JP2010246330A

JP2010246330A - 電動機

Info

Publication number: JP2010246330A
Application number: JP2009094699A
Authority: JP
Inventors: Takanori Suzuki; 貴紀鈴木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-04-09
Filing date: 2009-04-09
Publication date: 2010-10-28
Anticipated expiration: 2029-04-09
Also published as: JP5097743B2

Abstract

【課題】油の流れを向上させて、冷却効率を向上することができる電動機を提供する。
【解決手段】周方向に複数の永久磁石５８が設けられた円環状の外側ヨーク部７１と、外側ヨーク部の内側に配された円環状の内側ヨーク部７２と、外側ヨーク部の内周面７１ａと内側ヨーク部の外周面７２ａとの間を接続するリブ７３と、を有するロータ２２と、巻線が設けられるとともに、ロータの外周面を囲うように配置されたステータと、ロータおよびステータを冷却用の油とともに収納するハウジングと、を備えた電動機において、外側ヨークの内周面に、軸方向一端部から他端部にかけて溝部８５が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動機に関するものである。

従来から、軸線周りに回転自在に支持されるとともに、永久磁石が配設されたロータと、ロータの周囲に対向配置されるとともに、コイルが巻回されたステータとを備えた永久磁石電動機が知られている。ここで、ロータの構成として、磁性板材が積層されたロータヨークに永久磁石を埋め込んで構成したものが知られている。このような構成のロータにおいては、ロータの軽量化を図る目的でロータヨークに貫通孔（肉抜孔）を形成するとともに、ロータの軸方向両端面に端面板を設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の電動機は、ロータヨークの貫通孔の一部が露出されるように端面板にも開口部（排出口）を形成し、ロータヨークの貫通孔内に供給された冷却用の油などが排出できるように構成されている。

特開２００９−２７８６２号公報

ところで、上述した特許文献１の電動機では、ロータヨークの貫通孔内に供給された冷却用の油などを確実に排出させる経路が確保されておらず、貫通孔内に油などが滞留するという問題がある。

そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、油の流れを向上させて、冷却効率を向上することができる電動機を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、周方向に複数の永久磁石（例えば、実施形態における永久磁石５８）が設けられた円環状の外側ヨーク部（例えば、実施形態における外側ヨーク部７１）と、該外側ヨーク部の内側に配された円環状の内側ヨーク部（例えば、実施形態における内側ヨーク部７２）と、前記外側ヨーク部の内周面（例えば、実施形態における内周面７１ａ）と前記内側ヨーク部の外周面（例えば、実施形態における外周面７２ａ）との間を接続するリブ（例えば、実施形態におけるリブ７３）と、を有するロータ（例えば、実施形態におけるロータ２２）と、巻線（例えば、実施形態におけるコイル２０）が設けられるとともに、前記ロータの外周面を囲うように配置されたステータ（例えば、実施形態におけるステータ２１）と、前記ロータおよび前記ステータを冷却用の油とともに収納するハウジング（例えば、実施形態におけるモータハウジング１１）と、を備えた電動機（例えば、実施形態におけるモータ２３）において、前記外側ヨークの内周面に、軸方向一端部から他端部にかけて溝部（例えば、実施形態における溝部８５）が形成されていることを特徴としている。

請求項２に記載した発明は、前記溝部は、前記ロータの軸中心（例えば、実施形態における軸中心Ｂ）と前記永久磁石との間を結ぶ線上に形成されていることを特徴としている。

請求項３に記載した発明は、極性の異なる前記永久磁石が交互に配置された前記ロータにおいて、前記溝部は、前記永久磁石の周方向中央部と、前記永久磁石における車両の後進時の回転方向寄りの周方向端部と、の中間部に対応した位置に形成されていることを特徴としている。

請求項４に記載した発明は、極性が同じ前記永久磁石が配置された前記ロータにおいて、前記溝部が前記軸中心と前記永久磁石の周方向中央部との間を結ぶ線上に形成されていることを特徴としている。

請求項５に記載した発明は、前記溝部の底部（例えば、実施形態における底部８５ａ）が、前記ロータの軸方向中央部から両端部に向かって径方向外側に傾斜していることを特徴としている。

請求項６に記載した発明は、前記ロータの軸方向両端面（例えば、実施形態における端面５６ａ，５６ｂ）に端面板（例えば、実施形態における端面板９０）が設けられ、該端面板の肉抜孔（例えば、実施形態における肉抜孔９１）が前記溝部を露出するように形成されていることを特徴としている。

請求項１に記載した発明によれば、ロータの外側ヨーク部の内周面、内側ヨーク部の外周面および隣り合うリブでロータに貫通孔が形成され、貫通孔の径方向外側に位置する外側ヨーク部の内周面に溝部を形成したため、貫通孔内に供給された冷却用の油は遠心力によりスムーズに溝部内へ導かれる。したがって、油は溝部に案内されてスムーズにロータの貫通孔内から排出され、油が貫通孔内に滞留するのを抑制することができる。つまり、油の通流性を向上させて、電動機の冷却効率を向上することができる。

請求項２に記載した発明によれば、溝部内を通流する油で永久磁石を冷却することができる。したがって、電動機の冷却効率をさらに向上することができる。

請求項３に記載した発明によれば、極性の異なる永久磁石が交互に配置されたロータにおいて、電動機の駆動時に生じる磁束の磁束密度が低い領域に溝部が形成されるため、磁気特性を低下させることなく、油の通流性を向上させることができる。

請求項４に記載した発明によれば、極性が同じ永久磁石が配置されたロータにおいて、電動機の駆動時に生じる磁束の磁束密度が低い領域に溝部が形成されるため、磁気特性を低下させることなく、油の通流性を向上させることができる。

請求項５に記載した発明によれば、溝部の底部をロータの軸方向中央部から両端部に向かって径方向外側に傾斜させることで、溝部内に案内された油は遠心力により確実にロータの貫通孔内から排出され、油が貫通孔内に滞留するのをより確実に抑制することができる。つまり、油の通流性をさらに向上させることができる。

請求項６に記載した発明によれば、溝部を露出するように肉抜孔が形成された端面板をロータの軸方向両端面に設けることにより、端面板の軽量化を図ることができるとともに、ロータ回転時に永久磁石がロータから脱落するのを防止することができる。さらに、ロータの溝部に案内された油は、ロータの軸方向両端面から端面板の肉抜孔を通過してスムーズに排出される。したがって、油の通流性を向上させて、電動機の冷却効率を向上することができる。

本発明の実施形態におけるパワートレインの概略構成断面図である。本発明の第一実施形態におけるロータの正面図である。図２のＡ部拡大図である。本発明の実施形態における溝部の軸方向の形状を説明する部分断面図である。本発明の第一実施形態における磁束密度を示す説明図（進角０ｄｅｇ）である。本発明の第一実施形態における磁束密度を示す説明図（進角３６ｄｅｇ）である。本発明の第一実施形態における磁束密度を示す説明図（進角７２ｄｅｇ）である。本発明の第一実施形態におけるロータに端面板を取り付けた状態を示す正面図である。本発明の第二実施形態におけるロータの正面図である。本発明の第二実施形態における磁束密度を示す説明図（進角０ｄｅｇ）である。本発明の第二実施形態における磁束密度を示す説明図（進角４５ｄｅｇ）である。本発明の第二実施形態における磁束密度を示す説明図（進角９０ｄｅｇ）である。

（第一実施形態）
次に、本発明の第一実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。なお、本実施形態では車両用パワートレインに採用したモータについて説明する。
図１は車両用パワートレインの概略構成断面図である。図１に示すように、車両用パワートレイン（以下、パワートレインという。）１０は、ステータ２１およびロータ２２を備えたモータ２３を収容するモータハウジング１１と、モータハウジング１１の一方側に締結され、モータ２３の出力軸２４からの動力を伝達する動力伝達部（不図示）を収容するミッションハウジング１２と、モータハウジング１１の他方側に締結され、モータ２３の回転センサ２５を収容するセンサハウジング１３と、を備えている。なお、ミッションハウジング１２は、モータハウジング１１に締結された共用ハウジング１２Ａと、共用ハウジング１２Ａに締結されたギアハウジング１２Ｂとで構成されている。また、モータハウジング１１の内部はモータ室３６として、ミッションハウジング１２の内部はミッション室３７として、センサハウジング１３の内部はセンサ室３８として、それぞれ構成されている。

モータハウジング１１は、モータ２３全体を覆うような略円筒形状で形成されている。モータハウジング１１とミッションハウジング１２との境界部のミッションハウジング１２側には、モータ２３の出力軸２４の一端を回転自在に支持するベアリング２６が設けられ、モータハウジング１１とセンサハウジング１３との境界部のセンサハウジング１３側には、モータ２３の出力軸２４の他端を回転自在に支持するベアリング２７が設けられている。

また、モータハウジング１１の壁部３１、ミッションハウジング１２の壁部３２およびセンサハウジング１３の壁部３３には、互いに連通するブリーザ通路３５がそれぞれ形成されている。

さらに、モータハウジング１１の壁部３１内には、モータ２３を冷却するためのウォータジャケット４０がモータ２３のステータ２１を全周覆うように設けられている。また、ステータ２１は、モータハウジング１１に焼き嵌めされており、モータハウジング１１の内周面に密着するように配されている。

ミッションハウジング１２内には、パワートレイン１０内で使用している潤滑オイルを分離するためのブリーザ室５１が形成されている。つまり、動力伝達部（ギア）やモータ２３の回転により飛散した潤滑オイルをブリーザ室５１で分離することができ、潤滑オイルがブリーザ室５１に設けられ外部と連通するブリーザ配管３９から外部へ漏れ出すことを防止することができる。

このブリーザ室５１は、パワートレイン１０の最上部にあたる位置に形成されている。また、ブリーザ室５１はブリーザ通路３５と連通しており、ブリーザ配管３９からパワートレイン１０内の高圧・高温の空気を排出することができるようになっている。さらに、ブリーザ室５１は、ブリーザ通路３５を介してモータ室３６、ミッション室３７、およびセンサ室３８と連通している。

なお、パワートレイン１０には、ベアリング２６，２７、コイル２０およびステータ２１などに油を供給する油供給機構（不図示）が設けられている。油をベアリング２６，２７に供給することでベアリング２６，２７の潤滑性能を向上することができ、コイル２０やステータ２１に油を供給することでコイル２０やステータ２１を冷却することができる。

ここで、ロータ２２の構成について図２、図３を用いて説明する。図２はロータの正面図であり、図３は図２のＡ部拡大図である。図２、図３に示すように、ロータ２２は、周方向に複数の永久磁石５８が配された円環状の外側ヨーク部７１と、該外側ヨーク部７１の内側に配された円環状の内側ヨーク部７２と、外側ヨーク部７１の内周面７１ａと内側ヨーク部７２の外周面７２ａとの間を接続する複数のリブ７３（本実施形態では、８個）と、を有している。

具体的には、外側ヨーク部７１、内側ヨーク部７２およびリブ７３は、一枚の磁性板材５５に形成されており、この磁性板材５５が複数積層されてロータヨーク５６を構成している。また、永久磁石５８は、外側ヨーク部７１に形成された開口部５７内に保持されている。さらに、内側ヨーク部７２の内周側に開口部６３が形成されており、開口部６３には出力軸２４が挿通されて、ロータ２２は回転可能に支持されている。そして、ロータ２２はコイル２０が巻回されたステータ２１と所定間隔を空けて対向配置されている。なお、本実施形態では、極性の異なる永久磁石５８が周方向に交互に配置されている。また、永久磁石５８が配される開口部５７を二等分するようにロータコア５６にリブ４１を形成し、永久磁石５８も二等分してそれぞれの開口部に配している。このようにすることで、ロータコア５６の強度を向上することができる。

ここで、外側ヨーク部７１の内周面７１ａ、内側ヨーク部７２の外周面７２ａおよび隣り合うリブ７３，７３で囲まれた空間が肉抜孔５９として構成されている。肉抜孔５９は、永久磁石５８と同じ数（本実施形態では８個）形成されており、全ての肉抜孔５９は略同一形状で形成されている。

肉抜孔５９は、外側ヨーク部７１の内周面７１ａの一部に相当し、ロータコア５６の同一半径上に形成された円弧部６５と、円弧部６５の両端部からそれぞれ延設された第一直線部６６、第二直線部６７と、で構成されている。第一直線部６６および第二直線部６７は、円弧部６５からロータコア５６の径方向内側に向かって延設されており、ほぼ内側ヨーク部７２の外周面７２ａ上に位置する交点６９で交わっている。複数の肉抜孔５９の交点６９は、ロータコア５６の同一半径上に位置している。

隣り合う肉抜孔５９，５９の間に形成されたリブ７３は、ロータコア５６の径方向外側の外側端部８１と径方向内側の内側端部８２との間に直線状に形成されている。つまり、リブ７３は肉抜孔５９の第一直線部６６と隣り合う肉抜孔５９の第二直線部６７との間に形成されている。

ここで、リブ７３の外側端部８１は、外側ヨーク部７１の内周面７１ａにおける軸中心Ｂと、隣り合う永久磁石５８，５８の略中央部（開口部５７，５７の略中央部）とを結ぶ線分７６上に位置しており、リブ７３の内側端部８２は、内側ヨーク部７２の外周面７２ａにおける軸中心Ｂと、隣り合う永久磁石５８，５８（開口部５７，５７）のいずれか一方が配された位置と、の間を結ぶ線分の範囲内におけるロータコア５６の径方向内側に配置されている。つまり、リブ７３は、ロータコア５６の径方向に対して傾斜するように形成されている。なお、リブ７３の傾斜方向は、車両前進時のモータ２３の回転方向Ｆと一致する方向になるように構成されている。具体的には、リブ７３の外側端部８１から内側端部８２へ向かう方向が、車両前進時のロータコア５６の回転方向Ｆに沿う方向になるように形成されている。

さらに、円弧部６５には、径方向外側に突出した溝部８５が形成されている。溝部８５は、全ての肉抜孔５９に形成されており、ロータコア５６の軸方向一端面５６ａから他端面５６ｂに向けて形成されている（図１参照）。また、図４に示すように、溝部８５の底部８５ａは、ロータコア５６の軸方向中央部Ｃから両端面５６ａ，５６ｂ側に向かって径方向外側に傾斜している。

本実施形態では、図３に示すように、溝部８５は、永久磁石５８を二等分に分割するように構成される径方向の線分７５と、ロータコア５６の軸中心Ｂとリブ７３の外側端部８１とを結ぶ線分７６とで囲まれた円弧部６５の周方向略中央部に形成されている。言い換えれば、溝部８５は、永久磁石５８の周方向中央部と、永久磁石５８における車両の後進時の回転方向寄りの周方向端部と、の中間部に対応した位置に形成されている。なお、全ての溝部８５は、肉抜孔５９に対して同じ位置に形成されている。

溝部８５を上述した位置に形成することにより、磁気特性を低下させることがない。具体的には、図５〜図７に示すように、進角０ｄｅｇ、３６ｄｅｇ、７２ｄｅｇの場合、溝部８５が形成されている領域（破線Ｄで囲んだ領域）の磁束密度が低いため、当該箇所に溝部８５を形成しても、モータ２３の磁気特性への影響は小さい。したがって、モータ２３の磁気特性を低下させることがない。なお、図５〜図７におけるステータ２１およびロータ２２内に記述されている線分が磁束線になり、線分が少ない箇所が磁束密度の低い箇所になる。

また、図８に示すように、ロータ２２の軸方向両端面５６ａ，５６ｂには、それぞれ端面板９０が設けられている。端面板９０は外形がロータコア５６と略同一形状に形成された板状部材であり、永久磁石５８がロータ２２から脱落するのを防止することができる。また、端面板９０には肉抜孔９１が複数形成されており、端面板９０の軽量化を図っている。本実施形態では、８個の正面視略円形の肉抜孔９１が周方向に沿って略等間隔に形成されている。また、肉抜孔９１はロータコア５６の溝部８５が軸方向から見て露出される位置に形成されている。

本実施形態によれば、ロータ２２の外側ヨーク部７１の内周面７１ａ、内側ヨーク部７２の外周面７２ａおよび隣り合うリブ７３，６１でロータ２２に肉抜孔５９が形成され、肉抜孔５９の径方向外側に位置する外側ヨーク部７１の内周面７１ａに溝部８５を形成したため、肉抜孔５９内に供給された冷却用の油は遠心力によりスムーズに溝部８５内へ導かれる。したがって、油は溝部８５に案内されてスムーズにロータ２２の肉抜孔５９内から排出され、油が肉抜孔５９内に滞留するのを抑制することができる。つまり、油の通流性を向上させて、モータ２３の冷却効率を向上することができる。

また、溝部８５をロータ２２の軸中心Ｂと永久磁石５８との間を結ぶ線上に形成したため、溝部８５内を通流する油で永久磁石５８を冷却することができる。したがって、モータ２３の冷却効率をさらに向上することができる。

また、極性の異なる永久磁石５８が交互に配置されたロータ２２において、モータ２３の駆動時に生じる磁束の磁束密度が低い領域に溝部８５を形成したため、磁気特性を低下させることなく、油の通流性を向上させることができる。

さらに、溝部８５の底部８５ａをロータ２２の軸方向中央部Ｃから両端面５６ａ，５６ｂに向かって径方向外側に傾斜させることで、溝部８５内に案内された油は遠心力により確実にロータ２２の肉抜孔５９内から排出され、油が肉抜孔５９内に滞留するのをより確実に抑制することができる。つまり、油の通流性をさらに向上させることができる。

そして、溝部８５を露出するように肉抜孔９１が形成された端面板９０をロータ２２の軸方向両端面５６ａ，５６ｂに設けることにより、端面板９０の軽量化を図ることができるとともに、ロータ２２の回転時に永久磁石５８がロータ２２から脱落するのを防止することができる。さらに、ロータ２２の溝部８５に案内された油は、ロータ２２の軸方向両端面５６ａ，５６ｂから端面板９０の肉抜孔９１を通過してスムーズに排出される。したがって、油の通流性を向上させて、モータ２３の冷却効率を向上することができる。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態を図９〜図１２に基づいて説明する。なお、本実施形態は、第一実施形態と永久磁石の配置構成および溝部の形成位置が異なるのみであり、その他の構成は第一実施形態と略同一であるため、同一箇所には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図９に示すように、ロータ１２２は、周方向に複数の永久磁石５８が配された円環状の外側ヨーク部７１と、該外側ヨーク部７１の内側に配された円環状の内側ヨーク部７２と、外側ヨーク部７１の内周面７１ａと内側ヨーク部７２の外周面７２ａとの間を接続するリブ７３と、を有している。なお、本実施形態では、全て極性の同じ永久磁石５８が配置されている。

円弧部６５には、径方向外側に突出した溝部１８５が形成されている。溝部１８５は、全ての肉抜孔５９に形成されており、ロータコア５６の軸方向一端面５６ａから他端面５６ｂに向けて形成されている。また、溝部１８５の底部１８５ａは、ロータコア５６の軸方向中央部Ｃから両端面５６ａ，５６ｂ側に向かって径方向外側に傾斜している。

本実施形態では、溝部１８５は、軸中心Ｂから永久磁石５８を二等分に分割するように構成される径方向の線分７５と、円弧部６５との交点に形成されている。なお、全ての溝部１８５は、肉抜孔５９に対して同じ位置に形成されている。

溝部１８５を上述した位置に形成することにより、磁気特性を低下させることがない。具体的には、図１０〜図１２に示すように、進角０ｄｅｇ、４５ｄｅｇ、９０ｄｅｇの場合、溝部１８５が形成されている領域（破線Ｅで囲んだ領域）の磁束密度が低いため、当該箇所に溝部１８５を形成しても、モータ２３の磁気特性への影響は小さい。したがって、モータ２３の磁気特性を低下させることがない。

本実施形態によれば、極性が同じ永久磁石５８が配置されたロータ２２において、モータ２３の駆動時に生じる磁束の磁束密度が低い領域に溝部１８５を形成したため、磁気特性を低下させることなく、油の通流性を向上させることができる。

尚、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や形状などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態においては、永久磁石を８個配置した構成で説明をしたが、永久磁石の個数は変更してもよい。

１１…モータハウジング（ハウジング）２０…コイル（巻線）２１…ステータ２２…ロータ２３…モータ（電動機）５６…ロータコア５６ａ…一端面（端面）５６ｂ…他端面（端面）５８…永久磁石６１…リブ７１…外側ヨーク部７１ａ…内周面７２…内側ヨーク部７２ａ…外周面８５…溝部８５ａ…底部９０…端面板９１…肉抜孔Ｂ…軸中心

Claims

周方向に複数の永久磁石が設けられた円環状の外側ヨーク部と、該外側ヨーク部の内側に配された円環状の内側ヨーク部と、前記外側ヨーク部の内周面と前記内側ヨーク部の外周面との間を接続するリブと、を有するロータと、
巻線が設けられるとともに、前記ロータの外周面を囲うように配置されたステータと、
前記ロータおよび前記ステータを冷却用の油とともに収納するハウジングと、を備えた電動機において、
前記外側ヨークの内周面に、軸方向一端部から他端部にかけて溝部が形成されていることを特徴とする電動機。
前記溝部は、前記ロータの軸中心と前記永久磁石との間を結ぶ線上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
極性の異なる前記永久磁石が交互に配置された前記ロータにおいて、前記溝部は、前記永久磁石の周方向中央部と、前記永久磁石における車両の後進時の回転方向寄りの周方向端部と、の中間部に対応した位置に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電動機。
極性が同じ前記永久磁石が配置された前記ロータにおいて、前記溝部が前記軸中心と前記永久磁石の周方向中央部との間を結ぶ線上に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電動機。
前記溝部の底部が、前記ロータの軸方向中央部から両端部に向かって径方向外側に傾斜していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電動機。
前記ロータの軸方向両端面に端面板が設けられ、該端面板の肉抜孔が前記溝部を露出するように形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電動機。