JP2010283929A - 電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータを全体に亘って均一に冷却することができる電動機を提供する。
【解決手段】ステータホルダ５０の円筒部５４の外周面とモータハウジング１１の内壁との間の中間領域内は円筒部５４の周方向に沿って油７１が流通する環状油路６０を構成し、モータハウジング１１には、ステータホルダ５０の円筒部５４の周方向に沿って冷却液を流通させるウォータージャケット４５が設けられ、油７１の流通方向と冷却液の流通方向とが対向していることを特徴とする。
【選択図】図２

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、モータのステータがハウジング内に固定され、ステータの外周面がハウジングの内周面に密着配置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、ステータの温度上昇を抑制することを目的と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、ステータの上方に冷却油を流通させるための冷却油流通路を設け、この冷却油流通路から下方に配置されたステータに向けて冷却油を排出するものがある。この構成によれば、冷却油流通路から排出された冷却油が、ステータを伝って下方に流れていくことで、ステータとコイルとの間で熱交換が行われ、ステータを冷却することができるとされている。

特開２００８−１７８２４３号公報

しかしながら、上述した特許文献１の構成では、冷却油流通路から排出される冷却油が常に、ステータの上方から下方に向けて一方向に流れることになる。この場合、冷却油流通路から排出された冷却油は、ステータとの熱交換を行いながらステータの下方に向かって流れていくため、流通方向における上流側（上部）から下流側（下部）に向かうにつれ冷却油の温度が高くなる。これに伴い、ステータの上部から下部に向かうにつれ、冷却油とステータとの熱交換の効率が低下する。その結果、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。

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、ステータを全体に亘って均一に冷却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、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、前記ロータ及び前記ステータが収納されたハウジング（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収納され、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５４）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、前記中間領域内は前記円筒部の周方向に沿って伝熱体（例えば、実施形態における油７１）が流通する伝熱体通路（例えば、実施形態における環状油路６０）を構成し、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、前記伝熱体の流通方向と前記冷媒の流通方向とが対向し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ハウジングが振動し、ノイズにな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。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。
そして、中間領域を伝熱体通路として利用することで、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、ステータ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放熱され、伝熱体から冷媒通路内を流通する冷媒に向けて放熱される。したがって、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、冷媒通路を流通する冷媒の流通方向と、伝熱体通路を流通する伝熱体との流通方向が対向しているため、冷媒と伝熱体とを並行に流通させた場合に比べて、冷媒と伝熱体との間における熱交換の効率を向上させることができる。この場合、伝熱体通路内における高温側（下流側）の伝熱体と、冷媒通路内における低温側（上流側）の冷媒との間で熱交換が行われることになるので、上流側から下流側にかけての伝熱体の温度上昇を抑制することができる。したがって、伝熱体通路の上流側と下流側との間で伝熱体温度の均一化を図ることができる。その結果、ステータと伝熱体との熱交換が、ステータの全周に亘って均一に行われることになるので、ステータの全体を均一に冷却することができ、モータ性能の低下をより防止することができる。

また、前記伝熱体通路の内面には、前記伝熱体を周方向に沿って案内する伝熱体フィン（例えば、実施形態における油フィン１５７）が設けられる一方、前記冷媒通路の内面には、前記冷媒をそれぞれ周方向に沿って案内する冷媒フィン（例えば、実施形態におけるウォーターフィン４６）が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、伝熱体通路内を流通する伝熱体は、伝熱体フィン間に案内されて伝熱体通路内を周方向に沿ってスムーズに流通することになる。これにより、伝熱体通路内における伝熱体の滞留を防ぐことができるので、伝熱体通路内における伝熱体の過熱を防止することができる。また、伝熱体通路の内面と伝熱体との伝熱面積を増加させることができるので、ステータで発生する熱は伝熱体フィンに速やかに伝達され、その後冷媒通路を流通する冷媒に向けて放熱される。したがって、伝熱体の熱交換を効率的に行うことができるので、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。
同様に、冷媒通路に冷媒フィンを設けることで、冷媒通路内における冷媒の滞留を防いで、冷媒通路内で冷媒をスムーズに流通させることができるとともに、冷媒通路の内面と冷媒との間の熱交換を効率的に行うことができる。

また、前記ロータは、その両端が軸受け（例えば、実施形態におけるベアリング２６，２７）に回転可能に支持されたシャフト（例えば、実施形態におけるシャフト２４）を備え、前記ハウジングにおける前記冷媒通路よりも外周側には、前記伝熱体を前記軸受けに供給するための供給通路（例えば、実施形態における共通油路７５）が設けられ、前記供給通路と前記伝熱体通路との間には、前記供給通路から分岐して形成され、前記供給通路と前記伝熱体通路とを連通させる連通通路（例えば、実施形態における連通油路７８）が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、供給通路と伝熱体通路とを連通させる連通通路を設けるのみで、供給通路を流通する伝熱体を伝熱体通路内に供給することができる。これにより、伝熱体通路に伝熱体を循環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、前記伝熱体通路の内面には、前記伝熱体を前記伝熱体通路の軸方向に沿って案内する案内路（例えば、実施形態における案内路１５５）が設けられ、前記案内路の流通方向における上流端と前記連通通路の流通方向における下流端とが、前記伝熱体通路の周方向における同位置に配置されていることを特徴とする。
この構成によれば、連通通路から伝熱体通路に供給された伝熱体は、案内路に沿って伝熱体通路内を軸方向に流通することになる。これにより、伝熱体は伝熱体通路内の軸方向全域に亘って行き渡るとともに、案内路から伝熱体通路の周方向に沿って分配されることになる。したがって、ステータの全周に亘って伝熱体を均一に流通させることができるので、ステータの全体に亘って均一な伝熱性能を確保することができる。

また、前記案内路の流通方向における下流端には、前記案内路に沿って流通する前記伝熱体を塞き止める塞き止め部（例えば、実施形態における塞き止め部１５６）が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、伝熱体が案内路の下流端で塞き止め部によって塞き止められると、塞き止められた伝熱体が伝熱体通路の周方向に沿って流通することになる。これにより、案内路を流通する伝熱体の流通方向を伝熱体通路の周方向に向けて指向させることができる。

また、前記案内路は、上流側から下流側にかけて、前記円筒部の周方向における幅が広くなるように形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、上流側から下流側に至るまで、案内路上を流通する伝熱体の流量の均一化を図ることができる。これにより、伝熱体通路内を流通する伝熱体を下流側まで確実に行き届かせることができるので、伝熱体通路内の全域に亘って伝熱体を均一に流通させることができる。その結果、ステータの全体に亘って均一な伝熱性能を確保することができる。

また、前記伝熱体通路の内面には、前記伝熱体を周方向に沿って案内する伝熱体フィンが設けられ、前記案内路は、前記伝熱体フィンが前記円筒部の周方向における同位置で切り欠かれて形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、案内路と伝熱体フィンとの間の通路が連続的に形成されるので、案内路上を流通する伝熱体は、案内路の幅方向両側に形成された伝熱体フィン間にスムーズに分配される。その後、伝熱体は、伝熱体フィン間を円筒部の周方向に沿って案内されるため、伝熱体通路の周方向及び軸方向に亘って伝熱体をスムーズに流通させることができる。

また、前記伝熱体フィン及び前記冷媒フィンは、それぞれ前記ハウジングの内壁面に形成されるとともに、前記ハウジングの軸方向における同位置に配置されていることを特徴とする。
この構成によれば、伝熱体から伝熱体フィンに伝達された熱は、ハウジングを径方向に沿って伝達された後、速やかに冷媒フィンに伝達され、冷却フィンから冷媒に伝達されることになる。そのため、冷媒と伝熱体との間の熱交換の効率をより向上させることができる。

本発明によれば、冷媒通路を流通する冷媒の流通方向と、伝熱体通路を流通する伝熱体との流通方向が対向しているため、冷媒と伝熱体とを並行に流通させた場合に比べて、冷媒と伝熱体との間における熱交換の効率を向上させることができる。この場合、伝熱体通路内における高温側（下流側）の伝熱体と、冷媒通路内における低温側（上流側）の冷媒との間で熱交換が行われることになるので、上流側から下流側にかけての伝熱体の温度上昇を抑制することができる。したがって、伝熱体通路の上流側と下流側との間で伝熱体温度の均一化を図ることができる。その結果、ステータと伝熱体との熱交換が、ステータの全周に亘って均一に行われることになるので、ステータの全体を均一に冷却することができ、モータ性能の低下をより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２のＢ−Ｂ線に相当するモータハウジングの断面図である。 第２実施形態のステータホルダを示す平面図（上面図）である。 図５のＣ−Ｃ線に相当するモータユニットの断面図である。 第２実施形態の変形例を示すステータホルダの平面図である。 第２実施形態の変形例を示す図５のＣ−Ｃ線に相当するモータユニットの断面図である。 第３変形例におけるモータハウジングの内壁面を見た平面図である。 図９のＤ−Ｄ線に相当するモータユニットの断面図である。 第４変形例におけるモータハウジングの内壁面を見た平面図である。 図１１のＥ−Ｅ線に相当するモータユニットの断面図である。 第３実施形態におけるモータユニットの断面図である。 図１３のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。

（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。
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、ステータ２１およびロータ２２を備えたモータ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の一方側に締結され、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とモータハウジング１１とを連結する共用ハウジング１３と、モータハウジング１１の他方側に締結され、モータ２３の回転センサ２５を収容するセンサハウジング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１５として、ギヤハウジング１２の内部はギヤボックス１６として、センサハウジング１４の内部はセンサボックス１７として、それぞれ構成されている。

共用ハウジング１３には、モータボックス１５とギヤボックス１６とを仕切る仕切壁１８が形成されており、仕切壁１８には、仕切壁１８の厚さ方向（軸方向）に貫通する貫通孔１９が形成されている。この貫通孔１９内には、モータ２３のシャフト２４の軸方向一端側（図１中左側）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１６内で図示しない動力伝達部と噛合するギヤ２０が固定されている。一方、モータハウジング１１とセンサハウジング１４との境界部のセンサハウジング１４側には、モータ２３のシャフト２４の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。

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４１を備えている。ロータヨーク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。ロータヨーク４１の径方向外側における端部近傍には、ロータヨーク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３２が収容されている。また、永久磁石３２はロータヨーク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３２は交互に逆方向に着磁されている。

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。本実施形態では、コイル３５は分布巻きで巻き回されている。

図３は図１の要部拡大図であり、図４は図２のＢ−Ｂ線に相当するモータハウジングの断面図である。
図１〜４に示すように、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４４を備えている。円筒部４４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、モータ２３全体を覆うように形成されている。円筒部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、円筒部４４の外周面には、ウォーターポンプから送出される冷却水をウォータージャケット４５内に供給するための導入口４８と、ウォータージャケット４５内を流通した冷却液が排出される排出口４９とが設けられている。
導入口４８は、円筒部４４における重力方向に沿う最下部に配置される一方、排出口４９は、円筒部４４における重力方向に沿う最上部に配置されている。すなわち、導入口から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の最下部から最上部に向かってウォータージャケット４５内を流通するようになっている。
ここで、図３，４に示すように、ウォータージャケット４５内における径方向内側の内面４５ａ（円筒部４４の内壁面側）には、径方向外側の内面４５ｂ（円筒部４４の外壁面側）に向けて突出する複数のウォーターフィン４６が形成されている。各ウォーターフィン４６は、それぞれ周方向の全周に亘って形成されており、軸方向に沿って所定間隔毎に配置されている。

また、円筒部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、円筒部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。

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、プレス成型や鍛造等により形成された鉄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。

ステータホルダ５０は、軸方向他端側（図１中右側）からモータハウジング１１の円筒部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５４における軸方向他端側の開口縁には、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。この外フランジ部５５は、モータハウジング１１の軸方向他端側の端面に突き合わされている。また、外フランジ部５５には、ステータホルダ５０をモータハウジング１１に取り付けるための複数の取付孔（不図示）が形成されている。一方、モータハウジング１１の軸方向他端側の端面には、取付孔と周方向における同位置に雌ネジ部（不図示）が形成されており、取付孔を通してモータハウジング１１の雌ネジ部にボルト５６が螺入されることで、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。

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４４の内壁面との間の中間領域は、後述する油供給機構７０から供給される油７１が流通する環状油路（伝熱体通路）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。

環状油路６０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。一方、環状油路６０の軸方向他端側は、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おり、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６０内を流通する油７１の排出口として機能するものであり、これら貫通孔を介して環状油路６０とモータボックス１５内とが連通している。

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、油７１が貯留された油溜６９を構成している。なお、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図示しない連通口を介して連通している。なお、油溜６９に貯留された油７１はステータ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（図１参照）に油７１が接触しない高さになるように設定されている。

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の潤滑や冷却、またモータ２３等の冷却を行うための油供給機構７０が設けられている。油供給機構７０は、油７１が貯留された上述した油溜６９と、ギヤボックス１６内の下部に配置され、モータユニット１０内で油７１を循環させるオイルポンプ７２と、オイルポンプ７２から送出される油７１が通流する油路７３とを備えている。

油路７３は、各ハウジング１１〜１４の壁部内に形成され、モータユニット１０全体を流通する共通油路（供給通路）７５と、共通油路７５から分岐して形成され、ベアリング２６，２７に油７１を供給するための軸受け供給油路７６と、センサボックス１７内に油７１を供給するためのセンサ供給油路７７と、上述した環状油路６０内に油を供給するための連通油路（連通通路）７８とを備えている。
共通油路７５は、モータハウジング１１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、円筒部４４を軸方向に沿って延在している。そして、円筒部４４の最上部には、共通油路７５と環状油路６０とを連通させる連通油路７８が形成されている。この連通油路７８は、円筒部４４の軸方向他端側において径方向に沿って形成されたものであり、共通油路７５を流通する油７１の一部が連通油路７８に分岐して環状油路６０内へ供給されるようになっている。そして、環状油路６０内を流通する油７１は、環状油路６０の最上部から供給され、環状油路６０内を下方に向けて流通する。すなわち、本実施形態では、上述したウォータージャケット４５内を流通する冷却液の流通方向と、環状油路６０内を流通する油７１の流通方向とが互いに逆方向（対向流）になっている。なお、本実施形態の油７１は、ベアリング２６，２７の潤滑するための潤滑油等を用いることが可能であり、潤滑油を用いた場合にはベアリング２６，２７の潤滑とモータ２３の冷却との双方の要求を満足させることができる。

（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。以下の説明では、モータユニット１０の冷却方法として、冷却水及び油７１の流通について説明する。
図１に示すように、モータ２３を作動させると、ウォーターポンプ（不図示）及び油供給機構７０のオイルポンプ７２が作動する。
油供給機構７０のオイルポンプ７２が作動すると、油溜６９に貯留された油７１がオイルポンプ７２によって汲み上げられる。そして、油溜６９から汲み上げられた油７１は、オイルポンプ７２により共通油路７５に送出され、モータユニット１０の全体に流通する（図１中矢印Ｌ１参照）。具体的に、共通油路７５を流通する油７１の一部はまず軸方向一端側の軸受け供給油路７６に分岐し、軸受け供給油路７６内を流通した後、ベアリング２６に供給される（図１中矢印Ｌ２）。これにより、ベアリング２６の潤滑や冷却が行われ、その後、油７１は油溜６９に排出される。

一方、共通油路７５を流通する残りの油７１は、モータハウジング１１内の最上部を軸方向他端側に向かって流通し、モータハウジング１１の軸方向他端側で連通油路７８に分岐する（図１中矢印Ｌ３参照）一方、残りはセンサハウジング１４に向けて流通する。センサハウジング１４内の共通油路７５を流通する油７１は、一部が途中で軸方向他端側の軸受け供給油路７６に分岐し、軸受け供給油路７６内を流通した後、ベアリング２７に供給される（図１中矢印Ｌ４）。これにより、ベアリング２７の潤滑や冷却が行われ、その後、油７１はセンサボックス１７を介して油溜６９に排出される。一方、共通油路７５内を流通する油７１は、センサ供給油路７７を流通した後、センサボックス１７内に設けられた回転センサ２５に供給される。これにより、回転センサ２５の冷却が行われ、その後、油７１は油溜６９に排出される。

ここで、図１〜３に示すように、モータハウジング１１の共通油路７５から連通油路７８に分岐した油７１は、連通油路７８内を重力方向下方に向けて流通した後、環状油路６０内へ供給される。そして、環状油路６０内に供給された油７１は、環状油路６０内の軸方向に沿って行渡るとともに、周方向に沿って流通する（図２中Ｌ５）。すなわち、環状油路６０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６０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５５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。そして、油溜６９に排出された油７１は、再びオイルポンプ７２に汲み上げられ、油路７３内を循環してステータ２１（環状油路６０）や各ベアリング２６，２７、回転センサ２５に供給されるようになっている。

一方、図２〜４に示すように、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。具体的に、ウォーターポンプから送出される冷却水は、円筒部４４の最下部に配置された導入口４８からウォータージャケット４５内に供給される。導入口４８から供給された冷却水は、ウォータージャケット４５内を軸方向に沿って行渡った後、周方向に沿って流通する（図２中矢印Ｗ参照）。すなわち、ウォータージャケット４５内を流通する冷却水は、環状油路６０の径方向外側を重力方向下部から上部に向けて流通し、この間に環状油路６０内を流通する油７１との熱交換が行われる。

なお、ウォータージャケット４５の内面４５ａには、径方向に向けて突出する複数のウォーターフィン４６が周方向に沿って形成されているため、ウォータージャケット４５内を流通する冷却液は、ウォーターフィン４６間に案内されてウォータージャケット４５内を周方向に沿ってスムーズに流通することになる。これにより、ウォータージャケット４５内における冷却液の滞留を防ぐことができるので、ウォータージャケット４５内における冷却液の過熱を防止することができる。また、冷却水と、ウォータージャケット４５の内面４５ａとの伝熱面積を増加させることができるので、ステータ２１で発生する熱は油７１を介してウォータージャケット４５の内面４５ａに伝達された後、ウォーターフィン４６から冷却液に向けて速やかに放熱される。したがって、冷却液と油７１との熱交換を効率的に行うことができる。

そして、ウォータージャケット４５の最上部まで流通した冷却水は、円筒部４４の上部に配置された排出口４９から排出され、再びウォーターポンプからウォータージャケット４５の導入口４８に向けて送出される。

このように、本実施形態では、まずステータホルダ５０を介してステータ２１をモータハウジング１１に固定するとともに、ステータホルダ５０とモータハウジング１１との間の中間領域を油７１が流通する環状油路６０として用いる構成とした。
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モータハウジング１１が振動し、ノイズにな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５５）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。
そして、中間領域を環状油路６０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、油７１から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。したがって、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。

特に、本実施形態では、ウォータージャケット４５内を流通させる冷却水の流通方向と、環状油路６０内を流通する油７１の流通方向とが対向流になるように構成した。
この構成によれば、環状油路６０内における高温側（下流側）の伝熱体と、ウォータージャケット４５内における低温側（上流側）の冷却水との間で熱交換が行われるため、冷却水と油７１とを並行に流通させた場合に比べて、冷却液と油７１との間における熱交換の効率を向上させることができる。そのため、上流側から下流側にかけての油７１の過熱を抑制することができる。したがって、環状油路６０の上流側と下流側との間で発生する油７１の温度バラツキを抑制することができる。
その結果、ステータ２１と油７１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とになるので、ステータ２１の全体を均一に冷却することができ、モータ性能の低下をより防止することができる。

また、ベアリング２６，２７や回転センサ２５等に油７１を供給するための油路７３と、環状油路６０とを連通させる連通油路７８を設けるのみで、モータユニット１０を流通する油７１を環状油路６０内に供給することができる。これにより、環状油路６０に油７１を循環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。

（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５は第２実施形態のステータホルダを示す平面図（上面図）であり、図６は図５のＣ−Ｃ線に相当するモータユニットの断面図である。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５，６に示すように、本実施形態のモータユニット１００（図６参照）は、ステータホルダ５０における円筒部５４の外周面に複数の油フィン（伝熱体フィン）１５７が形成されている。これら油フィン１５７は、それぞれ円筒部５４の周方向における略全周に亘って形成されており、各油フィン１５７は軸方向に沿って所定間隔毎に配置されている。これら油フィン１５７は、円筒部５４の外周面が径方向内側に向かって削り取られた溝間に形成され、円筒部５４の外周面上に互いに平行に配置されている。

また、ステータホルダ５０の円筒部５４の外周面には、軸方向に沿って案内路１５５が形成されている。この案内路１５５は、円筒部５４の重力方向最上部の外周面から径方向内側に向かって削り取られた溝であり、軸方向他端側から軸方向一端側に向けて、円筒部５４の軸方向における長さと同等に形成されている。この場合、円筒部５４の最上部において、各油フィン１５７の周方向における同位置が軸方向に沿って切り欠かれ、油フィン１５７間に形成された流路（溝）の両端が案内路１５５の幅方向両側に連通することになる。
また、案内路１５５の軸方向他端側において、環状油路６０内に油７１を供給するための連通油路７８の開口部と対向している。一方、案内路１５５は、円筒部５４の軸方向一端側の端面で開放しないようになっており、円筒部５４の軸方向一端側の端面には案内路１５５よりも径方向外側に向けて突出した塞き止め部１５６が形成されている。

この場合、連通油路７８から環状油路６０内に供給された油７１は、案内路１５５上を案内されて軸方向他端側から一端側に向けて流通する（図５中矢印Ｌ５参照）。そして、案内路１５５上を流通する油７１は案内路１５５上を流通しながら、その途中で案内路１５５の幅方向両側に形成された油フィン１５７間に分配され、油フィン１５７間を周方向に沿って案内される（図５中矢印Ｌ６参照）。その結果、環状油路６０の周方向及び軸方向に沿って油７１をスムーズに流通させることができる。これにより、環状油路６０内における油７１の滞留を防ぐことができるので、環状油路６０内における油７１の過熱を防止することができる。また、ステータホルダ５０と油７１との伝熱面積を増加させることができるので、ステータ２１で発生する熱は油フィン１５７に伝達された後、ウォータージャケット４５（図１参照）を流通する冷却水に向けて速やかに放熱される。したがって、油７１とステータホルダ５０との熱交換を効率的に行うことができるので、モータユニット１００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。

また、ステータホルダ５０の軸方向一端側に塞き止め部１５６が形成されているため、案内路１５５上を案内される油７１は、環状油路６０の軸方向一端に到達する前段で塞き止められ、塞き止められた油７１が油フィン１５７に向けて案内される。これにより、案内路１５５を流通する油７１の流通方向を環状油路６０の周方向に向けて指向させることができる。
また、案内路１５５の幅方向両側に油フィン１５７間に形成された溝が連通することになるので、案内路１５５上を流通する油７１は、その途中で案内路１５５の幅方向両側に形成された油フィン１５７間にスムーズに分配される。その後、油７１は、油フィン１５７間を周方向に沿って案内されるため、環状油路６０の周方向及び軸方向に亘って油７１をスムーズに流通させることができる。

（第１変形例）
図７は、上述した第２実施形態の変形例を示すステータホルダの平面図である。
上述した第２実施形態では、図５に示すように、案内路１５５の幅（周方向における幅）が、軸方向に沿って一様に形成されている場合について説明したが、図７に示すように、案内路２５５の幅を軸方向に沿って変化させても構わない。

具体的に、本変形例のステータホルダ５０における案内路２５５は、軸方向他端側から一端側にかけて案内路２５５の幅（円筒部５４の周方向における幅）が漸次広くなるようなテーパ形状に形成されている。
この構成によれば、連通油路７８から環状油路６０内に供給された油７１は、案内路２５５上を軸方向他端側から一端側に向けて流通する。この時、他端側から一端側に至るまで、案内路２５５上を流通する油７１の流量の均一化を図ることができる。これにより、環状油路６０の軸方向他端側から供給された油７１を、軸方向一端側まで確実に行き届かせることができるので、環状油路６０内の全域に亘って油７１を均一に流通させることができる。その結果、ステータ２１の全周に亘って均一な伝熱性能を確保することができ、ステータ２１を全周に亘って均一に冷却することができる。

（第２変形例）
なお、上述した第１変形例では、案内路２５５の幅を変化させる場合について説明したが、図８に示すように、案内路３５５の深さ（径方向における深さ）を軸方向に沿って変化させても構わない。具体的に、本変形例のステータホルダ５０における案内路３５５は、軸方向他端側から一端側にかけて案内路３５５の深さが深くなるように形成されている。
この構成によれば、案内路３５５上を流通する油７１の流量を軸方向他端側から一端側にかけて効率的に流通させることができるので、他端側から一端側に至るまで、案内路３５５上を流通する油７１の流量の均一化を図ることができる。

（第３変形例）
次に、本発明の第３変形例について説明する。図９は第３変形例におけるモータハウジングの内壁面を見た平面図であり、図１０は図９のＤ−Ｄ線に相当するモータユニットの断面図である。
図９，１０に示すように、本変形例のモータユニット４００（図１０参照）は、モータハウジング１１に案内路４５５を、ステータホルダ５０に油フィン１５７をそれぞれ別々に形成している点で上述した変形例と相違している。具体的に、図１０に示すように、ステータホルダ５０における円筒部５４の外周面には、周方向全周に亘って上述した複数の油フィン１５７が形成されている。これら油フィン１５７は、軸方向に沿って所定間隔毎に配置されており、円筒部５４の外周面上に互いに平行に形成されている。

また、モータハウジング１１の円筒部４４における内壁面には、案内路４５５が形成されている。この案内路４５５は、円筒部４４の重力方向最上部の内壁面から径方向外側に向かって切欠き形成された溝であり、軸方向他端側から軸方向一端側に向けて、円筒部４４の軸方向における長さと同等に形成されている。この場合、案内路４５５の軸方向他端側は、連通油路７８の開口部に連通している一方、案内路４５５の軸方向一端側には、円筒部４４の内壁面が案内路４５５よりも径方向内側に向けて突出した塞き止め部４５６が形成されている。
この構成においても、上述した第２実施形態と同様の効果を奏することができる。

（第４変形例）
次に、本発明の第４変形例について説明する。図１１は第４変形例におけるモータハウジングの内壁面を見た平面図であり、図１２は図１１のＥ−Ｅ線に相当するモータユニットの断面図である。
図１１，１２に示すように、本変形例のモータユニット５００（図１２参照）は、案内路４５５及び油フィン５５７をモータハウジング１１側に形成している点で、上述した各変形例と相違している。具体的に、モータハウジング１１の円筒部４４における内壁面には、周方向略全周に亘って複数の油フィン５５７が形成されている。これら油フィン５５７は、軸方向に沿って所定間隔毎に配置され、円筒部４４の外周面上に互いに平行に形成されている。そして、油フィン５５７の両端は、案内路４５５の幅方向両側にそれぞれ連結されている。
この構成においても、上述した第２実施形態と同様の効果を奏することができる。

（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１３は第３実施形態におけるモータユニットの断面図であり、図１４は図１３のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。
図１３，１４に示すように、本実施形態のモータユニット６００は、上述したウォータージャケット４５のウォーターフィン４６と、環状油路６０の油フィン６５７とが、軸方向における同一位置に形成されている点で上述した各実施形態と相違している。
油フィン６５７は、上述した第４変形例の油フィン５５７と同一構成のものであり、軸方向に沿って所定間隔毎に形成され、油フィン６５７の両端は、案内路４５５の幅方向両側にそれぞれ連結されている。

ここで、油フィン６５７はモータハウジング１１における円筒部４４の内壁面から径方向内側に向けて突出している一方、ウォーターフィン４６は円筒部４４の内壁面から径方向外側に向けて突出している。すなわち、油フィン６５７とウォーターフィン４６とは、円筒部４４の内壁面を間に挟んで径方向両側に向けて突出している。そして、各油フィン６５７とウォーターフィン４６とは、形成位置が軸方向において同ピッチに形成されており、円筒部４４を間に挟んで対向配置されている。

この構成によれば、油７１から油フィン６５７に伝達された熱は、円筒部４４を径方向に沿って伝達された後、速やかにウォーターフィン４６に伝達され、ウォーターフィン４６から冷却水に伝達されることになる。そのため、冷却水と油７１との間の熱交換の効率をより向上させることができる。

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。
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） ２１…ステータ ２２…ロータ ２４…シャフト ２６，２７…ベアリング（軸受け） ４５…ウォータージャケット（冷媒通路） ４１…ロータヨーク ４６…ウォーターフィン（冷媒フィン） ５０…ステータホルダ ５４…円筒部 ６０…環状油路（伝熱体通路） ７１…油（伝熱体） ７５…共通油路（共通通路） ７８…連通油路（連通通路） １５５…案内路 １５６…塞き止め部 １５７…油フィン（伝熱体フィン）

Claims (8)

1. ロータと、前記ロータの外周側に設けられた円環状のステータと、前記ロータ及び前記ステータが収納されたハウジング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収納され、
   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、前記中間領域内は前記円筒部の周方向に沿って伝熱体が流通する伝熱体通路を構成し、
   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、
   前記伝熱体の流通方向と前記冷媒の流通方向とが対向していることを特徴とする電動機。
2. 前記伝熱体通路の内面には、前記伝熱体を周方向に沿って案内する伝熱体フィンが設けられる一方、前記冷媒通路の内面には、前記冷媒を周方向に沿って案内する冷媒フィンが設けられていることを特徴とする請求項１記載の電動機。
3. 前記ロータは、その両端が軸受けに回転可能に支持されたシャフトを備え、
   前記ハウジングにおける前記冷媒通路よりも外周側には、前記伝熱体を前記軸受けに供給するための供給通路が設けられ、
   前記供給通路と前記伝熱体通路との間には、前記供給通路から分岐して形成され、前記供給通路と前記伝熱体通路とを連通させる連通通路が形成さ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. 前記伝熱体通路の内面には、前記伝熱体を前記伝熱体通路の軸方向に沿って案内する案内路が設けられ、
   前記案内路の流通方向における上流端と前記連通通路の流通方向における下流端とが、前記伝熱体通路の周方向における同位置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. 前記案内路の流通方向における下流端には、前記案内路に沿って流通する前記伝熱体を塞き止める塞き止め部が形成されていることを特徴とする請求項４記載の電動機。
6. 前記案内路は、上流側から下流側にかけて、前記円筒部の周方向における幅が広くなるように形成されていることを特徴とする請求項４または請求項５記載の電動機。
7. 前記伝熱体通路の内面には、前記伝熱体を周方向に沿って案内する伝熱体フィンが設けられ、
   前記案内路は、前記伝熱体フィンが前記円筒部の周方向における同位置で切り欠かれて形成されていることを特徴とする請求項４ないし請求項６の何れか１項に記載の電動機。
8. 前記伝熱体フィン及び前記冷媒フィンは、それぞれ前記ハウジングの内壁面に形成されるとともに、前記ハウジングの軸方向における同位置に配置されていることを特徴とする請求項２記載の電動機。

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