JPH0662547A - 外径圧縮形の液冷電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 出力トルクを所望値に維持し、かつ、液冷効
果を保持したまま外径を縮小圧縮した外径圧縮形液冷電
動機の構造を提供すること。 【構成】 ロータ（２２）の外周に空隙を介してステー
タ（２６）を有し、そのステータの外周域に液冷手段を
備えた液冷電動機における、ロータ（２２）の外周と対
向したステータコア（２７）の巻線溝（２８）の溝底を
包絡する円形中間面（３０ａ）とステータコア（２７）
の外周面（３７ａ）との間の環状磁路部（３０）の肉厚
を低減させて外径を圧縮し、ステータ（２６）の外周域
に冷却液の流路を内蔵したケース手段（３１、３２）を
ステータコア（２７）の外周面（２７ａ）に嵌着して液
冷手段を形成すると共にインナーケース（３１）を磁性
材料による磁路に形成した構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液冷電動機の構造の改
良に関し、特に、モータの出力トルクを維持した状態で
モータ外径を圧縮し、小型化を促進することができる外
径圧縮形の液冷電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】永久磁石を備えた回転ロータの周囲に空
隙を介してステータを有し、同ステータの外周域に液冷
手段を備えた液冷電動機は周知である。図４、図５に示
す電動機は、この種の周知の電動機の構造例を示してい
る。すなわち、ロータ２は積層鉄心部材から成るロータ
ヨーク３の中心部に出力軸４を有し、又、ロータヨーク
３の外周面には磁束流を発生する複数個の永久磁石５
が、例えば、表面張り付け式に設けられ、各永久磁石５
はロータヨーク３に密着した内面と空隙に面した外周面
とに磁極を有し、磁束流を発生する。

【０００３】このようなロータ２に上記空隙を介して円
筒形のステータ６が、固定要素として設けられている。
このステータ６は積層鉄心から成るステータコア７の内
周面側に複数のラジアル方向に深さを有した巻線収納溝
８が形成され、各２つの巻線収納溝８、８間に形成され
たステータ歯９は、ロータ２の永久磁石５からの磁束が
流入し、又流出する磁路として形成されている。ステー
タ歯９から流入した磁束流は、ステータコア７の外周面
と巻線収納溝８の溝底を包絡したステータコア内部の中
間円形面１０ａとの間に介在する環状の磁路部１０を流
れ、他のステータ歯９を通過してロータ２側の永久磁石
５に向けて流出し、ロータヨーク３を経て閉塞磁路を形
成し、この間に、ステータ６の巻線（図示略）を流れる
電流と相互電磁作用によりロータ２の出力軸４に出力ト
ルクを発生する。

【０００４】他方、ステータ６の外周域には環状のイン
ナーケース１１がステータコア７の外周に密着、嵌合さ
れ、このインナーケース１１の外側に更に環状のアウタ
ーケース１２が密着、嵌合されている。そして、両ケー
ス１１、１２の間に冷却液の流動する液路が設けられ、
図５に示すニップル１３、１３を介して外部の冷却液管
路と接続されることにより、モータの作動中は常時、冷
却液が供給され、ステータコア７内に発生する鉄損熱や
銅損熱を奪熱する冷却手段を形成している。

【０００５】上記の冷却手段において、一般的には、イ
ンナーケース１１の外周面側に液流路を構成する溝が削
設される構造がとられ、この場合に従来のインナーケー
ス１１は、上記の液流路を削設する機械加工の容易性の
観点及びモータ重量の軽減を意図してアルミ材料が多用
される。なお、図５において、１４は電動機の前フラン
ジを示し、１５はエンドベルを示している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、冷却手
段のインナーケース１１をアルミ材で形成した場合に
は、同インナーケース１１は、ステータコア７に密着さ
れていてもアルミ材が非磁性であるため、モータの磁気
回路における磁路を形成することは不可能である。この
ため、モータ磁気回路は、要求されるモータ性能に応じ
てステータ６のステータコア７の寸法、形状を最適設計
化する方法がとられる。つまり、所要の出力トルクを確
保するためには、磁気回路における透磁率の低減を回避
すべく、前述したステータコア７の磁路部１０の肉厚寸
法は、ステータ歯９を流動する磁束流の磁束密度が同磁
路部１０においても等しい磁束密度となるように、つま
り、この磁路部１０における透磁率が著しく低下しない
ように、比較的、厚肉の寸法に設計される場合が多い。
依って、このようなステータコア７の外周にインナーケ
ース１１、アウターケース１２から成る液冷手段が嵌
合、配設された場合には、必然的にモータ径は大きくな
り、故に、モータ利用に当たり、狭隘なモータ設置空間
への据え付けが困難になる場合がある。

【０００７】依って、本発明は、モータ出力トルクと液
冷性能の低下を招くことなく、モータ外径を圧縮し、モ
ータの小型化を図ることが可能な電動機の構造を提供せ
んとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の発明目的に鑑み、
本発明は、電動機のロータ要素の外周に空隙を介してス
テータ要素を有し、そのステータ要素のステータコアの
外周に密着させて液冷手段を設けた構成における上記の
ステータコアの環状磁路部の厚さ寸法を低減すると同時
に、同ステータコアの外周に密着、嵌合される円筒形の
ケース手段を磁性材で形成し、ステータコアの磁気回路
の磁路の一部を同ケース手段で形成することにより、磁
気回路における透磁率の低減を阻止し、モータ出力トル
クを所定のレベルに維持し、かつ、ステータコア及びケ
ース手段に発生する鉄損熱を冷却液で吸熱し、冷却性能
を維持するようにしたものである。

【０００９】即ち、本発明によれば、ロータの外周に空
隙を介してステータを有し、そのステータの外周域に液
冷手段を備えた液冷電動機において、上記ステータは、
上記ロータの外周と対向した内周面側に複数のラジアル
巻線溝を有した円筒コアを備えると共に、該円筒コアの
外周面から前記ラジアル巻線溝の溝底を包絡する円形中
間面までの環状磁路部の肉厚を前記外周面から所定量だ
け低減させて外径を圧縮し、上記ステータの外周域に冷
却液の流路を内蔵したケース手段を前記円筒コアの外周
面に嵌着して前記液冷手段を形成すると共に該ケース手
段を磁性材料による磁路に形成した外径圧縮形の液冷電
動機を提供するものである。以下、本発明を添付図面に
示す実施例に基づいて、更に、詳細に説明する。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明に係る外径圧縮形液冷電動機
の内部構造を示す断面図、図２は同電動機の側面図、図
３は、同電動機のステータに対するインナーケースとア
ウターケースの嵌合構造並びにインナーケースに形成さ
れた冷却液路の構成を示した分解側面図である。

【００１１】図１及び図２を参照すると、本発明に係る
液冷電動機は、ロータ２２がロータヨーク２３、同ロー
タヨーク２３の外周面に表面張り付け方式で設けられた
複数の永久磁石片２５、ロータヨーク２３の中心部に設
けられた出力軸２４を有して形成されている点で図４に
示す従来の電動機のロータ２と実質的には同一の構造を
有している。

【００１２】また、固定子を形成するステータ２６も円
筒形のステータコア２７を上記のロータ２２の外周に空
隙を介して有し、そのステータコア２７の内周面側には
ラジアル方向に深さを有した複数の巻線収納溝２８が等
間隔で設けられ、各２つの巻線収納溝２８の間にはステ
ータ歯２９が形成され、ロータ２２の永久磁石２５によ
って発生される磁束流に対する磁気回路の一部を形成し
ている。ここで、同ステータ２６のステータコア２７の
外周面２７ａと上記の巻線収納溝２８の溝底を包絡する
同ステータコア内部の円形の中間面３０ａとの間に形成
される環状の磁路部分３０のラジアル方向の肉厚寸法
は、図４に示した従来のステータコア６の磁路部分１０
のラジアル方向の肉厚に比較して低減されており、従っ
て、ステータコア２７の外径を縮小している。

【００１３】然しながら、このようにステータコア２７
の外径を縮小させるために、単に、磁路部３０の肉厚寸
法を低減した場合、同磁路部３０における磁束流に対す
る流路断面積が減少するために、ロータ２２の永久磁石
２５から発生、流入される磁束流に対する透磁率は低減
し、磁気飽和状態が出現する。そして、この結果、磁気
回路における磁束密度が、ステータ歯２９で低下するた
めにモータ出力トルクが低下して所要のモータ性能を得
ることが困難になり、同時に磁路部３０の磁気飽和によ
り鉄損熱の増加を生じ、ステータコア２７の温度上昇が
発生する結果となる。

【００１４】依って、本発明では、ステータ２６のステ
ータコア２７の外周面２７ａに密着して嵌合される冷却
手段のインナーケース３１を磁性材料で形成し、同イン
ナーケース３１自体を磁路要素として用いる構成を取る
ものである。かくして、ステータコア２７の磁路部３０
における磁路断面積の減少分をインナーケース３１の断
面積で補い、磁束密度の低減を阻止するものである。

【００１５】そして、ステータコア２７の外径寸法が圧
縮された分だけ、液冷手段を形成するインナーケース３
１とアウターケース３２の両者の径寸法を夫々、縮小化
させることが可能であり、故に、同液冷手段の外径寸法
が縮小化されて電動機の全体外径を圧縮することが可能
になるのである。なお、両ケース３１、３２間に冷却液
の流路を形成する点は従来の液冷電動機と同様の構成を
有している。

【００１６】なお、ステータコア２７の磁路部３０のラ
ジアル方向の肉厚寸法を縮小させた場合に、その肉厚寸
法の縮小分を補う磁性材料製のインナーケース３１の肉
厚寸法値は、両者のラジアル方向に合算した磁路を通過
する磁束流密度が、ステータ歯２９を通過する磁束流の
磁束密度と略等価となるように選定、設計されることが
好ましい。

【００１７】ここで、インナーケース３１は、一般に円
筒磁性材料から機械加工されるか、金型加工法で形成さ
れるが、ステータコア２７のように磁性鋼板の積層構造
でないために、磁束流の流動に伴って発生する渦電流に
よる鉄損熱の発生量が多いが、インナーケース３１とア
ウターケース３２との間に冷却液を流動させる液冷手段
を形成しているので、冷却効率が自然冷却等に対比して
著しく高く、故に、このような液冷手段による奪熱効果
が著しいので、インナーケース３１やアウターケース３
２の温度上昇は、十分に抑制される。

【００１８】図３は、ステータ２６、インナーケース３
１、アウター３２等の嵌合状態を説明する分解側面図で
ある。同図から明らかなように、ステータ２６のステー
タコア２７の外周にインナーケース３１が密着、嵌合さ
れ、このとき、同インナーケース３１には、冷却液の流
路３６が削設、具備されている。そして、このインナー
ケース３１の外周にアウターケース３２が同じく、密
着、嵌合され、両ケース３１、３２の内部に液冷手段が
形成される。この冷却手段と、アウターケース３２の外
周に形成された冷却液口３７、３８に装着されるニップ
ル３３、３３を介して結合される管路手段（図示なし）
を介して外部の冷却液回路と接続されて、冷却液の供
給、帰還が可能な構成となっている。なお、ステータ２
６は前部に前フランジ３４を有し、後部にエンドベル３
５を備えている。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、液冷電動機、特に、永久磁石を備えた回転ロ
ータの外周にステータを有し、そのステータの外周域に
液冷手段を備えたアウターステータ形液冷電動機におい
て、ステータコアの外周面と巻線収納溝の溝底を包絡す
る中間面との間に形成される環状磁路部の厚さ寸法を低
減すると同時に、同ステータコアの外周に密着、嵌合さ
れる円筒形のケース手段、特にインナーケースを磁性材
で形成し、ステータコアの磁気回路の磁路の一部を同ケ
ース手段で形成するようにしたから、磁気回路における
磁束密度の低減を防止してモータ出力トルクを所定のレ
ベルに維持することを可能にしつつ、ステータコア及び
ケース手段に発生する銅損熱及び鉄損熱を冷却液で奪熱
し、冷却性能を維持することが可能となる効果を得るこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る外径圧縮形液冷電動機の内部構造
を示す断面図である。

【図２】同電動機の側面図である。

【図３】同電動機のステータに対するインナーケースと
アウターケースの嵌合構造並びにインナーケースに形成
された冷却液路の構成を示した分解側面図である。

【図４】従来の液冷電動機の構造を示す断面図である。

【図５】同従来の液冷電動機の側面図である。

【符号の説明】

２２…ロータ ２３…ロータヨーク ２４…出力軸 ２５…永久磁石 ２６…ステータ ２７…ステータコア ２７ａ…外周面 ２８…巻線収納溝 ２９…ステータ歯 ３０…磁路部 ３０ａ…円形中間面 ３１…インナーケース ３２…アウターケース ３３…ニップル ３６…冷却液路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータの外周に空隙を介してステータを
   有し、そのステータの外周域に液冷手段を備えた液冷電
   動機において、 前記ステータは、前記ロータの外周と対向した内周面側
   に複数のラジアル巻線溝を有した円筒コアを備えると共
   に、該円筒コアの外周面から前記ラジアル巻線溝の溝底
   を包絡する円形中間面までの環状磁路部の肉厚を前記外
   周面から所定量だけ低減させて外径を圧縮し、 前記ステータの外周域に冷却液の流路を内蔵したケース
   手段を前記円筒コアの外周面に嵌着して前記液冷手段を
   形成すると共に該ケース手段を磁性材料による磁路に形
   成した、 ことを特徴とする外径圧縮形の液冷電動機。