JP2009261093A - ハイブリッド車両用回転電機の冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性を向上させる。
【解決手段】内燃機関と変速機との間に直列に連結されたハイブリッド車両の駆動源としての回転電機のハウジング１０のハウジングフランジ部において、回転軸周りの周方向位置のうち、内燃機関の排気マニホールドの配置位置とは異なる周方向位置には、ハウジング１０にステータホルダ２０が収容及び固定された状態でステータホルダ２０の筒状部２１よりも径方向内方に突出すると共に、ステータホルダ２０の筒状部２１に収容された環状ステータ群４０の各分割鉄心４２のヨーク５２の軸方向一方側の端面５２Ａに直接的に接触する接触部１５を設けた。
【選択図】図６

Description

本発明は、ハイブリッド車両用回転電機の冷却構造に関する。

従来、例えば走行駆動源として内燃機関と共にハイブリッド車両に搭載され、内燃機関と変速機との間に直列に直結され、巻線が巻回された複数のステータ片を環状に配列したステータ片列を構成し、このステータ片列をステータ保持リングに圧入してステータアッセンブリを構成し、このステータアッセンブリのステータ保持リングと内燃機関に接続されるモータハウジングとをボルトにより締結固定する回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２５１８７号公報

ところで、上記従来技術に係る回転電機において、各ステータ片の分割コアによって構成されるステータコアは外周面がステータ保持リングの内周面に面接触してステータ保持リングにより締まり嵌めされることで保持されており、回転電機の駆動時などにステータアッセンブリで発生する熱は、ステータコアからステータ保持リングを介してモータハウジングに伝達されるようになっている。そして、このような回転電機においては、車両搭載状態での放熱性を向上させることが望まれている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、放熱性を向上させることが可能なハイブリッド車両用回転電機の冷却構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係るハイブリッド車両用回転電機の冷却構造は、内燃機関と変速機との間に直列に連結された駆動源としてのハイブリッド車両用回転電機の冷却構造であって、前記ハイブリッド車両用回転電機のハウジング（例えば、実施の形態でのハウジング１０）は、回転軸周りの周方向位置のうち前記内燃機関の排気管（例えば、実施の形態での排気マニホールド（ＥＭ））の配置位置とは異なる周方向位置においてステータコア（例えば、実施の形態でのヨーク５２）の軸方向端面（例えば、実施の形態での端面５２Ａ）と接触する接触部（例えば、実施の形態での接触部１５）を前記ハウジングの内部に備える。

さらに、本発明の第２態様に係るハイブリッド車両用回転電機の冷却構造では、前記接触部材と接触する前記ステータコアの前記軸方向端面は前記ステータコアの軸方向一方側の端面であって、給電端子（例えば、実施の形態での給電端子７３）を具備すると共に複数のコイルと接続される集配電リング（例えば、実施の形態での集配電部材７０）を、前記ステータコアの軸方向他方側に備える。

さらに、本発明の第３態様に係るハイブリッド車両用回転電機の冷却構造は、前記ステータコアが圧入されて締まり嵌めにより前記ステータコアを保持するステータホルダ（例えば、実施の形態でのステータホルダ２０）と、前記ステータホルダを前記ハウジングの内部に締結固定する締結部材（例えば、実施の形態でのボルト２２ｂ）とを備え、前記ステータホルダに圧入された状態での前記ステータコアの前記軸方向端面は前記ステータホルダの軸方向一方側の端面（例えば、実施の形態での端面２２Ａ）よりも前記軸方向一方側に突出している。

第１態様に係るハイブリッド車両用回転電機の冷却構造によれば、ハイブリッド車両の内燃機関の排気管から発生する熱が回転電機のステータコアに伝達されることを抑制しつつ、回転電機のステータから発生する熱をハウジングに効率よく伝達させることができ、回転電機の放熱性を向上させることができる。

さらに、第２態様に係るハイブリッド車両用回転電機の冷却構造によれば、ステータの構成に必要とされる空間が過剰に大きくなることを防止して、回転電機に対する空間的な設計の自由度が低下してしまうことを防止することができる。

さらに、第３態様に係るハイブリッド車両用回転電機の冷却構造によれば、ステータコアの軸方向端面はステータホルダの軸方向一方側の端面よりも軸方向一方側に突出していることからハウジングの接触部に接触し易くなり、例えばハウジングの接触部にステータコアが接触していない状態で、この接触部にステータホルダの軸方向一方側の端面が接触してしまうことを防止し、回転電機のステータから発生する熱をハウジングに効率よく伝達させることができ、回転電機の放熱性を向上させることができる。

以下、本発明のハイブリッド車両用回転電機の冷却構造の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
この実施の形態によるハイブリッド車両用回転電機の冷却構造は、例えば図１に示すように、走行駆動源として内燃機関（Ｅ）および回転電機（Ｍ）を備えるハイブリッド車両（Ｖ）に搭載されている。

このハイブリッド車両（Ｖ）において、回転電機（Ｍ）は、環状のステータ１の内周側にロータ２を備えるインナーロータ型であって、内燃機関（Ｅ）と変速機（Ｔ）との間に直列に連結され、内燃機関（Ｅ）の出力軸はロータ２の回転軸に連結され、さらに、ロータ２の回転軸はクラッチ（Ｃ）を介して変速機（Ｔ）の入力軸に連結されている。そして、回転電機（Ｍ）は、例えば図２に示すように、内燃機関（Ｅ）の排気マニホールド（ＥＭ）よりも車両前方側の位置、かつ、ラジエータ（ＲＡ）よりも車両後方側の位置に配置されている。
このハイブリッド車両（Ｖ）において、内燃機関（Ｅ）および回転電機（Ｍ）の動力はクラッチＣおよび変速機（Ｔ）を介して駆動輪（Ｗ）に伝達され、ハイブリッド車両（Ｖ）は少なくとも内燃機関（Ｅ）または回転電機（Ｍ）の動力を駆動力として走行する。また、このハイブリッド車両（Ｖ）では、減速時などに駆動輪（Ｗ）側から回転電機（Ｍ）側に駆動力が伝達されると、回転電機（Ｍ）は発電機として機能し、回生制動により車体の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電装置（図示略）に回収させる。また、回転電機（Ｍ）は内燃機関（Ｅ）の動力により発電機として機能し、発電エネルギーを蓄電装置（図示略）に回収させる。

回転電機（Ｍ）のステータ１は、例えば図３に示すように、ハウジング１０と、ステータホルダ２０と、ステータ片４１を環状に配列してなる環状ステータ群４０と、環状の集配電部材７０とを備えている。
ハウジング１０は、内燃機関（Ｅ）と変速機（Ｔ）との間に挟み込まれて、ボルトなどの締結部材によって、内燃機関（Ｅ）と変速機（Ｔ）とに連結固定されている。
ハウジング１０は、環状のハウジング筒状部１１と、ハウジング筒状部１１の軸方向一端部に径方向内方に張り出すように設けられたハウジングフランジ部１２とを備え、ハウジング１０の内部空間１３は、ステータホルダ２０および環状ステータ群４０を収納可能な形状に形成されている。また、ハウジング１０は、内部空間１３に連なるターミナルボックス１４を備えている。さらに、ハウジング１０のハウジング筒状部１１の外周面上には、例えば図４に示すように、複数の放熱フィン１１ａ，…，１１ａが設けられている。

ステータホルダ２０は、筒状部２１と、この筒状部２１の軸方向一端部において径方向外方に張り出すように設けられたフランジ部２２とを備えている。
ステータホルダ２０は、フランジ部２２を変速機（Ｔ）側に、筒状部２１を内燃機関（Ｅ）側に配置してハウジング１０内に収容され、フランジ部２２に設けられたボルト装着孔２２ａに挿通されたボルト２２ｂが、ハウジング１０のハウジングフランジ部１２に設けられたボルト装着孔１２ａに螺合することによって、ハウジング１０に固定されている。
そして、ステータホルダ２０の筒状部２１は、内部に環状ステータ群４０を圧入によって収容可能な形状に形成されている。

また、ハウジング１０のハウジングフランジ部１２は、ハウジング１０にステータホルダ２０が収容及び固定された状態でステータホルダ２０の筒状部２１よりも径方向内方に突出しないように、つまりハウジングフランジ部１２の径方向内周端１２ｂ（例えば、図５に示す径方向内周端１２ｂ）の内径はステータホルダ２０の筒状部２１の内周面２１Ａの内径と同等、あるいは、ハウジングフランジ部１２の径方向内周端１２ｂの内径はステータホルダ２０の筒状部２１の内周面２１Ａ内径より小さくなるように設定されている。
そして、ハウジング１０のハウジングフランジ部１２において回転軸Ｏ周りの周方向位置のうち、内燃機関（Ｅ）の排気マニホールド（ＥＭ）の配置位置とは異なる周方向位置（例えば、図２に示す周方向位置範囲α）には、ハウジング１０にステータホルダ２０が収容及び固定された状態でステータホルダ２０の筒状部２１よりも径方向内方に突出すると共に、後述するようにステータホルダ２０の筒状部２１に収容された環状ステータ群４０の各分割鉄心４２のヨーク５２の軸方向一方側の端面５２Ａに直接的に接触する接触部１５が設けられている。

環状ステータ群４０は、所定数のステータ片４１，…，４１が円環状に配列されて構成されている。
各ステータ片４１は、例えば図６に示すように、略Ｔ字型の複数の珪素鋼板が積層されて構成された分割鉄心４２と、分割鉄心４２に装着される絶縁性樹脂材からなる絶縁ボビン４３と、絶縁ボビン４３に巻回されたステータコイル４４とを備えて構成されている。

分割鉄心４２は、互いの軸方向厚さが同等とされたティース５１およびヨーク５２を備え、ティース５１の径方向基端部に一体に設けられたヨーク５２の周方向幅は、ティース５１の周方向幅よりも大きくなるようにして形成されている。
そして、ヨーク５２の周方向両端面は互いに面接触可能な形状とされ、複数のステータ片４１，…，４１が円環状に配列された状態で、周方向で隣り合うヨーク５２，５２同士が面接触し、円環状の環状ステータ群４０が形成されるようになっている。

絶縁ボビン４３は、例えば軸方向（つまり、分割鉄心４２の積層方向）に分割可能とされ、２分割された絶縁ボビン部材によって分割鉄心４２を軸方向の両側から挟み込むようにして、分割鉄心４２に装着される。
絶縁ボビン４３は、例えば図７に示すように、分割鉄心４２のティース５１に外嵌するボビン部４３ａと、ボビン部４３ａから分割鉄心４２のヨーク５２側（つまり径方向外方）に延出してヨーク５２の軸方向他方側の端面５２Ｂを覆う集配電部材収容部４３ｂと、集配電部材収容部４３ｂと同等の積層方向の他方側においてヨーク５２から離間する方向（つまり径方向内方）にボビン部４３ａから延出する中点連結部材収容部４３ｃとを備えている。そして、絶縁ボビン４３のボビン部４３ａにはステータコイル４４が巻回されている。
また、集配電部材収容部４３ｂには集配電部材７０が収容されると共に絶縁性の樹脂材（図示略）が充填され、中点連結部材収容部４３ｃには中点連結部材７７が収容されると共に絶縁性の樹脂材（図示略）が充填されている。

そして、ステータホルダ２０の筒状部２１に環状ステータ群４０が圧入によって収容された状態で、各分割鉄心４２の少なくともヨーク５２の軸方向一方側の端面５２Ａは、ステータホルダ２０のフランジ部２２の軸方向一方側の端面２２Ａよりも軸方向一方側に突出するように設定されている。
そして、例えば図７に示すように、ハウジング１０のハウジングフランジ部１２において、ハウジング１０にステータホルダ２０が収容及び固定された状態でステータホルダ２０の筒状部２１よりも径方向内方に突出する接触部１５の軸方向他方側の内面１５Ａには、ステータホルダ２０の筒状部２１に収容された環状ステータ群４０の各分割鉄心４２のヨーク５２の軸方向一方側の端面５２Ａが直接的に接触するように設定されている。

集配電部材７０は、例えば複数相（例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相）の各相毎に複数のステータコイル４４，…，４４を接続する複数相の環状のバスリング７１Ｕ，７１Ｖ，７１Ｗを備え、複数相の各相毎のバスリング７１Ｕ，７１Ｖ，７１Ｗは、互いに略同等形状を有し、円環状のリードフレーム７２と、このリードフレーム７２に設けられた給電端子７３と、リードフレーム７２の周方向所定位置（つまり、周方向の所定間隔毎の位置）から径方向内方に突出してＵ字状に湾曲する複数の端子接続部７４，…，７４と、各複数のステータコイル４４とリードフレーム７２の各複数の端子接続部７４とを接続するＵ字状の複数の接続端子７５，…，７５と、複数相の環状のバスリング４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗの所定周方向位置（給電端子７３の近傍の位置と、給電端子７３の近傍および端子接続部７４の近傍以外の位置）に径方向外方側から径方向内方側に向かい装着されて複数相のバスリング７１Ｕ，７１Ｖ，７１Ｗを挟持固定する第１および第２固定部材７６ａ，７６ｂとを備えて構成されている。
なお、各相毎のバスリング７１Ｕ，７１Ｖ，７１Ｗに対して、各相同士のリードフレーム７２および端子接続部７４および第１および第２固定部材７６ａ，７６ｂは同等形状とされ、各相同士の給電端子７３では、各相毎のバスリング７１Ｕ，７１Ｖ，７１Ｗが軸方向の一方から他方に向かい、順次、同軸に積層された状態での軸方向位置の差異を補償するようにして、軸方向長さが各相毎に異なる値に設定されている。

環状のリードフレーム７２は、例えば図３および図６に示すように、絶縁被覆（図示略）を有する導線が円環状に成形され、導線の一端部および他端部が径方向外方に突出すると共に軸方向一方側に向かい屈曲した状態で給電端子７３に接続されて構成されている。
リードフレーム７２の周方向所定位置（つまり、周方向の所定間隔毎の位置）から径方向内方に突出してＵ字状に湾曲する端子接続部７４には、絶縁被覆（図示略）が剥がされてリードフレーム本体が露出した部位（露出部７４ａ）が設けられ、第１および第２固定部材７６ａ，７６ｂにより固定された複数相の環状のバスリング７１Ｕ，７１Ｖ，７１Ｗが集配電部材収容部４３ｂ内に装着された際に、この露出部７４ａにＵ字状の接続端子７５の一端が、例えばヒュージング（熱かしめ）などにより接続されるようになっている。
また、接続端子７５の他端は、例えばヒュージング（熱かしめ）などによりステータコイル４４の一端からなる引き出し線部４４ａに接続されている。

なお、中点連結部材７７は、例えば図６に示すように、周方向で隣り合うステータ片４１，４１の各ステータコイル３４の他端同士を、例えばヒュージング（熱かしめ）などにより接続する接続部材７７ａ「を備え、総ての相のステータ片４１，…，４１のステータコイル４４，…，４４の他端同士を接続している。

上述したように、この実施の形態によるハイブリッド車両用回転電機の冷却構造によれば、内燃機関（Ｅ）の排気マニホールド（ＥＭ）の配置位置とは異なる周方向位置においてハウジング１０のハウジングフランジ部１２に設けられた接触部１５に環状ステータ群４０の各分割鉄心４２のヨーク５２の端面５２Ａが直接的に接触することから、内燃機関（Ｅ）の排気マニホールド（ＥＭ）から発生する熱が回転電機（Ｍ）のステータコア（つまり各分割鉄心４２）に伝達されることを抑制しつつ、回転電機（Ｍ）のステータ１から発生する熱をハウジング１０に効率よく伝達させることができ、回転電機（Ｍ）の放熱性を向上させることができる。

さらに、接触部１５は、集配電部材収容部４３ｂおよび中点連結部材収容部４３ｃが配置される絶縁ボビン４３の軸方向他方側に対して、いわばデッドスペースである絶縁ボビン４３の軸方向一方側に配置されることから、ステータ１の構成に必要とされる空間が過剰に大きくなることを防止して、回転電機（Ｍ）に対する空間的な設計の自由度が低下してしまうことを防止することができる。

さらに、ヨーク５２の軸方向一方側の端面５２Ａは、ステータホルダ２０のフランジ部２２の軸方向一方側の端面２２Ａよりも軸方向一方側に突出していることから、ハウジング１０の接触部１５に接触し易くなり、例えばハウジング１０の接触部１５にヨーク５２が接触していない状態で、この接触部１５にステータホルダ２０のフランジ部２２が接触してしまうことを防止し、回転電機（Ｍ）のステータ１から発生する熱をハウジング１０に的確に伝達させることができ、回転電機（Ｍ）の放熱性を的確に向上させることができる。

本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の構成図である。 本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の構成図である。 本発明の実施の形態に係るステータの分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係るハウジングの斜視図である。 本発明の実施の形態に係るハウジングの斜視図である。 本発明の実施の形態に係るステータの要部斜視図である 図６に示すＡ−Ａ線断面図である。

符号の説明

１ ステータ
１０ ハウジング
１５ 接触部
２０ ステータホルダ
２２ ボルト（締結部材）
２２Ａ 端面
５２ ヨーク（ステータコア）
５２Ａ 端面
７０ 集配電部材（集配電リング）
７３ 給電端子

Claims (3)

1. 内燃機関と変速機との間に直列に連結された駆動源としてのハイブリッド車両用回転電機の冷却構造であって、
   前記ハイブリッド車両用回転電機のハウジングは、回転軸周りの周方向位置のうち前記内燃機関の排気管の配置位置とは異なる周方向位置においてステータコアの軸方向端面と接触する接触部を前記ハウジングの内部に備えることを特徴とするハイブリッド車両用回転電機の冷却構造。
2. 前記接触部材と接触する前記ステータコアの前記軸方向端面は前記ステータコアの軸方向一方側の端面であって、
   給電端子を具備すると共に複数のコイルと接続される集配電リングを、前記ステータコアの軸方向他方側に備えることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両用回転電機の冷却構造。
3. 前記ステータコアが圧入されて締まり嵌めにより前記ステータコアを保持するステータホルダと、
   前記ステータホルダを前記ハウジングの内部に締結固定する締結部材とを備え、
   前記ステータホルダに圧入された状態での前記ステータコアの前記軸方向端面は前記ステータホルダの軸方向一方側の端面よりも前記軸方向一方側に突出していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両用回転電機の冷却構造。

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