WO2017141867A1 - モータの冷却構造 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a cooling structure for a motor such as an in-wheel motor.
- Motors are widely used in vehicles, industrial machines, etc., and are required to be small, lightweight, highly efficient and have high output.
- the output of the motor is limited by the temperature of the motor. Therefore, in order to improve the output of the motor, it is important to suppress the temperature rise of the motor, in particular, the temperature rise of the stator coil as a heat source.
- Patent Document 1 As a method for cooling the coil, for example, the following proposals have been made.
- Patent Document 1 a notch portion is provided on an insulating bobbin around which the conductor core is wound, covering the periphery of the stator core, and an impregnating material is dropped between the conductor wire exposed at the notch portion and the winding surface of the insulating bobbin. That is, the cooling performance is improved by spreading the impregnating material over the entire coil instead of cooling with oil.
- Patent Document 2 In this proposal, the coil end portion is sealed by a bobbin, and a through hole communicating with the coil end portion is provided in the upper portion of the bobbin, and the cooling medium is allowed to flow through the through hole so that the cooling medium is spread over the coil end portion.
- the winding method of the conductive wire is distributed winding, it is common to use insulating paper for insulation between the coil and the stator core. Since no bobbin is used, the coil is exposed in the internal space of the housing. For this reason, in a horizontally mounted motor, the coil end portion can be cooled by dropping cooling oil from above the coil end portion.
- Patent Document 2 has been proposed as a countermeasure for the above problem.
- This proposal uses a bobbin to seal the coil end portion and fill the periphery of the coil end portion with a cooling medium.
- this structure is difficult to seal.
- an in-wheel motor employs an internal circulation system for circulating cooling oil inside the motor as shown in FIG. 14 (for example, Japanese Patent Application No. 2014-216886).
- FIG. 14 shows a motor drive device in which the motor 101, the speed reducer 102, and the wheel bearing 105 are combined.
- the internal circulation system is configured to cool the stator core 130 and the coil 131 of the stator 109 by diffusing cooling oil from the rotating shaft 106 of the rotor 110 into the housing 108 of the motor 101.
- an internal circulation system there is a configuration in which the stator core 130 and the coil 131 of the stator 109 are cooled by scooping up or splashing the cooling oil with a centrifugal force accompanying the rotation of the rotor 110. In any configuration, it is unclear whether all of the diffused cooling oil or the cooling oil that has been scraped up or splashed reaches the stator core 130 and the coil 131 of the stator 109.
- oil holes 170 and 171 are provided in the upper portion of the housing 108, and the cooling oil supplied by the built-in pump 150 is supplied to the oil holes 170 and 171.
- the cooling oil is supplied to the coil end portion of the stator 109.
- a cooling oil guide plate 172 is provided between the oil holes 170 and 171 and the coil end portion of the stator 109.
- the cooling oil guide plate 172 has communication holes 173 formed at a plurality of locations at intervals in the circumferential direction.
- the cooling oil dropped from the oil holes 170 and 171 is dispersed and supplied to the coil end portion of the stator 109. To do. As described above, when the cooling oil is dropped from above the coil end portion, the coil 131 can be cooled also from the outer diameter surface side of the stator 109, and the cooling effect is high.
- the dropped cooling oil is blocked by the bobbin and does not reach the coil end portion.
- the coil end portion may not be sufficiently cooled.
- Patent Document 1 it is described that the varnish is spread over the entire stator including the coil gap by providing a groove in the bobbin and utilizing the capillary phenomenon.
- a cooling medium such as oil or water.
- the object of the present invention is applied to a horizontal motor using an insulating bobbin, and the stator coil can be efficiently cooled by cooling oil dropped from the upper part of the housing, so that the output of the motor can be improved. It is to provide a cooling structure for a motor.
- the cooling structure of the motor of the present invention includes a rotating shaft arranged sideways, a rotor integrally fixed to the rotating shaft, a stator arranged on the outer periphery of the rotor, and covering and fixing the stator.
- a housing that rotatably supports the rotating shaft via a plurality of bearings, the stator including a stator core and a coil, and the stator core having a plurality of teeth arranged radially around the axis of the rotating shaft.
- the coil includes a plurality of individual coils provided on each tooth portion, and the individual coils include an insulating bobbin that surrounds the outer periphery of the tooth portion, and a conductive wire wound in a laminated state on the insulating bobbin. Applied to the motor.
- each insulating bobbin has a through-hole into which the tooth portion of the stator core is inserted.
- a cylindrical conductor winding portion formed with an outer periphery projecting from the outer diameter end and the inner diameter end in the motor radial direction, which is the radial direction with respect to the rotating shaft in the conductor winding section, along the lamination direction of the conductors, respectively.
- the insulation bobbin of the individual coil having an outer diameter side flange portion and an inner diameter side flange portion and located at the upper part of the plurality of individual coils is connected to the rotating shaft from the conductor winding portion in the outer diameter side flange portion.
- An oil introduction notch that opens to the outer diameter side of the motor radial direction is formed in a coil end upper portion that extends in the motor axial direction, which is the axial direction of the motor, and a coil of the outer diameter flange portion The lower surface of the portion where the conductive wire in the end upper portion are stacked, the outer diameter side oil guide groove communicating with-out the oil introducing notches are formed.
- the cooling oil is supplied dropwise from the oil hole provided in the upper part of the housing to the inside of the housing.
- the cooling oil dripped from the oil hole is introduced into the oil introduction notch of the insulating bobbin of the individual coil located at the upper part, and further enters the outer diameter side oil guide groove from the oil introduction notch.
- the outer diameter side oil guide groove is located on the lower surface of the portion where the conducting wire is laminated in the outer diameter side flange portion, and faces the upper surface of the coil end portion of the individual coil, so that the cooling that has entered the outer diameter side oil guide groove
- the coil end portion is efficiently cooled by the oil. Thereby, the output of a motor can be improved.
- the said coil end part says the part which does not oppose the rotor in the conducting wire wound around the insulation bobbin.
- the coil end upper part of the outer diameter side flange portion protrudes in the motor axial direction from the conductive wire wound around the conductive wire winding portion, and the oil introduction notch is formed in the protruding portion. It is good to be. In this case, there is no oil introduction notch on the outer diameter side of the coil end portion of the individual coil, and the outer diameter side of the coil end portion is completely shielded by the outer diameter flange portion. Insulation performance with the stator core can be ensured.
- a plurality of the oil introduction notches and the outer diameter side oil guide grooves are provided side by side in a direction orthogonal to the motor shaft direction. If a plurality of oil introduction notches and oil guide grooves on the outer diameter side are provided side by side, the cooling oil can be efficiently distributed over a wide area of the upper surface of the coil end portion of the individual coil, and the coil end portion can be further expanded. It can be cooled efficiently.
- the oil introduction notch has a slit shape that communicates from the outer diameter side to the inner diameter side in the motor radial direction
- the insulating bobbin of the individual coil located at the upper part of the plurality of individual coils includes: A coil end lower part extending in the motor axial direction from the conductive wire winding portion in the outer diameter side flange portion protrudes in the motor axial direction from the conductive wire wound in the conductive wire winding portion, and the coil
- An inner diameter side oil that receives the cooling oil falling through the slit-like oil introduction notch on the outer diameter surface of the lower end portion of the end and guides it to the lower side of the conductor wound around the conductor winding portion.
- a guide groove may be formed.
- a part of the cooling oil dropped from the oil hole and introduced into the oil introduction notch enters the outer diameter side oil guide groove as described above, and most of the remaining cooling oil is slit-shaped. Fall through the oil introduction notch.
- the dropped cooling oil is received by the inner diameter side flange portion, and is guided by the inner diameter side oil guide groove formed in the inner diameter side flange portion and enters the lower side of the coil end portion of the individual coil.
- the coil end portions of the upper and lower sides are cooled by the cooling oil that has entered the upper side of the conducting wire through the outer diameter side oil guide groove and the cooling oil that has entered the lower side of the conducting wire through the inner diameter side oil guide groove. Both can be cooled at the same time.
- the oil introduction notch may have a groove shape in which an outer diameter side in the motor radial direction is open and an inner diameter side is closed. In this case, it is possible to receive the cooling oil dropped from the oil hole and introduced into the oil introduction notch, and allow a large amount of cooling oil to enter the outer diameter side oil guide groove.
- a base end is located in the vicinity of the upper side of a communication portion between the oil introduction notch and the outer diameter side oil guide groove in the outer diameter side flange portion, and extends from the base end into the oil introduction notch.
- the outer diameter side oil guide groove may have a deeper groove depth as it approaches the oil introduction notch.
- the groove depth of the outer diameter side oil guide groove becomes deeper as it approaches the oil introduction notch, the cross-sectional area of the inlet portion communicating with the oil introduction notch in the outer diameter side oil guide groove becomes wider.
- a lot of cooling oil can be taken into the outer diameter side oil guide groove.
- the bottom of the outer diameter side oil guide groove is located at the bottom, the cooling oil adhering to the vicinity of the inlet of the outer diameter side oil guide groove travels along the bottom surface of the outer diameter side oil guide groove. Easy to enter the outer side of the outer diameter side oil guide groove.
- FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of the motor drive device provided with the cooling structure of the motor which concerns on 1st Embodiment of this invention.
- FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. It is the III section enlarged view of FIG. It is the IV section enlarged view of FIG. It is the V section enlarged view of FIG.
- FIG. 8 is a cross-sectional view of the speed reducer taken along the line VIII-VIII in FIG. 1. It is the elements on larger scale of FIG. It is a longitudinal cross-sectional view of a part of an individual coil of a stator in a motor of a motor drive device having a motor cooling structure according to a second embodiment of the present invention. It is a XI arrow line view of FIG.
- FIG. 15 is a sectional view taken along the line XV-XV in FIG. 14.
- the motor drive device includes a motor 1 that drives wheels, a speed reducer 2 that decelerates the rotation of the motor 1, and an input shaft 3 of the speed reducer 2 (referred to as a speed reducer input shaft 3). And a wheel bearing 5 rotated by a coaxial output member 4 and an oil cooling device R.
- a reduction gear 2 is interposed between the wheel bearing 5 and the motor 1, and a wheel hub, which is a driving wheel supported by the wheel bearing 5, and the rotating shaft 6 of the motor 1 are connected coaxially. is there.
- This motor drive device is an in-wheel motor drive device that is partly or wholly disposed in a wheel.
- a reduction gear housing 7 that houses the reduction gear 2 is connected to a suspension (not shown) of the vehicle.
- the side closer to the outer side in the vehicle width direction of the vehicle with the motor drive device provided in the vehicle is referred to as the outboard side
- the side closer to the center in the vehicle width direction of the vehicle is referred to as the inboard side. Call it.
- the motor 1 has a stator 9 fixed to the motor housing 8 and a rotor 10 fixed to the rotating shaft 6.
- the motor 1 is an IPM motor (so-called embedded magnet type synchronous motor) in which a radial gap is provided between a stator 9 and a rotor 10.
- the rotating shaft 6 of the motor 1 is disposed sideways and is rotatably supported by a pair of rolling bearings 11 and 12.
- the pair of bearings 11 and 12 are at positions separated from each other in the motor shaft direction.
- the motor shaft direction is the axial direction of the rotating shaft 6.
- the rotor 10 includes a rotor core 10a, a magnet (not shown) disposed in an opening inside the rotor core 10a, and a fixed body 13 that fixes the rotor core 10a to the rotating shaft 6.
- the fixed body 13 of this embodiment is formed integrally with the rotating shaft 6.
- the fixed body 13 includes a base portion 13a that is a connection portion with the rotary shaft 6, a cylindrical portion 13b that extends from the outer diameter end of the base portion 13a to the outboard side and the inboard side, and the outboard of the cylindrical portion 13b. It consists of a pair of flanges 13c, 13c extending from the side end and the inboard side end to the outer diameter side.
- the rotor core 10a is fixed between the pair of flange portions 13c, 13c of the fixed body 13.
- the stator 9 has a stator core 30 and a coil 31.
- the stator core 30 is made of, for example, a soft magnetic material.
- FIG. 2 which is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1
- the stator core 30 includes an annular portion 30a fitted to the inner peripheral surface of the motor housing 8 and a plurality of protrusions protruding from the annular portion 30a toward the inner diameter side. Tooth portion 30b.
- the plurality of tooth portions 30 b are arranged radially around the axis of the rotation shaft 6.
- the shape of the cross section obtained by cutting the tooth portion 30b along a plane perpendicular to the motor radial direction is, for example, a rectangle.
- the motor radial direction is the radial direction with respect to the rotating shaft 6.
- the coil 31 is a concentrated winding type, and has a plurality of individual coils 33 wound around the respective tooth portions 30b of the stator core 30.
- Each individual coil 33 includes a plurality of insulating bobbins 34 provided so as to surround the outer periphery of the tooth portion 30 b and a conductive wire 35 wound around the insulating bobbin 34.
- the insulating bobbin 34 is made of an insulating material such as a resin material.
- the conducting wire 35 is wound around the insulating bobbin 34 in a stacked manner.
- FIG. 3 is an enlarged view of part III in FIG.
- the insulating bobbin 34 is connected to the teeth 30b of the stator core 30.
- the outer diameter side flange portion 34b and the inner diameter side flange portion 34c project along the inner side.
- a coil end upper part 34bA extending in the motor axial direction from the conductor winding part 34a is shown as the outer diameter side flange part 34b.
- a coil end lower part 34cA extending in the motor axial direction from the conductor winding part 34a is illustrated as the inner diameter side flange part 34c.
- the coil end upper part 34bA of the outer diameter side flange part 34b and the coil end lower part 34cA of the inner diameter side flange part 34c protrude in the motor axial direction from the stacking range of the conducting wires 35 on both the outboard side and the inboard side. Yes.
- the coil end portion 33 a of the individual coil 33 is a portion of the conducting wire 35 wound around the insulating bobbin 34 that does not face the rotor 10.
- the coil end upper part 34 b ⁇ / b> A of the outer diameter side flange part 34 b is composed of a conductor laminated part 34 ba in which the conductor 35 is laminated, and the conductor laminated part 34 ba. It consists of a protruding portion 34bb protruding in the motor shaft direction.
- An oil introduction notch 37 that opens to the outer diameter side in the motor radial direction is formed in the protruding portion 34bb.
- the oil introduction notch 37 of this embodiment has a slit shape that communicates from the outer diameter side to the inner diameter side in the motor radial direction.
- An outer diameter side oil guide groove 38 that communicates with the oil introduction notch 37 is formed on the lower surface, which is the inner diameter side surface of the conductor laminated portion 34ba.
- the outer diameter side oil guide groove 38 of this embodiment has a shape in which the groove depth becomes deeper as the oil introduction notch 37 is approached.
- the protruding portion 34bb of the outer diameter side flange portion 34b is composed of a plurality of column portions 39 extending in the motor axial direction from the conductor laminated portion 34ba.
- a portion between the column portions 39 is an oil introduction notch 37.
- the cross section of the column portion 39 has a protrusion shape, for example, a mountain shape, in which the outer diameter side portion 39a in the motor radial direction becomes narrower in the circumferential direction toward the outer diameter side.
- the inner diameter side flange portion 34c protrudes larger in the motor shaft direction than the outer diameter side flange portion 34b.
- a plurality of inner diameter side oil guide grooves 41 extending in the motor shaft direction are formed on the outer diameter surface of the coil end lower portion 34cA of the inner diameter side flange portion 34c.
- the inner diameter side oil guide groove 41 is formed from the proximal end to the distal end in the motor axial direction on the outer diameter surface of the coil end lower portion 34cA of the inner diameter side flange portion 34c.
- the rotary shaft 6 is a shaft that transmits the driving force of the motor 1 to the speed reducer 2.
- the rotating shaft 6 has a cylindrical shape, and the inboard side portion of the speed reducer input shaft 3 is fitted to the outboard side portion thereof.
- the rotary shaft 6 and the speed reducer input shaft 3 are spline-fitted (including serration fitting; the same applies hereinafter).
- the reduction gear input shaft 3 is rotatably supported by rolling bearings 14a and 14b on the same axis as the rotary shaft 6.
- the rolling bearing 14a is fitted in the cup portion of the output member 4, and the rolling bearing 14b is fitted in the cylindrical connecting member 4a.
- the cup portion of the output member 4 and the connecting member 4 a are connected via an inner pin 22.
- Eccentric portions 15 and 16 are provided on the outer peripheral surface of the reduction gear input shaft 3. These eccentric portions 15 and 16 are provided with a 180 ° phase shift so that the centrifugal force due to the eccentric motion cancels each other.
- the speed reducer 2 is a cycloid speed reducer having curved plates 17 and 18, a plurality of outer pins 19, and a counterweight 21.
- FIG. 8 is a cross-sectional view of the speed reducer portion taken along the line VIII-VIII in FIG.
- the speed reducer 2 two curved plates 17 and 18, each of which is formed by a wavy trochoid curve having a gentle outer shape, are mounted on the eccentric portions 15 and 16 via rolling bearings 85, respectively.
- a plurality of outer pins 19 for guiding the eccentric movements of the curved plates 17 and 18 on the outer peripheral side are respectively provided inside the reduction gear housing 7, and the plurality of inner pins 22 are provided inside the curved plates 17 and 18.
- the plurality of circular through holes 89 provided are engaged with each other in an inserted state.
- needle roller bearings 92 and 93 are attached to each outer pin 19 and each inner pin 22.
- the outer pins 19 are supported at both ends by needle roller bearings 92, the outer rings 92a of these needle roller bearings 92 are fixed to the reducer housing 7, and the outer pins 19 are rotatably supported.
- the outer ring 93 a of the needle roller bearing 93 reduces the contact resistance between the inner periphery of each through-hole 89 of each curved plate 17 and 18 and each inner pin 22.
- the eccentric motion of the curved plates 17 and 18 can be smoothly transmitted to the inner member (rotating wheel) 5a of the wheel bearing 5 as a rotational motion.
- the curved plates 17 and 18 provided on the speed reducer input shaft 3 that rotates integrally with the rotating shaft 6 perform an eccentric motion.
- the outer pin 19 is engaged so as to be in rolling contact with the outer peripheral surfaces of the curved plates 17 and 18 that are eccentrically moved, and the curved plates 17 and 18 are connected to the inner pin 22 and the through hole 89 (FIG. 8). Due to the engagement, only the rotational motion of the curved plates 17 and 18 is transmitted as rotational motion to the output member 4 and the inner member 5a of the wheel bearing 5.
- the rotation of the inner member 5a is decelerated with respect to the rotation of the rotating shaft 6.
- the wheel bearing 5 is a double-row angular contact ball bearing in which a ball is incorporated between the inner member 5a and the outer member 5b.
- the outer member 5b is bolted to the speed reducer housing 7 by a flange 5c.
- the inner member 5a is spline-fitted (including serration fitting) to the output member 4.
- the rotational motion transmitted to the inner member 5a is transmitted to the tire from a wheel mounting flange 5d provided on the outer peripheral surface of the inner member 5a on the outboard side.
- the oil cooling device R combines cooling of the motor 1 and the speed reducer 2 and lubrication of the bearings 11, 12, 14 a and 14 b that support the speed reducer 2 and the rotating shaft 6.
- the oil cooling device R is provided at each part of the motor 1 and the speed reducer 2, the pump 50 provided at the boundary between the speed reducer housing 7 and the motor housing 8, the oil sump 51 provided at the bottom of the speed reducer housing 7. Oil passages 52-60.
- the pump 50 is, for example, a cycloid pump.
- the pump 50 sucks the cooling oil in the oil reservoir 51 through the suction oil passage 52 and sends it out to the delivery oil passage 53.
- the delivery oil passage 53 is provided in the motor housing 8 and extends upward.
- the upper end of the delivery oil passage 53 communicates with the outboard side end of the axial oil passage 54.
- the axial oil passage 54 extends along the axial direction inside the upper portion of the motor housing 8.
- the axial oil passage 54 is provided with oil holes 70 and 71 (described later) communicating with the inside of the motor housing 8 at two locations.
- the inboard side end of the axial oil passage 54 communicates with the upper end of the communication oil passage 55 provided in the motor cover 8 a of the motor housing 8.
- the lower end of the communication oil passage 55 extends to the position of the motor shaft center, and the lower end thereof communicates with the motor shaft oil supply passage 56.
- the motor shaft oil supply path 56 extends from the inboard side to the outboard side along the axis of the rotating shaft 6.
- the lower end of the communication oil passage 55 communicates with the inboard side of the motor shaft center oil supply passage 56.
- the motor shaft center oil supply passage 56 communicates with the speed reducer shaft center oil supply passage 57 in the reducer input shaft 3 at the outboard side end, and also communicates with the discharge oil passage 60 at the axial intermediate portion thereof.
- the reducer shaft center oil supply passage 57 is provided along the shaft center in the reducer input shaft 3 and extends from the inboard side to the outboard side.
- a speed reducer supply oil path 58 extends into the speed reducer housing 7 from the axial position where the eccentric portions 15 and 16 are provided in the speed reducer axial center oil supply path 57. Further, the inside of the reduction gear housing 7 and the oil reservoir 51 are communicated with each other through a drain oil passage 59.
- the discharge oil passage 60 includes a radial hole 61, a gap 62, an oil groove 63, and an oil discharge hole 64.
- the radial hole 61 is provided in the motor radial direction across the rotating shaft 6 and the base portion 13 a of the fixed body 13, the inner diameter end communicates with the motor shaft center oil supply passage 56, and the outer diameter end opens into the gap portion 62.
- the gap 62 is a space formed between the cylindrical portion 13b of the fixed body 13 and the inner peripheral surface of the rotor core 10a.
- the oil groove 63 is provided along the inner surface of the flange 13c of the fixed body 13 that is in contact with the end surface of the rotor core 10a, and the inner diameter end in the motor radial direction communicates with the gap 62.
- the oil discharge hole 64 extends obliquely from the outer diameter end of the oil groove 63 in the motor radial direction toward the outer side in the motor axial direction and the outer diameter side in the motor radial direction, and the tip opens into the internal space S of the motor housing 8. Yes.
- the oil holes 70, 71 provided in the axial oil passage 54 are located above the insulating bobbin 34 of the individual coil 33 located above the stator 9 among the plurality of individual coils 33. ing. More precisely, the two oil holes 70 and 71 are positioned directly above the outboard side and inboard side protruding portions 34bb (FIG. 4) of the outer diameter side flange portion 34b of the insulating bobbin 34, respectively. .
- a cooling oil guide plate 72 is provided between the oil holes 70 and 71 and the outer diameter side flange portion 34 b of the insulating bobbin 34.
- the cooling oil guide plate 72 is an arc-shaped plate along the inner periphery of the upper portion of the motor housing 8, and communication holes 73 are formed at a plurality of locations at intervals in the circumferential direction.
- the communication hole 73 is at the same position in the motor axial direction as the oil holes 70 and 71.
- the cooling oil guide plate 72 is provided in a range that covers the two insulating bobbins 34 positioned above.
- an oil drain groove 65 is provided at the bottom of the motor housing 8 which is the lower end of the internal space S of the motor housing 8.
- the oil drain groove 65 communicates with the oil reservoir 51.
- the cooling oil delivered from the pump 50 flows through the delivery oil passage 53, the axial oil passage 54, and the communication oil passage 55 in this order to the motor shaft oil supply passage 56.
- a part of the cooling oil is supplied to the inside of the motor housing 8 by dropping from the oil holes 70 and 71.
- a part of the cooling oil that has flowed to the motor shaft oil supply passage 56 flows to the reduction gear shaft oil supply passage 57, and the rest flows to the discharge oil passage 60.
- the cooling oil that has flowed into the reduction gear shaft center oil supply passage 57 is supplied to the inside of the reduction gear housing 7 through the reduction gear supply oil passage 58 by the pressure of the pump 50 and the centrifugal force accompanying the rotation of the reduction gear input shaft 3.
- the Each part in the speed reducer 2 is lubricated and cooled by this cooling oil.
- the cooling oil used for lubrication and cooling moves downward due to gravity and is returned to the oil sump 51 via the discharge oil passage 59.
- the cooling oil that has flowed into the discharge oil passage 60 is discharged into the motor housing 8 through the radial hole 61, the gap 62, the oil groove 63, and the oil discharge hole 64 in this order.
- the cooling oil passes through the gap 62 and the oil groove 63 in contact with the rotor core 10a, the rotor core 10a is cooled.
- the cooling oil discharged from the oil discharge hole 64 is diffused to the outer diameter side by the pressure at the time of discharge and the centrifugal force due to the rotation of the rotor 10, and cools the coil 31 of the stator 9.
- the cooling oil dropped from the oil holes 70 and 71 into the motor housing 8 cools the coil 31 of the stator 9 through the following path.
- the cooling oil dropped into the motor housing 8 is temporarily received by the cooling oil guide plate 72 and falls directly from the respective communication holes 73 of the cooling oil guide plate 72, or the respective communication holes.
- the cooling oil guide plate 72 that has passed through 73 is dispersed from each part of the lower surface of the cooling oil guide plate 72 and falls downward.
- the cooling oil dropped from the cooling oil guide plate 72 is introduced into the oil introduction cutout 37 of the insulating bobbin 34 of the individual coil 33 located at the upper part. As shown in FIG. 5 and FIG.
- the outer diameter side portion 39a of the column portion 39 which is the portion between the oil introduction notches 37, has a mountain-shaped protrusion shape, so that the cooling oil hitting the column portion 39a is not easily rebounded and is cooled. Oil is easily guided downward along the outer diameter side portion 39 a of the column portion 39. Thereby, the cooling oil is smoothly introduced into the oil introduction notch 37.
- the outer diameter side oil guide groove 38 has a shape in which the groove depth becomes deeper as the oil introduction notch 37 is approached, and the cross-sectional area of the inlet portion communicating with the oil introduction notch 37 is large. For this reason, most of the cooling oil introduced into the oil introduction notch 37 can be taken into the outer diameter side oil guide groove 38.
- the bottom surface (downward surface) of the outer diameter side oil guide groove 38 is positioned downward as it goes back, the cooling oil adhering to the vicinity of the inlet of the outer diameter side oil guide groove 38 becomes outer diameter side oil guide groove 38. It is easy to enter the outer side of the outer diameter side oil guide groove 38 along the bottom surface.
- the outer diameter side oil guide groove 38 is provided on the lower surface of the conductor laminated portion 34ba of the outer diameter side flange portion 34b, and faces the upper surface of the coil end portion 33a of the individual coil 33.
- the outer diameter side oil guide grooves 38 communicate with each other through a gap 74 (FIG. 7) formed between the conducting wires 35 having a circular cross section. For this reason, the cooling oil that has entered the outer diameter side oil guide groove 38 spreads well over the entire upper surface of the coil end portion 33a through the gap 74, and the coil end portion 33a is efficiently cooled.
- the remaining cooling oil that has not entered the outer diameter side oil guide groove 38 passes through the oil introduction notch 37 having a slit shape and falls.
- the dropped cooling oil is received by the inner diameter side flange portion 34c, and is guided by the inner diameter side oil guide groove 41 formed in the inner diameter side flange portion 34c to enter the lower side of the coil end portion 33a.
- the inner diameter side oil guide grooves 41 communicate with each other via a gap 75 (FIG. 7) formed between the conductive wires 35. For this reason, the cooling oil that has entered the oil guide groove 41 on the inner diameter side spreads well over the entire lower surface of the coil end portion 33a through the gap 75, and the coil end portion 33a is efficiently cooled.
- both the upper surface and the lower surface of the coil end portion 33a of the individual coil 33 are simultaneously cooled by the cooling oil that has entered the outer diameter side oil guide groove 38 and the cooling oil that has entered the inner diameter side oil guide groove 41. be able to.
- the cooling oil that has cooled the upper individual coil 33 travels through the gaps 74 and 75 to the individual coil 33 located in the lower part, and cools the individual coil 33 located in the lower part. Thereby, the output of the motor 1 can be improved.
- the oil is collected in the oil drain groove 65 at the bottom of the motor housing 8, and returned from the oil drain groove 65 to the oil reservoir 51.
- FIGS. 10 and 11 show a second embodiment of the present invention. Only those portions that differ in configuration from the first embodiment shown in FIGS. 1 to 9 are shown. About the location which is not illustrated, it is the same structure as 1st Embodiment.
- a shielding plate 43 is provided between the inner diameter ends of each column portion 39, and the oil introduction notch 37A is formed in a groove shape in which the outer diameter side in the motor radial direction is open and the inner diameter side is closed. Yes.
- the groove-shaped oil introduction notch 37 ⁇ / b> A communicates with the outer diameter side oil guide groove 38.
- the oil introduction notch 37A has a groove shape
- the cooling oil that has fallen from the cooling oil guide plate 72 and introduced into the oil introduction notch 37A is received, and a large amount of cooling oil is guided to the outer diameter side oil guide.
- the groove 38 can be penetrated. Thereby, especially the upper surface of the coil end part 33a can be efficiently cooled.
- FIGS. 12 and 13 show a third embodiment of the present invention. Only the parts different in configuration from the first embodiment shown in FIGS. 1 to 9 are shown. About the location which is not illustrated, it is the same structure as 1st Embodiment.
- the oil introduction member 44 is provided on the outer diameter side flange portion 34b of the insulating bobbin 34.
- the base end of the oil introduction member 44 is located in the vicinity of the upper side of the communication portion between the oil introduction notch 37 and the outer diameter side oil guide groove 38 in the outer diameter side flange portion 34 b, and the oil introduction notch 37 extends from the base end. It extends to.
- the oil introduction member 44 has a circular cross-sectional shape (FIG. 13), but may have other shapes.
Landscapes
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Abstract
絶縁ボビンを用いた横置きのモータに適用され、ハウジングの上部から滴下される冷却油によってステータのコイルを効率良く冷却することができ、モータの出力向上を図ることができるモータの冷却構造を提供する。ステータ(9)のコイル(31)は、絶縁ボビン(34)に導線(35)が積層状態に巻かれている。ハウジング(8)の上部に、このハウジング(8)の内部に冷却油を滴下して供給する油孔(70,71)が設けられている。絶縁ボビン(34)は、導線巻回()部(34a)と外径側フランジ部(34b)と内径側フランジ部(34c)とを有する。外径側フランジ部(34b)にモータ径方向の外径側に開口する油導入切欠き(37)が形成され、かつ、外径側フランジ部(34b)における導線35が積層した部分(34ba)の下面に、油導入切欠き(37)と連通する外径側油案内溝(38)が形成されている。
Description
この出願は、2016年2月18日出願の特願2016-028637の優先権を主張するものであり、その全体を参照によりこの出願の一部をなすものとして引用する。
この発明は、例えばインホイールモータ等のモータの冷却構造に関する。
モータは車両、産業用機械等に広く利用されており、小型、軽量で、高効率、高出力であることが求められる。一方、モータの出力は、モータの温度によって制限される。従って、モータの出力を向上させるためには、モータの温度上昇、特に発熱源であるステータのコイルの温度上昇を抑えることが重要である。
コイルを冷却する手法として、例えば以下の提案がなされている。
(1)特許文献1
この提案は、ステータコアの周囲を覆い、導線が巻回される絶縁ボビンに切欠部を設け、この切欠部に露出した導線と絶縁ボビンの巻回面との間に含浸材を滴下する。つまり、油による冷却ではなく、含浸材をコイル全体に行き渡らせることにより、冷却性能を向上させる構成である。
(1)特許文献1
この提案は、ステータコアの周囲を覆い、導線が巻回される絶縁ボビンに切欠部を設け、この切欠部に露出した導線と絶縁ボビンの巻回面との間に含浸材を滴下する。つまり、油による冷却ではなく、含浸材をコイル全体に行き渡らせることにより、冷却性能を向上させる構成である。
(2)特許文献2
この提案は、コイルエンド部をボビンにより密封構造とし、ボビン上部にコイルエンド部に通じる貫通孔を設け、この貫通孔に冷却媒体を流すことで、コイルエンド部に冷却媒体を行き渡らせる。
この提案は、コイルエンド部をボビンにより密封構造とし、ボビン上部にコイルエンド部に通じる貫通孔を設け、この貫通孔に冷却媒体を流すことで、コイルエンド部に冷却媒体を行き渡らせる。
インホイールモータ等のモータでは、主となる発熱源であるステータのコイルの冷却性能がモータのサイズに大きく影響を与える。冷却性能が悪ければサイズを大きくする必要が生じ、重量増に伴いコストアップとなる。コイルの冷却に関しては、前記特許文献1,2を含めて種々の提案がなされている。
導線の巻回方式が分布巻である場合には、コイルとステータコアの絶縁に絶縁紙を用いることが一般的である。ボビンを用いないため、コイルがハウジングの内部空間に露出している。このため、横置きのモータにおいては、コイルエンド部の上方から冷却油を滴下することで、コイルエンド部の冷却を行うことができる。
一方、導線の巻回方式が集中巻である場合には、ボビンを用いてコイルとステータコアの絶縁を確保する。このため、コイルエンド部の上方から冷却油を滴下しても、ボビンが邪魔をして、冷却油がコイルに到達しないという課題がある。
上記課題の対策として、前記特許文献2が提案されている。この提案は、ボビンを利用してコイルエンド部を密閉して、コイルエンド部の周囲を冷却媒体で満たすようにしている。しかし、この構造はシールすることが難しい。
一般に、モータの冷却性能を向上させるためには、十分に冷却された冷却油をモータに供給すればよい。但し、モータが、車両の車輪支持部に用いられるインホイールモータである場合、小型化、軽量化が不可欠であり、モータに冷却油を導く配管をモータの外部に設置することは困難である。
そこで、インホイールモータでは、図14のように、モータの内部で冷却油を循環させる内部循環方式が採用されている(例えば、特願2014-216886)。なお、図14は、モータ101と、減速機102と、車輪用軸受105とを組み合わせたモータ駆動装置を示している。
内部循環方式は、ロータ110の回転軸106からモータ101のハウジング108内に冷却油を拡散させることにより、ステータ109のステータコア130およびコイル131を冷却する構成である。他に、内部循環方式として、ロータ110の回転に伴う遠心力で冷却油を掻き上げたり、跳ね掛けたりすることにより、ステータ109のステータコア130およびコイル131を冷却する構成もある。いずれの構成であっても、拡散された冷却油、または掻き上げたり跳ね掛けたりされた冷却油のすべてがステータ109のステータコア130およびコイル131に届いているか否かは不明である。
また、図14の構成は、回転軸106からの冷却油の供給に加えて、ハウジング108の上部に油孔170,171を設け、内蔵ポンプ150により供給される冷却油を前記油孔170,171から滴下して、ステータ109のコイルエンド部に冷却油を供給している。図15に示すように、油孔170,171とステータ109のコイルエンド部との間には、冷却油案内板172が設けられている。冷却油案内板172は、円周方向に間隔を開けて複数箇所に連通孔173が形成されており、油孔170,171から滴下された冷却油を分散してステータ109のコイルエンド部に供給する。このように、コイルエンド部の上方から冷却油を滴下すると、ステータ109の外径面側からもコイル131を冷却することができて、冷却効果が高い。
しかし、上記のコイルエンド部の上方から冷却油を滴下するという手法を、ボビンを用いたステータの冷却に適用した場合、滴下された冷却油が、ボビンによって阻害されてコイルエンド部に到達せず、コイルエンド部を十分に冷却できない可能性がある。
なお、特許文献1では、ボビンに溝を設け、毛細管現象を利用することにより、コイルの隙間を含めたステータの全体にワニスを行き渡らせることが記載されている。しかし、油、水等の冷却媒体を用いて冷却することについては言及されていない。
この発明の目的は、絶縁ボビンを用いた横置きのモータに適用され、ハウジングの上部から滴下される冷却油によってステータのコイルを効率良く冷却することができ、モータの出力向上を図ることができるモータの冷却構造を提供することである。
この発明のモータの冷却構造は、横向きに配置された回転軸と、この回転軸に一体に固定されたロータと、このロータの外周に配置されたステータと、このステータを覆って固定すると共に、複数の軸受を介して前記回転軸を回転自在に支持するハウジングとを備え、前記ステータはステータコアおよびコイルからなり、前記ステータコアは前記回転軸の軸心回りに放射状に並ぶ複数の歯部を有し、また、前記コイルは前記各歯部に設けられた複数の個別コイルからなり、これら個別コイルは、前記歯部の外周を囲む絶縁ボビンと、この絶縁ボビンに積層状態に巻かれた導線とでなるモータに適用される。
このモータの冷却構造において、前記ハウジングの上部に、このハウジングの内部に冷却油を滴下して供給する油孔が設けられ、前記各絶縁ボビンは、前記ステータコアの前記歯部が挿入される貫通孔が形成された筒状の導線巻回部と、この導線巻回部における前記回転軸に対する径方向であるモータ径方向の外径端および内径端からそれぞれ前記導線の積層方向に沿って突出する外径側フランジ部および内径側フランジ部とを有し、複数の前記個別コイルのうち上部に位置する個別コイルの前記絶縁ボビンは、前記外径側フランジ部における前記導線巻回部から前記回転軸の軸心方向であるモータ軸方向に延びるコイルエンド上側部位に前記モータ径方向の外径側に開口する油導入切欠きが形成され、かつ、前記外径側フランジ部のコイルエンド上側部位における前記導線が積層した部分の下面に、前記油導入切欠きと連通する外径側油案内溝が形成されている。
この構成によると、ハウジングの上部に設けられた油孔からハウジングの内部に冷却油が滴下して供給される。油孔から滴下した冷却油は、上部に位置する個別コイルの絶縁ボビンの油導入切欠きに導入され、さらに油導入切欠きから外径側油案内溝に浸入する。外径側油案内溝は、外径側フランジ部における導線が積層した部分の下面に位置し、個別コイルのコイルエンド部の上面に面しているため、外径側油案内溝に浸入した冷却油によってコイルエンド部が効率良く冷却される。これにより、モータの出力を向上させることができる。なお、前記コイルエンド部は、絶縁ボビンに巻かれた導線におけるロータと対向しない部分のことを言う。
この発明において、前記外径側フランジ部のコイルエンド上側部位は前記導線巻回部に巻回された前記導線よりも前記モータ軸方向に突出しており、この突出部分に前記油導入切欠きが形成されているとよい。この場合、個別コイルのコイルエンド部の外径側に油導入切欠きが存在せず、コイルエンド部の外径側が外径側フランジ部によって完全に遮蔽された状態となるため、コイルエンド部とステータコアとの絶縁性能を確保することができる。
この発明において、前記油導入切欠きおよび前記外径側油案内溝は、前記モータ軸方向と直交する方向に並んで複数設けられているとよい。油導入切欠きおよび外径側油案内溝が並んで複数設けられていると、個別コイルのコイルエンド部の上面の広い範囲に冷却油を効率良く行き渡らせることができ、コイルエンド部をより一層効率良く冷却することができる。
この発明において、前記油導入切欠きは前記モータ径方向の外径側から内径側に連通するスリット状であり、かつ、複数の前記個別コイルのうち上部に位置する個別コイルの前記絶縁ボビンは、前記外径側フランジ部における前記導線巻回部から前記モータ軸方向に延びるコイルエンド下側部位が前記導線巻回部に巻回された前記導線よりも前記モータ軸方向に突出しており、前記コイルエンド下側部位の外径面に、前記スリット状の油導入切欠きを通り抜けて落下してくる冷却油を受けて前記導線巻回部に巻回された前記導線の下側に導く内径側油案内溝が形成されていてもよい。この場合、油孔から滴下して油導入切欠きに導入された冷却油の一部は、前述のように外径側油案内溝に浸入し、残りの冷却油の大半は、スリット状である油導入切欠きを通り抜けて落下する。この落下した冷却油は、内径側フランジ部で受けられ、この内径側フランジ部に形成された内径側油案内溝に案内されて個別コイルのコイルエンド部の下側に浸入する。これにより、外径側油案内溝を伝って導線の上側に浸入した冷却油と内径側油案内溝を伝って導線の下側に浸入した冷却油とによって、コイルエンド部を上側および下側の両方から同時に冷却することができる。
この発明において、前記油導入切欠きは、前記モータ径方向の外径側が開口し内径側が閉塞した溝状であってもよい。この場合、油孔から滴下して油導入切欠きに導入された冷却油を受け止めて、多くの冷却油を外径側油案内溝に浸入させることができる。
この発明において、前記外径側フランジ部における前記油導入切欠きと前記外径側油案内溝との連通部の上側近傍に基端が位置し、この基端から前記油導入切欠き内に延びる突起状の油導入部材を有していてもよい。この場合、油孔から滴下される冷却油が油導入部材に付着し、油導入部材を伝って外径側油案内溝に導かれる。このため、多くの冷却油を外径側油案内溝に導くことができる。
この発明において、前記外径側油案内溝は、前記油導入切欠きに近づくに従い溝深さが深くなっていてもよい。このように、外径側油案内溝の溝深さが油導入切欠きに近づくに従い深くなっていると、外径側油案内溝における油導入切欠きと連通する入口部分の断面積を広くなり、外径側油案内溝に多くの冷却油を取り込むことができる。また、外径側油案内溝の底面が奥へ行くほど下方に位置するようになるため、外径側油案内溝の入口付近 に付着した冷却油が外径側油案内溝の底面を伝って外径側油案内溝の奥側へ浸入し易い。
請求の範囲および/または明細書および/または図面に開示された少なくとも2つの構成のどのような組み合わせも、この発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の2つ以上のどのような組み合わせも、この発明に含まれる。
この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明確に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
この発明の第1実施形態に係るモータの冷却構造を備えたモータ駆動装置の縦断面図である。
図1のII-II断面図である。
図1のIII部拡大図である。
図3のIV部拡大図である。
図2のV部拡大図である。
同モータ駆動装置のモータにおけるステータの個別コイルの一部の平面図である。
同個別コイルの一部の斜視図である。
図1のVIII-VIII断面となる減速機の断面図である。
図8の部分拡大図である。
この発明の第2実施形態に係るモータの冷却構造を備えたモータ駆動装置のモータにおけるステータの個別コイルの一部の縦断面図である。
図10のXI矢視図である。
この発明の第3実施形態に係るモータの冷却構造を備えたモータ駆動装置のモータにおけるステータの個別コイルの一部の縦断面図である。
図12のXIII矢視図である。
従来のモータ駆動装置の縦断面図である。
図14のXV-XV断面図である。
この発明の第1実施形態に係るモータの冷却構造を備えたモータ駆動装置を図1ないし図9と共に説明する。図1に示すように、モータ駆動装置は、車輪を駆動するモータ1と、このモータ1の回転を減速する減速機2と、この減速機2の入力軸3(減速機入力軸3と称す)と同軸の出力部材4によって回転される車輪用軸受5と、油冷却装置Rとを備える。車輪用軸受5とモータ1との間に減速機2を介在させ、車輪用軸受5で支持される駆動輪である車輪のハブと、モータ1の回転軸6とを同軸心上で連結してある。このモータ駆動装置は、一部または全体が車輪内に配置されるインホイールモータ駆動装置である。
減速機2を収納する減速機ハウジング7には、車両における図示外のサスペンションが連結される。なお、この明細書において、モータ駆動装置を車両に設けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の車幅方向の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
モータ1は、モータハウジング8に固定されたステータ9と、前記回転軸6に固定されたロータ10とを有する。このモータ1は、ステータ9とロータ10との間にラジアルギャップを設けられたIPMモータ(いわゆる埋込み磁石型同期モータ)である。モータ1の回転軸6は、横向きに配置され、一対の転がり軸受11,12によって回転自在に支持されている。一対の軸受11,12は、互いにモータ軸方向に離隔した位置にある。なお、モータ軸方向は、回転軸6の軸心方向のことである。
ロータ10は、ロータコア10aと、このロータコア10aの内部の開口部に配置された磁石(図示せず)と、ロータコア10aを回転軸6に固定する固定体13とで構成される。この実施形態の固定体13は、回転軸6と一体に形成されている。詳しくは、固定体13は、回転軸6との接続部である基部13aと、この基部13aの外径端からアウトボード側およびインボード側に延びる円筒部13bと、この円筒部13bのアウトボード側端およびインボード側端から外径側に延びる一対の鍔部13c,13cとからなる。ロータコア10aは、固定体13の一対の鍔部13c,13c間に固定されている。
ステータ9は、ステータコア30とコイル31とを有する。ステータコア30は、例えば軟質磁性材料からなる。図1のII-II断面図である図2に示すように、ステータコア30は、モータハウジング8の内周面に嵌合した円環状部30aと、この円環状部30aから内径側に突出する複数の歯部30bとからなる。複数の歯部30bは、回転軸6の軸心回りに放射状に並んでいる。歯部30bをモータ径方向と垂直な平面で切断した断面の形状は、例えば矩形である。なお、モータ径方向は、回転軸6に対する径方向のことである。
コイル31は、巻回形式が集中巻であって、ステータコア30の前記各歯部30bにそれぞれ巻回された複数の個別コイル33を有する。各個別コイル33は、前記歯部30bの外周を囲むように設けられた複数の絶縁ボビン34と、この絶縁ボビン34に巻かれた導線35とでなる。絶縁ボビン34は、樹脂材等の絶縁材料からなる。導線35は、絶縁ボビン34に積層状に巻かれている
図3は図1のIII部拡大図である。絶縁ボビン34は、ステータコア30の歯部30b
が挿入される貫通孔36が形成された筒状の導線巻回部34aと、この導線巻回部34aのモータ径方向の外径端および内径端からそれぞれ導線35の積層方向(図7参照)に沿って突出する外径側フランジ部34bおよび内径側フランジ部34cとを有する。
が挿入される貫通孔36が形成された筒状の導線巻回部34aと、この導線巻回部34aのモータ径方向の外径端および内径端からそれぞれ導線35の積層方向(図7参照)に沿って突出する外径側フランジ部34bおよび内径側フランジ部34cとを有する。
図3では、外径側フランジ部34bとして、導線巻回部34aからモータ軸方向に延びるコイルエンド上側部位34bAが図示されている。同様に、内径側フランジ部34cとして、導線巻回部34aからモータ軸方向に延びるコイルエンド下側部位34cAが図示されている。外径側フランジ部34bのコイルエンド上側部位34bA、および内径側フランジ部34cのコイルエンド下側部位34cAは、アウトボード側とインボード側共に、導線35の積層範囲よりもモータ軸方向に突出している。なお、個別コイル33のコイルエンド部33aは、絶縁ボビン34に巻かれた導線35におけるロータ10と対向しない部分のことである。
図3のIV部拡大図である図4に示すように、外径側フランジ部34bのコイルエンド上側部位34bAは、導線35が積層した範囲である導線積層部分34baと、この導線積層部分34baからモータ軸方向に突出した突出部分34bbとからなる。突出部分34bbには、モータ径方向の外径側に開口する油導入切欠き37が形成されている。この実施形態の油導入切欠き37は、モータ径方向の外径側から内径側に連通するスリット状である。導線積層部分34baの内径側の面である下面には、油導入切欠き37と連通する外径側油案内溝38が形成されている。この実施形態の外径側油案内溝38は、油導入切欠き37に近づくに従い溝深さが深い形状である。
図5は図2のV部拡大図、図6は個別コイルの一部の平面図、図7は個別コイルの一部の斜視図である。これら各図に図示されているように、外径側フランジ部34bの突出部分34bbは、導線積層部分34baからモータ軸方向に延びる複数の柱部39で構成されている。各柱部39間の部分が油導入切欠き37となっている。柱部39の断面は、そのモータ径方向の外径側部分39aが、外径側に行くに従い円周方向の幅が狭くなる突起形状、例えば山形である。
図4、図6、図7に示すように、内径側フランジ部34cは、外径側フランジ部34bよりも大きくモータ軸方向に突出している。内径側フランジ部34cのコイルエンド下側部位34cAの外径面には、モータ軸方向に延びる複数の内径側油案内溝41が形成されている。この内径側油案内溝41は、内径側フランジ部34cのコイルエンド下側部位34cAの外径面におけるモータ軸方向の基端から先端に亘って形成されている。
図1において、前記回転軸6は、モータ1の駆動力を減速機2に伝達する軸である。回転軸6は筒状であり、そのアウトボード側部分に減速機入力軸3のインボード側部分が嵌合している。回転軸6と減速機入力軸3とは、互いにスプライン嵌合(セレーション嵌合も含む。以下、同じ)している。減速機入力軸3は、回転軸6と同軸上に、転がり軸受14a,14bによって回転自在に支持されている。転がり軸受14aは出力部材4のカップ部内に嵌合し、転がり軸受14bは筒状の連結部材4a内に嵌合している。出力部材4のカップ部と連結部材4aとは、内ピン22を介して連結されている。
減速機入力軸3の外周面には、偏心部15,16が設けられる。これら偏心部15,16は偏心運動による遠心力が互いに打ち消されるように180°位相をずらして設けられている。減速機2は、曲線板17,18と、複数の外ピン19と、カウンタウェイト21とを有するサイクロイド減速機である。
図8は、図1のVIII-VIII断面となる減速機部分の断面図である。減速機2は、外形がなだらかな波状のトロコイド曲線で形成された2枚の曲線板17,18が、それぞれ転がり軸受85を介して、各偏心部15,16に装着してある。これら各曲線板17,18の偏心運動を外周側で案内する複数の外ピン19を、それぞれ減速機ハウジング7の内側に設け、前記複数の内ピン22を、各曲線板17,18の内部に設けられた複数の円形の貫通孔89に挿入状態に係合させてある。
図8の要部を図9に拡大して示すように、各外ピン19と各内ピン22には針状ころ軸受92,93が装着される。各外ピン19は、それぞれ針状ころ軸受92で両端支持され、これら針状ころ軸受92の外輪92aが減速機ハウジング7に固定され外ピン19は回転自在に支持され、各曲線板17,18の外周面と転接し、それぞれ各曲線板17,18の外周との接触抵抗を低減する。また各内ピン22は、針状ころ軸受93の外輪93aが、それぞれ各曲線板17,18の各貫通孔89の内周と各内ピン22との接触抵抗を低減する。
よって、図1に示すように、各曲線板17,18の偏心運動をスムーズに車輪用軸受5の内方部材(回転輪)5aに回転運動として伝達し得る。回転軸6が回転すると、この回転軸6と一体回転する減速機入力軸3に設けられた各曲線板17,18が偏心運動を行う。このとき外ピン19が偏心運動する各曲線板17,18の外周面と転がり接触するように係合すると共に、各曲線板17,18が、内ピン22と貫通孔89(図8)との係合によって、各曲線板17,18の自転運動のみが出力部材4および車輪用軸受5の内方部材5aに回転運動として伝達される。回転軸6の回転に対して内方部材5aの回転は減速されたものとなる。
車輪用軸受5は内方部材5aと外方部材5bの間にボールを組み込んだ複列アンギュラ玉軸受であり、外方部材5bはフランジ5cにより減速機ハウジング7にボルト固定されている。内方部材5aは、出力部材4にスプライン嵌合(セレーション嵌合も含む)している。内方部材5aに伝達された回転運動は、内方部材5aにおけるアウトボード側の外周面に設けられた車輪取付フランジ5dからタイヤに伝達される。
次に、図1と共に油冷却装置Rについて説明する。この油冷却装置Rは、モータ1および減速機2の冷却と、減速機2および回転軸6を支持する軸受11,12,14a,14bの潤滑とを兼ねている。油冷却装置Rは、減速機ハウジング7とモータハウジング8の境界部に設けられたポンプ50と、減速機ハウジング7の底部に設けられた油溜り51と、モータ1および減速機2の各部に設けられた油路52~60とで構成される。
ポンプ50は、例えばサイクロイドポンプである。ポンプ50は、油溜り51の冷却油を、吸込み油路52を介して吸い込み、送出し油路53に送り出す。送出し油路53は、モータハウジング8内に設けられ、上方へ延びている。送出し油路53の上端は、軸方向油路54のアウトボード側端に連通している。軸方向油路54は、モータハウジング8の上部の内部を軸方向に沿って延びている。軸方向油路54には、モータハウジング8の内部と連通する後述の油孔70,71が2箇所に設けられている。
軸方向油路54のインボード側端は、モータハウジング8のモータカバー8aに設けられた連絡油路55の上端に連通している。連絡油路55の下端はモータ軸心の位置まで延び、その下端が、モータ軸心給油路56に連通している。モータ軸心給油路56は、回転軸6の軸心に沿って、インボード側からアウトボード側へ延びている。連絡油路55の下端は、モータ軸心給油路56のインボード側に連通している。
モータ軸心給油路56は、そのアウトボード側端で減速機入力軸3内の減速機軸心給油路57に連通すると共に、その軸方向中間部で吐出油路60に連通している。
減速機軸心給油路57は、減速機入力軸3内に軸心に沿って設けられ、インボード側からアウトボード側へ延びている。そして、減速機軸心給油路57における前記偏心部15,16が設けられる軸方向位置から、減速機供給油路58が減速機ハウジング7内へ延びている。また、減速機ハウジング7の内部と油溜り51とが、排出油路59で連通されている。
吐出油路60は、径方向孔61、間隙部62、油溝63、および油吐出孔64で構成される。径方向孔61は、回転軸6と固定体13の基部13aとに亘ってモータ径方向に設けられ、内径端がモータ軸心給油路56に連通し、外径端が間隙部62に開口している。間隙部62は、固定体13の円筒部13bとロータコア10aの内周面との間に形成された空間である。油溝63は、固定体13の鍔部13cにおけるロータコア10aの端面に接する内側面に沿って設けられ、モータ径方向の内径端が間隙部62に連通している。油吐出孔64は、油溝63のモータ径方向の外径端からモータ軸方向外側かつモータ径方向の外径側に向かって斜めに延び、先端がモータハウジング8の内部空間Sに開口している。
図3に示すように、軸方向油路54に設けられた前記油孔70,71は、複数の個別コイル33のうちステータ9の上部に位置する個別コイル33の絶縁ボビン34の上方に位置している。より正確には、2つの油孔70,71は、同絶縁ボビン34の外径側フランジ部34bにおけるアウトボード側およびインボード側の突出部分34bb(図4)の真上にそれぞれ位置している。
図2、図3に示すように、油孔70,71と絶縁ボビン34の外径側フランジ部34bとの間には、冷却油案内板72が設けられている。冷却油案内板72は、モータハウジング8の上部の内周に沿う円弧状の板であって、円周方向に間隔を開けて複数箇所に連通孔73が形成されている。連通孔73は、油孔70,71と同じモータ軸方向位置にある。図の例の場合、冷却油案内板72は、上部に位置する2つの絶縁ボビン34の上方に被さる範囲で設けられている。
図1において、モータハウジング8の内部空間Sの下端となるモータハウジング8の底部には、排油溝65が設けられている。この排油溝65は、前記油溜り51に連通している。
ポンプ50から送り出された冷却油は、送出し油路53、軸方向油路54、および連絡油路55を順に通って、モータ軸心給油路56へ流れる。この途中で、一部の冷却油が、油孔70,71からモータハウジング8の内部に滴下により供給される。モータ軸心給油路56に流れた冷却油の一部は減速機軸心給油路57に流れ、残りは吐出油路60に流れる。
減速機軸心給油路57に流れた冷却油は、ポンプ50の圧力と減速機入力軸3の回転に伴う遠心力とによって、減速機供給油路58を通って減速機ハウジング7の内部へ供給される。この冷却油によって、減速機2内の各部が潤滑および冷却される。潤滑および冷却に供された冷却油は重力によって下方に移動して、排出油路59を介して油溜り51に戻される。
吐出油路60に流れた冷却油は、径方向孔61、間隙部62、油溝63、および油吐出孔64を順に通って、モータハウジング8の内部に吐出される。ロータコア10aに接する間隙部62および油溝63を冷却油が通る際に、ロータコア10aが冷却される。油吐出孔64から吐出された冷却油は、吐出時の圧力とロータ10の回転による遠心力とによって外径側へ拡散し、ステータ9のコイル31を冷却する。
また、油孔70,71からモータハウジング8の内部に滴下された冷却油は、以下の経路を経てステータ9のコイル31を冷却する。図3において、モータハウジング8の内部に滴下された冷却油は、一旦冷却油案内板72で受けられ、冷却油案内板72の各連通孔73から直接に下方に落下するか、または各連通孔73を通って回り込んだ冷却油案内板72の下面の各部から分散して下方に落下する。冷却油案内板72から落下した冷却油は、上部に位置する個別コイル33の絶縁ボビン34の油導入切欠き37に導入される。図5、図7のように、油導入切欠き37間の部分である柱部39の外径側部分39aが山形の突起形状であるため、柱部39aに当たった冷却油が跳ね返り難く、冷却油が柱部39の外径側部分39aに沿って下方に案内され易い。これにより、冷却油が油導入切欠き37に円滑に導入される。
図4、図7において、油導入切欠き37に導入された冷却油の一部は、油導入切欠き37に連通する外径側油案内溝38に浸入する。外径側油案内溝38は、油導入切欠き37に近づくに従い溝深さが深くなる形状であり、油導入切欠き37と連通する入口部分の断面積が大きい。このため、油導入切欠き37に導入された冷却油の多くを外径側油案内溝38に取り込むことができる。また、外径側油案内溝38の底面(下向きの面)が奥へ行くほど下方に位置するため、外径側油案内溝38の入口付近に付着した冷却油が外径側油案内溝38の底面を伝って外径側油案内溝38の奥側へ浸入し易い。
外径側油案内溝38は、外径側フランジ部34bの導線積層部分34baの下面に設けられ、個別コイル33のコイルエンド部33aの上面に面している。各外径側油案内溝38は、断面円形である導線35間に形成された隙間74(図7)を介して互いに連通している。このため、外径側油案内溝38に浸入した冷却油は、隙間74を伝ってコイルエンド部33aの上面全体に良く行き渡り、コイルエンド部33aが効率良く冷却される。
油導入切欠き37に円滑に導入された冷却油のうち外径側油案内溝38に浸入しなかった残りの冷却油は、スリット状である油導入切欠き37を通り抜けて落下する。この落下した冷却油は、内径側フランジ部34cで受けられ、この内径側フランジ部34cに形成された内径側油案内溝41に案内されてコイルエンド部33aの下側まで浸入する。各内径側油案内溝41は、導線35間に形成された隙間75(図7)を介して互いに連通している。このため、内径側油案内溝41に浸入した冷却油は、隙間75を伝ってコイルエンド部33aの下面全体に良く行き渡り、コイルエンド部33aが効率良く冷却される。
このように、外径側油案内溝38に浸入した冷却油と、内径側油案内溝41に浸入した冷却油とによって、個別コイル33のコイルエンド部33aの上面および下面の両方を同時に冷却することができる。上部の個別コイル33を冷却した冷却油は、前記隙間74,75を伝って下部に位置する個別コイル33にも行き渡り、これら下部に位置する個別コイル33も冷却する。これにより、モータ1の出力を向上させることができる。
図1に示すように、吐出油路60の油吐出孔64から吐出されてモータ1の冷却に供された冷却油、および油孔70,71から滴下されてモータ1の冷却に供された冷却油は、モータハウジング8の底部の排油溝65に集められ、この排油溝65から油溜り51に戻される。
図10、図11はこの発明の第2実施形態を示す。図1~図9に示す第1の実施形態を比べて構成が異なる箇所だけを図示している。図示されていない箇所については、第1の実施形態と同じ構成である。この第2実施形態は、各柱部39の内径端間に遮蔽板43が設けられており、油導入切欠き37Aが、モータ径方向の外径側が開口し内径側が閉塞した溝状とされている。溝状の油導入切欠き37Aは、外径側油案内溝38と連通している。このように、油導入切欠き37Aが溝状であると、冷却油案内板72から落下して油導入切欠き37Aに導入された冷却油を受け止めて、多くの冷却油を外径側油案内溝38に浸入させることができる。これにより、特にコイルエンド部33aの上面を効率良く冷却することができる。
図12、図13はこの発明の第3実施形態を示す。図1~図9に示す第1実施形態を比べて構成が異なる箇所だけを図示している。図示されていない箇所については、第1実施形態と同じ構成である
この第3実施形態は、絶縁ボビン34の外径側フランジ部34bに油導入部材44が設けられている。油導入部材44は、外径側フランジ部34bにおける油導入切欠き37と外径側油案内溝38との連通部の上側近傍に基端が位置し、この基端から油導入切欠き37内に延びている。図の例では、油導入部材44は断面形状が円形(図13)であるが、他の形状であってもよい。油導入部材44が設けられていると、冷却油案内板72から落下する冷却油が油導入部材44に付着し、この油導入部材44を伝って外径側油案内溝38に導かれる。このため、多くの冷却油を外径側油案内溝38に導くことができる。
以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1…モータ
6…回転軸
8…モータハウジング
9…ステータ
10…ロータ
11,12…軸受
30…ステータコア
30b…歯部
31…コイル
33…個別コイル
33a…コイルエンド部
34…絶縁ボビン
34a…導線巻回部
34b…外径側フランジ部
34bA…コイルエンド上側部位
34c…内径側フランジ部
34cA…コイルエンド下側部位
34ba…導線積層部分(導線が積層した部分)
34bb…突出部分
35…導線
36…貫通孔
37,37A…油導入切欠き
38…外径側油案内溝
41…内径側油案内溝
44…油導入部材
70,71…油孔
6…回転軸
8…モータハウジング
9…ステータ
10…ロータ
11,12…軸受
30…ステータコア
30b…歯部
31…コイル
33…個別コイル
33a…コイルエンド部
34…絶縁ボビン
34a…導線巻回部
34b…外径側フランジ部
34bA…コイルエンド上側部位
34c…内径側フランジ部
34cA…コイルエンド下側部位
34ba…導線積層部分(導線が積層した部分)
34bb…突出部分
35…導線
36…貫通孔
37,37A…油導入切欠き
38…外径側油案内溝
41…内径側油案内溝
44…油導入部材
70,71…油孔
Claims (7)
- 横向きに配置された回転軸と、この回転軸に一体に固定されたロータと、このロータの外周に配置されたステータと、このステータを覆って固定すると共に、複数の軸受を介して前記回転軸を回転自在に支持するハウジングとを備え、前記ステータはステータコアおよびコイルからなり、前記ステータコアは前記回転軸の軸心回りに放射状に並ぶ複数の歯部を有し、また、前記コイルは前記各歯部に設けられた複数の個別コイルからなり、これら個別コイルは、前記歯部の外周を囲む絶縁ボビンと、この絶縁ボビンに積層状態に巻かれた導線とでなるモータの冷却構造であって、
前記ハウジングの上部に、このハウジングの内部に冷却油を滴下して供給する油孔が設けられ、
前記各絶縁ボビンは、前記ステータコアの前記歯部が挿入される貫通孔が形成された筒状の導線巻回部と、この導線巻回部における前記回転軸に対する径方向であるモータ径方向の外径端および内径端からそれぞれ前記導線の積層方向に沿って突出する外径側フランジ部および内径側フランジ部とを有し、
複数の前記個別コイルのうち上部に位置する個別コイルの前記絶縁ボビンは、前記外径側フランジ部における前記導線巻回部から前記回転軸の軸心方向であるモータ軸方向に延びるコイルエンド上側部位に前記モータ径方向の外径側に開口する油導入切欠きが形成され、かつ、前記外径側フランジ部のコイルエンド上側部位における前記導線が積層した部分の下面に、前記油導入切欠きと連通する外径側油案内溝が形成されているモータの冷却構造。 - 請求項1に記載のモータの冷却構造において、前記外径側フランジ部のコイルエンド上側部位は前記導線巻回部に巻回された前記導線よりも前記モータ軸方向に突出しており、この突出部分に前記油導入切欠きが形成されているモータの冷却構造。
- 請求項1または請求項2に記載のモータの冷却構造において、前記油導入切欠きおよび前記外径側油案内溝は、前記モータ軸方向と直交する方向に並んで複数設けられているモータの冷却構造。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のモータの冷却構造において、前記油導入切欠きは前記モータ径方向の外径側から内径側に連通するスリット状であり、かつ、複数の前記個別コイルのうち上部に位置する個別コイルの前記絶縁ボビンは、前記外径側フランジ部における前記導線巻回部から前記モータ軸方向に延びるコイルエンド下側部位が前記導線巻回部に巻回された前記導線よりも前記モータ軸方向に突出しており、前記コイルエンド下側部位の外径面に、前記スリット状の油導入切欠きを通り抜けて落下してくる冷却油を受けて前記導線巻回部に巻回された前記導線の下側に導く内径側油案内溝が形成されているモータの冷却構造。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のモータの冷却構造において、前記油導入切欠きは、前記モータ径方向の外径側が開口し内径側が閉塞した溝状であるモータの冷却構造。
- 請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載のモータの冷却構造において、前記外径側フランジ部における前記油導入切欠きと前記外径側油案内溝との連通部の上側近傍に基端が位置し、この基端から前記油導入切欠き内に延びる突起状の油導入部材を有するモータの冷却構造。
- 請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載のモータの冷却構造において、前記外径側油案内溝は、前記油導入切欠きに近づくに従い溝深さが深くなっているモータの冷却構造。
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