JP2022081336A - モータ、駆動装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータおよび駆動装置に関する。
車両用の駆動装置におけるステータの固定構造として、例えば特許文献1には、モータのステータをハウジング内で片持ちに支持する構成が開示される。また、特許文献2には、片持ちに支持したステータを、ステータとカバー内壁との間に配置されたサポートリングによって固定する構成が開示される。
ハウジング内にステータを片持ちに支持する駆動装置では、ハウジング内でステータが傾きやすく、ステータとロータの中心軸がずれやすい。そこでステータの傾きを抑制するための追加部品を設けると、部品点数および組み立て工数の増加を招く課題があった。
一方、有底円筒状のハウジングの内周面の開口側にステータの支持面を設ける構成では、金型上、抜きテーパを設ける必要があるため、当該支持面より底側の内周面はステータと干渉しないように全て切削する必要があった。
一方、有底円筒状のハウジングの内周面の開口側にステータの支持面を設ける構成では、金型上、抜きテーパを設ける必要があるため、当該支持面より底側の内周面はステータと干渉しないように全て切削する必要があった。
本発明の1つの態様によれば、インナーロータ型のモータであって、中心軸を中心に回転するロータと、前記ロータを径方向外側から囲むステータコアを含むステータと、前記ステータを保持するモータハウジングと、を備えるモータが提供される。前記モータハウジングは、前記ステータを径方向外側から囲む筒部と、前記筒部の軸方向一方側の端部に位置し径方向に広がる底壁と、を有する。前記底壁は、前記底壁を軸方向に貫通する貫通孔を有する。前記筒部の内周面に、前記貫通孔と一致する周方向位置に位置し、前記ステータコアの外周面に接触可能な面からなる第1部分と、前記第1部分と前記底壁との間に位置し、前記第1部分よりも径方向外側に位置する面からなる第2部分と、を有する。
本発明の態様によれば、ステータの倒れを抑制でき、かつ効率よく製造可能なモータおよび駆動装置が提供される。
以下の説明では、各図に示す各実施形態の駆動装置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、鉛直方向である。+Z側は、鉛直方向上側であり、-Z側は、鉛直方向下側である。以下の説明では、鉛直方向上側を単に「上側」と呼び、鉛直方向下側を単に「下側」と呼ぶ。
X軸方向は、Z軸方向と直交する方向であって駆動装置が搭載される車両の前後方向である。以下の各実施形態において、+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、すなわち車幅方向である。以下の各実施形態において、+Y側は、車両の左側であり、-Y側は、車両の右側である。前後方向および左右方向は、鉛直方向と直交する水平方向である。
X軸方向は、Z軸方向と直交する方向であって駆動装置が搭載される車両の前後方向である。以下の各実施形態において、+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、すなわち車幅方向である。以下の各実施形態において、+Y側は、車両の左側であり、-Y側は、車両の右側である。前後方向および左右方向は、鉛直方向と直交する水平方向である。
なお、前後方向の位置関係は、以下の各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、鉛直方向と交差する方向に延びる。より詳細には、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>
図1に示す本実施形態の駆動装置1は、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)、電気自動車(EV)等、モータを動力源とする車両に搭載され、その動力源として使用される。図1に示すように、駆動装置1は、モータ2と、減速装置4および差動装置5を含む伝達装置3と、ハウジング6と、オイルポンプ96と、クーラー97と、パイプ10と、を備える。なお、本実施形態において、駆動装置1はインバータユニットを含まないが、インバータユニットを備える構成としてもよい。
図1に示す本実施形態の駆動装置1は、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)、電気自動車(EV)等、モータを動力源とする車両に搭載され、その動力源として使用される。図1に示すように、駆動装置1は、モータ2と、減速装置4および差動装置5を含む伝達装置3と、ハウジング6と、オイルポンプ96と、クーラー97と、パイプ10と、を備える。なお、本実施形態において、駆動装置1はインバータユニットを含まないが、インバータユニットを備える構成としてもよい。
ハウジング6は、内部にモータ2および伝達装置3を収容する。ハウジング6は、モータハウジング61と、ギヤハウジング62と、隔壁63と、を有する。モータハウジング61は、内部にモータ2を収容する。ギヤハウジング62は、内部に伝達装置3を収容する。ギヤハウジング62は、モータハウジング61に繋がる。本実施形態では、ギヤハウジング62は、モータハウジング61の左側に位置する。
隔壁63は、モータハウジング61の内部とギヤハウジング62の内部とを軸方向に区画する。モータハウジング61は、右側に向かって開口する。本実施形態の場合、隔壁63は、軸方向においてモータハウジング61の開口部と反対側に位置する底壁である。隔壁63は、ステータ30の左側に位置し、後述するベアリング27を保持する。隔壁63のうちベアリング27が保持された部分は、隔壁63を軸方向から見た中央部分である。
隔壁63は、モータハウジング61の内部とギヤハウジング62の内部とを繋ぐ貫通孔68を有する。貫通孔68は、隔壁63の下側の端部に設けられる。貫通孔68は、例えば、隔壁63の下側の端部を、モータハウジング61側の面からギヤハウジング62側の面に向かって軸方向斜め下側向きに貫通する。これにより、貫通孔68のうちモータハウジング61の内部に開口する開口部68cは、鉛直方向上側に斜めに傾いた向きに開口する。貫通孔68のうちギヤハウジング62の内部に開口する開口部68dは、鉛直方向下側に斜めに傾いた向きに開口する。
本実施形態において、隔壁63と、モータハウジング61のうちモータ2を周方向に囲む部分と、ギヤハウジング62のうち伝達装置3を周方向に囲む部分とは、一体成形された成形体である。当該成形体は、例えば、ダイカストによって作られている。
図2は、モータ軸J1を含む面におけるモータ2の断面図である。図3は、モータ軸J1に直交する面におけるモータ2の断面図である。図4は、モータハウジング61を右側(-Y側)から軸方向に見た部分断面図である。
モータ2は、インナーロータ型のモータである。モータ2は、ロータ20と、ステータ30と、ベアリング26,27と、を備える。ロータ20は、水平方向に延びるモータ軸J1を中心として回転可能である。ロータ20は、シャフト21と、ロータ本体24と、を有する。図示は省略するが、ロータ本体24は、ロータコアと、ロータコアに固定されるロータマグネットと、を有する。ロータ20のトルクは、伝達装置3に伝達される。
シャフト21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21は、モータ軸J1を中心として回転する。シャフト21は、内部に中空部22が設けられた中空シャフトである。シャフト21には、連通孔23が設けられる。連通孔23は、径方向に延びて中空部22とシャフト21の外部とを繋ぐ。
シャフト21は、ハウジング6のモータハウジング61とギヤハウジング62とに跨って延びる。シャフト21の左側の端部は、ギヤハウジング62の内部に突出する。シャフト21の左側の端部には、伝達装置3の後述する第1のギヤ41が固定される。シャフト21は、ベアリング26,27により回転可能に支持される。
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。より詳細には、ステータ30は、ロータ20の径方向外側に位置する。ステータ30は、ステータコア32と、コイルアセンブリ33と、を有する。ステータコア32は、ロータ20を囲む。ステータコア32は、モータハウジング61の内周面に固定される。ステータコア32は、図3に示すように、軸方向に延びる円筒状のコアバック32aと、コアバック32aの内周面から径方向内側に延びる複数のティース32bと、コアバック32aの外周面から径方向外側に突出する4つの耳部32cと、を有する。複数のティース32bは、周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置される。4つの耳部32cは、周方向に90°おきの等間隔に配置される。各々の耳部32cは、耳部32cを軸方向に貫通する貫通孔32dを有する。
図1に示すように、コイルアセンブリ33は、周方向に沿ってステータコア32に取り付けられる複数のコイル31を有する。複数のコイル31は、図示しないインシュレータを介してステータコア32の各ティースにそれぞれ装着される。複数のコイル31は、周方向に沿って配置される。より詳細には、複数のコイル31は、周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置される。図示は省略するが、コイルアセンブリ33は、各コイル31を結束する結束部材等を有してもよいし、各コイル31同士を繋ぐ渡り線を有してもよい。
コイルアセンブリ33は、ステータコア32から軸方向に突出するコイルエンド33a、33bを有する。コイルエンド33aは、ステータコア32から右側に突出する部分である。コイルエンド33bは、ステータコア32から左側に突出する部分である。コイルエンド33aは、コイルアセンブリ33に含まれる各コイル31のうちステータコア32よりも右側に突出する部分を含む。コイルエンド33bは、コイルアセンブリ33に含まれる各コイル31のうちステータコア32よりも左側に突出する部分を含む。図2に示すように、本実施形態においてコイルエンド33a,33bは、モータ軸J1を中心とする円環状である。図示は省略するが、コイルエンド33a,33bは、各コイル31を結束する結束部材等を含んでもよいし、各コイル31同士を繋ぐ渡り線を含んでもよい。
図1に示すように、ベアリング26,27は、ロータ20を回転可能に支持する。ベアリング26,27は、例えば、ボールベアリングである。ベアリング26は、ロータ20のうちステータコア32よりも右側に位置する部分を回転可能に支持するベアリングである。本実施形態においてベアリング26は、シャフト21のうちロータ本体24が固定される部分よりも右側に位置する部分を支持する。ベアリング26は、モータハウジング61のうちロータ20およびステータ30の右側を覆う壁部61cに保持される。壁部61cは、モータハウジング61の右側の開口部を塞ぐモータカバーである。
ベアリング27は、ロータ20のうちステータコア32よりも左側に位置する部分を回転可能に支持するベアリングである。本実施形態においてベアリング27は、シャフト21のうちロータ本体24が固定される部分よりも左側に位置する部分を支持する。ベアリング27は、隔壁63に保持される。
モータハウジング61は、図2および図3に示すように、ステータを径方向外側から囲む筒部65と、筒部65の左側(軸方向一方側)の端部に位置し径方向に広がる隔壁63(底壁)と、を有する。モータハウジング61は右側(-Y側、軸方向他方側)に向かって開口するハウジング開口61dを有する。
筒部65は、図2に示すように、ステータ30よりも軸方向に長い。筒部65は、図3に示すように、ステータコア32の外周面形状に倣う概略円筒状である。筒部65は、ステータコア32の耳部32cの位置において、他の部位よりも内径が拡大されている。
筒部65は、図2に示すように、ステータ30よりも軸方向に長い。筒部65は、図3に示すように、ステータコア32の外周面形状に倣う概略円筒状である。筒部65は、ステータコア32の耳部32cの位置において、他の部位よりも内径が拡大されている。
モータハウジング61は、筒部65と隔壁63とが接続される角部に、右側(-Y側)を向く台座面161を有するステータ固定部65aを有する。ステータ固定部65aは、ステータコア32の耳部32cに対応して周方向の4箇所に配置される。4つのステータ固定部65aは、台座面161に開口し、軸方向に沿って延びるねじ穴162をそれぞれ有する。
ステータ30は、ステータコア32の耳部32cを、ステータ固定部65aの台座面161に接触させた状態でモータハウジング61内に配置される。4箇所の耳部32cの貫通孔32dに固定ねじ163が挿入される。固定ねじ163がステータ固定部64aのねじ穴162に締め込まれることで、ステータ30がモータハウジング61に固定される。
隔壁63は、図4に示すように、隔壁63を軸方向に貫通する4つの貫通孔66、67、68、69を有する。すなわちモータハウジング61の底壁は、貫通孔66~69を有する。貫通孔66~69はそれぞれ、周方向において隣り合うステータ固定部65aの間に位置する。貫通孔66は、隔壁63の上端部(+Z側端部)に位置する。貫通孔67は、隔壁63の前側端部(+X側端部)に位置する。貫通孔68は、隔壁63の下端部(-Z側端部)に位置する。貫通孔69は、隔壁63の後側端部(-X側端部)に位置する。
本実施形態の駆動装置1では、4つの貫通孔66~69のうち、最も下側に位置する貫通孔68が、モータハウジング61からギヤハウジング62へのオイル流路として用いられる。ギヤハウジング62は、モータハウジング61の底壁である隔壁63を挟んでステータ30の反対側に位置する。オイル流路としての貫通孔68は、モータ2の中心軸であるモータ軸J1よりも重力方向下側に位置していることが好ましい。
モータハウジング61は、図4および図5に示すように、筒部65の内周面に、前記貫通孔66~69と一致する周方向位置に位置し、ステータコア32の外周面に接触可能な面からなる第1部分101、102、103、104と、第1部分101~104と隔壁63との間に位置し、第1部分101~104よりも径方向外側に位置する面からなる第2部分201~204と、を有する。
図6は、貫通孔66周辺におけるモータ2の部分断面図である。
図5および図6に示すように、第1部分101と、第2部分201とは、モータハウジング61の軸方向に並んで配置される。第1部分101は、筒部65の内周面のうち、ステータコア32の直径に対応して切削加工された面である。第2部分201は、本実施形態の場合、切削加工されていない面である。
図5および図6に示すように、第1部分101と、第2部分201とは、モータハウジング61の軸方向に並んで配置される。第1部分101は、筒部65の内周面のうち、ステータコア32の直径に対応して切削加工された面である。第2部分201は、本実施形態の場合、切削加工されていない面である。
図3に示すように、第1部分101~104は、筒部65に挿入されるステータコア32の外周面を四方から位置決めする。一方、第2部分201は、図6に示すように、ステータコア32の外周面に接触しないため、ステータコア32の位置決めには使用されない。
本実施形態では、ステータコア32は、コアバック32aおよびティース32bからなる円筒状の本体部と、本体部の外周面から径方向外側に突出する複数の耳部32cと、を有する。複数の耳部32cは、周方向に互いに離間して配置される。ステータコア32は、耳部32cにおいてモータハウジングに締結固定される。モータハウジング61は、内周面において周方向に並ぶ複数の第1部分101、102、103、104を有する。各々の第1部分101、102、103、104は、周方向に隣り合う耳部32cの間において、コアバック32aおよびティース32bからなる本体部の外周面と径方向に対向する。この構成によれば、円柱面であるコアバック32aの外周面において、第1部分101~104による位置決めが行われるので、ステータ30を精度よくモータハウジング61に位置決めできる。
本実施形態では、モータ2は、横置きのモータである。すなわち、モータ2は、中心軸であるモータ軸J1が水平方向に沿って配置される。図3に示すように、4つの第1部分101~104のうち、最も下側に位置する第1部分103は、ステータコア32の外周面を重力方向下側から上側に向かって支持する。本実施形態では1つの第1部分103がステータコア32を下側から支持するが、複数の第1部分がステータコア32を下側から支持する構成であってもよい。この構成によれば、ステータ30の自重によってステータ30がモータ軸J1に対して傾くのを抑制できる。
第1部分101は、径方向から見て、ハウジング開口61dから隔壁63に向かうに従って、周方向の幅が大きくなる形状を有する。図示は省略するが、他の第1部分102、103、104も同様の形状を有する。ダイカストによって製造されるハウジング6では、筒部65の内面に、金型の抜きテーパーによる傾斜面が形成されるため、鋳造上がりの筒部65の内径は、ハウジング開口61d側よりも隔壁63側の方が小さくなる。このような筒部65の内面に対して、軸方向にわたって一定の内径とする切削加工を施すと、図5に示すように、隔壁63に近づくに従って切削加工面の周方向幅が大きくなる。
本実施形態では、第1部分101の隔壁63側に、第2部分201が存在しているため、第1部分101の切削加工は第2部分201のハウジング開口側の端部201aにおいて途切れる。仮に、第2部分201が存在しない場合、ステータ固定部65aの台座面161の位置まで第1部分101が延びることになり、第1部分101の周方向幅は隔壁63に近づくほど大きくなり、鋳肌からの加工深さも大きくなる。本実施形態では、このような切削加工量が大きくなる部分に、第2部分201が存在しているため、モータハウジング61の切削加工量を大きく低減できる。これにより、素材の使用効率も高めることができる。したがって、モータハウジング61の製造効率を高めることができる。
本実施形態では、第1部分101の貫通孔66側(+Y側、軸方向一方側)の端部101aは、第2部分201のハウジング開口61d側(-Y側、軸方向他方側)の端部201aと軸方向に接して配置される。また、第1部分101のハウジング開口61d側(-Y側、軸方向他方側)の端部101bは、ステータコア32のハウジング開口側(軸方向他方側)の端部32eよりも、ハウジング開口61d側(軸方向他方側)に位置する。他の第1部分102、103、104および第2部分202、203、204においても同様である。
この構成によれば、第1部分101~104によって、ステータコア32のハウジング開口61d側の端部から第2部分202~204までの領域を径方向外側から位置決めできる。ステータコア32のうち、隔壁63から最も離れた位置がモータハウジング61に対して位置決めされるため、ステータコア32の倒れを効果的に抑制できる。
この構成によれば、第1部分101~104によって、ステータコア32のハウジング開口61d側の端部から第2部分202~204までの領域を径方向外側から位置決めできる。ステータコア32のうち、隔壁63から最も離れた位置がモータハウジング61に対して位置決めされるため、ステータコア32の倒れを効果的に抑制できる。
第1部分101~104および第2部分201~204の軸方向の範囲は、図5および図6に示す範囲に限定されない。
第1部分101~104のハウジング開口61d側(-Y側、軸方向他方側)の端部は、ステータコア32の軸方向の中間位置よりもハウジング開口61d側に位置し、第2部分201~204の隔壁63側(+Y側、軸方向一方側)の端部は、ステータコア32の軸方向の中間位置よりも軸方向一方側に位置する構成としてもよい。
この構成によれば、ステータコア32の中間位置よりもハウジング開口61d側に位置する領域と、ステータコア32の中間位置よりも隔壁63側に位置する領域に第1部分101~104が配置されるので、筒部65の内周面における隔壁63寄りの領域の加工量を減らしつつ、軸方向の比較的広い領域に第1部分101~104を形成できる。これにより、ステータコア32の倒れを効果的に抑制できる。
第1部分101~104のハウジング開口61d側(-Y側、軸方向他方側)の端部は、ステータコア32の軸方向の中間位置よりもハウジング開口61d側に位置し、第2部分201~204の隔壁63側(+Y側、軸方向一方側)の端部は、ステータコア32の軸方向の中間位置よりも軸方向一方側に位置する構成としてもよい。
この構成によれば、ステータコア32の中間位置よりもハウジング開口61d側に位置する領域と、ステータコア32の中間位置よりも隔壁63側に位置する領域に第1部分101~104が配置されるので、筒部65の内周面における隔壁63寄りの領域の加工量を減らしつつ、軸方向の比較的広い領域に第1部分101~104を形成できる。これにより、ステータコア32の倒れを効果的に抑制できる。
第2部分201~204は、ハウジング6の鋳造時に、隔壁63の貫通孔66~69を利用して形成される。
図7は、モータハウジング61の製造工程を示す説明図である。
図7に示すように、モータハウジング61の内周側は、2つの金型M1および金型M2を用いたダイカストにより製造される。モータハウジング61の外周側およびハウジング6の他の部分については説明を省略する。
図7は、モータハウジング61の製造工程を示す説明図である。
図7に示すように、モータハウジング61の内周側は、2つの金型M1および金型M2を用いたダイカストにより製造される。モータハウジング61の外周側およびハウジング6の他の部分については説明を省略する。
金型M1は、軸方向他方側(-Y側)から軸方向一方側(+Y側)に向かって延びる金型である。金型M2は、軸方向一方側(+Y側)から軸方向他方側(-Y側)に向かって延びる金型である。金型M1は、金型M2が挿入される凹部M1aを有する。金型M1と金型M2を軸方向に進出させて噛み合わせることで、金型M1と金型M2との間に、モータハウジング61を鋳造するためのキャビティを形成する。モータハウジング61は、図7に示すように、金型M1と金型M2とに囲まれるキャビティに溶融金属を供給した後、冷却することで製造される。
上記の製造工程で製造されるモータハウジング61では、金型M1の外周面M1bによって第1部分101となる部分が形成される。図7に示す範囲32Aは、図6に示すように、モータハウジング61に収容されるステータコア32の軸方向における範囲である。モータハウジング61となる鋳物61Aの筒部65Aは、軸方向において、ステータコア32の軸方向の範囲32Aを含む大きさに形成される。金型M1の外周面M1bに設けられる抜きテーパーにより、筒部65Aの内周面は、軸方向他方側(-Y側)から軸方向一方側(+Y側)に向かうに従って内径が小さくなる。鋳造後に、図7に示す除去部分61xを切削加工により除去することで、内周面に第1部分101を有する筒部65を作製できる。
また、金型M2の外周面M2bによって、第2部分201が形成される。金型M2は、貫通孔66から軸方向一方側(+Y側)へ引き抜かれるので、金型M2の外周面M2bに設けられる抜きテーパーによって、第2部分201の径方向内側を向く面は、軸方向一方側(+Y側)に向かうに従って径方向外側へ広がる傾斜面となる。これにより、図6に示す傾斜面201cが形成される。
また上記の製造工程によれば、金型M2によって、貫通孔66と第2部分201とが形成される。そのため、製造されたモータハウジング61において、貫通孔66は、筒部65の内側において、隔壁63の外周端に位置し、貫通孔66の一部は、筒部65の内周面よりも径方向外側に位置する。他の貫通孔67~69も貫通孔66と同様である。
金型M2は、鋳造後に貫通孔66から引き抜かれるため、貫通孔66よりも軸方向他方側(-Y側)に形成される第2部分201の周方向幅は、貫通孔66の周方向幅以下の長さとなる。他の第2部分202~204も第2部分201と同様である。
本実施形態の製造方法によれば、図7に示すように、金型M1、M2を用いて筒部65Aの内周面を形成することで、第1部分101~104を形成するための除去部分61xの体積を小さくすることができる。仮に、金型M1のみを用いて筒部65Aの内周面を形成した場合、外周面M1bの抜きテーパーによって、筒部65Aの内周面が傾斜面となるので、図7に想像線で示す除去部分61yも切削加工によって除去しなければならない。本実施形態では、金型M2を用いることで、筒部65Aに除去部分61yが形成されないので、除去部分61xのみを薄く削り取るだけで、第1部分101を形成できる。
また、金型M2の軸方向長さを変更するだけで、第2部分201の軸方向長さを自在に調整できるので、ステータコア32を位置決めする第1部分101の軸方向位置の変更が容易である。ステータ30の倒れが生じにくい位置に、第1部分101を容易に配置できる。
本実施形態では、第2部分201は、第1部分101との境界から隔壁63側(+Y側、軸方向一方側)に向かうに従って径方向外側に傾斜する傾斜面201cを含む。また、貫通孔66は、軸方向他方側(-Y側)から軸方向一方側(+Y側)に向かうに従って徐々に孔の断面積が大きくなる。図示は省略するが、他の第2部分202~204も、第2部分201と同様の構造を有する。また、他の貫通孔67~69も貫通孔66と同様の構成を有する。
上記したように、第2部分201~204および貫通孔66~69を形成する金型M2は、隔壁63の軸方向一方側(+Y側)から軸方向他方側(-Y側)に向かって突出するので、第2部分201~204および貫通孔66~69の内周面には、金型M2の抜きテーパーによって傾斜面が設けられる。本実施形態では、貫通孔66~69のうち、最も下側に位置する貫通孔68が、モータハウジング61からギヤハウジング62へオイルOを流すオイル流路として用いられる。第2部分203を形成する金型を抜くための貫通孔68を、オイルOの流路として利用することで、隔壁63にオイル流路用の貫通孔を設ける必要がなく、貫通孔を少なくできるので、モータハウジング61の剛性低下を招きにくい。
ハウジング開口61d側から延びて貫通孔68に繋がる第2部分203が、軸方向一方側(+Y側)に向かうに従って下側に傾斜する形状であると、モータハウジング61内のオイルOを円滑に貫通孔68に案内できる。
また、貫通孔68において、軸方向一方側に向かって穴の断面積が大きくなる形状であると、貫通孔68の表面がモータハウジング61からギヤハウジング62に向かうに従って下側へ傾斜する面となるので、モータハウジング61からギヤハウジング62に向かって円滑にオイルOを流すことができる。加えて、貫通孔68に繋がる第2部分203の表面もモータハウジング61からギヤハウジング62に向かうにしたがって下側へ傾斜する面となるので、モータハウジング61からギヤハウジング62に向かって円滑にオイルOを流すことができる。
また、貫通孔68において、軸方向一方側に向かって穴の断面積が大きくなる形状であると、貫通孔68の表面がモータハウジング61からギヤハウジング62に向かうに従って下側へ傾斜する面となるので、モータハウジング61からギヤハウジング62に向かって円滑にオイルOを流すことができる。加えて、貫通孔68に繋がる第2部分203の表面もモータハウジング61からギヤハウジング62に向かうにしたがって下側へ傾斜する面となるので、モータハウジング61からギヤハウジング62に向かって円滑にオイルOを流すことができる。
また、モータハウジング61は、第1部分101~104および第2部分201~204とは異なる周方向位置に位置し、ステータコア32の外周面に接触可能な面からなる第3部分301~304をさらに備える。この構成によれば、4箇所の第1部分101~104に加えて、4箇所の第3部分301~304によって、ステータコア32が径方向外側から位置決めされる。これにより、さらに効果的にステータ30の倒れを抑制できる。
本実施形態の場合、第3部分301は、ステータコア32の軸方向の全体にわたって延びる。すなわち、第3部分301のハウジング開口61d側の端部は、ステータコア32のハウジング開口61d側の端部32eと一致または端部32eよりもハウジング開口61d側に位置する。第3部分301の隔壁63側の端部は、ステータコア32の隔壁63側の端部に達する。他の第3部分302、303、304も、第3部分301と同様の構成を有する。この構成によれば、ステータコア32の外周面を軸方向長さの全体にわたって位置決めできるので、ステータ30の倒れをさらに抑制できる。
図3に示すように、4つの第3部分301~304のうち、最も下側に位置する第3部分303は、ステータコア32の外周面を重力方向下側から上側に向かって支持する。本実施形態では1つの第3部分303がステータコア32を下側から支持するが、複数の第3部分がステータコア32を下側から支持する構成であってもよい。この構成によれば、ステータ30の自重によってステータ30がモータ軸J1に対して傾くのを抑制できる。
第3部分301は、径方向から見て、ハウジング開口61dから隔壁63に向かうに従って、周方向の幅が大きくなる形状を有する。図示は省略するが、他の第3部分302、303、304も同様の形状を有する。第3部分301~304がこのような形状となるのは、第1部分101~104と同様に、筒部65の内面が、金型の抜きテーパーによる傾斜面とされていることが理由である。
第3部分301~304の軸方向長さは変更可能である。すなわち、第3部分301~304のハウジング開口61d側の端部は、ステータコア32のハウジング開口61d側の端部32eよりも隔壁63側に位置していてもよい。また、第3部分301~304の隔壁63側の端部は、ステータコア32の隔壁63側の端部よりもハウジング開口61d側に位置していてもよい。また第3部分301~304は、軸方向において複数の領域に分割されていてもよい。
さらに、本実施形態のモータハウジング61は、図5に示すように、周方向において第2部分201の第3部分301と反対側に、第3部分305を有する。この構成によれば、第2部分201の周辺において、ステータコア32の隔壁63側の端部を、2箇所の第3部分301、305によって位置決めできる。第3部分305は、必要に応じて設ければよい。本実施形態のモータハウジング61は、第3部分305の軸方向他方側(-Y側)に、第3部分305よりも内径が大きい第4部分402を有する。第4部分402は、第1部分101と周方向に隣接する。第4部分402は、第1部分101よりも内径が大きい。第4部分402を有することにより、切削加工量を増やすことなく、第3部分305を必要な軸方向位置に、必要な軸方向長さで容易に形成できる。第4部分402の形成方法については、後述の変形例において図8および図9を参照して詳細に説明する。
本実施形態のモータハウジング61は、図5に示すように、第1部分101を周方向に横切る溝からなる複数の冷媒流路101Gを有する。また、第3部分301を周方向に横切る溝からなる複数の冷媒流路301Gを有する。図3に示すように、ステータコア32の上側に、ステータ30にオイルOを掛け流すためのパイプ10が配置される。パイプ10の構成および機能の詳細については後述する。
図3に示すように、本実施形態のモータハウジング61において、第1部分101~104の径方向内側を向く面と、第3部分301~304の径方向内側を向く面は、ステータコア32を位置決めするために、ステータコア32の外周面に接触または近接する。そのため、第1部分101および第3部分301は、パイプ10からステータコア32の上面に供給されるオイルOの流れを阻害する部分となり得る。本実施形態では、第1部分101および第3部分301に冷媒流路101G、301Gが設けられているので、ステータコア32上のオイルOは、冷媒流路101G、301Gを通じて周方向に流れることができる。これにより、ステータ30を効率的に冷却することができる。
本実施形態では、冷媒流路101G、301Gはそれぞれ2本であるが、1本または3本以上であってもよい。また、モータハウジング61は、冷媒流路101Gのみを有する構成であってもよく、冷媒流路301Gのみを有する構成であってもよい。図示は省略するが、他の第1部分102~104、および他の第3部分302~304にも、冷媒流路101G、301Gと同様の溝からなる冷媒流路を備えていてもよい。
なお、本実施形態では、図3に示すように、筒部65の内周面のうち、第1部分101~104および第3部分301~304以外の部分は、ステータコア32の外周面から径方向外側に離れて配置される。したがって、オイルOの流通を阻害するのは、第1部分101~104および第3部分301~304のみである。オイルOを流通させるための溝は、第1部分101~104および第3部分301~304のみに設ければよいので、加工が必要な領域を狭くできる。
本実施形態では、図6に示したように、第1部分101のハウジング開口61d側の端部101bが、ステータコア32の端部32eよりもハウジング開口61d側に位置する構成であるが、第1部分101の端部101bが、ステータコア32の端部32eよりも隔壁63側に位置していてもよい。この例について、図8を参照して説明する。
図8は、変形例のモータハウジングの部分断面図である。
図8に示すように、変形例のモータハウジング61は、第1部分101のハウジング開口61d側(-Y側、軸方向他方側)に、ステータコア32の外周面よりも径方向外側に位置する面からなる第4部分401を有する。
図8に示すように、変形例のモータハウジング61は、第1部分101のハウジング開口61d側(-Y側、軸方向他方側)に、ステータコア32の外周面よりも径方向外側に位置する面からなる第4部分401を有する。
第4部分401は、第2部分201と同様に、切削加工されていない鋳肌からなる。変形例のモータハウジング61では、第4部分401が設けられていることにより、図6に示した実施形態と比較して、第1部分101の軸方向長さが短い。切削加工により形成される第1部分101の範囲が狭いので、切削加工の負担が小さく、素材の利用効率が高くなり、モータハウジング61の製造効率が向上する。
なお、他の第1部分102、103、104のハウジング開口61d側(軸方向他方側)にも、上記の第4部分401と同様の第4部分が設けられていてもよい。
図9は、図8に示す変形例のモータハウジング61の製造工程を示す説明図である。
第4部分401を有する変形例のモータハウジング61は、図9に示す金型M3と金型M2とを用いたダイカストにより製造することができる。
金型M3は、図7に示した金型M1とほぼ同様の構成であるが、金型M1と比較して外周面M3bがより径方向外側に位置する。これにより、金型M3の軸方向他方側寄りの部分が、ステータコア32の外周面が配置される位置32Bよりも径方向外側に配置される。
第4部分401を有する変形例のモータハウジング61は、図9に示す金型M3と金型M2とを用いたダイカストにより製造することができる。
金型M3は、図7に示した金型M1とほぼ同様の構成であるが、金型M1と比較して外周面M3bがより径方向外側に位置する。これにより、金型M3の軸方向他方側寄りの部分が、ステータコア32の外周面が配置される位置32Bよりも径方向外側に配置される。
金型M3、M2を用いて製造された鋳物61Aにおいて、ステータコア32の外周面に合わせて内周面を切削すると、図8に示す除去部分61xのみが切削され、除去部分61xの軸方向一方側および軸方向他方側は、切削されない。以上により、図8に示す変形例のモータハウジング61を製造できる。変形例の製造方法によれば、切削加工により除去される除去部分61xの体積を減らすことができる。
図1に戻り、ハウジング6は、内部に冷媒としてのオイルOを収容する。本実施形態では、モータハウジング61の内部およびギヤハウジング62の内部に、オイルOが収容される。ギヤハウジング62の内部における下部領域には、オイルOが溜るオイル溜りPが設けられる。オイル溜りPのオイルOは、後述する油路90によってモータハウジング61の内部に送られる。モータハウジング61の内部に送られたオイルOは、モータハウジング61の内部における下部領域に溜まる。モータハウジング61の内部に溜まったオイルOの少なくとも一部は、貫通孔68を介してギヤハウジング62に移動し、オイル溜りPに戻る。
なお、本明細書において「ある部分の内部にオイルが収容される」とは、モータが駆動している最中の少なくとも一部において、ある部分の内部にオイルが位置していればよく、モータが停止している際には、ある部分の内部にオイルが位置していなくてもよい。例えば、本実施形態においてモータハウジング61の内部にオイルOが収容されるとは、モータ2が駆動している最中の少なくとも一部において、モータハウジング61の内部にオイルOが位置していればよく、モータ2が停止している際においては、モータハウジング61の内部のオイルOがすべて貫通孔68を通ってギヤハウジング62に移動してしまっていてもよい。なお、後述する油路90によってモータハウジング61の内部へと送られたオイルOの一部は、モータ2が停止した状態において、モータハウジング61の内部に残っていてもよい。
オイルOは、後述する油路90内を循環する。オイルOは、減速装置4および差動装置5の潤滑用として使用される。また、オイルOは、モータ2の冷却用として使用される。
オイルOとしては、潤滑油およ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。
オイルOとしては、潤滑油およ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。
伝達装置3は、ハウジング6のギヤハウジング62に収容される。伝達装置3は、モータ2に接続される。より詳細には、伝達装置3は、シャフト21の左側の端部に接続される。伝達装置3は、減速装置4と、差動装置5と、を有する。モータ2から出力されるトルクは、減速装置4を介して差動装置5に伝達される。
減速装置4は、モータ2に接続される。減速装置4は、モータ2の回転速度を減じて、モータ2から出力されるトルクを減速比に応じて増大させる。減速装置4は、モータ2から出力されるトルクを差動装置5へ伝達する。減速装置4は、第1のギヤ41と、第2のギヤ42と、第3のギヤ43と、中間シャフト45と、を有する。
第1のギヤ41は、シャフト21の左側の端部における外周面に固定される。第1のギヤ41は、シャフト21とともに、モータ軸J1を中心に回転する。中間シャフト45は、モータ軸J1と平行な中間軸J2に沿って延びる。中間シャフト45は、中間軸J2を中心として回転する。第2のギヤ42および第3のギヤ43は、中間シャフト45の外周面に固定される。第2のギヤ42と第3のギヤ43は、中間シャフト45を介して接続される。第2のギヤ42および第3のギヤ43は、中間軸J2を中心として回転する。第2のギヤ42は、第1のギヤ41に噛み合う。第3のギヤ43は、差動装置5の後述するリングギヤ51と噛み合う。
モータ2から出力されるトルクは、シャフト21、第1のギヤ41、第2のギヤ42、中間シャフト45および第3のギヤ43をこの順に介して差動装置5のリングギヤ51へ伝達される。各ギヤのギヤ比およびギヤの個数等は、必要とされる減速比に応じて種々変更可能である。本実施形態において減速装置4は、各ギヤの軸芯が平行に配置される平行軸歯車タイプの減速機である。
差動装置5は、減速装置4を介しモータ2に接続される。差動装置5は、モータ2から出力されるトルクを車両の車輪に伝達するための装置である。差動装置5は、車両の旋回時に、左右の車輪の速度差を吸収しつつ、左右両輪の車軸55に同トルクを伝える。このように、本実施形態において伝達装置3は、減速装置4および差動装置5を介して、車両の車軸55にモータ2のトルクを伝達する。差動装置5は、リングギヤ51と、図示しないギヤハウジングと、図示しない一対のピニオンギヤと、図示しないピニオンシャフトと、図示しない一対のサイドギヤと、を有する。リングギヤ51は、モータ軸J1と平行な差動軸J3を中心として回転する。リングギヤ51には、モータ2から出力されるトルクが減速装置4を介して伝えられる。
モータ2には、ハウジング6の内部においてオイルOが循環する油路90が設けられる。油路90は、オイル溜りPからオイルOをモータ2に供給し、再びオイル溜りPに導くオイルOの経路である。油路90は、モータハウジング61の内部とギヤハウジング62の内部とに跨って設けられる。
なお、本明細書において「油路」とは、オイルの経路を意味する。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、オイルを一時的に滞留させる経路およびオイルが滴り落ちる経路をも含む概念である。オイルを一時的に滞留させる経路とは、例えば、オイルを貯留するリザーバ等を含む。
油路90は、第1の油路91と、第2の油路92と、を有する。第1の油路91および第2の油路92は、それぞれハウジング6の内部でオイルOを循環させる。第1の油路91は、かき上げ経路91aと、シャフト供給経路91bと、シャフト内経路91cと、ロータ内経路91dと、を有する。また、第1の油路91の経路中には、第1のリザーバ93が設けられる。第1のリザーバ93は、ギヤハウジング62内に設けられる。
かき上げ経路91aは、差動装置5のリングギヤ51の回転によってオイル溜りPからオイルOをかき上げて、第1のリザーバ93でオイルOを受ける経路である。第1のリザーバ93は、上側に開口する。第1のリザーバ93は、リングギヤ51がかき上げたオイルOを受ける。また、モータ2の駆動直後などオイル溜りPの液面Sgが高い場合等には、第1のリザーバ93は、リングギヤ51に加えて第2のギヤ42および第3のギヤ43によってかき上げられたオイルOも受ける。
シャフト供給経路91bは、第1のリザーバ93からシャフト21の中空部22にオイルOを誘導する。シャフト内経路91cは、シャフト21の中空部22内をオイルOが通過する経路である。ロータ内経路91dは、シャフト21の連通孔23からロータ本体24の内部を通過して、ステータ30に飛散する経路である。
ロータ内経路91dは、ロータ本体24に設けられた供給口24aを有する。供給口24aは、モータハウジング61の内部に開口する。ロータ内経路91dを通るオイルOは、供給口24aからステータ30に向けて噴射される。このようにして供給口24aは、モータハウジング61の内部に流体としてのオイルOを供給する。供給口24aは、例えば、複数設けられる。本実施形態においてロータ本体24は、供給口24aを有する供給部に相当する。
シャフト内経路91cにおいて、ロータ20の内部のオイルOには、ロータ20の回転に伴い遠心力が付与される。これにより、オイルOは、ロータ20から径方向外側に連続的に飛散する。また、オイルOの飛散に伴い、ロータ20内部の経路が負圧となり、第1のリザーバ93に溜るオイルOが、ロータ20の内部に吸引され、ロータ20内部の経路にオイルOが満たされる。
ステータ30に到達したオイルOは、ステータ30から熱を奪う。ステータ30を冷却したオイルOは、下側に滴下され、モータハウジング61内の下部領域に溜る。モータハウジング61内の下部領域に溜ったオイルOは、隔壁63に設けられた貫通孔68を介してギヤハウジング62に移動する。以上のようにして、第1の油路91は、オイルOをロータ20およびステータ30に供給する。
第2の油路92においてオイルOは、オイル溜りPから引き上げられてステータ30に供給される。第2の油路92には、オイルポンプ96と、クーラー97と、パイプ10と、が設けられる。第2の油路92は、第1の流路92aと、第2の流路92bと、第3の流路92cと、第4の流路94と、を有する。
第1の流路92a、第2の流路92b、第3の流路92c、および第4の流路94は、ハウジング6の壁部に設けられる。第1の流路92aは、オイル溜りPとオイルポンプ96とを繋ぐ。第2の流路92bは、オイルポンプ96とクーラー97とを繋ぐ。第3の流路92cは、クーラー97と第4の流路94とを繋ぐ。第3の流路92cは、例えば、モータハウジング61の壁部のうち右側(-Y側)の壁部に設けられる。第4の流路94は、壁部61cに設けられる。第4の流路94は、第3の流路92cとパイプ10とを繋ぐ。
本実施形態においてパイプ10は、軸方向に延びる。パイプ10の右側の端部は、壁部61cに固定される。本実施形態においてパイプ10は、軸方向に直線状に延びる円筒状である。パイプ10は、ハウジング6の内部に収容される。パイプ10は、ステータ30の径方向外側に位置する。パイプ10は、例えば、ステータ30の上側に位置する。なお、パイプ10は、複数設けられてもよい。
パイプ10は、モータハウジング61の内部に流体としてのオイルOを供給する供給口11,12を有する。供給口11,12は、モータハウジング61の内部に開口する。第4の流路94からパイプ10内に流入したオイルOは、供給口11,12からステータ30に向けて噴射される。供給口11から噴射されたオイルOは、ステータコア32に供給される。供給口12から噴射されたオイルOは、コイルエンド33a,33bに供給される。供給口11と供給口12とは、例えば、それぞれ複数ずつ設けられる。本実施形態においてパイプ10は、供給口11,12を有する供給部に相当する。
オイルポンプ96は、冷媒としてのオイルOを送るポンプである。本実施形態においてオイルポンプ96は、電気により駆動する電動ポンプである。オイルポンプ96は、第1の流路92aを介してオイル溜りPからオイルOを吸い上げて、第2の流路92b、クーラー97、第3の流路92c、第4の流路94、およびパイプ10を介して、オイルOをモータ2に供給する。
パイプ10からステータ30に供給されたオイルOは、下側に滴下され、モータハウジング61内の下部領域に溜る。モータハウジング61内の下部領域に溜ったオイルOは、隔壁63に設けられた貫通孔68を介してギヤハウジング62のオイル溜りPに移動する。以上のようにして、第2の油路92は、オイルOをステータ30に供給する。
クーラー97は、第2の油路92を通過するオイルOを冷却する。クーラー97には、第2の流路92bおよび第3の流路92cが接続される。クーラー97は、第2の流路92bと第3の流路92cとを繋ぐ流路97aを有する。流路97aは、クーラー97の内部に設けられた流路である。流路97aは、第2の流路92bおよび第1の流路92aを介して、ギヤハウジング62の内部と繋がる。クーラー97には、図示しないラジエータで冷却された冷却水を通過させる冷却水用配管98が接続される。クーラー97の内部に設けられた流路97aを通過するオイルOは、冷却水用配管98を通過する冷却水との間で熱交換されて冷却される。
1…駆動装置、2…モータ、6…ハウジング、20…ロータ、30…ステータ、32…ステータコア、32c…耳部、32d,66,67,68,69…貫通孔、32e,101a,101b,201a…端部、61…モータハウジング、65…筒部、101,102,103,104…第1部分、101G,301G…冷媒流路、201,202,203,204…第2部分、201c…傾斜面、301,302,303,304,305…第3部分、401…第4部分
Claims (15)
- インナーロータ型のモータであって、
中心軸を中心に回転するロータと、前記ロータを径方向外側から囲むステータコアを含むステータと、前記ステータを保持するモータハウジングと、を備え、
前記モータハウジングは、前記ステータを径方向外側から囲む筒部と、前記筒部の軸方向一方側の端部に位置し径方向に広がる底壁と、を有し、
前記底壁は、前記底壁を軸方向に貫通する貫通孔を有し、
前記筒部の内周面に、
前記貫通孔と一致する周方向位置に位置し、前記ステータコアの外周面に接触可能な面からなる第1部分と、
前記第1部分と前記底壁との間に位置し、前記第1部分よりも径方向外側に位置する面からなる第2部分と、
を有する、
モータ。 - 前記第1部分の軸方向一方側の端部は、前記第2部分の軸方向他方側の端部と軸方向に接して配置され、
前記第1部分の軸方向他方側の端部は、前記ステータコアの軸方向他方側の端部よりも軸方向他方側に位置する、
請求項1に記載のモータ。 - 前記貫通孔は、前記底壁の外周部に位置する、
請求項1または2に記載のモータ。 - 前記第2部分の周方向幅は、前記貫通孔の周方向幅以下の長さである、
請求項3に記載のモータ。 - 前記第1部分の軸方向他方側の端部は、前記ステータコアの軸方向の中間位置よりも軸方向他方側に位置し、
前記第2部分の軸方向一方側の端部は、前記ステータコアの軸方向の中間位置よりも軸方向一方側に位置する、
請求項1から4のいずれか1項に記載のモータ。 - 前記第2部分は、前記第1部分との境界から軸方向一方側に向かうに従って径方向外側に傾斜する傾斜面を含む、
請求項1から5のいずれか1項に記載のモータ。 - 前記ステータコアは、軸方向に延びる円筒状の本体部と、前記本体部の外周面から径方向外側に突出する複数の耳部と、を有し、
前記複数の耳部は、周方向に互いに離間して配置され、
前記ステータコアは、前記耳部において前記モータハウジングに締結固定され、
前記モータハウジングは、内周面において周方向に並ぶ複数の前記第1部分を有し、
各々の前記第1部分は、周方向に隣り合う前記耳部の間において前記本体部の外周面と径方向に対向する、
請求項1から6のいずれか1項に記載のモータ。 - 中心軸が水平方向に沿って配置される横置きのモータであり、
前記モータハウジングのうち、少なくとも1つの前記第1部分は、前記ステータコアの外周面を重力方向下側から支持する、
請求項1から7のいずれか1項に記載のモータ。 - 前記貫通孔は、軸方向他方側から軸方向一方側に向かうに従って徐々に孔の断面積が大きくなる、
請求項1から8のいずれか1項に記載のモータ。 - 前記第1部分および前記第2部分とは異なる周方向位置に位置し、前記ステータコアの外周面に接触可能な面からなる第3部分をさらに備える、
請求項1から9のいずれか1項に記載のモータ。 - 中心軸が水平方向に沿って配置される横置きのモータであり、
前記モータハウジングのうち、少なくとも1つの前記第3部分は、前記ステータコアの外周面を重力方向下側から支持する、
請求項10に記載のモータ。 - 前記第1部分の軸方向他方側に、前記ステータコアの外周面よりも径方向外側に位置する面からなる第4部分を有する、
請求項1から11のいずれか1項に記載のモータ。 - 請求項1から12のいずれか1項に記載のモータと、前記モータに連結される減速機構と、を備える駆動装置であって、
前記モータは、横置きに配置され、
前記モータおよび前記減速機構の内部を循環する冷媒を有し、
前記減速機構は、前記モータハウジングの底壁を挟んで前記ステータの反対側に位置し、前記底壁の前記貫通孔は、前記モータの中心軸よりも重力方向下側に位置する、
駆動装置。 - 請求項1から12のいずれか1項に記載のモータと、前記モータに連結される減速機構と、を備える駆動装置であって、
前記モータは、横置きに配置され、
前記モータおよび前記減速機構の内部を循環する冷媒を有し、
前記モータハウジングは、
前記ステータの上面に冷媒を掛け流す冷媒供給機構と、
前記第1部分を周方向に横切る溝からなる冷媒流路と、
を有する、駆動装置。 - 請求項10または11に記載のモータと、前記モータに連結される減速機構と、を備える駆動装置であって、
前記モータは、横置きに配置され、
前記モータおよび前記減速機構の内部を循環する冷媒を有し、
前記モータハウジングは、
前記ステータの上面に冷媒を掛け流す冷媒供給機構と、
前記第3部分を周方向に横切る溝からなる冷媒流路と、
を有する、駆動装置。
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