JP2019017143A

JP2019017143A - 電動機

Info

Publication number: JP2019017143A
Application number: JP2017131039A
Authority: JP
Inventors: 治郎磯村; Jiro Isomura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-07-04
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2019-01-31
Anticipated expiration: 2037-07-04
Also published as: JP6922481B2

Abstract

【課題】共振発生の抑制と強度担保とを両立することができる電動機を提供すること。【解決手段】トランスアクスルに搭載される電動機であって、電動機は、複数のボス部を有するトランスアクスルケースに複数のボルトを用いて取り付けられ、ボルトの少なくとも１つは、電動機が有するステータの径方向においてトランスアクスルケースと一体で固定され、ステータの回転方向においてトランスアクスルケースと離間して固定され、ボルトが嵌るボス部の断面幅は、ステータの回転方向よりもステータの径方向のほうが厚い。【選択図】図２

Description

本発明は、車両のトランスアクスルに搭載される電動機に関する。

特許文献１に記載の電動機は、車両のトランスアクスルに搭載されるものであって、３つのボス部が設けられたトランスアクスルケースに３本のボルトを用いて取り付けられ、３本のボルトのうち、車両の上下方向における最も中央寄りのボルトの取り付け剛性が、他のボルトの取り付け剛性よりも高くなっている。具体的な、前記最も中央寄りのボルトの取り付け剛性の上げ方としては、電動機が有するステータの外周部に設けられたボルト挿通部が、前記ボルトの軸力によりトランスアクスルケースに締結されると共に、前記ボルトの頭部近傍でブラケットを介してトランスアクスルケースに固定されることによって実現している。

特開２０１６−０５４６２２号公報

特許文献１に記載の電動機のような構造を取ることによって、ステータの捩じれ振動の形状を車両の上下方向の振動形状に変化させることができる。そのため、ステータの振動形状が変わり、トランスアクスルケースの面外一次モード及びステータ捩じれ振動形状が異なる形状となって、共振の発生を抑制することができる。

しかしながら、特許文献１に記載の電動機は、ボルトがステータの径方向においてトランスアクスルケースとは離間して固定されており、前記径方向での強度不足のおそれがあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、共振発生の抑制と強度担保とを両立することができる電動機を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電動機は、トランスアクスルに搭載される電動機であって、前記電動機は、複数のボス部を有するトランスアクスルケースに複数のボルトを用いて取り付けられ、前記ボルトの少なくとも１つは、前記電動機が有するステータの径方向において前記トランスアクスルケースと一体で固定され、該ステータの回転方向において該トランスアクスルケースと離間して固定され、該ボルトが嵌る前記ボス部の断面幅は、該回転方向よりも該径方向のほうが厚いことを特徴とするものである。

本発明に係る電動機は、ステータの回転方向は低剛性とすることによって、トランスアクスルケース及びステータの共振周波数分散を実現でき、さらにステータの径方向は高剛性とすることによって、ステータの径方向における強度確保を実現することができる。したがって、共振発生の抑制と強度担保とを両立することができるという効果を奏する。

図１は、本実施形態に係るトランスアクスルの要部の模式図である。図２（ａ）は、本実施形態に係るトランスアクスルケースの正面図である。図２（ｂ）は、本実施形態に係るトランスアクスルケースのボス近傍の拡大正面図である。図２（ｃ）は、本実施形態に係るトランスアクスルケースのボス近傍の拡大斜視図である。図３（ａ）は、図２（ｂ）におけるＡ_１−Ａ_１断面図である。図３（ｂ）は、図２（ｂ）におけるＢ_１−Ｂ_１断面図である。図４（ａ）は、トランスアクスルにおけるステータ共振の説明図である。図４（ｂ）は、トランスアクスルにおけるリアカバー共振の説明図である。図５（ａ）は、従来例に係るトランスアクスルケースの正面図である。図５（ｂ）は、従来例に係るトランスアクスルケースのボス近傍の拡大正面図である。図５（ｃ）は、従来例に係るトランスアクスルケースのボス近傍の拡大斜視図である。図６（ａ）は、図５（ｂ）におけるＡ_２−Ａ_２断面図である。図６（ｂ）は、図５（ｂ）におけるＢ_２−Ｂ_２断面図である。図７（ａ）は、参考構成例に係るトランスアクスルケースの正面図である。図７（ｂ）は、参考構成例に係るトランスアクスルケースのボス近傍の拡大正面図である。図７（ｃ）は、参考構成例に係るトランスアクスルケースのボス近傍の拡大斜視図である。図８（ａ）は、図７（ｂ）におけるＡ_３−Ａ_３断面図である。図８（ｂ）は、図７（ｂ）におけるＢ_３−Ｂ_３断面図である。図９は、トランスアクスルケースの捩じれ振動についての説明図である。図１０は、本実施形態に係るトランスアクスルケースのボス近傍の他例の拡大正面図である。図１１（ａ）は、図１０におけるＡ_４−Ａ_４断面図である。図１１（ｂ）は、図１０におけるＢ_４−Ｂ_４，Ｃ_４−Ｃ_４断面図である。

以下に、本発明に係る車両のトランスアクスルに搭載される電動機の一実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係るトランスアクスル１の要部の模式図である。トランスアクスル１には、２つの電動機として、ステータＳ１及びロータＲ１で構成されるモータＭＧ１と、ステータＳ２及びロータＲ２とで構成されるモータＭＧ２とが、トランスアクスルケース１０内に取り付けられている。

トランスアクスルケース１０に対するモータＭＧ１の取り付けは、ステータＳ１の外周部におけるステータ回転方向に間隔をあけて形成された不図示の３つの貫通孔それぞれに、ボルト３１ａ，３１ｂ，３１ｃを挿通し、それらボルト３１ａ，３１ｂ，３１ｃをトランスアクスルケース１０に形成された３つのボス部であるボス２１ａ，２１ｂ，２１ｃ（図２などを参照）に嵌め込み螺合させ、トランスアクスルケース１０にステータＳ１を固定することによってなされる。また、トランスアクスルケース１０に対するモータＭＧ２の取り付けは、ステータＳ２の外周部におけるステータ回転方向に間隔をあけて形成された不図示の３つの貫通孔それぞれに、ボルト３２ａ，３２ｂ，３２ｃを挿通し、それらボルト３２ａ，３２ｂ，３２ｃをトランスアクスルケース１０に形成された３つのボス２２ａ，２２ｂ，２２ｃ（図２などを参照）に嵌め込み螺合させ、トランスアクスルケース１０にステータＳ２を固定することによってなされる。

なお、トランスアクスルケース１０に対するモータＭＧ１及びモータＭＧ２の取り付け構造は基本的に同じであり、以下、モータＭＧ２を例に挙げて本実施形態を説明する。

図２（ａ）は、本実施形態に係るトランスアクスルケース１０の正面図である。図２（ｂ）は、本実施形態に係るトランスアクスルケース１０のボス２２ａ近傍の拡大正面図である。図２（ｃ）は、本実施形態に係るトランスアクスルケース１０のボス２２ａ近傍の拡大斜視図である。図３（ａ）は、図２（ｂ）におけるＡ_１−Ａ_１断面図である。図３（ｂ）は、図２（ｂ）におけるＢ_１−Ｂ_１断面図である。

本実施形態に係るトランスアクスルケース１０においては、モータＭＧ２を取り付けるためのボス２２ａの形状が、図２及び図３に示すように、ボス２２ａ，２２ｂ，２２ｃの形状を、ステータ回転方向ではトランスアクスルケース１０の内壁面１０ａとの間に隙間が形成され、ステータ径方向ではトランスアクスルケース１０の内壁面１０ａと一体化されている。

また、ボス２２ａ，２２ｂ，２２ｃの形状を、上述したような形状にしたことによって、図１に示した各ボルト３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、ステータ径方向においてトランスアクスルケース１０と一体で固定され、ステータ回転方向においてトランスアクスルケース１０と離間して固定される。また、ボス２２ａ，２２ｂ，２２ｃの断面幅は、図３（ａ）及び図３（ｂ）からわかるように、ステータ回転方向よりもステータ径方向のほうが厚くなっている。

図４（ａ）は、トランスアクスル１におけるステータ共振の説明図である。図４（ｂ）は、トランスアクスル１におけるリアカバー共振の説明図である。なお、図４（ａ）に示したトランスアクスル１においては、モータＭＧ１や、モータＭＧ２のロータＲ２などの図示を省略している。

トランスアクスル１の外殻は、図４（ｂ）に示すように大まかに分けてトランスアクスルケース１０とリアカバー１１とによって構成されており、トランスアクスルケース１０内にモータＭＧ２が取り付けられる。このようにトランスアクスルケース１０内にモータＭＧ２が取り付けられたトランスアクスル１においては、図４（ａ）に示すようなステータ共振（ボス２２ａ，２２ｂ，２２ｃをバネとしステータＳ２をマスとして、ステータＳ２がステータ回転方向に揺れるステータ回転モード）が発生し得る。さらに、図４（ｂ）に示すようなリアカバー共振（リアカバー１１が振動するリアカバー面外一次モード）が発生し得る。

ここで、従来例及び参考構成例に係るトランスアクスルケース１１０における、モータＭＧ２を取り付けるためのボス１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの形状などについて説明する。なお、従来例及び参考構成例に係るトランスアクスルケース１１０においては、モータＭＧ１を取り付けるためのボス１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃの形状が、モータＭＧ２を取り付けるためのボス１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの形状と同じため説明は省略する。

図５（ａ）は、従来例に係るトランスアクスルケース１１０の正面図である。図５（ｂ）は、従来例に係るトランスアクスルケース１１０のボス１２２ａ近傍の拡大正面図である。図５（ｃ）は、従来例に係るトランスアクスルケース１１０のボス１２２ａ近傍の拡大斜視図である。図６（ａ）は、図５（ｂ）におけるＡ_２−Ａ_２断面図である。図６（ｂ）は、図５（ｂ）におけるＢ_２−Ｂ_２断面図である。

従来例に係るトランスアクスルケース１１０においては、モータＭＧ２を取り付けるためのボス１２２ａの形状が、図５及び図６に示すように、ステータ回転方向及びステータ径方向でトランスアクスルケース１１０の内壁面１１０ａとの間に隙間が形成されておらず、トランスアクスルケース１０の内壁面１１０ａと一体化した形状（以下、従来形状という。）となっている。また、モータＭＧ２を取り付けるための残りのボス１２２ｂ及びボス１２２ｃの形状もボス１２２ａと同様の従来形状となっている。

そして、従来例に係るトランスアクスルケース１１０のようにモータＭＧ２を取り付けるためのボス１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの形状が、上述したような従来形状であると、次のような問題が生じ得る。すなわち、ＭＧノイズは、１〜１．５［ｋＨｚ］近傍にて、図４を用いて説明したステータ共振の共振周波数とリアカバー共振の共振周波数とが一致し、ステータ共振とリアカバー共振とが重なることによって大きな音となり悪化する。

そのため、ステータ共振の共振周波数とリアカバー共振の共振周波数とが一致しないようにする方法として、モータＭＧ２を取り付けるための３つのボス１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの低剛性化が考えられる。

図７（ａ）は、参考構成例に係るトランスアクスルケース１１０の正面図である。図７（ｂ）は、参考構成例に係るトランスアクスルケース１１０のボス１２２ａ近傍の拡大正面図である。図７（ｃ）は、参考構成例に係るトランスアクスルケース１１０のボス１２２ａ近傍の拡大斜視図である。図８（ａ）は、図７（ｂ）におけるＡ_３−Ａ_３断面図である。図８（ｂ）は、図７（ｂ）におけるＢ_３−Ｂ_３断面図である。

参考構成例に係るトランスアクスルケース１１０においては、モータＭＧ２を取り付けるためのボス１２２ａの形状が、図７及び図８に示すように、ステータ回転方向及びステータ径方向でトランスアクスルケース１１０の内壁面１１０ａとの間に隙間が形成されるような円筒状であって、ステータ回転方向及びステータ径方向における剛性が、従来形状よりも低くなるような低剛性形状となっている。また、モータＭＧ２を取り付けるための残りのボス１２２ｂ及びボス１２２ｃの形状もボス１２２ａと同様の低剛性形状となっている。このようにボス１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃを低剛性形状とすることによって、ステータ共振の共振周波数を低くし、ステータ共振の共振周波数とリアカバー共振の共振周波数とが一致しないようにして、ステータ共振とリアカバー共振とを分散させることができ、ＭＧノイズが大きな音になるのを抑制することができる。

一方、参考構成例に係るトランスアクスルケース１１０のように、ボス１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃのステータ回転方向及びステータ径方向における剛性が低くなり過ぎると、ボス１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの強度不足による破損や、ステータＳ２が揺れやすくなることによってステータＳ２とロータＲ２とが干渉するおそれがある。

そのため、本実施形態においては、上述したようにボス２２ａ，２２ｂ，２２ｃの形状を、ステータ回転方向ではトランスアクスルケース１０の内壁面１０ａとの間に隙間が形成され、ステータ径方向ではトランスアクスルケース１０の内壁面１０ａと一体化されており、ステータ回転方向における剛性が従来形状よりも低く、ステータ径方向における剛性がステータ回転方向よりも高くなるような形状としている。

これにより、ボス２２ａ，２２ｂ，２２ｃのステータ回転方向における剛性は低いため、上述したようにステータ共振の共振周波数を低くして、ステータ共振とリアカバー共振とを分散させることができる。また、ボス２２ａ，２２ｂ，２２ｃのステータ径方向における剛性は高いため、その分、ボス２２ａ，２２ｂ，２２ｃの強度を高めることができ、ボス２２ａ，２２ｂ，２２ｃの強度不足による破損や、ステータＳ２が揺れやすくなることによるステータＳ２とロータＲ２との干渉を抑制することができる。

よって、本実施形態においては、ボス２２ａ，２２ｂ，２２ｃ（ボルト３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）のステータ回転方向の剛性を低くすることによって、トランスアクスルケース１０及びステータＳ２の共振周波数分散を実現でき、さらにボス２２ａ，２２ｂ，２２ｃ（ボルト３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）のステータ径方向の剛性を高くすることによって、ステータ径方向における強度確保を実現することができる。したがって、共振発生の抑制と強度担保とを両立することができる。

図９は、トランスアクスルケース１０の捩じれ振動についての説明図である。図１０は、本実施形態に係るトランスアクスルケース１０のボス２２ａ近傍の他例の拡大正面図である。図１１（ａ）は、図１０におけるＡ_４−Ａ_４断面図である。図１１（ｂ）は、図１０におけるＢ_４−Ｂ_４，Ｃ_４−Ｃ_４断面図である。

図９に示すように、モータＭＧ２がトルクを発生する際には、ステータＳ２のコイルを流通する電流の高調波成分による強制力が、ステータＳ２に対してステータ回転方向で作用し、ステータＳ２がステータ回転方向に振動する。そして、前記強制力によるステータＳ２のステータ回転方向への振動によって、ステータＳ２が固定されたトランスアクスルケース１０に捩じれ振動が生じると、この捩じれ振動に起因した騒音が発生してしまう。

そのため、図１０及び図１１に示すように、ボス２２ａ，２２ｂ，２２ｃのうち、ボス２２ａの形状を従来形状とし、ボス２２ｂ，２２ｃの形状をステータ回転方向及びステータ径方向における剛性が従来形状よりも低くなるような低剛性形状とする。これにより、ボス２２ａのステータ回転方向における剛性は高いため、前記強制力によるステータＳ２の回転方向の振動を低減させることができ、トランスアクスルケース１０の捩じれ振動も低減されるため、前記捩じれ振動に起因した騒音を小さくすることができる。また、ボス２２ｂ，２２ｃのステータ回転方向における剛性は低いため、上述したようにステータ共振の共振周波数を低くして、ステータ共振とリアカバー共振とを分散させることができる。

なお、ボス２２ｂ，２２ｃの形状としては、ボス２２ｂとボス２２ｃとの少なくとも一方が、図２及び図３に示したような、ステータ回転方向における剛性が従来形状よりも低く、ステータ径方向における剛性がステータ径方向よりも高くなるような形状であってもよい。

１トランスアクスル
１０トランスアクスルケース
１０ａ内壁面
１１リアカバー
２１ａボス
２１ｂボス
２１ｃボス
２２ａボス
２２ｂボス
２２ｃボス
１１０トランスアクスルケース
１１０ａ内壁面
１２１ａボス
１２１ｂボス
１２１ｃボス
１２２ａボス
１２２ｂボス
１２２ｃボス

Claims

トランスアクスルに搭載される電動機であって、
前記電動機は、複数のボス部を有するトランスアクスルケースに複数のボルトを用いて取り付けられ、
前記ボルトの少なくとも１つは、前記電動機が有するステータの径方向において前記トランスアクスルケースと一体で固定され、該ステータの回転方向において該トランスアクスルケースと離間して固定され、該ボルトが嵌る前記ボス部の断面幅は、該回転方向よりも該径方向のほうが厚いことを特徴とする電動機。