WO2017203562A1

WO2017203562A1 - 回転電機

Info

Publication number: WO2017203562A1
Application number: PCT/JP2016/065159
Authority: WO
Inventors: 学義則; 井上　正哉; 佳明橘田
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2016-05-23
Filing date: 2016-05-23
Publication date: 2017-11-30
Also published as: CN109155572A; JP6652311B2; DE112016006891T5; US11165306B2; US20190115800A1; JPWO2017203562A1

Abstract

　回転電機（１００）は、ＡＴＦをハウジングの内部の大気圧中に噴射する噴射孔（２２）に対向する開口部（２３ａ）を有するオイル受け部（２３）と、壁部（２ａ）に設けられた連通孔（２４）を介してオイル受け部（２３）と連通すると共に、壁部（２ａ）に設けられた冷却オイル導入孔（２５）を介してシャフト（６）のロータ冷却オイル流路と連通するオイル溜り（１５）を備えている。オイル受け部（２３）から流出したＡＴＦが、重力により第２のハウジング（２）の壁部（２ａ）の内側面を伝ってベアリング（５）へ到達することにより、ロータ冷却とベアリング潤滑のためのＡＴＦ供給経路を共有化することができ、ＡＴＦ供給経路を簡略化することが可能である。

Description

回転電機

　本発明は、回転電機に関し、特に回転電機のロータ冷却とベアリング潤滑のためのオイル供給経路構造に関する。

　回転電機のロータ冷却とベアリング潤滑のためのオイル供給経路構造として、特許文献１には、オイルが流通する中継油路をポンプカバー部の合わせ面に設けられた凹部により形成し、この中継油路に供給されたオイルをポンプカバーに形成された連通孔を介して軸受けおよび軸方向油路に供給するようにしたものが開示されている。また、このポンプカバーには、ロータの回転により掻きあげられたオイルを中継油路に導くオイル導入部が設けられている。

特許第５０８８５９３号公報

　このように、従来の回転電機においては、ロータ冷却のためのオイル供給経路と、ベアリング潤滑のためのオイル供給経路を、筐体を構成するハウジングまたはカバーで形成していた。このため、筐体の構造が複雑で製造が難しく、コスト高となっていた。

　また、上記特許文献１のように、１つのポンプで複数の回転電機にオイルを圧送する場合、各々の回転電機のロータ回転により負圧が発生し、オイルを吸い込むように構成されていた。このため、複数の回転電機の回転数が異なると、回転数の高い回転電機にオイルが多く供給され、オイルの供給バランスが崩れるという問題があった。

　本発明は、上記問題点に鑑み、ロータ冷却とベアリング潤滑のためのオイル供給経路を簡略化することにより筐体構造の簡素化を図ると共に、1つのポンプで複数の回転電機にオイルを圧送する際に、各々の回転電機の回転数によらず安定したオイル供給が行える回転電機を得ることを目的とする。

　本発明に係る回転電機は、ハウジングの対向する壁部の各々に設けられたベアリング保持部、ベアリング保持部に保持された一対のベアリングを介してハウジングに回転可能に支持されたシャフト、シャフトに固定されたロータコア、ロータコアの軸方向の端面に設けられた端板、シャフトとロータコアと端板の内部にオイルを流すロータ冷却オイル流路、およびハウジングの一方の壁部の外側面に空間を介して取り付けられたカバーを備えている。ハウジングは、オイル供給機構から供給されたオイルをハウジングの内部に導入するオイル導入部と、オイル導入部から導入されたオイルをハウジングの内部に噴射する噴射孔と、一方の壁部の内側面のベアリング保持部よりも噴射孔に近い位置に設けられ噴射孔に対向する開口部を有するオイル受け部と、一方の壁部の外側面とカバーの間の空間で構成され一方の壁部に設けられた連通孔を介してオイル受け部と連通すると共に、一方の壁部に設けられた冷却オイル導入孔を介してシャフトのロータ冷却オイル流路と連通するオイル溜りと、ハウジングの外部にオイルを排出するオイル流出部とを有するものである。

　本発明に係る回転電機によれば、ハウジングに、噴射孔に対向する開口部を有するオイル受け部と、オイル受け部と連通すると共にシャフトのロータ冷却オイル流路と連通するオイル溜りを備えることにより、ロータ冷却のためのオイル供給経路とベアリング潤滑のためのオイル供給経路を共有化することができ、オイル供給経路を簡略化することが可能である。これにより、ハウジングの構造が簡素化され製造が容易となるため、製造コストの削減が可能となる。また、ハウジングの内部に導入されたオイルを、オイル溜りに至る前に大気開放しているので、複数の回転電機に１つのポンプでオイルを供給した場合でも、各々の回転電機の回転数によらずオイル供給バランスを一定にすることができ、安定したオイル供給が行える。
　この発明の上記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下のこの発明の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。

本発明の実施の形態１に係る回転電機を示す断面図である。本発明の実施の形態1に係る回転電機のロータコアを示す断面図である。本発明の実施の形態1に係る回転電機のベアリング保持部を示す図である。本発明の実施の形態１に係る回転電機におけるＡＴＦの流れを説明する図である。本発明の実施の形態２に係る回転電機を示す部分拡大断面図である。本発明の実施の形態２に係る別の回転電機を示す部分拡大断面図である。

実施の形態１．
　以下に、本発明の実施の形態１に係る回転電機について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態１に係る回転電機を示す断面図、図２は、本実施の形態１に係る回転電機のロータコアを示す断面図、および図３は、本実施の形態１に係る回転電機のベアリング保持部を示す図である。なお、各図において、図中、同一、相当部分には同一符号を付している。

　本実施の形態１に係る回転電機１００は、図１に示すように、第１のハウジング１と第２のハウジング２から構成されるハウジングに収容されている。以下の説明において、単に「ハウジング」と記す場合は、第１のハウジング１と第２のハウジング２の両方を指している。また、第２のハウジング２の壁部２ａの外側面には、空間を介してカバー３が取り付けられている。

　第１のハウジング１および第２のハウジング２は、対向する壁部１ａ、２ａの各々にベアリング保持部４１、５１を有している。非中空のシャフト６は、これらのベアリング保持部４１、５１に保持された一対のベアリング４、５を介して、第１のハウジング１および第２のハウジング２に回転可能に支持されている。

　シャフト６には、ロータコア７と、ロータコア７の軸方向の端面に設けられた端板１２、１３が固定され、ロータを構成している。ロータコア７には、図２に示すように、複数の磁石８が埋設されている。また、ステータコア９と、ステータコア９に巻かれたコイル１０で構成されるステータ１１は、ロータコア７の外周側に配置され、第２のハウジング２に固定されている。

　ハウジング内部には、ロータ冷却とベアリング潤滑のためのオイルが、オイル供給機構（図示省略）により供給される。本実施の形態１では、このオイルとして、防腐剤、界面活性剤、耐摩耗性添加剤等の混合物が含まれたオートマチックトランスミッションフルード（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｆｌｕｉｄ：以下、ＡＴＦと略す）を用いている。

　シャフト６、ロータコア７、および端板１２、１３は、それらの内部にＡＴＦを流すためのロータ冷却オイル流路を備えている。図２に示すように、ロータコア７には、ロータ冷却オイル流路の一部として、軸方向に複数の流路Ｃが設けられている。この例では、複数の流路Ｃは、同一円周上に等間隔に配置された１０本の流路と、各磁石８を冷却するための２０本の細い流路を含んで構成されている。ただし、流路Ｃの数及び配置については、これに限定されるものではない。ロータ冷却オイル流路については、後に図４を用いて詳細に説明する。

　本実施の形態1に係る回転電機１００において、ロータ冷却とベアリング潤滑のためのＡＴＦの流路を形成するための構造として、第２のハウジング２は、オイル導入部２１、噴射孔２２、オイル受け部２３、連通孔２４、オイル溜り１５、冷却オイル導入孔２５、およびオイル排出部２６を有している。

　オイル導入部２１は、オイル供給機構から供給されたＡＴＦをハウジングの内部に導入する。噴射孔２２は、オイル導入部２１から導入されたＡＴＦをハウジングの内部の大気圧中に噴射する。

　第２のハウジング２の壁部２ａの内側面のベアリング保持部５１よりも噴射孔２２に近い位置に設けられたオイル受け部２３は、噴射孔２２に対向する開口部２３ａを有しており、噴射孔２２から噴射されたＡＴＦは、この開口部２３ａからオイル受け部２３の内部に入る。本実施の形態１では、オイル受け部２３は、第２のハウジング２の壁部２ａと同一材料、例えばアルミニウムからなり、壁部２ａと一体に形成されている。

　また、壁部２ａの外側面とカバー３の間の空間で構成されたオイル溜り１５は、壁部２ａに設けられた連通孔２４を介してオイル受け部２３と連通すると共に、壁部２ａに設けられた冷却オイル導入孔２５を介してシャフト６のロータ冷却オイル流路と連通している。

　オイル溜り１５は、その内部に溜まったＡＴＦの液面が、ロータ冷却オイル流路の出口として端板１２の外径側に設けられた孔よりも高い位置となるように配置されている。冷却オイル導入孔２５と、冷却オイル導入孔２５に挿入されたシャフト６との間には、シール部材１４が配置されている。オイル排出部２６は、ＡＴＦをハウジングの外部に排出する。

　また、第２のハウジング２の壁部２ａに設けられたベアリング保持部５１は、図３に示すように、その外周面から突出するように設けられた２つのリブ５２を有している。ベアリング保持部５１は、オイル受け部２３から流出したＡＴＦを２つのリブ５２の間に回収し、効率的にベアリング５へ導いている。

　本実施の形態１に係る回転電機１００におけるＡＴＦの流れについて、図４を用いて説明する。なお、図４中、矢印はＡＴＦの流れを示し、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、ロータ冷却オイル流路を構成する流路または孔等を示している。

　ハウジング外部に設けられたオイル供給機構のポンプ（図示省略）により圧送されたＡＴＦは、オイル導入部２１からハウジング内に導入され、ハウジング２の上部の噴射孔２２からハウジング内の大気圧中へ噴射される。

　噴射されたＡＴＦは、オイル受け部２３の開口部２３ａから連通孔２４を通り、オイル溜り１５へと流れ込む。オイル溜り１５に溜まったＡＴＦは、冷却オイル導入孔２５を介してシャフト６の中心に設けられた流路Ａに入り、シャフト６、ロータコア７および端板１３で構成される流路Ｂを径方向外側へ流れる。

　その後、ＡＴＦは、ロータコア７に軸方向に設けられた複数の流路Ｃを流れ、反対側の端板１２に設けられた流路出口である孔Ｄを通ってハウジング内の下方に流出し、オイル排出部２６よりハウジングの外部へ排出される。

　一方、オイル溜り１５にＡＴＦが溜まり、オイル受け部２３の開口部２３ａよりもＡＴＦの液面が高くなると、オイル受け部２３は、内部に溜まったＡＴＦを開口部２３ａから流出させる。開口部２３ａから流出したＡＴＦは、重力により第２のハウジング２の壁部２ａの内側面を伝ってベアリング保持部５１に到達する。

　さらに、ＡＴＦは、オイル受け部２３の直下に位置するベアリング保持部５１の外周に設けられた２つのリブ５２に導かれてベアリング５へ到達し、ベアリング５を潤滑する。また、噴射孔２２から噴射されたＡＴＦは、第１のハウジング１の壁部１ａの内側面を伝ってベアリング保持部４１に到達し、ベアリング４を潤滑する。ベアリング４、５を潤滑したオイルは、重力によりハウジング内を下方へ流れ、オイル排出部２６よりハウジングの外部へ排出される。

　以上のように、本実施の形態１に係る回転電機１００によれば、噴射孔２２に対向する開口部２３ａを有するオイル受け部２３と、壁部２ａに設けられた連通孔２４を介してオイル受け部２３と連通すると共に、壁部２ａに設けられた冷却オイル導入孔２５を介してシャフト６のロータ冷却オイル流路Ａと連通するオイル溜り１５を備えることにより、ロータ冷却とベアリング潤滑のためのＡＴＦ供給経路を共有化することができ、ＡＴＦ供給経路を簡略化することが可能である。

　特に、オイル受け部２３から流出したＡＴＦが重力により第２のハウジング２の壁部２ａの内側面を伝ってベアリング５へ到達するように構成しているため、ベアリング潤滑のためのＡＴＦ供給経路が著しく簡略化されている。これらのことから、ハウジングの構造が従来よりも簡素化され、製造が容易となるため、製造コストの削減が可能となる。

　また、ポンプにより圧送されたＡＴＦを噴射孔２２から噴射して大気開放しているので、複数の回転電機１００に１つのポンプでＡＴＦを供給した場合でも、各々の回転電機１００の回転数によらずＡＴＦ供給バランスを一定にすることができ、安定したＡＴＦ供給が行える。

　さらに、オイル溜り１５のＡＴＦの液面が、ロータ冷却オイル流路の出口である端板１２の孔よりも高い位置となるように配置されているため、ロータ本体にある初期の残留エアを排出することができ、エア噛みによる始動不良を防ぐことができる。また、オイル溜り１５に容量があり、ＡＴＦを十分に蓄積することができるため、回転電機１００が搭載された車両の振動によりＡＴＦ液面が振れても安定したＡＴＦ供給が可能である。

実施の形態２．
　本発明の実施の形態２では、上記実施の形態１に係る回転電機１００の変形例について説明する。図５および図６は、本実施の形態２に係る回転電機を示す部分拡大断面図である。なお、本実施の形態２に係る回転電機の全体構成は、上記実施の形態１と同様であるので図１を流用し、各部の説明は省略する。

　本実施の形態２では、図５および図６に示すように、オイル溜り１５の上流に位置するオイル受け部を、第２のハウジング２とは別部材のオイル受けカバー１６で構成したものである。オイル受けカバー１６は、第２のハウジング２の壁部２ａの内側面に接合されている。なお、オイル受けカバー１６と第２のハウジング２との間にシール材（図示省略）を設けることにより、隙間からのＡＴＦのしみ出しを防止することができる。

　さらに、本実施の形態２では、オイル受けカバー１６に、ベアリング５を潤滑するＡＴＦの量を調整するベアリング潤滑オイル調整孔１７、１８を設け、ベアリング潤滑オイル調整孔１７、１８からＡＴＦを流出させるものである。

　図５に示す例では、ベアリング潤滑オイル調整孔１７は、オイル受けカバー１６と第２のハウジング２の接合部に設けられている。このベアリング潤滑オイル調整孔１７は、接合部の隙間からなり、シール材を設けない場合にＡＴＦがしみ出すことを利用したものである。また、図６に示す例では、ベアリング潤滑オイル調整孔１８は、オイル受けカバー１６の中ほどに設けられている。

　このように、ベアリング潤滑オイル調整孔１７、１８からＡＴＦを流出させることにより、オイル受け部２３の開口部２３ａからＡＴＦを流出させる場合よりも確実に、ＡＴＦをベアリング５へ到達させることができ、限られたＡＴＦを有効に使用することができる。

　なお、ベアリング潤滑オイル調整孔１７、１８の数、大きさ、および位置等は、特に限定されるものではなく、それらを変更することにより、ベアリング５を潤滑するＡＴＦの量を調整することが可能なものである。また、本実施の形態２では、第２のハウジング２とは別部材のオイル受けカバー１６にベアリング潤滑オイル調整孔１７、１８を設けたが、上記実施の形態１のように第２のハウジング２と一体に形成されたオイル受け部２３に、ベアリング潤滑オイル調整孔を設けてもよい。

　さらに、本実施の形態２に係る回転電機は、第２のハウジング２の壁部２ａのオイル受け部２３またはオイル受けカバー１６とベアリング保持部５１の間に、オイル溜り１５とハウジングの内部を連通させるベアリング潤滑オイル流出孔２７を有している。図６に示す例では、ベアリング潤滑オイル流出孔２７は、オイル受けカバー１６と第２のハウジング２の接合部の真下に設けられている。

　このように、ベアリング潤滑オイル流出孔２７からもＡＴＦを流出させることにより、ベアリング潤滑のためのＡＴＦの量を増やすことができ、ＡＴＦをベアリング５へ確実に到達させることができる。

　本実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、ベアリング潤滑オイル調整孔１７、１８およびベアリング潤滑オイル流出孔２７を設けることにより、限られた量のＡＴＦをベアリング５へ確実に到達させることができ、ＡＴＦを効率良く使用することができる。また、オイル受け部をハウジングとは別部材のオイル受けカバー１６で構成することにより、ハウジングの構造がより簡素化され、製造がさらに容易になる。なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

Claims

　ハウジングの対向する壁部の各々に設けられたベアリング保持部、前記ベアリング保持部に保持された一対のベアリングを介して前記ハウジングに回転可能に支持されたシャフト、前記シャフトに固定されたロータコア、前記ロータコアの軸方向の端面に設けられた端板、前記シャフトと前記ロータコアと前記端板の内部にオイルを流すロータ冷却オイル流路、および前記ハウジングの一方の前記壁部の外側面に空間を介して取り付けられたカバーを備え、前記ハウジングは、
オイル供給機構から供給されたオイルを前記ハウジングの内部に導入するオイル導入部と、
前記オイル導入部から導入されたオイルを前記ハウジングの内部に噴射する噴射孔と、
前記一方の壁部の内側面の前記ベアリング保持部よりも前記噴射孔に近い位置に設けられ、前記噴射孔に対向する開口部を有するオイル受け部と、
前記一方の壁部の外側面と前記カバーの間の空間で構成され、前記一方の壁部に設けられた連通孔を介して前記オイル受け部と連通すると共に、前記一方の壁部に設けられた冷却オイル導入孔を介して前記シャフトの前記ロータ冷却オイル流路と連通するオイル溜りと、
前記ハウジングの外部にオイルを排出するオイル流出部と、を有することを特徴とする回転電機。
　前記オイル溜りは、内部に溜まったオイルの液面が前記ロータ冷却オイル流路の出口として前記端板に設けられた孔よりも高い位置となるように配置されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
　前記オイル受け部は、前記ハウジングの前記一方の壁部と一体に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機。
　前記オイル受け部は、前記ハウジングの前記一方の壁部の内側面に接合されたオイル受けカバーにより形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機。
　前記ハウジングの前記一方の壁部の内側面と前記オイル受けカバーの間に、シール材が配置されていることを特徴とする請求項４記載の回転電機。
　前記オイル受け部は、内部に溜まったオイルを前記開口部から流出させるものであり、前記開口部から流出したオイルは、前記ハウジングの前記一方の壁部の内側面を伝って前記ベアリングに到達し、前記ベアリングを潤滑することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の回転電機。
　前記オイル受け部は、前記ベアリングを潤滑するオイルの量を調整するためのベアリング潤滑オイル調整孔を有し、前記ベアリング潤滑オイル調整孔からオイルを流出させることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項記載の回転電機。
　前記ベアリング保持部は、外周面から突出するように設けられた２つのリブを有し、前記オイル受け部から流出したオイルを前記２つのリブの間に集め、前記ベアリングへ導くことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の回転電機。
　前記ハウジングは、前記一方の壁部の前記オイル受け部と前記ベアリング保持部の間に、前記オイル溜りと前記ハウジングの内部を連通させるベアリング潤滑オイル流出孔を有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の回転電機。
　前記ハウジングの前記冷却オイル導入孔と、前記冷却オイル導入孔に挿入された状態で固定されている前記シャフトとの間に、シール部材を備えたことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の回転電機。