JP2011142788A - 電動機の冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却性能がよく、かつオイルによる損失を抑制できる、電動機の冷却構造を提供する。
【解決手段】回転軸１６が挿入された回転コア２に備えられたエンドプレート２１とを備え、そのエンドプレート２１に溝２５が形成されてこのエンドプレート２１の壁面と前記回転コア２の端面３６との軸Ａ１方向での間に設けられる冷媒通路２６に供給孔３１から冷媒（オイル）を供給して、該冷媒通路２６に通過させて前記回転コア２を冷却して、第１排出孔３２より吐出される冷媒によって前記固定コア１を冷却する電動機の冷却構造において、前記エンドプレート２１には、前記冷媒通路２６の外周側に周状に排出溝３３が設けられ、該排出溝３３には、該排出溝３３から冷媒を前記冷媒通路２６の外周側から排出させる第２排出孔３４が設けられている。
【選択図】図１

Description

この発明は、電動機の冷却構造に関し、特に回転子（ロータ）および固定子（ステータ）を冷却する、電動機の冷却構造に関するものである。

車両の駆動力源として用いられる電動機には、小型・高出力化あるいは高効率化が要求される。また、車両の駆動力源として用いられる電動機は、負荷も大きく高出力化あるいは高効率化が要求される。このような電動機は、連続運転されて各部位が電気抵抗や磁界等の作用による内部損失から発熱して温度が上昇する。電動機の各部位の温度が上昇すると、電動機の性能が低下する。そのため、電動機の高出力化あるいは高効率化を図るためには、電動機の温度上昇を抑制するための冷却性能を向上させる必要がある。

このように、電動機の冷却性能に影響を与えるため、従来より冷媒を用いてロータ（回転子）の磁石やステータ（固定子）のコイルエンドを冷却する冷却構造を有する電動機等が存在する。電動機の冷却構造は、電動機の設置環境や運転環境等に応じて、ファンなどを用いた空気を冷媒とする空冷方式や、水や油などの液体を循環冷媒とした水冷方式や油冷方式などの循環冷媒供給方式が採用されている。そのような、液体を循環冷媒とした循環冷媒供給方式には、固定子や回転子と共に流路が設けられる。

このようなロータやコイルエンドなどを冷却する冷却構造を備えた電動機が特許文献１ないし３に記載されている。特許文献１に記載のロータ冷却構造では、ロータコアの両端部に備えられた各エンドプレートの内周部が、ロータコアの方向へ予め変形させた状態で、弾性を有するかしめ部品により押圧した状態でロータシャフトに固定される。かしめ部品は、ロータシャフトに掛け止めされた状態でその弾性力により各エンドプレートの内周部をロータコアの方向へ付勢している。これにより、各エンドプレートの最外周部にて冷却油の圧力が上昇しても、その圧力に抗して各エンドプレートに曲げ応力が生じ、その最外周部の変形が抑えられ、最外周部からの遠心力による冷却油の漏れを防止している。このため、ロータ回転時の遠心力による冷却油の漏れが防止される。

また、特許文献２に記載の回転電機（電動機）は、回転可能に設けられた回転シャフトと、回転シャフトに固設されたコア体と、コア体に埋設された永久磁石と、コア体の軸方向端面に対向して設けられたエンドプレートとを有する。回転シャフトには、冷媒が流通可能な第１冷媒通路が形成されている。エンドプレートとコア体の軸方向端面との間には、第１冷媒通路に連通する第２冷媒通路が形成されている。第２冷媒通路の内部には、第２冷媒通路を周方向に仕切る隔壁と、第２冷媒通路へ導入された冷媒を永久磁石が配置されている軸方向端面の外周縁領域にまで導く経路壁が形成されている。このように構成されることから、ロータの外表面における冷媒の滞留を抑制している。

さらに、特許文献３に記載の回転電機（電動機）は、回転可能に設けられ冷媒が流通可能な冷媒通路が形成されたシャフトと、永久磁石を収容可能な収容孔と収容孔内に設けられた永久磁石とを有しシャフトに固設されたロータコアと、ロータコアの軸方向端部に設けられたエンドプレートと、エンドプレートに形成され永久磁石の軸方向端部を経由し冷媒通路と連通して冷媒を流通させる冷媒通路と、ロータの軸方向端部に位置する収容孔の開口部と永久磁石との間を閉塞して収容孔内への冷媒の浸入を抑制する樹脂（閉塞部材）とを備える。この樹脂は、収容孔内に充填されており、磁石の収容孔を規定するロータコアの内周面と、内部に収容された永久磁石との隙間を埋めている。このため、冷媒通路内に冷媒が供給されたとしても、冷媒が収容孔内に染み込むことが抑制される。これにより、冷媒がロータコアの電磁鋼板間からロータコアの外周面に染み出すことを抑制して、ロータとステータとの間に冷媒が入り込むことが抑制されるため、ロータの回転抵抗の上昇が抑制される。

特開２００９−２１９１８６号公報 特開２００９−１１８７１３号公報 特開２００９−２７８３６号公報

前述のように電動機の固定子（ステータ）や回転子（ロータ）などは、電動機の動作や性能に影響を与える発熱を抑制するために、冷却される必要がある。そして、冷却が効果的に行われるためには、電動機に設けられた冷媒の流路内での滞留などを考慮して、冷却効率のよい冷媒の挙動もしくは流れをつくって制御することが望ましい。さらに、このような冷媒の挙動を制御する場合であっても、複雑な構成でなく工作性が良好なものがコスト面や生産性の点で有利である。

また、回転子の軸方向の両端部に備えられたエンドプレート（端板）に冷媒通路が設けられるような構成では、冷媒通路に流通する冷媒が回転子とエンドプレートとの隙間から漏れ出るため、これを抑制するといった課題がある。特許文献１の構成では、エンドプレートの最外周部とロータコアの両端面との接触面で、エンドプレートの最外周部に備えられた周溝にＯリングを封止部材として用いている。しかしながら、特許文献１の構成では、エンドプレートから流通した冷媒は、磁石の外周側を流通してその磁石の外周側の一箇所から排出される構成となっているため、回転子が回転する際の遠心力によっては、エンドプレートとロータコアの両端面との隙間からロータの外周に冷媒が漏れ出る虞がある。

また、特許文献２では、エンドプレートとロータコアとの接触部は、メタルタッチ面として形成する構成が記載されており、また、エンドプレートとロータコアとの間に、Ｏリングなどのシール部材を介在させる構成が記載されている。この他にエンドプレートとロータコアとの接触部から冷媒が漏れ出すことを抑制する工夫がなされていない。さらに、特許文献３では、冷媒が収容孔内に染み込むことが抑制されるが、エンドプレートとロータコアの両端面との隙間からロータの外周に冷媒が漏れ出る虞がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、固定子（ステータ）や回転子（ロータ）からの熱を冷媒によって冷却する電動機の冷却構造に関し、電動機の冷却性能を向上しつつ、エンドプレートと回転子との間からの冷媒の漏れを抑制することのできる電動機の冷却構造を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、回転軸が挿入された回転コアと、ケーシングに固定された固定コアと、前記回転コアの両端部に備えられるエンドプレートとを備え、前記回転コアと前記固定コアとの少なくとも一方のコアは、電流の変化により磁極変化させるように構成されており、前記両コアの少なくとも他方のコアは、永久磁石により磁極を有するように構成されており、前記エンドプレートには、溝が形成されてこのエンドプレートの壁面と前記回転コアの端面との軸方向での間に設けられる冷媒通路と、該冷媒通路に連通された冷媒を供給する供給孔と、該冷媒通路に連通された冷媒を排出する第１排出孔とを備える、電動機の冷却構造において、前記エンドプレートには、前記冷媒通路の外周側に周状に排出溝が設けられ、該排出溝には、該排出溝から冷媒を前記冷媒通路の外周側から排出させる第２排出孔が設けられていることを特徴とするものである。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記エンドプレートの外周面と前記排出溝の外周側の壁面とにより構成される前記排出溝の外周側の壁と、前記排出溝の内周側の壁面と前記冷媒通路の最外周側の壁面とにより構成される前記排出溝の内周側の壁とは、エンドプレートの厚さ方向で相対的に内周側の壁の方が外周側の壁よりも薄いことを特徴とする、電動機の冷却構造である。

さらに、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記回転コアには、前記永久磁石が埋め込まれており、前記排出溝の内周側の壁は、前記永久磁石に当接して設けられ、かつ高熱伝導部材により構成されていることを特徴とする、電動機の冷却構造である。

請求項１の発明によれば、エンドプレートには、冷媒通路の外周側に周状に排出溝が設けられ、排出溝には、該排出溝から冷媒を前記冷媒通路の外周側から排出させる第２排出孔が設けられていることから、エンドプレートと回転コアとの隙間から回転コアと固定コアとの間にオイルが侵入することを抑制できるため、電動機の回転が妨げられずに冷却が行える。

また、請求項２の発明によれば、エンドプレートの外周面と排出溝の外周側の壁面とにより構成される排出溝の外周側の壁と、排出溝の外周側の壁面と冷媒通路の最外周側の壁面とにより構成される排出溝の内周側の壁とは、相対的に内周側の壁の方が外周側の壁よりも低くされていることから、エンドプレートと回転コアとの隙間から回転コアと固定コアとの間にオイルが侵入することを抑制できるため、電動機の回転が妨げられずに冷却が行える。

さらに、請求項３の発明によれば、回転コアには、永久磁石が埋め込まれており、排出溝の内周側の壁は、永久磁石に当接して設けられ、かつ高熱伝導部材により構成されていることから、エンドプレートと回転コアとの隙間から回転コアと固定コアとの間にオイルが侵入することを抑制できるため、電動機の回転が妨げられずに冷却が行え、かつ永久磁石の冷却が効率よく行える。

この発明に係る電動機の冷却構造の構成例を表す部分断面図である。 この発明に係る電動機の冷却構造の他の構成例におけるエンドプレートを表す断面図である。 この発明に係る電動機の冷却構造の構成例におけるエンドプレートに設けられた冷媒通路と排出溝とを隔てる壁部の構成を表す拡大断面図である。 この発明に係る電動機の冷却構造の構成例におけるエンドプレートに設けられた冷媒通路と排出溝とを隔てる壁部の構成を表す拡大断面図である。 この発明に係る電動機の主要部の構成を表す断面図である。

つぎに、この発明の構成例を図面を参照して説明する。この発明の電動機の冷却構造は、ハイブリッド車両や電気自動車の動力源として用いられ、車両の走行のために連続運転する際の発熱を冷媒によって冷却するような電動機などに採用することができる。また、このような車両を対象とした他にも連続運転することによる発熱を冷媒によって冷却するような電動機にも採用できる。より具体的には、この発明の電動機の冷却構造を適用する電動機は、固定子（ステータ）が回転子（ロータ）の外周側に筒状に設けられて、固定子の軸線方向の両端部が、回転子の軸線方向の両端部より突き出てもしくは張り出しており、その固定子の両端部を回転子の両端部に設けられたエンドプレート（端板）により構成される冷媒通路に供給された冷媒を、吹き付けて冷却するような構成のものに適用できる。

その代表的な例をモータの種類に応じて挙げれば、三相かご形誘導モータ、三相巻線形誘導モータ、単相誘導モータ、同期モータ、ブラシレス同期モータ、リラクタンスモータ、永久磁石形同期モータ（ＰＭモータ）、ヒステリシスモータおよびシリースモータ（単相直巻整流子モータ）などがある。なお、この発明で対象とすることのできる電動機は、電力の供給により駆動する電動機としての機能（力行機能）と、機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての機能（回生機能）とを兼ね備えている。以下、この発明の電動機の冷却構造を対象とすることのできる電動機（モータ）の構成の一例について説明する。また、この発明の対象となるモータは、一例として交流電流を供給することによって回転するモータとして説明する。

図５には、このモータの主要な構成要素である、固定子（ステータ）１と回転子（ロータ）２とがモータの内部に配置される状態と同様の位置関係で示されている。固定子１は、筒状に形成されており、回転子２を内部に筒状に囲んで収容して、その内周面が円筒状の回転子２の外周面と対向して配置されている。この固定子１の内周面と回転子２の外周面とが対向する隙間が、エアギャップ３となっている。なお、このエアギャップ３により固定子１と回転子２とが相互に働く磁気吸引力が決定され、その間隔は、モータの大きさなどによって設定される。

また、固定子１の外周側には、その外周面を覆うようにケーシング（筐体）４が備えられて、この固定子１がケーシング４に収容されて、図示しない支持部材などにより固定されている。この固定子１は、複数枚の電磁鋼板５を配列して積層させた固定子鉄芯６とともに銅線などの導線が巻かれたコイル７を有する電磁石として構成される。固定子鉄芯（固定子コア）６に巻かれたコイル７は、その両端部で固定子鉄芯６の軸線Ａ１方向の長さより延長された位置で折り返されており、この折り返した部位がコイル７のコイルエンド８となる。また、コイルエンド８には、絶縁被膜９が設けられている。そして、この固定子１がケーシング４内の複数箇所に周状に並べられて配置されている。

また、コイル７に繋がれて結線された導線１０が、インバーター１１に電気的に接続されて、このインバーター１１からバッテリ１２に別の導線１３によって電気的に接続されている。なお、例えばこのモータが三相交流モータである場合には、Ｕ端子、Ｖ端子およびＷ端子を有する端子ボックス（図示せず）などがケーシング４に設けられて、それぞれにインバーター１１からの導線が結線される構成となる。また、インバーター１１には、運転者のアクセルペダルおよびブレーキペダル（共に図示せず）の操作が、センサ（図示せず）により検知されて、電子制御装置（ＥＣＵ）１４を介してインバーター１１にその操作状況を表す情報が電気信号として通信される構成となっている。インバーター１１が、この電気信号を受け取るとバッテリ１２に電力量を指示して、バッテリ１２からの直流電流を交流電流に変換してモータに電力を供給する構成となっている。

一方、回転子２は、その半径方向の中心部に設けられた孔１５に回転軸１６が挿入された構成となっている。回転軸１６は軸線Ａ１を軸心に回転して、軸線Ａ１の左右方向に所定の長さを有して、図示しない動力伝達要素などに動力が伝達可能となっている。また、回転軸１６の一方側（図５のｘ軸正方向）に回転子２の一方の端面が当接する位置決めリブ１７が設けられている。さらに、回転軸１６の他方側（図５のｘ軸負方向）に回転子２の他方の端面が当接する回転子取付具１８が冠着されている。この位置決めリブ１７と回転子取付具１８とに回転子２の両端面が当接して挟まれて回転子２の軸線Ａ１方向の位置が規定されている。

この回転軸１６の両端部は、ボールベアリングや軸受けメタルなどの軸受け部材（図示せず）によりケーシング４に支持されている。また、この回転軸１６には、中空状にシャフト流路１９が形成されている。さらに、後述するエンドプレート２１の供給孔３１に冷媒（以下、一例としてオイルとする）を供給するための孔２０が、シャフト流路１９の内周面から回転軸１６の外周面へと連通されている。このシャフト流路１９に供給されるオイルは、図示しないオイルパンなどの冷媒溜め部に収容されたオイルが、図示しないポンプや回転子２の遠心力（遠心油圧）に起因する油圧力によって流通する構成となっている。

このような回転軸１６に組み付けられた回転子２は、位置決めリブ１７と回転子取付具１８とに当接する回転子２の端部であるエンドプレート（端板）２１を両端部に有している。また、回転子２には、このエンドプレート２１に軸方向で挟み付けられて、回転軸１６の外周面に当接して配置される、回転子鉄芯（回転子コア）２２が設けられている。この回転子鉄芯２２は、複数枚の電磁鋼板２３を配列して積層させて構成されている。また、エンドプレート２１は、この回転子鉄芯２２の積層構造となっている複数枚の電磁鋼板２３を挟持して分散するのを防止する構造となっている。また、回転軸１６には、ネジ止め、かしめ、圧入などの方法によって固定されて、その回転軸１６と一体的に回転する構成となっている。このように、エンドプレート２１が締結されることから、このエンドプレート２１と一体的に回転子鉄芯２２も回転するように構成されている。なお、エンドプレート２１と複数枚の電磁鋼板２３とは、ネジやボルトなどの締結部材がこの両部材２１，２３に挿通されて締結され、一体的に回転するような構成であってもよい。

また、この回転子鉄芯２２の外周側付近には、周状に複数の永久磁石群２４が設けられている。言い換えると、複数の永久磁石群２４は、周状に回転子鉄芯２２に埋め込まれて構成されている。このように構成される永久磁石群２４による磁極は、対となる永久磁石２４同士で作られる磁極が、周方向に隣り合う磁極とは交互に異なるように複数の永久磁石群２４が周状に並べられている。

ここで、回転子２の両端部に備えられ、永久磁石群２４が埋め込まれた回転子鉄芯２２を挟持するエンドプレート（端板）２１について説明する。また、このエンドプレート２１は、回転子２の両端部に設けられており、その２つのエンドプレート２１は、鏡面対象に形成されているため、いずれか一方について説明する。したがって、いずれか他方のエンドプレート２１は、以下に説明する一方のエンドプレート２１と鏡面対象の構造となる。このエンドプレート２１には後述する溝２５が形成されて、回転子２の両端部と共にオイルを流通させるための流路（冷媒通路２６）を構成し、その流通されたオイルが後述する第１排出孔３２より排出され、コイルエンド８に吹き付けられて、そのコイルエンド８が冷却される構成となっている。そのため、エンドプレート２１とコイルエンド８との位置関係は、軸線Ａ１方向で後述するエンドプレート２１の第１排出孔３２の位置とコイルエンド８の位置とが重なる構成となっている。

前述のとおり、このエンドプレート２１は、例えばプレス成形されることにより、連通された溝２５が一方面に形成されて、この溝２５と回転子２の両端部とから流路が構成されて冷媒通路２６を形成している。言い換えると、溝２５が設けられることから、エンドプレート２１の内部の空間に、周状の複数の領域に同じように設けられる第１内周壁２７，第２内周壁２８，隔壁２９および外周壁３０が形成されてオイルが通過する流路が形成される。図２に示すようにこの実施例では、周状に４箇所に設けられている。このように周状の４箇所に同様に設けられた冷媒通路２６は、エンドプレート２１に、回転軸１６の孔２０に連通された供給孔３１から半径方向に、すなわち外周壁３０の方向に向かって設けられて、周方向に屈曲されて、さらに半径方向の内周側、すなわち回転軸１６側に屈曲されて設けられた溝２５によって構成されている。

具体的には、冷媒通路２６の第１流路Ｒ１が、回転軸１６の孔２０に連通された供給孔３１から半径方向に、すなわち外周壁３０の方向に向かって設けられる。この第１流路Ｒ１は、エンドプレート２１の内部の最外周面（外周壁３０の壁面３０ａ）に到達して周方向に沿って屈曲（もしくは曲折）するまでの流路である。言い換えると、前述のとおり溝２５が形成されたことから隔壁２９の壁面２９ａと第１内周壁２７の壁面２７ａとにより第１流路Ｒ１が形成される。

なお、このように第１流路Ｒ１が形成されるので、その断面は矩形となるが、溝２５が例えばプレス成形などによって形成できればよく、断面が半円形や半楕円形もしくは三角形などの種々の形状の流路であってもよく、エンドプレート２１に形成される以下に示す流路についても同様に、断面が半円形や半楕円形もしくは三角形などの種々の形状の流路であってもよい。

この第１流路Ｒ１が周方向に屈曲した部分から第２流路Ｒ２が設けられており、この第２流路Ｒ２は、半径方向の外周側で周方向に沿って一定の長さに延長されている。第２流路Ｒ２は、一定の長さに延長されて半径方向の内周側に屈曲するまでの流路である。言い換えると、前述のとおり溝２５が形成されたことからエンドプレート２１の内部の最外周面（外周壁３０の壁面３０ａ）と第１内周壁２７の壁面２７ｂとにより第２流路Ｒ２が形成される。

また、第２流路Ｒ２が、半径方向の内周側に屈曲した部分から第３流路Ｒ３が設けられており、この第３流路Ｒ３は、半径方向の内周側に向かって一定の長さに延長されている。第３流路Ｒ３は、第１流路Ｒ１を折り返すように半径方向の内周側に向かって一定の長さに延長された流路である。言い換えると、第１内周壁２７の壁面２７ｃと隔壁２９の壁面２９ｂとにより第３流路Ｒ３が形成されて、第２内周壁２８の壁面２８ａに到達するまでの流路である。

また、この第３流路Ｒ３の第２流路Ｒ２がある位置とは反対側の末端部すなわち第２内周壁２８の壁面２８ａ付近には、オイルを吐出するための第１排出孔３２が設けられている。言い換えると、第１排出孔３２はこのように冷媒通路２６における供給孔３１の位置を一方の端部とすると冷媒通路２６における他方の端部に位置して設けられている。この第１排出孔３２から吐出されたオイルは、コイルエンド８に吹き付けられて図示しないオイルパンなどの冷媒溜め部に戻される構成となっている。なお、冷媒通路２６を構成する第１流路Ｒ１，第２流路Ｒ２，第３流路Ｒ３の長さや断面の大きさ、供給孔３１の寸法および第１排出孔３２の寸法は、例えばエンドプレート２１にプレス成形された溝２５の形状を変更することにより可能となっており、電動機の種類や使用条件によって適宜に調整できる構成となっている。

一方、図１に示すようにこの冷媒通路２６の外周側には、排出溝３３および第２排出孔３４が設けられている。排出溝３３は、軸線Ａ１方向で外周壁３０の端面３５と回転子２の端面３６とが接触している部位から漏れ出したオイルを第２排出孔３４より排出するために設けられる。このように構成されることから、遠心力（遠心油圧）によって軸線Ａ１方向でエンドプレート２１の最外周部３７の端面３７ｂと回転子２の最外周部の端面３６との隙間からオイルが漏れ出て、固定子１と回転子２との隙間（エアギャップ）にオイルが侵入することによる引き摺り損を抑制する。

具体的には、排出溝３３は、冷媒通路２６の外周側に設けられ、冷媒通路２６を構成する外周壁３０の壁面（外周面）３０ｂとエンドプレート２１の最外周部３７の内周面３７ａとにより形成される。したがって、エンドプレート２１の最外周部３７付近を周状に設けられている。また、図１に示すようにこの排出溝３３を構成する外周壁３０の軸線Ａ１方向の端面３５は、この発明の実施例では、前述した永久磁石２４の端面３８と接触している。また、この外周壁３０は、その軸線Ａ１方向の端面３５を、図３に示すように前述した永久磁石２４の端面３８に対して所定の寸法で隙間が設けられて、エンドプレート２１の最外周部３７の高さ（図１のｘ軸方向の長さ）に対して低くされて、言い換えると段差が設けられている構成とした外周壁３９であってもよい。

また、この外周壁３０，３９は、その端面３５が永久磁石２４の端面３８に当接する場合もしくは所定の隙間が設けられている場合であっても、熱伝導性が高い部材で構成された方が回転子の排熱効率を向上できる。そのため、このエンドプレート２１の外周壁３０，３９の材質を図４に示すように、銅や銀等の高熱伝導率部材を用いた構成とした外周壁４０であってもよい。この場合、外周壁４０のみを高熱伝導率部材を使用して、その他のエンドプレート２１の部位に関しては、鉄やアルミなどこの部位のかしめ力に耐えうる低コストな材質（通常構造部材）でよい。

このように構成される排出溝３３は第２排出孔３４に連通されている。この発明では一例としてこの第２排出孔３４の位置が排出溝３３の外周側にずれて配置されている。また、この第２排出孔３４は、エンドプレート２１の最外周部付近で周状に複数の箇所に設けられている。この発明では一例として第２排出孔３４は、第１流路Ｒ１の半径方向の延長線上の４箇所に設けられている。

また、このようにエンドプレート２１に形成された第１流路Ｒ１ないし第３流路Ｒ３を通過して第１排出孔３２から排出されたオイルおよび排出溝３３に漏れ出て第２排出孔３４から排出されたオイルは、冷媒溜め部から供給孔３１の間もしくは排出孔３２，３４から冷媒溜め部の間で、フィンやファンなどが設けられて冷却される構成であってもよい。

上記のように構成されたこの発明の構成例における電動機（モータ）およびこの発明の電動機の冷却構造の動作、作用および効果について、以下に説明する。運転者による図示しないアクセルペダルなどの操作により、インバーター１１によりバッテリ１２から電力がモータに供給される。モータに供給された電力による電流が固定子１のコイル７に供給される。固定子１のコイル７に電流が流されることから、コイル７と複数枚の電磁鋼板５とから固定子１に磁界を発生させる。固定子１は、ケーシング４内に数箇所に備え付けられており、この複数の固定子１に発生する磁界は、回転子２の回転状態と同期して切り替えられて変化する。この同期切り替えによる磁界の変化は、回転子２が回転するように行われる。このように、電流がコイル７に流れてモータの回転軸１６が回転する。

モータは、コイル７に電流が流されて、回転軸１６が回転して、その回転軸１６の動力が種々の動力伝達要素から車輪に伝達されて車両を駆動させる。このように車両を駆動させる場合には、連続的に回転軸１６が回転して連続運転される。モータが連続運転される場合、上述のとおり、このモータの熱定格以上の熱が発生しないように発熱部位を冷却する必要がある。この発明においては、エンドプレート２１内に設けられた冷媒通路２６によって回転子２を冷却し、またコイルエンド８にオイルを吹き付けて冷却する。以下、その動作について述べる。

前述のようにモータが連続運転されており、したがって回転軸１６も連続して回転している。回転軸１６とともに回転子鉄芯２２が回転することから、エンドプレート２１も一体で回転する。このように、エンドプレート２１が回転しているため、エンドプレート２１の内部のオイルに遠心力（遠心油圧）が作用している。このエンドプレート２１の内部のオイルに遠心力が作用して、回転軸１６のシャフト流路１９の内部に供給されているオイルが、回転軸１６の孔２０から吐出する。回転軸１６の孔２０から吐出したオイルは、エンドプレート２１の供給孔３１から冷媒通路２６に供給される。冷媒通路２６に供給されたオイルは、第１流路Ｒ１内で、半径方向の内周側から外周側へと流通する。オイルは、第１流路Ｒ１が周方向に屈曲して第２流路Ｒ２と連通されていることから、流れの向きを変えて、第２流路Ｒ２内を周方向に沿って流通する。

第２流路Ｒ２を流通したオイルは、半径方向内側に第２流路Ｒ２から屈曲している第３流路Ｒ３に流通する。オイルは、第３流路Ｒ３を流れて、半径方向の内側に移動して、第３流路Ｒ３の末端部付近に設けられている第１排出孔３２から吐出される。第１排出孔３２から吐出されたオイルは、コイルエンド８に吹き付けられて、このコイルエンド８の冷却を行い、図示しないオイルパンなどの冷媒溜め部に回収される。

一方、冷媒通路２６の外周側に設けられた排出溝３３では、軸線Ａ１方向で外周壁３０の端面３５と回転子２の端面３６とが接触している部位から漏れ出したオイルが運搬される。そして、排出溝３３に運搬されたオイルは、第２排出孔３４から吐出される。第２排出孔３４から吐出されたオイルは、第１排出孔から吐出されたオイルと同様にコイルエンド８に吹き付けられて、このコイルエンド８の冷却を行い、図示しないオイルパンなどの冷媒溜め部に回収される。

上記のように第１流路Ｒ１から第３流路Ｒ３へとオイルが流通することによって、回転子２が冷却される。その場合、第１流路Ｒ１から流れ込んだオイルが屈曲してその方向を変えて第２流路Ｒ２を通り、第２流路Ｒ２に流通したオイルは、屈曲してその方向を変えて第３流路Ｒ３を通り、というように第１流路Ｒ１から第３流路Ｒ３までの各流路間でオイルの流れが短い間に変化される。このように、断続的にオイルの流れが変化させられることから、オイルの流れは冷媒通路２６の流路内で活性化されて一様となって、温度の高いオイルの滞留を回避できる。そのため、回転子２の冷却が効率よく行われる。

また、第１排出孔３２が第３流路Ｒ３の末端部付近に設けられ、その配置はエンドプレート２１の内周側となるため、オイルの排出速度を低減してオイルによる加速損失を抑制できる。また、第１排出孔３２が第３流路Ｒ３の末端部付近に設けられ、その配置はエンドプレート２１の内周側となることから、コイルエンド８に吹き付けられるオイルの勢いが弱められ、コイルエンド８の絶縁被膜９の損傷を低減できる。また、上記のとおり冷媒通路２６の外周側には、排出溝３３および第２排出孔３４が設けられている。このため、排出溝３３に運搬されたオイルが軸線Ａ１方向で外周壁３０の端面３５と回転子２の端面３６とが接触している部位から漏れ出す場合に、外周壁３０の端面３５と回転子２の端面３６との隙間がオリフィスのような作用をして、一旦オイルの遠心圧力がリセットされて、そのオイルが第２排出孔３４より排出される。これにより、エンドプレート２１を押し広げる力が弱まり、遠心力（遠心油圧）によって軸線Ａ１方向でのエンドプレート２１の最外周部３７の端面３７ｂと回転子２の最外周部の端面３６との隙間からオイルが漏れ出て、固定子１と回転子２との隙間（エアギャップ）にオイルが侵入することによる引き摺り損を抑制することができる。

また、図３に示すように永久磁石２４の端面３８に対して所定の寸法で隙間が設けられて、エンドプレート２１の最外周部３７の高さ（図１のｘ軸方向の長さ）に対して低くされて、言い換えると段差が設けられている構成とした外周壁３９によれば、エンドプレート２１を回転子２に組み付ける際に、そのかしめ力を最外周部３７の端面３７ｂが支点となり、エンドプレート２１と電磁鋼板２３（回転子鉄芯２２）に張り付くとともに最外周部３９の端面の３５と回転子２の端面３６との隙間を狭める方向に変形する。そのため、軸線Ａ１方向でのエンドプレート２１の最外周部３７の端面３７ｂと回転子２の最外周部の端面３６との隙間からオイルが漏れ出て、固定子１と回転子２との隙間（エアギャップ）にオイルが侵入することによる引き摺り損を抑制することができる。

具体的には、排出溝３３は、冷媒通路２６の外周側に設けられ、冷媒通路２６を構成する外周壁３０の壁面（外周面）３０ｂとエンドプレート２１の最外周部３７の内周面３７ａとにより形成される。したがって、エンドプレート２１の最外周部３７付近を周状に設けられている。また、図１に示すようにこの排出溝３３を構成する外周壁３０の軸線Ａ１方向の端面３５は、この発明の実施例では、前述した永久磁石２４の端面３８と接触している。また、この外周壁３０は、その軸線Ａ１方向の端面３５を、図３に示すように前述した永久磁石２４の端面３８に対して所定の寸法で隙間が設けられて、エンドプレート２１の最外周部３７の高さ（図１のｘ軸方向の長さ）に対して低くされて、言い換えると段差が設けられている構成とした外周壁３９であってもよい。

さらにエンドプレート２１に設けられた第１流路Ｒ１ないし第３流路Ｒ３、第１排出孔３２、排出溝３３および第２排出孔３４は、エンドプレート２１の一方面にプレス成形されて連通した溝２５が形成され、第１内周壁２７，第２内周壁２８，隔壁２９および外周壁３０とエンドプレート２１の壁面と回転子鉄芯２２の端面３６とによって構成される。このような構造となっていることから、エンドプレート２１の剛性が増し、エンドプレート２１と回転子２との間からオイルが漏れて、固定子１と回転子２との間のエアギャップ３に侵入することによるトルク損失を抑制できる。またさらに、上記のおとりエンドプレート２１において、第１流路Ｒ１ないし第３流路Ｒ３、第１排出孔３２、排出溝３３および第２排出孔３４を構成するするため、製造容易な形状であり、例えばプレス成形などにより製造できるため、工作性がよいことから、製造コストの低減および製造工程の簡略化することができ、生産性が向上する。

なお、この発明による電動機の冷却構造は、以上に示した構成例では、回転子２に永久磁石を採用したものを記載したが、回転子２が電磁石によって構成されるものであってよい。また、回転子の端部に、内部に流路が設けられたエンドプレートが複数の電磁鋼板を配置して積層させた回転子鉄心の端部に備えられて、そのエンドプレートからのオイルの吐出により、回転子の軸線方向の両端部より張り出して設けられた固定子のコイルエンドを冷却するような構成の電動機に適用できる。

１…固定コア、 ２…回転コア、 ４…ケーシング、 １６…回転軸、 ２１…エンドプレート、 ２４…永久磁石、 ２５…溝、 ２６…冷媒通路、 ２７，２８…内周壁、 ２９…隔壁、 ３０…外周壁、 ３１…供給孔、 ３２，３４…排出孔、 ３３…排出溝、 ３６…端面、 Ａ１…軸線。

Claims (3)

1. 回転軸が挿入された回転コアと、ケーシングに固定された固定コアと、前記回転コアの両端部に備えられるエンドプレートとを備え、
   前記回転コアと前記固定コアとの少なくとも一方のコアは、電流の変化により磁極変化させるように構成されており、前記両コアの少なくとも他方のコアは、永久磁石により磁極を有するように構成されており、
   前記エンドプレートには、溝が形成されてこのエンドプレートの壁面と前記回転コアの端面との軸方向での間に設けられる冷媒通路と、該冷媒通路に連通された冷媒を供給する供給孔と、該冷媒通路に連通された冷媒を排出する第１排出孔とを備える、電動機の冷却構造において、
   前記エンドプレートには、前記冷媒通路の外周側に周状に排出溝が設けられ、該排出溝には、該排出溝から冷媒を前記冷媒通路の外周側から排出させる第２排出孔が設けられていることを特徴とする、電動機の冷却構造。
2. 前記エンドプレートの外周面と前記排出溝の外周側の壁面とにより構成される前記排出溝の外周側の壁と、前記排出溝の内周側の壁面と前記冷媒通路の最外周側の壁面とにより構成される前記排出溝の内周側の壁とは、エンドプレートの厚さ方向で相対的に内周側の壁の方が外周側の壁よりも薄いことを特徴とする請求項１に記載の、電動機の冷却構造。
3. 前記回転コアには、前記永久磁石が埋め込まれており、前記排出溝の内周側の壁は、前記永久磁石に当接して設けられ、かつ高熱伝導部材により構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の、電動機の冷却構造。

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