JP3581059B2 - 永久磁石モータにおける温度センサ取付構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、電気自動車に用いられる永久磁石モータにおける温度センサ取付構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、電気自動車にはインナーロータ型の永久磁石モータが用いられる場合がある。この種のモータに用いられる永久磁石はある温度を超えて使用されると減磁してしまうため、磁石が減磁しないように運転中はモータの内部温度を常に測定し、限界温度を超えないように運転制御を行なっている。
従来は上記モータ内部の温度を測定するために接触式センサで巻き線(コイル)温度を測定したり、非接触センサにより内部雰囲気温度を測定していた。したがって、磁石自体の温度は内部雰囲気温度や巻き線温度からの推定値であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術のように巻き線温度や内部雰囲気温度等を測定するものでは永久磁石の検出温度のばらつきが大きいため、フェール温度を設定するにあたっては、安全を考えて低い方に最もばらついた時の温度(最低温度)を用いる必要がある。したがって、磁石自体の温度が耐熱温度よりも十分に低いような場合が生じてしまう。そのため、例えば上記モータを電気自動車に用いる場合に、モータの小型化、高出力化を実現するために、モータ内部を高温管理化することが要求されると磁石の温度を耐熱温度ぎりぎりまで引き上げることができなくなってしまうという問題がある。
【0004】
また、例えば、モータ内部の雰囲気温度を測定する場合には、ロータの周囲に存在する空間部であれば場所を選ばずに設定できるが、測定精度を上げるために特定の部位の温度を測定しようとすると温度センサの取付位置が特定されそのため設置自由度が低くなってしまう。そして、このようにモータに温度センサのための新たな取付部を設けると、取付けられた温度センサを保護するための遮蔽用の部品等が必要となり、これに伴って部品点数、組み付け工数が増加するという問題がある。
そこで、この発明は、永久磁石の温度を直接測定できると共に部品点数、組み付け工数を削減可能な永久磁石モータにおける温度センサ取付構造を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、ハウジング(例えば、実施形態におけるハウジングH)内に設けられたロータ(例えば、実施形態におけるロータ6)の外周面に永久磁石(例えば、実施形態における永久磁石9)が配設されると共に、ハウジングの内周面にステータ(例えば、実施形態におけるステータ10)が配置されている永久磁石モータにおける温度センサ取付構造において、ハウジングの直径よりも小さい直径を有し、かつ該ハウジング内に連通する収納部(例えば、実施形態における収納部S)を設け、この収納部に温度センサ(例えば、実施形態における温度センサ18)を配置し、前記温度センサのセンサ本体(例えば、実施形態におけるセンサ本体19)はロータのシャフト(例えば、実施形態におけるシャフト7)に対して斜め外側に向くように配置され、センサ本体の測温部はロータ側面に露出した永久磁石の端面に近接して配置したことを特徴とする。
このように構成することで、温度センサの側温部によって回転する磁石の端面を直接的に測定することが可能となる。
【0006】
請求項2に記載した発明は、前記収納部は着脱可能な蓋(例えば、実施形態における蓋30)を有することを特徴とする。
このように構成することで、蓋を外せば温度センサの取付作業等を簡単に行うことができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面と共に説明する。
図1はこの発明の第1実施形態の永久磁石モータの断面図である。
モータ1は電気自動車に用いられる駆動用のモータであって、筒状のセンタハウジング2と、このセンタハウジング2の両端開口部を閉塞する2つのサイドハウジング3,4とがボルト5により固定されてハウジングHが構成されている。ハウジングH内にはロータ6が設けられている。このロータ6は前記サイドハウジング3,4に両端が回転自在に支持されたシャフト7とロータヨーク8とで構成され、ロータ6の外周面には永久磁石9が配設されている。前記永久磁石9はその端面をロータ6側面に露出した状態で埋設されている。
【0009】
一方、センタハウジング2の内周面にはステータ10が配置されている。ステータ10は前記ロータ6の周囲を取り囲むように配置され、コイルエンド11はサイドハウジング3,4の内壁に近接する位置まで延出している。尚、12はベアリングを示し、このベアリング12はサイドハウジング3,4とロータ6のシャフト7との間に設けられている。
前記サイドハウジング3,4のうちの一方(サイドハウジング4)には、ロータ6の貫通孔の周囲を落としこむようにして凹部が設けられ、この凹部は回転センサ13の収納部Sとなっている。この収納部Sにはボルト34により蓋30が着脱可能に取付けられている。
【0010】
図3に拡大して示すように、回転センサ13は回転センサステータ14と回転センサロータ15とで構成されている。回転センサロータ15は前記ロータ6のシャフト7の周囲にナット17によって締め付け固定され、一方回転センサロータ15の周囲にこれを囲むようにして上記回転センサステータ14がサイドハウジング4に取付けられている。
そして、このサイドハウジング4に形成された回転センサ13の収納部Sの一部に前記永久磁石9の表面温度を測定可能な温度センサ18が配置されている。
【0011】
前記温度センサ18はセンサ本体19と測温部20とで構成されている。センサ本体19はスペーサ21を介してサイドハウジング4の取付座22の取付孔23に装着されるプラグ状の部材であって、先端部に非測温部に近接させて非測温部の表面温度を検出する上記測温部20が設けられている。また、センサ本体19には図2に示すようにボルト24によりサイドハウジング4に固定する取付部25が設けられ、取付にあたっては前記測温部20の先端を前記永久磁石9の端面に向けて斜めに挿入されている。このように温度センサ18を取付けた状態で前記測温部20はハウジングH内に延出され、測温部20の先端部はロータ6側面に露出した永久磁石9の端面に近接して配置されるようになっている。尚、温度センサ18の測温部20の先端と永久磁石9の端面とのクリアランスは例えば1mm〜2mm程度に設定され、上記クリアランスはスぺーサ21によって調整される。
【0012】
ここで、上記温度センサ18を取付けるサイドハウジング4の取付座22は、前記温度センサ18の測温部20が永久磁石9の端面に近接して配置されるようにハウジングH内に膨出して形成されるが、この膨出した取付座22との干渉を回避するために取付座22に対向するステータ10のコイルエンド11に逃げ部27が形成されている。
そして、温度センサ18の出力ハーネス28は前記回転センサ13の出力ハーネス29と束ねられ、回転センサ13の収納部Sを閉塞する蓋30を貫通して機外に配索されている。尚、Gはグロメットであって、蓋30と各出力ハーネス28,29との間の空間部を閉塞するものである。
【0013】
上記実施形態によれば、温度センサ18の測温部20が永久磁石9の端面に対して近接して配置されていることにより、推定温度ではなく永久磁石9の実際の温度を正確に測定することができる。したがって、永久磁石9を耐熱温度に近い状態で高温管理することができるため、モータ1の小型化、高出力化を実現することができる効果がある。すなわち、従来のように正確な温度を知ることができないため、十分余裕を持たせて温度管理を行なう場合に比較して永久磁石9を高温度下で管理できるため、その結果、温度負荷の点で不利なモータ1の小型化と高出力化が可能となるのである。よって、配置スペースの制約や出力変動が大きい状況で使用される電気自動車のモータに適用した場合に好適である。
【0014】
また、上記温度センサ18を配置するにあたっては、回転センサ13の収納部Sを有効利用して配置することができるため、新たに配置スペースを確保した場合のように、取付部閉塞用の蓋を別途設ける必要がなくなる。また、取付作業も回転センサ13といっしょに行なうことができ、部品点数、組み付け工数を削減できる。更に、メインテナンスも回転センサ13と共に行なうことができ、出力ハーネス28の出力端側の結線作業も回転センサ13の出力ハーネス29と共に行なえるメリットがある。
そして、上記温度センサ18の取付座22を設けることにより、モータ1内部の空間部を占有する分についてはステータ10のコイルエンド11に逃げ部27を設けることで対処できるため、モータ1を大型化する必要はない。
【0015】
次に、この発明の第2実施形態を図4〜図6に基づき前記第1実施形態と同一部分に同一符号を付して説明する。
この実施形態において、ハウジングHがセンタハウジング2とこのセンタハウジング2の両端開口部を閉塞する2つのサイドハウジング3,4とにより構成されている点、ハウジングH内のロータ6がシャフト7と永久磁石9を有するロータヨーク8とで構成されている点、センタハウジング2にはステータ10が配置されている点等の基本的構成は前記第1実施形態と同様である。
ここで、前記一方のサイドハウジング4には、ロータ6の貫通孔の周囲を落としこむようにして凹部が設けられ、この凹部は回転センサの収納部Sとなっている。
【0016】
前記実施形態と同様に回転センサ13は、回転センサステータ14と回転センサロータ15とで構成されている。回転センサロータ15は前記ロータ6のシャフト7の周囲にナット17によって固定され、一方、回転センサロータ15の周囲にこれを囲むようにして回転センサステータ14がサイドハウジング4に取付けられている。
上記回転センサロータ15をシャフト7に取付けるナット17にはスリップリングホルダ31が共締めされ、このスリップリングホルダ31にはスリップリング32のアウタリング33が取付けられている。一方、サイドハウジング4には回転センサ13の収納部Sを閉塞する蓋30がボルト34によって着脱可能に取り付けられ、この蓋30の裏面にはスリップリング32のインナリング35を支持するブラケット36がボルト37によって取付けられている。上記インナリング35とアウタリング33とでスリップリング32が構成されている。
【0017】
そして、上記ロータヨーク8の外周面に取付けられた永久磁石9の端面に温度センサ38の測温部39の端末が当接した状態で接着固定され、この温度センサ38の出力ハーネス40はロータヨーク8の側面に沿って配索され、ロータ6のシャフト7内の配索通路41を通り、ロータ6のシャフト7端から引き出され上記スリップリング32に接続されている。尚、図6に示すように温度センサ38の出力ハーネス40はクリップ42を介してロータヨーク8に固定されている。
このようにして、永久磁石9の端面から配索された温度センサ38の出力ハーネス40はスリップリング32からブラケット36に至り、前記回転センサステータ14の出力ハーネス29と束ねられ蓋30を貫通して機外へ配索されている。尚、Gはグロメットを示す。
【0018】
上記実施形態によれば、温度センサ38の測温部39が永久磁石9の端面に接着されていることにより、永久磁石9の温度を、推定温度ではなく直接的に正確に測定することができる。したがって、永久磁石9を耐熱温度に近い状態で高温管理することができるため、モータ1の小型化、高出力化を実現することができる効果がある。そのため、前述実施形態と同様に配置スペースの制約や出力変動が大きい状況で使用される電気自動車のモータに適用した場合に好適である。また、この実施形態では永久磁石9に温度センサ38の測温部39を接着しているため、温度センサ38の出力ハーネス40はロータ6といっしょに回転することとなるが、前記スリップリング32により温度センサ38の出力ハーネス40の回転は許容されるため、温度センサ38の検出信号を確実に外部に出力することができる。
【0019】
そして、上記温度センサ38を配置するにあたって必要なスリップリング32は、回転センサ13の収納部Sを有効利用して配置することができるため、新たに配置スペースを確保した場合のように、スリップリング32の配置部分を閉塞するための蓋を別途設ける必要がなくなる。また、取付作業も回転センサ13といっしょに行なうことができ、部品点数、組み付け工数を削減できる。更に、メインテナンスも回転センサ13と共に行なうことができ、出力ハーネス40の出力端側の結線作業も回転センサ13の出力ハーネス29と共に行なえるメリットがある。
尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、温度センサは永久磁石の表面温度を測定できれば、サーミスタタイプに限られず赤外線方式のものであっても良い。また、上記実施形態では電気自動車に使用されるモータを例にして説明したが、電気自動車用以外の各種モータに使用することができることは勿論である。そして、上記第2実施形態では1つの永久磁石9の端面に温度センサ38の測温部39を接着した場合について説明したが、複数の温度センサ38を設け、複数あるいはすべての永久磁石9の端面に温度センサ38の測温部39を接着して測定を行なっても良い。
【0020】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項1に記載した発明によれば、温度センサの測温部によって回転する磁石の端面を直接的に測定することが可能となるため測定精度を高めることができる効果がある。したがって、例えば、電気自動車のモータに適用した場合において、永久磁石の温度管理を耐熱温度の限界まで引き上げることができるため、モータの小型化、高出力化を図ることが可能となる効果がある。
【0021】
請求項2に記載した発明によれば、温度センサのセンサ本体の取り付けスペースをモータ内で確保することが可能となるため、モータ、つまりハウジングの大きさを変えずに温度センサを配置できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施形態の断面図である。
【図2】この発明の第1実施形態の温度センサの正面図である。
【図3】図1の要部拡大図である。
【図4】この発明の第2実施形態の断面図である。
【図5】図4の要部拡大図である。
【図6】図4の他の要部拡大図である。
【符号の説明】
6 ロータ
7 シャフト
9 永久磁石
10 ステータ
11 コイルエンド
13 回転センサ
18 温度センサ
19 センサ本体
20 測温部
22 取付座(ハウジング取付部)
27 逃げ部
32 スリップリング
38 温度センサ
39 測温部
H ハウジング
S 収納部
Claims (2)
- ハウジング内に設けられたロータの外周面に永久磁石が配設されると共に、ハウジングの内周面にステータが配置されている永久磁石モータにおける温度センサ取付構造において、ハウジングの直径よりも小さい直径を有し、かつ該ハウジング内に連通する収納部を設け、この収納部に温度センサを配置し、前記温度センサのセンサ本体はロータのシャフトに対して斜め外側に向くように配置され、センサ本体の測温部はロータ側面に露出した永久磁石の端面に近接して配置したことを特徴とする永久磁石モータにおける温度センサ取付構造。
- 前記収納部は着脱可能な蓋を有することを特徴とする請求項1記載の永久磁石モータにおける温度センサ取付構造。
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