JP5282071B2 - リアクトル冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機を冷却する冷却液によってリアクトルが冷却されるリアクトル冷却構造に関する。

モータを車両駆動力源として備えたハイブリッド車の駆動装置においては、電池の出力電圧を昇圧コンバータによって昇圧してモータ駆動に用いる構成が知られている。特許文献１には、リアクトルを構成要素とする昇圧コンバータを備えたハイブリッド車の駆動装置が開示されている。

一般に、リアクトルは、インダクタンスを確保するために、磁性体で構成されたコアの周囲にコイルを巻回した構成となっており、コイルへの通電によってコアが発熱する。コア発熱によるリアクトルの温度上昇により、昇圧コンバータでの電圧変換効率の低下のおそれがあるため、リアクトルを冷却する必要がある。

特許文献１では、回転電機及びリアクトルを収容するケースにはリアクトルを収容するオイル室が形成されており、オイル室内のリアクトルが回転電機を冷却するオイルによって冷却されるようになっている。

オイル室の上部にはリアクトルを入れるための口が設けられており、この口は、オイル漏れ防止のために蓋によって閉じられている。
しかし、オイル室内にリアクトルを入れてリアクトルを取り付ける必要があり、さらに蓋を取り付ける必要があるが、このような取り付け構成では、リアクトルと蓋とを別々に取り付けるための機構が必要であって、構成が複雑になる。又、リアクトル及び蓋を取り付ける手間も掛かる。

特許文献１の図２４には、リアクトルを樹脂モールドしたモールド部分に蓋が一体形成された実施形態が開示されている。この構成によれば、リアクトルを別途に取り付ける必要がなく、構成が簡素になる。

特開２００７−１２９８１７号公報

しかし、リアクトルのコイル及びコアの両方とも樹脂で被覆してしまう構成のため、リアクトルを冷却する効果が低い。
本発明は、収容室にリアクトルを挿入するための挿入口を蓋によって閉じればリアクトルの取り付けも完了し、しかもリアクトルを冷却する効果を高めることができるリアクトル冷却構造を提供することを目的とする。

本発明は、回転電機と、前記回転電機を制御する制御手段を構成するリアクトルと、前記回転電機及び前記リアクトルを収容するケースとを備え、前記リアクトルを収容する収容室内で前記リアクトルが前記回転電機を冷却する冷却液によって冷却されるリアクトル冷却構造を対象とし、請求項１の発明では、前記リアクトルを構成するコアは、一対の磁脚及び該一対の磁脚を連結する連結部を備えた上側コアと、一対の磁脚及び該一対の磁脚を連結する連結部を備えた下側コアとを組み合わせて構成されており、前記リアクトルの上側コアの連結部に対してのみ、樹脂モールド部が連結して設けられており、前記収容室は、前記リアクトルを入れるための挿入口を備え、前記挿入口は、前記樹脂モールド部の一部として前記樹脂モールド部に一体形成された蓋によって閉じられており、前記蓋は、ネジによって前記ケースにねじ止めされており、前記リアクトルは、前記樹脂モールド部及び前記ネジによってのみ前記ケースに固定されており、前記リアクトルを構成するコイルは、前記収容室内で前記冷却液と接触可能に露出されている。

リアクトルを支持する樹脂モールド部に一体形成された蓋で収容室の挿入口を閉じることより、ケースに対するリアクトルの取り付けが同時に完了する。リアクトルを構成するコイルが冷却液と接触可能に露出されているため、リアクトルを冷却する効果が高い。

本発明は、収容室にリアクトルを挿入するための挿入口を蓋によって閉じればリアクトルの取り付けも完了し、しかもリアクトルを冷却する効果を高めることができるという優れた効果を奏する。

第１の実施形態を示す駆動装置の模式図。 駆動装置の平面図。 （ａ）は、一部破断した図２のＸ矢視図。（ｂ）は、要部拡大断面図。 図２のＡ−Ａ線断面図。 図２のＢ−Ｂ線断面図。 （ａ）は、図３（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。（ｂ）は、要部拡大断面図。 潤滑油の掻き上げを説明するための模式図。 図３（ａ）のＤ−Ｄ線断面図。 別の実施形態を示す用屏風拡大断面図。 別の実施形態を示す用屏風拡大断面図。

以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。
図１は、ハイブリッド車両の駆動装置１１を示す模式図である。駆動装置１１は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２（回転電機）と、モータジェネレータＭＧ２の回転軸に接続された減速機１２と、動力分割機構２６と、減速機１２で減速された回転軸の回転に応じて回転する車軸とを備えている。エンジン１０のクランクシャフト１３と、モータジェネレータＭＧ１のロータ１４と、モータジェネレータＭＧ２のロータ１５とは、同じ軸を中心に回転する。

動力分割機構２６は、減速機１２とエンジン１０とモータジェネレータＭＧ１（回転電機）との間で動力分配を行なう。動力分割機構２６は、プラネタリギヤである。サンギヤ１６は、クランクシャフト１３に軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸に結合されており、リングギヤ１７は、クランクシャフト１３と同軸上を回転可能に支持されている。サンギヤ１６の外周を自転しながら公転するピニオンギヤ１８は、サンギヤ１６とリングギヤ１７との間に配置されている。各ピニオンギヤ１８の回転軸は、クランクシャフト１３の端部に結合されたプラネタリキャリヤ１９によって支持されている。

リングギヤケースの外側には動力取出用のカウンタドライブギヤ２０が設けられている。リングギヤ１７と一体的に回転するカウンタドライブギヤ２０は、動力伝達減速ギヤ２２に接続されている。カウンタドライブギヤ２０と動力伝達減速ギヤ２２との間では動力の伝達がなされる。動力伝達減速ギヤ２２は、ディファレンシャルギヤ２１を駆動する。下り坂等では車輪の回転がディファレンシャルギヤ２１に伝達され、動力伝達減速ギヤ２２は、ディファレンシャルギヤ２１によって駆動される。

モータジェネレータＭＧ１は、ステータ２３と、永久磁石埋設型のロータ１４とを備えており、ステータ２３は、ステータコア２４と、ステータコア２４に巻回される三相コイル２５とを備えている。ロータ１４は、動力分割機構２６のサンギヤ１６と一体的に回転するサンギヤ軸に結合されている。

モータジェネレータＭＧ２は、ステータ２７と、永久磁石埋設型のロータ１５とを備えており、ステータ２７は、ステータコア２８と、ステータコア２８に巻回される三相コイル２９とを備えている。ロータ１５は、動力分割機構２６のリングギヤ１７と一体的に回転するリングギヤケースに減速機１２を介して結合されている。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれも発電機又は電動機として動作する。
図２は、駆動装置１１を示す平面図である。
駆動装置１１のケース３０は、第１ケース部材３１と第２ケース部材３２とを組み合わせて構成されている。第１ケース部材３１は、モータジェネレータＭＧ１〔図１参照〕を収容する部分であり、第２ケース部材３２は、モータジェネレータＭＧ２〔図１参照〕及びパワー制御ユニット３３を収容する部分である。

第２ケース部材３２にはパワー制御ユニット３３を組付けるための開口３４が設けられている。この開口３４にはコンデンサ３５、パワー素子基板３６、端子台３７，３８及びリアクトル３９が収容されている。パワー素子基板３６の下方にはモータジェネレータＭＧ２が配置されている。パワー制御ユニット３３及びリアクトル３９は、回転電機を制御する制御手段を構成する。

パワー素子基板３６にはインバータ４０、インバータ４１及び昇圧コンバータのアーム部４３が搭載されている。インバータ４０は、モータジェネレータＭＧ１を制御し、インバータ４１は、モータジェネレータＭＧ２を制御する。

インバータ４１のＵ相アーム４４、Ｖ相アーム４５、Ｗ相アーム４６からはそれぞれ１本ずつのバスバーがモータジェネレータＭＧ２のステータコイル用の接続用端子台３７に向けて設けられている。同様に、インバータ４０からも３本のバスバーがモータジェネレータＭＧ１のステータコイル用の接続用端子台３８に向けて設けられている。モータジェネレータＭＧ２のステータコイル側の端子台３８と端子台３７との間は、パワーケーブルあるいはバスバーにより接続されている。モータジェネレータＭＧ１のステータコイルに対しても端子台〔図示略〕が設けられている。

図示しない電池ユニットから端子４７，４８にパワーケーブルを介して与えられた電圧は、リアクトル３９及びアーム部４３を含む昇圧コンバータによって昇圧される。昇圧された電圧は、コンデンサ３５によって平滑化されてインバータ４１，４０に供給される。

図３（ａ）は、駆動装置１１を図２のＸ方向から見た側面図であって、一部破断してある。
第２ケース部材３２には開口４９が設けられている。開口４９の内部にはモータジェネレータＭＧ２が設けられている。

図４は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
第２ケース部材３２には隔壁５０が設けられている。隔壁５０は、モータジェネレータＭＧ２の潤滑油がパワー素子基板３６側に漏れ出ないようにする。端子４８からはバスバー５１によってマイナス側の電源電位がパワー素子基板３６に伝達される。端子４７からは、図示しない他のバスバーによってリアクトル３９に対して正の電源電位が伝達される。

図５は、図２のＢ−Ｂ線断面図である。
エンジン１０〔図１参照〕のクランクシャフト１３は、ダンパ５２に接続されており、ダンパ５２の出力軸は、動力分割機構２６に接続されている。

ダンパ５２、モータジェネレータＭＧ１、動力分割機構２６、減速機１２及びモータジェネレータＭＧ２は、この順に同一の回転軸上に並んで配置されている。モータジェネレータＭＧ１のロータ１４のシャフトは、中空であり、この中空部分にはダンパ５２からの出力軸が貫通している。

モータジェネレータＭＧ１のロータ１４のシャフトは、動力分割機構２６側にサンギヤ１６とスプライン嵌合されている。ダンパ５２のシャフトは、プラネタリキャリヤ１９と結合されている。プラネタリキャリヤ１９は、ピニオンギヤ１８の回転軸をダンパ５２のシャフトの周りに回転自在に支持する。ピニオンギヤ１８は、サンギヤ１６及びリングギヤケースの内周に形成されたリングギヤ１７〔図１参照〕と噛み合う。

モータジェネレータＭＧ２のロータシャフト５３の減速機１２側は、サンギヤ５４とスプライン嵌合されている。減速機１２のプラネタリキャリヤ５６は、第２ケース部材３２の隔壁５５に固定されている。プラネタリキャリヤ５６は、ピニオンギヤ５７の回転軸を支持する。ピニオンギヤ５７は、サンギヤ５４及びリングギヤケースの内周に形成されたリングギヤ５８〔図１参照〕と噛み合う。

第２ケース部材３２の開口４９は、潤滑油が漏れないように蓋５９によって密閉されている。第１ケース部材３１の開口６０の奥には蓋６１が設けられており、ＭＧ１を収容する空間は、潤滑油が漏れないようにオイルシール６２によって密閉されている。

パワー制御ユニット３３を収容する収容室と、モータジェネレータＭＧ２を収容する収容室とは、第２ケース部材３２の隔壁５５で隔てられている。
図６は、図３（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図である。

リアクトル３９に近接して減速ギヤ２２の回転軸６３が配置されている。減速ギヤ２２の回転軸６３は、ボールベアリング６４，６５によって回転自在に支持されている。減速ギヤ２２のカウンタドリブンギヤ６８は、カウンタドライブギヤ２０〔図１参照〕と噛み合う。カウンタドリブンギヤ６８の同軸上にはファイナルドライブギヤ６６が設けられており、ファイナルドライブギヤ６６にはディファレンシャルギヤ２１が噛合されている。

図２に示すように、第２ケース部材３２にはオイル通路６７が設けられている。オイル通路６７は、カウンタドリブンギヤ６８〔図６（ａ）参照〕によってはね上げられた潤滑油をカウンタドリブンギヤ６８側からリアクトル３９側に導く。

図５に示すように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のステータ２３，２７の下部にはオイルパン６９が設けられている。鎖線Ｌ２で示すレベルＬ２は、車両停止時においてしばらく静止状態であった場合の潤滑油Ｌ（冷却液）のレベルであり、鎖線Ｌ１で示すレベルＬ１は、走行時において潤滑油が各部を潤滑している場合の潤滑油Ｌのレベルである。

図７に示すように、オイルパン６９〔図５参照〕に貯蔵されている潤滑油Ｌ〔図５参照〕は、矢印Ｆ１に示すように、ディファレンシャルギヤ２１の回転〔矢印Ｒ１で示す方向への回転〕に応じて減速ギヤ２２に向けてはね上げられる。さらに潤滑油Ｌは、減速ギヤ２２の回転に応じて矢印Ｆ２に示すようにさらに上に掻き揚げられる。

図８は、図３（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
減速ギヤ２２のカウンタドリブンギヤ６８によって掻き揚げられた潤滑油〔図５参照〕は、矢印Ｆ３に示すように上部に向けて掻き揚げられる。掻き揚げられたオイルの一部は、矢印Ｆ４に示すように収容室７０に向けて導かれる。

図６（ａ）に示すように、減速ギヤ２２の回転により掻き揚げられた潤滑油Ｌ〔図５参照〕は、矢印Ｆ４に示すようにオイル通路６７内部を流れて収容室７０に流入する。これにより、リアクトル３９が冷却される。さらに、潤滑油Ｌ〔図５参照〕は、オイル抜き孔８８から矢印Ｆ６に示すように減速ギヤ２２を収容する空間に向けて流出する。

図３（ｂ）に示すように、リアクトル３９は、上側コアである第１Ｕ型コア７１と、下側コアである第２Ｕ型コア７２とを対向して組み合わせたリアクトルコア７３と、一対のコイル７４，７５とを備えている。第１Ｕ型コア７１は、連結部７６と第１磁脚７７と第２磁脚７８とを備えている。第２Ｕ型コア７２は、連結部７９と第１磁脚８０と第２磁脚８１とを備えている。第１Ｕ型コア７１の第１磁脚７７と第２Ｕ型コア７２の第２磁脚８１とは、対向しており、第１磁脚７７と第２磁脚８１との間にはギャップ形成板８２が介在されている。第１Ｕ型コア７１の第２磁脚７８と第２Ｕ型コア７２の第１磁脚８０とは、対向しており、第２磁脚７８と第１磁脚８０との間にはギャップ形成板８３が介在されている。

ギャップ形成板８２は、第１磁脚７７の先端面７７１と第２磁脚８１の先端面８１１とに接着剤によって止着されている。ギャップ形成板８２は、第１磁脚７７の先端面７７１と第２磁脚８１の先端面８１１とに接着剤によって止着されている。ギャップ形成板８２は、第１磁脚７７の先端面７７１と第２磁脚８１の先端面８１１との間にギャップＧ１を形成する。ギャップ形成板８３は、第１磁脚８０の先端面８０１と第２磁脚７８の先端面７８１との間にギャップＧ２を形成する。

コイル７４は、第１Ｕ型コア７１の第１磁脚７７及び第２Ｕ型コア７２の第２磁脚８１を取り巻くように設けられている。コイル７５は、第１Ｕ型コア７１の第２磁脚７８及び第２Ｕ型コア７２の第１磁脚８０を取り巻くように設けられている。

リアクトルコア７３の第１Ｕ型コア７１は、第１磁脚７７の先端面７７１と第２磁脚７８の先端面７８１とを除いた外面を樹脂モールド部８４によって被覆されている。樹脂モールド部８４には蓋８５が一体形成されている。コイル７４，７５は、収容室７０内で潤滑油と接触可能に露出されている。

図３（ｂ）及び図６（ｂ）に示すように、リアクトル３９を収容する収容室７０は、上方に挿入口８６を備えている。リアクトル３９は、挿入口８６から収容室７０へ入れられる。挿入口８６は、蓋８５を嵌め込まれて閉じられており、挿入口８６を閉じた蓋８５は、ネジ８７によって第２ケース部材３２（ケース３０）に固定されている。

図６（ａ）に矢印Ｆ４で示すようにオイル通路６７から収容室７０に流れ込んだ潤滑油Ｌ〔図５参照〕は、リアクトル３９を冷却して流れ、さらに矢印Ｆ６で示すようにオイル抜き孔８８から減速ギヤ２２側に戻される。

第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）リアクトル３９を支持する樹脂モールド部８４の一部である蓋８５によって収容室７０の挿入口８６を閉じると共に、蓋８５をケース３０にネジ８７で止めれば、ケース３０に対するリアクトル３９の取り付けが同時に完了する。しかも、リアクトル３９を構成するコイル７４，７５が潤滑油Ｌと接触可能に露出されているため、リアクトル３９を冷却する効果が高い。

（２）挿入口８６を閉じる蓋８５によってリアクトル３９を支持するには、蓋８５とリアクトル３９とを連結して固定する必要があるが、樹脂モールドによって第１Ｕ型コア７１に蓋８５をモールド成形すれば蓋８５とリアクトル３９とが連結して固定される。つまり、樹脂モールドは、リアクトル３９を支持する蓋８５を形成する手段として簡便である。

（３）樹脂モールド部８４は、上側の第１Ｕ型コア７１にのみ設けられており、下側の第２Ｕ型コア７２は、磁脚８０，８１の先端面８０１，８１１の一部を除いた外面が潤滑油Ｌと接触可能である。従って、第２Ｕ型コア７２の外面の大部分が潤滑油Ｌで直接に冷却可能であり、上側の第１Ｕ型コア７１のみを樹脂モールドした構成は、リアクトル３９の冷却効果の向上に有利である。

（４）蓋８５をネジ８７によってケース３０にねじ止めすればリアクトル３９も同時にケース３０に取り付けられる。蓋８５をネジ８７によってケース３０にねじ止めする構成は、リアクトル３９のリアクトルコア７３をケース３０に固定する上で確実かつ簡便な構成である。

本発明では以下のような実施形態も可能である。
○図９に示すように、樹脂モールド部８４Ａが第１Ｕ型コア７１の連結部７６のみを被覆するようにしてもよい。このようにすれば、第１Ｕ型コア７１の露出表面積が増え、冷却効果が第１の実施形態の場合よりも向上する。

○図１０に示すように、リアクトル３９を収容する収容網８９に連結環９０を介して蓋８５Ｂを連結してもよい。この場合にも、第１の実施形態における（１）、（４）項と同様の効果が得られる。

○挿入口８６に蓋を圧入してケース３０に蓋を取り付け固定してもよい。
前記した実施形態から把握できる技術思想について以下に記載する。
（イ）前記樹脂モールド部は、前記上側コアの連結部のみを被覆しているリアクトル冷却構造。

（ロ）前記蓋は、前記ケースにねじ止めされているリアクトル冷却構造。
（ハ）前記蓋には、前記リアクトルを収容する収容網が連結されているリアクトル冷却構造。

ＭＧ１，ＭＧ２…回転電機であるモータジェネレータ。３０…ケース。３３…制御手段を構成するパワー制御ユニット。３９…制御手段を構成するリアクトル。７０…収容室。７１…上側コアである第１Ｕ型コア。７２…下側コアである第２Ｕ型コア。７４，７５…コイル。７７，７８，８０，８１…磁脚。８４，８４Ａ…樹脂モールド部。８５…蓋。８６…挿入口。Ｌ…冷却液である潤滑油。

Claims (2)

1. 回転電機と、前記回転電機を制御する制御手段を構成するリアクトルと、前記回転電機及び前記リアクトルを収容するケースとを備え、前記リアクトルを収容する収容室内で前記リアクトルが前記回転電機を冷却する冷却液によって冷却されるリアクトル冷却構造において、
   前記リアクトルを構成するコアは、一対の磁脚及び該一対の磁脚を連結する連結部を備えた上側コアと、一対の磁脚及び該一対の磁脚を連結する連結部を備えた下側コアとを組み合わせて構成されており、
   前記リアクトルの上側コアの連結部に対してのみ、樹脂モールド部が連結して設けられており、
   前記収容室は、前記リアクトルを入れるための挿入口を備え、
   前記挿入口は、前記樹脂モールド部の一部として前記樹脂モールド部に一体形成された蓋によって閉じられており、
   前記蓋は、ネジによって前記ケースにねじ止めされており、
   前記リアクトルは、前記樹脂モールド部及び前記ネジによってのみ前記ケースに固定されており、
   前記リアクトルを構成するコイルは、前記収容室内で前記冷却液と接触可能に露出されているリアクトル冷却構造。
2. 前記蓋には、前記リアクトルを収容する収容網が連結されている請求項１に記載のリアクトル冷却構造。

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