JP7417437B2

JP7417437B2 - モータ装置

Info

Publication number: JP7417437B2
Application number: JP2020031145A
Authority: JP
Inventors: 浩司杉本; 安男竹村
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2024-01-18
Anticipated expiration: 2040-02-27
Also published as: JP2021136770A

Description

本発明は、ステータおよびロータを備えるモータ装置に関する。

電気自動車やハイブリッド車両等の車両には、動力源としてモータ装置が搭載されている。このようなモータ装置のモータハウジングには、潤滑や冷却に用いられるオイルが貯留されている（特許文献１～３参照）。また、モータハウジングには外部に連通するブリーザ室が設けられており、ブリーザ室を介して空気を出入りさせることによってハウジング内の圧力が大気圧に保たれている。

特開２０１６－１１６２９４号公報特開２０１０－２２６８４１号公報特開２００５－１９３１３号公報

ところで、モータ装置が駆動される場合には、回転するギヤ等によってモータハウジング内のオイルが掻き上げられる。このように、モータハウジング内で掻き上げられたオイルは、ステータコイルから延びるモータバスバーを伝って上方に移動する虞があり、モータバスバーからブリーザ室に到達してしまう虞がある。ブリーザ室は外部に連通する構造であることから、ブリーザ室に対するオイルの浸入を抑制することが求められている。

本発明の目的は、ブリーザ室に対するオイルの浸入を抑制することにある。

本発明のモータ装置は、ステータおよびロータを備えるモータ装置であって、オイルが貯留されるモータ室と、外部に連通するブリーザ室と、前記モータ室と前記ブリーザ室との間に位置する端子台室と、を備えるモータハウジングと、前記ステータに巻かれるコイルに電気的に接続され、前記モータ室から前記端子台室に延びるモータバスバーと、前記端子台室に取り付けられ、前記モータバスバーに電気的に接続される中継バスバーを保持する絶縁端子台と、を有する。前記絶縁端子台は、前記中継バスバーを保持する第１絶縁部材と、前記端子台室に取り付けられて前記第１絶縁部材に係合する第２絶縁部材と、を備えており、前記第１絶縁部材は、前記モータバスバーの延長面に交差するオイル遮断壁を備えている。

本発明のモータ装置は、絶縁端子台は、モータバスバーの延長面に交差するオイル遮断壁を備える。これにより、端子台室においてオイルを遮断することができ、ブリーザ室に対するオイルの浸入を抑制することができる。

本発明の一実施の形態であるモータ装置を示す概略図である。図１のＡ－Ａ線に沿ってモータ装置を示す断面図である。図２のＢ－Ｂ線に沿ってモータ装置の一部を示す断面図である。図２に示した端子台組立体を示す斜視図である。図４に示した端子台組立体を拡大して示す斜視図である。端子台組立体の構造を示す分解図である。（Ａ）は上側樹脂ケースと中継バスバーとを分離した状態で示す正面図であり、（Ｂ）は図７（Ａ）のＣ－Ｃ線に沿う断面図である。（Ａ）は上側樹脂ケースに中継バスバーを組み付けた状態で示す正面図であり、（Ｂ）は図８（Ａ）のＤ－Ｄ線に沿う断面図である。（Ａ）は下側樹脂ケースを示す正面図であり、（Ｂ）は図９（Ａ）のＥ－Ｅ線に沿う断面図である。端子台組立体の組付過程を示す図である。端子台組立体の組付過程を示す図である。図３に示した絶縁端子台およびその近傍を示す拡大断面図である。モータハウジング内で掻き上げられるオイルの移動状況を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

［モータ装置の全体構造］
図１は本発明の一実施の形態であるモータ装置１０を示す概略図である。図示するモータ装置１０は、電気自動車等の車両に搭載される電動アクスルである。このモータ装置１０を用いることにより、モータ動力によって左右の車軸１１，１２を回転させることができ、図示しない左右の車輪を駆動することができる。

図１に示すように、モータ装置１０は、第１ハウジング１３および第２ハウジング１４からなるモータハウジング１５を有している。このモータハウジング１５内のモータ室１６には、電動モータ１７および減速機構１８が収容されている。つまり、第１ハウジング１３にはロータ１９およびステータ２０からなる電動モータ１７が収容されており、第２ハウジング１４には減速ギヤ列２１，２２やデファレンシャル機構２３からなる減速機構１８が収容されている。また、モータハウジング１５内のモータ室１６には、潤滑や冷却に用いられるオイルＸが貯留されている。車両走行時には減速ギヤ列２１，２２等によってオイルＸが掻き上げられ、電動モータ１７や減速機構１８の各部品に対してオイルＸが供給される。

また、モータハウジング１５には、前述したモータ室１６の他に、端子台室２４およびブリーザ室２５が区画されている。モータハウジング１５の第１ハウジング１３には第１隔壁３１が設けられており、モータハウジング１５の第２ハウジング１４には第１隔壁３１に対向する第２隔壁３２が設けられている。また、第２ハウジング１４の第２隔壁３２には、モータ室１６と端子台室２４とを仕切る仕切壁３３が設けられるとともに、端子台室２４とブリーザ室２５とを仕切る仕切壁３４が設けられている。つまり、第１ハウジング１３と第２ハウジング１４とを組み合わせることにより、第１隔壁３１と第２隔壁３２との間には端子台室２４およびブリーザ室２５が区画される。また、モータ室１６と端子台室２４とは開口部３５を介して互いに連通しており、端子台室２４とブリーザ室２５とは開口部３６を介して互いに連通している。なお、第２ハウジング１４には、ブリーザ室２５を外部に連通させるブリーザポート３７が形成されている。このように、モータハウジング１５には、オイルが貯留されるモータ室１６と、外部に連通するブリーザ室２５と、モータ室１６とブリーザ室２５との間に位置する端子台室２４と、が設けられている。

また、モータハウジング１５には、第１隔壁３１を境に端子台室２４に隣接するバスバー室４０が区画されている。このバスバー室４０にはバスバー組立体４１が収容されており、バスバー組立体４１を介してステータコイル４２と高電圧コネクタ４３とが互いに接続されている。このバスバー組立体４１は、絶縁樹脂ケース４４と、これに組み付けられる導電ユニット４５と、を有している。また、導電ユニット４５は、第１隔壁３１を貫通して端子台室２４に挿入される円柱バスバー４６と、円柱バスバー４６に接続される折曲バスバー４７と、を有している。

バスバー組立体４１の一端部を構成する円柱バスバー４６には、端子台室２４に収容される端子台組立体５０の中継バスバー５１を介して、電動モータ１７のステータコイル４２から延びるモータバスバー５２に電気的に接続されている。また、バスバー組立体４１の他端部を構成する折曲バスバー４７には、モータハウジング１５の外側に配置される高電圧コネクタ４３が電気的に接続されている。また、高電圧コネクタ４３には、通電ケーブル５３を介して電力変換機器であるインバータ５４が接続されており、交流電力と直流電力とを変換するインバータ５４には、図示しないリチウムイオンバッテリ等のバッテリが接続される。なお、図示する電動モータ１７は三相交流モータであることから、モータ装置１０には、モータ各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に対応する３つのモータバスバー５２、３つの中継バスバー５１、および３つの導電ユニット４５が設けられている。

［端子台組立体の構造］
続いて、端子台室２４に取り付けられる端子台組立体５０について説明する。図２は図１のＡ－Ａ線に沿ってモータ装置１０を示す断面図であり、図３は図２のＢ－Ｂ線に沿ってモータ装置１０の一部を示す断面図である。なお、図３には一点鎖線を用いて第２ハウジング１４が示されている。

図２および図３に示すように、モータハウジング１５の第１ハウジング１３には、端子台室２４とバスバー室４０とを仕切る第１隔壁３１が設けられている。電動モータ１７のステータ２０には、モータ各相のステータコイル（コイル）４２が巻き付けられている。各ステータコイル４２にはモータバスバー５２が電気的に接続されており、モータ各相に対応する３本のモータバスバー５２は第１隔壁３１とほぼ平行に延びている。これらのモータバスバー５２は、ハウジング１３，１４間の開口部３５を通過しており、モータ室１６から端子台室２４に延びて配置される。また、端子台室２４に収容される端子台組立体５０は、第１隔壁３１に取り付けられる絶縁端子台６０と、絶縁端子台６０に保持される中継バスバー５１と、を有している。中継バスバー５１の一端部には、締結ボルト６１を用いてモータバスバー５２が接続されており、中継バスバー５１の他端部には、締結ボルト６２を用いて円柱バスバー４６が接続されている。

図４は図２に示した端子台組立体５０を示す斜視図であり、図５は図４に示した端子台組立体５０を拡大して示す斜視図である。また、図６は端子台組立体５０の構造を示す分解図である。図４～図６に示すように、端子台室２４に収容される端子台組立体５０は、第１隔壁３１に取り付けられる絶縁端子台６０と、絶縁端子台６０に保持される３つの中継バスバー５１と、を有している。また、絶縁端子台６０は、締結ボルト６３を用いて第１隔壁３１に取り付けられる下側樹脂ケース（第２絶縁部材）６４と、３つの中継バスバー５１を保持するとともに下側樹脂ケース６４に係合する上側樹脂ケース（第１絶縁部材）６５と、を有している。なお、下側樹脂ケース６４および上側樹脂ケース６５は、ポリエチレン等の絶縁樹脂材料を用いて形成される。

図７（Ａ）は上側樹脂ケース６５と中継バスバー５１とを分離した状態で示す正面図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＣ－Ｃ線に沿う断面図である。また、図８（Ａ）は上側樹脂ケース６５に中継バスバー５１を組み付けた状態で示す正面図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＤ－Ｄ線に沿う断面図である。さらに、図９（Ａ）は下側樹脂ケース６４を示す正面図であり、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＥ－Ｅ線に沿う断面図である。

図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、上側樹脂ケース６５は、中継バスバー５１を圧入する圧入口７０が形成された３つのバスバー保持部７１と、中継バスバー５１の端部５１ａを露出させる３つの開口部７２と、を備えた上側本体部７３を有している。また、上側本体部７３には、各開口部７２を囲む絶縁壁７４が形成されるとともに、各開口部７２の下方に横たわる遮断壁（オイル遮断壁）７５が形成されている。また、上側本体部７３の絶縁壁７４には、一対の係合片７６が設けられている。

図９（Ａ）および（Ｂ）に示すように、下側樹脂ケース６４は、上側樹脂ケース６５の開口部７２に重なる３つの開口部８０が形成された下側本体部８１を有している。下側本体部８１には、ボルト挿入孔８２を備えた一対の取付板部８３が形成されるとともに、各開口部８０の下方に横たわる遮断壁（第２のオイル遮断壁）８４が形成される。また、下側本体部８１には、ナット８５を収容する３つのナット保持部８６が形成されるとともに、ナット保持部８６に所定間隔を空けて対向する遮断壁８７が形成されている。つまり、下側本体部８１には、ナット保持部８６と遮断壁８７との間にスリット８８が形成されている。さらに、下側本体部８１には、上方の遮断壁８４と下方の遮断壁８７とを接続する絶縁壁８９が形成されている。また、下側本体部８１の絶縁壁８９には、一対の係合溝９０が形成されている。図５に示すように、下側樹脂ケース６４に上側樹脂ケース６５を係合させる際には、下側樹脂ケース６４の係合溝９０に対して上側樹脂ケース６５の係合片７６が収容される。

［端子台組立体の組付過程］
続いて、端子台組立体５０の組付過程について説明する。図１０および図１１は、端子台組立体５０の組付過程を示す図である。図１０には第１隔壁３１に下側樹脂ケース６４を取り付けた状態が示されており、図１１には下側樹脂ケース６４に上側樹脂ケース６５を取り付けた状態が示されている。

図１０の切り欠き部分に示すように、モータハウジング１５の第１隔壁３１には、締結ボルト６３を用いて下側樹脂ケース６４が取り付けられる。このとき、モータバスバー５２の先端５２ａは下側樹脂ケース６４のスリット８８に挿入されており、モータバスバー５２の先端５２ａは下側樹脂ケース６４のナット保持部８６と遮断壁８７との間に配置される。なお、下側樹脂ケース６４のスリット８８の開口寸法Ｓ１はモータバスバー５２の厚み寸法よりも大きいことから、モータバスバー５２の位置にバラツキが生じていた場合であっても、下側樹脂ケース６４のスリット８８に対してモータバスバー５２を簡単に挿入することができる。

次いで、図１０に矢印ａ１で示すように、中継バスバー５１を保持した上側樹脂ケース６５が、第１隔壁３１に固定された下側樹脂ケース６４に組み付けられる。これにより、図１１に示すように、中継バスバー５１の端部５１ｂが、ナット保持部８６とモータバスバー５２との隙間に挿入されるように、下側樹脂ケース６４に対して上側樹脂ケース６５が組み付けられる。続いて、図１１に矢印ａ２で示すように、締結ボルト６２が、中継バスバー５１の貫通孔９１に挿入され、円柱バスバー４６のネジ孔９２に締め付けられる。また、矢印ａ３で示すように、締結ボルト６１が、モータバスバー５２および中継バスバー５１の貫通孔９３，９４に挿入され、ナット保持部８６に収容されたナット８５に締め付けられる。これにより、モータバスバー５２と円柱バスバー４６とは、中継バスバー５１を介して電気的に接続される。つまり、図１に示すように、中継バスバー５１の一端側にはモータバスバー５２を介してステータコイル４２が接続され、中継バスバー５１の他端側にはバスバー組立体４１や高電圧コネクタ４３等からなる通電経路９５を介してインバータ５４が接続される。

また、絶縁端子台６０を構成する上側樹脂ケース６５と下側樹脂ケース６４とは、互いに固定されることなく、遊びつまり適度な隙間を持たせて互いに係合している。つまり、第１隔壁３１に固定される下側樹脂ケース６４と、円柱バスバー４６に固定される上側樹脂ケース６５との間には、適度な隙間が設定されている。また、下側樹脂ケース６４のナット保持部８６には、適度な隙間を持たせてナット８５が収容されている。これにより、第１隔壁３１、円柱バスバー４６およびモータバスバー５２の相対位置にバラツキが生じていた場合であっても、分割される絶縁端子台６０によってバラツキを吸収することができ、ナット保持部８６内での移動が許容されるナット８５によってバラツキを吸収することができる。

［絶縁端子台のオイル遮断機能］
続いて、端子台室２４に収容される絶縁端子台６０のオイル遮断機能について説明する。図１２は図３に示した絶縁端子台６０およびその近傍を示す拡大断面図であり、図１３はモータハウジング１５内で掻き上げられるオイルＸの移動状況を示す図である。なお、図１３に示す矢印Ｆは、前進走行時に減速ギヤ列２１によって掻き上げられるオイルＸの移動方向を示している。

図１２に示すように、上側樹脂ケース６５に形成される遮断壁７５は、モータバスバー５２の延長面αに交差する位置に設けられている。つまり、モータバスバー５２の表面５２ｂの延長面αに、上側樹脂ケース６５の遮断壁７５は交差している。このように、端子台室２４に収容される絶縁端子台６０に遮断壁７５を設けるようにしたので、掻き上げられたオイルＸが端子台室２４に流入した場合であっても、端子台室２４からブリーザ室２５に向かうオイルＸは遮断壁７５によって遮断される。つまり、図１２および図１３に矢印ｂ１，ｂ２で示すように、モータバスバー５２に沿ってモータ室１６から端子台室２４に流入した場合であっても、オイルＸの進行方向に配置される遮断壁７５によってオイルＸを遮断することができる。このように、端子台室２４においてオイルＸを遮断することにより、端子台室２４からブリーザ室２５に向かうオイルＸを遮断することができ、ブリーザ室２５に対するオイルＸの浸入を抑制することができる。

また、図１２に示すように、下側樹脂ケース６４には遮断壁７５に対向する遮断壁８４が設けられている。このように、遮断壁７５と遮断壁８４とを対向させて配置することにより、双方の遮断壁７５，８４によって所謂ラビリンス構造を形成することができるため、遮断壁７５，８４を超えるオイルＸの移動を抑制することができる。また、図１２に示すように、下側樹脂ケース６４に形成されるスリット８８には、モータバスバー５２の先端５２ａが収容されている。これにより、モータバスバー５２に沿って移動するオイルＸを、矢印ｂ３で示すように、スリット８８の開口縁つまり遮断壁８７によって遮断することができる。このように、遮断壁８４，８７によってもオイルＸを遮断することができるため、端子台室２４からブリーザ室２５に向かうオイルＸを遮断することができ、ブリーザ室２５に対するオイルＸの浸入を抑制することができる。

なお、端子台室２４に対するオイル流入を防止するためには、モータ室１６と端子台室２４とを連通する開口部３５を小さくすること、つまり仕切壁３３をモータバスバー５２に近づけることが効果的であるが、金属製の仕切壁３３をモータバスバー５２に近づけることはモータバスバー５２を短絡させる要因である。このため、図示するモータ装置１０においては、短絡防止の観点から仕切壁３３とモータバスバー５２との間隔を十分に確保した上で、絶縁端子台６０に対して遮断壁７５，８４，８７によるオイル遮断機能を持たせている。つまり、端子台室２４に対するオイル流入を許容した上で、端子台室２４からブリーザ室２５に向かうオイルＸを絶縁端子台６０によって遮断し、ブリーザ室２５に対するオイルＸの浸入を抑制している。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、電動アクスルとしてのモータ装置１０を例示しているが、これに限られることはなく、ミッションハウジング等に組み込まれるモータ装置に対して本発明を適用しても良い。また、図示する例では、モータ装置１０に減速機構１８が組み込まれているが、これに限られることはなく、モータ装置１０から減速機構１８を省略しても良い。また、モータバスバー５２、中継バスバー５１、円柱バスバー４６および折曲バスバー４７は、銅やアルミニウム等の金属材料を用いて形成することができる。また、絶縁樹脂ケース４４、下側樹脂ケース６４および上側樹脂ケース６５は、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の絶縁樹脂材料を用いて形成することができる。

１０モータ装置
１５モータハウジング
１６モータ室
１９ロータ
２０ステータ
２４端子台室
２５ブリーザ室
４２ステータコイル（コイル）
５１中継バスバー
５２モータバスバー
５２ａ先端
５４インバータ
６０絶縁端子台
６４下側樹脂ケース（第２絶縁部材）
６５上側樹脂ケース（第１絶縁部材）
７５遮断壁（オイル遮断壁）
８４遮断壁（第２のオイル遮断壁）
８８スリット
９５通電経路
Ｘオイル
α 延長面

Claims

ステータおよびロータを備えるモータ装置であって、
オイルが貯留されるモータ室と、外部に連通するブリーザ室と、前記モータ室と前記ブリーザ室との間に位置する端子台室と、を備えるモータハウジングと、
前記ステータに巻かれるコイルに電気的に接続され、前記モータ室から前記端子台室に延びるモータバスバーと、
前記端子台室に取り付けられ、前記モータバスバーに電気的に接続される中継バスバーを保持する絶縁端子台と、
を有し、
前記絶縁端子台は、前記中継バスバーを保持する第１絶縁部材と、前記端子台室に取り付けられて前記第１絶縁部材に係合する第２絶縁部材と、を備えており、
前記第１絶縁部材は、前記モータバスバーの延長面に交差するオイル遮断壁を備えている、
モータ装置。
請求項１に記載のモータ装置において、
前記第２絶縁部材は、前記オイル遮断壁に対向する第２のオイル遮断壁を備える、
モータ装置。
請求項１または２に記載のモータ装置において、
前記第２絶縁部材に、前記モータバスバーの先端を収容するスリットが形成される、
モータ装置。
請求項１～３の何れか１項に記載のモータ装置において、
前記中継バスバーに、通電経路を介してインバータが接続される、
モータ装置。