JP5952204B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータジェネレータを備える動力伝達装置に関する。

従来、モータと、そのモータの上方に配置されるステータ冷却用オイル流通路とを備え、ステータ冷却用オイル流通路から冷却オイルを放出してステータを冷却する構造が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

この特許文献１では、ステータのコイルエンド部にも冷却オイルが掛け流されており、その冷却オイルが流下する際に熱を回収するようになっている。

特開２００８−１７８２４３号公報

しかしながら、上記した特許文献１では、ステータ冷却用オイル流通路からコイルエンド部に供給される冷却オイルが、コイルエンド部のコイルの隙間に流れたり、モータの軸方向におけるコイルエンド部の端面に流れたりするので、コイルエンド部に対して冷却オイルを満遍なく供給することが困難である。すなわち、コイルエンド部においてステータ冷却用オイル流通路から遠い箇所を十分に冷却することが困難である。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、コイルエンド部に対する冷却性能の向上を図ることが可能な動力伝達装置を提供することである。

本発明による動力伝達装置は、ステータおよびロータを含むモータジェネレータと、モータジェネレータを収納するケースとを備える。ステータは、円筒状に形成されたステータコアと、ステータコアの内側に形成されたティース部に巻回されたコイルとを含む。コイルは、モータジェネレータの回転軸方向においてステータコアから突出するコイルエンド部を有する。ケースには、ステータコアの外周面を支持する支持部が回転軸方向に沿って延びるように形成されている。そして、支持部は、ステータコアの外周面に沿って流れるオイルをコイルエンド部に案内するように構成されている。また、動力伝達装置では、支持部に対してステータコアの上端部とは反対側にブリーザが設けられている。

このように構成することによって、支持部によりステータコアの外周面のオイルをコイルエンド部に供給することができるので、コイルエンド部に対する冷却性能の向上を図ることができる。さらに、支持部によりオイルを遮ることができるので、オイルがブリーザに浸入するのを抑制することができる。

上記動力伝達装置において、モータジェネレータの上方に配置され、ステータコアの外周面にオイルを供給するための冷却パイプをさらに備えていてもよい。

このように構成すれば、冷却パイプからステータコアに供給されるオイルを支持部によりコイルエンド部に案内することができる。

上記動力伝達装置において、コイルエンド部から引き出される動力線が支持部の近傍に配置されていてもよい。

このように構成すれば、支持部によりコイルエンド部に案内されるオイルを動力線に掛けることができるので、高温になりやすい動力線の冷却を促進することができる。

本発明の動力伝達装置によれば、コイルエンド部に対する冷却性能の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態による動力伝達装置の概略を示した構成図である。 図１の動力伝達装置を回転軸方向から見た図である。 図１の動力伝達装置におけるオイルの流れを説明するための平面的な模式図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態による動力伝達装置１００について説明する。

動力伝達装置１００は、図１に示すように、モータジェネレータ１と、モータジェネレータ１を冷却するための冷却パイプ２と、モータジェネレータ１および冷却パイプ２を収納するケース３とを備えている。この動力伝達装置１００は、たとえば、電動車両に搭載されており、モータジェネレータ１からの動力を駆動輪（図示省略）に伝達するように構成されている。なお、以下では、モータジェネレータ１の回転軸に沿った方向を回転軸方向（Ｘ方向）といい、モータジェネレータ１の回転軸と直交する方向を径方向という。

モータジェネレータ１は、主に電動機として機能し、状況によっては発電機としても機能する。このモータジェネレータ１は、たとえば交流同期電動機であり、インバータ（図示省略）を介してバッテリに接続されている。インバータは、バッテリから供給される直流電流を交流電流に変換してモータジェネレータ１を駆動する（力行制御）とともに、モータジェネレータ１で発電された交流電流を直流電流に変換してバッテリに出力する（回生制御）ことが可能である。

また、モータジェネレータ１は、円筒状（環状）に形成されたステータ１１と、ステータ１１の内部に配置されたロータ１２とを含んでいる。ステータ１１は、ケース３に固定され、ロータ１２は、ケース３に回転可能に支持されるシャフト４に連結されている。

ステータ１１は、円筒状に形成されたステータコア１１１と、ステータコア１１１に巻き付けられたコイル１１２とを含んでいる。

ステータコア１１１は、たとえば、回転軸方向に積層される複数の電磁鋼板によって構成されている。このステータコア１１１は、円筒状のヨーク部１１１ａと、ヨーク部１１１ａの内側に形成されたティース部１１１ｂと、ヨーク部１１１ａの外側に形成された突状部１１１ｃ（図２参照）とを有する。

ティース部１１１ｂは、ヨーク部１１１ａの内周面から径方向（ロータ１２側）に突出するように形成されるとともに、回転軸方向に延びるように形成されている。また、ティース部１１１ｂは、ヨーク部１１１ａの内周面における周方向に所定の間隔を隔てて複数形成されている。

突状部１１１ｃは、図２に示すように、ヨーク部１１１ａから径方向（ロータ１２とは反対側）に突出するように形成されるとともに、回転軸方向に延びるように形成されている。この突状部１１１ｃには回転軸方向に延びるようにボルト挿入孔が形成されており、そのボルト挿入孔にボルト１１３が取り付けられることによって複数の電磁鋼板が締結されている。

コイル１１２は、図１に示すように、ティース部１１１ｂに巻回されており、回転軸方向においてステータコア１１１から突出するコイルエンド部１１２ａを有する。このコイルエンド部１１２ａは、ステータコア１１１の回転軸方向における両端にそれぞれ形成されており、回転軸方向から見て円環状に形成されている。また、コイルエンド部１１２ａの外周面は、ステータコア１１１の外周面よりも内側に配置されている。

また、コイル１１２は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを含み、各相コイルの一端が中性点に接続され、各相コイルの他端がそれぞれ動力線１１４（図２参照）に接続されている。動力線１１４は、コイルエンド部１１２ａの一方から引き出されており、コイル１１２とインバータとを電気的に接続するために設けられている。

ロータ１２は、シャフト４に連結されるロータコア１２１と、ロータコア１２１に埋め込まれた永久磁石１２２とを含んでいる。ロータコア１２１は、たとえば、回転軸方向に積層される複数の電磁鋼板によって構成されている。永久磁石１２２は、ロータコア１２１の周方向に所定の間隔を隔てて複数配置されている。

冷却パイプ２は、モータジェネレータ１の上方に配置されており、モータジェネレータ１の冷却用のオイルをモータジェネレータ１に掛け流すために設けられている。具体的には、冷却パイプ２は、モータジェネレータ１の回転軸と平行に配置され、回転軸方向に延びるように形成されている。この冷却パイプ２は、ステータコア１１１と対応する位置に配置されたオイル放出孔２１と、コイルエンド部１１２ａと対応する位置に配置されたオイル放出孔２２とを有する。また、冷却パイプ２にはオイルポンプ（図示省略）が接続されており、そのオイルポンプから供給されるオイルがオイル放出孔２１および２２から放出されるようになっている。なお、冷却パイプ２から放出されたオイルの流れについては、後で詳細に説明する。

ケース３には、図２に示すように、内部に収納されるモータジェネレータ１を支持する支持部３１と、ケース３の内圧を調整するためのブリーザ３２とが設けられている。

支持部３１は、回転軸方向に沿って延びるように形成されている。この支持部３１は、ステータコア１１１の回転軸方向における全長にわたり、ステータコア１１１の外周面と当接するように構成されている。また、支持部３１はケース３の内側から斜め下方に突出するように形成されており、支持部３１とステータコア１１１との当接位置は、モータジェネレータ１の回転軸よりも上方であって、ステータコア１１１の上端部よりも下方である。具体的には、支持部３１とステータコア１１１との当接位置は、モータジェネレータ１の回転軸を中心としてステータコア１１１の上端部から所定の角度（たとえば、４５度程度）で傾斜する位置である。

また、支持部３１の近傍には、コイルエンド部１１２ａから引き出される動力線１１４のうち最も上方に位置する動力線１１４ａが配置されている。具体的には、動力線１１４ａの一部が回転軸方向において支持部３１と隣接するように配置されている。

ブリーザ３２は、ケース３の内部と外部とを連通するブリーザ孔を有し、ケース３の内部と外部との気圧差を解消するように構成されている。ブリーザ３２は、支持部３１の近傍に配置されるとともに、支持部３１に対して冷却パイプ２（ステータコア１１１の上端部）と反対側に配置されている。すなわち、ブリーザ３２は、回転軸方向から見て支持部３１よりも外側（オイル流れの下流側）に配置されている。なお、ブリーザ３２と支持部３１との間に隙間を設けることが好ましい。

次に、図２および図３を参照して、本実施形態による動力伝達装置１００におけるオイルの流れについて説明する。なお、図２および図３では、オイルの流れを矢印で示している。

まず、オイルポンプによりモータジェネレータ１の冷却用のオイルが冷却パイプ２に供給される。これにより、図２および図３に示すように、冷却パイプ２のオイル放出孔２１および２２からオイルが放出される。

そして、オイル放出孔２２から放出されたオイルは、コイルエンド部１１２ａの外周面に沿って流れ落ちる。このとき、コイルエンド部１１２ａの隙間にオイルが流れ込んだり、回転軸方向におけるコイルエンド部１１２ａの端面にオイルが流れ落ちたりする。

また、オイル放出孔２１から放出されたオイルは、ステータコア１１１の外周面に沿って流れ落ちる。そして、ステータコア１１１の外周面を流れるオイルが支持部３１により塞き止められ、そのオイルが支持部３１に沿ってコイルエンド部１１２ａへと案内される。すなわち、支持部３１は、ステータコア１１１の外周面のオイルを集めてコイルエンド部１１２ａに供給する機能を有する。これにより、オイル放出孔２２からのオイルの供給位置よりも下流側で、支持部３１によりコイルエンド部１１２ａにオイルを供給することが可能である。なお、支持部３１の近傍には動力線１１４ａが配置されているため、支持部３１により案内されるオイルは動力線１１４ａの一部を介してコイルエンド部１１２ａに供給される。

このように、冷却パイプ２からモータジェネレータ１に掛け流されたオイルが流下する際に熱を回収することによって、モータジェネレータ１の冷却が行われる。なお、モータジェネレータ１から流れ落ちたオイルはオイルポンプに戻される。

−効果−
本実施形態では、上記のように、ステータコア１１１の外周面と当接する支持部３１をケース３に設けることによって、支持部３１によりステータコア１１１の外周面のオイルをコイルエンド部１１２ａに供給することができるので、コイルエンド部１１２ａに対するオイルの供給量を増やすことができる。また、支持部３１によるコイルエンド部１１２ａへのオイルの供給位置を、オイル放出孔２２からのオイルの供給位置よりも下流側にすることによって、コイルエンド部１１２ａの外周面に対してオイルを満遍なく供給することができる。すなわち、オイル放出孔２２から放出されたオイルが、コイルエンド部１１２ａの隙間に流れ込んだり、回転軸方向におけるコイルエンド部１１２ａの端面に流れ落ちたりすることにより、コイルエンド部１１２ａの外周面のオイルが減少する下流側で、支持部３１によりオイルを供給することができるので、コイルエンド部１１２ａの冷却パイプ２から遠い箇所まで冷却することができる。その結果、コイルエンド部１１２ａに対する冷却性能の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、動力線１１４ａを支持部３１の近傍に配置することによって、支持部３１によりコイルエンド部１１２ａに案内されるオイルを動力線１１４ａに掛けることができるので、高温になりやすい動力線１１４ａの冷却を促進することができる。

また、本実施形態では、支持部３１対して冷却パイプ２とは反対側にブリーザ３２を配置することによって、支持部３１によりオイルを遮ることができるので、オイルがブリーザ３２に浸入するのを抑制することができる。これにより、ブリーザ性能を確保することができる。さらに、ブリーザ３２を冷却パイプ２よりも下方に配置することができるので、ブリーザ性能を確保しながら、動力伝達装置１００の小型化を図ることができる。

−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、本実施形態では、電動車両に搭載される動力伝達装置１００に本発明を適用する例を示したが、これに限らず、ハイブリッド車両に搭載される動力伝達装置に本発明を適用してもよい。この場合には、エンジン（図示省略）の動力が動力伝達装置に入力され、その動力を動力伝達装置が駆動輪に伝達するようにしてもよい。

また、本実施形態では、モータジェネレータ１にオイルを掛け流すための冷却パイプ２が設けられる例を示したが、これに限らず、動力伝達装置に収納されるギヤ（図示省略）などによって掻き揚げられるオイルをオイルキャッチタンク（図示省略）で受け、そのオイルキャッチタンクからモータジェネレータにオイルを掛け流すようにしてもよい。

また、本実施形態では、ケース３に支持部３１が１つ設けられる例を示したが、これに限らず、ケースに支持部が複数設けられていてもよい。

また、本実施形態において、オイルポンプから冷却パイプ２に供給されるオイルをオイルクーラ（図示省略）を用いて冷却するようにしてもよい。

また、本実施形態のブリーザ３２において、ブリーザ孔からのオイルの流出を抑制するための弁体などが設けられていてもよい。

本発明は、モータジェネレータを備える動力伝達装置に利用可能であり、さらに詳しくは、オイルを掛け流すことによりモータジェネレータの冷却を行う動力伝達装置に有効に利用することができる。

１ モータジェネレータ
２ 冷却パイプ
３ ケース
１１ ステータ
１２ ロータ
３１ 支持部
３２ ブリーザ
１００ 動力伝達装置
１１１ ステータコア
１１１ｂ ティース部
１１２ コイル
１１２ａ コイルエンド部
１１４ａ 動力線

Claims (3)

1. ステータおよびロータを含むモータジェネレータと、
   前記モータジェネレータを収納するケースとを備える動力伝達装置であって、
   前記ステータは、円筒状に形成されたステータコアと、前記ステータコアの内側に形成されたティース部に巻回されたコイルとを含み、
   前記コイルは、前記モータジェネレータの回転軸方向において前記ステータコアから突出するコイルエンド部を有し、
   前記ケースには、前記ステータコアの外周面を支持する支持部が前記回転軸方向に沿って延びるように形成され、
   前記支持部は、前記ステータコアの外周面に沿って流れるオイルを前記コイルエンド部に案内するように構成され、
   前記支持部に対して前記ステータコアの上端部とは反対側にブリーザが設けられていることを特徴とする動力伝達装置。
2. 請求項１に記載の動力伝達装置において、
   前記モータジェネレータの上方に配置され、前記ステータコアの外周面にオイルを供給するための冷却パイプをさらに備えることを特徴とする動力伝達装置。
3. 請求項１または２に記載の動力伝達装置において、
   前記コイルエンド部から引き出される動力線が前記支持部の近傍に配置されていることを特徴とする動力伝達装置。

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