特開 2024-160618 電動機

(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】P2024160618

(43)【公開日】2024-11-14

(54)【発明の名称】電動機

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/19 20060101AFI20241107BHJP

   H02K 5/20 20060101ALI20241107BHJP

   H02K 1/20 20060101ALI20241107BHJP

【ＦＩ】

H02K9/19 A

H02K5/20

H02K1/20 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023075824

(22)【出願日】2023-05-01

(71)【出願人】

【識別番号】000005463

【氏名又は名称】日野自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100130052

【弁理士】

【氏名又は名称】大阪 弘一

(72)【発明者】

【氏名】平野 覚

(72)【発明者】

【氏名】木村 恵太

【テーマコード（参考）】

5H601

5H605

5H609

【Ｆターム（参考）】

5H601AA16

5H601BB20

5H601CC01

5H601CC14

5H601DD01

5H601DD11

5H601DD30

5H601GE02

5H601GE14

5H605AA01

5H605BB05

5H605BB10

5H605CC01

5H605DD03

5H605DD13

5H605DD32

5H605EB34

5H609BB03

5H609BB19

5H609PP02

5H609QQ05

5H609QQ10

5H609RR36

5H609RR42

(57)【要約】

【課題】冷媒の攪拌ロスを抑制可能な電動機を提供する。
【解決手段】モータ１では、ハウジング２０が、ステータ１０の一端部１３が当接される第１壁部２１と、ステータ１０の他端部１４が当接される第２壁部２２と、ステータ１０の外周部１１ａに臨む側壁部２３と、ステータ１０の内周部１１ｂと第１壁部２１及び第２壁部２２とによって形成された内側空間２４と、外周部１１ａと第１壁部２１及び第２壁部２２とによって形成され内側空間２４と分離された外側空間２５と、を含む。冷媒流路３０は、外側空間２５におけるステータ１０の一端部１３側の第１領域３１と、外側空間２５におけるステータ１０の他端部１４側の第２領域３２と、第１領域３１と第２領域３２とを連通するように、ステータ１０の外周部１１ａに形成された複数の溝部３３と、を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１方向に沿って延在するシャフトと、
前記シャフトに設けられたロータと、
前記ロータの周囲を取り囲むように設けられたステータと、
前記シャフトを回転可能に支持する軸受けと、
前記シャフト、前記ロータ、前記ステータ、及び前記軸受けを収容するハウジングと、
前記ハウジング内に形成され、冷媒が流通する冷媒流路と、
を備え、
前記ハウジングは、
前記ステータの前記第１方向の一端部が当接される第１壁部と、
前記ステータの前記第１方向の他端部が当接される第２壁部と、
前記ステータの外周部に臨む側壁部と、
前記ステータの内周部と前記第１壁部及び前記第２壁部とによって形成され、少なくとも前記ロータを収容する内側空間と、
前記ステータの外周部と前記第１壁部及び前記第２壁部とによって形成され、前記ステータの前記一端部と前記第１壁部との間、及び、前記ステータの前記他端部と前記第２壁部との間にシール材が介在されることで前記内側空間と分離された外側空間と、
を含み、
前記冷媒流路は、
前記外側空間における前記ステータの前記一端部側の第１領域と、
前記外側空間における前記ステータの前記他端部側の第２領域と、
前記第１方向に沿って延在して前記第１領域と前記第２領域とを連通するように、前記ステータの前記外周部に形成された複数の溝部と、を含む、
電動機。

【請求項2】

前記複数の溝部のそれぞれは、当該複数の溝部を規定するように前記ステータの前記外周部に形成された凸部の頂部が前記ハウジングの前記側壁部に当接されることにより、前記第１方向に交差する第２方向について閉じられている、
請求項１に記載の電動機。

【請求項3】

前記軸受けは、
前記第１壁部に埋設された第１軸受けと、
前記第２壁部に埋設された第２軸受けと、を含み、
前記冷媒流路は、
前記第１領域の一部と前記第１領域の別の一部とを前記第１軸受けを経由して連通するように前記第１壁部の内部に形成された第１連通路と、
前記第２領域の一部と前記第２領域の別の一部とを前記第２軸受けを経由して連通するように前記第２壁部の内部に形成された第２連通路と、を含む、
請求項１又は２に記載の電動機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電動機に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、電動車両用モータの油冷却構造が記載されている。この油冷却構造は、ケースとケースの内側に嵌合されたステータコアを有するモータとを含む。ケースとステータコアとの間には、周方向の複数位置に軸方向に延びる油溝が形成される。油溝の各々の一端は、ステータコアの軸方向の後端面側が開放されるように形成された第１環状空間に通じており、第１環状空間を介してケース内部に開放されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１２０５５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に記載の油冷却構造では、油導入ポートから導入された油を、油溝及び第１環状空間を介して、周方向の多くの部分からコイルエンドに向けて噴射することで、モータの冷却性の向上を図っている。

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の油冷却構造では、油がモータ全体に滴下される状態となる。このため、油がロータにかかると油の攪拌ロスが大きくなる問題がある。

【0006】

本開示は、冷媒の攪拌ロスを抑制可能な電動機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】

本開示に係る電動機は、第１方向に沿って延在するシャフトと、シャフトに設けられたロータと、ロータの周囲を取り囲むように設けられたステータと、シャフトを回転可能に支持する軸受けと、シャフト、ロータ、ステータ、及び軸受けを収容するハウジングと、ハウジング内に形成され、冷媒が流通する冷媒流路と、を備え、ハウジングは、ステータの第１方向の一端部が当接される第１壁部と、ステータの第１方向の他端部が当接される第２壁部と、ステータの外周部に臨む側壁部と、ステータの内周部と第１壁部及び第２壁部とによって形成され、少なくともロータを収容する内側空間と、ステータの外周部と第１壁部及び第２壁部とによって形成され、ステータの一端部と第１壁部との間、及び、ステータの他端部と第２壁部との間にシール材が介在されることで内側空間と分離された外側空間と、を含み、冷媒流路は、外側空間におけるステータの一端部側の第１領域と、外側空間におけるステータの他端部側の第２領域と、第１方向に沿って延在して第１領域と第２領域とを連通するように、ステータの外周部に形成された複数の溝部と、を含む。

【0008】

この電動機においては、ハウジングが、ステータの第１方向の一端部が当接される第１壁部と、ステータの第１方向の他端部が当接される第２壁部と、ステータの外周部に臨む側壁部と、ステータの内周部と第１壁部及び第２壁部とによって形成され、少なくともロータを収容する内側空間と、ステータの外周部と第１壁部及び第２壁部とによって形成された外側空間と、を含む。外側空間は、ステータの一端部と第１壁部との間、及び、ステータの他端部と第２壁部との間にシール材が介在されることで内側空間と分離されている。そして、冷媒が流通する冷媒流路は、外側空間におけるステータの一端部側の第１領域と、外側空間におけるステータの他端部側の第２領域と、第１方向に沿って延在して第１領域と第２領域とを連通するように、ステータの外周部に形成された複数の溝部と、を含む。したがって、ハウジングの外側空間において、例えば第１領域から複数の溝部を介して第２領域に冷媒を流通させることにより、ステータの外周部に冷媒を循環させて効率的な冷却が可能となる。特に、ハウジングにおける冷媒が流通される外側空間と、ロータやシャフトの少なくとも一部が収容される内側空間とが、ステータの端部とハウジングの第１壁部及び第２壁部との間にシール材が介在されることによって分離されている（外側空間が内側空間に対して封止されている）。したがって、冷媒が内側空間に導入されてロータ等の回転体にかかることが避けられるため、冷媒の攪拌ロスが抑制される。

【0009】

本開示に係る電動機では、複数の溝部のそれぞれは、当該複数の溝部を規定するようにステータの外周部に形成された凸部の頂部がハウジングの側壁部に当接されることにより、第１方向に交差する第２方向について閉じられていてもよい。この場合、ステータの外周部の凸部の頂部がハウジングの側壁部に当接されることで溝部が閉じられて管状とされ、冷媒が効率的に流通させられる。特に、溝部を閉じるための別部材といった磁気回路的に機能しない部材が不要であるため、質量的な無駄を抑制することができる。

【0010】

本開示に係る電動機では、軸受けは、第１壁部に埋設された第１軸受けと、第２壁部に埋設された第２軸受けと、を含み、冷媒流路は、第１領域の一部と第１領域の別の一部とを第１軸受けを経由して連通するように第１壁部の内部に形成された第１連通路と、第２領域の一部と第２領域の別の一部とを第２軸受けを経由して連通するように第２壁部の内部に形成された第２連通路と、を含んでもよい。この場合、冷媒流路が、軸受けを経由する連通路を含む。このため、軸受けを冷却して軸受けの過熱を抑制することが可能となる。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、冷媒の攪拌ロスを抑制可能な電動機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本実施形態に係るモータの概略断面図である。

【図2】図２は、図１の領域ＡＲの拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、一実施形態に係るモータについて、図面を参照して説明する。各図の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。また、各図には、第１方向Ｄ１を規定する第１軸、第１方向Ｄ１に交差する第２方向Ｄ２を規定する第２軸、並びに、第１方向及び第２方向に交差する第３方向を規定する第３軸からなる座標系を示す。

【0014】

図１は、本実施形態に係るモータの概略断面図である。図２は、図１の領域ＡＲの拡大断面図である。図１，２に示されるモータ１（電動機）は、例えば、ハイブリッド車（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ)、プラグインハイブリッド車(ＰＨＥＶ：Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ)、燃料電池車(ＦＣＥＶ：Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ)、電気自動車(ＢＥＶ：Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ)等の電動車に搭載され得る。

【0015】

モータ１は、シャフト３、ロータ５、第１軸受け９ａ、第２軸受け９ｂ、ステータ１０、及びハウジング２０を備えている。シャフト３は、第１方向Ｄ１に沿って延在する棒状の部材である。シャフト３は、第１方向Ｄ１に沿って互いに離間して配置された第１軸受け９ａ及び第２軸受け９ｂによって、第１方向Ｄ１に沿った軸の周りに回転可能に支持されている。シャフト３は、モータ１が発生した回転力によって回転することで、例えば外部の機器に動力を伝達する部材である。

【0016】

ロータ５は、シャフト３に設けられている。ロータ５は、シャフト３と共に回転する円筒状の部材である。ロータ５は、例えば、内部にロータ磁界を形成するための永久磁石（同期機の場合）、もしくは、籠形状のアルミニウム（誘導機の場合）が配置されている。ロータ５は、当該ロータ磁界と、ステータ１０によって形成されるステータ磁界との相互作用によって、シャフト３と連動して第１方向Ｄ１に沿った軸の周りに回転する。

【0017】

ステータ１０は、第１方向Ｄ１に沿ってロータ５の周囲を取り囲むように設けられた筒状（ここでは円筒状）の部材である。ステータ１０は、ステータコア１１とコイル１２とを含む。ステータコア１１は、例えば、電磁鋼板を積層して溶接することによって構成され得る。ステータコア１１には、ステータ磁界を形成するためのコイル１２が巻回されている。

【0018】

第１方向Ｄ１におけるステータコア１１の一端には、コイル１２の一部であるコイルエンドが形成されて突出し、ステータ１０の一端部１３を構成している。また、第１方向Ｄ１におけるステータコア１１の他端には、コイル１２の一部であるコイルエンドが形成されて突出し、ステータ１０の他端部１４を構成している。ステータ１０は、ステータボルト当の他の部材によってハウジング２０に固定され得る。

【0019】

モータ１は、例えば三相交流モータである。この場合、コイル１２は、ステータ１０の周方向に沿って、Ｕ相、Ｖ相、及び、Ｗ相の各層に対応した複数の部分が配列されて構成され得る。なお、第２方向Ｄ２は、ステータ１０の径方向であり、第３方向Ｄ３は、ステータ１０の周方向である。

【0020】

ハウジング２０は、シャフト３の一部（端部）、ロータ５、第１軸受け９ａ、第２軸受け９ｂ、及びステータ１０を収容している。ハウジング２０は、第１壁部２１、第２壁部２２、及び側壁部２３を含む。側壁部２３は、筒状に形成されており、第１壁部２１及び第２壁部２２は、側壁部２３の第１方向Ｄ１の両端を塞ぐように側壁部２３に設けられている。本実施形態では、第２壁部２２と側壁部２３とは一体に形成されており、第１壁部２１は、側壁部２３及び第２壁部２２とは別体に形成されると共に、側壁部２３に取り付けられて一体化されている。

【0021】

第１壁部２１には、ステータ１０の第１方向Ｄ１の一端部１３が当接されている。より具体的には、ステータ１０の一端部１３では、コイルエンドが例えば熱硬化性材料（一例として昭和電工製・リゴラック（登録商標）ＢＭＣ）からなる樹脂部材１５により被覆されており、当該コイルエンドが樹脂部材１５及びシール材１７を介して第１壁部２１に当接されている。すなわち、ステータ１０の一端部１３と第１壁部２１との間には、シール材１７が介在されている。これにより、ステータ１０の一端部１３と第１壁部２１との間が少なくとも液密に保持されている。

【0022】

また、第２壁部２２には、ステータ１０の第１方向Ｄ１の他端部１４が当接されている。より具体的には、ステータ１０の他端部１４では、コイルエンドが例えば熱硬化性材料（一例として昭和電工製・リゴラック（登録商標）ＢＭＣ）からなる樹脂部材１６により被覆されており、当該コイルエンドが樹脂部材１６及びシール材１７を介して第２壁部２２に当接されている。すなわち、ステータ１０の他端部１４と第２壁部２２との間には、シール材１７が介在されている。これにより、ステータ１０の他端部１４と第２壁部２２との間が少なくとも液密に保持されている。

【0023】

第１軸受け９ａは、例えば、第１壁部２１に設けられた凹部に嵌入されて保持されている。第２軸受け９ｂは、例えば、第２壁部２２に設けられた凹部に嵌入されて保持されている。すなわち、第１軸受け９ａは、少なくとも一部が第１壁部２１に埋設されており、第２軸受け９ｂは、少なくとも一部が第２壁部２２に埋設されている。

【0024】

ハウジング２０は、内側空間２４と外側空間２５とを含む。内側空間２４は、ステータ１０の内周部１１ｂと第１壁部２１及び第２壁部２２とによって形成され、シャフト３の一部、及びロータ５を収容している。外側空間２５は、ステータ１０の外周部１１ａと第１壁部２１及び第２壁部２２とによって形成されている。外側空間２５は、ステータ１０の一端部１３と第１壁部２１との間、及び、ステータ１０の他端部１４と第２壁部２２との間にシール材１７が介在されることで、内側空間２４と分離されている（内側空間２４に対して少なくとも液密に封止されている）。すなわち、ハウジング２０では、第１壁部２１と第２壁部２２との間に形成される空間が、互いに封止されたステータ１０の内側の空間と外側の空間とに区画されている。

【0025】

ここで、モータ１は、ハウジング２０内に形成され、冷媒（例えばオイル等の液状の冷媒）が流通する冷媒流路３０を備えている。冷媒流路３０は、第１領域３１、第２領域３２、溝部３３、第１連通路３５、及び、第２連通路３６を含む。第１領域３１は、外側空間２５におけるステータ１０の一端部１３側の領域である。第２領域３２は、外側空間２５におけるステータ１０の他端部１４側の領域である。

【0026】

溝部３３は、第１方向Ｄ１に沿って延在して第１領域３１と第２領域３２とを連通するように、ステータ１０の外周部１１ａ（ここでは、ステータコア１１の外表面）に複数形成されている。すなわち、第１方向Ｄ１における溝部３３の一端は、第１領域３１に通じており、第１方向Ｄ１における溝部３３の他端は、第２領域３２に通じている。溝部３３は、ステータ１０の周方向（第３方向Ｄ３）に沿って配列されている。

【0027】

第１連通路３５は、第１領域３１の一部と第１領域３１の別の一部とを第１軸受け９ａを経由して連通するように第１壁部２１の内部に形成されている。第１領域３１の一部及び別の一部とは、一例として、第１方向Ｄ１からみて第１領域３１が円環状に形成されている場合、当該円環の中心を介して互いに対向する部分である。なお、第１連通路３５を流通する冷媒が第１軸受け９ａにおいて内側空間２４に流入しないように、第１壁部２１から第１軸受け９ａにわたってシール材が設けられている。

【0028】

第２連通路３６は、第２領域３２の一部と第２領域３２の別の一部とを第２軸受け９ｂを経由して連通するように第２壁部２２の内部に形成されている。第２領域３２の一部及び別の一部とは、一例として、第１方向Ｄ１からみて第２領域３２が円環状に形成されている場合、当該円環の中心を介して互いに対向する部分である。なお、第２連通路３６を流通する冷媒が第２軸受け９ｂにおいて内側空間２４に流入しないように、第２壁部２２から第２軸受け９ｂにわたってシール材が設けられている。

【0029】

以上のような冷媒流路３０では、導入部７ａから第１領域３１に冷媒が導入されると、冷媒の一部が溝部３３を通じて第２領域３２に向けて流通すると共に、冷媒の残部が第１連通路３５を通じて第１軸受け９ａに向けて流通される。第２領域３２に導出された冷媒は、第２領域３２に設けられた排出部７ｂから外部に排出される。

【0030】

なお、図２に示されるように、ステータ１０（ステータコア１１）の外周部１１ａには、溝部３３を規定する複数の凸部１１ｐが、ステータ１０の周方向（第３方向Ｄ３）に沿って配列されて形成されている。溝部３３は、ステータ１０の周方向に隣り合う一対の凸部１１ｐによって形成される。そして、凸部１１ｐの頂部（頂面）がハウジング２０の側壁部２３の内面２３ｓに当接されることにより、溝部３３のそれぞれが、ステータ１０の径方向（第２方向Ｄ２）について閉じられている。これにより、溝部３３のそれぞれが、第１方向Ｄ１に沿って延びる管状に形成される。

【0031】

以上説明したように、本実施形態に係るモータ１においては、ハウジング２０が、ステータ１０の第１方向Ｄ１の一端部１３が当接される第１壁部２１と、ステータ１０の第１方向Ｄ１の他端部１４が当接される第２壁部２２と、ステータ１０の外周部１１ａに臨む側壁部２３と、ステータ１０の内周部１１ｂと第１壁部２１及び第２壁部２２とによって形成され、シャフト３の一部及びロータ５を収容する内側空間２４と、ステータ１０の外周部１１ａと第１壁部２１及び第２壁部２２とによって形成された外側空間２５と、を含む。

【0032】

外側空間２５は、ステータ１０の一端部１３と第１壁部２１との間、及び、ステータ１０の他端部１４と第２壁部２２との間にシール材１７が介在されることで内側空間２４と分離されている。そして、冷媒が流通する冷媒流路３０は、外側空間２５におけるステータ１０の一端部１３側の第１領域３１と、外側空間２５におけるステータ１０の他端部１４側の第２領域３２と、第１方向Ｄ１に沿って延在して第１領域３１と第２領域３２とを連通するように、ステータ１０の外周部１１ａに形成された複数の溝部３３と、を含む。

【0033】

したがって、ハウジング２０の外側空間２５において、例えば第１領域３１から複数の溝部３３を介して第２領域３２に冷媒を流通させることにより、ステータ１０の外周部１１ａに冷媒を循環させて効率的な冷却が可能となる。特に、ハウジング２０における冷媒が流通される外側空間２５と、ロータ５やシャフト３の少なくとも一部が収容される内側空間２４とが、ステータ１０の端部とハウジング２０の第１壁部２１及び第２壁部２２との間にシール材１７が介在されることによって分離されている。したがって、冷媒が内側空間２４に導入されてロータ５等の回転体にかかることが避けられるため、冷媒の攪拌ロスが抑制される。

【0034】

また、本実施形態に係るモータ１では、複数の溝部３３のそれぞれは、当該複数の溝部３３を規定するようにステータ１０の外周部１１ａに形成された凸部１１ｐの頂部がハウジング２０の側壁部２３に当接されることにより、第２方向Ｄ２について閉じられていている。このため、溝部３３が閉じられて管状とされ、冷媒が効率的に流通させられる。特に、溝部３３を閉じるための別部材といった磁気回路的に機能しない部材が不要であるため、質量的な無駄を抑制することができる。

【0035】

さらに、本実施形態に係るモータ１は、シャフト３を回転可能に支持する軸受けが、第１壁部２１に埋設された第１軸受け９ａと、第２壁部２２に埋設された第２軸受け９ｂと、を含む。そして、冷媒流路３０は、第１領域３１の一部と第１領域３１の別の一部とを第１軸受け９ａを経由して連通するように第１壁部２１の内部に形成された第１連通路３５と、第２領域３２の一部と第２領域３２の別の一部とを第２軸受け９ｂを経由して連通するように第２壁部２２の内部に形成された第２連通路３６と、を含んでいる。このため、第１軸受け９ａ及び第２軸受け９ｂを冷却して過熱を抑制することが可能となる。

【0036】

以上の実施形態は、本発明の一形態を説明したものである。したがって、本発明は、上述したモータ１に限定されず、任意に変形され得る。

【0037】

例えば、上記実施形態では、ステータ１０の外周部１１ａの凸部１１ｐが側壁部２３に当接することで、第２方向Ｄ２について溝部３３が閉じられる形態について説明した。しかし、溝部３３が予め閉じられて（管状に）形成されていてもよいし、凸部１１ｐが側壁部２３以外の部材に当接することで溝部３３が閉じられてもよい。或いは、溝部３３が第２方向Ｄ２に対して閉じられておらず、開放されていてもよい。

【0038】

さらに、上記実施形態では、冷媒流路３０が、第１軸受け９ａを経由するように第１壁部２１内に設けられた第１連通路３５と、第２軸受け９ｂを経由するように第２壁部２２内に設けられた第２連通路３６と、を含む形態について説明した。しかし、冷媒流路３０は、第１連通路３５及び第２連通路３６を有していなくてもよいし、第１軸受け９ａ及び第２軸受け９ｂを経由しない別の流路をさらに備えていてもよい。

【符号の説明】

【0039】

１…モータ（電動機）、３…シャフト、５…ロータ、９ａ…第１軸受け、９ｂ…第２軸受け、１０…ステータ、１１ａ…外周部、１１ｂ…内周部、１１ｐ…凸部、１３…一端部、１４…他端部、２０…ハウジング、２１…第１壁部、２２…第２壁部、２３…側壁部、３０…冷媒流路、３１…第１領域、３２…第２領域、３３…溝部、３５…第１連通路、３６…第２連通路。

【図1】

【図2】