JP6628779B2 - 機電一体型回転電機装置 - Google Patents

Description

本発明は、機電一体型回転電機装置に関し、特に機電一体型回転電機装置に含まれる冷却装置の構造に関する。

特許文献１には、回転電機の冷却用水路が電力変換装置（インバータ）の冷却水路も兼ねた形の冷却装置を備え、回転電機とインバータとが一体化された機電一体型電機装置が示されている。この装置では、回転電機の上方にインバータを含むパワーモジュールが配置され、パワーモジュールの下側から回転電機の外周部を巡回する冷却水路が設けられている。冷却水路に冷却水を流すことによって、パワーモジュール及び回転電機の冷却が行われる。

引用文献２には、車両の駆動輪を駆動するためのギヤ機構と、２つの回転電機とを含む車両駆動装置において、回転電機のリアクトルをギヤ機構の潤滑オイルによって冷却する冷却機構が示されている。この冷却機構は、車両駆動装置の最下部に潤滑オイルを貯留するオイルパンが設けられ、ギヤの回転によってオイルパンに貯留された潤滑オイルを跳ね上げて回転電機のリアクトルに滴下するものである。

特開２０１１−１８２４８０号公報 特開２０１２−９５６５号公報

機電一体型回転電機装置として、比較的小型で高い動力性能が要求される場合には、機電一体型回転電機装置に含まれる冷却装置の冷却効果を、装置の大型化を回避しつつ高めることが求められる。特許文献１に示される装置では、冷却水によってパワーモジュール及び回転電機の冷却が行われるが、より一層の冷却効果を得るためには、特許文献２に示される装置のように潤滑オイルも回転電機の冷却に適用することが望ましい。しかし、特許文献２に示される装置では、潤滑オイル自体を冷却するための構成が適用されないため、回転電機及びパワーモジュールの発熱量が大きいときは、潤滑オイルによる冷却によって十分な冷却効果が得られない。

本発明は上述した点に着目してなされたものであり、比較的小型で高い動力性能が要求される場合において、装置の大型化を招くことなく十分な冷却効果を得ることができる冷却装置を備える機電一体型回転電機装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、回転電機（３）と、該回転電機（３）の上側に配置され、該回転電機（３）に駆動電力を供給する駆動ユニット（４）と、前記回転電機（３）及び駆動ユニット（４）を冷却する冷却装置とがケーシング（２）内に収容された機電一体型回転電機装置において、前記冷却装置は、冷却用オイルを前記回転電機（３）へ滴下するオイル冷却系と、冷却水によって前記回転電機（３）及び前記駆動ユニット（４）を冷却する水冷却系とを備え、前記冷却用オイルを一時的に貯留する貯留室（１３）であって、前記冷却用オイルを滴下するための複数の滴下孔（１３ｂ）が設けられた貯留室（１３）が、前記回転電機（３）の上側であって前記駆動ユニット（４）の下側に配置されており、前記貯留室（１３）に貯留された冷却用オイルを、前記水冷却系の冷却水によって冷却可能に構成されており、前記水冷却系は、前記駆動ユニット（４）の直ぐ下側に配置された第１水ジャケット（１１）と、前記回転電機（３）の直ぐ上側に配置された第２水ジャケット（１２）とを含み、前記貯留室（１３）は、前記第１及び第２水ジャケット（１１，１２）の間の間隙に、前記２つの水ジャケットに隣接して配置されることを特徴とする。

この構成によれば、オイル冷却系によって回転電機の冷却が行われるとともに、水冷却系によって回転電機及びその回転電機に駆動電力を供給する駆動ユニットの冷却が行われる。さらに冷却用オイルは、回転電機と駆動ユニットの間に設けられた貯留室に一時的に貯留され、水冷却系の冷却水によって冷却される。したがって、回転電機及び駆動ユニットの発熱量が大きい場合でも、特に冷却用オイルによる冷却効果を高めて十分な冷却効果を得ることができる。また、冷却用オイルの貯留室は回転電機と駆動ユニットとの間隙に配置されるので、装置の大型化を抑制することができる。さらに、冷却用オイルの貯留室は水冷却系を構成する第１及び第２水ジャケットの間の間隙に、２つの水ジャケットに隣接して配置されるので、第１及び第２水ジャケット内の冷却水と、貯留室内の冷却用オイルとの熱交換が促進され、冷却用オイルの冷却効果を高めることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の機電一体型回転電機装置において、前記回転電機の近傍には前記回転電機（３）の出力トルクを伝達するギヤ機構（５）が配置されており、前記冷却用オイルは前記ギヤ機構（５）の潤滑用オイルであることを特徴とする。

この構成によれば、ギヤ機構の潤滑用オイルが回転電機の冷却用オイルとして適用されるので、冷却用オイルを貯留室に供給するために別途オイルポンプを設ける必要がなく、装置の構成を簡略化することができる。

本発明の一実施形態にかかる機電一体型回転電機装置の要部の構成を示す図である。 図１に示す要部を図１の右方向からみた構成を示す図である。 図１に示す水冷却系及びオイル冷却系における冷却水及び冷却用オイルの流れを説明するための図である。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる機電一体型回転電機装置の要部の構成を示す図であり、図２は図１に示す要部を図１の右方向からみた構成を示す図である。図１に示す機電一体型回転電機装置１は、上側部材２ａ及び下側部材２ｂからなるケーシング２の内部に、回転電機（以下「モータ」という）３と、モータ３に駆動電力を供給する駆動ユニット（以下「ＰＤＵ」という）４と、モータ３の出力トルクを伝達するギヤ機構５と、モータ３及びＰＤＵ４を冷却する冷却装置を収容して構成される。冷却装置は、第１及び第２水ジャケット１１，１２を含み、冷却水によってモータ３及びＰＤＵ４を冷却する水冷却系と、冷却用オイルの貯留室１３を含み、冷却用オイルをモータ３へ滴下するオイル冷却系とを備えている。

貯留室１３は、冷却用オイルが流入する流入孔１３ａと、貯留した冷却用オイルを滴下するための４つの滴下孔１３ｂとを備えており、貯留された冷却用オイルが滴下孔１３ｂを介してモータ３へ滴下される。貯留室１３は、モータ３の上側であってＰＤＵ４の下側に配置されている。

第１水ジャケット１１はＰＤＵ４の直ぐ下側に配置され、第２水ジャケット１２はモータ３の直ぐ上側に配置されており、貯留室１３は、第１及び第２水ジャケットの間の間隙に、２つの水ジャケット１１，１２に隣接して配置されている。

モータ３は、シャフト２１と、巻線２２ａが巻回されたステータ２２と、ステータ２２の内側に配置され、シャフト２１に固定されたロータ２３とを備えている。ギヤ機構５の内部には、モータ３の出力トルクによって駆動されるオイルポンプ６が設けられており、オイルポンプ６はギヤ機構５の最下部に配置されたオイルパンに貯留される潤滑用オイルを吸い上げて油路７を介して、貯留室１３に供給する。貯留室１３に貯留される潤滑用オイルは、モータ３を冷却するための冷却用オイルとして使用される。潤滑用オイルは、図示しない油路を介してモータ３のシャフト２１の内部に設けられた油路、及びギヤ機構５における潤滑部位にも供給される。

図３は、水冷却系及びオイル冷却系における冷却水及び冷却用オイルの流れを説明するための側面図（同図（ａ））及び上方からみた平面図（同図（ｂ））を示す。冷却用オイルは、油路７から流入孔１３ａを介して貯留室１３内に流入し、貯留室１３内に一時的に滞留した後に滴下孔１３ｂから滴下される。なお、滴下された冷却用オイルはギヤ機構５の最下部に設けられたオイルパンに循環する。

水冷却系はケーシング２の外部に水ポンプ（図示せず）を備えており、その水ポンプによって加圧された冷却水は、冷却水路１４から流入孔１１ａを介して第１水ジャケット１１内に流入し、流出孔１１ｂから冷却水路１５に流出する。冷却水路１５は、貯留室１３を貫通して第２水ジャケット１２に連通しており、冷却水路１５から流入孔１２ａを介して第２水ジャケット１２内に流入する。第２水ジャケット１２内の冷却水は、流出孔１２ｂを介して冷却水路１６に流出する。冷却水路１６は、モータ３の内部に、シャフト２１を中心軸として螺旋状に設けられたモータ内部冷却水路に連結されており、モータ内部冷却水路は放熱器を介して水ポンプに連通している。

なお、水冷却系において、第１及び第２水ジャケット１１，１２に冷却水を循環させる構成は、上述した特許文献１に示されたものと同様のものを適用可能である。

以上のように本実施形態では、オイル冷却系によってモータ３の冷却が行われるとともに、水冷却系によってモータ３及びモータ３に駆動電力を供給するＰＤＵ４の冷却が行われる。さらに冷却用オイルは、モータ３とＰＤＵ４の間に設けられた貯留室１３に一時的に貯留され、水冷却系の冷却水によって冷却される。したがって、モータ３及びＰＤＵ４の発熱量が大きい場合でも、特に冷却用オイルによる冷却効果を高めて十分な冷却効果を得ることができる。また、冷却用オイルの貯留室１３はモータ３とＰＤＵ４との間隙に配置されるので、装置の大型化を抑制することができる。

また貯留室１３は、第１及び第２水ジャケット１１，１２の間の間隙に、水ジャケット１１，１２に隣接して配置されるので、第１及び第２水ジャケット１１，１２内の冷却水と、貯留室１３内の冷却用オイルとの熱交換が促進され、冷却用オイルの冷却効果を高めることができる。

またギヤ機構５の潤滑用オイルがモータ３の冷却用オイルとして適用されるので、冷却用オイルを貯留室１３に供給するために別途オイルポンプを設ける必要がなく、装置の構成を簡略化することができる。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、第１及び第２水ジャケット１１，１２、及び貯留室１３の形状は、図示したものに限るものではなく、本発明の目的が達成される範囲で変更可能である。また、オイル冷却系に冷却用オイルを供給するためのオイルポンプは、モータ３の出力トルクによって駆動されるものに限るものではなく、別のモータによって駆動されるものであってもよい。

１ 機電一体型回転電機装置
２ ケーシング
３ モータ（回転電機）
４ 駆動ユニット
５ ギヤ機構
６ オイルポンプ
７ 油路
１１ 第１水ジャケット
１２ 第２水ジャケット
１３ 貯留室

Claims (2)

1. 回転電機と、該回転電機の上側に配置され、該回転電機に駆動電力を供給する駆動ユニットと、前記回転電機及び駆動ユニットを冷却する冷却装置とがケーシング内に収容された機電一体型回転電機装置において、
   前記冷却装置は、冷却用オイルを前記回転電機へ滴下するオイル冷却系と、冷却水によって前記回転電機及び前記駆動ユニットを冷却する水冷却系とを備え、
   前記冷却用オイルを一時的に貯留する貯留室であって、前記冷却用オイルを滴下するための複数の滴下孔が設けられた貯留室が、前記回転電機の上側であって前記駆動ユニットの下側に配置されており、
   前記貯留室に貯留された冷却用オイルを、前記水冷却系の冷却水によって冷却可能に構成されており、
   前記水冷却系は、前記駆動ユニットの直ぐ下側に配置された第１水ジャケットと、前記回転電機の直ぐ上側に配置された第２水ジャケットとを含み、前記貯留室は、前記第１及び第２水ジャケットの間の間隙に、前記２つの水ジャケットに隣接して配置されることを特徴とする機電一体型回転電機装置。
2. 前記回転電機の近傍には前記回転電機の出力トルクを伝達するギヤ機構が配置されており、前記冷却用オイルは前記ギヤ機構の潤滑用オイルであることを特徴とする請求項１に記載の機電一体型回転電機装置。

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