JP2011125167A - Vehicular motor cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に備えられる電動機の冷却に関するものである。 The present invention relates to cooling of an electric motor provided in a vehicle.
ハイブリッド車両や電気自動車など、駆動源として機能する少なくとも１つの電動機を動力伝達装置のケース内に備え、その電動機から発生する駆動力を利用して走行する、或いは、減速時時において駆動輪側からの被駆動トルクによって回生エネルギを発生させるなど、電動機を車両の走行状態に応じて制御する形式の車両が実現されている。上記のような電動機を備えた車両においては、駆動中や回生中に電動機が発熱するため、電動機を冷却する様々な手段がとられている。例えば特許文献１のモータの冷却回路では、電動機（モータ）のロータと同軸心上に配置されたシャフト内から供給された油をロータ内部の軸方向油路へ供給して、ロータを冷却した後、ロータの両端に配置されている一対のエンドプレートの一方に形成されている油孔より、ロータの遠心力を用いて、ステータより軸方向に突き出す環状のコイルエンドに油を供給する技術が開示されている。 At least one electric motor that functions as a drive source, such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, is provided in the case of the power transmission device and travels using the driving force generated from the electric motor, or from the drive wheel side during deceleration A vehicle in which the electric motor is controlled in accordance with the traveling state of the vehicle, such as generating regenerative energy by the driven torque of, is realized. In a vehicle equipped with the above-described electric motor, since the electric motor generates heat during driving or regeneration, various means for cooling the electric motor are taken. For example, in the motor cooling circuit of Patent Document 1, oil supplied from within a shaft arranged coaxially with a rotor of an electric motor (motor) is supplied to an axial oil passage inside the rotor to cool the rotor. Discloses a technique for supplying oil to an annular coil end protruding in an axial direction from a stator by using centrifugal force of a rotor from an oil hole formed in one of a pair of end plates disposed at both ends of the rotor. Has been.
ところで、特許文献１をはじめとする電動機の冷却構造では、電動機に回転時には常に電動機に油が供給される。したがって、例えば車両始動時など電動機が低温状態にあるために電動機の冷却が不要な状態であっても、油が電動機に供給されてしまう。これより、例えば電動機のロータとステータとの間の隙間に油が到達すると、その油による剪断抵抗が発生して、ロータに回転損失（油剪断損失）が発生する問題があった。また、ロータから回転により油が放出されることで生じる回転損失であるポンプ損失が発生して燃費が悪くなる問題があった。 By the way, in the cooling structure of the electric motor including the patent document 1, oil is always supplied to the electric motor when the electric motor rotates. Therefore, oil is supplied to the electric motor even when the electric motor is not cooled because the electric motor is at a low temperature, such as when the vehicle is started. Accordingly, for example, when oil reaches the gap between the rotor and the stator of the electric motor, shear resistance is generated by the oil, and there is a problem that rotation loss (oil shear loss) occurs in the rotor. In addition, there is a problem that fuel efficiency is deteriorated due to a pump loss that is a rotation loss caused by oil being released from the rotor.
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、電動機を備える車両において、電動機に供給される油を車両の走行状態に応じて制御することで、油の剪断損失およびポンプ損失を抑制することができる車両の電動機冷却装置を提供することにある。 The present invention has been made in the background of the above circumstances. The object of the present invention is to control oil supplied to an electric motor in accordance with the running state of the vehicle in a vehicle including the electric motor. An object of the present invention is to provide an electric motor cooling device for a vehicle that can suppress shear loss and pump loss.
上記目的を達成するための、請求項１にかかる発明の要旨とするところは、(a)ロータシャフトとそのロータシャフトの外周部に固定されているロータコアとを備えて回転可能に保持されるロータと、そのロータの外周側に回転不能に固定されるステータとを、有する電動機と、そのロータコア内に軸方向に形成される軸方向油路と、その軸方向油路に油を供給する油供給油路とを、備える車両の電動機冷却装置において、(b)前記油供給油路と前記軸方向油路との間を開閉可能に設けられ、前記ロータの温度が予め設定された冷却必要温度に達すると、変形されて前記油供給油路と前記軸方向油路とを連通させるバイメタルまたは形状記憶合金が設けられていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the gist of the invention according to claim 1 is as follows: (a) a rotor which is rotatably provided with a rotor shaft and a rotor core fixed to the outer periphery of the rotor shaft; An electric motor having a stator fixed to the outer peripheral side of the rotor in a non-rotatable manner, an axial oil passage formed in the rotor core in the axial direction, and an oil supply for supplying oil to the axial oil passage In an electric motor cooling device for a vehicle including an oil passage, (b) provided between the oil supply oil passage and the axial oil passage so as to be openable and closable, and the temperature of the rotor is set to a preset required cooling temperature. When it reaches, a bimetal or a shape memory alloy is provided which is deformed to communicate the oil supply oil passage with the axial oil passage.
また、請求項２にかかる発明の要旨とするところは、請求項１の車両の電動機冷却装置において、(a)前記ロータコアの軸方向の両端には、そのロータコアと密接する一対の円還状のエンドプレートが設けられており、(b)その一対のエンドプレートには、それぞれ前記ステータの両端より軸方向に突き出す環状のコイルエンドに油を供給するための軸方向に開口する油孔が形成されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an electric motor cooling device for a vehicle according to the first aspect, wherein: (a) a pair of circularly-returned shapes in close contact with the rotor core are provided at both ends in the axial direction of the rotor core; End plates are provided, and (b) the pair of end plates are formed with axially opening oil holes for supplying oil to the annular coil ends projecting axially from both ends of the stator. It is characterized by.
また、請求項３にかかる発明の要旨とするところは、請求項１または２の車両の電動機冷却装置において、(a)前記ロータコアの軸方向の両端には、そのロータコアと密接する一対の円還状のエンドプレートが設けられており、(b)前記油供給油路は、前記ロータシャフトおよび前記エンドプレート内に径方向に形成されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an electric motor cooling apparatus for a vehicle according to the first or second aspect, wherein: (a) a pair of circular returns in close contact with the rotor core at both ends in the axial direction of the rotor core; (B) The oil supply oil passage is formed in the rotor shaft and the end plate in a radial direction.
また、請求項４にかかる発明の要旨とするところは、請求項１または２の車両の電動機冷却装置において、前記ロータコアの軸方向の両端には、そのロータコアと密接する一対の円還状のエンドプレートが設けられており、前記油供給油路は、そのエンドプレートを軸方向に貫通する油路であり、前記ロータシャフトの内周と外周とを連通する連通油路から飛ばされた油をその油供給油路内に集める油集積部材が設けられていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a vehicle electric motor cooling apparatus according to the first or second aspect, wherein a pair of circular ends close to the rotor core are provided at both ends in the axial direction of the rotor core. A plate is provided, and the oil supply oil passage is an oil passage that penetrates the end plate in the axial direction, and the oil blown from the communication oil passage that communicates the inner periphery and the outer periphery of the rotor shaft. An oil accumulation member that collects in the oil supply oil passage is provided.
請求項１にかかる発明の車両の電動機冷却装置によれば、通常は、バイメタルまたは形状記憶合金によって前記油供給油路と前記軸方向油路との連通が遮断されるので、ロータコアの軸方向油路に油が供給されない。一方、ロータの温度が徐々に高くなり、前記ロータの温度が予め設定された冷却必要温度に達すると、バイメタルまたは形状記憶合金が変形されて前記油供給油路と前記軸方向油路とが連通され、ロータコアの軸方向油路に油が供給される。したがって、ロータの温度が冷却必要温度に達しない状態では、軸方向油路への油の供給が遮断され、冷却必要温度に達したときのみ油が軸方向油路へ供給されるので、不要にロータコア内へ油が供給されることが防止され、油供給に伴う油剪断損失やロータのポンプ損失を抑制することができ、車両の燃費低下を防止することができる。また、本構成は、バイメタルまたは形状記憶合金を設けるだけで済むため、例えば温度測定器や複雑な油路開閉機構を設けることなく、簡易な構造で上記効果を得ることができる。 According to the electric motor cooling device for a vehicle of the invention of claim 1, the communication between the oil supply oil passage and the axial oil passage is normally blocked by the bimetal or the shape memory alloy. No oil is supplied to the road. On the other hand, when the rotor temperature gradually increases and the rotor temperature reaches a preset required cooling temperature, the bimetal or the shape memory alloy is deformed, and the oil supply oil passage and the axial oil passage communicate with each other. Then, oil is supplied to the axial oil passage of the rotor core. Therefore, when the rotor temperature does not reach the required cooling temperature, the oil supply to the axial oil passage is cut off, and the oil is supplied to the axial oil passage only when the required cooling temperature is reached. Oil is prevented from being supplied into the rotor core, oil shear loss due to oil supply and pump loss of the rotor can be suppressed, and fuel consumption reduction of the vehicle can be prevented. Moreover, since this structure only needs to provide a bimetal or a shape memory alloy, the said effect can be acquired with a simple structure, for example, without providing a temperature measuring device and a complicated oil path opening / closing mechanism.
また、請求項２にかかる発明の車両の電動機冷却装置によれば、一対のエンドプレートには、それぞれ前記ステータの両端より軸方向に突き出す環状のコイルエンドに油を供給するための軸方向に開口（貫通）する油孔が形成されているため、ロータコアに供給された油を、油孔より放出させてコイルエンドに供給することで、さらにコイルエンドを冷却することができる。 According to the electric motor cooling device for a vehicle of the invention according to claim 2, the pair of end plates is opened in the axial direction for supplying oil to the annular coil ends protruding in the axial direction from both ends of the stator, respectively. Since (penetrating) oil holes are formed, the coil end can be further cooled by discharging the oil supplied to the rotor core from the oil hole and supplying the oil to the coil end.
また、請求項３にかかる発明の車両の電動機冷却装置によれば、前記油供給油路は、前記ロータシャフトおよび前記エンドプレートに径方向に形成されているため、ロータシャフトおよびエンドプレートに形成されている油供給油路を通って油を軸方向油路へ供給することができる。 According to the electric motor cooling device for a vehicle of the invention according to claim 3, the oil supply oil passage is formed in the rotor shaft and the end plate because it is formed in the radial direction in the rotor shaft and the end plate. The oil can be supplied to the axial oil passage through the oil supply oil passage.
また、請求項４にかかる発明の車両の電動機冷却装置によれば、上記構成に基づいて、ロータシャフトの連通油路から飛ばされた油が油集積部材によって集められ、エンドプレートに形成される油供給油路に油を供給することができる。 According to the electric motor cooling device for a vehicle of the invention according to claim 4, based on the above configuration, the oil blown from the communication oil passage of the rotor shaft is collected by the oil accumulation member and formed in the end plate. Oil can be supplied to the supply oil passage.
ここで、好適には、前記電動機冷却装置は、ハイブリッド形式の車両や電気自動車等の電動機を備える車両に使用される。 Here, preferably, the electric motor cooling device is used for a vehicle including an electric motor such as a hybrid vehicle or an electric vehicle.
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the drawings are appropriately simplified or modified, and the dimensional ratios, shapes, and the like of the respective parts are not necessarily drawn accurately.
図１は、本発明が適用されたハイブリッド形式の車両用動力伝達装置１０を説明するための概略構成図である。図１において、この動力伝達装置１０では、車両において、主駆動源である第１駆動源１２のトルクが出力部材として機能する車輪側出力軸（以下、出力軸という）１４に伝達され、その出力軸１４から差動歯車装置１６を介して左右一対の駆動輪１８にトルクが伝達されるようになっている。また、この動力伝達装置１０には、走行のための駆動力を出力する力行制御およびエネルギを回収するための回生制御を選択的に実行可能な第２電動機ＭＧ２が遊星歯車装置２０を介して動力伝達可能に出力軸１４に連結されている。
FIG. 1 is a schematic block diagram for explaining a hybrid vehicle
上記第１駆動源１２は、主動力源としてのエンジン２４と、第１電動機ＭＧ１と、これらエンジン２４と第１電動機ＭＧ１との間でトルクを合成もしくは分配するための動力分配機構（差動機構）としての遊星歯車装置２６とを主体として構成されている。上記エンジン２４は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の内燃機関で構成されている。
The first drive source 12 includes an
上記第１電動機ＭＧ１（差動用電動機）は、例えば同期電動機であって、駆動トルクを発生させる電動機としての機能と発電機としての機能とを選択的に生じるように構成され、インバータ３０を介してバッテリー、コンデンサなどの蓄電装置３２に接続されている。そして、マイクロコンピュータを主体とするモータジェネレータ制御用の電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）２８によってそのインバータ３０が制御されることにより、第１電動機ＭＧ１の出力トルクあるいは回生トルクが調節或いは設定されるようになっている。
The first electric motor MG1 (differential electric motor) is, for example, a synchronous motor, and is configured to selectively generate a function as a motor that generates a drive torque and a function as a generator. Connected to a
前記遊星歯車装置２６は、サンギヤＳ１と、そのサンギヤＳ１に対して同心円上に配置されたリングギヤＲ１と、これらサンギヤＳ１およびリングギヤＲ１に噛み合うピニオンギヤＰ１を自転かつ公転自在に支持するキャリヤＣＡ１とを３つの回転要素として備えて公知の差動作用を生じるシングルピニオン型の遊星歯車機構である。遊星歯車装置２６はエンジン２４と同心に設けられている。
The
本実施例では、エンジン２４のクランク軸３６はダンパー３８を介して遊星歯車装置２６のキャリヤＣＡ１に連結されている。これに対してサンギヤＳ１には第１電動機ＭＧ１が連結され、リングギヤＲ１には出力軸１４が連結されている。このキャリヤＣＡ１は入力要素として機能し、サンギヤＳ１は反力要素として機能し、リングギヤＲ１は出力要素として機能している。
In the present embodiment, the
上記遊星歯車装置２６において、キャリヤＣＡ１に入力されるエンジン２４の出力トルクに対して、第１電動機ＭＧ１による反力トルクがサンギヤＳ１に入力されると、出力要素となっているリングギヤＲ１には、直達トルクが現れるので、第１電動機ＭＧ１は発電機として機能する。また、リングギヤＲ１の回転速度すなわち出力軸１４の回転速度（出力軸回転速度）Ｎoutが一定であるとき、第１電動機ＭＧ１の回転速度Ｎmg1を上下に変化させることにより、エンジン２４の回転速度（エンジン回転速度）Ｎeを連続的に（無段階に）変化させることができる。すなわち、エンジン回転速度Ｎeを例えば燃費が最もよい回転速度に設定する制御を、第１電動機ＭＧ１を制御することによって実行することができる。この種のハイブリッド形式は、機械分配式あるいはスプリットタイプと称される。上記より、遊星歯車装置２６の差動状態が第１電動機ＭＧ１によって電気的に制御される。
In the
また、キャリヤＣＡ１には、機械式のオイルポンプ５０の駆動軸４８に連結されているポンプ駆動歯車５２と噛み合う出力歯車４４が形成されている。したがって、キャリヤＣＡ１が回転すると、それに伴ってオイルポンプ５０の駆動軸４８が回転させられ、オイルポンプ５０が駆動させられる。なお、オイルポンプ５０は、図示しないオイルパンに貯留されている油を汲み上げ、冷却油路や潤滑油路に供給するために使用される。
Further, an
第２電動機ＭＧ２と出力軸１４（駆動輪１８）との間の動力伝達経路に介装されている遊星歯車装置２０は、その変速比γsが「１」より大きくなるように構成されており、第２電動機ＭＧ２からトルク（駆動力）を出力する力行時にはそのトルクを増大させて出力軸１４へ伝達することができるので、第２電動機ＭＧ２を一層低容量もしくは小型に構成することが可能となる。
The
前記遊星歯車装置２０は、サンギヤＳ２と、そのサンギヤＳ２に対して同心円上に配置されたリングギヤＲ２と、これらサンギヤＳ２およびリングギヤＲ２に噛み合うピニオンギヤＰ２を自転かつ公転可能に支持するキャリヤＣＡ２とを３つ回転要素として備えて公知の差動作用を生じるシングルピニオン型の遊星歯車機構である。 The planetary gear device 3 includes a sun gear S2, a ring gear R2 disposed concentrically with the sun gear S2, and a carrier CA2 that supports the sun gear S2 and the pinion gear P2 meshing with the sun gear S2 and the ring gear R2 so as to rotate and revolve. This is a single pinion type planetary gear mechanism that is provided as a single rotating element and generates a known differential action.
前記第２電動機ＭＧ２は、前記モータジェネレータ制御用の電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）２８によりインバータ４０を介して制御されることにより、電動機または発電機として機能させられ、アシスト用出力トルクあるいは回生トルクが調節或いは設定される。サンギヤＳ２にはその第２電動機ＭＧ２が連結され、上記キャリヤＣＡ２が出力軸１４に連結され、リングギヤＲ２が非回転部材であるケース４２に連結されることで常時回転停止させられている。
The second electric motor MG2 is controlled by an electronic control unit (MG-ECU) 28 for controlling the motor generator via an
以上のように構成された遊星歯車装置２０は、サンギヤＳ２が入力要素として機能し、またキャリヤＣＡ２が出力要素として機能し、サンギヤＳ２に入力される第２電動機ＭＧ２の回転が減速されて出力軸１４へ出力される。
In the
ところで、第１電動機ＭＧ２および第２電動機ＭＧ２を駆動させると、それら電動機ＭＧ１、ＭＧ２が発熱するため、それらを冷却する必要がある。これに対して、車両用動力伝達装置１０では、オイルポンプ５０によって汲み上げられた油を電動機ＭＧ１、ＭＧ２に供給することによって冷却が実施される。以下、第２電動機ＭＧ２の電動機冷却装置（電動機冷却構造）を中心に、図２を用いて説明する。
By the way, when the first electric motor MG2 and the second electric motor MG2 are driven, the electric motors MG1 and MG2 generate heat, so that they need to be cooled. On the other hand, in the vehicle
図２は、動力伝達装置１０の一部であって、特に、第２電動機ＭＧ２（本発明の電動機に対応）の電動機冷却装置５３を説明するための要部断面図である。まず、第２電動機ＭＧ２の配置について説明する。図２に示すように、非回転部材である円筒状のケース４２内において、第１駆動源１２の動力が伝達される出力軸１４と同軸心上に第２電動機ＭＧ２が回転可能に配設されている。また、第２電動機ＭＧ２の軸方向の一方には、第２電動機ＭＧ２の回転速度Ｎmg2を検出するためのレゾルバ５４が配設されている。なお、動力伝達装置１０は、軸心Ｃを中心として略対称であるため、図２において下側半分が省略されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part for explaining the
第２電動機ＭＧ２は、回転可能に支持されている円筒状のロータシャフト５６とそのロータシャフト５６の外周部に固定されているロータコア５８とを備えて回転可能に保持されているロータ６０（回転子）と、そのロータ６０の外周側に回転不能に固定されているステータ６２（固定子）とを、含んで構成されている。
The second electric motor MG2 includes a rotor 60 (rotor) that is rotatably provided with a
ステータ６２は、円還状の鋼板が相互に電気的絶縁する状態で軸方向に複数枚で積層することで構成され、その外周側において、図示しないボルトによって複数箇所ケース４２にボルト締めされることで一体的に且つ回転不能に固定されている。また、ステータ６２の軸方向の両端には、ステータ６２から軸方向に突き出すと共に、周方向（回転方向）に連続的に連なる環状のコイルエンド６４、６６が形成されている。これらのコイルエンド６４、６６は、ステータ６２に巻き掛けられたコイルのうち、ステータ６２から露出している端部に対応するものである。
The
ロータシャフト５６は、内部を出力軸１４（本発明の回転軸に対応する）が貫通するように円筒状に形成され、軸心Ｃを中心に回転可能に支持されている。なお、ロータシャフト５６は、軸方向の一端が軸受６８を介して非回転部材７０に支持されると共に、他端が軸受７２を介してケース４２（非回転部材）に支持されることで、回転可能に支持される。
The
ロータコア５８は、ステータ６２と同様に、ステータ６２の内径より僅かに小さな外径を有する円環状の鋼板が、相互に電気的絶縁状態で軸方向に複数枚で積層することで構成され、例えばロータシャフト５６の外周面に形成される図示しない嵌合部と嵌合されるなどして、ロータシャフト５６に相対回転不能に一体的に固定される。また、ロータコア５８の軸方向の両端には、それを支持するために円還状の第１エンドプレート７４および第２エンドプレート７６がロータコア５８に密接して設けられている。第１エンドプレート７４は、軸方向の一端がロータシャフト５６の外周部より径方向に伸びる環状凸部７８の端面と当接することで、軸方向への移動が規制されている。また、第２エンドプレート７６は、ロータシャフト５６の外周面に嵌め付けられて、第２電動機ＭＧ２側の一端が径方向に伸びる円筒状部材８０の一端側の端面に当接することで、軸方向への移動が規制されている。また、第１エンドプレート７４および第２エンドプレート７６共に、ロータシャフト５６の図示しない嵌合部と嵌合されるなどして、ロータシャフト５６に対して相対回転不能に固定されている。
Like the
次に、第２電動機ＭＧ２を冷却するために、第２電動機ＭＧ２に油を供給する電動機冷却装置５３の要部である油路構造について説明する。出力軸１４には、軸心Ｃと平行に伸びる回転軸油路８２が形成されている。この回転軸油路８２には、エンジン２４によって駆動される機械式のオイルポンプ５０から圧送された油が供給される。なお、油は環流した油を貯留する図示しないオイルパンからのものであり、予めオイルクーラによって冷却されるなどして、冷却油や潤滑油として使用可能な油である。また、出力軸１４には、その外周面と回転軸油路８２とを連通する径方向に伸びる径方向油路８４が形成されている。したがって、回転軸油路８２に供給された油が、径方向油路８４を通って出力軸１４の外周側に放出される。
Next, an oil passage structure that is a main part of the
また、ロータシャフト５６および第１エンドプレート７４には、ロータシャフト５６の内周面とロータコア５８に軸方向に形成されている後述する内側軸方向油路９２とを連通する油供給油路８６が周方向（回転方向）に複数個形成されている。油供給油路８６は、ロータシャフト５６の内周面と外周面とを連通するように径方向に形成される第１油供給油路８６と、第１エンドプレート７４に形成され、一方が第１油供給油路８８と連通すると共に、他方がロータコア５８の内側軸方向油路９２と連通する第２油供給油路９０と、から直列に構成されている。なお、第１エンドプレート７４は、ロータシャフト５６に相対回転不能とされていることから、第１油供給油路８８と第２油供給油路９０とは、ロータシャフト５６の回転状態に拘わらず常に連通される。
Further, the
また、ロータコア５８内には、軸心Ｃと平行に形成される内側軸方向油路９２（本発明の軸方向油路に対応する）、および内側軸方向油路９２よりも外周側に位置される、軸心Ｃと平行に形成される外側軸方向油路９４がそれぞれ貫通して形成されている。内側軸方向油路９２は、その断面が例えば円形或いは扇形状に形成され、いずれも油供給油路８６と連通する回転位置となるように設定されている。したがって、油供給油路８６と内側軸方向油路９２とは、それぞれ等しい数だけ形成される。
Further, in the
ここで、油供給油路８６と内側軸方向油路９２との間には、その油供給油路８６と内側軸方向油路９２との間を開閉するバイメタル９６が設けられている。バイメタル９６は、熱膨張率の異なる２種類の薄い金属板で構成され、第１エンドプレート７４に溶接またはネジ止め等で固定されている。なお、バイメタル９６は、周方向に形成されている複数個の油供給油路８６と内側軸方向油路９２との間にそれぞれ設けられている。
Here, a bimetal 96 that opens and closes between the oil
図２に示す図は、バイメタル９６が、その油供給油路８６と内側軸方向油路９２との間を塞いだ状態を示している。一方、バイメタル９６の温度が予め設定された冷却必要温度以上に上昇すると、互いの熱膨張率の変化によって、バイメタル９６が湾曲することとなる。このとき、バイメタル９６の湾曲に伴って、油供給油路８６と内側軸方向油路９２とが連通させられることとなる。図３に、バイメタル９６の温度上昇に伴って、バイメタル９６が湾曲されることにより、油供給油路８６と内側軸方向油路９２とが連通させられている状態を示す。上記のような場合、油供給油路８６からの油が第１エンドプレート７４および第２エンドプレート７６によって両側が閉じられた内側軸方向油路９２に供給される。
The figure shown in FIG. 2 shows a state in which the bimetal 96 blocks between the oil
図２に戻り、内側軸方向油路９２のさらに外周側に形成されている外側軸方向油路９４は、内側軸方向油路９２と同様に、断面が円状或いは扇状に形成され、回転方向に複数個形成さている。この外側軸方向油路９４には、第１エンドプレート７４とロータコア５８との間に形成されている隙間、第２エンドプレート７６とロータコア５８との間に形成されている隙間、ロータコア５８を構成する何層にも積層されている鋼板の間の微小な隙間から遠心力にしたがって油が供給される。
Returning to FIG. 2, the outer
また、上記外側軸方向油路９４の軸方向の両端を開口させるように、第１エンドプレート７４および第２エンドプレート７６には、軸方向に貫通する油孔９８、１００が形成されている。上記油孔９８、１００は、ステータの両端より軸方向に突き出すコイルエンド６４、６６を冷却するために油を放出するための油孔である。
The
上記のように構成される動力伝達装置１０の第２電動機ＭＧ２の冷却構造の作動について図３を用いて説明する。図３において、回転軸油路８２を流れる油は、矢印Ａに示すように、径方向油路８４を通って出力軸１４の外周側に放出される。そして、その外周側に放出された油は、軸受等を潤滑した後、矢印Ｂに示すように、油供給油路８６内に流入する。ここで、バイメタル９６の温度が低い状態では、図２に示すように、油供給油路８６と内側軸方向油路９２との間の連通がバイメタル９６によって塞がれる。したがって、内側軸方向油路９２には油が供給されないため、外側軸方向油路９４にも油が供給されず、さらに油孔９８、１００からも油が放出されない。
The operation of the cooling structure of the second electric motor MG2 of the
一方、バイメタル９６の温度が高くなってバイメタル９６が図３に示すように湾曲させられると、矢印Ｃで示すように、油供給油路８６から内側軸方向油路９２へ油が供給される。この内側軸方向油路９２に遠心力に従って油が供給されることで、ロータコア５８が冷却される。また、内側軸方向油路９２に供給された油は、ロータ６０の遠心力によって、矢印Ｄに示すように、第１エンドプレート７４および第２エンドプレート７６に形成される隙間やロータコア５８の鋼板間の微小な隙間を通って径方向外側へと移動する。そして、径方向に移動した一部の油は、外側軸方向油路９４に流入し、矢印Ｅで示すように、外側軸方向油路９４の両端の開口と連通する油孔９８、１００より遠心力によって径方向外側へ放出されて第２電動機ＭＧ２のコイルエンド６４、６６に供給される。したがって、コイルエンド６４、６６が冷却される。
On the other hand, when the temperature of the bimetal 96 is increased and the bimetal 96 is bent as shown in FIG. 3, oil is supplied from the oil
上記のように、バイメタル９６の温度に基づいて、油供給油路８６と内側軸方向油路９２との間の連通状態が切り替えられる。具体的には、本実施例のバイメタル９６は、ロータコア５８内への油の供給が不要なロータ低温時において、上記連通を遮断するように設定されている。したがって、油による冷却が不要な際には、ロータコア５８内へ油が供給されないので、例えばステータ６２とロータコア５８との間に油が入り込んだ際に生じる油剪断損失（引き摺り損失）、および油が回転に伴ってロータ６０から放出される際に生じる回転エネルギ損失であるポンプ損失がなくなることとなる。
As described above, the communication state between the oil
そして、ロータコア５８の温度が予め設定された冷却必要温度まで上昇した場合、バイメタル９６が変形させられ、油供給油路８６と内側軸方向油路９２とが連通させられるように設定されている。したがって、ロータコア５８が冷却を必要とする温度に達すると、内側軸方向油路９２内に油が供給され、ロータコア５８やコイルエンド６４、６６等が冷却される。なお、バイメタル９６は、ロータコア５８に直接接触していないが、ロータコア５８と接触する第１エンドプレート７４を介して間接的にロータコア５８の温度上昇が伝達される。したがって、バイメタル９６は、ロータコア５８の温度が予め設定されているロータコア５８の冷却を必要とする温度に達すると、変形されるように、上記ロータコア５８から第１エンドプレート７４を介して伝達される熱伝達等を考慮して予め実験的に調整される。ここで、本実施例では、油供給油路８６と内側軸方向油路９２との間にバイメタル９６が設けられているが、バイメタル９６に代わって、形状記憶合金を用いることでも同様の効果を得ることができる。なお、形状記憶合金を用いる場合であっても、バイメタル９６と同様に作動するように予め実験的に調整される。
When the temperature of the
上述のように、本実施例によれば、通常はバイメタル９６によって油供給油路８６と軸方向油路９２との連通が遮断されるので、ロータコア５８の内側軸方向油路９２に油が供給されない。一方、ロータ６０の温度が徐々に高くなり、ロータ６０の温度が予め設定された冷却必要温度に達すると、バイメタル９６が変形されて油供給油路８６と内側軸方向油路９２とが連通され、ロータコア５８の内側軸方向油路９２に油が供給される。したがって、ロータ６０の温度が冷却必要温度に達しない状態では、内側軸方向油路９２への油の供給が遮断され、冷却必要温度に達したときのみ油が内側軸方向油路９２へ供給されるので、不要にロータコア５８内へ油が供給されることが防止され、油供給に伴う油剪断損失やポンプ損失を抑制することができ、車両の燃費低下を防止することができる。また、本構成は、バイメタル９６を設けるだけで済むため、例えば温度測定器や複雑な油路開閉機構を設けることなく、簡易な構造で上記効果を得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, since the communication between the oil
また、本実施例によれば、第１および第２エンドプレート７４、７６には、それぞれステータ６２の両端より軸方向に突き出す環状のコイルエンド６４、６６に油を供給するための軸方向に開口（貫通）する油孔９８、１００が形成されているため、ロータコア５８に供給された油を、油孔９８、１００より放出させてコイルエンド６４、６６に供給することで、さらにコイルエンド６４、６６を冷却することができる。
Further, according to the present embodiment, the first and
また、本実施例によれば、油供給油路８６は、ロータシャフト５６および第１エンドプレート７４に径方向に形成されているため、ロータシャフト５６および第１エンドプレート７４に形成されている油供給油路８６を通って油を内側軸方向油路９２へ供給することができる。
Further, according to the present embodiment, the oil
また、本実施例によれば、機械式のオイルポンプ５０によって汲み上げられた油が回転軸油路８２に供給され、さらに径方向油路８４を通って油供給油路８６に供給されるため、第２電動機ＭＧ２への十分な油の供給が可能となる。
Further, according to the present embodiment, the oil pumped up by the
つぎに、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。 Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following description, the same reference numerals are given to portions common to the above-described embodiments, and the description is omitted.
図４は、本発明の他の実施例である車両用動力伝達装置１５０の第２電動機ＭＧ２の電動機冷却装置１５１の構造を説明するための要部断面図である。電動機冷却装置１５１を前述した車両用動力伝達装置１０の電動機冷却装置５３と比較すると、内側軸方向油路９２に油を供給する油路構造が異なるだけであるため、上記油路構造について説明する。なお、他の構成や作動等については前述した車両用動力伝達装置１０と略同様であるため、その説明を省略する。
FIG. 4 is a cross-sectional view of an essential part for explaining the structure of the
本実施例においては、ロータシャフト５６の内周面と外周面とを連通する連通油路１５２が形成されている。上記連通油路１５２の外周側の開口は、軸方向においてレゾルバ５４と第１エンドプレート７４との間に形成される。また、連通油路１５２の開口の外周側には、連通油路１５２から放出された油を受けるように内周側が椀状に変形されている油集積部材１５４が設けられている。油集積部材１５４は、例えば溶接やネジ止め等によって第１エンドプレート７４に固定される。さらに、第１エンドプレート７４には、内側軸方向油路９２と連通するように軸方向に貫通する油供給油路１５６が形成されている。油供給油路１５６は、径方向において、油集積部材１５４よりも内周側に形成されており、油集積部材１５４によって集められた油が油供給油路１５６内へ流入する構成となっている。また、油供給油路１５６と内側軸方向油路９２との間には、前述の実施例と同様に、バイメタル９６が設けられている。
In the present embodiment, a
上記のように構成される場合であっても、ロータシャフト５６の連通油路１５２から外周側へ流出した油が、油集積部材１５４によって集められ、油供給油路１５６内へ案内される。そして、油供給油路１５６と内側軸方向油路９２との間に設けられているバイメタル９６の温度に応じて、その連通が好適に切り替えられる。具体的には、前述の実施例と同様に、ロータコア５８の冷却が不要な場合には、バイメタル９６によって油供給油路８６と内側軸方向油路９２との連通が遮断され、ロータコア５８の温度が上昇してロータコア５８の冷却が必要となった場合に、バイメタル９６が変形されて油供給油路８６と内側軸方向油路９２とが連通されるように、バイメタル９６が設定される。したがって、ロータコア５８の低温時など油の供給が不要な場合には、内側軸方向油路９２内に油が供給されないので、ステータ６２とロータコア５８との間の油剪断損失やポンプ損失が抑制される。
Even when configured as described above, the oil that has flowed out from the
上述のように、本実施例によれば、ロータシャフト５６の連通油路１５２から飛ばされた油が油集積部材１５４によって集められ、第１エンドプレート７４に形成される油供給油路１５６に油を供給することができ、さらにバイメタル９６が設けられるに従い、前述の実施例と同様の効果を得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the oil blown from the
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。 As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail based on drawing, this invention is applied also in another aspect.
例えば、前述の実施例では、油供給手段は、機械式のオイルポンプ５０によって汲み上げられた油を出力軸１４の回転軸油路８２に供給するものであったが、油供給手段は、油供給油路８６、１５６に油を供給するものであれば、特に限定されない。例えば機械式のオイルポンプ５０に拘わらず、電気式の電動オイルポンプを用いることもできる。
For example, in the above-described embodiment, the oil supply means supplies the oil pumped up by the
また、前述の実施例では、動力伝達装置１０に本発明が適用されているが、本発明は、上記のような動力伝達装置１０に限定されず、冷却を要する電動機を備えた構成であれば、適宜適用することができる。
Further, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the
また、前述の実施例では、ロータコア５８の軸方向の一方から油を内側軸方向油路９２に供給するものであったが、ロータコア５８の両側から油を内側軸方向油路９２に供給するものであっても構わない。
In the above-described embodiment, the oil is supplied to the inner
また、前述の実施例では、第２電動機ＭＧ２の冷却構造について説明が為されているが、第１電動機ＭＧ１においても同様の冷却構造を用いることができる。 In the above-described embodiment, the cooling structure of the second electric motor MG2 has been described. However, the same cooling structure can be used in the first electric motor MG1.
また、前述の実施例では、内側軸方向油路９２と連通する油供給油路８６は、周方向に複数箇所形成され、そのそれぞれに対してバイメタル９６が設けられるとしたが、必ずしも複数個に限定されず、１箇所であっても構わない。
Further, in the above-described embodiment, the oil
また、前述の実施例では、バイメタル９６は、第１エンドプレート７４側に配置されているが、ロータコア５８に直接配置される構成であっても構わない。
In the above-described embodiment, the bimetal 96 is disposed on the
また、前述の実施例では、外側軸方向油路９４が内側軸方向油路９２の外周側に設けられているが、上記外側軸方向油路９４は必ずしも設ける必要はない。
In the above-described embodiment, the outer
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。 The above description is only an embodiment, and the present invention can be implemented in variously modified and improved forms based on the knowledge of those skilled in the art.
１４：出力軸（回転軸）
５０：オイルポンプ
５３：電動機冷却装置
５６：ロータシャフト
５８：ロータコア
６０：ロータ
６２：ステータ
６４：コイルエンド
６６：コイルエンド
７４：第１エンドプレート（エンドプレート）
７６：第２エンドプレート（エンドプレート）
８２：回転軸油路
８４：径方向油路
８６：油供給油路
９２：内側軸方向油路（軸方向油路）
９６：バイメタル
９８：油孔
１００：油孔
１５１：電動機冷却装置
１５２：連通油路
１５４：油集積部材
１５６：油供給油路
ＭＧ２：第２電動機（電動機）
14: Output shaft (rotary shaft)
50: Oil pump 53: Motor cooling device 56: Rotor shaft 58: Rotor core 60: Rotor 62: Stator 64: Coil end 66: Coil end 74: First end plate (end plate)
76: Second end plate (end plate)
82: Rotating shaft oil passage 84: Radial oil passage 86: Oil supply oil passage 92: Inner axial oil passage (axial oil passage)
96: Bimetal 98: Oil hole 100: Oil hole 151: Motor cooling device 152: Communication oil path 154: Oil accumulation member 156: Oil supply oil path MG2: Second motor (motor)
Claims (4)
前記油供給油路と前記軸方向油路との間を開閉可能に設けられ、前記ロータの温度が予め設定された冷却必要温度に達すると、変形されて前記油供給油路と前記軸方向油路とを連通させるバイメタルまたは形状記憶合金が設けられていることを特徴とする車両の電動機冷却装置。 An electric motor having a rotor shaft and a rotor core fixed to the outer peripheral portion of the rotor shaft and rotatably held; and a stator fixed to the outer peripheral side of the rotor so as not to rotate; and the rotor core An electric motor cooling device for a vehicle comprising: an axial oil passage formed in an axial direction therein; and an oil supply oil passage for supplying oil to the axial oil passage;
The oil supply oil passage and the axial oil passage are provided so as to be openable and closable, and when the temperature of the rotor reaches a preset cooling required temperature, the oil supply oil passage and the axial oil passage are deformed. An electric motor cooling device for a vehicle, characterized in that a bimetal or a shape memory alloy that communicates with a road is provided.
該一対のエンドプレートには、それぞれ前記ステータの両端より軸方向に突き出す環状のコイルエンドに油を供給するための軸方向に開口する油孔が形成されていることを特徴とする請求項１の車両の電動機冷却装置。 A pair of annular end plates that are in close contact with the rotor core are provided at both ends in the axial direction of the rotor core,
The pair of end plates are respectively formed with oil holes that open in the axial direction for supplying oil to the annular coil ends protruding in the axial direction from both ends of the stator. Vehicle motor cooling device.
前記油供給油路は、前記ロータシャフトおよび前記エンドプレート内に径方向に形成されていることを特徴とする請求項１または２の車両の電動機冷却装置。 At both ends in the axial direction of the rotor core, a pair of return end plates in close contact with the rotor core is provided,
The motor cooling device for a vehicle according to claim 1, wherein the oil supply oil passage is formed in a radial direction in the rotor shaft and the end plate.
前記油供給油路は、該エンドプレートを軸方向に貫通する油路であり、
前記ロータシャフトの内周と外周とを連通する連通油路から飛ばされた油を該油供給油路内に集める油集積部材が設けられていることを特徴とする請求項１または２の車両の電動機冷却装置。 At both ends in the axial direction of the rotor core, a pair of return end plates in close contact with the rotor core is provided,
The oil supply oil passage is an oil passage that penetrates the end plate in the axial direction,
3. The vehicle according to claim 1, further comprising an oil accumulation member that collects the oil blown from a communication oil passage that communicates the inner periphery and the outer periphery of the rotor shaft into the oil supply oil passage. Electric motor cooling device.
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| JP2009282233A JP2011125167A (en) | 2009-12-11 | 2009-12-11 | Vehicular motor cooling device |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110289731A (en) * | 2018-03-19 | 2019-09-27 | 本田技研工业株式会社 | Rotating electric machine and the vehicle for having the rotating electric machine |
| WO2022253484A1 (en) * | 2021-06-02 | 2022-12-08 | Magna powertrain gmbh & co kg | Cooling system for load point dependent cooling of a rotor of an electric machine |
| DE102022101136A1 (en) | 2022-01-19 | 2023-07-20 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | electrical machine |
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2009
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| DE102022101136A1 (en) | 2022-01-19 | 2023-07-20 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | electrical machine |
| DE102022101136B4 (en) | 2022-01-19 | 2023-11-16 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Electric machine |
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