JP2005295739A - 回転電機およびそれを備えた車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 無負荷時の回転抵抗が小さい冷却ファン連動型の回転電機を提供する。
【解決手段】 冷却ファン２２０が固設される固定枠２３０は、シャフト２１０に対して回転自在かつシャフト２１０の軸方向に可動な軸受２４０を介してシャフト２１０に設けられる。固定枠２３０は、ロータ４４からの漏洩磁束によりロータ４４の回転軸方向の端面に吸引されて固着される。一方、ロータ４４から漏洩磁束が発生していないときは、固定枠２３０とロータ４４との間に吸引力は発生せず、冷却ファン２２０は、ロータ４４の回転動作から切離される。
【選択図】 図３

Description

この発明は、回転電機およびそれを備えた車両に関し、特に、回転電機の回転軸に冷却ファンが接続された回転電機およびそれを備えた車両に関する。

従来より、車両の動力源として、エンジンに加え、電力により駆動力を発生するモータを搭載したハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）が種々提案されている。すなわち、ハイブリッド自動車は、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換された交流電圧によりモータを回転させることによって動力源を得るものである。このようなハイブリッド自動車の一形態として、前輪をエンジンで駆動し、加速時のアシストとして後輪をモータで駆動する四輪駆動型のハイブリッド自動車が知られている。

このようなハイブリッド自動車や電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに動力源として搭載されるモータは、発熱量が大きく、力行動作時や回生動作時にモータから発生する熱を放熱させる必要がある。モータの放熱手段としては、たとえば、別途設けられるモータにより冷却ファンを駆動し、動力源のモータ（以下、「動力モータ」とも称する。）に冷却風を供給して放熱させることができる。

一方、上記の放熱手段は、冷却ファンを駆動するためのモータを別途設ける必要があるのに対し、動力モータの回転シャフトに冷却ファンを固定し、回転シャフトの回転に連動させて冷却ファンを回転させることによって、別途冷却ファン駆動用のモータを設けることなく冷却風を発生させることができる冷却ファン連動型のモータが知られている（特許文献１参照）。
特開平９−２５２５６３号公報

しかしながら、特許文献１で開示されるような冷却ファン連動型の動力モータが上述した四輪駆動型のハイブリッド自動車に用いられる場合、動力モータは、駆動力をアシストする加速時や、減速時に回生動作を行なう場合には減速時など、間欠的に使用される。そして、加減速時以外の定常走行時など動力モータが力行動作や回生動作を行なわないときは、動力モータは、駆動軸の回転に伴なって連れ回され、それに伴なって冷却ファンも連れ回される。すなわち、動力モータが使用されていないにも拘わらず、動力モータの回転シャフトに固定された冷却ファンが回転するため、特許文献１で開示されるような構成のモータは、無負荷時の回転抵抗が大きく、定常走行時の車両の走行負荷を高める要因となる。また、定常走行時に不必要に冷却ファンが回転するため、冷却ファンの回転音も問題となり得る。

そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、無負荷時の回転抵抗が小さい冷却ファン連動型の回転電機を提供することである。

また、この発明の別の目的は、車両の走行負荷を高めることのない冷却ファン連動型の回転電機を備えた車両を提供することである。

この発明によれば、回転電機は、ステータ、ロータ、およびロータに固設される回転シャフトを含むモータ部と、ロータの回転力を受けて回転し、モータ部を冷却する冷却ファンとを備え、冷却ファンは、回転シャフトに対して回転自在に設けられ、ステータに電流が流されているとき、ロータからの回転力を受ける。

好ましくは、冷却ファンは、ロータからの磁力によってロータの回転軸方向の端部に固着される。

好ましくは、ロータは、界磁電流が流されることによって界磁極を発生する界磁巻線を含み、冷却ファンは、界磁巻線に界磁電流が流されているとき、ロータの回転軸方向の端部に固着される。

好ましくは、冷却ファンは、ステータに電流が流されているとき、ロータに誘起される磁束によってロータの回転軸方向の端部に固着される。

好ましくは、冷却ファンは、モータ部の力行動作時、ロータからの回転力を受ける。

好ましくは、冷却ファンは、モータ部の回生動作時、ロータからの回転力を受ける。

好ましくは、回転電機は、冷却ファンとロータとの間に反発力を発生する磁石をさらに備え、冷却ファンは、回転シャフトの回転軸方向に可動であり、磁石は、ステータに電流が流されていないとき、冷却ファンとロータとの間にギャップを生じさせる。

好ましくは、回転電機は、冷却ファンを挟んでロータの反対側に設けられる磁石をさらに備え、冷却ファンは、回転シャフトの回転軸方向に可動であり、磁石は、ステータに電流が流されていないとき、冷却ファンとロータとの間にギャップを生じさせる。

また、この発明によれば、車両は、第１の駆動軸に接続され、第１の駆動軸に駆動力を発生させる駆動部と、第２の駆動軸に接続され、第２の駆動軸に駆動力を発生させる上述したいずれかの回転電機とを備え、回転電機は、所定の走行モード時に力行動作を行なう。

好ましくは、所定の走行モードは、当該車両の加速時である。

この発明による回転電機においては、回転シャフトに設けられる冷却ファンは、回転シャフトに対して回転自在に設けられており、ステータに電流が流されていないとき、冷却ファンは、ロータからの回転力を受けない。

したがって、この発明によれば、モータ部が動作していないとき、ロータおよび回転シャフトの回転動作に対して冷却ファンが回転負荷とならず、無負荷時の回転抵抗が小さい冷却ファン連動型の回転電機が実現される。

また、この発明による回転電機においては、ロータからの磁力によって冷却ファンがロータに吸引固着され、冷却ファンがロータと連動して回転する。

したがって、この発明によれば、冷却ファンをロータに接続させる手段を別途設ける必要はなく、構成が簡易となる。

また、この発明による回転電機においては、ステータに電流が流されていないとき、磁石によって冷却ファンとロータとの間にギャップが生じる。

したがって、この発明によれば、冷却ファンがロータの回転動作から切離されているときの冷却ファンとロータとの接触が防止される。

また、この発明による車両においては、回転電機は、車両の加速時など所定の走行モード時に力行動作を行ない、その他の走行モード時は、冷却ファンがロータの回転動作から切離される。

したがって、この発明によれば、力行動作が行なわれない定常走行時、冷却ファンが回転負荷となることはなく、冷却ファンが車両の走行負荷を高めることはない。また、不必要な冷却ファンの回転がなくなるので、冷却ファンの回転音も抑制され、車両の静粛性向上に寄与する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明による回転電機が搭載された車両の一例として示されるハイブリッド自動車の構成を示す概略図である。

図１を参照して、ハイブリッド自動車１００は、エンジン１０と、バッテリ２０と、モータ駆動装置３０と、モータジェネレータ４０と、ディファレンシャルギア（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｇｅａｒ、以下「ＤＧ」と称する。）５０と、前輪駆動軸６０と、前輪７０Ｒ，７０Ｌと、後輪駆動軸８０と、後輪９０Ｒ，９０Ｌとを備える。

エンジン１０は、前輪駆動軸６０と接続される。モータジェネレータ４０は、ＤＧ５０を介して後輪駆動軸８０と接続される。また、モータジェネレータ４０は、モータ駆動装置３０と電気的に接続され、モータ駆動装置３０は、バッテリ２０と電気的に接続される。

エンジン１０は、このハイブリッド自動車１００における主動力源であり、発生した動力を前輪駆動軸６０へ出力する。

直流電源であるバッテリ２０は、たとえば、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池からなり、直流電圧をモータ駆動装置３０に供給する。また、バッテリ２０は、モータ駆動装置３０から受ける直流電圧によって充電される。

モータ駆動装置３０は、ハイブリッド自動車１００において加速トルクが必要なときにモータジェネレータ４０を駆動制御する。モータ駆動装置３０は、モータジェネレータ４０を駆動制御する際、バッテリ２０から受ける直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ４０に供給する。また、モータ駆動装置３０は、モータジェネレータ４０の回生動作によって発電された交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ２０を充電する。

モータジェネレータ４０は、３相交流同期電動発電機であって、モータ駆動装置３０から受ける交流電力によって駆動力を発生する。ここで、上述したように、モータジェネレータ４０は、ハイブリッド自動車１００において加速トルクが必要なとき、モータ駆動装置３０からの指令に応じて力行動作を行なう。また、モータジェネレータ４０は、ハイブリッド自動車１００の減速・制動時、回生動作によって交流電力を発電し、その発電した交流電力をモータ駆動装置３０に供給する。

ＤＧ５０は、モータジェネレータ４０から受ける動力を後輪駆動軸８０を介して後輪９０Ｒ，９０Ｌに伝達するとともに、後輪駆動軸８０から受ける回転力をモータジェネレータ４０に伝達する。

図２は、図１に示したモータ駆動装置３０の主要部の構成を示す回路図である。

図２を参照して、モータ駆動装置３０は、コンバータ１１０と、インバータ１２０と、制御装置１３０と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、電源ラインＬ１，Ｌ２と、接地ラインＬ３と、出力ライン１５２〜１５６とを含む。コンバータ１１０は、バッテリ２０とインバータ１２０との間に接続され、インバータ１２０は、モータジェネレータ４０と接続される。

インバータ１２０によって駆動されるモータジェネレータ４０は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相コイルを有するステータ４２と、界磁巻線を有するロータ４４とからなる。ロータ４４には、界磁巻線に界磁電流Ｉｆが流れることによって界磁極が形成され、この界磁極による磁界とステータ４２によって発生する回転磁界との磁気作用によってロータ４４は回転する。また、ロータ４４の界磁巻線に界磁電流Ｉｆが流れるときに発生する漏洩磁束は、後述するように、ロータ４４の回転軸に設けられる冷却ファンを吸引するために用いられる。

コンバータ１１０は、パワートランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬとからなる。パワートランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインＬ２と接地ラインＬ３との間に直列に接続され、制御装置１３０からの制御信号をベースに受ける。各パワートランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続される。

リアクトルＬは、バッテリ２０の正極と接続される電源ラインＬ１に一端が接続され、パワートランジスタＱ１のエミッタとパワートランジスタＱ２のコレクタとの接続点に他端が接続される。そして、リアクトルＬは、パワートランジスタＱ２のスイッチング動作に応じてコイルに流される電流を磁場エネルギーとして蓄積することによってバッテリ２０からの直流電圧を昇圧し、その昇圧された直流電圧をパワートランジスタＱ２がオフされたタイミングに同期してダイオードＤ１を介して電源ラインＬ２に供給する。

このコンバータ１１０は、制御装置１３０からの制御信号に基づいて、バッテリ２０から受ける直流電圧を昇圧して電源ラインＬ２に供給する。また、コンバータ１１０は、インバータ１２０から受ける直流電圧を降圧してバッテリ２０を充電する。

インバータ１２０は、Ｕ相アーム１２２、Ｖ相アーム１２４およびＷ相アーム１２６からなる。各相アームは、電源ラインＬ２と接地ラインＬ３との間に並列に接続される。Ｕ相アーム１２２は、直列に接続されたパワートランジスタＱ３，Ｑ４からなり、Ｖ相アーム１２４は、直列に接続されたパワートランジスタＱ５，Ｑ６からなり、Ｗ相アーム１２６は、直列に接続されたパワートランジスタＱ７，Ｑ８からなる。また、各パワートランジスタＱ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。

そして、各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、出力ライン１５２〜１５６を介してモータジェネレータ４０のステータ４２における各相コイルの反中性点側にそれぞれ接続されている。

このインバータ１２０は、制御装置１３０からの制御信号に基づいて、電源ラインＬ２から受ける直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ４０へ出力する。また、インバータ１２０は、モータジェネレータ４０から受ける交流電圧を直流電圧に整流して電源ラインＬ２に供給する。

コンデンサＣ１は、電源ラインＬ１と接地ラインＬ３との間に接続され、電源ラインＬ１の電圧レベルを平滑化する。また、コンデンサＣ２は、電源ラインＬ２と接地ラインＬ３との間に接続され、電源ラインＬ２の電圧レベルを平滑化する。

制御装置１３０は、ハイブリッド自動車１００において加速トルクが必要なとき、モータトルク指令値、モータジェネレータ４０の各相電流値、およびインバータ１２０の入力電圧に基づいてモータジェネレータ４０の各相コイル電圧を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフするＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成してインバータ１２０へ出力する。

また、制御装置１３０は、上述したモータトルク指令値およびモータ回転数に基づいてインバータ１２０の入力電圧を最適にするためのパワートランジスタＱ１，Ｑ２のデューティ比を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするＰＷＭ信号を生成してコンバータ１１０へ出力する。

さらに、制御装置１３０は、モータジェネレータ４０によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ２０を充電するため、コンバータ１１０およびインバータ１２０におけるパワートランジスタＱ１〜Ｑ８のスイッチング動作を制御する。

このモータ駆動装置３０においては、コンバータ１１０は、制御装置１３０からの制御信号に基づいて、バッテリ２０から受ける直流電圧を昇圧して電源ラインＬ２に供給する。そして、インバータ１２０は、コンデンサＣ２によって平滑化された直流電圧を電源ラインＬ２から受け、その受けた直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ４０へ出力する。

また、インバータ１２０は、モータジェネレータ４０の回生動作によって発電された交流電圧を直流電圧に変換して電源ラインＬ２へ出力する。そして、コンバータ１１０は、コンデンサＣ２によって平滑化された直流電圧を電源ラインＬ２から受け、その受けた直流電圧を降圧してバッテリ２０を充電する。

図３は、図１に示したモータジェネレータ４０の構造を示す断面図である。

図３を参照して、モータジェネレータ４０は、ステータ４２と、ロータ４４と、回転シャフト２１０と、冷却ファン２２０と、固定枠２３０と、軸受２４０，２６０，２７０と、ストッパー２５０と、ハウジング２８０とを含む。

ステータ４２は、ロータ４４とギャップを介してロータ４４の外周に設けられ、ハウジング２８０に固設される。ロータ４４は、回転シャフト２１０の周りに固設され、回転シャフト２１０と連動して回転軸まわりを回転する。ロータ４４は、内部に界磁巻線を含み（図示せず）、界磁巻線に界磁電流Ｉｆが流れると界磁極を生成する。

冷却ファン２２０は、ロータ４４と連動して回転することによって冷却風を発生し、発熱したステータ４２およびロータ４４を冷却する。冷却ファン２２０は、固定枠２３０に固設され、固定枠２３０と連動して回転する。

固定枠２３０は、たとえば鉄などの磁性体からなる。固定枠２３０は、軸受２４０を介して回転シャフト２１０の周りに設けられ、ロータ４４とストッパー２５０との間に設けられる。そして、固定枠２３０は、ロータ４４側にフランジ部を有し、後述するように、ロータ４４からの漏洩磁束によって固定枠２３０がロータ４４に吸引されると、そのフランジ部がロータ４４の回転軸方向の端面に密着する。

軸受２４０は、回転シャフト２１０と固定枠２３０との間に設けられ、固定枠２３０を回転シャフト２１０に対して回転自在にするとともに、回転シャフト２１０の軸方向に可動である。軸受２４０は、たとえば、摩擦係数の小さい樹脂などで構成される。

ストッパー２５０は、回転シャフト２１０に固設され、固定枠２３０および軸受２４０の軸方向の大きな移動を防止するために設けられる。軸受２６０，２７０は、ハウジング２８０に対して回転シャフト２１０を回転自在に固定する。ハウジング２８０は、このモータジェネレータ４０の筐体であり、ハイブリッド自動車１００に固設される。

このモータジェネレータ４０においては、ロータ４４の界磁巻線に界磁電流Ｉｆが流れると、ロータ４４に界磁極が発生する。そして、この界磁極とステータ４２に発生する回転磁界との磁気作用によってロータ４４が回転する。ここで、ロータ４４には、上記の磁気作用を生じさせる主磁束のほか、ロータ４４の回転軸方向に漏洩する漏洩磁束が併せて発生する。そして、このモータジェネレータ４０においては、このロータ４４からの漏洩磁束を利用して、冷却ファン２２０が固設される固定枠をロータ４４に接着させ、ロータ４４に連動して冷却ファン２２０を回転させる。

図４は、図３に示したモータジェネレータ４０において、冷却ファン２２０がロータ４４に吸引されているときの冷却ファン２２０近傍の拡大図である。

図４を参照して、ロータ４４からの漏洩磁束によって、固定枠２３０とロータ４４との間に吸引力が発生する。そうすると、回転シャフト２１０に沿って固定枠２３０がロータ４４側に移動し、固定枠２３０のフランジ部がロータ４４の端面に固着される。すなわち、ロータ４４からの漏洩磁束による吸引力がロータ４４に対する固定枠２３０の固定力となり、ロータ４４の回転に連動して冷却ファン２２０が回転する。

一方、図５は、図３に示したモータジェネレータ４０において、冷却ファン２２０がロータ４４から引離されているときの冷却ファン２２０近傍の拡大図である。

図５を参照して、固定枠２３０のフランジ部およびロータ４４の接触面の各々には、互いに反発力を生じさせる薄い板状の磁石２８５が設けられている。この磁石２８５による反発力は、ロータ４４からの漏洩磁束により発生する固定枠２３０とロータ４４との間の吸引力よりも小さく、この磁石２８５は、ロータ４４からの漏洩磁束によるロータ４４への固定枠２３０の固着を阻害しない。

一方、ロータ４４の界磁電流Ｉｆが０となり、ロータ４４からの漏洩磁束が消滅すると、固定枠２３０とロータ４４との間に作用していた吸引力も消滅する。そうすると、上記の磁石２８５の反発力によって、固定枠２３０は、回転シャフト２１０に沿ってロータ４４から遠ざかる方向に移動し、ストッパー２５０の位置まで移動する。これによって、冷却ファン２２０は、ロータ４４の回転動作と連動しなくなり、また、ロータ４４の端面との間にギャップが設けられるので、ロータ４４と接触することもない。したがって、ロータ４４および回転シャフト２１０の回転に対して冷却ファン２２０が負荷となることはない。その結果、このモータジェネレータ４０が動作していない定常走行時に、冷却ファン２２０がハイブリッド自動車１００の走行負荷を高めることはない。

なお、上記において、固定枠２３０のフランジ部およびロータ４４の接触面の各々に設けられる磁石２８５は、固定枠２３０のフランジ部およびロータ４４内に埋め込まれていてもよい。

以上のように、この実施の形態１によれば、回転シャフト２１０に設けられる冷却ファン２２０は、軸受２４０を介して回転シャフト２１０に回転自在に設けられ、モータジェネレータ４０が力行動作や回生動作を行なっているとき、ロータ４４から受ける磁力によって冷却ファン２２０がロータ４４に吸引固着され、モータジェネレータ４０が動作していないときは、ロータ４４からからの漏洩磁束が消滅するため、ロータ４４および回転シャフト２１０の回転動作から冷却ファン２２０が切離される。

したがって、ハイブリッド自動車１００の定常走行時において、冷却ファン２２０がハイブリッド自動車１００の走行負荷を高めることはない。

また、冷却ファン２２０とロータ４４との間に反発力を発生する磁石２８５を設けたので、冷却ファン２２０とロータ４４との間に吸引力が発生していないとき、冷却ファン２２０とロータ４４との間にギャップが生じる。したがって、冷却ファン２２０とロータ４４との間に吸引力が発生していないときの冷却ファン２２０とロータ４４との接触が防止される。

［実施の形態２］
実施の形態２では、冷却ファン２２０を挟んでロータ４４の反対側に設けられるストッパーを磁石で構成することによって、ロータ４４から漏洩磁束が発生していないときに固定枠２３０がストッパーに吸引され、冷却ファン２２０がロータ４４から引き離される。

実施の形態２によるハイブリッド自動車１００Ａは、図１に示した実施の形態１によるハイブリッド自動車１００の構成において、モータジェネレータ４０に代えてモータジェネレータ４０Ａを備える。実施の形態２によるハイブリッド自動車１００Ａのその他の構成は、実施の形態１によるハイブリッド自動車１００の構成と同じである。

図６は、実施の形態２によるモータジェネレータ４０Ａの構造を示す断面図である。

図６を参照して、モータジェネレータ４０Ａは、図３に示した実施の形態１におけるモータジェネレータ４０の構造において、ストッパー２５０に代えてストッパー２５０Ａを含み、支持材２９０をさらに含む。また、モータジェネレータ４０Ａは、実施の形態１によるモータジェネレータ４０が備えていた図５に示した磁石は備えていない。

なお、モータジェネレータ４０Ａにおけるその他の構成は、実施の形態１におけるモータジェネレータ４０の構造と同じである。

ストッパー２５０Ａは、固定枠２３０および軸受２４０の回転シャフト２１０に沿った大きな移動を防止するために設けられる。ストッパー２５０Ａは、支持材２９０によってハウジング２８０に固設され、内部を回転シャフト２１０が貫通しており、回転シャフト２１０とはギャップを有している。そして、ストッパー２５０Ａは、磁石からなり、固定枠２３０との間に吸引力を生じさせる。一方、このストッパー２５０Ａによる吸引力は、ロータ４４からの漏洩磁束により発生する固定枠２３０とロータ４４との間の吸引力よりも小さく、この磁石からなるストッパー２５０Ａは、ロータ４４からの漏洩磁束によるロータ４４への固定枠２３０の固着を阻害しない。

支持材２９０は、ハウジング２８０とストッパー２５０Ａとの間に設けられ、ストッパー２５０Ａをハウジング２８０に固定する。

このモータジェネレータ４０Ａにおいても、ロータ４４の界磁巻線に界磁電流Ｉｆが流れると、ロータ４４の回転軸方向の端面から漏洩磁束が発生する。そして、このロータ４４からの漏洩磁束を利用して、冷却ファン２２０が固設される固定枠をロータ４４に接着させ、ロータ４４に連動して冷却ファン２２０を回転させる。

図７は、図６に示したモータジェネレータ４０Ａにおいて、冷却ファン２２０がロータ４４に吸引されているときの冷却ファン２２０近傍の拡大図である。

図７を参照して、実施の形態１の場合と同様に、ロータ４４からの漏洩磁束による吸引力によって、固定枠２３０のフランジ部がロータ４４の端面に固着される。これによって、ロータ４４の回転に連動して冷却ファン２２０が回転する。

ここで、固定枠２３０を挟んでロータ４４と反対側に設けられたストッパー２５０Ａは、固定枠２３０に対して吸引力を発生するが、上述したように、このストッパー２５０Ａによる吸引力は、ロータ４４からの漏洩磁束による固定枠２３０とロータ４４との間の吸引力よりも小さく、固定枠２３０とロータ４４との固着が阻害されることはない。

図８は、図６に示したモータジェネレータ４０Ａにおいて、冷却ファン２２０がロータ４４から引離されているときの冷却ファン２２０近傍の拡大図である。

図８を参照して、ロータ４４の界磁電流Ｉｆが０となり、ロータ４４からの漏洩磁束が消滅すると、固定枠２３０とロータ４４との間に作用していた吸引力も消滅する。そうすると、固定枠２３０は、磁石からなるストッパー２５０Ａによって吸引され、ストッパー２５０Ａの位置まで移動する。ここで、ストッパー２５０Ａは、ハウジング２８０に固設され、回転シャフト２１０とは接触していないので、冷却ファン２２０は、ロータ４４の回転動作と連動せず、また、ロータ４４の端面との間にギャップが設けられるので、ロータ４４と接触することもない。したがって、ロータ４４および回転シャフト２１０の回転に対して冷却ファン２２０が負荷となることはない。その結果、このモータジェネレータ４０Ａが動作していない定常走行時に、冷却ファン２２０がハイブリッド自動車１００Ａの走行負荷を高めることはない。

以上のように、この実施の形態２によれば、冷却ファン２２０を挟んでロータ４４の反対側に設けられるストッパー２５０Ａを磁石で構成したので、冷却ファン２２０とロータ４４との間に吸引力が発生していないとき、冷却ファン２２０とロータ４４との間にギャップが生じる。したがって、冷却ファン２２０とロータ４４との間に吸引力が発生していないときの冷却ファン２２０とロータ４４との接触が防止される。

なお、上記の各実施の形態においては、ロータが界磁巻線型の３相交流同期電動発電機によってモータジェネレータ４０が構成される場合を代表的に説明したが、モータジェネレータ４０は、界磁巻線型の３相交流同期電動発電機に限られるものではない。この発明は、たとえば、交流誘導電動発電機やリラクタンスモータなど、ステータに電流が流されたときにロータに磁束が誘起される回転電機に適用することができる。また、この発明の適用範囲は、３相の回転電機に限定されるものではなく、それ以外の相数からなる回転電機についても適用することができる。

また、上記の各実施の形態においては、前輪をエンジン１０で駆動し、加速時のアシストとして後輪をモータジェネレータ４０（４０Ａ）で駆動する、いわゆる四輪駆動型のハイブリッド自動車の場合を代表的に説明したが、自動車の構成は、上記実施の形態のものに限られるものではない。たとえば、公知のシリーズ型ハイブリッド自動車やパラレル型ハイブリッド自動車において、従輪（たとえば後輪）をモータジェネレータ４０（４０Ａ）で駆動する構成であってもよい。

また、上記の各実施の形態においては、この発明による回転電機が搭載される車両としてハイブリッド自動車の場合を代表的に例示して説明したが、この発明の適用範囲は、回転電機がハイブリッド自動車に搭載される場合に限られるものではなく、その他の用途に用いられる回転電機一般にこの発明を適用することができる。

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、上記した実施の形態の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。

この発明による回転電機が搭載された車両の一例として示されるハイブリッド自動車の構成を示す概略図である。 図１に示すモータ駆動装置の主要部の構成を示す回路図である。 図１に示すモータジェネレータの構造を示す断面図である。 図３に示すモータジェネレータにおいて、冷却ファンがロータに吸引されているときの冷却ファン近傍の拡大図である 図３に示すモータジェネレータにおいて、冷却ファンがロータから引離されているときの冷却ファン近傍の拡大図である。 実施の形態２によるモータジェネレータの構造を示す断面図である。 図６に示すモータジェネレータにおいて、冷却ファンがロータに吸引されているときの冷却ファン近傍の拡大図である。 図６に示すモータジェネレータにおいて、冷却ファンがロータから引離されているときの冷却ファン近傍の拡大図である。

符号の説明

１００，１００Ａ ハイブリッド自動車、１０ エンジン、２０ バッテリ、３０ モータ駆動装置、４０，４０Ａ モータジェネレータ、４２ ステータ、４４ ロータ、５０ ＤＧ、６０ 前輪駆動軸、７０Ｒ，７０Ｌ 前輪、８０ 後輪駆動軸、９０Ｒ，９０Ｌ 後輪、１１０ コンバータ、１２０ インバータ、１２２ Ｕ相アーム、１２４ Ｖ相アーム、１２６ Ｗ相アーム、１３０ 制御装置、１５２〜１５６ 出力ライン、２１０ 回転シャフト、２２０ 冷却ファン、２３０ 固定枠、２４０，２６０，２７０ 軸受、２５０，２５０Ａ ストッパー、２８０ ハウジング、２８５ 磁石、２９０ 支持材、Ｑ１〜Ｑ８ パワートランジスタ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｌ リアクトル、Ｌ１，Ｌ２ 電源ライン、Ｌ３ 接地ライン。

Claims (10)

1. ステータ、ロータ、および前記ロータに固設される回転シャフトを含むモータ部と、
   前記ロータの回転力を受けて回転し、前記モータ部を冷却する冷却ファンとを備え、
   前記冷却ファンは、前記回転シャフトに対して回転自在に設けられ、前記ステータに電流が流されているとき、前記ロータからの回転力を受ける、回転電機。
2. 前記冷却ファンは、前記ロータからの磁力によって前記ロータの回転軸方向の端部に固着される、請求項１に記載の回転電機。
3. 前記ロータは、界磁電流が流されることによって界磁極を発生する界磁巻線を含み、
   前記冷却ファンは、前記界磁巻線に前記界磁電流が流されているとき、前記ロータの回転軸方向の端部に固着される、請求項１または請求項２に記載の回転電機。
4. 前記冷却ファンは、前記ステータに電流が流されているとき、前記ロータに誘起される磁束によって前記ロータの回転軸方向の端部に固着される、請求項１または請求項２に記載の回転電機。
5. 前記冷却ファンは、前記モータ部の力行動作時、前記ロータからの回転力を受ける、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
6. 前記冷却ファンは、前記モータ部の回生動作時、前記ロータからの回転力を受ける、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
7. 前記冷却ファンと前記ロータとの間に反発力を発生する磁石をさらに備え、
   前記冷却ファンは、前記回転シャフトの回転軸方向に可動であり、
   前記磁石は、前記ステータに電流が流されていないとき、前記冷却ファンと前記ロータとの間にギャップを生じさせる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機。
8. 前記冷却ファンを挟んで前記ロータの反対側に設けられる磁石をさらに備え、
   前記冷却ファンは、前記回転シャフトの回転軸方向に可動であり、
   前記磁石は、前記ステータに電流が流されていないとき、前記冷却ファンと前記ロータとの間にギャップを生じさせる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機。
9. 第１の駆動軸に接続され、前記第１の駆動軸に駆動力を発生させる駆動部と、
   第２の駆動軸に接続され、前記第２の駆動軸に駆動力を発生させる請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の回転電機とを備え、
   前記回転電機は、所定の走行モード時に力行動作を行なう、車両。
10. 前記所定の走行モードは、当該車両の加速時である、請求項９に記載の車両。
    

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