旋转电机和装设有旋转电机的车辆

相关申请的援引

本申请基于2021年4月13日申请的日本专利申请2021-067663号主张其优先权，该专利申请的全部内容将通过援引载入本说明书中。

技术领域

本公开涉及一种旋转电机和装设有旋转电机的车辆。

背景技术

在近年来的车辆中，随着多功能化，确保各种设备的装设空间变得困难。因此，针对装设于车辆的各个设备，要求尽可能得小型化。在下述专利文献1中，提出了将装设于车辆的旋转电机的内部空间作为用于配置逆变器单元等的空间进行利用。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2020-25447号公报

发明内容

本发明人研究了将用于对向旋转电机的线圈供给的电流进行测定的电流传感器配置在旋转电机的内部空间。但是，在这样的结构中，由于温度上升等的影响，电流传感器的测定精度有可能会降低。

本公开的目的在于提供一种能够准确地测定供给至线圈的电流的旋转电机和装设有该旋转电机的车辆。

本公开的旋转电机包括：转子，上述转子保持有永磁体；定子，上述定子保持有与永磁体相对的线圈，并且配置于转子的内侧；以及电流传感器，上述电流传感器对供给至线圈的电流进行测定。在该旋转电机中，在定子的内部形成有空间，电流传感器以与划分空间的壁面抵接的状态被保持。

在转子的内侧配置有定子的旋转电机、即所谓的外转子式旋转电机中，为了抑制定子的温度上升，定子例如被冷却水等冷却。因此，在上述结构的旋转电机中，将电流传感器以与定子内的壁面抵接的状态进行保持。在这样的结构中，由于电流传感器与定子一起被直接冷却，因此，能够防止电流传感器的温度过度上升。其结果是，能够通过电流传感器来准确地测定供给至线圈的电流。

根据本公开，提供一种能够准确地测定供给至线圈的电流的旋转电机和装设该旋转电机的车辆。

附图说明

图1是示意性地表示装设有本实施方式的旋转电机的车辆的结构的图。

图2是表示本实施方式的旋转电机的结构的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本实施方式进行说明。为了便于理解说明，在各图中对同一构成要素尽可能标注相同符号，并省略重复说明。

图1所示的车辆20构成为通过旋转电机10的驱动力来行驶的电动车辆。旋转电机10是所谓的“轮内马达”，并且分别埋入设置于车辆20的四个车轮21中。稍后对旋转电机10的具体结构进行说明。

除了旋转电机10之外，在车辆20中还装设有蓄电池23、逆变器24、控制装置25和统筹控制装置26。蓄电池23是用于储存向旋转电机10供给的电力的装置，例如是锂离子电池。

逆变器24是用于将从蓄电池23输出的直流电力转换为三相交流电力，并且将该电力供给至各旋转电机10的电力转换器。逆变器24与各个旋转电机10对应地共计设置有四个。另外，蓄电池23经由设置于车辆20的高压分支电路27与各个逆变器24连接。逆变器24例如也可以在车辆20制动时，将由各旋转电机10产生的交流电力转换为直流电力并将该电力供给至蓄电池23并使之充电。这样，逆变器24构成为双向的电力转换器。逆变器24能够与四个旋转电机10之间单独地进行电力的传输。

控制装置25是用于控制逆变器24的动作的装置。控制装置25与各个逆变器24对应地共计设置有四个。控制装置25控制逆变器24的动作，以使向各个旋转电机10供给的电流的值与目标值一致。向各个旋转电机10供给的电流的值由后述的电流传感器420(参照图2)测定，并且发送到控制装置25。控制装置26是用于对车辆20的整体动作进行统筹控制的装置。为了实现与车辆20的状态对应的旋转电机10的适当控制，在控制装置26与控制装置25之间进行双向通信。

另外，车辆20的结构也可以是与图1所示的结构不同的结构。例如，也可以是旋转电机10仅在车辆20中装设一个，旋转电机10的驱动力经由动力传递机构分别分配至四个车轮21的结构。另外，车辆20也可以构成为不仅能够利用旋转电机10的驱动力进行行驶，还能够利用内燃机的驱动力进行行驶的所谓“混合动力车辆”。

参照图2，对旋转电机10的具体结构进行说明。旋转电机10包括转子100和定子200。

转子100是相对于车轮21固定并与车轮21一起旋转的部分。在图2中标记为“AX”的单点划线是转子100的旋转中心轴线。以下，也将该旋转中心轴线称为“旋转中心轴线AX”。转子100具有板状部110、外筒部120和轴部130。

板状部110是形成为大致圆板状的部分。旋转中心轴线AX相对于板状部110的主面垂直，穿过板状部110的中心。

外筒部120是以从板状部110的外周侧端部沿着旋转中心轴线AX向图2的下方侧延伸的方式形成的圆筒状的部分。在外筒部120的内周面保持有多个永磁体300。多个永磁体300以在外筒部120的内周面上沿周向排列多个的方式配置。

轴部130是以从板状部110沿旋转中心轴线AX延伸的方式形成的大致圆柱形状的部分。轴部130的中心轴线与旋转中心轴线AX一致。在本实施方式中，轴部130的内侧为中空，但是轴部130也可以为实心。轴部130的外周面经过轴承500由定子200旋转自如地保持。

定子200是在如上所述地将转子100旋转自如地保持的状态下相对于车辆20安装的部分。定子200的整体收容在转子100的内侧。定子200具有板状部210、外筒部220和内筒部230。

板状部210是形成为大致圆板状的部分。旋转中心轴线AX相对于板状部210的主面垂直，穿过板状部210的中心。在板状部210的中心形成有开口212，在开口212中插通有轴部130。在开口212与轴部130之间，可以设置用于防止异物侵入的密封件，也可以设置与轴承500相同的轴承。板状部210中的与设置有内筒部230等的一侧相反一侧的面211为相对于车辆20固定的面。

外筒部220是以从板状部210的外周侧端部沿着旋转中心轴线AX向图2的上方侧延伸的方式形成的圆筒状的部分。在外筒部220的内周面上，经由粘接剂401保持有线圈400。线圈400是分为三相的绕组，并且是流过从逆变器24供给的电流的部分。线圈400以与永磁体300相对的状态被保持。在电流流过线圈400的各相时，在线圈400与永磁体之间产生电磁力，该电磁力使转子100旋转。

在外筒部220的内侧形成有冷却用流路221。冷却用流路221是从外部供给的冷却水的流动流路。通过使冷却水在冷却用流路221中流动，能够防止包含外筒部220的旋转电机10的整体的温度过度上升。作为在冷却用流路221中流动的流体，例如也可以使用制冷剂等与冷却水不同的流体。具有冷却用流路221的外筒部220例如也可以通过经由密封件将多个部件组合等来构成。

内筒部230是以从板状部210中的开口212的周围部分沿着旋转中心轴线AX向图2的上方侧延伸的方式形成的圆筒状的部分。在内筒部230的内侧收容有转子100的轴部130。在内筒部230的内周面与轴部130的外周面之间设置有如上所述的轴承500。即，内筒部230为将转子100旋转自如地保持的部分。

在定子200的内侧形成有空间201。在图2的剖视图中，空间201是通过外筒部220、板状部210和内筒部230从三方划分出的空间。以下，也将划分空间201的壁面称为“壁面250”。壁面250包括作为板状部210中的板状部110侧(图2中的上侧)的面的壁面251、作为外筒部220的内周面的壁面252以及作为内筒部230的外周面的壁面253。

在空间201中配置有电流传感器420。电流传感器420是用于对流过线圈400的各相的电流进行测定的传感器。作为电流传感器420，例如能够使用霍尔传感器、磁阻传感器、磁阻抗传感器等各种方式的传感器。在旋转电机10中，与各相对应地设置有共计三个电流传感器420，但是在图2中仅图示了其中的一个电流传感器420。

电流传感器420以与壁面250(具体而言为壁面252)抵接的状态被保持。电流传感器420可以粘接于壁面250，也可以使用螺栓等紧固构件进行固定。在任一情况下，电流传感器420都以其一部分与壁面250抵接的状态被固定。

在外筒部220中的与板状部110相对的前端的一部分中形成有凹部222。凹部222形成为将外筒部220的内侧与外侧连接的槽状。在凹部222中配置有从线圈400延伸的导线410。导线410是用于向线圈400供给电流的线，并且与线圈400的绕组连接。导线410从线圈400经过凹部222并向空间201延伸，并且沿着壁面250拉绕。导线410经过设置于电流传感器420的未图示的夹持部，并且经过设置于定子200的未图示的开口而从空间201向旋转电机10的外侧引出。将电流传感器420与控制装置25之间连接的未图示的信号线也同样地经过设置于定子200的未图示的开口而向外侧引出。壁面252中的形成有上述凹部222的部分相当于用于将从线圈400延伸的导线410向空间201引入的“导入部”。代替凹部222，也可以形成以贯穿外筒部220的方式形成的贯通孔。在这种情况下，壁面252中的形成有该贯通孔的部分相当于“导入部”。

另外，在图2中，仅图示了一根从线圈400延伸的导线410，但是实际上，多根导线410从线圈400延伸，并且各个导线410被向空间201引出。在如本实施方式那样将线圈400设置为三相的情况下，例如从线圈400引出六根导线410。因此，凹部222也根据导线410的根数而形成有多个。

在旋转电机10的动作中，假设在电流传感器420的温度上升的情况下，有时会发生电流传感器420能够高精度地测定的电流值的范围变窄等电流传感器420的测定精度降低的情况。但是，在本实施方式中，由于电流传感器420以与壁面250抵接的状态被保持，因此，通过经过冷却用流路221的冷却水，电流传感器420也与定子200一起被同时地冷却。由于能够防止电流传感器420的温度过度上升，因此，能够通过电流传感器420来准确地测定供给至线圈400的电流。

电流传感器420与构成壁面250的三个壁面251、252、253中的任一个壁面抵接即可。但是，考虑到冷却效率，优选的是，使电流传感器420与在其内侧形成有冷却用流路221的壁面252抵接。壁面252相当于本实施方式中的“被冷却壁面”。

另外，在旋转电机10的动作中，随着线圈400中的三相交流电流、永磁体300的移动等，在定子200的周围产生磁场的变动、即电磁噪声。在这样的电磁噪声到达电流传感器420时，即使能够如上所述地抑制温度上升，电流传感器420的测定精度也有可能会降低。为了抑制到达电流传感器420的电磁噪声，优选的是，使用导电率或导磁率尽可能高的材料来形成定子200。

但是，即使由这样的材料形成定子200，在定子200的周围产生的电磁噪声的一部分也会经过作为导入部形成的凹部222侵入到空间201并到达电流传感器420。为了减小通过这样的路径到达电流传感器420的电磁噪声，优选的是，尽可能大得确保凹部222与电流传感器420之间的距离。这是因为一般而言，到达的电磁噪声的强度与距离的平方成反比。

图2所示的虚线DL示出了沿着旋转中心轴线AX的处于空间201的中央的位置。在本实施方式中，在壁面250中的沿着旋转中心轴线AX位于比虚线DL更靠一方侧的端部的位置(在图2的示例中位于比虚线DL更靠上方侧的位置)处形成有凹部222。另外，在壁面250中的沿着旋转中心轴线AX位于比虚线DL更靠另一方侧的端部的位置(在图2的示例中位于比虚线DL更靠下方侧的位置)处保持有电流传感器420。通过这样的配置，能够充分地确保凹部222与电流传感器420之间的距离，并且降低电磁噪声对电流传感器420的影响。凹部222和电流传感器420各自的位置也可以与图2所示的示例上下相反。

另外，在图2的示例中，在沿着旋转中心轴线AX处于凹部222的正下方的位置处配置有电流传感器420。但是，电流传感器420的位置隔着虚线DL处于与凹部222相反一侧的位置即可，也可以是凹部222的正下方的位置以外的位置。即，凹部222和电流传感器420各自的沿周向的位置也可以彼此不同。

另外，形成有凹部222的壁面250和保持有电流传感器420的壁面250可以如本实施方式那样为相同的壁面250(壁面252)，但是也可以为彼此不同的壁面250。例如，也可以是凹部222形成于壁面252，电流传感器420保持于壁面251。

如上所述，在本实施方式中，在旋转电机10中设置有三个电流传感器420。它们都与图2中图示的电流传感器420同样地，在比虚线DL更靠板状部210侧的位置处以与壁面250抵接的状态被保持。三个电流传感器420沿着外筒部220的内周面(即壁面252)保持在例如120度等分布的位置处。通过尽可能长得确保电流传感器420彼此的距离，能够防止各个电流传感器420相互施加噪声的影响这样的情况。另外，本实施方式中的电流传感器420的数量(3)仅为一例，例如也可以是四个电流传感器420配置在空间201中的方式。

以上，参照具体例对本实施方式进行了说明。但是，本公开不限于这些具体例。即使本领域技术人员对这些具体例做了适当的设计变更，只要包括本公开的特征，就包含于本公开的范围内。上述各具体例所包括的各要素及其配置、条件、形状等并不限定于例示的情况，可以进行适当变更。只要不产生技术上的矛盾，就能对前述的各具体例所包括的各要素进行适当的组合改变。