JP2023134256A - 車両駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機及びインバータ装置をケースの共通の収容室内に収容する構成において、ケース内に回転角センサを効率的に配置する。【解決手段】ロータ及びステータを有する回転電機と、回転電機に電気的に接続されるインバータ装置と、回転電機を制御する制御基板と、ロータの回転情報を取得する回転角センサと、回転電機、インバータ装置、及び制御基板を共通の収容室内に収容するケースとを備え、回転角センサは、制御基板に実装されるセンシング部と、ロータのシャフト部に設けられる被検出部とを備える、車両駆動装置が開示される。【選択図】図３

Description

本開示は、車両駆動装置に関する。

ロータのシャフト部の回転情報を取得する回転角センサを構成するために、軸方向端面に被検出部を設け、制御基板における被検出部に対向する位置に検出素子を設ける技術が知られている。

特開２０１９－０７５９６０号公報

しかしながら、上記のような従来技術では、モータが収容されるモータハウジングと制御基板が収容されるモータカバーとを備え、モータハウジングとモータカバーとの間に設けれ、シャフト部を支持する軸受を備えたヒートシンクによってモータハウジングとモータカバー内の収容室が２つに分割されている。その結果、ロータのシャフト部の軸方向端面に対して被検出部を設けることに起因して、軸方向の体格が大型化しやすいという問題がある。

そこで、１つの側面では、本開示は、回転電機及びインバータ装置をケースの共通の収容室内に収容する構成において、ケース内に回転角センサを効率的に配置することを目的とする。

１つの側面では、ロータ及びステータを有する回転電機と、
前記回転電機に電気的に接続されるインバータ装置と、
前記回転電機を制御する制御基板と、
前記ロータの回転情報を取得する回転角センサと、
前記回転電機、前記インバータ装置、及び前記制御基板を共通の収容室内に収容するケースとを備え、
前記回転角センサは、前記制御基板に実装されるセンシング部と、前記ロータのシャフト部に設けられる被検出部とを備える、車両駆動装置が提供される。

１つの側面では、本開示によれば、回転電機及びインバータ装置をケースの共通の収容室内に収容する構成において、ケース内に回転角センサを効率的に配置することが可能となる。

回転電機を含む電気回路の一例の概略図である。 回転電機を含む車両用駆動システムのスケルトン図である。 本実施例による車両駆動装置の要部を概略的に示す断面図である。 本実施例によるモータ駆動装置をＸ１側から視た斜視図である。 本実施例による制御基板を概略的に示す平面図である。 図３のＱ１部の拡大図である。 センサロータと制御基板上のセンシング部との関係を示すＸ２側からの軸方向視の図である。 図５におけるセンサロータを取り除いたときの、Ｘ２側からの軸方向視の図である。 センサコイルの構成の説明図であり、図７のＱ２部の拡大図である。 本実施例による回転角センサのセンシング部とセンサロータとの関係を示す図である。 本実施例によるセンサロータにおけるセンシング部と軸方向に対向する部分を、軸方向に視て示す図である。 本実施例によるセンシング部により生成されるセンサ出力（電気信号）の波形を説明する概略図である。 変形例による車両駆動装置の一部を概略的に示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率はあくまでも一例であり、これに限定されるものではなく、また、図面内の形状等は、説明の都合上、部分的に誇張している場合がある。

以下では、本実施例の車両駆動装置１０の電気系（制御系）、及び、本実施例の車両駆動装置１０を含む駆動システム全体を概説してから、本実施例の車両駆動装置１０の詳細について説明する。

［車両駆動装置の電気系］
図１は、本実施例の回転電機１を含む電気回路２００の一例の概略図である。図１には、制御装置５００についても併せて示される。図１において、制御装置５００に対応付けられた点線矢印は、情報（信号やデータ）のやり取りを表す。

回転電機１は、制御装置５００によるインバータＩＮＶの制御を介して駆動される。図１に示す電気回路２００では、回転電機１は、電源ＶａにインバータＩＮＶを介して電気的に接続される。なお、インバータＩＮＶは、例えば、相ごとに、電源Ｖａの高電位側と低電位側とにそれぞれパワースイッチング素子（例えばＭＯＳＦＥＴ：Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ ＴｒａｎｓｉｓｔｏｒやＩＧＢＴ：Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ等）を備え、高電位側のパワースイッチング素子と低電位側のパワースイッチング素子とが上下アームを形成する。なお、インバータＩＮＶは、相ごとに、複数組の上下アームを備えてもよい。各パワースイッチング素子は、制御装置５００による制御下で、所望の回転トルクが発生するようにＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）駆動されてよい。なお、電源Ｖａは、例えば比較的定格電圧の高いバッテリであり、例えばリチウムイオンバッテリや燃料電池等であってよい。

本実施例では、図１に示す電気回路２００のように、電源Ｖａの高電位側と低電位側の間には、インバータＩＮＶに対して並列に、平滑コンデンサＣが電気的に接続される。なお、平滑コンデンサＣは、複数組、互いに並列に、電源Ｖａの高電位側と低電位側の間に電気的に接続されてもよい。また、電源ＶａとインバータＩＮＶとの間にＤＣ／ＤＣコンバータが設けられてもよい。

［駆動システム全体］
図２は、回転電機１を含む車両用駆動システム１００のスケルトン図である。図２には、Ｘ方向と、Ｘ方向に沿ったＸ１側とＸ２側が定義されている。Ｘ方向は、第１軸Ａ１の方向（以下、「軸方向」とも称する）に平行である。

図２に示す例では、車両用駆動システム１００は、車輪Ｗの駆動源となる回転電機１と、回転電機１と車輪Ｗとを結ぶ動力伝達経路に設けられた駆動伝達機構７と、を備える。駆動伝達機構７は、入力部材３と、カウンタギヤ機構４と、差動歯車機構５と、左右の出力部材６１、６２と、を備える。

入力部材３は、入力軸３１と、入力ギヤ３２とを有する。入力軸３１は、第１軸Ａ１まわりに回転する回転部材である。入力ギヤ３２は、回転電機１からの回転トルク（駆動力）をカウンタギヤ機構４に伝達するギヤである。入力ギヤ３２は、入力部材３の入力軸３１と一体的に回転するように、入力部材３の入力軸３１に連結される。

カウンタギヤ機構４は、動力伝達経路において、入力部材３と差動歯車機構５との間に配置される。カウンタギヤ機構４は、カウンタ軸４１と、第１カウンタギヤ４２と、第２カウンタギヤ４３とを有する。

カウンタ軸４１は、第２軸Ａ２まわりに回転する回転部材である。第２軸Ａ２は、第１軸Ａ１に平行に延在する。第１カウンタギヤ４２は、カウンタギヤ機構４の入力要素である。第１カウンタギヤ４２は、入力部材３の入力ギヤ３２と噛み合う。第１カウンタギヤ４２は、カウンタ軸４１と一体的に回転するように、カウンタ軸４１に連結される。

第２カウンタギヤ４３は、カウンタギヤ機構４の出力要素である。本実施例では、一例として、第２カウンタギヤ４３は、第１カウンタギヤ４２よりも小径に形成される。第２カウンタギヤ４３は、カウンタ軸４１と一体的に回転するように、カウンタ軸４１に連結される。

差動歯車機構５は、その回転軸心としての第３軸Ａ３上に配置される。第３軸Ａ３は、第１軸Ａ１に平行に延在する。差動歯車機構５は、回転電機１の側から伝達される駆動力を、左右の出力部材６１、６２に分配する。差動歯車機構５は、差動入力ギヤ５１を備え、差動入力ギヤ５１は、カウンタギヤ機構４の第２カウンタギヤ４３と噛み合う。また、差動歯車機構５は、差動ケース５２を備え、差動ケース５２内には、ピニオンシャフトや、ピニオンギヤ、左右のサイドギヤ等が収容される。左右のサイドギヤは、それぞれ、左右の出力部材６１、６２と一体的に回転するように連結される。

左右の出力部材６１、６２のそれぞれは、左右の車輪Ｗに駆動連結される。左右の出力部材６１、６２のそれぞれは、差動歯車機構５によって分配された駆動力を車輪Ｗに伝達する。なお、左右の出力部材６１、６２は、２つ以上の部材により構成されてもよい。

このようにして回転電機１は、駆動伝達機構７を介して車輪Ｗを駆動する。ただし、他の実施例では、回転電機１は、ホイールインモータとして、車輪内に配置されてもよい。この場合、車両用駆動システム１００は、駆動伝達機構７を含まない構成であってよい。また、他の実施例では、駆動伝達機構７の一部又は全部を共用化して複数の回転電機１が設けられてもよい。

［車両駆動装置の詳細］
車両駆動装置１０は、上述した回転電機１と、ケース２と、モータ駆動装置８とを含む。

図３は、本実施例の車両駆動装置１０の要部を概略的に示す断面図である。図３では、回転電機１の回転軸である第１軸Ａ１を通る平面で切断された断面図で、回転電機１の軸方向一端側（Ｘ１側）の一部が示されている。図４Ａは、モータ駆動装置８をＸ１側から視た斜視図である。図４Ｂは、制御基板８４を概略的に示す平面図である。なお、図４Ａでは、モータ駆動装置８のうちの制御基板８４の図示は省略されている。以下の説明において、特に言及しない限り、軸方向とは、回転電機１の回転軸である第１軸Ａ１が延在する方向を指し、径方向とは、第１軸Ａ１を中心とした径方向を指す。従って、径方向外側とは、第１軸Ａ１から離れる側を指し、径方向内側とは、第１軸Ａ１に向かう側を指す。また、周方向とは、第１軸Ａ１まわりの回転方向に対応する。また、図３には、図２と同様、Ｘ方向と、Ｘ方向に沿ったＸ１側とＸ２側が定義されている。以下の説明において、Ｘ１側とＸ２側の各用語は、相対的な位置関係を表すために用いられる場合がある。

車両駆動装置１０は、車両用駆動システム１００の一部として車両に搭載され、車両を前進又は後退させる駆動力を生成する。なお、車両は、任意の形態であり、例えば４輪の自動車であってもよいし、バス、トラック、二輪車や建設機械等であってもよい。なお、車両駆動装置１０は、他の駆動源（例えば内燃機関）とともに車両に搭載されてもよい。

回転電機１は、ロータ３１０及びステータ３２０を有する。回転電機１は、インナロータタイプであり、ステータ３２０がロータ３１０の径方向外側を囲繞するように設けられる。すなわち、ロータ３１０は、ステータ３２０の径方向内側に配置される。

ロータ３１０は、ロータコア３１２と、シャフト部３１４とを備える。

ロータコア３１２は、例えば円環状の磁性体の積層鋼板からなってよい。ロータコア３１２の内部には、永久磁石３２５が埋め込まれてよい。あるいは、永久磁石３２５は、ロータコア３１２の外周面に取り付けられてもよい。なお、永久磁石３２５の配列等は任意である。ロータコア３１２は、シャフト部３１４の外周面に固定され、シャフト部３１４と一体となって回転する。

シャフト部３１４は、回転電機１の回転軸である第１軸Ａ１を画成する。シャフト部３１４は、ロータコア３１２が固定される部分よりもＸ１側において、ケース２のカバー部材２５２（後述）にベアリング２４０を介して回転可能に支持される。なお、シャフト部３１４は、回転電機１の軸方向他端側（Ｘ２側）において、ベアリング２４０に対応するベアリング（図示せず）を介してケース２に回転可能に支持される。このようにして、シャフト部３１４が軸方向両端で回転可能にケース２に支持されてよい。

シャフト部３１４は、例えば中空管の形態であり、中空内部３１４Ａを有する。中空内部３１４Ａは、シャフト部３１４の軸方向の全長にわたり延在してよい。中空内部３１４Ａは、軸心油路として機能することができる。この場合、シャフト部３１４は、ステータ３２０のコイルエンド部３２２Ａ等に油を吐出する油孔が形成されてよい。

シャフト部３１４は、ロータコア３１２が固定される部分よりもＸ１側に、ロータ３１０の回転角度情報を取得する回転角センサ９００に係るセンサロータ９１が設けられる。回転角センサ９００の好ましい例は、後述する。なお、変形例では、回転角センサ９００は、例えば、レゾルバであってもよいし、ホール素子や磁気抵抗型素子のようなセンサ素子を用いるロータリーエンコーダであってよい。

ステータ３２０は、ステータコア３２１と、ステータコイル３２２とを備える。

ステータコア３２１は、例えば円環状の磁性体の積層鋼板からなってよい。ステータコア３２１の内周部には、径方向内側に突出するティース（図示せず）が放射状に形成される。

ステータコイル３２２は、例えば断面平角状又は断面円形状の導体に絶縁被膜が付与された形態であってよい。ステータコイル３２２は、ステータコア３２１のティース（図示せず）まわりに巻装される。なお、ステータコイル３２２は、例えば、１つ以上の並列関係で、Ｙ結線で電気的に接続されてもよいし、Δ結線で電気的に接続されてもよい。

ステータコイル３２２は、ステータコア３２１のスロットから軸方向外側に突出する部分であるコイルエンド部３２２Ａを有する。

ケース２は、例えばアルミ等により形成されてよい。ケース２は、鋳造等により形成できる。ケース２は、モータケース２５０と、カバー部材２５２とを含む。ケース２は、回転電機１及びモータ駆動装置８を収容する。また、図２に示した車両用駆動システム１００の場合、ケース２は、図２に模式的に示すように、駆動伝達機構７を更に収容してもよい。

モータケース２５０は、回転電機１を収容するモータ収容室ＳＰ１を形成する。なお、モータ収容室ＳＰ１は、回転電機１（及び／又は駆動伝達機構７）を冷却及び／又は潤滑するための油を含む油密空間であってよい。モータケース２５０は、回転電機１の径方向外側を囲繞する周壁部を有する形態である。モータケース２５０は、複数の部材を結合して実現されてもよい。また、モータケース２５０は、軸方向他端側（Ｘ２側）で、駆動伝達機構７を収容する他のケース部材に一体化されてよい。

カバー部材２５２は、モータケース２５０の軸方向一端側（Ｘ１側）に結合される。カバー部材２５２は、モータ収容室ＳＰ１における軸方向一端側（Ｘ１側）を覆うカバーの形態である。この場合、カバー部材２５２は、モータケース２５０の軸方向一端側（Ｘ１側）の開口部を完全に又は略完全に閉塞する態様で覆ってもよい。

カバー部材２５２は、モータ駆動装置８を収容するインバータ収容室ＳＰ２を形成する。なお、インバータ収容室ＳＰ２の一部は、モータケース２５０により形成されてもよいし、逆に、モータ収容室ＳＰ１の一部は、カバー部材２５２により形成されてもよい。

カバー部材２５２は、モータ駆動装置８を支持する。例えばモータ駆動装置８は、後述するモジュールの形態で、カバー部材２５２に取り付けられてもよい。これにより、カバー部材２５２にモータ駆動装置８の一部又は全体を組み付けてから、カバー部材２５２とモータケース２５０とを結合でき、モータ駆動装置８の組み付け性が向上する。

カバー部材２５２には、ロータ３１０を回転可能に支持するベアリング２４０が設けられる。すなわち、カバー部材２５２は、ベアリング２４０を支持するベアリング支持部２５２４を有する。なお、ベアリング支持部２５２４とは、カバー部材２５２のうちの、ベアリング２４０が設けられる軸方向範囲の部分全体を指す。このように、本実施例では、カバー部材２５２は、軸方向でモータケース２５０のＸ１側端部に結合され、回転電機１に軸方向に対向し、かつ、ロータ３１０を回転可能に支持するベアリング支持部２５２４を有する。

ベアリング２４０は、図３に示すように、シャフト部３１４のＸ１側の端部における径方向外側に設けられる。具体的には、ベアリング２４０は、アウタレースの径方向外側がカバー部材２５２に支持され、インナレースの径方向内側がシャフト部３１４の外周面に支持される。なお、変形例では、逆に、ベアリング２４０は、インナレースの径方向内側がカバー部材２５２に支持され、アウタレースの径方向外側がシャフト部３１４の内周面に支持されてもよい。

本実施例では、カバー部材２５２は、図３に示すように、第１軸Ａ１を中心とした円環状の底部２５２１と、底部２５２１の外周縁から軸方向他端側（Ｘ２側）へと突出する周壁部２５２２とを含み、底部２５２１と周壁部２５２２とが、インバータ収容室ＳＰ２を画成する。底部２５２１における軸方向他端側（Ｘ２側）の中央部（第１軸Ａ１を中心とした部分）には、軸方向他端側（Ｘ２側）に突出する円筒状部位２５２１１が形成され、円筒状部位２５２１１にベアリング支持部２５２４が設定される。なお、円筒状部位２５２１１は、第１軸Ａ１を中心として同芯に形成される。

インバータ収容室ＳＰ２は、空間であってもよいが、好ましくは、比較的高い伝熱性を有するフィラーを含む樹脂により封止される。この場合、樹脂モールド部は、カバー部材２５２に後述するモータ駆動装置８を固定する機能も果たしてよい。

カバー部材２５２は、好ましくは、比較的高い伝熱性を有する材料（例えばアルミ）により形成され、内部に冷却水路２５２８を有する。冷却水路２５２８には、水が冷却水として流れる。なお、水は、例えばＬＬＣ（Ｌｏｎｇ Ｌｉｆｅ Ｃｏｏｌａｎｔ）を含む水であってよい。この場合、冷却水路２５２８を流れる冷却水は、車両に搭載されるラジエーター（図示せず）で放熱されることで、比較的低温に維持できる。カバー部材２５２の冷却水路２５２８に冷却水が流れると、カバー部材２５２の熱が冷却水に奪われることで、カバー部材２５２が冷却される。これにより、カバー部材２５２は、軸方向に隣接して配置されるモータ駆動装置８を冷却する機能を有することができる。すなわち、モータ駆動装置８からの熱は、カバー部材２５２を介して冷却水により奪われ、モータ駆動装置８の冷却が促進される。なお、変形例では、冷却水に代えて、他の冷媒（例えば油）が利用されてもよい。

冷却水路２５２８は、軸方向に視て任意の形態であってよく、例えば、円環状の形態であってもよいし、螺旋状の形態であってもよいし、径方向外側と内側に蛇行しながら周方向に沿って延在する形態であってもよい。冷却水路２５２８には、フィン等が形成されてもよい。なお、カバー部材２５２を中子等を用いて製造する場合は、冷却水路２５２８の形状等の自由度を高めることができる。

モータ駆動装置８は、パワーモジュール８０と、コンデンサモジュール８２と、制御基板８４とを含む。

本実施例では、パワーモジュール８０及びコンデンサモジュール８２は、図４Ａに示すように、複数の組（図４Ａに示す例では、１２組）をなして、周方向に沿って配置される。パワーモジュール８０及びコンデンサモジュール８２の組の数は、回転電機１の仕様に応じて変化させる。基本的には、パワーモジュール８０及びコンデンサモジュール８２の組の数が増加すると、回転電機１の出力が大きくなる。従って、回転電機１の設計の際に、パワーモジュール８０及びコンデンサモジュール８２の組の数が異なる複数のバリエーションを設定できる。

パワーモジュール８０及びコンデンサモジュール８２は、好ましくは、複数の組のそれぞれにおいて、一体化された組立体の形態である。すなわち、各組のパワーモジュール８０及びコンデンサモジュール８２は、一体化されたブロック組立体８９を形成する。

ブロック組立体８９のそれぞれにおいて、パワーモジュール８０は同じ構成を有し、コンデンサモジュール８２は同じ構成（電気的特性や形状等）を有する。これにより、ブロック組立体８９ごとの交換や整備も可能であり、汎用性を高めることができる。本実施例では、ブロック組立体８９のそれぞれにおいて、パワーモジュール８０は、サブモジュール８００と、放熱部材８１０とを含む。

サブモジュール８００のそれぞれは、インバータＩＮＶ（図１参照）における一の相に係る上下アームを形成する。

放熱部材８１０は、比較的高い伝熱性を有する材料（例えばアルミ）により形成される。本実施例では、放熱部材８１０は、中実のブロックの形態である。これにより、放熱部材８１０の熱容量を効率的に高めることができる。

制御基板８４は、制御装置５００（図１参照）の一部又は全体を形成する。制御基板８４は、例えば多層プリント基板により形成されてもよい。制御基板８４は、基板表面に対する法線方向が軸方向に沿う向きに配置される。これにより、制御基板８４を軸方向の僅かな隙間を利用して配置できる。例えば、本実施例では、制御基板８４は、図３に示すように、軸方向で回転電機１とブロック組立体８９との間に配置されてよい。より詳細には、制御基板８４は、軸方向で回転電機１のコイルエンド部３２２Ａとパワーモジュール８０及びコンデンサモジュール８２との間に配置されてよい。これにより、デットスペースになりやすいスペースを利用した効率的な配置を実現できる。また、制御基板８４は、軸方向に視て、コイルエンド部３２２Ａにオーバラップする径方向位置まで径方向外側に延在できるので、制御基板８４の面積（回路部形成範囲）の最大化を図ることができる。

制御基板８４は、好ましくは、図４Ｂに示すように、ロータ３１０のシャフト部３１４（図３も参照）が通る中央孔８４ａを有する円環状の形態である。この場合、周方向に沿って配置された複数のパワーモジュール８０のいずれに対してもその近傍に制御基板８４を配置できる。これにより、パワーモジュール８０のサブモジュール８００を形成する各パワー半導体チップ８０１、８０２（例えばパワースイッチング素子のゲート端子）（図４Ａ参照）と制御基板８４の駆動回路８４６（図４Ｂ参照）との間の電気的な接続（図示せず）が容易となる。

制御基板８４は、図４Ｂに示すように、中央孔８４ａまわりに円環状の低圧領域８４１と、低圧領域８４１よりも径方向外側に円環状の高圧領域８４２とを有する。高圧領域８４２と低圧領域８４１とは、円環状の絶縁領域８４３を介して電気的に絶縁される。これにより、制御基板８４において、円環状の２つの領域（低圧領域８４１及び高圧領域８４２）のそれぞれに低圧系の回路と高圧系の回路とを共存させることができる。制御基板８４における高圧領域８４２には、電源Ｖａに係る高圧を扱う回路部や素子が配置される。例えば、高圧領域８４２には、高圧系の電子部品として、パワー半導体チップ８０１、８０２を駆動するための駆動回路８４６が設けられてもよい。また、低圧領域８４１には、低圧系の電子部品として、制御装置５００を実現するマイコン（マイクロコンピュータの略）５０２や電源回路５０３等が設けられてもよい。なお、制御基板８４には、モータ収容室ＳＰ１内の油を循環させる電動オイルポンプ用の電子部品が実装されてもよい。

このようにして、本実施例によれば、カバー部材２５２と回転電機１との間にモータ駆動装置８が配置されるので、モータ駆動装置がモータケースの外部に搭載される比較例（図示せず）に比べて、車両駆動装置１０全体としての体格を低減できる。

特に、本実施例によれば、カバー部材２５２にベアリング支持部２５２４を設けつつ、軸方向でカバー部材２５２と回転電機１との間にモータ駆動装置８を配置することで、車両駆動装置１０の軸方向の体格の低減を図ることができる。具体的には、軸方向でカバー部材２５２よりもＸ１側にモータ駆動装置８を設ける場合、モータ駆動装置８のＸ１側をカバーするカバー部材が別に必要となり、その分、車両駆動装置１０の軸方向の体格の増加を招きやすい。この点、本実施例によれば、カバー部材２５２は、回転電機１のみならず、モータ駆動装置８に対しても、Ｘ１側のカバーとして機能できるので、車両駆動装置１０の軸方向の体格の低減を図ることができる。

更に、本実施例では、カバー部材２５２のベアリング支持部２５２４は、軸方向に視てモータ駆動装置８（パワーモジュール８０やコンデンサモジュール８２等）よりも径方向内側に配置され、かつ、径方向に視てモータ駆動装置８にオーバラップする。これにより、モータ駆動装置８を、軸方向でカバー部材２５２と回転電機１との間に配置でき、車両駆動装置１０の軸方向の体格を更に効果的に低減できる。

また、本実施例によれば、軸方向でモータ駆動装置８と回転電機１の間に、ベアリング支持部２５２４に対応するベアリング支持部を有するブラケットが設けられることがない。これにより、かかるブラケットが設けられる構成に比べて、部品点数の低減を図るとともに、モータ駆動装置８と回転電機１との間の軸方向の距離の短縮を図ることができ、上述したように車両駆動装置１０の軸方向の体格の低減を図ることができる。また、軸方向でモータ駆動装置８と回転電機１との間を隔てる壁部（ブラケット）がないので、モータ駆動装置８と回転電機１との間の配線長の短縮を図ることができ、モータ駆動装置８と回転電機１との間の配線効率を高めることができる。

また、本実施例によれば、カバー部材２５２に冷却水路２５２８が形成される場合、カバー部材２５２をモータ駆動装置８に熱的に接続（熱伝導可能に接続）できる。すなわち、モータ駆動装置８をカバー部材２５２を介して冷却水路２５２８内の冷却水により冷却できる。冷却水路２５２８には冷却水を安定的に流すことができるので、モータ駆動装置８の冷却の安定化を図ることができる。また、冷却水の流量を制御できる場合は、モータ駆動装置８の状態に応じた冷却の最適化を図ることも可能である。

また、本実施例によれば、モータ駆動装置８と回転電機１との間の軸方向の距離の短縮を図ることで、カバー部材２５２（冷却水路２５２８を備えるカバー部材２５２）によりモータ駆動装置８のみならず、回転電機１の一部を冷却することも可能となる。

また、本実施例では、コンデンサモジュール８２が制御基板８４よりもＸ１側に配置されている。かかる構成によれば、制御基板８４の大径化（又は径方向外側への配置）が可能となる。具体的には、図３に示すように、制御基板８４は、軸方向に視てコンデンサモジュール８２とオーバラップする位置又はコンデンサモジュール８２を径方向外側に超える位置まで、径方向外側に延在できる。このようにして、本実施例によれば、制御基板８４の配置やサイズの自由度を高めることができる。ただし、変形例では、コンデンサモジュール８２のＸ２側の端部は、径方向に視てコイルエンド部３２２Ａとオーバラップするように配置されてもよい。この場合、制御基板８４の大径化に代えて、コンデンサモジュール８２の軸方向の体格の大型化（容量の増加）を図ることができる。

次に、図５以降を参照して、上述した実施例における回転角センサ９００の好ましい構成について説明する。

図５は、図３のＱ１部の拡大図である。図６は、センサロータ９１と制御基板８４上のセンシング部９２との関係を示すＸ２側からの軸方向視の図であり、図７は、図５におけるセンサロータ９１を取り除いたときの、Ｘ２側からの軸方向視の図である。図８は、センサコイル９２１の構成の説明図であり、図７のＱ２部の拡大図である。

回転角センサ９００は、センサロータ９１と、センシング部９２とを含む。

センサロータ９１は、導体により形成され、ロータ３１０と一体に回転する。センサロータ９１は、図６に示すように、第１軸Ａ１を中心とした円形状の中心孔９１１を有する円環状の形態である。センサロータ９１は、その中心孔９１１にシャフト部３１４が通されることで、シャフト部３１４とともに回転するように取り付けられてよい。例えば、シャフト部３１４に径方向の凹部又は凸部が形成され、センサロータ９１の中心孔９１１の内周縁に、シャフト部３１４の径方向の凹部又は凸部に嵌合する径方向の凸部又は凹部が形成されてもよい。

センサロータ９１は、周期的に変化する外径を有する。これにより、センサロータ９１は、センシング部９２と軸方向に対向する周方向位置での外径が、ロータ３１０の回転角度が所定角度変化するごとに周期的に変化する。所定角度は、設計時に、磁極数等に応じて適宜決定されてよい。本実施例では、センサロータ９１は、１周あたり、４つの径方向の凸部と凹部とを交互に有する。この場合、センサロータ９１は、センシング部９２と軸方向に対向する周方向位置での外径が、ロータ３１０の回転角度が９０度変化するごとに周期的に変化する。

なお、変形例では、センサロータ９１は、周期的に変化する外径に代えて又は加えて、周期的に変化する厚み（軸方向の厚み）を有してもよい。この場合、センサロータ９１は、センシング部９２と軸方向に対向する周方向位置での厚みが、ロータ３１０の回転角度が所定角度変化するごとに周期的に変化する。

センシング部９２は、制御基板８４に実装されてなる。これにより、センシング部９２と制御装置５００との間の配線を、制御基板８４内の配線により容易に実現できるとともに、センシング部９２と制御装置５００との間の配線長の短縮を図ることができる。

センシング部９２は、センサロータ９１に軸方向に対向しつつ近接するように配置される。制御基板８４は、図４Ｂに示すように、軸方向に視て円弧状であってよく、センシング部９２は、制御基板８４の全周のうちの一部の周区間のみに延在してよい。本実施例では、制御基板８４は、中央孔８４ａの周縁部において、径方向内側に突出した突出領域８４０（図４Ｂ）を有し、突出領域８４０にセンシング部９２（図４Ｂには図示せず、図７等参照）が実装される。なお、突出領域８４０は、制御基板８４の中央孔８４ａの一部を形成しつつ、図４Ｂに示すように、他の周方向部位よりも径方向内側に延在する。これにより、センシング部９２をシャフト部３１４に径方向で近接させることができ、センサロータ９１の小径化を図ることができる。ただし、変形例では、中央孔８４ａは円形であり、センシング部９２は、円形の中央孔８４ａまわりに形成されてもよい。

センシング部９２は、渦電流を利用して、ロータ３１０の回転角度を検出する。図９から図１１は、センシング部９２による検出原理の説明図である。図９は、回転角センサ９００のセンシング部９２とセンサロータ９１との関係を示す図であり、図１０は、センサロータ９１におけるセンシング部９２と軸方向に対向する部分を、軸方向に視て示す図である。図１１は、センシング部９２により生成されるセンサ出力（電気信号）の波形を説明する概略図である。図１１では、横軸にロータ３１０の回転角度を取り、縦軸にセンサ出力の大きさを取り、センシング部９２により生成されるセンサ出力（電気信号）の時系列波形が模式的に示されている。なお、図１１では、ロータ３１０の回転角度における所定角度（本実施例では９０度）分の時系列波形が模式的に示されている。

センシング部９２は、図６から図８に示すように、センサコイル９２１及び処理回路部９２２を含む。処理回路部９２２は、上述したマイコン５０２により実現されてよい。また、処理回路部９２２の機能の一部又は全部は、外部の制御装置（図示せず）により実現されてもよい。

センサコイル９２１は、例えば図９に示すように、制御基板８４の両側の表面に形成されてもよい。なお、変形例では、センサコイル９２１は、制御基板８４の両側の表面に代えて又は加えて、制御基板８４の内層に形成されてもよい。センサコイル９２１は、例えばプリントされた導体により形成されてよい。センサコイル９２１は、Ｘ方向に平行な中心軸Ｏまわりに巻回されてなる。

センサコイル９２１は、周方向に沿って複数個設けられてよい。例えば、センサコイル９２１は、図８に示すように、４組、周方向に沿って配置されてもよい。

処理回路部９２２は、センサコイル９２１への通電によりセンサロータ９１に渦電流を発生させる。具体的には、図９に模式的に示すように、センサコイル９２１が通電されると、センサコイル９２１を貫く磁束Ｂ１が発生する。センサコイル９２１を貫く磁束Ｂ１は、センサコイル９２１に軸方向に対向するセンサロータ９１の表面に接触すると、センサロータ９１の表面に渦電流が発生する。図１０には、渦電流の発生態様が矢印Ｉｅで模式的に示されている。なお、図１０においては特定の向きの渦電流が模式的に示されているが、渦電流の向きは、センサコイル９２１を流れる電流の向きに応じて決まる。渦電流は、磁束Ｂ１を減らす磁束を発生させる向きに生じる。従って、渦電流に起因して、磁束Ｂ１を減らす磁束Ｂ２（図示せず）が発生する。磁束Ｂ２の大きさは、渦電流の大きさに比例する。渦電流の大きさは、センサコイル９２１に軸方向に対向するセンサロータ９１の部位の表面積が増加するほど大きくなる。本実施例では、上述したようにセンサロータ９１は、周期的に変化する外径を有するので、センサコイル９２１に軸方向に対向するセンサロータ９１の部位の表面積は、ロータ３１０の回転角度が変化すると変化する。より具体的には、センサコイル９２１に軸方向に対向するセンサロータ９１の部位の表面積は、ロータ３１０の回転角度が変化すると、正弦波状に変化する。このため、本実施例では、センシング部９２により生成されるセンサ出力（電気信号）の時系列波形は、図１１に示すように、ロータ３１０の回転角度が９０度変化するごとに、１周期の正弦波を描く。従って、このようなセンサ出力（電気信号）に基づいて、ロータ３１０の回転角度を検出できる。

このように本実施例によれば、回転角センサ９００は、制御装置５００を形成する制御基板８４上にセンシング部９２が実装されるので、他の基板にセンシング部９２が実装される場合に比べて、基板数を低減し、効率的な構成を実現できる。特に、互いに連通し合うモータ収容室ＳＰ１及びインバータ収容室ＳＰ２に回転電機１及びブロック組立体８９が配置される構成（すなわち回転電機１及びブロック組立体８９をケース２の共通の収容室内に収容する構成）では、軸方向で回転電機１及びブロック組立体８９の間の空間がデットスペースとなりやすい。従って、かかるデットスペースとなりやすい空間を利用して、制御基板８４及び回転角センサ９００の効率的な配置を実現できる。

また、本実施例によれば、シャフト部３１４のＸ１側の軸方向端面よりもＸ２側の部位（かつロータコア３１２よりもＸ１側の部位）に、センサロータ９１が設けられ、かつ、シャフト部３１４のＸ１側の軸方向端面よりもＸ２側に、制御基板８４が設けられる。これにより、上述した特許文献１で示すような構成（シャフト部の軸方向端面に被検出部を設け、軸方向端面に制御基板を対向させる構成）とは異なり、シャフト部３１４のＸ１側の軸方向端面よりもＸ１側において、回転角センサ９００用のスペースを不要とすることができる。この結果、本実施例によれば、車両駆動装置１０の軸方向の体格の低減を図ることができる。

また、本実施例によれば、回転角センサ９００は、図３に示すように、軸方向でベアリング２４０（又はベアリング支持部２５２４）と回転電機１との間に配置されるので、デットスペースとなりやすい空間を利用した効率的な配置を実現できる。この結果、車両駆動装置１０の軸方向の体格の低減を図ることができる。

また、本実施例によれば、回転角センサ９００は、平板状のセンサロータ９１を利用して形成されるので、軸方向の搭載スペースも比較的小さくて済む。また、センサロータ９１自体は安価に形成できるので、低コスト化を図ることができる。

なお、本実施例では、センサロータ９１は、制御基板８４（及びそれに伴いセンシング部９２）に対してＸ２側に配置されているが、Ｘ１側に配置されてもよい。

図１２は、変形例による回転角センサ９００Ａの説明図であり、車両駆動装置１０Ａの一部の断面図である。

本変形例では、回転角センサ９００Ａは、被検出部９１Ａとセンシング部９２Ａとは径方向で対向する。例えば、被検出部９１Ａは、径方向に視て、制御基板８４とオーバラップする。なお、センシング部９２Ａのセンサ素子がホール素子である場合、被検出部９１Ａは、シャフト部３１４の外周部に設けられる永久磁石により実現されてよい。この場合、永久磁石は、シャフト部３１４の外周部の磁極が周方向に沿って周期的に変化するように配置され、センシング部９２Ａのセンサ素子は、径方向に被検出部９１Ａに対向する態様で、第１軸Ａ１まわりに、等ピッチで複数配置されてよい。なお、被検出部９１Ａは、シャフト部３１４に取り付けられるリング状の形態であってもよいし、シャフト部３１４に一体的に形成されてもよい。

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

１０、１０Ａ・・・車両駆動装置、１・・・回転電機、２・・・ケース、２５０・・・モータケース（収容部材）、２５２・・・カバー部材、２５２４・・・ベアリング支持部（支持部）、３１０・・・ロータ、３１４・・・シャフト部、３２０・・・ステータ、８４・・・制御基板、８４ａ・・・中央孔、８４０・・・突出領域（領域）、８９・・・ブロック組立体（インバータ装置）、９００・・・回転角センサ、９１・・・センサロータ（被検出部）、９１Ａ・・・被検出部、９２、９２Ａ・・・センシング部、９２１・・・センサコイル（コイル）、ＳＰ１・・・モータ収容室（共通の収容室、ＳＰ２・・・インバータ収容室（共通の収容室）

Claims (6)

1. ロータ及びステータを有する回転電機と、
   前記回転電機に電気的に接続されるインバータ装置と、
   前記回転電機を制御する制御基板と、
   前記ロータの回転情報を取得する回転角センサと、
   前記回転電機、前記インバータ装置、及び前記制御基板を共通の収容室内に収容するケースとを備え、
   前記回転角センサは、前記制御基板に実装されるセンシング部と、前記ロータのシャフト部に設けられる被検出部とを備える、車両駆動装置。
2. 前記ケースは、前記ロータを回転可能に支持する支持部を有し、
   前記制御基板は、軸方向で前記支持部よりも前記回転電機に近い側に配置される、請求項１に記載の車両駆動装置。
3. 前記制御基板は、前記シャフト部が通る中央孔を有する、請求項１又は２に記載の車両駆動装置。
4. 前記制御基板の前記中央孔の周縁部は、径方向内側に突出した領域を有し、
   前記センシング部の少なくとも一部は、前記領域に設けられる、請求項３に記載の車両駆動装置。
5. 前記被検出部は、前記ロータと一体に回転するセンサロータを含み、
   前記センシング部は、コイルを含み、
   前記コイルは、前記センサロータの少なくとも一部と軸方向に対向するように配置される、請求項１から４のうちいずれかに記載の車両駆動装置。
6. 前記制御基板は、軸方向で前記インバータ装置よりも前記回転電機に近い側に配置され、かつ、軸方向に視て、前記インバータ装置とオーバラップする、請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の車両駆動装置。