電動機
【課題】ヒルホールド状態等においてオイルポンプ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。
【解決手段】環状油路６０は、冷却油７１が導入される導入口５７と、導入口５７よりも重力方向において高い位置に配置され、環状油路６０内を流通した冷却油７１が排出される排出口５８，６５とを備え、供給機構７０は、シャフト１２の回転力により駆動し、冷却油７１を循環させるオイルポンプ７２と、オイルポンプ７２よりも下流側に配置され、ベアリング２６，２７へ冷却油７１を供給するための第１油路８１と、導入口４８に接続され、環状油路６０内に冷却油７１を供給するための第２油路８２とを備え、第２油路８２には、逆流防止弁８３が設けられていることを特徴とする。
【解決手段】環状油路６０は、冷却油７１が導入される導入口５７と、導入口５７よりも重力方向において高い位置に配置され、環状油路６０内を流通した冷却油７１が排出される排出口５８，６５とを備え、供給機構７０は、シャフト１２の回転力により駆動し、冷却油７１を循環させるオイルポンプ７２と、オイルポンプ７２よりも下流側に配置され、ベアリング２６，２７へ冷却油７１を供給するための第１油路８１と、導入口４８に接続され、環状油路６０内に冷却油７１を供給するための第２油路８２とを備え、第２油路８２には、逆流防止弁８３が設けられていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２４９０１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、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。
【０００６】
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オイルポンプとして、シャフトの回転に連動するオイルポンプ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、モータ自体はトルクを発生させながら坂路でのヒルホールド状態を維持しているために、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。
【０００７】
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オイルポンプ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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の電動機は、車両を駆動するための電動機（例えば、実施形態におけるモータユニット１０）であって、油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、実施形態におけるシャフト２４）と、前記ハウジングに設けられ、前記シャフトを回転可能に支持するベアリング（例えば、実施形態におけるベアリング２６，２７）と、前記ロータの外周に配置されたステータ（例えば、実施形態におけるステータ２１）と、前記ステータの外周と前記ハウジングの内壁との間に形成され、前記ステータの周方向に沿って前記油が流通する環状油路（例えば、実施形態における環状油路６０）と、前記ベアリング及び前記環状油路に向けて前記油を供給する供給機構（例えば、実施形態における循環機構７０）とを備え、前記環状油路は、前記油が導入される導入口（例えば、実施形態における導入口５７）と、前記導入口よりも重力方向において高い位置に配置され、前記環状油路内を流通した前記油が排出される排出口（例えば、実施形態における排出口５８，６５）とを備え、前記供給機構は、前記シャフトの回転力により駆動し、前記油を循環させるオイルポンプ（例えば、実施形態におけるオイルポンプ７２）と、前記オイルポンプよりも下流側に配置され、前記ベアリングへ前記油を供給するための第１油路（例えば、実施形態における第１油路８１）と、前記導入口に接続され、前記環状油路内に前記油を供給するための第２油路（例えば、実施形態における第２油路８２）とを備え、前記第２油路には、逆流防止弁（例えば、実施形態における逆流防止弁８３）が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、ステータとハウジングとの間に形成された環状油路内に油が流通しているので、ステータの外面形状に関わらず、ステータの全周に亘って油が行渡ることになる。そのため、油とステータとの熱交換がステータの全周に亘って均一に行われる。すなわち、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、ステータとの熱交換を効率的に行うことができる。
特に、第２油路には逆流防止弁が設けられているので、ヒルホールド状態等においてシャフトの回転停止に伴ってオイルポンプが停止した場合に、環状油路から第２油路に向かって逆流しようとする油を塞き止めることができる。よって、ヒルホールド状態等であっても、排出口と逆流防止弁との間に介在する油は、環状油路内に介在し続けることになるので、環状油路内の油面を低下させることがない。これにより、ヒルホールド状態等においても、油とステータとの熱交換がステータのほぼ全周に亘って均一に行われる。その結果、電動機の伝熱性能を維持することができるので、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。
【００１０】
また、前記排出口は、前記環状油路における重力方向最上部に配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、オイルポンプから送出される油は、環状油路の軸方向端部等から漏れ出ることなく、環状油路内の全域に行き渡りながら周方向に沿って流通し、環状油路の上部まで到達する。これにより、油が環状油路内の全域を均一に流通することになるので、油とステータとの熱交換をステータのほぼ全周に亘って均一に行わせることができる。
特に、ヒルホールド状態において、環状油路内に介在する油は、排出口からほとんど漏れ出ることがないので、環状油路内の油面を低下させず、環状油路内の略全周に亘って油を介在させておくことができる。その結果、ステータの略全周に亘って均一な伝熱性能を確保することができる。
【００１１】
また、前記ステータにはコイル（例えば、実施形態におけるコイル２０）が巻装されるとともに、前記ステータの軸方向両端に前記コイルの渡り部（例えば、実施形態における渡り部１９）が形成され、前記排出口から排出される前記油が前記渡り部に被るようにして排出されることを特徴とする。
本発明によれば、排出口から排出された油が下方に流れ落ちる際に、油と渡り部との間で直接、熱交換が行われるので、電動機の伝熱効率を向上させ、電動機の過熱を防止することができる。
【００１２】
また、前記ハウジングと前記ステータとの間には、前記ステータを前記ハウジングに固定するステータホルダ（例えば、実施形態におけるステータホルダ５０）を備え、前記ステータホルダは、円筒部（例えば、実施形態における円筒部５４）およびフランジ部（例えば、実施形態における外フランジ部５５）を備え、前記円筒部の内周側に前記ステータを保持するとともに、前記フランジ部において前記ハウジングに固定され、前記ステータホルダの前記円筒部と前記ハウジングの内壁面との間の中間領域に、前記環状油路が形成されるとともに、前記ステータホルダの前記フランジ部に前記導入口及び前記排出口が形成さ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モータユニットにおいては、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。そして、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。
また、中間領域を環状油路として利用することで、ハウジングとステータとの間に別体の環状油路を形成する必要がない。さらに、ステータホルダのフランジ部に導入口及び排出口を形成することで、オイルポンプから送出される油を直接環状油路内に供給することができる。その結果、製造効率の向上及び構成の簡素化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ステータとハウジングとの間に形成された環状油路内に油が流通しているので、ステータの外面形状に関わらず、ステータの全周に亘って油が行渡ることになる。そのため、油とステータとの熱交換がステータの全周に亘って均一に行われる。すなわち、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、ステータとの熱交換を効率的に行うことができる。
特に、第２油路には逆流防止弁が設けられているので、ヒルホールド状態等においてシャフトの回転停止に伴ってオイルポンプが停止した場合に、環状油路から第２油路に向かって逆流しようとする油を塞き止めることができる。よって、ヒルホールド状態等であっても、排出口と逆流防止弁との間に介在する油は、環状油路内に介在し続けることになるので、環状油路内の油面を低下させることがない。これにより、ヒルホールド状態等においても、油とステータとの熱交換がステータのほぼ全周に亘って均一に行われる。その結果、電動機の伝熱性能を維持することができるので、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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】モータユニットの概略構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】ステータホルダの平面図である。
【図４】オイルポンプの停止時におけるモータユニットの概略構成図である。
【図５】図４のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（車両用駆動モータユニット）
次に、本発明の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。
図１は車両用駆動モータユニットの概略構成図であり、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の紙面上下方向をモータの軸方向、紙面左右方向を重力方向として説明する。
図１，２に示すように、車両用駆動モータユニット（以下、モータユニットという。）１０は、ステータ２１及びロータ２２を備えたモータ２３と、モータ２３を収納するモータハウジング１１と、モータハウジング１１の軸方向一端側（図１中下側）に配置され、モータ２３のシャフト２４からの動力を伝達する動力伝達部（不図示）を収容するギヤハウジング１２と、ギヤハウジング１２及びモータハウジング１１を共用する共用ハウジング１３と、モータハウジング１１の軸方向他端側（図１中上側）に配置され、モータハウジング１１の他方側の開口部を閉塞するエンドハウジング１４とを備えている。
そして、モータハウジング１１の内部は、モータボックス３６として、ギヤハウジング１２の内部はギヤボックス３７としてそれぞれ構成され、共用ハウジング１３の仕切壁３８によりモータボックス３６とギヤボックス３７とが仕切られている。
【００１６】
モータハウジング１１は、モータ２３全体を覆うような略円筒形状で形成されている。
共用ハウジング１３の仕切壁３８には、仕切壁３８の厚さ方向（軸方向）に貫通する貫通孔４０が形成されている。この貫通孔４０内には、モータ２３のシャフト２４の軸方向一端側（図１中下側）を回転自在に支持するベアリング２６が挿入されている。シャフト２４の軸方向一端には、ギヤボックス３７内で図示しない動力伝達部と噛合するギヤ２８が固定されている。一方、エンドハウジング１４内には、モータ２３のシャフト２４の軸方向他端を回転自在に支持するベアリング２７が設けられている。
【００１７】
ロータ２２は、磁性板材３３が積層された略円筒状のロータコア４１を備えている。ロータコア４１の径方向中央部に形成された貫通孔４２には、シャフト２４が固定されている。ロータコア４１の径方向外側における端部近傍には、ロータコア４１を軸方向に貫通する複数の収容孔４３が形成されている。各収容孔４３の内部には、ネオジウムなどの希土類からなる永久磁石３０が収容されている。また、永久磁石３０はロータコア４１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３０は交互に逆方向に着磁されている。
【００１８】
ロータ２２の周面には、軸方向から見て円環状に形成されたステータ２１が対向配置されている。ステータ２１は、複数の磁性板材４９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内に固定されており、外周部分を構成するヨーク部４７と、ヨーク部４７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４８とを備えている。
ティース部４８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４８間に形成されたスロット（不図示）にはコイル２０が巻き回されている。本実施形態では、コイル２０は分布巻きで巻き回されている。したがって、コイル２０には、ステータ２１の軸方向両端面から外側に突出した渡り部１９が形成されている。
【００１９】
モータハウジング１１は、ダイキャスト法等で形成されたアルミ等からなる円筒部１６を備えている。円筒部１６は、内径がステータホルダ５０の外径よりも僅かながら大きく形成されたものであり、円筒部１６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、その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、ウォータージャケット４５の内周面には、多数のフィン（不図示）が形成されている。
【００２０】
図３は、ステータホルダの平面図である。
図１，３に示すように、ステータホルダ５０は、プレス成型やダイキャスト法等により形成されたアルミ等からなる部材であり、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５４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５４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５４内にステータ２１が固定されている。
【００２１】
円筒部５４の軸方向一端側の開口縁には、円筒部５４から径方向外側に向けて張り出す外フランジ部５５が形成されている。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の円筒部１６内に挿入されることにより、外フランジ部５５がモータハウジング１１の軸方向一端側の端面に突き合わされている。そして、外フランジ部５５には、周方向に沿って等間隔に複数の取付片５６が形成されており、これら取付片５６とモータハウジング１１の軸方向一端側の端面とがボルト等によって締結されることにより、ステータホルダ５０がモータハウジング１１に固定されている。
【００２２】
図１，２に示すように、ステータホルダ５０における円筒部５４の外周面とモータハウジング１１の円筒部１６の内壁面との間の中間領域は、冷却油７１が流通する環状油路６０を構成している。環状油路６０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６０及びステータホルダ５０の円筒部５４を挟んだ状態で配置されることになる。
【００２３】
図１，３に示すように、環状油路６０の軸方向一端側は、ステータホルダ５０の外フランジ部５５によって、周方向の略全周が閉塞されている。外フランジ部５５の重力方向における最下部には、軸方向に貫通する導入口５７が形成されている。この導入口５７は、後述する循環機構７０の第２油路８２が接続され、循環機構７０と環状油路６０とを連通させるようになっている。
一方、外フランジ部５５の重力方向における最上部には、環状油路６０から冷却油７１を排出するための排出口５８が形成されている。この排出口５８は、外フランジ部５５が外周縁から切欠き形成されたものであり、排出口５８を介して環状油路６０とモータボックス３６内とが連通している。
【００２４】
一方、環状油路６０の軸方向他端側には、ステータホルダ５０とモータハウジング１１の内壁面との間に、Ｏリング等のシール部材６４が設けられている。シール部材６４は、環状油路６０の軸方向他端側において、周方向の略全周を閉塞するように配置されるとともに、環状油路６０の重力方向における最上部に排出口６５を有している。すなわち、環状油路６０は、軸方向一端側がステータホルダ５０の外フランジ部５５によって、軸方向他端側がシール部材６４によってそれぞれ閉塞される一方、軸方向両端側において、各排出口５８，６５のみを介してモータボックス３６内に連通している。なお、シール部材６４は、排出口６５を有していれば、Ｏリングに限らず、他のシール部材や蓋体等を採用しても構わない。
【００２５】
ここで、モータユニット１０内（各ハウジング１１〜１４内）の下部は、冷却油７１が貯留された油溜６９を構成している。油溜６９は、各ハウジング１１〜１４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、共用ハウジング１３の下部に形成された連通孔２９を介して連通している。なお、油溜６９内に貯留された冷却油７１の油面は、モータユニット１０の軸方向が水平に保持された状態で、ステータ２１の下部が浸漬されるとともに、ロータ２２の外周面に冷却油７１が接触しない高さで保持されている。
【００２６】
そして、モータユニット１０内には、冷却油７１を用いてベアリング２６，２７の潤滑や冷却、またモータ２３等の冷却を行うための循環機構７０が設けられている。循環機構７０は、冷却油７１が貯留された上述した油溜６９と、冷却油７１を循環させるオイルポンプ７２と、冷却油７１が通流する油路７３とを備えている。
【００２７】
オイルポンプ７２は、ギヤボックス３７内における上部に設けられ、シャフト２４の軸方向一端側に固定されたギヤ２８に噛合するギヤ７４を備えている。すなわち、オイルポンプ７２は、シャフト２４の回転に連動して作動するポンプであり、シャフト２４の回転力がギヤ７４を介してオイルポンプ７２に伝達され、オイルポンプ７２が作動するようになっている。
油路７３は、オイルポンプ７２に接続されており、油溜６９内に貯留された冷却油７１をオイルポンプ７２まで汲み上げる吸引油路７５と、オイルポンプ７２まで汲み上げられた冷却油７１をベアリング２６，２７やモータ２３に供給するための供給油路７６とを備えている。
【００２８】
吸引油路７５は、オイルポンプ７２から下方に延び、先端部分（上流部分）が油溜６９内に貯留された冷却油７１に浸漬されている。そして、油溜６９内に貯留された冷却油７１は、吸引油路７５の先端から吸引され、オイルポンプ７２に向かって流通する（図１中矢印Ｂ）。
供給油路７６は、共通油路８０と、共通油路８０の先端（下流端）から分岐した第１油路８１及び第２油路８２とを備えている。共通油路８０は、吸引油路７５と同様にオイルポンプ７２から下方に向かって延びており、その下流側が油溜６９の冷却油７１に浸漬されている。そして、供給油路７６内では、オイルポンプ７２から共通油路８０の先端に向かって冷却油７１が流通する（図１中矢印Ｃ）。
【００２９】
第１油路８１は、ベアリング２６に向けて冷却油７１を供給するようになっており（図１中矢印Ｃ１）、共通油路８０の下流端から斜め上方に向かって分岐している。なお、図示しないが、第１油路８１は軸方向他端のベアリング２７にも冷却油７１を供給するようになっている。
第２油路８２は、共通油路８０の下流端から、さらに下方に向かって分岐し、仕切壁３８に形成された連通孔２９を通ってステータホルダ５０の下部に形成された導入口５７に接続されている。すなわち、第２油路８２は、ステータホルダ５０とモータハウジング１１との間に形成された環状油路６０内に冷却油７１を供給するようになっている（図１中矢印Ｃ２）。
【００３０】
第２油路８２の上流側には、逆流防止弁８３が設けられている。この逆流防止弁８３は、第２油路８２内を流通する冷却油７１の流通方向（図１中矢印Ｃ２）と反対方向に冷却油７１が逆流することを防ぐためのものである。逆流防止弁８３は、供給油路７６内における冷却油７１の流通方向において、第１油路８１と第２油路８２との分岐地点よりも下流側であって、第１油路８１よりも重力方向下方に配置されており、油溜６９内において冷却油７１に浸漬配置されている。
【００３１】
（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。なお、以下の説明では主として冷却油の循環経路について説明する。
図１に示すように、ステータ２１に巻装されたコイル２０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３０との間に生じる磁気的な吸引力や反発力によってシャフト２４が回転駆動する。すると、この回転力がシャフト２４のギヤ２８を介して動力伝達部や、オイルポンプ７２のギヤ７４に伝達されることで、車両が走行するとともに、シャフト２４の回転に連動してオイルポンプ７２が作動する。
【００３２】
オイルポンプ７２が作動すると、油溜６９に貯留された冷却油７１が、吸引油路７５を流通して汲み上げられる（図１中矢印Ｂ）。そして、油溜６９から汲み上げられた冷却油７１は、オイルポンプ７２により供給油路７６に送出され、供給油路７６の下流端で第１油路８１と第２油路８２とに分岐する。第１油路８１に分岐した冷却油７１は、第１油路８１内を流通した後各ベアリング２６，２７に連続的に供給され（図１中矢印Ｃ１）、ベアリング２６，２７の潤滑や冷却が行われる。
【００３３】
一方、第２油路８２に分岐した冷却油７１は、第２油路８２を流通した後、ステータホルダ５０に形成された導入口５７から連続的に環状油路６０内に供給される。環状油路６０内に供給された冷却油７１は、環状油路６０内に沿って重力方向下部から上部に向かって流通する。このように、ステータ２１とモータハウジング１１との間に形成された環状油路６０内に冷却油７１が流通しているので、ステータ２１の外面形状に関わらず、ステータ２１の全周に亘って冷却油７１が行渡ることになる。そのため、冷却油７１とステータ２１との熱交換がステータ２１の全周に亘って均一に行われる。この場合、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との熱交換を効率的に行い、ステータ２１の冷却効率を向上させることができる。
しかも、環状油路６０は、上部に形成された排出口５８，６５のみでモータユニット１０内と連通しているので、冷却油７１は環状油路６０の軸方向端部等から漏れ出ることなく、環状油路６０内の軸方向及び径方向における全域に行き渡りながら周方向に沿って流通し、環状油路６０の上部まで到達する。これにより、冷却油７１が環状油路６０内の全域を均一に流通することになるので、ステータ２１の外面形状に関わらず、冷却油７１とステータ２１との熱交換がステータ２１の全周に亘って均一に行われる。その結果、モータ２３を冷却して、モータ性能の低下を防止することができる。
【００３４】
環状油路６０の上部まで流通した冷却油７１は、ステータホルダ５０の最上部に形成された各排出口５８，６５から排出され、モータユニット１０内を下方に向かって流れていく（図１中矢印Ｄ）。この時、排出口５８，６５から排出された冷却油７１は、ステータ２１の軸方向両端面から外側に突出した渡り部１９を伝って下方に流れていく。そのため、冷却油７１と渡り部１９との間で熱交換が行われ、冷却油７１によってコイル２０を直接冷却することができる。これにより、モータ２３の冷却効率を向上させ、モータの過熱を防止することができる。しかも、環状油路６０の両端に排出口５８，６５が形成されているので、排出口５８，６５から排出された冷却油７１を軸方向両端の渡り部１９に均一に供給することができる。そのため、各渡り部１９と冷却油７１との熱交換を均一に行わせることができる。
【００３５】
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）を維持することもできる。この際、モータ２３の回転に連動して作動するオイルポンプ７２を用いると、車両の走行停止（シャフト２４の回転停止）とともにオイルポンプ７２が停止して環状油路６０への冷却油７１の供給が停止する。それにも関わらず、環状油路６０内に存在する冷却油７１は排出口５８，６５から排出され続ける。また、環状油路６０内に介在する冷却油７１が導入口５７から逆流し、供給油路７６内を流通して油溜６９に排出される。
一方、モータユニット１０自体はトルクを発生させながら坂路での停止状態を維持しているために、コイル２０には電流が供給され続ける。その結果、環状油路６０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。
オイルポンプ７２に代えて、モータ２３の回転と独立して作動する電動ポンプを用いることも考えられるが、この場合にはモータユニット１０の大型化や製造コストの増加に繋がるため、好ましくない。
【００３６】
図４はオイルポンプの停止時におけるモータユニットの概略構成図であり、図５は図４のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
本実施形態では、図４，５に示すように、オイルポンプ７２が停止すると、第１油路８１、共通油路８０及び吸引油路７５内に流通する冷却油７１が逆流して、吸引油路７５から油溜６９内に排出される。
これに対して、第２油路８２には逆流防止弁８３が設けられているので、ヒルホールド状態等において、シャフト２４の回転停止に伴ってオイルポンプ７２が停止した場合に、環状油路６０から第２油路８２に向かって逆流しようとする冷却油７１を第２油路８２中で塞き止めることができる。よって、ヒルホールド状態であっても、排出口５８，６５と逆流防止弁８３との間に介在する冷却油７１は、環状油路６０内に介在し続けることになるので、環状油路６０内の油面を低下させることがない。これにより、ヒルホールド状態においても、冷却油７１とステータ２１との熱交換がステータのほぼ全周に亘って均一に行われる。その結果、モータユニット１０の小型化及び製造コストの低減を図った上で、冷却油７１の伝熱性能を維持することができるので、モータ２３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。
【００３７】
しかも、本実施形態では、冷却油７１が排出される排出口５８，６５がステータホルダ５０の最上部に配置されているので、冷却油７１の供給が停止した場合に環状油路６０内に介在する冷却油７１は、排出口５８，６５からほとんど漏れ出ることがなく、環状油路６０内の略全周に亘って冷却油７１を介在させておくことができる。その結果、ステータ２１の略全周に亘って均一な伝熱性能（冷却性能）を確保することができる。なお、逆流防止弁８３が共通油路８０ではなく、第２油路８２に設けられているので、環状油路６０内から逆流しようとする冷却油７１が、他の油路（例えば、第１油路８１）に分岐することもないので、環状油路６０内に確実に冷却油７１を介在させておくことができる。
【００３８】
ところで、上述したようにコイル２０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。
【００３９】
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、外取付片５６）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。
また、中間領域を環状油路６０として利用することで、モータハウジング１１とステータ２１との間に別体の環状油路６０を形成する必要がない。さらに、ステータホルダ５０に導入口５７及び排出口５８を形成することで、オイルポンプ７２から送出される冷却油７１を直接環状油路６０内に供給することができる。その結果、製造効率の向上及び構成の簡素化を図ることができる。
【００４０】
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。
【符号の説明】
【００４１】
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） １９…渡り部 ２０…コイル ２１…ステータ ２２…ロータ ２４…シャフト ２６，２７…ベアリング ５０…ステータホルダ ５７…導入口 ５８，６５…排出口 ６０…環状油路 ７０…循環機構 ７２…オイルポンプ ８１…第１油路 ８２…第２油路 ８３…逆流防止弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２４９０１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、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。
【０００６】
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オイルポンプとして、シャフトの回転に連動するオイルポンプ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、モータ自体はトルクを発生させながら坂路でのヒルホールド状態を維持しているために、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。
【０００７】
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オイルポンプ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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の電動機は、車両を駆動するための電動機（例えば、実施形態におけるモータユニット１０）であって、油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、実施形態におけるシャフト２４）と、前記ハウジングに設けられ、前記シャフトを回転可能に支持するベアリング（例えば、実施形態におけるベアリング２６，２７）と、前記ロータの外周に配置されたステータ（例えば、実施形態におけるステータ２１）と、前記ステータの外周と前記ハウジングの内壁との間に形成され、前記ステータの周方向に沿って前記油が流通する環状油路（例えば、実施形態における環状油路６０）と、前記ベアリング及び前記環状油路に向けて前記油を供給する供給機構（例えば、実施形態における循環機構７０）とを備え、前記環状油路は、前記油が導入される導入口（例えば、実施形態における導入口５７）と、前記導入口よりも重力方向において高い位置に配置され、前記環状油路内を流通した前記油が排出される排出口（例えば、実施形態における排出口５８，６５）とを備え、前記供給機構は、前記シャフトの回転力により駆動し、前記油を循環させるオイルポンプ（例えば、実施形態におけるオイルポンプ７２）と、前記オイルポンプよりも下流側に配置され、前記ベアリングへ前記油を供給するための第１油路（例えば、実施形態における第１油路８１）と、前記導入口に接続され、前記環状油路内に前記油を供給するための第２油路（例えば、実施形態における第２油路８２）とを備え、前記第２油路には、逆流防止弁（例えば、実施形態における逆流防止弁８３）が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、ステータとハウジングとの間に形成された環状油路内に油が流通しているので、ステータの外面形状に関わらず、ステータの全周に亘って油が行渡ることになる。そのため、油とステータとの熱交換がステータの全周に亘って均一に行われる。すなわち、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、ステータとの熱交換を効率的に行うことができる。
特に、第２油路には逆流防止弁が設けられているので、ヒルホールド状態等においてシャフトの回転停止に伴ってオイルポンプが停止した場合に、環状油路から第２油路に向かって逆流しようとする油を塞き止めることができる。よって、ヒルホールド状態等であっても、排出口と逆流防止弁との間に介在する油は、環状油路内に介在し続けることになるので、環状油路内の油面を低下させることがない。これにより、ヒルホールド状態等においても、油とステータとの熱交換がステータのほぼ全周に亘って均一に行われる。その結果、電動機の伝熱性能を維持することができるので、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。
【００１０】
また、前記排出口は、前記環状油路における重力方向最上部に配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、オイルポンプから送出される油は、環状油路の軸方向端部等から漏れ出ることなく、環状油路内の全域に行き渡りながら周方向に沿って流通し、環状油路の上部まで到達する。これにより、油が環状油路内の全域を均一に流通することになるので、油とステータとの熱交換をステータのほぼ全周に亘って均一に行わせることができる。
特に、ヒルホールド状態において、環状油路内に介在する油は、排出口からほとんど漏れ出ることがないので、環状油路内の油面を低下させず、環状油路内の略全周に亘って油を介在させておくことができる。その結果、ステータの略全周に亘って均一な伝熱性能を確保することができる。
【００１１】
また、前記ステータにはコイル（例えば、実施形態におけるコイル２０）が巻装されるとともに、前記ステータの軸方向両端に前記コイルの渡り部（例えば、実施形態における渡り部１９）が形成され、前記排出口から排出される前記油が前記渡り部に被るようにして排出されることを特徴とする。
本発明によれば、排出口から排出された油が下方に流れ落ちる際に、油と渡り部との間で直接、熱交換が行われるので、電動機の伝熱効率を向上させ、電動機の過熱を防止することができる。
【００１２】
また、前記ハウジングと前記ステータとの間には、前記ステータを前記ハウジングに固定するステータホルダ（例えば、実施形態におけるステータホルダ５０）を備え、前記ステータホルダは、円筒部（例えば、実施形態における円筒部５４）およびフランジ部（例えば、実施形態における外フランジ部５５）を備え、前記円筒部の内周側に前記ステータを保持するとともに、前記フランジ部において前記ハウジングに固定され、前記ステータホルダの前記円筒部と前記ハウジングの内壁面との間の中間領域に、前記環状油路が形成されるとともに、前記ステータホルダの前記フランジ部に前記導入口及び前記排出口が形成さ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モータユニットにおいては、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。そして、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。
また、中間領域を環状油路として利用することで、ハウジングとステータとの間に別体の環状油路を形成する必要がない。さらに、ステータホルダのフランジ部に導入口及び排出口を形成することで、オイルポンプから送出される油を直接環状油路内に供給することができる。その結果、製造効率の向上及び構成の簡素化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ステータとハウジングとの間に形成された環状油路内に油が流通しているので、ステータの外面形状に関わらず、ステータの全周に亘って油が行渡ることになる。そのため、油とステータとの熱交換がステータの全周に亘って均一に行われる。すなわち、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、ステータとの熱交換を効率的に行うことができる。
特に、第２油路には逆流防止弁が設けられているので、ヒルホールド状態等においてシャフトの回転停止に伴ってオイルポンプが停止した場合に、環状油路から第２油路に向かって逆流しようとする油を塞き止めることができる。よって、ヒルホールド状態等であっても、排出口と逆流防止弁との間に介在する油は、環状油路内に介在し続けることになるので、環状油路内の油面を低下させることがない。これにより、ヒルホールド状態等においても、油とステータとの熱交換がステータのほぼ全周に亘って均一に行われる。その結果、電動機の伝熱性能を維持することができるので、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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】モータユニットの概略構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】ステータホルダの平面図である。
【図４】オイルポンプの停止時におけるモータユニットの概略構成図である。
【図５】図４のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（車両用駆動モータユニット）
次に、本発明の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。
図１は車両用駆動モータユニットの概略構成図であり、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の紙面上下方向をモータの軸方向、紙面左右方向を重力方向として説明する。
図１，２に示すように、車両用駆動モータユニット（以下、モータユニットという。）１０は、ステータ２１及びロータ２２を備えたモータ２３と、モータ２３を収納するモータハウジング１１と、モータハウジング１１の軸方向一端側（図１中下側）に配置され、モータ２３のシャフト２４からの動力を伝達する動力伝達部（不図示）を収容するギヤハウジング１２と、ギヤハウジング１２及びモータハウジング１１を共用する共用ハウジング１３と、モータハウジング１１の軸方向他端側（図１中上側）に配置され、モータハウジング１１の他方側の開口部を閉塞するエンドハウジング１４とを備えている。
そして、モータハウジング１１の内部は、モータボックス３６として、ギヤハウジング１２の内部はギヤボックス３７としてそれぞれ構成され、共用ハウジング１３の仕切壁３８によりモータボックス３６とギヤボックス３７とが仕切られている。
【００１６】
モータハウジング１１は、モータ２３全体を覆うような略円筒形状で形成されている。
共用ハウジング１３の仕切壁３８には、仕切壁３８の厚さ方向（軸方向）に貫通する貫通孔４０が形成されている。この貫通孔４０内には、モータ２３のシャフト２４の軸方向一端側（図１中下側）を回転自在に支持するベアリング２６が挿入されている。シャフト２４の軸方向一端には、ギヤボックス３７内で図示しない動力伝達部と噛合するギヤ２８が固定されている。一方、エンドハウジング１４内には、モータ２３のシャフト２４の軸方向他端を回転自在に支持するベアリング２７が設けられている。
【００１７】
ロータ２２は、磁性板材３３が積層された略円筒状のロータコア４１を備えている。ロータコア４１の径方向中央部に形成された貫通孔４２には、シャフト２４が固定されている。ロータコア４１の径方向外側における端部近傍には、ロータコア４１を軸方向に貫通する複数の収容孔４３が形成されている。各収容孔４３の内部には、ネオジウムなどの希土類からなる永久磁石３０が収容されている。また、永久磁石３０はロータコア４１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３０は交互に逆方向に着磁されている。
【００１８】
ロータ２２の周面には、軸方向から見て円環状に形成されたステータ２１が対向配置されている。ステータ２１は、複数の磁性板材４９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内に固定されており、外周部分を構成するヨーク部４７と、ヨーク部４７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４８とを備えている。
ティース部４８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４８間に形成されたスロット（不図示）にはコイル２０が巻き回されている。本実施形態では、コイル２０は分布巻きで巻き回されている。したがって、コイル２０には、ステータ２１の軸方向両端面から外側に突出した渡り部１９が形成されている。
【００１９】
モータハウジング１１は、ダイキャスト法等で形成されたアルミ等からなる円筒部１６を備えている。円筒部１６は、内径がステータホルダ５０の外径よりも僅かながら大きく形成されたものであり、円筒部１６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、その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、ウォータージャケット４５の内周面には、多数のフィン（不図示）が形成されている。
【００２０】
図３は、ステータホルダの平面図である。
図１，３に示すように、ステータホルダ５０は、プレス成型やダイキャスト法等により形成されたアルミ等からなる部材であり、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５４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５４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５４内にステータ２１が固定されている。
【００２１】
円筒部５４の軸方向一端側の開口縁には、円筒部５４から径方向外側に向けて張り出す外フランジ部５５が形成されている。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の円筒部１６内に挿入されることにより、外フランジ部５５がモータハウジング１１の軸方向一端側の端面に突き合わされている。そして、外フランジ部５５には、周方向に沿って等間隔に複数の取付片５６が形成されており、これら取付片５６とモータハウジング１１の軸方向一端側の端面とがボルト等によって締結されることにより、ステータホルダ５０がモータハウジング１１に固定されている。
【００２２】
図１，２に示すように、ステータホルダ５０における円筒部５４の外周面とモータハウジング１１の円筒部１６の内壁面との間の中間領域は、冷却油７１が流通する環状油路６０を構成している。環状油路６０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６０及びステータホルダ５０の円筒部５４を挟んだ状態で配置されることになる。
【００２３】
図１，３に示すように、環状油路６０の軸方向一端側は、ステータホルダ５０の外フランジ部５５によって、周方向の略全周が閉塞されている。外フランジ部５５の重力方向における最下部には、軸方向に貫通する導入口５７が形成されている。この導入口５７は、後述する循環機構７０の第２油路８２が接続され、循環機構７０と環状油路６０とを連通させるようになっている。
一方、外フランジ部５５の重力方向における最上部には、環状油路６０から冷却油７１を排出するための排出口５８が形成されている。この排出口５８は、外フランジ部５５が外周縁から切欠き形成されたものであり、排出口５８を介して環状油路６０とモータボックス３６内とが連通している。
【００２４】
一方、環状油路６０の軸方向他端側には、ステータホルダ５０とモータハウジング１１の内壁面との間に、Ｏリング等のシール部材６４が設けられている。シール部材６４は、環状油路６０の軸方向他端側において、周方向の略全周を閉塞するように配置されるとともに、環状油路６０の重力方向における最上部に排出口６５を有している。すなわち、環状油路６０は、軸方向一端側がステータホルダ５０の外フランジ部５５によって、軸方向他端側がシール部材６４によってそれぞれ閉塞される一方、軸方向両端側において、各排出口５８，６５のみを介してモータボックス３６内に連通している。なお、シール部材６４は、排出口６５を有していれば、Ｏリングに限らず、他のシール部材や蓋体等を採用しても構わない。
【００２５】
ここで、モータユニット１０内（各ハウジング１１〜１４内）の下部は、冷却油７１が貯留された油溜６９を構成している。油溜６９は、各ハウジング１１〜１４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、共用ハウジング１３の下部に形成された連通孔２９を介して連通している。なお、油溜６９内に貯留された冷却油７１の油面は、モータユニット１０の軸方向が水平に保持された状態で、ステータ２１の下部が浸漬されるとともに、ロータ２２の外周面に冷却油７１が接触しない高さで保持されている。
【００２６】
そして、モータユニット１０内には、冷却油７１を用いてベアリング２６，２７の潤滑や冷却、またモータ２３等の冷却を行うための循環機構７０が設けられている。循環機構７０は、冷却油７１が貯留された上述した油溜６９と、冷却油７１を循環させるオイルポンプ７２と、冷却油７１が通流する油路７３とを備えている。
【００２７】
オイルポンプ７２は、ギヤボックス３７内における上部に設けられ、シャフト２４の軸方向一端側に固定されたギヤ２８に噛合するギヤ７４を備えている。すなわち、オイルポンプ７２は、シャフト２４の回転に連動して作動するポンプであり、シャフト２４の回転力がギヤ７４を介してオイルポンプ７２に伝達され、オイルポンプ７２が作動するようになっている。
油路７３は、オイルポンプ７２に接続されており、油溜６９内に貯留された冷却油７１をオイルポンプ７２まで汲み上げる吸引油路７５と、オイルポンプ７２まで汲み上げられた冷却油７１をベアリング２６，２７やモータ２３に供給するための供給油路７６とを備えている。
【００２８】
吸引油路７５は、オイルポンプ７２から下方に延び、先端部分（上流部分）が油溜６９内に貯留された冷却油７１に浸漬されている。そして、油溜６９内に貯留された冷却油７１は、吸引油路７５の先端から吸引され、オイルポンプ７２に向かって流通する（図１中矢印Ｂ）。
供給油路７６は、共通油路８０と、共通油路８０の先端（下流端）から分岐した第１油路８１及び第２油路８２とを備えている。共通油路８０は、吸引油路７５と同様にオイルポンプ７２から下方に向かって延びており、その下流側が油溜６９の冷却油７１に浸漬されている。そして、供給油路７６内では、オイルポンプ７２から共通油路８０の先端に向かって冷却油７１が流通する（図１中矢印Ｃ）。
【００２９】
第１油路８１は、ベアリング２６に向けて冷却油７１を供給するようになっており（図１中矢印Ｃ１）、共通油路８０の下流端から斜め上方に向かって分岐している。なお、図示しないが、第１油路８１は軸方向他端のベアリング２７にも冷却油７１を供給するようになっている。
第２油路８２は、共通油路８０の下流端から、さらに下方に向かって分岐し、仕切壁３８に形成された連通孔２９を通ってステータホルダ５０の下部に形成された導入口５７に接続されている。すなわち、第２油路８２は、ステータホルダ５０とモータハウジング１１との間に形成された環状油路６０内に冷却油７１を供給するようになっている（図１中矢印Ｃ２）。
【００３０】
第２油路８２の上流側には、逆流防止弁８３が設けられている。この逆流防止弁８３は、第２油路８２内を流通する冷却油７１の流通方向（図１中矢印Ｃ２）と反対方向に冷却油７１が逆流することを防ぐためのものである。逆流防止弁８３は、供給油路７６内における冷却油７１の流通方向において、第１油路８１と第２油路８２との分岐地点よりも下流側であって、第１油路８１よりも重力方向下方に配置されており、油溜６９内において冷却油７１に浸漬配置されている。
【００３１】
（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。なお、以下の説明では主として冷却油の循環経路について説明する。
図１に示すように、ステータ２１に巻装されたコイル２０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３０との間に生じる磁気的な吸引力や反発力によってシャフト２４が回転駆動する。すると、この回転力がシャフト２４のギヤ２８を介して動力伝達部や、オイルポンプ７２のギヤ７４に伝達されることで、車両が走行するとともに、シャフト２４の回転に連動してオイルポンプ７２が作動する。
【００３２】
オイルポンプ７２が作動すると、油溜６９に貯留された冷却油７１が、吸引油路７５を流通して汲み上げられる（図１中矢印Ｂ）。そして、油溜６９から汲み上げられた冷却油７１は、オイルポンプ７２により供給油路７６に送出され、供給油路７６の下流端で第１油路８１と第２油路８２とに分岐する。第１油路８１に分岐した冷却油７１は、第１油路８１内を流通した後各ベアリング２６，２７に連続的に供給され（図１中矢印Ｃ１）、ベアリング２６，２７の潤滑や冷却が行われる。
【００３３】
一方、第２油路８２に分岐した冷却油７１は、第２油路８２を流通した後、ステータホルダ５０に形成された導入口５７から連続的に環状油路６０内に供給される。環状油路６０内に供給された冷却油７１は、環状油路６０内に沿って重力方向下部から上部に向かって流通する。このように、ステータ２１とモータハウジング１１との間に形成された環状油路６０内に冷却油７１が流通しているので、ステータ２１の外面形状に関わらず、ステータ２１の全周に亘って冷却油７１が行渡ることになる。そのため、冷却油７１とステータ２１との熱交換がステータ２１の全周に亘って均一に行われる。この場合、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との熱交換を効率的に行い、ステータ２１の冷却効率を向上させることができる。
しかも、環状油路６０は、上部に形成された排出口５８，６５のみでモータユニット１０内と連通しているので、冷却油７１は環状油路６０の軸方向端部等から漏れ出ることなく、環状油路６０内の軸方向及び径方向における全域に行き渡りながら周方向に沿って流通し、環状油路６０の上部まで到達する。これにより、冷却油７１が環状油路６０内の全域を均一に流通することになるので、ステータ２１の外面形状に関わらず、冷却油７１とステータ２１との熱交換がステータ２１の全周に亘って均一に行われる。その結果、モータ２３を冷却して、モータ性能の低下を防止することができる。
【００３４】
環状油路６０の上部まで流通した冷却油７１は、ステータホルダ５０の最上部に形成された各排出口５８，６５から排出され、モータユニット１０内を下方に向かって流れていく（図１中矢印Ｄ）。この時、排出口５８，６５から排出された冷却油７１は、ステータ２１の軸方向両端面から外側に突出した渡り部１９を伝って下方に流れていく。そのため、冷却油７１と渡り部１９との間で熱交換が行われ、冷却油７１によってコイル２０を直接冷却することができる。これにより、モータ２３の冷却効率を向上させ、モータの過熱を防止することができる。しかも、環状油路６０の両端に排出口５８，６５が形成されているので、排出口５８，６５から排出された冷却油７１を軸方向両端の渡り部１９に均一に供給することができる。そのため、各渡り部１９と冷却油７１との熱交換を均一に行わせることができる。
【００３５】
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）を維持することもできる。この際、モータ２３の回転に連動して作動するオイルポンプ７２を用いると、車両の走行停止（シャフト２４の回転停止）とともにオイルポンプ７２が停止して環状油路６０への冷却油７１の供給が停止する。それにも関わらず、環状油路６０内に存在する冷却油７１は排出口５８，６５から排出され続ける。また、環状油路６０内に介在する冷却油７１が導入口５７から逆流し、供給油路７６内を流通して油溜６９に排出される。
一方、モータユニット１０自体はトルクを発生させながら坂路での停止状態を維持しているために、コイル２０には電流が供給され続ける。その結果、環状油路６０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。
オイルポンプ７２に代えて、モータ２３の回転と独立して作動する電動ポンプを用いることも考えられるが、この場合にはモータユニット１０の大型化や製造コストの増加に繋がるため、好ましくない。
【００３６】
図４はオイルポンプの停止時におけるモータユニットの概略構成図であり、図５は図４のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
本実施形態では、図４，５に示すように、オイルポンプ７２が停止すると、第１油路８１、共通油路８０及び吸引油路７５内に流通する冷却油７１が逆流して、吸引油路７５から油溜６９内に排出される。
これに対して、第２油路８２には逆流防止弁８３が設けられているので、ヒルホールド状態等において、シャフト２４の回転停止に伴ってオイルポンプ７２が停止した場合に、環状油路６０から第２油路８２に向かって逆流しようとする冷却油７１を第２油路８２中で塞き止めることができる。よって、ヒルホールド状態であっても、排出口５８，６５と逆流防止弁８３との間に介在する冷却油７１は、環状油路６０内に介在し続けることになるので、環状油路６０内の油面を低下させることがない。これにより、ヒルホールド状態においても、冷却油７１とステータ２１との熱交換がステータのほぼ全周に亘って均一に行われる。その結果、モータユニット１０の小型化及び製造コストの低減を図った上で、冷却油７１の伝熱性能を維持することができるので、モータ２３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。
【００３７】
しかも、本実施形態では、冷却油７１が排出される排出口５８，６５がステータホルダ５０の最上部に配置されているので、冷却油７１の供給が停止した場合に環状油路６０内に介在する冷却油７１は、排出口５８，６５からほとんど漏れ出ることがなく、環状油路６０内の略全周に亘って冷却油７１を介在させておくことができる。その結果、ステータ２１の略全周に亘って均一な伝熱性能（冷却性能）を確保することができる。なお、逆流防止弁８３が共通油路８０ではなく、第２油路８２に設けられているので、環状油路６０内から逆流しようとする冷却油７１が、他の油路（例えば、第１油路８１）に分岐することもないので、環状油路６０内に確実に冷却油７１を介在させておくことができる。
【００３８】
ところで、上述したようにコイル２０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。
【００３９】
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、外取付片５６）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。
また、中間領域を環状油路６０として利用することで、モータハウジング１１とステータ２１との間に別体の環状油路６０を形成する必要がない。さらに、ステータホルダ５０に導入口５７及び排出口５８を形成することで、オイルポンプ７２から送出される冷却油７１を直接環状油路６０内に供給することができる。その結果、製造効率の向上及び構成の簡素化を図ることができる。
【００４０】
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。
【符号の説明】
【００４１】
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） １９…渡り部 ２０…コイル ２１…ステータ ２２…ロータ ２４…シャフト ２６，２７…ベアリング ５０…ステータホルダ ５７…導入口 ５８，６５…排出口 ６０…環状油路 ７０…循環機構 ７２…オイルポンプ ８１…第１油路 ８２…第２油路 ８３…逆流防止弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を駆動するための電動機であって、
油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、
前記ハウジングに設けられ、前記シャフトを回転可能に支持するベアリングと、
前記ロータの外周に配置されたステータと、
前記ステータの外周と前記ハウジングの内壁との間に形成され、前記ステータの周方向に沿って前記油が流通する環状油路と、
前記ベアリング及び前記環状油路に向けて前記油を供給する供給機構とを備え、
前記環状油路は、前記油が導入される導入口と、
前記導入口よりも重力方向において高い位置に配置され、前記環状油路内を流通した前記油が排出される排出口とを備え、
前記供給機構は、前記シャフトの回転力により駆動し、前記油を循環させるオイルポンプと、
前記オイルポンプよりも下流側に配置され、前記ベアリングへ前記油を供給するための第１油路と、
前記導入口に接続され、前記環状油路内に前記油を供給するための第２油路とを備え、
前記第２油路には、逆流防止弁が設けられていることを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記排出口は、前記環状油路における重力方向最上部に配置されていることを特徴とする請求項１記載の電動機。
【請求項３】
前記ステータにはコイルが巻装されるとともに、前記ステータの軸方向両端に前記コイルの渡り部が形成され、
前記排出口から排出される前記油が前記渡り部に被るようにして排出され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。
【請求項４】
前記ハウジングと前記ステータとの間には、前記ステータを前記ハウジングに固定するステータホルダを備え、
前記ステータホルダは、円筒部およびフランジ部を備え、前記円筒部の内周側に前記ステータを保持するとともに、前記フランジ部において前記ハウジングに固定され、
前記ステータホルダの前記円筒部と前記ハウジングの内壁面との間の中間領域に、前記環状油路が形成されるとともに、前記ステータホルダの前記フランジ部に前記導入口及び前記排出口が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の電動機。
【請求項１】
車両を駆動するための電動機であって、
油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、
前記ハウジングに設けられ、前記シャフトを回転可能に支持するベアリングと、
前記ロータの外周に配置されたステータと、
前記ステータの外周と前記ハウジングの内壁との間に形成され、前記ステータの周方向に沿って前記油が流通する環状油路と、
前記ベアリング及び前記環状油路に向けて前記油を供給する供給機構とを備え、
前記環状油路は、前記油が導入される導入口と、
前記導入口よりも重力方向において高い位置に配置され、前記環状油路内を流通した前記油が排出される排出口とを備え、
前記供給機構は、前記シャフトの回転力により駆動し、前記油を循環させるオイルポンプと、
前記オイルポンプよりも下流側に配置され、前記ベアリングへ前記油を供給するための第１油路と、
前記導入口に接続され、前記環状油路内に前記油を供給するための第２油路とを備え、
前記第２油路には、逆流防止弁が設けられていることを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記排出口は、前記環状油路における重力方向最上部に配置されていることを特徴とする請求項１記載の電動機。
【請求項３】
前記ステータにはコイルが巻装されるとともに、前記ステータの軸方向両端に前記コイルの渡り部が形成され、
前記排出口から排出される前記油が前記渡り部に被るようにして排出され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。
【請求項４】
前記ハウジングと前記ステータとの間には、前記ステータを前記ハウジングに固定するステータホルダを備え、
前記ステータホルダは、円筒部およびフランジ部を備え、前記円筒部の内周側に前記ステータを保持するとともに、前記フランジ部において前記ハウジングに固定され、
前記ステータホルダの前記円筒部と前記ハウジングの内壁面との間の中間領域に、前記環状油路が形成されるとともに、前記ステータホルダの前記フランジ部に前記導入口及び前記排出口が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の電動機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−４４８８（Ｐ２０１１−４４８８Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４４２７３（Ｐ２００９−１４４２７３）
【出願日】平成２１年６月１７日（２００９．６．１７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１７日（２００９．６．１７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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