JP4450050B2 - モータの冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、モータの冷却構造に係り、特に、コイルエンドとモータケースとの間に介在されるコイルエンドカバーを備えるモータを冷却する冷却構造に関する。

従来、モータを冷却する冷却構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。この冷却構造において、モータのコイル巻回部には、ポンプから汲み上げられた冷却液体が液体通路を流通して供給される。従って、かかる冷却構造によれば、冷却液体がモータから発せられる熱を奪いつつ循環することによりモータを冷却することができる。
特開２００６−１９７７７２号公報

ところで、上記した特許文献１記載の冷却構造においては、モータのコイルエンドと冷却液体との接触する面積が多いほど、モータの冷却効率を向上させることはできる。しかしながら、上記の如く、モータの冷却を、冷却液体を液体通路に流通させるだけで実現させる構成では、液体通路を流れる冷却液体がモータから発せられる熱を吸収して外部に逃がすことになるが、その経路以外にその熱の逃げる経路がほとんど存在しない。特に、コイルエンドの周辺には断熱材となる空気が存在するので、コイルエンドからモータケースに熱を伝える経路が不十分となるおそれがある。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、モータから発せられる熱を逃がす冷却効率をより向上させたモータの冷却構造を提供することを目的とする。

上記の目的は、コイルエンドとモータケースとの間に介在されるコイルエンドカバーを備えるモータを冷却する冷却構造であって、前記コイルエンドカバーとコイルエンド又はモータケースとの間に、冷却液体が漏れる毛細管現象が生ずる程度の大きさを有する微小隙間を設けたモータの冷却構造により達成される。

この態様の発明において、コイルエンドカバーとコイルエンド又はモータケースとの間に設けられた毛細管現象が生ずる程度の大きさを有する微小隙間には、冷却液体が漏れる。かかる微小隙間に冷却液体が漏れて流れれば、その冷却液体が、その微小隙間に存在する断熱材としての空気を追い出すことが可能になる。また、その微小隙間に冷却液体が存在すれば、その微小隙間に空気が存在するときに比べて、コイルエンドと冷却液体とが触れる面積が増大するので、コイルエンドから発せられた熱がモータケース側に伝わり易くなる。従って、本発明によれば、モータから発せられる熱を効率的に外部に放出することができる。
尚、上記したモータの冷却構造において、コイルエンドを含むコイルは、樹脂モールドされていることとしてもよい。

尚、上記したモータの冷却構造において、前記コイルエンドカバーは、コイルエンド又はモータケースに取り付け固定されることなく、コイルエンドとモータケースとに挟持されることとしてもよい。

この態様の発明によれば、コイルエンドとコイルエンドカバーとの間及びコイルエンドカバーとモータケースとの間の双方に微小隙間を形成することが可能になるので、その微小隙間に冷却液体が漏れることが可能になる。従って、本発明によれば、モータから発せられる熱を効率的に外部に放出することができる。また、コイルエンドカバーがコイルエンド又はモータケースに取り付け固定されないので、組み付け時における手間を省くことが可能になると共に、コイルエンド自体やモータケース自体或いはコイルエンドカバー自体を高精度に形成することが不要になる。従って、本発明によれば、モータ組み付けの簡素化を図ることができると共に、その冷却構造を安価な構成で実現することができる。

また、上記したモータの冷却構造において、前記コイルエンドカバーとコイルエンド又はモータケースとの間に形成された冷却液体の流れる液体通路を備え、該液体通路を流れる冷却液体の一部が前記微小隙間に漏れることとしてもよい。

この態様の発明によれば、コイルエンドの発する熱を、液体通路を流れる冷却液体により外部に放出することができると共に、更に、その液体通路から微小隙間に漏れた冷却液体により外部に放出することができる。従って、本発明によれば、モータから発せられる熱を効率的に外部に放出することができる。

また、上記したモータの冷却構造において、前記流体通路は、コイルエンドの外壁と前記コイルエンドカバーの軸方向外側の面に形成された溝とに囲まれる空間からなる流路を少なくとも含むこととしてもよい。
また、上記したモータの冷却構造において、前記液体通路は、コイルエンドに沿って環状に複数形成されていることとしてもよい。

この態様の発明によれば、モータの発する熱を外部に放出し易くなるので、コイルエンドの表面温度の均一化を図ることができる。

また、上記したモータの冷却構造において、前記液体通路は、該液体通路を流れた冷却液体がモータ支持軸受に導かれるように形成されていることとしてもよい。

この態様の発明によれば、液体通路に供給された冷却液体をモータ支持軸受に導くことができるので、モータから発せられる熱を奪うための冷却液体を用いてモータ支持軸受を潤滑することができる。

更に、上記したモータの冷却構造において、前記コイルエンドカバーは、熱伝導率が所定以上に高い絶縁部材により構成されていることとしてもよい。

この態様の発明によれば、モータの発する熱を高い冷却効率で逃がしつつ、モータコイルとモータケースとを確実に絶縁することができる。

本発明によれば、モータから発せられる熱を逃がす冷却効率をより向上させることができる。

以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施例である冷却構造１０を備えるモータ１２の断面図を示す。図２は、本実施例のモータ１２の分解斜視図を示す。また、図３は、本実施例のモータ１２の冷却構造１０が備える液体通路の斜視図を示す。本実施例のモータ１２は、例えば車輪を駆動させる駆動力を発生する装置である。

本実施例において、モータ１２は、ロータ１４と、ステータ１６と、を備えている。ロータ１４及びステータ１６は、金属製のモータケース１８内に収容される。モータケース１８には、ロータ１４及びステータ１６を収容可能な内部空間が形成されている。モータケース１８には、その内部空間にロータ１４及びステータ１６が収容された状態で、外側（図１における左側）から円盤状のモータケースカバー２０がボルト締結される。ロータ１４は、モータケース１８及びモータケースカバー２０にモータ支持軸受２２，２４を介して回転可能に支持された回転軸２６の外周に固定されている。ロータ１４は、回転軸２６と一体で回転する。

ステータ１６は、内部にロータ１４を収容可能に円筒状に形成されており、その内壁とロータ１４の外壁とが径方向に所定距離離間するように配置される。ステータ１６は、円筒外壁に設けられた突出部においてモータケース１８に取り付け固定されている。ステータ１６は、ステータコアと、そのステータコアに巻回されるコイル３０と、を有している。コイル３０は、エナメル被覆線により構成され、或いは、樹脂により樹脂モールドされてステータコアに固定支持されている。

ステータ１６のコイル３０の軸方向端部（コイルエンド）３０ａ，３０ｂは、コイルエンドカバー３２ａ，３２ｂにより外側から覆われている。コイルエンドカバー３２ａ，３２ｂは、周方向に並んだすべてのコイルエンド３０ａ，３０ｂを覆うように略円環状に形成されており、具体的には、コイルエンド３０ａ，３０ｂを軸方向外側及び径方向外側から覆う形状を有している。また、コイルエンドカバー３２ａ，３２ｂは、少なくとも空気のものよりも高い所定の熱伝導率を有する絶縁部材により構成されている。

コイルエンドカバー３２ａ，３２ｂはそれぞれ、モータケースカバー２０がモータケース１８にボルト締結された後に、ステータ１６のコイルエンド３０ａとモータケース１８との間又はコイルエンド３０ｂとモータケースカバー２０との間に介在される部材であるが、それらのコイルエンド３０ａ，３０ｂやモータケース１８又はモータケースカバー２０にボルトや接着で取り付け固定される部材ではなく、コイルエンド３０ａとモータケース１８との間又はコイルエンド３０ｂとモータケースカバー２０との間で挟持される部材である。

このため、コイルエンドカバー３２ａとモータケース１８との間及びコイルエンドカバー３２ａとコイルエンド３０ａとの間、並びに、コイルエンドカバー３２ｂとモータケースカバー２０との間及びコイルエンドカバー３２ｂとコイルエンド３０ｂとの間にはそれぞれ、微小隙間Ｐ，Ｑが形成され得る。尚、この微小隙間Ｐ，Ｑは、後述の液体通路３４，３６，３８に連通することが可能であり、毛細管現象が生ずる程度の大きさを有する。このため、この微小隙間Ｐ，Ｑには、それらの通路３４，３６，３８を流通した冷却液体の一部がそれらの通路３４，３６，３８から漏れる。

また、モータ１２は、モータ１２を冷却する冷却構造１０を備えている。冷却構造１０は、モータ１２のコイルエンド３０ａ，３０ｂに冷却液体を導く液体通路３４，３６，３８を備えている。液体通路３４，３６，３８は、コイルエンドカバー３２ａ，３２ｂの表面（具体的には、その軸方向外側の面及びその径方向外側のフランジ面）に形成された溝により構成され、コイルエンド３０ａ，３０ｂの外壁とコイルエンドカバー３２ａ，３２ｂの溝とに囲まれる空間からなる流路であって、コイルエンド３０ａ，３０ｂとコイルエンドカバー３２ａ，３２ｂとの間に形成されている。液体通路３４，３６，３８はそれぞれ、モータ１２の回転軸２６を中心にして周方向に並んだすべてのコイルエンド３０ａ，３０ｂに沿うように略円環状の形状を有している。

液体通路３４，３６，３８の上流側は、一つの連通路４０に連通されている。この連通路４０には、ポンプ４２が連通されている。ポンプ４２には、サクションポート４４及びストレーナ４６を介して、冷却液体が溜まるリザーバが連通されている。ポンプ４２は、リザーバから冷却液体を汲み上げてその冷却液体を高圧で連通路４０を介して液体通路３４，３６，３８へ供給する機能を有している。尚、この冷却液体は、モータ１２から発せられる熱を奪う機能と共に、潤滑性を有するオイルである。

また、液体通路３４，３６，３８の下流側は、上記したリザーバに連通している。液体通路３４，３６，３８を流通した冷却液体は、その出口から排出された後にリザーバに戻される。

尚、液体通路３４，３６，３８の下流側とリザーバとの間などに、高温となった冷却液体を冷却する冷却器が設けられることとしてもよい。この場合、液体通路３４，３６，３８を流通した冷却液体は、その出口から排出された後に冷却器で冷却されてリザーバに戻される。

また、液体通路３４，３６，３８（具体的にはその一部；本実施例では液体通路３４）には、分岐路４８が連通されている。分岐路４８は、その出口がモータ支持軸受２２に向けて開口するように構成されている。分岐路４８には、リザーバから液体通路３４，３６，３８に導かれた冷却液体の一部が供給される。分岐路４８に供給された冷却液体は、その分岐路４８を通った後にモータ支持軸受２２に向けて供給される（図１に示す矢印を参照）。また、モータ支持軸受２２に向けて供給された冷却液体は、そのモータ支持軸受２２を潤滑した後に重力により落下してリザーバに戻される。

以下、本実施例のモータ１２の冷却構造１０における動作について説明する。

本実施例のモータ１２の冷却構造１０において、リザーバに溜まった冷却液体は、ポンプ４２により汲み上げられ、ストレーナ４６及びサクションポート４４を通ってポンプ４２の下流側の連通路４０に吐出される。連通路４０に吐出された冷却液体は、液体通路３４，３６，３８へ供給される。液体通路３４，３６，３８に供給された冷却液体の大部分は、それら略円環状の通路３４，３６，３８を流通しながらモータ１２のコイルエンド３０ａ，３０ｂに接しつつモータ１２の発する熱を奪って吸収する。そして、液体通路３４，３６，３８の出口に達した冷却液体は、排出されてリザーバに戻される。従って、本実施例においては、リザーバの冷却液体が液体通路３４，３６，３８を通って循環されることによりモータ１２が冷却される。

また、液体通路３４，３６，３８は、その通路３４，３６，３８を流れた冷却液体の一部がモータ支持軸受２２に導かれるように形成され、分岐路４８に連通される。かかる構成においては、連通路４０から液体通路３４，３６，３８に供給された冷却液体の一部は、分岐路４８に供給される。分岐路４８に供給された冷却液体は、モータ支持軸受２２に向けて供給される。そして、モータ支持軸受２２に向けて供給された冷却液体は、その後リザーバに戻される。従って、本実施例においては、リザーバの冷却液体がモータ支持軸受２２に導かれることによりモータ１２のモータ支持軸受２２が潤滑される。

かかる構成によれば、モータ支持軸受２２を潤滑するのに、モータ１２に冷却液体を導く液体通路３４，３６，３８とは別に、リザーバから潤滑オイルを導く専用の通路を設けることは不要である。すなわち、リザーバから液体通路３４，３６，３８に導いた冷却液体について、一部をモータ１２を冷却するために用いかつその他をモータ支持軸受２２を潤滑するために用いるので、それぞれ別個にリザーバから液体を導く構成を設けることは不要であって、モータ１２から発せられる熱を奪うための冷却液体を用いてモータ支持軸受２２を潤滑することができる。従って、本実施例によれば、モータ１２に冷却液体を導きかつモータ支持軸受２２に潤滑オイルを導くための構成を簡素に実現することが可能となっている。

また、上記したモータ１２の冷却構造１０において、コイルエンド３０ａ，３０ｂに冷却液体を導く液体通路３４，３６，３８は、コイルエンド３０ａ，３０ｂとコイルエンドカバー３２ａ，３２ｂとの間に形成されるが、その形成は、それらの通路３４，３６，３８を構成する溝が表面に形成されるようにコイルエンドカバー３２ａ，３２ｂが成形されることにより実現される。このため、液体通路３４，３６，３８を形成するのに、モータケース１８やモータケースカバー２０の表面に溝などを形成することは不要であって、コイルエンド３０ａ，３０ｂとモータケース１８及びモータケースカバー２０との間に介在され、コイルエンド３０ａ，３０ｂを外部から覆うコイルエンドカバー３２ａ，３２ｂの表面に溝を形成すれば十分である。従って、本実施例によれば、コイルエンド３０ａ，３０ｂに冷却液体を導く液体通路３４，３６，３８を、コイルエンドカバー３２ａ，３２ｂの成形により簡単に構成することが可能となっている。

尚、コイルエンドカバー３２ａ，３２ｂは、上記の如く、絶縁材料により構成されている。このため、本実施例によれば、コイル３０のエナメル被覆線や樹脂モールドの樹脂が破損した場合においても、そのコイル３０が金属製のモータケース１８やモータケースカバー２０にショートするのを防止することが可能となっており、コイル３０とモータケース１８及びモータケースカバー２０との絶縁性を確実に確保することが可能となっている。

また、本実施例のモータ１２の冷却構造１０において、コイルエンドカバー３２ａ，３２ｂはそれぞれ、上述の如く、コイルエンド３０ａとモータケース１８との間又はコイルエンド３０ｂとモータケースカバー２０との間で挟持される部材であるので、コイルエンドカバー３２ａとモータケース１８との間及びコイルエンドカバー３２ａとコイルエンド３０ａとの間、並びに、コイルエンドカバー３２ｂとモータケースカバー２０との間及びコイルエンドカバー３２ｂとコイルエンド３０ｂとの間にはそれぞれ、微小隙間Ｐ，Ｑが形成され得る。

これらの微小隙間Ｐ，Ｑは、コイルエンド３０ａ，３０ｂとコイルエンドカバー３２ａ，３２ｂとの間に形成されて冷却液体が導かれる液体通路３４，３６，３８に連通するので、これらの微小隙間Ｐ，Ｑには、液体通路３４，３６，３８を流通した冷却液体が微小量だけ漏れて、その一部が導かれる。

この場合には、冷却液体が上記した微小隙間Ｐ，Ｑに入り込むので、その入り込んだ冷却液体により、それらの微小隙間Ｐ，Ｑに断熱材として存在する空気がそれらの微小隙間Ｐ，Ｑから追い出される。このため、モータ１２から発せられた熱が微小隙間Ｐ，Ｑに滞留することなく外部に放出されることとなる。

また、上記の場合には、微小隙間Ｐ，Ｑに入り込んだ冷却液体がその微小隙間Ｐ，Ｑに溜まるので、モータ１２から発せられた熱がコイルエンド３０ａ，３０ｂ→冷却液体→コイルエンドカバー３２ａ，３２ｂ→冷却液体→モータケース１８又はモータケースカバー２０の順路で伝達されることとなる。コイルエンドカバー３２ａ，３２ｂは、少なくとも空気のものよりも高い所定の熱伝導率を有する。このため、モータ１２から発せられた熱が冷却液体やコイルエンドカバー３２ａ，３２ｂを介してモータケース１８やモータケースカバー２０に伝達され易くなる。

更に、微小隙間Ｐ，Ｑに冷却液体が溜まることとなれば、溜まらない構成に比べて、コイルエンド３０ａ，３０ｂと冷却液体との接触する面積が増大するので、モータ１２から発せられた熱が更にモータケース１８やモータケースカバー２０に伝達され易くなり、コイルエンド３０ａ，３０ｂの表面温度の均一化が図られる。

従って、本実施例の冷却構造１０によれば、モータ１２の発する熱を効率的に外部に放出することが可能となっており、モータ１２の発する熱を逃がす冷却の効率をより向上させることが可能となっている。

また、本実施例においては、モータ１２の発する熱を逃がす冷却効率を向上させるうえで、上記の如く、コイルエンドカバー３２ａとモータケース１８との間及びコイルエンドカバー３２ａとコイルエンド３０ａとの間、並びに、コイルエンドカバー３２ｂとモータケースカバー２０との間及びコイルエンドカバー３２ｂとコイルエンド３０ｂとの間に微小隙間Ｐ，Ｑが設けられる。そして、これらの微小隙間Ｐ，Ｑは、コイルエンドカバー３２ａ，３２ｂがコイルエンド３０ａ，３０ｂやモータケース１８，モータケースカバー２０に取り付け固定されることなく、それらの間に挟持されることにより実現される。

このため、モータ１２の組み付け時にコイルエンドカバー３２ａ，３２ｂ自体を取り付ける手間を省くことが可能になる。また、上記の微小隙間Ｐ，Ｑを設けるうえで、コイルエンド３０ａ，３０ｂ自体やモータケース１８及びモータケースカバー２０自体或いはコイルエンドカバー３２ａ，３２ｂ自体を高精度に形成することは不要である。従って、本実施例によれば、ステータ１６を冷却する冷却構造１０を備えるモータ１２を安価にかつ簡単に製造することが可能となり、モータ組み付けの簡素化を図ると共に冷却構造１０を安価な構成で実現することが可能となっている。

更に、本実施例においては、上記の如き微小隙間Ｐ，Ｑが形成されても、その隙間Ｐ，Ｑに液体通路３４，３６，３８から漏れた冷却液体が溜まる。このため、かかる微小隙間Ｐ，Ｑの存在に起因する部材同士（具体的には、コイルエンドカバー３２ａ，３２ｂと、コイルエンド３０ａ，３０ｂ又はモータケース１８やモータケースカバー２０との間）の接触する音や衝撃が緩和される。従って、本実施例のモータ１２によれば、微小隙間Ｐ，Ｑの存在に起因した接触音の発生を抑制することが可能となっていると共に、部材の破損を防止することが可能となっている。

尚、上記の実施例においては、円筒状のモータケース１８及びそのモータケース１８にボルト締結される円環状のモータケースカバー２０が特許請求の範囲に記載した「モータケース」に相当している。

ところで、上記の実施例においては、コイルエンド３０ａ，３０ｂとコイルエンドカバー３２ａ，３２ｂとの間に略円環状の液体通路３４，３６，３８を設けることとしているが、液体通路に流れる冷却液体の圧力と、コイルエンド３０ａ，３０ｂと冷却液体との接触面積との関係に基づいて液体通路を適切な本数に設定することとすればよく、場合によっては一つの液体通路を設けたものに適用することとしてもよい。

本発明の一実施例である冷却構造を備えるモータの断面図である。 本実施例のモータの分解斜視図である。 本実施例のモータの冷却構造が備える液体通路の斜視図である。

符号の説明

１０ 冷却構造
１２ モータ
１６ ステータ
１８ モータケース
２０ モータケースカバー
２２，２４ モータ支持軸受
３０ コイル
３０ａ，３０ｂ コイルエンド
３２ａ，３２ｂ コイルエンドカバー
３４，３６，３８ 液体通路
４８ 分岐路
Ｐ，Ｑ 微小隙間

Claims (8)

1. コイルエンドとモータケースとの間に介在されるコイルエンドカバーを備えるモータを冷却する冷却構造であって、
   前記コイルエンドカバーとコイルエンド又はモータケースとの間に、冷却液体が漏れる毛細管現象が生ずる程度の大きさを有する微小隙間を設けたことを特徴とするモータの冷却構造。
2. コイルエンドを含むコイルは、樹脂モールドされていることを特徴とする請求項１記載のモータの冷却構造。
3. 前記コイルエンドカバーは、コイルエンド又はモータケースに取り付け固定されることなく、コイルエンドとモータケースとに挟持されることを特徴とする請求項１又は２記載のモータの冷却構造。
4. 前記コイルエンドカバーとコイルエンド又はモータケースとの間に形成された冷却液体の流れる液体通路を備え、
   該液体通路を流れる冷却液体の一部が前記微小隙間に漏れることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載のモータの冷却構造。
5. 前記流体通路は、コイルエンドの外壁と前記コイルエンドカバーの軸方向外側の面に形成された溝とに囲まれる空間からなる流路を少なくとも含むことを特徴とする請求項４記載のモータの冷却構造。
6. 前記液体通路は、コイルエンドに沿って環状に複数形成されていることを特徴とする請求項４又は５記載のモータの冷却構造。
7. 前記液体通路は、該液体通路を流れた冷却液体がモータ支持軸受に導かれるように形成されていることを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項記載のモータの冷却構造。
8. 前記コイルエンドカバーは、熱伝導率が所定以上に高い絶縁部材により構成されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項記載のモータの冷却構造。

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