(57)【要約】【課題】過給機のコンプレッサとタービンを接続するシャフトに取り付けた電動機のコイルを効率的に冷却する。【解決手段】図４は、オイルパイプ３２の経路を説明するための図であり、図１に示したステータ２２のコアを、ティース３４部分に着目して展開した図に相当している。図４に示すように、オイルパイプ３２は、ティース３４の周囲に一筆書き状に配置されている。具体的に、オイルパイプ３２は、ティース３４の側面と平行に配置され、ティース３４のタービン１４側（Ｔ側）の端面でこの端面に沿って折り返すように配置され、尚且つ、ティース３４のコンプレッサ１２側（Ｃ側）の端面で折り返して隣のティース３４の端面に移るように配置されている。オイルパイプ３２を流れる潤滑油は、Ｃ側とＴ側を交互に流れ、最終的にＴ側から排出される。【選択図】図４
2016200020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機のコンプレッサとタービンを接続するシャフトに装着されたロータと、
前記ロータを取り囲むように設けられたステータであって、内周に沿って所定間隔で配置され、尚且つ、前記シャフトの中心軸と平行な方向に延びる複数のティースと、前記ティースの夫々に巻回された複数のコイルとを有するステータと、
前記ロータおよび前記ステータを収容するハウジングと、
前記ハウジングのコンプレッサ側面に形成され潤滑油を前記シャフトに供給するためのオイル通路と、
前記オイル通路に接続されたオイルパイプであって、前記中心軸と平行な方向に延びる前記ティースの側面を通り、尚且つ、前記ティースのタービン側の端面の全てを横切るように配置されたオイルパイプと、
を備えることを特徴とする電動機付き過給機の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機付き過給機の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開２００７−３０９１０１号公報には、コンプレッサとタービンを接続するシャフトに取り付けられた電動機を備える過給機の冷却構造が開示されている。この冷却構造に係る電動機は、シャフトに装着されたロータと、当該ロータを囲うように設けられ、コイルが巻かれたステータと、当該ロータおよび当該ステータを収容するハウジングと、を備えており、エンジン回転速度が低い場合や、排気圧力が低い場合に、コイルに電流を供給して励磁することでシャフトを補助回転させるように構成されている。
【０００３】
また、この冷却構造に係る電動機は、潤滑油を流すためのオイル通路をハウジングに備えている。このオイル通路を流れた潤滑油はシャフトに供給され、供給された潤滑油はシャフトの回転に伴ってハウジング内に飛散し、冷媒として作用して電動機の構成部品を冷却する。ここで、オイル通路は、ハウジング内で２つに分岐しており、分岐通路のうちの一方の出口部分には、コイルに向けて潤滑油を飛散させるオイル飛散部が設けられている。そのため、この冷却構造によれば、オイル飛散部からの潤滑油によって、電流供給時に高温化するコイルを特に冷却することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３０９１０１号公報
【特許文献２】特開２００８−１１５７３１号公報
【特許文献３】特開２００８−１２１４６６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、上述のオイル通路は、ハウジングのコンプレッサ側面とタービン側面の両方に形成されており、この内のタービン側面は排気熱によって高温化する。そのため、当該タービン側面のオイル通路を流れる潤滑油も高温化することになる。高温化した潤滑油がオイル飛散部に流入すれば、ここから飛散された潤滑油によって本来であれば冷却されるはずのコイルの温度が上昇してしまうおそれがある。また、コイルの温度が上昇すれば、当該コイルの発熱制限温度に達し易くなるので、電動機によるシャフトの補助回転時間が短くなるといった不具合が生じてしまう。
【０００６】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものである。即ち、過給機のコンプレッサとタービンを接続するシャフトに取り付けた電動機のコイルを効率的に冷却することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明は、電動機付き過給機の冷却構造であって、
過給機のコンプレッサとタービンを接続するシャフトに装着されたロータと、
前記ロータを取り囲むように設けられたステータであって、内周に沿って所定間隔で配置され、尚且つ、前記シャフトの中心軸と平行な方向に延びる複数のティースと、前記ティースの夫々に巻回された複数のコイルとを有するステータと、
前記ロータおよび前記ステータを収容するハウジングと、
前記ハウジングのコンプレッサ側面に形成され潤滑油を前記シャフトに供給するためのオイル通路と、
前記オイル通路に接続されたオイルパイプであって、前記中心軸と平行な方向に延びる前記ティースの側面を通り、尚且つ、前記ティースのタービン側の端面の全てを横切るように配置されたオイルパイプと、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、シャフトの中心軸と平行な方向に延びるティースの側面を通るオイルパイプに流した潤滑油との熱交換によってコイルを冷却することができる。また、ティースのタービン側の側面の全てを横切るように配置されたオイルパイプに流した潤滑油との熱交換によってコイルのタービン側のエンド部分をも冷却することができる。オイルパイプを流れる潤滑油は、ハウジングのコンプレッサ側のオイル通路から供給されたものであるため、排気熱の影響が小さく、同ハウジングのタービン側のオイル通路を流れる潤滑油に比べて低温である。従って、当該タービン側のオイル通路から潤滑油を供給する場合に比べて、電動機のコイルを効率的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る冷却構造が適用された過給機の概略構成を説明するための図である。
【図２】モータ１８の概略構成を説明するための図である。
【図３】モータ１８の概略構成を説明するための図である。
【図４】オイルパイプ３２の経路を説明するための図である。
【図５】従来の冷却構造が適用された過給機４０の概略構成を説明するための図である。
【図６】オイルパイプ３２の他の配置例を説明するための図である。
【図７】オイルパイプ３２の他の配置例を説明するための図である。
【図８】オイルパイプ３２の他の配置例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の実施の形態に係る冷却構造が適用された過給機の概略構成を説明するための図である。図１に示す過給機１０は、車両等に搭載される内燃機関（図示しない）の吸気を圧縮するコンプレッサ１２と、当該内燃機関の排気のエネルギを利用して回転駆動されるタービン１４と、コンプレッサ１２とタービン１４を接続するシャフト１６と、アシストモータとしての回転電機１８とを備えている。回転電機１８は、基本的に任意の形式のモータまたはモータジェネレータを適用できるが、以下では、回転電機１８をモータ１８とも称する。
【００１１】
モータ１８は、シャフト１６に装着されたロータ２０と、ロータ２０を取り囲むように配置されたステータ（電磁鋼板など）２２と、ステータ２２に巻回されたコイル２４とを備えており、ハウジング２６内に収納されている。ハウジング２６には、潤滑油（例えばエンジンオイル）をベアリング２８に供給するためのオイル通路３０が形成されている。オイル通路３０は、コンプレッサ１２側（以下単に「Ｃ側」ともいう）とタービン１４側（以下単に「Ｔ側」ともいう）の両側面に形成されている。Ｔ側のオイル通路３０の入口は閉塞されており、両オイル通路３０は１本のオイルパイプ３２（詳細は後述）によって接続されている。Ｔ側のオイル通路３０には、Ｃ側のオイル通路３０を流れる潤滑油がオイルパイプ３２経由で供給される。
【００１２】
図２乃至図３は、モータ１８の概略構成を説明するための図である。両図の「矢視Ａ」が図１のＡ方向から見たハウジング２６内の模式図に、両図の「Ｃ−Ｃ」が「矢視Ａ」のＣ−Ｃ方向から見たハウジング２６内の模式図に、両図の「矢視Ｂ」が図１のＢ方向から見たハウジング２６内の模式図に、それぞれ相当している。なお、オイルパイプ３２の位置を説明する便宜上、図３においてはコイル２４を省略している。
【００１３】
図２乃至図３に示すように、ロータ２０の周囲には、複数のティース３４（本実施形態においては６つ）が所定間隔で形成されている。ティース３４は、図１に示したステータ２２のコアを構成するものであり、図２乃至図３の「Ｃ−Ｃ」に示すように、ロータ２０の中心軸（シャフト１６の中心軸）と平行な方向に延びるように形成されている。また、図２と図３の「Ｃ−Ｃ」に示すように、ティース３４の側面の長手方向にオイルパイプ３２が配置されており、このオイルパイプ３２を覆うようにコイル２４が巻かれている。また、図２と図３の「矢視Ｂ」に示すように、ティース３４のＴ側の端面の短手方向にオイルパイプ３２が配置され、このオイルパイプ３２を覆うようにコイル２４が巻かれている。一方、図２と図３の「矢視Ａ」に示すように、ティース３４のＣ側の端面を直接的に覆うようにコイル２４が巻かれている。
【００１４】
図４は、オイルパイプ３２の経路を説明するための図であり、図１に示したステータ２２のコアを、ティース３４部分に着目して展開した図に相当している。図４に示すように、オイルパイプ３２は、ティース３４の周囲に一筆書き状に配置されている。具体的に、オイルパイプ３２は、ティース３４の側面と平行に配置されている。また、オイルパイプ３２は、ティース３４のＴ側の端面でこの端面に沿って折り返すように配置されている。また、オイルパイプ３２は、ティース３４のＣ側の端面で折り返し、隣のティース３４の端面に移るように配置されている。図中に示す矢印は、このようなパイプ配置による潤滑油の流れ方向を示している。即ち、オイルパイプ３２を流れる潤滑油は、Ｃ側とＴ側を交互に流れ、最終的にＴ側から排出される。なお、排出された潤滑油はＴ側のオイル通路３０に流入する。
【００１５】
本実施の形態に係る冷却構造による効果について、図５を参照しながら説明する。図５は、従来の冷却構造が適用された過給機４０の概略構成を説明するための図である。過給機４０の基本的な構成は、図１の過給機１０と同様である。但し、過給機４０においてはオイルパイプ３２が設けられておらず、また、Ｔ側のオイル通路３０は閉塞されていない。つまり、Ｃ側とＴ側でオイル通路３０は独立しており、Ｃ側とＴ側のオイル通路３０を流れる潤滑油は、別々にベアリング２８に供給される。
【００１６】
図５において、Ｃ側とＴ側のオイル通路３０から別々にベアリング２８に供給された潤滑油は、シャフト１６の回転に伴ってハウジング２６内に飛散し（図５の矢印参照）、冷媒として作用してステータ２２やコイル２４を冷却する。しかし、同図に示すように、タービン１４からの熱が移動することでＴ側のオイル通路３０を流れる潤滑油が高温化すると、本来であれば冷却できるはずのＴ側のコイル２４の端面（以下「Ｔ側コイルエンド」ともいう）の温度が上昇してしまうおそれがある。また、Ｔ側コイルエンドの温度が上昇すれば、コイル２４の全体の温度が上昇することになるので、コイル２４の発熱制限温度に達し、結果として、モータ１８によるシャフト１６のアシスト時間が短くなるといった不具合が生じてしまう。
【００１７】
この点、上述した過給機１０の構成によれば、オイルパイプ３２を流れる潤滑油との熱交換によってコイル２４を冷却することができる。また、ティース３４のＴ側の端面に配置されたオイルパイプ３２を流れる潤滑油との熱交換によってＴ側コイルエンドをも冷却することができる。オイルパイプ３２を流れる潤滑油は、Ｃ側のオイル通路３０から供給されたものであるため、排気熱の影響が小さく、過給機４０のＴ側のオイル通路３０を流れる潤滑油よりも低温である。従って、過給機４０のＴ側のオイル通路３０から潤滑油を供給する場合に比べて、Ｔ側コイルエンドの温度を効率的に冷却することができる。また、モータ１８によるシャフト１６のアシスト時間を拡大することも可能となる。
【００１８】
ところで、上記実施の形態においては、ティース３４の側面に１本のオイルパイプ３２を配置した。しかし、オイルパイプ３２の本数およびその配置手法はこれに限られず各種の変形が可能である。図６乃至図８は、オイルパイプ３２の他の配置例を説明するための図であり、説明の便宜上、図３同様にコイル２４を省略している。図６に示す例では、１本のオイルパイプ３２がティース３４のＴ側の端面において円を描くように配置されている。図７は、図６のオイルパイプ３２の経路を説明するための図であり、図４同様、ティース３４部分に着目して展開した図に相当している。図７に示すように、オイルパイプ３２は、ティース３４の側面のうちの一つと平行に配置され、尚且つ、ティース３４のＴ側の端面では、全ての端面に沿うように配置されている。図中に示す矢印は、このようなパイプ配置による潤滑油の流れ方向を示している。即ち、オイルパイプ３２を流れる潤滑油は、Ｃ側からＴ側に向かった後、Ｃ側には戻らず、ティース３４のＴ側の端面に沿って流れ、最終的にＴ側から排出される。
【００１９】
また、図８は、その他のオイルパイプ３２の経路を説明するための図である。図８（ａ）乃至（ｃ）では、１本のオイルパイプ３２がティース３４の側面のうちの一部と平行に配置され、尚且つ、ティース３４のＣ側の端面の一部において折り返し、隣のティース３４の端面に移るように配置されている。図８（ｄ）では、６本のオイルパイプ３２が全てのティース３４の側面と平行に配置されている。図８（ｅ）〜（ｈ）では、２本または３本のオイルパイプ３２がティース３４の側面に平行に配置されている。これらの図に示すように、ティース３４の側面のうちの一部と平行にオイルパイプ３２が配置され、尚且つ、ティース３４のＴ側の端面の全てに沿ってオイルパイプ３２が配置される限りにおいて、オイルパイプ３２の本数およびその配置手法は各種変形が可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１０，４０  過給機
１２  コンプレッサ
１４  タービン
１６  シャフト
１８  回転電機（モータ）
２０  ロータ
２２  ステータ
２４  コイル
２６  ハウジング
２８  ベアリング
３０  オイル通路
３２  オイルパイプ
３４  ティース
【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】
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【図６】
2016200020.tif 000008
【図７】
2016200020.tif 000009
【図８】
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