JP7377131B2 - モータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、インバータが接続されるコネクタを備えたモータ装置に関する。

インバータを接続して使用されるモータ装置として、例えば、電気自動車やハイブリッド車両に搭載されるモータ装置がある。このようなモータ装置が備えるモータハウジングの外壁には、ハウジング内のステータコイルに接続されるコネクタが取り付けられている（特許文献１～３参照）。そして、モータハウジング外壁のコネクタには、通電ケーブル等を介してインバータが接続されている。

特開２０１１－１７７００２号公報 特開２０１４－２３２６８７号公報 特開２０１４－２３２６８８号公報

ところで、モータハウジングには潤滑用や冷却用のオイルが貯留されるため、外壁のコネクタからハウジング内のオイルが漏れないように、モータハウジングを構成することが求められている。そこで、オイルが貯留されるモータ室から分離されたバスバー室を設けるとともに、このバスバー室の外壁にコネクタを取り付けることが考えられる。しかしながら、モータ室から分離されたバスバー室にバスバーを組み込むためには、バスバー室内に締付工具の挿入スペースを確保することが必要であり、この挿入スペースを確保することは、バスバー室の大型化、延いてはモータ装置の大型化を招く要因となっていた。

本発明の目的は、モータ装置の大型化を回避することにある。

本発明のモータ装置は、インバータが接続されるコネクタを備えたモータ装置であって、ステータおよびロータを収容するモータハウジングに設けられ、オイルが貯留されるモータ室とこれに隣接するバスバー室とを仕切るハウジング壁と、前記ハウジング壁に取り付けられて前記バスバー室を閉塞し、前記コネクタを外面に備えるハウジングカバーと、前記ハウジングカバーの内面に取り付けられて前記バスバー室に収容され、前記ハウジング壁の貫通孔に先端が挿入されるバスバー組立体と、を有し、前記バスバー組立体は、前記ハウジングカバーの内面に取り付けられ、前記貫通孔に挿入される円筒部を備える絶縁部材と、前記コネクタに電気的に接続され、前記円筒部の内側に収容される丸棒部を備える導電部材と、を備える。

本発明のモータ装置は、ハウジング壁に取り付けられてバスバー室を閉塞し、コネクタを外面に備えるハウジングカバーと、ハウジングカバーの内面に取り付けられてバスバー室に収容され、ハウジング壁の貫通孔に先端が挿入されるバスバー組立体と、を有する。これにより、バスバー室に締付工具の挿入スペースを確保する必要がなく、モータ装置の小型化を達成することができる。

本発明の一実施の形態であるモータ装置を示す概略図である。 図１のＡ－Ａ線に沿ってモータ装置を示す断面図である。 図２のＢ－Ｂ線に沿ってモータ装置の一部を示す断面図である。 （Ａ）は図３に示したモータ装置から中継バスバーおよび絶縁樹脂ケースを取り外した状態を示す断面図であり、（Ｂ）は図４（Ａ）に示したモータ装置からバスバー組立体を取り外した状態を示す断面図である。 図４（Ｂ）に示した矢印α方向からモータハウジングのハウジング壁の一部を示す図である。 （Ａ）はバスバー組立体を正面側から示す斜視図であり、（Ｂ）はバスバー組立体を背面側から示す斜視図である。 ハウジングカバーおよびバスバー組立体を示す斜視図である。 （Ａ）は図７の矢印β方向からハウジングカバーおよびバスバー組立体を示す図であり、（Ｂ）は図７の矢印β方向からハウジングカバーを単体で示す図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、絶縁樹脂ケースに対する導電ユニットの組付過程を示す図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、ハウジングカバーに対するバスバー組立体の組付過程を示す図である。 ハウジング壁に対するハウジングカバーの組付過程を示す図である。 ハウジング壁に対してハウジングカバーを組み付けた状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

［モータ装置の全体構造］
図１は本発明の一実施の形態であるモータ装置１０を示す概略図である。図示するモータ装置１０は、電気自動車等の車両に搭載される電動アクスルである。このモータ装置１０を用いることにより、モータ動力によって左右の車軸１１，１２を回転させることができ、図示しない左右の車輪を駆動することができる。

図１に示すように、モータ装置１０は、第１ハウジング１３および第２ハウジング１４からなるモータハウジング１５を有している。このモータハウジング１５内のモータ室１６には、電動モータ１７および減速機構１８が収容されている。つまり、第１ハウジング１３にはロータ１９およびステータ２０からなる電動モータ１７が収容されており、第２ハウジング１４には減速ギヤ列２１，２２やデファレンシャル機構２３からなる減速機構１８が収容されている。また、モータハウジング１５内のモータ室１６には、潤滑や冷却に用いられるオイルＸが貯留されている。車両走行時には減速ギヤ列２１，２２等によってオイルＸが掻き上げられ、電動モータ１７や減速機構１８の各部品に対してオイルＸが供給される。さらに、モータハウジング１５には、ブリーザポート２４を介して外部に連通するブリーザ室２５が区画されている。

また、モータハウジング１５にはハウジング壁３０が設けられており、このハウジング壁３０を境に内側のモータ室１６と外側のバスバー室３１とが区画されている。バスバー室３１にはバスバー組立体３２が収容されており、バスバー組立体３２を介してステータコイル３３と高電圧コネクタ３４とは互いに接続されている。つまり、バスバー組立体３２の一端部には、中継バスバー３５やモータバスバー３６からなる通電経路３７を介して電動モータ１７のステータコイル３３が電気的に接続されており、バスバー組立体３２の他端部には、モータハウジング１５の外側に配置される高電圧コネクタ（コネクタ）３４が電気的に接続されている。また、高電圧コネクタ３４には、通電ケーブル３８を介して電力変換機器であるインバータ３９が接続されており、交流電力と直流電力とを変換するインバータ３９には、図示しないリチウムイオンバッテリ等のバッテリが接続される。

［モータ装置の通電構造］
続いて、高電圧コネクタ３４とステータコイル３３との通電構造について説明する。図２は図１のＡ－Ａ線に沿ってモータ装置１０を示す断面図であり、図３は図２のＢ－Ｂ線に沿ってモータ装置１０の一部を示す断面図である。

図２および図３に示すように、モータハウジング１５の第１ハウジング１３には、モータ室１６とこれに隣接するバスバー室３１とを仕切るハウジング壁３０が設けられている。また、電動モータ１７のステータ２０には、モータ各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）のステータコイル３３が巻き付けられている。各ステータコイル３３にはモータバスバー３６が接続されており、モータ各相に対応する３本のモータバスバー３６はハウジング壁３０に対してほぼ平行に延びている。これらのモータバスバー３６には締結ボルト４０を用いて中継バスバー３５が接続されており、中継バスバー３５には締結ボルト４１を用いてバスバー組立体３２の円柱バスバー４２が接続されている。なお、中継バスバー３５には、バスバー３５の短絡を防止する絶縁樹脂ケース４３が取り付けられている。

図４（Ａ）は図３に示したモータ装置１０から中継バスバー３５および絶縁樹脂ケース４３を取り外した状態を示す断面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）に示したモータ装置１０からバスバー組立体３２を取り外した状態を示す断面図である。また、図５は図４（Ｂ）に示した矢印α方向からモータハウジング１５のハウジング壁３０の一部を示す図である。

図４および図５に示すように、ハウジング壁３０には、モータ室１６とバスバー室３１とを互いに連通させる３つの貫通孔５０が形成されている。また、ハウジング壁３０には、貫通孔５０の周りを囲んでバスバー室３１を区画する環状壁部５１が形成されている。さらに、環状壁部５１の開口端には締結ボルト５２を用いてハウジングカバー５３が取り付けられており、ハウジングカバー５３にはバスバー組立体３２および高電圧コネクタ３４が取り付けられている。つまり、ハウジングカバー５３の内面５３ｉには締結ボルト５４を用いてバスバー組立体３２が取り付けられており、ハウジングカバー５３の外面５３ｏには締結ボルト５５を用いて高電圧コネクタ３４が取り付けられている。

このように、バスバー組立体３２および高電圧コネクタ３４を備えたハウジングカバー５３を、ハウジング壁３０に形成される環状壁部５１の開口端に取り付けることにより、閉塞されたバスバー室３１にバスバー組立体３２を収容することができる。また、ハウジング壁３０の貫通孔５０に挿入されるバスバー組立体３２の先端部には、オイルシールとして機能するＯリング５６が組み付けられている。このＯリング５６によってバスバー室３１を密閉することができるため、モータ室１６からバスバー室３１に対するオイルＸの浸入を防止することができ、高電圧コネクタ３４に対するオイルＸの付着を防止することができる。

［バスバー組立体］
続いて、バスバー室３１に収容されるバスバー組立体３２について説明する。図６（Ａ）はバスバー組立体３２を正面側から示す斜視図であり、図６（Ｂ）はバスバー組立体３２を背面側から示す斜視図である。また、図７はハウジングカバー５３およびバスバー組立体３２を示す斜視図である。さらに、図８（Ａ）は図７の矢印β方向からハウジングカバー５３およびバスバー組立体３２を示す図であり、図８（Ｂ）は図７の矢印β方向からハウジングカバー５３を単体で示す図である。

図６（Ａ）および（Ｂ）に示すように、バスバー組立体３２は、絶縁樹脂ケース（絶縁部材）６０と、これに組み付けられる３つの導電ユニット（導電部材）６１と、を有している。ポリエチレン等の絶縁樹脂を用いて形成される絶縁樹脂ケース６０は、後述する折曲バスバー６２を露出させる３つの開口部６３が形成されたケース本体６４と、ケース本体６４に連なって形成される一対の取付板部６５と、ケース本体６４に連なって形成される３つの円筒部６６と、を備えている。また、絶縁樹脂ケース６０の取付板部６５には、ハウジングカバー５３に係合するノックピン（位置決めピン）６７が一体形成されている。また、絶縁樹脂ケース６０に組み付けられる導電ユニット６１は、円筒部６６に挿入される円柱バスバー（丸棒部）４２と、ケース本体６４に組み付けられる折曲バスバー６２と、を備えている。なお、円柱バスバー４２と折曲バスバー６２とは、締結ボルト６８を用いて互いに組み付けられている。

図７および図８に示すように、ハウジングカバー５３の内面５３ｉには、締結ボルト５４を用いて絶縁樹脂ケース６０の取付板部６５が取り付けられる。このとき、ハウジングカバー５３に形成される位置決め孔７０には、絶縁樹脂ケース６０のノックピン６７が挿入される。これにより、ハウジングカバー５３に対して、バスバー組立体３２を高精度に位置決めすることができる。また、絶縁樹脂ケース６０にノックピン６７が一体形成されることから、図８（Ａ）の拡大部分に示すように、取付板部６５の外縁近傍にノックピン６７を配置することができる。これにより、ハウジングカバー５３の外縁部７１およびハウジング壁３０の環状壁部５１を、バスバー組立体３２の絶縁樹脂ケース６０に近づけることができるため、バスバー室３１の小型化を達成することができる。さらに、ハウジング壁３０の環状壁部５１に対してハウジングカバー５３を取り付ける際には、ハウジングカバー５３に液状ガスケットが塗布されるが、この液状ガスケットの溜まり部７２をハウジングカバー５３に確保することも容易である。

また、図７および図８に示すように、絶縁樹脂ケース６０の開口部６３には締結ボルト７３が挿入され、この締結ボルト７３を用いて導電ユニット６１の折曲バスバー６２と高電圧コネクタ３４の導電ピン７４とが接続される。つまり、ハウジングカバー５３に絶縁樹脂ケース６０が固定された状態のもとで、高電圧コネクタ３４に対して導電ユニット６１が取り付けられる。このとき、絶縁樹脂ケース６０に対して導電ユニット６１は固定されていないため、ハウジングカバー５３と高電圧コネクタ３４との相対位置にバラツキが生じていた場合であっても、このバラツキをバスバー組立体３２によって吸収することができる。つまり、絶縁樹脂ケース６０の円筒部６６の内側で導電ユニット６１の円柱バスバー４２が軸方向に移動するため、ハウジングカバー５３と高電圧コネクタ３４とのバラツキを吸収することができる。また、バスバー組立体３２に対するオイルＸの浸入を防止するため、円柱バスバー４２の外周部にはＯリング７５が組み付けられている。つまり、円筒部６６と円柱バスバー４２との間には、オイルシールとしてＯリング７５が組み付けられている。

［通電構造の組付過程］
続いて、モータ装置１０が備える通電構造の組付過程について説明する。図９（Ａ）および（Ｂ）は絶縁樹脂ケース６０に対する導電ユニット６１の組付過程を示す図であり、図１０（Ａ）および（Ｂ）はハウジングカバー５３に対するバスバー組立体３２の組付過程を示す図である。図１１はハウジング壁３０に対するハウジングカバー５３の組付過程を示す図であり、図１２はハウジング壁３０に対してハウジングカバー５３を組み付けた状態を示す図である。

図９（Ａ）および（Ｂ）に示すように、絶縁樹脂ケース６０に対して、３つの導電ユニット６１が組み付けられる。つまり、絶縁樹脂ケース６０の各円筒部６６に対して、導電ユニット６１の円柱バスバー４２が挿入される。続いて、図１０（Ａ）に示すように、ハウジングカバー５３のネジ孔８０に締結ボルト５４が締め付けられ、バスバー組立体３２がハウジングカバー５３の内面５３ｉに取り付けられる。また、図１０（Ｂ）に示すように、高電圧コネクタ３４のネジ孔８１に締結ボルト７３が締め付けられ、導電ユニット６１の折曲バスバー６２が高電圧コネクタ３４の導電ピン７４に取り付けられる。

次いで、図１１に示すように、高電圧コネクタ３４およびバスバー組立体３２を備えたハウジングカバー５３が、ハウジング壁３０の環状壁部５１に対して組み付けられると、密閉されたバスバー室３１にバスバー組立体３２を収容することができる。つまり、ハウジング壁３０に対してハウジングカバー５３を取り付ける前に、バスバー室３１内の締結ボルト５４，６８，７３を締めておくことができるため、バスバー室３１に締付工具の挿入スペースを確保する必要がなく、バスバー室３１の小型化、延いてはモータ装置１０の小型化を達成することができる。すなわち、バスバー室３１を閉塞するハウジングカバー５３を設けるとともに、このハウジングカバー５３の内面５３ｉにバスバー組立体３２を取り付けることにより、モータ装置１０の小型化を達成することができる。

前述したように、高電圧コネクタ３４およびバスバー組立体３２を備えたハウジングカバー５３が、ハウジング壁３０の環状壁部５１に対して組み付けられる。このとき、絶縁樹脂ケース６０の円筒部６６がハウジング壁３０の貫通孔５０に挿入され、その後、締結ボルト（ボルト部材）５２が挿入孔（ボルト挿入孔）８２を通過して環状壁部５１のネジ孔８３に締め付けられる。つまり、ハウジング壁３０の貫通孔５０に対して絶縁樹脂ケース６０の円筒部６６を位置決めした後に、ハウジング壁３０の環状壁部５１に対してハウジングカバー５３が固定される。これにより、貫通孔５０に対して円筒部６６を高精度に位置決めすることができるため、円筒部６６に設けられたＯリング５６を均一に潰すことができ、Ｏリング５６を適切に機能させてオイルＸの浸入を防止することができる。つまり、図１２に拡大断面αで示すように、貫通孔５０の中心Ｃ１と円筒部６６の中心Ｃ２とをほぼ一致させることができる。これにより、円筒部６６に設けられたＯリング５６を均一に潰すことができ、Ｏリング５６を適切に機能させることができる。

また、図１２に拡大断面βで示すように、挿入孔８２の中心Ｃ３と締結ボルト５２の中心Ｃ４とは互いにずれている。つまり、ハウジング壁３０とハウジングカバー５３とにおいては相対的な位置ずれが許容されることから、バスバー組立体３２の円筒部６６に大きな負荷を作用させることなく締結ボルト５２を締め付けることができる。すなわち、締結ボルト５２が締め付けられた状態では、貫通孔５０の中心Ｃ１と円筒部６６の中心Ｃ２とがほぼ一致しており、挿入孔８２の中心Ｃ３と締結ボルト５２の中心Ｃ４とは互いにずれている。換言すれば、挿入孔８２の中心Ｃ３と締結ボルト５２の中心Ｃ４との中心間距離は、貫通孔５０の中心Ｃ１と円筒部６６の中心Ｃ２との中心間距離よりも長くなっている。なお、円筒部６６に挿入される円柱バスバー４２の中心についても、貫通孔５０や円筒部６６の中心Ｃ１，Ｃ２にほぼ一致している。つまり、円柱バスバー４２に設けられたＯリング７５についても均一に潰すことができ、Ｏリング７５を適切に機能させることができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、電動アクスルとしてのモータ装置１０を例示しているが、これに限られることはなく、ミッションハウジング等に組み込まれるモータ装置に対して本発明を適用しても良い。また、図示する例では、モータ装置１０に減速機構１８が組み込まれているが、これに限られることはなく、モータ装置１０から減速機構１８を省略しても良い。また、図１２に拡大断面βで示すように、挿入孔８２の中心Ｃ３と締結ボルト５２の中心Ｃ４とは互いにずれているが、全ての締結ボルト５２の中心が挿入孔８２の中心からずれていなくても良い。つまり、ハウジングカバー５３はハウジング壁３０に複数の締結ボルト５２を用いて取り付けられるが、これら複数の締結ボルト５２のうち少なくとも何れか１つにおいて、締結ボルト５２の中心と挿入孔８２の中心とが互いにずれていれば良い。

前述の説明では、バスバー組立体３２の導電ユニット６１を、締結ボルト６８を用いて連結される円柱バスバー４２および折曲バスバー６２によって構成しているが、これに限られることはなく、溶接加工やプレス加工等を用いて１つの部品からなる導電ユニットを形成しても良い。また、モータバスバー３６、中継バスバー３５、円柱バスバー４２および折曲バスバー６２は、銅やアルミニウム等の金属材料を用いて形成することができる。また、絶縁樹脂ケース４３，６０は、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の絶縁樹脂材料を用いて形成することができる。

１０ モータ装置
１５ モータハウジング
１６ モータ室
１９ ロータ
２０ ステータ
３０ ハウジング壁
３１ バスバー室
３２ バスバー組立体
３３ ステータコイル
３４ 高電圧コネクタ（コネクタ）
３７ 通電経路
３９ インバータ
４２ 円柱バスバー（丸棒部）
５２ 締結ボルト（ボルト部材）
５３ ハウジングカバー
５３ｉ 内面
５３ｏ 外面
５６ Ｏリング（オイルシール）
６０ 絶縁樹脂ケース（絶縁部材）
６１ 導電ユニット（導電部材）
６６ 円筒部
６７ ノックピン（位置決めピン）
７５ Ｏリング（オイルシール）
８２ 挿入孔（ボルト挿入孔）
Ｘ オイル
Ｃ３，Ｃ４ 中心

Claims (7)

1. インバータが接続されるコネクタを備えたモータ装置であって、
   ステータおよびロータを収容するモータハウジングに設けられ、オイルが貯留されるモータ室とこれに隣接するバスバー室とを仕切るハウジング壁と、
   前記ハウジング壁に取り付けられて前記バスバー室を閉塞し、前記コネクタを外面に備えるハウジングカバーと、
   前記ハウジングカバーの内面に取り付けられて前記バスバー室に収容され、前記ハウジング壁の貫通孔に先端が挿入されるバスバー組立体と、
   を有し、
   前記バスバー組立体は、
   前記ハウジングカバーの内面に取り付けられ、前記貫通孔に挿入される円筒部を備える絶縁部材と、
   前記コネクタに電気的に接続され、前記円筒部の内側に収容される丸棒部を備える導電部材と、
   を備える、
   モータ装置。
2. 請求項１に記載のモータ装置において、
   前記貫通孔と前記円筒部との間に、オイルシールが設けられる、
   モータ装置。
3. 請求項１または２に記載のモータ装置において、
   前記円筒部と前記丸棒部との間に、オイルシールが設けられる、
   モータ装置。
4. 請求項１～３の何れか１項に記載のモータ装置において、
   前記絶縁部材に、前記ハウジングカバーに係合する位置決めピンが一体形成される、
   モータ装置。
5. 請求項１～４の何れか１項に記載のモータ装置において、
   前記ハウジングカバーは、前記ハウジング壁にボルト部材を用いて取り付けられ、
   前記ハウジングカバーには、前記ボルト部材が挿入されるボルト挿入孔が形成され、
   前記ボルト挿入孔の中心と前記ボルト部材の中心とは、互いにずれる、
   モータ装置。
6. 請求項５に記載のモータ装置において、
   前記ボルト挿入孔と前記ボルト部材との中心間距離は、前記貫通孔と前記円筒部との中心間距離よりも長い、
   モータ装置。
7. 請求項１～６の何れか１項に記載のモータ装置において、
   前記モータ室に位置する前記丸棒部の先端に、通電経路を介してステータコイルが接続される、
   モータ装置。

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