JP2018029411A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ロータの冷却性能に優れたモータを実現する。【解決手段】本発明の一形態に係るモータ１は、回転軸６を中心に回転するロータ３と、ロータ３を囲むように配置されたステータ４と、ロータ３の軸方向の端部に配置され、回転軸６を中心に回転するスペーサ７と、スペーサ７におけるロータ３に対して逆側に配置され、回転軸６を支持するベアリング８と、ステータ４を収容する筐体２に形成され、スペーサ７に冷却液を供給すると共にベアリング８に冷却液を供給する流路と、を備え、スペーサ７の外形は、ロータ３側に向かうに従って径が大きくなる円錐形状であり、スペーサ７の表面には、ロータ３の回転方向に対して逆方向に沿ってロータ３側に向かう螺旋溝７ｂが形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、モータに関する。

近年、モータの高回転化が要求されているが、モータの高回転化に伴い渦電流が発生して当該モータが発熱するため、一般的にモータを冷却機構によって冷却している。

例えば、特許文献１のモータは、ステータのスロットに挿入されたコイルを固定するための樹脂モールドにロータの軸方向に延在する溝を形成し、当該溝にオイルを流すことでステータを冷却する構成とされている。

特開２０１４−２３３８７号公報

モータは、ステータだけでなく、ロータも発熱する場合がある。しかしながら、特許文献１のモータは、ステータを冷却することはできるが、ロータにオイルを供給することができる構成とされていないため、ロータを十分に冷却できない可能性がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ロータの冷却性能に優れたモータを実現する。

本発明の一態様に係るモータは、
回転軸を中心に回転するロータと、
前記ロータを囲むように配置されたステータと、
前記ロータの軸方向の端部に配置され、前記回転軸を中心に回転するスペーサと、
前記スペーサにおける前記ロータに対して逆側に配置され、前記回転軸を支持するベアリングと、
前記ステータを収容する筐体に形成され、前記スペーサに冷却液を供給すると共に前記ベアリングに冷却液を供給する流路と、
を備え、
前記スペーサの外形は、前記ロータ側に向かうに従って径が大きくなる円錐形状であり、
前記スペーサの表面には、前記ロータの回転方向に対して逆方向に沿って当該ロータ側に向かう螺旋溝が形成されている。
このような構成により、ロータが回転すると、スペーサに供給された冷却液には、螺旋溝によってロータ側に向かう力が付与され、冷却液が螺旋溝に沿ってロータ側に向かって移動し、ロータの表面にかかる。その結果、冷却液によってロータを冷却することができる。そのため、ロータの冷却性能が優れている。

本発明によれば、ロータの冷却性能に優れたモータを実現することができる。

実施の形態のモータを模式的に示す断面図である。 実施の形態のモータにおけるスペーサを模式的に示す斜視図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

先ず、本実施の形態のモータの基本構成を説明する。図１は、本実施の形態のモータを模式的に示す断面図である。ここで、以下の説明では、説明を明確にするために、図１に示すようにモータの上下方向及び左右方向を規定するが、これらの方向はモータの使用形態によって、適宜、変更される。

本実施の形態のモータ１は、ＦＣ（燃料電池）用コンプレッサのモータとして好適であり、図１に示すように、筐体２、ロータ３、ステータ４及び冷却機構５を備えている。このようなモータ１は、予め設定された一方向（例えば、図１の矢印方向）のみに回転する。但し、本実施の形態のモータ１は、ＦＣ用コンプレッサのモータとして構成しているが、他のモータであっても同様に実施することができる。

筐体２は、ロータ３及びステータ４を収容する第１の収容部２ａ、空気の吸気口２ｂ、吸気口２ｂから供給された空気を排出する排気口２ｃ、及び吸気口２ｂと排気口２ｃとを連通する第１の流路２ｄを備えている。

ロータ３は、図１に示すように、磁石３ａ、筒体３ｂ及びエンドプレート３ｃを備えている。磁石３ａは、ロータ３の左右方向に貫通部が延在する円筒形状に形成されている。筒体３ｂは、ロータ３の左右方向に貫通部が延在する円筒形状に形成されており、磁石３ａに圧縮応力が付与されるように、筒体３ｂの貫通部に磁石３ａが圧入されている。エンドプレート３ｃは、磁石３ａの貫通部と略等しい内径を有する貫通部を有し、磁石３ａを磁石３ａの左右方向から挟み込むように筒体３ｂの貫通部に嵌め込まれている。

このようなロータ３の磁石３ａ及びエンドプレート３ｃの貫通部には、モータ１の左右方向に延在する回転軸６が圧入されている。そして、ロータ３は、筐体２の第１の収容部２ａに収容された状態で、回転軸６を介して筐体２に回転可能に支持されている。

本実施の形態では、モータ１の左右方向からロータ３を挟み込むように回転軸６にスペーサ７、ベアリング８及びシール材９が設けられており、ベアリング８及びシール材９を介して回転軸６が筐体２に回転可能に支持されている。つまり、ロータ３の軸方向の端部にスペーサ７が配置され、さらにスペーサ７におけるロータ３に対して逆側にベアリング８が配置されている。これにより、ロータ３が回転軸６を介して筐体２に回転可能に支持されることになる。なお、スペーサ７の具体的な形状については後述する。

回転軸６の右側部分には、ロータ３の回転角度を検出するためのレゾルバ１０が設けられている。そして、回転軸６の右端部にねじ込まれたナット１１の軸力で、ロータ３、左右のスペーサ７、左右のベアリング８、シール材９、レゾルバ１０を当該回転軸６に形成されたフランジ部６ａとの間で締結してロータ３と回転軸６を回転可能に支持している。ちなみに、本実施の形態では、筐体２に形成された第２の収容部２ｅにレゾルバ１０が収容されているが、レゾルバ１０の配置は限定されない。

回転軸６の左側部分（回転軸６のフランジ部６ａより左側の部分）は、筐体２の第１の流路２ｄに突出している。そして、回転軸６の左側部分には、筐体２の第１の流路２ｄ内に配置されたタービン１２が通されており、タービン１２を回転軸６のフランジ部６ａとの間で固定するように当該回転軸６の左端部にナット１３がねじ込まれている。そのため、回転軸６が回転すると、筐体２の吸気口２ｂから吸い込まれた空気はタービン１２で圧縮されて筐体２の排気口２ｃから排気され、例えば、ＦＣスタックに供給される。

ステータ４は、ロータ３を囲むように配置されており、筐体２の第１の収容部２ａに収容された状態で当該筐体２に固定されている。ステータ４は、ステータコア４ａ及びステータコイル４ｂを備えている。ステータコア４ａは、複数枚の磁性鋼板４ｃを積層して成り、内部をロータ３が貫通している。ステータコイル４ｂは、ステータコア４ａに形成された所定のティースに捲回されている。

冷却機構５は、ロータ３及びステータ４を冷却する。本実施の形態の冷却機構５は、ポンプ５ａ及び冷却器５ｂを備えている。ポンプ５ａは、筐体２における第１の収容部２ａの下方に形成された受け部２ｆに溜まった冷却液を冷却器５ｂに送り出す。

ちなみに、冷却液は、一般的にベアリング８を潤滑するために用いられているＡＴＦ（Automatic transmission fluid）などのオイルが好適である。

冷却器５ｂは、ポンプ５ａから送り出された冷却液を冷却して筐体２に形成された第２の流路２ｇに供給する。第２の流路２ｇには、スペーサ７及びベアリング８に冷却液を導く第３の流路２ｈ、及びステータ４に冷却液を導く第４の流路２ｉが接続されている。

これにより、第２の流路２ｇに供給された冷却液は、第３の流路２ｈを介してスペーサ７及びベアリング８に供給される。また、第２の流路２ｇに供給された冷却液は、第４の流路２ｉを介してステータ４に供給される。

その結果、ベアリング８及びステータ４を冷却することができる。ちなみに、供給された冷却液は、筐体２の受け部２ｆに集められ、再び、ポンプ５ａで冷却器５ｂに送り出される。

ここで、本実施の形態のモータ１は、ステータ４やベアリング８だけでなく、ロータ３の冷却性能に優れた構成とされており、スペーサ７を介してロータ３に冷却液を供給できる構成とされている。

次に、本実施の形態のモータ１におけるスペーサ７の構成を説明する。図２は、本実施の形態のモータにおけるスペーサを模式的に示す斜視図である。なお、ロータ３に対して右側に配置されたスペーサ７を代表して説明するが、左側に配置されたスペーサ７も等しい構成とされている。

本実施の形態のスペーサ７は、図２に示すように、モータ１の左右方向に貫通する貫通部７ａを備えている。そして、スペーサ７の外形は、ロータ３側に向かうに従って径が大きくなる円錐形状を基本形態としている。例えば、スペーサ７におけるロータ３側の端部の外径は、ロータ３の外径と略等しく、スペーサ７におけるベアリング８側の端部の外径は、ベアリング８の内輪８ａの外径と略等しい。このようなスペーサ７は、スペーサ７の貫通部７ａに回転軸６が通され、ナット１１の軸力でロータ３と締結されている。そのため、スペーサ７は、ロータ３と共に回転軸６を中心に回転する。

スペーサ７の表面には、ロータ３の回転方向に対して逆方向に沿って当該ロータ３側に向かう螺旋溝７ｂが形成されている。そのため、ロータ３が回転すると、スペーサ７に供給された冷却液には、螺旋溝７ｂによってロータ３側に向かう力が付与され、冷却液が螺旋溝７ｂに沿ってロータ３側に向かって移動する。

このとき、冷却液は、表面張力によって螺旋溝７ｂに付着する。また、スペーサ７の螺旋溝７ｂに沿って移動する冷却液に引き込まれて、ベアリング８に供給された冷却液が当該ベアリング８の内輪８ａを伝ってスペーサ７側に移動し、スペーサ７に冷却液が供給される。

このようにロータ３側に移動した冷却液は、ロータ３の表面にかかる。その結果、冷却液によってロータ３を冷却することができる。そのため、本実施の形態のモータ１は、ロータ３の冷却性能に優れた構成にすることができる。

しかも、ロータ３の表面にかかった冷却液は、ロータ３の回転によって飛散し、ステータ４にかけることができる。そのため、本実施の形態のモータ１は、ステータ４の冷却性能も優れた構成にすることができる。

また、ベアリング８の冷却系統とロータ３の冷却系統を共通化することができ、モータ１の構成を簡略化することができる。

本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ モータ
２ 筐体ｍ２ａ 第１の収容部、２ｂ 吸気口、２ｃ 排気口、２ｄ 第１の流路、２ｅ 第２の収容部、２ｆ 受け部、２ｇ 第２の流路、２ｈ 第３の流路、２ｉ 第４の流路
３ ロータ、３ａ 磁石、３ｂ 筒体、３ｃ エンドプレート
４ ステータ
４ａ ステータコア、４ｃ 磁性鋼板
４ｂ ステータコイル
５ 冷却機構、５ａ ポンプ、５ｂ 冷却器
６ 回転軸、６ａ フランジ部
７ スペーサ、７ａ 貫通部、７ｂ 螺旋溝
８ ベアリング、８ａ 内輪
９ シール材
１０ レゾルバ
１１、１３ ナット
１２ タービン

Claims (1)

1. 回転軸を中心に回転するロータと、
   前記ロータを囲むように配置されたステータと、
   前記ロータの軸方向の端部に配置され、前記回転軸を中心に回転するスペーサと、
   前記スペーサにおける前記ロータに対して逆側に配置され、前記回転軸を支持するベアリングと、
   前記ステータを収容する筐体に形成され、前記スペーサに冷却液を供給すると共に前記ベアリングに冷却液を供給する流路と、
   を備え、
   前記スペーサの外形は、前記ロータ側に向かうに従って径が大きくなる円錐形状であり、
   前記スペーサの表面には、前記ロータの回転方向に対して逆方向に沿って当該ロータ側に向かう螺旋溝が形成されている、モータ。

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