JP2006005984A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】 コストを抑えつつ、必要スペースを低減させて冷却性能を高めることができるモータを提供する。
【解決手段】 ロータ２と、この外周側に配置され、鉄心を有するとともにその軸方向に延在するスロットを形成してなるステータと、前記スロット間に巻回されて、スロットから突出した突出部６を有している巻線５と、前記突出部６の外周側を覆うガイド１１と、ステータの外周側に配置されるハウジング１０とを備える。ガイド１１とハウジング１０との間にはハウジング内流路１４が形成される。ガイド１１には、ハウジング内流路１４とハウジング１０内を連通する連通部１３と、ハウジング１０内側に冷媒を供給する供給路８と、ガイド内側から冷媒を排出する排出路１６と、を有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ステータが有する巻線を冷媒により冷却する構成を有するモータに関するものである。

従来、ロータと、その外周側に配設されるステータとを備え、ステータが有する巻線を冷媒により冷却する構成を有するモータが提案されている。このように巻線を冷媒により冷却することで、巻線に電流が流れて発熱しても、発熱による温度上昇を抑えている。

例えば、特許文献１には、冷却液である油をハウジング内に収容されたステータのコイルエンドに噴射する噴射ノズルを配置する技術が提案されている。
また、特許文献２には、ステータの一端面側からスロットにより形成される冷却通路を介して他端面側に冷却油を流通させることで、コイル（巻線）の冷却を行う技術が提案されている。
実開平７−２７２７０号公報 特開２００１−１４５３０２号公報

しかしながら、従来の技術においては、以下のような問題がある。すなわち、噴射ノズルを用いて冷却パイプをステータの外周部に取り付ける構成の場合には、噴射ノズルから油を噴霧する際に、圧力を上昇させるために、大型のポンプや多量の油が必要となり、スペースが嵩張るとともにコストが高くつくため実用性の面で問題がある。また、噴射ノズルで噴射される油を巻線の全面に亘り均等に噴射することは困難であり、巻線内に温度ムラが発生する虞があるという問題がある。

また、冷却油を各スロットを介して供給する構成の場合には、前記スロットを通過させる際に冷却油の圧力が降下するため、ステータの他端面側まで冷却油を供給するために高出力で大型のポンプを設置する必要があり、コスト負担が大きくなり実用性の面で問題がある。また、冷却油を各スロットを介して供給するため、各スロットから突出して蓄熱され易い巻線の突出部には十分に冷却油を供給できず、冷却性能が低下してしまうという問題がある。

従って、本発明は、コストを抑えつつ、必要スペースを低減させて冷却性能を高めることができるモータを提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、ロータ（例えば、実施の形態におけるロータ２）と、該ロータの外周側に配置され、鉄心を有するとともに鉄心の軸方向に延在するスロットを形成してなるステータ（例えば、実施の形態におけるステータ４）と、前記スロット間に巻回されて、スロットから突出した突出部を有している巻線（例えば、実施の形態における巻線５）と、前記突出部の外周側を覆うガイド（例えば、実施の形態におけるガイド１１）と、前記ステータの外周側に配置されるハウジング（例えば、実施の形態におけるハウジング１０）とを備え、前記ガイドとハウジングとの間にはハウジング内流路（例えば、実施の形態におけるハウジング内流路１４）が形成され、前記ガイドには、ハウジング内流路とガイド内を連通する連通部（例えば、実施の形態における連通孔１３）と、ハウジング内側に冷媒を供給する供給路（例えば、実施の形態における供給路８）と、ガイド内側から冷媒を排出する排出路（例えば、実施の形態における排出口１６）と、を有していることを特徴とする。

この発明によれば、前記ハウジングから供給された冷媒を、前記供給路を介してガイド内側に供給することができるとともに、前記ハウジング内流路に流入した冷媒を前記ガイドの連通部を介して前記ガイド内側に流入させることができる。従って、前記ガイド内に位置する前記巻線の突出部に冷媒を集中的に供給することができるため、蓄熱されやすい前記巻線の突出部を効率よく冷却することができ、モータの冷却性能を向上することができる。また、前記巻線の突出部の上側部や外周側に対応する部位に前記連通部を形成することで、これらの部位にも前記冷媒を効率よく行き渡らせることができ、前記突出部の温度の均一化を図ることができる。このように、高圧で大型のポンプを設ける必要が無く、少量の冷媒で前記巻線の突出部を冷却することができるため、コストを抑えつつ、必要スペースを低減させて冷却性能を高めることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のものであって、前記連通部は複数形成され、各連通部（例えば、実施の形態における連通部２３ａ…２３ｄ）は、前記供給路に近いものほど断面積が小さくなるように形成されていることを特徴とする。
この発明によれば、前記複数の連通部のうち、前記供給路に近いものは流速も早く供給圧力に近い圧力を確保できるので、断面積が小さくても冷却に必要な流量を確保することができる。また、前記複数の連通部のうち、前記供給路から遠いものは断面積を大きく設定しているため、供給路から近い連通部に比べて冷媒の流量や供給圧力が低くとも、冷媒は自重により前記連通部内に案内され、冷却に必要な流量を確保することができる。従って、前記巻線全体のうち、上部や外側部分にも冷媒を行き渡らせることができ、冷却性能を高めることができる。また、冷媒の供給圧力が小さくても前記巻線全体に渡って供給することが可能であり、利便性を向上することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載のものであって、前記連通部は複数形成され、各連通部（例えば、実施の形態における連通孔１３ａ…１３ｅ）は、前記供給路に近いものほど隣り合う連通部の間隔が大きくなるように形成されていることを特徴とする。
この発明によれば、前記複数の連通部のうち、前記供給路に近いものは流速も早く供給圧力に近い圧力を確保できるので、隣り合う連通部の間隔が大きくても前記ガイド内の冷却に必要な流量を確保することができる。また、前記複数の連通部のうち、前記供給路から遠いものは隣り合う連通部の間隔を小さ設定しているため、供給路から近い連通部に比べて冷媒の流量や供給圧力が低くとも、これらの部位から前記ガイド内に供給される冷媒の冷却に必要な流量を確保することができる。従って、前記巻線全体のうち、上部や外側部分にも冷媒を行き渡らせることができ、冷却性能を高めることができる。また、冷媒の供給圧力が小さくても前記巻線全体に渡って供給することが可能であり、利便性を向上することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のものであって、前記ハウジング内流路が前記ガイドの最下部よりも高い位置に形成されていることを特徴とする。
この発明によれば、前記ハウジング内流路の内部で前記連通部と終点の部分に冷媒を溜めることができ、開口している連通部から冷媒を供給することができる。

請求項５に係る発明は、ロータと、該ロータの外周側に配置され、鉄心を有するとともに鉄心の軸方向に延在するスロットを形成してなるステータと、前記スロット間に巻回されて、スロットから突出した突出部を有している巻線と、前記ロータと前記ステータの回転方向相対位置を検出する回転センサと、前記巻線からの電気ノイズを防止するシールドプレート（例えば、実施の形態におけるシールドプレート３２）と、前記突出部の外周側を覆い、前記シールドプレートと共に固定されるガイド（例えば、実施の形態におけるガイド３４）と、前記ステータの外周側に配置されるハウジングとを備え、前記ガイドとハウジングとの間にはハウジング内流路が形成され、前記ガイドには、ハウジング内側に冷媒を供給する供給路と、ガイド内側から冷媒を排出する排出路と、を有していることを特徴とする。

この発明によれば、前記ハウジングから供給された冷媒を、前記供給路を介してハウジングド内側に供給することができるとともに、前記ハウジング内流路に流入した冷媒を前記ガイド内側に流入させることができる。従って、前記ガイド内に位置する前記巻線の突出部に冷媒を集中的に供給することができるため、蓄熱されやすい前記巻線の突出部を効率よく冷却することができ、モータの冷却性能を向上することができる。このように、高圧で大型のポンプを設ける必要が無く、少量の冷媒で前記巻線の突出部を冷却することができるため、コストを抑えつつ、必要スペースを低減させて冷却性能を高めることができる。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載のものであって、前記ガイドには、ハウジング内流路とガイド内を連通する連通部を備えていることを特徴とする。
この発明によれば、前記巻線の突出部の上側部や外周側に対応する部位に前記連通部を形成することで、これらの部位にも前記冷媒を効率よく行き渡らせることができ、前記突出部の温度の均一化を図ることができる。

請求項７に係る発明は、ロータと、該ロータの外周側に配置され、鉄心を有するとともに鉄心の軸方向に延在するスロットを形成してなるステータと、前記スロット間に巻回されて、スロットから突出した突出部を有している巻線と、前記ロータと前記ステータの回転方向相対位置を検出する回転センサと、前記突出部の外周側を覆い、前記回転センサと共に固定されるガイドと、前記ステータの外周側に配置されるハウジングとを備え、前記ガイドとハウジングとの間にはハウジング内流路が形成され、前記ガイドには、ハウジング内側に冷媒を供給する供給路と、ガイド内側から冷媒を排出する排出路と、を有していることを特徴とする。
この発明によれば、前記ハウジングから供給された冷媒を、前記供給路を介してハウジングド内側に供給することができるとともに、前記ハウジング内流路に流入した冷媒を前記ガイド内側に流入させることができる。従って、前記ガイド内に位置する前記巻線の突出部に冷媒を集中的に供給することができるため、蓄熱されやすい前記巻線の突出部を効率よく冷却することができ、モータの冷却性能を向上することができる。このように、高圧で大型のポンプを設ける必要が無く、少量の冷媒で前記巻線の突出部を冷却することができるため、コストを抑えつつ、必要スペースを低減させて冷却性能を高めることができる。

請求項８に係る発明は、請求項７に記載のものであって、前記ガイドには、ハウジング内流路とガイド内を連通する連通部をそなえていることを特徴とする。
この発明によれば、前記巻線の突出部の上側部や外周側に対応する部位に前記連通部を形成することで、これらの部位にも前記冷媒を効率よく行き渡らせることができ、前記突出部の温度の均一化を図ることができる。

請求項１に係る発明によれば、蓄熱されやすい前記巻線の突出部を効率よく冷却することができ、モータの冷却性能を向上することができる。また、前記突出部の温度の均一化を図ることができる。そして、コストを抑えつつ、必要スペースを低減させて冷却性能を高めることができる。

請求項２、請求項３に係る発明によれば、前記巻線全体のうち、上部や外側部分にも冷媒を行き渡らせることができ、冷却性能を高めることができる。また、冷媒の供給圧力が小さくても前記巻線全体に渡って供給することが可能であり、利便性を向上することができる。

請求項４に係る発明によれば、冷却性能をさらに高めることができる。
請求項５に係る発明によれば、コストを抑えつつ、必要スペースを低減させて冷却性能を高めることができる。さらに、前記ガイドを用いても固定に必要な部品点数の増加やスペースの増加を無くすことができる。
請求項６に係る発明によれば、前記突出部の温度の均一化を図ることができ、冷却性能をさらに高めることができる。
請求項７に係る発明によれば、コストを抑えつつ、必要スペースを低減させて冷却性能を高めることができる。
請求項８に係る発明によれば、前記突出部の温度の均一化を図ることができ、冷却性能をさらに高めることができる。

以下、この発明の実施の形態におけるモータを図面と共に説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態におけるモータの側面を示す断面図である。図２は図１に示すモータの軸方向断面図である。これらの図に示すように、モータ１は、内周側に設けられるロータ２と、その外周側に配置されるステータ４とを備えている。ロータ２は軸心部にロータシャフト３を有し、該ロータシャフト３と一体的に回転可能に形成されている。

ステータ４は、珪素鋼板等の方向性を有する電磁鋼板が積層された鉄心からなり、モータ１の半径方向内方に向けて突出する複数の磁極ティースと、モータ１の周方向に延出するヨーク部とを有している。ステータ４の磁極ティース間には軸方向に延在する溝であるスロットが形成され、そのスロット間には巻線（コイル）５が巻装される。ステータ４の両端側には、巻線５のスロットから突出した部位（突出部）６を覆うようにガイド１１が備えられている。そして、前記ステータ４およびロータ２は、その外周側に配置されるハウジング１０により囲繞されている。なお、スロットは、上述した溝に限られず、ステータ４の軸方向に延在する貫通孔であっても良いし、前記溝及び貫通孔の双方であっても良い。

ハウジング１０の先端部の上部には上方に突出するハウジング供給路８が形成されており、該供給路８を介して冷媒をハウジング１０内に供給する。また、ハウジング１０の下部には軸方向に突出するハウジング排出路９が形成されており、該排出路９を介して冷媒をハウジング１０内から排出する。

前記ガイド１１とハウジング１０との間には、断面円環状にハウジング内流路１４が形成される。そして、前記ガイド１１は、前記ハウジング１０の供給路８に対向する位置（この場合は、ガイド１１の先端位置）に供給口１５を有し、前記供給路８から供給される冷媒を前記供給口１５からガイド１１内に供給する。また、前記ガイド１１は、前記ハウジング１０の排出路９に対向する位置（この場合は、ガイド１１の下部位置）にガイド排出口１６を有し、前記ガイド１１内の冷媒を前記ガイド排出口１６から排出して前記排出路９に送り出す。

そして、前記ガイド１１は、ハウジング内流路１４とガイド１１内を連通する連通孔１３を周方向に沿って複数有している。
前記連通孔１３（１３ａ…１３ｅ）は周方向の対称位置にそれぞれ複数形成され、各連通孔１３は、前記供給路８に近いものほど断面積が小さくなるように形成されている。
すなわち、各連通孔１３ａ…１３ｅの断面積をそれぞれＳａ…Ｓｅとすると、Ｓａが最も小さい断面積となり、Ｓｂ…Ｓｅの順に断面積が大きくなっていく。

このように構成したモータ１の冷却処理の内容について説明する。
まず、図示しない冷媒供給源から供給される冷媒は、ハウジング１０の供給路８を介して前記ハウジング１０内に供給される。そして、この冷媒の一部は、前記供給路８に対向するように形成されたガイド１１の供給口１５から、ガイド１１内に流入して、ガイド１１内の巻線５の突出部６を冷却する。これにより、突出部６の上端部からその下方にかけて、冷媒が供給されることになる（図１のルートＲａ、Ｒｂ参照）。

一方、ハウジング１０の供給路８から供給された冷媒の一部は、ハウジング１０とガイド１１の間に形成されるハウジング内流路１４に沿って下端側に向かって流通するが、ガイド１１に形成された連通孔１３から、順次ガイド１１内に流入していく（図１のルートＲｃ、Ｒｄ…参照）。このように、前記ハウジング内流路１４に流入した冷媒を前記ガイド１１の連通孔１３を介して前記ガイド１１内側に流入させることができる。

従って、前記ガイド１１内に位置する前記巻線６の突出部５に冷媒を集中的に供給することができるため、蓄熱されやすい前記巻線５の突出部６を効率よく冷却することができ、モータ１の冷却性能を向上することができる。

加えて、前記複数の連通孔１３（１３ａ…１３ｅ）のうち、前記供給路８に近いもの（例えば連通孔１３ａ）は流速も早く供給圧力に近い圧力を確保できるので、断面積（この場合はＳａ）が小さくても冷却に必要な流量を確保することができる。また、前記複数の連通孔１３のうち、前記供給路８から遠いものは（例えば連通孔１３ｅ）、断面積（この場合はＳｅ）が大きく設定しているため、供給路から近い連通部に比べて冷媒の流量や供給圧力が低くとも、冷媒は自重により前記連通孔１３内に案内され、冷却に必要な流量を確保することができる。

従って、前記巻線５全体のうち、上部や外側部分にも冷媒を行き渡らせることができ、冷却性能を高めることができる。また、冷媒の供給圧力が小さくても前記巻線５全体に渡って供給することが可能であり、利便性を向上することができる。

よって、高圧で大型のポンプを設ける必要が無く、少量の冷媒で前記巻線の突出部を冷却することができるため、コストを抑えつつ、必要スペースを低減させて冷却性能を高めることができる。

以下、本発明の他の実施の形態におけるモータについて説明する。以下の説明において、前述の実施の形態と同様の構成部材については、同一の符号を付してその説明を適宜省略する。図３は本発明の第２の実施の形態におけるモータの側面を示す断面図である。
本実施の形態においては、ガイド１１に形成される複数の連通孔２３（２３ａ…２３ｄ）は、ガイド供給路８に近いものほど隣り合う連通孔２３の間隔が大きくなるように形成されている。すなわち、同図に示すように、隣り合う連通孔２３ａと２３ｂ、２３ｂと２３ｃ、２３ｃと２３ｄの間隔Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、Ｌ１が最も大きく、Ｌ２、Ｌ３の順に小さくなっている。

このようにすると、前記複数の連通孔２３のうち、ガイド供給路８に近いもの（例えば連通孔２３ａ）は流速も早く供給圧力に近い圧力を確保できるので、隣り合う連通孔２３の間隔が大きくても前記ガイド１１内の冷却に必要な流量を確保することができる。

また、前記複数の連通孔２３のうち、前記供給路８から遠くなると隣り合う連通孔２３の間隔が小さくなるため（例えば、間隔Ｌ３）、冷媒の流量や供給圧力が低くとも、これらの部位で冷却に必要な流量を確保することができる。従って、前記巻線５全体のうち、上部や外側部分にも冷媒を行き渡らせることができ、冷却性能を高めることができる。また、冷媒の供給圧力が小さくても前記巻線５全体に渡って供給することが可能であり、利便性を向上することができる。

図４は本発明の第３の実施の形態におけるモータの軸方向断面図である。図５は図４に示すシールドプレートの斜視図である。図６は図４に示すガイドの斜視図である。図７は図４に示すガイドを装着したシールドプレートの斜視図である。
これらの図に示すように、本実施の形態においては、前記ロータ２の有する磁石からの磁気ノイズを防止するシールドプレート３２と、前記突出部の外周側を覆い、前記シールドプレート３２に固定されるガイド３４と、前記ステータ４の外周側に配置されるハウジング１０とを備えている。シールドプレート３２は、断面Ｌ字状に形成され、その側端面にモータ３０の回転センサ３１を装着している。本実施の形態では、シールドプレート３２の外周面側にガイド３４を当接させることで、部品点数の減少を図っている。

すなわち、図５〜図７に示すように、シールドプレート３２は、リング状に形成された本体部の外周側を軸方向に突出した形状となっており、その突出部分には位置決め用の切り欠き３３が形成されている。
一方、ガイド３４は、軸心部分を中空に形成されるとともに、前記巻線５の突出部６を外周側および内周側で保持する外周側円筒部と内周側円筒部、これらを連結する円環状の連結部とを有している。そして、内周側円筒部には位置決め用の突起３５が形成されている。
そして、図７に示すように、前記ガイド３４を前記シールドプレート３２に、前記切り欠き３３と突起３５とを係合させて装着することで、前記シールドプレート３２を用いて前記ガイド３４を中心軸に対する回転方向に移動しないように固定することができる。またハウジング１０とシールドプレート３２とで、ガイド３４を挟持することにより、軸方向および軸方向に直角な方向へ移動しないように固定することができる。このようにすることで、前記ガイド３４を用いても固定に必要な部品点数の増加やスペースの増加を無くすことができ、重量やコストを低減することができる。

なお、本発明の内容は上述の実施の形態のみに限られるものでないことはもちろんである。例えば、実施の形態においては、シールドプレート３２を断面Ｌ字状に形成したが、この形状に限られるものではない。また、シールドプレート３２の外周側の突出方向をモータの先端方向としてもよい。

本発明の第１の実施の形態におけるモータの側面を示す断面図である。 図１に示すモータの軸方向断面図である。 本発明の第２の実施の形態におけるモータの側面を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態におけるモータの軸方向断面図である。 図４に示すシールドプレートの斜視図である。 図４に示すガイドの斜視図である。 図４に示すガイドを装着したシールドプレートの斜視図である。

符号の説明

１、２０、３０…モータ
２…ロータ
４…ステータ
５…巻線
６…突出部
８…供給路
１０…ハウジング
１１、３４…ガイド
１３（１３ａ…１３ｅ）、２３（２３ａ…２３ｄ）…連通孔（連通部）
１４…ハウジング内流路
１５…供給口（連通部）
１６…排出口（排出路）
３２…シールドプレート

Claims (8)

1. ロータと、
   該ロータの外周側に配置され、鉄心を有するとともに鉄心の軸方向に延在するスロットを形成してなるステータと、
   前記スロット間に巻回されて、スロットから突出した突出部を有している巻線と、
   前記突出部の外周側を覆うガイドと、
   前記ステータの外周側に配置されるハウジングとを備え、
   前記ガイドとハウジングとの間にはハウジング内流路が形成され、
   前記ガイドには、ハウジング内流路とガイド内を連通する連通部と、ハウジング内側に冷媒を供給する供給路と、ガイド内側から冷媒を排出する排出路と、を有していることを特徴とするモータ。
2. 前記連通部は複数形成され、
   各連通部は、前記供給路に近いものほど断面積が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記連通部は複数形成され、
   各連通部は、前記供給路に近いものほど隣り合う連通部の間隔が大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ。
4. 前記ハウジング内流路が前記ガイドの最下部よりも高い位置に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のモータ。
5. ロータと、
   該ロータの外周側に配置され、鉄心を有するとともに鉄心の軸方向に延在するスロットを形成してなるステータと、
   前記スロット間に巻回されて、スロットから突出した突出部を有している巻線と、
   前記ロータと前記ステータの回転方向相対位置を検出する回転センサと、
   前記巻線からの電気ノイズを防止するシールドプレートと、
   前記突出部の外周側を覆い、前記シールドプレートと共に固定されるガイドと、
   前記ステータの外周側に配置されるハウジングとを備え、
   前記ガイドとハウジングとの間にはハウジング内流路が形成され、
   前記ガイドには、ハウジング内側に冷媒を供給する供給路と、ガイド内側から冷媒を排出する排出路と、を有していることを特徴とするモータ。
6. 前記ガイドには、ハウジング内流路とガイド内を連通する連通部を備えていることを特徴とする請求項５に記載のモータ。
7. ロータと、
   該ロータの外周側に配置され、鉄心を有するとともに鉄心の軸方向に延在するスロットを形成してなるステータと、
   前記スロット間に巻回されて、スロットから突出した突出部を有している巻線と、
   前記ロータと前記ステータの回転方向相対位置を検出する回転センサと、
   前記突出部の外周側を覆い、前記回転センサと共に固定されるガイドと、
   前記ステータの外周側に配置されるハウジングとを備え、
   前記ガイドとハウジングとの間にはハウジング内流路が形成され、
   前記ガイドには、ハウジング内側に冷媒を供給する供給路と、ガイド内側から冷媒を排出する排出路と、を有していることを特徴とするモータ。
8. 前記ガイドには、ハウジング内流路とガイド内を連通する連通部をそなえていることを特徴とする請求項７に記載のモータ。
   
   

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