JP2014204608A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】ケースにおけるレイアウトの自由度を低下させることなく、異物を回収できる回転電機を提供する。
【解決手段】回転電機１は、円環状のステータ１０と、ケース３０と、サイドカバー４０と、を備える。サイドカバー４０は、円周方向に沿って形成された冷媒流路５５と、該冷媒流路５５からコイル１２の軸方向端部に向かって冷媒を供給可能なオイル供給口４５ａと、有する。冷媒流路５５の内部には、冷媒を通過させるとともに、冷媒中の異物を補足可能な孔部が形成された板状部材からなるストレーナ７０が、軸方向に対して交差するように立設配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機、特に冷却を必要とする回転電機に関する。

従来から、電動車両等に用いられる回転電機では、温度上昇による出力低下を抑制するため所定の温度以下で駆動するよう冷媒を供給し、回転電機の力行駆動時及び回生駆動時の発熱を抑制している。この際、オイルポンプでトランスミッションの潤滑油を循環させて、回転電機に吹きかけることが一般的に行われている。

特許文献１には、ケース内に収納されたギヤの一部が浸る高さにまで充填された潤滑油をケース底部に配置されたストレーナを介して循環させて、オイルポンプにより汲み上げられた潤滑油を、回転電機やギヤに吹きかけることが記載されている。ストレーナは、潤滑油中の鉄屑等の異物を回収し、鉄屑等が回転電機に付着したり、ギヤに噛み込むことで生じ得る不具合を防止する。

国際公開第２０１２／０４６３０７号

上記したように、従来、ストレーナはメッシュ状材料を巻回した筒状部材として構成されるとともに、オイルポンプによりケース下部に貯留している潤滑油を吸い上げる際に、潤滑油がストレーナを通過するように、ケース下部に取り付けられていた。この場合、オイルポンプの吸口に応じてストレーナの設置場所が決定されることとなるが、ギヤやパーキングシャフト等の部品も周辺に配置されるため、ストレーナ又は周辺部品のレイアウトの自由度が制限されてしまう。また、ストレーナの設置場所を設けることによりケースに発生する応力が高くなる場合もあり、ケースの強度低下に対する対策が必要となってしまう。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ケースにおけるレイアウトの自由度を低下させることなく、異物を回収できる回転電機を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、
複数のコイル（例えば、後述の実施形態のコイル１２）が軸心周りに配置された円環状のステータ（例えば、後述の実施形態のステータ１０）と、
該ステータを収容するケース（例えば、後述の実施形態のケース３０）と、
該ケースの軸方向一端側に、前記ステータと軸方向に対向して配置されたサイドカバー（例えば、後述の実施形態のサイドカバー４０）と、を備えた回転電機（例えば、後述の実施形態の回転電機１）において、
前記サイドカバーは、円周方向に沿って形成された冷媒流路（例えば、後述の実施形態の冷媒流路５５）と、該冷媒流路から前記コイルの軸方向端部に向かって冷媒を供給可能な供給口（例えば、後述の実施形態のオイル供給口４５ａ）と、有し、
前記冷媒流路の内部には、前記冷媒を通過させるとともに、冷媒中の異物を補足可能な孔部が形成された板状部材からなるストレーナ（例えば、後述の実施形態のストレーナ７０）が、軸方向に対して交差するように立設配置されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１の構成に加えて、
前記ステータは、円環状の支持部（例えば、後述の実施形態の支持部１１ａ）から円周方向において複数のティース（例えば、後述の実施形態のティース１１ｂ）が所定間隔で径方向に突出するステータコア（例えば、後述の実施形態のステータコア１１）と、巻線（例えば、後述の実施形態の巻線Ｗ）が各ティースに巻回されて構成される前記複数のコイルと、を備え、
前記サイドカバーは樹脂からなり、
前記板状部材は金属からなり、前記複数のコイルと軸方向に対向する半径方向位置において円周方向に沿うように、円弧状又は円環状に形成されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２の構成に加えて、
前記サイドカバーは、いずれも樹脂からなるカバー本体（例えば、後述の実施形態のカバー本体４１）と流路カバー（例えば、後述の実施形態の流路カバー４２）とを有し、
前記冷媒流路は、前記カバー本体と前記流路カバーとを溶着させることによって、前記カバー本体と前記流路カバーとの間に形成されており、
前記板状部材は金属からなり、前記カバー本体と前記流路カバーとの間に挟持されていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項２又は３の構成に加えて、
前記冷媒流路には、導電性の供給パイプから前記冷媒が供給され、
該供給パイプの一部は、前記冷媒流路の内部に位置して前記板状部材と電気的に接続されており、
前記供給パイプは、前記ケースと電気的に接続されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、サイドカバーの冷媒流路中に板状部材からなるストレーナを内蔵することができ、ストレーナを配置するスペースをケース下部に設ける必要がなくなるため、ケースにおけるレイアウトの自由度の低下を抑制することができる。また、冷媒流路は円周方向に沿って形成されていることにより、板状部材の面積を確保することができ、効果的に異物を除去することができる。

請求項２の発明によれば、サイドカバーが樹脂からなる場合、コイルに交流電流が流れることによって放射される電磁波がサイドカバーを透過しやすくなって、透過した電磁波がラジオノイズとなってしまう虞があるが、金属からなる板状部材がコイルと軸方向に対向する半径方向位置において円周方向に沿うように、円弧状又は円環状に形成されているため、電磁波を効果的に遮蔽することができ、電磁波がサイドカバーを透過することを抑制できる。

請求項３の発明によれば、冷媒流路を形成する際に、板状部材を冷媒流路内部に容易に固定することができる。

請求項４の発明によれば、供給パイプの一部が、冷媒流路の内部に位置して板状部材と電気的に接続されていることにより、板状部材を容易にアース電位にすることができ、電磁波を効果的に遮蔽することができ、電磁波がサイドカバーを透過することを抑制できる。

本発明の回転電機の一実施形態の断面図である。 図１の要部拡大図である。 サイドカバーを内側から見た平面図である。 （ａ）は流路カバーの平面図であり、（ｂ）はストレーナの平面図である。 サイドカバーの組み付けを説明する分解図である。

以下、本発明の一実施形態の回転電機を、添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態の回転電機１は、ステータ１０と、ステータ１０の径方向内側に僅かな隙間を介して対向配置される円環状のロータ２０と、ステータ１０およびロータ２０を収納するケース３０と、ケース３０の軸方向一端側に、ステータ１０と軸方向に対向して配置されたサイドカバー４０と、を備えて構成される。

ステータ１０およびロータ２０を内部に収納するケース３０は、導電性の金属（例えば、鉄）からなり、略円筒形状を有する。ケース３０は、複数のボルト５１（図１では、１本のみ表示。）によりステータ１０を保持するとともに、回転電機１と同心状に主軸３５を不図示の軸受を介して回転自在に保持している。

ステータ１０は、円環状のステータコア１１と、複数のコイル１２とを備える。ステータコア１１は、複数の電磁鋼板が軸方向に積層されて構成され、円環状の支持部１１ａから径方向内側に向かって放射状に突出形成された複数のティース１１ｂを有する。コイル１２は、巻線Ｗを、絶縁特性を有する合成樹脂などで形成されたインシュレータ１３を介してステータコア１１のティース１１ｂの周囲に巻回することで形成される。従って、複数のコイル１２は、全体として回転電機１の軸心周りに略円環状に組みつけられている。

ロータ２０は、略円環状のロータヨーク２１と、ロータヨーク２１の外周側に固定される永久磁石２２と、ロータヨーク２１を径方向内側に保持すると共に主軸３５に固定される縁付円盤状のロータカップ２４と、を備える。

ロータヨーク２１は、透磁可能な材料からなる複数の円環状の電磁鋼板を軸方向に積層することにより構成され、内周面が、ロータカップ２４の外周面に圧入固定される。複数の永久磁石２２は、周方向で隣り合う磁極が異極となるように周方向で交互に設けられている。

ロータカップ２４は、縁付円板形状を有し、軸方向一端側に位置する略円板状の底部２５の外周端部から軸方向他端側に縁部２６が延出して構成される。縁部２６は、ロータカップ２４の外周面をなし、ロータヨーク２１が圧入される。底部２５の内周部は、主軸３５に連結される。図１中、符号５０は、ロータ２０の回転状態を検出するレゾルバである。

主軸３５には、ロータカップ２４に隣接してロータ２０の内周部に遊星歯車式減速機６０が設けられている。また、主軸３５は中空円筒形状を有し、内部には軸方向油路３５ａが設けられると共に、遊星歯車式減速機６０にオイルを供給する複数の径方向油路３５ｂが設けられている。

サイドカバー４０は、図３にも示すように、いずれも樹脂からなるカバー本体４１と流路カバー４２とを有して構成される。カバー本体４１は複数のボルト５２（図１では、１本のみ表示。）によりケース３０に取り付けられて、外部からケース内部を封止する。流路カバー４２は、内側からカバー本体４１に振動溶着等により固定される。流路カバー４２は、図４（ａ）に示すように、略円環状に形成される円環部４２ａから径方向外側に導入部４２ｂが延びると共に、導入部４２ｂとは異なる径方向位置において導出部４２ｃが径方向内側に円環部４２ａの略中心まで延びている。円環部４２ａは、インシュレータ１３に巻回されたコイル１２と、少なくとも一部がオーバラップしており、コイル１２と軸方向に対向する径方向位置に、オイル供給口４５ａが周方向に複数穿設されている。なお、円環部４２ａの径方向下方のオイル供給口４５ａが設けられていない領域は、ケース３０の底部に位置するオイル貯留部に対応する部分である。

導入部４２ｂの外径側端部には、開口部４３が形成された突起部４４が軸方向内側に向かって突出しており、不図示のオイルポンプに接続される導電性の金属（例えば、鉄）からなるオイル供給パイプ５３が開口部４３に挿通する。導出部４２ｃの内径側端部であって、円環部４２ａの略中心に対応する位置には、オイル供給口４５ｂが軸方向内側に向かって突出している。

流路カバー４２に対向するカバー本体４１の部分は、主に内部側から外部側に向かって窪むように凹溝４７が形成され、カバー本体４１の凹溝４７と流路カバー４２との間に冷媒流路５５が形成される。冷媒流路５５には、オイル供給パイプ５３からオイルが供給され、図２の矢印で示すようにオイル供給口４５ａからコイル１２にオイルが供給される。また、オイル供給口４５ｂから主軸３５、軸方向油路３５ａ、径方向油路３５ｂを介して遊星歯車式減速機６０にオイルが供給される。

冷媒流路５５の内部には、板状のストレーナ７０が設けられており、オイル供給パイプ５３から導入されオイル供給口４５ａ，４５ｂへ排出するオイルがストレーナ７０を経由することで、オイル中の鉄屑等の異物が回収される。

ストレーナ７０は、図４（ｂ）に示すように、流路カバー４２から導出部４２ｃを除いた、流路カバー４２の円環部４２ａと導入部４２ｂとを投影させた形状のストレーナ本体７１と、ストレーナ本体７１の内周縁及び外周縁に位置する枠部７２，７３と、流路カバー４２の突起部４４に対応する位置に設けられ、オイル供給パイプ５３に嵌合（例えば、インロー嵌合）する筒状のカラー７４と、を有する。

ストレーナ本体７１は、導電性の金属（例えば、鉄）からなり、例えば複数のワイヤを交差させてなるメッシュ、板材に複数の小孔を形成してなるパンチングボードのようなオイル中の異物を補足可能な孔部が形成された板状部材である。枠部７２，７３及びカラー７４も、ストレーナ本体７１と同様に導電性の金属（例えば、鉄）から構成されている。オイル供給パイプ５３は、流路カバー４２の開口部４３に挿通し、カラー７４に嵌合することで、先端部が冷媒流路５５に位置する。カラー７４を介してストレーナ本体７１は、オイル供給パイプ５３と電気的に接続される。また、オイル供給パイプ５３は、ケース３０と電気的に接続されている。これにより、ストレーナ７０は、ケース３０とオイル供給パイプ５３を介して電気的に接続されている。

このように構成されたサイドカバー４０は、図５に示すように、カバー本体４１と流路カバー４２との間にストレーナ７０を挟んで、振動溶着等により固定することで形成される。このとき、ストレーナ７０のカラー７４は、流路カバー４２の突起部４４によって位置決めされる。これにより、カバー本体４１の凹溝４７と流路カバー４２との間に冷媒流路５５が形成され、冷媒流路５５の内部には、ストレーナ７０が軸方向に対して略直交するように立設されると共に、ストレーナ７０がコイル１２と軸方向に対向する半径方向位置において円周方向に沿うように配置される。

冷媒流路５５は、図２に示すように、ストレーナ７０より上流側の上流側冷媒流路５５ａとストレーナ７０より下流側の下流側冷媒流路５５ｂに分けられる。カバー本体４１の凹溝４７と流路カバー４２の導出部４２ｃにより形成される冷媒流路５５は、カバー本体４１に形成される凹凸により円環部４２ａの下流側冷媒流路５５ｂから連続して下流側冷媒流路５５ｂとなっている。従って、オイル供給パイプ５３から供給されたオイルは、上流側冷媒流路５５ａからストレーナ７０を経由して下流側冷媒流路５５ｂに流れ、一部がオイル供給口４５ａからコイル１２に供給されるとともに、残りがオイル供給口４５ｂから主軸３５、軸方向油路３５ａ、径方向油路３５ｂを介して遊星歯車式減速機６０に供給される。このとき、ストレーナ７０には、オイル中の鉄屑等の異物が回収される。

以上説明したように、本実施形態の回転電機１によれば、サイドカバー４０の冷媒流路５５中にメッシュ等の板状部材からなるストレーナ７０を内蔵することができ、ストレーナ７０を配置するスペースをケース下部に設ける必要がなくなる。従来ストレーナはケース下部に設置されることにより、ケースにおけるレイアウトの自由度が制限されてしまっていたが、ストレーナ７０をサイドカバー４０に内蔵させることでケース３０におけるレイアウトの自由度の低下を抑制することができる。また、冷媒流路５５は円周方向に沿って形成されていることにより、ストレーナ７０の面積を確保することができ、効果的に異物を除去することができる。また、ストレーナ７０の面積を確保することで、ストレーナの交換も不要となる。

また、サイドカバー４０が樹脂からなるので、コイルに交流電流が流れることによって放射される電磁波がサイドカバー４０を透過しやすくなって、透過した電磁波がラジオノイズとなってしまう虞があるが、金属製のストレーナ７０がコイル１２と軸方向に対向する半径方向位置において円周方向に沿うように円環状に形成されているため、電磁波を効果的に遮蔽することができ、電磁波がサイドカバー４０を透過することを抑制できる。なお、コイル１２から放射される電磁波は比較的周波数が低く、電磁波の波長が長いため、細孔が形成された板状部材であっても、電磁波を効果的に遮蔽することができる。ストレーナ７０は必ずしも円環状に形成されている必要はなく、例えば、下部を除く円弧状に形成されていてもよい。

また、冷媒流路５５は、いずれも樹脂製のカバー本体４１と流路カバー４２とを溶着させることによって、カバー本体４１と流路カバー４２との間に形成されており、金属製のストレーナ７０がカバー本体４１と流路カバー４２との間に挟持されているので、冷媒流路５５を形成する際に、ストレーナ７０を冷媒流路５５内部に容易に固定することができる。

さらに、オイル供給パイプ５３の一部が、冷媒流路５５の内部に位置してストレーナ７０と電気的に接続されていることにより、ストレーナ７０を直接ケース３０に接触させなくてもオイル供給パイプ５３を経由してケース３０に電気的に接続させることができる。これにより、ストレーナ７０を容易にアース電位にすることができ、電磁波を効果的に遮蔽することができ、電磁波がサイドカバー４０を透過することを抑制できる。

尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上記実施形態では、ストレーナ７０を金属製として電磁波バリアとしても機能させたが、サイドカバー４０を金属製としてもよく、樹脂製のサイドカバー４０に別途電磁波バリアを設けてもよい。
また、インナーロータ型の回転電機に限らず、アウターロータ型の回転電機に適用してもよい。

１ 回転電機
１０ ステータ
１１ ステータコア
１１ａ 支持部
１１ｂ ティース
１２ コイル
３０ ケース
４０ サイドカバー
４１ カバー本体
４２ 流路カバー
４５ａ，４５ｂ オイル供給口
５５ 冷媒流路
７０ ストレーナ
Ｗ 巻線

Claims (4)

1. 複数のコイルが軸心周りに配置された円環状のステータと、
   該ステータを収容するケースと、
   該ケースの軸方向一端側に、前記ステータと軸方向に対向して配置されたサイドカバーと、を備えた回転電機において、
   前記サイドカバーは、円周方向に沿って形成された冷媒流路と、該冷媒流路から前記コイルの軸方向端部に向かって冷媒を供給可能な供給口と、有し、
   前記冷媒流路の内部には、前記冷媒を通過させるとともに、冷媒中の異物を補足可能な孔部が形成された板状部材からなるストレーナが、軸方向に対して交差するように立設配置されていることを特徴とする回転電機。
2. 前記ステータは、円環状の支持部から円周方向において複数のティースが所定間隔で径方向に突出するステータコアと、巻線が各ティースに巻回されて構成される前記複数のコイルと、を備え、
   前記サイドカバーは樹脂からなり、
   前記板状部材は金属からなり、前記複数のコイルと軸方向に対向する半径方向位置において円周方向に沿うように、円弧状又は円環状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記サイドカバーは、いずれも樹脂からなるカバー本体と流路カバーとを有し、
   前記冷媒流路は、前記カバー本体と前記流路カバーとを溶着させることによって、前記カバー本体と前記流路カバーとの間に形成されており、
   前記板状部材は金属からなり、前記カバー本体と前記流路カバーとの間に挟持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機。
4. 前記冷媒流路には、導電性の供給パイプから前記冷媒が供給され、
   該供給パイプの一部は、前記冷媒流路の内部に位置して前記板状部材と電気的に接続されており、
   前記供給パイプは、前記ケースと電気的に接続されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の回転電機。

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