JP3414826B2 - 回転機を搭載した移動体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明は、回転軸方向にエアギ
ャップを有した回転機を搭載した移動体に関する。 【０００２】 【従来の技術】移動体としての代表的なものとしては自
動車がある。この自動車は走行中車輪を介して路面より
振動や衝撃を受けている。このため、フレームと車輪軸
との間に緩衝装置を設け、衝撃や振動が直接フレームに
伝わるのを防止している。この緩衝装置を含めフレーム
と車輪駆動軸とを連結している機構がサスペンションで
あり、車輪の上下方向の動きには適当な柔らかさと緩衝
を有し、前後左右方向には適度の剛性のある結合を実現
している。このような自動車の動力源としては、ガソリ
ンエンジンやディーゼルエンジンが用いられるのが一般
的であったのに対し、近年では電気モータを動力源とし
て用いるものが盛んに研究され、徐々にではあるが実用
化されようとしている。 【０００３】このような電気モータにより車輪を駆動す
る自動車では、路面からの衝撃やコーナリング時の横Ｇ
等により車輪が車両に対し変位することから車輪の回転
軸も車輌との変位を伴うため、回転軸が車輌に対し変位
してる状態の車輪を電動機で駆動するための従来の技術
としては、ユニバーサルジョイントを用いる場合と回転
機自体を車輪と同時に上下動させる方法がとられてい
た。 【０００４】図５２は、Ａｕｔｏｍｏｂｉｌ Ｔｅｃｈ
ｎｉｓｃｈｅ Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ（ＩＳＳＮ００
０１−２７８５）１９９２年７／８月号３６０頁に掲載
されている電気自動車における回転機とそのジョイント
部を示すものである。図において１は車体に固定された
通常用いられる円筒形状の回転機であり、回転機側の回
転軸は上下動することはしない。２は回転機側の回転軸
と駆動輪回転軸２ａを連結するユニバーサルジョイント
であり、車輪の上下動に伴う駆動軸の上下動の動きはこ
のユニバーサルジョイント２で吸収する。 【０００５】図５３は１９９２年４月２３日幕張メッセ
にて行なわれた’９２モータ技術シンポジウム配付資料
Ａ２−３−２に掲載されているホイール回転機の構造断
面図である。図５３において３は路面Ｇを走行するため
のタイヤ（車輪）、４は車輪ホイール内の鉄芯５に巻か
れたコイルであり、このコイル４に回転磁界を発生させ
る。一方、車輪ホイール３ａ内側には永久磁石６を配置
し、ベアリング７により支持された構造になっており、
コイルの回転磁界に同期して、永久磁石すなわち車輪ホ
イール３ａ側が回転する。このホイール回転機は、車輪
３をアウターロータとした同期式の回転機で回転機は車
輪として連動して上下動する。このためユニバーサルジ
ョイントは不用である。さらにこの回転機は、ホイール
内に配置されることから車体部に特に回転機を配置する
必要はない。また車輪に回転機を配置することから複数
の回転機を配置することは容易である。 【０００６】図５４はＷＥＶＡ（Ｗｏｒｌｄ Ｅｌｅｃ
ｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ａｓｓｏｓｉａｔｉｏｎ：
本部ブリュッセル）主催のＥＶＳ−１１（Ｔｈｅ １１
ＴｈＩｎｔｅｒ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ
Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ）の８．０３に
おいて紹介された車輪をロータとし回転機にはリニア回
転機を用いた自動車の一例である。図において１１はリ
ニア誘導モータ、１２は車輪である。車輪１２はリニア
誘導モータ１１によって車輪リムを駆動されるため、ロ
ータとしても動作する。図５５は車輌への搭載方法を示
す概念図であり、１４はリニヤ誘導モータ１１の制御
部、１５は周波数制御部、１６はインバータ、１７は出
力検出部、１８はバッテリ、２０はロータ、２１はタイ
ヤである。 【０００７】図５６の（イ）は特開平２−２１１００５
号公報に開示された電気自動車用リニア回転機の断面図
であり、２３はロータを兼ねた球状のロータ、２４はロ
ータ２３を支持するベアリング、２５は誘導コイルであ
る。同図（ロ）はリニア回転機の上面図である。球状の
ロータ２３を駆動するため車輌は任意の方向に対し移動
することができる 【０００８】このような従来の回転機、特に電気モータ
を動力源とする移動体としての自動車に用いられる場
合、回転機の形状が円筒形状であると大きな容積を占有
してしまうため、自動車のエンジンを収納する部分に代
替して配置されることが多かった。また、回転機を用い
る自動車は大量の電源用バッテリーが必要なため、大き
なバッテリー収納用のスペースを必要とする。さらにエ
ンジンと回転機の両方を搭載するハイブリッドカーなど
では、エンジンに加えて回転機のスペースが必要であ
り、モータの専有面積が大きいためバンタイプあるいワ
ゴンタイプの荷物室部分を利用して積載面積を確保する
等の工夫が必要である。このように自動車に配置される
回転機には省スペース性が要求される。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】従来の回転機は以上の
ように構成されているので、通常一般的な円筒形状の電
気モータである回転機を動力源とする場合には、限られ
た収納スペースに円筒形状の電気モータを配置する必要
があり、運転者や同乗者の居住性や荷物の収納スペース
が犠牲になる問題点があった。 【００１０】また、図５３あるいは図５６に示すように
車輪自体を回転機として用いたときには、自動車の一般
的特性としてバネ下重量が大きくなり運動性能が低下す
る問題もあった。 【００１１】また図５４、図５５に示す形式では、ステ
ータとロータの相対変位が発生するとロータがステータ
駆動面から外れロータに回転トルクを発生させることが
できなくなる、あるいは車軸の変化に対してロータとス
テータとが干渉してしまうためにロータを駆動できなく
なるという問題点もあった。 【００１２】この発明は、搭載する回転機により運転者
や同乗者の居住性や荷物の収納スペースが犠牲になるこ
とがなく、かつ重心を低く設定して安定性を向上させる
ことができるとともに、回転機の加減速時の車両への反
作用等を低減することができて、回転機の運動が移動体
を運転する際の運転性能に影響を及ぼさないようにした
回転機を搭載した移動体を得ることを目的とする。 【００１３】 【００１４】 【００１５】 【課題を解決するための手段】この発明に係る回転機を
搭載した移動体は、車体フレームより下側の位置にロー
タの回転面を有し、そのロータの回転軸方向にエアギャ
ップをもつ回転機と、駆動輪側の回転軸と前記回転機の
出力軸との間に前記回転機の出力軸にトルク伝達方向を
変換する回転軸変換装置とを備え、駆動輪を駆動するた
めの動力源となる前記回転機の複数を夫々の駆動輪に対
応させて設け、その複数の回転機のうち少なくとも１つ
の回転機の回転方向を他の回転機の回転方向と異なるよ
うに制御して駆動輪を駆動するように構成したものであ
る。 【００１６】 【００１７】 【００１８】 【作用】この発明における回転機を搭載した移動体は、
回転機のロータ回転面を車体フレーム位置より下側の位
置に配置したことにより、搭載する回転機により運転者
や同乗者の居住性や荷物の収納スペースが犠牲になるこ
とがなく、かつ重心を低く設定することができて走行時
の安定性を向上させることができる。特に、移動体に搭
載した複数の回転機のうち少なくとも１つの回転機の回
転方向を他の回転機の回転方向と異なるように制御して
駆動輪を駆動するようにしたので、回転機加減速時の車
両への反作用等を低減することができ、このため、回転
機の運動が移動体を運転する際の運転性能に影響を及ぼ
すようなことがなくなる。 【００１９】 【００２０】 【００２１】 【実施例】参考例１． 以下、この発明の一参考例について説明する。図１は、
本参考例の回転機のステータとロータの関係を示す概念
図である。図において３１は第１ステータ、３２は第１
ステータ３１と対面するロータ３３の裏側に配置された
第２ステータである。ロータ３３は、アルミなどの金属
により椀形状に形成されている。第１ステータ３１のロ
ータ３３と対面する面はロータ３３の曲面に合せて凹面
状に形成されており、また第１ステータ３１のロータ３
３と対面していない面は逆に凸面状に形成されているが
平面状であってもよい。第１ステータ３１と第２ステー
タ３２は固定されているのに対し、ロータ３３は回転軸
線Ｏを中心に進行磁界の方向に回転し、周知の誘導モー
タとして機能する。 【００２２】図２は、第２ステータ３２の構成を示す斜
視図であり、３４はロータ３３に対面する側の面に形成
されたスロット、３５はスロット３４により第２ステー
タに取り付けられている進行磁界発生用コイル（巻線）
である。第１ステータ３１の構成も同様であり、第２ス
テータ３２のスロット構成側の面は凸面側に構成されて
いたのに対し凹面側に構成され、このスロットに進行磁
界発生用コイルが巻き込まれている。 【００２３】図３は、第１ステータ３１と第２ステータ
３２とロータ３３を示す図１におけるＡ−Ａ’断面を示
す断面図である。第１ステータ３１とロータ３３とはエ
アーギャップ３６を介して対面している。また第２ステ
ータ３２とロータ３３とはエアーギャップ３７を介して
対面している。これらエアーギャップ３６，３７は、第
１ステータ３１と第２ステータ３２のロータ３３に対面
する側の面がロータ３３の曲面に合せて曲面あるいは曲
面と平面が合成された面に形成されていることから、曲
線あるいは曲線と直線が組み合わされたものとなってい
る。 【００２４】この回転機は、第１ステータ３１と第２ス
テータ３２とロータ３３が曲面を有しており、従って図
３に示すようにエアーギャップ３６，３７も曲線あるい
は曲線と直線からなるため、ロータ３３の変位に対し許
容度が増加し、ロータ３３が第１ステータ３１や第２ス
テータ３２に接触するなどの現象を有効に回避できる。
図４は、ロータ３３が点Ｐを中心に角度θ振れたときに
ロータ３３が第１ステータ３１と第２ステータ３２に接
触しない範囲の許容度が増加する状態を示す説明図であ
り、図ではロータ３３の回転軸が角度θ振れることでロ
ータ３３の周囲は振れる前のロータの状態位置よりステ
ータ側に変位しているが、ロータ３３の曲面形状やロー
タ３３が変位する場合の支点Ｐの位置を考慮する（例え
ば、完全な球面状にして、その球面状のロータの支点を
ロータの球面を一部とする球の中心に位置させる）こと
でロータ３３の回転軸が角度θ振れても、ロータ３３の
周囲は振れる前のロータの状態位置からほとんど変位し
ないようにすることが可能である。 【００２５】図５は、この発明の他の参考例のロータと
ステータとの位置関係を示す概念図であり、３３ａ〜３
３ｅはロータ３３の凹面側に張り付けられた永久磁石で
ある。この場合の回転機は周知の同期モータとしてトル
クを発生させる。同期モータは励磁電流が必要ないため
に高出力化が実現できると同時に、モータを発電機ある
い電磁ブレーキとして動作させることが容易になる。 【００２６】図６はステータとロータの配置構成を示す
説明図であり、第１ステータ３１のみをロータ３３の一
方に対面させ配置した片側式、図７は図１に示すように
第１ステータ３１と第２ステータ３２をロータ３３の表
と裏の両側に配置した両側式を示す。片側式はステータ
が１つで済むためコンパクトに設計できる反面、ロータ
側に磁気回路などが必要になる。一方、両側式はロータ
を磁気回路としては利用しなくてもよく高出力化が実現
できる。 【００２７】以上説明したように本参考例によれば、ロ
ータの変位したときのロータがステータに接触しない範
囲の許容度を増加させることが出来、ステータとロータ
の相対変位が生じても駆動トルクの発生を維持できる回
転機が得られる。 【００２８】参考例２． 次に、この発明の一参考例について説明する。参考例１
に示した構成では、ロータの形状と変位量によってはス
テータと干渉してしまう場合が生ずる。図８の（イ），
（ロ）はこのようなロータの変位に対してステータを変
位させ、ロータとステータ間のエアーギャップの幅を適
正に維持するステータ支持機構を示す説明図である。図
において３８がステータ支持機構（エアーギャップ制御
手段）を示している。このステータ支持機構３８は、ロ
ータ３３とは独立してステータ３２を変位させるもので
ある。このステータ支持機構３８はロータの変位を検出
し、この検出出力によりステータの位置をアクチュエー
タにより調整する自動制御機構からなるものである。ロ
ータの変位に連動させて機械的にステータの位置を調整
する機構も考えられるが、バネ下重量が増加することに
なるのでロータの変位とは独立した駆動系により調整さ
れる。 【００２９】図９は、ステータ支持機構３８の構成を示
す系統図であり、図において３３ａはロータ３３を支持
するアーム３３ｂの変位角度を検出するロータリエンコ
ーダあるいはポテンショメータその他変位角度を検出可
能なセンサである。この場合、ロータ３３を支持してい
るリンクの位置は、ロータ３３の曲率半径Ｒより小さい
位置Ｐ’に設けられており、リンクの構造はロータ３３
を紙面に並行な方向にのみ運動可能にする構造とする。
３３ｃはセンサ３３ａの出力を増幅するアンプ、３３ｄ
はアンプ３３ｃの出力をディジタルデータに変換するＡ
／Ｄ変換器（センサがロータリエンコーダの場合には不
要）、３３ｇはＡ／Ｄ変換器３３ｄから出力されるディ
ジタルデータを取り込み、データ処理を行いステータ３
２を変位させるためのステッピングモータ３３ｈ，３３
ｉを駆動させる駆動パルス信号を出力するマイクロコン
ピュータである。このマイクロコンピュータ３３ｇのＲ
ＯＭには図１０に示すアーム３３ｂの変位角度データθ
１〜θｎに夫々対応してステッピングモータ３３ｈを制
御するための制御データＤ１〜Ｄｎとステッピングモー
タ３３ｉを制御するための制御データｄ１〜ｄｎがテー
ブルＴＬとして格納されている。 【００３０】３３ｊはステッピングモータ３３ｈへ供給
される駆動パルス信号を増幅する増幅器、３３ｋはステ
ッピングモータ３３ｈへ供給される駆動パルス信号を増
幅する増幅器である。３３ｍはボールネジでありステッ
ピングモータ３３ｉにより回転する。３３ｎはボールネ
ジの回転により矢印ｔまたはｔ’方向に伸縮するステー
タ支持アームである。ステッピングモータ３３ｉとステ
ータ支持アーム３３ｎなどは、ステッピングモータ３３
ｈの出力シャフトに固定された回転部３３ｏに配置され
ている。回転部３３ｏはステッピングモータ３３ｈによ
り矢印ｓあるいはｓ’方向に回動する。 【００３１】このステータ支持機構３８では、センサ３
３ａがアーム３３ｂの変位を検出して検出した変位に応
じた変位角度データを出力すると、この変位角度データ
はＡ／Ｄ変換されてディジタルデータとしてマイクロコ
ンピュータ３３ｇに供給される。マイクロコンピュータ
３３ｇでは、変位角度データを基に図１０に示すテーブ
ルＴＬを参照して、ステータ３２を変位させるためのス
テッピングモータ３３ｈとステッピングモータ３３ｉの
制御データを読み出し、夫々増幅器３３ｊ，３３ｋに出
力する。ステッピングモータ３３ｈとステッピングモー
タ３３ｉはこれら制御データにより制御されて駆動さ
れ、センサ３３ａが検出したアーム３３ｂの変位、すな
わちロータ３３の変位に応じた量だけステータ３２を変
位させ、ロータ３３とステータ３２の干渉を回避し、ロ
ータ３３とステータ３２との間のエアーギャップ幅を適
正値に維持する。 【００３２】図８の（ロ）はステータ３２とロータ３３
の実際の動作を示した例である。このようにロータ３３
が変化した場合でもアクチュエータが３次元的にステー
タ３２を動かすことでロータとの干渉を回避することが
できる。ロータ３３はサスペンション機構の種類により
さらに複雑な形態で変位する場合もあるが、このような
場合においてもロータの変位を３次元的に検出し、ステ
ータも検出したロータの動きに応じて３次元的に変位さ
せることでロータとの干渉を回避することができる。 【００３３】参考例３． 次に、この発明の一参考例について説明する。図１１
は、本参考例の回転機の第２ステータをスロット側から
見たときの正面図である。図１１において図２と同一ま
たは相当の部分については同一の符号を付し説明を省略
する。 【００３４】図１２は図１１に示した第２ステータ３２
の斜視図であり図２と同一または相当の部分については
同一の符号を付し説明を省略する。 【００３５】本参考例のステータは、ロータと対面する
側の面を曲面状に形成する必要があるので、従来のよう
に同一形状の磁性鋼板を積層する方法では組み立てるこ
とは困難である。従って、図１３に示すように各積層鋼
板４１，４２，４３などに、積層されたときに有する曲
率半径に比例したスロットピッチでスロット切れ込み部
（スロット構成部）４５を形成し、図１５の矢印の方向
に曲げながら積層することで、図１４に示すように直線
状のスロット４５を有した図１５に示すような曲面を有
したステータを構成することができる。同一ステータ内
において局所的に複数の曲面を持たせる場合でも、複数
のスロットピッチ変化を与えることで、同様に積層後に
直線状のスロットを構成できることは言うまでもない。 【００３６】参考例４． 次に、この発明の他の参考例について説明する。図１６
は、本参考例の回転機の第２ステータを構成する磁性鋼
板の形状を示す正面図である。図において４６は積層し
たときにステータのスロット部分となるスロット切れ込
み部（スロット構成部）である。参考例３に示すような
構造でステータのアーチ状の形状を作成した場合、ステ
ータのスロット部分の底は平面状である。これに対し本
参考例ではスロットの底部をステータ表面と同一の曲面
とする。このようなステータを製造する方法として図１
６に示すように、ステータの各積層鋼板の底辺からスロ
ット底部までの継鉄幅４７を夫々変え、ステータ背面を
そろえて積層する。この結果、図１７に示すような構造
のステータが構成できる。図１７に示すステータ４８の
断面Ｂ−Ｂ’を図１８に示す。 【００３７】本参考例では、スロット底部４９がステー
タ表面５０と同じ曲線形状であるために、ステータの巻
線はステータ表面と同じ形状で巻くことができるため、
スロットにおける巻線占積率が大きくとれることが期待
できる。 【００３８】参考例５．参考 例４では、各積層鋼板の底辺からスロット底部まで
の継鉄幅４７を夫々変え、ステータ背面をそろえて積層
することで曲面を有したスロットを構成したが、図１９
に示すようにすべて同一形状の積層鋼板を積層し、この
場合ステータ背面をステータ表面と逆の凹面状の同一曲
面にして積層することでステータ表面を図２０に示すよ
うな任意の曲面形状に構成することができる。 【００３９】参考例６． また、図２１に示すようにスロットの深さ５１と各積層
鋼板の幅５２を積層鋼板毎に変えることでも図２２に示
すような表面が任意曲面を有したステータを構成するこ
とが出来る。図２２のようにスロットの底が直線状であ
ると同一アンペアターンの巻線においても巻線長さが短
くできるために銅損が少なくなり効率向上も期待でき
る。 【００４０】参考例７． 次に、この発明の一参考例について説明する。図２３
は、回転機を搭載した移動体の駆動輪のサスペンション
機構の概略構成を示す構造図である。図において９０は
車体、９１は車体９０と駆動輪９３の支持ロッド９２と
を連結しているリンクである。車体９０に取り付けられ
た支持ロッド９２を介して車輪９３の駆動軸は、車輌と
相対変位する。たとえば路面Ｇが点線に示す位置になっ
た場合、駆動輪９３の駆動軸は点線のように変化する。
この場合の駆動輪９３と車輌との相対変位を示したのが
図２４である。車輪中心はリンク９１を中心にして支持
ロッド９２の長さを半径とする円弧を描くことになる。 【００４１】そこで、参考例１に示したような曲線ある
いは曲線と直線からなる円弧状のエアギャップ面をもつ
ステータとロータを用いればロータとステータの干渉は
なく駆動軸が変位できる。図２５にロータとステータの
配置関係を示す。本参考例では、ステータは車体フレー
ムなどに固定されている。 【００４２】図２５は、参考例１における図１〜図７で
説明した回転機を自動車車輌に搭載したときの駆動輪の
構成を示す構造図である。図２５において図１と同一部
分については同一の符号を付し説明を省略する。 【００４３】図において６０はタイヤ、６１は車体フレ
ームに固定されたリンク６２を支点として可動する車軸
である。ロータ３３はタイヤホイール６３と一体的に構
成され、タイヤホイール６３の一部となっており、第２
ステータ３２により回転トルクが発生する。本参考例で
は、リンク６２を支点として車軸６１が上下しても、第
２ステータ３２とロータ３３の間には曲線状のエアギャ
ップが形成されているためにロータ３３と第２ステータ
３２とは干渉することなく、ロータ３３に回転トルクを
発生させることが出来る。 【００４４】参考例８． 次に、この発明の他の参考例について説明する。図２６
は、参考例１における図１〜図７で説明した回転機を自
動車車輌に搭載したときの駆動輪の構成を示す構造図で
ある。図２６において図２５および図１と同一部分につ
いては同一の符号を付し説明を省略する。 【００４５】前記参考例４では、ホイールがロータ３３
を有した特殊な形状となるために従来のホイールとの互
換性を失う。図２６において６５はホイール支持部であ
り、ロータ３３はホイール支持部６５または車軸６１に
取り付けられている。従って、本参考例では従来のホイ
ールとの互換性を維持できる。 【００４６】図２６に示した回転機はロータ３３の両側
にステータを配置した両側式であるがどちらか一方の面
からのみ駆動する片側式においても同様の効果を生ずる
ことは言うまでもない。なお、この形式の回転機は誘導
機、同期機の双方とも磁気吸引力あるいは反発力が回転
軸方向に発生するため、駆動輪の駆動軸の変化に対して
一種のダンピング作用を有し、サスペンション機構の一
部としても利用できる。 【００４７】参考例９． 次にこの発明の一参考例について説明する。図２７は、
回転機を搭載した移動体の駆動輪のサスペンション機構
の概略構成を示す構造図であり、矢印方向が進行方向を
示している。図において７０は車軸７１に取り付けられ
た円盤状のロータであり、進行磁界を発生させる円弧状
のステータ７２により駆動される。７４は車体フレーム
に設けられたリンクであり、駆動輪７５はリンク７４に
回動可能に取り付けられた支持ロット７３の先端部に取
り付けられている。 【００４８】図２８は、駆動輪７５が路面の凹凸などに
より変位する状態を示す説明図である。図２８において
図２５と同一部分については同一の符号を付し説明を省
略する。図において７６は衝撃吸収装置である。図２８
に示すようにリンク７４を支点として支持ロッド７３に
よりその一端が接続された衝撃吸収装置２５によって拘
束された駆動軸７１は、路面からの衝撃などにより上下
動する。この場合、駆動軸の変化に対応してステータを
移動させるステータ支持機構により、ロータ７０の変位
にステータ７２を追従させる。 【００４９】図２９は、ステータ支持機構を示す外観図
であり、ステータ７２は支持部材７７によって保持され
るが、車軸の変位に対し独立して動作可能である。ステ
ータ支持機構３８が支持部材７７を介してステータ７２
を上下動させることで、常に駆動力をロータ７０に与え
る。この場合のステータ支持機構３８の構成は、図９，
図１０に示した方式と同様に、ロータ７０の変位をセン
サで検出し、検出した変位に応じて図３０に示すように
ステータの位置を制御する。 【００５０】なお、この場合の回転機は誘導機、同期機
のいずれであっても磁気吸引力あるいは反発力が回転軸
方向に発生するため、駆動軸７１の変化に対して一種の
ダンピング作用を有し、サスペンション機構の一部とし
ても利用できるものである。 【００５１】参考例１０． 次にこの発明の他の参考例について説明する。図３１〜
図３３は、回転機を搭載した移動体の駆動輪のサスペン
ション機構の概略構成を示す構造図である。図３１〜図
３３において図２７，図２８と同一部分については同一
の符号を付し説明を省略する。図において駆動軸支持ロ
ッド８０とリンク８１と衝撃吸収装置７６で構成される
サスペンションは車輌上下方向にのみ駆動軸７１を変位
させる。８２はステータである。 【００５２】図３２は図３１のＣ−Ｃ’断面図であり、
駆動軸７１は路面からの衝撃や横Ｇなどによって生じる
車輌上下方向の駆動軸の変化に対応してステータ８２を
動かすステータ制御機構（エアーギャップ制御手段）８
３ａ，８３ｂを有している。ステータ８２は支持部材８
４により支持されているが、駆動軸７１の変位に対し独
立して動作可能である。ステータ制御機構８３ａ，８３
ｂが支持部材８４を通してステータ８２を図３３に示す
ように上下動させることで、ステータ８２とロータ７０
の相対的な位置を調整し、ロータ７０が変位しても常に
駆動力をロータ２１に与える。 【００５３】この場合のステータ制御機構８３ａ，８３
ｂの構成を図３４に示す。図３４において図９と同一の
部分については同一の符号を付し説明を省略する。この
ステータ制御機構８３ａ，８３ｂでは支持部材８４が回
転し、また矢印ｔあるいはｔ’の方向にも伸縮可能であ
り、ロータ３３とステータ８２の相対する位置関係とエ
アーギャップの幅を調整する。また、ロータ３３がさら
に複雑な動きをする場合でも、その動きを３次元的にセ
ンサで検出し、ステータ制御機構８３ａ，８３ｂにより
制御される変位量を両者同一にすることなく異なった値
にすることでステータの動きを３次元的に複雑な動きを
するロータに追従させることも可能である。 【００５４】なおこの形式の回転機は誘導機、同期機の
双方とも磁気吸引力あるいは反発力が回転軸方向に発生
するため、駆動軸７１の変化に対して一種のダンピング
作用を有し、サスペンション機構の一部としても利用で
きる。 【００５５】参考例１１． 次にこの発明の別の参考例について説明する。高級車の
サスペンションにおいては車輪のアライメント変化を防
ぐために車輪が複雑な軌道を描いて変化することが少な
くないので図３５にその一例を示す。図３５は車体のサ
スペンション機構の機構図であり、車体は紙面と垂直方
向に移動する。車体１００にリンク１０２を介して取り
付けられた支持ロッド１０１を介して車輪１０３の駆動
軸は、車輌と相対変位する。たとえば路面Ｇが点線に示
す位置になった場合、車輪１０３の駆動軸及び支持ロッ
ド１０１は点線のように変化する。この場合の車輪１０
３の車輌との相対変位を示したのが図３６である。車輪
中心は支持ロッド１０１の半径で図２４矢印に示すよう
な円軌道を描くだけでなく駆動軸全体が３次元的に変位
することになる。 【００５６】そこで、参考例１に示したような円弧状の
エアギャップ面をもつステータ１１１とロータ１１２を
用い、さらに図３７に示すように任意の位置にステータ
駆動面を移動させるステータ制御機構（エアーギャップ
制御手段）１１０を用いればロータ１１２とステータ１
１１の干渉はなくなり駆動軸が複雑に変位できる。この
場合のステータ制御機構１１０は図３４に示す構成でよ
く、車体フレームに取り付けられておりロータ１１２と
は独立して駆動制御される。 【００５７】図３７ではロータ１１２に対しステータ１
１１を一方の面に設けた片側式としてあるが両側式にお
いても同様の効果が生ずることは言うまでもない。ま
た、円弧状のエアギャップ面を用いる必要が無い場合も
存在しうることも言うまでもない。 【００５８】なお、この形式の回転機は誘導機、同期機
の双方とも磁気吸引力あるいは反発力が回転軸方向に発
生するため、駆動軸の変化に対して一種のダンピング作
用を有し、サスペンション機構の一部としても利用でき
る。 【００５９】参考例１２． 次にこの発明の一参考例について説明する。図３８はデ
ィスクブレーキロータと回転機のロータを共有する場合
を示す構造図である。図において１２０は駆動輪、１２
１は車体フレームに固定されたリンク１２２を支点とし
て可動する車軸である。１２３は円盤状のロータであ
る。１２４はブレーキ機構（制御機構）であり、油圧に
よって対向するピストンがロータ１２３をチャックしブ
レーキとして作用する。この場合のロータ１２３はブレ
ーキ用のロータおよびステータ１２５により駆動される
ロータとして用いられているので部品の共有化による省
スペース化が実現する。図３９にブレーキ機構１２４の
部分を駆動輪側から見たときの構成を示す。図３９で
は、片側式であるが両側式であっても同様に構成できる
ことはいうまでもない。 【００６０】参考例１３． 次にこの発明の他の参考例について説明する。図４０は
ディスクブレーキロータと回転機のロータを共有する場
合を示す構造図である。図４０において図３８と同一ま
たは相当の部分については同一の符号を付し説明を省略
する。この参考例でもブレーキ用のロータと回転機のロ
ータは共有されており、油圧によって対向するピストン
がロータ１２３をチャックし制動作用を発生する。また
ロータ１２３はステータ１２５により駆動トルクが発生
するロータとしても作用し、部品の共有化による省スペ
ース化が計れる。図４１にロータ１４０とステータ１４
３，１４４，１４５の配置関係の概念図を示す。図４１
に示すようにブレーキ以外の円周部を最大限利用するこ
とで磁極面積を大きく高出力化が計れる。図４０では、
両側式として示してあるが片側式であっても同様に機能
することはいうまでもない。 【００６１】参考例１４．参考 例１２、参考例１３に示した構成ではステータやブ
レーキ機構が車輪と同時に変位するためバネ下重量が増
加する。そこで曲線状のエアギャップ面をもつステータ
とロータを用いて構成したのが図４２である。図４２に
おいて図８と図４０と同一または相当の部分については
同一の符号を付し説明を省略する。 【００６２】駆動軸の変化が３次元的でない場合ではス
テータを変位させるステータ支持機構３８はなく、車輌
に固定されていても良い場合が存在することは言うまで
もない。また両側式の場合でも同様に構成できる。ま
た、ブレーキ機構も図９，図３４に示すステータ支持機
構３８と同様な構成の機構によりロータの動きに追従さ
せるようにしてもよく、またステータによる進行磁界の
方向を制動するときに限り逆方向に制御するようにして
もよい。 【００６３】参考例１５． 次にこの発明の一参考例について説明する。本参考例で
は回転機のロータの構造に特徴があり、ロータに対しス
テータを一方の面に相対させる片側式の場合、ロータに
渦電流を発生させるための導電部とステータからの磁束
が旋回するための磁性体が必要である。図４３は片側式
の場合のロータ１３０とステータ１３１とを示す説明図
である。図中Ｄ−Ｄ’の断面図が図４４である。図にお
いて１３２は非磁性の導電体（第１の層）、１３３は磁
性体（第２の層）であり積層され１枚のロータとして構
成されている。主磁束は渦電流と結合し高推力、高効率
を発生する。このようなロータを形成する方法として
は、磁性体として軟鋼、導電部に銅メッキを施すなどの
方法が考えられる。 【００６４】また、図４４において１３２をアルミニウ
ム合金にし、また１３３を磁性鋼にしてロータを構成す
るようにしてもよい。 【００６５】また、アルミニウム合金１３２の代りに炭
素繊維系材料を用いてもよい。 【００６６】また、図４５に示すように円弧状のロータ
においてもアルミニウム合金と磁性鋼１３３、あるいは
アルミニウム合金の代りに炭素繊維系材料１３４を用い
て構成してもよい。 【００６７】参考例１６． 次にこの発明の一参考例について説明する。本参考例の
移動体に搭載されている回転機は、ロータがステータに
対し変位した場合でもロータに発生する回転トルクの変
動が抑制される。 【００６８】図４６に回転するロータとステータの位置
関係を示す。ロータ１４０とステータ１４１，１４２と
の位置関係が相対変位をすると、ステータ１４１，１４
２により接線方向に発生する駆動力Ｆが軸に伝える力は
Ｆ×ｒで示され、これが複数存在する場合ｎ×Ｆｋ×ｒ
ｋで表される。但しｎはステータの総数、Ｆｋはあるリ
ニアモータの駆動力、ｒｋはある時点におけるロータ回
転中心からステータｋまでの距離である。従って図４６
に示すように同一駆動力を発生するステータ１４１，１
４２をロータ１４０に対して配置した場合、その２つの
ステータ１４１とステータ１４２を結ぶ直線上にロータ
１４０の回転中心があれば、ロータ１４０の中心Ｏから
ステータ１４１，１４２までの距離が相対的に変位して
もロータ１４０に生ずる駆動力は常に一定に保たれる。 【００６９】また、ステータが３つ設けられた場合にお
いても図４７に示すように配置することで、３つのステ
ータ１４３，１４４，１４５間にロータの回転中心があ
ればロータ１４０の回転中心が３つのステータ１４３，
１４４，１４５の中心に対して相対的に変位しても駆動
力は常に一定に保たれる。この場合、ステータ１４４と
ステータ１４５の間に油圧ブレーキ１４６を配置するこ
とも可能である。 【００７０】実施例１． 次にこの発明の回転機を搭載した移動体の一実施例につ
いて説明する。本実施例の移動体は、車体フレーム位置
より下側の位置にロータの回転面を有し前記ロータの回
転軸方向にエアギャップをもつ回転機を動力源としてい
る。そして、駆動輪側の回転軸と前記回転機の出力軸と
の間には回転機の出力軸のトルク伝達方向を変換するユ
ニバーサルジョイント、あるいはベベルギヤ機構などに
よる回転軸変換装置が設けられる。 【００７１】図４８は車体下部に軸方向にギャップを持
つ回転機を配置した移動体の構成を示す説明図である。
図において１５０は移動体としての自動車を示し、１５
１は自動車１５０の車輪、１５２は車体下部に配置され
たロータ、１５３はステータである。１５４は回転軸変
換装置であり、ユニバーサルジョイントを複数介するこ
とで駆動輪である後方の車輪１５１の車軸を駆動する図
４９に示すディファレンシャル機構１５５の方向へ駆動
軸を変換する。 【００７２】図４９は、車体下部から見たロータ１５２
およびステータ１５３である。この移動体においては、
ロータ１５２とステータ１５３の相対変化は回転軸変換
装置のユニバーサルジョイントで吸収するため、エアギ
ャップ断面は必ずしも曲線でなくても良い。この場合の
ユニバーサルジョイントの組み合わせは、等速性を維持
できる組み合わせとする必要がある。図のように配置す
ることでモータ重心が低くなり、駆動半径（ロータ１５
２に対するステータ１５３の半径距離）を減速比として
利用できるため、ステータ１５３の半径距離を可変でき
るような構成にするか、あるいは前記半径距離の異なる
複数のステータをあらかじめ設けておくなどの構成にし
てギヤの一部または全てを省略することができ、円筒状
のモータに比べて省スペース化が実現できるなどの効果
がある。 【００７３】実施例２．次にこの発明の回転機を搭載し
た移動体の一実施例について説明する。本実施例の移動
体は、車体フレーム位置より下側の位置にロータの回転
面を有し前記ロータの回転軸方向にエアギャップをもつ
複数の回転機を動力源としている。そして、駆動輪側の
回転軸と前記回転機の出力軸との間には回転機の出力軸
のトルク伝達方向を変換するユニバーサルジョイント、
あるいはベベルギヤ機構などによる回転軸変換装置が設
けられる。 【００７４】前記実施例１に示すように車体下部に大き
な回転体があるとジャイロ効果やモータ加減速時の車輌
への反作用等により車輌の運転に影響が及ぶことが考え
られるため、本実施例では図５０に示すように２つの回
転機に分割する。 【００７５】図５０は、車体下部から見たロータ１５２
ａ，１５２ｂの配置関係を示している。この移動体にお
いては、ロータ１５２ａ，１５２ｂを夫々有した回転機
に対応させて回転軸変換装置１５４ａ，１５４ｂとディ
ファレンシャル機構１５５ａ，１５５ｂが設けられてい
る。 【００７６】本実施例では、ロータの回転によるジャイ
ロ効果やモータ加減速時の車輌への反作用等の車輌の運
転への悪影響が抑制される。 【００７７】実施例３． 次にこの発明の回転機を搭載した移動体の一実施例につ
いて説明する。本実施例の移動体は、車体フレーム位置
より下側の位置にロータの回転面を有し前記ロータの回
転軸方向にエアギャップをもつ複数の回転機を動力源と
している。そして、駆動輪側の回転軸と前記回転機の出
力軸との間には回転機の出力軸のトルク伝達方向を変換
するユニバーサルジョイント、あるいはベベルギヤ機構
などによる回転軸変換装置が設けられ、複数の回転機の
少なくとも１つのロータ回転方向は他の回転機のロータ
回転方向とは異なるように制御される。 【００７８】図５１は、車体下部から見たロータ１５２
ａ，１５２ｂの配置関係を示している。図５１におい
て、図５０と同一の部分については同一の符号を付し説
明を省略する。この移動体においても、ロータ１５２
ａ，１５２ｂを夫々有した回転機に対応させて回転軸変
換装置１５４ａ，１５４ｂとディファレンシャル機構１
５５ａ，１５５ｂが設けられている。２つ回転機のロー
タ１５２ａ，１５２ｂの回転方向を逆方向に回転させる
ことで、モータ加減速時の車輌への反作用等を低減する
ことができる。 【００７９】 【発明の効果】この発明によれば、車体フレームより下
側の位置にロータの回転面を有し、そのロータの回転軸
方向にエアギャップをもつ回転機と、駆動輪側の回転軸
と前記回転機の出力軸との間に前記回転機の出力軸にト
ルク伝達方向を変換する回転軸変換装置とを備え、駆動
輪を駆動するための動力源となる前記回転機の複数を夫
々の駆動輪に対応させて設けるように構成したので、搭
載する回転機により運転者や同乗者の居住性や荷物の収
納スペースが犠牲になることがなく、かつ重心を低く設
定することができて走行時の安定性を向上させることが
できるという効果がある。特に、移動体に搭載した複数
の回転機のうち少なくとも１つの回転機の回転方向を他
の回転機の回転方向と異なる方向に制御して駆動輪を駆
動するように構成したので、回転機加減速時の車両への
反作用等を低減することができ、このため、回転機の運
動が移動体を運転する際の運転性能に影響を及ぼすよう
なことがなくなるという効果がある。 【００８０】 【００８１】

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明の一参考例の回転機のステータとロー
タの関係を示す概念図である。 【図２】この発明の一参考例の回転機の第２ステータの
構成を示す斜視図である。 【図３】この発明の一参考例の回転機の図１に示す第１
ステータと第２ステータとロータのＡ−Ａ’断面を示す
断面図である。 【図４】この発明の一参考例の回転機におけるロータが
点Ｐを中心に角度θ振れたときのステータに接触しない
範囲の許容度が増加する状態を示す説明図である。 【図５】この発明の他の参考例のロータとステータとの
位置関係を示す概念図である。 【図６】この発明の一参考例の回転機におけるステータ
とロータの配置構成を示す説明図である。 【図７】この発明の一参考例の回転機におけるステータ
とロータの配置構成を示す説明図である。 【図８】この発明の一参考例の回転機におけるロータと
ステータ間のエアーギャップの幅を適正に維持するステ
ータ支持機構を示す説明図である。 【図９】この発明の一参考例の回転機におけるステータ
支持機構の構成を示す系統図である。 【図１０】この発明の一参考例の回転機におけるステー
タ支持機構のステータ制御のためのテーブルを示す説明
図である。 【図１１】この発明の一参考例の回転機の第２ステータ
をスロット側から見たときの正面図である。 【図１２】この発明の一参考例の図１１に示した第２ス
テータの斜視図である。 【図１３】この発明の一参考例のステータを構成するた
めの積層鋼板の形状を示す平面図である。 【図１４】この発明の一参考例の積層鋼板を積層して構
成したステータを示す平面図である。 【図１５】この発明の一参考例の積層鋼板を積層して構
成したステータを示す斜視図である。 【図１６】この発明の他の参考例のステータを構成する
ための積層鋼板の形状を示す平面図である。 【図１７】この発明の他の参考例の積層鋼板を積層して
構成したステータを示す平面図である。 【図１８】この発明の他の参考例のステータの図１７に
示すＢ−Ｂ’断面図である。 【図１９】この発明の別の参考例のステータを構成する
ための積層鋼板の形状を示す平面図である。 【図２０】この発明の別の参考例の積層鋼板を積層して
構成したステータを示す斜視図である。 【図２１】この発明のさらに別の参考例のステータを構
成するための積層鋼板の形状を示す平面図である。 【図２２】この発明のさらに別の参考例の積層鋼板を積
層して構成したステータのスロット部分を示す断面図で
ある。 【図２３】この発明の一参考例の駆動輪のサスペンショ
ン機構の概略構成を示す構造図である。 【図２４】この発明の一参考例の駆動輪と車輌との相対
変位を示す説明図である。 【図２５】この発明の一参考例における駆動輪の構成を
示す構造図である。 【図２６】この発明の一参考例における駆動輪の構成を
示す構造図である。 【図２７】この発明の一参考例における駆動輪のサスペ
ンション機構の概略構成を示す構造図である。 【図２８】この発明の一参考例における駆動輪のサスペ
ンション機構が動作している状態の概略構成を示す構造
図である。 【図２９】この発明の一参考例におけるステータ支持機
構を示す外観図である。 【図３０】この発明の一参考例におけるステータの変位
状態を示す説明図である。 【図３１】この発明の他の参考例における駆動輪のサス
ペンション機構の概略構成を示す構造図である。 【図３２】この発明の他の参考例における駆動輪のサス
ペンション機構の概略構成を示す構造図である。 【図３３】この発明の他の参考例における駆動輪のサス
ペンション機構の概略構成を示す構造図である。 【図３４】この発明の他の参考例におけるステータ制御
機構８３ａ，８３ｂを示す系統図である。 【図３５】この発明の別の参考例における車体のサクペ
ンション機構の機構図である。 【図３６】この発明の別の参考例における車輪の車輌と
の相対変位を示す説明図である。 【図３７】この発明の別の参考例におけるステータ制御
機構の動作を示す説明図である。 【図３８】この発明の一参考例におけるディスクブレー
キロータと回転機のロータを共有する場合を示す構造図
である。 【図３９】図３８に示すブレーキ機構の部分を駆動輪側
から見たときの構成を示す説明図である。 【図４０】この発明の他の参考例におけるディスクブレ
ーキロータと回転機のロータを共有する場合を示す構造
図である。 【図４１】図４０に示すブレーキ機構の部分を駆動輪側
から見たときの構成を示す説明図である。 【図４２】この発明の他の参考例において曲線状のエア
ギャップ面をもつステータとロータを用いたときの駆動
輪付近の構成を示す構造図である。 【図４３】この発明の一参考例における片側式の場合の
ロータとステータとを示す説明図である。 【図４４】この発明の一参考例におけるロータを示す断
面図である。 【図４５】この発明の一参考例における円弧状のロータ
を示す断面図である。 【図４６】この発明の一参考例における回転するロータ
とステータの位置関係を示す説明図である。 【図４７】この発明の他の参考例における回転するロー
タとステータの位置関係を示す説明図である。 【図４８】この発明の回転機を搭載した移動体の一実施
例における車体下部に軸方向にギャップを持つ回転機を
配置した移動体の構成を示す説明図である。 【図４９】この発明の回転機を搭載した移動体の一実施
例における車体下部に軸方向にギャップを持つ回転機の
配置構成を車体下部から見たときの構造図である。 【図５０】この発明の回転機を搭載した移動体の一実施
例における車体下部に軸方向にギャップを持つ回転機の
配置構成を車体下部から見たときの構造図である。 【図５１】この発明の回転機を搭載した移動体の一実施
例における車体下部に軸方向にギャップを持つ回転機の
配置構成を車体下部から見たときの構造図である。 【図５２】Ａｕｔｏｍｏｂｉｌ Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ
Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ（ＩＳＳＮ０００１−２７８
５）１９９２年７／８月号３６０頁に掲載されている電
気自動車における従来の回転機とそのジョイント部を示
す構成図である。 【図５３】９２モータ技術シンポジウム配付資料Ａ２−
３−２に掲載されている従来のホイール回転機の構造断
面図である。 【図５４】車輪をロータとし回転機にはリニア回転機を
用いた自動車の一例を示す説明図である。 【図５５】車輪をロータとし回転機にはリニア回転機を
用いた自動車におけるリニア回転機の搭載方法を示す概
念図である。 【図５６】特開平２−２１１００５号公報に開示された
電気自動車用リニア回転機の説明図である。 【符号の説明】 ３１ 第１ステータ ３２ 第２ステータ ３３，７０，１１２ ロータ ３４ スロット ３５ 進行磁界発生用コイル（巻線） ３６，３７ エアーギャップ ４１，４２，４３ 磁性鋼鈑 ４５，４６ スロット切れ込み部（スロット構成部） ９０ 車体 ６２，７４，８１，９１，１０２，１２２ リンク，
９２，１０１ 支持ロッド（サスペンション機構） ３８ ステータ支持機構 ８３ａ，８３ｂ，１１０ ステータ制御機構（エアーギ
ャップ制御手段） ９３ 駆動輪 １２４ ブレーキ機構（制御機構） １３２ 非磁性の導電体（第１の層） １３３ 磁性体（第２の層） １５４，１５４ａ，１５４ｂ 回転軸変換装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60L 9/18 B60K 1/04

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 車体フレームより下側の位置にロータの
   回転面を有し、そのロータの回転軸方向にエアギャップ
   をもつ回転機と、駆動輪側の回転軸と前記回転機の出力
   軸との間に前記回転機の出力軸にトルク伝達方向を変換
   する回転軸変換装置とを備え、駆動輪を駆動するための
   動力源となる前記回転機の複数を夫々の駆動輪に対応さ
   せて設け、その複数の回転機のうち少なくとも１つの回
   転機の回転方向を他の回転機の回転方向と異なるように
   制御して駆動輪を駆動する構成にしたことを特徴とする
   回転機を搭載した移動体。