JPH0923614A - 電気自動車用モータの冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定常負荷状態よりも過負荷状態を重視し、モ
ータの容量および重量を小さくして小型化しても短時間
の過負荷に耐え得るようにして能力を十分に発揮するこ
と。 【手段】 ケーシング２の外周と間隔を有するようにし
てケーシング２を被覆する密閉カバー１１を配設し、こ
の密閉カバー１１内の上部および下部をそれぞれ凝縮器
４１と接続し、密閉カバー１１および凝縮器４１内に冷
媒４６を充填して、凝縮器４１とともに密閉カバー１１
内を蒸発器４５とする沸騰冷却式熱交換器４０を構成し
たもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータを搭載し電
流によりモータを駆動して走行する電気自動車に係り、
特に、そのモータを冷却するための電気自動車用モータ
の冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車は排気ガスを出さず大気汚染
の緩和に寄与する自動車として近年脚光を浴びている。

【０００３】このような電気自動車の駆動源としてのモ
ータには、直流モータと交流モータのいずれもが使用さ
れるが、いずれのモータにおいてもコイルに流せる電流
量は、コイルの線径のほか、コイルの絶縁性やコイルの
温度上昇の影響を受けるため、コイルに流せる電流量は
制限を受けることになる。すなわち、コイルの線径が太
いほど大量の電流を流せるし、また、コイルの温度上昇
を抑制すれば、電流の絶縁性の悪化を防止するととも
に、磁界の特性の悪化を回避できるので大量の電流を流
すことができる。また、一般のモータにおいては、コイ
ルの抵抗による電力損失も問題になっている。

【０００４】さらに、電気自動車用モータを直流ブラシ
レスモータとした場合、ネオジウム−鉄−ボロン磁石と
いう希土類永久磁石を使用することがあるが、このよう
な永久磁石においても、温度が上昇すると磁力の減少は
避けられない。すなわち、温度が４０℃前後から磁力が
減少し始め、配合比にもよるが、８０〜１１０℃程度か
ら急激に減磁率が大きくなり、１４０℃を越えると２５
％以上の大きな減磁率となってしまい、モータとしての
機能に大きな支障が出ることになる。

【０００５】ところで、電気自動車用モータにおいて大
きな負荷が加わるのは、加速時のわずかな時間のみであ
るため、コイルの抵抗による損失をあまり気にする必要
はない。すなわち、電気自動車用モータとして小型のモ
ータを使用しても、コイルを良好に冷却することにより
大きな出力（馬力）を得ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に、モータにおい
ては、定常負荷状態で最大の出力を出すことができ、し
かも、１５０％の過負荷に１分間耐えられるようにモー
タの容量を設計するようになっている。

【０００７】しかしながら、このように設計したモータ
を電気自動車に搭載すると、前述したように電気自動車
用モータにおいて大きな負荷が加わるのは、加速時のわ
ずかな時間のみであるため、モータとしての能力を十分
に発揮し得ない容量の大きすぎるモータとなってしまっ
ていた。

【０００８】一方、従来の電気自動車用モータは、水
冷、油冷あるいは空冷により冷却されていたが、この種
の冷却方法においては、モータを十分に冷却できなかっ
ただけでなく、ポンプなどのような機器を使用するため
高価になるし、また、機器のメンテナンスが必要であ
り、取扱いが煩雑であるという問題点があった。

【０００９】本発明は、このような問題点を克服し、定
常負荷状態よりも過負荷状態を重視し、モータの容量お
よび重量を小さくして小型化しても短時間の過負荷に耐
え得るようにして能力を十分に発揮し得るようにし、し
かも、安価で取扱いが簡単な電気自動車用モータの冷却
装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため請求項１に記載の冷却装置の特徴は、モータのケー
シングの外周と間隔を有するようにしてケーシングを被
覆する密閉カバーを配設し、この密閉カバー内を蒸発器
とする沸騰冷却式熱交換器を構成し、モータを沸騰冷却
式熱交換器により冷却するようにした点にある。そし
て、このような構成を採用したことにより、モータを沸
騰冷却式熱交換器により冷却するようにしたので、モー
タのコイルを低温に維持してモータから良好な出力を得
ることができる。

【００１１】また、請求項２に記載の冷却装置の特徴
は、請求項１において、ケーシングの外周面に多数の放
熱用フィンを形成した点にある。そして、このような構
成を採用したことにより、熱交換効率を請求項１のもの
より向上することができる。

【００１２】さらに、請求項３に記載の冷却装置の特徴
は、ロータおよびステータ間を液密に形成するととも
に、ステータを被覆する密閉カバーを配設し、この密閉
カバー内を蒸発器とする沸騰冷却式熱交換器を構成し、
モータのコイルを絶縁性冷媒中に浸漬して冷却するよう
にした点にある。そして、このような構成を採用したこ
とにより、ステータのコイルを沸騰冷却式熱交換器の絶
縁性冷媒により直接冷却するので、モータのコイルを低
温に維持してモータから良好な出力を得ることができ
る。

【００１３】さらにまた、請求項４に記載の冷却装置の
特徴は、ステータの鉄心を内外における気液の流通を阻
止するように形成するとともに、各磁極片に鉄心の外周
側に連通する有底の凹部を形成し、鉄心の外周と間隔を
有するようにして鉄心を被覆する密閉カバーを配設し、
この密閉カバー内を蒸発器とする沸騰冷却式熱交換器を
構成し、各凹部内に液冷媒を充填して、コイルが巻回さ
れている鉄心の磁極片を沸騰冷却式熱交換器の冷媒によ
り直接冷却するようにした点にある。そして、このよう
な構成を採用したことにより、磁極片に巻回されている
コイルを効率よく冷却して、モータのコイルを低温に維
持してモータから良好な出力を得ることができる。

【００１４】また、請求項５に記載の冷却装置の特徴
は、請求項４において、前記各磁極片の凹部内に多数の
放熱用フィンを形成した点にある。そして、このような
構成を採用したことにより、熱交換効率を請求項４のも
のより向上することができる。

【００１５】さらに、請求項６に記載の冷却装置の特徴
は、ステータの中心軸にほぼ軸方向に延在する軸方向孔
を形成し、この軸方向孔内を凝縮器と接続し、前記軸方
向孔および凝縮器内に冷媒を充填して、前記凝縮器とと
もに前記軸方向孔内を蒸発器とする沸騰冷却式熱交換器
を構成した点にある。そして、このような構成を採用し
たことにより、ロータが外周側に位置する種類のモータ
においても、モータの中心軸側からモータを良好に冷却
することができる。

【００１６】さらにまた、請求項７に記載の冷却装置の
特徴は、請求項１ないし請求項６のいずれかひとつにお
いて、沸騰冷却式熱交換器の冷媒を電気自動車のコント
ローラの冷却装置に供給する管路を形成した点にある。
そして、このような構成を採用したことにより、モータ
に加えて電気自動車のコントローラをも沸騰冷却式熱交
換器により冷却することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態により説明する。

【００１８】図１は請求項１および請求項２に対応する
本発明に係る電気自動車用モータの冷却装置の第１の実
施の形態を示すものであり、図１には電気自動車の車体
に搭載されている電気自動車用モータの一例が示されて
いる。

【００１９】この電気自動車用モータ１は一例として直
流ブラシレスモータとされており、円筒形をなしかつ両
端に蓋体（図示せず）が一体に取付けられたケーシング
２を有している。このケーシング２内でかつこのケーシ
ング２の近傍にはステータ３が配設されており、このス
テータ３の内側には、ロータ４が回転自在に配設されて
おり、このロータ４の中心には、図示しない電気自動車
の駆動源となる回転軸５がロータ４と一体に回転するよ
うに配設されている。

【００２０】前記ステータ３は、前記ケーシング２に内
接する円筒形をなす鉄心６を有しており、この鉄心６に
は、その円周方向に等しい間隔を隔ててそれぞれ内側に
突出する複数の磁極片７，７…が突設されている。ま
た、各磁極片７にはそれぞれコイル８が巻回されてい
る。そして、隣位のコイル８に順次ずらして通電するこ
とによりステータ３の内側に位置する前記ロータ４を回
転することができる。

【００２１】前記ロータ４の外周には、それぞれ円周方
向に微小間隙を隔てて複数の永久磁石９，９…がロータ
４と一体に回転し得るように保持されている。

【００２２】前記ケーシング２の外周面には、図１には
その一部のみを示すが多数の放熱用フィン１０，１０…
が突設されている。各放熱用フィン１０は、前記ケーシ
ング２の軸方向に延在するように形成してもよいし、あ
るいは、前記ケーシング２の円周方向に延在するように
形成してもよい。

【００２３】前記ケーシング２の外周には、ケーシング
２の外周と間隔を有するようにしてケーシング２を被覆
する密閉カバー１１が気液が外部に漏洩しないように配
設されている。この密閉カバー１１の上端部および下端
部には、それぞれ外側に膨出するように形成された冷媒
導出溝１２および冷媒導入溝１３が形成されている。一
方、この密閉カバー１１と間隔を隔てて凝縮器４１が電
気自動車の車体（図示せず）に搭載されている。この凝
縮器４１は前記電気自動車用モータ１より鉛直方向にお
いて高位に配設されており、内部に冷媒が流動する通路
（図示せず）を有するとともに、この通路内の冷媒と外
気との熱交換を良好に行うための多数の放熱用フィン４
２，４２…を有している。前記凝縮器４１の上部内と前
記密閉カバー１１内の冷媒導出溝１２とが蒸気管４３を
介して接続されており、また、凝縮器４１の下部内と前
記密閉カバー１１内の冷媒導入溝１３とが液管４４を介
して接続されている。そして、前記密閉カバー１１、凝
縮器４１、蒸気管４３および液管４４内にはパーフロロ
カーボンクーラントのような冷媒４６が充填されてお
り、前記凝縮器４１、蒸気管４３および液管４４ととも
に前記密閉カバー１１内を蒸発器４５とする沸騰冷却式
熱交換器４０が構成されている。なお、前記冷媒導入溝
１３は、前記凝縮器４１から液管４４を介して密閉カバ
ー１１内に供給された液冷媒の流速を低下させるための
ものであり、また、前記冷媒導出溝１２は、密閉カバー
１１内で蒸発した気冷媒を前記蒸気管４３内に導入する
ためのものである。さらに、前記凝縮器４１と蒸発器４
５とを直接接続することも可能なので、前記蒸気管４３
および液管４４は本発明における必須の構成要件ではな
い。

【００２４】この沸騰冷却式熱交換器４０においては、
蒸発器４５内でケーシング２に伝達された電気自動車用
モータ１の熱と液状態にある冷媒４６とが熱交換を行
い、液冷媒がケーシング２の熱を奪って蒸発し、ケーシ
ング２を介して電気自動車用モータ１を冷却する。一
方、蒸発して気化した冷媒４６は蒸発器４５の上部の冷
媒導出溝１２から蒸気管４３を介して凝縮器４１の上部
に送られ、この凝縮器４１内において各放熱用フィン４
２を介して空気中に放熱して液化される。そして、この
液冷媒４６は、前記凝縮器４１の下部から液管４４を介
して前記蒸発器４５方向に流れ、下部の冷媒導入溝１３
に導入されて流速を低下したうえで蒸発器４５内に供給
され、電気自動車用モータ１との熱交換に使用されるこ
とになる。

【００２５】つぎに、前述した構成からなる本実施の形
態の作用について説明する。

【００２６】電気自動車用モータ１は、運転者の操作に
より図示しない車体に搭載した電池からの電流をステー
タ３の各コイル８に順次供給されることにより駆動さ
れ、ロータ４を回転し、これにより車軸およびタイヤの
回転を介して電気自動車を走行させることができる。

【００２７】ところで、電気自動車用モータ１のコイル
８に給電されることによりコイル８は発熱するが、この
コイル８の熱はケーシング２からケーシング２の放熱用
フィン１０に伝達され、このケーシング２の外側に位置
する沸騰冷却式熱交換器４０の蒸発器４５内の液冷媒４
６との間で熱交換を行い、液冷媒４６が各放熱用フィン
１０から蒸発の潜熱を奪うことにより良好に冷却される
ことになるので、このモータ１の定常負荷状態での駆動
によっては、ケーシング２の温度を気温に数度加えた程
度の温度に抑えることができる。

【００２８】したがって、加速するなどして過負荷状態
が生じても、通常の加速時のようにこの過負荷状態が短
時間である限り、沸騰冷却式熱交換器４０の液冷媒４６
の蒸発によりコイル８の熱を奪うのでコイル８の温度は
それほど上昇しない。よって、過負荷状態が終了すれ
ば、前記沸騰冷却式熱交換器４０の作用によりコイル８
の温度を良好に低下せしめることができ、次回の過負荷
状態に対応することができる。また、ロータ４の発熱に
よりロータ４側の各永久磁石９が温度上昇されると磁力
が低下することになるが、沸騰冷却式熱交換器４０によ
りモータ１の全体が良好に冷却されるので、各永久磁石
９の顕著な温度上昇を回避することができる。

【００２９】このように本実施の形態の電気自動車用モ
ータ１の冷却装置によれば、沸騰冷却式熱交換器４０に
よりコイル８から発生する熱を良好に奪ってモータ１の
コイル８や永久磁石９などを冷却するので、小型のモー
タ１としても、過負荷状態に対応することができる。し
かも、電気自動車用モータ１のケーシング２には多数の
放熱用フィン１０が突設されているので、この点におい
ても良好な熱交換を補助することができる。

【００３０】図２は請求項３に対応する本発明の第２の
実施の形態を示すものであり、本実施の形態も前述した
実施の形態の沸騰冷却式熱交換器により電気自動車用モ
ータのコイルを冷却する点は同様であるが、コイルを直
接冷媒中に浸漬して冷却する点が異なっている。以下、
本発明の第２の実施の形態を前述した第１の実施の形態
と異なる点を主に説明する。

【００３１】図２において、電気自動車用モータ１Ａの
ロータ４の外周には、鉄心６およびコイル８を有するス
テータ３が配設されている。前記鉄心３は、全体として
円筒形をなしており、この鉄心６には、第１の実施の形
態と同様、その円周方向に等しい間隔を隔ててそれぞれ
内側に突出する複数の磁極片７，７…が突設されてい
る。また、各磁極片７にはそれぞれコイル８が巻回され
ている。そして、隣位のコイル８に順次ずらして通電す
ることによりステータ３の内側に位置するロータ４を回
転することができる。

【００３２】ところで、本実施の形態においては、特
に、前記ステータ３と前記ロータ４との間に、後述する
冷媒４６Ａのロータ４側への浸入を阻止してステータ３
およびロータ４間を液密に形成するするためモータ１の
ケーシング２Ａが配設されている。このケーシング２Ａ
は、例えば耐熱性樹脂のような材料により形成されてい
る。また、前記鉄心６の外周には、鉄心６の外周と間隔
を有するようにして鉄心６など電気自動車用モータ１Ａ
の全体を被覆する密閉カバー１１が気液が外部に漏洩し
ないように配設されている。この密閉カバー１１の上部
と凝縮器４１内とが蒸気管４３を介して接続されてお
り、また、凝縮器４１内と前記密閉カバー１１内の下部
とが液管４４を介して接続されている。そして、前記密
閉カバー１１、凝縮器４１、蒸気管４３および液管４４
内には、電気的絶縁性を有するHCFCのような冷媒４６Ａ
が充填されており、前記凝縮器４１、蒸気管４３および
液管４４とともに前記密閉カバー１１内を蒸発器４５と
する沸騰冷却式熱交換器４０が構成されている。また、
この蒸発器４５内と前記ケーシング２Ａの外側の各コイ
ル８の位置する各内部空間１４内とは、それぞれ図示し
ない連通路を介して冷媒４６Ａが自由に移動し得るよう
になっている。

【００３３】つぎに、前述した構成からなる本実施の形
態の作用について説明する。

【００３４】前述した第１の実施の形態の作用において
説明したように、電気自動車用モータ１Ａの各コイル８
に給電されることにより各コイル８は加熱されるが、こ
のコイル８の発熱は各コイル８が浸漬されている液冷媒
４６Ａとの熱交換により除去され、各コイル８は気温よ
り数度高い温度に常時維持される。したがって、加速す
るなどして過負荷状態が生じても、通常の加速時のよう
にこの過負荷状態が短時間である限りコイル８の温度は
それほど上昇しない。よって、過負荷状態が終了すれ
ば、前記沸騰冷却式熱交換器４０の作用により各コイル
８の温度を急激に低下せしめることができ、次回の過負
荷状態に対応することができる。なお、前記冷媒４６Ａ
は電気的絶縁性を有しているので、コイル８に供給され
た電流が冷媒４６Ａを通じて放電されるおそれもない。

【００３５】このように本実施例の電気自動車用モータ
１Ａの冷却装置によっても、沸騰冷却式熱交換器４０の
冷媒４６Ａによりコイル８から発生する熱を良好に奪っ
てモータ１Ａのコイル８を冷却するので、小型のモータ
１Ａとしても、過負荷状態に対応することができる。

【００３６】図３は前述した第２の実施の形態と同様、
沸騰冷却式熱交換器４０の電気的絶縁性を有する冷媒４
６Ａ中に各コイル８を浸漬してコイル８を直接冷却する
実施の形態を示すものであり、この第３の実施の形態に
おける電気自動車用モータ１Ｂは、最近開発された新型
の直流ブラシレスモータにより構成されている。

【００３７】この図３において、ステータ３の円筒形の
鉄心６Ｂは、ステータ３の内周側、すなわちロータ４の
永久磁石９の近傍に位置しており、この鉄心６Ｂには、
その円周方向に等しい間隔を隔ててそれぞれ外側に突出
する複数の磁極片７，７…が突設されている。また、各
磁極片７にはそれぞれコイル８が巻回されている。そし
て、隣位のコイル８に順次ずらして通電することにより
ステータ３の内側に位置する前記ロータ４を回転するこ
とができる。

【００３８】このような構成によれば、ステータ３の円
筒形をなす鉄心６Ｂがステータ３の最内周側に位置して
いるので、この鉄心６Ｂによりステータ３およびロータ
４間が液密に形成されており、この結果、前述した第２
の実施の形態のようなケーシング２Ａを設けることな
く、各コイル８を冷媒４６Ａ中に浸漬することができ
る。

【００３９】したがって、ステータ３より外周側の構成
を前述した第２の実施の形態と同様に構成することによ
り第２の実施の形態とほぼ同様の作用効果を奏すること
ができる。

【００４０】図４および図５は請求項４および請求項５
に対応する本発明の第４の実施の形態を示すものであ
り、前述した第２および第３の実施の形態と異なりコイ
ルを冷媒により直接冷却するわけではないが、第１の実
施の形態よりはコイルをさらに良好に冷却するようにし
たものである。

【００４１】図４において、ロータ４の外周には、前述
した第２の実施の形態におけるようなケーシング２Ａを
介装することなく、ステータ３がロータ４に対向するよ
うに配設されている。このステータ３は、前述した第２
の実施の形態と同様、鉄心６およびコイル８を有してい
る。前記鉄心６は、全体として円筒形をなし内外におけ
る気液の流通を阻止するように形成されており、この鉄
心６には、その円周方向に等しい間隔を隔ててそれぞれ
内側に突出する複数の磁極片７，７…が突設されてい
る。また、各磁極片７にはそれぞれコイル８が巻回され
ている。そして、隣位のコイル８に順次ずらして通電す
ることによりステータ３の内側に位置するロータ４を回
転することができる。

【００４２】前記各磁極片７には、図５に詳示するよう
に、前記鉄心６の外周側に連通し後述する冷媒４６が充
填される有底の凹部１５が形成されている。各凹部１５
は、その幅を比較的小さく形成されており、毛細管現象
により後述する冷媒４６が凹部１５内外へ入出しうるよ
うになっている。

【００４３】また、各凹部１５の内周面および前記鉄心
６の外周面は、鉄心６の内外における液密を保証するた
めのライナ１６により被覆されており、このライナ１６
は、アルミニウムのような熱伝導性の良好な金属あるい
は樹脂などにより形成されている。さらに、少なくとも
前記凹部１５内のライナ１６には、多数の放熱用フィン
１７，１７…が突設されている。これらの各放熱用フィ
ン１７は、後述する冷媒４６の沸騰を促進するためのも
のである。さらにまた、前記鉄心６の外周には、鉄心６
の外周と間隔を有するようにして鉄心６など電気自動車
用モータ１Ｃの全体を被覆する密閉カバー１１が気液が
外部に漏洩しないように配設されている。この密閉カバ
ー１１の上部と凝縮器４１内とが蒸気管４３を介して接
続されており、また、凝縮器４１内と前記密閉カバー１
１内の下部とが液管４４を介して接続されている。そし
て、前記密閉カバー１１、凝縮器４１、蒸気管４３およ
び液管４４内には、前述した第１実施例のものと同様の
冷媒４６が充填されており、前記凝縮器４１、蒸気管４
３および液管４４とともに前記密閉カバー１１内を蒸発
器４５とする沸騰冷却式熱交換器４０が構成されてい
る。

【００４４】前述した構成によれば、電気自動車用モー
タ１Ｃの各コイル８に給電されることによりコイル８は
加熱されるが、このコイル８の発熱は対応する磁極片７
の凹部１５を被覆しているライナ１６の各放熱用フィン
１７に伝達され、この放熱用フィン１７に直接接触する
沸騰冷却式熱交換器４０の蒸発器４５内の冷媒４６との
間で熱交換をすることにより良好に冷却されるので、こ
のモータ１Ｃの定常負荷状態での駆動によっては、各コ
イル８の温度を気温に数度加えた程度の温度に抑えるこ
とができる。したがって、加速するなどして過負荷状態
が生じても、通常の加速時のようにこの過負荷状態が短
時間である限りコイル８の温度はそれほど上昇しない。
よって、過負荷状態が終了すれば、前記沸騰冷却式熱交
換器４０の作用によりコイル８の温度を良好に低下せし
めることができ、次回の過負荷状態に対応することがで
きる。

【００４５】このように本実施の形態の電気自動車用モ
ータ１Ｃの冷却装置によっても、沸騰冷却式熱交換器４
０によりコイル８から発生する熱を良好に奪ってモータ
１Ｃのコイル８を冷却するので、小型のモータ１Ｃとし
ても、過負荷状態に対応することができる。しかも、各
磁極片７の凹部１５には多数の放熱用フィン１７が突設
されているので、この点においても良好な熱交換を補助
することができる。

【００４６】図６および図７は請求項６に対応する本発
明の第５の実施の形態を示すものであり、本実施の形態
における電気自動車用モータ１Ｄは、アウタロータタイ
プの直流ブラシレスモータとされており、このモータ１
Ｄは、中心軸１８を有するステータ３Ｄと、この中心軸
１８の外周に沿って回転しうるロータ４Ｄとを有してい
る。

【００４７】図６に示すように、前記ステータ３Ｄは、
前記中心軸１８の端部に突設され中心軸と同軸的に配置
された円盤状の鉄心６を有しており、この鉄心６の外周
には、それぞれ放射方向に延在する複数の磁極片７，７
…が円周方向に等しい間隔を隔てて突設されている。さ
らに、各磁極片７の各先端部にはコイル８が巻回されて
いる。

【００４８】一方、前記ロータ４Ｄは、前記中心軸１８
の外周に軸受１９を介して回転自在に配置された基部２
０を有しており、この基部２０には、前記各磁極片７お
よびコイル８の外周を囲繞する空洞円盤状のケーシング
２１が連設されている。このケーシング２１の前記各磁
極片７の先端面に対向する部位となる前記ケーシング２
１の内周面には、相互に円周方向に間隔を隔てて複数の
永久磁石９，９…が各磁極片７の先端と微小間隙をもっ
て取付けられている。

【００４９】前記ケーシング２１の外周には、ケーシン
グ２１を囲繞する円環状のホイール２２が支持されてお
り、このホイール２２にはタイヤ２３が装着されてい
る。なお、前記ロータ４Ｄの基部２０には、円盤状のブ
レーキディスク２４が一体に突設されている。

【００５０】そして、本実施の形態においては、特に、
前記中心軸１８内に、両先端を閉塞され比較的大径に形
成された軸方向孔２５が形成されている。この軸方向孔
２５は、図６において右側となる前記各磁極片７の内側
が一端２５ａとされており、この一端２５ａが鉛直方向
において最下位となるように左向きの登り勾配に形成さ
れ、最上位となる他端２５ｂで終っている。

【００５１】前記各磁極片７の内側となる軸方向孔２５
の一端２５ａの内周面には、図７に示すように、各磁極
片７の内部に突出し、それぞれ前記軸方向孔２５と連通
するとともに後述する冷媒４６が充填される有底の凹部
１５Ｄが形成されている。各凹部１５Ｄは、その幅を比
較的小さく形成されており、毛細管現象により後述する
冷媒４６が凹部１５Ｄ内外へ入出しうるようになってい
る。

【００５２】また、各凹部１５の内周面および前記中心
軸１８の外周面は、中心軸１８の内外における液密を保
証するためのライナ１６により被覆されており、このラ
イナ１６は、アルミニウムのような熱伝導性の良好な金
属あるいは樹脂などにより形成されている。さらに、少
なくとも前記凹部１５Ｄ内のライナ１６には、多数の放
熱用フィン１７，１７…が突設されている。

【００５３】さらに、前記軸方向孔２５内の最上位とな
る前記他端２５ｂと凝縮器４１内とが蒸気管４３を介し
て接続されており、また、凝縮器４１内と前記軸方向孔
２５内の最下位となる前記一端２５ａの下部とが液管４
４を介して接続されている。そして、前記軸方向孔２
５、凝縮器４１、蒸気管４３および液管４４内には、前
述した第１の実施の形態のものと同様の冷媒４６が充填
されており、前記凝縮器４１、蒸気管４３および液管４
４とともに前記軸方向孔２５内を蒸発器４５とする沸騰
冷却式熱交換器４０が構成されている。ここにおいて、
前記軸方向孔２５内には、格別の液冷媒貯留部が形成さ
れていないため、前記凝縮器４１から軸方向孔２５に液
冷媒４６を供給するための液管４４は鉛直方向において
前記軸方向孔２５より上位に位置している。

【００５４】前述した構成によれば、電気自動車用モー
タ１Ｄの各コイル８に給電されることによりコイル８は
加熱されるが、このコイル８の発熱は対応する磁極片７
に伝達され、各磁極片７の内部に形成された凹部１５Ｄ
内の冷媒４６との間で熱交換をすることにより良好に冷
却されるので、このモータ１Ｄの定常負荷状態での駆動
によっては、各コイル８の温度を気温に数度加えた程度
の温度に抑えることができる。したがって、加速するな
どして過負荷状態が生じても、通常の加速時のようにこ
の過負荷状態が短時間である限りコイル８の温度はそれ
ほど上昇しない。よって、過負荷状態が終了すれば、前
記沸騰冷却式熱交換器４０の作用によりコイル８の温度
を良好に低下せしめることができ、次回の過負荷状態に
対応することができる。

【００５５】このように本実施例の電気自動車用モータ
１Ｄの冷却装置によっても、沸騰冷却式熱交換器４０に
よりコイル８から発生する熱を良好に奪ってモータ１Ｄ
のコイル８を冷却するので、小型のモータ１Ｄとして
も、過負荷状態に対応することができる。

【００５６】図８および図９は請求項７に対応する本発
明の第６の実施の形態を示すものであり、本実施の形態
は、電気自動車用モータのほか電気自動車における種々
の制御を司るコントローラをも沸騰冷却式熱交換器によ
り冷却するようにしたものである。本実施の形態におい
て冷却しうる電気自動車用モータとしては前述した各実
施の形態の電気自動車用モータ１〜１Ｄのほか種々のモ
ータが該当するが、本実施例においては、一例として前
述した第１の実施の形態のモータ１を図示する。

【００５７】前述した第１その他の各実施の形態におい
て、密閉カバー１１の冷媒導出溝１２からの冷媒４６
は、蒸気管４３を介して凝縮器４１に導入されていた
が、本実施の形態においては、図８に示すように、電気
自動車用モータ１のほか電気自動車のコントローラ２６
をも冷却するため、密閉カバー１１の冷媒導出溝１２か
らの冷媒４６はコントローラ２６の冷却装置であるヒー
トシンク２７へ液管４４ｂを介して導入されるようにな
っている。すなわち、本実施の形態においては、コント
ローラ２６を冷却するために前記電気自動車用モータ１
を冷却した後においても一部の冷媒４６は、凝縮器４１
から密閉カバー１１への液管４４ａ内と同様の液状態で
あるように設定されており、電気自動車用モータ１の蒸
発器４５内において蒸発しなかった冷媒により前記コン
トローラ２６が冷却されることになる。

【００５８】前記コントローラ２６のヒートシンク２７
は、アルミニウムのような熱伝導性のよい材料により直
方体形状に形成されており、このヒートシンク２７の下
面には、ＬＳＩのような複数のコントローラ２６が固定
されている。また、図９に示すように、前記ヒートシン
ク２７の内部には冷媒通路２８が設けられている。な
お、前記ヒートシンク２７の下面にコントローラ２６を
固定したのは、ヒートシンク２７内の冷媒通路２８中に
おいて上部には後述する冷媒４６の気泡がたまるため、
冷媒通路２８の下部側となるヒートシンク２７の下面に
コントローラ２６を固定した方がコントローラ２６を良
好に冷却できるからである。さらに、前記冷媒通路２８
内には、多数の放熱用フィン２９が形成されている。そ
して、前記冷媒通路２８の一端は前記液管４４ｂと接続
され、冷媒通路２８の他端は蒸気管４３と接続されてい
る。この蒸気管４３の中間には、蒸気管４３を膨出した
ようにして液冷媒貯留部３０が形成されており、この液
冷媒貯留部３０を介して前記蒸気管４３の先端は前記凝
縮器４１と接続されている。

【００５９】このような構成によれば、液冷媒４６を電
気自動車用モータ１の蒸発器４５および電気自動車のコ
ントローラ２６のヒートシンク２７内において蒸発さ
せ、蒸発した冷媒４６の代りとなる液冷媒４６を液冷媒
貯留部３０から前記ヒートシンク２７および前記蒸発器
４５内に逆流するようにして、電気自動車用モータ１の
ほかコントローラ２７をも冷却することができる。な
お、本実施の形態においては、電気自動車用モータ１の
蒸発器４５内において一部の冷媒４６が蒸発し、ここで
蒸発しなかった冷媒４６はヒートシンク２７の冷媒通路
２８内において蒸発するというように、冷媒４６が２箇
所において蒸発することになるので、モータ１の冷却効
率を前述した各実施の形態のものと同様にするには、沸
騰冷却式熱交換器４０としての容量が前述した各実施の
形態の沸騰冷却式熱交換器４０より大きなものを使用す
ることが望ましい。

【００６０】つぎに、前述したように蒸気管４３および
液管４４は本発明において必須のものではないが、実質
的に凝縮器４１を蒸発器４５と一体にし、長尺の前記蒸
気管４３および液管４４を使用しないようにした本発明
の実施の形態が図１０に示されている。なお、この図１
０においては、電気自動車用モータ１は、そのケーシン
グ２のみを記載し、ケーシング２内の構成については種
々の形式があるが、その図示は省略する。

【００６１】図１０において、電気自動車用モータ１の
ケーシング２の外周には、ケーシング２と間隔を隔てて
密閉カバー１１が配設されている。この密閉カバー１１
の下端には、この密閉カバー１１の内側に後述する液冷
媒４６を導入するための開口３１が形成されており、ま
た、この密閉カバー１１の上端には、この密閉カバー１
１内の冷媒４６を上方に導く冷媒通路３２が一体に形成
されている。さらに、前記密閉カバー１１の外周には、
この密閉カバー１１と間隔を隔てて密閉ハウジング３３
が配設されている。

【００６２】そして、前記密閉カバー１１および前記密
閉ハウジング３３の上端には凝縮器４１が搭載されてい
る。また、前記密閉カバー１１、密閉ハウジング３３お
よび凝縮器４１内にはパーフロロカーボンクーラントの
ような冷媒４６が充填され、この凝縮器４２には、前述
した各実施の形態における蒸気管４３に相当する前記冷
媒通路３２からの高温の冷媒４６が供給されるようにな
っており、また、この凝縮器４２内において冷却された
液冷媒４６が前述した各実施の形態における液管４４に
相当する前記密閉ハウジング３３内を通過して開口３１
から前記密閉カバー１１内の蒸発器４５に供給されるよ
うになっている。

【００６３】このような構成によっても、電気自動車用
モータ１を良好に冷却することができる。

【００６４】なお、本発明は、前述した各実施の形態に
限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可
能である。例えば、モータの種類としては種々のタイプ
のものを使用することができる。また、ステータには同
一形状の複数の平板を積層して構成するものもあるが、
このような形状のステータも本発明の冷却装置の対象と
なることはもちろんである。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、沸
騰冷却式熱交換器を用いて良好に冷却を行うことができ
るので、定常負荷状態よりも過負荷状態を重視し、小容
量で軽量の小型のモータとしても短時間の過負荷に耐え
得るようにして能力を十分に発揮することができる。ま
た、ポンプなどのような機器を使用することがないため
安価に製造できるし、さらには、機器のメンテナンスも
必要でなく、取扱いが簡単である。さらにまた、冷媒を
電気自動車のコントローラの冷却装置にも供給すること
によりコントローラをも併せて冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷却装置の第１の実施の形態を示す一
部縦断面側面図

【図２】本発明の冷却装置の第２の実施の形態を示す一
部縦断面側面図

【図３】本発明の冷却装置の第３の実施の形態を示す一
部縦断面側面図

【図４】本発明の冷却装置の第４の実施の形態を示す一
部縦断面側面図

【図５】図４の要部の拡大断面図

【図６】本発明の冷却装置の第５の実施の形態を示す一
部縦断面側面図

【図７】図６の要部の拡大図

【図８】本発明の冷却装置の第６の実施の形態を示す一
部縦断面側面図

【図９】図８の要部の拡大断面図

【図１０】本発明の冷却装置の第７の実施の形態を示す
一部縦断面側面図

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 電気自動車用モータ ２，２Ａ ケーシング ３，３Ｄ ステータ ４ ロータ ６，６Ｂ 鉄心 ７ 磁極片 ８ コイル ９ 永久磁石 １０，１７，２９，４２ 放熱用フィン １１ 密閉カバー １４ 内部空間 １５，１５Ｄ 凹部 ２５ 軸方向孔 ２６ コントローラ ２７ ヒートシンク ３０ 液冷媒貯留部 ３３ 密閉ハウジング ４０ 沸騰冷却式熱交換器 ４１ 凝縮器 ４３ 蒸気管 ４４，４４ａ，４４ｂ 液管 ４５ 蒸発器 ４６ 冷媒 ４６Ａ 電気絶縁性冷媒

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング内にステータとロータとを配
   設し、少なくとも一方に電流を供給してロータを回転さ
   せる電気自動車用モータにおいて、前記ケーシングの外
   周と間隔を有するようにして前記ケーシングを被覆する
   密閉カバーを配設し、この密閉カバー内の上部および下
   部をそれぞれ凝縮器と接続し、前記密閉カバーおよび凝
   縮器内に冷媒を充填して、前記凝縮器とともに前記密閉
   カバー内を蒸発器とする沸騰冷却式熱交換器を構成した
   ことを特徴とする電気自動車用モータの冷却装置。
2. 【請求項２】 前記ケーシングの外周面に多数の放熱用
   フィンを形成したことを特徴とする請求項１に記載の電
   気自動車用モータの冷却装置。
3. 【請求項３】 ロータの外周に鉄心およびコイルを有す
   るステータを配設し、前記コイルに電流を供給してロー
   タを回転させる電気自動車用モータにおいて、前記ロー
   タおよびステータ間を液密に形成するとともに、前記ス
   テータを被覆する密閉カバーを配設し、この密閉カバー
   内の上部および下部をそれぞれ凝縮器と接続し、前記密
   閉カバーおよび凝縮器内に電気的絶縁性の冷媒を充填し
   て前記コイルを冷媒中に浸漬し、前記凝縮器とともに前
   記密閉カバー内を蒸発器とする沸騰冷却式熱交換器を構
   成したことを特徴とする電気自動車用モータの冷却装
   置。
4. 【請求項４】 円周方向に配列された複数の磁極片を備
   えた鉄心および前記各磁極片に巻回された複数のコイル
   を有するステータをロータの外周に配設し、前記各コイ
   ルに電流を供給してロータを回転させる電気自動車用モ
   ータにおいて、前記ステータの鉄心を内外における気液
   の流通を阻止するように形成するとともに、前記各磁極
   片に前記鉄心の外周側に連通する有底の凹部を形成し、
   前記鉄心の外周と間隔を有するようにして前記鉄心を被
   覆する密閉カバーを配設し、この密閉カバー内の上部お
   よび下部をそれぞれ凝縮器と接続し、前記密閉カバーお
   よび凝縮器内に冷媒を充填して、前記凝縮器とともに前
   記密閉カバー内を蒸発器とする沸騰冷却式熱交換器を構
   成したことを特徴とする電気自動車用モータの冷却装
   置。
5. 【請求項５】 前記各磁極片の凹部内に多数の放熱用フ
   ィンを形成したことを特徴とする請求項４に記載の電気
   自動車用モータの冷却装置。
6. 【請求項６】 中心軸を有するステータと前記中心軸の
   外周に沿って回転しうるロータとを配設し、少なくとも
   一方に電流を供給してロータを回転させる電気自動車用
   モータにおいて、前記中心軸にほぼ軸方向に延在する軸
   方向孔を形成し、この軸方向孔内を凝縮器と接続し、前
   記軸方向孔および凝縮器内に冷媒を充填して、前記凝縮
   器とともに前記軸方向孔内を蒸発器とする沸騰冷却式熱
   交換器を構成したことを特徴とする電気自動車用モータ
   の冷却装置。
7. 【請求項７】 前記沸騰冷却式熱交換器の冷媒を電気自
   動車のコントローラの冷却装置に供給する管路を形成し
   たことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか
   ひとつに記載の電気自動車用モータの冷却装置。