(57)【要約】【課題】潤滑油の汚染を防ぎ地絡防止を図る回転電機の冷却システムおよびこれを備えた回転電機を提供する。【解決手段】回転電機３の冷却システム７は、回転電機３モータおよびジェネレータを冷却するＡＴＦ潤滑油：冷媒が流れる冷却回路３２および油供給管５０，５１冷却ライン：冷媒路と、冷却回路３２の流路中にＡＴＦ冷媒のコンタミを除去するオイルフィルタ７０と、を備え、オイルフィルタ７０は、回転電機３を内蔵するハウジング４０ケースの第１サイドカバー４１の表面側に設置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機を冷却する冷媒が流れる冷媒路と、
前記冷媒路の流路中に、前記冷媒のコンタミネーションを除去する冷媒用フィルタと、を備え、
前記冷媒用フィルタは、
前記回転電機を内蔵するケースの表面側に設置する
ことを特徴とする回転電機の冷却システム。
【請求項２】
前記冷媒用フィルタは、
放熱延在部を有するフィルタプレートに接し、かつ、前記ケースの表面側に設置された
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の冷却システム。
【請求項３】
前記フィルタプレートは、
外周部に前記放熱延在部を有し、
前記冷媒用フィルタは、
前記フィルタプレートの中央側に接して配置される
ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機の冷却システム。
【請求項４】
車両に設置され、
少なくとも前記冷媒用フィルタは、前記車両の走行風で冷却可能な領域に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の冷却システム。
【請求項５】
ステータを冷却する冷媒が流れる冷媒路と、
前記冷媒路の流路中に、前記冷媒のコンタミネーションを除去する冷媒用フィルタと、を備え、
前記冷媒用フィルタは、
前記ステータを内蔵するケースの表面側に設置する
ことを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の冷却システムおよびこれを備えた回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両は、走行用動力源としてエンジン（内燃機関）と走行用モータとを搭載し、これらの双方あるいは一方を適宜用いることで高効率な走行を実現している。
発電機および電動機を有するハイブリッド車両では、変速機のギヤ潤滑を兼ねるＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid：自動変速機油）等の冷媒を発電機および電動機のステータ側コイルに滴下させることにより、ステータ側コイルの冷却が行われている。
【０００３】
また、ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源として使用される回転電機には、小型かつ高出力であることが求められる。例えば、特許文献１には、ステータコアのスロット内に、第一組導線および第二組導線のスロット内導線部を電位の高い順に並べて配列したものが提案されている。特許文献１に記載の技術によれば、スロット内導線部の電位差を低く抑えることができるので、スロット内導線部の絶縁に必要とする絶縁被膜の厚みを薄くできる。したがって、ステータコアのスロット内における導線の占積率（以下、単に占積率という。）を高めることができて、回転電機の小型化または高出力化が可能であるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１７８４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、さらに皮膜厚みを減らすことを考慮して、絶縁皮膜無し導体（裸導体）と絶縁皮膜有導体（現行導体）を交互に並べて構成された巻線構造のステータを冷却する際、ＡＴＦ等の冷媒中に微細な導体のコンタミネーション（contamination：汚染、以下コンタミという）が入る可能性がある。コンタミが裸導体と現行導体間に積層すると、地絡を起こしてしまう虞がある。
【０００６】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、潤滑油の汚染を防ぎ地絡防止を図る回転電機の冷却システムおよびこれを備えた回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決すべく、請求項１に記載の回転電機の冷却システムは、回転電機を冷却する冷媒が流れる冷媒路と、前記冷媒路の流路中に、前記冷媒のコンタミネーションを除去する冷媒用フィルタと、を備え、前記冷媒用フィルタは、前記回転電機を内蔵するケースの表面側に設置することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、潤滑油の汚染を防ぎ地絡防止を図る回転電機の冷却システムおよびこれを備えた回転電機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る回転電機の冷却システムが搭載されたハイブリッド車両の透視斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るオイルフィルタ取付け後の回転電機の冷却システムの概略斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るオイルフィルタ取付け前の回転電機の冷却システムの概略斜視図である。
【図４】本実施形態に係る回転電機の冷却システムの概要を示すブロック図である。
【図５】本実施形態に係る回転電機の冷却システムのケース加工面へのフィルタプレートの取付けを示す図であり、（ａ）はケース加工面への放熱グリスの塗布を示す図、（ｂ）は、フィルタプレートのケース加工面への設置を示す図である。
【図６】本実施形態に係る回転電機の冷却システムのフィルタプレートおよびオイルフィルタの構成を示す図であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその断面図、（ｃ）はその要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明の実施形態に係る回転電機の冷却システムおよびこれを備えた回転電機について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
図１は、本発明の実施形態に係る回転電機の冷却システムが搭載されたハイブリッド車両の透視斜視図である。図２は、オイルフィルタ取付け後の回転電機の冷却システムの概略斜視図であり、図３は、オイルフィルタ取付け前の回転電機の冷却システムの概略斜視図である。
図１に示すハイブリッド車両１において、走行用の動力源であるエンジン２および回転電機３（モータおよびジェネレータ）は、差動装置を内蔵した駆動力切換装置４や、自動変速機５とともにパワーユニット６を構成しており、前輪８同士の間に横置きに搭載されている。ハイブリッド車両１は、回転電機３を冷却する冷却システム７を有する。ハイブリッド車両１は、冷却対象としての回転電機３およびこれを冷却するための冷却システム７を有するものであれば、ハイブリッド車両以外の車両であってもよい。
【００１１】
図４は、冷却システム７の概要を示すブロック図である。冷却システム７は、モータステータ１０のステータコア１１およびコイル１２と、ジェネレータステータ２０のステータコア２１およびコイル２２とをＡＴＦ（潤滑油：冷媒）により冷却する。冷却システム７は、回転電機３に隣接して配置され、回転電機３と連結可能な図示しないトランスミッションの部品（例えば、ギア、ベアリング）を冷却してもよい。
図４に示すように、冷却システム７は、ＡＴＦ冷却器（ラジエータ）３１、冷却回路３２（冷却ライン：冷媒路）、およびハウジング４０（ケース）を有する。冷却回路３２は、油供給管５０，５１（後記）を含んでいる。なお、図４における抵抗の記号は、熱抵抗を示している。
【００１２】
冷却システム７は、冷却回路３２（冷却ライン）の流路中にコンタミ除去用のカートリッジ式オイルフィルタ７０（後記）を備える。本実施形態では、オイルフィルタ７０は、ＡＴＦ冷却器３１の吐出側の油供給管５０（冷却ライン：冷媒路）上に設置される。オイルフィルタ７０は、冷却回路３２の流路中であればどこに設置されてもよい。
【００１３】
メカオイルポンプ３０は、ＡＴＦを循環させるものであり、エンジンの回転に依存して出力をなす機械的なポンプである。メカオイルポンプ３０は、ＡＴＦを循環させることができるものであれば、その他のポンプ（例えば、電動ポンプ）であってもよい。
ＡＴＦ冷却器３１は、ＡＴＦの放熱を行う。前記図１に示すように、ＡＴＦ冷却器３１は、ハイブリッド車両１のフロントバンパ３３の一部に設けられる。これにより、ハイブリッド車両１の走行時に、ラジエータサイドブ部からの走行風（冷却風）がＡＴＦ冷却器３１に当たることで、ＡＴＦが冷却される。ＡＴＦを冷却することができればよく、ＡＴＦ冷却器３１は、その他の部位に配置されてもよい。
【００１４】
図４に示すように、冷却回路３２は、矢印Ｃに示す経路でＡＴＦを循環させる。冷却回路３２は、複数のパイプ（図示せず）や、ハウジング４０内の空間等により構成される。各パイプを通してＡＴＦを回転電機３のステータ側のコイル１２，２２に滴下させることにより、コイル１２，２２の冷却を行う。
また、図４のオイルフィルタ７０（冷媒用フィルタ）内の破線に示すように、冷却回路３２（冷却ライン）の流路中には、オイルフィルタ７０が設置され、ＡＴＦのコンタミが除去される。
【００１５】
<ハウジング４０>
ハウジング４０は、回転電機３（モータおよびジェネレータ）を収容し、回転電機３を保護する機能を有すると共に、回転電機３を冷却した後のＡＴＦを蓄積する冷却液用ケース（例えば、オイルパン）としての機能を有する。
図２および図３に示すように、ハウジング４０は、反負荷側ケースカバーである第１サイドカバー４１と、負荷側ケースカバーである第２サイドカバー４２とを有する。
第１サイドカバー４１の側面には、油供給管５０（冷却ライン：冷媒路）が接続しており、この油供給管５０はオイルフィルタ７０に接続され、オイルフィルタ７０を介してＡＴＦ冷却器３１の一端に接続される。ＡＴＦ冷却器３１の他端は、第２サイドカバー４２の下方の油排出管５１（冷却ライン）に接続され、自動変速機５の油圧回路（図示せず）のＡＴＦが回転電機３（モータおよびジェネレータ）の内部に供給される。
上述したように、ハウジング４０の内部空間の下部には、油供給管５０から供給されたＡＴＦを貯留する油溜り（図示せず）が形成されている。また、油排出管５１を介して油溜り内のＡＴＦが自動変速機５の油圧回路に還流される。
【００１６】
<ケース加工面４１ａ>
第１サイドカバー４１は、ハウジング４０の端部を形成している。第１サイドカバー４１は、端部が平坦なケース加工面４１ａとなるように切削加工されている。ケース加工面４１ａは、フィルタプレート６０（後記）の取付部である。
ケース加工面４１ａは、フィルタプレート６０の円盤形状に合わせて円形に形成される。ケース加工面４１ａは、回転電機３のシャフトの軸方向に直交し、その中心は、回転電機３のシャフトの軸方向に揃えられる。
【００１７】
第１サイドカバー４１の端部を、平坦なケース加工面４１ａとすることで、ケース加工面１３ａにフィルタプレート６０の背面を密着させるように設置することができる。第１サイドカバー４１のケース加工面４１ａとフィルタプレート６０の背面とが広範囲で面接触するので、ハウジング４０の熱をフィルタプレート６０側に放熱することができる。後記するように、このケース加工面４１ａに放熱グリス４５（後記）を塗布することにより、更に高い放熱性を達成することができる。
【００１８】
また、第１サイドカバー４１のケース加工面４１ａに密着させるようにフィルタプレート６０を設置するので、ハウジング４０の振動をフィルタプレート６０側に分散させて振動を下げることができる。ケース加工面４１ａの中心は、回転電機３のシャフトの軸方向であり、ハウジング４０の主要な振動箇所（ケースの振動部）である。この振動箇所にフィルタプレート６０を設置するので、フィルタプレート６０の重量が増すことで系全体の振動を下げることができる。振動の低下は、ケース振動音の軽減につながる効果がある。
【００１９】
<フィルタプレート６０>
図５は、ケース加工面１３ａへのフィルタプレート６０の取付けを示す図である。
図５（ａ）に示すように、ケース加工面１３ａには、放熱グリス４５が塗布され、図５（ｂ）に示すように、フィルタプレート６０は、放熱グリス４５を介してケース加工面４１ａに設置される。上述したように、ケース加工面４１ａの中心（回転電機３のシャフトの軸中心）と円盤状のフィルタプレート６０の中心とが揃えられる。ケース加工面１３ａへのフィルタプレート６０の設置は、締結手段などどのような手段を用いてよい。
【００２０】
図６は、フィルタプレート６０およびオイルフィルタ７０の構成を示す図であり、図６（ａ）はその斜視図、図６（ｂ）はその断面図、図６（ｃ）はその要部断面図である。
フィルタプレート６０は、オイルフィルタ７０を固定するための取付板であり、例えばＡｌまたはＡｌ合金からなる。フィルタプレート６０をＡｌ製とすることで、高い放熱性と、適度な重量増加による振動低下を得ることができる。
また、フィルタプレート６０は、ハウジング４０の熱をフィルタプレート６０側に放熱する機能と、第１サイドカバー４１のケース加工面４１ａに設置されて、振動箇所の重量を増し振動を下げる機能と、をさらに有する。
【００２１】
図６に示すように、フィルタプレート６０は、オイルフィルタ７０を固定するための円形板６１と、円形板６１の周部から回転電機３のシャフトの軸方向に立ち上り、さらに外周方向にＬ字型に折り曲げられて延在する円環フランジ部６２（放熱延在部）と、円環フランジ部６２の外周側に設けられた冷却フィン６３（放熱延在部）とを備える。
【００２２】
円形板６１は、表面側の外周には円環フランジ部６２が形成されるとともに、中央部にはオイルフィルタ７０の円筒部７１の底部（不図示）が固定される。円形板６１の中央部にオイルフィルタ７０を配置することで、外周側に円環フランジ部６２を形成した場合、オイルフィルタ７０の高さを抑えることができる。なお、上記固定は、どのような手段でもよく、例えばオイルフィルタ７０の円筒部７１の底部をネジ止め固定するようにしてもよい。
円形板６１の背面側は、第１サイドカバー４１のケース加工面４１ａに設置される。
【００２３】
円環フランジ部６２は、円形板６１の周部から回転電機３のシャフトの軸方向に所定高さで立ち上る構造を採ることで、複数枚（本実施形態では３枚）の冷却フィン６３を設置するスペースを確保している。
【００２４】
冷却フィン６３は、走行風（冷却風）によりフィルタプレート６０を冷却する。図６（ｃ）の矢印に示すにように、冷却フィン６３は、走行風（冷却風）の流れに対し、最大の接触面積になる角度に設定する。走行風は、ラジエータサイド部からの走行風と、エンジンルーム下部より流れ込む走行風がある。
【００２５】
<オイルフィルタ７０>
図１〜図４に示すように、オイルフィルタ７０は、油供給管５０（冷却ライン：冷媒路）上に設置され、ろ過または吸着によりＡＴＦ流路中のコンタミを除去する。オイルフィルタ７０は、カートリッジ式オイルフィルタ（不図示）を収容する円筒部７１と、円筒部７１上部でねじ込み装着され、カートリッジ式オイルフィルタを交換するための蓋部７２とを有する。蓋部７２を開放することで、カートリッジ式オイルフィルタを交換することができる。オイルフィルタ７０の底部は、フィルタプレート６０の円形板６１表面の中央部に固定（例えば締結手段により固定）される。
また、図１〜図３に示すように、円筒部７１の側面部には、油供給管５０が取り付けられている。一方の油供給管５０からオイルフィルタ７０内に流入したＡＴＦ（潤滑油：冷媒）は、カートリッジ式オイルフィルタによりコンタミが除去され、コンタミが除去されたＡＴＦが他方の油供給管５０から吐出される。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態の回転電機３の冷却システム７は、回転電機３（モータおよびジェネレータ）を冷却するＡＴＦ（潤滑油：冷媒）が流れる冷却回路３２および油供給管５０，５１（冷却ライン：冷媒路）と、冷却回路３２の流路中にＡＴＦ（冷媒）のコンタミを除去するオイルフィルタ７０と、を備え、オイルフィルタ７０は、回転電機３を内蔵するハウジング４０（ケース)の第１サイドカバー４１の表面側に設置する。
【００２７】
この構成により、ＡＴＦ冷却器３１通過後のＡＴＦ（冷媒）は、一度オイルフィルタ７０を通過後に、ハウジング４０内の各潤滑部や冷却部に流れることになる。冷却ラインの流路中のコンタミ量を削減させて、地絡を起こさないようにすることができる。特に、絶縁皮膜無し導体（裸導体）と絶縁皮膜有導体（現行導体）を交互に並べて構成されたステータを冷却する際、冷媒中のコンタミが裸導体と現行導体間に積層し地絡をおこしてしまうことを未然に防止することができる。また、巻線へのダメージが軽減されるため、薄被膜コイルへの応用も可能となる。
【００２８】
オイルフィルタ７０は、円環フランジ部６２および冷却フィン６３（放熱延在部）を有するフィルタプレート６０に接し、かつ、ハウジング４０の第１サイドカバー４１のケース加工面４１ａに設置される。冷却フィン６３は、走行風の流れに対し、最大の接触面積になる角度に設定される。
この構成により、走行風（冷却風）は、ラジエータサイド部からの走行風と、エンジンルーム下部より流れ込む走行風によりフィルタプレート７０を冷却する。冷却機能を高めたフィルタプレート６０は、第１サイドカバー４１のケース加工面４１ａに設置されるので、ハウジング４０の熱をフィルタプレート６０側に放熱することができる。これにより、ＡＴＦ（潤滑油：冷媒）の温度低減を図ることができ、ＡＴＦの熱的劣化を防ぐことができる。
【００２９】
また、第１サイドカバー４１のケース加工面４１ａに密着させるようにフィルタプレート６０を設置するので、ハウジング４０の振動をフィルタプレート６０側に分散させて振動を下げることができ、ケース振動音を小さくすることができる。
【００３０】
また、本実施形態では、フィルタプレート６０は、放熱グリス４５を介してケース加工面４１ａに設置されるので、更に高い放熱性を達成することができる。
【００３１】
また、本実施形態では、オイルフィルタ７０は、フィルタプレート６０の中央側に接して配置されるので、オイルフィルタ７０の高さを抑えつつ、外周側に円環フランジ部６２および冷却フィン６３（放熱延在部）を形成することができる。
【００３２】
また、本実施形態では、回転電機３の冷却システム７は、ハイブリッド車両１に設置され、少なくともオイルフィルタ７０は、ハイブリッド車両１の走行風で冷却可能な領域に配置されるので、オイルフィルタ７０が取り付けられたフィルタプレート６０を走行風により効率良く冷却することができる。
【００３３】
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
例えば、オイルフィルタ７０は、冷却回路３２および油供給管５０，５１（冷却ライン）中のどの箇所に設置されていてもよい。
【００３４】
上記実施形態では、冷却構造としてハイブリッド車両１を挙げたが、回転電機３（モータおよびジェネレータ）を備えこれを冷却する必要のある構造体であれば、これに限らない。例えば、ハイブリッド車両１は、エンジンを有さずモータのみを駆動源とする電気自動車または燃料電池車両であってもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１  ハイブリッド車両
３  回転電機
７  冷却システム
１０  モータステータ
２０  ジェネレータステータ
３０  メカオイルポンプ
３１  ＡＴＦ冷却器
３２  冷却回路（冷却ライン）
３３  フロントバンパ
４０  ハウジング（ケース）
４１  第１サイドカバー
４１ａ  ケース加工面
４２  第２サイドカバー
４５  放熱グリス
５０，５１  油供給管（冷却ライン）
６０  フィルタプレート
６１  円形板
６２  円環フランジ部（放熱延在部）
６３  冷却フィン（放熱延在部）
７０  オイルフィルタ
７１  円筒部
７２  蓋部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2019154115.tif 000007
【図６】
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