JP2005130588A - 回転電機のコイルエンド冷却構造と回転電機の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 最も発熱するコイルエンドを高い冷却性能により冷却することができる回転電機のコイルエンド冷却構造を提供すること。
【解決手段】 トランスミッションケース２０と、該トランスミッションケース２０に固定されたステータコア２１に対し軸方向にコイル２２を複数回巻き付けたステータ２３と、該ステータ２３に対しエアギャップを介して配置されたロータ２４と、該ロータ２４に設けられた回転電機軸２５と、を備えた回転電機MGにおいて、前記ステータコア２１の両端面から突出するコイルエンド２２ａ，２２ａの両側位置に、該コイルエンド２２ａ，２２ａの少なくとも一部を覆うオイルタンク２７，２７を設けると共に、前記コイルエンド２２ａ，２２ａにオイルoilを供給するオイル供給口２８を、コイルエンド２２ａ，２２ａの中心位置CLよりも高い位置に設定した。
【選択図】 図６

Description

本発明は、ステータコアに対しコイルを複数回巻き付けたステータを備えた回転電機のコイルエンド冷却構造に関するものである。

従来、回転電機のステータコアに巻き付けられたコイルのコイルエンドを冷却する技術としては、コイルエンド固定用の樹脂モールド内に、コイルエンド冷媒用の冷媒用通路を設けるようにしている。（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１９７３１１号公報

しかしながら、上記従来の回転電機のコイルエンド冷却構造にあっては、コイルエンドを樹脂モールドを介して冷却するというように直接冷却できないため、冷却性能が十分ではなく改良の余地を残していた。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、最も発熱するコイルエンドを高い冷却性能により冷却することができる回転電機のコイルエンド冷却構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の回転電機のコイルエンド冷却構造では、ケースと、該ケースに固定されたステータコアに対し軸方向にコイルを複数回巻き付けたステータと、該ステータに対しエアギャップを介して配置されたロータと、該ロータに設けられた回転電機軸と、を備えた回転電機において、
前記ステータコアの両端面から突出するコイルエンドの片側位置または両側位置に、該コイルエンドの少なくとも一部を覆う冷却媒体溜めを設けると共に、前記コイルエンドに冷却媒体を供給する冷却媒体供給口を、コイルエンドの中心位置よりも高い位置に設定した。

よって、本発明の回転電機のコイルエンド冷却構造にあっては、例えば、高負荷状態で回転電機のコイルに駆動電流を印加することにより、駆動電流の一部が熱に変換されてコイルエンドが発熱した場合、コイルエンドの中心位置よりも高い位置に設定された冷却媒体供給口から、コイルエンドに冷却媒体が供給され、この冷却媒体が重力によりコイル表面を伝って下方に流れコイル表面から滴下し、コイルエンドの少なくとも一部を覆う冷却媒体溜めに溜められる。つまり、コイルエンドのコイルは、コイル表面を冷却媒体が流れたり、溜められた冷却媒体に浸漬されるというように、コイルと冷却媒体が直接に触れ合いコイルの熱を冷却媒体が直ちに奪うことで効果的に冷却される。この結果、最も発熱するコイルエンドを高い冷却性能により冷却することができる。

以下、本発明の回転電機のコイルエンド冷却構造と回転電機の製造方法を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例５に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
［ハイブリッド変速機の駆動系］
図１は実施例１の回転電機が適用されたハイブリッド変速機を示す全体システム図である。実施例１におけるハイブリッド変速機の駆動系は、図１に示すように、動力源として、エンジンＥと、第１モータジェネレータMG1（回転電機）と、第２モータジェネレータMG2（回転電機）と、を有する。これらの動力源Ｅ,MG1,MG2と出力軸OUTとが連結される差動歯車変速機は、第１遊星歯車PG1と、第２遊星歯車PG2と、第３遊星歯車PG3と、エンジンクラッチECと、ローブレーキLBと、ハイクラッチHCと、ハイローブレーキHLBと、を有する。

前記差動歯車変速機を構成する第１遊星歯車PG1と第２遊星歯車PG2と第３遊星歯車PG3は、何れもシングルピニオン型遊星歯車である。前記第１遊星歯車PG1は、第１サンギアS1と、第１ピニオンP1を支持する第１ピニオンキャリアPC1と、第１ピニオンP1に噛み合う第１リングギアR1と、によって構成されている。前記第２遊星歯車PG2は、第２サンギアS2と、第２ピニオンP2を支持する第２ピニオンキャリアPC2と、第２ピニオンP2に噛み合う第２リングギアR2と、によって構成されている。前記第３遊星歯車PG3は、第３サンギアS3と、第３ピニオンP3を支持する第３ピニオンキャリアPC3と、第３ピニオンP3に噛み合う第３リングギアR3と、によって構成されている。

前記第１サンギアS1と前記第２サンギアS2とは第１回転メンバM1により直結され、前記第１リングギアR1と第３サンギアS3とは第２回転メンバM2により直結され、前記第２ピニオンキャリアPC2と前記第３リングギアR3とは第３回転メンバM3により直結される。したがって、３組の遊星歯車PG1,PG2,PG3は、第１回転メンバM1と第２回転メンバM2と第３回転メンバM3と第１ピニオンキャリアPC1と第２リングギアR2と第３ピニオンキャリアPC3との６つの回転要素を有する。

前記差動歯車変速機の６つの回転要素に対する動力源Ｅ,MG1,MG2と出力軸OUTとエンジンクラッチECと各係合要素LB,HC,HLBの連結関係について説明する。なお、第２回転メンバM2については、これらの何れにも連結されないフリーの状態であり、残りの５つの回転要素が、下記のように連結される。

前記エンジンＥのエンジン出力軸は、エンジンクラッチECを介して第３回転メンバM3に連結される。つまり、エンジンクラッチECの締結時には、第３回転メンバM3を介して第２ピニオンキャリアPC2と第３リングギアR3をエンジン回転数にする。

前記第１モータジェネレータMG1の第１モータジェネレータ出力軸は、第２リングギアR2に直結される。また、第１モータジェネレータ出力軸と変速機ケースTCとの間には、ハイローブレーキHLBが介装される。つまり、ハイローブレーキHLBの解放時には、第２リングギアR2を第１モータジェネレータMG1の回転数にする。また、ハイローブレーキHLBの締結時には、第２リングギアR2と第１モータジェネレータMG1の回転を停止する。

前記第２モータジェネレータMG2の第２モータジェネレータ出力軸は、第１回転メンバM1に直結される。また、第２モータジェネレータ出力軸と第１ピニオンキャリアPC1との間には、ハイクラッチHCが介装され、第１ピニオンキャリアPC1と変速機ケースTCとの間には、ローブレーキLBが介装される。つまり、ローブレーキLBのみの締結時には、第１ピニオンキャリアPC1を停止し、ハイクラッチHCのみの締結時には、第１サンギアS1と第２サンギアS2と第１ピニオンキャリアPC1とを第２モータジェネレータMG2の回転数にする。さらに、ローブレーキLBとハイクラッチHCの締結時には、第１サンギアS1と第２サンギアS2と第１ピニオンキャリアPC1とを停止する。

前記出力軸OUTは、第３ピニオンキャリアPC3に直結されている。なお、出力軸OUTからは、図外のプロペラシャフトやディファレンシャルやドライブシャフトを介して左右の駆動輪に駆動力が伝達される。

これにより、図４及び図５に示すように、共線図上において、第１モータジェネレータMG1(R2)、エンジンＥ(PC2,R3)、出力軸OUT(PC3)、第２モータジェネレータMG2(S1,S2,PC1)の順に配列され、遊星歯車列の動的な動作を簡易的に表せる剛体レバーモデルを導入することができる。

ここで、「共線図」とは、差動歯車のギア比を考える場合、式により求める方法に代え、より簡単で分かりやすい作図により求める方法で用いられる速度線図であり、縦軸に各回転要素の回転数（回転速度）をとり、横軸にリングギア、キャリア、サンギア等の各回転要素をとり、各回転要素の間隔をサンギアとリングギアの歯数比（α，β，δ）になるように配置したものである。ちなみに、図４(a)に示す(1)は第１遊星歯車PG1の共線図であり、(2)は第２遊星歯車PG2の共線図であり、(3)は第３遊星歯車PG3の共線図である。

前記エンジンクラッチECは、油圧により締結され、油により冷却される多板摩擦クラッチであり、図４及び図５の共線図上において、エンジンＥとの回転速度軸と一致する位置に配置され、締結によりエンジンＥの回転とトルクを差動歯車変速機のエンジン入力回転要素である第３回転メンバM3に入力する。

前記ローブレーキLBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図４及び図５の共線図上において、第２モータジェネレータMG2の回転速度軸より外側位置に配置され、締結により図４の(a),(b)及び図５の(a),(b)に示すようにロー側変速比を分担するロー側変速比モードを実現する。

前記ハイクラッチHCは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図４及び図５の共線図上において、第２モータジェネレータMG2の回転速度軸と一致する位置に配置され、締結により図４の(d),(e)及び図５の(d),(e)に示すようにハイ側変速比を分担するハイ側変速比モードを実現する。

前記ハイローブレーキHLBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図３及び図４の共線図上において、第１モータジェネレータMG1の回転速度軸と一致する位置に配置され、ローブレーキLBと共に締結することにより変速比をアンダードライブ側のロー変速比に固定し、ハイクラッチHCと共に締結することにより変速比をオーバードライブ側のハイ変速比に固定する。

［ハイブリッド変速機の制御系］
実施例１のハイブリッド変速機における制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、インバータ３と、バッテリ４と、油圧制御装置５と、統合コントローラ６と、アクセル開度センサ７と、車速センサ８と、エンジン回転数センサ９と、第１モータジェネレータ回転数センサ１０と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１と、第３リングギア回転数センサ１２と、を有して構成されている。

前記エンジンコントローラ１は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APとエンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neを入力する統合コントローラ６からの目標エンジントルク指令等に応じ、エンジン動作点（以下、「動作点」とは回転数とトルクにより特定される動作の点をいう。）を制御する指令を、例えば、図外のスロットルバルブアクチュエータへ出力する。

前記モータコントローラ２は、レゾルバによる両モータジェネレータ回転数センサ１０，１１からのモータジェネレータ回転数N1,N2を入力する統合コントローラ６からの目標モータジェネレータトルク指令等に応じ、第１モータジェネレータMG1の動作点と、第２モータジェネレータMG2の動作点と、をそれぞれ独立に制御する指令をインバータ３へ出力する。なお、このモータコントローラ２からは、バッテリ４の充電状態をあらわすバッテリS.O.Cの情報が統合コントローラ６に対して出力される。

前記インバータ３は、前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2のステータコイルに接続され、モータコントローラ２からの指令により、それぞれの駆動電流を作り出す。このインバータ３には、力行時に放電し回生時に充電するバッテリ４が接続されている。

前記油圧制御装置５は、統合コントローラ６からの油圧指令を受け、エンジンクラッチECと、ローブレーキLBと、ハイクラッチHCと、ハイローブレーキHLBと、の締結油圧制御及び解放油圧制御を行う。この締結油圧制御及び解放油圧制御には、滑り締結制御や滑り解放制御による半クラッチ制御も含む。

前記統合コントローラ６は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APと、車速センサ８からの車速VSPと、エンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neと、第１モータジェネレータ回転数センサ１０からの第１モータジェネレータ回転数N1と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１からの第２モータジェネレータ回転数N2と、第３リングギア回転数センサ１２からの第３リングギア回転速度ωin等の情報を入力し、所定の演算処理を行う。そして、エンジンコントローラ１、モータコントローラ２、油圧制御装置５に対し演算処理結果にしたがって制御指令を出力する。

なお、統合コントローラ６とエンジンコントローラ１、および、統合コントローラ６とモータコントローラ２とは、情報交換のためにそれぞれ双方向通信線１４，１５により接続されている。

［走行モード］
実施例１のハイブリッド変速機は、変速機の出力軸OUTをエンジン出力軸と同軸上に一致させることができることから、ＦＦ車（フロントエンジン・フロントドライブ車）に限らず、ＦＲ車（フロントエンジン・リヤドライブ車）に搭載でき、また、無段変速比モードとして１つのモードで常用変速比域をカバーするのではなく、ロー側無段変速比モードとハイ側無段変速比モードとに分担して常用変速比域をカバーするようにしているため、２つのモータジェネレータMG1,MG2の出力分担率は、エンジンＥが発生する出力の約２０％以下に抑えることができるという特徴を持つ。

走行モードとしては、図２に示すように、ロー固定変速比モード（以下、「Lowモード」という。）と、ロー側無段変速比モード（以下、「Low-iVTモード」という。）と、２速固定モード（以下、「2ndモード」という。）と、ハイ側無段変速比モード（以下、「High-iVTモード」という。）と、ハイ固定変速比モード（以下、「Highモード」という。）と、の５つの走行モードを有する。

そして、図２に示すように、前記Lowモードは、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを締結することで得られる。前記Low-iVTモードは、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られる。前記2ndモードは、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られる。前記High-iVTモードは、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られる。前記Highモードは、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを締結することで得られる。

これら５つの走行モードについては、エンジンＥを用いないで両モータージェネレータMG1,MG2のみで走行する電気走行モード（以下、「EVモード」という。）と、エンジンＥと両モータージェネレータMG1,MG2を用いて走行するハイブリッド走行モード（以下、「HEVモード」という。）とに分けられる。よって、図３に示すように、EVモードとHEVモードとを合わせると１０の走行モードが実現されることになる。図４にEVモード関連のEV-Lowモードの共線図、EV-Low-iVTモードの共線図、EV-2ndモードの共線図、EV-High-iVTモードの共線図、EV-Highモードの共線図をそれぞれ示す。図５にHEVモード関連のHEV-Lowモードの共線図、HEV-Low-iVTモードの共線図、HEV-2ndモードの共線図、HEV-High-iVTモードの共線図、HEV-Highモードの共線図をそれぞれ示す。

ここで、統合コントローラ６には、アクセル開度APと車速VSPとバッテリS.O.Cによる三次元空間に、前記１０の走行モードを割り振った走行モードマップが予め設定されていて、車両の停止時や走行時には、アクセル開度APと車速VSPとバッテリS.O.Cの検出値により走行モードマップが検索され、アクセル開度APと車速VSPにより決まる車両の運転点やバッテリ充電量に応じた最適な走行モードマップが選択される。

前記走行モードマップの選択により、「EVモード」と「HEVモード」との間においてモード遷移を行う場合には、エンジン始動やエンジン停止を要することに伴い、エンジンクラッチECの締結制御やエンジンクラッチECの解放制御、あるいは、これに加え、クラッチ・ブレーキ等の係合要素の締結・解放制御が実行される。また、「EVモード」の５つのモード間でのモード遷移や「HEVモード」の５つのモード間でのモード遷移を行う場合には、クラッチ・ブレーキ等の係合要素の締結・解放制御が実行される。これらのモード遷移制御は、動作点の受け渡しが円滑に行われるように、決められた手順にしたがったシーケンス制御により行われる。

［回転電機のコイルエンド冷却構造］

上記第１モータジェネレータMG1と、第２モータジェネレータMG2とに採用された実施例１の回転電機のコイルエンド冷却構造について、図６及び図７に基づきその構成を説明する。なお、以下の説明で用いる回転電機MGは、第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とをあらわすものとする。

実施例１の回転電機MGは、図６に示すように、トランスミッションケース２０（ケース）と、該トランスミッションケース２０に固定された積層鋼鈑によるステータコア２１に対し軸方向にコイル２２を複数回巻き付けたステータ２３と、該ステータ２３に対しエアギャップ２６を介して配置されたロータ２４と、該ロータ２４に設けられた回転電機軸２５と、を備えている。

そして、前記ステータコア２１の両端面から突出するコイルエンド２２ａ，２２ａの両側位置に、該コイルエンド２２ａ，２２ａの少なくとも一部を覆うオイルタンク２７，２７（冷却媒体溜め）を設けると共に、図７に示すように、前記コイルエンド２２ａ，２２ａにオイルoil（冷却媒体）を供給するオイル供給口２８（冷却媒体供給口）を、コイルエンド２２ａ，２２ａの中心位置CLよりも高い位置、つまり、コイルエンド２２ａ，２２ａの上端部にオイルoilを供給する位置に設定している。

前記オイルタンク２７の設定範囲は、図７に示すように、コイルエンド２２ａの最下部位置Ｌから、コイルエンド２２ａに供給されたオイルoilが重力によりコイル表面を伝って下方に流れコイル表面から滴下する両側位置HR,HLまでの範囲ａを最小限範囲として設定した場合、コイルエンド２２ａの最下部位置Ｌからほぼコイルエンド２２ａの両側中心位置CLまでのコイルエンド２２ａに沿った半円周範囲ｈ（>ａ）に設定している。

前記オイルタンク２７は、図６及び図７に示すように、正面視でコイルエンド２２ａを全面的に覆う円弧状の外側板２７ａと、該外側板２７ａの外周端からステータコア２１に向かって軸方向に伸びる外周板２７ｂと、前記外側板２７ａの内周端からステータコア２１に向かって軸方向に伸びる内周板２７ｃと、前記３つの板２７ａ，２７ｂ，２７ｃにより囲まれ、ほぼコイルエンド２２ａの中心位置CLにて開口するオイルタンク開口部２７ｄ，２７ｄと、タンク最下部位置に設けられたドレーン口２７ｅと、を有して構成されている。このオイルタンク２７は、例えば、オイルタンク２７を構成する外周板２７ｂと内周板２７ｃとをステータコア２１に対し、溶接・圧接・接着・圧入等のうち、何れかの接合方法を選択して固定される。

次に、作用を説明する。

［オイルタンク２７の最小限範囲の設定］
冷却媒体としてのオイルoilを、オイル供給口２８からコイルエンド２２ａの上端部に供給し、左右に分けてコイル表面を流下させる場合、コイルエンド２２ａの下半分の領域で常にオイルoilに直接触れることのないコイルエンド２２ａが存在すると、所望のコイルエンド冷却効果が得られなくなる。つまり、コイルエンド２２ａのコイルをオイルoilに浸漬するオイル溜めとしてのオイルタンク２７の最小限範囲の設定が重要となる。

そこで、図８を用いてオイルタンク２７の最小限範囲の設定方法を説明する。オイル供給口２８からコイルエンド２２ａの上端部にオイルoilが供給されると、コイルエンド２２ａの上端部位置でオイルoilが２方向に分かれ、図面右側のオイルoilは重力にしたがってコイル表面を伝って下方に流れ、中心位置CLより下側に回り込んだ位置HRにてコイル表面から滴下する。一方、図面左側のオイルoilは重力にしたがってコイル表面を伝って下方に流れ、中心位置CLより下側に回り込んだ位置HLにてコイル表面から滴下する。ここで、オイルoilの滴下位置HR,HLが中心位置CLより下側に回り込む理由は、オイルoilの粘性によるコイル表面付着力によるものであり、また、左右で滴下位置HR,HLが異なるのは、２方向に分かれたオイルoilの流量や流速が左右で異なることによる。

よって、図８の例の場合、コイルエンド２２ａの最下部位置Ｌから滴下位置HRまでの範囲ａ１と、コイルエンド２２ａの最下部位置Ｌから滴下位置HLまでの範囲ａ２と、を合わせた範囲が最小限範囲として設定されることになり、少なくとも最小限範囲にオイルタンク２７を設定しておけば、オイルoilに直接触れることのないコイルエンド２２ａの存在が解消され、高いコイルエンド冷却効果を期待できる。

［コイルエンド冷却作用］
例えば、高負荷状態で回転電機MGのコイル２２に駆動電流を印加することにより、駆動電流の一部が熱に変換されてコイル２２が発熱すると、コイル２２のうち、ステータコア２１の側部に巻き付けられている部分のコイル熱は、ステータコア２１を経過して熱容量の高いトランスミッションケース２０にて吸収される。しかし、コイル２２のうち、ステータコア２１の両端面から突出するコイルエンド２２ａ，２２ａの部分のコイル熱は、ステータコア２１から離れていることでステータコア２１を経過しての熱移動を望めなく、周囲の空気により冷却されるだけである。つまり、周囲の空気が時間の経過と共に高温になると、ほとんど冷却されることが無く、コイル２２のうちコイルエンド２２ａ，２２ａの部分が最も発熱することになる。

これに対し、実施例１では、オイル供給口２８を、コイルエンド２２ａ，２２ａの上端部に位置に設定し、かつ、オイルタンク２７を、コイルエンド２２ａの最下部位置Ｌからほぼコイルエンド２２ａの両側中心位置CLまでのコイルエンド２２ａに沿った半円周範囲ｈに設定したことで、オイル供給口２８から、コイルエンド２２ａにオイルoilが供給されると、このオイルoilが、重力によりコイル表面を伝って下方に流れ、コイル表面から滴下し、オイルタンク２７に溜められる。つまり、コイルエンド２２ａのコイルは、半円周範囲ｈより上部の範囲においては、コイル表面をオイルoilが流れることで、コイルとオイルoilが直接に触れ合いコイルの熱を奪うし、半円周範囲ｈのうち、滴下位置HR,HLまでにおいては、コイル表面をオイルoilが流れるが、滴下位置HR,HLを超えるとオイルタンク２７に溜められたオイルoilにコイルが浸漬されることで、コイルとオイルoilが直接に触れ合いコイルの熱を冷却媒体が直ちに奪う。

この結果、最も発熱するコイルエンド２２ａ，２２ａを、コイルとオイルoilとが直接に触れ合う高い冷却性能により冷却することができるし、また、オイルタンク２７をコイルエンド２２ａに沿った半円周範囲ｈに設定したため、例えば、走行中に回転電機MGが振動や変位を受けたとしても、オイルタンク２７の最小限範囲ａに対する余裕代により、コイルエンド２２ａ，２２ａの冷却性能の低下を防止することができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の回転電機のコイルエンド冷却構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) トランスミッションケース２０と、該トランスミッションケース２０に固定されたステータコア２１に対し軸方向にコイル２２を複数回巻き付けたステータ２３と、該ステータ２３に対しエアギャップ２６を介して配置されたロータ２４と、該ロータ２４に設けられた回転電機軸２５と、を備えた回転電機MGにおいて、前記ステータコア２１の両端面から突出するコイルエンド２２ａ，２２ａの両側位置に、該コイルエンド２２ａ，２２ａの少なくとも一部を覆うオイルタンク２７，２７を設けると共に、前記コイルエンド２２ａ，２２ａにオイルoilを供給するオイル供給口２８を、コイルエンド２２ａ，２２ａの中心位置CLよりも高い位置に設定したため、最も発熱するコイルエンド２２ａ，２２ａを高い冷却性能により冷却することができる。

(2) 前記オイルタンク２７の設定範囲を、コイルエンド２２ａの最下部位置Ｌから、コイルエンド２２ａに供給されたオイルoilが重力によりコイル表面を伝って下方に流れコイル表面から滴下する両側位置HR,HLまでの範囲ａを最小限範囲として設定したため、オイルタンク２７の範囲を最小限範囲を含む範囲に設定している限り、所望のコイルエンド冷却効果を得ることができる。

(3) 前記回転電機MGを、差動歯車変速機を備えたハイブリッド変速機の動力源としてエンジンＥと共に適用したため、電気エネルギーの損失低減や耐久信頼性の確保のために要求される高いステータ冷却性を、低コストで、かつ、両モータジェネレータMG1,MG2のコンパクト性を確保しながら達成することができる。

(4) 前記オイル供給口２８を、コイルエンド２２ａの上端部にオイルoilを供給する位置に設け、前記オイルタンク２７を、コイルエンド２２ａの最下部位置Ｌからコイルエンド２２ａの両側中心位置CLまでのコイルエンド２２ａに沿った半円周範囲に設定したため、最小限範囲ａに対する余裕代により、回転電機MGに振動や変位が加わったとしても、コイルエンド冷却効果が低下するのを防止することができる。

実施例２は、オイルタンク２７を全円周範囲に設定した例である。
すなわち、図９に示すように、オイル供給口２８を、コイルエンド２２ａの上端部にオイルoilを供給する位置に設定し、前記オイルタンク２７を、コイルエンド２２ａの最下部位置Ｌからコイルエンド２２ａの最上部位置Ｈまでの全てのコイルエンド２２ａに沿った全円周範囲に設定した。そして、前記オイルタンク２７は、図９に示すように、正面視でコイルエンド２２ａを全面的に覆うドーナツ状の外側板２７ａと、該外側板２７ａの外周端からステータコア２１に向かって軸方向に伸びる外周板２７ｂと、前記外側板２７ａの内周端からステータコア２１に向かって軸方向に伸びる内周板２７ｃと、前記外周板２７ｂの上端位置に開口され、オイル供給口２８が接続されるオイルタンク開口部２７ｄ’と、タンク最下部位置に設けられたドレーン口２７ｅと、を有して構成されている。なお、他の構成は実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

次に、実施例２のコイルエンド冷却作用を説明すると、オイルタンク２７を全円周範囲に設定したため、回転電機MGに振動や変位が加わった場合等において、オイル供給口２８から供給されるオイルoilが、コイル表面を流れることなく外部に飛散するのが防止され、供給オイルoilを無駄なく有効に活用して、最も発熱するコイルエンド２２ａ，２２ａを、実施例１に比べ、より高い冷却性能により冷却することができる。

次に、効果を説明する。
実施例２の回転電機のコイルエンド冷却構造にあっては、実施例１の(1),(2),(3)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(5) オイル供給口２８を、コイルエンド２２ａの上端部にオイルoilを供給する位置に設定し、前記オイルタンク２７を、コイルエンド２２ａの最下部位置Ｌからコイルエンド２２ａの最上部位置Ｈまでの全てのコイルエンド２２ａに沿った全円周範囲に設定したため、回転電機MGに振動や変位が加わった場合等において、オイル供給口２８から供給されるオイルoilが、コイル表面を流れることなく外部に飛散するのを防止し、供給オイルoilを無駄なく有効にコイルエンド冷却に活用することができる。

実施例３は、オイルタンク２７を、最小限範囲に相当する部分円周範囲に設定した例である。

すなわち、図１０に示すように、前記オイル供給口２８を、コイルエンド２２ａの上端部にオイルoilを供給する位置に設定し、前記オイルタンク２７を、コイルエンド２２ａの最下部位置Ｌから、コイルエンド２２ａに供給されたオイルoilが重力によりコイル表面を伝って下方に流れコイル表面から滴下する両側位置HR,HLまでのコイルエンド２２ａに沿った部分円周範囲に設定した。なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

実施例３の作用を説明すると、オイル供給口２８を、コイルエンド２２ａ，２２ａの上端部に位置に設定し、かつ、オイルタンク２７を、コイルエンド２２ａの最下部位置Ｌから、コイルエンド２２ａに供給されたオイルoilが重力によりコイル表面を伝って下方に流れコイル表面から滴下する両側位置HR,HLまでのコイルエンド２２ａに沿った部分円周範囲に設定したため、オイルタンク２７のないコイルエンド２２ａの範囲ではコイル表面をオイルoilが流下することで冷却し、オイルタンク２７の範囲では溜まったオイルoilへのコイルの浸漬により冷却するという作用を示す。

次に、効果を説明する。
実施例３の回転電機のコイルエンド冷却構造にあっては、実施例１の(1),(2),(3)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(6) 前記オイル供給口２８を、コイルエンド２２ａの上端部にオイルoilを供給する位置に設定し、前記オイルタンク２７を、コイルエンド２２ａの最下部位置Ｌから、コイルエンド２２ａに供給されたオイルoilが重力によりコイル表面を伝って下方に流れコイル表面から滴下する両側位置HR,HLまでのコイルエンド２２ａに沿った部分円周範囲に設定したため、重量的・コスト的・スペース的に有利な小型のオイルタンク２７としながらも、所望のコイルエンド冷却効果を確保することができる。

実施例４は、実施例１をベースとし、オイルタンク２７の内径R2を、ステータコア内径R1よりも大きな径で、コイルエンド内径R3より小さな径に設定した例である。

すなわち、図１２に示すように、前記オイルタンク２７の内周板２７ｃによる内径R2を、外周を連結し内側に櫛歯状に突出させたステータコア内径R1よりも大きな径で、ステータコア２１に巻いたコイル２２のコイルエンド内径R3より小さな径に設定している。ここで、オイルタンク２７の内径R2とステータコア内径R1との差を内径差ｃに設定している。なお、他の構成は、図１１に示すように、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

実施例４の作用を説明すると、実施例４では、オイルタンク２７の内径R2を、ステータコア内径R1よりも大きな径に設定したため、オイルタンク２７に溜められたオイルoilのエアギャップ２６への流出が小さく抑えられる。この結果、オイルタンク２７へのオイルoilの貯留効率が高くなるし、エアギャップ２６へ流出したオイルoilがロータ２４の回転運動の抵抗になることが小さく抑えられる。また、実施例４では、オイルタンク２７の内径R2をコイルエンド内径R3より小さな径に設定したため、オイルタンク２７に溜められたオイルoilにより確実にコイルエンド２２ａのコイルを浸漬することができ、コイルエンド冷却効果を高めることができる。

次に、効果を説明する。
実施例４の回転電機のコイルエンド冷却構造にあっては、実施例１の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(7) 前記オイルタンク２７の内径R2を、ステータコア内径R1よりも大きな径で、コイルエンド内径R3より小さな径に設定したため、エアギャップ２６へのオイル流出抑制効果と、高いコイルエンド冷却効果との両立を図ることができる。

実施例５は、実施例１及び実施例４をベースとし、オイルタンク２７とステータコア端面との互いの軸方向対向隙間に、オイルoilの流出を防止する封止剤（接着剤やシール剤等）を介装したした例である。

すなわち、図１３及び図１４に示すように、前記オイルタンク２７とステータコア端面との互いの軸方向対向隙間に、オイルoilの流出を防止する封止剤２９（例えば、接着剤・シール剤及びワニス等の絶縁樹脂）を注入塗布している。なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

実施例５の作用を説明すると、実施例５では、オイルタンク２７とステータコア端面との互いの軸方向対向隙間に、オイルoilの流出を防止する封止剤２９を介装しているため、オイルタンク２７に溜められたオイルoilのエアギャップ２６への流出が抑えられる。この結果、オイルタンク２７内にオイルoilを貯留し続け、コイルエンド冷却効果を高めることができる。また、エアギャップ２６へのオイル流出が阻止されることで、エアギャップ２６へ流出したオイルoilがロータ２４の回転運動の抵抗になることがなく、運動エネルギーの損失が解消される。

次に、効果を説明する。
実施例５の回転電機のコイルエンド冷却構造にあっては、実施例１の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(8) 前記オイルタンク２７とステータコア端面との互いの軸方向対向隙間に、オイルoilの流出を防止する封止剤２９を介装したため、高いコイルエンド冷却効果を確保しながら、運動エネルギーの損失を解消することができる。

以上、本発明の回転電機のコイルエンド冷却構造を実施例１〜実施例５に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施例１〜実施例５では、ステータコア２１の両端面から突出するコイルエンド２２ａ，２２ａの両側位置にオイルタンク２７，２７を設けた例を示したが、図１５に示すように、ステータコア２１の両端面から突出するコイルエンド２２ａ，２２ａの片側位置にのみオイルタンク２７を設けるようにしても良い。

実施例１〜実施例５では、オイル供給口２８を１つ設けた例を示したが、２つ以上のオイル供給口をコイルエンドの中心位置よりも高い位置に設定しても良い。

実施例１〜実施例５では、冷却媒体としてオイルの例を示したが、絶縁性を確保できるオイル以外の冷却媒体を用いても良い。

本発明の回転電機のコイルエンド冷却構造は、１つのエンジンと２つのモータジェネレータを動力源とし、３つの単純遊星歯車列による差動歯車変速機を持つハイブリッド変速機への適用例を示したが、ハイブリッド変速機用回転電機に限らず、ステータコイルの発熱を抑えたいという要求のある様々な用途の回転電機に対して適用することができる。

実施例１の回転電機が適用されたハイブリッド変速機のを示す全体システム図である。 ハイブリッド変速機において各走行モードでの３つの係合要素の締結・解放状態を示す図である。 ハイブリッド変速機において電気自動車モードでの５つの走行モードとハイブリッド車モードでの５つの走行モードでのエンジン・エンジンクラッチ・モータジェネレータ・ローブレーキ・ハイクラッチ・ハイローブレーキの各作動表を示す図である。 ハイブリッド変速機において電気自動車モードでの５つの走行モードを示す共線図である。 ハイブリッド変速機においてハイブリッド車モードでの５つの走行モードを示す共線図である。 実施例１のコイルエンド冷却構造を示す回転電機の断面図である。 実施例１のコイルエンド冷却構造を示すオイルタンク部断面図である。 実施例１でのオイルタンクの最小限範囲の設定作用説明図である。 実施例２のコイルエンド冷却構造を示すオイルタンク部断面図である。 実施例３のコイルエンド冷却構造を示すオイルタンク部断面図である。 実施例４のコイルエンド冷却構造を示すオイルタンク部断面図である。 図１１のＡ部拡大図である。 実施例５のコイルエンド冷却構造を示す回転電機の断面図である。 実施例５のコイルエンド冷却構造を示すオイルタンク部断面図である。 コイルエンドの片側位置にのみオイルタンクを設ける実施例によるコイルエンド冷却構造を示す回転電機の断面図である。

符号の説明

Ｅ エンジン
MG1 第１モータジェネレータ（回転電機）
MG2 第２モータジェネレータ（回転電機）
OUT 出力軸
PG1 第１遊星歯車
PG2 第２遊星歯車
PG3 第３遊星歯車
EC エンジンクラッチ
LB ローブレーキ
HC ハイクラッチ
HLB ハイローブレーキ
MG 回転電機
２０ トランスミッションケース（ケース）
２１ ステータコア
２２ コイル
２２ａ，２２ａ コイルエンド
２３ ステータ
２４ ロータ
２５ 電動機軸
２６ エアギャップ
２７ オイルタンク（冷却媒体溜め）
２７ａ 外側板
２７ｂ 外周板
２７ｃ 内周板
２７ｄ，２７ｄ’ オイルタンク開口部
２７ｅ ドレーン口
２８ オイル供給口（冷却媒体供給口）
２９ 封止剤

Claims (8)

1. ケースと、該ケースに固定されたステータコアに対し軸方向にコイルを複数回巻き付けたステータと、該ステータに対しエアギャップを介して配置されたロータと、該ロータに設けられた回転電機軸と、を備えた回転電機において、
   前記ステータコアの両端面から突出するコイルエンドの片側位置または両側位置に、該コイルエンドの少なくとも一部を覆う冷却媒体溜めを設けると共に、前記コイルエンドに冷却媒体を供給する冷却媒体供給口を、コイルエンドの中心位置よりも高い位置に設定したことを特徴とする回転電機のコイルエンド冷却構造。
2. 請求項１に記載された回転電機のコイルエンド冷却構造において、
   前記冷却媒体溜めの設定範囲を、コイルエンドの最下部位置から、コイルエンドに供給された冷却媒体が重力によりコイル表面を伝って下方に流れコイル表面から滴下する両側位置までの範囲を最小限範囲として設定したことを特徴とする回転電機のコイルエンド冷却構造。
3. 請求項１または請求項２に記載された回転電機のコイルエンド冷却構造において、
   前記回転電機を、差動歯車変速機を備えたハイブリッド変速機の動力源としてエンジンと共に適用したことを特徴とする回転電機のコイルエンド冷却構造。
4. 請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載された回転電機のコイルエンド冷却構造において、
   前記冷却媒体供給口を、コイルエンドの上端部に冷却媒体を供給する位置に設定し、
   前記冷却媒体溜めを、コイルエンドの最下部位置からコイルエンドの両側中心位置までのコイルエンドに沿った半円周範囲に設定したことを特徴とする回転電機のコイルエンド冷却構造。
5. 請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載された回転電機のコイルエンド冷却構造において、
   前記冷却媒体供給口を、コイルエンドの上端部に冷却媒体を供給する位置に設定し、
   前記冷却媒体溜めを、コイルエンドの最下部位置からコイルエンドの最上部位置までの全てのコイルエンドに沿った全円周範囲に設定したことを特徴とする回転電機のコイルエンド冷却構造。
6. 請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載された回転電機のコイルエンド冷却構造において、
   前記冷却媒体供給口を、コイルエンドの上端部に冷却媒体を供給する位置に設定し、
   前記冷却媒体溜めを、コイルエンドの最下部位置から、コイルエンドに供給された冷却媒体が重力によりコイル表面を伝って下方に流れコイル表面から滴下する両側位置まで、のコイルエンドに沿った部分円周範囲に設定したことを特徴とする回転電機のコイルエンド冷却構造。
7. 請求項１ないし請求項６の何れか１項に記載された回転電機のコイルエンド冷却構造において、
   前記冷却媒体溜めの内径を、ステータコア内径よりも大きな径で、コイルエンド内径より小さな径に設定したことを特徴とする回転電機のコイルエンド冷却構造。
8. 請求項１ないし請求項７の何れか１項に記載された回転電機のコイルエンド冷却構造において、
   前記冷却媒体溜めとステータコア端面との互いの軸方向対向隙間に、冷却媒体の流出を防止する封止剤を介装したことを特徴とする回転電機のコイルエンド冷却構造。
   

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