CN103812275B - 具备旋转检测器的驱动单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够防止旋转检测器的检测精度下降的驱动单元。驱动单元(12)具备：主壳体(70)，其将旋转电机(14)的径向外侧包围，并将旋转电机(14)的定子(32)固定；树脂制的侧罩(72)，其与主壳体(70)结合而将旋转电机(14)的侧面覆盖；以及旋转检测器(20)，其检测旋转电机(14)的旋转角度或转速。在旋转电机(14)与侧罩(72)之间配置金属板(18)，将旋转检测器(20)的定子(122)保持于金属板(18)。

Description

具备旋转检测器的驱动单元

技术领域

本发明涉及一种具备对旋转体(例如马达、发电机)的旋转角度进行检测的旋转检测器(例如分解器、同步器)的驱动单元。

背景技术

在专利文献1中，公开了一种具备树脂制的侧罩82、分解器79及金属性的马达通电部屏蔽件101(金属制板)的结构(图7、图2、[0067]、[0069]、[0086])。侧罩82将电动马达7的侧面部覆盖(图2、[0067])。分解器79经由螺栓而固定于侧罩82(图7、[0069])。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】国际公开第2012/046307号小册子

发明内容

【发明的概要】

【发明要解决的课题】

如上述那样，在专利文献1中，在树脂制的侧罩82上固定分解器79。在这种结构的情况下，树脂制的侧罩82伴随着电动马达7的工作或由工作引起的温度变化等而发生振动或变形，分解器79的定子(分解器定子)与转子(分解器转子)之间的气隙不稳定，检测精度可能会下降。

本发明考虑这种课题而作出，目的在于提供一种能够防止旋转检测器的检测精度下降的驱动单元。

【用于解决课题的手段】

本发明的驱动单元具备：主壳体，其将旋转电机的径向外侧包围，并将所述旋转电机的定子即第一定子固定；树脂制的侧罩，其与所述主壳体结合而将所述旋转电机的侧面覆盖；以及旋转检测器，其检测所述旋转电机的旋转角度或转速，所述驱动单元的特征在于，在所述旋转电机与所述侧罩之间配置金属板，将所述旋转检测器的定子即第二定子保持于所述金属板。

根据本发明，在配置于旋转电机与侧罩之间的金属板上保持旋转检测器的定子(第二定子)。因此，与将第二定子安装于树脂制的侧罩的情况相比，能够稳定地固定第二定子。因此，能够防止旋转检测器的检测精度的下降。而且，与将用于保持第二定子的部位(肋等)设于主壳体的情况相比，能够使驱动单元的结构紧凑。

可以是，所述第一定子具备在绝缘体的周围形成的线圈，在沿着所述第一定子的径向观察时，在所述金属板上保持所述第二定子的保持部与所述绝缘体或所述线圈重叠。由此，由旋转电机的定子(第一定子)的线圈或绝缘体引起而在旋转轴方向上产生的死区空间减少，能够缩短驱动单元的在旋转轴方向上的长度。

可以是，所述第二定子具备由树脂覆盖并将所述第二定子的检测值向外部输出的端子部，所述端子部通过所述侧罩的开口部而向外部引出，在所述端子部与所述开口部之间设置吸收振动的密封构件。由此，利用密封构件来吸收由金属板及树脂制的侧罩的线膨胀系数的差异引起而产生的、端子部与金属板之间的振动的摆动差，从而能够确保旋转检测器的端子部与侧罩之间的密封性。

可以是，所述驱动单元具备向所述旋转电机和所述金属板供给冷却介质的冷却介质供给机构，在所述金属板上保持有所述第二定子的形态下，将供给到所述旋转电机与所述金属板之间的所述冷却介质向所述密封构件引导的贯通孔形成于所述金属板。由此，无需具备对密封构件供给冷却介质的专用的结构。

【发明效果】

根据本发明，在配置于旋转电机与侧罩之间的金属板上保持旋转检测器的定子(第二定子)。因此，与将第二定子安装于树脂制的侧罩的情况相比，能够稳定地固定第二定子。因此，能够防止旋转检测器的检测精度的下降。而且，与将用于保持第二定子的部位(肋等)设于主壳体的情况相比，能够使驱动单元的结构紧凑。

附图说明

图1是搭载有本发明的一实施方式的驱动单元的电动车辆的一部分的分解立体图。

图2是省略了侧罩的状态下的所述驱动单元的局部立体图。

图3是所述驱动单元的第一局部剖视图。

图4是所述驱动单元的第二局部剖视图。

【符号说明】

12...驱动单元

14...马达(旋转电机)

18...屏蔽板(金属板)

20...分解器(旋转检测器)

22...冷却介质供给机构

32...马达定子(第一定子)

42...绝缘体

50...线圈

70...主壳体

72...侧罩

90...第二开口部(侧罩的开口部)

92...密封构件

106...螺栓紧固部(保持部)

122...分解器定子(第二定子)

140...端子部

172...第二冷却介质用孔(贯通孔)

具体实施方式

A.一实施方式

1.整体性的结构的说明

[1-1.整体结构]

图1是搭载有本发明的一实施方式的驱动单元12的电动车辆10(以下也称为“车辆10”)的一部分的分解立体图。图2是省略了侧罩72的状态下的驱动单元12的局部立体图。图3是驱动单元12的第一局部剖视图。图4是驱动单元12的第二局部剖视图。

本实施方式的车辆10是仅以行驶马达14(以下也称为“马达14”)为驱动源的狭义的电动机动车(battery car)。或者，车辆10可以是混合动力车辆、燃料电池车辆等其他的电动车辆。

如图1等所示，驱动单元12除了马达14之外，还具有马达壳体16、屏蔽板18(金属板)、分解器20、冷却介质供给机构22。

[1-2.行驶马达14]

(1-2-1.行驶马达14的整体结构)

作为旋转电机的马达14是用于生成车辆10的驱动力F的驱动源。马达14为3相交流无刷式，基于经由未图示的逆变器而从未图示的蓄电池供给的电力来生成车辆10的驱动力F。而且，本实施方式的马达14也作为发电机发挥功能，将通过进行再生而生成的电力(再生电力Preg)[W]向所述蓄电池输出，由此对所述蓄电池充电。再生电力Preg也可以对未图示的12伏系统或辅机输出。马达14具有马达转子30及马达定子32(第一定子)。

(1-2-2.马达转子30)

马达转子30在马达定子32的内侧，以轴34为中心旋转。

(1-2-3.马达定子32)

(1-2-3-1.马达定子32的整体结构)

如图1～图4所示，马达定子32具有定子铁心40、绝缘体42、导线44(磁线)及定子支架46。

(1-2-3-2.定子铁心40)

定子铁心40是在马达14的旋转轴方向(图1等中的X1、X2方向)上具有厚度的圈状的构件。定子铁心40通过将沿着马达14的圆周方向(图1等中的C1、C2方向)分割的多个分割铁心(未图示)连结而构成。在各分割铁心的齿处安装绝缘体42，并在绝缘体42的周围卷绕导线44。通过卷绕的导线44形成线圈50(绕组)。本实施方式中的线圈50是所谓集中绕组。或者，线圈50可以是所谓分布绕组。

(1-2-3-3.绝缘体42)

如上述那样，在各绝缘体42的周围形成线圈50。而且，在绝缘体42形成有供电线支架54，该供电线支架54收容从线圈50伸出的作为导线44的供电线52。更具体而言，在供电线支架54形成有向径向外侧(R2侧)敞开的多个槽部，各槽部保持U相、V相、W相及N相(中性相)的配线。但是，根据按相收集配线的位置的不同，也会产生未保持配线的槽部。

此外，如图4所示，在本实施方式中，在绝缘体42(尤其是供电线支架54)及线圈50的径向内侧(R1方向)配置分解器20。由此，缩短驱动单元12的在旋转轴方向X1、X2上的长度。

(1-2-3-4.导线44(供电线52))

导线44中的作为引回线的供电线52沿着圆周方向C1、C2在供电线支架54内引回，并引回至端子56u、56v、56w(图3)。由此，来自未图示的蓄电池的电力经由供电线52向线圈50供给。

(1-2-3-5.定子支架46)

如图1、图4等所示，定子支架46是将各定子铁心40收容在径向内侧(R1侧)的构件，具有：以圈状为基调的支架主体60；从支架主体60的旋转轴方向X1侧的端部朝向径向外侧(R2方向)突出形成，且形成有螺栓紧固孔64(图1)的螺栓紧固部62。

(1-2-3-6.其他)

需要说明的是，作为马达定子32，可以使用例如专利文献1或日本特开2012-016100号公报记载的结构。

[1-3.马达壳体161

(1-3-1.马达壳体16的整体性的结构)

如图1等所示，马达壳体16将马达转子30及马达定子32收容在内部，具有主壳体70及侧罩72。需要注意的是，如上述那样在图2中省略了侧罩72的情况及在图3中仅示出侧罩72的一部分剖面的情况。

(1-3-2.主壳体70)

主壳体70是收容马达转子30及马达定子32的主要的构件。主壳体70具有向旋转轴方向X1打开的第一开口部80(图1)，向第一开口部80插入马达转子30及马达定子32。向第一开口部80插入的马达转子30及马达定子32在径向外侧(R2方向)及旋转轴方向X2上由主壳体70包围。在主壳体70中，马达定子32及屏蔽板18通过螺栓82一同紧固固定，侧罩72通过螺栓84固定(图2～图4)。

(1-3-3.侧罩72)

侧罩72是从旋转轴方向X1侧(朝向旋转轴方向X2)将马达转子30、马达定子32、屏蔽板18及分解器20覆盖的树脂制的构件，朝向马达14的旋转轴方向X2而固定于主壳体70。在侧罩72形成有接受分解器定子122的端子部140插入的第二开口部90(图1等)。而且，在第二开口部90配置有用于确保第二开口部90的气密性的密封构件92(图4)。密封构件92通过由具有弹性的原料构成或以弯曲的状态配置等方法，来吸收从马达14向分解器定子122传递的振动。由此，能够确保端子部140与侧罩72之间的密封性。

[1-4.屏蔽板18]

屏蔽板18是用于减少来自马达14的噪声(无线电噪声)的影响的金属制构件，如图1～图4所示，以圈状为基调。需要说明的是，在图3中，需要注意屏蔽板18的一部分(径向外侧(R2方向))未示出的情况。

如图1～图4所示，屏蔽板18相对于马达定子32而配置在旋转轴方向X1侧，并从旋转轴方向X1侧及径向外侧(R2侧)将供电线52的大致整周覆盖。如图1～图3所示，屏蔽板18具备螺栓紧固部100。在螺栓紧固部100形成有用于将螺栓82紧固的螺栓紧固孔102(图1)。

在屏蔽板18形成有用于配置分解器定子122的一部分(树脂部132)的第三开口部104(图3等)。而且，在屏蔽板18形成有用于将螺栓136(图2)固定的螺栓紧固部106(图3)，该螺栓136用于将分解器定子122固定。

[1-5.分解器20]

(1-5-1.分解器20的整体性的结构)

分解器20检测马达14的旋转角度或转速，具有分解器转子120及分解器定子122(第二定子)(图4等)。分解器转子120安装于马达转子30，并与马达转子30一起旋转。

(1-5-2.分解器定子122)

(1-5-2-1.分解器定子122的整体性的结构)

分解器定子122具有金属制的定子铁心130(图2、图4)、树脂部132(图2～图4)及多个磁线(未图示)。

(1-5-2-2.定子铁心130)

定子铁心130具有：由磁性体(例如，电磁钢板)构成并作为磁轭发挥功能的磁轭部；与磁轭部一体形成并从磁轭部向径向内侧(R1方向)突出的多个齿。本实施方式的定子铁心130通过将同一形状的多个铁心板(未图示)层叠而构成。

另外，在本实施方式的定子铁心130，在比树脂部132靠径向外侧(R2方向)形成有多个螺栓紧固孔134a～134c(图2)。螺栓紧固孔134a～134c在沿着旋转轴方向X1、X2观察时，以大致120°间隔设置在三个部位。螺栓紧固孔134a是与螺栓136的直径一致的大小。螺栓紧固孔134b、134c形成得比螺栓紧固孔134a在圆周方向C1、C2上长。由此，能够实现定子铁心130的定位及螺栓136的紧固的容易化。

(1-5-2-3.树脂部132)

(1-5-2-3-1.树脂部132的整体性的结构)

树脂部132是将定子铁心130的磁轭部及各齿一体覆盖的圈状的构件。本实施方式的树脂部132例如具有如下的功能。

(a)对构成定子铁心130的各铁心板进行一体化或固定的功能

(b)在旋转轴方向X1、X2及圆周方向C1、C2上通过将定子铁心130的各齿覆盖而对各齿与在其周边形成的各线圈(分解器线圈)之间进行绝缘的作为绝缘体的功能，以及

(c)对分解器定子122与外部之间的配线进行保护的功能

树脂部132例如由聚苯硫醚(PPS)树脂等树脂构成。树脂部132与上述功能(c)相关联而具有端子部140(图1等)。

(1-5-2-3-2.端子部140)

端子部140是用于将从分解器定子122输出的信号向侧罩72的外侧的未图示的线缆或线束输出的部位。如图4所示，在端子部140配置有多个插销144。插销144与分解器定子122的磁线连接。

端子部140通过利用树脂将插销144的周围一体地固定而构成，是不使用线束而能够向侧罩72的外侧(马达壳体16的外部)输出旋转角度的检测信号的直接耦合型。因此，与使用线束而向马达壳体16的外部输出旋转角度的检测信号的类型相比，端子部140能够减少成本。

另外，通过使用这种直接耦合型的端子部140，在马达壳体16的内部，不用设置用于引回线束的空间而能够将旋转角度的检测信号向马达壳体16的外部输出，因此能够减小马达14的旋转轴方向X1、X2的尺寸。

端子部140配置在侧罩72的第二开口部90(图1、图4)内。如上述那样，在侧罩72与端子部140之间配置有密封构件92(图4)。

(1-5-2-4.磁线)

未图示的磁线隔着树脂部132而卷绕于定子铁心130的各齿来形成线圈(分解器线圈)，并与端子部140的插销144连接。本实施方式的分解器线圈是所谓分布绕组，但也可以是集中绕组。在作为分布绕组时，与集中绕组时相比，能够提高对噪声的强健性。

[1-6.冷却介质供给机构22]

冷却介质供给机构22使冷却介质(例如，冷却油、冷却水等)循环，对马达14(马达转子30及马达定子32)、屏蔽板18以及分解器20进行冷却。冷却介质供给机构22具有泵(未图示)、散热器(未图示)及冷却介质流路160(图4)。冷却介质流路160的一部分形成于主壳体70、侧罩72及轴34。

在屏蔽板18上形成有多个第一冷却介质用孔170(图2及图3)及一个第二冷却介质用孔172(贯通孔)(图3)。需要说明的是，在图2中虽然未示出第二冷却介质用孔172，但这是因为，在图2中，第二冷却介质用孔172配置在分解器定子122的后方的缘故。

第一冷却介质用孔170使从侧罩72排出的冷却介质通过，并使冷却介质向马达14(马达转子30及马达定子32)与屏蔽板18之间供给。从第一冷却介质用孔170供给的冷却介质对马达14、屏蔽板18及分解器20进行冷却。需要说明的是，用于供给冷却介质的侧罩72的结构基本上可以使用专利文献1记载的结构。

如图3所示，第二冷却介质用孔172在比分解器定子122的树脂部132(端子部140)靠径向外侧(R2方向)沿着圆周方向C1、C2形成。而且，第二冷却介质用孔172形成在比分解器定子122的定子铁心130靠旋转轴方向X2侧的位置。第二冷却介质用孔172将从第一冷却介质用孔170供给到马达14(马达转子30及马达定子32)与屏蔽板18之间的冷却介质沿着旋转轴方向X1引导而向分解器20供给。从第二冷却介质用孔172供给的冷却介质对分解器20进行冷却，并向密封构件92供给而用于密封构件92的气密性的提高。

2.分解器定子122自身的制造(组装)方法

在进行分解器定子122自身的制造(组装)时，经由以下的次序。

(a-1)通过冲压加工来制造构成定子铁心130的多个铁心板。

(a-2)对层叠(旋转层叠)的铁心板进行嵌入成形来形成定子铁心130及树脂部132。

(a-3)在树脂部132中的将定子铁心130的齿覆盖的部位(齿被覆部)的周围卷绕磁线来形成分解器线圈，并将磁线的端部与插销144连接。

3.分解器定子122向屏蔽板18组装的组装方法

分解器定子122向屏蔽板18的组装经由以下的次序。

(b-1)向屏蔽板18的第三开口部104插入分解器定子122的树脂部132。

(b-2)在将分解器定子122的螺栓紧固孔134a～134c(图2)定位于屏蔽板18的螺栓紧固部106(图3)的状态下对螺栓136进行紧固，将分解器定子122固定于屏蔽板18。

4.本实施方式的效果

如以上那样，根据本实施方式，在配置于马达14(旋转电机)与侧罩72之间的屏蔽板18(金属板)上保持分解器定子122(第二定子)。因此，与将分解器定子122安装于树脂制的侧罩72的情况相比，能够稳定地固定分解器定子122。因此，能够防止分解器20的检测精度的下降。而且，与将用于保持分解器定子122的部位(肋等)设于主壳体70的情况相比，能够使驱动单元12的结构紧凑。

在本实施方式中，马达定子32(第一定子)具备在绝缘体42的周围形成的线圈50，在沿着马达定子32的径向R1、R2观察时，屏蔽板18的螺栓紧固部106(保持部)与绝缘体42重叠(图4)。由此，由马达定子32的线圈50或绝缘体42引起而在旋转轴方向X1、X2上产生的死区空间减少，能够缩短驱动单元12的在旋转轴方向X1、X2上的长度。

在本实施方式中，分解器定子122(第二定子)具备由树脂覆盖并将分解器定子122的检测值向外部输出的端子部140，端子部140通过侧罩72的第二开口部90(开口部)而向外部引出，在端子部140与第二开口部90之间设有吸收或容许振动的密封构件92。由此，利用密封构件92来吸收由金属制的屏蔽板18及树脂制的侧罩72的线膨胀系数的差异引起而产生的、端子部140与第二开口部90之间的振动的摆动差，从而能够确保端子部140与侧罩72之间的密封性。而且，能够削减分解器定子122的部件个数，能够削减成本。而且，能够缩短作为驱动单元12整体的在旋转轴方向X1、X2上的长度。

驱动单元12具备向马达14和屏蔽板18供给冷却介质的冷却介质供给机构22，在屏蔽板18保持有分解器定子122的形态下，将供给到马达14与屏蔽板18之间的冷却介质向密封构件92引导的第二冷却介质用孔172(贯通孔)形成于屏蔽板18。由此，无需具备对密封构件92供给冷却介质的专用的结构。

B.变形例

需要说明的是，本发明并不局限于上述实施方式，基于本说明书的记载内容，当然可采用各种结构。例如，可以采用以下的结构。

1.适用对象

在上述实施方式中，将驱动单元12搭载在仅以行驶马达14为驱动源的狭义的电动机动车即电动车辆10上，但是只要从将分解器20固定于屏蔽板18(金属板)的观点出发即可，并不局限于此，也可以将驱动单元12适用于其他的用途。例如，设有驱动单元12的车辆10也可以是混合动力车、燃料电池车辆等车辆。或者，在上述实施方式中，将分解器20用于马达14的旋转检测用，但也可以用于车辆10中的其他的旋转体(例如，电动动力转向装置、空调器、空气压缩器等中的马达、发电用的发电机)的旋转检测。或者，可以将分解器20使用于工业机械(例如，制造装置、工作机械、电梯)、家电产品(例如，洗衣机、扫除机、空调器、冰箱、电磁烹调器)等设备中的旋转体。

2.马达14

在上述实施方式中，马达14为三相交流方式的结构，但并不局限于此。在上述实施方式中，马达14为无刷式，但也可以为电刷式。在上述实施方式中，马达定子32配置在马达转子30的径向外侧(R2方向)(参照图1)，但并不局限于此，马达定子32也可以配置在马达转子30的径向内侧(R1方向)。

3.马达壳体16

在上述实施方式中，主壳体70在径向外侧(R2方向)及旋转轴方向X2上将马达转子30及马达定子32包围(图1)，但也可以是仅在径向外侧(R2方向)将马达转子30及马达定子32包围的结构。

4.屏蔽板18(，金属板)

在上述实施方式中，屏蔽板18的螺栓紧固部106在沿着径向R1、R2观察时，与绝缘体42的供电线支架54重叠，但是只要从旋转轴方向X1、X2的省空间化的观点出发即可，螺栓紧固部106在沿着径向R1、R2观察时，可以与线圈50重叠。或者，若着眼于使分解器定子122由屏蔽板18保持的点，则螺栓紧固部106在沿着径向R1、R2观察时，可以与绝缘体42或线圈50不重叠。

5.分解器20(旋转检测器)

[5-1.作为旋转检测器的内容]

在上述实施方式中，使用了分解器20作为旋转检测器，但是只要从作为保持于屏蔽板18(金属板)的旋转检测器的观点出发即可，并不局限于此。例如，可以取代输出2相信号(sin信号和cos信号)的分解器，而使用输出各相差120°的相位的3相信号的同步器。

[5-2.结构]

在上述实施方式中，将分解器定子122的磁线设为分布绕组，但也可以为集中绕组。

在上述实施方式中，利用3根螺栓136将分解器定子122(定子铁心130)固定，但螺栓136(以及螺栓紧固部106及螺栓紧固孔134a～134c)的个数可以适当变更。

在上述实施方式中，将螺栓紧固孔134a～134c形成于定子铁心130，但是只要从使分解器定子122由屏蔽板18保持的观点出发即可，也可以形成于其他的部位(例如，树脂部132)。

在上述实施方式中，分解器定子122的端子部140经由侧罩72的第二开口部90向外部引出，由此将分解器20的检测值向马达壳体16的外部输出。然而，只要从使分解器定子122由屏蔽板18保持的观点出发即可，也可以利用其他的方法将分解器20的检测值向外部输出。例如，在马达壳体16内，在端子部140连接未图示的线束，并经由在主壳体70或侧罩72上形成的未图示的开口部将所述线束向马达壳体16的外部引出，由此将分解器20的检测值向外部输出。这种情况下，只要从使分解器定子122由屏蔽板18保持的观点出发即可，也可以是不使用上述实施方式那样的密封构件92的结构。

[5-3.安装方法]

在上述实施方式中，利用螺栓136进行了分解器20向侧罩72的安装(参照图3等)，但分解器20的安装手段或安装方法并不局限于此。也可以使用例如焊接、基于粘接剂的粘接等安装方法。

6.冷却介质供给机构22

在上述实施方式中，为了使冷却介质循环，而将多个第一冷却介质用孔170(图2及图3)及一个第二冷却介质用孔172(贯通孔)(图3)形成于屏蔽板18，但是只要从使分解器定子122由屏蔽板18保持的观点出发即可，冷却介质供给机构22也可以利用其他的方法使冷却介质循环。

Claims (2)

1.一种驱动单元，其具备：

主壳体，其将旋转电机的径向外侧包围，并将所述旋转电机的定子即第一定子固定；

树脂制的侧罩，其与所述主壳体结合而将所述旋转电机的侧面覆盖；以及

旋转检测器，其检测所述旋转电机的旋转角度或转速，

所述驱动单元的特征在于，

在所述旋转电机与所述侧罩之间配置金属板，

将所述旋转检测器的定子即第二定子保持于所述金属板，

所述第二定子具备由树脂覆盖并将所述第二定子的检测值向外部输出的端子部，

所述端子部通过所述侧罩的开口部而向外部引出，

在所述端子部与所述开口部之间设置吸收振动的密封构件，

所述驱动单元具备向所述旋转电机和所述金属板供给冷却介质的冷却介质供给机构，

在所述金属板上保持有所述第二定子的形态下，将供给到所述旋转电机与所述金属板之间的所述冷却介质向所述密封构件引导的贯通孔形成于所述金属板。

2.根据权利要求1所述的驱动单元，其特征在于，

所述第一定子具备在绝缘体的周围形成的线圈，

在沿着所述第一定子的径向观察时，在所述金属板上保持所述第二定子的保持部与所述绝缘体或所述线圈重叠。