(57)【要約】【課題】モータ巻線から放射される輻射熱の遮蔽性に優れたモータ駆動装置を提供する。【解決手段】モータ駆動装置１は、モータ２と、可変リラクタンス型レゾルバ３と、制御装置（図略）とから構成される。そして、可変リラクタンス型レゾルバ３のステータ３１の両端面を覆う断熱保護カバー３５を備えたことを特徴とする。これにより、モータ２の巻線２３から放射される輻射熱が遮蔽され、可変リラクタンス型レゾルバ３の熱に起因する検出精度の低下及び各部の熱劣化を抑えられる。【選択図】図２
2005065344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ巻線を有し前記モータ巻線に電流を流すことにより駆動力を発生するモータと、前記モータ巻線に近接して配設され前記モータの回転を検出して信号を出力する回転検出センサと、前記回転検出センサの信号に基づいて前記モータ巻線に供給する電流を制御する制御手段とを備えたモータ駆動装置において、
さらに、少なくとも前記モータ巻線と前記回転検出センサとの間に配設され前記モータ巻線から放射される輻射熱を遮蔽する断熱保護カバーを備えていることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記断熱保護カバーは、前記回転検出センサの少なくとも一部を覆うセンサカバー又は前記モータ巻線の少なくとも一部を覆うモータ巻線カバーの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記断熱保護カバーは、前記回転検出センサの軸方向両側面に配設され前記回転角センサを構成する部材に固定されることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転を検出して信号を出力する回転検出センサを備えたモータ駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転を検出する回転検出センサとして、例えば、特開２００２−１６８６５２号公報に開示された可変リラクタンス型レゾルバがある。このレゾルバは、励磁巻線と第１及び第２の検出巻線とが巻回されたステータと、径方向外側に向かって突出した４つの円弧状の誘導子部を有するロータとから構成される。このロータが回転すると、ロータの突出した円弧状の誘導子部と、ステータの巻線が巻回される磁極との間の空隙が変化する。この空隙の変化は、励磁巻線を励磁する励磁信号と、励磁巻線の発生した磁束により検出巻線に誘起される出力信号とを介して、リラクタンスの変化として検出され、さらに、その変化が回転角度として検出される。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１６８６５２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
レゾルバがモータの巻線に近接して配設された場合、モータの巻線に電流が流れることにより巻線から放射される輻射熱が、レゾルバを加熱する。そのため、レゾルバの巻線、ロータ及びステータの温度が上昇し、それに伴い、巻線の抵抗が増加するとともに、ロータ及びステータの磁気特性も変化する。これにより、レゾルバの励磁信号と出力信号とが変化するため、レゾルバは、ロータとステータとの間の空隙の変化をリラクタンスの変化として正確に検出できなくなり、回転角度の検出精度が低下する。さらに、レゾルバが高温に長時間曝されることで、レゾルバを構成する各部材の熱劣化が促進され、レゾルバの寿命が短くなるという問題点がある。同様のことが、熱の影響を受けやすいマグネット又は励磁巻線と磁気検出素子とを備えた磁気式回転検出センサや、発光素子と受光素子とを備えた光学式回転検出センサについても言える。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、モータの巻線から放射される輻射熱による、回転検出センサの検出精度の低下及び回転検出センサの各部の熱劣化を抑えることができるモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
そこで、本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、少なくともモータの巻線と回転検出センサとの間に、モータの巻線から放射される輻射熱の伝達を遮蔽する断熱保護カバーを備えることを思いつき、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、請求項１に記載のモータ駆動装置は、モータ巻線を有し前記モータ巻線に電流を流すことにより駆動力を発生するモータと、前記モータ巻線に近接して配設され前記モータの回転を検出して信号を出力する回転検出センサと、前記回転検出センサの信号に基づいて前記モータ巻線に供給する電流を制御する制御手段とを備えたモータ駆動装置において、さらに、少なくとも前記モータ巻線と前記回転検出センサとの間に配設され前記モータ巻線から放射される輻射熱を遮蔽する断熱保護カバーを備えていることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載のモータ駆動装置によれば、モータ巻線から回転検出センサに放射される輻射熱が、断熱保護カバーにより遮蔽される。そのため、回転検出センサは、モータ巻線から放射される輻射熱の影響を受けにくくなり、回転検出センサ各部の温度上昇が抑えられる。これにより、熱の影響を受けやすい部材に起因する、回転検出センサの信号の変化が抑えられるとともに、回転検出センサを構成する各部材の熱劣化の促進も抑制できる。従って、回転検出センサの検出精度の低下及び回転検出センサの各部の熱劣化が抑えられる。
【０００９】
なお、後述するが、モータ巻線と回転検出センサの一例であるレゾルバとの間に断熱保護カバーが配設されることにより、レゾルバ巻線の温度が断熱保護カバーの温度より低くなることが、実験により確認されている。
【００１０】
ところで、熱の伝達の仕方としては、伝導、対流及び輻射がある。レゾルバ及び断熱保護カバーは、モータ内の限られた小空間に配設されており、それぞれの熱の放熱性にはほとんど差はない。そのため、モータ巻線の発生する熱が伝導及び対流によって伝達した場合、レゾルバ巻線と断熱保護カバーとの間で温度差を生じることはない。これに対し、輻射によって伝達した場合、モータ巻線の発生する熱はモータ巻線とレゾルバとの間に配設された断熱保護カバーで遮蔽されるため、レゾルバ巻線は、断熱保護カバーより温度が低くなる。このことから、モータ巻線から回転検出センサへの熱の伝達は、伝導や対流より、輻射による影響が非常に大きいと言える。
【００１１】
請求項２に記載のモータ駆動装置は、請求項１に記載のモータ駆動装置において、さらに、前記断熱保護カバーは、前記回転検出センサの少なくとも一部を覆うセンサカバー又は前記モータ巻線の少なくとも一部を覆うモータ巻線カバーの少なくともいずれかであることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載のモータ駆動装置によれば、断熱保護カバーがセンサカバーである場合には、断熱保護カバーは回転検出センサを覆うことになり、モータ巻線から放射される輻射熱が、回転検出センサに入射することを防止できる。また、回転検出センサがモータに組み付けられる際、回転検出センサの破損や損傷を防止できる。さらに、断熱保護カバーがモータ巻線カバーである場合には、断熱保護カバーがモータ巻線を覆うことになり、モータ巻線から放射される輻射熱が、回転検出センサ等の周囲に放射されることを防止できる。また、断熱保護カバーがモータ巻線を覆うことになり、モータ巻線の破損や損傷を防止できる。
【００１３】
請求項３に記載のモータ駆動装置は、請求項１に記載のモータ駆動装置において、さらに、前記断熱保護カバーが、前記回転検出センサの軸方向両側面に配設され前記回転検出センサを構成する部材に固定されることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載のモータ駆動装置によれば、断熱保護カバーを回転検出センサの軸方向両側に設けたので、輻射熱の遮蔽性がより向上する。例えば、モータのハウジング内で反射した輻射熱等が、回転検出センサを挟んでモータ巻線と対峙する側から回転検出センサに入射されても、この輻射熱を有効に遮蔽できる。さらに、回転検出センサがモータに組み付けられる際、断熱保護カバーが回転検出センサの軸方向両側面を覆うことになり、回転検出センサの破損や損傷を確実に防止できるとともに、組み付け性も向上する。
【００１５】
なお、断熱保護カバーの材質は、モータ巻線から放射される輻射熱を遮蔽できるものであればよい。例えば、樹脂や、輻射熱の反射率の高いアルミニウム等の金属及びセラミックであってもよい。断熱保護カバーの材質が樹脂である場合、輻射熱が断熱保護カバーに吸収されることにより、回転検出センサへの熱の伝達が遮蔽される。アルミニウム等の金属及びセラミックである場合、輻射熱が断熱保護カバーに反射されることにより、回転検出センサへの熱の伝達がより確実に遮蔽される。
【００１６】
また、回転検出センサは、熱の影響を受けて検出精度の低下や各部の熱劣化を生じるものであればよい。例えば、このような回転検出センサとしてレゾルバが代表的であるが、前記レゾルバ以外に、マグネット又は励磁巻線と、磁気検出素子とを備えている磁気式回転検出センサであっても、発光素子と、受光素子とを備えている光学式回転検出センサであってもよい。
【００１７】
さらに、このモータ駆動装置は、例えば、車両に搭載される電動パワーステアリング装置や伝達比可変操舵装置等にも使うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。ここで、本実施形態では、電動パワーステアリング装置に用いるモータ駆動装置について説明する。
【００１９】
電動パワーステアリング装置（図略）は、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクを検出し、この操舵トルクに応じて、必要とされる操舵補助トルクをモータによって発生させ操舵を補助する装置である。この電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールと、操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵補助トルクを発生するモータと、トルクセンサからの情報に基づいてモータを制御する制御装置と、ステアリングホイールとモータからのトルクを転舵輪へ伝達するトルク伝達機構とを備えている。
【００２０】
本実施形態におけるモータ駆動装置の平面図を図１（ａ）に、断熱保護カバーを除いた平面図を図１（ｂ）に、図１（ａ）のＡ−Ａ矢視一部断面図を図２に、回転軸、レゾルバロータ及びストッパの斜視図を図３にそれぞれ示す。
【００２１】
まず、図１及び図２を参照して具体的構造について説明し、必要に応じて、図３を参照して詳細を説明する。図１及び図２に示すように、本発明のモータ駆動装置１は、モータ２（図２のみ図示）と、可変リラクタンス型レゾルバ３と、制御手段に当たる制御装置（図略）とから構成される。さらに、この制御装置は、可変リラクタンス型レゾルバ３の情報に基づいてモータ２へ供給する電流を制御するとともに、トルクセンサからの情報に基づき、必要とされる操舵補助トルクをモータ２によって発生させる。
【００２２】
モータ２は、図２に示すように、ブラシと整流子とがないブラシレスモータであり、ハウジング２０と、回転軸２１と、モータステータ２２とを備えている。
【００２３】
ハウジング２０は、アルミニウムからなる筒状の構造体であり、側周面に貫通孔が形成されている。
【００２４】
回転軸２１は、磁性体である鉄からなる中空軸であり、小径部２１ａと大径部２１ｂとを有する。また、小径部２１ａの外周面と大径部２１ｂの外周面との間には段部２１ｃを有し、大径部２１ｂから段部２１ｃを経て小径部２１ａの端部に向け、軸方向に延びる溝部２１ｄが形成されている。後述するモータステータ２２の内周面と対向する回転軸２１の外周面には、モータステータ２２の内周面と径方向に空隙を介して、マグネット２１ｅが配設される。そして、この回転軸２１は、軸受（図略）を介して、ハウジング２０に回転可能に支持される。
【００２５】
モータステータ２２は、磁性材であるけい素鋼板を積層して構成され、ポリアミドイミド線からなるモータ巻線２３が巻回されるとともに、その中央には、回転軸２１を配設する貫通孔が形成されている。モータステータ２２の表面には、モータ巻線２３との間での電気的短絡を防止するため、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）からなる絶縁部材２４が配設される。そして、モータステータ２２の外周面は、ハウジング２０の内周面に接着固定される。
【００２６】
可変リラクタンス型レゾルバ３は、図１及び図２に示すように、モータ巻線２３の近傍に配設され、モータ２を駆動するために必要とされる回転角度等の情報を検出する回転検出センサであり、レゾルバロータ３０と、レゾルバステータ３１と、ストッパ３６とを備えている。
【００２７】
レゾルバロータ３０は、磁性材であるけい素鋼板を積層して構成され、図３に示すように、外周面には径方向外側に向かって等間隔に形成される略円弧状の７つの突極部３０ａと、これら突極部３０ａの間に形成される７つの谷部３０ｂとを備えている。そして、その中央には、回転軸２１が貫通する貫通孔が形成され、貫通孔の内周面には、径方向内側に向かって突起部３０ｃが形成されている。レゾルバロータ３０は、突起部３０ｃを回転軸２１の溝部２１ｄに嵌合した状態で回転軸２１に貫入され、回転軸２１の段部２１ｃに当接される。この時、レゾルバロータ３０の外周面は、後述するレゾルバステータ３１の磁極３１ａの内周面と対向する。
【００２８】
レゾルバステータ３１は、磁性材であるけい素鋼板を積層して構成され、図１及び図２に示すように、径方向内側に向かって等間隔に配設される略Ｔ字状の１０個の磁極３１ａ（図１のみ図示）と、これら磁極３１ａの径方向外側端面を連結する環状のヨーク３１ｂ（図１のみ図示）とを備えている。磁極３１ａ及びヨーク３１ｂは、レゾルバロータ３０とともに、レゾルバ巻線３２の発生する磁束を流す磁路を形成する。そして、１０個の磁極３１ａと環状のヨーク３１ｂとで囲まれる空間には、レゾルバ巻線３２が収容される１０個のスロット３１ｃ（図１のみ図示）が形成される。また、レゾルバステータ３１の中央には、レゾルバロータ３０が配設される貫通孔が形成されている。
【００２９】
このレゾルバステータ３１の１０個の磁極３１ａには、ポリエステル線からなるレゾルバ巻線３２がそれぞれに巻回される。このレゾルバ巻線３２は、励磁信号が入力される励磁巻線と、励磁巻線の発生する磁束により誘起される信号を出力する検出巻線とから構成される。
【００３０】
レゾルバステータ３１の表面には、レゾルバ巻線３２との間での電気的短絡を防止するため、樹脂からなる絶縁部材３３が配設される。この絶縁部材３３は、１０個あるスロット３１ｃのそれぞれの内周面とレゾルバステータ３１の両端面とを覆っている。
【００３１】
また、レゾルバ巻線３２を制御装置（図略）に電気的に接続するためのコネクタ３４が、レゾルバステータ３１の外周面に固設されている。このコネクタ３４は、磁極３１ａに巻回されるレゾルバ巻線３２の励磁巻線及び検出巻線と電気的に接続される端子３４ａ（図２のみ図示）と、この端子３４ａを固定するとともに、制御装置からの接続用コネクタと嵌合するコネクタハウジング３４ｂとを備えている。
【００３２】
さらに、モータ巻線２３から放射される輻射熱を遮蔽するため、レゾルバステータ３１の両端面を覆うように、ポリエチレンテレフタレート（ＰＢＴ）からなる断熱保護カバー３５（図２のハッチング部分）が配設されている。この断熱保護カバー３５は、環状の端板３５ａと、端板３５ａの外周縁から軸方向に延在する円筒壁３５ｂとを有する。円筒壁３５ｂは、ハウジング２０の内周面との干渉を避けるため、レゾルバステータ３１の外周面より径方向内側に配設される。円筒壁３５ｂの端部は、レゾルバステータ３１のヨーク３１ｂ及びコネクタハウジング３４ｂに固定される。
【００３３】
そして、レゾルバステータ３１は、ハウジング２０の側周面に設けられた貫通孔にコネクタ３４を挿通させ、その外周面が、モータ巻線２３に近接するハウジング２０の内周面に接着固定される。
【００３４】
ストッパ３６は、環状の構造体であり、その内径は、回転軸２１の外径に対し所定の圧入代を設けた大きさである。そして、ストッパ３６は、レゾルバロータ３０が貫入された回転軸２１の所定の位置まで圧入されることにより、レゾルバロータ３０を回転軸２１に設けられた段部２１ｃに押圧し固定する。
【００３５】
次に、動作及び効果について説明する。可変リラクタンス型レゾルバ３には、制御装置からコネクタ３４を通して励磁信号が入力され、レゾルバステータ３１の磁極３１ａに巻回されるレゾルバ巻線３２の励磁巻線が磁束を発生する。この磁束は、レゾルバ巻線３２の励磁巻線が巻回されるレゾルバステータ３１の磁極３１ａの内周面から、径方向に設けられた空隙を経て、対向するレゾルバロータ３０の外周面へと流れ込む。そして、レゾルバロータ３０の別の外周面から径方向に設けられた空隙を経て、対向するレゾルバ巻線３２の検出巻線の巻回されたレゾルバステータ３１の磁極３１ａへと流れ込む。励磁巻線の発生した磁束によりレゾルバ巻線３２の検出巻線に誘起される出力信号は、コネクタ３４を通して制御装置へと出力される。制御装置は、レゾルバ巻線３２の励磁巻線を励磁する励磁信号と、励磁巻線の発生した磁束により、レゾルバ巻線３２の検出巻線に誘起される出力信号とを処理し、リラクタンスの変化を検出するとともにレゾルバステータ３１に対するレゾルバロータ３０の回転角度に変換する。この回転角度は、モータステータ２２に対する回転軸２１の回転角度でもある。制御装置は、この回転角度の情報に基づき、モータ巻線２３に供給する電流を制御することで必要とされるトルクをモータ２に発生させる。
【００３６】
この時、モータ巻線２３に電流が流れることにより、モータ巻線２３からモータ巻線２３に近接して配設される可変リラクタンス型レゾルバ３に向かい輻射熱が放射される。この輻射熱は、レゾルバステータ３１の両端面にレゾルバステータ３１の磁極３１ａと磁極３１ａに巻回されるレゾルバ巻線３２とを覆うように配設される断熱保護カバー３５により遮蔽されるため、レゾルバステータ３１やレゾルバ巻線３２には伝達しにくくなり、それらの温度上昇が抑えられる。これにより、可変リラクタンス型レゾルバ３の信号の熱に起因する変化が抑えられるとともに、可変リラクタンス型レゾルバ３を構成する各部材の熱劣化の促進も抑制できる。従って、可変リラクタンス型レゾルバ３の検出精度の低下及び各部の熱劣化が抑えられる。
【００３７】
本実施形態におけるモータ駆動装置１は、モータ２の連続通電状態において、断熱保護カバー３５の飽和温度が１３５℃であったのに対し、断熱保護カバー３５に覆われた可変リラクタンス型レゾルバ３のレゾルバ巻線３２の飽和温度が１２５℃であり、１０ｄｅｇの温度低減効果があることが確認されている。
【００３８】
なお、本実施形態では、断熱保護カバー３５は、レゾルバステータ３１の軸方向両側面を覆うように配設されるとともに、断熱保護カバー３５の円筒壁の端部は、レゾルバステータ３１のヨーク３１ｂ及びコネクタハウジング３４ｂに固定されている。この断熱保護カバー３５は、いわゆる、センサカバーであるが、これに限られるものではない。断熱保護カバー３５は、少なくともモータ巻線２３と可変リラクタンス型レゾルバ３との間に配設されていれば十分であり、例えば、モータ２のハウジング２０の内周面に固定されるモータ巻線カバーであってもよい。
【００３９】
断熱保護カバー３５は、可変リラクタンス型レゾルバ３のレゾルバステータ３１を覆うだけでなく、加えて、レゾルバロータ３０の軸方向端面も覆うと、レゾルバロータ３０の磁気特性の変化が抑えられ、さらに効果的である。
【００４０】
断熱保護カバー３５の材質は、樹脂に限られるものではない。モータ巻線２３から放射される輻射熱を遮蔽できるものであればよく、例えば、輻射熱の反射率の高いアルミニウム等の金属やセラミックであってもよい。
【００４１】
回転を検出して信号を出力する回転検出センサは、可変リラクタンス型レゾルバ３に限られるものではない。例えば、マグネット又は励磁巻線と、ホール素子や磁気抵抗素子等の磁気検出素子とを備えている磁気式回転検出センサであっても、フォトダイオードとフォトトランジスタ等とを備えている光学式回転検出センサであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のモータ駆動装置における平面図を示す。
【図２】本実施形態のモータ駆動装置における図１（ａ）のＡ−Ａ矢視一部断面図を示す。
【図３】本実施形態のモータ駆動装置における回転軸、レゾルバロータ及びストッパの斜視図を示す。
【符号の説明】
１  ・・・  モータ駆動装置
２  ・・・  モータ
２０  ・・・  ハウジング
２１  ・・・  回転軸
２２  ・・・  モータステータ
２３  ・・・  モータ巻線
２４  ・・・  絶縁部材
３  ・・・  可変リラクタンス型レゾルバ
３０  ・・・  レゾルバロータ
３１  ・・・  レゾルバステータ
３２  ・・・  レゾルバ巻線
３３  ・・・  絶縁部材
３４  ・・・  コネクタ
３５  ・・・  断熱保護カバー
３６  ・・・  ストッパ
【図１】
2005065344.tif 000003
【図２】
2005065344.tif 000004
【図３】
2005065344.tif 000005