JP2014103770A

JP2014103770A - モータ冷却装置

Info

Publication number: JP2014103770A
Application number: JP2012254206A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Yoshino; 靖吉野
Original assignee: T Rad Co Ltd
Current assignee: T Rad Co Ltd
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2014-06-05
Anticipated expiration: 2032-11-20
Also published as: JP5969902B2

Abstract

【課題】モータの固定子の冷却を効果的に行なう冷却装置の提供。
【解決手段】第１鋼板2aの各突出部３の平面に放射方向にスリット８を形成し、そのスリット８に連通部６、連通部７を連通する。そして、その第１鋼板2aのスリット８に整合する位置で、第２鋼板2bの平面は平坦に形成される。それら第１鋼板2aと第２鋼板2bが交互に積層され、その各突出部３に電磁コイル５が巻回されて、固定子１を形成する。そして、各連通部６、連通部７を介して第１鋼板2aのスリット８に冷媒が供給される。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータの固定子をその内部から冷却するモータ冷却装置に関する。

下記特許文献１に記載の電気自動車用モータおよびその冷却方法が提案されている。これは、固定子を形成する積層鋼板の積層方向に複数の孔を穿設し、そこに冷媒を流通させ、固定子のコイルの通電に基づく発熱を吸収するものである。

特開平９−４６９７２号公報

上記特許文献１に記載の冷却方法は、固定子を構成する積層鋼板の積層方向に複数の貫通孔を設け、その貫通孔に冷媒を流通させるものである。そのため、冷媒の接触する放熱面積が極めて小さく、冷却効果があまり期待できない欠点があった。
そこで、本発明は、冷媒が接触する流路面積を可及的に広くした、冷却効果の高いモータの冷却装置を提供することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、積層鋼板により固定子(1)が形成され、その各鋼板(2)は、それぞれ外周が整合すると共に、複数の突出部(3)が放射状に設けられ、その積層鋼板の前記突出部(3)が電磁極(4)を形成し、その各電磁極(4)の外周に磁極形成用のコイル(5)が巻回されたモータ冷却装置において、
その積層鋼板は、第１鋼板(2a)と第２鋼板(2b)とを有し、第１鋼板(2a)と第２鋼板(2b)とは互いに冷媒の出入口を形成する一対の連通部(6)(7)で積層方向に連通され、
第１鋼板(2a)は各突出部(3)の平面に放射方向にスリット(8)が形成され、そのスリット(8)に前記連通部(6)(7)が連通され、
その第１鋼板(2a)のスリット(8)に整合する位置で、第２鋼板(2b)の平面は平坦に形成され、
冷媒が前記連通部(6)(7)を介して各第１鋼板(2a)のスリット(8)に供給されるように形成されることを特徴とするモータ冷却装置である。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のモータ冷却装置において、
第１鋼板(2a)のみに前記スリット(8)が形成されたモータ冷却装置である。

請求項３に記載の本発明は、請求項１に記載のモータ冷却装置において、
第１鋼板(2a)と第２鋼板(2b)との両者に前記スリット(8)が形成されると共に、両鋼板(2a)(2a)の各スリット(8)の位置は積層方向に重ならないように位置ずれして配置されたモータ冷却装置である。

請求項４に記載の本発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のモータ冷却装置において、
第１鋼板(2a)と第２鋼板(2b)とが交互に積層されたモータ冷却装置である。

請求項５に記載の本発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のモータ冷却装置において、
固定子(1)がモータの中心にあるモータ冷却装置である。

請求項６に記載の本発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のモータ冷却装置において、
固定子(1)がモータの外周にあるモータ冷却装置である。

本発明は、その第１鋼板2aの各突出部３の平面に放射方向にスリット８が形成され、その第１鋼板2aのスリット８に整合する位置で、第２鋼板2bの平面は平坦に形成され、冷媒が連通部６，７を介して各第１鋼板2aのスリット８に供給されるものである。このとき第２鋼板がスリット２の上下両面を閉塞して偏平な冷媒通路を平面方向に形成する。
すると、平面方向へスリット８の形状の偏平な流路が形成され、このような流路が積層方向に多数並列し、冷媒の接触面積が大きくなる。そのスリット８を介して冷媒を放射方向に供給するため、効果的に固定子を冷却することができる。そのスリット８は、磁力線が集中し、発熱の特に大きな電極を形成する第１プレート2aの突出部３にあるため、固定子１をより効果的に冷却することができる。

請求項２に記載の発明は、上記構成に加えて、第１鋼板2aのみに前記スリットが形成されたものである。そして、各第１鋼板2aのスリット８のみに冷媒を供給して、固定子１の発熱を効果的に吸熱することができる。この場合、第２鋼板2bの剛性を強くすることができ、結果、第１鋼板1aと第２鋼板2bの積層体の剛性を高くし、冷媒の液密性を向上できる。

請求項３に記載の発明は、上記構成に加えて、第１鋼板2aと第２鋼板2bとの両者に前記スリット8が形成されると共に、両鋼板2a,2aの各スリット8の位置は積層方向に重ならないように位置ずれして配置されたものである。そのため、さらに効果的に固定子１の発熱を吸熱することができる。

請求項４に記載の発明は、上記いずれかの構成に加えて、第１鋼板2aと第２鋼板2bとが交互に積層されたものである。そのためスリット８を少なくとも一枚おきの鋼板に形成して、冷媒19の流路を積層方向により多く並列し、効果的に固定子１を冷却することができる。

請求項５に記載の発明は、固定子１がモータの中心にあるものであり、その発熱を効果的に吸熱する。

請求項６に記載の発明は、固定子１がモータの外周にあり、その固定子を効果的に冷却する。

本発明の固定子を形成する第１鋼板2aの平面図。同第２鋼板2bの平面図。同固定子の分解斜視図。図３のIV−IV矢視断面略図。同モータを説明する平面図。図５におけるVI−VI矢視断面略図。本発明の第２実施例の第１鋼板2aの平面図。同第２鋼板2bの平面図。本発明の第３実施例の第１鋼板2aの平面図。同第２鋼板2bの平面図。同端板16の平面図。図10のXII−XII矢視断面図。本発明の第４実施例の第１鋼板2aの平面図。同第２鋼板2bの平面図。

次に、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。

図１〜図６は、本発明の第１実施例を示し、このモータは図５に示す如く、その中心に固定子１が存在し、その外周に回転子10が配置されるものである。その固定子１は、図３及び図５に示す積層鋼板とその突出部３に巻回された磁極形成用の電磁コイル５とからなる。積層鋼板は、互いに外周が整合する図１の第１鋼板2aと、図２の第２鋼板2bとの積層体からなる。この例では第１鋼板2aと第２鋼板2bが交互に配置されている。第１鋼板2a及び第２鋼板2bの平面形状は、この例では、中心から放射方向に６つの突出部３が突設されている。

そして、第１鋼板2a、第２鋼板2bにはそれぞれ互いに整合する位置に一対づつの連通部６，７が設けられている。
さらに、第１鋼板2aは図１に示すごとく、一方の連通部６から他方の連通孔７に向け、各突出部３の平面にそれをＵ字状に貫通するスリット８が星型に形成されている。そのスリット８は一筆書きからなり、その一端と他端とは離間している。これは、第１鋼板2aをプレス成形により、一体的に形成するとき、各部が分離しないようにするためである。そして、このスリット８はそれぞれの突出部３の外周に沿って形成されている。

次に、第２鋼板2bにはスリット８が存在せず、孔よりなる連通部６，７のみが存在する。
このようにしてなる第１鋼板2aと第２鋼板2bは、それらが交互に配置されて、積層鋼板を形成する。そして、図５において、その積層鋼板の上下両端のプレートは、各鋼板の一対の連通部６，７間を連通する図示しない連通路が形成されている。また、図４において、図示しない最下端の鋼板の端蓋は、一対の連通部６，７に接続される一対の出入口パイプ18が設けられている。
そして、積層鋼板の各突出部３に電磁極４が形成され、その外周に磁極形成用の電磁コイル５が巻回されている。第１鋼板2aと第２鋼板2bとの間は冷媒がもれないように、シールされている。シールの手段としては、電気絶縁性のシール材、接着剤、ゴム材、Ｏリング、その他が利用できる。

このようにしてなる固定子１は、図６に示す如く、ベース12に固定され、それを貫通する一対の出入口パイプ18が各連通部６，７を介して第１鋼板2aのスリット８と連通する。そして、ベース12の中心には、ベアリング15を介して回転軸13が貫通する。そして、回転軸13の一端に有底筒状の回転子10が固定され、その内周面に複数の永久磁石９が配置されている。この回転子10の各永久磁石９間には図５に示す如く、磁気センサー11が配置されている。この磁気センサー11は、回転子10の磁極を検出し、その検出信号に基づき固定子１の電磁極４の極性を制御し、回転子10を連続的に回転させるものである。

（作用）
次に、本発明のモータ冷却装置の冷却作用につき説明する。
図６において、入口側の出入口パイプ18から連通部６を介して各第１鋼板2aの各スリット８に冷媒19（一例として冷却水）が導かれ、それが図１に示すスリット８の流路に沿って、星型に且つ、蛇行状に流通し、他方の連通部７から出入口パイプ18を介し、ベース12の下方に流出する。そして、固定子１の電磁コイル５の電流によって電磁極４に誘導磁界が生じ、それに基づく各鋼板のヒステリシス損によって生じる発熱は、第１鋼板2aのスリット８に流通する冷媒19によって吸熱される。特に、スリット８は突出部３の外周に沿ってＵ字状に流通するため、最も発熱の激しい突出部３を効果的に冷却することができる。

次に、図７及び図８は、第１鋼板2aと第２鋼板2bの他の実施例であり、この例が前記第１実施例と異なる点は、第２鋼板2bにもスリット８が形成され、その第１鋼板2aのスリット８と第２鋼板2bのスリット８とが互いに重ならないように配置された点である。
したがって、冷媒は第１鋼板2aにも第２鋼板2bにも流通する。

次に、図９〜図12は、本発明の他の実施例であり、この例は各第１鋼板2aの突出部３にそれぞれ一対づつの連通部６と連通部７とが配置され、それらの間をスリット８がＵ字状に連通している。そして、それぞれの連通部６、連通部７に整合する位置で、第２鋼板2bには連通部６と連通部７が配置されている。半径方向の内側の各連通部７は、同心円上に配置され、その外側の連通部６も同心円上に配置されている。そして、図11、図12に示すごとく、積層方向の上端には端板16が配置されている。

この端板16は、半径方向の外側の連通部６に整合する位置と、内側の連通部７に整合する位置とにそれぞれ環状溝17が設けられ、各連通部６間及び、各連通部７間を互いに連通する。そして、一対の出入口パイプ18が内側の環状溝17と外側の環状溝17とに連通され、一方の出入口パイプ18から外側の各連通部６に冷媒が供給され、内側の各連通部７から他方の出入口パイプ18に導かれる。なお、端板16は固定子１の積層方向の上下両端に配置され、一方の端板16には出入口パイプ18が設けられていない。

次に、図13及び図14は、本発明のさらに他の実施例であり、この例はモータの外周側が固定子である。その固定子を形成する第１鋼板2a、第２鋼板2bには複数の突出部３が放射方向中心側に突設されている。そして、第１鋼板2a、第２鋼板2bにそれぞれ連通部６、連通部７が穿設され、連通部６と連通部７間をスリット８によって連結している。スリット８は、第１鋼板2aの各突出部３の外周に沿ってＵ字状に形成されるとともに、各突出部３間を連通している。

次に、第２鋼板2bにはこの例ではスリット８が配置されていない。そして、一例として、第１鋼板2aと第２鋼板2bとを交互に積層して、固定子１を形成する。固定子の各突出部の外周には図示しない電磁コイルが巻回される。そして、その固定子の内側に回転子10が配置される。
なお、各実施例において、各鋼板の連通部６、連通部７は絶縁性の被膜が塗布され、積層方向に渦電流が通電するのを防止している。また、各鋼板の両面には公知の絶縁被膜が被覆され、積層鋼板は互いに図示しないボルト等により締結され、冷媒の漏れを防止している。

（他の実施の形態）
上記実施例では、第１鋼板2aと第２鋼板2bとを交互に配置したが、それに替えて２枚おきに第２鋼板2bを配置してもよい。その場合は、スリット８の流路断面積を大きくすることができる。
逆に、２枚ごとの第２鋼板2bの間に第１鋼板2aを１つ配置してもよい。あるいはそれらを３枚ごと、さらには複数枚ごとに第１鋼板2aと第２鋼板2bを配置することも可能である。それらはモータの発熱量その他の条件に応じて適宜選択することができる。

１固定子
２鋼板
2a 第１鋼板
2b 第２鋼板
３突出部
４電磁極
５電気コイル
６連通部
７連通部
８スリット
９永久磁石

10 回転子
11 磁気センサー
12 ベース
13 回転軸
15 ベアリング
16 端板
17 環状溝
18 出入口パイプ
19 冷媒

Claims

積層鋼板により固定子(1)が形成され、その各鋼板(2)は、それぞれ外周が整合すると共に、複数の突出部(3)が放射状に設けられ、その積層鋼板の前記突出部(3)が電磁極(4)を形成し、その各電磁極(4)の外周に磁極形成用のコイル(5)が巻回されたモータ冷却装置において、
その積層鋼板は、第１鋼板(2a)と第２鋼板(2b)とを有し、第１鋼板(2a)と第２鋼板(2b)とは互いに冷媒の出入口を形成する一対の連通部(6)(7)で積層方向に連通され、
第１鋼板(2a)は各突出部(3)の平面に放射方向にスリット(8)が形成され、そのスリット(8)に前記連通部(6)(7)が連通され、
その第１鋼板(2a)のスリット(8)に整合する位置で、第２鋼板(2b)の平面は平坦に形成され、
冷媒が前記連通部(6)(7)を介して各第１鋼板(2a)のスリット(8)に供給されるように形成されることを特徴とするモータ冷却装置。
請求項１に記載のモータ冷却装置において、
第１鋼板(2a)のみに前記スリット(8)が形成されたモータ冷却装置。
請求項１に記載のモータ冷却装置において、
第１鋼板(2a)と第２鋼板(2b)との両者に前記スリット(8)が形成されると共に、両鋼板(2a)(2a)の各スリット(8)の位置は積層方向に重ならないように位置ずれして配置されたモータ冷却装置。
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のモータ冷却装置において、
第１鋼板(2a)と第２鋼板(2b)とが交互に積層されたモータ冷却装置。
請求項１〜請求項４のいずれかに記載のモータ冷却装置において、
固定子(1)がモータの中心にあるモータ冷却装置。
請求項１〜請求項４のいずれかに記載のモータ冷却装置において、
固定子(1)がモータの外周にあるモータ冷却装置。