JP2015089314A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】本明細書は、低コストで低振動のモータを提供する。【解決手段】モータ２は、電気自動車の走行用の回転電機である。モータ２は、ロータ２１とステータ２２を収容しており、ロータ軸線方向の一端が開口しているケース３と、ケース３の開口の周縁に固定されており、開口を覆っているリアカバー４と、ケース３の内部でステータ２２に隣接して配置されており、ロータ軸線方向に伸びている冷却パイプ１０を備える。冷却パイプ１０は、一端１０ｂがゴムブッシュ１７を介してリアカバー４の裏面に当接されており、他端１０ａがケース３に締結固定されている。ケース３にしっかりと固定されている冷却パイプ１０が、リアカバー４の振動を抑制する。【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機（モータ）に関する。

近年、ハイブリッド車が普及してきており、これに用いる走行用モータの改良も進んでいる。ハイブリッド車に限らず、出力の大きなモータは振動源となり易い。

また、モータの振動とは関係ないが、電気自動車の走行用のモータは出力が大きく、発熱量も大きい。特許文献１には、ケース内部に冷却パイプを備えたモータが開示されている。冷却パイプはステータに沿って配置される。冷却パイプには複数の小孔が設けられており、その小孔からステータに向けて冷媒を放出し、ステータを冷却する。

特開２０１３−０２７２２９号公報

多くのモータでは、ロータとステータを収容するケースはロータ軸線方向の一端（通常はシャフトが突出している側とは反対側であり、いわゆる後端）が開口しており、その開口をカバーが覆っている。車両に搭載されるモータは軽量化も重要な要素であり、ケースやカバーもできるだけ薄くされる。発明者らの検討によると、ケース開口の周縁に固定されているカバーは、全体がダイヤフラムのように振動し易いことが判明した。本明細書が開示する技術は、特許文献１に開示された冷却パイプをカバーの振動抑制に活用し、低コストで低振動のモータを実現する。

前述したように、特許文献１に開示されたモータは、ロータとステータを収容するケースと、ケースの開口を覆うカバーと、冷却パイプを備えている、ケースは、ロータ軸線方向の一端（後端）が開口している。カバーはケースの開口の周縁に固定され、開口を覆っている。冷却パイプは、ケース内部でステータに隣接して配置されているとともに、ロータ軸線方向に伸びている。冷却パイプには、その側面に冷媒を放出する複数の小孔が設けられており、一端から供給される冷媒が小孔からステータに向かって放出される。なお、冷媒は、ケース内の潤滑油である。

特許文献１のモータでは、冷却パイプは、一端が弾性部材を介してカバーの裏面に圧入されており、他端はケースに当接している。別言すれば、冷却パイプは、ケースとカバーで挟持されて支持されている。本明細書が開示するモータでは、冷却パイプの支持造を変更し、冷却パイプが振動抑制に貢献するように改良する。即ち、本明細書が開示するモータでは、冷却パイプの一端を、弾性部材を介してカバーの裏面に当接させるとともに（あるいは固定するとともに）、他端をケースに締結固定する。ケースへの固定は、好ましくはボルト締結である。

カバー裏面に当接する（固定される）冷却パイプの一端は、カバーが振動する際、振動方向にカバーを押圧することになる。それゆえ、冷却パイプをケースにしっかりと固定すれば、冷却パイプが制振部材として機能する。特許文献１の技術では、冷却パイプはカバーとケースで挟持されているだけであるが、それではカバーの振動とともに冷却パイプも振動してしまい、制振効果はほとんど得られないが、発明者らの検討によれば、冷却パイプをケースに固定するだけで、顕著な振動低減効果が得られた。

なお、冷却パイプの他端（ケースへ固定される側の端部）にリブが設けられていると振動低減効果がさらに高まる。また、冷却パイプをケースとカバーの間で保持する際、弾性部材をカバー裏面に設けられた圧入孔に圧入するとともに、その弾性部材が圧縮荷重を受けるようにするとよい。

本明細書が開示する技術は、モータがもともと備えている冷却パイプをカバーの振動抑制に活用することで、低コストで低振動のモータを実現する。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例のモータの縦断面図である。 実施例のモータを軸線方向から視た図である。 冷却パイプとその固定部周辺の拡大断面図である。 冷却パイプの固定部位の拡大斜視図である。

図面を参照して実施例のモータを説明する。実施例のモータ２は、電気自動車の走行用のモータである。図１にモータ２の縦断面図（ロータ軸線に沿った断面図）を示し、図２にモータ２を軸線方向から視た図を示す。図中のＺ軸方向がロータ軸線方向に相当する。なお、モータ２のケース３には、不図示の端子等を収容する空間Ｓｐが設けられているため、軸線方向から視た図（図２）が円形ではない。

モータ２は、そのケース３の内部に、ロータ２１とステータ２２を収容する。ロータ２１は、ロータコア６と、ロータコア６の中心に挿通されたシャフト５で構成される。ロータコア６は、複数の磁性鋼板を積層したものである。シャフト５は、ケース３に取り付けられた軸受３２で回転可能に支持されている。なお、図中の符号３３は、ケース３と回転するシャフト５の間を封止するシール材である。ステータ２２は、ステータコア８とコイル７で構成されている。ステータコア８も、磁性鋼板を積層して作られている。

なお、図１の左側にシャフト５が伸びており、歯車等が連結される。説明の便宜上、図１においてモータ２の左側（Ｚ軸の正方向）を「前」と称し、モータ２の右側（Ｚ軸の負方向）を「後」と称する。図２は、モータ２を軸線方向の後方から視た図に相当する。

ケース３は、ロータ軸線方向の後端が開口しており、その開口３ｈをリアカバー４が覆っている。図１と図２から理解されるように、リアカバー４は、ケース３の開口３ｈの周縁３ｐにボルト９で固定されている。即ち、リアカバー４の中心部はケース３に支持されていない。車載のデバイスは軽量化も重要であり、ケース３とリアカバー４もできるだけ薄肉で作られる。ケース３とリアカバーは金属（典型的にはアルミニウム）で作られているが、周囲が固定され中心部が支持されていないリアカバー４は、ダイヤフラムのように振動することがある。実施例のモータ２では、ステータ２２を冷却する冷却パイプ１０を使ってリアカバー４の振動を抑制する。

冷却パイプ１０について説明する。冷却パイプ１０は、ロータ軸線方向に伸びている細長中空のパイプであり、ステータ２２の裏側（ステータ２２を挟んでロータ２１とは反対側）に配置されている。冷却パイプ１０は、モータ前側の端部１０ａが開口しており、モータ後端側の端部１０ｂが閉塞している。前端１０ａは、モータの前方に設けられたポンプ３１と繋がっており、ポンプ３１から冷媒が圧送される。図１において符号Ｆが示す矢印が冷媒の流れを表している。なお、図１では、ポンプ３１は、その構造を省略して描かれており、仮想線の単純な矩形で示してある。

冷却パイプ１０にはステータ２２に向かって複数の小孔１２が設けられている。ポンプ３１により圧送された冷媒は、小孔１２からステータ２２に向かって放出される。ステータ２２に向けて随時冷媒が放出されることにより、ステータ２２が冷却される。なお、冷媒は、ケース３の内部に封止されている潤滑油である。

冷却パイプ１０とその固定部周辺の拡大断面図を図３に示す。また、冷却パイプ１０の前端１０ａの固定部周辺の拡大斜視図を図４に示す。冷却パイプ１０の後端１０ｂ（リアカバー側の端部）には、ゴムブッシュ１７が圧入されており、そのゴムブッシュ１７の先端はリアカバー４の裏面に設けられた圧入孔４ａに圧入されている。冷却パイプ１０が組み込まれた状態におけるゴムブッシュ１７の全長Ｈは、ゴムブッシュ１７の自然長よりも短くなっている。これは、ゴムブッシュ１７を含む冷却パイプ１０が、ケース３とリアカバー４の間で圧縮荷重を受けるように挟持されているからである。なお、ゴムブッシュ１７が弾性部材の一例に相当する。

冷却パイプ１０の前端１０ａは、ケース３に設けられた圧入孔３ａに圧入されているとともに、前端１０ａの付近から張り出すフランジ１４がボルト９にてケース３に締結固定されている。即ち、冷却パイプ１０は、ケース３に強固に固定されている。さらに、フランジ１４の付近には補強用のリブ１３が設けられている。なお、冷却パイプ１０の本体は樹脂製であるが、フランジ１４の先端は金属製であり、ボルト締結に耐えられるようになっている。

補強用のリブ１３は、冷却パイプ１０の一方端１０ａの近く（別言すれば、リアカバー４から遠い側の冷却パイプの端の近く）に設けられている。また、リブ１３は、細長の冷却パイプ１０の側面と、ボルト締結用のフランジ１４の間に設けられている。リブ１３は、細長の冷却パイプ１０の側面とフランジ１４の間で概ね三角形状をなしている。リブ１３は、冷却パイプ１０の両側にも設けられている。リブ１３は、細長の冷却パイプ１０と、これに交差するフランジ１４の夫々に直交する方向からみたときに、冷却パイプ１０と交差するフランジ１４の交点を中心を囲むように、冷却パイプ１０とフランジ１４が区分けする４個の空間に設けられている。リブ１３は、冷却パイプ１０の強度を高めるとともに、フランジ１４の強度を高める。

一端１０ａがケース３に強固に固定されており、他端１０ｂがゴムブッシュ１７を介してリアカバー４の裏面に圧接（圧入）されている冷却パイプ１０の機能について説明する。なお、冷却パイプ１０は、他端１０ｂがゴムブッシュ１７を挟んでリアカバー４の裏面に圧接（圧入）されている。図１〜図３に示されているように、リアカバー４は、周囲をボルト９で固定されており、ボルト固定された周縁の内側でその裏面に冷却パイプ１０が圧接している。先に述べたように、リアカバー４は、薄く、仮に冷却パイプ１０が存在しないと、あるいは、冷却パイプ１０がケースにしっかりと固定されていないと、ダイヤフラムのように振動することがある。なお、振動は、ロータの回転に励起される振動である。実施例のモータ２では、リアカバー４の裏面に冷却パイプ１０の一端１０ｂがゴムブッシュ１７を介して圧接（圧入）しており、他端１０ａはケース３に強固に締結固定されている。リアカバー４は、図中のＺ軸方向に振動するが、冷却パイプ１０がその方向にリアカバー４に荷重を加えている。リアカバー４が振動により冷却パイプ１０に向けて変位しようとすると、冷却パイプ１０がこれに抵抗し、リアカバー４が冷却パイプ１０から遠ざかる方向に変位しようとすると圧入されているゴムブッシュ１７が圧入部の摩擦により振動エネルギを散逸させる。こうして、リアカバー４の振動が抑制される。

このように実施例のモータ２では、ステータ冷却のために備えられている冷却パイプ１０をリアカバー４の振動抑制にも活用することで、低コストで低振動を実現している。なお、冷却パイプ１０は、特許文献１（特開２０１３−０２７２２９号公報）に開示されているように、もともとケース３とリアカバー４で挟持されているので、冷却パイプ１０を支持するのみであれば、ボルトで固定する必要はない。本実施例のモータ２では、両側を挟持されている冷却パイプ１０をあえて締結固定することで、リアカバー４の振動抑制効果を高めている。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例のモータでは、冷却パイプは１本のみであったが、モータは冷却パイプを複数備えることも好適である。カバーの裏面に当接する冷却パイプの数が多いほど、振動抑制効果が高まる。実施例のモータでは、冷却パイプ１０は、ロータ２１の軸線と平行に伸びている。冷却パイプは、ロータの軸線方向に伸びていれば良く、例えば、ロータの軸線に対して傾斜して伸びていてもよい。実施例で説明した技術は、ハイブリッド車を含む電気自動車の走行用モータに適している。しかし、実施例の技術は、電気自動車に限られるものではない。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：モータ（回転電機）
３：ケース
３ａ：圧入孔
３ｈ：ケース開口
３ｐ：ケース開口周縁
４：リアカバー
４ａ：圧入孔
５：シャフト
６：ロータコア
７：コイル
８：ステータコア
９：ボルト
１０：冷却パイプ
１２：小孔
１３：リブ
１４：フランジ
１７：ゴムブッシュ（弾性部材）
２１：ロータ
２２：ステータ
３１：ポンプ
３２：軸受
３３：シール材

Claims (4)

1. ロータとステータを収容しており、ロータ軸線方向の一端が開口しているケースと、
   前記ケースの開口の周縁に固定されており、前記開口を覆っているカバーと、
   前記ケースの内部で前記ステータに隣接して配置されており、ロータ軸線方向に伸びている冷却パイプと、
   を備えており、
   前記冷却パイプは、一端が弾性部材を介してカバーの裏面に当接されているとともに、他端が前記ケースに締結固定されていることを特徴とする回転電機。
2. 前記冷却パイプの前記他端にリブが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記弾性部材は、前記カバーと前記冷却パイプ端部との間で圧縮荷重を受けていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機。
4. 前記冷却パイプは、その側面に冷媒を放出する複数の小孔が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の回転電機。

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