JP2015028430A - トルク検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トルク検出装置の部品点数を削減可能なトルク検出装置を提供すること。【解決手段】ステータ１１をモータケース１０１に支持するインナフレーム１３において、ステータ１１が固定されたステータ支持部１３ｃと、このステータ支持部１３ｃに対して径方向に離れた位置に設けられてモータケース１０１に固定されるケース固定部１３ｈと、の間に、ロータ１２のトルク反力がステータ１１に入力されたときに軸方向に交差する方向に剪断歪みが生じる起歪部３０を設け、この起歪部３０に、剪断歪を検出可能な歪センサ４０を設けたことを特徴とするトルク検出装置とした。【選択図】図４

Description

本発明は、トルク検出装置に関する。

従来、モータの回転体の回転トルクを検出するトルク検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような従来技術では、モータを構成するロータの回転軸と同軸であって、ステータおよびロータの軸方向の側部に、制御用のエンコーダなどを設け、さらに、このエンコーダの軸方向の側部に、トルク検出装置が設けられている。
そして、トルク検出装置は、モータの外側に、トルク検出装置を支持するベース部が設けられ、このベース部に、回転軸と同軸に筒状の起歪体を取り付け、この起歪体に生じる歪を歪センサにより検出する構造となっている。

特開２０１２−４７４６０号公報

しかしながら、上記の従来技術では、車輪を駆動させるための本来の機能に追加して、回転軸の軸方向にトルク検出用のベースや起歪体を追加設定しているため、その分部品点数が多くなるという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、トルク検出装置の部品点数を削減可能なトルク検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、
ステータをモータケースに支持するステータ支持部材において、前記ステータが固定されたステータ支持部と、このステータ支持部に対して径方向に離れた位置に設けられて前記モータケースに固定されるケース固定部と、の間に、ロータのトルク反力が前記ステータに入力されたときに軸方向に交差する方向に剪断歪みが生じる起歪部を設け、
この起歪部に、剪断歪を検出可能な歪センサを設けたことを特徴とするトルク検出装置とした。

本発明のトルク検出装置では、ステータ支持部材に起歪部を直接形成し、この起歪部に歪センサを取り付けた構成としたため、起歪部を設置するための追加部品が不要であり、部品点数の削減が可能となる。

実施の形態１のトルク検出装置が搭載されたモータジェネレータを備えた車輪駆動ユニットの主要部を示す断面図である。 前記モータジェネレータのステータとインナフレームとのアッセンブリを、軸心Ｏを通る平面で切断した状態を示す断面図である。 前記ステータとインナフレームとのアッセンブリを、ｘ軸負方向側から見た状態を示す斜視図である。 前記ステータとインナフレームとのアッセンブリを、ｘ軸正方向側から見た状態を示す斜視図である。 前記モータジェネレータのインナフレームおよびこれに搭載された歪センサを示す図であって、（ａ）はインナフレームをｘ軸正方向側から見た正面図であり、（ｂ）はこのインナフレームに取り付けられた歪センサを拡大して示すとともに、これに接続されたブリッジ回路を示す回路図である。 前記インナフレームの要部である起歪部を示す斜視図である。 実施の形態２のトルク検出装置が搭載されたモータジェネレータの主要部を示す図であり、（ａ）はインナフレームの要部を示す側面図であり、（ｂ）は前記インナフレームに搭載された歪センサおよびそれに接続されたブリッジ回路を示す回路図である。 実施の形態３のトルク検出装置が搭載されたモータジェネレータの主要部を示す図であり、（ａ）はインナフレームの正面図であり、（ｂ）は前記インナフレームの主要部である起歪部を示す斜視図である。

以下、本発明のトルク検出装置を実施するための形態を、図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
（実施の形態１）
実施の形態１のトルク検出装置ＴＳ（図４参照）を説明するのにあたり、このトルク検出装置ＴＳを、車輪駆動ユニットＷＤに設けられた回転電機としてのモータジェネレータＭＧに適用した例を図面に示して説明する。

（車輪駆動ユニットＷＤ）
まず、車輪駆動ユニットＷＤの構成について説明する。
車輪駆動ユニットＷＤは、電気自動車の左右輪に適用され、図１に示すように、駆動ユニット本体Ａと、変位吸収機構Ｂと、ホイール構造Ｃと、を備えている。
以下に、駆動ユニット本体Ａ、変位吸収機構Ｂ、ホイール構造Ｃについて簡単に説明する。
駆動ユニット本体Ａは、車輪Ｗの駆動源としての機能を持ち、ユニットケース部材１００に、三相交流の埋込磁石同期モータ構造によるモータジェネレータＭＧと、遊星歯車式減速ギヤ機構２０によるギヤトレインＧＴと、を内蔵することで構成される。

なお、ユニットケース部材１００は、モータケース１０１と、ユニット側部カバー１０２と、モータ軸側カバー１０３と、出力軸側カバー１０４と、を有している。
モータケース１０１は、略円筒状に形成され、モータジェネレータＭＧおよびギヤトレインＧＴの外径方向を覆っている。
ユニット側部カバー１０２は、モータケース１０１の軸心Ｏに沿う方向である軸方向の一端側の開口を覆ってボルト固定されている。
モータ軸側カバー１０３は、モータ軸６の一端側を覆うようにユニット側部カバー１０２にボルト固定されている。
出力軸側カバー１０４は、駆動出力軸１０の一部を駆動ユニット本体Ａから突出させるようにモータケース１０１の軸方向の他端側の開口を覆ってボルト固定されている。

モータジェネレータＭＧは、力行時には、三相交流の電流をステータ１１に巻き付けたステータコイル１１ｂに印加することで、ロータ１２を一体に有するモータ軸６を回転させ、モータ軸６の回転をギヤトレインＧＴにより減速して駆動出力軸１０から出力する。モータジェネレータＭＧは、回生時には、駆動出力軸１０からの入力回転により、ギヤトレインＧＴにより増速してモータ軸６及びロータ１２を回転することで、ステータ１１のステータコイル１１ｂに三相交流の電流が発生する。

ギヤトレインＧＴは、リングギヤ２１を固定、サンギヤ２２に入力、ピニオンキャリア２３にて出力する遊星歯車式減速ギヤ機構２０により構成されている。なお、ピニオンキャリア２３は、サンギヤ２２と噛み合う大ピニオン２３ａと、リングギヤ２１と噛み合う小ピニオン２３ｂと、を備えている。また、大ピニオン２３ａと小ピニオン２３ｂとは、隣接して一体構成され、ピニオンキャリア２３に対して回転可能に支持される。

駆動出力軸１０は、ピニオンキャリア２３と一体に形成されている。この駆動出力軸１０は、一端側が小ピニオン２３ｂの内側まで軸方向に延び、他端側が出力軸側カバー１０４から突出するまで軸方向に延びた円筒スリーブ状に形成されている。この駆動出力軸１０の回転支持構造は、ピニオンキャリア２３と共になされるもので、モータ軸６に対しベアリング１４ａを介して相対回転可能に支持され、出力軸側カバー１０４に対しベアリング１４ｂを介して回転可能に支持される。

変位吸収機構Ｂは、ハブベアリング７１の変位/傾きを駆動ユニット本体ＡのモータジェネレータＭＧやギヤトレインＧＴへ伝達することを防止/抑制する機能を持ち、ギヤカップリング軸５０を有する。このギヤカップリング軸５０は、駆動ユニット本体Ａからの駆動出力軸１０と、アクスルケース７２に対しハブベアリング７１により支持されたホイールハブ軸７０と、を変位吸収可能に連結している。したがって、駆動出力軸１０の回転は、ギヤカップリング軸５０を介してホイールハブ軸７０に伝達される。

ホイール構造Ｃは、車輪Ｗのタイヤやブレーキ機構を取り付ける機能を持ち、ホイールハブ軸７０を有する。このホイールハブ軸７０は、アクスルケース７２に対し、複列アンギュラベアリング構造によるハブベアリング７１により回転可能に支持され、ホイールハブ軸７０のフランジ部７０ａには、ブレーキディスク７３及びタイヤホイール１１０が固定される。また、ホイールハブ軸７０は、駆動ユニット本体Ａの駆動出力軸１０に対し、変位吸収機構Ｂを介して連結される。

（モータジェネレータの構成）
次に、モータジェネレータＭＧの構成を説明する。
モータジェネレータＭＧは、前述したようにステータ１１とロータ１２とを備えている。
ステータ１１は、図３の斜視図に示すように、円環状に形成されている。
また、ステータ１１は、図２の断面図に示すように、インナフレーム１３を介して、モータケース１０１に支持されている。
インナフレーム１３は、図４の斜視図に示すように、円環状に形成され、図２に示すように、ステータ１１の軸方向の一端をモータケース１０１に対して固定支持している。

なお、図２は、モータジェネレータＭＧを、その軸心Ｏを通る平面で切った断面を示している。説明の便宜上、締結ボルト１５，１６の軸心を夫々通る断面を示す。また、軸心Ｏが延びる方向にｘ軸を設定し、ステータ１１に対してインナフレーム１３が配置される側（ないしモータケース１０１において縦壁部１０１ｂが設けられる側）を正方向とする。図３は、ステータ１１とインナフレーム１３とを結合したアセンブリをｘ軸負方向側から見た斜視図であり、図４は、このアセンブリをｘ軸正方向側から見た斜視図である。

ステータ１１は、図３に示すように、ステータコア１１ａと、ステータコア１１ａに巻回されるステータコイル１１ｂとを有している。
ステータコア１１ａは、円環状（円筒形状）に形成され、かつ、内周面において、周方向に一定間隔で配置されて、内径方向に延びる複数（本実施例では１８）のティース１１ｃを備えている。なお、各ティース１１ｃは、隣接するティース１１ｃとの間にスロット１１ｄが形成されている。
また、ステータコイル１１ｂは、スロット１１ｄに嵌り合うようにティース１１ｃに巻き付けられている。

さらに、ステータコア１１ａは、例えば、磁性体の電磁鋼板を軸方向に積層することで構成されている。また、ステータコア１１ａは、複数（本実施例では３）のボルト締結部１１ｅを外周面に有している。
このボルト締結部１１ｅは、ステータ１１の外周面から半径方向外側にフランジ状に突出して設けられ、周方向に互いに略等間隔（例えば、１２０°の回転角でずれて）形成されている。また、ボルト締結部１１ｅには、図２に示すように、締結ボルト１５が挿入される孔１１ｆが軸方向に貫通形成されている。

図１に示すロータ１２は、ステータ１１に対しラジアルギャップ（径方向隙間）を介して配置され、このギャップを通して磁路が形成される。そして、ロータ１２は、一般的に、複数の電磁鋼板を積層することで構成されたロータコア（図示省略）と、ロータコアに複数配置（埋設）された永久磁石と（図示省略）を有する。また、このロータ１２には、モータジェネレータＭＧのモータ軸６が固定されている。このモータ軸６は、ロータ１２の軸線方向両側に配置した軸受６ａ，６ｂにより、ユニットケース部材１００に対して回転自在に支持される。

以上の構成に基づいて、モータジェネレータＭＧでは、ステータ１１に通電すると、ステータ１１が発生する電磁力によりロータ１２が回転駆動される。このモータジェネレータＭＧから出力される回転駆動力は、モータ軸６、ギヤトレインＧＴ、変位吸収機構Ｂを介してタイヤホイール１１０に回転力として伝達され、電気自動車の走行が可能となる。また、車両の回生制動時には、車輪は車体の慣性力により回転させられ、車輪からの回転力により出力軸を介してモータジェネレータＭＧが駆動される。このときモータジェネレータＭＧは発電機として作動し、発電された電力はインバータ（図示省略）を介してバッテリ（図示省略）に蓄えられるようになっている。

モータケース１０１は、図１に示すように、モータジェネレータＭＧの外枠（アウタフレーム）であり、モータ外部からステータ１１などを保護する機能を有しており、車輪支持部材としてのアクスルケース７２に対して固定設置されている。

また、モータケース１０１は、図２に示すように、有底円筒状であり、軸方向に延びる円筒部１０１ａと半径方向に広がる円板状の縦壁部１０１ｂとを有する。円筒部１０１ａには、モータケース１０１をアクスルケース７２に対して固定するためのブラケット部１０１ｃが設けられている。縦壁部１０１ｂには、略円環状に、ボルト締結部１０１ｅが設けられている。ボルト締結部１０１ｅには、締結ボルト１６が挿入される雌ねじを有した袋状の孔１０１ｆが周方向に略等間隔に並んで複数（本実施例では８）形成されている。ボルト締結部１０１ｅは、孔１０１ｆの周囲の強度を十分確保可能な程度に、縦壁部１０１ｂの他の部位よりもｘ軸方向で厚肉に設けられており、剛性が比較的高く形成されている。モータケース１０１の円筒部１０１ａの内周側には、円筒部１０１ａと略同軸にステータ１１が配置されている。ステータ１１は、モータケース１０１の円筒部１０１ａに対し径方向の隙間（ラジアルギャップ）ＣＬ１を介して配置される。

インナフレーム１３は、モータジェネレータＭＧの内枠であり、ステータ１１をモータケース１０１に対して保持するための支持部材であって、例えばアルミ系又は鉄系の金属材料によりドーナツ型円板状に形成されている。
インナフレーム１３は、軸方向に延びる円筒部１３ａと、円筒部１３ａの軸方向一端部（ｘ軸正方向側端部）の内周から半径方向内側に広がるドーナツ型円板状のプレート部１３ｂとを有する。
円筒部１３ａは、図３、図４に示すように、外周縁から外径方向に突出した複数（本実施例では３）のステータ支持部１３ｃを有している。ステータ支持部１３ｃは、周方向に互いに略等間隔（１２０°間隔）で形成されている。また、ステータ支持部１３ｃには、図２に示すように、前述した締結ボルト１５を締結させる孔１３ｅが軸方向に貫通形成されており、この孔１３ｅの内周には雌ねじが形成されている。

このステータ支持部１３ｃの孔１３ｅは、図２に示すように、ステータ１１のボルト締結部１１ｅの孔１１ｆと同軸に配置された状態で、両孔１３ｅ,１１ｆに締結ボルト１５がｘ軸負方向側から挿入されて締結されている。

これにより、ステータ１１（ステータコア１１ａ）がインナフレーム１３（円筒部１３ａ）の外周部に対して固定されている。また、インナフレーム１３（円筒部１３ａ）は、ステータ１１と結合された状態で、モータケース１０１（円筒部１０１ａ）に対し径方向の隙間（ラジアルギャップ）ＣＬ２を介して配置される。

インナフレーム１３のプレート部１３ｂには、その略中央に貫通孔１３ｇが設けられ、かつ、図３、図４に示すように、貫通孔１３ｇを取り囲んで略円環状にケース固定部１３ｈが設けられている。ケース固定部１３ｈには、締結ボルト１６が挿通される孔１３ｊが軸方向に貫通して形成され、また、この孔１３ｊは、周方向に略等間隔に並んで複数（本実施例では８）形成されている。

さらに、各孔１３ｊの周囲には、ケース固定部１３ｈの他の部位よりも薄肉に形成された凹部１３ｋが設けられている。図２に示すように、凹部１３ｋには締結ボルト１６の頭部が収容される。

プレート部１３ｂのケース固定部１３ｈの孔１３ｊは、モータケース１０１のボルト締結部１０１ｅの孔１０１ｆと、同軸に配置された状態で、両孔１３ｊ,１０１ｆに締結ボルト１６をｘ軸負方向側から挿入して締結される。
そして、インナフレーム１３は、ステータ１１を支持するステータ支持部１３ｃよりも内径方向の位置にて、モータケース１０１に対して締結ボルト１６により固定されている。
これにより、ステータ１１の軸方向の一端（ｘ軸正方向端）が、インナフレーム１３を介してモータケース１０１に対して、モータケース１０１からフローティング状態で片持ち支持される。

インナフレーム１３のプレート部１３ｂには、ケース固定部１３ｈよりも外径方向であって円筒部１３ａ（ステータ支持部１３ｃ）よりも内径方向に、接続部１３ｍが設けられている。接続部１３ｍは、円筒部１３ａとケース固定部１３ｈとを接続する部分であり、ケース固定部１３ｈを取り囲んで略円環状に、ケース固定部１３ｈよりもｘ軸方向寸法が小さく、すなわち板厚が薄く形成されている。

また、接続部１３ｍは、ステータコイル１１ｂに対し軸方向の隙間（アキシャルギャップ）ＣＬ３を介して、モータケース１０１の縦壁部１０１ｂに対して隙間（アキシャルギャップ）ＣＬ４を介して配置されている。
さらに、接続部１３ｍには、周方向に略等間隔に並んで複数（本実施例では１８）、肉抜き部としての貫通穴１３ｎが軸方向に貫通形成されている。貫通穴１３ｎは、ステータコア１１ａ（ティース１１ｃないしステータコイル１１ｂ）に対し半径方向で重なる位置に配置されている。

上述したインナフレーム１３の剛性は、モータケース１０１の剛性よりも低く設定されている。具体的には、インナフレーム１３のプレート部１３ｂの接続部１３ｍにおける径方向の剛性は、モータケース１０１の縦壁部１０１ｂにおける径方向の剛性よりも低く設定されている。さらに、プレート部１３ｂの接続部１３ｍでは、周方向に複数の貫通穴１３ｎを設けたことで、これら貫通穴１３ｎを設けない場合よりも、インナフレーム１３の半径方向の剛性を低下させている。加えて、貫通穴１３ｎを、一定間隔で周方向に全周に亘って設けているため、インナフレーム１３は、ラジアル方向に比べ、回転方向の断面二次モーメントが低く形成されている。すなわち、インナフレーム１３は、径方向よりも回転方向（周方向）に変形し易く形成されている。

（トルク検出装置）
次に、実施の形態１のトルク検出装置ＴＳについて説明する。
トルク検出装置ＴＳは、図４、図５に示すように、起歪部３０と歪センサ４０とを備えている。
まず、起歪部３０について説明する。
接続部１３ｍには、図５に示すように、周方向で貫通穴１３ｎと貫通穴１３ｎとの間に、一対の肉抜き穴３３，３３を貫通形成し、これら肉抜き穴３３，３３の間に、周方向に細く径方向に延びる起歪部３０が形成されている。この起歪部３０は、インナフレーム１３において軸心Ｏと交差する面である接続部１３ｍの表裏面に、後述するモータジェネレータＭＧの駆動時の駆動反力により周方向の剪断歪が生じる部分である。

さらに、本実施の形態１では、起歪部３０には、接続部１３ｍにおいて軸方向でステータ１１とは反対側（ｘ軸正方向側）の面に、ステータ１１の方向に凹んだ凹部３１が形成されている。この凹部３１は、図６に拡大して示すように、径方向寸法Ｌ１が周方向寸法Ｌ２よりも長い形状に形成され、かつ、凹部３１と肉抜き穴３３との間には、リブ３２，３２が形成されている。

そして、この起歪部３０において、軸方向でステータ１１とは反対側の面である凹部３１の底面３１ａに、剪断歪を検出する歪センサ４０が設けられている。なお、歪センサ４０は、外部から引張力（圧縮力）が加えられて伸縮するのに応じて抵抗値が変化することにより、外力（トルク）を検出する周知のものである。
また、歪センサ４０は、接続部１３ｍにおいて軸心Ｏを中心とする同心円上に複数、本実施の形態１では８個が、図５に示すように、周方向に等間隔で設けられている。
さらに、これらの歪センサ４０は、各歪センサ４０の出力を平均化するブリッジ回路４１を形成して接続されている。なお、ブリッジ回路４１では、逆問題解析、すなわち、各歪センサ４０の検出値に基づいて入力トルクを解析する手法を併用し、トルク成分とその他の入力成分とを分離するようにしてもよい。

具体的には、下記の式（１）を満たす逆問題解析を実施してもよい。
[Ｆ] = [Ａ] [ε] ・・・（１）
なお、[ε]は歪みベクトル、[A]は剛性マトリクス、[F]は荷重ベクトルである。
また、逆問題解析は、実機校正結果から、[Ａ]を精度良く算出することにより、実機に貼付した歪センサ４０の検出値からトルクを計算で求める。

さらに、凹部３１の径方向の径方向寸法Ｌ１および周方向寸法Ｌ２、凹部３１の周方向の両側のリブ３２の周方向寸法Ｌ３は、インナフレーム１３の強度を確保しつつ、トルク検出感度に最適な寸法に設定されている。

（作用）
次に、実施の形態１の作用を説明する。
まず、インナフレーム１３によるモータジェネレータＭＧの振動および騒音軽減作用について簡単に説明する。
インナフレーム１３を、ステータ支持部１３ｃにてステータ１１の外周部と結合するとともに、その内径方向のケース固定部１３ｈにてモータケース１０１に結合し、これにより、ステータ１１をモータケース１０１に片持ち支持している。
したがって、ステータ１１の電磁加振力によりモータケース１０１の共振モードが励起されて振動が増幅されることを抑制することができる。また、ステータ１１からモータケース１０１へ伝達される電磁加振力自体を低減することができる。すなわち、ステータ１１の電磁加振力によりインナフレーム１３を介して伝わってくる振動の主な方向は半径方向（放射状）である。このため、本実施の形態１では、この半径方向（放射状）の振動を、半径が小さく剛性が高い部分であるケース固定部１３ｈからボルト締結部１０１ｅに集中して伝えることにより、この部分において径方向で対称の振動同士が相殺されて、振動低減可能である。

また、本実施の形態１のように導電性の金属材料からインナフレーム１３を形成した場合、ステータ１１に巻回されたステータコイル１１ｂと軸方向で対向するインナフレーム１３の表面部位に、渦電流が発生するおそれがある。渦電流が発生すると、インナフレーム１３が発熱する。また、上記発熱によりモータジェネレータＭＧのエネルギ損失も発生する。
そこで、インナフレーム１３とステータコイル１１ｂとの間の軸方向距離（隙間ＣＬ３）を大きくすれば、渦電流を抑制することが可能である。しかしながら、上記軸方向距離（隙間ＣＬ３）を大きしすぎると、モータジェネレータＭＧ全体の軸方向寸法が増大してモータジェネレータＭＧが大型化するおそれがある。

これに対し、本実施の形態１では、インナフレーム１３のプレート部１３ｂのステータ支持部１３ｃとケース固定部１３ｈとの間に、複数の貫通穴１３ｎを、ステータコイル１１ｂと径方向で重なる部分に設けた。すなわち、インナフレーム１３（接続部１３ｍ）の半径方向の剛性を低下させる貫通穴１３ｎを、ステータコイル１１ｂと径方向で重なる部位に設けることで、インナフレーム１３における渦電流の発生も抑制することができる。このように渦電流の発生を抑制することによって、インナフレーム１３が過度な高温になることを抑制し、かつ、エネルギ損失を低減することができる。また、これにより、渦電流の発生を抑制しつつインナフレーム１３を軸方向でステータコイル１１ｂに近接させる（隙間ＣＬ３を小さくする）ことができるため、コンパクトにステータ１１を支持することができる。

次に、本実施の形態１におけるトルク検出について説明する。
モータジェネレータＭＧを駆動あるいは回生する場合、ステータ１１は、ロータ１２の回転方向とは逆方向に駆動反力を受ける。
そして、このステータ１１に入力された駆動反力は、ステータ１１を片持ち支持するインナフレーム１３に入力され、さらに、モータケース１０１に伝達される。

このとき駆動反力は、インナフレーム１３では、ステータ１１に固定された外周部のステータ支持部１３ｃから周方向に入力され、モータケース１０１に固定された内周部のケース固定部１３ｈでモータケース１０１に伝達される。

したがって、インナフレーム１３では、駆動反力が、モータケース１０１に固定のケース固定部１３ｈに対し、自由端となったステータ支持部１３ｃが周方向に相対移動するように作用する。
そこで、インナフレーム１３において、周方向寸法が小さくなった起歪部３０に軸方向に直交する方向の剪断歪が生じ、その変形に伴い各歪センサ４０が、起歪部３０の変形（剪断歪）に応じて出力値が変化する。すなわち、モータジェネレータＭＧの回生トルクを含む駆動トルクを検出することができる。
なお、この検出値は、モータジェネレータＭＧの出力制御に用いることができるほか、トルク制御値と比較することにより、モータジェネレータＭＧの異常判定に用いることもできる。

また、歪センサ４０は、インナフレーム１３において、軸方向でステータ１１とは反対側（ｘ軸正方向側）に設置しているため、モータジェネレータＭＧにおいて発生する電磁ノイズが、導体であるインナフレーム１３により遮断される。これにより、歪センサ４０に、この電磁ノイズの影響が直接及ぶことを回避することができ、出力に重畳する電磁ノイズの影響を軽減できる。

さらに、各起歪部３０は、径方向寸法Ｌ１および周方向寸法Ｌ２を統一しており、かつ、起歪部３０に生じる剪断歪の向きが、周方向に一致しており、その複数個所に歪センサ４０を設けているため、高いトルク検出感度を得ることができる。
しかも、起歪部３０において、歪センサ４０の設置位置は、周方向寸法Ｌ２よりも径方向寸法Ｌ１を長くした形状の凹部３１を形成しているため、上記の駆動反力による周方向の変形が、この凹部３１を形成しない場合よりも、大きく生じる。これにより、トルク検出精度を向上させることができる。また、凹部３１の径方向寸法Ｌ１および周方向寸法Ｌ２を調節することにより、所望の検出精度に調整することも可能である。
加えて、起歪部３０において周方向の両側にはリブ３２，３２が形成されている。これにより、起歪部３０における変形方向の統一化を図ることが可能である。すなわち、リブ３２，３２により起歪部３０が、軸方向に変形するのを抑制することができる。これにより、歪センサ４０の検出値に、車輪側からの入力などによる軸方向成分が含まれるのを抑制することができる。

また、各歪センサ４０による検出値が、ブリッジ回路４１により平均化されるため、モータジェネレータＭＧの電磁ノイズ低減効果を維持しつつ、トルク以外の入力（例えば衝撃による曲げ入力）の影響を軽減できる。

（実施の形態１の効果）
実施の形態１のトルク検出装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
１）実施の形態１のトルク検出装置は、
円環状のステータ１１と、
このステータ１１と同軸に設けられて、ステータ１１により回転力が与えられるロータ１２と、
ステータ１１およびロータ１２を収容するモータケース１０１と、
ステータ１１をモータケース１０１に支持し、ステータ１１が固定されたステータ支持部１３ｃと、このステータ支持部１３ｃに対して径方向に離れた位置に設けられてモータケース１０１に固定されるケース固定部１３ｈとを備えたステータ支持部材としてのインナフレーム１３と、
インナフレーム１３にて、径方向でステータ支持部１３ｃとケース固定部１３ｈとの間にけられ、ロータ１２のトルク反力がステータ１１に入力されたときに軸（軸心Ｏ）に交差する方向に剪断歪みが生じる起歪部３０と、
この起歪部３０に設けられ、この起歪部３０に生じた剪断歪を検出可能な歪センサ４０と、
を備えていることを特徴とする。
実施の形態１のトルク検出装置では、ロータ１２に駆動力を与えた際には、ステータ１１に周方向に駆動反力が発生し、この駆動反力は、インナフレーム１３を介してモータケース１０１により受け止められる。その際、インナフレーム１３にあっては、モータケース１０１に固定されるケース固定部１３ｈに対し、ステータ１１からの駆動反力が入力されるステータ支持部１３ｃが周方向に相対変位する向きに荷重がかかる。
したがって、インナフレーム１３に設けた起歪部３０では、周方向に剪断歪が生じ、歪センサ４０は、この剪断歪による起歪部３０の変位に応じた信号を出力する。よって、歪センサ４０は、モータジェネレータＭＧにおいてロータ１２に作用するトルクを検出することができる。
このように、本実施の形態１のトルク検出装置では、振動吸収用のインナフレーム１３に設けた起歪部３０に生じる剪断歪によりモータジェネレータＭＧのトルクを検出することができる。これにより、軸方向にトルク検出用の部品を追加する従来技術と比較して、部品点数を削減できるとともに、モータジェネレータＭＧ全体の軸方向寸法を小さく抑えることができる。
加えて、本実施の形態１では、ケース固定部１３ｈをステータ支持部１３ｃの内径方向に配置しているため、その逆に配置した場合と比較して、インナフレーム１３の外径寸法を小さく抑えることができる。よって、これによっても、モータジェネレータＭＧ全体の寸法を小さく抑えることができる。

２）実施の形態１のトルク検出装置は、
歪センサ４０は、軸方向（軸心Ｏに沿う方向）でステータ支持部材としてのインナフレーム１３のステータ１１とは反対側の側面に取り付けられていることを特徴とする。
モータジェネレータＭＧの電磁ノイズが、導体であるインナフレーム１３により遮断され、歪センサ４０に電磁ノイズの影響が直接及ぶことを抑制でき、検出値に重畳される電磁ノイズの影響を軽減できる。

３）実施の形態１のトルク検出装置は、
起歪部３０には、軸方向に凹ませ、かつ、周方向寸法Ｌ２よりも径方向寸法Ｌ１の方を長く形成した凹部３１が形成され、
歪センサ４０は、凹部３１の底面３１ａに設けられていることを特徴とする。
したがって、凹部３１を設け、歪センサ４０の設置位置のインナフレーム１３の板厚を薄くすることにより、インナフレーム１３に入力される駆動反力に対し、より大きな剪断歪みが生じる。これにより、トルク検出感度が向上する。
加えて、凹部３１は、周方向寸法Ｌ２よりも径方向寸法Ｌ１の方を長く形成しているため、両寸法Ｌ１，Ｌ２の関係を上記と逆にした場合よりも、インナフレーム１３に駆動反力が入力した際に起歪部３０に生じる剪断歪をより大きくすることができる。よって、トルク検出感度を向上させることができる。
また、起歪部３０の全体の板厚を薄くするのではなく、歪センサ４０を設置する起歪部３０の一部に凹部３１を形成するため、インナフレーム１３の剛性を確保することができる。

４）実施の形態１のトルク検出装置は、
起歪部３０に、径方向に延びる一対のリブ３２，３２が、周方向で相互に離間されて形成され、
歪センサ４０は、周方向でリブ３２，３２に挟まれた位置に設けられていることを特徴とする。
起歪部３０に、リブ３２，３２を設けたことにより、起歪部３０およびインナフレーム１３の剛性を確保しつつ、リブ３２，３２に挟まれた部分の両寸法Ｌ１，Ｌ２および板厚に基づいて、駆動反力による剪断歪の発生量を確保および設定することができる。これにより、歪センサ４０の感度の設定が可能である。
また、リブ３２の周方向寸法Ｌ３である周方向の厚みに基づいて、起歪部３０の剛性も任意に設定可能である。

５）実施の形態１のトルク検出装置は、
歪センサ４０は、ステータ支持部材としてのインナフレーム１３の軸（軸心Ｏ）を中心とした同心円上に複数設けられていることを特徴とする。
歪センサ４０を同心円上に配置したことにより、歪センサ４０が１個の場合と比較して、複数の出力の平均化を図り、駆動反力以外の衝撃入力などによる影響を軽減して、検出精度を高めることができる。
特に、本実施の形態１では、複数の歪センサ４０をブリッジ回路４１により接続して平均化や、逆問題解析を併用し、トルク成分とその他の入力成分を分離するようにしたため、上記平均化および他の成分による影響の軽減を、いっそう図ることができる。

（他の実施の形態）
次に、他の実施の形態のトルク検出装置について説明する。
なお、他の実施の形態は、実施の形態１の変形例であるため、実施の形態１と共通する構成には実施の形態１と同じ符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点のみ説明する。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２のトルク検出装置について説明する。
この実施の形態２は、図７（ａ）に示すように、一対の歪センサ２４０，２４０を、インナフレーム２１３の軸方向の表裏両面に設けた例である。
また、この表裏両面の歪センサ２４０，２４０は、図７（ｂ）に示すように、両出力の正負の違いを相殺するように構成されたブリッジ回路２４１が接続されている。

すなわち、走行時の衝撃入力などにより、インナフレーム２１３が、図７（ａ）に示すように、軸方向に曲がり変形が生じるおそれがある。このようなインナフレーム２１３に軸方向に変形が生じた場合も、各歪センサ２４０は、この曲がり変形分だけ変形し、これを検知する。
そこで、インナフレーム２１３の軸方向の両面に歪センサ２４０，２４０を設けることにより、上記軸方向の変形の際には、一方が伸び側、もう一方が縮み側となり、両歪センサ２４０，２４０の出力が正負逆方向の場合は、その誤差（検出）分が相殺される。

２−１）実施の形態２のトルク検出装置は、
歪センサ２４０，２４０は、軸方向でステータ支持部材としてのインナフレーム２１３の表裏両側面に取り付けられていることを特徴とする。
したがって、インナフレーム２１３が、本来検出したい周方向とは異なる軸方向に変形した場合、表裏両面の歪センサ２４０，２４０の出力を相殺させることで、このような周方向とは異なる変位による誤検出を抑制することができる。

（実施の形態３）
実施の形態３は、図８（ａ）に示すように、インナフレーム３１３の起歪部３３０の形状を、実施の形態１と異ならせた例である。

図８（ａ）に示すように、インナフレーム３１３の起歪部３３０は、インナフレーム３１３に周方向に長い形状の周方向穴３１３ａを、同一円周上に複数形成することにより、インナフレーム３１３の径方向内外部分を連結する架橋部分により形成されている。

さらに、実施の形態３では、起歪部３３０の周方向の両端縁部には、径方向に延びるリブ３３２が起立して形成されている。
したがって、この実施の形態３にあっても、起歪部３３０の感度および剛性は、起歪部３３０の径方向寸法Ｌ１、周方向寸法Ｌ２、およびリブ３３２の周方向寸法（厚み）Ｌ３により、任意に設定可能である。

３−１）実施の形態３のトルク検出装置は、
起歪部３３０に、径方向に延びる一対のリブ３３２，３３２が、周方向で相互に離間されて形成され、
歪センサ３４０は、周方向でリブ３３２，３３２に挟まれた位置に設けられていることを特徴とする。
起歪部３３０に、リブ３３２，３３２を設けたことにより、起歪部３３０およびインナフレーム３１３の剛性を確保しつつ、リブ３３２，３３２に挟まれた部分の板厚および両寸法Ｌ１，Ｌ２に基づいて、歪センサ３４０の感度を設定することができる。
また、リブ３３２の周方向寸法Ｌ３である周方向の厚みに基づいて、起歪部３３０の剛性も任意に設定可能である。

以上、本発明のトルク検出装置を実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
例えば、実施の形態では、本発明のトルク検出装置を、電動車両のインホイールモータに適用した例を示したが、このトルク検出装置を適用するモータは、インホイールモータに限定されず、ハイブリッド車両など他の車両に適用できる。また、本発明は、車両以外の産業機器や家電などにも適用することが可能である。さらに、モータとしても、ロータおよびステータを備えていれば、三相交流タイプに限定されるものではない。
また、ステータ支持部材（インナフレーム）や起歪部の形状も、実施の形態により示した形状に限定されるものではない。

１１ ステータ
１２ ロータ
１３ インナフレーム
１３ｃ ステータ支持部
１３ｈ ケース固定部
３０ 起歪部
３１ 凹部
３１ａ 底面
３２ リブ
４０ 歪センサ
１０１ モータケース
２１３ インナフレーム
２４０ 歪センサ
３１３ インナフレーム
３３０ 起歪部
３３２ リブ
３４０ 歪センサ
ＭＧ モータジェネレータ

Claims (6)

1. 円環状のステータと、
   このステータと同軸に設けられて、前記ステータにより回転力が与えられるロータと、
   前記ステータおよび前記ロータを収容するモータケースと、
   前記ステータを前記モータケースに支持し、前記ステータが固定されたステータ支持部と、このステータ支持部に対して径方向に離れた位置に設けられて前記モータケースに固定されるケース固定部とを備えたステータ支持部材と、
   前記ステータ支持部材にて、径方向で前記ステータ支持部と前記ケース固定部との間にけられ、前記ロータのトルク反力が前記ステータに入力されたときに前記軸に交差する方向に剪断歪みが生じる起歪部と、
   この起歪部に設けられ、この起歪部に生じた前記剪断歪を検出可能な歪センサと、
   を備えていることを特徴とするトルク検出装置。
2. 請求項１に記載のトルク検出装置において、
   前記歪センサは、前記軸方向で前記ステータ支持部材の前記ステータとは反対側の側面に取り付けられていることを特徴とするトルク検出装置。
3. 請求項１に記載のトルク検出装置において、
   前記歪センサは、前記軸方向で前記ステータ支持部材の表裏両側面に取り付けられていることを特徴とするトルク検出装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のトルク検出装置において、
   前記起歪部には、軸方向に凹ませ、かつ、周方向寸法よりも径方向寸法の方を長く形成した凹部が形成され、
   前記歪センサは、前記凹部の底面に設けられている
   ことを特徴とするトルク検出装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のトルク検出装置において、
   前記起歪部に、径方向に延びる一対のリブが、周方向で相互に離間されて形成され、
   前記歪センサは、前記周方向で前記リブに挟まれた位置に設けられている
   ことを特徴とするトルク検出装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のトルク検出装置において、
   前記歪センサは、前記ステータ支持部材の前記軸を中心とした同心円上に複数設けられている
   ことを特徴とするトルク検出装置。