DE112010005507T5

DE112010005507T5 - Motorkühlvorrichtung

Info

Publication number: DE112010005507T5
Application number: DE112010005507T
Authority: DE
Inventors: Jun-ichi Deguchi; Kazuya Arakawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-04-23
Filing date: 2010-04-23
Publication date: 2013-03-21
Also published as: US9112391B2; WO2011132305A1; CN102859846B; US20130026867A1; JPWO2011132305A1; CN102859846A; JP5429367B2

Abstract

Eine Motorkühlvorrichtung, die eine gute Kühlleistung hat, ist vorgesehen, die angepasst ist, um eine Wärmeübertragung zwischen einem Wicklungsende und einer Wicklungsendabdeckung selbst dann zu unterstützen, wenn die Strömungsmenge von Öl gering ist. Eine Wärme eines Stators 11 wird durch das Öl, das um das Wicklungsende 12 strömt, abgeführt. Zu diesem Zweck weist die Motorkühlvorrichtung einen Strömungsweg 16, der zwischen einer äußeren Fläche des Wicklungsendes 12 und einer inneren Fläche der Wicklungsendabdeckung 15 ausgebildet ist, und eine Strömungsrateneinstelleinrichtung 17 zum Ändern einer Querschnittsfläche des Strömungswegs 16 durch Bewegen der Wicklungsendabdeckung 15 zu dem Wicklungsende 12 hin oder weg von dem Wicklungsende 12 auf. Die Strömungsrateneinstelleinrichtung 17 weitet die Querschnittsfläche des Strömungswegs 16 in einem Fall auf, in dem eine Fördermenge des Öls zu dem Strömungsweg 16 relativ groß ist, und verengt die Querschnittsfläche des Strömungswegs 16 in einem Fall, in dem eine Fördermenge des Öls zu dem Strömungsweg 16 relativ gering ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Motorkühlvorrichtung zum Kühlen eines Motors, der Wärme erzeugt, die sich aus dessen Erregung ergibt, und insbesondere auf eine Kühlvorrichtung zum Kühlen eines Motors durch Zuführen eines Wärmeübertragungsfluids zwischen einem Endabschnitt einer Wicklung, die an einem Stator ausgebildet ist, und einem Abdeckungsbauteil, das den Endabschnitt der Wicklung abdeckt.
STAND DER TECHNIK
Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, gibt ein Motor eine Leistung durch Erregen einer Wicklung ab, um einen Rotor zu drehen. Wenn die Wicklung erregt wird, wird ein Kupferverlust zwangsläufig durch die Joule'sche Wärme verursacht und wird auch ein Kernverlust zwangsläufig durch eine Änderung in dem Magnetfeld verursacht, das sich aus der Drehung des Rotors ergibt. Als Ergebnis wird Wärme in dem Motor erzeugt, wodurch dessen Temperatur ansteigt. Wenn die Temperatur des Motors dadurch ansteigt, werden eine Abgabeleistung, eine Lebensdauer, etc. des Motors durch eine Endmagnetisierung oder dergleichen vermindert. Insbesondere wird der Motor zum Antreiben eines Automobils unter verschiedenen Bedingungen verwendet. Zum Beispiel wird der Motor, der in dem Automobil verwendet wird, manchmal mit einer geringen Drehzahl gedreht, während ein hohes Drehmoment erzeugt wird, und manchmal mit einer hohen Drehzahl gedreht, während ein geringes Drehmoment erzeugt wird. Daher erwärmt sich der Motor, der in dem Automobil verwendet wird, einfach und leicht. Jedoch ist, da der Motor dieser Bauart in dem begrenzten Bauraum gemeinsam mit anderen Bauteilen kompakt untergebracht ist, es schwierig, dass der Motor durch eine natürliche Kühlung in dem Automobil gekühlt wird.
Zum Beispiel sind Techniken zum zwangsweisen Kühlen eines Endabschnitts einer Statorwicklung in der internationalen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift WO/2004/019468 , der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2009-118667 und der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 10-290543 offenbart. Insbesondere offenbart die internationale Patentanmeldungsoffenlegungsschrift WO/2004/019468 einen Motor, der eine Wicklungsendabdeckung, die einen Endabschnitt der Statorwicklung abdeckt, und eine Zufuhrleitung zum Fördern eines Kühlöls in die Wicklungsendabdeckung aufweist. Gemäß der Lehre der internationalen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift WO/2004/019468 ist ein Kühlöleinlass an einem unteren Ende der Wicklungsendabdeckung ausgebildet und ist eine Ölpumpe, die durch eine Brennkraftmaschine angetrieben wird, mit dem Öleinlass verbunden. Zusätzlich ist ein Kühlölabgabeauslass an einem oberen Ende der Wicklungsendabdeckung ausgebildet und ist eine Ölwanne mit dem Abgabeauslass verbunden. Gemäß dem Motor, der in der internationalen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift WO/2004/019468 gelehrt wird, wird daher das Kühlöl zu der Wicklungsendabdeckung durch Antreiben der Ölpumpe durch die Brennkraftmaschine zugeführt und wird die Wärme des Öls durch das Kühlöl, das durch die Leitung strömt, abgeführt, während es mit dem Endabschnitt der Wicklung in Berührung ist. Dann wird das Kühlöl von dem Abgabeauslass zu der Ölwanne rückgeführt und wird durch die Ölpumpe wieder zu der Wicklungsendabdeckung zugeführt.
Die japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2009-118667 offenbart eine Motorkühlstruktur, in der eine Wicklungsendabdeckung, die einen Endabschnitt einer Statorwicklung abdeckt, zwischen einem Wicklungsende und einem Motorgehäuse angeordnet ist. Daher wird die Wicklung durch Zuführen einer Kühlflüssigkeit zu einem Zwischenraum zwischen einem beliebigen von der Ölendabdeckung, dem Wicklungsende und dem Motorgehäuse gekühlt. Zusätzlich weist die Motorkühlstruktur, die in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2009-118667 gelehrt wird, des Weiteren Mikrospalte auf, in denen die Kühlflüssigkeit austritt. Daher wird Luft, die als ein Wärmeisolator dient, aus der Wärmeübertragungsroute durch die Kühlflüssigkeit, die in den Mikrospalt strömt, von dem Wicklungsende zu dem Motorgehäuse hinaus gedrängt.
Die japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 10-290543 offenbart einen Motor, der eine Wicklungsendabdeckung, die ein Wicklungsende abdeckt, und einen Abstandhalter aufweist, der zwischen der Wicklungsendabdeckung und einem Motorgehäuse angeordnet ist. Gemäß der Lehre der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 10-290543 wird Wärme durch den Abstandhalter zu dem Motorgehäuse übertragen und wird die Wärme, die derart zu dem Motorgehäuse übertragen wird, weiter zu dem Wasser in einem Wasserkühlmantel übertragen, um eine Wicklung zu kühlen.
Wie in der internationalen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift WO/2004/019468 oder in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2009-118667 offenbart ist, kann die Wärme der Statorwicklung durch Zuführen des Kühlöls oder der Kühlflüssigkeit um das Wicklungsende abgeführt werden. Jedoch wird, wie beschrieben ist, der Motor unter verschiedenen Bedingungen angetrieben. Zum Beispiel wird der Motor manchmal bei einer niedrigen Drehzahl angetrieben, während es erfordert ist, ein hohes Drehmoment zu erzeugen, oder wird manchmal bei einer hohen Drehzahl angetrieben, während es erfordert ist, ein niedriges Drehmoment zu erzeugen. Das heißt, wenn das Kühlöl oder die Kühlflüssigkeit immer mit einer konstanten Strömungsrate zugeführt wird, kann das Kühlöl oder die Kühlflüssigkeit gemäß der Situation, in der der Motor mit einer niedrigen Drehzahl angetrieben wird, während ein hohes Drehmoment erzeugt wird, nicht ausreichend sein und ist die Temperatur des Motors dadurch erhöht. Im Gegensatz dazu kann in dem Fall, in dem der Motor mit einer hohen Drehzahl angetrieben wird, während ein niedriges Drehmoment erzeugt wird, das Kühlöl oder die Kühlflüssigkeit in einer überschüssigen Menge zugeführt werden und dies kann einen Leistungsverlust verursachen. Insbesondere wird, vorausgesetzt, dass das Fahrzeug derart aufgebaut ist, um die Pumpe durch einen Antriebsmotor anzutreiben und um die Kühlflüssigkeit, die durch die Pumpe mit Druck beaufschlagt wird, rund um das Wicklungsende zuzuführen, in einem Fall, in dem das Fahrzeug, das derart aufgebaut ist, bergan fährt, z. B. der Antriebsmotor mit einer niedrigen Drehzahl angetrieben, während eine große Strommenge zu diesem zugeführt wird. In dieser Situation wird eine Drehzahl der Pumpe verringert und wird die Strömungsrate oder die Strömungsmenge der Kühlflüssigkeit dadurch reduziert, jedoch ist eine Wärmeerzeugungsmenge des Motors erhöht. Daher kann der Motor nicht ausreichend gekühlt werden und ist dadurch die Temperatur des Motors in dieser Situation erhöht.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der vorstehend erläuterten technischen Probleme gemacht worden und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühlvorrichtung zum Kühlen eines Motors durch Übertragen einer Wärmemenge abhängig von einer Last bereitzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Motorkühlvorrichtung vorgesehen, die angepasst ist, um Wärme eines Stators durch ein Fluid abzuführen, das um einen Endabschnitt einer Wicklung des Stators strömt. Um die vorstehend erwähnte Aufgabe zu erreichen, ist die Kühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung mit folgenden Bauteilen vorgesehen: einer Wicklungsendabdeckung, die den Endabschnitt der Wicklung abdeckt; einem Strömungsweg zum Durchlassen eines Wärmeübertragungsfluids, der zwischen einer äußeren Fläche der Wicklung und einer inneren Fläche der Wicklungsendabdeckung ausgebildet ist; und einer Strömungsrateneinstelleinrichtung, die eine Querschnittsfläche des Strömungswegs durch Bewegen der Wicklungsendabdeckung zu dem Endabschnitt der Wicklung hin oder durch Bewegen weg von dem Endabschnitt der Wicklung ändert. Insbesondere ist die Strömungsrateneinstelleinrichtung angepasst, um die Querschnittsfläche des Strömungswegs in einem Fall aufzuweiten, in dem eine Menge des Wärmeübertragungsfluids, das zu dem Strömungsweg zugeführt wird, relativ groß ist, und um die Querschnittsfläche des Strömungswegs in einem Fall zu verengen, in dem eine Menge des Wärmeübertragungsfluids, das zu dem Strömungsweg zugeführt wird, relativ klein bzw. gering ist.
Die Wicklungsendabdeckung weist ein Abdeckungsbauteil auf, das an dem Endabschnitt der Wicklung befestigt ist, während es mit einer äußeren Umfangsfläche und einer inneren Umfangsfläche des Endabschnitts der Wicklung in Berührung ist. Insbesondere ist die Strömungsrateneinstelleinrichtung angepasst, um eine Berührungsfläche zwischen dem Abdeckungsbauteil und dem Endabschnitt der Wicklung durch Reduzieren einer Einsetztiefe des Endabschnitts der Wicklung in dem Abdeckungsbauteil in einem Fall zu reduzieren, in dem die Menge des Wärmeübertragungsfluids, das zu dem Strömungsweg zugeführt wird, relativ groß ist, und um die Berührungsfläche zwischen dem Abdeckungsbauteil und dem Endabschnitt der Wicklung durch Erhöhen der Einsetztiefe des Endabschnitts der Wicklung in dem Abdeckungsbauteil in einem Fall zu erhöhen, in dem die Menge des Wärmeübertragungsfluids, das zu dem Strömungsweg zugeführt wird, relativ gering (klein) ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Strömungsrateneinstelleinrichtung ein elastisches Bauteil auf, das die Wicklungsendabdeckung zu dem Endabschnitt der Wicklung hin drängt.
Die Motorkühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung weist des Weiteren ein Motorgehäuse auf, das den Motor umgibt. Das elastische Bauteil ist aus einem wärmeleitfähigen Material hergestellt und ist zwischen der Wicklungsendabdeckung und einer inneren Fläche des Motorgehäuses angeordnet.
Insbesondere ist der Motor in einem Fahrzeug eingebaut und weist das Fahrzeug eine Pumpe auf, die das Wärmeübertragungsfluid in einer Menge entsprechend der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abgibt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Motor einen Radmotor (Radinnenmotor; engl. „in-wheel motor) auf, der individuell mit einem Rad des Fahrzeugs verbunden ist, um das Rad anzutreiben, und wird die Pumpe durch den Radmotor abgetrieben.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist die Strömungsrateneinstelleinrichtung einen Mechanismus auf, der angepasst ist, um die Wicklungsendabdeckung in eine Richtung weg von dem Endabschnitt der Wicklung zu bewegen, um dadurch die Querschnittsfläche des Strömungswegs in Übereinstimmung mit einer Drehzahl des Motors zu erhöhen.
Insbesondere ist der vorstehend erläuterte Mechanismus angepasst, um die Wicklungsendabdeckung von dem Endabschnitt der Wicklung durch eine Zentrifugalkraft weg zu bewegen, die sich aus der Drehung des Motors ergibt.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist die Strömungsrateneinstelleinrichtung eine Elektromagnetkrafterzeugungseinrichtung auf, die die Wicklungsendabdeckung durch eine elektromagnetische Kraft bewegt, um dadurch die Querschnittsfläche des Strömungswegs zu ändern.
Zusätzlich weist die Motorkühlvorrichtung in der vorliegenden Erfindung des Weiteren einen Statorkern, an dem die Wicklung ausgebildet ist, und eine Wärmeübertragungseinrichtung auf, die die Wicklungsendabdeckung mit dem Statorkern in einer wärmeübertragbaren Weise verbindet.
Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Wärme der Wicklung durch das Wärmeübertragungsfluid abgeführt, das durch den Strömungsweg zwischen dem Wicklungsende und der Wicklungsendabdeckung strömt, die das Wicklungsende abdeckt. In einem Fall, in dem die Menge des Wärmeübertragungsfluids, das zu dem Strömungsweg zugeführt wird, gering ist, wird die Wicklungsendabdeckung durch die Strömungsrateneinstelleinrichtung zu der Wicklung hin gedrängt und wird dadurch die Querschnittsfläche des Strömungswegs verengt. In diesem Fall wird daher die Strömungsrate (-geschwindigkeit) des Wärmeübertragungsfluids nicht reduziert sondern kann sogar erhöht sein. Folglich wird der thermische Widerstand (Temperaturbelastung) zwischen der Wicklung und der Wicklungsendabdeckung reduziert, so dass sich eine Wärmeübertragungsmenge erhöht. Im Gegensatz dazu wird in einem Fall, in dem eine große Menge des Wärmeübertragungsfluids zu dem Strömungsweg zugeführt wird, die Wicklungsendabdeckung durch die Strömungsrateneinstelleinrichtung in die Richtung weg bewegt, um die Querschnittsfläche des Strömungswegs aufzuweiten. Folglich wird der Widerstand in dem Strömungsweg reduziert, so dass es ermöglicht wird, dass das Wärmeübertragungsfluid durch diesen gleichmäßig strömt, während eine Wärmeerzeugung und ein Leistungsverlust des Motors verhindert werden. Aus diesen Gründen kann der Motor geeignet gekühlt werden.
Insbesondere wird in einem Fall, in dem die Menge des Wärmeübertragungsfluids, das zu dem Strömungsweg zugeführt wird, gering ist und die Querschnittsfläche des Strömungswegs dadurch verengt ist, der Endabschnitt der Wicklung tief in das Abdeckungsbauteil der Wicklungsendabdeckung eingesetzt, so dass die Berührungsfläche zwischen dem Abdeckungsbauteil und dem Endabschnitt der Wicklung vergrößert ist. Daher kann die Wärmeübertragung von dem Öl zu der Wicklungsendabdeckung unterstützt werden. In anderen Worten kann eine große Wärmemenge von der Wicklung durch die Wicklungsendabdeckung abgestrahlt werden, so dass die Wicklung geeignet gekühlt werden kann. Im Gegensatz dazu wird in einem Fall, in dem eine große Menge des Wärmeübertragungsfluids zu dem Strömungsweg zugeführt wird, die Einsetztiefe des Endabschnitts der Wicklung in der Wicklungsendabdeckung geringer. In diesem Fall wird es jedoch ermöglicht, dass eine große Menge des Wärmeübertragungsfluids durch den Strömungsweg strömt. Daher kann eine große Menge der Wärme von der Wicklung durch das Wärmeübertragungsfluid selbst in der Situation abgeführt werden, in der die Berührungsfläche zwischen der Wicklungsendabdeckung und dem Wicklungsende, d. h. die Wärmeübertragungsfläche derart reduziert ist. Aus diesem Grund kann die Wicklung geeignet gekühlt werden.
In anderen Worten wird in einem Fall, in dem eine große Menge des Wärmeübertragungsfluids zu dem Strömungsweg zugeführt wird, ein Innendruck des Strömungswegs angehoben, so dass die Wicklungsendabdeckung gegen die Federkraft des elastischen Bauteils gedrängt wird. Als Ergebnis wird die Querschnittsfläche des Strömungswegs aufgeweitet. Im Gegensatz dazu wird in einem Fall, in dem die Menge des Wärmeübertragungsfluids, das zu dem Strömungsweg zugeführt wird, gering ist, der Innendruck des Strömungswegs abgesenkt. In diesem Fall wird daher die Wicklungsendabdeckung durch die Federkraft des elastischen Bauteils zu dem Wicklungsende hin gedrängt. Als Ergebnis wird die Querschnittsfläche des Strömungswegs verengt. Somit kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Querschnittsfläche des Strömungswegs automatisch in Übereinstimmung mit der Strömungsmenge des Wärmeübertragungsfluids eingestellt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung unterstützt das elastische Bauteil die Wärmeübertragung zwischen der Wicklungsendabdeckung und dem Motorgehäuse. Daher kann die Wärmeabstrahlung von der Wicklung erleichtert werden, so dass die Kühlleistung der Motorkühlvorrichtung verbessert werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem Fall, in dem die Geschwindigkeit des Fahrzeugs niedrig ist, eine Abgabemenge des Wärmeübertragungsfluids reduziert. In diesem Fall wird jedoch die Querschnittsfläche des Strömungswegs, der um das Wicklungsende ausgebildet ist, verengt. Daher wird die Strömungsrate des Wärmeübertragungsfluids, das durch den Strömungsweg strömt, erhöht oder es wird verhindert, dass sie reduziert wird. Somit kann die Wicklung durch ein derartiges Unterstützen der Wärmeabstrahlung von der Wicklung ausreichend gekühlt werden, selbst wenn die Motorlast in der Situation erhöht wird, in der das Fahrzeug mit einer niedrigen Geschwindigkeit fährt.
Zusätzlich treibt gemäß der vorliegenden Erfindung der Radmotor nicht nur das Rad sondern auch die Pumpe an. Daher ist als ein Ergebnis einer Geschwindigkeitsreduktion des Fahrzeugs die Abgabemenge des Wärmeübertragungsfluids reduziert, wenn die Drehzahl der Pumpe verringert ist. In diesem Fall wird jedoch die Querschnittsfläche des Strömungswegs verengt, so dass die Wärmeabstrahlung von der Wicklung unterstützt werden kann, um den Motor ausreichend zu kühlen.
Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Querschnittsfläche des Strömungswegs in einem Fall verengt, in dem die Motordrehzahl niedrig ist. In diesem Fall wird daher die Strömungsrate (-geschwindigkeit) des Wärmeübertragungsfluids erhöht oder es wird verhindert, dass sie sich reduziert, so dass der Motor ausreichend gekühlt werden kann.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird die Querschnittsfläche des Strömungswegs gemäß der Motordrehzahl unter Verwendung der Zentrifugalkraft eingestellt, die sich aus der Drehung des Motors ergibt. Daher kann eine Struktur der Strömungsrateneinstelleinrichtung vereinfacht werden.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann die Querschnittsfläche des Strömungswegs elektrisch eingestellt werden. Daher kann die Struktur der Motorkühlvorrichtung vereinfacht werden und kann die Querschnittsfläche des Strömungswegs flexibel gesteuert werden.
Zusätzlich kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Wärme der Wicklung, die an dem Stator ausgebildet ist, nicht nur von der Wicklung abgestrahlt werden sondern auch von dem Statorkern durch die Wicklungsendabdeckung. Daher kann das Kühlleistungsvermögen (Kühlleistung) der Motorkühlvorrichtung verbessert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Teilschnittansicht, die ein Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen der Strömungsrate des Öls und dem thermischen Widerstand anzeigt.
3 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen der Strömungsrate des Öls und der Wärmeübertragungsmenge anzeigt.
4 ist eine Teilschnittansicht, die ein weiteres Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine Teilschnittansicht, die ein Beispiel zeigt, in dem das Wicklungsende in dem Strömungsweg freiliegend ist.
6 ist eine Teilschnittansicht, die ein Beispiel des Änderns der Querschnittsfläche des Strömungswegs unter Verwendung einer Zentrifugalkraft zeigt.
7 ist eine Teilschnittansicht, die ein Beispiel eines elektrischen Änderns der Querschnittsfläche des Strömungswegs zeigt.
8 ist eine Teilschnittansicht, die schematisch eine Situation zeigt, in der die Strömungsmenge des Öls groß ist.
9 ist eine Ansicht, die schematisch ein Beispiel des Radmotors zeigt, bei dem die vorliegende Erfindung angewandt wird.
BEVORZUGTE FORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nachstehend ist die vorliegende Erfindung ausführlich erläutert. Die vorliegende Erfindung kann bei einem Motor angewandt werden, der als eine Hauptbewegungseinrichtung von Industriemaschinen verwendet wird oder als eine Hauptbewegungseinrichtung von Automobilen verwendet wird. Die Motoren dieser Bauarten sind angepasst, um ein Drehmoment durch Erregen einer Wicklung zum Drehen eines Rotors abzugeben, und werden aufgrund eines Eisenverlusts und Kernverlusts erwärmt. Der Motor, der als eine Hauptbewegungseinrichtung eines Automobils verwendet wird, weist einen Motorgenerator, der in einem Hybridsystem verwendet wird, und einen Radmotor auf, der individuell mit einem Rad zum Antreiben des Rads verbunden ist. 9 zeigt ein Beispiel eines Radmotors 1. Wie in 9 gezeigt ist, ist ein Motor 5 fest in einem Motorgehäuse 4 aufgenommen und ist das Motorgehäuse 4 durch einen oberen Arm 2 und einen unteren Arm 3 gehalten. Ein Synchronmotor der Permanentmagnetbauart ist der am besten geeignete Motor, der als der Motor 5 verwendet wird. Jedoch können andere Bauarten von konventionellen Motoren wie z. B. ein Induktionsmotor auch als der Motor 5 verwendet werden.
Eine Drehzahlreduktionseinrichtung oder ein Getriebe (nachstehend als Getriebe bezeichnet) 6 ist mit einer Abgabeseite des Motors 5 verbunden, so dass das Abgabedrehmoment des Motors 5 durch das Getriebe 6 variiert wird. Eine Abgabewelle des Getriebes 6 steht von dem Motorgehäuse 4 vor, um mit einem Rad 8 durch eine Nabe 7 verbunden zu sein. Eine Abgabewelle des Motors 5 ist mit einer Pumpe 10 durch eine Getriebeeinheit 9 verbunden. Die Pumpe 10 ist angepasst, um ein Öl, das als ein Wärmeübertragungsfluid dient, abzugeben, während es mit Druck beaufschlagt wird, und ein Öldurchgang ist derart ausgebildet, um das Öl, das von der Pumpe 10 abgegeben wird, sowohl zu dem Motor 5 als auch dem Getriebe 6 zu fördern.
Das Öl, das derart zu dem Motor 5 zugeführt wird, wird teilweise verwendet, um den Motor 5 zu kühlen. 1 zeigt schematisch ein Beispiel einer Kühlstruktur des Motors 5 und gemäß dem Beispiel, das dort gezeigt ist, wird ein Endabschnitt einer Wicklung (nachstehend als Wicklungsende bezeichnet) 12 eines Stators 11 zwangsweise gekühlt. Insbesondere setzt sich der Stator 11 vor allem aus einem Statorkern 13, der durch Laminieren von magnetischen Stahlplatten ausgebildet ist, und einer Wicklung (nicht gezeigt) zusammen und steht das Wicklungsende 12 von einem Endabschnitt des Statorkerns 13 in einer axialen Richtung vor. Um die Ausbildung des Wicklungsendes 2 aufrechtzuerhalten und um Drähte, die das Wicklungsende 12 ausbilden, zu schützen, ist das Wicklungsende 12 mit einer Harzbeschichtung 14 beschichtet.
In dem Stator 11 ist eine Vielzahl von Wicklungsenden 12 in regelmäßigen Abständen in einer Umfangsrichtung des Statorkerns 13 angeordnet und sind diese Wicklungsenden 12 gemeinsam mit einer ringförmigen Wicklungsendabdeckung 15 abgedeckt. Insbesondere weist die Wicklungsendabdeckung 15 Folgendes auf: eine äußere Umfangswand 15a, die mit einem äußeren Umfang des Wicklungsendes 12 in Berührung ist; eine innere Umfangswand 15b, die mit einem inneren Umfang des Wicklungsendes 12 in Berührung ist; und eine Seitenwand 15c, die die äußere Umfangswand 15a und die innere Umfangswand 15b an einer vorderen Endseite des Wicklungsendes 12 verbindet. Somit ist ein Hohlraum in der Wicklungsendabdeckung 15 durch die äußere Umfangswand 15a, die innere Umfangswand 15b und die Seitenwand 15c erzeugt und ist das Wicklungsende 12 in dem Hohlraum der Wicklungsendabdeckung 15 befestigt.
Breiten einer inneren Fläche der äußeren Umfangswand 15a und einer inneren Fläche der inneren Umfangswand 15b sind länger als eine vorstehende Länge des Wicklungsendes 12, so dass eine Tiefe des Hohlraums tiefer ist als die vorstehende Länge (Vorsprungslänge) des Wicklungsendes 12. Daher ist ein Strömungsweg 16 zwischen einer inneren Fläche der Wicklungsendabdeckung 15 und einer vorderen Endfläche des Wicklungsendes 12 nach einem Einsetzen des Wicklungsendes 12 in den Hohlraum der Wicklungsendabdeckung 15 erzeugt (ausgebildet). Somit wird es ermöglicht, dass das Öl, das von der Pumpe 10 abgegeben wird, durch den Strömungsweg 16 strömt, um als das Wärmeübertragungsfluid zu dienen. Aus diesem Grund ist der Strömungsweg 16 mit einem Saugeinlass (nicht gezeigt) der Pumpe 10 an einem vorbestimmten Abschnitt verbunden oder ist an einem Ablassabschnitt geschlossen.
Die Ölendabdeckung 15 wird nicht nur zum Ausbilden des Strömungswegs 16, in dem das Öl strömen kann, sondern auch zum Beschleunigen einer Wärmeabstrahlung von dem Wicklungsende 12 verwendet. Daher ist das Wicklungsende 12 bevorzugt mittels eines Materials ausgebildet, das eine gute Wärmeleitfähigkeit hat. Um einen Temperaturanstieg in dem Wicklungsende 12 durch Aufnehmen einer Wärme so gut wie möglich durch die Wicklungsendabdeckung 15 in einer Anfangsphase des Temperaturanstiegs in dem Wicklungsende 12 zu verhindern, ist die Wicklungsendabdeckung 15 bevorzugt strukturiert, um ihre Wärmekapazität zu erhöhen. Aus diesem Grund wird ein Material, das eine große spezifische Wärmekapazität hat, bevorzugt verwendet, um die Wicklungsendabdeckung 15 auszubilden, und ist die Wicklungsendabdeckung 15 bevorzugt derart ausgebildet, um eine große Masse zu haben.
Das Wicklungsende 12 ist eng an der inneren Fläche des Motorgehäuses 14 angeordnet, während es zu diesem gegenüberliegend ist, und ist, wie vorstehend beschrieben, die Wicklungsendabdeckung 15 an dem Wicklungsende 12 befestigt. Zwischen der Wicklungsendabdeckung 15 und der inneren Fläche des Motorgehäuses 14 ist ein elastisches Bauteil 17 angeordnet, das als eine Strömungsrateneinstelleinrichtung der vorliegenden Erfindung arbeitet (dient). Das elastische Bauteil 17 weist eine Wellfeder, eine Membranfeder, etc. auf, und das elastische Bauteil 17 wird verwendet, um die Wicklungsendabdeckung 15 zu der Wicklung (d. h. zu dem Statorkern 13 hin) gegen einen Druck des Öls, das durch den Strömungsweg 1 strömt, hin zu drängen. Daher wird ein Gleichgewicht zwischen dem Druck des Öls in dem Strömungsweg 16 und einer Federkraft des elastischen Bauteils 17 derart gehalten, um eine Weite (d. h. einen Querschnitt) des Strömungswegs 16 auf eine vorbestimmte Weite L1 zu halten. Das elastische Bauteil 10 ist somit mit sowohl der Wicklungsendabdeckung 15 als auch dem Motorgehäuse 4 in Berührung, um die Wärme zwischen ihnen zu übertragen. Aus diesem Grund ist das elastische Bauteil 17 bevorzugt mittels eines Materials ausgebildet, das eine gute Wärmeleitfähigkeit hat.
Nachstehend ist ein Verhältnis zwischen einer Strömungsrate des Öls, das durch den Strömungsweg 16 strömt, und einem thermischen Widerstand oder einer Wärmeleitfähigkeit erläutert. Zum Beispiel verringert sich der thermische Widerstand zwischen dem Wicklungsende 12 und der Wicklungsendabdeckung 15 mit einer Erhöhung der Strömungsrate des Öls, das durch den Strömungsweg 16 strömt. In einem Diagramm, das in 2 gezeigt ist, zeigt eine gekrümmte Linie eine allgemeine Tendenz des thermischen Widerstands zwischen dem Wicklungsende 12 und der Wicklungsendabdeckung 15 durch das Öl an. Es ist angenommen, dass die Tendenz, die in der Fig. gezeigt ist, durch die Tatsache erreicht wird, dass sich das Öl als Ergebnis dessen Strömung (Fließbewegung) vermischt. Das heißt, die Wärme wird nicht nur durch die Wärmeleitung sondern auch durch eine Strömungsbewegung (Fließbewegung) des Öls übertragen. In dem Beispiel, das in 1 gezeigt ist, ist die Wicklungsendabdeckung 15 teilweise mit dem Wicklungsende 12 in Berührung, so dass die Wärme auch direkt zwischen ihnen übertragen wird. In 2 zeigt die gestrichelte Linie einen thermischen Widerstand in dem Berührungsabschnitt zwischen der Wicklungsendabdeckung 15 und dem Wicklungsende 12 an. Wie beschrieben ist, vergrößert sich der thermische Widerstand zwischen dem Wicklungsende 12 und der Wicklungsendabdeckung 15 durch das Öl mit einer Reduktion der Strömungsrate des Öls. Daher ist der thermische Widerstand zwischen dem Wicklungsende 12 und der Wicklungsendabdeckung durch das Öl größer als der thermische Widerstand in dem Kontaktabschnitt zwischen der Wicklungsendabdeckung 15 und dem Wicklungsende 12 in dem Bereich, in dem die Strömungsrate des Öls kleiner ist als eine vorbestimmte Geschwindigkeit. Insbesondere kann in dem Beispiel, das in 1 gezeigt ist, der wesentliche thermische Widerstand zwischen dem Wicklungsende 12 und der Wicklungsendabdeckung 15 als die dicke Linie in 2 ausgedrückt werden. Das heißt, um einen Kühleffekt (Kühlwirkung) des Öls, das durch den Strömungsweg 16 strömt, unabhängig von der Strömungsmenge aufrechtzuerhalten, ist es erforderlich, die Strömungsrate des Öls höher zu halten als die vorbestimmte Geschwindigkeit.
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Messergebnisses der Wärmeübertragung zwischen dem Wicklungsende 12 und der Wicklungsendabdeckung 15 durch das Öl anzeigt. Wie beschrieben ist, wird in dem Fahrzeug mit dem Radmotor die Pumpe 10 durch den Motor 1 angetrieben. Daher ist die Strömungsrate des Öls, die in 3 angezeigt ist, im Wesentlichen proportional zu der Fahrzeuggeschwindigkeit. Das heißt, wie aus den Daten erkannt werden kann, die in 3 gezeigt sind, ist eine Wärmeübertragungsmenge durch das Öl in der Region niedriger Geschwindigkeit gering. Dies bedeutet, dass das Kühlleistungsvermögen (Kühlleistung) in der Region niedriger Geschwindigkeit verringert ist. In 3 ist eine Fläche, die durch eine gestrichelte Linie umgeben ist, die Wärmeübertragungsmenge in der Situation, in der das Fahrzeug mit einer mittleren bis hohen Geschwindigkeit fährt. Jedoch kann angenommen werden, dass die Motorlast in der Region geringer Geschwindigkeit erhöht ist. Daher ist es bevorzugt die Strömungsrate des Öls in der Region zu halten, die durch die gestrichelte Linie in 3 umgeben ist, selbst in einem Fall, in dem das Fahrzeug mit einer niedrigen Geschwindigkeit fährt.
Wie beschrieben ist, wird die Federkraft des elastischen Bauteils 17 auf die Wicklungsendabdeckung 15 aufgebracht, um die Wicklungsendabdeckung 15 gegen den Druck des Öls zu drängen, das durch den Strömungsweg 16 strömt. Daher ist in einem Fall, in dem das Fahrzeug mit einer niedrigen Geschwindigkeit fährt, so dass eine Ölabgabemenge der Pumpe 10 relativ gering ist, der Öldruck in dem Strömungsweg 16 verringert und wird dadurch die Wicklungsendabdeckung 15 zu der Wicklung hin gedrängt. Wenn die Weite L1 des Strömungswegs 16 (d. h. der Querschnitt des Strömungswegs 16) somit verengt wird, erhöht sich die Strömungsrate des Öls, das durch diesen hindurchströmt, und wird ein Innendruck des Strömungswegs 16 angehoben. In dieser Situation ist die Wicklungsendabdeckung 15 in der Position angeordnet, in der der Innendruck des Strömungswegs 16 und die Federkraft des elastischen Bauteils 17 im Gleichgewicht sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Federkraft des elastischen Bauteils 17 eingestellt, um die Strömungsrate des Öls, das durch den Strömungsweg 16 strömt, in dem Bereich zu halten, der durch die gestrichelte Linie umgeben ist, selbst wenn die Weite L1 des Strömungswegs (d. h. der Querschnitt des Strömungswegs 16) derart geändert wird. Jedoch wird, wenn die Federkraft mehr als erforderlich erhöht wird, die Strömungsrate des Öls, das durch den Strömungsweg 16 strömt, außerordentlich erhöht. In diesem Fall erreicht die Kühlleistung (Kühlleistungsvermögen) des Öls die Leistungsgrenze und daher kann die Menge der Wärmeübertragung nicht weiter erhöht werden. Zusätzlich wird der Widerstand des Strömungswegs 16 erhöht, wodurch ein Leistungsverlust verursacht wird. Des Weiteren erhöhen sich die Kosten der Kühlvorrichtung, um die Feder mit einer größeren Federkraft als das elastische Bauteil 17 anzuordnen, und eine derartige Feder mit einer größeren Federkraft ist schwierig in der Kühlvorrichtung anzuordnen.
Als Ergebnis des Aktivierens des Motors 5 erhöht sich die gesamte Temperatur in dem Stator 11 einschließlich der Wicklung. Jedoch wird die Wärme, die somit in dem Stator 11 erzeugt wird, zu der Außenseite durch die Wicklungsendabdeckung 15 und das Motorgehäuse 14 angestrahlt. Zu diesem Zweck ist in der Kühlvorrichtung, die in 1 gezeigt ist, ein Wärmeübertragungsbauteil 18 zwischen dem Statorkern 13 und der Wicklungsendabdeckung 15 angeordnet, um die Wärme zwischen ihnen zu übertragen. In anderen Worten ist der Statorkern 13 immer mit der Wicklungsendabdeckung 15 durch das Wärmeübertragungsbauteil selbst in der Situation verbunden, in der die Wicklungsendabdeckung 15 in lateraler Richtung in 1 hin- und herbewegt wird. Zu diesem Zweck ist das Wärmeübertragungsbauteil 18 bevorzugt aus einem flexiblen Material hergestellt. Alternativ kann das Wärmeübertragungsbauteil 18 auch mit einem von dem Statorkern 13 und der Wicklungsendabdeckung 15 in einer festen Weise verbunden sein und kann mit dem anderen in einer gleitbaren (verschiebbaren) Weise verbunden sein. In dem Beispiel, das in 1 gezeigt ist, wird eine Spiralfeder als das Wärmeübertragungsbauteil 18 verwendet. Zusätzlich ist es in dem Fall, in dem das Wärmeübertragungsbauteil 18 zwischen einer Endfläche des Statorkerns 13 und einer Endfläche der Wicklungsendabdeckung 15 angeordnet ist, es bevorzugt, zumindest einen von den Endabschnitten des Wärmeübertragungsbauteils 18 in einen ausgesparten Abschnitt (Aussparung) einzusetzen, der an dem Statorkern 13 oder der Wicklungsendabdeckung 15 ausgebildet ist. In einem Fall, in dem einer der Endabschnitte des Wärmeübertragungsbauteils 18 derart in der Aussparung des Statorkerns 18 oder der Wicklungsendabdeckung 15 befestigt ist, wird es ermöglicht, dass das Wärmeübertragungsbauteil 18 weiter in die Aussparung gedrängt wird, wenn die Wicklungsendabdeckung 15 eng an dem Statorkern 13 anliegt. In dieser Situation wird es daher ermöglicht, dass die Endfläche der Wicklungsendabdeckung 15 direkt durch den Statorkern 13 zusammengedrückt wird, so dass die Luft, die eine wärmeisolierende Schicht ausbildet, aus dem Zwischenraum zwischen dem Statorkern 13 und der Wicklungsendabdeckung 15 herausgedrückt wird, wodurch eine Wärmeübertragung zwischen ihnen weiter verbessert wird.
Nachstehend ist ein Betrieb der Kühlvorrichtung, die derart aufgebaut ist, erläutert. Wenn der Motor 5 gedreht wird, um das Fahrzeug anzutreiben, wird die Pumpe 10, die mit der Abgabewelle des Motors 5 durch die Getriebeeinheit 9 verbunden ist, angetrieben, so dass das Öl von dieser abgegeben wird und zu dem Strömungsweg 16 zugeführt wird. In dem Fall, in dem das Fahrzeug mit einer geringen Geschwindigkeit fährt, ist eine Ölabgabemenge der Pumpe 10 gering. In diesem Fall wird daher die Ölendabdeckung 15 durch das elastische Bauteil 17 zu der Wicklung hin gedrängt und wird die Weite L1 (d. h. der Querschnitt) des Strömungswegs 16 dadurch verengt. In anderen Worten wird die Wicklungsendabdeckung 15 in die Richtung bewegt, um den Querschnitt des Strömungswegs 16 an der Stelle zu reduzieren, an der der Öldruck in dem Strömungsweg 16 und die Federkraft des elastischen Bauteils 17 im Gleichgewicht sind. Somit wird die Strömungsrate des Öls, das durch den Strömungsweg 16 strömt, auf einem Wert gehalten, der so schnell ist, wie die gewünschte Geschwindigkeit, selbst in einem Fall, in dem die Ölabgabemenge der Pumpe 10 relativ gering ist. Das heißt, wie mit Bezug auf 3 erläutert ist, ist der thermische Widerstand zwischen dem Wicklungsende 12 und der Wicklungsendabdeckung 15 relativ gering, so dass das Wärmeübertragungsausmaß zwischen ihnen auf das Ausmaß des Falls gehalten werden kann, in dem das Fahrzeug mit einer mittleren oder hohen Geschwindigkeit fährt.
Wie beschrieben ist, ist das Wicklungsende 12 tief in die Wicklungsendabdeckung 15 eingesetzt, wenn die Wicklungsendabdeckung 15 zu der Wicklung hin gedrängt ist. In dieser Situation ist eine Berührungsfläche zwischen dem Wicklungsende 12 und der Wicklungsendabdeckung 15, d. h. eine wärmeübertragende Fläche, vergrößert, so dass die direkte Wärmeübertragung verbessert ist, ohne dass das Öl zwischen ihnen angeordnet ist.
Die Wärme, die zu der Wicklungsendabdeckung 15 somit übertragen wird, wird teilweise durch das elastische Bauteil 17 zu dem Motorgehäuse 4 übertragen und die verbleibende Wärme wird innerhalb der Wicklungsendabdeckung 15 abgeleitet und dann zu dem Motorgehäuse 4 übertragen. Als Ergebnis wird die Wärme des Motors 5 in die Atmosphäre von dem Motorgehäuse 4 angestrahlt und wird dadurch der Motor 5 gekühlt. In dem Fall, in dem das Wärmeübertragungsbauteil 18 zwischen dem Statorkern 13 und der Wicklungsendabdeckung 15 angeordnet ist, wird die Wärme von dem Statorkern 13 zu der Wicklungsendabdeckung 15 übertragen, um von dem Motorgehäuse 4 abgestrahlt zu werden. In diesem Fall wird daher der Statorkern 13 weiter gekühlt.
Im Gegensatz dazu wird in einem Fall, in dem das Fahrzeug mit einer hohen Geschwindigkeit fährt, so dass die Ölabgabemenge der Pumpe 10 relativ groß ist, die Wicklungsendabdeckung 15 zurück zu dem Motorgehäuse 4 durch den Druck des Öls, das durch den Strömungsweg 16 strömt, hin gedrängt und wird dadurch die Weite L1 (d. h. der Querschnitt) des Strömungswegs 16 aufgeweitet. Daher wird der Widerstand in dem Strömungsweg 16 nicht erhöht, so dass ein Auftreten eines Leistungsverlusts verhindert werden kann. In diesem Fall wird die Strömungsrate des Öls, das durch den Strömungsweg 16 strömt, erhöht, so das die Wärmeübertragungsmenge von dem Wicklungsende 12 zu der Wicklungsendabdeckung 15 durch das Öl erhöht werden kann, um die Wärme effektiv von dem Motor 15 abzustrahlen.
Nachstehend ist eine Situation erläutert, in der die Motorlast unter der Bedingung erhöht wird, bei der das Fahrzeug mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit fährt. In dem Fall, in dem das Fahrzeug mit einer geringen Geschwindigkeit fährt, wird die Wicklungsendabdeckung 15 zu der Wicklung hin bewegt, um die Querschnittsfläche des Strömungswegs 16 zu reduzieren. In dieser Situation ist das Wicklungsende 12 tief in die Wicklungsendabdeckung 15 eingesetzt, so dass die Berührungsfläche zwischen ihnen vergrößert ist. Zusätzlich kann die Endfläche der Wicklungsendabdeckung 15 mit der Endfläche des Statorkerns 13 in Berührung sein. Wenn die Motorlast (d. h. eine Stärke des Stroms) in diesem Fall erhöht ist, wird eine Wärmeerzeugung des Motors 5 aufgrund eines Kupferverlusts erhöht. In dieser Situation wird jedoch die Querschnittsfläche des Strömungswegs 16 reduziert, so dass die Strömungsrate des Öls, das durch diesen hindurchströmt, erhöht wird. Daher wird die Wärme von dem Wicklungsende 12 umgehend zu der Wicklungsendabdeckung 15 durch das Öl übertragen. Zusätzlich ist die Berührungsfläche zwischen dem Wicklungsende 12 und der Wicklungsendabdeckung 15 vergrößert, so dass eine große Wärmemenge zu der Wicklungsendabdeckung 15 übertragen werden kann. Des Weiteren kann, wenn die Wicklungsendabdeckung 15 direkt mit der Endfläche des Statorkerns 13 in dieser Situation in Berührung ist, eine große Wärmemenge von dem Statorkern 13 zu der Wicklungsendabdeckung 15 übertragen werden. Aus diesen Gründen kann die Wärme des Statorkerns 13 zu der Wicklungsendabdeckung 15 übertragen werden, um die Wärme von dem Motor 15 wirksam selbst in der Situation abzuziehen, in der das Fahrzeug mit einer geringen Geschwindigkeit fährt und die Strömungsmenge des Öls gering ist. Zusätzlich kann eine Temperaturerhöhung des Motors weiter verhindert werden, indem die Wicklungsendabdeckung 15 derart ausgebildet ist, dass eine thermische Kapazität erhöht ist, um dadurch die Wärme von dem Motor 5 zu akzeptieren.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Struktur, die in 1 gezeigt ist, begrenzt. Modifizierte Beispiele der vorliegenden Erfindung sind nachstehend erläutert. Zum Beispiel kann, wie in 4 gezeigt ist, eine Spiralfeder als das elastische Bauteil 17 zum Drängen der Wicklungsendabdeckung 15 zu der Wicklung hin anstelle der Wellfeder oder der Membranfeder verwendet werden. Zusätzlich kann das Wärmeübertragungsbauteil 18, das zwischen dem Statorkern 13 und der Wicklungsendabdeckung 15 angeordnet ist, weggelassen werden.
Ein vorderer Endabschnitt des Wicklungsendes 12 (d. h. der Abschnitt an der Seite des Strömungswegs 16) ist durch die Wicklungsendabdeckung 15 derart abgedeckt, um nicht zu der Außenseite freiliegend zu sein. Daher kann, wie in 5 gezeigt ist, ein vorderer Endabschnitt des Wicklungsendes 12 direkt mit dem Öl in Berührung sein, das durch den Strömungsweg 16 strömt, ohne dass an diesem die Harzbeschichtung 14 angeordnet ist.
Zusätzlich kann ein Mechanismus, der eine Zentrifugalkraft oder eine elektromagnetische Kraft verwendet, auch als die Strömungsrateneinstelleinrichtung anstelle des elastischen Bauteils 17 verwendet werden. 6 zeigt ein Beispiel zum Bewegen der Wicklungsendabdeckung 15 in der axialen Richtung durch die Zentrifugalkraft. Gemäß dem Beispiel, das 6 gezeigt ist, ist eine Masse 22, an einer äußeren Umfangsseite einer Rotorwelle 20 angeordnet, die einstückig von einem Rotor 19 vorsteht, derart, um in einer radialen Richtung entlang einer Führung 21 zu gleiten (verschiebbar zu sein). Zu diesem Zweck ist die Masse 22 über eine Rückstellfeder 23 mit der Rotorwelle 20 verbunden. Insbesondere wird gemäß dem Beispiel, das in 6 gezeigt ist, die Masse 22 gemeinsam mit der Rotorwelle 20 gedreht und ist zentrifugal radial außenliegend an einer Stelle angeordnet, an der die Zentrifugalkraft und eine Federkraft der Rückstellfeder 23, die die Masse 22 drängt, im Gleichgewicht sind. Wie in 6 gezeigt ist, ist eine schräge Fläche 24 an einem äußeren Umfangsrand der Masse 22 ausgebildet und ist eine schräge Fläche 25 an einer inneren Umfangsfläche der Wicklungsendabdeckung 15 ausgebildet, um mit der schrägen Fläche 24 in einer gleitbaren Weise (verschiebbaren Weise) in Berührung zu sein. Diese schrägen Flächen 24 und 25 sind zu dem Rotor 19 hin geneigt, d. h. zu dem Statorkern 13 hin geneigt, und daher ist ein Abstand von einer Mittelachse der Rotorwelle 20 zu den schrägen Flächen 24 und 25 an der Seite des Rotors 19 oder an der Seite des Statorkerns 13 am längsten und ist an der Seite des Motorgehäuses 4 am kürzesten (d. h. an einer Wellenendseite des Motors 5). Somit wird die Zentrifugalkraft, die auf die Masse 22 wirkt, durch die schrägen Flächen 24 und 25 in eine Axialkraft umgewandelt, die in der axialen Richtung wirkt, und wird die Wicklungsendabdeckung 15 durch die Axialkraft, die derart aus der Zentrifugalkraft umgewandelt worden ist, zu dem Motorgehäuse hin entgegen der Federkraft des elastischen Bauteils 17 zurück bewegt. Zu diesem Zweck ist gemäß dem Beispiel, das in 6 gezeigt ist, die Federkraft des elastischen Bauteils 17 festgelegt, um gegen die vorstehend erläuterte Zentrifugalkraft zu wirken. Hier ist das vorstehend erläuterte Wärmeübertragungsbauteil in dem Beispiel, das in 6 gezeigt ist, nicht angeordnet.
Gemäß dem Beispiel, das in 6 angeordnet ist, wird in einem Fall, in dem das Fahrzeug mit einer geringen Geschwindigkeit fährt, so dass die Ölabgabemenge der Pumpe 10 gering ist, der Rotor 19 mit einer geringen Drehzahl gedreht, und ist die Zentrifugalkraft, die auf die Masse 22 aufgebracht wird, gering. Daher wird die Wicklungsendabdeckung 15 zu der Wicklung durch das elastische Bauteil 17 hin gedrängt, so dass die Querschnittsfläche des Strömungswegs 16 reduziert wird. Als Ergebnis wird die Strömungsrate des Öls, das durch den Strömungsweg 16 strömt, erhöht, so dass die Wärme des Wicklungsendes 12 umgehend zu der Wicklungsendabdeckung 15 abgegeben werden kann. Somit kann der Motor 5 ausreichend gekühlt werden, selbst wenn die Ölabgabemenge der Pumpe 10 gering ist. Im Gegensatz dazu ist in einem Fall, in dem der Rotor 19 mit einer hohen Drehzahl gedreht wird, die Zentrifugalkraft, die auf die Masse 22 wirkt, erhöht, so dass die Wicklungsendabdeckung 15 zu dem Motorgehäuse hin zurückgedrängt wird. In diesem Fall ist daher die Querschnittsfläche des Strömungswegs 16 vergrößert und ist der Widerstand in dem Strömungsweg 16 reduziert.
Ein weiteres Beispiel der Strömungsrateneinstelleinrichtung ist in 7 und 8 gezeigt. Gemäß dem Beispiel, das in diesen Fig. gezeigt ist, wird die Position der Wicklungsendabdeckung 15, d. h. die Querschnittsfläche des Strömungswegs 16 durch eine magnetische Kraft geändert. Zu diesem Zweck ist ein Permanentmagnet 26 in der Wicklungsendabdeckung 15 derart angeordnet, so dass einer der Pole (z. B. ein Nordpol) zu der inneren Fläche des Motorgehäuses 4 hin orientiert (ausgerichtet) ist, und ist ein Elektromagnet 27 in dem Motorgehäuse 4 angeordnet, so dass er zu dem Permanentmagneten 26 gegenüberliegend angeordnet ist. Eine Wicklung 29 ist um den Elektromagneten 27 gewickelt und eine Richtung eines Stroms, der durch die Wicklung 29 strömt, wird durch eine Schalter 28 umgeschaltet. Zusätzlich ist dieses Beispiel mit einer Stromquelle 30 vorgesehen und wird eine Richtung eines Stroms von der Stromquelle 30 durch ein Anweisungssignal von einem Steuergerät 31 umgeschaltet.
Gemäß dem Beispiel, das in 7 und 8 gezeigt ist, wird in einem Fall, in dem das Fahrzeug mit einer niedrigen Geschwindigkeit fährt, der Strom zu dem Elektromagneten 27 derart zugeführt, um die Polarität des Magnetpols, der zu dem Permanentmagneten 26 gegenüberliegend ist, umzuschalten, um identisch zu dem des Magnetpols des Permanentmagneten 27 zu sein, der zu einem Elektromagneten 27 gegenüberliegend ist. Folglich stoßen sich der Elektromagnet 27 und der Permanentmagnet 26 voneinander ab, so dass die Wicklungsendabdeckung 15 zu der Wicklung hin gedrängt wird und dadurch die Querschnittsfläche des Strömungswegs 16 verengt wird. Somit kann selbst in einem Fall, in dem die Ölabgabemenge der Pumpe 10 gering ist, eine große Wärmemenge von dem Wicklungsende 12 zu der Wicklungsendabdeckung 15 übertragen werden, um die Wärme effektiv von dem Motor 5 durch Erhöhen der Strömungsrate des Öls abzuziehen, das durch den Strömungsweg 16 strömt. Wie in den vorstehend erläuterten Beispielen ist das Wicklungsende 12 tief in die Wicklungsendabdeckung 15 in dieser Situation eingesetzt, so dass die Berührungsfläche zwischen dem Wicklungsende 12 und der Wicklungsendabdeckung 15 vergrößert ist. Daher wird die Wärmeübertragungsmenge von dem Wicklungsende 12 zu der Wicklungsendabdeckung 15 weiter erhöht.
Im Gegensatz dazu, wird in einem Fall, in dem das Fahrzeug mit einer mittleren oder hohen Geschwindigkeit fährt, der Strom zu dem Elektromagneten 27 derart zugeführt, um die Polarität des Magnetpols, der zu dem Permanentmagneten 26 gegenüberliegend ist, umzuschalten, um zu der des Magnetpols des Permanentmagneten 26 unterschiedlich zu sein, der zu dem Elektromagneten 27 gegenüberliegend ist. Folglich ziehen sich der Elektromagnet 27 und der Permanentmagnet 26 zueinander durch eine Magnetkraft an, so dass die Wicklungsendabdeckung 15 zu dem Motorgehäuse 4 hingezogen wird und dadurch die Querschnittsfläche des Strömungswegs 16 aufgeweitet wird. Daher kann der Widerstand in dem Strömungsweg 16 selbst in einem Fall reduziert werden, in dem die Ölabgabemenge der Pumpe 10 groß ist. Zusätzlich können wie in den vorstehend erläuterten Beispielen die Strömungsrate und die Strömungsmenge des Öls erhöht werden, so dass die Wärme des Motors 5 wirksam abgeführt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2004/019468 [0003, 0003, 0003, 0003, 0006]
JP 2009-118667 [0003, 0004, 0004, 0006]
JP 10-290543 [0003, 0005, 0005]

Claims

Motorkühlvorrichtung, die angepasst ist, Wärme eines Stators durch ein Fluid abzuführen, das um einen Endabschnitt einer Wicklung des Stators strömt, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes aufweist: eine Wicklungsendabdeckung, die den Endabschnitt der Wicklung abdeckt; einen Strömungsweg zum Durchlassen eines Wärmeübertragungsfluids, der zwischen einer äußeren Fläche eines Endabschnitts der Wicklung und einer inneren Fläche der Wicklungsendabdeckung ausgebildet ist; und eine Strömungsrateneinstelleinrichtung, die eine Querschnittsfläche des Strömungswegs durch Bewegen der Wicklungsendabdeckung zu dem Endabschnitt der Wicklung hin oder weg von dem Endabschnitt der Wicklung ändert; wobei die Strömungsrateneinstelleinrichtung die Querschnittsfläche des Strömungswegs in einem Fall aufweitet, in dem eine Menge des Wärmeübertragungsfluids, das zu dem Strömungsweg zugeführt wird, relativ groß ist, und die Querschnittsfläche des Strömungswegs in einem Fall verengt, in dem eine Menge des Wärmeübertragungsfluids, das zu dem Strömungsweg zugeführt wird, relativ gering ist.
Motorkühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Wicklungsendabdeckung ein Abdeckungsbauteil aufweist, das an dem Endabschnitt der Wicklung befestigt ist, während es mit einer äußeren Umfangsfläche und einer inneren Umfangsfläche des Endabschnitts der Wicklung in Berührung ist; und die Strömungsrateneinstelleinrichtung eine Berührungsfläche zwischen dem Abdeckungsbauteil und dem Endabschnitt der Wicklung durch Reduzieren einer Einsetztiefe des Endabschnitts der Wicklung in dem Abdeckungsbauteil in einem Fall reduziert, in dem die Menge des Wärmeübertragungsfluids, das zu dem Strömungsweg zugeführt wird, relativ groß ist, und die Berührungsfläche zwischen dem Abdeckungsbauteil und dem Endabschnitt der Wicklung durch Erhöhen der Einsetztiefe des Endabschnitts der Wicklung in dem Abdeckungsbauteil in einem Fall erhöht, in dem die Menge des Wärmeübertragungsfluids, das zu dem Strömungsweg zugeführt wird, relativ gering ist.
Motorkühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Strömungsrateneinstelleinrichtung ein elastisches Bauteil aufweist, das die Wicklungsendabdeckung zu dem Endabschnitt der Wicklung hin drängt.
Motorkühlvorrichtung nach Anspruch 3, das des Weiteren Folgendes aufweist: ein Motorgehäuse, das den Motor umgibt; und wobei das elastische Bauteil aus einem wärmeleitfähigen Material hergestellt ist und zwischen der Wicklungsendabdeckung und einer inneren Fläche des Motorgehäuses angeordnet ist.
Motorkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: der Motor in einem Fahrzeug eingebaut ist; und das Fahrzeug eine Pumpe aufweist, die das Wärmeübertragungsfluid in einer Menge entsprechend einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs abgibt.
Motorkühlvorrichtung nach Anspruch 5, wobei: der Motor einen Radmotor aufweist, der individuell mit einem Rad des Fahrzeugs verbunden ist, um das Rad anzutreiben; und die Pumpe durch den Radmotor angetrieben wird.
Motorkühlvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Strömungsrateneinstelleinrichtung einen Mechanismus aufweist, der angepasst ist, um die Wicklungsendabdeckung in einer Richtung weg von dem Endabschnitt der Wicklung zu bewegen, um dadurch die Querschnittsfläche des Strömungswegs in Übereinstimmung mit einer Drehzahl des Motors zu erhöhen.
Motorkühlvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Mechanismus angepasst ist, um die Wicklungsendabdeckung weg von dem Endabschnitt der Wicklung durch eine Zentrifugalkraft zu bewegen, die sich aus einer Drehung des Motors ergibt.
Motorkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Strömungsrateneinstelleinrichtung eine Elektromagnetkrafterzeugungseinrichtung aufweist, die die Wicklungsendabdeckung durch eine elektromagnetische Kraft bewegt, um dadurch die Querschnittsfläche des Strömungswegs zu ändern.
Motorkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die des Weiteren Folgendes aufweist: einen Statorkern, an dem die Wicklung ausgebildet ist; und eine Wärmeübertragungseinrichtung, die die Wicklungsendabdeckung mit dem Statorkern in einer wärmeübertragbaren Weise verbindet.