JP2009273284A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ステータコアを含むモータの冷却を効率的に行う。
【解決手段】エンドプレート１８は、冷却液導入路２４に導入された冷却液を流通させるための冷却液流路２６と、冷却液をエンドプレート１８からコイルエンド２２ａに向けて噴出させるための冷却液噴出口３０，３１とを有し、冷却液噴出口３０，３１は、エンドプレート１８の径方向に複数設けられている。冷却液をコイルエンド２２ａに案内するための案内部材２８，２９をさらに備えることも好適である。
【選択図】図２

Description

本発明はモータに関する。

従来のモータの一例について説明する。図４に例示するモータは、内側部分に中空部分を形成する、固定子としてのステータコア１２と、ステータコア１２の内側部分と対面し、シャフト１６を軸として回転可能な、回転子としてのロータコア１４とを備える。モータの作動時には、シャフト１６を回転軸の軸心としてロータコア１４が回転し、ステータコア１２およびロータコア１４が発熱する。この発熱を抑えるための冷却に関し、シャフト１６の内部を経由して導入された、例えばＡＴＦ、ギヤオイルなどの冷却液をロータコア１４の両端部に密着させたエンドプレート１１８，１２０から、ステータコア１２の両端部分から突出するコイルエンド２２ａ，２２ｂに向けて噴出させる技術が開示されている（例えば特許文献１〜４）。

次に、従来のモータにおける冷却液の流通の様子について説明する。

図５は、図４に示す領域Ｂの拡大図である。図５において、シャフト１６の内部を経由して冷却液導入路２４内からエンドプレート１１８に形成された冷却液流路１２６に供給された冷却液は、ロータコア１４の回転に伴う遠心力および冷却液自身の粘性に伴う慣性力により、冷却液流路１２６の先端部分、つまりロータコア１４の外周方向へ移動し、やがてエンドプレート１１８を貫通する冷却液噴出口１３０からコイルエンド２２ａに向けて噴出される。このとき、冷却液噴出口１３０から噴出する冷却液がより確実にコイルエンド２２ａに向かうよう、必要に応じて、エンドプレート１１８と一体または別体の案内部材１２８を設ける場合もある。

特開２００１−１６８２６号公報 特開２００７−２０３３７号公報 特開２００６−２５５４５号公報 特開２００５−６４２９号公報

しかしながら、かかる構成のモータでは、冷却液噴出口１３０から噴出される冷却液の噴出量およびその噴出強度（圧力）は、シャフト１６およびロータコア１４の回転速度に応じて変化する場合がある。すなわち、シャフト１６（ロータコア１４）の回転速度が小さいと、一般に冷却液流路１２６に供給される冷却液の量は少ない。このとき、この冷却液が受ける遠心力は小さく、冷却液噴出口１３０から噴出される冷却液は概ね図６に示す実線１３６のように案内部材１２８の傾斜にほぼ添った軌道でコイルエンド２２ａに向かう。

一方、シャフト１６（ロータコア１４）の回転速度が大きいと、一般に冷却液流路１２６に供給される冷却液の量は多くなる。このとき、この冷却液が受ける遠心力も大きくなり、冷却液噴出口１３０から噴出される冷却液は例えば図６に示す破線１３８のように低回転時とは異なる軌道をとることになる。このとき、案内部材１２８の形状によっては冷却液の軌道にほとんど影響を及ぼさない場合も想定される。

このように、従来のモータでは、冷却液噴出口から噴出される冷却液の軌道がモータの作動状態の変動に応じて異なるため、コイルエンドの所定の箇所に冷却液を安定して噴出させることが困難な場合があった。

本発明は、モータの作動状態の変動にかかわらずステータコアを含むモータの冷却を効率的に行うことを目的とする。

本発明の構成は、以下の通りである。

（１）内側部分に中空部分を形成するステータコアと、前記中空部分に配置され、前記ステータコアと対面して回転可能なロータと、前記ステータコアの、前記ロータの回転軸方向の両端部分から突出するコイルエンドと、前記ロータの回転軸方向の端部に密着するエンドプレートと、前記ステータコアを冷却する冷却液を前記エンドプレートに導入させるための冷却液導入路と、を備え、前記エンドプレートは、前記冷却液導入路内の冷却液を流通させるための冷却液流路と、前記冷却液を前記エンドプレートの外側から前記コイルエンドに向けて噴出させるための冷却液噴出口とを有し、前記冷却液噴出口は、前記エンドプレートの径方向に複数設けられている、モータ。

（２）上記（１）に記載のモータにおいて、前記冷却液噴出口は、前記エンドプレートの半径方向に並行して設けられている、モータ。

（３）上記（１）または（２）に記載のモータにおいて、前記冷却液噴出口から噴出される冷却液を前記コイルエンドに案内するための案内部材をさらに備える、モータ。

（４）上記（３）に記載のモータにおいて、前記案内部材は、前記エンドプレートと一体に成形されている、モータ。

本発明によれば、モータの作動状態の変動にかかわらずステータコアを含むモータの冷却を効率的に行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、各図面において同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。

図１は、本発明の実施の形態におけるモータの構成の概略について説明するための図である。図１に示すモータ１０は、エンドプレート１１８，１２０に代えてエンドプレート１８，２０をそれぞれ設けたことを除き、図４に示す従来のモータとほぼ同様の構成を有している。

次に、図１に示すモータ１０における冷却液の流通の様子について、図２，３を用いてさらに説明する。

図２は、図１に示す領域Ａの拡大図である。図２に示すエンドプレート１８は、冷却液導入路２４内の冷却液を流通させるための冷却液流路２６と、コイルエンド２２ａに向けて冷却液を噴出させるための、エンドプレート１８を貫通する冷却液噴出口３０，３１を備える。

図２において、冷却液噴出口３０，３１は、エンドプレート１８の径方向に複数設けられている。このとき、冷却液噴出口３０，３１は、エンドプレート１８の半径方向に並行して（つまり、径方向の略一直線上に）設けると、冷却液噴出口３０，３１からほぼ同じタイミングで冷却液を噴出させることになり、コイルエンド２２ａに向けての十分な冷却液の供給が可能となるため、冷却効率が高まる。また、例えば冷却液噴出口３０，３１の近傍に、必要に応じて、エンドプレート１８と一体または別体の案内部材２８，２９を設けることも好適である。本実施の形態によれば、冷却液噴出口３０，３１から噴出される冷却液をより確実にコイルエンド２２ａに案内することが可能となる。またこのとき、案内部材２８，２９と冷却液との親和性（濡れ性）を調整することにより、さらに良好な冷却性能を発揮させることも好適である。

図３は、図２に示すモータ１０において、ロータコア１４の回転速度の相違に基づく冷却液の挙動について説明するための図である。図３（ａ）ではロータコア１４の回転速度が小さい場合を、図３（ｂ）ではロータコア１４の回転速度が大きい場合を、それぞれ例示する。なお、図３に示していない符号については図１，２を参照のこと。

図３（ａ）において、冷却液導入路２４からエンドプレート１８に形成された冷却液流路２６に供給された冷却液３２は、冷却液流路２６の先端部分、つまりロータコア１４の外周方向へ移動する。ロータコア１４の回転速度が小さく、冷却液流路２６に導入される冷却液の量が少ないと、エンドプレート１８の、より外周側に設けられた冷却液噴出口３０のみからコイルエンド２２ａの中央部付近に向けて噴出される。

一方、図３（ｂ）において、ロータコア１４の回転速度が大きく、冷却液流路２６内の冷却液３２の量が多くなると、冷却液噴出口３０，３１からの冷却液の噴出強度も高まる傾向にあるものの、径方向に複数の冷却液噴出口が設けられていることにより、噴出強度の過度な増大は抑制される。本実施の形態において、冷却液流路２６内の冷却液３２は、冷却液噴出口３０よりも内周側に形成された冷却液噴出口３１から、コイルエンド２２ａの中央部付近に向けて噴出される。このとき、冷却液噴出口３０からもまた、コイルエンド２２ａの内側端部付近に向けて噴出されるため、コイルエンド２２ａの冷却効率がさらに高まることになる。

なお、図１において、エンドプレート１８，２０の径方向に形成された冷却液噴出口は一組として例示してあるがこれに限らず、エンドプレート１８，２０の周方向（回転方向）に複数組設けることも好適である。本実施の形態によれば、ロータコア１４が一周する間にコイルエンド２２ａ，２２ｂからの冷却液の噴出が複数回行われることになるため、より効果的な冷却に寄与し得る。このとき、冷却液のより安定した噴出のために、径方向に形成された冷却液噴出口の組はそれぞれ等間隔であることが好ましく、例えば１８０°間隔（二組）、９０°間隔（四組）、６０°間隔（六組）などとすることができる。またこのとき、場合によっては、径方向に複数設けた冷却液噴出口の各組に対し、それぞれ冷却液流路（２６）を独立して備えることもできる。

本発明の実施の形態において、例えば図２に示す冷却液噴出口３０，３１の位置、大きさ、ならびにその形状、案内部材２８，２９により形成される傾斜の角度やその高さ（長さ）、さらに冷却液流路２６の形状および容積につき、モータ１０の性能や使用する冷却液の性状に応じて適宜設定することにより、さらに効果的な冷却効果を実現することが可能となる。さらに、図２において、エンドプレート１８の径方向には２つの冷却液噴出口３０，３１が形成されているが、これに限らず、例えば３つ以上を一組とすることも可能である。

本発明は、車両などの移動体に搭載されるモータに限らず、冷却液を用いて冷却する様式のあらゆるモータにおいて利用することが可能である。

本発明の実施の形態におけるモータの構成の概略について説明するための図である。 図１に示す領域Ａの拡大図である。 ロータコアの回転速度の相違に基づく冷却液の挙動について説明するための図である。 従来のモータの一例について説明するための図である。 図４に示す領域Ｂの拡大図である。 従来のモータにおける冷却液の挙動について説明するための図である。

符号の説明

１０ モータ、１２ ステータコア、１４ ロータコア、１６ シャフト、１８，２０，１１８，１２０ エンドプレート、２２ａ，２２ｂ コイルエンド、２４ 冷却液導入路、２６，１２６ 冷却液流路、２８，２９，１２８ 案内部材、３０，３１，１３０ 冷却液噴出口、３２ 冷却液。

Claims (4)

1. 内側部分に中空部分を形成するステータコアと、
   前記中空部分に配置され、前記ステータコアと対面して回転可能なロータと、
   前記ステータコアの、前記ロータの回転軸方向の両端部分から突出するコイルエンドと、
   前記ロータの回転軸方向の端部に密着するエンドプレートと、
   前記ステータコアを冷却する冷却液を前記エンドプレートに導入させるための冷却液導入路と、
   を備え、
   前記エンドプレートは、前記冷却液導入路内の冷却液を流通させるための冷却液流路と、前記冷却液を前記エンドプレートの外側から前記コイルエンドに向けて噴出させるための冷却液噴出口とを有し、
   前記冷却液噴出口は、前記エンドプレートの径方向に複数設けられていることを特徴とするモータ。
2. 請求項１に記載のモータにおいて、
   前記冷却液噴出口は、前記エンドプレートの半径方向に並行して設けられていることを特徴とするモータ。
3. 請求項１または２に記載のモータにおいて、
   前記冷却液噴出口から噴出される冷却液を前記コイルエンドに案内するための案内部材をさらに備えることを特徴とするモータ。
4. 請求項３に記載のモータにおいて、
   前記案内部材は、前記エンドプレートと一体に成形されていることを特徴とするモータ。

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