(57)【要約】【課題】制御装置一体型回転電機の回転子位置検出センサの検出精度向上を図る。【解決手段】固定子１０、回転軸７に固定された回転子８、回転子８の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及びリアベアリング６、固定子１０を保持し、回転子８をベアリング５，６を介して保持するハウジング４を備えたモータ部１と、パワー回路部１８と、制御回路部１９と、回転子８の回転角度を検出するためのセンサロータ３０及びセンサステータ２３からなる回転子位置検出センサ１４とを備え、ハウジング４の軸方向壁部の中央部から軸方向に延出する円筒部４ａが設けられ、円筒部４ａ内にリアベアリング６が設けられ、回転軸７の後方側端部にセンサロータ３０が取り付けられ、センサステータ２３は、センサロータ３０の外周面とセンサステータ２３の内周面とが対向するように円筒部４ａ内部に直接嵌め込まれている。【選択図】図１
2011234513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の固定子、回転軸に固定され上記固定子内で回転する回転子、上記回転子の軸方向両側において上記回転軸を支持するフロントベアリング及びリアベアリング、上記固定子を保持するとともに、上記回転子をフロントベアリング及びリアベアリングを介して保持するハウジングを備えたモータ部と、
上記固定子に電流を流す直流交流相互変換回路と上記回転子に界磁電流を流す界磁電流スイッチング回路とを有するパワー回路部と、
上記パワー回路部を制御する制御回路を搭載した制御回路部と、
上記回転子の回転角度を検出するためのリング状のセンサロータ及び上記センサロータと内周が対向するリング状のセンサステータからなる回転子位置検出センサとを備えた制御装置一体型回転電機において、
上記ハウジングの後方側壁部の中央に上記軸方向に延出する円筒部が設けられ、上記円筒部内に上記リアベアリングが設けられ、上記回転軸の後方側端部に上記センサロータが取り付けられ、上記センサロータが上記円筒部内部に位置するように上記リアベアリングに上記回転軸の後方側が支持され、
上記センサステータは、その内周面が上記センサロータの外周面と対向するように上記円筒部内部に直接嵌め込まれていることを特徴とする制御装置一体型回転電機。
【請求項２】
上記パワー回路部は上記ハウジングの内部に設置されていること特徴とする請求項１に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項３】
上記パワー回路部は、上記ハウジングの上記軸方向外壁に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項４】
上記回転子位置検出センサのセンサステータと上記制御回路部とがコネクタで接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項５】
上記パワー回路部と上記制御回路部とがコネクタで接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項６】
上記コネクタは防水構造を持つことを特徴とする請求項４または５に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項７】
上記回転子位置検出センサとして、レゾルバを用いることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の制御装置一体型回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置一体型回転電機に関し、詳細には回転子位置検出センサの位置決め精度の向上による検出角度精度の向上を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的な制御装置一体型回転電機の構造としては、回転子及び固定子と、固定子を保持するとともに、回転子を軸受を介して保持するハウジング(ブラケット)とを備えたモータ部(回転電機本体）、固定子の固定子コイルに供給する電流のスイッチング制御を行うパワー回路部、パワー回路部を制御する制御回路を有する制御基板、モータ部の回転子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、制御基板及び回転子位置検出センサのセンサステータを保持する樹脂ケース部を備えている。回転子位置検出センサはリング状のロータセンサと、ロータセンサの外周面に対向するリング状のセンサステータとを有し、回転子位置検出センサのロータセンサは回転子の回転軸の端部に取り付けられている。
【０００３】
樹脂ケース部は、その中央部に円筒状の第１の嵌合用突部を有し、第１の嵌合用突部の内周にセンサステータがはめ込まれている。ハウジングには円筒状の第２の嵌合用突部が設けられ、第２の嵌合用突部の内周に軸受が固定され、回転軸が軸受に支持され、回転軸の端部にロータセンサが取り付けられている。第１の嵌合用突部の外周がモータ部のハウジングに設けられた円筒状の第２の嵌合用突部の内周に嵌め込まれ、モータ部のハウジングに固定されている。（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４０７９６８号公報（第３頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１のような従来の制御装置一体型回転電機においては、樹脂ケース部の円筒状の第１の嵌合用突部内にセンサステータを嵌め込み、第１の嵌合用突部をハウジングに設けられた第２の嵌合用突部内に嵌め合わすことによってセンサステータとセンサロータの相対位置が決められるため、センサステータとセンサロータの軸方向の相対位置のずれが生じたり、第１の嵌合用突部及び第２の嵌合用突部両方の加工精度によってセンサステータの中心軸とセンサロータの中心軸の相対的なずれが生じ、検出角度精度の低下が発生するという問題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、回転子位置検出センサの位置決め精度を向上し、検出角度の検出精度向上を図ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る制御装置一体型回転電機は、円筒状の固定子、回転軸に固定され上記固定子内で回転する回転子、上記回転子の軸方向両側において上記回転軸を支持するフロントベアリング及びリアベアリング、上記固定子を保持するとともに、上記回転子をフロントベアリング及びリアベアリングを介して保持するハウジングを備えたモータ部と、
上記固定子に電流を流す直流交流相互変換回路と上記回転子に界磁電流を流す界磁電流スイッチング回路とを有するパワー回路部と、
上記パワー回路部を制御する制御回路を搭載した制御回路部と、
上記回転子の回転角度を検出するためのリング状のセンサロータ及び上記センサロータと内周が対向するリング状のセンサステータからなる回転子位置検出センサとを備えた制御装置一体型回転電機において、
上記ハウジングの後方側壁部の中央に上記軸方向に延出する円筒部が設けられ、上記円筒部内に上記リアベアリングが設けられ、上記回転軸の後方側端部に上記センサロータが取り付けられ、上記センサロータが上記円筒部内部に位置するように上記リアベアリングに上記回転軸の後方側が支持され、
上記センサステータは、その内周面が上記センサロータの外周面と対向するように上記円筒部内部に直接嵌め込まれているものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る制御装置一体型回転電機によれば、円筒状の固定子、回転軸に固定され上記固定子内で回転する回転子、上記回転子の軸方向両側において上記回転軸を支持するフロントベアリング及びリアベアリング、上記固定子を保持するとともに、上記回転子をフロントベアリング及びリアベアリングを介して保持するハウジングを備えたモータ部と、
上記固定子に電流を流す直流交流相互変換回路と上記回転子に界磁電流を流す界磁電流スイッチング回路とを有するパワー回路部と、
上記パワー回路部を制御する制御回路を搭載した制御回路部と、
上記回転子の回転角度を検出するためのリング状のセンサロータ及び上記センサロータと内周が対向するリング状のセンサステータからなる回転子位置検出センサとを備えた制御装置一体型回転電機において、
上記ハウジングの後方側壁部の中央に上記軸方向に延出する円筒部が設けられ、上記円筒部内に上記リアベアリングが設けられ、上記回転軸の後方側端部に上記センサロータが取り付けられ、上記センサロータが上記円筒部内部に位置するように上記リアベアリングに上記回転軸の後方側が支持され、
上記センサステータは、その内周面が上記センサロータの外周面と対向するように上記円筒部内部に直接嵌め込まれているものであるので、回転子位置検出センサの検出角度の検出精度向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明に係る制御装置一体型回転電機の実施の形態１を示す断面図である。
【図２】この発明に係る制御装置一体型回転電機の実施の形態１を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態３の制御装置一体型回転電機の構成を示す断面図である。
【図４】レゾルバの正面図（ａ）及びレゾルバの断面図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明に係る回転電機の実施の形態について図に基づき説明する。
実施の形態１．
図１及び図２は、この発明に係る制御装置一体型回転電機の実施の形態１を示す断面図である。図１及び図２に示したように、この実施の形態１の制御装置一体型回転電機は、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及びリアベアリング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及びリアベアリング６を介して保持するアルミニウム製のフロントブラケット３及びリアブラケット２からなるハウジング４を備えたモータ部と、固定子１０に電流を流す直流交流相互変換回路１６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１７とを有するパワー回路部１８と、パワー回路部１８を制御する制御回路を搭載した制御回路部１９と、回転子８の回転角度を検出するためのリング状のセンサロータ及び上記センサロータ３０と内周が対向するリング状のセンサステータ２３からなる回転子位置検出センサ１４とを備えている。
フロントベアリング５の軸方向前方側における回転軸７の端部は、フロントブラケット３より突出し、その先端部にプーリ１５が固定されている。
【００１１】
ハウジング４内部には、固定子巻線２４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１６及びブラシホルダ１３と接続された界磁電流スイッチング回路１７を有するパワー回路部１８(図１参照）が配設され、パワー回路部１８はブラシホルダ１３内部に設けられたブラシ１２とスリップリング１１を介して界磁巻線９に電力を供給する。直流交流相互変換回路１６と界磁電流スイッチング回路１７の軸方向後方側に制御回路部１９が配置されている。また、制御回路部１９には車両に設けられた外部機器と制御装置一体型回転電機との信号を中継する外部機器接続コネクタ２０が備えられている。
【００１２】
制御回路部１９には、制御装置一体型回転電機の固定子巻線２４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１６を制御する制御回路部１９と界磁巻線９に電力を供給するための界磁電流スイッチング回路１７を制御する制御基板２１が装着されており、制御基板２１上に回転子位置検出センサ１４の検出信号を角度信号に変換するセンサ変換器２２が実装されている。
【００１３】
ハウジング４の軸方向後端中央部に軸方向に延出する円筒部４ａが設けられ、円筒部４ａ内にリアベアリング６が設けられ、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１４のセンサロータ３０が取り付けられ、センサロータ３０が円筒部４ａ内部に位置するようにリアベアリング６に回転軸７の後端側が支持される。センサステータ２３は、その内周面がセンサロータ３０の外周面と対向するように、円筒部４ａ内部に直接嵌め込まれ、制御回路部１９と電気的に接続されている。センサステータ２３の出力信号は信号線により制御基板２１に実装されたセンサ変換器２２へ供給され、センサ変換器２２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１６及び界磁電流スイッチング回路１７を制御する制御回路部１９に供給され、角度信号に基づき直流交流相互変換回路１６と界磁電流スイッチング回路１７によって固定子巻線２４への電流制御及び界磁巻線９への電流制御が行われ、制御装置一体型回転電機の制御が実行される。
【００１４】
この実施の形態１においては、ハウジング４の後方側の軸方向端面（リアブラケット２の軸方向端面）に円筒部４ａを設け、円筒部４ａ内にリアベアリング６を設け、回転軸７の後端側端部に取り付けたセンサロータ３０が円筒部４ａ内部に位置するようにリアベアリング６により回転軸７の後端側を支持している。センサステータ２３は、その内周面がセンサロータ３０の外周面と対向するように、円筒部４ａ内部に直接嵌め込まれている。従来は、第１の嵌合用突部と第２の嵌合用突部とを嵌め合わせることにより、センサステータ２３とセンサロータ３０との位置決めをするようにしていたために第１の嵌合用突部と第２の嵌合用突部の加工精度が影響して、高精度の位置決めができなかったが、この実施の形態１によれば、円筒部４ａのみを用いてセンサステータ２３とセンサロータ３０との位置決めをするようにしたので、回転子位置検出センサ１４のセンサステータ２３とセンサロータ３０との軸方向の相対位置の位置決めを容易にすることができ、また、センサステータ２３の中心軸とセンサロータ３０の中心軸を一致させることができるので、回転子位置検出センサ１４の検出精度が向上する。
【００１５】
また、図１に示したように、パワー回路部１８はモータ部１におけるハウジング４の内部に設置したので、外的な衝撃に対して脆弱であるパワー回路部１８を外部衝撃から保護することができ、信頼性の向上につながる。
【００１６】
また、図２に示したように、パワー回路部１８をハウジング４の軸方向端面に設置することで、パワー回路部１８の表面ケースから熱が放熱されるため、十分な冷却効果が得られる。また、パワー回路部１８を外部に配設して、パワー回路部１８と回転子位置検出センサ１４との距離をとることにより、ステータ三相及びロータ界磁の電流を制御する半導体のスイッチングに伴うパワー回路ループ電流の変化により発生する磁界が回転子位置検出センサ１４のセンサステータ３０に重畳してノイズが発生するのを低減することによって、検出角度精度の向上を図ることができる。
【００１７】
実施の形態２．
以下、この発明に係る回転電機構造の実施の形態２を説明する。
この実施の形態２では、パワー回路部１８と制御回路部１９の信号、または、回転子位置検出センサ１４と制御回路部１８の信号の受渡しをするために、パワー回路部１８と制御回路部１９がコネクタ３１ａにより接続され、また、回転子位置検出センサ１４と制御回路部１８がコネクタ３１ｂにより接続されている。
【００１８】
この実施の形態２によれば、パワー回路部１８と制御回路部１９との接続をコネクタ３１ｂで行い、回転子位置検出センサ１４と制御回路部１９との接続をコネクタ３１ａで行うことによって組み立て性の向上を図ることができる。
【００１９】
また、コネクタ３１ｂ及びコネクタ３１ａを防水構造とすることによって、信頼性・耐久性の向上を図ることができる。
【００２０】
また、取り外しが簡易であるので、コネクタ３１ａ、３１ｂの修復、交換等のメンテナンス性の向上につながる。
【００２１】
実施の形態３．
以下、この発明に係る回転電機の実施の形態３について説明する。
図３は、この発明の実施の形態３の回転電機の構成を示す断面図であり、図４(ａ)はレゾルバの正面図、図４（ｂ）はレゾルバの断面図である。
【００２２】
この実施の形態３では、回転子位置検出センサ１４としてレゾルバ２５(図４参照)を用いるものであり、それ以外の構成は上記実施の形態１及び２と同様である。
【００２３】
回転子位置検出センサ１４であるレゾルバ２５は、薄板状の珪素鋼板を積層してなる環状のセンサステータ２３を有し、センサステータ２３から径方向内側に複数形成されたティース２６は、インシュレータ２７により覆われており、各ティース２６にはインシュレータ２７を介してセンサコイル２８が複数回、巻回されている。ティース２６に巻回されたセンサコイル２８の口出し線の先端は、センサステータ２３の外側に突出して形成されたインシュレータ２７に一体成型又は圧入により固定された端子２９に複数回巻き付けられ、半田又は溶接により端子２９に固定されている。また、センサステータ２３の中心軸線上には、制御装置一体型回転電機の回転軸７に固定され、回転軸７の回転とともに回転するセンサロータ３０が設けられている。このセンサロータ３０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。
【００２４】
この実施の形態３によれば、回転子位置検出センサ１４にレゾルバ２５を用いることで、他の回転子位置検出センサ１４よりも高い検出精度及び耐久性を得ることが可能となる。
【００２５】
一般的な他の回転子位置検出センサ１４として、例えば、ホールセンサや光学式エンコーダがある。ホールセンサは信頼性、耐久性に優れているが、分解能が低く、光学式エンコーダは分解能に優れているが、信頼性に劣っている。例えば、自動車のエンジンルームへの搭載を考えた場合、耐熱・耐振・耐ノイズ性に優れたレゾルバ２５を採用することで、より高精度に回転子位置を検出することが可能となる。また、レゾルバ２５は、センサロータ３０とセンサステータ２３との相対位置により、検出精度が変動するが、ハウジング４の円筒部４ａにセンサステータ２３を直接嵌合することで、センサステータ２３とセンサロータ３０の中心軸を合わせることができ、検出位置の検出精度の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
この発明に係る制御装置一体型回転電機は、自動車等の車両に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１  モータ部、２  フロントブラケット、３  リアブラケット、４  ハウジング、
４ａ  円筒部、５  フロントベアリング、６  リアベアリング、７  回転軸、
８  回転子、９  界磁巻線、１０  固定子、１１  スリップリング、１２  ブラシ、
１３  ブラシホルダ、１４  回転子位置検出センサ、１５  プーリ、
１６  直流交流相互変換回路部、１７  界磁電流スイッチング回路部、
１８  パワー回路部、１９  制御回路部、２０  外部機器接続コネクタ、
２１  制御基板、２２  センサ変換器、２３  センサステータ、２４  固定子巻線、
２５  レゾルバ、２６  ティース、２７  インシュレータ、２８  センサコイル、
２９  端子、３０  センサロータ、３１ａ，３１ｂ  コネクタ。
【図１】
2011234513.tif 000003
【図２】
2011234513.tif 000004
【図３】
2011234513.tif 000005
【図４】
2011234513.tif 000006