WO2024150599A1 - 車軸駆動装置 - Google Patents
車軸駆動装置 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2024150599A1 WO2024150599A1 PCT/JP2023/044911 JP2023044911W WO2024150599A1 WO 2024150599 A1 WO2024150599 A1 WO 2024150599A1 JP 2023044911 W JP2023044911 W JP 2023044911W WO 2024150599 A1 WO2024150599 A1 WO 2024150599A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- rotor
- stator
- differential gear
- axle drive
- drive device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
- B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location or kind of gearing
- B60K17/12—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location or kind of gearing of electric gearing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K5/00—Arrangement or mounting of internal-combustion or jet-propulsion units
- B60K5/04—Arrangement or mounting of internal-combustion or jet-propulsion units with the engine main axis, e.g. crankshaft axis, transversely to the longitudinal centre line of the vehicle
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
- B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using AC induction motors
- B60L9/18—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using AC induction motors fed from DC supply lines
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
- H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
Definitions
- This disclosure relates to an axle drive device that drives an axle.
- This disclosure has been made to solve the above problems, and its main objective is to provide a specific configuration for arranging a motor, a reduction gear, and a differential gear in an axle drive device that drives an axle.
- the first means for solving the above problem is to Left and right axles respectively connected to left and right wheels of a vehicle; A cylindrical rotor having a magnet portion with a plurality of magnetic poles; a cylindrical stator having coils of multiple phases arranged opposite the magnet portion; a reduction gear that reduces the rotation speed of the rotor and transmits the reduced rotation speed to the left and right axles; A differential gear that absorbs the rotation difference between the left and right axles; An axle drive device comprising: The reducer and the differential gear are disposed radially inward relative to the rotor and the stator, the reduction gear and the differential gear are disposed within a range of the rotor and the stator in an axial direction of the rotor and the stator, The reducer and the differential gear are aligned in the axial direction.
- the left and right axles are connected to the left and right wheels of the vehicle, respectively. Therefore, by driving the left and right axles, the left and right wheels of the vehicle can be driven.
- the cylindrical rotor has a magnet portion having multiple magnetic poles.
- the cylindrical stator has multiple phase coils arranged opposite the magnet portion. Therefore, the rotor can be rotated by passing electricity through the multiple phase coils.
- the reducer reduces the rotation of the rotor and transmits it to the left and right axles.
- the differential gear absorbs the rotation difference between the left and right axles. Therefore, the rotation of the rotor can be reduced and transmitted to the left and right axles and thus to the left and right wheels, and the rotation difference between the left and right wheels can be absorbed.
- the reducer and the differential gear are arranged radially inward relative to the rotor and the stator. Therefore, the space radially inward of the cylindrical rotor and the cylindrical stator can be used to arrange the reducer and the differential gear, and the axle drive device can be made smaller.
- the reducer and the differential gear are arranged within the range of the rotor and the stator. Therefore, even if the reducer and the differential gear are arranged, it is possible to prevent the axial length of the axle drive device from being longer than the lengths of the rotor and the stator.
- the reducer and the differential gear are aligned in the axial direction. Therefore, compared to when the reducer and the differential gear are aligned in the radial direction, it is possible to suppress the radial size of the axle drive device from increasing.
- the magnet portion has a polar anisotropic orientation or a Halbach orientation and is attached to the outer peripheral surface of the rotor, and the rotor is disposed radially inside the stator and serves as a case for the reducer and the differential gear.
- the magnet portion is polar anisotropically oriented or Halbach oriented, and is attached to the outer circumferential surface of the rotor. Since a polar anisotropically oriented or Halbach oriented magnet portion does not require a core back such as a soft magnetic material that forms a magnetic circuit, there are fewer restrictions on the thickness and shape of the material to which the magnet portion is attached. Therefore, the magnet portion can be directly attached to the outer circumferential surface of the rotor. Furthermore, the rotor is disposed radially inside the stator, and also serves as a case for the reducer and the differential gear. Therefore, the rotor can have the function of holding the magnet portion and the function of a case that houses the reducer and the differential gear. As a result, the configuration of the axle drive device can be simplified, and the number of parts of the axle drive device can be reduced.
- the weight of the differential gear is greater than the weight of the reduction gear. For this reason, if the differential gear is far away from the center of the axle drive in the axial direction of the rotor and stator, the driving condition of the axle drive may become unstable.
- the differential gear overlaps with the center of the axle drive device in the axial direction.
- the differential gear which is heavy, can be positioned near the center of the axle drive device in the axial direction of the rotor and the stator. Therefore, the driving state of the axle drive device can be stabilized.
- the axial length of the axle drive unit tends to be long.
- the rotor is disposed radially inside the stator and includes a first bearing that rotatably supports a portion of the rotor opposite the differential gear relative to the reducer in the axial direction, a second bearing that rotatably supports a portion of the rotor opposite the reducer in the axial direction, and a third bearing that rotatably supports an end of the differential gear opposite the reducer in the axial direction.
- the portion of the rotor opposite the differential gear with respect to the reducer can be supported by a first bearing, and the portion of the rotor opposite the differential gear with respect to the reducer can be supported by a second bearing. Therefore, in a configuration in which the axial length of the rotor is likely to be long, the rotor can be stably supported for rotation. Furthermore, the end of the differential gear opposite the side connected to the reducer can be rotatably supported by a third bearing, and the rotation of the differential gear can be stabilized.
- the rotor has a cylindrical portion with an opening at one end in the axial direction, and a disk portion attached to the cylindrical portion so as to close the opening of the cylindrical portion.
- the axial length of the axle drive unit tends to be long.
- a circuit that controls the current flowing through the coil is disposed radially outward relative to the rotor and the stator.
- FIG. 1 is a schematic diagram of a vehicle
- FIG. 2 is a perspective view of an axle drive unit
- FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of the axle drive device.
- axle drive unit that drives left and right axles that are connected to the left and right wheels of a vehicle, with reference to the drawings.
- a vehicle 10 has left and right wheels 11, 12.
- Left and right axles 13, 14 are connected to the left and right wheels 11, 12, respectively.
- the wheels 11, 12 rotate due to the rotation of the axles 13, 14, respectively.
- the left and right axles 13, 14 extend horizontally, are arranged coaxially, and are supported for free rotation by a suspension device (not shown).
- the axle drive unit 20 includes the axles 13, 14, the rotating electric machine 30, the reduction gear 50, and the differential gear 70.
- the reduction gear 50 reduces the rotation of the rotor of the rotating electric machine 30 and transmits it to the left and right axles 13, 14.
- the rotation of the rotor of the rotating electric machine 30 imparts rotational power to the left and right wheels 11, 12, respectively.
- the differential gear 70 (differential gear) absorbs the difference in rotation between the left and right axles 13, 14 (i.e., the wheels 11, 12).
- the axle drive unit 20 is fixed to, for example, the body part (for example, the body frame) of the vehicle 10.
- the vehicle 10 is, for example, a four-wheel vehicle having front and rear wheels, and an axle drive unit 20 is provided on either the front or rear wheels.
- one of the front or rear wheels is a drive wheel, and the other is a driven wheel.
- the vehicle 10 may also be configured such that the axle drive unit 20 is provided on both the front and rear wheels.
- the vehicle 10 may also be a vehicle having only one pair of left and right wheels 11, 12, or a vehicle having three or more pairs of the same wheels 11, 12.
- Fig. 2 is a perspective view of the axle drive unit 20
- Fig. 3 is a longitudinal cross-sectional view of the axle drive unit 20.
- Fig. 3 shows the upper half of a longitudinal cross-sectional view of the axle drive unit 20 that includes the central axis of rotation C1 of the axles 13 and 14.
- the rotating electric machine 30 is an inner rotor type surface magnet type rotating electric machine, and has as its basic components a rotor 31, a stator 36, and an inverter unit 39.
- the number of poles, the number of phases, and the dimensions (size) of each component can be set as appropriate.
- the rotor 31 includes a first gear case 32, a second gear case 33, and a magnet section 34.
- the first gear case 32 (cylindrical portion) is formed in a cylindrical shape.
- the first gear case 32 has an opening at one axial end 32a and a bottom portion 32b at the other end.
- the second gear case 33 (disk portion) is formed in a disk shape and is assembled to the first gear case 32 so as to close the opening of the first gear case 32, more specifically, to close the portion of the opening other than the axle 13.
- the second gear case 33 has a cylindrical shaft portion 33a that protrudes in the axial direction.
- the axle 13 is inserted into the shaft portion 33a.
- the rotor 31 is disposed radially inside the stator 36, which is formed in a cylindrical shape.
- the rotor 31 also serves as a gear case (case) for the reducer 50 and the differential device 70.
- the gear case is divided into the first gear case 32 and the second gear case 33.
- a ring-shaped magnet section 34 is attached to the outer peripheral surface of the first gear case 32 (rotor 31).
- the first gear case 32 functions as a magnet holding member.
- the magnet section 34 is ring-shaped and is composed of multiple permanent magnets arranged with alternating polarity along the circumferential direction of the rotor 31. In other words, the magnet section 34 has multiple magnetic poles in the circumferential direction.
- the permanent magnets are fixed to the first gear case 32, for example, by gluing.
- the magnet section 34 has a first magnet and a second magnet, each of which is a polar anisotropic magnet with opposite polarities, and is polar anisotropically oriented.
- the orientation of the magnetization easy axis of the first magnet and the second magnet differs between the d-axis side (part closer to the d-axis) and the q-axis side (part closer to the q-axis), with the magnetization easy axis on the d-axis side being closer to a direction parallel to the d-axis, and the magnetization easy axis on the q-axis side being closer to a direction perpendicular to the q-axis.
- An arc-shaped magnetic flux path is formed by the orientation according to the orientation of the magnetization easy axis.
- the stator 36 is provided radially outward of the rotor 31.
- the stator 36 includes multi-phase (e.g., six-phase) stator windings 37A, 37B wound in a generally cylindrical (annular) shape, and a stator core 38 serving as a base member.
- the stator windings 37A, 37B (coils) are arranged to face the annular magnet portion 34 with a predetermined air gap between them.
- the stator 36 is formed in a cylindrical shape overall.
- the stator 36 is characterized by having a slotless structure and a flat conductor structure for the stator windings 37A and 37B. That is, the stator core 38 is a cylinder in which multiple electromagnetic steel plates are stacked in the axial direction and has a predetermined thickness in the radial direction, and the stator windings 37A and 37B are assembled to the radially inner side of the stator core 38, which faces the rotor 31.
- the inverter unit 39 includes a plurality of semiconductor modules, a control board, a capacitor module, and the like. These electrical components constitute an inverter circuit.
- the inverter circuit realizes a powering function that rotates the rotor 31 by passing current through each phase of the stator windings 37A, 37B, and a power generating function that outputs generated power using three-phase AC current through the stator windings 37A, 37B, etc. that flows with the rotation of the axles 13, 14. That is, the inverter circuit (circuit) controls the current passed through each phase of the stator windings 37A, 37B, etc.
- the capacitor module includes a plurality of smoothing capacitors.
- the semiconductor module includes semiconductor switching elements such as MOSFETs and IGBTs.
- the inverter unit 39 includes a rectangular parallelepiped case and is attached (placed) radially outward of the rotor 31 and the stator 36. The inverter unit 39 may have only a powering function.
- the differential gear 70 is integrally provided in the rotating electric machine 30, and specifically, is assembled to the radial inside of the stator 36 and rotor 31 in the rotating electric machine 30. More specifically, the rotating electric machine 30 has a cylindrical space extending in the axial direction inside the rotor 31, and the differential gear 70 is arranged in the cylindrical space. In this case, in the rotating electric machine 30, the stator 36 and the rotor 31 are arranged in order from the radial outside on the same axis centered on the axles 13 and 14, and the differential gear 70 is further arranged radially inside.
- the differential gear 70 is arranged within the range of the stator windings 37A, 37B (stator 36) and the rotor 31, particularly within the range of the stator core 38 and magnet section 34, in the axial direction of the rotor 31 (stator 36) (hereinafter simply referred to as the "axial direction").
- the weight of the differential device 70 is greater than the weight of the reduction gear 50. For this reason, if the differential device 70 is located axially away from the center of the axle drive device 20, the driving state of the axle drive device 20 may become unstable. Therefore, in the axial direction, the differential device 70 is positioned closer to the center of the axle drive device 20 than the reduction gear 50. Specifically, in the axial direction, the differential device 70 overlaps with the center of the axle drive device 20. In other words, the differential device 70 is positioned near the center of gravity of the rotating electric machine 30 (axle drive device 20).
- the differential device 70 is a well-known configuration that includes a differential case 71, multiple pinion gears provided within the differential case 71, and a pair of side gears that are also provided within the differential case 71 and are connected to the left and right axles 13, 14, respectively.
- the differential case 71 is formed in a cylindrical shape with a bottom.
- each pinion gear rotates together with the differential case 71 around the axles 13, 14 as the axis center.
- Each side gear is meshed with a pinion gear.
- each pinion gear rotates around an axis center in a direction perpendicular to the axial direction of the axles 13, 14.
- the rotation of the differential case 71 is distributed and transmitted to each side gear at different rotational speeds.
- the differential case 71 (main body) is rotatably supported by the fixed body 80 via the bearing 83.
- the fixed body 80 (support member) is a member that is fixed to the vehicle frame or the like and does not rotate.
- the fixed body 80 has a cylindrical large diameter portion 80a and a cylindrical small diameter portion 80b that is smaller in diameter than the large diameter portion 80a.
- the bearing 83 (third bearing) is, for example, a ball bearing.
- the bearing 83 is disposed between the inner peripheral surface of the large diameter portion 80a of the fixed body 80 and the outer peripheral surface of the differential case 71.
- the bearing 83 supports the end portion 71a of the differential case 71 (differential device 70) opposite the reducer 50 in the axial direction so that it can rotate with respect to the large diameter portion 80a of the fixed body 80 (can rotate relative to the large diameter portion 80a).
- a bearing 82 is provided between the outer peripheral surface of the small diameter portion 80b of the fixed body 80 and the inner peripheral surface of the bottom portion 32b of the first gear case 32 of the rotor 31.
- the bearing 82 (second bearing) is, for example, a ball bearing.
- the bearing 82 supports the bottom portion 32b of the first gear case 32 (the portion on the opposite side of the reduction gear 50 from the differential device 70 of the rotor 31 in the axial direction) so that it can rotate with respect to the small diameter portion 80b of the fixed body 80 (can rotate relative to the small diameter portion 80b).
- a reducer 50 is provided in an annular space formed on the inner periphery of the stator 36 and the rotor 31, which reduces the rotation of the rotor 31 at a predetermined reduction ratio.
- the reducer 50 is connected to the rotor 31 and the differential gear 70, and reduces the rotation of the rotor 31 at a predetermined reduction ratio and transmits it to the differential gear 70 and ultimately to the axles 13, 14.
- the stator 36 and the rotor 31 are provided in this order from the radially outer side, all on the same axis centered on the axles 13, 14, and the reducer 50 is provided further radially inside.
- the reducer 50 is arranged within the range of the stator windings 37A, 37B (stator 36) and the rotor 31 in the axial direction, and in particular, a part of the reducer 50 is arranged within the range of the stator core 38 and the magnet section 34, and the remaining part is arranged outside the range. In the axial direction, the reducer 50 does not overlap the center of the axle drive device 20.
- the differential gear 70 and the reduction gear 50 are arranged coaxially and axially aligned around the axles 13 and 14.
- the reduction gear 50 is a well-known planetary gear mechanism having a ring gear with internal teeth, a sun gear with external teeth, a plurality of pinion gears arranged between the ring gear and the sun gear and meshing with each of these gears, and a carrier that rotatably supports the plurality of pinion gears.
- the rotation of the rotating electric machine 30, i.e., the rotation of the rotor 31, is reduced by a predetermined reduction ratio determined by the reduction gear 50, and the axles 13, 14 rotate together with the differential case 71 at the reduced rotation speed.
- the carrier rotates at a reduced speed relative to the rotation of the sun gear (i.e., the rotation of the rotor 31) with the ring gear fixed.
- the left and right axles 13, 14 are connected to the left and right wheels 11, 12 of the vehicle 10, respectively. Therefore, by driving the left and right axles 13, 14, the left and right wheels 11, 12 of the vehicle 10 can be driven.
- the cylindrical rotor 31 is provided with a magnet section 34 having multiple magnetic poles.
- the cylindrical stator 36 has multiple phase stator windings 37A, 37B, etc. (coils) arranged opposite the magnet section 34. Therefore, the rotor 31 can be rotated by passing current through the multiple phase stator windings 37A, 37B, etc.
- the reducer 50 reduces the rotation of the rotor 31 and transmits it to the left and right axles 13, 14.
- the differential device 70 absorbs the rotation difference between the left and right axles 13, 14. This allows the rotation of the rotor 31 to be decelerated and transmitted to the left and right axles 13, 14 and ultimately to the left and right wheels 11, 12, and the rotation difference between the left and right wheels 11, 12 can be absorbed.
- the reducer 50 and the differential gear 70 are arranged radially inward relative to the rotor 31 and the stator 36. Therefore, the reducer 50 and the differential gear 70 can be arranged by utilizing the annular space radially inward of the cylindrical rotor 31 and the cylindrical stator 36, and the axle drive device 20 can be made smaller. In the axial direction of the rotor 31 and the stator 36, the reducer 50 and the differential gear 70 are arranged within the range of both the rotor 31 and the stator 36. Therefore, even if the reducer 50 and the differential gear 70 are arranged, it is possible to prevent the axial length of the axle drive device 20 from becoming longer than the lengths of the rotor 31 and the stator 36.
- the reducer 50 and the differential gear 70 are arranged in the axial direction on the same axis centered on the axles 13 and 14. Therefore, compared to the case where the reducer 50 and the differential gear 70 are arranged in the radial direction, it is possible to suppress the radial size of the axle drive device 20 from increasing.
- the magnet section 34 is polar anisotropically oriented and is attached to the outer circumferential surface of the first gear case 32 of the rotor 31.
- the polar anisotropically oriented magnet section 34 does not require a core back such as a soft magnetic material that forms a magnetic circuit, so there are fewer restrictions on the thickness and shape of the material to which the magnet section 34 is attached. Therefore, the magnet section 34 can be directly attached to the outer circumferential surface of the first gear case 32 of the rotor 31.
- the rotor 31 is disposed radially inside the stator 36 and also serves as a gear case (case) for the reducer 50 and the differential device 70.
- the rotor 31 can have the function of holding the magnet section 34 and the function of a case that houses the reducer 50 and the differential device 70.
- the configuration of the axle drive device 20 can be simplified and the number of parts of the axle drive device 20 can be reduced.
- the differential device 70 overlaps with the center of the axle drive device 20.
- the differential device 70 which is heavier than the reducer 50, can be positioned near the center of the axle drive device 20 in the axial direction of the rotor 31 and the stator 36. Therefore, the driving state of the axle drive device 20 can be stabilized.
- the rotor 31 has a first gear case 32 (cylindrical portion) with an open axial end 32a, and a second gear case 33 (disk portion) assembled to the first gear case 32 so as to close the opening of the first gear case 32.
- first gear case 32 cylindrical portion
- second gear case 33 disk portion
- the inverter unit 39 can also be positioned axially relative to the reduction gear 50 and the differential gear 70.
- the magnet section 34 may have a first magnet whose magnetization direction is radial and a second magnet whose magnetization direction is circumferential, with the first magnets arranged at a predetermined interval in the circumferential direction and a Halbach orientation in which the second magnets are arranged between adjacent first magnets in the circumferential direction.
- a core back of a soft magnetic material or the like there is no need for a core back of a soft magnetic material or the like to form a magnetic circuit.
- the magnet section 34 has neither a polar anisotropic orientation nor a Halbach orientation, but has a core back of a soft magnetic material or the like.
- Bearing 81 or bearing 82 can be omitted and rotor 31 can be supported on one side.
- a configuration can be adopted in which the reduction gear 50 overlaps with the center of the axle drive unit 20 in the axial direction. Also, a configuration can be adopted in which a member disposed between the differential gear 70 and the reduction gear 50 overlaps with the center of the axle drive unit 20 in the axial direction.
- the reduction gear 50 may be a reduction gear other than a planetary gear mechanism, such as a parallel shaft gear reduction gear or a helical reduction gear.
- the magnet portion 34 is attached to the inner peripheral surface of the rotor 31, and the stator 36 has stator windings 37A, 37B (coils) facing the magnet portion 34 on the radially inner side.
- the reduction gear 50 and the differential gear 70 may be arranged radially inside the rotor 31 and the stator 36. This allows the reduction gear 50 and the differential gear 70 to be arranged by utilizing the annular space on the radially inner side of the cylindrical rotor 31 and the cylindrical stator 36, and the axle drive device 20 can be made smaller.
- the reduction gear 50 and the differential gear 70 may be arranged within the range of both the rotor 31 and the stator 36 in the axial direction of the rotor 31 and the stator 36.
- the reduction gear 50 and the differential gear 70 may also be arranged axially side by side on the same axis centered on the axles 13, 14.
- the magnet portion has a polar anisotropic orientation or a Halbach orientation and is attached to an outer circumferential surface of the rotor, 2.
- [Configuration 3] 3 The axle drive device according to claim 1, wherein the differential gear overlaps with a center of the axle drive device in the axial direction.
- the rotor is disposed radially inside the stator, a first bearing (81) that rotatably supports a portion (33 a) of the rotor on an opposite side to the differential gear with respect to the reducer in the axial direction; a second bearing (82) that rotatably supports a portion (32b) of the rotor on an opposite side to the reducer with respect to the differential gear in the axial direction; a third bearing (83) that rotatably supports an end (71 a) of the differential gear opposite to the reducer in the axial direction;
- the axle drive device according to any one of configurations 1 to 3, comprising: [Configuration 5] 3.
- the axle drive device according to claim 2, wherein the rotor comprises a cylindrical portion (32) having an open end (32a) in the axial direction, and a disk portion (33) assembled to the cylindrical portion so as to close the opening of the cylindrical portion.
- a circuit (39) for controlling a current flowing through the coil is disposed radially outward with respect to the rotor and the stator.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
- Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)
- Motor Power Transmission Devices (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
車軸駆動装置(20)は、車両の左右の車輪にそれぞれ接続される左右の車軸(13,14)と、複数の磁極を有する磁石部(34)を備えた円筒状のロータ(31)と、磁石部に対向して配置された複数相のコイル(37A,37B)を有する円筒状のステータ(36)と、ロータの回転を減速して左右の車軸に伝達する減速機(50)と、左右の車軸の回転差を吸収するデファレンシャルギア(70)と、を備える。ロータ及びステータに対して径方向内側に、減速機及びデファレンシャルギアが配置され、ロータ及びステータの軸方向において、ロータ及びステータの範囲内に減速機及びデファレンシャルギアが配置され、減速機とデファレンシャルギアとが軸方向に並んでいる。
Description
本出願は、2023年1月13日に出願された日本出願番号2023-003804号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
本開示は、車軸を駆動する車軸駆動装置に関する。
従来、ステータ及びマグネットに対して径方向内側に配置され、ロータの回転を減速して出力軸へ伝達する減速機、を備えた減速機付モータがある(特許文献1参照)。
ところで、特許文献1に記載の減速機付モータを、車両の左右の車輪に接続された車軸を回転させる車軸駆動装置として用いる場合、左右の車輪の回転差を吸収するデファレンシャルギア(差動装置)を設けることが望ましい。その場合、モータと減速機とデファレンシャルギアとを、具体的にどのように配置するかが問題となる。
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、車軸を駆動する車軸駆動装置において、モータと減速機とデファレンシャルギアとを配置する具体的構成を提供することにある。
上記課題を解決するための第1の手段は、
車両の左右の車輪にそれぞれ接続される左右の車軸と、
複数の磁極を有する磁石部を備えた円筒状のロータと、
前記磁石部に対向して配置された複数相のコイルを有する円筒状のステータと、
前記ロータの回転を減速して前記左右の車軸に伝達する減速機と、
前記左右の車軸の回転差を吸収するデファレンシャルギアと、
を備える車軸駆動装置であって、
前記ロータ及び前記ステータに対して径方向内側に、前記減速機及び前記デファレンシャルギアが配置され、
前記ロータ及び前記ステータの軸方向において、前記ロータ及び前記ステータの範囲内に前記減速機及び前記デファレンシャルギアが配置され、
前記減速機と前記デファレンシャルギアとが前記軸方向に並んでいる。
車両の左右の車輪にそれぞれ接続される左右の車軸と、
複数の磁極を有する磁石部を備えた円筒状のロータと、
前記磁石部に対向して配置された複数相のコイルを有する円筒状のステータと、
前記ロータの回転を減速して前記左右の車軸に伝達する減速機と、
前記左右の車軸の回転差を吸収するデファレンシャルギアと、
を備える車軸駆動装置であって、
前記ロータ及び前記ステータに対して径方向内側に、前記減速機及び前記デファレンシャルギアが配置され、
前記ロータ及び前記ステータの軸方向において、前記ロータ及び前記ステータの範囲内に前記減速機及び前記デファレンシャルギアが配置され、
前記減速機と前記デファレンシャルギアとが前記軸方向に並んでいる。
上記構成によれば、左右の車軸は、車両の左右の車輪にそれぞれ接続される。このため、左右の車軸を駆動することにより、車両の左右の車輪を駆動することができる。円筒状のロータは、複数の磁極を有する磁石部を備えている。円筒状のステータは、前記磁石部に対向して配置された複数相のコイルを有している。このため、複数相のコイルが通電されることにより、ロータを回転させることができる。減速機は、前記ロータの回転を減速して前記左右の車軸に伝達する。デファレンシャルギアは、前記左右の車軸の回転差を吸収する。このため、ロータの回転を減速して左右の車軸ひいては左右の車輪に伝達するとともに、左右の車輪の回転差を吸収することができる。
ここで、前記ロータ及び前記ステータに対して径方向内側に、前記減速機及び前記デファレンシャルギアが配置されている。このため、円筒状のロータ及び円筒状のステータの径方向内側の空間を利用して、前記減速機及び前記デファレンシャルギアを配置することができ、車軸駆動装置を小型化することができる。前記ロータ及び前記ステータの軸方向において、前記ロータ及び前記ステータの範囲内に前記減速機及び前記デファレンシャルギアが配置されている。このため、前記減速機及び前記デファレンシャルギアを配置したとしても、車軸駆動装置の軸方向の長さが前記ロータ及び前記ステータの長さよりも長くなることを避けることができる。さらに、前記減速機と前記デファレンシャルギアとが前記軸方向に並んでいる。このため、前記減速機と前記デファレンシャルギアとが径方向に並んでいる場合と比較して、車軸駆動装置の径方向の大きさが拡大することを抑制することができる。
第2の手段では、前記磁石部は、極異方配向又はハルバッハ配向であり、前記ロータの外周面に取り付けられており、前記ロータは、前記ステータの径方向内側に配置され、前記減速機及び前記デファレンシャルギアのケースを兼ねている。
上記構成によれば、前記磁石部は、極異方配向又はハルバッハ配向であり、前記ロータの外周面に取り付けられている。極異方配向又はハルバッハ配向の磁石部は、磁気回路を形成する軟磁性部材等のコアバックが必要ないため、磁石部を取り付ける部材に対する厚みや形状の制約が少なくなる。したがって、ロータの外周面に磁石部を直接取り付けることができる。さらに、前記ロータは、前記ステータの径方向内側に配置され、前記減速機及び前記デファレンシャルギアのケースを兼ねている。このため、磁石部を保持する機能と、前記減速機及び前記デファレンシャルギアを収納するケースの機能とを、ロータに持たせることができる。その結果、車軸駆動装置の構成を簡潔にすることができるとともに、車軸駆動装置の分品点数を削減することができる。
一般的に、デファレンシャルギアの重量は、減速機の重量よりも大きい。このため、ロータ及びステータの軸方向において、車軸駆動装置の中心からデファレンシャルギアが離れていると、車軸駆動装置の駆動状態が不安定になるおそれがある。
この点、第3の手段では、前記軸方向において、前記車軸駆動装置の中心に前記デファレンシャルギアが重なっている。こうした構成によれば、前記ロータ及び前記ステータの軸方向において、重量が大きいデファレンシャルギアを車軸駆動装置の中心近くに配置することができる。したがって、車軸駆動装置の駆動状態を安定させることができる。
前記減速機と前記デファレンシャルギアとが前記軸方向に並んでいる構成では、車軸駆動装置の前記軸方向の長さが長くなりやすい。
この点、第4の手段では、前記ロータは、前記ステータの径方向内側に配置され、前記軸方向において、前記ロータの前記減速機に対して前記デファレンシャルギアと反対側の部分を回転可能に支持する第1ベアリングと、前記軸方向において、前記ロータの前記デファレンシャルギアに対して前記減速機と反対側の部分を回転可能に支持する第2ベアリングと、前記軸方向において、前記デファレンシャルギアの前記減速機と反対側の端部を回転可能に支持する第3ベアリングと、を備える。
上記構成によれば、前記減速機と前記デファレンシャルギアとが前記軸方向に並んでいる構成において、ロータにおける前記減速機に対して前記デファレンシャルギアと反対側の部分を第1ベアリングにより支持し、ロータにおける前記デファレンシャルギアに対して前記減速機と反対側の部分を第2ベアリングにより支持することができる。このため、ロータの軸方向の長さが長くなりやすい構成において、ロータを安定して回転可能に支持することができる。さらに、デファレンシャルギアにおいて減速機と接続される側と反対側の端部を第3ベアリングにより回転可能に支持することができ、デファレンシャルギアの回転を安定させることができる。
第5の手段では、前記ロータは、前記軸方向の一端が開口した円筒部と、前記円筒部の開口を塞ぐように前記円筒部に組み付けられた円板部とを備えている。こうした構成によれば、前記ロータが前記減速機及び前記デファレンシャルギアのケースを兼ねている場合であっても、円筒部の開口からロータの内部へ前記減速機及び前記デファレンシャルギアを収納することができる。その後、円筒部に円板部を組み付けることにより、円筒部の開口を塞いで車軸駆動装置を組み立てることができる。
前記減速機と前記デファレンシャルギアとが前記軸方向に並んでいる構成では、車軸駆動装置の前記軸方向の長さが長くなりやすい。
この点、第6の手段では、前記コイルに流す電流を制御する回路が、前記ロータ及び前記ステータに対して径方向外側に配置されている。こうした構成によれば、車軸駆動装置の前記軸方向の長さが長くなりやすい構成において、上記回路が減速機及びデファレンシャルギアに対して前記軸方向に配置される場合と比較して、車軸駆動装置の前記軸方向の長さが長くなることを抑制することができる。
本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図1は、車両の模式図であり、
図2は、車軸駆動装置の斜視図であり、
図3は、車軸駆動装置の縦断面図である。
以下、車両の左右の車輪にそれぞれ接続される左右の車軸を駆動する車軸駆動装置に具現化した一実施形態について、図面を参照して説明する。
図1に示すように、車両10は、左右の車輪11,12を備えている。左右の車輪11,12には、それぞれ左右の車軸13,14が接続されている。車輪11,12は、それぞれ車軸13,14の回転により回転する。左右の車軸13,14は、水平方向に延び、かつ同軸上に設けられており、不図示の懸架装置により回転自在に支持されている。
車軸駆動装置20は、上記車軸13,14、回転電機30、減速機50、及び差動装置70等を備えている。減速機50は、回転電機30のロータの回転を減速して左右の車軸13,14に伝達する。そして、回転電機30のロータの回転により、左右の各車輪11,12に対してそれぞれ回転動力が付与される。差動装置70(デファレンシャルギア)は、左右の車軸13,14(すなわち車輪11,12)の回転差を吸収する。車軸駆動装置20は、例えば車両10の車体部(例えば車体フレーム)に固定されている。
車両10は、例えば前側車輪と後側車輪とを有する4輪車両であり、前側車輪及び後側車輪のいずれかに車軸駆動装置20が設けられている。つまり、前側車輪及び後側車輪の一方が駆動輪、他方が従動輪である。ただし、車両10において前側車輪及び後側車輪の両方に車軸駆動装置20が設けられている構成であってもよい。また、車両10は、左右一対の車輪11,12を1組のみ有する車両、又は同車輪11,12を3組以上有する車両であってもよい。
次に、車軸駆動装置20の詳細な構成を説明する。図2は車軸駆動装置20の斜視図であり、図3は車軸駆動装置20の縦断面図である。図3は、車軸駆動装置20において車軸13,14の回転中心軸C1を含む縦断面図の上側半分である。
回転電機30は、インナロータ式の表面磁石型回転電機であり、基本構成として、ロータ31、ステータ36、及びインバータユニット39を有している。回転電機30において、極数や、相数、各部材の寸法(大きさ)については適宜の設定が可能である。
ロータ31は、第1ギアケース32、第2ギアケース33、及び磁石部34等を備えている。
第1ギアケース32(円筒部)は、円筒状に形成されている。第1ギアケース32は、軸方向の一端32aが開口しており、他端に底部32bを備えている。第2ギアケース33(円板部)は、円板状に形成され、第1ギアケース32の開口を塞ぐように、詳しくは開口のうち車軸13以外の部分を塞ぐように第1ギアケース32に組み付けられている。第2ギアケース33は、軸方向に突出する円筒状の軸部33aを備えている。軸部33aには、車軸13が挿通されている。ロータ31は、円筒状に形成されたステータ36の径方向内側に配置されている。ロータ31は、減速機50及び差動装置70のギアケース(ケース)を兼ねている。ギアケースは、第1ギアケース32と第2ギアケース33とに分割されている。
第1ギアケース32(ロータ31)の外周面には、環状の磁石部34が取り付けられている。第1ギアケース32は、磁石保持部材としての機能を有する。磁石部34は、円環状をなしており、ロータ31の周方向に沿って極性が交互に変わるように配置された複数の永久磁石により構成されている。つまり、磁石部34は、周方向に複数の磁極を有している。永久磁石は、例えば接着により第1ギアケース32に固定されている。
磁石部34は、それぞれ極異方性磁石でありかつ極性が互いに異なる第1磁石及び第2磁石を有しており、極異方性配向である。第1磁石及び第2磁石ではそれぞれ、d軸側(d軸寄りの部分)とq軸側(q軸寄りの部分)とで磁化容易軸の向きが相違しており、d軸側では磁化容易軸の向きがd軸に平行な方向に近い向きとなり、q軸側では磁化容易軸の向きがq軸に直交する方向に近い向きとなっている。そして、この磁化容易軸の向きに応じた配向により円弧状の磁石磁路が形成されている。
ステータ36は、ロータ31の径方向外側に設けられている。ステータ36は、略筒状(環状)に巻回形成された多相(例えば6相)のステータ巻線37A,37Bと、ベース部材としてのステータコア38とを備えている。ステータ巻線37A,37B(コイル)は、所定のエアギャップを挟んで円環状の磁石部34に対向するように配置されている。ステータ36は、全体として円筒状に形成されている。
ステータ36は、スロットレス構造とステータ巻線37A,37Bの扁平導線構造とを有することを特徴としている。すなわち、ステータコア38は、軸方向に複数の電磁鋼板が積層され、かつ径方向に所定の厚さを有する円筒状をなしており、ステータコア38においてロータ31側となる径方向内側にステータ巻線37A,37Bが組み付けられている。
インバータユニット39は、複数の半導体モジュール、制御基板、及びコンデンサモジュール等を備えている。これら電気部品により、インバータ回路が構成されている。インバータ回路により、ステータ巻線37A,37B等の各相巻線に対して相ごとに電流を流してロータ31を回転させる力行機能と、車軸13,14の回転に伴い流れるステータ巻線37A,37B等の3相交流電流により発電電力を出力する発電機能とが実現される。すなわち、インバータ回路(回路)は、ステータ巻線37A,37B等の各相巻線に流す電流を制御する。例えば、コンデンサモジュールは、複数の平滑用コンデンサを備えている。半導体モジュールは、例えばMOSFETやIGBT等の半導体スイッチング素子を有する。インバータユニット39は、直方体状のケースを備えており、ロータ31及びステータ36に対して径方向外側に取り付けられている(配置されている)。なお、インバータユニット39は、力行機能のみを有するものであってもよい。
次に、差動装置70について説明する。
差動装置70は、回転電機30に一体的に設けられており、具体的には、回転電機30においてステータ36及びロータ31の径方向内側に組み付けられている。より詳しくは、回転電機30は、ロータ31の内側に、軸方向に延びる円柱状空間を有しており、その円柱状空間内に差動装置70が配置されている。この場合、回転電機30においては、いずれも車軸13,14を中心とする同軸上に、径方向外側から順にステータ36、ロータ31が設けられ、さらにその径方向内側に差動装置70が設けられている。差動装置70は、ロータ31(ステータ36)の軸方向(以下、単に「軸方向」という)において、ステータ巻線37A,37B(ステータ36)及びロータ31の範囲内、特にステータコア38及び磁石部34の範囲内に配置されている。
差動装置70の重量は、減速機50の重量よりも大きい。このため、軸方向において、車軸駆動装置20の中心から差動装置70が離れていると、車軸駆動装置20の駆動状態が不安定になるおそれがある。そこで、軸方向において、差動装置70は減速機50よりも車軸駆動装置20の中心寄りに配置されている。具体的には、軸方向において、車軸駆動装置20の中心に差動装置70が重なっている。すなわち、差動装置70は、回転電機30(車軸駆動装置20)の重心付近に配置されている。
差動装置70は、デフケース71と、デフケース71内に設けられた複数のピニオンギアと、同じくデフケース71内に設けられ、左右の各車軸13,14にそれぞれ結合されている一対のサイドギア等を備える周知の構成である。デフケース71は、有底円筒状に形成されている。各ピニオンギアは、デフケース71の回転時において、デフケース71と共に車軸13,14を軸中心として回転する。各サイドギアは、それぞれピニオンギアと噛み合っている。そして、例えば車両10においてカーブ路の内側になる車輪と外側になる車輪とで回転速度差が生じる場合に、各ピニオンギアが、車軸13,14の軸方向に直交する方向を軸中心として回転する。これにより、デフケース71の回転が、各サイドギアで互いに異なる回転速度で振り分けられて伝えられる。
デフケース71(本体)は、ベアリング83を介して固定体80により回転可能に支持されている。固定体80(支持部材)は、車体フレーム等に固定されており、回転しない部材である。固定体80は、円筒状の大径部80aと、大径部80aよりも径が小さい円筒状の小径部80bとを備えている。ベアリング83(第3ベアリング)は、例えば玉軸受である。詳しくは、ベアリング83は、固定体80の大径部80aの内周面と、デフケース71の外周面との間に配置されている。ベアリング83は、軸方向においてデフケース71(差動装置70)の減速機50と反対側の端部71aを、固定体80の大径部80aに対して回転可能(大径部80aと相対回転可能)に支持している。
固定体80の小径部80bの外周面と、ロータ31の第1ギアケース32の底部32bの内周面との間には、ベアリング82が設けられている。ベアリング82(第2ベアリング)は、例えば玉軸受である。ベアリング82は、第1ギアケース32の底部32b(軸方向においてロータ31の差動装置70に対して減速機50と反対側の部分)を、固定体80の小径部80bに対して回転可能(小径部80bと相対回転可能)に支持している。
ロータ31の第2ギアケース33の軸部33aは、ベアリング81により回転可能に支持されている。ベアリング81(第1ベアリング)は、例えば玉軸受である。ベアリング81は、ロータ31の第2ギアケース33の軸部33a(軸方向においてロータ31の減速機50に対して差動装置70と反対側の部分)を、回転可能に支持している。
ステータ36及びロータ31の内周側に形成される環状空間に、ロータ31の回転を所定の減速比で減速する減速機50が設けられている。減速機50は、ロータ31及び差動装置70に接続されており、ロータ31の回転を所定の減速比で減速して差動装置70、ひいては車軸13,14に伝達する。回転電機30においては、いずれも車軸13,14を中心とする同軸上に、径方向外側から順にステータ36、ロータ31が設けられ、さらにその径方向内側に減速機50が設けられている。減速機50は、軸方向において、ステータ巻線37A,37B(ステータ36)及びロータ31の範囲内に配置され、特にステータコア38及び磁石部34の範囲内に一部が配置され残りの部分が範囲外に配置されている。軸方向において、車軸駆動装置20の中心に減速機50は重なっていない。差動装置70と減速機50とは、車軸13,14を中心とする同軸上に軸方向に並んで配置されている。
回転電機30では、ロータ31の回転は減速機50により減速されてデフケース71側に伝えられる。減速機50は、内歯を有するリングギアと、外歯を有するサンギアと、リングギア及びサンギアの間に配置され、これら各ギアに噛み合う複数のピニオンギアと、複数のピニオンギアを回転可能に支持するキャリアと、を有する周知の遊星歯車機構である。ロータ31の回転時には、サンギアの回転に応じて各ピニオンギアが回転するとともに、そのピニオンギアの回転に伴いキャリアと共にデフケース71が一体回転する。そして、回転電機30の回転、すなわちロータ31の回転が減速機50にて定められた所定の減速比で減速され、減速後の回転速度でデフケース71と共に車軸13,14が回転する。この場合、リングギアが固定された状態で、サンギアの回転(すなわちロータ31の回転)に対してキャリアが減速回転する。
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。
・左右の車軸13,14は、車両10の左右の車輪11,12にそれぞれ接続されている。このため、左右の車軸13,14を駆動することにより、車両10の左右の車輪11,12を駆動することができる。円筒状のロータ31は、複数の磁極を有する磁石部34を備えている。円筒状のステータ36は、磁石部34に対向して配置された複数相のステータ巻線37A、37B等(コイル)を有している。このため、複数相のステータ巻線37A、37B等が通電されることにより、ロータ31を回転させることができる。減速機50は、ロータ31の回転を減速して左右の車軸13,14に伝達する。差動装置70は、左右の車軸13,14の回転差を吸収する。このため、ロータ31の回転を減速して左右の車軸13,14ひいては左右の車輪11,12に伝達するとともに、左右の車輪11,12の回転差を吸収することができる。
・ロータ31及びステータ36に対して径方向内側に、減速機50及び差動装置70が配置されている。このため、円筒状のロータ31及び円筒状のステータ36の径方向内側の環状空間を利用して、減速機50及び差動装置70を配置することができ、車軸駆動装置20を小型化することができる。ロータ31及びステータ36の軸方向において、ロータ31及びステータ36の双方の範囲内に減速機50及び差動装置70が配置されている。このため、減速機50及び差動装置70を配置したとしても、車軸駆動装置20の軸方向の長さがロータ31及びステータ36の長さよりも長くなることを避けることができる。さらに、減速機50と差動装置70とが、車軸13,14を中心とする同軸上に軸方向に並んでいる。このため、減速機50と差動装置70とが径方向に並んでいる場合と比較して、車軸駆動装置20の径方向の大きさが拡大することを抑制することができる。
・磁石部34は、極異方配向であり、ロータ31の第1ギアケース32の外周面に取り付けられている。極異方配向の磁石部34は、磁気回路を形成する軟磁性部材等のコアバックが必要ないため、磁石部34を取り付ける部材に対する厚みや形状の制約が少なくなる。したがって、ロータ31の第1ギアケース32の外周面に磁石部34を直接取り付けることができる。さらに、ロータ31は、ステータ36の径方向内側に配置され、減速機50及び差動装置70のギアケース(ケース)を兼ねている。このため、磁石部34を保持する機能と、減速機50及び差動装置70を収納するケースの機能とを、ロータ31に持たせることができる。その結果、車軸駆動装置20の構成を簡潔にすることができるとともに、車軸駆動装置20の分品点数を削減することができる。
・軸方向において、車軸駆動装置20の中心に差動装置70が重なっている。こうした構成によれば、ロータ31及びステータ36の軸方向において、重量が減速機50よりも大きい差動装置70を、車軸駆動装置20の中心近くに配置することができる。したがって、車軸駆動装置20の駆動状態を安定させることができる。
・減速機50と差動装置70とが軸方向に並んでいる構成では、車軸駆動装置20の軸方向の長さが長くなりやすい。この点、ロータ31における減速機50に対して差動装置70と反対側の部分である軸部33aをベアリング81により支持し、ロータ31における差動装置70に対して減速機50と反対側の部分である底部32bをベアリング82により支持している。このため、ロータ31の軸方向の長さが長くなりやすい構成において、ロータ31の軸方向の両端部を回転可能に支持することができ、ロータ31を安定して回転可能に支持することができる。さらに、差動装置70のデフケース71において減速機50と接続される側と反対側の端部71aをベアリング83により回転可能に支持しており、差動装置70の回転を安定させることができる。
・ロータ31は、軸方向の一端32aが開口した第1ギアケース32(円筒部)と、第1ギアケース32の開口を塞ぐように第1ギアケース32に組み付けられた第2ギアケース33(円板部)とを備えている。こうした構成によれば、ロータ31が減速機50及び差動装置70のケースを兼ねている場合であっても、第1ギアケース32の開口からロータ31の内部へ減速機50及び差動装置70を収納することができる。その後、第1ギアケース32に第2ギアケース33を組み付けることにより、第1ギアケース32の開口を塞いで車軸駆動装置20を組み立てることができる。
・ステータ巻線37A、37Bに流す電流を制御する回路であるインバータユニット39(インバータ回路)が、ロータ31及びステータ36に対して径方向外側に配置されている。こうした構成によれば、車軸駆動装置20の軸方向の長さが長くなりやすい構成において、インバータユニット39が減速機50及び差動装置70に対して軸方向に配置される場合と比較して、車軸駆動装置20の軸方向の長さが長くなることを抑制することができる。
なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
・インバータユニット39を、減速機50及び差動装置70に対して軸方向に配置することもできる。
・磁石部34は、磁化方向を径方向とする第1磁石と、磁化方向を周方向とする第2磁石とを有し、周方向に所定間隔で第1磁石が配置されるとともに、周方向において隣り合う第1磁石の間に第2磁石が配置されたハルバッハ配向であってもよい。この場合も、磁気回路を形成する軟磁性部材等のコアバックを必要としない。また、磁石部34が極異方性配向及びハルバッハ配向のいずれでもなく、軟磁性部材等のコアバックを備えた構成を採用することもできる。
・ベアリング81又はベアリング82を省略して、ロータ31を方持ち支持することもできる。
・軸方向において、車軸駆動装置20の中心に減速機50が重なっている構成を採用することもできる。また、軸方向において、車軸駆動装置20の中心に、差動装置70と減速機50との間に配置された部材が重なっている構成を採用することもできる。
・差動装置70のケースと減速機50のケースとが別体である構成を採用することもできる。減速機50は、平行軸歯車減速機や、ヘリカル減速機等、遊星歯車機構以外の減速機であってもよい。
・磁石部34がロータ31の内周面に取り付けられ、磁石部34に径方向内側で対向するステータ巻線37A,37B(コイル)をステータ36が備えたアウタロータ式の回転電機とすることもできる。この場合であっても、ロータ31及びステータ36に対して径方向内側に、減速機50及び差動装置70を配置すればよい。これにより、円筒状のロータ31及び円筒状のステータ36の径方向内側の環状空間を利用して、減速機50及び差動装置70を配置することができ、車軸駆動装置20を小型化することができる。そして、上記実施形態と同様に、ロータ31及びステータ36の軸方向において、ロータ31及びステータ36の双方の範囲内に減速機50及び差動装置70を配置するとよい。また、減速機50と差動装置70とを、車軸13,14を中心とする同軸上に軸方向に並べて配置するとよい。
なお、上記実施形態及びその変更例を、組み合わせ可能な範囲で組み合わせて実施することもできる。
以下、上述した実施形態及び変更例から抽出される特徴的な構成を記載する。
[構成1]
車両(10)の左右の車輪(11,12)にそれぞれ接続される左右の車軸(13,14)と、
複数の磁極を有する磁石部(34)を備えた円筒状のロータ(31)と、
前記磁石部に対向して配置された複数相のコイル(37A,37B)を有する円筒状のステータ(36)と、
前記ロータの回転を減速して前記左右の車軸に伝達する減速機(50)と、
前記左右の車軸の回転差を吸収するデファレンシャルギア(70)と、
を備える車軸駆動装置(20)であって、
前記ロータ及び前記ステータに対して径方向内側に、前記減速機及び前記デファレンシャルギアが配置され、
前記ロータ及び前記ステータの軸方向において、前記ロータ及び前記ステータの範囲内に前記減速機及び前記デファレンシャルギアが配置され、
前記減速機と前記デファレンシャルギアとが前記軸方向に並んでいる、車軸駆動装置。[構成2]
前記磁石部は、極異方配向又はハルバッハ配向であり、前記ロータの外周面に取り付けられており、
前記ロータは、前記ステータの径方向内側に配置され、前記減速機及び前記デファレンシャルギアのケース(32,33)を兼ねている、構成1に記載の車軸駆動装置。
[構成3]
前記軸方向において、前記車軸駆動装置の中心に前記デファレンシャルギアが重なっている、構成1又は2に記載の車軸駆動装置。
[構成4]
前記ロータは、前記ステータの径方向内側に配置され、
前記軸方向において、前記ロータの前記減速機に対して前記デファレンシャルギアと反対側の部分(33a)を回転可能に支持する第1ベアリング(81)と、
前記軸方向において、前記ロータの前記デファレンシャルギアに対して前記減速機と反対側の部分(32b)を回転可能に支持する第2ベアリング(82)と、
前記軸方向において、前記デファレンシャルギアの前記減速機と反対側の端部(71a)を回転可能に支持する第3ベアリング(83)と、
を備える、構成1~3のいずれか1つに記載の車軸駆動装置。
[構成5]
前記ロータは、前記軸方向の一端(32a)が開口した円筒部(32)と、前記円筒部の開口を塞ぐように前記円筒部に組み付けられた円板部(33)とを備えている、構成2に記載の車軸駆動装置。
[構成6]
前記コイルに流す電流を制御する回路(39)が、前記ロータ及び前記ステータに対して径方向外側に配置されている、構成1~5のいずれか1つに記載の車軸駆動装置。
[構成1]
車両(10)の左右の車輪(11,12)にそれぞれ接続される左右の車軸(13,14)と、
複数の磁極を有する磁石部(34)を備えた円筒状のロータ(31)と、
前記磁石部に対向して配置された複数相のコイル(37A,37B)を有する円筒状のステータ(36)と、
前記ロータの回転を減速して前記左右の車軸に伝達する減速機(50)と、
前記左右の車軸の回転差を吸収するデファレンシャルギア(70)と、
を備える車軸駆動装置(20)であって、
前記ロータ及び前記ステータに対して径方向内側に、前記減速機及び前記デファレンシャルギアが配置され、
前記ロータ及び前記ステータの軸方向において、前記ロータ及び前記ステータの範囲内に前記減速機及び前記デファレンシャルギアが配置され、
前記減速機と前記デファレンシャルギアとが前記軸方向に並んでいる、車軸駆動装置。[構成2]
前記磁石部は、極異方配向又はハルバッハ配向であり、前記ロータの外周面に取り付けられており、
前記ロータは、前記ステータの径方向内側に配置され、前記減速機及び前記デファレンシャルギアのケース(32,33)を兼ねている、構成1に記載の車軸駆動装置。
[構成3]
前記軸方向において、前記車軸駆動装置の中心に前記デファレンシャルギアが重なっている、構成1又は2に記載の車軸駆動装置。
[構成4]
前記ロータは、前記ステータの径方向内側に配置され、
前記軸方向において、前記ロータの前記減速機に対して前記デファレンシャルギアと反対側の部分(33a)を回転可能に支持する第1ベアリング(81)と、
前記軸方向において、前記ロータの前記デファレンシャルギアに対して前記減速機と反対側の部分(32b)を回転可能に支持する第2ベアリング(82)と、
前記軸方向において、前記デファレンシャルギアの前記減速機と反対側の端部(71a)を回転可能に支持する第3ベアリング(83)と、
を備える、構成1~3のいずれか1つに記載の車軸駆動装置。
[構成5]
前記ロータは、前記軸方向の一端(32a)が開口した円筒部(32)と、前記円筒部の開口を塞ぐように前記円筒部に組み付けられた円板部(33)とを備えている、構成2に記載の車軸駆動装置。
[構成6]
前記コイルに流す電流を制御する回路(39)が、前記ロータ及び前記ステータに対して径方向外側に配置されている、構成1~5のいずれか1つに記載の車軸駆動装置。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
Claims (6)
- 車両(10)の左右の車輪(11,12)にそれぞれ接続される左右の車軸(13,14)と、
複数の磁極を有する磁石部(34)を備えた円筒状のロータ(31)と、
前記磁石部に対向して配置された複数相のコイル(37A,37B)を有する円筒状のステータ(36)と、
前記ロータの回転を減速して前記左右の車軸に伝達する減速機(50)と、
前記左右の車軸の回転差を吸収するデファレンシャルギア(70)と、
を備える車軸駆動装置(20)であって、
前記ロータ及び前記ステータに対して径方向内側に、前記減速機及び前記デファレンシャルギアが配置され、
前記ロータ及び前記ステータの軸方向において、前記ロータ及び前記ステータの範囲内に前記減速機及び前記デファレンシャルギアが配置され、
前記減速機と前記デファレンシャルギアとが前記軸方向に並んでいる、車軸駆動装置。 - 前記磁石部は、極異方配向又はハルバッハ配向であり、前記ロータの外周面に取り付けられており、
前記ロータは、前記ステータの径方向内側に配置され、前記減速機及び前記デファレンシャルギアのケース(32,33)を兼ねている、請求項1に記載の車軸駆動装置。 - 前記軸方向において、前記車軸駆動装置の中心に前記デファレンシャルギアが重なっている、請求項1又は2に記載の車軸駆動装置。
- 前記ロータは、前記ステータの径方向内側に配置され、
前記軸方向において、前記ロータの前記減速機に対して前記デファレンシャルギアと反対側の部分(33a)を回転可能に支持する第1ベアリング(81)と、
前記軸方向において、前記ロータの前記デファレンシャルギアに対して前記減速機と反対側の部分(32b)を回転可能に支持する第2ベアリング(82)と、
前記軸方向において、前記デファレンシャルギアの前記減速機と反対側の端部(71a)を回転可能に支持する第3ベアリング(83)と、
を備える、請求項1又は2に記載の車軸駆動装置。 - 前記ロータは、前記軸方向の一端(32a)が開口した円筒部(32)と、前記円筒部の開口を塞ぐように前記円筒部に組み付けられた円板部(33)とを備えている、請求項2に記載の車軸駆動装置。
- 前記コイルに流す電流を制御する回路(39)が、前記ロータ及び前記ステータに対して径方向外側に配置されている、請求項1又は2に記載の車軸駆動装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023-003804 | 2023-01-13 | ||
| JP2023003804A JP2024100082A (ja) | 2023-01-13 | 2023-01-13 | 車軸駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2024150599A1 true WO2024150599A1 (ja) | 2024-07-18 |
Family
ID=91896784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2023/044911 Ceased WO2024150599A1 (ja) | 2023-01-13 | 2023-12-14 | 車軸駆動装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2024100082A (ja) |
| WO (1) | WO2024150599A1 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005269852A (ja) * | 2004-03-22 | 2005-09-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ブラシレスモータ |
| DE102005055690A1 (de) * | 2005-11-23 | 2007-05-24 | Linde Ag | Antriebsachse mit einem elektrischen Antriebsmotor, einem Untersetzungsgetriebe und einem Differentialgetriebe |
| WO2020067280A1 (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | 日本電産株式会社 | モータユニット |
| JP2021013204A (ja) * | 2019-07-03 | 2021-02-04 | 株式会社デンソー | 減速機付モータ |
-
2023
- 2023-01-13 JP JP2023003804A patent/JP2024100082A/ja active Pending
- 2023-12-14 WO PCT/JP2023/044911 patent/WO2024150599A1/ja not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005269852A (ja) * | 2004-03-22 | 2005-09-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ブラシレスモータ |
| DE102005055690A1 (de) * | 2005-11-23 | 2007-05-24 | Linde Ag | Antriebsachse mit einem elektrischen Antriebsmotor, einem Untersetzungsgetriebe und einem Differentialgetriebe |
| WO2020067280A1 (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | 日本電産株式会社 | モータユニット |
| JP2021013204A (ja) * | 2019-07-03 | 2021-02-04 | 株式会社デンソー | 減速機付モータ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2024100082A (ja) | 2024-07-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101807835B (zh) | 有单定子和双相互独立转子的电机及含其的道路交通工具 | |
| US7462968B2 (en) | Electric wheel | |
| US9925889B2 (en) | Electric machine for hybrid powertrain with dual voltage power system | |
| US6380653B1 (en) | Rotational power converter for hybrid electric vehicle | |
| Rasmussen et al. | Motor integrated permanent magnet gear with a wide torque-speed range | |
| JP5905458B2 (ja) | 回転電気機械コンバータ | |
| US20170063187A1 (en) | Electric machine for hybrid powertrain with engine belt drive | |
| WO2011046070A1 (ja) | 磁束量可変回転電機システム | |
| KR20100014886A (ko) | 중첩식 가변 필드 다이나모일렉트릭 장치 | |
| WO2008076568A2 (en) | Double-sided dual-shaft electrical machine | |
| EP3007336B1 (en) | Synchronous electric machine with two rotors | |
| US20150015126A1 (en) | Transverse Magnetic Flux Rotating Electrical Machine and Vehicle | |
| EP1187302A2 (en) | Motor-driven system with toothed stator poles | |
| US7233093B2 (en) | Electric rotating machine | |
| WO2024037312A1 (zh) | 轴向电机转子、轴向电机、动力总成及车辆 | |
| JP3067594B2 (ja) | 車両用駆動装置及びその駆動制御方法 | |
| WO2024150599A1 (ja) | 車軸駆動装置 | |
| JP3740482B2 (ja) | 電動車両用の永久磁石回転電機 | |
| JP2007060748A (ja) | 超電導多軸モータおよびそれを備えた車両 | |
| JP5479922B2 (ja) | 電気自動車 | |
| JP4889281B2 (ja) | 自動車用駆動モータ及びモータ駆動制御方法 | |
| JP3171104B2 (ja) | 車両用駆動装置 | |
| JP2012222974A (ja) | 多重回転子形電動機 | |
| JPH05284698A (ja) | 車両用電動機 | |
| KR101955029B1 (ko) | 모터와 알터네이터를 병렬로 융합한 전동차용 인휠시스템 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 23916213 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 23916213 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |