JP5331565B2

JP5331565B2 - モータユニット

Info

Publication number: JP5331565B2
Application number: JP2009113611A
Authority: JP
Inventors: 周士宮川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2009-05-08
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2029-05-08
Also published as: JP2010263715A

Description

本発明は、モータユニットに関するものである。

従来から、コイルが巻装されたステータと、ステータの内側に配置されたロータと、ロータと同軸状に圧入固定され回転可能に支持されたシャフトとを備えたモータが知られている。モータは、ステータに巻装されたコイルに電流が流れることにより、ロータの永久磁石とステータとの間に吸引又は反発力が生じて、ロータが回転するようになっている。
ここで、モータ駆動時には、永久磁石やステータに巻装されたコイルなどが発熱する。そこで、特許文献１では、ステータコアの軸方向両側に形成されたコイルの渡り部に油を供給してコイルを冷却する装置が提案されている。

特開２００６−１１５６５０号公報

ところで、上述した特許文献１では、配管から直接コイルの渡り部に油を吐出しており、油自体を冷却させる機構はないため、冷却効率には限界がある。

そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、油を用いて効率的にコイルを冷却することができるモータユニット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、円環状のヨーク部（例えば、実施形態におけるヨーク部４７）と、該ヨーク部から径方向内側に突出形成されたティース部（例えば、実施形態におけるティース部４８）と、を有するステータコア（例えば、実施形態におけるステータコア５５）と、前記ティース部に巻き回されたコイル（例えば、実施形態におけるコイル２０）と、を備えた円筒状のステータ（例えば、実施形態におけるステータ２１）と、該ステータの内部に対向配置され、回転駆動するロータ（例えば、実施形態におけるロータ２２）と、で構成されるモータ（例えば、実施形態におけるモータ２３）と、該モータを収容可能なハウジング（例えば、実施形態におけるモータハウジング１１）と、前記ステータの周面に沿って配されたウォータジャケット（例えば、実施形態におけるウォータジャケット１５）と、前記ハウジングの壁部における前記ウォータジャケットの径方向外側に軸方向に沿って形成された第１油路（例えば、実施形態における油路７３）と、前記ウォータジャケットの径方向内側に軸方向に沿って形成され、前記ステータコアの軸方向一端側に突出形成された前記コイルの第１渡り部（例えば、実施形態における第１渡り部５１ｒ）に油（例えば、実施形態における冷却油７１）を供給可能に構成された第２油路（例えば、実施形態における油路７７）と、前記第１油路と前記第２油路との間に設けられ、前記第２油路または前記ステータコアの軸方向他端側に突出形成された前記コイルの第２渡り部（例えば、実施形態における第２渡り部５１ｌ）に前記油を分配可能に構成された油分配経路（例えば、実施形態における油分配部材７５）と、前記油を循環させるオイルポンプ（例えば、実施形態におけるオイルポンプ７２）と、を備えた油循環機構（例えば、実施形態における油冷機構７０）と、を有していることを特徴とするモータユニット。

請求項２に記載した発明は、前記ステータコアの外周面（例えば、実施形態における外周面５５ａ）に軸方向に沿って切欠部（例えば、実施形態における切欠部５７）が形成され、前記第２油路は、前記ハウジングに前記ステータを圧入固定することにより、前記切欠部と前記ウォータハウジングの内周面（例えば、実施形態における内周面１１ａ）とで形成されることを特徴としている。

請求項３に記載した発明は、前記コイルが前記ティース部に分布巻きされた三相交流モータにおいて、前記切欠部が、巻き回された前記コイルの両側に位置する前記ティース部の径方向外側の位置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、ステータコアの軸方向両側に形成されたコイルの第１渡り部および第２渡り部に、ウォータジャケットの近傍を通流した後の冷却された油を供給することができる。したがって、コイルを効果的に冷却することができる。また、第２油路を油が通流することによりステータコアの熱も吸熱してステータコアの冷却も行うことができる。

請求項２に記載した発明によれば、ステータコアの外周面に切欠部を形成し、そのステータコアをハウジングに圧入固定することで第２油路が形成されるため、簡易な構成で第２油路を形成することができる。また、第２油路のためのスペースをハウジングとステータとの間に設ける必要がないため、モータユニットの大型化を抑制することができる。

請求項３に記載した発明によれば、切欠部がステータコアの外周面に周方向に沿って略等間隔に形成されるため、磁気特性に影響を与えにくい。また、コイルの渡り部に対して均等に油を供給することができるため、コイルをより効果的に冷却することができる。

本発明の実施形態における車両用モータユニットの概略縦断面図である。本発明の実施形態におけるロータの正面図である。本発明の実施形態における車両用モータユニットのシャフトおよびモータ部分を抜き出した斜視図である。図１のＡ部拡大図である。本発明の実施形態における油分配部材の斜視図である。

次に、本発明の実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。なお、本実施形態では車両駆動用のモータユニットを用いて説明する。
図１は車両用モータユニットの概略構成断面図である。図１に示すように、車両用モータユニット（以下、モータユニットという。）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のシャフト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。

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との境界部には、モータ２３のシャフト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との境界部には、モータ２３のシャフト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、シャフト２４に連接されたロータ２２の外周縁には永久磁石３０が取り付けられている。なお、モータユニット１０はシャフト２４の軸方向が車両の左右方向に向くように配置されている。

図２は軸方向から見たロータの正面図である。図２に示すように、ロータ２２は、磁性板材３３が積層された略円筒状のロータコア４１を備えている。ロータコア４１の径方向中央部に形成された貫通孔４２には、シャフト２４が固定されている。ロータコア４１の径方向外側端部近傍には、ロータコア４１を軸方向に貫通する複数の収容孔４３が形成されており、各収容孔４３の内部には、ネオジウムなどの希土類からなる永久磁石３０が収容されている。つまり、本実施形態のモータ２３は、ロータコア４１に永久磁石３０が埋め込まれた、所謂ＩＰＭ（ＩｎｔｅｒｉｏｒＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔ）モータである。この永久磁石３０は、ロータコア４１の径方向に磁化されている。また、永久磁石３０はロータコア４１の周方向に沿って略等間隔に複数配置（本実施形態では、８個）され、周方向に隣接する永久磁石３０は交互に逆方向に着磁されている。さらに、ロータコア４１には、軽量化を図るために肉抜孔４５が複数形成されている。肉抜孔４５は、貫通孔４２と収容孔４３との間に周方向に略等間隔に複数（本実施形態では８個）形成されている。なお、車両前進時のロータ２２の回転方向をＦとしている。

図３はモータユニット１０のモータ２３およびシャフト２４のみを示す斜視図である。図３に示すように、シャフト２４にはロータ２２が回転可能に取り付けられており、ロータ２２の周面にステータ２１が対向配置されている。ステータ２１は、軸方向から見て外形略円形の円筒状に形成されており、外周部分を構成するヨーク部４７と、ヨーク部４７から内径方向（ロータ２２方向）に向かって延設された複数のティース部４８と、を備えたステータコア５５を有している。ステータコア５５のティース部４８は、周方向に等間隔に複数形成されており、隣り合うティース部４８，４８間に形成されたスロット４９にはコイル２０が巻き回されている。本実施形態では、コイル２０は分布巻きで巻き回されており、コイル２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗがそれぞれ所定のスロット４９に巻き回されている。したがって、コイル２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗには、ステータコア５５の軸方向両端面から外側に突出した渡り部５１（５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗ）が形成されている。なお、渡り部５１は、ステータコア５５の軸方向両端面に形成されており、車両右側の渡り部を第１渡り部５１ｒとし、車両左側の渡り部を第２渡り部５１ｌとする（図１参照）。

また、図３に示すように、ロータコア４１の両端面４１ａ，４１ｂに当接するように端面板６０，６０が配置されている。端面板６０は、ロータコア４１の外径と同等の外径を有するリング状の部材であり、シャフト２４に圧入固定され、その周縁部において収容孔４３の少なくとも一部を閉塞している。このように収容孔４３を閉塞することにより、収容孔４３から永久磁石３０が飛び出すのを防止している。なお、端面板６０は、例えば熱伝導率の高いステンレス製の板材により形成されている。熱伝導率の高い端面板６０を用いることにより、永久磁石３０に生じる熱を効率よく吸収することができ、永久磁石３０の温度上昇を効果的に抑制することができる。

ここで、図３に示すように、ステータコア５５の外周面５５ａには、軸方向に沿って切欠部５７が複数形成されている。切欠部５７は、周方向に略等間隔に形成されるとともに、巻き回されたコイル２０の両側に位置するティース部４８の径方向外側の位置に形成されている。具体的には、例えば３相のうちのＵ相のコイル２０Ｕが掛け渡されている２つのスロット４９の周方向外側に位置するティース部４８の径方向外側の位置に切欠部５７が複数（本実施形態では、８箇所）形成されている。そして、ステータ２１はモータハウジング１１の内周面１１ａに圧入固定されている。なお、モータハウジング１１にはウォータジャケット１５が設けられている。ウォータジャケット１５は、ステータコア５５の外周面５５ａに対応する位置に設けられており、ステータ２１を冷却できるようになっている。また、ウォータジャケット１５は、ステータコア５５と軸方向の長さが略同一の長さで設けられている。

また、図１に戻り、モータユニット１０の内部には、ベアリング２６，２７やモータ２３などを冷却するための油冷機構７０が設けられている。油冷機構７０は、冷却油７１と、冷却油７１を循環させるオイルポンプ７２と、冷却油７１が通流する油路７３と、を備えている。冷却油７１はモータ室３６の下部に貯留されており、ミッション室３７に設けられたオイルポンプ７２により冷却油７１が汲み上げられ、油路７３を通ってモータユニット１０内を循環するように構成されている。

次に、油冷機構７０を用いてモータ２３を冷却する方法について説明する。
図４に示すように、モータハウジング１１におけるウォータジャケット１５の径方向外側に、油路７３が軸方向に沿って形成されている。また、油路７３におけるモータハウジング１１とセンサハウジング１３との境界部近傍には油分配部材７５が設けられている。冷却油７１は、油分配部材７５またはセンサハウジング１３の油路７３へと案内される。油分配部材７５に導かれた冷却油７１は、車両左側に形成されたコイル２０の第２渡り部５１ｌまたはステータコア５５の切欠部５７とモータハウジング１１の内周面１１ａとで形成された油路７７のいずれかへ案内されるように構成されている。

ここで、ステータコア５５の切欠部５７とモータハウジング１１の内周面１１ａとで形成された油路７７に案内された冷却油７１は、油路７７を通過した後、車両右側に形成されたコイル２０の第１渡り部５１ｒへ供給されるように構成されている。

図５に示すように、油分配部材７５は、軸方向から見てリング状の部材である。油分配部材７５は、例えばモータハウジング１１におけるウォータジャケット１５が設けられていない領域の内周面１１ｂ（図４参照）に圧入固定されている。油分配部材７５の頂部には、油路７３から冷却油７１を導入可能な導入孔８１が形成されている。油分配部材７５の内部は空洞になっており、冷却油７１が通流可能になっている。そして、油分配部材７５のステータコア５５が配された側の側面７５ａには、冷却油７１を油路７７へ供給する第１油供給孔８３が形成されている。また、油分配部材７５の内周面７５ｂには、車両左側のコイル２０の第２渡り部５１ｌへ冷却油７１を供給する第２油供給孔８５が形成されている。第１油供給孔８３および第２油供給孔８５は、周方向に略等間隔に複数形成されており、ステータコア５５の切欠部５７が形成された位置に対応してそれぞれ形成されている。つまり、第１油供給孔８３と油路７７とは連通している。

このように構成されたモータユニット１０の駆動時について説明する。モータユニット１０の駆動時には、ロータ２２及びシャフト２４が回転する。そして、モータユニット１０が駆動すると、コイル２０やステータ２１など各所が発熱する。このように発熱した各所を冷却すること、およびベアリング２６，２７の潤滑性能を確保することを目的として冷却油７１を油冷機構７０で循環させる。オイルポンプ７２で循環される冷却油７１は、油路７３を通過しながら各所へ供給される。

ここで、モータハウジング１１の油路７３を通過する冷却油７１は、油路７３の径方向内側に設けられているウォータジャケット１５で熱交換されて冷却油７１を冷却することができる。そして、油分配部材７５に案内された冷却油７１のうちの一部は、油分配部７５から車両左側に形成されたコイル２０の第２渡り部５１ｌへ供給されて、コイル２０を冷却する。

また、冷却油７１の別の一部は、油分配部７５から油路７７へと案内される。油路７７を車両の左側から右側へと通過する冷却油７１は、油路７７の径方向外側に設けられたウォータジャケット１５で熱交換されて、さらに冷却される。車両右側へ導かれた冷却油７１は、車両右側に形成されたコイル２０の第１渡り部５１ｒへ供給されて、コイル２０を冷却する。
なお、油分配部材７５において、コイル２０へと案内されなかった残りの冷却油は、センサハウジング１３側へ案内されて、ベアリング２７や回転センサ２５へ供給される。

本実施形態によれば、ステータコア５５の軸方向両側に形成されたコイル２０の第１渡り部５１ｒおよび第２渡り部５１ｌに、ウォータジャケット１５の近傍を通流した後の冷却された冷却油７１を供給することができる。したがって、コイル２０を効果的に冷却することができる。また、油路７７を油が通流することによりステータコア５５の熱も吸熱してステータコア５５の冷却も同時に行うことができる。

また、ステータコア５５の外周面５５ａに切欠部５７を形成し、そのステータコア５５をモータハウジング１１に圧入固定することで油路７７が形成されるため、簡易な構成で油路７７を形成することができる。また、油路７７のためのスペースをモータハウジング１１とステータ２１との間に設ける必要がないため、モータユニット１０の大型化を抑制することができる。

さらに、切欠部５７をステータコア５５の外周面５５ａに周方向に沿って略等間隔に形成したため、磁気特性に影響を与えにくい。また、コイル２０の渡り部５１に対して均等に冷却油７１を供給することができるため、コイル２０をより効果的に冷却することができる。

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、油分配部材７５をモータハウジング１１と別部材にして圧入固定するように構成したが、油分配部材７５とモータハウジング１１とを一体成形してもよい。

また、本実施形態では、油分配部材７５をリング状に形成した場合の説明をしたが、冷却油に浸漬しているコイルには冷却油を供給せず、例えば軸方向から見て上半分のみの半円形状にしてシャフトよりも上方のコイル部分のみに冷却油を供給するようにしてもよい。

さらに、本実施形態では、ステータコア５５の外周面５５ａに、３相のうちのＵ相のコイル２０Ｕが掛け渡されている２つのスロット４９の周方向外側に位置するティース部４８の径方向外側の位置に切欠部５７を形成したが、Ｕ相以外のＶ相およびＷ相のそれぞれに対応する位置に切欠部５７を形成してもよい。このようにすることで、さらに磁気特性への影響を低減することができる。

１０…モータユニット１１…モータハウジング１１ａ…内周面１５…ウォータジャケット２０…コイル２１…ステータ２２…ロータ２３…モータ４７…ヨーク部４８…ティース部５１ｌ…第２渡り部５１ｒ…第１渡り部５５…ステータコア５５ａ…外周面５７…切欠部７０…油冷機構（油循環機構）７１…冷却油（油）７２…オイルポンプ７３…油路（第１油路）７５…油分配部材（油分配経路）７７…油路（第２油路）

Claims

円環状のヨーク部と、該ヨーク部から径方向内側に突出形成されたティース部と、を有するステータコアと、前記ティース部に巻き回されたコイルと、を備えた円筒状のステータと、該ステータの内部に対向配置され、回転駆動するロータと、で構成されるモータと、
該モータを収容可能なハウジングと、
前記ステータの周面に沿って配されたウォータジャケットと、
前記ハウジングの壁部における前記ウォータジャケットの径方向外側に軸方向に沿って形成された第１油路と、前記ウォータジャケットの径方向内側に軸方向に沿って形成され、前記ステータコアの軸方向一端側に突出形成された前記コイルの第１渡り部に油を供給可能に構成された第２油路と、前記第１油路と前記第２油路との間に設けられ、前記第２油路または前記ステータコアの軸方向他端側に突出形成された前記コイルの第２渡り部に前記油を分配可能に構成された油分配経路と、前記油を循環させるオイルポンプと、を備えた油循環機構と、を有していることを特徴とするモータユニット。
前記ステータコアの外周面に軸方向に沿って切欠部が形成され、
前記第２油路は、前記ハウジングに前記ステータを圧入固定することにより、前記切欠部と前記ウォータハウジングの内周面とで形成されることを特徴とする請求項１に記載のモータユニット。
前記コイルが前記ティース部に分布巻きされた三相交流モータにおいて、
前記切欠部が、巻き回された前記コイルの両側に位置する前記ティース部の径方向外側の位置に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のモータユニット。