JP2006320129A - 車両用モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波ノイズがモータ駆動系をアンテナとして車外に放射され、ラジオ受信などへ悪影響が及ぶのを防止する。
【解決手段】 電流が摺接接点17およびリード線20を経てロータ界磁コイル3eに通電した後、リード線21および摺接接点18を経てアースに戻されて、ロータ界磁コイル3eに電磁力が発生する。この間に、インバータによる制御下でステータコイルへ電流を供給することによりモータ3が駆動される。インバータからの高周波ノイズはモータ駆動系をアンテナとして放射されようとするが、この放射を防止するため、マイナス側摺接接点18のスリップリング18aとモータ出力軸3cとの間を、絶縁スリーブ19に径方向貫通設置した導電ピン26により電気的に接続させる。これによりモータ駆動系がアースされ、アンテナとして機能し得なくなることから、インバータからの高周波ノイズがモータ駆動系をアンテナとして放射しなくなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド車両や電気自動車のように、モータを少なくとも車輪駆動源の一部として具えた車両におけるモータ駆動装置、特に、モータの制御を司る高周波制御器からの高周波ノイズがモータ駆動系から放射されるのを防止し得るよう改良した車両用モータ駆動装置に関するものである。

車両用モータ駆動装置としては従来、例えば電気自動車用として特許文献1に記載のようなものがある。
この車両用モータ駆動装置は、モータからの動力を増減速機、ディファレンシャルギヤ装置を含む終減速機、およびドライブシャフトを順次経てモータ駆動車輪に向かわせ、車両を電気走行させるものである。

ところでモータは、電力をインバータなどの高周波制御器による制御下で界磁コイルに供給されて駆動されるが、
このとき高周波制御器は、バッテリからの直流電力をトランジスタなどのスイッチング素子により電流の向きを変えながらモータ内における各相の界磁コイルに順次供給するため、高周波ノイズを発生する。

そしてこの高周波ノイズは、高周波制御器が取り付けられているケースから、このケースに取着されたモータのステータを経由して、上記の増減速機、終減速機、およびドライブシャフトよりなる長いモータ駆動系に至り、その後、この長いモータ駆動系がアンテナとして作用することで上記の高周波ノイズはモータ駆動系から外部へ放射され、車載されている電子部品や、ラジオ受信に悪い影響を及ぼす。

この問題を解決するため一般的にはモータケースを車体に接地して電磁的にシールドすることが行われているが、高周波ノイズがモータ駆動系に至る経路を確実には遮断できずに上記の問題がなお解消し切れていない。

そこで従来、特許文献1に記載のごとく、上記モータ駆動系の一部を成すシャフトを軸承するための軸受に導電グリースを封入し、当該軸受のインナレースをシャフトに、また、アウターレースを車体に電気的に接続し、
これにより上記のシャフトを車体に接地することで、長いモータ駆動系がアンテナとして機能し得ないようにすることを狙った技術が提案されている。
特開２０００−３１０２９６号公報

しかし上記の提案技術では、狙い通りにシャフトを車体に接地することができるものの、軸受インナレースおよび軸受アウターレス間における導電率が、導電グリースを介した導電率よりも、軸受ボールなどの軸受素子を介した導電率の方が金属対金属接触のために高くて、シャフトおよび車体間の電位差は導電グリースを経由するよりか、主に軸受ボールなどの軸受素子を経由して解消されることとなる。

このため、上記の電位差解消時に軸受素子と軸受インナレースおよび軸受アウターレスとの間スパークが飛び、これら軸受素子とインナレースおよびアウターレスとの接触面が電食により凹凸を生じ、これが原因となってこれら接触面が荒れ、軸受の耐久性を低下させるという懸念を払拭し得ない。

本発明は、界磁巻線型同期モータのように、電力をロータ界磁コイルに供給して駆動するモータである場合、ロータ界磁コイルへの当該電力供給を、モータ出力軸および固定部間に設けたスリップリングのような摺接接点を経由して行うとの事実認識に基づき、
また、当該摺接接点を利用してモータ駆動系の一部を成すモータ出力軸を接地すれば、上記の軸受耐久性に関する懸念なしに高周波ノイズ対策を行い得るとの観点から、この着想を具体化して改良した車両用モータ駆動装置を提案することを目的とする。

この目的のため本発明による車両用モータ駆動装置は、請求項１に記載のごとく、
モータ出力軸および固定部間に設けた摺接接点を経て電力をロータ界磁コイルに供給し、電力を高周波制御器による制御下でステータコイルに供給することにより駆動されるモータを、少なくとも車輪駆動源の一部として具えた車両において、
前記摺接接点のうち、マイナス側摺接接点を前記モータ出力軸に電気接続させたことを特徴とするものである。

かかる本発明の車両用モータ駆動装置においては、マイナス側摺接接点をモータ出力軸に電気接続させたから、
モータ駆動系がモータ出力軸およびマイナス側摺接接点を介し車体に接地されることとなって、モータ駆動系が高周波ノイズのアンテナとして機能しなくなり、高周波制御器からの高周波ノイズがモータ駆動系から放射されるのを防止することができる。

しかも、前記した従来技術のように軸受を介して接地するものでないことから、軸受の耐久性を損なうことなく高周波ノイズ対策を行うことができる。
また、既存の摺接接点を利用するから、新たな部品が不要でその設置スペースを確保する必要がないと共にモータサイズの大型化を生ずることがないし、コスト的にも大いに有利である。
更に摺接接点は、もともとモータ出力軸の回転に耐え得るよう構成されているため、耐久性の点でも問題ないし、確実で安定した高周波ノイズ対策を長期不変に提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明のー実施例になる車両用モータ駆動装置を示し、1はモータケース、2は減速機ケースである。

これらモータケース1および減速機ケース2は相互に一体結合し、モータケース1内にモータ3を、また、減速機ケース2内に減速ギヤ組4およびディファレンシャルギヤ装置5を収納する。
モータ3は、モータケース1内に固設した円環状のステータ3aと、このステータ3a内に同心に配置したロータ3bとよりなり、ロータ3bの中心にモータ出力軸3cを挿置する。
モータ出力軸3cは、その両端を軸受6，7によりモータケース1に回転自在に支持する。

減速機ケース2内における減速ギヤ組4は、モータ出力軸3cに同軸に突き合わせて設けた入力軸8と、この軸8に結着した入力ギヤ9と、入力軸8に平行なカウンターシャフト10と、この軸10に結着して入力ギヤ9に噛合させたカウンターギヤ11と、カウンターシャフト10に設けた出力ギヤ12とで構成する。
減速機ケース2内におけるディファレンシャルギヤ装置5は極一般的なもので、出力ギヤ12に噛合させたリングギヤ13を具え、このリングギヤ13を経て減速ギヤ組4からの出力回転を入力され、この回転を左右ドライブシャフト14，15を経て図示せざる左右駆動輪に分配出力することにより車両を走行させるものとする。

モータ3は、ステータ3aにステータコイル3dを巻線し、ロータ3bにロータ界磁コイル3eを巻線して具え、ロータ界磁コイル3eに通電して電磁力を発生させた状態で、各相のステータコイル3dへインバータ16による制御下で電流の向きを変えながら順次供給することにより駆動させることができる。

ところでインバータ16は、スイッチング素子により電流の向きを変える高周波制御器であるため高周波ノイズを発生し、この高周波ノイズが図1に波線矢印で示すごとく、インバータ16を取り付けたモータケース1およびこのモータケース1に取り付けたステータ3aを経て、減速ギヤ組4、ディファレンシャルギヤ装置5およびドライブシャフト14，15よりなる長いモータ駆動系に至り、さらには、このモータ駆動系がアンテナの作用をして外部に放射され、ラジオ受信などへ悪い影響を及ぼす。

本実施例では、かかる高周波ノイズの外部への放射を防止するため、ロータ界磁コイル3eへの通電路に対し以下のような工夫をこらす。
先ず基本的なロータ界磁コイル3eへの通電路構造を、図2および図3をも参照しつつ以下に説明する。
固定部であるモータケース1の側から、回転しているロータ界磁コイル3eへ通電が必要であることから、減速ギヤ組4から遠いモータ出力軸3cの端部にプラス側スリップリング17aおよびマイナス側スリップリング18aと、これらスリップリング17a,18aの外周に接触するプラス側ブラシ17bおよびマイナス側ブラシ18bとよりなる一対の摺接接点17，18を設ける。

プラス側スリップリング17aおよびマイナス側スリップリング18aはそれぞれ、図3に明示するごとく、減速ギヤ組4から遠いモータ出力軸3cの端部に嵌着した樹脂製の絶縁スリーブ19上に離間して嵌合し、モータ出力軸3cから電気的に絶縁すると共に相互間をも電気的に絶縁する。
そして、プラス側スリップリング17aにはロータ界磁コイル3eの対応する端子から延在するリード線20を接続し、マイナス側スリップリング18aにはロータ界磁コイル3eの対応する端子から延在するリード線21を接続する。

プラス側ブラシ17bおよびマイナス側ブラシ18bはそれぞれ、図3に明示するごとく、プラス側スリップリング17aおよびマイナス側スリップリング18aの外周に常に接するようバネ17c,18cによりプラス側スリップリング17aおよびマイナス側スリップリング18aに向け附勢し、これらプラス側ブラシ17bおよびマイナス側ブラシ18bにそれぞれリード線22，23に接続する。

図2に示すごとく、プラス側ブラシ17bに接続したリード線22は、ロータ界磁コイル3eの駆動制御に用いるパワー素子としてのPチャンネル型電界効果型トランジスタ24を介して、電源であるバッテリ25のプラス側端子（+12V）に接続し、マイナス側ブラシ18bに接続したリード線23は、バッテリ25のマイナス側端子に接続してアース電位とする。

上記したロータ界磁コイル3eへの通電路によれば、Pチャンネル型電界効果型トランジスタ24に駆動信号を供給するとき、このトランジスタ24がバッテリ25のプラス側端子における電源電圧（+12V）を摺接接点17を介してロータ界磁コイル3eの対応端子に印加し続け、一方でロータ界磁コイル3eの他端子がアースされていることから、ロータ界磁コイル3eは対応する通電により電磁力を発生して前記したモータ3の駆動を可能にする。

そして本実施例においては、前記した高周波ノイズの外部への放射を防止するため図3に明示するごとく、ロータ界磁コイル3eへの通電路を構成するマイナス側スリップリング18aと、モータ駆動系を成すモータ出力軸3cとの間を、導電製のピン26により電気的に導通させる。
これら導電製ピン26は、樹脂製の絶縁スリーブ19を径方向に貫通して、マイナス側スリップリング18aとモータ出力軸3cとの間に延在させ、モータ出力軸3cをバッテリ25のマイナス側端子と同じアース電位にする。

上記した本実施例の車両用モータ駆動装置においては、マイナス側摺接接点18（マイナス側スリップリング18a）を導電ピン26により、モータ駆動系を成すモータ出力軸3cに電気接続させたから、
モータ駆動系がモータ出力軸3cおよびマイナス側摺接接点18を介し車体に接地されることとなって、モータ駆動系が高周波ノイズのアンテナとして機能しなくなり、インバータ16からの高周波ノイズがモータ駆動系から放射されてラジオ受信に悪影響が及ぶなどの弊害を防止することができる。

しかも、前記した従来技術のように軸受を介してモータ駆動系を接地するものでないことから、軸受の耐久性を損なうことなく高周波ノイズ対策を行うことができる。
また、既存の摺接接点を利用するから、新たな部品が不要でその設置スペースを確保する必要がないと共にモータサイズの大型化を生ずることがないし、コスト的にも大いに有利である。
更に摺接接点は、もともとモータ出力軸3cの回転に耐え得るよう構成されているため、耐久性の点でも問題ないし、確実で安定した高周波ノイズ対策を長期不変に提供することができる。

なお摺接接点17，18のスリップリング17a,18aは図4に示すように、絶縁スリーブ19の外周に嵌着してユニット化し、このユニットをモータ出力軸3cの対応端部に嵌合してスリップリング17a,18aを簡単に、且つ、短時間でモータ出力軸3cに取り付け得るようになすことができる。

この場合、スリップリング17a,18aに通じたリードピン27，28を軸線方向に突出させて上記のユニットに設け、このユニットを上記の通りモータ出力軸3cの対応端部に嵌合するとき、これらリードピン27，28がモータ出力軸3cに設けた軸線方向孔29，30に侵入して、図3に示すリード線20，21との電気的な接続が完了するようにすれば、電気的な接続工程もなくすことができて組み立て作業性を更に向上させることができる。

また上記実施例では、マイナス側摺接接点18（マイナス側スリップリング18a）を導電ピン26によりモータ出力軸3cに電気接続させたが、図5に示すごとくマイナス側スリップリング18aの内周に円環突条18dを一体成形により設け、該円環突条18dの内周をモータ出力軸3cに接触させて、マイナス側摺接接点18（マイナス側スリップリング18a）をモータ出力軸3cに電気接続させるようにしてもよいことは言うまでもない。

本発明の一実施例になる車両用モータ駆動装置を示す縦断正面図である。 図1における車両用モータ駆動装置のロータ界磁コイル駆動用電力供給系を示す説明用回路図である。 図1における車両用モータ駆動装置の要部を示す要部拡大断面図である。 本発明の他の実施例になる車両用モータ駆動装置のモータおよび摺接接点を分解状態で示す斜視図である。 本発明の更に他の実施例になる車両用モータ駆動装置で用いる摺接接点のスリップリングを示す断面図である。

符号の説明

１ モータケース
２ 減速機ケース
３ モータ
3a ステータ
3b ロータ
3c モータ出力軸
3d ステータコイル
3e ロータ界磁コイル
４ 減速ギヤ組
５ ディファレンシャルギヤ装置
８ 入力軸
９ 入力ギヤ
10 カウンターシャフト
11 カウンターギヤ
12 出力ギヤ
13 リングギヤ
13,15 ドライブシャフト
16 へインバータ（高周波制御器）
17,18 摺接接点
17a プラス側スリップリング
18a マイナス側スリップリング
17b プラス側ブラシ
18b マイナス側ブラシ
18d 円環突条
19 樹脂製絶縁スリーブ
20,21,22,23 リード線
24 Pチャンネル型電界効果型トランジスタ(パワー素子)
25 バッテリ（電源）
26 導電ピン
27,28 リードピン
29,30 軸線方向孔

Claims (3)

1. モータ出力軸および固定部間に設けた摺接接点を経て電力をロータ界磁コイルに供給し、電力を高周波制御器による制御下でステータコイルに供給することにより駆動されるモータを、少なくとも車輪駆動源の一部として具えた車両において、
   前記摺接接点のうち、マイナス側摺接接点を前記モータ出力軸に電気接続させたことを特徴とする車両用モータ駆動装置。
2. 請求項１に記載の車両用モータ駆動装置において、
   前記摺接接点のうち、プラス側摺接接点と、電源との間に、ロータ界磁コイル駆動用のパワー素子を接続して設け、マイナス側摺接接点をアース電位としたことを特徴とする車両用モータ駆動装置。
3. 請求項１または２に記載の車両用モータ駆動装置において、
   前記パワー素子をPチャンネル型電界効果型トランジスタとしたことを特徴とする車両用モータ駆動装置。

Images