特開 2024-62606 回転電機用ハウジング、回転電機及び駆動装置

(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】P2024062606

(43)【公開日】2024-05-10

(54)【発明の名称】回転電機用ハウジング、回転電機及び駆動装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/20 20060101AFI20240501BHJP

【ＦＩ】

H02K5/20

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022170562

(22)【出願日】2022-10-25

(71)【出願人】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102141

【弁理士】

【氏名又は名称】的場 基憲

(74)【代理人】

【識別番号】100137316

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 宏

(72)【発明者】

【氏名】畑中 聖二

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 誠一

【テーマコード（参考）】

5H605

【Ｆターム（参考）】

5H605AA04

5H605BB17

5H605CC01

5H605DD01

5H605DD13

5H605GG04

(57)【要約】

【課題】音振抑制効果の低減を抑制ないし防止し得る回転電機用ハウジング、回転電機及び駆動装置を提供する。
【解決手段】回転電機用ハウジングは、２重筒状形状を有する回転電機用ハウジングである。回転電機用ハウジングが、筒状のアウター部材、筒状のインナー部材、アウター部材とインナー部材との間をハウジングの軸方向の一端側でシールする環状の一端側シール部材、及び他端側でシールする環状の他端側シール部材を備え、これらの部材で囲まれて形成された回転電機用冷媒の流路を有する。インナー部材が、軸方向の一端側でありかつインナー部材の外周側にインナー部材の周方向に沿って設けられ、アウター部材の内周面に圧接する凸状の圧入部を有する。圧入部が、軸方向において、一端側シール部材よりも中央側に設けられている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

２重筒状形状を有する回転電機用ハウジングであって、
筒状のアウター部材、筒状のインナー部材、前記アウター部材と前記インナー部材との間を前記ハウジングの軸方向の一端側でシールする環状の一端側シール部材、及び他端側でシールする環状の他端側シール部材を備え、これらの部材で囲まれて形成された回転電機用冷媒の流路を有し、
前記インナー部材が、前記軸方向の一端側でありかつ前記インナー部材の外周側に前記インナー部材の周方向に沿って設けられ、前記アウター部材の内周面に圧接する凸状の圧入部を有し、
前記圧入部が、前記軸方向において、前記一端側シール部材よりも中央側に設けられた
ことを特徴とする回転電機用ハウジング。

【請求項2】

前記圧入部が、複数の圧入部片からなり、
前記周方向において、前記圧入部片同士の間に隙間が形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機用ハウジング。

【請求項3】

前記隙間の幅が、前記回転電機用冷媒の流れ方向における上流側から下流側に移行するにしたがって大きくなっていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機用ハウジング。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１つの項に記載の回転電機用ハウジングを備えたことを特徴とする回転電機。

【請求項5】

請求項４に記載の回転電機と、前記ハウジングの軸方向の前記一端側に隣接して設けられた歯車箱を備えたことを特徴とする駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転電機用ハウジング、回転電機及び駆動装置に係り、さらに詳細には、２重筒状形状を有する回転電機用ハウジング、これを備えた回転電機及び駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ハウジングの内部に冷却液流路を形成できる構造を有する回転電機が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１の図１に開示された回転電機のハウジング１においては、インナーハウジング１ｉが、軸方向の一端で圧入等によってアウターハウジング１ｏと固定され、軸方向の他端でボルト５によってアウターハウジング１ｏに締結されている。さらに、軸方向の一端側に設けられたシール部材であるＯリング６ａが、圧入等によって固定されている固定範囲Ｘよりも軸方向の中央側に設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０２０／２１３０５２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の図１に開示されたような回転電機においては、組立構造上、ハウジング１の固定範囲Ｘの側（図１中の右側）に隣接して歯車箱等の温度分布を有する部品が設けられることがある。このような回転電機においては、圧入等によって固定されている固定範囲が軸方向の一端側に設けられたシール部材よりも歯車箱等の部品に近いため、固定範囲が歯車箱等の部品の温度分布の影響を受けることがある。これにより、圧入によって固定されている固定範囲において圧入力が小さい部分が生じて、音振抑制効果が低減する可能性がある。

【0005】

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであって、音振抑制効果の低減を抑制ないし防止し得る回転電機用ハウジング、回転電機及び駆動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】

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、ハウジングの軸方向の一端側において、インナー部材の所定の圧入部を一端側シール部材よりも中央側に設けることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

【0007】

すなわち、本発明の回転電機用ハウジングは、２重筒状形状を有する回転電機用ハウジングである。
この回転電機用ハウジングが、筒状のアウター部材、筒状のインナー部材、アウター部材とインナー部材との間をハウジングの軸方向の一端側でシールする環状の一端側シール部材、及び他端側でシールする環状の他端側シール部材を備え、これらの部材で囲まれて形成された回転電機用冷媒の流路を有する。
インナー部材が、軸方向の一端側でありかつインナー部材の外周側にインナー部材の周方向に沿って設けられ、アウター部材の内周面に圧接する凸状の圧入部を有する。
圧入部が、軸方向において、一端側シール部材よりも中央側に設けられている。

【0008】

また、本発明の回転電機は、上述の回転電機用ハウジングを備える。

【0009】

さらに、本発明の駆動装置は、上述の回転電機と、ハウジングの軸方向の一端側に隣接して設けられた歯車箱を備える。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、ハウジングの軸方向の一端側において、インナー部材の所定の圧入部を一端側シール部材よりも中央側に設けたため、音振抑制効果の低減を抑制ないし防止し得る回転電機用ハウジング、回転電機及び駆動装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の回転電機用ハウジングの第１実施形態が適用される駆動装置の一実施形態を模式的に示す部分断面図である。

【図2】第２実施形態の回転電機用ハウジングにおけるインナー部材を模式的に示す説明図である。

【図3】第３実施形態の回転電機用ハウジングにおけるインナー部材を模式的に示す説明図である。

【図4】第４実施形態の回転電機用ハウジングにおけるインナー部材を模式的に示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の回転電機用ハウジング、回転電機及び駆動装置について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下で引用する図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

【0013】

（第１実施形態）
図１は、本実施形態の駆動装置１における回転電機１０を回転軸Ｏを通って鉛直方向に切断した部分断面図である。図１に示すように、本実施形態の駆動装置１は、回転電機１０と、回転電機１０の軸方向が水平方向に沿っておりかつ回転電機１０の一端側（図１中右側）に隣接して設けられた歯車箱（ギアボックス）２０を備えている。回転電機１０と歯車箱２０とはこれらに設けられたフランジにおいて複数のボルト１５で締結されている。図１中では１つのボルト１５のみ示している。

【0014】

図１に示すように、本実施形態の回転電機１０は、ロータシャフト１１と、ロータ１２と、ステータ１３と、ハウジング１４、ボールベアリング１６を備えている。ステータ１３は、ステータコア１３１及びコイル１３２を有し、ハウジング１４の内側に焼き嵌めなどによって固定されている。ロータ１２は、ロータシャフト１１を有し、ボールベアリング１６を介してハウジング１４に回転可能に支持されている。また、ハウジング１４はカバー１４６を更に有し、カバー１４６にも同様のボールベアリング１６が設けられている。ハウジング１４とカバー１４６とはこれらに設けられたフランジにおいて複数のボルト１４７で締結されている。図１中では１つのボルト１４７のみ示している。

【0015】

図１に示すように、本実施形態のハウジング１４は、２重筒状形状を有し、筒状のアウター部材１４１、筒状のインナー部材１４２、アウター部材１４１とインナー部材１４２との間をハウジング１４の軸方向の一端側（図１中右側）でシールする環状の一端側シール部材１４３、及び他端側でシールする環状の他端側シール部材（１４４）を備えている。そして、このハウジング１４は、アウター部材１４１、インナー部材１４２、一端側シール部材１４３及び他端側シール部材１４４で囲まれて形成された回転電機用冷媒（図示せず）の流路１４ａを有する。ここで、アウター部材１４１及びインナー部材１４２としては、例えば、アルミニウム合金製のものを適用することができる。また、一端側シール部材１４３及び他端側シール部材としては、弾性を有するＯリングを適用することができる。

【0016】

さらに、インナー部材１４２は、軸方向の一端側（図１中右側）でありかつインナー部材１４２の外周側に、インナー部材１４２の周方向に沿って設けられ、アウター部材１４１の内周面１４１ａに圧接する凸状の圧入部１４２を有している。この圧入部１４２によって、インナー部材１４２の一端側が固定されている。また、アウター部材１４１及びインナー部材１４２は他端側に設けられたフランジにおいて複数のボルト１４５で締結されている。図１中では１つのボルト１４５のみ示している。

【0017】

さらに、圧入部１４２Ａは、軸方向において、一端側シール部材１４３よりもハウジング１４の中央側に設けられている。なお、アウター部材１４１にインナー部材１４２を組み付ける場合、他端側シール部材１４４、一端側シール部材１４３、圧入部１４２Ａが、この順序でアウター部材１４１に接触する。

【0018】

ここで、本実施形態においては、回転電機１０が、回転電機用冷媒として水を利用する回転電機用冷媒機構（図示せず）を備えている。また、歯車箱２０が、歯車箱２０の下面側を冷却する歯車箱下面用冷媒として水を利用する歯車箱用冷却機構２１と、歯車箱の内部を冷却する歯車箱内部用冷媒として油を利用する他の歯車箱用冷却機構（図示せず）を備えている。なお、図中の点線ＯＬは歯車箱２０の内部における油面を示している。また、歯車箱２０の多くは、歯車（図示せず）による油のかき上げによって、潤滑、冷却しているため、上方側が冷やされにくくなり、相対的に高温になりやすい。さらに、回転電機１０と歯車箱２０は互いのハウジング同士で連結されて当接しているため、回転電機１０は、回転電機１０自体よりも高温である歯車箱２０、特に歯車箱２０の上方側から受熱しやすい。このような回転電機１０と歯車箱２０を備えた駆動装置１においては、例えば、歯車箱２０近傍において、ハウジング１４のインナー部材１４２における上方側の温度が約１１５℃、下方側の温度が約９５℃になる。なお、図１においては、歯車箱２０の内部を冷却する歯車箱内部用冷媒として油を利用する場合を例示したが、歯車箱内部用冷媒として水を利用してもよい。

【0019】

また、本実施形態においては、回転電機１０が、車両に搭載される電動機（モータ）であってもよく、発電機（ジェネレータ）であってもよく、電動機及び発電機として機能し得るモータジェネレータであってもよい。また、歯車箱２０が、回転電機１０の種類に応じて、減速機や増速機として機能し得る。

【0020】

次に、本実施形態の利点について説明する。本実施形態によれば、圧入部１４２Ａが、方向において一端側シール部材１４３よりもハウジング１４の中央側に設けられているので、圧入部１４２Ａが回転電機用冷媒により温度変化が小さい領域に配置されることとなり、歯車箱２０の温度分布の影響を受けにくくなる。これにより、圧入代の変化を抑制できる。その結果、このハウジングを備えた回転電機や駆動装置においては、音振抑制効果の低減が抑制ないし防止される。

【0021】

また、図２～図４は、本発明の回転電機用ハウジング、回転電機及び駆動装置の実施形態を説明する図である。以下の実施形態では、上述した第１実施形態と同じ構成部位に同一符号を付して詳細な発明を省略する。

【0022】

（第２実施形態）
図２の上側図は本実施形態の回転電機用ハウジングにおけるインナー部材１４２’を模式的に示す斜視図であり、図２の中央図は上側図のインナー部材を奥側から見た側面図であり、図２の下側図は上側図のインナー部材を手前側から見た側面図である。なお、図２において、インナー部材１４２’に装着される一端側シール部材１４３及び他端側シール部材１４４を示している。また、図２の中央図においては、入口から出口に向かって流れる回転電機用冷媒の矢印で示す流れ方向を分かりやすくするために、下方と上方を逆に示している。

【0023】

図２に示すように、本実施形態の回転電機用ハウジングにおいては、インナー部材１４２’における流路（溝）１４ａが２周程度で入口から出口に至る螺旋状に形成されていること以外は、第１実施形態の回転電機用ハウジングと同様の構造を有している。

【0024】

次に、本実施形態の利点について説明する。本実施形態によれば、流路（溝）１４ａが上述のような螺旋状に形成されているので、歯車箱の温度分布の影響をより受けにくくなるという利点がある。

【0025】

（第３実施形態）
図３の上側図は本実施形態の回転電機用ハウジングにおけるインナー部材１４２’’を図２と同様に奥側から見た側面図であり、図３の下側図はインナー部材１４２’’を手前側から見た側面図である。なお、図３の上側図においては、入口から出口に向かって流れる回転電機用冷媒の矢印で示す流れ方向を分かりやすくするために、下方と上方を逆に示している。

【0026】

図３に示すように、本実施形態の回転電機用ハウジングにおいては、圧入部が複数の圧入部片１４２Ａ～１４２Ｋからなり、周方向において、圧入部片同士（例えば圧入部片１４２Ｄ，１４２Ｅや圧入部片１４２Ｉ，１４２Ｊ）の間に隙間１４２ａが形成されていること以外は、第２の回転電機用ハウジングと同様の構造を有している。

【0027】

次に、本実施形態の利点について説明する。本実施形態によれば、上述のように隙間を形成したため、上述の実施形態による利点に加えて、圧入代の変化を抑制しつつ、ハウジングの一端側（図３中右側）を効果的に冷却できるという利点がある。

【0028】

（第４実施形態）
図４の上側図は本実施形態の回転電機用ハウジングにおけるインナー部材１４２’’’を図２と同様に奥側から見た側面図であり、図４の下側図はインナー部材１４２’’’を手前側から見た側面図である。なお、図４の上側図においては、入口から出口に向かって流れる回転電機用冷媒の矢印で示す流れ方向を分かりやすくするために、下方と上方を逆に示している。

【0029】

図４に示すように、本実施形態の回転電機用ハウジングにおいては、隙間１４２ａ～１４２ｊの幅が、図中矢印で示す回転電機用冷媒の流れ方向における上流側から下流側に移行するにしたがって大きくなっていること以外は、第３の回転電機用ハウジングと同様の構造を有している。

【0030】

次に、本実施形態の利点について説明する。本実施形態によれば、隙間の幅を上述のような関係を有するように形成したため、上述の実施形態による利点に加えて、より熱的に厳しくなる流路下流側を効果的に冷却できるという利点がある。

【0031】

以上、本発明を若干の実施形態によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

【0032】

本発明においては、回転電機における音振抑制効果の低減を抑制ないし防止すべく、ハウジングの軸方向の一端側において、インナー部材の所定の圧入部を一端側シール部材よりも中央側に設けたことを骨子とする。

【0033】

従って、簡素な設備で製造することができるという観点から、アウター部材１４１及びインナー部材１４２の他端側をボルト１４５で締結する場合を例示して説明したが、これに限定されない。例えば、アウター部材１４１及びインナー部材１４２の他端側を溶接によって固定してもよい。

【0034】

また、例えば、駆動装置の小型化という観点から、回転電機に隣接配置される部品として歯車箱を例示して説明したが、これに限定されない。例えば、回転電機に隣接配置される部品として排気系を含む内燃機関を例示することもできる。

【0035】

さらに、例えば、回転電機用冷却機構として水冷式、歯車箱用冷却機構として水冷式、他の歯車箱用冷却機構として油冷式を例示して説明したが、従来の公知の冷却機構を適宜利用することができる。

【0036】

さらに、例えば、上述した構成要素は、各実施形態に示した構成に限定されるものではなく、ロータシャフト、ロータ、ステータ、カバー、歯車箱などの仕様や材質の細部を変更することや、一の実施形態の構成要素を他の実施形態の構成要素と入れ替えて又は組み合わせて適用することも可能である。

【符号の説明】

【0037】

１ 駆動装置
１０ 回転電機
１１ ロータシャフト
１２ ロータ
１３ ステータ
１３１ ステータコア
１３２ コイル
１４ ハウジング
１４ａ 流路（溝）
１４１ アウター部材
１４１ａ 内周面
１４２，１４２’，１４２’’，１４２’’’ インナー部材
１４２ａ～１４２ｊ 隙間
１４２Ａ～１４２Ｋ 圧入部（圧入部片）
１４３ 一端側シール部材
１４４ 他端側シール部材
１４５ ボルト
１４６ カバー
１４７ ボルト
１５ ボルト
１６ ボールベアリング
２０ 歯車箱
２１ 歯車箱用冷却機構
Ｏ 回転軸
ＯＬ 油面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】