特開 2025-25508 モータ装置及びモータ装置の製造方法

(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】P2025025508

(43)【公開日】2025-02-21

(54)【発明の名称】モータ装置及びモータ装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/19 20060101AFI20250214BHJP

【ＦＩ】

H02K9/19 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023130326

(22)【出願日】2023-08-09

(71)【出願人】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小柴 敦誉

(72)【発明者】

【氏名】南浦 明

(72)【発明者】

【氏名】山中 真先

(72)【発明者】

【氏名】杉本 幸彦

【テーマコード（参考）】

5H609

【Ｆターム（参考）】

5H609PP02

5H609PP05

5H609PP06

5H609QQ01

5H609RR34

5H609RR40

(57)【要約】

【課題】冷媒流路を備えつつ、容易に組み立てることができるモータ装置を提供すること。
【解決手段】モータ装置１は、ステータコアと、ステータコアの周囲に配置され、ステータコアに固定される固定リングと、固定リングの周囲に配置されるモータケースと、固定リングとモータケースとの間に設けられる冷媒流路と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステータコアと、
前記ステータコアの周囲に配置され、前記ステータコアに固定される固定リングと、
前記固定リングの周囲に配置されるモータケースと、
前記固定リングと前記モータケースとの間に設けられる冷媒流路と、を備える、
モータ装置。

【請求項2】

前記冷媒流路よりも軸方向一方側の前記固定リングと前記モータケースとの境界をシールする第１シール部材と、
前記冷媒流路よりも軸方向他方側の前記固定リングと前記モータケースとの境界をシールする第２シール部材と、を備える、
請求項１に記載のモータ装置。

【請求項3】

前記固定リングは、
前記ステータコアの周囲に配置される筒部と、
前記筒部の軸方向一方側の端部に設けられる上部フランジ部と、を有し、
前記モータケースは、
前記固定リングの前記筒部の周囲に配置されるケース筒部と、
前記ケース筒部の軸方向一方側の端部に配置されるケースフランジ部と、
前記ケース筒部の軸方向他方側の端部に配置されるケース底部と、を有し、
前記第１シール部材は、前記上部フランジ部と前記ケースフランジ部との境界をシールする、
請求項２に記載のモータ装置。

【請求項4】

前記固定リングは、
前記筒部の軸方向他方側の端部に設けられる下部フランジ部を有し、
前記第２シール部材は、前記下部フランジ部と前記ケース底部との境界をシールする、
請求項３に記載のモータ装置。

【請求項5】

前記冷媒流路は、波形状を描くように前記ケース筒部の内周面に形成される、
請求項３に記載のモータ装置。

【請求項6】

前記上部フランジ部にボルト挿通孔が設けられ、
前記モータケースにねじ穴が設けられ、
前記ボルト挿通孔を介して前記ねじ穴にボルトが差し込まれる、
請求項３に記載のモータ装置。

【請求項7】

前記上部フランジ部に前記モータケースとの位置決め用の開口が設けられる、
請求項３に記載のモータ装置。

【請求項8】

ステータコアに固定リングを焼き嵌めすることと、
モータケースのモータ筒部の内周面に冷媒流路を形成することと、
前記固定リングを前記モータケースに挿入することと、を含む、
モータ装置の製造方法。

【請求項9】

前記モータケースに前記固定リングを圧入することによって、前記モータケースと前記固定リングとが固定されることを含む、
請求項７に記載のモータ装置の製造方法。

【請求項10】

前記モータケースと前記固定リングとをボルトによって固定することを含む、
請求項７に記載のモータ装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、モータ装置及びモータ装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

モータ装置に係る技術分野において、特許文献１に開示されているような、ステータコア冷却構造が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－０８６６１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

冷媒流路を備えつつ、容易に組み立てることができるモータ装置が要望される。

【0005】

本開示は、冷媒流路を備えつつ、容易に組み立てることができるモータ装置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】

【0006】

本開示に従えば、ステータコアと、ステータコアの周囲に配置され、ステータコアに固定される固定リングと、固定リングの周囲に配置されるモータケースと、固定リングとモータケースとの間に設けられる冷媒流路と、を備える、モータ装置が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、冷媒流路を備えつつ、容易に組み立てることができるモータ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係るモータ装置を示す縦断面図である。

【図2】図２は、実施形態に係るモータ装置を示す平断面図である。

【図3】図３は、実施形態に係るモータ装置の一部を示す縦断面図である。

【図4】図４は、実施形態に係るケース本体を示す斜視図である。

【図5】図５は、実施形態に係る固定リングを示す斜視図である。

【図6】図６は、実施形態に係るステータの位置決め構造を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

【0010】

実施形態においては、ロータ７の回転軸ＡＸと平行な方向を適宜、軸方向、と称する。ロータ７の回転軸ＡＸの放射方向を適宜、径方向、と称する。ロータ７の回転軸ＡＸを周回する方向を適宜、周方向又は回転方向、と称する。

【0011】

軸方向の一方側の位置又は一方側の方向を適宜、上側又は上方向、と称し、軸方向の他方側の位置又は他方側の方向を適宜、下側又は下方向、と称する。径方向において、ロータ７の回転軸ＡＸに近い位置又は接近する方向を適宜、径方向内側又は内方向、と称し、ロータ７の回転軸ＡＸから遠い位置又は離隔する方向を適宜、径方向外側又は外方向、と称する。周方向の一方側の位置又は一方側の方向を適宜、正転側又は正転方向、と称し、周方向の他方側の位置又は他方側の方向を適宜、逆転側又は逆転方向、と称する。

【0012】

［モータ装置］
図１は、実施形態に係るモータ装置１を示す縦断面図である。図２は、実施形態に係るモータ装置１を示す平断面図である。図２は、図１のＡ－Ａ線断面矢視図に相当する。モータ装置１は、例えば建設機械の一種である電動式油圧ショベルの油圧ポンプを駆動させるための回転力を発生する。

【0013】

モータ装置１は、モータアセンブリ２と、モータケース３とを有する。モータアセンブリ２は、ロータ７と、ステータ８と、固定リング９とを備える。モータアセンブリ２は、インナロータ型である。ステータ８は、ロータ７の周囲に配置される。ロータ７は、回転軸ＡＸを中心に回転する。

【0014】

ロータ７は、ロータコア７Ａと、マグネット７Ｂと、ロータシャフト７Ｃとを有する。

【0015】

ロータコア７Ａは、積層された複数の鋼板を含む。鋼板は、鉄を主成分とする金属製の板である。ロータコア７Ａは、回転軸ＡＸを囲むように配置される。

【0016】

マグネット７Ｂは、永久磁石である。マグネット７Ｂは、ロータコア７Ａに支持される。マグネット７Ｂは、ロータコア７Ａの内部に配置される。マグネット７Ｂは、回転軸ＡＸの周囲に複数配置される。

【0017】

ロータコア７Ａは、周方向に間隔をあけて設けられた複数の磁石孔を有する。複数の磁石孔は、周方向に等間隔で設けられる。磁石孔は、ロータコア７Ａの上端面と下端面とを貫くように形成される。マグネット７Ｂは、磁石孔に配置される。実施形態において、磁石孔の数は、２４個である。実施形態において、マグネット７Ｂは、軸方向に複数分割されてロータコア７Ａの内部に配置されている。

【0018】

ロータシャフト７Ｃは、軸方向に延伸する。ロータシャフト７Ｃの中心軸と回転軸ＡＸとは、一致する。ロータシャフト７Ｃは、ロータコア７Ａの内側に配置される。ロータコア７Ａとロータシャフト７Ｃとは固定される。ロータシャフト７Ｃの上部は、ロータコア７Ａの上端面から上側に突出する。ロータシャフト７Ｃの下部は、ロータコア７Ａの下端面から下側に突出する。

【0019】

ステータ８は、ステータコア１３と、ステータコア１３に固定されるインシュレータ１４と、インシュレータ１４を介してステータコア１３に装着されるコイル１５とを備える。

【0020】

ステータコア１３は、ロータコア７Ａの周囲に配置される。ステータコア１３は、積層された複数の鋼板を含む。鋼板は、鉄を主成分とする金属製の板である。ステータコア１３は、円環状のヨークと、ヨークの内周面から径方向内側に突出する複数のティースとを有する。ヨークは、回転軸ＡＸを囲むように配置される。ティースは、周方向に複数配置される。複数のティースは、周方向に等間隔で配置される。隣り合う一対のティースの間には、スロットが設けられる。

【0021】

インシュレータ１４は、ステータコア１３の表面の少なくとも一部を覆うように配置される。インシュレータ１４は、合成樹脂製の電気絶縁部材である。インシュレータ１４は、ステータコア１３に固定される。ステータコア１３とコイル１５とは、インシュレータ１４により電気的に絶縁される。実施形態において、インシュレータ１４は、例えば射出成形法のような任意の成形法により成形された後、ステータコア１３に装着される。

【0022】

コイル１５は、インシュレータ１４を介してティースに巻かれる。実施形態において、コイル１５は、ティースに集中巻によって巻かれている。コイル１５の一部は、スロットの内側に配置される。コイル１５の一部は、ステータコア１３の上端面から上側に突出する。コイル１５の一部は、ステータコア１３の下端面から下側に突出する。実施形態において、コイル１５は、１つのティースに１つずつ巻かれる。すなわち、１つのティースに１つのコイル１５が巻かれる。

【0023】

固定リング９は、ステータコア１３の周囲に配置される。固定リング９は、ステータコア１３に固定される。

【0024】

モータケース３は、モータアセンブリ２を収容する。モータケース３は、ロータ７と、ステータ８と、固定リング９とを収容する。モータケース３は、固定リング９の周囲に配置される。モータケース３は、ケース本体４と、ケース蓋５とを有する。

【0025】

図３は、実施形態に係るモータ装置１の一部を示す縦断面図である。図３は、図１の一部を拡大した図に相当する。図４は、実施形態に係るケース本体４を示す斜視図である。図５は、実施形態に係る固定リング９を示す斜視図である。ケース本体４は、ケース筒部４Ａと、ケース筒部４Ａの下端部に配置されるケース底部４Ｂと、ケース筒部４Ａの上端部に配置されるケースフランジ部４Ｃとを有する。ケース本体４は、冷媒供給回路２１と、冷媒排出回路２２とを有する。

【0026】

ケース底部４Ｂには、シール部材１２を挿入するための溝４Ｅが設けられる。溝４Ｅは、ケース筒部４Ａの径方向内側に配置される。

【0027】

ケースフランジ部４Ｃは、ケース筒部４Ａの上端部から径方向外側に拡がる。ケースフランジ部４Ｃには、複数のねじ穴４Ｄが設けられる。ねじ穴４Ｄの内面には、ねじ溝が形成される。ねじ穴４Ｄは、周方向に間隔をあけて複数設けられる。ケースフランジ部４Ｃには、シール部材１１を挿入するための溝４Ｆが設けられる。溝４Ｆは、ねじ穴４Ｄよりも径方向内側に配置される。

【0028】

ケース筒部４Ａの内周面には、冷媒流路２３が形成される。冷媒流路２３は、ケース筒部４Ａの内周面から径方向外側に窪むように形成される。冷媒流路２３は、波形状を描くようにケース筒部４Ａの内周面に形成される。冷媒流路２３は、回転軸ＡＸの周囲を周回するように設けられる。なお、冷媒流路２３は、螺旋状であってもよい。

【0029】

ケース蓋５は、ケース本体４の上端部の開口を塞ぐように配置される。モータケース３の内部空間は、密閉空間である。

【0030】

固定リング９は、ステータコア１３の周囲に配置される筒部９Ａと、筒部９Ａの下端部に設けられる下部フランジ部９Ｂと、筒部９Ａの上端部に設けられる上部フランジ部９Ｃと、を有する。

【0031】

筒部９Ａは、回転軸ＡＸを囲むように配置される。筒部９Ａは、ステータコア１３の外周面に接触する。ケース筒部４Ａは、筒部９Ａの周囲に配置される。ケース筒部４Ａは、筒部９Ａの外周面に接触する。冷媒流路２３は、固定リング９の筒部９Ａとモータケース３のケース筒部４Ａとの間に設けられる。

【0032】

下部フランジ部９Ｂは、筒部９Ａの下端部から径方向内側に拡がる。下部フランジ部９Ｂは、ケース底部４Ｂに対向する。下部フランジ部９Ｂは、ケース底部４Ｂの溝４Ｅを覆うように形成される。

【0033】

上部フランジ部９Ｃは、筒部９Ａの上端部から径方向外側に拡がる。上部フランジ部９Ｃは、ケースフランジ部４Ｃ及びケース蓋５のそれぞれに対向する。上部フランジ部９Ｃは、ケース蓋５とケースフランジ部４Ｃとに挟まれる。上部フランジ部９Ｃは、ケースフランジ部４Ｃの溝４Ｆを覆うように形成される。

【0034】

上部フランジ部９Ｃには、ボルト６を挿入するための複数のボルト挿通孔９Ｄが設けられる。ボルト挿通孔９Ｄは、周方向に間隔をあけて複数設けられる。上部フランジ部９Ｃには、シール部材１０を挿入するための溝９Ｅが設けられる。溝９Ｅは、ボルト挿通孔９Ｄよりも径方向内側に配置される。上部フランジ部９Ｃの溝９Ｅは、ケース蓋５によって覆われている。

【0035】

ケース蓋５には、ボルト６を挿入するための複数のボルト挿通孔５Ｄが設けられる。回転軸ＡＸに直交する面内において、ケース蓋５のボルト挿通孔５Ｄの位置と、上部フランジ部９Ｃのボルト挿通孔９Ｄの位置と、ねじ穴４Ｄの位置とは一致する。ボルト６は、ケース蓋５のボルト挿通孔５Ｄ及び上部フランジ部９Ｃのボルト挿通孔９Ｄを介してねじ穴４Ｄに差し込まれる。ボルト６により、ケース蓋５と固定リング９とケース本体４とが締結される。

【0036】

モータ装置１は、冷媒流路２３よりも上側の固定リング９とモータケース３との境界をシールするシール部材１０及びシール部材１１と、冷媒流路２３よりも下側の固定リング９とモータケース３との境界をシールするシール部材１２と、を備える。

【0037】

シール部材１０は、上部フランジ部９Ｃの溝９Ｅに挿入される。シール部材１０は、ケース蓋５と上部フランジ部９Ｃとの境界をシールする。シール部材１０は、ボルト６よりも径方向内側に配置されるＯリングを含む。

【0038】

シール部材１１は、ケースフランジ部４Ｃの溝４Ｆに挿入される。シール部材１１は、上部フランジ部９Ｃとケースフランジ部４Ｃとの境界をシールする。シール部材１１は、ボルト６よりも径方向内側に配置されるＯリングを含む。

【0039】

シール部材１２は、ケース底部４Ｂの溝４Ｅに挿入される。シール部材１２は、下部フランジ部９Ｂとケース底部４Ｂとの境界をシールする。シール部材１２は、ケース筒部４Ａの径方向内側に配置されるＯリングを含む。

【0040】

冷媒流路２３は、冷媒供給回路２１及び冷媒排出回路２２のそれぞれに接続される。冷媒は、冷媒供給回路２１を介して冷媒流路２３に供給される。冷媒は、冷媒流路２３を流れる。冷媒流路２３を流れた冷媒は、冷媒排出回路２２を介して冷媒流路２３から排出される。

【0041】

固定リング９は、金属製である。実施形態において、固定リング９は、鉄製である。モータケース３は、金属製である。実施形態において、モータケース３は、アルミニウム製である。固定リング９の厚みは、モータケース３の厚みよりも薄い。固定リング９の厚みは、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。モータケース３の厚みは、１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。

【0042】

［製造方法］
次に、モータ装置１の製造方法について説明する。ステータコア１３は、固定リング９に焼き嵌めされる。ステータコア１３の周囲に固定リング９が配置された状態で、ステータコア１３及び固定リング９が焼き嵌め装置に搬入される。固定リング９の厚みが薄いので、固定リング９は短時間で焼き嵌め温度に達し、ステータコア１３に固定リング９が固定される。

【0043】

ステータコア１３にインシュレータ１４及びコイル１５を組み付けることでステータ８が構成された後、固定リング９は、モータケース３のケース本体４に挿入される。ケース本体４のケース筒部４Ａの内周面には、冷媒流路２３が予め形成されている。固定リング９がケース本体４に挿入されることにより、固定リング９の筒部９Ａとケース本体４のケース筒部４Ａとの間に冷媒流路２３が形成される。

【0044】

上部フランジ部９Ｃには、複数のボルト挿通孔９Ｄが設けられている。ボルト挿通孔９Ｄは、固定リング９とモータケース３のケース本体４との回転方向の位置決め用の開口として使用可能である。固定リング９をケース本体４に挿入する場合、ボルト挿通孔９Ｄを用いて、固定リング９とモータケース３との回転方向の位置決めが行われる。

【0045】

固定リング９の回転方向の位置が調整された状態でケース本体４に挿入された後、ステータ８の内側にロータ７が挿入され、ケース蓋５がケース本体４に装着される。ボルト６がケース蓋５のボルト挿通孔５Ｄ及び上部フランジ部９Ｃのボルト挿通孔９Ｄを介してねじ穴４Ｄに差し込まれることにより、モータケース３と固定リング９とが締結される。これにより、ステータ８は、モータケース３に固定される。なお、モータケース３のケース本体４に固定リング９を圧入することによって、モータケース３と固定リング９とを固定してもよい。これにより、ステータ８は、モータケース３に固定される。

【0046】

図６は、実施形態に係るステータ８の位置決め構造３０を示す断面図である。位置決め構造３０は、固定リング９とステータコア１３との相対回転を抑制する。位置決め構造３０は、固定リング９とステータコア１３とを位置決めする。

【0047】

位置決め構造３０は、ボルト３１と、ねじ込み式のキャップ３３とを有する。固定リング９には、ねじ穴９Ｆが設けられる。ねじ穴９Ｆの内面には、ねじ溝が形成される。ボルト３１は、ねじ穴９Ｆに差し込まれる。ボルト３１の先端部にピン３２が設けられる。ボルト３１とピン３２とは、一体（単一部材）である。ステータコア１３の外面に凹部１３Ａが設けられる。ピン３２は、凹部１３Ａに挿入される。ねじ穴９Ｆにボルト３１が差し込まれ、ボルト３１の先端部に設けられているピン３２が凹部１３Ａに挿入されることにより、固定リング９とステータコア１３とが位置決めされる。

【0048】

ケース本体４にねじ穴４Ｇが設けられる。ねじ穴４Ｇの内面には、ねじ溝が形成される。キャップ３３は、ねじ穴４Ｇに差し込まれる。キャップ３３は、ねじ穴４Ｇに差し込まれた状態で、ボルト３１を径方向外側から覆う。

【0049】

ボルト３１と固定リング９との間にシール部材３４が配置される。シール部材３４は、ボルト３１を囲むように配置されるＯリングである。シール部材３４は、ボルト３１と固定リング９との境界をシールする。

【0050】

キャップ３３とケース本体４との間にシール部材３５が配置される。シール部材３５は、キャップ３３を囲むように配置されるＯリングである。シール部材３５は、キャップ３３とケース本体４との境界をシールする。

【0051】

［効果］
以上説明したように、実施形態によれば、ステータコア１３の外周面に固定リング９が固定され、固定リング９の周囲にモータケース３が配置される。冷媒流路２３は、固定リング９とケース本体４との間に設けられる。冷媒流路２３を流れる冷媒は、固定リング９に接触する。これにより、冷媒流路２３を備えつつ、容易に組み立てることができるモータ装置１を提供することができる。

【0052】

固定リング９は、モータケース３よりも軽量であり、固定リング９の厚みは、モータケース３の厚みよりも薄い。ステータコア１３を固定リング９に焼き嵌めた後、固定リング９を任意の方法でモータケース３に固定する方法は、ステータコア１３をモータケース３にダイレクトに焼き嵌める方法に比べて、短時間で簡単にモータ装置１を製造することができる。ステータコア１３をモータケース３にダイレクトに焼き嵌める方法においては、ステータコア１３及びモータケース３を焼き嵌め装置に搬入した後、モータケース３が焼き嵌め温度に達するまでに長時間を要する。また、モータケース３の重量は大きく、モータケース３の厚みは厚いので、取り扱いにくい。そのため、モータ装置を低コストで製造することが困難となる可能性がある。実施形態においては、ステータコア１３を固定リング９に焼き嵌めた後、固定リング９を任意の方法でモータケース３に固定するので、取り扱いが容易である。また、固定リング９の厚みが薄いので、固定リング９は短時間で焼き嵌め温度に達する。そのため、モータ装置１を容易に組み立てることができる。

【0053】

実施形態において、冷媒流路２３よりも上側の固定リング９とモータケース３との境界をシールするシール部材１０及びシール部材１１が設けられ、冷媒流路２３よりも下側の固定リング９とモータケース３との境界をシールするシール部材１２が設けられる。これにより、冷媒流路２３の冷媒がモータ装置１の外側に漏出することが抑制される。

【0054】

［その他の実施形態］
上述の実施形態において、ケース蓋５のボルト挿通孔５Ｄ及び上部フランジ部９Ｃのボルト挿通孔９Ｄを介して吊り上げ用フックのボルト部がねじ穴４Ｄに差し込まれてもよい。

【0055】

上述の実施形態において、ケース筒部４Ａの内周面に冷媒流路２３が形成されることとした。固定リング９の筒部９Ａの外周面に冷媒流路２３が形成されてもよい。筒部９Ａの外周面に冷媒流路２３が形成される場合、冷媒流路２３は、筒部９Ａの外周面から径方向内側に窪むように形成される。

【符号の説明】

【0056】

１…モータ装置、２…モータアセンブリ、３…モータケース、４…ケース本体、４Ａ…ケース筒部、４Ｂ…ケース底部、４Ｃ…ケースフランジ部、４Ｄ…ねじ穴、４Ｅ…溝、４Ｆ…溝、４Ｇ…ねじ穴、５…ケース蓋、５Ｄ…ボルト挿通孔、６…ボルト、７…ロータ、７Ａ…ロータコア、７Ｂ…マグネット、７Ｃ…ロータシャフト、８…ステータ、９…固定リング、９Ａ…筒部、９Ｂ…下部フランジ部、９Ｃ…上部フランジ部、９Ｄ…ボルト挿通孔、９Ｅ…溝、９Ｆ…ねじ穴、１０…シール部材（第１シール部材）、１１…シール部材（第１シール部材）、１２…シール部材（第２シール部材）、１３…ステータコア、１３Ａ…凹部、１４…インシュレータ、１５…コイル、２１…冷媒供給回路、２２…冷媒排出回路、２３…冷媒流路、３０…位置決め構造、３１…ボルト、３２…ピン、３３…キャップ、３４…シール部材、３５…シール部材。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】