CN105684272A - 轮毂电动机和轮毂电动机驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于提供一种轮毂电动机，其可不增加径向尺寸且以低成本缩小轴向尺寸。作为轮毂电动机的电动电动机(1)包括：电动机外壳(8)；电动机定子(9)；旋转轴(6)；电动机转子(10)；旋转传感器(30)。旋转轴(6)包括：通过多个轴承(11、12)而被自由旋转地支承的轴部(6a)；从该轴部(6a)的外周向外径侧扩大的凸缘部(6b)；从该凸缘部(6b)的外径端与轴部(6a)平行地延伸的筒状部(6c)，在筒状部(6c)的外周嵌合电动机转子(10)。旋转传感器(30)的轴向位置位于多个轴承(11、12)之间，并且设置于旋转轴(6)的筒状部(6c)的内径侧。

Description

轮毂电动机和轮毂电动机驱动装置

相关申请

本发明要求申请日为2013年10月29日、申请号为JP特愿2013—224312的申请的优先权，通过参照其整体，将其作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。

技术领域

本发明涉及用于电动汽车、混合动力电动汽车等的驱动轮的轮毂电动机、与组装有该轮毂电动机的轮毂电动机驱动装置。

背景技术

由于轮毂电动机与动力传递机构等一起设置于位于悬架装置的下方的弹簧下的有限空间内，故最好轴向尺寸尽可能地短。另外，轮毂电动机多与减速器等组合，作为轮毂电动机驱动装置而构成，在该场合，要求更进一步地缩短轴向尺寸。

作为缩小轮毂电动机和减速器组合的轮毂电动机驱动装置的轴向尺寸的机构，在专利文献1中，关于铝合金制的外壳，人们提出有下述的结构，其中，减速器侧和轮毂电动机侧为一体结构，车轮轮毂轴承固定于外侧端面部件上。

另外，在专利文献2中，针对混合电动汽车等的电动机支承结构，提出有下述的结构，其中，通过将旋转传感器设置于转子支承用轴承的径向外径侧，缩短电动机整体的轴向长度。

已有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2012—148725号公报

专利文献2：JP特开2000—224813号公报

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1通过外壳的改良，缩短了轴向尺寸，没有关于旋转传感器的描述。但是，在实际的轮毂电动机中，检测转子的旋转的旋转传感器设置于电动机外壳的内部。比如，如果通过由图3所示的电动电动机1构成的轮毂电动机而进行说明，则旋转传感器30设置于电动机外壳8内部的与减速器2相反一侧的端部，该旋转传感器30在缩短轴向尺寸的方面，构成障碍。即，由于旋转传感器30设置于电动机转子10的轴向的与减速器相反一侧，进而在旋转传感器30的轴向的与减速器相反的一侧，设置支承电动机1的旋转轴6的轴承11，故关于至少构成轴承11的设置部位的电动机外壳8的径向中心部8A，必须要求向轴向外侧伸出。

在专利文献2中，由于旋转传感器设置于转子支承用轴承的径向外径侧，故可缩短轴向长度，但是，具有径向尺寸变大的危险。由于轮毂电动机设置于车轮的内径部，故也无法避免径向尺寸变大的情况。另外，在专利文献2中，导致传感器本身的大型化，成本高。另外，因汽车的弯矩荷载、振动等，位于其与传感器之间的间隙产生变化，也产生检测精度不稳定的情况。由此，专利文献2的技术难以用于轮毂电动机。

本发明的目的在于提供一种轮毂电动机和轮毂电动机驱动装置，其中，旋转传感器设置于电动机外壳中，可不增加径向尺寸而低成本地缩小轴向尺寸。

本发明的另一目的在于形成检测精度稳定的轮毂电动机和轮毂电动机驱动装置。

用于解决课题的技术方案

本发明的轮毂电动机包括：电动机外壳；电动机定子，该电动机定子固定于该电动机外壳，具有磁芯和线圈；旋转轴，该旋转轴经由多个轴承，自由旋转地被支承于上述电动机外壳上；电动机转子，该电动机转子具有永久磁铁，按照与上述旋转轴一体旋转的方式被安装，可相对上述电动机定子而旋转；旋转传感器，该旋转传感器检测上述电动机转子的转数。上述旋转轴包括轴部、凸缘部与筒状部，该轴部通过上述多个轴承被自由旋转地支承；该凸缘部从该轴部的外周向外径侧而扩大；该筒状部从该凸缘部的外径端与上述轴部平行地延伸，于该筒状部的外周嵌合上述电动机转子。上述旋转传感器的轴向位置在上述多个轴承之间，设置于上述旋转轴的上述筒状部的内径侧。

按照该方案，通过将旋转传感器设置于旋转轴的筒状部的内径侧，可将该旋转传感器、与支承旋转轴的多个轴承中的设置旋转传感器一侧的轴承靠近轴向中心侧而设置。由此，可缩短轮毂电动机的轴向尺寸。另外，通过将旋转传感器设置于旋转轴的筒状部的内径侧，可减小旋转传感器、降低成本。还有，由于旋转传感器设置于多个轴承之间，故轴承与旋转传感器可以不于径向重合的方式设置，可抑制轮毂电动机的径向尺寸。

还有，由于电动机转子嵌合于旋转轴的筒状部的外周，旋转传感器设置于旋转轴的筒状部的内径侧，故相对电动机定子、电动机转子，旋转传感器处于隐蔽于筒状部的背部的状态。由此，可降低来自电动机定子的磁芯、电动机转子的磁铁的磁场的影响。

也可在本发明中，上述旋转传感器包括定子部和转子部，该定子部设置于上述电动机外壳中，该转子部设置于上述旋转轴上，该旋转传感器为卷线型。在该方案的场合，由于在通过多个轴承而支承的旋转轴上设置旋转传感器的转子部，故转子部难以产生振动，检测精度稳定。另外，由于采用卷线型的旋转传感器，故难以受到噪音的影响，即使在高湿、低温、振动等的条件下，仍可使用。

再有，上述定子部和转子部也可相互于上述旋转轴的径向并列而设置。在该场合，可缩短旋转传感器的旋转轴的长度，可将旋转传感器紧凑地设置于电动机外壳的内部。如果设置定子部和转子部，由于在旋转轴的轴部和筒状部之间形成较宽的传感器设置空间，故可将旋转传感器设置于该传感器设置空间中。

比如，上述旋转传感器可为旋转变压器。由于旋转变压器难以受到噪音的影响，即使在高湿、低温、振动等的条件下，仍可使用，分辨率高，故适合用于汽车的轮毂电动机。

本发明的轮毂电动机驱动装置包括：上述轮毂电动机；支承车轮的车轮用轴承；减速器，该减速器使上述轮毂电动机的旋转减速，将其传递给上述车轮用轴承。通过采用本发明上述任一项结构的轮毂电动机，同样在该轮毂电动机驱动装置中，不增加径向尺寸，可低成本地缩短轴向尺寸。

另外，在具有上述轮毂电动机和减速器等的轮毂电动机驱动装置中，还可包括：润滑油供给机构，该润滑油供给机构供给用于上述减速器的润滑和上述轮毂电动机的冷却这两方面的润滑油。由此，简化了润滑和冷却的机构。

权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少两个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的两个以上的任意的组合也包含在本发明中。

附图说明

根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施形式和附图用于单纯的图示和说明，不应用于限制本发明的范围。本发明的范围由权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相应部分。

图1A为具有本发明的一个实施方式的轮毂电动机的轮毂电动机驱动装置的剖视图；

图1B为图1A的IB部的放大图；

图2为沿图1A中的局部省略的II—II线的剖视图；

图3为具有过去的轮毂电动机的轮毂电动机驱动装置的剖视图。

具体实施方式

根据附图，对本发明的实施方式进行说明。图1为具有本发明的一个实施方式的轮毂电动机的轮毂电动机驱动装置的剖视图。该轮毂电动机驱动装置包括：电动机1，该电动电动机1为驱动车轮的轮毂电动机；减速器2，该减速器2使该电动机1的旋转减速；车轮用轴承5，该车轮用轴承5通过与该减速器2的输入轴3同轴的输出部件4而旋转；润滑油供给机构7。减速器2夹设于车轮用轴承5和电动机1之间。作为通过车轮用轴承5支承的驱动轮的车轮轮毂，与电动机1的旋转轴6连接于相同轴心上。

电动机1包括分别接纳于电动机外壳8的内部的电动机定子9和电动机转子10。像图2所示的那样，在电动机定子9中，线圈9b卷绕于定子磁芯9a上，电动机定子9嵌合而固定于电动机外壳8的内周面上。另外，在电动机转子10中，于转子磁芯10a中，呈V字状而组装有永久磁铁10b，电动机转子10安装于旋转轴6上，可相对电动机定子9而旋转。在该电动机定子9和电动机转子10之间设置有径向间隙。即，该电动机1为径向间隙型的IPM电动机(所谓的埋入磁铁型同步电动机)。

在图1中，在电动机外壳8中，以于轴向间隔开的方式设置轴承11、12，在这些轴承11、12上以可旋转的方式支承上述旋转轴6。旋转轴6将电动机1的驱动力传递给减速器2。

像作为图1A的IB部的放大图的图1B所示的那样，旋转轴6包括：轴部6a，该轴部6a通过上述多个轴承11、12自由旋转地被支承；凸缘部6b，该凸缘部6b于该轴部6a中，于轴向从两个轴承的中间附近部的外周向外径侧而扩大；筒状部6c，该筒状部6c从该凸缘部6b的外径端，与上述轴部6a平行地向轴向两侧延伸。

筒状部6c的外周面在轴向全部区域的范围内构成相同直径的圆筒面，在该外周面上嵌合电动机转子10。具体来说，电动机转子10通过凸缘状部6d与转子固定部件14于轴向夹持，固定于旋转轴6上。该凸缘状部6d形成于与筒状部6c的减速器相反一侧(减速器相反侧)端，该转子固定部件14通过借助螺栓13而安装于筒状部6c的减速器侧端。

在筒状部6c中，对于相对于凸缘部6b的减速器相反侧部分6ca，径向的壁厚小于减速器侧部分6cb，即，内径较大地形成。该减速器相反侧部分6ca的内径侧的空间，即轴部6a和减速器相反侧部分6ca之间的空间构成传感器配置空间15。

在上述传感器配置空间15中，设置检测电动机转子10的转数的旋转传感器30。旋转传感器30为卷线型的传感器，该传感器包括：设置于电动机外壳8的圆筒部8a上的外径侧的定子部31；设置于旋转轴6上的内径侧的转子部32。像这样，定子部31和转子部32相互于旋转轴6的径向并列而设置。在图1B的例子中，旋转传感器30为旋转变压器，定子部31由磁芯31a和线圈31b构成，转子部32由铁芯或线圈构成。旋转传感器30除了旋转变压器，也可为转子部32采用磁性编码器、脉冲发生环的形态。另外，定子部31也可为半导体的磁性传感器。

电动机外壳8的上述圆筒部8a从电动机外壳8内的减速器相反侧壁面向减速器侧突出，其前端到达上述传感器配置空间15。而且，定子部31嵌合于其前端部内周，通过圆筒部8a的台阶面33和固定部件35，将定子部31于轴向夹持而固定，该台阶面33于端缘具有台阶，为与径向平行的面，该固定部件35通过螺栓34而固定于圆筒部8a的前端面上。另外，通过轴部6a的台阶面36与螺母37，将转子部32于轴向夹持而固定，该轴部6a的台阶面36于端缘具有台阶，为与径向平行的面，该螺母37与轴部6a的外周螺合。上述轴承11于该定子部31和转子部32的减速器相反侧的位置，设置于圆筒部8a和轴部6a之间。于是，旋转传感器30的轴向位置设置于轴承11、12之间，并且设置于旋转轴6的筒状部6c的内径侧。

减速器2在图1A的例子中为摆线减速器。由于摆线减速器是公知的结构，故省略对其的说明。减速器2并不限定于此。也可为图示的例子以外的各种形式的减速器。减速器2设置于与电动机1和车轮用轴承5相同的轴上。

在减速器2的输入轴3中，轴向一端向旋转轴6的内部延伸，通过花键而与旋转轴6嵌合。另外，输入轴3通过轴承17和轴承19而支承，该轴承17设置于构成减速器2的输出侧的部件的上述输出部件4上，该轴承19设置于与输出部件4连接的连接部件18上。于是，减速器2的输入轴3和电动机旋转轴6通过轴承11、12、17、19一体自由旋转地被支承。

在接纳减速器2的减速器外壳21中，连接车辆的在图中未示出的悬架装置。另外，在该悬架装置上装载车身。减速器外壳21和上述电动机外壳8相互固定。

车轮用轴承5包括：外方部件26，在该外方部件26的内周上形成多排的轨道面；内方部件27，在该内方部件27的外周上，设置与各轨道面面对的轨道面；多排的滚动体28，该滚动体28夹设于外方部件26和内方部件27的轨道面之间。内方部件27兼用安装驱动轮的轮毂。该车轮用轴承5为多排的角接触滚珠轴承，滚动体28由滚珠构成，针对每排通过保持器而保持。外方部件26构成静止侧轨道轮，包括安装于减速器外壳21上的凸缘26a。内方部件27通过花键与上述输出部件4嵌合。

润滑油供给机构7为供给用于减速器2的润滑和电动电动机1的冷却这两方面的润滑油的机构。该润滑油供给机构7通过泵40，将减速器外壳21内部的润滑油贮存部41的润滑油上吸，经由形成于电动机外壳8上的润滑油流路42，使上述润滑油在旋转轴6内部的旋转轴油路43、与形成于输入轴3和其周边的减速器2的内部的减速器油路44中循环。

对该轮毂电动机的作用效果进行说明。按照该结构，通过将该旋转传感器30设置于旋转轴6的筒状部6c的内径侧，可将轴承11靠近轴向中心侧而设置，该轴承11位于支承该旋转传感器30与旋转轴6的多个轴承11、12中的被设置旋转传感器30的一侧。由此，可缩短作为轮毂电动机的电动机1的轴向尺寸。另外，通过将旋转传感器30设置于旋转轴6的筒状部6c的内径侧，可缩小旋转传感器30，降低成本。另外，由于将旋转传感器30设置于多个轴承11、12之间，故轴承11和旋转传感器30以不于径向重合的方式设置，可抑制电动电动机1的径向尺寸。

还有，由于于旋转轴6的筒状部6c的外周嵌合电动机转子10，旋转传感器30设置于旋转轴6的筒状部6c的内径侧，故相对于电动机定子9、电动机转子10，旋转传感器30处于隐蔽于筒状部6c的背部的状态。由此，可减少来自电动机转子9的磁芯9a、电动机转子10的磁铁10b的磁场的影响。

在本实施方式中，旋转传感器30为具有设置于电动机外壳8上的卷线型的定子部31、与设置于旋转轴6上的转子部32的形态。在该结构的场合，由于在通过多个轴承11、12而支承的旋转轴6的轴部6a上设置旋转传感器30的转子部32，故转子部32难以产生振动，检测精度稳定。另外，由于采用卷线型的旋转传感器30，故具有难以受到噪音的影响，即使在于高温、低温、振动等的条件下，仍可使用的优点。

还有，像本实施方式那样，如果定子部31和转子部32相互于旋转轴6的径向并列而设置，可缩短旋转传感器30的旋转轴方向的长度，可紧凑地将旋转传感器30设置于电动机外壳8的内部。如果设置上述定子部31和转子部32，旋转传感器30的直径变大，但是，像图中的例子的那样，可将旋转传感器30设置于形成在旋转轴6的轴部6a和筒状部6c之间的较宽的传感器配置空间25中。

还有，在本实施方式中，由于旋转传感器30采用旋转变压器。旋转变压器即使在于高湿、低温、振动等的恶劣条件下，仍可使用，并且分辨率高，故用于汽车的轮毂电动机是优选的。

作为轮毂电动机，通过采用上述实施方式的上述电动机1，同样对于该轮毂电动机驱动装置也不会增加径向尺寸，可缩短轴向尺寸。

如上面所述，在参照附图的同时，对优选的实施形式进行了说明，但是，如果是本领域的技术人员，在观看本说明书后，会在显然的范围内容易想到各种变更和修正方式。于是，这样的变更和修正方式应被解释为属于根据权利要求书确定的本发明的范围内。

标号的说明：

标号1表示电动机(轮毂电动机)；

标号2表示减速器；

标号5表示车轮用轴承；

标号6表示旋转轴；

标号6a表示轴部；

标号6b表示凸缘部；

标号6c表示筒状部；

标号8表示电动机外壳；

标号9表示电动机定子；

标号9a表示磁芯；

标号9b表示线圈；

标号10表示电动机转子；

标号10b表示永久磁铁；

标号11、12表示轴承；

标号30表示旋转传感器；

标号31表示定子；

标号32表示转子部。

Claims (6)

1.一种轮毂电动机，该轮毂电动机包括：

电动机外壳；

电动机定子，该电动机定子固定于该电动机外壳，具有磁芯和线圈；

旋转轴，该旋转轴经由多个轴承，自由旋转地被支承于上述电动机外壳上，该旋转轴包括轴部、凸缘部与筒状部，该轴部通过上述多个轴承被自由旋转地支承，该凸缘部从该轴部的外周向外径侧而扩大，该筒状部从该凸缘部的外径端与上述轴部平行地延伸；

电动机转子，该电动机转子具有永久磁铁，按照与上述旋转轴一体旋转的方式嵌合于该旋转轴的上述筒状部的外周，能相对上述电动机定子而旋转；

旋转传感器，该旋转传感器检测上述电动机转子的转数，其轴向位置位于上述多个轴承之间，且设置于上述旋转轴的上述筒状部的内径侧。

2.根据权利要求1所述的轮毂电动机，其中，上述旋转传感器包括定子部和转子部，该定子部设置于上述电动机外壳中，该转子部设置于上述旋转轴上，该旋转传感器为卷线型。

3.根据权利要求2所述的轮毂电动机，其中，上述定子部和转子部相互于上述旋转轴的径向并列而设置。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的轮毂电动机，其中，上述旋转传感器为旋转变压器。

5.一种轮毂电动机驱动装置，该轮毂电动机驱动装置包括：根据权利要求1～4中任一项所述的轮毂电动机；支承车轮的车轮用轴承；减速器，该减速器使上述轮毂电动机的旋转减速，将其传递给上述车轮用轴承。

6.根据权利要求5所述的轮毂电动机驱动装置，其中，还包括润滑油供给机构，该润滑油供给机构供给用于上述减速器的润滑和上述轮毂电动机的冷却这两方面的润滑油。