  5. 　前記モータケース（３５）の内部面であって、前記インバータ基板（４１）が前記モータケース（３５）内に密着される内部面に対向する、前記モータケース（３５）の外部面には、放熱構造としての車両前後方向に沿った直線状のフィン（６５）が立設して形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のモータ構造。
  6. 　前記モータ部（２３）の軸（６０）は、前記モータケース（３５）の外部においては車輪（ＷＲ）に固定されることにより、モータ軸及び車軸を兼ねることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のモータ構造。
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