JP2012085393A

JP2012085393A - モータの冷却装置

Info

Publication number: JP2012085393A
Application number: JP2010227631A
Authority: JP
Inventors: Junichi Deguchi; 順一出口; Kazuya Arakawa; 一哉荒川; Kansuke Yoshisue; 監介吉末
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-10-07
Filing date: 2010-10-07
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2030-10-07
Also published as: JP5678562B2

Abstract

【課題】モータの冷却オイルの量を減少させるとともに、そのモータのコイルエンド部の冷却性能を向上させることのできるモータの冷却装置を提供する。
【解決手段】出力軸２と一体に設けられたロータ３と、該ロータ３の外周側に配置され、かつケース４に固定されたステータ５と、該ステータ５に巻かれた導線に電流が流されることにより電磁力を発生させるコイル６とを備えたモータ１の冷却装置において、前記ステータ５に前記コイル６が巻かれて、前記ステータ５とケース４との間に位置する部分に突出したコイルエンド部６ａと、前記ケース４と前記コイルエンド部６ａとの間に形成された冷却流体流路９と、前記コイルエンド部６ａに連結され、かつ前記コイル６と該コイル６に電流を供給する電源とに接続された端子８とを有し、前記端子８が、前記冷却流体流路９に露出しないように配置されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、モータを冷却する装置に関し、特にそのモータのコイルエンド部を冷却する装置に関するものである。

ハイブリッド車や電気自動車などの駆動系に使用されるモータは、高トルクを出力することのできるものが使用されている。一方、車両に搭載されるモータは出力トルクが大きい反面、発熱量が多くなってしまう。特に、モータのコイルエンド部の発熱量が多くなるので、モータのコイルエンド部を冷却する装置が種々開発されている。

その一例として、モータのコイルエンド部の一方あるいは両方を覆うオイルタンクが設けられている装置が特許文献１に記載されている。その特許文献１に記載されたモータは、モータの上方から冷却オイルを供給して、コイルエンド部の左右に分けてオイルが流下して、オイルタンクにオイルが滴下するように構成されている。また、オイルタンク内のオイルは、モータの下方部に形成されたドレーン口から排出されるように構成されている。

また、特許文献２には、コイルエンド部を覆うようにオイルジャケットが設けられていて、そのオイルジャケットに冷却オイルを供給して、オイルジャケットに形成された噴出口からコイルエンド部にオイルを掛けて冷却するように構成された装置が記載されている。また、コイルエンド部からモータの軸線方向に沿って端子台がコイルと接続されているので、端子台が設けられている箇所では、オイルジャケットが二つに分割されて設けられている。

特開２００５−１３０５８８号公報特開２０１０−５１１３０号公報

上述したように特許文献１に記載された装置は、コイルエンド部がオイルタンクに覆われているので、そのオイルタンクに貯留されたオイルによって、コイルエンド部を冷却することができる。また、オイルタンクには、オイルが供給されかつドレーン口からオイルが排出されるので、オイルタンク内のオイルの温度上昇による冷却性能の低下を抑制あるいは防止することができる。しかしながら、オイルタンクの搭載性やオイルタンクに貯留するオイルの重量などが増大する可能性がある。また、端子台あるいは端子が連結されている箇所では、オイルタンクが端子台や端子を迂回した形状となり、オイルタンクとコイルエンド部との接触面積が減少してしまい、その結果、コイルエンド部の冷却性能が低下する可能性がある。したがって、少量のオイルによってコイルエンド部を冷却することのできる装置を開発する余地がある。

また、特許文献２に記載された装置は、コイルエンド部を覆うようにオイルジャケットが設けられ、そのオイルジャケットからコイルエンド部に向けてオイルが噴射されるので、コイルエンド部をオイルによって直接冷却することができる。しかしながら、オイルジャケットにオイルを供給するオイルポンプが、例えば、他の動力源の動力を利用した、いわゆるメカオイルポンプであった場合では、高出力を要求されかつメカオイルポンプの回転数が低回転数のときに、オイルの供給量が低下してしまい、冷却性能が低下する可能性がある。また、特許文献２に記載された装置は、端子台がモータの軸線に沿って配置されているため、端子台が配置されている箇所のオイル噴出量が減少してしまうので、端子台が設けられた箇所のコイルエンド部の冷却性能が低下する可能性がある。

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、モータの冷却オイルの量を減少させるとともに、そのモータのコイルエンド部の冷却性能を向上させることのできるモータの冷却装置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、出力軸と一体に設けられたロータと、該ロータの外周側に配置され、かつケースに固定されたステータと、該ステータに巻かれた導線に電流が流されることにより電磁力を発生させるコイルとを備えたモータの冷却装置において、前記ステータに前記コイルが巻かれて、前記ステータとケースとの間に位置する部分に突出したコイルエンド部と、前記ケースと前記コイルエンド部との間に形成された冷却流体流路と、前記コイルエンド部に連結され、かつ前記コイルと該コイルに電流を供給する電源とに接続された端子とを有し、前記端子が、前記冷却流体流路に露出しないように配置されていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記コイルエンド部は、樹脂モールドによって被覆され、該樹脂モールドと前記ケースとの間に前記冷却流体流路が形成されていることを特徴とするモータの冷却装置である。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記端子は、前記コイルエンド部から前記ステータの半径方向に向けて配置されていることを特徴とするモータの冷却装置である。

この発明によれば、モータのケースとコイルエンド部との間に冷却流体流路が形成され、端子がコイルエンド部からその冷却流体流路に露出しないように配置されている。したがって、端子の一部が冷却流体流路内に露出することによる冷却オイルの流速の低下を防止することができるので、コイルエンド部の冷却性能を向上させることができる。また、冷却オイルを流動させるための動力あるいは消費エネルギを少なくすることができる。

この発明に係る冷却装置の例を説明するための概略図である。他の例を示す概略図である。

つぎにこの発明に係るモータの冷却装置の構成例について図を参照しつつ説明する。図１は、モータ１の断面を概略的に示したものである。図１に示すモータ１は、出力軸２と一体に形成されたロータ３と、そのロータ３の外周側に配置され、かつカバー４ａとハウジング４ｂとで構成されたケース４に固定されたステータ５とで構成されている。また、ロータ３は、鋼板を軸線方向に積層して構成された積層鋼板であって、その積層鋼板の外周側には永久磁石が内在されている。さらに、ステータ５もロータ３と同様に軸線方向に鋼板が積層して構成されたものである。そして、ステータ５は、外周側から内周側に突出したステータコア５ａが円周方向に複数形成されている。また、軸線方向に積層されたステータコア５ａを束ねるように、ステータコア５ａにはコイル６が巻かれている。

そして、コイル６とケース４とを絶縁するために、ステータコア５ａに巻き付けて軸線方向に突出したコイルエンド部６ａは樹脂モールド７によって被覆されている。

なお、ここで例に挙げたモータ１は、３相同期モータや３相誘導モータなどのいわゆる多相交流モータである。したがって、ｕ相、ｖ相、ｗ相の各相と図示しない電源とを接続するための端子台を含む端子８が、コイルエンド部６ａに接続されている。

このように構成されたモータ１は、ステータ５に巻かれたコイル６に電流を流すことによって電磁力が発生するので、その電磁力とロータ３に内在した永久磁石の磁力とによって駆動するように構成されている。そのため、ステータコア５ａに巻かれたコイル６は、ジュール熱により発熱する。

一方、コイルエンド部６ａの樹脂モールド７は耐熱性が低いので、この発明は、コイルエンド部６ａとケース４との間に隙間を設けて、その隙間に冷却オイルを流すことでコイルエンド部６ａの冷却を行えるように構成されている。つまり、ケース４の内壁面に、コイルエンド部６ａを囲うように突出した壁面４ｃを形成し、ケース４およびその壁面４ｃの内側に隙間を空けてコイルエンド部６ａが配置されている。そのため、図１に示すようにコイルエンド部６ａの外周側および内周側とモータ１の軸線方向におけるケース４側とに流路９が形成される。なお、流路９は、ケース４の壁面４ｃとコイルエンド部６ａとの間に位置する部分でＯリングなどのシール１０によって封止されている。また、この流路９は、モータ１の円周方向に連通していて、その一部に図示しないオイルポンプから流路９内に冷却オイルが供給され、かつ他の部分から流路９内の冷却オイルが排出されて潤滑するように構成されている。

さらに、この発明に係るモータの冷却装置は、少量の冷却オイルで冷却性能を向上させることができるように構成されている。つまり、冷却オイルの流速を増加させることにより、冷却オイルとコイルエンド部６ａとの見かけ上の熱抵抗が小さくなるので、前述した流路９の断面積を小さくし、かつ冷却オイルとコイルエンド部６ａとの接触面積を大きくするように構成されている。

一方、従来、端子８はコイルエンド部６ａからモータ１の軸線方向に突出するように配置されているが、この端子８は、溶接などによってコイルと接続されていて耐熱性が高いので、積極的に冷却をしなければならないものではない。したがって、端子８をコイルエンド部６ａから軸線方向に突出させて、冷却オイルの流れを阻害させることがないように、図１に示す例では、端子８をモータ１の円周方向の外周側に突出させて配置している。なお、図に示すように端子８を外周側に突出させて配置してもよく、あるいは内周側に突出させて配置してもよい。端子８を内周側に突出させて配置した場合は、端子８を絶縁体で被覆し、かつケース４に貫通孔を形成して、図示しない電源と接続すればよい。要は、端子８が流路９内に露出することにより冷却オイルの流速を低下させることを防止できればよいので、例えば、コイルエンド部６ａとケース４との間に位置する流路９が外周側と内周側とで２分されている場合は、モータ１の軸線方向であっても、その外周側と内周側との間に端子８を突出して配置してもよい。また、通常、ケース４は耐熱性や強度あるいは放熱性が要求されるので、アルミニウムなどの金属材料で形成されているので、端子８とケース４との接触あるいは接近による通電や放電を防止するために、放電が生じない程度の隙間を端子８とケース４との間に設けて配置することが好ましい。

上述したようにケース４とコイルエンド部６ａとに流路９となる断面積が小さい隙間を形成し、かつ冷却オイルの流れを阻害しないように端子８を配置することにより、冷却オイルの流速を増加させることができる。したがって、コイルエンド部６ａと冷却オイルとの見かけ上の熱抵抗を小さくでき、コイルエンド部６ａの冷却性能を向上させることができる。

なお、この発明は上述した構成に限定されるものではなく、図２に示すように端子８が設けられている箇所の流路９の構成あるいは形状が上述した構成あるいは形状と異なっていてもよい。また、上述した構成例のオイルポンプは、電動オイルポンプであってもよく、あるいはこの発明に係る冷却装置が車両に搭載された場合には、車両の駆動源の動力を利用したメカオイルポンプであってもよい。

１…モータ、２…出力軸、３…ロータ、４…ケース、５…ステータ、６…コイル、７…モールド、８…端子、９…流路、１０…シール。

Claims

出力軸と一体に設けられたロータと、該ロータの外周側に配置され、かつケースに固定されたステータと、該ステータに巻かれた導線に電流が流されることにより電磁力を発生させるコイルとを備えたモータの冷却装置において、
前記ステータに前記コイルが巻かれて、前記ステータとケースとの間に位置する部分に突出したコイルエンド部と、
前記ケースと前記コイルエンド部との間に形成された冷却流体流路と、
前記コイルエンド部に連結され、かつ前記コイルと該コイルに電流を供給する電源とに接続された端子と
を有し、
前記端子が、前記冷却流体流路に露出しないように配置されていることを特徴とするモータの冷却装置。
前記コイルエンド部は、樹脂モールドによって被覆され、該樹脂モールドと前記ケースとの間に前記冷却流体流路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータの冷却装置。
前記端子は、前記コイルエンド部から前記ステータの半径方向に向けて配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のモータの冷却装置。