JP2012138986A - モータの冷却通路構造 - Google Patents

Abstract

【課題】モータが収納されるモータハウジングの内壁面に冷媒流入口が設けられた環状の冷媒溝を形成し、複数の冷媒噴出口がモータ側に向けられるように形成されたリング状の閉塞板で該冷媒溝を塞ぐことによって、モータ冷却用の通路を形成し、前記リング状閉塞板を固定するボルトの本数を増やさずにモータハウジングに対するリング状閉塞板のシール性能を確保するモータの冷却通路構造を提供することを目的とする。
【解決手段】環状のオイル溝（環状溝）２０は回転軸を中心とする円周上を波形に形成され、内側湾曲部２０ａは複数のボルト穴２６の径方向内側に近接して形成され、外側湾曲部２０ｂは隣接するボルト穴２６間に臨むように形成され、さらにリングの状閉塞板２２には、ボルト穴２６に対応すべく円周上にボルト貫通孔２７が形成されるとともに、オイル溝（環状溝）２０の外側湾曲部２０ｂに連通するオイル噴出孔（冷媒噴出口）２８を円周方向に形成されることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータに冷媒を供給するようにしたモータの冷却通路構造に関する。

モータに冷却オイルを供給する構造として、回転軸が水平方向に配置されたロータの外周を囲む環状のステータが、複数のスロットを介して円周方向に配列された複数のコイルを備え、複数のコイルの軸線方向両端面に２枚のプレートを固定することで、ステータの内部にスロットを冷却オイル通路とする空間を区画した構造が特許文献１に開示されている。

特許文献１に記載されるモータの冷却構造では、図４（ａ）、（ｂ）に示すように前記空間の鉛直方向上部に冷却オイルを供給する供給口１０１ａが第１プレート１０１の上部に設けられると共に、第２プレート１０２の円周方向に亘って複数の冷却オイル排出口１０２ａが所定間隔で形成され、前記冷却オイル排出口１０２ａの開口面積は鉛直方向下側のものほど小さく設定されている。

そして、第１プレート１０１の冷却オイル供給口１０１ａは、第１ハウジングに形成した冷却オイル供給通路にシール部材１０４を介して接続され、第１プレート１０１の内周部にはボルトを貫通するボルト孔１０１ｂが形成されている。
隣接するコイルの巻線間には、軸線方向に延びる空間を構成するスロットが形成されており、これらスロットの両端は第１、第２プレート１０１，１０２に達している。第２プレート１０２に形成された各オイル排出口１０２ａは、各スロットの径方向中間に対向するように位置しており、かつ第１プレート１０１の冷却オイル供給口１０１ａは、一つのオイル排出口１０２ａに対向するように位置している。

特開２００９―０８９５１３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されるモータの冷却構造において、ステータ側にボルトで取り付けられる第１プレート１０１のオイル供給口１０１ａとボルト孔１０１ｂ、及び第２プレート１０２のオイル排出口１０２ａとボルト孔１０２ｂは、それぞれステータの径方向に離間した配置となっている。

これにより、前記冷却オイル供給口１０１ａ及び冷却オイル排出口１０２ａの内面に作用する冷却オイルの内圧に耐えるボルトの面圧が不足することから、第１、第２プレート１０１，１０２のシール性が低下し冷却部（ステータ）以外への冷却オイルの流出が懸念される。

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、モータが収納されるモータハウジングの内壁面に冷媒流入口が設けられた環状の冷媒溝を形成し、複数の冷媒噴出口がモータ側に向けられるように形成されたリング状の閉塞板で該冷媒溝を塞ぐことで、モータ冷却用の通路を形成するモータの冷却通路構造であって、リング状閉塞板を固定するボルトの本数を増やさずにシール性能を確保する冷却通路構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、モータが収納されるモータハウジングの内壁面に冷媒流入口が設けられた環状の冷媒溝を形成し、複数の冷媒噴出口をモータ側に向けられるように形成されたリング状の閉塞板で該冷媒溝を塞ぐことでモータ冷却用の通路を形成するモータの冷却通路構造であって、
前記環状の冷媒溝は回転軸を中心とする円周上を波形に形成され、該波形の内側湾曲部はモータハウジングの内壁面に回転軸を中心とする円周上に所定間隔で設けられた複数のボルト穴の径方向内側に近接して形成され、外側湾曲部は隣接するボルト穴間に径方向外側を臨むように形成され、
前記リングの状閉塞板には、前記ボルト穴に対応すべく円周上にボルト貫通孔が形成されるとともに、冷媒がステータのコイル側に向かうように前記冷媒溝の前記外側湾曲部に連通するように複数の冷媒噴出孔が円周方向に形成されることを特徴とする。

かかる発明によれば、環状の冷媒溝が、各ボルト穴の径方向内側に近接する内側湾曲部と、隣接するボルト穴間の径方向外側に臨む外側湾曲部とからなる波形に形成されているので、リング状閉塞板を取付ける複数のボルト穴を、波形環状の径方向の中央に近づけた配置にすることができる。これにより、前記冷媒溝に冷媒の内圧が作用してもボルトによる締め付け力がなるべく波形の中央に作用するようになるため、冷媒溝周辺への締め付け力が均一に作用し、ボルトの本数を増やさずにモータハウジングに対するリング状閉塞板のシール面圧を確保することができる。

さらに、前記リング状閉塞板には、前記ボルト穴に対応すべく円周上にボルト貫通孔が形成されるとともに、冷媒がステータのコイル側に向かうように前記冷媒溝の前記外側湾曲部に連通するように複数の冷媒噴出孔が円周方向に形成されるので、複数のボルト孔の円周方向の配置と、複数の冷媒噴出孔の円周方向の配置とが、回転軸を中心とする円周方向においてほぼ同一円周上、または近接する円周上に配置されるようになるため、冷媒噴出孔とボルト孔とが径方向に離間した配置となることが防止されて、モータハウジングに対するリング状閉塞板の面圧不足による冷媒の流出が防止される。

また、本発明において好ましくは、前記複数のボルト穴の周縁と前記冷媒溝に沿った両周縁部が前記モータハウジングの内壁面から隆起した隆起部に連続して平坦な座面を形成し、前記各ボルト穴に対応すべく円周上に形成されたリング状閉塞板のボルト孔から挿通したボルトを前記ボルト穴に締結して前記座面をリング状閉塞板によって密閉閉塞するとよい。

かかる構成によれば、平坦な座面として切削加工される領域が縮減されるため加工時間が短縮され、加工コストを低減することができる。
更に、リング状閉塞板も平坦な円板状に形成されるので、切削加工が単純化され加工コストを抑えることができる。

また、本発明において好ましくは、前記複数の冷媒噴出孔は小径の噴出孔であって、環状ステータの内周に配置された各スロットに対応するようにリング状閉塞板の円周上に所定間隔で設けられるとよい。

かかる構成によれば、冷媒は小径の噴出孔から発熱部となる電磁コイルを収容した各スロットに向けて確実に吐出されるので、各電磁コイルの冷却効率を高めることができる。
また、リング状閉塞板に形成される複数の小径噴出孔は、プレス成形可能であるため、加工能率が高められ生産性を向上することができる。

また、本発明において好ましくは、リング状閉塞板を固定するボルトは、前記モータハウジングの内側面に形成された座面のボルト穴にモータハウジングの開口側からモータ組込み前の内部空間を通して締結されるとよい。
かかる構成によれば、モータ組立時にカバーを外したモータハウジングの開口側を上に立設した状態で、ステータ、電磁コイル、ロータから成るモータを組み込む前に前記開口部から内部空間を通してリング状閉塞板を隔壁内側面の座面に設けた各ボルト穴にボルトを締結して取着することができるので、作業性が向上し組立工数を大幅に削減することができる。
また、リング状閉塞板に冷媒による内圧が作用した場合は、ボルト頭部によりモータハウジングに対するリング状閉塞板の面圧が確保されるので、リング状閉塞板の取付け強度が増加しシール性を向上することができる。

以上記載のごとく本発明によれば、環状の冷媒溝が、各ボルト穴の径方向内側に近接する内側湾曲部と隣接するボルト穴間より径方向外側に臨む外側湾曲部とから形成されているので、リング状閉塞板を取付ける複数のボルト穴を、波形環状の径方向の中央に近づけた配置にすることができる。これにより、前記冷媒溝に冷媒の内圧が作用してもボルトによる締め付け力がなるべく波形の中央に作用するようになるため、冷媒溝周辺への締め付け力が均一に作用し、ボルトの本数を増やさずにモータハウジングに対するリング状閉塞板のシール面圧を確保することができる。

すなわち、ボルト孔の円周方向の配置と、リング状閉塞板に形成された複数の冷媒噴出孔の円周方向の配置とが、回転軸を中心とする円周方向においてほぼ同一円周上、または近接する円周上に配置されるため、冷媒噴出孔とボルト孔とが径方向に離間した配置となることが防止されて、モータハウジングに対するリング状閉塞板の面圧不足による冷媒の流出が防止される。
シール性が向上することから環状ステータの内周に配置された各スロットに向けて冷媒を冷媒噴出孔から確実に吐出することができ、ステータの冷却を確保できる。

また、取付け座面は、複数のボルト穴の周縁と冷媒溝に沿った両周縁部のみがモータハウジングの内壁面から隆起した隆起部が鋳造成形されている。従って、隆起した最小領域のみが平坦に切削加工されることになり加工領域の縮減によって加工時間が短縮され、加工コストを低減することができる。前記リング状閉塞板も、単純な板状のリングとして形成されるので、プレス加工により成型できるため、加工コストを抑えることができる。

本発明の実施形態に係る冷却通路構造を示すモータハウジングの部分断面図である。 冷却通路の断面構造を示すものであって、（ａ）はリング状閉塞板のボルト締結部を示し、（ｂ）はリング状閉塞板の冷媒噴出孔を示す部分拡大断面図である。 図１のＡ−Ａ要部断面図である。 従来の冷却通路構造を示すもので、（ａ）はオイル供給口を形成したプレートの正面図、（ｂ）はオイル排出口を形成したプレートの正面図である。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は本発明の実施形態に係る冷却通路構造を示すモータハウジングの部分断面図、図２は冷却通路の断面構造を示すものであって、（ａ）はリング状閉塞板のボルト締結部を示し、（ｂ）はリング状閉塞板の冷媒噴出孔を示す部分拡大断面図、図３は図１のＡ−Ａ要部断面図である。

本実施形態では、ハイブリッド電気自動車の駆動装置として用いられるモータユニットとして例示する。本実施形態では、ハイブリッド電気自動車の駆動装置として用いられるモータユニットに適用したが、この用途に限られるものではない。
図１において、１はハウジング本体、４はハイブリッド電気自動車の駆動装置として用いられるモータユニット２を収容するモータハウジング、５はクラッチハウジングである。６はモータハウジング４とクラッチハウジング５を区画する隔壁である。なお、この隔壁６は、図示しないクラッチを収容するクラッチハウジング５を構成するとともにモータユニット２を収容するモータハウジング４でもある。

モータハウジング４の内部に収容されるモータユニット２は、図中左右方向に伸びる中心線上に配置されるロータシャフト７と、ロータシャフト７の外周に嵌合固定されるロータコア８ａ及びマグネット８ｂからなるモータロータ８と、該モータロータ８のマグネット８ｂと径方向に所定の隙間９を隔てて対向配置される複数の電磁コイル１０を円周方向に配置したモータステータ１２とから構成される。

これらモータロータ８とモータステータ１２からなるモータユニット２は、モータハウジング４内に収納されている。かかる構成からなるモータユニット２は、クラッチハウジング５とモータハウジング４を閉塞するモータカバー１４の図中右側に設けたトランスミッション（図示せず）の間に配置されている。
前述した個々の電磁コイル１０は、周囲が板材で仕切られたスロット１１内に収容されており、円周上に均等に配置されている。前記ロータシャフトは、モータハウジング４とクラッチハウジング５の内部を左右に区画する隔壁６から軸方向右方に突出するボス１６の内部に固定された一方側の軸受１８と、モータカバー１４から軸方向左方に突出するボスの内部に固定された他方側の軸受（図示せず）とにより回転可能に挿通支持されている。

次に、本発明の冷却通路構造に付き、図１〜図３を参照して説明する。
本実施例では、モータを冷却する冷媒としてオイルを適用することとする。なお、本実施形態では、冷媒としてオイルを用いたが、オイルに限られるものではなく、冷却水や気体などを用いても良い。
冷却オイル通路２４（冷却通路）は、前記隔壁６のモータユニット２が収容される内側面にあって、図３に示す通り、上部に冷却オイル供給口（冷媒流入口）２５を設けた環状のオイル溝（冷媒溝）２０と、このオイル溝（冷媒流入口）２０を密閉閉塞するリング状閉塞板２２とから構成されている。

前記隔壁６の内側面には、回転軸（ロータシャフト）を中心とする円周上に複数のボルト穴２６が所定間隔で形成されている。
前記オイル溝２０は、ボルト穴２６の径方向内側に近接して形成される内側湾曲部２０ａと、隣接するボルト穴２６，２６間に臨むように湾曲形成される外側湾曲部２０ｂとが緩やかに湾曲した波形環状に形成されている。このように波形形状は、冷却オイルが抵抗無く流れるように形成されている。

かかるオイル溝２０と複数のボルト穴２６は、前記隔壁６の内側面から隆起した隆起部にあって、前記隆起部を平面切削加工することで前記複数のボルト穴２６の周縁とオイル溝２０に沿った両周縁部が連続する平坦な座面３４として形成される。

リング状閉塞板２２は、所定板厚の鋼板でリング状に形成されており、前記複数のボルト穴２６に対向するように後述するボルト３０を挿通する複数のボルト貫通孔２７が円周上に形成され、さらに、そのボルト貫通孔２７、２７の周方向の間に位置するとともに、前記波形環状に形成されたオイル溝２０の外側湾曲部２０ｂに対応する円周上には複数のオイル噴出孔（冷媒噴出口）２８が形成されている。

そして、これらオイル噴出孔２８は、前記オイル溝２０の外側湾曲部２０ｂに連通するとともに、モータユニット２内で最も発熱する電磁コイル１０を収容した同一円周上の複数のスロット１１に対向するよう形成されている。
上記のように構成されたリング状閉塞板２２は、前記座面３４にガスケット３２を介して密接させた状態で、各ボルト貫通孔２７より挿通した複数のボルト３０を隔壁６のモータ側内側面に形成されたボルト穴２６に締結することで固定され、オイル溝２０を密閉閉塞することができる。

従って、冷却オイル供給口２５（図３参照）から供給された冷却オイルが環状のオイル溝２０に満たされて前記リング状閉塞板２２に内圧が作用しても、ボルト３０による締結位置が環状のオイル溝２０に最も近接した位置にあるので、ボルト３０の本数を増やさずにモータハウジング４に対するリング状閉塞板２２の面圧を確保することができる。
すなわち、各ボルト貫通孔２７を挿通した複数のボルト３０により、リング状閉塞板２２が座面３４に固定されると前記各ボルト３０は、波形環状の径方向の中央に近づけた配置にすることができる。これにより、オイル溝２０に冷却オイルの内圧が作用してもボルト３０による締め付け力が波形の中央側に作用するようになるため、オイル溝２０周辺部への締め付け力が均一に作用し、ボルト３０の本数を増やさずにモータハウジング４に対するリング状閉塞板２２のシール面圧を確保することができる。

さらに、リング状閉塞板２２には、ボルト穴２６に対応すべく円周上にボルト貫通孔２７が形成されるとともに、冷却オイルがモータステータ１２の電磁コイル１０側に向かうようにオイル溝２０の外側湾曲部２０ｂに連通するように複数のオイル噴出孔２８が円周方向に形成されるので、複数のボルト貫通孔２７の円周方向の配置と、複数のオイル噴出孔２８の円周方向の配置とが、回転軸を中心とする円周方向においてほぼ同一円周上、または近接する円周上に配置されるようになるため、オイル噴出孔２８とボルト貫通孔２７とが径方向に離間した配置となることが防止されて、モータハウジング４に対するリング状閉塞板２２の面圧不足による冷却オイルの流出が防止される。

このシール面圧の確保により、環状オイル溝２０のシール性が向上するので外部への漏れがなくなり、冷却の対象となる各スロット１１やモータステータ１２の電磁コイル１０の中心に向けてオイル噴出孔２８から冷却オイルを確実に吐出することができる。かかるオイル噴出孔２８から吐出した冷却オイルは、各スロット１１内を流下する過程で電磁コイル１０を冷却しつつ排出口（図示せず）から排出される。

以上述べた実施形態によれば、かかる座面３４は、複数のボルト穴２６周縁と環状のオイル溝２０に沿った両周縁部とがアルミダイキャストで成形される隔壁６内側面の鋳肌面から隆起した隆起部が最小面積で鋳造成形されるので、平坦な座面として切削加工される領域が縮減されるため加工時間が短縮され、加工コストを低減することができる。
また、リング状閉塞板２２も鋼板で平坦な円板状に形成されるので、加工が単純化され加工コストを抑えることができる。

リング状閉塞板２２に形成される複数の小径オイル噴出孔２８は、プレス加工により形成できるので切削加工に比べて工具の折損等のリスクが少くなるため加工能率が高められて量産が可能となり、生産性を向上することができる。

また、リング状閉塞板２２の組立時において、モータカバー１４を外したモータハウジング４の開口側を上に立設した状態で、ステータ１２、電磁コイル１０、モータロータ８を組み込む前に前記開口側から内部空間を通してリング状閉塞板２２を隔壁６内側面の座面３４にガスケット３２を介して載置する。

この状態で、ボルト貫通孔２７の上面から挿通したボルト３０を対応するボルト穴２６に締結することで、リング状閉塞板２２を座面３４に容易に密接接合することができる。これにより、リング状閉塞板２２をボルト３０により締結する作業性が向上し組立工数を大幅に削減することができる。
また、リング状閉塞板２２に冷却オイルによる内圧が作用した場合は、ボルト３０の頭部による面圧が確保されるので、リング状閉塞板２２の取付け強度が増加しシール性を向上することができる。

モータハウジングの内壁面に冷媒流入口が設けられた環状の冷媒溝を形成し、該環状の冷媒溝は回転軸を中心とする円周上を波形に形成され、該波形の内側湾曲部近傍にリング状閉塞板を固定するボルト穴を設け、外側湾曲部にモータのステータコイルに向かう噴孔を連通して、ボルトの本数を増やさずにモータハウジングに対するリング状閉塞板の面圧を確保する密閉構造として冷却通路のシール性が確保できるので、特に電気自動車またはハイブリッド電気自動車等の駆動装置として用いられるモータを冷却する冷却通路構造に適する。

１ ハウジング本体
４ モータハウジング
５ クラッチハウジング
６ 隔壁
１０ 電磁コイル
１１ スロット
２０ オイル溝（冷媒溝）
２０ａ 内側湾曲部
２０ｂ 外側湾曲部
２２ リング状閉塞板
２５ 冷却オイル供給口（冷媒流入口）
２６ ボルト穴
２７ ボルト貫通孔
２８ オイル噴出孔（冷媒噴出口）
３４ 座面

Claims (4)

1. モータが収納されるモータハウジングの内壁面に該モータを冷却する冷媒の冷媒流入口が設けられた環状の冷媒溝を形成し、複数の冷媒噴出口がモータ側に向けられるように形成されたリング状の閉塞板で該冷媒溝を塞ぐことでモータ冷却用の通路を形成するモータの冷却通路構造であって、
   前記環状の冷媒溝は回転軸を中心とする円周上を波形に形成され、波形の内側湾曲部はモータハウジングの内壁面に回転軸を中心とする円周上に所定間隔で設けられた複数のボルト穴の径方向内側に近接して形成され、外側湾曲部は隣接するボルト穴間に臨むように形成され、
   前記リング状の閉塞板には、前記ボルト穴に対応すべく円周上にボルト貫通孔が形成されるとともに、冷媒がステータのコイル側に向かうように前記冷媒溝の前記外側湾曲部に連通するように複数の冷媒噴出孔が円周方向に形成されることを特徴とするモータの冷却通路構造。
2. 前記複数のボルト穴の周縁と前記冷媒溝に沿った両周縁部が前記モータハウジングの内壁面から隆起した隆起部に連続して平坦な座面を形成し、前記各ボルト穴に対応すべく円周上に形成されたリング状閉塞板のボルト孔から挿通したボルトを前記ボルト穴に締結して前記座面をリング状閉塞板によって密閉閉塞することを特徴とする請求項１に記載のモータの冷却通路構造。
3. 前記複数の冷媒噴出孔は小径の噴出孔であって、環状ステータの内周に配置された各スロットに対応するようにリング状閉塞板の円周上に所定間隔で設けられることを特徴とする請求項１に記載のモータの冷却通路構造。
4. リング状閉塞板を固定するボルトは、前記モータハウジングの内側面に形成された座面のボルト穴にモータハウジングの開口側からモータ組込み前の内部空間を通して締結されることを特徴とする請求項１に記載のモータの冷却通路構造。

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