(57)【要約】【課題】ステータの軸方向長さを長くすることなく、出力増大が可能で、限られた収納空間内にステータを収めることができるモータおよびこのモータ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。【解決手段】この電動発電機３は、環状のステータコア１８ａおよびステータコア１８ａに巻回されたステータコイル１８ｂを有するステータ１８と、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とを備える。ステータコイル１８ｂは、ステータコア１８ａの軸方向幅よりも軸方向に突出するコイルエンド１８ｂａを備える。コイルエンド１８ｂａの結線部にバスバー２５が接続され、ステータコア１８ａの軸方向幅内にバスバー２５が配置された。【選択図】図１
2019205240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の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モータにおいて、
前記ステータコイルにバスバーが接続され、前記ステータコアの軸方向幅内に、前記バスバーが配置されたモータ。 
【請求項２】
請求項１に記載のモータにおいて、前記モータは、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バスバーが配置されたモータ。
【請求項３】
請求項１に記載のモータにおいて、前記モータは、前記ロータが前記ステータの半径方向内方に位置するインナーロータ型であり、前記ステータコアの半径方向外方に前記バスバーが配置されたモータ。
【請求項４】
固定輪、およびハブフランジを有し前記固定輪に転動体を介して回転自在に支持されて前記ハブフランジに車両の車輪およびブレーキロータが取付けられる回転輪を有する車輪用軸受と、この車輪用軸受に取付けられた請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のモータと、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であって、
前記ブレーキロータの内径よりも半径方向内方に前記モータが設置され、且つ、前記ハブフランジと、前記車両における足回りフレーム部品のアウトボード側面との軸方向範囲に前記モータが設置された車両用動力装置。
【請求項５】
請求項４に記載の車両用動力装置において、前記ステータコアは、ステータ固定部を介して前記固定輪に固定され、前記ステータ固定部に対し軸方向に隣接して前記バスバーが設置された車両用動力装置。
【請求項６】
請求項５に記載の車両用動力装置において、前記バスバーが二つの前記ステータ固定部に挟まれて設置された車両用動力装置。
【請求項７】
請求項４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、定められた値以上の熱伝導率を有する樹脂材が前記バスバーの一部に接触するように設けられ、前記バスバーの取り付け時に発生する空間に前記樹脂材が充填された車両用動力装置。
【請求項８】
請求項４に記載の車両用動力装置において、前記ステータコアは、ステータ固定部を介して前記固定輪に固定され、前記バスバーが前記ステータ固定部内に複数個に分割されて設置された車両用動力装置。
【請求項９】
環状の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において、
前記ステータコイルにバスバーが接続され、前記ステータコアの軸方向幅内に、前記バスバーが配置された発電機。
【請求項１０】
固定輪、およびハブフランジを有し前記固定輪に転動体を介して回転自在に支持されて前記ハブフランジに車両の車輪およびブレーキロータが取付けられる回転輪を有する車輪用軸受と、この車輪用軸受に取付けられた請求項９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車輪用軸受であって、
前記ブレーキロータの内径よりも半径方向内方に前記発電機が設置され、且つ、前記ハブフランジと、前記車両における足回りフレーム部品のアウトボード側面との軸方向範囲に前記発電機が設置された発電機付車輪用軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータおよびこのモータ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し、自動車等に適用される技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、モータを収納できる空間が小さいため、モータの軸方向長さに制約があり、バスバーをモータステータの端面に設置する構造ではモータの収納が困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２６８３２号公報
【特許文献２】特開２０１４−１３８４９９号公報
【特許文献３】特願２０１６−１８４２９５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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の端面にバスバーを設置する方法では、モータステータの全長（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。
【０００７】
図１５は、従来の発電機能付き走行用モータを搭載した車両用動力装置の断面図であり図１６は従来の走行用モータの斜視図、図１７はこの走行用モータの断面図である。図１５に示すように、発電機能付き走行用モータを搭載した車両用動力装置は、ブレーキロータ７０の内周以内に収められる。自動車固定部品であるナックル７１に、車輪用軸受用外輪７２、モータステータ固定部７３を介して、モータステータコア７４が固定される。図１６および図１７に示すように、モータステータコア７４には、電流を流し磁力を発生させるためのモータ巻線コイル７５が巻かれている。
【０００８】
図１５に示すように、車輪用軸受フランジ７６にモータロータ７７が取り付けられ、このモータロータ７７がモータステータ７４周りを回転する。この車輪用軸受と一体化されたモータによって自動車駆動時の走行補助およびブレーキ時の発電によるエネルギ−の回収が行われる。
上記車両用動力装置の従来品では、モータステータ７４のコイルエンド７５ａの端面にコイルの結線部７８があるため、モータステータ７４の車輪軸方向全長Ｌ３が長くなり（図１７）、それに伴い車両用動力装置の全長Ｌ４も長くなり（図１５）、自動車固定部品であるナックル７１の改造なしで、現行の車輪用軸受と置き換えることが困難であった。自動車固定部品であるナックル７１の改造なしで、現行の車輪用軸受と置き換えるためには、車両用動力装置の全長を短くしなければならず、その結果、モータ出力が減少する。
【０００９】
この発明の目的は、ステータの軸方向長さを長くすることなく、出力増大が可能で、限られた収納空間内にステータを収めることができるモータおよびこのモータ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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明のモータは、環状の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モータにおいて、
前記ステータコイルにバスバーが接続され、前記ステータコアの軸方向幅内に、前記バスバーが配置されたことを特徴とする。
【００１１】
この構成によると、ステータコイルにバスバーが接続され、ステータコアの軸方向幅内にバスバーが配置されたため、従来のコイルエンドの端面にバスバーを設置する技術よりも、ステータ全体のうち、ステータコアの軸方向幅よりも軸方向に突出する部分の軸方向長さが縮小され、モータの軸方向長さを短くできる。モータの軸方向長さを同じとしてステータコイルの巻数または断面積を大きくし、モータ出力を増大させた場合でも、限られたモータ収納空間内にモータが収容できる。またコイルエンドの結線部に、一般的な絶縁被膜を施した線ではなくバスバーを接続した場合、絶縁被膜を施した線等を用いるよりも、他の機器等の接続および取外しが容易になる。
【００１２】
前記モータは、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バスバーが配置されてもよい。この場合、インナーロータ型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。
前記モータは、前記ロータが前記ステータの半径方向内方に位置するインナーロータ型であり、前記ステータコアの半径方向外方に前記バスバーが配置されてもよい。
【００１３】
この発明の車両用動力装置は、固定輪、およびハブフランジを有し前記固定輪に転動体を介して回転自在に支持されて前記ハブフランジに車両の車輪およびブレーキロータが取付けられる回転輪を有する車輪用軸受と、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モータと、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であって、
前記ブレーキロータの内径よりも半径方向内方に前記モータが設置され、且つ、前記ハブフランジと、前記車両における足回りフレーム部品のアウトボード側面との軸方向範囲に前記モータが設置された。
【００１４】
この構成によると、前述の軸方向長さを短くできるモータ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。
特に、ブレーキロータの内径よりも半径方向内方にモータが設置され、且つ、ハブフランジと、足回りフレーム部品のアウトボード側面との軸方向範囲にモータが設置されたため、ブレーキロータ内にモータを設置するスペースを確保してこのモータをコンパクトに収めることができる。
【００１５】
前記ステータコアは、ステータ固定部を介して前記固定輪に固定され、前記ステータ固定部に対し軸方向に隣接して前記バスバーが設置されてもよい。この場合、バスバーの設置が容易となるうえ、ステータコアの取り付け強度を上げることが可能となる。
前記バスバーが二つの前記ステータ固定部に挟まれて設置されてもよい。この場合、ステータコアの取り付け強度をさらに上げることが可能となる。これにより、モータ駆動時に発生する振動を低減することができる。
【００１６】
定められた値以上の熱伝導率を有する樹脂材が前記バスバーの一部に接触するように設けられ、前記バスバーの取り付け時に発生する空間に前記樹脂材が充填されたものであってもよい。
前記定められた値は、設計等によって任意に定める値であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な値を求めて定められる。
この構成によると、バスバーで発生した熱を、樹脂材を介して周辺の金属部材へ効率よく逃がすことができる。したがって、バスバーの温度上昇を低く抑えることができる。
【００１７】
前記ステータコアは、ステータ固定部を介して前記固定輪に固定され、前記バスバーが前記ステータ固定部内に複数個に分割されて設置されたものであってもよい。この場合、ステータコイルの結線をバスバー内で行うため、軸方向の収納空間を短縮することができる。
【００１８】
この発明の発電機は、環状の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において、
前記ステータコイルにバスバーが接続され、前記ステータコアの軸方向幅内に、前記バスバーが配置されたことを特徴とする。
【００１９】
この構成によると、ステータコイルにバスバーが接続され、ステータコアの軸方向幅内にバスバーが配置されたため、従来のコイルエンドの端面にバスバーを設置する技術よりも、ステータ全体のうち、ステータコアの軸方向幅よりも軸方向に突出する部分の軸方向長さが縮小され、発電機の軸方向長さを短くできる。これにより、出力を増大させた場合でも、限られた発電機収納空間内に発電機が収容できる。またコイルエンドの結線部に、一般的な絶縁被膜を施した線ではなくバスバーを接続した場合、絶縁被膜を施した線等を用いるよりも、他の機器等の接続および取外しが容易になる。
【００２０】
この発明の発電機付車輪用軸受は、固定輪、およびハブフランジを有し前記固定輪に転動体を介して回転自在に支持されて前記ハブフランジに車両の車輪およびブレーキロータが取付けられる回転輪を有する車輪用軸受と、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発電機付車輪用軸受であって、
前記ブレーキロータの内径よりも半径方向内方に前記発電機が設置され、且つ、前記ハブフランジと、前記車両における足回りフレーム部品のアウトボード側面との軸方向範囲に前記発電機が設置されたことを特徴とする。
【００２１】
この構成によると、前述の軸方向長さを短くできる発電機を車輪用軸受に取付けることで、発電機付車輪用軸受の全長が短くなる。これにより、この発電機付車輪用軸受を、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。
特に、ブレーキロータの内径よりも半径方向内方に発電機が設置され、且つ、ハブフランジと、足回りフレーム部品のアウトボード側面との軸方向範囲に発電機が設置されたため、ブレーキロータ内に発電機を設置するスペースを確保してこの発電機をコンパクトに収めることができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明のモータは、環状の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モータにおいて、前記ステータコイルにバスバーが接続され、前記ステータコアの軸方向幅内に前記バスバーが配置されたため、ステータの軸方向長さを長くすることなく、出力増大が可能で、限られた収納空間内にステータを収めることができる。
【００２３】
この発明の車両動力装置は、固定輪、およびハブフランジを有し前記固定輪に転動体を介して回転自在に支持されて前記ハブフランジに車両の車輪およびブレーキロータが取付けられる回転輪を有する車輪用軸受と、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モータと、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であって、前記ブレーキロータの内径よりも半径方向内方に前記モータが設置され、且つ、前記ハブフランジと、前記車両における足回りフレーム部品のアウトボード側面との軸方向範囲に前記モータが設置された。このため、ステータの軸方向長さを長くすることなく、出力増大が可能で、限られた収納空間内にステータを収めることができる。
【００２４】
この発明の発電機は、環状の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において、前記ステータコイルにバスバーが接続され、前記ステータコアの軸方向幅内に前記バスバーが配置されたため、ステータの軸方向長さを長くすることなく、出力増大が可能で、限られた収納空間内にステータを収めることができる。
【００２５】
この発明の発電機付車輪用軸受は、固定輪、およびハブフランジを有し前記固定輪に転動体を介して回転自在に支持されて前記ハブフランジに車両の車輪およびブレーキロータが取付けられる回転輪を有する車輪用軸受と、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発電機付車輪用軸受であって、前記ブレーキロータの内径よりも半径方向内方に前記発電機が設置され、且つ、前記ハブフランジと、前記車両における足回りフレーム部品のアウトボード側面との軸方向範囲に前記発電機が設置された。このため、ステータの軸方向長さを長くすることなく、出力増大が可能で、限られた収納空間内にステータを収めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施形態に係る車両用動力装置の断面図である。
【図２】同車両用動力装置のモータステータの分解斜視図である。
【図３】同モータステータの斜視図である。
【図４】同モータステータの断面図である。
【図５】この発明の他の実施形態に係る車両用動力装置の断面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態に係るモータステータの断面図である。
【図７】この発明のさらに他の実施形態に係る車両用動力装置の断面図である。
【図８】この発明のさらに他の実施形態に係るモータステータの斜視図である。
【図９】この発明のさらに他の実施形態に係るモータステータの斜視図である。
【図１０】この発明のさらに他の実施形態に係るモータステータの斜視図である。
【図１１】この発明のさらに他の実施形態に係るインナーロータ型のモータを概略示す断面図である。
【図１２】いずれかの車両用動力装置を備えた車両の車両用システムの概念構成を示すブロック図である。
【図１３】同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。
【図１４】同車両用動力装置を備えた他の車両の車両用システムの概念構成を説明する図である。
【図１５】従来の発電機能付き走行用モータを搭載した車両用動力装置の断面図である。
【図１６】従来の走行用モータの斜視図である。
【図１７】同走行用モータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
この発明の実施形態に係る車両用動力装置を図１ないし図４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、モータを兼用する発電機である電動発電機３とを備える。
【００２８】
＜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のアウト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。
【００２９】
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により取り付けられている。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。
【００３０】
＜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１２）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１２）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１２）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。
【００３１】
＜電動発電機３について＞
この例の電動発電機３は、車輪の回転で発電を行い、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。電動発電機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。この電動発電機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、電動発電機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。
【００３２】
この電動発電機３は、ブレーキロータ１２の内径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。電動発電機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。
【００３３】
もしくは電動発電機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、電動発電機３は、スイッチトリラクタンスモータ(Switched reluctance motor；略称：ＳＲモータ)、インダクションモータ（Induction Motor；略称：ＩＭ）等各種形式が採用できる。各モータ形式において、ステータ１８の巻き線形式として分布巻、集中巻の各形式が採用できる。
【００３４】
ロータ１９は、ハブフランジ７の外周縁部に取り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。
【００３５】
図２および図３に示すように、ステータ１８は、環状のステータコア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。ステータコア１８ａは、例えば、電磁鋼板、圧粉磁心、またはアモルファス合金等から構成される。図４に示すように、ステータコイル１８ｂは、ステータコア１８ａの軸方向幅よりも軸方向両側に突出するコイルエンド１８ｂａを備える。このコイルエンド１８ｂａの軸方向幅がステータ１８の全長Ｌ２に相当する。
【００３６】
図１に示すように、ステータコア１８ａは、外輪４の外周面に、ステータ固定部２４を介して取付けられている。外輪４のアウトボード側の外周面に、半径方向内方に所定小距離凹む環状凹みが形成され、この環状凹みに、円筒状のステータ固定部２４が圧入等により嵌合固定されている。
【００３７】
＜バスバー２５について＞
図４に示すように、コイルエンド１８ｂａの結線部Ｌｋにバスバー２５が接続され、ステータコア１８ａと軸方向に重なる位置に、バスバー２５が配置されている。この例では、ステータコア１８ａの半径方向内方に、円環状のバスバー２５が配置されている。コイルエンド１８ｂａから半径方向内方に線Ｌが延び、各線Ｌはさらにステータコア１８ａの半径方向内方に屈曲する。
図２および図３に示すように、ステータコア１８ａの内周部にバスバー２５が挿入され、このバスバー２５に各ステータコイル１８ｂからの線Ｌを結線する。各線Ｌを結線した部分が結線部Ｌｋである。さらにバスバー２５に三芯のモータ線２６が結線される。またバスバー２５は、ステータコア１８ａの内周部で、ステータ固定部２４（図１）に対し軸方向（インボード側）に隣接した位置に設置される。
【００３８】
＜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、電動発電機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。
【００３９】
＜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。この回転検出部２７は、走行補助用の電動発電機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ある。
【００４０】
＜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、この電動発電機３のモータ線２６（図４）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。
【００４１】
＜作用効果＞
以上説明した電動発電機３によれば、コイルエンド１８ｂａの結線部Ｌｋにバスバー２５が接続され、ステータコア１８ａの内周部にバスバー２５を装着したことにより、従来のコイルエンドの端面にバスバーを設置する技術よりも、ステータ全体のうち、ステータコア１８ａの軸方向幅よりも軸方向に突出する部分の軸方向長さが縮小され、ステータ全長Ｌ２を短縮することができる。これにより、モータ出力を増大させた場合でも、限られたモータ収納空間内に電動発電機３が収容できる。またコイルエンド１８ｂａの結線部に、一般的な絶縁被膜を施した線ではなくバスバー２５を用いたため、絶縁被膜を施した線等を用いるよりも、他の機器等の接続および取外しが容易になる。電動発電機３は、アウターロータ型であり、ステータコア１８ａの半径方向内方にバスバー２５が配置されているため、インナーロータ型よりもロータ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。
【００４２】
以上説明した車両用動力装置１によれば、前述の軸方向長さを短くできる電動発電機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。
特に、ブレーキロータ１２の内径１２ｃよりも半径方向内方に電動発電機３が設置され、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との軸方向範囲Ｌ１に電動発電機３が設置されたため、ブレーキロータ１２内に電動発電機３を設置するスペースを確保してこの電動発電機３をコンパクトに収めることができる。
【００４３】
ステータ固定部２４に対し軸方向に隣接してバスバー２５が設置されているため、バスバー２５の設置が容易となるうえ、ステータコア１８ａの取り付け強度を上げることが可能となる。
電動発電機３のロータ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ため、減速機構等を備える構成よりも車両用動力装置全体の部品点数が少なく構成が簡易で省スペースで済み、車両重量の増加も抑えられる。
【００４４】
＜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。
【００４５】
図５に示すように、外輪４のアウトボードの外周面に、半径方向内方に凹む環状凹み４ｂを備え、この環状凹み部４ｂにバスバー２５を設置してもよい。この場合、前記ステータ固定部が不要となるため、部品点数を低減して構造を簡素化することができる。その他同様の構成を備える。
【００４６】
図６に示すように、二つのステータ固定部２４，２４に挟まれる位置にバスバー２５を設置してもよい。また、いずれか一方のステータ固定部２４とバスバー２５との間に形成される軸方向の空間には、例えば、1〜3（W/m・K）程度の熱伝導率を有する樹脂材９が充填されている。
この構造では、ステータコア１８ａが二つのステータ固定部２４，２４を介して外輪４（図１）に固定されるため、ステータコア１８ａの取り付け強度をさらに上げることが可能となる。これにより、モータ駆動時に発生する振動を低減することができる。またバスバー２５で発生した熱を樹脂材９を介して周辺の金属部材（例えば外輪）へ逃がすことができ、バスバー２５の温度上昇を低く抑えることができる。
【００４７】
図７に示すように、バスバー取り付け時に発生する空間に、例えば、熱伝導率1〜3（W/m・K）程度の熱伝導率を有する樹脂材９が充填されていてもよい。その他図１等に示す実施形態と同様の構成となっている。この図７の構成によれば、バスバー２５で発生した熱を樹脂材９を介して周辺の金属部材（例えば外輪４）へ逃がすことができ、バスバー２５の温度上昇を低く抑えることができる。
【００４８】
図８に示すように、バスバー２５Ａがステータ固定部２４Ａ内に複数（この例では四個）個に分割されて設置されてもよい。このステータ固定部２４Ａは、インボード側の端面から軸方向に所定距離延びる複数の凹み部２５Ａａが円周方向一定間隔おきに複数（この例では四箇所）形成された冠形状であり、各凹み部２５Ａａにバスバー２５Ａがそれぞれ嵌込むように構成されている。この図８の例では、各凹み部２５Ａａの底部にバスバー２５Ａの端面が接する。
この構成によると、ステータコイル１８ｂの結線をバスバー２５Ａ内で行い、そこから三芯のモータ線２６が外部に取り出される。ステータコイル１８ｂの結線をバスバー２５Ａ内で行うため、軸方向の収納空間を短縮することができる。
【００４９】
図９に示すように、ステータ固定部２４Ｂは、複数のステータ固定部分割体２４Ｂａが円周方向一定間隔おきに設けられ、円周方向に隣り合うステータ固定部分割体２４Ｂａ，２４Ｂａ間に、バスバー２５Ｂがそれぞれ介在する構成であってもよい。この場合にも、図８の構成と同様の作用効果を奏する。なお図８、図９の例では、バスバーを四分割しているが、四分割に必ずしも限定されるものではない。
【００５０】
図１０に示すように、モータ線２６（図８、図９）の代わりに、バスバー２５Ａ内の導体をインボード側に延長して外部へ取り出した導体延長部２６Ａを備えた構造にしてもよい。この場合、モータ線が省略できるため、より簡単にモータ結線を行うことができる。
【００５１】
また、上記車両用動力装置ではアウターロータ型の電動発電機について説明したが、図１１に示すように、電動発電機３は、ロータ１９がステータ１８の半径方向内方に位置するインナーロータ型であってもよい。この場合、ステータコア１８ａの半径方向外方にバスバー２５が配置される。このインナーロータ型の構成においても、従来のコイルエンドの端面にバスバーを設置する技術より、ステータ全体のうち、ステータコアの軸方向幅よりも軸方向に突出する部分の軸方向長さが縮小され、電動発電機３の軸方向長さを短くできる。
【００５２】
＜車両用システムについて＞
図１２は、いずれかの実施形態に係る車両用動力装置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。
【００５３】
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を称す。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とを有するハイブリッド車（以下、「ＨＥＶ」と称することがある）である。
【００５４】
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。
【００５５】
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発電機である電動発電機３と、この電動発電機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。電動発電機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が、この実施形態では、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。
【００５６】
従動輪用の電動発電機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。電動発電機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。
電動発電機３は、内輪５（図１）にロータ１９（図１）が取付けられているため、電動発電機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。この電動発電機３の回転駆動用の駆動電圧または回生電圧が１００Ｖ以下である。
【００５７】
＜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発電機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。
【００５８】
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。従動輪側の発電機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、電動発電機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。個別電動発電機指令手段４５および個別制御手段３９により、電動発電機３を制御する制御手段６８が構成される。
【００５９】
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、電動発電機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、二つの電動発電機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。
【００６０】
図１３は、前記車両用システムを搭載した車両（図１２）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と中電力バッテリー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。電動発電機３は二つあるが、代表して一つで図示している。図１２の駆動輪側の電動発電機３５ｂは、図１３では図示を省略しているが、従動輪側の電動発電機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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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発電機３５ｂ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。
【００６４】
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、ＧＭＧ、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。
【００６５】
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。
【００６６】
これに対して、従動輪１０Ｂ内に収まるこの車両用システムの電動発電機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。内燃機関３５ａのみ備えた既存の車両に、いずれかの実施形態に係る車両用動力装置１と、電動発電機用のバッテリーとして、駆動電圧または回生電圧が１００Ｖ以下の前記中電圧バッテリー４９とを搭載することで、車両の大幅な改造をすることなく、マイルドハイブリッド車両にすることができる。この実施形態の車両用システムを搭載した車両に、図１２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。
【００６７】
図１４は、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７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。
【００６８】
図１２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。この場合、電動発電機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、電動発電機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。
【００６９】
加えて、本願における車両用動力装置１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。
【００７０】
電動発電機は、家電用モータ、産業用モータ等にも適用可能である。その他、電動発電機は、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。
【００７１】
以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７２】
１…車両用動力装置、２…車輪用軸受、３…電動発電機（モータ）、４…外輪（固定輪）、５…内輪（回転輪）、６…転動体、７…ハブフランジ、８…ナックル（足回りフレーム部品）、９…樹脂材、１２…ブレーキロータ、１８…ステータ、１８ａ…ステータコア、１８ｂ…ステータコイル、１８ｂａ…コイルエンド、１９…ロータ、２４…ステータ固定部、２５，２５Ａ，２５Ｂ…バスバー、Ｌｋ…結線部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2019205240.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2019205240.tif 000014
【図１３】
2019205240.tif 000015
【図１４】
2019205240.tif 000016
【図１５】
2019205240.tif 000017
【図１６】
2019205240.tif 000018
【図１７】
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