JP2020162184A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】コンデンサ部の冷却効率を高めたモータを提供する。【解決手段】モータシャフト２１を有するロータと、ステータと、インバータ部５１と、コンデンサ部５２と、ステータ、ハウジング１０とを備え、ハウジングは、ステータを収容するステータ収容部と、ステータ収容部の径方向外側に位置しインバータ部およびコンデンサ部を収容するインバータ収容部１５と、を有する単一の部材であり、ステータの外周に沿って延びる冷却流路６０Ａを有し、冷却流路は、ステータ収容部とインバータ収容部との間において周方向に延び、径方向に見てコンデンサ部と重なるコンデンサ冷却領域６２Ａを有し、コンデンサ冷却領域の周方向の中心を径方向に見たとき、冷却流路は、コンデンサ冷却領域の周方向の両側へ突出する、モータ。【選択図】図４

Description

本発明は、モータに関する。

ロータおよびステータとインバータ装置とがハウジングに収容され、一体化されたモータが知られる。例えば、特許文献１では、ハウジングの第１ケース部に、コンデンサを含むインバータ部が収容される。

特開２０１３−１９２３７２号公報

上記のようなモータにおいては、ステータおよびインバータ装置を効率的に冷却できることが求められる。特に、インバータ装置がインバータ部とコンデンサ部とを含む場合には、ステータ、インバータ部およびコンデンサ部を効率的に冷却できることが求められる。しかし、特許文献１記載の構成では、特にコンデンサ部の冷却効率が不十分であった。

本発明は、上記事情に鑑みて、コンデンサ部の冷却効率を高めたモータを提供することを目的の一つとする。

本発明の１つの態様によれば、一方向に延びる中心軸に沿って配置されるモータシャフトを有するロータと、前記ロータと径方向に隙間を介して対向するステータと、前記ステータと電気的に接続されるインバータ部と、前記インバータ部と電気的に接続されるコンデンサ部と、前記ステータ、前記インバータ部および前記コンデンサ部を収容するハウジングとを備え、前記ハウジングは、前記ステータを収容するステータ収容部と、前記ステータ収容部の径方向外側に位置し前記インバータ部および前記コンデンサ部を収容するインバータ収容部と、を有する単一の部材であり、前記ステータの外周に沿って延びる冷却流路を有し、前記冷却流路は、前記ステータ収容部と前記インバータ収容部との間において周方向に延び、径方向に見て前記コンデンサ部と重なるコンデンサ冷却領域を有し、前記コンデンサ冷却領域の周方向の中心を径方向に見たとき、前記冷却流路は、前記コンデンサ冷却領域の周方向の両側へ突出する、モータが提供される。

本発明の態様によれば、コンデンサ部の冷却効率を高めたモータが提供される。

図１は、本実施形態のモータを示す斜視図である。 図２は、本実施形態のモータを示す図であって、図１におけるII−II断面図である。 図３は、本実施形態のモータを示す図であって、図２におけるIII−III断面図である。 図４は、本実施形態のモータを上側から視た図である。 図５は、本実施形態の冷却部を示す斜視図である。 図６は、本実施形態のモータの一部を示す断面図である。

各図に示すＺ軸方向は、正の側を上側とし、負の側を下側とする鉛直方向Ｚである。Ｙ軸方向は、各図に示す一方向に延びる中心軸Ｊと平行な方向であり、鉛直方向Ｚと直交する方向である。以下の説明においては、中心軸Ｊと平行な方向、すなわちＹ軸方向を「軸方向Ｙ」と呼ぶ。また、軸方向Ｙの正の側を、「軸方向一方側」と呼び、軸方向Ｙの負の側を、「軸方向他方側」と呼ぶ。各図に示すＸ軸方向は、軸方向Ｙおよび鉛直方向Ｚの両方と直交する方向である。以下の説明においては、Ｘ軸方向を「幅方向Ｘ」と呼ぶ。また、幅方向Ｘの正の側を「幅方向一方側」と呼び、幅方向Ｘの負の側を「幅方向他方側」と呼ぶ。本実施形態において、鉛直方向Ｚは、所定方向に相当する。

また、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向を単に「周方向θ」と呼ぶ。また、周方向θにおいて、軸方向他方側から軸方向一方側に向かって視て、時計回りに進む側、すなわち図において周方向θを示す矢印の進む側を「周方向一方側」と呼び、反時計回りに進む側、すなわち図において周方向θを示す矢印の進む側と逆側を「周方向他方側」と呼ぶ。

なお、鉛直方向、上側および下側とは、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。

図１および図２に示すように、本実施形態のモータ１は、ハウジング１０と、蓋部１１と、カバー部材１２と、センサカバー１３と、中心軸Ｊに沿って配置されるモータシャフト２１を有するロータ２０と、ステータ３０と、インバータユニット５０と、コネクタ部１８と、回転検出部７０と、を備える。

図２に示すように、ハウジング１０は、ロータ２０とステータ３０と回転検出部７０とインバータユニット５０とを収容する。ハウジング１０は、単一の部材である。ハウジング１０は、例えば、砂型鋳造で作製される。ハウジング１０は、周壁部１０ｂと、底壁部１０ａと、ベアリング保持部１０ｃと、角筒部１０ｅと、を有する。

周壁部１０ｂは、ロータ２０およびステータ３０の径方向外側においてロータ２０およびステータ３０を囲む筒状である。本実施形態において周壁部１０ｂは、中心軸Ｊを中心とする略円筒状である。周壁部１０ｂは、軸方向一方側に開口する。周壁部１０ｂは、ステータ３０およびインバータユニット５０を冷却する冷却部６０を有する。

底壁部１０ａは、周壁部１０ｂの軸方向他方側の端部に設けられる。底壁部１０ａは、周壁部１０ｂの軸方向他方側を塞ぐ。底壁部１０ａは、底壁部１０ａを軸方向Ｙに貫通するセンサ収容部１０ｇを有する。センサ収容部１０ｇは、軸方向Ｙに沿って視て、例えば、中心軸Ｊを中心とする円形状である。底壁部１０ａと周壁部１０ｂとによって、ステータ収容部１４が構成される。すなわち、ハウジング１０は、周壁部１０ｂと底壁部１０ａとを有する有底筒状のステータ収容部１４を有する。

ベアリング保持部１０ｃは、底壁部１０ａの軸方向一方側の面におけるセンサ収容部１０ｇの周縁部から軸方向一方側に突出する円筒状である。ベアリング保持部１０ｃは、後述するロータコア２２よりも軸方向他方側においてモータシャフト２１を支持するベアリングを保持する。

図１から図４に示すように、角筒部１０ｅは、周壁部１０ｂから上側に延びる角筒状である。角筒部１０ｅは、上側に開口する。本実施形態において角筒部１０ｅは、例えば、正方形筒状である。図２に示すように、角筒部１０ｅを構成する壁部のうち軸方向他方側の壁部は、底壁部１０ａの上端部に繋がる。角筒部１０ｅは、角筒部１０ｅを構成する壁部のうち軸方向一方側の壁部を軸方向Ｙに貫通する貫通孔１０ｆを有する。貫通孔１０ｆの下端部は、周壁部１０ｂの軸方向一方側の開口と繋がる。角筒部１０ｅと周壁部１０ｂとによって、インバータ収容部１５が構成される。すなわち、ハウジング１０は、インバータ収容部１５を有する。

インバータ収容部１５は、ステータ収容部１４の径方向外側に位置する。本実施形態においてインバータ収容部１５は、軸方向Ｙと直交する鉛直方向Ｚにおいて、ステータ収容部１４の上側に位置する。ステータ収容部１４とインバータ収容部１５とは、仕切り壁部１０ｄによって鉛直方向Ｚに仕切られる。仕切り壁部１０ｄは、周壁部１０ｂの上側の部分である。すなわち、周壁部１０ｂは、ステータ収容部１４とインバータ収容部１５とを仕切る仕切り壁部１０ｄを有する。

図３に示すように、仕切り壁部１０ｄの鉛直方向Ｚの寸法は、軸方向Ｙおよび鉛直方向Ｚの両方と直交する幅方向Ｘにおいて中心軸Ｊから離れる程、大きくなる。すなわち、仕切り壁部１０ｄの鉛直方向Ｚの寸法は、幅方向Ｘの位置が中心軸Ｊと同じ中央部分において最も小さく、中央部分から幅方向Ｘの両側に離れるに従って大きくなる。

図２に示す蓋部１１は、板面が鉛直方向Ｚと直交する板状である。蓋部１１は、角筒部１０ｅの上端部に固定される。蓋部１１は、角筒部１０ｅの上側の開口を閉塞する。なお、図４においては、蓋部１１の図示を省略する。図１および図２に示すように、カバー部材１２は、板面が軸方向Ｙと直交する板状である。カバー部材１２は、周壁部１０ｂおよび角筒部１０ｅの軸方向一方側の面に固定される。カバー部材１２は、周壁部１０ｂの軸方向一方側の開口および貫通孔１０ｆを閉塞する。

図２に示すように、カバー部材１２は、カバー部材１２を軸方向Ｙに貫通する出力軸孔１２ａを有する。出力軸孔１２ａは、例えば、中心軸Ｊを通る円形状である。カバー部材１２は、カバー部材１２の軸方向他方側の面における出力軸孔１２ａの周縁部から軸方向他方側に突出するベアリング保持部１２ｂを有する。ベアリング保持部１２ｂは、後述するロータコア２２よりも軸方向一方側においてモータシャフト２１を支持するベアリングを保持する。

センサカバー１３は、底壁部１０ａの軸方向他方側の面に固定される。センサカバー１３は、センサ収容部１０ｇの軸方向他方側の開口を覆い、閉塞する。センサカバー１３は、回転検出部７０を軸方向他方側から覆う。

ロータ２０は、モータシャフト２１と、ロータコア２２と、マグネット２３と、第１エンドプレート２４と、第２エンドプレート２５と、を有する。モータシャフト２１は、軸方向両側の部分をそれぞれベアリングによって回転自在に支持される。モータシャフト２１の軸方向一方側の端部は、周壁部１０ｂの軸方向一方側の開口から軸方向一方側へ向けて突出する。モータシャフト２１の軸方向一方側の端部は、出力軸孔１２ａを通り、カバー部材１２よりも軸方向一方側に突出する。モータシャフト２１の軸方向他方側の端部は、センサ収容部１０ｇに挿入される。

ロータコア２２は、モータシャフト２１の外周面に固定される。マグネット２３は、ロータコア２２に設けられたロータコア２２を軸方向Ｙに貫通する孔部に挿入される。第１エンドプレート２４および第２エンドプレート２５は、径方向に拡がる円環板状である。第１エンドプレート２４と第２エンドプレート２５とは、ロータコア２２と接触した状態で、ロータコア２２を軸方向Ｙに挟む。第１エンドプレート２４と第２エンドプレート２５とは、ロータコア２２の孔部に挿入されたマグネット２３を軸方向両側から押さえる。

ステータ３０は、ロータ２０と径方向に隙間を介して対向する。ステータ３０は、ステータコア３１と、ステータコア３１に装着される複数のコイル３２と、を有する。ステータコア３１は、中心軸Ｊを中心とした円環状である。ステータコア３１の外周面は、周壁部１０ｂの内周面に固定される。ステータコア３１は、ロータコア２２の径方向外側に隙間を介して対向する。

インバータユニット５０は、ステータ３０に供給される電力を制御する。インバータユニット５０は、インバータ部５１と、コンデンサ部５２と、を有する。すなわち、モータ１は、インバータ部５１と、コンデンサ部５２と、を備える。インバータ部５１は、インバータ収容部１５に収容される。インバータ部５１は、第１回路基板５１ａと、第２回路基板５１ｂと、を有する。第１回路基板５１ａおよび第２回路基板５１ｂは、板面が鉛直方向Ｚと直交する板状である。第２回路基板５１ｂは、第１回路基板５１ａの上側に離れて配置される。第１回路基板５１ａと第２回路基板５１ｂとは電気的に接続される。第１回路基板５１ａには、コネクタ端子５３を介してコイル線３２ａが接続される。これにより、インバータ部５１は、ステータ３０と電気的に接続される。

図２および図４に示すように、コンデンサ部５２は、幅方向Ｘに長い直方体状である。なお、図４では、インバータ部５１の第２回路基板５１ｂは図示されていない。コンデンサ部５２は、インバータ収容部１５に収容される。コンデンサ部５２は、インバータ部５１の軸方向他方側に配置される。すなわち、インバータ収容部１５において、インバータ部５１とコンデンサ部５２とは、軸方向Ｙに並んで配置される。コンデンサ部５２は、インバータ部５１と電気的に接続される。図２に示すように、コンデンサ部５２は、仕切り壁部１０ｄの上面に固定される。コンデンサ部５２は、仕切り壁部１０ｄに接触する。

図４に示すように、コンデンサ部５２は、筐体５２ａを有する。コンデンサ部５２は、筐体５２ａのインバータ部５１側の側面から軸方向Ｙにインバータ部５１へ延びる６本のバスバー１５２ａを有する。コンデンサ部５２は、６本のバスバー１５２ａを介してインバータ部５１と電気的に接続される。コンデンサ部５２は、筐体５２ａの幅方向他方側の面からコネクタ部１８へ延びる２本のバスバー１５２ｂを有する。コンデンサ部５２は、２本のバスバー１５２ｂを介してコネクタ部１８の電極端子と接続される。
コンデンサ部５２が、筐体５２ａから延びるバスバー１５２ａ、１５２ｂを備えることで、インバータ部５１およびコネクタ部１８との接続が容易になる。

また本実施形態では、軸方向に並ぶインバータ部５１とコンデンサ部５２を、軸方向に延びるバスバー１５２ａにより接続するので、バスバー１５２ａとして短い金属部材を使用可能である。またバスバー１５２ａは、図４に示すように、後述する下流側冷却流路６２と平面視で重なるため、バスバー１５２ａを含むインバータユニット５０全体が効率よく冷却される。

図１に示すように、コネクタ部１８は、角筒部１０ｅの幅方向他方側の面に設けられる。コネクタ部１８には、図示しない外部電源が接続される。コネクタ部１８に接続された外部電源からインバータユニット５０に電源が供給される。

回転検出部７０は、ロータ２０の回転を検出する。本実施形態において回転検出部７０は、例えば、ＶＲ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ）型レゾルバである。図２に示すように、回転検出部７０は、センサ収容部１０ｇに収容される。すなわち、回転検出部７０は、底壁部１０ａに配置される。回転検出部７０は、被検出部７１と、センサ部７２と、を有する。

被検出部７１は、周方向に延びる環状である。被検出部７１は、モータシャフト２１に嵌め合わされて固定される。被検出部７１は、磁性体製である。センサ部７２は、被検出部７１の径方向外側を囲む環状である。センサ部７２は、センサ収容部１０ｇに嵌め合わされる。センサ部７２は、センサカバー１３によって軸方向他方側から支持される。すなわち、センサカバー１３は、回転検出部７０を軸方向他方側から支持する。センサ部７２は、周方向に沿って複数のコイルを有する。

図示は省略するが、モータ１は、回転検出部７０とインバータ部５１とを電気的に接続するセンサ配線をさらに備える。センサ配線の一端は、被検出部７１に接続される。センサ配線は、被検出部７１から、底壁部１０ａの内部および仕切り壁部１０ｄを径方向に貫通する貫通孔を通って、インバータ収容部１５内まで引き回される。センサ配線の他端は、例えば、第１回路基板５１ａに接続される。

モータシャフト２１とともに被検出部７１が回転することによって、センサ部７２のコイルには、被検出部７１の周方向位置に応じた誘起電圧が生じる。センサ部７２は、誘起電圧を検出することで、被検出部７１の回転を検出する。これにより、回転検出部７０は、モータシャフト２１の回転を検出して、ロータ２０の回転を検出する。回転検出部７０が検出したロータ２０の回転情報は、センサ配線を介してインバータ部５１に送られる。

図５に示すように、冷却部６０は、複数の冷却流路としての上流側冷却流路６１および下流側冷却流路６２と、接続流路部６３と、を有する。すなわち、周壁部１０ｂは、複数の冷却流路としての上流側冷却流路６１および下流側冷却流路６２と、接続流路部６３と、を有する。本実施形態において、上流側冷却流路６１は、第１冷却流路に相当する。下流側冷却流路６２は、第２冷却流路に相当する。なお、図５においては、冷却部６０の内部空間を立体形状として示す。

複数の冷却流路、すなわち本実施形態では上流側冷却流路６１および下流側冷却流路６２は、軸方向Ｙに並ぶ。上流側冷却流路６１と下流側冷却流路６２とは、軸方向Ｙに隣り合う２つの冷却流路である。本実施形態において、上流側冷却流路６１は、軸方向Ｙに隣り合う２つの冷却流路のうち軸方向一方側に位置する一方の冷却流路である。下流側冷却流路６２は、軸方向Ｙに隣り合う２つの冷却流路のうち軸方向他方側に位置する他方の冷却流路である。

上流側冷却流路６１および下流側冷却流路６２には、冷媒が流れる。冷媒は、ステータ３０およびインバータ部５１を冷却できる流体ならば、特に限定されない。冷媒は、水であってもよいし、水以外の液体であってもよいし、気体であってもよい。

上流側冷却流路６１は、周方向θに延びる。上流側冷却流路６１は、上流側流路本体部６１ａと、流入部６１ｂと、流入口６１ｃと、を有する。上流側流路本体部６１ａは、軸方向Ｙに幅広で周方向θに延びる円弧状である。図３に示すように、上流側流路本体部６１ａは、周壁部１０ｂにおける幅方向他方側の部分から、周壁部１０ｂの下端部を通って周方向他方側に延び、周壁部１０ｂの上端部まで延びる。上流側流路本体部６１ａの中心角φは、１８０°よりも大きい。これにより、上流側冷却流路６１は、中心角が１８０°よりも大きい円弧状である。

流入部６１ｂは、上流側流路本体部６１ａに繋がる。より詳細には、流入部６１ｂは、上流側流路本体部６１ａの周方向一方側の端部に繋がる。流入部６１ｂは、上流側流路本体部６１ａの周方向一方側の端部から上側に延びる。図５に示すように、流入部６１ｂの軸方向Ｙの寸法は、上流側流路本体部６１ａの軸方向Ｙの寸法と同じである。流入部６１ｂの幅方向Ｘの寸法は、上流側流路本体部６１ａの径方向の寸法よりも大きい。図３に示すように、流入部６１ｂの上端部は、上流側流路本体部６１ａの上端部よりも下側に位置する。流入部６１ｂは、上流側冷却流路６１の周方向一方側の端部である。

流入口６１ｃは、流入部６１ｂに設けられる。すなわち、流入口６１ｃは、上流側冷却流路６１の周方向一方側の端部に位置する。図５に示すように、流入口６１ｃは、流入部６１ｂにおける軸方向Ｙおよび鉛直方向Ｚの中央部分から幅方向他方側に突出する。流入口６１ｃには、冷媒が流入する。流入口６１ｃの幅方向Ｘと直交する断面形状は、例えば、円形状である。図３に示すように、流入口６１ｃには、流入ノズル１６が連結される。流入ノズル１６は、ハウジング１０に設けられた孔部に挿し込まれる。流入ノズル１６は、ハウジング１０から幅方向他方側に突出する。

上流側冷却流路６１の少なくとも一部は、仕切り壁部１０ｄに設けられる。したがって、上流側冷却流路６１を流れる冷媒によって、仕切り壁部１０ｄで仕切られるステータ収容部１４とインバータ収容部１５とを冷却することができ、ステータ収容部１４に収容されるステータ３０およびインバータ収容部１５に収容されるインバータ部５１を冷却することができる。

本実施形態では、上流側流路本体部６１ａの上側部分および流入部６１ｂが、仕切り壁部１０ｄに設けられる。鉛直方向Ｚに沿って視て、上流側冷却流路６１のうち仕切り壁部１０ｄに設けられる部分は、インバータ部５１と重なる部分を有する。これにより、上流側冷却流路６１によって、インバータ部５１をより冷却しやすい。本実施形態においては、仕切り壁部１０ｄに設けられる上流側冷却流路６１の部分のうち、上流側流路本体部６１ａの上側部分が、鉛直方向Ｚに沿って視てインバータ部５１と重なる。

本実施形態において上流側冷却流路６１のうち仕切り壁部１０ｄに設けられる部分は、ステータ収容部１４とインバータ部５１との径方向の間において単一層の流路である。そのため、複数層の流路が径方向に並んで設けられる場合に比べて、上流側冷却流路６１の構成を簡単化できる。また、仕切り壁部１０ｄの径方向の寸法を小さくしやすく、モータ１を小型化しやすい。

本明細書において「ある流路が、ある部分において単一層の流路である」とは、ある部分内において、ある連続した流路が１つのみ設けられることを含む。例えば、全体として連続した同じ流路であっても、ある部分内において非連続となる２つの部分が設けられる場合には、ある部分において複数層の流路が設けられた状態である。本実施形態では、ステータ収容部１４とインバータ部５１との径方向の間に設けられる上流側冷却流路６１の部分は、連続した１つの部分のみである。

図４に示すように、上流側冷却流路６１の幅方向Ｘの最大寸法は、第２回路基板５１ｂの幅方向Ｘの寸法およびコンデンサ部５２の幅方向Ｘの寸法よりも大きい。また、図示は省略するが、上流側冷却流路６１の幅方向Ｘの最大寸法は、第１回路基板５１ａの幅方向Ｘの寸法よりも大きい。そのため、上流側冷却流路６１によって、インバータ部５１をより冷却しやすい。上流側冷却流路６１の幅方向Ｘの最大寸法とは、上流側冷却流路６１において最も幅方向一方側に位置する部分と、上流側冷却流路６１において最も幅方向他方側に位置する部分と、の間の幅方向Ｘの距離である。本実施形態において上流側冷却流路６１の幅方向Ｘの最大寸法は、円弧状の上流側冷却流路６１の外径に相当する。

図５に示すように、下流側冷却流路６２は、上流側冷却流路６１の軸方向他方側に配置される。下流側冷却流路６２の形状は、上流側冷却流路６１の形状と同様である。下流側冷却流路６２は、下流側流路本体部６２ａと、流出部６２ｂと、流出口６２ｃと、を有する。下流側流路本体部６２ａの形状は、上流側流路本体部６１ａの形状と同様である。

流出部６２ｂは、下流側流路本体部６２ａに繋がる。より詳細には、流出部６２ｂは、下流側流路本体部６２ａの周方向一方側の端部に繋がる。流出部６２ｂは、下流側流路本体部６２ａの周方向一方側の端部から上側に延びる。流出部６２ｂの軸方向Ｙの寸法は、下流側流路本体部６２ａの軸方向Ｙの寸法と同じである。流出部６２ｂの幅方向Ｘの寸法は、下流側流路本体部６２ａの径方向の寸法よりも大きい。流出部６２ｂの上端部は、下流側流路本体部６２ａの上端部よりも下側に位置する。流出部６２ｂの形状は、流入部６１ｂの形状と同様である。流出部６２ｂは、下流側冷却流路６２の周方向一方側の端部である。

流出口６２ｃは、流出部６２ｂに設けられる。すなわち、流出口６２ｃは、下流側冷却流路６２の周方向一方側の端部に位置する。流出口６２ｃは、流出部６２ｂにおける軸方向Ｙおよび鉛直方向Ｚの中央部分から幅方向他方側に突出する。流出口６２ｃからは、冷媒が流出される。流出口６２ｃの幅方向Ｘと直交する断面形状は、例えば、円形状である。流出口６２ｃの形状は、流入口６１ｃの形状と同様である。流入口６１ｃと流出口６２ｃとは、鉛直方向Ｚにおいて同じ位置に配置される。流入口６１ｃと流出口６２ｃとは、軸方向Ｙに間隔を空けて配置される。

流出口６２ｃには、図１に示す流出ノズル１７が連結される。流出ノズル１７は、ハウジング１０に設けられた孔部に挿し込まれる。流出ノズル１７は、ハウジング１０から幅方向他方側に突出する。流入ノズル１６と流出ノズル１７とは、鉛直方向Ｚにおいて同じ位置に配置される。流入ノズル１６と流出ノズル１７とは、軸方向Ｙに間隔を空けて配置される。

図２に示すように、下流側冷却流路６２の少なくとも一部は、仕切り壁部１０ｄに設けられる。したがって、下流側冷却流路６２を流れる冷媒によって、仕切り壁部１０ｄで仕切られるステータ収容部１４とインバータ収容部１５とを冷却することができ、ステータ収容部１４に収容されるステータ３０およびインバータ収容部１５に収容されるインバータ部５１を冷却することができる。

本実施形態では、下流側流路本体部６２ａの上側部分および流出部６２ｂが、仕切り壁部１０ｄに設けられる。図４には、冷却部６０を構成する上流側冷却流路６１、下流側冷却流路６２および接続流路部６３のうち、仕切り壁部１０ｄに位置する部分である冷却流路６０Ａが破線で示される。

仕切り壁部１０ｄに設けられる冷却流路６０Ａは、図４に示すように、径方向に見てコンデンサ部５２と重なるコンデンサ冷却領域６２Ａを有する。冷却流路６０Ａは、コンデンサ冷却領域６２Ａの中心６２Ｂを径方向に見たとき、コンデンサ冷却領域６２Ａの周方向両側へ突出する。

図３および図５に示すように、上流側冷却流路６１および下流側冷却流路６２は軸周りの円弧状である。したがって、冷却流路６０Ａは、幅方向Ｘの中央部において、インバータ部５１との鉛直方向Ｚの距離が最も小さく、幅方向Ｘの中央から外側へ向かうに従ってインバータ部５１との距離が大きくなる。すなわち、冷却流路６０Ａは、幅方向Ｘの中央部において冷却効率が最も高い。本実施形態では、仕切り壁部１０ｄにおいて、冷却流路６０Ａの幅方向Ｘの長さが、コンデンサ部５２の幅方向Ｘにおける長さよりも大きく、かつ、コンデンサ冷却領域６２Ａが冷却流路６０Ａの幅方向Ｘの中央寄りに配置される。この構成により、コンデンサ部５２が、冷却流路６０Ａとの距離が近い領域に配置されるので、効率よく冷却される。

また本実施形態では、インバータ部５１とコンデンサ部５２とが軸方向に並んで配置され、コンデンサ部５２は周方向に沿って長手の形状である。これにより、仕切り壁部１０ｄの幅方向Ｘの中央部に、インバータ部５１とコンデンサ部５２の両方が配置される。これにより、インバータユニット５０の全体が効率よく冷却される。

本実施形態は、コンデンサ部５２と下流側冷却流路６２とが径方向に見て部分的に重なる構成であるが、コンデンサ部５２の全体が、下流側冷却流路６２と径方向に重なる構成であってもよい。

また本実施形態では、鉛直方向Ｚに沿って視て、下流側冷却流路６２のうち仕切り壁部１０ｄに設けられる部分は、インバータ部５１と重なる部分と、コンデンサ部５２と重なる部分と、を有する。そのため、下流側冷却流路６２に流れる冷媒によって、ステータ３０とインバータ部５１とコンデンサ部５２とを冷却することができる。したがって、１つの下流側冷却流路６２によって３つの部分を同時に冷却することができ、冷却流路の数を少なくしつつ、効率的に冷却を行うことができる。そのため、本実施形態によれば、冷却流路によるステータ３０、インバータ部５１およびコンデンサ部５２の冷却効率を向上できる構造を有するモータ１が得られる。

また、上述したように、本実施形態においてコンデンサ部５２は、仕切り壁部１０ｄに接触する。そのため、コンデンサ部５２の熱が、仕切り壁部１０ｄを伝って下流側冷却流路６２内の冷媒に放出されやすい。したがって、下流側冷却流路６２によってコンデンサ部５２をより冷却しやすい。

本実施形態において下流側冷却流路６２のうち仕切り壁部１０ｄに設けられる部分は、ステータ収容部１４とインバータ部５１との径方向の間において単一層の流路であり、かつ、ステータ収容部１４とコンデンサ部５２との径方向の間において単一層の流路である。すなわち、ステータ収容部１４とインバータ部５１との径方向の間に設けられる下流側冷却流路６２の部分は、連続した１つの部分のみである。また、ステータ収容部１４とコンデンサ部５２との径方向の間に設けられる下流側冷却流路６２の部分は、連続した１つの部分のみである。そのため、複数層の流路が径方向に並んで設けられる場合に比べて、下流側冷却流路６２の構成を簡単化できる。また、仕切り壁部１０ｄの径方向の寸法を小さくしやすく、モータ１を小型化しやすい。

図４に示すように、下流側冷却流路６２の幅方向Ｘの最大寸法は、第２回路基板５１ｂの幅方向Ｘの寸法およびコンデンサ部５２の幅方向Ｘの寸法よりも大きい。また、図示は省略するが、下流側冷却流路６２の幅方向Ｘの最大寸法は、第１回路基板５１ａの幅方向Ｘの寸法よりも大きい。そのため、下流側冷却流路６２によって、インバータ部５１およびコンデンサ部５２をより冷却しやすい。下流側冷却流路６２の幅方向Ｘの最大寸法とは、下流側冷却流路６２において最も幅方向一方側に位置する部分と、下流側冷却流路６２において最も幅方向他方側に位置する部分と、の間の幅方向Ｘの距離である。本実施形態において下流側冷却流路６２の幅方向Ｘの最大寸法は、円弧状の下流側冷却流路６２の外径に相当する。下流側冷却流路６２の幅方向Ｘの最大寸法は、例えば、上流側冷却流路６１の幅方向Ｘの最大寸法と同じである。

上流側冷却流路６１の軸方向Ｙの寸法と下流側冷却流路６２の軸方向Ｙの寸法とは、互いに同じである。すなわち、複数の冷却流路の軸方向Ｙの寸法は、互いに同じである。上流側冷却流路６１の径方向の寸法と下流側冷却流路６２の径方向の寸法とは、互いに同じである。すなわち、複数の冷却流路の径方向の寸法は、互いに同じである。

なお、各冷却流路の軸方向Ｙの寸法および径方向の寸法の比較は、例えば、各流路本体部同士の比較を含む。すなわち、上流側流路本体部６１ａの軸方向Ｙの寸法と下流側流路本体部６２ａの軸方向Ｙの寸法とは、互いに同じである。上流側流路本体部６１ａの径方向の寸法と下流側流路本体部６２ａの径方向の寸法とは、互いに同じである。

図６に示すように、仕切り壁部１０ｄのうち冷却流路とインバータ収容部１５との径方向の間に位置する部分１０ｊにおいて、冷却流路とインバータ部５１との径方向の間に位置する部分１０ｉは、冷却流路とコンデンサ部５２との径方向の間に位置する部分１０ｈよりも、径方向の寸法が小さい。すなわち、部分１０ｉの径方向の寸法Ｌ１は、部分１０ｈの径方向の寸法Ｌ３よりも小さい。これにより、冷却流路をインバータ部５１に近づけることができ、インバータ部５１をより冷却しやすい。

本実施形態において部分１０ｉは、仕切り壁部１０ｄのうち上流側冷却流路６１とインバータ部５１との径方向の間に位置する部分と、仕切り壁部１０ｄのうち下流側冷却流路６２とインバータ部５１との径方向の間に位置する部分と、を含む。部分１０ｈは、仕切り壁部１０ｄのうち下流側冷却流路６２とコンデンサ部５２との径方向の間に位置する部分を含む。

仕切り壁部１０ｄのうち冷却流路とインバータ収容部１５との径方向の間に位置する部分１０ｊは、仕切り壁部１０ｄのうち冷却流路とステータ収容部１４との径方向の間に位置する部分１０ｋよりも、径方向の寸法が小さい。すなわち、部分１０ｉの径方向の寸法Ｌ１および部分１０ｈの径方向の寸法Ｌ３は、部分１０ｋの径方向の寸法Ｌ２よりも小さい。これにより、冷却流路をステータ収容部１４よりもインバータ収容部１５に近づけることができ、インバータ収容部１５をより冷却しやすい。また、寸法Ｌ２を比較的大きくしやすいため、周壁部１０ｂのうちステータコア３１と接する部分の径方向の寸法を大きくしやすい。これにより、周壁部１０ｂにおけるステータコア３１を保持する強度を比較的大きくできる。以上のように、寸法Ｌ１と寸法Ｌ２と寸法Ｌ３とは、Ｌ１＜Ｌ３＜Ｌ２の関係を満たす。

なお、上述した寸法Ｌ１と寸法Ｌ２と寸法Ｌ３との大小関係は、少なくとも各寸法の最小値同士の間において成り立てばよい。例えば、本実施形態では、寸法Ｌ１および寸法Ｌ２は周方向θの位置によって異なるが、寸法Ｌ１の最小値と寸法Ｌ２の最小値とを寸法Ｌ３と比べた際に、上述したＬ１＜Ｌ３＜Ｌ２の関係を満たせばよい。本実施形態では、寸法Ｌ１と寸法Ｌ２と寸法Ｌ３との大小関係は、仕切り壁部１０ｄにおける幅方向Ｘの中央部分において、Ｌ１＜Ｌ３＜Ｌ２の関係を満たす。

図５に示すように、接続流路部６３は、軸方向Ｙに隣り合う冷却流路同士を繋ぐ。すなわち、本実施形態では、接続流路部６３は、上流側冷却流路６１と下流側冷却流路６２とを繋ぐ。より詳細には、接続流路部６３は、上流側冷却流路６１の周方向他方側の端部と、下流側冷却流路６２の周方向他方側の端部と、を繋ぐ。

これにより、上流側冷却流路６１内の冷媒が接続流路部６３を介して下流側冷却流路６２内に流れる。より詳細には、流入ノズル１６から流入口６１ｃを介して上流側冷却流路６１に流入した冷媒は、流入部６１ｂから上流側流路本体部６１ａおよび接続流路部６３を介して下流側冷却流路６２に流入する。すなわち、上流側冷却流路６１内を流れる冷媒は、周方向一方側から周方向他方側に向かって流れ、かつ、接続流路部６３を介して下流側冷却流路６２に流入する。接続流路部６３内を流れる冷媒は、軸方向他方側から軸方向一方側に向かって流れる。

下流側冷却流路６２内を流れる冷媒は、下流側流路本体部６２ａ、流出部６２ｂおよび流出口６２ｃをこの順に介して、周方向他方側から周方向一方側に向かって流れる。このように、軸方向Ｙに隣り合う冷却流路同士においては、冷媒の流れる周方向θの向きが互いに逆向きになる。下流側冷却流路６２内の冷媒は、流出口６２ｃから流出ノズル１７を介して、ハウジング１０の外部に流出する。

本実施形態によれば、冷却流路が複数設けられるため、冷却流路内を流れる冷媒の量を多くできる。これにより、ステータ３０とインバータ部５１とをより冷却しやすい。また、複数の冷却流路が接続流路部６３によって接続されるため、流入口６１ｃと流出口６２ｃとをそれぞれ１つずつ設けることで複数の冷却流路に冷媒を流すことができ、簡便である。また、周方向θに延びる冷却流路を軸方向Ｙに並べてそれぞれ繋ぐため、例えば軸方向Ｙに延びる冷却流路を周方向θに並べてそれぞれ繋ぐような場合に比べて、各冷却流路および接続流路部６３を作製しやすい。

また、複数の冷却流路を軸方向Ｙに並べて配置することで、各冷却流路の軸方向Ｙの寸法を小さくして各冷却流路の流路断面積を小さくしつつ、複数の冷却流路全体としては、軸方向Ｙの寸法を確保できる。これにより、各冷却流路内を流れる冷媒の流速を比較的大きくして、冷媒によるステータ３０およびインバータ部５１の冷却効率を向上できる。また、複数の冷却流路全体としては軸方向Ｙの寸法を確保できるため、ステータ収容部１４およびインバータ収容部１５の比較的広範囲を冷却でき、ステータ３０およびインバータ部５１をより冷却できる。

また、各冷却流路の軸方向Ｙの寸法を比較的小さくできるため、各冷却流路内において冷媒の流れが淀むことを抑制できる。これにより、周方向θの位置によって各冷却流路内の冷媒の流速が変化することを抑制でき、周方向θにおいて冷媒による冷却度合を均一化しやすい。したがって、ステータ３０およびインバータ部５１の冷却効率をより向上できる。

以上により、本実施形態によれば、冷却流路によるステータ３０およびインバータ部５１の冷却効率を向上できる構造を有するモータ１が得られる。

また、本実施形態によれば、接続流路部６３は、上流側冷却流路６１の周方向他方側の端部と、下流側冷却流路６２の周方向一方側の端部と、を繋ぐ。そのため、上流側冷却流路６１および下流側冷却流路６２において、冷媒が滞留する部分が生じることを抑制できる。これにより、各冷却流路内において冷媒の流れが淀むことをより抑制でき、冷却効率をより向上できる。

また、本実施形態によれば、冷却流路は、上流側冷却流路６１と下流側冷却流路６２との２つ設けられ、各冷却流路の周方向一方側の端部に流入口６１ｃおよび流出口６２ｃがそれぞれ位置する。すなわち、上流側冷却流路６１と下流側冷却流路６２とのそれぞれにおいて、周方向θの同じ側の端部に、流入口６１ｃまたは流出口６２ｃが設けられる。そのため、流入ノズル１６および流出ノズル１７をハウジング１０における同一の側面に設けることができ、モータ１に対して冷媒を循環させるポンプ等を接続することが容易である。また、冷却流路の数を２つとすることで、冷却流路の数が比較的多くなる場合に比べて、複数の冷却流路の作製を容易にできる。

また、本実施形態によれば、鉛直方向Ｚに沿って視て、上流側冷却流路６１のうち仕切り壁部１０ｄに設けられる部分は、インバータ部５１と重なる部分を有し、かつ、下流側冷却流路６２のうち仕切り壁部１０ｄに設けられる部分は、コンデンサ部５２と重なる部分を有する。そして、流入口６１ｃから流入された冷媒は、下流側冷却流路６２よりも先に上流側冷却流路６１を流れる。そのため、流入口６１ｃから流入された比較的温度が低い冷媒によってインバータ部５１を冷却できる。これにより、インバータ部５１をより冷却しやすい。インバータ部５１は、特に発熱が大きくなりやすいため、インバータ部５１を冷却しやすいことで、より好適にモータ１の冷却を行える。

また、本実施形態によれば、各冷却流路は、中心角φが１８０°よりも大きい円弧状である。そのため、冷却流路によってステータ３０の周りを囲みやすく、ステータ３０をより冷却することができる。

また、本実施形態によれば、複数の冷却流路の軸方向Ｙの寸法は、互いに同じである。そのため、複数の冷却流路を作製しやすい。また、各冷却流路の流路断面積を同じにしやすい。これにより、各冷却流路内において冷媒の流速を同じにしやすく、各冷却流路による冷却度合を均一化しやすい。本実施形態では、上流側冷却流路６１の軸方向Ｙの寸法と下流側冷却流路６２の軸方向Ｙの寸法とは、互いに同じである。そのため、上流側冷却流路６１および下流側冷却流路６２を作製しやすく、上流側冷却流路６１による冷却度合と下流側冷却流路６２による冷却度合とを同じにしやすい。

また、本実施形態によれば、複数の冷却流路の径方向の寸法は、互いに同じである。そのため、複数の冷却流路を作製しやすい。また、各冷却流路の流路断面積を同じにしやすい。これにより、各冷却流路内において冷媒の流速をより同じにしやすく、各冷却流路による冷却度合をより均一化しやすい。

図５に示すように、接続流路部６３は、軸方向Ｙに延びる。接続流路部６３の軸方向一方側の端部は、上流側冷却流路６１の軸方向一方側の端部と軸方向Ｙにおいて同じ位置にある。接続流路部６３の軸方向他方側の端部は、下流側冷却流路６２の軸方向他方側の端部と軸方向Ｙにおいて同じ位置にある。

図３に示すように、接続流路部６３の径方向の寸法は、冷却流路の径方向の寸法、すなわち上流側冷却流路６１の径方向の寸法および下流側冷却流路６２の径方向の寸法よりも大きい。そのため、接続流路部６３における流路断面積を上流側冷却流路６１の流路断面積および下流側冷却流路６２の流路断面積よりも大きくしやすい。これにより、接続流路部６３から下流側冷却流路６２に冷媒が流れる際に、流路断面積が小さくなることで、冷媒の流速を向上させることができる。これにより、下流側冷却流路６２内において冷媒の流速を大きくしやすく、下流側冷却流路６２による冷却効率をより向上できる。また、上流側冷却流路６１から接続流路部６３に流入した冷媒の圧力損失を低減できる。

図５に示すように、接続流路部６３の径方向の寸法は、冷却流路の軸方向Ｙの寸法、すなわち、上流側冷却流路６１の軸方向Ｙの寸法および下流側冷却流路６２の軸方向Ｙの寸法よりも小さい。これにより、接続流路部６３の径方向の寸法が大きくなり過ぎることを抑制できる。したがって、接続流路部６３内において冷媒の流れが淀むことを抑制できる。

接続流路部６３の径方向の寸法は、周方向θの位置によって異なる。接続流路部６３の径方向の寸法は、接続流路部６３における周方向θの中央部分において最も大きく、中央部分から周方向θの両側に離れるに従って小さくなる。接続流路部６３の周方向θの中央部分および接続流路部６３の周方向他方側の端部は、丸みを帯びる。

図３に示すように、接続流路部６３は、仕切り壁部１０ｄに設けられる。そのため、接続流路部６３を流れる冷媒によっても、ステータ３０およびインバータ部５１を冷却することができる。したがって、ステータ３０およびインバータ部５１をより冷却できる。また、本実施形態のように接続流路部６３の流路断面積が、上流側冷却流路６１の流路断面積および下流側冷却流路６２の流路断面積よりも大きい場合、接続流路部６３を流れる冷媒の量を多くでき、ステータ３０およびインバータ部５１をより冷却しやすい。

本実施形態では、接続流路部６３は、仕切り壁部１０ｄのうち幅方向他方側寄りの部分に設けられる。ここで、上述したように、仕切り壁部１０ｄの鉛直方向Ｚの寸法は、幅方向Ｘにおいて中心軸Ｊから離れる程、大きくなる。そのため、仕切り壁部１０ｄのうち幅方向他方側寄りの部分は、仕切り壁部１０ｄの幅方向Ｘの中央部分よりも鉛直方向Ｚの寸法が大きい。したがって、本実施形態のように接続流路部６３の径方向の寸法が冷却流路の径方向の寸法よりも大きい場合であっても、接続流路部６３を仕切り壁部１０ｄに設けやすい。

本実施形態において冷却部６０は、ハウジング１０が砂型鋳造によって作製される際に、冷却部６０の形状を有する砂型の部分によって成形される。図１および図２に示すように、ハウジング１０は、冷却部６０を成形する砂型を排出するための複数の排出孔部１９を有する。砂型鋳造によってハウジング１０を製造した後、排出孔部１９から冷却部６０を成形する砂型を排出する。排出孔部１９は、冷却部６０と繋がる。排出孔部１９には栓体８０が圧入される。栓体８０によって排出孔部１９が閉塞され、冷却部６０内の冷媒がハウジング１０の外部に漏れることを抑制できる。

本発明は上述の実施形態に限られず、他の構成を採用することもできる。冷却流路は、中心角φが１８０°以下の円弧状であってもよい。冷却流路の数は、第２冷却流路としての下流側冷却流路が設けられるならば、特に限定されない。第１冷却流路としての上流側冷却流路は、設けられなくてもよい。冷却流路は、第２冷却流路としての下流側冷却流路のみ設けられてもよい。複数の冷却流路の径方向の寸法は、互いに異なってもよい。複数の冷却流路の軸方向Ｙの寸法は、互いに異なってもよい。複数の冷却流路の形状は、互いに異なってもよい。

接続流路部は、軸方向Ｙに隣り合う冷却流路同士を繋ぐならば、特に限定されない。接続流路部の径方向の寸法は、冷却流路の径方向の寸法と同じであってもよいし、冷却流路の径方向の寸法より小さくてもよい。接続流路部は、冷却流路における周方向θの中間部同士を繋いでもよい。接続流路部は、周壁部における仕切り壁部以外の部分に設けられてもよい。接続流路部は、複数設けられてもよい。また、接続流路部は設けられなくてもよい。

上述した実施形態のモータの用途は、特に限定されない。上述した実施形態のモータは、例えば、車両に搭載される。また、上述した各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。

１…モータ、１０…ハウジング、１４…ステータ収容部、１５…インバータ収容部、２０…ロータ、２１…モータシャフト、３０…ステータ、５１…インバータ部、５２…コンデンサ部、５２ａ…筐体、６０Ａ…冷却流路、６１ｃ…流入口、６２Ａ…コンデンサ冷却領域、６２Ｂ…中心、６２ｃ…流出口、６３…接続流路部、１５２ａ，１５２ｂ…バスバー、Ｊ…中心軸、Ｙ…軸方向、θ…周方向

Claims (7)

1. 一方向に延びる中心軸に沿って配置されるモータシャフトを有するロータと、
   前記ロータと径方向に隙間を介して対向するステータと、
   前記ステータと電気的に接続されるインバータ部と、
   前記インバータ部と電気的に接続されるコンデンサ部と、
   前記ステータ、前記インバータ部および前記コンデンサ部を収容するハウジングと
   を備え、
   前記ハウジングは、前記ステータを収容するステータ収容部と、前記ステータ収容部の径方向外側に位置し前記インバータ部および前記コンデンサ部を収容するインバータ収容部と、を有する単一の部材であり、前記ステータの外周に沿って延びる冷却流路を有し、
   前記冷却流路は、前記ステータ収容部と前記インバータ収容部との間において周方向に延び、径方向に見て前記コンデンサ部と重なるコンデンサ冷却領域を有し、
   前記コンデンサ冷却領域の周方向の中心を径方向に見たとき、前記冷却流路は、前記コンデンサ冷却領域の周方向の両側へ突出する、
   モータ。
2. 前記インバータ収容部において、前記インバータ部と前記コンデンサ部は軸方向に並んで配置され、
   前記コンデンサ部は、周方向に沿って長手の形状を有する、請求項１に記載のモータ。
3. 前記冷却流路は、周方向に延びる第１冷却流路と、前記第１冷却流路と軸方向に隣り合って配置され周方向に延びる第２冷却流路と、前記第１冷却流路と第２冷却流路とを軸方向に接続する接続流路部とを有し、
   径方向に見て、前記第１冷却流路の少なくとも一部は前記インバータ部と重なり、前記第２冷却流路の少なくとも一部は前記コンデンサ部と重なる、請求項２に記載のモータ。
4. 前記第２冷却流路は、径方向に見て、前記インバータ部および前記コンデンサ部と重なる、請求項３に記載のモータ。
5. 前記第１冷却流路は、冷媒が流入される流入口を有し、前記第２冷却流路は、前記冷媒が流出される流出口を有し、
   前記流入口は、前記第１冷却流路の周方向一方側の端部に位置し、前記流出口は、前記第２冷却流路の周方向一方側の端部に位置する、請求項３または４に記載のモータ。
6. 前記コンデンサ部は、筐体と、前記筐体の側面から前記インバータ部へ延びる複数のバスバーとを有し、前記複数のバスバーを介して前記インバータ部と電気的に接続される、請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ。
7. 前記バスバーは、前記筐体の前記インバータ部に面する側面から軸方向に前記インバータ部へ延びる、請求項６に記載のモータ。

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