JP2000224884A - 検出装置及び電気自動車 - Google Patents
検出装置及び電気自動車Info
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Abstract
置及び該検出装置を用いる電気自動車を提供する。 【解決手段】 電気角が60度となるように3個のホー
ル素子64U、64V、64Wを一体に配設してあるた
め、検出装置62を小型化及び軽量化することができ
る。そして、中央のホール素子64Vを反転させ配置す
ることで、出力波形を反転させてあるため、ロータの位
置に関わらず、ホール素子64U、64V、64Wの出
力が同一になることがない。このため、出力の同一を検
出することで、故障の有無を判断できる。
Description
度を磁気的に検出する検出装置に関し、特に該検出装置
を用いるホイールモータ式電気自動車に好適な検出装置
に関する。
ータ駆動装置が配設され、車両に搭載されたバッテリか
らモータに電流を供給することによって該モータが駆動
されるようになっている。このうち、ホイールモータ式
の電気自動車は、車輪ごとにモータを備え、各モータに
よって発生させられた回転を駆動輪に伝達することによ
り走行している。
の電気自動車は、ホイール内にモータを収容するため、
伝達ロスがなく効率が高いという利点を有する反面、モ
ータを収容するためにバネ下重量が重くなり、乗り心地
を高めることが困難であるという課題を有する。このた
め、ホイールモータ式の電気自動車の実用化には、モー
タの軽量化が最大の課題となっている。
ータが一般的に用いられているが、直流ブラシレスモー
タを駆動するためには、回転位置を検出してコイルを励
磁することが必要となる。この回転位置の検出には、一
般に、磁気検出用のホール素子を電気角で120度とな
るように3台組み合わせた検出装置が用いられている。
するため、電気角度60度でホール素子を配設すること
を案出した。しかしながら、60度で配設した場合に
は、120度配設と異なり、全てのホール素子の出力が
同一になるモータの位置が発生し、ホール素子の出力が
同一になることを検出することでの故障判断が行い得な
いとの新たな課題が発生した。
なされたものであり、その目的とするところは、小型・
軽量化と共に故障検出が可能な検出装置及び該検出装置
を用いる電気自動車を提供することにある。
目的を達成するため、モータの回転角度を磁気的に検出
する検出装置において、所定の電気角で配設され、2値
的に磁界の強さを検出する3個以上の磁気検出センサ
と、該磁気検出センサの内、少なくとも1つの磁気検出
センサの出力を反転させる反転装置と、全ての磁気検出
センサの出力が等しい場合、センサ異常を出力する出力
装置とを備えたことを技術的特徴とする。
気的に検出する検出装置と、検出対象となる磁極に対し
て電気角が60度となるようにモータの回転方法に並設
され、2値的に磁界の強さを検出する3個の磁気検出セ
ンサと、該3個の磁気検出センサの内の中央位置の磁気
検出センサの出力を反転させる反転装置と、3個の磁気
検出センサの出力が等しい場合、センサ異常を出力する
出力装置と、を備えたことを技術的特徴とする。
記反転装置は、3個の中央位置の磁気検出センサを、他
の2個の磁気検出センサに対して、同一の磁束方向で異
なる出力が発生するように構成したことを技術的特徴と
する。
記反転装置は、前記3個の中央位置の磁気検出センサの
出力端子に設けられたインバータ素子であることを技術
的特徴とする。
気自動車において、検出対象となる極性に対し電気角が
60度となるように配設され、2値的に磁界の強さを検
出する3個の磁気検出センサと、該3個の磁気検出セン
サの内の中央位置の磁気検出センサの出力を反転させる
反転装置と、前記3個の磁気検出センサの出力が同じで
ある際に、警報を発する警報装置と、を備えることを技
術的特徴とする。
の1つの出力を反転させることで、全ての磁気検出セン
サの出力が等しくなることを防ぐことができる。このた
め、検磁気検出センサの出力が等しくなることを検出す
ることで、検出装置の故障、検出装置のケーブルの切
断、コネクタ外れ等を判断できる。
るように3個の磁気検出センサを並設してあるため、検
出装置を小型化及び軽量化することができる。一方、電
気角を60度にすると、磁気検出センサの出力が同一に
なることが発生するが、3個の磁気検出センサの内の中
央位置の磁気検出センサの出力を反転させてあるため、
出力が全て等しくなることがなくなり、検出装置の故
障、検出装置のケーブルの切断、コネクタ外れ等を検出
できる。
中央位置の磁気検出センサを、他の2個の磁気検出セン
サに対して、同一の磁束方向で異なる出力が発生するよ
うに構成したため、簡易に構成することができる。
気検出センサの出力端子にインバータ素子を設けてある
ため、磁気検出センサの検出方向が同一の場合にも、磁
気検出センサの出力が等しくなることを防げる。
るように3個の磁気検出センサを配設してあるため、検
出装置を小型化及び軽量化することができる。このた
め、ホイールモータのバネ下重量を軽減することができ
る。一方、電気角を60度にすると、磁気検出センサの
出力が同一になることが発生するが、3個の磁気検出セ
ンサの内の中央位置の磁気検出センサの出力を反転させ
てあるため、出力が全て等しくなることがなくなる。こ
のため、警報装置により、3個の磁気検出センサの出力
が同じである際に、始動以前に警報を発することができ
る。
出装置を備えるホイールモータについて図を参照して説
明する。図1は、本発明の実施の形態におけるホイール
モータ10の断面図であり、図2は、図1に示すホイー
ルモータ10の要部の断面図である。図に示すように、
駆動装置ケース11は、車両の内側及び外側に配設され
た二つの皿型の第1、第2のケーシング12、13から
成る2分割構造を有する。そして、第1、第2のケーシ
ング12、13を図示されないボルトによって連結する
ことによって、第1、第2のケーシング12、13間
に、断面がはぼ円形の形状を有するモータ室15が形成
される。該モータ室15には、モータ24が収容され
る。該駆動装置ケース11は、図示されないウィッシュ
ボーン式の懸架装置を介して車両のシャーシに取り付け
られる。
置としてのプラネタリギヤユニット31が配設される。
該プラネタリギヤユニット31により、モータ24の回
転が7.2分の1に落とされ出力軸38に出力される。
該出力軸38には、ホイールハブ39が接続されてい
る。該ホイールハブ39のフランジ部39bの外周に
は、ホイールデイスク45がボルトb2によって固定さ
れる。該ホイールディスク45は、カップ型の形状を有
しており、平坦(たん)な底部45aと該底部45aの
外周において一体的に形成された筒状部45bから成
り、該筒状部45bの外縁にタイヤ47が固定される。
を参照して更に詳細に説明する。第2のケーシング13
の中央部には、開口が形成され、該開口にホイールハブ
39のスリーブ部39aが挿入され、ホイールハブ39
は第2のケーシング13に対してベアリング40によっ
て回転自在に支持される。そして、該スリーブ部39a
内には出力軸38が配設され、スリーブ部39aと出力
軸38とはスプライン係合させられる。該出力軸38の
外側の端部にはフランジ部38aが一体に形成され、出
力軸38の内側の端部にはねじ部38bが形成され、該
ねじ部38bにナット42が螺(ら)合させられ、該出
力軸38とホイールハブ39とが互いに軸方向に移動す
るのを防止している。また、該開口を介してモータ室1
5内の油が駆動装置ケース11外に漏れないように開口
とスリーブ部39aとの間にシール59が配設される。
25が、該第1のケーシング12の筒状部12aにボル
トbllによって固定される。該ステータ25は、ステ
ータコア25a、及び該ステータコア25aに巻装され
たステータコイル26から成る。そして、該ステ一夕コ
ア25aの径方向内方には、所定の間隙(げき)を置い
てロータ27が駆動装置ケース11に対して回転自在に
配設される。該ロータ27は、ロータシャフト21、該
ロータシャフト21に固定されたロータハブ29、及び
該ロータハブ29の外周縁に固定されたロータコア30
から成り、該ロータコア30の円周方向における複数箇
所に永久磁石50が配設される。
部は、第1のケーシング12に対してベアリング28に
よって回転自在に支持され、ロータシャフト21の内側
の端部は、出力軸38のフランジ部38aに対してベア
リング33によって回転自在に支持される。
には変速歯車装置としてのプラネタリギヤユニット31
が配設される。この場合、モータ24とプラネタリギヤ
ユニット31とは軸方向においてオーバラップさせられ
るので、車両用モータ駆動装置の軸方向寸法を小さくす
ることができる。該プレネタリギアユニット31は、該
ロータシャフト21とスプライン係合させられたサンギ
アS、リングギアR、該フランジ部38aによって形成
されたキャリヤCR、並びに該キャリヤCRによって回
転自在に支持され、該サンギヤS及びリングギヤRと噛
(し)合させられるピニオンPの各歯車要素から成り、
該モータ24によって発生させられた回転がサンギヤS
に伝達され、減速された回転が出力軸38に出力され
る。なお、該リングギヤRは、該第2のケーシング13
にボルトblによって固定されたリグギヤフランジ14
に固定される。
に、ロータ27の所定の箇所に環状突起94が形成さ
れ、該環状突起94の内周側に、永久磁石50へ対応さ
せて着磁されたリング磁石95が配設される。そして、
駆動装置ケース11内には該リング磁石95と対向させ
てロータ27の回転位置を検出する検出装置62が配設
される。該検出装置62は、図示されないボルトによっ
て第1のケーシング12に固定されている。
との対応関係を、図2中の矢印A側から見た図である。
リング磁石95は、軟鉄等の磁性体を含む樹脂を筒状に
形成して成る。該リング磁石95は、上記12個の永久
磁石50の極性に合わせて12個の着磁部95dが形成
されている。ここでは、該リング磁石95に含まれる軟
鉄に強力な磁界を与えることで、図中に示す着磁部95
dが形成されている。即ち、図中に示す60度の機械角
が、N極からN極までの360度の電気角に相当するよ
うに、12極の着磁部95dを設けることで、上記モー
タ24の永久磁石50に各々対応させてある。
(A)は、検出装置62を図2中のA側から見た正面図
であり、図4(B)は、図4(A)の検出装置62を図
中B側から見た側面図であり、図4(C)は、図4
(A)中のC部を拡大して示す図である。図4(A)に
示すように検出装置62には、3個のホール素子64
U、64V、64Wを収容するためのスロット63a、
63b、63cが形成されている。該スロット63a、
63b、63cは、図2及び図4(B)に示すように、
リング磁石95側へ突出する突出部62cに形成されて
いる。即ち、該突出部62cの下面が、図3中に示すよ
うに、リング磁石95の内周と対向し、該下面に配設さ
れたホール素子64U、64V、64Wが、リング部9
5の着磁部95dの極性を検出する。
U、64V、64Wは、モータ24の機械角で10度間
隔に配設されている。即ち、図4を参照して上述したよ
うに、このモータ24では、機械角60度が電気角36
0度に設定されているため、該ホール素子64U、64
V、64Wは、電気角60度に配設さていることにな
る。なお、第1実施形態では、3個のホール素子の内の
中央のホール素子64Vを、他の2個の磁気検出センサ
64U、64Wと検出方向を反対に取り付けることで、
出力を反転させてある。
と制御装置70とを示している。ホイールモータ10に
配設された検出装置62からの検出信号は、信号線65
及びコネクタ66を介して制御装置70側へ入力され
る。該制御装置70は、当該検出信号に基づきロータ2
7の位置を検出し、電源線72U、72V、72Wを介
してステータコイル26(図2参照)を励磁すること
で、ホイールモータ10を駆動する。
故障検出について説明する。この故障検出に先立ち、上
述したように本実施形態で、3個のホール素子の内の中
央のホール素子64Vを、他の2個の磁気検出センサ6
4U、64Wと検出方向を反対に取り付け、出力を反転
させてある理由について説明する。
中央のホール素子を反転せずに配置した場合の出力波形
を示している。図中で、縦の鎖線間隔が電気角60度に
相当する。図中のホール素子64Uの波形の立ち上がり
から数えて、電気角120°から180°の間は、全て
のホール素子64U、64V、64Wの波形が“ハイ”
になっている。一方、電気角300°から360°の間
で波形が全て“ロウ”になっている。
る。図中に示すように、中央のホール素子64Vを反転
させ配置することで、出力波形を反転させてあるので、
ロータの位置に関わらず、ホール素子64U、64V、
64Wの出力が同一になることがない。このため、以下
述べるように出力の同一を検出することで、故障の有無
を判断できる。
成を示している。この回路に64Vの信号は、64V、
64Wとは、予め反転されている。ここでは、上述した
ようにホール素子64Vを反転配置させているが、反転
配置する代わりに、ホール素子64Vに出力の反転回路
を接続してもよい。
がロウである際には、トランジスタTR1,TR3のベ
ース側には信号が入力されないため、抵抗R1、R5を
介しての電位は、抵抗R4,R6へと流れ、アンプIV
1,IV3の出力はハイになる。
ロウからハイに切り替わると、トランジスタTR1,T
R3のベース側に信号が入力されな、抵抗R1、R5を
介しての電位は、抵抗R4,R6へと流れ、アンプIV
1,IV3の出力はロウになる。この時、ホール素子6
4Vの信号は、ハイからロウへ切り替わるため、アンプ
IV2から出力される信号は、ロウからハイになる。こ
れにより、ロータの位置に関わらず、アンプIV1,I
V2,IV3からの出力が同一になることがない。
65の断線、コネクタ66の差し忘れ等が発生すると、
センサ側の回路が無くなるのと等価となるため、抵抗R
1,R2,R3の電位がそのまま抵抗R4,R5、R6
に加わり、全てのアンプIV1,IV2,IV3からの
出力がハイで同一になる。これに基づき、上記故障、断
線、差し忘れを検出する。
ンを示すフローチャートである。制御回路70は、電気
自動車の始動時か否かを判断する(S12)。ここで、
該電気自動車のホイールモータ10への電力供給を可能
にするためのイグニションキーが操作されると(S12
がYes)、検出装置62の3個のホール素子64U、
64V、64Wの出力が同一かを判断する(S14)。
ここで、該検出装置62の故障、図5に示す信号線65
の断線、コネクタ66の差し忘れ等により、ホール素子
64U、64V、64Wから出力が送出されず、出力同
一の場合には(S14がYes)、警告灯を点灯する
(S18)。このため、本実施形態では、電気自動車の
走行開始以前に何らかのトラブルがあった場合には、走
行を見合わせることができる。例えば、電気自動車の点
検の際に、コネクタ66を差し忘れた際にも、該警告等
の点灯に基づき、走行開始以前に再度点検することが可
能となる。
なるように3個のホール素子64U、64V、64Wを
一体に配設してあるため、電気角120度となるように
配置するのと比較して、検出装置62を小型化及び軽量
化することができる。このため、ホイールモータのバネ
下重量を軽減して、走行性能を高めることができる。更
に、本実施形態の検出装置62では、3個の中央位置の
ホール素子64Vを、他の2個のホール素子64U、6
4Wと検出方向を反対に取り付けることで、該中央のホ
ール素子64Vの出力を反転させてあるため、簡易に構
成することができる。なお、第1実施形態では、磁気検
出センサとしてホール素子を用いたが、例えば磁気薄膜
等の種々の磁気検出センサを用いることができる。
ホイールモータについて、図10〜図12を参照して説
明する。第1実施形態では、N極及びS極に着磁したリ
ング磁石95を、モータ24のロータハブ29に取り付
けた。これに対して、第2実施形態では、ロータハブ2
9自体に延在部29bを設け、モータ24の位置を検出
するようになっている。
11に図10中のロータハブ29を矢印D側から見た図
を示す。ロータハブ29には、円周状に溝29aが設け
られ、第1実施形態のN極に相当する位置に、溝29a
を介して対向する一対の延在部29bが設けられてい
る。ここで、検出装置162には、ホール素子164U
と共に、磁石178が配設され、図10中に示すように
該磁石178が設けられた位置に、一対の延在部29b
が差し掛かると、該延在部29bを介して磁路Mが形成
され、これをホール素子164Uが検出する。
械角60度(電気角360度)で配設され、図示しない
が、検出装置162の3個のホール素子164U、16
4V、164Wは、機械角10度(電気角60度)で配
設されている。ここで、検出装置162の中央のホール
素子164Vは、第1実施形態と異なり反転して配置さ
れていない。
示すように、中央位置のホール素子164Vの出力信号
がインバータ80にて反転されて制御装置70に入力さ
れるようになっている。このため、第1実施形態の検出
装置62と同様に、ロータの位置に関わらず、ホール素
子164U、164V、164Wの出力が同一になるこ
とがない。
方向を同一としているが、中央のホール素子からの出力
信号を反転させるインバータ80を介して制御装置70
へ入力させているため、出力が全て等しくなることを防
げる。しかも、検出装置162は、ロータハブ29にお
ける溝29aと一対の延在部との交互配置による磁路M
の有無により信号を出力することができるので、組付け
の困難なリング磁石95を用いなくとも良いという利点
がある。
ての磁気検出センサの出力が等しくなることを防いであ
るため、検磁気検出センサの出力が等しくなることを検
出することで、検出装置の故障、検出装置のケーブルの
切断、コネクタ外れ等を判断できる。
るように3個の磁気検出センサを一体に配設してあるた
め、検出装置を小型化及び軽量化することができる。ま
た、3個の磁気検出センサの内の中央位置の磁気検出セ
ンサの出力を反転させてあるため、磁気検出センサの出
力が等しくなることがなくなり、検出装置の故障、検出
装置のケーブルの切断、コネクタ外れ等を検出すること
が可能になる。
気検出センサを、他の2個の磁気検出センサと検出方向
を反対に取り付けるため、簡易に構成することができ
る。
気検出センサに、出力の反転装置を接続することで出力
を反転させてあるため、磁気検出センサの検出方向が同
一の場合にも、磁気検出センサの出力が等しくなること
を防げる。
るように3個の磁気検出センサを一体に配設してあるた
め、検出装置を小型化及び軽量化することができる。こ
のため、ホイールモータのバネ下重量を軽減することが
できる。また、3個の磁気検出センサの内の中央位置の
磁気検出センサの出力を反転させてあるため、磁気検出
センサの出力が等しくなることがなくなる。このため、
警報装置により、3個の磁気検出センサの出力が同じで
ある際に、始動以前に警報を発することができる。
断面図である。
る。
た正面図であり、図4(B)は、図4(A)の検出装置
のB矢視図であり、図4(C)は、図4(A)中のサイ
クルC部を拡大して示す図である。
出力を示す波形図である。
を反転配置した3個のホール素子の出力を示す波形図で
ある。
ートである。
の断面図である。
る。
ある。
サ) 80 インバータ(反転装置) 95 リング磁石
Claims (5)
- 【請求項1】 モータの回転角度を磁気的に検出する検
出装置において、 所定の電気角で配設され、2値的に磁界の強さを検出す
る3個以上の磁気検出センサと、 該磁気検出センサの内、少なくとも1つの磁気検出セン
サの出力を反転させる反転装置と、 全ての磁気検出センサの出力が等しい場合、センサ異常
を出力する出力装置とを備えたことを特徴とする検出装
置。 - 【請求項2】 モータの回転角度を磁気的に検出する検
出装置と、 検出対象となる磁極に対して電気角が60度となるよう
にモータの回転方法に並設され、2値的に磁界の強さを
検出する3個の磁気検出センサと、 該3個の磁気検出センサの内の中央位置の磁気検出セン
サの出力を反転させる反転装置と、 3個の磁気検出センサの出力が等しい場合、センサ異常
を出力する出力装置と、を備えたことを特徴とする検出
装置。 - 【請求項3】 前記反転装置は、3個の中央位置の磁気
検出センサを、他の2個の磁気検出センサに対して、同
一の磁束方向で異なる出力が発生するように構成したこ
とを特徴とする請求項2に記載の検出装置。 - 【請求項4】 前記反転装置は、前記3個の中央位置の
磁気検出センサの出力端子に設けられたインバータ素子
であることを特徴とする請求項2に記載の検出装置。 - 【請求項5】 ホイールモータ式の電気自動車におい
て、 検出対象となる極性に対し電気角が60度となるように
配設され、2値的に磁界の強さを検出する3個の磁気検
出センサと、 該3個の磁気検出センサの内の中央位置の磁気検出セン
サの出力を反転させる反転装置と、 前記3個の磁気検出センサの出力が同じである際に、警
報を発する警報装置と、を備えることを特徴とする電気
自動車。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11022761A JP2000224884A (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | 検出装置及び電気自動車 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11022761A JP2000224884A (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | 検出装置及び電気自動車 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000224884A true JP2000224884A (ja) | 2000-08-11 |
Family
ID=12091675
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11022761A Pending JP2000224884A (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | 検出装置及び電気自動車 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2000224884A (ja) |
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1999
- 1999-01-29 JP JP11022761A patent/JP2000224884A/ja active Pending
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