JP5374902B2 - Oil cooling structure of motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油(液)冷式モータ、特にその油冷構造に関する。 The present invention relates to an oil (liquid) cooling motor, and more particularly to an oil cooling structure thereof.
モータをオイル冷却する技術自体は既知である。特許文献1には、油冷モータにおいてオイルポンプの吐出油をモータの上部に設けた冷却油噴射部からコイルエンド上に滴下させることにより、ポンプの吐出油量が少ないときでもモータコイルの冷却を確実に行おうとするモータの油冷構造が記載されている。
The technology of oil cooling the motor itself is known.
以下の分析は、本発明者によるものである。上述の既知の油冷式モータの油冷構造によれば、オイルポンプの吐出油量が少ないときでも、強制的にモータコイルの上方から冷却油をコイルエンド上へ噴出させることにより、コイルの油冷を行うことが可能である。 The following analysis is by the inventors. According to the oil cooling structure of the known oil-cooled motor described above, even when the amount of oil discharged from the oil pump is small, the cooling oil is forcibly ejected from the upper side of the motor coil onto the coil end. Cooling can be performed.
しかしながら、油噴出口(ノズル)は、モータの断面で見てケーシング内部の上部に複数配設され、油は下方へコイルを目指して噴出される油冷構造を成している。(同文献、図1〜2,7,11等参照)その結果、オイル吐出量が少ないときでも、吐出(冷却)は最低限維持されるが、その場合、冷却されるコイルは上部の一部に止まる場合がありうる。 However, a plurality of oil outlets (nozzles) are arranged in the upper part inside the casing as seen in the cross section of the motor, and an oil cooling structure is formed in which oil is jetted downward toward the coil. As a result, even when the oil discharge amount is small, discharge (cooling) is kept to a minimum, but in this case, the coil to be cooled is a part of the upper part. There may be cases where
即ち、コイルエンド上部に油噴出部が配置されるので、モータ下部には、オイル吐出量が少ないときには、油のかからないコイルが出てくる。そうすると、油のかからないコイルは、油のかかるコイルよりも温度が高くなる。即ち、油冷効果にばらつきが生ずることになる。かくて、最高温度のコイルをターゲットとして温度制限する(許容上限以下に保つ)必要があるため、モータの熱定格をそれ以上向上しえず、所要出力(馬力)に対するモータ寸法は大型化することになる。 That is, since the oil jetting part is arranged at the upper part of the coil end, a coil that does not get oil comes out at the lower part of the motor when the oil discharge amount is small. Then, the temperature of the coil not covered with oil becomes higher than that of the coil covered with oil. That is, the oil cooling effect varies. Thus, it is necessary to limit the temperature using the coil with the highest temperature as the target (keep it below the allowable upper limit), so the motor's thermal rating cannot be further improved, and the motor size for the required output (horsepower) must be increased. become.
かくて本発明は、油冷モータにおいて均一かつ効果的なコイルの冷却を実現することを主たる課題とする。付随的課題としては、より少ない冷却油量でもコイルの均一冷却ができること、その帰結として所定定格出力に対するモータ寸法の小型化を達成することがある。 Thus, the main object of the present invention is to realize uniform and effective coil cooling in an oil-cooled motor. As an incidental problem, the coil can be uniformly cooled even with a smaller amount of cooling oil, and as a result, miniaturization of the motor size for a predetermined rated output is achieved.
本発明の第一の視点において、磁極コア内部に形成した油路を介して油を噴出口に導くこと、該噴出口をコアのコイル内面に開口して配設することを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, oil is guided to an ejection port through an oil passage formed inside a magnetic pole core, and the ejection port is disposed so as to be opened in an inner surface of a coil of the core.
本発明の第一の視点は、好ましくは、コアに形成した油路へ円周方向に配設した油路から分岐して油を分配して複数の噴出口に導くこと、すなわち、前記噴出口を複数有し、前記油路を円周方向に配設して、円周方向から分岐した油を複数の前記噴出口に導くことを
を特徴とする。なお、本発明において「油」は液状冷却媒体の意義で用い、必ずしも厳密な意義での「オイル」に限定されない。
The first aspect of the present invention preferably distributes oil from an oil passage arranged in a circumferential direction to an oil passage formed in a core and distributes the oil to a plurality of jet outlets. The oil passages are arranged in the circumferential direction, and the oil branched from the circumferential direction is guided to the plurality of jet nozzles. In the present invention, “oil” is used in the meaning of a liquid cooling medium, and is not necessarily limited to “oil” in a strict sense.
本発明の上記各視点によれば、各磁極コア内部にないしコアに形成した油路を介して油を噴出口に導くことにより、各コイルに対して均一かつ効果的な冷却が実現される。また、コイルの均一冷却の結果、より少ない冷却油量でもよく、所定定格出力に対するモータ寸法の小型化が達成される。(ないしは、所望モータ寸法に対し、大馬力化される。)さらに、その他の構成及び利点は、本発明の従属請求項から明らかとなろう。 According to each of the above viewpoints of the present invention, uniform and effective cooling is realized for each coil by guiding the oil to the ejection port through an oil passage formed in or in each magnetic pole core. Further, as a result of uniform cooling of the coil, a smaller amount of cooling oil may be used, and a reduction in the size of the motor with respect to a predetermined rated output is achieved. (Or increased to the desired motor size.) Further configurations and advantages will be apparent from the dependent claims of the present invention.
以下に本発明の好適な形態を示す。
前記油路は、円周方向に配設した円周油路から半径方向に分岐した分岐油路を含んで形成されることが好ましい。(形態1)
前記半径方向に分岐した分岐油路は、第1及び第2の半径方向分岐油路を含み、それぞれコイルの異なった位置ないし面に対し油を噴出させることが好ましい。(形態2)
前記噴出口は、半径方向の油路からコイルの内面又は外面、又は内外面へ向かって油を噴出させることが好ましい。(形態3)
前記噴出口は、コアの磁極部に巻回したコイルの内面とコア外面の間に設けた間隙に開口することが好ましい。(形態4)
前記円周油路は、コアないしコアに接続されるヨークの周面とハウジングの周壁面との間に形成されることが好ましい。(形態5)
前記噴出口油路は、モータ回転軸に平行に半径方向油路から分岐して配設され、一対の噴出口に至ることが好ましい。(形態6)
前記コアはアウタステータコアでありうる。(形態7)
前記コアはインナステータコアでありうる。(形態8)
Preferred embodiments of the present invention are shown below.
The oil passage is preferably formed to include a branch oil passage branched in a radial direction from a circumferential oil passage disposed in the circumferential direction. (Form 1)
The branch oil passage branched in the radial direction includes first and second radial branch oil passages, and it is preferable that oil is ejected to different positions or surfaces of the coils. (Form 2)
It is preferable that the jet port ejects oil from a radial oil passage toward the inner surface or outer surface of the coil, or the inner and outer surfaces. (Form 3)
The spout is preferably opened in a gap provided between the inner surface of the coil wound around the magnetic pole portion of the core and the outer surface of the core. (Form 4)
The circumferential oil passage is preferably formed between a peripheral surface of a yoke connected to the core or the core and a peripheral wall surface of the housing. (Form 5)
The jetting oil passage is preferably branched from the radial oil passage so as to be parallel to the motor rotation axis and reach a pair of jetting ports. (Form 6)
The core may be an outer stator core. (Form 7)
The core may be an inner stator core. (Form 8)
上述のとおり、本発明においては、各磁極コア(歯状部ないしポールピース)に噴出口が配されるので、モータ上下部、左右側部に位置するコイルを含め、全てのコイルを均一かつ確実に冷却できる。しかも、最低限の所要油量により、それが達成できる。それにより、モータの熱定格を向上できると共にモータの小型化も達成される。 As described above, in the present invention, each magnetic pole core (toothed portion or pole piece) is provided with a spout, so that all coils including the coils located on the upper and lower portions of the motor and on the left and right side portions are uniform and reliable. Can be cooled. Moreover, it can be achieved with a minimum amount of oil. Thereby, the thermal rating of the motor can be improved and the motor can be downsized.
円周油路(分配油路)はハウジングとコアないしコアとコアを継ぐ継鉄即ちヨーク部(以下「コア」で代表する)との間に形成することができ、部品点数も増加することなく、低コストも実現される。 The circumferential oil passage (distribution oil passage) can be formed between the housing and the core or the yoke that connects the core and the core (hereinafter referred to as “core”) without increasing the number of parts. Low cost is also realized.
以下に本発明の実施例について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1〜5を参照して実施例1について説明する。 Example 1 will be described with reference to FIGS.
本実施例にかかるモータ1は、モータシャフト5に軸支され(ベアリング6A、6Bを介して)円筒状ハウジング2として外枠が構成され、オイルポンプ11によって管路13を介して冷却油(兼潤滑油)を循環することができる。モータシャフト5に固定されたロータ(ここではインナロータ)は、空隙9を介してステータ3(ここではアウタステータ3A)に対向して配される。ステータ3はハウジング2の円筒状部2Aの内壁に固定(結合、ここでは圧嵌)される。
The
ステータ3は、ステータコア3C(ないしヨーク部)から構成され、円周方向にリング状に延在するステータコア外周部に所定ピッチで半径方向内方へ歯状に突出延在する磁極コア部(歯状部ないしポールピース)3Dを形成して、概略構成される。
The
ステータ3内には、冷却用油路10が配設され、オイルポンプ11から管路を経て、入口10Eから油路10へ油が送給される。油路10は、円周方向油路(基本分配用流路)10Aと、これから半径方向内方へ分岐して磁極コア部3D内へ延在する半径方向油路10B、さらにそこから左右(両方)に分岐して噴出口へ至る噴出口油路10C(噴出口分岐油路)が配設される。噴出口油路10Cは、それぞれ磁極コア部3Dの側壁に開口して噴出口10Dとなる。
A
各磁極コア部3Dには、コイル7が巻回されており、コイル7と噴出口油路の開口(噴出口)の間には、所定の間隙8(8A、図4)があり、油は各噴出口10Dから流出して、コイルと磁極コア部3Dの間の間隙から流出する。
A
円周方向油路10Aは、図示例では、ハウジング2が円筒状部2Aの内壁面に形成した溝(又は複数)から構成される(図1,2)。しかし、これ以外の油路の形成方法も可能である。例えばコア(ヨーク部)の外周に形成することも、またそれと組み合わせることも可能である。
In the illustrated example, the
油路入口10Eは、1ヶ所を例示したが、複数(2〜4ヶ以上)も必要に応じ設けることもできる。また油路の配置(方向ないしレイアウト)は、最も単純な例を示したが、目的に応じ数も含め可変である様々なパターンとすることは、当然可能である。なお、油の流れは、図面中に矢印で例示した。
Although the
図4に図3のC矢視部分図を示す。磁極コア部(ないしポールピース)3Dの周りにコイル7が巻回されており、ステータコア(ヨーク部)3Cの外周部に半径方向油路10Bの外端部が開口している。半径方向油路10Bの先端から左右に回転軸に平行に噴出口油路10Cが延在し(点線)磁極コア部3Dの側壁に開口して噴出口10Dを成している。噴出口10Dとコイル7の内面の間には間隙8Aがある。なお図4では、間隙8Aは図解の便宜上やや誇張して図示されているが、通常のコイル巻きの際に生ずる間隙を利用することもできる。
FIG. 4 is a partial view taken along the arrow C in FIG. A
図6にコイル7の変形例(C視)を示す。コイル7の内面と磁極コア部3Dの側部3Fとの間には、コイル側へ開放した凹部8Bを備えた絶線部材8Cが介装され、凹部8Bの底面に噴出口10Dが開口している。噴出口10Dから噴出された油は、凹部8Bから流出する。
FIG. 6 shows a modified example (view C) of the
図7にインナステータ3Bを示す。(なお、これに対するアウタロータ及びケーシング等は、アウタロータ型モータに従って設計されるのでここでは図示を省略する。)ハウジング(ないし固定部材)2に固定される円筒状のステータ固定部材3Eの周囲にインナステータのステータコア(ヨーク部)3Cの内周が嵌合され、磁極コア部3Dは、歯状に半径方向外周へ所定ピッチで形成されている。円周方向油路10Aは、ステータ固定部材3Eの外周面に円周溝として形成されている。円周方向油路10Aから半径方向外方へ分岐して各磁極コア部3Dに半径方向油路10Bが配設されており、この半径方向油路10Bの先端で噴出口油路10Cが分岐形成され、各噴出口10Dに至る。
FIG. 7 shows the inner stator 3B. (Note that the outer rotor, casing, and the like for this are designed according to the outer rotor type motor, and are not shown here.) An inner stator around a cylindrical
実施例1において、円周方向油路10Aから半径方向内方へ分岐する複数の第2半径方向油路10B’を所定数備えることができる(図2には、代表例として2本のみ記載)。この場合噴出口は、好ましくはコイルとコイルの間の空間に配することができる。第2半径方向油路10B’は、第1半径方向油路10Bに代り、又はそれに付加して配設することができる。図面上には、第2半径方向油路10B’は同一の円周方向油路10Aから分岐している例を記載したが、第1半径方向油路10B用とは別の(第2又は第3)円周方向油路から分岐させることもできる。第1半径方向油路10Bはコイル内面へ油を導き、第2半径方向油路10B’はコイル外面へ油を導くことが夫々できる。なお第2半径方向油路10B’は、図7(実施例3)にも同様に配設することができる(図7では図示省略)。また第2半径方向油路10B’の先の噴出口は、図示のものに限らず、噴出口油路10Cの如く更に分岐させた後、噴出口(複数)に導くことも可能である(それについても図示は省略する)。
In the first embodiment, a predetermined number of second
本発明の各視点を通じ、ステータコアは、中実材または積層したコア材料(多層複合材を含む)から構成でき、積層コアの場合、油路は所定パターンに溝ないし切欠き(油路)を形成した板状コア材を積層することにより形成することができる。この点はインナステータ型とアウタステータ型に共通である。 Through each aspect of the present invention, the stator core can be composed of a solid material or a laminated core material (including a multilayer composite material), and in the case of a laminated core, the oil passage forms a groove or notch (oil passage) in a predetermined pattern. It can form by laminating | stacking the obtained plate-shaped core material. This point is common to the inner stator type and the outer stator type.
オイル液面は、一例として図1に示す油面12の位置に保持できる。即ちモータ内の油量は、かなり少ない量で足りる。冷却が各コイル(当然各磁極コア部)に対し均一に行われるからである。これによりステータとロータ間の空隙9が油面下に来ることはなく、ロータ回転に伴う油の過剰流動による動力ロスも低減される。油はベアリング等(さらに必要な場合伝動ギアなど)の回転部材の潤滑にも用いられる。
As an example, the oil level can be held at the position of the
オイルポンプ11は、図1の例ではハウシング2と別体に示したが、一体化としてもよく、駆動はモータ1の回転駆動力による従動方式、或いは外部動力ないし駆動源(電力、電気モータ)による駆動、或いはそれらの併用等が考えられる。ハウシング2と一体型の場合、オイルポンプ11はモータシャフト5の回転力によって駆動(即ち、自己駆動)されるよう配設できる。その際管路13は、ハウジングと一体ないしハウジング内にも配設できる。
The
上述の実施例では、ステータコアは磁極コア部とヨーク部を一体の例としたが、ヨーク部は磁極コア部とは別体ないし別材料とすることもできる。ロータの磁極構成は、ステータの磁極構成(配列)に対応して適宜選択設定されるが、詳細は略す。またモータシャフト5は、一方(右側)のみハウジング2から突出しているが、両方とも突出して配することもできる。モータシャフト5とハウジングの間にはシール部材が配されるが、図示は省く。
In the above-described embodiments, the stator core is an example in which the magnetic pole core portion and the yoke portion are integrated. However, the yoke portion may be separate from or separate from the magnetic pole core portion. The magnetic pole configuration of the rotor is appropriately selected and set corresponding to the magnetic pole configuration (arrangement) of the stator, but details are omitted. Further, only one (right side) of the
本発明の油冷式モータは極めて汎用性が高く、液冷を必要とする回転機構に一般的に利用可能である。インナステータ型(アウタロータ型)又はアウタステータ型(インナロータ型)のいずれにも利用できる。その一例としては、自動車の走行輪、電動式ないしハイブリッド式自動車の主又は補助駆動源等各種の利用が可能であり、それぞれ用途に応じて具体的形状、油路構成や分岐油路の数、噴出口の位置や数等を可変に設計することができる。 The oil-cooled motor of the present invention is extremely versatile and can be generally used for a rotating mechanism that requires liquid cooling. It can be used for either an inner stator type (outer rotor type) or an outer stator type (inner rotor type). As an example, it can be used for various purposes such as driving wheels of automobiles, main or auxiliary drive sources of electric or hybrid vehicles, and according to each application, a specific shape, the number of oil passage configurations and the number of branch oil passages, It is possible to design the position and number of the jet outlets variably.
1 モータ(油冷式)
2 ハウジング
2A ハウジング円筒状部
3 ステータ(3A アウタステータ、3B インナステータ)
3C ステータコア(ヨーク部)
3D 磁極コア部(歯状部)
3E ステータ固定部材(ハウジングの一部)
3F (ステータコア)側部
4 ロータ(インナロータ)
5 モータシャフト
6(6A,6B)ベアリング
7 コイル
8A 間隙 (8B 凹部)
8C 絶縁部材
9 空隙(ギャップ)
10 油路
10A 円周方向油路
10B (第1)半径方向油路(半径方向分岐油路)
10B’ 第2半径方向油路
10C 噴出口油路(噴出口分岐油路)
10D 噴出口
10E 入口
11 オイルポンプ
12 油面
13 管路
1 Motor (oil-cooled)
2
3C stator core (yoke part)
3D magnetic pole core (toothed part)
3E Stator fixing member (part of housing)
3F (stator core)
5 Motor shaft 6 (6A, 6B) bearing 7 Coil 8A Gap (8B recess)
8C Insulating member 9 Air gap (gap)
10
10B '2nd radial direction oil passage 10C Jet outlet oil way (jet outlet branch oil way)
Claims (10)
該噴出口をコアのコイル内面に開口して配設することを特徴とする油冷式モータ。 Guiding oil to the jet outlet through an oil passage formed inside the magnetic pole core;
An oil-cooled motor characterized in that the jet port is disposed to be opened in the inner surface of a coil of a core.
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