(57)【要約】【課題】  急激な温度変化の下でもモータを安定的に機能させる電気モータ用モータハウジング及びそのモータハウジングに収納される電気モータを提供する。【解決手段】  本発明に係るモータハウジングは、モータ収納空間を画定するモータハウジング本体と、モータハウジング本体の中にモータ収納空間用の平衡化空間を画定する弾性分離壁とを備えたモータハウジングであって、平衡化空間が周囲と連通しているものである。【選択図】  図１
2004229495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ収納空間（５２）を画定するモータハウジング本体（１０）と、前記モータハウジング本体（１０）の中に前記モータ収納空間（５２）用の平衡化空間（５４）を画定する弾性分離壁（５０）とを備えたモータハウジングにおいて、前記平衡化空間（５４）が周囲と連通していることを特徴とするモータハウジング。
【請求項２】
前記弾性分離壁（５０）は、膜によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータハウジング。
【請求項３】
前記モータハウジング本体（１０）は、モータハウジング蓋（１２）によって閉塞され、前記弾性分離壁（５０）は、前記モータハウジング本体（１０）と前記モータハウジング蓋（１２）との間に挿入されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータハウジング。
【請求項４】
前記平衡化空間（５４）は、前記モータハウジング蓋（１２）と前記弾性分離壁（５０）との間に形成され、前記平衡化空間（５４）を周囲と連通させる貫通部（５６，５８）が前記モータハウジング蓋（１２）に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のモータハウジング。
【請求項５】
前記モータハウジング蓋（１２）に、前記平衡化空間（５４）を周囲と連通させる少なくとも二つの貫通部（５６，５８）が設けられていることを特徴とする請求項４に記載のモータハウジング。
【請求項６】
前記貫通部（５６，５８）は、前記モータハウジング蓋に設けられた溝又は孔によって形成されていることを特徴とする請求項５に記載のモータハウジング。
【請求項７】
前記弾性分離壁（５０）は、前記モータハウジング本体（１０）と前記モータハウジング蓋（１２）との間のパッキングを形成していることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか一項に記載のモータハウジング。
【請求項８】
前記モータハウジング蓋（１２）は、前記弾性分離壁（５０）を変形させることによって前記弾性分離壁（５０）を案内し位置決めする手段（６０）を備えていることを特徴とする請求項３乃至７のいずれか一項に記載のモータハウジング。
【請求項９】
前記モータハウジング本体（１０）と前記モータハウジング蓋（１２）との間にモータと接続するための電線（３８，４０）を収納するケーブルガイド（３６）が設けられ、前記弾性分離壁（５０）は、前記ケーブルガイド（３６）と前記モータハウジング本体（１０）及び前記モータハウジング蓋（１２）の少なくとも一方との間のパッキングを形成することを特徴とする請求項３乃至８のいずれか一項に記載のモータハウジング。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載のモータハウジングに収納されているステータ（１６）及びロータ（２２）を有するモータ。
【請求項１１】
前記膜の材料は、半透性材料であることを特徴とする請求項２に記載のモータハウジング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気モータ用モータハウジング及びそのモータハウジングに収納される電気モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、一般的には、インナーロータ型モータ又はアウターロータ型モータとして構成されるモータ、特に直流モータの分野に関する。さらに詳しく述べると、本発明は、電子整流式ブラシレス直流モータ又は永久磁石式モータに関する。この種のモータは、軸と連結され、一つ又は複数の永久磁石を具備するロータ組立体と、例えば薄鉄板により構成されるステータ本体及び相巻線を有するステータ組立体とを含む。軸には、ロータ組立体をステータ組立体に対して相対的に軸支するために、２つの軸受が軸方向に間隔をおいて配置されている。通常、この種のモータには、ステータ組立体に対するロータ組立体の回転位置、回転速度及びトルクの少なくとも一つを検知するセンサ装置が設けられている。センサ装置は、例えば位置センサを含んでいる。
【０００３】
本発明に係る電気モータは、例えば操舵補助、エンジンとは別に配置される自動車用冷却ポンプの駆動又は変速機用モータというように、特に自動車関連分野における使用を想定している。この種のモータは、周囲温度が高く、かつ、温度変化の激しい自動車のエンジンルーム内において使用されることが多く、特に、耐浸水能力が求められる野外走行車などの場合、モータは、特に急激な温度変化にさらされることがある。同時に、この種のモータの場合、水や汚れの侵入を確実に防がなければならない。従って、モータはこのような外部の影響から保護される必要があるだけでなく、急激な温度変化にも耐えられるように頑丈に作られていなければならない。
【０００４】
ドイツ特許第３６３５２９７号明細書から、密封されたモータハウジングの中を循環する冷却媒体により冷却され、モータの中には冷却媒体の容積平衡化又は圧力平衡化を行うための圧力平衡化手段が設けられた完全密封構造となっているモータが知られている。
【０００５】
ドイツ特許第４４４４６４３号明細書からは、圧力平衡化装置を、モータ内部と外気との間を連通させる連通流路に配置されたＢＴＦＥ膜によって実現するモータが知られている。圧力平衡化は空気交換によって行われ、膜はモータハウジングの内部に水分が浸入するのを防止する。
【特許文献１】ドイツ特許第３６３５２９７号明細書
【特許文献２】ドイツ特許第４４４４６４３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、急激な温度変化の下でもモータを安定的に機能させる電気モータ用モータハウジング及びそのモータハウジングに収納される電気モータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、請求項１に記載された特徴を有するモータハウジングによって解決される。
【０００８】
本発明は、モータを受け入れる空間、即ち、モータ収納空間を画定するモータハウジング本体と、モータハウジング本体の中にあって、モータ収納空間用の平衡化空間を画定する弾性分離壁とを備えたモータハウジングにおいて、平衡化空間が周囲と連通していることを特徴とする。弾性分離壁は、好ましくは膜によって形成される。本発明の特に好ましい実施の形態では、モータハウジング本体がモータハウジング蓋によって閉塞され、弾性分離壁がモータハウジング本体とモータハウジング蓋との間に挿入される。
【０００９】
このように、本発明に係るモータハウジングは、弾性分離壁によって二つの空間に分離され、一方の空間にはモータが収納され、もう一方の空間は周囲と連通する平衡化空間を形成する。モータ収納空間は、弾性分離壁によって大気に対して密封される。本発明に係るモータハウジングの構造様式によって、モータの急激な温度変化の際、モータハウジング内の圧力を平衡化する平衡化空間が作り出される。
【００１０】
モータ収納空間は、外部に向かって十分に密封される。モータが駆動中に熱を持つと、モータハウジング内部の空気が膨張して、モータ収納空間内に過大な圧力を発生させる。この過大圧力は、弾性分離壁を平衡化空間の方向に逸らせて平衡化空間の容積を小さくし、モータ収納空間を拡張することによって補償される。平衡化空間が周囲と連通していれば、平衡化空間に含まれていた媒体が排出される。それによりモータ収納空間内の圧力が平衡化される。
【００１１】
既に述べたように、本発明に係るモータハウジングは、自動車、特に野外走行車、その中でも特にいわゆるピックアップ・トラックと呼ばれる四輪駆動車用モータに用いることを想定している。本発明はまた、特にボート搭載トレーラを備え、後退しつつ水の中に進入する車両や、その他のスポーツ用車両に特に好適なものである。このような車両が、例えば水域を横断することによってモータが水に浸かると、駆動による極めて高い温度にさらされていたモータが瞬時に水温にまで冷却され、モータ収納空間に圧力低下が生じる。この圧力低下によって水が軸受又はモータの密封されていない部分を介してモータ室に吸い上げられる事態を避けるために、本発明では、圧力低下を平衡化空間を通して平衡化する。
【００１２】
特に、弾性分離壁をモータ収納空間の方向に逸らせることによって当該空間の容積を減少させて圧力を平衡化することができる。モータ収納空間の容積の減少に応じて平衡化空間が拡張する。平衡化空間は周囲と連通しているため、この過程において空気及び水分が平衡化空間内には浸入するものの、弾性分離壁により仕切られているモータ収納空間内に浸入することはない。
【００１３】
モータが走行駆動によって再度熱を持つと、モータ収納空間の圧力が徐々に上昇して弾性分離壁が押圧されるので、平衡化空間は再び縮小する。この過程において、平衡化空間に存在する空気及び水分が平衡化空間から押し出される。平衡化空間内の水分は、重力によって排出させることもできる。平衡化空間と周囲との間を連通する連通流路や連通孔を異なる高さレベルに適切に配置することによって、重力による排出を助長することができる。
【００１４】
本発明に係る弾性分離壁は、好ましくは膜の形に形成され、エラストマーから構成することができる。膜に適している材料は、例えばアクリロニトリル・ブタジエン・ゴム（ＮＢＲ）、エチレン・プロピレン・ジエン・ゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）である。膜の材料として半透性材料を用いてもよいが、高温に耐えられる十分な耐久性が確保されることが前提である。場合によっては、繊維工業で生産されている材料、例えば、Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ（商品名）も好適である。
【００１５】
弾性分離壁又は膜は、種々の機能を持っている。モータ収納空間の圧力平衡化のためモータハウジングにおけるモータ収納空間の容積と平衡化空間の容積とを、モータ収納空間内の圧力に応じて変化させることができる一方で、モータ収納空間を、周囲に対して開放している平衡化空間に対して密封する機能も備えている。それ故に、平衡化空間に浸入する水分及びその他の汚染物質がモータ内に侵入する事態を確実に回避することができる。半透性材料を用いた場合、弾性分離壁を、水分がモータ収納空間から平衡化空間に流れても、その逆方向には流れないように、構成することができる。
【００１６】
本発明に係る望ましい実施の形態では、弾性分離壁は、モータハウジング本体とモータハウジング蓋との間に挿入され、モータハウジング本体とモータハウジング蓋との間のパッキングを形成する。それにより、弾性分離壁は、モータハウジングの中を密封するという付加的な機能を果たすことができる。
【００１７】
平衡化空間は、望ましくはモータハウジング蓋と弾性分離壁との間に形成される。周囲との連通を確保するために、モータハウジング蓋には少なくとも一つ、好ましくは二つの貫通部が設けられる。この貫通部は、溝、孔又はその他の形状であってもよい。この貫通部は、平衡化空間に固体が侵入しないように構成されるのが望ましい。そのため、迷路状の貫通部又は覆われた孔若しくは溝を設けるようにしてもよい。
【００１８】
本発明の望ましい実施の形態においては、モータハウジング蓋は、弾性分離壁を変形させることによって弾性分離壁を案内し位置決めする手段を備えている。この手段は、例えばバリヤ、リブ又は支柱を含んで構成することができる。
【００１９】
本発明の望ましい実施の形態においては、モータハウジング本体とモータハウジング蓋との間に、モータと接続するための電線を有するケーブルガイドが設けられる。また、弾性分離壁は、ケーブルガイドとモータハウジング本体との間、及び、ケーブルガイドとモータハウジング蓋との間の少なくとも一方に設けられるパッキングと一体に構成することができる。
【００２０】
本発明は、これまでに述べた型のモータハウジングに収納される、ステータ及びロータを有するモータをも含むものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、急激な温度変化の下でもモータを安定的に機能させる電気モータ用モータハウジング及びそのモータハウジングに収納される電気モータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の好ましい実施の形態を参照し、図面との関連においてより詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係るモータハウジングを有するモータの断面を示している。このモータは、特にブラシレス直流モータ又は他の永久磁石型モータである。
【００２４】
図１に示されているモータは、モータハウジング本体１０と、モータハウジング蓋１２とを有する。モータハウジング本体１０には、モータを、例えば自動車に固定するためのフランジ１４が直接成形されている。このフランジ１４は、「Ａフランジ」と称されることもある。モータハウジング本体１０は基本的には円筒状であって、例えば、薄鉄板により構成されるステータ本体１８及び相巻線２０を含むステータ１６と回転不能に結合されている。ロータ２２が軸２４と回転不能に結合され、モータハウジング本体１０及びステータ１６に対して相対的に回転する。ロータ２２は、ロータ磁石２６及び継鉄２８を備えている。ロータ２２及び軸２４は、二つの転がり軸受３０，３２を介してモータハウジング本体１０に支持されている。図示する実施の形態においては、転がり軸受３０，３２は玉軸受であって、第１の玉軸受３０は、モータハウジング本体１０のフランジ１４と一体化され、第２の玉軸受３２は、「Ｂフランジ」とも称される他のフランジ３４を介してモータハウジング本体１０に支持されている。ほぼ円筒状のモータハウジングのモータハウジング本体１０は、Ａフランジ１４からＢフランジ３４へと延在し、モータハウジング蓋１２によって閉塞されている。
【００２５】
モータハウジング本体１０とモータハウジング蓋１２との間には、モータと接続するためのケーブル３８及び信号線４０からなる電線を収納するケーブルガイド３６が設けられている。Ｂフランジ３４にはさらに、担体４８を介して軸２４に固定されている信号伝送装置４４に割り当てられたセンサプレート４２が取り付けられている。ここに示されている実施の形態の場合、信号伝送装置４４には、例えば、センサプレート４２上の位置センサが対向する磁石コイルが設けられてもよい。センサ群接続用の信号線４０は、相巻線２０の接続用ケーブル３８と同様に、ケーブルガイド３６を介して外部へ導かれる。
【００２６】
モータハウジング蓋１２とモータハウジング本体１０との間には、モータハウジング内部のモータ収納空間５２と平衡化空間５４とを仕切る膜５０が挿入されている。モータ収納空間５２がモータハウジング本体１０、転がり軸受３０，３２、Ｂフランジ３４及び膜５０によって周囲に対してほとんど密封される一方、平衡化空間５４は周囲に開口している。このため、モータハウジング蓋１２には、平衡化空間５４を周囲に対して連通させる複数の（望ましくは少なくとも二つの）貫通溝５６，５８又は孔が設けられる。膜５０は、モータ収納空間５２と平衡化空間５４とを仕切っているだけでなく、モータハウジング本体１０、Ｂフランジ３４及びモータハウジング蓋１２を接続する接続面において、これらを互いに封止する役割をも果たす。これにより、モータ収納空間５２に水分又はその他の異物が入る事態を避けることができる。膜は、エラストマー又はその他の不透性又は半透性の材料により形成することができるが、水分、空気又は他の物質が平衡化空間５４からモータ収納空間５２内に侵入するのを防止できる構造でなければならない。図１に示されているように、モータハウジング蓋１２には、膜５０を案内し、かつ、位置決めする突起、支柱、リブ又はその他の手段６０を設けるようにしてもよい。
【００２７】
ケーブルガイド３６は、リード線を波状管又は他の公知の手段で結束することによって構成してもよい。ケーブルガイド３６は、望ましくは、膜５０と一体に、その膜の横方向延長部として形成されたパッキングを介してモータハウジング蓋１２及びモータハウジング本体１０に対して封止される。他の選択肢では、ケーブルガイド３６用のパッキングは膜５０と同一の材料で形成されるが、膜５０とは別体に形成される。この他に、従来の技術において公知のパッキングを用いてもよい。
【００２８】
上述したように、膜５０は、モータハウジング内のモータ収納空間５２と平衡化空間５４とを仕切る役割を担っている。モータ収納空間５２のモータ駆動部出力側が半径方向の軸封パッキング部材５９によって、駆動油の浸入を防ぐべく封止される一方で、平衡化空間５４は、貫通部５６，５８並びに孔５７によって周囲に対して開口している。モータ収納空間５２を周囲に対して完全に封止することは不可能であるために、特に、モータが水に浸かることに伴う急激な温度変化に起因するモータ収納空間内の急激な圧力変化の際、モータ収納空間５２に水が吸い上げられる危険が生ずる。これを回避するために、本発明においては、膜５０を挿入することによって、モータ収納空間５２における過大圧力又は過小圧力を平衡化させる平衡化空間５４が備えられている。
【００２９】
実際のところ、変速機用モータ、操舵補助用モータ、ポンプ駆動用モータ並びにこれらと同様のモータであって、野外走行車に搭載されるモータの場合、３０％から４０％にも達する急激な温度変化を生ずることがある。例えば、モータ駆動温度が３９８ケルビン（１２４．８５℃）のときに、このモータが２７８ケルビン（４．８５℃）の冷水に浸かったとすると、式：  
Ｐ１／Ｐ２＝Ｔ１／Ｔ２≒０．７０  
に従う圧力変化が生ずる。これは、一定の容積におけるほぼ３０％の圧力低下に相当する。モータの急激な冷却の際に発生する、モータ収納空間５２における急激な圧力低下を平衡化させるには、モータ収納空間５２を縮小し、平衡化空間５４を相応に拡大しなければならない。平衡化空間５４は周囲と連通しているため、圧力平衡化は、貫通部５６，５８を介して空気又は水を平衡化空間５４に吸入して平衡化空間５４を拡張することによって容易に実施することができる。貫通部５６，５８をモータハウジングに好適に配置しておけば、吸入される可能性のある水分も、圧力が平衡化されて車両が水から離れたところで確実に排出される。
【００３０】
モータの用途及びサイズによっては、膜５０を他の場所に配置することによって比較的大きな平衡化空間５４を設けることが可能である。また、図示の実施の形態とは異なる形状としてもよい。
【００３１】
本発明の特別な利点は、膜５０がモータ収納空間５２と平衡化空間５４との間の分離を実現すると同時に、モータハウジング本体１０及びＢフランジ３４とモータハウジング蓋１２との間の封止機能をも実現していることである。この他に、膜５０はケーブルガイド３６を封止し、かつ、ケーブルガイド３６の張力軽減手段を形成することもできる。
【００３２】
図２及び図３は、本発明に係るモータハウジングをさらに具体的に示す断面斜視図及び分解斜視図である。これらの図に示されているように、このモータハウジングは、Ａフランジ１４を一体に成形しているモータハウジング本体１０を含んでいる。Ｂフランジ３４は、モータハウジング本体１０の反対側端部においてモータハウジング本体１０に組み込まれる。また、Ｂフランジ３４にはセンサプレート４２が担持されている。モータハウジングは、モータハウジング蓋１２によって閉塞され、膜５０が、これとモータハウジング蓋１２との間の平衡化空間を、膜５０とモータハウジング本体１０との間に形成されるモータ収納空間から分離している。
【００３３】
膜５０にはさらに、ケーブルガイド３６をモータハウジング本体１０及びモータハウジング蓋１２に対して封止するパッキングリング６２が一体に形成されている。図示する実施の形態では、ケーブルガイド３６は蛇腹状に形成されており、その中に、モータとの接続に用いられるケーブル及びリード線の固定及び封止を目的とする弾性の係止スリーブ６４が挿入される。膜５０及びパッキングリング６２は、モータハウジング蓋１２とモータハウジング本体１０との間の封止接続手段を形成すると同時に、ケーブルガイド３６の張力軽減手段を形成する。これは、トレイ状であって、形状的に良く馴染むので、ケーブルガイドの張力軽減が達せられ、組立も簡単かつ確実に行うことができる。特に、モータに必要なケーブル及びリード線とコネクタやソケット又は同種の部材との事前の組立を、各部材を個々にモータハウジングの孔に差し込んだり、ケーブルねじ孔に差し込んだりすることなく、行うことができる。
【００３４】
本発明に係るモータハウジングの他の特徴及び機能については、図１との関連で述べた通りである。
【００３５】
本発明に係るモータは、好ましくは自動車、特に野外走行車などにおける操舵補助手段、冷却ポンプの駆動、変速機などのための補助モータとして、急激な温度変化にさらされ、なおかつ好ましくない環境条件の影響を余儀なくされる車両に搭載される。
【００３６】
モータ収納空間５２を平衡化空間５４から隔てる本発明に係る膜５０は、例えばＮＢＲ、ＥＰＤＭ、ＦＫＭのような弾性材料又は半透膜材料から構成される。いずれにしても、この種の材料は、高圧・高温に耐える十分な耐久性を備えている必要がある。さらに、ＰＴＦＥ膜又は同等の材質からなる膜の使用も考えられる。膜は、モータ収納空間を確実に封止し、モータに異物、特に液体が浸入するのを防止する役割を担う。しかしながら、半透膜材料を用いた場合、液体がモータ収納空間５２から平衡化空間５４に到達することもあり得る。
【００３７】
この明細書、図面及び特許請求の範囲に開示した特徴は、単独であっても任意の組合せであっても、本発明の実現のために種々の形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係るモータハウジングを有するモータの断面図である。
【図２】本発明に係るモータハウジングの断面斜視図である。
【図３】本発明に係るモータハウジングの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  モータハウジング本体
１２  モータハウジング蓋
１４  フランジ（Ａフランジ）
１６  ステータ
１８  ステータ本体
２０  相巻線
２２  ロータ
２４  軸
２６  ロータ磁石
２８  継鉄
３０  転がり軸受
３２  転がり軸受
３４  フランジ（Ｂフランジ）
３６  ケーブルガイド
３８  ケーブル
４０  信号線
４２  センサプレート
４４  信号伝送装置
４８  担体
５０  膜
５２  モータ収納空間
５４  平衡化空間
５６  貫通部
５７  孔
５８  貫通部
５９  軸封パッキング
６０  リブ
６２  パッキングリング
６４  係止スリーブ
【図１】
2004229495.tif 000003
【図２】
2004229495.tif 000004
【図３】
2004229495.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成16年1月20日(2004.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ収納空間（５２）を画定するモータハウジング本体（１０）と、前記モータハウジング本体（１０）を閉塞するモータハウジング蓋（１２）と、前記モータハウジング本体（１０）と前記モータハウジング蓋（１２）との間に挿入されて前記モータハウジング蓋（１２）との間に平衡化空間（５４）を画定する弾性分離壁（５０）とを備え、前記平衡化空間（５４）は、前記モータハウジング蓋（１２）を介して周囲と連通していることを特徴とするモータハウジング。
【請求項２】
前記弾性分離壁（５０）は、膜によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータハウジング。
【請求項３】
前記モータハウジング蓋（１２）に、前記平衡化空間（５４）を周囲と連通させる少なくとも二つの貫通部（５６，５８）が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータハウジング。
【請求項４】
前記貫通部（５６，５８）は、前記モータハウジング蓋に設けられた溝又は孔によって形成されていることを特徴とする請求項３に記載のモータハウジング。
【請求項５】
前記弾性分離壁（５０）は、前記モータハウジング本体（１０）と前記モータハウジング蓋（１２）との間のパッキングを形成していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のモータハウジング。
【請求項６】
前記モータハウジング蓋（１２）は、前記弾性分離壁（５０）を変形させることによって前記弾性分離壁（５０）を案内し位置決めする手段（６０）を備えていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のモータハウジング。
【請求項７】
前記モータハウジング本体（１０）と前記モータハウジング蓋（１２）との間にモータと接続するための電線（３８，４０）を収納するケーブルガイド（３６）が設けられ、前記弾性分離壁（５０）は、前記ケーブルガイド（３６）と前記モータハウジング本体（１０）及び前記モータハウジング蓋（１２）の少なくとも一方との間のパッキングを形成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のモータハウジング。
【請求項８】
前記弾性分離壁（５０）は、半透膜によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のモータハウジング。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のモータハウジングに収納されているステータ（１６）及びロータ（２２）を有するモータ。