(57)【要約】【課題】ロータ停止時においてもステータおよびロータの発熱によるハウジング内部の温度上昇を抑制できる誘導電動機を提供する。【解決手段】回転軸線上に設けられた冷却ファン５は、ベアリング６を介してロータ４および回転軸２とは独立して回転自在に支持されている。冷却ファン５は、略円筒状の制動巻線部９と複数枚の羽根７が形成された円盤状のファン部８とで構成されている。制動巻線部９は、ステータ３に対向して配置されている。ステータ３のコイル１５に３相交流が与えられると、発生した回転磁界の磁束が制動巻線部９の各導体を横切ることにより、導体内に誘導電流が流れ、この電流と磁束との相互作用により回転トルクが発生して制動巻線部９を回転磁界と同じ方向へ回転させる。そして、制動巻線部９に一体的に固定されたファン部８が回転し、周りの空気を攪拌してステータ３およびロータ４が冷却される。【選択図】図１
2014220885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに収容され回転磁界を発生するステータと、
回転軸に固定され前記ステータ内で回転するロータと、
前記ステータの径方向内方に、前記ロータに隣接して配置され、前記回転軸線上に軸受を介して回転自在に支持され、前記回転軸とは独立して回転する冷却ファンと、を備え、
前記冷却ファンは、略円筒状に形成され、外周に前記ステータに対向して配置された制動巻線部と、側面に放射状に配置された複数の羽根を有するファン部と、を備えることを特徴とする誘導電動機。
【請求項２】
請求項１に記載の誘導電動機において、
前記冷却ファンは、前記回転軸が停止している場合であっても、前記ステータから回転磁界を供給することにより、前記制動巻線部に誘導電流を発生させ、回転駆動されることを特徴とする誘導電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に用いられる誘導電動機に関し、特に内部の温度上昇を抑制する冷却構造を有する誘導電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用駆動装置（例えば、電動式４輪駆動装置など）用のモータとして、高出力大電流の誘導電動機が用いられている。この誘導電動機の動作は、ステータに配置された１次コイルに電流を流して磁束を発生させ、この磁束によりロータ側に誘導電流を発生させ、磁束と誘導電流との相互作用により回転トルクを発生させるものである。この種のモータは、例えば、車両の発進時にはモータが停止していても高トルク（大電流）が必要となり、このときモータのステータやロータが発熱するため冷却が必要である。そして、上記のようなモータ内部の温度上昇を防止するため、ロータ端部に設けた羽根車（ファン）により空気を対流させてステータおよびロータを冷却する手段が設けられたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１０３４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記構成では、ロータの回転時にロータ端部に設けられたファンが回転して周りの空気を攪拌させて冷却するが、ロータが拘束されて回転していない場合には、ファンが回転しない。そして、ロータが回転していない場合にもステータ巻線には電流が流れており、さらにロータにも誘導（２次）電流が流れ、これにより、ステータおよびロータが発熱しモータ内部が温度上昇する。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ロータ停止時においてもステータおよびロータの発熱によるハウジング内部の温度上昇を抑制できる誘導電動機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ハウジングに収容され回転磁界を発生するステータと、回転軸に固定され前記ステータ内で回転するロータと、前記ステータの径方向内方に、前記ロータに隣接して配置され、前記回転軸線上に軸受を介して回転自在に支持され、前記回転軸とは独立して回転する冷却ファンと、を備え、前記冷却ファンは、略円筒状に形成され、外周に前記ステータに対向して配置された制動巻線部と、側面に放射状に配置された複数の羽根を有するファン部と、を備えることを要旨とする。
【０００７】
上記構成によれば、ステータを共用して回転軸と同軸上にロータとは独立して自由に回転できる制動巻線部とファン部とからなる冷却ファンを配置したので、この冷却ファンをステータから発生させる回転磁界により回転させることができる。これにより、ファン部の回転により空気を攪拌させ、ステータおよびロータの発熱を抑えハウジング内部を冷却することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の誘導電動機において、前記冷却ファンは、前記回転軸が停止している場合であっても、前記ステータから回転磁界を供給することにより、前記制動巻線部に誘導電流を発生させ、回転駆動されることを要旨とする。
【０００９】
上記構成によれば、ロータが停止中であってもステータから回転磁界を供給し続けるので、制動巻線部に回転トルクを発生させることができる。これにより、冷却ファンを回転駆動できる。その結果、ロータ停止時においてもステータおよびロータの発熱によるハウジング内部の温度上昇を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ロータ停止時においてもステータおよびロータの発熱によるハウジング内部の温度上昇を抑制できる誘導電動機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る誘導電動機の概略構成を示す縦断面図。
【図２】図１のロータ部分を示す斜視図。
【図３】冷却ファンのファン部の正面図。
【図４】冷却ファンの制動巻線部を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態に係る車両に搭載される誘導電動機について、図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る誘導電動機１の概略構成を示す縦断面図である。誘導電動機１として、例えば、かご型誘導電動機が使用されている。誘導電動機１のハウジング（モータケース）１２にステータ３が固定され、このステータ３の内周には複数のスロット（図示せず）が設けられ、それぞれのスロットにはコイル（巻線）１５が配置されている。ハウジング１２の中央部には１対のベアリング１３，１３が取り付けられ、回転軸２を両端部で回転自在に支持している。この回転軸２には、かご型巻線を組み込んだロータ４が固定されている。かご型巻線は、複数のロータバー（２次導体）１１と１対のエンドリング（短絡環）１０とから構成されている。また、ロータ４の軸線方向前方（図中左）側面には冷却用のロータファン１４が取り付けられている。
【００１３】
ここで、上記誘導電動機１の動作について図１を参照して説明する。ステータ３のコイル１５に３相交流が通電されると、周方向に回転磁界が発生する。この回転磁界の磁束がロータ４の各ロータバー１１を横切ることにより、ロータバー１１に速度（誘起）起電力が発生する。この速度起電力によりロータバー１１内に誘導電流が流れ、この電流と磁束との相互作用によりトルクが発生してロータ４を回転磁界と同じ方向へ回転させる。このときのロータ４の回転速度は、発生するトルクに関連してすべりを有しているので、ステータ３側の回転磁界の速度よりも低い。
【００１４】
また、ロータバー１１において電流と磁束との相互作用により発生する力は、フレミングの左手の法則に従い、磁束と速度起電力による電流との積になる。この発生力は、径方向に向う磁束に対して垂直方向（ロータ４の接線方向）に発生するため、ロータ４を回転させる向きに発生することになる。したがって、各ロータバー１１で発生する力は、ロータ４のトルクとして有効に用いられることになる。
【００１５】
次に、冷却ファン５の構造について図１を参照して説明する。ステータ３の径方向内方に、回転軸線上にロータ４に隣接して設けられた冷却ファン５は、ベアリング（軸受）６によりロータ４および回転軸２とは独立して回転自在に支持されている。この冷却ファン５は、円筒状の導体からなる制動巻線部９と、軸線方向後方（図中右）側面に配置され径方向に放射状に延びる複数枚の羽根７が形成された円盤状のファン部８とで構成されている。制動巻線部９は、金属製のかご型巻線、あるいは導体スリーブであり、ステータ３に対向して配置されている。
【００１６】
ここで、ステータ３のコイル１５に３相交流が与えられると、周方向に回転磁界が発生する。この回転磁界の磁束が制動巻線部９の各導体を横切ることにより、導体に速度起電力が発生し、この速度起電力により導体内に誘導電流が流れる。そして、この電流と磁束との相互作用により回転トルクが発生して制動巻線部９を回転磁界と同じ方向へ回転させる。このとき、制動巻線部９に一体的に固定されたファン部８が回転する。これにより、ロータ４が回転中の場合には、ロータファン１４と冷却ファン５との回転により、周りの空気を攪拌し、ステータ３およびロータ４の発熱を抑え、ハウジング１２内部を冷却することができる。
【００１７】
また、ロータ４が停止している場合であっても、共用のステータ３により回転磁界が発生している状態であれば、上記冷却ファン５は回転することができる。この結果、冷却ファン５の回転により、空気を攪拌させてステータ３およびロータ４の発熱によるハウジング１２内部の温度上昇を抑制することが可能となる。
【００１８】
図２は、図１のロータ４部分を示す斜視図である。図２に示すように、誘導電動機１（図１参照）のトルクを出力するロータ４が回転軸２に固定され、回転軸線上に冷却ファン５が回転軸２およびロータ４とは、独立して回転可能に配置されている。また、複数の冷却用の羽根からなるロータファン１４は、ロータ４の軸線方向の前方側面（図中、左側）に取り付けられ、ロータ４および回転軸２とともに回転する。
【００１９】
次に、図３（ａ），（ｂ）は、冷却ファン５のファン部８の正面図である。ファン部８は、円盤状の金属または樹脂からなり、回転中心から径方向に放射状に延びる、図３（ａ）に示す直線状、または、図３（ｂ）に示す曲線状の複数枚の羽根７が配置されている。
【００２０】
また、図４（ａ），（ｂ）は、冷却ファン５の制動巻線部９の斜視図である。制動巻線部９は、金属材料（例えば、銅、またはアルミニウムなど）からなり、図４（ａ）に示すかご型巻線、または、図４（ｂ）に示す円筒状（スリーブ）に形成されている。図４（ａ）に示すように、かご型の制動巻線部９は、複数の導体バーが円周方向に配置され、この両端が１対の短絡環に繋がれて構成されている。
【００２１】
次に、上記のように構成された本発明の実施形態に係る誘導電動機１の作用および効果について説明する。
【００２２】
本実施形態の構成によれば、ステータ３の径方向内方に、回転軸線上にロータ４に隣接して設けられた冷却ファン５は、ベアリング６によりロータ４および回転軸２とは独立して回転自在に支持されている。この冷却ファン５は、略円筒状の制動巻線部９と軸線方向後方側面に配置され径方向に放射状に延びる複数枚の羽根７が形成された円盤状のファン部８とで構成されている。制動巻線部９は、金属製のかご型巻線、あるいは導体スリーブであり、ステータ３に対向して配置されている。ステータ３のコイル１５に３相交流が与えられると、回転磁界が発生する。この回転磁界の磁束が制動巻線部９の各導体を横切ることにより、導体に速度起電力が発生する。この速度起電力により導体内に誘導電流が流れ、この電流と磁束との相互作用により回転トルクが発生して制動巻線部９を回転磁界と同じ方向へ回転させる。そして、制動巻線部９に一体的に固定されたファン部８が回転する。これにより、ロータ４が回転中の場合には、ロータファン１４と冷却ファン５との回転により、周りの空気を攪拌し、ステータ３およびロータ４の発熱を抑え、ハウジング１２内部を冷却することができる。
【００２３】
また、ロータ４が停止している場合であっても、共用のステータ３により回転磁界が発生している状態であれば、冷却ファン５に設けられたファン部８を回転させることができるので、攪拌した空気の流れによりステータ３およびロータ４の発熱によるハウジング１２内部の温度上昇を抑制することが可能となる。この結果、車両の発進時や登坂時における誘導電動機１が停止中でのステータ３およびロータ４の発熱による誘導電動機１の温度上昇を抑制できる。また、ステータ３を共用して冷却ファン５を構成できるので、冷却ファン５の部品点数を少なくでき、モータサイズも小型化することができる。
【００２４】
以上のように、本発明の実施形態によれば、ロータ停止時においてもステータおよびロータの発熱によるハウジング内部の温度上昇を抑制できる誘導電動機を提供できる。
【００２５】
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することも可能である。
【００２６】
上記実施形態では、空気を攪拌させることにより誘導電動機１内部の冷却を行なうようにしたが、これに限らず、羽根車を用いてハウジング１２下部に貯留したオイル(油)を掻き揚げ冷却する方式を適用してもよい。この場合、回転軸２と同軸上でロータ４および回転軸２に対して自由に回転できるオイル掻き揚げ用の羽根車を有する構造とする。
【００２７】
上記実施形態では、誘導電動機１を電動式４輪駆動装置などの車両用駆動装置に適用する例を説明したが、これに限らず、他の誘導電動機を使用する装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００２８】
１：誘導電動機、２：回転軸、３：ステータ、４：ロータ、５：冷却ファン、
６，１３：ベアリング（軸受）、７：羽根、８：ファン部、９：制動巻線部、
１０：エンドリング、１１：ロータバー、１２：ハウジング、１４：ロータファン、
１５：コイル
【図１】
2014220885.tif 000003
【図２】
2014220885.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014220885.tif 000006