JP2012005180A - 回転電機の冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成により冷却効率が高い回転電機の冷却構造を提供する。
【解決手段】ステータコア３５に冷却油が流れる油路をなす貫通孔３５ａを形成し、ポンプ５４から圧送された冷却油が導入されるケース穴２２ｂとステータコア３５の貫通孔３５ａの一端とを中空のパイプ４２を圧入することにより連結すると共に貫通孔３５ａの他端に中空のパイプ４４を圧入し、パイプ４４の貫通孔３５ａが取り付けられていない側の端部にキャップ４６を取り付ける。そして、パイプ４２，４４に、それぞれコイル３６のコイルエンド部の上部となる位置に吐出孔４２ａ，４４ａを形成する。これにより、冷却油をステータコア３５に導いてこれを冷却することができると共にパイプ４２，４４の吐出孔４２ａ，４４ａからコイルエンド部に冷却油を吐出してこれを冷却することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁鋼板が積層されたステータを有する回転電機を冷媒を用いて冷却する回転電機の冷却構造に関する。

従来、この種の回転電機の冷却構造としては、電磁鋼板を積層方向に貫通するボルト挿入孔に挿入されるボルトをヒートパイプとして機能させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この冷却構造では、ボルトの軸を中空により形成し、その中空部に熱媒体を封入することにより、ボルトをヒートパイプとして機能させてモータジェネレータを冷却するものとしている。

特開２００８−２８９２４４号公報

しかしながら、上述したヒートパイプによる冷却構造では、モータジェネレータの仕様（定格トルク）によっては、ヒートパイプによる冷却だけでは不十分な場合が生じる。冷却油をステータに供給することにより冷却するタイプの冷却構造では、その冷却効率は高いものの、供給元から必要な箇所に冷却油を供給するための経路を配置しなければならず、構造が複雑化したり、モータユニットの組み付け性が悪化したりする傾向がある。

本発明の回転電機の冷却構造は、簡易な構成で冷却効率が高い冷却構造を提供することを主目的とする。

本発明の回転電機の冷却構造は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の回転電機の冷却構造は、
電磁鋼板が積層されたステータを有する回転電機を冷媒を用いて冷却する回転電機の冷却構造であって、
前記電磁鋼板が積層されて前記ステータとして構成されたときに軸方向に貫通する貫通孔が形成されるよう孔部が該電磁鋼板に形成されると共に供給元から供給された冷媒を導入する冷媒導入路が前記回転電機のケースに形成され、前記冷媒導入路と前記貫通孔の一端とが第１の中空管により接続され、前記貫通孔の他端に第２の中空管が取り付けられてなる
ことを要旨とする。

この本発明の回転電機の冷却構造では、電磁鋼板が積層されたときに軸方向に貫通する貫通孔が形成されるよう孔部が電磁鋼板に形成されると共に供給元から供給された冷媒を導入する冷媒導入路が回転電機のケースに形成され、冷媒導入路と貫通孔の一端とが第１の中空管により接続され、貫通孔の他端に第２の中空管が取り付けられる。このように、ステータに形成される貫通孔を冷媒の流路として用いると共に冷媒導入路と貫通孔とを中空管で連通させるから、供給元から供給される冷媒を中空管を介してステータの貫通孔に供給してこれを冷却することができる。この結果、構成を簡易なものとすることができると共に冷媒による冷却により冷却効率を高めることができる。また、ステータに形成される貫通孔を冷媒の流路として用いるから、中空管の長さを短くすることができ、組み付け時の位置合わせの精度をより高めることができ、組み付け性をより良好なものとすることができる。

こうした本発明の回転電機の冷却構造において、前記第２の中空管は、片持ちにより前記ステータの貫通孔に取り付けられてなるものとすることもできる。こうすれば、冷却構造をより簡易な構成とすることができる。このとき、第２の中空管として比較的短いものを用いることができるから、中空管に過大な応力が作用するのを抑制することができる。即ち、過剰な耐性の中空管を用いたり、中空管を支持する支持部材を設けたりするのを不要とすることができる。

また、本発明の回転電機の冷却構造において、前記第２の中空管は、前記貫通孔に取り付けられていない側の端部が塞がれており、前記第１および第２の中空管は、それぞれ前記ステータに巻回されたコイルのコイルエンド部に冷媒を吐出する吐出孔が形成されてなるものとすることもできる。こうすれば、コイルからも回転電機を冷却することができるから、冷却効率をより高めることができる。

また、本発明の回転電機の冷却構造において、前記第１および第２の中空管は、それぞれ圧入により前記ステータの貫通孔に接続されてなるものとすることもできる。

モータユニット２０の構成の概略を示す構成図である。 図１のＡ方向から見たモータ３０の外観図である。 ステータコア３５の貫通孔３５ａにパイプ４２，４４を取り付ける様子を示す説明図である。 パイプ４２からモータ２０のコイルエンド部を冷却する様子を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのモータユニット２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、図１をＡ方向から見たときのモータ３０の外観を示す外観図である。

モータユニット２０は、図示するように、ケース２２と、ケース２２に収容されたモータ３０と、を備え、実施例の回転電機の冷却構造によりオイルパン５２に貯留されている冷却油をポンプ５４を介して導入してモータ３０に供給する。

モータ３０は、モータシャフト３８に固定されたロータ３２と、ロータ３２の外周側に配置されケース２２に固定されたステータ３４と、を備える発電可能な同期発電電動機として構成されている。なお、ロータ３２に固定されたモータシャフト３８は、ケース２２に取り付けられたベアリング３９ａ，３９ｂによって回転自在に支持されている。

ロータ３２は、略円環状の板体を複数積層してなるロータコアに複数の永久磁石を埋め込まれたものとして構成されている。なお、ロータコアを構成する板体は、鉄などの磁性材である電磁鋼板を打ち抜き加工することにより板状かつ略円環状に形成されている。

ステータ３４は、略円環状の板体を複数積層してなるステータコア３５と、ステータコア３５に巻回される巻線より構成されるコイル３６とにより構成されている。ステータコア３５を構成する板体も、電磁鋼板を打ち抜き加工することにより形成されている。この板体は、打ち抜きにより孔が形成されており、これらが積層されてステータコア３５として構成されたときに積層方向（軸方向）に貫通孔３５ａを形成する。

モータユニット２０のケース２２には、外壁側からの軸方向のケース穴２２ａと、モータ３０がケース２２に組み付けられたときにステータコア３５の貫通孔３５ａと同一直線上をなす内壁側からの軸方向のケース穴２２ｂと、二つのケース穴２２ａ，２２ｂを連通させる連通孔２２ｃとが形成されており、連通孔２２ｃの開口はボルト２４により塞がれている。ケース穴２２ａには、ポンプ５４から圧送された冷却油が導入されるようになっている。

ケース２２のケース穴２２ｂとステータコア３５の貫通孔３５ａの一端とは中空のパイプ４２により連結されており、貫通孔３５ａの他端には中空のパイプ４４が取り付けられている。図３は、パイプ４２，４４がステータコア３５の貫通孔３５ａに取り付けられた状態を示す説明図である。パイプ４２，４４は、鉄やアルミなどの金属により形成されており、圧入による取り付けがなされている。パイプ４４は、その一端がステータコア３５の貫通孔３５ａに片持ちで取り付けられており、他端にはキャップ（蓋）４６が取り付けられている。また、パイプ４２，４４は、それぞれ、径方向に貫通する複数の吐出孔４２ａ，４４ａが形成されており、パイプ内を流れる液体は吐出孔４２ａ，４４ａから吐出されるようになっている。図４は、図２のモータ３０の上部を拡大した拡大図である。本実施例では、パイプ４２は、図示するように、３つの吐出孔４２ａが形成されており、それぞれ直下の位置とこの位置から所定角だけ離れた位置とに設けられている。したがって、パイプ４２を流れる液体は３つの吐出孔４２ａから放射状に吐出されることになる。なお、パイプ４４の吐出孔４４ａも、パイプ４２の吐出孔４２ａと同様に形成されている。

こうして構成された実施例の回転電機の冷却構造では、ポンプ５４が駆動されると、オイルパン５２に貯留されている冷却油がポンプ５４を介してケース２２のケース穴２２ａに導入され、ケース穴２２ａに導入された冷却油は連通孔２２ｃとケース穴２２ｂとを介してケース穴２２ｂに接続されたパイプ４２に導かれる。パイプ４２に導かれた冷却油は、その一部が吐出孔４２ａからコイル３６のコイルエンド部に供給され、残余がステータコア３５の貫通孔３５ａを通って熱交換によりステータコア３５を冷却しながらパイプ４４に導かれ、パイプ４４の吐出孔４４ａからコイル３６のコイルエンド部に供給される。なお、ステータ３４に供給された冷却油は、これらを冷却した後、再びオイルパン５２に戻される。

なお、こうしたモータユニット３０の組み付けは、例えば、図３に示すように、ステータコア３５の貫通孔３５ａにパイプ４２，４４を圧入して取り付け、この状態でステータ３４をケース２２の開口側から挿入する。この際、ステータ３４は図示しないハウジングインローにより位置合わせされた状態で挿入され、パイプ４２のパイプ長は比較的短いものであるから、ステータ３４が挿入されたときにパイプ４２の先端は精度良くケース２２のケース穴２２ｂに嵌ることになる。そして、ベアリング３９ａやロータ３２，ベアリング３９ｂなどをケース２２内に収容すると、ケース２２の開口にケースカバー２６を取り付けることにより完了する。

以上説明した実施例の回転電機の冷却構造によれば、ステータコア３５に冷却油が流れる通路をなす貫通孔３５ａを形成し、ポンプ５４からの冷却油が導入されるケース穴２２ｂとステータコア３５の貫通孔３５ａの一端とをパイプ４２を圧入することにより連結すると共に貫通孔３５ａの他端にパイプ４４を圧入により片持ちで取り付けるから、簡易な構成により冷却油をステータコア３５に導いてこれを冷却することができる。しかも、パイプ４２，４４には、コイル３６のコイルエンド部の上部となる位置に吐出孔４２ａ，４４ａを形成したから、冷却油をコイルエンド部にも供給することができ、モータ３０の冷却効率をより高めることができる。さらに、二つのパイプ４２，４４をステータコア３５の貫通孔３５ａの両端に取り付けることにより冷却路を形成するから、パイプ長を比較的短くすることができ、位置合わせなどの精度が良好となり、組み付け性をより向上させることができる。また、パイプ長を比較的短くすることにより、パイプ４２，４４に過大な応力が作用するのを抑制することができ、過剰な耐性のパイプを用いたり、パイプを支持する支持部材を設けたりするのを不要とすることができる。

実施例の回転電機の冷却構造では、パイプ４２，４４に形成する吐出孔４２ａ，４４ａの数を３つとしたが、幾つであっても構わない。

実施例の回転電機の冷却構造では、パイプ４２，４４をステータコア３５の貫通孔３５ａに圧入により取り付けるものとしたが、これに限られず、溶接により取り付けるなどとしてもよい。

実施例の回転電機の冷却構造では、パイプ４４をステータコア３５の貫通孔３５ａに片持ちで取り付けるものとしたが、これに限られず、例えば、ケースカバー２６により支持する構造としても構わない。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ３０が「回転電機」に相当し、ケース穴２２ａ，２２ｂ，連通孔２２ｃが「冷媒導入路」に相当し、貫通孔３５ａが「貫通孔」に相当し、パイプ４２，４４が「中空管」に相当し、冷却油が「冷媒」に相当する。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、モータユニットの製造産業に利用可能である。

２０ モータユニット、２２ ケース、２２ａ，２２ｂ ケース穴、２２ｃ 連通孔、２４ ボルト、２６ ケースカバー、３０ モータ、３２ ロータ、３４ ステータ、３５ ステータコア、３５ａ 貫通孔、３６ コイル、３８ モータシャフト、３９ａ，３９ｂ ベアリング、４２，４４ パイプ、４２ａ，４４ａ 吐出孔、４６ キャップ、５２ オイルパン、５４ ポンプ。

Claims (4)

1. 電磁鋼板が積層されたステータを有する回転電機を冷媒を用いて冷却する回転電機の冷却構造であって、
   前記電磁鋼板が積層されて前記ステータとして構成されたときに軸方向に貫通する貫通孔が形成されるよう孔部が該電磁鋼板に形成されると共に、供給元から供給された冷媒を導入する冷媒導入路が前記回転電機のケースに形成され、前記冷媒導入路と前記貫通孔の一端とが第１の中空管により接続され、前記貫通孔の他端に第２の中空管が取り付けられてなる
   ことを特徴とする回転電機の冷却構造。
2. 請求項１記載の回転電機の冷却構造であって、
   前記第２の中空管は、片持ちにより前記ステータの貫通孔に取り付けられてなる
   ことを特徴とする回転電機の冷却構造。
3. 請求項１または２記載の回転電機の冷却構造であって、
   前記第２の中空管は、前記貫通孔に取り付けられていない側の端部が塞がれており、
   前記第１および第２の中空管は、それぞれ前記ステータに巻回されたコイルのコイルエンド部に冷媒を吐出する吐出孔が形成されてなる
   ことを特徴とする回転電機の冷却構造。
4. 請求項１ないし３いずれか１項に記載の回転電機の冷却構造であって、
   前記第１および第２の中空管は、それぞれ圧入により前記ステータの貫通孔に取り付けられてなる
   ことを特徴とする回転電機の冷却構造。

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