JP2021073838A - 電気モータおよび電気モータアセンブリ - Google Patents

電気モータおよび電気モータアセンブリ Download PDF

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Abstract

【課題】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。【解決手段】ハウジング18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30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61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34を備え、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1を駆動および制御するコントローラ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、電気モータおよび電気モータアセンブリに関する。
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 (9)

  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、
    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ハウジングを介して接地電位に接続され、
    前記少なくとも1つの突出部は、深絞りによってカップ形状に形成され、
    少なくとも1つの導電性コンタクト要素は、前記少なくとも1つの突出部の端部に配置され、
    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前記少なくとも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、
    前記導電性コンタクト要素は、前記カバープレートよりも高い導電性を有す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1に記載の電気モータ。
  3. 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1または請求項2に記載の電気モータ。
  4. 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つの前記突出部を備える、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の電気モータ。
  5. 前記3つの突出部は、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4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穴を有し、
    前記ステータユニットは、少なくとも1つの端子に接続されるバスバーに電気的に接続され、
    前記端子は、前記穴を介して、前記バスバー側から前記コントローラ側に至る、請求項4または請求項5に記載の電気モータ。
  7. 前記カバープレートは、周方向において互いから等間隔に配置された3つの前記穴を有する、請求項6に記載の電気モータ。
  8. 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7に記載の電気モータ。
  9. 電気モータアセンブリであって、
    請求項1から請求項8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、前記コントローラの前記少なくとも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。

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