発電電動機の冷却構造及び発電電動機
【課題】冷却媒体で発電電動機を冷却するにあたって、ステーターが有するコイルの冷却不足を抑制すること。
【解決手段】発電電動機の冷却構造１００は、発電電動機の筐体の一部である第１ハウジング１１に突起部６０を有する。突起部６０は、入出力シャフトの回転中心軸Ｚｒの方向における一端部側の内面１１Ｉａからステーター２４のコイル２４Ｃに向かって突出して、コイル１４Ｃとの間に冷却媒体の通路であるコイルエンド側冷却媒体通路６２を形成し、かつ回転中心軸Ｚｒの周囲に配置される。
【解決手段】発電電動機の冷却構造１００は、発電電動機の筐体の一部である第１ハウジング１１に突起部６０を有する。突起部６０は、入出力シャフトの回転中心軸Ｚｒの方向における一端部側の内面１１Ｉａからステーター２４のコイル２４Ｃに向かって突出して、コイル１４Ｃとの間に冷却媒体の通路であるコイルエンド側冷却媒体通路６２を形成し、かつ回転中心軸Ｚｒの周囲に配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電電動機を冷却媒体で冷却することに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電電動機は様々な用途に用いられるが、ステーターが有するコイルのジュール発熱及びローターコアの渦電流損失及びヒステリシス損失等によって発熱する。発電電動機を冷却するため、例えば、潤滑油と冷却油とを兼ねた油等の冷却媒体を用いて発電電動機を冷却する技術が記載されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−７１９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
油等の冷却媒体を用いて発電電動機を冷却する場合、発電電動機内における冷却媒体の通路を流れる冷却媒体の流量がばらつくことにより、ステーターのコイルの冷却不足が発生するおそれがある。本発明は、冷却媒体で発電電動機を冷却するにあたって、ステーターが有するコイルの冷却不足を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ローターが取り付けられた入出力シャフト及び前記ローターの外周部に配置されたステーターを筐体内に格納する発電電動機を冷却媒体で冷却するにあたり、前記筐体の、前記入出力シャフトの回転中心軸の方向における一端部側の内面から前記ステーターのコイルに向かって突出して、前記コイルとの間に前記冷却媒体の通路を形成し、かつ前記回転中心軸の周囲に配置される突起部を有することを特徴とする発電電動機の冷却構造である。
【０００６】
本発明において、前記突起部の前記コイル側の面は、前記回転中心軸と直交する平面と平行であることが好ましい。
【０００７】
本発明において、前記突起部は、一部が切り欠かれていることが好ましい。
【０００８】
本発明は、前記発電電動機の冷却構造を有する発電電動機である。
【０００９】
本発明において、前記発電電動機は、前記入出力シャフトの一端に動力発生源の出力シャフトが接続され、他端に前記動力発生源の動力により駆動される駆動対象の入力シャフトが接続されることが好ましい。
【００１０】
本発明において、ローターが取り付けられた入出力シャフト及び前記ローターの外周部に配置されたステーターを筐体内に格納し、内燃機関と油圧ポンプとの間に設けられて前記内燃機関の動力を前記油圧ポンプに伝達するとともに電力を発生する発電電動機であり、前記筐体の、前記入出力シャフトの回転中心軸の方向における一端部側の内面から前記ステーターのコイルに向かって突出して、前記コイルとの間に前記冷却媒体の通路を形成し、かつ前記入出力シャフトの回転中心軸の周囲に配置される突起部を有しており、前記突起部の前記コイル側の面は、前記回転中心軸と直交する平面と平行であることを特徴とする発電電動機である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、冷却媒体で発電電動機を冷却するにあたって、ステーターが有するコイルの冷却不足を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本実施形態に係る発電電動機を用いたハイブリッド油圧ショベルを示す側面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る発電電動機の断面図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る発電電動機の分解図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る発電電動機の入出力シャフト、ローター及びフランジの構造を示す斜視図である。
【図６】図６は、本実施形態に係る発電電動機が備えるローターコアの斜視図である。
【図７】図７は、ローターコアに取り付けられるブレードを示す斜視図である。
【図８】図８は、本実施形態に係る発電電動機が備えるステーターの正面図である。
【図９】図９は、本実施形態に係る発電電動機が備える第１ハウジングの斜視図である。
【図１０】図１０は、本実施形態に係る発電電動機が備えるフランジの斜視図である。
【図１１】図１１は、本実施形態に係る発電電動機の冷却構造を示す図である。
【図１２】図１２は、本実施形態の変形例に係る発電電動機の冷却構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【００１４】
＜ハイブリッド油圧ショベル＞
図１は、本実施形態に係る発電電動機を用いたハイブリッド油圧ショベルを示す側面図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。ハイブリッド油圧ショベル１は、内燃機関により発電電動機を駆動して電力を発生させ、前記電力によって電動機を駆動して上部旋回体を旋回させたり、ハイブリッド油圧ショベル１の補機類を駆動したりする、いわゆるハイブリッド方式の建設車両である。
【００１５】
ハイブリッド油圧ショベル１は、左右一対の履帯２Ｃを有する下部走行体２と、上部旋回体３と、ブーム４ａ、アーム４ｂ及びバケット４ｃを含むとともに上部旋回体３に取り付けられた作業機４と、下部走行体２と上部旋回体３とを連結するスイングサークル５と、を含んでいる。左右一対の履帯２Ｃは、右走行油圧モータと左走行油圧モータとにより駆動されて、ハイブリッド油圧ショベル１を走行させる。右走行油圧モータ、左走行油圧モータは、図２に示す油圧ポンプ７から圧送される作動油が供給されて駆動される。
【００１６】
上部旋回体３は、旋回モータとして機能する電動機５Ｍ（図２参照）により旋回する。上部旋回体３にはスイングサークル５のアウターレース５Ｏが固定されており、下部走行体２にはスイングサークル５のインナーレース５Ｉが固定されている。このような構造によって、スイングサークル５は、上部旋回体３と下部走行体２とを連結する。電動機５Ｍの入出力シャフトは、減速機構を備えたスイングマシナリを介してスイングピニオン５Ｐと連結している。スイングピニオン５Ｐは、スイングサークル５のインナーレース５Ｉに取り付けられた内歯に噛み合っている。電動機５Ｍの駆動力は、前記スイングマシナリを介してスイングピニオン５Ｐに伝達されて、上部旋回体３を旋回させる。本実施形態において、電動機５Ｍは、縦置き、すなわち、ハイブリッド油圧ショベル１を水平面に設置した場合において、電動機５Ｍの入出力シャフトが重力の作用する方向に向かうように設置される。ブーム４ａ、アーム４ｂ及びバケット４ｃは、図２に示す油圧ポンプ７から圧送される作動油によって、コントロールバルブを介して各々ブーム４ａ用、アーム４ｂ用、バケット４ｃ用の油圧シリンダによって駆動されて、掘削等の作業を実行する。
【００１７】
上部旋回体３は、平面視が略長方形形状の構造体である。上部旋回体３の操縦室３ａは、ハイブリッド油圧ショベル１の作業中において操縦者の視線が主として向く方向を前方とした場合、上部旋回体３の前方左側に配置される。カウンターウェイト３ｂは、上部旋回体３の後方に配置される。上部旋回体３は、操縦室３ａ及びカウンターウェイト３ｂに加え、ハイブリッド油圧ショベル１の動力発生源としての内燃機関６と、本実施形態に係る発電電動機１０と、油圧ポンプ７と、インバータ８と、蓄電装置９と、を有する。
【００１８】
内燃機関６は、例えば、ディーゼルエンジンであるが、内燃機関６の種類は問わない。内燃機関６、発電電動機１０、油圧ポンプ７、インバータ８及び蓄電装置９は、カウンターウェイト３ｂの前方、すなわち操縦室３ａ側に配置されている。内燃機関６と油圧ポンプ７との間に、発電電動機１０が配置される。内燃機関６の出力シャフト６Ｓは発電電動機１０の入出力シャフトに接続され、発電電動機１０の入出力シャフトは油圧ポンプ７の入力シャフト７Ｓに接続される。このような構造により、内燃機関６は、発電電動機１０を駆動して電力を発生させるとともに、油圧ポンプ７を駆動する。すなわち、油圧ポンプ７は、発電電動機１０を介して駆動される。なお、発電電動機１はＰＴＯ（Power Take Off）を介して、エンジンの出力軸に間接的に接続されていてもよい。
【００１９】
インバータ８の入出力端子と発電電動機１０の電力入出力端子とは、高電圧配線ＣＡａが電気的に接続している。インバータ８の出力端子と電動機５Ｍの入力端子とは、高電圧配線ＣＡｂが電気的に接続している。インバータ８は、発電電動機１０が発生した電力を、キャパシタ又は二次電池等の蓄電装置９に蓄えたり、前記電力を電動機５Ｍに供給してこれを駆動したりする。また、インバータ８は、上部旋回体３に旋回ブレーキが作動したときに、電動機５Ｍが上部旋回体３の運動エネルギーを電気エネルギーに変換することによって得られた電力を、蓄電装置９に蓄える。蓄電装置９に蓄えられた電力は、次に上部旋回体３が旋回するときに、インバータ８が電動機５Ｍへ供給する。発電電動機１は、必要に応じて蓄電装置９から電力の供給を受けて電動機として動作し、内燃機関６の補助をすることもできる。
【００２０】
このように、本実施形態に係る発電電動機１０は、建設車両の一種であるハイブリッド油圧ショベル１に適用される。なお、発電電動機１０の適用対象は、ハイブリッド油圧ショベル１に限定されるものではない。例えば、発電電動機１０は、ホイールローダー等の他のハイブリッド建設機械を適用対象としてもよい。
【００２１】
＜発電電動機＞
図３は、本実施形態に係る発電電動機の断面図である。図３は、発電電動機１０の回転中心軸Ｚｒを含み、かつ回転中心軸Ｚｒと平行な平面で発電電動機１０を切ったときの断面を示している。図４は、本実施形態に係る発電電動機の分解図である。図５は、本実施形態に係る発電電動機の入出力シャフト、ローター及びフランジの構造を示す斜視図である。図６は、本実施形態に係る発電電動機が備えるローターコアの斜視図である。図７は、ローターコアに取り付けられるブレードを示す斜視図である。図８は、本実施形態に係る発電電動機が備えるステーターの正面図である。図９は、本実施形態に係る発電電動機が備える第１ハウジングの斜視図である。図１０は、本実施形態に係る発電電動機が備えるフランジの斜視図である。
【００２２】
図２に示したように、発電電動機１０は、内燃機関６と油圧ポンプ７との間に配置される。そして、内燃機関６の動力により電力を発生するとともに、内燃機関６の動力を油圧ポンプ７へ伝達する。発電電動機１０は、例えば、油等の冷却媒体によって冷却されるとともに、前記冷却媒体で、入出力シャフト１６を回転可能に支持する軸受５０Ｆ、５０Ｒ及びスプライン等の潤滑が必要な部分（摺動部分）を潤滑する。
【００２３】
図３、図４に示すように、発電電動機１０は、フライホイール１４と、連結部材１５と、入出力シャフト１６と、ローター２０と、ステーター２４と、筐体の一部としての第１ハウジング１１と、前記筐体の一端部、すなわち、第１ハウジング１１の一端部に配置される端部側部材（第１の端部側部材）としてのフランジ１２と、第１ハウジング１１の他端部に配置され、前記筐体の一部となる第２ハウジング１３と、を含む。
【００２４】
フライホイール１４は、円板形状の構造体であり、図２に示す内燃機関６の出力シャフト６Ｓが取り付けられる。フライホイール１４は、外周部にスターターギヤ１４Ｇを有する。スターターギヤ１４Ｇは、外歯のリングギヤである。スターターギヤ１４Ｇは、内燃機関６のスターターモーターの動力を内燃機関６の出力シャフト６Ｓに伝達して内燃機関６を始動させる機能を有している。なお、発電電動機１０を電動機として作動させて、内燃機関６を始動させてもよい。
【００２５】
＜フライホイール＞
フライホイール１４は、複数のボルト１５Ｂによって連結部材１５に取り付けられる。フライホイール１４は、内燃機関６の回転効率を高めるために作用する機能及び発電電動機１０の発電効率及び電動機効率を向上させるための機能を有している。連結部材１５は、略円筒形状の本体部１５Ｓと、本体部１５Ｓの一端部側から本体部１５Ｓの径方向外側に向かって張り出す円形形状のフランジ部１５Ｆとを有する。連結部材１５のフランジ部１５Ｆとフライホイール１４とをボルト１５Ｂで締結することにより、両者が固定される。本体部１５Ｓは、内周部に内歯スプライン１５Ｉを有する。
【００２６】
＜入出力シャフト＞
入出力シャフト１６は、円筒形状の構造体であり、一端部１６Ｔｐが油圧ポンプ７の入力シャフト７Ｓに接続され、他端部１６Ｔｅが内燃機関６の出力シャフト６Ｓに接続される。入出力シャフト１６は、一端部１６Ｔｐ側の内周部に内歯スプライン１６Ｉを、他端部１６Ｔｅ側の外周部に外歯スプライン１６Ｏを有している。内歯スプライン１６Ｉは、油圧ポンプ７の入力シャフト７Ｓが有する外歯スプラインと噛み合う。外歯スプライン１６Ｏは、連結部材１５が有する内歯スプライン１５Ｉと噛み合う。このような構造により、内燃機関６の動力は、フライホイール１４と、連結部材１５とを介して入出力シャフト１６に伝達され、入出力シャフト１６に伝達された内燃機関６の動力は、内歯スプライン１６Ｉを介して油圧ポンプ７の入力シャフト７Ｓに伝達される。
【００２７】
入出力シャフト１６は、回転中心軸Ｚｒを中心として回転する。フライホイール１４及び連結部材１５も、回転中心軸Ｚｒを中心として回転する。入出力シャフト１６は、外周部から径方向外側に向かって張り出す円形形状のフランジ部１６Ｆを有する。フランジ部１６Ｆは、後述するローター２０が取り付けられる部分である。また、入出力シャフト１６は、一端部１６Ｔｐから他端部１６Ｔｅに向かって貫通するシャフト貫通孔１６ＩＳを有する。シャフト貫通孔１６ＩＳは、発電電動機１０を冷却する冷却媒体の通路となる。入出力シャフト１６は、内周面に二箇所、一端部１６Ｔｐから他端部１６Ｔｅにわたって形成された溝１６Ｓを有する。溝１６Ｓは、一端部１６Ｔｐから他端部１６Ｔｅに向かって深さが大きくなっている。このような構造により、一端部１６Ｔｐ側から流入した冷却媒体が、他端部１６Ｔｅに向かって流れやすくなるので、冷却効率が向上する。本実施形態では、フライホイール１４を用いた例を説明したが、フライホイール１４を用いず、連結部材１５と内燃機関６の出力シャフト６Ｓとをスプライン等によって接続してもよい。
【００２８】
＜ローター＞
ローター２０は、ローターコア１７と、ローターコア１７を保持するローターコア保持部材としてのローターホルダー１８とを含む。ローターコア１７は、複数の鋼板（電磁鋼板）を積層した構造体である。複数の鋼板が積層される方向（積層方向）は、ローターコア１７が入出力シャフト１６に取り付けられた状態において、回転中心軸Ｚｒと平行である。ローターコア１７は、図４に示すように、外周部の周方向に所定のピッチをもって複数（この例では２４個）の誘導子１７Ｉが突設されている。ローターコア１７は、周方向に向かって複数のボルト孔１７Ｈが積層方向に向かって貫通している。ローターコア１７の内周面は、ローターホルダー１８の外周面と接する。
【００２９】
ローターホルダー１８は、第１ホルダー部材１８Ｌｉと、第２ホルダー部材１８Ｌｏと、第３ホルダー部材１８Ｔとを含む。第１ホルダー部材１８Ｌｉは、中抜きの円板状の構造体である第１ホルダー部材１８Ｌｉである。第２ホルダー部材１８Ｌｏは、第１ホルダー部材１８Ｌｉの外周部に設けられる、円筒形状の構造体である。第３ホルダー部材１８Ｔは、第２ホルダー部材１８Ｌｏの一端部に設けられる、中抜きの円板状の構造体であって、入出力シャフト１６の径方向外側に延出する構造体である。本実施形態において、これらは、同一の材料で一体不可分に製造される。ローターホルダー１８の材料は、例えば、鋼であるが、これに限定されるものではない。ローターホルダー１８は、入出力シャフト１６とともに、回転中心軸Ｚｒを中心として回転する。なお、第１ホルダー部材１８Ｌｉは、ローターホルダー１８の軸方向（回転中心軸Ｚｒと平行な方向）と平行な軸方向貫通孔１８Ｐを有する。軸方向貫通孔１８Ｐは、冷却媒体の通路となる。
【００３０】
ローターコア１７は、第２ホルダー部材１８Ｌｏの外周部に取り付けられる。このとき、ローターコア１７のボルト孔１７Ｈにローターコア取付ボルト１９を差し込み、第３ホルダー部材１８Ｔのねじ穴にねじ込むことにより、ローターコア１７がローターホルダー１８に固定される。本実施形態においては、ローターコア１７の積層方向両側から第１ブレード４０Ｆと第２ブレード４０Ｒとでローターコア１７を挟み込んだ状態で、第１ブレード４０Ｆ及び第２ブレード４０Ｒとともにローターコア１７をローターホルダー１８に取り付ける。なお、第１ブレード４０Ｆはフランジ１２側に配置され、第２ブレード４０Ｒは第２ハウジング１３側に配置される。また、第１ブレード４０Ｆよりもローターコア取付ボルト１９のボルト頭側には、入出力シャフト１６の回転数を検出する際に用いるセンサープレート２２が配置されて、ローターコア取付ボルト１９によりローターホルダー１８に取り付けられる。センサープレート２２は、環状の板材であって、図５に示すように、周方向に向かって複数の孔を有している。この複数の孔を光学センサ又は磁気センサ等で計数することにより、ローターホルダー１８を介して入出力シャフト１６の回転数が検出される。
【００３１】
図７に示すように、第１ブレード４０Ｆ及び第２ブレード４０Ｒは、環状の部材である。第１ブレード４０Ｆ及び第２ブレード４０Ｒは、複数の鋼板を有するローターコア１７を保持する機能と、ステーター２４が発生し、ローターコア１７に入る磁束の漏れを抑制する機能とを有する。図７には、第１ブレード４０Ｆのみを示すが、第２ブレード４０Ｒも冷却媒体流出孔４１Ｆ、４１Ｒの配置及び中心の開口部の寸法を除けば同様の形状及び寸法である。このため、第１ブレード４０Ｆ及び第２ブレード４０Ｒについては、必要に応じて、第１ブレード４０Ｆのみを説明する。なお、フランジ１２側に配置される第１ブレード４０Ｆは、第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒを固定するため、第２ブレード４０Ｒよりも開口部の内径が小さくなっている。
【００３２】
第１ブレード４０Ｆは、第１部分４３Ｆと、第２部分４４Ｆと、第３部分４５Ｆとを有する。第１部分４３Ｆは、第１ブレード４０Ｆがローターコア１７の一端部と接する、中抜きの円板形状の部分である。第２部分４４Ｆは、第１部分４３Ｆの外周部に設けられて、ローターコア１７と接する側とは反対側に延出する円筒形状の部分である。第２部分４４Ｆの内周部には、周方向に向かって複数の突起４６Ｆが設けられる。突起４６Ｆは、第２部分４４Ｆの内周部から径方向内側に向かって突出する。本実施形態において、それぞれの突起４６Ｆは、第２部分４４Ｆの周方向に向かって略等間隔に配置される。第３部分４５Ｆは、第２部分４４Ｆの第１部分４３Ｆの端部とは反対側の端部に設けられて、回転中心軸Ｚｒに向かって延在する鍔状かつ中抜きの円板形状の部分である。第３部分４５Ｆの内径は、第１部分４３Ｆの内径よりも大きい。
【００３３】
第１部分４３Ｆと、第２部分４４Ｆと、第３部分４５Ｆとは、いずれも同一の材料で一体不可分に製造される。本実施形態において、第１ブレード４０Ｆは、例えば、アルミニウム合金を鋳造することによって製造される。なお、ブレード４０Ｆは、第１部分４３Ｆと、第２部分４４Ｆと、第３部分４５Ｆとをそれぞれ別個の部材として製造し、溶接又はボルトによる締結等により、これらを一体としてもよい。
【００３４】
図３に示すように、第１ブレード４０Ｆ及び第２ブレード４０Ｒは、外周部に、冷却媒体を保持する冷却媒体保持部４２Ｆ、４２Ｒを有する。冷却媒体保持部４２Ｆは、第１部分４３Ｆと、第２部分４４Ｆと、第３部分４５Ｆと、隣接する２つの突起４６Ｆとで囲まれる部分である（第２ブレード４０Ｒも同様）。なお、冷却媒体保持部４２Ｆ、４２Ｒは、必ずしも突起４６Ｆを備える必要はない。また、第１ブレード４０Ｆ及び第２ブレード４０Ｒは、外周部に、径方向外側に向かって貫通する冷却媒体流出孔４１Ｆ、４１Ｒを有する。冷却媒体流出孔４１Ｆ、４１Ｒは、第１ブレード４０Ｆ及び第２ブレード４０Ｒの周方向に向かって複数設けられる。冷却媒体保持部４２Ｆ、４２Ｒに保持された冷却媒体は、ローター２０の回転に起因する遠心力によって冷却媒体流出孔４１Ｆ、４１Ｒから流出し、第１ブレード４０Ｆ及び第２ブレード４０Ｒの径方向外側に放出される。冷却媒体流出孔４１Ｆ、４１Ｒは、コイルエンドに向かって開口していることが好ましく、コイルエンドに対向する位置に設けられていることがより好ましい。このようにすれば、冷却媒体を放出する際に、コイルエンドへ集中させることができるので、コイルエンドをより効果的に冷却することができる。
【００３５】
フライホイール１４、連結部材１５、入出力シャフト１６、ローターホルダー１８、ローターコア１７、第１ブレード４０Ｆ、第２ブレード４０Ｒ、センサープレート２２及びこれらを締結するボルト１６Ｂ、１９等が、発電電動機１０の回転要素となる。次に、ステーター２４について説明する。
【００３６】
＜ステーター＞
ステーター２４は、ステーターコア２４Ｋと、コイル２４Ｃとを含む。コイル２４Ｃは、ステーターコア２４Ｋに取り付けられたインシュレーター２４Ｉを介してステーターコア２４Ｋに巻き回されている。ステーターコア２４Ｋは、環状の鋼板（電磁鋼板）を複数積層させた環状の構造体である。ステーターコア２４Ｋの内周部には、ステーターコア２４Ｋの周方向に向かって所定のピッチで、複数の突部２４Ｔが中心に向けて突出している。突起２４Ｔは、ステーターコア２４Ｋの一部である。それぞれの突部２４Ｔは、発電電動機１０の磁極となる。それぞれの突部２４Ｔの周面には、コイル２４Ｃとして、３本のコイルが、インシュレーター２４Ｉを介して順次巻き回されている。前記環状の鋼板の積層方向におけるステーターコア２４Ｋの両端部からはみ出した部分が、コイル２４Ｃのコイルエンドである。
【００３７】
インシュレーター２４Ｉは、樹脂製の部材であり、コイル２４Ｃとステーターコア２４Ｋとの間に介在する。インシュレーター２４Ｉは、コイル２４Ｃのコイルエンドと重なる部分に切り欠きを有する。回転するローター２０から放出された冷却媒体は、切り欠きを通ってコイルエンドに到達する。このように、インシュレーター２４Ｉの切り欠きは、回転するローター２０からの冷却媒体を直接コイルエンドに供給することができるので、コイルエンドを効率よく冷却することができる。
【００３８】
本実施形態において、ステーターコア２４Ｋは、計３６個の突起２４Ｔを有している。このような構造により、３相１２極のＳＲ（Switched Reluctance）モータを構成している。なお、本実施形態はこれに限定されず、例えば、ＰＭ（Permanent Magnet)モータ等、他の方式の発電電動機であってもよい。３本のコイル２４Ｃの両端部における６本のコイル端子は、ハウジング１１が有するコネクタボックス台座２６に取り付けられるコネクタボックス２６Ｂ（図４参照）に設けられた端子接続部と電気的に接続されている。前記６本のコイル端子は、前記端子接続部を介して、図２に示す高電圧配線ＣＡａと電気的に接続する。
【００３９】
ステーターコア２４Ｋの外周部には、複数（本実施形態では３個）の突起部にボルト孔２４Ｈが設けられている。それぞれの前記突起部は、ハウジング１１の内周部に形成された凹部にそれぞれが嵌り合うようになっている。それぞれの前記突起部を前記凹部に嵌め合わせることで、ステーターコア２４Ｋをハウジング１１に対して位置決めすることができる。位置決めされたステーターコア２４Ｋは、ボルト２４Ｂをボルト孔２４Ｈに貫通させてハウジング１１に取り付けられる。
【００４０】
発電電動機１０は、ステーター２４の内側に、ローター２０が配置される。より具体的には、ステーターコア２４Ｋの内側に、ローターコア１７が配置される。このような配置により、ローターコア１７が有する誘導子１７Ｉと、ステーターコア２４Ｋが有する突起２４Ｔとが所定の間隔を有して対向する。上述したように、ステーターコア２４Ｋの内周部に等間隔で設けられて磁極を構成する突部２４Ｔは、計３６個である。これに対して、ローターコア１７の外周部に等間隔で設けられる誘導子１７Ｉは、計２４個である。このように、発電電動機１０は、ステーターコア２４Ｋにおける磁極（突起２４Ｔ）の数、すなわち、各磁極（各突部２４Ｔ）間のピッチと、ローターコア１７における各誘導子１７Ｉ間のピッチとの間に、ピッチ差を設けている。次に、発電電動機１０の第１ハウジング１１、フランジ１２及び第２ハウジング１３について説明する。
【００４１】
＜第１ハウジング＞
図９、図４に示すように、第１ハウジング１１は、略円筒形状の部分（円筒状部分）１１Ｄと、円筒状部分１１Ｄから、その径方向外側に向かって張り出した張り出し部１１Ｆとを含む構造体であり、両方の端部に開口部を有している。第１ハウジング１１は、一端部にフランジ１２が取り付けられ、他端部に第２ハウジング１３が取り付けられる。第１ハウジング１１は、ローター２０と、ローター２０の外周部に配置されるステーター２４とを内部に有している。より具体的には、第１ハウジング１１と、フランジ１２と、第２ハウジング１３とで囲まれる空間に、ローター２０とステーター２４とが配置される。図３に示すように、張り出し部１１Ｆの部分は、冷却媒体を溜める冷却媒体溜めとしてのオイルパン１１Ｐとなる。第１ハウジング１１の張り出し部１１Ｆには、オイルパン１１Ｐと外部とを連通する排出通路２８が設けられる。また、ドレーンから、オイルパン１１Ｐ内の冷却媒体を排出することができる。
【００４２】
第１ハウジング１１は、一端部、すなわちフランジ１２の取付側の内面（フランジ側内面）１１Ｉａからステーター２４に向かって突出する突起部６０を有する。突起部６０は、ローターホルダー１８に取り付けられる第１ブレード４０Ｆよりも径方向外側に設けられて、ステーター２４のコイル２４Ｃと対向する。突起部６０は、ステーター２４に沿って設けられる。すなわち、回転中心軸Ｚｒを中心とした同心円上に設けられ、入出力シャフト１６の回転中心軸Ｚｒの周囲に配置される。突起部６０は、コネクタボックス台座２６の位置に一部切り欠き部６０Ｋを有する。この切り欠き部６０Ｋから、図３、図１０に示すコイル２４Ｃの導線を引き出す。突起部６０の頂面６０Ｔ、すなわち、コイル２４Ｃと対向する面（コイル２４Ｃ側の面）は、平面になっている。突起部６０とコイル２４Ｃとの間は、冷却媒体が通過する通路になる。突起部６０の頂面６０Ｔは、第１ブレード４０Ｆの第３部分４５Ｆ（図７参照）よりもローターコア１７側、すなわちコイル２４Ｃ側に配置される。このようにすることで、第１ブレード４０Ｆの冷却媒体流出孔４１Ｆから放出された冷却媒体を、コイル２４Ｃのコイルエンドに導くことができる。その結果、コイルエンドをより効果的に冷却することができる。
【００４３】
第１ハウジング１１は、頂部に冷却媒体供給口２９が取り付けられている。発電電動機１０は、張り出し部１１Ｆを鉛直方向（重力の作用する方向、図３、図４の矢印Ｇで示す方向）側として使用されることを想定している。第１ハウジング１１の頂部は、発電電動機１０の張り出し部１１Ｆを鉛直方向に向けて設置した場合に、設置面から最も高くなる部分である。第１ハウジング１１は、冷却媒体供給口２９から入出力シャフト１６の回転中心軸Ｚｒに向かって延在する冷却媒体導入通路３０を有する。そして、第１ハウジング１１は、冷却媒体導入通路３０の終端近傍に、フランジ１２側に向かって延在して開口する連結通路３１Ｈを有する。第１ハウジング１１の連結通路３１Ｈは、フランジ１２が有する連結通路３１Ｆと接続される。
【００４４】
冷却媒体供給口２９には、冷却媒体戻し通路としての配管２５が接続されている。冷却媒体供給口２９から供給された冷却媒体は、発電電動機１０の各部を冷却した後、オイルパン１１Ｐに集められる。この冷却媒体は、排出通路２８から図示しないフィルタ及びポンプを経由して、図４に示すオイルクーラー入口２１に送られて、ここで冷却された後、オイルクーラー出口２３から配管２５を通って、再び冷却媒体供給口２９から供給される。このように、冷却媒体は、発電電動機１０の内部を循環している。
【００４５】
＜フランジ＞
フランジ１２は、複数のボルト１２Ｂによって第１ハウジング１１の一端部の開口部に取り付けられる。フランジ１２は、図２に示す油圧ポンプ７側に配置される。そして、フランジ１２は、第１ハウジング１１に取り付けられる側とは反対側に、油圧ポンプ７の入力シャフト７Ｓを発電電動機１０の入出力シャフト１６に取り付けるための貫通孔１２Ｈを有する。油圧ポンプ７の入力シャフト７Ｓは、貫通孔１２Ｈから入出力シャフト１６に取り付けられる。
【００４６】
フランジ１２の貫通孔１２Ｈは、入出力シャフト１６が有する内歯スプライン１６Ｉの途中の位置まで径方向内側に向かって延出する張り出し部１２ＨＦを有する。張り出し部１２ＨＦの内周部が、内歯スプライン１６Ｉの途中の位置まで延出している。この張り出し部１２ＨＦは、内側第１通路３２ｉから流出する冷却媒体を入出力シャフト１６側に導くとともに、貫通孔１２Ｈを通って油圧ポンプ７側へ流出する冷却媒体を最小限に抑える。このようにすることで、発電電動機１の内部から貫通孔１２Ｈを通って外部へ流出する冷却媒体を最小限に抑え、発電電動機１の内部へ冷却媒体を導くことができる。
【００４７】
フランジ１２は、入出力シャフト１６が有するフランジ部１６Ｆの径方向外側まで延出する軸受取付部材７０を有する。軸受取付部材７０は、円筒形状の部材であり、本実施形態においては、フランジ１２と一体で構成される。なお、フランジ１２と軸受取付部材７０とを別部材として、ボルト等の締結手段又は溶接等の接合手段により両者を一体としてもよい。軸受取付部材７０は、フランジ１２の表面であって、図３に示す発電電動機１０の筐体側、すなわち、第１ハウジング１１側の面（筐体側内面）１２Ｉａから突出している。軸受取付部材７０は、ローターホルダー１８の第１ホルダー部材１８Ｌｉ及び入出力シャフト１６のフランジ部１６Ｆと、ローターホルダー１８の第２ホルダー部材１８Ｌｏとの間に配置される。
【００４８】
図３、図５に示すように、軸受取付部材７０の外周部には、第１軸受５０Ｆと第２軸受５０Ｒとが、環状かつ板状のスペーサー５１を両者の間に挟んで取り付けられている。スペーサー５１は、第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒの外輪側に配置される。本実施形態において、第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒは、いずれも深溝玉軸受であるが、これに限定されるものではない。第１軸受５０Ｆがフランジ１２側に、第２軸受５０Ｒが第２ハウジング１３側に配置される。本実施形態では、第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒの内輪が、軸受取付部材７０に取り付けられる。軸受取付部材７０は、入出力シャフト１６の外周側に配置される。第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒの外輪は、ローターホルダー１８の第２ホルダー部材１８Ｌｏの内周部に取り付けられる。このような構造により、第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒは、軸受取付部材７０とローターホルダー１８との間に介在する。そして、軸受取付部材７０は、第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒを介して、ローターホルダー１８、入出力シャフト１６、連結部材１５及びフライホイール１４を回転可能に支持する。
【００４９】
第１軸受５０Ｆと第２軸受５０Ｒとの間であって、これらの外輪側には、スペーサー５１が介在しているので、両者の間には、スペーサー５１の厚み分の隙間が存在する。軸受取付部材７０は、前記隙間の位置に開口する貫通孔７１を有する。この貫通孔７１は、冷却媒体の通路となって、前記隙間を介して冷却媒体を第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒに供給する。
【００５０】
フランジ１２は、軸受取付部材７０の径方向外側かつローターホルダー１８に取り付けられた第１ブレード４０Ｆよりも径方向内側の位置に、第１ブレード４０Ｆに向かって突出するリブ（周方向リブ）８０を有する。リブ８０は、回転中心軸Ｚｒを中心とした同心円上に形成される円筒形状の部材であり、本実施形態においては、フランジ１２と一体で構成される。なお、フランジ１２とリブ８０とを別部材として、ボルト等の締結手段又は溶接等の接合手段により両者を一体としてもよい。
【００５１】
リブ８０は、ローター２０と対向する。リブ８０の頂面、すなわち、ローター２０と対向する面は、平面になっている。リブ８０とローター２０との間は、冷却媒体が通過する通路になる。リブ８０の頂面は、入出力シャフト１６の回転中心軸Ｚｒと平行な方向において、第１ブレード４０Ｆと一部が重なっている。すなわち、リブ８０の頂面は、フランジ１２側における第１ブレード４０Ｆの端面よりも、ローター２０側（冷却媒体保持部４２Ｆ側）にある。このようにすることで、第１ブレード４０Ｆの冷却媒体保持部４２Ｆ内に冷却媒体をより確実に導入することができる。
【００５２】
フランジ１２は、第１ハウジング１１の連結通路３１Ｈと接続される連結通路３１Ｆと、連結通路３１Ｆと接続される第１通路３２と、第１通路３２から分岐する第２通路３３とを有する。図１０に示すように、連結通路３１Ｆは、フランジ１２の外周部の一部に開口している。この開口が、連通通路３１Ｆの入口３１ＦＨになる。第１通路３２は、外側第１通路３２ｏと、外側第１通路３２ｏに接続するとともに、内径が外側第１通路３２ｏよりも小さい内側第１通路３２ｉとを有する。なお、内側第１通路３２ｉは、外側第１通路３２ｏよりも入出力シャフト１６側に配置される。第１通路３２の内側第１通路３２ｉは、フランジ１２の入出力シャフト１６側、より具体的には、回転中心軸Ｚｒ方向において、入出力シャフト１６の一部とフランジ１２とが重なる部分に開口する。内側第１通路３２ｉの入出力シャフト１６側における開口部が、第１通路出口３２Ｈである。
【００５３】
第２通路３３は、外側第１通路３２ｏから分岐する。すなわち、第２通路３３は、第１通路３２の内径が小さくなる前に分岐する。そして、第２通路３３は、入出力シャフト１６の外側に取り付けられるローター２０に向かって延在して、フランジ１２のローター２０側に開口する。第１通路３２から分岐する部分が第２通路入口３３Ｉであり、第２通路３３のローター２０側における開口部が、第２通路出口３３Ｈである（図３、図１０参照）。
【００５４】
＜第２ハウジング＞
第２ハウジング１３は、第１ハウジング１１の他端部の開口部に取り付けられる。第２ハウジング１３は、図２に示す内燃機関６側に配置される。そして、第２ハウジング１３は、第１ハウジング１１に取り付けられる側とは反対側に、内燃機関６の出力シャフト６Ｓを発電電動機１０の入出力シャフト１６に取り付けるための貫通孔１３Ｈを有する。内燃機関６の出力シャフト６Ｓは、貫通孔１３Ｈからフライホイール１４に取り付けられる。次に、発電電動機１０内における冷却媒体の経路を説明する。
【００５５】
＜冷却媒体の経路＞
冷却媒体供給口２９から流入した冷却媒体は、冷却媒体導入通路３０、連結通路３１Ｈ、３１Ｆを通って第１通路３２に流入する。第１通路３２に流入した冷却媒体は、一部が第２通路３３に分岐し、残りは内側第１通路３２ｉに流れて、第１通路出口３２Ｈから流出する。第１通路出口３２Ｈから流出した冷却媒体は、入出力シャフト１６の内歯スプライン１６Ｉと図２に示す油圧ポンプ７の入力シャフト７Ｓの外歯スプラインとの間から、一部がシャフト貫通孔１６ＩＳ内へ流入する。残りは、入出力シャフト１６とフランジ１２との間及び入出力シャフト１６と軸受取付部材７０との間の空間を通って、軸受取付部材７０の貫通孔７１から第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒとの隙間に流入する。
【００５６】
第１通路出口３２Ｈは、入出力シャフト１６の一端部１６Ｔｐの位置に開口することが好ましい。すなわち、第１通路出口３２Ｈは、入出力シャフト１６と、内燃機関６の駆動対象である油圧ポンプ７の入力シャフト７Ｓとの接続部の位置に開口することが好ましい。このようにすれば、入出力シャフト１６と油圧ポンプ７の入力シャフト７Ｓとの間、より具体的には、入出力シャフト１６の内歯スプライン１６Ｉと図２に示す油圧ポンプ７の入力シャフト７Ｓの外歯スプラインとの間に冷却媒体ＣＬを供給できる。その結果、シャフト貫通孔１６ＩＳ内へ冷却媒体ＣＬを効率的に導入することができる。また、上述したように、フランジ１２の貫通孔１２Ｈが有する張り出し部１２ＨＦは、出口３２Ｈから出てくる冷却媒体ＣＬを、油圧ポンプ７側に流れ込まないように規制しているので、シャフト貫通孔１６ＩＳ内へ冷却媒体ＣＬを効率的に導入することができる。
【００５７】
第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒとの隙間に流入した冷却媒体は、第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒを冷却及び潤滑した後、一部が軸受取付部材７０とリブ８０との間に流入する。残りの冷却媒体は、ローターホルダー１８の第１ホルダー部材１８Ｌｉが有する軸方向貫通孔１８Ｐを通過する。軸受取付部材７０とリブ８０との間に流入した冷却媒体は、第１ブレード４０Ｆの冷却媒体保持部４２Ｆ内に流入した後、冷却媒体保持部４２Ｆの冷却媒体流出孔４１Ｆから流出する。この冷却媒体は、ローター２０の回転に起因する遠心力によってローター２０の径方向外側に放出されて、コイル２４Ｃのコイルエンドに散布されてこれを冷却する。コイルエンドを冷却した冷却媒体は、オイルパン１１Ｐに集められる。
【００５８】
第１ホルダー部材１８Ｌｉが有する軸方向貫通孔１８Ｐを通過した冷却媒体は、ローターホルダー１８の第３ホルダー部材１８Ｔに沿って流れてから第２ブレード４０Ｒの冷却媒体保持部４２Ｒ内に流入し、冷却媒体保持部４２Ｒの冷却媒体流出孔４１Ｒから流出する。この冷却媒体は、ローター２０の回転に起因する遠心力によってローター２０の径方向外側に放出されて、コイル２４Ｃのコイルエンドに散布されてこれを冷却する。コイルエンドを冷却した冷却媒体は、オイルパン１１Ｐに集められる。
【００５９】
シャフト貫通孔１６ＩＳ内へ流入した冷却媒体は、入出力シャフト１６の一端部１６Ｔｐから他端部１６Ｔｅに向かって流れて、他端部１６Ｔｅから流出する。この冷却媒体は、入出力シャフト１６の外歯スプライン１６Ｏと連結部材１５の内歯スプライン１５Ｉとの間を通って、連結部材１５とローターホルダー１８との間に流出する。冷却媒体は、ローターホルダー１８の第１ホルダー部材１８Ｌｉ及び第３ホルダー部材１８Ｔに沿って径方向外側に流れた後、第２ブレード４０Ｒの冷却媒体保持部４２Ｒ内に流入し、冷却媒体保持部４２Ｒの冷却媒体流出孔４１Ｒから流出する。この冷却媒体は、ローター２０の回転に起因する遠心力によってローター２０の径方向外側に放出されて、コイル２４Ｃのコイルエンドに散布されてこれを冷却する。コイルエンドを冷却した冷却媒体は、オイルパン１１Ｐに集められる。
【００６０】
第２通路３３を通過した冷却媒体は、第２通路出口３３Ｈから流出して、ローター２０に向かって流れる。ローター２０に到達した冷却媒体は、ローター２０の回転に起因する遠心力によってローター２０の径方向外側に放出されて、フランジ１２側のコイル２４Ｃのコイルエンドに散布されてこれを冷却する。コイルエンドを冷却した冷却媒体は、重力の作用で下方に流れてオイルパン１１Ｐに集められる。オイルパン１１Ｐに集められた冷却媒体ＣＬは、排出通路２８から図示しないフィルタ、ポンプを経由して図４に示すオイルクーラー入口２１に送られ、ここで冷却された後、オイルクーラー出口２３から配管２５を通って、再び冷却媒体供給口２９から供給される。
【００６１】
ローター２０が回転することによる遠心力によって、第１ブレード４０Ｆ及び第２ブレード４０Ｒの冷却媒体保持部４２Ｆ、４２Ｒに保持された冷却媒体は、それぞれの冷却媒体流出孔４１Ｆ、４１Ｒからコイル２４Ｃのコイルエンドに向かって放出される。発電電動機１は、第１ハウジング１１が有する突起部６０を含む発電電動機の冷却構造により、冷却媒体流出孔４１Ｆ、４１Ｒから放出された冷却媒体を、コイル２４Ｃのコイルエンドへ導くようにする。このような発電電動機の冷却構造により、コイルエンドを効率的に冷却するとともに、位置による冷却のばらつきを低減する。次に、本実施形態に係る発電電動機の冷却構造をより詳細に説明する。
【００６２】
図１１は、本実施形態に係る発電電動機の冷却構造を示す図である。本実施形態に係る発電電動機の冷却構造（以下、必要に応じて冷却構造という）１００は、ローター２０が取り付けられた入出力シャフト１６及びローター２９の外周部に配置されたステーター２４を筐体内に格納する発電電動機１を冷却媒体で冷却するためのものである。このため、冷却構造１００は、突起部６０を有している。突起部６０は、筐体としての第１ハウジング１１の、入出力シャフト１６の回転中心軸Ｚｒの方向における一端部側の内面（ハウジング側内面）１１Ｉａからステーター２４のコイル２４Ｃに向かって突出して、コイル２４Ｃとの間に冷却媒体の通路（コイルエンド側冷却媒体通路）６２を形成し、かつ回転中心軸Ｚｒの周囲に配置される。
【００６３】
本実施形態において、突起部６０は、第１ハウジング１１と同一の材料で、これと一体不可分に製造される。突起部６０と第１ハウジング１１とは、別個の部材で製造され、ボルト又は溶接等によって一体に結合されてもよい。図１１、図９に示すように、突起部６０は、ハウジング１１のハウジング側内面１１Ｉａからステーター２４に向かって突出する環状の部分である。
【００６４】
突起部６０は、頂面６０Ｔと、径方向外側の側部（外側側部）６０Ｓｏと、径方向内側の側部（内側側部）６０Ｓｉとを有する。外側側部６０Ｓｏは、ハウジング側内面１１Ｉａと頂面６０Ｔとをつなぐ部分である。内側側部６０Ｓｉは、図９に示す、フランジ１２が取り付けられるフランジ取付開口１１Ｈの内周面と頂面６０Ｔとをつなぐ部分である。
【００６５】
突起部６０は、上述したように、回転中心軸Ｚｒの周囲に配置される。より具体的には、突起部６０は、フランジ取付開口１１Ｈ（図９参照）、フランジ１２が有するリブ８０（図１１参照）及び第１ブレード４０Ｆの第２部分４４Ｆの径方向外側に配置される。このため、頂面６０Ｔの径方向内側における半径Ｒｒｉは、第１ブレード４０Ｆの第２部分４４Ｆの外周部における半径（ブレード半径）Ｒｂよりも大きい。また、突起部６０は、第１ハウジング１１に取り付けられる環状の構造体であるステーター２４に沿って設けられる。このような構造により、このため、突起部６０は、頂面６０Ｔがステーター２４のコイル２４Ｃ、より具体的にはコイル２４Ｃのコイルエンド（コイルエンド側部２４ＣＳ）と対向する。なお、頂面６０Ｔの径方向外側における半径Ｒｒｏは、コイル２４Ｃの径方向外側における半径よりも小さい。このため、突起部６０の頂面６０Ｔは、径方向においてコイルエンド側部２４ＣＳの一部と対向する。突起部６０の頂面６０Ｔとコイルエンド側部２４ＣＳとは、所定の間隔（通路間隔）ｔｃを有している。このため、突起部６０とコイル２４との間、より具体的には、突起部６０の頂面６０Ｔとコイル２４のコイルエンド側部２４ＣＳとの間に、コイルエンド側冷却媒体通路６２が形成される。
【００６６】
本実施形態において、突起部６０の頂面６０Ｔは、回転中心軸Ｚｒと直交する平面と平行であり、平面となっている。なお、頂面６０Ｔは平面でなくてもよく、例えば、曲面であってもよい。頂面６０Ｔを、回転中心軸Ｚｒと直交する平面と平行な平面とすることにより、切削加工等により比較的容易に頂面６０Ｔを形成することができる。突起部６０の頂面６０Ｔは、第１ブレード４０Ｆの第３部分４５Ｆの外側側面（ローターコア１７とは反対側の側面）４５ＦＳｏよりもローターコア１７側にある。すなわち、回転中心軸Ｚｒと直交する方向から見ると、第１ブレード４０Ｆと突起部６０とは重なっている。次に、冷却構造１００の冷却媒体の流れを説明する。
【００６７】
図３に示す第１軸受５０Ｆから流出した冷却媒体及び第２通路３３から流出した冷却媒体は、ローター２０の遠心力によって径方向外側に移動して、第１ブレード４０Ｆの冷却媒体保持部４２Ｆに流入し、ここに保持される。冷却媒体保持部４２Ｆの冷却媒体は、第１ブレード４０Ｆの回転に起因する遠心力により、冷却媒体流出孔４１Ｆから径方向外側に放出される。この冷却媒体は、突起部６０によってコイルエンド側冷却媒体通路６２に導かれて、コイル２４Ｃ、特にコイルエンドを冷却する。
【００６８】
冷却構造１００は、突起部がコイルエンド側部２４ＣＳと対向する位置まで突出しているので、第１ブレード４０Ｆの冷却媒体流出孔４１Ｆから放出された冷却媒体が広がった場合でも、突起部６０によってコイルエンド側冷却媒体通路６２に導かれ、コイルエンドを冷却できる。このため、冷却構造１００は、コイルエンドの冷却不足を抑制することができる。また、突起部６０の頂面６０Ｔは、第１ブレード４０Ｆの第３部分４５Ｆの外側側面４５ＦＳｏよりもローターコア１７側にある。このため、冷却媒体流出孔４１Ｆから放出された冷却媒体をコイルエンドの近傍に集めて、これを冷却することができる。また、冷却構造１００が有する突起部６０は、冷却媒体流出孔４１Ｆを通過しないでコイルエンドの冷却に寄与することなく径方向外側に流れてしまう冷却媒体を、コイルエンドに向けて導いて、コイルエンドを冷却することができる。
【００６９】
コイルエンドに冷却媒体を効率的に導いて、コイルエンドの冷却不足に起因する性能低下を抑制するとともに、コイル２４Ｃと突起部６０との間の電気的な絶縁を確保する観点から、頂面６０Ｔとコイルエンド側部２４ＣＳとの間隔である通路間隔ｔｃが定められる。通路間隔ｔｃは、例えば、２ｍｍ以上４ｍｍ以下とすることが好ましい。このような範囲とすることにより、コイル２４Ｃと突起部６０との間の電気的な絶縁を確保しつつ、コイルエンド側冷却媒体通路６２に十分な冷却媒体を導入して、効率よくコイルエンドを冷却できる。また、図１１に示すリブ８０の頂面８０Ｔと第１ブレード４０Ｆの第３部分４５Ｆの外側側面４５ＦＳｏとが同一平面上にあるのが好ましく、リブ８０の頂面８０Ｔが外側側面４５ＦＳｏよりもローターコア１７側に接近しているのがより好ましい。このようにすれば、第１ブレード４０Ｆの冷却媒体保持部４２Ｆに冷却媒体がより溜まりやすくなる。その結果、冷却媒体流出孔４１Ｆからより多くの冷却媒体を放出させてコイルエンドをより効果的に冷却することができる。
【００７０】
ステーター２４の周方向におけるコイル２４Ｃの冷却のばらつきを抑制するため、ステーター２４の周方向におけるできる限り広い範囲に突起部６０を設けることが好ましい。このため、本実施形態では、図９に示すように、一部に切り欠き部６０Ｋを設ける以外は、突起部６０がステーター２４の周方向に沿って延在している。このようにすることで、ステーター２４の周方向に向かって配置される複数のコイル２４Ｃに供給される冷却媒体のばらつきを抑制できるので、前記周方向におけるコイル２４Ｃの冷却ばらつきを抑制して、発電電動機１の性能低下を抑制することができる。
【００７１】
なお、突起部６０には、切り欠き部６０Ｋは必ずしも設ける必要はない。突起部６０に切り欠き部６０Ｋを設けない場合、突起部６０は、ステーター２４の周方向全体にわたって延在するので、ステーター２４の周方向に向かって配置される複数のコイル２４Ｃに供給される冷却媒体のばらつきをさらに抑制できる。その結果、前記周方向におけるコイル２４Ｃの冷却ばらつきをより効果的に抑制して、発電電動機１の性能低下をさらに抑制することができる。この場合、コイル２４Ｃの導線は、例えば、図３に示す第２ハウジング１３側から取り出すことができる。突起部６０が切り欠き部６０Ｋを有する場合、上述したように、コイル２４Ｃの導線を切り欠き部６０Ｋから取り出すことができる。この場合、切り欠き部６０Ｋは、図３、図４に示すコネクタボックス台座２６と対向する位置に設けることが好ましい。このようにすれば、コイル２４Ｃからコネクタボックス台座２６までの導線の長さを短くすることができるので、電気抵抗を低減できる。
【００７２】
図１２は、本実施形態の変形例に係る発電電動機の冷却構造を示す図である。冷却構造１００ａは、環状の突起部６０ａの頂面６０Ｔａが、突起部６０ａの径方向内側から外側に進むにしたがってコイル２４Ｃのコイルエンド側部２４ＣＳに近づくようになっている。すなわち、頂面６０Ｔａは、回転中心軸Ｚｒと直交する平面に対して、コイル２４Ｃのコイルエンド側部２４ＣＳに向かって傾斜している。このようにすることで、第１ブレード４０Ｆの冷却媒体流出孔４１Ｆから放出された冷却媒体を、効率よく頂面６０Ｔａとコイルエンド側部２４ＣＳとの間、すなわち、コイルエンド側冷却媒体通路６２に導くことができる。
【００７３】
頂面６０Ｔａと内側側部６０Ｓｉとの境界（内側境界部）６０Ｔｉは、第１ブレード４０Ｆの第３部分４５Ｆの外側側面４５ＦＳｏよりも、図１１に示すフランジ１２側にある。この場合、内側境界部６０Ｔｉは、第１ブレード４０Ｆの第２部分４４Ｆの径方向外側にあってもよいし、径方向内側にあってもよい。また、図１２の二点鎖線で示すように、内側境界部６０Ｔｉは、第１ブレード４０Ｆの第３部分４５Ｆの外側側面４５ＦＳｏよりも、コイル２４Ｃ側にあってもよい。
【００７４】
以上、本実施形態及びその変形例は、発電電動機が有する筐体の、入出力シャフトの回転中心軸の方向における一端部側の内面から前記ステーターのコイルに向かって突出するとともに、入出力シャフトの回転中心軸の周囲に配置される突起部を有する。そして、この突起部は、ステーターのコイルとの間に冷却媒体の通路を形成する。この突起部により、ローターの回転に起因する遠心力によってローターの径方向外側に放出された冷却媒体は、突起部によりステーターのコイルとの間に形成された冷却媒体の通路に導入されてコイルを冷却する。その結果、本実施形態及びその変形例は、コイルの冷却不足を抑制することができる。
【００７５】
ステーターのコイルは、手巻き又は機械巻きの両方で製造されるが、機械巻きは、手巻きと比較してコイルの導線間の間隔が狭くなり、冷却媒体がコイルの内部に入りにくくなる傾向がある。上述したように、本実施形態及びその変形例は、冷却媒体を効率的にコイルエンドに導くことができるので、機械巻きのコイルであっても、コイルの冷却不足を抑制することができる。
【００７６】
本実施形態において、発電電動機１０は、内燃機関６の動力を油圧ポンプ７へ伝達する機能も有している。このように、発電電動機１０は、動力が入力されて電力を発生するとともに、入力された動力を、他の駆動対象へ伝達する機能を有している。このため、発電電動機１０は、内燃機関５と油圧ポンプ６との間に配置される。このような配置においては、回転中心軸Ｚｒと平行な方向における寸法をできる限り小さくして、内燃機関５、発電電動機１０及び油圧ポンプ６の車両への搭載をしやすくすることが好ましい。このため、発電電動機１０は、第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒで、入出力シャフト１６の両端部ではなく、中央部分を第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒで回転可能に支持している。このような構造は、例えば、入出力シャフト１６の端部にラジアル荷重が作用することにより、第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒを中心として入出力シャフト１６を回転させるモーメントが作用した場合に、第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒに大きな荷重が作用する。このため、発電電動機１０は、前記ラジアル荷重に起因して、第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒを中心として入出力シャフト１６が回転しやすく、この回転が原因となって振動及び騒音が大きくなりやすい傾向がある。
【００７７】
冷却構造１００は、第１ハウジング１１に突起部６０を有するので、フランジ１２を介して第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒを支持する第１ハウジング１１の強度及び剛性が向上する。このため、冷却構造１００を有する発電電動機１０は、回転系を支持する部分の剛性が向上するので、前記振動及び騒音が低減する。このように、冷却構造１００は、発電電動機１０のように、動力発生源と前記動力発生源の駆動対象との間に配置されて、動力発生源の動力を前記駆動対象に伝達するための機能を有しているものに好適である。
【符号の説明】
【００７８】
１ ハイブリッド油圧ショベル
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
６ 内燃機関
６Ｓ 出力シャフト
７ 油圧ポンプ
７Ｓ 入力シャフト
１０ 発電電動機
１１ 第１ハウジング
１２ フランジ
１３ 第２ハウジング
１４ フライホイール
１５ 連結部材
１６ 入出力シャフト
１７ ローターコア
１８ ローターホルダー
１８Ｌｉ 第１ホルダー部材
１８Ｌｏ 第２ホルダー部材
１８Ｔ 第３ホルダー部材
２０ ローター
２４ ステーター
２４Ｃ コイル
２４Ｉ インシュレーター
２４Ｋ ステーターコア
３２ 第１通路
３２ｉ 内側第１通路
３２ｏ 外側第１通路
３２Ｈ 第１通路出口
３２Ｉ 第１通路入口
３３ 第２通路
３３Ｈ 第２通路出口
３３Ｉ 第２通路入口
３５ 絞り部
４０Ｆ 第１ブレード
４０Ｒ 第２ブレード
５０Ｆ 第１軸受
５０Ｒ 第２軸受
６０、６０ａ 突起部
６０Ｋ 切り欠き部
６０Ｓｏ 外側側部
６０Ｔ、６０Ｔａ 頂面
６０Ｔｉ 内側境界部
６０Ｓｉ 内側側部
６２ コイルエンド側冷却媒体通路
７０ 軸受取付部材
７１ 貫通孔
８０ リブ
１００ 発電電動機の潤滑構造（潤滑構造）
Ｚｒ 回転中心軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電電動機を冷却媒体で冷却することに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電電動機は様々な用途に用いられるが、ステーターが有するコイルのジュール発熱及びローターコアの渦電流損失及びヒステリシス損失等によって発熱する。発電電動機を冷却するため、例えば、潤滑油と冷却油とを兼ねた油等の冷却媒体を用いて発電電動機を冷却する技術が記載されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−７１９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
油等の冷却媒体を用いて発電電動機を冷却する場合、発電電動機内における冷却媒体の通路を流れる冷却媒体の流量がばらつくことにより、ステーターのコイルの冷却不足が発生するおそれがある。本発明は、冷却媒体で発電電動機を冷却するにあたって、ステーターが有するコイルの冷却不足を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ローターが取り付けられた入出力シャフト及び前記ローターの外周部に配置されたステーターを筐体内に格納する発電電動機を冷却媒体で冷却するにあたり、前記筐体の、前記入出力シャフトの回転中心軸の方向における一端部側の内面から前記ステーターのコイルに向かって突出して、前記コイルとの間に前記冷却媒体の通路を形成し、かつ前記回転中心軸の周囲に配置される突起部を有することを特徴とする発電電動機の冷却構造である。
【０００６】
本発明において、前記突起部の前記コイル側の面は、前記回転中心軸と直交する平面と平行であることが好ましい。
【０００７】
本発明において、前記突起部は、一部が切り欠かれていることが好ましい。
【０００８】
本発明は、前記発電電動機の冷却構造を有する発電電動機である。
【０００９】
本発明において、前記発電電動機は、前記入出力シャフトの一端に動力発生源の出力シャフトが接続され、他端に前記動力発生源の動力により駆動される駆動対象の入力シャフトが接続されることが好ましい。
【００１０】
本発明において、ローターが取り付けられた入出力シャフト及び前記ローターの外周部に配置されたステーターを筐体内に格納し、内燃機関と油圧ポンプとの間に設けられて前記内燃機関の動力を前記油圧ポンプに伝達するとともに電力を発生する発電電動機であり、前記筐体の、前記入出力シャフトの回転中心軸の方向における一端部側の内面から前記ステーターのコイルに向かって突出して、前記コイルとの間に前記冷却媒体の通路を形成し、かつ前記入出力シャフトの回転中心軸の周囲に配置される突起部を有しており、前記突起部の前記コイル側の面は、前記回転中心軸と直交する平面と平行であることを特徴とする発電電動機である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、冷却媒体で発電電動機を冷却するにあたって、ステーターが有するコイルの冷却不足を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本実施形態に係る発電電動機を用いたハイブリッド油圧ショベルを示す側面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る発電電動機の断面図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る発電電動機の分解図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る発電電動機の入出力シャフト、ローター及びフランジの構造を示す斜視図である。
【図６】図６は、本実施形態に係る発電電動機が備えるローターコアの斜視図である。
【図７】図７は、ローターコアに取り付けられるブレードを示す斜視図である。
【図８】図８は、本実施形態に係る発電電動機が備えるステーターの正面図である。
【図９】図９は、本実施形態に係る発電電動機が備える第１ハウジングの斜視図である。
【図１０】図１０は、本実施形態に係る発電電動機が備えるフランジの斜視図である。
【図１１】図１１は、本実施形態に係る発電電動機の冷却構造を示す図である。
【図１２】図１２は、本実施形態の変形例に係る発電電動機の冷却構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【００１４】
＜ハイブリッド油圧ショベル＞
図１は、本実施形態に係る発電電動機を用いたハイブリッド油圧ショベルを示す側面図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。ハイブリッド油圧ショベル１は、内燃機関により発電電動機を駆動して電力を発生させ、前記電力によって電動機を駆動して上部旋回体を旋回させたり、ハイブリッド油圧ショベル１の補機類を駆動したりする、いわゆるハイブリッド方式の建設車両である。
【００１５】
ハイブリッド油圧ショベル１は、左右一対の履帯２Ｃを有する下部走行体２と、上部旋回体３と、ブーム４ａ、アーム４ｂ及びバケット４ｃを含むとともに上部旋回体３に取り付けられた作業機４と、下部走行体２と上部旋回体３とを連結するスイングサークル５と、を含んでいる。左右一対の履帯２Ｃは、右走行油圧モータと左走行油圧モータとにより駆動されて、ハイブリッド油圧ショベル１を走行させる。右走行油圧モータ、左走行油圧モータは、図２に示す油圧ポンプ７から圧送される作動油が供給されて駆動される。
【００１６】
上部旋回体３は、旋回モータとして機能する電動機５Ｍ（図２参照）により旋回する。上部旋回体３にはスイングサークル５のアウターレース５Ｏが固定されており、下部走行体２にはスイングサークル５のインナーレース５Ｉが固定されている。このような構造によって、スイングサークル５は、上部旋回体３と下部走行体２とを連結する。電動機５Ｍの入出力シャフトは、減速機構を備えたスイングマシナリを介してスイングピニオン５Ｐと連結している。スイングピニオン５Ｐは、スイングサークル５のインナーレース５Ｉに取り付けられた内歯に噛み合っている。電動機５Ｍの駆動力は、前記スイングマシナリを介してスイングピニオン５Ｐに伝達されて、上部旋回体３を旋回させる。本実施形態において、電動機５Ｍは、縦置き、すなわち、ハイブリッド油圧ショベル１を水平面に設置した場合において、電動機５Ｍの入出力シャフトが重力の作用する方向に向かうように設置される。ブーム４ａ、アーム４ｂ及びバケット４ｃは、図２に示す油圧ポンプ７から圧送される作動油によって、コントロールバルブを介して各々ブーム４ａ用、アーム４ｂ用、バケット４ｃ用の油圧シリンダによって駆動されて、掘削等の作業を実行する。
【００１７】
上部旋回体３は、平面視が略長方形形状の構造体である。上部旋回体３の操縦室３ａは、ハイブリッド油圧ショベル１の作業中において操縦者の視線が主として向く方向を前方とした場合、上部旋回体３の前方左側に配置される。カウンターウェイト３ｂは、上部旋回体３の後方に配置される。上部旋回体３は、操縦室３ａ及びカウンターウェイト３ｂに加え、ハイブリッド油圧ショベル１の動力発生源としての内燃機関６と、本実施形態に係る発電電動機１０と、油圧ポンプ７と、インバータ８と、蓄電装置９と、を有する。
【００１８】
内燃機関６は、例えば、ディーゼルエンジンであるが、内燃機関６の種類は問わない。内燃機関６、発電電動機１０、油圧ポンプ７、インバータ８及び蓄電装置９は、カウンターウェイト３ｂの前方、すなわち操縦室３ａ側に配置されている。内燃機関６と油圧ポンプ７との間に、発電電動機１０が配置される。内燃機関６の出力シャフト６Ｓは発電電動機１０の入出力シャフトに接続され、発電電動機１０の入出力シャフトは油圧ポンプ７の入力シャフト７Ｓに接続される。このような構造により、内燃機関６は、発電電動機１０を駆動して電力を発生させるとともに、油圧ポンプ７を駆動する。すなわち、油圧ポンプ７は、発電電動機１０を介して駆動される。なお、発電電動機１はＰＴＯ（Power Take Off）を介して、エンジンの出力軸に間接的に接続されていてもよい。
【００１９】
インバータ８の入出力端子と発電電動機１０の電力入出力端子とは、高電圧配線ＣＡａが電気的に接続している。インバータ８の出力端子と電動機５Ｍの入力端子とは、高電圧配線ＣＡｂが電気的に接続している。インバータ８は、発電電動機１０が発生した電力を、キャパシタ又は二次電池等の蓄電装置９に蓄えたり、前記電力を電動機５Ｍに供給してこれを駆動したりする。また、インバータ８は、上部旋回体３に旋回ブレーキが作動したときに、電動機５Ｍが上部旋回体３の運動エネルギーを電気エネルギーに変換することによって得られた電力を、蓄電装置９に蓄える。蓄電装置９に蓄えられた電力は、次に上部旋回体３が旋回するときに、インバータ８が電動機５Ｍへ供給する。発電電動機１は、必要に応じて蓄電装置９から電力の供給を受けて電動機として動作し、内燃機関６の補助をすることもできる。
【００２０】
このように、本実施形態に係る発電電動機１０は、建設車両の一種であるハイブリッド油圧ショベル１に適用される。なお、発電電動機１０の適用対象は、ハイブリッド油圧ショベル１に限定されるものではない。例えば、発電電動機１０は、ホイールローダー等の他のハイブリッド建設機械を適用対象としてもよい。
【００２１】
＜発電電動機＞
図３は、本実施形態に係る発電電動機の断面図である。図３は、発電電動機１０の回転中心軸Ｚｒを含み、かつ回転中心軸Ｚｒと平行な平面で発電電動機１０を切ったときの断面を示している。図４は、本実施形態に係る発電電動機の分解図である。図５は、本実施形態に係る発電電動機の入出力シャフト、ローター及びフランジの構造を示す斜視図である。図６は、本実施形態に係る発電電動機が備えるローターコアの斜視図である。図７は、ローターコアに取り付けられるブレードを示す斜視図である。図８は、本実施形態に係る発電電動機が備えるステーターの正面図である。図９は、本実施形態に係る発電電動機が備える第１ハウジングの斜視図である。図１０は、本実施形態に係る発電電動機が備えるフランジの斜視図である。
【００２２】
図２に示したように、発電電動機１０は、内燃機関６と油圧ポンプ７との間に配置される。そして、内燃機関６の動力により電力を発生するとともに、内燃機関６の動力を油圧ポンプ７へ伝達する。発電電動機１０は、例えば、油等の冷却媒体によって冷却されるとともに、前記冷却媒体で、入出力シャフト１６を回転可能に支持する軸受５０Ｆ、５０Ｒ及びスプライン等の潤滑が必要な部分（摺動部分）を潤滑する。
【００２３】
図３、図４に示すように、発電電動機１０は、フライホイール１４と、連結部材１５と、入出力シャフト１６と、ローター２０と、ステーター２４と、筐体の一部としての第１ハウジング１１と、前記筐体の一端部、すなわち、第１ハウジング１１の一端部に配置される端部側部材（第１の端部側部材）としてのフランジ１２と、第１ハウジング１１の他端部に配置され、前記筐体の一部となる第２ハウジング１３と、を含む。
【００２４】
フライホイール１４は、円板形状の構造体であり、図２に示す内燃機関６の出力シャフト６Ｓが取り付けられる。フライホイール１４は、外周部にスターターギヤ１４Ｇを有する。スターターギヤ１４Ｇは、外歯のリングギヤである。スターターギヤ１４Ｇは、内燃機関６のスターターモーターの動力を内燃機関６の出力シャフト６Ｓに伝達して内燃機関６を始動させる機能を有している。なお、発電電動機１０を電動機として作動させて、内燃機関６を始動させてもよい。
【００２５】
＜フライホイール＞
フライホイール１４は、複数のボルト１５Ｂによって連結部材１５に取り付けられる。フライホイール１４は、内燃機関６の回転効率を高めるために作用する機能及び発電電動機１０の発電効率及び電動機効率を向上させるための機能を有している。連結部材１５は、略円筒形状の本体部１５Ｓと、本体部１５Ｓの一端部側から本体部１５Ｓの径方向外側に向かって張り出す円形形状のフランジ部１５Ｆとを有する。連結部材１５のフランジ部１５Ｆとフライホイール１４とをボルト１５Ｂで締結することにより、両者が固定される。本体部１５Ｓは、内周部に内歯スプライン１５Ｉを有する。
【００２６】
＜入出力シャフト＞
入出力シャフト１６は、円筒形状の構造体であり、一端部１６Ｔｐが油圧ポンプ７の入力シャフト７Ｓに接続され、他端部１６Ｔｅが内燃機関６の出力シャフト６Ｓに接続される。入出力シャフト１６は、一端部１６Ｔｐ側の内周部に内歯スプライン１６Ｉを、他端部１６Ｔｅ側の外周部に外歯スプライン１６Ｏを有している。内歯スプライン１６Ｉは、油圧ポンプ７の入力シャフト７Ｓが有する外歯スプラインと噛み合う。外歯スプライン１６Ｏは、連結部材１５が有する内歯スプライン１５Ｉと噛み合う。このような構造により、内燃機関６の動力は、フライホイール１４と、連結部材１５とを介して入出力シャフト１６に伝達され、入出力シャフト１６に伝達された内燃機関６の動力は、内歯スプライン１６Ｉを介して油圧ポンプ７の入力シャフト７Ｓに伝達される。
【００２７】
入出力シャフト１６は、回転中心軸Ｚｒを中心として回転する。フライホイール１４及び連結部材１５も、回転中心軸Ｚｒを中心として回転する。入出力シャフト１６は、外周部から径方向外側に向かって張り出す円形形状のフランジ部１６Ｆを有する。フランジ部１６Ｆは、後述するローター２０が取り付けられる部分である。また、入出力シャフト１６は、一端部１６Ｔｐから他端部１６Ｔｅに向かって貫通するシャフト貫通孔１６ＩＳを有する。シャフト貫通孔１６ＩＳは、発電電動機１０を冷却する冷却媒体の通路となる。入出力シャフト１６は、内周面に二箇所、一端部１６Ｔｐから他端部１６Ｔｅにわたって形成された溝１６Ｓを有する。溝１６Ｓは、一端部１６Ｔｐから他端部１６Ｔｅに向かって深さが大きくなっている。このような構造により、一端部１６Ｔｐ側から流入した冷却媒体が、他端部１６Ｔｅに向かって流れやすくなるので、冷却効率が向上する。本実施形態では、フライホイール１４を用いた例を説明したが、フライホイール１４を用いず、連結部材１５と内燃機関６の出力シャフト６Ｓとをスプライン等によって接続してもよい。
【００２８】
＜ローター＞
ローター２０は、ローターコア１７と、ローターコア１７を保持するローターコア保持部材としてのローターホルダー１８とを含む。ローターコア１７は、複数の鋼板（電磁鋼板）を積層した構造体である。複数の鋼板が積層される方向（積層方向）は、ローターコア１７が入出力シャフト１６に取り付けられた状態において、回転中心軸Ｚｒと平行である。ローターコア１７は、図４に示すように、外周部の周方向に所定のピッチをもって複数（この例では２４個）の誘導子１７Ｉが突設されている。ローターコア１７は、周方向に向かって複数のボルト孔１７Ｈが積層方向に向かって貫通している。ローターコア１７の内周面は、ローターホルダー１８の外周面と接する。
【００２９】
ローターホルダー１８は、第１ホルダー部材１８Ｌｉと、第２ホルダー部材１８Ｌｏと、第３ホルダー部材１８Ｔとを含む。第１ホルダー部材１８Ｌｉは、中抜きの円板状の構造体である第１ホルダー部材１８Ｌｉである。第２ホルダー部材１８Ｌｏは、第１ホルダー部材１８Ｌｉの外周部に設けられる、円筒形状の構造体である。第３ホルダー部材１８Ｔは、第２ホルダー部材１８Ｌｏの一端部に設けられる、中抜きの円板状の構造体であって、入出力シャフト１６の径方向外側に延出する構造体である。本実施形態において、これらは、同一の材料で一体不可分に製造される。ローターホルダー１８の材料は、例えば、鋼であるが、これに限定されるものではない。ローターホルダー１８は、入出力シャフト１６とともに、回転中心軸Ｚｒを中心として回転する。なお、第１ホルダー部材１８Ｌｉは、ローターホルダー１８の軸方向（回転中心軸Ｚｒと平行な方向）と平行な軸方向貫通孔１８Ｐを有する。軸方向貫通孔１８Ｐは、冷却媒体の通路となる。
【００３０】
ローターコア１７は、第２ホルダー部材１８Ｌｏの外周部に取り付けられる。このとき、ローターコア１７のボルト孔１７Ｈにローターコア取付ボルト１９を差し込み、第３ホルダー部材１８Ｔのねじ穴にねじ込むことにより、ローターコア１７がローターホルダー１８に固定される。本実施形態においては、ローターコア１７の積層方向両側から第１ブレード４０Ｆと第２ブレード４０Ｒとでローターコア１７を挟み込んだ状態で、第１ブレード４０Ｆ及び第２ブレード４０Ｒとともにローターコア１７をローターホルダー１８に取り付ける。なお、第１ブレード４０Ｆはフランジ１２側に配置され、第２ブレード４０Ｒは第２ハウジング１３側に配置される。また、第１ブレード４０Ｆよりもローターコア取付ボルト１９のボルト頭側には、入出力シャフト１６の回転数を検出する際に用いるセンサープレート２２が配置されて、ローターコア取付ボルト１９によりローターホルダー１８に取り付けられる。センサープレート２２は、環状の板材であって、図５に示すように、周方向に向かって複数の孔を有している。この複数の孔を光学センサ又は磁気センサ等で計数することにより、ローターホルダー１８を介して入出力シャフト１６の回転数が検出される。
【００３１】
図７に示すように、第１ブレード４０Ｆ及び第２ブレード４０Ｒは、環状の部材である。第１ブレード４０Ｆ及び第２ブレード４０Ｒは、複数の鋼板を有するローターコア１７を保持する機能と、ステーター２４が発生し、ローターコア１７に入る磁束の漏れを抑制する機能とを有する。図７には、第１ブレード４０Ｆのみを示すが、第２ブレード４０Ｒも冷却媒体流出孔４１Ｆ、４１Ｒの配置及び中心の開口部の寸法を除けば同様の形状及び寸法である。このため、第１ブレード４０Ｆ及び第２ブレード４０Ｒについては、必要に応じて、第１ブレード４０Ｆのみを説明する。なお、フランジ１２側に配置される第１ブレード４０Ｆは、第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒを固定するため、第２ブレード４０Ｒよりも開口部の内径が小さくなっている。
【００３２】
第１ブレード４０Ｆは、第１部分４３Ｆと、第２部分４４Ｆと、第３部分４５Ｆとを有する。第１部分４３Ｆは、第１ブレード４０Ｆがローターコア１７の一端部と接する、中抜きの円板形状の部分である。第２部分４４Ｆは、第１部分４３Ｆの外周部に設けられて、ローターコア１７と接する側とは反対側に延出する円筒形状の部分である。第２部分４４Ｆの内周部には、周方向に向かって複数の突起４６Ｆが設けられる。突起４６Ｆは、第２部分４４Ｆの内周部から径方向内側に向かって突出する。本実施形態において、それぞれの突起４６Ｆは、第２部分４４Ｆの周方向に向かって略等間隔に配置される。第３部分４５Ｆは、第２部分４４Ｆの第１部分４３Ｆの端部とは反対側の端部に設けられて、回転中心軸Ｚｒに向かって延在する鍔状かつ中抜きの円板形状の部分である。第３部分４５Ｆの内径は、第１部分４３Ｆの内径よりも大きい。
【００３３】
第１部分４３Ｆと、第２部分４４Ｆと、第３部分４５Ｆとは、いずれも同一の材料で一体不可分に製造される。本実施形態において、第１ブレード４０Ｆは、例えば、アルミニウム合金を鋳造することによって製造される。なお、ブレード４０Ｆは、第１部分４３Ｆと、第２部分４４Ｆと、第３部分４５Ｆとをそれぞれ別個の部材として製造し、溶接又はボルトによる締結等により、これらを一体としてもよい。
【００３４】
図３に示すように、第１ブレード４０Ｆ及び第２ブレード４０Ｒは、外周部に、冷却媒体を保持する冷却媒体保持部４２Ｆ、４２Ｒを有する。冷却媒体保持部４２Ｆは、第１部分４３Ｆと、第２部分４４Ｆと、第３部分４５Ｆと、隣接する２つの突起４６Ｆとで囲まれる部分である（第２ブレード４０Ｒも同様）。なお、冷却媒体保持部４２Ｆ、４２Ｒは、必ずしも突起４６Ｆを備える必要はない。また、第１ブレード４０Ｆ及び第２ブレード４０Ｒは、外周部に、径方向外側に向かって貫通する冷却媒体流出孔４１Ｆ、４１Ｒを有する。冷却媒体流出孔４１Ｆ、４１Ｒは、第１ブレード４０Ｆ及び第２ブレード４０Ｒの周方向に向かって複数設けられる。冷却媒体保持部４２Ｆ、４２Ｒに保持された冷却媒体は、ローター２０の回転に起因する遠心力によって冷却媒体流出孔４１Ｆ、４１Ｒから流出し、第１ブレード４０Ｆ及び第２ブレード４０Ｒの径方向外側に放出される。冷却媒体流出孔４１Ｆ、４１Ｒは、コイルエンドに向かって開口していることが好ましく、コイルエンドに対向する位置に設けられていることがより好ましい。このようにすれば、冷却媒体を放出する際に、コイルエンドへ集中させることができるので、コイルエンドをより効果的に冷却することができる。
【００３５】
フライホイール１４、連結部材１５、入出力シャフト１６、ローターホルダー１８、ローターコア１７、第１ブレード４０Ｆ、第２ブレード４０Ｒ、センサープレート２２及びこれらを締結するボルト１６Ｂ、１９等が、発電電動機１０の回転要素となる。次に、ステーター２４について説明する。
【００３６】
＜ステーター＞
ステーター２４は、ステーターコア２４Ｋと、コイル２４Ｃとを含む。コイル２４Ｃは、ステーターコア２４Ｋに取り付けられたインシュレーター２４Ｉを介してステーターコア２４Ｋに巻き回されている。ステーターコア２４Ｋは、環状の鋼板（電磁鋼板）を複数積層させた環状の構造体である。ステーターコア２４Ｋの内周部には、ステーターコア２４Ｋの周方向に向かって所定のピッチで、複数の突部２４Ｔが中心に向けて突出している。突起２４Ｔは、ステーターコア２４Ｋの一部である。それぞれの突部２４Ｔは、発電電動機１０の磁極となる。それぞれの突部２４Ｔの周面には、コイル２４Ｃとして、３本のコイルが、インシュレーター２４Ｉを介して順次巻き回されている。前記環状の鋼板の積層方向におけるステーターコア２４Ｋの両端部からはみ出した部分が、コイル２４Ｃのコイルエンドである。
【００３７】
インシュレーター２４Ｉは、樹脂製の部材であり、コイル２４Ｃとステーターコア２４Ｋとの間に介在する。インシュレーター２４Ｉは、コイル２４Ｃのコイルエンドと重なる部分に切り欠きを有する。回転するローター２０から放出された冷却媒体は、切り欠きを通ってコイルエンドに到達する。このように、インシュレーター２４Ｉの切り欠きは、回転するローター２０からの冷却媒体を直接コイルエンドに供給することができるので、コイルエンドを効率よく冷却することができる。
【００３８】
本実施形態において、ステーターコア２４Ｋは、計３６個の突起２４Ｔを有している。このような構造により、３相１２極のＳＲ（Switched Reluctance）モータを構成している。なお、本実施形態はこれに限定されず、例えば、ＰＭ（Permanent Magnet)モータ等、他の方式の発電電動機であってもよい。３本のコイル２４Ｃの両端部における６本のコイル端子は、ハウジング１１が有するコネクタボックス台座２６に取り付けられるコネクタボックス２６Ｂ（図４参照）に設けられた端子接続部と電気的に接続されている。前記６本のコイル端子は、前記端子接続部を介して、図２に示す高電圧配線ＣＡａと電気的に接続する。
【００３９】
ステーターコア２４Ｋの外周部には、複数（本実施形態では３個）の突起部にボルト孔２４Ｈが設けられている。それぞれの前記突起部は、ハウジング１１の内周部に形成された凹部にそれぞれが嵌り合うようになっている。それぞれの前記突起部を前記凹部に嵌め合わせることで、ステーターコア２４Ｋをハウジング１１に対して位置決めすることができる。位置決めされたステーターコア２４Ｋは、ボルト２４Ｂをボルト孔２４Ｈに貫通させてハウジング１１に取り付けられる。
【００４０】
発電電動機１０は、ステーター２４の内側に、ローター２０が配置される。より具体的には、ステーターコア２４Ｋの内側に、ローターコア１７が配置される。このような配置により、ローターコア１７が有する誘導子１７Ｉと、ステーターコア２４Ｋが有する突起２４Ｔとが所定の間隔を有して対向する。上述したように、ステーターコア２４Ｋの内周部に等間隔で設けられて磁極を構成する突部２４Ｔは、計３６個である。これに対して、ローターコア１７の外周部に等間隔で設けられる誘導子１７Ｉは、計２４個である。このように、発電電動機１０は、ステーターコア２４Ｋにおける磁極（突起２４Ｔ）の数、すなわち、各磁極（各突部２４Ｔ）間のピッチと、ローターコア１７における各誘導子１７Ｉ間のピッチとの間に、ピッチ差を設けている。次に、発電電動機１０の第１ハウジング１１、フランジ１２及び第２ハウジング１３について説明する。
【００４１】
＜第１ハウジング＞
図９、図４に示すように、第１ハウジング１１は、略円筒形状の部分（円筒状部分）１１Ｄと、円筒状部分１１Ｄから、その径方向外側に向かって張り出した張り出し部１１Ｆとを含む構造体であり、両方の端部に開口部を有している。第１ハウジング１１は、一端部にフランジ１２が取り付けられ、他端部に第２ハウジング１３が取り付けられる。第１ハウジング１１は、ローター２０と、ローター２０の外周部に配置されるステーター２４とを内部に有している。より具体的には、第１ハウジング１１と、フランジ１２と、第２ハウジング１３とで囲まれる空間に、ローター２０とステーター２４とが配置される。図３に示すように、張り出し部１１Ｆの部分は、冷却媒体を溜める冷却媒体溜めとしてのオイルパン１１Ｐとなる。第１ハウジング１１の張り出し部１１Ｆには、オイルパン１１Ｐと外部とを連通する排出通路２８が設けられる。また、ドレーンから、オイルパン１１Ｐ内の冷却媒体を排出することができる。
【００４２】
第１ハウジング１１は、一端部、すなわちフランジ１２の取付側の内面（フランジ側内面）１１Ｉａからステーター２４に向かって突出する突起部６０を有する。突起部６０は、ローターホルダー１８に取り付けられる第１ブレード４０Ｆよりも径方向外側に設けられて、ステーター２４のコイル２４Ｃと対向する。突起部６０は、ステーター２４に沿って設けられる。すなわち、回転中心軸Ｚｒを中心とした同心円上に設けられ、入出力シャフト１６の回転中心軸Ｚｒの周囲に配置される。突起部６０は、コネクタボックス台座２６の位置に一部切り欠き部６０Ｋを有する。この切り欠き部６０Ｋから、図３、図１０に示すコイル２４Ｃの導線を引き出す。突起部６０の頂面６０Ｔ、すなわち、コイル２４Ｃと対向する面（コイル２４Ｃ側の面）は、平面になっている。突起部６０とコイル２４Ｃとの間は、冷却媒体が通過する通路になる。突起部６０の頂面６０Ｔは、第１ブレード４０Ｆの第３部分４５Ｆ（図７参照）よりもローターコア１７側、すなわちコイル２４Ｃ側に配置される。このようにすることで、第１ブレード４０Ｆの冷却媒体流出孔４１Ｆから放出された冷却媒体を、コイル２４Ｃのコイルエンドに導くことができる。その結果、コイルエンドをより効果的に冷却することができる。
【００４３】
第１ハウジング１１は、頂部に冷却媒体供給口２９が取り付けられている。発電電動機１０は、張り出し部１１Ｆを鉛直方向（重力の作用する方向、図３、図４の矢印Ｇで示す方向）側として使用されることを想定している。第１ハウジング１１の頂部は、発電電動機１０の張り出し部１１Ｆを鉛直方向に向けて設置した場合に、設置面から最も高くなる部分である。第１ハウジング１１は、冷却媒体供給口２９から入出力シャフト１６の回転中心軸Ｚｒに向かって延在する冷却媒体導入通路３０を有する。そして、第１ハウジング１１は、冷却媒体導入通路３０の終端近傍に、フランジ１２側に向かって延在して開口する連結通路３１Ｈを有する。第１ハウジング１１の連結通路３１Ｈは、フランジ１２が有する連結通路３１Ｆと接続される。
【００４４】
冷却媒体供給口２９には、冷却媒体戻し通路としての配管２５が接続されている。冷却媒体供給口２９から供給された冷却媒体は、発電電動機１０の各部を冷却した後、オイルパン１１Ｐに集められる。この冷却媒体は、排出通路２８から図示しないフィルタ及びポンプを経由して、図４に示すオイルクーラー入口２１に送られて、ここで冷却された後、オイルクーラー出口２３から配管２５を通って、再び冷却媒体供給口２９から供給される。このように、冷却媒体は、発電電動機１０の内部を循環している。
【００４５】
＜フランジ＞
フランジ１２は、複数のボルト１２Ｂによって第１ハウジング１１の一端部の開口部に取り付けられる。フランジ１２は、図２に示す油圧ポンプ７側に配置される。そして、フランジ１２は、第１ハウジング１１に取り付けられる側とは反対側に、油圧ポンプ７の入力シャフト７Ｓを発電電動機１０の入出力シャフト１６に取り付けるための貫通孔１２Ｈを有する。油圧ポンプ７の入力シャフト７Ｓは、貫通孔１２Ｈから入出力シャフト１６に取り付けられる。
【００４６】
フランジ１２の貫通孔１２Ｈは、入出力シャフト１６が有する内歯スプライン１６Ｉの途中の位置まで径方向内側に向かって延出する張り出し部１２ＨＦを有する。張り出し部１２ＨＦの内周部が、内歯スプライン１６Ｉの途中の位置まで延出している。この張り出し部１２ＨＦは、内側第１通路３２ｉから流出する冷却媒体を入出力シャフト１６側に導くとともに、貫通孔１２Ｈを通って油圧ポンプ７側へ流出する冷却媒体を最小限に抑える。このようにすることで、発電電動機１の内部から貫通孔１２Ｈを通って外部へ流出する冷却媒体を最小限に抑え、発電電動機１の内部へ冷却媒体を導くことができる。
【００４７】
フランジ１２は、入出力シャフト１６が有するフランジ部１６Ｆの径方向外側まで延出する軸受取付部材７０を有する。軸受取付部材７０は、円筒形状の部材であり、本実施形態においては、フランジ１２と一体で構成される。なお、フランジ１２と軸受取付部材７０とを別部材として、ボルト等の締結手段又は溶接等の接合手段により両者を一体としてもよい。軸受取付部材７０は、フランジ１２の表面であって、図３に示す発電電動機１０の筐体側、すなわち、第１ハウジング１１側の面（筐体側内面）１２Ｉａから突出している。軸受取付部材７０は、ローターホルダー１８の第１ホルダー部材１８Ｌｉ及び入出力シャフト１６のフランジ部１６Ｆと、ローターホルダー１８の第２ホルダー部材１８Ｌｏとの間に配置される。
【００４８】
図３、図５に示すように、軸受取付部材７０の外周部には、第１軸受５０Ｆと第２軸受５０Ｒとが、環状かつ板状のスペーサー５１を両者の間に挟んで取り付けられている。スペーサー５１は、第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒの外輪側に配置される。本実施形態において、第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒは、いずれも深溝玉軸受であるが、これに限定されるものではない。第１軸受５０Ｆがフランジ１２側に、第２軸受５０Ｒが第２ハウジング１３側に配置される。本実施形態では、第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒの内輪が、軸受取付部材７０に取り付けられる。軸受取付部材７０は、入出力シャフト１６の外周側に配置される。第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒの外輪は、ローターホルダー１８の第２ホルダー部材１８Ｌｏの内周部に取り付けられる。このような構造により、第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒは、軸受取付部材７０とローターホルダー１８との間に介在する。そして、軸受取付部材７０は、第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒを介して、ローターホルダー１８、入出力シャフト１６、連結部材１５及びフライホイール１４を回転可能に支持する。
【００４９】
第１軸受５０Ｆと第２軸受５０Ｒとの間であって、これらの外輪側には、スペーサー５１が介在しているので、両者の間には、スペーサー５１の厚み分の隙間が存在する。軸受取付部材７０は、前記隙間の位置に開口する貫通孔７１を有する。この貫通孔７１は、冷却媒体の通路となって、前記隙間を介して冷却媒体を第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒに供給する。
【００５０】
フランジ１２は、軸受取付部材７０の径方向外側かつローターホルダー１８に取り付けられた第１ブレード４０Ｆよりも径方向内側の位置に、第１ブレード４０Ｆに向かって突出するリブ（周方向リブ）８０を有する。リブ８０は、回転中心軸Ｚｒを中心とした同心円上に形成される円筒形状の部材であり、本実施形態においては、フランジ１２と一体で構成される。なお、フランジ１２とリブ８０とを別部材として、ボルト等の締結手段又は溶接等の接合手段により両者を一体としてもよい。
【００５１】
リブ８０は、ローター２０と対向する。リブ８０の頂面、すなわち、ローター２０と対向する面は、平面になっている。リブ８０とローター２０との間は、冷却媒体が通過する通路になる。リブ８０の頂面は、入出力シャフト１６の回転中心軸Ｚｒと平行な方向において、第１ブレード４０Ｆと一部が重なっている。すなわち、リブ８０の頂面は、フランジ１２側における第１ブレード４０Ｆの端面よりも、ローター２０側（冷却媒体保持部４２Ｆ側）にある。このようにすることで、第１ブレード４０Ｆの冷却媒体保持部４２Ｆ内に冷却媒体をより確実に導入することができる。
【００５２】
フランジ１２は、第１ハウジング１１の連結通路３１Ｈと接続される連結通路３１Ｆと、連結通路３１Ｆと接続される第１通路３２と、第１通路３２から分岐する第２通路３３とを有する。図１０に示すように、連結通路３１Ｆは、フランジ１２の外周部の一部に開口している。この開口が、連通通路３１Ｆの入口３１ＦＨになる。第１通路３２は、外側第１通路３２ｏと、外側第１通路３２ｏに接続するとともに、内径が外側第１通路３２ｏよりも小さい内側第１通路３２ｉとを有する。なお、内側第１通路３２ｉは、外側第１通路３２ｏよりも入出力シャフト１６側に配置される。第１通路３２の内側第１通路３２ｉは、フランジ１２の入出力シャフト１６側、より具体的には、回転中心軸Ｚｒ方向において、入出力シャフト１６の一部とフランジ１２とが重なる部分に開口する。内側第１通路３２ｉの入出力シャフト１６側における開口部が、第１通路出口３２Ｈである。
【００５３】
第２通路３３は、外側第１通路３２ｏから分岐する。すなわち、第２通路３３は、第１通路３２の内径が小さくなる前に分岐する。そして、第２通路３３は、入出力シャフト１６の外側に取り付けられるローター２０に向かって延在して、フランジ１２のローター２０側に開口する。第１通路３２から分岐する部分が第２通路入口３３Ｉであり、第２通路３３のローター２０側における開口部が、第２通路出口３３Ｈである（図３、図１０参照）。
【００５４】
＜第２ハウジング＞
第２ハウジング１３は、第１ハウジング１１の他端部の開口部に取り付けられる。第２ハウジング１３は、図２に示す内燃機関６側に配置される。そして、第２ハウジング１３は、第１ハウジング１１に取り付けられる側とは反対側に、内燃機関６の出力シャフト６Ｓを発電電動機１０の入出力シャフト１６に取り付けるための貫通孔１３Ｈを有する。内燃機関６の出力シャフト６Ｓは、貫通孔１３Ｈからフライホイール１４に取り付けられる。次に、発電電動機１０内における冷却媒体の経路を説明する。
【００５５】
＜冷却媒体の経路＞
冷却媒体供給口２９から流入した冷却媒体は、冷却媒体導入通路３０、連結通路３１Ｈ、３１Ｆを通って第１通路３２に流入する。第１通路３２に流入した冷却媒体は、一部が第２通路３３に分岐し、残りは内側第１通路３２ｉに流れて、第１通路出口３２Ｈから流出する。第１通路出口３２Ｈから流出した冷却媒体は、入出力シャフト１６の内歯スプライン１６Ｉと図２に示す油圧ポンプ７の入力シャフト７Ｓの外歯スプラインとの間から、一部がシャフト貫通孔１６ＩＳ内へ流入する。残りは、入出力シャフト１６とフランジ１２との間及び入出力シャフト１６と軸受取付部材７０との間の空間を通って、軸受取付部材７０の貫通孔７１から第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒとの隙間に流入する。
【００５６】
第１通路出口３２Ｈは、入出力シャフト１６の一端部１６Ｔｐの位置に開口することが好ましい。すなわち、第１通路出口３２Ｈは、入出力シャフト１６と、内燃機関６の駆動対象である油圧ポンプ７の入力シャフト７Ｓとの接続部の位置に開口することが好ましい。このようにすれば、入出力シャフト１６と油圧ポンプ７の入力シャフト７Ｓとの間、より具体的には、入出力シャフト１６の内歯スプライン１６Ｉと図２に示す油圧ポンプ７の入力シャフト７Ｓの外歯スプラインとの間に冷却媒体ＣＬを供給できる。その結果、シャフト貫通孔１６ＩＳ内へ冷却媒体ＣＬを効率的に導入することができる。また、上述したように、フランジ１２の貫通孔１２Ｈが有する張り出し部１２ＨＦは、出口３２Ｈから出てくる冷却媒体ＣＬを、油圧ポンプ７側に流れ込まないように規制しているので、シャフト貫通孔１６ＩＳ内へ冷却媒体ＣＬを効率的に導入することができる。
【００５７】
第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒとの隙間に流入した冷却媒体は、第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒを冷却及び潤滑した後、一部が軸受取付部材７０とリブ８０との間に流入する。残りの冷却媒体は、ローターホルダー１８の第１ホルダー部材１８Ｌｉが有する軸方向貫通孔１８Ｐを通過する。軸受取付部材７０とリブ８０との間に流入した冷却媒体は、第１ブレード４０Ｆの冷却媒体保持部４２Ｆ内に流入した後、冷却媒体保持部４２Ｆの冷却媒体流出孔４１Ｆから流出する。この冷却媒体は、ローター２０の回転に起因する遠心力によってローター２０の径方向外側に放出されて、コイル２４Ｃのコイルエンドに散布されてこれを冷却する。コイルエンドを冷却した冷却媒体は、オイルパン１１Ｐに集められる。
【００５８】
第１ホルダー部材１８Ｌｉが有する軸方向貫通孔１８Ｐを通過した冷却媒体は、ローターホルダー１８の第３ホルダー部材１８Ｔに沿って流れてから第２ブレード４０Ｒの冷却媒体保持部４２Ｒ内に流入し、冷却媒体保持部４２Ｒの冷却媒体流出孔４１Ｒから流出する。この冷却媒体は、ローター２０の回転に起因する遠心力によってローター２０の径方向外側に放出されて、コイル２４Ｃのコイルエンドに散布されてこれを冷却する。コイルエンドを冷却した冷却媒体は、オイルパン１１Ｐに集められる。
【００５９】
シャフト貫通孔１６ＩＳ内へ流入した冷却媒体は、入出力シャフト１６の一端部１６Ｔｐから他端部１６Ｔｅに向かって流れて、他端部１６Ｔｅから流出する。この冷却媒体は、入出力シャフト１６の外歯スプライン１６Ｏと連結部材１５の内歯スプライン１５Ｉとの間を通って、連結部材１５とローターホルダー１８との間に流出する。冷却媒体は、ローターホルダー１８の第１ホルダー部材１８Ｌｉ及び第３ホルダー部材１８Ｔに沿って径方向外側に流れた後、第２ブレード４０Ｒの冷却媒体保持部４２Ｒ内に流入し、冷却媒体保持部４２Ｒの冷却媒体流出孔４１Ｒから流出する。この冷却媒体は、ローター２０の回転に起因する遠心力によってローター２０の径方向外側に放出されて、コイル２４Ｃのコイルエンドに散布されてこれを冷却する。コイルエンドを冷却した冷却媒体は、オイルパン１１Ｐに集められる。
【００６０】
第２通路３３を通過した冷却媒体は、第２通路出口３３Ｈから流出して、ローター２０に向かって流れる。ローター２０に到達した冷却媒体は、ローター２０の回転に起因する遠心力によってローター２０の径方向外側に放出されて、フランジ１２側のコイル２４Ｃのコイルエンドに散布されてこれを冷却する。コイルエンドを冷却した冷却媒体は、重力の作用で下方に流れてオイルパン１１Ｐに集められる。オイルパン１１Ｐに集められた冷却媒体ＣＬは、排出通路２８から図示しないフィルタ、ポンプを経由して図４に示すオイルクーラー入口２１に送られ、ここで冷却された後、オイルクーラー出口２３から配管２５を通って、再び冷却媒体供給口２９から供給される。
【００６１】
ローター２０が回転することによる遠心力によって、第１ブレード４０Ｆ及び第２ブレード４０Ｒの冷却媒体保持部４２Ｆ、４２Ｒに保持された冷却媒体は、それぞれの冷却媒体流出孔４１Ｆ、４１Ｒからコイル２４Ｃのコイルエンドに向かって放出される。発電電動機１は、第１ハウジング１１が有する突起部６０を含む発電電動機の冷却構造により、冷却媒体流出孔４１Ｆ、４１Ｒから放出された冷却媒体を、コイル２４Ｃのコイルエンドへ導くようにする。このような発電電動機の冷却構造により、コイルエンドを効率的に冷却するとともに、位置による冷却のばらつきを低減する。次に、本実施形態に係る発電電動機の冷却構造をより詳細に説明する。
【００６２】
図１１は、本実施形態に係る発電電動機の冷却構造を示す図である。本実施形態に係る発電電動機の冷却構造（以下、必要に応じて冷却構造という）１００は、ローター２０が取り付けられた入出力シャフト１６及びローター２９の外周部に配置されたステーター２４を筐体内に格納する発電電動機１を冷却媒体で冷却するためのものである。このため、冷却構造１００は、突起部６０を有している。突起部６０は、筐体としての第１ハウジング１１の、入出力シャフト１６の回転中心軸Ｚｒの方向における一端部側の内面（ハウジング側内面）１１Ｉａからステーター２４のコイル２４Ｃに向かって突出して、コイル２４Ｃとの間に冷却媒体の通路（コイルエンド側冷却媒体通路）６２を形成し、かつ回転中心軸Ｚｒの周囲に配置される。
【００６３】
本実施形態において、突起部６０は、第１ハウジング１１と同一の材料で、これと一体不可分に製造される。突起部６０と第１ハウジング１１とは、別個の部材で製造され、ボルト又は溶接等によって一体に結合されてもよい。図１１、図９に示すように、突起部６０は、ハウジング１１のハウジング側内面１１Ｉａからステーター２４に向かって突出する環状の部分である。
【００６４】
突起部６０は、頂面６０Ｔと、径方向外側の側部（外側側部）６０Ｓｏと、径方向内側の側部（内側側部）６０Ｓｉとを有する。外側側部６０Ｓｏは、ハウジング側内面１１Ｉａと頂面６０Ｔとをつなぐ部分である。内側側部６０Ｓｉは、図９に示す、フランジ１２が取り付けられるフランジ取付開口１１Ｈの内周面と頂面６０Ｔとをつなぐ部分である。
【００６５】
突起部６０は、上述したように、回転中心軸Ｚｒの周囲に配置される。より具体的には、突起部６０は、フランジ取付開口１１Ｈ（図９参照）、フランジ１２が有するリブ８０（図１１参照）及び第１ブレード４０Ｆの第２部分４４Ｆの径方向外側に配置される。このため、頂面６０Ｔの径方向内側における半径Ｒｒｉは、第１ブレード４０Ｆの第２部分４４Ｆの外周部における半径（ブレード半径）Ｒｂよりも大きい。また、突起部６０は、第１ハウジング１１に取り付けられる環状の構造体であるステーター２４に沿って設けられる。このような構造により、このため、突起部６０は、頂面６０Ｔがステーター２４のコイル２４Ｃ、より具体的にはコイル２４Ｃのコイルエンド（コイルエンド側部２４ＣＳ）と対向する。なお、頂面６０Ｔの径方向外側における半径Ｒｒｏは、コイル２４Ｃの径方向外側における半径よりも小さい。このため、突起部６０の頂面６０Ｔは、径方向においてコイルエンド側部２４ＣＳの一部と対向する。突起部６０の頂面６０Ｔとコイルエンド側部２４ＣＳとは、所定の間隔（通路間隔）ｔｃを有している。このため、突起部６０とコイル２４との間、より具体的には、突起部６０の頂面６０Ｔとコイル２４のコイルエンド側部２４ＣＳとの間に、コイルエンド側冷却媒体通路６２が形成される。
【００６６】
本実施形態において、突起部６０の頂面６０Ｔは、回転中心軸Ｚｒと直交する平面と平行であり、平面となっている。なお、頂面６０Ｔは平面でなくてもよく、例えば、曲面であってもよい。頂面６０Ｔを、回転中心軸Ｚｒと直交する平面と平行な平面とすることにより、切削加工等により比較的容易に頂面６０Ｔを形成することができる。突起部６０の頂面６０Ｔは、第１ブレード４０Ｆの第３部分４５Ｆの外側側面（ローターコア１７とは反対側の側面）４５ＦＳｏよりもローターコア１７側にある。すなわち、回転中心軸Ｚｒと直交する方向から見ると、第１ブレード４０Ｆと突起部６０とは重なっている。次に、冷却構造１００の冷却媒体の流れを説明する。
【００６７】
図３に示す第１軸受５０Ｆから流出した冷却媒体及び第２通路３３から流出した冷却媒体は、ローター２０の遠心力によって径方向外側に移動して、第１ブレード４０Ｆの冷却媒体保持部４２Ｆに流入し、ここに保持される。冷却媒体保持部４２Ｆの冷却媒体は、第１ブレード４０Ｆの回転に起因する遠心力により、冷却媒体流出孔４１Ｆから径方向外側に放出される。この冷却媒体は、突起部６０によってコイルエンド側冷却媒体通路６２に導かれて、コイル２４Ｃ、特にコイルエンドを冷却する。
【００６８】
冷却構造１００は、突起部がコイルエンド側部２４ＣＳと対向する位置まで突出しているので、第１ブレード４０Ｆの冷却媒体流出孔４１Ｆから放出された冷却媒体が広がった場合でも、突起部６０によってコイルエンド側冷却媒体通路６２に導かれ、コイルエンドを冷却できる。このため、冷却構造１００は、コイルエンドの冷却不足を抑制することができる。また、突起部６０の頂面６０Ｔは、第１ブレード４０Ｆの第３部分４５Ｆの外側側面４５ＦＳｏよりもローターコア１７側にある。このため、冷却媒体流出孔４１Ｆから放出された冷却媒体をコイルエンドの近傍に集めて、これを冷却することができる。また、冷却構造１００が有する突起部６０は、冷却媒体流出孔４１Ｆを通過しないでコイルエンドの冷却に寄与することなく径方向外側に流れてしまう冷却媒体を、コイルエンドに向けて導いて、コイルエンドを冷却することができる。
【００６９】
コイルエンドに冷却媒体を効率的に導いて、コイルエンドの冷却不足に起因する性能低下を抑制するとともに、コイル２４Ｃと突起部６０との間の電気的な絶縁を確保する観点から、頂面６０Ｔとコイルエンド側部２４ＣＳとの間隔である通路間隔ｔｃが定められる。通路間隔ｔｃは、例えば、２ｍｍ以上４ｍｍ以下とすることが好ましい。このような範囲とすることにより、コイル２４Ｃと突起部６０との間の電気的な絶縁を確保しつつ、コイルエンド側冷却媒体通路６２に十分な冷却媒体を導入して、効率よくコイルエンドを冷却できる。また、図１１に示すリブ８０の頂面８０Ｔと第１ブレード４０Ｆの第３部分４５Ｆの外側側面４５ＦＳｏとが同一平面上にあるのが好ましく、リブ８０の頂面８０Ｔが外側側面４５ＦＳｏよりもローターコア１７側に接近しているのがより好ましい。このようにすれば、第１ブレード４０Ｆの冷却媒体保持部４２Ｆに冷却媒体がより溜まりやすくなる。その結果、冷却媒体流出孔４１Ｆからより多くの冷却媒体を放出させてコイルエンドをより効果的に冷却することができる。
【００７０】
ステーター２４の周方向におけるコイル２４Ｃの冷却のばらつきを抑制するため、ステーター２４の周方向におけるできる限り広い範囲に突起部６０を設けることが好ましい。このため、本実施形態では、図９に示すように、一部に切り欠き部６０Ｋを設ける以外は、突起部６０がステーター２４の周方向に沿って延在している。このようにすることで、ステーター２４の周方向に向かって配置される複数のコイル２４Ｃに供給される冷却媒体のばらつきを抑制できるので、前記周方向におけるコイル２４Ｃの冷却ばらつきを抑制して、発電電動機１の性能低下を抑制することができる。
【００７１】
なお、突起部６０には、切り欠き部６０Ｋは必ずしも設ける必要はない。突起部６０に切り欠き部６０Ｋを設けない場合、突起部６０は、ステーター２４の周方向全体にわたって延在するので、ステーター２４の周方向に向かって配置される複数のコイル２４Ｃに供給される冷却媒体のばらつきをさらに抑制できる。その結果、前記周方向におけるコイル２４Ｃの冷却ばらつきをより効果的に抑制して、発電電動機１の性能低下をさらに抑制することができる。この場合、コイル２４Ｃの導線は、例えば、図３に示す第２ハウジング１３側から取り出すことができる。突起部６０が切り欠き部６０Ｋを有する場合、上述したように、コイル２４Ｃの導線を切り欠き部６０Ｋから取り出すことができる。この場合、切り欠き部６０Ｋは、図３、図４に示すコネクタボックス台座２６と対向する位置に設けることが好ましい。このようにすれば、コイル２４Ｃからコネクタボックス台座２６までの導線の長さを短くすることができるので、電気抵抗を低減できる。
【００７２】
図１２は、本実施形態の変形例に係る発電電動機の冷却構造を示す図である。冷却構造１００ａは、環状の突起部６０ａの頂面６０Ｔａが、突起部６０ａの径方向内側から外側に進むにしたがってコイル２４Ｃのコイルエンド側部２４ＣＳに近づくようになっている。すなわち、頂面６０Ｔａは、回転中心軸Ｚｒと直交する平面に対して、コイル２４Ｃのコイルエンド側部２４ＣＳに向かって傾斜している。このようにすることで、第１ブレード４０Ｆの冷却媒体流出孔４１Ｆから放出された冷却媒体を、効率よく頂面６０Ｔａとコイルエンド側部２４ＣＳとの間、すなわち、コイルエンド側冷却媒体通路６２に導くことができる。
【００７３】
頂面６０Ｔａと内側側部６０Ｓｉとの境界（内側境界部）６０Ｔｉは、第１ブレード４０Ｆの第３部分４５Ｆの外側側面４５ＦＳｏよりも、図１１に示すフランジ１２側にある。この場合、内側境界部６０Ｔｉは、第１ブレード４０Ｆの第２部分４４Ｆの径方向外側にあってもよいし、径方向内側にあってもよい。また、図１２の二点鎖線で示すように、内側境界部６０Ｔｉは、第１ブレード４０Ｆの第３部分４５Ｆの外側側面４５ＦＳｏよりも、コイル２４Ｃ側にあってもよい。
【００７４】
以上、本実施形態及びその変形例は、発電電動機が有する筐体の、入出力シャフトの回転中心軸の方向における一端部側の内面から前記ステーターのコイルに向かって突出するとともに、入出力シャフトの回転中心軸の周囲に配置される突起部を有する。そして、この突起部は、ステーターのコイルとの間に冷却媒体の通路を形成する。この突起部により、ローターの回転に起因する遠心力によってローターの径方向外側に放出された冷却媒体は、突起部によりステーターのコイルとの間に形成された冷却媒体の通路に導入されてコイルを冷却する。その結果、本実施形態及びその変形例は、コイルの冷却不足を抑制することができる。
【００７５】
ステーターのコイルは、手巻き又は機械巻きの両方で製造されるが、機械巻きは、手巻きと比較してコイルの導線間の間隔が狭くなり、冷却媒体がコイルの内部に入りにくくなる傾向がある。上述したように、本実施形態及びその変形例は、冷却媒体を効率的にコイルエンドに導くことができるので、機械巻きのコイルであっても、コイルの冷却不足を抑制することができる。
【００７６】
本実施形態において、発電電動機１０は、内燃機関６の動力を油圧ポンプ７へ伝達する機能も有している。このように、発電電動機１０は、動力が入力されて電力を発生するとともに、入力された動力を、他の駆動対象へ伝達する機能を有している。このため、発電電動機１０は、内燃機関５と油圧ポンプ６との間に配置される。このような配置においては、回転中心軸Ｚｒと平行な方向における寸法をできる限り小さくして、内燃機関５、発電電動機１０及び油圧ポンプ６の車両への搭載をしやすくすることが好ましい。このため、発電電動機１０は、第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒで、入出力シャフト１６の両端部ではなく、中央部分を第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒで回転可能に支持している。このような構造は、例えば、入出力シャフト１６の端部にラジアル荷重が作用することにより、第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒを中心として入出力シャフト１６を回転させるモーメントが作用した場合に、第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒに大きな荷重が作用する。このため、発電電動機１０は、前記ラジアル荷重に起因して、第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒを中心として入出力シャフト１６が回転しやすく、この回転が原因となって振動及び騒音が大きくなりやすい傾向がある。
【００７７】
冷却構造１００は、第１ハウジング１１に突起部６０を有するので、フランジ１２を介して第１軸受５０Ｆ及び第２軸受５０Ｒを支持する第１ハウジング１１の強度及び剛性が向上する。このため、冷却構造１００を有する発電電動機１０は、回転系を支持する部分の剛性が向上するので、前記振動及び騒音が低減する。このように、冷却構造１００は、発電電動機１０のように、動力発生源と前記動力発生源の駆動対象との間に配置されて、動力発生源の動力を前記駆動対象に伝達するための機能を有しているものに好適である。
【符号の説明】
【００７８】
１ ハイブリッド油圧ショベル
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
６ 内燃機関
６Ｓ 出力シャフト
７ 油圧ポンプ
７Ｓ 入力シャフト
１０ 発電電動機
１１ 第１ハウジング
１２ フランジ
１３ 第２ハウジング
１４ フライホイール
１５ 連結部材
１６ 入出力シャフト
１７ ローターコア
１８ ローターホルダー
１８Ｌｉ 第１ホルダー部材
１８Ｌｏ 第２ホルダー部材
１８Ｔ 第３ホルダー部材
２０ ローター
２４ ステーター
２４Ｃ コイル
２４Ｉ インシュレーター
２４Ｋ ステーターコア
３２ 第１通路
３２ｉ 内側第１通路
３２ｏ 外側第１通路
３２Ｈ 第１通路出口
３２Ｉ 第１通路入口
３３ 第２通路
３３Ｈ 第２通路出口
３３Ｉ 第２通路入口
３５ 絞り部
４０Ｆ 第１ブレード
４０Ｒ 第２ブレード
５０Ｆ 第１軸受
５０Ｒ 第２軸受
６０、６０ａ 突起部
６０Ｋ 切り欠き部
６０Ｓｏ 外側側部
６０Ｔ、６０Ｔａ 頂面
６０Ｔｉ 内側境界部
６０Ｓｉ 内側側部
６２ コイルエンド側冷却媒体通路
７０ 軸受取付部材
７１ 貫通孔
８０ リブ
１００ 発電電動機の潤滑構造（潤滑構造）
Ｚｒ 回転中心軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローターが取り付けられた入出力シャフト及び前記ローターの外周部に配置されたステーターを筐体内に格納する発電電動機を冷却媒体で冷却するにあたり、
前記筐体の、前記入出力シャフトの回転中心軸の方向における一端部側の内面から前記ステーターのコイルに向かって突出して、前記コイルとの間に前記冷却媒体の通路を形成し、かつ前記回転中心軸の周囲に配置される突起部を有することを特徴とする発電電動機の冷却構造。
【請求項２】
前記突起部の前記コイル側の面は、前記回転中心軸と直交する平面と平行である請求項１に記載の発電電動機の冷却構造。
【請求項３】
前記突起部は、一部が切り欠かれている請求項１又は２に記載の発電電動機の冷却構造。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の発電電動機の冷却構造を有する発電電動機。
【請求項５】
前記発電電動機は、前記入出力シャフトの一端に動力発生源の出力シャフトが接続され、他端に前記動力発生源の動力により駆動される駆動対象の入力シャフトが接続される請求項４に記載の発電電動機。
【請求項６】
ローターが取り付けられた入出力シャフト及び前記ローターの外周部に配置されたステーターを筐体内に格納し、内燃機関と油圧ポンプとの間に設けられて前記内燃機関の動力を前記油圧ポンプに伝達するとともに電力を発生する発電電動機であり、
前記筐体の、前記入出力シャフトの回転中心軸の方向における一端部側の内面から前記ステーターのコイルに向かって突出して、前記コイルとの間に前記冷却媒体の通路を形成し、かつ前記入出力シャフトの回転中心軸の周囲に配置される突起部を有しており、
前記突起部の前記コイル側の面は、前記回転中心軸と直交する平面と平行であることを特徴とする発電電動機。
【請求項１】
ローターが取り付けられた入出力シャフト及び前記ローターの外周部に配置されたステーターを筐体内に格納する発電電動機を冷却媒体で冷却するにあたり、
前記筐体の、前記入出力シャフトの回転中心軸の方向における一端部側の内面から前記ステーターのコイルに向かって突出して、前記コイルとの間に前記冷却媒体の通路を形成し、かつ前記回転中心軸の周囲に配置される突起部を有することを特徴とする発電電動機の冷却構造。
【請求項２】
前記突起部の前記コイル側の面は、前記回転中心軸と直交する平面と平行である請求項１に記載の発電電動機の冷却構造。
【請求項３】
前記突起部は、一部が切り欠かれている請求項１又は２に記載の発電電動機の冷却構造。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の発電電動機の冷却構造を有する発電電動機。
【請求項５】
前記発電電動機は、前記入出力シャフトの一端に動力発生源の出力シャフトが接続され、他端に前記動力発生源の動力により駆動される駆動対象の入力シャフトが接続される請求項４に記載の発電電動機。
【請求項６】
ローターが取り付けられた入出力シャフト及び前記ローターの外周部に配置されたステーターを筐体内に格納し、内燃機関と油圧ポンプとの間に設けられて前記内燃機関の動力を前記油圧ポンプに伝達するとともに電力を発生する発電電動機であり、
前記筐体の、前記入出力シャフトの回転中心軸の方向における一端部側の内面から前記ステーターのコイルに向かって突出して、前記コイルとの間に前記冷却媒体の通路を形成し、かつ前記入出力シャフトの回転中心軸の周囲に配置される突起部を有しており、
前記突起部の前記コイル側の面は、前記回転中心軸と直交する平面と平行であることを特徴とする発電電動機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２１７２６５（Ｐ２０１２−２１７２６５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８０７１０（Ｐ２０１１−８０７１０）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
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