JP2021164185A - モータユニット - Google Patents

Abstract

【課題】故障時の作業性を向上できるとともに冷却性能を向上できるモータユニットを提供する。【解決手段】モータ２０と、ハウジング１０と、冷媒流路１５と、ポンプ３０と、クーラー４０と、を備える。モータは、モータ軸を中心として回転するロータ２１と、ロータと隙間を介して径方向に対向するステータ２２と、を有する。筒状のハウジングは、モータと、モータを冷却する冷却媒体と、を収容するモータ室を有する。冷媒流路は、モータ室の外部に配置され、冷却媒体が流通する。ポンプは、冷却媒体を循環させる。クーラーは、冷却媒体を冷却する。冷媒流路は、周方向に延びて形成され、モータ室に臨んで開口する流入口１５ａ及び流出口１５ｂを連通する。ポンプ及びクーラーが、冷媒流路に設けられる。【選択図】図２

Description

本発明は、モータユニットに関する。

従来のモータユニットは、モータと、モータを収容するハウジング（モータハウジング）と、を備える。ハウジング内部にはモータを冷却する冷却媒体（液体冷媒）が、収容されている。モータは、モータ軸を中心として回転するロータを有する。ロータにはポンプ（羽根車）が、取付けられ、ロータに連動して羽根車が、回転する。これにより、冷却媒体が、ハウジング内を循環する（例えば、特開２００９−７１９２３号公報参照）。

特開２００９−７１９２３号公報

しかしながら、上記のようなモータユニットは、ポンプが、ハウジング内に収容されており、ポンプが故障した際にメンテナンス作業性が悪い問題があった。また、ハウジング内を循環する冷却媒体の温度がポンプの熱により上昇してモータの冷却性能が低下する問題があった。

本発明は、メンテナンス作業性を向上できるとともにモータの冷却性能を向上できるモータユニットを提供することを目的とする。

本発明の例示的なモータユニットは、モータと、ハウジングと、冷媒流路と、ポンプと、クーラーと、を備える。モータは、モータ軸を中心として回転するロータと、ロータと隙間を介して径方向に対向するステータと、を有する。筒状のハウジングは、モータと、モータを冷却する冷却媒体と、を収容するモータ室を有する。冷媒流路は、モータ室の外部に配置され、冷却媒体が流通する。ポンプは、冷却媒体を循環させる。クーラーは、冷却媒体を冷却する。冷媒流路は、周方向に延びて形成され、モータ室に臨んで開口する流入口及び流出口と、を連通する。ポンプ及びクーラーが、冷媒流路に設けられる。

例示的な本発明によれば、故障時の作業性を向上できるとともに冷却性能を向上できるモータユニットを提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係るモータユニットの斜視図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係るモータユニットの内部構成を模式的に示す概略構成図である。 図３は、本発明の第２実施形態に係るモータユニットの斜視図である。 図４は、本発明の第２実施形態に係るモータユニットの内部構成を模式的に示す概略構成図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本明細書では、モータユニット１が水平な路面上に位置する車両に搭載された場合の位置関係を基に、鉛直方向を規定して説明する。また、図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向は、＋Ｚ側を上側とし、−Ｚ側を下側とする鉛直方向である。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向と直交する方向であってモータユニット１が搭載される車両の前後方向である。本実施形態において、＋Ｘ側は、車両の前側であり、−Ｘ側は、車両の後側である。Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向とＺ軸方向との両方と直交する方向であって、車両の左右方向である。本実施形態において、＋Ｙ側は、車両の左側であり、−Ｙ側は、車両の右側である。

なお、前後方向の位置関係は、本実施形態の位置関係に限られず、＋Ｘ側が車両の後側であり、−Ｘ側が車両の前側であってもよい。この場合には、＋Ｙ側は、車両の右側であり、−Ｙ側は、車両の左側である。

各図に適宜示すモータ軸Ｊ１は、Ｙ軸方向、すなわち車両の左右方向に延びる。以下の説明においては、特に断りのない限り、モータ軸Ｊ１に平行な方向を単に「軸方向」と呼び、モータ軸Ｊ１を中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、モータ軸Ｊ１を中心とする周方向、すなわち、モータ軸Ｊ１の軸回りを単に「周方向」と呼ぶ。なお、本明細書において、「平行な方向」は略平行な方向も含み、「直交する方向」は略直交する方向も含む。

＜第１実施形態＞
＜１．モータユニットの全体構成＞
本発明の例示的な実施形態のモータユニット１について以下説明する。図１は、本発明の一実施例のモータユニット１の斜視図であり、図２は、モータユニット１の内部構成を模式的に示す図である。モータユニット１は、筒状のハウジング１０と、冷媒流路１５と、モータ２０と、ポンプ３０と、クーラー４０と、を備える。

＜２．ハウジングの構成＞
ハウジング１０は、軸方向に延びて左側が閉蓋された有蓋筒状の周壁部１１と、周壁部１１の右側の開口面を閉蓋する蓋壁部１２と、を有する。周壁部１１及び蓋壁部１２で囲まれる空間にモータ室１０ａが、形成される。すなわち、ハウジング１０は、モータ室１０ａを有する。モータ室１０ａは、モータ２０及びオイル（冷却媒体）Ｏを収容する。

冷媒流路１５は、モータ室１０ａの外部に配置され、周方向に延びる。冷媒流路１５は、一端に流入口１５ａが開口し、他端に流出口１５ｂが開口する。流入口１５ａ及び流出口１５ｂは、周壁部１１に配置され、モータ室１０ａに臨んで開口する。すなわち、冷媒流路１５は、周方向に延びて形成され、流入口１５ａ及び流出口１５ｂを連通する。流入口１５ａは、モータ室１０ａの下部に配置され、流出口１５ｂは、モータ室１０ａの上部に配置される。流出口１５ｂは、軸方向に並んで複数設けられる。冷媒流路１５については、後で詳細に説明する。

＜３．モータの構成＞
モータ２０は、インナーロータ型のモータである。モータ２０は、ロータ２１と、ステータ２２と、を備える。

ロータ２１は、水平方向に延びるモータ軸Ｊ１を中心として回転する。ロータ２１は、シャフト２１１と、ロータ本体２１２と、を有する。ロータ本体２１２は、ロータコア（不図示）と、ロータコアに固定されるロータマグネット（不図示）と、を有する。シャフト２１１は、モータ軸Ｊ１を中心として軸方向に沿って延びる。

シャフト２１１はベアリング２３、２４により回転可能に支持される。ベアリング２３、２４は、ハウジング１０に保持される。ベアリング２３、２４は、例えば、ボールベアリングである。

ステータ２２は、ロータ２１と隙間を介して径方向外側に対向する。ステータ２２は、ステータコア２２１と、複数のコイル２２２と、を有する。ステータコア２２１は、ロータ２１を囲む。ステータコア２２１は、軸方向に延びる円筒状のコアバック(不図示)と、コアバックから径方向内側に延びる複数のティース（不図示）と、を有する。複数のティースは、周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置される。

複数のコイル２２２は、インシュレータ（不図示）を介してステータコア２２１の各ティースにそれぞれ装着される。複数のコイル２２２は、周方向に沿って配置される。

＜４．油路の構成＞
ハウジング１０には、油路９０が設けられている。油路９０は、モータ室１０ａ及び冷媒流路１５を循環するオイルＯの経路である。

なお、本明細書において「油路」とは、オイルＯの経路を意味する。したがって、「油路」とは、定常的に一方向に向かうオイルの流動を作る「流路」のみならず、オイルＯを一時的に滞留させる経路及びオイルＯが滴り落ちる経路をも含む概念である。オイルＯを一時的に滞留させる経路とは、例えば、オイルＯを貯留する貯留部Ｐを含む。

オイルＯは、モータ２０を冷却する冷却媒体である。オイルＯは、モータ２０の潤滑油及び冷却油の機能を奏するために、比較的粘度の低いオートマチックトランスミッション用潤滑油（ＡＴＦ：Automatic Transmission Fluid）と同等のオイルを用いることが好ましい。

＜５．冷媒流路の構成＞
モータ室１０ａの下部から流出したオイルＯは、冷媒流路１５を流通してモータ室１０ａの上部に供給される。ポンプ３０及びクーラー４０は、冷媒流路１５に設けられる。また、冷媒流路１５上の流入口１５ａとポンプ３０との間には貯留部Ｐが設けられる。本実施形態において、貯留部Ｐは、ハウジング１０と同一部材から成る。

冷媒流路１５は、第１流路１５１と、第２流路１５２と、第３流路１５３と、第４流路１５４と、分岐流路部１５５と、を有する。

第１流路１５１は、一端に流入口１５ａが開口し、流入口１５ａから下側に延びる。第１流路１５１は、モータ室１０ａと貯留部Ｐとを連通する。

第２流路１５２は、貯留部Ｐとポンプ３０とを連通する。第３流路１５３は、ポンプ３０とクーラー４０とを連通する。第４流路１５４は、クーラー４０と分岐流路部１５５とを連通する。第２流路１５２、第３流路１５３、第４流路１５４、及び分岐流路部１５５は、周方向に延びる。

貯留部Ｐは、モータ室１０ａの下側に配置される。貯留部Ｐは、モータ室１０ａから流入口１５ａを介して冷媒流路１５に流入したオイルＯを貯留する。貯留部Ｐには、フィルタ（不図示）が設けられる。フィルタは、循環するオイルＯ内の異物を捕集する。

ポンプ３０は、電気により駆動する電動ギアポンプである。ポンプ３０が、モータ室１０ａの外部に配置された冷媒流路１５に設けられることにより、メンテナンス作業性が向上する。また、ハウジング１０から突出するシャフト２１１の軸方向両端部周辺の空間が、広がる。これにより、モータユニット１のシャフト２１１周辺の設計自由度が、向上する。

ポンプ３０は、ポンプ室３１と、ギヤ３２と、を有する。ポンプ室３１は、吸込口３１ａ及び吐出口３１ｂが開口し、内部にギヤ３２を収容する。すなわち、ポンプ室３１は、オイルＯの吸込口３１ａ及び吐出口３１ｂを連通する。ギヤ３２は、ポンプ室３１に収容され、回転によりオイルＯを圧送する。吸込口３１ａは、第２流路１５２と連結される。吐出口３１ｂは、第３流路１５３と連結される。

ギヤ３２の回転軸Ｃは、モータ２０のモータ軸Ｊ１と平行に配置される。吸込口３１ａは、ギヤ３２の軸方向に配置され、吐出口３１ｂは、ギヤ３２の周方向に配置される。

ギヤ３２の回転により、吸込口３１ａから吐出口３１ｂへオイルＯが圧送される。ギヤ３２の回転軸Ｃをモータ２０のモータ軸Ｊ１と平行に配置することにより、オイルＯを冷媒流路１５に円滑に送出することができ、ポンプ３０の駆動効率を向上できる。

ポンプ３０は、第２流路１５２を介して貯留部ＰからオイルＯを吸い上げて、第３流路１５３、クーラー４０、第４流路１５４、及び分岐流路部１５５を介して、オイルＯをモータ室１０ａ内に供給する。すなわち、ポンプ３０は、オイル（冷却媒体）Ｏを循環させる。

クーラー４０は、冷媒流路１５を通過するオイルＯを冷却する。クーラー４０は、第３流路１５３と第４流路１５４とを連通させる流路４０ａを有する。流路４０ａの外周部には複数の冷却用のフィン４０ｂが、設けられている。流路４０ａからフィン４０ｂへ熱が伝達されてオイルＯを効率良く冷却することができる。従って、モータ２０の冷却性能を向上できる。

なお、クーラー４０に、ラジエータ（不図示）で冷却された冷却水を通過させる冷却水用配管を接続してもよい。この場合、クーラー４０の内部に設けられた流路４０ａを通過するオイルＯは、冷却水用配管を通過する冷却水との間で熱交換されて冷却される。

分岐流路部１５５は、モータ室１０ａの上側に配置される。分岐流路部１５５は、流出口１５ｂとクーラー４０との間において冷媒流路１５を複数の流路に分岐させ、各流路が、軸方向に並ぶ複数の流出口１５ｂにそれぞれ連通する。すなわち、冷媒流路１５は、流出口１５ｂとクーラー４０との間において流路を複数分岐して流出口１５ｂと連通する分岐流路部１５５を有する。

第４流路１５４から分岐流路部１５５に流入したオイルＯは、流出口１５ｂからロータ２１、ステータ２２、及びベアリング２３、２４に向けて噴射される。流出口１５ｂからモータ室１０ａ内に噴射されたオイルＯは、下側に滴下され、流入口１５ａを介して冷媒流路１５に流通する。このとき、流入口１５ａ、ポンプ３０、クーラー４０、及び流出口１５ｂが、周方向に順に並んで配置されており、オイルＯが、冷媒流路１５内を円滑に流通できる。

モータユニット１は、モータ２０の温度を検出可能な温度センサ（不図示）をさらに備える。温度センサの種類は、モータ２０の温度を検出可能であれば、特に限定されない。モータユニット１は、温度センサの検出結果に基づいて、ポンプ３０の駆動を制御する。例えば、モータユニット１は、温度センサの検出結果からステータ２２の温度が所定の閾値以上になっていると判断した場合、ポンプ３０の出力を上昇させる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図３は、モータユニット１の斜視図であり、図４は、モータユニット１の内部構成を模式的に示す図である。説明の便宜上、前述の図１、図２に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付す。第２実施形態では貯留部Ｐが設けられておらず、ポンプ３０の構成が第１実施形態とは異なる。その他の部分は第１実施形態と同様である。

第１流路１５１は、流入口１５ａと吸込口３１ａとを直接接続する。このとき、貯留部Ｐがポンプ室３１内に設けられるため、第２流路１５２は、設けられていない。また、ギヤ３２の回転軸Ｃは、モータ軸Ｊ１と直交する方向に交差して配置される。貯留部Ｐをポンプ室３１内に設けることにより、モータユニット１を小型化できる。なお、第１実施形態において、流入口１５ａと吸込口３１ａとを直接接続してもよい。

＜６．その他＞
以上、本発明の実施形態について説明した。なお、本発明の範囲は上述の実施形態に限定されない。本発明は、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。また、上述の実施形態は適宜任意に組み合わせることができる。

本実施形態では、ポンプ３０とクーラー４０とが軸方向に並んで配置されているが、冷媒流路１５の一部を軸方向に屈曲させて、ポンプ３０とクーラー４０とを、軸方向に並んで配置してもよい。ポンプ３０とクーラー４０とを、軸方向に並んで配置することにより、モータユニット１の下部の空間が、広がる。これにより、モータユニット１の下部の設計自由度が、向上する。

本発明は、例えば、モータユニットを有してモータを動力源とする電気自動車（ＥＶ）（ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）等を含む）に利用できる。

１ モータユニット
１０ ハウジング
１０ａ モータ室
１１ 周壁部
１２ 蓋壁部
１５ 冷媒流路
１５ａ 流入口
１５ｂ 流出口
２０ モータ
２１ ロータ
２２ ステータ
２３、２４ ベアリング
３０ ポンプ
３１ ポンプ室
３１ａ 吸入口
３１ｂ 吐出口
３２ ギヤ
４０ クーラー
４０ａ 流路
４０ｂ フィン
５１ 分岐流路
９０ 油路
１５１ 第１流路
１５２ 第２流路
１５３ 第３流路
１５４ 第４流路
１５５ 分岐流路部
２１１ シャフト
２１２ ロータ本体
２２１ ステータコア
２２２ コイル
Ｃ 回転軸
Ｊ１ モータ軸
Ｏ オイル
Ｐ 貯留部

Claims (9)

1. モータ軸を中心として回転するロータと、前記ロータと隙間を介して径方向に対向するステータと、を有するモータと、
   前記モータと、前記モータを冷却する冷却媒体と、を収容するモータ室を有する筒状のハウジングと、
   前記モータ室の外部に配置され、前記冷却媒体が流通する冷媒流路と、
   前記冷却媒体を循環させるポンプと、
   前記冷却媒体を冷却するクーラーと、を備え、
   前記冷媒流路は、周方向に延びて形成され、前記モータ室に臨んで開口する流入口及び流出口を連通し、
   前記ポンプ及び前記クーラーが、前記冷媒流路に設けられる、モータユニット。
2. 前記ポンプと前記クーラーとが、周方向に順に並んで配置される、請求項１に記載のモータユニット。
3. 前記冷媒流路の一部が、軸方向に屈曲し、
   前記ポンプと前記クーラーとが、軸方向に並んで配置される、請求項１に記載のモータユニット。
4. 前記冷媒流路上の前記流入口と前記ポンプとの間に配置され、前記冷却媒体を貯留する貯留部が、設けられる、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のモータユニット。
5. 前記流出口が、軸方向に並んで複数設けられ、
   前記冷媒流路は、前記流出口と前記クーラーとの間において流路を複数分岐して前記流出口と連通する分岐流路部を有する、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のモータユニット。
6. 前記ポンプが、
   前記冷却媒体の吸込口及び吐出口を連通するポンプ室と、
   前記ポンプ室に収容され、回転により前記冷却媒体を圧送するギヤと、
   を有し、
   前記ギヤの回転軸が、前記モータ軸と平行に配置される、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のモータユニット。
7. 前記ポンプが、
   前記冷却媒体の吸込口及び吐出口を連通するポンプ室と、
   前記ポンプ室に収容され、回転により前記冷却媒体を圧送するギヤと、
   を有し、
   前記ギヤの回転軸が、前記モータ軸と交差して配置される、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のモータユニット。
8. 前記流入口と前記吸込口とが直接接続される、請求項６又は請求項７に記載のモータユニット。
9. 前記冷却媒体は、オイルである、請求項１〜請求項８のいずれかに記載のモータユニット。

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