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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen drehende elektrische Maschinen, und betrifft insbesondere drehende elektrische Maschinen mit einem Aufbau, der Öl verwendet, um einen Rotor zu kühlen.
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STAND DER TECHNIK
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Für eine herkömmliche drehende elektrische Maschine schlägt beispielsweise die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. JP 2005- 6 428 A einen Rotoraufbau vor, der in einer elektrischen Maschine vorgesehen ist, für den Zweck des gleichmäßigen Kühlens eines rechten und linken Statorspulenendes eines Motors (Patentdokument 1). Im Speziellen offenbart Patentdokument 1 einen Rotoraufbau mit: einem Drehwellenkühlmittelölkanal, der im Inneren einer Drehwelle vorgesehen ist; einem ersten und einem zweiten Drehwellenkühlmittelölabzweigkanal, der ein Kühlmittelöl von dem Drehwellenkühlmittelölkanal empfängt und das Öl in einer Richtung senkrecht zu der Drehwelle abzweigt; einen ersten und einen zweiten Rotorkühlmittelölkanal, die parallel zu der Drehwelle vorgesehen sind und unabhängig voneinander sind; und einen ersten und einen zweiten Rotorendflächenölkanal, die an den Rotorendflächen in der Form einer Umfangsnut vorgesehen sind.
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Des Weiteren offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. JP H09- 182 375 A einen Motorkühlkreis, der vorgesehen ist, um einen Kern eines Rotors zu kühlen, um einen Eddy-Current-Verlust, einen Hystereseverlust und dergleichen zu minimieren, um eine Wärmeerzeugung zu minimieren (Patentdokument 2). Im Speziellen offenbart Patentdokument 2 einen Motorkühlkreis mit: einem ersten und einem zweiten axialen Ölkühlkanal, die durch den Kern in einer Axialrichtung hindurchgehen; einen axialen Ölkanal, der im Inneren einer Rotorwelle vorgesehen ist; einem ersten und einem zweiten radialen Ölkanal, die gestatten, dass der erste und der zweite axiale Ölkanal und der axiale Ölkanal im Inneren der Rotorwelle jeweils miteinander verbunden sind, um das Öl, das durch den axialen Ölkanal im Inneren der Rotorwelle hindurchgeht, zu dem ersten bzw. dem zweiten axialen Ölkanal zu führen; und einer Zufuhreinrichtung. Die Zufuhreinrichtung führt Öl, das wiederum zentrifugal von dem axialen Ölkanal im Inneren der Rotorwelle zugeführt wird, zu dem Kern zu und führt es durch den ersten und zweiten axialen Ölkanal hindurch und kühlt somit den Kern.
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Des Weiteren offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr.
JP 2007- 336 646 A eine drehende elektrische Maschine mit einer verbesserten Rotorkühlleistung, um die Notwendigkeit des Einbringens einer Kühlkammer an einem Statorrahmen oder dergleichen zu beseitigen und somit zu gestatten, dass die drehende elektrische Maschine mit verringerten Kosten in einer verringerten Zeitspanne hergestellt wird, aus einer verringerten Anzahl von Komponenten ausgebildet ist, in einem breiteren Bereich eingesetzt wird und in Bezug auf eine Qualität stabilisiert ist (Patentdokument 3).
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Des Weiteren offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr.
JP 2006-158 105 A eine Motorkühlvorrichtung, die gestattet, dass ein Kühlmittel selbst zirkuliert, um ein Kühlsystem mit verringerter Größe und verringertem Gewicht zu erreichen (Patentdokument 4).
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Des Weiteren offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr.
JP 2004-166 492 A eine Fahrzeugelektromotorkühlvorrichtung, die verhindert, dass ein Kühlmittel einen Magnet eines Fahrzeugantriebselektromotors berührt und somit den Magneten verschlechtert/ändert (Patentdokument 5).
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Des Weiteren offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr.
JP 2005-278 319 A eine motorbetriebene Leistungsvorrichtung, die gestaltet ist, um einen lokal erwärmten Abschnitt eines Elektromotors intensiv zu kühlen, während ein verringerter Leistungsverlust erreicht wird (Patentdokument 6).
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DOKUMENTE DES STANDS DER TECHNIK
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PATENTDOKUMENTE
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- Patentdokument 1: japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. JP 2005- 6 428 A
- Patentdokument 2: japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. JP H09- 182 375 A
- Patentdokument 3: japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. JP 2007-336 646 A
- Patentdokument 4: japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. JP 2006- 158 105 A
- Patentdokument 5: japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. JP 2004- 166 492 A
- Patentdokument 6: japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. JP 2005- 278 319 A
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Des Weiteren offenbart die JP 2006- 25 545 A eine Hohlwellenkühlung eines Rotors einer elektrischen Maschine, bei der ein Kühlmittel durch eine Rotorwelle geleitet wird, und durch Öffnungen in zwei Endplatten geleitet wird. Diese Druckschrift zeigt nicht eine erste und zweite Nut an der Innenumfangsfläche der Rotorwelle gemäß Anspruch 1.
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US 3 629 628 A offenbart einen Aufbau, bei dem ein Kühlmittel durch eine Rotorwelle in zwei Endplatten eines Rotors geleitet wird. Diese Druckschrift zeigt nicht eine erste und zweite Nut an der Innenumfangsfläche der Rotorwelle gemäß Anspruch 1.
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WO 2007/ 055 192 A1 offenbart einen Rotor einer elektrischen Maschine, bei der ein Kühlmittel durch eine Hohlwelle des Rotors geleitet wird, wobei das Kühlmittel der Hohlwelle durch eine Öffnung in zwei Endplatten geleitet wird. Diese Druckschrift zeigt nicht eine erste und zweite Nut an der Innenumfangsfläche der Rotorwelle gemäß Anspruch 1.
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US 2007 / 0 273 228 A1 offenbart eine Hohlwellenkühlung einer elektrischen Maschine, bei der das Kühlmittel durch die Rotorwelle und durch Öffnungen strömt, und dabei Lager kühlt, die den Rotor tragen. Diese Druckschrift zeigt nicht eine erste und zweite Nut an der Innenumfangsfläche der Rotorwelle gemäß Anspruch 1.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABE
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Wie in Patentdokument 1 beschrieben ist, hat die drehende elektrische Maschine einen Rotoraufbau mit dem Drehwellenkühlmittelölkanal, der ein Kühlmittelöl hindurchführt, das zu dem ersten und dem zweiten Drehwellenkühlmittelölzweigkanal abgezweigt wird und durch diese hindurchgeführt wird und somit zu dem rechten und dem linken Statorspulenende zugeführt wird.
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In solch einem Rotoraufbau jedoch führt der erste Rotorkühlmittelölkanal einen Kühlmittelölstrom entlang der Drehwelle in einer Richtung entgegengesetzt zu der hindurch, in der der Drehwellenkühlmittelölkanal einen Kühlmittelölstrom hindurchführt, und der zweite Rotorkühlmittelölkanal führt einen Kühlmittelölstrom entlang der Drehwelle in derselben Richtung wie der Drehwellenkühlmittelölkanal einen Kühlmittelölstrom hindurchführt. In diesem Fall hat das Kühlmittelöl, das durch den Drehwellenkühlmittelölkanal hindurchgeht, eine kinetische Energie im Inneren der Drehwelle in der Richtung seines Stroms, und wenn das Kühlmittelöl von dem Drehwellenkühlmittelölkanal zu dem ersten Rotorkühlmittelölkanal abzweigt, wird ein Widerstand in dem Kühlmittelölstrom bewirkt. Als eine Folge führen der erste und der zweite Rotorkühlmittelölkanal ein Kühlmittelöl mit unterschiedlichen Strömungsraten zu, und der Rotor kann nicht gleichmäßig gekühlt werden.
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Des Weiteren, wie in Patentdokument 2 offenbart ist, hat der Motorkühlkreis den ersten und zweiten radialen Ölkühlkanal, die in die stromaufwärtige bzw. stromabwärtige Seite des Öls in der Axialrichtung der Rotorwelle abzweigen und mit dem axialen Ölkanal im Inneren der Rotorwelle in Verbindung sind. In solch einem Aufbau führen der stromaufwärtige, erste radiale Ölkanal und der stromabwärtige, zweite radiale Ölkanal Öl mit unterschiedlichen Strömungsraten zu, und der Motor kann nicht gleichmäßig gekühlt werden.
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehenden Nachteile zu überwinden, und es wird eine drehende elektrische Maschine vorgesehen, die gestattet, dass ein Rotor gleichmäßig gekühlt wird.
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EINRICHTUNG ZUM LÖSEN DER PROBLEME
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Gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine drehende elektrische Maschine: einen Rotor; eine Welle, die sich entlang einer Drehachse des Rotors erstreckt und mit dem Rotor dreht; und eine erste Platte und eine zweite Platte, die an jeweils entgegengesetzten Enden des Rotors vorgesehen sind, aus Sicht in einer Richtung der Drehachse des Rotors. Die Welle hat einen ersten Kühlmittelkanal und einen zweiten Kühlmittelkanal, die unabhängig voneinander vorgesehen sind, sich in der Richtung der Drehachse des Rotors erstrecken und ein Kühlmittel durch sich hindurchführen. Die erste Platte und die zweite Platte haben einen dritten Kühlmittelkanal und einen vierten Kühlmittelkanal, die mit dem ersten Kühlmittelkanal bzw. dem zweiten Kühlmittelkanal in Verbindung sind und das Kühlmittel zu dem Rotor führen. Der erste Kühlmittelkanal und der dritte Kühlmittelkanal sind ausgebildet, um ein Hindurchführen des Kühlmittels in einem Strom zu vermeiden, der Vektorkomponenten hat, die aus Sicht in der Richtung der Drehachse des Rotors einander zugewandt sind, auf dem Weg der Kühlmittelkanäle, und der zweite Kühlmittelkanal und der vierte Kühlmittelkanal sind ausgebildet, um ein Hindurchführen des Kühlmittels in einem Strom zu vermeiden, der Vektorkomponenten hat, die aus Sicht in der Richtung der Drehachse des Rotors einander zugewandt sind, auf dem Weg der Kühlmittelkanäle.
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Die drehende elektrische Maschine, die den ersten Kühlmittelkanal und den zweiten Kühlmittelkanal hat, die unabhängig voneinander vorgesehen sind, kann einen Unterschied verringern/verhindern, der zwischen einer Strömungsrate des Kühlmittels, das von dem ersten Kühlmittelkanal durch den dritten Kühlmittelkanal zu dem Rotor geführt wird, und der Strömungsrate des Kühlmittels verursacht wird, das von dem zweiten Kühlmittelkanal durch den vierten Kühlmittelkanal zu dem Rotor geführt wird. Des Weiteren können der erste und der dritte Kühlmittelkanal, die ausgebildet sind, um ein Hindurchführen des Kühlmittels in einem Strom zu vermeiden, der Vektorkomponenten hat, die aus Sicht in der Richtung der Drehachse des Rotors einander zugewandt sind, und der zweite und der vierte Kühlmittelkanal, die ausgebildet sind, um ein Hindurchführen des Kühlmittels in einem Strom zu vermeiden, der Vektorkomponenten hat, die aus Sicht in der Richtung der Drehachse des Rotors einander zugewandt sind, den Strömungswiderstand des Kühlmittels in dem ersten und dem dritten Kühlmittelkanal und den in dem zweiten und dem vierten Kühlmittelkanal minimieren und einen Unterschied verringern/verhindern, der zwischen diesen verursacht wird.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit, dass der Rotor gleichmäßig gekühlt wird.
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Des Weiteren ist die Welle bevorzugt zylindrisch. Der erste Kühlmittelkanal hat eine erste Nut, die an einer Innenumfangsfläche der Welle ausgebildet ist und sich in der Richtung der Drehachse des Rotors erstreckt. Der zweite Kühlmittelkanal hat eine zweite Nut, die an einer Innenumfangsfläche der Welle ausgebildet ist, sich in Richtung der Drehachse des Rotors erstreckt und um eine Drehachse der Welle außer Phase mit der ersten Nut vorgesehen ist. In der drehenden elektrischen Maschine, die auf diese Weise aufgebaut ist, bildet das Kühlmittel, das in die Welle eingeleitet wird, eine Schicht und bedeckt somit die Innenumfangsfläche der Welle zentrifugal, wenn die Welle dreht. Zu dieser Zeit kann das Kühlmittel, das die Innenumfangsfläche der Welle bedeckt, in die erste Nut und die zweite Nut verteilt werden, und das Kühlmittel kann durch die Nuten mit einer gleichmäßigen Strömungsrate hindurchgeführt werden.
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Des Weiteren hat bevorzugt der erste Kühlmittelkanal weiter ein erstes Loch, das durch die Welle von der ersten Nut zu einer Außenumfangsfläche der Welle hindurchgeht und mit dem dritten Kühlmittelkanal verbunden ist, und der zweite Kühlmittelkanal hat weiter ein zweites Loch, das durch die Welle von der zweiten Nut zu einer Außenumfangsfläche der Welle hindurchgeht und mit dem vierten Kühlmittelkanal verbunden ist. Das erste Loch und das zweite Loch sind positioniert, um die erste Platte bzw. die zweite Platte in einer Richtung der Drehachse der Welle zu überlappen. Die drehende elektrische Maschine, die auf diese Weise aufgebaut ist, gestattet, dass das Kühlmittel, das durch die erste Nut hindurchgeführt wird und das durch die zweite Nut hindurchgeführt wird, durch das erste Loch und das zweite Loch zu dem dritten Kühlmittelkanal bzw. dem vierten Kühlmittelkanal zentrifugal geführt werden, wenn die Welle dreht.
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Des Weiteren sind bevorzugt der erste Kühlmittelkanal und der zweite Kühlmittelkanal mit einem Reservoir zum Aufbewahren des Kühlmittels an einem Weg von jedem Kühlmittelkanal vorgesehen. Die drehende elektrische Maschine, die auf diese Weise aufgebaut ist, gestattet, dass das Kühlmittel, das in dem Reservoir aufbewahrt wird, zu dem dritten Kühlmittelkanal und dem vierten Kühlmittelkanal geführt wird, um zu verhindern, dass der Rotor unzureichend gekühlt wird, wenn der erste Kühlmittelkanal und der zweite Kühlmittelkanal das Kühlmittel in einer verringerten Menge empfangen.
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Des Weiteren ist bevorzugt die Welle zylindrisch. Der erste Kühlmittelkanal hat eine dritte Nut, die an einer Innenumfangsfläche der Welle ausgebildet ist und sich spiralförmig entlang der Drehachse des Rotors erstreckt. Der zweite Kühlmittelkanal hat eine vierte Nut, die an einer Innenumfangsfläche der Welle ausgebildet ist, sich spiralförmig entlang der Drehachse des Rotors erstreckt und ein Kreuzen der dritten Nut vermeidet. Die drehende elektrische Maschine mit der dritten und vierten spiralförmigen Nut kann die Zentrifugalkraft ausnützen, die verursacht wird, wenn die Welle dreht, um das Kühlmittel sanft durch den ersten und den zweiten Kühlmittelkanal hindurchzuführen.
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Des Weiteren hat die drehende elektrische Maschine bevorzugt ein Lager, das die Welle drehbar stützt. Die Welle ist mit einem fünften Kühlmittelkanal versehen, der sich unabhängig von dem ersten Kühlmittelkanal und dem zweiten Kühlmittelkanal erstreckt und das Kühlmittel zum Kühlen des Lagers durch sich hindurchführt. Die drehende elektrische Maschine mit einem fünften Kühlmittelkanal, der sich unabhängig von dem ersten Kühlmittelkanal und dem zweiten Kühlmittelkanal erstreckt, gewährleistet weiter, dass das Lager mit dem Kühlmittel mit einer vorbestimmten Strömungsrate versorgt wird.
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Des Weiteren variieren bevorzugt eine Strömungsrate des Kühlmittels, das durch den ersten Kühlmittelkanal und den dritten Kühlmittelkanal zu dem Rotor geführt wird, und die Strömungsrate des Kühlmittels, das durch den zweiten Kühlmittelkanal und den vierten Kühlmittelkanal zu dem Rotor geführt wird, in Abhängigkeit von der geometrischen Änderung jedes Kühlmittelkanals. Die drehende elektrische Maschine, die auf diese Weise aufgebaut ist, kann die Strömungsrate des Kühlmittels durch die geometrische Änderung jedes Kühlmittelkanals einstellen.
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WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung kann somit eine drehende elektrische Maschine vorsehen, die gestattet, dass ein Rotor gleichmäßig gekühlt wird.
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Figurenliste
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- 1 ist ein schematischer Querschnitt einer Fahrzeugantriebseinheit mit einem darin montierten Motorgenerator in einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
- 2 ist ein Querschnitt einer Rotorwelle entlang einer Linie II-II von 1.
- 3 ist ein Querschnitt der Rotorwelle entlang einer Linie III-III von 1.
- 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Endplatte, die an dem in 1 gezeigten Motorgenerator vorgesehen ist.
- 5 ist ein Querschnitt zur Darstellung, wie Öl durch die Rotorwelle strömt, die in 1 gezeigt ist.
- 6 ist ein Querschnitt eines Motorgenerators in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 7 ist ein Querschnitt der Rotorwelle entlang einer Linie VII-VII von 6.
- 8 ist ein Querschnitt eines Motorgenerators in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 9 ist ein Querschnitt des Motorgenerators entlang einer Linie IX-IX von 8.
- 10 ist eine perspektivische Ansicht eines einen Kanal bildenden Bauteils, das an dem in 8 gezeigten Motorgenerator vorgesehen ist.
- 11 ist ein Querschnitt eines Motorgenerators in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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FORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Nachstehend wird Bezug auf die Zeichnungen genommen, um die vorliegende Erfindung in Ausführungsformen zu beschreiben. In den Figuren sind identische oder korrespondierende Komponenten identisch bezeichnet.
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Erste Ausführungsform
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1 ist ein schematischer Querschnitt einer Fahrzeugantriebseinheit mit einem darin montierten Motorgenerator in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Fahrzeugantriebseinheit, die in der Figur gezeigt ist, ist in einem Hybridfahrzeug vorgesehen, das als eine Leistungsquelle eine Benzinmaschine, eine Dieselmaschine oder eine ähnliche Brennkraftmaschine, und einen Motor hat, der elektrische Leistung von einer ladbaren/entladbaren Sekundärbatterie empfängt.
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Mit Bezug auf 1 sieht die vorliegende Ausführungsform eine drehende elektrische Maschine vor, die als ein Motorgenerator 10 realisiert ist, der grundsätzlich so aufgebaut ist, wie es nachstehend beschrieben wird. Der Motorgenerator 10 hat einen Rotor 21, eine Rotorwelle 51, die als eine Welle dient, die sich entlang einer Mittelachse 101 erstreckt, die als eine Drehachse des Rotors 21 dient, und mit dem Rotor 21 dreht, und eine Endplatte 31 und eine Endplatte 36, die als eine erste Platte bzw. eine zweite Platte dienen und die an jeweils entgegengesetzten Enden des Rotors 21 aus Sicht in der Axialrichtung der Mittelachse 101 vorgesehen sind.
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Die Rotorwelle 51 ist mit Ölkanälen 60 und 70 versehen, die als ein erster bzw. ein zweiter Kühlmittelkanal dienen und die unabhängig voneinander vorgesehen sind, sich in der Axialrichtung der Mittelachse 101 erstrecken, und ein Ölkühlmittel hindurchführen. Die Endplatten 31 und 36 sind mit Ölkanälen 32 und 37 versehen, die als ein dritter und ein vierter Kühlmittelkanal dienen, die mit dem Ölkanal 60 bzw. 70 in Verbindung sind, und Öl zu dem Rotor 21 führen. Die Ölkanäle 60 und 32 sind derart ausgebildet, dass auf ihrem Weg der Ölstrom keine Vektorkomponenten hat, die einander zugewandt sind, aus Sicht in der Axialrichtung der Mittelachse 101. Die Ölkanäle 70 und 37 sind derart ausgebildet, dass auf ihrem Weg der Ölstrom keine Vektorkomponenten hat, die einander zugewandt sind, aus Sicht in der Axialrichtung der Mittelachse 101.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist der Motorgenerator 10 so aufgebaut, wie nachstehend beschrieben wird.
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Die Fahrzeugantriebseinheit von 1 hat den Motorgenerator 10. Der Motorgenerator 10 ist eine drehende elektrische Maschine, die als ein elektrischer Motor oder ein Generator für elektrische Leistung in Abhängigkeit davon funktioniert, wie das Hybridfahrzeug fährt.
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Der Motorgenerator 10 hat die Rotorwelle 51, den Rotor 21 und einen Stator 41. Der Rotor 21 dreht um eine virtuelle Achse oder Mittelachse 101 integral mit der Rotorwelle 51. Der Rotor 21 ist durch den Stator 41 umfänglich umgeben.
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Die Rotorwelle 51 erstreckt sich in der Axialrichtung der Mittelachse 101. Die Rotorwelle 51 ist ein Zylinder mit einem hohlen Abschnitt 52. Die Rotorwelle 51 ist relativ zu einem Gehäuse (nicht gezeigt) über Lager 57 und 58, die aus Sicht in der Axialrichtung der Mittelachse 101 beabstandet sind, drehbar gestützt. Die Rotorwelle 51 ist mit einem Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus 15 verbunden, der mit einer Vielzahl von Zahnrädern aufgebaut ist.
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Die Rotorwelle 51 hat ein Ende, das mit einer Ölpumpe 56 versehen ist. Die Ölpumpe 56 ist eine Ölpumpe der Zahnradbauart, die Öl abgibt, wenn die Rotorwelle 51 dreht. Das von der Ölpumpe 56 abgegebene Öl wird zu einem hohlen Abschnitt 52 zugeführt, um jede Komponente des Motorgenerators 10 zu kühlen oder zu schmieren.
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Die Einrichtung zum Versorgen des hohlen Abschnitts 52 mit Öl ist nicht auf solch eine Pumpe begrenzt, wie in der Figur gezeigt ist; sie kann schematisch so sein, dass bewirkt wird, dass ein Zahnrad Öl aufschleudert, das wiederum in einem Auffangtank gesammelt wird und durch Schwerkraft zu dem hohlen Abschnitt 52 geführt wird.
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Der Rotor 21 ist mit einem Rotorkern 22 und einem Permanentmagneten 27 aufgebaut. Der Rotorkern 22 hat eine Geometrie, die sich zylindrisch in der Axialrichtung der Mittelachse 101 erstreckt. Der Rotorkern 22 ist aus einer Vielzahl von elektromagnetischen Stahlplättchen 23 ausgebildet, die in Lagen in der Axialrichtung der Mittelachse 101 angeordnet sind. Der Rotorkern 22 hat eine und die andere Endfläche 22a und 22b aus Sicht in der Richtung, in der sich die Mittelachse 101 erstreckt. Der Rotorkern 22 hat eine Vielzahl von Permanentmagneten 27, die in ihm eingebettet sind. Die Vielzahl von Permanentmagneten 27 sind umfänglich um eine Mittelachse 101 herum beabstandet.
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Während die vorliegende Ausführungsform für den Rotor 21 der Innenpermanentmagnetbauart (IPM-Bauart) beschrieben worden ist, der einen Permanentmagneten 27 hat, der in den Rotorkern 22 eingebettet ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und der Rotor kann beispielsweise von der Oberflächenpermanentmagnetbauart (SPM-Bauart) sein, der eine Oberfläche mit einem daran befestigten Magneten hat.
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Der Motorgenerator 10 hat des Weiteren die Endplatten 31 und 36. Die Endplatte 31, 36 ist beispielsweise aus einem nichtmagnetischen Material, beispielsweise Aluminium, ausgebildet. Die Endplatten 31 und 36 sind an jeweils entgegengesetzten Enden der Vielzahl von elektromagnetischen Stahlplättchen 23 gelegen, die in Lagen angeordnet sind. Die Endplatten 31 und 36 bedecken die Endflächen 22a bzw. 22b des Rotorkerns 22 und halten den Rotorkern 22 einstückig.
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Der Stator 41 ist mit einem Statorkern 42 und einer Spule 44 aufgebaut. Der Statorkern 42 hat eine Geometrie, die sich zylindrisch in der Axialrichtung der Mittelachse 101 erstreckt. Der Statorkern 42 ist aus einer Vielzahl von elektromagnetischen Stahlplättchen 43 ausgebildet, die in Lagen in der Axialrichtung der Mittelachse 101 angeordnet sind.
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Der Statorkern 42 hat eine Spule, die um ihn gewickelt ist. Die Spule 44 ist beispielsweise aus einem isolationsbeschichteten Kupferdraht ausgebildet. Die Spule 44 hat U-, V- und W-Phasenwicklungen. Anschlüsse entsprechend diesen Phasenwicklungen sind mit einer Anschlusshalterung 12 verbunden. Die Anschlusshalterung 12 ist über einen Inverter 13 elektrisch mit einer Batterie 14 verbunden. Der Inverter 13 empfängt einen elektrischen Gleichstrom von der Batterie 14 und wandelt ihn in einen elektrischen Wechselstrom zum Antreiben des Motors um, und empfängt auch einen elektrischen Wechselstrom, der durch regeneratives Bremsen erzeugt wird, und wandelt ihn in einen elektrischen Gleichstrom um, um die Batterie 14 zu laden.
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Der Motorgenerator 10 gibt Leistung aus, die wiederum von dem Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus 15 über einen Differenzialmechanismus 16 zu einer Antriebswellenempfangseinheit 17 übertragen wird. Die Antriebswellenempfangseinheit 17 empfängt die Leistung, die wiederum über eine Antriebswelle zu einem Rad (nicht gezeigt) als Drehmoment übertragen wird.
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Wenn das Hybridfahrzeug regenerativ gebremst wird, werden dessen Räder durch die Trägheitskraft des Fahrzeugaufbaus gedreht. Das Drehmoment der Räder treibt den Motorgenerator 10 über die Antriebswellenempfangseinheit 17, den Differenzialmechanismus 16 und den Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus 15 an. Zu der Zeit wird der Motorgenerator 10 als ein Generator für elektrische Leistung betrieben. Der Motorgenerator 10 erzeugt elektrische Leistung, die wiederum über den Inverter 13 in der Batterie 14 gespeichert wird.
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Der Motorgenerator 10 in 1 wird durch einen Aufbau gekühlt, wie er nachstehend beschrieben wird.
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2 ist ein Querschnitt der Rotorwelle entlang einer Linie II-II von 1. 3 ist ein Querschnitt der Rotorwelle entlang einer Linie III-III von 1.
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Mit Bezug auf 2 und 3 hat die Rotorwelle 51 die Nuten 61 und 71. Die Nuten 61 und 71 sind durch Zurückversetzung von einer Innenumfangsfläche der Rotorwelle 51 ausgebildet, die einen hohlen Abschnitt 52 definiert. Die Nuten 61 und 71 erstrecken sich in der Axialrichtung der Mittelachse 101. In der vorliegenden Ausführungsform erstrecken sich die Nuten 61 und 71 parallel zu der Axialrichtung der Mittelachse 101. Die Nuten 61 und 71 sind um die Mittelachse 101 außer Phase miteinander vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Nuten 61 und 71 um die Mittelachse 101 180° außer Phase miteinander vorgesehen.
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Die Rotorwelle 51 hat auch Löcher 62 und 72. Das Loch 62 erstreckt sich von einem Boden der Nut 61 radial nach außen, wobei die Mittelachse 101 als ein Zentrum dient, und geht durch die Rotorwelle 51 hindurch. Das Loch 72 erstreckt sich von einem Boden der Nut 71 radial nach außen, wobei die Mittelachse 101 als ein Zentrum dient, und geht durch die Rotorwelle 51 hindurch. Die Löcher 62 und 72 sind an einer Position ausgebildet, die gestattet, dass die Löcher die Endplatten 31 bzw. 36 überlappen, aus Sicht in der Axialrichtung der Mittelachse 101.
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Somit hat in der vorliegenden Ausführungsform die Rotorwelle 51 die Nut 61 und das Loch 62, die ausgebildet sind, um den Ölkanal 60 zu gestalten, und die Nut 71 und das Loch 72, die ausgebildet sind, um den Ölkanal 70 zu gestalten. Der Ölkanal 60 und der Ölkanal 70 sind unabhängig voneinander ausgebildet, ohne einander auf ihren Wegen zu kreuzen.
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4 ist eine perspektivische Ansicht einer Endplatte, die an dem in 1 gezeigten Motorgenerator vorgesehen ist. Mit Bezug auf 1 und 4 ist die Endplatte 31, 36 in der Form eines Rings und hat eine Umfangsnut 34 entlang ihres Umfangs. Die Umfangsnut 34 erstreckt sich ringförmig um die Mittelachse 101. Die Endplatte 31, 36 hat auch ein Durchgangsloch 33, das sich in der Axialrichtung der Mittelachse 101 erstreckt und mit der Umfangsnut 34 in Verbindung steht.
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Die Endplatten 31, 36 sind an dem Rotorkern 22 derart befestigt, dass ihre jeweiligen Umfangsnuten 34 den Endflächen 22a, 22b zugewandt sind. Die Umfangsnut 34 der Endplatte 31 steht mit dem Loch 62 in Verbindung, und die Umfangsnut 34 der Endplatte 36 steht mit dem Loch 72 in Verbindung.
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Somit definieren in der vorliegenden Ausführungsform eine Innenwand der Umfangsnut 34 der Endplatte 31 und eine Endfläche 22a des Rotorkerns 22 einen Raum, der einen Ölkanal 32 gestaltet, und eine Innenwand der Umfangsnut 34 der Endplatte 36 und eine Endfläche 22b des Rotorkerns 22 definieren einen Raum, der den Ölkanal 37 gestaltet. Der Ölkanal 32 ist mit dem Ölkanal 60 verbunden, und der Ölkanal 37 ist mit dem Ölkanal 70 verbunden.
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5 ist ein Querschnitt zum Darstellen, wie Öl durch die Rotorwelle strömt, die in 1 gezeigt ist. Die Figur zeigt einen Querschnitt entlang einer Linie V-V, die in 1 gezeigt ist.
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Mit Bezug auf 1 und 5 führt die Ölpumpe 56 Öl zu dem hohlen Abschnitt 52 zu, das in der Axialrichtung der Mittelachse 101 durch Trägheitskraft hindurchgeführt wird, die verursacht wird, wenn das Öl zu dem hohlen Abschnitt 52 zugeführt wird, während das Öl entlang der Innenumfangsfläche der Rotorwelle 51, die den hohlen Abschnitt 52 definiert, durch eine Zentrifugalkraft bewegt wird, die verursacht wird, wenn die Rotorwelle 51 dreht. Das Öl strömt durch die Nut 61 und das Loch 62 in die Umfangsnut 34 der Endplatte 31 und kühlt den Rotorkern 22 und den Permanentmagneten 27 an der Endfläche 22a. Das Öl strömt auch durch die Nut 71 und das Loch 72 in die Umfangsnut 34 der Endplatte 36 und kühlt den Rotorkern 22 und den Permanentmagneten 27 an der Endfläche 22b. Des Weiteren wird das Öl, das in die Umfangsnut 34 strömt, durch das Durchgangsloch 33 zu einem Spulenendabschnitt der Spule 44 gespritzt.
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In der vorliegenden Ausführungsform hat der Motorgenerator 10 Ölfüllnuten 61 und 71 und das Öl kann derart durchströmen, dass das Öl zu jedem von den Ölkanälen 60 und 70 von einem Zeitpunkt an verteilt wird, zu dem das Öl zu dem hohlen Abschnitt 52 zugeführt wird. Dies kann einen Unterschied verringern/verhindern, der zwischen einer Strömungsrate von Öl, das zu dem Rotor 21 durch die Ölkanäle 60 und 32 zugeführt wird, und der Strömungsrate von Öl verursacht wird, das zu dem Rotor 21 durch die Ölkanäle 70 und 37 zugeführt wird.
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Des Weiteren sieht in der vorliegenden Ausführungsform die Nut 61 einen Ölstrom in einer einzigen Richtung entlang der Axialrichtung der Mittelachse 101 vor (d.h. in einer Richtung von der linken Seite zu der rechten Seite in 1), das Loch 62 sieht einen Ölstrom radial aus Sicht mit der Mittelachse 101, die als ein Zentrum dient, vor, und die Umfangsnut 34 der Endplatte 31 sieht einen Ölstrom in einer Richtung in einer Ebene senkrecht zu der Mittelachse 101 vor (d.h. radial oder umfänglich, wobei die Mittelachse 101 als ein Zentrum dient). Somit haben die Ölkanäle 60 und 32 keinen Ölstrom mit Vektorkomponenten, die aus Sicht in der Axialrichtung der Mittelachse 101 einander zugewandt sind, auf ihren Wegen.
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Des Weiteren sieht die Nut 71 einen Ölstrom in einer einzigen Richtung entlang der Axialrichtung der Mittelachse 101 vor (d.h. eine Richtung von der linken Seite zu der rechten Seite in 1), das Loch 72 sieht einen Ölstrom radial aus Sicht mit der Mittelachse 101 vor, die als ein Zentrum dient, und die Umfangsnut 34 der Endplatte 36 sieht einen Ölstrom in einer Richtung in einer Ebene senkrecht zu der Mittelachse 101 vor (d.h. radial oder umfänglich mit der Mittelachse 101, die als ein Zentrum dient). Somit haben die Ölkanäle 70 und 37 keinen Ölstrom mit Vektorkomponenten, die aus Sicht in der Axialrichtung der Mittelachse 101 einander zugewandt sind, auf ihren Wegen.
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Dies kann einen Strömungswiderstand von Öl in den Ölkanälen 60 und 32 und in den Ölkanälen 70 und 37 minimieren und einen Unterschied verringern/verhindern, der zwischen diesen bewirkt wird.
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Somit kann die vorliegende Erfindung in der ersten Ausführungsform den Motorgenerator 10 vorsehen, der die Ölkanäle 60 und 32 und die Ölkanäle 70 und 37 hat, die Öl zu dem Rotor 21 an einer Endfläche 22a bzw. einer Endfläche 22b mit einer gleichmäßigen Strömungsrate hindurchführen und zuführen, so dass der Rotor 21 mit einer beschränkten Abweichung der Temperatur gekühlt werden kann.
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Während die vorliegende Ausführungsform für die vorliegende drehende elektrische Maschine beschrieben worden ist, die auf einen Motorgenerator angewendet ist, der in einem Hybridfahrzeug montiert ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt, und die vorliegende drehende elektrische Maschine kann auf Motoren, die in elektrischen Fahrzeugen montiert sind, allgemeine Industriemotoren und dergleichen angewendet werden.
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Zweite Ausführungsform
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6 ist ein Querschnitt eines Motorgenerators in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 7 ist ein Querschnitt der Rotorwelle entlang einer Linie VII-VII von 6. Die vorliegende Ausführungsform sieht den Motorgenerator in einem Aufbau vor, der grundsätzlich ähnlich zu dem Motorgenerator 10 der ersten Ausführungsform ist. Nachstehend werden ihre identischen Aufbauten nicht wiederholt beschrieben.
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Mit Bezug auf 6 und 7 sieht die vorliegende Ausführungsform einen Motorgenerator vor, der die Drehwelle 51 hat, die des Weiteren mit einem Ölkanal 75 versehen ist.
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Der Aufbau wird genauer beschrieben. Die Rotorwelle 51 hat eine Nut 76. Die Nut 76 ist durch Zurückversetzung von der Innenumfangsfläche der Rotorwelle 51 ausgebildet, die den hohlen Abschnitt 52 definiert. Die Nut 76 erstreckt sich in der Axialrichtung der Mittelachse 101. Die Nut 76 und die Nuten 61 und 71 sind um die Mittelachse 101 herum außer Phase miteinander vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Nut 76 um die Mittelachse 101 herum 90° außer Phase mit den Nuten 61 und 71 vorgesehen.
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Die Rotorwelle 51 hat ein Loch 77. Das Loch 77 erstreckt sich von einem Boden der Nut 76 radial nach außen, wobei die Mittelachse 101 als ein Zentrum dient, und geht durch die Rotorwelle 51 hindurch. Das Loch 77 ist an einer Position ausgebildet, die gestattet, dass das Loch das Lager 57 und das Lager 58 aus Sicht in der Axialrichtung der Mittelachse 101 überlappt.
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Somit hat in der vorliegenden Ausführungsform die Rotorwelle 51 die Nut 76 und das Loch 77, die ausgebildet sind, um den Ölkanal 75 zu gestalten. Das Öl, das von der in 1 gezeigten Ölpumpe 56 zugeführt wird, füllt die Nuten 61, 71 und 76, und das Öl kann derart hindurchgeführt werden, dass das Öl zu jedem von den Ölkanälen 60, 70 und 75 von einem Zeitpunkt an verteilt wird, an dem das Öl zu dem hohlen Abschnitt 52 zugeführt wird.
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Somit sieht die vorliegende Erfindung in der zweiten Ausführungsform einen Motorgenerator vor, der in gleicher Weise die Wirkung vorsehen kann, die in der ersten Ausführungsform beschrieben ist. Zusätzlich sieht die vorliegende Ausführungsform die Rotorwelle 51 mit dem Ölkanal 75 vor, um zu gewährleisten, dass eine vorbestimmte Menge an Öl zu den Lagern 57, 58 zugeführt werden kann. Dies kann ein Festfressen der Lager 57, 58 verhindern und die Fahrzeugantriebseinheit zuverlässiger machen.
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Des Weiteren kann jeder Ölkanal geometrisch geändert sein (d.h. eine Nut haben, deren Breite und Tiefe und dergleichen geändert ist, und ein Loch, dessen Durchmesser und dergleichen geändert ist), um beispielsweise Öl mit einer erhöhten Strömungsrate zu dem Rotor 21 zuzuführen und Öl mit einer verringerten Strömungsrate zu den Lagern 57, 58 zuzuführen.
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Dritte Ausführungsform
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8 ist ein Querschnitt eines Motorgenerators in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 9 ist ein Querschnitt des Motorgenerators entlang einer Linie IX-IX von 8. Die vorliegende Ausführungsform sieht den Motorgenerator in einem Aufbau vor, der grundsätzlich ähnlich zu dem Motorgenerator der zweiten Ausführungsform ist. Nachstehend werden ihre identischen Aufbauten nicht wiederholt beschrieben.
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Mit Bezug auf 8 und 9 sieht die vorliegende Ausführungsform einen Motorgenerator mit den Ölkanälen 60, 70 und 75 vor, die Ölreservoirs 82, 83 bzw. 84 zum Aufbewahren von Öl auf ihren jeweiligen Wegen haben.
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Die vorliegende Ausführungsform sieht den Motorgenerator mit einem Kanal bildenden Bauteil 81 vor. Das Kanal bildende Bauteil 81 ist in den hohlen Abschnitt 52 eingesetzt.
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Die Nuten 61 und 71 erstrecken sich in der Axialrichtung der Mittelachse 101 von einem Ende der Rotorwelle 51 zu den Stellen der jeweiligen Löcher 62 und 72. Die Nut 76 erstreckt sich in der Axialrichtung der Mittelachse 101 von einem Ende der Rotorwelle 51 zu der Stelle des Lochs 77, das mit dem Lager 58 in Verbindung steht.
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10 ist eine perspektivische Ansicht eines Kanal bildenden Bauteils, das an dem Motorgenerator vorgesehen ist, der in 8 gezeigt ist. Mit Bezug auf 8 bis 10 ist das Kanal bildendes Bauteil 81 eine massive Stange und hat eine Außenumfangsfläche, die mit einer radialen Stufe durch Stufen 86, 87, 88 versehen ist. Die Stufen 86, 87, 88 sind um die Achse des Kanal bildenden Bauteils 81 in jeweiligen Phasenbereichen, voneinander versetzt und positional korrespondierend zu den Nuten 61, 71, 76 der Rotorwelle 51 vorgesehen.
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Die Nut 61, die ein geschlossenes Ende hat, und die Stufe 86 des Kanal bildenden Bauteils 81 gestalten das Ölreservoir 82. Die Nut 71, die ein geschlossenes Ende hat, und die Stufe 87 des Kanal bildenden Bauteils 81 gestalten das Ölreservoir 83. Die Nut 76, die ein geschlossenes Ende hat, und die Stufe 88 des Kanal bildenden Bauteils 81 gestalten das Ölreservoir 84.
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Somit sieht die vorliegende Erfindung in der dritten Ausführungsform einen Motorgenerator vor, der in gleicher Weise die Wirkung vorsehen kann, die in der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben ist. Darüber hinaus kann in der vorliegenden Ausführungsform, wenn Öl in einer verringerten Menge oder mit Unterbrechungen oder dergleichen zugeführt wird (beispielsweise wenn das Hybridfahrzeug langsam fährt), das in den Ölreservoirs 82, 83, 84 aufbewahrte Öl zu dem Rotor 21 geführt werden, um ein ungenügendes Kühlen von diesem zu vermeiden.
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Während in der vorliegenden Ausführungsform das Kanal bildende Bauteil 81 in dem hohlen Abschnitt 52 vorgesehen ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt, und die Ölreservoirs 82, 83, 84 können in einer Gestaltung gestaltet sein, die einfach an den Nuten 61, 71, 76 an den Stellen der Löcher 62, 72, 77 endet.
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Vierte Ausführungsform
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11 ist ein Querschnitt eines Motorgenerators in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung sieht den Motorgenerator in einem Aufbau vor, der grundsätzlich ähnlich zu dem Motorgenerator 10 der zweiten Ausführungsform ist. Nachstehend werden ihre identischen Aufbauten nicht wiederholt beschrieben.
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Mit Bezug auf 11 sieht die vorliegende Ausführungsform einen Motorgenerator mit den Nuten 61, 71 und 76 vor, die sich spiralförmig um die Mittelachse 101 herum erstrecken. Die Nuten 61, 71 und 76 sind um einen vorbestimmten Abstand in der Axialrichtung der Mittelachse 101 voneinander versetzt (d.h. in der Form eines mehrfach beginnenden Gewindes für eine Schraube). Die Nuten 61, 71 und 76 sind ausgebildet, um die Stellen zu überlappen, wo die Löcher 62, 72 und 77 an der Innenumfangsfläche der Rotorwelle 51 öffnen.
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Somit sieht die vorliegende Erfindung in der vierten Ausführungsform einen Motorgenerator vor, der in gleicher Weise die Wirkungen vorsehen kann, die in der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben sind. Darüber hinaus gestattet die vorliegende Ausführungsform, die die spiralförmigen Nuten 61, 71 und 76 vorsieht, dass Öl sanft zugeführt werden kann, falls die Ölpumpe 56 von 1 nicht vorgesehen ist.
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Es ist zu verstehen, dass die hierin offenbarten Ausführungsformen in jeder Hinsicht beispielhaft und nicht beschränkend sind. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist mittels der Ansprüche, mehr als durch die vorstehende Beschreibung, definiert, und es ist beabsichtigt, Modifikationen innerhalb des Umfangs und der Bedeutung äquivalent zu den Ansprüchen zu umfassen.
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GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
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Die vorliegende Erfindung wird hauptsächlich auf Fahrzeugantriebseinheiten mit einem darin montierten Motorgenerator angewendet.
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Bezugszeichenliste
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- 10:
- Motorgenerator;
- 21:
- Rotor;
- 31, 36:
- Endplatte;
- 32, 37, 60, 70, 75:
- Ölkanal;
- 51:
- Rotorwelle;
- 57, 58:
- Lager;
- 61, 71, 76:
- Nut;
- 62, 72, 77:
- Loch;
- 82, 83, 84:
- Ölreservoir;
- 101:
- Mittelachse.
