JP5075878B2 - 電動機 - Google Patents

Description

本発明は、電動機に関するものである。

従来から、コイルが巻装されたステータ、及びステータの内側に配置されたロータを有するモータと、このモータが収納されたハウジングとを備えたモータユニットが知られている。このようなモータユニットは、ステータの外周面がハウジングの内壁面に密着配置されることにより、ステータがハウジング内に固定されるようになっている。

ところで、上述したモータを駆動すると、ステータに巻装されたコイルに電流が流れることによりコイルが発熱し、モータ特性の低下等に繋がる虞がある。そこで、ハウジング内に貯留された冷却油をステータ（コイル）に向けて噴射し、コイルの発熱による温度上昇を抑制することを目的にした構成が提案されている。
このような構成としては、例えば特許文献１に示されるように、オイルポンプを用いてハウジング下部に溜まった冷却油を噴射ノズルまで汲み上げ、噴射ノズルからコイルに向けて冷却油を噴射するものがある。この時、噴射される冷却油の一部は上方（重力方向上方）に飛散し、毛細管現象により、ハウジング内壁面とステータ外周面との間の隙間に侵入することで、ステータを冷却するとされている。

特開２００３−３２４９０１号公報

しかしながら、ステータは、一般的に複数の磁性板材が軸方向に沿って積層されてなるので、ステータの外周面とハウジングの内壁面との間に軸方向に沿って均一な隙間を形成することが難しい。この場合、各磁性板材の径方向における寸法誤差等により、ステータの外周面に軸方向に沿って段差が生じている虞があり、この段差によって冷却油の進路が遮られ、冷却油がステータ全体に行き届かない虞もある。また、ステータの外周面とハウジングの内壁面との間に流通する冷却油が各磁性板材間に漏れ出て、冷却油が磁性板材間を重力方向に沿って流れ落ちる虞がある。これらの理由により、ステータ全体を均一に冷却することが難しいという問題がある。

また、燃料電池車両等の電気自動車に搭載されるモータユニットは、坂路における停車状態において車両の後退を抑制するために、モータからトルクを発生させることで、ブレーキ操作をすることなく停止状態（ヒルホールド状態）を維持することも可能である。上述した冷却油を供給するための手段として、シャフトの回転に連動するオイルポンプ等を採用した場合には、車両の走行停止とともにオイルポンプが停止する。そしてオイルポンプが停止すると、冷却油の供給が停止してステータとハウジングとの間に冷却油が供給されなくなる。
一方、ヒルホールド状態を維持するためには、モータのトルクを発生させ続ける必要があるので、コイルには電流が供給され続ける。
その結果、モータが過熱され、モータ特性の低下に繋がる虞がある。

そこで本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであって、ヒルホールド状態等において伝熱体の供給が停止した場合でも、ステータの過熱を抑制することができる電動機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の電動機は、伝熱体（例えば、実施形態における油７１）が貯留されるハウジング（例えば、実施形態におけるモータハウジング１１）と、前記ハウジング内に収納されたロータ（例えば、実施形態におけるロータ２２）と、前記ロータの軸中心を貫通するシャフト（例えば、実施形態におけるロータシャフト２４）と、前記ロータの外周側に設けられた円環状のステータ（例えば、実施形態におけるステータ２１）とを備えた電動機（例えば、実施形態におけるモータユニット１０）であって、前記ステータは、ステータホルダ（例えば、実施形態におけるステータホルダ５０）を介して前記ハウジングに固定され、前記ステータホルダは、内周面に前記ステータの外周面が密着配置された円筒部（例えば、実施形態における円筒部６６）を備え、前記ステータホルダは、前記円筒部の外周面と前記ハウジングの内壁との間に中間領域（例えば、実施形態における環状油路７２）ができるように前記ハウジングに固定され、前記中間領域よりも重力方向上方には、前記伝熱体が貯留される伝熱体槽（例えば、実施形態における油槽８２）が設けられ、前記ハウジングに貯留される前記伝熱体は、前記シャフトの回転力により前記伝熱体槽内に供給され、前記伝熱体槽から前記中間領域内に供給され、前記ステータホルダは、前記円筒部の軸方向一端側の開口縁から径方向外側に張り出すフランジ部（例えば、実施形態における外フランジ部６７）を備え、前記ステータホルダは、前記フランジ部を介して前記ハウジングに固定され、前記フランジ部と前記ハウジングとの間には、前記伝熱体槽と前記中間領域とを連通させる連通路（例えば、実施形態における連通路８５）が設けられていることを特徴とする。

コイルに電流が流れるとステータに磁界が形成され、ステータとロータとの間に生じる磁気的な吸引力や反発力が繰り返し発生することで、ステータの形状が繰り返し変形する（いわゆる、磁歪振動が発生する）。この磁歪振動がハウジングに伝達されることでＮＶ性能が悪化するという問題がある。特に、燃料電池車両等の電気自動車の駆動源として搭載される比較的大きな電動機においては、ステータの磁歪振動によるノイズが無視できない程大きくなる。
そこで、本発明の構成によれば、ステータホルダを介してステータをハウジングに固定することで、ステータホルダとハウジングとの間に中間領域が形成される。この場合、ステータがハウジングとの間に中間領域を挟んで配置されているので、ステータの磁歪振動がハウジングに直接伝達されることがなく、ステータホルダとハウジングとの接触部分のみを経由して伝達されることになる。すなわち、ステータの外周面が直接、ハウジングの内壁面に密着配置されている構成に比べて、ステータの磁歪振動がハウジングまで伝達され難くなるので、磁歪振動がハウジングに伝達されることにより発生するノイズを低減することが可能になる。したがって、ＮＶ性能の悪化を抑制することができる。
そして、中間領域に伝熱体を供給することで、ステータとハウジングとの間に空気が介在している場合に比べて、電動機の伝熱性能を向上させることができる。すなわち、ステータで発生した熱は伝熱体を介して効率的に放熱されるため、電動機の過熱を防止して、モータ性能の低下を防止することができる。

特に、本発明の構成によれば、伝熱体槽に供給された伝熱体は、伝熱体槽内に一時的に貯留された後、中間領域内へ供給されることになる。そのため、ヒルホールド状態等においてシャフトの回転停止に伴い、伝熱体槽内への伝熱体の供給が所定時間停止した場合であっても、既に伝熱体槽内に貯留された伝熱体が除々に中間領域内へ供給されることになる。これにより、中間領域内の油面低下を所定時間抑制することができる。よって、伝熱体の供給停止時においても、電動機の伝熱性能を確保することができるので、電動機の過熱を確実に防止して、モータ性能の低下を防止することができる。

また、伝熱体槽に貯留された伝熱体は、フランジ部とハウジングとの間に形成された連通路を介して中間領域に供給されることになるので、伝熱体槽と中間領域との間を連結する供給路を別体で設ける必要がない。そのため、構成の簡素化を図り、装置コストの低減を図ることができる。

また、前記伝熱体槽は、前記ハウジングにおける前記フランジ部の固定面から、前記フランジ部の周縁の一部を前記軸方向に離間させるようにして形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、伝熱体槽が、フランジ部に一体形成されることになるので、別部材として伝熱体槽を取り付ける場合に比べて、構成の簡素化を図り、装置コストの低減を図ることができる。

また、前記ハウジングには、前記ステータホルダの前記円筒部の周方向に沿って冷媒を流通させる冷媒通路（例えば、実施形態におけるウォータージャケット４５）が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、ステータホルダの周方向に沿って冷媒通路を形成することで、ステータ及び中間領域は冷媒通路によって取り囲まれるように配置される。この場合、中間領域内に介在する伝熱体が冷媒通路を流通する冷媒との熱交換によって冷却され、その結果、冷却された伝熱体との熱交換によってステータが冷却されることになる。よって、ステータを全周に亘って均一、かつ効率的に冷却することができる。

また、前記ハウジングには、前記伝熱体槽の固定部が締結手段により締結され、前記締結手段は、前記円筒部の軸方向から見て前記冷媒通路と重なるように配置されていることを特徴とする。
この構成によれば、伝熱体槽内に貯留された伝熱体の熱は、伝熱体槽の固定部に伝達された後、締結手段に伝達され、締結手段から冷媒に向けて速やかに放熱されることになる。これにより、伝熱体槽内に貯留された伝熱体を中間領域内に供給する前段で冷却することができるので、中間領域内での伝熱体とステータとの熱交換を効率的に行わせることができる。その結果、電動機の伝熱性能を向上させることができる。

また、前記ハウジングの軸方向一端側には、前記シャフトとともに回転するギヤ（例えば、実施形態におけるデファレンシャルギヤ１４）が収容されたギヤハウジング（例えば、実施形態におけるギヤハウジング１２）が配置され、前記ギヤハウジング内には、前記伝熱体が貯留可能とされるとともに、前記ギヤが前記伝熱体に浸漬配置され、前記ハウジングと前記ギヤハウジングとは、前記伝熱体槽よりも重力方向上方で連通し、前記ギヤの回転によって前記伝熱体が掻き揚げられることで、前記伝熱体が前記伝熱体槽内に供給されることを特徴とする。
この構成によれば、ギヤによって掻き揚げられた伝熱体が伝熱体槽に貯留されるため、伝熱体槽内に伝熱体を供給するための供給系（オイルポンプや油路等）を新たに設ける必要がない。これにより、装置コストを低減することができるとともに、構成の簡素化を図り、装置の小型軽量化を実現することができる。

また、前記シャフトの回転に連動するポンプ（例えば、実施形態におけるオイルポンプ１７２）を有し、前記伝熱体は、前記ポンプにより汲み上げられて前記伝熱体槽に供給されることを特徴とする。
この構成によれば、シャフトの回転時において、伝熱体槽内に連続的に伝熱体が供給されることになるため、より確実に伝熱体槽内に伝熱体を貯留させておくことができる。よって、伝熱体の供給停止時において、電動機の伝熱性能をより長期間に亘って確保することができる。

本発明によれば、伝熱体槽に供給された伝熱体は、伝熱体槽内に一時的に貯留された後、中間領域内へ供給されることになる。そのため、ヒルホールド状態等においてシャフトの回転停止に伴い、伝熱体槽内への伝熱体の供給が所定時間停止した場合であっても、既に伝熱体槽内に貯留された伝熱体が除々に中間領域内へ供給されることになる。これにより、中間領域内の油面低下を所定時間抑制することができる。よって、伝熱体の供給停止時においても、電動機の伝熱性能を確保することができるので、電動機の過熱を確実に防止して、モータ性能の低下を防止することができる。

モータユニットの概略構成図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１の要部拡大図である。 図３のＢ矢視図である。 図４のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 第２実施形態における図５に相当する断面図である。 第３実施形態におけるモータユニットの概略構成図である。 図７の要部拡大図である。

（第１実施形態）
次に、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では本発明の電動機を燃料電池車両に搭載される車両用駆動モータユニットとして採用した場合について説明する。
（車両用駆動モータユニット）
図１は車両用モータユニットの概略構成断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。なお、以下の説明では、図１中左右方向を軸方向、上下方向を重力方向として説明する。
図１，２に示すように、車両用モータユニット（以下、モータユニットという。）１０は、モータ２３と、減速機１３と、デファレンシャルギヤ１４とを一体に備えており、モータ２３を収容するモータハウジング１１と、モータハウジング１１の一方側に配置され、減速機１３及びデファレンシャルギヤ１４を収容するギヤハウジング１２と、を備えている。

モータ２３は、モータハウジング１１の収容部４４内に収納されたステータ２１と、ステータ２１の内部に軸方向を中心に回転可能に配置されたロータ２２とを備えている。
ステータ２１は、複数の磁性板材が軸方向に沿って積層されてなり、後述するステータホルダ５０内に固定されている。具体的に、ステータ２１は、外周部分を構成するヨーク部３３と、ヨーク部３３から径方向内側（ロータ２２に向かう方向）に向かって突出する複数のティース部３４とを備えている。
ティース部３４は、周方向に等間隔に複数形成されており、隣り合うティース部３４間に形成されたスロット（不図示）にはコイル３５が巻き回されている。

ロータ２２は、複数の磁性板材が積層された略円筒状のロータヨーク３６を備えている。ロータヨーク３６の径方向中央部に形成された貫通孔３７には、中空孔２４ａを有するロータシャフト２４が固定されている。ロータシャフト２４は、その両端が後述するベアリング２６，２７に回転可能に支持されており、これによりロータヨーク３６とロータシャフト２４とが共回りするようになっている。また、ロータヨーク３６の径方向外側における端部近傍には、ロータヨーク３６を軸方向に貫通する収容孔３０が周方向に沿って複数形成され、各収容孔３０（図３参照）の内部には、ネオジウムなどの希土類からなる永久磁石３１（図３参照）が収容されている。また、永久磁石３１はロータヨーク３６の周方向に沿って略等間隔に複数配置され、周方向に隣接する永久磁石３１は交互に逆方向に着磁されている。

モータハウジング１１は、モータ２３が収容された収容部４４と、収容部４４の軸方向一端側（図１中左側）を閉塞するエンド部４３とで外観構成されている。
収容部４４は、内壁面がステータホルダ５０の外径よりも僅かながら大きい円筒形状に形成されたものであり、モータ２３全体を覆うように形成されている。収容部４４を形成する壁部内には、周方向全周に亘ってウォータージャケット（冷媒通路）４５が形成されている。このウォータージャケット４５は、その内部に冷媒である冷却水を流通させるための流路であり、ウォーターポンプ（不図示）から送出される冷却水がウォータージャケット４５内を循環するようになっている。ウォータージャケット４５は、モータ２３の外周を覆うように円環状に形成されるとともに、軸方向における長さがステータ２１の軸方向における長さと同等に形成されている。

また、収容部４４における軸方向一端側の内壁面には、径方向内側に向けて突出するリング部４７が形成されている。このリング部４７は、収容部４４の全周に亘って形成されており、ステータホルダ５０とモータハウジング１１との軸方向における中心位置決めを行うものである。

エンド部４３の中央部には、軸方向に沿って貫通する貫通孔４６が形成されており、この貫通孔４６内にはモータ２３のロータシャフト２４の軸方向一端側を回転可能に支持するベアリング２６が挿入されている。

ギヤハウジング１２は、軸方向から見た外形がモータハウジング１１よりも大きく形成された箱型形状のものであり、減速機１３及びデファレンシャルギヤ１４が収容された収容部５１と、収容部５１の軸方向他端側（図１中右側）を閉塞するエンド部５２とで外観構成されている。収容部５１は、モータハウジング１１の軸方向他端に配置され、高さ（図１中上下方向）がモータハウジング１１の高さよりも高くなるように形成されている。そして、モータハウジング１１における収容部４４の軸方向他端側と、ギヤハウジング１２における収容部５１の軸方向一端側との間には、両者間を閉塞する延出壁４２が形成されている。この延出壁４２は、モータハウジング１１の収容部４４の上部外壁面から、ギヤハウジング１２の収容部５１の上部内壁面に向かって立設している。

また、モータユニット１０内には、ギヤハウジング１２とモータハウジング１１との間を仕切る仕切壁３８が形成されている。仕切壁３８は、延出壁４２よりも軸方向他端側において、ギヤハウジング１２の下部内壁面から上方に向かって延出している。仕切壁３８の上部は軸方向に沿って貫通しており、これによりモータハウジング１１とギヤハウジング１２とがモータユニット１０の上部で連通する連通部５３を構成している。
仕切壁３８の中央部には、軸方向に沿って貫通する貫通孔３９が形成されており、この貫通孔３９内にはモータ２３のロータシャフト２４の軸方向他端側を回転可能に支持するベアリング２７が挿入されている。そして、ロータシャフト２４の軸方向他端側は、貫通孔３９を貫通してギヤハウジング１２内に臨むように配置されており、その端部に出力ギヤ２８が固定されている。

ギヤハウジング１２内に収容された減速機１３は、ロータシャフト２４と平行に延出する減速機シャフト５５に同軸上に固定されたカウンタギヤ５６及びファイナルギヤ５７とを備えている。
減速機シャフト５５は、軸方向両端が仕切壁３８とエンド部５２とに形成された図示しないベアリングに回転可能に支持され、ロータシャフト２４の上方で回転可能に支持されている。
カウンタギヤ５６は、減速機シャフト５５における軸方向一端側に固定され、上述したロータシャフト２４に固定された出力ギヤ２８に噛合している。また、ファイナルギヤ５７は、減速機シャフト５５の軸方向他端側に固定され、デファレンシャルギヤ１４に噛合されている。

エンド部５２には、上述した貫通孔３９，４６と同軸上に貫通する貫通孔６０が形成されており、これら貫通孔３９，４６，６０及びロータシャフト２４の中空孔２４ａ内には、センターシャフト６１が挿通されている。このセンターシャフト６１は、図示しないベアリングに回転可能に支持され、モータハウジング１１のエンド部４３及びギヤハウジング１２のエンド部５２を貫通し、モータユニット１０の外部に軸方向に沿って延出している。センターシャフト６１の軸方向他端側（ギヤハウジング１２内）には、デファレンシャルギヤ１４が取り付けられており、上述したファイナルギヤ５７に噛合している。これにより、ロータ２２の回転力が減速機１３を介してデファレンシャルギヤ１４に伝達されるようになっている。

図３は、モータユニットの要部拡大図である。
図１，３に示すように、モータハウジング１１には、上述したステータ２１を保持するためのステータホルダ５０が固定されている。ステータホルダ５０は、モータハウジング１１の内壁面に沿って形成された円筒部６６を備えている。ステータホルダ５０は、上述したステータ２１を保持した状態でモータハウジング１１に固定されるものであり、円筒部６６の内周面とステータ２１の外周面とが同軸上で密着配置されることにより、円筒部６６内にステータ２１が固定されている。

ステータホルダ５０は、軸方向他端側からモータハウジング１１の収容部４４内に挿入されおり、ステータホルダ５０の軸方向一端側の端面とモータハウジング１１のリング部４７とが微小な空間を空けて突き合わされている。一方、ステータホルダ５０の円筒部６６における軸方向他端側の開口縁には、円筒部６６から径方向外側に向けて張り出す外フランジ部６７が形成されている。この外フランジ部６７は、モータハウジング１１における収容部４４の軸方向他端側の端面４４ａに突き合わされている。そして、外フランジ部６７と端面４４ａとが後述するボルト等によって締結固定されている。

ステータホルダ５０における円筒部６６の外周面とモータハウジング１１の収容部４４の内壁面との間の中間領域は、ハウジング１１，１２内の後述する油溜６９内に貯留された油７１が流通する環状油路７２を構成している。環状油路７２は、ステータホルダ５０とモータハウジング１１との間に、周方向全周に亘って形成されたものである。すなわち、ステータ２１は、ステータホルダ５０を介してモータハウジング１１に連結されているため、ステータ２１はモータハウジング１１の内側に、環状油路７２及びステータホルダ５０の円筒部６６を挟んだ状態で配置されることになる。

環状油路７２の軸方向他端側は、ステータホルダ５０の外フランジ部６７によって、周方向の略全周が閉塞されており、外フランジ部６７の重力方向における最下部には、軸方向に貫通する貫通孔（不図示）が形成されている。一方、環状油路７２の軸方向一端側は、モータハウジング１１のリング部４７によって周方向の略全周が閉塞されており、リング部４７の重力方向における最下部には、軸方向に貫通する貫通孔（不図示）が形成されている。これら貫通孔は、環状油路７２内を流通する油７１の排出口として機能するものであり、これら排出口を介して環状油路７２とモータハウジング１１内とが連通している。

モータユニット１０内の下部は、油７１が貯留された油溜（液溜）６９を構成している。なお、油溜６９は、各ハウジング１１，１２間で連通しており、モータハウジングと１１とギヤハウジング１２との間は、仕切壁３８の下部に形成された図示しない連通口を介して連通している。ここで、油溜６９に貯留された油７１は、モータハウジング１１内において、ステータ２１の下部を浸漬するとともに、その油面は、モータユニット１０の軸方向が車両走行時の最大傾斜状態であってもロータ２２に油７１が接触しない高さになるように設定されている。また、油溜６９に貯留された油７１は、ギヤハウジング１２内において、デファレンシャルギヤ１４の下部を浸漬している。
そして、モータユニット１０内には、油溜６９に貯留された油７１を用いてベアリング２６，２７の潤滑等を行うための図示しない油供給機構が設けられている。油供給機構は、上述した油溜６９と、ギヤハウジング１２内の下部に配置された図示しないオイルポンプと、各ハウジング１１，１２の壁部に形成され、オイルポンプから送出される油７１が通流する図示しない油路とを備えている。この場合、オイルポンプにより汲み上げられた油７１は、油路を介して各ベアリング２６，２７等に供給され、各ベアリング２６，２７等の潤滑や冷却を行うようになっている。

図４は図３のＢ矢視図であり、図５は図４のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
ここで、図３〜５に示すようにステータホルダ５０の外フランジ部６７における重力方向最上部には、油７１を貯留するための油槽８２が形成されている。油槽８２は、モータハウジング１１の軸方向他端側の端面４４ａとの間に油７１が貯留されるようになっており、端面４４ａから外フランジ部６７の一部が軸方向他端側に離間するように屈曲形成されたホッパー部８３を備えている。したがって、ホッパー部８３と端面４４ａとにより、上方に向けて開口する収容部８４を構成している。また、ホッパー部８３は、下端部から上端部にかけて周方向及び軸方向における収容部８４の開口面積が漸次拡大するようなテーパ形状に形成されている。そして、ホッパー部８３の上端部は、仕切壁３８の連通部５３内を臨むような位置まで延出している。したがって、油槽８２の収容部８４は、ギヤハウジング１２の収容部５１の上部内壁面に対向している。

図１，２に示すように、ギヤハウジング１２の収容部５１内には、ギヤハウジング１２内で飛散して、収容部５１の上部内壁面に到達した油７１を油槽８２内に案内する案内板８６が設けられている。この案内板８６は、その長手方向を軸方向に一致させた状態で延在する平板であり、収容部５１の上部内壁面における軸方向一端側に配置されている。具体的に、案内板８６は、ギヤハウジング１２の軸方向において、カウンタギヤ５６の上方から延出壁４２の端面に当接するように延在している。一方、案内板８６は、ギヤハウジング１２の幅方向（図２中左右方向）において、ロータシャフト２４と減速機シャフト５５との間に配置されている。したがって、案内板８６の下方には、ホッパー部８３の収容部８４の端部が配置される。

一方、ホッパー部８３の下端部には、ホッパー部８３と環状油路７２とを連通させる連通路８５が形成されている。この連通路８５は、外フランジ部６７を屈曲形成して収容部４４の軸方向他端側の端面４４ａと、外フランジ部６７との間に形成された間隙であり、ホッパー部８３の下端部における幅方向中央部に配置されている。

また、図４，５に示すように、油槽８２の幅方向両側方において、外フランジ部６７とモータハウジング１１の収容部４４の端面４４ａとは、ボルト８８によって締結固定されている。具体的に、油槽８２における幅方向両側方の外フランジ部６７には、軸方向に沿って貫通する一対の挿通孔８９が形成されている。各挿通孔８９は、軸方向から見てウォータージャケット４５に重なるように配置されている。
一方、収容部４４の端面４４ａには、挿通孔８９と周方向における同位置に雌ネジ部９０が形成されている。この場合、各雌ネジ部９０の底部９１は、ウォータージャケット４５内を軸方向一端側に向けて隆起している。すなわち、底部９１は径方向から見てウォータージャケット４５に重なるように配置されている。そして、挿通孔８９を通して雌ネジ部９０にボルト８８が螺入されることで、油槽８２の両側で外フランジ部６７と端面４４ａとを密着させることができる。これにより、油槽８２に貯留された油７１が外フランジ部６７と端面４４ａとの間から漏れることがなく、連通路８５以外から流出することを防止することができる。

（作用）
次に、本実施形態のモータユニット１０の作用について説明する。
図１に示すように、ステータ２１に巻装されたコイル３５に電流が供給されることにより、ステータ２１に磁束が発生して、この磁束とロータ２２に設けられた永久磁石３１との間に生じる磁気的な吸引力や反発力によって、まずロータシャフト２４が回転駆動する。すると、この回転力がロータシャフト２４の出力ギヤ２８を介して減速機１３のカウンタギヤ５６に伝達され、その後ファイナルギヤ５７を介してデファレンシャルギヤ１４に伝達される（図１中破線矢印Ｍ参照）。これにより、ロータシャフト２４の回転力が減速機１３で減速されてセンターシャフト６１に伝達され、センターシャフト６１が回転するようになっている。

ところで、モータ２３が作動する際、コイル３５に電流が流れるとステータ２１に磁界が形成され、ステータ２１とロータ２２との間に生じる磁気的な吸引力や反発力が繰り返し発生することで、磁歪振動が発生する。この磁歪振動がモータハウジング１１に伝達されることでＮＶ性能が悪化するという問題がある。特に、本実施形態のように燃料電池車両等の電気自動車の駆動源として搭載される比較的大きなモータユニット１０においては、ステータ２１の磁歪振動によるノイズが無視できない程大きくなる。

そこで、本実施形態によれば、ステータホルダ５０を介してステータ２１をモータハウジング１１に固定することで、ステータホルダ５０とモータハウジング１１との間に中間領域が形成される。そして、ステータ２１がモータハウジング１１との間に中間領域を挟んで配置されているので、ステータ２１の磁歪振動がモータハウジング１１に直接伝達されることがなく、ステータホルダ５０とモータハウジング１１との接触部分（例えば、外フランジ部６７）のみを経由して伝達されることになる。すなわち、ステータ２１の外周面が直接、モータハウジング１１の内壁面に密着配置されている構成に比べて、ステータ２１の磁歪振動がモータハウジング１１まで伝達され難くなるので、磁歪振動がモータハウジング１１に伝達されることにより発生するノイズを低減することが可能になる。したがって、ＮＶ性能の悪化を抑制することができる。

センターシャフト６１が回転すると、デファレンシャルギヤ１４によって油溜６９に貯留された油７１がギヤハウジング１２内の上方に向けて掻き揚げられる（図１，２中矢印Ｌ）。掻き揚げられた油７１は、ギヤハウジング１２内を上方に向けて飛散し、その後デファレンシャルギヤ１４と逆方向に回転するカウンタギヤ５６の歯に到達する。カウンタギヤ５６に到達した油７１は、カウンタギヤ５６によりギヤハウジング１２内のさらに上方に向けて掻き揚げられる。このように、油溜６９に貯留された油７１は、ロータシャフト２４の回転力によってギヤハウジング１２の上部内壁面に向かって飛散する。

その後、ギヤハウジング１２の上部内壁面に向かって飛散する油７１は、案内板８６に到達する。案内板８６に到達した油７１は、案内板８６を軸方向一端側に向かって伝わり、その後、案内板８６から下方に向かって落下する。この時、案内板８６から落下した油７１が、油槽８２の収容部８４内に供給されるようになっている。これにより、モータ２３の作動中において、デファレンシャルギヤ１４及び減速機１３によって掻き揚げられた油７１が、収容部８４内に連続的に供給されるため、収容部８４内には油７１が貯留される。

そして、収容部８４内に貯留された油７１は、収容部８４内から連通路８５内を通って環状油路７２内へ供給される。そして、環状油路７２内に供給された油７１は、環状油路７２内の軸方向及び周方向に沿って流通する（図３中Ｌ１’）。すなわち、環状油路７２内を流通する油７１は、ステータ２１の外周面に沿って重力方向上部から下部に向けて流通し、この間にステータ２１との熱交換が行われる。これにより、ステータ２１の冷却を行うことができる。そして、環状油路７２の下部まで流通した油７１は、ステータホルダ５０の外フランジ部６７及びモータハウジング１１のリング部４７にそれぞれ形成された排出口（不図示）から油溜６９に向けて排出される。その後、油溜６９に排出された油７１は、再びデファレンシャルギヤ１４によって掻き揚げられ、油槽８２のホッパー部８３内に供給されるようになっている。

また、モータ２３の作動に伴って、ウォーターポンプが作動すると、ウォーターポンプからモータハウジング１１のウォータージャケット４５内に向けて、冷却水が送出される。ウォータージャケット４５内に供給された冷却水は、ウォータージャケット４５内を軸方向及び周方向に沿って流通する。そして、ウォータージャケット４５内を流通する冷却水と環状油路７２を流通する油７１とが、モータハウジング１１の内壁面を介して熱交換される。
このように、本実施形態ではモータハウジング１１とステータホルダ５０との間の中間領域を環状油路７２として利用することで、ステータ２１とモータハウジング１１との間に空気が介在している場合に比べて、ステータ２１の伝熱性能を向上させることができる。すなわち、ステータ２１で発生した熱は油７１を介して放熱された後、ウォータージャケット４５内を流通する冷却液に向けて放熱される。その結果、冷却された油７１との熱交換によってステータ２１が冷却されることになる。よって、ステータ２１を全周に亘って均一、かつ効率的に冷却することができる。

ところで、上述したように燃料電池車両等の電気自動車では、坂路における停車状態において、ブレーキ操作をすることなく停止状態（ヒルホールド状態）を維持することができる。この際、車両の走行停止（ロータシャフト２４の回転停止）に伴ってデファレンシャルギヤ１４によって油７１が掻き揚げられず、環状油路７２への油７１の供給が停止する。それにも関わらず、環状油路７２内に存在する油７１は重力方向に沿って流通し、排出口から排出され続ける。
一方、ヒルホールド状態を維持するためには、モータユニット１０自体のトルクを発生させ続ける必要があるので、コイル３５には電流が供給され続ける。
その結果、環状油路７２内の油面が低下し、モータ２３の伝熱性能が低下する虞がある。

そこで、本実施形態では、環状油路７２の上流側に油７１を貯留するための油槽８２が設けられているため、デファレンシャルギヤ１４によって掻き揚げられた油７１は、油槽８２を経由した後に連通路８５から環状油路７２内に供給される。
すなわち、油７１は油槽８２のホッパー部８３内に一時的に貯留された後、連通路８５から除々に環状油路７２内へ供給されることになる。そのため、ヒルホールド状態においてロータシャフト２４の回転停止に伴い、油槽８２内への油７１の供給が所定時間停止した場合であっても、油槽８２内に貯留された油７１が除々に環状油路７２内へ供給されることで、環状油路７２内の油面低下を所定時間抑制することができる。これにより、油７１の供給停止時においても、モータ２３の伝熱性能を確保することができるので、モータ２３の過熱を確実に防止して、モータ性能の低下を防止することができる。

また、本実施形態では、油槽８２の両側に配置されたボルト８８の雌ネジ部９０がウォータージャケット４５内に向けて隆起しているため、油槽８２内に貯留された油７１の熱は、外フランジ部６７に伝達された後、ボルト８８を介して雌ネジ部９０に伝達される。その後、雌ネジ部９０に伝達された熱は、雌ネジ部９０から冷却水に向けて速やかに放熱されることになる。これにより、油槽８２内に貯留された油７１を環状油路７２内に供給する前段で冷却することができるので、環状油路７２内での油７１とステータ２１との熱交換を効率的に行わせることができる。その結果、モータユニット１０の冷却性能を向上させることができる。

また、本実施形態では、ギヤ６２，５６の回転力によって油溜６９内に貯留された油７１を掻き揚げ、この掻き揚げた油７１を油槽８２内へ供給することができるので、油槽８２内に油７１を供給するための供給系（オイルポンプや油路等）を新たに設ける必要がない。そのため、装置コストを低減することができるとともに、構成の簡素化を図り、装置の小型軽量化を実現することができる。
しかも、ホッパー部８３は、外フランジ部６７の一部を屈曲することで形成されているので、油槽８２は外フランジ部６７に一体形成されることになる。この場合、別部材として油槽８２を取り付ける場合に比べて、装置の簡素化を図り、装置コストの低減を図ることができる。
さらに、油槽８２に貯留された油７１は、外フランジ部６７とモータハウジング１１との間に形成された連通路８５を介して環状油路７２に供給されることになるので、油槽８２と伝熱体との間を連結させる供給路を別体で設ける必要がない。そのため、構成の簡素化を図り、装置コストの低減を図ることができる。

また、ギヤハウジング１２の収容部５１には、掻き揚げられた油７１を油槽８２内へ案内するための案内板８６が設けられているため、ギヤハウジング１２内で飛散する油７１を効率的に油槽８２内に供給することができる。これにより、油槽８２内へ連続的に油７１を供給することができるので、油槽８２内に貯留される油７１が絶えることがない。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図６は、第２実施形態における図５に相当する断面図である。なお、以下の説明では、上述した第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
図６に示すように、本実施形態のモータユニット１００では、油槽８２内にヒートシンク１０１が設けられている。このヒートシンク１０１は、油槽８２内において、収容部４４の端面４４ａにボルト１０２によって固定されている。
この構成によれば、油槽８２内に貯留される油７１とウォータージャケット４５内の冷却水との熱交換の効率を向上させることができるため、油槽８２内に貯留された油７１を効率的に冷却することができる。その結果、モータ２３の冷却効率の向上を図ることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図７は第３実施形態におけるモータユニットの概略構成図であり、図８は図７の要部拡大図である。
図７，８に示すように、本実施形態のモータユニット１５０は、ベアリング２６，２７等の潤滑を行う油７１（潤滑油）を利用して油槽８２内に油７１を供給する点で上述した第１実施形態と相違している。
図７，８に示すように、モータユニット１５０は、モータ２３を収容するモータハウジング１１１と、モータハウジング１１１の一方側に締結され、モータ２３のロータシャフト２４からの動力を伝達する減速機（不図示）を収容するギヤハウジング１５１と、モータハウジング１１１の他方側に締結され、モータ２３の回転センサ１５２を収容するセンサハウジング１５３とを備えている。そして、モータハウジング１１１の内部はモータボックス１５４として、ギヤハウジング１５１の内部はギヤボックス１５５として、センサハウジング１５３の内部はセンサボックス１５６として、それぞれ構成されている。モータユニット１５０の内部には、ベアリング２６，２７や回転センサ１５２等に油７１を供給してベアリング２６，２７や回転センサ１５２等の潤滑や冷却を行うための油供給機構１７０が設けられている。

油供給機構１７０は、油７１が貯留された上述した油溜６９と、油７１が通流する油路１７１と、油路１７１内に油７１を循環させるオイルポンプ１７２とを備えている。
オイルポンプ１７２は、ギヤボックス１５５内における下部に設けられ、ロータシャフト２４の出力ギヤ２８に噛合するギヤ（不図示）を備えている。すなわち、オイルポンプ１７２は、ロータシャフト２４の回転に連動するポンプであり、ロータシャフト２４の回転力がギヤを介してオイルポンプ１７２に伝達され、オイルポンプ１７２が作動するようになっている。

油路１７１は、各ハウジング１１１，１５１，１５３の壁部内に形成され、油７１をベアリング２６，２７や回転センサ１５２等に導くように形成されている。具体的に、油路１７１は、モータハウジング１１１内において、ウォータージャケット４５よりも外周側に形成され、収容部４４を軸方向に沿って延在している。これにより、オイルポンプ１７２により汲み上げられた油７１は、軸方向一端側（図７中左側）から軸方向他端側（図７中右側）に向けて流通し、軸方向他端側のベアリング２６等へ供給されるようになっている（図８中矢印Ｆ１）。

ここで、図８に示すように、油路１７１には、油槽８２の収容部８４に向けて開口する供給部１７３が形成されている。この供給部１７３は、収容部４４の軸方向他端側の重力方向最上部において、収容部４４の内壁面と油路１７１が連通するように形成され、油路１７１を流通する油７１の一部が供給部１７３に分岐して油槽８２内へ供給されるようになっている（図８中矢印Ｆ２）。そして、供給部１７３から分岐して油槽８２内に供給された油７１は、環状油路７２内を軸方向及び周方向に沿って流通し、ステータ２１との熱交換が行われるようになっている。

この構成によれば、上述した第２実施形態と同様の効果を奏するとともに、ベアリング２６，２７等に油７１を供給するための油路１７１に供給部１７３を設けるのみで、モータユニット１５０を流通する油７１を油槽８２内に供給することができる。これにより、油槽８２内に油７１を貯留させる循環系を新たに設ける必要がないので、構成の簡素化を図ることができる。
また、油槽８２内に確実に油７１を供給することができるとともに、油槽８２内により多くの油７１を貯留させておくことができる。よって、油７１の供給停止時において、ステータ２１の伝熱性能をより長期間に亘って確保することができる。

なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や形状などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、上述した各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。すなわち、デファレンシャルギヤ１４によって掻き揚げられた油７１と、供給部１７３から分岐させた油７１との双方を油槽８２内に供給する構成にしても構わない。
また、第１実施形態では、油槽８２内に油７１を案内するために案内板８６を設ける構成について説明したが、案内板８６の形状は適宜設計変更が可能である。また、収容部５１の上部内壁面に到達した油７１を油槽８２の上方まで案内させるために収容部５１の上部内壁面を傾斜させるような構成にしてもよい。

また、上述した実施形態では、油槽８２や連通路８５を外フランジ部６７に形成した場合について説明したが、これに限らず、モータハウジング１１の端面４４ａに形成しても構わない。
さらに、上述した実施形態では、本発明の電動機を燃料電池車両に搭載される車両用駆動モータユニット１０として採用した場合について説明したが、これに限らず、各種電気自動車等に採用することも可能である。

１０…モータユニット（電動機） １１…モータハウジング（ハウジング） １２…ギヤハウジング １４…デファレンシャルギヤ（動力伝達部） ２１…ステータ ２２…ロータ ２４…ロータシャフト ４５…ウォータージャケット（冷媒通路） ６６…円筒部 ６７…外フランジ部 ７１…油（伝熱体） ７２…環状油路（中間領域） ７０…油冷機構 ７１…冷却油 ８２…油槽（伝熱体槽） ８５…連通路

Claims (6)

1. 伝熱体が貯留されるハウジングと、
   前記ハウジング内に収納されたロータと、
   前記ロータの軸中心を貫通するシャフトと、
   前記ロータの外周側に設けられた円環状のステータとを備えた電動機であって、
   前記ステータは、ステータホルダを介して前記ハウジングに固定され、
   前記ステータホルダは、内周面に前記ステータの外周面が密着配置された円筒部を備え、
   前記ステータホルダは、前記円筒部の外周面と前記ハウジングの内壁との間に中間領域ができるように前記ハウジングに固定され、
   前記中間領域よりも重力方向上方には、前記伝熱体が貯留される伝熱体槽が設けられ、
   前記ハウジングに貯留される前記伝熱体は、前記シャフトの回転力により前記伝熱体槽内に供給され、前記伝熱体槽から前記中間領域内に供給され、
   前記ステータホルダは、前記円筒部の軸方向一端側の開口縁から径方向外側に張り出すフランジ部を備え、前記ステータホルダは、前記フランジ部を介して前記ハウジングに固定され、
   前記フランジ部と前記ハウジングとの間には、前記伝熱体槽と前記中間領域とを連通させる連通路が設けられていることを特徴とする電動機。
2. 前記伝熱体槽は、前記ハウジングにおける前記フランジ部の固定面から、前記フランジ部の周縁の一部を前記軸方向に離間させるようにして形成されていることを特徴とする請求項１記載の電動機。
3. 前記ハウジングには、前記ステータホルダの前記円筒部の周方向に沿って冷媒を流通させる冷媒通路が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電動機。
4. 前記ハウジングには、前記伝熱体槽の固定部が締結手段により締結され、前記締結手段は、前記円筒部の軸方向から見て前記冷媒通路と重なるように配置されていることを特徴とする請求項３記載の電動機。
5. 前記ハウジングの軸方向一端側には、前記シャフトとともに回転するギヤが収容されたギヤハウジングが配置され、
   前記ギヤハウジング内には、前記伝熱体が貯留可能とされるとともに、前記動力伝達部が前記伝熱体に浸漬配置され、
   前記ハウジングと前記ギヤハウジングとは、前記伝熱体槽よりも重力方向上方で連通し、
   前記動力伝達部の回転によって前記伝熱体が掻き揚げられることで、前記伝熱体が前記伝熱体槽内に供給されることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の電動機。
6. 前記シャフトの回転に連動するポンプを有し、
   前記伝熱体は、前記ポンプにより汲み上げられて前記伝熱体槽に供給されることを特徴とする請求項１ないし請求項５何れか１項に記載の電動機。

Images