CN104755314A - 内轮电动机驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内轮电动机驱动装置，其具有驱动车轮的电动机(1)；支承车轮的车轮用轴承(5)；使电动机(1)的旋转减速且传递给上述车轮用轴承(5)的减速器(2)，其中，通过用油泵压送的润滑油对该减速器(2)进行润滑。该内轮电动机驱动装置设置有：温度检测机构(Sa)，其检测上述润滑油的温度或上述电动机(1)的温度；输出限制机构(49)，其在该温度检测机构(Sa)检测出的温度为规定的阈值以下时，限制上述电动机(1)的输出。

Description

内轮电动机驱动装置

相关申请

本发明主张2012年11月2日申请的日本特愿2012-242463的优先权，通过参照其全体，将其作为本申请的一部分而进行引用。

技术领域

本发明涉及一种内轮电动机驱动装置，其能够在低温时减轻施加给减速器等的负荷。

背景技术

在将通过油泵压送的润滑油供给于电动机以及减速部各部分的内轮电动机驱动装置中，能够通过适当地供给油到发热量大的部位，从而有效地防止因发热造成的异常。与此同时，由于与油浴润滑相比，能降低旋转部件产生的搅拌阻力，故在提高效率方面也是有效的。特别是，降低油的搅拌阻力的效果在润滑油的粘度高的低温时、高速旋转条件下尤为显著。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-089625号公报

发明内容

发明要解决的问题

另一方面，伴随温度的降低，润滑油的流动性降低。特别是在润滑油的流动点以下的温度的场合，通过油泵几乎不能供油。在如此这样的润滑油供给不充分的状态下，如果进行高负荷或高速旋转下的运转的话，可能在轴承、减速器等部位产生不良状况。

本发明的目的在于提供一种内轮电动机驱动装置，其能够在低温时减轻施加给减速器等的负荷。

用于解决问题的技术方案

如果附上后述的实施形态中使用的参照符号而对本发明的内轮电动机驱动装置进行说明的话，其具有：驱动车轮56的电动机1；支承上述车轮56的车轮用轴承5；使上述电动机1的旋转减速且传递给上述车轮用轴承5的减速器2，通过用油泵28压送的润滑油对该减速器2进行润滑，其特征在于，该内轮电动机驱动装置设置有：温度检测机构Sa，其检测上述润滑油的温度或上述电动机1的温度；输出限制机构49，其在该温度检测机构Sa检测出的温度为规定的阈值以下时，限制上述电动机1的输出。

根据该方案，在运转时，通过用油泵28压送的润滑油对减速器2进行润滑。温度检测机构Sa检测润滑油的温度或电动机1的温度。温度检测机构Sa例如设置于润滑油的流路中途或贮存润滑油的油箱29。输出控制机构49判断温度检测机构Sa所检测出的温度是否在规定的阈值以下。判定温度高于阈值时，则根据加速踏板的踏入量而输出电动机转矩。输出控制机构49判定检测出的温度在阈值以下时，例如，将电动机1的输出限制在常温时的最大转矩的10％以上90％以下。

通过如此限制电动机1的输出，即使在供油量不充分的低温条件下，仍能够防止在减速器等上产生过度磨损等异常。上述“阈值以下”例如规定为-40℃以下的极低温时。关于阈值，通过实验、模拟等，以内轮电动机驱动装置的减速器2或轴承上产生过度磨损等异常的温度为基准而适当规定。

上述油泵28内置于该内轮电动机驱动装置内，可通过作为上述油泵用的驱动源的驱动电动机或上述减速器2的旋转而被驱动。由于油泵28被内置于内轮电动机驱动装置内，故容易将内轮电动机驱动装置装拆卸于车辆上。由此谋求减少安装工时。

上述油泵28也可设置于该内轮电动机驱动装置的外部，通过与该内轮电动机驱动装置不同的驱动源28a而被驱动。在该场合，温度检测机构Sa可容易地设置于例如润滑油的流路中途。

上述输出限制机构49在上述温度检测机构Sa检测出的温度为规定的阈值以下时，可根据温度而使上述电动机1的输出变化。例如，输出限制机构49可伴随温度的上升而缓慢地缓和电动机1的输出的限制值。因此，在检测的温度从阈值以下升到高于阈值时，能够抑制电动机1输出的急速恢复，并且设定为对于乘员而言没有不适感的输出特性。

上述输出限制机构49可具有存储部51，其针对每个规定温度而将上述电动机1的输出的限制值存储为图表。输出限制机构49能够按照每个规定温度设定的各个图表而容易且可靠地限制电动机1的输出。

可设置贮存上述润滑油的油箱29，在该油箱29内设置上述温度检测机构Sa。由于油箱29内贮存了一定量以上的润滑油，例如，与检测润滑油的流路中途的温度相比，能够稳定地检测贮存的润滑油温度。

权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少两个方案的任何组合均包含在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的两个以上的任何的组合也包含在本发明中。

附图说明

根据参照附图的以下优选实施方式的说明，能更清楚地理解本发明。但是，实施方式和附图只用于图示和说明，并不应用于限制本发明的范围。本发明的范围由权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一标号表示同一或相当的部分。

图1为该发明的第一实施方式的内轮电动机驱动装置的剖视图；

图2为上述内轮电动机驱动装置的主视图；

图3为上述内轮电动机驱动装置的一侧面图；

图4为上述内轮电动机驱动装置的控制系统的方框图；

图5为表示温度与转矩限制值的关系的图；

图6为表示针对每个温度而设定图表的场合的、加速踏板输入与指令转矩的关系的图；

图7为该发明的第二实施方式的内轮电动机驱动装置的剖视图；

图8为该发明的第三实施方式的内轮电动机驱动装置的剖视图；

图9为上述内轮电动机驱动装置的一侧面图；

图10为上述内轮电动机驱动装置的一侧面图；

图11为简略表示搭载了任一种内轮电动机驱动装置的电动汽车的图。

具体实施方式

与图1～图6一起对本发明的第一实施方式的内轮电动机驱动装置进行说明。以下说明也包含针对内轮电动机控制装置的控制方法的说明。如图1(图3的I-I线剖视图)所示，该内轮电动机驱动装置具有：驱动车轮的电动机1；使该电动机1的旋转减速的减速器2；车辆用轴承5，其通过与该减速器2的输入轴3同轴的输出部件4而旋转；润滑油供给机构Jk。减速器夹设于车辆用轴承5与电动机1之间，在同一轴心上使作为车辆用轴承5所支承的驱动轮的车轮的轮毂与电动机1的电动机旋转轴6连接。

如图2所示，在收纳了减速器2的减速器外壳7上连接了车辆中的图示以外的吊架。又，在本说明书中，在内轮电动机驱动装置支承于车辆的状态下，将靠近车辆的车宽方向的外侧的一侧称为外侧，将靠近车辆的中央的一侧称为内侧。

如图1所示，电动机1为径向间隙型IPM电动机(即埋入磁铁型同步电动机)，其在固定于筒状(图3)的电动机外壳8的电动机定子9与安装于电动机旋转轴6的电动机转子10之间设置径向间隙。电动机外壳8在轴方向上间隔设置有轴承11、12，在该轴承11、12上以自由旋转的方式支承有电动机旋转轴6。电动机旋转轴6将电动机1的驱动力传递给减速器2。在电动机旋转轴6的轴向中间附近部上设置有沿径向外侧延伸的法兰部6a，在该法兰部6a上通过转子固定部件13而安装有电动机转子10。

例如在电动机定子9中的电动机线圈9a上，设置有检测电动机1温度的温度检测机构Sa。例如使用热敏电阻作为该温度检测机构Sa。通过将该热敏电阻接触固定于电动机线圈9a上，从而能够检测电动机1的电动机线圈9a的温度。

减速器2的输入轴3的轴向一端在电动机旋转轴6内延伸，与电动机旋转轴6花键嵌合。在输出部件4上设置轴承14，通过上述轴承14而支承输入轴3的轴向另一端。因此，减速器2的输入轴3和电动机旋转轴6通过轴承11、12、14而以一体地自由旋转的方式被支承。靠近减速器外壳7内的输入轴3的轴向另一端的外周面上设置有偏心部15、16。这些偏心部15、16以使偏心运动产生的离心力相互抵消的方式，错开180°相位而设置。

减速器2的减速比在1/6以下(或减速比6以上)较好。该减速器2为摆线减速器，其具有：曲线板17、18；多个外销19；运动转换机构20；配重体21、21。关于曲线板17、18，其外周成径向内外以相互不同的方式弯曲的曲线状，以能自由旋转的方式分别设置于偏心部15、16。跨过电动机外壳8和减速器外壳7而支承多个外销19，这些外销19转接于曲线板17、18的外周。

运动转换机构20为将曲线板17、18的自转运动传递给输出部件4的机构。该运动转换机构20具有设置于输出部件4的多个内销22和设置于曲线板17、18的通孔。内销22以等间隔的方式配设于将输出部件4的旋转轴心作为轴心的圆周方向。在邻接于减速器2的输入轴3中的偏心部15、16的轴向位置上，分别设置有配重体21、21。

车辆用轴承5具有外方部件23、内方部件24和多排滚动体25，在外方部件23的内周上形成多排的滚动面，在内方部件24的外周上设置与该滚动面相对的滚动面，该多排滚动体25夹设于该外方部件23和内方部件24的滚动面之间。内方部件24兼作安装驱动轮的轮毂。该车轮用轴承5为多排的角接触球轴承，滚动体25由滚珠形成，每排通过保持器保持。

外方部件23为静止侧轨道圈，具有安装于减速器7的外侧端的外壳的法兰23a。如图2所示，在法兰23a上的周向的多个部位设置有螺栓插孔，在减速器外壳7中的与螺栓插孔相对应的位置，设置有由内螺纹构成的螺栓螺接孔。通过将穿过螺栓插孔的安装螺栓26螺接于螺栓螺接孔，从而将外方部件23安装于外壳7上。

如图1所示，内方部件24在穿过输出部件4的中空部中的内侧的外周面上形成有台阶部，该台阶部上嵌合固定有内圈。在内方部件24的外周面上一体形成有一排轨道面，上述内圈的外周面上形成其它排的轨道面。内方部件24的外侧端上设置有车轮安装用的轮毂法兰24a。内方部件24的中空部上形成有花键孔，输出部件4花键嵌合于该中空部。输出部件4的前端部上形成有外螺纹，通过将螺母27螺合于从上述中空部突出的输出部件4的前端部，从而使输出部件4与内方部件24连接。

润滑油供给机构Jk为供给用于减速器2的润滑以及电动机1的冷却这两方面的润滑油的轴心供油机构，具有润滑油流路、油泵28、油箱29。上述润滑油流路具有第一流路30、第二流路31和第三流路32，该第一流路30设置于电动机外壳8上，该第二流路31设置于减速器2上，分别连通于第一流路30和第三流路(后述)而将润滑油供给到减速器2。油箱29为贮存润滑油的贮存部，具有减速器侧贮存部29a和电动机侧贮存部29b。减速器侧贮存部29a设置于减速器外壳7的下部，电动机侧贮存部29b设置于电动机外壳8的下部。在电动机外壳8的下部、减速器外壳7的下部上形成连通减速器侧贮存部29a和电动机侧贮存部29b的通孔33。

在该例子中，油泵28设置于上述润滑油流路中的第一流路30的流路中途，使润滑油强制循环。该油泵28例如为摆线泵，其具有：通过输出部件4的旋转而旋转的图示以外的内侧转子；伴随该内侧转子的旋转而从动旋转的外侧转子；泵室；吸入口；排出口。如果内侧转子伴随内方部件24的旋转而旋转的话，则外侧转子从动旋转。此时，内侧转子以及外侧转子通过以各自不同的旋转中心为中心而旋转，上述泵室的容积连续变化。

由此，贮存于油箱29的减速器侧贮存部29a的润滑油被吸出，从上述吸入口流入，从上述排出口被压送到第一、第二流路30、31。从第二流路31供给到减速器2的润滑油通过离心力和重力而向径向外方且向下方移动，回到油箱29的减速器侧贮存部29a。

第三流路32具有：设置于电动机旋转轴6的电动机旋转轴油路34；电动机油路35；通孔6b；环状间隙δ1；设置于输入轴的输入轴流路36；油供给口37；油排出口38。电动机旋转轴油路34连通于第一流路30的油压送方向下游部，沿电动机旋转轴6的轴心而设置。输入轴油路36连通于电动机旋转轴流路34，从输入轴3的内部的内侧端向外侧端而轴向延伸。油供给口37从设置有输入轴油路36的偏心部15、16的轴向位置向半径方向外方延伸。

减速器外壳7中设置有油排出口38，其将用作减速器2的润滑的润滑油排出到减速器侧贮存部29a。

在电动机旋转轴6中的设置有转子固定部件13的轴向位置上，设置有在径向贯通的多个通孔6b。另外，在转子固定部件13上设置有连通于上述多个通孔6b且向径向外方延伸的电动机油路35。该电动机油路35连通于转子固定部件13与电动机转子10的内周面间的环状间隙δ1。从电动机旋转轴油路34被引导到通孔6b的润滑油经由电动机油路35而被引导到环状间隙δ1，从而用作电动机1的冷却。用作该冷却的润滑油分别从转子固定部件13的法兰、电动机转子10的两端面之间的缝隙排除，通过离心力和重力而向下方移动，贮存于电动机侧贮存部29b。

图4为该内轮电动机驱动装置的控制系统的方框图。

在车体上搭载有电子控制组件(ECU)39、变频装置40、电池41。ECU 39为进行汽车整体的综合控制、协调控制，将指令发送给变频装置40的上位控制机构，相互通过控制器局域网络(Controller Area Network,简称为CAN)等而连接。ECU 39由微机、其控制程序以及电子电路等构成。

变频装置40具有电源电路部42和电动机控制部43，该电源电路部42设置于各电动机1，该电动机控制部43控制该电源电路部42。相对各个电源电路部42，电动机控制部43可共通设置，也可分别设置，但即使是共通设置的场合，例如能够以电动机转矩相互不同的方式独立地控制各个电源电路部42。电动机控制部43具有如下功能：将该电动机控制部43所持有的内轮电动机驱动装置的相关各检测值、控制值等的各个信息输出给ECU 39。

电源电路部42由变频器44和PWM驱动器45构成，变频器44将电池41的直流电转换为用于电动机1的驱动的三相的交流电，该PWM驱动器45控制该变频器44。电动机1由三相的同步电动机等构成。变频器44由多个半导体开关元件(无图示)构成，PWM驱动器45对已输入的电流指令进行脉冲幅度调制，将开关指令提供给上述各半导体开关元件。

电动机控制部43由计算机、在其中运行的程序以及电子电路构成，作为构成其基本结构的控制部，具有电动机驱动控制部46。电动机驱动控制部46为下述机构：按照从作为上级控制机构的ECU 39提供的转矩指令等的加速、减速指令而转换为电流指令，并将电流指令提供给电源电路部42的PWM驱动器45。电动机驱动控制部46根据从电流检测机构47获得的从变频器44流向电动机1的电动机电流值，进行电流反馈控制。另外，电动机驱动控制部46根据从角度传感器48获得的电动机1的电动机转子10(图1)的转角来进行矢量控制。

在该实施方式中，在上述构成的电动机控制部43上设置如下输出控制机构49，在电动机线圈9a(图1)上设置检测电动机1温度的温度检测装置Sa。输出控制机构49在温度检测机构Sa检测的温度为规定的阈值以下时，限制电动机1的输出，具有判断部50、存储部51和电流控制部52。

判断部50在车辆的电源接通时持续判断温度检测机构Sa检测出的温度是否在规定的阈值以下。上述“阈值以下”例如规定为-40℃以下的极低温时。关于阈值，通过实验、模拟等，以内轮电动机驱动装置的减速器或轴承上产生过度磨损等异常的温度为基准而适当规定。该阈值以能改写的方式存储于存储部51中，在判断部50的判断时被读出而供运算。

所检测的温度被判断为阈值以下时，电流控制部52以降低电动机1的电流值的方式通过电动机驱动控制部46给电源电路部42发出指令。具体来说，例如以电动机转矩为常温时的最大转矩的10％以上90％以下的方式，电流控制部52通过电动机驱动控制部46给电源电路部42发出指令。又，电流控制部52可使现在的电流以规定的比率(例如，10％以上90％以下)降低，或者不按照比率，使现在的电流降低到规定值(例如，将车辆的速度上限设置为市内行驶速度的程度)。

存储部51针对每个规定温度而将上述电动机1的输出的限制值存储为图表。换句话说，存储部51具有每个规定温度的限制图表。例如，图5为表示温度与转矩限制值的关系的图。该图的横轴的温度T1～T4均为阈值以下。输出限制机构49在温度检测机构Sa检测出的温度为最低的温度T1以下时，将电动机转矩设置为限制程度最大的转矩限制值TL1。输出限制机构49伴随检测出的温度的上升而缓慢地缓和转矩限制值。

图6为表示针对每个温度而设定图表的场合的、加速踏板输入与指令转矩的关系的图。如上述那样的每个温度的限制图表存储于存储部51，根据检测出的温度而从存储部51中读出限制图表，供于判断部50的运算。因此，温度检测机构Sa检测出的温度越低，则指令转矩的限制就越大。在该场合，针对同一指令转矩，温度越低，则电动机1的电流值越小。

对作用效果进行说明。

在接通了车辆电源的状态下，输出限制机构49的判断部50持续判断温度检测机构Sa检测出的温度是否为规定的阈值以下。在判断检测出的温度在阈值以下时，电流限制部52以减少电动机1的电流值的方式通过电动机驱动控制部46而给电源电路部42发出指令。因此，限制电动机1的输出。通过如此限制电动机1的输出，即使在润滑油的供油量不充分的低温条件下，仍能够防止在减速器等上产生过度磨损等异常。

由于油泵28设置于内轮电动机驱动装置的外壳内，故容易将内轮电动机驱动装置装拆卸于车辆上。没有必要将油泵28本身单独设置于车辆上，并且能够减少将配管固定于车体等的工夫。因此，可谋求安装工时的减少。

输出限制机构49在温度检测机构Sa检测出的温度为规定的阈值以下时，根据温度而使电动机1的输出变化。例如，输出限制机构49伴随温度的上升，缓慢地缓和电动机1的输出的限制值。因此，在检测的温度从阈值以下升到高于阈值时，能够抑制电动机1输出的急速恢复，并且设定为对于乘员而言没有不适感的输出特性。

上述输出限制机构49具有存储部51，其针对每个规定温度而将上述电动机1的输出的限制值存储为图表。由此，输出限制机构49能够按照每个规定温度设定的各个图表而容易且可靠地限制电动机1的输出。

对其它实施方式进行说明。

在以下的说明中，对于与通过在各实施方式中的前述实施方式中说明的事项相对应的部分，采用同一标号，省略重复的说明。在仅说明结构的一部分的场合，对于结构的其它的部分，只要没有特别的记载，与在先说明的实施方式相同。同一结构实现相同的作用效果。不仅可以有通过各实施方式而具体地说明的部分的组合，而且如果组合没有特别的妨碍，还可部分地将实施方式之间组合。

图7为该发明的第二实施方式的内轮电动机驱动装置的剖视图。如该图7所示的那样，可在内轮电动机驱动装置的外壳7、8的外部上设置油冷却器54。如果驱动内置的油泵28的话，贮存于油箱29的减速器侧贮存部29a的润滑油被吸出，一部分流入到减速器2，并且被压送到第一流路30。润滑油从第一流路30通过外部配管53和油冷却器54而被引导至电动机旋转轴油路34。以下，润滑油与第一实施方式一样，被供给到各部分。

图8为该发明的第三实施方式的内轮电动机驱动装置的剖视图(图10的VIII-VIII线剖视图)。图9为该内轮电动机驱动装置的一侧面图。图10为该内轮电动机驱动装置的一侧面图(图9的X-X线端面图)。

如图8所示那样，在内轮电动机驱动装置的外壳7、8的外部设置油泵28，可通过与该内轮电动机驱动装置不同的驱动源来驱动该油泵28。在该例子中，没设置减速器侧贮存部。另外，如图9、10所示那样，在减速器外壳7的外周面以及外方部件23的外周面上分别设置散热片7a、23b。

供给于减速器2的润滑油通过离心力和重力而向径向外侧且向下方移动，贮存于油箱的电动机侧贮存部29b。如果驱动内置的油泵28的话，贮存于电动机侧贮存部29b的润滑油被吸出，经由油冷却器54而被引导至油泵28。从油泵28排出的润滑油被引导至电动机旋转轴油路34。以下，与第一实施方式相同，润滑油被供给到各部分。在该场合，能够省略减速器侧贮存部，并且能够谋求减少应设置于外壳7、8的油路，故能够谋求装置本体的紧凑化。因此，能够将内轮电动机驱动装置搭载于各种车辆中，提高通用性。由于减速器外壳7的外周面和外方部件23的外周面上分别设置散热片7a、23b，故能够扩大该内轮电动机驱动装置的外表面的面积，从而提高放热效果。

在上述各个实施方式中，温度检测机构Sa设置于电动机线圈9a，但可不限于该例子。例如，温度检测机构Sa可设置于电动机芯体上，也可设置在贮存润滑油的油箱内。另外，温度检测机构Sa可设置于润滑油的流路的中途。

在各实施方式中，针对每个温度而设定了限制图表，但也可设为不设置针对每个温度的限制图表的构成。

图11为简略表示搭载了任一种内轮电动机驱动装置的电动汽车的图。该电动汽车为四轮的汽车，在该电动汽车中，构成车体55的左右后轮的车轮56为驱动轮，构成左右前轮的车轮57为从动轮。构成前轮的车轮57为操舵轮。本例子的电动汽车包括驱动单元，该驱动单元分别通过独立的电动机1、1而驱动构成驱动轮的左右车轮56、56。电动机1的旋转通过减速器2和车轮用轴承5而传递给车轮56。上述驱动单元构成内轮电动机驱动装置，在该内轮电动机驱动装置中，电动机1的一部分或整体设置于车轮56的内部，该内轮电动机驱动装置包括电动机1、减速器2与车轮用轴承5。

由于在该电动汽车上搭载了上述任一种内轮电动机驱动装置，故即使在供油量不充分的低温条件下，仍能够防患在减速器等上产生过度磨损等异常于未然。

如上所述，参照附图并对优选的实施方式进行了说明，但是，如果是本领域的技术人员在阅读本申请说明书后，会容易想到在显而易见的范围内进行各种变更和修改。于是，对于这样的变更和修改，应被解释为处于由权利要求书确定的发明的范围内。

符号说明

标号1表示电动机；

标号2表示减速器；

标号5表示车辆用轴承；

标号28表示油泵；

标号29表示油箱；

标号49表示输出限制机构；

标号51表示存储部；

标号56表示车轮；

标号Sa表示温度检测机构。

Claims (6)

1.一种内轮电动机驱动装置，其具有：驱动车轮的电动机；支承上述车轮的车轮用轴承；使上述电动机的旋转减速且传递给上述车轮用轴承的减速器，通过用油泵压送的润滑油对该减速器进行润滑，其特征在于，该内轮电动机驱动装置设置有：温度检测机构，其检测上述润滑油的温度或上述电动机的温度；输出限制机构，其在该温度检测机构检测出的温度为规定的阈值以下时，限制上述电动机的输出。

2.根据权利要求1所述的内轮电动机驱动装置，其中，上述油泵内置于该内轮电动机驱动装置内，通过作为上述油泵用的驱动源的驱动电动机或上述减速器的旋转而被驱动。

3.根据权利要求1所述的内轮电动机驱动装置，其中，上述油泵设置于该内轮电动机驱动装置的外部，通过与该内轮电动机驱动装置不同的驱动源而被驱动。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的内轮电动机驱动装置，其中，上述输出限制机构在上述温度检测机构检测出的温度为规定的阈值以下时，根据温度而使上述电动机的输出变化。

5.根据权利要求4所述的内轮电动机驱动装置，其中，上述输出限制机构具有存储部，其针对每个规定温度而将上述电动机的输出的限制值存储为图表。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的内轮电动机驱动装置，其中，设置贮存上述润滑油的油箱，在该油箱内设置上述温度检测机构。