JP2020171110A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
【課題】放熱性の向上が図れる回転電機を提供する。【解決手段】回転電機1は、第1ハウジング部4および第2ハウジング部5と、回転子2と、第1ハウジング部4内において固定されている固定子3および放熱促進部材6とを備える。放熱促進部材6は、固定子3と第1ハウジング部4との間において固定子3に対して熱移動可能に固定されている。放熱促進部材6は、第1ハウジング部4よりも高い熱伝導率を有する部材である。放熱促進部材6は、第1ハウジング部4の内周面よりも径外側に突出して、第1ハウジング部4に設けられた開口44から露出するフィン部62を備えている。【選択図】図1
Description
この明細書における開示は、回転電機に関する。
特許文献1には、回転子と、回転子の外周を囲んでケースに固定された固定子とを備えた回転電機が開示されている。
特許文献1の回転電機によれば、固定子が備える固定子コイルの放熱性に関して改良の余地がある。
この明細書に開示する目的は、放熱性の向上が図れる回転電機を提供することである。
この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。
開示された回転電機の一つは、ハウジング(4,5;104)と、ハウジングの内部において回転自在に支持されている回転子(2)と、固定子コア(31)と固定子コイル(32)とを有して、ハウジングの内部において固定されている固定子(3)と、固定子とハウジングとの間において固定子に対して熱移動可能に固定されている放熱促進部材(6;106;206;306)と、を備え、
放熱促進部材は、ハウジングよりも高い熱伝導率を有する部材であり、ハウジングの内周面(431)よりも径外側に突出して、ハウジングに設けられた開口(44)から露出する露出部(62;162;362)を備える。
放熱促進部材は、ハウジングよりも高い熱伝導率を有する部材であり、ハウジングの内周面(431)よりも径外側に突出して、ハウジングに設けられた開口(44)から露出する露出部(62;162;362)を備える。
この回転電機によれば、固定子コイルの発熱を固定子から放熱促進部材に伝達させることを促進し、さらに露出部から外部雰囲気に効率的に放出できる。この開示によれば、固定子、放熱促進部材、外部雰囲気の順に伝達する効率的な熱経路を構築できるので、放熱性の向上が図れる回転電機を提供できる。
開示された回転電機の一つは、ハウジング(4,5;104)と、ハウジングの内部において回転自在に支持されている回転子(2)と、固定子コア(31)と固定子コイル(32)とを有して、ハウジングの内部において固定されている固定子(3)と、固定子コイルにおけるコイルエンド(34,35)の外側において、コイルエンドに対して絶縁部(8)を介して熱移動可能に設けられているコイル放熱促進部材(7;107)と、を備え、
コイル放熱促進部材は、ハウジングよりも高い熱伝導率を有する部材であり、ハウジングの内周面(431)よりも径外側に突出して、ハウジングに設けられた開口(44)から露出する露出部(72;172)を備える。
コイル放熱促進部材は、ハウジングよりも高い熱伝導率を有する部材であり、ハウジングの内周面(431)よりも径外側に突出して、ハウジングに設けられた開口(44)から露出する露出部(72;172)を備える。
この回転電機によれば、固定子コイルの発熱をコイルエンドからコイル放熱促進部材に伝達させることを促進し、さらに露出部から外部雰囲気に効率的に放出できる。この開示によれば、コイルエンド、コイル放熱促進部材、外部雰囲気の順に伝達する効率的な熱経路を構築できるので、放熱性の向上が図れる回転電機を提供できる。
以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(第1実施形態)
明細書に開示の目的を達成可能な回転電機の一実施形態である第1実施形態について図1〜図4を参照しながら説明する。明細書に開示の回転電機1は、例えば、車両用機器、航空機用機器、家電製品用機器等に適用することができる。回転電機1は、発電機として機能する機器や電動機として機能する機器に適用可能である。回転電機1は、交流モータ、直流を電源とする電動機、単相交流電力を電源とする電動機、多相交流電力を電源とする電動機として適用することができる。
明細書に開示の目的を達成可能な回転電機の一実施形態である第1実施形態について図1〜図4を参照しながら説明する。明細書に開示の回転電機1は、例えば、車両用機器、航空機用機器、家電製品用機器等に適用することができる。回転電機1は、発電機として機能する機器や電動機として機能する機器に適用可能である。回転電機1は、交流モータ、直流を電源とする電動機、単相交流電力を電源とする電動機、多相交流電力を電源とする電動機として適用することができる。
図1に示すように、回転電機1は回転子2と固定子3とを備える。回転子2は、軸心の周りを回転可能である。固定子3は回転子2の周囲を覆う筒状部材である。回転子2と固定子3とはハウジング内において同軸状に設けられている。ハウジングは、固定子3を固定しかつ回転子2を回転可能に支持している。回転子2は、軸受部を介してハウジング内において回転可能に支持されている。
ハウジングは、第1ハウジング部4と第2ハウジング部5とを含む。第1ハウジング部4は、一端の開口部42と他端の底部41とを有する有底筒状体である。第2ハウジング部5は、一端の底部51と他端の開口部52とを有する有底筒状体である。第1ハウジング部4は、第2ハウジング部5よりも軸方向の長さが大きい筒状体である。第1ハウジング部4は、回転電機1のハウジングにおいてベースケースを構成する。第2ハウジング部5は、回転電機1のハウジングにおいてベースケースの開口部側に蓋をするカバーを構成する。第1ハウジング部4と第2ハウジング部5とは軸方向に結合されている。第1ハウジング部4と第2ハウジング部5とは、開口部42と開口部52とによって結合部を形成する。第1ハウジング部4と第2ハウジング部5は、接着剤、ボルト締め、溶接等の種々手段によって一体に結合することができる。回転子2および固定子3は、第1ハウジング部4と第2ハウジング部5との内側に収容されている。
回転子2は、固定子3に対して磁気的に結合されている。回転子2は、回転軸であるシャフト21によってハウジングに対して回転可能に支持されている。シャフト21は、動力系統に連結されている。回転子2は、固定子3の径内側に配置されている。回転子2は、周方向に沿って配置された複数の磁極を有する。複数の磁極は、例えば回転子2に埋設された複数の永久磁石によって形成されている。界磁の形成手段は、埋め込み磁石に限定されず、例えば表面磁石でもよい。回転子2は、かご形回転子によって構成してもよい。回転電機1は電力端子を有する。電力端子は、回転電機1と制御装置とを電気的に接続するための端子である。電力端子は、電力を出力する場合には出力端子として、電力を受け入れる場合には入力端子として利用される。電力端子は、回転電機1の外部接続端子でもある。
固定子3は固定子コア31を備える。固定子コア31は筒状体である。固定子コア31は軸方向に沿って積層された複数の鋼板を有する。固定子コア31は周方向に配置された複数のスロットを有する。複数のスロットは、周方向に関して等間隔に配置されている。複数のスロットはいくつかの異なるピッチで配置される構成でもよい。複数のスロットは、複数の鋼板を貫通するように軸方向に延びている。固定子コア31は環状のバックコアを有する。固定子コア31はバックコアから径内側に延び出す複数のティースを有する。複数のティースはそれらの間に複数のスロットを形成している。
固定子3は固定子コイル32を有する。固定子コイル32は固定子コア31に装着されている。固定子コイル32は、軸方向両端のコイルエンド34およびコイルエンド35と、その間の中間ストレート部33とを有する。中間ストレート部33は軸方向に沿って真っ直ぐに延びる部分であり、スロットに収容されている。コイルエンド34とコイルエンド35は、固定子コア31の端部に位置づけられている。コイルエンド34とコイルエンド35は固定子コア31から軸方向外側に突出している。以下、コイルエンド34とコイルエンド35は、単にコイルエンドと称する場合がある。
巻線方式は、種々の方式を採用できる。例えば、コイルエンドは、固定子コイル32に含まれる複数のセグメント導体の集合体である。コイルエンドにおいて、一つのセグメント導体は、一つのスロット内に位置する中間ストレート部33を、他の異なるスロット内に位置する中間ストレート部33に接続している。コイルエンドは、連続したセグメント導体のターン部によって提供される場合がある。コイルエンドは、異なるセグメント導体を接合した接合部によって提供される場合がある。
固定子コイル32は、コイルエンドから延び出す引出線を有する。固定子コイル32は、複数の引出線を含む。引出線は、例えば、多相巻線としての複数のコイルの両端を提供する。三相巻線を提供する場合は、少なくとも6つの引出線が提供されている。さらにこの場合、一つの相は、n個のコイルの並列接続によって提供されている。固定子コイル32は、6×nの引出線を有する。一つのコイルは、連続線によって、または複数のセグメントを接合することによって提供することができる。この実施形態では、接合された複数のセグメントによって、一つのコイルが提供されている。複数のセグメントは、多様な接合手法によって接合することができる。接合手法は、例えば、TIG溶接、電気抵抗溶接、はんだ接合などを利用することができる。
回転電機1は放熱促進部材6を備える。放熱促進部材6は、両端が開口している筒状部61と、筒状部61の外周面から径外側に突出するフィン部62を備える。筒状部61は、回転子2の軸方向に沿う所定の長さを有して、固定子3の外周を覆っている。フィン部62は、軸方向について所定の軸方向長さを有する板状部分である。
筒状部61とフィン部62のそれぞれは、同一の部品である放熱促進部材6の一部であり、成型品である放熱促進部材6の一部でもよい。また、筒状部61とフィン部62とは、別体の部品であり、溶接、圧接などにより結合されて一体になる構成でもよい。放熱促進部材6はハウジングよりも高い熱伝導率を有する。両者に関する熱伝導率の関係は、ハウジングが金属製である場合も樹脂製である場合も同様である。この構成により、固定子3の発熱は、ハウジングよりも、熱伝導率の高い放熱促進部材6に移動しやすくなる。放熱促進部材6に移動した熱は、ハウジングに流れるよりも筒状部61からフィン部62に保持されたままフィン部62の先端側において外部雰囲気と熱交換するようになる。このように放熱促進部材6は、固定子3からの放熱を促進する固定子放熱促進部材である。なお、ハウジングは、カーボンなどの樹脂材料によって形成することもできる。
ハウジングは、アルミダイカストによって製造することができる。放熱促進部材6は、アルミニウムまたは主な成分としてアルミニウムを含むアルミニウム合金によって形成されたハウジングよりも高い熱伝導率を有する。放熱促進部材6は、銅または主な成分として銅を含む銅合金によって形成されていることが好ましい。筒状部61とフィン部62は、同程度の熱伝導率を有している。また、フィン部62は、筒状部61よりも高い熱伝導率を有する部分として構成してもよい。このような熱伝導率の関係により、筒状部61の熱はフィン部62へ円滑に移動する。アルミニウムの熱伝導率が250W/mK、純銅の熱伝導率が400W/mKであるとすると、回転電機1は固定子コアからフィン部までの熱抵抗を約37%改善できる。
放熱促進部材6は、ハウジングの内部において固定されている。図2に示すように、放熱促進部材6は、固定子3の外側であって第1ハウジング部4の内側に固定されている。放熱促進部材6は、筒状部61が固定子コア31に外接し第1ハウジング部4の筒状部43に内接する構成によって固定されている。放熱促進部材6は、固定子3に対して熱移動可能な状態で設置されている。
回転電機1に電力が入力された状態において固定子コイル32は発熱する。固定子コイル32の発熱は、固定子コア31に伝達し、さらに固定子コア31から放熱促進部材6の筒状部61に伝達する。筒状部61に伝達した熱は、ハウジングに移動するよりもフィン部62に移動する。図4に示すように、フィン部62は、ハウジングの内周面431よりも径外側に突出している。つまり、フィン部62の先端部は、内周面431よりも径外側に位置している。フィン部62において内周面431よりも径外側に突出している部分は、ハウジングの開口44を通じて外部から見える部分が外部雰囲気に接触する。フィン部62は、このような意味において、ハウジングの開口44から露出する露出部である。フィン部62の熱は、外部雰囲気に接触して冷やされる部分に速やかに移動し、外部雰囲気に吸熱されることになる。
図1、図2に示すように、放熱促進部材6は、筒状部61の周方向に間隔をあけて並ぶ複数個のフィン部62を備える。第1ハウジング部4には、筒状部43を径方向に貫通する開口44が複数個設けられている。開口44は、フィン部62に対応する位置に配置されている。開口44は、フィン部62を囲む大きさに形成されている。
例えば、開口44は、第1ハウジング部4に形成されたスリットである。スリットは、第1ハウジング部4における一端の開口端から他端の底部41に向けて延びる矩形状の開口である。スリットはフィン部62よりも長い軸方向長さを有している。スリットは、フィン部62を囲む軸方向長さと周方向長さとを有して、第1ハウジング部4に設けられている。
図2に示すように、開口44には、外部に突出するフィン部62が挿通されている。回転電機1は、フィン部62とスリットとの隙間を埋めている封止部45を備えている。封止部45は、ハウジングの内部と外部雰囲気とが連通しないように、シール部材として機能する。また、封止部45は、ハウジングと放熱促進部材6とを熱移動可能に連結する部材として機能する。封止部45は、樹脂、ゴム、金属の他、種々の材質で構成することができる。封止部45は、シリコン系のポッティング材、ガスケット、グロメットなどによって構成してもよい。
封止部45は、ハウジングまたは放熱促進部材6と同程度またはそれ以上の熱伝導性を有する材質であることが好ましい。これによれば、ハウジングから熱伝導率の高いフィン部62への熱移動を図ることができる。
図3に示すように、第1ハウジング部4と第2ハウジング部5との結合部には、インロー部が形成されている。インロー部は、2つの部品のうち一方の部品がその外径よりも小さい径の出っ張り部421を先端に有し相手側部品が出っ張り部421に嵌り合う内径を有して構成されている。インロー部は、一方のハウジング部の先端に設けられた出っ張り部421と、他方のハウジング部に設けられて出っ張り部421に外接する外接部とを含んでいる。
例えば、第1実施形態では、出っ張り部421は、第1ハウジング部4における一端の開口部42に設けられている。出っ張り部421は、ハウジング部の筒状部よりも外径が小さい筒状の先端部である。さらに外接部は、第2ハウジング部5における他端の開口部52に設けられている。相手側部品に内接する出っ張り部421は、第1ハウジング部4に設けてもよいし、または第2ハウジング部5に設ける構成としてもよい。インロー部は、円筒形の2つの部品である、第1ハウジング部4と第2ハウジング部5とをはめ合い組立てする際に適正なセンタリングを得ることに寄与する。インロー部は、第1ハウジング部4と第2ハウジング部5とについて適正に軸心を合わせることに寄与する。
図4に示すように、複数個のフィン部62は、第1ハウジング部4の外周面432よりも径外側に突出している。つまり、フィン部62の先端部は、外周面432よりも径外側に位置している。フィン部62において外周面432よりも突き出る突出部分は、回転電機1の外部に露出し外部雰囲気に接触する。フィン部62は、外周面432よりも径外側に大きく突出している。フィン部62は、軸方向に沿う方向となる表面を有するように設けられている。回転電機1が軸流ファンを駆動する機器に適用される場合、フィン部62は外部の流体が表面を滑らかに流れるように配置されている。
第1実施形態の回転電機1がもたらす作用効果について説明する。回転電機1は、ハウジングと、ハウジングの内部に回転自在に支持されている回転子2と、ハウジングの内部に固定されている固定子3と、放熱促進部材6とを備える。放熱促進部材6は、固定子3とハウジングとの間において固定子3に対して熱移動可能に固定されている。放熱促進部材6は、ハウジングよりも高い熱伝導率を有する部材である。放熱促進部材6は、ハウジングの内周面431よりも径外側に突出して、ハウジングに設けられた開口44から露出する露出部を備える。
この回転電機1によれば、固定子コイル32の発熱を固定子3から放熱促進部材6に伝達させることを促進できる。さらに放熱促進部材6に伝達した熱を、ハウジングよりも熱伝導率が高い露出部に移動させて、露出部から外部雰囲気に放出させることができる。この熱経路を形成できることにより、効率的な回転電機1の放熱経路構築できる。以上より、回転電機1は、固定子3、放熱促進部材6、外部雰囲気の順に伝達する効率的な放熱経路を構築できるので、放熱性向上を図ることができる。また、回転電機1は、大型化や能力向上により発熱量が増大しても、強制または自然の空冷方式により放熱可能な装置を提供できる。
放熱促進部材6の露出部は、ハウジングの外周面432よりも径外側に突出して、ハウジングの開口44から露出している。この構成によれば、露出部の少なくとも一部がハウジングよりも外部に突出するため、ハウジングの周囲の雰囲気に確実に接触させることができる。ハウジングの周囲に空気等の流れがある場合には、ハウジングから外部への放熱よりも露出部から雰囲気への放熱を促進でき、放熱性能を高めた回転電機1を提供できる。
放熱促進部材6は、回転子2の軸方向に沿う所定の長さを有して固定子3に接触する筒状部61と、筒状部61から径外側に突出する露出部とを備える。この構成によれば、固定子3に伝達した熱は、ハウジングに伝わるよりも筒状部61から露出部へ円滑に移動する。固体物同士の接触構成により、ハウジングよりも熱伝導率が高い放熱促進部材6への熱移動を円滑に行えるので、露出部から外部雰囲気への放熱を確実に実施できる。
露出部は、軸方向について所定の軸方向長さを有するフィン部62である。ハウジングは、第1ハウジング部4と、第1ハウジング部4に結合されている第2ハウジング部5とを含む。開口44は、第1ハウジング部4における一端の開口端から他端に向けて、フィン部62よりも長い軸方向長さを有して延びるスリットである。スリットは、第1ハウジング部4の外周面432よりも径外側に突出するフィン部62を囲むように第1ハウジング部4に設けられている。
この構成によれば、放熱促進部材6と第1ハウジング部4とを軸方向に組み付けることにより、フィン部62がスリットを通じて外部に突出させる構成を実施できる。したがって、放熱性能向上と生産性向上とが図れる回転電機1を提供できる。
放熱促進部材6は、筒状部61の周方向に間隔をあけて並ぶ複数個のフィン部62を備える。第1ハウジング部4には、複数個のフィン部62のそれぞれを囲むスリットが複数個設けられている。この構成によれば、筒状部61の周方向において複数個のフィン部62から外部雰囲気に放熱できる放射状の放熱経路を提供できる。これにより、放熱促進部材6の周方向の広範囲にわたって外部への放熱量を増加させることができる。
回転電機1は、フィン部62とスリットとの隙間を埋めている封止部45を備える。この構成によれば、ハウジングとフィン部62の間に封止部45を介した熱経路を構成できる。これにより、ハウジングの熱を封止部45を介して、熱伝導性の高いフィン部62に移動可能であり、ハウジングの熱をフィン部62から外部雰囲気に放出できる。
第1ハウジング部4と第2ハウジング部5との結合部は、一方のハウジング部の先端に設けられた出っ張り部421と、他方のハウジング部に設けられて出っ張り部421に外接する外接部とを含んで構成されている。この構成によれば、第1ハウジング部4と第2ハウジング部5とを組み付けするときに、適正に軸心を合わせることに寄与し組み付け性の向上に寄与する。
放熱促進部材6は、銅または主成分として銅を含む合金によって形成されている。この構成によれば、熱伝導率の高い材質で形成された放熱促進部材6の露出部を経由して放出される放熱量を高めた回転電機1を提供できる。
回転電機1は、航空機の推進力を提供する航空機用の電動機である。この構成によれば、航空機用の電動機の外部を流れる流体によって露出部を積極的に冷却できるため、コイルエンドの熱や固定子の熱を効果的に外部流体に放出できる。
(第2実施形態)
第2実施形態について図5を参照して説明する。第2実施形態は、第1実施形態に対して、放熱促進部材106の露出部の構成が相違する。第2実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第1実施形態と同様であり、以下、異なる点についてのみ説明する。
第2実施形態について図5を参照して説明する。第2実施形態は、第1実施形態に対して、放熱促進部材106の露出部の構成が相違する。第2実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第1実施形態と同様であり、以下、異なる点についてのみ説明する。
図5に示すように、放熱促進部材106は、筒状部61の外周面から径外側に突出するフィン部162を備える。フィン部162は、互いに対向する一対の板部と、先端において一対の板部を連結するターン部とを備えて形成されている。フィン部162は、例えば、断面U字状の部分である。この構成により、フィン部162の内部には、扁平な直方体状の空間が形成されている。この空間は、筒状部60に囲まれた円柱状の空間と連通している。
筒状部61とフィン部162のそれぞれは、同一の部品である放熱促進部材106の一部である。または、筒状部61とフィン部162とは、別体の部品であり、溶接、圧接などにより結合されて一体になる構成でもよい。放熱促進部材106は、放熱促進部材106と同様にハウジングよりも高い熱伝導率を有する。この構成により、固定子3の発熱は、ハウジングよりも、熱伝導率の高い放熱促進部材106に移動しやすくなる。放熱促進部材106に移動した熱は、ハウジングに流れるよりも筒状部61からフィン部162に保持されたままフィン部162の露出部において外部雰囲気と熱交換するようになる。放熱促進部材106は、固定子3からの放熱を促進する固定子放熱促進部材である。
フィン部162は、ハウジングの内周面431よりも径外側に突出している。つまり、フィン部162の先端部は、内周面431よりも径外側に位置し、ハウジングの開口44を通じて外部から見える部分が外部雰囲気に接触する。フィン部162も、フィン部62と同様に、ハウジングの開口44から露出する露出部である。フィン部162の熱は、外部雰囲気に接触して冷やされる部分に速やかに移動し、外部雰囲気に吸熱されることになる。複数個のフィン部162は、第1ハウジング部4の外周面432よりも径外側に突出している。フィン部162の先端部は、外周面432よりも径外側に位置し、回転電機1の外部に露出し外部雰囲気に接触する。
(第3実施形態)
第3実施形態について図6を参照して説明する。第3実施形態は、第1実施形態に対して、第1ハウジング部104の構成が相違する。第3実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下、異なる点についてのみ説明する。
第3実施形態について図6を参照して説明する。第3実施形態は、第1実施形態に対して、第1ハウジング部104の構成が相違する。第3実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下、異なる点についてのみ説明する。
図6に示すように、第1ハウジング部104は、周方向に隣り合うスリットとスリットとの間に、筒状部43から突出する突出片46を備える。第1ハウジング部104は、全周わたって、周方向に隣り合うスリットとスリットとの間に、複数の突出片46を備える。第1ハウジング部104は、周方向に隣り合うスリットとスリットとの間に、複数の突出片46を備える。複数の突出片46は、周方向に間隔をあけて周方向に並んでいる。突出片46の先端部は、フィン部62よりも径内側に位置している。すなわち、突出片46は、第1ハウジング部104の外周面からの突出高さがフィン部62よりも低くなるように、設けられている。
突出片46は、軸方向について所定の軸方向長さを有する板状部分である。突出片46と筒状部43のそれぞれは、同一の部品である第1ハウジング部104の一部であり、成型品である第1ハウジング部104の一部でもよい。また、突出片46と筒状部43とは、別体の部品であり、溶接、圧接などにより結合されて一体になる構成でもよい。
第3実施形態の第1ハウジング部104には、周方向に隣り合うスリット間に第1ハウジング部104の外周面から突出する突出片46が設けられている。この構成によれば、ハウジングの突出片46から外部雰囲気への放熱量が増加するため、前述の実施形態に対して一層の放熱性能向上が図れる回転電機を提供できる。
さらに放熱促進部材のフィン部は、突出片46よりも径外側に突出している。この構成によれば、突出片46からの放熱量増加の効果に加え、放熱促進部材のフィン部からの放熱量を阻害しにくい回転電機1を提供できる。
(第4実施形態)
第4実施形態について図7を参照して説明する。第4実施形態は、第1実施形態に対して、放熱促進部材206の構成が相違する。第4実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下、異なる点についてのみ説明する。
第4実施形態について図7を参照して説明する。第4実施形態は、第1実施形態に対して、放熱促進部材206の構成が相違する。第4実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下、異なる点についてのみ説明する。
図7に示すように、放熱促進部材206は、第1放熱促進部と、第2放熱促進部と、第1放熱促進部とを軸方向に連結する絶縁部63とを含んで形成されている。第1放熱促進部、第2放熱促進部は、放熱促進部材6と同様に、筒状部61と複数のフィン部62とを有している。第1放熱促進部、第2放熱促進部は、放熱促進部材6と同様に、ハウジングよりも高い熱伝導率を有する。固定子3の発熱は、放熱促進部材6と同様に、ハウジングに移動するよりも第1放熱促進部、第2放熱促進部に移動しやすい。放熱促進部材206は、固定子3からの放熱を促進する固定子放熱促進部材である。
第1放熱促進部、第2放熱促進部は、両端が開口している筒状部61aと、筒状部61aの外周面から径外側に突出するフィン部62aを備える。第1放熱促進部の筒状部61aと第2放熱促進部の筒状部61aは、絶縁部63によって連結されている。絶縁部63は環状である。絶縁部63は電気絶縁性を有する材質によって形成されている。さらに絶縁部63は、高い熱伝導性を有する部材であってもよい。この構成である場合には、第1放熱促進部と第2放熱促進部の相互間における熱移動を促進できる。
第4実施形態の放熱促進部材206は、ハウジングよりも高い熱伝導率を有する、第1放熱促進部および第2放熱促進部と、絶縁部63とを備える。絶縁部63は、第1放熱促進部と第2放熱促進部とを絶縁して軸方向に連結する部分である。この構成によれば、放熱促進部材206を軸方向の一方側と他方側とで互いに絶縁できる放熱促進部材206を提供できる。
(第5実施形態)
第5実施形態について図8を参照して説明する。第5実施形態の回転電機101は、第1実施形態に対して、放熱促進部材306の構成が相違する。第5実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下、異なる点についてのみ説明する。
第5実施形態について図8を参照して説明する。第5実施形態の回転電機101は、第1実施形態に対して、放熱促進部材306の構成が相違する。第5実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下、異なる点についてのみ説明する。
図8に示すように、放熱促進部材306は、両端が開口している筒状部61と、筒状部61の外周面から径外側に突出するフィン部362を備える。筒状部61とフィン部362のそれぞれは、同一の部品である放熱促進部材306の一部であり、成型品である放熱促進部材306の一部でもよい。また、筒状部61とフィン部362とは、別体の部品であり、溶接、圧接などにより結合されて一体になる構成でもよい。放熱促進部材306はハウジングよりも高い熱伝導率を有する。
図8に示すように、フィン部362は、ハウジングの内周面431よりも径外側に突出している。フィン部362の先端部は、径方向位置について外周面432と同程度に設定されている。つまり、フィン部362の先端部と外周面432とは、面一となるように位置している。フィン部362において内周面431よりも径外側に突出している部分は、ハウジングの開口44を通じて外部から見える部分が外部雰囲気に接触する。フィン部362は、このような意味において、ハウジングの開口44から露出する露出部である。フィン部362の熱は、外部雰囲気に接触して冷やされる部分に速やかに移動し、外部雰囲気に吸熱されることになる。
(第6実施形態)
第6実施形態について図9を参照して説明する。第6実施形態の回転電機201は、第1実施形態に対して、コイル放熱促進部材7を備える点が相違する。第6実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下、異なる点についてのみ説明する。
第6実施形態について図9を参照して説明する。第6実施形態の回転電機201は、第1実施形態に対して、コイル放熱促進部材7を備える点が相違する。第6実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下、異なる点についてのみ説明する。
図9に示すように、回転電機201はコイル放熱促進部材7を備える。なお、回転電機201は、図9に示すように、放熱促進部材6を備える構成でもよい。
コイル放熱促進部材7は、両端が開口している筒状部71と、筒状部71の外周面から径外側に突出するフィン部72を備える。筒状部71は、各コイルエンドと同等の軸方向長さを有している。筒状部71は、コイルエンド34とコイルエンド35のそれぞれの外周を覆っている。回転電機201は、固定子コア31の両端よりも軸方向の外側に設けられた2個のコイル放熱促進部材7を備えている。フィン部72は、軸方向について所定の軸方向長さを有する板状部分である。コイル放熱促進部材7は、ハウジングの内部において固定されている。コイル放熱促進部材7は、例えば、各コイルエンドの外周面に絶縁部8を介して嵌着されている。
コイルエンド34とコイルエンド35のそれぞれの外周には、筒体状の絶縁部8が設置されている。絶縁部8は、コイルエンドとコイル放熱促進部材7とを間接的に接触させることにより熱移動可能に接続している。絶縁部8は、コイル放熱促進部材7を支持している。絶縁部8は、各コイルエンドとコイル放熱促進部材7とを絶縁する機能を有する。絶縁部8は、例えば、紙、樹脂などの絶縁性材料によって形成されている。絶縁部8は、筒状部71の内周面にコーティングされた絶縁物によって構成してもよい。絶縁部8は、高い熱伝導性を有する部材であることが好ましい。
筒状部71とフィン部72のそれぞれは、同一の部品であるコイル放熱促進部材7の一部であり、成型品であるコイル放熱促進部材7の一部でもよい。また、筒状部71とフィン部72とは、別体の部品であり、溶接、圧接などにより結合されて一体になる構成でもよい。コイル放熱促進部材7はハウジングよりも高い熱伝導率を有する。コイル放熱促進部材7とハウジングに関する熱伝導率の関係は、ハウジングが金属製である場合も樹脂製である場合も同様である。この構成により、コイルエンドの発熱は、ハウジングよりも、熱伝導率の高いコイル放熱促進部材7に移動しやすくなる。コイル放熱促進部材7に移動した熱は、ハウジングに流れるよりも筒状部71からフィン部72に保持されたままフィン部72の先端側で外部雰囲気と熱交換するようになる。このようにコイル放熱促進部材7は、固定子コイル32からの放熱を促進する部材である。
コイル放熱促進部材7は、アルミニウムまたは主な成分としてアルミニウムを含むアルミニウム合金によって形成されたハウジングよりも高い熱伝導率を有する。コイル放熱促進部材7は、銅または主な成分として銅を含む銅合金によって形成されていることが好ましい。筒状部71とフィン部72は、同程度の熱伝導率を有している。また、フィン部72は、筒状部71よりも高い熱伝導率を有する部分として構成してもよい。このような熱伝導率の関係により、筒状部71の熱はフィン部72へ円滑に移動する。
回転電機201に電力が入力された状態において固定子コイル32は発熱する。固定子コイル32の発熱は、コイルエンドからコイル放熱促進部材7の筒状部71に伝達する。筒状部71に伝達した熱は、ハウジングに移動するよりもフィン部72に移動する。図9に示すように、フィン部72は、ハウジングの内周面431よりも径外側に突出している。つまり、フィン部72の先端部は、内周面431よりも径外側に位置している。フィン部72において内周面431よりも径外側に突出している部分は、ハウジングの開口44を通じて外部から見える部分が外部雰囲気に接触する。フィン部72は、このような意味において、ハウジングの開口44から露出する露出部である。フィン部72の熱は、外部雰囲気に接触して冷やされる部分に速やかに移動し、外部雰囲気に吸熱されることになる。
コイル放熱促進部材7は、筒状部71の周方向に間隔をあけて並ぶ複数個のフィン部72を備える。複数個の開口44のそれぞれは、フィン部72に対応する位置に配置されている。開口44は、フィン部72を囲む大きさに形成されている。開口44を構成するスリットはフィン部72よりも長い軸方向長さを有している。スリットは、フィン部72を囲む軸方向長さと周方向長さとを有して、第1ハウジング部4に設けられている。
各開口44には、外部に突出するフィン部72が挿通されている。回転電機201は、フィン部72とスリットとの隙間を埋めている封止部145を備えている。封止部145は、ハウジングの内部と外部雰囲気とが連通しないように、シール部材として機能する。封止部145は、第1実施形態の封止部45と一体に形成されている構成でもよい。また、封止部145は、ハウジングとコイル放熱促進部材7とを熱移動可能に連結する部材として機能する。封止部145は、樹脂、ゴム、金属の他、種々の材質で構成することができる。封止部145は、シリコン系のポッティング材、ガスケット、グロメットなどによって構成してもよい。
封止部145は、ハウジングまたはコイル放熱促進部材7と同程度またはそれ以上の熱伝導性を有する材質であることが好ましい。これによれば、ハウジングから熱伝導率の高いフィン部72への熱移動を図ることができる。
第6実施形態の回転電機201がもたらす作用効果について説明する。回転電機201は、ハウジングと、ハウジング内に回転自在に支持されている回転子2と、ハウジング内に固定されている固定子3と、コイル放熱促進部材7とを備える。コイル放熱促進部材7は、固定子コイル32のコイルエンド34、35の外側において、コイルエンド34、35に対して絶縁部8を介して熱移動可能に設けられている。コイル放熱促進部材7は、ハウジングよりも高い熱伝導率を有する部材である。コイル放熱促進部材7は、ハウジングの内周面431よりも径外側に突出して、ハウジングに設けられた開口44から露出する露出部を備える。
この回転電機201によれば、固定子コイル32の発熱をコイルエンド34、35からコイル放熱促進部材7に伝達させることを促進できる。さらにコイル放熱促進部材7に伝達した熱を、ハウジングよりも熱伝導率が高い露出部から外部雰囲気に放出させることができる。この熱経路を形成できることにより、効率的な回転電機201の放熱経路構築できる。以上より、回転電機201は、コイルエンド、コイル放熱促進部材7、外部雰囲気の順に伝達する効率的な放熱経路を構築できるので、放熱性向上を図ることができる。また、回転電機201は、大型化や能力向上により発熱量が増大しても、強制または自然の空冷方式により放熱可能な装置を提供できる。
さらに露出部は、ハウジングの外周面432よりも径外側に突出して、ハウジングの開口44から露出している。この構成によれば、露出部の少なくとも一部がハウジングよりも外部に突出する。このため、露出部をハウジングの周囲の雰囲気に確実に接触させることができる。ハウジングの周囲に空気等の流れがある場合には、ハウジングから外部への放熱よりも露出部から雰囲気への放熱を促進でき、放熱性能を高めた回転電機201を提供できる。
コイル放熱促進部材7は、軸方向に沿う所定の長さを有してコイルエンドに絶縁部8を介して接触する筒状部71と、筒状部71から径外側に突出する露出部とを備える。この構成によれば、コイルエンドの発熱は、ハウジングに伝わるよりも筒状部71から露出部へ円滑に移動する。固体物同士の接触構成により、ハウジングよりも熱伝導率が高いコイル放熱促進部材7への熱移動を円滑に行えるので、露出部から外部雰囲気への放熱を確実に実施できる。
露出部は、軸方向について所定の軸方向長さを有するフィン部72である。ハウジングの開口44は、第1ハウジング部4における一端の開口端から他端に向けて、フィン部72よりも長い軸方向長さを有して延びるスリットである。スリットは、第1ハウジング部4の外周面432よりも径外側に突出するフィン部72を囲むように第1ハウジング部4に設けられている。
この構成によれば、コイル放熱促進部材7と第1ハウジング部4とを軸方向に組み付けることにより、フィン部72がスリットを通じて外部に突出させる構成を実施できる。これによれば、放熱性能向上と生産性向上とが図れる回転電機1を提供できる。
コイル放熱促進部材7は、周方向に間隔をあけて並ぶ複数個のフィン部72を備える。第1ハウジング部4には、複数個のフィン部72のそれぞれを囲むスリットが複数個設けられている。この構成によれば、筒状部71の周方向において複数個のフィン部72から外部雰囲気に放熱できる放射状の放熱経路を提供できる。これにより、コイル放熱促進部材7の周方向の広範囲にわたって外部への放熱量を増加させることができる。
回転電機201は、フィン部72とスリットとの隙間を埋めている封止部145を備える。この構成によれば、ハウジングとフィン部72の間に封止部145を介した熱経路を構成できる。これにより、ハウジングの熱を封止部145を介して、熱伝導性の高いフィン部72に移動可能であり、ハウジングの熱をフィン部72から外部雰囲気に放出できる。
(第7実施形態)
第7実施形態について図10を参照して説明する。第7実施形態の回転電機301は、第6実施形態に対して、コイル放熱促進部材107の構成が相違する。第7実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下、異なる点についてのみ説明する。
第7実施形態について図10を参照して説明する。第7実施形態の回転電機301は、第6実施形態に対して、コイル放熱促進部材107の構成が相違する。第7実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下、異なる点についてのみ説明する。
図10に示すように、回転電機301はコイル放熱促進部材107を備える。なお、回転電機301は、図10に示すように放熱促進部材306を備える構成でもよいし、あるいは放熱促進部材6を備える構成でもよい。
コイル放熱促進部材107は、両端が開口している筒状部71と、筒状部61の外周面から径外側に突出するフィン部172を備える。筒状部71とフィン部172のそれぞれは、同一の部品であるコイル放熱促進部材107の一部であり、成型品であるコイル放熱促進部材107の一部でもよい。また、筒状部71とフィン部172とは、別体の部品であり、溶接、圧接などにより結合されて一体になる構成でもよい。コイル放熱促進部材107はハウジングよりも高い熱伝導率を有する。
図10に示すように、フィン部172は、ハウジングの内周面431よりも径外側に突出している。フィン部172の先端部は、径方向位置について外周面432と同程度に設定されている。つまり、フィン部172の先端部と外周面432とは、面一となるように位置している。フィン部172において内周面431よりも径外側に突出している部分は、ハウジングの開口44を通じて外部から見える部分が外部雰囲気に接触する。フィン部172は、このような意味において、ハウジングの開口44から露出する露出部である。フィン部172の熱は、外部雰囲気に接触して冷やされる部分に速やかに移動し、外部雰囲気に吸熱されることになる。
(他の実施形態)
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、一つの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、一つの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
明細書に明示の目的を達成可能な回転電機1は、放熱促進部材の露出部に関する径方向位置について、前述の実施形態で開示した構成に限定されない。例えば、露出部は、ハウジングの内周面431よりも径外側であって外周面432よりも径内側において突出する構成でもよい。
明細書に明示の目的を達成可能な回転電機1が備えるハウジングに設けられた開口44は、スリットの形状に限定されない。例えば、ハウジングに設けられた開口は、露出部を囲む、閉じられた開口として提供されてもよい。
明細書に明示の目的を達成可能な回転電機1が備える放熱促進部材とハウジングに係る材質は、前述の実施形態に記載された構成に限定されない。
1,101,201,301…回転電機、 2…回転子、 3…固定子
4,104…第1ハウジング部(ハウジング)、 5…第2ハウジング部(ハウジング)
6,106,206,306…放熱促進部材
7,107…放熱促進部材(コイル放熱促進部材)、 31…固定子コア
32…固定子コイル、 34,35…コイルエンド、 43…筒状部(外周面)
44…開口、 45…封止部、 46…突出片、 52…開口部(外接部、インロー部)
62,72,172,362…フィン部(露出部)
421…出っ張り部(インロー部)、 431…内周面、 432…外周面
4,104…第1ハウジング部(ハウジング)、 5…第2ハウジング部(ハウジング)
6,106,206,306…放熱促進部材
7,107…放熱促進部材(コイル放熱促進部材)、 31…固定子コア
32…固定子コイル、 34,35…コイルエンド、 43…筒状部(外周面)
44…開口、 45…封止部、 46…突出片、 52…開口部(外接部、インロー部)
62,72,172,362…フィン部(露出部)
421…出っ張り部(インロー部)、 431…内周面、 432…外周面
Claims (14)
- ハウジング(4,5;104)と、
前記ハウジングの内部において回転自在に支持されている回転子(2)と、
固定子コア(31)と固定子コイル(32)とを有して、前記ハウジングの内部において固定されている固定子(3)と、
前記固定子と前記ハウジングとの間において前記固定子に対して熱移動可能に固定されている放熱促進部材(6;106;206;306)と、
を備え、
前記放熱促進部材は、前記ハウジングよりも高い熱伝導率を有する部材であり、前記ハウジングの内周面(431)よりも径外側に突出して、前記ハウジングに設けられた開口(44)から露出する露出部(62;162;362)を備える回転電機。 - 前記露出部(62)は、前記ハウジングの外周面(432)よりも径外側に突出して、前記ハウジングの前記開口から露出している請求項1に記載の回転電機。
- 前記放熱促進部材は、前記回転子の軸方向に沿う所定の長さを有して前記固定子に接触する筒状部(61)と、前記筒状部から径外側に突出する前記露出部と、を備える請求項1または請求項2に記載の回転電機。
- 前記露出部は、前記軸方向について所定の軸方向長さを有するフィン部であり、
前記ハウジングは、第1ハウジング部と、前記第1ハウジング部に結合されている第2ハウジング部とを含み、
前記開口は、前記第1ハウジング部における一端の開口端から他端に向けて、前記フィン部よりも長い軸方向長さを有して延びるスリットであり、
前記スリットは、前記第1ハウジング部の外周面(432)よりも径外側に突出する前記フィン部を囲むように前記第1ハウジング部に設けられている請求項3に記載の回転電機。 - 前記放熱促進部材は、前記筒状部の周方向に間隔をあけて並ぶ複数個の前記フィン部を備え、
前記第1ハウジング部には、複数個の前記フィン部のそれぞれを囲む前記スリットが複数個設けられている請求項4に記載の回転電機。 - 前記フィン部と前記スリットとの隙間を埋めている封止部(45)を備える請求項4または請求項5に記載の回転電機。
- 前記第1ハウジング部(104)には、周方向に隣り合う前記スリットと前記スリットとの間に前記第1ハウジング部の外周面(43)から突出する突出片(46)が設けられている請求項5または請求項6に記載の回転電機。
- 前記放熱促進部材の前記フィン部は、前記突出片よりも径外側に突出している請求項7記載の回転電機。
- 前記第1ハウジング部と前記第2ハウジング部との結合部は、一方のハウジング部の先端に設けられた出っ張り部(421)と、他方のハウジング部に設けられて前記出っ張り部に外接する外接部(52)とを含んで構成されている請求項4から請求項8のいずれか一項に記載の回転電機。
- 前記放熱促進部材は、銅または銅を含む合金によって形成されている請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の回転電機。
- 前記放熱促進部材(206)は、前記ハウジングよりも高い熱伝導率を有する、第1放熱促進部および第2放熱促進部と、前記第1放熱促進部と前記第2放熱促進部とを絶縁して軸方向に連結する絶縁部(63)とを備える請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の回転電機。
- ハウジング(4,5;104)と、
前記ハウジングの内部において回転自在に支持されている回転子(2)と、
固定子コア(31)と固定子コイル(32)とを有して、前記ハウジングの内部において固定されている固定子(3)と、
前記固定子コイルにおけるコイルエンド(34,35)の外側において、前記コイルエンドに対して絶縁部(8)を介して熱移動可能に設けられているコイル放熱促進部材(7;107)と、
を備え、
前記コイル放熱促進部材は、前記ハウジングよりも高い熱伝導率を有する部材であり、前記ハウジングの内周面(431)よりも径外側に突出して、前記ハウジングに設けられた開口(44)から露出する露出部(72;172)を備える回転電機。 - 前記露出部(72)は、前記ハウジングの外周面(432)よりも径外側に突出して、前記ハウジングの前記開口から露出している請求項12に記載の回転電機。
- 航空機の推進力を提供する航空機用の電動機である請求項1から請求項13のいずれか一項に記載の回転電機。
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