JP2016005331A - モータ放熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 モータの放熱効率を向上できるようにする。
【解決手段】 機器のモータ架台２にマウント具３を介してモータ４を装着する。このモータ４のモータハウジング５とモータ架台２との間に熱伝導可能でかつモータ支持方向に弾性変形可能な接続エレメント６を設ける。モータハウジング５とモータ架台２との間にモータ架台２からのモータハウジング５の離間距離を規制する規制具７を設け、この規制具７に接続エレメント６を嵌合し、この接続エレメント６をモータハウジング５とモータ架台２とに面接触させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、単独の駆動源として又はエンジンとともにハイブリッドの駆動源として産業機器に適用されるモータに適用可能なモータ放熱構造に関する。

自動車や、農機、建機、ユーティリティビークル等の産業機器に適用されるモータ（モータ・ジェネレータを含む。）は、シリーズハイブリッド式又はパラレルハイブリッド式駆動源として機器に搭載されており、特許文献１においては、モータはエンジン及び油圧ポンプと組み合わせてエンジンユニットとし、モータ側の２つのマウント部及びエンジン側の２つのマウント部を介して車体フレームに搭載支持されている。

特開２０１２−２１１４６９号公報

モータは過熱防止のため外部空冷あるいは液冷方式が採用される。小型かつ高出力ＰＭモータにおいては、単位体積当たりの冷却必要量が大きくなるため、冷却効率の高い液冷方式が採用される。しかしながら、冷却水が得られない場合には空冷を採用されることになるが、十分な冷却が行えずに高出力でのモータ（連続）使用時間が制約される等、使い勝手が悪い状況が生じる。

一方空冷方式としては、コイルおよびステータからの発熱を熱伝導にてモータケーシングへ伝播させ、その熱をモータケーシング外周に設けた放熱フィン等から自然対流、あるいは強制対流にて除熱する方法が採られている。この発熱をモータケーシング外周から放熱させる場合、放熱フィンがモータケーシングから大きくはみ出して、車両へ搭載するのに許容できない大きさになる場合がある。

放熱フィンからの放熱は、自然対流による熱伝達率は低く、ファンを搭載して強制対流させると熱伝達率を高めることはできるが、十分な冷却能力を得ることは困難になっている。
前記従来技術においては、モータは車体フレームに搭載支持されているだけで、車体フレームとの間でモータの過熱を防止する手段、放熱効率を向上する手段は設けられていない。

本発明は、このような従来技術の問題点を解決できるようにしたモータ放熱構造を提供することを目的とする。
本発明は、モータとそれを装着する機器との間に接続エレメントを設けることにより、モータの放熱効率を向上できるようにしたモータ放熱構造を提供することを目的とする。

本発明における課題解決のための具体的手段は、次の通りである。
第１に、機器のモータ架台２にマウント具３を介してモータ４を装着しており、このモータ４のモータハウジング５とモータ架台２との間に熱伝導可能でかつモータ支持方向に弾性変形可能な接続エレメント６を設けていることを特徴とする。
第２に、モータハウジング５とモータ架台２との間にモータ架台２からのモータハウジング５の離間距離を規制する規制具７を設け、この規制具７に前記接続エレメント６を嵌合し、この接続エレメント６をモータハウジング５とモータ架台２とに面接触させていることを特徴とする。

第３に、前記接続エレメント６は、断面が楕円形又は円形でかつ軸心が横向きの筒部６ａと、この筒部６ａの上下に固定されていて規制具７に嵌合するとともにモータハウジング５とモータ架台２とに面接触する面接部６ｂとを有していることを特徴とする。
第４に、前記接続エレメント６は、蛇腹形状でかつ軸心が縦向きの筒部６ａと、この筒部６ａの上下に固定されていて接続エレメント６に嵌合するとともにモータハウジング５
とモータ架台２とに面接触する面接部６ｂとを有していることを特徴とする。

第５に、前記モータハウジング５は底部５ａから離れた側部５ｂにモータ架台２に装着される取付部５ｃを有し、前記接続エレメント６をモータハウジング５の底部５ａとモータ架台２との間に配置していることを特徴とする。

本発明によれば、モータとそれを装着する機器との間に接続エレメントを設けることにより、機器がヒートシンクとなってモータの放熱効率を向上できる。
即ち、請求項１に係る発明は、モータハウジング５とモータ架台２との間に熱伝導可能な接続エレメント６を設けているので、モータ架台２がヒートシンクとなり、モータハウジング５の熱がモータ架台２に伝播され、放熱面積の増大により、モータ４の放熱効率を向上でき、モータ４の制振も可能になる。

請求項２に係る発明は、モータ架台２からのモータハウジング５の離間距離を規制する規制具７に接続エレメント６を嵌合しているので、接続エレメント６の構成及び組み付けが容易にできる。
請求項３に係る発明は、接続エレメント６は筒部６ａと面接部６ｂとを有し、筒部６ａが断面楕円形又は円形であるので簡単かつ容易に製造でき、面接部６ｂにより接続面積を大きくして、熱伝導を良好にできる。

請求項４に係る発明は、接続エレメント６は筒部６ａと面接部６ｂとを有し、筒部６ａが蛇腹形状であるので簡単かつ容易に製造でき、面接部６ｂにより接続面積を大きくして、熱伝導を良好にできる。
請求項５に係る発明は、接続エレメント６をモータハウジング５の底部５ａとモータ架台２との間に配置しているので、マウント具３を設けている部分に拘束されることなく、既存のモータにも適用でき、また、モータハウジング５とモータ架台２との接触面積を大きくすることが可能になる。

本発明の第１実施形態を示す全体平面図である。 図１のＸ−Ｘ線断面図である。 図１のＹ−Ｙ線断面図である。 接続エレメントの斜視図である。 接続エレメントの変形例を示す断面図である。 本発明の第２実施形態を示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜４に示す第１実施形態において、符号２は自動車、ユーティリティビークル等の車体フレームや、農機、建機等の機体フレームであって、モータ４を装着するモータ架台であり、このモータ架台２に、モータ４を有する駆動ユニット９がマウント具３を介して取り付けられている。

前記駆動ユニット９は、エンジン１０のフライホィールハウジング１１にモータ４のモータハウジング５を連結し、このモータハウジング５に油圧ポンプ１２を連結しており、エンジン１０のクランク軸、モータ４のロータ軸心及び油圧ポンプ１２の入力軸は同心に配置され、エンジン１０とモータ４とは択一的又は同時に油圧ポンプ１２の入力軸を駆動し、エンジン１０はロータを駆動して、モータ４にジェネレータ作用をさせることができる。

前記モータ４のモータハウジング５には、底部５ａから離れた側部５ｂであって、油圧ポンプ１２を挟んで２カ所に脚形状の取付部５ｃを有し、エンジン１０はクランク軸の延長位置付近の１カ所に脚形状の取付部５ｃを有し、この計３カ所の取付部５ｃは二等辺三角形の配置になっている。
モータ架台２には前記３カ所の取付部５ｃに対応して立ち上がったステー部１５が設けられており、この各取付部５ｃとステー部１５との間にマウント具３と規制具７とが設けられている。

マウント具３は取付部５ｃとステー部１５とに貫通するボルト３ａと、このボルト３ａに嵌合していて取付部５ｃとステー部１５との間に位置する弾性支持体３ｂとを有し、駆動ユニット９を弾性的に支持し、駆動ユニット９の振動がモータ架台２に伝播するのを防止している。
図２のマウント具３のボルト３ａの軸心はステー部１５の上面に垂直であって上下向きになっていて、駆動ユニット９の上下方向の支持のみをしているが、２本又は３本のボルト３ａの上部が近づくように傾斜させて、取付部５ｃ及びステー部１５もそのボルト３ａと直交する姿勢に傾斜させ、駆動ユニット９を上下方向の支持だけでなく、前後、左右の方向も支持するように構成してもよい。

規制具７はステー部１５に垂直に植設されたスタッドボルト７ａを取付部５ｃに貫通し、スタッドボルト７ａの先端側に螺合したナット７ｂで取付部５ｃが抜け出す方向に移動するのを規制している。即ち、規制具７はストッパボルトであり、モータ架台２からのモータハウジング５の離間距離を規制している。
この規制具７のスタッドボルト７ａの軸心は、マウント具３のボルト３ａの軸心と平行であり、マウント具３で駆動ユニット９を弾性的に支持しながら、取付部５ｃがステー部１５から離れるのを制限している。

前記規制具７のスタッドボルト７ａには接続エレメント６が嵌合されていて、上下端面がモータ架台２のステー部１５とモータハウジング５の取付部５ｃとに面接触し、熱接続を可能にしている。
この接続エレメント６は、熱伝導性及び強靱性の高い金属で形成されており、モータハウジング５からモータ架台２へ熱伝導ができ、マウント具３によるモータ支持方向に伸縮弾性変形ができるものである。

前記接続エレメント６は筒部６と上下の面接部６ｂとを有している。筒部６は可撓性を持たせるために断面が楕円形又は円形であり、軸心が横向き（スタッドボルト７ａに対して直交）になっており、その外周が円弧形状であるので、上下に円盤形状の面接部６ｂを固着している。この面接部６ｂは中央に規制具７に嵌合する貫通孔を有し、上面接部６ｂの上面と下面接部６ｂの下面（外面）はモータハウジング５とモータ架台２とに面接触する。

接続エレメント６の筒部６は断面円形のパイプ材を輪切りにして形成することができる。筒部６には断面六角形又は八角形のパイプ材も使用できるが、外周が円形の方が伸縮変形が容易でありかつ耐久性も高い。
前記接続エレメント６はモータハウジング５の熱を取付部５ｃ及びステー部１５を介してモータ架台２に伝導し、モータ架台２をヒートシンクにしてモータ４で発生する熱を放熱する。

即ち、接続エレメント６はモータ４の振動に対応して弾性変形しながら制振し、モータ４からモータ架台２への固体同士の熱伝導を行わせ、モータ４の発熱をモータ架台２から放熱する。モータ４が放熱フィンを備えていると、放熱フィンによる空冷に加えて、接続エレメント６が第２の熱伝導径路となり、固体熱伝導冷却をすることになる。
なお、接続エレメント６は取付部５ｃ及びステー部１５からはみ出す大きさにでき、それ自体が自然冷却のための放熱フィンの役目もする。

図５は接続エレメント６の変形例を示しており、この接続エレメント６は蛇腹管を軸心に対して直交断面で切って筒部６を形成し、筒部６の軸心を縦向きにして軸方向両端に面接部６ｂを設けている。
この変形例の接続エレメント６は、モータハウジング５からモータ架台２へ熱伝導ができ、しかも、マウント具３によるモータ支持方向に対して蛇腹形状による伸縮弾性変形ができるようになっている。

図６は第２実施形態を示しており、接続エレメント６はモータハウジング５の底部５ａとモータ架台２との間に配置されている。前記モータハウジング５はフライホィールハウジング１１よりも小径であり、モータ架台２に装着される取付部５ｃから離れている底部５ａはモータ架台２との間に大きな空間が存在し、その空間を利用して接続エレメント６
が配置されている。

この接続エレメント６は、第１実施形態で示した断面が楕円形又は円形でかつ軸心が横向きの筒部６ａと、この筒部６ａの上下に固定されていてモータハウジング５とモータ架台２とに面接触する面接部６ｂとを有している。接続エレメント６は前記変形例の蛇腹管を使用したものでもよい。
第２実施形態の接続エレメント６の上下面接部６ｂは、下面接部６ｂの下面はモータ架台２に面接触する平坦面であるが、上面接部６ｂの上面はモータハウジング５の円形外周面に面接触する凹状円弧面に形成されおり、モータハウジング５の熱が効率良く伝導される形状になっている。

なお、本発明は前記実施形態における各部材の形状及びそれぞれの前後・左右・上下の位置関係は、図１〜６示すように構成することが最良である。しかし、前記実施形態に限定されるものではなく、部材、構成を種々変形したり、組み合わせを変更したりすることもできる。
例えば、接続エレメント６は円形管を輪切りにし、軸心を横向きにして、その上下部をプレス加工で平坦に形成するとともに貫通孔を穿孔して面接部６ｂを形成し、筒部６と上下の面接部６ｂとを一体成形してもよい。

また、接続エレメント６をマウント具３の弾性支持体３ｂに嵌装し、その上下の面接部６ｂを取付部５ｃとステー部１５とに面接触させてもよい。

２ モータ架台
３ マウント具
４ モータ
５ モータハウジング
５ａ 底部
５ｂ 側部
６ 接続エレメント
６ａ 筒部
６ｂ 面接部
７ 規制具
７ａ スタッドボルト
７ｂ ナット

Claims (5)

1. 機器のモータ架台（２）にマウント具（３）を介してモータ（４）を装着しており、このモータ（４）のモータハウジング（５）とモータ架台（２）との間に熱伝導可能でかつモータ支持方向に弾性変形可能な接続エレメント（６）を設けていることを特徴とするモータ放熱構造。
2. モータハウジング（５）とモータ架台（２）との間にモータ架台（２）からのモータハウジング（５）の離間距離を規制する規制具（７）を設け、この規制具（７）に前記接続エレメント（６）を嵌合し、この接続エレメント（６）をモータハウジング（５）とモータ架台（２）とに面接触させていることを特徴とする請求項１に記載のモータ放熱構造。
3. 前記接続エレメント（６）は、断面が楕円形又は円形でかつ軸心が横向きの筒部（６ａ）と、この筒部（６ａ）の上下に固定されていて規制具（７）に嵌合するとともにモータハウジング（５）とモータ架台（２）とに面接触する面接部（６ｂ）とを有していることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ放熱構造。
4. 前記接続エレメント（６）は、蛇腹形状でかつ軸心が縦向きの筒部（６ａ）と、この筒部（６ａ）の上下に固定されていて接続エレメント（６）に嵌合するとともにモータハウジング（５）とモータ架台（２）とに面接触する面接部（６ｂ）とを有していることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ放熱構造。
5. 前記モータハウジング（５）は底部（５ａ）から離れた側部（５ｂ）にモータ架台（２）に装着される取付部（５ｃ）を有し、前記接続エレメント（６）をモータハウジング（５）の底部（５ａ）とモータ架台（２）との間に配置していることを特徴とする請求項１に記載のモータ放熱構造。

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