JP2018530986A - 電気モータ - Google Patents

Abstract

ステータユニットは、ハウジングの内側に固定されている。ベアリング機構は、ロータユニットをステータユニットに対して回転可能に支持する。ハウジングは、底部を有する円筒壁部分と、円筒壁部分の開口を覆うカバープレートとを備える。ベアリング機構は、少なくとも２つのベアリングをさらに備え、上側ベアリングがカバープレートによって支持され、下側ベアリングがハウジングの底部によって支持される。カバープレートは、導電性要素から作成され、カバープレートの上部外側に向かって突出する少なくとも１つの突出部を備え、それによって、その少なくとも１つの突出部は、カバープレートの上部外側に配置されている電気モータを駆動および制御するコントローラの少なくとも１つの接地コンタクトに直接的または間接的に接触するように構成される。コントローラは、カバープレートおよびモータハウジングを介して接地電位に接続される。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気モータに関する。

現代の自動車システムでは、電子制御ユニット（ＥＣＵ）またはソフトウェアを組み込まれたコントローラが、ブレーキおよびステアリングなどの自動車の構成要素の電子制御のために提供される。電気モータを制御するために、コントローラは通常コントローラカバーを設けられる。また、コントローラはコントローラカバーによって覆われる。コントローラカバーは、モータハウジングまたはコントローラカバーに接触する他の構成要素に対して電気的に導通する。コントローラは、コントローラカバー、モータハウジング、またはコントローラカバーに接触する他の構成要素を介して車体に電気的に導通する。その結果、コントローラは接地電位に接続される。

しかし、コントローラカバーがモータハウジングまたはコントローラカバーに接触する他の構成要素と電気的に導通しない状況がいくつか存在する。これは、コントローラカバーが樹脂で作られているか、またはコントロールカバーが樹脂でコーティングされている場合や、モータハウジングとコントローラカバーとの間に接着剤または樹脂がある場合、またはコントローラカバーに接触する他の構成要素が樹脂で覆われている場合であり得る。このような状況では、コントローラが接地電位に接続されず、電子的な問題が発生する可能性がある。

米国特許第７，１１６，０２０号

米国特許第７，１１６，０２０号は、自動車のためのオルタネータを教示している。オルタネータは、複数の相を有するステータを有する。また、ステータは、ロータを囲んでいる。ロータは、自動車の内燃機関によって回転されるように構成されたシャフトに固定されている。シャフトは、少なくとも１つのベルトと、ロータシャフトに対して固定されたプーリのような駆動部材とを備える伝動装置を介して自動車の内燃機関によって回転されるように構成されている。複数のベアリングは支持ケースに取り付けられ、それぞれがが、接続されている。支持ケースは車両に取り付けられるように適合されている。米国特許第７，１１６，０２０号は、ベアリングがオルタネータを接地するために使用されることを教示している。ベアリング、または、ベアリングに対して固定された面板が、整流器ブリッジと接続される。少なくとも２つの電源が両方とも、接地と電気要素のための電力供給ラインとに接続されている。

本出願の目的は、モータのコントローラモジュールに有効な接地方法を提供することである。

この目的のために、本発明は、請求項１に記載の電気モータを提案する。好ましい実施形態は、従属請求項に記載されている。

本発明による電気モータは、中心軸を中心に回転するロータユニットと、ロータユニットの周囲に配置されたステータユニットと、ステータユニットが内側に固定されたハウジングと、ロータユニットをステータユニットに対して回転可能に支持するベアリング機構とを備える。ハウジングは、底部を有する円筒壁部分と、底部の反対側の頂部で円筒壁部分の開口を覆うカバープレートとを備える。ベアリング機構は、少なくとも２つのベアリングを備え、上側ベアリングがカバープレートによって支持され、下側ベアリングがハウジングの底部によって支持される。カバープレートは、導電性要素から作成される。カバープレートは、カバープレートの上側に向かって突出する少なくとも１つの突出部を備える。その少なくとも１つの突出部は、カバープレートの上部外側に配置されている電気モータを駆動および制御するコントローラの少なくとも１つの接地コンタクトに直接的または間接的に接触するように構成される。それにより、コントローラは、カバープレートおよびモータハウジングを介して接地電位に接続される。

したがって、本出願は、ベアリングホルダとして作用するカバープレートが、カバープレートに取り付けられたコントローラを接地するのに適していることを提案する。したがって、コントローラの少なくとも一部を覆うコントローラケースがモータハウジングに電気的に導通していない状況においても、コントローラを接地することができる。これはハウジングが樹脂で作成されている場合や、金属で作成されているが樹脂で被覆されている場合や、また、モータハウジングとコントローラケースとの間に接着剤または樹脂がある場合においても、コントローラを設置できると言い換えることができる。これはまた、コントローラケースが非導電性素子の周囲に配置され、コントローラがコントローラケースを介して接地電位に接続できない場合にも当てはまる。本出願の電気モータは、カバープレートおよびモータハウジングを介してコントローラを接地電位に接続することを可能にする。このような構成のさらなる利点は、コントローラに配置され、時としてそこから突出するほぼすべての構成の電気構成要素に対応することが容易であることである。さらに、コントローラによって生成された熱を、突出部を介してカバープレートに伝熱させることによって、コントローラの放熱を改善することができる。そして、最近では、コンデンサおよびチョークコイルなどの電気構成要素が大きくなっている。これは、ブレーキまたはステアリングモータには、繊細なモータ制御を要したり、より大きなモータトルクが必要となるためである。また、より大きな電気構成要素のためのより多くのスペースを提供するために、コントローラとカバープレートとの間の距離も長くなっている。本発明はまた、コントローラに配置されている電気構成要素のサイズに基づいて変化する、コントローラとカバープレートとの間の距離に応じて柔軟な接地方法を実現することもできる。

本発明の一態様では、少なくとも１つの突出部はカップ形状に形成される。この形状は深絞りによって形成される。この突出部は、１つのカバープレートから形成されるため、費用効果の高い方法で十分な強度で作成することが容易である。

本発明のさらなる態様では、少なくとも１つの突出部が切り出され、カバープレートから外側に起こされる。少なくとも１つの突出部をカバープレートの切り出し形状として形成することにより、コスト効率を達成することができる。さらに、カバープレートから上方に起こされた少なくとも１つの突出部は板ばねとして作用し、カバープレートおよびコントローラの公差にかかわらず、良好な接触位置を達成することができる。

本発明のさらなる態様では、少なくとも１つの突出部が、軸方向においてカバープレートから外側に起こされる。これにより、少なくとも突出部の軸方向距離を長くすることができる。

本発明の一態様では、カバープレートは、カバープレートの上部外側に向かって突出する３つの突出部を備え、３つの突出部はカバープレートの周方向において互いに等間隔に配置される。

３つの突出部を設けることにより、コントローラを接地する柔軟性を得ることができる。言い換えると、コントローラは、３つの突出部の内の一つと接触させることにより、カバープレートに対して異なる位置に位置決めすることができ、なお突出部の１つと接触したままにすることができる。

上記に加えて、カバープレートは、隣接する２つの突出部の間に、カバープレートの周方向において互いから等間隔に配置された３つの穴を備えることができる。これらの３つの穴は、電気モータのステータから端子を通し、コントローラをステータに電気的に接続するために使用される。これにより、端子および突出部の最適な配置を達成することができる。

さらに、ハウジングは、モータを車体に直接的または間接的に固定するための取り付け板を備えることができる。これにより、車体の限られたスペース内で電気モータの、コントローラとの柔軟な配置を達成することができる。特に、エンジン、トランスミッション、シャーシ、ステアリングおよびブレーキなどの他の自動車装置および構成要素が車体を占有している。そのため、モータのためのスペースおよびその構成が限定されており、コントローラケースが縦長形状を有し、モータハウジングから半径方向に突出している場合には、車体内での配置方法はより限定される。本発明は、コントローラ（特に、モータハウジングからの半径方向に突出した領域）の柔軟な位置決めを達成することができ、コントローラを有する電気モータを、モータのためのスペースに応じて配置することができる。

本発明のさらに別の態様では、少なくとも１つの導電性コンタクト要素が、少なくとも１つの突出部の端部に配置され、それによって、少なくとも１つの導電性コンタクト要素が、コントローラの少なくとも１つの接地コンタクトに、直接的または間接的に接触するように構成される。少なくとも１つの突出部の端部に１つ以上の導電性コンタクト要素を設けることにより、コントローラの接地を改善することができる。

１つ以上の導電性コンタクト要素は、導電性コンタクト要素とコントローラとの間の安定した接触を可能にし、それによってコントローラの接地を保証する弾性材料から形成することができる。

本発明のさらなる態様では、１つ以上の導電性コンタクト要素が腐食防止材料で被覆される。これにより、導電性コンタクト要素が腐食するのを回避し、コントローラを長期にわたって接地電位に接続したままにすることができる。

カバープレートおよびハウジングの外側に配置された上側ベアリングおよび下側ベアリングの両方を設けることにより、シャフトおよびロータを堅固に配置することができる。

本発明のさらに別の態様において、上述した電気モータを有する電気モータアセンブリは、モータを駆動および制御するコントローラと、コントローラの少なくとも一部をカバーするコントローラケースとを備え、コントローラは、カバープレートの上部外側に配置され、少なくとも１つの突出部は、コントローラの少なくとも１つの接地コンタクトに直接的または間接的に接触し、コントローラは、カバープレートおよびモータハウジングを介して接地電位に接続される。

本発明の上記および他の目的、ならびに新規の特徴は、添付の図面と併せた以下の明細書の記述からより十分に明らかになるであろう。
本発明の一態様によるコントローラを有する電気モータの上面図である。 本発明の一態様によるコントローラを有する電気モータの側面図である。 本発明の一態様によるコントローラを有する電気モータの断面図である。 本発明の一態様によるカバープレートの図である。 本発明の別の実施形態の一態様によるカバープレートの図である。 本発明の一態様による突出部上の導電性要素を有するカバープレートの図である。 本発明の別の実施形態の一態様による突出部上の導電性要素を有するカバープレートの図である。 本発明の一態様による、コントローラケースの柔軟な位置決めを実現するコントローラを有する電気モータの上面図である。 本発明の一態様による、コントローラケースの柔軟な位置決めを実現するコントローラを有する電気モータの上面図である。 本発明の一態様による、コントローラケースの柔軟な位置決めを実現するコントローラを有する電気モータの上面図である。

図１は、コントローラケース５１を有する電気モータ１の上面図である。図２はコントローラケース５１を有するモータ１の側面図を示す。図３はコントローラケース５１を有するモータ１の断面図を示す。

電気モータ１は、ステータユニット１２と、シャフト１６を有するロータユニット１４と、ハウジング１８とを備えている。ロータユニット１４は、好ましくはシャフト１６によって形成される中心軸Ｘを中心に回転する。ステータユニット１２は、ロータユニット１４の周囲に配置され、ハウジング１８の内側に固定されている。電気モータ１は、ロータユニット１４をステータユニット１２に対して回転可能に支持するベアリング機構６０を有する。ハウジング１８は、底部２８を有する円筒壁部分１９と、円筒壁部分１９の開口を覆うカバープレート３０とを備える。カバープレート３０は、ハウジング１８の、底部２８に対向する軸方向端部に配置される。

電気モータ１を駆動および制御するコントローラ５０が設けられている。コントローラ５０は、コントローラ５０の少なくとも一部を覆うコントローラケース５１によって覆われている。コントローラ５０は、カバープレート３０の上側に配置され、カバープレート３０は、特に導電性材料から作成される導電性要素から作成される。

カバープレート３０はまた、カバープレート３０の上部外側に向かって突出する少なくとも１つの突出部３４を備える。少なくとも１つの突出部３４は、コントローラ５０の少なくとも１つの接地コンタクト５４に直接的または間接的に接触することができる。少なくとも１つの突出部３４は、少なくとも１つの導電性要素４１を介してコントローラ５０の少なくとも１つの接地コンタクト５４に間接的に接触することができる。したがって、コントローラ５０は、カバープレート３０、次にモータハウジング１８を介して接地電位に接続することができる。コントローラ５０の少なくとも１つの接地コンタクト５４はまた、コントローラ５０から突出して、少なくとも１つの突出部３４に接近することができる。

ステータユニット１２はバスバー１３に電気的に接続されている。バスバー１３は、ステータユニット１２の各セグメントに電気を運ぶように、複数の配線の集合体とすることができる。さらに、バスバー１３は、少なくとも１つの端子１５に接続され、コントローラ５０および最終的にコネクタ１１を介して電源（図示せず）に電気的に接続される。このため、コントローラ５０の制御に応じて、ステータユニット１２に電気が運ばれる。

図４は、カバープレート３０の図を示す。この実施形態では、カバープレート３０は、カバープレート３０の上部外側に向かって突出する３つの突出部３４を含む。３つの突出部は、カバープレート３０の周方向に互いに等間隔に配置される。

この場合、３つの突出部は、カバープレート３０から深絞りによって突出しており、カップ形状に形成されている。また、３つの突出部３４のうちの少なくとも１つは、コントローラ５０の少なくとも１つの接地コンタクト５４に直接的または間接的に接触するように構成され、それによって、コントローラ５０をカバープレート３０、次にモータハウジング１８を介して接地電位に接続することができる。３つの突出部はすべて、コントローラ５０の対応する３つの接地コンタクト５４に接触することができる。また、３つの突出部３４の１つまたは２つは、それぞれコントローラ５０の対応する１つまたは２つの接地コンタクト５４に接触することもできる。これらの３つの突出部３４は１つのカバープレート３０から作成され、接地のための追加部品を必要としない。そのため、本発明は安価な接地方法を達成することができる。しかしながら、これら３つの突出部３４は必ずしもカップ形状に形成する必要はなく、他の方法、または、カバープレート３０へ挿入される追加の別個部品によって達成されてもよい（図５）。さらに、突出部３４の少なくとも１つに、電気伝導性を改善する材料を含むコーティングを設けることができる。

さらに、それら３つの突出部３４は、突出部３４がカバープレート３０から外向きに切り起こされる方法によっても達成することができる。それらの突出部３４が中心軸Ｘの軸方向において外向きに起こされる場合、軸方向に離れた突出部を得ることができる。しかし、必ずしもそれら３つの突出部３４が軸方向に延伸する必要はない。これらの切り起こし突出部は、カバープレート３０から形成することができ、安価な接地方法を実現することができる。また、これらの突出部３４は、板ばねとして作用することもでき、カバープレート３０およびコントローラ５０の公差にかかわりなく、良好な接触位置を達成することができる（図７）。

さらに、カバープレート３０は、隣接する２つの突出部３４の間に穴３２を有する。つまり、カバープレート３０は、周方向において互いから等間隔に配置された３つの穴３２を有し、各穴３２は隣接する２つの突出部の間に配置される。この実施形態では、これらの３つの穴３２を介して、端子１５は、バスバー１３の側からカバープレート３０を通ってコントローラ５０の側に至ることができる。これにより、電源からステータユニット１２に電気を運ぶことができる。また、電気モータ１が３相モータの場合、そのようなモータ１は通常、３つの配線（ｕ相、ｖ相およびｗ相）を有する。そのため、これらの３つの配線に電気を運ぶには、３つの端子が最適である。

カバープレート３０はまた、少なくとも１つの位置決め穴（図示せず）を有し、コントローラケース５０の相対位置を上記少なくとも１つの位置決め穴を介して規定することができる。

図６は、カップ形状突出部３４上に導電性要素４１を有するカバープレート３０を示し、図７は、切り起こし突出部３４上に導電性要素４１を有するカバープレート３０を示す。

少なくとも１つの導電性要素４１を、図６および図７に示すように、突出部３４の上に配置することができる。これは、カバープレート３０よりも導電性の高い要素を使用することを可能にし、電気ノイズをカバープレート３０、次にモータハウジング１８に確実に逃がすことができる。そのため、導電性要素４１によってより堅固な接地を達成することができる。その上、導電性要素４１は、突出部３４とコントローラ５０の接地コンタクト５４との間の距離の調整としても使用することができる。したがって、突出部３４とコントローラ５０の接地コンタクト５４との間に距離がある場合であっても、少なくとも１つの導電性要素４１が突出部３４とコントローラ５０の接地コンタクト５４とを接続することができる。少なくとも１つの導電性要素４１は必ずしも１つの要素である必要はなく、複数の要素から構成されてもよい。

少なくとも１つの導電性要素４１は、弾性を有する材料から形成されてもよい。その場合は、導電性要素４１とコントローラ５０の接地コンタクト５４との間の安定した接触を可能にする。さらに、少なくとも１つの導電性要素４１は、腐食防止材料で被覆することもできる。その場合は、少なくとも１つの導電性要素４１が長期間にわたって腐食するのを避けることができる。

図３から分かるように、ベアリング機構６０は、少なくとも２つのベアリングを備え、上側ベアリング６１がカバープレート３０によって支持され、下側ベアリング６２がハウジング１８の底部２８によって支持される。

図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃは、コントローラケース５１の柔軟な位置決めを実現するコントローラ５０を有する電気モータ１の上面図を示す。

この実施形態では、取り付け板７０がハウジング１８に固定されている。端子が互いに等間隔に配置されており、３つの突出部も互いに等間隔に配置されている。そのため、コントローラ５０を１２０度毎に端子１５に位置決めして接続することができる。したがって、コントローラケース５１が縦長であってモータハウジング１８から突出している場合には、図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃに示すように、コントローラ５０を有する電気モータ１の構成の柔軟性を達成することができる。

これにより、車体の限られたスペース内で電気モータ１の、コントローラ５０との柔軟な配置を達成することができる。特に、エンジン、トランスミッション、シャーシ、ステアリングおよびブレーキなどの他の自動車装置および構成要素が車体を占有している。そのため、モータのためのスペースおよびその構成が限定されており、コントローラケース５１が縦長形状を有し、モータハウジング１８から半径方向に突出している場合には、車体内での配置方法はより限定される。本発明は、コントローラの柔軟な位置決めを達成することができ、コントローラ５０を有する電気モータ１を、電気モータ１のためのスペースに応じて配置することができる。

１ 電気モータ
１１ コネクタ
１２ ステータユニット
１３ バスバー
１４ ロータユニット
１５ 端子
１６ シャフト
１８ ハウジング
１９ カバーの円筒壁部分
２０ ベアリング
３０ カバープレート
３２ 穴
３４ 突出部
４１ 導電性コンタクト要素
５０ コントローラ
５１ コントローラケース
５４ 接地コンタクト
６０ ベアリング機構
６１ 上側ベアリング
６２ 下側ベアリング
７０ 取り付け板

Claims (12)

1. 中心軸を中心として回転するロータユニットと、
   前記ロータユニットの周囲に配置されたステータユニットと、
   前記ステータユニットが内側に固定されたハウジングと、
   前記ロータユニットを前記ステータユニットに対して回転可能に支持するベアリング機構とを備える電気モータであって、
   前記ハウジングは、底部を有する円筒壁部分と、前記円筒壁部分の開口を覆うカバープレートとを備え、
   前記ベアリング機構は、少なくとも２つのベアリングを備え、上側ベアリングが前記カバープレートによって支持され、下側ベアリングが前記ハウジングの前記底部によって支持され、
   前記カバープレートは、導電性要素から作成され、前記カバープレートが、前記カバープレートの上部外側に向かって突出する少なくとも１つの突出部を備え、それによって、前記少なくとも１つの突出部が、前記カバープレートの上部外側に配置されている前記電気モータを駆動および制御するコントローラの少なくとも１つの接地コンタクトに直接的または間接的に接触するように構成され、前記コントローラが、前記カバープレートおよび前記モータハウジングを介して接地電位に接続されることを特徴とする、電気モータ。
2. 前記少なくとも１つの突出部はカップ形状に形成される、請求項１に記載の電気モータ。
3. 前記少なくとも１つの突出部が切り出され、前記カバープレートから外側に起こされる、請求項１に記載の電気モータ。
4. 前記少なくとも１つの突出部が、軸方向において前記カバープレートから外側に起こされる、請求項３に記載の電気モータ。
5. 前記カバープレートは、前記カバープレートの上部外側に向かって突出する３つの突出部を備え、前記カバープレートの周方向に互いから等間隔に配置される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気モータ。
6. 前記カバープレートは、隣接する２つの前記突出部の間に、前記カバープレートの周方向において互いから等間隔に配置された３つの穴を備える、請求項５に記載の電気モータ。
7. 前記ハウジングは、前記モータを車体に固定する取り付け板を備える、請求項５または６に記載の電気モータ。
8. 少なくとも１つの導電性コンタクト要素が、前記少なくとも１つの突出部の端部に配置され、それによって、前記少なくとも１つの導電性コンタクト要素が、前記コントローラの少なくとも１つの接地コンタクトに、直接的または間接的に接触するように構成される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の電気モータ。
9. 前記少なくとも１つの導電性コンタクト要素は、弾性材料から作成される、請求項８に記載の電気モータ。
10. 前記少なくとも１つの導電性コンタクト要素は、腐食防止材料で被覆されている、請求項６〜９のいずれか一項に記載の電気モータ。
11. 前記上側ベアリングおよび前記下側ベアリングは共に、前記カバープレートおよび前記ハウジングの外側に配置されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電気モータ。
12. 電気モータアセンブリであって、
    請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電気モータと、
    前記モータを駆動および制御するコントローラと、
    前記コントローラの少なくとも一部をカバーするコントローラケースとを備え、
    前記コントローラは、前記カバープレートの上部外側に配置され、前記少なくとも１つの突出部は、コントローラの少なくとも１つの接地コンタクトに直接的または間接的に接触し、前記コントローラは、前記カバープレートおよび前記モータハウジングを介して接地電位に接続される、電気モータアセンブリ。