WO2009110437A1

WO2009110437A1 - 電動機

Info

Publication number: WO2009110437A1
Application number: PCT/JP2009/053894
Authority: WO
Inventors: 大記田中
Original assignee: 日産自動車株式会社
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2009-09-11
Also published as: US8203241B2; EP2262081A1; EP2262081A4; JP5167868B2; CN101946387A; CN101946387B; EP2262081B1; JP2009213231A; KR20100117647A; US20110012448A1; KR101131257B1

Abstract

　本発明の電動機１０は、固定子１１と、固定子１１と相対的に回転するように回転軸１３に軸支され且つ冷却媒体Ｌにより冷却される回転子１２と、固定子１１の側に設けられ且つ冷却媒体Ｌを溜めておく冷却媒体貯留部６０と、冷却媒体貯留部６０から回転子１２へ冷却媒体Ｌを案内する冷却媒体通路２２とを備え、冷却媒体通路２２の冷却媒体Ｌを吐出する吐出口２３ａを、回転子１２の回転部位１８ａに近接配置すると共に、冷却媒体貯留部６０を吐出口２３ａよりも下方に設置し、回転子１２と吐出口２３ａとの間に作用する負圧により冷却媒体貯留部６０内の冷却媒体Ｌを吸引する構造を持つことを特徴とする。

Description

電動機

　本発明は、電動機に関する。より詳細には本発明は、回転時の回転子を冷却する冷却構造を備えた電動機に関する。

　従来、永久磁石型電動機の回転子において、鉄損（渦損及びヒステリシス損失）が主な損失であることが知られている。回転子の回転速度が大きくなると通過磁束も大きくなるので、この鉄損は増大する。その結果として回転子が発熱する。回転子が発熱して高温になると、磁石・磁性体の磁気特性が悪化してしまうことから、回転子の冷却が求められる。

　このような回転子を冷却するものとして、例えば、回転子表面が冷却媒体に接触し、冷却媒体の撹拌により回転子及び固定子を冷却させる、掻上げ潤滑冷却構造を有する「電気回転装置」（特許文献１参照）がある。更に、外部オイルポンプを設けこの外部ポンプによって冷却媒体を圧送する方法等がある。
特開２００１－３７１２９号公報

　しかしながら、従来の「電気回転装置」における掻上げ潤滑の場合、低速回転時に回転子が冷却を必要としない領域において、固定子と回転子との間に介在する冷却媒体の粘性抵抗が大きい。回転子の高速回転時における磁気抵抗は向上するものの、低速回転時は回転抵抗により電動機としての冷却効率が悪化してしまうことが避けられなかった。

　また、外部オイルポンプを設けるものにおいては、効率的に高速回転のみに回転子を冷却可能だが、高コストとなっていた。

　本発明は上記問題点に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、外部ポンプを設けることなく冷却媒体によって回転子を冷却できる電動機を提供することである。更に本発明の目的は、回転子の低速回転時に冷却媒体の粘性抵抗が大きくなって回転子の冷却効率が悪化しない電動機を提供することである。

　本発明に係る電動機は、固定子と、前記固定子と相対的に回転するように回転軸に軸支され且つ冷却媒体により冷却される回転子と、前記固定子の側に設けられ且つ前記冷却媒体を溜めておく冷却媒体貯留部と、前記冷却媒体貯留部から前記回転子へ前記冷却媒体を案内する冷却媒体通路とを備え、前記冷却媒体通路の前記冷却媒体を吐出する吐出口を、前記回転子の回転部位に近接配置すると共に、前記冷却媒体貯留部を前記吐出口よりも下方に設置し、前記回転子と吐出口との間に作用する負圧により前記冷却媒体貯留部内の冷却媒体を吸引する構造を持つことを特徴とする。

　更に、本発明に係るアキシャルギャップ型電動機は、固定子と、前記固定子と相対的に回転するように回転軸に軸支され且つ冷却媒体により冷却される回転子と、前記固定子の側に設けられかつ前記冷却媒体を溜めておく冷却媒体貯留部と、前記冷却媒体貯留部から前記回転子へ前記冷却媒体を案内する冷却媒体通路と、前記固定子に接近したり前記固定子から離反するように前記回転子が移動して、前記回転子と前記固定子との間の空隙が変化する可変空隙構造とを備え、前記冷却媒体通路の前記冷却媒体を吐出する吐出口を、前記回転子と前記固定子との間の前記空隙とは反対側の面に臨ませて前記回転子の回転部位に近接配置すると共に、前記冷却媒体貯留部を前記吐出口よりも下方に設置し、前記回転子と前記吐出口との間に作用する負圧により前記冷却媒体貯留部内の冷却媒体を吸引することを特徴とする。

図１は、本発明の第１実施形態に係るモータの構成を示す断面図である。図２は、図１のモータにおける冷却媒体の流れを示すモータ下半部の断面説明図である。図３は、負圧によるＡＴＦ（オートマチックトランスミッションフルード）レベルをグラフで示す説明図である。図４は、ＡＴＦ吐出流速をグラフで示す説明図である。図５は、本発明の第２実施形態に係るノズルの先端部を示し、図５Ａは曲面構成の断面説明図、図５Ｂは多面構成の断面説明図である。図６は、本発明の第３実施形態に係る冷却媒体の流れを示すモータ下半部の断面説明図である。図７は、本発明の第４実施形態に係る冷却媒体の流れを示すモータ下半部の断面説明図である。図８は、本発明の第５実施形態に係る冷却媒体の流れを示すモータ下半部の断面説明図である。図９は、本発明の第６実施形態に係るノズルの先端部を示すノズル対向面となる回転子背面側の説明図である。図１０は、図９のノズルの先端部を拡大して示し、図１０Ａはノズルの平面説明図、図１０Ｂはノズルの断面説明図である。図１１は、本発明の第７実施形態に係るモータ下半部の断面説明図である。図１２は、本発明の第８実施形態に係るモータの断面説明図である。図１３は、図１２の圧力調整バルブの詳細説明図である。

　以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
　図１は、本発明の第１実施形態に係るモータ１０の構成を示す断面図である。図１に示すように、永久磁石を用いた永久磁石型電動機であるモータ１０は、固定子（ステータ）１１と、回転自在に軸支された回転子（ロータ）１２とを備えている。円筒状の回転子１２の中心軸方向に沿う回転軸（回転子回転軸）１３に対して、固定子１１の対向面と回転子１２の対向面とが略平行に配置されている。モータ１０は、回転子１２と固定子１１の間に空隙ＡＧを有する、所謂ラジアルギャップモータである。固定子１１と回転子１２とは、モータケース１４の内部に収納されている。このモータ１０は、回転軸１３を横倒し、即ち、略水平にした状態（図１に示す状態）で設置され、駆動される。

　モータケース１４は、円筒状のケース本体部１４ａ、及びケース本体部１４ａの両側開口をそれぞれ塞ぐ円盤状の２個のケース蓋部１４ｂ，１４ｃを有している。ケース本体部１４ａとケース蓋部１４ｂ，１４ｃとは、液密状態になるように、例えば、ボルト１５により固着されている。コイル巻線１６が巻回された固定子１１がケース本体部１４ａの内壁面に取り付けられている。両ケース蓋部１４ｂ，１４ｃの盤面中心を貫通する回転軸１３が、軸受け１７ａ，１７ｂを介して回転自在に両ケース蓋部１４ｂ，１４ｃに装着されている。

　回転子１２を補強し且つカップ状に形成された回転子補強部材１８が、この回転軸１３に装着されている。回転子補強部材１８に関しては、回転子１２の回転部位である底面部１８ａが、その中心部に回転軸１３を貫通させた状態で、例えば、ボルト１９により回転軸１３に固着されている。回転子補強部材１８の周面部１８ｂの外側の外周端面にエンドリング１２ａが取り付けられている。

　周面部１８ｂとボルト１９との間に位置し且つ周方向に略等間隔離間して、複数個（例えば、６個）の貫通孔２０が、回転子補強部材１８の底面部１８ａに開けられている。貫通孔２０は、冷却媒体Ｌ（図２参照）が通り抜けることができる横長丸孔（図６参照）の断面形状を有して、底面部１８ａの表面（即ち、ケース蓋部１４ｂ側の面）から裏面（即ち、ケース蓋部１４ｃ側の面）を貫通している。

　各貫通孔２０の下端部下方を通る円環状に形成された溝２１であって、各貫通孔２０に連通するように貫通孔２０側に開口する樋状の溝２１が、回転子補強部材１８の底面部１８ａの表面（即ち、ケース蓋部１４ｂ側の面）に設けられている。この溝２１は、貫通孔２０に入り込む前の冷却媒体Ｌを受け止める受け部として機能する。

　また、ケース蓋部１４ｂの内部であって回転軸１３下方には、冷却媒体Ｌの流路となる冷却媒体通路２２が、ケース蓋部１４ｂの半径方向に沿って形成されている。冷却媒体通路２２では、貫通孔２０に対向して溝２１の上方近傍に上端口２２ａが位置し、ケース本体部１４ａの内周面延長上に下端口２２ｂが位置している。上端口２２ａ・下端口２２ｂがケース蓋部１４ｂの裏面（即ち、回転子１２側の面）に開口している。上端口２２ａにはノズル２３が装着されている。冷却媒体通路２２に送り込まれた冷却媒体Ｌ（図２参照）を吐出する吐出口である先端部２３ａを、ノズル２３は持つ。モータ１０が駆動時の回転部位である底面部１８ａの表面（即ち、ケース蓋部１４ｂ側の面）の、溝２１上方に先端部２３ａ（吐出口）を近接配置させている。

　つまり、冷却媒体通路２２では、モータケース１４内部の固定子１１・回転子１２を収納する密閉空間内に、上端口２２ａ及び下端口２２ｂが開口している。この密閉空間と連通する連通路として冷却媒体通路２２は形成されている。ノズル２３の吐出口である先端部２３ａは、冷却媒体通路２２に連通する。モータ１０が回転時に回転する回転子１２の近傍の気流の影響を受けるように、先端部２３ａは回転子１２の回転部位である底面部１８ａに近接配置されている。つまり、回転する回転子補強部材１８の底面部１８ａの表面に先端部２３ａを臨ませている。

　図２は、図１のモータ１０における冷却媒体Ｌの流れを示すモータ１０下半部の断面説明図である。図２に示すように、密閉空間底部（冷却媒体貯留部６０）に位置する固定子１１を略浸漬状態にするように、モータケース１４内部の密閉空間底部（冷却媒体貯留部６０）に冷却媒体Ｌが溜められている。この密閉空間底部（冷却媒体貯留部６０）は、固定子１１の側に設けられて冷却媒体Ｌを溜めておく冷却媒体貯留部６０（リザーバ）として機能する。即ち、モータケース１４内部のノズル２３の先端部２３ａよりも下方に設置されて冷却媒体Ｌが溜められた密閉空間底部（冷却媒体貯留部６０）と、回転子１２上方の貫通孔２０とを繋ぐように、モータ１０の冷却媒体通路２２は配置されている。モータ１０の冷却媒体通路２２は、冷却媒体Ｌを冷却媒体貯留部６０から回転子１２へ案内する。

　なお、冷却媒体通路２２から吐出される冷却媒体Ｌとしては、例えば冷却液が用いられるが、これに限らず、オートマチックトランスミッションフルード（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｆｌｕｉｄ：ＡＴＦ）や冷却オイル等を用いてもよい。

　モータ１０が駆動され、回転子１２の回転数が増加するのに伴い冷却媒体通路２２内の圧力が低下すると、モータケース１４内部の密閉空間底部（冷却媒体貯留部６０）から冷却媒体Ｌが汲み上げられる。冷却媒体通路２２の上端口２２ａに装着されたノズル２３から、回転子１２の回転部位である底面部１８ａの外面、即ち、回転子１２の背面（図２で回転子１２の左面）に向かって、回転子１２の高速回転時に、冷却媒体Ｌが吐出される。

　ノズル２３から吐出された冷却媒体Ｌは、遠心力によって、回転子１２の背面を伝い回転子１２の外径方向（固定子１１方向）へ流れようとする。しかしながら冷却媒体Ｌは、回転子１２の内径方向（回転軸１３方向）に開口する溝２１に受け止められ、溝２１内に一時的に保持される。

　溝２１内に一時的に保持された冷却媒体Ｌは、溝２１に連通する貫通孔２０を通り抜けて、回転子１２の内周部、即ち、回転子補強部材１８の周面部１８ｂ内面に流れ出す。回転子１２の背面側に吐出させた冷却媒体Ｌを、貫通孔２０により、回転子１２の表面側（回転子補強部材１８の内周面側）へ導くことができるので、回転子１２の表面側を効率的に冷却できる。また、回転子１２の表面側（回転子補強部材１８の内周面側）へ流れ込む冷却媒体Ｌが減ってしまうのを、溝２１により防止できる。

　上記のように、冷却媒体Ｌが周面部１８ｂに流出する。内径側（底面部１８ａ側）よりも外径側（周面部１８ｂ先端）の方が大径化しているため、冷却媒体Ｌは、遠心力によって周面部１８ｂ先端方向、即ち、回転子１２の開口部方向へ押し流される。

　回転子補強部材１８の周面部１８ｂの内面を流れる冷却媒体Ｌは、遠心力により、周面部１８ｂの先端から更に、回転子１２の外径方向へと押し流される。このとき、冷却媒体Ｌが空隙ＡＧへ流れ込むのを防ぐため、回転子補強部材１８の周面部１８ｂの先端には、プレート２４が取り付けられている。

　回転子１２（回転子補強部材１８の周面部１８ｂ）の内面を流れる冷却媒体Ｌは、回転子１２の端部から離脱する。空隙ＡＧを塞ぐようにプレート２４の先端部（図２中の下部）が固定子１１側へ入り込んでいる。このようにして、回転子１２の端部（周面部１８ｂの端部）にプレート２４が設置されている。回転子１２と固定子１１との間の空隙ＡＧをプレート２４が塞いでいる。これによって、離脱冷却媒体Ｌが空隙ＡＧに入り込むのを、プレート２４が防止している。これにより、冷却媒体Ｌが空隙ＡＧ内に流れ込むことがないので、離脱冷却媒体Ｌによる粘性抵抗は発生しない。

　このように、回転子１２の回転時、ノズル２３から吐出された冷却媒体Ｌが、回転子補強部材１８の周面部１８ｂの内面に沿って流れる（図２中、矢印Ｃ参照）ことにより、回転子１２の内周部を冷却できる。

　つまり、回転子１２の回転子補強部材１８は、回転軸１３方向に沿う下り傾斜面を有している。回転子１２の熱を吐出冷却媒体Ｌによって吸収しつつ吐出冷却媒体Ｌを移動させて、回転子補強部材１８の傾斜面は、回転子１２（回転子補強部材１８）から吐出冷却媒体Ｌを回転子１２の回転時の遠心力により離脱させる。よって、カップ状に形成され且つ開口部に向かうにつれて内径が拡大する形状を有する回転子補強部材１８により、冷却媒体Ｌは、回転子１２の内周部の熱を吸収した後に回転子１２の外部へと飛ばされる。

　また、冷却媒体Ｌとして冷却液を用いることで、冷却効率を高めると共に、回転子１２の低速回転時における冷却媒体Ｌの吐出を負圧と冷却媒体との比重の関係から抑制できる。これによって、冷却効率及び回転効率が共に良好な冷却装置を構成できる。

　つまり、モータ１０において、回転子１２の高速回転時には、回転子１２近傍の気体は流速を持つため、ベルヌーイ効果によって負圧が発生する。よって、モータケース１４内部の密閉空間底部（冷却媒体貯留部６０）、即ち、冷却媒体Ｌを貯留する冷却媒体貯留部６０から冷却媒体Ｌを吸い上げ、ノズル２３の先端部２３ａから回転子１２に冷却媒体Ｌを吹き付けることができる。また、回転子１２の低速回転時には、負圧と冷却媒体Ｌとの比重の関係から、低速回転時の負圧によっては冷却媒体Ｌが吐出しないため、冷却媒体Ｌによる粘性抵抗が発生しない。

　また、回転子１２の回転停止時に、冷却媒体貯留部６０に溜められる冷却媒体Ｌの表面は、空隙ＡＧよりも下方（回転子半径方向外側）に位置することになるので、空隙ＡＧ面に冷却媒体Ｌが介在しないことにより、固定子１１と回転子１２との間における粘性抵抗を低減できる。

　なお、図２において、冷却媒体通路２２の下端口２２ｂは、ケース蓋部１４ｂの回転子１２側に向かって開口しているが、ケース蓋部１４ｂのケース本体部１４ａ側に向かって開口（図１参照）していても良い。モータケース１４内部の密閉空間底部（冷却媒体貯留部６０）に溜められた冷却媒体Ｌを吸い込むことができるように、密閉空間底部（冷却媒体貯留部６０）の底面近傍に下端口２２ｂが開口していればよい。

　次に、冷却媒体ＬとしてＡＴＦを用いた場合の負圧状態におけるＡＴＦレベル及びＡＴＦ吐出流速について説明する。

　図３は、負圧によるＡＴＦレベルをグラフで示す説明図である。図３に示すように、冷却媒体通路２２内に存在する冷却媒体Ｌ（ＡＴＦ）が負圧によって吸い上げられるとき、吸い上げられる高さ（ＡＴＦレベル）、即ち、ＡＴＦを貯留する冷却媒体貯留部６０内のＡＴＦ面からの高さ（ｍｍ）は、回転子１２の回転数（ｒｐｍ）の上昇に伴い上昇する。

　冷却媒体通路２２の内部に存在するＡＴＦの高さが上昇し、ＡＴＦの高さがノズル２３が設けられている高さと同一になると、ノズル２３からＡＴＦが吐出され始める。ノズル２３からＡＴＦが吐出されるときに回転子１２が持つ回転数以上の回転数においては、回転数の上昇に伴ってノズル２３からのＡＴＦの吐出量が増加するため、冷却媒体通路２２内のＡＴＦの高さ（ＡＴＦレベル）は変わらず、ノズル２３の高さと同一となる。

　図４は、ＡＴＦ吐出流速をグラフで示す説明図である。図４に示すように、ノズル２３からＡＴＦが吐出されるときに回転子１２が持つ回転数（吐出回転数）以上の回転数においては、回転数の上昇に伴い、ノズル２３からのＡＴＦの吐出量が増加する。即ち、吐出流速（ｍ／ｓ）が増加する。また、吐出回転数未満の回転数においては、冷却媒体通路２２内でのＡＴＦの高さが変化するのみで、ＡＴＦの吐出は行われない。

（第２実施形態）
　図５Ａ，図５Ｂは、本発明の第２実施形態に係る先端部２３ａ（吐出口）を示す。図５Ａは曲面構成の断面説明図、図５Ｂは多面構成の断面説明図である。図５Ａ、図５Ｂに示すように、冷却媒体通路２２の上端口２２ａに装着されたノズル２３では、底面部１８ａ側に突出するドーム状の曲面（図５Ａ参照）或るいはドーム状の多面体（図５Ｂ参照）に先端部２３ａを形成している。つまり、冷却媒体Ｌを吐出させる先端部２３ａを、回転子補強部材１８の底面部１８ａに対向する凸形状になるようにしている。その他の構成及び作用は、第１実施形態に係るモータ１０（図２参照）と同様である。

　上記構成を有することで、ベンチュリー効果により、先端部２３ａ（吐出口）、即ち、冷却媒体Ｌの吐出部近傍における回転流体の流速が吐出部近傍以外の場所に比べて増加する（図５Ａ、図５Ｂ中、矢印Ｓ参照）ため、負圧がより発生し易くなる。このため、冷却媒体貯留部６０からより多くの冷却媒体Ｌを汲み上げる（吸引する）ことができる。

（第３実施形態）
　図６は、本発明の第３実施形態に係る冷却媒体Ｌの流れを示すモータ３０下半部の断面説明図である。図６に示すように、モータ３０は、モータケース蓋部１４ｂの内部に形成されていた冷却媒体通路２２を、ケース蓋部１４ｃの内部に形成し、上端口２２ａに装着されたノズル２３を、回転子１２の開口部側である、回転子補強部材１８の開口部側に向けている。その他の構成及び作用は、第１実施形態に係るモータ１０（図２参照）と同様である。

　このように、回転子１２の回転時、ノズル２３から回転子補強部材１８の底面部１８ａに向かって吐出された冷却媒体Ｌが、周面部１８ｂ内面に沿って流れ落ちる（図６中、矢印Ｃ参照）ことにより、回転子１２の内周部を冷却できる。

　上記構成を有することにより、回転子１２の背面（図６で回転子１２の左面）に向かって冷却媒体Ｌが吐出される場合（図２参照）に比べ、回転子１２に貫通孔２０を開ける必要がないため、回転子１２の回転強度を高く設定できる。

（第４実施形態）
　図７は、本発明の第４実施形態に係る冷却媒体Ｌの流れを示すモータ３５下半部の断面説明図である。図７に示すように、モータ３５は、回転子３６の中心軸方向に沿う回転軸１３に対して固定子１１の対向面と回転子３６の対向面とが垂直に配置され、回転子３６と固定子１１の間に空隙ＡＧを有する、所謂アキシャルギャップモータである。その他の構成及び作用は、第１実施形態に係るモータ１０（図２参照）と同様である。

　回転子３６を補強し且つ円盤状に形成された回転子補強部材３７を、回転子３６は有している。回転子補強部材３７周方向に沿って埋設状態に配列された複数の永久磁石３８を、回転子補強部材３７が固定子１１に対向する部分に、回転子補強部材３７は有する。更に、永久磁石３８の背面側に配置されたバックヨーク３８ａを、回転子補強部材３７は有している。この回転子補強部材３７の空隙ＡＧ側の面の反対側の面である、バックヨーク３８ａの背面側には、回転子補強部材３７をその半径方向に貫通する冷却媒体通路３９が形成されている。

　冷却媒体通路３９では、ノズル２３の先端部２３ａ（吐出口）に臨むように上端口３９ａがノズル２３下方に開口し、モータケース１４内部の密閉空間底部（冷却媒体貯留部６０）に溜められた冷却媒体Ｌに臨むように下端口３９ｂが回転子補強部材３７の外周端面に開口している。

　上記構成を有することにより、回転子３６の高速回転時のみに、ノズル２３から冷却媒体Ｌを吸引させたり吐出させることができ、ノズル２３から吐出された冷却媒体Ｌは、冷却媒体通路３９を通って（図７中、矢印Ｃ参照）密閉空間底部（冷却媒体貯留部６０）に流れ落ちて溜められる。また、回転子３６の内部に冷却媒体通路３９を設けたので、バックヨーク３８ａ近傍、即ち、発熱部近傍を冷却でき、冷却性能が向上する。

（第５実施形態）
　図８は、本発明の第５実施形態に係る冷却媒体Ｌの流れを示すモータ４０下半部の断面説明図である。図８に示すように、モータ４０では、固定子１１に接近したり固定子１１から離反するように回転子３６が移動し（図８中、可変空隙構造を示す白抜き矢印Ｘを参照）、回転子３６と固定子１１の間の空隙ＡＧが変化する可変空隙型アキシャルギャップモータである。

　このモータ４０において、冷却媒体Ｌを吐出させる吐出口である先端部２３ａを、回転子補強部材３７の側面であって空隙ＡＧ側の面とは反対側面である背面近傍に位置させて、回転子補強部材３７の背面に臨ませている。即ち、ノズル２３の先端部２３ａ（吐出口）を、回転子３６の回転部位に近傍配置している。その他の構成及び作用は、第１実施形態に係るモータ１０（図２参照）と同様である。

　上記構成を有することにより、空隙ＡＧが拡大したとき、即ち、回転子３６が高速回転時の誘起電圧低減時に、回転子３６が固定子１１から遠ざかることにより、回転子３６と先端部２３ａ（吐出口）との間の距離が接近し、先端部２３ａ（吐出口）から冷却媒体Ｌを吐出させることができる。ノズル２３から吐出させた冷却媒体Ｌは、回転子補強部材３７の背面を伝って（図８中、矢印Ｃ参照）流れ落ちて密閉空間底部（冷却媒体貯留部６０）に溜められる。

（第６実施形態）
　図９は、本発明の第６実施形態に係るノズル２３の先端部２３ａを示すノズル対向面となる回転子１２背面側の説明図である。図１０Ａ，図１０Ｂは、図９のノズル２３の先端部２３ａを拡大して示し、図１０Ａはノズル２３の平面説明図、図１０Ｂはノズル２３の断面説明図である。

　図９に示すように、管体状の先端流路形成部（流路形成部）４５（図１０Ａ，図１０Ｂ参照）が、ノズル２３の先端部２３ａに装着されている。先端流路形成部４５は、回転子１２の周方向、即ち、回転子補強部材１８の底面部１８ａの周方向に沿う流路を形成し、底面部１８ａの周方向両側に開口を有する。回転子補強部材１８の底面部１８ａに沿った底面部１８ａ周方向両側に、ノズル２３の吐出口（先端部２３ａ）は先端流路形成部４５により開口することになる。その他の構成及び作用は、第１実施形態に係るモータ１０（図２参照）と同様である。

　図１０Ａ，図１０Ｂに示すように、先端流路形成部４５では、その長手方向略中央部が、ノズル２３の先端部２３ａに被せるように取り付けられている。ノズル２３の先端部２３ａに装着された先端流路形成部４５の外面は、回転子補強部材１８の底面部１８ａに殆ど接触した状態になる（図１０Ａ参照）。また、先端流路形成部４５は、ノズル２３の先端部２３ａとの連結部の流路幅Ｗ１が、少なくとも一方の開口部の流路幅Ｗ２、即ち、回転子補強部材１８の底面部１８ａ半径方向の開口幅よりも短く形成されている（図１０Ｂ参照）。従って、回転子１２の回転（図１０Ｂの矢印Ｒを参照）に伴い先端流路形成部４５を通り抜ける空気は、出入口が広くノズル２３に連通する中央部が狭く形成された流路を通り抜ける（図１０Ｂの矢印Ｒを参照）ことになる。

　上記構成を有することにより、ノズル２３の先端部２３ａのみを回転子補強部材１８の底面部１８ａ近傍に位置させる場合に比べ、多くの流体をノズル２３の先端部２３ａに取り込むことが可能なため、より多くの冷却媒体Ｌをノズル２３から吐出できる。また、先端流路形成部４５では、その中央部（ノズル２３の先端部２３ａ）を出入り口付近よりも狭くすることにより、ベンチュリ効果を発生させて、より多くの冷却媒体Ｌを吐出できる。また、回転子補強部材１８の底面部１８ａに設けられた溝２１であって冷却媒体Ｌを受け止める溝２１よりも先端流路形成部４５が上方に位置していることから、モータ組み付け作業時の組み付け精度が向上する。

　なお、先端流路形成部４５は、管体状に形成する他、回転子補強部材１８の底面部１８ａ側が開口した溝状に形成しても良い。

（第７実施形態）
　図１１は、本発明の第７実施形態に係るモータ５０の下半部の断面説明図である。図１１に示すように、モータ５０では、ケース蓋部１４ｂの冷却媒体Ｌ吐出部である上端口２２ａよりも上部（即ち、回転軸１３側）に、圧力調整バルブ５１とフィルタ５２とを設けている。

　圧力調整バルブ５１では、大気と連通する連通口がケース蓋部１４ｂの外表面に開口している。この圧力調整バルブ５１により、大気圧と、冷却媒体通路２２内部の負圧との、制御を行なう。そして、外部からモータケース１４内部の密閉空間内へ圧力調整バルブ５１を介して導入する大気の濾過を、フィルタ５２が行う。その他の構成及び作用は、第１実施形態に係るモータ１０（図２参照）と同様である。

　この圧力調整バルブ５１は、固定子１１の温度を感知する機能を備える。つまり、圧力調整バルブ５１は、固定子１１のコイル巻線（固定子巻線）１６の温度や固定子鉄心の温度を感知する。これらの感知温度に応じて圧力調整バルブ５１が開閉し、冷却媒体通路２２の内部圧力を、モータ５０の内部圧力と同等状態或いは回転子１２の回転時に発生する負圧状態に調整する。つまり、圧力調整バルブ５１は、コイル巻線１６の温度又は固定子鉄心の温度が低いときには、冷却媒体通路２２内部の圧力をモータ５０内部又は外部の大気圧と同等とし、コイル巻線１６の温度又は固定子鉄心の温度が高いときには、冷却媒体通路２２内部の圧力を回転子１２により発生する負圧とする。

　上記構成を有することにより、モータ５０の高速駆動時の冷却を必要とする高負荷時には、圧力調整バルブ５１を閉状態とする。一方、モータ５０の高速駆動時においても、冷却を必要としない場合、例えば、磁束密度が少ないときや寒冷地走行時等には、圧力調整バルブ５１を開状態とする。圧力調整バルブ５１を開状態とし、冷却媒体通路２２内の負圧を大気圧へと近づけることにより、冷却媒体Ｌがノズル２３から吐出するのを防止する。このように、モータ５０の高速回転時においても、低負荷時には、回転子１２と冷却媒体Ｌの間で発生する粘性抵抗を低減させることができ、モータ１０の高速駆動時における出力感度に対応した冷却制御を行える。

　また、外部の大気をモータケース１４内部の密閉空間内へ導入する際、圧力調整バルブ５１とノズル２３との間に設置されたフィルタ５２により、大気中のコンタミ（ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）等の汚染物質を除去できる。

（第８実施形態）
　図１２は、本発明の第８実施形態に係るモータ５５の断面説明図である。図１２に示すように、大気圧と、冷却媒体通路２２内部の負圧との制御を行なう圧力調整バルブ５１を、モータ５５はモータケース１４内部に設置している。それに対応して、冷却媒体通路２２に連通する上部冷却媒体通路５６を設け、ノズル２３を冷却媒体通路２２ではなく上部冷却媒体通路５６に装着している。その他の構成及び作用は、第１実施形態に係るモータ１０（図２参照）と同様である。

　上部冷却媒体通路５６は、ケース蓋部１４ｂの上半部に設置されている。冷却媒体通路２２に形成した上端口２２ａ（図２）に代えて、回転子補強部材１８の底面部１８ａに形成された溝２１の下方近傍に開口する上部下端口５６ａを、上部冷却媒体通路５６に設けている。この上部下端口５６ａには、ノズル２３が装着されている。ノズル２３では、溝２１下部の底面部１８ａの表面（即ち、ケース蓋部１４ｂ側の面）に、先端部２３ａ（吐出口）を接近対向させている。

　また、固定子１１においてコイル巻線１６に対向する位置に開口する上部上端口５６ｂを、上部冷却媒体通路５６は有している。この上部上端口５６ｂに、例えば、コイル巻線１６に接触した状態に圧力調整バルブ５１が装着されている。圧力調整バルブ５１は、例えば、バイメタルや熱電素子等から構成される感温式バルブが用いられる。

　図１３は、図１２の圧力調整バルブ５１の詳細説明図である。図１３に示すように、例えば、シリンダ５１ａ内の付勢部材（コイルスプリング）５１ｂ・感温金属５１ｃによりシリンダ５１ａに対して進出退避するピストン５１ｄの動作を制御する感温式バルブにより、圧力調整バルブ５１は構成されている。また、ケース蓋部１４ｂの内部に設けられた内部連通路５７を介して、上部上端口５６ｂはモータケース１４の内部空間と連通している。内部連通路５７は、ピストン５１ｄの進出退避動作により開閉される。

　この感温式バルブからなる圧力調整バルブ５１では、コイル巻線１６が低温時には、感温金属５１ｃの大きさが常態時のまま変化しない。上部下端口５６ａが臨む回転子１２の回転に伴って上部冷却媒体通路５６の負圧Ｐｌ状態が変化するが、この負圧Ｐｌ状態に応じて付勢部材５１ｂの付勢力がピストン５１ｄを押し上げる。このため、内部連通路５７が開状態となり、モータケース１４の内部空間の大気圧状態の空気が、内部連通路５７を介して上部冷却媒体通路５６に流入する（図１３中、矢印Ｙを参照）ことになり、上部冷却媒体通路５６の負圧Ｐｌ状態が解消される。

　これに対し、コイル巻線１６の温度が上昇すると、上昇温度が感温金属５１ｃに伝わり感温金属５１ｃが膨張Ｐｖする。感温金属５１ｃが膨張Ｐｖすると、付勢部材５１ｂの付勢力を超えてピストン５１ｄが進出状態（図１３で左方向）となり内部連通路５７を閉状態にする。これにより、上部冷却媒体通路５６内部の負圧Ｐｌ状態が保持され、モータケース１４内部の密閉空間底部（冷却媒体貯留部６０）に溜められた冷却媒体Ｌが、冷却媒体通路２２を介して上部冷却媒体通路５６に吸い込まれ、ノズル２３の先端部２３ａ（吐出口）から回転子１２（回転子補強部材１８の底面部１８ａ）の背面に向けて吐出される。なお、熱膨張率の高い金属・バイメタルなどが、感温金属５１ｃに用いられる。

　このように、感温式バルブからなる圧力調整バルブ５１を、コイル巻線１６に接触させた状態或いは近傍に位置させた状態に配置することにより、モータ５５の高負荷時には圧力調整バルブ５１が閉状態となって冷却媒体Ｌがノズル２３から吐出され、低負荷時には圧力調整バルブ５１が開状態となって冷却媒体Ｌはノズル２３から吐出されないので、モータ５５が高速駆動時においてモータ５５の出力感度に対応した冷却制御を行える。

　日本国特許出願第２００８－０５２６１４号（日本国出願日２００８年３月３日）の全内容がここに援用され、誤訳や記載漏れから保護される。

　以上、実施形態に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるのではなく、種々の変形・改良が可能であることは、当業者に自明である。

　本発明によれば、固定子と、回転自在に軸支された回転子とを備え、回転子を冷却媒体により冷却する電動機は、固定子の側に設けられた、冷却媒体を溜めておく冷却媒体貯留部と、冷却媒体貯留部から冷却媒体を回転子へ案内する冷却媒体通路とを備え、冷却媒体通路の冷却媒体を吐出する吐出口を回転子の回転部位に近接配置し、吐出口より下方に設置した冷却媒体貯留部から、冷却媒体通路を介して冷却媒体を回転子へ案内し、吐出口から吐出させる。このため、外部ポンプを設けることなく、冷却媒体により回転子を冷却でき、回転子の低速回転時に冷却媒体の粘性抵抗が大きくなって回転子の冷却効率が悪化してしまうことがない。

Claims

　固定子と、
　前記固定子と相対的に回転するように回転軸に軸支され且つ冷却媒体により冷却される回転子と、
　前記固定子の側に設けられ且つ前記冷却媒体を溜めておく冷却媒体貯留部と、
　前記冷却媒体貯留部から前記回転子へ前記冷却媒体を案内する冷却媒体通路と、
　を備える電動機において、
　前記冷却媒体通路の前記冷却媒体を吐出する吐出口を、前記回転子の回転部位に近接配置すると共に、前記冷却媒体貯留部を前記吐出口よりも下方に設置し、前記回転子と吐出口との間に作用する負圧により前記冷却媒体貯留部内の冷却媒体を吸引する構造を持つことを特徴とする電動機。
　横向き方向に位置する電動機の前記回転軸よりも下方のケース内の底部に、前記冷却媒体貯留部が設けられ、前記冷却媒体貯留部に溜められる前記冷却媒体の表面が、前記回転子と前記固定子との間の空隙よりも下方に位置することを特徴とする請求項１に記載の電動機。
　前記吐出口を、前記回転子の回転部位に対向する凸形状に形成したことを特徴とする請求項１に記載の電動機。
　前記回転子の周方向両側に開口し且つ前記回転子の周方向に沿う流路形成部を、前記吐出口に設けたことを特徴とする請求項１に記載の電動機。
　前記流路形成部では、前記回転子の回転方向中央部が前記回転子の回転方向両端部の少なくとも一方よりも狭いことを特徴とする請求項４に記載の電動機。
　前記回転子の周方向に沿って複数個配置され且つ前記回転子の表裏面を貫通し前記冷却媒体が通り抜ける貫通孔を、前記回転子が有することを特徴とする請求項１に記載の電動機。
　前記吐出口から吐出された前記冷却媒体を受け止める受け口となり、且つ、受け止めた前記冷却媒体を前記貫通孔に送り込む受け部を、前記回転子が前記回転子の前記吐出口側の面に有することを特徴とする請求項６に記載の電動機。
　前記流路形成部が前記受け部よりも上方に位置することを特徴とする請求項７に記載の電動機。
　前記冷却媒体通路の内部圧力を調整する圧力調整バルブを設置したことを特徴とする請求項１に記載の電動機。
　前記固定子の温度を感知する機能を前記圧力調整バルブが備え、感知した前記固定子の温度に応じて電動機の内部圧力と同等状態或いは前記回転子の回転時に発生する負圧状態に前記圧力調整バルブが調整することを特徴とする請求項９に記載の電動機。
　前記回転軸方向に沿う下り傾斜面を前記回転子が有しており、前記回転子の熱を吸収しつつ前記冷却媒体を移動させて、前記傾斜面は、前記回転子から前記冷却媒体を前記回転子の回転時の遠心力により離脱させる、ことを特徴とする請求項１に記載の電動機。
　前記回転子の端部から離脱する前記冷却媒体が前記空隙に入り込むのを、前記回転子と前記固定子との間の空隙を塞ぐことによって防止するプレートを、前記回転子が有することを特徴とする請求項１１に記載の電動機。
　固定子と、
前記固定子と相対的に回転するように回転軸に軸支され且つ冷却媒体により冷却される回転子と、
　前記固定子の側に設けられかつ前記冷却媒体を溜めておく冷却媒体貯留部と、
　前記冷却媒体貯留部から前記回転子へ前記冷却媒体を案内する冷却媒体通路と、
　前記固定子に接近したり前記固定子から離反するように前記回転子が移動して、前記回転子と前記固定子との間の空隙が変化する可変空隙構造と、
　を備えるアキシャルギャップ型電動機において、
　前記冷却媒体通路の前記冷却媒体を吐出する吐出口を、前記回転子と前記固定子との間の前記空隙とは反対側の面に臨ませて前記回転子の回転部位に近接配置すると共に、前記冷却媒体貯留部を前記吐出口よりも下方に設置し、前記回転子と前記吐出口との間に作用する負圧により前記冷却媒体貯留部内の冷却媒体を吸引することを特徴とするアキシャルギャップ型電動機。