JP2014121257A - 冷却チャンネルを有するモータユニット - Google Patents

Abstract

【課題】駆動モータを効果的に冷却させることができる冷却チャンネルを有するモータユニットを提供する。
【解決手段】モータシャフトの一側に配置されたロータを囲むようにモータハウジングの内周面に固定されたステータと、モータハウジングの内部に形成され冷却水が流れる流路を形成する冷却チャンネルとを有して構成され、冷却チャンネルは、一端部に冷却水が流入される流入口が形成され、流入口に連結された供給チャンネル部と、一端部に流入口と対応して冷却水が排出される排出口が形成され、排出口に連結された排出チャンネル部と、供給チャンネル部と排出チャンネル部のそれぞれには、その内周面がモータシャフトの方向に突出し、モータハウジングの内周面に沿って延長された内側突起部が形成され、その外周面がモータシャフトとは反対方向に突出し、モータハウジングの内周面に沿って延長された外側突起部が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷却チャンネルを有するモータユニットに関し、より詳細には、冷却効率を上げ、作動安定性を高めた冷却チャンネルを有するモータユニットに関する。

一般的な電気自動車の電動機は、回転子を支持するシャフトと、シャフトによって支持されて回転する回転子と、回転子と対向するように位置して固定された固定子と、固定子を押し込んで保護支持するモータハウジングとから構成される。

電気自動車またはハイブリッド自動車を駆動させるためには、高出力の電動機を必要とし、電源を印加すると、モータハウジングに締結固定された固定子に対向するように位置した回転子が、固定子で発生する磁力によって高速で回転して電動機を駆動させる、

従来の電動機の冷却構造は、電動機の出力を向上させるために冷却方式を風冷式〔例えば、特許文献１参照〕にするか、または冷却水を循環させて冷却させる方式〔例えば、特許文献２参照〕を用いていた。

電動機の冷却方式が水冷式である場合、冷却水を循環させるために冷却チャンネルを形成しなければならないが、電動機の内部に設けたジャケット形態の水冷式冷却構造の放熱面積が小さいと、冷却水の流れが円滑でなく、冷却性能が低下することがある。

特開平０９−２１５２７０号公報 特開２００４−３５７４７２号公報

そこで、本発明の目的は、駆動モータを効果的に冷却させることができる冷却チャンネルを有するモータユニットを提供することにある。

本発明に係る冷却チャンネルを有するモータユニットは、モータシャフトの一側に配置されたロータを囲むようにモータハウジングの内周面に固定されたステータと、モータハウジングの内部に形成され冷却水が流れる流路を形成する冷却チャンネルとを有して構成され、冷却チャンネルは、一端部に冷却水が流入される流入口が形成され、流入口に連結されてモータハウジングの内周面に沿って延長された供給チャンネル部と、一端部に流入口と対応して冷却水が排出される排出口が形成され、排出口に連結されてモータハウジングの周面に沿って延長された排出チャンネル部と、供給チャンネル部の他端部で排出チャンネル部の他端部を連結して、流入口から供給された冷却水が供給チャンネル部と排出チャンネル部を経て排出口から排出されるようにする流路転換部とを有し、供給チャンネル部と排出チャンネル部のそれぞれには、その内周面がモータシャフトの方向に突出し、モータハウジングの内周面に沿って延長された内側突起部が形成され、その外周面がモータシャフトとは反対方向に突出し、モータハウジングの内周面に沿って延長された外側突起部が形成されている。

供給チャンネル部には、流入口で冷却水の流れ方向にその幅が拡張される供給拡張部が形成され、排出チャンネル部には、排出口で冷却水の流れ方向にその幅が縮少される排出縮小部を形成することができる。

流路転換部は、半円形に形成することができる。
内側突起部と外側突起部は、モータシャフトの長さ方向に交互に配置することができる。

排出チャンネル部と供給チャンネル部のそれぞれには、その内周面がモータシャフトとは反対方向に突出し、幅方向に延長された内側リブ溝と、その外周面がモータシャフトの方向に突出し、幅方向に延長された外側リブ溝とが形成することができる。

内側リブ溝と外側リブ溝は、冷却水の流れ方向に設定された間隔をおいて形成され、内側リブ溝と外側リブ溝は冷却水の流れ方向に交互に配置することができる。

本発明の冷却チャンネルを有するモータユニットは、全体的な冷却水の流れ抵抗が減って冷却効率を向上させることができる。また、冷却チャンネルの内側突起部と外側突起部により有効冷却面積を上昇させ全体的な冷却効率を向上させることができる。

本発明による冷却チャンネルを有するモータユニットの実施形態を示す概略的な断面図である。 図１における冷却チャンネルの形態を示す斜視図である。 図２の冷却チャンネルの断面形態を示す一部断面図である。 図２の冷却チャンネルの効果を、従来技術と比較して示す概略的な断面図である。 図２の冷却チャンネルの長さ方向断面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付した図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明による冷却チャンネルを有するモータユニットの実施形態を示す概略的な断面図である。図１を参照すると、モータユニット１００は、モータシャフト１１０、ロータ１２０、ステータ１３０、およびモータハウジング１４０を有し、モータハウジング１４０の内周面に沿って冷却チャンネル１５０が形成される。

モータシャフト１１０は、仮想の回転軸１６０に沿って回転可能にモータハウジング１４０に装着され、モータシャフト１１０の外周面にロータ１２０が固定される。

ロータ１２０の外周面を囲むようにステータ１３０が、モータハウジング１４０の内周面に固定されて装着され、ステータ１３０の内周面とロータ１２０の外周面は、互いに設定されたギャップをおいて配置される。
そして、モータハウジング１４０の内周面に沿って冷却チャンネル１５０が形成される。冷却チャンネル１５０の構造については、図２および図３を参照して詳細に説明する。

図２は、冷却チャンネルの形態を示す斜視図である。図２では、モータハウジング１４０の内部に形成された冷却チャンネル１５０の形態を立体的に示しており、冷却チャンネル１５０の突出部の形態は、モータハウジング１４０の内部に形成された溝の形態に合わせている。

図２を参照すると、冷却チャンネル１５０は、流入口２４５、流入拡張部２４０、供給チャンネル部２００、流路転換部２６０、排出チャンネル部２１０、排出縮小部２５０、および排出口２５５を有して構成される。

流入口２４５から冷却水が流入し、流入拡張部２４０で冷却水がより広い面積に拡がる。流入拡張部２４０は供給チャンネル部２００と連結され、供給チャンネル部２００はモータハウジング１４０の内周面に沿って延長される。

一方、流入口２４５と対応する位置に排出口２５５が形成され、排出口２５５は排出縮小部２５０に連結され、排出縮小部２５０は排出チャンネル部２１０に連結して形成される。

そして、供給チャンネル部２００の他端部と排出チャンネル部２１０の他端部は、曲線形に形成された流路転換部２６０によって連結される。図２に示したように、流路転換部２６０は半円形に形成される。

供給チャンネル部２００と排出チャンネル部２１０のそれぞれは、内周面がモータシャフト１１０に向う方向に突出して内側突起部２３０が形成され、外周面がモータシャフト１１０とは反対方向に突出して外側突起部２２０が形成される。内側突起部２３０と外側突起部２２０は、それぞれモータシャフト１１０の回転方向に設定された長さにされる。

図３は、冷却チャンネルの断面形状を示す一部断面図である。図３を参照すると、供給チャンネル部２００の内周面が突出して内側突起部２３０が形成され、外周面が突出して外側突起部２２０が形成される。内側突起部２３０と外側突起部２２０は、モータハウジング１４０の内周面に沿って設定された長さで、連続的に形成することができる。

図示したように、隣合う内側突起部２３０の間には内側溝３１０が形成され、同様に隣合う外側突起部２２０の間には外側溝３２０が形成される。すなわち、内側突起部２３０と外側突起部２２０は、モータシャフト１１０の長さ方向に交互に形成され、内側突起部２３０の間には内側溝３１０が、外側突起部２２０の間には外側溝３２０が形成されて、全体的な有効冷却面積を増やして冷却効率を上げている。

さらに、流路転換部２６０は、曲線形に冷却水が流れる形態をしていて、冷却水の流れ抵抗を少くして全体的な冷却効率を上げている。

図４は、本発明の冷却チャンネルの形態による効果を、従来技術と比較して示す断面図であり、従来技術と本発明で提案する技術との差異点を示している。ここに示したのは、実施形態の一つの例に過ぎず、実際ではサイズは勿論、形状も変わることがある。

図４に示したように、従来技術で冷却チャンネルの単位面積はａ＊ｂであり、全体面積は１４ａｂである。そして、冷却表面の長さは１４ａ＋４ｂである。一方、本発明の提案技術では、冷却チャンネルの単位面積はａ＊ｂであり、冷却表面の長さは１４ａ＋１６ｂである。

したがって、本発明で提案した冷却チャンネルの形態を形成することによって冷却表面の長さが増加して冷却効率が上がる。

図５は、本発明の冷却チャンネルの長さ方向断面図である。図５は、冷却チャンネル１５０の供給チャンネル部２００の長さ方向断面図であって、供給チャンネル部２００の内周面がモータシャフトとは反対方向、すなわち供給チャンネル部２００の内部に向け突出し、幅方向に延長された内側リブ溝５１０が間隔をおいて形成され、外周面がモータシャフトの方向、すなわち供給チャンネル部２００の内部に向け突出し、幅方向に延長された外側リブ溝５２０が間隔をおいて形成される。

内側リブ溝５１０と外側リブ溝５２０が交互に配置されており、冷却水の流路を狭くして冷却水の流れる速度を増加させる効果がある。このような冷却水の流れ速度の増加は、対流熱伝達係数（ＨＴＣ）を高め、全体的な冷却容量と冷却効率を増加させることができる。

以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は、この実施形態に限定されず、当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって容易に変更されて均等であると認められる範囲のすべての変更を含むものである。

１００；モータユニット
１１０；モータシャフト
１２０；ロータ
１３０；ステータ
１４０；モータハウジング
１５０；冷却チャンネル
１６０；回転軸
２００；供給チャンネル部
２１０；排出チャンネル部
２２０；外側突起部
２３０；内側突起部
２４０；流入拡張部
２４５；流入口
２５０；排出縮小部
２５５；排出口
２６０；流路転換部
３１０；内側溝
３２０；外側溝

Claims (6)

1. モータシャフトの一側に配置されたロータを囲むようにモータハウジングの内周面に固定されたステータと、
   前記モータハウジングの内部に形成され、冷却水が流れる流路を形成する冷却チャンネルとを有して構成され、
   前記冷却チャンネルは、
   一端部に冷却水が流入される流入口が形成され、前記流入口に連結されて前記モータハウジングの内周面に沿って延長された供給チャンネル部と、
   一端部に前記流入口と対応して冷却水が排出される排出口が形成され、前記排出口に連結されて前記モータハウジングの内周面に沿って延長された排出チャンネル部と、
   前記供給チャンネル部の他端部で前記排出チャンネル部の他端部を連結して、前記流入口から供給された冷却水が前記供給チャンネル部と前記排出チャンネル部を経て前記排出口から排出されるようにする流路転換部とを有し、
   前記供給チャンネル部と前記排出チャンネル部のそれぞれには、内周面が前記モータシャフトの方向に突出し、前記モータハウジングの内周面に沿って延長された内側突起部が形成され、外周面が前記モータシャフトとは反対方向に突出し、前記モータハウジングの内周面に沿って延長された外側突起部が形成される、
   ことを特徴とする冷却チャンネルを有するモータユニット。
2. 前記供給チャンネル部には、前記流入口で冷却水の流れ方向にその幅が拡張される供給拡張部が形成され、
   前記排出チャンネル部には、前記排出口で冷却水の流れ方向にその幅が縮少される排出縮小部が形成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷却チャンネルを有するモータユニット。
3. 前記流路転換部は、半円形に形成されることを特徴とする請求項１に記載の冷却チャンネルを有するモータユニット。
4. 前記内側突起部と前記外側突起部は、前記モータシャフトの長さ方向に交互に配置されることを特徴とする請求項１に記載の冷却チャンネルを有するモータユニット。
5. 前記排出チャンネル部と前記供給チャンネル部のそれぞれには、内周面が前記モータシャフトとは反対方向に突出し、幅方向に延長された内側リブ溝と、外周面が前記モータシャフトの方向に突出し、幅方向に延長された外側リブ溝とが形成されることを特徴とする請求項１に記載の冷却チャンネルを有するモータユニット。
6. 前記内側リブ溝と前記外側リブ溝は、冷却水の流れ方向に設定された間隔をおいて形成され、前記内側リブ溝と前記外側リブ溝は冷却水の流れ方向に交互に配置されることを特徴とする請求項５に記載の冷却チャンネルを有するモータユニット。

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