特開 2022-146253 車両駆動モータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022146253

(43)【公開日】2022-10-05

(54)【発明の名称】車両駆動モータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/19 20060101AFI20220928BHJP

   F16H 57/04 20100101ALN20220928BHJP

【ＦＩ】

H02K9/19 A

F16H57/04 Q

F16H57/04 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021047126

(22)【出願日】2021-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 健太

(72)【発明者】

【氏名】宮本 正悟

(72)【発明者】

【氏名】板谷 隆樹

(72)【発明者】

【氏名】大野 耕作

【テーマコード（参考）】

3J063

5H609

【Ｆターム（参考）】

3J063AA04

3J063AC01

3J063BA11

3J063CD09

3J063XD03

3J063XD32

3J063XD73

3J063XF14

5H609BB03

5H609BB12

5H609BB19

5H609PP02

5H609PP06

5H609PP07

5H609PP11

5H609QQ05

5H609QQ12

5H609RR37

5H609RR48

5H609RR50

(57)【要約】

【課題】 電気自動車を長期間運転しなかった場合でも、軸受の潤滑を維持することができる車両駆動モータを提供する。
【解決手段】 内周面に円筒形状のステータコイルを固定し、上部に通油路を設けたケーシングと、該ケーシング内に配置され、前記ステータコイルの対向位置にロータを固定した出力シャフトと、前記出力シャフトを支持する軸受と、該軸受と対向配置され、前記通油路から供給されたオイルを貯えるオイル保持部と、を備え、前記オイル保持部は、前記出力シャフトの軸方向から正面視したときに、上辺が前記出力シャフトの下端より低く、下辺が前記軸受の下外周に沿ったポケット形状の受皿である車両駆動モータ。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内周面に円筒形状のステータコイルを固定し、上部に通油路を設けたケーシングと、
該ケーシング内に配置され、前記ステータコイルの対向位置にロータを固定した出力シャフトと、
前記出力シャフトを支持する軸受と、
該軸受と対向配置され、前記通油路から供給されたオイルを貯えるオイル保持部と、を備え、
前記オイル保持部は、前記出力シャフトの軸方向から正面視したときに、上辺が前記出力シャフトの下端より低く、下辺が前記軸受の下外周に沿ったポケット形状の受皿である車両駆動モータ。

【請求項2】

請求項１に記載の車両駆動モータにおいて、
前記オイル保持部は、前記出力シャフトの軸方向から正面視したときに、前記出力シャフトの外周を囲み、上端高さが前記出力シャフトの中心高さと略等しい、略Ｕ字状の受皿であることを特徴とする車両駆動モータ。

【請求項3】

請求項１に記載の車両駆動モータにおいて、
前記オイル保持部は、前記出力シャフトの軸方向から正面視したときに、前記出力シャフトの外周を囲み、上端高さが前記出力シャフトの中心高さと略等しい、略三日月状の受皿であることを特徴とする車両駆動モータ。

【請求項4】

請求項１から請求項３の何れか一項に記載の車両駆動モータにおいて、
前記オイル保持部を、前記軸受の軸方向の移動を制限するリテーナと一体に構成したことを特徴とする車両駆動モータ。

【請求項5】

請求項１から請求項３の何れか一項に記載の車両駆動モータにおいて、
前記出力シャフトは、一対の軸受で支持されており、各々の軸受に対し、前記オイル保持部が設けられていることを特徴とする車両駆動モータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気自動車の駆動力を生成する車両駆動モータに関し、特に、低温のオイルでステータコイルや軸受等を冷却しつつ、軸受を潤滑する車両駆動モータに関する。

【背景技術】

【0002】

高出力化と小型化を両立した車両駆動モータでは、モータを高速回転させた際にステータコイルや軸受等が高温になるため、それらを冷却する必要がある。また、車両駆動モータでは、軸受の生涯回転数が増大するため、軸受のオイル切れに起因する故障を排除したいという要求もある。

【0003】

そのため、例えば、特許文献１では、同文献の図３から図５に例示される構成により、上方から吐出したオイルで回転電機（モータ）の三相コイル（ステータコイル）や軸受等を冷却し、さらに、軸受を潤滑している。この詳細については、同文献の段落００６０で「コイルエンド２０ａ、２０ｂと三相コイル２０の軸線方向の略中央部に吐出されたオイルは、三相コイル２０の周方向に沿って三相コイル２０の下部に流れ落ち、このオイルが三相コイル２０を流れ落ちる間に、三相コイル２０からオイルに熱が伝わり、ステータ１８の冷却が行われる。特に、三相コイル２０の中で最も高温となるコイルエンド２０ａ、２０ｂにオイルを供給しているため、三相コイル２０が効率よく冷却される。」と、また、段落００６８で「このため、モータＭのコイルエンド２０ａ、２０ｂを冷却するためのオイルを供給するオイルパイプ４４を利用して、モータＭの軸線方向外方に設けられた軸受４３を潤滑することができ、軸受４３を潤滑するための新たな潤滑構造を不要にできる。」と、具体的に説明されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５１３６６８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１では、回転電機（モータ）の駆動中であれば、三相コイル（ステータコイル）を冷却しつつ、軸受を潤滑できるが、回転電機を長期間駆動しなかった場合には、軸受近傍のオイルが流れ落ちて軸受の潤滑が不足し、それが故障要因になる可能性がある。

【0006】

そこで、本発明では、電気自動車を長期間運転しなかった場合でも、軸受の潤滑を維持することができる車両駆動モータを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、本発明の車両駆動モータは、内周面に円筒形状のステータコイルを固定し、上部に通油路を設けたケーシングと、該ケーシング内に配置され、前記ステータコイルの対向位置にロータを固定した出力シャフトと、前記出力シャフトを支持する軸受と、該軸受と対向配置され、前記通油路から供給されたオイルを貯えるオイル保持部と、を備え、前記オイル保持部は、前記出力シャフトの軸方向から正面視したときに、上辺が前記出力シャフトの下端より低く、下辺が前記軸受の下外周に沿ったポケット形状の受皿であるものとした。

【発明の効果】

【0008】

本発明の車両駆動モータによれば、電気自動車を長期間運転しなかった場合でも、軸受の潤滑を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】比較例の車両駆動モータの軸方向断面図

【図2】比較例の車両駆動モータの径方向断面図

【図3】実施例１の車両駆動モータの軸方向断面図

【図4】実施例１のオイル保持部の周辺の正面図

【図5】実施例１のオイル保持部の第一変形例

【図6】実施例１のオイル保持部の第二変形例

【図7】実施例２の車両駆動モータの軸方向断面図

【図8】図７の車両駆動モータの組み立て手順を説明するための断面図

【図9】本発明のオイル保持部を減速機に適用した第一の例

【図10】本発明のオイル保持部を減速機に適用した第二の例

【発明を実施するための形態】

【0010】

＜比較例＞
本発明の車両駆動モータを説明する前に、まず、図１、図２を用いて、比較例の車両駆動モータ１０を説明する。なお、比較例の車両駆動モータ１０は、特許文献１の電動機の構成のうち、本発明に関連する構成を抽出して簡略表示したものである。

【0011】

図１は、比較例の車両駆動モータ１０の軸方向断面図である。この車両駆動モータ１０は、回転軸が水平になるように電気自動車に組み込まれるものであり、紙面下方向が設置後の重力方向に相当する。

【0012】

ここに示すように、比較例の車両駆動モータ１０は、外殻を形成するケーシング１と、ケーシング１の上下に設けた通油路２（上通油路２ａ、下通油路２ｂ）と、ケーシング１の円筒部内周面に固定した円筒形状のステータコイル３と、水平配置した出力シャフト４と、出力シャフト４の外周であってステータコイル３の対向位置に固定したロータ５と、出力シャフト４を２箇所で支持する一対の軸受６（例えば、ころ軸受や玉軸受）と、一方の軸受６の軸方向の移動を制限するリテーナ７と、ケーシング１の内面端部にリテーナ７を固定するボルト８を備えている。

【0013】

この車両駆動モータ１０にインバータ回路（図示せず）から電流を供給すると、固定子側のステータコイル３に流れた電流が作る磁束により、回転子側の出力シャフト４が回転し、電気自動車を駆動するための駆動力が出力される。このとき、電流が流れて高温になったステータコイル３や、高速回転時の抗力損失により高温になった軸受６等を冷却する必要があり、また、抗力損失抑制のため軸受６を潤滑する必要がある。そこで、比較例の車両駆動モータ１０では、外部から供給した低温のオイルにより、ステータコイル３や軸受６等を冷却するとともに、軸受６を潤滑している。

【0014】

図中の破線矢印は、外部から供給された低温のオイルの流れる方向を示しており、上通油路２ａの吐出孔から吐出されたオイルが、最高温部である端部３ａおよびそれと熱的に接続されたステータコイル３を冷却した後、下方に流れ落ち、さらに、高速回転する出力シャフト４によって攪拌されて飛び跳ね、軸受６を潤滑した後、ケーシング１の下部を貫通する下通油路２ｂから車両駆動モータ１０の外部に排出される様子を示している。なお、上通油路２ａに供給されるオイルは、実施例３で説明する減速機２０で巻き上げたものであっても良いし、ポンプで吸い上げたものであっても良い。

【0015】

図２は、図１のオイルの流れを、別方向から見た図であり、図１の右側の端部３ａを含む位置における、車両駆動モータ１０の径方向断面図である。なお、ここでは、ケーシング１の外周面の図示を省略している。ここに示すように、上通油路２ａの吐出孔から吐出されたオイルは、ケーシング１の内周面に沿って流れるものと、上方の端部３ａから落下するものに分かれる。前者のオイルは、ケーシング１の内周面に沿って配置されたステータコイル３の端部３ａを順次冷却する。一方、後者のオイルは、高速回転する出力シャフト４によって攪拌されて飛び跳ね、一部が軸受６に到達して軸受６を冷却、潤滑する。このようにして、比較例の車両駆動モータ１０では、ステータコイル３や軸受６の冷却と、軸受６の潤滑を実現することができる。

【実施例0016】

しかしながら、比較例の車両駆動モータ１０では、軸受６へのオイル供給に出力シャフト４の回転を利用しているため、電気自動車を長期間運転しなかった場合には、軸受６の近傍のオイルが流れ落ちてしまい、次回運転時には、軸受６の潤滑不足により、軸受６の抗力損失が増加し、車両駆動モータ１０の故障を招く可能性がある。特に、オイル供給に減速機の巻き上げを利用する場合、車両駆動モータ１０の起動直後は、減速機の歯車の回転速度が遅くオイルの巻上量が少ないため、この問題はより重要になる。

【0017】

そこで、図３から図６に示す、本発明の実施例１に係る車両駆動モータ１０Ａでは、電気自動車を長期間運転しなかった場合であっても、少なくとも出力端側の軸受６については潤滑を維持できるようにする。なお、以下では、比較例と同等の構成については重複説明を省略する。

【0018】

図３は、実施例１の車両駆動モータ１０Ａの軸方向断面図である。この車両駆動モータ１０Ａは、比較例の車両駆動モータ１０の構成に、更に、出力端側の軸受６に対向するオイル保持部９を追加したものである。このオイル保持部９は、リテーナ７の下半の一部を、ステータコイル３の端部３ａの下方まで伸ばした受皿部材であり、上側の端部３ａから垂れた後、高速回転する出力シャフト４によって攪拌されて飛び跳ねた、比較的低温のオイルを貯え、軸受６に供給するためのものである。なお、図３では、部品点数を削減するため、防止リテーナ７とオイル保持部９を一体構成としたが、両者を別体の構成としても良い。

【0019】

図４は、本実施例のオイル保持部９の周辺の正面図である。ここに示すように、オイル保持部９は、軸方向から正面視したときに、上辺が出力シャフト４の下端より低く、下辺が軸受６の下外周に沿った、ポケット形状の受皿部材である。このようなオイル保持部９を設けることで、電気自動車を長期間運転しなかった場合であっても、前回運転時にオイル保持部９に貯えたオイルにより軸受６の潤滑を維持することができるので、次回運転の開始時には軸受６を適切に潤滑した状態で、電気自動車を運転することができる。

【0020】

以上で説明したように、本実施例の車両駆動モータ１０Ａによれば、電気自動車を長期間運転しなかった場合でも、モータの軸受の潤滑を維持することができる。

【0021】

＜オイル保持部の第一変形例＞
次に、図５を用いて、図４のオイル保持部９の変形例を説明する。図４のオイル保持部９では、軸受６の攪拌損失の増加を抑制するため、比較的浅い受皿形状を採用することで、オイル保持部９内のオイル量を所望量以下に抑制していた。しかしながら、車両駆動モータ１Ａの駆動終了後には、軸受６の慣性回転時の遠心力により、オイル保持部９からオイルが掻き出されるため、慣性回転の継続時間が長い特性の車両駆動モータ１Ａで浅い受皿形状のオイル保持部９を採用すると、オイル保持部９内のオイル残量が不足する可能性が考えられる。また、電気自動車を坂道に駐車した場合などには、オイル保持部９の一端側が低くなり、そこからオイルが流出してオイル残量が不足する可能性も考えられる。

【0022】

そこで、図５のオイル保持部９Ａでは、図５の左図に示すように、軸方向から正面視したときに、出力シャフト４の外周を囲み、上端高さが出力シャフト４の中心高さと略等しい、略Ｕ字状の形状を採用した。これにより、車両駆動モータ１Ａの駆動中に図４のオイル保持部９より多くのオイルを貯えることができるため、軸受６の慣性回転時の遠心力によりオイルの一部が掻き出されても十分なオイル残量を確保することができる。また、電気自動車が坂道に駐車され、オイル保持部９Ａが図５の右図に示す姿勢になり、オイルの一部がオイル保持部９Ａの右側から流れ出た場合であっても、次回運転時に軸受６で必要とされる十分なオイル残量を維持することができる。

【0023】

＜オイル保持部の第二変形例＞
次に、図６を用いて、図５のオイル保持部９Ａの変形例を説明する。図５のオイル保持部９Ａでは十分な量のオイルを貯えることができるが、オイル保持部９Ａ内のオイル残量が過剰になり、車両駆動モータ１０Ａの駆動中に軸受６の攪拌抵抗が過剰になる可能性がある。

【0024】

そこで、図６のオイル保持部９Ｂでは、軸方向から正面視したときに、出力シャフト４の外周を囲み、上端高さが出力シャフト４の中心高さと略等しい、略三日月状となる形状を採用した。これにより、車両駆動モータ１０Ａの駆動中には、オイル保持部９Ｂの上辺の低い箇所から過剰なオイルが排出されるため、オイル保持部９Ｂ内のオイル量をある程度抑制し、軸受６での攪拌抵抗を抑制することができる。また、オイル保持部９Ｂの上端は、図５のオイル保持部９Ａの上端と同程度の高さであるため、電気自動車を坂道に駐車したには、図５の右図に示したと同等の作用により、オイル保持部９Ｂ内に十分なオイル残量を維持することができる。

【実施例0025】

次に、図７、図８を用いて、実施例２の車両駆動モータ１０Ｂを説明する。なお、以下では、実施例１と同等の構成については重複説明を省略する。

【0026】

実施例１の車両駆動モータ１Ａでは、図３に示したように、出力端側にある右側の軸受６に対してはオイル保持部９を設けたが、左側の軸受６に対してはオイル保持部を設けなかった。これに対し、本実施例の車両駆動モータ１０Ｂでは、図７の断面図に示すように、左側の軸受６に対してもオイル保持部９Ｃを設け、左側の軸受６についても潤滑を維持できるようにした。なお、図７のオイル保持部９Ｃの正面視形状には、図４のオイル保持部９、図５のオイル保持部９Ａ、図６のオイル保持部９Ｂの何れを採用しても良い。

【0027】

図７では、右側の軸受６に対し、実施例１と同様、軸方向の移動を抑制するリテーナ７を設けたが、出力シャフト４の左端に圧入した左側の軸受６については、リテーナ７により出力シャフト４の軸方向の移動が抑制されている以上、重ねて他のリテーナで固定する必要が無い。そのため、左側のオイル保持部９Ｃについては後述する組み立て手順を考慮し、リテーナに相当する部位を省略した。

【0028】

図８は、図７の車両駆動モータ１０Ｂの構造をより具体的に示したものである。図８では、ケーシング１が、フロントケーシング１ａ、円筒ケーシング１ｂ、リアケーシング１ｃから構成されている。このようなケーシング１を用いる場合、車両駆動モータ１０Ｂは、次の手順で組み立てられる。

【0029】

まず、円筒ケーシング１ｂの内周面にステータコイル３を固定する。次に、出力シャフト４の右側に軸受６を圧入した後、その軸受６をフロントケーシング１ａの内面に挿入する。そして、フロントケーシング１ａの内面にリテーナ７をボルトで固定して、右側の軸受６および出力シャフト４の軸方向位置を固定する。その後、出力シャフト４の中央にロータ５を固定し、出力シャフト４の先端に左側の軸受６を圧入してから、フロントケーシング１ａを円筒ケーシング１ｂにボルトで締結する。さらに、リアケーシング１ｃにオイル保持部９Ｃをボルトで締結した後、リアケーシング１ｃを円筒ケーシング１ｂにボルトで締結する。このような組立手順により、左右の軸受の近傍にオイル保持部９、９Ｃを設けた車両駆動モータ１０Ｂを製造することができる。