JP2009261072A - 車両用電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的な冷却を実現するための構造を有する車両用電動機を提供する。
【解決手段】ハウジング３４に固定されたステータ３６と、そのステータ３６の内周側に設けられたロータ３８とを、備えた第２電動機ＭＧ２において、ロータ３８の軸心方向端面５０から軸心方向に突出して設けられた、外周面に複数の溝部５４を有するエンドプレート５２を備えたものであることから、そのエンドプレート５２によりロータ３８を効率的に冷却することができる。また、上方から落下してきた冷媒を上記エンドプレート５２によりステータ３６側へ跳ね返らせることで、そのステータ３６の構成要素を好適に冷却することができる。すなわち、効率的な冷却を実現するための構造を有する第２電動機ＭＧ２を提供することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用電動機に関し、特に、その効率的な冷却を実現するための改良に関する。

主動力源と、その主動力源と駆動輪との間の動力伝達経路に設けられた電動機と、その電動機に連結されると共にその電動機の回転状態の変化に応じて入力回転速度と出力回転速度との差動状態を制御する電気式差動部とを、備えたハイブリッド車両が知られている。斯かるハイブリッド車両に搭載される電動機としては、発動機（モータ）及び発電機として選択的に作動し得るモータジェネレータが好適に用いられる。

ところで、上述のような電動機を高負荷で継続的に作動させた場合、その電動機の温度が上昇して磁石の減磁やコイルの短絡等の不具合が発生するおそれがあるため、車両の駆動に際してはその電動機の冷却が求められる。そこで、斯かる電動機を効率的に冷却するための技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載された回転電機の冷却制御装置がそれである。

特開平１１−３１８０５５号公報 特開２００６−６０４７号公報 特開平１１−２８５２０５号公報 特開平１１−１１３２０２号公報

しかし、前述したような従来の技術では、前記電動機におけるステータの冷却に関して、上方から冷媒（オイル）を落下させてそのステータの構成要素に掛ける態様が一般的であるため、冷媒が掛からない部分が発生するおそれがあった。また、前記ステータに備えられたコイルの冷却に関して、冷媒がそのコイルの網目を通過してしまうことで、限られた範囲しか冷却できない可能性があった。このため、効率的な冷却を実現するための構造を有する車両用電動機の開発が求められていた。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、効率的な冷却を実現するための構造を有する車両用電動機を提供することにある。

斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、非回転部材に固定されたステータと、そのステータの内周側に設けられたロータとを、備えた車両用電動機であって、前記ロータの軸心方向端面から軸心方向に突出して設けられた、所定の放熱構造を有するエンドプレートを備えたことを特徴とするものである。

このようにすれば、非回転部材に固定されたステータと、そのステータの内周側に設けられたロータとを、備えた車両用電動機において、前記ロータの軸心方向端面から軸心方向に突出して設けられた、所定の放熱構造を有するエンドプレートを備えたものであることから、その放熱構造によりロータを効率的に冷却することができる。また、前記エンドプレートにより冷媒を前記ステータ側へ跳ね返らせることで、そのステータの構成要素を好適に冷却することができる。すなわち、効率的な冷却を実現するための構造を有する車両用電動機を提供することができる。

ここで、好適には、前記エンドプレートは、前記放熱構造として軸心方向に延びる複数の溝部をその外周面に備えた円筒状の部材である。このようにすれば、実用的な態様の放熱構造によりロータを効率的に冷却することができると共に、上方から落下してきた冷媒を好適に前記ステータ側へ跳ね返らせることができる。

また、好適には、前記エンドプレートは、前記ステータの内周側に、軸心方向に関して少なくともそのステータに備えられたコイルの端部まで延設されたものである。このようにすれば、とりわけ冷却が必要とされる前記ステータに備えられたコイルを効率的に冷却することができる。

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明が好適に適用される車両用動力伝達装置１０の構成を説明する骨子図である。この動力伝達装置１０は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型車両に好適に用いられる横置き型のハイブリッド駆動装置であり、主動力源としてのエンジン１２と、第１電動機ＭＧ１と、第２電動機ＭＧ２と、例えば左右一対の前輪である駆動輪１４と、上記エンジン１２や第２電動機ＭＧ２等により発生させられる駆動力をその駆動輪１４へ伝達すると共にその駆動力の一部を上記第１電動機ＭＧ１等へ分配する動力分配機構１６とを、備えて構成されている。

上記エンジン１２は、例えば、気筒内噴射される燃料の燃焼によって駆動力を発生させるガソリンエンジン或いはディーゼルエンジン等の内燃機関であり、走行用の主動力源として機能するものである。このエンジン１２は、好適には、その出力軸（クランク軸）が上記動力分配機構１６の第１回転軸１８に直接に或いは図示しない脈動吸収ダンパを介して直接的に連結されている。このように、本実施例の動力伝達装置１０において、好適には、上記エンジン１２と動力分配機構１６とは直結されている。この直結はトルクコンバータやフルードカップリング等の流体式伝動装置を介することなく連結されているということであり、例えば上記脈動吸収ダンパ等を介する連結はこの直結に含まれる。

前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２は、本発明の車両用電動機の一実施例であり、好適には、何れも電気エネルギから機械的な駆動力を発生させる原動機としての機能及び機械的な駆動力から電気エネルギを発生させる発電機としての機能を有する所謂モータジェネレータであるが、前記第１電動機ＭＧ１は反力を発生させるためのジェネレータ（発電機）機能を少なくとも備え、前記第２電動機ＭＧ２は走行用の駆動力源として駆動力を出力するためのモータ（発動機）機能を少なくとも備える。すなわち、前記動力伝達装置１０において、前記第２電動機ＭＧ２は主動力源であるエンジン１２の代替として、或いはそのエンジン１２と共に走行用の駆動力を発生させる動力源（副動力源）として機能する。また、前記第１電動機ＭＧ１は、前記エンジン１２と共通の第１回転軸１８に対応して設けられた遊星歯車装置２０のサンギヤＳにそのロータが連結されたものであり、前記第２電動機ＭＧ２は、その遊星歯車装置２０のリングギヤＲにそのロータが連結されたものである。

前記動力分配機構１６は、シングルピニオン型の遊星歯車装置２０を主体として構成されたものであり、その遊星歯車装置２０の第１回転要素としてのサンギヤＳに前記第１電動機ＭＧ１のロータが、第２回転要素としてのキャリアＣＡに前記エンジン１２の回転軸１８が、第３回転要素としてのリングギヤＲに前記第１電動機ＭＧ２のロータがそれぞれ連結されている。また、上記遊星歯車装置２０のリングギヤＲには、出力スプロケット２２が一体的に連結されており、その出力スプロケット２２は、チェーン２４を介してカウンタ軸２６に機械的に接続されている。そして、そのカウンタ軸２６に伝達されたトルクは、更に減速装置２８、差動歯車装置３０、及び左右一対の車軸３２Ｒ、３２Ｌを介して前記左右一対の駆動輪（前輪）１４Ｒ、１４Ｌへ伝達されるようになっている。

前述のように構成された動力分配機構１６では、前記遊星歯車装置２０に備えられた３つの回転要素であるサンギヤＳ、キャリアＣＡ、及びリングギヤＲがそれぞれ相互に相対回転可能とされて差動作用が作動可能な状態すなわち差動作用が働く差動状態とされることから、前記エンジン１２から出力される駆動力が前記第１電動機ＭＧ１と出力部材としての上記カウンタ軸２６とに分配されると共に、分配された駆動力の一部で前記第１電動機ＭＧ１により発電が行われたり、発電された電力により前記第２電動機ＭＧ２が回転駆動されるというように、前記動力分配機構１６が電気的な差動装置として機能させられる。これにより、例えば、その動力分配機構１６が所謂無段変速状態（電気的ＣＶＴ状態）とされ、前記エンジン１２の所定回転にかかわらず前記カウンタ軸２６の回転が連続的に変化させられる。すなわち、前記動力伝達装置１０においては、前記第１電動機ＭＧ１により発電された電力が図示しないインバータを介して前記第２電動機ＭＧ２へ供給され、その電力による第２電動機ＭＧ２の駆動により発生させられる駆動力が前記カウンタ軸２６へ伝達される。この電気エネルギの発生から前記第２電動機ＭＧ２で消費されるまでに関連する機器により、前記エンジン１２の動力の一部が電気エネルギに変換され、その電気エネルギを機械的エネルギに変換するまでの電気パスが構成され、前記動力分配機構１６は、その変速比γ０が最小値γ０_minから最大値γ０_maxまで連続的に変化させられる電気式差動部（電気式無段変速機）として機能させられる。

図２は、前記第２電動機ＭＧ２の構成を詳しく説明する部分断面図である。また、図３は、前記第２電動機ＭＧ２のステータ３６及びロータ３８を図２の矢印IIIで示す方向から見た正面図である。以下、これら図２及び図３に基づいて、本発明が前記第２電動機ＭＧ２に適用された例を説明するが、斯かる第２電動機ＭＧ２と共に、或いはその代替として前記第１電動機ＭＧ１に本発明が適用されたものであっても構わない。

図２に示すように、前記第２電動機ＭＧ２は、非回転部材である前記動力伝達装置１０のハウジング３４に固定された固定子としてのステータ３６と、そのステータ３６の内周側に設けられた回転子としてのロータ３８とを、備えて構成されている。このロータ３８は、前記遊星歯車装置２０のリングギヤＲに連結された伝達部材４０に固定されており、その伝達部材４０は、上記ハウジング３４との間にベアリング４２を介して相対回転可能（軸心まわりの自転可能）に設けられている。すなわち、上記ロータ３８は、上記ステータ３６の内周側にそのステータ３６に対する相対回転可能（軸心まわりの自転可能）に設けられている。また、上記ステータ３６には通電により磁力を発生させるためのコイル４４が備えられており、上記ロータ３８には磁石４６が備えられている。

図２及び図３においては、上記ステータ３６に備えられたコイル４４を模式的に網目模様で示している。上記ステータ３６に備えられたコイル４４は、導線が幾重にも巻き回されて成るものであり、図２に示すように、軸心方向に関してその一部が上記ステータ３６の軸心方向端面４８（或いはロータ３８の軸心方向端面５０）よりも外側に位置させられるようにそのステータ３６に固定されている。そのように、上記ステータ３６の軸心方向端面４８よりも外側に位置させられる部分において、上記コイル４４は複数の導線が束になった所謂網目状を成しており、例えばＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid：自動変速機作動油）等の冷媒はその部分に滞留することなく通過乃至透過させられる。

ここで、図２及び図３に示すように、本実施例の第２電動機ＭＧ２においては、前記ロータ３８の軸心方向端面５０から軸心方向に突出して、所定の放熱構造（ヒートマス）を有するエンドプレート５２が設けられている。このエンドプレート５２は、好適には、放熱構造として軸心方向に延びる複数の溝部（スプライン溝）５４をその外周面に備えた円筒状の部材であり、前記ステータ３６の内周側に、軸心方向に関して少なくともそのステータ３６に備えられたコイル４４の端部まで延びるように設けられている。換言すれば、前記ステータ３６の軸心方向端面４８よりも軸心方向外側に位置させられるコイル４４の部分の内周側に、少なくとも軸心方向に関してそのコイル４４の端部まで設けられている。

以上のように構成された本実施例の第２電動機ＭＧ２における冷却作用を、図３を用いて説明する。一般的な電動機におけるステータの冷却では、上方からＡＴＦ等の冷媒が落下し、そのステータの構成要素に掛かることで冷却が行われるが、上述のように前記ステータ３６の軸心方向端面４８よりも軸心方向外側に位置させられるコイル４４の部分に関しては、冷媒がその部分に滞留することなくコイル４４の網目を通過乃至透過するため、限られた範囲しか冷媒が掛からず、冷却が不十分となるおそれがあった。一方、前記ロータ３８の軸心方向端面５０から軸心方向に突出して上述のようなエンドプレート５２を備えた本実施例の構成においては、上方から冷媒が落下してきた際、図３の破線矢印に示すようにその冷媒が前記ロータ３８と共に回転（軸心まわりに自転）するエンドプレート５２の外周面に当たって跳ね返され、再び前記ステータ３６の軸心方向端面４８よりも軸心方向外側に位置させられるコイル４４の部分に掛かる。また、上記エンドプレート５２の外周面に複数の溝部５４が形成されていることで、上方から落下してきた冷媒をより離散的に（拡散させて）跳ね返すことができ、前記ステータ３６の軸心方向端面４８よりも軸心方向外側に位置させられるコイル４４における可及的広範囲にその冷媒を掛けることができる。そのようにして、前記ステータ３６において特にその軸心方向端面４８よりも軸心方向外側に位置させられるコイル４４の部分に関して効率的な冷却が実現される。また、上記エンドプレート５２は、前記ロータ３８の放熱構造（放熱部材）として機能するものであり、上方からの冷媒が定常的に掛かるそのエンドプレート５２の放熱作用により前記ロータ３８の効率的な冷却が実現される。更に、そのエンドプレート５２の外周面に複数の溝部５４が形成されていることで、放熱効率を高めて更に好適な冷却を実現することができる。

このように、本実施例によれば、非回転部材であるハウジング３４に固定されたステータ３６と、そのステータ３６の内周側に設けられたロータ３８とを、備えた第２電動機ＭＧ２において、前記ロータ３８の軸心方向端面５０から軸心方向に突出して設けられた、所定の放熱構造を有するエンドプレート５２を備えたものであることから、その放熱構造によりロータ３８を効率的に冷却することができる。また、前記エンドプレート５２により冷媒を前記ステータ３６側へ跳ね返らせることで、そのステータ３６の構成要素を好適に冷却することができる。すなわち、効率的な冷却を実現するための構造を有する第２電動機ＭＧ２を提供することができる。

また、前記エンドプレート５２は、前記放熱構造として軸心方向に延びる複数の溝部５４をその外周面に備えた円筒状の部材であるため、実用的な態様の放熱構造によりロータ３８を効率的に冷却することができると共に、上方から落下してきた冷媒を好適に前記ステータ３６側へ跳ね返らせることができる。

また、前記エンドプレート５２は、前記ステータ３６の内周側に、軸心方向に関して少なくともそのステータ３６に備えられたコイル４４の端部まで延設されたものであるため、とりわけ冷却が必要とされる前記ステータ３６に備えられたコイル４４を効率的に冷却することができる。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。

例えば、前述の実施例では、図２に示すように、前記第２電動機ＭＧ２におけるロータ３８の軸方向両端部に前記エンドプレート５２を備えた構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記ロータ３８における少なくとも一方の軸方向端部に前記エンドプレート５２が設けられていれば本発明の一応の効果は奏する。

また、前述の実施例において、前記ロータ３８に設けられたエンドプレート５２は、図３に示すように円筒状を成すように構成されたものであったが、必ずしも円筒状を成すものでなくともよく、例えばその周方向に単数乃至複数の間隙を有する部分円筒状のエンドプレートが設けられたものであってもよい。

また、前述の実施例において、前記エンドプレート５２は、放熱構造として軸心方向に延びる複数の溝部５４をその外周面に備えたものであったが、例えば斯かる溝部５４の代替として放射状に複数の板状部材（放熱フィン）を配設する等、放熱構造としては様々な態様が考えられる。

また、前述の実施例では、ハイブリッド車両の電動機ＭＧ２に本発明が適用された例を説明したが、本発明は非回転部材に固定されたステータと、そのステータの内周側に設けられたロータとを、備えた車両用電動機に広く用いられ得るものであり、ハイブリッド車両の電動機に限定されるものでないことは言うまでもない。

その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。

本発明が好適に適用される車両用動力伝達装置の構成を説明する骨子図である。 本発明の一実施例である、図１の動力伝達装置に備えられた第２電動機の構成を詳しく説明する部分断面図である。 図２の第２電動機のステータ及びロータを矢印IIIで示す方向から見た正面図である。

符号の説明

３４：ハウジング（非回転部材）
３６：ステータ
３８：ロータ
４４：コイル
５０：ロータの軸心方向端面
５２：エンドプレート
５４：溝部
ＭＧ２：第２電動機

Claims (3)

1. 非回転部材に固定されたステータと、該ステータの内周側に設けられたロータとを、備えた車両用電動機であって、
   前記ロータの軸心方向端面から軸心方向に突出して設けられた、所定の放熱構造を有するエンドプレートを備えたものであることを特徴とする車両用電動機。
2. 前記エンドプレートは、前記放熱構造として軸心方向に延びる複数の溝部をその外周面に備えた円筒状の部材である請求項１に記載の車両用電動機。
3. 前記エンドプレートは、前記ステータの内周側に、軸心方向に関して少なくとも該ステータに備えられたコイルの端部まで延設されたものである請求項１又は２に記載の車両用電動機。

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