JP7447623B2 - motor unit - Google Patents
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Description
本発明は、モータユニットに関する。 The present invention relates to a motor unit.
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)。 A conventional motor unit includes a motor and a housing (motor housing) that accommodates the motor. A cooling medium (liquid refrigerant) for cooling the motor is housed inside the housing. The motor has a rotor that rotates around a motor shaft. A pump (impeller) is attached to the rotor, and the impeller rotates in conjunction with the rotor. Thereby, the cooling medium circulates within the housing (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-71923).
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。 However, in the motor unit as described above, the pump is housed in a housing, and there is a problem in that maintenance workability is poor when the pump breaks down. Furthermore, there is a problem in that the temperature of the cooling medium circulating within the housing increases due to the heat of the pump, resulting in a decrease in the cooling performance of the motor.
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。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a motor unit that can improve maintenance workability and improve motor cooling performance.
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。 An exemplary motor unit of the present invention includes a motor, a housing, a refrigerant flow path, a pump, and a cooler. The motor includes a rotor that rotates around a motor shaft, and a stator that faces the rotor in a radial direction with a gap therebetween. The cylindrical housing has a motor chamber that accommodates the motor and a cooling medium that cools the motor. The coolant flow path is arranged outside the motor room, and the coolant flows therethrough. The pump circulates the cooling medium. The cooler cools the cooling medium. The refrigerant flow path is formed to extend in the circumferential direction and communicates with an inlet and an outlet that open facing the motor chamber. A pump and cooler are provided in the refrigerant flow path.
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。 According to the exemplary embodiments of the present invention, it is possible to provide a motor unit that can improve workability in the event of a failure and can also improve cooling performance.
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。
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that in this specification, the vertical direction will be defined and explained based on the positional relationship when the
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。 Note that the positional relationship in the longitudinal direction is not limited to the positional relationship of this embodiment, and the +X side may be the rear side of the vehicle, and the -X side may be the front side of the vehicle. In this case, the +Y side is the right side of the vehicle and the -Y side is the left side of the vehicle.
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。 A motor shaft J1 appropriately shown in each figure extends in the Y-axis direction, that is, in the left-right direction of the vehicle. In the following description, unless otherwise specified, the direction parallel to the motor shaft J1 is simply referred to as the "axial direction", the radial direction centered on the motor shaft J1 is simply referred to as the "radial direction", and the direction parallel to the motor shaft J1 is simply referred to as the "radial direction". The circumferential direction around the center, that is, the circumferential direction around the motor shaft J1 is simply referred to as the "circumferential direction." Note that in this specification, "parallel directions" include substantially parallel directions, and "orthogonal directions" include substantially orthogonal directions.
<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。
<First embodiment>
<1. Overall configuration of motor unit>
A
<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。
<2. Housing configuration>
The
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。
The
<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。
<3. Motor configuration>
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The plurality of
<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。
<4. Oil passage configuration>
The
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。 In addition, in this specification, "oil path" means the path of oil O. Therefore, the term "oil path" is a concept that includes not only a "flow path" that creates a constant flow of oil in one direction, but also a path where oil O is temporarily retained and a path where oil O drips. be. The path in which the oil O is temporarily stored includes, for example, a storage section P that stores the oil O.
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。
Oil O is a cooling medium that cools the
<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。
<5. Configuration of refrigerant flow path>
Oil O flowing out from the lower part of the motor chamber 10a flows through the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The reservoir P is arranged below the motor chamber 10a. The storage section P stores oil O that has flowed into the
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。
The
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。
The rotation axis C of the
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。
The rotation of the
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。
The
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。
The cooler 40 cools the oil O passing through the
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。
Note that the cooler 40 may be connected to a cooling water pipe through which cooling water cooled by a radiator (not shown) passes. In this case, the oil O passing through the
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。
The branch
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。
The oil O that has flowed into the branch
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。
The
<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。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a perspective view of the
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。
The
<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。
<6. Others>
The embodiments of the present invention have been described above. Note that the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments. The present invention can be implemented with various modifications without departing from the spirit of the invention. Moreover, the above-mentioned embodiments can be combined arbitrarily as appropriate.
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。
In this embodiment, the
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。 The present invention can be used, for example, in an electric vehicle (EV) (including a hybrid vehicle (HEV), a plug-in hybrid vehicle (PHV), etc.) that has a motor unit and uses the motor as a power source.
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
1
Claims (7)
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、
前記ハウジングは、軸方向に延びるとともに、前記モータ室を周方向に囲む、筒状の周壁部を有し、
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、
前記ポンプは、
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、
前記ポンプ及び前記クーラーは、前記冷媒流路に設けられるとともに、周方向に順に並んで配置され、
前記流入口は、前記周壁部に開口し、
前記冷媒流路は、前記流入口を一端として前記周壁部を貫通し、前記流入口と前記吸込口を直接接続する第1流路を有し、
前記ギヤの回転軸は、前記モータ軸と交差して配置される、モータユニット。 A motor having a rotor that rotates around a motor shaft, and a stator that faces the rotor in a radial direction with a gap therebetween;
a cylindrical housing having a motor chamber that accommodates the motor and a cooling medium that cools the motor;
a refrigerant flow path arranged outside the motor chamber and through which the cooling medium flows;
a pump that circulates the cooling medium;
A cooler that cools the cooling medium,
The housing has a cylindrical peripheral wall portion that extends in the axial direction and circumferentially surrounds the motor chamber,
The refrigerant flow path is formed to extend in the circumferential direction and communicates with an inlet and an outlet opening facing the motor chamber,
The pump is
a pump chamber that communicates the cooling medium suction port and discharge port;
a gear that is housed in the pump chamber and pumps the cooling medium through rotation;
has
The pump and the cooler are provided in the refrigerant flow path and arranged in order in a circumferential direction,
The inflow port opens in the peripheral wall,
The refrigerant flow path has a first flow path that penetrates the peripheral wall portion with the inflow port as one end and directly connects the inflow port and the suction port,
A motor unit, wherein a rotation axis of the gear is arranged to intersect with the motor axis.
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または2に記載のモータユニット。 A plurality of the outflow ports are provided in line in the axial direction,
The motor unit according to claim 1 or 2, wherein the refrigerant flow path has a branch flow path portion that branches into a plurality of flow paths between the outlet and the cooler and communicates with the outlet.
ト。 The motor unit according to claim 1, wherein the cooling medium is oil.
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