JP2016059096A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却性能の低下を抑え、径方向寸法を小さくすることができる回転電機を提供する。【解決手段】固定子コア１１０は、筒部１１０ａの下部の外周面から遠心方向と交差する方向に突出し、筒部１１０ａの軸方向に延在する軸方向フィン部１１０ｃとを有している。そのため、軸方向フィン部１１０ｃを介して固定子コア１１０を冷却することができる。従って、筒部１１０ａの外周面に全周に渡って周方向フィン部１１０ｂを形成しなくても固定子コア１１０を冷却することができる。つまり、冷却性能の低下を抑えることができる。しかも、軸方向フィン部１１０ｃは、遠心方向に突出する周方向フィン部１１０ｂとは異なり、遠心方向と交差する方向に突出している。そのため、筒部１１０ａの外周面に全周に渡って周方向フィン部１１０ｂを形成した場合に比べ、固定子コア１１０の上下方向の径方向寸法を小さくすることができる。【選択図】図２

Description

本発明は、遠心方向に突出し、周方向に延在する周方向フィン部を有する固定子コアを備えた回転電機に関する。

従来、遠心方向に突出し、周方向に延在する周方向フィン部を有する固定子コアを備えた回転電機として、例えば以下に示す特許文献１に開示されている電動機がある。

この電動機は、筒状のステータを備えている。ステータは、冷却性能を確保するため、その外周面に、遠心方向に突出し周方向に延在する複数の突起部を有している。ステータ及び突起部が、固定子コア及び周方向フィン部に相当する。

複数の突起部は、ステータの外周面に千鳥配置されている。突起部は、ステータの外周面の周方向に全周に渡って形成されている。

特開２０１２−０５０３１７号公報

ところで、電動機を車両に搭載する場合、一般的に搭載スペースに厳しい制約がある。そのため、電動機を極力小さくしなければならない。例えば、前述した電動機において、所定の径方向寸法を小さくしようとした場合、対応する部分のステータの突起部を削除しなければならない。その結果、冷却性能が低下してしまうという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、冷却性能の低下を抑え、径方向寸法を小さくすることができる回転電機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明は、筒部と、筒部の外周面から筒部の軸心に対して遠心方向に突出し周方向に延在する周方向フィン部と、を有する固定子コアを備えた回転電機において、固定子コアは、筒部の外周面の少なくともいずれに、筒部の外周面から遠心方向と交差する方向に突出し筒部の軸方向に延在する軸方向フィン部を有することを特徴とする。

この構成によれば、軸方向フィン部を介して固定子コアを冷却することができる。そのため、筒部の外周面に全周に渡って周方向フィン部を形成しなくても固定子コアを冷却することができる。つまり、冷却性能の低下を抑えることができる。しかも、軸方向フィン部は、遠心方向に突出する周方向フィン部とは異なり、遠心方向と交差する方向に突出している。そのため、筒部の外周面に全周に渡って周方向フィン部を形成した場合に比べ、固定子コアの径方向寸法を小さくすることができる。

第１実施形態におけるモータの軸方向断面図である。 図１における回転子を除いたＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。 図１における固定子コアの斜視図である。 第１実施形態におけるモータの冷媒の流れを説明するための部分断面図である。 第２実施形態におけるモータの部分断面図である。 第３実施形態におけるモータの軸方向断面図である。 図６における回転子を除いたＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図である。 図６における固定子コアの斜視図である。 第３実施形態におけるモータの冷媒の流れを説明するための部分断面図である。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る回転電機を、車両を駆動するための駆動用モータに適用した例を示す。

（第１実施形態）
まず、図１〜図３を参照して第１実施形態の駆動用モータの構成について説明する。

図１及び図２に示す駆動用モータ１（回転電機）は、車両に搭載され、車両を駆動するための駆動力を発生する機器である。駆動用モータ１は、温度上昇を抑えるため、冷媒によって冷却される。駆動用モータ１は、ハウジング１０と、固定子１１と、回転子１２とを備えている。

ハウジング１０は、固定子１１及び回転子１２を収容するとともに、回転子１２を回転可能に支持する部材である。ハウジング１０は、前後方向の端部に軸受１００、１０１を備えている。また、上部に冷媒流入通路１０２を、下部の左右両端部に冷媒流出通路１０３を備えている。

固定子１１は、磁路の一部を構成するとともに、電流が流れることで回転磁界を発生する部材である。固定子１１は、固定子コア１１０と、固定子巻線１１１とを備えている。

固定子コア１１０は、磁路の一部を構成するとともに、固定子巻線１１１を保持する磁性材からなる円筒状の部材である。固定子コア１１０は、電磁鋼板を板厚方向に積層して構成され、ハウジング１０の内周面に固定されている。図３に示すように、固定子コア１１０は、筒部１１０ａと、周方向フィン部１１０ｂと、軸方向フィン部１１０ｃとを備えている。

図２及び図３に示すように、筒部１１０ａは、固定子巻線１１１を保持する筒状の部位である。筒部１１０ａには、軸方向一端側から他端側に貫通するスロット１１０ｄが、周方向に複数形成されている。

周方向フィン部１１０ｂは、固定子巻線１１１で発生した熱を放熱する、筒部１１０ａの外周面から筒部１１０ａの軸心に対して遠心方向に突出し周方向に延在する部位である。周方向フィン部１１０ｂは、筒部１１０ａの下部を除く筒部１１０ａの外周面に円弧状に設けられている。また、筒部１１０ａの軸方向に複数設けられている。

軸方向フィン部１１０ｃは、固定子巻線１１１で発生した熱を放熱する、筒部１１０ａの下部の外周面から遠心方向と交差する方向に突出し筒部１１０ａの軸方向に延在する部位である。具体的には、筒部１１０ａの下部の外周面から左右方向にそれぞれ突出し、筒部１１０ａの軸方向に延在する部位である。軸方向フィン部１１０ｃは、筒部１１０ａの軸方向一端部から他端部にかけて連続的に延在している。また、周方向に複数設けられている。

図１及び図２に示すように、固定子コア１１０は、周方向フィン部１１０ｂの外周面をハウジング１０の内周面に接触させるとともに、軸方向フィン部１１０ｃの先端面とハウジング１０の内周面の間に隙間を設けた状態で、ハウジング１０に固定されている。

固定子巻線１１１は、電流が流れることで磁束を発生する部材である。固定子巻線１１１は、固定子コア１１０のスロットに収容され保持されている。

図１に示す回転子１２は、磁路の一部を構成するとともに、磁束を発生する部材である。回転子１２は、固定子１１の発生した磁束によって回転力を発生する。回転子１２は、回転軸１２０と、回転子コア１２１とを備えている。

回転軸１２０は、非磁性材の金属からなる円柱状の部材である。回転軸１２０は、軸受１００、１０１を介してハウジング１０に回転可能に支持されている。

回転子コア１２１は、磁路の一部を構成するとともに、磁石（図略）を保持する磁性材からなる円筒状の部材である。回転子コア１２１には、磁石が埋設されている。回転子１２１は、その外周面を固定子コア１１０の内周面と対向させた状態で回転軸１２０に固定され、ハウジング１０に回転可能に支持されている。

次に、図２及び図４を参照して、冷媒の流れについて説明する。なお、図４では、冷媒の流れをわかりやすくするため、固定子コアを構成する電磁鋼板の表示を省略している。

図４に示すように、冷媒流入通路１０２を介して外部から流入した冷媒は、周方向フィン部１１０ｂの間を筒部１１０ａの外周面に沿って周方向下方に流れる。そして、図２に示す軸方向フィン部１１０ｃの先端面とハウジング１０の内周面の間に設けられた隙間を介して、軸方向フィン部１１０ｃの間に流入する。その後、図４に示すように、軸方向フィン部１１０ｃの間に流入した冷媒は、軸方向フィン部１１０ｃの間を筒部１１０ａの外周面に沿って軸方向後方に流れ、冷媒流出通路１０３を介して外部に排出される。

固定子巻線１１１で発生した熱は、筒部１１０ａを介して周方向フィン部１１０ｂ及び軸方向フィン部１１０ｃに伝達される。そして、周方向フィン部１１０ｂ及び軸方向フィン部１１０ｃを介して冷媒に放熱される。そのため、駆動用モータ１の温度上昇を抑えることができる。

次に、第１実施形態の駆動用モータの効果について説明する。

第１実施形態によれば、固定子コア１１０は、軸方向フィン部１１０ｃを有している。軸方向フィン部１１０ｃは、筒部１１０ａの下部の外周面から遠心方向と交差する方向に突出し筒部１１０ａの軸方向に延在する部位である。そのため、軸方向フィン部１１０ｃを介して固定子コア１１０を冷却することができる。従って、筒部１１０ａの外周面に全周に渡って周方向フィン部１１０ｂを形成しなくても、固定子コア１１０を冷却することができる。つまり、冷却性能の低下を抑えることができる。しかも、軸方向フィン部１１０ｃは、遠心方向に突出する周方向フィン部１１０ｂとは異なり、遠心方向と交差する方向に突出している。そのため、筒部１１０ａの外周面に全周に渡って周方向フィン部１１０ｂを形成した場合に比べ、固定子コア１１０の上下方向の径方向寸法を小さくすることができる。

第１実施形態によれば、軸方向フィン部１１０ｃは、筒部１１０ａの軸方向一端部から他端部にかけて連続的に延在している。そのため、充分な冷却機能を有している。従って、冷却性能の低下を確実に抑えることができる。

第１実施形態によれば、軸方向フィン部１１０ｃは、筒部１１０ａの周方向に複数設けられている。そのため、冷却性能の低下をより確実に抑えることができる。

第１実施形態によれば、固定子コア１１０は、電磁鋼板を積層して構成されている。そのため、周方向フィン部１１０ｂ及び軸方向フィン部１１０ｃを容易に構成することができる。

なお、第１実施形態では、本発明に係る回転電機を駆動用モータに適用した例を挙げているが、これに限られるものではない。オルタネータに適用してもよい。周方向フィン部を有する固定子コアを備えた回転電機に適用できる。

第１実施形態では、軸方向フィン部１１０ｃが、筒部１１０ａの下部の外周面に形成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。軸方向フィン部１１０ｃは、筒部１１０ａの外周面の少なくもいずれかに形成されていればよい。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態のモータについて説明する。第２実施形態の駆動用モータは、第１実施形態の駆動用モータに対して、軸方向フィン部の構成を変更したものである。

軸方向フィン部以外の構成は、第１実施形態と同一であるため説明を省略する。まず、図５を参照して固定子コアの構成について説明する。なお、図５では、冷媒の流れをわかりやすくするため、固定子コアを構成する電磁鋼板の表示を省略している。

図５に示すように、駆動用モータ２の固定子コア２１０は、筒部２１０ａと、周方向フィン部２１０ｂと、軸方向フィン部２１０ｃとを備えている。

筒部２１０ａ及び周方向フィン部２１０ｂは、第１実施形態の筒部１１０ａ及び周方向フィン部１１０ｂと同一構成である。

軸方向フィン部２１０ｃは、固定子巻線２１１で発生した熱を放熱する、筒部２１０ａの下部の外周面から遠心方向と交差する方向に突出し、筒部２１０ａの軸方向に延在する部位である。具体的には、筒部２１０ａの下部の外周面から左右方向にそれぞれ突出し、筒部２１０ａの軸方向に延在する部位である。軸方向フィン部２１０ｃは、筒部２１０ａの軸方向及び周方向にそれぞれ複数設けられ、千鳥配置されている。

次に、図５を参照して、冷媒の流れについて説明する。

冷媒流入通路２０２を介して外部から流入した冷媒は、周方向フィン部２１０ｂの間を筒部２１０ａの外周面に沿って周方向下方に流れる。そして、千鳥配置された軸方向フィン部２１０ｃに当たることで撹拌されながら、軸方向フィン部２１０ｃの間に流入する。その後、軸方向フィン部２１０ｃの間に流入した冷媒は、軸方向フィン部２１０ｃの間を筒部２１０ａの外周面に沿って軸方向後方に流れ、冷媒流出通路２０３を介して外部に排出される。そのため、第１実施形態と同様に、駆動用モータ２の温度上昇を抑えることができる。

次に、第２実施形態の回転電機の効果について説明する。

第２実施形態によれば、第１実施形態と同一構成を有することにより、その同一構成に対応した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

第２実施形態によれば、軸方向フィン部２１０ｃは、筒部２１０ａの軸方向及び周方向にそれぞれ複数設けられ、千鳥配置されている。そのため、筒部２１０ａの外周面に沿って周方向に流れて来た冷媒が、第１実施形態に比べ撹拌される。従って、冷媒の流入圧力を上げる必要はあるものの、第１実施形態に比べ、冷却性能を向上させることができる。

なお、第２実施形態では、本発明に係る回転電機を駆動用モータに適用した例を挙げているが、これに限られるものではない。オルタネータに適用してもよい。周方向フィン部を有する固定子コアを備えた回転電機に適用できる。

第２実施形態では、軸方向フィン部２１０ｃが、筒部２１０ａの下部の外周面に形成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。軸方向フィン部２１０ｃは、筒部２１０ａの外周面の少なくもいずれかに形成されていればよい。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態の駆動用モータについて説明する。第３実施形態の駆動用モータは、第１実施形態の駆動用モータに対して、固定子コアの上部にも軸方向フィン部を設けるようにしたものである。

冷媒流入通路及び軸方向フィン部以外の構成は、第１実施形態と同一であるため説明を省略する。まず、図６〜図８を参照してハウジング及び固定子コアの構成について説明する。

図６及び図７に示すように、駆動用モータ３のハウジング３０は、上部の左右両端部に冷媒流入通路３０２を、下部の左右両端部に冷媒流出通路３０３を備えている。

図８に示すように、固定子コア３１０は、筒部３１０ａと、周方向フィン部３１０ｂと、軸方向フィン部３１０ｃとを備えている。

図７及び図８に示すように、筒部３１０ａは、第１実施形態の筒部１１０ａと同一構成である。

周方向フィン部３１０ｂは、筒部３１０ａの外周面から筒部３１０ａの軸心に対して遠心方向に突出し周方向に延在する部位である。周方向フィン部３１０ｂは、筒部３１０ａの上部及び下部を除く筒部３１０ａの外周面に円弧状に設けられている。また、筒部３１０ａの軸方向に複数設けられている。

軸方向フィン部３１０ｃは、筒部３１０ａの上部及び下部の外周面から遠心方向と交差する方向に突出し筒部３１０ａの軸方向に延在する部位である。具体的には、筒部３１０ａの上部及び下部の外周面から左右方向にそれぞれ突出し筒部３１０ａの軸方向に延在する部位である。軸方向フィン部３１０ｃは、筒部３１０ａの軸方向一端部から他端部にかけて連続的に延在している。また、周方向に複数設けられている。

図６及び図７に示すように、固定子コア３１０は、周方向フィン部３１０ｂの外周面をハウジング３０の内周面に接触させるとともに、軸方向フィン部３１０ｃの先端面とハウジング３０の内周面の間に隙間を設けた状態で、ハウジング３０に固定されている。

次に、図７及び図９を参照して、冷媒の流れについて説明する。なお、図９では、冷媒の流れをわかりやすくするため、固定子コアを構成する電磁鋼板の表示を省略している。

図９に示すように、冷媒流入通路３０２を介して外部から流入した冷媒は、上部の軸方向フィン部３１０ｃの間を筒部３１０ａの外周面に沿って軸方向前方に流れる。そして、図７に示す上部の軸方向フィン部３１０ｃの先端面とハウジング３０の内周面の間に設けられた隙間を介して周方向フィン部３１０ｂの間に流入する。その後、図９に示すように、周方向フィン部３１０ｂの間に流入した冷媒は、周方向フィン部３１０ｂの間を筒部３１０ａの外周面に沿って周方向下方に流れる。そして、図７に示す下部の軸方向フィン部３１０ｃの先端面とハウジング３０の内周面の間に設けられた隙間を介して、下部の軸方向フィン部３１０ｃの間に流入する。その後、図９に示すように、下部の軸方向フィン部３１０ｃの間に流入した冷媒は、軸方向フィン部３１０ｃの間を筒部３１０ａの外周面に沿って軸方向後方に流れ、冷媒流出通路３０３を介して外部に排出される。そのため、第１実施形態と同様に、駆動用モータ３の温度上昇を抑えることができる。

次に、第３実施形態の駆動用モータの効果について説明する。

第３実施形態によれば、第１実施形態と同一構成を有することにより、その同一構成に対応した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

第３実施形態によれば、軸方向フィン部３１０ｃは、筒部３１０ａの下部だけでなく上部にも設けられている。そのため、冷却性能の低下を抑えつつ、第１実施形態に比べ、固定子コア３１０の上下方向の径方向寸法をより小さくすることができる。

なお、第３実施形態では、軸方向フィン部３１０ｃが筒部３１０ａの軸方向一端部から他端部にかけて連続的に延在している例を挙げているが、これに限られるものではない。第２実施形態のように、筒部３１０ａの軸方向及び周方向にそれぞれ複数設けられ、千鳥配置されていてもよい。

第３実施形態では、本発明に係る回転電機を駆動用モータに適用した例を挙げているが、これに限られるものではない。オルタネータに適用してもよい。周方向フィン部を有する固定子コアを備えた回転電機に適用できる。

第３実施形態では、軸方向フィン部３１０ｃが筒部３１０ａの上部及び下部の外周面に形成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。軸方向フィン部３１０ｃは、筒部３１０ａの外周面の少なくもいずれかに形成されていればよい。

１・・・駆動用モータ、１１・・・固定子、１１０・・・固定子コア、１１０ａ・・・筒部、１１０ｂ・・・周方向フィン部、１１０ｃ・・・軸方向フィン部

Claims (5)

1. 筒部（１１０ａ、２１０ａ、３１０ａ）と、前記筒部の外周面から前記筒部の軸心に対して遠心方向に突出し周方向に延在する周方向フィン部（１１０ｂ、２１０ｂ、３１０ｂ）とを有する固定子コア（１１０、２１０、３１０）を備えた回転電機において、
   前記固定子コアは、前記筒部の外周面の少なくともいずれに、前記筒部の外周面から遠心方向と交差する方向に突出し前記筒部の軸方向に延在する軸方向フィン部（１１０ｃ、２１０ｃ、３１０ｃ）を有することを特徴とする回転電機。
2. 前記軸方向フィン部（１１０ｃ、３１０ｃ）は、前記筒部の軸方向一端部から他端部にかけて連続的に延在していることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記軸方向フィン部は、前記筒部の周方向に複数設けられていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
4. 前記軸方向フィン部（２１０ｃ）は、前記筒部の軸方向及び周方向にそれぞれ複数設けられ、千鳥配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
5. 前記固定子コアは、電磁鋼板を積層して構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機。

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