CN102315740B - 轮内马达及电动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明以提供虽具有制动机构但马达机构的设置空间不受制约的轻量轮内马达以及电动车辆为目的。本发明的轮内马达1具有：圆筒状线圈13；固定在轴9上的线圈支撑构件11；配置在线圈的外周侧并且固定在轮辋5上的外部轭铁15；固定在外部轭铁内周面的磁石31；以及配置在线圈的内周侧并且和线圈13相向而对的内部轭铁17。外部轭铁15和内部轭铁17都被固定，同时相对于轴9自由旋转，内部轭铁17的内周侧设有制动盘37和卡钳39。

Description

轮内马达及电动车辆
技术领域
本发明是关于通过设置在车轮轮辋内的马达而驱动车轮的轮内马达，特别是关于电动汽车，混合动力汽车，和电动自行车等的电动车辆。
背景技术
专利文献1(JP特开平11-262101号公报)中公开了如下内容。即，把铁芯以及卷在铁芯上的线圈设置在固定于轴的外部轭铁(马达容器)的内周面，把和铁芯相向而对的磁石旋转自由的设置在轴上，通过向线圈供电而旋转驱动轴和轮辋。在这个专利文献的技术中还公开了如下内容。即，在轮辋和外部轭铁之间，把制动盘固定在轴上。
专利文献2(US7，735，588B2)公开了如下内容。即，具有固定于轮辋的外部轭铁；以及相对于外部轭铁而自由旋转的内部轭铁，其中，把铁芯以及卷在铁芯的线圈固定在内部轭铁上，把和铁芯相对的磁石固定在外部轭铁，通过向线圈通电而旋转驱动外部轭铁和轮辋。同时该文献也公开了如下内容。即，通过轮毂把制动盘支撑体的底端固定在轮辋，把制动盘支撑体的前端配置在内部轭铁的内侧并把制动盘固定在制动盘支撑体的前端，把制动盘以及卡钳设置在内部轭铁的内周侧。
但是，在专利文献1中，因为把制动盘设置在外部轭铁和轮辋之间，轮辋内除了马达机构外还需要收容制动机构(如制动盘，卡钳等)的空间，就存在马达机构的空间受到制约这样的问题。
在专利文献2中，虽然把制动机构设置在内部轭铁的内周侧，但是因为制动盘支撑体的底端是通过轮毂固定在轮辋，而前端被配置在内部轭铁的的内侧以固定制动盘，所以存在构造复杂的问题。
还有，专利文献2中，还公开了如下内容：在轮辋内，把制动机构配置在马达机构的内周侧，但是因为马达机构和制动机构是分开的构造，所以存在马达机构的空间受到制约的问题。
再者，专利文献1及2中的马达都是把线圈卷在铁芯的有芯马达，所以存在重量变大这样的问题。
发明内容
所以，本发明以提供虽具有制动机构但马达机构的设置空间不受制约的轻量轮内马达以及电动车辆为目的。
为了达到上述目的的轮内马达，是一种设置在车轮轮辋内的轮内马达，通过通电，相对于车轮的轴进行旋转驱动车轮，其发明特征是，该轮内马达具有：圆筒状线圈，其内周侧插有所述轴；从电源向所述线圈通电的引线；线圈支撑构件，其固定在所述轴上并且支撑所述线圈；圆筒状的外部轭铁，其配置在所述线圈的外周侧并且固定在轮辋上；磁石，其固定在所述外部轭铁的内周面，并和线圈的外周面相向而对；圆筒状的内部轭铁，其配置在所述线圈的内周侧，并和线圈的内周面相向而对，所述内部轭铁固定在外部轭铁，同时，相对于轴自由旋转；位于内部轭铁的内周侧并且固定在内部轭铁的制动盘；以及，设置在内部轭铁的内周侧并且对所述制动盘进行制动的卡钳。
所述轮内马达，设置在轮辋内的马达机构是所谓的不具有铁芯的无芯马达的马达机构，因此和专利文献1及2中那样具有铁芯的有芯马达相比较，能够提供轻量的轮内马达。
此外，线圈，外部轭铁，内部轭铁以及磁铁构成了马达机构，而制动盘和卡钳则构成了制动机构。
因为把制动机构配置在马达机构的内部，所以马达机构就不受到制约而把轮辋内的整体空间作为马达机构来利用。
把制动盘支撑体直接固定在内部轭铁，而内部轭铁是作为构成马达机构的动作构件，所以构造简单。
【0012】
在本发明的第1方面，优选：用外部轭铁和内部轭铁覆盖线圈的外周侧面，内周侧面以及一个侧端。
外部轭铁和内部轭铁覆盖着线圈，因此能够起到线圈的防水，防止异物附着的作用。
在本发明的第1方面中，优选进一步具有：安装有所述卡钳并且固定在所述轴的卡钳支撑盘，其中，通气孔被形成在所述轮辋上和所述轴的端部相向而对的位置，所述卡钳支撑盘和轮辋的通气孔相向而对，并且，所述卡钳支撑盘的外径比轮辋的通气孔要大。
通过这样的构造，使外部空气从轮辋的通气孔进入从而能起到冷却马达内部的作用。使卡钳支撑盘和通气孔相向而对，并且其外径比通气孔的外径还大，所以即使从通气孔引入外部空气的场合，也能够防止水和异物进入到马达内。
还有，在本发明的第1方面中，优选：向所述线圈通电的所述引线通过驱动部和所述电源连接，所述驱动部，在所述轮辋被驱动时，使电流从所述电源流向所述线圈；在进行制动操作时，把来自所述线圈的电流供给所述电源，使轮内马达作为发电机而动作。
当制动车轮时，使轮内马达作为发电机而动作，通过驱动部把旋转能量转换为电力而向电源蓄电，这样就能使轮内马达作为再生制动器而动作。
本发明的第2方面是搭载有第1方面中的轮内马达的电动车辆。电动车辆包括：电动汽车，混合动力汽车，摩托车，电动自行车，轮椅等。
根据本发明的第2方面，能够提供起到和第1方面同样效果的电动车辆。
附图说明
图1是显示本发明第1实施形态中，轮内马达相对于轴的单侧一半的纵截面图。
图2是从车辆的外侧看轮辋时的正面图。
图3是显示本发明第2实施形态中，轮内马达相对于轴的单侧一半的纵截面图。
符号说明：
1  轮内马达
5  轮辋
9  轴
11 定子盘(线圈支撑构件)
13 线圈
15  外部轭铁
16  制动机构
17  内部轭铁
27  主体部
29  盖盘
31  磁石
33  支撑盘
37  制动盘
39  卡钳
具体实施方式
以下，参照图1及图2详细说明本发明的第1实施形态。在第1实施形态中，轮内马达1设置在电动汽车的四个车轮的各个车轮的轮辋5内，轮胎7被安装在轮辋5的外周，并电动驱动各个车轮。
轮内马达1具有：固定在轴9的定子盘11；固定在定子盘11的线圈13；配置在线圈13的外周侧的外部轭铁15；固定在外部轭铁的内周面的磁石31；配置在线圈13内侧的内部轭铁17；以及配置在内部轭铁17的内周侧的制动机构16.
在本实施形态中，线圈13，外部轭铁15，内部轭铁17以及磁石31构成了马达机构。
用于配线的中空19被形成在轴9中，向线圈13供电的引线21从轴的中空19穿过外部轭铁15的内周侧空间而和线圈13相连。
定子盘11(作为支撑线圈13的线圈支撑构件)为圆盘状，孔形成在圆盘中心部，轴9贯穿该孔。定子盘11由楔子12固定在轴9。
线圈13为圆筒状，例如通过蚀刻铜板形成线状，然后绝缘处理后重叠成多层。线圈13的车体侧端部13a被固定在定子盘11的外周部。
外部轭铁15为圆筒状，筒状的车体侧端部15a固定在盖盘29，车体外侧端部15b向内周侧弯曲。用螺钉27把外部轭铁15的车体侧端部15a固定在盖盘29的外周部29a，盖盘29为圆盘状，其中央部形成轴9的***孔，把轴9******孔并用螺钉30固定在轴承25上。
外部轭铁15的车体外侧端部15b通过垫片26被固定在轮辋5的内侧面。还有，外部轭铁15的车体外侧端部15b的弯曲的内周侧端被固定在内部轭铁17的轮辋侧端部17a上。
外部轭铁15的内周面上设有磁石31，磁石31和线圈13相向而对。此外，磁石31被磁化为多个磁极以使周围方向具有不同的磁极。
内部轭铁17呈圆筒状，并且通过线圈13和磁石31相向而对。内部轭铁17的内周面被固定在支撑盘33，支撑盘33被固定在轴9的轴承35上。此外，轴承35上设油封垫片34.
外部轭铁15及内部轭铁17都是由磁性体构成，以形成磁通量的通路。还有，在本实施形态中，外部轭铁15和内部轭铁17以及定子盘11包围着线圈13的外周侧，内周以及两端，几乎覆盖线圈13整体。
再者，外部轭铁15，内部轭铁17，支撑盘33以及盖盘29把线圈13保持在密闭状态。
制动机构16由固定在内部轭铁17的内周面上的呈面包圈状的制动盘37，和卡钳39构成。通过螺钉43卡钳39被固定在圆盘状的卡钳支撑盘41上，通过止转楔45卡钳支撑盘41被固定在轴9上。
再有，在轮辋5上形成通气孔47，通气孔47位于和轴9的车体外侧端部9a相向而对的位置，卡钳支撑盘41的外径比轮辋5的通气孔47大。
接下来，就本发明第1实施形态的轮内马达1的驱动和作用效果进行说明。轮内马达1的驱动是，通过引线21向线圈13供电，从而相对于磁石31和内部轭铁17之间的磁场而产生电磁力，以线圈13为定子，磁石31，外部轭铁15以及内部轭铁17为转子而旋转，固定在外部轭铁15上的轮辋5相对于轴9旋转。
制动旋转的轮辋5时，通过启动卡钳39，以摩擦对制动盘37进行制动。第1实施形态的轮内马达1是所谓的没有铁芯的无芯马达，所以和现有技术那样的具有铁芯的有芯马达相比较，能够提供轻量的轮内马达。
根据本实施形态，内部轭铁17和外部轭铁15成为一体，线圈13被配置在固定有磁石31的外部轭铁15和内部轭铁17之间，因此外部轭铁15和内部轭铁17能够提高磁石31作用于线圈13的磁通量密度，从而能够提高驱动转矩。
把制动盘37固定在内部轭铁17，而内部轭铁17构成轮内马达1的马达机构，并把制动盘37配置在内部轭铁的内周侧，所以只用简单的构造就可把制动盘37配置在内部轭铁的内侧。
通过把制动盘37以及卡钳39配置在线圈13的内周侧，就能够把制动机构16设置在马达机构的内部，同时，除了马达机构，就无需制动机构16的设置空间，所以马达机构的空间不会受到制动机构16的制约。
外部轭铁15以及内部轭铁17覆盖着线圈13，因此能够起到对线圈13的防水，防止异物附着的作用。
更进一步，在第1实施形态中，外部轭铁15，内部轭铁17，支撑盘33以及盖盘29把线圈13保持在密闭状态，因此能够提高防止水和异物附着在线圈13上。
使外部空气从轮辋5的通气孔47进入就能起到冷却轮内马达1的内部的作用。使卡钳支撑盘41和通气孔47相向而对，并且其外径比通气孔47的外径还大，因此能够防止水和异物从通气孔47进入到轮内马达1内。
以下说明本发明的其它实施形态。在以下说明的实施形态中，和上述第1实施形态中具有相同作用效果的部分付与相同的符号，从而省略该部分的说明。以下，主要说明和第1实施形态中不同的地方。
参照图3，就本发明的第2实施形态进行说明。在第2实施形态中，把第1实施形态中的引线21通过驱动部51连接到电源53，驱动部51的切换跟制动操作部57(如刹车踏板等)联动，当进行制动操作时，来自线圈13的电流就对电源53进行蓄电，使轮内马达1作为发电机而动作。
根据第2实施形态，当制动车轮时，轮内马达1就作为发电机而运行，并把旋转能量转换为电，这样轮内马达1就能作为再生制动器而运转。
本发明并不限于上述实施形态，在不脱离本发明的要旨的范围内可进行种种变更。例如，在第1及第2实施形态中，没有轮辋5的通气孔47也可以。还有，在设置通气孔47的场合，并不限于设置在和轴9的车体外侧端9a相向而对的位置上，也可设置在轮辋5的其他的位置上，例如，也可设置在离开轴9的车体外侧端9a的位置上。

Claims (5)

1.一种设置在车轮轮辋内的轮内马达，通过通电，相对于车轮的轴进行旋转驱动车轮，其特征在于，该轮内马达具有：
圆筒状线圈，其内周侧插有所述轴；
从电源向所述线圈通电的引线；
线圈支撑构件，其固定在所述轴上并且支撑所述线圈；
圆筒状的外部轭铁，其配置在所述线圈的外周侧并且固定在轮辋上；
磁石，其固定在所述外部轭铁的内周面，并和线圈的外周面相向而对；
圆筒状的内部轭铁，其配置在所述线圈的内周侧，并和线圈的内周面相向而对，
所述内部轭铁固定在外部轭铁上，同时，相对于轴自由旋转；
位于内部轭铁的内周侧并且固定在内部轭铁的制动盘；以及，
设置在内部轭铁的内周侧并且对所述制动盘进行制动的卡钳。
2.如权利要求1所述的轮内马达，其特征在于，
所述外部轭铁和所述内部轭铁作为整体覆盖着所述圆筒状线圈的外周侧面，内周侧面以及一个侧端。
3.如权利要求1所述的轮内马达，其特征在于，进一步具有：
安装有所述卡钳并且固定在所述轴的卡钳支撑盘，其中，通气孔被形成在轮辋上和轴的端部相向而对的位置，所述卡钳支撑盘和轮辋的通气孔相向而对，并且，所述卡钳支撑盘的外径比轮辋的通气孔的要大。
4.如权利要求1所述的轮内马达，其特征在于，
向所述线圈通电的所述引线通过驱动部和所述电源连接，
所述驱动部，在所述轮辋被驱动时，使电流从所述电源流向所述线圈；
当进行制动操作时，把来自所述线圈的电流供给所述电源。
5.一种电动车辆，其特征在于，具有：如权利要求1所述的轮内马达。
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