(57)【要約】【課題】内周磁気回路または外周磁気回路のトルクを向上し、トルク要求値を満たす車両駆動装置を提供することを目的とする。【解決手段】補助界磁磁石８ａ、８ｂが設けられていない場合は、主界磁磁石７ａ、７ｂのそれぞれを通りステータ巻線５と第１ロータ巻線６に鎖交する磁束と、主界磁磁石７ａ、７ｂのそれぞれを通り、隣の主界磁磁石７ｂ’、７ａ’に短絡する磁束が通る。短絡する磁束はトルクの発生に寄与しないため、良好な内周磁気回路が形成されず、第２ロータ４と第１ロータ３との間で収受されるトルクが小さくなる。それに対して、補助界磁磁石８ａ、８ｂが設けられている場合は、短絡していた磁束が、補助界磁磁石８ａ、８ｂにより第１ロータ巻線６に鎖交し、内周磁気回路が形成されるので、第２ロータ４と第１ロータ３との間で収受されるモータ駆動トルクが大きくなる。【選択図】図２
2014100028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に固定されたステータと、
前記ステータに対して回転可能に設けられる第１ロータと、
前記第１ロータの円周方向に沿って複数設けられる第１ロータ巻線と、
前記ステータと前記第１ロータとの間で前記ステータに対し回転可能に設けられ、外周界磁を形成している外周面で前記ステータに対向し、内周界磁を形成している内周面で前記第１ロータに対向している第２ロータとを備え、
前記第２ロータは、
半径方向に磁極を向けて前記外周界磁及び前記内周界磁を形成する複数の主界磁磁石と、
前記主界磁磁石のそれぞれに磁極の方向が一致しており、前記主界磁磁石を通る磁束の一部を前記第１ロータ巻線に鎖交させる位置に設けられた複数の補助界磁磁石と
を備え、
前記第１ロータと前記第２ロータとの間に内周磁気回路が形成されてトルクの収受が行われ、前記第２ロータと前記ステータとの間に外周磁気回路が形成されてトルクの収受が行われる車両駆動装置。
【請求項２】
前記補助界磁磁石は、少なくとも一部が、前記第２ロータの円周方向に対する前記主界磁磁石の一方の端点から前記主界磁磁石の磁極の向きに平行に前記第２ロータの内側または外側に延長した線と、前記第２ロータの円周方向に対する前記主界磁磁石のもう一方の端点から前記主界磁磁石の磁極の向きに平行に前記第２ロータの内側または外側に延長した線との間の領域にあるように配置される、請求項１に記載の車両駆動装置。
【請求項３】
前記補助界磁磁石は、前記主界磁磁石に対し、半径方向の内側に設けられている、請求項１または２に記載の車両駆動装置。
【請求項４】
前記補助界磁磁石は、前記主界磁磁石に対し、半径方向の外側に設けられている、請求項１または２に記載の車両駆動装置。
【請求項５】
前記主界磁磁石は、複数の磁石からなり、隣り合う少なくとも２つの前記磁石が間隔を空けずに設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両駆動装置。
【請求項６】
前記主界磁磁石は、複数の磁石からなり、隣り合う少なくとも２つの前記磁石が直線状になるように設けられている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両駆動装置。
【請求項７】
前記主界磁磁石は、複数の磁石からなり、隣り合う少なくとも２つの前記磁石が非線形状に設けられている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は車両駆動装置に係り、特にステータと第１のロータと第２のロータとを備え、第２のロータに主界磁磁石と補助界磁磁石とが設けられた車両駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
第１のロータと第２のロータとを持つ従来の車両駆動装置（ダブルロータモータ）が、特許文献１に記載されている。この車両駆動装置は車両に配置され、モータの最外周に配置されたステータ巻線を持つステータと、モータの最内周に配置され、ロータ巻線を持ちエンジンに駆動される第１ロータと、ステータと第１ロータとの間に配置され、界磁磁石を持ち車輪を駆動する第２ロータとを有している。この車両駆動装置の実施の形態のうちの１つでは、第２ロータは主界磁磁石と、内周補助界磁磁石と、外周補助界磁磁石とを保持している。そして、外周界磁は主界磁磁石及び外周補助界磁磁石により形成され、ステータとの間に外周磁気回路が形成される。また、内周界磁は主界磁磁石及び内周補助界磁磁石により形成され、第１ロータとの間に内周磁気回路が形成される。この車両駆動装置の実施の形態のうちの別の１つでは、第２ロータは外周主界磁磁石と内周主界磁磁石とを保持している。そして、外周界磁は外周主界磁磁石により形成され、ステータとの間に外周磁気回路が形成される。また、内周界磁は内周主界磁磁石により形成され、第１ロータとの間に内周磁気回路が形成される。いずれの実施の形態でも、第２ロータとステータとの間に形成される磁気回路によって発生する磁気トルクにより、第２ロータとステータとは外側のモータとして機能し、第２ロータと第１ロータとの間に形成される磁気回路によって発生する磁気トルクにより、第２ロータと第１ロータとは内側のモータとして機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−５０５８５号公報（図２、図９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された車両駆動装置において、第２ロータが主界磁磁石と、内周補助界磁磁石と、外周補助界磁磁石とを保持している実施の形態では、第２ロータのロータヨークを通過する磁束の状態には、様々な場合があり得る。ステータ側からの磁束の一部が、第２ロータのロータヨークの一部と互いに隣り合う２つの外周補助界磁磁石をバイパスして閉磁路を形成する場合は、内周補助界磁磁石が形成する内周界磁が、第１ロータ巻線が生成する回転界磁によって相殺されるため、第１ロータと第２ロータの間で強い磁気トルクが働く。逆に、第１ロータからの磁束の一部が、第２ロータのロータヨークの一部と隣り合う２つの内周補助界磁磁石をバイパスして閉磁路を形成する場合は、外周補助界磁磁石が形成する外周界磁が、ステータのステータ巻線が生成する回転界磁によって相殺されるため、第２ロータとステータとの間で強い磁気トルクが働く。このため、必ずしも内周磁気回路のトルクである第１ロータと第２ロータとの間の磁気トルクが大きくなるとは限らず、内周磁気回路のトルク要求値を満たさない可能性がある。内周補助界磁磁石を大きくすれば内周のトルクを大きくできる可能性があるが、外周トルクも大きくなってしまう可能性がある。同様に、外周磁気回路のトルクである第２ロータとステータとの間のトルクが大きくなるとは限らず、外周磁気回路のトルク要求値を満たさない可能性がある。したがってこの実施の形態では外周内周のトルクを自由に設計し内周トルクの向上を果たすことができないという問題点があった。
【０００５】
また、第２ロータが外側主界磁磁石と内側主界磁磁石を保持している実施の形態では、内側主界磁磁石を通過する磁束は隣り合った内側主界磁磁石と磁路を形成する。同様に、外側主界磁磁石を通過する磁束は隣り合った外側主界磁磁石と磁路を形成する。内側の磁路形成には外側の主界磁磁石は使用されず、外側の磁路形成には内側の主界磁磁石は使用されない。
【０００６】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、内周と外周とで別々に主界磁磁石を用意することなく、内周磁気回路または外周磁気回路のトルクを向上し、トルク要求値を満たす車両駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る車両駆動装置は、車両に固定されたステータと、ステータに対して回転可能に設けられる第１ロータと、第１ロータの円周方向に沿って複数設けられる第１ロータ巻線と、ステータと第１ロータとの間でステータに対し回転可能に設けられ、外周界磁を形成している外周面でステータに対向し、内周界磁を形成している内周面で第１ロータに対向している第２ロータとを備え、第２ロータは、半径方向に磁極を向けて外周界磁及び内周界磁を形成する複数の主界磁磁石と、主界磁磁石のそれぞれに磁極の方向が一致しており、主界磁磁石を通る磁束の一部を第１ロータ巻線に鎖交させる位置に設けられた複数の補助界磁磁石とを備え、第１ロータと第２ロータとの間に内周磁気回路が形成されてトルクの収受が行われ、第２ロータとステータとの間に外周磁気回路が形成されてトルクの収受が行われる。
補助界磁磁石は、少なくとも一部が、第２ロータの円周方向に対する主界磁磁石の一方の端点から主界磁磁石の磁極の向きに平行に前記第２ロータの内側または外側に延長した線と、第２ロータの円周方向に対する主界磁磁石のもう一方の端点から主界磁磁石の磁極の向きに平行に第２ロータの内側または外側に延長した線との間の領域にあるように配置されていてもよい。
補助界磁磁石は、主界磁磁石に対し、半径方向の内側に設けられていてもよい。
前記補助界磁磁石は、前記主界磁磁石に対し、半径方向の外側に設けられていてもよい。
前記主界磁磁石は、複数の磁石からなり、隣り合う少なくとも２つの前記磁石が間隔を空けずに設けられていてもよい。
前記主界磁磁石は、複数の磁石からなり、隣り合う少なくとも２つの前記磁石が直線状になるように設けられていてもよい。
前記主界磁磁石は、複数の磁石からなり、隣り合う少なくとも２つの前記磁石が非線形状に設けられていてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、ステータと、第１ロータと、第２ロータと、第１ロータ巻線とを持つ車両駆動装置において、第２ロータに、主界磁磁石と、主界磁磁石のそれぞれに磁極の方向が一致しており、主界磁磁石を通る磁束の一部を第１ロータ巻線に鎖交させる位置に設けられた複数の補助界磁磁石とを設けることで、内周と外周とで別々に主界磁磁石を用意することなく、内周磁気回路または外周磁気回路のトルクを向上し、トルク要求値を満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態に係る車両駆動装置の部分端面図である。
【図２】この発明の実施の形態に係る車両駆動装置の部分端面図である。
【図３】この発明の実施の形態に係る車両駆動装置の第２ロータと第１ロータの間のモータ駆動トルクを示すグラフである。
【図４】この発明の実施の形態に係る車両駆動装置のステータと第２ロータの間のモータ駆動トルクを示すグラフである。
【図５】この発明の実施の形態に係る車両駆動装置の変形例を示す部分端面図である
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態に係る車両駆動装置の構成を添付図面に基づいて説明する。
図１に、この発明の実施の形態に係る車両駆動装置の構成を示す。車両駆動装置であるダブルロータモータ１には、円筒状のステータ２と、円筒状の第１ロータ３と、円筒状の第２ロータ４と、第１ロータ回転軸９とが設けられている。ステータ２は、車両に固定されている。第１ロータ３は、第１ロータ回転軸９と接続されており、第１ロータ回転軸９は、図示しない内部ギアを介して図示しないエンジン出力軸と接続されている。すなわち第１ロータ３は、エンジン出力軸と間接的に接続されている。第１ロータ３は、第２ロータ４の内径よりも僅かに小さい外径を有し、ステータ２の内周側でダブルロータモータ１に、ステータ２と同軸に設けられている。第２ロータ４は、ステータ２の内径よりも僅かに小さい外径を有し、ステータ２と第１ロータ３との間に、ステータ２と同軸に設けられ、図示しない駆動輪の駆動軸に図示しない内部ギアを介して接続されている。つまり、第２ロータ４は外周面でステータ２と対向し、内周面で第１ロータ３と対向している。
【００１１】
ステータ２には、その円周方向に沿って複数のステータ巻線５が設けられている。ステータ巻線５は、第２ロータ４に対向している。第１ロータ３には、その円周方向に沿って複数の第１ロータ巻線６が設けられている。第１ロータ巻線６は、第２ロータ４に対向している。ステータ巻線５と、第１ロータ巻線６とは、それぞれ図示しない電気制御回路に接続されている。第２ロータ４には、永久磁石である主界磁磁石７ａと主界磁磁石７ｂとが設けられている。主界磁磁石７ａ、７ｂは、円周方向に隣り合う主界磁磁石７ａ、７ｂが、二つ一組で間隔の開いたＶ字型になるように配置されている。また、ある一組の主界磁磁石７ａ、７ｂは半径方向外側がＮ極、その円周方向に隣り合う別の一組の主界磁磁石７ａ、７ｂは半径方向外側がＳ極、というように、一組ずつ半径方向に交互に違う極性の磁極を向けて配置されている。主界磁磁石７ａの半径方向の内側には補助界磁磁石８ａが、主界磁磁石７ｂの半径方向の内側には補助界磁磁石８ｂが設けられている。補助界磁磁石８ａ、８ｂは、それぞれ近接した主界磁磁石７ａ、７ｂに磁極の方向が一致している。また、補助界磁磁石８ａは、少なくとも一部が、第２ロータ４の円周方向に対する主界磁磁石７ａの一方の端点９ａから主界磁磁石７ａの磁極の向きに平行に第２ロータ４の内側又は外側に延長した線Ａと、第２ロータ４の円周方向に対する主界磁磁石７ａのもう一方の端点１０ａから主界磁磁石７ａの磁極の向きに平行に第２ロータ４の内側又は外側に延長した線Ａとの間の領域にあるように配置される。同様に補助界磁磁石８ｂは、少なくとも一部が、第２ロータ４の円周方向に対する主界磁磁石７ｂの一方の端点９ｂから主界磁磁石７ｂの磁極の向きに平行に第２ロータ４の内側又は外側に延長した線Ｂと、第２ロータ４の円周方向に対する主界磁磁石７ｂのもう一方の円周方向の端点１０ｂから主界磁磁石７ｂの磁極の向きに平行に第２ロータ４の内側又は外側に延長した線Ｂとの間の領域にあるように配置される。
【００１２】
次に、この発明の実施の形態１に係る車両駆動装置の動作を説明する。
ダブルロータモータ１の第２ロータ４の外周には、主界磁磁石７ａ、７ｂによって外周界磁が形成されている。このため、第２ロータ４とステータ２との間には、外周磁気回路が形成され、トルクの収受が行われ外側のモータとして機能する。また、第２ロータ４の内周には、主界磁磁石７ａ、７ｂと、補助界磁磁石８ａ、８ｂとにより内周界磁が形成されている。このため、第２ロータ４と第１ロータ３との間には、内周磁気回路が形成され、トルクの収受が行われ内側のモータとして機能する。
【００１３】
このとき、内側モータ駆動時には補助界磁磁石８ａ、８ｂの有無によって磁束の通り方が異なる。補助界磁磁石８ａ、８ｂが設けられていない場合は、図２（ａ）の曲線Φ１、Φ１’に示すように、主界磁磁石７ａ、７ｂのそれぞれを通りステータ巻線５と第１ロータ巻線６に鎖交する磁束と、曲線Φ２、Φ２’に示すように、主界磁磁石７ａ、７ｂのそれぞれを通り、隣の主界磁磁石７ｂ’、７ａ’に短絡する磁束が通る。曲線Φ２、Φ２’で示された磁束はトルクの発生に寄与しないため、良好な内周磁気回路が形成されず、第２ロータ４と第１ロータ３との間で収受されるトルクが小さくなる。それに対して、補助界磁磁石８ａ、８ｂが設けられている場合は、図２（ｂ）の曲線Φ３，Φ３’に示すように、図２（ａ）の場合では短絡していた磁束Φ２、Φ２’が、補助界磁磁石８ａ、８ｂにより第１ロータ巻線６に鎖交し、内周磁気回路が形成される。このため、図３に示すように、第２ロータ４と第１ロータ３との間で収受されるモータ駆動トルクが、補助界磁磁石８ａ、８ｂがない場合と比較して、各電流進角でおよそ２〜３倍大きくなる。
【００１４】
補助界磁磁石８ａ、８ｂを設けた場合でも、図４に示すように、外側モータ駆動時のステータ２と第２ロータ４との間で収受されるモータ駆動トルクは増加しない。したがって、ステータ２と第２ロータ４との間で収受されるモータ駆動トルクを大きくすることなく、第２ロータ４と第１ロータ３との間で収受されるトルクを大きくすることが可能である。
【００１５】
このように、ステータ２と、第１ロータ３と、第２ロータ４と、第１ロータ巻線６とを持つダブルロータモータ１において、第２ロータ４に、主界磁磁石７ａ、７ｂと、主界磁磁石７ａ、７ｂのそれぞれに磁極の方向が一致しており、主界磁磁石７ａ、７ｂを通る磁束の一部を第１ロータ巻線６に鎖交させる位置に設けられた複数の補助界磁磁石８ａ、８ｂとを設けることで、内周と外周とで別々に主界磁磁石７ａ、７ｂを用意することなく、内周磁気回路または外周磁気回路のトルクを向上し、トルク要求値を満たすことができる。
【００１６】
なお、この実施の形態では、隣り合う主界磁磁石７ａ、７ｂを間隔を空けて配置していたが、隣り合う主界磁磁石７ａ、７ｂを間隔を空けずに非線形状に配置してもよい。例えば図５（ａ）のように、Ｖ字型に配置してもよいし、あるいはＵ字型に配置してもよい。また、図５（ｂ）のように、主界磁磁石７ａ、７ｂを直線状に配置していてもよい。さらに、内周トルクのほうが要求トルクが大きい場合は、図５（ｃ）のように、主界磁磁石７ａ、７ｂを半径方向の内側に設け、補助界磁磁石８ａ、８ｂを半径方向の外側に設けてもよい。いずれの場合も、補助界磁磁石８ａは、少なくとも一部が、第２ロータ４の円周方向に対する主界磁磁石７ａの一方の端点９ａから主界磁磁石７ａの磁極の向きに平行に第２ロータ４の内側又は外側に延長した線Ａと、第２ロータ４の円周方向に対する主界磁磁石７ａのもう一方の端点１０ａとから主界磁磁石７ａの磁極の向きに平行に第２ロータ４の内側又は外側に延長した線Ａとの間の領域にあるように設ける必要がある。同様に補助界磁磁石８ｂは、少なくとも一部が、第２ロータ４の円周方向に対する主界磁磁石７ｂの一方の端点９ｂから主界磁磁石７ｂの磁極の向きに平行に第２ロータ４の内側又は外側に延長した線Ｂと、第２ロータ４の円周方向に対する主界磁磁石７ｂのもう一方の円周方向の端点１０ｂとから主界磁磁石７ｂの磁極の向きに平行に第２ロータ４の内側又は外側に延長した線Ｂとの間の領域にあるように設ける必要がある。また、この実施の形態では主界磁磁石７ａ、７ｂが二つで一組であるが、三つ以上で一組であってもよい。
【００１７】
また、この実施の形態では、第１ロータ３はエンジン出力軸と間接的に接続されていたが、第１ロータ３とエンジン出力軸を直接接続してもよい。同様に、この実施の形態では、第２ロータ４は駆動輪の駆動軸と間接的に接続されていたが、第２ロータ４と駆動輪の駆動軸を直接接続してもよい。さらに、第２ロータ４がエンジン出力軸と直接的または間接的に接続されていて、第１ロータ３が駆動輪の駆動軸と直接的または間接的に接続されていてもよい。
【符号の説明】
【００１８】
１  ダブルロータモータ（車両駆動装置）、２  ステータ、３  第１ロータ、４  第２ロータ、６  第１ロータ巻線、７ａ、７ｂ  主界磁磁石、８ａ、８ｂ  補助界磁磁石  ９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂ  端点、Ａ、Ｂ  線。
【図１】
2014100028.tif 000003
【図２】
2014100028.tif 000004
【図３】
2014100028.tif 000005
【図４】
2014100028.tif 000006
【図５】
2014100028.tif 000007