JP2021150974A - Motor assembly - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動車両用のモータ組立体に関する。 The present invention relates to a motor assembly for an electric vehicle.
近年、環境負荷低減の観点から、EV,HEV,PHEV,FCV等のように動力源としてモータを搭載した電動車両の開発や普及が進んでいる。
この種の電動車両に関しては、モータを制御するインバータを発生源とする高周波ノイズ(ラジオノイズ)がモータの駆動系をアンテナとして外部へ放射され、これによりラジオの受信等に悪影響を及ぼすことが知られている。上記のラジオノイズの対策として、モータからの動力を受ける減速機内の動力伝達経路上に、車体に対して電気的に接続された摺接ブラシを設ける構成が提案されている。
In recent years, from the viewpoint of reducing the environmental load, electric vehicles equipped with a motor as a power source, such as EVs, HEVs, PHEVs, and FCVs, have been developed and popularized.
Regarding this type of electric vehicle, it is known that high-frequency noise (radio noise) generated by the inverter that controls the motor is radiated to the outside using the drive system of the motor as an antenna, which adversely affects radio reception and the like. Has been done. As a countermeasure against the above radio noise, a configuration has been proposed in which a sliding contact brush electrically connected to the vehicle body is provided on the power transmission path in the speed reducer that receives power from the motor.
減速機に摺接ブラシを設けて接地する構成では、摺接ブラシの導電性を確保するために、減速機の潤滑油から摺接ブラシをシールすることが求められる。また、ラジオノイズを効率的に低減させるためには、車体と接地する位置をノイズの発生源であるインバータからできるだけ遠い位置とすることが好ましい。 In a configuration in which a sliding contact brush is provided on the speed reducer and grounded, it is required to seal the sliding contact brush from the lubricating oil of the speed reducer in order to ensure the conductivity of the sliding contact brush. Further, in order to efficiently reduce radio noise, it is preferable that the position where the vehicle is in contact with the vehicle body is as far as possible from the inverter which is the source of noise.
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであって、車体への接地部品のレイアウトが容易で、ラジオノイズを効率的に抑制できるモータ組立体を提供する。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a motor assembly capable of easily laying out grounding parts on a vehicle body and efficiently suppressing radio noise.
本発明の一態様である電動車両用のモータ組立体は、モータと、モータを制御するインバータと、モータの回転軸に接続され、モータの動力を駆動軸の一方側に伝達する減速機と、モータ、インバータおよび減速機を内部に収容する筐体と、を備える。筐体は、駆動軸の他方側を筐体外側で回転可能に支持するとともに駆動軸を車体と電気的に接続させる支持部を有する。 The motor assembly for an electric vehicle, which is one aspect of the present invention, includes a motor, an inverter that controls the motor, a speed reducer that is connected to the rotation shaft of the motor and transmits the power of the motor to one side of the drive shaft. It includes a housing that houses a motor, an inverter, and a speed reducer inside. The housing has a support portion that rotatably supports the other side of the drive shaft on the outside of the housing and electrically connects the drive shaft to the vehicle body.
上記のモータ組立体において、支持部は、駆動軸を車体と電気的に接続させる導電性ベアリングを有してもよい。
また、上記の導電性ベアリングは、内輪と外輪の間に配置された導電性のシール部材を有していてもよい。
また、上記の導電性ベアリングは、導電性のグリスがベアリング内に封入されていてもよい。
上記のモータ組立体において、筐体は導電性を有してもよく、導電性ベアリングは、筐体と電気的に接続されてもよい。
In the above motor assembly, the support may have conductive bearings that electrically connect the drive shaft to the vehicle body.
Further, the above-mentioned conductive bearing may have a conductive sealing member arranged between the inner ring and the outer ring.
Further, in the above-mentioned conductive bearing, conductive grease may be sealed in the bearing.
In the above motor assembly, the housing may be conductive and the conductive bearings may be electrically connected to the housing.
上記のモータ組立体において、インバータは、モータの回転軸の反負荷側に配置されてもよく、減速機は、モータの回転軸の負荷側に接続されてもよい。また、支持部は、駆動軸の軸方向において、筐体のインバータが収容される部位に配置されていてもよい。 In the above motor assembly, the inverter may be arranged on the opposite load side of the rotating shaft of the motor, and the speed reducer may be connected to the load side of the rotating shaft of the motor. Further, the support portion may be arranged at a portion where the inverter of the housing is housed in the axial direction of the drive shaft.
本発明の一態様のモータ組立体によれば、車体への接地部品のレイアウトが容易になるとともに、ラジオノイズを効率的に抑制できる。 According to the motor assembly of one aspect of the present invention, the layout of the grounding component on the vehicle body can be facilitated, and radio noise can be efficiently suppressed.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
実施形態では説明を分かり易くするため、本発明の主要部以外の構造や要素については、簡略化または省略して説明する。また、図面において、同じ要素には同じ符号を付す。なお、図面に示す各要素の形状、寸法などは模式的に示したもので、実際の形状、寸法などを示すものではない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the embodiment, in order to make the description easy to understand, the structures and elements other than the main part of the present invention will be described in a simplified or omitted manner. Further, in the drawings, the same elements are designated by the same reference numerals. It should be noted that the shapes, dimensions, etc. of each element shown in the drawings are schematically shown, and do not indicate the actual shapes, dimensions, etc.
図1は、本実施形態の電動車両用のモータ組立体1の一例を示す斜視図である。図2は、図1のモータ組立体1の内部構造を模式的に示す図である。図面において、モータの回転軸の延長方向(軸方向Ax)を矢印で示す。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a
図2に示すように、モータ組立体1は、モータ2と、インバータ3と、減速機4と、筐体5と、駆動シャフト6とを備えている。モータ2、インバータ3および減速機4は、いずれも筐体5の内部に収容されている。なお、駆動シャフト6は駆動軸の一例である。
As shown in FIG. 2, the
モータ2は、コイル(不図示)が巻回されたステータ7と、永久磁石(不図示)が配置されたロータ8と、回転軸に沿ってロータ8の鉄心に嵌入されたモータシャフト9と、を備える。本実施形態のモータ2はインナーロータ型のモータであって、ロータ8の外周には僅かなエアギャップを隔ててステータ7が配置される。モータ2においては、コイルの電流制御によりステータ7の磁界を順番に切り替えることで、ロータ8の磁界との吸引力または反発力により、モータシャフト9を中心としてロータ8が回転する。また、モータシャフト9は、負荷側および反負荷側に配置された軸受10a、10bにより回転自在に支持されている。
The
インバータ3は、モータ2を制御するためのコントローラであって、モータシャフト9の反負荷側に配置されている。インバータ3は、例えば、高速スイッチング素子(IGBTなど)、ゲート基板、コンデンサ、放電抵抗および制御基板などの要素を含む。インバータ3は、力行時にはバッテリ(不図示)からの直流電圧を交流に変換してモータ2のコイルに供給し、回生時にはモータ2からの交流をバッテリへの直流に変換する機能を担う。
The inverter 3 is a controller for controlling the
減速機4は、モータシャフト9の負荷側に接続され、モータ2の動力を駆動シャフト6の一方側に伝達する動力伝達機構である。
The speed reducer 4 is a power transmission mechanism that is connected to the load side of the
減速機4は、例えば、インプットシャフト4a(モータシャフト)、カウンターシャフト4b、アウトプットシャフト4c(駆動シャフト)、インプットギヤ4d、第1カウンターギヤ4e、第2カウンターギヤ4f、ドライブギヤ4gおよびデファレンシャルギヤ4hを有する。インプットシャフト4aにはインプットギヤ4dが設けられる。カウンターシャフト4bには、第1カウンターギヤ4eおよび第2カウンターギヤ4fが設けられる。アウトプットシャフト4cには、ドライブギヤ4gおよびデファレンシャルギヤ4hが設けられる。
The speed reducer 4 includes, for example, an
モータシャフト9であるインプットシャフト4aは、モータ2の動力によって回転する。インプットシャフト4aのインプットギヤ4dは、カウンターシャフト4bの第1カウンターギヤ4eと噛み合う。また、カウンターシャフト4bの第2カウンターギヤ4fは、アウトプットシャフト4cのドライブギヤ4gと噛み合う。第1カウンターギヤ4eの駆動力は、カウンターシャフト4bの第2カウンターギヤ4fとアウトプットシャフト4cのドライブギヤ4gの組み合わせにより減速(加速)されて、駆動シャフト6であるアウトプットシャフト4cから出力される。
The
図1に示すように、駆動シャフト6は、モータ2の軸方向Axと平行な方向に延びるハーフシャフトである。駆動シャフト6は、一方側が減速機4に接続され、他方側には等速ジョイント11を介して駆動輪(不図示)が取り付けられる。この駆動シャフト6は、筐体5に設けられた後述の支持部20によってその他方側が回転可能に支持されている。
As shown in FIG. 1, the
筐体5は、モータ2を収容する第1筐体部12と、インバータ3を収容する第2筐体部13と、減速機4を収容する第3筐体部14とを有する。筐体5は、第1筐体部12、第2筐体部13および第3筐体部14を組み付けて一体化され、電動車両の車体(不図示)に取り付けられる。
The
また、第1筐体部12、第2筐体部13および第3筐体部14は、例えばアルミニウム合金などの導電性を有する金属を鋳造してそれぞれ形成されており、いずれも導電性を有している。そのため、筐体5は、車体との取付部(不図示)を介して車体と電気的に接続され、車体と等しく接地電位となる。なお、必要に応じて、筐体5と車体をアース線で電気的に接続してもよい。
Further, the
ここで、第2筐体部13は、第1筐体部12のモータ2の反負荷側(図2の右側)に配置されている。また、第3筐体部14は、第1筐体部12のモータ2の負荷側(図2の左側)に配置されている。そのため、第2筐体部13および第3筐体部14は、軸方向Axにおいて第1筐体部12を隔てて配置されている。
Here, the
また、筐体5においてインバータ3を収容する第2筐体部13には、駆動シャフト6の他方側を回転可能に支持する支持部20が筐体外側に設けられている。支持部20は、筐体5を介して駆動シャフト6を車体と電気的に接続し、駆動シャフト6を接地させる機能を担う。
Further, the
図3は、筐体5の支持部20の構成を示す拡大図である。
第2筐体部13の支持部20は、導電性ベアリング21を介して駆動シャフト6を回転可能に支持する構成である。なお、支持部20において、導電性ベアリング21よりも軸方向Axの一方側にはダストカバー22が配置され、導電性ベアリング21よりも軸方向Axの他方側にはシール部材23が配置されている。
FIG. 3 is an enlarged view showing the configuration of the
The
導電性ベアリング21は、例えば玉軸受であって、駆動シャフト6に臨む内輪24と、第2筐体部13に臨む外輪25と、内輪24と外輪25の間に転動自在に配設された複数のボール26とを有している。また、内輪24と外輪25の間には、ボール26を隔てて軸方向の両側に、接触形のリップシール27がそれぞれ配置されている。そして、内輪24、外輪25およびリップシール27で囲まれた空間28にはグリスが充填されている。グリスは、リップシール27により導電性ベアリング21の内部に封入され、内輪24および外輪25の軌道面とボール26との接触面を潤滑する。
The
本実施形態において内輪24および外輪25は、それぞれ導電性を有する金属材で形成されている。また、リップシール27は、例えば、導電性を有する粉末(カーボンブラックや金属粒子など)を含有した樹脂などの導電性材料で形成され、内輪24および外輪25と接触する。上記の構成によれば、導電性のリップシール27を介して内輪24と外輪25が導電状態になるので、駆動シャフト6と第2筐体部13を電気的に接続して駆動シャフト6を車体に接地させることができる。なお、本実施形態において導電性のリップシール27を適用する場合、導電性を有しないが耐熱性が高い仕様のグリスを導電性ベアリング21に適用することができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態において、導電性ベアリング21内に封入されるグリスとして、例えば、導電性を有する粉末(カーボンブラックや金属粒子など)が添加された導電性グリスを適用してもよい。上記の構成によれば、導電性のグリスを介して内輪24と外輪25が導電状態になるので、駆動シャフト6と第2筐体部13を電気的に接続して駆動シャフト6を車体に接地させることができる。なお、本実施形態において導電性グリスを適用する場合、リップシールは上記のように導電性のものを適用してもよく、導電性を有しないものを適用してもよい。
Further, in the present embodiment, as the grease sealed in the
ここで、モータ2を少なくとも動力源の一部として備える電動車両では、インバータ3を発生源とした高周波ノイズが、モータ2の駆動系をアンテナとして外部へ放射される事象が生じうる。
Here, in an electric vehicle including the
具体的には、スイッチング素子により電流の向きを変えるインバータ3の位相制御において、ターンオンする際に電流(電圧)の急峻な立ち上がり波形が生じる。すると、インバータ3から高周波のクリックノイズ(高周波ノイズ)が発生する。上記の高周波ノイズは、電源ケーブルとモータコイルを経てインバータ3からモータシャフト9に伝わる。そして、更にモータシャフト9から減速機4のインプットギヤ4dと、カウンターシャフト4bと、デファレンシャルギヤ4hと、駆動シャフト6を経て駆動輪により絶縁されたサスペンションに伝播する。上記のような高周波ノイズの伝導経路はアンテナとして機能する。その結果として、高周波ノイズが外部へ放射され、例えば、ラジオの受信等に悪影響を及ぼすなどの電波障害が発生しうる。
Specifically, in the phase control of the inverter 3 that changes the direction of the current by the switching element, a steep rising waveform of the current (voltage) is generated at the time of turning on. Then, high-frequency click noise (high-frequency noise) is generated from the inverter 3. The above-mentioned high-frequency noise is transmitted from the inverter 3 to the
一方、本実施形態のモータ組立体1は、筐体外側に設けた支持部20の導電性ベアリング21によって、駆動シャフト6の他方側を筐体外側で回転可能に支持するとともに、筐体5を介して駆動シャフト6を車体に接地させる。これにより、駆動シャフト6が車体と接地されるのでラジオノイズが抑制される。
インバータ3で発生した高周波ノイズは、モータシャフト9、減速機4および駆動シャフト6を経て導電性ベアリング21に到達する。そのため、本実施形態によれば、筐体5内で接地する場合と比べると接地位置よりも上流側の伝導経路による抵抗を大きくすることができ、ラジオノイズをより効率的に抑制できる。
On the other hand, in the
The high-frequency noise generated by the inverter 3 reaches the
また、本実施形態では、駆動シャフト6を筐体外側で支持する支持部20に駆動シャフト6を接地させる機能を持たせているので、減速機4を収容する第3筐体部14の内部に、摺動ブラシなどの接地部品を潤滑油からシールして組み込まずにすむ。そのため、車体への接地部品のレイアウトが容易になる。
さらに、本実施形態では、導電性ベアリング21で駆動シャフト6を接地させて接地部品と軸受けを兼用できるので、モータ組立体1の構成をよりコンパクトにできる。また、接地部品と軸受けの兼用により、部品点数を削減してモータ組立体1の製造コストを低減することもできる。
Further, in the present embodiment, since the
Further, in the present embodiment, since the
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。
加えて、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and design changes may be made without departing from the spirit of the present invention.
In addition, the embodiments disclosed this time should be considered to be exemplary and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1…モータ組立体、2…モータ、3…インバータ、4…減速機、5…筐体、6…駆動シャフト、7…ステータ、8…ロータ、9…モータシャフト、12…第1筐体部、13…第2筐体部、14…第3筐体部、20…支持部、21…導電性ベアリング、24…内輪、25…外輪、26…ボール、27…リップシール
1 ... motor assembly, 2 ... motor, 3 ... inverter, 4 ... reducer, 5 ... housing, 6 ... drive shaft, 7 ... stator, 8 ... rotor, 9 ... motor shaft, 12 ... first housing part, 13 ... 2nd housing, 14 ... 3rd housing, 20 ... Support, 21 ... Conductive bearing, 24 ... Inner ring, 25 ... Outer ring, 26 ... Ball, 27 ... Lip seal
本発明の一態様である電動車両用のモータ組立体は、モータと、モータを制御するインバータと、モータの回転軸に接続され、モータの動力を駆動軸の一方側に伝達する減速機と、モータ、インバータおよび減速機を内部に収容する筐体と、を備える。筐体は、駆動軸を接地電位である車体と電気的に接続させるとともに、筐体の外側に露出した支持部を有する。駆動軸は、一方側が減速機に接続されて支持され、他方側が筐体の外側の位置で支持部により回転可能に支持される。
The motor assembly for an electric vehicle, which is one aspect of the present invention, includes a motor, an inverter that controls the motor, a speed reducer that is connected to the rotation shaft of the motor and transmits the power of the motor to one side of the drive shaft. It includes a housing that houses a motor, an inverter, and a speed reducer inside. Housing, a drive shaft causes connected to the vehicle body and electrically at ground potential, to have the supporting portion exposed to the outside of the housing. One side of the drive shaft is connected to and supported by the speed reducer, and the other side is rotatably supported by a support portion at a position outside the housing.
Claims (6)
モータと、
前記モータを制御するインバータと、
前記モータの回転軸に接続され、前記モータの動力を駆動軸の一方側に伝達する減速機と、
前記モータ、前記インバータおよび前記減速機を内部に収容する筐体と、を備え、
前記筐体は、前記駆動軸の他方側を筐体外側で回転可能に支持するとともに前記駆動軸を車体と電気的に接続させる支持部を有する
ことを特徴とするモータ組立体。 A motor assembly for electric vehicles
With the motor
The inverter that controls the motor and
A speed reducer connected to the rotating shaft of the motor and transmitting the power of the motor to one side of the drive shaft.
The motor, the inverter, and a housing for accommodating the speed reducer are provided.
The housing is a motor assembly characterized by having a support portion that rotatably supports the other side of the drive shaft on the outside of the housing and electrically connects the drive shaft to a vehicle body.
ことを特徴とする請求項1に記載のモータ組立体。 The motor assembly according to claim 1, wherein the support portion has a conductive bearing that electrically connects the drive shaft to the vehicle body.
ことを特徴とする請求項2に記載のモータ組立体。 The motor assembly according to claim 2, wherein the conductive bearing has a conductive sealing member arranged between an inner ring and an outer ring.
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載のモータ組立体。 The motor assembly according to claim 2 or 3, wherein the conductive bearing has conductive grease sealed in the bearing.
前記導電性ベアリングは、前記筐体と電気的に接続される
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のモータ組立体。 The housing is conductive and
The motor assembly according to any one of claims 1 to 4, wherein the conductive bearing is electrically connected to the housing.
前記減速機は、前記モータの回転軸の負荷側に接続され、
前記支持部は、前記駆動軸の軸方向において、前記筐体の前記インバータが収容される部位に配置されている
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のモータ組立体。
The inverter is arranged on the opposite load side of the rotating shaft of the motor.
The speed reducer is connected to the load side of the rotating shaft of the motor.
The motor according to any one of claims 1 to 5, wherein the support portion is arranged at a portion of the housing in which the inverter is housed in the axial direction of the drive shaft. Assembly.
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