JP5504794B2 - 電動機の冷却構造 - Google Patents

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本発明は、電動機の冷却構造に関する。
従来、この種の電動機の冷却構造としては、電動機を収納するケーシングに固定された冷却パイプからステータコイルのコイルエンド部に向けて冷却オイルを流出させてコイルを冷却するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この電動機の冷却構造では、冷却パイプの一端に設けられた支持リングをケーシングに当接させると共に冷却パイプの他端に設けられたゴムキャップをケーシングに圧入することにより当該冷却パイプがケーシングに固定される。これにより、ゴムキャップにより振動が吸収されるので振動時であっても冷却パイプをケーシングに対して強固に固定することが可能となる。
特開2007−209160号公報
しかしながら、上述の電動機の冷却構造では、冷却パイプの側面に形成された吐出口から冷却オイルがステータコイルのコイルエンド部に向けて吐出されることから、冷却オイルがステータコイル以外の部位に達してしまいコイルエンド部に冷却オイルを安定して供給し得なくなることもあり、ステータコイルの冷却に必要な冷却オイル量を確保できずに電動機の冷却性能を低下させてしまうおそれがある。
本発明の電動機の冷却構造は、ステータコイルの冷却に必要な冷媒量を確保して電動機をより良好に冷却することを主目的とする。
本発明の電動機の冷却構造は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の電動機の冷却構造は、
円環状に配列される複数の分割コアと、該複数の分割コアを固定するための筒状部を有する固定部材と、該複数の分割コアのそれぞれに巻回される巻線により構成されると共に前記固定部材の前記筒状部に覆われることなく該筒状部の両側から突出するコイルエンド部を有するステータコイルとを含むステータと、該ステータ内に配置されるロータとを備える電動機の冷却構造において、
前記ロータの中心軸と略平行をなすように前記固定部材の外側に配置されると共に、前記電動機を冷却するための冷媒の供給源に接続され、前記コイルエンド部の一方の上方に位置する開口部を有する冷媒通路を備え、
前記固定部材は、前記筒状部から前記冷媒通路の前記開口部近傍に延出されて、前記開口部から流出した前記冷媒が前記筒状部の外周面に流入することを規制する流入規制壁を有することを特徴とする。
本発明の電動機の冷却構造では、ステータコイルの一方のコイルエンド部の上方に位置する開口部を有する冷媒通路がロータの中心軸と略平行をなすようにステータの固定部材の外側に配置される。そして、ステータの固定部材の筒状部からは、冷媒通路の開口部から流出した冷媒が筒状部の外周面に流入することを規制する流入規制壁が冷媒通路の開口部近傍に延出されている。これにより、冷媒を固定部材の筒状部の外周面に流入させずにコイルエンド部へと導入することができるため、ステータコイルの冷却に必要な冷媒量を確保して電動機をより良好に冷却することが可能となる。
また、前記電動機の冷却構造は、前記冷媒通路の前記開口部近傍に前記流入規制壁と対向するように位置決めされて前記冷媒が前記コイルエンド部を越えて流出することを規制する流出規制壁を更に備えてもよい。これにより、冷媒をコイルエンド部を越えて流出させずにコイルエンド部へと導入することができるため、ステータコイルの冷却に必要な冷媒量を確保して電動機をより一層良好に冷却することが可能となる。
更に、前記電動機の冷却構造は、前記流出規制壁を含むと共に前記冷媒通路の前記開口部近傍に位置決めされ、該開口部から流出した前記冷媒を受容して該受容した冷媒を前記コイルエンド部へと滴下する冷媒受容部を更に備えてもよい。
また、前記冷媒通路は、前記ステータの頂部からオフセットされて配置されており、前記冷媒受容部は、前記冷媒通路の前記開口部から流出した前記冷媒を受容し、該受容した冷媒を前記頂部近傍まで導くと共に前記コイルエンド部へと滴下するものであってもよい。これにより、冷媒通路がステータの頂部からオフセットされて配置されていても、冷媒をステータコイルの頂部付近からコイルエンド部に滴下することができるため、冷媒をステータコイルの全体に万遍なく供給して電動機をより良好に冷却することが可能となる。
本発明の実施例に係るモータ20の冷却構造を有するモータユニット10の要部を示す斜視図である。 本発明の実施例に係るモータ20の冷却構造を有するモータユニット10の要部を示す正面図である。 図2中のA−A断面を示す断面図である
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図1は、本発明の実施例に係るモータ20の冷却構造を有するモータユニット10の要部を示す斜視図であり、図2は、モータユニット10の正面図である。これらの図面に示すモータユニット10は、車両に搭載されて走行用の動力を出力したり、車両の運動エネルギを回収して電力を発生したりするものである。実施例のモータユニット10は、図示しないケーシングに収容されるPM型の同期発電電動機として構成されたモータ20と、モータ20を冷却するための冷却オイルを供給する図示しない冷却オイルポンプに接続されると共にケーシングに固定される冷却パイプ28とを備える。
モータ20は、回転軸周りに回転するロータ21と、中央にロータ21を収容する中空部分を有するステータ22とで構成される。ロータ21は、略円環状の板体を複数積層してなるロータコアに複数の永久磁石を埋め込んだものである。ロータコアを構成する板体は、鉄などの磁性材である電磁鋼板を打ち抜き加工することにより板状かつ略円環状に形成される。ステータ22は、図2に示すように、円環状に配列される複数の分割コア23aからなるステータコア23と、複数の分割コア23aを固定するための筒状部27aを有する固定リング27と、ステータコア23を構成する分割コア23aのそれぞれに巻回された巻線からなるステータコイル24とを有する。分割コア23aは、鉄などの磁性材である電磁鋼板を複数積層してなるものであってもよいし、磁性粉末を成形型で圧縮成形した圧粉磁性体であってもよい。また、固定リング27の筒状部27aの軸方向長さは、ステータコイル24の軸方向長さよりも短く、これにより、ステータコイル24は、筒状部27aに覆われることなく固定リング27の両側から突出するコイルエンド部25,26を有する。
図1および図2に示すように、冷却パイプ28は、ロータ21の中心軸に略並行をなすと共にステータ22の頂部からオフセットされてステータ22の固定リング27の外側に位置するようにケーシングに固定される。そして、冷却パイプ28は、図1に示すように、コイルエンド部25の上部において図中下向きに開口された開口部28aと、コイルエンド部26の上部において冷却パイプ28の軸方向に開口された開口部28bとを有する。これにより、図示しない冷却オイルポンプから冷却パイプ28に送出された冷却オイルは、開口部28a,28bからコイルエンド部25,26に向けて流出することになる。
また、ステータ22には、コイルエンド部25,26の概ね上半分を覆うように樹脂等からなるオイルガイド部材29,30が取り付けられる。オイルガイド部材29,30は、冷却オイルをある程度貯留することができるように形成された貯留部29a,30a(図2中の矢印で示した範囲)と、冷却オイルをコイルエンド部25,26の下半分側に導くための誘導部29b,30bとをそれぞれ含む。貯留部29a,30aには、冷却オイルをコイルエンド部25,26に滴下するための図示しない滴下孔が所定の間隔で設けられている。更に、コイルエンド部26側のオイルガイド部材30は、冷却パイプ28の開口部28bの近傍に位置するオイル受容部32を含む。オイル受容部32は、図3に示すように、冷却パイプ28の開口部28bからの冷却オイルがコイルエンド部26を越えて流出しないように規制する流出規制壁32aと、開口部28bの下方に位置する底部32bとから構成され、貯留部30aや誘導部30bと一体に形成される。図1および図2に示すように、流出規制壁32aおよび底部32b、すなわちオイル受容部32は、冷却パイプ28の開口部28b付近からステータ22の頂部付近まで延在して当該頂部付近でコイルエンド部26上に冷却オイルを滴下すると共に貯留部30a内に冷却オイルを導入することができるように形成される。
そして、ステータ22を構成する複数の分割コア23aを固定するための固定リング27には、冷却パイプ28の開口部28bの近傍でオイルガイド部材30のオイル受容部32を構成する流出規制壁32aと対向するように流入規制壁27bが形成されている。実施例において、流入規制壁27bは、固定リング27を製造する際に筒状部27aの一端を絞り成形等により折り曲げることにより、当該筒状部27aから延出される。また、上述のオイルガイド部材30は、図3に示すように、オイル受容部32の底部32bの端面が流入規制壁27bに当接するようにステータ22に取り付けられる。
上述のように構成されたモータユニット10を搭載した車両は、モータ20のステータコイル24に電流を流すことにより磁界を発生させてロータ21を回転させ、回転トルクを車両の駆動系に伝達することにより走行する。従って、ステータコイル24に電流が流れることによりジュール熱が発生し、それによりステータコイル24が発熱する。このため、モータユニット10を搭載した車両では、所定条件が成立すると冷却オイルポンプが駆動され、当該冷却オイルポンプから冷却パイプ28へと供給された冷却オイルが冷却パイプ28の開口部28a,28bからコイルエンド部25,26に向けて流出する。
冷却パイプ28の開口部28aから流出した冷却オイルは、コイルエンド部25に直接滴下されるか、あるいは、オイルガイド部材29を介してコイルエンド部25に滴下される。すなわち、開口部28aからオイルガイド部材29へと流出した冷却オイルは、貯留部29aに一旦貯留されてから滴下孔を通してコイルエンド部25の上側領域に滴下される。これにより、冷却オイルがコイルエンド部25の上半分側に均等にいきわたるようにすることができる。また、冷却オイルの一部は、貯留部29aから更に誘導部29bへと導かれた後に、誘導部29bから表面張力でもってコイルエンド部25の下半分側へと導かれる。これにより、コイルエンド部25の下半分の領域にも冷却オイルがいきわたるようにすることができる。
また、開口部28bから流出した冷却オイルは、図1および図3からわかるように、流出規制壁32aによってコイルエンド部26を越えて流出することが規制されると共に、固定リング27の筒状部27aから延出された流入規制壁27bによって筒状部27aの外周面に流入することが規制される。更に、図2からわかるように、開口部28bから流出してオイル受容部32により受容された冷却オイルは、オイル受容部32によりステータ22の頂部近傍まで導かれた後、コイルエンド部26に直接滴下されるか、あるいは、オイルガイド部材30を介してコイルエンド部26に滴下される。開口部28bからオイルガイド部材30へと導かれた冷却オイルは、オイルガイド部材29側と同様に、貯留部30a,誘導部30bを通してコイルエンド部26へと滴下される。こうして冷却オイルがコイルエンド部25,26に流れ込んでコイルエンド部25,26を冷却することによりステータコイル24の全体が冷却されることになる。
以上、説明した実施例のモータ20の冷却構造を備えるモータユニット10では、ステータコイル24のコイルエンド部25,26の上方に位置する開口部28a,28bを有する冷却パイプ28がロータ21の中心軸と略平行をなすように固定リング27の外側に配置される。そして、ステータ22の固定リング27の筒状部27aからは、冷却パイプ28の開口部28bから流出した冷却オイルが筒状部27aの外周面に流入することを規制する流入規制壁27bが冷却パイプ28の開口部28b近傍に延出されている。これにより、冷却オイルを固定リング27の筒状部27aの外周面に流入させずにコイルエンド部26へと導入することができるため、ステータコイル24の冷却に必要な冷媒量を確保してモータ20をより良好に冷却することが可能となる。
また、実施例のモータユニット10は、冷却パイプ28の開口部28b近傍に流入規制壁27bと対向するように位置決めされて冷却オイルがコイルエンド部26を越えて流出することを規制する流出規制壁32aを有している。これにより、冷却オイルをコイルエンド部26を越えて流出することを規制しながらコイルエンド部26へと導入することができるため、ステータコイル24の冷却に必要な冷却オイル量を確保してモータ20をより一層良好に冷却することができる。なお、図示しないケーシングの内壁がコイルエンド部26に近接した状態で固定リング27の流入規制壁27bと対向することになる場合には、流出規制壁32aを省略して当該ケーシングの内壁により冷却オイルがコイルエンド部26を越えて流出することを規制してもよい。
更に、モータユニット10では、冷却パイプ28がステータ22の頂部からオフセットされて配置されており、これにより、冷却パイプ28がステータ22の頂部付近に配置される場合に比べて、モータユニット10の高さ方向の寸法増加を抑制することが可能となる。そして、モータユニット10は、流出規制壁32aを含むと共に冷却パイプ28の開口部28b近傍に位置決めされ、冷却パイプ28から流出した冷却オイルを受容して、受容した冷却オイルをコイルエンド部26へと滴下するオイル受容部32を有しており、当該オイル受容部32は、冷却パイプ28から流出した冷却オイルを受容し、受容した冷却オイルをステータ22の頂部近傍まで導くと共にコイルエンド部26へと滴下する。これにより、冷却パイプ28がステータ22の頂部からオフセットされて配置されていても、冷却オイルをステータコイル24の頂部付近からコイルエンド部26に滴下することができるため、冷媒をステータコイル24の全体に万遍なく供給してモータ20をより良好に冷却することが可能となる。
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ20が「電動機」に相等し、分割コア23aが「分割コア」に相等し、固定リング27が「固定部材」に相等し、固定リング27の筒状部27aが「筒状部」に相等し、コイルエンド部25,26が「コイルエンド部」に相等し、ステータコイル24が「ステータコイル」に相等し、ステータ22が「ステータ」に相等し、ロータ21が「ロータ」に相等し、開口部28bが「開口部」に相等し、冷却パイプ28が「冷媒通路」に相等し、流入規制壁27bが「流入規制壁」に相等し、流出規制壁32aが「流出規制壁」に相等し、流出規制壁32aと底部32bとで構成されるオイル受容部32が「冷媒受容部」に相等する。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、電動機とその冷却構造とを有するユニットや当該ユニットを搭載した車両の製造産業に利用可能である。
10 モータユニット、20 モータ、21 ロータ、22 ステータ、23a 分割コア、23 ステータコア、24 ステータコイル、25,26 コイルエンド部、27 固定リング、27a 筒状部、27b 流入規制壁、28 冷却パイプ、28a,28b 開口部、29,30 オイルガイド部材、29a,30a 貯留部、29b,30b 誘導部、32 オイル受容部、32a 流出規制壁、32b 底部。

Claims (3)

  1. 円環状に配列される複数の分割コアと、該複数の分割コアを固定するための筒状部を有する固定部材と、該複数の分割コアのそれぞれに巻回される巻線により構成されると共に前記固定部材の前記筒状部に覆われることなく該筒状部の両側から突出するコイルエンド部を有するステータコイルとを含むステータと、該ステータ内に配置されるロータとを備える電動機の冷却構造において、
    前記ロータの中心軸と略平行をなすように前記固定部材の外側に配置されると共に、前記電動機を冷却するための冷媒の供給源に接続され、前記コイルエンド部の一方の上方に位置する開口部を有する冷媒通路を備え、
    前記固定部材は、前記筒状部から前記冷媒通路の前記開口部近傍に延出されて、前記開口部から流出した前記冷媒が前記筒状部の外周面に流入することを規制する流入規制壁を有し、
    前記冷媒通路の前記開口部近傍に前記流入規制壁と対向するように位置決めされて前記冷媒が前記コイルエンド部を越えて流出することを規制する流出規制壁を更に備えることを特徴とする電動機の冷却構造。
  2. 請求項に記載の電動機の冷却構造において、
    前記流出規制壁を含むと共に前記冷媒通路の前記開口部近傍に位置決めされ、該開口部から流出した前記冷媒を受容して該受容した冷媒を前記コイルエンド部へと滴下する冷媒受容部を更に備える電動機の冷却構造。
  3. 請求項に記載の電動機の冷却構造において、
    前記冷媒通路は、前記ステータの頂部からオフセットされて配置されており、
    前記冷媒受容部は、前記冷媒通路の前記開口部から流出した前記冷媒を受容し、該受容した冷媒を前記頂部近傍まで導くと共に前記コイルエンド部へと滴下するものである電動機の冷却構造。
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