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1. WO2020109832 - 電動モータユニッ卜

Document

明 細 書

発明の名称

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

発明の概要

0004   0005   0006  

図面の簡単な説明

0007  

発明を実施するための形態

0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055  

請求の範囲

1   2   3   4  

図面

1   2   3   4  

明 細 書

発明の名称 : 電動モータユニット

技術分野

[0001]
 本発明は、電動モータユニットに関する。

背景技術

[0002]
 電動モータや変速機等の機器に用いられる、防水性を有する箱型形状のケースに、ケース内外の圧力差を緩和するためにPTFE等の合成樹脂で形成された呼吸膜を設けることが知られている。また、冷却液を用いてケースに収容した部品を冷却することも知られている。
[0003]
 ところで、冷却液による冷却を行なう場合には、呼吸膜に冷却液が含浸すると呼吸膜の通気性が低下して、圧力差を緩和できなくなるという問題がある。JP2017−125536Aには、呼吸膜への冷却液の付着を防止するために、呼吸膜に連通する通路の開口部をケースとは別部材で形成したカバーで覆う構成が開示されている。

発明の概要

[0004]
 しかし、上記文献に記載の構成では、カバーを別部材で形成することによる部品点数の増加及びコストの増大という問題、さらにはカバーを取り付けるためのスペースを確保するためにケースの大型化が避けられないという問題がある。
[0005]
 そこで本発明は、上記の各問題を生じさせることなく、呼吸膜への冷却液の含浸を抑制することを目的とする。
[0006]
 本発明のある態様による電動モータユニットは、ステータと、ステータを収容するケースと、ケースに回転自在に支持される回転軸と、回転軸に固定支持されるロータと、ステータに向けて冷却液を噴射する冷却装置と、ケースの内壁面から外壁面まで貫通する通気路と、空気の通過を許容する呼吸膜を有し通気路の外壁面側開口部に接続される調圧装置と、を備える。さらに、電動モータユニットは、冷却装置の供給口と通気路の内壁面側開口部との間に、ケースの一部またはステータの一部として形成された障壁を備える。

図面の簡単な説明

[0007]
[図1] 図1は、第1実施形態にかかる電動モータユニットの分解斜視図である。
[図2] 図2は、第1実施形態にかかる電動モータユニットの、回転軸方向から見た断面図である。
[図3] 図3は、冷却液の流れを説明するための図である。
[図4] 図4は、第2実施形態にかかる電動モータユニットの、回転軸方向から見た断面図である。

発明を実施するための形態

[0008]
 以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
[0009]
 (第1実施形態)
 図1は、本実施形態にかかる電動モータユニットの分解斜視図である。図2は、図1の電動モータユニットを後述する回転軸4の軸方向(図1のY軸方向)から見た断面図である。
[0010]
 本実施形態にかかる電動モータユニットは、例えば電動車両やハイブリッド車両の動力源として用いられる。電動モータユニットは、図1のZ軸方向が使用状態における上方向となる。以下の説明では、X軸に沿った方向を左右方向、Y軸に沿った方向を前後方向、Z軸に沿った方向を上下方向とする。
[0011]
 図1に示すように、電動モータユニットは、ステータ2と、ステータ2を収容するケース1と、ケース1に回転自在に支持される回転軸4と、回転軸4に固定支持されるロータ3と、ステータ2に向けて冷却液を噴射する冷却装置5と、ケース1内の圧力を調整する調圧装置6と、を備える。
[0012]
 ステータ2は、積層鋼板からなるステータコア2Aと、ステータコア2Aのスロットに配置されるコイル(図示省略)と、ステータコア2Aを外周側から保持するステータホルダ2Bと、で構成される。なお、本明細書では、特に区別する必要がある場合を除き、ステータコア2Aとコイルとステータホルダ2Bとをまとめてステータ2と称する。
[0013]
 ステータホルダ2Bは複数のボルト孔7を備え、ステータ2は複数のボルト孔7を介して図示しないボルトによりケース1に固定される。ボルト孔7の周辺の構造については後述する。
[0014]
 ケース1は、ステータ2を収容するスペースを有する箱型形状に形成されている。ケース1には、後述する冷却装置5及び調圧装置6が取り付けられる。ケース1の下部には、冷却液リザーバ1Aが設けられる。冷却液リザーバ1Aはケース1と一体として形成してもよいし、別部材として形成したものをケース1に取り付けてもよい。なお、図2では冷却液リザーバ1Aが省略されている。
[0015]
 また、ケース1の側面には、ケース1の内壁面から外壁面まで貫通する通気路8が設けられる。通気路8は、図2に示す通り、使用状態において地面に対して水平に設けられる。
[0016]
 回転軸4は、軸受(図示省略)を介してケース1に回転自在に支持される。ロータ3は、回転軸4に圧入等の方法により固定支持され、回転軸4と一体に回転する。
[0017]
 冷却装置5は、ケース1に収容されるステータ2の主にコイルエンド部を冷却するための装置である。冷却装置5は、ケース1の上面の、左右方向の略中央かつ前後方向の略中央に、供給口5Aがケース内に臨むよう配置され、供給口5Aから鉛直方向下向きに冷却液を供給する。なお、ケース1の上面の、左右方向の略中央かつ前後方向の略中央の位置を、「頂点」と称する。
[0018]
 冷却液は、冷却液リザーバ1Aからオイルポンプ(図示省略)により組み上げられて、冷却液通路(図示省略)を介して冷却装置5に送られる。供給口5Aから供給される冷却液の流れについては後述する。
[0019]
 調圧装置6は、ケース1の外壁面にある通気路8の開口部(以下、この開口部を外壁面側開口部と称する)に接続される。調圧装置6はケース1の内外の圧力差を緩和する機能を有する。具体的には、調圧装置6は、空気を通過させる一方で塵埃や液体を通過させない機能を有する呼吸膜を備え、通気路8に接続されたときにケース1の内外を連通する通路を呼吸膜で塞ぐよう構成される。呼吸膜は、合成樹脂(例えばPoly Tetra Fluoro Ethylene:PTFE)で形成される薄膜である。このような構成の調圧装置6は公知なので、詳細な説明は省略する。
[0020]
 ここで、ステータ2の、ボルト孔7の周辺の構造について説明する。
[0021]
 ステータ2の外周には、ステータ2の径方向に突出し、かつステータホルダ2Bの前方端から後方端にかけて延びる突起2Cが、ステータ2をケース1に固定するボルトの数だけ設けられる。この突起2Cに、固定用のボルトを通すボルト孔7が形成される。本実施形態では、4本のボルトでステータ2をケース1に固定するので、突起2Cは4箇所に設けられる。これら4つの突起2Cは、ステータ2の周方向に等間隔に並び、かつ1つの突起2Cが冷却装置5の供給口5Aとケース1の内壁面側にある通気路8の開口部(以下、この開口部を内壁面側開口部と称する)との間に位置するよう設けられる。この、冷却装置5の供給口5Aと通気路8の内壁面側開口部との間に位置する突起2Cを、障壁2Cとも称する。
[0022]
 なお、以下の説明において、ステータ2の外周面のうち、供給口5Aを挟んで障壁2Cと対向する突起2Cから障壁2までの部分を、ステータ2の上面と称する。
[0023]
 障壁2の、回転軸4の回転中心から最突出部までの長さ(図2のL2)は、回転軸4の回転中心からステータ2の冷却液を受ける部位までの長さ(図2のL1)より長い。ここでいう最突出部とは、障壁2の、回転軸4の回転中心から最も遠い部位のことである。また、ステータ2の冷却液を受ける部位とは、供給口5Aと対向する部位のことである。
[0024]
 次に、図3を参照して冷却液の流れについて説明する。
[0025]
 図3は、ステータ2、ロータ3、及び回転軸4の斜視図である。図中の太線矢印は、冷却液の流れを示している。また、図中のPは、上述した冷却液を受ける部位を示している。
[0026]
 冷却液は、ケース1の頂点に配置される冷却装置5の供給口5Aからステータ2に向けて噴射され、ステータ2の冷却液を受ける部位Pに衝突する。部位Pに衝突した冷却液は、ステータ2の外周面を放射状に分散して流れ、その一部はそのままステータ2の前後方向の各端部に到達し、稼働することで高温になるコイルエンドを冷却する。
[0027]
 一方、ステータ2の前後方向の各端部に到達する前に障壁2Cに衝突した冷却液は、障壁2Cの供給口5A側の壁面とステータ2の上面とで画成される溜まり部9に溜まる。図3に破線で示した溜まり部9はステータ2の前後方向の端部が開放されているので、溜まり部9に溜まった冷却液は障壁2Cに沿ってステータ2の前後方向に流れてコイルエンドを冷却する。供給口5Aを挟んで障壁2Cと対向する突起2Cに衝突した冷却液も、上記と同様に突起2Cに沿って流れてコイルエンドを冷却する。
[0028]
 コイルエンドを冷却した冷却液は、ケース1の下方にある冷却液リザーバ1Aに回収される。
[0029]
 なお、溜まり部9の容積は、供給口5Aから冷却液が噴射され続けても冷却液が障壁2Cを乗り越えて通気路8の方向に溢れ出ることがない大きさに設定されている。換言すると、障壁2Cの突出量は、冷却液が溜まり部9を乗り越えることがないように設定されている。
[0030]
 次に、障壁2Cを設けることによる効果について説明する。
[0031]
 障壁2Cがなければ、冷却液の周方向成分を有する流れの一部は、ステータ2の外周面に沿って通気路8に近づく。そして、通気路8に近づいた冷却液の一部が、稼働中の電動モータユニットの振動や車両の振動によって液滴として飛散し、通気路8に進入するおそれがある。また、障壁2Cがなければ、供給口5Aから噴射されてステータ2に衝突することによって液滴となった冷却液が通気路8に進入するおそれもある。
[0032]
 通気路8への冷却液の進入が繰り返されると、通気路8に冷却液が蓄積され、やがて調圧装置6の呼吸膜に冷却液が含浸して呼吸膜の通気性が低下し、その結果、調圧機能が低下してしまう。
[0033]
 これに対し、本実施形態のように障壁2Cを設けると、冷却液の流れが上述したようになることで通気路8への冷却液の進入が抑制され、その結果、呼吸膜に冷却液が含浸することを抑制できる。
[0034]
 ところで、ケース内外の圧力差を緩和する装置としては、本実施形態の調圧装置6の他に、ケースに設けた開口部にホースの一端を接続し、ホースの他端を開放状態にする、いわゆるホースタイプもある。ホースタイプでは合成樹脂製の呼吸膜を使用しないので、ケース内部で油が循環したり撹拌されたりする場合には、ホースタイプが用いられることが多い。したがって、本実施形態においても、ホースタイプを用いれば呼吸膜に冷却液が含浸するという問題が生じないようにも思われる。
[0035]
 しかし、本実施形態のように車両の動力源として用いられる電動モータユニットの場合には、ホースタイプを用いると以下の問題が生じる。
[0036]
 第1に、ホースの開放端を、電動モータユニットが水没した場合でも内部への浸水を防ぐことができる高さの位置に固定する必要がある。電動モータユニットは、車体の比較的低い位置に搭載されるので、ホースの開放端は電動モータユニットとは別の部材に固定することになる。このため、ホースの取り回しが煩雑になる。
[0037]
 第2に、電動モータユニットは自身の稼働に伴う振動や車体の振動等の影響により揺動するので、ホースの開放端の固定位置とホースのケース側の固定位置との距離が変動する。そして、この距離の変動に対応するために、長いホースが必要となる。
[0038]
 第3に、電動モータユニットの周辺は作業スペースが限られているので、ホースを固定する作業が困難である。
[0039]
 第4に、後輪を駆動するために電動モータユニットを後輪車軸上またはその付近に搭載する場合には、電動モータユニットの搭載位置は車体フロアの下になるので、ホースの開放端の固定位置を水没時でも浸水しない高さにすることが困難である。
[0040]
 一方、本実施形態の調圧装置6はケース1に固定するだけで済むので、上記の各問題は生じない。
[0041]
 なお、本実施形態では、通気路8は使用状態において地面に対して水平であると説明したが、ケース内側の端部よりケース外側の端部の方が高くなるように傾斜していてもよい。このように通気路8が水平または傾斜していれば、仮に冷却液が通気路8の内壁面側開口部に到達したとしても、通気路8の内部に進入し難くなるので、呼吸膜に冷却液が含浸する可能性が低くなる。
[0042]
 次に、本実施形態の効果についてまとめる。
[0043]
 本実施形態の電動モータユニットは、ステータ2と、ステータ2を収容するケース1と、ケース1に回転自在に支持される回転軸4と、回転軸4に固定支持されるロータ3と、ステータ2に向けて冷却液を噴射する冷却装置5と、ケースの内壁面から外壁面まで貫通する通気路8と、空気の通過を許容する呼吸膜を有し通気路8の外壁面側開口部に接続される調圧装置6と、を備える。そして、電動モータユニットは、冷却装置5の供給口5Aと通気路8の内壁面側開口部との間に、ステータ2の一部として形成された障壁2Cを備える。これにより、通気路8への冷却液の進入を抑制して、調圧装置6の呼吸膜への冷却液の含浸を抑制できる。また、障壁2Cをステータ2の一部として形成するので、部品点数の増加及びコストの増加を招くことがない。
[0044]
 本実施形態では、ケース1の使用状態において上面となる位置に供給口5Aが開口する。これにより、冷却液の自重により生じる流れを利用して、ステータ2のコイルエンドを冷却することができる。
[0045]
 本実施形態の障壁2Cは、ステータ2の外周の一部がステータ2の径方向に突出した突起であり、最突出部から回転軸4の回転中心までの長さL2が、回転軸4の回転中心からステータ2の冷却液を受ける部位Pまでの長さL1より長い。これにより、冷却液の通気路8の方向への流れが障壁2Cにより遮断されるので、冷却液の通気路8への進入を抑制できる。
[0046]
 本実施形態の調圧装置6は、ケース1の内外を連通する通気路8に接続され、通気路8は、使用状態において地面に対して水平、または内壁面側開口部より外壁面側開口部の方が高くなるように傾斜している。これにより、仮に冷却液が通気路8の内壁面側開口部に到達したとしても、通気路8の内部に進入し難くなるので、呼吸膜に冷却液が含浸する可能性が低くなる。
[0047]
 (第2実施形態)
 図4は、第2実施形態にかかる電動モータユニットの、回転軸4の軸方向から見た断面図である。
[0048]
 図2に示した第1実施形態にかかる電動モータユニットとの相違点は、第1実施形態の障壁2Cはステータ2の一部であるのに対し、本実施形態の障壁10はケース1の一部であることである。以下、この相違点を中心に説明する。
[0049]
 上記の相違点が生じるのは、ケース1へのステータ2の固定方法が第1実施形態ではボルト固定なのに対し、本実施形態では圧入であることに起因する。すなわち、第1実施形態では、ステータ2に複数のボルト孔7を設ける必要があり、そのために設けた複数の突起2Cの1つを障壁2Cとして利用する。
[0050]
 これに対し、本実施形態では圧入によりステータ2をケース1に固定するので、ステータ2に突起2Cを設ける必要がない。しかし、圧入により固定するためには、ステータ2の外壁面とケース1の内壁面との接点が必要になる。そこで、ケース1の内壁面に、径方向内側に突出し、かつステータ2の外周に接する突起10を複数設ける。複数の突起10とステータ2の外壁面とが接するのは、例えばステータホルダ2Bの前後方向の一端から他端までとする。そして、複数の突起10のうちの1つを、第1実施形態の障壁2Cと同様に、冷却装置5の供給口5Aと通気路8の内壁面側開口部との間に配置する。以下の説明において、冷却装置5と通気路8の内壁面側開口部との間に配置された突起10を、障壁10とも称する。
[0051]
 障壁10を設けることにより、第1実施形態の障壁2Cを設ける場合と同様に、通気路8への冷却液の進入を抑制することができる。
[0052]
 なお、上記のように複数の突起10を設けると、図4に示す断面では、ケース1とステータ2との間の空間が4つの突起10によって分割されている。しかし、図4において分割されている各空間は、ステータホルダ2Bの前後方向の両端部より外側で連通しているので、1つの調圧装置6でケース1の全体を調圧することができる。
[0053]
 なお、本実施形態では圧入用の突起10をケース1の一部として形成したが、ステータ2の外壁面の一部をケース1の内壁面と接する突起として形成してもよい。
[0054]
 以上のように、本実施形態では冷却装置5の供給口5Aと通気路8の内壁面側開口部との間に、ケースの1一部またはステータ2の一部として形成された障壁10を備えるので、通気路8への冷却液の進入を抑制して、調圧装置6の呼吸膜への冷却液の含浸を抑制できる。
[0055]
 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上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

請求の範囲

[請求項1]
 ステータと、
 前記ステータを収容するケースと、
 前記ケースに回転自在に支持される回転軸と、
 前記回転軸に固定支持されるロータと、
 前記ステータに向けて冷却液を噴射する冷却装置と、
 前記ケースの内壁面から外壁面まで貫通する通気路と、
 空気の通過を許容する呼吸膜を有し前記通気路の外壁面側開口部に接続される調圧装置と、
を備える電動モータユニットにおいて、
 前記冷却装置の供給口と前記通気路の内壁面側開口部との間に、前記ケースの一部または前記ステータの一部として形成された障壁を備える、電動モータユニット。
[請求項2]
 請求項1に記載の電動モータユニットにおいて、
 前記供給口は、前記ケースの使用状態において上面となる位置に開口する、電動モータユニット。
[請求項3]
 請求項1または2に記載の電動モータユニットにおいて、
 前記障壁は、前記ステータの外周の一部が前記ステータの径方向に突出した突起であり、最突出部から前記回転軸の回転中心までの長さが、前記回転軸の回転中心から前記ステータの前記冷却液を受ける部位までの長さより長い、電動モータユニット。
[請求項4]
 請求項1から3のいずれかに記載の電動モータユニットにおいて、
 前記通気路は、使用状態において地面に対して水平、または前記ケースの内壁面側の端部より前記ケースの外壁面側の端部の方が高くなるように傾斜している、電動モータユニット。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]