JP5387513B2 - 電動機の冷却構造 - Google Patents
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Description
本発明は、電動機の冷却構造に関する。
従来、この種の電動機の冷却構造としては、回転電機のステータを成すステータコアの外径面がケースの内径面に接触するようステータコアをケースに固定するものにおいて、ケースの内径面に穿たれた冷却液溝とステータコアの外径面とによって冷却液流路を形成するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この冷却構造では、こうして形成される冷却流路に冷却液を供給することによりステータを冷却している。
こうした電動機の冷却構造では、上述したようにケースの冷却液溝とステータコアの外径面とによって冷却流路を形成したり、ケースの内径面とステータコアの外径面との隙間を冷却流路としたりして、冷却流路に冷却液を供給(充填)することにより、ステータコアとケースとの間の熱伝達を促進させて電動機を冷却している。これらの場合、冷却流路に空気層ができないようにするために、冷却流路を比較的狭くすることが好ましいが、冷却流路を狭くすると、冷却液が冷却流路で停滞したり流れにくくなったりして温度が上昇することによって電動機を十分に冷却できない場合があった。
本発明の電動機の冷却構造では、電動機の冷却性能の向上を図ることを主目的とする。
本発明の電動機の冷却構造は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の電動機の冷却構造は、
ケースに収納される電動機の冷却構造であって、
前記電動機と前記ケースにおける該電動機の収納位置の壁面との隙間が冷却媒体の第1流路とされると共に、該第1流路への冷却媒体の供給位置である第1供給位置と冷却媒体の放出位置との間で該第1流路に合流するよう冷却媒体の第2流路が形成され、前記第1供給位置と前記第2流路への冷却媒体の供給位置である第2供給位置とに冷却媒体が供給される、
ことを特徴とする。
ケースに収納される電動機の冷却構造であって、
前記電動機と前記ケースにおける該電動機の収納位置の壁面との隙間が冷却媒体の第1流路とされると共に、該第1流路への冷却媒体の供給位置である第1供給位置と冷却媒体の放出位置との間で該第1流路に合流するよう冷却媒体の第2流路が形成され、前記第1供給位置と前記第2流路への冷却媒体の供給位置である第2供給位置とに冷却媒体が供給される、
ことを特徴とする。
この本発明の電動機の冷却構造では、電動機とケースにおける電動機の収納位置の壁面との隙間が冷却媒体の第1流路とされると共に、第1流路への冷却媒体の供給位置である第1供給位置と冷却媒体の放出位置との間で第1流路に合流(連通)するよう冷却媒体の第2流路が形成され、第1供給位置と第2流路への冷却媒体の供給位置である第2供給位置とに冷却媒体が供給される。この冷却構造では、第2供給位置に供給される冷却媒体(第2供給冷媒)が第1流路に供給される冷却媒体(第1供給冷媒)と第2流路の第1流路への合流位置で合流して放出位置から放出されるため、第2供給位置から第2流路や合流位置を経由して放出位置から放出される第2供給冷媒の流れによって第1供給冷媒の第1供給位置側から合流位置側への流れが促進される。したがって、第1供給冷媒が第1流路で停滞したり流れにくくなったりするのを抑制することができ、第1供給冷媒の温度上昇を抑制することができる。この結果、電動機の冷却性能の向上を図ることができる。
こうした本発明の電動機の冷却構造において、前記第2流路は、前記第1流路における該第2流路との合流位置よりも前記供給位置側に比して断面積が大きくなるよう形成されてなる、ものとすることができる。
また、本発明の電動機の冷却構造において、前記第2流路は、前記壁面を挟んで前記第1流路に沿って形成されてなる、ものとすることもできるし、前記電動機の回転子の回転軸の方向に形成されてなる、ものとすることもできる。
さらに、本発明の電動機の冷却構造において、前記第2供給位置には、貯留部に貯留されている冷却媒体が圧送用ポンプによって圧送されて供給される、ものとすることもできる。こうすれば、第2供給冷媒の量のより容易な調整が可能となる。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施例としての電動機の冷却構造を適用したハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン22と、エンジン22のクランクシャフト26にダンパ28を介してキャリアが接続されると共に駆動輪39a,39bにデファレンシャルギヤ38およびギヤ機構37を介して連結された駆動軸32にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ30と、例えば同期発電電動機として構成されてロータ43がプラネタリギヤ30のサンギヤに接続されたモータMG1と、例えば同期発電電動機として構成されてロータ45が駆動軸32に接続されたモータMG2と、モータMG1,MG2を駆動するためのインバータ41,42と、インバータ41,42を介してモータMG1,MG2と電力をやりとりする例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ50と、冷却媒体としての冷却油をモータMG1,MG2周辺に供給する供給機構51と、を備える。
供給機構51は、車両下部に設けられ冷却油を貯留する貯留部としてのオイルパン52と、モータMG1,MG2の上方に配置されて冷却油を一時的に貯留すると共に貯留している冷却油をモータMG1周辺の主流路供給位置67や副流路供給位置71(図3参照),モータMG2周辺の主流路供給位置87(図4参照)に導くキャッチタンク54と、オイルパン52に貯留されている冷却油をモータMG2周辺の副流路供給位置91(図5参照)に圧送する電動のオイルポンプ56と、を備える。また、デファレンシャルギヤ38のデファレンシャルリングギヤ38aは、動力を伝達する動力伝達部材として機能する他に、一部がオイルパン52に貯留されている冷却油(以下、貯留油という)に浸漬されるように配置されており、回転によって貯留油をキャッチタンク54に向けて掻き上げることができるようになっている。
モータMG1,MG2は、いずれも永久磁石が埋め込まれたロータ43,45と三相コイルが巻回されたステータ44,46とを有し、発電機として駆動できると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されている。図2はモータMG1,MG2がケース60に収納されている様子を模式的に示す模式図であり、図3はモータMG1周辺の主流路66や副流路70の様子を示す説明図であり、図4はモータMG2周辺の主流路86や副流路90の様子を示す説明図であり、図5は図4のモータMG2や副流路90をA−A面から見たA−A視図である。なお、図2では、ロータ43,45に埋め込まれた永久磁石やステータ44,46に巻回されたコイルについては図示を省略した。モータMG1,MG2は、図2に示すように、ケース60に収納されている。また、モータMG1,MG2のステータ44,46は、図3や図4に示すように、コイルが巻回されたステータコア44a,46aが外筒リング44b,46bに収納されたものとして構成されている。
ケース60におけるモータMG1の収納位置62は、図3に示すように、壁面64の内径がモータMG1のステータ44の外径よりも若干(例えば、1mm程度など)大きく形成されており、収納位置62にモータMG1が収納されたときにモータMG1のステータ44の外周面とケース60の壁面64との間に若干(例えば、0.5mm程度など)の隙間ができるようになっている。実施例では、この隙間を冷却油の流路として用いるため、以下、これを主流路66という。また、キャッチタンク54から主流路66に冷却油が供給される位置を主流路供給位置67といい、主流路供給位置67よりもモータMG1の下方側でモータMG1周辺から冷却油が放出される位置を放出位置68という。なお、モータMG1周辺から放出された冷却油は、重力によって下方に移動してオイルパン52に戻る。
また、ケース60における壁面64に対して収納位置62とは反対側には、壁面64を挟んで主流路66に沿うと共に主流路供給位置67と放出位置68との間(実施例では、放出位置68よりも若干だけ主流路供給位置67側)の合流位置69で主流路66に合流(連通)するように冷却油の流路(以下、副流路70という)が形成されている。この副流路70は、合流位置69よりも主流路供給位置67側(以下、主流路供給側66aという)に比して断面積が大きくなるよう形成されている。以下、キャッチタンク54から副流路70に冷却油が供給される位置を副流路供給位置71という。
さらに、ケース60におけるモータMG2の収納位置82は、図4に示すように、壁面84の内径がモータMG2のステータ46の外径よりも若干(例えば、1mm程度など)大きく形成されており、収納位置82にモータMG2が収納されたときにモータMG2のステータ46の外周面とケース60の壁面84との間に若干(例えば、0.5mm程度など)の隙間ができるようになっている。実施例では、主流路66と同様に、この隙間を冷却油の流路として用いるため、以下、これを主流路86という。また、キャッチタンク54から主流路86に冷却油が供給される位置を主流路供給位置87といい、主流路供給位置87よりもモータMG2の下方側でモータMG2周辺から冷却油が放出される位置を放出位置88という。なお、主流路86から放出された冷却油は、重力によって下方に移動してオイルパン52に戻る。
加えて、ケース60におけるモータMG2の下方側には、図5に示すように、主流路供給位置87と放出位置88との間の合流位置89で主流路86に合流(連通)するようにモータMG2のロータ45の回転軸の方向に冷却油の流路(以下、副流路90という)が形成されている。この副流路90は、主流路86の合流位置89よりも主流路供給位置87側(以下、主流路供給側86aという)に比して断面積が大きくなるよう形成されている。以下、オイルポンプ56から副流路90に冷却油が供給される位置を副流路供給位置91という。
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20のモータMG1周辺では、図3に示すように、冷却油は、キャッチタンク54から主流路供給位置67や副流路供給位置71に供給されて主流路66(主流路供給側66a)や副流路70を下方に流れ、合流位置69で合流して放出位置68から放出されるが、このとき、副流路供給位置71から副流路70や合流位置69を経由して放出位置68から放出される冷却油によって主流路供給側66aの主流路供給位置67側から合流位置69側への冷却油の流れが促進される。したがって、冷却油が主流路66(主流路供給側66a)で停滞したり流れにくくなったりするのを抑制することができ、主流路供給側66aの冷却油の温度上昇を抑制することができる。この結果、モータMG1の冷却性能の向上を図ることができる。しかも、副流路70は、主流路66に比して断面積が大きく形成されるものとしたから、主流路供給側66aに比して多くの冷却油が流れやすく、主流路供給側66aの流れをより促進させることができる。
また、実施例のハイブリッド自動車20のモータMG2周辺では、図4および図5に示すように、冷却油は、キャッチタンク54から主流路供給位置87に供給されて主流路86(主流路供給側86a)を下方に流れると共にオイルポンプ56から副流路供給位置91に供給されて副流路90を流れ、合流位置89で合流して放出位置88から放出されるが、このとき、副流路供給位置91から副流路90や合流位置89を経由して放出位置88から放出される冷却油によって主流路供給側86aの主流路供給位置87側から合流位置89側への冷却油の流れが促進される。したがって、冷却油が主流路66(主流路供給側86a)で停滞したり流れにくくなったりするのを抑制することができ、主流路供給側86aの冷却油の温度上昇を抑制することができる。この結果、モータMG2の冷却性能の向上を図ることができる。しかも、副流路90は、主流路86に比して断面積が大きく形成されるものとしたから、主流路供給側86aに比して多くの冷却油が流れやすく、主流路供給側86aの流れをより促進させることができる。さらに、オイルポンプ56によって副流路供給位置91に冷却油を圧送するものとしたから、デファレンシャルリングギヤ38aの回転によって掻き上げられてキャッチタンク54に供給された冷却油を副流路供給位置91に供給するものに比して副流路90を流れる冷却油の量をより容易に調整することができる。即ち、一般に、車速が低いときには、デファレンシャルリングギヤ38aの回転数が低くその回転によって掻き上げられる冷却油の量も少なくなるが、オイルポンプ56によって副流路供給位置91に冷却油を圧送することにより、車速に拘わらず副流路供給位置91に十分な冷却油を圧送することができ、副流路90を流れる冷却油の量をより十分なものとすることができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20が備える電動機の冷却構造によれば、モータMG1周辺については、モータMG1のステータ44とケース60の壁面64との隙間(主流路66)に壁面64を挟んで沿うと共に主流路供給位置67と放出位置68との間の合流位置69で主流路66に合流するように副流路70を形成し、モータMG2周辺については、モータMG2のステータ46とケース60の壁面84との隙間(主流路86)に主流路供給位置87と放出位置88との間の合流位置89で合流するようにモータMG2のロータ45の回転軸の方向に副流路90を形成するから、冷却油が主流路供給側66aや主流路供給側86aで停滞したり流れにくくなったりするのを抑制することができ、モータMG1,MG2の冷却性能の向上を図ることができる。
また、実施例のハイブリッド自動車20が備える電動機の冷却構造では、オイルポンプ56によってモータMG2周辺の副流路供給位置91に冷却油を圧送するから、副流路90を流れる冷却油の量をより容易に調整することができる。
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG1周辺については、ケース60の壁面64の外周側に、壁面64に沿うと共に主流路供給位置67と放出位置68との間で主流路66に合流(連通)するように副流路70を形成し、モータMG2周辺については、主流路供給位置87と放出位置88との間で主流路86に合流するようにモータMG2のロータ45の回転軸の方向に副流路90を形成するものとしたが、モータMG1周辺については、モータMG2周辺と同様に、主流路供給位置と放出位置との間で主流路66に合流するようにモータMG1のロータ43の回転軸の方向に副流路を形成するものとしてもよいし、モータMG2周辺については、モータMG1周辺と同様に、ケース60の壁面84の外周側に、壁面84に沿うと共に主流路供給位置と放出位置との間で主流路86に合流するように副流路を形成するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG1周辺の副流路供給位置71にはキャッチタンク54から冷却油を供給し、モータMG2周辺の副流路供給位置91にはオイルポンプ56から冷却油を供給するものとしたが、副流路供給位置71にオイルポンプ56から冷却油を供給するものとしてもよいし、副流路供給位置91にキャッチタンク54から冷却油を供給するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG1周辺の主流路供給位置67やモータMG2周辺の主流路供給位置87にはキャッチタンク54から冷却油を供給するものとしたが、オイルポンプ56から冷却油を供給するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、電動のオイルポンプ56を用いるものとしたが、エンジン22からの動力などを用いて冷却油を圧送する機械式のオイルポンプを用いるものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、デファレンシャルリングギヤ38aによる掻き上げ用の冷却油とオイルポンプ56による圧送用の冷却油とを同一のオイルパン52に貯留するものとしたが、異なるオイルパンに貯留するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、二つのモータMG1,MG2を備えるものとしたが、モータの数は二つに限られず、一つであってもよいし、三つ以上であってもよい。
実施例では、駆動軸32にプラネタリギヤ30を介して接続されたエンジン22およびモータMG1と、駆動軸32に動力を入出力するモータMG2と、を備えるいわゆるパラレル型のハイブリッド自動車20に適用するものとしたが、エンジンに発電機が取り付けられていると共に走行用の電動機を備えるいわゆるシリーズ型のハイブリッド自動車に適用するものとしてもよいし、走行用の動力を出力する電動機を備える単純な電気自動車に適用するものとしてもよい。また、電動機の冷却構造の形態としてもよい。
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、ケース60が「ケース」に相当し、モータMG1,MG2が「電動機」に相当し、主流路66,86が「第1流路」に相当し、副流路70,90が「第2流路」に相当する。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、電動機の冷却構造に利用可能である。
20 ハイブリッド自動車、22 エンジン、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 プラネタリギヤ、32 駆動軸、37 ギヤ機構、38 デファレンシャルギヤ、38a デファレンシャルリングギヤ、39a,39b 駆動輪、41,42 インバータ、43,45 ロータ、44,46 ステータ、44a,46a ステータコア、44b,46b 外筒リング、50 バッテリ、51 供給機構、52 オイルパン、54 キャッチタンク、56 オイルポンプ、60 ケース、62,82 収納位置、64,84 壁面、66,86 主流路、66a,86a 主流路供給側、67,87 主流路供給位置、68,88 放出位置、69,89 合流位置、70,90 副流路、71,91 副流路供給位置、MG1,MG2 モータ。
Claims (5)
- ケースに収納される電動機の冷却構造であって、
前記電動機と前記ケースにおける該電動機の収納位置の壁面との隙間が冷却媒体の第1流路とされると共に、該第1流路への冷却媒体の供給位置である第1供給位置と冷却媒体の放出位置との間で該第1流路に合流するよう冷却媒体の第2流路が形成され、前記第1供給位置と前記第2流路への冷却媒体の供給位置である第2供給位置とに冷却媒体が供給される、
ことを特徴とする電動機の冷却構造。 - 請求項1記載の電動機の冷却構造であって、
前記第2流路は、前記第1流路における該第2流路との合流位置よりも前記供給位置側に比して断面積が大きくなるよう形成されてなる、
電動機の冷却構造。 - 請求項1または2記載の電動機の冷却構造であって、
前記第2流路は、前記壁面を挟んで前記第1流路に沿って形成されてなる、
電動機の冷却構造。 - 請求項1または2記載の電動機の冷却構造であって、
前記第2流路は、前記電動機の回転子の回転軸の方向に形成されてなる、
電動機の冷却構造。 - 請求項1ないし4のいずれか1つの請求項に記載の電動機の冷却構造であって、
前記第2供給位置には、貯留部に貯留されている冷却媒体が圧送用ポンプによって圧送されて供給される、
電動機の冷却構造。
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