インホイールモータ
【課題】給電ケーブルを引き込むケーブル引込み部のホイール回転軸線方向の寸法が小さくて他の部位との干渉のおそれがなく、端子の接続作業やブラケットの固定作業が容易なインホイールモータを提供する。
【解決手段】ホイールを回転可能に支承するケーシング２と、ケーシング２の内部に配設されてホイールを回転駆動する三相モータと、三相モータに電力を供給する三相の給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗと、を備えるインホイールモータ１であって、ケーシング２は、三相の給電ケーブルの３個の端末部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗを引き込んで固定するケーブル引込み部（端子箱３）を有し、第一相および第三相の端末部５１Ｕ、５１Ｗは第二相の端末部５１Ｖの断面寸法より短い間隔でホイールの回転軸線と平行に配置され、第二相の端末部５１Ｖは第一相および第三相の端末部５１Ｕ、５１Ｗから回転軸線と直角な方向に変位して配置されている。
【解決手段】ホイールを回転可能に支承するケーシング２と、ケーシング２の内部に配設されてホイールを回転駆動する三相モータと、三相モータに電力を供給する三相の給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗと、を備えるインホイールモータ１であって、ケーシング２は、三相の給電ケーブルの３個の端末部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗを引き込んで固定するケーブル引込み部（端子箱３）を有し、第一相および第三相の端末部５１Ｕ、５１Ｗは第二相の端末部５１Ｖの断面寸法より短い間隔でホイールの回転軸線と平行に配置され、第二相の端末部５１Ｖは第一相および第三相の端末部５１Ｕ、５１Ｗから回転軸線と直角な方向に変位して配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の駆動輪を構成するホイールの内部に配設されるインホイールモータに関し、より詳細には、モータに電力を供給する給電ケーブルの接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の駆動輪を構成するホイールの内部にモータを配設し、インバータから電力を供給して回転速度制御を行うインホイールモータの開発が鋭意進められている。インホイールモータが実用化されれば、従来の変速装置やデファレンシャル装置、伝達軸などを組み合わせたパワートレーンが不要となり、車両構造が大きく様変わりして、技術革新が進む。最近では、インホイールモータを装備した電気自動車が各種試作され、多くの展示会に出展されて脚光を浴びている。
【０００３】
本願出願人は、この種のインホイールモータを装備した電動輪を特許文献1に開示している。特許文献1の電動輪は、ホイールとインホイールモータと給電ケーブルとを備え、インホイールモータはケーシングと回転電機と端子箱とを含み、給電ケーブルがホイールの回転方向の下流側から端子箱に接続されることを特徴としている。この発明によれば、ホイールの内部に氷などの異物が侵入した場合に、異物が給電ケーブルよりも先に端子箱に衝突して粉砕されるため、給電ケーブルの損傷が抑制されるという効果が生じる。
【０００４】
特許文献1に限らず、インホイールモータでは、出力トルクが大きく、回転速度の制御が容易で、回転方向の切替が行え、さらには制動時のエネルギ回生が可能な回転電機として三相モータ、特に三相同期モータが多用されている。三相モータへの電力供給は、車載のバッテリを電源としてインバータおよび給電ケーブルを介するのが一般的であり、モータ側にはケーブル引込み部として通常端子箱が設けられている。インホイールモータは、他にブレーキ装置や減速機構を備え、また、アームにより操舵可能かつ揺動可能に支持されるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−９６４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、端子箱は略円筒状のケーシングの外周の一部に矩形箱形に突出して設けられ、三相の給電ケーブルは一列に配置されて端子箱に引き込まれ接続されるのが一般的である。給電ケーブルは芯線とシールド編素とを有し、その端末部には、芯線を終端する端子とシールド編素をアースするためのブラケットとが配されている。ブラケットは端末部の断面寸法より大きく、３個のブラケットを一列に配置するために端子箱の寸法が大形化するという問題があった。インホイールモータは、ホイール内という限られたスペースに三相モータだけでなくブレーキ装置や減速機構を配設することが必要であり、またホイールの車両中央側には操舵や揺動を可能とするためのタイロッドやスタビリンクなどの部材が配設されることから、端子箱の大形化は構成上の大きな制約となっていた。さらに、３個のブラケットが接近して配置されるため、固定作業が容易でなかった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、三相の給電ケーブルを引き込んで接続するケーブル引込み部のホイール回転軸線方向の寸法が小さくて他の部位との干渉のおそれがなく、端子の接続作業やブラケットの固定作業が容易なインホイールモータを提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する請求項１に係るインホイールモータの発明は、車両の駆動輪を構成するホイールを回転可能に支承するケーシングと、該ケーシングの内部に配設されて前記ホイールを回転駆動する三相モータと、該三相モータに電力を供給する三相の給電ケーブルと、を備えるインホイールモータであって、前記ケーシングは、三相の前記給電ケーブルの３個の端末部を引き込んで固定するケーブル引込み部を有し、第一相および第三相の端末部は第二相の端末部の断面寸法より短い間隔で前記ホイールの回転軸線と平行に配置され、前記第二相の端末部は前記第一相および前記第三相の端末部から前記回転軸線と直角な方向に変位して配置されていることを特徴とする。
【０００９】
なお、第一相〜第三相の表記は、構造的な並び順を説明するためのものであって、電気的な相順を限定するものではない。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１において、三相の前記給電ケーブルの前記端末部はそれぞれ芯線を終端する端子を有し、前記ケーシングの前記ケーブル引込み部は、三相の前記給電ケーブルの前記端末部の前記端子をそれぞれ接続する端子受部をもつ端子台を有し、第一相および第三相の端子は前記ホイールの回転軸線と平行に配置され、第二相の端子は前記第一相および第三相の端子から前記回転軸線と直角な方向に変位して配置されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項２において、前記端子台は前記三相モータのステータの外周に設けられ、前記端子台にて前記ステータの外周に導出された前記三相モータの三相の外部端子と三相の前記給電ケーブルの前記端子とがそれぞれ接続されることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項２または３において、三相の前記給電ケーブルの前記端末部はそれぞれシールド編素をアースするブラケットを有し、前記ケーシングの前記ケーブル引込み部は、三相の前記給電ケーブルの前記端末部の前記ブラケットをそれぞれ固定するブラケット固定部を有し、第一相および第三相の前記ブラケット固定部はそれぞれ、第一相および第三相の前記給電ケーブルから前記回転軸線と直角に第二相から遠ざかる方向に変位して配置され、第二相の前記ブラケット固定部は、第二相の前記給電ケーブから前記回転軸線と直角に第一相および第三相から遠ざかる反対方向に変位して配置されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１項において、前記ケーブル引込み部は前記ホイールに一体的に設けられたブレーキロータに隣接して配設されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明では、三相の給電ケーブルの３個の端末部を引き込んで固定するケーブル引込み部において、第一相および第三相の端末部は第二相の端末部の断面寸法より短い間隔でホイールの回転軸線と平行に配置され、第二相の端末部は第一相および第三相の端末部から回転軸線と直角な方向に変位して配置される。つまり、第二相の端末部を変位させることにより、第一相と第三相の端末部を接近させて配置できる。これに対し、従来の給電ケーブルでは、３個の端末部が回転軸線と平行に一列に配置され、第一相と第二相との間、および第二相と第三相との間には、所定の相間間隔が設けられる。したがって、本発明によれば、ケーブル引込み部の回転軸線方向の寸法を従来よりも縮小できる。
【００１５】
請求項２に係る発明では、給電ケーブルの端末部の芯線に端子を有し、ケーブル引込み部に端子台を有する態様において、第一相および第三相の端子が回転軸線と平行に配置され、第二相の端子が第一相および第三相の端子から回転軸線と直角な方向に変位して配置される。これにより、第一相と第三相の端末部を接近させて配置でき、ケーブル引込み部の回転軸線方向の寸法を縮小できる。
【００１６】
請求項３に係る発明では、端子台が三相モータのステータの外周に設けられ、三相モータの外部端子と給電ケーブルの端子とがそれぞれ接続される。したがって、給電ケーブルから三相モータに至る接続構造を簡素化・コンパクト化できるとともに、接続作業も容易になる。
【００１７】
請求項４に係る発明では、給電ケーブルの端末部にシールド編素をアースするブラケットを有し、ケーブル引込み部にブラケット固定部を有する態様において、第一相および第三相のブラケット固定部がそれぞれ、第一相および第三相の給電ケーブルから回転軸線と直角に第二相から遠ざかる方向に変位して配置され、第二相のブラケット固定部が、第二相の給電ケーブから回転軸線と直角に第一相および第三相から遠ざかる反対方向に変位して配置される。これにより、第一相および第三相のブラケットと、第二相のブラケットとが反対方向を向いて固定される。これに対し、従来の給電ケーブルでは、三相のブラケットが一列に並んで同方向に配置され、三相のブラケット固定部が接近している。本発明によれば、回転軸線方向にブラケット３個分の寸法が必要でなくなり、ケーブル引込み部の回転軸線方向の寸法を従来よりも縮小できる。また、三相のブラケット固定部が互いに離隔して配置されるので、ブラケットの固定作業が容易に行える。
【００１８】
請求項５に係る発明では、ケーブル引込み部がホイールに一体的に設けられたブレーキロータに隣接して配設される。ここで、ケーブル引込み部は、回転軸線方向の寸法が縮小されるので、ブレーキロータに干渉するおそれが生じない、また、ケーブル引込み部およびブレーキ装置の配置上の自由度が大きい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態のインホイールモータの正面図である。
【図２】図１の実施形態のインホイールモータの斜視図である。
【図３】図１の矢印Ａ方向からみたインホイールモータの側面図である。
【図４】図１〜図３における給電ケーブルの端末部の構造を説明する図である。
【図５】図１〜図３において、三相の給電ケーブルの３個の端末部の配置およびブラケットの固定方法を説明する平面図である。
【図６】図１の矢印Ａ方向からみた端子箱内の接続構造を説明する図である。
【図７】従来のインホイールモータの斜視図である。
【図８】図７において、従来の給電ケーブルの端末部の配置およびブラケットの固定方法を説明する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を実施するための形態を、図１〜図６を参考にして説明する。図１は本発明の実施形態のインホイールモータの正面図であり、図２はその斜視図である。また、図３は、図１の矢印Ａ方向からみたインホイールモータの側面図である。なお、図１における紙面手前側が車両の前方、紙面奥側が後方に該当し、紙面上下方向は車両の上下方向にほぼ一致している。
【００２１】
実施形態のインホイールモータ１は、図１に示されるように、前輪駆動車の駆動前輪を構成するディスクホイール９内に設けられ、回転軸線ＣＬを中心にしてディスクホイール９を回転駆動する装置である。インホイールモータ１は、図２、図３にも示されるように、ケーシング２、三相モータ４、三相の給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗなどで構成されている。
【００２２】
ケーシング２は、ディスクホイール９と回転軸線ＣＬを共有して略円筒形に形成されている。ケーシング２の上部中央にアッパ被支持部２１、下部２箇所にロア被支持部２２、２３が形成されている。アッパ被支持部２１およびロア被支持部２２、２３は、図略のジョイント部材やアーム部材になどよりフロントサスペンションに連結されている。これにより、インホイールモータ１は操舵可能かつ揺動可能に支持されている。また、ケーシング２の回転軸線ＣＬの一端側（図２の図中右側）には、内部に三相モータ４が組み付けられた後に、カバー２４が１０本の符号略のボルトで固定される。さらに、図１においてケーシング２の手前側には、略矩形の端子箱３が突出して形成されている。端子箱３は、図１の紙面奥側でケーシング２の内部に連通しており、紙面手前側は図略のカバーが６点で固定されて封じられるようになっている。また、後述するように、端子箱３にはその上面から三相の給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗが引き込まれており、端子箱３はケーブル引込み部に該当する。
【００２３】
三相モータ４は、ケーシング２およびディスクホイール９と回転軸線ＣＬを共有し、ケーシング２の内部に配設されている。三相モータ４は、一般的な三相同期モータであり、ケーシング２のカバー２４を取り外した図３に示されるように、ステータ４１およびロータ４２を有している。ステータ４１は略円筒形であり、図には略されているが円周方向に複数のステータコイルが配設され、４箇所の固定孔４１１〜４１４でケーシング２に固定されている。ステータ４１の外周でかつ端子箱３の内部には、モータ側端子台４５が配設されている。モータ側端子台４５では、複数のステータコイルから導出された各導体端が三相のコイル端子に集約されている。また、ロータ４２は、ステータ４１の内周側に僅かな間隙を保持して回転可能に配設されている。
【００２４】
ロータ４２の回転軸線ＣＬ上の出力軸４３は、図３の紙面奥側（図１の左側）で図示されていない減速機構の入力側に結合されている。減速機構の出力側は、ディスクロータ９１に結合されている。ディスクロータ９１の外周側にはブレーキロータ９２が設けられており、ブレーキロータ９２はケーシング２側に配設された図略のブレーキパッドにより摩擦制動可能とされている。ディスクロータ９１の図１の左方には、ディスクホイール９が固定され、ディスクホイール９はインホイールモータ１を覆っている。ディスクホイール９の外周側には図示されていないタイヤが装着されて、駆動前輪が形成されている。
【００２５】
三相の給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗは、バッテリからインバータを介して三相モータ４に三相交流電力を供給するものである。給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗの一端はインバータに接続され、他端には端末部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗが形成されて、端子箱３に引き込まれ接続されている。
【００２６】
ここで、三相の給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗの各相端末部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗは同一形状であるので、Ｕ相端末部５１Ｕを図４に例示して説明する。図４は、図１〜図３における給電ケーブル５Ｕの端末部５１Ｕの構造を説明する図であり、（１）平面図、（２）正面図、（３）ケーブル側から見た図である。Ｕ相端末部５１Ｕは、Ｕ相端子５２Ｕ、Ｕ相ブラケット５４Ｕ、Ｕ相樹脂成形体５６Ｕ、Ｕ相Ｏリング５９Ｕなどで構成されている。Ｕ相端子５２Ｕは、Ｕ相給電ケーブル５Ｕの芯線を終端する部材であり、金属製の板材に接続孔５３Ｕが設けられて形成されている。Ｕ相端子５２Ｕは、Ｕ相給電ケーブル５Ｕの軸線ＡＸから偏心寸法Ｘ１だけ離れて軸線ＡＸに平行に配置されている。Ｕ相ブラケット５４Ｕは、符号略のシールド編素をアースする部材であり、金属製の板材に固定孔５５Ｕが設けられて形成されている。Ｕ相ブラケット５４Ｕは、軸線ＡＸと直交するように配置され、固定孔５５Ｕは軸線ＡＸから離れた位置で固定されるようになっている。
【００２７】
Ｕ相樹脂成形体５６Ｕは、芯線と端子５２Ｕの接続加工およびシールド編素とブラケット５４Ｕの接続加工が行われたのちに、樹脂を用いた成形加工により形成されたものである。Ｕ相樹脂成形体５６Ｕは、端子５２Ｕおよびブラケット５４Ｕとその接続加工箇所などを安定的に保持している。Ｕ相樹脂成形体５６Ｕは、軸線ＡＸ方向に長く形成され、一端にＵ相給電ケーブル５Ｕ、他端にＵ相端子５２Ｕが配置されている。Ｕ相樹脂成形体５６Ｕの最も太い外径Ｄ１を有する中間部５７Ｕには、Ｕ相ブラケット５４Ｕが配置されている。さらに、中間部５７Ｕには、円周方向にシール溝５８Ｕが形成されている。シール溝５８Ｕには、Ｕ相Ｏリング５９Ｕが嵌入されている。
【００２８】
次に、給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗから三相モータ４に至る接続構造について詳述する。図２において、端子箱３の上面には内外を連通する符号略の引込み孔が形成されて、給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗの各相端末部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗが前述の中間部５７Ｕ、５７Ｖ、５７Ｗまで引き込まれている。引込み孔の内周面には、図４で説明したＯリング５９Ｕが圧接されて水密性が確保されている。３個の端末部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗは、端子箱３を上方から見下ろした図５の平面図に示される配置となっている。図５は、図１〜図３において、三相の給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗの各相端末部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗの配置およびブラケット５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗの固定方法を説明する平面図である。詳述すると、Ｕ相端末部５１ＵおよびＷ相端末部５１Ｗは、Ｖ相端末部５１Ｖの外径Ｄ１より短い間隔Ｇ１で回転軸線ＣＬと平行に配置されている。一方、Ｖ相端末部５１Ｖは、Ｕ相端末部５１ＵおよびＷ相端末部５１Ｗから回転軸線ＣＬと直角な方向（図１で紙面奥側、図３で右方、図５で上方）に変位寸法Ｘ２だけ変位して配置されている。
【００２９】
また、端子箱３の上面には、各相端末部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗの各ブラケット５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗが当接している。Ｕ相ブラケット５４ＵおよびＷ相ブラケット５４Ｗはそれぞれ、Ｕ相給電ケーブル５ＵおよびＷ相給電ケーブル５Ｗから回転軸線ＣＬと直角にＶ相から遠ざかる方向（図５の下方）に向いて配置されている。Ｖ相ブラケット５４Ｖは、Ｖ相給電ケーブル５Ｖから回転軸線ＣＬと直角にＵ相およびＷ相から遠ざかる反対方向（図５の上方）に向いて配置されている。これにより、各相ブラケット５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗの固定孔５５Ｕ、５５Ｖ、５５Ｗは離隔して配置される。
【００３０】
この固定孔５５Ｕ，５５Ｖ、５５Ｗの位置に相当する端子箱３の上面にはそれぞれ、雌ねじの螺設された図略の固定孔が形成されている。そして雄ねじを有するボルト３１Ｕ、３１Ｖ，３１Ｗが、各相ブラケット５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗの固定孔５５Ｕ，５５Ｖ、５５Ｗを貫通したのち取付け孔に螺合している。これにより、各相でシールド編素がアースされるとともに、各相端末部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗが固定される。つまり、各相ブラケット５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗは、電気的なアース材と構造的な固定材を兼ねている。なお、端子箱３側のボルト３１Ｕ、３１Ｖ，３１Ｗおよび固定孔は、ブラケット固定部に該当する。
【００３１】
また、端子箱３の内部には、絶縁性樹脂材料にて形成された端子台３２が固定されている。端子台３２は、各相端末部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗを下方から臨むとともに、前述のモータ側端子台４５の外周側に重ねて配置されている。図１および図２に示されるように、端子台３２内の同じ高さ位置に、端子受部となるＵ相ケーブル接続ねじ３３Ｕ、Ｖ相ケーブル接続ねじ３３Ｖ、およびＷ相コイル接続ねじ３４Ｗが配置されている。Ｕ相およびＶ相ケーブル接続ねじ３３Ｕ、３３Ｖは、引き込まれたＵ相およびＶ相端末部５１Ｕ、５１Ｖの各端子５２Ｕ、５２Ｖの接続孔５３Ｕ（Ｖ相は符号略）を貫通して、端子台３２に形成されたねじ孔に螺合している。また、Ｗ相コイル接続ねじ３４Ｗは、引き込まれたＷ相端末部５１Ｗの端子５２Ｗの接続孔を貫通したのち、後述するようにモータ側端子台４５まで達して固定されている。
【００３２】
ここで、Ｕ相端子５２ＵおよびＷ相端子５２Ｗは、回転軸線ＣＬと平行に配置されている。一方、Ｖ相端子５２Ｖは、図３に示されるように、Ｕ相端子５２ＵおよびＷ相端子５２Ｗから回転軸線ＣＬと直角な方向に、変位寸法Ｘ３だけ変位して配置されている。変位寸法Ｘ３は、Ｖ相端末部５１ＶのＵ相およびＷ相に対する変位寸法Ｘ２から、図４に示される端子５２Ｕの偏心寸法Ｘ１の２倍を差し引いた寸法である。Ｖ相ケーブル接続ねじ３３Ｖおよびねじ孔は、この変位寸法Ｘ３分だけＵ相およびＷ相よりも図１の紙面奥側に配置されている。
【００３３】
また、端子台３２には、Ｗ相コイル接続ねじ３４Ｗの下方にＶ相コイル接続ねじ３４Ｖが配置され、さらにその下方にＵ相コイル接続ねじ３４Ｕが配置されている。Ｕ相コイル接続ねじ３４ＵとＵ相ケーブル接続ねじ３３Ｕとの間には、途中で９０°屈曲したＵ相バスバー３５Ｕが配設されて、電気的に接続されている。Ｖ相コイル接続ねじ３４ＶとＶ相ケーブル接続ねじ３３Ｖとの間には、途中で９０°屈曲するとともに変位寸法Ｘ３分だけ段差を有したＶ相バスバー３５Ｖが配設されて、電気的に接続されている。各相コイル接続ねじ３４Ｕ、３４Ｖ、３４Ｗは、上下に並んで水平方向に配置され、図１の紙面奥側でモータ側端子台４５の各相のコイル端子にそれぞれ電気的に接続されている。各相コイル接続ねじ３４Ｕ、３４Ｖ、３４Ｗを用いた接続構造は、三相で概ね同一であるので、Ｕ相を図６に例示して説明する。
【００３４】
図６は、図１の矢印Ａ方向からみた端子箱３内の接続構造を説明する図である。モータ側端子台４５は、絶縁性樹脂材料にて形成され、その左端面には三相のねじ収容孔４６Ｕが上下に並んで水平方向に形成されている。三相のねじ収容孔４６Ｕは、モータ側端子台４５を貫通せず径差を有する段付き袋状とされている。各相ねじ収容孔４６Ｕの大径部分には、各相コイル接続ねじ３４Ｕと螺合する金属製の各相取付ナット４７Ｕがインサート成形により固定されている。各相取付ナット４７Ｕの一面側（図５の左側）に接して、略環状の各相コイル端子４８Ｕが配置されている。また、モータ側端子台４５の左端面の上下方向の相間２箇所には、上下一対の断面Ｕ字孔状のスロット４９が形成されている。
【００３５】
一方、図示されるように、端子台３２の右端面から突出するように上下一対の仕切板３６が設けられている。仕切板３６がスロット４９に嵌入することにより、端子台３２とモータ側端子台４５とが結合される。また、端子台３２の図中左右を貫通して三相のカラー保持孔３７Ｕが形成されており、各相カラー保持孔３７Ｕはそれぞれモータ側端子台４５の各相ねじ収容孔４６Ｕと正対するようになっている。各相カラー保持孔３７Ｕの内側で各相コイル端子４８Ｕと接して、略円筒状の各相用カラー３８Ｕが配設されている。各相用カラー３８Ｕの長さは各相カラー保持孔３７Ｕよりもわずかに短く、各相用カラー３８Ｕの内径は各相コイル接続ねじ３４Ｕのねじ部の外径よりも大とされている。各相用カラー３８Ｕは、導電性金属である銅合金を基材とし、その表面にスズメッキが施されて形成されている。
【００３６】
図５において、Ｕ相用カラー３８Ｕの左側端面にはＵ相バスバー３５Ｕ、および高さ調整用のスペーサワッシャ３９Ｕが配置されている。そして、図中左方からＵ相コイル接続ねじ３４Ｕを差し込み、スペーサワッシャ３９Ｕ、Ｕ相バスバー３５Ｕを経て、Ｕ相用カラー３８Ｕの内側を通り、Ｕ相コイル端子４８Ｕを経て、Ｕ相取付ナット４７Ｕに螺合して固定する。すると、Ｕ相バスバー３５ＵとＵ相用カラー３８Ｕとの間、およびＵ相用カラー３８ＵとＵ相コイル端子４８Ｕとの間が圧接されて給電経路が確保される。Ｖ相では、Ｖ相バスバー３５ＶからＶ相コイル端子に至る給電経路が確保される。Ｗ相では、Ｗ相給電ケーブル５Ｗの端子５２Ｗが直接Ｗ相用カラーに圧接され、バスバーを介さずにＷ相コイル端子に至る給電経路が確保される。なお、図５において、端子台３２の左側の相間には仕切り壁３２１が立設されている。これにより、空間距離や沿面距離が確保され、絶縁が確実に行われる。
【００３７】
以上説明した接続構造により、三相交流電力は、給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗから、端子箱３内部の端子台３２およびモータ側端子台４５を経由し、三相モータ４のステータ４１に供給される。
【００３８】
次に、実施形態のインホイールモータ１の効果について、図７および図８に例示する従来装置と比較して説明する。図７は従来のインホイールモータ８を説明する斜視図であり、図８はその給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗの各相端末部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗの配置およびブラケット５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗの固定方法を説明する平面図である。図７において、端子箱３０の上面の符号略の引込み孔は一列に形成されており、三相の給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗの各相端末部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗも一列に配置されている。したがって、端子箱３０の回転軸線ＣＬ方向の最小限の寸法は、給電ケーブルの端末部５１Ｕの外径Ｄ１の３倍に相間間隔の２倍を加えた寸法となる。一方、実施形態の端子箱３の最小限の寸法は、図４に示されるように、端末部５１Ｕの外径Ｄ１の２倍に間隔Ｇ１を加えた寸法となり、外径Ｄ１の３倍よりも小さい。したがって、本実施形態によれば、端子箱３の回転軸線ＣＬ方向の寸法を従来よりも縮小できる。
【００３９】
また、図７では、端子箱３０の回転軸線ＣＬ方向の寸法を減じるために、三相の端末部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗを傾斜させる配置を試みたが、結果的に端子箱３０の一部Ｚがブレーキロータ９２に干渉して好ましくなかった。本実施形態では、このような干渉のおそれが解消され、また配置上の自由度が大きく、効果は明らかである。
【００４０】
また、本実施形態では、給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗから三相モータ４に至る接続構造のうち接続作業が必要な箇所が端子箱３の内部にまとめられて簡素化・コンパクト化されている。かつ、ケーシング２のカバー２４および端子台３のカバーが開いた状態で、接続作業を容易に行える。
【００４１】
さらに、従来装置では、図８に示されるように三相のブラケット５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗが同一方向で固定されるため、固定ボルト３１Ｕ、３１Ｖ、３１Ｗが接近して配置され、締め付けによる固定作業に苦労していた。本実施形態では、図５に示されるように、Ｖ相ブラケットが反対方向に固定されるため、固定用のボルト３１Ｕ、３１Ｖ、３１Ｗが互いに離隔して配置される。したがって、ボルト３１Ｕ、３１Ｖ、３１Ｗを締め付けてブラケット５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗを固定する作業が容易に行える。
【００４２】
なお、本実施形態では三相の中央に配置されたＶ相の端末部５１Ｖを回転軸線ＣＬと直角な方向に変位させているが、変位させる相は端に配置されたＵ相あるいはW相であってもよい。その他、さまざまな応用が可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１：本発明の実施形態のインホイールモータ
２：ケーシング
２１：アッパ被支持部 ２２、２３：ロア被支持部 ２４：カバー
３、３０：端子箱（ケーブル引込み部）
３１Ｕ、３１Ｖ，３１Ｗ：ボルト（ケーブル固定部）
３２：端子台
３３Ｕ、３３Ｖ：Ｕ相、Ｖ相ケーブル接続ねじ
３４Ｕ、３４Ｖ、３４Ｗ：Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル接続ねじ
３５Ｕ、３５Ｖ：Ｕ相、Ｖ相バスバー
３８Ｕ：Ｕ相用カラー
４：三相モータ
４１：ステータ ４２：ロータ ４３：出力軸
４５：モータ側端子台 ４８Ｕ：Ｕ相コイル端子
５Ｕ、５Ｖ、５Ｗ：Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相給電ケーブル
５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗ：Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相端末部
５２Ｕ、５２Ｖ、５２Ｗ：Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相端子
５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗ：Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相ブラケット
８：従来のインホイールモータ
９：ディスクホイール
９１：ディスクロータ ９２：ブレーキロータ
Ｄ１；給電ケーブルの端末部の外径
Ｘ１；端子の偏心寸法
Ｘ２：Ｖ相端末部の変位寸法
Ｘ３：Ｖ相端子の変位寸法
ＣＬ：ディスクホイールの回転軸線
ＡＸ：給電ケーブルの軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の駆動輪を構成するホイールの内部に配設されるインホイールモータに関し、より詳細には、モータに電力を供給する給電ケーブルの接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の駆動輪を構成するホイールの内部にモータを配設し、インバータから電力を供給して回転速度制御を行うインホイールモータの開発が鋭意進められている。インホイールモータが実用化されれば、従来の変速装置やデファレンシャル装置、伝達軸などを組み合わせたパワートレーンが不要となり、車両構造が大きく様変わりして、技術革新が進む。最近では、インホイールモータを装備した電気自動車が各種試作され、多くの展示会に出展されて脚光を浴びている。
【０００３】
本願出願人は、この種のインホイールモータを装備した電動輪を特許文献1に開示している。特許文献1の電動輪は、ホイールとインホイールモータと給電ケーブルとを備え、インホイールモータはケーシングと回転電機と端子箱とを含み、給電ケーブルがホイールの回転方向の下流側から端子箱に接続されることを特徴としている。この発明によれば、ホイールの内部に氷などの異物が侵入した場合に、異物が給電ケーブルよりも先に端子箱に衝突して粉砕されるため、給電ケーブルの損傷が抑制されるという効果が生じる。
【０００４】
特許文献1に限らず、インホイールモータでは、出力トルクが大きく、回転速度の制御が容易で、回転方向の切替が行え、さらには制動時のエネルギ回生が可能な回転電機として三相モータ、特に三相同期モータが多用されている。三相モータへの電力供給は、車載のバッテリを電源としてインバータおよび給電ケーブルを介するのが一般的であり、モータ側にはケーブル引込み部として通常端子箱が設けられている。インホイールモータは、他にブレーキ装置や減速機構を備え、また、アームにより操舵可能かつ揺動可能に支持されるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−９６４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、端子箱は略円筒状のケーシングの外周の一部に矩形箱形に突出して設けられ、三相の給電ケーブルは一列に配置されて端子箱に引き込まれ接続されるのが一般的である。給電ケーブルは芯線とシールド編素とを有し、その端末部には、芯線を終端する端子とシールド編素をアースするためのブラケットとが配されている。ブラケットは端末部の断面寸法より大きく、３個のブラケットを一列に配置するために端子箱の寸法が大形化するという問題があった。インホイールモータは、ホイール内という限られたスペースに三相モータだけでなくブレーキ装置や減速機構を配設することが必要であり、またホイールの車両中央側には操舵や揺動を可能とするためのタイロッドやスタビリンクなどの部材が配設されることから、端子箱の大形化は構成上の大きな制約となっていた。さらに、３個のブラケットが接近して配置されるため、固定作業が容易でなかった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、三相の給電ケーブルを引き込んで接続するケーブル引込み部のホイール回転軸線方向の寸法が小さくて他の部位との干渉のおそれがなく、端子の接続作業やブラケットの固定作業が容易なインホイールモータを提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する請求項１に係るインホイールモータの発明は、車両の駆動輪を構成するホイールを回転可能に支承するケーシングと、該ケーシングの内部に配設されて前記ホイールを回転駆動する三相モータと、該三相モータに電力を供給する三相の給電ケーブルと、を備えるインホイールモータであって、前記ケーシングは、三相の前記給電ケーブルの３個の端末部を引き込んで固定するケーブル引込み部を有し、第一相および第三相の端末部は第二相の端末部の断面寸法より短い間隔で前記ホイールの回転軸線と平行に配置され、前記第二相の端末部は前記第一相および前記第三相の端末部から前記回転軸線と直角な方向に変位して配置されていることを特徴とする。
【０００９】
なお、第一相〜第三相の表記は、構造的な並び順を説明するためのものであって、電気的な相順を限定するものではない。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１において、三相の前記給電ケーブルの前記端末部はそれぞれ芯線を終端する端子を有し、前記ケーシングの前記ケーブル引込み部は、三相の前記給電ケーブルの前記端末部の前記端子をそれぞれ接続する端子受部をもつ端子台を有し、第一相および第三相の端子は前記ホイールの回転軸線と平行に配置され、第二相の端子は前記第一相および第三相の端子から前記回転軸線と直角な方向に変位して配置されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項２において、前記端子台は前記三相モータのステータの外周に設けられ、前記端子台にて前記ステータの外周に導出された前記三相モータの三相の外部端子と三相の前記給電ケーブルの前記端子とがそれぞれ接続されることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項２または３において、三相の前記給電ケーブルの前記端末部はそれぞれシールド編素をアースするブラケットを有し、前記ケーシングの前記ケーブル引込み部は、三相の前記給電ケーブルの前記端末部の前記ブラケットをそれぞれ固定するブラケット固定部を有し、第一相および第三相の前記ブラケット固定部はそれぞれ、第一相および第三相の前記給電ケーブルから前記回転軸線と直角に第二相から遠ざかる方向に変位して配置され、第二相の前記ブラケット固定部は、第二相の前記給電ケーブから前記回転軸線と直角に第一相および第三相から遠ざかる反対方向に変位して配置されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１項において、前記ケーブル引込み部は前記ホイールに一体的に設けられたブレーキロータに隣接して配設されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明では、三相の給電ケーブルの３個の端末部を引き込んで固定するケーブル引込み部において、第一相および第三相の端末部は第二相の端末部の断面寸法より短い間隔でホイールの回転軸線と平行に配置され、第二相の端末部は第一相および第三相の端末部から回転軸線と直角な方向に変位して配置される。つまり、第二相の端末部を変位させることにより、第一相と第三相の端末部を接近させて配置できる。これに対し、従来の給電ケーブルでは、３個の端末部が回転軸線と平行に一列に配置され、第一相と第二相との間、および第二相と第三相との間には、所定の相間間隔が設けられる。したがって、本発明によれば、ケーブル引込み部の回転軸線方向の寸法を従来よりも縮小できる。
【００１５】
請求項２に係る発明では、給電ケーブルの端末部の芯線に端子を有し、ケーブル引込み部に端子台を有する態様において、第一相および第三相の端子が回転軸線と平行に配置され、第二相の端子が第一相および第三相の端子から回転軸線と直角な方向に変位して配置される。これにより、第一相と第三相の端末部を接近させて配置でき、ケーブル引込み部の回転軸線方向の寸法を縮小できる。
【００１６】
請求項３に係る発明では、端子台が三相モータのステータの外周に設けられ、三相モータの外部端子と給電ケーブルの端子とがそれぞれ接続される。したがって、給電ケーブルから三相モータに至る接続構造を簡素化・コンパクト化できるとともに、接続作業も容易になる。
【００１７】
請求項４に係る発明では、給電ケーブルの端末部にシールド編素をアースするブラケットを有し、ケーブル引込み部にブラケット固定部を有する態様において、第一相および第三相のブラケット固定部がそれぞれ、第一相および第三相の給電ケーブルから回転軸線と直角に第二相から遠ざかる方向に変位して配置され、第二相のブラケット固定部が、第二相の給電ケーブから回転軸線と直角に第一相および第三相から遠ざかる反対方向に変位して配置される。これにより、第一相および第三相のブラケットと、第二相のブラケットとが反対方向を向いて固定される。これに対し、従来の給電ケーブルでは、三相のブラケットが一列に並んで同方向に配置され、三相のブラケット固定部が接近している。本発明によれば、回転軸線方向にブラケット３個分の寸法が必要でなくなり、ケーブル引込み部の回転軸線方向の寸法を従来よりも縮小できる。また、三相のブラケット固定部が互いに離隔して配置されるので、ブラケットの固定作業が容易に行える。
【００１８】
請求項５に係る発明では、ケーブル引込み部がホイールに一体的に設けられたブレーキロータに隣接して配設される。ここで、ケーブル引込み部は、回転軸線方向の寸法が縮小されるので、ブレーキロータに干渉するおそれが生じない、また、ケーブル引込み部およびブレーキ装置の配置上の自由度が大きい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態のインホイールモータの正面図である。
【図２】図１の実施形態のインホイールモータの斜視図である。
【図３】図１の矢印Ａ方向からみたインホイールモータの側面図である。
【図４】図１〜図３における給電ケーブルの端末部の構造を説明する図である。
【図５】図１〜図３において、三相の給電ケーブルの３個の端末部の配置およびブラケットの固定方法を説明する平面図である。
【図６】図１の矢印Ａ方向からみた端子箱内の接続構造を説明する図である。
【図７】従来のインホイールモータの斜視図である。
【図８】図７において、従来の給電ケーブルの端末部の配置およびブラケットの固定方法を説明する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を実施するための形態を、図１〜図６を参考にして説明する。図１は本発明の実施形態のインホイールモータの正面図であり、図２はその斜視図である。また、図３は、図１の矢印Ａ方向からみたインホイールモータの側面図である。なお、図１における紙面手前側が車両の前方、紙面奥側が後方に該当し、紙面上下方向は車両の上下方向にほぼ一致している。
【００２１】
実施形態のインホイールモータ１は、図１に示されるように、前輪駆動車の駆動前輪を構成するディスクホイール９内に設けられ、回転軸線ＣＬを中心にしてディスクホイール９を回転駆動する装置である。インホイールモータ１は、図２、図３にも示されるように、ケーシング２、三相モータ４、三相の給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗなどで構成されている。
【００２２】
ケーシング２は、ディスクホイール９と回転軸線ＣＬを共有して略円筒形に形成されている。ケーシング２の上部中央にアッパ被支持部２１、下部２箇所にロア被支持部２２、２３が形成されている。アッパ被支持部２１およびロア被支持部２２、２３は、図略のジョイント部材やアーム部材になどよりフロントサスペンションに連結されている。これにより、インホイールモータ１は操舵可能かつ揺動可能に支持されている。また、ケーシング２の回転軸線ＣＬの一端側（図２の図中右側）には、内部に三相モータ４が組み付けられた後に、カバー２４が１０本の符号略のボルトで固定される。さらに、図１においてケーシング２の手前側には、略矩形の端子箱３が突出して形成されている。端子箱３は、図１の紙面奥側でケーシング２の内部に連通しており、紙面手前側は図略のカバーが６点で固定されて封じられるようになっている。また、後述するように、端子箱３にはその上面から三相の給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗが引き込まれており、端子箱３はケーブル引込み部に該当する。
【００２３】
三相モータ４は、ケーシング２およびディスクホイール９と回転軸線ＣＬを共有し、ケーシング２の内部に配設されている。三相モータ４は、一般的な三相同期モータであり、ケーシング２のカバー２４を取り外した図３に示されるように、ステータ４１およびロータ４２を有している。ステータ４１は略円筒形であり、図には略されているが円周方向に複数のステータコイルが配設され、４箇所の固定孔４１１〜４１４でケーシング２に固定されている。ステータ４１の外周でかつ端子箱３の内部には、モータ側端子台４５が配設されている。モータ側端子台４５では、複数のステータコイルから導出された各導体端が三相のコイル端子に集約されている。また、ロータ４２は、ステータ４１の内周側に僅かな間隙を保持して回転可能に配設されている。
【００２４】
ロータ４２の回転軸線ＣＬ上の出力軸４３は、図３の紙面奥側（図１の左側）で図示されていない減速機構の入力側に結合されている。減速機構の出力側は、ディスクロータ９１に結合されている。ディスクロータ９１の外周側にはブレーキロータ９２が設けられており、ブレーキロータ９２はケーシング２側に配設された図略のブレーキパッドにより摩擦制動可能とされている。ディスクロータ９１の図１の左方には、ディスクホイール９が固定され、ディスクホイール９はインホイールモータ１を覆っている。ディスクホイール９の外周側には図示されていないタイヤが装着されて、駆動前輪が形成されている。
【００２５】
三相の給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗは、バッテリからインバータを介して三相モータ４に三相交流電力を供給するものである。給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗの一端はインバータに接続され、他端には端末部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗが形成されて、端子箱３に引き込まれ接続されている。
【００２６】
ここで、三相の給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗの各相端末部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗは同一形状であるので、Ｕ相端末部５１Ｕを図４に例示して説明する。図４は、図１〜図３における給電ケーブル５Ｕの端末部５１Ｕの構造を説明する図であり、（１）平面図、（２）正面図、（３）ケーブル側から見た図である。Ｕ相端末部５１Ｕは、Ｕ相端子５２Ｕ、Ｕ相ブラケット５４Ｕ、Ｕ相樹脂成形体５６Ｕ、Ｕ相Ｏリング５９Ｕなどで構成されている。Ｕ相端子５２Ｕは、Ｕ相給電ケーブル５Ｕの芯線を終端する部材であり、金属製の板材に接続孔５３Ｕが設けられて形成されている。Ｕ相端子５２Ｕは、Ｕ相給電ケーブル５Ｕの軸線ＡＸから偏心寸法Ｘ１だけ離れて軸線ＡＸに平行に配置されている。Ｕ相ブラケット５４Ｕは、符号略のシールド編素をアースする部材であり、金属製の板材に固定孔５５Ｕが設けられて形成されている。Ｕ相ブラケット５４Ｕは、軸線ＡＸと直交するように配置され、固定孔５５Ｕは軸線ＡＸから離れた位置で固定されるようになっている。
【００２７】
Ｕ相樹脂成形体５６Ｕは、芯線と端子５２Ｕの接続加工およびシールド編素とブラケット５４Ｕの接続加工が行われたのちに、樹脂を用いた成形加工により形成されたものである。Ｕ相樹脂成形体５６Ｕは、端子５２Ｕおよびブラケット５４Ｕとその接続加工箇所などを安定的に保持している。Ｕ相樹脂成形体５６Ｕは、軸線ＡＸ方向に長く形成され、一端にＵ相給電ケーブル５Ｕ、他端にＵ相端子５２Ｕが配置されている。Ｕ相樹脂成形体５６Ｕの最も太い外径Ｄ１を有する中間部５７Ｕには、Ｕ相ブラケット５４Ｕが配置されている。さらに、中間部５７Ｕには、円周方向にシール溝５８Ｕが形成されている。シール溝５８Ｕには、Ｕ相Ｏリング５９Ｕが嵌入されている。
【００２８】
次に、給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗから三相モータ４に至る接続構造について詳述する。図２において、端子箱３の上面には内外を連通する符号略の引込み孔が形成されて、給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗの各相端末部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗが前述の中間部５７Ｕ、５７Ｖ、５７Ｗまで引き込まれている。引込み孔の内周面には、図４で説明したＯリング５９Ｕが圧接されて水密性が確保されている。３個の端末部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗは、端子箱３を上方から見下ろした図５の平面図に示される配置となっている。図５は、図１〜図３において、三相の給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗの各相端末部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗの配置およびブラケット５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗの固定方法を説明する平面図である。詳述すると、Ｕ相端末部５１ＵおよびＷ相端末部５１Ｗは、Ｖ相端末部５１Ｖの外径Ｄ１より短い間隔Ｇ１で回転軸線ＣＬと平行に配置されている。一方、Ｖ相端末部５１Ｖは、Ｕ相端末部５１ＵおよびＷ相端末部５１Ｗから回転軸線ＣＬと直角な方向（図１で紙面奥側、図３で右方、図５で上方）に変位寸法Ｘ２だけ変位して配置されている。
【００２９】
また、端子箱３の上面には、各相端末部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗの各ブラケット５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗが当接している。Ｕ相ブラケット５４ＵおよびＷ相ブラケット５４Ｗはそれぞれ、Ｕ相給電ケーブル５ＵおよびＷ相給電ケーブル５Ｗから回転軸線ＣＬと直角にＶ相から遠ざかる方向（図５の下方）に向いて配置されている。Ｖ相ブラケット５４Ｖは、Ｖ相給電ケーブル５Ｖから回転軸線ＣＬと直角にＵ相およびＷ相から遠ざかる反対方向（図５の上方）に向いて配置されている。これにより、各相ブラケット５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗの固定孔５５Ｕ、５５Ｖ、５５Ｗは離隔して配置される。
【００３０】
この固定孔５５Ｕ，５５Ｖ、５５Ｗの位置に相当する端子箱３の上面にはそれぞれ、雌ねじの螺設された図略の固定孔が形成されている。そして雄ねじを有するボルト３１Ｕ、３１Ｖ，３１Ｗが、各相ブラケット５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗの固定孔５５Ｕ，５５Ｖ、５５Ｗを貫通したのち取付け孔に螺合している。これにより、各相でシールド編素がアースされるとともに、各相端末部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗが固定される。つまり、各相ブラケット５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗは、電気的なアース材と構造的な固定材を兼ねている。なお、端子箱３側のボルト３１Ｕ、３１Ｖ，３１Ｗおよび固定孔は、ブラケット固定部に該当する。
【００３１】
また、端子箱３の内部には、絶縁性樹脂材料にて形成された端子台３２が固定されている。端子台３２は、各相端末部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗを下方から臨むとともに、前述のモータ側端子台４５の外周側に重ねて配置されている。図１および図２に示されるように、端子台３２内の同じ高さ位置に、端子受部となるＵ相ケーブル接続ねじ３３Ｕ、Ｖ相ケーブル接続ねじ３３Ｖ、およびＷ相コイル接続ねじ３４Ｗが配置されている。Ｕ相およびＶ相ケーブル接続ねじ３３Ｕ、３３Ｖは、引き込まれたＵ相およびＶ相端末部５１Ｕ、５１Ｖの各端子５２Ｕ、５２Ｖの接続孔５３Ｕ（Ｖ相は符号略）を貫通して、端子台３２に形成されたねじ孔に螺合している。また、Ｗ相コイル接続ねじ３４Ｗは、引き込まれたＷ相端末部５１Ｗの端子５２Ｗの接続孔を貫通したのち、後述するようにモータ側端子台４５まで達して固定されている。
【００３２】
ここで、Ｕ相端子５２ＵおよびＷ相端子５２Ｗは、回転軸線ＣＬと平行に配置されている。一方、Ｖ相端子５２Ｖは、図３に示されるように、Ｕ相端子５２ＵおよびＷ相端子５２Ｗから回転軸線ＣＬと直角な方向に、変位寸法Ｘ３だけ変位して配置されている。変位寸法Ｘ３は、Ｖ相端末部５１ＶのＵ相およびＷ相に対する変位寸法Ｘ２から、図４に示される端子５２Ｕの偏心寸法Ｘ１の２倍を差し引いた寸法である。Ｖ相ケーブル接続ねじ３３Ｖおよびねじ孔は、この変位寸法Ｘ３分だけＵ相およびＷ相よりも図１の紙面奥側に配置されている。
【００３３】
また、端子台３２には、Ｗ相コイル接続ねじ３４Ｗの下方にＶ相コイル接続ねじ３４Ｖが配置され、さらにその下方にＵ相コイル接続ねじ３４Ｕが配置されている。Ｕ相コイル接続ねじ３４ＵとＵ相ケーブル接続ねじ３３Ｕとの間には、途中で９０°屈曲したＵ相バスバー３５Ｕが配設されて、電気的に接続されている。Ｖ相コイル接続ねじ３４ＶとＶ相ケーブル接続ねじ３３Ｖとの間には、途中で９０°屈曲するとともに変位寸法Ｘ３分だけ段差を有したＶ相バスバー３５Ｖが配設されて、電気的に接続されている。各相コイル接続ねじ３４Ｕ、３４Ｖ、３４Ｗは、上下に並んで水平方向に配置され、図１の紙面奥側でモータ側端子台４５の各相のコイル端子にそれぞれ電気的に接続されている。各相コイル接続ねじ３４Ｕ、３４Ｖ、３４Ｗを用いた接続構造は、三相で概ね同一であるので、Ｕ相を図６に例示して説明する。
【００３４】
図６は、図１の矢印Ａ方向からみた端子箱３内の接続構造を説明する図である。モータ側端子台４５は、絶縁性樹脂材料にて形成され、その左端面には三相のねじ収容孔４６Ｕが上下に並んで水平方向に形成されている。三相のねじ収容孔４６Ｕは、モータ側端子台４５を貫通せず径差を有する段付き袋状とされている。各相ねじ収容孔４６Ｕの大径部分には、各相コイル接続ねじ３４Ｕと螺合する金属製の各相取付ナット４７Ｕがインサート成形により固定されている。各相取付ナット４７Ｕの一面側（図５の左側）に接して、略環状の各相コイル端子４８Ｕが配置されている。また、モータ側端子台４５の左端面の上下方向の相間２箇所には、上下一対の断面Ｕ字孔状のスロット４９が形成されている。
【００３５】
一方、図示されるように、端子台３２の右端面から突出するように上下一対の仕切板３６が設けられている。仕切板３６がスロット４９に嵌入することにより、端子台３２とモータ側端子台４５とが結合される。また、端子台３２の図中左右を貫通して三相のカラー保持孔３７Ｕが形成されており、各相カラー保持孔３７Ｕはそれぞれモータ側端子台４５の各相ねじ収容孔４６Ｕと正対するようになっている。各相カラー保持孔３７Ｕの内側で各相コイル端子４８Ｕと接して、略円筒状の各相用カラー３８Ｕが配設されている。各相用カラー３８Ｕの長さは各相カラー保持孔３７Ｕよりもわずかに短く、各相用カラー３８Ｕの内径は各相コイル接続ねじ３４Ｕのねじ部の外径よりも大とされている。各相用カラー３８Ｕは、導電性金属である銅合金を基材とし、その表面にスズメッキが施されて形成されている。
【００３６】
図５において、Ｕ相用カラー３８Ｕの左側端面にはＵ相バスバー３５Ｕ、および高さ調整用のスペーサワッシャ３９Ｕが配置されている。そして、図中左方からＵ相コイル接続ねじ３４Ｕを差し込み、スペーサワッシャ３９Ｕ、Ｕ相バスバー３５Ｕを経て、Ｕ相用カラー３８Ｕの内側を通り、Ｕ相コイル端子４８Ｕを経て、Ｕ相取付ナット４７Ｕに螺合して固定する。すると、Ｕ相バスバー３５ＵとＵ相用カラー３８Ｕとの間、およびＵ相用カラー３８ＵとＵ相コイル端子４８Ｕとの間が圧接されて給電経路が確保される。Ｖ相では、Ｖ相バスバー３５ＶからＶ相コイル端子に至る給電経路が確保される。Ｗ相では、Ｗ相給電ケーブル５Ｗの端子５２Ｗが直接Ｗ相用カラーに圧接され、バスバーを介さずにＷ相コイル端子に至る給電経路が確保される。なお、図５において、端子台３２の左側の相間には仕切り壁３２１が立設されている。これにより、空間距離や沿面距離が確保され、絶縁が確実に行われる。
【００３７】
以上説明した接続構造により、三相交流電力は、給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗから、端子箱３内部の端子台３２およびモータ側端子台４５を経由し、三相モータ４のステータ４１に供給される。
【００３８】
次に、実施形態のインホイールモータ１の効果について、図７および図８に例示する従来装置と比較して説明する。図７は従来のインホイールモータ８を説明する斜視図であり、図８はその給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗの各相端末部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗの配置およびブラケット５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗの固定方法を説明する平面図である。図７において、端子箱３０の上面の符号略の引込み孔は一列に形成されており、三相の給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗの各相端末部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗも一列に配置されている。したがって、端子箱３０の回転軸線ＣＬ方向の最小限の寸法は、給電ケーブルの端末部５１Ｕの外径Ｄ１の３倍に相間間隔の２倍を加えた寸法となる。一方、実施形態の端子箱３の最小限の寸法は、図４に示されるように、端末部５１Ｕの外径Ｄ１の２倍に間隔Ｇ１を加えた寸法となり、外径Ｄ１の３倍よりも小さい。したがって、本実施形態によれば、端子箱３の回転軸線ＣＬ方向の寸法を従来よりも縮小できる。
【００３９】
また、図７では、端子箱３０の回転軸線ＣＬ方向の寸法を減じるために、三相の端末部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗを傾斜させる配置を試みたが、結果的に端子箱３０の一部Ｚがブレーキロータ９２に干渉して好ましくなかった。本実施形態では、このような干渉のおそれが解消され、また配置上の自由度が大きく、効果は明らかである。
【００４０】
また、本実施形態では、給電ケーブル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗから三相モータ４に至る接続構造のうち接続作業が必要な箇所が端子箱３の内部にまとめられて簡素化・コンパクト化されている。かつ、ケーシング２のカバー２４および端子台３のカバーが開いた状態で、接続作業を容易に行える。
【００４１】
さらに、従来装置では、図８に示されるように三相のブラケット５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗが同一方向で固定されるため、固定ボルト３１Ｕ、３１Ｖ、３１Ｗが接近して配置され、締め付けによる固定作業に苦労していた。本実施形態では、図５に示されるように、Ｖ相ブラケットが反対方向に固定されるため、固定用のボルト３１Ｕ、３１Ｖ、３１Ｗが互いに離隔して配置される。したがって、ボルト３１Ｕ、３１Ｖ、３１Ｗを締め付けてブラケット５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗを固定する作業が容易に行える。
【００４２】
なお、本実施形態では三相の中央に配置されたＶ相の端末部５１Ｖを回転軸線ＣＬと直角な方向に変位させているが、変位させる相は端に配置されたＵ相あるいはW相であってもよい。その他、さまざまな応用が可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１：本発明の実施形態のインホイールモータ
２：ケーシング
２１：アッパ被支持部 ２２、２３：ロア被支持部 ２４：カバー
３、３０：端子箱（ケーブル引込み部）
３１Ｕ、３１Ｖ，３１Ｗ：ボルト（ケーブル固定部）
３２：端子台
３３Ｕ、３３Ｖ：Ｕ相、Ｖ相ケーブル接続ねじ
３４Ｕ、３４Ｖ、３４Ｗ：Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル接続ねじ
３５Ｕ、３５Ｖ：Ｕ相、Ｖ相バスバー
３８Ｕ：Ｕ相用カラー
４：三相モータ
４１：ステータ ４２：ロータ ４３：出力軸
４５：モータ側端子台 ４８Ｕ：Ｕ相コイル端子
５Ｕ、５Ｖ、５Ｗ：Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相給電ケーブル
５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗ：Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相端末部
５２Ｕ、５２Ｖ、５２Ｗ：Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相端子
５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗ：Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相ブラケット
８：従来のインホイールモータ
９：ディスクホイール
９１：ディスクロータ ９２：ブレーキロータ
Ｄ１；給電ケーブルの端末部の外径
Ｘ１；端子の偏心寸法
Ｘ２：Ｖ相端末部の変位寸法
Ｘ３：Ｖ相端子の変位寸法
ＣＬ：ディスクホイールの回転軸線
ＡＸ：給電ケーブルの軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動輪を構成するホイールを回転可能に支承するケーシングと、該ケーシングの内部に配設されて前記ホイールを回転駆動する三相モータと、該三相モータに電力を供給する三相の給電ケーブルと、を備えるインホイールモータであって、
前記ケーシングは、三相の前記給電ケーブルの３個の端末部を引き込んで固定するケーブル引込み部を有し、
第一相および第三相の端末部は第二相の端末部の断面寸法より短い間隔で前記ホイールの回転軸線と平行に配置され、前記第二相の端末部は前記第一相および前記第三相の端末部から前記回転軸線と直角な方向に変位して配置されていることを特徴とするインホイールモータ。
【請求項２】
請求項１において、三相の前記給電ケーブルの前記端末部はそれぞれ芯線を終端する端子を有し、前記ケーシングの前記ケーブル引込み部は、三相の前記給電ケーブルの前記端末部の前記端子をそれぞれ接続する端子受部をもつ端子台を有し、
第一相および第三相の端子は前記ホイールの回転軸線と平行に配置され、第二相の端子は前記第一相および前記第三相の端子から前記回転軸線と直角な方向に変位して配置されていることを特徴とするインホイールモータ。
【請求項３】
請求項２において、前記端子台は前記三相モータのステータの外周に設けられ、前記端子台にて前記ステータの外周に導出された前記三相モータの三相の外部端子と三相の前記給電ケーブルの前記端子とがそれぞれ接続されることを特徴とするインホイールモータ。
【請求項４】
請求項２または３において、三相の前記給電ケーブルの前記端末部はそれぞれシールド編素をアースするブラケットを有し、前記ケーシングの前記ケーブル引込み部は、三相の前記給電ケーブルの前記端末部の前記ブラケットをそれぞれ固定するブラケット固定部を有し、
第一相および第三相のブラケット固定部はそれぞれ、第一相および第三相の給電ケーブルから前記回転軸線と直角に第二相から遠ざかる方向に変位して配置され、第二相のブラケット固定部は、第二相の給電ケーブから前記回転軸線と直角に第一相および第三相から遠ざかる反対方向に変位して配置されていることを特徴とするインホイールモータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、前記ケーシングの前記ケーブル引込み部は、前記ホイールに一体的に設けられたブレーキロータに隣接して配設されていることを特徴とするインホイールモータ。
【請求項１】
車両の駆動輪を構成するホイールを回転可能に支承するケーシングと、該ケーシングの内部に配設されて前記ホイールを回転駆動する三相モータと、該三相モータに電力を供給する三相の給電ケーブルと、を備えるインホイールモータであって、
前記ケーシングは、三相の前記給電ケーブルの３個の端末部を引き込んで固定するケーブル引込み部を有し、
第一相および第三相の端末部は第二相の端末部の断面寸法より短い間隔で前記ホイールの回転軸線と平行に配置され、前記第二相の端末部は前記第一相および前記第三相の端末部から前記回転軸線と直角な方向に変位して配置されていることを特徴とするインホイールモータ。
【請求項２】
請求項１において、三相の前記給電ケーブルの前記端末部はそれぞれ芯線を終端する端子を有し、前記ケーシングの前記ケーブル引込み部は、三相の前記給電ケーブルの前記端末部の前記端子をそれぞれ接続する端子受部をもつ端子台を有し、
第一相および第三相の端子は前記ホイールの回転軸線と平行に配置され、第二相の端子は前記第一相および前記第三相の端子から前記回転軸線と直角な方向に変位して配置されていることを特徴とするインホイールモータ。
【請求項３】
請求項２において、前記端子台は前記三相モータのステータの外周に設けられ、前記端子台にて前記ステータの外周に導出された前記三相モータの三相の外部端子と三相の前記給電ケーブルの前記端子とがそれぞれ接続されることを特徴とするインホイールモータ。
【請求項４】
請求項２または３において、三相の前記給電ケーブルの前記端末部はそれぞれシールド編素をアースするブラケットを有し、前記ケーシングの前記ケーブル引込み部は、三相の前記給電ケーブルの前記端末部の前記ブラケットをそれぞれ固定するブラケット固定部を有し、
第一相および第三相のブラケット固定部はそれぞれ、第一相および第三相の給電ケーブルから前記回転軸線と直角に第二相から遠ざかる方向に変位して配置され、第二相のブラケット固定部は、第二相の給電ケーブから前記回転軸線と直角に第一相および第三相から遠ざかる反対方向に変位して配置されていることを特徴とするインホイールモータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、前記ケーシングの前記ケーブル引込み部は、前記ホイールに一体的に設けられたブレーキロータに隣接して配設されていることを特徴とするインホイールモータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−９６１（Ｐ２０１１−９６１Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４５６９２（Ｐ２００９−１４５６９２）
【出願日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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