(57)【要約】【課題】ロータの回転に影響されることなく油路の切り替えが可能な回転電機およびこれを備えた車両を提供する。【解決手段】モータ１００は、ロータ１１０と、ステータ１２０と、回転軸１３０と、回転軸１３０内に設置され、回転しないフィードパイプ１４０と、フィードパイプ１４０に設けられ、温度に応じて冷媒導出孔１４１を開閉する導出孔開閉機構１５０と、を備える。導出孔開閉機構１５０は、フィードパイプ１４０の外壁部に一端が固定されたバイメタル１５１と、バイメタル１５１の他端に取り付けられ、冷媒導出孔１４１を塞ぐ蓋部１５２と、を有する。【選択図】図１
2019165530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータと、
冷媒路を備えたロータと、
前記冷媒路に対する冷媒供給孔が複数設定された回転軸と、
前記回転軸の半径方向内側に配置され、回転しない冷媒管路と、を備え、
前記冷媒管路は、冷媒導出孔と、
冷媒の温度に応じて前記冷媒導出孔を開閉する導出孔開閉手段と、が備えられた軸芯冷却構造を有する
ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
ステータと、
冷媒路を備えたロータと、
前記冷媒路に対する冷媒供給孔が複数設定された回転軸と、
前記回転軸の半径方向内側に配置され、回転しない冷媒管路と、を備え、
前記冷媒管路は、冷媒導出孔と、
外周側に突出した壁部と、
前記壁部に設けた冷媒通流孔と、
冷媒の温度に応じて前記冷媒通流孔を開閉する導出孔開閉手段と、が備えられた軸芯冷却構造を有する
ことを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の回転電機を搭載した車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機およびこれを備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両等の車両用駆動装置は、モータ／ジェネレータ（回転電機）を並設し、モータ／ジェネレータは、それぞれ回転軸を有し、互いの回転軸が同軸状に重畳するように配置されている。モータは、非回転側のステータと、回転側のロータとを備えている。
【０００３】
モータの冷却回路では、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から、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。
また、シャフトから一定のオリフィス（冷却穴）によって常に冷却油がロータ内に流れ込む構造となっている。ロータを通過した冷却油は、ステータに当り、ロータとステータ間にも入り込んでフリクションとなる。冷却油によるフリクションが発生すると、ロータに回転損失（油剪断損失）が発生する。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。
【０００４】
特許文献１には、油供給油路と軸方向油路との間を開閉可能に設けられ、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を設けた車両の電動機冷却装置が記載されている。特許文献１に記載の電動機冷却装置は、回転体内部に油路切替え装置（バイメタルまたは形状記憶合金）が設置されている。特許文献１では、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ができる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１２５１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の電動機冷却装置にあっては、モータの高回転化が進んだ現状では、回転体内部に油路切替え装置を設けることは、故障の原因やウエイトの増加による慣性影響を大きく受けることとなるという課題がある。
【０００７】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、ロータの回転に影響されることなく油路の切り替えが可能な回転電機およびこれを備えた車両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】
【０００８】
前記課題を解決すべく、請求項１に記載の回転電機は、ステータと、冷媒路を備えたロータと、前記冷媒路に対する冷媒供給孔が複数設定された回転軸と、前記回転軸の半径方向内側に配置され、回転しない冷媒管路と、を備え、前記冷媒管路は、冷媒導出孔と、冷媒の温度に応じて前記冷媒導出孔を開閉する導出孔開閉手段と、が備えられた軸芯冷却構造を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ロータの回転に影響されることなく油路の切り替えが可能な回転電機およびこれを備えた車両を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る回転電機の断面図である。
【図２】上記第１の実施形態に係る回転電機の導出孔開閉機構の動作を説明する図であり、（ａ）はその油温低温時の導出孔開閉機構の要部断面図であり、（ｂ）はその油温高温時の導出孔開閉機構１５０の要部断面図である。
【図３】上記第１の実施形態に係る回転電機の油温低温時の導出孔開閉機構の動作を説明する図であり、（ａ）はその上流側から見たフィードパイプおよび導出孔開閉機構の径方向断面図を示し、（ｂ）はそのフィードパイプの軸方向断面図を示し、（ｃ）はその下流側から見たフィードパイプおよび導出孔開閉機構の径方向断面図を示す。
【図４】上記第１の実施形態に係る回転電機の油温高温時の導出孔開閉機構の動作を説明する図であり、（ａ）はそのフィードパイプの軸方向断面図を示し、（ｂ）はその下流側から見たフィードパイプおよび導出孔開閉機構の径方向断面図を示す。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る回転電機の導出孔開閉機構の構成を示す要部断面図であり、（ａ）はその油温低温時の導出孔開閉機構の要部断面図を示し、（ｂ）はその油温高温時の導出孔開閉機構の要部断面図を示す。
【図６】上記第２の実施形態に係る回転電機の導出孔開閉機構の動作を説明する図であり、（ａ）はその下流側から見たフィードパイプおよび油温低温時の導出孔開閉機構の径方向断面図を示し、（ｂ）はそのフィードパイプおよび油温低温時の導出孔開閉機構の軸方向断面図を示し、（ｃ）はそのフィードパイプおよび油温高温時の導出孔開閉機構の軸方向断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明の実施形態に係る回転電機およびこれを備えた車両について、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。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る回転電機の断面図である。
本実施形態に係るモータ１００（回転電機）は、例えば、ハイブリッド車１（車両）に搭載される薄型のモータである。モータ１００は、ハイブリッド車１には横向きの状態、つまり、軸線Ｏ１方向が左右方向に沿った状態で搭載される。
モータ１００は、軸線Ｏ１を中心として回転する円筒状のロータ１１０と、ロータ１１０の径方向外側に同軸で配置された円筒状のステータ１２０と、中空の筒状部材である回転軸１３０（回転シャフト）と、回転軸１３０内に設置され、回転しないフィードパイプ１４０（冷媒管路）と、フィードパイプ１４０に設けられ、温度に応じて冷媒導出孔１４１（後記）を開閉する導出孔開閉機構１５０（導出孔開閉手段）と、ベアリング軸受１６０，１６１と、モータ１００のステータ１２０に配置される冷媒流路１７０と、これらを収容するハウジング１８０と、を備える。
【００１２】
冷媒流路１７０は、ステータ１２０の周方向に沿って配置された複数の冷却用滴下パイプ（図示省略）に冷媒を供給する。
ハウジング１８０には、中空管形状のフィードパイプ１４０が固定されている。ハウジング１８０は、油路形成部材（図示省略）および油ポンプ（図示省略）からの冷却油（冷媒）を、フィードパイプ１４０に案内する。
【００１３】
<ロータ１１０>
ロータ１１０は、ステータ１２０の生起する磁力によって回転する回転子である。ロータ１１０は、円筒状のロータコア１１１と、ロータコア１１１の軸線Ｏ１方向と平行して形成され、永久磁石（図示省略）を埋設固定する磁石挿入孔１１２と、ロータコア１１１が回転軸１３０の一端方向へ変位しないようにする端面板１１３と、を備える。ロータコア１１１は、薄リング板状のロータコア用電磁鋼板１１４が軸線Ｏ１方向に積層されてかしめ結合されている。この永久磁石（図示省略）は、ロータコア１１１の外周面側（径方向外側、ステータ１２０側）で周方向において等間隔で配置されている。端面板１１３は、ステンレス鋼、アルミニウム等の非磁性体の金属により形成される。
【００１４】
<ステータ１２０>
ステータ１２０は、外部のインバータ（図示省略）から三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）交流電流が供給されることで、ロータ１１０を回転させるための磁力を生起するものである。ステータ１２０は、ステータコア１２１と、複数のコイル１２２と、を備えている。ステータコア１２１は、薄リング板状のステータコア用電磁鋼板１２３が軸線Ｏ１方向において複数積層されることで構成され、その径方向内側に周方向において等間隔で配置された複数のティース（図示省略）を備えている。各ティースにはコイル１２２が巻回されている。
【００１５】
<回転軸１３０>
回転軸１３０は、中空筒状形状を有し、ベアリング軸受１６０，１６１によって、左右方向に延びる軸線Ｏ１を中心として、回転自在に配置されている。
回転軸１３０の軸線Ｏ１中心には、軸線Ｏ１方向に延びるフィードパイプ１４０（冷媒管路）が設置され、回転軸１３０のフィードパイプ１４０を除く中空部１３０ａ、すなわち、回転軸１３０の中空内壁部とフィードパイプ１４０の外壁部との間の空間は、内側軸方向油路となっている。
回転軸１３０の周壁部には、内外の油路を連通する冷媒供給孔１３１が形成されている。そして、内側軸方向油路の冷却油は冷媒供給孔１３１を通って径方向外側に吐出されるようになっている。
【００１６】
<フィードパイプ１４０>
フィードパイプ１４０は、回転軸１３０の半径方向内側に配置され、ハウジング１８０（ケース）に固定された冷媒管路である。
フィードパイプ１４０は、中空管形状の作動油供給パイプであり、ハウジング１８０側から、冷媒導出孔１４１（後記）を通して回転軸１３０の内側軸方向油路へ冷却油を供給する。
フィードパイプ１４０は、周壁部に内外の油路を連通する冷媒導出孔１４１と、冷媒導出孔１４１を開閉する導出孔開閉機構１５０（後記）と、軸線Ｏ１方向において所定間隔で外周側に突出した複数の壁部１４２と、を備える。
壁部１４２は、フィードパイプ１４０の外周部に設けられた取付部１４２ａと、取付部１４２ａにより支持され径方向に立設された円環壁部１４２ｂと、円環壁部１４２ｂの端部から軸線Ｏ１方向に平行に延びる円筒部１４２ｃと、を有する。壁部１４２は、回転軸１３０の冷媒供給孔１３１に対応して複数設けられている。
【００１７】
<導出孔開閉機構１５０>
導出孔開閉機構１５０は、フィードパイプ１４０の外壁部に一端が固定されたバイメタル１５１と、バイメタル１５１の他端に取り付けられ、冷媒導出孔１４１を塞ぐ蓋部１５２と、を有する。
バイメタル１５１は、熱膨張率が異なる２枚の金属板を貼り合わせたものであり、温度の変化によって曲がり方が変化する。バイメタル１５１は、冷却油の流れを妨げないように、冷媒導出孔１４１の上流側を基点とし軸線Ｏ１方向に沿って設置される。具体的には、バイメタル１５１の一端が冷媒導出孔１４１の冷却油上流のフィードパイプ１４０の外壁部に溶接またはネジ止め等で固定され、他端には蓋部１５２を取り付けて、蓋部１５２により冷媒導出孔１４１を塞ぐ。蓋部１５２は、軸線Ｏ１方向に延びる直方体形状であり、フィードパイプ１４０の外壁部の周方向の形状に合わせて下に凹の底部１５２ａを有する（図３（ｃ）および図４（ｃ）参照）。
【００１８】
以下、上述のように構成された回転電機の油温低温時／高温時の導出孔開閉機構１５０の動作について説明する。
図２は、回転電機の導出孔開閉機構１５０の動作を説明する図であり、図２（ａ）はその油温低温時の導出孔開閉機構１５０の要部断面図、図２（ｂ）はその油温高温時の導出孔開閉機構１５０の要部断面図である。
<油温低温時>
図３は、回転電機の油温低温時の導出孔開閉機構１５０の動作を説明する図であり、図３（ａ）はその上流側から見たフィードパイプ１４０および導出孔開閉機構１５０の径方向断面図、図３（ｂ）はそのフィードパイプ１４０の軸方向断面図、図３（ｃ）はその下流側から見たフィードパイプ１４０および導出孔開閉機構１５０の径方向断面図である。
図２（ａ）および図３に示すように、冷却油の低温時には、バイメタル１５１が伸張し、蓋部１５２がフィードパイプ１４０の冷媒導出孔１４１を塞いでいる。このため、フィードパイプ１４０には、ハウジング１８０側から冷却油は供給されない。
モータ１００を積極冷却する必要のない低温時には、ロータ１１０への冷却油路を閉じて、冷却油を遮断もしくは少量とする。
【００１９】
<油温高温時>
図４は、回転電機の油温高温時の導出孔開閉機構１５０の動作を説明する図であり、図４（ａ）はそのフィードパイプ１４０の軸方向断面図、図４（ｂ）はその下流側から見たフィードパイプ１４０および導出孔開閉機構１５０の径方向断面図である。
図２（ｂ）および図４に示すように、冷却油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、熱膨張率の変化によって、バイメタル１５１がフィードパイプ１４０の径方向に湾曲する。バイメタル１５１の湾曲に伴って、バイメタル１５１の他端に取り付けられた蓋部１５２は、外方に移動して、フィードパイプ１４０の冷媒導出孔１４１を開放する。そして、フィードパイプ１４０の油路と回転軸１３０の内側軸方向油路（中空部１３０ａ）の油路とが連通する。このため、図２（ｂ）および図４（ａ）の矢印に示すように、ハウジング１８０からフィードパイプ１４０内に冷却油が供給され、フィードパイプ１４０内に供給された冷却油は、冷媒導出孔１４１を通り、回転軸１３０の内側軸方向油路に供給される。
【００２０】
図２（ｂ）に示すように、回転軸１３０の内側軸方向油路に供給された冷却油は、回転軸１３０の周壁部で径方向に形成された冷媒供給孔１３１を通って径方向外側に吐出される。径方向外側に吐出された冷却油は、エンドプレート（図示省略）とロータコア１１１との間に形成されている隙間や、ロータコア１１１を構成する積層鋼板の間の微小な隙間から遠心力によって径方向外側へ放出されてコイルエンド（図示省略）に供給される。これにより、コイルエンドが冷却される。
【００２１】
以上説明したように、モータ１００は、ロータ１１０と、ステータ１２０と、回転軸１３０と、回転軸１３０内に設置され、回転しないフィードパイプ１４０と、フィードパイプ１４０に設けられ、温度に応じて冷媒導出孔１４１を開閉する導出孔開閉機構１５０と、を備える。導出孔開閉機構１５０は、フィードパイプ１４０の外壁部に一端が固定されたバイメタル１５１と、バイメタル１５１の他端に取り付けられ、冷媒導出孔１４１を塞ぐ蓋部１５２と、を有する。
【００２２】
この構成により、ハウジング（ケース）１８０に固定されたフィードパイプ１４０に導出孔開閉機構１５０を設置し、導出孔開閉機構１５０は、温度に応じて回転軸１３０の内側軸方向油路への連通を開閉し、この軸芯冷却構造によりロータ１１０へ冷却油を供給する。
固定されたフィードパイプ１４０に導出孔開閉機構１５０を設置するので、ロータ１１０の回転（遠心力）に影響されることなく、油路の切り替えが可能になる。フィードパイプ１４０に設置されたバイメタルは、遠心力の影響を受けない。これにより、故障の原因を低減させることができる。また、回転体のウエイト低減が可能となり、ウエイトの増加による慣性影響を小さくすることができる。
【００２３】
また、モータ１００を積極冷却する必要のない低温時には、ロータ１１０への冷却油路を閉じ、冷却油を遮断もしくは少量とすることにより、ロータ１１０とステータ１２０間への油量を減らし、フリクションの低減を図ることができる。
【００２４】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る回転電機の導出孔開閉機構２５０の構成を示す要部断面図であり、図５（ａ）はその油温低温時の導出孔開閉機構２５０の要部断面図、図５（ｂ）はその油温高温時の導出孔開閉機構２５０の要部断面図である。
図５に示すように、モータ１００Ａは、回転軸１３０（回転シャフト）と、回転軸１３０内に設置され、回転しないフィードパイプ４４０（冷媒管路）と、フィードパイプ４４０の外周部に設けられ、温度に応じて回転軸１３０の内側軸方向油路への連通を開閉する導出孔開閉機構２５０（導出孔開閉手段）と、を備える。
フィードパイプ４４０の冷媒導出孔４４１は、軸線Ｏ１方向の流路上流に設けられ、この位置においてフィードパイプ４４０の油路と回転軸１３０の内側軸方向油路の油路とは連通する。
フィードパイプ４４０は、冷媒導出孔４４１よりも流路下流に設けられて外周側に突出する壁部４４２を備える。
壁部４４２は、フィードパイプ４４０の外周部に設けられた取付部４４２ａと、取付部４４２ａにより支持され径方向に立設された円環壁部４４２ｂと、円環壁部４４２ｂの端部から軸線Ｏ１方向に平行に延びる円筒部４４２ｃと、を有する。
【００２５】
導出孔開閉機構２５０は、円環壁部４４２ｂに設けられた冷媒通流孔２５１と、冷媒通流孔２５１を開閉するバイメタル２５２と、を有する。バイメタル２５２の一端は、円環壁部４４２ｂに溶接またはネジ止め等で固定される（図６（ｃ）参照）。
【００２６】
以下、上述のように構成された回転電機の低温時／高温時の導出孔開閉機構２５０の動作について説明する。
図６は、回転電機の導出孔開閉機構２５０の動作を説明する図であり、図６（ａ）はその下流側から見たフィードパイプ４４０および油温低温時の導出孔開閉機構２５０の径方向断面図、図６（ｂ）はそのフィードパイプ４４０および油温低温時の導出孔開閉機構２５０の軸方向断面図、図６（ｃ）はそのフィードパイプ４４０および油温高温時の導出孔開閉機構２５０の軸方向断面図である。
【００２７】
<油温低温時>
図５（ａ）および図６（ａ）（ｂ）に示すように、冷却油の低温時には、バイメタル２５１が伸張し、バイメタル２５１が円環壁部４４２ｂの冷媒通流孔２５１を塞いでいる。このため、フィードパイプ４４０の油路と回転軸１３０の内側軸方向油路の油路とは連通していない。フィードパイプ４４０には、ハウジング１８０側から冷却油は供給されない。モータ１００を積極冷却する必要のない低温時には、ロータ１１０への冷却油路を閉じて、冷却油を遮断もしくは少量とする。
【００２８】
<油温高温時>
図５（ｂ）および図６（ｃ）に示すように、冷却油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、熱膨張率の変化によって、バイメタル２５２が湾曲し、円環壁部４４２ｂの冷媒通流孔２５１を開放する。フィードパイプ４４０の油路と回転軸１３０の内側軸方向油路（中空部１３０ａ）の油路とが連通する。このため、図５（ｂ）および図６（ｃ）の矢印に示すように、ハウジング１８０側からフィードパイプ４４０内に冷却油が供給され、フィードパイプ４４０内に供給された冷却油は、冷媒導出孔４４１を通り、さらに、円環壁部４４２ｂの冷媒通流孔２５１を通って回転軸１３０の内側軸方向油路に供給される。
図５（ｂ）に示すように、回転軸１３０の内側軸方向油路に供給された冷却油は、回転軸１３０の周壁部で径方向に形成された冷媒供給孔１３１を通って径方向外側に吐出される。
【００２９】
このように、本実施形態では、第１の実施形態と同様に、固定されたフィードパイプ４４０に導出孔開閉機構２５０を設置するので、ロータ１１０の回転に影響されることなく、油路の切り替えが可能になる。これにより、故障の低減、および回転体のウエイト低減が可能となる。
【００３０】
なお、本発明は、上記各実施形態に限らず、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、第２の実施形態の導出孔開閉機構２５０は、第１の実施形態の導出孔開閉機構１５０と同様に、フィードパイプ４４０に複数設置してもよい。また、導出孔開閉機構１５０，２５０は、熱膨張率の異なる複数のバイメタルを組み合わせて用いてもよい。このように構成すれば、冷却油の温度に応じて、段階的に回転軸１３０の内側軸方向油路に供給される油量を変えることができる。
【００３１】
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（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】
【００３２】
１  ハイブリッド車両
１００  モータ（回転電機）
１１０  ロータ
１１１  ロータコア
１２０  ステータ
１２１  ステータコア
１２２  コイル
１３０  回転軸（回転シャフト）
１３１  冷媒供給孔
１３０ａ  中空部（内側軸方向油路）
１４０，４４０  フィードパイプ（冷媒管路）
１４１，４４１  冷媒導出孔
１４２  壁部
１４２ａ，４４２ａ  取付部
１４２ｂ，４４２ｂ  円環壁部
１４２ｃ，４４２ｃ  円筒部
１５０，２５０  導出孔開閉機構（導出孔開閉手段）
１５１，２５２  バイメタル
１５２  蓋部
１８０  ハウジング（ケース）
２５１  冷媒通流孔
【図１】
2019165530.tif 000003
【図２】
2019165530.tif 000004
【図３】
2019165530.tif 000005
【図４】
2019165530.tif 000006
【図５】
2019165530.tif 000007
【図６】
2019165530.tif 000008