(57)【要約】【課題】磁石を冷却しつつ、磁石の腐食を防止できるモータの冷却構造を提供する。【解決手段】モータ１の冷却構造は、回転軸２と、回転軸２を中心として回転するロータコア３１と、ロータコア３１に埋設される磁石３２と、ロータコア３１の磁石３２より内径側に貫設され、回転軸２の軸方向に沿って延びる冷媒流路５と、を備えている。ロータコア３１には、径方向に延びるとともに冷媒流路５と磁石３２とを繋ぐヒートパイプ６が設けられている。【選択図】図１
2020078204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸を中心として回転するロータコアと、
前記ロータコアに埋設される磁石と、
前記ロータコアの前記磁石より内径側に貫設され、前記回転軸の軸方向に沿って延びる冷媒流路と、
を備え、
前記ロータコアには、径方向に延びるとともに前記冷媒流路と前記磁石とを繋ぐヒートパイプが設けられていることを特徴とするモータの冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動車両に用いられるモータについて、高出力化が求められている。モータを高出力化すると、モータの温度が上昇するので、磁石の性能が劣化（すなわち、減磁）する問題が生じる。この問題を解決するために、磁石を冷却する（言い換えれば、モータを冷却する）技術が提案されている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、モータ回転軸の軸方向に形成されて冷媒が供給される回転軸流路と、該回転軸流路から磁石挿入穴まで径方向に冷媒を導く径方向流路とを備えるモータの冷却構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１８３６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述したモータの冷却構造では、冷媒が回転軸流路及び径方向流路を経由して磁石挿入穴に侵入し、磁石挿入穴に挿入される磁石と直接接触することになる。冷媒が磁石に直接接触すると、磁石の腐食を招く問題が新たに生じる。
【０００６】
本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、磁石を冷却しつつ、磁石の腐食を防止できるモータ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】
【０００７】
本発明に係るロータの冷却構造は、回転軸と、前記回転軸を中心として回転するロータコアと、前記ロータコアに埋設される磁石と、前記ロータコアの前記磁石より内径側に貫設され、前記回転軸の軸方向に沿って延びる冷媒流路と、を備え、前記ロータコアには、径方向に延びるとともに前記冷媒流路と前記磁石とを繋ぐヒートパイプが設けられていることを特徴としている。
【０００８】
本発明に係るロータの冷却構造では、ロータコアに径方向に延びるとともに冷媒流路と磁石とを繋ぐヒートパイプが設けられているため、熱輸送能力のあるヒートパイプを用いて磁石を冷却することができる。加えて、冷媒流路を流れる冷媒が磁石に直接接触することがないので、従来のように冷媒の接触に起因する磁石の腐食を防止することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、磁石を冷却しつつ、磁石の腐食を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係るモータの冷却構造を説明するための平面図である。
【図２】モータの１／８モデルを示す拡大平面図である。
【図３】ヒートパイプを示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明に係るロータの冷却構造の実施形態について説明する。図１は実施形態に係るモータの冷却構造を説明するための平面図であり、図２はモータの１／８モデルを示す拡大平面図である。
【００１２】
本実施形態に係るモータの冷却構造は、モータ１に設けられた磁石３２を冷却し、磁石３２の減磁を抑制するための構造である。モータ１は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車の駆動源として用いられる埋込磁石型モータであり、回転軸２と、回転軸２と固定されるとともに該回転軸２を中心として回転するロータ３と、ロータ３を取り囲むようにロータ３の外周に配置される円環状のステータ４と、を備えている。
【００１３】
ロータ３は、中心部分に軸穴３ａが形成されたロータコア３１と、ロータコア３１の周方向に沿って所定の間隔で配置されるとともに、回転軸２の軸方向に延びる複数（本実施形態では、８つ）の磁石用スロット３３（図２参照）と、磁石用スロット３３にそれぞれ埋設された磁石３２とを備えている。
【００１４】
回転軸２は、金属製であり、ロータコア３１の軸穴３ａに挿通された状態で、かしめ等によりロータコア３１と固定されている。ロータコア３１は、例えば円板状の電磁鋼板を回転軸２の軸方向に積層することで形成され、ステータ４の鉄磁極の磁束（リラクタンストルク）や磁石３２の磁束（マグネットトルク）の磁路として機能するものである。
【００１５】
磁石３２は、ネオジムと鉄とホウ素を主成分とするネオジム磁石、サマリウムとコバルトを主成分とするサマリウムコバルト磁石等の希土類磁石であっても良く、フェライト磁石、アルニコ磁石であっても良い。磁石３２は、直方体形状を呈しており、その長手方向が回転軸２の軸方向と平行になる状態で、磁石用スロット３３の内部に挿入され、熱硬化性樹脂によって該磁石用スロット３３に固定されている。なお、熱硬化性樹脂としては、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂等を用いることができる。
【００１６】
ステータ４は、電磁鋼板により円環状に形成されたステータ鉄心４１と、ステータ鉄心４１に巻回された複数（本実施形態では、８つ）のコイル４２とから構成されている。コイル４２は、対応する磁石３２と対になるように、ステータ４の周方向に等間隔に配置されている。そして、コイル４２が通電されると、ロータ３を回転させるための回転磁界が生じる。
【００１７】
本実施形態において、モータ１は、ロータコア３１の磁石３２より内径側に貫設され、回転軸２に沿って延びる冷媒流路５を更に複数（本実施形態では、８つ）備えている。具体的には、８つの冷媒流路５は、ロータコア３１の磁石３２より内径側に設けられており、回転軸２を取り囲むようにロータコア３１の周方向に等間隔で配置されている。これらの冷媒流路５は、回転軸２の軸方向に沿ってロータコア３１を貫通する円形の貫通孔によって形成され、内部にＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）等の冷媒が流れる。
【００１８】
また、ロータコア３１には、径方向に延びるとともに冷媒流路５と磁石３２とを繋ぐヒートパイプ６が複数（本実施形態では、８つ）設けられている。図１に示すように、ヒートパイプ６は、対となる冷媒流路５及び磁石３２を繋ぐように、ロータコア３１に設けられたヒートパイプ挿入穴（図示せず）に嵌められることでロータコア３１に固定されている。
【００１９】
図３はヒートパイプを示す模式断面図である。ヒートパイプ６は、密閉構造を有する筒体６１の内部に、作動流体を封入した公知のものである。筒体６１は、熱伝導性に優れた金属材料、例えばアルミニウム、ステンレス鋼、銅などを管形状に成形して構成されている。好適には、筒体６１の内壁にガラス繊維または網状の細い銅線により構成されたウィック材が設けられている。このようにすれば、ウィック材からなる毛細管構造を利用し、ヒートパイプ６の熱輸送能力を高めることができる。筒体６１の内部に封入される作動流体は、６０℃ないし２００℃の温度範囲で作動するものであり、例えば水、アンモニア、メタノール、アセトン、フレオン等が用いられる。
【００２０】
図３に示すように、ヒートパイプ６は、棒状を呈しており、一端部に位置する蒸発部６２と、他端部に位置する凝縮部６３とを有する。ヒートパイプ６による鉄損を防止するために、本実施形態のヒートパイプ６の表面は絶縁処理されている。すなわち、ヒートパイプ６は、筒体６１が絶縁層６５に覆われる構造になっている。
【００２１】
このような構造を有するヒートパイプ６は、その蒸発部６２が磁石３２側、凝縮部６３が冷媒流路５側に位置するように配置されている（図２参照）。これによって、ヒートパイプ６の蒸発部６２は磁石３２と接触し、凝縮部６３は冷媒流路５を流れる冷媒と接触するようになる。ヒートパイプ６は、その軸方向の厚さがロータコア３１を構成する電磁鋼板と同じ厚さを有することが好ましい。このようにすれば、ヒートパイプ６による鉄損を防止することができる。
【００２２】
本実施形態に係るモータ１の冷却構造では、ロータコア３１に径方向に延びるとともに冷媒流路５と磁石３２とを繋ぐヒートパイプ６が設けられている。ヒートパイプ６は、その熱伝導率が電磁鋼板や銅等の金属材料よりも大きいので、磁石３２の熱を効率良く冷媒流路５を流れる冷媒に輸送することができ、磁石３２を効率良く冷却することができる。このように熱輸送能力のあるヒートパイプ６を用いて磁石３２を効率良く冷却できることにより、モータ１の更なる高出力化を図ることが可能になる。加えて、冷媒流路５を流れる冷媒が磁石３２に直接接触することがないので、従来のように冷媒の接触に起因する磁石の腐食を防止することができる。
【００２３】
また、ヒートパイプ６は、その蒸発部６２が磁石３２側、凝縮部６３が冷媒流路５側に位置するように配置されているため、ヒートパイプ６自体の熱輸送能力に加えて、ロータ３の回転で発生する遠心力を利用しヒートパイプ６内に封入される作動流体を磁石３２側に移動させることができるので、ヒートパイプ６の熱輸送効率を更に高めることができる。その結果、磁石３２を冷却する効率を更に向上することができる。
【００２４】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【符号の説明】
【００２５】
１    モータ
２    回転軸
３    ロータ
３ａ    軸穴
４    ステータ
５    冷媒流路
６    ヒートパイプ
３１    ロータコア
３２    磁石
３３    磁石用スロット
４１    ステータ鉄心
４２    コイル
６１    筒体
６２    蒸発部
６３    凝縮部
６５    絶縁層
【図１】
2020078204.tif 000003
【図２】
2020078204.tif 000004
【図３】
2020078204.tif 000005