JP5367276B2 - 電動機の潤滑冷却構造 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載の電動機は、環状のステータがハウジングに固定設置され、ステータの内周側にエアギャップを介して配置されるロータがロータシャフトに結合されるとともに、同シャフトが軸受を介してハウジングの支持壁に回転可能に支持されている。そして、ロータシャフト内には軸方向に沿うように潤滑冷却液の供給通路が設けられ、ロータシャフトの軸受に近接した位置には、軸受と、ロータおよびステータに潤滑冷却液を供給するための供給口が形成されている。ロータシャフトの供給口は、軸受に対してロータの軸方向外側にオフセットした位置に形成されており、潤滑冷却液を軸方向の外側から軸受に供給し、軸受を通過した潤滑冷却液をロータの内側に供給するようになっている。ロータに供給された潤滑冷却液はロータとステータを伝ってハウジングの外部に排出され、その間にロータとステータを冷却する。
これにより、供給口から径方向外側領域に吐出された潤滑冷却液は誘導部材に当たり、誘導部材に沿って大部分が軸受側に供給されるとともに、残余がロータ側に供給される。軸受に供給された潤滑冷却液は軸受内を通過して支持壁の外側に排出される。
また、供給口から吐出された一部の潤滑冷却液は誘導部材を外れて径方向外側に流出するが、誘導部材がロータと軸方向でラップしていることから、その潤滑冷却液は支持壁とロータの間の隙間に直接的に流入しにくくなる。
これにより、誘導部材の径方向外側に回り込んだ潤滑冷却液は、誘導部材の環状凹部とロータの間に形成されるラビリンス溝によって捕捉され、ステータとロータの間のエアギャップ部分に流入しにくくなる。
これにより、ロータ内に流入した潤滑冷却液の多くは、ロータの回転に伴って誘導斜面に沿ってロータの他端側に排出されるようになる。
中性点バスリングが配置されるステータの軸方向の端面では、中性点バスリングやそのバスリングを保持する部材によって潤滑冷却液の流動を阻害されるが、中性点バスリングが誘導斜面の径方向内側寄りに位置されるロータの軸方向の一端側の端部に配置されることから、潤滑冷却液の積極的な排出が阻害されることがなくなる。
これにより、ロータの他端側の外周コーナーのエッジ形状部分で、潤滑冷却液が径方向外側方向に飛ばされ易くなる。
これにより、ロータの軸方向の一端側の領域では、熱交換される前の低温の潤滑冷却液でロータの肉厚部分を冷却し、ロータの他端側の領域では、前流側での熱交換によって僅かに昇温された潤滑冷却液でロータの肉薄部分を冷却するようになる。また、ロータ上の磁石の配置される部位に対応する周方向位置の肉厚が部分的に薄いため、その肉薄部を通して磁石が冷却され易くなる。
ロータの誘導斜面に沿って軸方向の一端側から他端側に潤滑冷却液が流れ、その潤滑冷却液がロータの他端側から径方向外側の弾性絶縁部材の環状内周壁とステータホルダの環状端部壁との嵌合部に流れ込むことがある。このとき、環状内周壁は環状端部壁に対して径方向内側から重なるため、環状内周壁の端部は潤滑冷却液の流れ方向に対向しないことになる。
支持壁とロータの隙間からステータとロータの間のエアギャップ部分に入り込んだ潤滑冷却液が軸方向の一端側から他端側に流れて外部に排出される際には、弾性絶縁部材の軸方向の一端側の分割片が他端側の分割片の径方向内側に重なっているため、両分割片のつなぎ目部分は潤滑冷却液の流れ方向に対向しないことになる。
これにより、軸受がロータの内周面と軸方向でラップするようにセンサ支持壁に取り付けられ、センサ支持壁の軸受と逆側の軸方向の端部に回転センサが取り付けられるため、ロータに対して回転センサが軸方向に大きく離間しないことになる。
また、請求項1に記載の発明では、誘導部材を、ロータと軸方向でラップするように延出させたため、誘導部材の端部から径方向外側に流出した潤滑冷却液が支持壁とロータの隙間に直接的に流入するのを防止することができる。
また、請求項2に記載の発明では、誘導部材に、ロータとの間でラビリンス溝を形成する環状凹部を設けたため、支持壁とロータの隙間に入り込もうとする潤滑冷却液をラビリンス溝によって捕捉し、ロータの誘導部材の配置される側の端部を回り込んでのステータ、ロータ間のエアギャップへの潤滑冷却液の流入をより少なく抑制することができる。
また、請求項3に記載の発明では、ロータシャフトからロータ内に流入した潤滑冷却液を、ロータの回転に伴う遠心力によって誘導斜面に沿ってロータの軸方向の他端側に排出することができるため、大量の潤滑冷却液がロータの一端側の端面を回り込んでステータ、ロータ間の隙間に流入するのをより確実に防止することができる。したがって、ロータの冷却性能の向上とフリクションの低減をさらに進めることができる。
この発明にかかる電動機2は、例えば、図1に示すような車両3の駆動装置1に用いられる。
図1に示す車両3は、内燃機関4と前部電動機5が直列に接続された駆動ユニット6を有するハイブリッド車両であり、この駆動ユニット6の動力がトランスミッション7を介して前輪Wf側に伝達される一方で、この駆動ユニット6と別に設けられた駆動装置1の動力が後輪Wr側に伝達されるようになっている。駆動ユニット6の前部電動機5と後輪Wr駆動用の電動機2は、PDU8(パワードライブユニット)を介してバッテリ9に接続され、バッテリ9からの電力供給と、各電動機5,2からバッテリ9へのエネルギー回生とが、PDU8を介して行われるようになっている。
これらの図に示すように、ロータ15は、ロータシャフト16の外周にスプライン結合される略円筒状のロータ基体40の外周に、永久磁石41を保持する円環状のロータヨーク42が取り付けられている。
これらの図と図3〜図5に示すように、ロータ基体40は、軸方向の略中央領域にロータシャフト16に圧入されるボス部43が設けられ、このボス部43の軸方向の前後位置に、それぞれ小径の環状凹部44と大径の環状凹部45が設けられている。ボス部43の外周域には、小径の環状凹部44と大径の環状凹部45を軸方向で連通する断面略扇形状の複数の貫通孔46が周方向等間隔に設けられている。この各貫通孔46の径方向外側の壁は、小径の環状凹部44側から大径の環状凹部45側に向かって径方向外側にテーパ状に拡がって傾斜しており、その傾斜面が小径の環状凹部44側に流入したオイルを遠心力によって大径の環状凹部45側に誘導する誘導斜面46aとなっている。
同図と図3〜図5に示すように、ロータヨーク42は、円環状の複数の珪素鋼板が軸方向に重ねられて成り、ロータ基体40の外周に嵌合された状態において両端部が抜け止めされている。図8に示すように、ロータヨーク42の環状凹部45側の端部は端面板53と固定リング54を介してロータ基体40に固定されているが、こうしてロータヨーク42を固定した固定リング54の端部は、ロータ基体40の軸方向の端部から外側に突出している。そして、固定リング54のロータ基体40から突出する側の端部の外周コーナー54aはエッジ形状(この例の場合、直角なエッジ形状)となっている。なお、外周コーナー54aは、さらに鋭角的なエッジ形状であっても良い。
また、センサ支持壁61の内周縁部は、ロータ基体40の大径の環状凹部45の内側方向に屈曲し、その屈曲部分の内側に軸受17bが支持されるとともに、屈曲部分の先端側に環状係止部66bが形成されている。環状係止部66bには、軸受17bのアウター側から第2の突出孔64の径方向外側領域に延出して、第2の供給口64から吐出されたオイルを軸受17b方向に誘導する環状の誘導部材67bが取付けられている。
誘導部材67a,67bは、環状係止部66a,66bに挟持固定される断面略コ字状の係止部68が外周縁に形成され、係止部68の内周縁から先細りテーパ状に延出するガイド斜面69が延設されるとともに、ガイド斜面69の先端部に径方向内側に延出する屈曲端面70が設けられている。そして、各誘導部材67a,67bの係止部68とガイド斜面69の連接部には、ロータ15側から見て軸受17a,17b方向に窪む環状凹部71が設けられている。支持壁60側の誘導部材67aの環状凹部71は、誘導部材67aが支持壁60に取り付けられた状態において、ロータ基体40の端部との間でラビリンス溝72を形成するようになっている。
なお、この実施形態の場合、ロータシャフト16上の第1の供給口63と第2の供給口64は、軸受17a,17bのインナーを係止する環状突起73部分に形成されており、各誘導部材67a,67bの屈曲端面70は環状突起73の軸方向に傾斜した端面と径方向でほぼラップする位置まで延出している。
同図と図3,図5に示すように、センサ支持壁61の外側の端面には内周側が窪んだ段差面82が形成され、その段差面82にレゾルバ20が取り付けられるようになっている。また、センサ支持壁61の段差面82には、センサ支持壁61を厚み方向に貫通する円弧状の内側排出口83…(排出口)が形成され、さらに、段差面82よりも径方向外側領域には同様に支持壁61を厚み方向に貫通する円弧状の外側排出口84…(排出口)が形成されている。
インシュレータラバー90は、軸方向で2分された2つの分割片92A,92Bによって構成され、支持壁60側に配置される分割片92Aとセンサ支持壁61側に配置される分割片92Bとが、コアブロック88に被着した状態において相互に嵌合されている。図14,図15は、インシュレータラバー90の分割片92A,92Bを分割した状態を示すものである。
なお、軸方向の他端側の下端部フランジ96bの側縁部には、図16に示すように、隣接するもの同士が係合される凹凸部98a,98bが形成されている。具体的には、重ねられる一方の下端部フランジ96bには下面側に凹形状が設けられ、他方の下端部フランジ96bには上面側に凹形状が設けられている。また、下側部フランジ94aにも同様に、重ねられる隣接されるもの同士が係合される凹凸部が形成されている。
そして、こうして第3の供給口65や第1,第2の供給口63,64を通してロータ15の内周面に流入したオイルは、ロータ15の回転に伴う遠心力を受けて殆どがロータ15の内周面の軸方向の傾斜(誘導斜面46)に沿ってセンサ支持壁61方向へと流れ、この間にロータ15を内周側から冷却する。
特に、この実施形態の場合、誘導部材67aは先細りテーパ状のガイド斜面69が第1の供給口63の外周域を覆い、ガイド斜面69の先端にロータシャフト16側の環状突起73と径方向でラップするように屈曲端面70が延設されているため、誘導部材67の外周面側へのオイルの回りこみ量もより少なく抑制することができる。
11…ハウジング
14…ステータ
15…ロータ
16…ロータシャフト
17a…軸受
17b…第2の軸受
20…レゾルバ(回転センサ)
44,45…環状凹部(孔)
46…貫通孔(孔)
46a…誘導斜面
54a…外周コーナー
60…支持壁
61…センサ支持壁(支持壁)
62…供給通路
63…第1の供給口(供給口)
64…第2の供給口(供給口)
67a,67b…誘導部材
71…環状凹部
72…ラビリンス溝
83…内側排出口(排出口)
84…外側排出口(排出口)
86…排出通路
88…コアブロック
90…インシュレータラバー(弾性絶縁部材)
91…ステータコイル
92A,92B…分割片
93…ステータホルダ
93b…環状端部壁
97…環状内周壁
105…中性点バスリング
Claims (10)
- ハウジングに固定された環状のステータと、
このステータの内周側にエアギャップを介して回転可能に配置されたロータと、
このロータと一体に回転するロータシャフトと、
前記ステータおよびロータの軸方向の端面に臨む位置で前記ハウジングに延設された支持壁と、
この支持壁に前記ロータシャフトを回転可能に支持させる軸受と、
前記ロータシャフトに形成されて前記軸受とロータに潤滑冷却液を供給する供給口と、
を備えた電動機の潤滑冷却構造において、
前記供給口を、前記ロータシャフト上の前記軸受よりもロータ側位置に形成するとともに、
前記支持壁の前記軸受の外周側位置に、前記軸受から前記供給口の径方向外側領域まで延出する環状の誘導部材を設け、
前記誘導部材を、前記ロータと軸方向でラップするように延出させたことを特徴とする電動機の潤滑冷却構造。 - ハウジングに固定された環状のステータと、
このステータの内周側にエアギャップを介して回転可能に配置されたロータと、
このロータと一体に回転するロータシャフトと、
前記ステータおよびロータの軸方向の端面に臨む位置で前記ハウジングに延設された支持壁と、
この支持壁に前記ロータシャフトを回転可能に支持させる軸受と、
前記ロータシャフトに形成されて前記軸受とロータに潤滑冷却液を供給する供給口と、
を備えた電動機の潤滑冷却構造において、
前記供給口を、前記ロータシャフト上の前記軸受よりもロータ側位置に形成するとともに、
前記支持壁の前記軸受の外周側位置に、前記軸受から前記供給口の径方向外側領域まで延出する環状の誘導部材を設け、
前記誘導部材に、前記ロータとの間でラビリンス溝を形成する環状凹部を設けたことを特徴とする電動機の潤滑冷却構造。 - ハウジングに固定された環状のステータと、
このステータの内周側にエアギャップを介して回転可能に配置されたロータと、
このロータと一体に回転するロータシャフトと、
前記ステータおよびロータの軸方向の端面に臨む位置で前記ハウジングに延設された支持壁と、
この支持壁に前記ロータシャフトを回転可能に支持させる軸受と、
前記ロータシャフトに形成されて前記軸受とロータに潤滑冷却液を供給する供給口と、
を備えた電動機の潤滑冷却構造において、
前記供給口を、前記ロータシャフト上の前記軸受よりもロータ側位置に形成するとともに、
前記支持壁の前記軸受の外周側位置に、前記軸受から前記供給口の径方向外側領域まで延出する環状の誘導部材を設け、
前記ロータの内側に、軸方向の一端側から他端側にかけて径方向外側に傾斜する潤滑冷却液の誘導斜面を設けたことを特徴とする電動機の潤滑冷却構造。 - 前記ステータの軸方向の端面の径方向内側寄り位置に中性点バスリングが設けられている請求項3に記載の電動機の潤滑冷却構造において、
前記中性点バスリングを、前記誘導斜面の径方向内側寄りに位置される前記ロータの軸方向の一端側の端部に配置したことを特徴とする電動機の潤滑冷却構造。 - 潤滑冷却液が排出される前記ロータの他端側の外周コーナー部分をエッジ形状としたことを特徴とする請求項3または4に記載の電動機の潤滑冷却構造。
- 前記ロータの内側には少なくとも一部で前記誘導斜面を構成する孔を備え、そのロータの孔は、ロータの肉厚が前記ロータの軸方向の一端側から他端側に向かって薄くなるように形成するとともに、ロータ上の磁石の配置される部位に対応する周方向位置の肉厚が部分的に薄くなるように形成したことを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の電動機の潤滑冷却構造。
- 前記ステータを、
断面略扇状の複数のコアブロックと、
この各コアブロックに被着される弾性絶縁部材と、
この弾性絶縁部材を介して前記各コアブロックに巻回されるステータコイルと、
を備えた構造とし、
前記弾性絶縁部材を介してステータコイルが巻回された前記複数のコアブロックを、円環状に配置して、略円筒状のステータホルダの内周に圧入するとともに、そのステータホルダを前記ハウジングに固定し、
前記ステータホルダの前記軸方向の他端側に、前記コアブロックとステータコイルの軸方向の端部を被う環状端部壁を延設し、
前記コアブロックに被着される全弾性絶縁部材の前記軸方向の他端側の径方向内側の端部を隣接するもの同士で接触接続させることで環状内周壁を形成し、
この環状内周壁を、前記環状端部壁に対して径方向内側から重なるように嵌合したことを特徴とする請求項3〜6のいずれか1項に記載の電動機の潤滑冷却構造。 - 前記各コアブロックに被着される弾性絶縁部材を、軸方向で分割した分割片によって構成し、
前記ロータとステータの間のエアギャップに臨む部位において、前記軸方向の一端側の分割片を、他端側の分割片に対して径方向内側から重なるように構成したことを特徴とする請求項7に記載の電動機の潤滑冷却構造。 - 前記ステータおよびロータの軸方向の他端側の端面に臨む位置に、前記ハウジングの外周壁から径方向内側に延出するセンサ支持壁を設け、
このセンサ支持壁に前記軸受を設け、
この軸受を、前記ロータの内周面と軸方向でラップするように前記センサ支持壁に取り付けるとともに、前記ロータシャフトの回転を検出する回転センサを、前記センサ支持壁上の前記軸受と逆側の軸方向の端部に取り付けたことを特徴とする請求項3〜8のいずれか1項に記載の電動機の潤滑冷却構造。 - 前記センサ支持壁に潤滑冷却液の排出口を形成したことを特徴とする請求項9に記載の電動機の潤滑冷却構造。
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