JPH0974713A - 電動モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 十分なモータトルクを確保しつつコンパクト
に構成できるとともに、ロータの位置精度を高めてモー
タ性能の信頼性を向上させる。 【解決手段】 ロータ１２の内側に一体的に配設される
差動機１４のケース２６を、一対のベアリング２８，３
０を介してハウジング１６により直接支持する。また、
そのベアリング２８，３０およびＯリング４４，４６に
より、ケース２６内の潤滑油がハウジング１６内に流入
しないようにして、差動機１４自体を小型化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電動モータに係り、
特に、ロータの内側に差動機が一体的に設けられた電動
モータの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】差動機がロータの内側に一体的に配設さ
れ、その差動機のケースをそのロータと一体回転させる
ことにより、そのロータと同心の一対の差動出力軸を回
転駆動する電動モータが提案されている。米国特許ＵＳ
Ｐ４４６７２３０号に記載されている電動モータはその
一例で、差動機のケースすなわちロータはベアリングを
介して差動出力軸により支持されているとともに、その
差動出力軸はベアリングを介してモータハウジングによ
り支持されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにロータとモータハウジングとの間に２段階でベアリ
ングが配設されると、構造が複雑で大型になる一方、電
気自動車の駆動装置として用いる場合など外径寸法や軸
方向長さが制約される場合には、差動機の存在でロータ
内径寸法が制約されることと相まって十分なモータトル
クを確保することが難しい。例えば、電気自動車の駆動
装置として前記差動出力軸をアクスルシャフトとして用
いる場合には、最低地上高確保のためにモータ外径が制
約されるとともに、等速ジョイントの可動角縮小のため
にモータ長さが制約されるが、上記のように差動機の支
持構造が複雑であるとロータやステータなどのモータ部
品の配設スペースが小さくなり、トルク不足となってし
まうのである。また、ステータに対するロータの位置精
度が低下し、モータ性能が損なわれることがある。

【０００４】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、十分なモータトルク
を確保しつつコンパクトに構成するとともに、ロータの
位置精度を高めてモータ性能の信頼性を向上させること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、第１発明は、差動機がロータの内側に一体的に配
設され、その差動機のケースをそのロータと一体回転さ
せることにより、そのロータと同心の一対の差動出力軸
を回転駆動する電動モータにおいて、前記差動機のケー
スは、ベアリングを介してモータハウジングにより直接
支持されていることを特徴とする。

【０００６】第２発明は、上記第１発明の電動モータに
おいて、前記差動機のケース内の潤滑油が前記モータハ
ウジング内に流入することを阻止するシール手段を有す
ることを特徴とする。

【０００７】第３発明は、上記第１発明または第２発明
の電動モータにおいて、前記ロータは、(a) 多角形の抜
き穴が形成された多数の金属板を板厚方向に重ね合わせ
た筒状のロータヨークと、(b) そのロータヨークの外周
面に固設された多数の永久磁石と、(c) 外周形状が前記
抜き穴と略同一の多角形を成し、前記多数の金属板が相
対回転不能に嵌合されるとともに、内側に前記差動機の
ケースが配設されて一体的に固設される筒状の芯金とを
有することを特徴とする。

【０００８】

【発明の効果】このような電動モータにおいては、差動
機のケースがベアリングを介してモータハウジングによ
り直接支持されているため、構造が簡単で軸心方向およ
び径方向の寸法を小型化したり、モータ部品の配設スペ
ースを拡大して大きなモータトルクが得られるようにし
たりすることが可能で、十分なモータトルクを確保しつ
つコンパクト化を図ることができる。また、そのケース
と一体のロータの位置精度が高くなるため、モータ性能
が安定して信頼性が向上する。

【０００９】差動機のケース内の潤滑油がモータハウジ
ング内に流入することを阻止するシール手段を有する第
２発明においては、差動機内の歯車の噛合いによる金属
粉が電動モータのロータとステータとの間のエアギャッ
プなどに噛み込むことが防止され、モータ性能が良好に
維持される。また、このようにケースからの潤滑油の流
出が阻止されると、潤滑油を受けるハウジングなどが不
要となるため差動機の最大径が小さくなり、それに伴っ
てロータの内径を小さくできるため、電動モータを一層
小型化したりモータトルクを増大させたりすることが可
能である。

【００１０】第３発明では、互いに嵌合されるロータヨ
ークの内周形状および芯金の外周形状が多角形とされて
いるため、高トルクの伝達が可能であるとともに、芯金
の肉厚を薄くして内部に差動機の配置スペースを十分に
確保することが可能で、電動モータをコンパクトに構成
しつつ内部に差動機を配設することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は電動モータを駆動源とし
ている電気自動車用駆動装置として好適に用いられる
が、その他の回転駆動手段などに用いることも可能であ
る。電動モータとしては、永久磁石型ＡＣモータなど種
々の電動モータが用いられる。また、差動機は傘歯車式
のもので、回転中心と直交するようにケースに配設され
るピニオンシャフトと、そのピニオンシャフトに回転自
在に配設される駆動側傘歯車と、前記一対の差動出力軸
にそれぞれスプライン嵌合などにより相対回転不能に連
結されるとともに前記駆動側傘歯車と噛み合わされる一
対の従動側傘歯車とを有して構成される。

【００１２】第２発明では、差動機の潤滑油がモータハ
ウジング内に流入することを阻止するシール手段が設け
られるが、モータ自体すなわちステータコイルなどを冷
却するために冷却流体をモータハウジング内に充填する
ことは可能である。空冷式によってモータを冷却した
り、モータハウジングの壁内に通路を設けて冷却流体を
流通させるようにしたりしても良い。

【００１３】第３発明の多角形は、その角数が少ないと
嵌合部分に必要な径方向の幅が大きくなり、芯金の内径
が小さくなる一方、角数が多いと伝達可能なトルクが小
さくなるため、例えば６〜１２角程度、更には８〜１０
角程度が望ましい。

【００１４】次に、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。図１および図２は、本発明の一実施例
である電動モータとしての電気自動車用駆動装置１０の
縦断面図および横断面図であり、永久磁石型ＡＣモータ
のロータ１２の内側に傘歯車式の差動機１４を組み込ん
だものである。この電気自動車用駆動装置１０は、図１
における左右方向である軸心方向が車両の幅方向となる
ように搭載されるもので、モータハウジングとしての駆
動装置１０のハウジング１６は、多数の冷却用フィンを
有するとともにモータの過負荷時にはステータヨークと
しても機能する鉄製の円筒部材１６ａと、その円筒部材
１６ａの両端にボルトにより一体的に固設される一対の
カバー１６ｂおよび１６ｃとから成り、円筒部材１６ａ
の内側にはステータ１８が相対回転不能に配設されてい
る。ステータ１８は、多数のケイ素鋼板から成るステー
タコアとステータコイルとから構成されている。

【００１５】ロータ１２は、多数のケイ素鋼板を板厚方
向に重ね合わせた筒状のロータヨーク２０と、ロータヨ
ーク２０の外周面に接着剤などで固設された多数の永久
磁石２２と、ロータヨーク２０の内側に圧入固定された
芯金２４とから成り、芯金２４の内側に差動機１４のケ
ース２６がボルトおよび廻止めピンを介して一体的に固
設されている。芯金２４は、モータの過負荷時にはロー
タヨークとして機能するように鉄製とされ、薄肉の円筒
形状を成しているとともに、外周面には等角度間隔（本
実施例では４５°間隔）で平面取りが施されて略８角形
とされており、その８角形に対応する形状の抜き穴が形
成されたロータヨーク２０に対して相対回転不能に嵌合
されるようになっている。上記平面取りは、一定の幅寸
法で円筒面が残るように設けられているため、その円筒
面によってロータヨーク２０が高い精度で芯出しされ
る。ロータヨーク２０の嵌合穴は、プレスによる打ち抜
き加工によって高い精度で設けられるため、芯金２４に
高精度の円筒面が残されることにより高い芯出し精度が
得られるのである。

【００１６】差動機１４のケース２６は軸心方向におい
て２分割され、ボルトにより一体的に固設された第１ケ
ース２６ａおよび第２ケース２６ｂから構成されてい
る。これ等の第１ケース２６ａ，第２ケース２６ｂは、
互いに反対方向へ円筒状に延び出しており、第１ケース
２６ａはベアリング２８により前記カバー１６ｂによっ
て軸心まわりの回転可能に支持されているとともに、第
２ケース２６ｂはベアリング３０により前記カバー１６
ｃによって軸心まわりの回転可能に支持されている。ま
た、第１ケース２６ａは、差動機１４の一方の差動出力
軸である左側アクスルシャフト３２を滑り軸受で回転可
能に支持しているとともに、第２ケース２６ｂは、差動
機１４の他方の差動出力軸である右側アクスルシャフト
３４を滑り軸受で回転可能に支持している。それ等のア
クスルシャフト３２，３４は、それぞれ等速ジョイント
を介して駆動輪に連結される。

【００１７】差動機１４は、回転中心である軸心と直交
するようにケース２６に配設された１本のピニオンシャ
フト３６と、そのピニオンシャフト３６に回転自在に配
設された２個の駆動側傘歯車３８と、前記一対のアクス
ルシャフト３２，３４にそれぞれ相対回転不能にスプラ
イン嵌合されるとともに駆動側傘歯車３８と噛み合わさ
れる一対の従動側傘歯車４０，４２とを有して構成され
ており、ケース２６内には所定量の潤滑油が充填されて
いる。ケース２６の外周面のうち、ピニオンシャフト３
６の配設位置の軸心方向両側にはそれぞれＯリング４
４，４６が配設され、芯金２４の内周面との間が液密に
シールされているとともに、左右のカバー１６ｂ，１６
ｃとアクスルシャフト３２，３４との間にはそれぞれダ
ストシール４８，５０が取り付けられており、これによ
りケース２６内に潤滑油が良好に保持される。前記ベア
リング２８，３０はグリースを封入した両シール型のも
ので、そのベアリング２８，３０からモータ側、すなわ
ちロータ１２やステータ１８側へ潤滑油が漏れ出すこと
もない。このベアリング２８，３０および上記Ｏリング
４４，４６は請求項２のシール手段に相当する。なお、
ステータ１８は空冷式で冷却される。

【００１８】このような電気自動車用駆動装置１０にお
いては、差動機１４のケース２６が一対のベアリング２
８，３０を介してハウジング１６により直接支持されて
いるため、構造が簡単で軸心方向および径方向の寸法を
小型化したり、モータ部品の配設スペースを拡大して大
きなモータトルクが得られるようにしたりすることがで
きる。すなわち、十分なモータトルクを確保しつつコン
パクトに構成することが可能で、電気自動車に好適に用
いられるのである。また、そのケース２６と一体のロー
タ１２のステータ１８に対する位置精度が高くなるた
め、モータ性能が安定して信頼性が向上する。

【００１９】また、差動機１４のケース２６は、Ｏリン
グ４４，４６やダストシール４８，５０、両シール型の
ベアリング２８，３０によって密閉されているため、潤
滑油の流出が阻止されて長期間に亘って良好な潤滑作用
が得られるとともに、差動機１４内の歯車の噛合いによ
る金属粉を含んだ潤滑油がハウジング１６内へ流入し、
ロータ１２とステータ１８との間のエアギャップなどに
金属粉が噛み込んでモータ性能を損なう恐れもない。こ
のようにケース２６からの潤滑油の流出が阻止される
と、潤滑油を受けるハウジングなどが不要となるため差
動機１４の最大径がケース２６、すなわちピニオンシャ
フト３６の長さ寸法となり、ロータ１２の内径を小さく
できるため、駆動装置１０を一層小型化したりモータト
ルクを増大させたりすることが可能となる。

【００２０】また、互いに嵌合されるロータヨーク２０
の内周形状および芯金２４の外周形状が略８角形とされ
ているため、高トルクの伝達が可能であるとともに、芯
金２４の肉厚を薄くして内部に差動機１４の配置スペー
スを十分に確保することが可能で、駆動装置１０をコン
パクトに構成しつつ内部に差動機１４を配設することが
できる。芯金２４は鉄製で過負荷時にはロータヨークと
しても機能するようになっているため、過負荷時の磁気
飽和を回避しつつ、ロータヨーク２０の径方向の幅寸法
を小さくして装置を小型化したり、逆に高トルク化を図
ったりすることができる。この点はステータ１８側につ
いても同様で、過負荷時には円筒部材１６ａがステータ
ヨークとして機能するようになっているため、過負荷時
の磁気飽和を回避しつつ、ステータ１８の径方向の幅寸
法を小さくして装置を小型化したり、逆に高トルク化を
図ったりすることができる。

【００２１】また、本実施例では一方のカバー１６ｃを
外せば、差動機１４およびロータ１２を図１の右方向へ
取り出すことができるとともに、ロータ１２および差動
機１４はボルトおよび廻止めピンによって一体化されて
いるため、差動機１４を単体で機能テストした後そのま
まケース２６にロータ１２を固定してハウジング１６内
に組み付けることができる。モータ機能についても、差
動機なしのケース２６などにロータ１２を取り付けて組
み付けることにより、差動機なしで機能テストを行うこ
とができる。差動機１４のケース２６、更にはロータ１
２は、ベアリング２８，３０を介してハウジング１６に
位置決めされるため、その個体差や寸法公差による組付
け誤差は僅かであり、差動機１４を組み込む前にモータ
の機能テストを行っても差し支えないのである。上記カ
バー１６ｃには回転位置センサ５２が配設されるが、機
械的にステータ１８と分離して構成されており、カバー
１６ｃはステータ１８と別個に着脱できる。

【００２２】また、本実施例のケース２６は、軸心方向
において２分割されているため、その加工が容易で旋盤
などを用いて簡単に行うことができ、製造コストを低減
できる利点がある。

【００２３】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明は他の態様で実施することも
できる。

【００２４】例えば、前記実施例における差動機１４は
１本のピニオンシャフト３６に２個の駆動側傘歯車３８
が設けられていたが、ピニオンシャフトや駆動側傘歯車
の数、配設形態は適宜変更され得る。

【００２５】また、前記実施例ではケース２６の外周面
にＯリング４４，４６が配設されていたが、ピニオンシ
ャフト３６とケース２６ａの取付穴との間をＯリングな
どのシール手段によって液密にシールするようにしても
良い。

【００２６】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である電気自動車用駆動装置
の縦断面図である。

【図２】図１の実施例の横断面図である。

【符号の説明】

１０：電気自動車用駆動装置（電動モータ） １２：ロータ １４：差動機 １６：ハウジング ２０：ロータヨーク ２２：永久磁石 ２４：芯金 ２６：ケース ２８，３０：ベアリング（シール手段） ３２，３４：アクスルシャフト（差動出力軸） ４４，４６：Ｏリング（シール手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 差動機がロータの内側に一体的に配設さ
   れ、該差動機のケースを該ロータと一体回転させること
   により、該ロータと同心の一対の差動出力軸を回転駆動
   する電動モータにおいて、 前記差動機のケースは、ベアリングを介してモータハウ
   ジングにより直接支持されていることを特徴とする電動
   モータ。
2. 【請求項２】 前記差動機のケース内の潤滑油が前記モ
   ータハウジング内に流入することを阻止するシール手段
   を有する請求項１に記載の電動モータ。
3. 【請求項３】 前記ロータは、 多角形の抜き穴が形成された多数の金属板を板厚方向に
   重ね合わせた筒状のロータヨークと、 該ロータヨークの外周面に固設された多数の永久磁石
   と、 外周形状が前記抜き穴と略同一の多角形を成し、前記多
   数の金属板が相対回転不能に嵌合されるとともに、内側
   に前記差動機のケースが配設されて一体的に固設される
   筒状の芯金とを有するものである請求項１または２に記
   載の電動モータ。