JPH08103052A - モータの冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モータの外形および重量を小さくし、かつ、
モータケースを均一に冷却すること。 【構成】 モータケース２の外周に一枚板からなる板材
10をモータケース２の半径方向に所定の間隔を設けて螺
旋状に巻きつけて、モータケース２の外周に複数層の冷
却水路17を形成する。これにより、モータケース２に何
ら加工を施すことなく冷却水流路17を形成することがで
き、モータケース２の強度に影響を与ないようにして肉
厚を厚くする必要がなく、重量を軽減することができ
る。またモータケース２の外周面の全域に冷却水流路17
を形成して、モータケース２を均一に冷却することがで
きる。更に、構造を簡単にして小型化することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車などに搭載
されるモータの冷却装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】モータは基本的にロータとステータとで
構成されていて、ロータはモータケースに軸支されてお
り、ステータはモータケースに固定されている。DCブラ
シレスモータのようにモータの外面（モータケース）を
冷却するものにおいて、モータケースを均一に冷却しな
いと、ロータとステータとの間の僅かな間隙にくるいを
生じ、モータ特性あるいは性能に影響を与える。したが
って、モータケースは均一に冷却しなければならない。

【０００３】従来のモータ冷却装置には大きく分けて、
図17に示すようにモータ１のケース２の外面に冷却フィ
ン３を植設して、空気によりケース１を冷却する空冷方
式と、図18に示すようにケース２自体に冷却水流路４を
形成して冷却する、水冷方式とがある。

【０００４】その具体的な従来例として、図19は空冷方
式のモータであり、ケース２の外周面に多数のフィン３
を植設し、ケース２に一体に設けられたスティ５にブラ
ケット６を介してマウンテェング７により図示省略の車
体に弾性的に支持している。そして、矢印Ａで示すよう
に車両走行時の風により冷却するようにしている。ま
た、図23に示すようにモータ１の前方から送風機６によ
って強制的に冷却するようにしたもの、あるいは図24に
示すようにモータ１の側方から送風機６によって強制的
に冷却するようにしたものがある。

【０００５】また、図20に示すものは水冷方式のモータ
であり、ケース２の内部にモータ１の縦方向に多数の冷
却水流路４を形成するための孔を鋳造などにより形成
し、図18に示すように冷却水入口８から供給した冷却水
を流路４に平行に分流して冷却水出口９より流出させる
ようにしている。また、図21に示すようにモータケース
２を四角形にして、その四隅に冷却水流路４を形成し、
図22に示すように冷却水入口８から供給した冷却水を冷
却水流路４に平行に分流して冷却水出口９より流出させ
るようにしている。また、特開平５−292703号公報には
水冷方式のモータが開示されており、このモータの場合
も同様にケースの内側に冷却水流路を形成し、モータを
水冷するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例において、
空冷式の場合には図19、23および24に示すように、モー
タの一方向から風を送って冷却するので、例えば図23に
示すように送風機６に近いモータの前側（イ）と送風機
６から離れたモータの後ろ側（ロ）とでケースの冷却が
異なり、また図19および図24に示すようにモータの側方
から冷却した場合においても同様に、送風機６に近い側
（イ）と送風機６から離れた側（ロ）とではケースの冷
却が異なり、ケースを均一に冷却することができない。
このように、ケースが均一に冷却されないと、ケース自
体が不規則に熱変形してモータの特性あるいは性能に影
響を与えるという問題がある。

【０００７】また空冷方式において、ケースの冷却効果
を高めるためにはフィンの高さを高くして、伝熱面積を
多くしなければならないのであるが、フィンの高さを高
くするとその外形が大きくなって、モータ配設のスペー
ス上フィンの高さを高くすることが制限される。その結
果フィンの高さを十分に高くすることができなくなっ
て、モータの冷却を十分にすることができないという問
題がある。

【０００８】次に水冷方式において、図20、21、22およ
び特開平５−292703号公報に開示されたものはいずれ
も、ケースの内側または内部に冷却水流路を形成してい
るので、ケース自体の強度が低下する。したがって、ケ
ースの肉厚を厚くしなければならない。その結果ケース
の重量が大きくなり、電気自動車などにあっては余分な
電力を消費すると共に、モータのコストも高くなるとい
う問題がある。

【０００９】本発明はモータの外形および重量を小さく
し、かつ、モータケースを均一に冷却できるようにした
水冷式のモータの冷却装置を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明にかかる手段は、モータケースの外周に両側に
シール材を設けた板材をモータケースの半径方向に所定
の間隔を設けて巻きつけ、該間隙によってモータケース
の外周に複数層の冷却水流路を形成したことを特徴とす
る。

【００１１】

【作用】本発明はこのように構成したので次の通りの作
用がある。すなわち、モータケースの外周に両側にシー
ル材を設けた板材をモータケースの半径方向に所定の間
隔を設けて巻きつけて、モータケースの外周に複数層の
冷却水流路を形成したので、モータケースの強度に影響
を与えることなく冷却水流路を形成することができ、か
つ、モータケースの外周面の全域に冷却水流路を形成す
ることができる。

【００１２】

【実施例】以下本発明の一実施例について説明する。図
２に示すように板材10の両縁にはシール部材11が接着剤
などで固定されている。このシール部材11は図３に示す
ように両面に山部 111と谷部 112とからなる凹凸面にな
っており、表面の山部 111と裏面の谷部 112とが対応す
るように形成されている。また、図２において板材10に
はモータケース２の外面に固定されているステー12（図
１）が貫通する孔13が明けられており、この孔13の回り
にはシール材14が取りつけられている。

【００１３】一方モータケース２の端部には図４および
図５に示すように、シール部材15が貼着されており、こ
のシール部材15の表面にも図２に示したシール部材11と
同じ山部 151と谷部 152が形成されている。このシール
部材15は図４に示すようにシール部材15の一端（イ）か
ら他端（ロ）にかけてその肉厚を次第に厚くし、両端部
（イ）、（ロ）が密着する部分においては図５に示すよ
うに、肉厚の差による高さＨ1 の段部16を形成してい
る。この段部16の高さＨ1 は図３に示したシール材11の
寸法Ｈ2 にほぼ等しくなっている。

【００１４】図６に示すシール材15′はシール材15′の
端部（ロ）のみの肉厚を厚くし、同様に高さＨ1 の段部
16を形成するようにしている。また、図８に示すよう
に、モータケース２の外周面の半径を次第に長くして、
モータケース２自体に段部16を形成するようにして、モ
ータケース２の外周面に均一な肉厚のシール材15を貼着
するようにしてもよい。このようにして、モータケース
２の両端にシール材15または15′を貼着したモータケー
ス２の外周面に、図２に示す板材10の両縁に設けたシー
ル材11の山部 111と谷部 112を、シール材15または15′
の谷部 152と山部151に嵌合しながら、板材10の巻き始
めの基端を段部16に一致させて、板材10をモータケース
２の外周面に巻きつける。このように、段部16の高さＨ
1 とシール材11の寸法Ｈ2 とがほぼ等しくなっていて、
板材10の巻き始めの基端を段部16に一致させて、板材10
をモータケース２の外周面に巻きつけることにより、板
材10を螺旋状に巻くことができるようになっている。

【００１５】図１は板材10を螺旋状に巻いた状態を示し
ており、シール材15（15′）の山部151および谷部 152
とシール材11の谷部 112と山部 111との嵌合、およびシ
ール材11の山部 111と谷部 112との嵌合により、一種の
ラビリンスシールを形成し、かつ、螺旋状に巻かれた板
材10は高さＨ3 の間隔で支持されて、複数層の冷却水流
路17を形成している。上記シール材11と11および15（1
5′）と11の嵌合部にシリコンを充填して互いの嵌合を
容易にすると共にシール性を高めるようにしている。ま
た、ステー12の部分において、板材10を巻きながら孔13
にステー12を押し込むことにより、シール材14を変形さ
せてステー12の外面に密着させることによりシールする
ようになっている。そして、ボルト18により板材10をシ
ール材11に挟んだ状態で締結するようにしている。

【００１６】図12に示すようにモータケース２からは電
線ケーブル19が出ている。この電線ケーブル19は図10に
示すシール部材20によって支持するようにしている。す
なわち、図11に示すようにこのシール材20には電線ケー
ブル19の直径に適合した凹溝202が形成されていて、こ
の凹溝 202に電線ケーブル19が貫通する孔 201が明けら
れている。そして、図12に示すようにこの孔 201に電線
ケーブル19を貫通させ、シール部材20をモータケース２
の外周面に密着させた後に、電線ケーブル19を矢印方向
に折り曲げる。また、図11に示すようにシール部材20の
縁には板材10が差し込まれてシールする差し込み溝 203
が形成されており、他方の縁には段部16に当接する当接
面 204が形成されている。また、このシール部材20の長
さはモータケース２の長さにほぼ等しい長さになってい
て、電線ケーブル19をモータケース２の外面との間で断
熱し、電線ケーブル19を熱から保護するようにしてい
る。上記シール材11、15（15′）および20の材質はゴム
を使用している。

【００１７】図８および図９は電線ケーブル19の部分に
おけるモータケース２の端部構造を示す図であり、板材
10の基端部を折り曲げてシール材20に設けた差し込み溝
203にその端部を差し込み、電線ケーブル19側に冷却水
が浸透しないようにして、電線ケーブル19を水から保護
するようにしている。そして、板材10の巻き始めの基端
部において、シール材11を欠落させてバッフル板21を取
り付ける（溶接）ことにより、モータケース２の長手方
向に冷却水の流路22を形成している。このバッフル板21
は図７に示すように、冷却水の流れ方向（矢印Ａ）に順
次大きくした連通孔23が明けられており、バッフル板21
の長手方向に冷却水が均一な水量で連通孔23を通るよう
にしている。

【００１８】図８はモータケース２自体に段部16を形成
したものであり、板材10をモータケース２の外周面に一
回巻いた状態では、段部16においてシール材15の山部 1
51および谷部 152と、シール材11の山部 111と谷部 112
とがほぼ一致している。これにより板材10をモータケー
ス２の外周面に螺旋状に巻くことができる。また、図９
はシール材15の端部のみを肉厚にして（図６参照）段部
16を形成したものであり、この場合も同様に板材10をモ
ータケース２の外周面に一回巻いた状態では、段部16に
おいてシール材15の山部 151および谷部 152と、シール
材11の山部 111と谷部 112とがほぼ一致して、板材10を
モータケース２の外周面に螺旋状に巻くことができる。
また、図４に示したシール材15のように、肉厚を次第に
厚くして段部16を形成した場合においても同様である。

【００１９】図13は板材10を巻いて冷却水流路を形成し
たモータの外観を示す図であり、バッフル板21で形成さ
れた流路22にはノズル23および24が接続されている。そ
して、この実施例では電線ケーブル19とノズル23および
24が同一方向に突出するようになっているが、モータ１
の配置と冷却水の配管や電気配線の関係により、電線ケ
ーブル19を逆の方向に引き出すようにしてもよく、ま
た、ノズル23と24を互いに逆の方向に設けるようにして
もよい。

【００２０】図16は自動車の冷却系統を利用してモータ
１の冷却を行うようにした一例を示すものである。すな
わち、ウオータポンプ25で送られた冷却水の一部をモー
タ１に導き、サーモスタット27を経由して配管32を流れ
てラジエータ28に至り、送風機29によって降温されてラ
ジエータ28を通過した冷却水が配管31を流れて再びウオ
ータポンプ25により循環させるモータ１の冷却回路を形
成すると共に、モータ１をバイパスするバイパス回路26
を設ける。30はリザーバタンクである。

【００２１】そして、モータ１の温度が低い段階ではサ
−モスタット27が全閉になっていて、冷却水はバイパス
回路26を流れてラジエータ28を経由し循環する。この段
階ではモータ１の冷却水流路17（図１）内に冷却水が満
たされた状態にある。そして、冷却水流路17内に満たさ
れている冷却水の温度が上昇し始めた時に、サ−モスタ
ット27がその温度を感知して開き始め、モータ１の冷却
水流路17の冷却水が流れ始め、サ−モスタット27の開度
に応じて、ウオータポンプ25から送られる冷却水はモー
タ１とバイパス回路26とに分流する。サ−モスタット27
はモータ１の冷却水流路17内を流れる冷却水の温度を感
知して開度が調整されるので、冷却水流路17内を流れる
冷却水の量が調整され、モータケース２の温度が一定の
温度になるように調整することができるようになってい
る。

【００２２】以上のように構成した本実施例の作用につ
いて次に説明する。モータケース２の外周に一枚板から
なる板材10をモータケース２の半径方向に所定の間隔を
設けて螺旋状に巻きつけて、モータケース２の外周に複
数層の冷却水流路17を形成したので、モータケース２に
何らの加工を施すことなく冷却水流路17を形成すること
ができ、モータケース２の強度に影響を与えることはな
く、かつ、モータケースの外周面の全域に冷却水流路を
形成することができる。

【００２３】そして、板材10をモータケース２の外周面
に螺旋状に巻くので、冷却水流路を形成した外形は、直
径が大きくなってもモータケース２と同じ相似形であ
り、フィン形式やモータケース２を四角形にしてその内
部に冷却水流路を形成したものに比べて小型化すること
ができる。

【００２４】次にモータケース２の冷却について説明す
ると、冷却水流路17が螺旋状に形成されているので、図
13に示したノズル24から冷却水を供給しノズル23から出
すようにした場合に、図14に示すように冷却水流路17内
を矢印Ｂのように流れている冷却水の温度は外気（常
温）から次第に冷却水流路17a 、17b 、17c に行くに従
い水温が上昇し、最も内側の冷却水流路17c では冷却水
流路内の冷却水の温度とモータケース２の温度との間の
温度差が少なくなって、冷却水の熱は矢印Ｃ方向に移動
し、モータケース２を緩やかに冷却することができる。
一方において図15に示すように、板材10は螺旋状の一枚
板であるので、板材10にも冷却水の熱が伝わり、矢印の
方向に熱が緩やかに移動してモータケース２を緩やかに
冷却する。このように、モータケース２の全体を緩やか
に冷却することにより、モータケース２の熱歪みを最小
限にすることができ、モータの性能特性および性能を安
定した状態を維持して冷却することができる。

【００２５】また、冷却水の流れを逆にしてノズル23か
ら冷却水を供給しノズル24から出すようにした場合に
は、モータケース２と冷却水の温度との間の温度差を大
きく取ることができて冷却効果を高くすることができる
が、ノズル23から流入してくる温度が低い冷却水との接
触部分と、他の部分とで冷却のされかたが異なるので、
モータケース２の熱歪みが上記の場合に比べて大きくな
る。このように、冷却水の流す方向によって特質がある
ので、モータの種類に応じて冷却水の流れ方向を任意に
選択することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述した通り本発明によれば、モー
タケースの外周に両側にシール材を設けた板材をモータ
ケースの半径方向に所定の間隔を設けて巻きつけ、モー
タケースの外周に複数層の冷却水路を形成したので、モ
ータケースに何ら加工を施すことなく冷却水流路を形成
することができ、モータケースの強度に影響を与ないよ
うにして肉厚を厚くする必要がなく、重量を軽減すると
共に、既存のモータへの適用をすることができる。そし
て、モータケースの外周面の全域に冷却水流路を形成し
て、モータケースを均一に冷却しモータの特性および性
能を維持して冷却することができる。更に、構造を簡単
にして小型化することができモータのレイアウトの制限
を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部を拡大して縦断面した
図である。

【図２】図１における板材の平面図である。

【図３】図２における板材の縁部を示す正面図である。

【図４】モータにシール材を貼着した状態を示す正面図
である。

【図５】図４の側面図である。

【図６】モータに他のシール材を貼着した状態を示す正
面図である。

【図７】図13におけるバッフルプレートの平面図であ
る。

【図８】図４および図６における段部を部分拡大して示
した図である。

【図９】図４および図６における段部を部分拡大して示
した図である。

【図１０】電線ケーブルを支持するシール材の平面図で
ある。

【図１１】図10の側面図である。

【図１２】電線ケーブル部分の斜視図である。

【図１３】板材を螺旋状に巻いたモータの外観図であ
る。

【図１４】モータケースを冷却するときの熱の移動を示
す説明用の図である。

【図１５】モータケースを冷却するときの熱の移動を示
す説明用の図である。

【図１６】モータの冷却システムを示す模式図である。

【図１７】空冷モータの斜視図である。

【図１８】水冷モータの斜視図である。

【図１９】従来の空冷式モータの正面図である。

【図２０】従来の水冷式モータの斜視図である。

【図２１】従来の水冷式モータの正面図である。

【図２２】図21の斜視図である。

【図２３】空冷式モータの強制冷却を示す模式図であ
る。

【図２４】空冷式モータの強制冷却を示す模式図であ
る。

【符合の説明】

１ モータ ２ モータケース 10 板材 11 シール材 15 シール材 17 冷却水流路 20 シール材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータケースの外周に両側にシール材を
   設けた板材をモータケースの半径方向に所定の間隔を設
   けて巻きつけ、該間隙によってモータケースの外周に複
   数層の冷却水流路を形成したことを特徴とするモータの
   冷却装置。