(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の軸受けで回転自在に支持された第１の回転軸、該第１の回転軸に固着された回転子鉄心、および該回転子鉄心に巻回された界磁巻線を有する回転子と、
前記回転子に対向配置された固定子鉄心、および該固定子鉄心に巻回された多相固定子巻線を有する固定子と、
前記一対の軸受けと前記固定子とを支持するブラケットと
を有する交流電機本体と、
前記第１の回転軸に磁気抵抗大部を介して結合された第２の回転軸、および該第２の回転軸に固着された第２の回転子、および該第２の回転子の回転に基づき出力電圧を発生する第２の固定子巻線を有する制御用回転位置検出器と
を備え、
前記磁気抵抗大部は、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との間で前記第１の回転軸および前記第２の回転軸よりも大径に形成され、前記第１の回転軸から前記第２の回転軸に漏れる磁束を減少させる非磁性の物質を介して結合されたカップリングである
ことを特徴とする車両用交流電機。
【請求項２】
前記第２の回転軸は、非磁性の物質にて作製されている
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用交流電機。
【請求項３】
前記制御用回転位置検出器の固定手段には、ワッシャのみが用いられている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用交流電機。
【請求項４】
前記交流電機本体は、車両の機関にベルトやチェーン等の伝達手段により双方向動力伝達可能に設置され、電動機動作による機関の始動、および発電機動作による車両への電力供給が可能である
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用交流電機。
【請求項５】
前記磁気抵抗大部、および制御用回転位置検出器は、前記交流電機本体の前記伝達手段と反対側に設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載の車両用交流電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両に搭載され電動機動作と発電機動作をする車両用交流電機に関し、特に制御用に設けられた回転位置検出器を備えた車両用交流電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は制御用回転位置検出器を備えた従来の車両用交流電機を示す断面図である。この交流電機は、図５の右側の一端部に機関と双方向動力伝達可能とするためのプーリ６０を有している。プーリ６０は、回転軸１２の端部にナット６１で固定されている。
【０００３】
回転軸１２には、回転子鉄心８が固着され、回転子鉄心８には、界磁巻線９が巻回されている。回転子鉄心８、界磁巻線９および回転軸１２で回転子１０を構成している。回転子１０に対向するように固定子鉄心１が配置されている。固定子鉄心１には、多相固定子巻線２が巻回されている。固定子鉄心１と多相固定子巻線２とで固定子３を構成している。
【０００４】
回転子１０と固定子３とは、ブラケット８０内に収納されている。回転子１０は、一対の軸受け１６，１７に回転自在に支持されている。軸受け１６，１７と固定子３とは、ブラケット８０内に固定されている。回転軸１２の一側には、界磁巻線９に電流を供給するスリップリング１５が設けられている。そして、スリップリング１５に摺接させる一対のブラシ１３が設けられている。さらに、ブラシ１３をスリップリング１５に押し付けるばね１４を収納したブラシホルダが設けられている。
【０００５】
また、交流電機の後方であるプーリ６０の反対側には、制御用回転位置検出器としてのレゾルバ２０が配設されている。レゾルバ２０は、回転子２１と固定子２２とからなる。回転子２１は、回転軸１２の端部１２ａに固着されている。固定子２２は、固定子巻線２２ａを有している。
【０００６】
レゾルバ２０は、固定子２２を軸方向に固定するリテーナ２４とねじ２３にてレゾルバブラケット８０ａに固定されている。リテーナ２４は、円環状をなし、ねじ２３にてレゾルバブラケット８０ａに締着されている。そして、レゾルバ２０の外方にカバー２５が設けられ、外部からの浸入物に対しレゾルバ２０を保護している。
【０００７】
次に動作を説明する。ブラシ１３・スリップリング１５を介し界磁巻線９に励磁電流が供給されると回転子鉄心８に磁束が発生する。電動機動作による機関始動時は、この状態において、多相固定子巻線２に他相交流電流を供給することにより、回転子１０に回転力が発生しプーリ６０を介してベルトによって回転力が伝達され、機関が駆動される。尚、本例では回転力の伝達手段に、プーリ６０とポリＶベルトが用いられるが、ベルトは、歯付きベルト、あるいはチェーン等でもよい。
【０００８】
一方、発電機動作による車両電気負荷への電力供給時は、ブラシ１３・スリップリング１５を介し界磁巻線９に励磁電流を供給し鉄心８に磁束が発生した状態で、回転子に回転力がプーリ６０に機関からベルトを介して伝達され、回転子が回転すると多相固定子巻線２に電力が発生する。
【０００９】
このような構成の車両用交流電機においては、レゾルバ２０の回転子２１が回転した状態で、レゾルバ２０の固定子２２の励磁巻線に通電すると固定子２２の巻線にサイン曲線とコサイン曲線で変化する２相出力電圧が発生する。そして、両者を比較することにより、回転角度（絶対位置）が算出される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成の従来の車両用交流電機においては、上述のごとく、制御用回転位置検出器としてのレゾルバ２０は、固定子２２に巻回された固定子巻線２２ａに誘起する電圧を元に回転角度を算出している。そのため、交流電機本体１００よりの漏れ磁束が該固定子巻線２２ａに鎖交すると、正確な回転角度が検出できないという問題があった。
【００１１】
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、制御用回転位置検出器に発生するノイズを低減することができ、正確に回転角度を検出することができる車両用交流電機を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る車両用交流電機においては、一対の軸受けで回転自在に支持された第１の回転軸、第１の回転軸に固着された回転子鉄心、および回転子鉄心に巻回された界磁巻線を有する回転子と、回転子に対向配置された固定子鉄心、および固定子鉄心に巻回された多相固定子巻線を有する固定子と、一対の軸受けと固定子とを支持するブラケットとを有する交流電機本体と、第１の回転軸に磁気抵抗大部を介して結合された第２の回転軸、および第２の回転軸に固着された第２の回転子、および第２の回転子の回転に基づき出力電圧を発生する第２の固定子巻線を有する制御用回転位置検出器とを備えている。
また、磁気抵抗大部は、第１の回転軸と第２の回転軸との間で第１の回転軸および第２の回転軸よりも大径に形成され、第１の回転軸から第２の回転軸に漏れる磁束を減少させる非磁性の物質を介して結合されたカップリングである。
【００１５】
また、第２の回転軸は、非磁性の物質にて作製されている。
【００１６】
また、制御用回転位置検出器の固定手段には、ワッシャのみが用いられている。
【００１７】
また、交流電機本体は、車両の機関にベルトやチェーン等の伝達手段により双方向動力伝達可能に設置され、電動機動作による機関の始動、および発電機動作による車両への電力供給が可能である。
【００１８】
さらに、磁気抵抗大部、および制御用回転位置検出器は、交流電機本体の伝達手段と反対側に設けられている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の車両用交流電機の一実施の形態を示す断面図である。図１において、この交流電機は、一端部に機関と双方向動力伝達可能とするためのプーリ６０を有している。プーリ６０は、第１の回転軸としての回転軸１２の端部にナット６１で固定されている。
【００２０】
回転軸１２には、回転子鉄心８が固着されている。回転子鉄心８には、界磁巻線９が巻回されている。回転子鉄心８、界磁巻線９および回転軸１２で回転子１０を構成している。回転子１０に対向するように固定子鉄心１が配置されている。固定子鉄心１には、多相固定子巻線２が巻回されている。固定子鉄心１と多相固定子巻線２とで固定子３を構成している。
【００２１】
回転子１０と固定子３とは、ブラケット８０内に収納されている。回転子１０は、一対の軸受け１６，１７に回転自在に支持されている。軸受け１６，１７と固定子３とは、ブラケット８０内に固定されている。回転軸１２の一側には、界磁巻線９に電流を供給するスリップリング１５が設けられている。そして、スリップリング１５に摺接させる一対のブラシ１３が設けられている。さらに、ブラシ１３をスリップリング１５に押し付けるばね１４を収納したブラシホルダが設けられている。以上の部分、すなわち、回転子１０、固定子３、ブラケット８０、プーリ６０、スリップリング１５、ブラシ１３、およびばね１４は、交流電機の主部として交流電機本体１００を構成している。
【００２２】
また、交流電機本体１００の後方であるプーリ６０の反対側には、制御用回転位置検出器としてのレゾルバ２０が配設されている。レゾルバ２０は、第２の回転子としての回転子２１と第２の固定子としての固定子２２とからなる。固定子２２は、第２の固定子巻線としての固定子巻線２２ａを有している。レゾルバ２０の出力は、２〜３Ｖと非常に小さく発電機としての機能はない。レゾルバ２０は、制御用回転位置検出器、すなわち、交流電機本体１００のピックアップを構成している。
【００２３】
回転子２１は、第２の回転軸としての回転軸３０に固着されている。回転軸３０は、軸受け３１で回転自在に支持されている。軸受け３１はレゾルバブラケット８０ａに止め輪３４で固定されている。回転軸３０は、ステンレス、銅、アルミ等の非磁性の金属にて作製されている。
【００２４】
第１の回転軸１２と第２の回転軸３０とは、ステンレス等の非磁性の物質３３を介して結合されたカップリング３２によって結合されている。カップリング３２は、第１の回転軸１２から第２の回転軸３０へ漏れる磁束を減少させる磁気抵抗大部を構成している。
【００２５】
レゾルバ２０は、固定子２２を軸方向に固定するリテーナ２４とねじ２３にてレゾルバブラケット８０ａに固定されている。リテーナ２４は、円環状をなし、ねじ２３にてレゾルバブラケット８０ａに締着されている。そして、レゾルバ２０の外方にカバー２５が設けられ、外部からの浸入物に対しレゾルバ２０を保護している。
【００２６】
このようなことから、本実施の形態の車両用交流電機においては、一対の軸受け１６，１７で回転自在に支持された第１の回転軸１２、第１の回転軸１２に固着された回転子鉄心８、および回転子鉄心８に巻回された界磁巻線９を有する回転子１０と、回転子１０に対向配置された固定子鉄心１、および固定子鉄心１に巻回された多相固定子巻線２を有する固定子３と、一対の軸受け１６，１７と固定子３とを支持するブラケット８０とを有する交流電機本体１００と、第１の回転軸１２に磁気抵抗大部を介して結合された第２の回転軸３０、および第２の回転軸３０に固着された第２の回転子２１、および第２の回転子２１の回転に基づき出力電圧を発生する第２の固定子巻線２２ａを有するレゾルバ２０とを備えている。このような巻線界磁形回転電機においては、レゾルバ２０の固定子巻線２２ａに鎖交する磁束は、第１・第２の回転軸１２，３０の間に設けられた磁気抵抗大部により減じられ、レゾルバ２０に発生するノイズが低減され、正確に回転角度を検出することができる。
【００２７】
また、磁気抵抗大部は、非磁性の物質３３を介して結合されたカップリング３２である。そのため、レゾルバ２０の固定子巻線２２ａに鎖交する磁束は、第１・第２の回転軸１２，３０の間に設けられた非磁性の物質３３が磁気抵抗となることにより減じられ、レゾルバ２０に発生するノイズがさらに確実に低減され、さらに正確に回転角度を検出することができる。
【００２８】
また、第２の回転軸３０は、非磁性の物質にて作製されている。レゾルバ２０の回転子２１を固着する第２の回転軸３０を、非磁性の物質、すなわち非磁性の金属又は樹脂にすることにより、第２の回転軸３０が磁気回路を構成しなくなるので、レゾルバ２０の固定子巻線２２ａに鎖交する磁束が減じられ、レゾルバ２０に発生するノイズが低減され、さらに正確に回転角度を検出することができる。
【００２９】
また、交流電機本体１００は、車両の機関にベルトやプーリ６０等の伝達手段により双方向動力伝達可能に設置され、電動機動作による機関の始動、および発電機動作による車両への電力供給が可能である。交流電機本体１００の電動機動作による機関の始動時、および発電機動作による車両への電力供給時においても、レゾルバ２０の固定子巻線２２ａに鎖交する磁束が減じられ、レゾルバ２０に発生するノイズが低減されるので、車両の制御性が向上する。
【００３０】
さらに、磁気抵抗大部、およびレゾルバ２０は、交流電機本体１００のプーリ６０等の伝達手段と反対側に設けられている。そのため、レゾルバ２０を設置するスペースを容易に確保することができ、また、第１の回転軸１２と第２の回転軸３０を同一軸線上に設けることが可能となるので構成を簡単にすることができる。
【００３１】
尚、本実施の形態においては、非磁性の物質３３は、ステンレス等とされているが、銅、アルミ等の非磁性の金属、または空気・樹脂等であっても良い。ここで、非磁性の物質３３として空気を用いる場合、カップリング３２は、空気を中に閉じ込める両面有底の円筒となる。
【００３２】
また、本実施の形態においては、磁気抵抗大部、およびレゾルバ２０は、伝達手段と反対側に設けられているが、スペースおよび連結機構さえ構成できれば、伝達手段側、すなわち交流電機のフロント側に設けられても良い。
【００３３】
実施の形態２．
図２はこの発明の車両用交流電機の他の実施の形態を示す断面図である。本実施の形態においては、第１の回転軸１２が、プーリ６０と反対側に延長されて第２の回転軸３６が形成されている。第１の回転軸１２と第２の回転軸３６との間には、磁気抵抗大部としての軸径小部３７が設けられている。軸径小部３７は、第１の回転軸１２から第２の回転軸３０へ漏れる磁束を減少させる。
その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００３４】
このように、本実施の形態においては、磁気抵抗大部は、第１の回転軸１２と第２の回転軸３６との間に設けられ軸径小部３７である。レゾルバ２０の固定子巻線２２ａに鎖交する磁束は、第１・第２の回転軸１２，３６の間に設けられた軸径小部３７により減じられ、レゾルバ２０に発生するノイズが低減され、さらに正確に回転角度を検出することができる。そしてさらに、磁気抵抗大部が軸径小部３７なので、容易に設けることができると共に、交流電機の全長が長くなることがなくコンパクトにすることができる。
【００３５】
実施の形態３．
図３はこの発明の車両用交流電機のさらに他の実施の形態を示す断面図である。図４は図３のＰ矢視図である。本実施の形態においては、レゾルバ２０の固定子２２のレゾルバブラケット８０ａへの固定は、固定子２０の鉄心部をワッシャ２６で押さえ、ねじ２３で固定する構造とされている。すなわち、レゾルバ２０の固定は、ワッシャ２６のみでされ、実施の形態１や従来例で用いられた円環状のリテーナは使用されていない。レゾルバ２０には、軸方向に大きな荷重が加わることはないので、固定はワッシャ２６のみでも充分である。
その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００３６】
このように、本実施の形態においては、レゾルバ２０の固定手段には、ワッシャ２６のみが用いられている。そして、リテーナが廃止されているので、部品点数が減少し、組み立て作業性が向上する。また、材料が削減されコストダウンすることができる。
【００３７】
【発明の効果】
この発明に係る車両用交流電機においては、一対の軸受けで回転自在に支持された第１の回転軸、第１の回転軸に固着された回転子鉄心、および回転子鉄心に巻回された界磁巻線を有する回転子と、回転子に対向配置された固定子鉄心、および固定子鉄心に巻回された多相固定子巻線を有する固定子と、一対の軸受けと固定子とを支持するブラケットとを有する交流電機本体と、第１の回転軸に磁気抵抗大部を介して結合された第２の回転軸、および第２の回転軸に固着された第２の回転子、および第２の回転子の回転に基づき出力電圧を発生する第２の固定子巻線を有する制御用回転位置検出器とを備えている。また、磁気抵抗大部は、第１の回転軸と第２の回転軸との間で第１の回転軸および第２の回転軸よりも大径に形成され、第１の回転軸から第２の回転軸に漏れる磁束を減少させる非磁性の物質を介して結合されたカップリングである。巻線界磁形回転電機においては、回転子鉄心に界磁巻線が巻回されて、回転軸に固着されている。ゆえに、界磁巻線に界磁電流を通電し、回転子鉄心に磁束を発生させた場合、回転軸を磁路とした漏れ磁束が発生し、制御用回転位置検出器の固定子巻線と鎖交し、ノイズの原因となっていたが、上述のように制御用回転位置検出器の固定子巻線に鎖交する磁束は、第１・第２の回転軸の間で第１の回転軸および第２の回転軸よりも大径に形成され、第１の回転軸から第２の回転軸に漏れる磁束を減少させる非磁性の物質を介して結合されたカップリングである磁気抵抗大部により減じられ、制御用回転位置検出器に発生するノイズが確実に低減され、正確に回転角度を検出することができる。
【００４０】
また、第２の回転軸は、非磁性の物質にて作製されている。制御用回転位置検出器の回転子を固着する第２の回転軸を、非磁性の物質、すなわち非磁性の金属又は樹脂にすることにより、第２の回転軸が磁気回路を構成しなくなるので、制御用回転位置検出器の固定子巻線に鎖交する磁束が減じられ、制御用回転位置検出器に発生するノイズが低減され、さらに正確に回転角度を検出することができる。
【００４１】
また、制御用回転位置検出器の固定手段には、ワッシャのみが用いられている。制御用回転位置検出器の固定手段として、ワッシャのみを使用することにより、リテーナが廃止可能であるので、部品点数が減少し、組み立て作業性が向上する。また、材料が削減されコストダウンすることができる。
【００４２】
また、交流電機本体は、車両の機関にベルトやチェーン等の伝達手段により双方向動力伝達可能に設置され、電動機動作による機関の始動、および発電機動作による車両への電力供給が可能である。交流電機本体の電動機動作による機関の始動時、および発電機動作による車両への電力供給時においても、制御用回転位置検出器の固定子巻線に鎖交する磁束が減じられ、制御用回転位置検出器に発生するノイズが低減されるので、車両の制御性が向上する。
【００４３】
さらに、磁気抵抗大部、および制御用回転位置検出器は、交流電機本体の伝達手段と反対側に設けられている。交流電機本体のフロント側には、伝達手段としてのプーリ等が設けられ、制御用回転位置検出器を設置するスペースおよび制御用回転位置検出器と交流電機本体の接続手段を設けることにおいて難しいが、伝達手段と反対側であれば、制御用回転位置検出器を設置するスペースを容易に確保することができ、また、第１の回転軸と第２の回転軸を同一軸線上に設けることが可能となるので構成を簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の車両用交流電機の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】  この発明の車両用交流電機の他の実施の形態を示す断面図である。
【図３】  この発明の車両用交流電機のさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図４】  図３のＰ矢視図である。
【図５】  制御用回転位置検出器を備えた従来の車両用交流電機を示す断面図である。
【符号の説明】
１  固定子鉄心、２  多相固定子巻線、３  固定子、８  回転子鉄心、９  界磁巻線、１０  回転子、１２  第１の回転軸、１６，１７  軸受け、２０  レゾルバ（制御用回転位置検出器）、２１  第２の回転子、２２  第２の固定子、２２ａ  第２の固定子巻線、２６  ワッシャ、３０，３６  第２の回転軸、３２  カップリング（磁気抵抗大部）、３３  非磁性の物質（磁気抵抗大部）、３７  軸径小部（磁気抵抗大部）、６０  プーリ（伝達手段）、８０，８０ａ  ブラケット、１００  交流電機本体。
【図１】
0003698970.tif 000002
【図２】
0003698970.tif 000003
【図３】
0003698970.tif 000004
【図４】
0003698970.tif 000005
【図５】
0003698970.tif 000006