JP6455375B2

JP6455375B2 - 冷媒供給装置

Info

Publication number: JP6455375B2
Application number: JP2015177559A
Authority: JP
Inventors: 圭祐伊藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-09-09
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2019-01-23
Anticipated expiration: 2035-09-09
Also published as: JP2017052387A

Description

本発明は、冷媒供給装置に関し、詳しくは、ステータのコイルエンドにその上側から冷却媒体を供給する冷媒供給装置に関する。

従来、この種の冷媒供給装置としては、電動式または機械式の流体送出ポンプからの冷却媒体をロータの回転軸に並行して流通させるための冷媒流通管路と、冷媒流通管路を流通する冷却媒体を冷媒流通管路の径方向に案内するための吐出案内路と、吐出案内路に案内された冷却媒体をステータのコイルエンドに向けて吐出させるための吐出孔と、を有するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、こうした構成とすることにより、コイルエンドの冷却効率の向上を図っている。

特開２０１１−２１１８４４号公報

こうした冷媒供給装置において、電動式および機械式の流体送出ポンプから共通の冷媒流通管路に冷却媒体を供給する構成では、何れか一方の流体送出ポンプのみの駆動時に、その駆動中の流体送出ポンプからの冷却媒体が他の（駆動停止中の）流体送出ポンプ側に逆流する可能性があることから、これを抑止するための逆止弁を設ける必要が生じる。このため、部品点数が多くなってしまう。また、この逆止弁をメンテナンスする必要なども生じる可能性がある。

本発明の冷媒供給装置は、機械式ポンプおよび電動式ポンプを備えるものにおいて、逆止弁を設けずに、機械式ポンプと電動式ポンプとの何れか一方のみの駆動時に駆動中のポンプからの冷却媒体を逆流させずにコイルエンドひいてはモータを冷却可能な構成を提案することを主目的とする。

本発明の冷媒供給装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の冷媒供給装置は、
走行用のエンジンと、ステータコアにコイルが巻回されたステータを有する走行用のモータと、を備えるハイブリッド自動車に搭載され、前記コイルのコイルエンドにその上側から冷却媒体を供給する冷媒供給装置であって、
前記エンジンからの動力を用いて駆動されて冷却媒体を圧送する機械式ポンプと、
電力を用いて駆動されて冷却媒体を圧送する電動式ポンプと、
前記コイルエンドの上側に位置する第１排出口を有し、前記機械式ポンプからの冷却媒体を前記第１排出口から前記コイルエンド側に排出する第１冷却管と、
前記コイルエンドの上側に位置する第２排出口を有し、前記電動式ポンプからの冷却媒体を前記第２排出口から前記コイルエンド側に排出する第２冷却管と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の冷媒供給装置では、機械式ポンプと、電動式ポンプと、第１冷却管と、第２冷却管と、を備える。機械式ポンプは、エンジンからの動力を用いて駆動されて冷却媒体を圧送する。電動式ポンプは、電力を用いて駆動されて冷却媒体を圧送する。第１冷却管は、コイルエンドの上側に位置する第１排出口を有し、機械式ポンプからの冷却媒体を第１排出口からコイルエンド側に排出する。第２冷却管は、コイルエンドの上側に位置する少なくとも１つの第２排出口を有し、電動式ポンプからの冷却媒体を第２排出口からコイルエンド側に排出する。これにより、機械式ポンプと電動式ポンプとの何れか一方のみの駆動時に、逆止弁がなくても、駆動中のポンプからの冷却媒体を逆流させることなく、コイルエンドひいてはモータを冷却することができる。ここで、「コイルエンド」は、コイルのうちステータコアの軸方向の端面から外側に突出する部分をいう。

こうした本発明の冷媒供給装置において、前記第１排出口と前記第２排出口とは、前記ステータの軸方向にズレており、前記第１排出口から排出される冷却媒体と前記第２排出口から排出される冷却媒体との干渉を抑制する干渉抑制機構を更に備えるものとしてもよい。こうすれば、第１排出口から排出されてモータに供給される冷却媒体（第１供給媒体）と第２排出口から排出されてモータに供給される冷却媒体（第２供給媒体）とが互いに干渉して（混ざり合って）軸方向に流れてしまうのを抑制することができ、コイルエンドの周方向に流れる冷却媒体の量を多くすることができる。この結果、コイルエンド全体に流れる冷却媒体の量を多くすることができ、コイルエンドひいてはモータをより十分に冷却することができる。

本発明の一実施例としての冷媒供給装置６０を備えるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。モータＭＧ１，ＭＧ２のステータ４１，４６および冷媒供給装置６０の構成の概略を示す構成図である。モータＭＧ１，ＭＧ２のステータ４１，４６および冷媒供給装置６０の構成の概略を示す構成図である。モータＭＧ１，ＭＧ２のステータ４１，４６および冷媒供給装置６０の構成の概略を示す構成図である。変形例のモータＭＧ１，ＭＧ２のステータ４１，４６および冷媒供給装置１６０の構成の概略を示す構成図である。変形例のモータＭＧ１，ＭＧ２のステータ４１，４６および冷媒供給装置１６０の構成の概略を示す構成図である。変形例のモータＭＧ１，ＭＧ２のステータ４１，４６および冷媒供給装置１６０の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての冷媒供給装置６０を備えるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。図２〜図４は、モータＭＧ１，ＭＧ２のステータ４１，４６および冷媒供給装置６０の構成の概略を示す構成図である。図３は、図２のモータＭＧ１，ＭＧ２のステータ４１，４６および冷媒供給装置６０の一部を図２中左側から見た様子を示し、図４は、図２のモータＭＧ１，ＭＧ２のステータ４１，４６および冷媒供給装置６０の一部を図２中上側から見た様子を示す。また、図１〜図４中、太線矢印は、冷却媒体の流れの様子を示す。

実施例のハイブリッド自動車２０は、図１に示すように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ５１，５２と、バッテリ５４と、冷媒供給装置６０と、を備える。

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８およびギヤ機構３７を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、ねじれ要素としてのダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。

モータＭＧ１，ＭＧ２は、同期発電電動機として構成されており、ロータ４０，４５とステータ４１，４６とを備える。ロータ４０，４５は、ロータコアに永久磁石が埋め込まれて構成されている。ステータ４１，４６は、ステータコア４２，４７にコイル４３，４８が巻回されて構成されている。コイル４３，４８は、ステータコア４２，４７の軸方向端面から外側に突出する部分としてのコイルエンド４４，４９を有する。モータＭＧ１は、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、回転子が駆動軸３６に接続されている。バッテリ５４は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、インバータ５１，５２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりする。

図２〜図４に示すように、冷媒供給装置６０は、コイル４３，４８のコイルエンド４４，４９にその上側から冷却媒体（冷却油）を供給する装置として構成されており、機械式ポンプ６２と、電動式ポンプ６４と、冷却管６６，６８と、仕切り部材７０と、を備える。

機械式ポンプ６２は、エンジン２２からの動力を用いて駆動されて冷却媒体を圧送する。電動式ポンプ６４は、電力を用いて図示しないモータによって駆動されて冷却媒体を圧送する。

冷却管６６，６８は、それぞれ、複数の排出口６７，６９を有する。この冷却管６６，６８は、ステータ４１，４６の軸方向に沿って且つ互いに平行に延びるように配置されており、冷却管６６，６８の各排出口６７，６９は、コイルエンド４４，４９の上側に位置する。各排出口６７，６９は、冷却管６６，６８の鉛直下側に対して冷却管６６，６８の周方向にズレた（傾斜した）位置に形成されている。そして、冷却管６６の各排出口６７と冷却管６８の各排出口６９とは、ステータ４１，４６の軸方向（図３，図４中左右方向）にズレている。具体的には、各排出口６７は、コイルエンド４４，４９の図３，図４中左右方向の中央よりも外側（ステータコア４２，４７から遠い側）に位置しており、各排出口６９は、コイルエンド４４，４９の図３，図４中左右方向の中央よりも内側（ステータコア４２，４７に近い側）に位置している。冷却管６６は、機械式ポンプ６２からの冷却媒体を各排出口６７からモータＭＧ１，ＭＧ２のコイルエンド４４，４９側に排出する。以下、この冷却媒体を第１供給媒体という。冷却管６８は、電動式ポンプ６４からの冷却媒体を各排出口６９からモータＭＧ１，ＭＧ２のコイルエンド４４，４９側に排出する。以下、この冷却媒体を第２供給媒体という。

仕切り部材７０は、コイルエンド４４，４９の上面で且つステータ４１，４６の軸方向の中央（図２，図３中上側で且つ図３，図４中左右方向の中央）に配置されており（コイルエンド４４，４９に取り付けられており）、コイルエンド４４，４９の周方向に沿って所定長さ（例えば、冷却管６６，６８間の長さと同一或いはそれよりも若干長い長さなど）を有する。

この冷媒供給装置６０では、機械式ポンプ６２から冷却管６６を介してモータＭＧ１，ＭＧ２に冷却媒体（第１供給媒体）を供給すると共に電動式ポンプ６４から冷却管６８を介してモータＭＧ１，ＭＧ２に冷却媒体（第２供給媒体）を供給する。したがって、モータＭＧ１，ＭＧ２に冷却媒体を供給するための２つの経路が互いに独立であるから、機械式ポンプ６２と電動式ポンプ６４との何れか一方のみの駆動時に、逆止弁がなくても、駆動中のポンプからの冷却媒体を逆流させることなく、コイルエンド４４，４９ひいてはモータＭＧ１，ＭＧ２を冷却することができる。なお、実施例では、機械式ポンプ６２，電動式ポンプ６４，冷却管６６，６８は、機械式ポンプ６２と電動式ポンプ６４との何れか一方のみの駆動時でもモータＭＧ１，ＭＧ２を十分に冷却することができるように、機械式ポンプ６２および電動式ポンプ６４の定格，冷却管６６，６８の径および厚み，排出口６７，６９の位置（冷却管６６，６８の延びる方向（ステータ４１，４６の軸方向）および周方向の位置）および径などが調節されている。

こうして構成されたハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の運転を伴って走行するハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）、或いは、エンジン２２の運転を伴わずに走行する電動走行モード（ＥＶ走行モード）によって走行する。

ＨＶ走行モードで走行するときには、機械式ポンプ６２が駆動されることから、第１供給媒体および第２供給媒体によって或いは第１供給媒体のみによってモータＭＧ１，ＭＧ２（コイル４３，４８）を冷却する。また、ＥＶ走行モードで走行するときには、機械式ポンプ６２が駆動停止されることから、第２供給媒体のみによってモータＭＧ１，ＭＧ２を冷却する。したがって、第１供給媒体と第２供給媒体との何れか一方または両方によってモータＭＧ１，ＭＧ２を冷却することができる。

そして、冷媒供給装置６０において、冷却管６６の各排出口６７と冷却管６８の各排出口６９とがステータ４１，４６の軸方向にズレており、コイルエンド４４，４９の上面で且つステータ４１，４６の軸方向の中央に仕切り部材７０が設けられている。これにより、第１供給媒体と第２供給媒体とがコイルエンド４４，４９の上面（図２，図３中上側の面，図４中手前側の面）で互いに干渉して（混ざり合って）ステータ４１，４６の軸方向に流れてしまうのを抑制することができ、コイルエンド４４，４９の周方向に流れる冷却媒体の量を多くすることができる。この結果、コイルエンド４４，４９全体に流れる冷却媒体の量を多くすることができ、コイルエンド４４，４９ひいてはモータＭＧ１，ＭＧ２をより十分に冷却させることができる。

以上説明した実施例の冷媒供給装置６０では、機械式ポンプ６２と、電動式ポンプ６４と、機械式ポンプ６２からの冷却媒体を排出口６７からモータＭＧ１，ＭＧ２側に排出する冷却管６６と、電動式ポンプ６４からの冷却媒体を排出口６９からモータＭＧ１，ＭＧ２側に排出する冷却管６８と、を備える。これにより、機械式ポンプ６２と電動式ポンプ６４との何れか一方のみの駆動時に、逆止弁がなくても、駆動中のポンプからの冷却媒体を逆流させることなく、ステータ４１，４６のコイルエンド４４，４９ひいてはモータＭＧ１，ＭＧ２を冷却することができる。

また、実施例の冷媒供給装置６０では、冷却管６６の各排出口６７と冷却管６８の各排出口６９とがステータ４１，４６の軸方向にズレており、コイルエンド４４，４９の上面で且つステータ４１，４６の軸方向の中央に仕切り部材７０が設けられている。これにより、機械式ポンプ６２から冷却管６６を介してモータＭＧ１，ＭＧ２に供給される冷却媒体（第１供給媒体）と、電動式ポンプ６４から冷却管６８を介してモータＭＧ１，ＭＧ２に供給される冷却媒体（第２供給媒体）と、がコイルエンド４４，４９の上面で互いに干渉して（混ざり合って）ステータ４１，４６の軸方向に流れてしまうのを抑制することができ、コイルエンド４４，４９の周方向に流れる冷却媒体の量を多くすることができる。この結果、コイルエンド４４，４９全体に流れる冷却媒体の量を多くすることができ、コイルエンド４４，４９ひいてはモータＭＧ１，ＭＧ２をより十分に冷却させることができる。

実施例の冷媒供給装置６０では、冷却管６６の各排出口６７と冷却管６８の各排出口６９とがステータ４１，４６の軸方向にズレており、コイルエンド４４，４９の上面で且つステータ４１，４６の軸方向の中央に仕切り部材７０が設けられているものとした。しかし、図５〜図７の変形例の冷媒供給装置１６０に示すように、冷却管６６に仕切り部材１７０を設けるものとしてもよい。図６は、図５のモータＭＧ１，ＭＧ２のステータ４１，４６および冷媒供給装置１６０の一部を図５中左側から見た様子を示し、図７は、図５のモータＭＧ１，ＭＧ２のステータ４１，４６および冷媒供給装置１６０の一部を図５中上側から見た様子を示す。この場合でも、実施例と同様の効果を奏することができる。なお、仕切り部材１７０は、冷却管６６に代えて冷却管６８に設けられるものとしてもよい。

実施例の冷媒供給装置６０では、仕切り部材７０を備えるものとしたが、この仕切り部材７０を備えないものとしてもよい。この場合でも、冷却管６６の各排出口６７と冷却管６８の各排出口６９とがステータ４１，４６の軸方向にズレていることにより、各排出口６７と各排出口６９とがステータ４１，４６の軸方向にズレていないものに比して、第１供給媒体と第２供給媒体とがコイルエンド４４，４９の上面で互いに干渉して（混ざり合って）ステータ４１，４６の軸方向に流れてしまうのをある程度は抑制することができる。仕切り部材７０を備えないものにおいて、冷却管６６の各排出口６７と冷却管６８の各排出口６９とがステータ４１，４６の軸方向にズレていないものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ１，ＭＧ２が「モータ」に相当し、ハイブリッド自動車２０が「ハイブリッド自動車」に相当し、機械式ポンプ６２が「機械式ポンプ」に相当し、電動式ポンプ６４が「電動式ポンプ」に相当し、冷却管６６が「第１冷却管」に相当し、冷却管６８が「第２冷却管」に相当する。また、仕切り部材７０，１７０が「干渉抑制部材」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、冷媒供給装置の製造産業などに利用可能である。

２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２６クランクシャフト、２８ダンパ、３０プラネタリギヤ、３６駆動軸、３７ギヤ機構、３８デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ駆動輪、４０，４５ロータ、４１，４６ステータ、４２，４７ステータコア、４３，４８コイル、４４，４９コイルエンド、５１，５２インバータ、５４バッテリ、６０，１６０冷媒供給装置、６２機械式ポンプ、６４電動式ポンプ、６６，６８冷却管、６７，６９排出口、７０，１７０仕切り部材、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

走行用のエンジンと、ステータコアにコイルが巻回されたステータを有する走行用のモータと、を備えるハイブリッド自動車に搭載され、前記コイルのコイルエンドにその上側から冷却媒体を供給する冷媒供給装置であって、
前記エンジンからの動力を用いて駆動されて冷却媒体を圧送する機械式ポンプと、
電力を用いて駆動されて冷却媒体を圧送する電動式ポンプと、
前記コイルエンドの上側に位置する第１排出口を有し、前記機械式ポンプからの冷却媒体を前記第１排出口から前記コイルエンド側に排出する第１冷却管と、
前記コイルエンドの上側に位置する第２排出口を有し、前記電動式ポンプからの冷却媒体を前記第２排出口から前記コイルエンド側に排出する第２冷却管と、
を備え、
前記第１排出口と前記第２排出口とは、前記ステータの軸方向に対する位置が互いに一致しておらず、
前記第１排出口から排出される冷却媒体と前記第２排出口から排出される冷却媒体との干渉を抑制する干渉抑制機構を更に備える、
冷媒供給装置。