(57)【要約】【課題】回転子と回転子の径方向内側に配置されるシール部材とをオイルによって十分に冷却することができる回転電機を提供する。【解決手段】回転電機１００は、回転シャフト３にインナーロータブラケット５を介して設けられるインナーロータ１１と、筐体１と回転シャフト３との間に設けられるとともに、インナーロータ１１の径方向内側に配置されるシール部材６とを備え、インナーロータブラケット５には、回転シャフト３内部の軸内油通路３ａに連通して回転シャフト３の径方向に延びる第一オイル供給孔５ａと、第一オイル供給孔５ａに連通して回転シャフト３の軸方向に延びる第二オイル供給孔５ｂとが形成され、第一オイル供給孔５ａはインナーロータ１１に対向する第一オイル出口５１ａを有し、第二オイル供給孔５ｂは、シール部材６に対向する第二オイル出口５２ａを有する。【選択図】図１
2016100998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体に回転可能に支持される回転シャフトと、
前記回転シャフトに支持部材を介して一体回転可能に設けられる回転子と、
前記筐体と前記回転シャフトとの間に設けられるとともに、前記回転子の径方向内側に配置されるシール部材とを備え、
前記回転シャフトには、オイルが流通する軸内油通路が形成され、
前記支持部材には、
前記回転シャフトの前記軸内油通路に連通するとともに前記回転シャフトの径方向に延びる第一オイル供給孔と、
前記第一オイル供給孔に連通するとともに前記回転シャフトの軸方向に延びる第二オイル供給孔と
が形成され、
前記第一オイル供給孔は、前記径方向において、前記回転子に対向する第一オイル出口を有し、
前記第二オイル供給孔は、前記軸方向において、前記シール部材に対向する第二オイル出口を有する回転電機。
【請求項２】
前記第二オイル供給孔は、前記軸方向の一端に前記第二オイル出口を有し、前記軸方向の他端に第三オイル出口を有する貫通孔であることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記回転子の径方向内側に、前記回転子に対して電気的に接続される集電装置を有し、
前記シール部材は、前記筐体内の空間のうち、前記集電装置が収納される空間と前記回転子が収納される空間との間を封止し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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機に回転可能に設けられる回転子には、回転電機の運転中に電流が流れるため、発熱して温度が上昇しやすい。そのため、一般的に、回転電機には回転子を冷却するため、特許文献１に示すような冷却構造が設けられている。具体的には、回転子を支持する回転シャフトの内部に、回転シャフトの軸方向に延長するオイル流通部が形成され、このオイル流通部には回転子を冷却するためのオイルが流通する。また、オイル流通部には、回転シャフトの外周面に向かって径方向に延びる複数のロータオイル供給孔が連通している。そして、オイルはオイル流通部及びロータオイル供給孔を介して回転子に供給され、回転子を冷却する。
【０００３】
一方、回転子が取り付けられる回転シャフトには、スリップリングが取り付けられており、スリップリングにはブラシが接触している。ここで、回転子の冷却用のオイルがスリップリング及びブラシに付着しないように、特許文献２の図５に記載されているように、回転子とスリップリングとの間はシール部材によって密封されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−３８０７号公報
【特許文献２】特開２０１１−２５０６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、シール部材も回転シャフトと摺動するため、発熱して温度が上昇しやすい。従って、回転子と同様にシール部材を効率よく冷却することが求められている。
【０００６】
この発明は、このような問題を解決するためになされ、オイルによって回転子を冷却するとともに、シール部材をオイルによって充分に冷却することができる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】
上記の課題を解決するために、この発明に係る回転電機は、筐体と、筐体に回転可能に支持される回転シャフトと、回転シャフトに支持部材を介して一体回転可能に設けられる回転子と、筐体と回転シャフトとの間に設けられるとともに、回転子の径方向内側に配置されるシール部材とを備え、回転シャフトには、オイルが流通する軸内油通路が形成され、支持部材には、回転シャフトの軸内油通路に連通するとともに回転シャフトの径方向に延びる第一オイル供給孔と、第一オイル供給孔に連通するとともに回転シャフトの軸方向に延びる第二オイル供給孔とが形成され、第一オイル供給孔は、径方向において、回転子に対向する第一オイル出口を有し、第二オイル供給孔は、軸方向において、シール部材に対向する第二オイル出口を有する。
【０００８】
また、この発明に係る回転電機の第二オイル供給孔は、軸方向の一端に第二オイル出口を有し、軸方向の他端に第三オイル出口を有する貫通孔であってもよい。
さらに、回転電機は、回転子の径方向内側に、回転子に対して電気的に接続される集電装置を有し、シール部材は、筐体内の空間のうち、集電装置が収納される空間と回転子が収納される空間との間を封止してもよい。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る回転電機によれば、回転シャフトの径方向に延びて回転子にオイルを供給する第一オイル供給孔に、回転シャフトの軸方向に延びる第二オイル供給孔が連通し、第二オイル供給孔からシール部材にオイルが供給される。従って、オイルによって回転子を冷却するとともに、シール部材をオイルによって充分に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態に係る回転電機の構成を模式的に示す断面側面図である。
【図２】図１に示す回転電機のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であり、回転シャフト及びインナーロータブラケットの内部の形状を模式的に示す図である。
【図３】別の実施の形態に係る回転電機の回転シャフト及びインナーロータブラケットの内部の形状を模式的に示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、この実施の形態における回転電機１００は、ハイブリッド車両に搭載されるダブルロータ型の回転電機であるものとする。
図１を参照すると、回転電機１００は、略円筒形状のモータハウジング１０と、モータハウジング１０の開口端部１０ａに取り付けられる筒状のモータカバー２０とを有している。モータカバー２０は、モータハウジング１０の開口端部１０ａに固定される円環形状部２０ａと、円環形状部２０ａの中央に形成される開口部２０ｃからモータハウジング１０の内部に向かって延長する円筒形状部２０ｂとを有する。また、モータカバー２０には、中央の開口部２０ｃを被覆するように略円環形状のエンドカバー３０が取り付けられている。
ここで、モータハウジング１０、モータカバー２０及びエンドカバー３０は筐体１を構成する。
【００１２】
エンドカバー３０には、回転シャフト３が回転可能に支持される。回転シャフト３は、モータカバー２０の円筒形状部２０ｂの径方向内側及びモータハウジング１０の径方向内側を、モータカバー２０の円筒形状部２０ｂが延長する方向と平行に延長するように設けられている。そして、回転シャフト３の外周面には、インナーロータブラケット５が一体回転可能に固定されている。ここで、インナーロータブラケット５は、外側円筒形状部５１と、外側円筒形状部５１の内周面から径方向内側に突出して形成される円盤形状部５２と、円盤形状部５２の中央部分の開口から回転シャフト３の軸方向に延びるように一体的に形成される内側円筒形状部５３とを有する。インナーロータブラケット５は、内側円筒形状部５３を介して回転シャフト３に取り付けられている。回転シャフト３は、車両の図示しないエンジンに機械的に連結される。
ここで、インナーロータブラケット５は、支持部材を構成する。
【００１３】
また、インナーロータブラケット５の外側円筒形状部５１の外周面には、略円筒形状のインナーロータ１１が取り付けられている。すなわち、インナーロータ１１は、インナーロータブラケット５に支持されることにより、インナーロータブラケット５を介して回転シャフト３に対して一体回転可能に取り付けられる。また、インナーロータブラケット５とモータカバー２０との間には軸受４１が設けられている。そのため、インナーロータブラケット５及びインナーロータ１１は、軸受４１を介してモータカバー２０に対して相対回転可能に支持されている。また、インナーロータ１１は、モータカバー２０の円筒形状部２０ｂの径方向外側に配置される。さらに、インナーロータ１１は、インナーロータブラケット５の外側円筒形状部５１に固定される第一コア１１ａと、第一コア１１ａの周方向に沿って設けられるとともに、第一コア１１ａに巻回される第一コイル１１ｂとを有する。インナーロータ１１の第一コア１１ａの内周面には、回転シャフト３の軸方向に延びる６個のオイル流通溝１１ｃが形成されている（図２参照）。
ここで、インナーロータ１１は、回転子を構成する。
【００１４】
また、インナーロータ１１の径方向外側には略円筒形状のアウターロータ１２が設けられる。アウターロータ１２は、第二コア１２ａと、第二コア１２ａにその周方向に沿って環状に埋め込まれる第一永久磁石１２ｂ及び第二永久磁石１２ｃを有している。第一永久磁石１２ｂは第二コア１２ａの径方向外側に配置され、第二永久磁石１２ｃは第二コア１２ａの径方向内側に配置される。
また、アウターロータ１２には、アウターロータブラケット８が固定されている。アウターロータブラケット８は、回転シャフト３の径方向に延在してアウターロータ１２に固定される略円環板形状の円環部８ａと、円環部８ａの中心から回転シャフト３の軸方向に延びる略円筒形状の出力軸部８ｂとを有する。そして、アウターロータブラケット８の円環部８ａと回転シャフト３との間には軸受１８が設けられている。そのため、アウターロータブラケット８及びアウターロータ１２は、軸受１８を介して、回転シャフト３に対して相対回転可能に支持されている。
すなわち、アウターロータ１２は、径方向内側のインナーロータ１１に対して相対回転可能に設けられている。また、アウターロータブラケット８の出力軸部８ｂは、図示しない車両の車軸に機械的に連結している。
また、アウターロータブラケット８は、円環部８ａに対して第二コア１２ａの軸方向の反対側に、軸方向に延びる略円筒形状の円筒部８ｃを有する。そして、円筒部８ｃとモータカバー２０との間に軸受４２が設けられている。そのため、アウターロータブラケット８及びアウターロータ１２は、軸受４２を介して、モータカバー２０に対して相対回転可能に支持されている。
【００１５】
さらに、アウターロータ１２の径方向外側には、略円筒形状のステータ１３がモータハウジング１０の径方向内側に固定されて取り付けられている。ステータ１３は、モータハウジング１０に取り付けられるステータコア１３ａと、ステータコア１３ａの周方向に沿って設けられるとともに、ステータコア１３ａに巻回されるステータコイル１３ｂとを有する。
なお、インナーロータ１１，アウターロータ１２及びステータ１３は、モータ機構７を構成する。
【００１６】
また、エンドカバー３０内には、モータカバー２０の円筒形状部２０ｂの径方向内側の空間を回転シャフト３の軸方向に延長する略円筒形状のブラシ支持部材３２が設けられている。そして、ブラシ支持部材３２の径方向内側には、３枚の略円盤形状のベースプレート２４が、回転シャフト３の軸方向に並列して設けられる。各々のベースプレート２４には、ブラシ２２が取り付けられる。ブラシ２２は、外部の図示しない蓄電池に電気的に接続される。ブラシ支持部材３２は、ボルト等の固定部材によってモータカバー２０に取り付けられている。すなわち、ブラシ２２は、ベースプレート２４及びブラシ支持部材３２を介してモータカバー２０に固定されている。
【００１７】
また、回転シャフト３の外周面には、絶縁体３ｄが設けられる。そして、回転シャフト３の絶縁体３ｄには、３枚のブラシ２２に各々対応する位置に３個のスリップリング２１が設けられる。ブラシ２２の各々はスリップリング２１の各々に接触している。また、スリップリング２１の各々には、絶縁体３ｄの内部を回転シャフト３の軸方向に延びるバスバー２８が電気的に接続されている。そして、バスバー２８はインナーロータ１１の第一コイル１１ｂに電気的に接続される。すなわち、スリップリング２１は、バスバー２８を介して、インナーロータ１１に電気的に接続される。
ここで、スリップリング２１及びブラシ２２は、集電装置２を構成する。
なお、筐体１の内部の空間のうち、モータカバー２０とエンドカバー３０とに囲まれ、集電装置２が収納される空間を第一領域Ａ１とする。また、モータカバー２０とモータハウジング１０とに囲まれて、モータ機構７が収納される空間を第二領域Ａ２とする。
【００１８】
絶縁体３ｄが設けられた回転シャフト３の外周面とモータカバー２０の円筒形状部２０ｂの内周面との間には、略円環形状のシール部材としてのオイルシール６が取り付けられている。オイルシール６は、インナーロータ１１及びインナーロータブラケット５の外側円筒形状部５１の径方向内側に位置している。そして、オイルシール６は、筐体１の内部の第一領域Ａ１と第二領域Ａ２との間を封止している。すなわち、オイルシール６は第二領域Ａ２に存在するオイルが第一領域Ａ１に流入し、集電装置２に付着するのを防止している。また、オイルシール６は、回転シャフト３の軸方向においてインナーロータブラケット５の円盤形状部５２に隣り合って設けられている。なお、オイルシール６は、シリコーンゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム又はフッ素ゴム等によって形成される。
【００１９】
回転シャフト３の内部には、回転シャフト３の軸方向に延びる軸内油通路３ａが形成される。また、図２に示すように、回転シャフト３及びインナーロータブラケット５の円盤形状部５２には、軸内油通路３ａに連通するとともに、軸内油通路３ａを中心として放射状に延びる６個の第一オイル供給孔５ａが形成される。第一オイル供給孔５ａは、外側円筒形状部５１の外周面に開口する第一オイル出口５１ａを有する（図１参照）。第一オイル出口５１ａは、回転シャフト３の径方向において第一コア１１ａに対向する。そして、第一オイル供給孔５ａの各々は、第一オイル出口５１ａを介してインナーロータ１１のオイル流通溝１１ｃの各々に連通している。さらに、インナーロータブラケット５の円盤形状部５２には、６個の第二オイル供給孔５ｂが形成されている。第二オイル供給孔５ｂは、それぞれの第一オイル供給孔５ａに直交するように連通し、回転シャフト３の軸方向に貫通して延びる貫通孔である。そして、図１に示すように、第二オイル供給孔５ｂは、回転シャフト３の軸方向においてオイルシール６に対向する位置に形成される第二オイル出口５２ａを有する。また、第二オイル供給孔５ｂの一端の開口である第二オイル出口５２ａに対して反対側の他端には、第三オイル出口５２ｂが形成される。
【００２０】
次に、図１を参照して、回転電機１００の動作について説明する。
まず、回転電機１００の外部の図示しない蓄電池から、ステータ１３のステータコイル１３ｂに三相交流電流が流れる。これによって、ステータ１３のステータコイル１３ｂとアウターロータ１２の第一永久磁石１２ｂとの間に回転磁界が発生する。そして、この回転磁界により、アウターロータ１２及びアウターロータ１２に接続されたアウターロータブラケット８は回転を開始し、アウターロータブラケット８の出力軸部８ｂに機械的に連結される車両の車軸が駆動される。なお、インナーロータ１１の第一コイル１１ｂにも、集電装置２及びバスバー２８を介して三相交流電流を流し、インナーロータ１１の第一コイル１１ｂとアウターロータ１２の第二永久磁石１２ｃとの間に回転磁界を発生させてもよい。これにより、アウターロータ１２の回転トルクをさらに大きくし、車両の車軸に対する駆動力を上げることができる。
【００２１】
また、図示しないエンジンによって回転シャフト３が回転駆動され、これによってインナーロータ１１が回転する。そして、インナーロータ１１とアウターロータ１２との間に回転差が生じると、アウターロータ１２の第二永久磁石１２ｃに対向するインナーロータ１１の第一コイル１１ｂには、誘導起電力が発生する。この誘導起電力によって、インナーロータ１１の第一コイル１１ｂには誘導電流が流れ、インナーロータ１１とアウターロータ１２との間には回転磁界が発生し、アウターロータ１２及びアウターロータブラケット８が回転駆動される。そして、アウターロータブラケット８の出力軸部８ｂに機械的に連結される車両の車軸が駆動される。
【００２２】
さらに次に、図１を参照して、インナーロータ１１及びオイルシール６に供給される冷却用のオイルの流れについて説明する。
回転電機１００内に設けられた図示しないオイル貯留部から、図示しないオイルポンプによって汲み上げられたオイルは、回転シャフト３の軸内油通路３ａを流通する。そして、軸内油通路３ａを流通するオイルは、第一オイル供給孔５ａに流入し、第一オイル供給孔５ａを矢印Ｆ１で示すように径方向外側に向かって流通する。そして、第一オイル供給孔５ａと第二オイル供給孔５ｂとが直交する箇所において、オイルの一部は矢印Ｆ２，Ｆ３で示すように第二オイル供給孔５ｂに流入し、他の一部は第一オイル供給孔５ａを矢印Ｆ４で示すようにさらに径方向外側に向かって流通する。
ここで、第二オイル供給孔５ｂに流入したオイルの一部は、矢印Ｆ２に示すように、第二オイル出口５２ａを介してオイルシール６に供給される。そして、オイルシール６を冷却した後のオイルは、矢印Ｆ７に示すように、インナーロータブラケット５の外側円筒形状部５１の内周面を伝わって流れる。インナーロータブラケット５の外側円筒形状部５１の内周面を伝わって流れるオイルは、インナーロータブラケット５とモータカバー２０との間に設けられた軸受４１に供給されて、軸受４１を冷却する。また、第二オイル供給孔５ｂに流入したオイルの他の一部は、矢印Ｆ３に示すように、第三オイル出口５２ｂを介して第二オイル供給孔５ｂの内部をオイルシール６側とは反対方向に流通し、インナーロータブラケット５の外側円筒形状部５１の内周面に流れ出る。また、矢印Ｆ４に示すように第一オイル供給孔５ａをさらに径方向外側に向かって流通するオイルは、第一オイル出口５１ａを介してインナーロータ１１に供給される。そして、オイルは、インナーロータ１１のオイル流通溝１１ｃを矢印Ｆ５，Ｆ６で示すように回転シャフト３の軸方向に流通し、インナーロータ１１の第一コア１１ａ及び第一コイル１１ｂを冷却する。
【００２３】
以上より、この実施の形態に係る回転電機１００は、回転シャフト３の径方向に延びてインナーロータ１１にオイルを供給する第一オイル供給孔５ａと、第一オイル供給孔５ａに連通するとともに回転シャフト３の軸方向に延びる第二オイル供給孔５ｂとを有する。この第二オイル供給孔５ｂは、オイルシール６に対向する第二オイル出口５２ａを有する。
従って、第二オイル供給孔５ｂは、インナーロータ１１の径方向内側に配置されるオイルシール６にオイルを供給することができる。そのため、インナーロータ１１が第一オイル供給孔５ａから供給されるオイルによって冷却されるとともに、オイルシール６も第二オイル供給孔５ｂから供給されるオイルによって効率よく冷却される。そして、このように、温度が上昇しやすい環境に設けられているオイルシール６を冷却することにより、オイルシール６の耐久性を向上させ、寿命を長くすることができる。
特に、この実施の形態に係る回転電機１００では、集電装置２の三層のブラシ２２のうちの一層が、インナーロータ１１の第一コイル１１ｂの径方向内側に重なり合うように設けられている。すなわち、インナーロータ１１の径方向内側には、集電装置２の一部が重畳するように配置される。また、それとともに、インナーロータ１１の径方向内側にはオイルシール６が配置されている。このため、回転電機１００の体格をできるだけ小さくすることが可能である。一方で、インナーロータ１１の径方向内側に集電装置２及びオイルシール６を配置することにより、発熱する部品が密集する構造となっている。
従って、オイルシール６は、特に温度が上昇しやすい環境に設けられているといえる。この実施の形態では、第二オイル供給孔５ｂから供給されるオイルによってオイルシール６は、効率よく冷却される。よって、この実施の形態では、オイルシール６の冷却性を向上するとともに回転電機１００の小型化を可能にしている。
【００２４】
また、第二オイル供給孔５ｂの一端には、オイルシール６に対向する第二オイル出口５２ａが形成され、他端には第三オイル出口５２ｂが形成されている。これにより、回転電機１００の製造過程で、オイルシール６を回転電機１００に組み付ける際、第二オイル供給孔５ｂの第二オイル出口５２ａ及び第三オイル出口５２ｂを通して作業者がオイルシール６を視認することができる。従って、回転電機１００の組み付け作業の効率を向上させることもできる。特に、この実施の形態に係る回転電機１００では、オイルシール６がインナーロータ１１の径方向内側に配置されており、さらに集電装置２もインナーロータ１１の径方向内側に配置されて、部品が密集している。このため、オイルシール６の視認性が特に低下している。このような回転電機１００に対して、第二オイル供給孔５ｂを設けて、オイルシール６の視認性を向上させることは好適である。
【００２５】
また、第一領域Ａ１と第二領域Ａ２との間がオイルシール６によって封止されていることにより、回転電機１００の小型化のために部品が密集した第一領域Ａ１に、第二領域Ａ２側のオイルが浸入し、集電装置２に付着する事態が防止される。
【００２６】
また、オイルシール６に供給されたオイルは、インナーロータブラケット５の外側円筒形状部５１の内周面を伝って、インナーロータブラケット５とモータカバー２０との間に設けられた軸受４１に供給される。従って、第二オイル供給孔５ｄから供給されるオイルによってオイルシール６を冷却するとともに、軸受４１を冷却することが可能となる。これにより軸受４１の耐久性を向上させ、寿命を長くすることができる。
【００２７】
なお、第二オイル供給孔５ｂの断面形状は、この実施の形態の第二オイル供給孔５ｂのような真円形状に限定されない。具体的には、図３に示すように、細長形状の断面を有する３個の第二オイル供給孔２０５ｂが、インナーロータブラケット２０５に形成されていてもよい。ここで、３個の第二オイル供給孔２０５ｂは、径方向に延びる６個の第一オイル供給孔２０５ａのうち、１２０°毎に離間した３個の第一オイル供給孔２０５ａと連通する。すなわち、インナーロータブラケット２０５には、第二オイル供給孔２０５ｂと連通していない第一オイル供給孔２０５ａと、第二オイル供給孔２０５ｂと連通する第一オイル供給孔２０５ａとが交互に配置されて形成されている。
なお、第一オイル供給孔２０５ａは、回転シャフト３の径方向において、インナーロータ１１に対向する第一オイル出口２５１ａを有する。また、第二オイル供給孔２０５ｂの断面形状は、径方向外側の縁部２０５ｃと径方向内側の縁部２０５ｄとを有し、縁部２０５ｃ，２０５ｄは、互いに回転シャフト３の回転中心を中心とする同心円の一部をなす。従って、径方向外側の縁部２０５ｃと径方向内側の縁部２０５ｄとに挟まれる部分は、オイルシール６の形状に沿って延びる円弧状の帯状部２０５ｅを形成している。そして、帯状部２０５ｅの両端に半円形状部分２０５ｆが付加されることにより、第二オイル供給孔２０５ｂが形成される。なお、第二オイル供給孔２０５ｂは、第二オイル供給孔２０５ｂと同様の細長形状の開口としての第二オイル出口を有しており、第二オイル供給孔２０５ｂの第二オイル出口は、回転シャフト３の軸方向においてオイルシール６に対向する。このように、インナーロータブラケット２０５に、幅の広い細長形状の断面形状を有する第二オイル供給孔２０５ｂが形成されることにより、オイルシール６に供給されるオイルの量を増やすことができ、より効率よくオイルシール６を冷却することができる。
【００２８】
また、回転電機１００の第一オイル供給孔５ａ及び第二オイル供給孔５ｂの数は、各々６個に限定されず、６個より多くても少なくてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１  筐体、３  回転シャフト、３ａ  軸内油通路、５，２０５  インナーロータブラケット（支持部材）、５ａ，２０５ａ  第一オイル供給孔、５ｂ，２０５ｂ  第二オイル供給孔、６  オイルシール（シール部材）、１１  インナーロータ（回転子）、５１ａ，２５１ａ  第一オイル出口、５２ａ  第二オイル出口、５２ｂ  第三オイル出口、１００  回転電機、Ａ１  第一領域（集電装置が収納される空間）、Ａ２  第二領域（回転子が収納される空間）。
【図１】
2016100998.tif 000003
【図２】
2016100998.tif 000004
【図３】
2016100998.tif 000005