JP2020065355A

JP2020065355A - モータ冷却装置

Info

Publication number: JP2020065355A
Application number: JP2018195600A
Authority: JP
Inventors: 秀明宮園; Hideaki Miyazono
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-10-17
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2020-04-23
Also published as: US11056951B2; CN111064320A; CN111064320B; US20200127536A1

Abstract

【課題】中心孔がないシャフトを有するロータを効率的に冷却する。【解決手段】モータのシャフトの外周に固定されてシャフトと共に回転する環状部材３１と、溝形断面で、溝４２が環状部材３１の外周面に対向するように環状部材３１の外周に沿ってケーシング内に配置されるオイルキャッチ部４０と、を有し、オイルキャッチ部４０は、環状部材３１の重力方向下側から環状部材３１の回転方向と反対方向に向かって円弧状に延び、回転方向側の溝４２の周方向端を覆う閉止板４８と、閉止板４８の近傍でロータに向かって明けられたオイル吹出し孔４６と、を有し、環状部材３１は、外周面に設けられてシャフトと共に回転した際にオイルキャッチ部４０の溝４２の中を閉止板４８に向かって移動する突起３２を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、モータのロータを冷却するモータ冷却装置の構造に関する。

冷却オイルを循環させてロータを冷却する方法がいろいろ提案されている。例えば、特許文献１では、シャフトの中心孔に連通して半径方向に延びる第１冷却流路と、第１冷却流路に連通して軸方向に延びる第２冷却流路とをロータの内部に配置し、シャフトの中心孔に流入させた冷却オイルを第１冷却流路、第２冷却流路に流してロータを冷却する方法が提案されている。

特開２０１８−２７００３号公報

ところで、モータのシャフトには、特許文献１に記載されたような中心孔がない中実シャフトや、シャフトの内部にドライブシャフトが同軸に配置されたドライブシャフト同軸構造のシャフトが用いられる場合がある。この場合、特許文献１に記載された方法では、冷却オイルをロータに供給できずロータを十分に冷却できない場合がある。

そこで、本発明は、中心孔がないシャフトを有するロータを効率的に冷却することを目的とする。

本発明のモータ冷却装置は、モータのシャフトの外周に固定されてケーシング内で前記シャフトと共に回転する環状部材と、溝形断面で、溝が前記環状部材の外周面に対向するように前記環状部材の外周に沿ってケーシング内に配置されるオイルキャッチ部と、を有し、前記オイルキャッチ部は、前記環状部材の重力方向下側から前記環状部材の回転方向と反対方向に向かって円弧状に延び、回転方向側の前記溝の周方向端を覆う閉止板と、前記閉止板の近傍で前記モータのロータに向かって明けられたオイル吹出し孔と、を有し、前記環状部材は、外周面に設けられて前記シャフトと共に回転した際に前記オイルキャッチ部の前記溝の中を前記閉止板に向かって前記閉止板の半径方向内側を移動する突起を有すること、を特徴とする。

このように、オイルキャッチ部に溜まった冷却オイルを環状部材の突起で閉止板に向って押し付けて加圧し、オイル吹出し孔からモータのロータに向って吹出させてロータを冷却するので、シャフトに中心孔がない場合でも効率的にロータを冷却することができる。

本発明のモータ冷却装置において、前記モータの前記ロータは軸方向に延びる冷却流路を有し、前記オイルキャッチ部は、前記ロータの側の面に取り付けられて前記ロータの前記冷却流路に向かって延びるパイプを有することとしてもよい。

これにより、シャフトに中心孔がない場合でも冷却オイルをロータの冷却流路に供給してロータを冷却することができる。

本発明のモータ冷却装置において、前記オイルキャッチ部は、回転方向と反対方向側の前記溝の周方向端から半径方向外側に向って延びるオイル受け板を有してもよい。

これにより、より多くの冷却オイルをオイルキャッチ部の溝の中に導入でき、より多くの冷却オイルをロータに供給することができ、効率的にロータを冷却できる。

本発明のモータ冷却装置において、前記オイルキャッチ部は、前記ケーシング内に取り付けられたレゾルバステータの軸方向端面と、前記軸方向端面に取付られたＬ字型断面部材とで構成される溝形断面部であり、前記環状部材は、レゾルバロータの前記ロータの側に隣接して配置されていること、としてもよい。

ケーシングの内部に取り付けられているレゾルバの一部をオイルキャッチ部の構成部材として用いることにより、モータを小型化することができる。また、簡便な構成でロータを効率的に冷却できる。

本発明のモータ冷却装置において、前記Ｌ字型断面部材と、前記環状部材と、前記パイプとは樹脂で構成してもよい。

これにより、レゾルバの一部構造を利用してモータ冷却装置を構成した場合でもレゾルバによる回転角度の検出精度を低下させることを抑制できる。

本発明は、中心孔がないシャフトを有するロータを効率的に冷却することができる。

実施形態のモータ冷却装置が取り付けられたモータの断面図である。図１に示すモータに取り付けられたレゾルバとモータ冷却装置の拡大断面図である。レゾルバステータのロータ側の面に構成されたオイルキャッチ部を示す斜視図である。レゾルバのロータ側に構成されたモータ冷却装置の斜視図である。

＜モータ冷却装置の構成＞
以下、図面を参照しながら実施形態のモータ冷却装置１００について説明する。図１に示すように、実施形態のモータ冷却装置１００が取り付けられるモータ１０は、ケーシング１１と、ケーシング１１の内部に２つの軸受け１７，１８で回転自在に支持されたシャフト１２と、シャフト１２の外周に固定されたロータ１３と、ロータ１３の外周に配置されたステータ１５とで構成されている。ロータ１３は、電磁鋼板を積層して構成されたもので、軸方向に延びて冷却オイルを通流させる複数の冷却流路１４が設けられている。ステータ１５は、電磁鋼板を積層したステータコアにコイルを巻回したもので、軸方向両端面にはコイルエンド１６が形成されている。

軸受け１８の近傍のケーシング１１の内部には、レゾルバ２０が取り付けられている。レゾルバ２０は、ケーシング１１の内部に固定されるレゾルバステータ２１と、シャフト１２の外周に固定されてレゾルバステータ２１の中で回転するレゾルバロータ２５とで構成されている。レゾルバ２０とロータ１３との間には、モータ冷却装置１００が設けられている。

図２、図４に示すように、モータ冷却装置１００は、環状部材３１と、Ｌ字型断面部材４１と、閉止板４８と、オイル受け板４７と、チャンバ４４と、パイプ４５とで構成されている。各構成部材は、樹脂製である。

環状部材３１は、シャフト１２の外周に固定され、ケーシング１１の中でシャフト１２とともに回転する。Ｌ字型断面部材４１は、レゾルバステータ２１のロータ側の軸方向端面２３に固定されている。Ｌ字型断面部材４１と軸方向端面２３とは溝４２を含む溝形断面を構成する。溝４２は、環状部材３１の外周面に対向するように環状部材３１の外周に沿って延びている。

図３、図４に示すように、Ｌ字型断面部材４１は、中心角が８０〜９０度の円弧状部材である。Ｌ字型断面部材４１は、環状部材３１の重力方向下側から図４中の矢印９１で示す環状部材３１の回転方向と反対方向に向かって円弧状に延びている。Ｌ字型断面部材４１の回転方向側の端部には、Ｌ字型断面部材４１と軸方向端面２３とで構成される溝４２の周方向端を覆う閉止板４８が取り付けられている。また、図２、３に示すように、閉止板４８の近傍のＬ字型断面部材４１のロータ側の面には、溝４２に連通する四角い開口４３が設けられている。開口４３のロータ側には開放箱型のチャンバ４４が設けられている。チャンバ４４のロータ側の面にはパイプ４５が取り付けられている。パイプ４５の内面はチャンバ４４に内面と溝４２に連通している。パイプ４５のロータ側の開口４６はロータ１３の冷却流路１４に向っている。開口４６は、オイル吹出し孔を構成する。また、Ｌ字型断面部材４１の環状部材３１の回転方向と反対方向側の端部には、半径方向外側に向って延びる平板状のオイル受け板４７が設けられている。つまり、オイル受け板４７は、回転方向と反対方向側の溝４２の周方向端から半径方向外側に向かって延びる板である。なお、オイル受け板４７の長さは、例えば、溝４２の深さの２〜３倍としてもよい。

図２、４に示すように、環状部材３１は、レゾルバロータ２５のロータ１３の側に隣接するようにシャフト１２の外周に固定されている。環状部材３１の外形形状は、レゾルバロータ２５の外形形状と同様の角に丸みがついた三角形状となっている。環状部材３１の外面には、複数の突起３２が設けられている。突起３２は、環状部材３１がシャフト１２と共に図４中に示す矢印９１の方向に回転した際に、先端部分が溝４２の中を閉止板４８に向かって移動する。突起３２の回転方向の側の面は、半径方向から回転方向と反対方向に向かって傾斜する傾斜面３２ａとなっている。なお、閉止板４８の高さは、突起３２と干渉しないような高さとなっており、環状部材３１の突起３２は、閉止板４８の半径方向内側を移動する。

Ｌ字型断面部材４１とレゾルバステータ２１のロータ側の軸方向端面２３とは溝４２を含む溝形断面を構成するので、Ｌ字型断面部材４１とレゾルバステータ２１の軸方向端面２３とは、溝形断面のオイルキャッチ部４０を構成する。

＜モータ冷却装置の動作＞
以下、モータ冷却装置１００の動作について説明する。モータ１０には図示しない冷却オイルをかき上げるギヤが取付られている。モータ１０のシャフト１２、ロータ１３が回転すると、ギヤによって冷却オイルがかき上げられて、ステータ１５、コイルエンド１６などにかかる。また、一部の冷却オイルは、ケーシング１１の内面にかかる。図１に示すモータ冷却装置１００の上部のケーシング１１の内面、コイルエンド１６の表面などにかかった冷却オイルは、モータ冷却装置１００の上部からモータ冷却装置１００に落下してくる。図４の矢印９２に示すように、ケーシング１１の内面から落下した冷却オイルは、オイル受け板４７に当たってオイルキャッチ部４０の溝４２の中に流入する。

シャフト１２が回転すると環状部材３１が図４中の矢印９１に示すように回転する。そして、環状部材３１に設けられた突起３２の先端部はオイルキャッチ部４０の溝４２の中を閉止板４８に向って移動していく。移動の際に突起３２は、回転方向の側の傾斜面３２ａで冷却オイルを斜め下方向に向って押し付けて、傾斜面３２ａと閉止板４８との間の冷却オイルを加圧していく。加圧された冷却オイルは、閉止板４８の近傍に設けられた開口４３からチャンバ４４の内部に流れていく。そして、冷却オイルは、図４中の矢印９３に示すように、チャンバ４４の内部からパイプ４５に中に流入し、先端の開口４６からロータ１３に向って吹出す。

図１に示すように、パイプ４５はロータ１３の冷却流路１４と対向する位置に配置されているので、開口４６から流出した冷却オイルは、ロータ１３の冷却流路１４の中を流れてロータ１３を冷却し、冷却流路１４の反対側からケーシング１１の中に流れる。

このように、オイルキャッチ部４０に流入した冷却オイルを環状部材３１の突起３２で加圧してパイプ４５の開口４６からロータ１３の冷却流路１４に向って吹き付けて冷却流路１４に冷却オイルを流入させるので、シャフト１２に中心孔がない場合でも効率的にロータ１３を冷却することができる。

また、実施形態のモータ冷却装置１００は、ケーシング１１の内部に取り付けられているレゾルバ２０のレゾルバステータ２１をオイルキャッチ部４０の構成部材として用いることにより、簡便な構成でロータ１３を効果的に冷却することができる。また、装置の構成を小型化できるので、モータ１０を小型化することができる。

また、本実施形態のモータ冷却装置１００は、構成部材である環状部材３１と、Ｌ字型断面部材４１と、閉止板４８と、オイル受け板４７と、チャンバ４４と、パイプ４５を樹脂製としているので、レゾルバ２０の構成の一部をオイルキャッチ部４０の構成部材として用いても、レゾルバ２０の検出精度に影響を与えることを抑制できる。

以上説明した実施形態では、環状部材３１の外形形状はレゾルバロータ２５と同様の三角形状であるとして説明したが、これに限らず、円筒形としてもよい。また、環状部材３１は樹脂製として説明したが、金属で構成しても良い。この場合、レゾルバ２０の検出精度への影響を抑制するために、環状部材３１の外形形状はレゾルバロータ２５の外形形状と同一形状としてもよい。この場合、環状部材３１の突起３２のみを樹脂製としてもよい。

また、本実施形態では、Ｌ字型断面部材４１の開口４３からチャンバ４４にを通してパイプ４５の開口４６から冷却オイルをロータ１３に吹出すように構成することとして説明したが、Ｌ字型断面部材４１とロータ１３との間の軸方向距離が短い場合には、パイプ４５を設けなくてもよい。また、チャンバ４４を設けずに開口４３をパイプ４５の開口４６と同様の大きさにして、開口４３からロータ１３に冷却オイルを吹出すように構成してもよい。

また、本実施形態では、Ｌ字型断面部材４１とレゾルバステータ２１のロータ側の軸方向端面２３とで溝形断面のオイルキャッチ部４０を構成することとして説明したが、この構成に限定されず、レゾルバ２０が設けられていない側のケーシング１１の内部に設けることとしてもよい。例えば、図１の軸受け１７の側にモータ冷却装置１００を設けても良い。この場合、溝形断面部材をケーシング１１の内面に取り付けてオイルキャッチ部４０を構成してもよい。また、本実施形態と同様、Ｌ字型断面部材４１をケーシング１１の内面に取り付けて、Ｌ字型断面部材４１とケーシング１１の内面とで溝形断面のオイルキャッチ部４０を構成するようにしてもよい。

１０モータ、１１ケーシング、１２シャフト、１３ロータ、１４冷却流路、１５ステータ、１６コイルエンド、２０レゾルバ、２１レゾルバステータ、２３軸方向端面、２５レゾルバロータ、３１環状部材、３２突起、３２ａ傾斜面、４０オイルキャッチ部、４１Ｌ字型断面部材、４２溝、４３開口、４４チャンバ、４５パイプ、４６開口（オイル吹出し孔）、４７オイル受け板、４８閉止板、１００モータ冷却装置。

Claims

モータのシャフトの外周に固定されてケーシング内で前記シャフトと共に回転する環状部材と、
溝形断面で、溝が前記環状部材の外周面に対向するように前記環状部材の外周に沿ってケーシング内に配置されるオイルキャッチ部と、を有し、
前記オイルキャッチ部は、前記環状部材の重力方向下側から前記環状部材の回転方向と反対方向に向かって円弧状に延び、回転方向側の前記溝の周方向端を覆う閉止板と、前記閉止板の近傍で前記モータのロータに向かって明けられたオイル吹出し孔と、を有し、
前記環状部材は、外周面に設けられて前記シャフトと共に回転した際に前記オイルキャッチ部の前記溝の中を前記閉止板に向かって前記閉止板の半径方向内側を移動する突起を有すること、
を特徴とするモータ冷却装置。
請求項１に記載のモータ冷却装置であって、
前記モータの前記ロータは軸方向に延びる冷却流路を有し、
前記オイルキャッチ部は、前記ロータの側の面に取り付けられて前記ロータの前記冷却流路に向かって延びるパイプを有すること、
を特徴とするモータ冷却装置。
請求項２に記載のモータ冷却装置であって、
前記オイルキャッチ部は、回転方向と反対方向側の前記溝の周方向端から半径方向外側に向って延びるオイル受け板を有すること、
を特徴とするモータ冷却装置。
請求項３に記載のモータ冷却装置であって、
前記オイルキャッチ部は、前記ケーシング内に取り付けられたレゾルバステータの軸方向端面と、前記軸方向端面に取付られたＬ字型断面部材とで構成される溝形断面部であり、
前記環状部材は、レゾルバロータの前記ロータの側に隣接して配置されていること、
を特徴とするモータ冷却装置。
請求項４に記載のモータ冷却装置であって、
前記Ｌ字型断面部材と、前記環状部材と、前記パイプとは樹脂で構成されていること、
を特徴とするモータ冷却装置。