(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【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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