JP2022168660A - Rotary electric machine cooling structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機冷却構造に関する。 The present invention relates to a rotating electric machine cooling structure.
特許文献1には、ロータコアの側面に設けられたエンドプレートに、ロータの径方向における内側から外側に向けて冷却油が供給されるモータ冷却構造が開示されている。
エンドプレートに供給された冷却油は、さらに、ロータコアの外周側に設けられたステータに供給される。 The cooling oil supplied to the end plates is further supplied to a stator provided on the outer peripheral side of the rotor core.
モータ(回転電機)のステータとロータコアとの間にはエアギャップが設けられるところ、上記のモータ冷却構造では、エンドプレートからステータに冷却油が流れる際に、冷却油がエアギャップに流入しやすい。 An air gap is provided between the stator and rotor core of a motor (rotating electric machine). In the motor cooling structure described above, cooling oil tends to flow into the air gap when flowing from the end plate to the stator.
ここで、エアギャップは狭く設定されることから、冷却油がエアギャップに流入すると、冷却油のせん断抵抗によりモータ(回転電機)の作動効率が低下するおそれがある。 Here, since the air gap is set to be narrow, if the cooling oil flows into the air gap, there is a risk that the operating efficiency of the motor (rotating electric machine) will decrease due to the shear resistance of the cooling oil.
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、冷却油がエアギャップに流入することを抑制可能な回転電機冷却構造を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a rotating electrical machine cooling structure capable of suppressing cooling oil from flowing into an air gap.
本発明のある態様によれば、ロータコアの側面に設けられたエンドプレートにロータの径方向における内側から外側に向けて冷却油を供給して前記ロータを冷却する回転電機冷却構造であって、前記エンドプレートは、前記径方向における外側の位置に、前記エンドプレートを屈曲させて形成され、前記冷却油が前記ロータの外周側に配置されたステータと前記ロータとの間のエアギャップに流入することを抑制する遮蔽壁を有する、回転電機冷却構造が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a rotary electric machine cooling structure that cools the rotor by supplying cooling oil from the inner side to the outer side in the radial direction of the rotor to an end plate provided on the side surface of the rotor core, The end plate is formed by bending the end plate at an outer position in the radial direction, and the cooling oil flows into an air gap between the rotor and a stator arranged on the outer peripheral side of the rotor. A rotating electric machine cooling structure is provided that has a shield wall that suppresses the
これによれば、エンドプレートに到達した冷却油は、遮蔽壁によって、エアギャップから離れた位置で遮蔽壁の内側から外側に排出される。よって、冷却油がエアギャップに流入することを抑制できる。 According to this, the cooling oil that has reached the end plate is discharged from the inside of the shield wall to the outside at a position away from the air gap by the shield wall. Therefore, it is possible to suppress the cooling oil from flowing into the air gap.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る回転電機冷却構造が適用された回転電機40を備えるハイブリッド車両(以下、単に「車両」という。)100について説明する。
A hybrid vehicle (hereinafter simply referred to as "vehicle") 100 including a rotating
図1は、車両100の概略構成図である。図1に示すように、車両100は、エンジン1と、エンジン1と駆動輪5とを結ぶ動力伝達経路に設けられた動力伝達装置10と、を備える。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
本実施形態では、動力伝達装置10は変速機であって、バリエータ20と、前後進切換え機構30と、回転電機40と、を備える。
In this embodiment, the
回転電機40は、動力伝達経路におけるバリエータ20とエンジン1との間に設けられる。
Rotating
回転電機40は、ハウジング41と、ハウジング41のエンジン1側の開口部に設けられたカバー42と、ハウジング41の内周に設けられたステータ43と、回転軸44と、回転軸44の外周に設けられたロータ80と、ロータ80と入力軸11とを断接するクラッチ48と、を備える。ロータ80は、ロータフレーム81と、ロータフレーム81の外周に設けられたロータコア82と、を備える。
The rotary
ハウジング41の内部には、ロータ80の回転状態を検知する回転センサ47が設けられる。具体的には、回転センサ47は、ロータ80の回転速度及び角度(位相)の少なくとも一方を検知する。
A
回転電機40は、カバー42を動力伝達装置10のケース12にボルト(図示せず)で締結して動力伝達装置10に固定される。
The rotary
入力軸11は、ベアリング50を介してカバー42に回転自在に支持されており、エンジン1の出力回転が入力される。回転軸44は、ベアリング51を介してハウジング41に回転自在に支持される。
The
クラッチ48は、ノーマルオープンの油圧式クラッチである。クラッチ48は、動力伝達装置10の下部に設けられた油圧コントロールバルブユニット70によって調圧された油圧により、締結・解放が制御される。本実施形態では、クラッチ48は湿式多板式クラッチであるが、他のクラッチを用いてもよい。
The
クラッチ48が締結されると、入力軸11とロータ80とが直結する。すなわち、入力軸11と回転軸44とが直結して同速回転する。
When the
ロータコア82は、ハウジング41側の側面に設けられたエンドプレート83と、カバー42側の側面に設けられたエンドプレート84と、を有する。エンドプレート83は、径方向において外側の位置に筒状の遮蔽壁83aを有する。遮蔽壁83aの内周に、回転センサ47の被検知部52が設けられる。遮蔽壁83aについては後で詳しく説明する。
The
回転センサ47は、例えば、ホールセンサとすることができる。回転センサ47をホールセンサとした場合の被検知部52はマグネットであり、具体的には、永久磁石、電磁石等である。マグネットは、カシメや圧入等により遮蔽壁83aに取り付けられる。マグネットとして電磁石を用いる場合は、スリップリング等を用いて電磁石に電流を供給すればよい。
The
また、回転センサ47は、例えば、近接センサとすることができる。回転センサ47を近接センサとした場合の被検知部52は凹凸形状部である。凹凸形状部は、遮蔽壁83aと一体に成形することで構成してもよいし、別体の部品を遮蔽壁83aに取り付けて構成してもよい。また、回転センサ47は、回転速度を検知する他のセンサや角度を検知する他のセンサを用いてもよい。
Also, the
回転電機40は、バッテリ(図示せず)からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することができる。また、回転電機40は、ロータ80が駆動輪5から回転エネルギを受ける場合には発電機として機能し、バッテリを充電することができる。回転電機40の構成については後で詳しく説明する。
The rotating
バリエータ20は、V溝が整列するよう配設されたプライマリプーリ2及びセカンダリプーリ3と、プーリ2、3のV溝に掛け渡されたベルト4と、を有する。
The
プライマリプーリ2と同軸にエンジン1が配置され、エンジン1とプライマリプーリ2との間に、エンジン1の側から順に、回転電機40、前後進切換え機構30が設けられている。
An
前後進切換え機構30は、ダブルピニオン遊星歯車組30aを主たる構成要素とし、そのサンギヤは回転電機40の回転軸44に結合され、キャリアはバリエータ20のプライマリプーリ2に結合される。前後進切換え機構30は、さらに、ダブルピニオン遊星歯車組30aのサンギヤ及びキャリア間を直結する前進クラッチ30b、及びリングギヤを固定する後進ブレーキ30cを備える。そして、前進クラッチ30bの締結時には、回転軸44からの入力回転がそのままの回転方向でプライマリプーリ2に伝達され、後進ブレーキ30cの締結時には、回転軸44からの入力回転が逆転されてプライマリプーリ2へと伝達される。
The forward/rearward
前進クラッチ30bは、車両100の走行モードとして前進走行モードが選択された場合に油圧コントロールバルブユニット70からクラッチ圧が供給されることで締結される。後進ブレーキ30cは、車両100の走行モードとして後進走行モードが選択された場合に油圧コントロールバルブユニット70からブレーキ圧が供給されることで締結される。
The
プライマリプーリ2の回転は、ベルト4を介してセカンダリプーリ3に伝達され、セカンダリプーリ3の回転は、出力軸8、歯車組9及びディファレンシャルギヤ装置15を経て駆動輪5へと伝達される。
Rotation of the
上記の動力伝達中にプライマリプーリ2及びセカンダリプーリ3間の変速比を変更可能にするために、プライマリプーリ2及びセカンダリプーリ3のV溝を形成する円錐板のうち一方を固定円錐板2a、3aとし、他方を軸線方向へ変位可能な可動円錐板2b、3bとしている。
In order to change the gear ratio between the
これら可動円錐板2b、3bは、油圧コントロールバルブユニット70からプライマリプーリ圧及びセカンダリプーリ圧を供給することにより固定円錐板2a、3aに向けて付勢され、これによりベルト4を円錐板に摩擦係合させてプライマリプーリ2及びセカンダリプーリ3間での動力伝達を行う。
These movable
変速に際しては、目標変速比に対応させて発生させたプライマリプーリ圧及びセカンダリプーリ圧間の差圧により両プーリ2、3のV溝の幅を変化させ、プーリ2、3に対するベルト4の巻き掛け円弧径を連続的に変化させることで目標変速比を実現する。
At the time of shifting, the width of the V groove of both
回転電機40と前後進切換え機構30との間には、弧状のパイプ53と、前後進切換え機構30の回転電機40側を覆い、パイプ53を介して回転電機40と軸方向に対向する中間カバー31と、が設けられる。
Between the rotating
中間カバー31には、ブッシュ54を介してスプロケット55が回転自在に支持されている。スプロケット55は、接続部材56を介して回転電機40の回転軸44と接続されており、スプロケット55はさらに、オイルポンプ6の入力軸6aに設けられたスプロケット6bとチェーン57で連結されている。これにより、回転電機40が回転すると、オイルポンプ6が駆動されて油圧コントロールバルブユニット70にオイルが供給される。油圧コントロールバルブユニット70は、動力伝達装置10の各部位にオイルを供給する。
A
図2は、中間カバー31、パイプ53、及びチェーン57を回転電機40側から見た図である。図3は、ハウジング41を中間カバー31側から見た斜視図である。図4は、ハウジング41及び回転センサ47をハウジング41の内側から見た図である。なお、図2~図4の実線の矢印Gは、重力の方向を示している。
FIG. 2 is a diagram of the
図2、図3に示すように、パイプ53は、上方に凸となる曲線状に回転電機40の周方向に沿って延伸し、下方に切欠き部53bを有する。図2に示すように、パイプ53の回転電機40側の側面には、複数の孔53aが設けられる。なお、パイプ53の形状は、上方に凸となる曲線状であればよく、例えば、円弧状、楕円弧状等とすることができる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
パイプ53には複数のクランプ34が取り付けられている。パイプ53は、これら複数のクランプ34を中間カバー31と共締めしてケース12に固定される。
A plurality of
パイプ53は、中間カバー31の内部に設けられた油路と中間部材32を介して接続されており、中間カバー31から供給されたオイルを複数の孔53aから回転電機40に向けて噴出させるようになっている。なお、図3では、中間部材32については記載を省略している。
The
ハウジング41における中間カバー31と対向する面には、図3に示すように、周方向に沿って複数の孔41cが形成されており、パイプ53の複数の孔53aから噴出したオイルが、複数の孔41cを通ってステータ43のコイルに直接吹き付けられる。これにより、回転電機40に上方からオイルを供給でき、回転電機40を効率よく冷却することができる。なお、孔41cの形状及び数は適宜変更可能である。
As shown in FIG. 3, the surface of the
本実施形態では、ブッシュ54、スプロケット55、及びチェーン57は、図1に示すように、径方向においてパイプ53とオーバーラップする位置に設けられ、チェーン57は、図2に示すように、弧状のパイプ53の内周側からパイプ53の切欠き部53bを通ってパイプ53の外周側へ延びるように配置される。「径方向にオーバーラップする」とは、径方向から見たときに少なくとも一部が重なるように配置されることを意味する。
In this embodiment, the
中間カバー31は、図2に示すように、パイプ53に沿って設けられる弧状のリブ31aを有し、ハウジング41は、図3に示すように、パイプ53に沿って設けられる弧状のリブ41dを有する。
The
中間カバー31のリブ31aとハウジング41のリブ41dとは、回転電機40をケース12に組み付けた状態において、リブ41dの内側にリブ31aが嵌合するようになっている。これにより、リブ31a及びリブ41dは、チェーン57を囲うようにしてパイプ53とチェーン57との間を隔てる隔壁部を構成する。これによれば、パイプ53やハウジング41から流れ落ちるオイルがチェーン57に付着することを防止できる。
The
図3、図4に示すように、回転センサ47は、ハウジング41の内部に格納されており、ハウジング41にボルトで固定されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
より詳しく説明すると、回転センサ47は、円弧状であって、ハウジング41に形成された連通孔41eを、周方向に跨ぐようにハウジング41に固定されている。つまり、回転センサ47は、連通孔41eの一部を覆うように配置されている。連通孔41eは、回転電機40を冷却するオイルをハウジング41の内部から外部に排出する排出孔である。
More specifically, the
回転センサ47の検知信号は、配線47aを介して回転電機コントローラ(図示せず)に伝達される。図3に示すように、配線47aは、回転センサ47における連通孔41e内に露出する部位において回転センサ47と接続される。
A detection signal of the
車両100は以上のように構成され、運転モードとして、バッテリから供給される電力によって回転電機40を駆動して回転電機40のみの駆動力によって走行するEVモードと、エンジン1のみの駆動力によって走行するエンジン走行モードと、エンジン1の駆動力と回転電機40の駆動力とによって走行するHEVモードと、を有する。
The
EVモードでは、車両100は、クラッチ48を解放し、前進クラッチ30b及び後進ブレーキ30cのいずれか一方を締結した状態で、バッテリからの電力によって回転電機40のみを駆動して走行する。
In the EV mode, the
エンジン走行モードでは、車両100は、クラッチ48と、前進クラッチ30b及び後進ブレーキ30cのいずれか一方と、を締結した状態で、エンジン1のみを駆動して走行する。
In the engine running mode, the
HEVモードでは、車両100は、クラッチ48と、前進クラッチ30b及び後進ブレーキ30cのいずれか一方と、を締結した状態で、エンジン1と回転電機40とを駆動して走行する。
In the HEV mode, the
続いて、図5を参照しながら、回転電機40の構成について詳しく説明する。図5は、回転電機40の断面図である。なお、図5の実線の矢印Gは、重力の方向を示している。
Next, the configuration of the rotating
ハウジング41は、外周側に設けられた筒状部41aと、内周側に設けられてハウジング41の内側に向かって延びる筒状部41bと、複数の孔41c(図3参照)と、リブ41d(図3参照)と、連通孔41eと、を有する。
The
筒状部41aの内周には、ステータ43が固定される。筒状部41bは、ベアリング51を介して回転軸44を回転自在に支持する。
A
カバー42は、外周側が動力伝達装置10のケース12に固定される。また、カバー42は、内周側に設けられてハウジング41側に向かって延びる筒状部42aを有する。筒状部42aは、ベアリング50を介して入力軸11を回転自在に支持する。
The outer peripheral side of the
筒状部42aと入力軸11との間には、外部へのオイルの漏出を防止するためのシール部材59が設けられる。
A
回転軸44はエンジン1側で入力軸11に挿入される。入力軸11と回転軸44との間には、軸方向の荷重を受けるニードルベアリング60と径方向の荷重を受けるニードルベアリング61と、が設けられる。
The
回転軸44の内側には、ハウジング41の内部にオイル(冷却油)を供給する油路44aが形成される。図5の白抜き矢印は、油路44aから供給されたオイルの主な流れを示している。油路44aから供給されたオイルは、各部を潤滑するとともに、回転電機40を冷却する。
An
入力軸11における前後進切換え機構30側の端部には、クラッチハブ62が溶接で固定される。クラッチハブ62は、外周側に設けられてエンジン1側に向かって延びる筒状部62aを有する。筒状部62aの外周には、スプライン結合によって軸方向に摺動自在にクラッチ48の複数のドライブプレート48aが取り付けられる。
A
回転軸44の外周には、ロータフレーム81が溶接で固定される。ロータフレーム81は、外周側に設けられた筒状部81aを有する。筒状部81aの外周には、ロータコア82が固定される。
A
筒状部81aの内周には、スプライン結合によって軸方向に摺動自在にクラッチ48の複数のドリブンプレート48bが取り付けられる。リテーナプレート63は、ピストンアーム64とは反対側の端部に配置されたドリブンプレート48bと、筒状部81aの内周の溝に固定されたリング65との間に介装される。リテーナプレート63は、軸方向の厚みがドリブンプレート48bより厚く、ドライブプレート48a及びドリブンプレート48bの倒れを防止する。
A plurality of driven
油圧コントロールバルブユニット70からピストン油室66に締結圧が供給されると、ピストン67がリターンスプリング68を圧縮しながらエンジン1側に向けて移動する。クラッチ48は、ニードルベアリング69及びピストンアーム64を介してピストン67から伝達される押圧力によって締結状態となる。ニードルベアリング69は、ピストン67がピストンアーム64の回転に伴って連れ回ることを抑制している。
When the engagement pressure is supplied from the hydraulic
ロータコア82は、ハウジング41側の側面に設けられたエンドプレート83と、カバー42側の側面に設けられたエンドプレート84と、を有する。エンドプレート83は、径方向において外側の位置に筒状の遮蔽壁83aを有する。遮蔽壁83aは、エンドプレート83をハウジング41側に向けて屈曲させて形成され、ステータ43とロータ80との間のエアギャップAから離れる方向に向かって延伸している。
The
油路44aから回転電機40に供給されるオイルは、白抜き矢印で示すように、エンドプレート83に供給される。これにより、ロータコア82の熱がエンドプレート83からオイルに伝達される。つまり、油路44aから回転電機40に供給されるオイルは、主にロータ80を冷却する。
The oil supplied to the rotary
エンドプレート83に到達したオイルは、遮蔽壁83aの開放端の位置、すなわち、エアギャップAから離れた位置で、遮蔽壁83aの内側から外側に排出される。これにより、オイルがエアギャップAに流入することが抑制される。
The oil that has reached the
つまり、遮蔽壁83aは、重力によりロータ80の下端側に流れてきたオイルや、ロータ80が回転することで作用する遠心力によりロータ80の外周側に流れてきたオイルが、ステータ43とロータ80との間のエアギャップAに流入することを妨げる。
That is, the shielding
エアギャップAは狭く設定されることから、オイルがエアギャップAに流入すると、オイルのせん断抵抗により回転電機40の作動効率が低下するおそれがある。これに対して、本実施形態では、エンドプレート83が遮蔽壁83aを有することで、オイルがエアギャップAに流入することを抑制できる。よって、回転電機40の作動効率が低下することを抑制できる。
Since the air gap A is set narrow, when oil flows into the air gap A, there is a risk that the operating efficiency of the rotating
遮蔽壁83aの内周には、回転センサ47の被検知部52が設けられる。
A detected
回転センサ47は、遮蔽壁83aに外周側が囲まれる空間において、被検知部52と径方向に対向して配置される。
The
このように、遮蔽壁83aの内側の空間を利用してロータ80の回転を検知する回転センサ47を配置することで、回転電機40のサイズを抑制できる。
In this way, by arranging the
以下、本発明の実施形態に係る回転電機40の冷却構造の主な作用効果についてまとめて説明する。
Main effects of the cooling structure for the rotating
(1)ロータコア82の側面に設けられたエンドプレート83にロータ80の径方向における内側から外側に向けてオイルを供給してロータ80を冷却する回転電機40の冷却構造において、エンドプレート83は、径方向における外側の位置に、エンドプレート83を屈曲させて形成され、オイルがロータ80の外周側に配置されたステータ43とロータ80との間のエアギャップAに流入することを抑制する遮蔽壁83aを有する。
(1) In the cooling structure of the rotary
これによれば、エンドプレート83に到達したオイルは、遮蔽壁83aによって、エアギャップAから離れた位置で遮蔽壁83aの内側から外側に排出される。よって、オイルがエアギャップAに流入することを抑制できる。
According to this, the oil reaching the
(2)遮蔽壁83aの内周に、ロータ80の回転を検知する回転センサ47の被検知部52が設けられ、回転センサ47は、遮蔽壁83aに外周側が囲まれる空間に、被検知部52と径方向に対向して配置される。
(2) The detected
これによれば、遮蔽壁83aの内側の空間を利用してロータ80の回転を検知する回転センサ47を配置するので、回転電機40のサイズを抑制できる。
According to this, since the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments merely show one application example of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configurations of the above embodiments. is not.
例えば、上記実施形態では、回転電機40は、電動機としての機能と、発電機としての機能と、を有する。しかしながら、本発明は、回転電機が電動機と発電機とのいずれか一方の機能のみを有する場合でも適用できる。
For example, in the above embodiment, the rotating
また、上記実施形態では、回転センサ47の形状が円弧状の場合について説明した。しかしながら、回転センサ47の形状としては、他の様々な形状を採用することができる。例えば、回転センサ47は、回転軸44と同軸に配置される環状のセンサであってもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the shape of the
40 回転電機
43 ステータ
47 回転センサ
52 被検知部
80 ロータ
82 ロータコア
83 エンドプレート
83a 遮蔽壁
A エアギャップ
40 rotary
Claims (2)
前記エンドプレートは、前記径方向における外側の位置に、前記エンドプレートを屈曲させて形成され、前記冷却油が前記ロータの外周側に配置されたステータと前記ロータとの間のエアギャップに流入することを抑制する遮蔽壁を有する、
回転電機冷却構造。 A rotary electric machine cooling structure that cools the rotor by supplying cooling oil from the inner side to the outer side in the radial direction of the rotor to end plates provided on the side surface of the rotor core,
The end plate is formed by bending the end plate at an outer position in the radial direction, and the cooling oil flows into an air gap between the rotor and a stator arranged on the outer peripheral side of the rotor. having a shielding wall that suppresses
Rotating electric machine cooling structure.
前記遮蔽壁の内周に、前記ロータの回転を検知する回転センサの被検知部が設けられ、
前記回転センサは、前記遮蔽壁に外周側が囲まれる空間に、前記被検知部と前記径方向に対向して配置される、
回転電機冷却構造。 The rotating electric machine cooling structure according to claim 1,
A detected part of a rotation sensor for detecting rotation of the rotor is provided on the inner circumference of the shielding wall,
The rotation sensor is arranged in a space surrounded by the shielding wall on the outer peripheral side thereof so as to face the detected part in the radial direction.
Rotating electric machine cooling structure.
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2021
- 2021-04-26 JP JP2021074280A patent/JP2022168660A/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231211 |