JP5728458B2 - 回転検出器を備える駆動ユニット - Google Patents
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Description
前記金属プレートは、前記サイドカバーとは別体に形成されると共に、前記メインハウジングに対して直接固定されてもよい。前記第2ステータは、前記金属プレートの開口部内に取り付けられてもよい。
前記回転電機のロータは、軸方向における断面がコの字形となる部位を有するロータシャフトに保持され、前記金属プレートの内径側端部は、前記軸方向における断面がコの字形となる部位と前記軸方向において対向する位置まで延出してもよい。
1.全体的な構成の説明
[1−1.全体構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る駆動ユニット12を搭載した電動車両10(以下「車両10」ともいう。)の一部の分解斜視図である。図2は、サイドカバー72を省略した状態における駆動ユニット12の部分斜視図である。図3は、駆動ユニット12の第1部分断面図である。図4は、駆動ユニット12の第2部分断面図である。
(1−2−1.走行モータ14の全体構成)
回転電機としてのモータ14は、車両10の駆動力Fを生成するための駆動源である。モータ14は、3相交流ブラシレス式であり、図示しないインバータを介して図示しないバッテリから供給される電力に基づいて車両10の駆動力Fを生成する。また、本実施形態のモータ14は、ジェネレータとしても機能し、回生を行うことで生成した電力(回生電力Preg)[W]を前記バッテリに出力することで前記バッテリを充電する。回生電力Pregは、図示しない12ボルト系又は補機に対して出力してもよい。モータ14は、モータロータ30及びモータステータ32(第1ステータ)を有する。
モータロータ30は、モータステータ32の内側においてシャフト34を中心に回転する。
(1−2−3−1.モータステータ32の全体構成)
図1〜図4に示すように、モータステータ32は、ステータコア40、インシュレータ42、導線44(マグネットワイヤ)及びステータホルダ46を有する。
ステータコア40は、モータ14の回転軸方向(図1等におけるX1、X2方向)に厚みを有する輪状の部材である。ステータコア40は、モータ14の円周方向(図1等におけるC1、C2方向)に分割された複数の分割コア(図示せず)を連結して構成される。各分割コアのティースにはインシュレータ42が取り付けられると共に、インシュレータ42の周囲に導線44が巻回される。巻回された導線44によりコイル50(巻線)が形成される。本実施形態におけるコイル50は、いわゆる集中巻きである。或いは、コイル50は、いわゆる分布巻きであってもよい。
上記のように、各インシュレータ42の周囲には、コイル50が形成される。また、インシュレータ42には、コイル50から伸びる導線44である給電線52を収容する給電線ホルダ54が形成されている。より具体的には、給電線ホルダ54には、径方向外側(R2側)が開放された複数の溝部が形成されており、各溝部は、U相、V相、W相及びN相(中性相)の配線が保持される。但し、相毎に配線をまとめる位置によっては、配線が保持されない溝部も生じ得る。
導線44のうち引回し線としての給電線52は、円周方向C1、C2に沿って給電線ホルダ54内を引き回され、端子56u、56v、56w(図3)まで引き回される。これにより、図示しないバッテリからの電力が、給電線52を介してコイル50に供給される。
図1、図4等に示すように、ステータホルダ46は、各ステータコア40を径方向内側(R1側)に収容する部材であり、輪状を基調とするホルダボディ60と、ホルダボディ60の回転軸方向X1側の端部から径方向外側(R2方向)に向かって突出して形成されボルト締結孔64(図1)が形成されたボルト締結部62とを有する。
なお、モータステータ32としては、例えば、特許文献1又は特開2012−016100号公報に記載のものを用いることができる。
(1−3−1.モータハウジング16の全体的な構成)
図1等に示すように、モータハウジング16は、モータロータ30及びモータステータ32を内部に収容するものであり、メインハウジング70及びサイドカバー72を有する。上記のように図2ではサイドカバー72を省略していること及び図3ではサイドカバー72の一部断面のみが示されていることに留意されたい。
メインハウジング70は、モータロータ30及びモータステータ32を収容する主たる部材である。メインハウジング70は、回転軸方向X1に開いた第1開口部80(図1)を有しており、第1開口部80にモータロータ30及びモータステータ32を挿入する。第1開口部80に挿入されたモータロータ30及びモータステータ32は、径方向外側(R2方向)及び回転軸方向X2においてメインハウジング70に囲われる。メインハウジング70には、モータステータ32及びシールドプレート18がボルト82により共締め固定され、サイドカバー72がボルト84により固定される(図2〜図4)。
サイドカバー72は、回転軸方向X1側から(回転軸方向X2に向かって)モータロータ30、モータステータ32、シールドプレート18及びレゾルバ20を覆う樹脂製の部材であり、モータ14の回転軸方向X2に向かってメインハウジング70に固定される。サイドカバー72には、レゾルバステータ122の端子部140が挿入される第2開口部90(図1等)が形成されている。また、第2開口部90には、第2開口部90における気密性を確保するためのシール部材92(図4)が配置されている。シール部材92は、弾性を有する素材で構成される又は撓んだ状態で配置される等の方法により、モータ14からレゾルバステータ122に伝達する振動を吸収する。これにより、端子部140とサイドカバー72の間のシール性を確保することが可能となる。
シールドプレート18は、モータ14からのノイズ(ラジオノイズ)の影響を低減するための金属製部材であり、図1〜図4に示すように、輪状を基調としている。なお、図3では、シールドプレート18の一部(径方向外側(R2方向))が示されていないことに留意されたい。
(1−5−1.レゾルバ20の全体的な構成)
レゾルバ20は、モータ14の回転角度又は回転数を検出するものであり、レゾルバロータ120及びレゾルバステータ122(第2ステータ)(図4等)を有する。レゾルバロータ120は、モータロータ30に取り付けられ、モータロータ30と共に回転する。
(1−5−2−1.レゾルバステータ122の全体的な構成)
レゾルバステータ122は、金属製のステータコア130(図2、図4)、樹脂部132(図2〜図4)及び複数のマグネットワイヤ(図示せず)を有する。
ステータコア130は、磁性体(例えば、電磁鋼板)からなりヨークとして機能するヨーク部と、ヨーク部と一体的に形成されヨーク部から径方向内側(R1方向)に突出した複数のティースとを有する。本実施形態のステータコア130は、同一形状の複数のコア板(図示せず)を積層させて構成する。
(1−5−2−3−1.樹脂部132の全体的な構成)
樹脂部132は、ステータコア130のヨーク部及び各ティースを一体的に覆う輪状の部材である。本実施形態の樹脂部132は、例えば、次の機能を有する。
(a)ステータコア130を構成する各コア板を一体化又は固定する機能
(b)回転軸方向X1、X2及び円周方向C1、C2においてステータコア130の各ティースを覆うことで各ティースとその周りに形成された各コイル(レゾルバコイル)との間を絶縁するインシュレータとしての機能、及び
(c)レゾルバステータ122と外部との間の配線を保護する機能
端子部140は、レゾルバステータ122から出力される信号を、サイドカバー72の外側の図示しないケーブル又はハーネスへ出力するための部位である。図4に示すように、端子部140には、複数のコネクタピン144が配置されている。コネクタピン144は、レゾルバステータ122のマグネットワイヤと接続されている。
図示しないマグネットワイヤは、樹脂部132を介してステータコア130の各ティースに巻回されてコイル(レゾルバコイル)を形成すると共に、端子部140のコネクタピン144に接続される。本実施形態のレゾルバコイルはいわゆる分布巻きであるが、集中巻きであってもよい。分布巻きとした場合、集中巻きの場合と比べて、ノイズに対する頑健性を高めることが可能となる。
冷媒供給機構22は、冷媒(例えば、冷却油、冷却水等)を循環させて、モータ14(モータロータ30及びモータステータ32)、シールドプレート18並びにレゾルバ20を冷却する。冷媒供給機構22は、ポンプ(図示せず)、ラジエータ(図示せず)及び冷媒流路160(図4)を有する。冷媒流路160の一部は、メインハウジング70、サイドカバー72及びシャフト34に形成される。
レゾルバステータ122自体の製造(組付け)を行う際は、以下の手順を経る。
(a−1) ステータコア130を構成する複数のコア板をプレス加工により製造する。
(a−2) 積層(転積)させたコア板をインサート成形してステータコア130及び樹脂部132を形成する。
(a−3) 樹脂部132のうちステータコア130のティースを被覆している部位(ティース被覆部)の周囲にマグネットワイヤを巻回させてレゾルバコイルを形成すると共に、マグネットワイヤの端部をコネクタピン144に接続する。
シールドプレート18に対するレゾルバステータ122の組付けは、以下の手順を経る。
(b−1) シールドプレート18の第3開口部104にレゾルバステータ122の樹脂部132を挿入する。
(b−2) シールドプレート18のボルト締結部106(図3)に対してレゾルバステータ122のボルト締結孔134a〜134c(図2)を位置決めした状態でボルト136を締結し、レゾルバステータ122をシールドプレート18に固定する。
以上のように、本実施形態によれば、モータ14(回転電機)とサイドカバー72の間に配置したシールドプレート18(金属プレート)にレゾルバステータ122(第2ステータ)を保持する。このため、レゾルバステータ122を樹脂製のサイドカバー72に取り付ける場合と比べて、安定的にレゾルバステータ122を固定することが可能となる。従って、レゾルバ20の検出精度の低下を防ぐことが可能となる。また、レゾルバステータ122を保持するための部位(リブ等)をメインハウジング70に設ける場合に比べて駆動ユニット12の構成をコンパクトにすることが可能となる。
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
上記実施形態では、駆動ユニット12を、走行モータ14のみを駆動源とする狭義の電気自動車である電動車両10に搭載したが、レゾルバ20をシールドプレート18(金属プレート)に固定する観点からすれば、これに限らず、駆動ユニット12をその他の用途に適用することができる。例えば、駆動ユニット12を設ける車両10は、ハイブリッド車、燃料電池車両等の車両であってもよい。或いは、上記実施形態では、レゾルバ20をモータ14の回転検出用に用いたが、車両10におけるその他の回転体(例えば、電動パワーステアリング、エアコンディショナ、エアコンプレッサ等におけるモータ、発電用のジェネレータ)の回転検出に用いてもよい。或いは、レゾルバ20を、産業機械(例えば、製造装置、工作機械、エレベータ)、家電製品(例えば、洗濯機、掃除機、エアコンディショナ、冷蔵庫、電磁調理器)等の機器における回転体に用いることもできる。
上記実施形態では、モータ14は3相交流方式のものであったが、これに限らない。上記実施形態では、モータ14をブラシレス式としたが、ブラシ式としてもよい。上記実施形態では、モータステータ32がモータロータ30の径方向外側(R2方向)に配置されていたが(図1参照)、これに限らず、モータステータ32がモータロータ30の径方向内側(R1方向)に配置されてもよい。
上記実施形態において、メインハウジング70は、径方向外側(R2方向)及び回転軸方向X2においてモータロータ30及びモータステータ32を囲ったが(図1)、径方向外側(R2方向)のみにおいてモータロータ30及びモータステータ32を囲う構成も可能である。
上記実施形態では、シールドプレート18のボルト締結部106は、径方向R1、R2に見たとき、インシュレータ42の給電線ホルダ54と重なったが、回転軸方向X1、X2の省スペース化の観点からすれば、ボルト締結部106は、径方向R1、R2に見たとき、コイル50と重なってもよい。或いは、レゾルバステータ122をシールドプレート18に保持させる点に着目すれば、ボルト締結部106は、径方向R1、R2に見たとき、インシュレータ42又はコイル50と重なっていなくてもよい。
[5−1.回転検出器としての内容]
上記実施形態では、回転検出器としてレゾルバ20を用いたが、シールドプレート18(金属プレート)に保持される回転検出器としての観点からすれば、これに限らない。例えば、2相信号(sin信号とcos信号)が出力されるレゾルバの代わりに、120°ずつ位相がずれた3相信号が出力されるシンクロを用いてもよい。
上記実施形態では、レゾルバステータ122のマグネットワイヤを分布巻きとしたが、集中巻きであってもよい。
上記実施形態では、サイドカバー72に対するレゾルバ20の取付けをボルト136により行ったが(図3等参照)、レゾルバ20の取付け手段又は取付け方法は、これに限らない。例えば、溶接、接着剤による接着等の取付け方法を用いてもよい。
上記実施形態では、冷媒を循環させるため、複数の第1冷媒用孔170(図2及び図3)及び1つの第2冷媒用孔172(貫通孔)(図3)をシールドプレート18に形成したが、レゾルバステータ122をシールドプレート18により保持させる観点からすれば、冷媒供給機構22は、その他の方法により冷媒を循環させてもよい。
18…シールドプレート(金属プレート)
20…レゾルバ(回転検出器) 22…冷媒供給機構
32…モータステータ(第1ステータ) 42…インシュレータ
50…コイル 70…メインハウジング
72…サイドカバー 90…第2開口部(サイドカバーの開口部)
92…シール部材 106…ボルト締結部(保持部)
122…レゾルバステータ(第2ステータ)
140…端子部 172…第2冷媒用孔(貫通孔)
Claims (5)
- 回転電機の径方向外側を囲うと共に前記回転電機のステータである第1ステータが固定されるメインハウジングと、
前記メインハウジングと結合されて前記回転電機の側面を覆う樹脂製のサイドカバーと、
前記回転電機の回転角度又は回転数を検出する回転検出器と
を備える駆動ユニットであって、
前記回転電機と前記サイドカバーの間に金属プレートを配置し、
前記回転検出器のステータである第2ステータを前記金属プレートに保持し、
前記金属プレートは、前記サイドカバーとは別体に形成されると共に、前記メインハウジングに対して直接固定され、
前記第2ステータは、前記金属プレートの開口部内に取り付けられる
ことを特徴とする駆動ユニット。 - 請求項1記載の駆動ユニットにおいて、
前記第1ステータは、インシュレータの周囲に形成されたコイルを備え、
前記第1ステータの径方向に見たとき、前記金属プレートにおいて前記第2ステータを保持する保持部は、前記インシュレータ又は前記コイルと重なる
ことを特徴とする駆動ユニット。 - 請求項1又は2記載の駆動ユニットにおいて、
前記第2ステータは、樹脂で被覆され、前記第2ステータの検出値を外部に出力する端子部を備え、
前記端子部は、前記サイドカバーの開口部を通って外部に引き出され、
前記端子部と前記サイドカバーの前記開口部の間には、振動を吸収するシール部材が設けられる
ことを特徴とする駆動ユニット。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の駆動ユニットにおいて、
前記回転電機のロータは、軸方向における断面がコの字形となる部位を有するロータシャフトに保持され、
前記金属プレートの内径側端部は、前記軸方向における断面がコの字形となる部位と前記軸方向において対向する位置まで延出する
ことを特徴とする駆動ユニット。 - 回転電機の径方向外側を囲うと共に前記回転電機のステータである第1ステータが固定されるメインハウジングと、
前記メインハウジングと結合されて前記回転電機の側面を覆う樹脂製のサイドカバーと、
前記回転電機の回転角度又は回転数を検出する回転検出器と
を備える駆動ユニットであって、
前記回転電機と前記サイドカバーの間に金属プレートを配置し、
前記回転検出器のステータである第2ステータを前記金属プレートに保持し、
前記第2ステータは、樹脂で被覆され、前記第2ステータの検出値を外部に出力する端子部を備え、
前記端子部は、前記サイドカバーの開口部を通って外部に引き出され、
前記端子部と前記開口部の間には、振動を吸収するシール部材が設けられ、
前記駆動ユニットは、前記回転電機と前記金属プレートに冷媒を供給する冷媒供給機構を備え、
前記金属プレートに前記第2ステータが保持された形状で、前記回転電機と前記金属プレート間に供給された前記冷媒を前記シール部材に案内する貫通孔が前記金属プレートに形成されている
ことを特徴とする駆動ユニット。
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