专利名称：电动汽车的驱动用电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动汽车的驱动用电动机，其用作内置于汽车的车轮的内轮型电动机
坐寸ο
背景技术：
在电动汽车中，如果其使用的车辆驱动用电动机、控制该电动机的控制器发生故障，则导致致命的情况，由此，从可靠性的观点来说，必须绝对地避免这些故障。在许多场合，该电动汽车的驱动用电动机采用在电动机转子的转子铁芯部内置有永久磁铁的IPM电动机(埋入磁铁型同步电动机)。在IPM电动机的场合，与“因在转子铁芯部内部设置有永久磁铁，故可防止永久磁铁的飞散”的效果相反，由于在转子铁芯部内部开设用于内置永久磁铁的孔，故具有降低电动机转子的离心强度的问题。另一方面，在电动汽车的驱动用电动机中，其效率成为最大的课题。于是，按照使其效率为最大的方式，根据电动机转子的旋转相位，精细地控制流过卷绕于电动机定子上的线圈的电流的相位。在该场合，为了精细地进行上述控制，电动机转子和电动机定子之间的旋转角相位信息的正确性是重要的，根据该观点，电动机转子相对于电动机的旋转输出轴的旋转阻止是不可缺少的。现有技术文献专利文献专利文献I JP特开2008-168790号公报
发明内容
发明要解决的课题在用作电动汽车的驱动用电动机的IPM电动机的场合，内置于电动机铁芯部中的多个永久磁铁排列于同心圆上，呈锯齿形状。由此，从转子铁芯部的内周面到永久磁铁的径向的壁厚因周向位置而不同。于是，为了确保其壁厚最薄的周向位置的强度，必须以某种程度较大地设定转子铁芯部的整体的径向厚度。特别是，在谈及电动机转子相对于上述电动机的旋转输出轴而阻止旋转的场合，从确保强度的观点来说，具有转子铁芯部的径向厚度进一步增加的可能性。但是，从固定电动机转子的电动机旋转输出轴系统的旋转弯曲固有振动的观点，较大地设定转子铁芯部的整体的径向厚度的方式是不优选的。本发明的目的在于提供一种电动汽车的驱动用电动机，其中，可在不增加电动机转子的径向尺寸的情况下，阻止电动机转子相对于旋转输出轴的旋转。用于解决课题的技术方案
本发明的电动汽车的驱动用电动机结构如下，其中，电动机转子由转子铁芯部与永久磁铁构成，该转子铁芯部的内周面的截面呈圆形，且外嵌于旋转输出轴上，该永久磁铁设置于该转子铁芯部的内部，在该永久磁铁中的偏于上述转子铁芯部的外径侧的部位的附近的周向位置，在上述转子铁芯部的内周面和上述旋转输出轴的外周面上分别设置截面呈非圆形的非圆形部，该非圆形部构成使电动机转子相对于旋转输出轴无法旋转的止转机构。也可在本发明中，比如,具有多个上述永久磁铁,在电动机转子的横截面上,这些永久磁铁呈沿电动机转子的圆周方向延伸的锯齿状排列。按照该方案，由于在转子铁芯部的内周面和旋转输出轴的外周面上，分别设置构成止转机构的截面为非圆形的非圆形部，该止转机构阻止电 动机转子相对于旋转输出轴而旋转，故可阻止电动机转子相对于旋转输出轴而发生旋转位移。由此，可避免因错位导致流向线圈的电流的相位偏移、输出转矩改变的情况，可将电动机效率维持在最大。特别是，在永久磁铁中的偏于转子铁芯部的外径侧的部位的附近的周向位置设置上述非圆形部，在从转子铁芯部的内周面到永久磁铁的径向的壁厚最大的周向位置，在转子铁芯部的内周面上设置非圆形部。由此，不必为了确保离心强度，更大程度地设定转子铁芯部的径向厚度，电动机转子的外径不变大即可实现。由此，可在不增加电动机转子的外径尺寸的情况下，阻止电动机转子相对于旋转输出轴的旋转。另外，由于电动机转子的外径尺寸未增加，故也没有电动机的旋转输出轴系统的旋转弯曲固有振动的问题。也可在本发明中，上述转子铁芯部和上述旋转输出轴的非圆形部均为与轴向平行、并且与径向相垂直的相互对合的平坦面。如果为平坦面，则产生缺口效果，设置非圆形部造成的强度的降低更加难以产生。还可在本发明中，上述转子铁芯部和上述旋转输出轴的非圆形部呈沿轴向延伸的凹凸状。也可比如，上述转子铁芯部的非圆形部为向内径侧突出的凸部，上述旋转输出轴的非圆形部为向内径侧凹陷、且与上述凸部啮合的凹部。或者，还可是这样的，上述转子铁芯部的非圆形部为向外径侧凹陷的凹部，上述旋转输出轴的非圆形部为向外径侧突出、且与上述凹部啮合的凸部。如果上述非圆形部呈沿轴向延伸的凹凸状，则通过转子铁芯部和旋转输出轴的嵌合作业，将两者的非圆形部相互卡合的作业容易进行，并且获得坚固的阻止旋转的效果。还可在本发明中，上述转子铁芯部的非圆形部为向外径侧凹陷的凹部，上述旋转输出轴的非圆形部为向内径侧凹陷的凹部，通过该2个凹部与和该2个凹部一起嵌合的键构成上述止转机构。如果两者的非圆形部均为凹部，则非圆形部的加工容易。也可在本发明中，上述电动机为内置于车轮内部的内轮型电动机。在该驱动用电动机中，由于即使设置电动机转子的止转机构，电动机外径尺寸仍不变大，故即使用作内轮型电动机，仍容易接纳于轮的内部。还可在本发明中，上述电动机的输出经由减速器而传递给车轮。在像这样，电动机的输出经由减速器而传递给车轮的场合，如果电动机转子相对旋转输出轴的固定位置偏移，则将其造成的电动机的转矩改变放大，传递给车轮。同样在该场合，由于在驱动用电动机上设置电动机转子的止转机构，阻止电动机转子的错位造成的转矩变化，故可防止转矩变化经由减速器，放大而传递给车轮的情况。也可在本发明中，上述减速器为摆线减速器。由于摆线减速器具有高的减速比，故可实现驱动用电动机的紧凑化。在该驱动用电动机中，由于即使设置电动机转子的止转机构，电动机外径尺寸仍不变大，故不妨碍其紧凑化。
根据参照附图的下面的优选的实施方式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施方式和附图用于单纯的图示和说明，不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由的权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相当的部分。图I为装载本发明的第I实施方式的电动汽车的驱动用电动机的车轮用轴承装置的纵向剖视图；图2为沿图I中的减速器部的II-II箭头方向观看的剖视图；图3为以放大方式表示图2中的主要部分的剖视图；
图4为沿图I中的驱动用电动机的IV-IV箭头方向观看的剖视图；图5为表示驱动用电动机的第2实施方式的剖视图；图6为表示驱动用电动机的第3实施方式的剖视图；图7为表示驱动用电动机的第4实施方式的剖视图。
具体实施例方式图I 图4表示本发明的第I实施方式。图I表示装载该实施方式的电动汽车的驱动用电动机的车轮用轴承装置的纵向剖视图。该车轮用轴承装置为内轮型电动机内置车轮用轴承装置，其中，在车辆的车轮用轴承A和本实施方式的驱动用电动机B之间，夹设有减速器C，通过车轮用轴承A支承的驱动轮的轮毂和驱动用电动机B的旋转输出轴24在同轴心上连接。减速器C为摆线减速器，其为下述的结构，其中，在同轴地连接于驱动用电动机B的旋转输出轴24上的旋转输入轴32上，形成偏心部32a、32b，在偏心部32a、32b上分别经由轴承35安装曲线板34a、34b，将曲线板34a、34b的偏心运动作为旋转运动而传递给车轮用轴承A。另外，在本说明书中，将在安装于车辆上的状态而靠近车辆的车宽方向的外侧的一侧称为外侧，将靠近车辆的中间的一侧称为内侧。车轮用轴承A由外方部件I、内方部件2与多排的滚动体5构成，在该外方部件I的内周形成多排的滚动面3，在该内方部件2的外周形成与各滚动面3面对的滚动面4，该多排的滚动体5介设于该外方部件I和内方部件2的滚动面3、4之间。内方部件2兼用安装驱动轮的轮毂。该车轮用轴承A为多排的角接触滚珠轴承，滚动体5由滚珠构成，针对每排而通过保持器6保持。上述滚动面3、4的截面呈圆弧状，各滚动面3、4按照接触角在背面对准的方式形成。外方部件I和内方部件2之间的轴承空间的外侧端通过密封部件7而密封。外方部件I为静止侧轨道圈，具有安装于减速器C的外侧的外壳33b上的法兰la，整体为一体的部件。在法兰Ia上，在周向的多个部位开设有螺栓插孔14。另外，在外壳33b上，在与螺栓插孔14相对应的位置上，在内周开设有车有螺纹的螺栓螺合孔44。通过将穿过螺栓插孔14的安装螺栓15螺合于螺栓螺合孔44中，将外方部件I安装于外壳33b上。内方部件2为旋转侧轨道圈，由外侧件9和内侧件10构成，该外侧件9具有车轮安装用的轮毂法兰9a，该内侧件10的外侧嵌合于该外侧件9的内周上，通过压接与外侧件9形成一体。在该外侧件9与内侧件10上，形成上述各排的滚动面4。在内侧件10的中心开设有通孔11。在轮毂法兰9a上，在周向多个部位开设有轮毂螺栓16的压入孔17。在外侧件9的轮毂法兰9a的根部附近，对驱动轮和制动部件(图中未示出)进行导向的圆筒状的导向部13向外侧突出。在该导向部13的内周，安装封闭上述通孔11的外侧端的盖18。减速器C像前述那样，为摆线减速器，像图2那样，由外形呈平滑的波状的次摆线形成的2个曲线板34a、34b分别通过轴承35安装于旋转输入轴32的各偏心部32a、32b上。将在外周侧对各曲线板34a、34b的偏心运动进行导向的多个外销36分别穿过外壳33b而设置，以插入状态将安装于内方部件2的内侧件10上的多个内销38卡合于多个圆形的通孔39，该通孔39设置在各曲线板34a、34b的内部。 上述曲线板34a、34b的外形也可为摆线。在本说明书中所说的“摆线减速器”指上述曲线板34a、34b的外形为次摆线或摆线，包括该曲线板34a、34b和上述外销36与内销38的减速器。旋转输入轴32通过花键而与电动机B的旋转输出轴24连接，成一体地旋转。另外，旋转输入轴32通过2个轴承40而在两端支承于内侧的外壳33a和内方部件2的内侧件10的内径面上。如果电动机B的旋转输出轴24旋转，则与其成一体旋转的旋转输入轴32上安装的各曲线板34a、34b进行偏心运动。各曲线板34a、34b的偏心运动通过内销38和通孔39的卡合，作为旋转运动而传递给内方部件2。相对于旋转输出轴24的旋转，内方部件2的旋转速度降低。比如，可通过I级的摆线减速器，获得10以上的减速比。上述2个曲线板34a、34b按照偏心运动造成的振动相互抵消的方式相位相差180°地安装于旋转输入轴32的各偏心部32a、32b上，在各偏心部32a、32b的两侧，按照抵消通过各曲线板34a、34b的偏心运动而产生的振动的方式安装平衡块41，该平衡块41向与各偏心部32a、32b的偏心方向相反的方向偏心。像图3以放大方式所示的那样，在上述各外销36和内销38上安装轴承42、43，这些轴承42、43的外圈42a、43a分别与各曲线板34a、34b的外周和各通孔39的内周滚动接触。于是，可降低外销36和各曲线板34a、34b的外周的接触阻力、以及内销38和各通孔39的内周的接触阻力，将各曲线板34a、34b的偏心运动作为旋转运动而顺利地传递给内方部件2。驱动用电动机B为径向间隙型的IPM电动机(即，埋入磁铁型同步电动机)，其中，在电动机定子23和电动机转子25之间设置径向间隙,该电动机定子23固定于圆筒状的电动机外壳22上，该电动机转子25安装于旋转输出轴24上。旋转输出轴24通过2个轴承26,以悬臂方式支承于减速器C的内侧的外壳33a的筒部。另外，在电动机外壳22的周壁部设置冷却液流路45。通过使润滑油或水溶性的冷却剂流过该冷却液流路45，对电动机定子23进行冷却。像表示沿图I的IV-IV箭头方向观看的剖视图的图4那样，电动机定子23由定子铁芯部27和线圈28构成，该定子铁芯部27由软质磁性体形成。定子铁芯部27呈外周面的截面为圆形的环状，在其内周面沿圆周方向并列而形成向内径侧突出的多个齿27a。线圈部28卷绕于铁芯部27的上述各齿27a上。定子铁芯部27按照外周面嵌合于电动机外壳22的内周面的方式保持于电动机外壳22上。电动机转子25由转子铁芯部29与内置于该电动机铁芯部29中的多个永久磁铁30构成，该转子铁芯部29与电动机定子23同心地外嵌于旋转输出轴24上，呈环状，内周面的截面为圆形。各永久磁铁30由与电动机转子25的轴心平行地设置的平板构成。这些永久磁铁30呈与电动机转子25同心的圆状而排列，呈锯齿状。即，在邻对的2个永久磁铁之间具有稍稍的间隙，相对位于该间隙的包含轴心的放射面P，向径向的同一方向倾斜，由此，整体上呈沿圆周方向延伸的锯齿状。于是，从转子铁芯部29的内周面到永久磁铁30的径向的壁厚因周向位置而不同。在转子铁芯部29的内周面上，在永久磁铁30偏于转子铁芯部29的外径侧的部位的附近的周向位置(在这里，具有180°的相位差的2个部位)，设置截面为非圆形的非圆形部29a。另外，还在旋转输出轴24的外周面上，在相同的周向位置设置截面为非圆形的非圆形部24a。该2个非圆形部24a、29a呈相互啮合的形状，由此，构成相对旋转输出轴24阻止电动机转子25发生旋转位移的情况的止转机构31。另外，在这里所说的截面非圆形为比如，在转子铁芯部29中，截面为圆形的内周面的一部分不呈构成圆形的一部分的圆弧状。对于旋转输出轴24的外周面的场合，也是相同的。
在本实施方式中，旋转输出轴24的非圆形部24a按照使旋转输出轴24的外周面的一部分在沿轴向平行、并且切缺为与径向相垂直的平坦面而形成，转子铁芯部29的非圆形部29a作为与上述平坦面一致的平坦面而形成。形成构成止转机构31的2个非圆形部24a、29a的周向位置为在转子铁芯部29中，从其内周面到永久磁铁30的径向的壁厚最大的位置，在该内周面设置非圆形部29a，即使在该情况下，电动机转子25的离心强度仍不降低。于是，通过设置非圆形部29a，不必为了确保离心强度，更大地设定转子铁芯部29的径向厚度。在非圆形部24a、29a为上述那样的平坦面的场合，关于设置凹侧的非圆形部29a的旋转输出轴24，没有产生缺口效果，形成非圆形部29a而造成的强度的降低很小。像图I所示的那样，在驱动用电动机B上，设置检测电动机转子25的旋转相位的角度传感器19。角度传感器19由被检测部20与检测部21构成，该被检测部20设置于旋转输出轴24的外周面上，该检测部21设置于电动机外壳22上，按照比如，沿径向面对的方式接近地设置于上述被检测部20上。该角度传感器19采用比如分解器。在该驱动用电动机B中，为了使其效率最大，根据角度传感器19检测的电动机转子25的旋转相位，通过电动机控制器(图中未示出)，控制流向电动机转子23的线圈部28的电流的相位。像这样，该电动汽车的驱动用电动机B为IPM电动机，其中，电动机转子25由转子铁芯部29与永久磁铁30构成，在该转子铁芯部29的内周面外嵌于旋转输出轴24上，该内周面的截面呈圆形，该永久磁铁30设置于该转子铁芯部29的内部，在永久磁铁30中的偏于转子铁芯部29的外径侧的部位的附近的周向位置，在转子铁芯部29的内周面和旋转输出轴24的外周面上，分别设置截面呈圆形的非圆形部24a、29a，该非圆形部24a、29a构成阻止电动机转子25相对于旋转输出轴24而旋转的止转机构31。在该场合，在从转子铁芯部29的内周面到永久磁铁30的径向的壁厚最大的周向位置，在转子铁芯部29的内周面上设置非圆形部29a，由此，不必为了确保离心强度更大地设定转子铁芯部29的径向厚度，电动机转子25的外径不变大即可实现。由此，可在不增加电动机转子25的外径尺寸的情况下，阻止电动机转子25相对于旋转输出轴24的旋转。另外，由于电动机转子25的外径尺寸不变大，故也没有旋转输出轴24系的旋转弯曲的固有振动的问题。由此，可避免因电动机转子25的错位，导致角度传感器19的检测不稳定，流向线圈28的电流的相位错开，输出转矩改变的情况，可最大地维持效率。特别是，像图I的车轮用轴承装置那样，在驱动用电动机B的输出经由具有高的减速比的减速器C而传递给驱动轮的场合，将驱动用电动机B的转矩变化放大，传递给驱动轮，但是，由于可像上述那样，避免驱动用电动机B的输出转矩的变化，故可防止驱动轮产生转矩变化的情况。另外，在驱动用电动机B中，由于即使在设置电动机转子25的止转机构31的情况下，电动机外径尺寸仍不大，故即使在用作图I那样的内轮型电动机的情况下，仍容易接纳于轮的内部。另外，在减速器C为摆线减速器的场合，由于具有高的减速比，故可实现驱动用电动机B的紧凑化，但是，在驱动用电动机B中，由于即使在设置电动机转子25的止转机构31的情况下，电动机外径尺寸仍不变大，故不妨碍其紧凑化。图5表不本发明的第2实施方式。在该电动汽车的驱动用电动机B中,针对图I 图4所示的第I实施方式，电动机转子25中的转子铁芯部29的内周面的非圆形部29a构成向内径侧突出的突条形的凸部，旋转输出轴24的外周面的非圆形部24a构成向内径侧凹陷，与上述凸部啮合的槽状的凹部，由此，构成电动机转子25的止转机构31。由这些突条形的凸部形成的非圆形部29a和由槽状的凹部形成的非圆形部24a跨过电动机转子25和旋转输出轴24的嵌合面的全宽范围，在轴向延伸而设置。其它的结构和作用效果与图I 图 4所示的第I实施方式的场合相同。图6表不本发明的第3实施方式。在该电动汽车的驱动用电动机B中，针对图4所示的第I实施方式，电动机转子25中的转子铁芯部29的内周面的非圆形部29a构成向外径侧凹陷的槽状的凹部，旋转输出轴24的外周面的非圆形部24a构成向外径侧突出、与上述凹部啮合的突条形的凸部，由此，构成电动机转子25的止转机构31。其它的结构和作用效果与图I 图4所示的第I实施方式的场合相同。图7表不本发明的第4实施方式。在该电动汽车的驱动用电动机B中，针对图4所示的第I实施方式，电动机转子25中的转子铁芯部29的内周面的非圆形部29a构成向外径侧凹陷的槽状的凹部，旋转输出轴24的外周面的非圆形部24a也构成向内径侧凹陷的槽状的凹部，另外地设置与这两个凹部嵌合的键46，通过构成凹部的2个非圆形部24a、29a和上述键46，构成阻止电动机转子25相对于旋转输出轴24而旋转的止转机构31。其它的结构和作用效果与图I 图4所示的第I实施方式的场合相同。如上所述，参照附图，对优选的实施形式进行了说明，但是，如果是本领域的技术人员，观看本申请说明书，会在显然的范围内，容易想到各种变更和修改方式。于是，对于这样的变更和修改方式，解释为在根据权利要求书而确定的发明的范围内的方式。标号的说明标号24表不旋转输出轴；标号24a表示非圆形部；标号25表不电动机转子；标号29表不转子铁芯部；标号29a表不非圆形部；标号30表不永久磁铁；标号31表示止转机构；标号46表不键；标号B表示驱动用电动机；
标号C表不减
速器。
权利要求
1.一种电动汽车的驱动用电动机,其中，电动机转子由转子铁芯部与永久磁铁构成，该转子铁芯部的内周面的截面呈圆形，且外嵌于旋转输出轴上，该永久磁铁设置于该转子铁芯部的内部，在该永久磁铁中的偏于上述转子铁芯部的外径侧的部位的附近的周向位置，在上述转子铁芯部的内周面和上述旋转输出轴的外周面上分别设置截面呈非圆形的非圆形部，该非圆形部构成使电动机转子相对于旋转输出轴无法旋转的止转机构。
2.根据权利要求I所述的电动汽车的驱动用电动机，其中，具有多个上述永久磁铁，在电动机转子的横截面上，这些永久磁铁呈沿电动机转子的圆周方向延伸的锯齿状排列。
3.根据权利要求I所述的电动汽车的驱动用电动机，其中，上述转子铁芯部和上述旋转输出轴的非圆形部均为与轴向平行、并且与径向相垂直的相互对合的平坦面。
4.根据权利要求I所述的电动汽车的驱动用电动机，其中，上述转子铁芯部和上述旋转输出轴的非圆形部呈沿轴向延伸的凹凸状。
5.根据权利要求4所述的电动汽车的驱动用电动机，其中，上述转子铁芯部的非圆形部为向内径侧突出的凸部，上述旋转输出轴的非圆形部为向内径侧凹陷、且与上述凸部啮合的凹部。
6.根据权利要求4所述的电动汽车的驱动用电动机，其中，上述转子铁芯部的非圆形部为向外径侧凹陷的凹部，上述旋转输出轴的非圆形部为向外径侧突出、且与上述凹部啮合的凸部。
7.根据权利要求4所述的电动汽车的驱动用电动机，其中，上述转子铁芯部的非圆形部为向外径侧凹陷的凹部，上述旋转输出轴的非圆形部为向内径侧凹陷的凹部，通过该2个凹部与和该2个凹部一起嵌合的键构成上述止转机构。
8.根据权利要求I所述的电动汽车的驱动用电动机，其中，上述电动机为内置于车轮内部的内轮型电动机。
9.根据权利要求I所述的电动汽车的驱动用电动机，其中，上述电动机的输出经由减速器而传递给车轮。
10.根据权利要求9所述的电动汽车的驱动用电动机，其中，上述减速器为摆线减速器。
全文摘要
本发明提供一种电动汽车的驱动用电动机，其中，可在不增加电动机转子的径向尺寸的情况下，阻止电动机转子相对于旋转输出轴的旋转。该电动汽车的驱动用电动机为IPM电动机，其中，电动机转子(25)由转子铁芯部(29)与永久磁铁(30)构成，该转子铁芯部(29)的内周面的截面呈圆形，且外嵌于旋转输出轴(24)上，该永久磁铁(30)设置于该转子铁芯部(29)的内部。在该永久磁铁(30)中的偏于转子铁芯部(29)的外径侧的部位的附近的周向位置，在上述转子铁芯部(29)的内周面和旋转输出轴(24)的外周面上，分别设置截面呈非圆形的非圆形部(29a、24a)，该非圆形部构成使电动机转子(25)相对于旋转输出轴(24)无法旋转的止转机构(31)。
文档编号H02K1/28GK102782993SQ20118001197
公开日2012年11月14日 申请日期2011年3月1日 优先权日2010年3月4日
发明者冈田浩一, 尾崎孝美, 牧野祐介 申请人:Ntn株式会社