JP2021112071A - モータ - Google Patents
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Abstract
【課題】 冷媒をロータコアとステータコアに適切に分配することができるモータを提供する。【解決手段】 モータは、冷媒が流れる供給路が内部に設けられ、供給路の複数の出口が外周に沿って設けられた回転軸と、回転軸の外周に固定されたロータコアと、ロータコアの外周面と対向する内周面に、コイルを収容する複数のスロットが設けられたステータコアとを有し、ロータコアは、供給路から冷媒が複数の出口を介してそれぞれ流れ込む複数の分流路を有し、複数の分流路は、それぞれ、冷媒をロータコアから排出する排出口を有し、ロータコアの径方向に延び、軸方向のロータコアの端面ではなく、ロータコアの外周面に排出口を有する第1分流路と、軸方向に延び、ロータコアの外周面ではなく、ロータコアの端面に排出口を有する第2分流路とを含み、第1分流路及び第2分流路は、ロータコア内で互いに連通していない。【選択図】図1
Description
本発明は、モータに関する。
モータのロータコア内には、例えば中心の回転軸を介して冷媒である冷却油が供給され、回転軸の周囲には、冷却油が流れる複数の経路が設けられている(例えば特許文献1及び2)。各経路は、ロータコアの径方向及び回転軸方向の両方に延び、ロータコアの外周面及び回転軸方向の端面にそれぞれ冷却油の排出口を有する。外周面の排出口から排出される冷却油は、主にステータコア内のコイルを冷却し、端面の排出口から排出される冷却油は、主にロータコア内部の磁石などを冷却する。
しかし、各流路内の冷却油は径方向及び回転軸方向に分かれて別々の排出口から排出されるため、外周面の排出口から排出される冷却油の流量、及び端面の排出口から排出される冷却油の流量の間のバランスは、冷却油の供給量及びロータコアの回転数などの各種の状態に応じて変動する。このため、コイル及びロータコアの両方を十分に冷却するためには、冷却油を過剰に多く供給する必要がある。
しかし、冷却油が過剰に多く供給されると、冷却油の無駄が増加するだけでなく、ロータコアとステータコアの間で生ずる冷却油の引きずり損も増加するおそれがある。
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、コイル及びロータコアに適切な流量の冷媒を分配することができるモータを提供することを目的とする。
本発明のモータは、冷媒が流れる供給路が内部に設けられ、前記供給路の複数の出口が外周に沿って設けられた回転軸と、前記回転軸の外周に固定されたロータコアと、前記ロータコアの外周面と対向する内周面に、コイルを収容する複数のスロットが設けられたステータコアとを有し、前記ロータコアは、前記供給路から前記冷媒が前記複数の出口を介してそれぞれ流れ込む複数の分流路を有し、前記複数の分流路は、それぞれ、前記冷媒を前記ロータコアから排出する排出口を有し、前記ロータコアの径方向に延び、前記回転軸の軸方向における前記ロータコアの端面ではなく、前記ロータコアの外周面に前記排出口を有する第1分流路と、前記軸方向に延び、前記ロータコアの外周面ではなく、前記軸方向における前記ロータコアの端面に前記排出口を有する第2分流路とを含み、前記第1分流路及び前記第2分流路は、前記ロータコア内で互いに連通していない。
本発明によれば、コイル及びロータコアに適切な流量の冷媒を分配することができる。
図1は、回転軸2と直交する平面に沿ったモータ1の断面図である。モータ1は、一例として電気自動車に搭載され、動力源として用いられる。
モータ1は、略円環形状のステータST、及びステータSTの内側に配置される略円筒形状のロータRTを有する。ステータSTは、円環形状の磁性体のステータコア4、及びステータコア4の内周面Siに設けられたコイル5を有する。ロータRTは、円筒形状のロータコア3、ロータコア3内部に設けられた複数の永久磁石6、及びロータコア3の中心に固定された回転軸2を有する。ステータコア4及びロータコア3は、例えば打ち抜き加工された複数の電磁鋼板を、回転軸2の延びる方向(以下、「軸方向」と表記)Lに積層して一体化したものである。
ステータコア4の内周面Siとロータコア3の外周面Soは所定幅のギャップGを挟んで対向する。ステータコア4の内周面Siには、軸方向Lに沿って延びるようにティース40及びスロット41が交互に設けられている。ティース40は内周面Siから径方向に突出し、スロット41は内周面Siから径方向に凹んでいる。
コイル5は、スロット41に収容されるようにティース40に巻き回されている。このため、軸方向Lにおいて、コイル5の両端部はステータコア4の両端面から突出する。コイル5は、例えば不図示の電源装置と電気的に接続され、電源装置から三相交流電流が流される。これにより、コイル5は回転磁界を発生する。
スロット41とコイル5の隙間には、不図示の絶縁紙が詰め込んであるが、軸方向の中央部分には絶縁紙がない領域が存在する。その領域には、コイル5を冷却する冷却油が流れる流路が設けられており、ティース40にも、冷却油の流路となる溝が設けられている。また、冷却油の流路の奥には、ロータコア3の径方向の外周側に向かう冷却油の流出口42が設けられている。なお、冷却油は冷媒の一例であり、冷却油以外の冷媒がコイル5の冷却に用いられてもよい。
ロータコア3には、外周面Soに沿って、例えば8極分の複数の永久磁石6が設けられている。複数の永久磁石6には、コイル5から発生する回転磁界によって吸引力及び反発力が作用する。ロータコア3は回転軸2の外周2sに固定されている。このため、ロータコア3は回転軸2を中心として所定方向Krに回転する。
回転軸2の内部には、冷却油が流れる供給路20が軸方向Lに延びるように設けられている。供給路20は、不図示の冷却油の供給装置に接続されている。また、回転軸2には、その外周2sに沿って供給路20の出口21,22が設けられている。出口21,22は、一例として円形であるが、これに限定されず、例えば四角形であってもよい。
ロータコア3は、その内部に、供給路20から出口21,22を介して冷却油が流れ込む複数の分流路31,32を有する。このため、冷却油は、供給路20から複数の分流路31,32に分流される。複数の分流路31,32は、ロータコア3の電磁鋼板を打ち抜いて形成された円形状の貫通孔であり、例えば同一の径Dsの円形状の流路断面を有する。複数の分流路31,32は、それぞれ、冷却油を排出する排出口を有する。
分流路31は、ロータコア3の径方向に延び、ロータコア3の外周面Soに冷却油の排出口31aを有する。つまり、分流路31はロータコア3を径方向に貫通する。分流路31は供給路20の出口21に接続されている。出口21から流出した冷却油は、矢印Kaで示されるように分流路32を流れて排出口31aからギャップGに排出される。冷却油は、矢印Kbで示されるように、ギャップGからスロット41とコイル5の隙間を流れて流出口42から流出することによりコイル5を冷却する。
また、分流路32は、ロータコア3の軸方向Lに延び、軸方向Lにおけるロータコア3の各端面に排出口32a,32bを有する。つまり、分流路32はロータコア3を軸方向Lに貫通する。分流路32は供給路20の出口22に接続されている。出口22から流出した冷却油は分流路32を流れてロータコア3を冷却する。なお、分流路31は第1分流路の一例であり、分流路32は第2分流路の一例である。また、ロータコア3の径方向において、分流路32の外側には、永久磁石6が冷却されるように冷却油が流れる補助流路35が設けられている。
分流路31,32は、回転軸2を中心として45度おきに放射状に交互に設けられており、供給路20を介して連通しているが、ロータコア3内では互いに連通していない。このため、分流路31,32が互いに独立しており、各分流路31,32の冷却油の流量の比率を個別に調整することが可能となる。
各分流路31,32の冷却油の流量の比率を個別に調整するため、分流路31に接続される出口21の径Daと、分流路32に接続される出口22の径Dbとは相違する。一例として、出口21の径Daは分流路31,32の径Dsと同一であり、出口22の径Dbは分流路31,32の径Dsより小さい。
このため、径Da>径Dbの関係が成立する。分流路31と分流路32はロータコア3内で互いに連通しないため、分流路31に流れる冷却油の流量は、分流路32に流れる冷却油の流量より多くなる。つまり、出口21,22の大きさに応じて分流路31及び分流路32の各流量の比が決定される。以下に分流路31,32の詳細を述べる。
図2は、図1のA−A線に沿ったモータ1の断面図である。具体的には、図2は、軸方向L、かつ分流路31の延びる方向に沿った断面を示す。なお、図2において、図1と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
分流路31は、ロータコア3の径方向に延び、その断面積は例えば一定である。分流路31の一端には冷却油の流入口31bが設けられ、分流路31の他端には冷却油の排出口31aが設けられている。流入口31bは供給路20の出口21に接続されている。なお、本例の分流路31は、軸方向Lに対して直交する角度で設けられているが、これに限定されず、径方向に延びるのであれば、上記の角度とは異なる角度で設けられてもよい。
また、ステータコア4のスロット41にはコイル5が収容されている。コイル5は、スロット41内に収容されて軸方向Lに延びるコイル主部51、及びスロット41の外部にはみ出して軸方向Lと直交する方向に延びる一対のコイル端部50を含む。一対のコイル端部50は、軸方向Lにおいてロータコア3の各端部3a,3bから外側に位置する。
軸方向Lにおけるスロット41の中央部分には、冷却油が流れるように絶縁紙が設けられていない領域(以下、「冷却領域」と表記)410がある。また、冷却領域410に対向するティース40の一部には、冷却油が流れる凹みが設けられている。さらにステータコア4の径方向における冷却領域410の外周側は冷却油の流出口42が設けられている。
以上の構成によると、冷却油は、矢印R1aで示されるように供給路20を流れ、矢印R2aで示されるように供給路20から出口21を通って分流路31を流れて排出口31aからギャップGに排出される。このとき、冷却油は、ロータコア3の回転による遠心力の作用により供給路20から分流路31に流れる。
また、ギャップG内の冷却油は、上記と同様に遠心力の作用により、矢印R3aで示されるようにスロット41内の冷却領域410を流れて流出口42から排出される。このため、コイル5が冷却油により冷却される。流出口42から流出した冷却油は、例えば不図示の流路を流れて冷却装置に循環する。
また、ロータコア3の内部には、分流路31と直交する方向に延びる補助流路33,34が設けられている。補助流路33,34は、軸方向Lの同一直線上に設けられ、隔壁33b,34bをそれぞれ介して分流路31から隔てられている。補助流路33,34の一端は隔壁33b,34bにより塞がれているが、補助流路33,34の他端は、それぞれ、軸方向Lにおけるロータコア3の端面3a,3b上の開口33a,34aとなる。
隔壁33b,34bは、分流路31に最も近い位置に設けられている。このため、冷却油は分流路31から補助流路33,34には流れない。
しかし、隔壁33b,34bは、これに限定されず、点線で示されるように分流路31から離れた位置に設けられてもよい。この場合、補助流路33,34の一部が分流路31に接続されるため、その一部に分流路31から冷却油が流れ込む。これにより、ロータコア3内に埋設された永久磁石6の冷却効果を向上することができる。
図3は、図1のB−B線に沿ったモータ1の断面図である。具体的には、図3は、軸方向L、かつ分流路32の延びる方向に沿った断面を示す。なお、図3において、図1及び図2と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
各分流路32は、ロータコア3の径方向に延びる径方向流路320、及び軸方向Lに延びる軸方向流路321を含み、その断面積は例えば一定である。径方向流路320の一端には冷却油の流入口32cが設けられ、径方向流路320の他端は軸方向流路321と接続されている。流入口32cは供給路20の出口22に接続されている。径方向流路320の一端は、軸方向Lにおけるロータコア3の一方の端面3a上の排出口32aであり、径方向流路320の他端は、軸方向Lにおけるロータコア3の他方の端面3b上の排出口32bである。なお、本例の軸方向流路321は、軸方向Lに対して平行な角度で設けられているが、これに限定されず、軸方向Lに延びるのであれば、上記の角度とは異なる角度で設けられてもよい。
以上の構成によると、冷却油は、矢印R1bで示されるように供給路20を流れ、矢印R2bで示されるように供給路20から出口22を通って径方向流路320を流れて軸方向流路321に入る。冷却油は、軸方向流路321を2方向に分岐して流れて各排出口32a,32bからロータコア3の外部に排出される。これにより、ロータコア3は冷却油により冷却される。
ロータコア3の外部に排出された冷却油は、矢印R3b,R4bで示されるようにロータコア3の端面3a,3bの近傍をコイル端部50に向かって流れる。これにより、コイル端部50は冷却油により冷却される。
なお、本例では出口21の径Daは出口22の径Dbより大きいが、これとは逆に、出口22の径Dbが出口21の径Daより大きくてもよい。また、径Da,Dbの一方は分流路31,32の径Dsより大きくてもよいが、この場合、径Da,Dbの他方は分流路31,32の径Dsより小さくなる。
また、径方向流路320と同一直線上には、ロータコア3の径方向に延びる補助流路35が設けられている。補助流路35は一端側において隔壁35bにより軸方向流路321から隔てられている。補助流路35の他端は、ロータコア3の外周面So上の開口35aである。補助流路35には、矢印mで示されるように、ギャップG内の冷却油が開口35aから流れ込む。
これにより、ロータコア3内に埋設された永久磁石6の冷却効果を向上することができる。なお、本例において隔壁35bは、軸方向流路321に最も近い位置に設けられているが、これに限定されず、図示の位置よりも軸方向流路321から離れた位置に設けられてもよい。
これまで述べたように、回転軸2の内部には、冷却油が流れる供給路20が設けられ、回転軸2の外周2sに沿って供給路20の複数の出口21,22が設けられている。回転軸2の外周2sにはロータコア3が固定されている。ロータコア3は、供給路20から冷却油が複数の出口21,22を介してそれぞれ流れ込む複数の分流路31,32を有する。
複数の分流路31,32は、それぞれ、冷却油をロータコア3から排出する排出口31a,32a,32bが設けられている。分流路31は、ロータコア3の軸方向Lの端面3a,3bではなく、ロータコア3の外周面Soに排出口31aを有する。ステータコア4は、ロータコア3の外周面Soと対向する内周面Siに、コイル5を収容する複数のスロット41が設けられている。このため、供給路20から分流路31を流れて排出口31aから排出される冷却油はコイル5を冷却する。
また、分流路32は、ロータコア3の外周面Soではなく、ロータコア3の軸方向Lの端面3a,3bに排出口32a,32bを有する。このため、供給路20から分流路32を流れて排出口32a,32bから排出される冷却油はロータコア3を冷却する。
分流路31,32は、ロータコア3内で互いに連通しない。このため、分流路31,32が互いに独立しており、各分流路31,32の冷却油の流量の比率を個別に調整することが可能となる。
したがって、モータ1は、冷却油を共通の供給路20から分流路31,32を介してロータコアとステータコアに適切に分配することができる。
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
1 モータ
2 回転軸
3 ロータコア
3a,3b 端面
4 ステータコア
20 供給路
21,22 出口
31,32 分流路(第1及び第2分流路)
41 スロット
31a,32a,32b 排出口
2 回転軸
3 ロータコア
3a,3b 端面
4 ステータコア
20 供給路
21,22 出口
31,32 分流路(第1及び第2分流路)
41 スロット
31a,32a,32b 排出口
Claims (1)
- 冷媒が流れる供給路が内部に設けられ、前記供給路の複数の出口が外周に沿って設けられた回転軸と、
前記回転軸の外周に固定されたロータコアと、
前記ロータコアの外周面と対向する内周面に、コイルを収容する複数のスロットが設けられたステータコアとを有し、
前記ロータコアは、前記供給路から前記冷媒が前記複数の出口を介してそれぞれ流れ込む複数の分流路を有し、
前記複数の分流路は、
それぞれ、前記冷媒を前記ロータコアから排出する排出口を有し、
前記ロータコアの径方向に延び、前記回転軸の軸方向における前記ロータコアの端面ではなく、前記ロータコアの外周面に前記排出口を有する第1分流路と、前記軸方向に延び、前記ロータコアの外周面ではなく、前記軸方向における前記ロータコアの端面に前記排出口を有する第2分流路とを含み、
前記第1分流路及び前記第2分流路は、前記ロータコア内で互いに連通していないことを特徴とするモータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020003648A JP2021112071A (ja) | 2020-01-14 | 2020-01-14 | モータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020003648A JP2021112071A (ja) | 2020-01-14 | 2020-01-14 | モータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021112071A true JP2021112071A (ja) | 2021-08-02 |
Family
ID=77060460
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020003648A Pending JP2021112071A (ja) | 2020-01-14 | 2020-01-14 | モータ |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2021112071A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7266791B1 (ja) | 2021-11-24 | 2023-05-01 | 株式会社明電舎 | 回転電機 |
-
2020
- 2020-01-14 JP JP2020003648A patent/JP2021112071A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP7266791B1 (ja) | 2021-11-24 | 2023-05-01 | 株式会社明電舎 | 回転電機 |
WO2023095405A1 (ja) * | 2021-11-24 | 2023-06-01 | 株式会社明電舎 | 回転電機 |
JP2023077030A (ja) * | 2021-11-24 | 2023-06-05 | 株式会社明電舎 | 回転電機 |
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