JP5678562B2 - Motor cooling device - Google Patents

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Description

この発明は、モータを冷却する装置に関し、特にそのモータのコイルエンド部を冷却する装置に関するものである。   The present invention relates to an apparatus for cooling a motor, and more particularly to an apparatus for cooling a coil end portion of the motor.

ハイブリッド車や電気自動車などの駆動系に使用されるモータは、高トルクを出力することのできるものが使用されている。一方、車両に搭載されるモータは出力トルクが大きい反面、発熱量が多くなってしまう。特に、モータのコイルエンド部の発熱量が多くなるので、モータのコイルエンド部を冷却する装置が種々開発されている。   Motors that can output high torque are used for drive systems such as hybrid vehicles and electric vehicles. On the other hand, a motor mounted on a vehicle has a large output torque, but generates a large amount of heat. In particular, since the amount of heat generated at the coil end portion of the motor increases, various devices for cooling the coil end portion of the motor have been developed.

その一例として、モータのコイルエンド部の一方あるいは両方を覆うオイルタンクが設けられている装置が特許文献１に記載されている。その特許文献１に記載されたモータは、モータの上方から冷却オイルを供給して、コイルエンド部の左右に分けてオイルが流下して、オイルタンクにオイルが滴下するように構成されている。また、オイルタンク内のオイルは、モータの下方部に形成されたドレーン口から排出されるように構成されている。   As an example, Patent Document 1 discloses a device provided with an oil tank that covers one or both of coil end portions of a motor. The motor described in Patent Document 1 is configured such that cooling oil is supplied from above the motor, the oil flows down to the left and right of the coil end portion, and the oil drops to the oil tank. Further, the oil in the oil tank is configured to be discharged from a drain port formed in a lower portion of the motor.

また、特許文献２には、コイルエンド部を覆うようにオイルジャケットが設けられていて、そのオイルジャケットに冷却オイルを供給して、オイルジャケットに形成された噴出口からコイルエンド部にオイルを掛けて冷却するように構成された装置が記載されている。また、コイルエンド部からモータの軸線方向に沿って端子台がコイルと接続されているので、端子台が設けられている箇所では、オイルジャケットが二つに分割されて設けられている。   Further, in Patent Document 2, an oil jacket is provided so as to cover the coil end portion, and cooling oil is supplied to the oil jacket, and oil is applied to the coil end portion from an outlet formed in the oil jacket. And an apparatus configured to cool. Further, since the terminal block is connected to the coil from the coil end portion along the axial direction of the motor, the oil jacket is divided into two at the location where the terminal block is provided.

特開２００５−１３０５８８号公報JP 2005-130588 A 特開２０１０−５１１３０号公報JP 2010-51130 A

上述したように特許文献１に記載された装置は、コイルエンド部がオイルタンクに覆われているので、そのオイルタンクに貯留されたオイルによって、コイルエンド部を冷却することができる。また、オイルタンクには、オイルが供給されかつドレーン口からオイルが排出されるので、オイルタンク内のオイルの温度上昇による冷却性能の低下を抑制あるいは防止することができる。しかしながら、オイルタンクの搭載性やオイルタンクに貯留するオイルの重量などが増大する可能性がある。また、端子台あるいは端子が連結されている箇所では、オイルタンクが端子台や端子を迂回した形状となり、オイルタンクとコイルエンド部との接触面積が減少してしまい、その結果、コイルエンド部の冷却性能が低下する可能性がある。したがって、少量のオイルによってコイルエンド部を冷却することのできる装置を開発する余地がある。   As described above, since the coil end portion is covered with the oil tank in the apparatus described in Patent Document 1, the coil end portion can be cooled by the oil stored in the oil tank. Further, since oil is supplied to the oil tank and oil is discharged from the drain port, it is possible to suppress or prevent a decrease in cooling performance due to an increase in the temperature of the oil in the oil tank. However, the mountability of the oil tank and the weight of the oil stored in the oil tank may increase. In addition, at the terminal block or the place where the terminal is connected, the oil tank has a shape that bypasses the terminal block and the terminal, and the contact area between the oil tank and the coil end portion is reduced. Cooling performance may be reduced. Therefore, there is room for developing an apparatus that can cool the coil end portion with a small amount of oil.

また、特許文献２に記載された装置は、コイルエンド部を覆うようにオイルジャケットが設けられ、そのオイルジャケットからコイルエンド部に向けてオイルが噴射されるので、コイルエンド部をオイルによって直接冷却することができる。しかしながら、オイルジャケットにオイルを供給するオイルポンプが、例えば、他の動力源の動力を利用した、いわゆるメカオイルポンプであった場合では、高出力を要求されかつメカオイルポンプの回転数が低回転数のときに、オイルの供給量が低下してしまい、冷却性能が低下する可能性がある。また、特許文献２に記載された装置は、端子台がモータの軸線に沿って配置されているため、端子台が配置されている箇所のオイル噴出量が減少してしまうので、端子台が設けられた箇所のコイルエンド部の冷却性能が低下する可能性がある。   Moreover, since the oil jacket is provided in the apparatus described in patent document 2 so that a coil end part may be covered, and oil is injected toward the coil end part from the oil jacket, a coil end part is directly cooled with oil. can do. However, if the oil pump that supplies oil to the oil jacket is, for example, a so-called mechanical oil pump that uses the power of another power source, a high output is required and the rotational speed of the mechanical oil pump is low. In the case of the number, the supply amount of oil is lowered, and the cooling performance may be lowered. Moreover, since the terminal block is arrange | positioned along the axis line of a motor, since the amount of oil ejection of the location in which the terminal block is arrange | positioned reduces the apparatus described in patent document 2, a terminal block is provided. There is a possibility that the cooling performance of the coil end portion at the given location will be lowered.

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、モータの冷却オイルの量を減少させるとともに、そのモータのコイルエンド部の冷却性能を向上させることのできるモータの冷却装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and provides a motor cooling device capable of reducing the amount of cooling oil of the motor and improving the cooling performance of the coil end portion of the motor. It is intended to do.

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、出力軸と一体に設けられたロータと、該ロータの外周側に配置され、かつケースに固定されたステータと、該ステータに巻かれた導線に電流が流されることにより電磁力を発生させるコイルとを備えたモータの冷却装置において、前記ステータに前記コイルが巻かれて、前記ステータとケースとの間に位置する部分に突出したコイルエンド部と、前記ケースと前記コイルエンド部との間に形成された冷却流体流路と、前記ケースの内壁面に形成された前記コイルエンド部を囲うように突出したケース壁面と前記コイルエンド部との間に位置し、前記冷却流体流路を封止するシールと、前記コイルエンド部に連結され、かつ前記コイルと該コイルに電流を供給する電源とに接続された端子とを有し、前記端子が、前記冷却流体流路に露出しないように配置され、前記コイルエンド部は、樹脂モールドによって被覆され、該樹脂モールドと前記ケースとの間に前記冷却流体流路が形成されていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is directed to a rotor provided integrally with an output shaft, a stator disposed on an outer peripheral side of the rotor and fixed to a case, and a winding wound around the stator. In a motor cooling device comprising a coil that generates an electromagnetic force when a current is passed through a conductive wire, the coil is wound around the stator and protrudes into a portion located between the stator and the case An end portion, a cooling fluid channel formed between the case and the coil end portion, a case wall surface protruding so as to surround the coil end portion formed on an inner wall surface of the case, and the coil end portion A seal for sealing the cooling fluid flow path, and a terminal connected to the coil end portion and connected to the coil and a power source for supplying current to the coil. And the terminal, wherein is arranged so as not to be exposed to the cooling fluid channel, the coil end portion is covered by a resin mold, the cooling fluid flow path between the resin mold and the casing is formed and it is characterized in the Iruko.

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記コイルエンド部から前記冷却流体流路を横切らずに前記ステータの半径方向に向けて配置されていることを特徴とするモータの冷却装置である。 The invention of claim 2 is the invention of claim 1, a cooling apparatus for a motor, characterized in that the are from the coil end portion is disposed toward the radial direction of the stator without crossing the cooling fluid channel is there.

この発明によれば、モータのケースとコイルエンド部との間に冷却流体流路が形成され、端子がコイルエンド部からその冷却流体流路に露出しないように配置されている。したがって、端子の一部が冷却流体流路内に露出することによる冷却オイルの流速の低下を防止することができるので、コイルエンド部の冷却性能を向上させることができる。また、冷却オイルを流動させるための動力あるいは消費エネルギを少なくすることができる。   According to the present invention, the cooling fluid channel is formed between the motor case and the coil end portion, and the terminals are arranged so as not to be exposed to the cooling fluid channel from the coil end portion. Accordingly, it is possible to prevent a decrease in the flow velocity of the cooling oil due to a part of the terminal being exposed in the cooling fluid flow path, so that the cooling performance of the coil end portion can be improved. In addition, power or energy consumption for flowing the cooling oil can be reduced.

この発明に係る冷却装置の例を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the example of the cooling device which concerns on this invention. 他の例を示す概略図である。It is the schematic which shows another example.

つぎにこの発明に係るモータの冷却装置の構成例について図を参照しつつ説明する。図１は、モータ１の断面を概略的に示したものである。図１に示すモータ１は、出力軸２と一体に形成されたロータ３と、そのロータ３の外周側に配置され、かつカバー４ａとハウジング４ｂとで構成されたケース４に固定されたステータ５とで構成されている。また、ロータ３は、鋼板を軸線方向に積層して構成された積層鋼板であって、その積層鋼板の外周側には永久磁石が内在されている。さらに、ステータ５もロータ３と同様に軸線方向に鋼板が積層して構成されたものである。そして、ステータ５は、外周側から内周側に突出したステータコア５ａが円周方向に複数形成されている。また、軸線方向に積層されたステータコア５ａを束ねるように、ステータコア５ａにはコイル６が巻かれている。   Next, a configuration example of a motor cooling device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a cross section of a motor 1. A motor 1 shown in FIG. 1 includes a rotor 3 that is formed integrally with an output shaft 2, a stator 5 that is disposed on the outer peripheral side of the rotor 3, and is fixed to a case 4 that includes a cover 4a and a housing 4b. It consists of and. The rotor 3 is a laminated steel plate formed by laminating steel plates in the axial direction, and a permanent magnet is included on the outer peripheral side of the laminated steel plate. Furthermore, the stator 5 is also configured by laminating steel plates in the axial direction in the same manner as the rotor 3. The stator 5 is formed with a plurality of stator cores 5a protruding in the circumferential direction from the outer peripheral side to the inner peripheral side. A coil 6 is wound around the stator core 5a so as to bundle the stator cores 5a stacked in the axial direction.

そして、コイル６とケース４とを絶縁するために、ステータコア５ａに巻き付けて軸線方向に突出したコイルエンド部６ａは樹脂モールド７によって被覆されている。   In order to insulate the coil 6 from the case 4, the coil end portion 6 a wound around the stator core 5 a and protruding in the axial direction is covered with a resin mold 7.

なお、ここで例に挙げたモータ１は、３相同期モータや３相誘導モータなどのいわゆる多相交流モータである。したがって、ｕ相、ｖ相、ｗ相の各相と図示しない電源とを接続するための端子台を含む端子８が、コイルエンド部６ａに接続されている。   Note that the motor 1 exemplified here is a so-called multiphase AC motor such as a three-phase synchronous motor or a three-phase induction motor. Therefore, a terminal 8 including a terminal block for connecting each phase of u phase, v phase, and w phase and a power source (not shown) is connected to the coil end portion 6a.

このように構成されたモータ１は、ステータ５に巻かれたコイル６に電流を流すことによって電磁力が発生するので、その電磁力とロータ３に内在した永久磁石の磁力とによって駆動するように構成されている。そのため、ステータコア５ａに巻かれたコイル６は、ジュール熱により発熱する。   Since the motor 1 configured in this manner generates an electromagnetic force by passing a current through the coil 6 wound around the stator 5, the motor 1 is driven by the electromagnetic force and the magnetic force of the permanent magnet that is present in the rotor 3. It is configured. Therefore, the coil 6 wound around the stator core 5a generates heat due to Joule heat.

一方、コイルエンド部６ａの樹脂モールド７は耐熱性が低いので、この発明は、コイルエンド部６ａとケース４との間に隙間を設けて、その隙間に冷却オイルを流すことでコイルエンド部６ａの冷却を行えるように構成されている。つまり、ケース４の内壁面に、コイルエンド部６ａを囲うように突出した壁面４ｃを形成し、ケース４およびその壁面４ｃの内側に隙間を空けてコイルエンド部６ａが配置されている。そのため、図１に示すようにコイルエンド部６ａの外周側および内周側とモータ１の軸線方向におけるケース４側とに流路９が形成される。なお、流路９は、ケース４の壁面４ｃとコイルエンド部６ａとの間に位置する部分でＯリングなどのシール１０によって封止されている。また、この流路９は、モータ１の円周方向に連通していて、その一部に図示しないオイルポンプから流路９内に冷却オイルが供給され、かつ他の部分から流路９内の冷却オイルが排出されて潤滑するように構成されている。   On the other hand, since the resin mold 7 of the coil end portion 6a has low heat resistance, the present invention provides a gap between the coil end portion 6a and the case 4 and allows cooling oil to flow through the gap so that the coil end portion 6a. It is comprised so that it can cool. That is, the wall surface 4c which protrudes so that the coil end part 6a may be enclosed is formed in the inner wall surface of the case 4, and the coil end part 6a is arrange | positioned with a clearance gap inside the case 4 and the wall surface 4c. Therefore, as shown in FIG. 1, flow paths 9 are formed on the outer and inner peripheral sides of the coil end portion 6 a and the case 4 side in the axial direction of the motor 1. The flow path 9 is sealed with a seal 10 such as an O-ring at a portion located between the wall surface 4c of the case 4 and the coil end portion 6a. The flow path 9 communicates in the circumferential direction of the motor 1, and cooling oil is supplied to a part of the flow path 9 from an oil pump (not shown) in the flow path 9, and from other parts in the flow path 9. The cooling oil is discharged and lubricated.

さらに、この発明に係るモータの冷却装置は、少量の冷却オイルで冷却性能を向上させることができるように構成されている。つまり、冷却オイルの流速を増加させることにより、冷却オイルとコイルエンド部６ａとの見かけ上の熱抵抗が小さくなるので、前述した流路９の断面積を小さくし、かつ冷却オイルとコイルエンド部６ａとの接触面積を大きくするように構成されている。   Furthermore, the motor cooling device according to the present invention is configured to improve the cooling performance with a small amount of cooling oil. That is, by increasing the flow velocity of the cooling oil, the apparent thermal resistance between the cooling oil and the coil end portion 6a is reduced, so that the cross-sectional area of the flow path 9 is reduced, and the cooling oil and the coil end portion are reduced. It is comprised so that a contact area with 6a may be enlarged.

一方、従来、端子８はコイルエンド部６ａからモータ１の軸線方向に突出するように配置されているが、この端子８は、溶接などによってコイルと接続されていて耐熱性が高いので、積極的に冷却をしなければならないものではない。したがって、端子８をコイルエンド部６ａから軸線方向に突出させて、冷却オイルの流れを阻害させることがないように、図１に示す例では、端子８をモータ１の円周方向の外周側に突出させて配置している。なお、図に示すように端子８を外周側に突出させて配置してもよく、あるいは内周側に突出させて配置してもよい。端子８を内周側に突出させて配置した場合は、端子８を絶縁体で被覆し、かつケース４に貫通孔を形成して、図示しない電源と接続すればよい。要は、端子８が流路９内に露出することにより冷却オイルの流速を低下させることを防止できればよいので、例えば、コイルエンド部６ａとケース４との間に位置する流路９が外周側と内周側とで２分されている場合は、モータ１の軸線方向であっても、その外周側と内周側との間に端子８を突出して配置してもよい。また、通常、ケース４は耐熱性や強度あるいは放熱性が要求されるので、アルミニウムなどの金属材料で形成されているので、端子８とケース４との接触あるいは接近による通電や放電を防止するために、放電が生じない程度の隙間を端子８とケース４との間に設けて配置することが好ましい。   On the other hand, the terminal 8 is conventionally arranged so as to protrude from the coil end portion 6a in the axial direction of the motor 1, but the terminal 8 is connected to the coil by welding or the like and has high heat resistance. It does not have to be cooled down. Therefore, in the example shown in FIG. 1, the terminal 8 is placed on the outer peripheral side in the circumferential direction of the motor 1 so that the terminal 8 protrudes in the axial direction from the coil end portion 6 a and does not hinder the flow of the cooling oil. It is arranged to protrude. In addition, as shown in the figure, the terminal 8 may be disposed so as to protrude toward the outer peripheral side, or may be disposed so as to protrude toward the inner peripheral side. When the terminal 8 is disposed so as to protrude to the inner peripheral side, the terminal 8 may be covered with an insulator and a through hole may be formed in the case 4 to be connected to a power source (not shown). In short, since it is only necessary to prevent the flow rate of the cooling oil from being lowered by the terminal 8 being exposed in the flow path 9, for example, the flow path 9 positioned between the coil end portion 6 a and the case 4 is on the outer peripheral side. And the inner peripheral side, the terminal 8 may be arranged so as to protrude between the outer peripheral side and the inner peripheral side, even in the axial direction of the motor 1. Further, since the case 4 is usually required to have heat resistance, strength, or heat dissipation, it is formed of a metal material such as aluminum, so that current and discharge due to contact or proximity between the terminal 8 and the case 4 are prevented. In addition, it is preferable to provide a gap between the terminal 8 and the case 4 so as not to cause discharge.

上述したようにケース４とコイルエンド部６ａとに流路９となる断面積が小さい隙間を形成し、かつ冷却オイルの流れを阻害しないように端子８を配置することにより、冷却オイルの流速を増加させることができる。したがって、コイルエンド部６ａと冷却オイルとの見かけ上の熱抵抗を小さくでき、コイルエンド部６ａの冷却性能を向上させることができる。   As described above, the gap between the case 4 and the coil end portion 6a having a small cross-sectional area to be the flow path 9 is formed, and the terminal 8 is arranged so as not to hinder the flow of the cooling oil, thereby reducing the flow velocity of the cooling oil. Can be increased. Therefore, the apparent thermal resistance between the coil end portion 6a and the cooling oil can be reduced, and the cooling performance of the coil end portion 6a can be improved.

なお、この発明は上述した構成に限定されるものではなく、図２に示すように端子８が設けられている箇所の流路９の構成あるいは形状が上述した構成あるいは形状と異なっていてもよい。また、上述した構成例のオイルポンプは、電動オイルポンプであってもよく、あるいはこの発明に係る冷却装置が車両に搭載された場合には、車両の駆動源の動力を利用したメカオイルポンプであってもよい。   The present invention is not limited to the configuration described above, and the configuration or shape of the flow path 9 at the location where the terminal 8 is provided as shown in FIG. 2 may be different from the configuration or shape described above. . Further, the oil pump of the above-described configuration example may be an electric oil pump, or when the cooling device according to the present invention is mounted on a vehicle, it is a mechanical oil pump that uses the power of the drive source of the vehicle. There may be.

１…モータ、 ２…出力軸、 ３…ロータ、 ４…ケース、 ５…ステータ、 ６…コイル、 ７…モールド、 ８…端子、 ９…流路、 １０…シール。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Motor, 2 ... Output shaft, 3 ... Rotor, 4 ... Case, 5 ... Stator, 6 ... Coil, 7 ... Mold, 8 ... Terminal, 9 ... Flow path, 10 ... Seal

Claims (2)

出力軸と一体に設けられたロータと、該ロータの外周側に配置され、かつケースに固定されたステータと、該ステータに巻かれた導線に電流が流されることにより電磁力を発生させるコイルとを備えたモータの冷却装置において、
前記ステータに前記コイルが巻かれて、前記ステータとケースとの間に位置する部分に突出したコイルエンド部と、
前記ケースと前記コイルエンド部との間に形成された冷却流体流路と、
前記ケースの内壁面に形成された前記コイルエンド部を囲うように突出したケース壁面と前記コイルエンド部との間に位置し、前記冷却流体流路を封止するシールと、
前記コイルエンド部に連結され、かつ前記コイルと該コイルに電流を供給する電源とに接続された端子と
を有し、
前記端子が、前記冷却流体流路に露出しないように配置され、
前記コイルエンド部は、樹脂モールドによって被覆され、該樹脂モールドと前記ケースとの間に前記冷却流体流路が形成されていることを特徴とするモータの冷却装置。 A rotor provided integrally with the output shaft; a stator disposed on the outer peripheral side of the rotor and fixed to the case; and a coil for generating an electromagnetic force when a current is passed through a conducting wire wound around the stator; In the motor cooling device comprising:
The coil is wound around the stator, and a coil end portion protruding from a portion located between the stator and the case;
A cooling fluid flow path formed between the case and the coil end portion;
A seal that seals the cooling fluid flow path, located between the case wall surface protruding so as to surround the coil end portion formed on the inner wall surface of the case and the coil end portion;
A terminal connected to the coil end portion and connected to the coil and a power source for supplying current to the coil;
The terminal is disposed so as not to be exposed to the cooling fluid flow path ;
The coil end portion being covered by the resin molding, the cooling apparatus for a motor, characterized that you said cooling fluid channel is formed between the resin mold and the casing. 前記端子は、前記コイルエンド部から前記冷却流体流路を横切らずに前記ステータの半径方向に向けて配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のモータの冷却装置。   3. The motor cooling device according to claim 1, wherein the terminal is arranged in a radial direction of the stator without traversing the cooling fluid flow path from the coil end portion. 4.
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