JP2004187437A - モータ駆動ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】モータとインバータと差動減速機とを一体に支える構造部材の重量を減らすことができる。
【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

【０００１】
【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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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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