WO2023176300A1 - 車両駆動装置 - Google Patents

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WO2023176300A1
WO2023176300A1 PCT/JP2023/005629 JP2023005629W WO2023176300A1 WO 2023176300 A1 WO2023176300 A1 WO 2023176300A1 JP 2023005629 W JP2023005629 W JP 2023005629W WO 2023176300 A1 WO2023176300 A1 WO 2023176300A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
control board
drive device
electric machine
vehicle drive
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/005629
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
豊 堀田
良太 佐藤
康二 春日井
Original Assignee
株式会社アイシン
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社アイシン filed Critical 株式会社アイシン
Publication of WO2023176300A1 publication Critical patent/WO2023176300A1/ja

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/225—Detecting coils
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/12—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using detecting coils using the machine windings as detecting coil

Definitions

  • the present disclosure relates to a vehicle drive device.
  • a technique is known in which a detected portion is provided on an axial end face and a detection element is provided at a position facing the detected portion on a control board. .
  • the above-mentioned conventional technology includes a motor housing in which the motor is housed, a motor cover in which the control board is housed, and a bearing provided between the motor housing and the motor cover to support the shaft part.
  • the housing chamber in the motor housing and motor cover is divided into two by a heat sink.
  • the present disclosure aims to efficiently arrange a rotation angle sensor in a case in a configuration in which a rotating electric machine and an inverter device are housed in a common housing chamber of the case.
  • a rotating electrical machine having a rotor and a stator; an inverter device electrically connected to the rotating electric machine; a control board that controls the rotating electrical machine; a rotation angle sensor that acquires rotation information of the rotor; a case that accommodates the rotating electric machine, the inverter device, and the control board in a common housing chamber,
  • a vehicle drive device is provided in which the rotation angle sensor includes a sensing section mounted on the control board and a detected section provided on a shaft section of the rotor.
  • the rotating electric machine and the inverter device are housed in a common housing chamber of the case, it is possible to efficiently arrange the rotation angle sensor inside the case.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an example of an electric circuit including a rotating electric machine.
  • FIG. 2 is a skeleton diagram of a vehicle drive system including a rotating electric machine. 1 is a cross-sectional view schematically showing main parts of a vehicle drive system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of the motor drive device according to the present embodiment, viewed from the X1 side.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing a control board according to the present embodiment. 4 is an enlarged view of part Q1 in FIG. 3.
  • FIG. FIG. 2 is an axial view from the X2 side showing the relationship between the sensor rotor and the sensing section on the control board.
  • FIG. 6 is an axial view from the X2 side when the sensor rotor in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the sensing section of the rotation angle sensor and the sensor rotor according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a portion of the sensor rotor according to the present embodiment that faces the sensing portion in the axial direction, as viewed in the axial direction.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a waveform of a sensor output (electrical signal) generated by a sensing unit according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a part of a vehicle drive device according to a modification.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an example of an electric circuit 200 including the rotating electrical machine 1 of this embodiment.
  • FIG. 1 also shows a control device 500.
  • dotted arrows associated with the control device 500 represent exchanges of information (signals and data).
  • the rotating electric machine 1 is driven through the control of the inverter INV by the control device 500.
  • the rotating electric machine 1 is electrically connected to a power source Va via an inverter INV.
  • the inverter INV includes, for example, a power switching element (for example, a MOSFET: Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor or an IGBT: Insulated Gate) on the high potential side and low potential side of the power supply Va for each phase. Bipolar Transistor etc.)
  • the power switching element on the high potential side and the power switching element on the low potential side form upper and lower arms.
  • the inverter INV may include a plurality of sets of upper and lower arms for each phase.
  • Each power switching element may be driven by PWM (Pulse Width Modulation) under the control of the control device 500 so as to generate a desired rotational torque.
  • the power source Va is, for example, a battery with a relatively high rated voltage, and may be, for example, a lithium ion battery, a fuel cell, or the like.
  • a smoothing capacitor C is electrically connected between the high potential side and the low potential side of the power source Va in parallel to the inverter INV.
  • a plurality of smoothing capacitors C may be electrically connected in parallel to each other between the high potential side and the low potential side of the power source Va.
  • a DC/DC converter may be provided between the power source Va and the inverter INV.
  • FIG. 2 is a skeleton diagram of the vehicle drive system 100 including the rotating electric machine 1. As shown in FIG. In FIG. 2, an X direction and an X1 side and an X2 side along the X direction are defined. The X direction is parallel to the direction of the first axis A1 (hereinafter also referred to as the "axial direction").
  • the vehicle drive system 100 includes a rotating electrical machine 1 that serves as a drive source for the wheels W, and a drive transmission mechanism 7 provided in a power transmission path connecting the rotating electrical machine 1 and the wheels W.
  • the drive transmission mechanism 7 includes an input member 3, a counter gear mechanism 4, a differential gear mechanism 5, and left and right output members 61 and 62.
  • the input member 3 has an input shaft 31 and an input gear 32.
  • the input shaft 31 is a rotating member that rotates around the first axis A1.
  • the input gear 32 is a gear that transmits rotational torque (driving force) from the rotating electric machine 1 to the counter gear mechanism 4.
  • the input gear 32 is connected to the input shaft 31 of the input member 3 so as to rotate together with the input shaft 31 of the input member 3 .
  • the counter gear mechanism 4 is arranged between the input member 3 and the differential gear mechanism 5 in the power transmission path.
  • the counter gear mechanism 4 includes a counter shaft 41 , a first counter gear 42 , and a second counter gear 43 .
  • the counter shaft 41 is a rotating member that rotates around the second axis A2.
  • the second axis A2 extends parallel to the first axis A1.
  • the first counter gear 42 is an input element of the counter gear mechanism 4.
  • the first counter gear 42 meshes with the input gear 32 of the input member 3.
  • the first counter gear 42 is connected to the counter shaft 41 so as to rotate integrally with the counter shaft 41.
  • the second counter gear 43 is an output element of the counter gear mechanism 4.
  • the second counter gear 43 is formed to have a smaller diameter than the first counter gear 42.
  • the second counter gear 43 is connected to the counter shaft 41 so as to rotate integrally with the counter shaft 41.
  • the differential gear mechanism 5 is arranged on the third axis A3 as its rotation axis.
  • the third axis A3 extends parallel to the first axis A1.
  • the differential gear mechanism 5 distributes the driving force transmitted from the rotating electric machine 1 side to the left and right output members 61 and 62.
  • the differential gear mechanism 5 includes a differential input gear 51 , and the differential input gear 51 meshes with the second counter gear 43 of the counter gear mechanism 4 .
  • the differential gear mechanism 5 includes a differential case 52, and a pinion shaft, a pinion gear, left and right side gears, etc. are accommodated in the differential case 52.
  • the left and right side gears are connected to the left and right output members 61 and 62, respectively, so as to rotate integrally with them.
  • the left and right output members 61 and 62 are each drivingly connected to the left and right wheels W.
  • the left and right output members 61 and 62 each transmit the driving force distributed by the differential gear mechanism 5 to the wheels W.
  • the left and right output members 61 and 62 may be composed of two or more members.
  • the rotating electric machine 1 drives the wheels W via the drive transmission mechanism 7.
  • the rotating electrical machine 1 may be placed inside a wheel as a wheel-in motor.
  • the vehicle drive system 100 may have a configuration that does not include the drive transmission mechanism 7.
  • a plurality of rotating electric machines 1 may be provided by sharing part or all of the drive transmission mechanism 7.
  • Vehicle drive device 10 includes the above-described rotating electric machine 1, case 2, and motor drive device 8.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the main parts of the vehicle drive device 10 of this embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a plane passing through the first axis A1, which is the rotation axis of the rotating electrical machine 1, and shows a part of one axial end side (X1 side) of the rotating electrical machine 1.
  • FIG. 4A is a perspective view of the motor drive device 8 viewed from the X1 side.
  • FIG. 4B is a plan view schematically showing the control board 84. Note that in FIG. 4A, illustration of the control board 84 of the motor drive device 8 is omitted.
  • the axial direction refers to the direction in which the first axis A1, which is the rotating shaft of the rotating electrical machine 1, extends
  • the radial direction refers to the radial direction centered on the first axis A1.
  • the radially outer side refers to the side away from the first axis A1
  • the radially inner side refers to the side facing the first axis A1.
  • the circumferential direction corresponds to the direction of rotation around the first axis A1.
  • FIG. 3 as in FIG. 2, an X direction, and an X1 side and an X2 side along the X direction are defined.
  • the terms X1 side and X2 side may be used to represent relative positional relationships.
  • the vehicle drive device 10 is mounted on a vehicle as part of a vehicle drive system 100, and generates a driving force that moves the vehicle forward or backward.
  • the vehicle may be in any form, and may be, for example, a four-wheeled car, a bus, a truck, a two-wheeled vehicle, a construction machine, or the like.
  • the vehicle drive device 10 may be mounted in a vehicle together with another drive source (for example, an internal combustion engine).
  • the rotating electrical machine 1 has a rotor 310 and a stator 320.
  • the rotating electric machine 1 is of an inner rotor type, and a stator 320 is provided so as to surround the rotor 310 on the outside in the radial direction. That is, the rotor 310 is arranged radially inside the stator 320.
  • the rotor 310 includes a rotor core 312 and a shaft portion 314.
  • the rotor core 312 may be made of, for example, an annular magnetic laminated steel plate.
  • a permanent magnet 325 may be embedded inside the rotor core 312.
  • the permanent magnet 325 may be attached to the outer peripheral surface of the rotor core 312. Note that the arrangement of the permanent magnets 325 is arbitrary.
  • the rotor core 312 is fixed to the outer peripheral surface of the shaft portion 314 and rotates together with the shaft portion 314.
  • the shaft portion 314 defines a first axis A1 that is the rotation axis of the rotating electrical machine 1.
  • the shaft portion 314 is rotatably supported by a cover member 252 (described later) of the case 2 via a bearing 240 on the X1 side with respect to the portion to which the rotor core 312 is fixed.
  • the shaft portion 314 is rotatably supported by the case 2 via a bearing (not shown) corresponding to the bearing 240 at the other axial end side (X2 side) of the rotating electric machine 1. In this way, the shaft portion 314 may be rotatably supported by the case 2 at both ends in the axial direction.
  • the shaft portion 314 is, for example, in the form of a hollow tube and has a hollow interior 314A.
  • Hollow interior 314A may extend the entire axial length of shaft portion 314.
  • the hollow interior 314A can function as an axial oil passage.
  • the shaft portion 314 may be formed with an oil hole for discharging oil to the coil end portion 322A of the stator 320 or the like.
  • the shaft portion 314 is provided with a sensor rotor 91 related to a rotation angle sensor 900 that acquires rotation angle information of the rotor 310 on the X1 side with respect to the portion to which the rotor core 312 is fixed.
  • a sensor rotor 91 related to a rotation angle sensor 900 that acquires rotation angle information of the rotor 310 on the X1 side with respect to the portion to which the rotor core 312 is fixed.
  • the rotation angle sensor 900 may be, for example, a resolver or a rotary encoder using a sensor element such as a Hall element or a magnetoresistive element.
  • the stator 320 includes a stator core 321 and a stator coil 322.
  • the stator core 321 may be made of, for example, an annular magnetic laminated steel plate. Teeth (not shown) that protrude radially inward are radially formed on the inner peripheral portion of the stator core 321 .
  • the stator coil 322 may be, for example, a conductor having a rectangular or circular cross section and an insulating coating applied thereto.
  • the stator coil 322 is wound around the teeth (not shown) of the stator core 321.
  • the stator coils 322 may be electrically connected in a Y-connection or in a ⁇ -connection, for example, in one or more parallel relationships.
  • the stator coil 322 has a coil end portion 322A that is a portion that projects outward in the axial direction from the slot of the stator core 321.
  • the case 2 may be made of aluminum or the like, for example.
  • the case 2 can be formed by casting or the like.
  • Case 2 includes a motor case 250 and a cover member 252.
  • Case 2 houses rotary electric machine 1 and motor drive device 8 .
  • the case 2 may further house the drive transmission mechanism 7, as schematically shown in FIG.
  • the motor case 250 forms a motor housing chamber SP1 that houses the rotating electric machine 1.
  • the motor housing chamber SP1 may be an oil-tight space containing oil for cooling and/or lubricating the rotating electric machine 1 (and/or the drive transmission mechanism 7).
  • the motor case 250 has a peripheral wall portion surrounding the radially outer side of the rotating electrical machine 1 .
  • Motor case 250 may be realized by combining a plurality of members. Further, the motor case 250 may be integrated with another case member that houses the drive transmission mechanism 7 at the other end in the axial direction (X2 side).
  • the cover member 252 is coupled to one end (X1 side) of the motor case 250 in the axial direction.
  • the cover member 252 is in the form of a cover that covers one axial end side (X1 side) of the motor housing chamber SP1.
  • the cover member 252 may cover the opening on one axial end side (X1 side) of the motor case 250 in such a manner as to completely or almost completely close it.
  • the cover member 252 forms an inverter housing chamber SP2 that houses the motor drive device 8. Note that a part of the inverter housing chamber SP2 may be formed by the motor case 250, and conversely, a part of the motor housing chamber SP1 may be formed by the cover member 252.
  • the cover member 252 supports the motor drive device 8.
  • the motor drive device 8 may be attached to the cover member 252 in the form of a module described below.
  • the cover member 252 and the motor case 250 can be combined after a part or the whole of the motor drive device 8 is assembled to the cover member 252, and the ease of assembling the motor drive device 8 is improved.
  • the cover member 252 is provided with a bearing 240 that rotatably supports the rotor 310. That is, the cover member 252 has a bearing support portion 2524 that supports the bearing 240. Note that the bearing support portion 2524 refers to the entire portion of the cover member 252 in the axial range where the bearing 240 is provided. As described above, in the present embodiment, the cover member 252 is connected to the X1 side end of the motor case 250 in the axial direction, is opposed to the rotating electric machine 1 in the axial direction, and is connected to a bearing that rotatably supports the rotor 310. It has a support part 2524.
  • the bearing 240 is provided on the radially outer side of the X1 side end of the shaft portion 314. Specifically, in the bearing 240, the radially outer side of the outer race is supported by the cover member 252, and the radially inner side of the inner race is supported by the outer peripheral surface of the shaft portion 314. In addition, in a modified example, the bearing 240 may have the radially inner side of the inner race supported by the cover member 252 and the radially outer side of the outer race supported by the inner circumferential surface of the shaft portion 314.
  • the cover member 252 includes an annular bottom portion 2521 centered on the first axis A1, and a bottom portion 2521 that protrudes from the outer peripheral edge of the bottom portion 2521 toward the other end in the axial direction (X2 side).
  • the bottom portion 2521 and the peripheral wall portion 2522 define an inverter storage chamber SP2.
  • a cylindrical portion 25211 that protrudes toward the other end in the axial direction (X2 side) is formed in the center portion (centered on the first axis A1) of the other end in the axial direction (X2 side) of the bottom portion 2521.
  • a bearing support portion 2524 is set at the shaped portion 25211. Note that the cylindrical portion 25211 is formed concentrically about the first axis A1.
  • the inverter storage chamber SP2 may be a space, but is preferably sealed with a resin containing a filler having relatively high heat conductivity.
  • the resin molded portion may also function to fix a motor drive device 8, which will be described later, to the cover member 252.
  • the cover member 252 is preferably made of a material with relatively high heat conductivity (for example, aluminum) and has cooling channels 2528 inside. Water flows through the cooling water channel 2528 as cooling water.
  • the water may be water containing LLC (Long Life Coolant), for example.
  • the cooling water flowing through the cooling water channel 2528 can be maintained at a relatively low temperature by radiating heat from a radiator (not shown) mounted on the vehicle.
  • the cover member 252 can have a function of cooling the motor drive device 8 disposed adjacent to it in the axial direction. That is, heat from the motor drive device 8 is removed by the cooling water through the cover member 252, and cooling of the motor drive device 8 is promoted.
  • other refrigerant for example, oil
  • the cooling water channel 2528 may have any shape when viewed in the axial direction, for example, it may have an annular shape, a spiral shape, or a shape that meanders outward and inward in the radial direction. However, it may also extend along the circumferential direction.
  • the cooling water channel 2528 may be formed with fins or the like. Note that when the cover member 252 is manufactured using a core or the like, the degree of freedom in the shape of the cooling water channel 2528, etc. can be increased.
  • the motor drive device 8 includes a power module 80, a capacitor module 82, and a control board 84.
  • the power module 80 and the capacitor module 82 are arranged along the circumferential direction in a plurality of groups (12 groups in the example shown in FIG. 4A), as shown in FIG. 4A.
  • the number of pairs of power modules 80 and capacitor modules 82 is changed depending on the specifications of rotating electric machine 1. Basically, as the number of pairs of power modules 80 and capacitor modules 82 increases, the output of the rotating electric machine 1 increases. Therefore, when designing the rotating electric machine 1, it is possible to set a plurality of variations in which the number of sets of the power module 80 and the capacitor module 82 is different.
  • the power module 80 and capacitor module 82 are preferably in the form of an integrated assembly in each of the plurality of sets. That is, each set of power module 80 and capacitor module 82 forms an integrated block assembly 89.
  • the power module 80 has the same configuration, and the capacitor module 82 has the same configuration (electrical characteristics, shape, etc.). This makes it possible to replace and maintain each block assembly 89, increasing versatility.
  • the power module 80 includes a submodule 800 and a heat dissipation member 810.
  • Each of the sub-modules 800 forms an upper and lower arm related to one phase in the inverter INV (see FIG. 1).
  • the heat dissipation member 810 is formed of a material (for example, aluminum) that has relatively high heat conductivity.
  • the heat dissipation member 810 is in the form of a solid block. Thereby, the heat capacity of the heat radiating member 810 can be efficiently increased.
  • the control board 84 forms part or the entirety of the control device 500 (see FIG. 1).
  • the control board 84 may be formed of a multilayer printed circuit board, for example.
  • the control board 84 is arranged such that the normal direction to the board surface is along the axial direction. Thereby, the control board 84 can be placed using a small gap in the axial direction.
  • the control board 84 may be arranged between the rotating electrical machine 1 and the block assembly 89 in the axial direction, as shown in FIG. More specifically, the control board 84 may be arranged between the coil end portion 322A of the rotating electric machine 1 and the power module 80 and the capacitor module 82 in the axial direction. This makes it possible to realize an efficient arrangement that makes use of spaces that tend to become dead spaces.
  • control board 84 can extend radially outward to a radial position overlapping the coil end portion 322A when viewed in the axial direction, the area of the control board 84 (circuit section formation range) is maximized. be able to.
  • the control board 84 preferably has an annular shape having a central hole 84a through which the shaft portion 314 of the rotor 310 (see also FIG. 3) passes, as shown in FIG. 4B.
  • the control board 84 can be placed near any of the plurality of power modules 80 arranged along the circumferential direction. Thereby, between each power semiconductor chip 801, 802 (for example, the gate terminal of a power switching element) forming the submodule 800 of the power module 80 (see FIG. 4A) and the drive circuit 846 of the control board 84 (see FIG. 4B). electrical connection (not shown) is facilitated.
  • the control board 84 has an annular low-pressure region 841 around the central hole 84a and an annular high-pressure region 842 radially outward of the low-pressure region 841.
  • the high voltage region 842 and the low voltage region 841 are electrically insulated via an annular insulation region 843.
  • a low voltage system circuit and a high voltage system circuit can coexist in each of the two annular regions (low voltage region 841 and high voltage region 842).
  • circuit sections and elements that handle high voltage related to the power source Va are arranged in the high voltage region 842 of the control board 84.
  • a drive circuit 846 for driving the power semiconductor chips 801 and 802 may be provided in the high voltage region 842 as a high voltage electronic component.
  • the low voltage region 841 may be provided with a microcomputer (abbreviation for microcomputer) 502, a power supply circuit 503, etc. that implement the control device 500 as low voltage electronic components.
  • electronic components for an electric oil pump that circulates oil in the motor housing chamber SP1 may be mounted on the control board 84.
  • the motor drive device 8 is disposed between the cover member 252 and the rotating electric machine 1, so the motor drive device is mounted outside the motor case (not shown).
  • the overall size of the vehicle drive device 10 can be reduced compared to the above.
  • the bearing support portion 2524 is provided on the cover member 252 and the motor drive device 8 is disposed between the cover member 252 and the rotating electric machine 1 in the axial direction, so that the vehicle drive device 10 can be It is possible to reduce the size in the axial direction.
  • the motor drive device 8 is provided on the X1 side of the cover member 252 in the axial direction, a separate cover member is required to cover the X1 side of the motor drive device 8, and the shaft of the vehicle drive device 10 is It is easy to cause an increase in the physique of the direction.
  • the cover member 252 can function as a cover on the X1 side not only for the rotating electric machine 1 but also for the motor drive device 8, so that the physique of the vehicle drive device 10 in the axial direction is It is possible to reduce the
  • the bearing support portion 2524 of the cover member 252 is disposed radially inward from the motor drive device 8 (power module 80, capacitor module 82, etc.) when viewed in the axial direction, and It overlaps with the motor drive device 8.
  • the motor drive device 8 can be disposed between the cover member 252 and the rotating electric machine 1 in the axial direction, and the axial size of the vehicle drive device 10 can be further effectively reduced.
  • a bracket having a bearing support portion corresponding to the bearing support portion 2524 is not provided between the motor drive device 8 and the rotating electric machine 1 in the axial direction.
  • a bracket having a bearing support portion corresponding to the bearing support portion 2524 is not provided between the motor drive device 8 and the rotating electric machine 1 in the axial direction.
  • the axial size of the drive device 10 can be reduced.
  • the wiring length between the motor drive device 8 and the rotating electrical machine 1 can be shortened, and the motor Wiring efficiency between the drive device 8 and the rotating electric machine 1 can be improved.
  • the cover member 252 when the cooling water channel 2528 is formed in the cover member 252, the cover member 252 can be thermally connected (connected in a heat conductive manner) to the motor drive device 8. That is, the motor drive device 8 can be cooled by the cooling water in the cooling water channel 2528 via the cover member 252. Since cooling water can stably flow through the cooling water channel 2528, cooling of the motor drive device 8 can be stabilized. Further, if the flow rate of cooling water can be controlled, it is also possible to optimize cooling according to the state of the motor drive device 8.
  • the cover member 252 (cover member 252 including the cooling water channel 2528) It becomes possible to cool not only a part of the rotating electric machine 1, but also a part of the rotating electric machine 1.
  • the capacitor module 82 is placed closer to the X1 side than the control board 84. According to this configuration, it is possible to increase the diameter of the control board 84 (or to arrange it radially outward). Specifically, as shown in FIG. 3, the control board 84 can extend radially outward to a position where it overlaps with the capacitor module 82 or beyond the capacitor module 82 when viewed in the axial direction. . In this way, according to this embodiment, the degree of freedom in arrangement and size of the control board 84 can be increased.
  • the end portion on the X2 side of the capacitor module 82 may be arranged so as to overlap the coil end portion 322A when viewed in the radial direction. In this case, instead of increasing the diameter of the control board 84, it is possible to increase the size of the capacitor module 82 in the axial direction (increase in capacity).
  • FIG. 5 is an enlarged view of part Q1 in FIG. 3.
  • FIG. 6 is an axial view from the X2 side showing the relationship between the sensor rotor 91 and the sensing part 92 on the control board 84
  • FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram of the configuration of the sensor coil 921, and is an enlarged view of section Q2 in FIG.
  • the rotation angle sensor 900 includes a sensor rotor 91 and a sensing section 92.
  • the sensor rotor 91 is formed of a conductor and rotates together with the rotor 310. As shown in FIG. 6, the sensor rotor 91 has an annular shape having a circular center hole 911 centered on the first axis A1. The sensor rotor 91 may be attached to rotate together with the shaft portion 314 by passing the shaft portion 314 through the center hole 911 thereof. For example, a radial concave or convex portion is formed in the shaft portion 314, and a radial convex or A recess may be formed.
  • the sensor rotor 91 has an outer diameter that changes periodically.
  • the outer diameter of the sensor rotor 91 at a circumferential position facing the sensing portion 92 in the axial direction changes periodically every time the rotation angle of the rotor 310 changes by a predetermined angle.
  • the predetermined angle may be appropriately determined during design depending on the number of magnetic poles and the like.
  • the sensor rotor 91 has four radial convex portions and four concave portions alternately per circumference.
  • the outer diameter of the sensor rotor 91 at a circumferential position facing the sensing portion 92 in the axial direction changes periodically every time the rotation angle of the rotor 310 changes by 90 degrees.
  • the sensor rotor 91 may have a periodically changing thickness (thickness in the axial direction) instead of or in addition to the periodically changing outer diameter.
  • the thickness of the sensor rotor 91 at a circumferential position facing the sensing portion 92 in the axial direction changes periodically every time the rotation angle of the rotor 310 changes by a predetermined angle.
  • the sensing section 92 is mounted on the control board 84. Thereby, the wiring between the sensing section 92 and the control device 500 can be easily realized by the wiring inside the control board 84, and the length of the wiring between the sensing section 92 and the control device 500 can be shortened. .
  • the sensing section 92 is arranged so as to face and be close to the sensor rotor 91 in the axial direction.
  • the control board 84 may have an arc shape when viewed in the axial direction, and the sensing portion 92 may extend only over a part of the entire circumference of the control board 84.
  • the control board 84 has a protruding region 840 (FIG. 4B) that protrudes radially inward at the peripheral edge of the central hole 84a, and a sensing portion 92 (not shown in FIG. 4B) in the protruding region 840. , see FIG. 7, etc.) are implemented.
  • the protruding region 840 forms a part of the central hole 84a of the control board 84 and extends radially inward from other circumferential portions, as shown in FIG. 4B.
  • the sensing portion 92 can be brought close to the shaft portion 314 in the radial direction, and the diameter of the sensor rotor 91 can be reduced.
  • the central hole 84a may be circular, and the sensing portion 92 may be formed around the circular central hole 84a.
  • the sensing unit 92 detects the rotation angle of the rotor 310 using eddy current.
  • 9 to 11 are explanatory diagrams of the principle of detection by the sensing section 92.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the sensing section 92 of the rotation angle sensor 900 and the sensor rotor 91
  • FIG. FIG. 11 is a schematic diagram illustrating the waveform of the sensor output (electrical signal) generated by the sensing section 92.
  • the horizontal axis represents the rotation angle of the rotor 310
  • the vertical axis represents the magnitude of the sensor output
  • the time-series waveform of the sensor output (electrical signal) generated by the sensing unit 92 is schematically shown.
  • FIG. 11 schematically shows a time-series waveform for a predetermined angle (90 degrees in this embodiment) of the rotation angle of the rotor 310.
  • the sensing section 92 includes a sensor coil 921 and a processing circuit section 922, as shown in FIGS. 6 to 8.
  • the processing circuit section 922 may be realized by the microcomputer 502 described above. Further, part or all of the functions of the processing circuit section 922 may be realized by an external control device (not shown).
  • the sensor coils 921 may be formed on both surfaces of the control board 84, for example, as shown in FIG. In addition, in a modified example, the sensor coil 921 may be formed on the inner layer of the control board 84 instead of or in addition to the surfaces on both sides of the control board 84.
  • the sensor coil 921 may be formed of a printed conductor, for example.
  • the sensor coil 921 is wound around a central axis O parallel to the X direction.
  • a plurality of sensor coils 921 may be provided along the circumferential direction.
  • four sensor coils 921 may be arranged along the circumferential direction.
  • the processing circuit section 922 generates an eddy current in the sensor rotor 91 by energizing the sensor coil 921. Specifically, as schematically shown in FIG. 9, when the sensor coil 921 is energized, a magnetic flux B1 passing through the sensor coil 921 is generated. When the magnetic flux B1 penetrating the sensor coil 921 comes into contact with the surface of the sensor rotor 91 that faces the sensor coil 921 in the axial direction, an eddy current is generated on the surface of the sensor rotor 91. In FIG. 10, the manner in which eddy currents are generated is schematically shown by arrow Ie. Although eddy currents in a specific direction are schematically shown in FIG.
  • the direction of the eddy currents is determined depending on the direction of the current flowing through the sensor coil 921. Eddy currents occur in a direction that generates magnetic flux that reduces magnetic flux B1. Therefore, due to the eddy currents, a magnetic flux B2 (not shown) is generated which reduces the magnetic flux B1.
  • the magnitude of magnetic flux B2 is proportional to the magnitude of eddy current.
  • the magnitude of the eddy current increases as the surface area of the portion of the sensor rotor 91 that faces the sensor coil 921 in the axial direction increases. In this embodiment, as described above, the sensor rotor 91 has an outer diameter that changes periodically.
  • the surface area of the portion of the sensor rotor 91 that faces the sensor coil 921 in the axial direction changes as the rotation angle of the rotor 310 changes. Then it changes. More specifically, the surface area of the portion of the sensor rotor 91 that faces the sensor coil 921 in the axial direction changes sinusoidally as the rotation angle of the rotor 310 changes. Therefore, in this embodiment, the time-series waveform of the sensor output (electrical signal) generated by the sensing unit 92 is changed for one cycle every time the rotation angle of the rotor 310 changes by 90 degrees, as shown in FIG. Draw a sine wave. Therefore, the rotation angle of rotor 310 can be detected based on such sensor output (electrical signal).
  • the rotation angle sensor 900 has the sensing section 92 mounted on the control board 84 forming the control device 500, so that the rotation angle sensor 900 is more efficient than the case where the sensing section 92 is mounted on another board. Therefore, the number of boards can be reduced and an efficient configuration can be realized.
  • the rotating electric machine 1 and the block assembly 89 are arranged in the motor housing chamber SP1 and the inverter housing chamber SP2 that communicate with each other (that is, the rotating electric machine 1 and the block assembly 89 are housed in a common housing chamber of the case 2). configuration), the space between the rotating electric machine 1 and the block assembly 89 in the axial direction tends to become a dead space. Therefore, the control board 84 and the rotation angle sensor 900 can be efficiently arranged by utilizing such a space that tends to become a dead space.
  • the sensor rotor 91 is provided at a portion on the X2 side of the shaft portion 314 than the axial end face on the X1 side (and a portion on the X1 side than the rotor core 312).
  • a control board 84 is provided on the X2 side rather than the axial end face on the X1 side.
  • the rotation angle sensor 900 is arranged between the bearing 240 (or the bearing support part 2524) and the rotating electrical machine 1 in the axial direction, so it becomes a dead space. Efficient layout can be achieved by making use of available space. As a result, the axial size of the vehicle drive device 10 can be reduced.
  • the rotation angle sensor 900 is formed using the flat sensor rotor 91, the mounting space in the axial direction can be relatively small. Further, since the sensor rotor 91 itself can be formed at low cost, it is possible to reduce costs.
  • the sensor rotor 91 is arranged on the X2 side with respect to the control board 84 (and the sensing section 92 accordingly), but it may be arranged on the X1 side.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram of a rotation angle sensor 900A according to a modification, and is a sectional view of a part of the vehicle drive device 10A.
  • the detected portion 91A and the sensing portion 92A face each other in the radial direction.
  • the detected portion 91A overlaps the control board 84 when viewed in the radial direction.
  • the sensor element of the sensing section 92A is a Hall element
  • the detected section 91A may be realized by a permanent magnet provided on the outer circumference of the shaft section 314.
  • the permanent magnet is arranged such that the magnetic pole on the outer circumference of the shaft portion 314 changes periodically along the circumferential direction, and the sensor element of the sensing portion 92A faces the detected portion 91A in the radial direction.
  • a plurality of them may be arranged at equal pitches around the first axis A1.
  • the detected portion 91A may have a ring shape attached to the shaft portion 314, or may be formed integrally with the shaft portion 314.
  • SYMBOLS 10, 10A Vehicle drive device, 1... Rotating electric machine, 2... Case, 250... Motor case (housing member), 252... Cover member, 2524... Bearing support part (support ), 310... Rotor, 314... Shaft part, 320... Stator, 84... Control board, 84a... Center hole, 840... Projection area (area), 89...
  • Block assembly (inverter device), 900...Rotation angle sensor, 91...Sensor rotor (detected part), 91A...Detected part, 92, 92A...Sensing part, 921...Sensor Coil (coil), SP1...Motor storage chamber (common storage chamber), SP2...Inverter storage chamber (common storage chamber)

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Abstract

ロータ及びステータを有する回転電機と、回転電機に電気的に接続されるインバータ装置と、回転電機を制御する制御基板と、ロータの回転情報を取得する回転角センサと、回転電機、インバータ装置、及び制御基板を共通の収容室内に収容するケースとを備え、回転角センサは、制御基板に実装されるセンシング部と、ロータのシャフト部に設けられる被検出部とを備える、車両駆動装置が開示される。

Description

車両駆動装置
　本開示は、車両駆動装置に関する。
　ロータのシャフト部の回転情報を取得する回転角センサを構成するために、軸方向端面に被検出部を設け、制御基板における被検出部に対向する位置に検出素子を設ける技術が知られている。
特開２０１９－０７５９６０号公報
　しかしながら、上記のような従来技術では、モータが収容されるモータハウジングと制御基板が収容されるモータカバーとを備え、モータハウジングとモータカバーとの間に設けれ、シャフト部を支持する軸受を備えたヒートシンクによってモータハウジングとモータカバー内の収容室が２つに分割されている。その結果、ロータのシャフト部の軸方向端面に対して被検出部を設けることに起因して、軸方向の体格が大型化しやすいという問題がある。
　そこで、１つの側面では、本開示は、回転電機及びインバータ装置をケースの共通の収容室内に収容する構成において、ケース内に回転角センサを効率的に配置することを目的とする。
　１つの側面では、ロータ及びステータを有する回転電機と、
　前記回転電機に電気的に接続されるインバータ装置と、
　前記回転電機を制御する制御基板と、
　前記ロータの回転情報を取得する回転角センサと、
　前記回転電機、前記インバータ装置、及び前記制御基板を共通の収容室内に収容するケースとを備え、
　前記回転角センサは、前記制御基板に実装されるセンシング部と、前記ロータのシャフト部に設けられる被検出部とを備える、車両駆動装置が提供される。
　１つの側面では、本開示によれば、回転電機及びインバータ装置をケースの共通の収容室内に収容する構成において、ケース内に回転角センサを効率的に配置することが可能となる。
回転電機を含む電気回路の一例の概略図である。 回転電機を含む車両用駆動システムのスケルトン図である。 本実施例による車両駆動装置の要部を概略的に示す断面図である。 本実施例によるモータ駆動装置をＸ１側から視た斜視図である。 本実施例による制御基板を概略的に示す平面図である。 図３のＱ１部の拡大図である。 センサロータと制御基板上のセンシング部との関係を示すＸ２側からの軸方向視の図である。 図５におけるセンサロータを取り除いたときの、Ｘ２側からの軸方向視の図である。 センサコイルの構成の説明図であり、図７のＱ２部の拡大図である。 本実施例による回転角センサのセンシング部とセンサロータとの関係を示す図である。 本実施例によるセンサロータにおけるセンシング部と軸方向に対向する部分を、軸方向に視て示す図である。 本実施例によるセンシング部により生成されるセンサ出力（電気信号）の波形を説明する概略図である。 変形例による車両駆動装置の一部を概略的に示す断面図である。
　以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率はあくまでも一例であり、これに限定されるものではなく、また、図面内の形状等は、説明の都合上、部分的に誇張している場合がある。
　以下では、本実施例の車両駆動装置１０の電気系（制御系）、及び、本実施例の車両駆動装置１０を含む駆動システム全体を概説してから、本実施例の車両駆動装置１０の詳細について説明する。
　［車両駆動装置の電気系］
　図１は、本実施例の回転電機１を含む電気回路２００の一例の概略図である。図１には、制御装置５００についても併せて示される。図１において、制御装置５００に対応付けられた点線矢印は、情報（信号やデータ）のやり取りを表す。
　回転電機１は、制御装置５００によるインバータＩＮＶの制御を介して駆動される。図１に示す電気回路２００では、回転電機１は、電源ＶａにインバータＩＮＶを介して電気的に接続される。なお、インバータＩＮＶは、例えば、相ごとに、電源Ｖａの高電位側と低電位側とにそれぞれパワースイッチング素子（例えばＭＯＳＦＥＴ：Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　ＴｒａｎｓｉｓｔｏｒやＩＧＢＴ：Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ等）を備え、高電位側のパワースイッチング素子と低電位側のパワースイッチング素子とが上下アームを形成する。なお、インバータＩＮＶは、相ごとに、複数組の上下アームを備えてもよい。各パワースイッチング素子は、制御装置５００による制御下で、所望の回転トルクが発生するようにＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）駆動されてよい。なお、電源Ｖａは、例えば比較的定格電圧の高いバッテリであり、例えばリチウムイオンバッテリや燃料電池等であってよい。
　本実施例では、図１に示す電気回路２００のように、電源Ｖａの高電位側と低電位側の間には、インバータＩＮＶに対して並列に、平滑コンデンサＣが電気的に接続される。なお、平滑コンデンサＣは、複数組、互いに並列に、電源Ｖａの高電位側と低電位側の間に電気的に接続されてもよい。また、電源ＶａとインバータＩＮＶとの間にＤＣ／ＤＣコンバータが設けられてもよい。
　［駆動システム全体］
　図２は、回転電機１を含む車両用駆動システム１００のスケルトン図である。図２には、Ｘ方向と、Ｘ方向に沿ったＸ１側とＸ２側が定義されている。Ｘ方向は、第１軸Ａ１の方向（以下、「軸方向」とも称する）に平行である。
　図２に示す例では、車両用駆動システム１００は、車輪Ｗの駆動源となる回転電機１と、回転電機１と車輪Ｗとを結ぶ動力伝達経路に設けられた駆動伝達機構７と、を備える。駆動伝達機構７は、入力部材３と、カウンタギヤ機構４と、差動歯車機構５と、左右の出力部材６１、６２と、を備える。
　入力部材３は、入力軸３１と、入力ギヤ３２とを有する。入力軸３１は、第１軸Ａ１まわりに回転する回転部材である。入力ギヤ３２は、回転電機１からの回転トルク（駆動力）をカウンタギヤ機構４に伝達するギヤである。入力ギヤ３２は、入力部材３の入力軸３１と一体的に回転するように、入力部材３の入力軸３１に連結される。
　カウンタギヤ機構４は、動力伝達経路において、入力部材３と差動歯車機構５との間に配置される。カウンタギヤ機構４は、カウンタ軸４１と、第１カウンタギヤ４２と、第２カウンタギヤ４３とを有する。
　カウンタ軸４１は、第２軸Ａ２まわりに回転する回転部材である。第２軸Ａ２は、第１軸Ａ１に平行に延在する。第１カウンタギヤ４２は、カウンタギヤ機構４の入力要素である。第１カウンタギヤ４２は、入力部材３の入力ギヤ３２と噛み合う。第１カウンタギヤ４２は、カウンタ軸４１と一体的に回転するように、カウンタ軸４１に連結される。
　第２カウンタギヤ４３は、カウンタギヤ機構４の出力要素である。本実施例では、一例として、第２カウンタギヤ４３は、第１カウンタギヤ４２よりも小径に形成される。第２カウンタギヤ４３は、カウンタ軸４１と一体的に回転するように、カウンタ軸４１に連結される。
　差動歯車機構５は、その回転軸心としての第３軸Ａ３上に配置される。第３軸Ａ３は、第１軸Ａ１に平行に延在する。差動歯車機構５は、回転電機１の側から伝達される駆動力を、左右の出力部材６１、６２に分配する。差動歯車機構５は、差動入力ギヤ５１を備え、差動入力ギヤ５１は、カウンタギヤ機構４の第２カウンタギヤ４３と噛み合う。また、差動歯車機構５は、差動ケース５２を備え、差動ケース５２内には、ピニオンシャフトや、ピニオンギヤ、左右のサイドギヤ等が収容される。左右のサイドギヤは、それぞれ、左右の出力部材６１、６２と一体的に回転するように連結される。
　左右の出力部材６１、６２のそれぞれは、左右の車輪Ｗに駆動連結される。左右の出力部材６１、６２のそれぞれは、差動歯車機構５によって分配された駆動力を車輪Ｗに伝達する。なお、左右の出力部材６１、６２は、２つ以上の部材により構成されてもよい。
　このようにして回転電機１は、駆動伝達機構７を介して車輪Ｗを駆動する。ただし、他の実施例では、回転電機１は、ホイールインモータとして、車輪内に配置されてもよい。この場合、車両用駆動システム１００は、駆動伝達機構７を含まない構成であってよい。また、他の実施例では、駆動伝達機構７の一部又は全部を共用化して複数の回転電機１が設けられてもよい。
　［車両駆動装置の詳細］
　車両駆動装置１０は、上述した回転電機１と、ケース２と、モータ駆動装置８とを含む。
　図３は、本実施例の車両駆動装置１０の要部を概略的に示す断面図である。図３では、回転電機１の回転軸である第１軸Ａ１を通る平面で切断された断面図で、回転電機１の軸方向一端側（Ｘ１側）の一部が示されている。図４Ａは、モータ駆動装置８をＸ１側から視た斜視図である。図４Ｂは、制御基板８４を概略的に示す平面図である。なお、図４Ａでは、モータ駆動装置８のうちの制御基板８４の図示は省略されている。以下の説明において、特に言及しない限り、軸方向とは、回転電機１の回転軸である第１軸Ａ１が延在する方向を指し、径方向とは、第１軸Ａ１を中心とした径方向を指す。従って、径方向外側とは、第１軸Ａ１から離れる側を指し、径方向内側とは、第１軸Ａ１に向かう側を指す。また、周方向とは、第１軸Ａ１まわりの回転方向に対応する。また、図３には、図２と同様、Ｘ方向と、Ｘ方向に沿ったＸ１側とＸ２側が定義されている。以下の説明において、Ｘ１側とＸ２側の各用語は、相対的な位置関係を表すために用いられる場合がある。
　車両駆動装置１０は、車両用駆動システム１００の一部として車両に搭載され、車両を前進又は後退させる駆動力を生成する。なお、車両は、任意の形態であり、例えば４輪の自動車であってもよいし、バス、トラック、二輪車や建設機械等であってもよい。なお、車両駆動装置１０は、他の駆動源（例えば内燃機関）とともに車両に搭載されてもよい。
　回転電機１は、ロータ３１０及びステータ３２０を有する。回転電機１は、インナロータタイプであり、ステータ３２０がロータ３１０の径方向外側を囲繞するように設けられる。すなわち、ロータ３１０は、ステータ３２０の径方向内側に配置される。
　ロータ３１０は、ロータコア３１２と、シャフト部３１４とを備える。
　ロータコア３１２は、例えば円環状の磁性体の積層鋼板からなってよい。ロータコア３１２の内部には、永久磁石３２５が埋め込まれてよい。あるいは、永久磁石３２５は、ロータコア３１２の外周面に取り付けられてもよい。なお、永久磁石３２５の配列等は任意である。ロータコア３１２は、シャフト部３１４の外周面に固定され、シャフト部３１４と一体となって回転する。
　シャフト部３１４は、回転電機１の回転軸である第１軸Ａ１を画成する。シャフト部３１４は、ロータコア３１２が固定される部分よりもＸ１側において、ケース２のカバー部材２５２（後述）にベアリング２４０を介して回転可能に支持される。なお、シャフト部３１４は、回転電機１の軸方向他端側（Ｘ２側）において、ベアリング２４０に対応するベアリング（図示せず）を介してケース２に回転可能に支持される。このようにして、シャフト部３１４が軸方向両端で回転可能にケース２に支持されてよい。
　シャフト部３１４は、例えば中空管の形態であり、中空内部３１４Ａを有する。中空内部３１４Ａは、シャフト部３１４の軸方向の全長にわたり延在してよい。中空内部３１４Ａは、軸心油路として機能することができる。この場合、シャフト部３１４は、ステータ３２０のコイルエンド部３２２Ａ等に油を吐出する油孔が形成されてよい。
　シャフト部３１４は、ロータコア３１２が固定される部分よりもＸ１側に、ロータ３１０の回転角度情報を取得する回転角センサ９００に係るセンサロータ９１が設けられる。回転角センサ９００の好ましい例は、後述する。なお、変形例では、回転角センサ９００は、例えば、レゾルバであってもよいし、ホール素子や磁気抵抗型素子のようなセンサ素子を用いるロータリーエンコーダであってよい。
　ステータ３２０は、ステータコア３２１と、ステータコイル３２２とを備える。
　ステータコア３２１は、例えば円環状の磁性体の積層鋼板からなってよい。ステータコア３２１の内周部には、径方向内側に突出するティース（図示せず）が放射状に形成される。
　ステータコイル３２２は、例えば断面平角状又は断面円形状の導体に絶縁被膜が付与された形態であってよい。ステータコイル３２２は、ステータコア３２１のティース（図示せず）まわりに巻装される。なお、ステータコイル３２２は、例えば、１つ以上の並列関係で、Ｙ結線で電気的に接続されてもよいし、Δ結線で電気的に接続されてもよい。
　ステータコイル３２２は、ステータコア３２１のスロットから軸方向外側に突出する部分であるコイルエンド部３２２Ａを有する。
　ケース２は、例えばアルミ等により形成されてよい。ケース２は、鋳造等により形成できる。ケース２は、モータケース２５０と、カバー部材２５２とを含む。ケース２は、回転電機１及びモータ駆動装置８を収容する。また、図２に示した車両用駆動システム１００の場合、ケース２は、図２に模式的に示すように、駆動伝達機構７を更に収容してもよい。
　モータケース２５０は、回転電機１を収容するモータ収容室ＳＰ１を形成する。なお、モータ収容室ＳＰ１は、回転電機１（及び／又は駆動伝達機構７）を冷却及び／又は潤滑するための油を含む油密空間であってよい。モータケース２５０は、回転電機１の径方向外側を囲繞する周壁部を有する形態である。モータケース２５０は、複数の部材を結合して実現されてもよい。また、モータケース２５０は、軸方向他端側（Ｘ２側）で、駆動伝達機構７を収容する他のケース部材に一体化されてよい。
　カバー部材２５２は、モータケース２５０の軸方向一端側（Ｘ１側）に結合される。カバー部材２５２は、モータ収容室ＳＰ１における軸方向一端側（Ｘ１側）を覆うカバーの形態である。この場合、カバー部材２５２は、モータケース２５０の軸方向一端側（Ｘ１側）の開口部を完全に又は略完全に閉塞する態様で覆ってもよい。
　カバー部材２５２は、モータ駆動装置８を収容するインバータ収容室ＳＰ２を形成する。なお、インバータ収容室ＳＰ２の一部は、モータケース２５０により形成されてもよいし、逆に、モータ収容室ＳＰ１の一部は、カバー部材２５２により形成されてもよい。
　カバー部材２５２は、モータ駆動装置８を支持する。例えばモータ駆動装置８は、後述するモジュールの形態で、カバー部材２５２に取り付けられてもよい。これにより、カバー部材２５２にモータ駆動装置８の一部又は全体を組み付けてから、カバー部材２５２とモータケース２５０とを結合でき、モータ駆動装置８の組み付け性が向上する。
　カバー部材２５２には、ロータ３１０を回転可能に支持するベアリング２４０が設けられる。すなわち、カバー部材２５２は、ベアリング２４０を支持するベアリング支持部２５２４を有する。なお、ベアリング支持部２５２４とは、カバー部材２５２のうちの、ベアリング２４０が設けられる軸方向範囲の部分全体を指す。このように、本実施例では、カバー部材２５２は、軸方向でモータケース２５０のＸ１側端部に結合され、回転電機１に軸方向に対向し、かつ、ロータ３１０を回転可能に支持するベアリング支持部２５２４を有する。
　ベアリング２４０は、図３に示すように、シャフト部３１４のＸ１側の端部における径方向外側に設けられる。具体的には、ベアリング２４０は、アウタレースの径方向外側がカバー部材２５２に支持され、インナレースの径方向内側がシャフト部３１４の外周面に支持される。なお、変形例では、逆に、ベアリング２４０は、インナレースの径方向内側がカバー部材２５２に支持され、アウタレースの径方向外側がシャフト部３１４の内周面に支持されてもよい。
　本実施例では、カバー部材２５２は、図３に示すように、第１軸Ａ１を中心とした円環状の底部２５２１と、底部２５２１の外周縁から軸方向他端側（Ｘ２側）へと突出する周壁部２５２２とを含み、底部２５２１と周壁部２５２２とが、インバータ収容室ＳＰ２を画成する。底部２５２１における軸方向他端側（Ｘ２側）の中央部（第１軸Ａ１を中心とした部分）には、軸方向他端側（Ｘ２側）に突出する円筒状部位２５２１１が形成され、円筒状部位２５２１１にベアリング支持部２５２４が設定される。なお、円筒状部位２５２１１は、第１軸Ａ１を中心として同芯に形成される。
　インバータ収容室ＳＰ２は、空間であってもよいが、好ましくは、比較的高い伝熱性を有するフィラーを含む樹脂により封止される。この場合、樹脂モールド部は、カバー部材２５２に後述するモータ駆動装置８を固定する機能も果たしてよい。
　カバー部材２５２は、好ましくは、比較的高い伝熱性を有する材料（例えばアルミ）により形成され、内部に冷却水路２５２８を有する。冷却水路２５２８には、水が冷却水として流れる。なお、水は、例えばＬＬＣ（Ｌｏｎｇ　Ｌｉｆｅ　Ｃｏｏｌａｎｔ）を含む水であってよい。この場合、冷却水路２５２８を流れる冷却水は、車両に搭載されるラジエーター（図示せず）で放熱されることで、比較的低温に維持できる。カバー部材２５２の冷却水路２５２８に冷却水が流れると、カバー部材２５２の熱が冷却水に奪われることで、カバー部材２５２が冷却される。これにより、カバー部材２５２は、軸方向に隣接して配置されるモータ駆動装置８を冷却する機能を有することができる。すなわち、モータ駆動装置８からの熱は、カバー部材２５２を介して冷却水により奪われ、モータ駆動装置８の冷却が促進される。なお、変形例では、冷却水に代えて、他の冷媒（例えば油）が利用されてもよい。
　冷却水路２５２８は、軸方向に視て任意の形態であってよく、例えば、円環状の形態であってもよいし、螺旋状の形態であってもよいし、径方向外側と内側に蛇行しながら周方向に沿って延在する形態であってもよい。冷却水路２５２８には、フィン等が形成されてもよい。なお、カバー部材２５２を中子等を用いて製造する場合は、冷却水路２５２８の形状等の自由度を高めることができる。
　モータ駆動装置８は、パワーモジュール８０と、コンデンサモジュール８２と、制御基板８４とを含む。
　本実施例では、パワーモジュール８０及びコンデンサモジュール８２は、図４Ａに示すように、複数の組（図４Ａに示す例では、１２組）をなして、周方向に沿って配置される。パワーモジュール８０及びコンデンサモジュール８２の組の数は、回転電機１の仕様に応じて変化させる。基本的には、パワーモジュール８０及びコンデンサモジュール８２の組の数が増加すると、回転電機１の出力が大きくなる。従って、回転電機１の設計の際に、パワーモジュール８０及びコンデンサモジュール８２の組の数が異なる複数のバリエーションを設定できる。
　パワーモジュール８０及びコンデンサモジュール８２は、好ましくは、複数の組のそれぞれにおいて、一体化された組立体の形態である。すなわち、各組のパワーモジュール８０及びコンデンサモジュール８２は、一体化されたブロック組立体８９を形成する。
　ブロック組立体８９のそれぞれにおいて、パワーモジュール８０は同じ構成を有し、コンデンサモジュール８２は同じ構成（電気的特性や形状等）を有する。これにより、ブロック組立体８９ごとの交換や整備も可能であり、汎用性を高めることができる。本実施例では、ブロック組立体８９のそれぞれにおいて、パワーモジュール８０は、サブモジュール８００と、放熱部材８１０とを含む。
　サブモジュール８００のそれぞれは、インバータＩＮＶ（図１参照）における一の相に係る上下アームを形成する。
　放熱部材８１０は、比較的高い伝熱性を有する材料（例えばアルミ）により形成される。本実施例では、放熱部材８１０は、中実のブロックの形態である。これにより、放熱部材８１０の熱容量を効率的に高めることができる。
　制御基板８４は、制御装置５００（図１参照）の一部又は全体を形成する。制御基板８４は、例えば多層プリント基板により形成されてもよい。制御基板８４は、基板表面に対する法線方向が軸方向に沿う向きに配置される。これにより、制御基板８４を軸方向の僅かな隙間を利用して配置できる。例えば、本実施例では、制御基板８４は、図３に示すように、軸方向で回転電機１とブロック組立体８９との間に配置されてよい。より詳細には、制御基板８４は、軸方向で回転電機１のコイルエンド部３２２Ａとパワーモジュール８０及びコンデンサモジュール８２との間に配置されてよい。これにより、デットスペースになりやすいスペースを利用した効率的な配置を実現できる。また、制御基板８４は、軸方向に視て、コイルエンド部３２２Ａにオーバラップする径方向位置まで径方向外側に延在できるので、制御基板８４の面積（回路部形成範囲）の最大化を図ることができる。
　制御基板８４は、好ましくは、図４Ｂに示すように、ロータ３１０のシャフト部３１４（図３も参照）が通る中央孔８４ａを有する円環状の形態である。この場合、周方向に沿って配置された複数のパワーモジュール８０のいずれに対してもその近傍に制御基板８４を配置できる。これにより、パワーモジュール８０のサブモジュール８００を形成する各パワー半導体チップ８０１、８０２（例えばパワースイッチング素子のゲート端子）（図４Ａ参照）と制御基板８４の駆動回路８４６（図４Ｂ参照）との間の電気的な接続（図示せず）が容易となる。
　制御基板８４は、図４Ｂに示すように、中央孔８４ａまわりに円環状の低圧領域８４１と、低圧領域８４１よりも径方向外側に円環状の高圧領域８４２とを有する。高圧領域８４２と低圧領域８４１とは、円環状の絶縁領域８４３を介して電気的に絶縁される。これにより、制御基板８４において、円環状の２つの領域（低圧領域８４１及び高圧領域８４２）のそれぞれに低圧系の回路と高圧系の回路とを共存させることができる。制御基板８４における高圧領域８４２には、電源Ｖａに係る高圧を扱う回路部や素子が配置される。例えば、高圧領域８４２には、高圧系の電子部品として、パワー半導体チップ８０１、８０２を駆動するための駆動回路８４６が設けられてもよい。また、低圧領域８４１には、低圧系の電子部品として、制御装置５００を実現するマイコン（マイクロコンピュータの略）５０２や電源回路５０３等が設けられてもよい。なお、制御基板８４には、モータ収容室ＳＰ１内の油を循環させる電動オイルポンプ用の電子部品が実装されてもよい。
　このようにして、本実施例によれば、カバー部材２５２と回転電機１との間にモータ駆動装置８が配置されるので、モータ駆動装置がモータケースの外部に搭載される比較例（図示せず）に比べて、車両駆動装置１０全体としての体格を低減できる。
　特に、本実施例によれば、カバー部材２５２にベアリング支持部２５２４を設けつつ、軸方向でカバー部材２５２と回転電機１との間にモータ駆動装置８を配置することで、車両駆動装置１０の軸方向の体格の低減を図ることができる。具体的には、軸方向でカバー部材２５２よりもＸ１側にモータ駆動装置８を設ける場合、モータ駆動装置８のＸ１側をカバーするカバー部材が別に必要となり、その分、車両駆動装置１０の軸方向の体格の増加を招きやすい。この点、本実施例によれば、カバー部材２５２は、回転電機１のみならず、モータ駆動装置８に対しても、Ｘ１側のカバーとして機能できるので、車両駆動装置１０の軸方向の体格の低減を図ることができる。
　更に、本実施例では、カバー部材２５２のベアリング支持部２５２４は、軸方向に視てモータ駆動装置８（パワーモジュール８０やコンデンサモジュール８２等）よりも径方向内側に配置され、かつ、径方向に視てモータ駆動装置８にオーバラップする。これにより、モータ駆動装置８を、軸方向でカバー部材２５２と回転電機１との間に配置でき、車両駆動装置１０の軸方向の体格を更に効果的に低減できる。
　また、本実施例によれば、軸方向でモータ駆動装置８と回転電機１の間に、ベアリング支持部２５２４に対応するベアリング支持部を有するブラケットが設けられることがない。これにより、かかるブラケットが設けられる構成に比べて、部品点数の低減を図るとともに、モータ駆動装置８と回転電機１との間の軸方向の距離の短縮を図ることができ、上述したように車両駆動装置１０の軸方向の体格の低減を図ることができる。また、軸方向でモータ駆動装置８と回転電機１との間を隔てる壁部（ブラケット）がないので、モータ駆動装置８と回転電機１との間の配線長の短縮を図ることができ、モータ駆動装置８と回転電機１との間の配線効率を高めることができる。
　また、本実施例によれば、カバー部材２５２に冷却水路２５２８が形成される場合、カバー部材２５２をモータ駆動装置８に熱的に接続（熱伝導可能に接続）できる。すなわち、モータ駆動装置８をカバー部材２５２を介して冷却水路２５２８内の冷却水により冷却できる。冷却水路２５２８には冷却水を安定的に流すことができるので、モータ駆動装置８の冷却の安定化を図ることができる。また、冷却水の流量を制御できる場合は、モータ駆動装置８の状態に応じた冷却の最適化を図ることも可能である。
　また、本実施例によれば、モータ駆動装置８と回転電機１との間の軸方向の距離の短縮を図ることで、カバー部材２５２（冷却水路２５２８を備えるカバー部材２５２）によりモータ駆動装置８のみならず、回転電機１の一部を冷却することも可能となる。
　また、本実施例では、コンデンサモジュール８２が制御基板８４よりもＸ１側に配置されている。かかる構成によれば、制御基板８４の大径化（又は径方向外側への配置）が可能となる。具体的には、図３に示すように、制御基板８４は、軸方向に視てコンデンサモジュール８２とオーバラップする位置又はコンデンサモジュール８２を径方向外側に超える位置まで、径方向外側に延在できる。このようにして、本実施例によれば、制御基板８４の配置やサイズの自由度を高めることができる。ただし、変形例では、コンデンサモジュール８２のＸ２側の端部は、径方向に視てコイルエンド部３２２Ａとオーバラップするように配置されてもよい。この場合、制御基板８４の大径化に代えて、コンデンサモジュール８２の軸方向の体格の大型化（容量の増加）を図ることができる。
　次に、図５以降を参照して、上述した実施例における回転角センサ９００の好ましい構成について説明する。
　図５は、図３のＱ１部の拡大図である。図６は、センサロータ９１と制御基板８４上のセンシング部９２との関係を示すＸ２側からの軸方向視の図であり、図７は、図５におけるセンサロータ９１を取り除いたときの、Ｘ２側からの軸方向視の図である。図８は、センサコイル９２１の構成の説明図であり、図７のＱ２部の拡大図である。
　回転角センサ９００は、センサロータ９１と、センシング部９２とを含む。
　センサロータ９１は、導体により形成され、ロータ３１０と一体に回転する。センサロータ９１は、図６に示すように、第１軸Ａ１を中心とした円形状の中心孔９１１を有する円環状の形態である。センサロータ９１は、その中心孔９１１にシャフト部３１４が通されることで、シャフト部３１４とともに回転するように取り付けられてよい。例えば、シャフト部３１４に径方向の凹部又は凸部が形成され、センサロータ９１の中心孔９１１の内周縁に、シャフト部３１４の径方向の凹部又は凸部に嵌合する径方向の凸部又は凹部が形成されてもよい。
　センサロータ９１は、周期的に変化する外径を有する。これにより、センサロータ９１は、センシング部９２と軸方向に対向する周方向位置での外径が、ロータ３１０の回転角度が所定角度変化するごとに周期的に変化する。所定角度は、設計時に、磁極数等に応じて適宜決定されてよい。本実施例では、センサロータ９１は、１周あたり、４つの径方向の凸部と凹部とを交互に有する。この場合、センサロータ９１は、センシング部９２と軸方向に対向する周方向位置での外径が、ロータ３１０の回転角度が９０度変化するごとに周期的に変化する。
　なお、変形例では、センサロータ９１は、周期的に変化する外径に代えて又は加えて、周期的に変化する厚み（軸方向の厚み）を有してもよい。この場合、センサロータ９１は、センシング部９２と軸方向に対向する周方向位置での厚みが、ロータ３１０の回転角度が所定角度変化するごとに周期的に変化する。
　センシング部９２は、制御基板８４に実装されてなる。これにより、センシング部９２と制御装置５００との間の配線を、制御基板８４内の配線により容易に実現できるとともに、センシング部９２と制御装置５００との間の配線長の短縮を図ることができる。
　センシング部９２は、センサロータ９１に軸方向に対向しつつ近接するように配置される。制御基板８４は、図４Ｂに示すように、軸方向に視て円弧状であってよく、センシング部９２は、制御基板８４の全周のうちの一部の周区間のみに延在してよい。本実施例では、制御基板８４は、中央孔８４ａの周縁部において、径方向内側に突出した突出領域８４０（図４Ｂ）を有し、突出領域８４０にセンシング部９２（図４Ｂには図示せず、図７等参照）が実装される。なお、突出領域８４０は、制御基板８４の中央孔８４ａの一部を形成しつつ、図４Ｂに示すように、他の周方向部位よりも径方向内側に延在する。これにより、センシング部９２をシャフト部３１４に径方向で近接させることができ、センサロータ９１の小径化を図ることができる。ただし、変形例では、中央孔８４ａは円形であり、センシング部９２は、円形の中央孔８４ａまわりに形成されてもよい。
　センシング部９２は、渦電流を利用して、ロータ３１０の回転角度を検出する。図９から図１１は、センシング部９２による検出原理の説明図である。図９は、回転角センサ９００のセンシング部９２とセンサロータ９１との関係を示す図であり、図１０は、センサロータ９１におけるセンシング部９２と軸方向に対向する部分を、軸方向に視て示す図である。図１１は、センシング部９２により生成されるセンサ出力（電気信号）の波形を説明する概略図である。図１１では、横軸にロータ３１０の回転角度を取り、縦軸にセンサ出力の大きさを取り、センシング部９２により生成されるセンサ出力（電気信号）の時系列波形が模式的に示されている。なお、図１１では、ロータ３１０の回転角度における所定角度（本実施例では９０度）分の時系列波形が模式的に示されている。
　センシング部９２は、図６から図８に示すように、センサコイル９２１及び処理回路部９２２を含む。処理回路部９２２は、上述したマイコン５０２により実現されてよい。また、処理回路部９２２の機能の一部又は全部は、外部の制御装置（図示せず）により実現されてもよい。
　センサコイル９２１は、例えば図９に示すように、制御基板８４の両側の表面に形成されてもよい。なお、変形例では、センサコイル９２１は、制御基板８４の両側の表面に代えて又は加えて、制御基板８４の内層に形成されてもよい。センサコイル９２１は、例えばプリントされた導体により形成されてよい。センサコイル９２１は、Ｘ方向に平行な中心軸Ｏまわりに巻回されてなる。
　センサコイル９２１は、周方向に沿って複数個設けられてよい。例えば、センサコイル９２１は、図８に示すように、４組、周方向に沿って配置されてもよい。
　処理回路部９２２は、センサコイル９２１への通電によりセンサロータ９１に渦電流を発生させる。具体的には、図９に模式的に示すように、センサコイル９２１が通電されると、センサコイル９２１を貫く磁束Ｂ１が発生する。センサコイル９２１を貫く磁束Ｂ１は、センサコイル９２１に軸方向に対向するセンサロータ９１の表面に接触すると、センサロータ９１の表面に渦電流が発生する。図１０には、渦電流の発生態様が矢印Ｉｅで模式的に示されている。なお、図１０においては特定の向きの渦電流が模式的に示されているが、渦電流の向きは、センサコイル９２１を流れる電流の向きに応じて決まる。渦電流は、磁束Ｂ１を減らす磁束を発生させる向きに生じる。従って、渦電流に起因して、磁束Ｂ１を減らす磁束Ｂ２（図示せず）が発生する。磁束Ｂ２の大きさは、渦電流の大きさに比例する。渦電流の大きさは、センサコイル９２１に軸方向に対向するセンサロータ９１の部位の表面積が増加するほど大きくなる。本実施例では、上述したようにセンサロータ９１は、周期的に変化する外径を有するので、センサコイル９２１に軸方向に対向するセンサロータ９１の部位の表面積は、ロータ３１０の回転角度が変化すると変化する。より具体的には、センサコイル９２１に軸方向に対向するセンサロータ９１の部位の表面積は、ロータ３１０の回転角度が変化すると、正弦波状に変化する。このため、本実施例では、センシング部９２により生成されるセンサ出力（電気信号）の時系列波形は、図１１に示すように、ロータ３１０の回転角度が９０度変化するごとに、１周期の正弦波を描く。従って、このようなセンサ出力（電気信号）に基づいて、ロータ３１０の回転角度を検出できる。
　このように本実施例によれば、回転角センサ９００は、制御装置５００を形成する制御基板８４上にセンシング部９２が実装されるので、他の基板にセンシング部９２が実装される場合に比べて、基板数を低減し、効率的な構成を実現できる。特に、互いに連通し合うモータ収容室ＳＰ１及びインバータ収容室ＳＰ２に回転電機１及びブロック組立体８９が配置される構成（すなわち回転電機１及びブロック組立体８９をケース２の共通の収容室内に収容する構成）では、軸方向で回転電機１及びブロック組立体８９の間の空間がデットスペースとなりやすい。従って、かかるデットスペースとなりやすい空間を利用して、制御基板８４及び回転角センサ９００の効率的な配置を実現できる。
　また、本実施例によれば、シャフト部３１４のＸ１側の軸方向端面よりもＸ２側の部位（かつロータコア３１２よりもＸ１側の部位）に、センサロータ９１が設けられ、かつ、シャフト部３１４のＸ１側の軸方向端面よりもＸ２側に、制御基板８４が設けられる。これにより、上述した特許文献１で示すような構成（シャフト部の軸方向端面に被検出部を設け、軸方向端面に制御基板を対向させる構成）とは異なり、シャフト部３１４のＸ１側の軸方向端面よりもＸ１側において、回転角センサ９００用のスペースを不要とすることができる。この結果、本実施例によれば、車両駆動装置１０の軸方向の体格の低減を図ることができる。
　また、本実施例によれば、回転角センサ９００は、図３に示すように、軸方向でベアリング２４０（又はベアリング支持部２５２４）と回転電機１との間に配置されるので、デットスペースとなりやすい空間を利用した効率的な配置を実現できる。この結果、車両駆動装置１０の軸方向の体格の低減を図ることができる。
　また、本実施例によれば、回転角センサ９００は、平板状のセンサロータ９１を利用して形成されるので、軸方向の搭載スペースも比較的小さくて済む。また、センサロータ９１自体は安価に形成できるので、低コスト化を図ることができる。
　なお、本実施例では、センサロータ９１は、制御基板８４（及びそれに伴いセンシング部９２）に対してＸ２側に配置されているが、Ｘ１側に配置されてもよい。
　図１２は、変形例による回転角センサ９００Ａの説明図であり、車両駆動装置１０Ａの一部の断面図である。
　本変形例では、回転角センサ９００Ａは、被検出部９１Ａとセンシング部９２Ａとは径方向で対向する。例えば、被検出部９１Ａは、径方向に視て、制御基板８４とオーバラップする。なお、センシング部９２Ａのセンサ素子がホール素子である場合、被検出部９１Ａは、シャフト部３１４の外周部に設けられる永久磁石により実現されてよい。この場合、永久磁石は、シャフト部３１４の外周部の磁極が周方向に沿って周期的に変化するように配置され、センシング部９２Ａのセンサ素子は、径方向に被検出部９１Ａに対向する態様で、第１軸Ａ１まわりに、等ピッチで複数配置されてよい。なお、被検出部９１Ａは、シャフト部３１４に取り付けられるリング状の形態であってもよいし、シャフト部３１４に一体的に形成されてもよい。
　以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。
１０、１０Ａ・・・車両駆動装置、１・・・回転電機、２・・・ケース、２５０・・・モータケース（収容部材）、２５２・・・カバー部材、２５２４・・・ベアリング支持部（支持部）、３１０・・・ロータ、３１４・・・シャフト部、３２０・・・ステータ、８４・・・制御基板、８４ａ・・・中央孔、８４０・・・突出領域（領域）、８９・・・ブロック組立体（インバータ装置）、９００・・・回転角センサ、９１・・・センサロータ（被検出部）、９１Ａ・・・被検出部、９２、９２Ａ・・・センシング部、９２１・・・センサコイル（コイル）、ＳＰ１・・・モータ収容室（共通の収容室、ＳＰ２・・・インバータ収容室（共通の収容室）

Claims (6)

  1. 　ロータ及びステータを有する回転電機と、
    　前記回転電機に電気的に接続されるインバータ装置と、
    　前記回転電機を制御する制御基板と、
    　前記ロータの回転情報を取得する回転角センサと、
    　前記回転電機、前記インバータ装置、及び前記制御基板を共通の収容室内に収容するケースとを備え、
    　前記回転角センサは、前記制御基板に実装されるセンシング部と、前記ロータのシャフト部に設けられる被検出部とを備える、車両駆動装置。
  2. 　前記ケースは、前記ロータを回転可能に支持する支持部を有し、
    　前記制御基板は、軸方向で前記支持部よりも前記回転電機に近い側に配置される、請求項１に記載の車両駆動装置。
  3. 　前記制御基板は、前記シャフト部が通る中央孔を有する、請求項１又は２に記載の車両駆動装置。
  4. 　前記制御基板の前記中央孔の周縁部は、径方向内側に突出した領域を有し、
    　前記センシング部の少なくとも一部は、前記領域に設けられる、請求項３に記載の車両駆動装置。
  5. 　前記被検出部は、前記ロータと一体に回転するセンサロータを含み、
    　前記センシング部は、コイルを含み、
    　前記コイルは、前記センサロータの少なくとも一部と軸方向に対向するように配置される、請求項１から４のうちいずれかに記載の車両駆動装置。
  6. 　前記制御基板は、軸方向で前記インバータ装置よりも前記回転電機に近い側に配置され、かつ、軸方向に視て、前記インバータ装置とオーバラップする、請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の車両駆動装置。
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