(57)【要約】【課題】組み付け性を向上させ、かつ、着磁ヨークを良好に冷却することができる着磁ヨークの冷却構造を提供する。【解決手段】モータのロータコアに組み込まれた磁性材料を着磁するための着磁ヨークを冷却する、着磁ヨークの冷却構造であって、熱伝導性の良い金属材料で形成され、Ｕ字状に折り曲げられたＵ字状部分を有し、Ｕ字状部分は着磁ヨークに設けられた一極のコイルの背面に形成された穴に挿入されている、冷却パイプと、穴と冷却パイプとの間に配置されたシート状の絶縁材と、を備え、Ｕ字状部分は、一極のコイルを着磁ヨークに固定するためのモールド部分と同じ材質のモールド部分により穴に固定されている。【選択図】図２
2020102996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのロータコアに組み込まれた磁性材料を着磁するための着磁ヨークを冷却する、着磁ヨークの冷却構造であって、
熱伝導性の良い金属材料で形成され、Ｕ字状に折り曲げられたＵ字状部分を有し、前記Ｕ字状部分は前記着磁ヨークに設けられた一極のコイルの背面に形成された穴に挿入されている、冷却パイプと、
前記穴と前記冷却パイプとの間に配置されたシート状の絶縁材と、を備え、
前記Ｕ字状部分は、前記一極のコイルを前記着磁ヨークに固定するためのモールド部分と同じ材質のモールド部分により前記穴に固定されている、着磁ヨークの冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着磁ヨークの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転子（ロータ）には複数の永久磁石が組み込まれるが、ロータを構成するロータコアに磁化された状態の永久磁石を組み付けることは、磁力に伴う永久磁石の反発力及び吸引力等により困難である。したがって、磁化される前の磁性材料をロータコアに組み込み、その後、着磁ヨークを用いて磁性材料を着磁することが行われる。すなわち、ロータコアに対し、着磁ヨークにより外周から磁界をかけることにより磁性材料を着磁させる。着磁ヨークは、コイルの温度が上昇すると、抵抗値が上昇して電流が低下し、それにより発生磁界が低下してしまう。このため、着磁ヨークのコイルを冷却するための種々の技術が検討されている。特許文献１には、着磁ヨークの内側、外側及びコイル背面に丸断面の冷却パイプを通してヨーク全体を冷却する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０９６４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図８から図１１は、発明者らがこれまでに検討した、着磁ヨークのコイルを冷却するための、比較例に係る着磁ヨークの冷却構造について説明する模式図である。図８に示すように、着磁ヨークを構成する円筒形状の電磁鋼板５０３には、内周に沿ってコイル５０２が複数配置されている。また、電磁鋼板５０３における、各コイル５０２の背面（外周側）には、それぞれ、穴５０３ａが形成されている。冷却パイプを構成する第１セグメントパイプ５０６はＵ字状に形成されている。第１セグメントパイプ５０６における、一端部分５０６ａと他端部分５０６ｂとは、それぞれ、互いに隣接した異なる穴５０３ａに挿入される。
【０００５】
複数の第１セグメントパイプ５０６を電磁鋼板５０３に取り付けした後、図９に示すように、第１セグメントパイプ５０６は、隣に配置された第１セグメントパイプ５０６と、端部において、棒状の第２セグメントパイプ５０７により連結される。第１セグメントパイプ５０６と第２セグメントパイプ５０７とは溶接で接合される。これにより、図１０に示すように、複数の第１セグメントパイプ５０６と複数の第２セグメントパイプ５０７を含む冷却パイプ５０５が電磁鋼板５０３に組み付けられる。
【０００６】
しかしながら、上述のように電磁鋼板５０３に組み付けられた冷却パイプ５０５は、着磁効率が悪くなるという問題があることが分かった。図１１に示すように、コイルにより発生させた着磁磁界Ｈ１によって、一端部分５０６ａには誘導起電力が発生し、電流Ｉ１が流れる。この電流Ｉ１によって磁界Ｈ３が生じる。磁界Ｈ３は、着磁磁界Ｈ１とは反対向きである。このため、着磁磁界Ｈ１を減少させる。同様に、コイルにより発生させた着磁磁界Ｈ２によって、他端部分５０６ｂには誘導起電力が発生し、電流Ｉ２が流れる。この電流Ｉ２によって磁界Ｈ４が生じる。磁界Ｈ４は、着磁磁界Ｈ２とは反対向きである。このため、着磁磁界Ｈ２を減少させる。このように、比較例に係る着磁ヨークの冷却構造では、コイルにより着磁磁界Ｈ１、Ｈ２を発生させた時に、冷却パイプ５０５には着磁磁界Ｈ１、Ｈ２を妨げる磁界Ｈ３、Ｈ４が発生するので、着磁効率が悪くなり、冷却性能が悪化するという問題があった。
【０００７】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、組み付け性を向上させ、かつ、着磁ヨークを良好に冷却することができる着磁ヨークの冷却構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、モータのロータコアに組み込まれた磁性材料を着磁するための着磁ヨークを冷却する、着磁ヨークの冷却構造であって、熱伝導性の良い金属材料で形成され、Ｕ字状に折り曲げられたＵ字状部分を有し、前記Ｕ字状部分は前記着磁ヨークに設けられた一極のコイルの背面に形成された穴に挿入されている、冷却パイプと、前記穴と前記冷却パイプとの間に配置されたシート状の絶縁材と、を備え、前記Ｕ字状部分は、前記一極のコイルを前記着磁ヨークに固定するためのモールド部分と同じ材質のモールド部分により前記穴に固定されているものである。
【０００９】
冷却パイプはＵ字状部分を有し、当該Ｕ字状部分が、着磁ヨークに設けられた一極のコイルの背面に形成された穴に挿入されている。このような構造では、冷却パイプを一体物として形成し、一体物の状態で着磁ヨークに組み付けすることができる。これにより、組み付けが非常に容易になる。また、冷却パイプのＵ字状部分において、誘導起電力による磁界が発生するのを効果的に抑制することができる。これにより、着磁磁界が妨げられないので、着磁ヨークを良好に冷却することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、組み付け性を向上させ、かつ、着磁ヨークを良好に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に係る、着磁ヨークの冷却構造の構成を示す模式図である。本実施の形態に係る、着磁ヨークの冷却構造の構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す着磁ヨーク１のモールド部分４を除いた図である。
【図３】図２の矢印Ａの方から視た矢視図である。
【図４】図３に示す破線で囲んだ領域Ｂを拡大した拡大図である。
【図５】コイル背面冷却パイプ及びコア内冷却パイプの形状について説明する模式図である。
【図６】コイル背面冷却パイプが電磁鋼板に形成された穴に挿入される様子を示す模式図である。
【図７】本実施の形態に係る、着磁ヨークの冷却構造における、冷却効率を向上させる効果について説明する模式図である。
【図８】発明者らがこれまでに検討した、着磁ヨークのコイルを冷却するための、比較例に係る着磁ヨークの冷却構造について説明する模式図である。
【図９】発明者らがこれまでに検討した、着磁ヨークのコイルを冷却するための、比較例に係る着磁ヨークの冷却構造について説明する模式図である。
【図１０】発明者らがこれまでに検討した、着磁ヨークのコイルを冷却するための、比較例に係る着磁ヨークの冷却構造について説明する模式図である。
【図１１】発明者らがこれまでに検討した、着磁ヨークのコイルを冷却するための、比較例に係る着磁ヨークの冷却構造について説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
【００１３】
まず、図１を参照して本実施の形態に係る、着磁ヨークの冷却構造の構成について説明する。
図１は、本実施の形態に係る、着磁ヨークの冷却構造の構成を示す模式図である。本実施の形態に係る、着磁ヨークの冷却構造の構成を示す模式図である。本実施の形態に係る、着磁ヨークの冷却構造は、着磁ヨーク１を冷却するためのものである。着磁ヨーク１は、モータのロータコアに組み込まれた磁性材料を着磁するためのものである。なお、図１及び図２では、簡便のため、着磁ヨーク１の円筒形状の一部分を示している。
【００１４】
図１に示すように、着磁ヨーク１は、コイル２と、円筒形状の電磁鋼板３と、コイル２を電磁鋼板３に固定しているモールド部分４と、を備えている。電磁鋼板３の内周面３ｃが、モータのロータを構成する円筒形状のロータコアの外周と対向する部分である。すなわち、着磁ヨーク１の電磁鋼板３を介してロータコアの外周から磁界をかけることにより、ロータコアに組み込まれた磁性材料を着磁させる。
【００１５】
図２は、図１に示す着磁ヨーク１のモールド部分４を除いた図である。図２に示すように、コイル２は、電磁鋼板３において、ロータコアの外周に沿うように設けられている。コイル２に電流を流すことによって磁界を発生させることができる。
【００１６】
図３は、図２の矢印Ａの方から視た矢視図である。図２及び図３に示すように、本実施の形態に係る、着磁ヨークの冷却構造は、コイル背面冷却パイプ５と、コア内冷却パイプ６と、ウォータージャケット７と、を備えている。コイル背面冷却パイプ５は、電磁鋼板３における、コイル２の背面に配置されている。コア内冷却パイプ６は、電磁鋼板３における、コイル背面冷却パイプ５より外周側に配置されている。コイル背面冷却パイプ５及びコア内冷却パイプ６は、熱伝導性の良い金属材料、例えば、銅や銅を主成分とする合金で形成された角形のパイプ（断面矩形のパイプ）ある。コイル背面冷却パイプ５及びコア内冷却パイプ６は、角形のパイプ以外、例えば丸形のパイプ（断面円形のパイプ）であってもよい。ただし、角形のパイプは、丸形のパイプと比べて、断面積に対する表面積の割合が大きく、熱引きが良く、矩形の断面形状のためにコイル２により接近させて配置することができるので、冷却効率をより高めることができ、好ましい。
【００１７】
ウォータージャケット７は、電磁鋼板３における、外周部分に配置されている。コイル背面冷却パイプ５及びコア内冷却パイプ６には、冷却源より冷熱が伝導される。ウォータージャケット７の内部には、冷却水を循環させるための流路７ａ（図２参照）が形成されている。
【００１８】
次に、図４から図６を参照して、図３に示す電磁鋼板３における、コイル背面冷却パイプ５及びコア内冷却パイプ６の配置のさせ方について説明する。
【００１９】
図４は、図３に示す破線で囲んだ領域Ｂを拡大した拡大図である。図４に示すように、コイル背面冷却パイプ５は、電磁鋼板３における一極のコイル２の背面（電磁鋼板３の外周側）に形成された穴３ａに挿入されている。また、コア内冷却パイプ６は、穴３ａの背面（電磁鋼板３の外周側）に形成された穴３ｂに挿入されている。
【００２０】
図５は、コイル背面冷却パイプ５及びコア内冷却パイプ６の形状について説明する模式図である。なお、コイル背面冷却パイプ５とコア内冷却パイプ６の形状は、基本的に同じである（コイル背面冷却パイプ５とコア内冷却パイプ６では、大きさが若干異なる）。よって、図５ではコイル背面冷却パイプ５を例に説明する。図５に示すように、コイル背面冷却パイプ５は、Ｕ字状に折り曲げられたＵ字状部分５ａを複数有している。ここで、Ｕ字状部分５ａにおいて、冷熱を供給する方向Ｃに対して上流側に位置する部分を第１のＵ字状部分５ａＡ、冷熱を供給する方向Ｃに対して下流側に位置する部分を第２のＵ字状部分５ａＢとする。
【００２１】
図６は、コイル背面冷却パイプ５が電磁鋼板３に形成された穴３ａに挿入される様子を示す模式図である。図６に示すように、コイル背面冷却パイプ５に複数形成されたＵ字状部分５ａが、それぞれ、対応する穴３ａに挿入される。
【００２２】
このようにすることで、図４に示すように、コイル背面冷却パイプ５のＵ字状部分における、冷熱を供給する方向に対して上流側に位置する部分である第１のＵ字状部分５ａＡ、及び、冷熱を供給する方向に対して下流側に位置する部分である第２のＵ字状部分５ａＢがともに穴３ａに挿入される。
【００２３】
また、図４に示すコア内冷却パイプ６を電磁鋼板３に形成された穴３ｂに挿入する方法は、上述したコイル背面冷却パイプ５のＵ字状部分を電磁鋼板３に形成された穴３ａに挿入する方法と同じである。このようにすることで、図４に示すように、コア内冷却パイプ６のＵ字状部分における、冷熱を供給する方向に対して上流側に位置する部分である第３のＵ字状部分６ａＡ、及び、冷熱を供給する方向に対して下流側に位置する部分である第４のＵ字状部分６ａＢがともに穴３ｂに挿入される。
【００２４】
以上のようにすることで、コイル背面冷却パイプ５を一体物として形成し、一体物の状態で電磁鋼板３に組み付けすることができる。同様に、コア内冷却パイプ６を一体物として形成し、一体物の状態で電磁鋼板３に組み付けすることができる。これにより、組み付けが非常に容易になる。
【００２５】
図４に示すように、コイル背面冷却パイプ５のＵ字状部分を穴３ａに挿入した時、第１のＵ字状部分５ａＡと第２のＵ字状部分５ａＢとの間には隙間ができる。この隙間には、一極のコイル２を着磁ヨーク１に固定するためのモールドと同じ材質のモールドが充填される。これにより、当該隙間にはモールド部分４５が形成される。
【００２６】
また、図４に示すように、コア内冷却パイプ６のＵ字状部分を穴３ｂに挿入した時、第３のＵ字状部分６ａＡと第４のＵ字状部分６ａＢとの間には隙間ができる。この隙間には、一極のコイル２を着磁ヨーク１に固定するためのモールドと同じ材質のモールドが充填される。これにより、当該隙間にはモールド部分４６が形成される。
【００２７】
穴３ａとコイル背面冷却パイプ５との間にはシート状の絶縁材８が配置されている。これにより、電磁鋼板３とコイル背面冷却パイプ５とは絶縁される。
【００２８】
図７は、本実施の形態に係る、着磁ヨークの冷却構造における、冷却効率を向上させる効果について説明する模式図である。図７に示すように、コイル２により着磁磁界Ｄ１が形成された時に、コイル背面冷却パイプ５の第１のＵ字状部分５ａＡにはＥ１の向きの誘導起電力、コイル背面冷却パイプ５の第２のＵ字状部分５ａＢにはＥ２の向きの誘導起電力が発生する。すなわち、第１のＵ字状部分５ａＡと第２のＵ字状部分５ａＢに発生する誘導起電力とは互いに打ち消し合う。このため、コイル背面冷却パイプ５のＵ字状部分５ａにおいて、誘導起電力による磁界は発生しない。
【００２９】
同様に、コイル２により着磁磁界Ｄ１が形成された時に、コア内冷却パイプ６の第３のＵ字状部分６ａＡにはＦ１の向きの誘導起電力、コア内冷却パイプ６の第４のＵ字状部分６ａＢにはＦ２の向きの誘導起電力が発生する。すなわち、第３のＵ字状部分６ａＡと第４のＵ字状部分６ａＢに発生する誘導起電力とは互いに打ち消し合う。このため、コア内冷却パイプ６のＵ字状部分６ａにおいて、誘導起電力による磁界は発生しない。
【００３０】
このように、本実施の形態にかかる、着磁ヨークの冷却構造では、コイル２により着磁磁界が形成された時に、コイル背面冷却パイプ５及びコア内冷却パイプ６における誘導起電力による磁界の発生が抑制させる。これにより、着磁磁界が妨げられないので、着磁ヨークを良好に冷却することができる。
【００３１】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１  着磁ヨーク
２  コイル
３  電磁鋼板
３ａ、３ｂ  穴
３ｃ  内周面
４、４５、４６  モールド部分
５  コイル背面冷却パイプ
５ａ、６ａ  Ｕ字状部分
５ａＡ  第１のＵ字状部分
５ａＢ  第２のＵ字状部分
６  コア内冷却パイプ
６ａＡ  第３のＵ字状部分
６ａＢ  第４のＵ字状部分
７  ウォータージャケット
７ａ  流路
８  絶縁材
【図１】
2020102996.tif 000003
【図２】
2020102996.tif 000004
【図３】
2020102996.tif 000005
【図４】
2020102996.tif 000006
【図５】
2020102996.tif 000007
【図６】
2020102996.tif 000008
【図７】
2020102996.tif 000009
【図８】
2020102996.tif 000010
【図９】
2020102996.tif 000011
【図１０】
2020102996.tif 000012
【図１１】
2020102996.tif 000013