JP2022180062A - 回転電機の二重管ハウジング構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】アウターハウジングの振動、騒音を抑制する。
【解決手段】駆動モータ2の二重管ハウジング構造は、駆動モータ2が有するインナーハウジング23とアウターハウジング24とで構成される。インナーハウジング23は一端側で嵌合によりアウターハウジング24に固定されるとともに、他端側でボルト締結によりアウターハウジング24に固定される。インナーハウジング23及びアウターハウジング24の嵌合部Aは、軸方向に沿って見た場合に、インナーハウジング23及びアウターハウジング24のボルト締結部Bと重ならない位置に設けられる。嵌合部Aは、インナーハウジング23に設けられ周方向に対して突出する突起部A1と、アウターハウジング24に設けられ突起部A1が周方向で嵌合する溝部A2とを有する。
【選択図】図4
【解決手段】駆動モータ2の二重管ハウジング構造は、駆動モータ2が有するインナーハウジング23とアウターハウジング24とで構成される。インナーハウジング23は一端側で嵌合によりアウターハウジング24に固定されるとともに、他端側でボルト締結によりアウターハウジング24に固定される。インナーハウジング23及びアウターハウジング24の嵌合部Aは、軸方向に沿って見た場合に、インナーハウジング23及びアウターハウジング24のボルト締結部Bと重ならない位置に設けられる。嵌合部Aは、インナーハウジング23に設けられ周方向に対して突出する突起部A1と、アウターハウジング24に設けられ突起部A1が周方向で嵌合する溝部A2とを有する。
【選択図】図4
Description
本発明は回転電機の二重管ハウジング構造に関する。
特許文献1には、インナーハウジングの一端が圧入(又は焼き嵌め)によってアウターハウジングと固定され、インナーハウジングの他端がボルトによる締結によってアウターハウジングと固定された回転電機が開示されている。
回転電機では電磁加振力がステータに径方向振動を発生させる。このため、インナーハウジングがアウターハウジングに径方向で嵌合する場合は、ステータの径方向振動がインナーハウジングを介してアウターハウジングに伝達され、アウターハウジングで振動、騒音が発生する虞がある。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、アウターハウジングの振動、騒音を抑制することを目的とする。
本発明のある態様の回転電機の二重管ハウジング構造では、回転電機はインナーハウジングとアウターハウジングとを有する。インナーハウジングは一端側で嵌合によりアウターハウジングに固定されるとともに、他端側でボルト締結によりアウターハウジングに固定される。インナーハウジング及びアウターハウジングの嵌合部は、軸方向に沿って見た場合に、インナーハウジング及びアウターハウジングのボルト締結部と周方向位置が重ならない位置に設けられる。嵌合部は、インナーハウジング及びアウターハウジングの一方に設けられ周方向に対して突出する突起部と、インナーハウジング及びアウターハウジングの他方に設けられ突起部が周方向で嵌合する溝部とを有する。
この態様によれば、ステータからインナーハウジングを介してアウターハウジングに伝達される振動の向きを嵌合部により径方向から周方向に変えることが可能になる。結果、アウターハウジングにおける径方向振動の作用が減少するので、アウターハウジングの振動、騒音を低減することが可能になる。また、嵌合部とボルト締結部とで周方向位置を互いにずらすので、二重管構造のインナーハウジング及びアウターハウジングの剛性がバランス良く確保される。結果、これによってもアウターハウジングの振動、騒音の低減が可能になる。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図1は駆動ユニット1の概略構成図である。図2は駆動ユニット1を車両前後方向後方から見た模式図である。図3は駆動モータ2の要部を示す断面図である。図4は嵌合部Aを軸方向に沿って見た図である。図3では中心軸線を含む断面で駆動モータ2の外周側部分を示す。駆動ユニット1は車両に搭載される。図1、図2に示すように、駆動ユニット1は駆動モータ2とインバータ3と減速機4とを有する。車両は例えば、内燃機関の動力により発電モータで発電した電力を利用して、駆動モータ2を駆動して走行するシリーズハイブリッド車両とされる。車両は電動車両であってもよい。駆動モータ2は車両の駆動源を構成する。駆動モータ2の上部にはインバータ3が配置される。駆動モータ2とインバータ3とはボルト締結により一体構造とされ、インバータ3のケースが駆動モータ2のケースにボルト締結により固定される。駆動モータ2には減速機4が連結され、駆動モータ2の駆動力は減速機4に入力される。駆動モータ2と減速機4とはボルト締結により一体構造とされる。図2に示すように、減速機4は、駆動モータ2の下方に延出してドライブシャフト5に連結する。ドライブシャフト5には減速機4を介して駆動モータ2の駆動力が伝達される。駆動モータ2は回転電機に相当し、減速機4はギアボックスに相当する。
図3に示すように、駆動モータ2はロータ21とステータ22とインナーハウジング23とアウターハウジング24とを有する。ロータ21は回転子であり、駆動モータ2の回転軸の外周に設けられる。ステータ22は固定子であり、インナーハウジング23の内周に設けられる。インナーハウジング23及びアウターハウジング24はともに円筒状の形状を有し、インナーハウジング23はアウターハウジング24の第1筒状部241及び第2筒状部242に挿入される。第1筒状部241は、インナーハウジング23の外径より僅かに大きい内径を有する。第2筒状部242は、第1筒状部241に一端側から連なり第1筒状部241よりも縮径されている。インナーハウジング23の外周にはリング状の冷却溝部231が形成される。冷却溝部231は軸方向に沿って複数設けられ、第1筒状部241とともに冷却液流路を形成する。第1筒状部241及びインナーハウジング23間には、軸方向において複数の冷却溝部231全体を間に挟むかたちで第1シール部材25及び第2シール部材26が設けられる。第1シール部材25及び第2シール部材26は、第1筒状部241及びインナーハウジング23間の径方向クリアランスを塞ぐ。第1シール部材25及び第2シール部材26にはOリングを用いることができる。
インナーハウジング23及びアウターハウジング24は車両左右方向右側に嵌合部Aを有する。車両左右方向右側は一端側とされる。一端側は減速機4が連結される側とされ、アウターハウジング24にインナーハウジング23を挿入するにあたっての先端側を構成する。嵌合部Aは突起部A1と溝部A2とを有する。突起部A1はインナーハウジング23に設けられ、溝部A2はアウターハウジング24に設けられる。突起部A1はインナーハウジング23の一端部に設けられる。溝部A2は第1筒状部241より一端側に設けられ、嵌合部Aが嵌合した状態で突起部A1と対向する位置に設けられる。第2筒状部242には径方向内側に突出するリング状の壁部に設けられ、溝部A2は当該壁部に設けられる。突起部A1は溝部A2の底面より径方向内側に設けられる。このため、インナーハウジング23をアウターハウジング24に挿入する際、突起部A1はアウターハウジング24と特段干渉することなく、溝部A2に到達することができる。嵌合部Aの嵌合は例えば圧入や焼き嵌めにより行われる。これにより、インナーハウジング23が一端側でアウターハウジング24に嵌合により固定される。嵌合部Aは周方向に沿って複数設けられる。嵌合部Aについてはさらに後述する。
インナーハウジング23及びアウターハウジング24はさらに、他端側である車両左右方向左側にボルト締結部Bを有する。図3に破線で併せて示すように、ボルト締結部Bは軸方向に沿って見た場合に周方向位置が嵌合部Aと重ならない位置に設けられる。ボルト締結部Bは互いに対応するボルト挿通孔及びボルト締結穴により構成される。ボルト挿通孔はインナーハウジング23の他端部に設けられ径方向外側に張り出したフランジ部232に形成される。ボルト締結穴はアウターハウジング24の他端側に設けられた開口ボス部243に形成される。フランジ部232は、嵌合部Aが嵌合した状態で開口ボス部243に当接する。互いに対応するボルト挿通孔及びボルト締結穴は、嵌合部Aが嵌合した状態で軸方向に互いに重なる位置に設けられる。ボルト締結穴には対応するボルト挿通孔を介して締結ボルト27が締結される。これにより、インナーハウジング23が他端側でボルト締結によりアウターハウジング24に固定される。ボルト締結部Bは周方向に沿って複数設けられる。
図4に示すように、突起部A1は周方向に対して突出する。突起部A1は径方向外側に向かって突出する。また、突起部A1は径方向に沿って突出する。溝部A2は周方向に対して凹となる。溝部A2は径方向外側に向かって凹となる。また、溝部A2は径方向に沿って凹となる。突起部A1は溝部A2と周方向で嵌合し、径方向では嵌合しない。このため、電磁加振力により発生し、ステータ22からインナーハウジング23を介してアウターハウジング24に伝達される振動の向きは、矢印Cで模式的に示すように径方向から周方向に変化する。これにより、矢印R及びバツ印で模式的に示すように、アウターハウジング24における径方向振動の作用が減少する。結果、アウターハウジング24の振動、騒音の低減が図られる。突起部A1の周方向の両側面は軸方向に沿って見た場合に凸となる曲面により構成される。溝部A2の周方向の両側面は軸方向に沿って見た場合に径方向外側に向かって次第に離間する平面それぞれ、つまり末広がりとなる平面それぞれにより構成される。これにより、周方向で嵌合する嵌合部Aの嵌合代が低減されるので、インナーハウジング23の組み付け性も向上する。
図5はドライブシャフト5が移動する様子を示す図である。図5に示すように、ドライブシャフト5はインナージョイント6を介して減速機4に連結されるとともに、アウタージョイント7を介して駆動輪に連結される。インナージョイント6とアウタージョイント7とは例えばボールジョイントとされる。図5に破線で示すように、ドライブシャフト5はインナージョイント6を支点として主に上下に移動する。このため、ドライブシャフト5の直上に位置するアウターハウジング24には、剛性を持たせるためにリブ等を設定することが困難となっている。結果、アウターハウジング24は下方側の部分で剛性が最も低くなっている。その一方で、駆動ユニット1では減速機4が駆動モータ2の下方に延出する構造上、下方側のモーメントM2が増加する。同様に、駆動ユニット1ではインバータ3が駆動モータ2の上部に配置される構造上、上方側のモーメントM1が増加する。このため、本実施形態では嵌合部Aが次のように配置される。
図6はインバータ3の配置説明図である。図7は嵌合部Aの配置説明図である。図7ではボルト締結部Bを太線で丸囲みして示す。図6に示すように、インバータ3は駆動モータ2の上部に設けられたボス部BS上に配置される。ボス部BSは車両前後方向前端部に設けられた第1ボス部BS1及び後端部に設けられた第2ボス部BS2を含む。第1ボス部BS1は一端側に設けられた一端側ボス部BS11及び他端側に設けられた他端側ボス部BS12を含む。第2ボス部BS2は一端側に設けられた一端側ボス部BS21及び他端側に設けられた他端側ボス部BS22を含む。従って、インバータ3は駆動モータ2の上部に四隅で固定される。ボス部BSは車両前後方向に延伸して設けられてもよい。つまり、駆動モータ2には一端側ボス部BS11及び一端側ボス部BS21を繋ぐように形成されたボス部BSや、他端側ボス部BS12及び他端側ボス部BS22を繋ぐように形成されたボス部BSが設けられてもよい。さらに、このように形成されたボス部BSそれぞれは、前端部及び後端部で互いに接続されてもよい。
図7に示すように、嵌合部Aは第1位置P1、第2位置P2及び第3位置P3にそれぞれ設けられる。第1位置P1は、方向Dに沿って見た場合に車両前後方向位置が第1ボス部BS1と重なり合う位置であって上下2つの位置のうち上側の位置とされる。方向Dはボス部BSの上面に直交する方向であり、斜めに図示された前方及び後方の矢印は、方向Dに沿って見た場合の前後方向を示す。この場合の上下2つの位置は第1位置P1及び第4位置P4であり、上側の位置は換言すればインバータ3側の位置である。第1ボス部BS1と重なり合う位置は、一端側ボス部BS11及び他端側ボス部BS12のうち少なくともいずれかと重なり合う位置であればよい。第2位置P2は、方向Dに沿って見た場合に車両前後方向位置が第2ボス部BS2と重なり合う位置であって上下2つの位置のうち上側の位置とされる。第3位置P3は方向Dに沿って見た場合に車両前後方向位置がドライブシャフト5と重なり合う位置であって上下2つの位置のうち下側の位置とされる。ドライブシャフト5と重なり合う位置は車両左右方向に沿って延伸した状態のドライブシャフト5と重なり合う位置とされる。下側の位置は換言すればドライブシャフト5側の位置である。これにより、駆動モータ2に対して上下方向に張り出した部分のインバータ3及び減速機4に対応させて、周方向で嵌合する嵌合部Aが配置される。このため、このように張り出した部分のインバータ3及び減速機4に対する駆動モータ2の剛性、つまり駆動ユニット1の振れ回りに対する駆動モータ2の剛性が高められる。結果、図7に矢印V1、矢印V2で示す周方向振動、すなわち駆動ユニット1の振れ回りに起因してアウターハウジング24で発生する捩じり振動つまり周方向振動が抑制される。
図8は駆動モータ2の変形モードの説明図である。図8に示すように、駆動モータ2のインナーハウジング23及びアウターハウジング24には円環モードの変形が発生する。嵌合部Aが1つの場合、円環1次モードの変形が生じる。この場合は固定箇所が一箇所のみとなるため、破線で示すように円環全体がずれる変形が生じ、捩じれが生じ易い。嵌合部Aが2つの場合、円環2次モードの変形が生じる。円環2次モードでは破線で示すように楕円状の変形が生じる。この場合は固定箇所が不足することから、捩じれが生じ易い。嵌合部Aが4つの場合、円環4次の変形モードに加えて円環2次の変形モードが発生する。さらに、嵌合部Aが4つ以上の場合は、製造上の制約等により製造が困難になり得る。このため本実施形態では、嵌合部Aが第1位置P1、第2位置P2及び第3位置P3それぞれに設けられる。これにより、三角形状の変形が生じる円環3次の変形モードを利用して捩じれの発生を抑制することも可能になる。
図9は周波数に応じた振動レベルを示す図である。破線は比較例の場合を示す。比較例はインナーハウジング23及びアウターハウジング24を径方向で嵌合させた場合を示す。比較例の場合、嵌合が径方向で行われているので径方向振動が残存する。本実施形態の場合、比較例の場合より若干高くなるものの、周方向振動を抑制でき、且つインナーハウジング23からアウターハウジング24に径方向振動が伝達され難くなるので、比較例の場合より径方向振動を抑制できる。
図10は駆動モータ2の径方向の周波数特性をボード線図で示す図である。図11は駆動モータ2の周方向の周波数特性をボード線図で示す図である。図10に示すように、径方向の場合は、丸囲みで示す低周波数領域等の一部の領域を除き、ゲインはインナーハウジング23とアウターハウジング24とで概ね全般的に乖離する。また、インナーハウジング23、アウターハウジング24間の位相差は、周波数領域全般に亘っては生じずに部分的に生じる。これは、本実施形態ではインナーハウジング23及びアウターハウジング24の径方向の結合状態が維持されず、径方向振動が伝達され難いためである。図11に示すように、周方向の場合は、位相差の拡大が周波数F1まで概ね抑制される。これは、本実施形態では嵌合部Aが周方向で嵌合する結果、インナーハウジング23及びアウターハウジング24の周方向の結合状態が周波数F1まで維持されるためである。このため、ゲインは周波数F1までインナーハウジング23とアウターハウジング24とで概ね等しくなる。また、本実施形態では周波数F1より高い周波数領域でもインナーハウジング23、アウターハウジング24間でのゲインの乖離が抑制される。これは、円環3次の変形モードにより個体伝播領域の捩じり振動も抑制されるためである。
次に本実施形態の主な作用効果について説明する。
本実施形態では、駆動モータ2が有するインナーハウジング23とアウターハウジング24とで駆動モータ2の二重管ハウジング構造が構成される。インナーハウジング23は一端側で嵌合によりアウターハウジング24に固定されるとともに、他端側でボルト締結によりアウターハウジング24に固定される。インナーハウジング23及びアウターハウジング24の嵌合部Aは、軸方向に沿って見た場合に、インナーハウジング23及びアウターハウジング24のボルト締結部Bと周方向位置が重ならない位置に設けられる。嵌合部Aは、インナーハウジング23に設けられ周方向に対して突出する突起部A1と、アウターハウジング24に設けられ突起部A1が周方向で嵌合する溝部A2とを有する。
このような構成によれば、ステータ22からインナーハウジング23を介してアウターハウジング24に伝達される振動の向きを嵌合部Aにより径方向から周方向に変えることが可能になる。結果、アウターハウジング24における径方向振動の作用が減少するので、アウターハウジング24の振動、騒音を低減することが可能になる。また、嵌合部Aとボルト締結部Bとで周方向位置を互いにずらすので、二重管構造のインナーハウジング23及びアウターハウジング24の剛性がバランス良く確保される。さらにこの場合はステータ22全体が放射状に径方向振動すること、つまりステータ22の径が繰り返し大小変動して振動を生じさせることも抑制でき、このような振動のアウターハウジング24への伝達も低減できる。結果、これによってもアウターハウジング24の振動、騒音の低減が可能になる。
本実施形態では、駆動モータ2には減速機4が連結される。嵌合部Aは減速機4が連結される側としての一端側に設けられる。このような構成によれば、ボルト締結部Bと組み合わせて用いられる嵌合部Aをインナーハウジング23及びアウターハウジング24に適切に配置して、アウターハウジング24の振動、騒音を低減することが可能になる。
本実施形態では、駆動モータ2は車両に搭載される。駆動モータ2の上部に設けられたボス部BS上にはインバータ3が配置される。ボス部BSは車両前後方向前端部に設けられた第1ボス部BS1及び後端部に設けられた第2ボス部BS2を含む。減速機4は、駆動モータ2の下方に延出してドライブシャフト5に連結する。嵌合部Aは、方向Dに沿って見た場合に車両前後方向位置が第1ボス部BS1と重なり合う位置であって上下2つの位置のうち上側の第1位置P1、方向Dに沿って見た場合に車両前後方向位置が第2ボス部BS2と重なり合う位置であって上下2つの位置のうち上側の第2位置P2、及び方向Dに沿って見た場合に車両前後方向位置がドライブシャフト5と重なり合う位置であって上下2つの位置のうち下側の第3位置P3のそれぞれに設けられる。
このような構成によれば、駆動モータ2に対して張り出した部分のインバータ3及び減速機4に対応させて、周方向で嵌合する嵌合部Aが配置されるので、駆動ユニット1の振れ回りに対する駆動モータ2の剛性を高めることができる。結果、駆動ユニット1の振れ回りに起因してアウターハウジング24で発生する周方向振動を抑制できる。また、このような構成によればさらに、円環3次の変形モードを利用して周方向振動を抑制できる。
嵌合部Aは複数且つ素数個設けられてもよい。この場合、嵌合部Aは、方向Dに沿って見た場合に車両前後方向位置がボス部BSと重なり合う位置であって上下2つの位置のうち上側の位置(例えば、第1位置P1又は第2位置P2)、及び方向Dに沿って見た場合に車両前後方向位置がドライブシャフト5と重なり合う位置であって上下2つの位置のうち下側の位置つまり第3位置P3に少なくとも一つずつ設けることができる。嵌合部Aは周方向に均等に或いは分散して、つまりバランス良く設けることができる。この場合も、駆動ユニット1の振れ回りに対する駆動モータ2の剛性を高めることで、駆動ユニット1の振れ回りに起因してアウターハウジング24で発生する周方向振動を抑制できる。また、嵌合部Aを周方向に均等に或いは分散して複数且つ素数個設けることで、円環3次の変形モードを利用して周方向振動を抑制することも可能になる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
例えば、突起部A1はアウターハウジング24に設けられ周方向に対して突出するように、つまり径方向内側に突出するように構成されてもよい。同時に溝部A2はインナーハウジング23に設けられ突起部A1が周方向で嵌合するように設けられてもよい。この場合も、嵌合部Aを周方向で嵌合させることにより、アウターハウジング24の振動、騒音を低減可能である。
1 駆動ユニット
2 駆動モータ(回転電機)
23 インナーハウジング
24 アウターハウジング
3 インバータ
4 減速機(ギアボックス)
5 ドライブシャフト
A 嵌合部
A1 突起部
A2 溝部
B ボルト締結部
BS ボス部
BS1 第1ボス部
BS2 第2ボス部
P1 第1位置
P2 第2位置
P3 第3位置
2 駆動モータ(回転電機)
23 インナーハウジング
24 アウターハウジング
3 インバータ
4 減速機(ギアボックス)
5 ドライブシャフト
A 嵌合部
A1 突起部
A2 溝部
B ボルト締結部
BS ボス部
BS1 第1ボス部
BS2 第2ボス部
P1 第1位置
P2 第2位置
P3 第3位置
Claims (4)
- インナーハウジングとアウターハウジングとを有し、前記インナーハウジングは一端側で嵌合により前記アウターハウジングに固定されるとともに、他端側でボルト締結により前記アウターハウジングに固定される回転電機の二重管ハウジング構造であって、
前記インナーハウジング及び前記アウターハウジングの嵌合部は、軸方向に沿って見た場合に、前記インナーハウジング及び前記アウターハウジングのボルト締結部と周方向位置が重ならない位置に設けられ、
前記嵌合部は、前記インナーハウジング及び前記アウターハウジングの一方に設けられ周方向に対して突出する突起部と、前記インナーハウジング及び前記アウターハウジングの他方に設けられ前記突起部が周方向で嵌合する溝部とを有する、
ことを特徴とする回転電機の二重管ハウジング構造。 - 請求項1に記載の回転電機の二重管ハウジング構造であって、
前記回転電機にはギアボックスが連結され、
前記嵌合部は、前記ギアボックスが連結される側としての前記一端側に設けられる、
ことを特徴とする回転電機の二重管ハウジング構造。 - 請求項2に記載の回転電機の二重管ハウジング構造であって、
前記回転電機は車両に搭載され、
前記回転電機の上部に設けられたボス部上にはインバータが配置され、
前記ボス部は車両前後方向前端部に設けられた第1ボス部及び後端部に設けられた第2ボス部を含み、
前記ギアボックスは、前記回転電機の下方に延出してドライブシャフトに連結し、
前記嵌合部は、
前記ボス部の上面に直交する方向に沿って見た場合に車両前後方向位置が前記第1ボス部と重なり合う位置であって上下2つの位置のうち上側の第1位置、
前記ボス部の上面に直交する方向に沿って見た場合に車両前後方向位置が前記第2ボス部と重なり合う位置であって上下2つの位置のうち上側の第2位置、及び
前記ボス部の上面に直交する方向に沿って見た場合に車両前後方向位置が前記ドライブシャフトと重なり合う位置であって上下2つの位置のうち下側の第3位置、
のそれぞれに設けられる、
ことを特徴とする回転電機の二重管ハウジング構造。 - 請求項2に記載の回転電機の二重管ハウジング構造であって、
前記回転電機は車両に搭載され、
前記回転電機の上部に設けられたボス部上にはインバータが配置され、
前記ギアボックスは、前記回転電機の下方に延出してドライブシャフトに連結し、
前記嵌合部は、複数且つ素数個設けられるとともに、
前記ボス部の上面に直交する方向に沿って見た場合に車両前後方向位置が前記ボス部と重なり合う位置であって上下2つの位置のうち上側の位置、及び
前記ボス部の上面に直交する方向に沿って見た場合に車両前後方向位置が前記ドライブシャフトと重なり合う位置であって上下2つの位置のうち下側の位置、
に少なくとも一つずつ設けられる、
ことを特徴とする回転電機の二重管ハウジング構造。
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2021
- 2021-05-24 JP JP2021086966A patent/JP2022180062A/ja active Pending
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