JP2019129628A - モーター - Google Patents

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Abstract

【課題】モーターの放熱（冷却）と騒音低減という往々にして相矛盾する問題を、一挙に解決できるコンパクトな且つ低コストのモーターを提供する。【解決手段】外側から順に同心に配置された何れも円筒状の、ケースと、非磁性板金と、ステーターと、ローターとを含み、ステーターの外周は非磁性板金の内周に収縮嵌めされ、非磁性板金とケースとは、各々同じ側の一端にフランジを有し、フランジを有しない他端において収縮嵌めされると共に、フランジに備えたボルト孔で締結固定され、非磁性板金の中央部の外周径はケースの内周径より小さく、非磁性板金とケースとの間には両端が閉鎖された冷却油路が形成され、非磁性板金の内、ステーターが収縮嵌めされていない両端部分には複数の孔が設けられて、冷却油が、ステーターの両端部とローターの両端部に向かって噴出される、ことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、モーターに係り、特に、低騒音且つコンパクトな油冷モーターに関する。
従来、モーター、特にＥＶ／ＨＥＶ用のモーターは、冷却力強化のために、オイル（例えばＡＴＦ）を利用した油冷式モーターが主流である。例えば、モーターケースの内部でステーターの上方に用意したパイプを通じてオイルをステーターのコイルエンドに向かって噴出させ、自由落下でコイル全体を冷却している（特許文献１）。しかし、コイル巻線には隙間があるので、コイルを回ってオイルを落下させることは困難を伴う。また、オイルは一部に印加されるので、例えばモーターの上部と下部では冷却に不均一が生じ、温度偏差が発生する。
これに対して、オイルポンプを利用して、オイルの流下を強制する方法がある（特許文献２，３）。しかし、このようにオイルポンプを利用する場合、パイプを剛健に固定する必要が生じ、例えば振動によりパイプの固定構造が破損すると、適切な位置に冷媒（オイル）が供給されず冷却性能の低下を招く場合がある上に、機器の小型化の観点から必要な冷却パイプ固定構造のコンパクト化が困難である。
パイプの固定にブラケットを利用する方法もある（特許文献５）。しかし、その場合でもブラケットをボルト固定する必要があって、結局ボルト設置用スペースの分だけ、コンパクト化が犠牲になる。
コンパクト化を果たすために、ステーター内部（特許文献４）又はローターシャフト内部に油路（パイプ）を設ける方法が提案されている。しかし、これらの方法では、油路に係る構造が複雑になる上に当該部品の強度の低下、及び／又は冷却能力の低下を招きかねない。
他方、モーター、特にＥＶ／ＨＥＶ用のモーターでは、騒音の抑制が必須条件であるが、モーター駆動時の特にステーターの振動の伝達による外部騒音は、上記の冷却とトレードオフ関係にあり、騒音の抑制は困難であった。従来、例えばステーターをモーターケースに対して３か所でボルト固定している（特許文献６）が、ステーターとケースには接触を持った嵌め合いが発生し、この接触によりモーター発熱の３０〜５０％がケースに伝達されて外部に放熱されている。
反面、この接触により、モーター駆動の際のステーターの変形による振動がケースに伝達されケース外周から放射されてモーター外部騒音を惹起している。
特許出願公開２００６−０２６９５７ 特許出願公開１９９６−１３０８５６ 特許出願公開２００５−２５３２６３ 特許出願公開１９９５−２９８５２４ 特許出願公開２００４−０７２９５０ 特許出願公開２００８−０４８４６６
上記の諸問題に対応するためになされた本発明の目的は、モーターの放熱（冷却）と騒音低減という往々にして相矛盾する問題を、一挙に解決できるコンパクトな且つ低コストのモーター構造を提供することにある。
上記の課題を解決するためになされた本発明によるモーターは、
外側から順に同心に配置された何れも円筒状の、ケースと、非磁性板金と、ステーターと、ローターとを含み、
前記ステーターの外周は前記非磁性板金の内周に収縮嵌め（ｓｈｒｉｎｋ＿ｆｉｔ）され、
前記非磁性板金と前記ケースとは、各々同じ側の一端にフランジを有し、前記フランジを有しない他端において収縮嵌めされると共に、前記フランジに備えたボルト孔で締結固定され、
前記非磁性板金の中央部の外周径は前記ケースの内周径より小さく、前記非磁性板金と前記ケースとの間には両端が閉鎖された冷却油路が形成され、
前記非磁性板金の内、前記ステーターが収縮嵌めされていない両端部分には複数の孔が設けられて、冷却油が、前記ステーターの両端部と前記ローターの両端部に向かって噴出される、ことを特徴とする。
好ましくは、
前記ステーターが分割コアからなり、前記非磁性板金が前記分割コアを一体化固定する、ことを特徴とする。
本発明によるモーターでは、ケースとステーターとの間に非磁性板金が介在し、ケースと非磁性板金との間には両端が密閉された間隙が存在し、油路を形成しているので、ステーターの発熱は大部分、オイルに伝達され、ケースへの伝達による外部への放熱は抑制される。それだけでなく、ステーターの振動は大部分、オイルによりダンピングされ、ケースへの伝達による外部への騒音が抑制されるという一挙両得の効果がある。
また、本発明によるモーターでは、上述のようにオイルが上記油路を流れて、非磁性板金を介してステーター中央部の発熱を吸熱するだけではなく、ステーターの両端部が収縮嵌めされていない非磁性板金の両端部に設けられた冷却油孔から噴出しステーターの両端部のコイルエンドに注いで吸熱するので、一様な放熱が可能になる。
さらに、本発明によるステーターは、ケースに対して直接にボルト締結される片持ち（カンチレバー）構造（特許文献６）を持たないので、共振の回避が容易である。
は、本発明に係るモーターの分解斜視図である。 は、本発明に係るモーターの主断面図である。
図１、図２を参照すると、本発明に係るモーター１００は、最外部のケース１０、例えばステンレス製の非磁性板金２０、ステーター３０、及び最内部のローター４０を含み、全て同心の円筒形状である。
ステーター３０の中央部の外周は同心の非磁性板金２０の中央部２３の一部の内周に挿入されて収縮嵌め（ｓｈｒｉｎｋ＿ｆｉｔ）により固着される。
非磁性板金２０とケース１０とは、各々同じ側の一端にフランジ２２、１２を有し、フランジを有しない他端２１、１１において収縮嵌めされると共に、フランジ２２、１２に備えたボルト孔に通された締結ネジ９２により締結固定される。
ステーター３０が図２に例示したように分割コアからなる場合は、非磁性板金２０は分割コアを一体化して拘束固定（ｂｕｎｄｌｅ）する。
非磁性板金２０の中央部２３の外周径はケース１０の内周径より小さく、非磁性板金２０とケース１０との間には収縮嵌め乃至は締結されたフランジにより両端が閉鎖された冷却油路９１が形成される。
非磁性板金２０の中央部の内、ステーター３０が収縮嵌めされていない両端部分には複数の冷却油孔２５が設けられて、冷却油が、ステーター３０の両端部とローター４０の両端部に向かって噴出される。
本発明によるモーターでは、ケース１０とステーター３０との間に非磁性板金２０が介在し、ケース１０と非磁性板金２０との間には両端が密閉された間隙が存在し、油路９１を形成しているので、ステーター３０の発熱は大部分、オイルに伝達され、ケース１０への伝達による外部への放熱は抑制される。それだけでなく、ステーター３０の振動は大部分、オイルによりダンピングされ、ケース１０への伝達による外部への騒音が抑制されるという一挙両得の効果がある。
また、本発明によるモーターでは、上述のようにオイルが油路９１を流れて、非磁性板金２０を介してステーター３０の中央部の発熱を吸熱するだけではなく、非磁性板金２０の中央部２３の内、ステーター３０の中央部に対して収縮嵌めされておらず開放された部分に設けられた冷却油孔２５から噴出しステーターの両端部のコイルエンドに注いで吸熱するので、一様な放熱が可能になる。
本モーターに係る発明は、ＥＶ／ＨＥＶ用モーターに限定されず、一般のモーターに適用可能であるが、特に、ＥＶ／ＨＥＶ用モーターコストの大部分を占める希土類磁石の耐熱性低減が可能になる結果、モーターの著しいコスト低減が可能になる。
１０ ケース
１１ ケース端部
１２ ケースフランジ
１３ ケース中央部
２０ 非磁性板金
２１ 非磁性板金端部
２２ 非磁性板金フランジ
２３ 非磁性板金中央部
２５ 冷却油孔
３０ ステーター
４０ ローター
９１ 冷却油路
９２ 締結ネジ
１００ モーター

Claims (2)

  1. 外側から順に同心に配置された何れも円筒状の、ケースと、非磁性板金と、ステーターと、ローターとを含み、
    前記ステーターの中央部の外周は前記非磁性板金の中央部の内周に収縮嵌め（ｓｈｒｉｎｋ＿ｆｉｔ）され、
    前記非磁性板金と前記ケースとは、各々同じ側の一端にフランジを有し、前記フランジを有しない他端において収縮嵌めされると共に、前記フランジに備えたボルト孔で締結固定され、
    前記非磁性板金の中央部の外周径は前記ケースの内周径より小さく、前記非磁性板金と前記ケースとの間には両端が閉鎖された冷却油路が形成され、
    前記非磁性板金の内、前記ステーターが収縮嵌めされていない両端部分には複数の孔が設けられて、冷却油が、前記ステーターの両端部と前記ローターの両端部に向かって噴出される、ことを特徴とするモーター。
  2. 前記ステーターが分割コアからなり、前記非磁性板金が前記分割コアを一体化して拘束固定する、ことを特徴とする請求項１に記載のモーター。
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