WO2022244162A1 - 電動機ユニット - Google Patents

Abstract

駆動モータと、所定の駆動源により駆動される発電モータと、駆動モータ及び発電モータをそれぞれのシャフト軸が略平行となるように該シャフト軸の延在方向に略直交するモータ配置方向に並べて収容するハウジングと、を備える電動機ユニットにおいて、駆動モータ及び発電モータのそれぞれのシャフト軸に取り付けられる各レゾルバが掛止されるとともに、軸方向において駆動モータ及び発電モータを覆うようにハウジングに取り付けられる第１カバーと、第１カバーを軸方向において駆動モータ及び発電モータとは反対側から覆うように、該第１カバーに取り付けられる第２カバーと、第１カバーにおける第２カバーに対する対向面に突出して、第２カバーに当接する突起と、を備える電動機ユニットを提供する。

Description

電動機ユニット

　本発明は、電動機ユニットに関する。

　車両において所定の動力源をケースに収容してなる駆動ユニット、特に、ケースに電動機（モータ）を収容してなる電動機ユニットにおいて、ケースに取り付けられるカバーの膜振動による放射音が問題となることがある。この問題に対して、ＪＰ２０２０－１０６０９５Ａで提案されている電動機ユニットでは、カバーの膜振動が発生する部分をボルトで締結することで膜振動を抑制している。

　上記電動機ユニットにおけるカバーは、通常、駆動源が収容されているケース内に水分が進入しないように防水性能が求められる。一方で、ＪＰ２０２０－１０６０９５Ａは、膜振動を抑制するためのボルト締結部を追加する構造をとるため、当該ボルト締結部の周辺に防水のためのシール構造を設ける必要がある。すなわち、膜振動を抑制するために、ボルト締結部及びそのための防水シール構造を新たに追加することとなるためスペースを要するとともに、構造が複雑化するという問題がある。

　したがって、本発明の目的は、スペースを削減しつつ簡易な構成でカバーの膜振動を抑制できる電動機ユニットを提供することにある。

　本発明のある態様によれば、駆動モータと、所定の駆動源により駆動される発電モータと、駆動モータ及び発電モータを並列に収容するハウジングと、を備える電動機ユニットが提供される。この電動機ユニットは、駆動モータ及び発電モータのそれぞれのシャフト軸に取り付けられる各レゾルバが掛止されるとともに、軸方向において駆動モータ及び発電モータを覆うようにハウジングに取り付けられる第１カバーと、第１カバーを軸方向において駆動モータ及び発電モータとは反対側から覆うように、該第１カバーに取り付けられる第２カバーと、第１カバーにおける第２カバーに対する対向面から突出して、第２カバーに当接する突起と、を備える。

図１Ａは、本発明の実施形態による電動機ユニットの要部斜視図である。 図１Ｂは、図１ＡのＡ－Ａ断面図である。 図２は、リヤカバー（第１カバー）の構成を説明する図である。 図３は、図２のＢ－Ｂ線概略断面図である。 図４は、レゾルバカバー（第２カバー）の構成を説明する図である。

　以下、本発明の各実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。

　図１Ａは、電動機ユニット１００の要部斜視図である。また、図１Ｂは、図１ＡのＡ－Ａ断面図である。電動機ユニット１００は、電動車両またはハイブリッド車両等の車両（図示しない）の走行駆動源となる駆動モータ１５、駆動モータ１５の駆動電力を生成（発電）する発電モータ１７、及びこれらを制御するための各インバータ（図示せず）を一体的に統合させたユニットである。

　図１Ａ及び図１Ｂに示すように、電動機ユニット１００は、駆動モータ１５及び発電モータ１７をアウターハウジング１０内に収容する構成をとる。より具体的には、アウターハウジング１０内において、駆動モータ１５及び発電モータ１７は、それぞれの駆動シャフト（後述するロータ軸１５Ａ，１７Ａ）が相互に略平行となるとともに（図のｘ軸方向に沿うように）、当該の駆動シャフト延在方向（ｘ軸方向）に対して直交するモータ配置方向（図のｙ軸方向）に並ぶように収容される。

　なお、電動機ユニット１００が車両に搭載される場合、典型的には、アウターハウジング１０内の駆動モータ１５及び発電モータ１７のモータ配置方向が車両前後方向と略一致するレイアウトが採用される。

　駆動モータ１５は、主として車両の走行駆動源として機能する電動機である。一方、発電モータ１７は、図示しないエンジン（内燃機関）等の駆動源により駆動されることで、電力を生成する電動機である。なお、発電モータ１７で発電された電力は、図示しないバッテリなどに供給され、適宜、駆動モータ１５に駆動電力として供給される。

　アウターハウジング１０は、電動機ユニット１００の外殻を形成するハウジングである。駆動モータ１５及びインバータは、アウターハウジング１０内に収容されることにより、電動機ユニット１００として一体化される。アウターハウジング１０は２つの筒状部が平行に並ぶ形状を有する。一方の筒状部には、駆動モータ１５及びこれを収容する第１インナーハウジング１４が収容され、他方の筒状部には発電モータ１７及びこれを収容する第２インナーハウジング１６が収容される。

　第１インナーハウジング１４は、焼き嵌め等の方法により、駆動モータ１５のステータ１５Ｂを固定する略円筒形状部材である。また、第２インナーハウジング１６は、焼き嵌め等の方法により、発電モータ１７のステータ１７Ｂを固定する略円筒形状部材である。さらに、駆動モータ１５のシャフト軸を構成するロータ軸１５Ａ及び発電モータ１７のシャフト軸を構成するロータ軸１７Ａには、金属製のリヤカバー（第１カバー）１２が固定される。

　ロータ軸１５Ａ，１７Ａの基端部（図上ｘ軸正方向の端部）には、それぞれ、駆動モータ１５の回転速度を検出するレゾルバとしての駆動モータ用レゾルバ２１、及び発電モータ１７の回転速度を検出するレゾルバとしての発電モータ用レゾルバ２２が設けられている。

　また、リヤカバー１２は、軸方向から駆動モータ１５及び発電モータ１７を覆うようにアウターハウジング１０に取り付けられる。これにより、電動機ユニット１００を形成するときに、リヤカバー１２に固定されたロータ軸１５Ａ，１７Ａは、それぞれ、ステータ１５Ｂ，ステータ１７Ｂの中心部分に挿入される。さらに、リヤカバー１２には、駆動モータ用レゾルバ２１、及び発電モータ用レゾルバ２２が掛止される。

　さらに、リヤカバー１２には、駆動モータ用レゾルバ２１及び発電モータ用レゾルバ２２を軸方向において（特にｘ軸正から負に向かう方向に沿って）覆う金属製のレゾルバカバー（第２カバー）２３が取り付けられている。以下、本実施形態のリヤカバー１２及びレゾルバカバー２３の構成について、さらなる詳細を説明する。

　図２は、リヤカバー１２の正面図であり、図３は、図２のＢ－Ｂ線概略断面図である。図示のように、リヤカバー１２におけるレゾルバカバー２３に対する対向する面（以下、「リヤカバー外表面１２Ａ」とも称する）には、該リヤカバー外表面１２Ａから所定の長さ（以下、「突出長さＬ」とも称する）で突出する突起であるボス２５が形成されている。

　本実施形態のボス２５は、リヤカバー外表面１２Ａ上においてリヤカバー１２と一体的に鋳造されることで形成される。なお、図１においてはボス２５が略円筒形状に示されているが、ボス２５の具体的な形状はこれに限られるものではない。

　また、ボス２５の突出長さＬは、レゾルバカバー２３がリヤカバー１２に取り付けられた状態で、ボス２５の先端面２５ａがレゾルバカバー２３においてリヤカバー１２と対向する面（以下、「レゾルバカバー内表面２３Ａ」とも称する）を適切な押し付け量で押圧するように調節（設計）される。より具体的に、突出長さＬは、レゾルバカバー２３の膜振動を抑制しつつも、当該レゾルバカバー２３に過度な応力集中が生じないようにする観点から適切な値に設定される。特に、突出長さＬは、レゾルバカバー２３がリヤカバー１２に取り付けられた状態で、ボス２５による押圧力がレゾルバカバー２３を適切に弾性変形させる範囲（弾性限界を超えない範囲）とするように定めることが好ましい。具体的な数値は、レゾルバカバー２３の構造（形状及び材質など）によって異なるが、例えば、突出長さＬを０．１５ｍｍ～０．２ｍｍの間に設定することができる。

　特に、本実施形態のボス２５は、レゾルバカバー２３がリヤカバー１２に取り付けられた状態で、モータ配置方向（ｙ軸方向）において駆動モータ１５と発電モータ１７の間（より具体的には、ロータ軸１５Ａとロータ軸１７Ａの間）に位置にしている。より詳細には、ボス２５は、レゾルバカバー２３がリヤカバー１２に取り付けられた状態で、モータ配置方向（ｙ軸方向）においてロータ軸１５Ａとロータ軸１７Ａを結ぶ線分ＰLの中点位置Ｍに位置する。

　図４は、レゾルバカバー２３の構成を説明する図である。図示のように、本実施形態のレゾルバカバー２３は、上記レゾルバカバー内表面２３Ａ及び図示しないその裏面を有し、横長の略板状体として構成される。特に、レゾルバカバー２３のレゾルバカバー内表面２３Ａは、この略板状体の外周の近傍の縁部分を構成する外縁領域２３Ａａ及びそれ以外の内側領域２３Ａｂにより構成される。

　レゾルバカバー内表面２３Ａの外縁領域２３Ａａには、その全域に亘って略等間隔にボルト２７を挿通させるボルト孔２３Ａａａが設けられている。すなわち、レゾルバカバー２３は、ボルト２７により外縁領域２３Ａａのほぼ全域が固定された状態でリヤカバー１２に取り付けられることとなる。

　また、レゾルバカバー内表面２３Ａの内側領域２３Ａｂは、レゾルバカバー２３の長手方向（図上ｙ軸方向）における略中央位置にボス２５を当接させる中央凹部２３Ａｂａ、及び当該長手方向において中央凹部２３Ａｂａを挟んだ両側に位置する曲面凸部２３Ａｂｂにより構成される。

　中央凹部２３Ａｂａは、レゾルバカバー内表面２３Ａにおいて、ボス２５の先端面２５ａを当接させることを想定した領域である。特に、本実施形態の中央凹部２３Ａｂａは、ボス２５の先端面２５ａが当接した状態で適切な面圧が確保されるように平坦面形状（曲面凸部２３Ａｂｂに対して凹んだ面形状）に形成されている。なお、図４においては参考のため、当接するボス２５の態様の一例を仮想線で示している。

　一方、曲面凸部２３Ａｂｂは、中央凹部２３Ａｂａに対して突出した凸面形状に形成されている。なお、この曲面凸部２３Ａｂｂの凸面形状に起因してレゾルバカバー２３の剛性(膜振動の振動系における共振点)が向上する。このため、当該凸面形状によってもレゾルバカバー２３の膜振動を抑制する効果が得られる。また、本実施形態のレゾルバカバー２３では、特に、リヤカバー１２に対する対向面を構成するレゾルバカバー内表面２３Ａに曲面凸部２３Ａｂｂを形成することで、上述の膜振動を抑制する構成を実現している。すなわち、レゾルバカバー２３の平面形状がリヤカバー１２に向かって突出する凸形状に形成されているので、当該レゾルバカバー２３の外側（より詳細には電動機ユニット１００の外側）への突出を抑えることができる（図１Ａ参照）。したがって、レゾルバカバー２３の膜振動を抑制しつつ、外側のスペースの削減も図られる。

　さらに、本実施形態のレゾルバカバー２３では、中央凹部２３Ａｂａを挟んだ一方側の曲面凸部２３Ａｂｂの長手方向（図上ｙ軸方向）における所定位置（以下、「第１位置Ｐ１」とも称する）が、ロータ軸１７Ａのｙ軸方向における位置と略一致する。また、本実施形態のレゾルバカバー２３では、中央凹部２３Ａｂａを挟んだ他方側の曲面凸部２３Ａｂｂの長手方向（図上ｙ軸方向）における所定位置（以下、「第２位置Ｐ２」とも称する）が、ロータ軸１５Ａのｙ軸方向における位置と略一致する。

　さらに、図４に示すように、レゾルバカバー２３は長手方向における中心位置（内側領域２３Ａｂの位置）に対して対称な形状である。このため、レゾルバカバー２３は長手方向において、第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２は、内側領域２３Ａｂを挟んで当該内側領域２３Ａｂからほぼ等距離となる。

　そして、上述のように、ボス２５は、リヤカバー外表面１２Ａ上においてロータ軸１５Ａとロータ軸１７Ａを結ぶ線分ＰLの中点位置Ｍに相当する位置に設けられている。このため、上記レゾルバカバー２３の形態であれば、レゾルバカバー２３がリヤカバー１２に取り付けられた状態において、ボス２５がレゾルバカバー内表面２３Ａの幾何学中心位置（外縁領域２３Ａａを固定端とする膜振動において振幅が最大となる位置）でレゾルバカバー２３を押圧することとなる。結果として、レゾルバカバー２３における膜振動の抑制効果を高めることができる。

　以上説明した本実施形態の電動機ユニット１００の作用効果について説明する。

　本実施形態の電動機ユニット１００は、駆動モータ１５と、所定の駆動源であるエンジンにより駆動される発電モータ１７と、駆動モータ１５及び発電モータ１７をそれぞれのシャフト軸（ロータ軸１５Ａ及びロータ軸１７Ａ）が略平行となるように該ロータ軸１５Ａ，１７Ａに直交するモータ配置方向（ｙ軸方向）に並べた収容するハウジング（アウターハウジング１０，第１インナーハウジング１４，第２インナーハウジング１６）と、を備える。

　そして、この電動機ユニット１００は、駆動モータ１５及び発電モータ１７のそれぞれのロータ軸１５Ａ，１７Ａに取り付けられる各レゾルバ（駆動モータ用レゾルバ２１及び発電モータ用レゾルバ２２）が掛止されるとともに、軸方向（ｘ軸方向）において駆動モータ１５及び発電モータ１７を覆うようにハウジング（特にアウターハウジング１０）に取り付けられる第１カバー（リヤカバー１２）と、リヤカバー１２を軸方向（ｘ軸方向）において駆動モータ１５及び発電モータ１７とは反対側から覆うように、該リヤカバー１２に取り付けられる第２カバー（レゾルバカバー２３）と、リヤカバー１２におけるレゾルバカバー２３に対する対向面（リヤカバー外表面１２Ａ）から突出して、レゾルバカバー２３に当接する突起としてのボス２５と、を備える。

　これにより、リヤカバー１２から突出するボス２５がレゾルバカバー２３に当接することでこれを押圧する構造が実現されるので、レゾルバカバー２３の共振点（固有振動数）を高めて膜振動を抑制することができる。特に、本実施形態の構成であれば、追加のボルト締結構造及びこれに付随する防水シール構造などを省略してスペースの削減及び構造の簡素化を実現しつつ、リヤカバー１２の膜振動を抑制することができる。

　また、ボス２５は、レゾルバカバー２３がリヤカバー１２に取り付けられた状態でレゾルバカバー２３を弾性変形させる所定の突出長さＬに構成される。なお、本実施形態において、「ボス２５はレゾルバカバー２３を弾性変形させる」とは、ボス２５がレゾルバカバー２３を押圧して当該レゾルバカバー２３を圧縮させる状態であって、ボス２５とレゾルバカバー２３の間において所望の固定強度（特に膜振動抑制効果が得られる固定強度）を実現しつつも、当該圧縮がレゾルバカバー２３の塑性変形に到達しない状態（弾性限界を超えていない状態）を意味する。したがって、レゾルバカバー２３を弾性変形させるボス２５の突出長さＬとは、レゾルバカバー２３への押圧力が当該レゾルバカバー２３の塑性変形をもたらさないように定められる（設計される）長さを意味することとなる。

　これにより、ボス２５のレゾルバカバー２３への押圧力を、ボス２５とレゾルバカバー２３の間の面圧をより好適（ボス２５がレゾルバカバー内表面２３Ａに対して滑らないように）に維持することができる。結果として、ボス２５による膜振動の抑制効果をより確実に発揮することができる。

　特に、突出長さＬは、ボス２５とレゾルバカバー２３を含む振動系における剛性を高める効果、及びボス２５とレゾルバカバー２３の間の面圧維持の双方のバランスを考慮して適切な値に設定されることが好ましい。

　より具体的に、単純にボス２５とレゾルバカバー２３を含む振動系における剛性を高める観点からは、ボス２５のレゾルバカバー２３への押し当て量（突出長さＬ）をできるだけ大きくすることが好ましい。一方で、押し当て量（突出長さＬ）を大きくしすぎると、ボス２５による押圧力がレゾルバカバー２３の弾性域を超え、ボス２５とレゾルバカバー２３のレゾルバカバー内表面２３Ａとの間の面圧が保てなくなり、逆に振動抑制効果が低下する。

　このため、突出長さＬは、振動系における剛性を高くする効果と、ボス２５とレゾルバカバー２３のレゾルバカバー内表面２３Ａとの間の面圧を維持する効果と、の双方のバランスを考慮した上で適切な値に設定されることが特に好ましい。なお、ボス２５とレゾルバカバー２３のレゾルバカバー内表面２３Ａとの間の面圧を考慮するにあたり、当該面圧をレゾルバカバー２３のレゾルバカバー内表面２３Ａの平面度、及びボス２５の先端面２５ａの平面度に基づいて評価することが特に好ましい。

　さらに、レゾルバカバー２３は、該レゾルバカバー２３の外縁領域２３Ａａが所定の締結部材（ボルト２７）によりリヤカバー１２に締結される。そして、ボス２５は、レゾルバカバー２３がリヤカバー１２に取り付けられた状態で、モータ配置方向（ｙ軸方向）における駆動モータ１５及び発電モータ１７のそれぞれのロータ軸１５Ａ，１７Ａの間の位置に形成される。

　これにより、レゾルバカバー２３の外縁領域２３Ａａがリヤカバー１２に固定されている構造の振動系（特に、外縁領域２３Ａａが固定端となる基本振動系）において、ボス２５を当該振動系において振幅が相対的に大きくなる部分でレゾルバカバー２３に押し当てることができる。したがって、膜振動の抑制効果をより高めることができる。

　より詳細には、レゾルバカバー２３は、レゾルバカバー２３がリヤカバー１２に取り付けられた状態において、ロータ軸１５Ａ及びロータ軸１７Ａがそれぞれ、モータ配置方向（ｙ軸方向）におけるレゾルバカバー２３の中央領域（中央凹部２３Ａｂａ）から相互に略同一距離となる形状に構成される。そして、ボス２５は、レゾルバカバー２３がリヤカバー１２に取り付けられた状態で、モータ配置方向（ｙ軸方向）における駆動モータ１５及び発電モータ１７のそれぞれのロータ軸１５Ａ，１７Ａを結ぶ線分ＰLの中点位置Ｍに形成される。

　これにより、レゾルバカバー２３の外縁領域２３Ａａが固定端となる振動系において、ボス２５を当該振動系において振幅がより大きくなる部分でレゾルバカバー２３に押し当てることができる。したがって、膜振動の抑制効果をより一層高めることができる。

　さらに、ボス２５は、リヤカバー外表面１２Ａにおいて、リヤカバー１２と一体に鋳造されることで形成される。

　これにより、リヤカバー１２と一体化されたボス２５によって、ボルト等の追加の構造を要することなく、レゾルバカバー２３の膜振動を好適に抑制することができる。結果として、膜振動の抑制効果を実現しつつも、製造コストの増大が抑制された電動機ユニット１００を得ることができる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態及び各変形例で説明した構成は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を限定する趣旨ではない。

　例えば、上記実施形態では、レゾルバカバー２３のレゾルバカバー内表面２３Ａに関し、ボス２５が当接する中央凹部２３Ａｂａを除いた領域に曲面凸部２３Ａｂｂを設け、当該形状そのものによっても外側のスペースの削減及び膜振動の抑制を実現する例を説明した。しかしながら、レゾルバカバー内表面２３Ａの形状を適宜変更した態様も、本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、レゾルバカバー内表面２３Ａの全体的に平坦面とした態様も、本発明の技術的範囲に含まれる。

　一方で、ボス２５がレゾルバカバー内表面２３Ａに当接することに起因した振動抑制効果に加え、レゾルバカバー２３の形状そのものによっても振動を抑制し得る構成を採用することがより好ましく、さらに当該レゾルバカバー２３の外側のスペースの削減も可能となる構成（上記実施形態で説明した構成）を採用することがより一層好ましい。特に、振動抑制効果及び外側のスペース削減効果を実現できるレゾルバカバー２３の形状については、ボス２５のレゾルバカバー内表面２３Ａへの押し当て機能を阻害しない範囲において、上記実施形態以外の任意の形状を採用することも可能である。例えば、レゾルバカバー２３を比較的径の大きい平坦な円板形状（図４に示すレゾルバカバー２３の長尺方向における最大長さ程度の直径の円板形状）に形成することで、レゾルバカバー２３の外側への突出を抑えてスペースを削減する効果及び当該形状に起因する振動抑制効果の双方を実現しても良い。しかしながら、外側のスペースの削減効果をより高める観点から、レゾルバカバー２３がリヤカバー１２に取り付けられた状態において当該レゾルバカバー２３の面領域が略全体的にリヤカバー１２に対して凸となる形状（外側に対して凹となる形状）により形成する構造（すなわち図１Ａ及び図４に示す構造）を採用することが最も好ましい。

　さらに、上記実施形態のようにボス２５をリヤカバー１２に形成する構造（特に一体に形成する構造）に代えて、ボス２５をレゾルバカバー２３に形成する構造（特に一体に形成する構造）を採用しても良い。この構造を採用する場合であっても、実質的にボス２５がリヤカバー外表面１２Ａから突出してレゾルバカバー２３に当接する構成（レゾルバカバー２３に押圧する構成）が実現されることとなる。すなわち、上記実施形態の構造を採用した場合と同様に、追加のボルト締結構造及びこれに付随する防水シール構造などを省略してスペースの削減及び構造の簡素化を実現しつつ、リヤカバー１２の膜振動を抑制する電動機ユニット１００を実現することができる。

Claims (5)

1. 　駆動モータと、所定の駆動源により駆動される発電モータと、前記駆動モータ及び前記発電モータをそれぞれのシャフト軸が略平行となるように該シャフト軸の延在方向に略直交するモータ配置方向に並べて収容するハウジングと、を備える電動機ユニットにおいて、
   　前記駆動モータ及び前記発電モータのそれぞれの前記シャフト軸に取り付けられる各レゾルバが掛止されるとともに、軸方向において前記駆動モータ及び前記発電モータを覆うように前記ハウジングに取り付けられる第１カバーと、
   　前記第１カバーを前記軸方向において前記駆動モータ及び前記発電モータとは反対側から覆うように、該第１カバーに取り付けられる第２カバーと、
   　前記第１カバーにおける前記第２カバーに対する対向面から突出して、前記第２カバーに当接する突起と、を備える、
   　電動機ユニット。
2. 　請求項１に記載の電動機ユニットであって、
   　前記突起は、前記第２カバーが前記第１カバーに取り付けられた状態で前記第２カバーを弾性変形させる所定の突出長さに構成される、
   　電動機ユニット。
3. 　請求項２に記載の電動機ユニットであって、
   　前記第２カバーは、
   　該第２カバーの外縁領域が所定の締結部材により前記第１カバーに締結され、
   　前記突起は、前記第２カバーが前記第１カバーに取り付けられた状態で、前記モータ配置方向における前記駆動モータ及び前記発電モータのそれぞれの前記シャフト軸の間の位置に形成される、
   　電動機ユニット。
4. 　請求項３に記載の電動機ユニットであって、
   　前記第２カバーは、
   　該第２カバーが前記第１カバーに取り付けられた状態において、前記駆動モータの前記シャフト軸及び前記発電モータの前記シャフト軸がそれぞれ、前記モータ配置方向における該第２カバーの中央領域から相互に略同一距離となる形状に形成され、
   　前記突起は、前記第２カバーが前記第１カバーに取り付けられた状態で、前記モータ配置方向における前記駆動モータ及び前記発電モータのそれぞれの前記シャフト軸を結ぶ線分の中点位置に形成される、
   　電動機ユニット。
5. 　請求項１～４の何れか１項に記載の電動機ユニットであって、
   　前記突起は、
   　前記第１カバーの前記対向面に該第１カバーと一体に鋳造されることで形成される、
   　電動機ユニット。

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