(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を大きくすることが可能で、また簡単に組立てることができる三相永久磁石同期モータおよびこの三相永久磁石同期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】三相永久磁石同期モータ３は、ロータ１９の磁極数をＰとし、ステータ１８のティース１８ａａ，１８ａａ間の溝の数をＮとしたとき、２Ｎ／３Ｐが整数でないラジアルギャップ型である。ステータコア１８ａは、円周方向に隣合う二つのティース１８ａａ，１８ａａと、ティース１８ａａ，１８ａａの基端部を繋ぐ連結部１８ａｂとを含むステータ分割体Ｓｂを円周方向に複数備える。複数のステータ分割体Ｓｂを外周に固定する円環部材２４を備え、ステータコア１８ａの軸方向幅内にステータコイル１８ｂの結線部を備えた。【選択図】図２
2019205241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、前記ロータの磁極の数をＰ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Ｎとしたとき、２Ｎ／３Ｐが整数でない三相永久磁石同期モータにおいて、
前記ステータコアは、円周方向に隣り合う少なくとも二つの前記ティースと、これらティースの基端部を繋ぐ連結部とを含むステータ分割体を円周方向に複数備え、これら複数のステータ分割体を内周または外周に固定する円環部材を備え、前記ステータコアの軸方向幅内に前記ステータコイルの結線部を備えた三相永久磁石同期モータ。
【請求項２】
請求項１に記載の三相永久磁石同期モータにおいて、前記三相永久磁石同期モータは、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結線部が配置された三相永久磁石同期モータ。
【請求項３】
請求項１に記載の三相永久磁石同期モータにおいて、前記三相永久磁石同期モータは、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結線部が配置された三相永久磁石同期モータ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の三相永久磁石同期モータにおいて、前記円環部材が磁性材で構成されている三相永久磁石同期モータ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の三相永久磁石同期モータにおいて、前記円環部材が絶縁材で構成されている三相永久磁石同期モータ。
【請求項６】
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５のいずれか１項に記載の三相永久磁石同期モータと、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三相永久磁石同期モータが設置され、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三相永久磁石同期モータが設置された車両用動力装置。
【請求項７】
請求項６に記載の車両用動力装置において、前記ステータコアは、軸方向に間隔を隔てて配置された二つの前記円環部材を介して前記固定輪に固定され、前記結線部が二つの前記円環部材の間に設置された車両用動力装置。
【請求項８】
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、前記ロータの磁極の数をＰ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Ｎとしたとき、２Ｎ／３Ｐが整数でない三相永久磁石同期型の発電機において、
前記ステータコアは、円周方向に隣り合う少なくとも二つの前記ティースと、これらティースの基端部を繋ぐ連結部とを含むステータ分割体を円周方向に複数備え、これら複数のステータ分割体を内周または外周に固定する円環部材を備え、前記ステータコアの軸方向幅内に前記ステータコイルの結線部を備えた発電機。
【請求項９】
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、自動車等に設置される三相永久磁石同期モータおよびこの三相永久磁石同期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、このバスバー構造ではモータの収納が困難であった。
【０００４】
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Ｐ、ステータにおけるティース間の溝の数をＮ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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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
【特許文献４】特許第５８４７５４３号公報
【特許文献５】特許第６１３９７２３号公報
【特許文献６】特開２００３−２５０２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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後述するコイルエンド）を収納することが困難となる。
【０００７】
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。
【０００８】
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２４に示すように、ラジアルモータの軸方向寸法は、コア寸法（１）とコイルエンド（２）およびコイル結線部（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。
【０００９】
また、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に構成することが構造上容易で、一般的な構成である。従来のアウターロータ型モータでモータ内径に、コイル結線部品であるバスバーを構成する場合、コア軸方向端にコイルの巻き始めと巻き終わりが位置するため、コイルを環状部品を避けて内径側に折り曲げてバスバーに接続しなければならない（図１３（Ｂ）参照）。コイル結線が多い場合、多くの渡り線がバスバー２５の周囲に位置することとなり、組立が難しい。
【００１０】
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を大きくすることが可能で、また簡単に組立てることができる三相永久磁石同期モータおよびこの三相永久磁石同期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】
【００１１】
この発明の三相永久磁石同期モータは、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、前記ロータの磁極の数をＰ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Ｎとしたとき、２Ｎ／３Ｐが整数でない三相永久磁石同期モータにおいて、
前記ステータコアは、円周方向に隣り合う少なくとも二つの前記ティースと、これらティースの基端部を繋ぐ連結部とを含むステータ分割体を円周方向に複数備え、これら複数のステータ分割体を内周または外周に固定する円環部材を備え、前記ステータコアの軸方向幅内に前記ステータコイルの結線部を備えたものである。
【００１２】
この構成によると、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。
ステータコアを分割構造とし、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ため、ステータコイルを、ステータコアの軸方向の途中から円周方向のステータ分割体間を通してバスバー等へ配線し接続することができる。
【００１３】
したがって、コイル結線部をモータの軸方向に構成した従来例、コア軸方向端にコイルの巻き始めと巻き終わりが位置する従来例等よりも、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することができる。これにより、モータを同一の軸方向寸法に組み込む場合、前記従来例等よりステータコアとロータの対向面積を大きくすることができ、より大きな出力のモータとすることができる。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。
【００１４】
またステータコアを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ため、ステータコイルを円周方向のステータ分割体間を通してバスバー  へ干渉することなく直線的に配線し接続し得ることから、ステータコイルの配線を例えば複数のバスバーの各貫通孔等に順次通す作業等が不要となり組立を簡単化することができる。
【００１５】
前記三相永久磁石同期モータは、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結線部が配置されたものであってもよい。この場合、同一サイズのアウターロータ型のモータよりもロータの慣性モーメントが低いため、高速回転向きのモータとすることができる。
【００１６】
前記三相永久磁石同期モータは、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結線部が配置されたものであってもよい。この場合、同一サイズのインナーロータ型のモータ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。
【００１７】
前記円環部材が磁性材で構成されていてもよい。この場合、ステータの磁束が円環部材内を通り、モータ出力が向上する。
前記円環部材が絶縁材で構成されていてもよい。この場合、円環部材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することができる。
【００１８】
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三相永久磁石同期モータと、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三相永久磁石同期モータが設置され、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三相永久磁石同期モータが設置されたものである。
【００１９】
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。
【００２０】
前記ステータコアは、軸方向に間隔を隔てて配置された二つの前記円環部材を介して前記固定輪に固定され、前記結線部が二つの前記円環部材の間に設置されてもよい。この場合、ステータを支持する剛性が高くなり、モータ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。
【００２１】
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、前記ロータの磁極の数をＰ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Ｎとしたとき、２Ｎ／３Ｐが整数でない三相永久磁石同期型の発電機において、
前記ステータコアは、円周方向に隣り合う少なくとも二つの前記ティースと、これらティースの基端部を繋ぐ連結部とを含むステータ分割体を円周方向に複数備え、これら複数のステータ分割体を内周または外周に固定する円環部材を備え、前記ステータコアの軸方向幅内に前記ステータコイルの結線部を備えたものである。
【００２２】
この構成によると、２Ｎ／３Ｐが整数でないいわゆる分数溝の発電機を採用したため、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発電機出力を大きくすることが可能となる。
ステータコアを分割構造とし、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ため、ステータコイルを、ステータコアの軸方向の途中から円周方向のステータ分割体間を通してバスバー等へ配線し接続することができる。
【００２３】
したがって、コイル結線部をモータの軸方向に構成した従来例、コア軸方向端にコイルの巻き始めと巻き終わりが位置する従来例等よりも、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。発電機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、発電機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ため、ステータコイルの配線を例えば複数のバスバーの各貫通孔等に順次通す作業等が不要となり組立を簡単化することができる。
【００２４】
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ものである。
【００２５】
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】
【００２６】
この発明の三相永久磁石同期モータは、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、前記ロータの磁極の数をＰ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Ｎとしたとき、２Ｎ／３Ｐが整数でない三相永久磁石同期モータにおいて、前記ステータコアは、円周方向に隣り合う少なくとも二つの前記ティースと、これらティースの基端部を繋ぐ連結部とを含むステータ分割体を円周方向に複数備え、これら複数のステータ分割体を内周または外周に固定する円環部材を備え、前記ステータコアの軸方向幅内に前記ステータコイルの結線部を備えた。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を大きくすることが可能で、また簡単に組立てることができる。
【００２７】
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三相永久磁石同期モータと、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三相永久磁石同期モータが設置され、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三相永久磁石同期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を大きくすることが可能で、また簡単に組立てることができる。
【００２８】
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、前記ロータの磁極の数をＰ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Ｎとしたとき、２Ｎ／３Ｐが整数でない三相永久磁石同期型の発電機において、前記ステータコアは、円周方向に隣り合う少なくとも二つの前記ティースと、これらティースの基端部を繋ぐ連結部とを含むステータ分割体を円周方向に複数備え、これら複数のステータ分割体を内周または外周に固定する円環部材を備え、前記ステータコアの軸方向幅内に前記ステータコイルの結線部を備えた。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を大きくすることが可能で、また簡単に組立てることができる。
【００２９】
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を大きくすることが可能で、また簡単に組立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【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】図１のII-II線断面図である。
【図３】（Ａ）は同車両用動力装置のモータステータ単体（ステータ分割体）の形状を示す図、（Ｂ）は同図（Ａ）のIIIB-IIIB線断面図である。
【図４】同ステータ分割体の斜視図である。
【図５】同ステータ分割体を別の方向から見た斜視図である。
【図６】同車両用動力装置のアウターロータ型電動発電機のステータコアの配置例を示す図である。
【図７】同アウターロータ型電動発電機の組立例を示す分解斜視図である。
【図８】この発明の他の実施形態に係るアウターロータ型電動発電機の断面図（図９のVIII-VIII線断面図）である。
【図９】同アウターロータ型電動発電機の平面図である。
【図１０】この発明のさらに他の実施形態に係るステータ分割体の正面図である。
【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電動発電機の断面図（図１２（Ａ）のXI-XI線断面図）である。
【図１２】（Ａ）は同インナーロータ型電動発電機の平面図、（Ｂ）はこの同インナーロータ型のステータ分割体の斜視図、（Ｃ）は同ステータ分割体を別の方向から見た斜視図である。
【図１３】（Ａ）は同インナーロータ型電動発電機のバスバーへの配線例を示す図、（Ｂ）は従来形式でバスバーを構成する例を示す図である。
【図１４】同インナーロータ型電動発電機の組立例を示す分解斜視図である。
【図１５】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電動発電機の断面図である。
【図１６】同電動発電機の一部を拡大して見た斜視図である。
【図１７】この発明のさらに他の実施形態に係るアウターロータ型発電機の平面図である。
【図１８】この発明のさらに他の実施形態に係るアウターロータ型発電機の平面図である。
【図１９】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発電機の平面図である。
【図２０】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発電機の平面図である。
【図２１】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２２】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２３】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２４】従来のインナーロータ型モータの断面図である。
【図２５】図１３（Ｂ）の配線例を補足する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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７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、三相永久磁石同期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。
【００３２】
＜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。
【００３３】
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。
【００３４】
＜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２１）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２１）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２１）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。
【００３５】
＜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。
図２および図６に示すように、この電動発電機３は、ロータ１９の磁極の数をＰ（この例ではＰ＝１０）とし、ステータ１８における円周方向に隣り合うティース１８ａａ，１８ａａ間の溝の数をＮ（この例ではＮ＝１２）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。
【００３６】
この分数溝ＢＬＤＣモータである電動発電機３の巻線構造は、単層巻と二層巻の二種類を採用し得る。図２の巻線構造は単層巻を示す。この単層巻は、一つのティース１８ａａおきにステータコイル１８ｂが巻かれており、後述する各ステータ分割体Ｓｂの一方のティース１８ａａにＵＶＷ各相のステータコイル１８ｂが巻かれている。二層巻は各ティース１８ｂにステータコイル１８ｂが巻かれた構造になる。
図１に示すように、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。
【００３７】
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。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。
【００３８】
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。
【００３９】
＜ステータ分割体Ｓｂ等について＞
図２に示すように、ステータ１８は、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、ステータ分割体Ｓｂを円周方向に複数（この例では六つ）備え、複数のステータ分割体Ｓｂのティース１８ａａが円周等配に配設される。図３〜図５に示ように、各ステータ分割体Ｓｂは、円周方向に所定間隔を隔てて隣り合う二つのティース１８ａａ，１８ａａと、これらティース１８ａａ，１８ａａの基端部を繋ぐ連結部１８ａｂとを含むＵ字形状に構成されている。このステータ分割体Ｓｂは、例えば、電磁鋼板、圧粉磁心、またはアモルファス合金等軟磁性材から構成される。
【００４０】
図３（Ａ）に示すように、各ティース１８ａａの先端部には、永久磁石１４（図２）とステータ分割体Ｓｂの磁束の流れを最適化するリブＲｂが設けられている。リブＲｂは、各ティース１８ａａの先端部から円周方向両側に円弧状に所定距離延びる。各ティース１８ａａの先端部にリブＲｂがあることで、前述の磁束の流れが最適化され、電動発電機３（図２）の出力向上を図れ、且つコギングトルクを低減し得る。また各ティース１８ａａの先端部にリブＲｂがあることで、巻線がティース１８ａａから抜けにくい構造となる。
【００４１】
ステータ分割体Ｓｂは、各ティース１８ａａの先端部にリブのないストレート形状でもよい。この場合、ステータ分割体への巻線が容易となり、生産性が良好となる。ステータ分割体Ｓｂのうち、連結部１８ｂｂの底面と各ティース１８ａａの外側面との角部ＳｂａはＲ形状または面取り形状でもよい。ステータコイル１８ｂ（図２）に電流を流した際のステータ内を通る磁束は、ステータコイル１８ｂ，１８ｂ（図２）間の最短距離を通るため、角部Ｓｂａの磁束密度分布は小さく、同図の角部ＳｂａをＲ形状または面取り形状などとしても電動発電機３（図２）の出力は低下しにくい。
【００４２】
図１および図２に示すように、複数のステータ分割体Ｓｂの各連結部１８ａｂが円環部材２４，２４の外周に固定されている。円環部材２４，２４は、外輪４の外周面にそれぞれ固定され、ステータコア１８ａの軸方向幅内で軸方向に互いに離隔して配置されている。ステータコア１８ａの半径方向内方に、ステータコイル１８ｂの結線部Ｌｋが配置される。つまりステータコア１８ａの軸方向幅内で、且つ、二つの前記円環部材２４，２４の間に、ステータコイル１８ｂの結線部Ｌｋが設置されている。
【００４３】
図７に示すように、各円環部材２４の外周に、複数の凹み部２４ａが円周等配に複数（この例では六つ）形成され、図２に示すように、円環部材２４の各凹み部２４ａにステータ分割体Ｓｂの連結部１８ａｂが嵌め込まれて固定されている。各ステータ分割体Ｓｂはモータ稼働時にステータコイル１８ｂに電流を導通させると、ステータ分割体Ｓｂ内に磁束が発生し、ロータ１９の永久磁石１４の磁束によりモータ径方向の吸引力と反発力を受ける。また、ロータ１９が回転する際の回転モーメントにより、周方向の力も受ける。これらの力に対して、ステータ分割体Ｓｂ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。
【００４４】
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、電動発電機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。
【００４５】
＜バスバー等について＞
図１および図７に示すように、ステータコイル１８ｂの結線部にバスバー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（図示せず）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の軸方向幅内で二つの円環部材２４，２４の間に設けられる。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る。合計四つのバスバー２５が二つの円環部材２４，２４の間で所定間隔おきに配置されている。これら四つのバスバー２５を総称してバスバー２５と称す。
【００４６】
一方の円環部材２４には、他方の円環部材２４に向けて軸方向に突出するピンＰｎが付設されている。ピンＰｎは、四つのバスバー２５の位相を固定するための部材であり、一本のみ設けてもよいし複数本使用してもよい。四つのバスバー２５には、ピンＰｎを通す貫通孔２５ａが形成されている。前記ピンＰｎは、絶縁材もしくは絶縁処理された部材で構成されることが望ましい。各バスバー２５は、ピンＰｎおよび円環部材２４のいずれか一方または両方に固定されている。このバスバー２５の固定方法は接着、溶接、ビス止めなどの方法がある。他方の円環部材２４がさらにステータ１８に固定されている。ここで、他方の円環部材２４がなくてもステータ１８の機能は成立する。前記他方の円環部材２４がないいわゆる片持ち支持の場合、モータ配線工程がさらに容易となる。
【００４７】
＜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。
【００４８】
＜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、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。
【００４９】
＜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。
【００５０】
＜作用効果＞
以上説明した電動発電機３によれば、２Ｎ／３Ｐが整数でないいわゆる分数溝の三相永久磁石同期電動発電機を採用したため、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。
ステータコア１８ａを分割構造とし、ステータコア１８ａの軸方向幅内にステータコイル１８ｂの結線部Ｌｋを備えたため、ステータコイル１８ｂを、ステータコア１８ａの軸方向の途中から円周方向のステータ分割体Ｓｂ，Ｓｂ間を通してバスバー２５へ配線し接続することができる。
【００５１】
したがって、コイル結線部をモータの軸方向に構成した従来例、コア軸方向端にコイルの巻き始めと巻き終わりが位置する従来例等よりも、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、電動発電機３の軸方向長さを短くすることができる。これにより、電動発電機３を同一の軸方向寸法に組み込む場合、前記従来例等よりステータコア１８ａとロータ１９の対向面積を大きくすることができ、より大きな出力の電動発電機３とすることができる。電動発電機３の軸方向長さを同じとしてステータコイル１８ｂの巻数または断面積を大きくし、電動発電機出力を増大させた場合でも、限られた電動発電機収納空間内に電動発電機３が収容できる。
【００５２】
またステータコア１８ａを分割構造としたうえでステータコア１８ａの軸方向幅内にステータコイル１８ｂの結線部Ｌｋを備えたため、ステータコイル１８ｂを円周方向のステータ分割体Ｓｂ，Ｓｂ間を通してバスバー２５へ干渉することなく直線的に配線し接続し得ることから、ステータコイル１８ｂの配線を例えば複数のバスバーの各貫通孔等に順次通す作業等が不要となり組立を簡単化することができる。
【００５３】
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り、ステータコア１８ａの半径方向内方に結線部Ｌｋが配置されたため、同一サイズのインナーロータ型の電動発電機よりもロータ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。
【００５４】
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。
【００５５】
ステータコア１８ａは、軸方向に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、結線部Ｌｋが二つの円環部材２４，２４の間に設置されているため、ステータ１８を支持する剛性が高くなり、モータ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。
【００５６】
＜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。
【００５７】
図８および図９に示すように、二つの円環部材２４，２４が円筒部材２６の外周面に固定されてもよい。円筒部材２６は、外輪４（図１）と同心の円筒形状で外輪４（図１）の外周面に固定され、ステータコア１８ａの軸方向幅Ｌ２内でこの軸方向幅Ｌ２と略同一寸法に設けられている。その他前述の実施形態と同様の構成となっている。
【００５８】
図１０に示すように、ステータ分割体Ｓｂのうち、連結部１８ａｂの底面と各ティース１８ａａの外側面との角部に、例えば、切欠き等から成る被係合部Ｈｋを形成し、円環部材２４の各凹み部２４ａに、被係合部Ｈｋに係合する突条等から成る係合部を設けてもよい。前述のように、ステータ分割体Ｓｂの角部は磁束が流れにくい領域のため、角部に被係合部Ｈｋを形成してもモータ出力は低下しにくいためである。なお、ステータ分割体Ｓｂの角部に突条等から成る被係合部を設け、円環部材２４の各凹み部２４ａに、被係合部に係合する切欠き等から成る係合部を設けてもよい。
【００５９】
図１１、図１２および図１４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。このインナーロータ型の電動発電機３は、ステータコア１８ａの半径方向外方に、ステータコイル１８ｂの結線部Ｌｋおよびバスバー２５が配置されている。ステータコア１８ａの軸方向幅内で、且つ、二つの円環部材２４，２４の間に、ステータコイル１８ｂの結線部Ｌｋおよびバスバー２５が設置されている。
【００６０】
このインナーロータ型の電動発電機３によると、同一サイズのアウターロータ型の電動発電機よりもロータ１９の慣性モーメントが低いため、高速回転向きの電動発電機とすることができる。
【００６１】
図１３（Ｂ）の右側の図は従来形式でバスバーを構成する部分平面図、図１３（Ｂ）の左側の図は同右側の図のＢ−Ｂ線断面図である。
図１３（Ｂ）に示す従来例のモータ構成でモータ軸方向寸法内にバスバー２５を構成する場合、コイルはモータ軸端からステータ部品を渡ってバスバー２５へと接続する必要がある。配線の際、軸方向一方側から他方側のバスバー２５へ接続するためには、その他のバスバー２５に配線を通すための貫通孔Ｈａなどが必要となる（図１３（Ｂ）、図２５）。
【００６２】
一方、図１３（Ａ）に示すように、この実施形態に係るインナーロータ型の電動発電機３によると、ステータコア１８ａを分割構造とし、ステータコア１８ａの軸方向幅内にステータコイル１８ｂの結線部を備えたため、ステータコイル１８ｂを、ステータコア１８ａの軸方向の途中から円周方向のステータ分割体Ｓｂ，Ｓｂ間を通してバスバー２５へ干渉することなく直線的に配線し接続し得る。その際、バスバー２５を連通する貫通孔を必要とせず、組立が簡単で、モータ結線によりモータ軸方向寸法が増加することはない。
【００６３】
図１５および図１６に示すように、インナーロータ型の電動発電機３で、バスバー２５を各相で分離せずに一体に構造でもよい。ステータコア１８ａの半径方向外方に、ステータコイル１８ｂの結線部およびバスバー２５が配置されている。このバスバー２５は、立板状の円環状部品にパターン回路などで各相の配線が構成されている。これにより部品点数を少なくすることができる。また、各相の配線は被覆導線などで構成してもよい。
【００６４】
図１７〜図２０に示すように、巻線構造として、各ステータ分割体Ｓｂの各ティース１８ａａにステータコイル１８ｂが巻かれた構造であってもよい。図１８、図２０におけるステータ分割体Ｓｂは、円周方向に並ぶ四つのティース１８ａａと、これらティース１８ａａの基端部を繋ぐ連結部１８ａｂとを含む櫛歯形状に形成されている。図１８、図２０の構成によれば、Ｕ字形状のステータ分割体を使用する構成よりも、ステータ分割体Ｓｂの数を低減することができ、構造を簡単化することができる。
【００６５】
＜車両用システムについて＞
図２１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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
＜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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
図２２は、前記車両用システムを搭載した車両（図２１）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２１の駆動輪側の電動発電機３５ｂは、図２２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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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２１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。
【００８０】
図２３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。
【００８１】
図２１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、モータを兼用しない電動発電機３と、車輪用軸受２とを備える発電機付車輪用軸受が搭載される。この発電機付車輪用軸受は、いずれかの実施形態の車両用動力装置に対し、モータを兼用する電動発電機３を除き同一構成である。
【００８２】
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、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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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】
【００８６】
１…車両用動力装置、２…車輪用軸受、３…電動発電機（三相永久磁石同期モータ）、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）、１２…ブレーキロータ、１８…ステータ、１８ａ…ステータコア、１８ａａ…ティース、１８ａｂ…連結部、１８ｂ…ステータコイル、１９…ロータ、Ｓｂ…ステータ分割体、Ｌｋ…結線部、２４…円環部材
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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