JP3687544B2

JP3687544B2 - 車両用電動機

Info

Publication number: JP3687544B2
Application number: JP2001028413A
Authority: JP
Inventors: 新一小川; 敏一加藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-02-05
Filing date: 2001-02-05
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2021-02-05
Also published as: JP2002233109A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は乗用車、トラック等に搭載される車両用電動機に関し、特にレゾルバを備えた電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用電動機として、レゾルバを備えた電動機がある（特開平９−６５６１７号公報）。
【０００３】
特開平９−６５６１７号公報によると、回転子と、この回転子の両端を一対のベアリングで支承するフレームと、回転子と径方向に対向してフレーム内に配置された固定子を有する電動機において、レゾルバがフレーム内のベアリング近傍に配置されている。このレゾルバには、レゾルバ、特にレゾルバのステータコイルのみを部分的に覆うように、磁気遮蔽部材が設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来構成では、回転子と固定子からの漏れ磁束の影響を低減するように十分配慮がなされていない。また、レゾルバがフレーム内部に設けられているため、上記漏れ磁束の影響によりレゾルバの検出精度が低下するとともに、組付け時に磁極合せが難しく精度の高い位置検出ができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、レゾルバによる電動機の回転位置の検出精度を向上させつつ、組付け容易な車両用電動機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１によると、回転子と、回転子に対向配置された固定子鉄心および固定子鉄心に装備された固定子巻線を備える固定子と、回転子と固定子を支持するフレームと、回転子および固定子に電気的に接続される配線端部と、回転子に連動するレゾルバ回転子およびレゾルバ回転子に対向配置されたレゾルバ固定子を有するレゾルバとを備えた車両用電動機において、
レゾルバをフレームの軸方向端部に設け、回転子および固定子から所定の間隔をおいて配置するように形成され、
かつ、回転子および固定子とレゾルバとの間に配線端部が配置され、配線端部は、フレームに設けられた係止部材により固定されている。
【０００７】
これにより、レゾルバは、フレームの軸端部に設けられるので、フレームに支持、つまり収容される回転子および固定子からレゾルバへの漏れ磁束の影響が減じられ許容できる間隔に配置することが可能である。
特にその間隔を広くするために、回転子および固定子つまり電動機の本体部に電気的に接続される配線端部が、回転子および固定子とレゾルバとの間に配置されるので、レゾルバと回転子および固定子との間には、配線端部が配置される程度の離間距離が確保できる。したがって、レゾルバへの漏れ磁束の影響が低減できるので、レゾルバの検出精度の向上が可能である。
さらに、上記配線端部が、フレームに設けられる係止部材によって固定されるように構成されているので、電動機本体部とレゾルバとを組付ける際に、レゾルバを電動機本体部へ取付け易くすることができる。
【００１０】
本発明の請求項２によれば、係止部材は、フレームの軸方向端部に配置するように形成し、
配線端部が、レゾルバに平行配置されて径方向に延びている。
【００１１】
このため、回転子、および固定子を含む電動機の本体部分と、レゾルバを含む電動機の回転位置を検出する検出部分とを、それぞれ別体に組付けて、組付け最終段階にて一体的に組付け可能である。したがって、レゾルバを電動機の本体部分に磁極合せしながら組付ける等の組付容易化が可能である。
【００１２】
上記レゾルバは、請求項３に記載のように、フレームの軸方向端部に回転自在に遊嵌されており、軸方向端部とは螺合部材によって固定されていることが好ましい。
【００１３】
これにより、レゾルバを電動機に組付ける際、磁極合せが容易にできる。
【００１４】
本発明の請求項４によると、レゾルバは、回転子の外径より大きい。
【００１５】
これにより、レゾルバの回転子の大径化が可能であるので、レゾルバが電動機の回転位置を検出する分解能が向上できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車両用電動機を、車両用交流発電機に具体化した実施形態を図面に従って説明する。
【００１７】
図１は本実施形態の車両用電動機の全体構造を表す縦断面図である。また、図２は、図１中の電動機の本体部とレゾルバの配置関係を説明するため、矢印方向Ｒからみた車両電動機の内部構成を表す横断面図である。
【００１８】
図１に示すように、車両用電動機１は、電動機の本体部（以下、電動機本体部と呼ぶ）１Ｄと、電動機の回転位置を検出する検出部（以下、レゾルバと呼ぶ）１Ｓとからなり、レゾルバ１Ｓにより、電力損失の少ない効率のよい送電ができる発電機を提供する。
【００１９】
電動機本体部１Ｄは、図１、２に示すように、固定子２、回転子３、フレーム４を含んで構成されている。
【００２０】
固定子２は、固定子鉄心３２と、固定子巻線を構成する複数の導体セグメント３３と、絶縁層としてのシート状のインシュレータ３４とを備えている。固定子鉄心３２は、薄い鋼板シートを重ね合せて円筒状に形成されており、その内周面には多数のスロット３５が形成されている。また、この固定子鉄心３２から露出している導体セグメント３３によって固定子巻線のコイルエンド３１が形成されている。
【００２１】
回転子３は、プーリ２０が固定されたシャフト６と、このシャフト６に固定されたランデル型の鉄心７と、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻き回した界磁巻線８とを有する。界磁巻線８は、鉄心７を構成する一対のポールコア７ａ、７ｂによって両側から挟み込まれている。
【００２２】
フレーム４は、固定子２および回転子３を収容しており、回転子３がシャフト６とともに回転可能な状態で支持されていると共に、回転子３の鉄心７の外周側に所定の隙間を介して固定子２が固定されている。なお、フレーム４には、シャフト６の両端を回転自在にするベアリング４ｆ、４ｒを設けることが望ましい。
【００２３】
さらに詳しくは、フレーム４は、図１に示すように、フロントフレーム４ａとリアフレーム４ｂとを含んで構成されている。このフロントフレーム４ａは、プーリ２０が固定されているシャフト端部６ａを回転自在に支承し、リアフレーム４ｂは、後述のレゾルバを搭載し、シャフト端部６ｂを回転自在に支承している。
【００２４】
レゾルバ１Ｓは、レゾルバ固定子１０２と、レゾルバ回転子１０３とを含んで構成されている。
【００２５】
レゾルバ回転子１０３は、回転子３が固定されるシャフト端部６ａに、図１に示すキー１０５等の係止部材を介して固定されている。また、レゾルバ固定子１０２は、レゾルバ固定子鉄心とレゾルバコイルからなり、レゾルバ回転子１０３の外周側に所定の隙間を介して、後述する螺合部材によってフレーム端部４ｂｒに固定されている。
【００２６】
なお、フレーム４、特にリアフレーム４ｒと、レゾルバ１Ｓとの配置関係の詳細については、後述する。
【００２７】
上述した構造を有する車両用電動機１は、ベルト等を介してプーリ２０にエンジン（図示せず）からの回転力が伝えられると回転子３が所定方向に回転する。この状態で回転子３の界磁コイル８に外部から励磁電圧を印加することにより、鉄心７のそれぞれの爪部が励磁され、固定子巻線に３相交流電圧を発生させることができる。また、レゾルバ１Ｓを介して電動機１の回転位置を検出することにより、電力損失の少ない給電を行なう。
【００２８】
次に、本発明の車両用電動機の特徴である電動機本体部１Ｄからの漏れ磁束の影響を低減しつつ、レゾルバ自身の検出分解能の向上を含む電動機本体部１Ｄの回転位置の精度向上が可能な構成について、以下説明する。
【００２９】
フレーム４は、前述したフロントフレーム４ａとリアフレーム４ｂからなり、電動機本体部１Ｄの回転子３、固定子２を収容している。このフロントフレーム４ａは、図１に示すように、リアフレーム４ｂの内周壁４ｂｈより小径のガイド部４ａｇが設けられており、このガイド部４ａｇがフロントフレーム４ａの内周壁４ｂｈに挿嵌されることで、回転子３に設けられるシャフト６の両端部６ａ、６ｂを回転自在に支承することができる。
【００３０】
また、図１に示すリアフレーム４ｂの端部には、電動機本体１Ｄにレゾルバ１Ｓが搭載されるよう、収容壁（以下、フレーム端部とも呼ぶ）４ｂｒが設けられている。この収容壁４ｂｒは、ボルト等の螺合部材を介してカバー１０７が固定されており、レゾルバ１Ｓを収容している。
【００３１】
ここで、レゾルバ１Ｓは、電動機本体部１Ｄに対して、以下の配置関係を有する。レゾルバ回転子１０３を固定するシャフト端部６ｂは、図１に示すように、レゾルバ１Ｓの直前に、電動機本体部１Ｄの固定子２、回転子３に電気的に接続される配線端部９が配置できるように、電動機本体部１Ｄから軸方向に所定長だけ突出している。
【００３２】
これにより、レゾルバ１Ｓは、電動機本体部１Ｄの端部、最後部に搭載され、固定子２および回転子３から所定の間隔を置いて配置することができる。
【００３３】
このため、レゾルバ１Ｓは、電動機本体部１Ｄの最後部、すなわちフレーム端部４ｂｒに設けられるので、固定子２および回転子３からの漏れ磁束の影響が減じられ、レゾルバ１Ｓの許容検出精度を確保することができる。
【００３４】
しかも、電動機本体部１Ｄを構成する配線端部９がレゾルバ１Ｓより軸方向手前、つまり電動機本体部１Ｄ側に配置されるようにするので、レゾルバ１Ｓと固定子２および回転子３との離間距離を広げることができ、従って、この漏れ磁束の影響を低減させて、レゾルバの検出精度を向上させる離間間隔に設定することができる。
【００３５】
また、図１に示すように、この配線端部９は、レゾルバ１Ｓに平行に配置されて径方向外側へ延びるので、電動機本体部１Ｄとレゾルバ１Ｓとを、それぞれ別体に組付けて、組付け最終段階にて一体的に組付ける等の組付け容易化を図ることが可能である。なお、図１に示すように、配線端部９がフレーム４に設けられるゴム材等の係止部材９ｋにより固定される構成とすると、電動機本体部１Ｄとレゾルバ１Ｓとを組付ける際に、配線端部９が確実に固定されるので、レゾルバ１Ｓを電動機本体部１Ｄへ取付け易い。
【００３６】
このレゾルバ１Ｓは、前述のように、電動機本体部１Ｄの最後部、すなわちフレーム端部４ｂｒに設けられるので、図１に示すように、レゾルバ１Ｓのレゾルバ回転子１０３の外径を回転子３の外径よりも大きく形成することが可能である。これにより、レゾルバ回転子１０３の大径化が可能であるので、レゾルバ１Ｓが電動機本体部１Ｄ、特に回転子の回転位置を検出する分解能が向上できる。
【００３７】
また、レゾルバ１Ｓとこのレゾルバ１Ｓを搭載する電動機本体部１Ｄには、以下の磁極合せを容易にする配置、および構成を有する。
【００３８】
すなわち、レゾルバ固定子１０２は、収容壁であるフレーム端部４ｂｒに設けられた複数の係止部（図２では、３個の係止部）４ｂｒ１、４ｂｒ２、４ｂｒ３に遊嵌されており、この係止部４ｂｒ１、４ｂｒ２、４ｂｒ３とはボルト等の螺合部材１０６によって固定されている。
【００３９】
これにより、レゾルバ１Ｓを電動機本体部１Ｄに組付けて車両用電動機１をなす際、レゾルバ１Ｓを容易に回転させて固定できるので、ソレルバ１Ｓと電動機本体部１Ｄの磁極合せが容易にできる。
【００４０】
なお、レゾルバ１Ｓをフレーム端部４ｂｒに遊嵌させるだけであれば、上記係止部をフレーム端部４ｂｒに設けた環状の段付部（以下、環状段付部と呼ぶ）とすれば足りるが、本実施形態で説明するように複数、例えば３個の係止部４ｂｒ１、４ｂｒ２、４ｂｒ３（図２参照）とすれば、螺合部材１０６によって固定されるレゾルバ１Ｓの部分以外の環状段付部を肉盗みできるので、車両用電動機１の軽量化が可能であるので、望ましい。
【００４１】
（変形例）
変形例として、配線端部９がレゾルバ１Ｓより軸方向手前に配置されるようにする構成を、フレーム端部４ｂｒとカバー１０７で形成する収容部Ｓのうち、レゾルバ１Ｓと電動機本体部１Ｄに囲まれるレゾルバ空間ＳＲを、所定の軸方向厚さＷを有する空間としてもよい。
【００４２】
これにより、上述の実施形態で説明した効果が得られるとともに、図３に示すように、配線端部９の配置の設計自由度を向上させることができる。
【００４３】
なお、本実施形態の説明では、車両用電動機を交流発電機として説明したが、直流発電機でもよく、また、電動機能と発電機能を好適に両立可能なインバータ等の電動モータに適用してもい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の車両用電動機の全体構造を表す縦断面図である。
【図２】図１中の電動機の本体部とレゾルバ部の配置関係を説明するため、矢印方向Ｒからみた車両用電動機の内部構成を表す横断面図である。
【図３】変形例の車両用電動機において、配線端部周りの内部構成を表す横断面図である。
【符号の説明】
１車両用電動機
１Ｄ電動機本体部
１Ｓレゾルバ
２固定子
３回転子
４フレーム
４ａ、４ｂフロントフレーム、リアフレーム
４ａｇガイド部
４ｂｈ内周壁
４ｂｒフレーム端部（収容壁）
４ｂｒ１、４ｂｒ２、４ｂｒ３係止部
４ｆ、４ｒベアリング
６シャフト
６ａ、６ｂシャフト端部
７鉄心
８界磁巻線
９配線端部
９ｋ配線端部９を固定する係止部
２０プーリ
３１固定子巻線
３２固定子鉄心
３３導体セグメント
３４インシュレータ
３５スロット
１０２レゾルバ固定子
１０３レゾルバ回転子
１０５キー（係止部材）
１０６螺合部材
１０７カバー
Ｓ、ＳＲ収容部、レゾルバ空間
Ｗレゾルバ空間の軸方向厚さ

Claims

回転子と、該回転子に対向配置された固定子鉄心および該固定子鉄心に装備された固定子巻線を備える固定子と、前記回転子と前記固定子を支持するフレームと、前記回転子および前記固定子に電気的に接続される配線端部と、前記回転子に連動するレゾルバ回転子および該レゾルバ回転子に対向配置されたレゾルバ固定子を有するレゾルバとを備えた車両用電動機において、
前記レゾルバを前記フレームの軸方向端部に設け、前記回転子および前記固定子から所定の間隔をおいて配置するように形成され、
かつ、前記回転子および前記固定子と前記レゾルバとの間に前記配線端部が配置され、前記配線端部は、前記フレームに設けられた係止部材により固定されていることを特徴とする車両用電動機。
前記係止部材は、前記フレームの前記軸方向端部に配置するように形成し、
前記配線端部が、前記レゾルバに平行配置されて径方向に延びていることを特徴とする請求項１に記載の車両用電動機。
前記レゾルバは、前記フレームの前記軸方向端部に回転自在に遊嵌されており、前記軸方向端部とは螺合部材によって固定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用電動機。
前記レゾルバは、前記回転子の外径より大きいことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両用電動機。