JP2020501484A - 同軸マルチモータ駆動システム、及び、同軸マルチモータ駆動システムが設けられた車両 - Google Patents

Abstract

【解決手段】同軸マルチモータ駆動システムは、ハウジング１１１を含み、ハウジング１１１に二組以上のモータが設けられ、モータの間で一本の主軸１０１が共有されている。モータが、永久磁石同期モータ、非同期モータ又はスイッチドリラクタンスモータであり、それぞれモータの効率マップが異なっている。この駆動システムでは、高性能出力を維持しながら、駆動システムの電力密度及びシステム効率を改善することができ、集約化レベルを向上させ、使用スペース、重量、及びコストを削減することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、電気自動車、新エネルギー自動車に用いられ、二組以上のモータを含む同軸マルチモータ駆動システムに関する。本発明は、さらに、同軸マルチモータ駆動システムが設けられた車両に関する。

現在の車両の電化及びハイブリッド化の解決案では、何れも、車両を直接又は間接的に駆動するためにモータを使用している。モータの効率は、内燃機関の効率よりも遥かに高いため、ハイブリッド車両は、より高いシステム効率を達成可能になることで、従来の内燃機関車両に比べて、燃料消費を節約すると共に、排気汚染も低減している。これに対して、純粋な電気自動車では、駆動システム全体の性能と効率がモータによって直接決定されるため、モータは、駆動システムの最も重要な部品である。車両を前進及び後退させるように駆動することに加えて、駆動モータは、さらに、回生制動機能、すなわち、制動時に車両の運動エネルギーを熱エネルギーとして消費するのではなく、電気エネルギーに変換して貯蔵する機能を有している。

通常、駆動システムに使用されるモータは、永久磁石同期モータ及び非同期モータを含む。バッテリや電力制御手段等の電力電子機器によって規制されるので、車両内の各駆動モータの性能出力は、制限されている。このような制限は、出力トルク、最大電力、高速での弱め磁束制御等、あらゆる面で具現化されるだろう。そのため、例えば高トルク及び高電力車等の高性能車では、駆動モータが２つ又はそれ以上存在することが多い。

１つの車両が２つ又はそれ以上の駆動モータを有する場合、その配置態様は極めて重要である。２つのモータを例に挙げると、２つのモータが車両の前駆動軸及び後駆動軸にそれぞれ配置された場合、又は、同じ駆動軸の左右の車輪にそれぞれ配置された場合、中央制御手段には、車両の全体的な安定性及び操縦性を確保するために、それらの速度とトルクの間のバランスをうまく保つことが要求される。それに対して、２つのモータを同じ箇所に集中配置すると、２つのモータを重ね合わせた体積によって配置が困難になることが多く、また、重ね合わせた重量も車両のバランスに影響を及ぼしやすい。一方、モータの選択も肝心なことである。２つのモータが共に永久磁石同期モータである場合、磁束が弱まることが要求されるため、高速では全体的なシステム効率がある程度低下してしまう。

上記問題に鑑みて、本発明は、高性能出力を維持しながら、駆動システムの電力密度及びシステム効率を改善することができ、集約化レベルを向上させ、使用スペース、重量、及びコストを削減できる同軸マルチモータ駆動システムを提供する。

同軸マルチモータ駆動システムは、ハウジングを含み、前記ハウジングに二組以上のモータが設けられ、前記モータの間で一本の主軸が共有されている。

また、前記モータが、永久磁石同期モータ、非同期モータ又はスイッチドリラクタンスモータであり、それぞれのモータの効率マップが異なっていてもよい。

また、前記モータが二組含まれており、それぞれが永久磁石同期モータと非同期モータであり、又は、それぞれが永久磁石同期モータとスイッチドリラクタンスモータであるようにしてもよい。

また、前記モータは、ラジアル磁界モータ又はアキシャル磁界モータであってもよい。

また、前記ハウジングに、前記モータの数と同数の収容室が設けられ、前記収容室の間に中間支持体が設けられていてもよい。

また、前記主軸の両端にベアリングが設けられており、中間部にもベアリングが設けられ、前記中間部のベアリングが前記中間支持体に設けられていてもよい。

また、前記モータが冷却システムを共有していてもよい。

また、前記二組以上のモータの回転速度が同じであってもよい。

同軸マルチモータ駆動システムが設けられた車両において、上記に記載の同軸マルチモータ駆動システムが設けられている。

また、前記車両が駆動軸を含み、前記駆動軸の両端に車輪が設けられ、前記駆動軸の中間部に差動装置が設けられ、前記同軸マルチモータ駆動システムが１セット設けられており、その主軸出力端が前記差動装置に接続され、前記主軸出力端と前記差動装置との間に減速機又はギアボックスがさらに設けられていてもよい。

また、前記車両が幾つかの車輪を含み、各車輪のホイールシャフトが独立しており、車輪のそれぞれに対応して、１セットの前記同軸マルチモータ駆動システムが設けられており、その主軸出力端が前記ホイールシャフトに接続され、前記主軸出力端と前記ホイールシャフトとの間に減速機又はギアボックスがさらに設けられていてもよい。

要約すると、本発明が、以下の利点を有している。本発明における二組又はそれ以上の組のモータは、同時に作動して、高トルク及び高出力の出力を共に実現することが可能である。また、同時に作動せず、単なる一組のモータが作動して、最適化の効率を出力することも可能である。

本発明における二組又はそれ以上の組のモータは、それぞれの効率マップが異なるので、所与の速度及びトルク要求の下で、より良い効率を有するモータを、コンピュータプログラムで選択して主出力を実行させることが可能である。それによって、全体の効率を向上させることができる。

本発明における非同期モータ及びスイッチドリラクタンスモータは、高速の場合では磁束が弱まる要求がないため、高速では余計な損失がない。

本発明には、駆動システムが駆動軸の差動装置に設けられ、減速機又はギアボックスも付加されており、こうして得られたシステムが、車両駆動機能及び回生制動機能を有する。

上記の説明は、本発明の技術案の概要に過ぎず、本発明の技術手段をより明らかに理解して、それらを明細書の内容に従って実施することができるように、また、本発明の上記及び他の目的、特徴及び利点をより容易に理解するために、以下、特に、本発明の具体的な実施形態を例示する。

本発明の実施例１の斜視図である。 本発明の実施例１の断面図である。 本発明の実施例３の構造図である。 本発明の実施例４の構造図である。

以下の好ましい実施形態の詳細な説明を読むことにより、様々な他の利点及びメリットが当業者にとって明らかになる。図面は、好ましい実施形態を例示するためのものだけであり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。また、図面全体において、同じ部品には同じ参照符号が付されている。

以下、図面を参照して本発明の例示的な実施例をさらに詳しく説明する。本発明の例示的な実施例が図面に示されているが、本発明は、様々な形態で実現されてもよく、ここに記載の実施例によって限定されないことを理解すべきである。むしろ、これらの実施例は、本発明がよりよく理解され、本発明の範囲が当業者に完全に伝えられるように提供される。

［実施例１］
図１、図２には、本発明の１つの実施例が示されており、この実施例において、同軸マルチモータ駆動システムは、ハウジング１１１を含み、ハウジング１１１に二組以上のモータが設けられ、モータの間で一本の主軸１０１が共有されている。これらのモータを同時に作動させてもよく、そのうちの一組だけを選択的に作動させてもよい。

モータが、永久磁石同期モータ、非同期モータ、又は、スイッチドリラクタンスモータであってもよく、これらのモータの効率マップ（効率ｍａｐ：異なる回転速度、トルクにおけるモータ効率の分布を反映するもの）が異なるが、同時に作動する際、これらのモータの回転速度が同じである。

永久磁石同期モータは、ロータ鉄心の表面に永久磁石が付着されるか、若しくは、永久磁石が埋め込まれ、非同期モータは、ロータ鉄心にマウスケージ導体が設けられるのに対して、スイッチドリラクタンスモータは、ロータに鉄心しか有しない。

この実施例において、モータが二組含まれており、それぞれが永久磁石同期モータと非同期モータであり、又は、それぞれが永久磁石同期モータとスイッチドリラクタンスモータである。

モータは、ラジアル磁界モータ又はアキシャル磁界モータである。

アキシャル磁界モータは、環状のステータと環状のロータとによって構成され、ステータ鉄心とロータ鉄心との相対する面積の大きさがほぼ一致しており、それらの間にエアギャップが存在し、両者は磁界によって相互作用する。

図２に示すように、ハウジング１１１には、モータの数と同数の収容室が設けられ、収容室の間に中間支持体が設けられている。この支持体が、支持板又は支持ブラケットであってもよい。

主軸の両端にベアリングが設けられており、中間部にもベアリングが設けられ、中間部のベアリングが中間支持体に設けられている。

複数のモータが何れもハウジング１１１に設けられているので、これらのモータは冷却システムを共有可能であり、空間が節約される。勿論、これらのモータの間でそれぞれ独立した冷却システムを使用してもよい。

図１を参照して、ここで、１つのラジアル磁界永久磁石同期モータ及び１つのアキシャル磁界非同期モータを例に挙げて、斜視図で駆動システムの構成方法を説明する。この図面において、主軸１０１が２つのモータによって共有される回転軸であり、駆動システムの出力端でもある。ラジアル磁界永久磁石同期モータのロータ１０２が主軸１０１に固定されている。永久磁石同期モータのステータ１０３がロータ１０２の外周に配置されている。アキシャル磁界非同期モータのステータ１０４が二枚からなり、その間にアキシャル磁界非同期モータのロータ１０５が介在する。アキシャル磁界非同期モータのロータ１０５も主軸１０１に固定されている。

図２を参照して、断面図で駆動システムの構成方法を説明する。図１に比べると、図２において、ハウジング１１１及びベアリング１１２の配置がさらに示されている。図面から分かるように、永久磁石同期モータのステータ１０３とアキシャル磁界非同期モータのステータ１０４とが共にハウジング１１１に取り付けられている。ハウジング１１１は、一体化に製造されてもよく、また複数の部分を繋げることによって形成されてもよい。目的としては、２つのモータが冷却機器を共有できるようにすることで、システムの集約化レベルを向上させることである。ラジアル磁界永久磁石同期モータのロータ１０２とアキシャル磁界非同期モータのロータ１０５とが共に主軸１０１に固定されると共に、ベアリング１１２を介してハウジング１１１に支持されている。

［実施例２］
この実施例においては、モータが三組含まれ、それぞれが永久磁石同期モータ、非同期モータ及び永久磁石同期モータであり、又は、それぞれが永久磁石同期モータ、スイッチドリラクタンスモータ及び永久磁石同期モータである点で、実施例１と異なる。

［実施例３］
図３に示すように、この実施例において、実施例１に記載の同軸マルチモータ駆動システムが設けられた車両は、駆動軸１２３を含み、駆動軸１２３の両端に駆動車輪１２４が設けられ、駆動軸１２３と同軸マルチモータ駆動システム１２１との間に伝動部１２２が設けられ、伝動部１２２に差動装置（図示せず、伝動部１２２によって覆い隠されている）が設けられており、同軸マルチモータ駆動システム１２１の主軸出力端が差動装置に接続され、差動装置が駆動軸１２３に設けられている。

伝動部１２２において、主軸出力端と差動装置１２２との間に設けられた減速機又はギアボックスがさらに設けられてもよい。

同軸マルチモータ駆動システムは、車両のフロントアクスルに適用されてもよく、車両のリアアクスルに適用されてもよい。

［実施例４］
図４に示すように、この実施例において、実施例１に記載の同軸マルチモータ駆動システムが設けられた車両は、２つの駆動車輪１２４がそれぞれ独立したホイールシャフトを有し、２つの駆動車輪１２４のそれぞれは、対応する同軸マルチモータ駆動システム１２１を有し、同軸マルチモータ駆動システム１２１と駆動車輪１２４のホイールシャフトとの間に伝動部１３１が設けられ、伝動部１３１に減速機又は変速機が設けられてもよい。

上記したのは、あくまでも本発明の好ましい実施例であり、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明の精神及び原則内になされたいかなる補正、均等的置換、改善等は、何れも本発明の保護範囲内に含まれるものとする。

１０１…主軸、１０２…ロータ、１０３…ステータ、１０４…ステータ、１０５…ロータ、１１１…ハウジング、１１２…ベアリング、１２１…同軸マルチモータ駆動システム、１２２…伝動部、１２３…駆動軸、１２４…駆動車輪、１３１…伝動部

Claims (10)

1. ハウジングを含み、前記ハウジングに二組以上のモータが設けられた同軸マルチモータ駆動システムであって、
   前記モータの間で一本の主軸が共有されている、
   ことを特徴とする同軸マルチモータ駆動システム。
2. 前記モータが、永久磁石同期モータ、非同期モータ又はスイッチドリラクタンスモータであり、それぞれのモータの効率マップが異なっている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の同軸マルチモータ駆動システム。
3. 前記モータが二組含まれており、それぞれが永久磁石同期モータと非同期モータであり、又は、それぞれが永久磁石同期モータとスイッチドリラクタンスモータである、
   ことを特徴とする請求項２に記載の同軸マルチモータ駆動システム。
4. 前記ハウジングに、前記モータの数と同数の収容室が設けられ、前記収容室の間に中間支持体が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の同軸マルチモータ駆動システム。
5. 前記主軸の両端にベアリングが設けられており、中間部にもベアリングが設けられ、前記中間部のベアリングが前記中間支持体に設けられている、
   ことを特徴とする請求項４に記載の同軸マルチモータ駆動システム。
6. 前記モータが冷却システムを共有している、
   ことを特徴とする請求項４に記載の同軸マルチモータ駆動システム。
7. 前記二組以上のモータの回転速度が同じである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の同軸マルチモータ駆動システム。
8. 同軸マルチモータ駆動システムが設けられた車両であって、
   請求項１から７の何れか１項に記載の同軸マルチモータ駆動システムが設けられている、
   ことを特徴とする車両。
9. 駆動軸を含み、前記駆動軸の両端に車輪が設けられ、前記駆動軸の中間部に差動装置が設けられ、前記同軸マルチモータ駆動システムが１セット設けられており、その主軸出力端が前記差動装置に接続され、前記主軸出力端と前記差動装置との間に減速機又はギアボックスがさらに設けられている、
   ことを特徴とする請求項８に記載の車両。
10. 幾つかの車輪を含み、各車輪のホイールシャフトが独立しており、車輪のそれぞれに対応して、１セットの前記同軸マルチモータ駆動システムが設けられており、その主軸出力端が前記ホイールシャフトに接続され、前記主軸出力端と前記ホイールシャフトとの間に減速機又はギアボックスがさらに設けられている、
    ことを特徴とする請求項８に記載の車両。