JP2004187437A - モータ駆動ユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】モータ60とインバータ50と差動減速機70とを一体に支える構造部材80において、重量が軽く、機械的反力を受けないインバータ50を構造部材80の外側に配置し、機械的反力を受ける右駆動軸20の軸受けはモータ60の右エンドブラケット7と一体に形成した直径の小さな円筒部分7aで支持することにより、右駆動軸20の軸受けを支持する構造部材をインバータ50の外周および端面を回す必要がなくなり、インバータ50を保護する保護カバー26を薄い金属材料か樹脂材で形成でき、構造部材80が軽くなる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明はモータ、インバータと差動減速機を一列に並べたモータ駆動ユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献】特開平7−298552号公報。
【0003】
上記特許文献に示されたモータ駆動ユニットにおいては、モータとインバータを一体に組み込み、かつモータとインバータの間にインバータの冷却室を設け、冷却室もやはり一体に組み込んでいる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この従来例においてはモータ、インバータおよびインバータ冷却室が一体構造で、この肉厚のある一体構造が外周を覆っているため重量が重かった。
【0005】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、より軽い構造を達成するモータ駆動ユニットを提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明によればインバータを重量の重くなる構造部材の外側に配置した。
【0007】
【発明の効果】
本発明によれば、重量的に軽く、機械的反力を受けないインバータを構造部材の外側に配置することにより、インバータを重い構造部材で覆う必要が無くなり、構造部材の軽量化が達成できる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下で説明する図面で同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【0009】
図1は本発明の第1の実施の形態を示すモータ駆動ユニットの断面図である。図1において右から順にインバータ50、モータ60、差動減速機70を一列に並べて配置している。モータ60のステータ1はモータハウジング8に固定される。ステータ1は、ステータ巻線1aを備え、このステータ巻線1aに給電されることで、ロータ2に対してトルクを与える。ロータ2はモータ軸3に固定され、トルクをサンギア10へ伝える。モータ軸3の両軸端を支える軸受けとしてベアリング4と6を配置し、ベアリング4はモータ60の左端面を形成する左エンドブラケット5に、ベアリング6はモータ60の右端面を形成する右エンドブラケット7の第1の軸受けとして固定される。このベアリング位置は、ステータ1とロータ2とのクリアランス(エアギャップと呼ばれ、通常1mm以下程度の小さな値)を偏り無く保持するために重要である。この第1の実施の形態においてはベアリング4と6を保持する左右のエンドブラケット5及び7をステータ1を固定するモータハウジング8の内径に対して位置決めする形でベアリング4と6の位置精度を確保している。なお、以上に説明してきたステータ1、ロータ2、モータ軸3、ベアリング4と6、エンドブラケット5と7、およびモータハウジング8でモータ60を形成している。
【0010】
図1では減速機としてプラネタリ型減速機を使用しているので、サンギア10、プラネタリギア11、リングギア12およびギアハウジング23でプラネタリ型減速機が形成され、リングギア12がギアハウジング23に固定されていることで、サンギア10に入力されたモータ回転がプラネットキャリア13aの部分に減速されて出てくる。プラネットキャリア13aは、差動ギアのギアキャリア13の一部を構成しており、減速されたモータ回転が差動ギアを構成する4個の傘歯車15、16、17、18を一体で回転させるとともに、ギアキャリア13はベアリング14によってギアハウジング23に回転可能に支持されている。差動ギアを構成する4個の傘歯車15、16、17、18のうち、傘歯車15は図1で左へ延びる左駆動軸19と、傘歯車17は右へ延びる右駆動軸20と結合されており、左右駆動軸19、20の回転数が同一であれば、4個の傘歯車15、16、17、18は相対回転することなく一体でギアキャリア13とともに全体が回転するが、左右駆動軸19、20に回転数差が生じた場合でも、4個の傘歯車15、16、17、18が相対的に回転することにより、回転数差を吸収するとともに、左右駆動軸19、20に対して同一のトルクを分配する。以上説明してきた減速機と差動ギアで差動減速機70を形成している。なお、この第1の実施の形態では減速機は1対のプラネタリ型減速機であるが、多段のプラネタリ型減速機、または平歯車で構成された減速機でも、この発明の主旨を逸脱するものではない。また差動ギアに関しても遊星型等、別方式であっても構わない。
【0011】
右駆動軸20は、モータ軸3の内部、右エンドブラケット7、及び右エンドブラケット7と一体に形成される円筒部分7aの中を貫通し、モータ駆動ユニットの右端に到達する。モータ駆動ユニットの右端では、右駆動軸20の軸受けとして円筒部分7aの端に取り付けられたベアリング24(第2の軸受け)によって右駆動軸20の軸端が支えられる。また右エンドブラケット7はモータハウジング8の内径に対して位置決めされ、モータ軸3の軸端を支えているベアリング6を固定しているため、ベアリング24で支持される右駆動軸20はモータ軸3と同芯が保たれるように支持される。
【0012】
円筒部分7aの右駆動軸20が貫通している面と反対側の面(以後、円筒部分7aの外側と称す)には、前記モータ60のステータ巻線1aに対して交流電力を供給するインバータ50を配置する。
インバータ50の保護カバー26はインバータ50の構成部品25を路面からの石はね、スプラッシュ等から保護する役割を果たすとともに、インバータ50から放射される電磁ノイズも遮断する機能を持たせる必要がある。一方インバータ50の構成部品25は図1に示しているように右エンドブラケット7にあるいは円筒部分7aに取り付けており、この保護カバー26には取り付けないので、保護カバー26用の部材は、強度は適度で良いが電磁遮蔽効果を持たせるため導電性を持つことが望ましく、ここでは樹脂材で成形した保護カバー26の内側に電磁遮蔽効果を持つ膜、たとえば箔状の金属を蒸着等で設け、電磁遮蔽効果を持たせることにより、金属部材の持つ電磁遮蔽効果を保ちつつよりモータ駆動ユニットの軽量化を図ることが可能となる。また、この保護カバー26はモータ駆動ユニットを軽くするため円筒部分7aより軽い部材であれば何でもよく、厚さの薄い金属等でも構わない。厚さの薄い金属を使用することにより電磁遮蔽効果とともに、たとえ金属であってもモータ駆動ユニットの軽量化も実現できる。
【0013】
図1において右エンドブラケット7には、穴7bが加工されており、ここにコネクタ27が設けられる。コネクタ27はインバータ50にバッテリ等モータ60がトルクを発生する上で必要となる直流電力を供給する電源接続部のコネクタであり、このコネクタ27から穴7bを通る電線(図示せず)を介してインバータ50の構成部品25に直流電力が供給される。一方、インバータ50の出力は右エンドブラケット7に設けられた導体の周りを絶縁物(たとえばセラミックス)で覆われた絶縁型貫通端子28経由でステータ巻線1aに近距離で接続(図示せず)することにより、配線による損失の低減ができるとともにインバータ50で発生するノイズの不要放射の低減が図れる。このようにすることで右エンドブラケット7と保護カバー26との取付け面を平面とすることが可能となり、保護カバー26の形状が平易なものとなって作製が容易になるとともに、保護カバー26と右エンドブラケット7との接続面の液密シールが容易になる。
【0014】
なお、図1の第1の実施の形態では構造部材80はモータ60の右端面を形成しインバータ50を貫通する右駆動軸20を囲む右エンドブラケット7(円筒部分7aを含む)、モータ60の外周部分を形成するモータハウジング8、モータ60の左端面を形成する左エンドブラケット5、差動減速機70の外郭部を形成するギアハウジング23であり、この構造部材80がモータ駆動ユニット全体の骨格をなし、この構造部材80によってモータ60、差動減速機70、インバータ50が構造体として一体に保持されている。
【0015】
このモータ駆動ユニットを構造体として一体に保持するための構造部材80として右エンドブラケット7(円筒部分7aを含む)、左エンドブラケット5、モータハウジング8、ギアハウジング23としたが、ここで特徴的なのが、インバータ50の部分のみ構造部材80である円筒部分7aの外側に設けたことである。通常このようなモータ駆動ユニットでは、モータ駆動ユニット全体を構造部材で覆ってモータ駆動ユニットとしての骨格を成しているが、このモータ駆動ユニット各部で機械的反力を受ける、つまり強度を必要とする部位を考えると、モータ60のステータ1を支えるモータハウジング8、差動減速機70を支えるギアハウジング23、ベアリング4、6、14、24を支える部材であり、機械的反力を受けないインバータ50の保護カバー26はそれ自体は強度を必要としない。しかしながらベアリング24を支える支点がインバータ50より、より右駆動軸20の軸心に近いためインバータ50の外側から構造部材を回した場合、インバータ50の外周と端面を覆う構造部材が必要となり、当然構造部材なのである程度の肉厚の金属で構成されることとなり、結果として重量の増加を招く。
【0016】
本発明によれば、ベアリング24に最も近い構造部材であり、モータ軸3の軸端を支える第1の軸受けであるベアリング6を固定している右エンドブラケット7から、円筒部分7aを右エンドブラケット7と一体でかつ構造部材80の一部として伸ばし、この円筒部分7aに第2の軸受けとして右駆動軸20の軸端を支えるベアリング24を設けることにした。
この構造によれば、従来インバータの外周面を覆う部材、つまり直径の大きな部材と、インバータの端面を覆う部材の2つで構成されていた構造部材が、直径の小さな円筒部分7aのみで済むこととなり、これによって構造部材80の必要量を減らし、モータ駆動ユニットの重量を低減することが可能となる。
また、構造部材80であるモータハウジング8を基準にしてモータ軸3の軸受けおよび右駆動軸20の軸受けの位置が決められるため、精度良く同軸を出しつつ組み立てることが可能となる。
【0017】
一方、本発明では主に電気部品からなり構造部材80に比べ重量の軽いインバータ50の構成部品25は構造部材80である円筒部分7a、または右エンドブラケット7に取り付けるのが最も強固に部品を保持する方法であり、外周を覆う保護カバー26に取り付ける必要がなくなるため、保護カバー26を外した状態で外側からの作業で構成部品25を取り付けることが可能となり、インバータ50の組立作業性を大幅に改善することが可能となる。
【0018】
この第1の実施の形態では、図1に示すようにインバータ50、モータ60、差動減速機70の順で並べており、インバータ50、モータ60、差動減速機70の間で互いに接続される構成要素同士(例えばモータ60を駆動する電力はモータ60の右隣のインバータ50から供給され、差動減速機70へ伝えられる駆動力は差動減速機70の右隣のモータ60から伝達される)が隣り合わせに配置されているので、この一列の順序が接続にかかる構成部品の容積を最小にしている。但し、別の対置方法、たとえばモータ60、インバータ50、差動減速機70あるいは、インバータ50、差動減速機70、モータ60でも、上記の示した効果を発揮させることは可能である。
【0019】
また、モータ60の形式も、インバータ、あるいはモータを駆動するための駆動機能を持つものであればこの構成を適用することが可能であり、モータは永久磁石を用いたブラシレス同期モータ、ブラシ式の直流モータ、永久磁石を持たない誘導モータ、リラクタンスモータ等いずれのモータでも上記効果を発揮させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のモータ駆動ユニットの断面図。
【符号の説明】
5 左エンドブラケット
6 ベアリング
7 右エンドブラケット
7a 円筒部分
7b 穴
8 モータハウジング
23 ギアハウジング
24 ベアリング
26 保護カバー
27 コネクタ
28 絶縁型貫通端子
50 インバータ
60 モータ
70 差動減速機
80 構造部材
Claims (8)
- モータと、
前記モータを駆動する交流電力を供給するインバータと、
前記モータの機械的出力を減速し左右駆動軸に振り分ける差動減速機と、
を一列に並べて配置したモータ駆動ユニットにおいて、
前記モータ駆動ユニットを一体に保持する構造部材が、前記モータおよび前記差動減速機の一部を形成し、かつ前記インバータを貫通する部分の前記駆動軸を囲み、
前記インバータは、前記構造部材の外側に配置すること
、を特徴とするモータ駆動ユニット。 - 前記モータと、前記インバータと、前記差動減速機とは、前記インバータ、前記モータ、前記差動減速機の順で一列に並べることを特徴とする請求項1記載のモータ駆動ユニット。
- 前記インバータの構成部品は、前記構造部材に取り付けることを特徴とする請求項1記載のモータ駆動ユニット。
- 前記インバータの外周に配置し、前記インバータを覆う保護カバーは、前記構造部材よりも厚さの薄い金属部材からなることを特徴とする請求項1記載のモータ駆動ユニット。
- 前記インバータの外周に配置し、前記インバータを覆う保護カバーは、樹脂材の内側に電磁遮蔽効果を持つ膜を設けたものであることを特徴とする請求項1記載のモータ駆動ユニット。
- 前記インバータに面し、前記モータの端面を形成する前記構造部材と、前記インバータを貫通する部分の前記駆動軸とを囲むように配置する前記構造部材とは一体で形成し、前記一体で形成した前記構造部材にモータ軸の軸端を支える第1の軸受けと、前記駆動軸の軸端を支える第2の軸受けとを取り付けたことを特徴とする請求項1記載のモータ駆動ユニット。
- 前記インバータに電力を供給する電源接続部は、前記インバータに面し、前記モータの端面を形成する前記構造部材に設けることを特徴とする請求項1項記載のモータ駆動ユニット。
- 前記インバータに面し、前記モータの端面を形成する前記構造部材に絶縁型貫通端子を設けることを特徴とする請求項1項記載のモータ駆動ユニット。
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