JP2010130794A - 車両用モータユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】コイルの温度上昇を効果的に抑制することができる車両用モータユニットを提供する。
【解決手段】スロット内に導線17が巻装されたステータ21を備え、ステータの軸方向端部に導線により突出部18が形成されたモータと、モータを収納するモータハウジング11と、モータハウジング内に冷却油を供給する冷却装置と、を備えた車両用モータユニットにおいて、突出部を覆うガイド50と、モータハウジングにおける突出部近傍に形成された冷却油導入口42と、モータハウジングの周方向に沿うように外周側を開口とした溝44が形成され、溝が冷却油導入口を覆うようにモータハウジングの内周側に圧入されるオイルリング45と、を備え、オイルリングに貫通孔48が形成され、貫通孔から流出した冷却油が突出部に供給されるように、ガイドにおける貫通孔と対応する位置にガイド孔51が形成されている。
【選択図】図2

Description

本発明は、車両用モータユニット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(導線)が巻回されたステータとを備えたモータを有する車両用モータユニットが知られている。このように構成されたモータを駆動すると、コイルに電流が流れることによりコイルが発熱する。特に、ステータに形成されたスロット間を架け渡すようにコイルが配されるが、その渡り部(突出部)が高温になることが知られている。そこで、このコイルの突出部に対して冷媒を供給して、突出部の発熱による温度上昇を抑制することを目的にしたモータが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1のモータは、ステータに形成されたスロットに巻回されて、該スロットから突出した突出部を有するコイル(巻線)と、その突出部の外周側を覆うガイドと、ステータの外周側に配されたハウジングとを備えたものである。そして、ガイドとハウジングとの間にハウジング内流路が形成されるとともに、ガイドにはハウジング内流路とガイド内(コイルの突出部)とを連通する連通孔が形成されたものである。
特開2006−5984号公報
ところで、上述した特許文献1のモータでは、ハウジングとガイドとを密着配置させた状態で、ガイドに形成したハウジング内流路(溝)を冷媒が流れるような構成となっているが、この構成ではハウジングとガイドとの隙間から冷媒が漏洩し、コイルの突出部に対して均一に冷媒を供給することができないという問題がある。
そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、コイルの温度上昇を効果的に抑制することができる車両用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、スロット内に導線(例えば、実施形態におけるコイル17)が巻装されたステータ(例えば、実施形態におけるステータ21)を備え、該ステータの軸方向端部に前記導線により突出部(例えば、実施形態における突出部18)が形成されたモータ(例えば、実施形態におけるモータ23)と、該モータを収納するモータハウジング(例えば、実施形態におけるモータハウジング11)と、該モータハウジング内に冷却油を供給する冷却装置と、を備えた車両用モータユニット(例えば、実施形態におけるモータユニット10)において、前記突出部を覆うガイド(例えば、実施形態におけるガイド50)と、前記モータハウジングにおける前記突出部近傍に形成された冷却油導入口(例えば、実施形態における冷却油導入口42)と、前記モータハウジングの周方向に沿うように外周側を開口とした溝(例えば、実施形態における溝部44)が形成され、該溝が前記冷却油導入口を覆うように前記モータハウジングの内周側に圧入されるオイルリング(例えば、実施形態におけるオイルリング45)と、を備え、該オイルリングの溝に貫通孔(例えば、実施形態における貫通孔48)が形成され、該貫通孔から流出した前記冷却油が前記突出部に供給されるように、前記ガイドにおける前記貫通孔と対応する位置にガイド孔(例えば、実施形態におけるガイド孔51)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、前記貫通孔が、前記突出部において前記導線が交差する膨出部(例えば、実施形態における膨出部19)の前記軸方向の高さの中心線(例えば、実施形態における中間地点C)を境に振り分けて千鳥状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、前記モータの径方向における前記ステータと前記モータハウジングとの間に隙間(例えば、実施形態における隙間D1)を形成し、該隙間における軸方向両端部を前記ガイドで閉塞してステータ冷却空間(例えば、実施形態におけるステータ冷却空間40)を形成し、前記モータハウジングにおける前記ステータ冷却空間に面した位置に前記冷却油を導入するステータ冷却油導入部(例えば、実施形態におけるステータ冷却油導入口60)が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、前記ステータ冷却油導入部は、平面視において四方向に均等に前記冷却油が飛散するように導入孔(例えば、実施形態における導入孔62)が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、前記オイルリングの内周側および前記ガイドの外周側の少なくともいずれか一方に、前記貫通孔を覆うように前記周方向に沿って壁部(例えば、実施形態における壁部71または壁部72)が形成され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、前記壁部が、前記ガイド孔を指向する方向に傾斜していることを特徴としている。
請求項7に記載した発明は、前記ガイド孔の面積が、前記貫通孔の面積よりも大きく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、オイルリングがモータハウジングに形成された冷却油導入口を覆うようにモータハウジング内周側に圧入されるため、モータハウジング内周面とオイルリングの溝との間に冷却油の油路が形成されるとともに、冷却油の漏洩を防止することができる。また、オイルリングの溝に供給された冷却油は、オイルリングに形成された貫通孔からガイドに向かって噴射された後、ガイドに形成されたガイド孔からガイド内部へと導かれる。したがって、導線の突出部の全体に亘って冷却油が供給されるため、導線の温度上昇を効果的に抑制することができる。
請求項2に記載した発明によれば、冷却油を突出部の全体により効率的に供給することができるため、導線の温度上昇をより効果的に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、ステータ冷却空間がモータハウジング、ステータ、およびガイドにより閉空間として形成されるため、ステータ冷却油導入部から供給された冷却油は漏洩することなくステータ冷却空間に確実に滞留するため、ステータを効率的に冷却することができる。
請求項4に記載した発明によれば、ステータの全面に対して短時間で、かつ確実に冷却油を供給することができるため、ステータを効率的に冷却することができる。
請求項5に記載した発明によれば、壁部を形成することにより、オイルリングからガイドへ向かって噴射される冷却油の飛散を抑制することができる。また、振動などにより貫通孔から吐出する冷却油の飛散を防止することができる。
請求項6に記載した発明によれば、壁部に付着した冷却油がオイルリングとガイドとの間に滞留することがなくなり、スムーズにガイド孔からガイド内部へと冷却油を導くことができる。
請求項7に記載した発明によれば、オイルリングの貫通孔から噴射された冷却油をより確実にガイド孔で捕捉して、ガイド内へと導くことができる。したがって、導線の温度上昇を効果的に抑制することができる。
次に、本発明の実施形態を図1〜図9に基づいて説明する。なお、本実施形態における各装置の取付方向や位置を示す定義は、車両進行方向を前方とし、車両進行方向に向かって左右方向および上下方向を定義するものとする。
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。
ステータ21には、周方向に沿って等間隔にスロット(不図示)が形成され、スロットにはコイル17が巻回されている。コイル17は、ステータ21のスロット間を架け渡すように巻回されるため、ステータ21の軸方向両端面から突出した突出部18が形成されている。また、突出部18においてコイル17同士が交差する箇所には膨出部19がさらに形成されている。膨出部19は突出部18に対してステータ21の径方向に膨張したように形成されている。
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、互いに連通する冷却油通路35がそれぞれ形成されている。なお、冷却油通路35は、モータユニット10の頂部近傍に形成されている。
ここで、モータハウジング11の内周面15とステータ21の外周面16との間には全周に亘って隙間D1(図2参照)が形成されており、隙間D1の軸方向両端部において後述するガイド50により閉塞され、ステータ冷却空間40が形成されている。
また、ミッションハウジング12内には、モータユニット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41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41で分離することができ、潤滑オイルがブリーザ室41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。なお、ブリーザ室41は、ブリーザ通路(不図示)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。
図2に示すように、本実施形態では、冷却油通路35における突出部18が形成された位置に対向して冷却油導入口42が形成されている。また、モータハウジング11の内周面15には、冷却油導入口42を覆うように溝部44が形成されたオイルリング45が圧入して取り付けられている。
図3に示すように、オイルリング45は、例えばステンレスなどの金属で形成されたリング状の部材である。オイルリング45には周方向に沿って平板部46が形成されるとともに、平板部46の外周面側には周方向に沿って一対の壁部47,47が立設され、一対の壁部47,47に挟まれた領域が溝部44として構成されている。また、オイルリング45の平板部46(溝部44の底)には円形の貫通孔48が複数形成されている。この貫通孔48は、後述するガイド50に形成されたガイド孔51に対応するように形成されている。また、図4に示すように、貫通孔48は、突出部18に形成された膨出部19の軸方向の高さH1の中間地点C(図2参照)の位置を境にして千鳥状に振り分けられるようにして形成されている。また、オイルリング45の周方向における上半分の領域のみに溝部44および貫通孔48が形成されている。
なお、オイルリング45はモータハウジング11の内周面15に圧入して取り付けられるが、オイルリング45およびモータハウジング11に位置決め用の突起と溝部などを形成してもよい。また、オイルリング45には貫通孔48が全周に亘って形成されていないため、オイルリング45を取り付ける際に、オイルリング45の上下関係を間違わないようにマーキングなどを施してもよい。
図2に戻り、コイル17の突出部18を覆うようにガイド50が設けられている。ガイド50は、突出部18を周方向に亘って全周覆うように収容凹部52が形成されたリング状の部材である。ガイド50は例えば、樹脂により形成されている。ガイド50はステータ21の軸方向両端にそれぞれ形成された突出部18を覆うように取り付けられている。なお、コイル17の突出部18は高さが一定になるように、ステータ21にコイル17を巻き付けた後、所定の力で押し付けるようにして突出部18を形成している。
図5に示すように、ガイド50の外周面53には冷却油をガイド50の内部へ導入するためのガイド孔51が複数形成されている。本実施形態では、ガイド孔51は周方向にそって細長の矩形状に形成されており、ガイド50の周方向における上半分の領域のみに約60°ごとに3個形成されている。つまり、このガイド孔51はオイルリング45の貫通孔48に対応した位置に形成されている。なお、ガイド孔51の幅L1は、貫通孔48の直径L2よりも大きく形成されている。また、ガイド50の外周面53の一端側には径方向外側へ突出するようにフランジ部54が形成されている。このフランジ部54の径方向外端面55はモータハウジング11の内周面15に当接している。また、フランジ部54はガイド50の略全周に亘って形成されているが、最下端部には、ステータ冷却空間40内を通過した冷却油を排出するための切欠部56が形成されている。この切欠部56は、2個配されたガイド50のうちの一方のみに形成するだけでもよい。さらに、ガイド50の外周面53における最下端部には、ガイド50の内部に配された突出部18の冷却をした後の冷却油をガイド50から排出するための排出孔57が形成されている。
図2に戻り、冷却油通路35におけるステータ冷却空間40に対応した位置に、ステータ冷却油導入口60が形成されている。また、ステータ冷却油導入口60のモータハウジング11の内周面15側には、冷却油を所望の方向へ噴射させるための噴射部材61が取り付けられている。図6に示すように、噴射部材61には、4つの導入孔62が形成されている。この導入孔62は、平面視において、冷却油を4方向へ略均一に噴射できるように形成されている。
次に、このように構成したモータユニット10のコイル17(突出部18)の冷却方法について説明する。
まず、図示しない冷却油の供給源から供給される冷却油は、モータハウジング11の冷却油通路35に供給される。そして、この冷却油の一部が、冷却油導入口42からモータ室36側に流入する。すると、冷却油導入口42のモータ室36側にはオイルリング45が圧入により取り付けられており、オイルリング45の溝部44内に冷却油が流入する。このとき、オイルリング45はモータハウジング11の内周面15に圧入により取り付けられているため、冷却油がオイルリング45から漏洩するのを抑制することができる。
溝部44内に流入してきた冷却油は、溝部44内を充填するように流入するとともに、平板部46に形成された貫通孔48からコイル17の突出部18側に向かって噴射される。
貫通孔48から噴射された冷却油はガイド孔51からガイド50の内部(収容凹部52)に供給される。すると、この冷却油にてコイル17の突出部18が冷却される。冷却油はステータ21の全周に亘って形成された突出部18の上半分の所定の位置から満遍なく供給される。また、冷却油は、重力により突出部18の下半分にも満遍なく供給される。なお、貫通孔48は、突出部18に形成された膨出部19の軸方向の高さH1の中間地点Cを境に振り分けるように千鳥状に形成したため、突出部18の全体(軸方向全体)に亘って効率よく冷却油を供給することができる。
具体的には、図7、図8に示すように、オイルリング45に形成された貫通孔48の内、コイル17の突出部18に形成された膨出部19の先端側に形成された貫通孔48Aを通過した冷却油は、ガイド孔51を通過して突出部18の先端側に集中的に供給され(図7の矢印参照)、一方、コイル17の突出部18の基端側(ステータ21が配された側)に形成された貫通孔48Bを通過した冷却油は、ガイド孔51を通過して突出部18の基端側に集中的に供給される(図8の矢印参照)。つまり、冷却油が突出部18の全体に亘って満遍なく供給される。なお、図7、図8に示すように、膨出部19が形成された位置に貫通孔48Aが位置するように配置し、膨出部19が形成されていない位置に貫通孔48Bが位置するように配置すると、効率よく冷却油が突出部18全体に供給される。
突出部18を冷却しながらガイド50の最下部まで流れてきた冷却油は、ガイド50の外周面53に形成された排出孔57からモータ室36内へと排出される。このようにしてコイル17の突出部18の冷却が行われる。
次に、モータユニット10のステータ21の冷却方法について説明する。
まず、上述と同様に冷却油がモータハウジング11の冷却油通路35に供給される。そして、この冷却油の一部が、ステータ冷却油導入口60からモータ室36側に流入する。すると、ステータ冷却油導入口60のモータ室36側には噴射部材61が取り付けられており、ステータ21の外周面16に向かって冷却油を噴射する。
このとき、モータハウジング11の内周面15、ステータ21の外周面16およびステータ21の軸方向両端に設けられたガイド50,50のフランジ部54,54により閉空間であるステータ冷却空間40が形成されている。したがって、噴射部材61から噴射された冷却油は、ステータ21の外周面16に供給されるとともに、ステータ冷却空間40内に供給される。つまり、冷却油がステータ冷却空間40から漏洩するのを抑制することができる。
ステータ冷却空間40に流入してきた冷却油は、ステータ21の外周面16に沿って、ステータ21を冷却しながら下方へと流れ、冷却油は、重力によりステータ21の下方にも満遍なく供給される。なお、噴射部材61には、導入孔62がステータ21に対して満遍なく冷却油が供給されるように4つ形成されている。
ステータ21を冷却しながらステータ冷却空間40の最下部まで流れてきた冷却油は、ガイド50のフランジ部54に形成された切欠部56からモータ室36内へと排出される。このようにしてステータ21の冷却が行われる。また、ステータ冷却空間40の隙間D1を小さくすることにより、冷却油をその隙間に滞留させることができる。このようにすることで、ステータ21の熱を冷却油を介してモータハウジング11から放熱することもできる。
本実施形態によれば、コイル17の突出部18を覆うガイド50を設けるとともに、モータハウジング11の内周側にオイルリング45を圧入により取り付け、冷却油を冷却油通路35からオイルリング45を介してガイド50内に導くように構成し、突出部18を冷却できるように構成した。このように、オイルリング45がモータハウジング11に形成された冷却油導入口42を覆うようにモータハウジング11の内周面15に圧入固定されるため、オイルリング45の溝部44が冷却油の油路として形成されるとともに、冷却油がモータ室36内に漏洩するのを防止することができる。また、オイルリング45の溝部44に供給された冷却油は、オイルリング45に形成された貫通孔48からガイド50に向かって噴射された後、ガイド50に形成されたガイド孔51からガイド50の内部(収容凹部52)へと導かれる。したがって、コイル17の突出部18の全体に亘って冷却油が供給されるため、コイル17の温度上昇を効果的に抑制することができる。
また、貫通孔48が、突出部18に形成された膨出部19の軸方向の高さH1の中間地点Cを境に振り分けて千鳥状に形成されているため、冷却油を突出部18の全体により効率的に供給することができ、コイル17の温度上昇をより効果的に抑制することができる。
また、モータ23の径方向におけるモータハウジング11の内周面15とステータ21の外周面16との間に隙間D1を形成し、隙間D1における軸方向両端をガイド50のフランジ部54で閉塞してステータ冷却空間40を形成するとともに、ステータ冷却空間40に冷却油を導入するステータ冷却油導入口60を形成したため、ステータ冷却空間40に供給された冷却油は漏洩することがなく、ステータ21を効率的に冷却することができる。
また、ステータ冷却油導入口60に噴射部材61を取り付け、噴射部材61には、平面視において四方向に均等に冷却油が飛散するように導入孔62を形成したため、ステータ21の全面に対して短時間で、かつ確実に冷却油を供給することができ、ステータ21を効率的に冷却することができる。
さらに、ガイド孔51の幅L1(面積)が、貫通孔48の直径L2(面積)よりも大きくなるようにそれぞれ形成したため、オイルリング45の貫通孔48から噴射された冷却油をより確実にガイド孔51で捕捉して、ガイド50の内部へと導くことができる。したがって、コイル17の温度上昇を効果的に抑制することができる。
なお、図9に示すように、オイルリング45の平板部46の内周側(ガイドが配される側)にも一対の壁部71,71を形成してもよい。さらに、図10に示すように、この一対の壁部71,71をガイド孔51に向かうように傾斜させてもよい。
また、図11に示すように、ガイド50の外周面53におけるガイド孔51が形成された両側を挟むように一対の壁部72,72を形成してもよい。さらに、図12に示すように、この一対の壁部72,72をガイド孔51に向かって距離が狭まるように傾斜させてもよい。
そして、図9〜図12に示したオイルリング45およびガイド50については、それぞれを組み合わせて採用してもよい。
このようにオイルリング45およびガイド50に壁部71および壁部72を形成することにより、オイルリング45からガイド50へ向かって噴射される冷却油の飛散を抑制することができる。また、振動などにより貫通孔48から吐出する冷却油の飛散を防止することができる。また、壁部71および壁部72を傾斜させることにより、壁部71および壁部72に付着した冷却油がオイルリング45とガイド50との間に滞留することがなくなり、スムーズにガイド孔51からガイド50の内部へと冷却油を導くことができる。
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、貫通孔を円形に、ガイド孔を矩形に形成した場合の説明をしたが、孔の形状は他の形状でも構わない。
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。 図1のA部拡大図である。 本発明の実施形態におけるオイルリングの斜視図である。 図3の部分平面図である。 本発明の実施形態におけるガイドの斜視図である。 本発明の実施形態における噴射部材の底面図である。 図4のE−E線に対応した車両用モータユニットの部分断面図である。 図4にF−F線に対応した車両用モータユニットの部分断面図である。 本発明の実施形態におけるオイルリングの別の態様を示す部分断面図である。 本発明の実施形態におけるオイルリングのさらに別の態様を示す部分断面図である。 本発明の実施形態におけるガイドの別の態様を示す部分断面図である。 本発明の実施形態におけるガイドのさらに別の態様を示す部分断面図である。
符号の説明
10…モータユニット(車両用モータユニット) 11…モータハウジング 17…コイル(導線) 18…突出部 19…膨出部 21…ステータ 23…モータ 40…ステータ冷却空間 42…冷却油導入口 44…溝部(溝) 45…オイルリング 48…貫通孔 50…ガイド 51…ガイド孔 60…ステータ冷却油導入口(ステータ冷却油導入部) 62…導入孔 71…壁部 72…壁部 C…中間地点(中心線) D1…隙間

Claims (7)

  1. スロット内に導線が巻装されたステータを備え、該ステータの軸方向端部に前記導線により突出部が形成されたモータと、
    該モータを収納するモータハウジングと、
    該モータハウジング内に冷却油を供給する冷却装置と、を備えた車両用モータユニットにおいて、
    前記突出部を覆うガイドと、
    前記モータハウジングにおける前記突出部近傍に形成された冷却油導入口と、
    前記モータハウジングの周方向に沿うように外周側を開口とした溝が形成され、該溝が前記冷却油導入口を覆うように前記モータハウジングの内周側に圧入されるオイルリングと、を備え、
    該オイルリングの溝に貫通孔が形成され、
    該貫通孔から流出した前記冷却油が前記突出部に供給されるように、前記ガイドにおける前記貫通孔と対応する位置にガイド孔が形成されていることを特徴とする車両用モータユニット。
  2. 前記貫通孔が、前記突出部において前記導線が交差する膨出部の前記軸方向の高さの中心線を境に振り分けて千鳥状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用モータユニット。
  3. 前記モータの径方向における前記ステータと前記モータハウジングとの間に隙間を形成し、該隙間における軸方向両端部を前記ガイドで閉塞してステータ冷却空間を形成し、前記モータハウジングにおける前記ステータ冷却空間に面した位置に前記冷却油を導入するステータ冷却油導入部が形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の車両用モータユニット。
  4. 前記ステータ冷却油導入部は、平面視において四方向に均等に前記冷却油が飛散するように導入孔が形成されていることを特徴とする請求項3に記載の車両用モータユニット。
  5. 前記オイルリングの内周側および前記ガイドの外周側の少なくともいずれか一方に、前記貫通孔を覆うように前記周方向に沿って壁部が形成され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車両用モータユニット。
  6. 前記壁部が、前記ガイド孔を指向する方向に傾斜していることを特徴とする請求項5に記載の車両用モータユニット。
  7. 前記ガイド孔の面積が、前記貫通孔の面積よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の車両用モータユニット。
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