JP5488127B2 - レゾルバの電磁遮蔽構造 - Google Patents

Description

本発明は、モータのロータ軸の回転数（回転角度）を検出するレゾルバの電磁遮蔽構造に関し、詳しくは、モータのステータのコイルエンドから発生する電磁ノイズを遮蔽する、レゾルバの電磁遮蔽構造に係る。

例えば、電気自動車，ハイブリッド自動車等の車輌に搭載された、駆動用あるいは発電用のモータ，ジェネレータ（以下単に「モータ」という。）の回転数を検出するセンサとしては、一般にレゾルバが使用されている。レゾルバは、スペース的な制約から、モータのステータのコイルエンドの内側（内周側）に配設されることがあり、この場合には、コイルエンドで発生した電磁ノイズにより、レゾルバの検出精度が低下するおそれがある。

このような不具合を防止するため、例えば、特許文献１に係る発明では、コイルエンドとレゾルバとの間にシールド部材（電磁シールド）を設けている。

この特許文献１の発明のレゾルバでは、シールドリングとしてのシールド部材が、ステータコアのバックヨークの外周側（ステータコアの外周側）に接着剤又は溶接により取り付けている。シールド部材は磁性材料（電磁鋼板）により構成されている。この発明によれば、「モータのコイルエンドから発生する磁界がシールド部材に磁束を集めるため、本体であるステータコアのティース部に磁界が及ぼす影響が少なくなる。その結果、レゾルバが作り出す角度信号は精度の良いものとなり、モータ制御におけるトルクの低下や車輌の振動を抑えることが可能となる。」とされている。

国際公開第２００６／０８０５６７号パンフレット

しかしながら、特許文献１の発明は、上述のように、シールド部材をレゾルバのステータコアの外周側に接着剤又は溶接によって固定していて、シールド部材がステータコアと磁気的に絶縁されていないため、シールド部材で遮蔽した電磁ノイズがステータコアに伝達されて、レゾルバの出力信号にノイズが入り、レゾルバの検出精度が低下するという問題があった。

そこで、本発明は、電磁ノイズを遮蔽する遮蔽部とレゾルバのステータコアとの間に間隙を設けることで、レゾルバの検出精度を向上させたレゾルバの電磁遮蔽構造を提供することを目的とする。

請求項１に係る本発明は（例えば、図４参照）、モータ（２）の回転角度を検出するレゾルバ（３０）の電磁遮蔽構造において、
電磁鋼板を複数枚重ねて構成されたレゾルバステータコア（３２）と、前記レゾルバステータコア（３２）に巻回されたレゾルバステータコイル（３３）とを有するレゾルバステータ（３４）と、
前記モータ（２）と前記レゾルバステータコア（３２）との間に配設されて前記モータ（２）から発生した電磁ノイズを遮蔽する遮蔽板（３５）と、を備え、
前記遮蔽板（３５）は、前記レゾルバステータコア（３２）との間に間隙（Ｇ）を介して配設された遮蔽部（３５ａ）と、前記遮蔽部（３５ａ）と一体に形成されるとともに前記レゾルバステータ（３４）側に支持された脚部（３５ｂ）と、を有し、前記遮蔽部（３５ａ）が前記レゾルバステータコア（３２）との間に前記間隙（Ｇ）を保持した状態で、前記脚部（３５ｂ）を介して、前記レゾルバステータ（３４）とともに、合成樹脂製の環状の保持部（３６）に一体成形されている、
ことを特徴とするレゾルバ（３０）の電磁遮蔽構造にある。

請求項２に係る発明は（例えば、図４参照）、前記間隙（Ｇ）は、前記遮蔽板（３５）と前記レゾルバステータコア（３２）との間の磁気的な絶縁を確保できるだけの大きさに設定される、
ことを特徴とする請求項１に記載のレゾルバ（３０）の電磁遮蔽構造にある。

請求項３に係る発明は（例えば、図４参照）、前記レゾルバステータコア（３２）は、非磁性体からなるモータケース（２２）に直接位置決めされるとともに、前記レゾルバステータ（３４）は、前記保持部（３６）を介してモータケース（２２）に取り付けられ、
前記遮蔽板（３５）は磁性体からなる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレゾルバ（３０）の電磁遮蔽構造にある。

請求項４に係る発明は（例えば、図４参照）、前記レゾルバ（３０）は、前記モータ（２）のコイルエンド（５）の内径側に配設され、
前記遮蔽板（３５）の前記遮蔽部（３５ａ）は、前記レゾルバステータコア（３２）の外周面（３２ｃ）を覆うように配設されている、
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レゾルバ（３０）の電磁遮蔽構造にある。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。

請求項１に係る発明によると、遮蔽部とレゾルバステータコアとの間に所定の間隙を設けることで、遮蔽部が、例えば、接着剤又は溶接によってレゾルバステータコアに取り付けられている場合と比較して、モータから発生した電磁ノイズがレゾルバステータコアに入りにくくすることができ、電磁ノイズによるレゾルバの検出精度の低下を防止することができる。また、遮蔽板を、接着剤や溶着によって取り付けることなく、合成樹脂製の保持部により、レゾルバステータと一体に構成することができるので、製造が容易であるとともに、合成樹脂製の保持部によって、遮蔽板とレゾルバステータコアとの磁気的な絶縁を図ることができるため、レゾルバの検出精度を向上させることができる。

請求項２に係る発明によると、遮蔽板とレゾルバステータコアと間の間隙を磁気的な絶縁を確保できるだけでの大きさにしているため、遮蔽板をからレゾルバステータコアに電磁ノイズが伝達されることを抑制できるため、レゾルバの検出精度を向上させることができる。

請求項３に係る発明によると、レゾルバステータは、モータケースに直接位置決めされるため、レゾルバステータの位置決め精度が向上するとともに、レゾルバステータが直接接するモータケースを非磁性体で形成するため、モータケースにモータから発生した電磁ノイズがモータケースを介してレゾルバステータに伝達されにくい。さらに、遮蔽板を磁性体で形成することによって、一層、電磁ノイズがレゾルバステータコアに入りにくくすることができ、電磁ノイズによるレゾルバの検出精度の低下を防止することができる。また、合成樹脂製の保持部を介して、ケースに取り付けられているので、レゾルバステータをケースに取り付けるために、専用の取り付け部を設ける必要がなく、その分、構成を簡略化することができる。

請求項４に係る発明によると、遮蔽板の遮蔽部は、モータのコイルエンドの内径側で、かつ、レゾルバステータコアの外周面を覆うように配設されているので、この遮蔽部により、モータのコイルエンドで発生してレゾルバステータコアに向かう電磁ノイズを有効に遮蔽することができる。

本発明を適用し得る電気自動車、ハイブリッド自動車の駆動部の一部を示すスケルトン図。 レゾルバ近傍の概略構成を示す縦断面図。 図３（Ａ）はレゾルバの縦断面図、図３（Ｂ）はレゾルバの右側面図。 レゾルバ近傍の詳細構成を示す拡大縦断面図。

以下、本発明に係る実施の形態を図１〜図４に沿って説明する。

図１は、本発明に係るレゾルバの電磁遮蔽構造を適用し得る電気自動車，ハイブリッド自動車等の車輌の駆動部１の一部を示すスケルトン図である。

同図に示す駆動部１には、駆動源としてモータ２が設けられている。モータ２は、不図示のケースに固定されたステータ３と、このステータ３の内径側に回転自在に配設されたロータ４とを備えている。ステータ３には、コイルが巻回されており、コイルにおける、ステータ３の軸方向（同図中では左右方向）からはみ出す部分には、コイルエンド５が形成される。また、ロータ４の中心からは、出力軸となるロータ軸（モータ軸）６が延びていて、このロータ軸６には、ドライブギヤ７が固定されている。

ドライブギヤ７には、ドリブンギヤ８が噛合されており、このドリブンギヤ８は、カウンタ軸９の一端部に固定されていて、カウンタ軸９の他端部には、デフドライブピニオンギヤ１０が固定されている。このデフドライブピニオンギヤ１０には、デフリングギヤ１１が噛合されている。デフリングギヤ１１は、デファレンシャル装置１２の一部を構成しており、デファレンシャル装置１２からは、アウトプット軸１３が延びていて、不図示の車輪に連結されている。

上述の駆動部１においては、モータ２のロータ４が回転すると、ロータ４と一体のロータ軸６の回転が、ドライブギヤ７、ドリブンギヤ８、カウンタ軸９、デフドライブピニオンギヤ１０、デフリングギヤ１１、デファレンシャル装置１２、アウトプット軸１３を介して車輪に伝達される。このように、ロータ軸６の回転が、各軸、各ギヤを介して直接、車輪に伝達されるため、車輪の回転数やトルクを制御するためには、ロータ軸６の回転数を高い精度で制御することが必須となり、このためには、さらに、ロータ軸６の回転数を高い精度で検出することが求められる。

このロータ軸６の回転を高い精度で検出する、本実施の形態に係るレゾルバ３０は、ロータ軸６の基端部近傍で、かつ、ステータ３のコイルエンド５に対応する位置に配設されている。この近傍の具体的な構成を図２に示す。

図２は、レゾルバ３０及びその近傍の構成を、ロータ軸６の軸心Ｃを含む平面で切った縦断面図である。同図を参照して、レゾルバ３０近傍の概略構成を説明する。なお、レゾルバ３０の詳細については、後に、図３，図４を参照して説明する。

図２に示すように、モータ２のロータ軸６は、ロータ４を、軸心Ｃに沿って貫通している。ロータ軸６は、一方の端部６ａ（同図中では左端部）がベアリング２０によって回転自在に支持されている。ロータ軸６の他方の端部（同図中では右端部）は、外径が異なる略３段、すなわち、端から順に小径部６ｂ、中径部６ｃ、大径部６ｄを有している。そして、小径部６ｂには、上述のドライブギヤ７が嵌合され、中径部６ｃには、ロータ軸６の他方の端部を回転自在に支持するベアリング２１が嵌合され、大径部６ｄには、後に詳述するレゾルバ３０が配設されている。

上述のモータ２のステータ３、ベアリング２０，２１、そして、レゾルバ３０は、金属製（例えば、アルミニウム製）のケース（モータケース）２２によって直接支持されている。ステータ３は、その外周面が、ケース２２に形成された円筒状の内周面２２ａに嵌合され、ベアリング２０は、壁部２２ｂに形成された段部２２ｃに嵌合され、ベアリング２１は、別の壁部２２ｄから内側に延びるフランジ部２２ｅの内周面２２ｆに嵌合され、そして、レゾルバ３０は、上述の壁部２２ｄの内端から軸心Ｃに沿って延びる円筒状の筒状壁２２ｇの内周面２２ｈに嵌合されている。

このように、モータ２は、ステータ３がケース２２に直接、嵌合されて位置決めされ、また、ロータ４と一体のロータ軸６は、ケース２２に直接、嵌合されたベアリング２０，２１によって両端支持されて位置決めされているので、ロータ軸６及びロータ４を高い回転精度で回転させることができる。また、同様に、レゾルバ３０は、レゾルバステータ３４と一体の保持部３６がケース２２の一部である筒状壁２２ｇによって位置決めされ、一方、後に詳述するレゾルバロータ３１が、上述のロータ軸６の大径部６ｄに嵌合されて位置決めされているので、レゾルバステータ３４に対して、レゾルバロータ３１を高い精度で回転させることができる。したがって、後述するように、電磁ノイズを遮蔽することにより、レゾルバ３０の高い検出精度を確保することが可能となる。

図３（Ａ），図３（Ｂ）を参照して、レゾルバ３０の構成を詳述する。ここで、図３（Ａ）は、レゾルバ３０の、軸心Ｃを含む平面で切った正面縦断面図であり、図３（Ｂ）は、レゾルバ３０の右側面図である。これらの図に示すように、レゾルバ３０は、環状のレゾルバロータ３１、レゾルバステータコア３２及びレゾルバステータコイル３３からなるレゾルバステータ３４、遮蔽板３５、そして、環状の保持部３６等を備えて構成されている。

レゾルバロータ３１は、図３（Ｂ）に示すように、内周３１ａが円形に形成され、外周３１ｂが正方形の４つの角部を丸くしたような形状に形成されていて、内周３１ａの一部には回り止め３１ｃが突設されている。この回り止め３１ｃは、図２に示すように、レゾルバロータ３１をロータ軸６の大径部６ｄに嵌合させた際に、ロータ軸６の外周面に軸心Ｃに沿って形成されている溝（不図示）に係合させることにより、ロータ軸６に対するレゾルバロータ３１の相対回転を防止するためのものである。なお、同図に示すように、レゾルバロータ３１は、大径部６ｄに嵌合された後、大径部６ｄに抜け止め２３が装着されることで、位置決めされるとともに、軸心Ｃ方向の移動が禁止される。

レゾルバステータコア３２は、同形の磁性鋼板を軸心Ｃ方向に複数枚重ねて構成されており、円環状の環状部３２ａとその内周面を等分する位置のそれぞれに内側に向けて突出された複数の歯部３２ｂとを有していて、歯部３２ｂには、レゾルバステータコイル３３が巻回されている。これらレゾルバステータコア３２とレゾルバステータコイル３３とによってレゾルバステータ３４が構成されている。なお、レゾルバ３０における、上述のレゾルバロータ３１、レゾルバステータ３４による動作については、一般的に周知なレゾルバと同様であるので、説明を省略する。

遮蔽板３５は、管状の遮蔽部３５ａと、この遮蔽部３５ａの軸心Ｃ方向に沿っての一方の端部を設けられたフランジ状の脚部３５ｂとが一体に形成されている。遮蔽板３５は、例えば、一般的な鋼板を管状に形成し、一方の端部を内側に屈曲させることによって形成することができる。遮蔽板３５は、脚部３５ｂが次に説明する保持部３６によって保持されることで、遮蔽部３５ａが、上述のレゾルバステータコア３２の外周面３２ｃとの間の間隙Ｇを確保している。なお、この点については後に図４を参照して詳述する。

保持部３６は、環状に形成された本体３６ａと、本体３６ａの一方の端面（図３（Ａ）では右側の端面）から軸心Ｃに沿って延びる円筒状のリード線取り出し口３６ｂと、同じ端面を周方向に３等分するそれぞれに位置に突設された３つの台座３６ｃとを有している。本体３６ａは、その内部に上述のレゾルバステータ３４及び遮蔽板３５の脚部３５ｂの内径側を含むように構成されているリード線取り出し口３６ｂは、上述のレゾルバステータコイル３３の端部を本体３６ａからリード線Ｌとして引き出すためのものである。３箇所の台座３６ｃには、それぞれ金属製の雌ねじ部３３ｄが埋め込まれている。これら３箇所の雌ねじ部３３ｄに、図２に示すように、ケース２２の一部を貫通するボルト２４をそれぞれ螺合することにより、レゾルバ３０を、保持部３６を介してケース２２に固定している。保持部３６は、上述の本体３６ａ、リード線取り出し口３６ｂ、３箇所の台座３６ｃが合成樹脂によって一体的に構成されており、さらに、上述のレゾルバステータ３４、遮蔽板３５とともに一体成形されている。保持部３６は、例えば、金型を使用して成形する際に、溶融状態の合成樹脂が流し込まれるキャビティ内に、上述のレゾルバステータ３４及び遮蔽板３５を配設しておくことにより、全体を一体に成形することができる。

図４は、図３におけるレゾルバ３０近傍の詳細図である。同図を参照して、遮蔽板３５の他部材に対する位置関係等について詳述する。

同図に示すように、レゾルバ３０は、保持部３６の一部を除くそのほとんどがコイルエンド５の内径側に配置されている。このため、レゾルバステータコア３２は、コイルエンド５から発生した電磁ノイズ、特に、コイルエンド５において径方向に巻回されたコイルから発生した電磁ノイズを受けやすい。そこで、本実施の形態では、コイルエンド５とレゾルバステータコア３２との間に遮蔽板３５を配設することで、電磁ノイズを遮蔽するようにしている。さらに、遮蔽板３５の遮蔽部３５ａを、レゾルバステータコア３２の外周面３２ｃに接触させずに離間させることにより、つまり、遮蔽部３５ａとレゾルバステータコア３２との間に磁気的な絶縁を確保できるだけの間隙Ｇ（例えば、２〜３ｍｍ）を確保することにより、レゾルバステータコア３２に電磁ノイズが一層入りにくいようにしている。

ここで、本実施の形態においては、保持部３６が嵌合されているケース２２の一部である筒状壁２２ｇの先端２２ｉ側が遮蔽板３５の遮蔽部３５ａの内径側に入り込んで、しかも、その先端２２ｉがレゾルバステータコア３２の外周面３２ｃに当接（接触）している。これにより、ケース２２に対してレゾルバ３０を位置決めする際に、筒状壁２２ｇの内周面２２ｈに、合成樹脂製の保持部３６の外周面のみを嵌合させた場合よりも、位置決め精度をさらに高めることができる。すなわち、磁性鋼板製のレゾルバステータコア３２の外周面３２ｃを筒状壁２２ｇの内周面２２ｈに嵌合させることで、保持部３６を介してではなく、レゾルバステータコア３２をケース２２に対して直接、位置決めしてその精度を高めている。

このため、本実施の形態では、レゾルバステータコア３２を覆う遮蔽板３５の遮蔽部３５ａと、レゾルバステータコア３２の外周面３２ｃに先端２２ｉを当接させる筒状壁２２ｇとが、軸心方向（同図では左右方向）にオーバーラップすることになる。そこで、間隙Ｇの大きさを、筒状壁２２ｇの厚さｔを考慮し、さらに、筒状壁２２ｇと遮蔽部３５ａとの間に間隙ｇ（ｇ＞０）を確保できるように設定する。これにより、コイルエンド５で発生した電磁ノイズが、レゾルバステータコア３２に一層入りにくくすることができる。なお、図４に例示するものと異なり、筒状壁２２ｇが遮蔽部３５ａの内側に入り込まない構成の場合には、筒状壁２２ｇの厚さｔを考慮する必要がないので、レゾルバステータコア３２の外周面３２ｃと遮蔽部３５ａとの間隙Ｇを、単に、Ｇ＞０とすればよい。ここで、間隙ｇ，Ｇの大きさについては、他部材等とのスペース的な制約や遮蔽板３５の材質等によっても左右されるため、適宜、実験等に基づいて設定するとよい。

また、遮蔽部３５ａの端縁３５ｃが、コイルエンド５の端部５ａと一致するかこれを超えるようにすれば、一層、電磁ノイズの遮蔽効果を高めることができる。

さらに、上述のように間隙Ｇ，ｇを設けることで、構造的に電磁ノイズの遮蔽効果を高めることができるため、材質的に、遮蔽板３５を、例えば電磁鋼板ではなく、一般的な鋼板に代えることが可能となり、コスト低減を図ることができる。加えて、電磁鋼板から一般的な鋼板に代えることにより、加工性が向上するので、電磁鋼板では、上述のような遮蔽板３５の形状、すなわち管状の部分とフランジ状の部分とを有する形状を、プレス加工による絞り加工では形成することが困難であったのに対し、一般的な鋼板ではこれを可能とする。そして、上述のような遮蔽板３５の形状により、合成樹脂製の保持部３６との一体成形が容易になる。

なお、上述の実施の形態では、遮蔽板３５が一般的な鋼板で形成されている場合を説明したが、遮蔽板３５としては、磁性体であれば、他の任意の材質を使用することができる。さらには、磁性体に限らず磁性体以外の導体（例えば、アルミニウム、銅など）とすることも可能である。遮蔽板３５を導体で形成した場合には、電磁ノイズによって導体内に渦電流が発生し、この渦電流が電磁ノイズを抑制するように発生するため、レゾルバステータコア３２に入る電磁ノイズを低減することが可能である。

１ 駆動部
２ モータ
５ コイルエンド
２２ モータケース（ケース）
３０ レゾルバ
３２ レゾルバステータコア
３３ レゾルバステータコイル
３４ レゾルバステータ
３５ 遮蔽板
３５ａ 遮蔽部
３５ｂ 脚部
３６ 保持部

Claims (4)

1. モータの回転角度を検出するレゾルバの電磁遮蔽構造において、
   電磁鋼板を複数枚重ねて構成されたレゾルバステータコアと、前記レゾルバステータコアに巻回されたレゾルバステータコイルとを有するレゾルバステータと、
   前記モータと前記レゾルバステータコアとの間に配設されて前記モータから発生した電磁ノイズを遮蔽する遮蔽板と、を備え、
   前記遮蔽板は、前記レゾルバステータコアとの間に間隙を介して配設された遮蔽部と、前記遮蔽部と一体に形成されるとともに前記レゾルバステータ側に支持された脚部と、を有し、前記遮蔽部が前記レゾルバステータコアとの間に前記間隙を保持した状態で、前記脚部を介して、前記レゾルバステータとともに、合成樹脂製の環状の保持部に一体成形されている、
   ことを特徴とするレゾルバの電磁遮蔽構造。
2. 前記間隙は、前記遮蔽板と前記レゾルバステータコアとの間の磁気的な絶縁を確保できるだけの大きさに設定される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレゾルバの電磁遮蔽構造。
3. 前記レゾルバステータコアは、非磁性体からなるモータケースに直接位置決めされるとともに、前記レゾルバステータは、前記保持部を介してモータケースに取り付けられ、
   前記遮蔽板は磁性体からなる、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレゾルバの電磁遮蔽構造。
4. 前記レゾルバは、前記モータのコイルエンドの内径側に配設され、
   前記遮蔽板の前記遮蔽部は、前記レゾルバステータコアの外周面を覆うように配設されている、
   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レゾルバの電磁遮蔽構造。

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