WO2014157555A1 - モータ冷却構造 - Google Patents

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WO2014157555A1
WO2014157555A1 PCT/JP2014/058972 JP2014058972W WO2014157555A1 WO 2014157555 A1 WO2014157555 A1 WO 2014157555A1 JP 2014058972 W JP2014058972 W JP 2014058972W WO 2014157555 A1 WO2014157555 A1 WO 2014157555A1
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stator core
refrigerant
cooling structure
motor cooling
axial direction
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PCT/JP2014/058972
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French (fr)
Inventor
村上 聡
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アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/24Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil

Definitions

  • This disclosure relates to a motor cooling structure.
  • a cooling device for a rotating electrical machine including a cooling medium passage having a discharge hole for discharging a cooling medium toward an outer peripheral surface of a coil end is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the cooling medium path extends along the axial direction of the stator so that the cooling medium enters the coil end at a predetermined incident angle at which the amount of rebound of the cooling medium from the coil end is minimized.
  • the cooling medium is discharged from the discharge holes.
  • stator cooling structure includes a cage provided with a plurality of communication holes that communicate with each other and a cooling oil supply unit that supplies cooling oil to the outer periphery of the cage (see, for example, Patent Document 2).
  • an object of the present disclosure is to provide a motor cooling structure capable of more uniform cooling along the circumferential direction of each coil end while achieving downsizing and cost reduction with a simple configuration.
  • a stator (2) having a rotor disposed on the inner diameter side and including a cylindrical stator core (20) and coil ends (32L, 32R) projecting from both ends in the axial direction of the cylinder.
  • a motor cooling structure (1) in a motor arranged on the outer diameter side, A pipe member (10) extending in the circumferential direction of the stator core (20) with a length longer than that of the axial direction while facing the outer peripheral surface (21) of the stator core (20), and having a refrigerant flow path therein A pipe member (10) to be formed; Refrigerant jets (14L, 14R) formed on both sides of the pipe member (10) in the axial direction of the stator core (20) and on the respective sides at positions separated in the circumferential direction of the stator core (20).
  • a motor cooling structure (1) is provided that includes refrigerant ejection portions (14L, 14R) that eject refrigerant toward the respective coil ends (32L, 32R) projecting
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a pipe member 10. It is a figure which shows the AA cross section of FIG. 2 (A). It is sectional drawing which shows the cross-sectional shape of coil end 32L, 32R.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a motor cooling structure 1 according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a two-side view of the motor cooling structure 1, (A) is a side view, and (B) is a top view.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the tube member 10.
  • FIG. 4 is a view showing a cross section taken along the line AA of FIG.
  • the motor cooling structure 1 is applied to the stator 2 of the motor.
  • the radial direction, the circumferential direction, and the axial direction define the inner diameter side and the outer diameter side with the central axis I as the center, with the central axis I of the stator 2 as a reference.
  • the inner diameter side refers to the side close to the central axis I in the radial direction of the central axis I.
  • the motor is mounted in a direction in which the axial direction of the stator core 20 is horizontal.
  • the Y direction shown in FIG. 2A is a downward downward direction (gravity direction).
  • the stator 2 may be used with any inner rotor type motor.
  • the stator 2 may be used in a traveling motor used in a hybrid vehicle or an electric vehicle.
  • the traveling motor may be, for example, a permanent magnet motor, or may be a hybrid motor that uses both an electromagnet and a permanent magnet. Further, the traveling motor may function as an electric motor, a generator, or both (motor generator).
  • the stator 2 includes a stator core 20 and a coil 30.
  • the stator core 20 is formed from, for example, a laminated steel plate.
  • the stator core 20 may be formed of a plurality of divided cores.
  • Stator core 20 includes a tooth portion 24 on the inner diameter side and a back yoke portion 26 on the outer diameter side.
  • a plurality of teeth portions 24 are formed at equal intervals in the circumferential direction, and slots are defined between adjacent teeth portions 24 in the circumferential direction.
  • the outer peripheral surface 21 of the stator core 20 is defined by the outer peripheral surface of the back yoke portion 26.
  • the outer peripheral surface 21 of the stator core 20 is a peripheral surface on the radially outer side of the stator core 20.
  • a flange 22 is formed on the outer peripheral surface 21 of the stator core 20.
  • the flange 22 may be formed of a ring member that is shrink-fitted onto the outer peripheral surface 21 of the stator core 20.
  • three flanges 22 are provided, and the three flanges 22 are arranged at intervals of 120 degrees.
  • the flange 22 is formed to fix (fasten) the stator core 20 to a case (not shown) or the like. For this reason, the flange 22 may have a hole 23 through which the fastener passes.
  • the number of flanges 22 and the formation position are arbitrary. In the example shown in FIG. 1, the flange 22 extends between both end surfaces of the stator core 20 in the axial direction, but may extend only in a part of the axial direction.
  • the coil 30 is provided in a slot of the stator core 20.
  • the coil 30 may be wound around the stator core 20 in any manner.
  • the coil 30 includes coil ends 32 ⁇ / b> L and 32 ⁇ / b> R that protrude at both axial ends of the stator core 20.
  • the coil ends 32L and 32R may include power lines to the terminals of the U, V, and W phases.
  • the motor cooling structure 1 includes a pipe member (pipe) 10 extending in the circumferential direction of the stator core 20.
  • the pipe member 10 is provided on the radially outer side of the stator core 20 and faces the outer peripheral surface 21 of the stator core 20 in the radial direction.
  • the pipe member 10 has a coolant flowing therein.
  • the tube member 10 may be formed of any material such as metal.
  • the tube member 10 is typically a non-flexible member, but may be flexible.
  • the pipe member 10 is introduced with refrigerant from one end.
  • the pipe member 10 is connected to the refrigerant introduction part 13 via the connection part 16.
  • the refrigerant introduction part 13 may be connected to an oil passage in the case.
  • the other end of the tube member 10 may be closed (a refrigerant may be blocked) or connected to a drain (tank).
  • the tube member 10 terminates at the end portion 12 via the connection portion 15.
  • the connecting portion 15 and the connecting portion 16 are formed integrally with the pipe member 10.
  • the end part 12 fulfill
  • the end portion 12 has a function of supporting the tube member 10 and a function of closing the other end of the tube member 10.
  • the end part 12 may be omitted.
  • the function of closing the other end of the tube member 10 may be realized, for example, by closing the end of the connection portion 15.
  • the motor cooling structure 1 also includes refrigerant ejection portions 14L and 14R provided at two or more locations on both sides of the pipe member 10 in the axial direction of the stator core 20, respectively.
  • the refrigerant ejection portions 14L and 14R are formed by holes (through holes) formed in the side surface of the pipe member 10 as illustrated in FIG.
  • the refrigerant ejection portions 14L and 14R may be formed or attached to the pipe member 10 in the form of a nozzle.
  • five refrigerant ejection portions 14L and 14R are provided.
  • the number of the refrigerant ejection parts 14L and the number of the refrigerant ejection parts 14R are arbitrary as long as they are two or more.
  • the refrigerant may be oil or the like.
  • the refrigerant is introduced into the tube member 10 from one end (in the example shown in FIG. 1, the refrigerant introduction part 13).
  • the refrigerant is pumped and introduced by a pump (not shown).
  • the refrigerant flows in the pipe member 10 in the circumferential direction.
  • the refrigerant is ejected from the refrigerant ejection portion 14L toward the coil end 32L, and the refrigerant is ejected from the refrigerant ejection portion 14R toward the coil end 32R. Is ejected.
  • coolant ejection parts 14L and 14R may be formed in the same position in the circumferential direction, and may be formed alternately. Moreover, the number of the refrigerant
  • coolant ejection parts 14R may differ. Further, in the example shown in FIG. 3, the refrigerant ejection portions 14L and 14R are formed symmetrically at diagonally lower positions (angle ⁇ L ⁇ R ) in the circular cross section of the tube member 10, but different positions (angle ⁇ L). ⁇ ⁇ R ).
  • angles ⁇ L and ⁇ R are determined so that the refrigerant injected from the refrigerant ejection portions 14L and 14R hits the coil ends 32L and 32R. Accordingly, the angle ⁇ L may be different for the plurality of refrigerant ejection portions 14L on the same side. This is because the refrigerant pressure (injection pressure) at the refrigerant ejection portion 14L can be different at each circumferential position (distance from the refrigerant introduction portion 13).
  • the tube member 10 extends in the circumferential direction along the outer peripheral surface 21 of the stator core 20. That is, as shown in FIG. 2A, the pipe member 10 extends in an arc shape in a side view (extends from the outer peripheral surface 21 of the stator core 20 at a substantially equal distance in the radial direction).
  • coolant ejection part 14L can be set identically,
  • the configuration (angle ⁇ R, etc.) can be set the same.
  • the pipe member 10 may be disposed so as to face the outer peripheral surface 21 of the stator core 20, and the radial distance from the outer peripheral surface 21 of the stator core 20 may change in the circumferential direction of the pipe member 10. .
  • part or all of the tube member 10 may extend linearly in a side view.
  • the configuration of each refrigerant ejection portion 14L (angle ⁇ L, etc.) and the configuration of each refrigerant ejection portion 14R (angle ⁇ R, etc.) are such that the refrigerant injected from the refrigerant ejection portions 14L, 14R is coil ends 32L, 32R. It may be set to hit.
  • the tube member 10 is located in the center of the stator core 20 in the axial direction. That is, the tube member 10 is located at the center in the stacking direction of the stator core 20.
  • the configuration (angle ⁇ L , ⁇ R, etc.) of the refrigerant ejection portions 14L and 14R at the same circumferential position in the pipe member 10 is set to be the same. can do.
  • the pipe member 10 may be disposed so as to face the outer peripheral surface 21 of the stator core 20, and may be positioned offset in the axial direction with respect to the axial center of the stator core 20.
  • each refrigerant ejection portion 14L (angle ⁇ L, etc.) and the configuration of each refrigerant ejection portion 14R (angle ⁇ R, etc.) are such that the refrigerant injected from the refrigerant ejection portions 14L, 14R is coil ends 32L, 32R. It may be set to hit.
  • the tube member 10 extends straight at the center in the axial direction of the stator core 20 in the top view shown in FIG. You may have the part extended in an axial direction (for example, you may meander).
  • the pipe member 10 faces the outer peripheral surface 21 on the upper side in the vertical direction of the stator core 20.
  • the coil ends 32L and 32R can be efficiently cooled from above in the vertical direction using gravity.
  • the refrigerant after hitting the portion at the highest position in the vertical direction in the coil ends 32L and 32R flows downward while passing through the coil ends 32L and 32R in the circumferential direction.
  • the injection directions of the refrigerant injection portions 14 ⁇ / b> L and 14 ⁇ / b> R are directed toward the central axis I of the stator core 20. The orientation may be changed.
  • the injection direction of the refrigerant injection portions 14L and 14R is set to the central axis I of the stator core 20 as shown in FIG. It may be set to make an angle ⁇ with respect to the heading direction.
  • the pipe member 10 extends between the two flanges 22 on the upper side in the vertical direction of the stator core 20 in the circumferential direction. Thereby, the pipe member 10 can be disposed by effectively using the radial space without interfering with the flange 22.
  • the pipe member 10 may extend across the flange 22 in the circumferential direction, or may be provided between two different flanges 22.
  • the two flanges 22 between which the pipe member 10 extends are not symmetrical when separated from each other on the vertical plane passing through the central axis I of the stator core 20. It may be set symmetrically.
  • coolant ejection parts 14L and 14R in the pipe member 10 is the angle (gamma) in the circumferential direction.
  • the angle ⁇ is arbitrary, but is determined so as to achieve uniform cooling in the circumferential direction of the coil ends 32L and 32R.
  • the angle ⁇ may be slightly smaller than the angle between the two flanges 22 (120 degrees in this example) so that the tube member 10 can extend between the two flanges 22. .
  • the formation ranges of the refrigerant ejection portions 14 ⁇ / b> L and 14 ⁇ / b> R in the pipe member 10 are not bilaterally symmetrical when divided on the vertical plane passing through the central axis I of the stator core 20. It may be set symmetrically.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the cross-sectional shape of the coil ends 32L and 32R, and is a cross-sectional view corresponding to the cross section of FIG. 4 (AA cross section of FIG. 2A).
  • the outermost diameters of the coil ends 32 ⁇ / b> L and 32 ⁇ / b> R are located on the radially inner side of the stator core 20.
  • the outermost diameters of the coil ends 32 ⁇ / b> L and 32 ⁇ / b> R are located on the radially outer side than the stator core 20. That is, the coil ends 32 ⁇ / b> L and 32 ⁇ / b> R include projecting portions 80 ⁇ / b> L and 80 ⁇ / b> R that project outward in the radial direction from the stator core 20.
  • the projecting portions 80L and 80R may be formed by molding the coil ends 32L and 32R so as to project outward in the radial direction. Note that the overhang portions 80L and 80R may be formed only in a part of the coil ends 32L and 32R in the circumferential direction (range where the refrigerant from the refrigerant ejection portions 14L and 14R hits).
  • the refrigerant ejected from the refrigerant ejection portions 14L and 14R hits the refrigerant receiving surfaces (surfaces extending in the radial direction) 82L and 82R on the inner side in the axial direction of the overhang portions 80L and 80R.
  • the refrigerant that has hit the overhang portions 80L and 80R is less likely to scatter outward in the axial direction, and the refrigerant that does not contribute to cooling of the coil ends 32L and 32R can be reduced.
  • the directions of the refrigerant receiving surfaces 82L and 82R are arbitrary, and may be, for example, perpendicular to the axial direction as shown in FIG. 5A or as shown in FIG. 5B. Further, it may be inclined with respect to a plane perpendicular to the axial direction. For example, in the example shown in FIG. 5B, the refrigerant receiving surfaces 82L and 82R are inclined at such an angle that the refrigerant injected from the refrigerant ejection portions 14L and 14R hits at a substantially right angle.
  • both the overhang portions 80L and 80R are formed, but only one of the overhang portions 80L and 80R may be formed.
  • the structure illustrated in FIG. 5A and the structure illustrated in FIG. 5B may be combined.
  • the overhang portion 80L may have the configuration shown in FIG. 5A
  • the overhang portion 80R may have the configuration shown in FIG.
  • the coil end 32 ⁇ / b> L protrudes outward in the radial direction from the coil end 32 ⁇ / b> R, but may be configured without such an extension.
  • the motor is mounted in a direction in which the axial direction of the stator core 20 is horizontal, but the mounting direction of the motor is arbitrary.
  • the axial direction of the stator core 20 corresponds to the vertical direction, for example, by providing the pipe member 10 over substantially the entire circumference of the stator core 20, uniform cooling can be realized in the circumferential direction of the coil ends 32 ⁇ / b> L and 32 ⁇ / b> R.
  • the injection pressure of the refrigerant from the refrigerant ejection portions 14L and 14R may be increased in consideration of the influence of gravity.
  • Structure 1 A pipe member 10 that extends in the circumferential direction of the stator core 20 with a length longer than the axial direction while facing the outer peripheral surface 21 of the stator core 20, and the pipe member 10 that forms a refrigerant flow path therein; Refrigerant ejecting portions 14L and 14R formed on both sides of the pipe member 10 in the axial direction of the stator core 20 and on the respective sides at positions separated from each other in the circumferential direction of the stator core 20 and projecting at both axial end portions of the stator core 20
  • the motor cooling structure 1 includes refrigerant ejection portions 14L and 14R that eject refrigerant toward the coil ends 32L and 32R.
  • the refrigerant when the refrigerant is introduced into the pipe member 10, the refrigerant is ejected from the refrigerant ejection part 14L toward the coil end 32L and from the refrigerant ejection part 14R toward the coil end 32R.
  • the refrigerant is ejected.
  • coolant strikes the coil ends 32L and 32R (directly), and the coil ends 32L and 32R can be cooled efficiently.
  • coolant ejection parts 14L and 14R are formed in the position distant from the circumferential direction, it becomes possible to cool the coil ends 32L and 32R uniformly over the circumferential direction.
  • the distances between the refrigerant ejection portions 14L and 14R and the outer peripheral surface 21 of the stator core 20 that are separated from each other in the circumferential direction are the same in the radial direction, and the circumference of the coil ends 32L and 32R. Uniform cooling along the direction is facilitated.
  • the coil ends 32L and 32R can be cooled without giving a large difference in the refrigerant discharge pressure from the refrigerant ejection portions 14L and 14R.
  • the refrigerant introduction part 13 connected to the oil passage in the case; A first connecting portion (16) extending in the axial direction from the refrigerant introduction portion 13 to the axial center of the stator core 20; A second connection part that is offset from the first connection part (16) in the circumferential direction of the stator core 20 and extends in the axial direction along with the first connection part (16) from the axial center of the stator core 20 (15) and Provided at one end of the second connection portion (15), and an end portion 12 for blocking the flow of the refrigerant, Only one pipe member 10 is provided between one end of the axial direction center side of the stator core 20 in the first connection portion (16) and the other end of the second connection portion (15).
  • Motor cooling structure 1 Only one pipe member 10 is provided between one end of the axial direction center side of the stator core 20 in the first connection portion
  • the coil ends 32 ⁇ / b> L and 32 ⁇ / b> R can be cooled by the single pipe member 10. Moreover, since the flow of the refrigerant in the second connection part (15) is blocked by the end part 12, the discharge pressure from each refrigerant ejection part 14L, 14R can be increased efficiently.
  • At least one of the coil ends 32L and 32R is the overhanging portions 80L and 80R that project outward in the radial direction from the stator core 20, and the overhanging portion 80L that the refrigerant injected from the refrigerant ejection portions 14L and 14R hits. 80R, the motor cooling structure 1 according to any one of (1) to (4).
  • coolant ejection parts 14L and 14R can be directly received from the overhang
  • the coil ends 32L and 32R can be efficiently cooled.
  • the overhang portions 80L and 80R are inclined surfaces (82L and 82R) on which the refrigerant injected from the refrigerant injection portions 14L and 14R hits, and are inclined with respect to a plane perpendicular to the axial direction of the stator core 20
  • the motor is mounted so that the axial direction of the stator core 20 is horizontal,
  • the motor cooling structure 1 according to any one of (1) to (6), wherein the pipe member 10 faces the outer peripheral surface 21 on the upper side in the vertical direction of the stator core 20.
  • coolant ejection parts 14L and 14R flows in the coil ends 32L and 32R by the effect
  • the stator core 20 includes a plurality of fastening flanges 22 formed on the outer peripheral surface 21, and includes a plurality of fastening flanges 22 that are spaced apart from each other in the circumferential direction.
  • the motor cooling structure 1 according to any one of (1) to (7), wherein the pipe member 10 extends between two predetermined fastening flanges 22 in the circumferential direction.
  • the pipe member 10 can be arranged using the space between the fastening flanges 22. Thereby, an increase in the outer diameter of the motor due to the arrangement of the pipe member 10 can be suppressed.

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Abstract

 ロータが内径側に配置され、円筒形状のステータコアと、円筒の軸方向の両端部から突出するコイルエンドとを備えるステータが外径側に配置されるモータにおけるモータ冷却構造であって、 前記ステータコアの外周面に対向しつつ、前記ステータコアの周方向に軸方向よりも長い長さで延在する管部材であって、冷媒の流路を内部に形成する管部材と、 前記管部材における前記ステータコアの軸方向で両側に、それぞれの側において前記ステータコアの周方向の離れた位置に2箇所以上形成される冷媒噴出部であって、前記ステータコアの軸方向の両端部で突出するそれぞれのコイルエンドに向けて冷媒を噴出する冷媒噴出部とを含む。

Description

モータ冷却構造
 本開示は、モータ冷却構造に関する。
 従来から、コイルエンドの外周面に向けて冷却媒体を吐出するための吐出孔を有する冷却媒体路を備える回転電機の冷却装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この冷却装置においては、冷却媒体路は、ステータの軸方向に沿って延在し、冷却媒体のコイルエンドからの跳ね返り量が最小となる所定の入射角で冷却媒体がコイルエンドに入射するように、吐出孔から冷却媒体を吐出する。
 また、ステータコアと、ステータコアの軸方向端部から突出するコイルエンドと、コイルエンドの外周面に沿って前記コイルエンドの外周面に対して鉛直方向上方に配置され、内周側と外周側とを連通する複数の連通孔を備えた桶と、桶の外周側に冷却油を供給する冷却油供給部とを備えるステータ冷却構造が知られている(例えば、特許文献2参照)。
特開2006-115651号公報 特開2012-231647号公報
 しかしながら、上記の特許文献1に記載の構成では、冷却媒体路はステータの軸方向に沿って延在するので、ステータ軸方向の両側のコイルエンドのそれぞれに対して、周方向で2点しか冷却油を当てることができない。従って、上記の特許文献1に記載の構成では、各コイルエンドの周方向に沿って均一な冷却を実現することができないという問題点がある。また、上記の特許文献1に記載の構成では、周方向に満遍なく油を供給するために吐出穴の数を増やそうとすると、冷却媒体路の径を大きくする必要があり、冷却媒体路を通すためステータの外周からケースまでの距離を広くする必要があり、径方向に装置が大きくなるという問題がある。
 また、上記の特許文献2に記載の構成では、ステータ軸方向の両側のコイルエンドの一方しか冷却することができず、両側のコイルエンドを冷却するためには同様の構成が追加で必要となり、装置が大型化及び複雑化するという問題点がある。また、上記の特許文献2に記載の構成では、コイルエンドの外側の周方向全体に桶を設ける必要があるが、コイルエンドの外周は端子台や、端子台に接続するためのワイヤハーネス(U相、V相、W相の線)が配置される場合があり、必ずしもコイルエンドの周方向全体に桶を設けるスペースを確保できるとは限らない。
 そこで、本開示は、簡易な構成で小型化とコスト低減を図りつつ、各コイルエンドの周方向に沿ってより均一な冷却が可能なモータ冷却構造の提供を目的とする。
 本開示の一局面によれば、ロータが内径側に配置され、円筒形状のステータコア(20)と、円筒の軸方向の両端部から突出するコイルエンド(32L、32R)とを備えるステータ(2)が外径側に配置されるモータにおけるモータ冷却構造(1)であって、
 ステータコア(20)の外周面(21)に対向しつつ、ステータコア(20)の周方向に軸方向よりも長い長さで延在する管部材(10)であって、冷媒の流路を内部に形成する管部材(10)と、
 管部材(10)におけるステータコア(20)の軸方向で両側に、それぞれの側においてステータコア(20)の周方向の離れた位置に形成される冷媒噴出部(14L、14R)であって、ステータコア(20)の軸方向の両端部で突出するそれぞれのコイルエンド(32L、32R)に向けて冷媒を噴出する冷媒噴出部(14L、14R)とを含む、モータ冷却構造(1)が提供される。
 本開示によれば、簡易な構成で小型化とコスト低減を図りつつ、各コイルエンドの周方向に沿ってより均一な冷却が可能なモータ冷却構造が得られる。
一実施例によるモータ冷却構造1を示す斜視図である。 モータ冷却構造1の2面図である。 管部材10の断面図である。 図2(A)のA-A断面を示す図である。 コイルエンド32L,32Rの断面形状を示す断面図である。
 以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。
 図1は、一実施例によるモータ冷却構造1を示す斜視図である。図2は、モータ冷却構造1の2面図であり、(A)は側面図であり、(B)は上面図である。図3は、管部材10の断面図である。図4は、図2(A)のA-A断面を示す図である。
 モータ冷却構造1は、モータのステータ2に適用される。以下では、径方向、周方向及び軸方向は、ステータ2の中心軸Iを基準とし、中心軸Iを中心として内径側及び外径側を定義する。例えば、内径側とは、中心軸Iの径方向で中心軸Iに近い側を指す。以下では、前提として、モータは、ステータコア20の軸方向が水平になる向きで搭載されているものとする。また、図2(A)に示すY方向が鉛直方向下向き(重力方向)であるとする。
 ステータ2は、インナロータ型の任意のモータで使用されてもよい。例えば、ステータ2は、ハイブリッド車又は電気自動車で使用される走行用モータで使用されてもよい。走行用モータは、例えば永久磁石モータであってもよいし、電磁石と永久磁石とを併用するハイブリッド型のモータであってもよい。また、走行用モータは、電動機、発電機、又はその双方(モータジェネレータ)として機能してよい。
 ステータ2は、ステータコア20と、コイル30とを含む。
 ステータコア20は、例えば積層鋼板から形成される。ステータコア20は、複数の分割コアから形成されてもよい。ステータコア20は、内径側にティース部24と、外径側にバックヨーク部26とを含む。ティース部24は、周方向に等間隔で複数個形成され、周方向で隣接するティース部24間にスロットが画成される。尚、ステータコア20の外周面21は、バックヨーク部26の外周面により画成される。尚、ステータコア20の外周面21は、ステータコア20の径方向外側の周面である。
 ステータコア20の外周面21には、フランジ22が形成される。フランジ22は、ステータコア20の外周面21に焼き嵌めされるリング部材により形成されてもよい。図1に示す例では、フランジ22は、3箇所設けられており、3つのフランジ22は、120度間隔で配置されている。フランジ22は、ステータコア20をケース(図示せず)等に固定(締結)するために形成される。このため、フランジ22は、締結具が通過する孔23を有してよい。尚、フランジ22の数や形成位置は任意である。また、図1に示す例では、フランジ22は、ステータコア20の軸方向の両端面間に延在しているが、軸方向の一部のみに延在してもよい。
 コイル30は、ステータコア20のスロットに設けられる。コイル30は、任意の態様でステータコア20に巻回されてもよい。コイル30は、ステータコア20の軸方向の両端部で突出するコイルエンド32L,32Rを含む。コイルエンド32L,32Rは、U,V,W各相の端子までの動力線等を含んでよい。
 モータ冷却構造1は、ステータコア20の周方向に延在する管部材(パイプ)10を含む。管部材10は、ステータコア20の径方向外側に設けられ、ステータコア20の外周面21に径方向で対向する。管部材10は、内部に冷媒が流される。尚、管部材10は、金属等の任意の材料で形成されてよい。管部材10は、典型的には、可撓性の無い部材であるが、可撓性があってもよい。
 管部材10は、一端から冷媒が導入される。図1に示す例では、管部材10は、冷媒導入部13に接続部16を介して接続される。冷媒導入部13は、ケース内の油路に接続されてよい。また、管部材10の他端は、閉塞されてもよいし(冷媒を塞き止めてもよいし)、ドレイン(タンク)に接続されてもよい。図1に示す例では、管部材10は、接続部15を介して端部12で終端する。尚、図1に示す例では、接続部15及び接続部16は、管部材10と一体に形成されている。また、端部12は、冷媒導入部13と同様、ケースに取り付けられることで、管部材10を支持する機能を果たす。尚、図1に示す例では、端部12は、管部材10を支持する機能と共に、管部材10の他端を閉塞する機能を有する。但し、冷媒導入部13のみで管部材10を支持できる場合は、端部12は省略されてもよい。この場合、管部材10の他端を閉塞する機能は、例えば接続部15の端部を閉じることで実現されてもよい。
 モータ冷却構造1は、また、ステータコア20の軸方向で管部材10の両側にそれぞれ2箇所以上設けられる冷媒噴出部14L,14Rを含む。図1に示す例では、冷媒噴出部14L,14Rは、図3に示すように、管部材10の側面に形成される各孔(貫通孔)により形成される。但し、冷媒噴出部14L,14Rは、ノズルの形態で管部材10に形成又は取り付けされてもよい。図1に示す例では、冷媒噴出部14L,14Rは、それぞれ、5個設けられる。冷媒噴出部14Lの数及び冷媒噴出部14Rの数は、2個以上であれば任意である。
 次に、モータ冷却構造1による冷却動作について図1及び図2、図4を参照しつつ説明する。図1及び図2には、冷媒の軌跡が符合70にて指示されている。尚、冷媒は、油等であってよい。
 管部材10には、一端(図1に示す例では冷媒導入部13)から冷媒が導入される。冷媒は、ポンプ(図示せず)により圧送されて導入される。管部材10に冷媒が導入されると、冷媒は管部材10内を周方向に流れる。その際、図1、図2及び図4に符合70にて示すように、冷媒噴出部14Lからコイルエンド32Lに向けて冷媒が噴出されると共に、冷媒噴出部14Rからコイルエンド32Rに向けて冷媒が噴出される。これにより、コイルエンド32L、32Rに冷媒が(直接)当たり、コイルエンド32L、32Rを効率的に冷却することができる。このようにして、1本の管部材10により双方のコイルエンド32L、32Rを同時に冷却することができるので、冷却構造の簡素化による小型化とコスト低減を図ることができる。また、コイルエンド32L、32Rのそれぞれは、周方向に離間した複数の箇所(図1及び図2に示す例では5箇所)で冷媒が当たるので、コイルエンド32L、32Rの周方向に沿った均一な冷却を実現することができる。尚、コイルエンド32L、32Rに当たった冷媒は、その後、図4にて矢印71に示すように、コイルエンド32L、32Rを冷却しつつ、重力の作用によりコイルエンド32L、32R内を流れる。
 尚、冷媒噴出部14L,14Rは、図1及び図2に示すように、周方向で同一の位置に形成されてもよいし、互い違いに形成されてもよい。また、冷媒噴出部14Lの数と冷媒噴出部14Rの数とは異なってもよい。また、図3に示す例では、冷媒噴出部14L,14Rは、管部材10の円形断面における斜め下方位置(角度α=α)に対称に形成されているが、異なる位置(角度α≠α)に形成されてもよい。角度α、αは、冷媒噴出部14L,14Rから噴射された冷媒がコイルエンド32L,32Rに当たるように、決定される。従って、同一側の複数の冷媒噴出部14Lについても、角度αは異なる場合もありうる。これは、冷媒噴出部14Lでの冷媒の圧力(噴射圧)が周方向の各位置(冷媒導入部13からの距離)で異なりうるためである。
 ここで、図1及び図2に示す例では、管部材10は、ステータコア20の外周面21に沿って周方向に延在する。即ち、管部材10は、図2(A)に示すように、側面視で円弧状に延在する(ステータコア20の外周面21から径方向で略等距離を保って延在する)。これにより、管部材10内の冷媒の圧力が周方向で略一定であるときは、各冷媒噴出部14Lの構成(角度α等)を同一に設定することができ、各冷媒噴出部14Rの構成(角度α等)を同一に設定することができる。但し、管部材10は、ステータコア20の外周面21に対向して配置されていればよく、ステータコア20の外周面21からの径方向の距離が、管部材10の周方向で変化してもよい。例えば、管部材10は、一部又は全部が側面視で直線状に延在してもよい。この場合も、各冷媒噴出部14Lの構成(角度α等)及び各冷媒噴出部14Rの構成(角度α等)は、冷媒噴出部14L,14Rから噴射された冷媒がコイルエンド32L,32Rに当たるように設定されればよい。
 また、図1及び図2に示す例では、管部材10は、ステータコア20の軸方向の中央に位置する。即ち、管部材10は、ステータコア20の積層方向の中央に位置する。これにより、管部材10内の冷媒の圧力が周方向で略一定であるときは、各冷媒噴出部14L、14Rの構成(角度α、α等)を同一に設定することができる。また、管部材10内の冷媒の圧力が周方向で変化する場合も、管部材10における同一の周位置にある冷媒噴出部14L、14Rの構成(角度α、α等)を同一に設定することができる。但し、管部材10は、ステータコア20の外周面21に対向して配置されていればよく、ステータコア20の軸方向の中央に対して軸方向でオフセットして位置してもよい。この場合も、各冷媒噴出部14Lの構成(角度α等)及び各冷媒噴出部14Rの構成(角度α等)は、冷媒噴出部14L,14Rから噴射された冷媒がコイルエンド32L,32Rに当たるように設定されればよい。また、同様の観点から、図1及び図2に示す例では、図2(B)に示す上面視で、管部材10は、ステータコア20の軸方向の中央で真っ直ぐに延在しているが、軸方向に延在する部分を有してもよい(例えば蛇行してもよい)。
 また、図1及び図2に示す例では、管部材10は、ステータコア20における鉛直方向上側の外周面21に対向する。これにより、重力を利用して、コイルエンド32L,32Rを鉛直方向上方から効率的に冷却することができる。例えば、コイルエンド32L,32Rにおける鉛直方向の最も高い位置にある部位に当たった後の冷媒は、コイルエンド32L,32Rを周方向に伝いつつ下方に流れる。尚、図1及び図2に示す例では、図2(A)に最も良く示すように、各冷媒噴出部14L,14Rの噴射方向は、ステータコア20の中心軸Iに向かう向きであるが、かかる向きは変更されてもよい。例えば、コイルエンド32L,32Rを周方向に沿った均一な冷却を実現するために、図2(A)に示すように、冷媒噴出部14L,14Rの噴射方向は、ステータコア20の中心軸Iに向かう向きに対して角度βをなすように設定されてもよい。
 また、図1及び図2に示す例では、管部材10は、周方向で、ステータコア20の鉛直方向上側の2つのフランジ22の間に延在する。これにより、フランジ22と干渉することなく、径方向のスペースを有効に利用して管部材10を配置することができる。但し、管部材10は、フランジ22を周方向で跨いで延在してもよいし、異なる2つのフランジ22間に、それぞれ設けられてもよい。尚、図1及び図2に示す例では、管部材10が間に延在する2つのフランジ22は、ステータコア20の中心軸Iを通る鉛直面で左右を分けたとき、左右対称ではないが、左右対称に設定されてもよい。
 また、図1及び図2に示す例では、管部材10における冷媒噴出部14L,14Rの形成範囲は、周方向で角度γである。角度γは、任意であるが、コイルエンド32L,32Rの周方向の均一な冷却が実現されるように決定される。例えば、角度γは、管部材10が2つのフランジ22の間に延在できるように、当該2つのフランジ22の間の角度(本例では120度)よりも僅かに小さい角度であってもよい。尚、図1及び図2に示す例では、管部材10における冷媒噴出部14L,14Rの形成範囲は、ステータコア20の中心軸Iを通る鉛直面で左右を分けたとき、左右対称ではないが、左右対称に設定されてもよい。
 次に、コイルエンド32L,32Rの形状の好ましい実施例について、図4及び図5を参照して説明する。図5は、コイルエンド32L,32Rの断面形状を示す断面図であり、図4の断面(図2(A)のA-A断面)に相当する断面図である。
 図4に示す例では、コイルエンド32L,32Rの最外径は、ステータコア20よりも径方向内側に位置する。これに対して、図5に示す例では、コイルエンド32L,32Rの最外径は、ステータコア20よりも径方向外側に位置する。即ち、コイルエンド32L,32Rは、ステータコア20よりも径方向外側に張り出す張出部80L、80Rを含む。張出部80L、80Rは、コイルエンド32L,32Rを径方向外側に張り出すように成形することにより形成されてもよい。尚、張出部80L、80Rは、コイルエンド32L,32Rの周方向における一部(冷媒噴出部14L,14Rからの冷媒が当たる範囲)のみに形成されてもよい。
 張出部80L、80Rの軸方向内側の冷媒受け面(径方向に延在する面)82L、82Rには、冷媒噴出部14L,14Rから噴射された冷媒が当たる。これにより、張出部80L、80Rに当たった冷媒は、軸方向外側に飛散し難くなり、コイルエンド32L,32Rの冷却に寄与しない冷媒を低減することができる。
 ここで、冷媒受け面82L、82Rの向きは、任意であり、例えば、図5(A)に示すように、軸方向に対して直角であってもよいし、図5(B)に示すように、軸方向に対して直角な面に対して傾斜してもよい。例えば、図5(B)に示す例では、冷媒受け面82L、82Rは、冷媒噴出部14L,14Rから噴射された冷媒が略直角に当たるような角度に傾斜されている。これにより、冷媒が冷媒受け面82L、82Rに当たるときの飛散が低減され、コイルエンド32L,32Rの冷却に寄与しない冷媒を低減することができる。
 尚、図5に示す例では、張出部80L、80Rの双方が形成されているが、張出部80L、80Rのいずれか一方のみが形成されてもよい。また、図5(A)に示す構成と図5(B)に示す構成とは組み合わせられてもよい。例えば、張出部80Lは、図5(A)に示す構成を有し、張出部80Rは、図5(B)に示す構成を有してもよい。また、図4に示す例では、コイルエンド32Lは、コイルエンド32Rよりも径方向外側に張り出しているが、かかる張り出しが無い構成であってもよい。
 以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。
 例えば、上述した実施例では、前提として、モータは、ステータコア20の軸方向が水平になる向きで搭載されているが、モータの搭載の向きは任意である。例えば、ステータコア20の軸方向が鉛直方向に対応する場合でも、例えば管部材10をステータコア20の略全周に亘って設けることで、コイルエンド32L,32Rの周方向で均一な冷却を実現することができる。この場合、重力の影響を考慮して、冷媒噴出部14L,14Rからの冷媒の噴射圧を高めることとしてよい。
 尚、本国際出願は、2013年3月27日に出願した日本国特許出願2013-067430号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容は本国際出願にここでの参照により援用されるものとする。
 なお、以上の実施例に関し、さらに以下を開示する。
(1)ロータが内径側に配置され、円筒形状のステータコア20と、円筒の軸方向の両端部から突出するコイルエンド32L、32Rとを備えるステータ2が外径側に配置されるモータにおけるモータ冷却構造1であって、
 ステータコア20の外周面21に対向しつつ、ステータコア20の周方向に軸方向よりも長い長さで延在する管部材10であって、冷媒の流路を内部に形成する管部材10と、
 管部材10におけるステータコア20の軸方向で両側に、それぞれの側においてステータコア20の周方向の離れた位置に形成される冷媒噴出部14L、14Rであって、ステータコア20の軸方向の両端部で突出するそれぞれのコイルエンド32L、32Rに向けて冷媒を噴出する冷媒噴出部14L、14Rとを含む、モータ冷却構造1。
 (1)に記載の構成によれば、管部材10に冷媒が導入されると、冷媒噴出部14Lからコイルエンド32Lに向けて冷媒が噴出されると共に、冷媒噴出部14Rからコイルエンド32Rに向けて冷媒が噴出される。これにより、コイルエンド32L、32Rに冷媒が(直接)当たり、コイルエンド32L、32Rを効率的に冷却することができる。また、冷媒噴出部14L、14Rが周方向の離れた位置に2箇所以上形成されるので、コイルエンド32L、32Rを周方向に亘って満遍なく冷却することが可能となる。また、管部材10により双方のコイルエンド32L、32Rを同時に冷却することができるので、冷却構造の簡素化による小型化とコスト低減を図ることができる。
(2)管部材10は、ステータコア20の外周面21に沿って周方向へ延在する、(1)に記載のモータ冷却構造1。
 (2)に記載の構成によれば、周方向の離れた位置にある各冷媒噴出部14L、14Rとステータコア20の外周面21との距離が径方向で同一となり、コイルエンド32L、32Rの周方向に沿った均一な冷却が容易となる。
(3)管部材10は、ステータコア20の軸方向の中央に位置する、(1)又は(2)に記載のモータ冷却構造1。
 (3)に記載の構成によれば、冷媒噴出部14L、14Rからの冷媒の吐出圧に大きな差異を持たせることなくコイルエンド32L、32Rを冷却することができる。
(4)ケース内の油路に接続される冷媒導入部13と、
 冷媒導入部13からステータコア20の軸方向の中央まで軸方向に延在する第1接続部(16)と、
第1接続部(16)に対してステータコア20の周方向でオフセットして配置され、ステータコア20の軸方向の中央から第1接続部(16)と並んで軸方向に延在する第2接続部(15)と、
 第2接続部(15)の一端に設けられ、冷媒の流れを塞き止める端部12とを備え、
 管部材10は、第1接続部(16)におけるステータコア20の軸方向の中央側の一端と、第2接続部(15)の他端との間に1本だけ設けられる、(3)に記載のモータ冷却構造1。
 (4)に記載の構成によれば、1本の管部材10によりコイルエンド32L、32Rを冷却することができる。また、第2接続部(15)内の冷媒の流れが端部12により塞き止められるので、各冷媒噴出部14L、14Rからの吐出圧を効率的に高めることができる。
(5)コイルエンド32L、32Rの少なくとも一方は、ステータコア20よりも径方向外側に張り出す張出部80L、80Rであって、冷媒噴出部14L、14Rから噴射された冷媒が当たる張出部80L、80Rを有する、(1)~(4)のうちのいずれか1項に記載のモータ冷却構造1。
 (5)に記載の構成によれば、張出部80L、80Rより冷媒噴出部14L、14Rから噴射された冷媒を直接受けることができる。これにより、コイルエンド32L、32Rを効率的に冷却することができる。
(6)張出部80L、80Rは、冷媒噴出部14L、14Rから噴射された冷媒が当たる傾斜面(82L、82R)であって、ステータコア20の軸方向に対して垂直な面に対して傾斜した傾斜面(82L、82R)を有する、(5)に記載のモータ冷却構造1。
 (6)に記載の構成によれば、張出部80L、80Rより冷媒噴出部14L、14Rから噴射された冷媒を直接受ける際に、冷媒が傾斜面(82L、82R)に当たるときの飛散が低減され、コイルエンド32L,32Rの冷却に寄与しない冷媒を低減することができる。
(7)モータは、ステータコア20の軸方向が水平になる向きで搭載され、
 管部材10は、ステータコア20における鉛直方向上側の外周面21に対向する、(1)~(6)のうちのいずれか1項に記載のモータ冷却構造1。
 (7)に記載の構成によれば、冷媒噴出部14L、14Rから噴射された冷媒は、コイルエンド32L、32Rを冷却しつつ、重力の作用によりコイルエンド32L、32R内を流れる。これにより、コイルエンド32L、32Rにおける冷媒が直接当たらない部位についても効率的に冷却することができる。
(8)ステータコア20は、外周面21に形成される複数の締結用フランジ22であって、互いに対しいて周方向で離間する複数の締結用フランジ22を備え、
 管部材10は、周方向で所定の2つの締結用フランジ22間に延在する、(1)~(7)のうちのいずれか1項に記載のモータ冷却構造1。
 (8)に記載の構成によれば、締結用フランジ22間のスペースを利用して管部材10を配置することができる。これにより、管部材10の配置に起因したモータの外径を増加を抑制することができる。
 1  モータ冷却構造
 2  ステータ
 10  管部材
 12  端部
 13  冷媒導入部
 14L、14R  冷媒噴出部
 20  ステータコア
 22  フランジ
 24  ティース部
 26  バックヨーク部
 30  コイル
 32L、32R  コイルエンド
 70  冷媒の軌跡
 80L、80R  張出部
 82L、82R  冷媒受け面

Claims (8)

  1.  ロータが内径側に配置され、円筒形状のステータコアと、円筒の軸方向の両端部から突出するコイルエンドとを備えるステータが外径側に配置されるモータにおけるモータ冷却構造であって、
     前記ステータコアの外周面に対向しつつ、前記ステータコアの周方向に軸方向よりも長い長さで延在する管部材であって、冷媒の流路を内部に形成する管部材と、
     前記管部材における前記ステータコアの軸方向で両側に、それぞれの側において前記ステータコアの周方向の離れた位置に2箇所以上形成される冷媒噴出部であって、前記ステータコアの軸方向の両端部で突出するそれぞれのコイルエンドに向けて冷媒を噴出する冷媒噴出部とを含む、モータ冷却構造。
  2.  前記管部材は、前記ステータコアの外周面に沿って周方向へ延在する、請求項1に記載のモータ冷却構造。
  3.  前記管部材は、前記ステータコアの軸方向の中央に位置する、請求項1又は2に記載のモータ冷却構造。
  4.  ケース内の油路に接続される冷媒導入部と、
     前記冷媒導入部から前記ステータコアの軸方向の中央まで軸方向に延在する第1接続部と、
     前記第1接続部に対して前記ステータコアの周方向でオフセットして配置され、前記ステータコアの軸方向の中央から前記第1接続部と並んで軸方向に延在する第2接続部と、
     前記第2接続部の一端に設けられ、冷媒の流れを塞き止める端部とを備え、
     前記前記管部材は、前記第1接続部における前記ステータコアの軸方向の中央側の一端と、前記第2接続部の他端との間に1本だけ設けられる、請求項3に記載のモータ冷却構造。
  5.  前記コイルエンドの少なくとも一方は、前記ステータコアよりも径方向外側に張り出す張出部であって、前記冷媒噴出部から噴射された冷媒が当たる張出部を有する、請求項1~4のうちのいずれか1項に記載のモータ冷却構造。
  6.  前記張出部は、前記冷媒噴出部から噴射された冷媒が当たる傾斜面であって、前記ステータコアの軸方向に対して垂直な面に対して傾斜した傾斜面を有する、請求項5に記載のモータ冷却構造。
  7.  モータは、前記ステータコアの軸方向が水平になる向きで搭載され、
     前記管部材は、前記ステータコアにおける鉛直方向上側の外周面に対向する、請求項1~6のうちのいずれか1項に記載のモータ冷却構造。
  8.  前記ステータコアは、外周面に形成される複数の締結用フランジであって、互いに対しいて周方向で離間する複数の締結用フランジを備え、
     前記管部材は、周方向で所定の2つの前記締結用フランジ間に延在する、請求項1~7のうちのいずれか1項に記載のモータ冷却構造。
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