特開 2024-177833 冷却装置

(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】P2024177833

(43)【公開日】2024-12-24

(54)【発明の名称】冷却装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/19 20060101AFI20241217BHJP

   H02K 5/173 20060101ALI20241217BHJP

【ＦＩ】

H02K9/19 A

H02K5/173 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023096194

(22)【出願日】2023-06-12

(71)【出願人】

【識別番号】000005463

【氏名又は名称】日野自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100130052

【弁理士】

【氏名又は名称】大阪 弘一

(72)【発明者】

【氏名】樋川 一好

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 豊

(72)【発明者】

【氏名】福田 好史

【テーマコード（参考）】

5H605

5H609

【Ｆターム（参考）】

5H605AA01

5H605CC04

5H605EB10

5H605EB21

5H609PP02

5H609PP06

5H609PP11

5H609QQ05

5H609SS21

(57)【要約】

【課題】軸受けの潤滑を維持しながら燃費及び電費を向上可能な冷却装置を提供する。
【解決手段】冷却装置１０は、第１軸受け５及びステータ７に向けてオイルＣｏを導出するための複数の導出部１２と、導出部１２から第１軸受け５に向けて導出されたオイルＣｏを、第１軸受け５の少なくとも下端がオイルＣｏに浸かるように貯留するための貯留部１３と、貯留部１３の開閉を行うための開閉部１５と、を含む。開閉部１５は、オイルＣｏが所定温度よりも低温であるときに貯留部１３を閉状態に維持すると共に、オイルＣｏが所定温度以上であるときに機械的に変形して貯留部１３を開状態とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シャフトと、前記シャフトに設けられたロータと、前記ロータの周囲を取り囲むように設けられたステータと、前記シャフトを回転可能に支持する軸受けと、を備える電動機においてオイルによる潤滑及び冷却を行う冷却装置であって、
前記軸受け及び前記ステータに向けて前記オイルを導出するための複数の導出部と、
前記導出部から前記軸受けに向けて導出された前記オイルを、前記軸受けの少なくとも下端が前記オイルに浸かるように貯留するための貯留部と、
前記貯留部の開閉を行うための開閉部と、
を含み、
前記開閉部は、前記オイルが所定温度よりも低温であるときに前記貯留部を閉状態に維持すると共に、前記オイルが前記所定温度以上であるときに機械的に変形して前記貯留部を開状態とする、
冷却装置。

【請求項2】

前記電動機のハウジングにおける前記軸受けが埋設された壁部との間に、前記貯留部を形成するための堰部材を備え、
前記堰部材には前記貯留部に貯留された前記オイルを排出するための排出口が形成されており、
前記開閉部は、前記排出口を覆うように前記堰部材に設けられている、
請求項１に記載の冷却装置。

【請求項3】

前記堰部材は、前記ハウジングへの前記軸受けの抜け止め部材と共通化されている、
請求項２に記載の冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、モータとジェネレータとが搭載された車両に適用される冷却システムが記載されている。このシステムでは、ポンプから吐出されたオイルがオイルクーラで冷却された後にジェネレータに供給され、再びポンプに取り入れられることで、オイルが循環させられる。このシステムは、オイルクーラで冷却されたオイルをハウジング内に導入し、ステータや軸受け等に供給する導入路を有している。また、このシステムでは、ジェネレータのハウジングの底部が、オイルが溜まる貯留部とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－０３４８１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、電動機の冷却装置にあっては、例えば、外気温が低温であったり電動機が低負荷動作されていたりする際に、ポンプを停止してオイルの循環を停止することで、燃費や電費の向上を図ることが考えられる。しかし、上記特許文献１に記載の冷却システムでは、ポンプを停止すると軸受けへのオイルの供給が停止され、軸受けの潤滑が行われなくなるため、ポンプを停止することが困難であった。

【0005】

本開示は、軸受けの潤滑を維持しながら燃費及び電費を向上可能な冷却装置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】

【0006】

本開示に係る冷却装置は、シャフトと、シャフトに設けられたロータと、ロータの周囲を取り囲むように設けられたステータと、シャフトを回転可能に支持する軸受けと、を備える電動機においてオイルによる潤滑及び冷却を行う冷却装置であって、軸受け及びステータに向けてオイルを導出するための複数の導出部と、導出部から軸受けに向けて導出されたオイルを、軸受けの少なくとも下端がオイルに浸かるように貯留するための貯留部と、貯留部の開閉を行うための開閉部と、を含み、開閉部は、オイルが所定温度よりも低温であるときに貯留部を閉状態に維持すると共に、オイルが所定温度以上であるときに機械的に変形して貯留部を開状態とする。

【0007】

この冷却装置は、軸受け及びステータに向けてオイルを導出するための複数の導出部を備えている。したがって、例えば、電動機が高負荷動作時には、ポンプ等によりオイルを移送して当該導出部から導出させることで、オイルにより軸受けの潤滑を行いつつ、軸受け及びステータの冷却が可能である。一方、この冷却装置は、軸受けに向けて導出されたオイルを、軸受けの少なくとも下端が前記オイルに浸かるように貯留するための貯留部と、オイルが所定温度よりも低温であるときに貯留部を閉状態に維持すると共に、オイルが所定温度以上であるときに機械的に変形して貯留部を開状態とする開閉部と、を備えている。このため、電動機の低負荷時等においてオイルの温度が低いときには、貯留部が閉状態とされ、軸受けが浸かるようにオイルが貯留されたままとなる。したがって、この場合には、ポンプ等によるオイルの移送を停止しても、軸受けの潤滑が維持される。よって、軸受けの潤滑を維持しながらポンプ等を停止して燃費及び電費を向上可能である。他方、この冷却装置では、オイルが高温であるときには、開閉部の機械的な変形により貯留部が開状態となるため、軸受けを介したオイルの循環が阻害されない。なお、この冷却装置では、貯留部の開閉が、温度に応じた開閉部の機械的な変形により行われる。よって、貯留部の開閉のために温度センサや複雑な構造が不要となる。

【0008】

本開示に係る冷却装置は、電動機のハウジングにおける軸受けが埋設された壁部との間に、貯留部を形成するための堰部材を備え、堰部材には貯留部に貯留されたオイルを排出するための排出口が形成されており、開閉部は、排出口を覆うように堰部材に設けられていてもよい。この場合、開閉部が、ハウジングとの間で貯留部を形成する堰部材の一部（排出口）を覆うように設けられるため、容易且つ確実に貯留部の開閉を行うことが可能となる。

【0009】

本開示に係る冷却装置では、堰部材は、ハウジングへの軸受けの抜け止め部材と共通化されていてもよい。この場合、軸受けの潤滑を維持しながら燃費及び電費を向上させるに際して、部品点数及びコストの削減を図ることが可能となる。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、軸受けの潤滑を維持しながら燃費及び電費を向上可能な冷却装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本実施形態に係るモータの概略断面図である。

【図2】図２は、図１に示されたII－II線に沿っての模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、一実施形態に係るモータについて、図面を参照して説明する。各図の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。

【0013】

図１は、本実施形態に係るモータの概略断面図である。図１に示されるモータ１（電動機）は、例えば、ハイブリッド車（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ)、プラグインハイブリッド車(ＰＨＥＶ：Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ)、燃料電池車(ＦＣＥＶ：Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ)、電気自動車(ＢＥＶ：Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ)等の電動車に搭載され得る。

【0014】

モータ１は、ハウジング２、シャフト３、ロータ４、第１軸受け５、第２軸受け６、ステータ７、及び冷却装置１０を備えている。ハウジング２は、シャフト３の一部（先端部）、ロータ４、第１軸受け５、第２軸受け６、及び、ステータ７を収容している。ハウジング２は、筒状（例えば円筒状）の側壁部２ａと、側壁部２ａの一端に取り付けられたブラケット２ｂと、側壁部２ａのブラケット２ｂと反対側の端部において側壁部２ａと一体に形成された底壁部２ｃと、によって構成されている。

【0015】

シャフト３は、一方向に沿って延在する棒状の部材である。シャフト３は、シャフト３の延在方向（以下、「第１方向」という）に互いに離間して配置された第１軸受け５及び第２軸受け６によって、第１方向に沿った軸の周りに回転可能に支持されている。シャフト３は、モータ１が発生した回転力によって回転することで、例えば外部の機器に動力を伝達する部材である。

【0016】

ロータ４は、シャフト３に設けられている。ロータ４は、シャフト３と共に回転する円筒状の部材である。ロータ４は、例えば、内部にロータ磁界を形成するための永久磁石（同期機の場合）、もしくは、籠形状のアルミニウム（誘導機の場合）が配置されている。ロータ４は、当該ロータ磁界と、ステータ７によって形成されるステータ磁界との相互作用によって、シャフト３と連動して第１方向に沿った軸の周りに回転する。

【0017】

ステータ７は、第１方向Ｄ１に沿ってロータ４の周囲を取り囲むように設けられた筒状（ここでは円筒状）の部材である。ステータ７は、ステータコア７ａとコイル７ｂとを含む。ステータコア７ａは、例えば、電磁鋼板を積層して溶接することによって構成され得る。ステータコア７ａには、ステータ磁界を形成するためのコイル７ｂが巻回されている。第１方向におけるステータコア７ａの両端には、コイル７ｂの一部であるコイルエンドが形成されて突出している。

【0018】

ステータ７は、ステータボルト等の他の部材によってハウジング２に固定され得る。モータ１は、例えば三相交流モータである。この場合、コイル７ｂは、ステータ７の周方向に沿って、Ｕ相、Ｖ相、及び、Ｗ相の各層に対応した複数の部分が配列されて構成され得る。

【0019】

第１軸受け５は、例えば、ブラケット２ｂに設けられた凹部に嵌入されて保持されている。一例として、第１軸受け５は、ブラケット２ｂに設けられた凹部に挿入された状態において、ブラケット２ｂから第１軸受け５にわたって設けられた板状の抜け止め部材８によってブラケット２ｂから抜けないように固定されている。第２軸受け６は、例えば、底壁部２ｃに設けられた凹部に嵌入されて保持されている。すなわち、第１軸受け５は、少なくとも一部がブラケット２ｂに埋設されており、第２軸受け９ｂは、少なくとも一部が底壁部２ｃに埋設されている。

【0020】

図２は、図１に示されたII－II線に沿っての模式的な断面図である。図１，２に示されるように、冷却装置１０は、オイルによる潤滑及び冷却を行うためのものである。冷却装置１０は、オイルＣｏが流通する冷却パイプ１１を有している。冷却パイプ１１は、ハウジング２の外部からハウジング２の内部に貫設されている。冷却パイプ１１の一端は、オイルＣｏを移送するための電動オイルポンプ（不図示）に接続されている。冷却パイプ１１には、当該冷却パイプ１１内を流通したオイルＣｏを、第１軸受け５、第２軸受け６、及びステータ７に向けて導出するための複数の導出部１２が設けられている。

【0021】

冷却パイプ１１は、第１方向に沿ってハウジング２の一端から他端にわたって延在しており、導出部１２は、第１方向に沿って互いに離間して設けられている。複数の導出部１２のうちの一部は、コイル７ｂの一対のコイルエンドのそれぞれの上に設けられている。当該導出部１２から導出されたオイルＣｏは、コイルエンドを冷却しつつハウジング２の底部２ｐに滴下される。

【0022】

また、導出部１２のうちの別の一部は、ステータコア７ａ上に設けられている。当該導出部１２から導出されたオイルＣｏは、ステータコア７ａを冷却しつつハウジング２の底部２ｐに滴下される。ハウジング２の底部２ｐには、冷却パイプ１１を流通して導出部１２から滴下されたオイルＣｏの少なくとも一部は、ハウジング２の底部２ｐに貯留させられ得る。ハウジング２の底部２ｐに貯留されたオイルＣｏは、例えば底部２ｐに設けられた排出部及び電動オイルポンプ（いずれも不図示）等を用いてハウジング２の外部に排出され、例えば冷却を経て冷却パイプ１１に循環され得る。

【0023】

複数の導出部１２のうちのさらに別の一部は、第１軸受け５及び第２軸受け６上に設けられている。当該導出部１２から導出されたオイルＣｏは、例えばブラケット２ｂや底壁部２ｃを伝って第１軸受け５及び第２軸受け６のそれぞれに供給され、第１軸受け５及び第２軸受け６の冷却及び潤滑に供される。

【0024】

冷却装置１０は、導出部１２から第１軸受け５に向けて導出されたオイルＣｏを第１軸受け５において貯留する貯留部１３を有している。貯留部１３は、第１軸受け５の少なくとも下端がオイルＣｏに浸かるようにオイルＣｏを貯留する。貯留部１３は、ハウジング２における第１軸受け５が埋設された壁部であるブラケット２ｂに対して、堰部材１４が設けられることにより、ブラケット２ｂと堰部材と１４との間に形成される。なお、堰部材１４とブラケット２ｂとの間には、抜け止め部材８が介在されてもよい。

【0025】

堰部材１４は、第１方向からみて、第１軸受け５の少なくとも下端に重複するように設けられた半円板状の部材である。堰部材１４には、貯留部１３に貯留されたオイルＣｏを排出するための排出口１４ｐが形成されている。そして、堰部材１４には、当該排出口１４ｐを覆うように開閉部１５が設けられている。

【0026】

開閉部１５は、貯留部１３の開閉を行うためのものである。開閉部１５は、温度変化に応じて機械的に変形する材料（例えばバイメタル）により板状に構成されている。これにより、開閉部１５は、貯留部１３に貯留されたオイルＣｏが所定温度よりも低温であるときに排出口１４ｐを閉塞して貯留部１３を閉状態に維持する。また、開閉部１５は、当該オイルＣｏが所定温度以上であるときに機械的に変形し、排出口１４ｐを開放して貯留部１３を開状態とする。

【0027】

以上説明したように、冷却装置１０は、第１軸受け５、第２軸受け６、及びステータ７に向けてオイルＣｏを導出するための複数の導出部１２を備えている。したがって、例えば、モータ１が高負荷動作時には、電動オイルポンプ（不図示）によりオイルＣｏを移送して当該導出部１２から導出させることで、オイルＣｏにより第１軸受け５及び第２軸受け６の潤滑を行いつつ、第１軸受け５、第２軸受け６、及びステータ７の冷却が可能である。

【0028】

一方、冷却装置１０は、第１軸受け５に向けて導出されたオイルＣｏを、第１軸受け５の少なくとも下端がオイルＣｏに浸かるように貯留するための貯留部１３と、オイルＣｏが所定温度よりも低温であるときに貯留部１３を閉状態に維持すると共に、オイルＣｏが所定温度以上であるときに機械的に変形して貯留部１３を開状態とする開閉部１５と、を備えている。このため、モータ１の低負荷時等においてオイルＣｏの温度が低いときには、貯留部１３が閉状態とされ、第１軸受け５が浸かるようにオイルＣｏが貯留されたままとなる。したがって、この場合には、電動オイルポンプを停止してオイルＣｏの移送を停止しても、第１軸受け５の潤滑が維持される。よって、第１軸受け５の潤滑を維持しながら電動オイルポンプ等を停止して燃費及び電費を向上可能である。

【0029】

他方、冷却装置１０では、オイルＣｏが高温であるときには、開閉部１５の機械的な変形により貯留部１３が開状態となるため、第１軸受け５を介したオイルＣｏの循環が阻害されない。なお、冷却装置１０では、貯留部１３の開閉が、温度に応じた開閉部１５の機械的な変形により行われる。よって、貯留部１３の開閉のために温度センサや複雑な構造が不要となる。

【0030】

また、冷却装置１０は、モータ１のハウジング２における第１軸受け５が埋設された壁部（ブラケット２ｂ）との間に、貯留部１３を形成するための堰部材１４を備えている。堰部材１４には貯留部１３に貯留されたオイルＣｏを排出するための排出口１４ｐが形成されている。開閉部１５は、当該排出口１４ｐを覆うように堰部材１４に設けられている。このように、開閉部１５が、ハウジング２との間で貯留部１３を形成する堰部材１４の一部（排出口１４ｐ）を覆うように設けられるため、容易且つ確実に貯留部１３の開閉を行うことが可能となる。

【0031】

以上の実施形態は、本発明の一側面を説明したものである。したがって、本発明は、上記実施形態に限定されず、任意に変形され得る。

【0032】

例えば、上記実施形態では、第１軸受け５の抜け止め部材８とは別に、堰部材１４が設けられる形態について説明した。しかし、堰部材１４は、抜け止め部材８と共通化されてもよい。換言すれば、冷却装置１０では、抜け止め部材８によって、第１軸受け５の少なくとも下端が浸かるようにオイルＣｏを貯留する貯留部１３が形成されてもよい。この場合、第１軸受け５の潤滑を維持しながら燃費及び電費を向上させるに際して、部品点数及びコストの削減を図ることが可能となる。

【0033】

また、上記実施形態では、第１軸受け５に対して貯留部１３、堰部材１４、及び開閉部１５を設ける構成について説明したが、第２軸受け６に対しても同様の構成を採用することが可能である。

【0034】

さらに、上記実施形態では、貯留部１３を形成する堰部材１４に排出口１４ｐを設け、開閉部１５によって当該排出口１４ｐを開閉する形態について説明した。しかし、上記堰部材１４と同様の形状を呈した開閉部１５を用いることにより、堰部材１４を省略してもよい。すなわち、開閉部１５とブラケット２ｂとの間に貯留部１３が形成されてもよい。この場合には、温度変化に応じて開閉部１５が機械的に変形することにより、開閉部１５とブラケット２ｂとの間に隙間を生じさせ、貯留部１３を開放することができる。

【符号の説明】

【0035】

１…モータ（電動機）、２…ハウジング、３…シャフト、４…ロータ、５…第１軸受け、６…第２軸受け、７…ステータ、８…抜け止め部材、１０…冷却装置、１２…導出部、１３…貯留部、１４…堰部材、１４ｐ…排出口、１５…開閉部。

【図1】

【図2】