JP2018038099A - 電動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ステータの変形に起因する振動を低減することができ、かつコイルエンドを効率良く冷却することができ、かつコイルエンドの電気的絶縁に優れながら、構成の簡易化、小型化、軽量化が実現可能な電動モータを提供する。【解決手段】電動モータ１は、ステータ９とハウジング８と回転軸６とロータ１０とポンプ５０と冷却用油路５２とを備える。フローティング支持部７２，８２とコイルエンド絶縁部７０，８０とを有するカバー部材３５，３６が設けられる。フローティング支持部７２，８２は、ステータ９のステータコア３０の外径面とハウジング８の内径面との間に介在し、ハウジング８に対しステータコア３０をフローティング支持する。コイルエンド絶縁部７０，８０は、ステータ９のコイルエンド３１ａとハウジング８とを電気的に絶縁する。【選択図】図１

Description

この発明は、例えばインホイールモータ等の電動モータに関し、特に振動低減、ならびにステータコイルの絶縁および冷却に関連する技術に関する。

電動モータは、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、低振動（低騒音）であることが求められる。

電動モータの振動は、主に以下の理由で発生する。すなわち、電動モータは、ステータコアに巻回されたコイルに通電し、各相への通電を切り替えることにより、コイルから発生される磁力とロータに固定された永久磁石からの磁力との相互作用により回転トルクが発生する。その際、ステータコアには、径方向の反力が作用するため、ロータの回転速度に応じた周期でステータが径方向に変形する。その結果、ステータの変形に起因する振動が発生する。

このようなステータから発生する振動を抑制する方法として、以下の提案がなされている。
（１）特許文献１
この提案の回転電機は、ステータコアの外周部に、ステータをハウジングに固定するリングを備えている。前記リングは、ステータが変位したときに弾性変形する曲折部を有しており、この曲折部がステータの振動を吸収することにより、振動を低減させる。

（２）特許文献２
この提案のインナロータ型ブラシレスモータは、ステータコアの外周部またはハウジングの内周部に溝を設け、この溝に弾性または粘弾性を有する弾性部材を嵌合させ、ステータをフローティング状態に保持することにより、ステータから発生した振動を低減させる。

（３）特許文献３
この提案のステータの固定構造は、ステータを格納する開口部を有するハウジングを備える。ハウジングは、開口部の内周面とステータコアとの隙間が相対的に小さく、かつ開口部の内径が一定である第１部分と、開口部の内周面とステータコアとの隙間が相対的に大きい第２部分とが、ステータコアの軸方向に並んでいる。これにより、ステータコアとハウジングとの接触面積が減り、その結果、ステータから発生する振動が低減する。

また、電動モータの出力は、電動モータの温度によって制限される。従って、電動モータの出力を向上させるためには、電動モータ、特に発熱源であるステータコイルの温度上昇を抑えることが重要である。そのためには、冷却媒体を確実にステータコイルのコイルエンドに供給することが不可欠である。コイルエンドは、ステータコイルにおけるステータコアに対しモータ軸心方向に外れた部分のことである。

また、高電圧が負荷されるコイルエンドとハウジングとは、電気的に絶縁されていることが不可欠である。そのためには、ステータとハウジングとの距離を大きくとればよいが、距離を大きくすると電動モータが全体に大きくなる。そこで、インホイールモータ駆動装置用の電動モータ等のように、小型化、軽量化が要求される電動モータでは、全体の大きさを大きくすることなく、コイルエンドを電気的に絶縁する必要がある。

コイルエンドの冷却および絶縁に関して、以下の提案がなされている。
（４）特許文献４
この提案の電動機の冷却構造は、ステータコイルのコイルエンドを覆うカバーが設けられ、このカバーによってステータとケーシングとを電気的に絶縁する。また、カバーとコイルエンドとの間、およびカバーとケーシングの内壁との間に、冷却媒体を流す流路が設けられ、流路を流れる冷却媒体によってコイルエンドを冷却する。コイルエンドはケーシングに対して電気的絶縁が必要な部位と不要な部位とに区分されており、電気的絶縁が必要な部位に対向するカバーの部分は絶縁性が良好な材料で形成され、電気的絶縁が不要な部位に対向するカバーの部分は熱伝導性が良好な金属材料で形成される。

特開２０１０−１２４６６１号公報 特開２００７−１８９８１２号公報 特許第４７４７８８０号公報 特許第５２４０１３１号公報

特許文献１では、弾性変形する曲折部を設けたリングをステータコアとハウジング間に設置することにより、振動を抑制することが提案されている。しかし、曲折部の形状が複雑であるため、加工が困難であると考えられる。また、コイル部分の絶縁はモールド樹脂により被覆されており、部品点数の削減については言及されていない。

特許文献２では、ステータコアをハウジングに対してフローティングさせながら保持することについて提案されているが、コイルエンドの絶縁、モータの小型化について言及されていない。

特許文献３では、ステータコアとハウジングとの接触面積を減らすことにより、ステータの変形による振動伝達を低減させる構造を提案しているが、ステータコアとハウジングとの接触部は存在することになるから、ステータ起因の振動を完全に無くすことは困難であると考えられる。

特許文献４では、コイルエンドを覆うカバーを設けることによって、コイルエンドとハウジングとの距離を大きくすることなく、コイルエンドとハウジングとを電気的に絶縁することができる。しかし、前記カバーは、ハウジングとコイルエンドとに挟み込まれることにより固定される。このため、冷却媒体用の流路をカバーとコイルエンド間の一部にしか設けることができず、コイルエンドの表面全体が冷却媒体によって冷却されない。

この発明の目的は、ステータの変形に起因する振動を低減することができ、かつコイルエンドを効率良く冷却することができ、かつコイルエンドの電気的絶縁に優れながら、構成の簡易化、小型化、軽量化が実現可能な電動モータを提供することである。

この発明の電動モータは、ステータコアおよびステータコイルを有するステータと、このステータが取り付けられるハウジングと、複数の軸受を介して前記ハウジングに回転自在に支持された回転軸と、この回転軸に一体に設けられたロータと、冷却油を吐出するポンプと、このポンプから吐出される冷却油を前記ステータ、前記回転軸、および前記ロータが収容された前記ハウジングの内部空間に案内する冷却用油路とを備え、
前記ステータコアの外径面と前記ハウジングの内径面との間に介在し、前記ハウジングに対し前記ステータコアをフローティング支持するフローティング支持部と、前記ステータコイルにおける前記ステータコアに対しモータ軸心方向に外れた部分であるコイルエンドと前記ハウジングとを電気的に絶縁するコイルエンド絶縁部とを有するカバー部材が設けられていることを特徴とする。

この構成によると、ステータコアの外径面とハウジングの内径面とを密着させずに、カバー部材のフローティング支持部によりハウジングに対しステータコアがフローティング支持されているので、ステータの径方向の変形に起因する振動がハウジングに伝達することが抑制され、振動が低減する、

また、カバー部材のコイルエンド絶縁部によってコイルエンドとハウジングとが電気的に絶縁されるため、コイルエンドとハウジングとの距離を大きくとることなく、コイルエンドを電気的に絶縁することができる。これにより、全体のモータ軸心方向の長さを短縮することができる。

カバー部材の一部分であるフローティング支持部によってステータコアをフローティング支持し、かつ同じくカバー部材の一部分であるコイルエンド絶縁部によってコイルエンドを電気的に絶縁するため、部品点数を増やすことなく、また構成を複雑にすることなく、ステータの変形に起因する振動の低減と、コイルエンドの電気的絶縁とを図ることができる。

ポンプと冷却用油路とを備えるため、ポンプから吐出される冷却油が、ステータ、回転軸、およびロータが収容されたハウジングの内部空間に案内される。この冷却油により、ステータのコイルエンドが効率良く冷却される。これにより、電動モータの出力を向上させることができる。

電動モータはポンプを有し、このポンプから吐出される冷却油をモータ内部で循環させる。このため、モータ外部に配管を設置する必要がない。したがって、この電動モータは、小型化、軽量化が不可欠な電動モータに適する。

この発明において、前記カバー部材の前記コイルエンド絶縁部と前記コイルエンドとの間に隙間が形成され、前記冷却用油路を通って前記ハウジングの内部空間に案内された冷却油が前記隙間に案内されるとよい。
この場合、冷却用油路によりハウジングの内部空間に案内された冷却油が、コイルエンドとカバー部材のコイルエンド絶縁部との間の隙間に案内され、冷却油が隙間を流れる間に、コイルエンドが効率良く冷却される。

前記カバー部材が、前記ステータコアの軸方向端面に当接するフランジ部を有する場合、前記カバー部材の前記フローティング支持部の内径面に、前記冷却用油路を通って前記ハウジングの内部空間に案内された冷却油を軸方向に案内する軸方向溝が設けられ、かつ前記フランジ部における前記ステータコアの軸方向端面に対向する面に、一端が前記軸方向溝に繋がり他端が前記隙間に繋がる径方向溝が設けられているとよい。
この構成であると、冷却油供給口からハウジングの内径面に供給される冷却油が、軸方向溝を通って軸方向に流れ、さらに径方向に案内されて内径側へ流れて、コイルエンドとカバー部材のコイルエンド絶縁部との間の隙間に案内される。これにより、冷却油を前記隙間に効率良く供給することができる。軸方向溝および径方向溝はカバー部材に設けられているため、ハウジングの内径面に冷却油を案内するための溝等を加工しなくて済む。

前記モータ軸心が水平である状態で、前記軸方向溝はモータ軸心よりも上方に位置しているとよい。
この場合、軸方向溝を通って供給される冷却油が、始めに前記隙間におけるモータ軸心よりも上方の領域に流れ込み、その後、重力によって下方の領域に流れる。軸方向溝がモータ軸心よりも上方に位置していると、冷却油が隙間の全領域に均等に行き渡りやすい。これにより、コイルエンドの全体を均等に冷却することができる。

前記カバー部材における前記コイルエンドと対向する面に環状溝が設けられていてもよい。
この場合、隙間に供給された冷却油が、環状溝を伝って隙間の円周方向にスムーズに流れる。これにより、コイルエンドが円周方向の全域に冷却油がほぼ均一に行き渡る。

この発明において、前記冷却用油路を通って前記ハウジングの内部空間に案内された冷却油は、前記コイルエンドの冷却と前記軸受の潤滑とを兼ねていてもよい。
この場合、コイルエンド冷却用の給油系統と軸受潤滑用の給油系統を統合することができ、給油系統が簡略になる。

この発明において、前記冷却用油路は、前記ポンプからモータ軸心に対する外径方向に延びる径方向油路部と、この径方向油路部に続いてモータ軸心方向に延びる軸方向油路部と、この軸方向油路部と前記ハウジングの内径面に開口する冷却油供給口とを連通する連通油路部とを有していてもよい。
この構成であると、ポンプから吐出される冷却油が、径方向油路部、軸方向油路部、および連通油路部を経由して、冷却油供給口まで案内される。冷却用油路がこの構成であると、ポンプをステータおよびロータに対してモータ軸心方向となる位置に配置することができる。これにより、径方向寸法を大きくすることなく、ポンプ一体型の電動モータを構成することができる。

この発明において、前記カバー部材は、耐熱性および耐油性を有する樹脂材からなっているとよい。
カバー部材は高温で、かつ油と接触する環境下で使用されるため、カバー部材の材料は耐熱性および耐油性を有するのがよい。

この発明において、前記カバー部材の前記フローティング支持部は外径面に環状の弾性部材嵌合溝を有し、この弾性部材嵌合溝に、前記ハウジングの内径面に接触する弾性部材が嵌合してもよい。
フローティング支持部がこの構造であると、簡易な構造でハウジングに対しステータをフローティング支持することができる。

前記弾性部材は、耐熱性および耐油性を有する材料からなっているとよい。
弾性部材は、比較的高温で、かつ油と接触する環境下で使用されるため、弾性部材の材料は耐熱性および耐油性を有するのがよい。

この発明において、前記カバー部材は、前記ステータコアの軸方向端面に当接するフランジ部を有し、このフランジ部に軸方向の貫通孔を有する金属製の筒状部材が設けられ、この筒状部材の前記貫通孔に挿通された取付具により、前記ステータと共に前記ハウジングに取り付けられてもよい。
この構成であると、ステータおよびカバー部材をハウジングに取り付けるための部品点数を減らすことができる。

この発明において、前記カバー部材は、前記ステータコアの軸方向端面に当接するフランジ部を有し、このフランジ部が前記ハウジングと前記ステータコアとに挟まれることにより、前記ステータと共に前記ハウジングに取り付けられてもよい。
この構成であると、ステータおよびカバー部材をハウジングに取り付けるための部品点数を減らすことができる。

この発明の電動モータは、車輪用軸受および減速機と共にインホイールモータ駆動装置を構成してもよい。
この発明の電動モータは、小型化、軽量化が可能であるので、インホイールモータ駆動装置の電動モータとして使用するのに適する。

この発明の電動モータは、ステータコアおよびステータコイルを有するステータと、このステータが取り付けられるハウジングと、複数の軸受を介して前記ハウジングに回転自在に支持された回転軸と、この回転軸に一体に設けられたロータと、冷却油を吐出するポンプと、このポンプから吐出される冷却油を前記ステータ、前記回転軸、および前記ロータが収容された前記ハウジングの内部空間に案内する冷却用油路とを備え、前記ステータコアの外径面と前記ハウジングの内径面との間に介在し、前記ハウジングに対し前記ステータコアをフローティング支持するフローティング支持部と、前記ステータコイルにおける前記ステータコアに対しモータ軸心方向に外れた部分であるコイルエンドと前記ハウジングとを電気的に絶縁するコイルエンド絶縁部とを有するカバー部材が設けられているため、ステータの変形に起因する振動を低減することができ、かつコイルエンドを効率良く冷却することができ、かつコイルエンドの電気的絶縁に優れながら、構成の簡易化、小型化、軽量化が実現可能である。

この発明の一実施形態に係る電動モータを備えたインホイールモータ駆動装置の断面図である。 同インホイールモータ駆動装置を図１とは異なる断面で切断した断面図である。 図１のIII−III断面図である。 図１のIV−IV断面図である。 図４の部分拡大図である。 同インホイールモータ駆動装置のポンプをモータ軸心方向から見た図である。 同インホイールモータ駆動装置のインボード側のカバー部材を斜めアウトボード側から見た図である。 同インボード側のカバー部材をアウトボード側から見た図である。 図８のIX−IX断面図である。 図８のＸ−Ｘ断面図である。 図１０のXI部拡大図である。 図１のXII部拡大図である。 同インホイールモータ駆動装置のアウトボード側のカバー部材を斜めインボード側から見た図である。 同アウトボード側のカバー部材をインボード側から見た図である。 図１４のXV−XV断面図である。

この発明の一実施形態に係る電動モータを図面と共に説明する。
図示の電動モータは、車輪用軸受および減速機と組み合わされて、全体でインホイールモータ駆動装置として構成されている。以下の説明では、インホイール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。

図１はこの発明の一実施形態に係る電動モータを備えたインホイールモータ駆動装置の断面図、図２は同インホイールモータ駆動装置を図１とは異なる断面で切断した断面図、図３は図１のIII−III断面図である。なお、図１は図３のＩ−Ｏ−Ｉ断面図であり、図２は図３のII−Ｏ−II断面図である。

図１、図２に示すように、このインホイールモータ駆動装置は、車輪を駆動する電動モータ１と、この電動モータ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と電動モータ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、電動モータ１の回転軸６とを同軸心上で連結してある。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。このインホイールモータ駆動装置は、一部または全体が車輪内に配置される。

電動モータ１は、モータハウジング８に取り付けられたステータ９と、前記回転軸６に固定されたロータ１０とを有する。この電動モータ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たＩＰＭモータ（いわゆる埋込み磁石型同期モータ）である。電動モータ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によってモータハウジング８に回転自在に支持されている。一対の軸受１１，１２は、互いにモータ軸心方向に離隔した位置にある。なお、モータ軸心方向は、回転軸６の軸心Ｏの方向のことである。以下の説明で、モータ軸心方向のことを単に「軸方向」とする場合がある。

ロータ１０は、ロータ取付体１３によって回転軸６に一体回転するように取り付けられている。ロータ取付体１３は、回転軸６のモータ軸心方向中間部から外径方向に延びる基部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とからなる。ロータ１０は、一対の鍔部１３ｃ，１３ｃ間に固定されている。図示例では、ロータ取付体１３は回転軸６と一体に設けられているが、ロータ取付体１３は回転軸６と別体であってもよい。

図３に示すように、ステータ９は、ステータコア３０とステータコイル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。ステータコア３０は、モータハウジング８への取付箇所となる円環状部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Ｏの周りに放射状に並んでいる。

ステータコア３０の円環状部３０ａには、モータ軸心方向に延びる取付具挿通溝３３が円周方向に並んで複数設けられている。図２に示すように、これら取付具挿通溝３３に挿通される取付具３４によって、ステータ９がモータハウジング８に取り付けられる。その際、インボード側およびアウトボード側のカバー部材３５，３６も、ステータ９と共にモータハウジング８に固定される。前記取付具３４は、例えばボルトである。モータハウジング８には、取付具３４が螺着されるねじ孔３７が設けられている。

前記カバー部材３５，３６は、ステータコイル３１のコイルエンド３１ａとモータハウジング８とを電気的に絶縁する目的と、油冷却装置Ｒによるコイルエンド３１ａの冷却効果を高める目的で設けられる。なお、コイルエンド３１ａは、ステータコイル３１におけるステータコア３０に対しモータ軸心方向に外れた部分のことである。カバー部材３５，３６の詳細な形状については、後で説明する。

図１、図２において、前記回転軸６は、電動モータ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４は、図１のIV−IV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５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、図２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５）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。
油冷却装置Ｒは、電動モータ１および減速機２の冷却と、電動モータ１の回転軸６および減速機入力軸３をそれぞれ支持する軸受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、電動モータ１および減速機２に設けられた冷却用油路５２とで構成される。冷却用油路５２は、吸込み油路５３とモータ冷却用油路５４と減速機冷却用油路５５とからなる。モータ冷却用油路５４と減速機冷却用油路５５はそれぞれの一部が互いに共通である。

図６は、ポンプ５０をモータ軸心方向から見た図である。ポンプ５０は、例えば、出力部材４の回転により回転するインナーロータ４０と、このインナーロータ４０の回転に伴って従動回転するアウターロータ４１と、ポンプ室４２と、吸入口４３と、吐出口４４とを有するサイクロイドポンプである。インナーロータ４０は、連結部材４ａに固定された出力部材４（図１）の回転により回転できるように構成されている。

電動モータ１に駆動される出力部材４の回転によりインナーロータ４０が回転すると、アウターロータ４１が従動回転する。このときインナーロータ４０およびアウターロータ４１がそれぞれ異なる回転中心ｃ１，ｃ２を中心として回転することで、ポンプ室４２の容積が連続的に変化する。これにより、冷却油が吸入口４３から流入し、吐出口４４から吐出される。

図１において、ポンプ５０は、油溜り５１の冷却油を、吸込み油路５３を介して吸い込み、径方向油路部５６に送り出すように設けられている。径方向油路部５６は、モータハウジング８内に設けられ、ポンプ５０の吐出口４４（図６）から外径方向（この実施形態では上方）へ延びている。径方向油路部５６の上端は、軸方向油路部５７のアウトボード側端に連通している。軸方向油路部５７は、モータハウジング８の上部の内部をインボード側に延びている。軸方向油路部５７のモータ軸心方向中間部は、連通油路部５８を介してモータハウジング８の内部空間と連通している。連通油路部５８の内部空間側端は、モータハウジング８の内径面に開口する冷却油供給口５９になっている。上記径方向油路部５６、軸方向油路部５７におけるアウトボード側端から連通油路部５８までの部分５７ａ、および連通油路部５８で、前記モータ冷却用油路５４が構成される。

前記軸方向油路部５７のインボード側端は、モータハウジング８のエンドカバー８ａに設けられた連絡油路部６３の上端に連通している。連絡油路部６３の下端はモータ軸心Ｏの位置まで延び、その下端が、モータ軸心油路部６４のインボード側端に連通している。モータ軸心油路部６４は、回転軸６の内部をモータ軸心Ｏ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。

モータ軸心油路部６４は、そのアウトボード側端で減速機入力軸３内の減速機軸心油路部６５に連通している。減速機軸心油路部６５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、減速機軸心油路部６５における前記偏心部１５，１６が設けられる軸方向位置から、減速機供給油路部６６が減速機ハウジング７内へ延びている。減速機ハウジング７の内部と油溜り５１とが、排出油路６７で連通されている。

前記径方向油路部５６、軸方向油路部５７、連絡油路部６３、モータ軸心油路部６４、減速機軸心油路部６５、および減速機供給油路部６６で、前記減速機冷却用油路５５が構成される。つまり、径方向油路部５６、および軸方向油路部５７におけるアウトボード側端から連通油路部５８までの部分５７ａは、モータ冷却用油路５４と減速機冷却用油路５５とで共用である。

モータハウジング８の内部空間の下端となる底部には、排油溝６８が設けられている。この排油溝６８は、前記油溜り５１に連通している。

次に、カバー部材３５，３６について説明する。カバー部材３５，３６は、いずれも耐熱性および耐油性を有する樹脂材、例えばＰＰＳ（Polyphenylene Sulfide）からなっている。カバー部材３５，３６は高温で、かつ油と接触する環境下で使用されるため、カバー部材３５，３６の材料は耐熱性および耐油性を有するのがよい。

図７〜図１１はインボード側のカバー部材３５を示す。図７〜図１０に示すように、カバー部材３５は、環状の部材であり、コイルエンド絶縁部７０と、このコイルエンド絶縁部７０の外径端から外径側に延びるフランジ部７１と、このフランジ部７１の外径端からモータ軸心方向に延びるフローティング支持部７２とからなる。

図９、図１０の断面図に示すように、コイルエンド絶縁部７０は、外径面対向部７０ａと、端面対向部７０ｂと、内径面対向部７０ｃとからなる。図１のXII部拡大図である図１２に示すように、カバー部材３５の取付状態において、外径面対向部７０ａはコイルエンド３１ａの外径面に対向し、端面対向部７０ｂはコイルエンド３１ａの端面に対向し、内径面対向部７０ｃは、コイルエンド３１ａの内径面に対向する。コイルエンド絶縁部７０とインボード側のコイルエンド３１ａとの間には、隙間７３が形成される。端面対向部７０ｂにおける取付状態でコイルエンド３１ａと対向する面には、環状溝７４が設けられている。

図８に示すように、フランジ部７１には、カバー部材３５の取付けに用いられる金属製の筒状部材７５が複数設けられている。図１０のXI部拡大図である図１１に示すように、筒状部材７５は、軸方向の貫通孔７５ａを有する。

フローティング支持部７２は、内径寸法がステータコア３０の外径寸法とほぼ同じであり、外径寸法はモータハウジング８の内径寸法よりも若干小さい。フローティング支持部７２の外径面には、環状の弾性部材嵌合溝７６が設けられている。この弾性部材嵌合溝７６には、図１２に示すように、Ｏリング等の弾性部材７７が嵌め込まれる。比較的高温かつ油と接触する環境下で使用される弾性部材７７は、耐熱性および耐油性を有する材料からなっていることが望ましい。弾性部材７７としては、弾性または粘弾性を有するものであればよく、Ｏリング以外のものであってもよい。また、フローティング支持部７２の軸方向長さ、フローティング支持部７２における弾性部材嵌合溝７６が設けられる位置は、特に限定されない。

カバー部材３５には、モータハウジング８の内部空間に供給された冷却油を前記隙間７３に導く導油路７８が複数設けられている。導油路７８は、フローティング支持部７２の内径面に設けられた軸方向溝７８ａと、フランジ部７１のステータコア３０と対向する面に設けられ前記軸方向溝７８ａのインボード端と前記隙間７３とを繋ぐ径方向溝７８ｂとからなる。軸方向溝７８ａおよび径方向溝７８ｂは溝状であるが、図１２に示すカバー部材３５の取付状態では、軸方向溝７８ａおよび径方向溝７８ｂの開口部がステータコア３０によって塞がれることによって閉じられた油路となる。図８に示すように、複数の導油路７８は、カバー部材３５の取付状態において、すべてモータ軸心Ｏよりも上方に位置する箇所に設けられている。

コイルエンド絶縁部７０の下部には、端子台部等の結線を行う箇所に対応して、ステータコイル３１の引出し線（図示せず）を通すための開口７９が設けられている。この開口７９は排油口を兼ねている。

図１３〜図１５はアウトボード側のカバー部材３６を示す。アウトボード側のカバー部材３６も、インボード側のカバー部材３５と同様に、コイルエンド絶縁部８０と、このコイルエンド絶縁部８０の外径端から外径側に延びるフランジ部８１と、このフランジ部８１の外径端からモータ軸心方向に延びるフローティング支持部８２とからなる。

また、図１５に示すように、コイルエンド絶縁部８０は、外径面対向部８０ａと、端面対向部８０ｂと、内径面対向部８０ｃとからなり、カバー部材３６の取付状態において、コイルエンド絶縁部８０とアウトボード側のコイルエンド３１ａとの間に隙間８３（図１）が形成される。端面対向部８０ｂにおける取付状態でコイルエンド３１ａと対向する面に、環状溝８４が設けられている。

図１４に示すように、フランジ部８１には、軸方向に貫通する取付具挿通孔８５が複数設けられている。
図１５に示すように、フローティング支持部８２は、インボード側のカバー部材３５と同様に、外径面に、弾性部材７７（図１）が嵌め込まれる環状の弾性部材嵌合溝８６を有する。フローティング支持部８２の内径寸法および外径寸法は、インボード側のカバー部材３５のフローティング支持部８２の場合と同様である。

アウトボード側のカバー部材３６にも、インボード側のカバー部材３５と同様に、モータハウジング８の内部空間に供給された冷却油を前記隙間８３に導く導油路８８が複数設けられている。導油路８８は、フローティング支持部８２の内径面に設けられた軸方向溝８８ａと、フランジ部８１のステータコア３０と対向する面に設けられた径方向溝８８ｂとからなる。複数の導油路８８は、カバー部材３６の取付状態において、すべてモータ軸心Ｏよりも上方に位置する箇所に設けられている。

ステータ９およびカバー部材３５，３６は、次のようにモータハウジング８に取り付けられる。すなわち、図２に示すように、モータハウジング８の内部空間に、アウトボード側からインボード側へ、カバー部材３６、ステータ９、カバー部材３６を順に配置する。カバー部材３５，３６のフローティング支持部７２，８２はステータコア３０の外径に嵌合し、モータハウジング８の内径面とステータコア３０の外径面との間に、カバー部材３５，３６のフローティング支持部７２，８２が介在する。この状態で、カバー部材３５の筒状部材７５の貫通孔７５ａ、ステータコア３０の取付具挿通溝３３、カバー部材３６の取付具挿通孔８５に、取付具３４をインボード側から挿通し、その先端をモータハウジング８のねじ孔３７に螺着する。

これにより、カバー部材３５，３６が、ステータ９と共にモータハウジング８に取り付けられる。つまり、インボード側のカバー部材３５は、そのフランジ部７１をステータコア３０とボルトである取付具３４の頭部３４ａとで挟み込むことで取り付けられる。また、アウトボード側のカバー部材３６は、そのフランジ部８１をモータハウジング８とステータコア３０とで挟み込むことで取り付けられる。

先に説明したように、フローティング支持部７２，８２の外径寸法は、モータハウジング８の内径寸法よりも若干小さい。このため、上記のようにステータ９およびカバー部材３５，３６をモータハウジング８に取り付けた状態では、カバー部材３５，３６のフローティング支持部７２，８２の外径面とモータハウジング８の内径面との間に間隙部１００（図１２）があり、弾性部材嵌合溝７６，８６に嵌め込まれた弾性部材７７，７７がモータハウジング８の内径面に接触する。弾性部材７７がモータハウジング８に弾性的に接触することにより、モータハウジング８に対しステータ９がフローティング支持される。フローティング支持は、浮いた状態に支持することを言う。

このように、ステータコア３０の外径面とモータハウジング８の内径面とを密着させずに、モータハウジング８に対しステータコア３０がフローティング支持されていることにより、ステータ９の径方向の変形に起因する振動がモータハウジング８に伝達することが抑制され、振動が低減する、

また、カバー部材３５，３６の取付状態では、カバー部材３５のコイルエンド絶縁部７０によってインボード側のコイルエンド３１ａが覆われると共に、カバー部材３６のコイルエンド絶縁部８０によってアウトボード側のコイルエンド３１ａが覆われる。これにより、インボード側およびアウトボード側のコイルエンド３１ａとモータハウジング８とが電気的に絶縁される。

このように、カバー部材３５，３６のコイルエンド絶縁部７０，８０によってコイルエンド３１ａとモータハウジング８とが電気的に絶縁されるため、コイルエンド３１ａとモータハウジング８との距離を大きくとることなく、コイルエンド３１ａを電気的に絶縁することができる。これにより、全体のモータ軸心方向の長さを短縮することができる。

このインホイールモータ駆動装置は、油冷却装置Ｒを駆動することにより、以下のように各部の冷却および潤滑が行われる。図１、図１２に冷却油の流れを矢印で示している。

ポンプ５０から送り出された冷却油は、径方向油路部５６、軸方向油路部５７を順に流れ、その一部が、連通油路部５８を通って冷却油供給口５９からモータハウジング８の内部空間に供給される。内部空間に供給された冷却油は、カバー部材３５，３６に形成された軸方向溝７８ａ，８８ａおよび径方向溝７８ｂ，８８ｂを通って、コイルエンド３１ａとカバー部材３５，３６のコイルエンド絶縁部７０，８０との間の隙間７３，８３に案内される。冷却油は隙間７３，８３内を内径側および周方向の下方側に流れ、その間にコイルエンド３１ａが冷却される。

例えば図１２に示す、隙間７３におけるモータ軸心Ｏよりも上方に位置する領域では、冷却油は、コイルエンド３１ａの外径面とカバー部材３５の外径面対向部７０ａとの間、コイルエンド３１ａの端面とカバー部材３５の端面対向部７０ｂとの間、およびコイルエンド３１ａの内径面とカバー部材３５の内径面対向部７０ｃとの間を順に通って、隙間７３の外に流れ出る。アウトボード側のカバー部材３６とコイルエンド３１ａとの隙間８３についても同様である。

このように、隙間７３，８３を冷却油が流れる間に、隙間７３，８３に面するコイルエンド３１ａの外径面、端面、および内径面がそれぞれ冷却される。カバー部材３５，３６のコイルエンド３１ａと対向する面の略全体にわたって隙間７３，８３が設けられているので、冷却油によってコイルエンド３１ａの表面の広い範囲を冷却することができ、冷却効果が高い。

隙間７３，８３におけるモータ軸心Ｏよりも下方に位置する領域（拡大図無し）では、上記と逆に、コイルエンド３１ａの内径面とカバー部材３５，３６の内径面対向部７０ｃ，８０ｃとの間、コイルエンド３１ａの端面とカバー部材３５，３６の端面対向部７０ｂ，８０ｂとの間、およびコイルエンド３１ａの外径面とカバー部材３５，３６の外径面対向部７０ａ，８０ａとの間を順に通って、隙間７３，８３の外に流れ出る。

軸方向溝７８ａ，８８ａおよび径方向溝７８ｂ，８８ｂからなる導油路７８，８８は、モータ軸心Ｏよりも上方に位置している。このため、隙間７３，８３内では、上記略径方向の冷却油の流れとは別に、周方向の冷却油の流れが生じる。すなわち、導油路７８，８８からの冷却油は、始めに隙間７３，８３におけるモータ軸心Ｏよりも上方の領域に流れ込み、その後、重力によって隙間７３，８３の下方の領域に流れる。このように、導油路７８，８８をモータ軸心Ｏよりも上方に設けることで、冷却油が隙間７３，８３の全領域に均等に行き渡りやすい。これにより、コイルエンド３１ａの全体を均等に冷却することができる。

また、カバー部材３５，３６の端面対向部７０ｂ，８０ｂにおけるコイルエンド３１ａと対向する面に環状溝７４，８４が設けられているため、隙間７３，８３内の冷却油が、環状溝７４，８４を伝って円周方向にスムーズに流れやすい。これにより、冷却油が、より一層隙間７３，８３の全領域に均等に行き渡りやすい。

隙間７３，８３におけるモータ軸心Ｏよりも上方に位置する領域において、隙間７３，８３から外に流れ出た冷却油の一部は、回転軸６を回転自在に支持する軸受１１，１２の潤滑に利用される。その後、隙間７３，８３におけるモータ軸心Ｏよりも下方に位置する領域に流れ込むか、または排油溝６８に回収される。隙間７３，８３におけるモータ軸心Ｏよりも下方に位置する領域において、隙間７３，８３から外に流れ出た冷却油は、そのまま排油溝６８に回収される。排油溝６８に回収された冷却油は、油溜り５１に戻される。

軸方向油路部５７を流れる冷却油のうち、連通油路部５８に流れなかった残りの冷却油は、連絡油路部６３、モータ軸心油路部６４を順に通って、減速機軸心給油路６５に流れる。減速機軸心給油路６５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６６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６７を介して油溜り５１に戻される。

このインホイールモータ駆動装置の電動モータ１は、カバー部材３５，３６の一部であるフローティング支持部７２，８２によってステータコア３０をフローティング支持し、かつ同じくカバー部材３５，３６の一部であるコイルエンド絶縁部７０，８０によってコイルエンド３１ａを電気的に絶縁する。また、カバー部材３５，３６のフローティング支持部７２，８２およびフランジ部７１，８１に設けられた導油路７８，８８と、コイルエンド絶縁部７０，８０とコイルエンド３１ａとの間の隙間７３，８３とに冷却油を流すことにより、コイルエンド３１ａを効率良く冷却する。このように、一つの部材であるカバー部材を設けるだけで、部品点数を増やすことなく、また構成を複雑にすることなく、ステータ９の変形に起因する振動の低減と、コイルエンド３１ａの電気的絶縁と、コイルエンド３１ａの冷却とを図ることができる。

このインホイールモータ駆動装置はポンプ５０を有し、このポンプ５０から吐出される冷却油を電動モータ１の内部および減速機２の内部で循環させる。このため、外部に配管を設置する必要がなく、小型化、軽量化が可能である。また、ポンプ５０がステータ９およびロータ１０に対してモータ軸心方向となる位置に配置されているため、径方向寸法を大きくすることなく、ポンプ一体型のインホイールモータ駆動装置を構成することができる。

モータ冷却用油路５４を通ってモータハウジング８の内部空間に供給される冷却油が、コイルエンド３１ａの冷却と軸受１１，１２の潤滑とを兼ねているため、コイルエンド冷却用の給油系統と軸受潤滑用の給油系統を統合することができ、給油系統が簡略である。隙間７３，８３への導油路７８，８８となる軸方向溝７８ａ，８８ａおよび径方向溝７８ｂ，８８ｂがカバー部材３５，３６に設けられているため、モータハウジング８の内径面に冷却油を案内するための溝等の加工をせずに済む。

インボード側のカバー部材３５は、フランジ部７１に設けられた筒状部材７５の貫通孔７５ａに挿通された取付具３４により、ステータコア３０と共にモータハウジング８に取り付けられる。また、アウトボード側のカバー部材３６は、フランジ部８１がモータハウジング８とステータコア３０とに挟み込まれることにより、モータハウジング１およびステータコア３０に対して取り付けられる。このようにカバー部材３５，３６を取り付けることにより、カバー部材３５，３６を取り付けるための部品点数を減らすことができる。

上記実施形態の電動モータ１は、車輪用軸受５および減速機２と共にインホイールモータ駆動装置として構成されているが、この発明は単体の電動モータにも適用できる。

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…電動モータ
２…減速機
５…車輪用軸受
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
３１…ステータコイル
３１ａ…コイルエンド
３４…取付具
３５…インボード側のカバー部材
３６…アウトボード側のカバー部材
５０…ポンプ
５２…冷却用油路
５６…径方向油路部
５７…軸方向油路部
５８…連通油路部
５９…冷却油供給口
７０…コイルエンド絶縁部
７１…フランジ部
７２…フローティング支持部
７３…隙間
７４…環状溝
７５…筒状部材
７５ａ…貫通孔
７６…弾性部材嵌合溝
７７…弾性部材
７８ａ…軸方向溝
７８ｂ…径方向溝
８０…コイルエンド絶縁部
８１…フランジ部
８２…フローティング支持部
８３…隙間
８４…環状溝
８５…取付具挿通孔
８６…弾性部材嵌合溝
８８ａ…軸方向溝
８８ｂ…径方向溝
Ｏ…モータ軸心

Claims (13)

1. ステータコアおよびステータコイルを有するステータと、このステータが取り付けられるハウジングと、複数の軸受を介して前記ハウジングに回転自在に支持された回転軸と、この回転軸に一体に設けられたロータと、冷却油を吐出するポンプと、このポンプから吐出される冷却油を前記ステータ、前記回転軸、および前記ロータが収容された前記ハウジングの内部空間に案内する冷却用油路とを備えた電動モータにおいて、
   前記ステータコアの外径面と前記ハウジングの内径面との間に介在し、前記ハウジングに対し前記ステータコアをフローティング支持するフローティング支持部と、前記ステータコイルにおける前記ステータコアに対しモータ軸心方向に外れた部分であるコイルエンドと前記ハウジングとを電気的に絶縁するコイルエンド絶縁部とを有するカバー部材が設けられていることを特徴とする電動モータ。
2. 請求項１に記載の電動モータにおいて、前記カバー部材の前記コイルエンド絶縁部と前記コイルエンドとの間に隙間が形成され、前記冷却用油路を通って前記ハウジングの内部空間に案内された冷却油が前記隙間に案内される電動モータ。
3. 請求項２に記載の電動モータにおいて、前記カバー部材は、前記ステータコアの軸方向端面に当接するフランジ部を有し、前記カバー部材の前記フローティング支持部の内径面に、前記冷却用油路を通って前記ハウジングの内部空間に案内された冷却油を軸方向に案内する軸方向溝が設けられ、かつ前記フランジ部における前記ステータコアの軸方向端面に対向する面に、一端が前記軸方向溝に繋がり他端が前記隙間に繋がる径方向溝が設けられた電動モータ。
4. 請求項３に記載の電動モータにおいて、前記モータ軸心が水平である状態で、前記軸方向溝はモータ軸心よりも上方に位置する電動モータ。
5. 請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の電動モータにおいて、前記カバー部材における前記コイルエンドと対向する面に環状溝が設けられている電動モータ。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電動モータにおいて、前記冷却用油路を通って前記ハウジングの内部空間に案内された冷却油は、前記コイルエンドの冷却と前記軸受の潤滑とを兼ねる電動モータ。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の電動モータにおいて、前記冷却用油路は、前記ポンプからモータ軸心に対する外径方向に延びる径方向油路部と、この径方向油路部に続いてモータ軸心方向に延びる軸方向油路部と、この軸方向油路部と前記ハウジングの内径面に開口する冷却油供給口とを連通する連通油路部とを有する電動モータ。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の電動モータにおいて、前記カバー部材は、耐熱性および耐油性を有する樹脂材からなる電動モータ。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の電動モータにおいて、前記カバー部材の前記フローティング支持部は外径面に環状の弾性部材嵌合溝を有し、この弾性部材嵌合溝に、前記ハウジングの内径面に接触する弾性部材が嵌合した電動モータ。
10. 請求項９に記載の電動モータにおいて、前記弾性部材は、耐熱性および耐油性を有する材料からなる電動モータ。
11. 請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の電動モータにおいて、前記カバー部材は、前記ステータコアの軸方向端面に当接するフランジ部を有し、このフランジ部に軸方向の貫通孔を有する金属製の筒状部材が設けられ、この筒状部材の前記貫通孔に挿通された取付具により、前記ステータと共に前記ハウジングに取り付けられる電動モータ。
12. 請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の電動モータにおいて、前記カバー部材は、前記ステータコアの軸方向端面に当接するフランジ部を有し、このフランジ部が前記ハウジングと前記ステータコアとに挟まれることにより、前記ステータと共に前記ハウジングに固定される電動モータ。
13. 請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の電動モータにおいて、車輪用軸受および減速機と共にインホイールモータ駆動装置を構成する電動モータ。

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