(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体に結合されるフロントブラケットとリヤブラケットからなるブラケットと、前記ブラケットに回転自在に支持された回転軸と、前記回転軸に固定されるとともに界磁巻線と界磁鉄心からなる回転子と、前記回転子の回りに配置され、前記ブラケットに固定されるとともにステータ巻線とステータ鉄心からなる固定子と、前記リヤブラケット側に配設され、前記界磁巻線に界磁電流を供給するブラシと、前記ブラシを保持するブラシホルダと、前記ブラシと前記回転軸を介して対向して配置されるスリンガと、前記リヤブラケットの中空部に設けられた円筒部内に配設され、前記リヤブラケットと前記ブラシホルダとの間に位置するインシュレータを有し、前記回転子の回転位置を検出する回転子位置検出センサと、前記回転子位置検出センサの前記インシュレータと前記リヤブラケットの前記円筒部との間に設けられた第１のラビリンス状係合部と、前記回転子位置検出センサの前記インシュレータと前記ブラシホルダとの間に設けられた第２のラビリンス状係合部と、前記回転子位置検出センサの前記インシュレータと前記スリンガとの間に設けられた第３のラビリンス状係合部とを備えたことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記回転子位置検出センサの前記インシュレータと前記リヤブラケットの前記円筒部との間に設けられる前記第１のラビリンス状係合部は、前記リヤブラケットの前記円筒部の端面に設けられた第１の凹状係合部と、前記回転子位置検出センサの前記インシュレータの前記リヤブラケットの前記円筒部との相対向部に設けられ前記第１の凹状係合部に係合された第１の凸状係合部とにより構成されたことを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
【請求項３】
前記回転子位置検出センサの前記インシュレータと前記ブラシホルダとの間に設けられる前記第２のラビリンス状係合部は、前記ブラシホルダに設けられた第２の凹状係合部と、前記回転子位置検出センサの前記インシュレータの前記ブラシホルダとの相対向部に設けられ前記第２の凹状係合部に係合された第２の凸状係合部とにより構成されたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項４】
前記回転子位置検出センサの前記インシュレータと前記スリンガとの間に設けられる前記第３のラビリンス状係合部は、前記スリンガに設けられた第３の凹状係合部と、前記回転子位置検出センサの前記インシュレータの前記スリンガとの相対向部に設けられ前記第３の凹状係合部に係合された第３の凸状係合部とにより構成されたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項５】
前記リヤブラケットはアルミニウムで構成され、前記回転子位置検出センサの前記インシュレータはポリブチレンテレフタレートないしポリフェニレンサルファイドで構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか1項に記載の回転電機。
【請求項６】
前記ブラシホルダおよび前記スリンガはポリフェニレンサルファイドで構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか1項に記載の回転電機。
【請求項７】
前記回転子位置検出センサはレゾルバであることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項８】
前記第２の凸状係合部は前記回転子位置検出センサがレゾルバで構成されるセンサカバーに配置されていることを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
【請求項９】
前記第３の凸状係合部は前記回転子位置検出センサがレゾルバで構成されるセンサカバーに配置されていることを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
【請求項１０】
前記第２の凸状係合部は前記回転子位置検出センサがレゾルバで構成される前記レゾルバのインシュレータに一体化されていることを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
【請求項１１】
前記第３の凸状係合部は前記回転子位置検出センサがレゾルバで構成される前記レゾルバのインシュレータに一体化されていることを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばモータ部と制御回路部とが連結された制御装置一体型の車両用の回転電機に関し、特に防水構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転電機としては、例えば特開２０１１−９７８０６号公報に示すものがあり、ブラシホルダが固定されているリヤブラケットとそのリヤブラケットの後端部側に配置された回転位置検出センサを搭載した制御装置搭載ケース部との嵌合面にパッキンを配置し、防水性の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−９７８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の回転電機は、ブラシホルダが固定されているリヤブラケットとそのリヤブラケットの後端部側に配置された回転位置検出センサを搭載した制御装置搭載ケース部との嵌合面に防水構造としてのパッキンまたはＯリングを配置していたことで、部品点数が増加し、材料コストや組立てコストの上昇を招いていたという問題点があった。また、樹脂成型品などの部品の加水分解や酸化による経年劣化による形状が寸法変化し、嵌合部の防水性が損なわれていたという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、部品点数を減少させ、信頼性の高い防水構造を有する回転電機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係わる回転電機は、一体に結合されるフロントブラケットとリヤブラケットからなるブラケットと、前記ブラケットに回転自在に支持された回転軸と、前記回転軸に固定されるとともに界磁巻線と界磁鉄心からなる回転子と、前記回転子の回りに配置され、前記ブラケットに固定されるとともにステータ巻線とステータ鉄心からなる固定子と、前記リヤブラケット側に配設され、前記界磁巻線に界磁電流を供給するブラシと、前記ブラシを保持するブラシホルダと、前記ブラシと前記回転軸を介して対向して配置されるスリンガと、前記リヤブラケットの中空部に設けられた円筒部内に配設され、前記リヤブラケットと前記ブラシホルダとの間に位置するインシュレータを有し、前記回転子の回転位置を検出する回転子位置検出センサと、前記回転子位置検出センサの前記インシュレータと前記リヤブラケットの前記円筒部との間に設けられた第１のラビリンス状係合部と、前記回転子位置検出センサの前記インシュレータと前記ブラシホルダとの間に設けられた第２のラビリンス状係合部と、前記回転子位置検出センサの前記インシュレータと前記スリンガとの間に設けられた第３のラビリンス状係合部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係わる回転電機によれば、部品点数を減少させ、信頼性の高い防水構造を有する回転電機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係わる回転電機を示す側面断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係わる回転電機における風路を概略的に示す側面断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係わる回転電機を示す側面断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係わる回転電機におけるレゾルバを示す正面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係わる回転電機におけるセンサカバーを配置したレゾルバを示す正面図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係わる回転電機におけるインシュレータに一体化されたレゾルバを示す側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１および図２に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係わる回転電機を示す側面断面図である。図２はこの発明の実施の形態１に係わる回転電機における風路を概略的に示す側面断面図である。
【００１０】
図１に示したように、この実施の形態１の回転電機は、ステータ巻線１１ａとステータ鉄心１１ｂとにより構成される円筒状の固定子１０、回転軸７に固定され、固定子１０内で回転するとともに界磁巻線９ａと界磁鉄心９ｂとにより構成される回転子８、回転子８の軸方向両側において回転軸７を支持するフロントベアリング５及びリヤベアリング６、固定子１０を保持するとともに、回転子８をフロントベアリング５及びリヤベアリング６を介して保持する一体に連結されるアルミニウム製のフロントブラケット３及びリヤブラケット２からなるブラケットにより構成されるモータ部１と、固定子１０に電流を流す直流交流相互変換回路１９、回転子８に界磁電流を流す界磁電流スイッチング回路２０から構成されるパワー回路部２１、パワー回路部２１を制御する制御回路を搭載した制御基板２２ａから構成される制御回路部２２と、回転子８の回転角度を検出するための回転子位置検出センサ１７とを備えており、軸方向後方はカバー２３により覆われている。フロントベアリング５の軸前方向における回転軸７の端部は、フロントブラケット３より突出し、プーリ１８が固定されている。
【００１１】
リヤブラケット２の軸方向後方側には、固定子１０のステータ巻線１１ａに位相制御された三相交流電力を供給するための直流交流相互変換回路１９及びブラシホルダ１４と接続された界磁電流スイッチング回路２０を有するパワー回路部２１と制御基板２２ａが配設され、パワー回路部２１はブラシホルダ１４内部に設けられたブラシ１３とスリンガ３３で覆われているスリップリング１２を介して回転子８の界磁巻線９ａに電力を供給する。制御基板２２ａは、制御装置一体型回転電機のステータ巻線１１ａに位相制御された三相交流電力を供給するための直流交流相互変換回路１９を制御し、界磁巻線９ａに電力を供給するための界磁電流スイッチング回路２０を制御する。また、制御基板２２ａ上に回転子位置検出センサ１７の検出信号を角度信号に変換するセンサ変換器（図示せず）が実装されている。
【００１２】
リヤブラケット２の軸方向後端中央部に軸方向に延出する円筒部４が設けられ、円筒部４内にリヤベアリング６が設けられ、円筒部４内の回転軸７の後方側端部に回転子８の回転速度や回転位置を検出する回転子位置検出センサ１７のセンサロータ１６が取り付けられ、センサロータ１６がリヤブラケット２の円筒部４内部に位置するようにリヤベアリング６に回転軸７の後端側が支持される。回転子位置検出センサ１７のセンサステータ１５は、その内周面がセンサロータ１６の外周面と対向するように、リヤブラケット２の円筒部４内部に直接嵌合され、制御回路部２２と電気的に接続される。センサステータ１５の出力信号は信号線により制御基板２２ａに実装されたセンサ変換器（図示せず）へ供給され、センサ変換器で角度信号に変換されて、この角度信号が直流交流相互変換回路１９及び界磁電流スイッチング回路２０を制御するパワー回路部２１に供給され、角度信号に基づき直流交流相互変換回路１９と界磁電流スイッチング回路２０によってステータ巻線１１ａへの電流制御及び界磁巻線９ａへの電流制御がコネクタ（図示せず）を介して行われ、制御装置一体型回転電機の制御が実行される。
【００１３】
回転子位置検出センサ１７は、リヤブラケット２の円筒部４内に配置され、回転軸７と同軸的に配置されて、回転子８の回転位置を検出する。回転子位置検出センサ１７は、センサステータ１５とセンサロータ１６とにより構成され、センサステータ１５の内側に鉄心のみのセンサロータ１６が回転自在に設けられている。そして、リヤブラケット２とブラシホルダ１４との間に位置しセンサ端子３２を有するインシュレータ３１を有している。
【００１４】
次に制御回路部２２について説明する。制御回路部２２は、固定子１０に電流を流す直流交流相互変換回路１９と、回転子８に界磁電流を流す界磁電流スイッチング回路２０から構成されるパワー回路部２１と、パワー回路部２１を制御する制御回路を搭載した制御基板２２ａと、パワー回路部２１と直流交流相互変換回路１９が搭載された冷却用ヒートシンク２５と、ターミナル２６ａを備えたケース２６と、ワー回路部２１と直流交流相互変換回路１９を制御するための制御回路が構成された制御基板２２ａとで構成される。
【００１５】
パワー回路部２１や直流交流相互変換回路１９を配線用のリードフレームに搭載し、全体を樹脂成形した構造としている。制御回路部２２の組立後、リヤブラケット２のリヤ側に制御回路部２２が装着される。制御回路部２２の中央の回転軸７が通る空間に、ブラシホルダ１４が配置され、制御回路部２２をモータ部１に固定される。その後保護用カバー２３が搭載される。
【００１６】
次に、固定子１０のステータ巻線１１ａの口出しリード線１１ａ１と制御回路部２２の直流交流相互変換回路１９の電気的な接続構成について説明する。リヤブラケット２と制御回路部２２との間に、ステータ巻線１１ａの口出しリード線１１ａ１と接続される第１接続部２７ａとその第１接続部２７ａより外周側に位置して制御回路部２２のケース２６のターミナル２６ａと接続される第２接続部２７ｂとを有するターミナル２７がインサート成形されたコネクティングボード２８が配設されている。なお、ケース２６のターミナル２６ａは直流交流相互変換回路１９の端子１９ａと例えば溶接により接続されている。
【００１７】
コネクティングボード２８はリヤブラケット２のリヤ側にネジ（図示せず）で固定される。ステータ巻線１１ａの口出しリード線１１ａ１はリヤブラケット２を軸方向に貫通して、コネクティングボード２８にインサート成形されたターミナル２７の第１接続部２７ａと例えば溶接により接続される。
【００１８】
その後、制御回路部２２がリヤブラケット２に組み付けられ、コネクティングボード２８にインサート成形されたターミナル２７の第１接続部２７ａより外周側に位置する第２接続部２７ｂと、制御回路部２２のケース２６にインサート成形されたターミナル２６ａとが例えばネジ２９およびナット３０によって固定され電気的に接続される。ケース２６にインサート成形されたターミナル２６ａと直流交流相互変換回路１９の端子１９ａは例えば溶接等で接続される。
【００１９】
また、回転子位置検出センサ１７のインシュレータ３１とリヤブラケット２の円筒部４との間に第１のラビリンス状係合部が設けられ、回転子位置検出センサ１７のインシュレータ３１とブラシホルダ１４との間に第２のラビリンス状係合部が設けられ、回転子位置検出センサ１７のインシュレータ３１とスリンガ３３との間に第３のラビリンス状係合部が設けられている。
【００２０】
すなわち、回転子位置検出センサ１７のインシュレータ３１とリヤブラケット２の円筒部４との間に設けられている第１のラビリンス状係合部は、例えば回転子位置検出センサ１７が装着されているリヤブラケット２の円筒部４の端面に設けられた第１の凹状係合部３４と、回転子位置検出センサ１７のインシュレータ３１のリヤブラケット２の円筒部４との相対向部に設けられ、第１の凹状係合部３４に係合された第１の凸状係合部３５とにより構成された場合を示している。
【００２１】
また、回転子位置検出センサ１７のインシュレータ３１とブラシホルダ１４との間に設けられている第２のラビリンス状係合部は、例えば回転子位置検出センサ１７のインシュレータ３１にセンサカバー３６を設け、ブラシホルダ１４に設けられた第２の凹状係合部３７と、回転子位置検出センサ１７のインシュレータ３１に設けたセンサカバー３６のブラシホルダ１４との相対向部に設けられ、第２の凹状係合部３７に係合された第２の凸状係合部３８とにより構成された場合を示している。
【００２２】
また、回転子位置検出センサ１７のインシュレータ３１とスリンガ３３との間に設けられている第３のラビリンス状係合部は、例えば回転子位置検出センサ１７のインシュレータ３１にセンサカバー３６を設け、スリンガ３３に設けられた第３の凹状係合部３９と、回転子位置検出センサ１７のインシュレータ３１に設けたセンサカバー３６のスリンガ３３との相対向部に設けられ、第３の凹状係合部３９に係合された第３の凸状係合部４０とにより構成された場合を示している。
【００２３】
このように、回転子位置検出センサ１７のインシュレータ３１とリヤブラケット２の円筒部４との間に第１のラビリンス状係合部を設け、回転子位置検出センサ１７のインシュレータ３１とブラシホルダ１４との間に第２のラビリンス状係合部を設け、回転子位置検出センサ１７のインシュレータ３１とスリンガ３３との間に第３のラビリンス状係合部を設けたことにより、外部からの液体や異物の侵入を防いでいる。したがって、パッキンやＯリング、シール剤が不要となることにより、部品点数が削減でき、材料コスト、加工コストの削減や回転電機の小型化が可能となる。
【００２４】
また、図２において、回転電機のブラシホルダ１４やヒートシンク２５、固定子１０等の冷却のための空気の経路を風路Ａ、風路Ｂとして概略的に示しているが、不要な部品を削減したことにより、特に風路Ｂの空間を大幅に確保することが可能となり、冷却性の向上を図ることができる。
【００２５】
さらに、ラビリンス状係合部を構成する部品の材料として、リヤブラケット２の材料は鋳造にて成形されたアルミニウムとしてのアルミ合金で構成され、回転子位置検出センサ１７のインシュレータ３１の材料はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）ないしポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）で構成されており、リヤブラケット２の硬度の高いアルミ合金に対して、回転子位置検出センサ１７の硬度の低いインシュレータ３１を強く押し当てることで、インシュレータ３１のたわみ、削れにより接触面積が増加することで、ラビリンス状係合部の防水性が向上する。
【００２６】
また、ブラシホルダ１４およびスリンガ３３の材料はポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）で構成されており、スリンガ３３とインシュレータ３１とも硬度の低い樹脂で互いに接触面を構成することで、樹脂の弾性によるたわみで接触面積が増加し、同様にラビリンス状係合部の防水性が向上する。
【００２７】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２を図３〜図６に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図３はこの発明の実施の形態２に係わる回転電機を示す側面断面図である。図４はこの発明の実施の形態２に係わる回転電機におけるレゾルバを示す正面図である。図５はこの発明の実施の形態２に係わる回転電機におけるセンサカバーを配置したレゾルバを示す正面図である。図６はこの発明の実施の形態２に係わる回転電機におけるインシュレータに一体化されたレゾルバを示す側面断面図である。
【００２８】
この実施の形態２では、回転電機に搭載された回転子位置検出センサが特にレゾルバ４１である場合を示している。レゾルバ４１としては、薄板状の珪素鋼板が積層され、形成されたレゾルバステータ４２はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やナイロン（ＰＡ）等の樹脂材料から成るインシュレータ３１で覆われ、センサコイル４５と絶縁されており、レゾルバステータ４２の径方向内側に形成された複数の磁極歯４４は、インシュレータ３１を介して複数回巻回されたセンサコイル４５をセンサ端子３２に一体状に固定し、電気的に接続する構造である。
【００２９】
また、レゾルバステータ４２の中心軸線上には、回転電機の軸に固定され、軸の回転とともに回転するレゾルバロータ４３が設けられている。このレゾルバロータ４３は、ギャップパーミアンスが角度に対して正弦波状に変化する突極形状から成る。インシュレータ３１には、ブッシュ４６が一体成形されており、このインシュレータ３１の巻線部を覆うように溝が設けられている。ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂材料で成形されたセンサカバー３６を該当溝部に塗布されたシリコン樹脂を介して、インシュレータ３１に接着する。その後に、パワー回路部２１とネジにて締結され、モータ部１と一体化される構成である。
【００３０】
この実施の形態２においては、リヤブラケット２の軸方向端面に円筒部４を設け、円筒部４内にリヤベアリング６を設け、回転軸７の後端側に取り付けたレゾルバロータ４３が円筒部４内部に位置するようにリヤベアリング６により回転軸７の後端側を支持している。レゾルバステータ４２は、その内周面がレゾルバロータ４３の外周面と対向するように、円筒部４内部に直接嵌め込まれ、固定用部材（図示せず）により固定される。
【００３１】
回転子位置検出センサとしてのレゾルバ４１のインシュレータ３１とリヤブラケット２の円筒部４との間に設けられている第１のラビリンス状係合部は、例えばレゾルバ４１が装着されているリヤブラケット２の円筒部４の端面に設けられた第１の凹状係合部３４と、レゾルバ４１のインシュレータ３１のリヤブラケット２の円筒部４との相対向部に設けられ、第１の凹状係合部３４に係合された第１の凸状係合部３５とにより構成されている。
【００３２】
また、レゾルバ４１のインシュレータ３１とブラシホルダ１４との間に設けられている第２のラビリンス状係合部は、例えばレゾルバ４１のインシュレータ３１にセンサカバー３６を設け、ブラシホルダ１４に設けられた第２の凹状係合部３７と、レゾルバ４１のインシュレータ３１に設けたセンサカバー３６のブラシホルダ１４との相対向部に設けられ、第２の凹状係合部３７に係合された第２の凸状係合部３８とにより構成されている。
【００３３】
また、レゾルバ４１のインシュレータ３１とスリンガ３３との間に設けられている第３のラビリンス状係合部は、例えばレゾルバ４１のインシュレータ３１にセンサカバー３６を設け、スリンガ３３に設けられた第３の凹状係合部３９と、レゾルバ４１のインシュレータ３１に設けたセンサカバー３６のスリンガ３３との相対向部に設けられ、第３の凹状係合部３９に係合された第３の凸状係合部４０とにより構成されている。
【００３４】
このように、レゾルバ４１のインシュレータ３１とリヤブラケット２の円筒部４との間に第１のラビリンス状係合部を設け、レゾルバ４１のインシュレータ３１とリヤブラケット２との間に第２のラビリンス状係合部を設け、レゾルバ４１のインシュレータ３１とスリンガ３３との間に第３のラビリンス状係合部を設けたことにより、外部からの液体や異物の侵入を防いでいる。したがって、パッキンやＯリング、シール剤が不要となることにより、部品点数が削減でき、材料コスト、加工コストの削減や回転電機の小型化が可能となる。
【００３５】
ここで、図５に示すように、軸方向後方に設けられた第２の凸状係合部３８は、センサカバー３６に備えられている構成の場合について述べたが、これに限定されるものではなく、例えば、図６に示すように、インシュレータ３１に一体化されていてもよい。インシュレータ３１とラビリンス構造を有するセンサカバー３６を別個に設けた場合は、レゾルバ４１の磁極歯４４付近に突起が無いことから、製造時の巻線機の経路が簡略化され、巻線時間が短縮され、コスト削減が可能となる。また、インシュレータ３１に第２の凸状係合部３８あるいは第３の凸状係合部４０を一体化させた場合は、部品点数の削減による組立性の更なる向上、材料コストの更なる削減、回転電機の更なる小型化を図ることができる。
【００３６】
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
この発明は、部品点数を減少させ、信頼性の高い防水構造を有する回転電機の実現に好適である。
【符号の説明】
【００３８】
２  リヤブラケット、３  フロントブラケット、４  円筒部、７  回転軸、８  回転子、９ａ  界磁巻線、９ｂ  界磁鉄心、１０  固定子、１１ａ  ステータ巻線、１１ｂ  ステータ鉄心、１３  ブラシ、１４  ブラシホルダ、１７  回転子位置検出センサ、３１  インシュレータ、３３  スリンガ、３４  凹状係合部、３５  凸状係合部、３６  センサカバー、３７  凹状係合部、３８  凸状係合部、３９  凹状係合部、４０  凸状係合部、４１  レゾルバ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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