JP7171987B2

JP7171987B2 - 回転電機の冷却構造

Info

Publication number: JP7171987B2
Application number: JP2018235515A
Authority: JP
Inventors: 大貴田中; 昌広小坂
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2022-11-16
Anticipated expiration: 2038-12-17
Also published as: JP2020099113A

Description

本発明は、モータジェネレータ等の回転電機に関し、特に油等の冷却液を内部に導入して冷却を行う回転電機の冷却構造に関するものである。

車両の駆動源として用いられるモータジェネレータ等の回転電機において、自動変速機の作動潤滑油（ＡＴＦ）を、回転電機の内部となるロータとステータとの間の空隙に導入し、ロータの回転を利用して回転電機全体の冷却を図ろうとする技術が知られている。（特許文献１）

特開２０１７－０９３１３６号公報

上記先行技術では、軸心部から供給されたオイルをエアギャップに誘導するために、コイル又はステータの軸方向端面にリング部材を設ける構造が開示されている。
しかしながら、上記構成では、リング部材という新たな部品が必要となるため、部品点数の増加を招きコストアップの要因となる上、小型化、軽量化の観点からも課題がある。

本発明は、上記のような課題に鑑み創案されたものであり、簡易な構造で冷却効率を向上させることができる回転電機の冷却構造を提供することを目的としている。

（１）上記の目的を達成するために、本発明の回転電機の冷却構造は、ロータと、各々にコイルが巻回された複数のインシュレータを前記ロータの外周に前記ロータの径方向に空隙を存して環状に配設して成るステータとを備え、前記ロータの径方向内方側から前記空隙へ冷却液が供給される回転電機において、前記各コイルを互いに結線するための結線部材を前記空隙の軸方向開口端の近傍に配設し、前記結線部材が筒状金属材の内部に挿入された前記各コイルの導線を、前記筒状金属材を潰すことにより圧着することで形成された壁部を有し、前記圧着の方向（筒状金属材を潰す方向）を軸方向に沿うようにして、前記壁部が前記空隙の前記軸方向開口端に対向するように配設したことを特徴としている。
なお、「前記圧着の方向が前記軸方向に沿う」とは、圧着の方向が軸方向と同一又は略同一であることをいう。

（２）前記壁部は、径方向内方側がやや広がるように配設され前記冷却液を前記空隙へより多く案内できるように構成したことが好ましい。
（３）前記結線部材が前記インシュレータの内周面に接するように配設されていることが好ましい。
（４）前記結線部材が前記インシュレータの軸方向端部より軸方向内側に配設されていることが好ましい。

（５）さらに、前記各コイルがスター結線されており、前記結線部材が前記スター結線の中性点を形成していることが好ましい。

本発明によれば、各コイルを結線するための結線部材を、ロータとステータ（インシュレータ）との間の空隙の軸方向開口端の近傍に配設したので、径方向の内方側から供給された冷却液を結線部材によって前記空隙内に誘導することができ、冷却液を誘導するための新たな部品の追加が不要で部品点数増加によるコストアップを抑制でき、また小型化、軽量化の観点からも課題を生じることがない。

また、本発明によれば、結線部材をインシュレータの内周面に接するように配設したので、結線部材で誘導された冷却液がインシュレータの端部から外部に漏れ落ちることを抑制して、より多くの冷却液を空隙へ供給することができ、冷却効率が向上する。

さらに、結線部材をインシュレータの軸方向端部より軸方向内側に配設したので、軸方向外方への結線部材の突出量が低減されて回転電機の軸方向長さを短くすることができる。

また、結線部材の圧着方向（潰す方向）を軸方向に略沿うようにしたので、圧着された結線部材が空隙の開口端に対向する壁を形成することとなり、さらに多くの冷却液を空隙に供給することが可能となる。

本発明の一実施形態が適用された回転電機の模式的構成を示す部分断面図である。図１のＡ－Ａ線に沿う矢視部分断面図である。結線部材の拡大断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。

図１に示すように、車両の駆動源として搭載されるモータジェネレータ等の回転電機１０は、図示しないボルト等で連結されたケース１２とカバー１４とに軸受１６を介して回転自在に軸支されたロータ１８と、ケース１２内に固定されると共にロータ１８の径方向に空隙２０を存するように配設された環状のステータ２２とを備えている。
また、ロータ１８の回転軸１８ａにはＡＴＦ等の冷却液を導入するための油路２４が設けられており、この油路２４は、軸心Ｏに沿い且つロータ１８近傍で回転軸１８ａの外面に開口するように形成され、図示しない軸端（図中右方）から冷却液が供給されるように構成されている。この構成により、冷却液はロータ１８の径方向内方側から空隙２０に向けて供給される。

ステータ２２は、図２に示すように、各々の外周にコイル２６が巻回された複数の略角筒状のインシュレータ２８（図２では、説明の便宜上４個のインシュレータを示し、その符号を図中左から２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄとすると共にその外周のコイルの符号を２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄとして示す。）をロータ１８の周方向に沿って環状に連接することにより構成されている。なお、インシュレータ２８は、図示しない周知のティース（ステータコア）によって支持されている。
そして、各インシュレータ２８の内周側（図２中の下側）には、インシュレータ２８の外方（ロータ１８の回転方向及び軸方向）に向けてフランジ３０が突設されている。ロータ１８の軸方向については、単に「軸方向」ともいう。

各コイル２６は、結線部材４０（図２では、説明の便宜上、その符号を図中左から４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄとして示す。）によって、隣接するインシュレータ２８の各コイル２６と互いに結線されている。即ち、結線部材４０ａはインシュレータ２８ａのコイル２６ａとその左方に存在する図示しないインシュレータ２８のコイル２６とを結線し、結線部材４０ｂはコイル２６ａとコイル２６ｂとを結線しており、これによりコイル２６ａは左方の図示しないコイル２６とコイル２６ｂとに互いに接続されることとなる。そして、結線部材４０ｃはコイル２６ｂとコイル２６ｃとを、結線部材４０ｄはコイル２６ｃとコイル２６ｄとを結線しており、以下、全てのインシュレータ２８のコイル２６が同様に結線されている。
この構成により、各結線部材４０は、各コイル２６をスター結線する中性点を形成すると共に各中性点を互いに接続する接続部を形成することとなる。
なお、各コイル２６に電流を供給する電源側接点は、各結線部材４０の配設位置とは軸方向逆側となる各インシュレータ２８の軸方向端部近傍に配設されている（図示せず）。

また、各結線部材４０は、図３に二点鎖線で示すように比較的大きな内部空間を有する筒状金属材５０の内部空間に２本の導線２７を挿入し、その後、この筒状金属材５０を矢印Ｂ－Ｂ’方向に沿って実線で示すように潰すことによって２本の導線２７を圧着する（ここでは、一方の導線はその端部で圧着する）構成である。２本の導線２７は、それぞれコイル２６（例えばコイル２６ａとコイル２６ｂ）を構成する導線（導線がコイル状に巻かれている部分をコイル２６、導線がコイル状に巻かれていない部分を導線２７として区別する）がコイル２６から引き出されたもので、２つの導線２７を圧着することで、コイル２６を結線する。これにより、結線部材４０には壁部４２が形成される。なお、コイル２６を圧着する方向（矢印Ｂ－Ｂ’方向）は、ロータ１８の軸方向に沿う方向（即ち、ロータ１８の軸方向と同一又は略同一の方向）である。

さらに、各結線部材４０は、図１に示すように、各フランジ３０（インシュレータ２８）の軸方向端部よりロータ１８寄り（即ち、軸方向内側）の位置（即ち、空隙２０の軸方向開口端の近傍）において、各フランジ３０の内周面３０ａに接するように配設されている。このとき、結線部材４０を矢印Ｂ－Ｂ’方向（即ち、圧着方向）が軸心Ｏ（軸方向）に略沿うように配設するので、結線部材４０がフランジ３０の内周面３０ａに接する部分は２つの壁部４２を連結している部分となり、壁部４２が冷却液の外方への漏洩を抑制する堰の機能と、径方向内方側から供給される冷却液の案内機能とを有するものとなる。
なお、図１では、径方向内方側がやや広がるように結線部材４０を配設して冷却液をより多く案内できるように構成したが、回転電機１０の全長をより短縮するために矢印Ｂ－Ｂ’方向が軸心Ｏと平行になるように（内周面３０ａと壁部４２とが直交するように）結線部材４０を配設しても良い。

上記構成を備えた本発明の実施態様によれば、各コイル２６を結線するための結線部材４０を、各フランジ３０の軸方向端部の近傍、即ち、空隙２０の軸方向開口端の近傍に配設したので、径方向の内方側から供給された冷却液を結線部材４０によって空隙２０内に誘導することができ、冷却液を誘導するための新たな部品の追加が不要で部品点数増加によるコストアップを抑制でき、また小型化、軽量化の観点からも課題を生じることがない。

また、結線部材４０をフランジ３０の内周面３０ａに接するように配設したので、結線部材４０で誘導された冷却液がフランジ３０の端部から外部に漏れ落ちることを抑制して、より多くの冷却液を空隙２０へ供給することができ、冷却効率が向上する。

さらに、結線部材４０をフランジ３０の軸方向端部より軸方向内側（ロータ１８寄り）に配設したので、軸方向外方への結線部材４０の突出量が低減されて回転電機１０の軸方向長さを短くすることができる。

また、結線部材４０の圧着方向（潰す方向。矢印Ｂ－Ｂ’方向）が軸方向に略沿うように配設したので、結線部材４０の壁部４２が空隙２０の開口端に対向するように配設されて冷却液の漏洩抑制機能と案内機能とを奏することとなり、さらに多くの冷却液を空隙２０に供給することが可能となる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態を適宜変形して実施することができる。
例えば、上記実施態様では、冷却液を供給するための油路２４を回転軸１８ａに形成したが、図中右側の軸受１６の隙間を冷却液の供給路として利用することも可能である。

１０回転電機
１８ロータ
２０空隙
２２ステータ
２４油路（冷却液の供給路）
２６コイル
２８インシュレータ
３０フランジ
３０ａフランジ３０（インシュレータ２８）の内周面
４０結線部材

Claims

ロータと、各々にコイルが巻回された複数のインシュレータを前記ロータの外周に前記ロータの径方向に空隙を存して環状に配設して成るステータとを備え、前記ロータの径方向内方側から前記空隙へ冷却液が供給される回転電機において、
前記各コイルを互いに結線するための結線部材を前記空隙の軸方向開口端の近傍に配設し、
前記結線部材が筒状金属材の内部に挿入された前記各コイルの導線を、前記筒状金属材を潰すことにより圧着することで形成された壁部を有し、
前記圧着の方向を軸方向に沿うようにして、前記壁部が前記空隙の前記軸方向開口端に対向するように配設した
ことを特徴とする回転電機の冷却構造。
前記壁部は、径方向内方側がやや広がるように配設され前記冷却液を前記空隙へより多く案内できるように構成した
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
前記結線部材が前記インシュレータの内周面に接するように配設されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機の冷却構造。
前記結線部材が前記インシュレータの軸方向端部より軸方向内側に配設されている
ことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の回転電機の冷却構造。
前記各コイルがスター結線されており、前記結線部材が前記スター結線の中性点を形成している
ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の回転電機の冷却構造。