インバータ付駆動ユニット
【課題】インバータ付駆動ユニットにおいて、ケースの加振力を抑制し、不快な騒音の抑制を図ることである。
【解決手段】インバータ付駆動ユニット５７は、駆動ユニットケース６０内に設ける第１モータジェネレータ１６及び第２モータジェネレータ２０と、駆動ユニットケース６０に固定するインバータユニット６８とを含む。第１モータジェネレータ１６を構成する第１回転軸３２は、第２モータジェネレータ２０を構成する第２回転軸４０と平行に配置する。各モータジェネレータ１６，２０は、ロータ４４，５２と、ステータ４６，５４とを有する。ステータ４６，５４のロータ４４，５２との間の径方向内側の円筒状ギャップの厚さのうち、インバータユニット６８側のギャップの厚さが最小となるように、ステータ４６，５４をロータ４４，５２に対し偏心して対向配置する。
【解決手段】インバータ付駆動ユニット５７は、駆動ユニットケース６０内に設ける第１モータジェネレータ１６及び第２モータジェネレータ２０と、駆動ユニットケース６０に固定するインバータユニット６８とを含む。第１モータジェネレータ１６を構成する第１回転軸３２は、第２モータジェネレータ２０を構成する第２回転軸４０と平行に配置する。各モータジェネレータ１６，２０は、ロータ４４，５２と、ステータ４６，５４とを有する。ステータ４６，５４のロータ４４，５２との間の径方向内側の円筒状ギャップの厚さのうち、インバータユニット６８側のギャップの厚さが最小となるように、ステータ４６，５４をロータ４４，５２に対し偏心して対向配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケース内に設けられた第１回転電機及び第２回転電機と、ケースに固定され、第１回転電機及び第２回転電機を駆動するインバータユニットと、を備え、第１回転電機を構成する第１回転軸は、第２回転電機を構成する第２回転軸と平行に配置されているインバータ付駆動ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジン及び走行用モータを搭載し、エンジン及び走行用モータの少なくとも一方を駆動源として車輪を駆動させる電動車両であるハイブリッド車両が考えられ、実施されている。また、このようなハイブリッド車両において、主として発電機として使用されるが、モータとしても使用される場合がある第１モータジェネレータ（ＭＧ１）と、主として走行用モータとして使用されるが、発電機としても使用される場合がある第２モータジェネレータ（ＭＧ２）と、第１、第２各モータジェネレータを駆動するインバータユニットとを設けることが考えられる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、第１軸線上に配設された発電機モータと、第１軸線と平行な第２軸線上に配設された駆動モータと、発電機モータ及び駆動モータを収容する駆動装置ケースと、発電機モータと接続された発電機モータ用インバータと、駆動モータと接続された駆動モータ用インバータとを有する駆動装置が記載されている。駆動装置ケースにインバータケースが配設され、インバータケース内にインバータ装置が配設されている。インバータ装置は、発電機モータ用インバータ及び駆動モータ用インバータを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８９１５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１に記載された駆動装置の場合、発電機モータと駆動モータとのそれぞれで、構成部品の寸法誤差や組み付け誤差等により、ステータに対しロータがいずれかの方向に偏心して配置される可能性がないとはいえない。この場合、使用時に、発電機モータや駆動モータでロータとステータとの間の空間ギャップの径方向厚さが周方向に関して不均一になる。すなわち、ロータに対するステータの偏心側で空間ギャップの厚さが大きくなり、ロータに対するステータの反偏心側で空間ギャップの厚さが小さくなる。
【０００６】
一方、モータの使用時には、モータを構成するステータがケースに支持されているので、モータがトルクを発生する際の、ステータとロータとの間で作用する電磁力による吸引力及び反発力の反作用としてステータに加振力が作用して、ステータの加振力がケースにも伝達される。すなわちケース振動が励起される。この場合、ステータとロータとの間のギャップが小さいほど加振力は増大し、ギャップが大きいほど加振力は低下する。そして、ケースから発生する放射音や、ケースから車体への振動伝達により、駆動装置を搭載した車両の車室内で不快な騒音（モータノイズ）が発生する可能性がある。
【０００７】
また、上記のように、特許文献１の構成では、構成部品の寸法誤差や組み付け誤差等によりステータがロータに対し偏心して、空間ギャップの厚さが周方向に関して不均一になる可能性があり、この場合には、ケースで生じる径方向の加振力に対して、周方向に関するレベル差が発生する可能性がある。このため、上記のようにケースに２個のモータを支持する場合には、ケースで生じる径方向の加振力が大きくなり、騒音が大きくなる可能性がある。
【０００８】
本発明の目的は、インバータ付駆動ユニットにおいて、ケースの加振力を抑制し、不快な騒音の抑制を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るインバータ付駆動ユニットは、ケース内に設けられた第１回転電機及び第２回転電機と、ケースに固定され、第１回転電機及び第２回転電機に対し同じ側に配置され、第１回転電機及び第２回転電機を駆動するインバータユニットと、を備え、第１回転電機を構成する第１回転軸は、第２回転電機を構成する第２回転軸と平行に配置されており、第１回転電機は、第１回転軸に固定された第１ロータと、ケースに固定された第１ステータであって、第１ロータとの間の径方向内側の円筒状ギャップの厚さのうち、インバータユニット側のギャップの厚さが最小となるように第１ロータに対し偏心して対向配置された第１ステータとを含み、第２回転電機は、第２回転軸に固定された第２ロータと、ケースに固定された第２ステータであって、第２ロータとの間の径方向内側の円筒状ギャップの厚さのうち、インバータユニット側のギャップの厚さが最小となるように第２ロータに対し偏心して対向配置された第２ステータとを含むことを特徴とするインバータ付駆動ユニットである。
【００１０】
また、本発明に係るインバータ付駆動ユニットにおいて好ましくは、インバータユニットは、第１回転電機を駆動する第１インバータと、第２回転電機を駆動する第２インバータとを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るインバータ付駆動ユニットによれば、第１回転電機及び第２回転電機のそれぞれで、ステータ及びロータ間のギャップの厚さのうち、インバータ側のギャップの厚さが最小となるように、ロータに対しステータを偏心させている。このため、インバータのマス効果でケースの振動抑制の感度が高い部分に大きな加振力が入力されるので、ケースの加振力を抑制でき、不快な騒音の抑制を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態の１例のインバータ付駆動ユニットを含むハイブリッド車両の駆動装置の構成を示す略図である。
【図２】本発明の実施の形態の１例のインバータ付駆動ユニットを示す概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の効果を説明するための、１の回転電機をケースに支持した構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下において、図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１から図３は、本発明の実施の形態の１例を示している。
【００１４】
本実施の形態のインバータ付駆動ユニットは、電動車両であるハイブリッド車両に搭載して使用する。図１に示すように、ハイブリッド車両に設けられる駆動装置１０は、エンジン１２と、エンジン１２に遊星歯車装置１４を介して連結された第１回転電機である第１モータジェネレータ（ＭＧ１）１６と、第１モータジェネレータ１６に遊星歯車装置１４及び歯車装置１８を介して連結された第２回転電機である第２モータジェネレータ（ＭＧ２）２０と、第２歯車装置２２と、図示しないデファレンシャル装置とを備える。第１モータジェネレータ１６は、主として発電機として使用されるが、モータとして使用される場合もある。第２モータジェネレータ２０は、主として走行用モータとして使用されるが、発電機として使用される場合もある。
【００１５】
遊星歯車装置１４は、エンジン１２からの動力を、歯車装置１８への経路と、第１モータジェネレータ１６への経路とに分割可能としている。エンジン１２の回転軸２３は、遊星歯車装置１４の複数のプラネタリギヤ（図示の例では１のプラネタリギヤのみを示している。）２４を支持するキャリア２６に連結している。遊星歯車装置１４は、複数のプラネタリギヤ２４と、複数のプラネタリギヤ２４の径方向内側に噛合するサンギヤ２８と、複数のプラネタリギヤ２４の径方向外側に噛合するリングギヤ３０とを含む。サンギヤ２８は、第１モータジェネレータ１６の第１回転軸３２に連結されている。またリングギヤ３０は、出力軸３４に連結され、出力軸３４は、歯車装置１８を構成するカウンタドライブギヤ３６に固定されている。
【００１６】
カウンタドライブギヤ３６は、歯車装置１８を構成するカウンタドリブンギヤ３８に噛合されて、その回転が第２歯車装置２２で減速されて、図示しないデファレンシャル装置を介して図示しない左右の車輪に分配して伝達される。また、カウンタドリブンギヤ３８は、第２モータジェネレータ２０の第２回転軸４０に固定された出力ギヤ４２に噛合されている。
【００１７】
第１モータジェネレータ１６は、３相の永久磁石型同期機または誘導機等である。第１モータジェネレータ１６は、第１回転軸３２に固定された第１ロータ４４と、第１ロータ４４の径方向外側に対向配置される第１ステータ４６とを含む。第１ステータ４６は、磁性材により構成されるステータコアの周方向複数個所にステータコイルが巻装されている。第１ロータ４４は、磁性材により構成されるロータコアの周方向複数個所に永久磁石が配置されるか、またはロータコアの周方向複数個所にロータコイルが巻装されている。
【００１８】
第１モータジェネレータ１６に、第１インバータ４８（図２）が３相のケーブル及びバスバー５０ｕ、５０ｖ、５０ｗを介して接続されており、第１インバータ４８が第１モータジェネレータ１６を駆動する。第１インバータ４８の詳しい図示は省略するが、第１インバータ４８では、それぞれ２のトランジスタ、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子を直列に接続した３相のアームを有し、各相アームの中点が、対応する相のケーブル及びバスバー５０ｕ、５０ｖ、５０ｗを介して、第１モータジェネレータ１６に接続されている。
【００１９】
また、第１インバータ４８に図示しないバッテリが接続されている。第１インバータ４８は、制御部である図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit）により、スイッチングのオンオフが制御される。第１モータジェネレータ１６の駆動により発生した電力は、上記のバッテリに充電される。
【００２０】
第２モータジェネレータ２０も、第１モータジェネレータ１６と同様に構成するもので、第２回転軸４０に固定された第２ロータ５２と、第２ロータ５２の径方向外側に対向配置される第２ステータ５４とを含む。第２ステータ５４は、磁性材により構成されるステータコアの周方向複数個所にステータコイルが巻装されている。第２ロータ５２は、磁性材により構成されるロータコアの周方向複数個所に永久磁石が配置されるか、またはロータコアの周方向複数個所にロータコイルが巻装されている。
【００２１】
第２モータジェネレータ２０に、第２インバータ５６（図２）が３相のケーブル及びバスバー５８ｕ、５８ｖ、５８ｗを介して接続されており、第２インバータ５６が第２モータジェネレータ２０を駆動する。第２インバータ５６の詳しい図示は省略するが、第２インバータ５６では、それぞれ２のトランジスタ、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子を直列に接続した３相のアームを有し、各相アームの中点が対応する相のケーブル及びバスバー５８ｕ、５８ｖ、５８ｗを介して、第２モータジェネレータ２０に接続されている。
【００２２】
また、第２インバータ５６に図示しないバッテリが接続されている。第２インバータ５６は、図示しないＥＣＵによりスイッチングのオンオフが制御される。図示しない車輪の制動時に第２モータジェネレータ２０で回収された回生電力は、上記のバッテリに充電される。
【００２３】
また、第１回転軸３２及び第２回転軸４０は、それぞれ図２に示す駆動ユニットケース６０に、互いに平行に配置され、かつ、それぞれ回転可能に支持されている。
【００２４】
なお、ハイブリッド車両の駆動装置の構成は、図１に示すような構成に限定するものではなく、エンジンと、２の回転電機とを備え、２の回転電機の少なくとも１の回転電機が走行用モータとして使用されるものであれば、種々の構成を採用できる。
【００２５】
次に、図２を用いて本実施形態のインバータ付駆動ユニットを説明する。図２に示すように、インバータ付駆動ユニット５７は、駆動ユニットケース６０と、駆動ユニットケース６０内に設けられた第１、第２両モータジェネレータ１６，２０と、インバータユニット６８とを備える。すなわち、駆動ユニットケース６０は、第１、第２両モータジェネレータ１６，２０を収容するケース本体６２と、ケース本体６２の上端部に設けられた上壁部６４の上側に結合固定された制御装置ケースであるインバータケース６６とを含む。インバータケース６６の内部には、第１インバータ４８及び第２インバータ５６が取り付けられている。第１インバータ４８及び第２インバータ５６により、インバータユニット６８が構成される。このため、インバータユニット６８は、駆動ユニットケース６０に固定され、第１モータジェネレータ１６及び第２モータジェネレータ２０に対し同じ側である上側に配置されている。なお、第１インバータ４８及び第２インバータ５６は、それぞれを構成する電子部品を共通の単一の基板に配置することでインバータユニットを構成することもできる。
【００２６】
また、インバータケース６６の内部にインバータユニット６８とともに、ＥＣＵを構成する制御基板と制御基板上の各種の電子部品とを設けることもできる。また、インバータケース６６内に、インバータユニット６８とともに、第１インバータ４８及び第２インバータ５６とバッテリ（図示せず）との間に接続される平滑化コンデンサ（図示せず）を設けることもできる。また、駆動ユニットケース６０内に遊星歯車装置１４を含む動力伝達部を収容して、トランスアクスルユニット（Ｔ／Ａ）を構成することもできる。
【００２７】
また、第１モータジェネレータ１６では、ケース本体６２に第１ステータ４６がボルト等により結合固定されている。また、第１回転軸３２の両端部が軸受等によりケース本体６２に回転可能に支持されるとともに、第１回転軸３２の周囲に同心に設けた第１ロータ４４の径方向外側に、第１ステータ４６が対向配置されている。なお、ケース本体６２の内部に円筒状の収容孔を一体に設けるとともに、収容孔に第１ステータ４６を嵌合固定することもできる。
【００２８】
また、第１ステータ４６の軸心Ｏ１ａは、第１ロータ４４の軸心Ｏ１ｂに対しインバータユニット６８側とは反対側である、下側に長さｔ１分ずらしている。そして第１ステータ４６は、第１ロータ４４との間の径方向内側の略円筒状の円筒状ギャップＧ１の全周の径方向厚さのうちで、インバータユニット６８側（図２の上側）のギャップの径方向厚さＤ１が最小となるように、第１ステータ４６を第１ロータ４４に対し偏心して対向配置している。例えば、第１回転軸３２のケース本体６２に対する支持部を、第１ステータ４６の軸心Ｏ１ａに対し上側にずれるように配置する。なお、図２では、第１ステータ４６及び第１ロータ４４間の円筒状ギャップＧ１の大きさ及び偏心量をそれぞれ誇張して示している。
【００２９】
また、第２モータジェネレータ２０では、ケース本体６２に第２ステータ５４がボルト等により結合固定されている。また、第２回転軸４０の両端部が軸受等によりケース本体６２に回転可能に支持されるとともに、第２回転軸４０の周囲に同心に設けた第２ロータ５２の径方向外側に、第２ステータ５４が対向配置されている。この場合、第２回転軸４０は、ケース本体６２に、第１回転軸３２と互いに平行に離れて支持されている。なお、ケース本体６２の内部に円筒状の収容孔を一体に設けるとともに、収容孔に第２ステータ５４を嵌合固定することもできる。
【００３０】
また、第２ステータ５４の軸心Ｏ２ａは、第２ロータ５２の軸心Ｏ２ｂに対しインバータユニット６８側とは反対側である、下側に長さｔ２分ずらせている。そして第２ステータ５４は、第２ロータ５２との間の径方向内側の略円筒状の円筒状ギャップＧ２の全周の径方向厚さのうちで、インバータユニット６８側（図２の上側）のギャップの径方向厚さＤ２が最小となるように、第２ステータ５４を第２ロータ５２に対し偏心して対向配置している。例えば、第２回転軸４０のケース本体６２に対する支持部を、第２ステータ５４の軸心Ｏ２ａに対し上側にずれるように配置する。この場合、第１モータジェネレータ１６は、第１回転軸３２の周囲に配置するように、ケース本体６２内に設けられ、第２モータジェネレータ２０は、第２回転軸４０の周囲に配置するように、ケース本体６２内に設けられている。なお、図２では、第２ステータ５４及び第２ロータ５２間の円筒状ギャップＧ２の大きさ及び偏心量をそれぞれ誇張して示している。
【００３１】
このようなインバータ付駆動ユニット５７によれば、第１モータジェネレータ１６及び第２モータジェネレータ２０のそれぞれで、対応するステータ４６，５４及びロータ４４，５２間の円筒状ギャップＧ１，Ｇ２の厚さのうち、インバータユニット６８側のギャップの厚さＤ１，Ｄ２が最小となるように、ロータ４４，５２に対しステータ４６，５４を偏心させている。一方、ステータ４６，５４とロータ４４，５２との間で作用する電磁気力は、ギャップＧ１，Ｇ２が最小となる部分で大きくなる。このため、インバータユニット６８のマス効果、すなわち重量の効果により、駆動ユニットケース６０の振動抑制の感度が高い部分に大きな加振力が入力される。このため、駆動ユニットケース６０の加振力を十分に抑制でき、不快な騒音の抑制を図れる。
【００３２】
図３は、本発明の実施の形態の効果を説明するための、１の回転電機をケースに支持した構成を示す模式図である。図３の構成では、ケース７０に回転電機７２が支持されている。回転電機７２は、ケース７０内に固定されたステータ７４と、ステータ７４の径方向内側に対向配置されたロータ７５とを含む。ケース７０の上側に、回転電機７２に接続され、回転電機７２を駆動するインバータユニット７６が固定され、インバータユニット７６は、ケース７０に固定されたインバータケース７８内に収容されている。ステータ７４は、ロータ７５に対し、インバータユニット７６側（図３の上側）のギャップが最小となるように、すなわち、ロータ７５の軸心Ｏ１ｂに対しステータ７４の軸心Ｏ１ａが下側（図３の矢印α方向）にずれるように偏心配置されている。
【００３３】
このような構成では、ステータ７４とロータ７５との間において、インバータユニット７６側のギャップＤ１が小さくなる部分で電磁力による吸引力及び反発力が大きくなり、ステータ７４に対する加振力が大きくなる傾向となるが、インバータユニット７６のマス効果により、ギャップＤ１に対応する部分の振動レベルを抑制できる。このため、ステータ７４の周方向のすべての部分で振動レベルを抑制できる。このような説明から理解されるように、上記の図２に示した駆動ユニットケース６０内に２の回転電機である第１、第２両モータジェネレータ１６，２０を収容している実施形態でも、駆動ユニットケース６０の加振力を十分に抑制でき、不快な騒音の抑制を図れる。
【００３４】
この結果、本実施形態のインバータ付駆動ユニット５７を車両に搭載する場合に、車両の車室内の乗員にとって、駆動ユニットケース６０の加振による不快な騒音を十分に抑制できる。このように共通の駆動ユニットケース６０内に２つのモータジェネレータ１６，２０を収容している構成において、両モータジェネレータ１６，２０でインバータユニット６８が存在する同じ側で、ステータ４６，５４及びロータ４４，５２間のギャップを小さくするように、ステータ４６，５４をロータ４４，５２に対し偏心配置するので、両モータジェネレータ１６，２０で同時に振動低減させることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０ 駆動装置、１２ エンジン、１４ 遊星歯車装置、１６ 第１モータジェネレータ（ＭＧ１）、１８ 歯車装置、２０ 第２モータジェネレータ（ＭＧ２）、２２ 第２歯車装置、２３ 回転軸、２４ プラネタリギヤ、２６ キャリア、２８ サンギヤ、３０ リングギヤ、３２ 第１回転軸、３４ 出力軸、３６ カウンタドライブギヤ、３８ カウンタドリブンギヤ、４０ 第２回転軸、４２ 出力ギヤ、４４ 第１ロータ、４６ 第１ステータ、４８ 第１インバータ、５０ｕ，５０ｖ，５０ｗ バスバー、５２ 第２ロータ、５４ 第２ステータ、５６ 第２インバータ、５７ インバータ付駆動ユニット、５８ｕ、５８ｖ、５８ｗ バスバー、６０ 駆動ユニットケース、６２ ケース本体、６４ 上壁部、６６ インバータケース、６８ インバータユニット、７０ ケース、７２ 回転電機、７４ ステータ、７５ ロータ、７６ インバータユニット、７８ インバータケース。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケース内に設けられた第１回転電機及び第２回転電機と、ケースに固定され、第１回転電機及び第２回転電機を駆動するインバータユニットと、を備え、第１回転電機を構成する第１回転軸は、第２回転電機を構成する第２回転軸と平行に配置されているインバータ付駆動ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジン及び走行用モータを搭載し、エンジン及び走行用モータの少なくとも一方を駆動源として車輪を駆動させる電動車両であるハイブリッド車両が考えられ、実施されている。また、このようなハイブリッド車両において、主として発電機として使用されるが、モータとしても使用される場合がある第１モータジェネレータ（ＭＧ１）と、主として走行用モータとして使用されるが、発電機としても使用される場合がある第２モータジェネレータ（ＭＧ２）と、第１、第２各モータジェネレータを駆動するインバータユニットとを設けることが考えられる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、第１軸線上に配設された発電機モータと、第１軸線と平行な第２軸線上に配設された駆動モータと、発電機モータ及び駆動モータを収容する駆動装置ケースと、発電機モータと接続された発電機モータ用インバータと、駆動モータと接続された駆動モータ用インバータとを有する駆動装置が記載されている。駆動装置ケースにインバータケースが配設され、インバータケース内にインバータ装置が配設されている。インバータ装置は、発電機モータ用インバータ及び駆動モータ用インバータを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８９１５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１に記載された駆動装置の場合、発電機モータと駆動モータとのそれぞれで、構成部品の寸法誤差や組み付け誤差等により、ステータに対しロータがいずれかの方向に偏心して配置される可能性がないとはいえない。この場合、使用時に、発電機モータや駆動モータでロータとステータとの間の空間ギャップの径方向厚さが周方向に関して不均一になる。すなわち、ロータに対するステータの偏心側で空間ギャップの厚さが大きくなり、ロータに対するステータの反偏心側で空間ギャップの厚さが小さくなる。
【０００６】
一方、モータの使用時には、モータを構成するステータがケースに支持されているので、モータがトルクを発生する際の、ステータとロータとの間で作用する電磁力による吸引力及び反発力の反作用としてステータに加振力が作用して、ステータの加振力がケースにも伝達される。すなわちケース振動が励起される。この場合、ステータとロータとの間のギャップが小さいほど加振力は増大し、ギャップが大きいほど加振力は低下する。そして、ケースから発生する放射音や、ケースから車体への振動伝達により、駆動装置を搭載した車両の車室内で不快な騒音（モータノイズ）が発生する可能性がある。
【０００７】
また、上記のように、特許文献１の構成では、構成部品の寸法誤差や組み付け誤差等によりステータがロータに対し偏心して、空間ギャップの厚さが周方向に関して不均一になる可能性があり、この場合には、ケースで生じる径方向の加振力に対して、周方向に関するレベル差が発生する可能性がある。このため、上記のようにケースに２個のモータを支持する場合には、ケースで生じる径方向の加振力が大きくなり、騒音が大きくなる可能性がある。
【０００８】
本発明の目的は、インバータ付駆動ユニットにおいて、ケースの加振力を抑制し、不快な騒音の抑制を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るインバータ付駆動ユニットは、ケース内に設けられた第１回転電機及び第２回転電機と、ケースに固定され、第１回転電機及び第２回転電機に対し同じ側に配置され、第１回転電機及び第２回転電機を駆動するインバータユニットと、を備え、第１回転電機を構成する第１回転軸は、第２回転電機を構成する第２回転軸と平行に配置されており、第１回転電機は、第１回転軸に固定された第１ロータと、ケースに固定された第１ステータであって、第１ロータとの間の径方向内側の円筒状ギャップの厚さのうち、インバータユニット側のギャップの厚さが最小となるように第１ロータに対し偏心して対向配置された第１ステータとを含み、第２回転電機は、第２回転軸に固定された第２ロータと、ケースに固定された第２ステータであって、第２ロータとの間の径方向内側の円筒状ギャップの厚さのうち、インバータユニット側のギャップの厚さが最小となるように第２ロータに対し偏心して対向配置された第２ステータとを含むことを特徴とするインバータ付駆動ユニットである。
【００１０】
また、本発明に係るインバータ付駆動ユニットにおいて好ましくは、インバータユニットは、第１回転電機を駆動する第１インバータと、第２回転電機を駆動する第２インバータとを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るインバータ付駆動ユニットによれば、第１回転電機及び第２回転電機のそれぞれで、ステータ及びロータ間のギャップの厚さのうち、インバータ側のギャップの厚さが最小となるように、ロータに対しステータを偏心させている。このため、インバータのマス効果でケースの振動抑制の感度が高い部分に大きな加振力が入力されるので、ケースの加振力を抑制でき、不快な騒音の抑制を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態の１例のインバータ付駆動ユニットを含むハイブリッド車両の駆動装置の構成を示す略図である。
【図２】本発明の実施の形態の１例のインバータ付駆動ユニットを示す概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の効果を説明するための、１の回転電機をケースに支持した構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下において、図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１から図３は、本発明の実施の形態の１例を示している。
【００１４】
本実施の形態のインバータ付駆動ユニットは、電動車両であるハイブリッド車両に搭載して使用する。図１に示すように、ハイブリッド車両に設けられる駆動装置１０は、エンジン１２と、エンジン１２に遊星歯車装置１４を介して連結された第１回転電機である第１モータジェネレータ（ＭＧ１）１６と、第１モータジェネレータ１６に遊星歯車装置１４及び歯車装置１８を介して連結された第２回転電機である第２モータジェネレータ（ＭＧ２）２０と、第２歯車装置２２と、図示しないデファレンシャル装置とを備える。第１モータジェネレータ１６は、主として発電機として使用されるが、モータとして使用される場合もある。第２モータジェネレータ２０は、主として走行用モータとして使用されるが、発電機として使用される場合もある。
【００１５】
遊星歯車装置１４は、エンジン１２からの動力を、歯車装置１８への経路と、第１モータジェネレータ１６への経路とに分割可能としている。エンジン１２の回転軸２３は、遊星歯車装置１４の複数のプラネタリギヤ（図示の例では１のプラネタリギヤのみを示している。）２４を支持するキャリア２６に連結している。遊星歯車装置１４は、複数のプラネタリギヤ２４と、複数のプラネタリギヤ２４の径方向内側に噛合するサンギヤ２８と、複数のプラネタリギヤ２４の径方向外側に噛合するリングギヤ３０とを含む。サンギヤ２８は、第１モータジェネレータ１６の第１回転軸３２に連結されている。またリングギヤ３０は、出力軸３４に連結され、出力軸３４は、歯車装置１８を構成するカウンタドライブギヤ３６に固定されている。
【００１６】
カウンタドライブギヤ３６は、歯車装置１８を構成するカウンタドリブンギヤ３８に噛合されて、その回転が第２歯車装置２２で減速されて、図示しないデファレンシャル装置を介して図示しない左右の車輪に分配して伝達される。また、カウンタドリブンギヤ３８は、第２モータジェネレータ２０の第２回転軸４０に固定された出力ギヤ４２に噛合されている。
【００１７】
第１モータジェネレータ１６は、３相の永久磁石型同期機または誘導機等である。第１モータジェネレータ１６は、第１回転軸３２に固定された第１ロータ４４と、第１ロータ４４の径方向外側に対向配置される第１ステータ４６とを含む。第１ステータ４６は、磁性材により構成されるステータコアの周方向複数個所にステータコイルが巻装されている。第１ロータ４４は、磁性材により構成されるロータコアの周方向複数個所に永久磁石が配置されるか、またはロータコアの周方向複数個所にロータコイルが巻装されている。
【００１８】
第１モータジェネレータ１６に、第１インバータ４８（図２）が３相のケーブル及びバスバー５０ｕ、５０ｖ、５０ｗを介して接続されており、第１インバータ４８が第１モータジェネレータ１６を駆動する。第１インバータ４８の詳しい図示は省略するが、第１インバータ４８では、それぞれ２のトランジスタ、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子を直列に接続した３相のアームを有し、各相アームの中点が、対応する相のケーブル及びバスバー５０ｕ、５０ｖ、５０ｗを介して、第１モータジェネレータ１６に接続されている。
【００１９】
また、第１インバータ４８に図示しないバッテリが接続されている。第１インバータ４８は、制御部である図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit）により、スイッチングのオンオフが制御される。第１モータジェネレータ１６の駆動により発生した電力は、上記のバッテリに充電される。
【００２０】
第２モータジェネレータ２０も、第１モータジェネレータ１６と同様に構成するもので、第２回転軸４０に固定された第２ロータ５２と、第２ロータ５２の径方向外側に対向配置される第２ステータ５４とを含む。第２ステータ５４は、磁性材により構成されるステータコアの周方向複数個所にステータコイルが巻装されている。第２ロータ５２は、磁性材により構成されるロータコアの周方向複数個所に永久磁石が配置されるか、またはロータコアの周方向複数個所にロータコイルが巻装されている。
【００２１】
第２モータジェネレータ２０に、第２インバータ５６（図２）が３相のケーブル及びバスバー５８ｕ、５８ｖ、５８ｗを介して接続されており、第２インバータ５６が第２モータジェネレータ２０を駆動する。第２インバータ５６の詳しい図示は省略するが、第２インバータ５６では、それぞれ２のトランジスタ、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子を直列に接続した３相のアームを有し、各相アームの中点が対応する相のケーブル及びバスバー５８ｕ、５８ｖ、５８ｗを介して、第２モータジェネレータ２０に接続されている。
【００２２】
また、第２インバータ５６に図示しないバッテリが接続されている。第２インバータ５６は、図示しないＥＣＵによりスイッチングのオンオフが制御される。図示しない車輪の制動時に第２モータジェネレータ２０で回収された回生電力は、上記のバッテリに充電される。
【００２３】
また、第１回転軸３２及び第２回転軸４０は、それぞれ図２に示す駆動ユニットケース６０に、互いに平行に配置され、かつ、それぞれ回転可能に支持されている。
【００２４】
なお、ハイブリッド車両の駆動装置の構成は、図１に示すような構成に限定するものではなく、エンジンと、２の回転電機とを備え、２の回転電機の少なくとも１の回転電機が走行用モータとして使用されるものであれば、種々の構成を採用できる。
【００２５】
次に、図２を用いて本実施形態のインバータ付駆動ユニットを説明する。図２に示すように、インバータ付駆動ユニット５７は、駆動ユニットケース６０と、駆動ユニットケース６０内に設けられた第１、第２両モータジェネレータ１６，２０と、インバータユニット６８とを備える。すなわち、駆動ユニットケース６０は、第１、第２両モータジェネレータ１６，２０を収容するケース本体６２と、ケース本体６２の上端部に設けられた上壁部６４の上側に結合固定された制御装置ケースであるインバータケース６６とを含む。インバータケース６６の内部には、第１インバータ４８及び第２インバータ５６が取り付けられている。第１インバータ４８及び第２インバータ５６により、インバータユニット６８が構成される。このため、インバータユニット６８は、駆動ユニットケース６０に固定され、第１モータジェネレータ１６及び第２モータジェネレータ２０に対し同じ側である上側に配置されている。なお、第１インバータ４８及び第２インバータ５６は、それぞれを構成する電子部品を共通の単一の基板に配置することでインバータユニットを構成することもできる。
【００２６】
また、インバータケース６６の内部にインバータユニット６８とともに、ＥＣＵを構成する制御基板と制御基板上の各種の電子部品とを設けることもできる。また、インバータケース６６内に、インバータユニット６８とともに、第１インバータ４８及び第２インバータ５６とバッテリ（図示せず）との間に接続される平滑化コンデンサ（図示せず）を設けることもできる。また、駆動ユニットケース６０内に遊星歯車装置１４を含む動力伝達部を収容して、トランスアクスルユニット（Ｔ／Ａ）を構成することもできる。
【００２７】
また、第１モータジェネレータ１６では、ケース本体６２に第１ステータ４６がボルト等により結合固定されている。また、第１回転軸３２の両端部が軸受等によりケース本体６２に回転可能に支持されるとともに、第１回転軸３２の周囲に同心に設けた第１ロータ４４の径方向外側に、第１ステータ４６が対向配置されている。なお、ケース本体６２の内部に円筒状の収容孔を一体に設けるとともに、収容孔に第１ステータ４６を嵌合固定することもできる。
【００２８】
また、第１ステータ４６の軸心Ｏ１ａは、第１ロータ４４の軸心Ｏ１ｂに対しインバータユニット６８側とは反対側である、下側に長さｔ１分ずらしている。そして第１ステータ４６は、第１ロータ４４との間の径方向内側の略円筒状の円筒状ギャップＧ１の全周の径方向厚さのうちで、インバータユニット６８側（図２の上側）のギャップの径方向厚さＤ１が最小となるように、第１ステータ４６を第１ロータ４４に対し偏心して対向配置している。例えば、第１回転軸３２のケース本体６２に対する支持部を、第１ステータ４６の軸心Ｏ１ａに対し上側にずれるように配置する。なお、図２では、第１ステータ４６及び第１ロータ４４間の円筒状ギャップＧ１の大きさ及び偏心量をそれぞれ誇張して示している。
【００２９】
また、第２モータジェネレータ２０では、ケース本体６２に第２ステータ５４がボルト等により結合固定されている。また、第２回転軸４０の両端部が軸受等によりケース本体６２に回転可能に支持されるとともに、第２回転軸４０の周囲に同心に設けた第２ロータ５２の径方向外側に、第２ステータ５４が対向配置されている。この場合、第２回転軸４０は、ケース本体６２に、第１回転軸３２と互いに平行に離れて支持されている。なお、ケース本体６２の内部に円筒状の収容孔を一体に設けるとともに、収容孔に第２ステータ５４を嵌合固定することもできる。
【００３０】
また、第２ステータ５４の軸心Ｏ２ａは、第２ロータ５２の軸心Ｏ２ｂに対しインバータユニット６８側とは反対側である、下側に長さｔ２分ずらせている。そして第２ステータ５４は、第２ロータ５２との間の径方向内側の略円筒状の円筒状ギャップＧ２の全周の径方向厚さのうちで、インバータユニット６８側（図２の上側）のギャップの径方向厚さＤ２が最小となるように、第２ステータ５４を第２ロータ５２に対し偏心して対向配置している。例えば、第２回転軸４０のケース本体６２に対する支持部を、第２ステータ５４の軸心Ｏ２ａに対し上側にずれるように配置する。この場合、第１モータジェネレータ１６は、第１回転軸３２の周囲に配置するように、ケース本体６２内に設けられ、第２モータジェネレータ２０は、第２回転軸４０の周囲に配置するように、ケース本体６２内に設けられている。なお、図２では、第２ステータ５４及び第２ロータ５２間の円筒状ギャップＧ２の大きさ及び偏心量をそれぞれ誇張して示している。
【００３１】
このようなインバータ付駆動ユニット５７によれば、第１モータジェネレータ１６及び第２モータジェネレータ２０のそれぞれで、対応するステータ４６，５４及びロータ４４，５２間の円筒状ギャップＧ１，Ｇ２の厚さのうち、インバータユニット６８側のギャップの厚さＤ１，Ｄ２が最小となるように、ロータ４４，５２に対しステータ４６，５４を偏心させている。一方、ステータ４６，５４とロータ４４，５２との間で作用する電磁気力は、ギャップＧ１，Ｇ２が最小となる部分で大きくなる。このため、インバータユニット６８のマス効果、すなわち重量の効果により、駆動ユニットケース６０の振動抑制の感度が高い部分に大きな加振力が入力される。このため、駆動ユニットケース６０の加振力を十分に抑制でき、不快な騒音の抑制を図れる。
【００３２】
図３は、本発明の実施の形態の効果を説明するための、１の回転電機をケースに支持した構成を示す模式図である。図３の構成では、ケース７０に回転電機７２が支持されている。回転電機７２は、ケース７０内に固定されたステータ７４と、ステータ７４の径方向内側に対向配置されたロータ７５とを含む。ケース７０の上側に、回転電機７２に接続され、回転電機７２を駆動するインバータユニット７６が固定され、インバータユニット７６は、ケース７０に固定されたインバータケース７８内に収容されている。ステータ７４は、ロータ７５に対し、インバータユニット７６側（図３の上側）のギャップが最小となるように、すなわち、ロータ７５の軸心Ｏ１ｂに対しステータ７４の軸心Ｏ１ａが下側（図３の矢印α方向）にずれるように偏心配置されている。
【００３３】
このような構成では、ステータ７４とロータ７５との間において、インバータユニット７６側のギャップＤ１が小さくなる部分で電磁力による吸引力及び反発力が大きくなり、ステータ７４に対する加振力が大きくなる傾向となるが、インバータユニット７６のマス効果により、ギャップＤ１に対応する部分の振動レベルを抑制できる。このため、ステータ７４の周方向のすべての部分で振動レベルを抑制できる。このような説明から理解されるように、上記の図２に示した駆動ユニットケース６０内に２の回転電機である第１、第２両モータジェネレータ１６，２０を収容している実施形態でも、駆動ユニットケース６０の加振力を十分に抑制でき、不快な騒音の抑制を図れる。
【００３４】
この結果、本実施形態のインバータ付駆動ユニット５７を車両に搭載する場合に、車両の車室内の乗員にとって、駆動ユニットケース６０の加振による不快な騒音を十分に抑制できる。このように共通の駆動ユニットケース６０内に２つのモータジェネレータ１６，２０を収容している構成において、両モータジェネレータ１６，２０でインバータユニット６８が存在する同じ側で、ステータ４６，５４及びロータ４４，５２間のギャップを小さくするように、ステータ４６，５４をロータ４４，５２に対し偏心配置するので、両モータジェネレータ１６，２０で同時に振動低減させることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０ 駆動装置、１２ エンジン、１４ 遊星歯車装置、１６ 第１モータジェネレータ（ＭＧ１）、１８ 歯車装置、２０ 第２モータジェネレータ（ＭＧ２）、２２ 第２歯車装置、２３ 回転軸、２４ プラネタリギヤ、２６ キャリア、２８ サンギヤ、３０ リングギヤ、３２ 第１回転軸、３４ 出力軸、３６ カウンタドライブギヤ、３８ カウンタドリブンギヤ、４０ 第２回転軸、４２ 出力ギヤ、４４ 第１ロータ、４６ 第１ステータ、４８ 第１インバータ、５０ｕ，５０ｖ，５０ｗ バスバー、５２ 第２ロータ、５４ 第２ステータ、５６ 第２インバータ、５７ インバータ付駆動ユニット、５８ｕ、５８ｖ、５８ｗ バスバー、６０ 駆動ユニットケース、６２ ケース本体、６４ 上壁部、６６ インバータケース、６８ インバータユニット、７０ ケース、７２ 回転電機、７４ ステータ、７５ ロータ、７６ インバータユニット、７８ インバータケース。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース内に設けられた第１回転電機及び第２回転電機と、
ケースに固定され、第１回転電機及び第２回転電機に対し同じ側に配置され、第１回転電機及び第２回転電機を駆動するインバータユニットと、を備え、
第１回転電機を構成する第１回転軸は、第２回転電機を構成する第２回転軸と平行に配置されており、
第１回転電機は、第１回転軸に固定された第１ロータと、ケースに固定された第１ステータであって、第１ロータとの間の径方向内側の円筒状ギャップの厚さのうち、インバータユニット側のギャップの厚さが最小となるように第１ロータに対し偏心して対向配置された第１ステータとを含み、
第２回転電機は、第２回転軸に固定された第２ロータと、ケースに固定された第２ステータであって、第２ロータとの間の径方向内側の円筒状ギャップの厚さのうち、インバータユニット側のギャップの厚さが最小となるように第２ロータに対し偏心して対向配置された第２ステータとを含むことを特徴とするインバータ付駆動ユニット。
【請求項１】
ケース内に設けられた第１回転電機及び第２回転電機と、
ケースに固定され、第１回転電機及び第２回転電機に対し同じ側に配置され、第１回転電機及び第２回転電機を駆動するインバータユニットと、を備え、
第１回転電機を構成する第１回転軸は、第２回転電機を構成する第２回転軸と平行に配置されており、
第１回転電機は、第１回転軸に固定された第１ロータと、ケースに固定された第１ステータであって、第１ロータとの間の径方向内側の円筒状ギャップの厚さのうち、インバータユニット側のギャップの厚さが最小となるように第１ロータに対し偏心して対向配置された第１ステータとを含み、
第２回転電機は、第２回転軸に固定された第２ロータと、ケースに固定された第２ステータであって、第２ロータとの間の径方向内側の円筒状ギャップの厚さのうち、インバータユニット側のギャップの厚さが最小となるように第２ロータに対し偏心して対向配置された第２ステータとを含むことを特徴とするインバータ付駆動ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２１８５７８（Ｐ２０１２−２１８５７８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８６４２８（Ｐ２０１１−８６４２８）
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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