电动汽车的驱动用电动机的制作方法

文档序号:7456582阅读:247来源:国知局
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,则会导致致命的情况。在该电动汽车的驱动用电动机中 ,为了使其效率为最大,对卷绕于电动机的定子上的线圈外加电流的时刻,通过转子和定子之间的角度控制。由此,为了进行该角度测量,采用可进行高分辨率的角度传感处理的分解器等的角度传感器。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2009-262616号公报专利文献2 日本特开2008-168790号公报

发明内容
发明要解决的课题在电动汽车行驶时,其驱动用电动机经常在被振动的过于苛刻的环境下使用。在这样的过于苛刻的环境下,如果万一电动机的定子的固定位置因振动而相对角度传感器的位置错开,则无法正确地控制向卷绕于电动机的定子上的线圈施加电流的时刻。其结果是,还具有使电动机的效率恶化的危险。特别是,在电动汽车的驱动用电动机的输出经由具有高减速比的减速器传递给轮胎的场合,由于以角度传感器进行的上述角度测量的不稳定为原因而导致电动机的转矩变化被放大,被传递给轮胎,故电动机的控制器的可靠性变得重要。另一方面,由于电动汽车的驱动用电动机的输出一般大于IOkW,发热造成的电动机损耗也变大,故驱动用电动机的冷却成为课题。特别是,在像上述那样,采用具有高减速比的减速器的场合,可实现电动机的紧凑化,可减小电动机系统整体的尺寸,但是,电动机损耗的量没有因小型化而改变。由此,在采用具有高减速比的减速器的场合,相对小的电动机体积,上述发热(电动机损耗)变大,驱动用电动机的冷却成为更重要的课题。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,可在不增加外径尺寸的情况下,防止振动造成的电动机定子的错位,可防止错位造成的电动机效率的降低。本发明的另一目的在于提供在不增加外径尺寸的情况下,仍可冷却的电动汽车的驱动用电动机。
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,电动机定子由磁性体与线圈构成,该磁性体的内周面上突出有多个齿,并且其外周面的截面呈圆形,该线圈卷绕于上述齿上,在上述磁性体的外周面中的与上述齿相位相同的周向位置设置缺口部,并且在电动机外壳的内周面中的与上述缺口部面对的周向位置上设置与上述缺口部啮合的啮合部,通过该哨合部和上述缺口部构成电动机定子的止转机构,其中,该电动机外壳与上述电动机定子的外周嵌合且保持该电动机定子。按照该方案,通过设置于电动机定子的磁性体的外周面中的相位与齿相同的周向位置的缺口部,与设置于与电动机外壳的内周面的上述缺口部所面对的周向位置的啮合部,构成电动机定子的止转机构。因此,相对检测电动机定子和电动机转子之间的角度的角度传感器,阻止电动机定子的固定位置因振动而错动的情况。由此,可避免因错位导致角度传感器的检测不稳定,向线圈外加电流的时刻发生偏差、输出转矩改变的情况,可将电动机效率维持在最大。另外,电动机定子的磁性体的外周部中的相位与齿相同的周向位置为产生电动机的驱动力的磁通密度小的区域,即使在其外周面上设置缺口部,对电动机的驱动 的影响仍较小。另外,由于在电动机定子的外周面上设置缺口部,故电动机外壳的外径不增大即可实现。其结果是,可在不增加电动机的外径尺寸的情况下,防止振动产生的电动机定子的错位,可防止错位造成的电动机效率的降低。也可在本发明中,上述电动机定子的缺口部呈上述磁性体的外周面的一部分被切缺为平坦面的形状,上述电动机外壳的啮合部为对应上述平坦面的缺口部的平坦面。即,形成磁性体的外周面的圆筒面呈截面被切缺为与上述圆筒面的圆弧相对的弦的平坦面形状。在电动机定子的缺口部为这样的平坦面的场合,可避免缺口部的形成而造成的电动机定子的强度的降低。另外,还可在本发明中,上述电动机定子的缺口部为在内径侧沿轴向而呈槽状凹陷的凹部,上述电动机外壳的啮合部为在内径侧沿轴向而突出的凸部。在像这样形成将槽状的凹部和凸部啮合的形状的场合,使止转效果的可靠性提高。还可在本发明中,上述电动机定子的缺口部被设置成多个,并且在上述电动机外壳的内周面上设置啮合部,该啮合部与上述多个缺口部中的一部分的缺口部啮合,不与啮合部啮合的其它的缺口部构成冷却液流路。像这样,在将电动机定子的一部分的缺口部用作冷却液流路的场合,可在不增加电动机的外径尺寸的情况下,进行电动机定子的冷却。另夕卜,关于构成止转机构的缺口部和构成冷却液流路的缺口部,谋求加工的共同性,生产性提高。另外,通过设置构成止转机构的缺口部和构成冷却液流路的缺口部,在圆周方向分散地设置缺口部,缺口部的形成造成的磁阻的变化部分、强度的变化部分在圆周方向以良好的平衡性被设置。在本发明中,上述电动机也可为内置于车轮中的内轮型电动机。在该驱动用电动机中,由于即使设置电动机定子的止转机构,电动机外径尺寸仍不变大,故即使用作内轮型电动机,仍容易接纳于车轮的内周的规定的半径范围内。在本发明中,上述电动机的输出也可经由减速器传递给车轮。在像这样,上述电动机的输出经由减速器传递给车轮的场合,如果电动机定子的固定位置相对角度传感器错动,则其造成的电动机的转矩变化经放大而传递给车轮。同样在该场合,由于在驱动用电动机中设置定子的止转机构,阻止电动机定子的错位造成的转矩的变化,故可防止转矩的变化经由减速器放大而传递给车轮的情况。在本发明中,上述减速器也可为摆线减速器。由于摆线减速器具有高减速比,故可实现驱动用电动机的紧凑化,但是即使电动机的整体尺寸减小,其损耗的量仍没有改变。由此,相对小的电动机体积发热(损耗)变大,但是,在该场合,可通过将电动机定子的一部分的缺口部用作冷却液流路,有效地对电动机进行冷却。


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表示装载本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,减速器C夹设于车辆的车轮用轴承A和本实施方式的驱动用电动机B之间,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的输出轴24在相同轴心上连接。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的输出轴24上的输入轴32上,形成偏心部32a、32b,在偏心部32a、32b上分别通过轴承35而安装曲线板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夹设于该外方部件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相对应的位置开设有螺栓螺接孔44,其内周车有螺纹。通过将穿过螺栓插孔14的安装螺栓15螺接于螺栓螺接孔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具有车轮的安装用的轮毂法兰9a,在该内侧件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曲线形成的2个曲线板34a、34b分别通过轴承35安装于输入轴32的各偏心部32a、32b上。曲线板34a、34b也可为摆线,在本说明书中所说的“摆线减速器”包括上述曲线板34a、34b的外形为摆线的减速器与次摆线的减速器。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分别架设于外壳33b上而进行设置,将安装于内方部件2的内侧件10上的多个内销38以插入状态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。输入轴32通过花键而与驱动用电动机B的输出轴24连接,成一体地旋转。另夕卜,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。如果驱动用电动机B的输出轴24旋转,则安装于与其成一体旋转的输入轴32上的各曲线板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。相对输出轴24的旋转,内方部件2的旋转速度降低。比如,通过I级的摆线减速器,可获得大于10的减速比。上述2个曲线板34a、34b以偏心运动相互抵消为目的,相位相差180°地安装于输入轴32的各偏心部32a、32b上,在各偏心部32a、32b的两侧,以抵消通过各曲线板34a、34b的偏心运动而产生的振动为目的,安装平衡块41,其向与各偏心部32a、32b的偏心方向相反的方向偏心。像图3中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与内销38和各通孔39的内周的接触阻力,可将各曲线板34a、34b的偏心运动顺利地作为旋转运动而传递给内方部件2。驱动用电动机B为径向间隙型,其中,在固定于圆筒状的电动机外壳22上的电动机定子23与安装于输出轴24上的电动机转子25之间设置径向间隙。输出轴24通过2个轴承26而悬臂地支承于减速器C的内侧的外壳33a的筒部上。另外,在电动机外壳22的周壁部上设置冷却液流路45。通过使润滑油或水溶性的冷却剂流过该冷却液流路45,进行电动机定子23的冷却。像表示沿图I中的IV-IV线箭头方向观看的剖视图的图4那样,电动机定子23由通过软质磁性体形成的定子铁芯部27和线圈28构成。定子铁芯部27呈外周面的截面为圆形的环状,在其内周面向内径侧突出的多个齿27a沿圆周方向并列而形成。线圈28卷绕于定子铁芯部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。
像图4所示的那样,在定子铁芯部27的外周面中的与上述齿27a相同相位的周向的多个部位(在这里为3个位置)设置缺口部27b。另外,在保持定子铁芯部27的电动机外壳22的内周面中的与上述缺口部27b面对的周向位置,设置与缺口部27b啮合的啮合部22a。通过定子铁芯部27的缺口部27b和与其啮合的电动机外壳22的啮合部22a,构成相对电动机外壳22而阻止电动机定子23发生旋转位移的止转机构31。在这里,定子铁芯部27的缺口部27b按照使定子铁芯部27的外周面的一部分被切缺为平坦面的方式形成,电动机外壳22的啮合部22a作为与上述平坦面一致的平坦面而形成。另外,定子铁芯部27的外周部中的与上述齿27a同相位的周向位置为产生电动机B的驱动力的磁通密度小的区域,在其外周面上设置缺口部27b,即使在该情况下,对电 动机的驱动的影响仍是小的。电动机转子25由环状的转子铁芯部29与多个永久磁铁30构成,该转子铁芯部29按照与电动机定子23同心的方式设置于输出轴24上,该多个永久磁铁30内置于该转子铁芯部29的内部。永久磁铁30沿圆周方向均等配置地设置于转子铁芯部29的内部。另外,像图I所示的那样,在驱动用电动机B中,设置角度传感器19,该角度传感器19检测电动机转子25的旋转相位。角度传感器19由被检测部20和检测部21构成,该被检测部20设置于输出轴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,在径向面对的方式相对上述被检测部20而接近地设置。作为该角度传感器19,采用比如分解器。在该驱动用电动机B中,为了使其效率为最大,根据角度传感器19所检测的电动机转子25的旋转相位,通过电动机控制器(图中未示出),对电动机定子23向线圈28的电流的外加时刻进行控制。像这样,在该电动汽车的驱动用电动机B中,在作为电动机定子23的组成部件的由磁性体形成的定子铁芯部27的外周面中,在与齿27a相同相位的周向位置设置缺口部27b,并且在保持电动机定子23的电动机外壳22的内周面中的与上述缺口部27b面对的周向位置,设置与缺口部27b啮合的啮合部22a,通过该啮合部22a和上述缺口部27b构成电动机定子23的止转机构31。在该场合,由于在电动机定子23的外周面上设置缺口部27b,故电动机外壳22的外径不变大即可实现。因此,可在不增加电动机外径尺寸的情况下,实现电动机定子23的旋转阻止,即使在像图I那样,用作过于苛刻的环境下使用的内轮型电动机的情况下,仍可阻止因振动而相对角度传感器19使电动机定子23的固定位置错动的情况。由此,可避免因错位导致角度传感器19的检测不稳定,向线圈28的电流的外加时刻偏移,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,将驱动用电动机B的输出经由具有高减速比的减速器C传递给驱动轮的场合,驱动用电动机B的转矩改变经过放大而传递给驱动轮,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,由于即使设置电动机定子23的止转机构31,电动机外径尺寸仍不变大,故即使在用作图I那样的内轮型电动机的情况下,仍容易接纳于轮内。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,电动机定子23中的定子铁芯部27的外周面的缺口部27b构成向内径侧凹陷的凹部,电动机外壳22的啮合部22a构成向内径侧突出的凸部。另外,在本实施方式中,在定子铁芯部27的外周面中的与各齿27a相同相位的全部的周向位置设置缺口部27b。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。该电动汽车的驱动用电动机B针对图5所不的第2实施方式,在电动机外壳22的内周面上设置啮合部22a,该啮合部22a与定子铁芯部27的多个缺口部27b中的一部分的缺口部27b啮合,未与啮合部22a啮合的其它的缺口部构成冷却液流路46。图I表示位于上述冷却液流路46的上游侧的冷却液流路47形成于输出轴24上的例子。本场合的上游侧冷却液流路47由通路47a、通路47b与通路47c构成,该通路47a从输出轴24的内侧端的中心延伸到外侧的中途,该通路47b从 该通路47a的前端向外径侧弯曲而延伸,该通路47c从该通路47b朝向电动机外壳22的内侧端壁22b的外径侧倾斜地弯曲,实现开口。从与比如设置于电动机外壳22的周壁上的另一冷却液流路45共同的外部的冷却液供给源(图中未示出),向上游侧冷却液流路47供给冷却液。供给的冷却液通过电动机转子25的旋转的离心力,像该图中的箭头所示的那样,从通路47c喷射到电动机外壳22的内侧端壁22b,沿其端壁22b流向定子铁芯部27的上述冷却液流路46。像这样,在本实施方式中,由于设置于定子铁芯部27的外周面上的多个缺口部27b中的一部分用作冷却液流路46,故可在不增加外径尺寸的情况下,进一步地进行电动机定子23的冷却。特别是,在像图I那样,采用具有高减速比的减速器C的场合,可实现驱动用电动机B的紧凑化,可减小电动机系统的整体尺寸,但是,相对小的电动机体积,发热(电动机损耗)增加。于是,像本实施方式那样,可通过确保另一冷却液流路46有效地对驱动用电动机B进行冷却。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表示本发明的第4实施方式。该电动汽车的驱动用电动机B针对图4所示的第I实施方式,在电动机外壳22的内周面上设置啮合部22a,该啮合部22a与作为定子铁芯部27的平坦面的多个缺口部27b中的一部分的缺口部27b啮合,未与啮合部22a啮合的其它的缺口部27b构成冷却液流路46。其它的结构和作用效果与图6所示的第3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,在阅读本申请说明书后,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,应被解释为根据权利要求书而确定的发明的范围内。标号的说明标号22表电动机外壳;标号22a表不卩齿合部;标号23表不电动机定子;标号25表不电动机转子;标号27表不定子铁芯部(磁性体);标号27a表不齿;标号27b表不缺口部;标号28表线圈;标号30表不永久磁铁;标号31表不止转机构;
标号46表不冷却液流路;符号B表不驱动用电动机;
符号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,电动机定子由磁性体与线圈构成,该磁性体的内周面上突出有多个齿,并且其外周面的截面呈圆形,该线圈卷绕于上述齿上,在上述磁性体的外周面中的与上述齿相位相同的周向位置设置缺口部,并且在电动机外壳的内周面中的与上述缺口部面对的周向位置上设置与上述缺口部啮合的啮合部,通过该啮合部和上述缺口部构成电动机定子的止转机构,其中,该电动机外壳与上述电动机定子的外周嵌合且保持该电动机定子。
2.根据权利要求I所述的电动汽车的驱动用电动机,其中,上述电动机定子的缺口部呈上述磁性体的外周面的一部分被切缺为平坦面的形状,上述电动机外壳的啮合部为对应上述平坦面的缺口部的平坦面。
3.根据权利要求I所述的电动汽车的驱动用电动机,其中,上述电动机定子的缺口部为在内径侧沿轴向呈槽状凹陷的凹部,上述电动机外壳的啮合部为在内径侧沿轴向突出的凸部。
4.根据权利要求I所述的电动汽车的驱动用电动机,其中,上述电动机定子的缺口部被设置成多个,并且在上述电动机外壳的内周面上设置啮合部,该啮合部与上述多个缺口部中的一部分的缺口部啮合,不与啮合部啮合的其它的缺口部构成冷却液流路。
5.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中的内轮型电动机。
6.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传递给车轮。
7.根据权利要求6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,可在不增加外径尺寸的情况下,防止振动造成的电动机定子的错位,可防止错位造成的电动机效率的降低。电动机定子(23)由磁性体(27)与线圈(28)构成,该磁性体(27)的内周面上突出有多个齿(27a),并且其外周面的截面呈圆形,该线圈(28)卷绕于齿(27a)上。在磁性体(27)的外周面中的与齿(27a)相位相同的周向位置设置缺口部(27b)。在保持电动机定子(23)的电动机外壳(22)的内周面中的与缺口部(27b)面对的周向位置上,设置与缺口部(27b)啮合的啮合部(22a),通过该啮合部(22a)和缺口部(27b)构成电动机定子(23)的止转机构(31)。
文档编号H02K1/20GK102782988SQ20118001197
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
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