JP2014087130A - 回転電機の冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機の所定の位置に冷却液を導く冷却液パイプを簡易な方法で支持する。
【解決手段】回転電機１２を収容するトランスアクスルケース３６のケース開口４０に端子台３８が装着される。端子台３８には、トランスアクスルケース３６の内外の電機配線を中継するたもの中継導体が配置される。端子台３８には、更に、冷却液パイプ２６を支持するための支持部５６が設けられる。支持部５６に設けられた貫通孔５８に冷却液パイプ２６を通すことにより、冷却液パイプ２６が支持部５６に支持される。
【選択図】図４

Description

本発明は、回転電機を冷却するための構造に関する。

電気エネルギを回転の運動エネルギに変換する電動機、回転の運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機、さらに電動機と発電機どちらにも機能する電気機器が知られている。以下において、これらの電気機器を回転電機と記す。

原動機として内燃機関と回転電機を備えたハイブリッド車両が知られている。回転電機は、車両を駆動する動力を発生する電動機として機能すると共に、制動時に車両の運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機としても機能する。回転電機が、内燃機関のトランスアクスルまたはトランスミッションと一体化されたハイブリッド車両用の動力装置が実用化されている。この動力装置においては、回転電機はトランスアクスル等のケース内に収められており、外気による直接冷却が望めず、トランスアクスル等の潤滑油あるいは液圧による機器制御用の作動液を介して冷却が行われている。

下記特許文献１には、オイルポンプが吐出した冷却液（オイル）をパイプにより回転電機の上方に送り、パイプの側面に設けられた吐出孔から回転電機の所定の部分に向けて吐出する技術が記載されている。

特開２００５−２５３２６３号公報

冷却液を送るパイプは、トランスアクスル等のケースのボスにボルトで固定されたステー等により支持される。ステーを固定するためのボスをケースに設ける必要があり、またステーを固定するための工数も必要となる。

本発明は、冷却液を送るパイプの支持構造を簡易なものとすることを目的とする。

本発明の回転電機の冷却構造は、回転電機を収容するケースの開口に装着される端子台を利用して冷却液を送るパイプを支持する。端子台は、ケースの内部と外部の電気配線を中継し、この端子台を介してケースに収容された回転電機に電力が供給され、また回転電機で発生された電力が外部に送出される。端子台の一部にパイプを支持する支持部を設ける。

端子台に支持部を設けることにより、ステー等のパイプを支持するための部材およびこの部材をケースに固定するためのボスを廃することができる。

ケース内に収められた回転電機の冷却系の概略構成を示す図である。 トランスアクスルケースおよび端子台の概略構成を示す平面図である。 端子台をトランスアクスルケースに装着した際の端子台周囲の構成を示す図である。 図３中のＡ−Ａ線断面図である。 冷却液パイプと支持部の係合構造の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、ケース１０内に収められた回転電機１２の要部、および回転電機の冷却系１４を示す断面図である。このような装置の例としてハイブリッド車両用のトランスアクスルが挙げられる。トランスアクスルは、内燃機関等の原動機からの出力を変速して駆動輪へと送り出す動力伝達装置の一種であり、一般的には変速機構と終減速機構を含む。内燃機関に加え回転電機の出力により走行を行うハイブリッド車両においては、トランスアクスル内に車両駆動用の回転電機を備えたものが知られている。変速機構および終減速機構を収めたトランスアクスルのケース内に回転電機が収められている。

回転電機１２は、ロータ１６と、ロータ１６の周囲を取り囲むように配置される略円筒形のステータ１８を有する。ステータ１８は、電磁鋼板を、回転電機の回転の軸線の方向（以下、回転軸線方向と記す。）に積層して形成されたステータコア２０を有する。この電磁鋼板は、円環板の内周に櫛歯状に凹凸が形成された形状を有し、この凹凸が揃うように積層される。この結果、ステータコア２０の円筒の内周面には、回転電機の回転軸線方向に沿って延びる凸部が、周方向の配列されるようになる。この凸部に導線が巻回されてコイル２２が形成される。コイル２２の、ステータコア２０の円筒の端面から出た部分はコイルエンドと呼ばれている。図１において、コイルエンドを符号２３で示している。

ケース１０内に収められた回転電機１２は、外気による直接冷却が期待できないため、冷却液を供給して冷却を行う。トランスアクスル内に収容された回転電機１２の場合、その冷却液は、変速機構の液圧アクチュエータ（クラッチ、ブレーキなど）の作動液を用いることができる。また、この作動液は、変速機構等の潤滑油も兼ねている。冷却液は、ポンプ２４により送出され、ケースに設けられた流路および配管により回転電機１２の所定の部位に送られる。ポンプ２４は、ケース内に備えられる各機構の潤滑、アクチュエータの動作のために作動液を送るポンプであってよい。ポンプ２４は、回転電機１２に駆動されてよく、ハイブリッド車両であれば内燃機関により駆動されてもよい。また、回転電機１２とは別にポンプ２４を駆動するための電動機を備えるようにしてもよい。

ポンプ２４から送出された冷却液は、回転電機１２の上方に配置された冷却液パイプ２６に達する。冷却液パイプ２６は筒形状、例えば円筒形状の側壁２８と、筒の一端を塞ぐように設けられた端壁３０を有する。筒の開放された側の端から、冷却液パイプ２６内に冷却液が送り込まれる。側壁２８は、回転電機１２に対向する面に吐出孔３２を有している。吐出孔３２は、冷却液パイプ２６の長さ方向に沿って複数、例えば３個が設けられている。３個の吐出孔３２のうち２個（３２Ａ，３２Ｂ）が、ステータコア２０の両側のコイルエンド２３に対向する位置に配置され、残りの１個がステータコア２０の外周に対向する位置に配置されている。

図２は、２個の回転電機１２を収めるトランスアクスルの要部を示す分解図である。図においては、一方の回転電機の一部のみ示されている。トランスアクスルケース３６の、図２において手前側の端面には、トランスアクスルリアカバー（不図示）が装着され、当該ケース３６の開口を覆っている。一方、奥側の端面には終減速機構、内燃機関のフライホイール等を収めるトランスアクスルハウジング（不図示）が装着され、更に当該ハウジングにトランスアクスルハウジングカバーが装着される。トランスアクスルケース３６、トランスアクスルリアカバー、トランスアクスルハウジングおよびトランスアクスルハウジングカバーにより、回転電機およびトランスアクスルの各機構を収めるケースが構成される。

トランスアクスルケース３６内の２個の回転電機１２に電力を供給するために、ケース３６の内外の電気配線を中継する端子台３８が設けられている。トランスアクスルケース３６の上部、特に一方の回転電機の上方にケース開口４０が形成され、このケース開口４０に端子台３８が装着される（図４参照）。端子台３８には、トランスアクスルケース３６の内外を貫通する中継導体が配置されている。中継導体は、２個の回転電機の三相に対応して６本が備えられる。各中継導体の、トランスアクスルケース３６の内側の端が端子４２ａである。

端子台３８は、トランスアクスルケース３６に装着されたときにケース開口４０を覆うカバー部４４と、ケース内側の端子４２ａを担持する内側担持部４６と、ケース外側の端子を担持する外側担持部４８を有する。内側の端子４２ａは、回転電機１２のコイル２２の導線に接続される動力線５０に接続される。具体的には、内側担持部４６に結合されるボルトの頭と、端子４２ａの間に動力線５０を挟み、ボルトを締め付けて接続する。外側の端子は、インバータ等の電力供給装置に接続される。

トランスアクスルケース３６には、冷却液を導く冷却液流路５２（図４参照）が設けられている。ケース３６を構成する部材内を延びる孔が流路５２となっており、この孔の端がケース３６内面に開口している（流路開口５４）。そして、この流路開口５４に、冷却液パイプ２６の一端が挿入される。冷却液流路５２により送られた冷却液が、冷却液パイプ２６を通って、一方の回転電機１２の上方に導かれ、側壁の吐出孔３２より回転電機１２に向けて吐出される。

冷却液パイプ２６は、前述のように一端がトランスアクスルケース３６に形成された流路開口５４に挿入されている。一方の端は、トランスアクスルが組み上げられた際には、トランスアクスルケース３６に結合されるトランスアクスルリアカバーにて支持され、この結果、冷却液パイプ２６は、両端が支持されることになり安定する。しかし、トランスアクスルリアカバーが装着される前段階においては、流路開口５４に挿入された一端のみの支持となる。このため、トランスアクスルリアカバーの装着時に、その位置が安定せず、リアカバーの装着が難しくなる。冷却液パイプ２６の位置を安定させるために、トランスアクスルケース３６にステーを固定し、このステーにより冷却液パイプ２６の、流路開口５４に挿入された端以外の部分で当該パイプ２６を支持するようにできる。しかし、ステーを利用する場合、ステーを固定するためのボスやねじ穴をトランスアクスルケース３６に設ける必要があり、またステーが必要である。ボス等を設けることにより、トランスアクスルケース３６の外形が大きくなることも起こりえる。

図３および図４は、冷却液パイプ２６の周囲の構造、特に冷却液パイプ２６を支持するための構造を示す図である。図３は、トランスアクスルケース３６のケース開口４０近傍を、端子台３８が装着された状態で示す図である。図４は、図３に示されたＡ−Ａ線で示される流路開口５４の中心を通る断面を示す図である。端子台３８には、冷却液パイプ２６を支持する支持部５６が設けられている。支持部５６は、端子台３８の内側担持部４６に一体に形成されてもよく、また別部品として後から端子台３８に、特に内側担持部４６に装着されてもよい。支持部５６は、端子台３８から、端子台３８がトランスアクスルケース３６に装着されたときに流路開口５４に対向する位置まで延びている。そして、支持部５６の、流路開口５４に対向する位置には、貫通孔５８が設けられている（図２参照）。この貫通孔５８に冷却液パイプ２６が通され、支持部５６により支持される。冷却液パイプ２６は、貫通孔５８に対し締まりばめとなる寸法を有し、支持部５６に対し圧入されるようにできる。また、流路開口５４に対し圧入するようにし、支持部５６と若干の遊びを有するようにすることもできる。冷却液パイプ２６は、流路開口５４と、パイプの長さ方向の中央付近の２箇所で支持されるようになり、その位置、姿勢が安定する。

端子台３８および冷却液パイプ２６の取付けは、まず端子台３８をトランスアクスルケース３６に固定する。その後、冷却液パイプ２６を支持部５６の貫通孔５８を通して、さらに流路開口５４に差し込む。トランスアクスルリアカバーを装着する際に、冷却液パイプ２６の端を、このリアカバーに設けられた穴で受けるようにして、他端の固定を行う。

図５は、冷却液パイプ６０と端子台の支持部６２の係合構造の他の例を示す図である。冷却液パイプ６０と支持部６２の構成は、これらの間の係合構造を除いて前述の冷却液パイプ２６および支持部５６と同様の構成を有する。支持部６２に設けられた貫通孔６４の内周面の一箇所または複数箇所に係合爪６６が設けられている。係合爪６６は、弾性を有する弾性片６８と弾性片６８の先端に設けられた爪部７０を有している。一方、冷却液パイプ６０の外周面には、係合溝７２が周方向に延びて設けられている。冷却液パイプ６０を支持部６２の貫通孔６４に挿入し、爪部７０と係合溝７２が対向する位置になると、爪部７０が係合溝７２に進入し、冷却液パイプ６０が、その軸線方向において支持部５６に固定される。係合溝７２は、冷却液パイプ６０の全周にわたって設けることができる。また、係合溝７２または係合穴を周方向の特定の位置にのみ設け、係合爪６６と係合溝７２または穴により冷却液パイプ６０の周方向の位置決めを行ってもよい。この周方向の位置決めにより、冷却液を吐出する吐出孔の向きを定めることができる。

上述の支持部５６，６２は、当該支持部に設けられた貫通孔５８，６４に冷却液パイプ２６を通すことにより、これを支持している。貫通孔のように冷却液パイプの全周を囲む構造の代わりに、１箇所が開放した略Ｃ字形の構成を設け、これにより冷却液パイプを支持、または挟持するようにしてもよい。

端子台３８に冷却液パイプ２６，６０を支持する支持部５６，６２を設けたことにより、パイプ２６，６０を支持するステー、およびステーをトランスアクスルケースに固定するためのボス、ボルトが不要となる。

また、上述の実施形態においては、２個の回転電機１２を備えたトランスアクスルを例示したが、１個の回転電機を備えたトランスアクスルに採用することも可能である。

１０ ケース、１２ 回転電機、２６，６０ 冷却液パイプ、３６ トランスアクスルケース、３８ 端子台、４０ ケース開口、４６ 内側担持部、５２ 冷却液流路、５４ 流路開口、５６，６２ 支持部、５８，６４ 貫通孔。

Claims (1)

1. ケース内に収容される回転電機の冷却構造であって、
   回転電機の所定の位置に冷却液を導く冷却液パイプと、
   冷却液パイプを支持する支持部と、
   を有し、
   前記支持部は、前記ケースの内部と外部の電気配線を中継するための、ケースの開口に対して装着された端子台に設けられている、
   回転電機の冷却構造。

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