JP7320649B2 - モータロータ冷却システム - Google Patents

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Description

本発明は、モータロータ構造に関し、特に、モータロータ冷却システムに関する。
従来の車両用モータは、ロータ珪素鋼板とその回転軸との隙間によって、冷却油路を構築する。しかしながら、このような従来の冷却油路には、冷却効果が低く、及び温度分布が不均一であるという欠点がある。これに鑑みて、モータメーカーは、冷却油路を改善し、モータの性能をより効果的に向上させることのできる方法を積極的に探している。
本発明は、先行の技術問題を解決したモータロータ冷却システムを提供する。
本発明の一実施例によると、モータロータ冷却システムは、ロータ構造、第１の端板及び第２の端板を含む。ロータ構造は、ロータ珪素鋼板、磁石及び回転軸を含んで構成される。回転軸内に回転軸油路が設けられ、且つ回転軸油路に連通された回転軸給油口と回転軸油出口が回転軸に更に設けられる。ロータ珪素鋼板に、磁石を収容するための磁石スロットが設けられる。第１の端板は、ロータ珪素鋼板の第１の端部に設けられ、少なくとも１つの第１形状の油溝及び第２形状の油溝が凹設される。第１の端板は、第１形状の油溝に連通される少なくとも１つの第１の油出口を有する。第２の端板は、ロータ珪素鋼板の第２の端部に設けられ、少なくとも１つの第１形状の油溝及び第２形状の油溝が凹設される。第２の端板は、第１形状の油溝に連通される少なくとも１つの第２の油出口を有する。第１の端板の第１形状の油溝は、磁石スロットを介して第２の端板の第２形状の油溝に連通されて第１の冷却油路を形成する。第１の端板の第２形状の油溝は、磁石スロットを介して第２の端板の第１形状の油溝に連通されて第２の冷却油路を形成する。
以上をまとめると、本発明のモータロータ冷却システムでは、第１の端板、第２の端板における異なる形状の油溝とロータ珪素鋼板を貫通する複数の磁石スロットにより複数の異なる冷却油路を形成することで、モータロータ全体がより効率的且つより均一に冷却される。
以下、実施形態によって上記の説明を詳しく記述し、本発明の技術的アプローチに更なる解釈を提供する。
下記図面の説明は、本発明の上記及び他の目的、特徴、メリット、実施例をより分かりやすくするためのものである。
本発明の第１の実施例によるモータロータ冷却システムを示す分解図である。 本発明の実施例によるモータロータ冷却システムを示す斜視図である。 本発明の実施例によるロータ珪素鋼板を示す端面図である。 本発明の第１の実施例によるモータロータ冷却システムを示す断面図である。 本発明の第１の実施例によるモータロータ冷却システムを示す流体模式図である。 本発明の第１の実施例によるモータロータ冷却システムの第１の端板を示す平面図（ロータ珪素鋼板から見た図）である。 本発明の第１の実施例によるロータ珪素鋼板の第１の端部を示す端面図である。 本発明の第１の実施例によるモータロータ冷却システムの第２の端板を示す平面図（ロータ珪素鋼板から見た図）である。 本発明の第１の実施例によるロータ珪素鋼板の第２の端部を示す端面図である。 本発明の第２の実施例によるモータロータ冷却システムを示す分解図である。 本発明の第２の実施例によるモータロータ冷却システムを示す断面図である。 本発明の第２の実施例によるモータロータ冷却システムを示す流体模式図である。 本発明の第２の実施例によるモータロータ冷却システムの第１の端板を示す平面図（ロータ珪素鋼板から見た図）である。 本発明の第２の実施例によるロータ珪素鋼板の第１の端部を示す端面図である。 本発明の第２の実施例によるモータロータ冷却システムの第２の端板を示す平面図（ロータ珪素鋼板から見た図）である。 本発明の第１の実施例によるロータ珪素鋼板の第２の端部を示す端面図である。
本発明の記述をより詳細化し充実させるためには、添付図面及び以下に述べられる各種の実施例を参考とすることができ、図面において同じ番号は、同じ又は類似の要素（素子）を示す。また、本発明への不要な制限を避けるために、公知されている要素と手順は実施例中には記載しない。実施形態と特許請求の範囲において、本文には冠詞に対して特別に限定しない限り、「一」と「前記」は、単一又は複数をまとめて指すことができる。
図１及び図２を参照すると、図１は本発明の第１の実施例によるモータロータ冷却システムを示す分解図であり、図２は本発明の実施例によるモータロータ冷却システムを示す斜視図である。図１のモータロータ冷却システム１００ａを組み合わせると、図２のモータロータ冷却システム１００が得られる。モータロータ冷却システム１００ａは、ロータ構造１１０、第１の端板１０６及び第２の端板１０８等の要素を含んで構成される。ロータ構造１１０は、ロータ珪素鋼板１１２、磁石１１４及び回転軸１０４を含んで構成される。磁石１１４は、軸方向ＡＤに沿ってロータ珪素鋼板１１２内に埋め込まれる。第１の端板１０６はロータ珪素鋼板１１２の第１の端部１１２ａに設けられ、第２の端板１０８はロータ珪素鋼板１１２の第２の端部１１２ｂに設けられる。回転軸１０４は、内軸１０４ａと外軸１０４ｂから構成され、ロータ珪素鋼板１１２の軸孔１１２ｃ、第１の端板１０６の軸孔１０６ｇ及び第２の端板１０８の軸孔１０８ｇに穿設される。
図３を参照すると、図３は本発明の実施例によるロータ珪素鋼板の第１の端部面又は第２の端部面を示す端面図である。ロータ珪素鋼板１１２に、磁石１１４を収容するための、軸方向に沿った磁石スロット１１３が設けられる。磁石スロット１１３は、大きいサイズの磁石１１４ａを収容するための大きいサイズの磁石スロット１１３ａと、小さいサイズの磁石１１４ｂを収容するための小さいサイズの磁石スロット１１３ｂと、を含む。磁石スロット１１３の断面積が磁石１１４の断面積よりも大きいので、ロータ珪素鋼板内を横切る冷却油路として使用することのできる、磁石を収容していない一部の磁石スロット（例えば、磁石スロット１１３ｃ）がある。磁石スロット１１３ｃに流れる冷却流体は、磁石１１４とロータ珪素鋼板１１２の内壁に直接接触することができる。本発明の実施例において、軸孔に比較的に近い磁石スロット１１３ｃによって、磁石スロット１１３ｃにおける冷却流体が積層されたロータ珪素鋼板のスリットから漏れにくいようにする。
図４、図５を同時に参照すると、図４は本発明の第１の実施例によるモータロータ冷却システムを示す断面図であり、図５は本発明の第１の実施例によるモータロータ冷却システムを示す流体模式図であり、この図面では、流体の流動形態を強調表示するように、ロータ珪素鋼板、磁石と第１の端板、第２の端板の何れも除去される。回転軸１０４内に回転軸油路があり、例えば、回転軸油路１０９ａは内軸１０４ａの内部にあり、回転軸油路１０９ｂは内軸１０４ａと外軸１０４ｂとの間に位置する。冷却システムの流体（例えば、冷却油）は、回転軸給油口１０５ａから回転軸油路１０９ａに入ると、内軸１０４ａの貫通孔１０４ａ１及び貫通孔１０４ａ２を介して回転軸油路１０９ｂに入ってから、回転軸油出口１０５ｂを介して外軸１０４ｂから流出する。次に、転軸油出口１０５ｂを介して排出された流体は、図５における矢印方向に沿って第１の端板、第２の端板及び磁石スロットを流れて、第１の冷却油路１０７ａと第２の冷却油路１０７ｂを形成する。
図５～図９を同時に参照すると、図６、図８はそれぞれ本発明の第１の実施例による第１の端板、第２の端板を示す平面図（ロータ珪素鋼板から見た図）であり、図７、図９はそれぞれ本発明の第１の実施例によるロータ珪素鋼板の第１の端部、第２の端部を示す端面図である。第１の端板１０６は、ロータ珪素鋼板１１２の第１の端部１１２ａに設けられることに用いられ、少なくとも１つの第１形状の油溝１０６ａ及び第２形状の油溝１０６ｂが凹設される。第１の端板１０６は、第１形状の油溝１０６ａに連通された少なくとも１つの第１の油出口１０６ｃを有する。第２の端板１０８は、ロータ珪素鋼板１１２の第２の端部１１２ｂに設けられることに用いられ、少なくとも１つの第１形状の油溝１０８ａ及び第２形状の油溝１０８ｂが凹設され、第１形状の油溝１０８ａに連通された少なくとも１つの第２の油出口１０８ｃを有する。第１の冷却油路１０７ａは、回転軸油出口１０５ｂから順次に第２形状の油溝１０８ｂ、磁石スロット１１３ｃ、第１形状の油溝１０６ａ及び第１の油出口１０６ｃに連通される。第２の冷却油路１０７ｂは、回転軸油出口１０５ｂから順次に第２形状の油溝１０６ｂ、磁石スロット１１３ｃ、第１形状の油溝１０８ａ及び第２の油出口１０８ｃに連通される。本発明の第１の実施例において、第１の端板１０６の第１形状の油溝、第２形状の油溝からなる全体形状は、第２の端板１０８の第１形状の油溝、第２形状の油溝からなる全体形状と実質的に同じである。本発明の第１の実施例において、第１の端板１０６は２つの第１の油出口１０６ｃを有し、第２の端板１０８は２つの第２の油出口１０８ｃを有し、２つの第１の油出口１０６ｃの間の結線Ｌ１は、２つの第２の油出口１０８ｃの間の結線Ｌ２に垂直である。本発明の第１の実施例において、モータロータ冷却システム１００ａには、合計で２つの第１の冷却油路１０７ａと２つの第２の冷却油路１０７ｂが形成されるので、モータロータはより効率的且つより均一に冷却される。
図２、図１０を同時に参照すると、図１０は本発明の第２の実施例によるモータロータ冷却システムを示す分解図である。図１０のモータロータ冷却システム１００ｂを組み合わせると、図２のモータロータ冷却システム１００が得られる。モータロータ冷却システム１００ｂとモータロータ冷却システム１００ａは、何れもロータ構造１１０、第１の端板１０６及び第２の端板１０８等の要素を含んで構成され、組み合わされた外観に明確な差異はないが、両者が主に内部の冷却油路の設計で異なっている。以下、モータロータ冷却システム１００ｂの冷却油路の設計について詳しく説明する。
図１１、図１２を同時に参照すると、図１１は本発明の第２の実施例によるモータロータ冷却システムを示す断面図であり、図１２は本発明の第２の実施例によるモータロータ冷却システムを示す流体模式図であり、この図面では、流体の流動形態を強調表示するように、ロータ珪素鋼板、磁石と第１の端板、第２の端板の何れも除去される。回転軸１０４内に回転軸油路があり、回転軸油路１０９ａは内軸１０４ａの内部にあり、回転軸油路１０９ｂは内軸１０４ａと外軸１０４ｂとの間に位置する。冷却システムの流体（例えば、冷却油）は、回転軸給油口１０５ａから回転軸油路１０９ａに入ると、内軸１０４ａの貫通孔１０４ａ１及び貫通孔１０４ａ２を介して回転軸油路１０９ｂに入ってから、回転軸油出口１０５ｃを介して外軸１０４ｂから流出する。ロータ珪素鋼板１１２は、軸方向溝１１２ｄを更に含み、軸方向溝１１２ｄが軸方向ＡＤに沿ってロータ珪素鋼板１１２の第１の端部１１２ａと第２の端部１１２ｂとの間に延伸する。軸方向溝１１２ｄと外軸１０４ｂとの間に、軸方向油路通路１０９ｃが形成される。回転軸油路１０９ｂは、回転軸油出口１０５ｃを介して軸方向油路通路１０９ｃに連通される。次に、回転軸油出口１０５ｃを介して排出された流体は、図１２における矢印方向に沿って第１の端板、第２の端板及び磁石スロットを流れて、第１の冷却油路１０７ｃと第２の冷却油路１０７ｄを形成する。
図１２～図１６を同時に参照すると、図１３、図１５は、それぞれ本発明の第２の実施例の第１の端板、第２の端板を示す平面図（ロータ珪素鋼板から見た図）であり、図１４、図１６はそれぞれ本発明の第２の実施例によるロータ珪素鋼板の第１の端部、第２の端部を示す端面図である。第１の端板１０６は、ロータ珪素鋼板１１２の第１の端部１１２ａに設けられることに用いられ、第１形状の油溝１０６ｄ、第２形状の油溝１０６ｅ及び少なくとも１つの第３形状の油溝１０６ｈが凹設される。第１の端板１０６は、第１形状の油溝１０６ｄに連通される少なくとも１つの第１の油出口１０６ｆを有する。第２形状の油溝１０６ｅは、軸方向溝１１２ｄに連通される。第２の端板１０８は、ロータ珪素鋼板１１２の第２の端部１１２ｂに設けられることに用いられ、第１形状の油溝１０８ｄ、第２形状の油溝１０８ｅ及び少なくとも１つの第３形状の油溝１０８ｈが凹設され、第１形状の油溝１０８ｄに連通される少なくとも１つの第２の油出口１０８ｆを有する。第２形状の油溝１０８ｅは、軸方向溝１１２ｄに連通される。第１の冷却油路１０７ｃは、回転軸油出口１０５ｃから順次に第２形状の油溝１０６ｅ、磁石スロット１１３ｃ、第３形状の油溝１０８ｈ、磁石スロット１１３ｃ、第３形状の油溝１０６ｈ、磁石スロット１１３ｃ、第３形状の油溝１０８ｈ、磁石スロット１１３ｃ、第１形状の油溝１０６ｄ及び第２の油出口１０６ｆに連通される。第２の冷却油路１０７ｄは、回転軸油出口１０５ｃから順次に第２形状の油溝１０８ｅ、磁石スロット１１３ｃ、第３形状の油溝１０６ｈ、磁石スロット１１３ｃ、第３形状の油溝１０８ｈ、磁石スロット１１３ｃ、第３形状の油溝１０６ｈ、磁石スロット１１３ｃ、第１形状の油溝１０８ｄ及び第２の油出口１０８ｆに連通される。本発明の第２の実施例において、第１の端板１０６の第１形状の油溝、第２形状の油溝及び／又は第３形状の油溝からなる全体形状と第２の端板１０８の第１形状の油溝、第２形状の油溝及び／又は第３形状の油溝からなる全体形状とは、互いに鏡像対称となる。本発明の第２の実施例において、第１の端板１０６と第２の端板１０８がロータ珪素鋼板の両端に組み込まれると、第１の端板１０６の第１の油出口１０６ｆの位置と第２の端板１０８の第２の油出口１０８ｆの位置とは１８０度ずれる（図１２参照）。本発明の第２の実施例において、モータロータ冷却システム１００ｂには、合計で１つの第１の冷却油路１０７ｃと１つの第２の冷却油路１０７ｄが形成されるので、モータロータはより効率的且つより均一に冷却される。
本発明のモータロータ冷却システムでは、第１の端板、第２の端板における異なる形状の油溝とロータ珪素鋼板を貫通する複数の磁石スロットにより複数の異なる冷却油路を形成することで、モータロータ全体がより効率的且つより均一に冷却される。
本発明は、実施例により前述の通りに開示されたが、実施例が本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本開示内容の精神と範囲から逸脱しない限り、多様の変更や修飾を加えることができる。従って、本開示内容の保護範囲は、下記特許請求の範囲で指定した内容を基準とするものである。
１００ モータロータ冷却システム
１００ａ モータロータ冷却システム
１００ｂ モータロータ冷却システム
１０４ 回転軸
１０４ａ 内軸
１０４ａ１ 貫通孔
１０４ａ２ 貫通孔
１０４ｂ 外軸
１０５ａ 回転軸給油口
１０５ｂ 回転軸油出口
１０５ｃ 回転軸油出口
１０６ 第１の端板
１０６ａ 第１形状の油溝
１０６ｂ 第２形状の油溝
１０６ｃ 第１の油出口
１０６ｄ 第１形状の油溝
１０６ｅ 第２形状の油溝
１０６ｆ 第１の油出口
１０６ｇ 軸孔
１０６ｈ 第３形状の油溝
１０７ａ 第１の冷却油路
１０７ｂ 第２の冷却油路
１０７ｃ 第１の冷却油路
１０７ｄ 第２の冷却油路
１０８ 第２の端板
１０８ａ 第１形状の油溝
１０８ｂ 第２形状の油溝
１０８ｃ 第２の油出口
１０８ｄ 第１形状の油溝
１０８ｅ 第２形状の油溝
１０８ｆ 第２の油出口
１０８ｇ 軸孔
１０８ｈ 第３形状の油溝
１０９ａ 回転軸油路
１０９ｂ 回転軸油路
１０９ｃ 軸方向油路通路
１１０ ロータ構造
１１２ ロータ珪素鋼板
１１２ａ 第１の端部
１１２ｂ 第２の端部
１１２ｄ 軸方向溝
１１２ｃ 軸孔
１１３ 磁石スロット
１１３ａ 磁石スロット
１１３ｂ 磁石スロット
１１３ｃ 磁石スロット
１１４ 磁石
１１４ａ 磁石
１１４ｂ 磁石
ＡＤ 軸方向

Claims (13)

  1. ロータ珪素鋼板、磁石及び回転軸を含んで構成され、前記回転軸内に回転軸油路が設けられ、且つ前記回転軸油路に連通される回転軸給油口と回転軸油出口が前記回転軸に更に設けられ、前記ロータ珪素鋼板に前記磁石を収容するための磁石スロットが設けられるロータ構造と、
    前記ロータ珪素鋼板の第１の端部に設けられ、少なくとも１つの第１形状の油溝及び第２形状の油溝が凹設され、前記第１形状の油溝に連通される少なくとも１つの第１の油出口を有する第１の端板と、
    前記ロータ珪素鋼板の第２の端部に設けられ、少なくとも１つの前記第１形状の油溝及び前記第２形状の油溝が凹設され、前記第１形状の油溝に連通される少なくとも１つの第２の油出口を有する第２の端板と、
    前記第１の端板の前記第１形状の油溝は前記磁石スロットを介して前記第２の端板の前記第２形状の油溝に連通されて第１の冷却油路を形成し、前記第１の端板の前記第２形状の油溝は前記磁石スロットを介して前記第２の端板の前記第１形状の油溝に連通されて第２の冷却油路を形成するモータロータ冷却システム。
  2. 前記第１の端板の前記第１形状の油溝、第２形状の油溝からなる全体形状と前記第２の端板の前記第１形状の油溝、第２形状の油溝からなる全体形状とは、実質的に同じである請求項１に記載のモータロータ冷却システム。
  3. 前記回転軸油出口は、前記第１の端板の前記第２形状の油溝に連通される請求項１に記載のモータロータ冷却システム。
  4. 前記回転軸油出口は、前記第２の端板の前記第２形状の油溝に連通される請求項１に記載のモータロータ冷却システム。
  5. 前記第１の端板は２つの前記第１の油出口を有し、前記第２の端板は２つの前記第２の油出口を有し、２つの前記第１の油出口の間の結線は２つの前記第２の油出口の間の結線に垂直である請求項１に記載のモータロータ冷却システム。
  6. 前記第１の端板の前記第１形状の油溝、第２形状の油溝からなる全体形状と前記第２の端板の前記第１形状の油溝、第２形状の油溝からなる全体形状とは、鏡像対称となる請求項１に記載のモータロータ冷却システム。
  7. 前記ロータ珪素鋼板は、前記ロータ珪素鋼板の前記第１の端部と前記第２の端部との間に延伸される軸方向溝を更に含み、前記軸方向溝と前記回転軸との間に軸方向油路通路が形成される請求項６に記載のモータロータ冷却システム。
  8. 前記回転軸油出口は、前記第１の端板と前記第２の端板との間に位置し、前記軸方向油路通路を介して前記第１の端板の前記第２形状の油溝又は前記第２の端板の前記第２形状の油溝に連通される請求項７に記載のモータロータ冷却システム。
  9. 前記第１の端板の前記第１の油出口の位置と前記第２の端板の前記第２の油出口の位置とは、１８０度ずれる請求項６に記載のモータロータ冷却システム。
  10. 前記第１の端板に少なくとも１つの第３形状の油溝が更に凹設され、前記第２の端板に少なくとも１つの前記第３形状の油溝が更に凹設され、前記第１の端板の前記第１形状の油溝、第２形状の油溝、第３形状の油溝からなる全体形状と前記第２の端板の前記第１形状の油溝、第２形状の油溝、第３形状の油溝からなる全体形状とは、鏡像対称となる請求項６に記載のモータロータ冷却システム。
  11. 前記回転軸は内軸と外軸を含み、前記回転軸油出口は前記外軸に位置する請求項１に記載のモータロータ冷却システム。
  12. 前記磁石スロットの断面積は、前記磁石の断面積よりも大きい請求項１に記載のモータロータ冷却システム。
  13. 前記磁石スロットの前記磁石を収容していない部分は、前記ロータ珪素鋼板内の冷却油路として用いられる請求項１に記載のモータロータ冷却システム。
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