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JP2004072945A - Cooling structure of multi-axis multi-layer motor - Google Patents

Cooling structure of multi-axis multi-layer motor Download PDF

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JP2004072945A
JP2004072945A JP2002231676A JP2002231676A JP2004072945A JP 2004072945 A JP2004072945 A JP 2004072945A JP 2002231676 A JP2002231676 A JP 2002231676A JP 2002231676 A JP2002231676 A JP 2002231676A JP 2004072945 A JP2004072945 A JP 2004072945A
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outer rotor
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stator
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中野 正樹
Takashi Kato
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Abstract

【課題】インナーロータとアウターロータに埋設された永久磁石の磁石特性維持と、エアギャップの確保によるモータ性能維持との両立を達成することができる複軸多層モータの冷却構造を提供すること。
【解決手段】コイル42を巻いた固定電機子としてのステータSと、ステータSの内側に配置し、インナーロータマグネット21を埋設したインナーロータIRと、ステータSの外側に配置し、アウターロータマグネット61を埋設したアウターロータORとを、モータケース部材1,2により画成されるモータ室17の内部に備えている複軸多層モータMにおいて、アウターロータORの外周とモータケース部材1,2の内周で囲まれる空間を第1油冷室91に設定し、前記インナーロータIRの内周の空間を第2油冷室92に設定し、前記ステータSに対するアウターロータORとインナーロータIRのエアギャップ93,94を含むステータ外周空間を空気室95に設定した。
【選択図】    図6
An object of the present invention is to provide a cooling structure for a multi-shaft multilayer motor that can achieve both the maintenance of magnet characteristics of permanent magnets embedded in an inner rotor and an outer rotor and maintenance of motor performance by securing an air gap.
A stator S as a fixed armature wound with a coil 42, an inner rotor IR disposed inside the stator S and an inner rotor magnet 21 embedded therein, and an outer rotor magnet 61 disposed outside the stator S and disposed outside the stator S. Is embedded in the motor chamber 17 defined by the motor case members 1 and 2 in the multi-shaft multilayer motor M, and the outer periphery of the outer rotor OR and the inside of the motor case members 1 and 2 are provided. A space surrounded by the circumference is set as a first oil cooling chamber 91, an inner space of the inner rotor IR is set as a second oil cooling chamber 92, and an air gap between the outer rotor OR and the inner rotor IR with respect to the stator S is set. The outer peripheral space of the stator including 93 and 94 was set in the air chamber 95.
[Selection] Fig. 6

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド駆動ユニット等に適用される複軸多層モータの冷却構造の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来、複軸多層モータの冷却構造としては、例えば、特開2000−14086号公報に記載のものが知られている。
【0003】
この従来公報には、インナーロータとアウターロータとの間にステータが配置された複軸多層モータにおいて、複数のステータ積層体にコイルが巻かれたステータの内部に冷却水を循環させて、発熱するステータを冷却する構造が記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の複軸多層モータにあっては、ステータのみを水冷するものであり、モータ室は全体がドライ室であり、インナーロータとアウターロータに対して積極的に冷却を行わないものであるため、インナーロータに埋設された永久磁石とアウターロータに埋設された永久磁石の温度が限界温度を超える高温となった場合には、磁石の性状が変化し、磁石性能劣化等が生じてしまうという問題点がある。
【0005】
すなわち、インナーロータとアウターロータとは、ステータに対し微小なエアギャップを介して配置されるため、ステータの温度が上昇した場合には、エアギャップを介して熱がインナーロータとアウターロータとに伝達されるし、また、長時間継続して運転した場合には、モータ室は全体が高温となってしまう。
【0006】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、インナーロータとアウターロータに埋設された永久磁石の磁石特性維持と、エアギャップの確保によるモータ性能維持との両立を達成することができる複軸多層モータの冷却構造を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、コイルを巻いたステータの内側と外側に永久磁石を埋設したインナーロータとアウターロータとを備えた複軸多層モータにおいて、前記アウターロータの外周とモータケース部材の内周で囲まれる空間を第1ウエット室に設定し、前記インナーロータの内周の空間を第2ウェット室に設定し、前記コイルを巻いたステータに対するアウターロータとインナーロータのエアギャップを含むステータ外周空間をドライ室に設定した。
【0008】
ここで、「ウエット室」とは、油や水等の冷却用液体が満たされる室をいい、「ドライ室」とは、乾燥空気等の乾燥気体が満たされる室をいう。
【0009】
【発明の効果】
よって、本発明にあっては、アウターロータの外周空間とインナーロータの内周空間をウェット室に設定したため、インナーロータとアウターロータに埋設された永久磁石が液流による冷却によって温度上昇が抑えられ、長時間継続して運転しても本来の磁石特性を維持することができる。
【0010】
また、ステータに対するアウターロータとインナーロータのエアギャップを含むステータ外周空間をドライ室に設定したため、エアギャップの確保により、液体剪断による発熱を抑制することができると共に、攪拌抵抗が大きくなることでのモータ性能低下を防止することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の複軸多層モータの冷却構造を実現する実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0012】
(第1実施例)
まず、構成を説明する。
【0013】
[ハイブリッド駆動ユニットの全体構成]
図1は第1実施例の複軸多層モータが適用されたハイブリッド駆動ユニットの全体図であり、図1において、Eはエンジン、Mは複軸多層モータ、Gはラビニョウ型複合遊星歯車列、Dは駆動出力機構、1はモータカバー、2はモータケース、3はギヤハウジング、4はフロントカバーである。
【0014】
前記エンジンEは、ハイブリッド駆動ユニットの主動力源であり、エンジン出力軸5とラビニョウ型複合遊星歯車列Gの第2リングギヤR2とは、回転変動吸収ダンパー6及び多板クラッチ7を介して連結されている。
【0015】
前記複軸多層モータMは、外観的には1つのモータであるが2つのモータジェネレータ機能を有する副動力源である。この複軸多層モータMは、前記モータケース2に固定され、コイルを巻いた固定電機子としてのステータSと、前記ステータSの内側に配置し、永久磁石を埋設したインナーロータIRと、前記ステータSの外側に配置し、永久磁石を埋設したアウターロータORと、を同軸上に三層配置することで構成されている。前記インナーロータIRに固定の第1モータ中空軸8は、ラビニョウ型複合遊星歯車列Gの第1サンギヤS1に連結され、前記アウターロータORに固定の第2モータ軸9は、ラビニョウ型複合遊星歯車列Gの第2サンギヤS2に連結されている。
【0016】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Gは、二つのモータ回転数を制御することにより無段階に変速比を変える無段変速機能を有する遊星歯車機構である。このラビニョウ型複合遊星歯車列Gは、互いに噛み合う第1ピニオンP1と第2ピニオンP2を支持する共通キャリヤCと、第1ピニオンP1に噛み合う第1サンギヤS1と、第2ピニオンP2に噛み合う第2サンギヤS2と、第1ピニオンP1に噛み合う第1リングギヤR1と、第2ピニオンP2に噛み合う第2リングギヤR2との5つの回転要素を有して構成されている。前記第1リングギヤR1とギヤハウジング3との間には多板ブレーキ10が介装されている。前記共通キャリヤCには、出力ギヤ11が連結されている。
【0017】
前記駆動出力機構Dは、出力ギヤ11と、第1カウンターギヤ12と、第2カウンターギヤ13と、ドライブギヤ14と、ディファレンシャル15と、ドライブシャフト16L,16Rにより構成されている。そして、出力ギヤ11からの出力回転及び出力トルクは、第1カウンターギヤ12→第2カウンターギヤ13→ドライブギヤ14→ディファレンシャル15を経過し、ドライブシャフト16L,16Rから図外の駆動輪へ伝達される。
【0018】
すなわち、ハイブリッド駆動ユニットは、前記第2リングギヤR2とエンジン出力軸5を連結し、前記第1サンギヤS1と第1モータ中空軸8とを連結し、前記第2サンギヤS2と第2モータ軸9とを連結し、前記共通キャリヤCに出力ギヤ11を連結することにより構成されている。
【0019】
[複軸多層モータの構成]
図2は第1実施例の冷却構造が適用された複軸多層モータMを示す縦断側面図、図3は第1実施例の冷却構造が適用された複軸多層モータMを示す一部縦断正面図、図4は第1実施例のステータを背面側から視た図である。
【0020】
図2において、1はモータカバー、2はモータケースであり、これらに囲まれたモータ室17内にインナーロータIRとステータSとアウターロータORとにより構成された複軸多層モータMが配置されている。
【0021】
前記インナーロータIRは、その内筒面が第1モータ中空軸8の段差軸端部に対して圧入(或いは焼きばめ)により固定されている。このインナーロータIRには、図3に示すように、ロータベース20に対し磁束形成を考慮した配置によるインナーロータマグネット21(永久磁石)が軸方向に12本埋設されている。但し、2本が対となってV字配置されて同じ極性を示し、3極対としてある。
【0022】
前記ステータSは、ステータピース40とステータピース積層体41とコイル42と冷却水路43とインナー側ボルト・ナット44とアウター側ボルト・ナット45と非磁性体樹脂層46とを有して構成されている。そして、ステータSの正面側端部が、正面側エンドプレート47とステータケース48とを介してモータケース2に固定されている。
【0023】
前記コイル42は、コイル数が18で、図4に示すように、6相コイルを3回繰り返しながら円周上に配置される。
【0024】
そして、前記6相コイルに対しては、図外のインバータから給電接続端子50とバスバー径方向積層体51と給電コネクタ52とバスバー軸方向積層体53を介して複合電流が印加される(図8を参照)。この複合電流は、アウターロータORを駆動させるための3相交流と、インナーロータIRを駆動させるための6相交流を複合させたものである。
【0025】
前記アウターロータORは、その外筒面がアウターロータケース62に対してロー付け或いは接着により固定されている。そして、アウターロータケース62の正面側には正面側連結ケース63が固定され、背面側には背面側連結ケース64が固定されている。そして、この背面側連結ケース64に第2モータ軸9がスプライン結合されている。このアウターロータORには、図3に示すように、ロータベース60に対し磁束形成を考慮した配置によるアウターロータマグネット61(永久磁石)が、両端位置に空間を介して軸方向に12本埋設されている。このアウターロータマグネット61は、インナーロータマグネット21とは異なり、1本づつ極性が違い、6極対となっている。
【0026】
図2において、80,81はアウターロータ6をモータケース2及びモータカバー1に支持する一対のアウターロータベアリングである。82はインナーロータIRをモータケース2に支持するインナーロータベアリング、83はアウターロータORに対しステータSを支持するステータベアリング、84は第1モータ中空軸8と第2モータ軸9との間に介装される中間ベアリングである。
【0027】
また、図2において、85はインナーロータIRの回転位置を検出するインナーロータレゾルバ、86はアウターロータORの回転位置を検出するアウターロータレゾルバである。
【0028】
[遊星歯車機構の構成]
図5はハイブリッド駆動ユニットのラビニョウ型複合遊星歯車列Gを示す縦断面図である。図5において、2はモータケース、3はギヤハウジング、4はフロントカバーであり、これらに囲まれたギヤ室30内にラビニョウ型複合遊星歯車列G及び駆動出力機構Dが配置されている。
【0029】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Gの第2リングギヤR2には、回転変動吸収フライホイールダンパー6と変速機入力軸31とクラッチドラム32とを介し、多板クラッチ7の締結時にエンジンEからの回転駆動トルクが入力される。
【0030】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Gの第1サンギヤS1には、第1モータ中空軸8がスプライン結合され、決められたモータ動作点にしたがって、複軸多層モータMのインナーロータIRから第1トルクと第1回転数が入力される。
【0031】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Gの第2サンギヤS2には、第2モータ軸9がスプライン結合され、決められたモータ動作点にしたがって、複軸多層モータMのアウターロータORから第2トルクと第2回転数が入力される。
【0032】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Gの第1リングギヤR1と、ギヤハウジング3との間には多板ブレーキ10が設けられ、発進時等において多板ブレーキ10が締結された時には、第1リングギヤR1が停止する。
【0033】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Gの共通キャリヤCには、ステータケース48に対しベアリングを介して回転可能に支持された出力ギヤ11がスプライン結合されている。
【0034】
前記駆動出力機構Dは、前記出力ギヤ11と噛み合う第1カウンターギヤ12と、この第1カウンターギヤ12のシャフト部に設けられた第2カウンターギヤ13と、第2カウンターギヤ13と噛み合うドライブギヤ14とを有する。そして、第2カウンターギヤ13とドライブギヤ14の歯数比により、終減速比が決められる。
【0035】
前記多板クラッチ7のクラッチピストン33には、フロントカバー4に形成されたクラッチ圧油路34により締結圧が供給される。また、前記多板ブレーキ10のブレーキピストン35には、フロントカバー4に形成されたブレーキ圧油路36により締結圧が供給される。前記クラッチピストン33と前記ブレーキピストン35は、フロントカバー4の内側で、内周位置にクラッチピストン33が配置され、その外周位置にブレーキピストン35が配置される。
【0036】
また、前記変速機入力軸31には、軸心油路37が形成されていて、この軸心油路37には、フロントカバー4に形成された潤滑油路38を介して潤滑油が供給される。
【0037】
[モータ冷却構造]
図6は第1実施例のモータ冷却構造の全体を示す縦断面図、図7は第1実施例のモータ冷却構造におけるアウターロータケースの連結嵌合部を示す一部平面図である。
【0038】
複軸多層モータMは、コイル42を巻いた固定電機子としてのステータSと、ステータSの内側に配置し、インナーロータマグネット21(永久磁石)を埋設したインナーロータIRと、ステータSの外側に配置し、アウターロータマグネット61(永久磁石)を埋設したアウターロータORとを、モータカバー1およびモータケース2(以下、モータケース部材1,2という。)により画成されるモータ室17の内部に備えている。
【0039】
そして、前記アウターロータORの外周とモータケース部材1,2の内周で囲まれる空間を第1油冷室91(第1ウエット室)に設定し、前記インナーロータIRの内周の空間を第2油冷室92(第2ウェット室)に設定し、前記ステータSに対するアウターロータORとインナーロータIRのエアギャップ93,94を含むステータ外周空間を空気室95(ドライ室)に設定している。
【0040】
前記インナーロータIRに第1モータ中空軸8を連結し、前記アウターロータORに第2モータ軸9を連結し、前記モータケース部材1,2の内側位置に、隙間を介してアウターロータORを固定するアウターロータケース部材62,63,64を配置している。
【0041】
そして、前記第1油冷室91を、モータケース部材1,2の内面とアウターロータケース部材62,63,64の外面により形成される室としている。
【0042】
前記第2油冷室92を、第1モータ中空軸8の内周面と第2モータ軸9の外周面により形成される室としている。
【0043】
前記空気室95を、アウターロータケース部材62,63,64の正面側連結ケース63(正面側連結ケース部)と背面側連結ケース64(背面側連結ケース部)との内面により形成される室としている。
【0044】
前記第2モータ軸9の軸心部に、モータ正面側軸端からモータ背面側に向けて軸心油路96を形成すると共に、前記第1油冷室91と前記第2油冷室92とに潤滑油を導く第1分岐油路96aと第2分岐油路96bを形成している。
【0045】
前記第2モータ軸9の軸心部に、モータ背面側軸端からモータ正面側に向けて軸心空気路97を形成すると共に、前記空気室95に空気を導く空気路97aを形成している。ここで、前記第1分岐油路96aと前記空気路97aとは、軸方向にオーバラップさせて配置している。なお、98はスポンジ等によるエアフィルタであり、99は第2油冷室92と空気室95とを画成するシール構造である。
【0046】
前記アウターロータケース部材62,63,64のアウターロータエアギャップ93より外周位置に、空気室95に漏れた潤滑油を第1油冷室91に排出する開口部100(排出路)を設けている。この開口部100は、前記アウターロータケース62(アウターロータケース部)と正面側連結ケース63(正面側連結ケース部)と背面側連結ケース64(背面側連結ケース部)との連結嵌合部101,102にそれぞれ形成されている。尚、図7において、103は排出油路である。
【0047】
図7により連結嵌合部101の構成を説明すると、正面側連結ケース63にアウターロータケース62の嵌合段差部62aの軸方向幅より深い軸方向幅を持つ湾曲凹溝63aを形成し、アウターロータケース62と正面側連結ケース63とを連結嵌合すると開口部100が形成される構成を採用している。
【0048】
次に、作用を説明する。
【0049】
[複軸多層モータの基本機能]
2ロータ・1ステータで、アウターロータ磁力線とインナーロータ磁力線との2つの磁力線が作られる複軸多層モータMを採用したことで、コイル42及び図外のコイルインバータを2つのインナーロータIRとアウターロータORに対し共用できる。そして、インナーロータIRに対する電流とアウターロータORに対する電流を重ね合わせた複合電流(図8)を1つのコイル42に印加することにより、2つのロータIR,ORをそれぞれ独立に制御することができる。つまり、外観的には、1つの複軸多層モータMであるが、モータ機能とジェネレータ機能の異種または同種の機能を組み合わせものとして使える。
【0050】
よって、例えば、ロータとステータを持つモータと、ロータとステータを持つジェネレータの2つのものを設ける場合に比べて大幅にコンパクトになり、スペース・コスト・重量の面で有利であると共に、コイル共用化により電流による損失(銅損,スイッチングロス)を防止することができる。
【0051】
また、複合電流制御のみで(モータ+ジェネレータ)の使い方に限らず、(モータ+モータ)や(ジェネレータ+ジェネレータ)の使い方も可能であるというように、高い選択自由度を持ち、例えば、第1実施例のように、ハイブリッド車の駆動源に採用した場合、これら多数の選択肢の中から車両状態に応じて最も効果的或いは効率的な組み合わせを選択することができる。
【0052】
[ロータ冷却作用]
前記複軸多層モータMは、上記のように主動力源をエンジンEとするハイブリッド駆動ユニットの副動力源として適用されたものであり、図外のオイルクーラにより冷却された潤滑油は、フロントカバー4に形成された潤滑油路38を介して、ハイブリッド駆動ユニットのギヤ室30内に配置されたギヤ機構に供給されると共に、変速機入力軸31に形成された軸心油路37から第2モータ軸9の軸心部に形成された軸心油路96に供給される。
【0053】
そして、軸心油路96からの潤滑油は、第2分岐油路96bを経過して第2油冷室92へ供給され、移動する潤滑油により第1モータ中空軸8に固定されたインナーロータIRから熱を奪う。そして、第2油冷室92の潤滑油は、第1モータ中空軸8と第2モータ軸9との間の環状隙間を経過してギヤ室30へ導かれる。
【0054】
同時に、軸心油路96からの潤滑油は、第1分岐油路96aを経過して第1油冷室91へ供給され、飛散する潤滑油によりアウターロータケース部材62,63,64に固定されたアウターロータORから熱を奪う。なお、第1油冷室91へは、油路103を経過した潤滑油も導かれる。
【0055】
よって、アウターロータORの外周空間を第1油冷室91に設定し、インナーロータIRの内周空間を第2油冷室92に設定したため、インナーロータIRとアウターロータORに埋設されたインナーロータマグネット21とアウターロータマグネット61の温度上昇が抑えられ、例え、長時間継続して運転しても本来の磁石特性がそのまま維持される。
【0056】
[ステータ冷却作用]
複軸多層モータMのステータSにはコイル42が巻かれ、このコイル42には大電流が流されることで、高温になろうとするが、外部から冷却水が冷却水路4を経過して循環供給されることで、移動する冷却水により、ステータSの内側と両側面から熱を奪い、ステータSが冷却される。
【0057】
[エアギャップ確保作用]
まず、エアフィルタ98により粒子等を除去された空気は、モータ背面側軸端からモータ正面側に向けて形成された軸心空気路97から空気路97aを経過し、空気室95に清浄な空気を導く。
【0058】
この空気室95は、アウターロータケース部材62,63,64の正面側連結ケース63と背面側連結ケース64との内面により形成される室であり、両側に形成される空気室95,95は、エアギャップ93,94により連通しているため、油の流入を許さない空気層としてのエアギャップ93,94が確保される。
【0059】
しかしながら、空気室95の外周側は、潤滑油が飛散された第1油冷室91であるため、インナーロータ部材である第1モータ中空軸8の空気室隔壁のシール性を如何に高くしようとしても、空気室95内への微量の潤滑油の流入を避けることができない。また、一旦、空気室95に流入した潤滑油は、空気室隔壁のシール性が高いほど排出されにくくなり、結局、空気室95内への潤滑油の残留を許してしまうことになる。
【0060】
これに対し、本実施例では、アウターロータORとインナーロータIRの回転すると、空気室95内の潤滑油に遠心力が外径方向に向かって作用し、空気室95内の潤滑油は遠心力にしたがって移動し、開口部100から第1油冷室91へ排出される。しかも、第1油冷室91は油で満たされず、空気中に油が飛散する状態なので、完全に排出できる。
【0061】
よって、空気室95内に潤滑油が残留し、この潤滑油がエアギャップ93,94に浸入する場合のように、攪拌抵抗が大きくなり、モータ性能が低下することを防止することができるばかりでなく、エアギャップ93,94におけるオイル剪断による発熱を防止することができる。
【0062】
次に、効果を説明する。
第1実施例の複軸多層モータの冷却構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【0063】
(1) コイル42を巻いた固定電機子としてのステータSと、ステータSの内側に配置し、インナーロータマグネット21を埋設したインナーロータIRと、ステータSの外側に配置し、アウターロータマグネット61を埋設したアウターロータORとを、モータケース部材1,2により画成されるモータ室17の内部に備えている複軸多層モータMにおいて、アウターロータORの外周とモータケース部材1,2の内周で囲まれる空間を第1油冷室91に設定し、前記インナーロータIRの内周の空間を第2油冷室92に設定し、前記ステータSに対するアウターロータORとインナーロータIRのエアギャップ93,94を含むステータ外周空間を空気室95に設定したため、インナーロータIRとアウターロータORに埋設されたマグネット21,61の磁石特性維持と、エアギャップ93,94の確保によるモータ性能維持との両立を達成することができる。
【0064】
(2) インナーロータIRに第1モータ中空軸8を連結し、アウターロータORに第2モータ軸9を連結し、モータケース部材1,2の内側位置に、隙間を介してアウターロータORを固定するアウターロータケース部材62,63,64を配置し、第1油冷室91を、モータケース部材1,2の内面とアウターロータケース部材62,63,64の外面により形成される室とし、第2油冷室92を、第1モータ中空軸8の内周面と第2モータ軸9の外周面により形成される室とし、空気室95を、アウターロータケース部材62,63,64の正面側連結ケース63と背面側連結ケース64との内面により形成される室とし、第2モータ軸9の軸心部に、モータ正面側軸端からモータ背面側に向けて軸心油路96を形成すると共に、第1油冷室91と第2油冷室92とに潤滑油を導く第1分岐油路96aと第2分岐油路96bを形成し、第2モータ軸9の軸心部に、モータ背面側軸端からモータ正面側に向けて軸心空気路97を形成すると共に、空気室95に空気を導く空気路97aを形成し、かつ、第1分岐油路96aと前記空気路97aとは、軸方向にオーバラップさせて配置したため、油穴を外部から側面に導く油路が不要になり、構成部品点数が減少するし、ケースにおける合わせ部に圧力油路を通すこともなく、これをシールする必要もない。加えて、アウターロータ6をモータカバー1に支持するアウターロータベアリング81の潤滑をこの軸内部からの冷却油で兼用することが可能である。なお、アウターロータベアリング81以外のベアリングは、グリース封入構造のベアリングを用いている。
【0065】
(3) アウターロータケース部材62,63,64のアウターロータエアギャップ93より外周位置に、空気室95に漏れた潤滑油を第1油冷室91に排出する開口部100を設けたため、エアギャップ93,94における油の剪断による発熱を防止することができる。
【0066】
(4) 開口部100は、アウターロータケース62と正面側連結ケース63と背面側連結ケース64との連結嵌合部101,102にそれぞれ形成したため、遠心力を利用した油の排出口を穴開け加工等により形成する必要がなく、連結嵌合により低コストにて開口部100を形成することができる。加えて、開口部100を形成するための湾曲凹溝63aを、角部のない滑らかな溝面とすることで、応力集中による損傷を防止でき、アウターロータケース部材62,63,64の耐久性を確保することができる。
【0067】
(5) 複軸多層モータMは、主動力源をエンジンEとするハイブリッド駆動ユニットの副動力源として適用されたもので、冷却された潤滑油は、フロントカバー4に形成された潤滑油路38を介して、ハイブリッド駆動ユニットのギヤ室30内に配置されたギヤ機構に供給されると共に、変速機入力軸31に形成された軸心油路37から第2モータ軸9の軸心部に形成された軸心油路96に供給される構造としたため、ロータ冷却油とギヤ潤滑油とを同じ油圧源を共用しながら供給することができる。
【0068】
以上、本発明の複軸多層モータの冷却構造を第1実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この第1実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【0069】
例えば、第1実施例では、ハイブリッド駆動ユニットに適用される複軸多層モータの例を示したが、単独で設置される複軸多層モータや他のシステムに適用される複軸多層モータに対しても本発明の冷却構造を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の冷却構造を有する複軸多層モータが適用されたハイブリッド駆動ユニットを示す概略全体図である。
【図2】第1実施例の冷却構造が適用された複軸多層モータMを示す縦断側面図である。
【図3】第1実施例の冷却構造が適用された複軸多層モータMを示す一部縦断正面図である。
【図4】第1実施例の冷却構造が適用された複軸多層モータMをステータの背面側から視た図である。
【図5】第1実施例の冷却構造を有する複軸多層モータが適用されたハイブリッド駆動ユニットのラビニョウ型複合遊星歯車列Gおよび駆動出力機構Dを示す縦断側面図である。
【図6】第1実施例の冷却構造を示す複軸多層モータMの縦断拡大側面図である。
【図7】第1実施例の開口部が形成されたアウターロータケースの連結嵌合部を示す平面図とA−A先断面図とB−B断面図である。
【図8】複軸多層モータのステータコイルに印加する複合電流の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
M 複軸多層モータ
S ステータ
IR インナーロータ
OR アウターロータ
1 モータカバー(モータケース部材)
2 モータケース(モータケース部材)
8 第1モータ中空軸
9 第2モータ軸
17 モータ室
21 インナーロータマグネット(永久磁石)
42 コイル
61 アウターロータマグネット(永久磁石)
62 アウターロータケース(アウターロータケース部)
63 正面側連結ケース(正面側連結ケース部)
64 背面側連結ケース(背面側連結ケース部)
91 第1油冷室(第1ウエット室)
92 第2油冷室(第2ウェット室)
93,94 エアギャップ
95 空気室(ドライ室)
96 軸心油路
96a 第1分岐油路
96b 第2分岐油路
97 軸心空気路
97a 空気路
100 開口部(排出路)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of a cooling structure for a multi-axis multilayer motor applied to a hybrid drive unit or the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a cooling structure of a multi-axis multilayer motor, for example, one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-14086 is known.
[0003]
In this conventional publication, in a multi-axis multilayer motor in which a stator is disposed between an inner rotor and an outer rotor, cooling water is circulated inside a stator in which coils are wound around a plurality of stator laminations to generate heat. A structure for cooling the stator is described.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional double-shaft multi-layer motor, only the stator is water-cooled, the entire motor chamber is a dry chamber, and the inner rotor and the outer rotor are not actively cooled. Therefore, when the temperature of the permanent magnet buried in the inner rotor and the temperature of the permanent magnet buried in the outer rotor become higher than the limit temperature, the properties of the magnets change and magnet performance is deteriorated. There is a problem.
[0005]
That is, since the inner rotor and the outer rotor are arranged through a minute air gap with respect to the stator, when the temperature of the stator increases, heat is transmitted to the inner rotor and the outer rotor through the air gap. If the motor chamber is operated continuously for a long time, the temperature of the motor room as a whole becomes high.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and can achieve both the maintenance of the magnet characteristics of the permanent magnets embedded in the inner rotor and the outer rotor and the maintenance of the motor performance by securing an air gap. It is an object to provide a cooling structure for a multi-shaft multilayer motor.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a multi-axis multilayer motor including an inner rotor and an outer rotor having permanent magnets embedded inside and outside a stator wound with a coil, wherein the outer periphery of the outer rotor and a motor case member are provided. The space surrounded by the inner circumference of the inner rotor is set as a first wet chamber, the inner circumference of the inner rotor is set as a second wet chamber, and the air gap between the outer rotor and the inner rotor with respect to the stator wound with the coil is included. The outer peripheral space of the stator was set as a dry room.
[0008]
Here, the "wet chamber" refers to a chamber filled with a cooling liquid such as oil or water, and the "dry chamber" refers to a chamber filled with a dry gas such as dry air.
[0009]
【The invention's effect】
Therefore, in the present invention, since the outer circumferential space of the outer rotor and the inner circumferential space of the inner rotor are set as wet chambers, the permanent magnets embedded in the inner rotor and the outer rotor are prevented from rising in temperature by cooling by the liquid flow. Even if the operation is continued for a long time, the original magnet characteristics can be maintained.
[0010]
In addition, since the outer peripheral space of the stator including the air gap between the outer rotor and the inner rotor with respect to the stator is set as a dry chamber, heat generation due to liquid shear can be suppressed by securing the air gap, and stirring resistance increases. Motor performance can be prevented from deteriorating.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment for realizing a cooling structure for a multi-axis multilayer motor of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0012]
(First embodiment)
First, the configuration will be described.
[0013]
[Overall configuration of hybrid drive unit]
FIG. 1 is an overall view of a hybrid drive unit to which the multi-shaft multi-layer motor of the first embodiment is applied. In FIG. 1, E is an engine, M is a multi-shaft multi-layer motor, G is a Ravigneaux type compound planetary gear train, D Denotes a drive output mechanism, 1 denotes a motor cover, 2 denotes a motor case, 3 denotes a gear housing, and 4 denotes a front cover.
[0014]
The engine E is a main power source of the hybrid drive unit. The engine output shaft 5 is connected to the second ring gear R2 of the Ravigneaux-type compound planetary gear train G via a rotation fluctuation absorbing damper 6 and a multi-plate clutch 7. ing.
[0015]
The multi-shaft multi-layer motor M is a single motor in appearance, but is a sub power source having two motor generator functions. The multi-axis multi-layer motor M is fixed to the motor case 2 and has a stator S as a fixed armature wound with a coil, an inner rotor IR disposed inside the stator S and having a permanent magnet embedded therein, The outer rotor OR having the permanent magnets embedded therein is disposed outside of the outer rotor S and coaxially arranged in three layers. A first motor hollow shaft 8 fixed to the inner rotor IR is connected to a first sun gear S1 of the Ravigneaux-type compound planetary gear train G, and a second motor shaft 9 fixed to the outer rotor OR is a Ravigneaux-type compound planetary gear. It is connected to the second sun gear S2 in the row G.
[0016]
The Ravigneaux type compound planetary gear train G is a planetary gear mechanism having a continuously variable transmission function of continuously changing a transmission ratio by controlling two motor rotation speeds. The Ravigneaux type compound planetary gear train G includes a common carrier C that supports a first pinion P1 and a second pinion P2 that mesh with each other, a first sun gear S1 that meshes with the first pinion P1, and a second sun gear that meshes with the second pinion P2. S2, a first ring gear R1 that meshes with the first pinion P1, and a second ring gear R2 that meshes with the second pinion P2. A multiple disc brake 10 is interposed between the first ring gear R1 and the gear housing 3. An output gear 11 is connected to the common carrier C.
[0017]
The drive output mechanism D includes an output gear 11, a first counter gear 12, a second counter gear 13, a drive gear 14, a differential 15, and drive shafts 16L and 16R. The output rotation and output torque from the output gear 11 pass through the first counter gear 12, the second counter gear 13, the drive gear 14, and the differential 15, and are transmitted from the drive shafts 16L, 16R to drive wheels (not shown). You.
[0018]
That is, the hybrid drive unit connects the second ring gear R2 to the engine output shaft 5, connects the first sun gear S1 to the first motor hollow shaft 8, connects the second sun gear S2 and the second motor shaft 9, And the output gear 11 is connected to the common carrier C.
[0019]
[Configuration of multi-axis multi-layer motor]
FIG. 2 is a longitudinal sectional side view showing a multi-axis multilayer motor M to which the cooling structure of the first embodiment is applied, and FIG. 3 is a partially longitudinal front view showing the multi-axis multilayer motor M to which the cooling structure of the first embodiment is applied. FIGS. 4A and 4B are views of the stator of the first embodiment as viewed from the rear side.
[0020]
In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a motor cover, and 2 denotes a motor case. A multi-axis multilayer motor M including an inner rotor IR, a stator S, and an outer rotor OR is arranged in a motor chamber 17 surrounded by the motor cover. I have.
[0021]
The inner rotor surface of the inner rotor IR is fixed to the stepped shaft end of the first motor hollow shaft 8 by press fitting (or shrink fitting). As shown in FIG. 3, the inner rotor IR has twelve inner rotor magnets 21 (permanent magnets) buried in the axial direction in the rotor base 20 in consideration of magnetic flux formation. However, two pairs are arranged in a V-shape to show the same polarity, and are three-pole pairs.
[0022]
The stator S includes a stator piece 40, a stator piece laminate 41, a coil 42, a cooling water passage 43, an inner bolt / nut 44, an outer bolt / nut 45, and a nonmagnetic resin layer 46. I have. The front end of the stator S is fixed to the motor case 2 via the front end plate 47 and the stator case 48.
[0023]
The coil 42 has 18 coils and is arranged on the circumference while repeating a six-phase coil three times as shown in FIG.
[0024]
Then, a composite current is applied to the six-phase coil from an inverter (not shown) through a power supply connection terminal 50, a busbar radial laminate 51, a power supply connector 52, and a busbar axial laminate 53 (FIG. 8). See). This composite current is a combination of a three-phase alternating current for driving the outer rotor OR and a six-phase alternating current for driving the inner rotor IR.
[0025]
The outer rotor OR has an outer cylindrical surface fixed to the outer rotor case 62 by brazing or bonding. A front connection case 63 is fixed to the front side of the outer rotor case 62, and a rear connection case 64 is fixed to the rear side. The second motor shaft 9 is spline-connected to the rear connection case 64. As shown in FIG. 3, twelve outer rotor magnets 61 (permanent magnets) arranged in the outer rotor OR in consideration of magnetic flux formation with respect to the rotor base 60 are buried axially at both end positions via spaces. ing. The outer rotor magnet 61 is different from the inner rotor magnet 21 in polarity one by one, and is a six-pole pair.
[0026]
In FIG. 2, reference numerals 80 and 81 denote a pair of outer rotor bearings that support the outer rotor 6 on the motor case 2 and the motor cover 1. 82 is an inner rotor bearing for supporting the inner rotor IR on the motor case 2, 83 is a stator bearing for supporting the stator S with respect to the outer rotor OR, 84 is an intermediate member between the first motor hollow shaft 8 and the second motor shaft 9. Mounted intermediate bearing.
[0027]
In FIG. 2, reference numeral 85 denotes an inner rotor resolver for detecting the rotational position of the inner rotor IR, and reference numeral 86 denotes an outer rotor resolver for detecting the rotational position of the outer rotor OR.
[0028]
[Configuration of planetary gear mechanism]
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a Ravigneaux type compound planetary gear train G of the hybrid drive unit. In FIG. 5, reference numeral 2 denotes a motor case, 3 denotes a gear housing, and 4 denotes a front cover. A Ravigneaux-type compound planetary gear train G and a drive output mechanism D are arranged in a gear chamber 30 surrounded by these components.
[0029]
The second ring gear R2 of the Ravigneaux type compound planetary gear train G is rotationally driven from the engine E when the multi-plate clutch 7 is engaged through the rotation fluctuation absorbing flywheel damper 6, the transmission input shaft 31, and the clutch drum 32. Torque is input.
[0030]
A first motor hollow shaft 8 is spline-coupled to a first sun gear S1 of the Ravigneaux type compound planetary gear train G, and a first torque and a first torque are transmitted from an inner rotor IR of the multi-shaft multilayer motor M according to a determined motor operating point. The first rotation speed is input.
[0031]
A second motor shaft 9 is spline-coupled to the second sun gear S2 of the Ravigneaux type compound planetary gear train G, and a second torque and a second torque are transmitted from the outer rotor OR of the multi-shaft multilayer motor M according to a determined motor operating point. Two revolutions are input.
[0032]
A multi-plate brake 10 is provided between the first ring gear R1 of the Ravigneaux-type compound planetary gear train G and the gear housing 3, and when the multi-plate brake 10 is fastened at the time of starting or the like, the first ring gear R1 is turned off. Stop.
[0033]
The common carrier C of the Ravigneaux type compound planetary gear train G is spline-coupled to an output gear 11 rotatably supported by a stator case 48 via a bearing.
[0034]
The drive output mechanism D includes a first counter gear 12 meshing with the output gear 11, a second counter gear 13 provided on a shaft portion of the first counter gear 12, and a drive gear 14 meshing with the second counter gear 13. And The final reduction ratio is determined by the ratio of the number of teeth between the second counter gear 13 and the drive gear 14.
[0035]
An engagement pressure is supplied to a clutch piston 33 of the multi-plate clutch 7 by a clutch pressure oil passage 34 formed in the front cover 4. Further, a fastening pressure is supplied to a brake piston 35 of the multi-plate brake 10 through a brake pressure oil passage 36 formed in the front cover 4. The clutch piston 33 and the brake piston 35 are disposed inside the front cover 4 at an inner peripheral position, and the brake piston 35 is disposed at an outer peripheral position.
[0036]
A shaft oil passage 37 is formed in the transmission input shaft 31, and lubricating oil is supplied to the shaft oil passage 37 via a lubricating oil passage 38 formed in the front cover 4. You.
[0037]
[Motor cooling structure]
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing the entire motor cooling structure of the first embodiment, and FIG. 7 is a partial plan view showing a connection fitting portion of an outer rotor case in the motor cooling structure of the first embodiment.
[0038]
The multi-axis multi-layer motor M includes a stator S as a fixed armature around which a coil 42 is wound, an inner rotor IR having an inner rotor magnet 21 (permanent magnet) disposed inside the stator S, and an outer rotor outside the stator S. The outer rotor OR having the outer rotor magnet 61 (permanent magnet) embedded therein is disposed inside the motor chamber 17 defined by the motor cover 1 and the motor case 2 (hereinafter referred to as motor case members 1 and 2). Have.
[0039]
A space surrounded by the outer circumference of the outer rotor OR and the inner circumferences of the motor case members 1 and 2 is set as a first oil cooling chamber 91 (first wet chamber), and the inner space of the inner rotor IR is defined as a first space. The two oil cooling chambers 92 (second wet chambers) are set, and the outer peripheral space of the stator including the air gaps 93 and 94 between the outer rotor OR and the inner rotor IR with respect to the stator S is set as the air chamber 95 (dry chamber). .
[0040]
A first motor hollow shaft 8 is connected to the inner rotor IR, a second motor shaft 9 is connected to the outer rotor OR, and the outer rotor OR is fixed at a position inside the motor case members 1 and 2 via a gap. Outer rotor case members 62, 63, and 64 are disposed.
[0041]
The first oil cooling chamber 91 is a chamber formed by the inner surfaces of the motor case members 1 and 2 and the outer surfaces of the outer rotor case members 62, 63 and 64.
[0042]
The second oil cooling chamber 92 is a chamber formed by the inner peripheral surface of the first motor hollow shaft 8 and the outer peripheral surface of the second motor shaft 9.
[0043]
The air chamber 95 is a chamber formed by the inner surfaces of the front connection case 63 (front connection case portion) and the rear connection case 64 (back connection case portion) of the outer rotor case members 62, 63, 64. I have.
[0044]
A shaft center oil passage 96 is formed in the shaft center of the second motor shaft 9 from the shaft end on the front side of the motor to the back side of the motor, and the first oil cooling chamber 91 and the second oil cooling chamber 92 are formed. A first branch oil passage 96a and a second branch oil passage 96b for guiding the lubricating oil to the oil passage are formed.
[0045]
A shaft air passage 97 is formed in the shaft portion of the second motor shaft 9 from the shaft end on the motor rear side to the motor front side, and an air passage 97 a for guiding air to the air chamber 95 is formed. . Here, the first branch oil passage 96a and the air passage 97a are arranged so as to overlap in the axial direction. Reference numeral 98 denotes an air filter using a sponge or the like, and reference numeral 99 denotes a seal structure that defines the second oil cooling chamber 92 and the air chamber 95.
[0046]
An opening 100 (discharge passage) for discharging the lubricating oil leaked to the air chamber 95 to the first oil cooling chamber 91 is provided at an outer peripheral position of the outer rotor air gap 93 of the outer rotor case members 62, 63, 64. . The opening 100 is a connection fitting portion 101 between the outer rotor case 62 (outer rotor case portion), the front connection case 63 (front connection case portion), and the rear connection case 64 (rear connection case portion). , 102 respectively. In FIG. 7, reference numeral 103 denotes a discharge oil passage.
[0047]
The configuration of the connection fitting portion 101 will be described with reference to FIG. 7. A curved concave groove 63 a having an axial width larger than the axial width of the fitting step portion 62 a of the outer rotor case 62 is formed in the front connection case 63, An opening 100 is formed when the rotor case 62 and the front side connection case 63 are connected and fitted.
[0048]
Next, the operation will be described.
[0049]
[Basic function of multi-axis multi-layer motor]
By employing a multi-axis multilayer motor M in which two magnetic lines of force, the outer rotor magnetic field lines and the inner rotor magnetic field lines, are formed with two rotors and one stator, the coil 42 and a coil inverter (not shown) can be replaced by two inner rotor IRs and an outer rotor. Can be shared for OR. By applying a composite current (FIG. 8) in which the current for the inner rotor IR and the current for the outer rotor OR are superimposed on one coil 42, the two rotors IR and OR can be controlled independently. That is, although it is one multi-axis multilayer motor M in appearance, different or similar functions of the motor function and the generator function can be used as a combination.
[0050]
Therefore, for example, it is much more compact than when a motor having a rotor and a stator and a generator having a rotor and a stator are provided, which is advantageous in terms of space, cost, and weight, and allows the coil to be shared. Thereby, loss (copper loss, switching loss) due to current can be prevented.
[0051]
In addition, the present invention has a high degree of freedom of selection such that not only the usage of (motor + generator) but also the usage of (motor + motor) and (generator + generator) can be performed only by the composite current control. When adopted as a drive source for a hybrid vehicle as in the embodiment, the most effective or efficient combination can be selected from these many options according to the vehicle state.
[0052]
[Rotor cooling action]
The double-shaft multi-layer motor M is applied as a sub power source of a hybrid drive unit having the main power source as the engine E as described above, and lubricating oil cooled by an oil cooler (not shown) 4 through a lubricating oil passage 38 formed in the gear chamber 30 of the hybrid drive unit. It is supplied to a shaft oil passage 96 formed at the shaft center of the motor shaft 9.
[0053]
The lubricating oil from the shaft oil passage 96 passes through the second branch oil passage 96b, is supplied to the second oil cooling chamber 92, and is fixed to the first motor hollow shaft 8 by the moving lubricating oil. Take away heat from IR. The lubricating oil in the second oil cooling chamber 92 passes through the annular gap between the first motor hollow shaft 8 and the second motor shaft 9 and is guided to the gear chamber 30.
[0054]
At the same time, the lubricating oil from the shaft oil passage 96 passes through the first branch oil passage 96a, is supplied to the first oil cooling chamber 91, and is fixed to the outer rotor case members 62, 63, 64 by the scattered lubricating oil. Steal heat from the outer rotor OR. The lubricating oil that has passed through the oil passage 103 is also guided to the first oil cooling chamber 91.
[0055]
Therefore, since the outer peripheral space of the outer rotor OR is set in the first oil cooling chamber 91 and the inner peripheral space of the inner rotor IR is set in the second oil cooling chamber 92, the inner rotor embedded in the inner rotor IR and the outer rotor OR is provided. The temperature rise of the magnet 21 and the outer rotor magnet 61 is suppressed, and even if the operation is continued for a long time, the original magnet characteristics are maintained.
[0056]
[Stator cooling action]
A coil 42 is wound around the stator S of the multi-shaft multi-layer motor M, and a large current is applied to the coil 42 to raise the temperature. As a result, the moving cooling water removes heat from the inside and both sides of the stator S, and the stator S is cooled.
[0057]
[Air gap securing action]
First, the air from which particles and the like have been removed by the air filter 98 passes through an air passage 97 a from an axial air passage 97 formed from the shaft end on the motor rear side toward the motor front side, and clean air flows into the air chamber 95. Lead.
[0058]
The air chamber 95 is a chamber formed by the inner surfaces of the front connection case 63 and the rear connection case 64 of the outer rotor case members 62, 63, 64. The air chambers 95, 95 formed on both sides are Since the air gaps 93 and 94 communicate with each other, the air gaps 93 and 94 as an air layer that does not allow the inflow of oil are secured.
[0059]
However, since the outer peripheral side of the air chamber 95 is the first oil cooling chamber 91 into which the lubricating oil has been scattered, the sealing performance of the air chamber partition wall of the first motor hollow shaft 8, which is the inner rotor member, is increased. However, a small amount of lubricating oil flowing into the air chamber 95 cannot be avoided. Further, the lubricating oil that has once flowed into the air chamber 95 becomes more difficult to discharge as the sealing performance of the air chamber partition is higher, and eventually allows the lubricating oil to remain in the air chamber 95.
[0060]
On the other hand, in the present embodiment, when the outer rotor OR and the inner rotor IR rotate, centrifugal force acts on the lubricating oil in the air chamber 95 toward the outer radial direction, and the lubricating oil in the air chamber 95 becomes centrifugal force. And is discharged from the opening 100 to the first oil cooling chamber 91. Moreover, since the first oil cooling chamber 91 is not filled with the oil and the oil is scattered in the air, it can be completely discharged.
[0061]
Therefore, the lubricating oil remains in the air chamber 95, and the agitation resistance is increased as in the case where the lubricating oil enters the air gaps 93 and 94, so that the motor performance can be prevented from being reduced. Therefore, heat generation due to oil shearing in the air gaps 93 and 94 can be prevented.
[0062]
Next, effects will be described.
In the cooling structure of the multi-shaft multilayer motor of the first embodiment, the following effects can be obtained.
[0063]
(1) A stator S as a fixed armature around which a coil 42 is wound, an inner rotor IR disposed inside the stator S and the inner rotor magnet 21 embedded therein, and an outer rotor magnet 61 disposed outside the stator S and disposed outside the stator S In a multi-axis multi-layer motor M provided with a buried outer rotor OR inside a motor chamber 17 defined by the motor case members 1 and 2, the outer circumference of the outer rotor OR and the inner circumference of the motor case members 1 and 2 are provided. Is set in the first oil cooling chamber 91, the space around the inner periphery of the inner rotor IR is set in the second oil cooling chamber 92, and the air gap 93 between the outer rotor OR and the inner rotor IR with respect to the stator S is set. , 94 are set in the air chamber 95, so that the magnets embedded in the inner rotor IR and the outer rotor OR are It is possible to achieve both the maintenance of the magnet properties of the nets 21 and 61 and the maintenance of the motor performance by securing the air gaps 93 and 94.
[0064]
(2) The first motor hollow shaft 8 is connected to the inner rotor IR, the second motor shaft 9 is connected to the outer rotor OR, and the outer rotor OR is fixed at a position inside the motor case members 1 and 2 via a gap. The first oil cooling chamber 91 is a chamber formed by the inner surfaces of the motor case members 1 and 2 and the outer surfaces of the outer rotor case members 62, 63, 64. The second oil cooling chamber 92 is a chamber formed by the inner peripheral surface of the first motor hollow shaft 8 and the outer peripheral surface of the second motor shaft 9, and the air chamber 95 is a front side of the outer rotor case members 62, 63, 64. A chamber formed by the inner surfaces of the connection case 63 and the rear connection case 64, and a shaft oil passage 96 formed in the shaft center of the second motor shaft 9 from the motor front shaft end to the motor rear surface. With the first oil A first branch oil passage 96a and a second branch oil passage 96b for guiding the lubricating oil to the cooling chamber 91 and the second oil cooling chamber 92 are formed, and the shaft center of the second motor shaft 9 is formed from the motor rear side shaft end. An axial air passage 97 is formed toward the motor front side, an air passage 97a for guiding air to the air chamber 95 is formed, and the first branch oil passage 96a and the air passage 97a are overlapped in the axial direction. The wrapped arrangement eliminates the need for an oil passage that guides the oil hole from the outside to the side, reduces the number of components, does not pass the pressure oil passage through the mating part of the case, and does not require sealing. . In addition, the lubrication of the outer rotor bearing 81 that supports the outer rotor 6 on the motor cover 1 can be shared by the cooling oil from inside the shaft. Note that bearings other than the outer rotor bearing 81 use grease-enclosed bearings.
[0065]
(3) Since the opening 100 for discharging the lubricating oil leaked to the air chamber 95 to the first oil cooling chamber 91 is provided at an outer peripheral position of the outer rotor air gap 93 of the outer rotor case members 62, 63, 64, the air gap is provided. Heat generation due to oil shearing in 93 and 94 can be prevented.
[0066]
(4) Since the openings 100 are formed in the connection fitting portions 101 and 102 of the outer rotor case 62, the front connection case 63, and the rear connection case 64, respectively, holes for oil discharge using centrifugal force are formed. The opening 100 need not be formed by processing or the like, and the opening 100 can be formed at low cost by connecting and fitting. In addition, by forming the curved concave groove 63a for forming the opening 100 as a smooth groove surface without corners, damage due to stress concentration can be prevented, and the durability of the outer rotor case members 62, 63, 64 can be reduced. Can be secured.
[0067]
(5) The multi-shaft multi-layer motor M is applied as a sub power source of a hybrid drive unit having a main power source as an engine E, and cooled lubricating oil is supplied to a lubricating oil passage 38 formed in the front cover 4. Through a gear mechanism disposed in the gear chamber 30 of the hybrid drive unit, and from a shaft oil passage 37 formed in the transmission input shaft 31 to a shaft portion of the second motor shaft 9. The structure is such that the rotor cooling oil and the gear lubrication oil can be supplied while sharing the same hydraulic pressure source.
[0068]
As described above, the cooling structure of the multi-shaft multilayer motor according to the present invention has been described based on the first embodiment. However, the specific configuration is not limited to the first embodiment, and the claims are not limited thereto. Changes and additions to the design are permitted without departing from the spirit of the invention according to the paragraph.
[0069]
For example, in the first embodiment, the example of the multi-axis multi-layer motor applied to the hybrid drive unit has been described. However, the multi-axis multi-layer motor applied alone or the multi-axis multi-layer motor applied to other systems is used. The cooling structure of the present invention can also be adopted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic overall view showing a hybrid drive unit to which a multi-axis multilayer motor having a cooling structure according to a first embodiment is applied.
FIG. 2 is a longitudinal sectional side view showing a multi-shaft multilayer motor M to which the cooling structure of the first embodiment is applied.
FIG. 3 is a partially longitudinal front view showing a multi-shaft multilayer motor M to which the cooling structure of the first embodiment is applied.
FIG. 4 is a view of the multi-shaft multilayer motor M to which the cooling structure of the first embodiment is applied, viewed from the back side of the stator.
FIG. 5 is a longitudinal sectional side view showing a Ravigneaux-type compound planetary gear train G and a drive output mechanism D of a hybrid drive unit to which the double-shaft multilayer motor having the cooling structure of the first embodiment is applied.
FIG. 6 is an enlarged longitudinal side view of a multi-shaft multi-layer motor M showing the cooling structure of the first embodiment.
FIG. 7 is a plan view, an AA cross-sectional view, and a BB cross-sectional view showing a connection fitting portion of the outer rotor case in which the opening of the first embodiment is formed.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a composite current applied to a stator coil of a multi-axis multilayer motor.
[Explanation of symbols]
M Multi-axis multilayer motor S Stator IR Inner rotor OR Outer rotor 1 Motor cover (Motor case member)
2 Motor case (motor case member)
8 First motor hollow shaft 9 Second motor shaft 17 Motor room 21 Inner rotor magnet (permanent magnet)
42 Coil 61 Outer rotor magnet (permanent magnet)
62 Outer rotor case (outer rotor case part)
63 Front side connection case (Front side connection case part)
64 Back side connection case (back side connection case part)
91 1st oil cooling room (1st wet room)
92 2nd oil cooling room (2nd wet room)
93,94 Air gap 95 Air chamber (dry chamber)
96 Shaft oil passage 96a First branch oil passage 96b Second branch oil passage 97 Shaft air passage 97a Air passage 100 Opening (discharge passage)

Claims (5)

コイルを巻いた固定電機子としてのステータと、ステータの内側に配置し、永久磁石を埋設したインナーロータと、ステータの外側に配置し、永久磁石を埋設したアウターロータとを、モータケース部材により画成されるモータ室の内部に備えた複軸多層モータにおいて、
前記アウターロータの外周とモータケース部材の内周で囲まれる空間を第1ウエット室に設定し、
前記インナーロータの内周の空間を第2ウェット室に設定し、
前記ステータに対するアウターロータとインナーロータのエアギャップを含むステータ外周空間をドライ室に設定したことを特徴とする複軸多層モータの冷却構造。
A motor case member defines a stator as a fixed armature wound with coils, an inner rotor disposed inside the stator and having a permanent magnet embedded therein, and an outer rotor disposed outside the stator and having a permanent magnet embedded therein. In the multi-axis multi-layer motor provided inside the motor room to be formed,
A space surrounded by the outer periphery of the outer rotor and the inner periphery of the motor case member is set as a first wet chamber,
A space inside the inner rotor is set as a second wet chamber,
A cooling structure for a multi-axis multilayer motor, wherein a stator outer peripheral space including an air gap between an outer rotor and an inner rotor with respect to the stator is set as a dry chamber.
請求項1に記載された複軸多層モータの冷却構造において、
前記インナーロータに第1モータ中空軸を連結し、前記アウターロータに前記第1モータ中空軸中の第2モータ軸を連結し、
前記モータケース部材の内側位置に、隙間を介してアウターロータと一体回転するアウターロータケース部材を配置し、
前記第1ウエット室を、モータケース部材の内面とアウターロータケース部材の外面により形成される第1油冷室とし、
前記第2ウェット室を、第1モータ中空軸の内周面と第2モータ軸の外周面により形成される第2油冷室とし、
前記ドライ室を、アウターロータケース部材の正面側連結ケース部と背面側連結ケース部との内面により形成される空気室とし、
前記第2モータ軸の軸心部に、モータ正面側軸端からモータ背面側に向けて軸心油路を形成すると共に、前記第1油冷室と第2油冷室とに潤滑油を導く第1分岐油路と第2分岐油路を形成し、
前記第2モータ軸の軸心部に、モータ背面側軸端からモータ正面側に向けて軸心空気路を形成すると共に、前記空気室に空気を導く空気路を形成し、
かつ、前記第1分岐油路と前記空気路とを、軸方向にオーバラップさせて配置したことを特徴とする複軸多層モータの冷却構造。
The cooling structure for a multi-axis multilayer motor according to claim 1,
A first motor hollow shaft is connected to the inner rotor, and a second motor shaft in the first motor hollow shaft is connected to the outer rotor,
At an inner position of the motor case member, an outer rotor case member that rotates integrally with the outer rotor via a gap is arranged,
The first wet chamber is a first oil cooling chamber formed by an inner surface of a motor case member and an outer surface of an outer rotor case member,
The second wet chamber is a second oil cooling chamber formed by the inner peripheral surface of the first motor hollow shaft and the outer peripheral surface of the second motor shaft,
The dry chamber, an air chamber formed by the inner surface of the front connection case portion and the rear connection case portion of the outer rotor case member,
A shaft center oil passage is formed in the shaft portion of the second motor shaft from the shaft end on the motor front side to the motor back side, and lubricating oil is guided to the first oil cooling chamber and the second oil cooling chamber. Forming a first branch oil passage and a second branch oil passage,
In the shaft portion of the second motor shaft, a shaft air passage is formed from the motor rear shaft end toward the motor front side, and an air passage for guiding air to the air chamber is formed.
A cooling structure for a multi-shaft multi-layer motor, wherein the first branch oil passage and the air passage are arranged so as to overlap in the axial direction.
請求項1または2の何れか1項に記載された複軸多層モータの冷却構造において、
前記アウターロータケース部材のアウターロータエアギャップより外周位置に、空気室に漏れた潤滑油を第1油冷室に排出する排出路を設けたことを特徴とする複軸多層モータの冷却構造。
The cooling structure for a multi-shaft multilayer motor according to claim 1,
A cooling structure for a multi-shaft multi-layer motor, wherein a discharge path for discharging lubricating oil leaked into an air chamber to a first oil cooling chamber is provided at an outer peripheral position of the outer rotor air gap of the outer rotor case member.
請求項3に記載された複軸多層モータの冷却構造において、
前記アウターロータケース部材を、アウターロータケース部と正面側連結ケース部と背面側連結ケース部により構成し、
前記排出路を、アウターロータケース部と正面側連結ケース部と背面側連結ケース部との連結嵌合により形成される開口部としたことを特徴とする複軸多層モータの冷却構造。
The cooling structure for a multi-shaft multilayer motor according to claim 3,
The outer rotor case member includes an outer rotor case portion, a front connection case portion, and a rear connection case portion,
A cooling structure for a multi-shaft multi-layer motor, wherein the discharge path is an opening formed by connecting and fitting the outer rotor case, the front connection case, and the rear connection case.
請求項2乃至4の何れか1項に記載された複軸多層モータの冷却構造において、
前記複軸多層モータは、主動力源をエンジンとするハイブリッド駆動ユニットの副動力源として適用されたものであり、
オイルクーラにより冷却された潤滑油を、前記ハイブリッド駆動ユニットのギヤ室内に配置されたギヤ機構に供給すると共に、前記第2モータ軸の軸心部に形成された軸心油路に供給することを特徴とする複軸多層モータの冷却構造。
The cooling structure of a multi-shaft multilayer motor according to any one of claims 2 to 4,
The double-shaft multi-layer motor is applied as a sub power source of a hybrid drive unit having a main power source as an engine,
Supplying the lubricating oil cooled by the oil cooler to a gear mechanism disposed in a gear chamber of the hybrid drive unit, and supplying the lubricating oil to a shaft oil passage formed in a shaft portion of the second motor shaft. Features a cooling structure for a multi-axis multilayer motor.
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