(57)【要約】【課題】モータサイズを大きくすることなく低速高トルクの特性と高速回転特性を両立させたインホイールモータの提供。【解決手段】低速高トルク用の巻線を有する第１ステータ部と、第１ステータ部の外周に隙間をあけて回転自在に配設された第１ロータ部と、高速回転用の巻線を有する第２ステータ部と、第２ステータ部の外周に隙間をあけて回転自在に配設された第２ロータ部とを備え、第１、第２ステータ部の間、及び第１、第２ロータ部の間に、漏れ磁束の干渉を防止する磁束遮蔽手段が設けられたインホイールモータであって、磁束遮蔽手段は、ステータコアに、ロータコアとの間に隙間を空けて設けられた第１磁束隔壁板と、第１磁束隔壁板とロータコアの隙間を遮蔽するように、第１磁束隔壁板を挟んでロータコアに設けられた第２、第３磁束隔壁板からなり、第１〜第３磁束隔壁板は、炭化ケイ素、カオリナイト及び、白金、チタン、クロム、ロジウム、アンチモンから選ばれる少なくとも１種の金属を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低速高トルク用の巻線を有する第１ステータ部と、前記第１ステータ部の外周に隙間をあけて回転自在に配設され、かつ複数の低速高トルク用の永久磁石を有する第１ロータ部と、
高速回転用の巻線を有する第２ステータ部と、前記第２ステータ部の外周に隙間をあけて回転自在に配設され、かつ複数の高速回転用の永久磁石を有する第２ロータ部とを備え、
前記第１、第２ステータ部は、モータ軸側に固定されたステータコアに直列配置され、
前記第１、第２ロータ部は、共通のロータコアに直列配置され、
前記第１、第２ステータ部の間、及び前記第１、第２ロータ部の間に、漏れ磁束の干渉を防止する磁束遮蔽手段が設けられたインホイールモータであって、
前記磁束遮蔽手段は、前記ステータコアに、前記ロータコアとの間に隙間を空けて設けられた円盤状の第１磁束隔壁板と、
前記第１磁束隔壁板と前記ロータコアの隙間を遮蔽するように、前記第１磁束隔壁板を挟んで前記ロータコアに設けられた第２、第３磁束隔壁板からなり、
前記第１〜第３磁束隔壁板は、炭化ケイ素、カオリナイト及び、白金、チタン、クロム、ロジウム、アンチモンから選ばれる少なくとも１種の金属を含むことを特徴とするインホイールモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両の動力装置としての使用に適したインホイールモータに係り、より詳しくは、漏れ磁束による干渉を防止して効率を高めたインホイールモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動車両の駆動動力装置として、車軸にブラケットを介して円環状のステータを取り付け、ホイール側にロータを固定したアウタロータ型のインホイールモータが検討されている。
インホイールモータは、一般に、ロータとして永久磁石を周方向に配設し、ステータとしてティースに巻線を巻いたコイルを有している。ステータのコイルに通電してロータを回転させると、ロータに固定されているホイールが回転する。そのホイールは、車軸にベアリングで回転自在に取り付けられているので、インホイールモータによって車輪が直接に回転駆動させられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
インホイールモータは、ロータが外側にあるので、モータサイズが同じであるインナーロータ型のモータに比べ、ロータ外形を大きくできるので高トルクが得られるというメリットがある反面、電源電圧に制限のある電気自動車においては、一次巻線の巻数を大きくできないので、要求出力を得るためには電流値を大きくせざるを得ず、電流値をある程度制限した状態では高速回転と大出力化との両立が困難であるという問題点があった。
【０００４】
低速高トルク、高速回転特性の両立を図るために、特性の相異なる複数のロータを共通回転軸上に直列配置し、複数の電動機体部の各々を選択的に制御して、共通回転軸を回転駆動する電動機が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
しかしながら、上記のような、共通回転軸上に特性の異なる２個のロータを直列配置し、対応する２個のステータを有する構造のモータは、２個のステータ相互の漏洩磁束の干渉が起こり、期待した特性が得られないばかりでなく、火災等の危険もはらむものであった。
このような問題に対し、２個のステータ間に絶縁体を介在させて漏洩磁束の干渉を防止しようとする試みがなされているが（例えば、特許文献３参照）、特許文献３に記載されたような方法では、磁束の漏洩を十分に遮断することができず、漏洩磁束の干渉が起こり、十分な特性が得られないという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２８１７２２号公報
【特許文献２】特開２００１−２１８４３２号公報
【特許文献３】特開昭５４−０７１３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記のような問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、モータサイズを大きくすることなく低速高トルクの特性と高速回転特性を両立させたインホイールモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するための本発明の電動車両用インホイールモータは、低速高トルク用の巻線を有する第１ステータ部と、第１ステータ部の外周に隙間をあけて回転自在に配設され、かつ複数の低速高トルク用の永久磁石を有する第１ロータ部と、高速回転用の巻線を有する第２ステータ部と、第２ステータの外周に隙間をあけて回転自在に配設され、かつ複数の高速回転用の永久磁石を有する第２ロータ部とを備え、第１、第２ステータ部は、車輪の車軸側に固定された共通のステータコアに直列配置され、第１、第２ロータ部は、車輪のホイール側に固定された共通のロータコアに直列配置され、第１、第２ステータ部の間、及び第１、第２ロータ部の間に、漏れ磁束の干渉を防止する磁束遮蔽手段が設けられたインホイールモータであって、磁束遮蔽手段は、ステータコアに、ロータコアとの間に隙間を空けて設けられた第１磁束隔壁板と、第１磁束隔壁板とロータコアの隙間を遮蔽するように、ロータコアに設けられた第２、第３磁束隔壁板からなり、第１〜第３磁束隔壁板は、炭化ケイ素、カオリナイト及び、白金、チタン、クロム、ロジウム、アンチモンから選ばれる少なくとも１種の金属を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
前述のように、本発明によれば、直列配置された低速高トルクに対応した第１モータ部と高速回転に対応した第２モータ部間の漏れ磁束を十分に遮断することができ、モータサイズを大きくすることなく低速高トルクの特性と高速回転特性を両立させた電動車両の動力装置としての使用に適したインホイールモータを得ることができる。
また、第１モータ部と第２モータ部間に設けられた第１磁束隔壁板は、ステータコアに固定され、更に、第２、第３磁束隔壁板によって挟み付けるように支持されているので、モータ運転中の振動及び倒れ破損が防止されている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るインホイールモータの軸線方向に直行する断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るインホイールモータの軸線方向に平行な断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明のインホイールモータの好ましい実施形態について、図１、２を参照して説明する。
【００１２】
図１、２において、１はインホイールモータであり、図１はインホイールモータの軸線方向に直行する断面図であり、図２は軸線方向に平行な断面図である。
本発明の好ましい実施形態に係るインホイールモータ１は、低速高トルク用の第１巻線１５を備えた第１ステータ部１４と、第１ステータ部１４の外周に微少の隙間をあけて回転自在に配設され、低速高トルク用の第１永久磁石２３を有する第１ロータ部２２からなる第１モータ部と、第１ステータ部１４と間隔をあけて直列配置され、高速回転用の第２巻線１７を備えた第２ステータ部１６と、第２ステータ部１６の外周に微少の隙間をあけて回転自在に配設され、高速回転用の第２永久磁石２５を有する第２ロータ部２４からなる第２モータ部と、モータ軸５とから構成されている。
【００１３】
第１ステータ部１４と第２ステータ部１６は、ステータコア上に、それぞれ複数のティース１２を設けた構成であり、各ティース１２には絶縁物１３を介して巻線が集中巻きで巻かれている。
第１ロータ部２２と第２ロータ部２４は、ロータコア２１の内周部に、それぞれ複数の希土類磁石やフェライト磁石などの永久磁石を週方向に設けた構成となっている。
【００１４】
上述のような構成を備えたインホイールモータ１は、第１ステータ部１４と第１ロータ部２２の組み合わせによるによる第１モータ部では、回転数が小さいときには所定の高いトルクで回転できるが、回転数が一定以上になると、最大トルクが急激に低下し、第２ステータ部１６と第２ロータ部２４の組み合わせによる第２モータ部では、回転数の上昇に伴って、徐々に最大トルクが低下するという、１つのモータに２つの異なる特性を有している。
このような１つのモータに２つの異なる特性を有するインホイールモータ１は、コントローラ（図示せず）で制御することにより、低速高トルクと高速回転特性を両立させている。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態に係るインホイールモータ１は、第１ステータ部１４と第１ロータ部２２の組み合わせによるによる第１モータ部と第２ステータ部１６と第２ロータ部２４の組み合わせによる第２モータ部との間に、漏れ磁束による干渉を防止するための、磁束遮蔽手段を有する。
インホイールモータ１に設けられた磁束遮蔽手段は、ステータコア１１に設けられた第１磁束隔壁板３０と、ロータコア２１に設けられた第２磁束隔壁板３２と第３磁束隔壁板３４からなる。
【００１６】
第１磁束隔壁板３０は、第１ステータ部と第２ステータ部の間に、ステータコア１１に固定配置され、ロータコア２１との間に微少な間隙を有する略円盤状の形状である。
第１磁束隔壁板３０の形態は、板状であり、その厚さは通常、０．５〜５ｍｍ程度、好ましくは１〜３ｍｍ程度であればよい。
【００１７】
第１磁束隔壁板３０の材質は、炭化ケイ素、カオリニウムを主たる成分とし、白金、チタン、クロム、ロジウム、アンチモンから選ばれる少なくとも１種の金属を含む材料である。
第１磁束隔壁板３０の成形は、炭化ケイ素、カオリニウムを主たる成分とし、白金、チタン、クロム、ロジウム、アンチモンから選ばれる少なくとも１種の金属を含む材料を焼成することによって行ってもよく、バインダーとなるポリマー材料を加えて板状に成形してもよい。
【００１８】
第２磁束隔壁板３２及び第３磁束隔壁板３４は、第１磁束隔壁板３０とロータコア２１との微少な間隙を塞ぐように、第１磁束隔壁板３０を挟んでロータコア２１に設けられ、形状は円環状である。
第２磁束隔壁板３２及び第３磁束隔壁板３４の機能は、第１磁束隔壁板３０とロータコア２１との微少な間隙を塞ぐことにより、漏れ磁束の遮断を完全なものとし、インホイールモータ１の運転中の第１磁束隔壁板３０の倒壊を防止する役目を果たす。
第２磁束隔壁板３２及び第３磁束隔壁板３４の材質は、第１磁束隔壁板３０と同様に、炭化ケイ素、カオリニウムを主たる成分とし、白金、チタン、クロム、ロジウム、アンチモンから選ばれる少なくとも１種の金属を含む材料である。
【００１９】
本発明に係る第１磁束隔壁板によれば、従来行われていた絶縁物による遮蔽と異なり、第１、第２モータ部から発生する磁束の干渉を十分なレベルで防止することができる。
また、第１磁束隔壁板と回転するロータコアとの間隙を微少にすることにより、磁束の干渉防止の効果をさらに高めている。
本発明に係る磁束遮蔽手段では、さらに、第１磁束隔壁板とロータコアとの微少な間隙を塞ぐように、第２、第３磁束隔壁板を設けており、これにより、第１、第２モータ部間での相互の磁束漏洩を、ほぼ完全に遮断することができる。
【００２０】
本発明に係るインホイールモータは、共通モータ軸上に特性の異なる２個のステータを直列配置し、対応する２個のロータを有する構造のモータにおいて、２個のモータ部間の磁束干渉をほぼ完全に防止できるので、モータの効率が著しく高められ、モータサイズを大きくすることなく低速高トルクの特性と高速回転特性を両立させ、電動車両の動力装置として最適なものとなっている。
【符号の説明】
【００２１】
１      インホイールモータ
５      モータ軸
１１      ステータコア
１２      ティース
１３      絶縁物
１４      第１ステータ部
１５      第１巻線
１６      第２ステータ部
１７      第２巻線
２１      ロータコア
２２      第１ロータ部
２３      第１永久磁石
２４      第２ロータ部
２５      第２永久磁石
３０      第１磁束隔壁板
３２      第２磁束隔壁板
３４      第３磁束隔壁板
【図１】
2012244767.tif 000003
【図２】
2012244767.tif 000004