JP2009254149A - 車両用減速機構付きモータ - Google Patents

Abstract

【課題】モータ本体と、これの回転軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速機構とを有する車両用減速機構付きモータにおいて、モータ本体の小型化を維持しつつ、簡易な構造で、ロータを冷却することができるようにする。
【解決手段】回転軸２０には回転軸歯車４２が設けられており、この回転軸歯車４２に減速歯車５０が噛み合っている。ロータ２６に対向する、減速歯車５０の側面５０ａにはフィン６０が設けられている。この構成により、減速歯車５０の回転でフィン６０も回転して、減速歯車５０からロータ２６に向けて空気が送られるので、ロータ２６を冷却することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用減速機構付きモータ、特にロータを冷却するための構造に関する。

回転軸に固定され、永久磁石を有するロータと、ロータの周囲に配置されたステータとを備えるモータ本体と、回転軸に接続され、回転軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速機構とを有する減速機構付きモータが知られている。

従来、減速機構付きモータは、小さな動力で大きな出力を発生させて被駆動対象物を駆動する目的で使用される。例えば、減速機構付きモータは、車両の限られた設置スペースに搭載され、車両を駆動するために大きな出力を必要とする原動機として採用されている。

下記特許文献１には、モータの回転軸にファンを設けたモータが記載されている。このモータによれば、回転軸の回転とともにファンが回転することで、ステータとロータとの間を空気が流れ、ステータとロータを冷却することができる。

特開平５−１０３４４３号公報

上述のような車両の原動機として用いられる減速機構付きモータが備えるモータ本体においては、高出力を得るために高回転化が図れるとともに、省スペース化の要求により小型化が図られている。この結果、高回転化により内部発熱が増大する一方で、小型化により放熱面積が小さくなってしまい、モータ本体の冷却を十分に行うことができないという問題があった。特に、ロータに永久磁石を有するモータにおいては、ロータが冷却されずに高温になると、永久磁石が減磁してしまい、モータの性能が低下してしまうという問題があった。

この問題に対して上記特許文献１のモータにおいては、ファンが送る空気によりステータとロータとを冷却することができる。しかしながら、ファンを設けるために回転軸を長くする必要があり、その分モータ本体が大きくなってしまうという問題があった。

本発明の目的は、モータ本体の小型化を維持しつつ、簡易な構造で、ロータを冷却することができる車両用減速機構付きモータを提供することにある。

本発明は、回転軸に固定され、永久磁石を有するロータと、ロータの周囲に配置されたステータとを備えるモータ本体と、回転軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速機構と、を有する車両用減速機構付きモータにおいて、回転軸に設けられ、減速機構に接続する回転軸歯車と、減速機構の一部を構成して前記回転軸歯車に噛み合う減速歯車であって、前記回転軸歯車の径より大きいまたは同じ径で形成される減速歯車と、ロータに対向する、前記減速歯車の側面に設けられるフィンと、を有し、前記フィンは前記減速歯車の回転によりロータに向けて空気を送って、ロータを冷却することを特徴とする。

また、モータ本体は、さらに、電線が接続される端子台を有し、前記フィンは前記減速歯車の回転により端子台にも空気を送ることができる。

本発明の車両用減速機構付きモータによれば、モータ本体の小型化を維持しつつ、簡易な構造で、ロータを冷却することができる。

以下、本発明に係る車両用減速機構付きモータの実施形態について図に従って説明する。なお、一例として、電気で駆動する電気自動車を挙げ、これに原動機として搭載される車両用減速機構付きモータについて説明する。なお、本発明は、電気自動車の車両用減速機付きモータに限らず、エンジンとモータとの出力で走行するハイブリッド車両に用いられる車両用減速機構付きモータにも適用できる。

図１は、本実施形態に係る電気自動車の概略構成を示す図である。電気自動車１０は、原動機として車両用減速機構付きモータ（以降、単にモータと記す）１２を有する。モータ１２は、出力軸１４と差動機構１６を介して左右の駆動輪１８に接続される。モータ１２の動力が、差動機構１６で左右の駆動輪１８にそれぞれ分配、伝達され、電気自動車１０が走行する。

モータ１２は、回転軸２０を備えモータ本体２２と、回転軸２０の回転を減速して出力軸１４に伝達する減速機構２４とを有する。

モータ本体２２について図１および図２を用いて説明する。図２は、本実施形態に係るモータ１２の概略構成を示す断面図である。モータ本体２２は、回転軸２０に固定されたロータ２６と、ロータ２６を囲うようにモータ１２のケース３４に固定されたステータ２８とを有する。

ロータ２６は、回転軸２０と同心の円筒状の磁性体であり、例えば鋼板を軸線方向に積層して構成される。ロータ２６には、複数の永久磁石３２が周方向に配置される。永久磁石３２は、ロータ２６の外周で配置されてもよいし、ロータ２６に軸線方向に延びる孔を形成し、この孔内に埋め込まれてもよい。

回転軸２０は、ケース３４が有する第一軸受３６により回転可能に支持される。回転軸２０は、軸線方向に延びる孔が形成された中空軸であり、その孔に出力軸１４が貫通している。出力軸１４は、ケース３４が有する第二軸受３８により回転可能に支持される。出力軸１４と回転軸２０とは、相対的に回転可能となっている。回転軸２０には、回転軸歯車４２が設けられており、出力軸１４には、出力軸歯車４４が設けられている。回転軸歯車４２と出力軸歯車４４は、後述する減速機構２４を介して接続される。

ステータ２８は、ロータ２６の周囲に僅かな隙間を空けて配置される。ステータ２８には、これの内周側に突出し、周方向に所定の間隔を空けて配置される磁極（図示せず）を有する。この磁極の間の空間であるスロット（図示せず）には、導線を磁極に巻きつけて形成される励磁コイル３０が配置される。この励磁コイル３０の通電により、ステータ２８に回転磁界が発生し、この回転磁界に吸引される力が永久磁石３２を有するロータ２６に発生して、ロータ２６が回転する。

モータ本体２２は、電源からの電線が接続される端子台４０を有する。本実施形態における端子台４０は、ステータ２８より径方向の外側にあり、ケース３４の内部側に固定される。端子台４０は、励磁コイル３０と電気的に接続され、電源からの電力を励磁コイル３０に通電する。

次に、減速機構２４について図２を用いて説明する。減速機構２４は、回転軸２０から出力軸１４に動力を伝達する仲介軸４６を有する。仲介軸４６は、ケース３４が有する第三軸受４８により回転可能に支持される。仲介軸４６には、回転軸歯車４２に噛み合う減速歯車５０と、出力軸歯車４４に噛み合う仲介歯車５２が設けられている。減速歯車５０は、回転軸歯車４２の径より大きい径で形成される。よって、回転軸歯車４２から減速歯車５０においては、回転速度が低下して動力が伝達される。一方、仲介歯車５２は、出力軸歯車４４の径より小さい径で形成される。よって、仲介歯車５２から出力軸歯車４４においては、回転速度が低下して動力が伝達される。この構成により、減速機構２４は、回転軸２０の回転を減速して出力軸１４に伝達することができる。

本実施形態におけるケース３４は、モータ本体２２と減速機構２４とを隔てる壁５８を有している。この壁５８には、開口部５８ａが形成されている。開口部５８ａは、図２に示すように、減速歯車５０とモータ本体２２との間に二個設けられる。一方の開口部５８ａは、減速歯車５０とロータ２６との間に設けられ、他方の開口部５８ａは、減速歯車５０と端子台４０との間に設けられる。なお、開口部５８ａの個数は例示であり、この個数に限定されない。

本発明に係る減速歯車５０には、ロータ２６に対向する側面５０ａにフィン６０が設けられている。フィン６０は、薄板状であり、側面５０ａから軸線方向に突出するように、側面５０ａの周方向に複数設けられている。なお、フィン６０は、減速歯車５０の回転により軸線方向に向けて空気を送ることができれば、形状は限定されず、個数も限定されない。

本実施形態に係るモータ１２の動作について説明する。上述したように、励磁コイル３０の通電により、ロータ２６が回転する。このロータ２６の回転に同期して回転軸２０が回転し、この回転は減速機構２４により減速されて出力軸１４に伝達される。このとき、減速機構２４の一部を構成する減速歯車５０の回転によりフィン６０が回転する。このフィン６０の回転により、減速歯車５０からモータ本体２２側に向けて空気が送られる。詳しく説明するとフィン６０とモータ本体２２との間の壁５８には開口部５８ａが設けられているので、フィン６０の回転により発生する空気の流れは、開口部５８ａを通過してモータ本体２２に向けられる。モータ本体２２でも、特に、図２の矢印に示されるように、ロータ２６と端子台４０に向けられる。

本実施形態に係るモータ１２によれば、ロータ２６が高回転して発熱しても、フィン６０の回転により、ロータ２６に空気が送られてロータ２６を冷却することができる。この結果、ロータ２６の高温度化による永久磁石３２の減磁を防止することができる。また、フィン６０の回転により、端子台４０に空気が送られる。これにより、端子台４０に付着した付着物を風圧により除去することができるので、端子台４０の端子部の相間の短絡や地絡を未然に防止することができる。

本実施形態において、減速歯車５０は、回転軸歯車４２の径より大きい径で形成される場合について説明したが、減速歯車５０と回転軸歯車４２の径を同径にすることもできる。この場合においても、仲介歯車５２が出力軸歯車４４の径より小さい径で形成されているため、仲介歯車５２から出力軸歯車４４に回転速度が低下して動力が伝達されるので、減速機構２４としての機能を果すことができる。

本実施形態に係る電気自動車の概略構成を示す図である。 本実施形態に係る減速機構付きモータの概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１２ 車両用減速機構付きモータ、１４ 出力軸、２０ 回転軸、２２ モータ本体、２４ 減速機構、２６ ロータ、２８ ステータ、３２ 永久磁石、４２ 回転軸歯車、５０ 減速歯車、５０ａ 側面、６０ フィン。

Claims (2)

1. 回転軸に固定され、永久磁石を有するロータと、ロータの周囲に配置されたステータとを備えるモータ本体と、
   回転軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速機構と、
   を有する車両用減速機構付きモータにおいて、
   回転軸に設けられ、減速機構に接続する回転軸歯車と、
   減速機構の一部を構成して前記回転軸歯車に噛み合う減速歯車であって、前記回転軸歯車の径より大きいまたは同じ径で形成される減速歯車と、
   ロータに対向する、前記減速歯車の側面に設けられるフィンと、
   を有し、
   前記フィンは前記減速歯車の回転によりロータに向けて空気を送って、ロータを冷却する、
   ことを特徴とする車両用減速機構付きモータ。
2. 請求項１に記載の車両用減速機構付きモータにおいて、
   モータ本体は、さらに、電線が接続される端子台を有し、
   前記フィンは前記減速歯車の回転により端子台にも空気を送ることを特徴とする車両用減速機構付きモータ。

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