(57)【要約】【課題】ロータの回転の状態の検出精度を向上させた回転電機を提供する。【解決手段】ステータ３１は、一部を除いた円の弧上に複数のコイル３２を配置してなるものであり、樹脂等でモールドされている。その除かれた部分にはステータ３１と一体に樹脂で成形されたエンコーダ基板取り付け部３３ａ，３３ｂが延びている。エンコーダ基板取り付け部３３ａ，３３ｂのそれぞれには突起３４ａ，３４ｂがそれぞれ形成されている。エンコーダ基板取り付け部３３ａ，３３ｂには、ロータの回転の状態を検出するエンコーダ基板５１が載置されて固定されている。【選択図】　　　図２
2004080897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータを回転駆動するステータに当該ロータの回転の状態を検出する基板を取り付けたことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記ステータの前記基板を載置させる面に突起を有しかつ前記基板に前記突起の挿通される穴が形成されている請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
前記突起と穴の組を少なくとも２組設けかつ一方の組の突起を他方の組の穴に対し挿通不能にした請求項２記載の回転電機。
【請求項４】
前記ステータは、略円の一部を除く弧上に複数のコイルを配置してなるものであり、前記基板は、前記除かれた弧上に配置されたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回転電機。
【請求項５】
ステータに給電するインバータを弾性材を介して当該ステータを収納するケースに固定しかつ前記ステータに回転駆動されるロータの回転の状態を検出する基板と前記インバータとを柔軟性のある配線材で電気的に接続したことを特徴とする回転電機。
【請求項６】
前記ステータは、略円の一部を除く弧上に複数のコイルを配置してなるものであり、前記基板は、前記除かれた弧上に配置されたことを特徴とする請求項５記載の回転電機。
【請求項７】
相が特定の電気角になったときを検出する位置に設けた第１検出素子と、前記相とは異なる相が前記特定の電気角より９０°ずらした電気角になったときを検出する位置に設けた第２検出素子とを有する基板を備えた回転電機。
【請求項８】
前記第２検出素子が検出した検出結果についての処理の論理を前記第１検出素子が検出した検出結果についての処理の論理に対して反転させた請求項７記載の回転電機。
【請求項９】
略円の一部を除く弧上に複数のコイルを配置してなるステータを有し、前記基板は、前記除かれた弧上に配置されたことを特徴とする請求項７または８記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動二輪車等に使用される電動モータ等の回転電機に係り、特に
ロータの回転の状態の検出するときの精度の向上等が可能な回転電機に関する。
【従来の技術】
近年では、電動二輪車の動力源として後ろ車軸にアキシャルギャップ型の電動モータが使用される。かかるモータは車体フレームから延びたリヤアームに固定されるステータとこのステータに対して回転して動力を後輪に伝達させるロータとにより構成される。
【０００２】
かかる電動モータにあっては、ロータの回転の状態を検出する素子を搭載したエンコーダ基板が必要であるが、かかるエンコーダ基板は電動モータのケース等に取り付けられていた。
【０００３】
また、ステータに給電するインバータは弾性材を介して当該ステータを収納するケースに固定される。弾性材はゴム等であり、インバータに対する振動を防止する等の目的で使用される。
【０００４】
また、ロータの回転の状態を検出する素子は、相が特定の電気角、例えば１８０°になったときを検出する位置に設けられ、検出結果の処理に関しては、各相の検出結果を同じ論理の回路で処理している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、基板を取り付けたケースとステータとの相対位置は、電動二輪車等の振動により変動するので、ロータの回転の状態の検出するときの精度の向上が困難であった。
【０００６】
また、ステータに給電するインバータを弾性材を介して当該ステータを収納するケースに固定した場合であっても、ロータの回転の状態を検出する基板とインバータとの間における電気的接続は維持する必要がある。
【０００７】
また、ロータの回転の状態を検出する素子を、相が特定の電気角、例えば１８０°になったときを検出する位置に設けるとすると、電動モータのサイズにより各相の素子同士が離れてしまうことがあり、結果としてエンコーダ基板の小型化が困難になる。
【０００８】
そこで、本発明は、先ず、ロータの回転の状態の検出精度を向上させた回転電機を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、インバータに対する振動を防止しつつ、ロータの回転の状態を検出する基板とインバータとの間における電気的接続を維持できる回転電機を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、ロータの回転の状態を検出する基板の小型化を実現可能な回転電機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決するために、請求項１の本発明は、ロータを回転駆動するステータに当該ロータの回転の状態を検出する基板を取り付けたことを特徴とする回転電機としている。
【００１２】
請求項２の本発明は、前記ステータの前記基板を載置させる面に突起を有しかつ前記基板に前記突起の挿通される穴が形成されている請求項１記載の回転電機としている。
【００１３】
請求項３の本発明は、前記突起と穴の組を少なくとも２組設けかつ一方の組の突起を他方の組の穴に対し挿通不能にした請求項２記載の回転電機としている。請求項４の本発明は、前記ステータは、略円の一部を除く弧上に複数のコイルを配置してなるものであり、前記基板は、前記除かれた弧上に配置されたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回転電機としている。
【００１４】
請求項５の本発明は、ステータに給電するインバータを弾性材を介して当該ステータを収納するケースに固定しかつ前記ステータに回転駆動されるロータの回転の状態を検出する基板と前記インバータとを柔軟性のある配線材で電気的に接続したことを特徴とする回転電機としている。
【００１５】
請求項６の本発明は、前記ステータは、略円の一部を除く弧上に複数のコイルを配置してなるものであり、前記基板は、前記除かれた弧上に配置されたことを特徴とする請求項５記載の回転電機としている。
【００１６】
請求項７の本発明は、相が特定の電気角になったときを検出する位置に設けた第１検出素子と、前記相とは異なる相が前記特定の電気角より９０°ずらした電気角になったときを検出する位置に設けた第２検出素子とを有する基板を備えた回転電機としている。
【００１７】
請求項８の本発明は、前記第２検出素子が検出した検出結果についての処理の論理を前記第１検出素子が検出した検出結果についての処理の論理に対して反転させた請求項７記載の回転電機としている。
【００１８】
請求項９の本発明は、略円の一部を除く弧上に複数のコイルを配置してなるステータを有し、前記基板は、前記除かれた弧上に配置されたことを特徴とする請求項７または８記載の回転電機としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る電動モータを適用した電動二輪車の側面図である。
【００２１】
図１に示す電動二輪車１は、その車体前方上部にヘッドパイプ２を備え、該ヘッドパイプ２内には不図示のステアリング軸が回動自在に挿通している。そして、このステアリング軸の上端にはハンドル３が取り付けられている。そして、ハンドル３の両端にはグリップ４が取り付けられており、不図示の右側（図１の奥側）のグリップ４は回動可能なスロットルグリップを構成している。
【００２２】
ヘッドパイプ２の下部には左右一対のフロントフォーク５の上部が取り付けられており、各フロントフォーク５の下端には前輪６が前車軸７によって回転自在に軸支されている。尚、前記ハンドル３の中央上にはメータ８が配置され、該メータ８の下方には、ヘッドランプ９が配され、その両側にはフラッシャランプ１０（図１には一方のみ図示）がそれぞれ設けられている。
【００２３】
ヘッドパイプ２からは左右一対の車体フレーム１１が車体後方に向かって延設されている。即ち、車体フレーム１１は丸パイプ状であり、ヘッドパイプ２から車体後方に向かって斜め下方に延びた後、後方に向かって円弧状に曲げられて車体後方に略水平に延びたものである。各車体フレーム１１の後端部からは、斜め上方に向けて、左右一対の車体フレーム１２が延設され、シート１３の後方で互いに接続されている。左右一対の車体フレーム１２の間にはバッテリ１４が配置されている。
【００２４】
ところで、上記左右の車体フレーム１２には、逆Ｕ字状を成すシートステー（図示せず）接続され、左右一対のステー１６（一方のみ図示）で支持されている。シートステーには前記シート１３が開閉可能に配置されている。
【００２５】
そして、車体フレーム１２の後端に取り付けられたリヤフェンダ１６の後面にはテイルランプ１７が取り付けられており、その左右にはフラッシャランプ１８（一方のみ図示）が配されている。
【００２６】
一方、左右の車体フレーム１１の後端部には左右一対のリヤアームブラケット１９（一方のみ図示）がそれぞれ溶着されており、リヤアームブラケット１９には、リヤアーム２０の前端がピボット軸２１にて上下揺動自在に支持されている。そして、このリヤアーム２０の後端には駆動輪である後輪２２が回転自在に軸支されており、リヤアーム２０と後輪２２はリヤクッション２３によって車体フレーム１２に懸架されている。
【００２７】
又、左右の車体フレーム１１の下方にはフートステップ２４（一方のみ図示）がそれぞれ取り付けられており、リヤアーム２０の下部にはサイドスタンド２５が軸２６によって回動可能に軸支されて設けられており、サイドスタンド２５はリターンスプリング２７によって閉じ側に付勢されている。
【００２８】
リヤアーム２０の後端の略円形の部分には車幅方向に扁平な薄型のアキシャルギャップ式の電動モータ２８が収容されている。なお、電動モータ２８は３相モータである。
【００２９】
図２は、電動モータ２８のステータとその周辺の構成を示す図である。
【００３０】
図２では、図面上が車体の右側、図面左が前側に対応する。
【００３１】
リヤアーム２０後端部における筐体であるケース２０１の内側には電動モータ２８のステータ３１が収納され、数カ所のボルト２０２により固定されている。ステータ３１は図示しないロータ（以下、単にロータという）を回転駆動するものである。ステータ３１は、一部を除いた円の弧上に複数のコイル３２を配置してなるものであり、樹脂等でモールドされている。その除かれた部分にはステータ３１と一体に前記樹脂で成形されたエンコーダ基板取り付け部３３ａ，３３ｂが延びている。エンコーダ基板取り付け部３３ａ，３３ｂのそれぞれには突起３４ａ，３４ｂがそれぞれ形成されている。エンコーダ基板取り付け部３３ａ，３３ｂには、ロータの回転の状態を検出するエンコーダ基板５１が載置されて固定されている。なお、エンコーダ基板５１の、突起３４ａ，３４ｂに対応する位置には穴５２ａ，５２ｂが形成されていて、当該各穴５２ａ，５２ｂに突起３４ａ，３４ｂがそれぞれ挿通されてエンコーダ基板５１が位置決めされる。したがって、ステータ３１とエンコーダ基板５１の相対位置の精度が高まる。エンコーダ基板５１はボルト６０，６０によりエンコーダ基板取り付け部３３ａ，３３ｂに固定されている。
【００３２】
ステータ３１は、一部を除いた円の弧上に複数のコイル３２を配置してなり、エンコーダ基板５１は、当該除かれた弧上に配置されたことになるので、コンパクトな後輪２２を実現できる。
【００３３】
ところで、突起３４ａ，３４ｂを上方から見たときの形状は共に正方形であるが、突起３４ｂを上方から見たときの大きさを突起３４ａの当該大きさよりも大きくしてある。そして、穴５２ａ，５２ｂの形状／大きさは突起３４ａ，３４ｂの形状／大きさにそれぞれ合わせられている。したがって、エンコーダ基板５１を裏表逆に取り付けようとしても、大きい突起３４ｂを小さい穴５２ａに挿通させることができないので、逆に取り付けの作業ミスを防止できる。なお、突起と穴の形状を異ならせて挿通不能にしてもよい。
【００３４】
さて、ケース２０１には、電動モータ２８のステータ３１に電気的に接続されて該ステータ３１に給電可能なインバータ４１が図示しない弾性材を介して固定されている。弾性材はゴム等であり、インバータ４１に対する振動を防止する等の目的で使用される。そして、エンコーダ基板５１とインバータ４１とは柔軟性を有するワイヤハーネス５３で電気的に接続されている。なお、ワイヤハーネス５３は被覆付きのものである。
【００３５】
したがって、走行中の振動によりエンコーダ基板５１とインバータ４１の相対位置が変動しても電気的接続を保つことができる。なお、ワイヤハーネス５３に替えてフレキシブル基板等を用いてもよい。
【００３６】
ところで、エンコーダ基板５１の表面には、ホールセンサ等の磁極検出素子５４ａ，５４ｂ及び５４ｃが搭載されている。磁極検出素子５４ａ及び５４ｂ（第１検出素子に相当）は、電動モータ２８におけるＵ相及びＶ相の電気角が１８０°のとき（例えばコイル電流が最大）を検出する位置にそれぞれ配されている。具体的には、回転軸Ｐに対するコイル３２ａの相対位置に磁極検出素子５４ａを設け、コイル３２ａに対して機械角（θ１＝２０°）ずらした隣のコイル３２ｂの回転軸Ｐに対する相対位置に磁極検出素子５４ｂを設けている。同様の配置を行えば、Ｗ相の電気角が１８０度のときを検出する位置は図２のＣで示す位置、つまり、コイル３２ｂの隣のコイル３２ｃの回転軸Ｐに対する相対位置である。しかしながら、Ｃの位置にまでエンコーダ基板５１を大きくするとコストアップになり、コイル３２の減数を迫られる可能性もある。そこで、本実施例では、Ｗ相の電気角が９０度のときを検出する位置、つまり、Ｃの位置から電気角で９０°（θ２）ずらした位置に磁極検出素子５４ｃ（第２磁極検出素子に相当）を配置し、さらに、各磁極検出素子が検出した検出結果を処理する図示していない検出回路において、磁極検出素子５４ｃが検出したＷ相の検出結果についての処理の論理を、磁極検出素子５４ａ及び５４ｂが検出したＵ相及びＶ相の検出結果についての処理の論理に対して反転させている。したがって、本実施例では、エンコーダ基板５１の小型化によるコストダウンが実現されている。
【００３７】
なお、この実施例は電動モータであるが、本発明は発電機を含む回転電機に適用できる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の本発明は、ロータを回転駆動するステータに当該ロータの回転の状態を検出する基板を取り付けたことを特徴とする回転電機であるので、ロータの回転の状態を正確に検出することができる。
【００３９】
請求項２の本発明は、前記ステータの前記基板を載置させる面に突起を有しかつ前記基板に前記突起の挿通される穴が形成されている請求項１記載の回転電機であるので、さらに基板の正確な位置出しが行える。
【００４０】
請求項３の本発明は、前記突起と穴の組を少なくとも２組設けかつ一方の組の突起を他方の組の穴に対し挿通不能にした請求項２記載の回転電機であるので、さらに基板を裏表逆に取り付ける作業ミスが防止できる。
【００４１】
請求項４の本発明は、前記ステータは、略円の一部を除く弧上に複数のコイルを配置してなるものであり、前記基板は、前記除かれた弧上に配置されたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回転電機であるので、さらにコンパクトな回転電機に構成できる。
【００４２】
請求項４の本発明は、ステータに給電するインバータを弾性材を介して当該ステータを収納するケースに固定しかつ前記ステータに回転駆動されるロータの回転の状態を検出する基板と前記インバータとを柔軟性のある配線材で電気的に接続したことを特徴とする回転電機であるので、基板とインバータの相対位置が変動しても電気的接続を保つことができる。
【００４３】
請求項５の本発明は、前記ステータは、略円の一部を除く弧上に複数のコイルを配置してなるものであり、前記基板は、前記除かれた弧上に配置されたことを特徴とする請求項４記載の回転電機であるので、さらにコンパクトに回転電機を構成できる。
【００４４】
請求項６の本発明は、相が特定の電気角になったときを検出する位置に設けた第１検出素子と、前記相とは異なる相が前記特定の電気角より９０°ずらした電気角になったときを検出する位置に設けた第２検出素子とを有する基板を備えた回転電機であるので基板を小型化できる。
【００４５】
請求項７の本発明は、前記第２検出素子が検出した検出結果についての処理の論理を前記第１検出素子が検出した検出結果についての処理の論理に対して反転させた請求項６記載の回転電機であるので、基板で検出した検出結果をフィードバック制御等に利用できる。
【００４６】
請求項８の本発明は、略円の一部を除く弧上に複数のコイルを配置してなるステータを有し、前記基板は、前記除かれた弧上に配置されたことを特徴とする請求項６または７記載の回転電機であるので、さらにコンパクトに回転電機を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動モータを適用した電動二輪車の側面図である。
【図２】電動モータ２８のステータとその周辺の構成を示す図である。
【符号の説明】
１　電動二輪車
２８　電動モータ
３１　ステータ
３２　コイル
３３ａ，３３ｂ　エンコーダ基板取り付け部
３４ａ，３４ｂ　突起
５１　エンコーダ基板
５２ａ，５２ｂ　穴
５３　ワイヤハーネス
５４ａ，５４ｂ，５４ｃ　磁極検出素子
【図１】
2004080897.tif 000003
【図２】
2004080897.tif 000004