特開 2023-147375 モータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023147375

(43)【公開日】2023-10-13

(54)【発明の名称】モータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 11/22 20160101AFI20231005BHJP

【ＦＩ】

H02K11/22

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022054833

(22)【出願日】2022-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000006286

【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002424

【氏名又は名称】ケー・ティー・アンド・エス弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】古澤 竜之介

【テーマコード（参考）】

5H611

【Ｆターム（参考）】

5H611AA01

5H611BB01

5H611BB07

5H611BB08

5H611PP07

5H611QQ03

5H611RR05

5H611UA04

(57)【要約】

【課題】車両に適した光センサを用いたモータを提供する。
【解決手段】モータは、モータ軸に設けられ、光を散乱または反射する散乱器と、前記散乱器に向けて光を射出する発光部と、前記散乱器と前記受光部との間に配置される通過・遮光箇所を有するシートと、前記通過・遮光箇所の通過箇所を通過した光を検知する受光部と、前記発光部と前記散乱器との間、および前記シートと前記受光部との間、に充填される充填部材と、を備える。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータ軸に設けられ、光を散乱または反射する散乱器と、
前記散乱器に向けて光を射出する発光部と、
前記散乱器で散乱または反射した光を通過させる通過箇所と光を通過させない遮光箇所とを含む通過遮光部を有するシートと、
前記通過箇所を通過した光を検知する受光部と、
前記発光部と前記散乱器との間、および前記シートと前記受光部との間、に充填される充填部材と、
を備えるモータ。

【請求項2】

前記発光部が前記モータ軸に向けて光を発光する、
請求項１に記載のモータ。

【請求項3】

ステータコイルと、
ロータと、
前記モータ軸の軸受と、
および前記ステータコイルと、前記ロータと、前記軸受と、を格納する第１室と、
および前記散乱器と、前記発光部と、前記受光部と、を格納する第２室と、
をさらに備える請求項１または２に記載のモータ。

【請求項4】

前記第１室に前記ロータおよび前記ステータコイルを冷却するとともに、前記軸受を潤滑するオイルが内在する、
請求項３に記載のモータ。

【請求項5】

前記第２室に前記充填部材として透明な液体、または透明な気体が充填される、
請求項３または４に記載のモータ。

【請求項6】

前記第２室に接続され、前記充填部材を注入するリザーバタンクをさらに備える、
請求項３から５のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項7】

前記第１室と前記第２室の間を隔てるとともに、前記モータ軸が挿通する空間をシールするシール部材をさらに備える、
請求項３から６のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項8】

前記散乱器は複数のプリズムを有し、
前記発光部を前記散乱器内の凸面鏡の位置まで伸長し、前記複数のプリズムへ、直接、光を射出する、
請求項３から７のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項9】

光を射出する発光部と、
前記発光部から射出した光を通過させる通過箇所と光を通過させない遮光箇所とを含む通過遮光部を有するシートと、
前記通過箇所を通過した光を検知する受光部と、
前記発光部を前記シートの前記通過遮光部（通過・遮光箇所）に正対する後側の位置まで配置し、前記受光部へ、前記受光部へ直接、光を射出するモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、モータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、光センサを用いてモータの回転を検知する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１のモータは、光を発生する発光装置（光学モジュール）から発した光を検知し、モータの回転を検知する。一般的に、モータの回転に光センサを用いた方がモータの回転を精度よく検知できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１４／２０３３１４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、車両に用いるモータは、モータを冷却するとともに、モータ軸の軸受の潤滑を行うオイルを用いた油冷式のモータを使用する場合もある。このような油冷式のモータであっても、光センサが機能するように光センサを配置する必要がある。さらに、車両に用いるモータは、モータに塵や埃が付着した場合であっても、モータの回転を検知し続ける必要がある。

【0005】

本開示の課題は、車両に適した光センサを用いたモータを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係るモータは、モータ軸に設けられ、光を散乱または反射する散乱器と、前記散乱器に向けて光を射出する発光部と、前記散乱器で散乱または反射した光を通過または遮光する、通過・遮光箇所を有するシートと、前記通過・遮光箇所の通過箇所を通過した光を検知する受光部と、前記発光部と前記散乱器との間、および前記シートと前記受光部との間、に充填される充填部材と、を備える。

【0007】

このモータによれば、光は散乱器を介してシートの通過箇所を抜ける。シートの通過箇所から出た光は、受光部に検知される。シートと受光部の間には充填部材が充填される。これによって、受光部とシートの間に塵や埃、モータ冷却・潤滑用オイルなどが介在することを防止できる。この結果、シートから出た光が塵や埃、オイルなどによって屈折や減光などして受光部で誤検知することを防止できる。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、車両に適した光センサを用いたモータを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の実施形態によるモータの全体図。

【図2】本開示の実施形態によるモータの、シートの通過・遮光箇所と受光部の位置関係を示す図。

【図3】他の実施形態によるモータの発光部、散乱器と受光部の変形例を示す図（１）。

【図4】他の実施形態によるモータの発光部、散乱器と受光部の変形例を示す図（２）。

【図5】他の実施形態によるモータの発光部、散乱器と受光部の変形例を示す図（３）。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下明細書および図面においてモータ軸２のスラスト方向（軸方向）のモータ１の出力側を後側、反対側を前側と記す。左右方向は、前側からみて紙面左側を左、右側を右と明細書および図面に記す。

【0011】

図１に示すように、モータ１は、モータ軸２と、ステータコイル４と、ロータ６と、散乱器８と、発光部１０と、シート１２と、充填部材１４と、受光部１６と、第１室１８と、第２室２０と、シール部材２２と、リザーバタンク２４と、オイル循環通路２６と、を備える。本実施形態のモータ１は、インバータ（図示せず）を介して車両に搭載される駆動用電池（図示せず）と接続される三相交流モータである。車両は、外部充電又は外部給電が可能なプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）や、電気自動車などである。インバータは、駆動用電池の直流電流を三相交流電流に変換し、モータ１に供給する。モータ１の出力側には、モータ１の出力を駆動輪（図示せず）につながる駆動軸（図示せず）に伝達するトランスアクスル等の装置が連結される。

【0012】

モータ軸２は、ロータ６を回転可能に支持する軸である。モータ軸２は、ロータ６の前側に位置する第１軸受２ａと、後側に位置する第２軸受２ｂと、によって回転可能に支持される。ステータコイル４は、モータ１の第１室１８を構成する筐体に固定され、インバータからの電力が供給され、ロータ６を回転させる磁力を発生させる。ロータ６は、ロータ円筒部表面、または内部に永久磁石を有している。

【0013】

モータ１は、モータ軸２、第１軸受２ａ、第２軸受２ｂ、ロータ６、およびステータコイル４、を格納する第１室１８と、散乱器８、発光部１０、および受光部１６、を格納する第２室２０と、に区画される。第１室１８は、アルミダイキャストなどの材料で形成され、モータ１の筐体を構成する。第２室２０は、第１室１８からの、モータ軸が挿通する空間をシール部材などで隔壁を設けることによって形成される。オイル循環通路２６は、第１室１８にオイルを供給する通路である。第１室１８に供給されたオイルは、第１軸受２ａ、および第２軸受２ｂ、を潤滑するとともに、ロータ６およびステータコイル４を冷却する。言い換えると、モータ１は、油冷式モータである。第１室１８とモータ軸２の出力側との間は、シール部材２２によってシールされており、また、第１室１８と第２室２０との間もシール部材２２でシールされているので、第１室１８に供給されるオイルが、モータ軸２の出力側や、第２室２０側に漏れ出すことを防止している。

【0014】

散乱器８は、発光部１０から射出した光を散乱または反射する。散乱器８は、凸面鏡８ａと、複数のプリズム８ｂと、円盤状のプレート８ｃと、を有する。本実施形態では、凸面鏡８ａは、円盤状の鏡の中心がスラスト方向の前側に突き出た形状であり、散乱器８に届いた光を散乱または反射でプリズム８ｂに届くようにプレート８ｃの中心に凸面鏡８ａの中心が一致するように配置される。尚、凸面鏡８ａは、凸面鏡でなくても、同じ効果が得られる鏡やプリズムであってもよい。複数のプリズム８ｂは、プレート８ｃ内、またはプレート８ｃ上に同心円状に配置される。発光部１０から射出した光は、凸面鏡８ａによって、受光部１６のある、プレート８ｃの円周方向に散乱または反射し、複数のプリズム８ｂに到達する。プリズム８ｂに到達した光は、最初に到達したプリズム８ｂによって、プリズム通過光と、受光部１６に向かう反射光とに分光される。そして、最初のプリズムを通過した光は、次に到達するプリズム８ｂによって、プリズム通過光と、受光部１６に向かう反射光とに分光される。以下、順次、光が次に到達するプリズムによって通過光と受光部１６に向かう反射光とに分光され、最後のプリズムによって光が分光されるまで同様に分光が行われる。この機能により、本実施形態では、１２個の複数のプリズムが同心円状に設置されているので、受光部１６に向かう１２の反射光が得られる。尚、最後に光が到達するプリズム８ｂを鏡に換えて、分光せずに、受光部１６に向かう反射光のみとしてもよい。

【0015】

本実施形態では、円盤状のプレート８ｃがガラスやアクリル等の透明なプレートによって構成される。凸面鏡８ａおよび複数のプリズム８ｂは、透明なプレート８ｃの内部に埋め込まれる。しかし、例えば金属製のプレート８ｃに凸面鏡８ａおよび複数のプリズム８ｂを固定してもよい。また、本実施形態では、プレート８ｃの中心がモータ軸２と同軸上に設けられ固定される。言い換えると、散乱器８は、モータ軸２と同軸上に配置され、モータ軸２に固定される。散乱器８は、モータ軸２と共に回転する。

【0016】

発光部１０は、散乱器８に向けて光を射出する。具体的には、発光部１０は、散乱器８の凸面鏡８ａに向かって光を射出する。本実施形態では発光部１０は、レーザ光を射出する装置である。発光部１０は、レーザ射出部から出た光が、散乱器８に届き、凸面鏡８ａによって、受光部１６がある、プレート８ｃの円周方向に散乱または反射するように配置される。なお、発光部１０は、凸面鏡８ａに向けて指向性が強い光を射出できる装置であればよく、例えばＬＥＤライトなどであってもよい。

【0017】

シート１２は、散乱器８と受光部１６との間に配置される。シート１２は、散乱器８の前側に設けられ、散乱器８で散乱または反射した光を通過させる通過箇所と、光を通過させない遮光箇所とを有する。図２は、本開示の実施形態によるモータ１の、シート１２の通過・遮光箇所１２ａと受光部１６の位置関係を示すために、モータ１の前側から受光部１６とシート１２を見た場合における模式図である。図２の拡大図は、通過・遮光箇所１２ａの拡大図と、受光部１６の受光素子１６ａの拡大図を示す。尚、受光素子１６ａを拡大する前の、モータ１の後側から見た受光部の図も併記している。図２に示すように、シート１２は、通過・遮光箇所１２ａ（特許請求の範囲における通過遮光部の一例、本実施形態では白色部分が通過箇所であり、グレー部分が遮光箇所）と、光が通過可能な中心穴１２ｂと、を有する。本実施形態ではシート１２は、円盤状の黒色のシートである。しかし、シート１２は、通過・遮光箇所１２ａの通過箇所および中心穴１２ｂ以外の場所で光が通過や透過しない材料であればいかなる部材にでも変更可能である。通過・遮光箇所１２ａの通過箇所は、散乱器８で散乱または反射した光が、プリズム８ｂで受光部１６の方向に分光された光（プリズム８ｂで反射した光）が通過する。中心穴１２ｂは、散乱器８に向けて発光部１０から射出した光が通過する。シート１２は、単独で形状を保てる剛体であっても、散乱器８の表面に接着前提の部材や膜や塗装であってもよい。単独で形状を保てる剛体の場合は、散乱器８に固定される。通過・遮光箇所１２ａの通過箇所と中心穴１２ｂは中空であってもよいが、シート１２が単独で形状を保てる剛体の場合は、光が通過可能な中心穴１２ｂは、中空ではなく、ガラスかアクリル等の透明な剛体となる。

【0018】

図１に示すように、充填部材１４は、発光部１０と散乱器８との間、およびシート１２と受光部１６との間、に充填される部材である。本実施形態では、充填部材１４は、第２室２０に充填される透明なフッ素系不活性液体である。本実施形態では、リザーバタンク２４が接続通路２４ａを介して第２室２０の上方に接続される。リザーバタンク２４に充填した透明なフッ素系不活性液体は、第２室２０に充填されるとともに、重力によって自重で加圧される。第２室２０は、モータ軸２が第１室１８に向けて挿通する挿通穴を有する。挿通穴とモータ軸２の周囲との間には、第１室１８と第２室２０の間を隔てるとともに、モータ軸２が挿通する環状のシール部材２２が配置される。本実施形態では、シール部材２２は、ゴムシールである。

【0019】

受光部１６は、通過・遮光箇所１２ａの通過箇所を通過した光を検知する。受光部１６は、例えば受光素子１６ａを有する光センサである。図１と図２に示すように、受光部１６は、通過・遮光箇所１２ａの前側に配置される。本実施形態では、受光部１６には、シート１２の半径方向に並んで１２個の受光素子１６ａが直列に設けられる。各受光素子１６ａは、受光素子１６ａの後側で、シート１２の通過・遮光箇所１２ａの通過箇所が正対する場合に、光を受光するので信号を発するが、遮光箇所が正対する場合は光を受光しないので、信号を発しない。この受光素子１６ａの信号の発生有り無しを、それぞれ1と0と認識すると、受光部１６の後側に正対する通過・遮光箇所１２ａの状態に応じた、2進数、１２ビットの信号が発生する。これを利用して、シート１２上に２の１２乗（４０９６）通りの通過・遮光箇所１２ａを設けることで、ロータ６の回転角度が最大、３６０／４０９６（≒０．０８７８９）°の精度で、精度よく検知できる。

【0020】

このモータ１によれば、光は散乱器８を介してシート１２の通過・遮光箇所１２ａの通過箇所を抜ける。シート１２の通過・遮光箇所１２ａの通過箇所から出た光は、受光部１６に検知される。シート１２と受光部１６の間には充填部材１４が充填される。これによって、受光部１６とシート１２の間に塵や埃、第１室１８のオイルなどが介在することを防止できる。この結果、シート１２から出た光が塵や埃、オイルなどによって屈折や減光などすることで、受光部１６が誤検知することを防止できる。また、発光部１０と散乱器８との間も充填部材１４で充填される。これによって、発光部１０から射出された光が屈折や減光などすることを防止できる。

【0021】

さらに、本実施形態では、第１室１８と、第２室２０とを区画し、第２室２０へ、透明なフッ素系不活性液体を充填する。これによって、透明なフッ素系不活性液体の自重による加圧で、第１室１８と、第２室２０とを隔てるシール部材２２のうち、第２室２０側のシール部材２２のシール性が向上し、モータ１が油冷式モータであっても、第１室１８のオイルが、第２室２０に混入することがより防止される。これによって、透明なフッ素系不活性液体が汚れることがより防止される。この結果、シート１２から出た光が混入したオイルによって屈折や減光などすることをより防止できる。このため、受光部１６の誤検知を防止しやすい。

【0022】

以上説明した通り、本開示によれば、車両に適した光センサを用いたモータ１を提供できる。

【0023】

＜他の実施形態＞
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。

【0024】

（ａ）上記実施形態では、充填部材１４として第２室２０に透明なフッ素系不活性液体を充填する例を用いて説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、充填部材１４に塵、埃、水分を含まない透明な気体を用いて充填し、第２室２０を密閉してもよい。尚、気体の場合、リザーバタンク２４は気体の注入口、排出口の機能を受け持つ。

【0025】

（ｂ）上記実施形態では、シール部材２２としてゴムシールを用いたが、樹脂部材や機械構造などのシール部材であってもよい。

【0026】

（ｃ）上記実施形態では、散乱器８は、モータ軸２と共に回転する例を用いて説明したが本開示はこれに限定されない。散乱器８は、必ずしもモータ軸２と共に回転しなくてもよい。例えば、散乱器８をモータ軸２に回転可能に設け、散乱器８は回転しなくてもよいし、図３に示すように、散乱器８を発光部１０側に固定してもよい。この場合、シート１２は、回転する散乱器８に接着せず、モータ軸２に固定する。

【0027】

（ｄ）また、図４（ｉ）に示すように、散乱器８の凸面鏡８ａを、凸面鏡８ａの位置まで伸長した発光部１０側に設けてもよい。あるいは、図４（ｉｉ）に示すように、受光部１６がある、プレート８ｃの円周方向に、図４（ｉ）の凸面鏡８ａの位置まで伸長した発光部１０から、図４（ｉｉ）の矢印に示すように直接、プリズム８ｂへ光を射出してもよい。

【0028】

（ｅ）図５（ｉ）は、他の実施形態によるモータの発光部１０、散乱器８と受光部１６の変形例を示すための図である。図５（ｉｉ）の拡大図は、モータ１の前側からみた発光部１０の発光素子１０ａの拡大図と、モータ１の後側からみた受光部１６の受光素子１６ａの拡大図を示す。尚、モータ１の前側から見た拡大前の発光部１０と、モータ１の後側から見た拡大前の受光部１６の図も併記している。図５（ｉ）に示すように、本開示の変形例による発光部１０をシート１２の通過・遮光箇所１２ａに正対する位置まで伸長し、発光部１０から、直接、受光部１６に向けて光を射出してもよい。この場合、発光部１０は、シート１２の通過・遮光箇所１２ａに正対する位置に、１２個の発光素子１０ａを直列に並べてもよい。または、同じ１２箇所の位置から光を受光部１６に向けて発光する、１つ以上の発光素子を配置してもよい。受光部１６は、シート１２の通過・遮光箇所１２ａに正対する位置に、１２個の受光素子１６ａを直列に並べて、２の１２乗通りの通過・遮光箇所１２ａの状態に応じて、２の１２乗通りの信号を発生してもよい。

【符号の説明】

【0029】

１ ：モータ
２ ：モータ軸
２ａ ：第１軸受
２ｂ ：第２軸受
４ ：ステータコイル
６ ：ロータ
８ ：散乱器
１０ ：発光部
１２ ：シート
１２ａ ：通過・遮光箇所
１４ ：充填部材
１６ ：受光部
１８ ：第１室
２０ ：第２室
２２ ：シール部材
２４ ：リザーバタンク
２６ ：オイル循環通路
２７ ：電動オイルポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】