JP7310531B2 - 車両用モータ - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両に適用される車両用モータに関する。

走行用の動力源としてモータ（モータジェネレータを含む）が搭載された電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両では、車室内外の静寂性を向上させるために、モータにインシュレータ（防音部材）を設けることが行われている。例えば、特許文献１には、モータジェネレータの外周にインシュレータを設けることによって作動時の騒音抑制を図った電気自動車が開示されている。

一方、モータは、ロータ（コイル）の温度上昇に起因してトルク性能が低下することが知られており、電動車両に搭載されるモータには、その対策として、例えば特許文献２に開示されるように、モータ内部に流路を設けて冷却水（冷却液）を循環させるものが開発されている。このタイプのモータは、その下面に冷却水を抜くためのプラグが備えられており、メンテナンス時には、プラグを取り外し、モータから冷却水を抜き出すことが可能な構造となっている。

特開２０１８－５０３８５号公報 特開２０１６－１４９９００号公報

冷却水が循環するタイプのモータにおいても、車両の静寂性の観点からインシュレータを設けることが求められる。しかし、モータの下面がインシュレータで覆われていると、走行中の巻き上げや車両下面の高圧洗浄等によってインシュレータ内に水が侵入し、プラグが浸水することが考えられる。このような場合には、プラグが錆びて、メンテナンス時の取り外しが困難になるという不都合がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、内部を冷却液が循環するタイプの車両用のモータにおいて、インシュレータを備えながらも、冷却液抜き出し用のプラグが錆びることを抑制できる技術を提供することを目的とする。

本発明の一局面に係る車両用モータは、車両に搭載される走行用のモータであって、内部に冷却液が流れる流路を備えたモータ本体と、前記モータ本体の下面部に着脱可能に備えられた冷却液抜き出し用のプラグと、前記プラグを覆うように前記下面部に取り付けられたインシュレータと、を備え、前記インシュレータは、少なくとも前記プラグに対応する位置において下向きに凹み、前記下面部との間に空間を形成する空間形成部と、前記空間と当該インシュレータの外部とを連通する連通路と、を備えているものである。

この車両用モータによれば、走行中の巻き上げや車両下面の高圧洗浄等によってインシュレータとモータ本体との間に水が侵入した場合でも、当該水は、空間形成部により形成された空間に流れ込んで連通路を通じてインシュレータの外部に排水される。そのため、インシュレータとモータ本体との間に侵入した水にプラグが浸水すること、ひいてはプラグが錆びることが効果的に抑制される。

この車両用モータにおいて、前記連通路は、前記空間形成部から前記モータ本体に沿って延びてインシュレータ側面で外部に連通しているのが好適である。

例えば空間形成部の内底面に貫通穴からなる連通路を設けることも考えられる。しかし、この場合には、モータ本体から発せられる作動音の一部が連通路を通じて直接下方に漏れて、インシュレータの防音効果が損なわれることが考えられる。これに対して、連通路が、空間形成部からモータ本体に沿って延びてインシュレータ側面で外部に連通する上記構造によれば、モータ本体からの作動音は空間形成部の内底面に入射、又は内底面で反射することとなる。そのため、防音効果を著しく損なうことなく前記空間内の水を外部に排水することが可能となる。

この場合、前記連通路は、前記モータ本体に沿って延びる溝からなるのが好適である。

この構成によれば、例えば穴からなる連通路に比べて通路が水で塞がり難い。そのため、前記空間に流れ込む水の量が多い場合でも、比較的スムーズな排水が可能となり、プラグの浸水を抑制する上で有利となる。

なお、上記各車両用モータにおいて、前記モータが、前記車両の車幅方向中央部より左右何れかに偏った位置に配置されるものである場合には、前記連通路は、前記空間形成部から前記車幅方向中央部に向かって延びているのが好適である。

この構成によれば、外部から連通路を通じてインシュレータ内部に水が侵入することが抑制される。なお、インシュレータに空間形成部や連通路を設けた構成では、モータ本体からの作動音の一部が連通路を通じて外部に漏れることとなる。しかし、連通路が空間形成部から車幅方向中央部に向かって延びる上記構成によれば、車外に向けて前記作動音が漏れ難く、防音効果が実質的に維持される。

上記各車両用モータにおいて、前記空間形成部の内底面の一部又は全部は、前記連通路に向かって先下がりに傾斜する傾斜面からなるのが好適である。

この構造によれば、前記空間内に流れ込む水が連通路に向かってスムーズに導かれる。そのため、前記空間からの排水性が向上する。

上記の各態様に係る車両用モータによれば、インシュレータを設けながら、冷却液抜き出し用のプラグが錆びることを効果的に抑制することができる。

本発明の車両用モータが搭載された車両の前部平面略図である。 車両用モータを斜め下方から視た斜視図（インシュレータが取り付けられた状態）。 車両用モータを斜め下方から視た斜視図（インシュレータが取り外された状態）。 車両用モータの要部側面図（図２のＡ矢視図）である。 インシュレータの斜視図である。 インシュレータの平面図である。 インシュレータの断面図（図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線断面図）である。 インシュレータの断面図（図４のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線断面図）である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

［車両の概略構成］
図１は、本発明の車両用モータが搭載された車両の前部平面略図である。図１に示す車両１は、レンジエクステンダーＥＶと称される電動車両である。すなわち、車両１は、図外のバッテリ（リチウムイオン電池等の二次電池）の電力を電源として走行用の後記モータ１１により車輪（前輪）２を駆動して走行し、バッテリの電力が不足した場合などには、後記発電ユニットＰＧを起動させることによってバッテリの電力を補うことが可能に構成された車両である。

車両１のモータルームＭｒ内には、車室ＣｓとモータルームＭｒとを前後に仕切るダッシュパネル４と、このダッシュパネル４の前側に結合されて車両前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム６と、これらフロントサイドフレーム６の下方に配置された図外のサブフレームとが設けられている。

左右のフロントサイドフレーム６の間の空間には、車両１の駆動輪である前輪２を回転駆動するためのパワートレインＰＴと、バッテリの補充用電力を生成するための発電ユニットＰＧとが配置されている。

パワートレインＰＴ及び発電ユニットＰＧは、図外のマウント装置を介して左右のフロントサイドフレーム６に懸架された状態で当該フロントサイドフレーム６に支持されるとともに、サブフレームにより下方から支持されている。

パワートレインＰＴは、モータ１１及びトランスアクスル１２からなる駆動ユニット１０と、インバータ１４と、ドライブシャフト１６等とを備えている。

モータ１１は、例えば三相交流同期モータからなり、インバータ１４からステータの複数のコイルの各々に位相差を有した交流電力が供給されることにより、出力軸１１ａ（図２参照）が回転する。モータ１１は、出力軸１１ａが車幅方向に延在しその先端が左側を向く姿勢でモータルームＭｒ内に配置されている。

トランスアクスル１２は、モータ１１の出力を前輪２に伝達するためのものであって、図外の減速機構及び差動機構を含む。図１に示すように、トランスアクスル１２は、出力軸１１ａを受け入れた状態でモータ１１の左端面（出力軸側の端面）に固定されている。そして、トランスアクスル１２と左右の前輪２とが各々ドライブシャフト１６を介して連結されることにより、モータ１１の出力（回転）がトランスアクスル１２及びドライブシャフト１６を介して左右の前輪２に各々伝達される。つまり、前輪２がモータ１１により回転駆動される。

インバータ１４は、モータ１１の上部に固定されている。インバータ１４は、車両１の車室フロアの下側等に配置された前記バッテリとケーブルを介して接続されており、バッテリの直流電力を、位相差を有した三相交流電力に変換してモータ１１に供給する。

前記発電ユニットＰＧは、ジェネレータ１７と、ジェネレータ駆動用のエンジン（内燃機関）１８とを備えている。エンジン１８は、例えば３００ｃｃ程度の小型の単気筒レシプロエンジンである。このエンジン１８は、ジェネレータ１７の駆動にのみ使用され、車両１の走行、すなわち車輪２の駆動に直接使用されることはない。なお、当例では、エンジン１８はレシプロエンジンであるが、これに限定されるものではなく、ロータリーエンジン等も適用可能である。

発電ユニットＰＧは、トランスアクスル１２の左側に配置され、当該トランスアクスル１２に一体に固定されている。なお、当例では、図１に示すように、車両１の車幅方向の中心（図１中の一点鎖線Ｌの位置）を境にして、大凡、パワートレインＰＴ（ドライブシャフト１６除く）が右側に、発電ユニットＰＧが左側に各々配置されたレイアウト構成となっている。

［モータ１１の構造］
図２は、モータ１１を単体で斜め下方から視た斜視図、より詳しくは、車両１のうちモータ１１のみを抽出して、車両１の左下側から視た斜視図である。なお、以下のモータ１１の説明で用いる方向は、当該モータ１１が車両１に搭載された状態、すなわち、図１中に示した車両１の方向指標に基づくものとする。

モータ１１は、上記の通り例えば三相交流同期モータであり、モータ本体２０と、このモータ本体２０に取り付けられたインシュレータ２６とを含む。

モータ本体２０は、出力軸１１ａの周囲に永久磁石が備えられたロータと、このロータの外周に配置された複数のコイルからなるステータと、これらロータ及びステータが収容されるモータケース２２とを備えている。前記ステータの複数のコイルの各々には、前記インバータ１４から三相交流電力が供給され、これにより出力軸１１ａ（ロータ）が回転する。

モータ本体２０には、冷却水（本発明の冷却液の一例）を循環させるための冷却水ジャケット（本発明の「冷却液の流れる流路」に相当する）が設けられている。すなわち、コイルへの通電によりその温度が上昇すると、電気抵抗の増大によりトルク性能の低下（発生トルクの低下）やコイルの劣化進行をもたらす要因となるため、冷却水を循環させて主にコイル等の温度上昇を抑制するのである。なお、コイルの冷却は、ラジエータを備えた図外の冷却系によって行われる。この冷却系は、ラジエータと電動ポンプとを備え、ラジエータで冷却された冷却水を、電動ポンプによってモータ本体２０（冷却水ジャケット）及びインバータ１４を流通させて再びラジエータに戻すように構成されている。

モータケース２２は、両端が閉じられた車幅方向に延びる概略中空円筒状の形状を有している。このモータケース２２は、所定の厚み寸法を有した例えばアルミニウム合金等の鋳造品からなり、高い剛性を備えた高強度部材である。

このモータケース２２には、冷却水ジャケットに対して冷却水を循環させるための入口ポート及び出口ポートと、メンテナンス等の際に冷却水を抜き出すための水抜きポートとが備えられている。入口ポート及び出口ポートは、モータケース２２の前側部（すなわち、モータ１１の前面部）に設けられており、水抜きポートは、モータケース２２の下面部２２ａ（すなわち、モータ１１の下面部２２ａ）に設けられている。

図３は、図２において後記インシュレータ２６を取り外した状態を示している。当例では、前記水抜きポートは、モータケース２２の下面部２２ａの前後方向中央部、すなわち下面部２２ａのうち最も低い位置に、左右方向に所定間隔を隔てて２つ設けられおり、各水抜きポートは、図３に示すように、プラグ２４によって塞がれている。各プラグ２４は、金属製の雄螺子型の栓であり、モータケース２２の下側から水抜きポートに着脱可能に螺合挿入されている。

前記インシュレータ２６は、モータ１１の作動音の放射を抑制するための防音部材である。当例では、モータケース２２の前面部、後面部、右端面部及び下面部２２ａの四カ所に各々インシュレータ２６が固定されているが、以下の説明では、モータケース２２の下面部２２ａに固定されたインシュレータ２６の構成について詳述する。

インシュレータ２６は、図２～図４に示すように、両プラグ２４を下側から覆うようにモータ１１（モータケース２２）の下面部２２ａに固定されている。

インシュレータ２６は、具体的には、モータケース２２の下面部２２ａに当接する発泡ポリウレタン等の吸音材からなるインシュレータ本体２８と、このインシュレータ本体２８の下面に重ねられたポリプロピレン等の樹脂板からなる保護カバー３０とで構成されている。モータ１１の作動音（振動エネルギー）がインシュレータ２６に入射すると、インシュレータ本体２８に内在する気泡が振動し、これにより振動エネルギーが熱エネルギーに変換されて、作動音の放射が抑制される。

図５及び図６は、インシュレータ２６を単独で示しており、図５は斜視図で、図６は平面図で各々インシュレータ２６を示している。また、図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿ったインシュレータ２６の断面図であり、図８は、図４のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿ったインシュレータ２６の断面図である。

図５及び図６に示すように、インシュレータ２６は、車幅方向に若干長い平面視概略長方形であり、その表面には撥水処理が施されている。インシュレータ２６は、インシュレータ本体２８が下面部２２ａに当接するように当該下面部２２ａに重ね合され、保護カバー３０がボルトＢにより下面部２２ａに固定されることにより、モータ１１（モータケース２２）に取り付けられている。

インシュレータ本体２８の上面、すなわちモータケース２２に対向する面には、下向きに凹んで下面部２２ａとの間に空間Ｓを形成する凹部３４（本発明の空間形成部に相当する）と、当該空間Ｓとインシュレータ２６（インシュレータ本体２８）の外部とを連通する排水溝３６（本発明の連通路の一例）とが形成されている。この構成により、モータ１１とインシュレータ２６との間に水が侵入した場合には、当該水が凹部３４（空間Ｓ）内に流下しながら排水溝３６を通じて外部に排水されるようになっている。

前記凹部３４は、図６に示すように、モータケース２２の下面部２２ａのうち、少なくとも前記プラグ２４に対応する位置に形成されている。当例では、凹部３４は、各プラグ２４を内包するように、当該プラグ２４の並び方向（車幅方向）に細長い平面視オーバル形状（トラック形状）とされている。これにより、各プラグ２４は、図８に示すように、前記空間Ｓ内に配置される。

凹部３４の内底面３４ａは、図７に示すように、右側から左側に向かって先下がりに傾斜する平坦な傾斜面とされている。そして、凹部３４の左端、すなわち内底面３４ａが最も低くなる位置に前記排水溝３６が繋がっている。これにより、凹部３４内の水が排水溝３６に集水されるようになっている。

排水溝３６は、凹部３４の右端においてその前後方向中央部で当該凹部３４に繋がって車幅方向左側に向かって延びている。なお、上記の通り、モータ１１は、車両１の車幅方向中心（図１中の一点鎖線Ｌの位置）よりも右側に配置されており、よって、排水溝３６は、凹部３４から車幅方向中央部に向かって延びていると言える。

なお、図３及び図４に示すように、モータケース２２の下面部２２ａには、下向きに突出して前後方向に延びる補強用の複数のリブ２３が形成されている。当例では、下面部２２ａのうち、プラグ２４が設けられた領域の前後両側に各々３個のリブ２３（合計６個のリブ２３）が車幅方向に略等間隔で設けられている。インシュレータ本体２８の上面には、図５及び図６に示すように、これらリブ２３を逃がすための前後方向に延びるリブ溝３２が形成されている。各リブ溝３２の一端は、前記凹部３４に繋がっており、各リブ溝３２の内底面は、凹部３４に向かって先下がりの傾斜面とされている。この構成により各リブ溝３２に侵入した水は凹部３４（空間Ｓ）に集水される。

なお、ここでは、モータケース２２の下面部２２ａに固定されたインシュレータ２６の構成について説明したが、モータケース２２の前面部、後面部及び右端面部に固定された各インシュレータ２６も、凹部３４や排水溝３６等が設けられていないだけで、下面部２２ａに固定されたインシュレータ２６と基本的な構成は同じである。

［作用効果］
以上のようなモータ１１によれば、走行中の巻き上げや車両下面の高圧洗浄等によってインシュレータ２６とモータ本体２０との間に水が浸入した場合でも、その水は、インシュレータ本体２８の凹部３４により形成された空間Ｓに流れ込んで排水溝３６を通じて外部に排水される。そのため、モータ本体２０の下面部２２ａに設けられたプラグ２４が浸水し難く（プラグ２４が水に触れにくく）、インシュレータ２６を備えながらもプラグ２４が錆びることが効果的に抑制される。

特に、凹部３４の内底面３４ａは、排水溝３６に向かって先下がりの傾斜面とされているので、空間Ｓに流れ込む水は、排水溝３６に向かってスムーズに導かれることとなる。そのため、空間Ｓ内に水が溜まり難く（排水性が良く）、プラグ２４が浸水することが効果的に抑制される。

さらに、凹部３４（空間Ｓ）からモータ本体２０に沿って排水溝３６が延びて、当該排水溝３６がインシュレータ２６の側面で外部に連通しているので、防音効果（吸音効果）を著しく損なうことなく凹部３４から外部に水を排水することが可能となる。すなわち、凹部３４の内底面３４ａに下向きに貫通する貫通孔（連通路）を設けることも考えられるが、この場合には、モータ１１の作動音の一部がインシュレータ本体２８に入射することなく貫通孔を通じて直接下方に漏れ、これにより防音効果が低下することが考えられる。しかし、排水溝３６がインシュレータ２６の側面で外部に連通する上記実施形態の構造によれば、モータ本体２０の作動音は凹部３４の内底面３４ａに入射又は内底面３４ａで反射するため、作動音が直接漏れることが抑制される。そのため、防音効果を著しく損なうことなく凹部３４内の水を外部に排水することが可能となる。

しかも、排水溝３６は、凹部３４（空間Ｓ）から車幅方向中央部に向かって延びているので、走行中のタイヤが巻き上げた水が排水溝３６を通じてインシュレータ２６内部に水が侵入することが抑制される。

なお、インシュレータ２６に排水溝３６が設けられた上記構成では、モータ本体２０の作動音の一部が多少排水溝３６を通じて外部に漏れることが懸念される。しかし、上記のように凹部３４（空間Ｓ）から車両１の車幅方向中央部に向かって排水溝３６が延びる構造によれば、作動音は車両１の中央部に向かって漏れることとなり、車外、すなわち車両１の前後外側及び左右外側に向かっては漏れ難くい。よって、防音効果が著しく損なわれるおそれがない。

［変形例等］
以上説明したモータ１１は、本発明に係る車両用モータの好ましい実施形態の例示であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

（１）実施形態では、インシュレータ２６の前記排水溝３６は、凹部３４（空間Ｓ）から車両１の車幅方向中央部に向かって延びているが、排水溝３６を通じた音漏れが車両品質として無視できるレベルであるような場合などには、実施形態の方向以外の方向に排水溝３６が延びる構成を採用してもよい。

（２）実施形態では、凹部３４（空間Ｓ）と外部を連通する連通路、つまり水を排出するための通路として、インシュレータ本体２８には上記排水溝３６が設けられている。しかし、前記連通路は排水溝３６に限定されるものではなく、排水性能を確保することができれば、凹部３４（空間Ｓ）と外部とを連通する貫通孔であってもよい。但し、排水溝３６の場合は、貫通孔のような全周が囲まれた連通路に比べて通路が水で塞がり難く、空間Ｓに流れ込む水の量が多い場合でも、比較的スムーズな排水が可能となる。また、貫通孔を形成するための抜き型が不要なため、インシュレータ本体２８の製造面でも有利となる。

（３）インシュレータ２６（インシュレータ本体２８）は、主に吸音により防音効果を発揮するもの以外に、遮音により防音効果を発揮するものでもよい。

（４）実施形態では、本発明を、レンジエクステンダーＥＶかなる車両１の走行用モータ（モータ１１）に適用した例について説明したが、レンジエクステンダーＥＶ以外の電動車両、たとえば純粋は電気自動車（ＥＶ）やレンジエクステンダーＥＶ以外のハイブリッド自動車に適用される走行用のモータについても、その内部に冷却液（冷却水）を循環させるタイプのモータであれば、本発明は適用可能である。

１ 車両
２ 車輪
１０ 駆動ユニット
１１ モータ
１４ インバータ
２０ モータ本体
２２ モータケース
２２ａ 下面部
２４ プラグ
２６ インシュレータ
２８ インシュレータ本体
３０ 保護カバー
３４ 凹部（空間形成部）
３４ａ 内底面
３６ 排水溝（連通路）
ＰＴ パワートレイン
ＰＧ 発電ユニット
Ｓ 空間

Claims (5)

1. 車両に搭載される走行用のモータであって、
   内部に冷却液が流れる流路を備えたモータ本体と、
   前記モータ本体の下面部に着脱可能に備えられた冷却液抜き出し用のプラグと、
   前記プラグを覆うように前記下面部に取り付けられたインシュレータと、を備え、
   前記インシュレータは、
   少なくとも前記プラグに対応する位置において下向きに凹み、前記下面部との間に空間を形成する空間形成部と、
   前記空間と当該インシュレータの外部とを連通する連通路と、を備えている、ことを特徴とする車両用モータ。
2. 請求項１に記載の車両用モータにおいて、
   前記連通路は、前記空間形成部から前記モータ本体に沿って延びてインシュレータ側面で外部に連通している、ことを特徴とする車両用モータ。
3. 請求項２に記載の車両用モータにおいて、
   前記連通路は、前記モータ本体に沿って延びる溝からなる、ことを特徴とする車両用モータ。
4. 請求項２又は３に記載の車両用モータにおいて、
   前記モータは、前記車両の車幅方向中央部より左右何れかに偏った位置に配置されるものであって、
   前記連通路は、前記空間形成部から前記車幅方向中央部に向かって延びている、ことを特徴とする車両用モータ。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の車両用モータにおいて、
   前記空間形成部の内底面の一部又は全部は、前記連通路に向かって先下がりに傾斜する傾斜面からなることを特徴とする車両用モータ。

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