JP2011211844A - Motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はモータに関する。 The present invention relates to a motor.
従来のモータの一例について説明する。図9に例示するモータ50は、内側部分に中空部分を形成する、固定子としてのステータ12と、ステータ12の内側部分と対面し、シャフト16を軸として回転可能な、回転子としてのロータ14とを備える。モータの作動時には、シャフト16を回転軸の軸心としてエンドプレート18,20を含むロータ14が回転し、熱が発生する。
An example of a conventional motor will be described. A
モータの作動に伴うステータの過熱を抑えるために、例えばATF、ギヤオイルなどの既存の潤滑剤を、冷却媒体(冷媒)としてステータの両端部分から突出するコイルエンドに向けて吐出させ、冷却する技術が開示されている(例えば特許文献1〜3)。
In order to suppress overheating of the stator due to the operation of the motor, there is a technology for cooling by discharging an existing lubricant such as ATF or gear oil toward the coil ends protruding from both end portions of the stator as a cooling medium (refrigerant). It is disclosed (for example,
特許文献1には、回転電気のステータを冷却するために、冷却用の液体を吐出する吐出口が設けられた冷却パイプを備えることについて開示されている。
特許文献2には、ロータコアの側面に設けられた冷却剤案内部を介してステータの端部に冷却剤を案内するモータの冷却構造について開示されている。
特許文献3には、冷却媒体の流量に応じて変化する冷却媒体の軌跡の変化を考慮して吐出孔とコイルエンドの中央部との位置関係を斜めにずらした回転電機の冷却装置について開示されている。
図9に例示するモータ50では、筺体80の外部から、例えば電動式または機械式の図示しない流体送出ポンプを用いて供給された冷却媒体を冷媒流通管路124の内部に流通させる冷却システムが採用されている。冷媒流通管路124のうち、コイルエンド22a,22bの近傍にはそれぞれ、吐出孔124a,124bが設けられている。ステータ12の発熱時において、冷却媒体は吐出孔124a,124bから吐出され、ステータ12の両端部分から突出するコイルエンド22a,22bを冷却することができる。
The
冷媒流通管路124を流通する冷却媒体の流速は、モータ50や流体送出ポンプの挙動が変化するのに伴って増減することがあり、これに応じて、吐出孔124a,124bから吐出される冷却媒体の軌道も変化する場合がある。ステータ12の発熱時にコイルエンド22a,22bを確実に冷却するためには、なるべく安定した軌道で冷却媒体を吐出させることが望ましいが、図9に示すようにコイルエンド22a,22bの近傍に吐出孔124a,124bを単に設けるだけでは、冷却媒体の流量の急激な増減などにより、吐出される冷却媒体の軌道が大きく変動してしまい、冷却効率にばらつきが生じる場合があり得た。
The flow rate of the cooling medium flowing through the
本発明は、冷却媒体の流速の影響を低減することにより、モータの作動時におけるコイルエンドを含むステータの冷却効率をさらに向上させることを目的とする。 An object of this invention is to further improve the cooling efficiency of the stator containing the coil end at the time of the operation | movement of a motor by reducing the influence of the flow velocity of a cooling medium.
本発明の構成は、以下の通りである。 The configuration of the present invention is as follows.
(1)内側部分に中空部分を形成するように配設されたステータと、前記中空部分に配置され、前記ステータと対面して回転可能なロータと、前記ステータの、前記ロータの回転軸方向の両端部分から突出するコイルエンドと、前記ステータを冷却する冷却媒体を前記ロータの回転軸に並行して流通させるための冷媒流通管路と、前記冷媒流通管路を流通する前記冷却媒体を前記冷媒流通管路の径方向に案内するための吐出案内路と、前記吐出案内路に案内された前記冷却媒体を前記コイルエンドに向けて吐出させるための吐出孔と、有する、モータ。 (1) A stator disposed so as to form a hollow portion in an inner portion, a rotor disposed in the hollow portion and rotatable to face the stator, and the stator in the direction of the rotation axis of the rotor A coil end projecting from both end portions, a refrigerant flow line for flowing a cooling medium for cooling the stator in parallel with the rotation axis of the rotor, and the cooling medium flowing through the refrigerant flow line as the refrigerant A motor comprising: a discharge guide path for guiding in a radial direction of the flow conduit; and a discharge hole for discharging the cooling medium guided by the discharge guide path toward the coil end.
(2)上記(1)に記載のモータにおいて、前記冷媒流通管路の一部に、外径が他の部分よりも大きい拡径部分を有し、前記吐出案内路が、前記拡径部分に、かつ、前記冷媒流通管路の径方向に形成されている、モータ。 (2) In the motor according to (1), a part of the refrigerant circulation pipe has an enlarged diameter part whose outer diameter is larger than other parts, and the discharge guide path is formed in the enlarged diameter part. And the motor currently formed in the radial direction of the said refrigerant | coolant circulation pipe line.
(3)上記(1)に記載のモータにおいて、前記吐出案内路が、前記冷媒流通管路の径方向に突出する冷媒案内管路を含む、モータ。 (3) The motor according to (1), wherein the discharge guide path includes a refrigerant guide pipe projecting in a radial direction of the refrigerant flow pipe.
(4)上記(1)に記載のモータにおいて、前記吐出案内路が、前記吐出孔の近傍に形成された縮径部を含む、モータ。 (4) The motor according to (1), wherein the discharge guide path includes a reduced diameter portion formed in the vicinity of the discharge hole.
本発明によれば、モータの作動時におけるコイルエンドを含むステータの冷却効率を向上させることが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to improve the cooling efficiency of the stator containing the coil end at the time of the action | operation of a motor.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、各図面において同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。また、各図面に示された部材の寸法比は必ずしも実態に則していない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Moreover, the dimensional ratio of the members shown in each drawing does not necessarily conform to the actual situation.
図1は、本発明の実施の形態におけるモータの構成の概略について説明するための図である。図1に示すモータ10は、冷媒流通管路124に代えて冷媒流通管路24を設けたことを除き、図9に示すモータ50とほぼ同様の構成を有している。コイルエンド22a,22bの上方に設けられた冷媒流通管路24は、コイルエンド22a,22bの近傍にそれぞれ吐出孔24a,24bを備える。
FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of a configuration of a motor according to an embodiment of the present invention. The
図2Aは、図1に示す領域Aについて拡大した図であり、図2Bは、図2Aに示す冷媒流通管路24のA−A断面図である。コイルエンド22aの近傍に形成された吐出孔24aは、例えば、所定の厚みを有する冷媒流通管路24を径方向に穿設したような形状を有している。また、図1に示すように、吐出孔24a,24bはそれぞれ、上方側の、冷媒流通管路24の最近傍に配置されているコイルエンド22a,22bだけでなく、ロータ14の外側部分に設けられたコイルエンド22a,22bのほぼ全体にわたり、冷却媒体を適切に吐出できるように形成することができる。このため、吐出孔24a,24bはそれぞれ、例えば、図1に示すロータ14の回転直径に応じて、鉛直方向に対し対称または非対称に1または複数配置させることができる(図2B参照)。
2A is an enlarged view of a region A shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA of the
図2Bにおいて、冷媒流通管路24の外径と内径との差に相当するパイプの厚みtは、冷却媒体を流通させる管路としての所望の強度を確保するには十二分に厚く形成されている。例えば、図1に示す冷媒流通管路24と図9に示す冷媒流通管路124が、ほぼ同じ内径を有する場合には、冷媒流通管路24の外径は、冷媒流通管路124よりも大きく形成されていることになる。他の実施の形態として、冷媒流通管路24と冷媒流通管路124が、ほぼ同じ外径を有するのであれば、冷媒流通管路24の内径は、冷媒流通管路124よりも小さく形成されていてもよい。
In FIG. 2B, the pipe thickness t corresponding to the difference between the outer diameter and the inner diameter of the
図2Bにおいて、冷媒流通管路24を構成するパイプの厚みtと吐出孔24aの直径dの比率(t/d)を適切に調節することにより、吐出孔24aから吐出される冷却媒体が付勢され、コイルエンド22aに向けて適切に案内される。つまり、冷媒流通管路24の内部と吐出孔24aとの間を接続するように設けられた流路が、冷却媒体を冷媒流通管路24の径方向外側に向けての吐出を案内するための吐出案内路として機能することになる。
In FIG. 2B, the cooling medium discharged from the
本発明の実施の形態において、冷媒流通管路24としては、例えば、所望の長さおよび厚みを有する、ステンレス鋼その他の金属製の直管に、吐出孔となる所望の直径を有する開口を径方向に穿設することにより作製することができる。他の実施の形態として、適当な金型などを用いた樹脂成形など、一工程で成形することもできる。
In the embodiment of the present invention, as the
冷媒流通管路24に供給された冷却媒体を、吐出孔から適切に吐出させるために、冷却媒体の供給のために不要な、一方端部は閉塞している。このとき、冷媒流通管路24の両端部分が開口した筒形状の冷媒流通管路24を作製し、モータの態様に応じて、冷却媒体が供給されない、一方の端部を例えばゴムまたは樹脂製の閉塞栓などで閉塞させて配置する態様とすることもできる。本実施の形態によれば、冷却媒体の供給方向が異なる複数のモータにおいて冷媒流通管路24の共通化を実現することができるため、好適である。
In order to appropriately discharge the cooling medium supplied to the
図3は、図2A、図2Bに示す冷媒流通管路24において、吐出孔24aの直径dを固定した場合における、厚みtの変動に伴う冷却媒体の吐出角度θの変動の様子を説明するためのグラフである。ここで、冷却媒体の吐出角度θは、冷媒流通管路24の径方向を0°、冷媒流通管路24の長手方向であって、冷却媒体の流通する方向、つまり図1に示す吐出孔24b側から吐出孔24a側に向かう方向を90°として示している。また、図2Bに示す吐出孔24aの直径dを2.5mmに固定するとともに、冷却媒体として、オートマチックトランスミッションフルード(ATF)(流通温度85℃)を使用し、流速を25L/minの条件にて測定した。
FIG. 3 is a view for explaining the change in the discharge angle θ of the cooling medium accompanying the change in the thickness t when the diameter d of the
図3に示すように、パイプの厚みtが吐出孔24aの直径dに比して小さい場合には、冷却媒体の吐出角度θが大きくずれてしまい、図2Aに示すコイルエンド22aに向かって適切に吐出されない。これに対し、パイプの厚みtが吐出孔24aの直径dに一致すると、冷却媒体の吐出角度θはほぼ0となり、コイルエンド22aに向かってほぼ垂直方向に吐出される。また、パイプの厚みtをこれ以上大きくしてもほぼ同様の挙動を示すようになる。
As shown in FIG. 3, when the thickness t of the pipe is smaller than the diameter d of the
図4は、図2A、図2Bに示す冷媒流通管路24において、パイプの厚みtを固定した場合における、吐出孔24aの直径dの変動に伴う冷却媒体の吐出角度θの変動の様子を説明するためのグラフである。なお、図2Bに示すパイプの厚みtを1mmに固定し、吐出孔24aの直径dを変動させることを除き、他は図3に例示する測定条件と同様である。
4A and 4B illustrate how the coolant discharge angle θ varies with the variation of the diameter d of the
図4に示すように、吐出孔24aの直径dがパイプの厚みtに比して大きい場合には、冷却媒体の吐出角度θが大きくずれてしまい、図2Aに示すコイルエンド22aに向かって適切に吐出されない。これに対し、吐出孔24aの直径dがパイプの厚みtに一致すると、冷却媒体の吐出角度θはほぼ0となり、コイルエンド22aに向かってほぼ垂直方向に吐出される。また、吐出孔24aの直径dをこれ以上小さくしてもほぼ同様の挙動を示すようになる。
As shown in FIG. 4, when the diameter d of the
なお、図3,図4では、吐出孔24a側の様子を示しているが、吐出孔24b側においても同様の挙動を示した。また、流速を1.5L/min〜3.5L/minの範囲内にて変動させながら測定した場合においても、概ね同様の挙動を示し、吐出孔24aの直径dがパイプの厚みtに一致すると、冷却媒体の吐出角度θはほぼ0となった。
3 and 4 show the state on the
このように、本実施の形態によれば、パイプの厚みtと吐出孔24aの直径dとを調節することにより、吐出案内路としての流路長と吐出孔の開口直径とが規定される。そして、パイプの厚みtと吐出孔24aの直径dとを適切に調節した冷媒流通管路24をモータ10の冷却機構として適用することにより、吐出孔24aから吐出される冷却媒体の吐出角度に対する、冷却媒体の流速の影響を低減することができ、コイルエンドの冷却効率を向上させることが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, by adjusting the pipe thickness t and the diameter d of the
図5は、本発明の他の実施の形態におけるモータに配置することができる、冷媒流通管路34の構成の概略について説明するための図である。冷媒流通管路34は、その一部に、外径が他の部分よりも大きい拡径部分30,32を有し、この拡径部分30,32に、冷媒流通管路34の径方向に穿設された形状を有する吐出孔24a,24bがそれぞれ形成されている。本実施の形態において、図5に示す冷媒流通管路34のB−B断面の形状は、図2Aに示す冷媒流通管路24のA−A断面の形状とほぼ同じ形状を有している。このため、拡径部分30,32における、パイプの厚みと吐出孔24a,24bの直径とを適切に調節することにより、吐出孔24a,24bから吐出される冷却媒体の吐出角度を、図2A,図2Bに示す冷媒流通管路24と同様に制御することができる。
FIG. 5 is a diagram for explaining an outline of the configuration of the
本発明の実施の形態において、冷媒流通管路34としては、図2A,図2Bに示す冷媒流通管路24と同様に制御することができる一方、冷媒流通管路24と比較して、拡径部分30,32を除く部分のパイプの太さを必要以上に大きくしなくてよいため、省スペース化や材料費の削減の観点から好適である。
In the embodiment of the present invention, the
図6は、本発明の他の実施の形態におけるモータに配置することができる、冷媒流通管路44の構成の概略について説明するための断面図である。図6に示す冷媒流通管路44を断面視した方向は、図2Bに示す冷媒流通管路24と同様である。冷媒流通管路44の所定の位置、つまり、図2Aに示すコイルエンド22aの近傍には、その径方向に突出するように形成された吐出案内管路40,42が形成されている。吐出案内管路40,42は、冷媒流通管路44に対し、流路長をt1、吐出孔24aの直径をd1とするように設けられており、吐出案内管路40,42に供給された冷却媒体は、1または複数の吐出孔441,442を含むことができる吐出孔24aから吐出される。本実施の形態では、t1およびd1を適切に調節することにより、冷却媒体の吐出角度に対する、冷却媒体の流速の影響を低減することができる。
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining an outline of the configuration of the
本発明の実施の形態において、冷媒流通管路44としては、特に樹脂のインサート成形などにより作製することができるが、これに限るものではなく、図6に示すような冷媒流通管路44を作製することができるものであればいかなる方法であっても良い。
In the embodiment of the present invention, the
図7は、本発明のさらに別の実施の形態におけるモータに配置することができる、冷媒流通管路54の構成の概略について説明するための図である。なお、図7(a)では、吐出孔54aおよびその近傍の形状を明確にするために、吐出孔54aを上面視した方向から示している。
FIG. 7 is a diagram for explaining an outline of the configuration of the
図7(b)は、図7(a)に示す冷媒流通管路54のC−C断面図である。図2Aに示すコイルエンド22aの近傍には、冷媒流通管路54の径方向に冷却媒体を案内するように形成された吐出案内路60が設けられている。吐出案内路60は、吐出孔54aの近傍に、いわゆる絞りとも称される縮径部または凹部541,542が形成されていることにより、冷媒流通管路54を流通する冷却媒体を吐出孔54aに向けて適切に案内することができる。本実施の形態では、縮径部541,542を形成することにより生じた流路長t2および吐出孔54aの開口幅d2および/または断面積を適切に調節することにより、冷却媒体の吐出角度に対する、冷却媒体の流速の影響を低減することができる。なお、図7(a)に示す吐出孔54aは、矩形状に形成されているが、これに限るものではないことはいうまでもない。他の実施の形態における吐出孔と同様に、例えば円形状または楕円形状であっても良く、正方形状または正六角形状などの正多角形状であっても良い。
FIG.7 (b) is CC sectional drawing of the refrigerant | coolant
図8は、本発明のまた別の実施の形態におけるモータに配置することができる、冷媒流通管路64の構成の概略について説明するための図である。なお、図8(a)では、吐出孔64aおよびその近傍の形状を明確にするために、図7(a)と同様に吐出孔64aを上面視した方向から示している。
FIG. 8 is a diagram for explaining the outline of the configuration of the
図8(b)は、図8(a)に示す冷媒流通管路64のD−D断面図である。図2Aに示すコイルエンド22aの近傍には、冷媒流通管路64の径方向に冷却媒体を案内するように形成された吐出案内路70が設けられている。吐出案内路70は、吐出孔64aの外周近傍部分に縮径部または凹部641が形成されていることにより、冷媒流通管路64を流通する冷却媒体を吐出孔64aに向けて適切に案内することができる。本実施の形態では、縮径部641を形成することにより生じた流路長t3および吐出孔64aの直径d3を適切に調節することにより、冷却媒体の吐出角度に対する、冷却媒体の流速の影響を低減することができる。
FIG.8 (b) is DD sectional drawing of the refrigerant | coolant
本発明の実施の形態において、図7、図8に示すような縮径部または凹部を形成するためには、例えば金属製の直管の、吐出孔の近傍であって縮径部または凹部が形成される部分を適切な加工治具で挟み、所望の形状となるように適度に加圧して加工することができるが、これに限るものではなく、図7、図8に示すような冷媒流通管路54,64を作製することができるものであればいかなる方法であっても良い。
In the embodiment of the present invention, in order to form the reduced diameter portion or the concave portion as shown in FIGS. 7 and 8, for example, in the vicinity of the discharge hole of the straight metal pipe, the reduced diameter portion or the concave portion is provided. The portion to be formed can be sandwiched with an appropriate processing jig and processed with appropriate pressure so as to obtain a desired shape. However, the present invention is not limited to this, and the refrigerant flow as shown in FIGS. Any method may be used as long as the
本発明は、車両などの移動体に搭載されるモータなど、冷却媒体を用いて冷却する様式のモータにおいて利用することが可能である。 The present invention can be used in a motor that is cooled using a cooling medium, such as a motor mounted on a moving body such as a vehicle.
10,50 モータ、12 ステータ、14 ロータ、16 シャフト、18,20 エンドプレート、22a,22b コイルエンド、24,34,44,54,64,124 冷媒流通管路、24a,24b,54a,64a,124a,124b,441,442 吐出孔、30,32 拡径部分、40,42 吐出案内管路、60,70 吐出案内路、541,542,641 縮径部(凹部)、80 筺体。 10, 50 Motor, 12 Stator, 14 Rotor, 16 Shaft, 18, 20 End plate, 22a, 22b Coil end, 24, 34, 44, 54, 64, 124 Refrigerant flow line, 24a, 24b, 54a, 64a, 124a, 124b, 441, 442 Discharge hole, 30, 32 Diameter-expanded portion, 40, 42 Discharge guide conduit, 60, 70 Discharge guide passage, 541, 542, 641 Reduced diameter portion (concave portion), 80 housing.
Claims (4)
前記中空部分に配置され、前記ステータと対面して回転可能なロータと、
前記ステータの、前記ロータの回転軸方向の両端部分から突出するコイルエンドと、
前記ステータを冷却する冷却媒体を前記ロータの回転軸に並行して流通させるための冷媒流通管路と、
前記冷媒流通管路を流通する前記冷却媒体を前記冷媒流通管路の径方向に案内するための吐出案内路と、
前記吐出案内路に案内された前記冷却媒体を前記コイルエンドに向けて吐出させるための吐出孔と、
を有することを特徴とするモータ。 A stator disposed to form a hollow portion in the inner portion;
A rotor disposed in the hollow portion and rotatable to face the stator;
A coil end projecting from both end portions of the stator in the rotation axis direction of the rotor;
A refrigerant flow conduit for circulating a cooling medium for cooling the stator in parallel with the rotation axis of the rotor;
A discharge guide path for guiding the cooling medium flowing through the refrigerant flow pipe in the radial direction of the refrigerant flow pipe;
A discharge hole for discharging the cooling medium guided by the discharge guide path toward the coil end;
The motor characterized by having.
前記冷媒流通管路の一部に、外径が他の部分よりも大きい拡径部分を有し、
前記吐出案内路が、前記拡径部分に、かつ、前記冷媒流通管路の径方向に形成されていることを特徴とするモータ。 The motor according to claim 1,
In a part of the refrigerant flow pipe line, the outer diameter has a larger diameter part than the other part,
The motor according to claim 1, wherein the discharge guide path is formed in the enlarged diameter portion and in a radial direction of the refrigerant flow pipe.
前記吐出案内路が、前記冷媒流通管路の径方向に突出する冷媒案内管路を含むことを特徴とするモータ。 The motor according to claim 1,
The motor according to claim 1, wherein the discharge guide path includes a refrigerant guide pipe projecting in a radial direction of the refrigerant flow pipe.
前記吐出案内路が、前記吐出孔の近傍に形成された縮径部を含むことを特徴とするモータ。 The motor according to claim 1,
The motor, wherein the discharge guide path includes a reduced diameter portion formed in the vicinity of the discharge hole.
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