JP3641939B2 - モータステータ冷却構造および冷却方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、ステータコイルから発生する熱を、ステータコアとケーシングとの間の微小隙間に介在させた熱伝導媒体を介して伝達させてモータステータを冷却するモータステータ冷却構造および冷却方法に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、モータの駆動により温度上昇してもケーシングとステータコアとの間に大きな隙間を発生させず、ステータコアからケーシングへの熱伝達効率を所望に維持することを目的としている。
【0003】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項1の発明は、ロータを回転支持するケーシングの内側にステータが固定され、このステータにおけるステータコイルが巻かれるステータコアと前記ケーシングとの間の微小隙間に、前記ステータコイルで発生する熱を前記ケーシングに伝達する熱伝導媒体となる低融点金属を、溶融状態で封入し、モータ駆動時に前記溶融状態の低融点金属を介して前記ステータコアと前記ケーシングとの間を密着状態とする構成としてある。
【0004】
このような構成のモータステータ冷却構造によれば、ステータコイルで発生する熱は、ステータコアから低融点金属を介してケーシングに伝達される。熱伝導媒体は、低融点金属としてあるので、ステータコイルで発生する熱により溶融して液状となり、仮にケーシングと熱膨張係数が相違していても、ケーシングとステータコアとの間に大きな隙間が発生することがない。
【0005】
請求項2の発明は、請求項1の発明の構成において、ケーシングは、ステータが挿入される開口部を備えたケーシング本体と、このケーシング本体の前記開口部を塞ぐカバーとから構成され、微小隙間を形成する前記ケーシング本体とステータコアとの相互に対向する少なくともいずれか一方の面に、一端が前記開口部に開口した状態で前記ステータの挿入方向に延長される溝を設けてある。
【0006】
上記構成によれば、ケーシング本体にステータコアを挿入した後、この両者間に形成される溝にケーシング本体の開口部側から、低融点金属を溶融状態で注入する。
【0007】
請求項3の発明は、請求項1の発明の構成において、ケーシングは、ステータが挿入される開口部を備えたケーシング本体と、このケーシング本体の前記開口部を塞ぐカバーとから構成され、前記ケーシング本体は、前記ステータの前記開口部側表面とほぼ同一面で、かつ前記カバー装着時に押圧される被押圧面を備え、この被押圧面およびステータコアと、カバーとの間に、封止部材を介装してある。
【0008】
上記構成によれば、カバーをケーシング本体に装着することで、封止部材がケーシング本体の被押圧面およびステータコアを押圧し、これによりケーシング本体とステータコアとの間の微小隙間に介在される低融点金属の溶融時の漏れが回避される。
【0009】
請求項4の発明は、請求項3の発明の構成において、封止部材とカバーとの間に弾性体を介在させてある。
【0010】
上記構成によれば、カバーをケーシング本体に装着する際に、弾性体が封止部材を押圧するので、封止部材としての機能がより高度に発揮される。
【0011】
請求項5の発明は、ロータを回転支持するケーシングの内側にステータが固定され、このステータのステータコイルが巻かれるステータコアと前記ケーシングとの間の微小隙間に、低融点金属を溶融状態で封入し、モータ駆動時に前記溶融状態の低融点金属を介して前記ステータコアと前記ケーシングとの間を密着状態として、前記溶融状態の低融点金属により、前記ステータコイルから発生する熱を前記ケーシングに伝達させるモータステータ冷却方法としてある。
【0012】
上記冷却方法によれば、低融点金属がステータコイルで発生する熱により溶融して液状となるので、仮にケーシングと低融点金属との熱膨張係数が相違していても、ケーシングとステータコアとの間に大きな隙間が発生することはなく、ステータコイルからケーシングへの熱伝達が所望になされる。
【0013】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、ステータコイルで発生する熱をケーシングに伝達させる熱伝導媒体は、低融点金属としてあるので、ステータコイルで発生する熱により溶融して液状となり、仮にケーシングと低融点金属との熱膨張係数が相違していても、ケーシングとステータコアとの間に大きな隙間が発生することがなく、熱伝達が効率よく行え、ステータコアの冷却効果が向上する。
【0014】
請求項2の発明によれば、微小隙間を形成するケーシング本体とステータコアとの相互に対向する少なくともいずれか一方の面に、ケーシング本体に形成した開口部に開口する溝を設けたので、低融点金属を溶融状態で微小隙間に封入する作業が容易となる。
【0015】
請求項3の発明によれば、カバーをケーシング本体に装着することで、封止部材がケーシング本体の被押圧面およびステータコアを押圧するので、ケーシング本体とステータコアとの微小隙間に介在される低融点金属の溶融時の漏れを回避することができる。
【0016】
請求項4の発明によれば、カバーをケーシング本体に装着する際に、弾性体が封止部材を押圧するので、封止部材としての機能をより高度に発揮させることができる。
【0017】
請求項5の発明によれば、低融点金属がステータコイルで発生する熱により溶融して液状となるので、仮にケーシングと低融点金属との熱膨張係数が相違していても、ケーシング本体とステータコアとの間に大きな隙間が発生することがなく、ステータコアからケーシングへの熱伝達が効率よく行われ、ステータコアの冷却効果が向上する。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【0019】
図1は、この発明の実施の一形態を示すモータの断面図で、図2は同分解斜視図である。ケーシング1は、図中で上部に開口部3aを備えたケーシング本体3と、開口部3aを塞ぐカバー5とから構成されている。ケーシング本体3は開口部3a側にて外側へ突出するフランジ3bを備え、このフランジ3bに形成した複数のねじ孔3cに、カバー5に形成したボルト挿入孔5aから挿入した図示しないボルトを締結することで、カバー5とケーシング本体3とが固定される。
【0020】
ケーシング本体3内には、その内周壁3dにほぼ密着状態で前記開口部3aから挿入される円筒状のステータコア7が配置されている。ステータコア7の内周側にはステータコイル9が巻かれ、これらステータコア7とステータコイル9とでステータ11を構成している。
【0021】
ステータ11の内側には、図2では省略してあるが、回転軸13に固定されたロータ15が回転可能に配置されている。回転軸13は、ケーシング本体3の底部3eおよびカバー5のそれぞれの中心に形成された貫通孔3fおよび5bに挿入され、この各貫通孔3f,5bに設けたベアリング17および19に回転可能に支持されている。
【0022】
ステータコア7の外周面には、ステータコア7のケーシング本体3への挿入方向に延長される溝7aが、円周方向等間隔に複数形成されている。そして、この溝7aを含む、ステータコア7とケーシング本体3の内周壁3dとの間の微小隙間21に、融点が0〜150度C程度の低融点金属23が介在されている。低融点金属23は、溶融して液状となった状態で、ケーシング本体3の開口部3a側から注入する。
【0023】
上記低融点金属(合金)の具体例として、一部を以下に示す。但し、( )内の数字は重量%である。
【0024】
スズ・ビスマス・鉛系
Bi(57)−Sn(42)−Pb(11)
Bi(46)−Sn(34)−Pb(20)
Bi(52)−Pb(30)−Sn(18)
Bi(52.5)−Pb(32)−Sn(15.5)
Bi(50)−Pb(27)−Sn(13)−Cd(10)
その他のビスマス系
Bi(52)−Pb(40)−Cd(8)
Bi(54.02)−In(29.68)−Sn(16.3)
Bi(57)−In(26)−Sn(17)
Bi(48.5)−In(41.5)−Cd(10)
Bi(52)−Pb(26)−In(22)
インジウム系
In(80)−Pb(15)−Ag(5)
In(62)−Bi(30)−Cd(8)
In(51)−Bi(33)−Sn(16)
なお、低融点金属の具体例としては上記のものに限定されるものではなく、モータ駆動時の発熱により溶融するものであればよい。
【0025】
ケーシング本体3における底部3eの外周側には、ステータコア7の図中で下面を支持する段部3gが形成され、この段部3gとステータコア7との間に、環状のガスケット25が介装されている。一方、ケーシング本体3の図中で上部には、ステータコア7の開口部3a側の表面とほぼ同一面で、かつカバー5の装着時に、カバー5の下面に形成された凸状の押圧部5cに押圧される被押圧面3hが形成され、この被押圧面3hおよびステータコア7と、カバー5の押圧部5cとの間に、環状のガスケット27が介装されている。さらに、このガスケット27と押圧部5cとの間には、金属,樹脂およびゴムなどからなる弾性体としてのガスケットバックアップリング29が介装されている。
【0026】
上記した構成のモータステータ冷却構造によれば、モータ駆動時に、ステータコイル9から発生し、ステータコア7に伝達された熱は、ステータコア7とケーシング本体3との間に介在された低融点金属23を介してケーシング本体3に放熱され、モータ駆動部が冷却されることになる。
【0027】
ここで、仮にケーシング本体3と低融点金属23との熱膨張係数が相違していたとしても、低融点金属23は、モータ駆動時に発生する熱で溶融し、液状となるので、ケーシング本体3とステータコア7との間には大きな隙間が発生することなく密着状態が確保され、ステータコア7からケーシング本体3への熱伝達効率が所望に確保される。
【0028】
上記低融点金属23が介在される微小隙間21は、上下両端がガスケット25,27によりシールされているので、低融点金属23が溶融状態であっても外部への漏れは回避され、熱伝達効率が継続して確保される。特に、カバー5が装着される上部のガスケット27は、ケーシング本体3側に被押圧面3hを形成して微小隙間21を覆うようにしているので、カバー5が装着される側からの漏れを確実に防止することができる。
【0029】
また、上部のガスケット27は、カバー5の装着時に、ガスケットバックアップリング29により弾性的に押圧されているので、ガスケット25,27による微小隙間21へのシール機能がより確実に発揮され、溶融状態の低融点金属23の漏れは確実に回避できる。また、このガスケットバックアップリング29が設けられていることで、カバー5のケーシング本体3への装着後の熱履歴によるガスケット25,27のシール性低下も回避される。
【0030】
微小隙間21に介装されている低融点金属23は、前述したように、溶融して液状となった状態で開口部3a側から注入するが、ステータコア7の外周面には溝7aが形成されているので、前記注入作業が容易である。この溝7aを形成することで、ケーシング本体3とステータコア7との隙間の容積は増大するが、封入される熱伝導媒体は金属であるため、他の熱伝導媒体として例えば樹脂を封入する場合に比べて熱伝達効率は所望に維持される。
【0031】
なお、上記実施の形態においては、ステータコア7に溝7aを設けたが、この溝7aに代えてケーシング本体3の内周壁3dに同様の溝を設けてもよく、またステータコア7とケーシング本体3の双方に溝を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の一形態に係わるステータコア冷却構造を示すモータの断面図である。
【図2】図1のモータのロータを省略した分解斜視図である。
【符号の説明】
1 ケーシング
3 ケーシング本体
3a 開口部
3h 被押圧面
5 カバー
7 ステータコア
7a 溝
9 ステータコイル
11 ステータ
15 ロータ
21 微小隙間
23 低融点金属(熱伝導媒体)
27 ガスケット
29 ガスケットバックアップリング(弾性体)
Claims (5)
- ロータを回転支持するケーシングの内側にステータが固定され、このステータにおけるステータコイルが巻かれるステータコアと前記ケーシングとの間の微小隙間に、前記ステータコイルで発生する熱を前記ケーシングに伝達する熱伝導媒体となる低融点金属を、溶融状態で封入し、モータ駆動時に前記溶融状態の低融点金属を介して前記ステータコアと前記ケーシングとの間を密着状態とすることを特徴とするモータステータ冷却構造。
- ケーシングは、ステータが挿入される開口部を備えたケーシング本体と、このケーシング本体の前記開口部を塞ぐカバーとから構成され、微小隙間を形成する前記ケーシング本体とステータコアとの相互に対向する少なくともいずれか一方の面に、一端が前記開口部に開口した状態で前記ステータの挿入方向に延長される溝を設けたことを特徴とする請求項1記載のモータステータ冷却構造。
- ケーシングは、ステータが挿入される開口部を備えたケーシング本体と、このケーシング本体の前記開口部を塞ぐカバーとから構成され、前記ケーシング本体は、前記ステータの前記開口部側表面とほぼ同一面で、かつ前記カバー装着時に押圧される被押圧面を備え、この被押圧面およびステータコアと、カバーとの間に、封止部材を介装したことを特徴とする請求項1記載のモータステータ冷却構造。
- 封止部材とカバーとの間に弾性体を介在させたことを特徴とする請求項3記載のモータステータ冷却構造。
- ロータを回転支持するケーシングの内側にステータが固定され、このステータのステータコイルが巻かれるステータコアと前記ケーシングとの間の微小隙間に、低融点金属を溶融状態で封入し、モータ駆動時に前記溶融状態の低融点金属を介して前記ステータコアと前記ケーシングとの間を密着状態として、前記溶融状態の低融点金属により、前記ステータコイルから発生する熱を前記ケーシングに伝達させることを特徴とするモータステータ冷却方法。
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