JP2006296133A - 回転電機 - Google Patents
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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
【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。
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、800 PCU、900 バッテリ。
Claims (3)
- 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。
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2005
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