(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機の軸方向に略平行に該回転電機上に制御装置を配置した制御装置一体形回転電機において、
前記制御装置は、巾寸法を前記回転電機の巾寸法に略一致させると共に前記回転電機よりも長い形態に構成し、
前記制御装置は、前記回転電機の反出力軸側端面と前記制御装置の同側端面を略一致させ、反対側の端面を前記回転電機の出力軸側端面よりも長く突出するように前記回転電機上に位置させて該回転電機に取り付けて前記制御装置の突出部分の下に前記回転電機の出力端部に取り付けられる減速機の配置スペースを形成したことを特徴とする制御装置一体形回転電機。
【請求項２】
請求項１において、前記回転電機と制御装置は、液冷構造であって、前記回転電機の冷却媒体の出口あるいは入口のどちらかと前記制御装置の冷却媒体の入口あるいは出口のどちらかを前記回転電機の同一側に軸方向にずらして設け、前記回転電機の冷却媒体の出口と制御装置の冷却媒体の入口とを中空管で連通させたことを特徴とする制御装置一体形回転電機。
【請求項３】
請求項１または２において、前記回転電機と前記制御装置の電源線接続を側端面を略一致させた側で行うことを特徴とする制御装置一体形回転電機。
【請求項４】
請求項１〜３の１項において、前記回転電機は、反出力軸側端面に回転検出器を備え、この回転検出器と前記制御装置とを接続する回転検出信号線を筐体外で配策したことを特徴とする制御装置一体形回転電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車駆動のための制御装置一体形電動機に関し、特にその電動機と制御装置の合体配置構造に関するものである。また、エンジンを併せて搭載するハイブリッド車両にも適用できるほか、自動車用によらず電動機出力軸側に出力取出し装置が付加されるもの全般に適用できる技術である。
【０００２】
【従来の技術】
電動機本体と制御装置を一体にした例としては、特開平５−２９２７０３号公報に記載のように電動機の反出力軸側端面に制御装置を配置したものや、特開平６−１９７４９４号公報に記載のように電動機のセンターフレーム上に、すなわち電動機軸方向とおおむね平行に制御装置を配置したものがある。これらの例は、いずれもヒートシンクを介して電動機本体と制御装置とを一体化することで電動機システムをコンパクト化し、リード線を最短にしてラジオノイズ等を低減するための構造である。また、電動機本体と制御装置を一体に連結する連結手段としては、特開平６−３０５４７号公報に記載のように、例えばねじ結合とすることは容易に推察できるところである。
【０００３】
しかし、このような構成でなる制御装置一体形電動機を電気自動車に搭載適用を考えると、第１の公知例では制御装置一体形電動機が軸方向に長くなり左右車輪間に搭載しにくくなり、制御装置は略電動機軸と平行に配置したものとする必要がある。
【０００４】
また、第１、２の公知例ともヒートシンクが共通であるため容易に分解することができず、サービス性を重視した場合は電動機本体と制御装置本体を別体にしておきねじ結合等により合体させるように構成することが必要である。
【０００５】
また電気自動車では、一般的に電動機出力軸側にトランスミッション等を装着して機械出力を車輪に伝達し車両を駆動する。さらに、電気自動車のようにスペースに強い制約がある場合には、駆動システムを水冷等の液冷形とすることが必要になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、制御装置を略電動機軸と平行に配置した制御装置一体形回転電機において、従来の公知例では電動機と制御装置の配置を特定したもの、さらに水冷形制御装置一体形回転電機の冷却水流通経路まで特定したものは見当たらない。
【０００７】
本発明の目的は、制御装置を略電動機軸と平行に配置した制御装置一体形回転電機において、合体後最も軸方向寸法が短くできる電動機と制御装置の配置を提供するものであり、特に電動機出力軸側にトランスミッション等のトルク変換機構を装着した場合にこれも含めて最小軸方向寸法になる電動機と制御装置の配置を提供するものである。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、各々が液冷形であって制御装置を略電動機軸と平行に配置した制御装置一体形回転電機において、電動機と制御装置の冷却媒体流路をコンパクトに連通できる構造を提供するものである。
【０００９】
さらに、本発明の他の目的は、電機子リード線からのノイズを受けることがなく、信号ハーネスそのもののサービス性が良い回転検出信号ハーネス配策を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、回転電機の軸方向に略平行に該回転電機上に制御装置を配置した制御装置一体形回転電機において、前記制御装置は、巾寸法を前記回転電機の巾寸法に略一致させると共に前記回転電機よりも長い形態に構成し、前記制御装置は、前記回転電機の反出力軸側端面と前記制御装置の同側端面を略一致させ、反対側の端面を前記回転電機の出力軸側端面よりも長く突出するように前記回転電機上に位置させて該回転電機に取り付けて前記制御装置の突出部分の下に前記回転電機の出力端部に取り付けられる減速機の配置スペースを形成したものである。
【００１１】
さらに特定的には、前記回転電機と制御装置は、液冷構造であって、前記回転電機の冷却媒体の出口あるいは入口のどちらかと前記制御装置の冷却媒体の入口あるいは出口のどちらかとを前記回転電機の同一側に軸方向にずらして設け、前記回転電機の冷却媒体の出口と制御装置の冷却媒体の入口とを中空管で連通させたものである。
【００１２】
また、さらに特定的には、前記回転電機と前記制御装置の電源線接続を側端面を略一致させた側で行うようにしたものである。
【００１３】
さらに、前記回転電機は、反出力軸側端面に回転検出器を備え、この回転検出器と前記制御装置とを接続する回転検出信号線を筐体外で配策したものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１、２、３により説明する。図１は本発明の一実施形態による液冷形の制御装置一体形回転電機の外観側面図である。図２はその外観正面図であり、図３は側面図の上半断面を示す図である。図において、３は、直流電力を交流電力に変換し電動機１に供給するインバータやそのコントローラ等を収納した箱状の制御装置であり、制御装置端面３Ａ、３Ｂを有している。
【００１７】
電動機１に形成されている制御装置固定用ボス２と制御装置３に形成されている固定用ボス４とは、合せボルト５にて締結、合体されて制御装置一体形回転電機を形成する。図１や図３に示すように、制御装置端面３Ａと電動機１の左端とは、略一致した面上にある。
【００１８】
電動機１及び制御装置３の各々に形成されている冷却水路は、Ｕ字状に成形した冷却パイプ６にて接続されている。さらに具体的には電動機１のステータフレーム１４に冷却媒体の出口あるいは入口を設け、これと同じ側に制御装置３の冷却媒体の入口あるいは出口を設け、電動機１の冷却媒体の出口あるいは入口と制御装置３の冷却媒体の入口あるいは出口とを軸方向位置をずらして形成するようにしたものである。
【００１９】
上記構成において冷却水の流れを説明すると、電動機１のステータフレーム１４の下側に設けた冷却水入口７から流入した冷却水は、後述で詳細に説明するステータフレーム１４内の冷却水路１６内を流れステータフレーム１４の上側に設けた出口からＵ字状に成形した冷却パイプ６を経由して制御装置３内の冷却水路へ流れ、制御装置３に設けた冷却水出口８より流出する。この冷却水路に通水することにより電動機１と制御装置３が冷却される。
【００２０】
次に、図３を用いて、本発明の一実施形態による液冷形の制御装置一体形回転電機の内部構造について説明する。シャフト９の軸方向のほぼ中央部には、円柱形状のロータ１０が固定されている。シャフト９の両端には、ベアリング１１ａ，１１ｂの内輪側が取付けられている。ベアリング１１ａ，１１ｂの外輪側は、それぞれ、フロント側エンドブラケット１２及びリヤ側エンドブラケット１３によって保持されている。従って、ロータ１０及びシャフト９は、フロント側エンドブラケット１２及びリヤ側エンドブラケット１３に対して、ベアリング１１ａ，１１ｂにより回転可能に支持されている。
【００２１】
フロント側エンドブラケット１２及びリヤ側エンドブラケット１３は、それぞれ、ステータフレーム１４の両端部にインロー嵌合され、ボルト等によって締結されている。ステータフレーム１４は、略円筒形状でありステータフレーム１４の略中央部の内面側には、ステータ１５が固定されている。またステータフレーム１４のステータ１５が接触している外表面側には、電動機１を冷却するための冷却水路１６が形成されている。リヤ側エンドブラケット１３の端面には、回転検出器１７が取付けられている。回転検出器１７からの信号ハーネス１８は、図１に示すように、電動機筐体を這うように外部を配策され制御装置３に導かれる。電動機１のステータ１５には電機子巻線１５ａが施されるが、ステータコアに巻回されるため電機子巻線１５ａは軸方向に突出した形状になりこれが電動機全長を決定する要素の一つでもある。
【００２２】
電機子巻線１５ａに接続される入力リード線１９は、電機子の工作上その突出した電機子巻線１５ａの軸方向端部から引き出すことになり、電動機１のいずれかの軸方向端部になることは液冷形電動機によらず必然的である。従って、入力リード線１９はステータフレーム１４の端部に形成されている貫通孔２０より、制御装置３内に引き込まれ、インバータを構成するパワースイッチング素子２１のターミナルに接続されることになる。
【００２３】
入力リード線１９は耐ノイズの観点からも最短であるべきであり、パワースイッチング素子２１は制御装置３の端部に近いところに配置することが要求される。また、制御装置中央部から電動機入力リード線１９を引き込むことは制御装置のサービス性を考慮した構造となりにくい。
【００２４】
従って、制御装置３についても必然的に端部３Ａ側から電動機入力リード線１９を引き込むことが合理的である。このことは、液冷形によらず、電動機、制御装置を各々別体で形成したものを合体することにより形成する制御装置一体形回転電機全般について言及できることである。
【００２５】
以上の電動機構造の必然性、制御装置の必然性より、制御装置一体形回転電機では電動機軸方向端面と制御装置端面は略一致させた構造とすることが好適である。
【００２６】
制御装置３は、電動機１より耐熱性が低い部品が装着されるので一般的に電動機より体積が大きくなり、制御装置のサービス性を考慮すると部品はできるだけ積み重ねない方が良く、薄形にすると平面積が広くなる。
【００２７】
従って、制御装置巾寸法を電動機巾寸法に略一致させると長さが電動機より長くなる場合が多く、図１に示す本発明の一実施例のように、電動機１の片側端面（リヤ側エンドブラケット１３の端面）と制御装置端面３Ａを略一致させると、制御装置３の反対側端面３Ｂは電動機端面（フロント側エンドブラケット１２の端面）より長く突出した構造になる。
【００２８】
次に、このような構成になる本発明の制御装置一体形電動機を、電気自動車駆動用に適用した場合について説明する。電気自動車においては、自動車本体の軽量化のため駆動用電動機、制御装置をできるだけ小形、軽量化する必要があり、電動機軸出力はトルク増大装置すなわち減速装置を介して車輪に伝えられる。このため、電動機出力側端部には減速装置が取り付けられる。係る電気自動車固有の要求を勘案すると、電動機と減速機を一体にした全長と制御装置の全長が略一致した構造にすることが最もコンパクトになる。すなわち、電動機の反出力軸側端面と制御装置端面を略一致させることにより最もコンパクトにできる。
【００２９】
図１に示す本発明の一実施例では、電動機出力軸側の制御装置の下がスペースになっており、このスペースに減速機を配置することができる構造になっているので、電気自動車に好適な構造となっている。また、エンジンを併せて搭載するハイブリッド車両にも適用できること、自動車用によらず電動機出力軸側に出力取出し装置が付加されるもの全般に適用できることは言うまでもないことである。
【００３０】
また、図示はしないが、他の実施例として電動機の冷却媒体の出口あるいは入口を電動機の軸方向どちらかのエンドブラケットに設けるようにしたものであっても本発明の意図するところは達成されることは容易に推察できるところである。
【００３１】
さらに特定的には、電動機の冷却媒体の出口あるいは入口を設けたエンドブラケットの水路とステータフレームの水路は漏水防止構造で接続する必要があり、この接続側から電機子リード線を引き出すことは構造が非常に複雑になる。したがって、電動機の冷却媒体の出口あるいは入口を設けたエンドブラケットと反対側のエンドブラケット端面と制御装置端面を略一致させるべきであることも容易に推察できることである。
【００３２】
本実施例によれば電動機、制御装置各々のサービス性、メンテナンス性を損なうことなく、コンパクトな制御装置一体形回転電機にできるという効果がある。さらに、回転検出器１７からの信号ハーネス１８は電動機筐体を這うように外部を配策され制御装置３に導くようにしているため、電機子リード線からのノイズを受けることがなく、信号ハーネスそのもののサービス性も非常に良いという効果がある。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、回転電機の出力軸側に突出した制御装置下のスペースに減速機を配置することができる構造になっているのでトルク変換機構を装着した場合に最小軸方向寸法の制御装置一体形駆動装置を提供することができるという効果がある。
【００３４】
また、本発明によれば、電動機、制御装置をボルトにより合体しているので容易に分解でき、サービス性、メンテナンス性を損なうことがないという効果がある。
【００３５】
さらに、電機子リード線からのノイズを受けることがなく、信号ハーネスそのもののサービス性も非常に良いという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である液冷形の制御装置一体形回転電機の外観側面図である。
【図２】図１の外観正面図である。
【図３】図１の上半断面図である。
【符号の説明】
１  電動機
２  電動機側固定用ボス
３  制御装置
４  制御装置側固定用ボス
５  ボルト
６  Ｕ字状冷却パイプ
７  冷却水入口
８  冷却水入口
９  シャフト
１０  ロータ
１１ａ，１１ｂ  ベアリング
１２  フロント側エンドブラケット
１３  リヤ側エンドブラケット
１４  ステータフレーム
１５  ステータ
１５ａ  電機子巻線
１６  冷却水路
１７  回転検出器
１８  回転検出信号ハーネス
１９  入力リード線
２０  貫通孔
２１  パワースイッチング素子
【図１】
0003646536.tif 000002
【図２】
0003646536.tif 000003
【図３】
0003646536.tif 000004