JP2010051131A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機を収納するケースを大型化することなしに、組み付け作業性が良好で、回転位置センサと制御装置との間の配線長さを短縮化してノイズの影響を抑制できる駆動装置を提供する。
【解決手段】回転電機１を収納するケース３と、回転電機を制御する制御装置５と、回転電機の回転位置を検出する回転位置センサ７を収納するとともにケースの側端部を覆うカバー４とを備える駆動装置。ケースは、制御装置を収納する制御装置室ＣＲと外部とを連通する開口部３４ａとを有し、カバーには、ケースの開口部に液密状に挿入される筒状部４２が形成されている。制御装置から延びているリード線６２と回転位置センサから延びているリード線６１とを接続するコネクタが筒状部に液密状に挿入されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機と、前記回転電機を収納するケースと、前記回転電機を制御する制御装置と、前記回転電機の回転位置を検出する回転位置センサと、前記ケースの側端部を覆うカバーとを備える駆動装置に関する。

電気モータを収納するケース（メインカバー）における電気モータの上面部分をインバータの配置スペースとし、ケースの開口部を覆うフロントカバー内に回転位置センサであるレゾルバを収納した車両駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような車両駆動装置では、レゾルバからインバータへの配線は、一旦、カバーを通じてケース外部に出てから再度ケース内に入るようにする必要がある。

また、ケースカバーに取り付けられているレゾルバからモータケース上部に配置されているインバータへの配線を駆動装置内で行うため、その配線をケースカバーに形成された開口部を通じてモータケース内に入ってインバータに延ばしている車両駆動装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−１１９８１０号公報（段落番号００２１−００３１、図５） 特開２００７−２２１９６２号公報（段落番号００２９−００３５、図４）

上記特許文献１による車両駆動装置では、レゾルバからインバータへの配線は駆動装置に出てから再び駆動装置に入る形態をとるので、レゾルバを覆っているフロントカバーとインバータを覆っているケースの両者にコネクタ及びシールを設ける必要があり、部品点数が増加する問題がある。また、その配線長さが長くなりがちで、ノイズの影響を受けやすいという問題も生じる。

上記特許文献２による車両駆動装置では、レゾルバからインバータへの配線はケースカバーの開口部から出てモータケース内の空間を通り抜けてインバータに到達するようにしなければならないので、レゾルバを取り付けたケースカバーをモータケースに組み付ける際にケースカバーとモータケースとにわたって延びる配線を行う必要があり、その組み付け作業性が悪い。さらに、モータケース内でモータ用配線とレゾルバ配線が狭い空間に混在することになり、そのスペースを確保するために、モータケース自体が大型化するという問題も生じる。
上記実状に鑑み、本発明の目的は、回転電機を収納するケースを大型化することなしに、組み付け作業性が良好で、回転位置センサと制御装置との間の配線長さを短縮化してノイズの影響を抑制できる駆動装置を提供することである。

上記目的を達成するための本発明に係る駆動装置は、回転電機と、前記回転電機を収納するケースと、前記回転電機を制御する制御装置と、前記回転電機の回転位置を検出する回転位置センサと、前記ケースの側端部を覆うカバーとを備え、前記ケースは、前記制御装置を収納する制御装置室と、前記制御装置室と外部とを連通する開口部とを有し、前記カバーには、前記ケースの開口部に液密状に挿入される筒状部が形成され、前記制御装置から延びているリード線と前記回転位置センサから延びているリード線とを接続するコネクタが前記筒状部に液密状に挿入される。

この特徴構成によれば、制御装置から延びているリード線と回転位置センサから延びているリード線とを接続するコネクタが回転位置センサを収納するカバーに形成された筒状部に挿入される。ケースにカバーを組み付ける際にはこの筒状部がケースの開口部に挿入されるので、回転位置センサと制御装置との間の配線を含むケースとカバーとの組み付け作業性が良好であり、その配線のためにケースのスペースを効率よく利用しているので、ケースが大型化することはない。また、配線を駆動装置の外に引き回すようなこともないので、回転位置センサと制御装置との間の配線長さは短くて済み、ノイズの影響は抑制される。

前記筒状部への前記コネクタの取り付けに関して、前記コネクタにキー溝が形成され、前記筒状部にキー挿入部が形成され、前記キー挿入部及び前記キー溝にキーを挿入することにより前記コネクタが筒状部に対して位置決め固定され、前記キーは前記開口部の内周面によって抜け止めされると好適である。ケースにカバーが組み付けられると、筒状部と開口部は二重構造となるので、コネクタを筒状部に固定するために筒状部のキー挿入部からコネクタのキー溝にわたって挿入されたキーは開口部の内周面によって抜け出ることが阻止される。従って、特別にキーの抜け止め機構を設ける必要がない。

また、外側に突出するリブ構造部が前記カバーに形成され、前記リブ構造部の内部に前記回転位置センサから延びているリード線が収納されることも好適である。この構成によれば、回転位置センサからコネクタに延びるリード線をカバー内で確実に収納するためのスペースとして、カバーに外側に突出するように形成されたリブ構造部の内部空間を利用することができる。これにより、回転位置センサから延びているリード線を必要最小限のスペースで収納することができ、同時にこのリブ構造部はカバー自体の強度アップにも貢献するという副次的な利点も得られる。

本発明の好適な形態の１つでは、前記制御装置室が前記回転電機の収納空間に対して前記回転電機の径方向外側に配置されており、前記リブ構造部は前記回転電機の径方向に延びている。この特徴構成によれば、回転位置センサは回転電機の回転軸付近に配置されるので、リブ構造部を回転電機の径方向に延びるように構成することで、制御装置と回転位置センサとの間の配線を無駄な迂回なしで短くすることができる。

ここで、前記ケースには前記制御装置室から前記カバーの方に突き出す突出部が形成され、前記突出部に前記開口部が設けられていると好適である。この構成より、制御装置室と開口部とが直接つながっているとともにこの開口部に挿入される筒状部にコネクタが挿入されているので、制御装置とコネクタとの距離は短くて済み、結果的に制御装置からコネクタに延びるリード線は短いものとなる。

また、前記ケースには前記回転電機の収納空間から前記制御装置室が位置する向きで径方向外側に突き出す突出部が形成され、前記突出部に前記開口部が設けられていると好適である。この構成では、開口部を設けることができる大きさの突出部をケースに形成するだけで、回転位置検出センサからコネクタに至るリード線は実質的に回転電機の径方向に沿って配置することができ、コネクタから制御装置に至るリード線は実質的に回転電機の回転軸に平行に配置することができる。これにより、回転位置検出センサと制御装置との間の配線は簡単かつ短いものとなる。

本発明の好適な形態の１つでは、前記回転電機の収納空間は前記回転電機のステータ外形に沿っている筒状壁の内面によって径方向に関して区画され、前記制御装置室が前記筒状壁の外面の一部によって径方向に関して区画されている。この構成では、制御装置室が回転電機を包み込んでいる筒状壁の外面側に形成されるので、ケースがコンパクトになるとともに、回転位置検出センサと制御装置との間の配線長さも短くすることができる。

前記突出部及び前記開口部の具体的な形態として、これらを円形断面とすることが好適である。これにより、突出部の開口部へ挿入が簡単となる。

さらに、回転電機のケースへの組み込み作業を簡単にするため、前記カバーを前記ケースにおける前記回転電機の回転軸方向の側端部を覆うように構成するとよい。カバーを開放することにより、回転電機を配置する空間の側面が開放され、回転電機のケースへの組み込みや組み込まれた回転電機のメンテナンスが容易となる。

以下、図面を用いて本発明に係る駆動装置の実施態様を説明する。図１は、本実施形態に係る駆動装置の回転電機１の回転軸２に沿った断面図である。図２は、図１のII−II線に沿った断面図である。図３は、カバー４の内側から見た図である。図４は、図１のIV−IV線に沿った断面図である。

図１と図２とから理解できるように、ケース３は、円筒壁部３１と、この円筒壁部３１の一端を閉鎖する端壁部３２と、円筒壁部３１の外側に形成された箱壁部３３を備えている。ケース３の端壁部３２とは反対側の端部はカバー４によってシール８１を介して液密閉鎖される。カバー４が装着されるケース３の側端部領域には、図２に示されているように、径方向外側に突き出した突出部３４が形成されている。図１に示されているように、箱壁部３３の上側にはアッパーカバー５１によってシール８２を介して液密閉鎖される開口部３３ａが形成されており、箱壁部３３の側方にはサイドカバー５２によってシール８３を介して液密閉鎖される開口部３３ｂが形成されている。

円筒壁部３１と端壁部３２とカバー４によって区画される空間に、回転軸２を有する回転電機１が収納されている。回転軸２は、カバー４に形成されたボス部４１と、端壁部３２に形成されたボス部３２ａとに、それぞれ軸受９ａと９ｂを介して支持されている。端壁部３２に形成されたボス部の内側は開口しており、回転軸２が貫通している。回転電機１は、ケース３の円筒壁部３１の内面に固定されるステータ１１と、回転軸２に固定されたロータ１２とからなる。

円筒壁部３１と箱壁部３３及びアッパーカバー５１とサイドカバー５２によって区画される空間は制御装置室ＣＲとして用いられ、この制御装置室ＣＲにコンバータなどの制御機器を含む制御装置５が収納されている。ケース４の突出部３４には円形断面の開口部３４ａが設けられており、制御装置室ＣＲに開口している。

カバー４は図１と図３と図５から明らかなように、突出部３４の開口部３４ａにリングシール８４を介して液密状に挿入される円形の筒状部４２が内面側から突き出すように形成されている。さらに、カバー４の内面には、回転軸２を支持するボス部４１と同心状に円筒状のブラケット部４３が形成されている。このブラケット部４３には、回転電機１の回転位置、つまり回転軸２の回転位置を検出する回転位置センサとしてのレゾルバ７が配置されている。レゾルバ７自体はよく知られているので、ここでは詳しい説明は省略されるが、回転軸２に取り付けられたレゾルバロータ７ａと、ブラケット部４３に固定されたレゾルバステータ７ｂから構成されている。

カバー４の筒状部４２の内面は円形断面の孔４２ａとなっており、この孔４２ａに円形断面のコネクタ６が挿入される。筒状部４２の内面とコネクタ６の外面とはリングシール８５によって液密に封鎖されている。また、筒状部４２には周方向に延びたスリット状開口部であるキー挿入部４２ｂが設けられ、コネクタ６の外面にも周方向に延びた、底面が平面である一定幅のキー溝６ａが設けられている。キー挿入部４２ｂ及びキー溝６ａにキー８６を挿入することによりコネクタ６が筒状部４２に対して適正に位置決め固定されるように、キー挿入部４２ｂとキー溝６ａとキー８６の形状寸法が決定されている。ここではキー８６は略半月板状に形成されている。キー８６によってコネクタ６を筒状部４２に位置決め固定した後、カバー４をケース３に装着する際に、筒状部４２が突出部３４の開口部３４ａに挿入されるので、図１及び図４に示すようにキー８６は開口部３４ａの内周面によって抜け止めされる。

コネクタ６の一方側はレゾルバ７から延びているレゾルバ側リード線６１と接続されており、コネクタ６の他方側は制御装置５から延びている制御装置側リード線６２と接続されている。コネクタ６の他方側は制御装置室ＣＲに臨んでいるので制御装置側リード線６２は最短距離を通って制御装置５の所定箇所に接続することができる。コネクタ６は回転電機１のステータ１１よりさらに径方向外側に位置しており、レゾルバ７は回転電機１のロータ１２の側方（軸方向一端側）に位置いるので、コネクタ６とレゾルバ７とを接続するレゾルバ側リード線６１は、回転電機１の側方（軸方向一端側）を径方向に延びるように配線すると配線距離も短くなる。その際、レゾルバ側リード線６１の配線スペースを確保するため、カバー４に外側に突出するリブ構造部４４が径方向に延びるように形成されている。このリブ構造部４４の突出高さは、図１から明らかなように、その内面とステータ１１のコイルエンド１１ａとの間にレゾルバ側リード線６１が通り抜けるスペースを確保できるものである。また、このリブ構造部４４は、カバー４の中央領域から径方向に延びているから、カバー４の強度を高めるためにも寄与している。

以上のように、レゾルバ７と制御装置５との間の配線は、カバー４においてレゾルバ７からリブ構造部４４によって作り出される内部空間に入ってその内部空間の上部でつながっている筒状部４２によって作り出される断面円形の空間に入り、コネクタ６に達する。このコネクタ６によってその配線はカバー４の領域からケース３の領域、詳しくは制御装置室ＣＲの領域に移行し、制御装置５に達する。筒状部４２を受け入れる開口部３４ａを作り出している突出部３４は、制御装置室ＣＲを作り出している箱壁部３３からカバー４の方に回転軸２の軸方向に突き出している。同時に、この突出部３４は、回転電機１の収納空間を作り出している円筒壁部３１から制御装置室ＣＲが位置する向きで回転軸２の径方向に突き出している。

なお、この実施の形態では、コイルエンド１１ａは、その突き出し端部側からオイルジャケット１３によって覆われている。オイルジャケット１３の油路１３ａに冷却オイルを流すことによりコイルエンド１１ａが冷却される。オイルジャケット１３にはコイルエンド１１ａに向かって開口している噴出口が設けられており、油路１３ａを流れてくる冷却オイルがその噴出口を通じて噴出される。また、ロータ１２にも油路１２ａが形成されており、回転軸２に設けられた油路を通じて冷却オイルが流される構造となっている。その油路１２ａにもオイル噴出口が設けられており、そこから冷却オイルがケース１の内部に噴出される。

一方のコイルエンド１１は端子１４と接続しており、この端子１４はバスバー１５を介して制御装置５のインバータと接続されている。このため、一方側のオイルジャケット１３は端子１４を収納する筒部を設けている。このオイルジャケット１３の筒部１３ａは、ケース３の端壁部３２の外周側に設けられたボス部３２ｂに挿入され、そこに支持されている。

上述したように、回転電機１と、回転電機の径方向外側に位置する制御装置５とを収納するケース３と、このケース３の側端部の側方開口を覆うカバー４とにそれぞれ、互いに組み付けられた状態で嵌め合い結合する開口部３４ａと筒状部４２が形成されている。さらに、開口部３４ａが制御装置室ＣＲに開口しているとともに筒状部４２がリブ構造部４４の内部を通じてレゾルバ７に臨んでいる。これにより、制御装置５とレゾルバ７との間の配線長さを短縮化してノイズの影響を抑制できる。また、制御装置５とレゾルバ７を含むケース３とカバー４の組み付け作業が簡単なものとなり、ケース自体もコンパクトなものとなる。

〔その他の実施形態〕
（１）
上述した実施形態では、キー８６とキー溝６ａとキー挿入部４２ｂとはキー８６が開口部３４ａの内面によって抜け止めされる形状寸法となっていたが、このような抜け止め構造以外に方法でキー８６の抜け止めを施してもよい。また、キー８６を用いてコネクタ６を筒状部４２に位置決めしていたが、ボルトやねじなど別な位置決め手段を用いてもよい。
（２）
上述した実施形態では、カバー４にリード線の収納に適した断面を有するリブ構造部４４が形成されていたが、リード線６１の収納にのみ適した断面ではなく全体的に膨らみをもつように形成して、リブとして機能するのではなく、カバー４の表面をドーム状にして強度強化する形態を採用してもよい。
（３）
上述した実施形態では、ケース３からカバー４の方に突き出すように形成された突出部３４に、開口部３４ａが設けられていたが、ケース３の内部側の領域に開口部３４ａを設けて、筒状部４２をこの開口部３４ａに挿入できるように長く突出させた構成を採用してもよい。
（４）
上述した実施形態では、回転電機１の収納空間は回転電機１のステータ１１の外形に沿っている筒状壁が断面円形の円筒壁部３１として形成されていたが、ステータ１１の外形にほぼ沿うような断面多角形の多角形筒壁部として形成してもよい。また、制御装置室ＣＲが円筒壁部３１の外面の一部によって区画される構造に代えて、別な隔壁によって区画される構造を採用してもよい。

本発明による駆動装置は、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両搭載駆動装置として適用できるだけでなく、定置式の駆動装置としても適用可能である。つまり、回転位置センサからの検出信号に基づいて回転電機の駆動制御を行う種々の駆動装置に本発明は適用可能である。

本発明による駆動装置の一つの実施形態における回転電機１の回転軸２に沿った断面図 図１のII−II線に沿った断面図 駆動装置のカバーを内面側から見た図 図１のIV−IV線に沿った断面図 駆動装置のカバーを模式的に示す図解斜視図

符号の説明

１：回転電機
２：回転軸
３：ケース
４：カバー
５：制御装置
６：コネクタ
６ａ：キー溝
７：レゾルバ（回転位置センサ）
ＣＲ：制御装置室
３４：突出部
３４ａ：開口部
４２：筒状部
４２ｂ：キー挿入部
４４：リブ構造部
６１：レゾルバ側リード線（リード線）
６２：制御装置側リード線（リード線）
８６：キー

Claims (9)

1. 回転電機と、前記回転電機を収納するケースと、前記回転電機を制御する制御装置と、前記回転電機の回転位置を検出する回転位置センサと、前記ケースの側端部を覆うカバーとを備える駆動装置において、
   前記ケースは、前記制御装置を収納する制御装置室と、前記制御装置室と外部とを連通する開口部とを有し、
   前記カバーには、前記ケースの開口部に液密状に挿入される筒状部が形成され、前記制御装置から延びているリード線と前記回転位置センサから延びているリード線とを接続するコネクタが前記筒状部に液密状に挿入される駆動装置。
2. 前記コネクタにキー溝が形成され、前記筒状部にキー挿入部が形成され、前記キー挿入部及び前記キー溝にキーを挿入することにより前記コネクタが筒状部に対して位置決め固定され、前記キーは前記開口部の内周面によって抜け止めされる請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記カバーに外側に突出するリブ構造部が形成され、前記リブ構造部の内部に前記回転位置センサから延びているリード線が収納される請求項1又は２に記載の駆動装置。
4. 前記制御装置室が前記回転電機の収納空間に対して前記回転電機の径方向外側に配置されており、前記リブ構造部は前記回転電機の径方向に延びている請求項３に記載の駆動装置。
5. 前記ケースには前記制御装置室から前記カバーの方に突き出す突出部が形成され、前記突出部に前記開口部が設けられている請求項１から４のいずれか一項に記載の駆動装置。
6. 前記ケースには前記回転電機の収納空間から前記制御装置室が位置する向きで径方向外側に突き出す突出部が形成され、前記突出部に前記開口部が設けられている請求項１から４のいずれか一項に記載の駆動装置。
7. 前記回転電機の収納空間は前記回転電機のステータ外形に沿っている筒状壁の内面によって径方向に関して区画され、前記制御装置室が前記筒状壁の外面の一部によって径方向に関して区画されている請求項１から６のいずれか一項に記載の駆動装置。
8. 前記突出部及び前記開口部が円形断面を有する請求項１から７のいずれか一項に記載の駆動装置。
9. 前記カバーは前記ケースにおける前記回転電機の回転軸方向の側端部を覆う請求項１から８のいずれか一項に記載の駆動装置。