(57)【要約】【課題】  駆動装置において、電動機の構造を一部変更することで、電動機の効率を向上させる。【解決手段】  電動機駆動車両の駆動装置であって、電動機３と、電動機３の駆動軸４が連結される減速装置５と、減速装置５の減速出力軸６が連結される差動装置７と、差動装置７から左右に延びる一対の差動出力軸８と、各差動出力軸８に連結される一対の車輪１２とを備えている。電動機３は、ＳＲモータ１３を採用しており、円筒状のステータ１４と、ステータ１４の内部に相対回転可能に配置された円筒状のロータ１７とを有している。ロータ１７は、外周部に、円周方向に複数配置された突起１８と、隣接する突起１８同士の間に配置された複数の中間部材１９とを有している。【選択図】      図２
2005224085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機駆動車両の駆動装置であって、
電動機と、
前記電動機の駆動軸が連結される減速装置と、
前記減速装置の減速出力軸が連結される差動装置と、
前記差動装置から左右に延びる一対の差動出力軸と、
前記各差動出力軸に連結される一対の車輪とを備え、
前記電動機は、ＳＲモータであり、円筒状のステータと、前記ステータの内部に相対回転可能に配置された円筒状のロータとを有し、
前記ロータは、外周側の円周方向に複数配置された突起と、隣接する前記突起同士の間に配置された複数の中間部材とを有する、
駆動装置。
【請求項２】
前記中間部材は、前記突起同士の間が隙間なく埋まるよう配置された、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記中間部材は、前記突起と軸方向長さが一致している、請求項１または２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記中間部材は、前記突起と外周面が一致している、請求項１から３のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項５】
前記中間部材は、非磁性体で構成される、請求項１から４のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項６】
前記電動機駆動車両は、フォークリフトである、請求項１から５のいずれかに記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機にて駆動する車両の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の駆動装置として内燃機関を採用するのが一般的であったが、近年、環境問題がクローズアップされたことに伴い、排気ガスによる大気汚染や騒音の少ない電気自動車が注目され始めている。電気自動車は、電力により回転する電動機を動力源としているため、排気ガスの排出がなく内燃機関に比べて騒音も小さい。よって、自動車だけに限らず、フォークリフトなど従来から内燃機関と電動機の両方を駆動装置として採用している分野についても、作業環境の改善などを目的として電動機の採用される割合が年々高くなってきている。
【０００３】
フォークリフトなどの電動機駆動車両の駆動装置は、通常、電動機の回転数を減速装置にて減速し、減速された回転を減速出力軸により差動装置へ伝え、さらに差動装置を介して差動出力軸から各駆動輪に伝達する方式が一般的である。電動機や減速装置は、差動出力軸の軸方向側方に配置される場合、電動機や減速装置の占めるスペースが大きく、駆動装置自体が大型化すると共に重量も増大する。自動車の場合は、車両の重量の一部、フォークリフトの場合は、車両の重量以外にも、荷物を運搬するための可動式フォーク部や運搬物の重量もかかってくるため、負荷が大きくなる。よって、小型化、軽量化を目的として、減速装置に遊星歯車を採用することにより、電動機の駆動軸と減速装置の減速出力軸と差動出力軸とを同軸状に配置する同軸タイプの技術が考案されている。
【０００４】
従来、電動機には、直流モータまたは交流モータが採用されている。直流モータは高回転時はトルクが小さくなり、交流モータは、トルクに比べて電動機本体が大きくなる。よって、必要トルクを得るために電動機は大型のものが採用されており、駆動装置も大型化する傾向にあった。そこで、低回転時に高トルクが得られるＳＲモータを電動機として採用する場合も考えられる。
【０００５】
ＳＲモータは、低回転時に高トルクが得られ、また構造も簡単であるため、従来の直流モータや交流モータに比べて、採用するメリットが大きい。しかし、電動機駆動車両の駆動装置は、可能な限り小型化することが好ましく、また電力供給源であるバッテリーの容量も限られているため、電動機の高効率化も望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、駆動装置において、電動機の構造を一部変更することで、電動機の効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の駆動装置は、電動機駆動車両の駆動装置である。駆動装置は、電動機と、電動機の駆動軸が連結される減速装置と、減速装置の減速出力軸が連結される差動装置と、差動装置から左右に延びる一対の差動出力軸と、各差動出力軸に連結される一対の車輪とを備えている。電動機は、ＳＲモータを採用しており、円筒状のステータと、ステータの内部に相対回転可能に配置された円筒状のロータとを有している。ロータは、外周側の円周方向に複数配置された突起と、隣接する突起同士の間に配置された複数の中間部材とを有している。
【０００８】
この駆動装置では、ロータの突起の間に中間部材を有しているため、ロータ回転時に突起の受ける空気抵抗が減少し、電動機の効率を向上させることができる。
【０００９】
請求項２に記載の駆動装置は、請求項１において、突起同士の間が隙間なく埋まるよう中間部材が配置されている。
【００１０】
この駆動装置では、請求項１において、中間部材が突起同士の間が隙間なく埋まるよう配置されているため、余分な隙間がある場合に比べて、ロータ回転時に突起の受ける空気抵抗が減少し、電動機の効率がさらに向上する。
【００１１】
請求項３に記載の駆動装置は、請求項１または２において、中間部材と突起との軸方向長さが一致している。
【００１２】
この駆動装置では、請求項１または２において、中間部材と突起とは軸方向長さが一致しているため、ロータ回転時に突起の受ける空気抵抗がさらに減少し、電動機の効率をさらに向上させることができる。
【００１３】
請求項４に記載の駆動装置は、請求項１から３のいずれかにおいて、中間部材と突起との外周面が一致している。
【００１４】
この駆動装置では、請求項１から３のいずれかにおいて、中間部材と突起とは外周面が一致しているため、ロータ回転時に突起の受ける空気抵抗がさらに減少し、電動機の効率をさらに向上させることができる。
【００１５】
請求項５に記載の駆動装置は、請求項１から４のいずれかにおいて、中間部材が非磁性体で構成されている。
【００１６】
この駆動装置では、請求項１から４のいずれかにおいて、ロータの突起の間に配置された中間部材が非磁性体で構成されているため、ステータ内部に発生する磁界に反応することがなく、ロータの回転に悪影響を及ぼさない。
【００１７】
請求項６に記載の駆動装置は、請求項１から５のいずれかにおいて、電動機駆動車両がフォークリフトである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明にかかる駆動装置であれば、電動機の構造を一部変更することにより、電動機の効率を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
（１）電動機駆動車両の駆動装置の構造
電動機駆動車両の駆動装置の構造について説明する。図１に電動機駆動車両の駆動装置の構造図を示す。電動機駆動車両の駆動装置１は、主に、電動機３と、減速装置５と、差動装置７と、軸支持機構２と、車輪１２と、ハウジング９とから構成される。電動機３は、駆動軸４を電力により回転させる車両の動力源であり、電動機３から駆動軸４が左右へ延びている。駆動軸４は中空の円筒状部材で、一端が減速装置５に連結されている。
【００２０】
減速装置５は、駆動軸４の回転数を減速するためのもので、内部は遊星歯車で構成されている。減速装置５の減速出力軸６は、差動装置７に連結されており、減速装置５にて減速された回転が差動装置７に伝達される。差動装置７は、減速出力軸６の回転を左右の車輪１２へ別個独立に伝達するためのもので、差動装置７からは２本の差動出力軸８が車輪１２に向かって左右に延びている。一方の差動出力軸８は、減速装置５と駆動軸４とを同軸状に貫通している。車輪１２は、環状の部材であり、駆動装置１の両端に配置されている。車輪１２の内周部には、各差動出力軸８の一端が相対回転不能に固定されており、差動出力軸８の回転が伝達される。
【００２１】
電動機３、減速装置５、差動装置７は、ハウジング９により覆われており、電動機３と減速装置５はハウジング９内部に固定されている。差動装置７は、周辺の軸受により回転可能に支持されている。ハウジング９は、一対のアクスルブラケット１０と、ケーシング１１とで構成されている。また、ケーシング１１は、一対のアクスルブラケット１０の間に配置されており、アクスルブラケット１０とそれぞれ固定されている。
【００２２】
アクスルブラケット１０は、差動出力軸８が電動機３側から左右の車輪１２側へ向かってハウジング９を貫通する部分に配置されている。また、アクスルブラケット１０と差動出力軸８と車輪１２とを同軸状に支持するために、軸支持機構２がアクスルブラケット１０を貫通している。各軸支持機構２は、内部に設けられた軸受により、駆動軸４の一端と、差動出力軸８の一端とを回転可能に支持している。これらの構造により、ハウジング９と車輪１２と軸支持機構２とは、車両等の重量を支持しつつ、電動機３で発生する回転を車輪１２に伝達することができる。
【００２３】
（２）電動機の構造
前述の駆動装置の電動機として、本発明ではＳＲモータを採用している。図２にＳＲモータの軸方向断面図、図３に図２のＡ−Ａ断面図を示す。ＳＲモータ１３は、主に、ステータ１４と、ロータ１７とから構成される。ステータ１４は、円筒状部材であり、外周部がケーシング１１に相対回転不能に固定されている。ステータ１４の内周部には、円周方向に複数配置された突極１５が径方向内側へ向かって形成されている。各突極１５は、軸方向に延びた板状の部材であり、径方向に対してコイル１６が巻かれている。コイル１６には、車両に搭載されたバッテリー等の電力供給源により通電を可能としている。
【００２４】
ロータ１７は、磁性体で構成される円筒状部材であり、駆動軸４の外周側に相対回転不能に固定されている。ロータ１７の外周部には、円周方向に複数配置された突起１８が径方向外側へ向かって形成されている。突起１８は、軸方向に延びた板状の部材であり、軸方向長さがロータ１７と一致している。ロータ１７は、ステータ１４の内部に相対回転可能に収容されている。具体的には、ロータ１７は、突起１８の外周面２４が突極１５及びコイル１６の内周面２５、２６と接触しないよう、微少隙間を保った状態で回転可能に支持されている。図２では、ステータ１４の突極１５は３相式の６極ステータ及び４極ロータの例を示している。
【００２５】
（３）ロータ周辺の構造
ロータ１７周辺の構造について説明する。ロータ１７は、隣接する突起１８同士の間に、中間部材１９を有している。中間部材１９は、突起１８同士の間を隙間なく埋めるよう配置されている。突起１８は円周方向に複数配置されいるため、中間部材１９もその間を埋めるよう円周方向に複数設けられている。中間部材１９の軸方向長さは、ロータ１７と突起１８と等しい。具体的には、中間部材１９の軸方向面２０と、ロータ１７の軸方向面２２と、突起１８の軸方向面２３とはぞれぞれ軸方向の位置が一致している。また、中間部材１９の外周面２１と、突起１８の外周面２４とは径方向の位置が一致している。よって、ロータ１７と突起１８と中間部材１９とが一体となって、円筒状の部材を形成している。また、ロータ１７及び突起１８が磁性体で構成されているのに対して、中間部材１９は樹脂等の非磁性体により構成されており、例えば突起１８同士の間に樹脂が充填されている場合などが考えられる。
【００２６】
（４）動作
ＳＲモータ１３の動作について説明する。ＳＲモータ１３は、ステータ１４の突極１５に巻かれたコイル１６にロータ１７の位置情報に基づいて電流を供給し、突極１５に生ずる連続的な磁気吸引力により回転運動を作り出す。具体的には、ステータ１４の向かい合った突極１５に電流を流すと磁力が発生し、一方のロータ１７の突起１８は一方のステータ１４の突極１５に吸引され、もう一方のロータ１７の突起１８はもう一方のステータ１４の突極１５に吸引され、トルクが発生する。
【００２７】
ロータ１７の突起１８とステータ１４の突極１５が完全に重なる位置になると、磁気回路のリラクタンス（磁気抵抗）が最小となり、吸引力は径方向のみとなってトルクは発生しなくなる。この状態で、通電しているコイル１６に対して、ロータ１７の回転と逆方向に位置する向かい合ったコイル１６へ通電を切り換えて突極１５に磁力を発生させると、その突極１５に近接している突起１８が磁力により吸引されて、ロータ１７は一方向に回転する。よって、通電させるコイル１６を切り換えていく方向は、ロータ１７の回転方向と逆となる。このように、通電するコイル１６の位置を順次切り換えることにより、ロータ１７を回転させている。
【００２８】
従来のＳＲモータのロータは、突起のみを有しているため、ロータが回転する際、突起は回転方向とは逆方向に空気抵抗を受ける。突起が空気抵抗を受けると、ロータに対して回転を妨げる力が作用する。よって、ロータに突起を有さない他の電動機と比較すると、突起がロータの外周側に突出していることにより、特に高速回転時にＳＲモータの効率が低下する。
【００２９】
しかし、本発明のロータ１７は、中間部材１９を有しており、隣接する突起１８同士の間を隙間なく埋めている。また、軸方向面２０、２２、２３は軸方向の位置が一致しており、外周面２１、２４は径方向の位置が一致している。つまり、ロータ１７と突起１８と中間部材１９とが一体となって、円筒状の部材を形成している。よって、ロータ１７回転時に突起１８の受ける空気抵抗が減少し、ＳＲモータ１３の効率を向上させることができる。また、中間部材１９は、ロータ１７の軸方向周辺及び外周側周辺の部材と干渉することがなく、ＳＲモータ１３の効率向上を妨げることがない。
【００３０】
ＳＲモータ１３は、磁力によりロータ１７を回転させているため、ロータ１７及び突起１８は磁性体で構成されている。しかし、中間部材１９は、非磁性体で構成されているため、ステータ１４内部に発生する磁界に反応することがなく、ロータ１７の回転に悪影響を及ぼすことがない。
【００３１】
（５）作用効果
本発明の作用効果を以下にまとめる。
【００３２】
ロータ１７の隣接する突起１８同士の間に中間部材１９を有しているため、ロータ１７回転時に突起１８の受ける空気抵抗が減少し、電動機３の効率を向上させることができる。中間部材１９が隣接する突起１８同士の間が隙間なく埋まるよう配置されているため、余分な隙間がある場合に比べて、ロータ１７回転時に突起１８の受ける空気抵抗が減少し、電動機３の効率がさらに向上する。中間部材１９と突起１８とは軸方向長さが一致しているため、ロータ１７回転時に突起１８の軸方向面２３周辺での空気抵抗が減少し、電動機３の効率をさらに向上させることができる。中間部材１９の外周面２１と突起１８の外周面２４が一致しているため、ロータ１７回転時に突起１８の外周面２４周辺での空気抵抗が減少し、電動機３の効率をさらに向上させることができる。
【００３３】
ロータ１７の隣接する突起１８同士の間に配置された中間部材１９が非磁性体で構成されているため、中間部材１９がステータ１４内部に発生する磁界に反応することがなく、ロータ１７の回転に悪影響を及ぼさない。
【００３４】
（６）その他の実施形態
本発明はかかる上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
【００３５】
本発明のその他の実施形態を以下に示す。
１）突極及び突起
前述の実施形態では、６極ステータ及び４極ロータにて記載したが、極数はこれに限定されない。また、突極１５及び突起１７の円周方向に均等配置としたが、不均等な配置でもよい。
【００３６】
２）中間部材の材質
前述の実施形態では、中間部材１９の材質は樹脂等を想定して記載したが、非磁性体であればその他の材質でもよい。
【００３７】
３）軸方向面
前述の実施形態では、ロータ１７と突起１８と中間部材１９の軸方向面２２、２３、２０の軸方向の位置が一致していたが、周辺の部材と干渉しない程度であれば一致していなくてもよい。
【００３８】
４）外周面
前述の実施形態では、中間部材１９の外周面２１と突起１８の外周面２４との径方向位置が一致していたが、外周面２１が外周面２４よりも径方向内側となっていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】電動機駆動車両の駆動装置の構造図。
【図２】ＳＲモータを採用した場合の電動機の軸方向断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【符号の説明】
【００４０】
１    駆動装置
３    電動機
５    減速装置
７    差動装置
１２  車輪
１３  ＳＲモータ
１４  ステータ
１７  ロータ
１９  中間部材
【図１】
2005224085.tif 000003
【図２】
2005224085.tif 000004
【図３】
2005224085.tif 000005