JP5136683B2 - 回転電機の冷却構造 - Google Patents
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Description
本発明は、複数の分割コアの外周に締結部材を装着してそれら複数の分割コアを一体化させたステータを有する回転電機を冷却する冷却構造に関する。
内部にロータ及びステータを収納するハウジングを備え、そのハウジングのうちステータの径方向外側に位置する部分に冷却水が流通するウォータジャケットが設けられた電動機が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
特許文献１の電動機では、ハウジングの壁面内にウォータジャケットを加工する必要がある。そのため、加工に手間が掛かり、製造コストが高くなるおそれがある。
そこで、本発明は、従来よりも簡素な構成で冷却液が供給される冷却ジャケットを形成することが可能な回転電機の冷却構造を提供することを目的とする。
本発明の回転電機の冷却構造は、環状に組み合わせた複数の分割コアの外周に締結部材を装着して前記複数の分割コアを一体化させたステータを有する回転電機と、前記回転電機が内部に収容されるケースと、を備えた冷却構造であって、前記締結部材は、円筒状の円筒部と、前記円筒部の軸線方向の一端に全周に亘って設けられて前記円筒部から径方向外側に延びるフランジ部と、を備え、前記ケースには、内径が前記円筒部の外径より大きく、かつ前記フランジ部の外径より小さい内周壁を有し、前記内周壁と前記円筒部の外周面とが対向するように内部に前記ステータが収容される収容部と、前記フランジ部が配置される側の前記内周壁の端部から径方向外側に延びて前記フランジ部が取り付けられる第１壁面と、前記円筒部の軸線方向の他端が配置される側の前記内周壁の端部から径方向内側に延びて前記円筒部の前記他端が当接する第２壁面と、が設けられ、前記ケースと前記ステータとの間に、前記収容部の前記内周壁、前記円筒部の前記外周面、前記フランジ部、及び前記第２壁面にて形成されて冷却液が供給される冷却ジャケットが設けられる。
本発明の冷却構造では、収容部の内周壁、円筒部の外周面、フランジ部、及び第２壁面にて冷却ジャケットを形成するので、ケースの外周壁内に空間を加工する必要がない。また、この冷却構造では、収容部の内周壁とステータとが接触しないので、内周壁を高い加工精度で加工する必要がない。このように本発明の冷却構造によれば、構造を簡略化して加工の手間を軽減できる。そのため、製造コストを低減できる。また、この冷却構造では、オイルが締結部材と直接接するので、ステータからオイルに熱が伝達し易い。そのため、ステータの冷却効率を向上させることができる。
本発明の冷却構造の一形態において、前記冷却液は、オイルであり、前記冷却ジャケットには、その内部のオイルを前記ステータの分割コアのコイルエンドに供給する供給通路が設けられていてもよい。この場合、オイルを分割コアのコイルエンドに供給できるので、冷却効率をさらに向上させることができる。
この形態において、前記供給通路は、前記フランジ部のうちオイルを供給すべき供給対象のコイルエンドの上方に位置する部分の一部が切り取られることによって設けられていてもよい。この場合、回転電機をケース内に組み付ける前に加工することができるので、加工作業の手間を軽減できる。
図１は、本発明の一形態に係る冷却構造が適用された回転電機を示している。この回転電機１は、電動機及び発電機として機能するモータジェネレータであり、車両に走行用動力源として搭載される。回転電機１は、ロータ２及びステータ３を備えている。図２は、ステータ３を図１の矢印II方向からから見た図である。また、図３はステータ３を図２の矢印III方向から見た図である。図２に示すようにステータ３は、複数の分割コア４と、それら分割コア４を一体化させる締結部材としての焼嵌めリング５とを備えている。複数の分割コア４は環状に組み合わされており、焼嵌めリング５はそれら分割コア４の外周に装着されている。焼嵌めリング５は、複数の分割コア４を外周側から締め付けて一体化させている。図３に示すように焼嵌めリング５の軸線Ａｘ方向の長さは、各分割コア４のコイルエンド４ａが焼嵌めリング５から突出するように設定されている。焼嵌めリング５は、円筒状の円筒部６と、その円筒部６から径方向外側に延びるフランジ部７とを備えている。フランジ部７は、円筒部６の軸線Ａｘ方向の一端に全周に亘って設けられている。この図に示すようにフランジ部７には、その一部が切り取られて切り欠き部８が設けられている。また、円筒部６の軸線Ａｘ方向の他端６ａにもその一部が切り取られて切り欠き部９が設けられている。この切り欠き部９は、フランジ部７の切り欠き部８と軸線Ａｘ方向に並ぶように設けられている。なお、ロータ２は、車両に搭載される周知のモータジェネレータのものと同じであるため詳細な説明は省略する。
図１に示すように回転電機１は、ケース１０内に収容されている。ケース１０には、内部に回転電機１を収容する収容部１１が設けられている。収容部１１の内周壁１１ａは、その内径がステータ３の円筒部６の外径より大きく、かつフランジ部７の外径より小さくなるように形成されている。また、内周壁１１ａは、フランジ部７が配置される側から円筒部６の軸線Ａｘ方向の他端６ａが配置される側に向かって、すなわち図１の左側から右側に向かって内径が漸次小さくなるように形成されている。一般にケース１０は鋳造される鋳物又はダイキャスト品である。周知のように鋳造品には、鋳型から取り出し易くするための抜き勾配が設けられている。この内周壁１１ａの傾斜はその抜き勾配である。また、ケース１０は、フランジ部７が配置される側の内周壁１１ａの端部１１ｂから径方向外側に延びる第１壁面１２と、円筒部６の他端６ａが配置される側の内周壁１１ａの端部１１ｃから径方向内側に延びる第２壁面１３とを備えている。この図に示したように第１壁面１２は、収容部１１に回転電機１が収容された場合にステータ３のフランジ部７が当接するようにケース１０に設けられている。そして、この第１壁面１２にはフランジ部７が回転不能に固定される。これによりステータ３がケース１０に固定される。第２壁面１３は、収容部１１に収容されたステータ３の円筒部６の他端６ａが当接するようにケース１０に設けられている。
回転電機１は、この収容部１１内に同軸に収容される。この際、回転電機１は、切り欠き部８、９が最も高い位置に配置されるように収容される。このように回転電機１が収容されることにより、ケース１０とステータ３との間に円筒部６の外周面６ｂ、収容部１１の内周壁１１ａ、フランジ部７、及び第２壁面１３にて冷却ジャケット１４が形成される。ケース１０には、この冷却ジャケット１４に冷却液としてオイルを供給するオイル供給通路１５が設けられている。なお、図示は省略したがこの冷却ジャケット１４には、冷却ジャケット１４からオイルを排出するためのオイル排出通路が接続されている。冷却ジャケット１４にオイルが供給された場合は、各切り欠き部８、９からオイルが流出する。流出したオイルは分割コア４のコイルエンド４ａに掛かり、コイルエンド４ａを冷却する。そのため、これら切り欠き部８、９が本発明の供給通路に相当する。
また、ケース１０内には、回転電機１から出力された動力を車輪に伝達するための動力伝達機構１６が設けられている。動力伝達機構１６は、軸線Ａｘ回りに回転可能なようにケース１０に支持された第１回転軸１７と、その第１回転軸１７及び一対のベアリング１８にて軸線Ａｘ回りに回転可能に支持された中空の第２回転軸１９とを備えている。収容部１１に収容された回転電機１のロータ２は、この第２回転軸１９に取り付けられ、第２回転軸１９と一体に軸線Ａｘ回りに回転する。
以上に説明したように、この冷却構造では、収容部１１の内周壁１１ａ、第２壁面１３、及び焼嵌めリング５にて冷却ジャケット１４が形成されるので、ケース１０の外周壁内に空間を加工する必要がない。また、この冷却構造では内周壁１１ａを焼嵌めリング５と接触させないので、内周壁１１ａを高い加工精度で加工する必要がない。さらに、回転電機１をケース１０内に隙間無く収容する場合にはケース１０の抜き勾配を除去するために鋳造後に内周壁１１ａを精度良く加工する必要があるが、本発明では収容時に回転電機１がケース１０と接触しないので、ケース１０の抜き勾配を残しておいても支障がない。そのため、本発明では内周面１１ａが鋳肌のままでもよい。このように本発明の冷却構造によれば、構造を簡略化して加工の手間を軽減できるので、製造コストを低減できる。また、内周壁１１ａと焼嵌めリング５とが接触しないので、ステータ３をケース１０に容易に組み付けることができる。そのため、組立作業の手間も軽減できる。
この冷却構造では、オイルが焼嵌めリング５と直接接するので、ステータ３からオイルに熱が伝達し易い。また、冷却ジャケット１４内のオイルを介してステータ３の熱がケース１０の外表面にも伝達される。さらに、各切り欠き部８、９から流出したオイルは分割コア４のコイルエンド４ａに掛かってコイルエンド４ａを冷却する。そのため、この冷却構造によれば、ステータ３の冷却効率を向上させることができる。
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、上述した形態では、焼嵌めリングの円筒部に切り欠き部を設けてオイルをコイルエンドに供給したが、円筒部には切り欠き部を設けず、第２壁面のうち最も高い位置にある部分に凹部を設けてオイルをコイルエンドに供給してもよい。
収容部の内周壁は、軸線方向の一端から他端に他方に向かって内径が漸次小さくなっていなくてもよい。例えば、内周壁は軸線方向に同じ内径で形成されていてもよい。
本発明の冷却構造が適用される回転電機は、車両に走行用動力源として搭載されるものに限定されない。複数の分割コアを焼嵌めリングで一体化させたステータを有し、ケース内に収容される種々の回転電気に本発明を適用してよい。
Claims (3)
- 環状に組み合わせた複数の分割コアの外周に締結部材を装着して前記複数の分割コアを一体化させたステータを有する回転電機と、前記回転電機が内部に収容されるケースと、を備えた冷却構造であって、
前記締結部材は、円筒状の円筒部と、前記円筒部の軸線方向の一端に全周に亘って設けられて前記円筒部から径方向外側に延びるフランジ部と、を備え、
前記ケースには、内径が前記円筒部の外径より大きく、かつ前記フランジ部の外径より小さい内周壁を有し、前記内周壁と前記円筒部の外周面とが対向するように内部に前記ステータが収容される収容部と、前記フランジ部が配置される側の前記内周壁の端部から径方向外側に延びて前記フランジ部が取り付けられる第１壁面と、前記円筒部の軸線方向の他端が配置される側の前記内周壁の端部から径方向内側に延びて前記円筒部の前記他端が当接する第２壁面と、が設けられ、
前記ケースと前記ステータとの間に、前記収容部の前記内周壁、前記円筒部の前記外周面、前記フランジ部、及び前記第２壁面にて形成されて冷却液が供給される冷却ジャケットが設けられる回転電機の冷却構造。 - 前記冷却液は、オイルであり、
前記冷却ジャケットには、その内部のオイルを前記ステータの分割コアのコイルエンドに供給する供給通路が設けられている請求項１に記載の回転電機の冷却構造。 - 前記供給通路は、前記フランジ部のうちオイルを供給すべき供給対象のコイルエンドの上方に位置する部分の一部が切り取られることによって設けられている請求項２に記載の回転電機の冷却構造。
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