WO2011108529A1 - 電気自動車の駆動用モータ - Google Patents

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尾崎孝美
牧野祐介
岡田浩一
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Ntn株式会社
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    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Definitions

  • the present invention relates to an electric vehicle drive motor used as an in-wheel motor or the like built in a wheel of an automobile.
  • an angle sensor such as a resolver capable of high-resolution angle sensing is used for the angle measurement.
  • the drive motor When driving an electric vehicle, the drive motor is always used in a harsh environment with vibration. In such a harsh environment, if the fixed position of the stator of the motor may be displaced from the position of the angle sensor due to vibration, the application timing of the current to the coil wound around the stator of the motor Cannot be controlled accurately. As a result, the efficiency of the motor may be deteriorated. In particular, when the output of the drive motor of an electric vehicle is transmitted to the tire via a reduction gear having a high reduction ratio, the torque fluctuation of the motor due to the instability of the angle measurement by the angle sensor is expanded. The reliability of the motor controller is important because it is transmitted to the tire.
  • the output of a drive motor for an electric vehicle is generally as large as 10 kW or more, and the motor loss due to heat generation increases, so cooling of the drive motor is an issue.
  • the motor when a reduction gear having a high reduction ratio as described above is used, the motor can be made compact and the entire motor system can be reduced in size, but the amount of motor loss is not changed by the reduction in size. For this reason, when a reduction gear having a high reduction ratio is used, the heat generation (motor loss) increases with respect to a small motor volume, and cooling of the driving motor becomes a more important issue.
  • the motor stator includes a magnetic body having a plurality of teeth protruding on an inner peripheral surface and a circular outer peripheral surface, and a coil wound around the teeth.
  • a notch portion is provided at a circumferential position in the same phase as the teeth on the outer peripheral surface of the motor, and is opposed to the notch portion on the inner peripheral surface of the motor housing that is fitted to the outer periphery of the motor stator and holds the motor stator.
  • a meshing portion that meshes with the notch portion is provided at a circumferential position, and the meshing portion and the notch portion constitute a motor stator detent means.
  • the notch portion provided at the circumferential position in the same phase as the teeth on the outer peripheral surface of the magnetic material of the motor stator, and the circumferential position opposed to the notch portion on the inner peripheral surface of the motor housing.
  • the meshing portion constitutes a motor stator detent means.
  • the circumferential position in the same phase as the teeth on the outer peripheral portion of the magnetic material of the motor stator is a region where the magnetic flux density that draws the driving force of the motor is small, and even if notches are provided on the outer peripheral surface, The impact is small. Further, since the notch is provided on the outer peripheral surface of the motor stator, the outer diameter of the motor housing does not have to be increased. As a result, it is possible to prevent positional deviation of the motor stator due to vibration without increasing the outer diameter of the motor, and it is possible to prevent reduction in motor efficiency due to positional deviation.
  • the notch portion of the motor stator has a shape in which a part of the outer peripheral surface of the stator core is notched to a flat surface, and the meshing portion of the motor housing is a flat surface that fits the notch portion of the flat surface. It may be a surface. That is, the cylindrical surface forming the outer peripheral surface of the stator core has a shape in which a cross section is cut out by a flat surface that is a chord with respect to the arc of the cylindrical surface.
  • the notch portion of the motor stator is a recess portion that is recessed in a groove shape along the axial direction on the inner diameter side, and the engagement portion of the motor housing protrudes along the axial direction toward the inner diameter side. May be part. In this way, when the groove-shaped concave portion and the convex portion are engaged with each other, the certainty of the anti-rotation effect is enhanced.
  • the motor stator is provided with a plurality of cutout portions, and an inner peripheral surface of the motor housing is provided with a meshing portion that meshes with a part of the plurality of cutout portions.
  • Other notch portions that do not mesh with each other may be used as the coolant flow path.
  • the notch portions are provided distributed in the circumferential direction.
  • the changing portion of the magnetic resistance and the changing portion of the strength are arranged in a balanced manner in the circumferential direction.
  • the motor may be an in-wheel type motor built in a wheel.
  • the outer diameter of the motor does not increase even if the motor stator is provided with a detent means. Therefore, even if it is used as an in-wheel type motor, it is within the prescribed radius of the inner circumference of the wheel. easy.
  • the output of the motor may be transmitted to the wheel via a speed reducer.
  • the driving motor is provided with a stator detent means to prevent the torque fluctuation caused by the displacement of the motor stator, so that the torque fluctuation is enlarged and transmitted to the wheel via the reduction gear. Can be prevented.
  • the speed reducer may be a cycloid speed reducer. Since the cycloid reducer has a high reduction ratio, the drive motor can be made compact, but the amount of loss does not change even if the motor is miniaturized. For this reason, although heat generation (loss) increases with respect to a small motor volume, in this case, the motor can be effectively cooled by using a notch part of the motor stator as a coolant flow path.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of the reduction gear unit in FIG. It is sectional drawing which expands and shows the principal part of FIG. FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of the drive motor in FIG. 1. It is sectional drawing which shows 2nd Embodiment of a drive motor. It is sectional drawing which shows 3rd Embodiment of a drive motor. It is sectional drawing which shows 4th Embodiment of a drive motor.
  • FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of a wheel bearing device equipped with a drive motor for an electric vehicle according to this embodiment.
  • a reduction gear C is interposed between a wheel bearing A of a vehicle and a driving motor B of this embodiment, and a hub of driving wheels supported by the wheel bearing A and a driving motor B are supported.
  • In-wheel type motor-equipped wheel bearing device in which the output shaft 24 is connected on the same axis.
  • the speed reducer C is a cycloid speed reducer, in which eccentric portions 32a and 32b are formed on an input shaft 32 that is coaxially connected to the output shaft 24 of the drive motor B, and bearings 35 are provided to the eccentric portions 32a and 32b, respectively.
  • the curved plates 34a and 34b are mounted, and the eccentric motion of the curved plates 34a and 34b is transmitted to the wheel bearing A as a rotational motion.
  • the outboard side the side closer to the outer side in the vehicle width direction of the vehicle when attached to the vehicle
  • the inboard side the side closer to the center of the vehicle.
  • the wheel bearing A includes an outer member 1 in which a double row rolling surface 3 is formed on the inner periphery, an inner member 2 in which a rolling surface 4 facing each of the rolling surfaces 3 is formed on the outer periphery, and these It is comprised by the double row rolling element 5 interposed between the rolling surfaces 3 and 4 of the outer member 1 and the inner member 2.
  • the inner member 2 also serves as a hub for attaching the drive wheels.
  • the wheel bearing A is a double-row angular ball bearing, and the rolling elements 5 are balls, and are held by a cage 6 for each row.
  • the rolling surfaces 3 and 4 have a circular arc shape in cross section, and the rolling surfaces 3 and 4 are formed so that the contact angles are aligned with the back surface.
  • the end of the bearing space between the outer member 1 and the inner member 2 is sealed with a seal member 7.
  • the outer member 1 is a stationary raceway, and has a flange 1a attached to the housing 33b on the outboard side of the speed reducer C, and the whole is an integral part.
  • the flange 1a is provided with bolt insertion holes 14 at a plurality of locations in the circumferential direction.
  • the housing 33b is provided with a bolt screwing hole 44 whose inner periphery is threaded at a position corresponding to the bolt insertion hole 14.
  • the outer member 1 is attached to the housing 33b by screwing the attachment bolt 15 inserted into the bolt insertion hole 14 into the bolt screw hole 44.
  • the inner member 2 is a rotating raceway, and the outboard side member 9 having a hub flange 9a for attaching a wheel and the outboard side member 9 are fitted to the inner periphery of the outboard side member 9 and added.
  • the inboard side material 10 is integrated with the outboard side material 9 by fastening.
  • column is formed in these outboard side materials 9 and inboard side materials 10.
  • FIG. A through hole 11 is provided at the center of the inboard side member 10.
  • the hub flange 9a is provided with press-fitting holes 17 for hub bolts 16 at a plurality of locations in the circumferential direction.
  • a cylindrical pilot portion 13 for guiding a wheel and a braking component protrudes toward the outboard side.
  • a cap 18 that closes the outboard side end of the through hole 11 is attached to the inner periphery of the pilot portion 13.
  • the speed reducer C is a cycloid speed reducer as described above, and two curved plates 34a and 34b formed with wavy trochoidal curves having a gentle outer shape as shown in FIG. It is attached to each of the 32 eccentric parts 32a and 32b.
  • the curved plates 34a and 34b may be cycloid curves.
  • the “cycloid speed reducer” referred to in this specification includes a speed reducer having a cycloid curve and a trochoid curve speed reducer.
  • a plurality of outer pins 36 for guiding the eccentric movement of each of the curved plates 34a, 34b on the outer peripheral side are provided across the housing 33b, and a plurality of inner pins 38 attached to the inboard side member 10 of the inner member 2 are provided.
  • the curved plates 34a and 34b are engaged with a plurality of circular through holes 39 provided in the inserted state.
  • the input shaft 32 is spline-coupled with the output shaft 24 of the drive motor B and rotates integrally.
  • the input shaft 32 is supported at both ends by two bearings 40 on the housing 33a on the inboard side and the inner diameter surface of the inboard side member 10 of the inner member 2.
  • the curved plates 34a and 34b attached to the input shaft 32 that rotates integrally with the output shaft 24 perform an eccentric motion.
  • the eccentric motions of the curved plates 34 a and 34 b are transmitted to the inner member 2 as rotational motion by the engagement of the inner pins 38 and the through holes 39.
  • the rotation of the inner member 2 is decelerated with respect to the rotation of the output shaft 24. For example, a reduction ratio of 1/10 or more can be obtained with a single-stage cycloid reducer.
  • the two curved plates 34a and 34b are mounted on the eccentric portions 32a and 32b of the input shaft 32 so as to cancel the eccentric motion with respect to each other, and are respectively attached to both sides of the eccentric portions 32a and 32b.
  • a counterweight 41 that is eccentric in the direction opposite to the eccentric direction of each of the eccentric portions 32a and 32b is mounted so as to cancel the vibration caused by the eccentric movement of each of the curved plates 34a and 34b.
  • bearings 42, 43 are mounted on the outer pins 36 and the inner pins 38, and outer rings 42a, 43a of these bearings 42, 43 are respectively connected to the curved plates 34a, 34b.
  • the outer periphery and the inner periphery of each through-hole 39 are in rolling contact with each other. Therefore, the contact resistance between the outer pin 36 and the outer periphery of each curved plate 34a, 34b and the contact resistance between the inner pin 38 and the inner periphery of each through hole 39 are reduced, and the eccentric motion of each curved plate 34a, 34b is smooth. Can be transmitted to the inner member 2 as a rotational motion.
  • the drive motor B is a radial gap type in which a radial gap is provided between a motor stator 23 fixed to a cylindrical motor housing 22 and a motor rotor 25 attached to the output shaft 24.
  • the output shaft 24 is cantilevered by two bearings 26 on the cylindrical portion of the housing 33a on the inboard side of the speed reducer C.
  • a coolant flow path 45 is provided in the peripheral wall portion of the motor housing 22.
  • the motor stator 23 is cooled by flowing lubricating oil or a water-soluble coolant through the coolant channel 45.
  • the motor stator 23 is composed of a stator core portion 27 and a coil 28 made of a soft magnetic material.
  • the stator core portion 27 has a ring shape with an outer peripheral surface having a circular cross section, and a plurality of teeth 27a protruding inward on the inner peripheral surface are formed side by side in the circumferential direction.
  • the coil 28 is wound around the teeth 27 a of the stator core portion 27.
  • the stator core portion 27 is held by the motor housing 22 with the outer peripheral surface thereof fitted into the inner peripheral surface of the motor housing 22.
  • cutout portions 27 b are provided at a plurality of circumferential positions (here, three positions) in the same phase as the teeth 27 a on the outer circumferential surface of the stator core portion 27.
  • a meshing portion 22a that meshes with the notch portion 27b is provided at a circumferential position facing the notch portion 27b on the inner peripheral surface of the motor housing 22 that holds the stator core portion 27.
  • the notch portion 27 b of the stator core portion 27 and the meshing portion 22 a of the motor housing 22 meshing with the notch portion 27 b constitute rotation preventing means 31 that prevents the motor stator 23 from being rotationally displaced with respect to the motor housing 22.
  • the notch portion 27b of the stator core portion 27 is formed by cutting a part of the outer peripheral surface of the stator core portion 27 into a flat surface, and the meshing portion 22a of the motor housing 22 is formed as a flat surface that follows the flat surface. ing.
  • the circumferential position in the outer peripheral portion of the stator core portion 27 that is in phase with the teeth 27a is a region where the magnetic flux density for extracting the driving force of the motor B is small, and even if the cutout portion 27b is provided on the outer peripheral surface, the motor The impact on driving is small.
  • the motor rotor 25 includes a ring-shaped rotor core portion 29 provided on the output shaft 24 concentrically with the motor stator 23, and a plurality of permanent magnets 30 incorporated in the rotor core portion 29.
  • the permanent magnets 30 are provided equally in the circumferential direction inside the rotor core portion 29.
  • the drive motor B is provided with an angle sensor 19 that detects the rotational phase of the motor rotor 25.
  • the angle sensor 19 includes a detected portion 20 provided on the outer peripheral surface of the output shaft 24 and a detecting portion 21 provided in the motor housing 22 and disposed close to the detected portion 20 in the radial direction, for example.
  • a resolver is used as the angle sensor 19.
  • the current application timing to the coil 28 of the motor stator 23 is based on the rotational phase of the motor rotor 25 detected by the angle sensor 19, and the motor controller (not shown). Controlled by.
  • the cutout portion 27b is provided at the circumferential position in the same phase as the teeth 27a on the outer peripheral surface of the stator core portion 27 made of a magnetic material that is a component of the motor stator 23.
  • a meshing portion 22a that meshes with the notch 27b is provided at a circumferential position facing the notch 27b on the inner peripheral surface of the motor housing 22 that holds the motor stator 23, and the meshing portion 22b and the notch 27b. And constitutes a detent means 31 for the motor stator 23.
  • the notch 27b is provided on the outer peripheral surface of the motor stator 23, the outer diameter of the motor housing 22 does not have to be increased.
  • the motor stator 23 can be prevented from rotating without increasing the outer diameter of the motor, and even when used as an in-wheel type motor that is used in a harsh environment as shown in FIG. It is possible to prevent the fixing position of the motor stator 23 from shifting with respect to the angle sensor 19. As a result, it can be avoided that the detection of the angle sensor 19 becomes unstable due to the position shift and the current application timing to the coil 28 shifts and the output torque fluctuates, and the efficiency can be maintained at the maximum.
  • the torque fluctuation in the drive motor B is expanded. Although it is transmitted to the drive wheels, fluctuations in the output torque at the drive motor B can be avoided as described above, so that torque fluctuations can be prevented from occurring in the drive wheels. Further, in this driving motor B, since the outer diameter of the motor does not increase even if the rotation preventing means 31 for the motor stator 23 is provided, even if it is used as an in-wheel type motor as shown in FIG. Easy to fit.
  • FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention.
  • the notch 27b on the outer peripheral surface of the stator core portion 27 of the motor stator 23 is formed as a recess recessed toward the inner diameter side.
  • the meshing portion 22a of the housing 22 is a convex portion protruding toward the inner diameter side.
  • the notch portions 27b are provided at all the circumferential positions in the same phase as the teeth 27a on the outer peripheral surface of the stator core portion 27.
  • Other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment shown in FIGS.
  • FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention.
  • this electric vehicle drive motor B is provided on the inner peripheral surface of the motor housing 22 with some of the cutout portions 27 b of the plurality of cutout portions 27 b of the stator core portion 27.
  • the notch part 22a which meshes with the meshing part 22a is provided as a coolant flow path 46.
  • FIG. 1 shows an example in which a coolant channel 47 on the upstream side of the coolant channel 46 is formed on the output shaft 24.
  • the upstream coolant flow path 47 includes a path 47a extending from the center of the inboard side end of the output shaft 24 to the middle on the outboard side, and a path 47b extending bent from the tip of the path 47a to the outer diameter side.
  • the path 47b is a path 47c that is bent obliquely and opened toward the outer diameter side of the inward side end wall 22b of the motor housing 22.
  • Cooling liquid is supplied to the upstream cooling liquid flow path 47 from, for example, an external cooling liquid supply source (not shown) common to another cooling liquid flow path 45 provided on the peripheral wall of the motor housing 22.
  • the supplied coolant is sprayed from the path 47c to the inboard side end wall 22b of the motor housing 22 by the centrifugal force generated by the rotation of the motor rotor 25, and the stator core portion along the end wall 22b. 27 flows to the coolant flow path 46.
  • the drive motor B can be made compact and the entire motor system can be reduced in size, but heat is generated with respect to a small motor volume ( Motor loss) increases. Therefore, as in this embodiment, the drive motor B2 can be effectively cooled by securing another coolant flow path 46.
  • Other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment shown in FIGS.
  • FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention.
  • a part of a plurality of cutout portions 27 b formed as flat surfaces of the stator core portion 27 is formed on the inner peripheral surface of the motor housing 22.
  • a meshing part 22 a that meshes with the notch part 27 b is provided, and the other notch part 27 b that does not mesh with the meshing part 22 a is used as the coolant flow path 46.
  • Other configurations and operational effects are the same as those of the third embodiment shown in FIG.

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Abstract

　外径寸法を大きくすることなく、振動によるモータステータの位置ずれを防止でき、位置ずれによるモータ効率低下の防止が可能な電気自動車の駆動用モータを提供する。モータステータ(23)は、内周面に複数のティース(27a)が突出しかつ外周面が断面円形の磁性体(27)と、ティース(27a)に巻回されたコイル(28)とでなる。磁性体(27)の外周面におけるティース(27a)と同位相の周方向位置に切欠き部(27b)を設ける。モータステータ(23)が保持されるモータハウジング(22)の内周面の切欠き部(27b)に対向する周方向位置に、切欠き部(27b)に噛み合う噛み合い部(22a)を設ける。この噛み合い部(22a)と切欠き部(27b)とでモータステータ(23)の回り止め手段(31)を構成する。

Description

電気自動車の駆動用モータ 関連出願
　本出願は、２０１０年３月４日出願の特願２０１０－０４７７９２の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
　この発明は、自動車のホイールに内蔵されるインホイール型モータなどとして使用される電気自動車の駆動用モータに関する。
　電気自動車においては、これに使用される車両駆動用モータやこのモータを制御するコントローラが故障すると致命的な事態を招く。この電気自動車の駆動用モータでは、その効率を最大にするように、モータのステータに巻かれたコイルへの電流の印加タイミングが、ロータとステータの間の角度によってコントロールされる。そのため、その角度計測のために、高分解能の角度センシングが可能なレゾルバ等の角度センサが使用されている。
特開２００９－２６２６１６号公報 特開２００８－１６８７９０号公報
　電気自動車の走行時に、その駆動用モータは常に加振された過酷な環境下で使用されることになる。このような過酷な環境下で、万一にも、モータのステータの固定位置が振動により角度センサの位置からずれてしまうことがあると、モータのステータに巻かれたコイルへの電流の印加タイミングを正確にコントロールできなくなる。その結果、モータの効率を悪化させてしまう恐れもある。特に、電気自動車の駆動用モータの出力を、高い減速比を有する減速機を介してタイヤに伝達する場合、角度センサによる前記角度計測の不安定化を原因としたモータのトルク変動が拡大されてタイヤに伝達されるため、モータのコントローラの信頼性が重要となる。
　一方、電気自動車の駆動用モータの出力は、一般的に１０ｋＷ以上と大きく、発熱によるモータ損失も大きくなるので、駆動用モータの冷却が課題となっている。特に、上記したように高い減速比を有する減速機を用いた場合には、モータのコンパクト化が可能となり、モータシステム全体を小型化できるが、モータ損失の量は小型化によっても変わらない。このため、高い減速比を有する減速機を用いた場合、小さいモータ体積に対して上記発熱（モータ損失）が大きくなり、駆動用モータの冷却がより重要な課題となる。
　この発明の目的は、外径寸法を大きくすることなく、振動によるモータステータの位置ずれを防止でき、位置ずれによるモータ効率低下の防止が可能な電気自動車の駆動用モータを提供することである。
　この発明の他の目的は、外径寸法を大きくすることなく冷却可能な電気自動車の駆動用モータを提供することである。
　この発明の電気自動車の駆動用モータは、モータステータが、内周面に複数のティースが突出しかつ外周面が断面円形の磁性体と、前記ティースに巻回されたコイルとでなり、前記磁性体の外周面における前記ティースと同位相の周方向位置に切欠き部を設けると共に、前記モータステータの外周に嵌合してこのモータステータを保持するモータハウジングの内周面における前記切欠き部に対向する周方向位置に、前記切欠き部に噛み合う噛み合い部を設け、この噛み合い部と前記切欠き部とでモータステータの回り止め手段を構成したものである。
　この構成によると、モータステータの磁性体の外周面におけるティースと同位相の周方向位置に設けた切欠き部と、モータハウジングの内周面の前記切欠き部に対向する周方向位置に設けた噛み合い部とでモータステータの回り止め手段を構成している。このため、モータステータとモータロータの間の角度を検出する角度センサに対してモータステータの固定位置が振動によってずれることが阻止される。これにより、位置ずれに起因して角度センサの検出が不安定化しコイルへの電流の印加タイミングがずれ出力トルクが変動してしまうのを回避でき、モータ効率を最大に維持できる。なお、モータステータの磁性体の外周部におけるティースと同位相の周方向位置はモータの駆動力を引き出す磁束密度が小さい領域であり、その外周面に切欠き部を設けても、モータ駆動への影響は小さい。また、モータステータの外周面に切欠き部を設けることから、モータハウジングの外径は大きくならずに済む。その結果、モータの外径寸法を大きくすることなく、振動によるモータステータの位置ずれを防止でき、位置ずれによるモータ効率低下の防止が可能となる。
　この発明において、前記モータステータの切欠き部が、前記ステータコアの外周面の一部を平坦面に切り欠いた形状であり、前記モータハウジングの噛み合い部が、前記平坦面の切欠き部に合わさる平坦面であっても良い。すなわち、ステータコアの外周面を成す円筒面を、断面が前記円筒面の円弧に対する弦となる平坦面で切り欠いた形状とする。モータステータの切欠き部をこのような平坦面とした場合は、切欠き部の形成によるモータステータの強度低下が回避できる。また、この発明において、前記モータステータの切欠き部が、内径側に軸方向に沿って溝状に凹陥する凹部であり、前記モータハウジングの噛み合い部が内径側に軸方向に沿って突出する凸部であっても良い。このように溝状の凹部と凸部とを噛み合わせる形状した場合、回り止め効果の確実性が高められる。
　この発明において、前記モータステータの切欠き部を複数設けると共に、前記モータハウジングの内周面には前記複数の切欠き部のうちの一部の切欠き部に噛み合う噛み合い部を設け、噛み合い部と噛み合わない他の切欠き部を冷却液流路としても良い。このように、モータステータの一部の切欠き部を冷却液流路として用いた場合、モータの外径寸法を大きくすることなく、モータステータの冷却が可能になる。また、回り止め手段となる切欠き部と冷却液流路となる切欠き部とにつき、加工の共通性が図れ、生産性が向上する。さらに、これら回り止め手段となる切欠き部と冷却液流路となる切欠き部が設けられることにより、円周方向に分散して切欠き部が設けられることになり、切欠き部の形成による磁気抵抗の変化部分や強度の変化部分が円周方向にバランス良く配置されることになる。
　この発明において、前記モータがホイールに内蔵されるインホイール型モータであっても良い。この駆動用モータでは、モータステータの回り止め手段を設けたことによっても、モータ外径寸法が大きくならないので、インホイール型モータとして使用しても、ホイールの内周の規定された半径内に納まり易い。
　この発明において、前記モータの出力が減速機を介してホイールに伝達されるものとしても良い。このようにモータの出力が減速機を介してホイールに伝達される場合、角度センサに対してモータステータの固定位置がずれると、それに起因するモータのトルク変動が拡大されてホイールに伝達される。この場合でも、駆動用モータにはステータの回り止め手段が設けられておりモータステータの位置ずれに起因するトルク変動が阻止されるので、トルク変動が減速機を介してホイールに拡大して伝達されるのを防止できる。
　この発明において、前記減速機がサイクロイド減速機であっても良い。サイクロイド減速機は高い減速比を有するので駆動用モータのコンパクト化が可能であるが、モータが小型化されてもその損失の量は変わらない。このため、小さいモータ体積に対して発熱（損失）が大きくなるが、この場合に、モータステータの一部の切欠き部を冷却液流路として用いることにより、モータを有効に冷却できる。
　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
この発明の第１実施形態にかかる電気自動車の駆動用モータを搭載した車輪用軸受装置の縦断面図である。 図１における減速機部のII－II矢視断面図である。 図２の要部を拡大して示す断面図である。 図１における駆動用モータのIV－IV矢視断面図である。 駆動用モータの第２実施形態を示す断面図である。 駆動用モータの第３実施形態を示す断面図である。 駆動用モータの第４実施形態を示す断面図である。
　図１ないし図４はこの発明の第１実施形態を示す。図１は、この実施形態の電気自動車の駆動用モータを搭載した車輪用軸受装置の縦断面図を示す。この車輪用軸受装置は、車両の車輪用軸受Ａとこの実施形態の駆動用モータＢとの間に減速機Ｃを介在させ、車輪用軸受Ａで支持される駆動輪のハブと駆動用モータＢの出力軸２４とを同軸心上で連結したインホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置である。減速機Ｃは、サイクロイド減速機であって、駆動用モータＢの出力軸２４に同軸に連結される入力軸３２に偏心部３２ａ，３２ｂを形成し、偏心部３２ａ，３２ｂにそれぞれ軸受３５を介して曲線板３４ａ，３４ｂを装着し、曲線板３４ａ，３４ｂの偏心運動を車輪用軸受Ａへ回転運動として伝達する構成である。なお、この明細書において、車両に取り付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、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
　車輪用軸受Ａは、内周に複列の転走面３を形成した外方部材１と、これら各転走面３に対向する転走面４を外周に形成した内方部材２と、これら外方部材１および内方部材２の転走面３，４間に介在した複列の転動体５とで構成される。内方部材２は、駆動輪を取り付けるハブを兼用する。この車輪用軸受Ａは、複列のアンギュラ玉軸受とされていて、転動体５はボールからなり、各列毎に保持器６で保持されている。上記転走面３，４は断面円弧状であり、各転走面３，４は接触角が背面合わせとなるように形成されている。外方部材１と内方部材２との間の軸受空間のアウトボード側端は、シール部材７でシールされている。
　外方部材１は静止側軌道輪となるものであって、減速機Ｃのアウトボード側のハウジング３３ｂに取り付けるフランジ１ａを有し、全体が一体の部品とされている。フランジ１ａには、周方向の複数箇所にボルト挿通孔１４が設けられている。また、ハウジング３３ｂには，ボルト挿通孔１４に対応する位置に、内周にねじが切られたボルト螺着孔４４が設けられている。ボルト挿通孔１４に挿通した取付ボルト１５をボルト螺着孔４４に螺着させることにより、外方部材１がハウジング３３ｂに取り付けられる。
　内方部材２は回転側軌道輪となるものであって、車輪取付用のハブフランジ９ａを有するアウトボード側材９と、このアウトボード側材９の内周にアウトボード側が嵌合して加締めによってアウトボード側材９に一体化されたインボード側材１０とでなる。これらアウトボード側材９およびインボード側材１０に、前記各列の転走面４が形成されている。インボード側材１０の中心には貫通孔１１が設けられている。ハブフランジ９ａには、周方向複数箇所にハブボルト１６の圧入孔１７が設けられている。アウトボード側材９のハブフランジ９ａの根元部付近には、ホイールおよび制動部品（図示せず）を案内する円筒状のパイロット部１３がアウトボード側に突出している。このパイロット部１３の内周には、前記貫通孔１１のアウトボード側端を塞ぐキャップ１８が取り付けられている。
　減速機Ｃは、上記したようにサイクロイド減速機であり、図２のように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３４ａ，３４ｂが、それぞれ軸受３５を介して入力軸３２の各偏心部３２ａ，３２ｂに装着してある。曲線板３４ａ，３４ｂはサイクロイド曲線であっても良い。この明細書で言う「サイクロイド減速機」は、前記曲線板３４ａ，３４ｂの外形がサイクロイド曲線の減速機、およびトロコイド曲線の減速機を含む。これら各曲線板３４ａ，３４ｂの偏心運動を外周側で案内する複数の外ピン３６を、それぞれハウジング３３ｂに差し渡して設け、内方部材２のインボード側材１０に取り付けた複数の内ピン３８を、各曲線板３４ａ，３４ｂの内部に設けられた複数の円形の貫通孔３９に挿入状態に係合させてある。入力軸３２は、駆動用モータＢの出力軸２４とスプライン結合されて一体に回転する。なお、入力軸３２はインボード側のハウジング３３ａと内方部材２のインボード側材１０の内径面とに２つの軸受４０で両持ち支持されている。
　駆動用モータＢの出力軸２４が回転すると、これと一体回転する入力軸３２に取り付けられた各曲線板３４ａ，３４ｂが偏心運動を行う。この各曲線板３４ａ，３４ｂの偏心運動が、内ピン３８と貫通孔３９との係合によって、内方部材２に回転運動として伝達される。出力軸２４の回転に対して内方部材２の回転は減速されたものとなる。例えば、１段のサイクロイド減速機で１／１０以上の減速比を得ることができる。
　前記２枚の曲線板３４ａ，３４ｂは、互いに偏心運動が打ち消されるように１８０°位相をずらして入力軸３２の各偏心部３２ａ，３２ｂに装着され、各偏心部３２ａ，３２ｂの両側には、各曲線板３４ａ，３４ｂの偏心運動による振動を打ち消すように、各偏心部３２ａ，３２ｂの偏心方向と逆方向へ偏心させたカウンターウエイト４１が装着されている。
　図３に拡大して示すように、前記各外ピン３６と内ピン３８には軸受４２，４３が装着され、これらの軸受４２，４３の外輪４２ａ，４３ａが、それぞれ各曲線板３４ａ，３４ｂの外周と各貫通孔３９の内周とに転接するようになっている。したがって、外ピン３６と各曲線板３４ａ，３４ｂの外周との接触抵抗、および内ピン３８と各貫通孔３９の内周との接触抵抗を低減し、各曲線板３４ａ，３４ｂの偏心運動をスムーズに内方部材２に回転運動として伝達することができる。
　駆動用モータＢは、円筒状のモータハウジング２２に固定したモータステータ２３と、出力軸２４に取り付けたモータロータ２５との間にラジアルギャップを設けたラジアルギャップ型のものである。出力軸２４は、減速機Ｃのインボード側のハウジング３３ａの筒部に２つの軸受２６で片持ち支持されている。また、モータハウジング２２の周壁部には冷却液流路４５が設けられている。この冷却液流路４５に潤滑油もしくは水溶性の冷却剤を流すことにより、モータステータ２３の冷却が行われる。
　図１のIV－IV矢視断面図を示す図４のように、モータステータ２３は、軟質磁性体からなるステータコア部２７とコイル２８とでなる。ステータコア部２７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２７ａが円周方向に並んで形成されている。コイル２８は、ステータコア部２７の前記各ティース２７ａに巻回されている。ステータコア部２７は、その外周面がモータハウジング２２の内周面に嵌合して、モータハウジング２２に保持されている。
　図４に示すように、ステータコア部２７の外周面における前記ティース２７ａと同位相となる周方向の複数位置（ここでは３位置）には切欠き部２７ｂが設けられている。また、ステータコア部２７が保持されるモータハウジング２２の内周面の前記切欠き部２７ｂに対向する周方向位置には切欠き部２７ｂに噛み合う噛み合い部２２ａが設けられている。ステータコア部２７の切欠き部２７ｂとこれに噛み合うモータハウジング２２の噛み合い部２２ａとで、モータハウジング２２に対してモータステータ２３が回転変位するのを阻止する回り止め手段３１が構成される。ここでは、ステータコア部２７の切欠き部２７ｂは、ステータコア部２７の外周面の一部を平坦面に切り欠いて形成され、モータハウジング２２の噛み合い部２２ａは前記平坦面に倣う平坦面として形成されている。なお、ステータコア部２７の外周部における前記ティース２７ａと同位相となる周方向位置はモータＢの駆動力を引き出す磁束密度が小さい領域であり、その外周面に切欠き部２７ｂを設けても、モータ駆動への影響は小さい。
　モータロータ２５は、モータステータ２３と同心に出力軸２４に設けられるリング状のロータコア部２９と、このロータコア部２９に内蔵される複数の永久磁石３０とでなる。永久磁石３０は、ロータコア部２９の内部に円周方向に等配して設けられる。
　また、図１に示すように、駆動用モータＢには、モータロータ２５の回転位相を検出する角度センサ１９が設けられる。角度センサ１９は、出力軸２４の外周面に設けられる被検出部２０と、モータハウジング２２に設けられ前記被検出部２０に例えば径方向に対向して近接配置される検出部２１とでなる。この角度センサ１９として、例えばレゾルバが用いられる。この駆動用モータＢでは、その効率を最大にするため、角度センサ１９の検出するモータロータ２５の回転位相に基づき、モータステータ２３のコイル２８への電流の印加タイミングが、モータコントローラ（図示せず）によってコントロールされる。
　このように、この電気自動車の駆動用モータＢでは、モータステータ２３の構成部品である磁性体からなるステータコア部２７の外周面におけるティース２７ａと同位相の周方向位置に切欠き部２７ｂを設けると共に、モータステータ２３が保持されるモータハウジング２２の内周面の前記切欠き部２７ｂに対向する周方向位置に切欠き部２７ｂに噛み合う噛み合い部２２ａを設け、この噛み合い部２２ｂと前記切欠き部２７ｂとでモータステータ２３の回り止め手段３１を構成している。この場合、モータステータ２３の外周面に切欠き部２７ｂを設けることから、モータハウジング２２の外径は大きくならずに済む。このため、モータ外径寸法を大きくすることなく、モータステータ２３の回り止めが可能となり、図１のように過酷な環境下での使用となるインホイール型モータとして使用される場合でも、振動により角度センサ１９に対してモータステータ２３の固定位置がずれるのを阻止できる。これにより、位置ずれに起因して角度センサ１９の検出が不安定化しコイル２８への電流の印加タイミングがずれて出力トルクが変動してしまうのを回避でき、効率を最大に維持できる。
　特に、図１の車輪用軸受装置のように、駆動用モータＢの出力を高い減速比を有する減速機Ｃを介して駆動輪に伝達する場合、駆動用モータＢでのトルク変動は拡大されて駆動輪に伝達されるが、上記したように駆動用モータＢでの出力トルクの変動を回避できることから、駆動輪にトルク変動が生じるのを防止できる。また、この駆動用モータＢでは、モータステータ２３の回り止め手段３１を設けたことによっても、モータ外径寸法が大きくならないので、図１のようなインホイール型モータとして使用してもホイール内に納まり易い。
　図５は、この発明の第２実施形態を示す。この電気自動車の駆動用モータＢは、図１～図４に示した第１実施形態において、モータステータ２３におけるステータコア部２７の外周面の切欠き部２７ｂを、内径側に凹陥する凹部とし、モータハウジング２２の噛み合い部２２ａを内径側に突出する凸部としている。また、この実施形態では、ステータコア部２７の外周面における各ティース２７ａと同位相となるすべての周方向位置に切欠き部２７ｂを設けている。その他の構成および作用効果は図１～図４に示す第１実施形態の場合と同様である。
　図６は、この発明の第３実施形態を示す。この電気自動車の駆動用モータＢは、図５に示した第２実施形態において、モータハウジング２２の内周面には、ステータコア部２７の複数の切欠き部２７ｂのうち一部の切欠き部２７ｂに噛み合う噛み合い部２２ａを設け、噛み合い部２２ａと噛み合わない他の切欠き部を冷却液流路４６としている。
　図１には、前記冷却液流路４６の上流側となる冷却液流路４７を出力軸２４に形成した例を示している。この場合の上流側冷却液流路４７は、出力軸２４のインボード側端の中心からアウトボード側の途中まで延びる経路４７ａと、この経路４７ａの先端から外径側に折れ曲がって延びる経路４７ｂと、この経路４７ｂからモータハウジング２２のインード側端壁２２ｂの外径側に向けて斜めに折れ曲がって開口する経路４７ｃとでなる。上流側冷却液流路４７へは、例えばモータハウジング２２の周壁に設けられた別の冷却液流路４５と共通の外部の冷却液供給源（図示せず）から冷却液が供給される。供給された冷却液は、モータロータ２５の回転による遠心力により、同図に矢印で示すように経路４７ｃからモータハウジング２２のインボード側端壁２２ｂに噴射され、その端壁２２ｂに沿ってステータコア部２７の前記冷却液流路４６へと流れる。
　このように、この実施形態では、ステータコア部２７の外周面に設けた複数の切欠き部２７ｂのうちの一部を冷却液流路４６として用いているので、外径寸法を大きくすることなく、さらなるモータステータ２３の冷却が可能になる。とくに、図１のように高い減速比を有する減速機Ｃを用いた場合には、駆動用モータＢのコンパクト化が可能となり、モータシステム全体を小型化できるが、小さいモータ体積に対して発熱（モータ損失）が大きくなる。そこで、この実施形態のように、別の冷却液流路４６を確保することで、駆動用モータＢ２を効果的に冷却できる。その他の構成および作用効果は図１～図４に示す第１実施形態の場合と同様である。
　図７は、この発明の第４実施形態を示す。この電気自動車の駆動用モータＢは、図４に示した第１実施形態において、モータハウジング２２の内周面には、ステータコア部２７の平坦面とした複数の切欠き部２７ｂのうち一部の切欠き部２７ｂに噛み合う噛み合い部２２ａを設け、噛み合い部２２ａと噛み合わない他の切欠き部２７ｂを冷却液流路４６としている。その他の構成および作用効果は図６に示す第３実施形態の場合と同様である。
　以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。
２２…モータハウジング
２２ａ…噛み合い部
２３…モータステータ
２５…モータロータ
２７…ステータコア部（磁性体）
２７ａ…ティース
２７ｂ…切欠き部
２８…コイル
３０…永久磁石
３１…回り止め手段
４６…冷却液流路
Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…駆動用モータ
Ｃ…減速機

Claims (7)

  1. 　モータステータが、内周面に複数のティースが突出しかつ外周面が断面円形の磁性体と、前記ティースに巻回されたコイルとでなり、前記磁性体の外周面における前記ティースと同位相の周方向位置に切欠き部を設けると共に、前記モータステータの外周に嵌合してこのモータステータを保持するモータハウジングの内周面における前記切欠き部に対向する周方向位置に、前記切欠き部に噛み合う噛み合い部を設け、この噛み合い部と前記切欠き部とでモータステータの回り止め手段を構成した電気自動車の駆動用モータ。
  2. 　請求項１において、前記モータステータの切欠き部が、前記ステータコアの外周面の一部を平坦面に切り欠いた形状であり、前記モータハウジングの噛み合い部が、前記平坦面の切欠き部に合わさる平坦面である電気自動車の駆動用モータ。
  3. 　請求項１において、前記モータステータの切欠き部が、内径側に軸方向に沿って溝状に凹陥する凹部であり、前記モータハウジングの噛み合い部が内径側に軸方向に沿って突出する凸部である電気自動車の駆動用モータ。
  4. 　請求項１において、前記モータステータの切欠き部を複数設けると共に、前記モータハウジングの内周面には前記複数の切欠き部のうちの一部の切欠き部に噛み合う噛み合い部を設け、噛み合い部と噛み合わない他の切欠き部を冷却液流路とした電気自動車の駆動用モータ。
  5. 　請求項１において、前記モータがホイールに内蔵されるインホイール型モータである電気自動車の駆動用モータ。
  6. 　請求項１において、前記モータの出力が減速機を介してホイールに伝達される電気自動車の駆動用モータ。
  7. 　請求項６において、前記減速機がサイクロイド減速機である電気自動車の駆動用モータ。
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