JP2014030297A

JP2014030297A - 電動機の冷却構造

Info

Publication number: JP2014030297A
Application number: JP2012169548A
Authority: JP
Inventors: Naoki Taniguchi; 直紀谷口; Hideji Ishimaru; 英児石丸; Kenichi Yamanaka; 憲一山中; Ryunosuke Furusawa; 竜之介古澤
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2032-07-31
Also published as: JP5896151B2

Abstract

【課題】本発明は、確実に電動機を冷却することのできる電動機の冷却構造を提供する。
【解決手段】電動機(10)のロータ(13)の出力軸(13a)が回転することで、出力軸(13a)に固設されたスプロケット(13b)が回転し、チェーン(20)を回転させる。そして、チェーン(20)は、保持軸(12a)に回転自在に配設されるスプロケット(16)を回転させる。そして、スプロケット(16)と一体で形成されるスプロケット(17)は、チェーン(21)と、連結棒(23)で連結されるチェーン(22)とを回転させる。そして、チェーン(21)とチェーン(22)は、保持軸(12b)に回転自在に配設されるスプロケット(18),(19)を回転させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動機の冷却構造に関する。

従来より、電動車両やハイブリッド車両等に用いられる電動機は、電動機の作動時に熱を発生し高温となることから電動機を冷却する冷却構造を有している。
例えば、特許文献１では、ステータやロータの下方の電動機の底部に冷却油を貯留し、モータシャフト（電動機の出力軸）にカウンタドライブギヤと、更に出力軸と離間し平行に配設されるカウンタシャフトにカウンタドライブギヤと噛み合うカウンタドリブンギヤとを設けている。そして、カウンタドライブギヤでカウンタドリブンギヤを駆動して、カウンタドリブンギヤで電動機の底部に貯留された冷却油を掻き上げて、電動機の上部に設けられたキャッチタンクに冷却油を蓄え、キャッチタンクより電動機のステータやロータ等に冷却油を滴下させて、電動機を冷却している。

特開２０１２−５１５８号公報

このように、上記特許文献１の回転電機の冷却構造では、電動機の出力軸と出力軸に平行なカウンタシャフトにカウンタドライブギヤとカウンタドリブンギヤとを設けて、カウンタギヤで電動機の底部に貯留する冷却油を掻き上げるようにしている。
しかしながら、このようにカウンタドリブンギヤで冷却油を掻き上げるようにすると、例えば、電動機が傾斜し冷却油が一方に偏るような場合には、カウンタドリブンギヤが冷却油に接触しなかったり、冷却油に接触しても接触量が少なかったりして、電動機を冷却するために必要な量の冷却油を掻き上げることができない虞がある。

このような、カウンタドリブンギヤによる冷却油の掻き上げる量が低下すると、電動機の温度が上昇することとなり好ましいことではない。
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、確実に電動機を冷却することのできる電動機の冷却構造を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の電動機の冷却構造では、冷却媒体を内部に貯留するハウジングと、前記ハウジングの内部に配設され出力軸と共に回転するロータの外周を覆うように配設されるステータと、前記ステータを前記ハウジングに支持する複数の支持軸とを備える電動機の冷却構造において、前記複数の支持軸のそれぞれに回転自在に配設される複数の回転部材と、前記回転部材と前記出力軸とを連結して前記回転部材を回転させる回転連結部材と、前記冷却媒体に浸されるように、前記複数の回転部材に掛け渡して配設され、前記複数の回転部材の回転と同期して作動する掻き上げ部材と、を備えることを特徴とする。

また、請求項２の電動機の冷却構造では、請求項１において、前記掻き上げ部材と前記複数の回転部材は、前記出力軸の軸方向に前記ステータを挟み込むように配設されることを特徴とする。
また、請求項３の電動機の冷却構造では、請求項２において、前記ステータを挟み込んで配設される前記掻き上げ部材を連結するように前記支持軸の軸方向に延在する連結部材を備えることを特徴とする。

また、請求項４の電動機の冷却構造では、請求項１から３のいずれか１項において、前記ステータは、前記出力軸より上方領域と下方領域とで前記支持軸により前記ハウジングに支持され、前記出力軸は、前記複数の回転部材のうち、前記出力軸より上方領域に配設された支持軸に配設された前記回転部材を回転させることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ステータの複数の支持軸のそれぞれに回転自在な回転部材を配設し、冷却媒体内を通過するように、回転部材の外周部に掛け渡して掻き上げ部材を配設し、回転連結部材を介して出力軸にて回転部材を回転させ、当該掻き上げ部材にて、ハウジング内に貯留される冷却媒体を掻き上げて、ステータ及びロータを冷却媒体で冷却するようにしている。

このように、冷却媒体に浸されるよう複数の回転部材を掛け渡して掻き上げ部材を配設することで、例えば、電動機が傾斜し冷却媒体がハウジング内の一方に偏るような場合でも、回転部材の外周部に掛け渡される掻き上げ部材のいずれかの部位が冷却媒体に浸かるようにすることができる。
したがって、掻き上げ部材で冷却媒体を掻き上げることができるので、確実にステータとロータを冷却することができる。

また、ステータをハウジングに保持するための支持軸を回転部材の支持に用いているので、新たに回転部材を支持する軸を形成する必要がないので、簡易な構造としコストの増加を抑制することができる。
また、請求項２の発明によれば、掻き上げ部材と複数の回転部材とを、支持軸の軸方向にステータを挟み込むように配設しているので、支持軸の軸方向のステータ及びロータの前後で冷却媒体を掻き上げることができるので、ステータとロータの広範囲を冷却することができる。

また、請求項３の発明によれば、支持軸の軸方向に延伸し、ステータを挟み込んで配設される掻き上げ部材を連結するように支持軸の軸方向に延在する連結部材を備えており、回転部材を回転させて掻き上げ部材を作動させることで、掻き上げ部材と共に連結部材も作動するので、掻き上げ部材に加え、連結部材によって冷却媒体を掻き上げることができ、更にステータとロータの広範囲を冷却することができる。

また、請求項４の発明によれば、出力軸で冷却媒体に浸からない上方領域の回転部材を駆動するようにしているので、例えば、歯車等で回転部材を駆動するような場合に、回転部材を駆動する歯車等が冷却媒体に浸からないので、歯車等による冷却媒体の撹拌抵抗を低減することができるので、同一出力である場合には、電動機での消費電力を低減することができる。

本発明に係る電動機の冷却構造が適用された電動装置の概略構成図である。図１のＡ−Ａ線での断面図である。図２のＢ−Ｂ線での断面図である。図３のＣ−Ｃ線での断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る電動機の冷却構造が適用された電動装置の概略構成図である。図２は、図１のＡ−Ａ線での断面図である。また、図３は、図２のＢ−Ｂ線での断面図であり、図４は、図３のＣ−Ｃ線での断面図である。図１及び図２中の矢印は、冷却媒体であるオイルの流れ方向を示す。また、図２から図４の二点鎖線は、ケーシング内のオイルの液面を示す。

本発明に係る電動機の冷却構造が適用された電動装置１は、電動機１０の出力でタイヤを駆動して走行する電気自動車やハイブリッド自動車等に用いられる。
図１に示すように、電動装置１は、オイル（冷却媒体）をケーシング（ハウジング）１１内に貯留し、オイルで冷却され、図示しない蓄電池から電力の供給を受け動力を発生する電動機１０と、オイルを循環させるオイルポンプ３０と、オイルを冷却するオイルクーラ４０と、それぞれの機器を直列でそれぞれが連通するように接続するオイル配管５０とで構成されている。そして、このように構成される電動装置１は、電動機１０内に貯留されるオイルをオイルポンプ３０で循環させ、オイルクーラ４０にてオイルを冷却して、冷却されたオイルにて電動機１０を冷却している。

電動機１０は、大きくケーシング（ハウジング）１１と、ステータ１２と、出力軸１３ａを有するロータ１３と、オイル掻き上げ部１５で構成されている。
図２から図４に示すように、ケーシング１１は、内部にステータ１２やロータ１３等を配設可能なように、両端部が閉塞する略円筒形状で分割可能に形成されている。そして、ケーシング１１の一方の側壁１１ａには、出力軸１３ａを挿入可能なように出力軸孔１１ｂが形成されている。また、ケーシング１１のそれぞれの側壁の内側には、出力軸孔１１ｂと同軸上に、出力軸１３ａをケーシング１１内に回転自在に保持するベアリング１１ｃがそれぞれ設けられている。更にケーシング１１のそれぞれの側壁の内側には、ステータ１２を保持する複数（例えば４箇所）の保持孔１１ｄが形成されている。そして、ケーシング１１の下部には、ケーシング１１内に貯留されるオイルをケーシング１１外に排出する排出孔１１ｅが、ケーシング１１の上部には、ケーシング１１内にオイルを供給する供給孔１１ｆがそれぞれ形成されている。

ステータ１２は、ロータ１３との相互作用によって回転モーメントを発生させ、ロータ１３を回転させるものである。ステータ１２は、略円筒形状に形成されている。そして、ステータ１２のそれぞれの両端部には、ステータ１２をケーシング１１内で保持するための複数（例えば４本）の保持軸（支持軸）１２ａ，１２ｂが設けられている。そして、ステータ１２は、それぞれの保持軸１２ａをケーシング１１のそれぞれの保持孔１１ｄに挿入して、ケーシング１１内に保持される。

ロータ１３は、略円柱形状で形成され、同軸上に出力軸１３ａを有している。そして、ロータ１３は、動力を出力可能なように出力軸１３ａの一方端（動力出力側）をケーシング１１外に突出するように、そして、ステータ１２の内側に、出力軸１３ａがケーシング１１内のベアリング１１ｃで保持されることで、ケーシング１１内で回転自在に配設される。ロータ１３は、ステータ１２との相互作用によって回転モーメントを発生させ、ロータ１２が回転して動力を発生させる。また、ロータ１３の出力軸１３ａの動力出力側には、オイル掻き上げ部１５をチェーン１９で駆動するためのスプロケット１３ｂが固設されている。

オイル掻き上げ部１５は、複数のスプロケット１６，１７，１８、１９と、複数のチェーン２０，２１，２２と、複数の連結棒２３とで構成されている。
スプロケット１６とスプロケット（回転部材）１７は、一体で形成され、出力軸１３ａの動力出力側のステータ１２の側部であって、出力軸１３ａの軸方向の動力出力側視で右上方側のステータ１２の保持軸１２ａに回転自在に配設されている。

スプロケット（回転部材）１８は、出力軸１３ａの動力出力側のステータ１２の側部であって、出力軸１３ａの軸方向の動力出力側視で右上方側のステータ１２の保持軸１２ａを除くそれぞれステータ１２の保持軸１２ｂに回転自在に配設されている。
スプロケット（回転部材）１９は、出力軸１３ａの反動力出力側のステータ１２の側部のそれぞれのステータ１２の保持軸１２ｂに回転自在に配設されている。

チェーン（回転連結部材）２０は、出力軸１３ａに固設されるスプロケット１３ｂと、出力軸１３ａの軸方向の動力出力側視で右上方側（本発明の上方領域に相当）のステータ１２の保持軸１２ａに配設されるスプロケット１６とに掛け渡されている。
チェーン（掻き上げ部材）２１は、出力軸１３ａの動力出力側のステータ１２の側部の保持軸１２ａに配設されるスプロケット１７と、出力軸１３ａの動力出力側のステータ１２の側部の保持軸１２ｂに配設されるそれぞれのスプロケット１８とに掛け渡されている。

チェーン（掻き上げ部材）２２は、出力軸１３ａの反動力出力側のステータ１２の側部の保持軸１２ｂに配設されるそれぞれのスプロケット１９に掛け渡されている。
複数の連結棒（連結部材）２３は、それぞれの連結棒２３がチェーン２１とチェーン２２との間に掛け渡されるように、両端部をチェーン２１とチェーン２２とに回転自在に接続されている。

電動機１０のケーシング１１内には、出力軸１３ａの軸方向視で下方側のステータ１２の保持軸１２ｂの軸中心までオイルが駐留されている。即ち、出力軸１３ａの軸方向視で下方側のステータ１２の保持軸１２ｂの軸中心以下（本発明の下方領域に相当）となるスプロケット１８，１９の下方と連結棒２３とチェーン２１，２２は、オイルに浸されている。

このように構成される電動機の冷却構造が適用された電動装置１は、電動機１０のロータ１３の出力軸１３ａが回転することで、出力軸１３ａに固設されたスプロケット１３ｂが回転し、チェーン２０を回転させる。そして、チェーン２０は、保持軸１２ａに回転自在に配設されるスプロケット１７と一体で形成されるスプロケット１６を回転させる。そして、スプロケット１６と一体で形成されるスプロケット１７は、チェーン２１と連結棒２３で連結されるチェーン２２とを回転させる。そして、チェーン２１とチェーン２２は、保持軸１２ｂに回転自在に配設されるスプロケット１８，１９を回転させる。このようにして、チェーン２１，２２と、連結棒２３と、出力軸１３ａの軸方向視で下方側のステータ１２の保持軸１２ｂに保持されるスプロケット１８，１９は、回転してオイルを掻き上げる。更に掻き上げられたオイルは、ベアリング１１ｃと、それぞれのスプロケット１６，１７，１８，１９とそれぞれの保持軸１２ａ，１２ｂとの間と、それぞれのスプロケット１３ｂ、１６，１７，１８，１９とそれぞれのチェーン２０，２１，２２との間とを潤滑する。

したがって、スプロケット１８，１９とチェーン２１，２２とでオイルを掻き上げることができるので、確実にオイルでステータ１２とロータ１３を冷却することができる。
また、ステータ１２をケーシング１１に保持するための保持軸１２ａ，１２ｂをスプロケット１６，１７，１８，１９の支持に用いているので、新たにスプロケット１６，１７，１８，１９を支持する軸を形成する必要がないので、簡易な構造としコストの増加を抑制することができる。

また、スプロケット１８，１９とチェーン２１，２２とを、保持軸１２ｂの軸方向でステータ１２を挟み込むようにそれぞれ配設しているので、保持軸１２ｂの軸方向のステータ１２及びロータ１３の前後でオイルを掻き上げることができるので、ステータ１２及びロータ１３の広範囲を冷却することができる。
また、チェーン２１，２２を回転させて連結棒２３を作動させることで、スプロケット１８，１９及びチェーン２１，２２と共に連結棒２３によって、オイルを掻き上げることができ、更にステータ１２及びロータ１３の広範囲を冷却することができる。

また、スプロケット１７を出力軸１３ａで駆動するようにしているので、新たにスプロケット１７を駆動させる装置を備える必要がないので、簡易な構造としコストの増加を抑制することができる。
また、通常時にオイルに浸からない出力軸１３ａの軸方向の動力出力側視で右上方側のステータ１２の保持軸１２ａに回転自在に配設されるスプロケット１６を出力軸１３ａで駆動するようにしているので、通常時にスプロケット１６がオイルに浸からないので、スプロケット１６によるオイルの撹拌抵抗を無くすことができ、同一出力である場合には、電動機１０での消費電力を低減することができる。

また、ケーシング１１内のオイルをオイルポンプ３０にて、オイルクーラ４０に供給してオイルを冷却し、冷却したオイルをケーシング１１内に再度導入しているので、更にステータ１２とロータ１３とを冷却することができる。
以上で発明の実施形態の説明を終えるが、発明の形態は本実施形態に限定されるものではない。

スプロケット１７，１８，１９にチェーン２１，２２を掛け渡し、更にチェーン２１とチェーン２２とを連結棒２３で連結するようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、ベルトのようにチェーン２１，２２と連結棒２３とを一体で形成し、更にベルトの幅方向の中央部に複数の貫通孔を設けるような構成としても良い。
また、ステータ１２を片側４本の保持軸１２ａ，１２ｂで保持し、それら保持軸１２ａ，１２ｂにスプロケット１７，１８、１９を設けて、チェーン２１，２２を駆動するようにしているが、これに限定されるものではなく、ケーシング１１内で連結棒２３が回転する空間を確保し、更にスプロケット１７，１８、１９とチェーン２１，２２と連結棒２３とでオイルを掻き上げることができれば、保持軸を３本や５本以上であってもよい。

１０電動機
１１ケーシング（ハウジング）
１２ステータ
１２ａ，１２ｂ保持軸（支持軸）
１３ロータ
１３ａ出力軸
１７，１８，１９スプロケット（回転部材）
２０チェーン（回転連結部材）
２１チェーン（掻き上げ部材）
２２チェーン（掻き上げ部材）
２３連結棒（連結部材）

Claims

冷却媒体を内部に貯留するハウジングと、前記ハウジングの内部に配設され出力軸と共に回転するロータの外周を覆うように配設されるステータと、前記ステータを前記ハウジングに支持する複数の支持軸とを備える電動機の冷却構造において、
前記複数の支持軸のそれぞれに回転自在に配設される複数の回転部材と、
前記回転部材と前記出力軸とを連結して前記回転部材を回転させる回転連結部材と、
前記冷却媒体に浸されるように、前記複数の回転部材に掛け渡して配設され、前記複数の回転部材の回転と同期して作動する掻き上げ部材と、を備えることを特徴とする電動機の冷却構造。
前記掻き上げ部材と前記複数の回転部材は、前記出力軸の軸方向に前記ステータを挟み込むように配設されることを特徴とする、請求項１に記載の電動機の冷却構造。
前記ステータを挟み込んで配設される前記掻き上げ部材を連結するように前記支持軸の軸方向に延在する連結部材を備えることを特徴とする、請求項２に記載の電動機の冷却構造。
前記ステータは、前記出力軸より上方領域と下方領域とで前記支持軸により前記ハウジングに支持され、
前記出力軸は、前記複数の回転部材のうち、前記出力軸より上方領域に配設された支持軸に配設された前記回転部材を回転させることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の電動機の冷却構造。