JP2019017187A - Rotary electric machine, in-wheel motor drive device including the same, and manufacturing method of rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、回転電動機、この回転電動機を備えたインホイールモータ駆動装置および回転電動機の製造方法に関し、回転電動機の構成部品であるステータに起因する振動を低減し、またステータの軸心と回転軸心とを一致することができる技術に関する。 The present invention relates to a rotary motor, an in-wheel motor drive device including the rotary motor, and a method for manufacturing the rotary motor, and reduces vibration caused by a stator that is a component of the rotary motor, and also includes a stator axis and a rotary shaft. It relates to technology that can match the mind.
回転電動機は、車両、産業用機械等、広く利用されており、小型化、軽量化、高効率、高出力、低振動(低騒音)であることが求められている。回転電動機は、ステータに巻回されたコイルに通電され、各相への通電を切替えることで、コイルから発生された磁力とロータに固定された永久磁石からの磁力との相互作用により回転トルクが発生する。その際、ステータコアには、径方向の反力が作用するため、ロータの回転速度に応じた周期でステータが径方向に変形する。その結果、ステータの変形に起因する振動が発生する。 Rotating motors are widely used in vehicles, industrial machines, and the like, and are required to be small, light, high efficiency, high output, and low vibration (low noise). The rotating motor is energized through a coil wound around the stator and switches energization to each phase, so that the rotational torque is generated by the interaction between the magnetic force generated from the coil and the magnetic force from the permanent magnet fixed to the rotor. Occur. At this time, since a reaction force in the radial direction acts on the stator core, the stator is deformed in the radial direction at a cycle corresponding to the rotational speed of the rotor. As a result, vibration due to the deformation of the stator occurs.
回転電動機において、ステータから発生する振動を抑制する方法として、以下の構造が提案されている。
(1).ステータコアの外周部に、ステータをハウジングに固定するリングを備え、且つ、リングはステータが変位したときに弾性変形する曲折部を有する(特許文献1)。前記曲折部がステータの振動を吸収することにより振動を低減させることができる構造。
The following structure has been proposed as a method of suppressing vibration generated from the stator in a rotary electric motor.
(1). A ring for fixing the stator to the housing is provided on the outer peripheral portion of the stator core, and the ring has a bent portion that is elastically deformed when the stator is displaced (Patent Document 1). A structure in which the bent portion can reduce the vibration by absorbing the vibration of the stator.
(2).ステータコアの外周部またはハウジングの内径部に溝を設け、その溝に弾性または粘弾性を有する弾性部材を嵌合させ、ステータをフローティング状態に保持することにより、ステータから発生した振動を低減させる構造(特許文献2)。 (2). A structure that reduces a vibration generated from the stator by providing a groove in the outer peripheral part of the stator core or the inner diameter part of the housing, fitting an elastic member having elasticity or viscoelasticity into the groove, and holding the stator in a floating state ( Patent Document 2).
(3).ステータを格納する開口部を有するハウジングを備え、ハウジングの開口部の内周面とステータコアとの隙間が相対的に小さく、且つ、開口部の内径が一定である第1部分と、ステータコアの軸方向に前記第1部分と並び、開口部の内周面とステータコアとの隙間が相対的大きい第2部分とを含む構造(特許文献3,4)。この構造により、ステータコアとハウジングとの接触面積を減らし、その結果ステータから発生される振動を低減させる。
(3). A first portion having a housing having an opening for storing the stator, wherein a gap between the inner peripheral surface of the opening of the housing and the stator core is relatively small, and an inner diameter of the opening is constant; and an axial direction of the stator core And a second portion having a relatively large gap between the inner peripheral surface of the opening and the stator core (
特許文献1では、弾性変形する曲折部を設けたリングを、ステータコアとハウジング間に設置することにより振動を抑制することが提案されているが、曲折部の形状が複雑であり加工が困難である。また、ステータを固定したリングのハウジングへの固定方法は大きく分けて二つ提案されている。一つ目は、リングをハウジングに対してフローティング固定する方法であるが、この方法では、ステータ中心と回転中心を一致させることが困難である。ステータ中心と回転中心のずれにより、コギングトルクが増大する。二つ目は、リングをハウジングと当接させることにより、ステータ中心と回転中心とを一致させる方法であるが、この方法ではステータがハウジングに対して完全にフローティングされているとは考えられず、ステータの振動を完全に防止することは困難である。
In
特許文献2では、ステータコアとハウジングを、弾性体(樹脂またはゴム)を介してフローティング保持することについて提案されているが、ステータ中心と回転体中心を一致させる方法については言及されていない。
特許文献3では、ステータコアとハウジングの接触面積を減らすことにより、ステータ変形による振動伝達を低減させる構造が提案されているが、接触部は存在することから、ステータに起因する振動を完全に無くすことは困難である。
この発明の目的は、ステータの変形に起因する振動を低減し、またステータの軸心と回転軸心とを一致することができる回転電動機、この回転電動機を備えたインホイールモータ駆動装置および回転電動機の製造方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a rotary electric motor capable of reducing vibration caused by deformation of the stator and aligning the axis of the stator with the rotary axis, an in-wheel motor drive apparatus and a rotary electric motor provided with the rotary motor. It is to provide a manufacturing method.
この発明の回転電動機は、ハウジングと、このハウジングの内周に設けられた環状のステータと、前記ハウジングに軸受を介して回転自在に支持される回転軸と、前記ステータの半径方向内方に位置して前記回転軸に一体に配置されるロータとを備えた回転電動機において、
前記ステータの外周面と前記ハウジングの内周面との間に、全周にわたり、連続してまたは周方向に非連続に弾性部材が介在し、この弾性部材の、前記ステータの外周面に接する面が精密化面である。
前記精密化面は、弾性部材の、ステータの外周面に接する面の面粗さが、この弾性部材の他の面の面粗さよりも細かく、且つ、弾性部材の、ステータの外周面に接する面の寸法精度が、この弾性部材の他の面の寸法精度よりも高精度である。
A rotary motor according to the present invention includes a housing, an annular stator provided on the inner periphery of the housing, a rotating shaft that is rotatably supported by the housing via a bearing, and a radially inner position of the stator. In a rotary electric motor comprising a rotor arranged integrally with the rotary shaft,
Between the outer peripheral surface of the stator and the inner peripheral surface of the housing, an elastic member is interposed continuously or discontinuously in the circumferential direction, and the surface of the elastic member is in contact with the outer peripheral surface of the stator. Is the refined surface.
The surface of the elastic member that is in contact with the outer peripheral surface of the stator is finer than the surface roughness of the other surface of the elastic member, and the surface of the elastic member that is in contact with the outer peripheral surface of the stator. The dimensional accuracy is higher than the dimensional accuracy of the other surface of the elastic member.
回転電動機は、磁力の相互作用によりロータが回転するが、同時にステータに径方向の反力が作用するため、ステータの変形に起因する振動が発生する。
この構成によると、ステータの外周面が、弾性部材の精密化面に当接されて支持されるため、ハウジングに対しステータ全体を万遍なくフローティング支持することができる。これにより、ステータの変形に起因する振動を、弾性部材が制振または吸収する。このため、ステータの変形に起因する振動がハウジングに伝わることを抑制し得る。またステータの外周面が、弾性部材の精密化面に当接されて支持されるため、ステータの軸心と回転軸心とを一致させることが可能となり、ステータの軸心と回転軸心とのずれに起因するコギングトルクを低減することができる。
In the rotary electric motor, the rotor rotates due to the interaction of magnetic forces, but at the same time, a reaction force in the radial direction acts on the stator, so that vibrations due to deformation of the stator occur.
According to this configuration, the outer peripheral surface of the stator is supported in contact with the refined surface of the elastic member, so that the entire stator can be supported in a floating manner with respect to the housing. As a result, the elastic member dampens or absorbs vibration caused by the deformation of the stator. For this reason, it can suppress that the vibration resulting from a deformation | transformation of a stator is transmitted to a housing. Further, since the outer peripheral surface of the stator is supported by being brought into contact with the refined surface of the elastic member, it is possible to match the stator shaft center with the rotation shaft center. Cogging torque caused by the deviation can be reduced.
前記弾性部材は高分子材料から成り、この高分子材料の線膨張係数が、前記ハウジングの線膨張係数より大きいものであることが望ましい。
前記ハウジングの線膨張係数より大きいとは、前記ハウジングの線膨張係数の好ましくは2倍から7倍程度の線膨張係数を含む。
この場合、ステータが温度上昇により熱膨張しても、ハウジングもステータに追従して熱膨張することから、回転電動機の温度変化にかかわらずハウジングに対しステータを恒久的に安定してフローティング支持することができる。
Preferably, the elastic member is made of a polymer material, and the linear expansion coefficient of the polymer material is larger than the linear expansion coefficient of the housing.
The term “greater than the linear expansion coefficient of the housing” includes a linear expansion coefficient that is preferably about 2 to 7 times the linear expansion coefficient of the housing.
In this case, even if the stator is thermally expanded due to a temperature rise, the housing is also thermally expanded following the stator, so that the stator is permanently and stably supported by the housing regardless of the temperature change of the rotary motor. Can do.
前記ハウジングの内周面に、前記弾性部材の外周部が収容される溝が形成されていてもよい。この場合、ハウジングに対し弾性部材を容易に位置決めすることができ、よって製造コストの低減を図ることができる。 A groove for accommodating the outer peripheral portion of the elastic member may be formed on the inner peripheral surface of the housing. In this case, the elastic member can be easily positioned with respect to the housing, and thus the manufacturing cost can be reduced.
前記弾性部材の径方向の厚みが、前記ハウジングの径方向の肉厚の5%以上80%以下の範囲であってもよい。この場合、ハウジングの剛性に影響を与えず、且つステータの変形による振動をハウジングに伝えないようにすることができる。 The radial thickness of the elastic member may be in the range of 5% to 80% of the radial thickness of the housing. In this case, the rigidity of the housing is not affected, and vibration due to the deformation of the stator can be prevented from being transmitted to the housing.
前記ステータは、ステータコアと、このステータコアに巻回されたステータコイルとを有し、前記ステータコアの軸方向範囲内に、前記弾性部材が設けられていてもよい。この場合、弾性部材は、ステータの変形に起因する振動を確実に制振または吸収することができる。 The stator may include a stator core and a stator coil wound around the stator core, and the elastic member may be provided within an axial range of the stator core. In this case, the elastic member can reliably suppress or absorb the vibration caused by the deformation of the stator.
前記ハウジングに、前記回転軸の回転を減速して出力する減速機が設けられてもよい。このような減速機付きの回転電動機においても、ステータの変形に起因する振動を低減し静音性に優れた回転電動機とすることができる。 A reduction gear that decelerates and outputs the rotation of the rotation shaft may be provided in the housing. Even in such a rotary electric motor with a reduction gear, it is possible to reduce the vibration caused by the deformation of the stator and to make the rotary electric motor excellent in silence.
この発明のインホイールモータ駆動装置は、車輪を支持する車輪用軸受と、この車輪用軸受の回転輪を回転させる前記いずれかに記載の回転電動機とを備えている。インホイールモータ駆動装置を備えた車両では、車体に回転電動機が搭載されるオンボード形式の車両に比べて、回転電動機で発生する振動を低減することが困難な場合がある。この構成にインホイールモータ駆動装置では、前記いずれかの回転電動機を備えているため、ステータの変形に起因する振動がハウジングに伝わることを抑制し得る。また、ステータの外周面が、弾性部材の精密化面に当接されて支持されるため、ステータの軸心と回転軸心とを一致させることが可能となり、ステータの軸心と回転軸心とのずれに起因するコギングトルクを低減することができる。 The in-wheel motor drive device of this invention is equipped with the wheel bearing which supports a wheel, and the rotary motor in any one of the said which rotates the rotating wheel of this wheel bearing. In a vehicle equipped with an in-wheel motor drive device, it may be difficult to reduce vibrations generated by the rotary motor as compared to an on-board type vehicle in which the rotary motor is mounted on the vehicle body. In this configuration, the in-wheel motor drive apparatus includes any one of the rotary electric motors described above, so that vibrations caused by the deformation of the stator can be suppressed from being transmitted to the housing. Further, since the outer peripheral surface of the stator is supported by being brought into contact with the refined surface of the elastic member, it becomes possible to make the axis of the stator and the rotation axis coincide with each other. The cogging torque resulting from the deviation can be reduced.
この発明の回転電動機の製造方法は、ハウジングと、このハウジングの内周に設けられた環状のステータと、前記ハウジングに軸受を介して回転自在に支持される回転軸と、前記ステータの半径方向内方に位置して前記回転軸に一体に配置されるロータとを備えた回転電動機を製造する製造方法であって、
前記ハウジングの内周面に、全周にわたり、連続してまたは周方向に非連続に弾性部材を設ける弾性部材設置過程と、
この弾性部材設置過程の後、前記弾性部材における、前記ステータの外周面に接するべき面を、前記回転軸の回転中心と同軸に機械加工することにより精密化面とする精密化過程と、
この精密化過程の後、前記弾性部材の精密化面に前記ステータの外周面を接触させ、前記ステータを前記ハウジングに支持するステータ支持過程と、を有する。
前記精密化面は、弾性部材の、ステータの外周面に接するべき面の面粗さが、この弾性部材の他の面の面粗さよりも細かく、且つ、弾性部材の、ステータの外周面に接するべき面の寸法が、この弾性部材の他の面の寸法よりも高精度である。
A method of manufacturing a rotary motor according to the present invention includes a housing, an annular stator provided on the inner periphery of the housing, a rotating shaft that is rotatably supported by the housing via a bearing, and an inner radial direction of the stator. A manufacturing method for manufacturing a rotary electric motor including a rotor that is located on a side and is disposed integrally with the rotary shaft,
An elastic member installation process in which an elastic member is provided on the inner peripheral surface of the housing continuously or discontinuously in the circumferential direction over the entire circumference;
After this elastic member installation process, a refinement process in which the surface to be in contact with the outer peripheral surface of the stator in the elastic member is made into a refined surface by machining coaxially with the rotation center of the rotating shaft,
After this refinement process, the stator support process of contacting the outer peripheral surface of the stator with the refinement surface of the elastic member and supporting the stator to the housing.
The refined surface has a surface roughness of the elastic member that should be in contact with the outer peripheral surface of the stator, finer than the surface roughness of the other surface of the elastic member, and is in contact with the outer peripheral surface of the stator of the elastic member. The dimension of the power surface is more accurate than the dimension of the other surface of the elastic member.
この構成によると、弾性部材設置過程において、ハウジングの内周面に、全周にわたってまたは周方向に非連続に弾性部材を設ける。その後、精密化過程において、弾性部材における、前記ステータの外周面に接するべき面を精密化面とする。その後、ステータ支持過程において、弾性部材の精密化面に前記ステータの外周面を接触させ、前記ステータを前記ハウジングに支持する。 According to this configuration, in the elastic member installation process, the elastic member is provided on the inner peripheral surface of the housing over the entire circumference or discontinuously in the circumferential direction. Thereafter, in the refinement process, the surface of the elastic member that should contact the outer peripheral surface of the stator is defined as the refinement surface. Thereafter, in the stator support process, the outer peripheral surface of the stator is brought into contact with the refined surface of the elastic member, and the stator is supported by the housing.
特に、弾性部材の精密化面にステータの外周面を接触させ、ステータをハウジングに支持するため、ハウジングに対しステータをフローティング支持することができる。これにより、ステータの変形に起因する振動を、弾性部材が制振または吸収する。このため、ステータの変形に起因する振動がハウジングに伝わることを抑制し得る。また精密化過程において、弾性部材における、ステータの外周面に接するべき面を精密化面とするため、ステータの軸心と回転軸心とを一致させることが可能となり、ステータの軸心と回転軸心とのずれに起因するコギングトルクを低減することができる。 In particular, since the outer peripheral surface of the stator is brought into contact with the refined surface of the elastic member and the stator is supported by the housing, the stator can be supported in a floating manner with respect to the housing. As a result, the elastic member dampens or absorbs vibration caused by the deformation of the stator. For this reason, it can suppress that the vibration resulting from a deformation | transformation of a stator is transmitted to a housing. In addition, in the refinement process, the surface of the elastic member that should be in contact with the outer peripheral surface of the stator is used as the refinement surface, so that the stator axis and the rotation axis can be aligned. The cogging torque resulting from the deviation from the heart can be reduced.
前記弾性部材設置過程は、前記ハウジングの内周面に形成された溝に、前記弾性部材を鋳込み成形する過程を含み、前記精密化過程は、前記ハウジングの溝に鋳込み成形された前記弾性部材の内周面を、前記回転軸の回転中心と同軸に機械加工する過程を含んでもよい。この場合、ハウジングの溝に鋳込み成形された弾性部材の内周面を、確実に且つ低コストで精密化面とすることができる。 The elastic member installation process includes a process of casting the elastic member into a groove formed on the inner peripheral surface of the housing, and the refinement process includes a process of casting the elastic member into the groove of the housing. A process of machining the inner peripheral surface coaxially with the rotation center of the rotation shaft may be included. In this case, the inner peripheral surface of the elastic member cast and formed in the groove of the housing can be made into a refined surface reliably and at low cost.
この発明の回転電動機は、ハウジングと、このハウジングの内周に設けられた環状のステータと、前記ハウジングに軸受を介して回転自在に支持される回転軸と、前記ステータの半径方向内方に位置して前記回転軸に一体に配置されるロータとを備えた回転電動機において、前記ステータの外周面と前記ハウジングの内周面との間に、全周にわたり、連続してまたは周方向に非連続に弾性部材が介在し、この弾性部材の、前記ステータの外周面に接する面が精密化面である。このため、ステータの変形に起因する振動を低減し、またステータの軸心と回転軸心とを一致することができる。 A rotary motor according to the present invention includes a housing, an annular stator provided on the inner periphery of the housing, a rotating shaft that is rotatably supported by the housing via a bearing, and a radially inner position of the stator. Then, in the rotary electric motor including the rotor disposed integrally with the rotation shaft, the entire circumference is continuously or discontinuously between the outer peripheral surface of the stator and the inner peripheral surface of the housing. An elastic member is interposed in the surface, and the surface of the elastic member that contacts the outer peripheral surface of the stator is a refined surface. For this reason, the vibration resulting from a deformation | transformation of a stator can be reduced, and the axial center of a stator and a rotating shaft center can be corresponded.
この発明のインホイールモータ駆動装置は、車輪を支持する車輪用軸受と、この車輪用軸受の回転輪を回転させる前記いずれかに記載の回転電動機とを備えているため、インホイールモータ形式でありながら、ステータの変形に起因する振動を低減し、またステータの軸心と回転軸心とを一致することができる。 Since the in-wheel motor drive device of this invention is equipped with the wheel bearing which supports a wheel, and the rotation motor in any one of the above which rotates the rotation wheel of this wheel bearing, it is an in-wheel motor form. However, the vibration caused by the deformation of the stator can be reduced, and the axis of the stator can coincide with the rotation axis.
この発明の回転電動機の製造方法は、ハウジングと、このハウジングの内周に設けられた環状のステータと、前記ハウジングに軸受を介して回転自在に支持される回転軸と、前記ステータの半径方向内方に位置して前記回転軸に一体に配置されるロータとを備えた回転電動機を製造する製造方法であって、前記ハウジングの内周面に、全周にわたり、連続してまたは周方向に非連続に弾性部材を設ける弾性部材設置過程と、この弾性部材設置過程の後、前記弾性部材における、前記ステータの外周面に接するべき面を、前記回転軸の回転中心と同軸に機械加工することにより精密化面とする精密化過程と、この精密化過程の後、前記弾性部材の精密化面に前記ステータの外周面を接触させ、前記ステータを前記ハウジングに支持するステータ支持過程と、を有する。このため、ステータの変形に起因する振動を低減し、またステータの軸心と回転軸心とを一致することができる。 A method of manufacturing a rotary motor according to the present invention includes a housing, an annular stator provided on the inner periphery of the housing, a rotating shaft that is rotatably supported by the housing via a bearing, and an inner radial direction of the stator. And a rotor disposed integrally with the rotating shaft, the manufacturing method for manufacturing the rotating motor on the inner peripheral surface of the housing continuously or circumferentially. The elastic member installation process in which the elastic member is continuously provided, and after the elastic member installation process, the surface of the elastic member that should be in contact with the outer peripheral surface of the stator is machined coaxially with the rotation center of the rotating shaft. A refinement process for making a precision surface, and after this refinement process, the stator is supported on the housing by contacting the outer peripheral surface of the stator with the refinement surface of the elastic member. Has a lifting process, the. For this reason, the vibration resulting from a deformation | transformation of a stator can be reduced, and the axial center of a stator and a rotating shaft center can be corresponded.
この発明の実施形態を図1ないし図4と共に説明する。
<インホイールモータ駆動装置の全体構成について>
図1は、この実施形態に係る回転電動機を備えたインホイールモータ駆動装置の断面図である。
車両は、例えば、インホイールモータ駆動装置が二つ搭載され、これらインホイールモータ駆動装置により左右の駆動輪が独立して駆動されるインホイールモータ形式である。前記二つのインホイールモータ駆動装置は、同一構成であるため、図1では一つのインホイールモータ駆動装置のみ表す。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
<Overall configuration of in-wheel motor drive device>
FIG. 1 is a cross-sectional view of an in-wheel motor drive device provided with a rotary motor according to this embodiment.
The vehicle is, for example, an in-wheel motor type in which two in-wheel motor driving devices are mounted and left and right driving wheels are independently driven by these in-wheel motor driving devices. Since the two in-wheel motor driving devices have the same configuration, only one in-wheel motor driving device is shown in FIG.
このインホイールモータ駆動装置は、車両の駆動力を発生する回転電動機1と、この回転電動機1の回転を減速して出力する減速機2と、この減速機2からの出力を図示外の駆動輪に伝える車輪ハブ軸受部(車輪用軸受)5とを備える。これら回転電動機1、減速機2、および車輪用軸受5は、互いに一つの組立部品であるインホイールモータ駆動装置を構成しており、インホイールモータ駆動装置は一部または全部が車輪内に配置される。なお、この明細書において、インホイールモータ駆動装置を車両に設けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の車幅方向中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
This in-wheel motor drive device includes a rotary
<回転電動機1>
回転電動機は、磁力の相互作用によりロータが回転するが、同時にステータに径方向の反力が作用するため、ステータの変形による振動が発生する。この振動を外部、例えば、アルミニウム材を加工したハウジングに伝えず、且つ、ステータの軸心と回転軸心とを一致させる方法を確実することが課題である。
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In the rotary motor, the rotor rotates due to the interaction of magnetic forces, but at the same time, a reaction force in the radial direction acts on the stator, so that vibration due to deformation of the stator occurs. It is a problem to ensure a method for making this shaft axis coincide with the rotation axis without transmitting this vibration to the outside, for example, a housing made of aluminum.
回転電動機1は、モータハウジング8と、環状のステータ9と、回転軸6と、ロータ10とを備える。この回転電動機1は、モータハウジング8の内周に設けられたステータ9と、ステータ9の半径方向内方に位置するロータ10との間にラジアルギャップを設けた埋込み磁石型同期モータ(Interior Permanent Magnet Motor:略称;IPMモータ)である。モータハウジング8には、軸方向に離隔して軸受11,12が設けられ、これら軸受11,12に、回転軸6が回転自在にされている。ロータ10は、軸受11,12に一体に配置されている。
The rotary
回転軸6は、回転電動機1の駆動力を減速機2に伝達するものである。回転軸6の軸方向中間付近部には、径方向外方に延びるフランジ部6aが設けられる。このフランジ部6aにロータ固定部材13が設けられ、ロータ固定部材13にロータ10が取付けられている。ロータ10は、例えば、軟質磁性材料から成る図示外のコア部と、このコア部に内蔵される図示外の永久磁石とを有する。この永久磁石には例えばネオジウム系磁石が用いられている。
The
ステータ9は、例えば、軟質磁性材料から成るステータコア9aと、このステータコア9aに巻かれたステータコイル9bとを有する。ステータコア9aは、外周面が断面円形とされたリング状で、その内周面に内径側に突出する複数のティースが円周方向に並んで形成されている。ステータコイル9bは、ステータコア9aの前記各ティースに巻回される。モータハウジング8の内周面に、後述する弾性部材20を介して、このステータ9の外周面が嵌合され、複数のボルト23にて軸方向に締め付けて固定されている。図2に示すように、複数のボルト23は、円周方向一定間隔おきに設けられている。
The
図3に示すように、モータハウジング8内には、ステータコア9aの軸方向端面における外径側部分に対向する環状のハウジング段部8aが設けられている。このハウジング段部8aに、円周方向一定間隔おきに複数の雌ねじが形成されている。ハウジング段部8aに、ステータコア9aのアウトボード側の軸方向端面を当接させ、ステータコア9aのインボード側から複数のボルト23(図1)を通して各雌ねじに螺合させることによりステータ9が固定されている。
As shown in FIG. 3, an annular
図2および図3に示すように、ステータコア9aの外周面とモータハウジング8の内周面との間には、全周にわたって弾性部材20が介在している。ステータコア9aの外周面と対向するモータハウジング8の内周面には、円周方向に溝8bが形成されている。この溝8bは、例えば、旋削加工等の機械加工により仕上げられた環状溝である。ステータコア9aの外周面と対向するモータハウジング8の内周面のうち、溝部以外の部分は、例えば、鋳肌面等が残されたままであり、特に機械加工による仕上げは必要としない。
As shown in FIGS. 2 and 3, an
モータハウジング8の内周面における機械加工により仕上げられた溝8bに、円環状の弾性部材20の外周部が収容されている。この弾性部材20は、モータハウジング8より大きい線膨張係数の高分子材料から成り、旋削等の機械加工が可能である。前記高分子材料の線膨張係数は、モータハウジング8の線膨張係数より大きい。好ましくは2倍から7倍程度の線膨張係数も含む。モータハウジング8は、例えば、アルミニウム材等から成る。弾性部材20は、アルミニウム材より大きい線膨張係数の高分子材料として、例えば、ポリアミド9T、ポリアミド11、ポリアミド66等が適用される。なお、線膨張係数として、より好ましくは、2倍から7倍程度であればよい。
The outer peripheral portion of the annular
モータハウジング8の内周面に形成された溝8bに、弾性部材20が鋳込み成形され、ステータコア9aの軸方向範囲L1内に弾性部材20が設けられている。またステータコア9aの軸方向中間部に、弾性部材20の軸方向中間部が配置されている。弾性部材20の径方向の厚みt1は、モータハウジング8の径方向の肉厚t2の5%以上80%以下の範囲である。但し、弾性部材20の内周面20a(ステータコア9aの外周面に接する面)が、モータハウジング8の内周面の溝部以外の部分よりも、半径方向内方に所定距離突出する。
An
この弾性部材20の、ステータコア9aの外周面に接する面が精密化面である。この精密化面は、弾性部材20の内周面20aの寸法精度が、この弾性部材20の外周面の寸法精度よりも高精度である。弾性部材20の内周面20aの寸法精度が高精度であるとは、軸受11,12の同軸度に対して、弾性部材20の内周面20aの方が、弾性部材20の外周面よりも同軸度が良いことである。
The surface of the
モータハウジング8の溝8bに鋳込み成形された弾性部材20の内周面20aを、回転軸6の回転中心Lcと同軸に、旋削加工または研削加工等の機械加工により仕上げ加工を行うことで、精密化面が形成される。弾性部材20の内周面20aと、軸受11,12をそれぞれ支持する箇所の同軸度が、例えば0.05mm以下となるとき、弾性部材20の内周面20aと、回転軸6の回転中心Lcとが同軸になっていると判断する。軸受11,12を支持する箇所は、モータハウジング8における、軸受11,12の外輪嵌合面811,812、および、回転軸6における、軸受11,12の内輪嵌合面611,612である。
The inner
図1に示すように、回転軸6は、この回転電動機1の中心部に位置する。回転軸6の軸方向の一部は、アウトボード側の減速機2内まで突出し、同減速機2の入力歯車軸32に同軸にスプライン(セレーションも含む。以下、同じ。)嵌合される。なお、この回転電動機1には、回転軸6の回転速度を検出するレゾルバ等の回転速度検出手段Saが設けられている。
As shown in FIG. 1, the
<減速機等>
減速機2は、入力歯車32aを有する入力歯車軸32と、第1,第2中間歯車33a,33bを有する中間歯車軸33と、出力歯車34aを有する出力歯車軸34とを備える平行軸歯車減速機である。入力歯車軸32は、モータハウジング8に設けられた転がり軸受35,35を介して回転自在に支持されている。中間歯車軸33は、外周面に入力歯車32aに噛み合う大径の第1中間歯車33aと、出力歯車34aに噛み合う小径の第2中間歯車33bとを有する段付き歯車である。この中間歯車軸33は、モータハウジング8に設けられた転がり軸受36,37を介して回転自在に支持されている。出力歯車軸34は、大径の出力歯車34aを有し、モータハウジング8に設けられた転がり軸受39,40を介して回転自在に支持されている。
<Reduction gears, etc.>
The
入力歯車軸32は、回転電動機1の回転軸6から駆動力が伝達される。第1中間歯車33aは入力歯車32aに噛み合い、第2中間歯車33bは出力歯車34aに噛み合う。出力歯車軸34は、軸方向の一部がモータハウジング8からアウトボード側に引き出されて、車輪ハブ軸受部5の回転輪にスプライン嵌合され、図示外の駆動輪に駆動力を伝達する。
The
<回転電動機1の製造方法について>
図6は、この回転電動機の製造方法を段階的に示すフローチャートである。図1、図3も適宜参照しつつ説明する。この回転電動機1の製造方法は、弾性部材設置過程S1と、精密化過程S2と、ステータ支持過程S3とを有する。弾性部材設置過程S1では、モータハウジング8の内周面における機械加工により仕上げられた溝8bに、弾性部材20を鋳込み成形する。これにより、モータハウジング8の内周面に、全周にわたって弾性部材20が設置される。前記鋳込み成形は、流動状態の高分子材料を図示外の型に流して所望の成形を行う「注型成形」とも称される。
<About the manufacturing method of the
FIG. 6 is a flowchart showing the manufacturing method of this rotary motor step by step. 1 and 3 will be described as appropriate. The method for manufacturing the
この弾性部材設置過程S1の後、精密化過程S2において、弾性部材20の内周面20aを精密化面とする。前述のように、溝8bに鋳込み成形された弾性部材20の内周面20aを、回転軸6の回転中心Lcと同軸に、旋削加工または研削加工等の機械加工により仕上げ加工を行うことで、精密化面が形成される。この精密化過程S2の後、ステータ支持過程S3では、弾性部材20の精密化面にステータ9の外周面を接触させる。また、ハウジング段部8aに、ステータコア9aのアウトボード側の軸方向端面を当接させ、ステータコア9aのインボード側から複数のボルト23を通して各雌ねじに螺合させることにより、ステータ9をモータハウジング8に支持する。
After the elastic member installation process S1, in the refinement process S2, the inner
<作用効果>
回転電動機1は、磁力の相互作用によりロータ10が回転するが、同時にステータ9に径方向の反力が作用するため、ステータ9の変形に起因する振動が発生する。
以上説明した回転電動機1およびその製造方法によると、ステータ9の外周面が、弾性部材20の精密化面に当接されて支持されるため、モータハウジング8に対しステータ全体を万遍なくフローティング支持することができる。これにより、ステータ9の変形に起因する振動を、弾性部材20が制振または吸収する。
<Effect>
In the rotary
According to the rotary
このため、ステータ9の変形に起因する振動がモータハウジング8に伝わることを抑制し得る。またステータ9の外周面が、弾性部材20の精密化面に当接されて支持されるため、ステータ9の軸心と回転軸心とを一致させることが可能となり、ステータの軸心と回転軸心とのずれに起因するコギングトルクを低減することができる。したがって、静音性に優れた回転電動機1とすることができる。ステータコア9aの外周面と対向するモータハウジング8の内周面のうち、溝部以外の部分は、例えば、鋳肌面等が残されたままであり、特に機械加工による仕上げは必要としないため、加工時間および加工費を抑えることができる。
For this reason, it can suppress that the vibration resulting from a deformation | transformation of the
弾性部材20の線膨張係数が、モータハウジング8の線膨張係数より大きいものであるため、ステータ9が温度上昇により熱膨張しても、モータハウジング8もステータ9に追従して熱膨張する。このことから、回転電動機1の温度変化にかかわらずモータハウジング8に対しステータ9を恒久的に安定してフローティング支持することができる。
モータハウジング8の内周面に、弾性部材20の外周部が収容される溝8bが形成されているため、モータハウジング8に対し弾性部材20を容易に位置決めすることができ、よって製造コストの低減を図ることができる。
Since the linear expansion coefficient of the
Since the
弾性部材20の径方向の厚みt1が、モータハウジング8の径方向の肉厚t2の5%以上80%以下の範囲であるため、モータハウジング8の剛性に影響を与えず、且つステータ9の変形による振動をモータハウジング8に伝えないようにすることができる。
ステータコア9aの軸方向範囲L1内に、弾性部材20が設けられているため、ステータ9の変形に起因する振動を、弾性部材20により確実に制振または吸収させることができる。
Since the radial thickness t1 of the
Since the
<他の実施形態について>
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
<About other embodiments>
In the following description, the same reference numerals are given to portions corresponding to the matters described in advance in the respective embodiments, and overlapping descriptions are omitted. When only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as those described in advance unless otherwise specified. The same effect is obtained from the same configuration. Not only the combination of the parts specifically described in each embodiment, but also the embodiments can be partially combined as long as the combination does not hinder.
図5〜図7に示すように、減速機2がサイクロイド減速機であってもよい。
図5に示すインホイールモータ駆動装置は、車輪を駆動する回転電動機1と、この回転電動機1の回転を減速する減速機2と、この減速機2の入力軸3(減速機入力軸3と称す)と同軸の出力部材4によって回転される車輪用軸受5とを備える。
As shown in FIGS. 5 to 7, the
The in-wheel motor drive device shown in FIG. 5 includes a
車輪用軸受5と回転電動機1との間に減速機2を介在させ、車輪用軸受5で支持される駆動輪である車輪のハブ(図示省略)と、回転電動機1の回転軸6と減速機入力軸3と出力部材4とを同軸心上で連結してある。
減速機2を収納する減速機ハウジング7には、車両における図示外のサスペンションが連結される。
A
A suspension (not shown) in the vehicle is connected to the
<減速機等について>
図5に示すように、減速機入力軸3は、軸方向一端が回転軸6内に延びて、この回転軸6とスプライン嵌合されている。出力部材4のカップ部4a内に軸受14aが嵌合され、カップ部4aに内ピン22を介して連結される筒状の連結部材26内に軸受14bが嵌合されている。減速機入力軸3および回転軸6の一体軸は、軸受14a,14b,11,12により回転自在に支持されている。減速機ハウジング7内における、減速機入力軸3の外周面には、偏心部15,16が設けられる。これら偏心部15,16は、偏心運動による遠心力が互いに打ち消されるように180°位相をずらして設けられている。
<About reducers>
As shown in FIG. 5, the speed
減速機2は、外ピンハウジングIhと、減速機入力軸3と、曲線板17,18と、複数の外ピン19と、内ピン22と、カウンタウェイト21とを有するサイクロイド減速機である。
図6に示すように、減速機2は、外形がなだらかな波状のトロコイド曲線で形成された2枚の曲線板17,18が、それぞれ軸受85を介して、各偏心部15,16に装着してある。各曲線板17,18の偏心運動を外周側で案内する複数の外ピン19を、それぞれ減速機ハウジング7の内側の外ピンハウジングIh(図5)に設け、カップ部4a(図5)に取り付けた複数の内ピン22を、各曲線板17,18の内部に設けられた複数の円形の貫通孔89に挿入状態に係合させてある。
The
As shown in FIG. 6, the
図7に拡大して示すように、各外ピン19と各内ピン22には針状ころ軸受92,93が装着される。各外ピン19は、それぞれ針状ころ軸受92で両端支持されて各曲線板17,18の外周面と転接する。また各内ピン22は、針状ころ軸受93の外輪93aが、各貫通孔89の内周と転接する。針状ころ軸受92、93は、それぞれ各曲線板17,18の外周との接触抵抗、および各内ピン22と各貫通孔89の内周との接触抵抗を低減する。なお、針状ころ軸受92の外輪93aは外ピンハウジングIhに嵌合固定している。
As shown in an enlarged view in FIG. 7,
よって、図5に示すように、各曲線板17,18の偏心運動をスムーズに車輪用軸受5の内方部材5aに回転運動として伝達し得る。回転軸6が回転すると、この回転軸6と一体回転する減速機入力軸3の偏心部15,16の外周に設けられた各曲線板17,18が偏心運動を行う。このとき外ピン19が偏心運動する各曲線板17,18の外周面と転がり接触するように係合する。これと共に、各曲線板17,18が、内ピン22と貫通孔89(図7)との係合によって、各曲線板17,18の自転運動のみが出力部材4および内方部材5aに回転運動として伝達される。回転軸6の回転に対して内方部材5aの回転は減速されたものとなる。
Therefore, as shown in FIG. 5, the eccentric motion of each of the
<潤滑油供給機構Jkについて>
このインホイールモータ駆動装置は、潤滑油供給機構Jkを有する。この潤滑油供給機構Jkは、減速機2の潤滑および回転電動機1の冷却の両方に用いられる潤滑油を、回転軸6の内部から供給する軸心給油機構である。この潤滑油供給機構Jkは、潤滑油路29と、供給油路30と、モータ内潤滑油貯留部31と、排出油路38と、ポンプ28とを有する。潤滑油路29は、減速機2における減速機ハウジング7内の油路であり、この潤滑油路29は潤滑油タンク29aを含む。潤滑油タンク29aは、減速機ハウジング7の下部に設けられ潤滑油を貯留し、モータハウジング8の下部に設けられるモータ内潤滑油貯留部31に連通する。供給油路30は、潤滑油タンク29aから、回転電動機1および減速機2に潤滑油を供給する油路である。
<About Lubricating Oil Supply Mechanism Jk>
This in-wheel motor drive device has a lubricating oil supply mechanism Jk. The lubricating oil supply mechanism Jk is an axial oil supply mechanism that supplies lubricating oil used for both the lubrication of the
ポンプ28は、潤滑油タンク29aに貯留された潤滑油を、潤滑油タンク29a内の吸込口から供給油路30に循環させる。このポンプ28は、回転電動機1と減速機2との間に同一軸心上に配置される。ポンプ28は、例えば、出力部材4の回転により回転する図示外のインナーロータと、このインナーロータの回転に伴って従動回転するアウターロータと、ポンプ室と、吸入口と、吐出口(いずれも図示せず)とを有するサイクロイドポンプである。
The
回転電動機1により駆動される出力部材4の回転により前記インナーロータが回転すると、前記アウターロータは従動回転する。このときインナーロータおよびアウターロータはそれぞれ異なる回転中心を中心として回転することで、前記ポンプ室の容積が連続的に変化する。これにより、潤滑油タンク29aに貯留された潤滑油は供給油路30に圧送される。潤滑油の一部は、ロータ10およびステータコイル9bを冷却した後、重力によって下方に移動しモータ内潤滑油貯留部31および潤滑油タンク29aにそれぞれ貯留される。
When the inner rotor is rotated by the rotation of the
このサイクロイド減速機を備えるインホイールモータ駆動装置においても、弾性部材20を備えたことで、ステータ9の変形に起因する振動を低減し、またステータ9の軸心と回転軸心とを一致することができる。
Also in the in-wheel motor drive device provided with this cycloid reduction gear, by providing the
モータハウジング8に鋳込み成形される弾性部材20とステータ9の接触範囲は、前述のようにステータ9の外周面の全周であってもよいが、例えば、ステータ9の外周面の10%等のように一部であってもよい。
The contact range between the
例えば、図8に示すように、ステータ9の外周面とモータハウジング8の内周面との間に、周方向に非連続に弾性部材20Aを介在させてもよい。この例では、モータハウジング8の内周面に、軸方向に延びる溝8bが円周方向一定間隔おきに形成され、各溝8bに、円弧形状から成る複数の弾性部材20Aが円周方向一定間隔おきに設けられている。モータハウジング8の内周面に形成された各溝8bに、それぞれ弾性部材20Aが鋳込み成形され、各弾性部材20Aの、ステータコア9aの外周面に接する面が精密化面である。その他の構成は前述の実施形態と同様である。なおモータハウジング8に軸方向に延びる溝8bを設ける場合、弾性部材20Aと溝8b共に軸方向に傾斜を形成し、弾性部材20Aを溝8bに差し込むように固定する方法でもよい。
For example, as shown in FIG. 8, an
図8の構成によると、ステータ9の外周面が、各弾性部材20Aの精密化面に当接されて支持されるため、モータハウジング8に対しステータ全体を万遍なくフローティング支持することができる。これにより、ステータ9の変形に起因する振動を、各弾性部材20Aが制振または吸収する。またステータ9の外周面が、各弾性部材20Aの精密化面に当接されて支持されるため、ステータ9の軸心と回転軸心とを一致させることが可能となり、ステータ9の軸心と回転軸心とのずれに起因するコギングトルクを低減し得る。
According to the configuration of FIG. 8, the outer peripheral surface of the
回転電動機1は、図9(a)に概略示すインホイールモータ駆動装置のみに適用されるものではなく、図9(b)に示すように、回転電動機1が車体に搭載されるいわゆるモータオンボード形式にも適用可能である。
The rotary
特に図示しないが、弾性体をステータの外周面と当接する箇所だけでなく、ハウジング段部にも弾性体を鋳込み成形した後、前記弾性体における、ステータコアのアウトボード側の軸方向端面が当接する面を機械加工してもよい。
回転電動機を、車両だけでなく産業用機械等に適用してもよい。
回転電動機は、SPM(Surface Permanent Magnet Motor)同期モータであってもよい。
Although not shown in particular, after the elastic body is cast and molded not only at the location where the elastic body contacts the outer peripheral surface of the stator but also at the housing step, the axial end surface of the stator core on the outboard side of the elastic body comes into contact. The surface may be machined.
The rotary electric motor may be applied not only to a vehicle but also to an industrial machine.
The rotary motor may be an SPM (Surface Permanent Magnet Motor) synchronous motor.
以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 As mentioned above, although the form for implementing this invention based on embodiment was demonstrated, embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1…回転電動機
2…減速機
6…回転軸
8…モータハウジング(ハウジング)
8b…溝
9…ステータ
9a…ステータコア
9b…ステータコイル
10…ロータ
11,12…軸受
20,20A…弾性部材
DESCRIPTION OF
8b ...
Claims (9)
前記ステータの外周面と前記ハウジングの内周面との間に、全周にわたり、連続してまたは周方向に非連続に弾性部材が介在し、この弾性部材の、前記ステータの外周面に接する面が精密化面である回転電動機。 A housing, an annular stator provided on the inner periphery of the housing, a rotating shaft that is rotatably supported by the housing via a bearing, and an integral part of the rotating shaft that is located radially inward of the stator In the rotary electric motor provided with the rotor arranged in
Between the outer peripheral surface of the stator and the inner peripheral surface of the housing, an elastic member is interposed continuously or discontinuously in the circumferential direction, and the surface of the elastic member is in contact with the outer peripheral surface of the stator. Rotating motor that is the precision surface.
前記ハウジングの内周面に、全周にわたり、連続してまたは周方向に非連続に弾性部材を設ける弾性部材設置過程と、
この弾性部材設置過程の後、前記弾性部材における、前記ステータの外周面に接するべき面を、前記回転軸の回転中心と同軸に機械加工することにより精密化面とする精密化過程と、
この精密化過程の後、前記弾性部材の精密化面に前記ステータの外周面を接触させ、前記ステータを前記ハウジングに支持するステータ支持過程と、を有する回転電動機の製造方法。 A housing, an annular stator provided on the inner periphery of the housing, a rotating shaft that is rotatably supported by the housing via a bearing, and an integral part of the rotating shaft that is located radially inward of the stator A manufacturing method for manufacturing a rotary electric motor having a rotor arranged in
An elastic member installation process in which an elastic member is provided on the inner peripheral surface of the housing continuously or discontinuously in the circumferential direction over the entire circumference;
After this elastic member installation process, a refinement process in which the surface to be in contact with the outer peripheral surface of the stator in the elastic member is made into a refined surface by machining coaxially with the rotation center of the rotating shaft,
After this refinement process, the stator supporting process of contacting the outer peripheral surface of the stator with the refined surface of the elastic member and supporting the stator on the housing.
9. The method of manufacturing a rotary electric motor according to claim 8, wherein the elastic member installation process includes a process of casting the elastic member into a groove formed on an inner peripheral surface of the housing, and the refinement process includes: A method for manufacturing a rotary electric motor, comprising: machining an inner peripheral surface of the elastic member cast into a groove of the housing coaxially with a rotation center of the rotation shaft.
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CN113424412B (en) * | 2019-02-12 | 2024-05-31 | 株式会社电装 | Rotary electric machine |
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