(57)【要約】【課題】  ロータの磁極位置検出センサを組み込んだ上で、小型化を可能とするモータおよびバスバーを提供する。【解決手段】  ロータ１２とステータ１１と、当該ロータの磁極の位置を検出する磁極位置検出センサ５とを備えるモータであって、矩形断面を持つ帯状導体３ａが、ステータの端部に沿って円弧状に延びる導電部を有するバスバー３を備え、磁極位置検出センサ５がバスバーに取り付けられていることを特徴とする。【選択図】        図２
2009011125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、ステータと、当該ロータの磁極の位置を検出する磁極位置検出センサとを備えるモータであって、
帯状導体が前記ステータの端部に沿って円弧状に延びる導電部を有するバスバーを備え、
前記磁極位置検出センサが前記バスバーに取り付けられていることを特徴とする、モータ。
【請求項２】
前記モータの軸線に沿って見て、前記磁極位置検出センサが、前記ロータに重なるように、前記バスバーに取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記バスバーに強磁性体の磁束誘導路が取り付けられ、前記磁極位置検出センサは、該磁束誘導路内に組み込まれていることを特徴とする、請求項１または２に記載のモータ。
【請求項４】
前記磁束誘導路は、該磁束誘導路の少なくとも一方の端に、前記ロータ側に突き出るように位置する突出部を有することを特徴とする、請求項３に記載のモータ。
【請求項５】
帯状導体が円弧状に延びた導電部と、
磁極位置検出センサとを備えることを特徴とする、バスバー。
【請求項６】
強磁性体の磁束誘導路を備え、前記磁極位置検出センサは該磁束誘導路内に組み込まれていることを特徴とする、請求項５に記載のバスバー。
【請求項７】
前記磁束誘導路は、該磁束誘導路の少なくとも一方の端に、前記導電部の形状をなす円弧と該円弧の中心との間で張る面に交差するように突き出る突出部を有することを特徴とする、請求項６に記載のバスバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータおよびバスバーに関し、より具体的には自動車等に用いられるモータおよびそこで用いられるバスバーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や電気自動車では、自動車駆動のためにモータ（電動機）が用いられる。この自動車駆動用モータは、自動車に搭載されるため、高出力・高効率化は当然のこととして、小型化および軽量化が、他の用途に比べて格段に強く求められる。このため、出力を低下させることなく、むしろ高出力化した上で、グラム単位およびミリメートル単位の減量および減寸が絶えず行われている。
【０００３】
近年、そのエネルギー効率がよいことに着目して、ブラシレスモータが、ハイブリッドカーやエアコン圧縮機等の駆動部に用いられる傾向にあるが、モータの小型化のために幾つかの提案がなされている。たとえば、モータ本体付近に、ロータの磁極位置検出センサと通電制御回路を具備したプリント基板を取り付ける構成が提案されている（特許文献１、２）。このモータによれば、モータを小型化して、磁極位置検出センサと通電制御回路とをリード線で接続する必要がないので、リード線からのノイズによって通電制御に支障をきたすことが防止できる。また、３相ブラシレスモータのロータの磁極位置の検出精度を高めるために、プリント基板上に配置された、ロータの磁極位置検出用の３つのホール素子の出力について、演算値と実測値を平均化することで、位置（位相）ずれを補正する方法が提案されている（特許文献３）。この方法によれば、３相ブラシレスモータの回転精度を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００１−２２４１５６号公報
【特許文献２】特開２０００−３２４７８４号公報
【特許文献３】特開２００２−６４９９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のモータはモータに投入される電流が小さく、発生するトルクが小さいモータの構成についての提案であり、大きなトルクを発生する大電力を使用するモータに関するものではない。現状の自動車駆動用のモータにおいては、モータのロータ軸上に磁極位置が精度よく検出されるように、検出用の永久磁石や検出コイルなどで構成されるレゾルバなどの装置を取り付けており、そのため、モータサイズが大きくなり、空間利用効率を阻害していた。
【０００５】
本発明は、ロータの磁極位置検出センサを組み込んだ上で、空間利用効率を高めることができるモータおよびバスバーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のモータは、ロータとステータと、当該ロータの磁極の位置を検出する磁極位置検出センサとを備えるモータである。このモータは、帯状導体がステータの端部に沿って円弧状に延びる導電部を有するバスバーを備え、磁極位置検出センサがバスバーに取り付けられていることを特徴とする。
【０００７】
上記の構成により、モータの端部のバスバーに取り付けられた磁極位置検出センサは、ロータに付属する永久磁石の漏れ磁束を利用して、磁極位置を精度よく検出することができる。このため、磁極検出用の永久磁石等を別に設けることがないので、モータの小型化に有益であり、空間利用効率を高めることができる。
【０００８】
また、モータの軸線に沿って見て、磁極位置検出センサを、ロータに重なるように、バスバーに取り付けることができる。これにより、他の部材と空間的に干渉することなく磁極位置検出センサを設けることができる。たとえばロータに埋め込まれた永久磁石の径位置に重なるように磁極位置検出センサを配置して、より高い精度で磁極位置を検出することができる。また、ロータからの漏れ磁束を測定して位置を検出するので、他に特別の永久磁石をロータシャフトに取り付ける必要がないため、部品点数の削減およびモータ組立工程を簡単化することができる。
【０００９】
上記のバスバーに強磁性体の磁束誘導路を取り付け、磁極位置検出センサを、該磁束誘導路内に組み込むことができる。この構成により、たとえば磁束誘導路を、ロータ内に埋め込まれた複数個の永久磁石のうち隣り合う２個の永久磁石の間に、形成して、永久磁石からの洩れ磁束を効率的に磁極位置検出センサに導くことができる。この結果、磁極位置検出精度を高めることができる。
【００１０】
上記の磁束誘導路は、該磁束誘導路の少なくとも一方の端に、ロータ側に突き出るように位置する突出部を有することができる。これにより、より効率的に洩れ磁束を磁束誘導路に集めて、磁極位置検出の精度を高めることができる。
【００１１】
本発明のバスバーは、帯状導体が円弧状に延びた導電部と、磁極位置検出センサとを備えることを特徴とする。
【００１２】
上記の構成により、バスバーをモータに組み付けることにより、磁極位置検出センサを配置できるので、モータの部品点数を減らして、能率よくブラシレスモータを組み立てることができる。また、ロータの磁極位置検出用の永久磁石等を別に設けなくてもよいので、モータを小型化して、空間利用効率を高めるのに貢献することができる。上記の磁極位置検出センサは、例えば、導電部を収納する絶縁性筐体等に固定するのがよい。
【００１３】
また、強磁性体の磁束誘導路を備え、磁極位置検出センサを該磁束誘導路内に組み込む構成とすることができる。これにより、より多くの磁束を磁極位置検出センサに導くことができ、磁極位置検出の精度を高めることができる。
【００１４】
上記の磁束誘導路は、該磁束誘導路の少なくとも一方の端に、上記導電部の形状をなす円弧と該円弧の中心との間で張る面に交差するように突き出る突出部を持つことができる。これにより、より効率的に多くの磁束を磁極位置検出センサに導くことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のモータおよびバスバーによれば、ロータの磁極位置検出センサを組み込んだ上で、モータを小型化することができ、空間利用効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態におけるモータ１０の大略図である。このモータ１０は、埋め込み磁石型同期モータまたはＩＰＭ(  Interior  Permanent  Magnet  )モータとして知られるブラシレスモータであるが、本発明のモータは、ＩＰＭモータに限定されず、永久磁石をロータ表面に配置したＳＰＭ(  Surface  Permanent  Magnet  )または表面磁石型同期モータであってもよい。図１において、ロータ１２には、磁極に対応する数の永久磁石１３が埋め込まれている。ステータ１１には、バスバー３を経て、ロータ１２の回転に同期させて電流が流され、ロータ１２にトルクを発生させる。ロータ１２の回転角に合わせて電流を流すため、図示しない電流制御回路では、ロータ１２の回転角を正確に知る必要がある。このために、ロータ１２の磁極位置検出センサ５が用いられるが、本実施の形態では、磁束誘導路７も含めて磁極位置検出センサ５がバスバー３に取り付けられている点に特徴を有する。
【００１７】
磁極位置検出センサ５および磁束誘導路７が配置される場所は、コンパクト化がこれほど推進される自動車用モータにおいて、もともと空きスペースであり、その空きスペースに磁極位置検出センサ５等を配置することにより有効活用することができる。従来は、磁極位置検出センサまたは磁極位置を検出する装置であるレゾルバは、スペースＡ等に配置されていた。しかし、図１のような構成をとることにより、スペースＡを別の部品の配置場所にすることができる。または、スペースＡが不要スペースであることを前提に、モータ全体の構造を検討し直すことができる。すなわち空間利用効率を高めることができる。
【００１８】
図１に示すモータ１０は、永久磁石１３をロータ１２の中に埋め込んだ埋込磁石形ロータであり、永久磁石をロータ表面に貼り付けるタイプのモータに比べて、（１）高速回転しても永久磁石の飛散を防止することができ、かつ（２）永久磁石間の補助突極に起因するリラクタンストルクを用いることができる、という２点で有利である。永久磁石１３は、ロータ１２のシャフト１４に並行に、ほぼロータ長さと等しい長さを有する。永久磁石１３には、ＳｍやＣｏ等を用いた希土類磁石、とくにＮｄを用いた高性能磁石を用いるのがよい。
【００１９】
上記のモータ１０では、ロータシャフト１４を支えるフレーム部分にアルミニウム製フレームを用いており、軽量化だけでなく、磁束の吸引やロータとの間のブレーキ力の発生等を防止することができる。フレーム部分には、モータの種類に応じて、鋼板製や樹脂性のものを用いてもよい。ステータ１１の外周に接してウォータジャケット１９が配置され、モータ１０で発生する熱による温度上昇を抑制する。
【００２０】
図２は、図１の磁極位置検出センサ５の配置を拡大して示す図である。磁極位置検出センサ５は、磁束誘導路７と連続しており、バスバー３に固定されている。バスバー３は、３相交流電力の導電部３ａと、これら導電部３ａを被覆する絶縁体３ｂとを備える。導電部３ａは、図２では３本の導電部３ａのみを示すが、この他に中性点の導電部を配置するので普通であるが、図示を省略している。バスバー３は、ステータ１１のエンド面側においてステータ１１に沿っており、円弧状（リング状）の形状を有する。環状に配置されるステータ１１の内周側にロータ１２が位置する。ロータ１２には、上述の永久磁石１３が、ロータ１２の長さと大略等しい長さで埋め込まれている。ロータ１２は、その回転に同期させた、ステータ１１からの磁束を受け、その磁束と、永久磁石１３およびその間の突極との相互作用により駆動されて回転する。
【００２１】
永久磁石１３は、モータ１０のステータ極数に対応して、ロータ１２に埋め込まれる。ステータ１１は、その極数に対応してコア１１ａおよびその周りに巻き回されたコイル１１ｂにより構成される。ロータ１２または永久磁石１３の回転位置に応じて、ステータ１１の、上記分かれた部分のコイル１１ｂに、順に、電流を流すように制御して、途切れることなく一定方向に所定のトルクを発生する。このような制御を実現するために、磁極位置検出センサ５が配置される。本実施の形態では、上述のように、バスバー３に磁極位置検出センサ５を取り付けた点に特徴を有する。磁極位置検出センサ５は、磁極位置の検出にはロータ１２の永久磁石１３の漏れ磁束を捕捉して回転している永久磁石１３の通過時を検出するため、ホール素子を用いるのが普通である。このため、ホール素子５は、単独で用いてもよいが、高速回転しているロータ１２の永久磁石１３の通過時点を精度よく検出するために、比透磁率の高い強磁性体により磁気回路（磁束誘導路７）を構成して上記の漏れ磁束を、散逸させずに、まとめてホール素子５に導くのがよい。
【００２２】
電気自動車やハイブリッドカー等に用いられる車体駆動用のモータは、高トルクが求められ、磁極数が高くなる傾向にあり、そのため隣り合う永久磁石１３の間隔は小さくなる。このような永久磁石１３の回転中の位置を精度よく検出するため、従来は、モータ本体の外側（たとえば図１の場所Ａ）において、ロータシャフト１４に、磁極位置を忠実に反映させた位置に永久磁石を高精度で配置して、その永久磁石の回転位置を検出していた。本実施の形態では、図２に示すように、モータ本体の内側において、バスバー３に取り付けるため、ロータ１２の永久磁石１３からの磁束を直接、捕捉する。このため、上述のように、図１のスペースＡを別の目的に利用することができる。
【００２３】
磁束誘導路７の先端は、ロータ１２の端面または永久磁石１３の端に近いほうが好ましいので、回転時の端面のずれ等を考慮してギャップＧはできるだけ小さくとるようにする。また、ホール素子５自体、ギャップと見ることもできるので、ホール素子５の長さは短いほうがよい。さらにホール素子５と磁束誘導路７との接続も磁気抵抗を高めないように配慮するのがよい。磁気抵抗は、（磁束誘導路長）／（透磁率×断面積）、と近似されるので、磁束誘導路７は、（比）透磁率の高い材料、とくに低い磁界において高い（比）透磁率を有する軟磁性材料で形成するのがよく、たとえば低炭素鉄、純鉄、ケイ素鋼、パーマロイなどを用いることができる。また、ホール素子５には、保護絶縁膜を施すことが望ましい。バスバー３にホール素子５を取り付けるに当り、バスバー３の内周側にテラス状の取付部３ｓを設けるのがよい。取付部３ｓは、テラス状でもよいし、弾性的にホール素子５および磁束誘導路７を拘束する抱えばね形状のものでもよい。
【００２４】
図３は、磁束誘導路７内に組み込まれたホール素子５のバスバー３への取り付け構造を示す図である。ホール素子５が取り付けられるバスバー箇所には、テラス状の取付部３ｓが、内周側にせり出すように設けられている。ホール素子５は、取付部３ｓに接着剤または図示しない機械的手段で、磁束誘導路７とともに堅固に固定するのがよい。取付部３ｓも、バスバー３の絶縁体３ｂと同じ種類の絶縁樹脂で形成するのがよい。
【００２５】
磁束誘導路７は、両足部７ａ，７ｂが、永久磁石の同じ極性間を結ぶのではなく、異極間を結ぶような間隔となるように形成するのが、大きな磁束変化がホース素子５において生じるので、好ましい。したがって、磁束誘導路７およびホール素子５のサイズ、材料、性能等は、搭載されるモータの種類に応じて、変える必要がある。磁極検出センサ５は、磁極の数や目標とする制御の精度に応じて、配置数と配置態様とを変える。図４は、ロータ１２内に配置された永久磁石が８個の場合に、４つのホール素子５を配置した例を示す図である。図４では、バスバー３は複雑化を避けるために省略してある。
【００２６】
これまで、モータ１０を主に説明した。しかし、ホール素子５および磁束誘導路７を取り付けたバスバー３を、独立した一つの製品として流通経路に投入することは、もとより可能である。このような磁極位置検出センサ付きバスバーを用いることにより、部品点数を削減し、かつ高精度を要するロータシャフトへの永久磁石の取り付け、測定コイルの配置などの工程を省略して、モータの組立工程を大幅に簡単化することが可能となる。また、モータの小型化または空間利用効率の向上に資することができる。
【００２７】
上記において、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明のモータおよびバスバーを用いることにより、モータへの給配電部を含めてモータを小型化でき、空間利用効率を向上し、またモータの自動車等への搭載の工程を簡単化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態におけるモータを示す概略図である。
【図２】図１に示すモータの磁極位置検出センサの取り付け構造を示す図である。
【図３】磁極位置検出センサとバスバーおよびロータとの位置関係を示す図である。
【図４】磁極位置センサとロータの永久磁石との位置関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
３  バスバー、３ａ  導電部、３ｂ  絶縁体、３ｓ  取付部、５  磁極位置検出センサ、７  磁束誘導路、７ａ，７ｂ  磁束誘導路の先端（足）、１１  ステータ、１１ａ  コア、１１ｂ  コイル、１２  ロータ、１３  永久磁石、１４  ロータシャフト、１９  ウォータジャケット、Ｇ  ギャップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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