WO2009011462A1

WO2009011462A1 - 回転電機

Info

Publication number: WO2009011462A1
Application number: PCT/JP2008/063343
Authority: WO
Inventors: Kazutaka Tatematsu; Eiji Yamada; Atomi Arakawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-07-19
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2009-01-22
Anticipated expiration: 2010-01-19
Also published as: JP2009027836A

Abstract

　回転電機は、回転可能に設けられ、冷媒が流通可能な冷媒通路（４５）が形成されたシャフト（５８）と、永久磁石（３１Ａ）を収容可能な収容孔（２４Ａ）と、収容孔（２４Ａ）内に設けられた永久磁石（３１Ａ）とを有し、シャフト（５８）に固設された回転子と、回転子の軸方向端部（１０ａ）に設けられたエンドプレート（２９）と、エンドプレート（２９）に形成され、永久磁石（３１Ａ）の軸方向端部（３１ａ）を経由し、冷媒通路（４５）と連通して、冷媒が流通可能な冷媒通路（４３）と、ロータの軸方向端部（１０ａ，１０ｂ）に位置する収容孔（２４Ａ）の開口部（２５ａ，２５ｂ）と、永久磁石（３１Ａ）との間を閉塞して、収容孔（２４Ａ）内への冷媒の浸入を抑制可能な樹脂（２６）とを備える。

Description

明細書回転電機技術分野

本発明は、回転電機に関し、特に永久磁石の冷却が図られた回転電機に関する。背景技術

従来から冷却機能を有する電動機が各種提案されている。たとえば、特開 20 03— 169448号公報に記載された電動機は、軸受部材に供給された潤滑油をコイルェンドに供給して、コイルェンドを冷却する。

また、特開 2006— 006091号公報に記載された電動機は、回転子の永久磁石に向けて冷却油を噴出する噴出口を備えており、磁性夾雑物を磁石に吸着させることで除去し、磁性夾雑物が除去された冷却油をコイルに吹き付ける。このようにして、コイル表面の絶縁皮膜が傷つけられることによるコイルの絶縁性能低下を防止が図られている。

上記特開 2006— 006091号公報に記載された回転電機においては、永久磁石を収容する収容孔内に潤滑油が入り込む。そして、収容孔内に入り込んだ潤滑油は、回転子を構成する積層鋼板の隙間から径方向外方に向けて染み出す。そして、回転子と固定子との間に潤滑油が入り込み、ロータの回転抵抗が高くなる。

そして、特開 2003— 169448号公報に記載された電動機においては、固定子内に設けられた永久磁石の冷却が図られていない。発明の開示

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、永久磁石の冷却を図りつつ、回転子と固定子との間に冷媒が染み出すことを抑制して、回転子の回転抵抗の低減が図られた回転電機を提供することである。

本発明に係る回転電機は、回転可能に設けられ、冷媒が流通可能な第 1冷媒通路が形成された回転軸と、永久磁石を収容可能な収容孔が形成され、収容孔内に設けられた永久磁石を有し、回転軸に固設された回転子とを備える。そして、この回転電機は、回転子に対向し、複数の卷線相を有する固定子と、回転子の軸方向端部に設けられたエンドプレートと、. エンドプレートに形成され、永久磁石の軸方向端部を経由し、第 1冷媒通路と連通して、冷媒が流通可能な第 2冷媒通路とを備える。そして、少なくとも、上記回転子の軸方向端部に位置する収容孔の開口縁部と、永久磁石との間を閉塞して、収容孔内への冷媒の浸入を抑制可能な閉塞部材とを備える。

好ましくは、上記閉塞部材は、収容孔内に充填され、回転子の軸方向に位置する両軸方向端面に亘つて延びる。好ましくは、上記永久磁石の軸方向端部の少なくとも一部は、閉塞部材から露出する。好ましくは、上記閉塞部材は、樹脂とされる。

なお、上記に示された構成は、必要に応じて適宜組み合わせることは、出願当初から予定されている。

本発明に係る回転電機によれば、永久磁石を冷却することができ、さらに、回転子と固定子との間に冷媒が入り込むことを抑制することができ、回転子の回転抵抗の低減を図ることができる。図面の簡単な説明

図 1は、この発明の実施の形態に係る回転電機を示す断面図である。

図 2は、図 1の一部を拡大視した拡大断面図である。

図 3は、図 2の I I I— I I I線における断面図である。

図 4は、本発明の実施の形態に係る回転電機の第 1変形例を示す断面図である。図 5は、本発明の実施の形態に係る回転電機の第 2変形例を示す断面図である。発明を実施するための最良の形態

本実施の形態に係る回転電機について、図 1から図 5を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとつて必ずしも必須のものではない。

図 1は、この発明の実施の形態に係る回転電機を示す断面図である。図中に示す回転電機は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能な 2次電池（バッテリ）から電力供給されるモータとを動力源とするハイブリッド自動車に搭載されたモータである。

図 1を参照して、回転電機 1 0 0は、ロータ 1 0と、ロータ 1 0の外周上に配置され、ロータ 1 0に対して対向配置されたステータ 5 0とを備える。ロータ 1 0は、中心軸 1 0 1に沿って延びるシャフト 5 8に設けられている。シャフト 5 8は、ロータ 1 0とともに中心軸 1 0 1を中心に回転する。

ロータ 1 0は、ロータコア 2 0と、ロータコア 2 0に埋設された永久磁石 3 1 とを有する。すなわち、回転電機 1 0 0は、 I P M ( Interior Permanent Magnet) モータである。

ロータコア 2 0は、中心軸 1 0 1に沿った円筒形状を有する。ロータコア 2 0 は、中心軸 1 0 1の軸方向に積層された複数の電磁鋼板 2 1から構成されている。中心軸 1 0 1方向に位置するロータ 1 0の端面には、エンドプレート 2 9が設けられている。

ステータ 5 0は、ステータコア 5 5と、ステータコア 5 5に巻回されたコイル 5 1とを有する。ステータコア 5 5は、中心軸 1 0 1の軸方向に積層された複数の電磁鋼板 5 2から構成されている。なお、ロータコア 2 0およびステータコア 5 5は、電磁鋼板に限定されず、たとえば圧粉磁心から構成されても良い。

コイル 5 1は、 3相ケーブル 6 0によって制御装置 7 0に電気的に接続されている。 3相ケーブル 6 0は、 U相ケーブル 6 1、 V相ケーブル 6 2および W相ケ一ブル 6 3からなる。コイル 5 1は、 U相コイル、 V相コイルおよび W相コイルからなり、これらの 3つのコイルの端子に、それぞれ、 U相ケ一ブル 6 1、 V相ケーブル 6 2および W相ケーブル 6 3が接続されている。

制御装置 7 0には、ハイブリッド自動車に搭載された E C U (Electrical Control Unit) 8 0力ゝら、回転電機 1 0 0が出力すべきトルク指令値が送られる。制御装置 7 0は、そのトルク指令値によって指定されたトルクを出力するためのモータ制御電流を生成し、そのモータ制御電流を、 3相ケーブル 60を介してコィノレ 51に供給する。

図 2は、図 1の一部を拡大視した拡大断面図であり、図 3は、図 2の I I I一

1 I I線における断面図である。これら、図 3に示すように、ロータ 10には、複数の磁極を規定する磁石群 30A〜 30Hが設けられている。なお、各磁石群 30A〜30Hは、 2つの永久磁石によって構成されており、たとえば、磁石群 30Aは、 2つの永久磁石 3 1A, 3 1 Bを備えている。永久磁石 3 1 Aと永久磁石 31 Bとは、ロータ 10の周方向に配列している。そして、ロータ 10の周方向に隣り合う磁石群 30A〜30Hのロータ 10の外周側の磁極は、互いに異なる。

回転電機 100は、磁石群 30 A~ 30 Hの構成する永久磁石 3 1 A， 31 B を冷却する磁石冷却通路 40を備えている。この磁石冷却通路 40は、シャフト 58に形成された冷媒通路 45と、この冷媒通路 45に連通し、エンドプレート

29とロータ 10の軸方向端面 10 a, 10 bとによって規定された冷媒通路 4 3と、冷媒通路 43に連通する排出孔 44とを備えている。冷媒通路 45は、中心軸 101方向に延びる軸方向通路 41と、この軸方向通路 41に連設され、シャフト 58の径方向に延びる径方向通路 42とを備えている。径方向通路 42は、各磁石群 30A〜 30Hに向けて延びている。そして、冷媒通路 43は、ロータ 10の径方向内方から外方に向けて、ロータ 10の周方向の長さが大きくなるように広がっている。

そして、冷媒通路 43は、各磁石群 30A~ 30Hを構成する各永久磁石の軸方向端面 3 1 a， 3 1 bを経由する。このため、冷媒通路 43内を流通する冷媒 Aによって永久磁石 3 1 A, 3 1 Bが冷却される。なお、軸方向通路 41を流れる冷媒 Aが、径方向通路 42内に入り込み、その後、冷媒 Aが冷媒通路 43内に入り込む。

ここで、図 2に示すように、永久磁石 31 Aは、ロータコア 20に形成された磁石収容孔 24 A内に収容されている。この磁石収容孔 24 Aは、中心軸 10 1 方向に延びており、ロータ 10の両軸方向端面 10 a， 10 bに達している。この磁石収容孔 24 A内には、樹脂（閉塞部材） 26が充填されている。この樹脂 2 6は、磁石収容孔 2 4 Aを規定するロータコア 2 0の内周面と、内部に収容された永久磁石 3 1 Aとの隙間を埋めている。なお、永久磁石 3 1 Aの軸方向端面

3 1 a , 3 l bは、樹脂 2 6に覆われておらず、樹脂 2 6から露出している。このため、冷媒通路 4 3内に冷媒 Aが供給されたとしても、冷媒 Aが磁石収容孔 2 4 A内に染み込むことを抑制することができる。このように、磁石収容孔 2

4 A内に冷媒 Aが入り込むことを抑制することができるので、冷媒 Aがロータコァ 2 0の電磁鋼板間からローダコア 2 0の外周面に染み出すことを抑制することができる。これにより、ロータ 1 0とステータ 5 0との間に冷媒 Aが入り込むことを抑制することができ、ロータ 1 0の回転抵抗の上昇を抑制することができる。特に、樹脂 2 6は、磁石収容孔 2 4 Aを規定するロータコア 2 0の内表面の略全面に亘つて形成されているので、磁石収容孔 2 4 Aを規定するロータ 1 0の内表面からロータ 1 0の外表面に向けて冷媒 Aが染み出すことを抑制することができる。さらに、樹脂 2 6によって、永久磁石 3 1を良好にロータコア 2 0に接着させることができ、永久磁石 3 1を良好にロータコア 2 0に固定することができる。そして、永久磁石 3 1 Aの軸方向端面 3 1 a， 3 1 bが樹脂 2 6から露出しているので、冷媒 Aによって永久磁石 3 1 Aが良好に冷却される。このように、永久磁石 3 1 Aを冷却することで、永久磁石 3 1 Aの熱減磁を抑制することができる。

このように、各磁石群 3 O A〜 3 O Hを構成する永久磁石を冷却した後に、排出孔 4 4から排出される。なお、樹脂 2 6としては、たとえば、エポキシ、不飽和ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートまたはポリフエ二レンスルフィド等の樹脂材料を採用することができる。

図 4は、本発明の実施の形態に係る回転電機の第 1変形例を示す断面図である。この図 4に示す例においては、ロータ 1 0の軸方向端面 1 0 a， 1 0 bに位置する磁石収容孔 2 4 Aの開口部 2 5 a , 2 5 bの開口縁部と、永久磁石 3 1 Aとの間を閉塞する樹脂 2 6を備えている。この回転電機においても、永久磁石 3 1 A と、開口部 2 5 a， 2 5 bとの間が閉塞されているので、冷媒 Aが磁石収容孔 2 4 A内に入り込むことを抑制することができる。このように、樹脂 2 6を磁石収容孔 2 4 A内に充填する場合に限られず、樹脂 2 6により永久磁石 3 1 Aと開口部 2 5 a , 2 5 bとの間の隙間を閉塞するようにしても、冷媒 Aが磁石収容孔 2

4 A内に入り込むことを抑制することができる。

図 5は、本発明の実施の形態に係る回転電機の第 2変形例を示す断面図である。この図 5に示すように、電磁鋼板 2 1のうち、ロータ 1 0の軸方向端面 1 0 a , 1 0 bに位置する板状の閉塞部材 2 2 a， 2 2 bは、磁石収容孔 2 4の開口部 2

5 a , 2 5 bの開口縁部と永久磁石 3 1との間に規定された隙間の開口部を閉塞している。このように、平板板状部材を用いて、冷媒 Aが磁石収容孔 2 4内に入り込むことを抑制してもよレ、。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。産業上の利用可能性

本発明は、回転電機に適用することができ、特に永久磁石の冷却が図られた回転電機に好適である。

Claims

請求の範囲

1. 回転可能に設けられ、冷媒が流通可能な第 1冷媒通路（45) が形成された回転軸（58) と、

永久磁石（3 1 A) を収容可能な収容孔（24A) が形成され、前記収容孔

(24 A) 内に設けられた永久磁石（31A) を有し、前記回転軸（58) に固設された回転子（10) と、

前記回転子（10) に対向し、複数の卷線相を有する固定子（50) と、前記回転子（10) の軸方向端部（10 a, 10 b) に設けられたエンドプレート（29) と、

前記エンドプレート（29) に形成され、前記永久磁石（3 1A) の軸方向端部（3 1 a， 31 b) を経由し、前記第 1冷媒通路（45) と連通して、前記冷媒が流通可能な第 2冷媒通路（43) と、

前記回転子（10) の軸方向端部（10 a， 10 b) に位置する前記収容孔 (24 A) の開口部と、前記永久磁右 (31 A) との間を閉塞して、前記収容孔

(24 A) 内への前記冷媒の浸入を抑制可能な閉塞部材（26) とを備えた、回転電機。

2. 前記閉塞部材（26) は、前記収容孔（24A) 内に充填され、前記回転子（10) の軸方向に位置する前記両軸方向端面（10 a, 1 O b) に亘つて延びる、請求の範囲第 1項に記載の回転電機。

3. 前記永久磁石（ 31 A) の軸方向端部（31 a, 3 1 b) の少なくとも一部は、前記閉塞部材（26) から露出する、請求の範囲第 1項に記載の回転電機。

4. 前記閉塞部材（26) は、樹脂とされた、請求の範囲第 1項に記載の回転電機。