(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の外周部に嵌合されたロータコアの軸線方向での端部側に前記ロータコアに接触した状態でエンドプレートが配置され、そのエンドプレートと前記ロータコアとの間に、冷却用流体を流通させる流路が形成され、その流路を前記エンドプレートの外周側で前記ロータコアに接する側面とは反対側に開口させる開口部が設けられているモータの冷却構造において、
前記エンドプレートは前記回転体に対して液密状態を維持して嵌合されるとともに、
前記流路は、前記ロータコアの内周面より前記エンドプレートの半径方向で外周側に設けられ、
そのエンドプレートの内周側の部分に、前記ロータコアに対しては遮蔽され、かつ前記回転体の外周面に対して開口するとともにその開口部から前記エンドプレートの半径方向で外側に延びた流入孔が設けられ、
前記流路と前記流入孔とを連通させる連通孔が前記ロータコアの内周面より前記エンドプレートの半径方向で外周側に設けられ、さらに
前記回転体に、前記流入孔に前記冷却用流体を供給するように前記流入孔に連通された供給孔が形成されている
ことを特徴とするモータの冷却構造。
【請求項２】
前記エンドプレートを前記回転体の軸線方向に対して固定するリング部材が、前記エンドプレートを挟んで前記ロータコアとは反対側で前記回転体に嵌合して固定され、
前記流入孔は、そのリング部材と前記エンドプレートとの間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータの冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、オイルなどの冷却用流体によってロータやステータを冷却するための冷却構造に関し、特に冷却用流体をロータの軸線方向での一端部側で半径方向に向けて流動させることによりモータの冷却を行うように構成された冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータは、コイルに通電してロータを回転させることにより所要のトルクを出力する動力装置であるから、ロータが回転することにより不可避的に発熱する。モータの温度が上昇すると、電磁気的特性が低下したり、耐久性が低下するなどの不都合があるから、従来、必要に応じて強制的な冷却を行っている。その例が特許文献１や特許文献２に記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載されたモータは、薄い電磁鋼板を積層したロータコアをシャフトに嵌合させるとともに、そのロータコアをその軸線方向での両端部に配置したエンドプレートによって挟み付けてロータを構成し、そのロータの外周側に、電磁コイルを備えたステータを配置して構成されている。そのエンドプレートには、内周側から外周側に向けて冷却液流路が形成されており、その冷却用流路をエンドプレートの外側面（ロータコアとは反対側の側面）に開口させる複数の冷却液噴出口が、エンドプレートの外周側に形成されている。さらに、その冷却用流路に連通する冷却液導入路がシャフトに形成され、シャフトの軸心からその冷却液導入路および冷却用流路に冷却液を供給するように構成されている。そして、電磁コイルの端部（コイルエンド）は、ロータよりも軸線方向に突き出ている。したがって、特許文献１に記載された構造では、ロータが回転すると、冷却液が遠心力によって冷却液導入路を介して冷却用流路に供給され、その冷却液は更に冷却液流路をロータの半径方向で外側に向けて流れ、その間にロータから熱を奪ってロータを冷却する。冷却用流路を流れた冷却液は、エンドプレートの外周側に形成されている冷却液噴出口から噴出し、その冷却液は遠心力を受けていることにより半径方向で外側に飛散し、コイルエンドに吹き掛かって電磁コイルを冷却する。
【０００４】
また、特許文献２に記載されたモータは、ロータ軸に取り付けられたハブの外周面にコアを設けた構造であり、そのため、ハブの内周面側に油溜まりを設け、ここからエンドプレートの潤滑油路に遠心力によって潤滑油を供給するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２７３２８４号公報
【特許文献２】特開２００３−１６９４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
エンドプレートとロータコアとの間の流路に冷却用流体を流してモータを冷却する場合、上記の各特許文献１，２に記載されているように、エンドプレートおよびロータコアが嵌合させられているシャフトなどの回転体の内周側から冷却用流体を供給することになる。したがって、冷却用流体はロータコアとシャフトなどの回転体とが嵌合しているいわゆる境界部分を横切って流れることになる。
【０００７】
一方、ロータコアは、薄い電磁鋼板を積層した構造であって、それらの電磁鋼板同士の間に不可避的な隙間が生じており、またロータコアとシャフトなどの回転体とはいわゆる隙間嵌めの状態で嵌合していて両者の間に僅かながらも隙間が形成されている場合が多い。そのため、回転体の内周側から供給された冷却用流体は、主として、エンドプレートにおける流路を通って流れるものの、冷却用流体の一部はロータコアとシャフトなどの回転体との間を通って、ロータコアを形成している電磁鋼板同士の間の隙間に浸透する。このように電磁鋼板同士の間に浸透した冷却用流体にも遠心力が作用するから、その冷却用流体はロータの外周面に漏れ出し、ステータとの間のギャップを満たすことになる。そのため、ロータが回転すると、そのギャップを満たしている冷却用流体に剪断力や撹拌力などが作用し、これが原因で動力の損失が生じ、あるいは電磁気力が低下する可能性がある。
【０００８】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、エンドプレートの流路に供給する冷却用流体がロータコアに浸透してロータとステータとの間のギャップに到らないようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、回転体の外周部に嵌合されたロータコアの軸線方向での端部側に前記ロータコアに接触した状態でエンドプレートが配置され、そのエンドプレートと前記ロータコアとの間に、冷却用流体を流通させる流路が形成され、その流路を前記エンドプレートの外周側で前記ロータコアに接する側面とは反対側に開口させる開口部が設けられているモータの冷却構造において、前記エンドプレートは前記回転体に対して液密状態を維持して嵌合されるとともに、前記流路は、前記ロータコアの内周面より前記エンドプレートの半径方向で外周側に設けられ、そのエンドプレートの内周側の部分に、前記ロータコアに対しては遮蔽され、かつ前記回転体の外周面に対して開口するとともにその開口部から前記エンドプレートの半径方向で外側に延びた流入孔が設けられ、前記流路と前記流入孔とを連通させる連通孔が前記ロータコアの内周面より前記エンドプレートの半径方向で外周側に設けられ、さらに前記回転体に、前記流入孔に前記冷却用流体を供給するように前記流入孔に連通された供給孔が形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記エンドプレートを前記回転体の軸線方向に対して固定するリング部材が、前記エンドプレートを挟んで前記ロータコアとは反対側で前記回転体に嵌合して固定され、前記流入孔は、そのリング部材と前記エンドプレートとの間に形成されていることを特徴とするモータの冷却構造である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、冷却用流体を流す流路が、ロータコアの内周面より外周側、すなわちロータコアと回転体との嵌合部より外周側に形成され、その流路に対して冷却用流体を供給する流入孔は、ロータコアが回転体に嵌合している嵌合部に対して遮蔽されているから、冷却用流体がロータコアと回転体との間に浸透することが防止もしくは抑制される。その結果、ロータが回転することによって遠心力が作用するとしても、ロータコアからその外周側のステータとの間のギャップに冷却用流体が積極的に供給されることがないので、冷却用流体を剪断もしくは撹拌したり、それに伴って動力損失が増大したりすることが防止もしくは抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明に係る冷却構造を原理的に示す模式的な断面図である。
【図２】そのエンドプレートの断面形状を示す図である。
【図３】そのカシメリングの断面形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
この発明で対象とするモータは、回転体の外周部にロータコアを取り付け、そのロータコアをエンドプレートによって軸線方向に対して固定し、こうして構成されるロータの外周側にコイルを備えたステータが設けられているモータである。その回転体は、回転軸に限らず、回転軸の外周側に一体化されたハブや、円筒部材であるドラムなどであってもよい。エンドプレートは、ロータコアを軸線方向に押圧して固定するためのものであり、したがってロータコアは、薄い多数の電磁鋼板（ケイ素鋼板）を積層して構成される。このエンドプレートは、ロータコアと同様に回転体の外周部に固定されるが、そのための構造は適宜選択可能であり、エンドプレートを回転体の外周部に直接固定してもよく、あるいはカシメリングと称されるリング部材をエンドプレートの背面側に配置してエンドプレートを回転体に対して固定してもよい。
【００１４】
そのエンドプレートとロータコアとの間には、冷却用流体を流通させるための流路が形成されている。その流路は、例えばエンドプレートの側面（ロータコアに接する側の面）に形成された溝であってよく、エンドプレートの半径方向に延びている。その流路は回転体の外周面に開口しており、これに対して回転体には、前記流路に向けて開口した供給孔が形成されている。前記回転体が回転軸であれば、その供給孔は、軸心に沿って形成された軸孔から半径方向に分岐するように形成された孔であり、また回転体がハブなどの円筒形状の部材であれば、供給孔は、その円筒形状の部材の外周部を半径方向に貫通して形成された貫通孔である。
【００１５】
さらに、前記流路は、ロータの外周面に開口させずに、エンドプレートの外周側の部分でロータコアとは反対側の側面に開口するように構成することができる。これは、ステータにおけるコイル端部が、ロータの軸線方向での両側に突出していることにより、遠心力によって前記流路から飛散させられた冷却用流体をそのコイルの端部（コイルエンド）に向けて飛散させ、こうしてコイルを冷却するためである。
【００１６】
この発明においては、冷却用流体を上記の流路に供給する場合に、ロータコアの内周面と回転体の外周面との間、すなわちロータコアと回転体との嵌合部に冷却用流体が浸入しないように構成されている。すなわち、回転体における供給孔とエンドプレートにおける流路とを繋ぐ部分が、ロータコアと回転体との嵌合部に対して遮蔽されている。したがって、ロータとステータとの間のギャップに過剰な冷却用流体が供給されることが防止もしくは抑制され、その結果、ロータの回転に伴って冷却用流体を剪断もしくは撹拌して動力損失が増大することが回避される。
【００１７】
具体的に説明すると、図１はこの発明の一例を模式的に示しており、回転体としてのロータ軸１の外周部にロータコア２が一体となって回転するように取り付けられている。そのロータ軸１は図示しない軸受によって回転自在に支持されており、その軸心には潤滑油などの冷却用流体を流通させる油路３が形成されている。また、ロータコア２は、多数枚の薄い電磁鋼板（珪素鋼板）を積層して構成され、その外周部に永久磁石（図示せず）が設けられている。なお、それらの電磁鋼板すなわちロータコア２は、ロータ軸１に対して隙間嵌めされている。
【００１８】
このロータコア２の軸線方向での両端部にエンドプレート４が配置されている。このエンドプレート４は、ロータコア２を軸線方向に挟み付けて固定するためのものであって、所定の厚さを有する円板状の部材であり、ロータ軸１に対して液密状態に密着して嵌合させられている。なお、その液密状態を維持するためにシールリングなどのシール材を使用してもよい。
【００１９】
図２にこのエンドプレート４の断面形状を示してあり、その側面のうちロータコア２に接する面（以下、仮に内面と記す）には、潤滑油を流通させるための溝が放射状に形成されており、その溝が潤滑油のための流路５となっている。これらの流路５は、前記内面のうち内周端より幾分外周側に寄った位置から、外周端より幾分内周側に寄った位置までの間に形成されている。すなわち、流路５の内周側の端部は、ロータコア２とロータ軸１との嵌合部より外周側、言い換えればロータコア２の内周面より外周側に位置している。したがって、エンドプレート４がロータコア２の両端部に密着していることにより、ロータコア２とロータ軸１との嵌合部の軸線方向での両端部は、エンドプレート４によって液密状態に閉じられている。
【００２０】
さらに、流路５の内周側の部分をエンドプレート４の背面（前記内面とは反対側の側面）に開口させるための連通孔６がエンドプレート４の内周側の部分に形成されている。また流路５の外周側の部分をエンドプレート４の背面に開口させるための噴出孔７がエンドプレート４の内周側の部分に形成されている。
【００２１】
上記のエンドプレート４をロータコア２の側端部に密着させた状態に維持するために、すなわち、各エンドプレート４によってロータコア２を挟み付けた状態を維持するために、各エンドプレート４の背面側に、この発明におけるリンク部材に相当するカシメリング８が配置されている。このカシメリング８は、上記の連通孔６が設けられている位置の半径より大きい半径の円板状の部材であって、エンドプレート４の背面に密着してエンドプレート４をロータコア２側に押圧する状態でロータ軸１に嵌合させられ、かつロータ軸１の一部をかしめることによりロータ軸１に固定されている。
【００２２】
このカシメリング８の断面形状を図３に示してあり、エンドプレート４に接触する面にはその内周端から、上記の連通孔６が設けられている位置の半径までの範囲が厚さ方向に窪まされている。この窪み部分は、カシメリング８がロータ軸１に取り付けられてエンドプレート４に密着させられた状態では、エンドプレート４によって軸線方向に対して閉じられ、その結果、この窪み部分が内周側に開口し、かつ前記連通孔６に繋がった流入孔９となっている。
【００２３】
一方、ロータ軸１において、上記の流入孔９に対応する位置に、供給孔１０が形成されている。この供給孔１０は、ロータ軸１の油路３を流れる潤滑油を流入孔９に導くためのものであり、ロータ軸１の油路３から分岐してロータ軸１の外面に開口している。
【００２４】
上述した構成のロータの外周側に、僅かなギャップ（エアギャップ）をあけてステータ１１が配置されている。このステータ１１は、通電されることにより磁束を発生するコイルを有し、そのコイルエンド１２は軸線方向にロータよりも突出している。言い換えれば、コイルエンド１２は、前述した噴出孔７の斜め外周側に延びている。
【００２５】
つぎに上述した冷却構造による作用を説明すると、ステータ１１のコイルに通電することにより、ロータが回転し、ロータ軸１が所定のトルクが出力される。この駆動状態では、ロータ軸１における油路３に潤滑油が供給されており、その潤滑油は供給孔１０から流入孔９に供給される。この流入孔９とロータコア２に接している前記流路５とは連通孔６によって繋がっているので、潤滑油は更に流路５に送られる。その連通孔６は、ロータコア２の内周面、すなわちロータコア２とロータ軸１との嵌合部より外周側に設けられ、ロータコア２とロータ軸１との嵌合部はエンドプレート４の内周側の部分で液密状態に遮蔽され、流入孔９や連通孔６に対して遮断されている。そのため、流入孔９から流路５に潤滑油が流れる過程で、その一部がロータコア２の内周部やロータコア２を構成している電磁鋼板同士の間に浸透することが防止もしくは抑制される。また、上述した構成では、流入孔９や連通孔６は、既存のカシメリング８やエンドプレート４に形成できるので、部品点数が増加することはなく、したがって全体としての構成をコンパクトなものとすることができ、また低コスト化を図ることができ、さらには組み付け性が良好になる。
【００２６】
このような潤滑油の流動は、主として、ロータが回転していることにより遠心力によって生じるが、ロータコア２を構成している電磁鋼板同士の間に潤滑油が浸透していないので、ロータコア２を経てその外周側のギャップに潤滑油が供給されることが抑制される。その結果、ロータとステータ１１との間のギャップにおける潤滑油の撹拌や剪断などが少なくなって動力損失が低減される。
【００２７】
一方、流路５を通過した潤滑油は、外周側の噴出孔７から外部に噴出させられる。このように流路５内を流動する潤滑油は、流路５を流れている間にロータコア２から熱を奪うので、ロータコア２が潤滑油によって冷却される。また、射出孔７から噴出させられた潤滑油は、遠心力によって斜め外側に飛散するので、その多くの部分がコイルエンド１２に吹き掛けられる。その結果、その潤滑油によってコイルエンド１２あるいはステータが冷却される。
【００２８】
なお、この発明は上述した具体例に限定されないのであって、冷却用流体をエンドプレートとロータコアとの間の流路に導く流入孔は、エンドプレートとカシメリングとの間に設ける構成に替えて、エンドプレートを厚肉に形成し、その内周面から半径方向に穿孔して流入孔を形成してもよい。また、この発明は回転体として中空の回転軸以外に、所定の回転軸に取り付けられたハブやドラムなどであってもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１…ロータ軸、  ２…ロータコア、  ３…油路、  ４…エンドプレート、  ５…油路、  ６…連通孔、  ７…噴出孔、  ８…カシメリング、  ９…流入孔、  １０…供給孔、  １１…ステータ。
【図１】
0005434810.tif 000002
【図２】
0005434810.tif 000003
【図３】
0005434810.tif 000004