JP2006296133A

JP2006296133A - 回転電機

Info

Publication number: JP2006296133A
Application number: JP2005115947A
Authority: JP
Inventors: Eiji Maeda; 英治前田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-04-13
Filing date: 2005-04-13
Publication date: 2006-10-26

Abstract

【課題】エアブリーザ機構から異物が侵入した場合であっても、コネクタ内の端子間を短絡させることがない構造を備える回転電機を提供する。
【解決手段】側壁部６００Ａに対するコネクタ１０の取付け位置を、エアブリーザ機構２０の取付け位置よりも上方となるように配置することで、不純物等の異物がハウジング６００内に侵入し、側壁部６００Ａ内面を伝わって落下した場合であっても、エアブリーザ機構２０が、コネクタよりも下方にあることから、異物がコネクタ１０に到達することを抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車等の車両に搭載される回転電機に関し、特に、侵入異物の影響を抑制する構造を有する回転電機に関する。

近年、電動機を駆動源として用いる電気自動車や、駆動源としての回転電機とその他の駆動源とを組み合わせた、いわゆるハイブリッド電気自動車が実用化されてきている。このような車両において用いられる回転電機においては、回転電機を構成する素子が収容されるハウジング内部は高温高圧状態になる。この高温高圧状態下において、オイルシールの破損防止、絶縁材料の劣化防止等の観点から、ハウジング内部の気圧を下げるためのエアブリーザ機構がハウジングに設けられる。一般的には、このエアブリーザ機構はハウジングの上方領域に取付けられている。このようなエアブリーザ機構については、下記特許文献１に開示されている。

一方、ハウジング内部に収容された素子に対して、電力の供給、所定の情報信号を外部とやり取りするために、ハウジングの壁部にコネクタが設けられる。ハウジング内部に収容された素子とコネクタとの間は、ケーブルにより接続され、外部に設けられたケーブルに附属の外部コネクタが、ハウジングの壁部に設けられたコネクタに接続されることとなる。このようなコネクタについては、下記特許文献２および特許文献３に開示されている。

たとえば、回転機記の回転を検出するためのレゾルバに用いられるコネクタは、通常は、ハウジングの側壁の中央領域に取付けられ、エアブリーザ機構は上記したようにハウジングの上方領域に取付けられる。しかし、コネクタとエアブリーザ機構とがこのような位置関係に配置されると、コネクタにおいて短絡が生じやすいことが分かった。これは、エアブリーザ機構から侵入した異物（水分、不純物等）が壁内面を伝わって落下し、エアブリーザ機構よりも下方位置に設けられたコネクタの内部に侵入して、蓄積量・経時変化に伴い端子間を短絡させる。特に、イオン成分を比較的多く含む融雪剤などの不純物がハウジング内に侵入し、これらがコネクタの端子に付着すると、端子間において導電率が上昇し、端子間が短絡することとなる。
特開平９−１８２３５２号公報特開２００２−３０７７２４号公報特開平９−１２１４９９号公報

この発明が解決しようとする課題は、コネクタがエアブリーザ機構よりも下方に配置されると、コネクタ内部の端子間において短絡が生じやすい点にある。したがって、この発明の目的は、エアブリーザ機構から異物が侵入した場合であっても、コネクタ内部の端子間を短絡させることがない構造を備える回転電機を提供することにある。

この発明に基づいた回転電機のある局面においては、ハウジングと、上記ハウジング内に収容される素子と、上記回転電機に接続された配線と、上記ハウジングに設けられ、上記配線が連結され、外部の配線と接続するためのコネクタとを備える回転電機であって、上記ハウジングには上記ハウジングの内圧を調節するエアブリーザ機構が設けられ、上記ハウジングに対する上記コネクタの取付け高さ位置が、上記エアブリーザ機構の取付け高さ位置と同じ、またはより上方である。

この発明に基づいた回転電機の他の局面においては、ハウジングと、上記ハウジング内に収容される素子と、上記素子に接続された配線と、上記ハウジングに設けられ、上記配線が連結され、外部の配線と接続するためのコネクタとを備える回転機器であって、上記ハウジングは、上記素子を収容する胴部と、上記胴部を挟んで対向配置される一対の側壁部とを有し、上記一方の側壁部に、上記コネクタが設けられ、上記他方の側壁部に、上記ハウジングの内圧を調節するエアブリーザ機構が設けられる。

この発明に基づいた回転機器によれば、ハウジングに対するコネクタの取付け高さ位置を、エアブリーザ機構の取付け高さ位置と同じまたはより上方に設ける構成、または、一方の側壁部にコネクタを設け、他方の側壁部にエアブリーザ機構を設ける構成が採用されている。これにより、エアブリーザ機構から水分、不純物等の異物がハウジング内に侵入、壁内面を伝わって落下した場合であっても、エアブリーザ機構が、コネクタと同じか、または下方にあること、あるいは、エアブリーザ機構がコネクタの対向面にあることから、異物がコネクタに到達することを抑制することが可能となる。その結果、異物の侵入に起因するコネクタ内部の端子の短絡を防止することが可能となる。

以下に、本発明に基づく回転機記の実施の形態について説明する。なお、以下では、コネクタに接続される「素子」の一例としての「レゾルバ」について主に説明するが、本発明に係るコネクタが接続される「素子」は「レゾルバ」に限定されず、その他の「素子」にも同様の思想を適用することが可能である。たとえば、センサであれば、温度センサ、オイルレベルセンサおよび水位センサなどにおいても本発明の思想を適用することが可能である。

図１は、本発明の１つの実施の形態に係るコネクタおよびエアブリーザ機構を含む駆動ユニットの構造の一例を概略的に示す図である。図１に示される例では、駆動ユニット１は、ハイブリッド車両に搭載される駆動ユニットであり、モータジェネレータ１００と、レゾルバ２００と、減速機構３００と、ディファレンシャル機構４００と、ドライブシャフト受け部５００と、ハウジング６００と、端子台７００とを含んで構成される。ハウジング６００は、上述のモータジェネレータ１００、レゾルバ２００等や、様々なセンサ等の素子を収容する胴部６００Ｃと、この胴部６００Ｃを挟んで対向配置される一対の側壁部６００Ａ，６００Ｂとを有している。

モータジェネレータ１００は、電動機または発電機としての機能を有する回転電機であり、軸受１２０を介してハウジング６００に回転可能に取付けられた回転シャフト１１０と、回転シャフト１１０に取付けられたロータ１３０と、ステータ１４０とを有する。ロータ１３０は、鉄または鉄合金などの板状の磁性体を積層することにより構成されたロータコアと、該ロータコアに埋設された永久磁石とを有する。永久磁石は、たとえば、ロータコアの外周近傍にほぼ等間隔を隔てて配置される。

ステータ１４０は、リング状のステータコア１４１と、ステータコア１４１に巻回されるステータコイル１４２と、ステータコイル１４２に接続されるバスバー１４３とを有する。バスバー１４３は、ハウジング６００の側壁部６００Ａに設けられた端子台７００および給電ケーブル８００Ａを介してＰＣＵ（Power Control Unit）８００と接続される。また、ＰＣＵ８００は、給電ケーブル９００Ａを介してバッテリ９００に接続される。これにより、バッテリ９００とステータコイル１４２とが電気的に接続される。

ステータコア１４１は、鉄または鉄合金などの板状の磁性体を積層することにより構成される。ステータコア１４１の内周面上には複数のティース部（図示せず）および該ティース部間に形成される凹部としてのスロット部（図示せず）が形成されている。スロット部は、ステータコア１４１の内周側に開口するように設けられる。

３つの巻線相であるＵ相、Ｖ相およびＷ相を含むステータコイル１４２は、スロット部に嵌り合うようにティース部に巻き付けられる。ステータコイル１４２のＵ相、Ｖ相およびＷ相は、互いに円周上でずれるように巻き付けられる。バスバー１４３は、それぞれステータコイル１４２のＵ相、Ｖ相およびＷ相に対応するＵ相、Ｖ相およびＷ相を含む。

給電ケーブル８００Ａは、Ｕ相ケーブルと、Ｖ相ケーブルと、Ｗ相ケーブルとからなる三相ケーブルである。バスバー１４３のＵ相、Ｖ相およびＷ相がそれぞれ給電ケーブル８００ＡにおけるＵ相ケーブル、Ｖ相ケーブルおよびＷ相ケーブルに接続される。

モータジェネレータ１００から出力された動力は、減速機構３００からディファレンシャル機構４００を介してドライブシャフト受け部５００に伝達される。ドライブシャフト受け部５００に伝達された駆動力は、ドライブシャフト（図示せず）を介して車輪（図示せず）に回転力として伝達されて、車両を走行させる。

一方、ハイブリッド車両の回生制動時には、車輪は車体の慣性力により回転させられる。車輪からの回転力によりドライブシャフト受け部５００、ディファレンシャル機構４００および減速機構３００を介してモータジェネレータ１００が駆動される。このとき、モータジェネレータ１００が発電機として作動する。モータジェネレータ１００により発電された電力は、ＰＣＵ８００におけるインバータを介してバッテリ９００に蓄えられる。

レゾルバ２００は、レゾルバロータ２１０と、レゾルバステータ２２０とを有する。レゾルバロータ２１０は、モータジェネレータ１００の回転シャフト１１０に接続されている。また、レゾルバステータ２２０は、レゾルバステータコア２２１と、該コアに巻回されたレゾルバステータコイル２２２とを有する。上記レゾルバ２００により、モータジェネレータ１００のロータ１３０の回転角度が検出される。検出された回転角度は、コネクタ１０を介してＰＣＵ８００へ伝達される。ＰＣＵ８００は、検出されたロータ１３０の回転角度と、外部ＥＣＵ（Electrical Control Unit）からのトルク指令値とを用いてモータジェネレータ１００を駆動するための駆動信号を生成し、その生成した駆動信号をモータジェネレータ１００へ出力する。

ハウジング６００を構成する側壁部の一方の側壁部６００Ａには、その略中央領域にハウジングの内圧を調節するエアブリーザ機構２０が設けられ、また、同じ側壁部６００Ａの端子台７００の近傍にはコネクタ１０が設けられている。エアブリーザ機構２０としては、ハウジング内部の気圧の上昇に応じて内部ガス（空気）を外部に放出できる機構であれば、様々なタイプのものの採用が可能である。コネクタ１０は、レゾルバ２００とＰＣＵ８００内の制御装置とを電気的に接続するものであり、レゾルバ２００に配線により接続されるコネクタ１０が側壁部６００Ａに固定されている。このコネクタ１０に、ＰＣＵ８００に接続された外部配線が接続されたコネクタ１１を接続することで、レゾルバ２００と制御装置８３０とが電気的に接続される。

ここで、上記のように本実施の形態においては、ハウジング６００の側壁部６００Ａに対するコネクタ１０の取付け高さ位置を、エアブリーザ機構２０の取付け高さ位置よりも上方となるように配置している。これにより、エアブリーザ機構２０から水分、不純物等の異物がハウジング６００内に侵入し、側壁部６００Ａ内面を伝わって落下した場合であっても、エアブリーザ機構２０が、コネクタ１０よりも下方にあることから、異物がコネクタ１０に到達することを抑制することを可能としている。その結果、異物の侵入に起因するコネクタ１０の内部の端子間の短絡を防止することが可能となる。

なお、図２は、側壁部６００Ａにおけるコネクタ１０とエアブリーザ機構２０との取付け関係を模式的に示す図であり、図２（Ａ）は、図１に示す関係であり、ハウジング６００の側壁部６００Ａに対するコネクタ１０の取付け高さ位置を、エアブリーザ機構２０の取付け高さ位置よりも上方となるように配置している。また、図２（Ｂ）は、ハウジング６００の側壁部６００Ａに対するコネクタ１０の取付け高さ位置を、エアブリーザ機構２０の取付け高さ位置と同じ高さとなるように設けている。このように、コネクタ１０とエアブリーザ機構２０との取付け高さ位置が同じであっても、異物の侵入に起因するコネクタ１０の内部の端子間の短絡を防止することが可能である。

また、ハウジング６００に対するコネクタ１０とエアブリーザ機構２０との他の取付け高さ位置関係について、図３から図５を参照して説明する。なお、いずれも取付け高さ位置の関係が良くわかるように、ハウジング６００、コネクタ１０、および、エアブリーザ機構２０のみを模式的に図示し、他の素子等の記載は省略している。

図３は、ハウジング６００の胴部６００Ｃに、コネクタ１０およびエアブリーザ機構２０を取付けた場合を示している。図３（Ａ）は、ハウジング６００の胴部６００Ｃに対するコネクタ１０の取付け高さ位置を、エアブリーザ機構２０の取付け高さ位置よりも上方となるように配置している。また、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の場合と同様であって、ハウジング６００の胴部６００Ｃの頂部にコネクタ１０を取付けた場合を示している。また、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）の場合と同様であって、コネクタ１０の対向する位置にエアブリーザ機構２０を取付けた場合を示している。さらに、図３（Ｄ）は、コネクタ１０の対向する位置にエアブリーザ機構２０を取付け、ハウジング６００の胴部６００Ｃに対するコネクタ１０の取付け高さ位置を、エアブリーザ機構２０の取付け高さ位置と同じ高さとなるように設けている。

また、図４に示す取付け形態は、対向配置される一対の側壁部６００Ａ，６００Ｂにおいて、一方の側壁部６００Ｂにコネクタ１０が設けられ、他方の側壁部６００Ａにエアブリーザ機構２０が設けられている。この場合には、コネクタ１０およびエアブリーザ機構２０の取付け高さ位置は、特に制限されることはない。

また、図５に示す取付け形態は、ハウジング６００の胴部６００Ｃの略頂部近傍領域において、コネクタ１０とエアブリーザ機構２０とが胴部６００Ｃの軸方向に沿って、所定の距離（Ｌ）離れて取付けられている。距離（Ｌ）の好ましい範囲としては少なくとも２００ｍｍ程度が必要となる。なお、図５においては、胴部６００Ｃの略頂部近傍領域にコネクタ１０およびエアブリーザ機構２０を並んで取付けた場合について図示しているが、コネクタ１０およびエアブリーザ機構２０の間の距離（Ｌ）が、２００ｍｍ以上であれば、両者をどのような位置に取付けてもかまわない。

以上、図３から図５に示すような、ハウジング６００に対するコネクタ１０とエアブリーザ機構２０との取付け高さ位置関係を採用した場合であっても、エアブリーザ機構２０からの異物の侵入に起因するコネクタ１０の内部の端子間の短絡を防止することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

本発明の１つの実施の形態に係るコネクタおよびエアブリーザ機構を含む駆動ユニットの構造の一例を概略的に示す図である。（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の１つの実施の形態に係る駆動ユニットにおけるハウジングの側壁部におけるコネクタとエアブリーザ機構との取付け関係を模式的に示す図である。（Ａ）から（Ｄ）は、本発明の１つの実施の形態に係る駆動ユニットにおけるハウジングの胴部におけるコネクタとエアブリーザ機構との取付け関係を模式的に示す図である。本発明の１つの実施の形態に係る駆動ユニットにおけるハウジングにおけるコネクタとエアブリーザ機構との取付け関係を模式的に示す図である。本発明の１つの実施の形態に係る駆動ユニットにおけるハウジングの胴部におけるコネクタとエアブリーザ機構との取付け関係（距離）を模式的に示す図である。

符号の説明

１駆動ユニット、１０コネクタ、２０エアブリーザ機構、１００モータジェネレータ、１１０回転シャフト、１２０軸受、１３０ロータ、１４０ステータ、１４１ステータコア、１４２ステータコイル、１４３バスバー、２００レゾルバ、２１０レゾルバロータ、２２０レゾルバステータ、２２１レゾルバステータコア、２２２レゾルバステータコイル、３００減速機構、４００ディファレンシャル機構、５００ドライブシャフト受け部、６００ハウジング、６００Ａ，６００Ｂ側壁部、６００Ｃ胴部、７００端子台、８００Ａ，９００Ａ給電ケーブル、８００ＰＣＵ、９００バッテリ。

Claims

ハウジングと、前記ハウジング内に収容される素子と、前記素子に接続された配線と、前記ハウジングに設けられ、前記配線が連結され、外部の配線と接続するためのコネクタとを備える、回転電機であって、
前記ハウジングには前記ハウジングの内圧を調節するエアブリーザ機構が設けられ、
前記ハウジングに対する前記コネクタの取付け高さ位置が、前記エアブリーザ機構の取付け高さ位置と同じ、またはより上方である、回転電機。
前記コネクタを前記ハウジングの頂部に設ける、請求項１に記載の回転電機。
ハウジングと、前記ハウジング内に収容される素子と、前記素子に接続された配線と、前記ハウジングに設けられ、前記配線が連結され、外部の配線と接続するためのコネクタとを備える、回転電機であって、
前記ハウジングは、前記素子を収容する胴部と、前記胴部を挟んで対向配置される一対の側壁部とを有し、
前記一方の側壁部に、前記コネクタが設けられ、
前記他方の側壁部に、前記ハウジングの内圧を調節するエアブリーザ機構が設けられる、回転電機。