JP3388249B2 - 電動車の走行モータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電動車の走行モータに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電動車の走行モータの配置は、特
開平２ー１３３００７に示されるように各車輪それぞれ
独立に走行モータを配置する方式、前輪又は後輪５１の
どちらかに一対の走行モータ５２を配置する方式（図７
参照）、単一の走行モータ５２をプロペラシャフト５５
及び差動ギヤ５４を介して前輪又は後輪５１のどちらか
を結合する方式（図８参照）などが提案されている。

【０００３】また、英国特許第１２０９５９７号公報
は、フレームに固定されステータコイルが巻装されたス
テータコアと、前記ステータコア内に回転自在に嵌挿さ
れた円筒状の磁性体からなり前記ステータコアの回転磁
界により回転するロータと、前記ロータに回転自在に嵌
挿されるとともに各外端部が互いに反対側へ突出する一
対の出力軸と、前記ロータ内にて前記ロータの径方向へ
伸びる軸心を中心として前記ロータに回転自在に支承さ
れる差動小歯車と、前記ロータ内にて前記出力軸対の各
内端に配設されて前記差動小歯車と噛合する差動大歯車
とを備える差動ギヤ機構内蔵の２出力軸形式のモータを
開示する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電動車ではその実用化
に当たってバッテリ電力の有効利用が必要であり、その
ために車体の軽量化が極めて重要となる。しかしなが
ら、上記した各車輪５１を独立の走行モータで個別に駆
動する方法では、多くの走行モータやそれを制御するイ
ンバータ５３が必要となり、重量やスペ−ス、費用の点
で負担が大きい。

【０００５】図８の走行駆動系では走行モータ５２を単
一化できるものの、プロペラシャフト５５及び差動ギヤ
５４の重量、スペースの負担が新たに生じ、その分、車
体重量の増大も生じ、バッテリ電力の消耗も大きくな
る。また、各部の軸受け箇所が増加するので、摩擦損失
の増大もバッテリ電力の消耗の点から無視できない。上
記した従来の差動ギヤ機構内蔵の２出力軸形式のモータ
では、体格縮小及び重量軽減が可能となるが、この種の
モータでは次のような解決すべき課題があった。

【０００６】すなわち、この種のモータでは、モータ印
加電圧位相の切り換えや給電電力の制御などのためにロ
ータの回転数や回転角を検出することが一般的である
が、上記差動ギヤ機構内蔵の２出力軸形式のモータのロ
ータは軸をもたない円筒磁性体からなるので、磁気式ロ
ータリーエンコーダやレゾルバなどの磁気式回転検出器
の回転部をロータに設置すると、ロータに生起される駆
動トルク発生用の回転磁界がこの磁気式回転検出器に容
易に侵入してノイズ電圧を発生させてしまう。

【０００７】この問題を解決せんとして、円筒磁性体か
らなるロータから軸方向一方側へ非磁性円筒からなる軸
部を突出させ、ロータから離れて磁気式回転検出器を配
設することも考えられるが、このようにすると、ロータ
の実質軸長（実質的な軸方向長さ）が増大し、そのため
に機械剛性が低下してしまう。すなわち、上記した従来
の差動ギヤ機構内蔵の２出力軸形式のモータでは、ロー
タに嵌挿された二本の出力軸がロータを支承しており、
そしてこれら二本の出力軸はロータから互いに反対方向
へ突出した外端部で車体に支承されざるを得ない。した
がって、ロータの実質軸長が増大すれば、その分、各出
力軸の軸受け部からロータ内の内端（自由端となり、各
出力軸は略片持ち構造となる）までの距離が増加し、各
出力軸及びそれらに支承されるロータの偏心量が増大し
てしまう。

【０００８】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、装置の機械剛性の低下を抑止しつつ磁気式回転検
出器による正確な回転角の検出が可能な差動ギヤ機構内
蔵の２出力軸形式のモータからなる電動車の走行モータ
を提供することを、その目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の電動車の走行モ
ータは、フレームに固定されステータコイルが巻装され
たステータコアと、前記ステータコア内に回転自在に嵌
挿された軟磁性の円筒部を有し前記ステータコアの回転
磁界により回転するロータと、前記ロータに回転自在に
嵌挿されるとともに各外端部が互いに反対側へ突出する
一対の出力軸と、前記ロータ内にて前記ロータの径方向
へ伸びる軸心を中心として前記ロータに回転自在に支承
される差動小歯車と、前記ロータ内にて前記出力軸対の
各内端に配設されて前記差動小歯車と噛合する差動大歯
車とを備える電動車の走行モータにおいて、前記ロータ
は、軸方向一方側へ突設されるとともに軸受けを介して
前記フレームに回転自在に支承されるとともに前記ロー
タの円筒部の外径より径小に形成される非磁性の軸筒部
と、前記軸筒部の外周に配設され少なくとも磁極部を有
する回転部と、前記回転部に近接して前記フレームに固
定されるとともに前記磁極部の回転に応じた磁気変化を
検出する固定部とを有する磁気式回転検出器を備えるこ
とを特徴としている。

【００１０】

【作用及び発明の効果】電動車の走行駆動機構を構成す
る本発明の走行モータでは、ロータとともに回転しかつ
ロータにより回転自在に支承される差動小歯車は、差動
大歯車と噛合して一対の出力軸を駆動する。車両旋回に
伴い内外輪の回転数の差により両出力軸間の負荷トルク
に差が生じると、負荷トルクの差に応じて差動小歯車が
自転し、これにより両差動大歯車の回転数すなわち両出
力軸の回転数に差が生じる。

【００１１】特に本発明では、ロータは、軸方向一方側
へ突設されるとともに軸受けを介してフレームに回転自
在に支承され、ロータの円筒部の外径より径小に形成さ
れる非磁性の軸筒部に、磁気式回転検出器の回転部を装
着しているので、以下の作用効果を奏する。まず、磁気
式回転検出器は非磁性材からなる軸筒部に装着され、か
つ、少なくとも軸受けにより支承される部分だけは磁性
材からなるロータの円筒部から離間するので、ロータの
円筒部から磁気式回転検出器に侵入する駆動トルク発生
用の磁界変化に影響を低減でき、回転数又は回転角の検
出を高精度に検出することができる。

【００１２】また、磁気式回転検出器の軸筒部のロータ
側の端部が出力軸を経由せずにフレームに直接支承され
るのでロータや出力軸の偏心を低減でき、その結果、モ
ータの耐久性及び機械的安定性を向上することができ
る。

【００１３】

【実施例】本発明の電動車の走行駆動系の一例を図２に
示す。５０は差動ギヤ内蔵の走行モータであり、モータ
５０から左右に突出する出力軸対には後輪５１が装着さ
れている。図１にこのモータ５０の断面図（図４のＣー
０線矢視）を示し、図３にこのモータ５０の部分断面図
（図４のＢー線矢視）を示し、図４にこのモータ５０の
差動ギヤ部断面図（図４のＡ線矢視）を示す。

【００１４】それぞれフレーム１０、１１を合わせ、不
図示の長ボルトで締結して内部に密閉円筒空間が創成さ
れている。フレーム１０、１１の周壁内周面の中央部に
はステータコア１が嵌合されており、ステータコア１に
はステータコイル２が巻装されてステータが構成されて
いる。両フレーム１０、１１の端壁は軸受け１５を介し
てロータ４を回転自在に支承しており、ロータ４の外周
面にはステータコア１の内周面に対面して磁極となる複
数の永久磁石５が周方向等間隔かつ極***互に固定され
ている。

【００１５】ロ−タ４は、軟磁性材からなる両端開口円
筒形状の円筒部４０と、円筒部４０の両端面にビス４４
により締結された非磁性のフランジ部４２、４３とから
なる。なお、フランジ部４２のボス部４２ａは本発明で
いう磁気式回転検出器の軸筒部を兼ねている。ロ−タ４
のフランジ部４２、４３は、出力軸２６、２７を個別か
つ回転自在に支承しており、出力軸２６、２７は同軸心
上に配設され、出力軸２６、２７の内端はロータ４内に
おいて小間隔を隔てて対面している。そして、出力軸２
６、２７の外端部は、フレーム１０、１１の端壁の軸受
け孔から、互いに反対方向へ突出している。

【００１６】ロータ４の円筒部４０は軟磁性体からなり
その外周面に永久磁石５が固定されている。円筒部４０
の内周面の軸方向中央にはステー２０がボルト３０によ
り固定されている。ステー２０は４本の脚部２０ａが径
外方向へ突出する軸受部材であって、脚部２０ａはボル
ト３０によりロータ４の円筒部４０に固定されている。
ステー２０の中央部に設けられた軸孔２０ｂは軸受けメ
タル１８を介して両出力軸２６、２７の内端部を回転自
在に支承している。ステー２０の外周部から径方向かつ
互いに逆方向へ一対の孔２０ｃが穿設されており、両孔
２０ｃに一対のピン２１が圧入固定されている。両ピン
２１は軸受けメタル１７を介してすぐばかさ歯車である
一対の差動小歯車２５を回転自在かつ個別に支承してい
る。

【００１７】一方、両出力軸２６、２７の内端部にはス
テー２０から小間隔を隔てて差動大歯車２８、２９が形
成されており、差動大歯車２８、２９は差動小歯車２５
と噛合して差動ギヤを構成している。ロータ４のフラン
ジ部４２、４３はそれぞれ軸受け１５、１５を通じてフ
レーム１０、１１に支承されており、フランジ部４２の
ボス部４２ａは長大に形成され、軸受け１５はボス部４
２ａのロータ側の端部を支承している。

【００１８】軸受け１５から反ロータ側へ突出するフラ
ンジ部４２のボス部４２ａは上述したように本発明でい
う磁気式回転検出器６の軸筒部を構成している。このボ
ス部４２ａは非磁性からなり、ロータ４の円筒部４０の
外径より径小に形成されている。この磁気式回転検出器
６は、周知のレゾルバ（角度検出器）であって、上記軸
筒部４２ａと、それに固定される回転部６ａと、回転部
６ａに相対回転自在に嵌着される固定部６ｂとからな
る。

【００１９】回転部６ａは、ボス部（本発明でいう軸筒
部）４２ａに嵌着される筒状磁性体（非磁性体でもよ
い）からなるフレーム６１と、フレーム６１の外周に周
方向へ互いに所定間隔隔てて外径方向へ向けて立設され
た軟磁性体からなる複数の磁極部６２と、各磁極部６２
にそれぞれ巻装されたコイル６３と、フレーム６１に嵌
着された樹脂ボビン６４と、樹脂ボビン６４に巻装され
たコイル６５とからなる。

【００２０】また、固定部６ｂは、フレーム１０の外端
面には筒状磁性体からなるヨーク６６がフレーム６１と
同軸配置されてボルト６０により固定されている。ヨー
ク６６の内周面には、周方向へ互いに所定間隔隔てて内
径方向へ向けて立設された軟磁性体からなる複数の磁極
部６７と、各磁極部６７にそれぞれ巻装されたコイル６
８と、ヨーク６６に嵌着された樹脂ボビン６９と、樹脂
ボビン６９に巻装されたコイル７０とから構成されてい
る。

【００２１】この磁気式回転検出器６の動作を説明すれ
ば、コイル６５、７０とフレーム６１、ヨーク６６はロ
ータリートランスを構成し、コイル７０からコイル６５
へ単相交流電流が給電され、コイル６５はコイル６３に
給電し、コイル６３は磁極部６２を励磁する。すると、
２相巻線構造のコイル６８には、回転角をΘとすればの
ｓｉｎΘ及びｃｏｓΘに比例する電圧が発生するので、
回転角Θが検出される。

【００２２】更に、フレーム１０、１１の各端壁を囲包
してフロントハウジング１２及びリヤハウジング１３が
個別に固定されており、両ハウジング１２、１３は軸受
け１９、１９を介して左右の駆動軸８０、８０を回転自
在に支承している。フロントハウジング１２とフレーム
１０の端壁との間、及びリヤハウジング１３とフレーム
１１の端壁との間には、密閉空間からなる遊星減速ギヤ
室Ｓ１、Ｓ２が個別に区画形成されており、両遊星減速
ギヤ室Ｓ１、Ｓ２には遊星減速ギヤ機構８、８が個別に
収容されている。

【００２３】遊星減速ギヤ機構８は、出力軸２６、２７
の各外端部に個別にスプライン嵌着されたサンギヤ８１
と、サンギヤ８１と噛合するプラネタリギヤ８２と、プ
ラネタリギヤ８２と噛合するインターナルギヤ８３とか
らなり、インターナルギヤ８３はフロントハウジング１
２及びリヤハウジング１３の周壁に嵌入、固定されてい
る。駆動軸８０、８０の径大な内端部８０ａ、８０ａか
ら複数本の軸部８０ｂ、８０ｂが軸方向内側へ向けて周
方向等間隔に突設されており、軸部８０ｂ、８０ｂが軸
方向内側へ向けて周方向等間隔に突設されており、軸部
８０ｂにはブッシュ８０ｃを介してプラネタリギヤ８２
が回転自在に嵌着され、軸部８０ｂにはブッシュ８０ｃ
を介してプラネタリギヤ８２が回転自在に嵌着されてい
る。

【００２４】このようにすることにより、出力軸２６、
２７の回転は、これら遊星減速ギヤ機構８、８により減
速されて車両の左右輪５１に伝達される。以下、この装
置の作動を説明する。永久界磁型の同期モータであるこ
の走行モータ５０のステータコイル２（ここでは三相巻
線としている）には不図示のインバータから通電され
る。このインバータは、磁気式回転検出器６から入力さ
れる角度信号に基づく永久磁石５とステータコイル２と
の角度関係に応じて、三相ステータ電圧波形を決定し、
この三相ステータ電圧をステータコイル２に印加する。
これにより、ステータコイル２に回転磁界が発生し、ロ
−タ４が回転する。

【００２５】ロ−タ４の回転によりステー２０及び差動
小歯車２５が回転し、差動小歯車２５に駆動されて差動
大歯車２８、２９も回転し、差動大歯車２８、２９は出
力軸２６、２７を通じてサンギヤ８１を回転し、遊星減
速ギヤ機構８により減速されて駆動軸８０、８０が回転
し、駆動軸８０、８０に連結された後輪対５５が回転す
る。ここで、旋回時など、左右の駆動軸８０、８０に掛
かる負荷トルクが異なる場合には、差動小歯車２５がそ
の差トルクに応じて自転し、これにより差動大歯車２
８、２９の回転数に差が生じ、車両の旋回が可能とな
る。

【００２６】本実施例の他の特徴を以下に説明する。こ
の実施例では、ボス部４２ａは先端部（反ロータ側の端
部）が、基端部（ロータ側の端部）よりもαだけ径小に
形成されている。αは、ステータコア１の内径と永久磁
石５の外径との差であるエアギャップの幅βより大きく
設定されている。

【００２７】このようにすれば、ロータ４の組付けを簡
単にすることができる。すなわち、まず、ロータ４を組
み立てた後、フレーム１１の軸孔に軸受け１５を嵌入
し、この軸受け１５にロータ４のフランジ部４３のボス
部４３ａを嵌入する。次に、フレーム１０の軸孔に軸受
け１５を嵌入し、この軸受け１５付のフレーム１０をフ
レーム１１に合わせて、フレーム１０側の軸受け１５に
フランジ部４２のボス部４２ａを嵌入する。

【００２８】この時、ロータ４の永久磁石５がステータ
コア１の内周面に吸着し、それにより、ボス部４２ａが
偏心するので、ボス部４２ａがするので、フレーム１０
側の軸受け１５にボス部４２ａを嵌入させるのは容易で
は無い。この実施例では、長大であり、かつ、上記した
αが上記したβより大きく設定されたボス部４２ａの先
端部にフレーム１０側の軸受け１５をまず嵌着させる。

【００２９】この時のボス部４２ａの先端部の偏心量は
軸受け１５の軸孔径とボス部４２ａの先端部の外径との
差より小さく、かつ、ボス部４２ａの先端部が軸受け１
５の軸孔に嵌入される段階では、まだフレーム１０の開
口端（右側）がまだステータコア１の外周に被っていな
いので、円滑にボス部４２ａの先端部が軸受け１５の軸
孔に嵌入することができる。

【００３０】その後、フレーム１０をフレーム１１側へ
押し込んでいけば、ボス部４２ａの外周の段差部が斜め
に面取りされているので、抵抗なくボス部４２ａを軸受
け１５の軸孔に嵌入することができる。 （実施例２）他の実施例を図５〜図６に示す。

【００３１】この実施例は、実施例１の永久磁石５の代
わりに、かご型回転子９を採用したものである。軟磁性
の円筒部４０の外周には積層電磁鋼板構造のロータコア
９１が嵌着され、ロータコア９１の各スロットにはそれ
ぞれ導体バー９２が配設され、導体バー９２の両端部は
導体環からなるエンドリング９３で短絡される。

【００３２】この実施例の作用効果は実施例１の場合と
同じである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の走行モータの軸方向断面図である。

【図２】実施例１の電動車の走行駆動系を示す模式平面
図である。

【図３】実施例１の走行モータのロータの径方向部分断
面図を示す軸方向断面図である。

【図４】実施例１の走行モータのロータの径方向部分断
面図を示す軸方向断面図である。

【図５】実施例２の走行モータの軸方向断面図である。

【図６】実施例２の走行モータのロータの径方向断面図
である。

【図７】従来の電動車の走行駆動系を示す模式平面図で
ある。

【図８】従来の電動車の走行駆動系を示す模式平面図で
ある。

【符号の説明】

１０、１１はフレーム、１はステータコア、２はステー
タコイル、４はロータ、６は磁気式回転検出器、６ａは
回転部、６ｂは固定部、２６、２７は出力軸、２５は差
動小歯車、２８、２９は差動大歯車、４０はロータ４の
円筒部、４２、４３はロータ４のフランジ部、４２ａは
ボス部（本発明でいう軸筒部）、６２は磁気式回転検出
器の磁極部。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フレームに固定されステータコイルが巻装
   されたステータコアと、前記ステータコア内に回転自在
   に嵌挿された軟磁性の円筒部を有し前記ステータコアの
   回転磁界により回転するロータと、前記ロータに回転自
   在に嵌挿されるとともに各外端部が互いに反対側へ突出
   する一対の出力軸と、前記ロータ内にて前記ロータの径
   方向へ伸びる軸心を中心として前記ロータに回転自在に
   支承される差動小歯車と、前記ロータ内にて前記出力軸
   対の各内端に配設されて前記差動小歯車と噛合する差動
   大歯車とを備える電動車の走行モータにおいて、 前記ロータは、軸方向一方側へ突設されるとともに軸受
   けを介して前記フレームに回転自在に支承されるととも
   に前記ロータの円筒部の外径より径小に形成される非磁
   性の軸筒部と、前記軸筒部の外周に配設され少なくとも
   磁極部を有する回転部と、前記回転部に近接して前記フ
   レームに固定されるとともに前記磁極部の回転に応じた
   磁気変化を検出する固定部とを有する磁気式回転検出器
   を備えることを特徴とする電動車の走行モータ。
2. 【請求項２】前記軸筒部の反ロータ側の端部の外径は、
   前記ステータコアの内周面と前記ロータの前記円筒部の
   外周面との間のエアギャップより大きい幅だけ、前記軸
   筒部の前記軸受けが嵌着される部位に比較して小径に形
   成されている請求項１記載の電動車の走行モータ。