JP2004147412A - Multilayer coaxial rotating machine and hybrid drive system using the same - Google Patents
Multilayer coaxial rotating machine and hybrid drive system using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004147412A JP2004147412A JP2002308595A JP2002308595A JP2004147412A JP 2004147412 A JP2004147412 A JP 2004147412A JP 2002308595 A JP2002308595 A JP 2002308595A JP 2002308595 A JP2002308595 A JP 2002308595A JP 2004147412 A JP2004147412 A JP 2004147412A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electric machine
- rotor
- rotary electric
- coil end
- stator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Motor Or Generator Frames (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載される多層同軸回転電機に関し、特に、エンジンおよびモータなどの二種類以上の動力源を搭載したハイブリッドシステムに用いられる多層同軸回転電機に関する。
【0002】
【従来の技術】
エンジン(例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの公知の機関を用いることが考えられる。)と電気モータとを組合せたハイブリッドシステムと呼ばれるパワートレインを搭載した車両が開発され、実用化されている。このような車両においては、運転者のアクセル操作量に関係なく、エンジンによる運転と電気モータとによる運転とが自動的に切換えられて、最も効率が良くなるように制御される。
【0003】
このようなハイブリッドシステムにおいて、エンジン動力を遊星歯車(プラネタリーギヤ)を用いた動力分割機構により、駆動輪へ伝達される駆動力と、発電機に伝達される駆動力とに分割するシステムがある。発電機により発電された電力は、モータ駆動に直接使用されたり、インバータで直流に変換されて高電圧バッテリーに蓄えられたりする。発電機の回転数を制御することにより、動力分割機構は無段変速機としても機能する。エンジン回転力はプラネタリーキャリアに入力され、入力された回転力はサンギヤにより発電機に、リングギヤによってモータおよび出力軸に伝達される。したがって、このようなハイブリッドシステムにおいては、モータ、発電機、遊星歯車機構等から構成される動力分割機構が必要になる。
【0004】
車両においては、エンジンおよび動力分割機構を搭載するスペースに制限があり、軸方向に長い構造物を搭載するのは容易ではない。軸方向の長さを短くするために2つのモータを二重構造にした、いわゆるダブルロータ構造にすることも考えられる。
【0005】
特開平9−46984号公報(特許文献1)は、このようなハイブリッドシステムに用いることができる車両用駆動装置を開示する。この特許文献1に記載された車両用駆動装置は、内燃機関または2次電池からの出力を入力とし、連結される負荷出力に対して所定の駆動トルクおよび回転数を出力するように制御する。この駆動装置は、ハウジングと、そのハウジングに収容され、負荷出力に回転力を伝える相対回転可能な第1および第2の回転子と、ハウジングに固定される固定子とを備える。第2の回転子には、第1の回転子と相対的に回転駆動することにより相互電磁作用を行なう第1の磁気回路と、固定子と相対的に回転駆動することにより相互電磁作用を行なう第2の磁気回路とを含む。これら回転子および固定子を同心円状に配置するとともに、第1の回転子または第2の回転子に、いずれかの回転子の回転により駆動装置を冷却する送風機構を設けた。
【0006】
特許文献1に記載された車両用駆動装置によると、2つの回転電機をそれぞれ構成する回転子および固定子を同心円状に回転可能な二重構造として配置するとともに、第1の回転子または第2の回転子に、いずれかの回転子の回転により駆動装置を冷却する、軸流ファンなどの送風機構を設けた。このようにすると、回転子の回転を利用して、駆動装置を効率よく冷却することができる。
【0007】
特開平5−308751号公報(特許文献2)は、上述したハイブリッドシステムに用いることができる車両用駆動装置を開示する。この特許文献2に記載された車両用交流発電機は、同一のシャフトの軸方向に直列に配置される第1のロータおよび第2のロータと、第1のロータに対応する第1のステータコイル付きコアと、第2のロータに対応する第2のステータコイル付きコアとを備える。第1および第2のロータにおける各々のポールコア対のうちブラケット端面に対向する側のポールコア背面にそれぞれファンブレードが配設される。第1および第2のロータ間に遠心ファンがシャフトと一体として回転できるように配置される。第1および第2のロータのうちの少なくとも1つには、通気孔が軸方向に向けて貫通して形成される。ブラケットには、そのブラケット両端面に通風窓を設けるとともに、ブラケット円周面のうち、一方のブラケット端面寄りで第1のステータコイルに近い位置と、他方のブラケット寄りで第2のステータコイルに近い位置と、第1および第2のステータコイルの中間に近い位置とに通風窓が形成される。
【0008】
特許文献2に記載された車両用交流発電機によると、従来、スムーズな通風通路の形成が困難であった、第1および第2のロータ中間およびステータコイル中間にも、通風経路を形成できる。これにより、この通風経路を介して外気をスムーズに導入するので、ステータコイルおよびコアの全体を隅々まで冷却するので、発電機冷却能力が大幅に向上する。
【0009】
【特許文献1】
特開平9−46984号公報
【0010】
【特許文献2】
特開平5−308751号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1および特許文献2に記載されたダブルロータ構造の回転電機においては、非常に狭い空間にロータおよびステータコイルが配置される。このようなロータおよびステータコイルは、コイルに流れる電流などにより発熱する。たとえば、特許文献2に記載された回転電機の構造図によると、外側の回転電機のステータのコイルエンドと、内側の回転電機のステータのコイルエンドとが、狭い空間で互いに重なり合うように配置されている。このような場合、大きな冷却能力により、コイルエンドで発生する熱量を狭い空間から逃がして冷却する必要がある。特許文献1および特許文献2に記載された通風冷却では、冷媒である空気による冷却では十分に冷却する能力を有しない。
【0012】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、冷却能力に優れ、車両に適した小型の多層同軸回転電機およびこれを用いたハイブリッド駆動システムを提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
第1の発明に係る多層同軸回転電機は、内側の第1の回転電機と外側の第2の回転電機とを同軸に配置した。この多層同軸回転電機は、第1の回転電機および第2の回転電機はそれぞれ一対のロータとステータとを有する。この多層同軸回転電機においては、第1の回転電機のステータにおける軸に平行な第1の方向のコイルエンドと、第2の回転電機のステータにおける第1の方向とは異なる第2の方向のコイルエンドとの重なり部分を有するように、第1の回転電機のステータのスラストセンタと第2の回転電機のステータのスラストセンタとが軸方向にずれて配置されている。この多層同軸回転電機は、重なり部分に冷却用流体を供給するための供給手段を含む。
【0014】
第1の発明によると、多層同軸回転電機における、内側の第1の回転電機と外側の第2の回転電機とを、第1の回転電機のステータのコイルエンドと第2の回転電機のステータのコイルエンドとが重なるように、スラスト方向にずらした。供給手段は、第1のステータのコイルエンドおよび第2のステータのコイルエンドの重なり部分に、回転電機の内側から外側に遠心力を用いて、冷却用流体を供給する。この冷却用流体は、回転電機のロータを支持する軸受の潤滑油であって、液体状およびミスト状などである。このようにして、2台の回転電機を、それらのスラスト方向をずらして配置して、ずらすことにより重なったステータのコイルエンドに軸受の潤滑用の流体を供給して、大幅に改造を加えることなく高い冷却能力を実現する。その結果、冷却能力に優れ、車両に適した小型の多層同軸回転電機を提供することができる。
【0015】
第2の発明に係る多層同軸回転電機は、第1の発明の構成に加えて、第2の回転電機のロータの支持体は、端部で回転直径が小さくなるように、軸に垂直な方向の支持部材を含む。
【0016】
第2の発明によると、支持部材は、第2の回転電機の回転部であるロータの支持軸を、端部で回転直径を小さくする。外側の第2の回転電機のロータの回転支持径を小さくすることにより、支持部における周速を抑えることができる。これにより、第2の回転電機の回転数を上昇させることができる。高回転高出力化を実現できると、さらにステータもロータも軸方向に短くできる。その結果、さらに、冷却能力の優れた多層同軸回転電機を小型化できる。
【0017】
第3の発明に係る多層同軸回転電機は、第2の発明の構成に加えて、供給手段は、支持体に冷却用流体を供給するための手段を含む。
【0018】
第3の発明によると、支持体に冷却用流体を供給すると、冷却用流体が、その支持体の端部に設けられた軸受に供給されるとともに、支持体から第1のステータのコイルエンドおよび第2のステータのコイルエンドの重なり部分に供給される。そのため、軸受の潤滑用の流体を用いてコイルエンドを冷却できる。
【0019】
第4の発明に係る多層同軸回転電機は、第3の発明の構成に加えて、供給手段は、支持体の端部に設けられた、第2の回転電機のロータを支持する軸受に冷却用流体を供給するための手段を含む。
【0020】
第4の発明によると、支持体に冷却用流体を供給すると、冷却用流体が、その支持体の端部に設けられた第2の回転電機のロータを支持する軸受に供給されるとともに、支持体から第1のステータのコイルエンドおよび第2のステータのコイルエンドの重なり部分に供給される。そのため、第2の回転電機のロータの軸受の潤滑用の流体を用いてコイルエンドを冷却できる。
【0021】
第5の発明に係る多層同軸回転電機は、第4の発明の構成に加えて、供給手段は、軸の内部に設けられた油路を介して軸受に冷却用流体を供給するための手段を含む。
【0022】
第5の発明によると、冷却用流体が、遠心力により、軸の内部から、内側の第1のモータのロータを支持する軸受および外側の第2のモータのロータを支持する軸受に供給された後に、コイルエンドの重なり部分に供給される。
【0023】
第6の発明に係る多層同軸回転電機は、第1〜4のいずれかの発明の構成に加えて、その端部に設けられた、第1の回転電機および第2の回転電機に接続される遊星ギヤ機構をさらに含む。
【0024】
第6の発明によると、多層同軸回転電機における、内側の第1の回転電機と外側の第2の回転電機とをスラスト方向にずらしたことにより、2つのステータのコイルエンドが重なる。この重なりに軸受潤滑用の流体を供給する。このような2台の回転電機に、それらの回転電機の出力が伝達される遊星歯車機構とを組合せることにより、小型化した冷却能力の高い多層同軸回転電機を実現できる。
【0025】
第7の発明に係るハイブリッド駆動システムは、第6の発明の構成により特定される多層同軸回転電機と、内燃機関とを含むものである。
【0026】
第7の発明によると、多層同軸回転電機における、内側の第1の回転電機と外側の第2の回転電機とをスラスト方向にずらしたことにより、2つのステータのコイルエンドが重なる。この重なりに軸受の潤滑用の流体を供給する。このような2台の回転電機に、それらの回転電機の出力が伝達される遊星歯車機構とを組合せ、さらに内燃機関を組合せることにより、小型化した冷却能力の高い多層同軸回転電機を用いたハイブリッド駆動システムを実現できる。
【0027】
第8の発明に係るハイブリッド駆動システムは、第7の発明の構成に加えて、第1の回転電機のロータは、遊星ギヤ機構のサンギヤに接続され、第2の回転電機のロータは、遊星ギヤ機構のリングギヤに接続され、内燃機関の回転軸は、遊星ギヤ機構のプラネットキャリアに接続されるものである。
【0028】
第8の発明によると、第1の回転電機のロータを、遊星ギヤ機構のサンギヤに、第2の回転電機のロータを、遊星ギヤ機構のリングギヤに、内燃機関の回転軸を、遊星ギヤ機構のプラネットキャリアに、それぞれ接続する。このように構成されたハイブリッド駆動システムは、スムーズな発進および加速という優れたドライバビリティを確保するとともに、燃費が最高になるように内燃機関の回転力と、回転電機の回転力との配分をコントロールすることができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【0030】
<第1の実施の形態>
以下、本発明の第1の実施の形態に係るダブルコイルエンドモータについて説明する。図1に示すように、本実施の形態に係るダブルコイルエンドモータ100は、外側モータ200と、内側モータ300と、これらの外側モータ200および内側モータ300を収納するケーシング110とを含む。
【0031】
外側モータ200は、外側ロータ202と、この外側ロータ202に対向する位置に設けられた外側ステータ204とを含む。外側ステータ204には軸方向に平行な方向の両端部に外側ステータコイルエンド206、208が形成されている。外側ロータ202と外側ステータ204とはそれぞれのスラスト方向の中心が一致するように設けられる。
【0032】
外側ロータ202は、外側ロータ回転軸212により支持されて回転軸210に出力される。回転軸210は、図示しない遊星歯車機構のリングギヤに接続される。外側ロータ回転軸212は、ケーシング110のベアリング支持部112により支持されるベアリング220と、ベアリング222とにより支持される。すなわち、外側ロータ202は、両持ち構造により支持される。
【0033】
外側ロータ回転軸212は、遊星歯車機構側で回転支持径が小さくなるような支持部材214を有する。すなわち、外側モータ200において外側ロータ202の回転径は外ロータ回転軸212の位置により決定される。一方、外側ロータ202の支持部における回転径は、支持部材214により回転径が小さくなったロータ回転軸210の位置により定められる。このため、支持部材214により外側ロータ202の回転軸を支持する位置における回転径が、外側ロータ202の回転径よりも小さいため、支持部における周速を大きくすることができる。これにより、外側ロータ202を高速で回転させることができる。
【0034】
内側モータ300は、内側ロータ302と、内側ロータ302に対向するように設けられた内側ステータ304とを含む。内側ステータ304の軸方向両端部には内側ステータコイルエンド306、308が形成されている。内側ロータ302と内側ステータ304の軸方向の位置は一致するように設けられる。
【0035】
内側ロータ302を支持する内側ロータ回転軸312は、支持部材314を介して、その支持部における回転半径を小さくした状態の回転軸310を介して図示しない遊星歯車機構のサンギヤに接続される。内側ロータ回転軸312は、ケーシング110のベアリング支持部114により支持される内側ロータベアリング320と、支持部116により支持される内側ロータベアリング322とにより支持される。すなわち、内側ロータ302は両持ち構造により支持される。
【0036】
なお、図1に示すように、このダブルコイルエンドモータは、外側モータのステータ204のスラスト方向中心軸250と、内側モータ300の内側ステータ304のスラスト方向中心軸350とがずれて配置される。外側モータ200のスラスト方向中心軸250と、内側モータ300のスラスト方向中心軸350とは、外側ステータ240のステータコイルエンド260と内側ステータ304の内側ステータコイルエンド308とが重なり部を有するようにずらして配置される。
【0037】
このようにして本実施の形態に係るダブルコイルエンドモータ100は、外側ステータコイルエンコード206と内側ステータコイルエンコード308とを重ねて配置したことにより、軸方向の長さを短くすることができる。
【0038】
図2を参照して、本実施の形態に係るダブルコイルエンドモータ100の潤滑油の供給経路について説明する。図2に示すように、本実施の形態に係るダブルコイルエンドモータ100においては、外側ステータコイルエンド206と内側ステータコイルエンド308との重なり部分に、ベアリング潤滑用のオイルを、コイルエンド冷却用流体として供給する。
【0039】
ケーシング110に設けられた油路400は、内側ロータベアリング322に潤滑油を供給するための孔部410と、内側ロータベアリング320に潤滑油を供給するための孔部420とを有する。また内側ロータ回転軸312には、ベアリング222に潤滑油を供給するための孔部430が設けられている。
【0040】
以上のような構造を有する本実施の形態に係るダブルコイルエンドモータ100における潤滑油の流れについて説明する。
【0041】
図1および図2を参照して、オイルポンプなどによりベアリング潤滑用の潤滑油が油路400に供給される。油路400に供給された潤滑油は、内側モータ300の回転により遠心力により、孔部410から内側ロータベアリング322へ、孔部420から内側ロータベアリング320へ供給される。内側ロータベアリング320に供給された潤滑油は、内側ロータ回転軸312に設けられた孔部430を介して、遠心力によりさらに外側に供給される。すなわち、潤滑油は、孔部430を通ってベアリング222に供給される。
【0042】
ベアリング222に供給された潤滑油は、さらに遠心力により、外側ステータコイルエンド206と内側ステータコイルエンド308との重なり部分に供給される。この重なり部分に供給された潤滑油は、外側ステータコイルエンド206と、内側ステータコイルエンド308とを冷却する。
【0043】
さらに遠心力により外側に供給された潤滑油は、ケーシング110に供給され、ケーシング110の一部に設けられたオイルパンに溜まることになる。オイルパンに溜められた潤滑油は、再度オイルポンプにより油路400に供給される。
【0044】
以上のようにして、本実施の形態に係るダブルコイルエンドモータによると、外側モータのステータコイルエンドと内側モータのステータコイルエンドとが重なるように外側モータと内側モータのスラスト方向中心軸をずらして配置する。ダブルコイルエンドモータの内側から外側へ向かう遠心力を用いて、ベアリング潤滑用の潤滑油を外側ロータの支持体である外側ロータ回転軸に供給する。このとき、内側ロータ回転軸を支持するベアリングおよび外側ロータ回転軸を支持するベアリングを通って、外側ロータを支持する支持体である外側ロータ回転軸に供給される。外側ロータ回転軸に供給された潤滑油は、外側ステータコイルエンドと内側ステータコイルエンドの重なり部分に供給される。この重なり部分に供給された潤滑油により、外側ステータコイルエンドと内側ステータコイルエンドとが冷却される。その結果、従来ベアリング潤滑用に用いられている潤滑油を、外側ロータを支持する回転軸に供給することにより、外側ステータコイルエンドと内側ステータコイルエンドの重なり部分に潤滑油を供給することができ、冷却能力に優れ、車両に適した小型のダブルコイルエンドモータを提供することができる。
【0045】
<第2の実施の形態>
以下、本発明の第2の実施の形態に係るダブルコイルエンドモータ1000について説明する。本実施の形態に係るダブルコイルエンドモータ1000は、前述の第1の実施の形態に係るダブルコイルエンドモータ100とはロータの支持形態が異なる。
【0046】
図3を参照して、本実施の形態に係るダブルコイルエンドモータ1000は、外側モータ1200と、内側モータ1300と、これらの外側モータ1200および内側モータ1300を収納するケーシング1110とを含む。前述の第1の実施の形態に係るダブルコイルエンドモータ100と同様、本実施の形態に係るダブルコイルエンドモータ1000も、外側ステータのスラスト方向中心軸250と、内側ステータのスラスト方向中心軸350とが、外側ステータコイルエンド260と内側ステータコイルエンド308が重なり部分を有するようにずれて配置される。
【0047】
外側モータ1200は、外側ロータ202と、内側ステータ204とを有する。外側ロータ202は、外側ロータ202を支持する外側ロータ回転軸1212により支持される。外側ロータ回転軸1212は、支持部材1214によりその支持半径を小さくして外側ロータ回転軸1210に接続されている。この外側ロータ回転軸1210は、図示しない遊星歯車機構のリングギヤに接続される。外側ロータ回転軸1210は、ケーシング1110のベアリング支持部1112により支持されたベアリング1220およびベアリング支持部1114に支持されたベアリング1222により支持される。
【0048】
すなわち、図3に示すように、このダブルコイルエンドモータ1000の外側ロータ202は、ベアリング1220およびベアリング1222により片持ち支持の構造を有する。また、外側ロータ回転軸の支持部においては、支持部材1214によりその支持径が小さくなっているため、外側ロータ202の回転数を高くして回転させることができる。
【0049】
内側モータ1300は、内側ロータ302と、内側ステータ308とを含む。内側ロータ302は、内側ロータ回転軸1310により支持される。内側ロータ回転軸1310は、図示しない遊星歯車機構のサンギヤに接続される。内側ロータ回転軸1310は、ケーシング1110のベアリング支持部1116により支持された内側ロータベアリング1320と、ベアリング支持部1118により支持された内側ロータベアリング1322とにより支持される。すなわち、図3に示すように、内側ロータ302を支持する内側ロータ回転軸1310は、片持ち構造により支持されている。
【0050】
図4を参照して、本実施の形態に係るダブルコイルエンドモータ1000における潤滑油の潤滑経路について説明する。
【0051】
内側ロータ回転軸1310に設けられた潤滑油の油路1400は、このダブルコイルエンドモータ1000の内側から外側の遠心力を用いて潤滑油を外側に供給するために、孔部1410と孔部1420と孔部1430とを有する。孔部1410は、内側ロータベアリング1322に潤滑油を供給するために、孔部1420は内側ロータベアリング1320に潤滑油を供給するために、孔部1430は外側ステータコイルエンド206と内側ステータコイルエンド308の重なり部分に潤滑油を供給するために設けられる。
【0052】
以上のような構造を有する本実施の形態に係るダブルコイルエンドモータ1000における潤滑油の流れについて説明する。
【0053】
図3および図4を参照して、このダブルコイルエンドモータ1000が回転して、オイルポンプから油路1400にベアリング用のオイルが供給されると、油路1400から孔部1410を通って内側ロータベアリング1322に、孔部1420を通って内側ロータベアリング1320に、潤滑油が供給される。孔部1430を通った潤滑油は、ダブルコイルエンドモータ1000の回転による遠心力により、ダブルコイルエンドモータ1000の外側に供給される。このときこの部分には、外側ロータ202を支持する支持体である外側ロータ回転軸1212が設けられている。この支持体である外側ロータ回転軸1212に潤滑油を供給すると、その近傍に位置された外側ステータコイルエンド206と内側ステータコイルエンド308との重なり部分に潤滑油が供給されることになる。外側ステータコイルエンド206と内側ステータコイルエンド308との重なり部分に供給された潤滑油は、それぞれのステータコイルエンドを冷却する。ステータコイルエンドを冷却した潤滑油は、さらに遠心力によりダブルコイルエンドモータ1000の外側に供給され、ケーシング1110に到達する。潤滑油は、ケーシング1110の一部に設けられたオイルパンに溜められて、オイルパンからサイド油路1410に供給される。
【0054】
以上のようにして、本実施の形態に係るダブルコイルエンドモータによると、回転するロータを支持する回転軸を片持ち構造にした場合であっても、前述の第1の実施の形態に係るダブルコイルエンドモータと同様、優れた冷却能力を実現することができる。
【0055】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、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ことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るダブルコイルエンドモータの構造を模式的に表わした図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係るダブルコイルエンドモータの潤滑油の供給経路を模式的に表わした図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係るダブルコイルエンドモータの構造を模式的に表わした図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係るダブルコイルエンドモータの潤滑油の供給経路を模式的に表わした図である。
【符号の説明】
100、1000 ダブルコイルエンドモータ、110、1110 ケーシング、112、114、116、1112、1114、1116、1118 ベアリング支持部、200、1200 外側モータ、202 外側ロータ、204 外側ステータ、206、208 外側ステータコイルエンド、210、1210外側モータ回転軸、220、222、1220、1222 外側ロータベアリング、300、1300 内側モータ、302 内側ロータ、304 内側ステータ、306、308 内側ステータコイルエンド、310、1310 内側モータ回転軸、320、322、1320、1322 内側ロータベアリング。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a multilayer coaxial rotary electric machine mounted on a vehicle, and more particularly, to a multilayer coaxial rotary electric machine used for a hybrid system mounted with two or more types of power sources such as an engine and a motor.
[0002]
[Prior art]
A vehicle equipped with a power train called a hybrid system in which an engine (for example, a known engine such as a gasoline engine or a diesel engine may be used) and an electric motor has been developed and put into practical use. In such a vehicle, the operation by the engine and the operation by the electric motor are automatically switched irrespective of the accelerator operation amount of the driver, and are controlled so that the efficiency is maximized.
[0003]
In such a hybrid system, there is a system that divides engine power into a driving force transmitted to driving wheels and a driving force transmitted to a generator by a power split mechanism using planetary gears (planetary gears). . The electric power generated by the generator is used directly for driving the motor, or converted into direct current by an inverter and stored in a high-voltage battery. By controlling the rotation speed of the generator, the power split device also functions as a continuously variable transmission. The engine torque is input to the planetary carrier, and the input torque is transmitted to the generator by the sun gear and to the motor and output shaft by the ring gear. Therefore, in such a hybrid system, a power split mechanism including a motor, a generator, a planetary gear mechanism, and the like is required.
[0004]
In a vehicle, space for mounting the engine and the power split device is limited, and it is not easy to mount a structure that is long in the axial direction. It is also conceivable to use a so-called double rotor structure in which two motors have a double structure in order to shorten the axial length.
[0005]
Japanese Patent Laying-Open No. 9-46984 (Patent Document 1) discloses a vehicle drive device that can be used in such a hybrid system. The vehicle drive device described in
[0006]
According to the vehicle drive device described in
[0007]
JP-A-5-308751 (Patent Document 2) discloses a vehicle drive device that can be used in the above-described hybrid system. The vehicle alternator described in Patent Document 2 includes a first rotor and a second rotor arranged in series in the axial direction of the same shaft, and a first stator coil corresponding to the first rotor. And a second core with a stator coil corresponding to the second rotor. Fan blades are respectively disposed on the back surfaces of the pole cores of the first and second rotors, which are opposite to the end faces of the brackets. A centrifugal fan is arranged between the first and second rotors so as to rotate integrally with the shaft. At least one of the first and second rotors has an air hole formed therethrough in the axial direction. The bracket is provided with ventilation windows on both end surfaces of the bracket, and of the circumferential surface of the bracket, a position closer to the first stator coil near one bracket end surface and closer to the second stator coil closer to the other bracket. A ventilation window is formed at a position and at a position near the middle between the first and second stator coils.
[0008]
According to the automotive alternator described in Patent Literature 2, a ventilation path can be formed between the first and second rotor intermediate parts and the stator coil intermediate part where it has conventionally been difficult to form a smooth ventilation path. As a result, the outside air is smoothly introduced through this ventilation path, so that the whole of the stator coil and the core is cooled to every corner, so that the cooling capacity of the generator is greatly improved.
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-46984
[Patent Document 2]
JP-A-5-308751
[Problems to be solved by the invention]
However, in the rotating electric machines having the double rotor structure described in
[0012]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a small-sized multilayer coaxial rotating electric machine having excellent cooling capacity and suitable for a vehicle, and a hybrid drive system using the same.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In the multilayer coaxial rotating electric machine according to the first invention, an inner first rotating electric machine and an outer second rotating electric machine are coaxially arranged. In this multilayer coaxial rotating electric machine, the first rotating electric machine and the second rotating electric machine each have a pair of rotors and a stator. In this multilayer coaxial rotating electric machine, a coil end in a first direction parallel to an axis in a stator of the first rotating electric machine, and a coil in a second direction different from the first direction in the stator of the second rotating electric machine. The thrust center of the stator of the first rotating electrical machine and the thrust center of the stator of the second rotating electrical machine are axially displaced from each other so as to have an overlapping portion with the end. The multi-layer coaxial rotating electric machine includes supply means for supplying a cooling fluid to the overlapping portion.
[0014]
According to the first invention, in the multilayer coaxial rotating electric machine, the inner first rotating electric machine and the outer second rotating electric machine are connected to the coil end of the stator of the first rotating electric machine and the stator of the second rotating electric machine. It was shifted in the thrust direction so that it overlapped the coil end. The supply means supplies the cooling fluid to the overlapping portion between the coil end of the first stator and the coil end of the second stator from the inside to the outside of the rotating electric machine using centrifugal force. The cooling fluid is lubricating oil for a bearing that supports the rotor of the rotating electric machine, and is in a liquid state or a mist state. In this way, the two rotating electric machines are displaced in their thrust directions, and by displacing the rotating electric machines, the lubricating fluid for the bearing is supplied to the coil ends of the overlapping stators, thereby making a major modification. To achieve high cooling capacity. As a result, it is possible to provide a small-sized multilayer coaxial rotating electric machine having excellent cooling capacity and suitable for a vehicle.
[0015]
The multilayer coaxial rotary electric machine according to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, has a structure in which the support of the rotor of the second rotary electric machine is oriented in a direction perpendicular to the axis so that the rotation diameter becomes small at the end. Support member.
[0016]
According to the second invention, the support member reduces the rotation diameter of the support shaft of the rotor, which is the rotating part of the second rotating electric machine, at the end. By reducing the rotation support diameter of the rotor of the outer second rotating electrical machine, the peripheral speed at the support portion can be suppressed. Thereby, the rotation speed of the second rotating electric machine can be increased. If high rotation and high output can be realized, the stator and the rotor can be further shortened in the axial direction. As a result, it is possible to further reduce the size of the multilayer coaxial rotating electric machine having excellent cooling ability.
[0017]
In the multilayer coaxial rotating electric machine according to the third invention, in addition to the configuration of the second invention, the supply means includes means for supplying a cooling fluid to the support.
[0018]
According to the third invention, when the cooling fluid is supplied to the support, the cooling fluid is supplied to the bearing provided at the end of the support, and the coil end of the first stator and the cooling fluid are supplied from the support. It is supplied to the overlapping portion of the coil end of the second stator. Therefore, the coil end can be cooled using the fluid for lubricating the bearing.
[0019]
The multilayer coaxial rotary electric machine according to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the third aspect of the present invention, further comprises a supply means for cooling a bearing provided at an end portion of the support, which supports a rotor of the second rotary electric machine. And means for supplying a fluid.
[0020]
According to the fourth aspect, when the cooling fluid is supplied to the support, the cooling fluid is supplied to the bearing for supporting the rotor of the second rotating electric machine provided at the end of the support, and It is supplied from the body to the overlapping portion of the coil end of the first stator and the coil end of the second stator. Therefore, the coil end can be cooled using the fluid for lubricating the bearing of the rotor of the second rotating electrical machine.
[0021]
In the multilayer coaxial rotating electric machine according to a fifth aspect, in addition to the configuration of the fourth aspect, the supply unit includes a unit for supplying a cooling fluid to the bearing via an oil passage provided inside the shaft. Including.
[0022]
According to the fifth aspect, the cooling fluid is supplied from the inside of the shaft to the bearing that supports the inner first motor rotor and the outer second motor rotor that is supported by the centrifugal force. Later, it is supplied to the overlapping portion of the coil end.
[0023]
A multilayer coaxial rotary electric machine according to a sixth aspect of the present invention is connected to the first rotary electric machine and the second rotary electric machine provided at its ends in addition to the configuration of any of the first to fourth aspects of the present invention. Further includes a planetary gear mechanism.
[0024]
According to the sixth aspect, in the multilayer coaxial rotary electric machine, the coil ends of the two stators overlap by shifting the inner first rotary electric machine and the outer second rotary electric machine in the thrust direction. A fluid for bearing lubrication is supplied to this overlap. By combining such two rotating electric machines with a planetary gear mechanism to which the outputs of the rotating electric machines are transmitted, it is possible to realize a miniaturized multilayer coaxial rotating electric machine having a high cooling capacity.
[0025]
A hybrid drive system according to a seventh aspect includes a multilayer coaxial rotating electric machine specified by the configuration of the sixth aspect, and an internal combustion engine.
[0026]
According to the seventh aspect, in the multilayer coaxial rotary electric machine, the coil ends of the two stators are overlapped by shifting the inner first rotary electric machine and the outer second rotary electric machine in the thrust direction. A fluid for lubricating the bearing is supplied to the overlap. By combining such two rotating electric machines with a planetary gear mechanism to which the output of those rotating electric machines is transmitted, and further combining an internal combustion engine, a compact multi-layer coaxial rotating electric machine with high cooling capacity is used. A hybrid drive system can be realized.
[0027]
In a hybrid drive system according to an eighth aspect, in addition to the configuration of the seventh aspect, the rotor of the first rotating electrical machine is connected to a sun gear of a planetary gear mechanism, and the rotor of the second rotating electrical machine is a planetary gear. The rotating shaft of the internal combustion engine is connected to a planet carrier of the planetary gear mechanism.
[0028]
According to the eighth aspect, the rotor of the first rotating electric machine is connected to the sun gear of the planetary gear mechanism, the rotor of the second rotating electric machine is connected to the ring gear of the planetary gear mechanism, the rotating shaft of the internal combustion engine is connected to the planetary gear mechanism. Connect to each planet carrier. The hybrid drive system configured in this way ensures excellent drivability such as smooth start and acceleration, and controls the distribution of the torque of the internal combustion engine and the torque of the rotating electric machine to maximize fuel efficiency. can do.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same components are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
[0030]
<First embodiment>
Hereinafter, the double coil end motor according to the first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, double
[0031]
The
[0032]
The
[0033]
The outer
[0034]
[0035]
An inner
[0036]
As shown in FIG. 1, in this double coil end motor, the
[0037]
In this way, the double
[0038]
With reference to FIG. 2, the lubricating oil supply path of double
[0039]
The
[0040]
The flow of the lubricating oil in the double
[0041]
Referring to FIGS. 1 and 2, lubricating oil for bearing lubrication is supplied to
[0042]
The lubricating oil supplied to the
[0043]
Further, the lubricating oil supplied outside by the centrifugal force is supplied to the
[0044]
As described above, according to the double coil end motor according to the present embodiment, the center axes of the outer motor and the inner motor in the thrust direction are shifted such that the stator coil end of the outer motor and the stator coil end of the inner motor overlap. Deploy. Using the centrifugal force from the inside to the outside of the double coil end motor, lubricating oil for bearing lubrication is supplied to the outer rotor rotating shaft that is the support for the outer rotor. At this time, the oil is supplied to the outer rotor rotating shaft, which is a support for supporting the outer rotor, through a bearing that supports the inner rotor rotating shaft and a bearing that supports the outer rotor rotating shaft. The lubricating oil supplied to the outer rotor rotation shaft is supplied to an overlapping portion between the outer stator coil end and the inner stator coil end. The outer stator coil end and the inner stator coil end are cooled by the lubricating oil supplied to the overlapping portion. As a result, by supplying the lubricating oil conventionally used for bearing lubrication to the rotating shaft supporting the outer rotor, the lubricating oil can be supplied to the overlapping portion between the outer stator coil end and the inner stator coil end. Thus, it is possible to provide a small double coil end motor having excellent cooling capacity and suitable for a vehicle.
[0045]
<Second embodiment>
Hereinafter, a double
[0046]
Referring to FIG. 3, double
[0047]
The
[0048]
That is, as shown in FIG. 3, the
[0049]
[0050]
Referring to FIG. 4, the lubrication path of the lubricating oil in double
[0051]
The lubricating
[0052]
The flow of the lubricating oil in the double
[0053]
Referring to FIGS. 3 and 4, when double
[0054]
As described above, according to the double coil end motor according to the present embodiment, even when the rotating shaft supporting the rotating rotor has a cantilever structure, the double coil end motor according to the above-described first embodiment does not matter. As with the coil end motor, excellent cooling capacity can be realized.
[0055]
The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a structure of a double coil end motor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a lubricating oil supply path of the double coil end motor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a structure of a double coil end motor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a lubricating oil supply path of a double coil end motor according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
100, 1000 double coil end motor, 110, 1110 casing, 112, 114, 116, 1112, 1114, 1116, 1118 bearing support, 200, 1200 outer motor, 202 outer rotor, 204 outer stator, 206, 208 outer stator coil End, 210, 1210 Outer motor shaft, 220, 222, 1220, 1222 Outer rotor bearing, 300, 1300 Inner motor, 302 Inner rotor, 304 Inner stator, 306, 308 Inner stator coil end, 310, 1310 Inner motor shaft , 320, 322, 1320, 1322 inner rotor bearings.
Claims (8)
前記第1の回転電機のステータにおける軸に平行な第1の方向のコイルエンドと、前記第2の回転電機のステータにおける前記第1の方向とは異なる第2の方向のコイルエンドとの重なり部分を有するように、前記第1の回転電機のステータのスラストセンタと前記第2の回転電機のステータのスラストセンタとが軸方向にずれて配置され、
前記多層同軸回転電機は、前記重なり部分に冷却用流体を供給するための供給手段を含む、多層同軸回転電機。A multilayer coaxial rotary electric machine in which an inner first rotary electric machine and an outer second rotary electric machine are coaxially arranged, wherein each of the first rotary electric machine and the second rotary electric machine has a pair of a rotor and a stator. Having the multilayer coaxial rotating electric machine,
An overlapping portion of a coil end in a first direction parallel to an axis of a stator of the first rotating electrical machine and a coil end of a stator of the second rotating electrical machine in a second direction different from the first direction. A thrust center of the stator of the first rotating electrical machine and a thrust center of the stator of the second rotating electrical machine are arranged to be shifted in the axial direction,
The multilayer coaxial rotary electric machine includes a supply unit for supplying a cooling fluid to the overlapping portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002308595A JP2004147412A (en) | 2002-10-23 | 2002-10-23 | Multilayer coaxial rotating machine and hybrid drive system using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002308595A JP2004147412A (en) | 2002-10-23 | 2002-10-23 | Multilayer coaxial rotating machine and hybrid drive system using the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004147412A true JP2004147412A (en) | 2004-05-20 |
Family
ID=32454693
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002308595A Pending JP2004147412A (en) | 2002-10-23 | 2002-10-23 | Multilayer coaxial rotating machine and hybrid drive system using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004147412A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008146943A1 (en) * | 2007-05-29 | 2008-12-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Driving device |
JP2010519886A (en) * | 2007-02-15 | 2010-06-03 | ハミルトン・サンドストランド・コーポレイション | Nested variable field generator motor |
JP2019004557A (en) * | 2017-06-13 | 2019-01-10 | 本田技研工業株式会社 | Motor generator device |
-
2002
- 2002-10-23 JP JP2002308595A patent/JP2004147412A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010519886A (en) * | 2007-02-15 | 2010-06-03 | ハミルトン・サンドストランド・コーポレイション | Nested variable field generator motor |
WO2008146943A1 (en) * | 2007-05-29 | 2008-12-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Driving device |
JP2008301572A (en) * | 2007-05-29 | 2008-12-11 | Toyota Motor Corp | Driver |
JP4614987B2 (en) * | 2007-05-29 | 2011-01-19 | トヨタ自動車株式会社 | Drive device |
US8344564B2 (en) | 2007-05-29 | 2013-01-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Drive device |
JP2019004557A (en) * | 2017-06-13 | 2019-01-10 | 本田技研工業株式会社 | Motor generator device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109474127B (en) | Cooling device for rotating electrical machine for vehicle | |
US7421928B2 (en) | Motor vehicle drive arrangement | |
JP3547347B2 (en) | Motor generator for vehicles | |
US5799744A (en) | Hybrid vehicle | |
JP4173345B2 (en) | Vehicle drive device | |
CN102015345B (en) | Drive device | |
JP4106951B2 (en) | Vehicle drive electric device | |
US10500937B2 (en) | Electric drive unit, hybrid drive device, and vehicle | |
KR20060087412A (en) | Hybrid vehicle | |
KR20040098655A (en) | Electromechanical converter | |
JP2004215353A (en) | Rotary electric machine | |
US20030085628A1 (en) | Electric rotating machine | |
GB2278242A (en) | Electromagnetic transmission system including variable-speed electric motor | |
JP2001138752A (en) | Power device for series hybrid vehicle | |
JP2000335263A (en) | Hydraulic pressure generation unit and hybrid vehicle utilizing the same | |
JP3496654B2 (en) | Hybrid vehicle | |
CN113669434B (en) | Oil passage structure of drive system device for hybrid vehicle | |
JP3847720B2 (en) | Auxiliary drive device for internal combustion engine | |
JP2004147412A (en) | Multilayer coaxial rotating machine and hybrid drive system using the same | |
JP2004147410A (en) | Multilayer coaxial rotating machine and hybrid drive system using the same | |
JP3734719B2 (en) | Permanent magnet generator with speed increasing device | |
JP2006504915A (en) | Automotive drive unit | |
WO2017145778A1 (en) | Supercharging device | |
JP2008253004A (en) | Vehicular driving device | |
JP3705269B2 (en) | Rotor seal structure of multi-axis multi-layer motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050316 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080212 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080610 |