JP2010004695A

JP2010004695A - 回転電機

Info

Publication number: JP2010004695A
Application number: JP2008162892A
Authority: JP
Inventors: Motoo Kitahara; 基男北原; Ikuo Oishi; 郁夫大石
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2008-06-23
Filing date: 2008-06-23
Publication date: 2010-01-07
Anticipated expiration: 2028-06-23
Also published as: JP5314945B2

Abstract

【課題】センサへの結露を防止してセンサを腐食から守る。
【解決手段】ロータシャフト４ｂにロータ位置を検出するセンサ１２を連結した回転電機において、センサ１２を収納するセンサ収納室１０を密閉してロータ４とステータ３を収納するモータ収納室７から遮断し、少なくともセンサ収納室１０にブリーザ１３ａを設ける。ブリーザ１３ａは、センサ収納室１０を形成するケースの上方に設ける。また、モータ収納室を形成するモータハウジング２の上方にブリーザを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電動機や発電機などの回転電機に関する。

ロータシャフトの反負荷側にレゾルバを連結した回転電機において、モータ内部のロータとステータが収納されるモータ収納室とレゾルバが収納されるレゾルバ収納室とをシール部材により遮断し、モータハウジング外周にブリーザパイプを設けるとともに、シール部材に貫通孔を設けてレゾルバ収納室の圧力調整を行うようにした回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開２００７−１６６７２２号公報

しかしながら、上述した従来の回転電機では、モータ収納室の高温、多湿の空気が貫通孔を通ってレゾルバ収納室へ流れ込み、温度が低いレゾルバに水滴が凝結し、長時間に亘って結露を生じることが判明した。
その上、ハイブリッド自動車などに用いた場合には、間欠運転が多いためにモータの温度変化が激しく、結露を生じる頻度と時間が長くなり、レゾルバが腐食するおそれがある。

（１）請求項１の発明は、ロータシャフトにロータ位置を検出するセンサを連結した回転電機であって、センサを収納するセンサ収納室を密閉してロータとステータを収納するモータ収納室から遮断し、少なくともセンサ収納室にブリーザを設けたものである。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載の回転電機において、センサ収納室のブリーザは、センサ収納室を形成するケースの上方に設けられる。
（３）請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の回転電機において、モータ収納室を形成するモータハウジングの天の上方にブリーザを設けたものである。
（４）請求項４の発明は、ロータシャフトにロータ位置を検出するセンサを連結した回転電機であって、センサをモータ収納室内のステータのコイルエンドに近接して配設したものである。
（５）請求項５の発明は、請求項４に記載の回転電機において、センサをコイルエンドの側面に近接して配設したものである。
（６）請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転電機において、センサはロータの磁極位置を検出するレゾルバである。

本発明によれば、モータ収容室内の高温、多湿の空気がセンサ収容室へ流れ込むのを防止でき、センサへの結露を軽減できる。また、センサがステータのコイルエンドから熱を受け、センサ温度がモータ収容室内の雰囲気温度より高く保たれて結露が軽減できる。これらにより、センサの腐食の発生を軽減できる。

本発明の回転電機をハイブリッド自動車の走行駆動用モータに適用した一実施の形態を説明する。なお、本発明はハイブリッド自動車に限定されず、電気自動車にも適用できる。また、自動車以外の一般産業用電動機および発電機に広く適用することができる。

《発明の第１の実施の形態》
図１は第１の実施の形態の回転電機のロータシャフト部の横断面図、図２は第１の実施の形態の回転電機の背面（モータ反負荷側端面）図、図３は第１の実施の形態の回転電機背面のカバーを外した図である。なお、これらの図において同一の部材および機器に対しては同一の符号を付して説明する。第１の実施の形態の回転電機１は、車両の発進加速時には電動機として駆動力を発生し、エンジン（不図示）の動力をアシストする。一方、車両の減速時には発電機としてエネルギーを回生し、車載バッテリ（不図示）を充電する。

回転電機１は、モータハウジング２の内周側に嵌合固定されたモータステータ３と、このモータステータ３の内周側に空隙を介して対向配置されたモータロータ４と、モータハウジング２の反負荷側にボルトで固定されたリヤケース８とを備えている。モータハウジング２の負荷側中心部には第１ベアリング５ａが設けられ、一方、モータハウジング２の反負荷側のリヤケース８の中心部には第２ベアリング５ｂが設けられている。これらの第１ベアリング５ａと第２ベアリング５ｂによって、モータロータ４が回転自在に支持されている。

この第１の実施の形態では、第１ベアリング５ａと第２ベアリング５ｂにオイル潤滑ベアリングを用いた例を示すが、グリース潤滑ベアリングを用いてもよい。第１ベアリング５ａと第２ベアリング５ｂのモータ側には、モータへのオイル侵入を防止するために、第１オイルシール６ａと第２オイルシール６ｂがそれぞれ配設されている。回転電機１において、上述したモータハウジング２、リヤケース８、第１オイルシール６ａおよび第２オイルシール６ｂによって、モータ収容室７が形成される。

モータステータ３は回転磁界を発生する静止部位であり、磁気回路を構成するステータコア３ａと、このステータコア３ａに装着されて回転磁界を作り出すステータコイル３ｂとを備えている。また、モータロータ４は、永久磁石を埋設された軸方向積層電磁鋼板製のロータコア４ａと、ロータコア４ａの内周と嵌合するロータシャフト４ｂとを備えている。

モータ収容室７内の圧力調整を行うために、モータハウジング２の半径方向（モータのラジアル方向）にブリーザパイプ９ａが配設されている。このブリーザパイプ９ａは、回転電機１の車両への取り付け姿勢においてモータハウジング２の外周上の上方に配設される。ブリーザパイプ９ａの先端にはブリーザホース９ｂが装着されており、そのブリーザホース９ｂの他端は例えば車室内（不図示）などに配設される。なお、回転電機１が車両の高温、多湿とならない位置に配設される場合には、ブリーザのみをモータハウジングの天の位置近傍に配設してもよい。

リヤケース８の中央には穴が形成され、この穴を貫通してロータシャフト４ｂが突出している。また、リヤケース８の反モータ収容室側の中央穴周りには、環状フランジが形成され、この環状フランジの端部にカバー１１がボルトで固定されている。さらに、第２ベアリング５ｂの反モータ収容室側には、第３オイルシール６ｃが配設されている。これらリヤケース８、カバー１１およびオイルシール６ｃによって、レゾルバ収容室１０が回転電機１の端部に形成されている。

レゾルバ収容室１０にはレゾルバ１２が配設され、レゾルバ１２は、穴を貫通してレゾルバ収容室１０内に突出しているモータロータ４ｂの磁極位置を検出する。レゾルバ１２は、レゾルバステータ１２ａと、レゾルバステータ１２ａの内周側に空隙を介して対向配置されたレゾルバロータ１２ｂとを備えている。レゾルバステータ１２ａは、リヤケース８の環状フランジ内周面に固定される。一方、レゾルバロータ１２ｂは、レゾルバステータ１２ａの内周側と対向するように、ロータシャフト４ｂ延出部の外周面上に嵌合される。

レゾルバ収容室１０には、室内の圧力調整のためにブリーザが設けられる。ブリーザは、リヤケース８の半径方向（モータのラジアル方向）に嵌合されたブリーザパイプ１３ａと、その先端に接続されたブリーザホース１３ｂとからなる。
このブリーザパイプ１３ａは、回転電機１の車両への取り付け姿勢においてリヤケース８の上方に配設される。なお、ブリーザホースの他端は例えば車室内（不図示）に配設される。

このように、レゾルバ収容室１０を密閉してモータ収容室７から完全に遮断するようにしたので、モータ収容室７内の高温、多湿の空気がレゾルバ収容室１０へ流れ込むのを防止でき、レゾルバ１２への結露を防止できる。その結果、レゾルバ１２の腐食の発生を防止することができる。

また、レゾルバ収納室１０のブリーザは、回転電機１の車両への取り付け姿勢において、レゾルバ収納室１０を形成するリヤケース８の上方に配設したので、レゾルバ収納室１０内の高温、多湿の空気を外部へ容易に排出することができる。同様に、モータ収納室７のブリーザを、回転電機１の車両への取り付け姿勢において、モータ収納室７を形成するモータハウジング２の上方に配設したので、モータ収納室７内の高温、多湿の空気を外部へ容易に排出することができる。

《発明の第２の実施の形態》
図４は第２の実施の形態の回転電機のロータシャフト部の横断面図である。図４において、図１〜図３に示す第１の実施の形態の部材および機器と同様な部材および機器に対しては同一の符号を付して説明する。第２の実施の形態の回転電機１は、第１の実施の形態の回転電機と同様に、車両の発進加速時には電動機として駆動力を発生し、図示しないエンジンの動力をアシストする。一方、車両の減速時には発電機としてエネルギーを回生し、図示しないバッテリーを充電する。

回転電機１は、モータハウジング２の内周側に嵌合固定されたモータステータ３と、このモータステータ３の内周側に空隙を介して対向配置されたモータロータ４と、モータハウジング２の反負荷側にボルトで固定されたリヤケース８とを備えている。モータハウジング２の負荷側中心部には第１ベアリング５ａが設けられ、モータハウジング２の反負荷側のリヤケース８の中心部には第２ベアリング５ｂが設けられている。これら第1ベアリング５ａと第２ベアリング５ｂによって、モータロータ４が回転自在に支持されている。

この第２の実施の形態では、第１ベアリング５ａと第２ベアリング５ｂにオイル潤滑ベアリングを用いた例を示すが、グリース潤滑ベアリングを用いてもよい。第１ベアリング５ａと第２ベアリング５ｂのモータ側には、モータへのオイル侵入を防止するために、第１オイルシール６ａと第２オイルシール６ｂがそれぞれ配設されている。回転電機１において、上述したモータハウジング２、リヤケース８、第１オイルシール６ａおよび第２オイルシール６ｂによって、モータ収容室７が形成される。

モータ収容室７内の圧力調整を行うために、モータハウジング２の半径方向（ラジアル方向）にブリーザパイプ９ａが設けられる。このブリーザパイプ９ａは、回転電機１の車両への取り付け姿勢においてモータハウジング２の外周上の上方に配設される。ブリーザパイプ９ａの先端にはブリーザホース９ｂが装着されており、そのブリーザホース９ｂの他端は例えば車室内（不図示）などに配設される。

レゾルバ１２は、レゾルバステータ１２ａと、レゾルバステータ１２ａの内周側に空隙を介して対向配置されたレゾルバロータ１２ｂとを備えている。レゾルバスロータ１２ｂは、モータ収容室７内で最も温度が高くなる部位の一つであるステータコイルエンド３ｂに近接して、あるいはステータコイルエンド３ｂの側面に近接して、ロータシャフト４ｂから取付け座面を設けて取り付けられる。一方、レゾルバステータ１２ａはリヤケース８から取付け座面を設けて取り付けられる。

このように、レゾルバ１２を、高温部であるステータコイルエンド３ｂの近く、もしくはステータコイルエンド３ｂの側面近くに配設することによって、レゾルバ１２がステータコイルエンド３ｂから熱を受け、レゾルバ１２の温度がモータ収容室内の雰囲気温度より高く保たれてレゾルバ１２への結露を防止できる。その結果、レゾルバ１２の腐食の発生を防止することができる。

なお、上述した実施の形態では、本発明の回転電機をハイブリッド自動車用モータに適用した例を示したが、本発明はハイブリッド自動車用に限定されず、電気自動車にも適用できる。また、自動車以外の一般産業用電動機および発電機に適用することができる。

また、上述した実施の形態では、本発明の回転電機をモータ（電動機）に適用した例を示したが、本発明の回転電機はジェネレータ（発電機）にも適用することができる。これらのモータとジェネレータは、交流機であってよいし直流機であってもよい。あるいはパルスモータであってもよい。

上述した実施の形態では、ロータ位置を検出するセンサとしてレゾルバを例に挙げて説明したが、本発明のロータ位置センサはレゾルバに限定されず、パルスエンコーダなどの光学式センサを含む、ロータ位置を検出可能なあらゆるセンサに対して本発明を適用することができる。

第１の実施の形態の回転電機のロータシャフト部の横断面図第１の実施の形態の回転電機の背面（モータ反負荷側端面）図第１の実施の形態の回転電機背面のカバーを外した図第２の実施の形態の回転電機のロータシャフト部の横断面図

符号の説明

１；回転電機、２；モータハウジング、３；モータステータ、３ｂ；ステータコイルエンド、４；モータロータ、４ｂ；ロータシャフト、７；モータ収納室、８；リヤケース、９ａ；ブリーザパイプ、１０；レゾルバ収納室、１２；レゾルバ、１３ａ；ブリーザパイプ

Claims

ロータシャフトにロータ位置を検出するセンサを連結した回転電機であって、
前記センサを収納するセンサ収納室を密閉してロータとステータを収納するモータ収納室から遮断し、少なくとも前記センサ収納室にブリーザを設けたことを特徴とする回転電機。
請求項１に記載の回転電機において、
前記センサ収納室の前記ブリーザは、前記センサ収納室を形成するケースの上方に設けられることを特徴とする回転電機。
請求項１または請求項２に記載の回転電機において、
前記モータ収納室を形成するモータハウジングの上方にブリーザを設けたことを特徴とする回転電機。
ロータシャフトにロータ位置を検出するセンサを連結した回転電機であって、
前記センサを前記モータ収納室内のステータのコイルエンドに近接して配設したことを特徴とする回転電機。
請求項４に記載の回転電機において、
前記センサを前記コイルエンドの側面に近接して配設したことを特徴とする回転電機。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転電機において、
前記センサは前記ロータの磁極位置を検出するレゾルバであることを特徴とする回転電機。