特開 2023-97350 回転機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023097350

(43)【公開日】2023-07-07

(54)【発明の名称】回転機

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/19 20060101AFI20230630BHJP

   H02K 5/20 20060101ALI20230630BHJP

【ＦＩ】

H02K9/19 Z

H02K5/20

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022170763

(22)【出願日】2022-10-25

(31)【優先権主張番号】P 2021212184

(32)【優先日】2021-12-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000006105

【氏名又は名称】株式会社明電舎

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100116001

【弁理士】

【氏名又は名称】森 俊秀

(74)【代理人】

【識別番号】100208580

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 玲奈

(72)【発明者】

【氏名】三瀬 大海

【テーマコード（参考）】

5H605

5H609

【Ｆターム（参考）】

5H605AA01

5H605BB05

5H605BB10

5H605CC01

5H605DD13

5H609BB03

5H609BB19

5H609PP02

5H609PP06

5H609PP07

5H609QQ05

5H609QQ10

5H609QQ20

5H609RR26

5H609RR36

5H609RR37

5H609RR46

5H609RR48

5H609RR51

(57)【要約】      （修正有）

【課題】第２流路とシャフト内流路とに対して十分量の冷媒を送れるモータを提供する。
【解決手段】シャフト５５と、ロータ２と、ステータ３と、シャフト５５、ロータ、及びステータ３を収容する収容空間６５を有するハウジングとを備え、シャフト５５が、軸方向に延在する態様で配置されるシャフト内流路５５ａを備え、シャフト内流路５５ａには、冷媒９０が流され、シャフト内流路５５ａが、冷媒９０を受け入れるための流入口５５ａ－１と、冷媒９０をシャフト５５内から排出するための排出口５５ａ－２とを備え、ハウジングが、軸方向に延在する態様で配置される第１流路５９と、第１流路５９を経由した後の冷媒を受け入れる第２流路６０とを備え、第１流路５９、及び第２流路内６０には、冷媒９０が流され、流入口５５ａ－１が、第２流路６０内に配置されるモータ１であって、第２流路６０が、第１流路５９に直接連通し、且つ収容空間６５に連通しない。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シャフトと、ロータと、ステータと、前記シャフト、前記ロータ、及び前記ステータを収容する収容空間を有するハウジングとを備え、
前記シャフトが、前記シャフトの回転軸線と平行な方向である軸方向に延在する態様で配置されるシャフト内流路を備え、
前記シャフト内流路には、冷媒が流され、
前記シャフト内流路が、冷媒を受け入れるための流入口と、冷媒をシャフト内から排出するための排出口とを備え、
前記ハウジングが、軸方向に延在する態様で配置される第１流路と、前記第１流路を経由した後の冷媒を受け入れる第２流路とを備え、
前記第１流路、及び前記第２流路内には、冷媒が流され、
前記流入口が、前記第２流路内に配置される回転機であって、
前記第２流路が、前記第１流路に直接連通し、且つ前記収容空間に連通しない
ことを特徴とする回転機。

【請求項2】

前記第２流路の少なくとも一部が、前記シャフトの回転を検知する回転検知センサを収容する
ことを特徴とする請求項１に記載の回転機。

【請求項3】

前記ロータが、前記排出口に直接連通し、且つ前記排出口から排出される冷媒を受け入れるロータ内流路を備え、
前記ロータ内流路が、冷媒を前記収容空間内に排出するための排出出口を備える
ことを特徴とする請求項２に記載の回転機。

【請求項4】

前記収容空間から前記第２流路へと貫通する貫通孔を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の回転機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、シャフトと、ロータと、ステータと、シャフト、ロータ、及びステータを収容する収容空間を有するハウジングとを備える回転機が知られている。例えば、特許文献１に記載の回転機は、この種の回転機であり、次のような構成を備える。即ち、シャフトは、冷媒を流すためのシャフト内流路を備える。このシャフト内流路は、回転軸線と平行な方向である軸方向に延在する態様で配置される。また、シャフト内流路は、冷媒を受け入れるための流入口と、冷媒をシャフト内から排出するための排出口とを備える。ハウジングは、軸方向に延在する態様で配置され、冷媒を流すための第１流路と、第１流路内から前述の収容空間内に排出された冷媒を受け入れる第２流路とを備える。シャフト内流路の流入口は、前述の第２流路内に配置される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６３５５７５０号号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

かかる構成の回転機においては、ハウジングの第１流路内に冷媒を送り込むためのポンプにより、第１流路内の冷媒に対して圧力を付与することが可能であるため、ポンプの回転速度を比較的高くすることで、第１流路内において十分量の冷媒を流すことができる。しかしながら、第１流路内から、ステータ等を収容する収容空間内に排出された冷媒に対しては、ポンプの駆動をもってしても十分な圧力を付与することが困難な場合がある。このため、第２流路と、これよりも下流側のシャフト内流路とに対し、十分量の冷媒を送り込むことができないおそれがある。

【0005】

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、第２流路とシャフト内流路とに対して十分量の冷媒を送り込むことができる回転機を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明の一態様は、シャフトと、ロータと、ステータと、前記シャフト、前記ロータ、及び前記ステータを収容する収容空間を有するハウジングとを備え、前記シャフトが、前記シャフトの回転軸線と平行な方向である軸方向に延在する態様で配置されるシャフト内流路を備え、前記シャフト内流路には、冷媒が流され、前記シャフト内流路が、冷媒を受け入れるための流入口と、冷媒をシャフト内から排出するための排出口とを備え、前記ハウジングが、軸方向に延在する態様で配置される第１流路と、前記第１流路を経由した後の冷媒を受け入れる第２流路とを備え、前記第１流路、及び前記第２流路内には、冷媒が流され、前記流入口が、前記第２流路内に配置される回転機であって、前記第２流路が、前記第１流路に直接連通し、且つ前記収容空間に連通しないことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、第２流路とシャフト内流路とに対して十分量の冷媒を送り込むことができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の第１実施形態に係るモータを示す縦断面図である。

【図2】本発明の第２実施形態に係るモータを示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、各図を用いて、本発明を適用した回転機としてのモータの一実施形態について説明する。
実施形態では説明を分かり易くするため、本発明の主要部以外の構造や要素については、簡略化または省略して説明する。また、各図において、同じ要素には同じ符号を付す。なお、各図に示す各要素の形状、寸法などは模式的に示したもので、実際の形状、寸法などを示すものではない。

【0010】

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るモータを示す縦断面図である。モータ１は、車両用モータなどといった高出力密度を要求される埋込磁石型同期型モータ（ＩＰＭＳＭ：ｉｎｔｅｒｉｏｒ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ）である。また、モータ１は、インナーロータ型モータであり、円筒状のハウジング５２、シャフト５５、ロータ（回転子）２、ステータ（固定子）３、電動オイルポンプ４１、及びオイルクーラ４２を備える。ロータ２は、埋込磁石形回転子である。図１において、シャフト５５が延びる方向を単に軸方向と呼ぶ。また、軸方向において、図１での左側をフロント側と呼び、右側をリア側と呼ぶ。ハウジング５２は、シャフト５５のリア側、シャフト５５に固定されたロータ２、ロータ２の外周側に配置されたステータ３を収容する。

【0011】

ロータ２の外周側には、エアギャップを隔ててステータ３が配置される。即ち、中空構造のステータ３は、その中空にロータ２を収容する。ステータ３には、コイルが巻かれる。コイルは、ステータ３における軸方向の両端のそれぞれから突出するコイルエンド３ａを備える。

【0012】

モータ１は、ステータ３の複数のコイルの電流制御によってステータ３の磁界を順番に切り替えることで、ロータ２の磁界との吸引力または反発力を生じせしめて、回転軸線Ａを中心としてロータ２を回転駆動させる。

【0013】

ロータ２は、ロータコアと、複数の永久磁石とを有する。ロータ２のロータコアは、例えば、打ち抜き加工された珪素鋼板を軸方向に積層して形成される円筒状の部材である。ロータコアを構成する個々の珪素鋼板の間には絶縁性接着剤が介在しており、個々の珪素鋼板は互いに絶縁状態にある。そして、ロータコアの軸心部に形成される中空には、回転軸線Ａに沿ってシャフト５５が嵌入される。モータ１において、シャフト５５の両端部のそれぞれは、転がり軸受け５８によって回転自在に支持される。

【0014】

モータ１は、図示のように回転軸線Ａを水平方向に沿わせる姿勢（以下、正規姿勢という）で配置される設計になっている。以下、正規姿勢になっている状態のモータ１の回転軸線Ａを境にした上側（重力方向とは反対側）を単に上側といい、下側（重力方向の側）を単に下側という。

【0015】

丸棒状のシャフト５５は、軸方向の両端側のそれぞれを、軸受け５８によって回転自在に支持される。また、シャフト５５は、円柱状のロータ２を回転軸線Ａに沿って貫通し、回転軸線Ａ上に位置する。軸方向は、回転軸線Ａと平行な方向である。

【0016】

シャフト５５は、回転軸線Ａと平行な方向である軸方向に延在する態様で配置されるシャフト内流路５５ａを備える。シャフト内流路５５ａには、冷媒（例えば冷却オイル）が流される。シャフト内流路５５ａは、冷媒９０を受け入れるための流入口５５ａ－１と、冷媒９０をシャフト５５内から排出するための排出口５５ａ－２とを備える。

【0017】

ハウジング５２は、第１本体部５３、第１本体部５３に対して軸方向のリア側から連結する第２本体部５４、フロントカバー５６、リアカバー５７、及び収容空間６５を備える。第１本体部５３は、軸方向のフロント側を向く開口を備える。この開口は、第１本体部５３に対して軸方向のフロント側から連結するフロントカバー５６によって閉じられる。

【0018】

ハウジング５２は、軸方向に延在する態様で配置される第１流路５９と、第１流路５９を経由した後の冷媒９０を受け入れる第２流路６０とを備える。第１流路５９内、及び第２流路６０内のそれぞれには、冷媒９０が流される。シャフト内流路５５ａの流入口５５ａ－１は、第２流路６０内に配置される。

【0019】

第２本体部５４は、軸方向のリア側を向く開口を備える。この開口は、第２本体部５４に対して軸方向のリア側から連結するリアカバー５７によって閉じられる。シャフト５５、ロータ２、及びステータ３は、ハウジング５２の収容空間６５内に収容される。

【0020】

シャフト５５は、ロータ２とともに回転軸線Ａを中心にして一体的に回転駆動する。円筒状のハウジング５２は、ヨークの役割を果たし、内周面で円筒状のステータ３を保持する。ハウジング５２は、回転軸線Ａ方向の両端に開口を有する。ロータ２は、ハウジング５２の内周面に保持されているステータ３の中空内に収容される。有底円筒状のフロントカバー５６は、底部を回転軸線Ａに沿った方向のフロント側に向けた状態で、ハウジング５２のフロント側に接続される。この接続により、フロントカバー５６は、底部に設けられたシャフト穴５３ｃにシャフト５５のフロント側を貫通させ、且つハウジング５２のフロント側の開口を塞ぐ。

【0021】

ハウジング５２の第１流路５９は、受入口５９ａと、複数の吐出孔５９ｂとを備える。また、モータ１は、電動オイルポンプ４１と、オイルクーラ４２とを備える。電動オイルポンプ４１から吐出された冷媒９０は、オイルクーラ４２を経由して冷却された後、受入口５９ａを通じて第１流路５９内に送られる。第１流路５９内を流れる冷媒９０の一部は、吐出孔５９ｂを通じて収容空間６５内に向けて吐出される。吐出孔５９ｂから吐出された冷媒９０は、ステータコアや、コイルエンド３ａを伝ってステータ３を冷却する。

【0022】

第１流路５９内を流れる冷媒９０の一部は、第１流路５９の下流端に至って第２流路６０内に流入する。第２流路６０内に流入した冷媒９０は、流入口５５ａ－１を通じてシャフト内流路５５ａ内に流入する。シャフト内流路５５ａ内に流入した冷媒９０は、シャフト５５を内側から冷却した後、排出口５５ａ－２を通じてシャフト５５内から排出される。

【0023】

ハウジング５２の第２流路６０は、第１流路５９に直接連通し、且つ収容空間６５に連通しない。かかる構成においては、第１流路５９から第２流路６０内に流入した冷媒９０と、第２流路６０からシャフト内流路５５ａ内に流入した冷媒９０とに対し、電動オイルポンプ４１の駆動によって第１流路５９内とほぼ同等の圧力を付与する。このため、モータ１においては、電動オイルポンプ４１の駆動により、第２流路６０とシャフト内流路５５ａとに対して十分量の冷媒９０を送り込むことができる。

【0024】

第２流路６０の一部は、シャフト５５の回転を検知する回転検知センサたるレゾルバ６１を収容する。かかる構成では、特許文献１に記載の回転機とは異なり、レゾルバ６１よりも軸方向のリア側に大きくずれた位置に、冷媒流路を設ける必要がないことから、モータ１の軸方向の小型化を図ることができる。なお、レゾルバ６１は電気部品であるため、水などの導電性物質に接触させることは好ましくないが、冷媒９０として冷却油などの絶縁性物質を用いれば、特に問題を生じさせることはない。なお、レゾルバを冷却油に接触させる環境下におく構成としては、例えば、特許第６０５４０４１号公報に記載の構成が知られている。

【0025】

ロータ２は、シャフト内流路５５ａの排出口５５ａ－２に直接連通し、且つ排出口５５ａ－２から排出される冷媒９０を受け入れるロータ内流路２ａを備える。ロータ内流路２ａ内を流れる冷媒９０は、ロータ２を内側から冷却する。ロータ内流路２ａは、冷媒９０を収容空間６５内に排出するための排出出口２ａ－１を備える。

【0026】

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態の構成に加えて貫通孔５４－１を有する。上述の第１実施形態の構成においては、シャフト内流路５５ａは径方向外側に向いた排出口５５ａ－２でロータ内流路２ａと連通し、ロータ内流路２ａは排出出口２ａ－１で収容空間６５に開放している。このため、ロータ２の回転による遠心力でシャフト内流路５５ａ内は負圧となり、第２流路６０内の冷媒９０をシャフト内流路５５ａ内へ想定量以上に吸い込む現象が生じる場合がある。第２実施形態は、この点を解決する手段として、貫通孔５４－１を有する。

【0027】

第２本体部５４は、貫通孔５４－１を有する。貫通孔５４－１は、収容空間６５から第２流路６０へと貫通する貫通孔である。本実施形態によれば、ロータ２の回転によってシャフト内流路５５ａ内が負圧となった場合、貫通孔５４－１を介して収容空間６５から第２流路６０へと空気が入って不足分を補うことができ、第２流路６０内の冷媒９０がシャフト内流路５５ａ内へ想定量以上に吸い込まれることを防ぐことができる。これにより、吐出孔５９ｂから収容空間６５内へ供給する冷媒９０を確保することができ、ロータ２及びステータ３を効率的に冷却することができる。

【0028】

以上の説明では、本発明を回転機としてのモータ１に適用した例について説明したが、本発明を回転機としての発電機（ダイナモ）に適用してもよい。本発明は上述の実施形態及び実施例に限られず、本発明の構成を適用し得る範囲内で、実施形態とは異なる構成を採用することもできる。本発明は、以下に説明する態様毎に特有の作用効果を奏する。

【0029】

〔第１態様〕
第１態様は、シャフト（例えばシャフト５５）と、ロータ（例えばロータ２）と、ステータ（例えばステータ３）と、前記シャフト、前記ロータ、及び前記ステータを収容する収容空間（例えば収容空間６５）を有するハウジングとを備え、前記シャフトが、前記シャフトの回転軸線（例えば回転軸線Ａ）と平行な方向である軸方向に延在する態様で配置されるシャフト内流路（例えばシャフト内流路５５ａ）を備え、前記シャフト内流路には、冷媒（例えば冷媒９０）が流され、前記シャフト内流路が、冷媒を受け入れるための流入口（例えば流入口５５ａ－１）と、冷媒をシャフト内から排出するための排出口（例えば排出口５５ａ－２）とを備え、前記ハウジングが、軸方向に延在する態様で配置される第１流路（例えば第１流路５９）と、前記第１流路を経由した後の冷媒を受け入れる第２流路（例えば第２流路６０）とを備え、前記第１流路、及び前記第２流路内には、冷媒が流され、前記流入口が、前記第２流路内に配置される回転機（例えばモータ１）であって、前記第２流路が、前記第１流路に直接連通し、且つ前記収容空間に連通しないことを特徴とするものである。

【0030】

かかる構成においては、第１流路から第２流路内に流入した冷媒と、第２流路からシャフト内流路内に流入した冷媒とに対し、ポンプの駆動によって第１流路内とほぼ同等の圧力を付与する。このため、第１態様によれば、ポンプの駆動により、第２流路とシャフト内流路とに対して十分量の冷媒を送り込むことができる。

【0031】

〔第２態様〕
第２態様は、第１態様の構成を備える回転機であって、第２流路の少なくとも一部が、シャフトの回転を検知する回転検知センサ（例えばレゾルバ６１）を収容することを特徴とするものである。

【0032】

かかる構成によれば、特許文献１に記載の回転機とは異なり、回転検知センサよりも軸方向のリア側に大きくずれた位置に、冷媒流路を設ける必要がないことから、回転機の軸方向の小型化を図ることができる。

【0033】

〔第３態様〕
第３態様は、第２態様の構成を備える回転機であって、前記ロータが、前記排出口に直接連通し、且つ前記排出口から排出される冷媒を受け入れるロータ内流路（例えばロータ内流路２ａ）を備え、前記ロータ内流路が、冷媒を前記収容空間内に排出するための排出出口（例えば排出出口２ａ－１）を備えることを特徴とするものである。

【0034】

〔第４態様〕
第４態様は、第１態様の構成を備える回転機であって、前記収容空間から前記第２流路へと貫通する貫通孔を備えることを特徴とするものである。

【0035】

かかる構成によれば、ロータ内流路に十分量の冷媒を送り込んで、ロータを内側から良好に冷却することができる。

【符号の説明】

【0036】

１・・・モータ（回転機）、 ２・・・ロータ、 ２ａ・・・ロータ内流路、 ２ａ－１・・・排出出口、 ３・・・ステータ、 ５３・・・第１本体部（ハウジングの一部）、 ５４・・・第２本体部（ハウジングの一部）、 ５５・・・シャフト、 ５５ａ・・・シャフト内流路、 ５５ａ－１・・・流入口、 ５５ａ－２・・・排出口、 ５６・・・フロントカバー（ハウジングの一部）、 ５７・・・リアカバー（ハウジングの一部）、 ５９・・・第１流路、 ６０・・・第２流路、 ６１・・・レゾルバ（回転検知センサ）、 ６５・・・収容空間、 ９０・・・冷媒

【図1】

【図2】