JP3632566B2

JP3632566B2 - 回転電機の冷却構造

Info

Publication number: JP3632566B2
Application number: JP2000178848A
Authority: JP
Inventors: 久行古瀬
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-06-14
Filing date: 2000-06-14
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2020-06-14
Also published as: JP2001359256A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転電機の冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１つのステータで２つのロータを回転させる手段として、例えば、特開平１１−２７５８２６号公報に示す回転電機が知られている。
【０００３】
回転電機の概要は、ステータコアが複数に分割された分割コイル型ステータの内側に第１ロータが、分割コイル型ステータの外側に第２ロータが同心円にそれぞれ回転自在に配置された三層構造となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
回転電機を三層構造とする目的の１つにコンパクト化があげられるが、反面、熱の発生源となるステータは内側に第１ロータが、外側に第２ロータがそれぞれ配置され、挟まれた構造になっていることと、両サイドはケースによって取囲まれるため、ステータからの熱がこもり易く冷却効率の面で望ましくなかった。
【０００５】
そこで、この発明は、ステータから発生する熱を効率よく外へ逃がすことのできる回転電機の冷却構造を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明の請求項１にあっては、ステータコアが複数に分割された分割コイル型ステータの内側に第１ロータを、分割コイル型ステータの外側に第２ロータを同心円にそれぞれ回転自在に配置した三層構造の回転電機において、前記分割コイル型ステータの軸方向両端を、非磁性体で、熱伝導性の良い材質によって形成されると共に、前記ステータコアとステータコアに配置される保持体を備えたステータ支持部材によって支持する。
【０００７】
また、この発明の請求項２にあっては、ステータ支持部材に、冷却媒体が流れる通路を設ける。
【０００８】
また、この発明の請求項３にあっては、ステータコアとステータコアの間を分割する保持体を、ステータ支持部材と一体または別体で作る。
【０００９】
また、この発明の請求項４にあっては、ステータ支持部材から保持体までの全領域にわたって、冷却媒体が流れる通路を備えるようにする。
【００１０】
また、この発明の請求項５にあっては、ステータコアに巻き付けられたコイルを、ステータ支持部材及び保持体の領域にわたって密着させる。
【００１１】
また、この発明の請求項６にあっては、ステータコアを固定する固定ボルトの貫通孔をシール部材によりシール処理し冷却媒体が流れる通路とする。
【００１２】
また、この発明の請求項７にあっては、ステータコアを、ステータ支持部材及び保持体に密着させる。
【００１３】
【発明の効果】
この発明の請求項１によれば、保持体は拡い接触面積を備えた熱伝達手段として機能し、ステータから発生する熱は、保持体からステータ部材へ、あるいは直接ステータ支持部材へ伝わるようになる。この時、熱伝導性の良い材質によって効率の良い熱伝達が行われ、ステータ支持部材からの放熱により内部の熱を迅速に外へ逃がすことができる。
【００１４】
この発明の請求項２によれば、通路を流れる冷却媒体との間で行われる熱交換と、ステータ支持部材からの放熱とにより内部の熱を効率よく外へ逃がすことができる。
【００１５】
この発明の請求項３によれば、ステータコアからの熱を保持体を介してステータ支持部材へ伝達し、放熱することができる。
【００１６】
この発明の請求項４によれば、ステータ支持部材から保持体の全領域にわたって流れる冷媒媒体により熱交換が行われるため、ステータからの熱を効率よく冷却する。
【００１７】
この発明の請求項５によれば、コイルからの熱は、伝熱面積の大きな保持体を介してステータ支持部材へ、又は直接ステータ支持部材へ効率よく伝達され、ステータ支持部材による放熱によって内部の熱を円滑に外へ逃がすことができる。
【００１８】
この発明の請求項６によれば、冷却媒体が流れる専用の通路を作らなくて済むと共に、効率のよい熱交換が可能となり、ステータからの熱を冷却する。
【００１９】
この発明の請求項７によれば、ステータコアからの熱は伝熱面積の大きな保持体を介して、また、ステータ支持部材へ直接伝達されるようになり、ステータ支持部材による放熱によって効率よく外へ逃がすことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図５の図面を参照しながらこの発明の実施形態について具体的に説明する。
【００２１】
図１は回転電機の断面図を示しており、回転電機１のケース３内には、ステータ５と第１、第２ロータ７，９とを備えている。第１ロータ７はステータ５の内側に、第２ロータ９はステータ５の外側にそれぞれ同心円に配置された三層構造となつている。
【００２２】
第１ロータ７は、ケース３の中心に配置された第１回転軸１１に装着されている。第１回転軸１１の一方は後述するロータケース１３に装着されたフロントロータケースベアリング１５によって、他方はケース３に装着されたニードルベアリング等のリヤケースベアリング１７によって回転自在に両端支持されている。
【００２３】
ステータ５は、図２，図３に示すようにステータコア５Ａが所定の間隔で配置された分割コイル型ステータとなっていて、図１に示すようにステータ５の一方の端部はフロント側のステータ支持部材１９によって、他方の端部はリヤ側のステータ支持部材２１によって両端支持され、ステータ５と各ステータ支持部材１９，２１の三者は固定ピン２２によって一体に結合されている。
【００２４】
ステータコア５Ａは、図２に示すように頭部２３と胴部２５と基部２７とから成り、胴部２５にはコイル２９が巻き付けられた構造となっている。
【００２５】
ステータコア５Ａとステータコア５Ａの間には、リヤ側のステータ支持部材２１からフロント側のステータ支持部材１９へ向けて一体に延長された保持体３１が配置され、ステータコア５Ａ間を正しく分離する分割機能と、熱を各ステータ支持部材１９，２１へ迅速に伝達する機能とを有している。
【００２６】
フロント及びリヤ側のステータ支持部材１９，２１は、非磁性体で、アルミ等の熱伝導性のよい材質で作られている。ステータコア５Ａの頭部２３、胴部２５の一部分及び基部２７は前記保持体３１と長手方向に沿ってそれぞれ密着し、広い熱伝達面積が確保されている。また、ステータコア５Ａの両端はフロント側及びリヤ側のステータ支持部材１９，２１と密着し、さらにコイル２９は、保持体３１及び各ステータ支持部材１９，２１と密着し合うことで、ステータ５及びコイル２９からの熱が円滑に保持体３１及びステータ支持部材１９，２１に伝達されるようになっている。
【００２７】
ステータ５とフロント及びリヤ側の各ステータ支持部材１９，２１はリヤ側となるケース３の側壁から延長された複数の固定ボルト３３によってケース３に固定支持されている。
【００２８】
固定ボルト３３が挿入されたリア側及びフロント側のステータ支持部材１９，２１の貫通孔と、ステータコア５Ａの基部２７とによって形成される貫通孔とは、合成樹脂等から成るシール部材によって連続し合うスリーブ状にシール処理され、固定ボルト３３の外周を冷却媒体が流れる通路３５に形成されている。
【００２９】
この通路３５は、前記保持体３１内に設けられた通路３７と連絡通路３９を介して連通し合い、図３点線矢印で示すように、供給口４１からの冷却媒体が、下側の通路３５から上側，上側の通路３７，３７の順に流れた後、下側，下側の通路３５，３５の順に流れ、再び、上側、上側の通路３７，３７の順に流れを繰り返すことで、最終の取出口４３へ流れるようになっている。
【００３０】
なお、保持体３１は、リヤ側のステータ支持部材２１と別体の形状でもよい。また、図６に示すように冷却媒体が流れる通路３７を省略した形状であってもよい。
【００３１】
第２ロータ９は、ケース３の内側に配置されたロータケース１３の内側に装着支持されている。ロータケース１３の一方となるフロント側の外側軸受部４５及び内側軸受部４７の内、外側軸受部４５は、ケース３に装着されたフロントケースベアリング４９によって回転自在に支持されている。外側軸受部４５には第２回転軸５１がスプライン嵌合によって一体に結合され、一対のベアリング５３によってケース３に回転自在に支持されている。
【００３２】
第２回転軸５１は、中空軸となっていて、内部には、前記第１回転軸１１のフロント側の軸端部が延長され、２重軸の形状となっている。
【００３３】
一方、内側軸受部４７は、外周側がフロント側のステータ支持部材１９に装着されたフロントステータベアリング５５によって内周側が前記フロントケースベアリング１５によってそれぞれ回転自在に支持されている。
【００３４】
したがって、第２ロータ９によりロータケース１３が回転することで一体に第２回転軸５１の回転が可能となっている。
【００３５】
なお、ステータ５のコイル２９には、図外の制御部によって、前記第１，第２ロータ７，９の数と同数の回転磁場が発生するよう複合電流が流れるようになっている。
【００３６】
このように構成された回転電機１によれば、コイル２９に複合電流を流すことで、第１，第２ロータ７，９の内、一方を駆動モータとして、他方を発電機としてそれぞれ運転できるようになる。この場合、保持体３１は、熱伝達手段として機能するため、ステータコア５Ａ及びコイル２９からの熱は、保持体３１を介してフロント及びリヤ側の各ステータ支持部１９，２１へ迅速に、あるいは、直接各ステータ支持部材１９，２１に伝達される。この時、ステータコア５Ａ及びコイル２９は保持体３１及び各ステータ支持部材１９，２１と拡く密着し合うため、効率のよい熱伝達が行なわれると共に、各ステータ支持部材１９，２１において放熱が行なわれる。
【００３７】
一方、熱はステータコア５Ａの内部を流れる冷却媒体との間で熱交換が行なわれ、冷却される。また、熱伝導性の良い材質で作られたステータ支持部材１９，２１による放熱と相俟って内部の熱を迅速に外へ逃がすことができる結果、冷却効率の大幅な向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる回転電機の概要切断面図。
【図２】一部分の保持体とステータコアを示した概要斜視図。
【図３】フロント側のステータ支持部材の概要断面図。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図。
【図５】リヤ側のステータ支持部材の図４と同様の断面図。
【図６】保持体に通路を省略した図４と同様の断面図。
【符号の説明】
５ステータ
５Ａステータコア
７第１ロータ
９第２ロータ
１９，２１ステータ支持部材
３１保持体

Claims

ステータコアが複数に分割された分割コイル型ステータの内側に第１ロータを、分割コイル型ステータの外側に第２ロータを同心円にそれぞれ回転自在に配置した三層構造の回転電機において、前記分割コイル型ステータの軸方向両端を、非磁性体で熱伝導性の良い材質によって形成されると共に、前記ステータコアとステータコアの間に配置される保持体を備えたステータ支持部材によって支持することを特徴とする回転電機の冷却構造。
ステータ支持部材は、冷却媒体が流れる通路を有していることを特徴とする請求項１記載の回転電機の冷却構造。
ステータコアとステータコアの間に配置される保持体は、ステータ支持部材と一体または別体で作られていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の回転電機の冷却構造。
ステータ支持部材から保持体までの全領域にわたって、冷却媒体が流れる通路を備えていることを特徴とする請求項１，２，３のいずれかに記載の回転電機の冷却構造。
ステータコアに巻き付けられたコイルは、ステータ支持部材及び保持体の領域にわたって密着していることを特徴とする請求項１記載の回転電機の冷却構造。
ステータコアを固定する固定ボルトの貫通孔をシール部材によりシール処理し冷却媒体が流れる通路とすることを特徴とする請求項２記載の回転電機の冷却構造。
ステータコアは、ステータ支持部材及び保持体と密着していることを特徴とする請求項１記載の回転電機の冷却構造。