(57)【要約】【課題】製造コストの増大を抑制しながらステータの放熱効率を向上させることが可能なステータの搭載構造、該構造を備えた車両用駆動装置、および該装置を備えた車両を提供する。【解決手段】ステータの搭載構造は、外周面を有するステータコア３２０と、ステータコア３２０を収納するケース１３０であって、ステータコア３２０の外周面と当接する第１部分１３１と、ステータコア３２０の軸方向端部の外周に位置し、ステータコア３２０の外周面と離間する第２部分１３２とを有するケース１３０と、ステータコア３２０の外周面とケース１３０の第２部分１３２との間に設けられた空気よりも熱伝達係数の高いオイル１０００とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面を有するステータコアと、
前記ステータコアを収納するケースであって、前記ステータコアの前記外周面と当接する第１部分と、前記ステータコアの軸方向端部の外周に位置し、前記ステータコアの前記外周面と離間する第２部分とを有するケースと、
前記ステータコアの前記外周面と前記ケースの前記第２部分との間に設けられた空気よりも熱伝達係数の高い熱伝達材とを備えた、ステータの搭載構造。
【請求項２】
前記ケースの前記第２部分の内径は、前記ステータコアの軸方向端部に向かってテーパ状に大きくなるように形成されている、請求項１に記載のステータの搭載構造。
【請求項３】
前記ケースは、鋳造成形により形成される、請求項１または請求項２に記載のステータの搭載構造。
【請求項４】
前記熱伝達材は、前記ケース内を循環するオイルを含む、請求項１から請求項３のいずれかに記載のステータの搭載構造。
【請求項５】
前記ステータコアの前記外周面と前記ケースの前記第２部分との間に設けられ、前記オイルを吸収および保持可能な多孔質材をさらに備えた、請求項４に記載のステータの搭載構造。
【請求項６】
前記熱伝達材は、前記ケースおよび前記ステータコアよりも硬度の低い弾性体を含む、請求項１から請求項５のいずれかに記載のステータの搭載構造。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のステータの搭載構造を備えた、車両用駆動装置。
【請求項８】
請求項７に記載の車両用駆動装置を備えた、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータの搭載構造および車両用駆動装置ならびに車両に関し、特に、ステータコアがケース内に収納されたステータの搭載構造、該構造を備えた車両用駆動装置、および該装置を備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機に含まれるステータコアの冷却構造が従来から知られている。たとえば、特開２００４−１１２９６８号公報（特許文献１）には、ステータコアの外周に冷媒通路を形成した回転電機の冷却構造が記載されている。
【０００３】
他方、特開２００４−２１５３４８号公報（特許文献２）には、回転電機を収納するケースが、ステータコアの外周面と当接する部分と、ステータコアの軸方向端部の外周に位置し、ステータコアの外周面と離間する部分とを有することが記載されている。
【０００４】
また、特開２００５−５７８４０号公報（特許文献３）には、ステータ巻線とケースとの間にポッティング剤を充填したステータの放熱構造が記載されている。
【特許文献１】特開２００４−１１２９６８号公報
【特許文献２】特開２００４−２１５３４８号公報
【特許文献３】特開２００５−５７８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の冷却構造では、ステータコアの軸方向中央部に形成された冷媒通路に冷媒を供給しているが、ステータコアの軸方向中央部に冷媒通路を形成することにより、ケースの形状が複雑なものになり、製造コストが増大する。
【０００６】
また、特許文献２では、ステータコアの軸方向端部の外周に隙間が形成されているが、当該隙間を形成するのみでは、ステータコアの冷却を十分に促進することはできない。
【０００７】
また、特許文献３では、ステータ巻線とケースとの間の空間をポッティング剤で充填することが意図されているだけであり、特許文献３に記載の発明と本願発明とは、前提および構成が全く異なる。
【０００８】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、製造コストの増大を抑制しながらステータの放熱効率を向上させることが可能なステータの搭載構造、該構造を備えた車両用駆動装置、および該装置を備えた車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るステータの搭載構造は、外周面を有するステータコアと、ステータコアを収納するケースであって、ステータコアの外周面と当接する第１部分と、ステータコアの軸方向端部の外周に位置し、ステータコアの外周面と離間する第２部分とを有するケースと、ステータコアの外周面とケースの第２部分との間に設けられた空気よりも熱伝達係数の高い熱伝達材とを備える。
【００１０】
上記構成によれば、ステータコアの軸方向端部の外周に位置するケースの第２部分をステータコアから離間させることで、ケース内面の加工を省略または簡略化して製造コストを低減することができる。また、ケースの第２部分とステータコアとの間に熱伝達材を設けることにより、ステータコアからの放熱を促進することができる。以上のように、本発明に係るステータの搭載構造によれば、製造コストの増大を抑制しながらステータコアの冷却を促進することが可能になる。
【００１１】
上記ステータの搭載構造において、好ましくは、ケースの第２部分の内径は、ステータコアの軸方向端部に向かってテーパ状に大きくなるように形成されている。
【００１２】
上記構成によれば、ケースの形状を複雑にすることなくステータコアのケースへの嵌入を容易にすることができる。
【００１３】
上記ステータの搭載構造において、好ましくは、ケースは、鋳造成形により形成される。
【００１４】
上記構成によれば、鋳造成形の際の抜き勾配を利用して、ケースの第２部分を形成することができる。
【００１５】
上記ステータの搭載構造において、１つの局面では、熱伝達材は、ケース内を循環するオイルを含む。
【００１６】
上記構成によれば、ケース内を循環するオイルを用いてステータコアの冷却を促進することができる。
【００１７】
ここで、好ましくは、ステータの搭載構造は、ステータコアの外周面とケースの第２部分との間に設けられ、オイルを吸収および保持可能な多孔質材をさらに備える。
【００１８】
上記構成によれば、多孔質体に吸収および保持されたオイルによってステータコアの冷却を促進することができる。
【００１９】
上記ステータの搭載構造において、好ましくは、熱伝達材は、ケースおよびステータコアよりも硬度の低い弾性体を含む。
【００２０】
上記構成によれば、ケースの第２部分とステータコアとに挟持された弾性体が変形し、ケースの第２部分とステータコアとの隙間を弾性体により充填することができるので、ステータコアからケースへの伝熱を促進してステータコアの冷却を促進することができる。
【００２１】
本発明に係る車両用駆動装置は、上述したステータの搭載構造を備える。
本発明に係る車両は、上述した車両用駆動装置を備える。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、製造コストの増大を抑制しながらステータコアの冷却を促進することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【００２４】
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の構成を適宜組合わせることは、当初から予定されている。
【００２５】
図１は、本発明の１つの実施の形態に係る車両用駆動装置の構成を示した図である。図１を参照して、「車両用駆動装置」である駆動ユニット１は、ハイブリッド車両を駆動する駆動装置であって、ハウジング１００と、モータジェネレータ２００，３００と、端板４００と、動力分割機構５００と、減速機構６００と、ディファレンシャル機構７００とを含んで構成される。モータジェネレータ２００，３００、端板４００、動力分割機構５００、減速機構６００およびディファレンシャル機構７００は、ハウジング１００内に設けられる。
【００２６】
ハウジング１００は、モータジェネレータ２００を収納するケース１１０と、ケース１１０の開口を覆うカバー１２０と、モータジェネレータ３００を収納するケース１３０と、ケース１３０の開口を覆うカバー１４０とを含んで構成される。
【００２７】
モータジェネレータ２００，３００は、電動機および発電機の少なくとも一方の機能を有する回転電機であり、それぞれ、回転シャフトに固設されるロータ２１０，３１０と、ステータコア２２０，３２０と、ステータコイル２３０，３３０とを含んで構成される。
【００２８】
モータジェネレータ２００，３００は、それぞれ、ハウジング１００に設けられた端子を介してＰＣＵ（Power Control Unit）と電気的に接続されている。ＰＣＵは、ケーブルを介してバッテリと電気的に接続されている。これにより、バッテリとモータジェネレータ２００，３００とが電気的に接続される。
【００２９】
端板４００は、ステータコイル２３０，３３０の外周を囲むように、ステータコア２２０，３２０の軸方向端面上に設けられる（図２には、ステータコア３２０の軸方向端面上に設けられた端板４００を示す）。
【００３０】
動力分割機構５００は、たとえば、プラネタリギヤを含んで構成される。プラネタリギヤは、サンギヤ、リングギヤ、およびプラネタリキャリヤ（いずれも図示せず）を含む。上記プラネタリギヤにおけるサンギヤは、モータジェネレータ２００の回転シャフトに接続されている。上記プラネタリギヤにおけるリングギヤは、モータジェネレータ３００の回転シャフトに接続されている。上記プラネタリギヤにおけるプラネタリキャリヤは、エンジンから出力された動力が伝達されるシャフト２と接続されている。そして、上記プラネタリギヤにおけるリングギヤの動力が、減速機構６００に伝達される。
【００３１】
減速機構６００は、動力分割機構５００とディファレンシャル機構７００との間に設けられる。また、ディファレンシャル機構７００は、ドライブシャフト受け部を介してドライブシャフト８００と接続される。
【００３２】
パイプ９００は、動力分割機構５００、減速機構６００およびディファレンシャル機構７００が設けられたギヤ室と、モータジェネレータ２００，３００が設けられた回転電機室とを連通する。ギヤ室の底部には、オイルが貯留されており、当該オイルは、ディファレンシャル機構７００により掻き上げられる。ディファレンシャル機構７００により掻き上げられたオイルは、パイプ９００を介してモータジェネレータ２００，３００が収納された回転電機室に導かれる。
【００３３】
ハイブリッド車両の走行時において、エンジンから出力された動力は、シャフト２に伝達され、動力分割機構５００により２経路に分割される。
【００３４】
上記２経路のうちの一方は、減速機構６００から、ディファレンシャル機構７００を介してドライブシャフト８００に伝達される経路である。ドライブシャフト８００に伝達された駆動力は、ハイブリッド車両を走行させる。
【００３５】
もう一方は、モータジェネレータ２００を駆動させて発電する経路である。モータジェネレータ２００は、動力分割機構５００により分配されたエンジンの動力により発電する。モータジェネレータ２００により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリの状態に応じて使い分けられる。たとえば、車両の通常走行時および急加速時においては、モータジェネレータ２００により発電された電力はそのままモータジェネレータ３００を駆動させる電力となる。一方、バッテリにおいて定められた条件の下では、モータジェネレータ２００により発電された電力は、ＰＣＵ内に設けられたインバータおよびコンバータを介してバッテリに蓄えられる。
【００３６】
モータジェネレータ３００は、バッテリに蓄えられた電力およびモータジェネレータ２００により発電された電力のうちの少なくとも一方の電力により駆動する。モータジェネレータ３００の駆動力は、減速機構６００からディファレンシャル機構７００を介してドライブシャフト８００に伝達される。このようにすることで、モータジェネレータ３００からの駆動力によりエンジンの駆動力をアシストしたり、モータジェネレータ３００からの駆動力のみによりハイブリッド車両を走行させたりすることができる。
【００３７】
一方、ハイブリッド車両の回生制動時には、駆動輪は車体の慣性力により回転させられる。駆動輪からの回転力によりディファレンシャル機構７００および減速機構６００を介してモータジェネレータ３００が駆動される。このとき、モータジェネレータ３００が発電機として作動する。このように、モータジェネレータ３００は、制動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとして作用する。モータジェネレータ３００により発電された電力は、ＰＣＵ内に設けられたインバータを介してバッテリに蓄えられる。
【００３８】
駆動ユニット１の動作時において、ステータコア２２０，３２０は発熱する。モータジェネレータ２００，３００の動作効率向上を図るために、ステータコア２２０，３２０の冷却を促進することは重要である。
【００３９】
図３〜図５を用いて、本実施の形態におけるステータコア３２０の冷却機構について説明する。なお、図３〜図５の例では、ステータコア３２０について説明するが、ステータコア２２０についても、同様の構成が採用されている。
【００４０】
図３を参照して、ケース１３０は、ステータコア３２０の外周面に当接する第１部分１３１と、ステータコア３２０の外周面と離間する第２部分１３２とを有する。第２部分１３２は、傾斜面１３３を有する。傾斜面１３３は、第２部分１３２の内径を、該第２部分１３２に対して第１部分１３１の反対側（図３における左側）に位置するステータコア３２０の軸方向端部に向かってテーパ状に拡大するように形成されている。「仕切り部材」としての端板４００は、ステータコア３２０の外周面に対向する空間と、ステータコア３２０の軸方向端面に対向する空間とを区画する。
【００４１】
上記のように、ステータコア３２０の外周面と離間する第２部分１３２をケース１３０に形成し、第１部分１３１のみにおいてステータコア３２０をケース１３０に嵌合させることで、ステータコア３２０とケース１３０との嵌合部を短くしてケース１３０の加工コストを低減することができる。しかしながら、このようにすることで、ステータコア３２０の外周面とケース１３０の第２部分１３２との間に隙間が生じ、ステータコア３２０のケース１３０への放熱性が低下することが懸念される。
【００４２】
本実施の形態では、パイプ９００を設け、ギヤ室内のオイルを上記隙間に導くことで、ステータコア３２０の冷却効率が低下することを抑制している。パイプ９００は、ステータコア３２０の外周面に対向する空間（すなわち、ステータコア３２０の外周面とケース１３０の第２部分１３２との間に位置する隙間）に連通するようにケース１３０に接続される。ギヤ室内においてディファレンシャル機構７００により掻き上げられたオイルは、パイプ９００内を矢印ＤＲ９００方向に流れ、ステータコア３２０の外周面に対向する空間に導かれる。この空間にオイルが流入することにより、ステータコア３２０の熱をケース１３０に伝えやすくなる。上記空間に流入したオイルは、その後、ハウジング１００内を循環してギヤ室の底部に戻る。すなわち、ハウジング１００内を循環する上記オイルは、ステータコア３２０の冷却を促進する。
【００４３】
図４は、図３に示す構造の変形例を示す。図４を参照して、本変形例では、ステータコア３２０の外周面とケース１３０の第２部分１３２との間に形成された隙間に、たとえばスポンジなどからなる多孔質体１１００を設けることを特徴としている。このようにすることで、上記隙間に導かれたオイルが多孔質体１１００に吸収および保持され、当該オイルによってステータコア３２０の冷却を促進することができる。
【００４４】
図５は、図３に示す構造の他の変形例を示す。図５を参照して、本変形例では、ステータコア３２０の外周面とケース１３０の第２部分１３２との間に形成された隙間に、たとえばシリコンゴムなどからなる弾性体１２００を設けることを特徴としている。弾性体１２００は、ケース１３０およびステータコア３２０よりも硬度の低い素材により構成される。このようにすることで、弾性体１２００がケース１３０の第２部分１３２とステータコア３２０とに挟持された時、弾性体１２００を変形させ、ケース１３０の第２部分１３２とスレータコア３２０との隙間を弾性体１２００により充填することができるので、ステータコア３２０からケース１３０への伝熱を促進してステータコア３２０の冷却を促進することができる。
【００４５】
上述したように、本実施の形態に係るステータの搭載構造によれば、ステータコア３２０の軸方向端部の外周に位置するケース１３０の第２部分１３２をステータコア３２０から離間させることで、ケース１３０の内面の加工を省略または簡略化して製造コストを低減することができる。また、ケース１３０の第２部分１３２とステータコア３２０との間にオイル１０００や弾性体１２００などの熱伝達材を設けることにより、ステータコア３２０からの放熱を促進することができる。以上のように、本実施の形態に係るステータの搭載構造によれば、製造コストの増大を抑制しながらステータコア３２０の冷却を促進することが可能になる。
【００４６】
上記ステータの搭載構造において、ケース１３０の第２部分１３２の内径を、ステータコア３２０の軸方向端部に向かってテーパ状に大きくなるように形成することにより、ケース１３０の形状を複雑にすることなくステータコア３２０のケース１３０への嵌入を容易にすることができる。
【００４７】
上記ステータの搭載構造において、ケース１３０を鋳造成形により形成することにより、抜き勾配を利用して、第２部分１３２における傾斜面１３３を形成することができる。
【００４８】
上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係るステータの搭載構造は、外周面を有するステータコア３２０と、ステータコア３２０を収納するケース１３０であって、ステータコア３２０の外周面と当接する第１部分１３１と、ステータコア３２０の軸方向端部の外周に位置し、ステータコア３２０の外周面と離間する第２部分１３２とを有するケース１３０と、ステータコア３２０の外周面とケース１３０の第２部分１３２との間に設けられた空気よりも熱伝達係数の高い「熱伝達材」としてのオイル１０００（図３，図４）または弾性体１２００（図５）とを備える。
【００４９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の１つの実施の形態に係る車両用駆動装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示される車両用駆動装置におけるステータコアの軸方向端部の周辺の構造を示す図である。
【図３】本発明の１つの実施の形態に係るステータの搭載構造を示す図である。
【図４】本発明の１つの実施の形態の変形例に係るステータの搭載構造を示す図である。
【図５】本発明の１つの実施の形態の他の変形例に係るステータの搭載構造を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  駆動ユニット、２  シャフト、１００  ハウジング、１１０，１３０  ケース、１３１  第１部分、１３２  第２部分、１３３  傾斜面、１２０,１４０  カバー、２００，３００  モータジェネレータ、２１０，３１０  ロータ、２２０，３２０  ステータコア、２３０，３３０  ステータコイル、４００  端板、５００  動力分割機構、６００  減速機構、７００  ディファレンシャル機構、８００  ドライブシャフト、９００  パイプ、１０００  オイル、１１００  多孔質体、１２００  弾性体。
【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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