(57)【要約】【課題】コイルの冷却効率が悪くなるとともに、回転電機としての性能が低下するという課題があった。【解決手段】シャフトに固定されたロータコアと、このロータコアの両端に取り付けられたフロント側端板およびリヤ側端板と、ロータコアおよびフロント側端板との間に設けられ、磁石の飛散を防止するための端板と、椀状に形成された端板とを有するロータを備え、ロータコアを貫通する穴とシャフトと端板および椀状の端板を連通する穴とからなる流路を設け、この流路を通して液体冷媒を供給し、流路から排出された液体冷媒を椀状の端板の内周面に沿って回転飛散させ、ステータのコイル端面とステータのコイルを支持するインシュレータの端面との間に到達させるようにしたことを特徴とするものである。【選択図】図２
2018085871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング、
このハウジング内に回転可能に支持されたシャフトと、磁石が埋設され、前記シャフトに固定されたロータコアと、このロータコアの両端に取り付けられたフロント側端板およびリヤ側端板と、前記ロータコアおよび前記フロント側端板との間に設けられ、前記磁石の飛散を防止するための端板と、椀状に形成された端板とを有するロータ、
前記ハウジングの内周面に前記ロータと対向して保持されたステータを備え、
前記ロータコアを貫通する穴と前記シャフトと前記端板および前記椀状の端板を連通する穴とからなる流路を設け、この流路を通して液体冷媒を供給し、前記流路から排出された液体冷媒を前記椀状の端板の内周面に沿って回転飛散させ、前記ステータのコイル端面と前記ステータのコイルを支持するインシュレータの端面との間に到達させるようにしたことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記磁石飛散を防止する端板の流路出口側に突出する突起を形成し、前記椀状の端板の穴よりも飛び出た位置に突出させたことを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
前記椀状の端板に前記ロータコアの流路内周側に突出する突起を形成したことを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項４】
前記椀状の端板を、前記磁石飛散を防止する端板との当接面と軸方向へ延びる壁面とが鈍角となるようにしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の回転電機。
【請求項５】
前記インシュレータの軸方向端面より突出する位置において前記椀状の端板に径方向の開口を一つ、あるいは複数形成したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の回転電機。
【請求項６】
前記椀状の端板を非磁性材で構成したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の回転電機。
【請求項７】
前記椀状の端板を前記シャフトに固定する前記フロント側端板を磁性材で構成したことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の回転電機。
【請求項８】
前記椀状の端板の内周側を平面で構成したことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の回転電機。
【請求項９】
前記椀状の端板の軸方向に伸びる壁面の端面を平坦面としたことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の回転電機。
【請求項１０】
前記磁石飛散を防止する端板と前記椀状の端板、または前記磁石飛散を防止する端板と前記ロータコア、あるいはこれら双方を接着したことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機に関し、特に回転電機の冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転電機の冷却構造としては、例えば、シャフトに供給された液体冷媒を端板の外周側に案内し、ロータの回転によってステータコイルエンドに飛散させる構造を備えたものが知られている。（例えば、特許文献１）
また、シャフトに供給された液体冷媒を端板の外周側に案内し、ロータの回転によってステータコイルエンドに飛散させる構造を備え、インシュレータの内径側に開口部を設け、コイルを露出させるものが知られている。（例えば、特許文献２）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−８３１３９号公報
【特許文献２】特許第５１６６５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような従来の回転電機においては、ロータの回転によって飛散させた液体冷媒がインシュレータに当たるため、コイルの冷却効率が悪いという問題があった。
また、インシュレータに開口部を設け、この開口部を通して液体冷媒をコイルに当てることによって冷却効率を向上させることができるが、巻線に際しインシュレータの強度を確保するため、インシュレータの肉厚を大きくすることが必要となり、この結果、コイルの巻線スペースが減少し、回転電機としての性能が低下するという問題があった。
【０００５】
この発明は、上述のような問題点を解決するためになされたもので、冷却効率を向上させるとともに、性能の高い回転電機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明による回転電機は、
ハウジング、このハウジング内に回転可能に支持されたシャフトと、磁石が埋設され、前記シャフトに固定されたロータコアと、このロータコアの両端に取り付けられたフロント側端板およびリヤ側端板と、前記ロータコアおよび前記フロント側端板との間に設けられ、前記磁石の飛散を防止するための端板と、椀状に形成された端板とを有するロータ、前記ハウジングの内周面に前記ロータと対向して保持されたステータを備え、前記ロータコアを貫通する穴と前記シャフトと前記端板および前記椀状の端板を連通する穴とからなる流路を設け、この流路を通して液体冷媒を供給し、前記流路から排出された液体冷媒を前記椀状の端板の内周面に沿って回転飛散させ、前記ステータのコイル端面と前記ステータのコイルを支持するインシュレータの端面との間に到達させるようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、液体冷媒をステータコイルエンドに直接当てることができ、冷却効果を高めることができる。また、インシュレータを避けて液体冷媒をステータコイルに供給することができ、インシュレータの肉厚を大きくする必要がないため、回転電機の性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１における回転電機を示す断面図である。
【図２】図１における要部を拡大して示す断面図である。
【図３】図２におけるＸ−Ｘ線に沿った回転電機のロータ部形状を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２における回転電機を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３における回転電機を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態４における回転電機を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における回転電機の構造を示す断面図、図２は、図１における要部を拡大して示す断面図、図３は、図２におけるＸ−Ｘ線に沿った回転電機のロータ部形状を示す断面図である。なお、図１は、図３におけるＹ−Ｙ線に沿った断面を示している。
図１において、回転電機は、ハウジングを構成するフロントブラケット１および筒状のリアブラケット２と、これらのブラケット１、２にベアリング３、４を介して回転可能に取り付けられたシャフト５と、このシャフト５に固定され、ロータを構成する積層板からなるロータコア６と、ロータコア６の両端に取り付けられたフロント側端板７およびリヤ側端板８と、ロータコア６およびフロント側端板７との間に設けられ、磁石の飛散を防止するための端板９および椀状の端板１０と、リアブラケット２の内周面に保持されたステータ１１とを備えて構成されている。（要部を拡大して示す図２参照）
【００１０】
ここで、リアブラケット２には、冷却用油などの液体冷媒をハウジング内に供給する液体冷媒流入孔２ａと、供給された液体冷媒を排出する液体冷媒排出孔２ｂとが設けられるとともに、リアブラケット２とその端面を覆うカバー１２とにより液体冷媒を溜めるオイル溜りＴが形成されている。また、シャフト５には、このオイル溜りＴに対向し、軸方向に延長された中心穴と、この中心穴からシャフト５の外周方向に延長された複数の穴とからなる冷媒導入穴Ａが形成されている。
【００１１】
さらに、この冷媒導入穴Ａの複数の穴に対向してロータコア６およびリヤ側端板８に形成された複数の貫通孔による流路Ｂが構成されている。また、ロータコア６には、この流路Ｂに対向し、軸方向に沿って図３に示すように複数の貫通穴からなる流路Ｃが設けられており、この複数の流路Ｃに連通して端板９および端板１０の穴が設けられ、ロータコア６を通る液体冷媒の流路出口Ｄが形成されている。
【００１２】
一方、ロータコア６の外周に対向してリアブラケット２（またはフロントブラケット１）にはステータ１１が固定されており、このステータ１１は、ステータコア１１ａと、ステータコア１１ａに取り付けられたインシュレータ１１ｂと、このインシュレータ１１ｂに巻き付けられたステータコイル１１ｃを備えている。
ここで、椀状の端板１０は、液体冷媒がステータコイル１１ｃの端面とインシュレータ１１ｂの端面との間Ｌに到達するように形成されている。
なお、ロータコア６には、図３に示すように複数の貫通穴からなる流路Ｃに沿って複数の磁石１３が埋設されており、端板９によって磁石１３の飛散を防止するように構成されている。
【００１３】
このような構成のもとで、シャフト５を回転駆動させると、ロータコア６が回転し、磁石１３による鎖交磁束によってステータコイル１１ｃに電流を発生させることになる。このとき、発生する熱を冷却するため、ポンプ（図示せず）からリアブラケット２の流入孔２ａを通して冷却油などの液体冷媒をハウジング内に圧送する。
【００１４】
この圧送された液体冷媒は、流入孔２ａより流入した後、リアブラケット２の上部からハウジング内の大気圧中へ噴射されるとともに、リアブラケット２およびカバー１２で構成されたオイル溜まりＴへと流れる。このオイル溜まりＴは、リアブラケット２に取付けられたシール部材１４によってシールされているため、オイル溜まりＴに流入した液体冷媒は、オイル溜まりＴに連通するシャフト５の冷媒導入穴Ａに入り、シャフト５の中心から外周へ流れた後、シャフト５、ロータコア６、リヤ側端板８で構成された流路Ｂを径方向に流れ、さらに、ロータコア６の軸方向にロータコア６を貫通する流路Ｃを流れ、端板９および端板１０に設けられた流路出口Ｄの穴から排出されることになる。
【００１５】
その後、図２の矢印で示すように、液体冷媒は、椀状の端板１０の内周面に沿って流れ、端板１０の回転に伴って外周にまき散らされることになる。このとき、椀状の端板１０は、インシュレータ１１ｂよりも軸方向に突出して形成されているため、飛散された液体冷媒がインシュレータ１１ｂの外周面に直接衝突することがなく、ステータコイル１１ｃのコイルエンド外周面およびインシュレータ１１ｂの端面に飛散されることになる。その後、液体冷媒は、排出孔２ｂからハウジングの外へ流出する。
なお、ポンプから供給される液体冷媒をシャフト５の冷媒導入穴Ａまで圧送されるように案内流路を形成してもよい。
【００１６】
以上のように構成することにより、液体冷媒をステータコイル１１ｃのコイルエンドに直接当てることができ、冷却効果を高めることができる。また、インシュレータ１１ｂに開口部を設ける必要がなく、液体冷媒をコイルエンドへ飛散させることができるため、インシュレータ１１ｂの強度低下を防ぐことができ、信頼性を向上させることができる。さらに、ステータコイル１１ｃの巻線スペースを広くとることができるため、モータ性能を向上させることができる。さらにまた、流路Ｃをシャフト５から離れたロータコア６の外周側に位置させることによって、シャフト５中心側に位置させる場合に比較して液体冷媒がロータから飛散するための回転エネルギーを大きくすることができる。
【００１７】
したがって、ロータの回転数が低い場合においても液体冷媒をコイルエンドへ到達させることができ、低回転から高回転まで冷却効率を高くすることができる。
なお、流路Ｃは、ロータコア６のどの部分を貫通してもよく、図３に示すように磁石１３部分に接して貫通させることによって磁石１３も効率良く冷却することができる。また、液体冷媒が流路Ｃからロータコア６と端板９との間で漏れた場合、ロータ壁面を伝って流れることになるが、流路Ｃをロータコア６の外周面側に設けることによって伝わるロータ壁面の距離を少なくすることができ、この結果、粘性によるエネルギーロスを少なくすることができる。さらに、流路Ｃからロータコア６と端板９との間および端板９と椀状の端板１０との間を漏れた液体冷媒は、椀状の端板１０の外周面とステータコイル１１ｃとによって跳ね返ることになり、ステータコイル１１ｃを冷却する効果を期待することができる。
【００１８】
図４は、この発明の実施の形態２における回転電機を示す断面図である。
図において、ロータコア６からの磁石飛散を防止する端板９の流路出口Ｄ側に、バーリング等による突起を形成し、この突起先端が椀状の端板１０の穴よりも突出した位置となるように構成したものである。その他の構成は、実施の形態１における回転電機の構成と同じであるため、その説明を省略する。
このような実施の形態２の構成とすることによって、端板９と椀状の端板１０の当接面がプレス成形等の製作時に反って平面度が保てない場合、当接面における隙間から液体冷媒が漏れる欠点をなくすことができる。また、バーリング等による突起を形成することにより端板９の反りを許容させることができる。
【００１９】
また、椀状の端板１０は、端板９との当接面と軸方向へ延びる壁面とが鈍角となるように形成することによって、椀状の端板１０の内壁に油が溜まり続けないようにすることができる。すなわち、液体冷媒が遠心力によって椀状の端板１０に与える力を減らすことができ、強度的に有利なものとすることができる。また、椀状の端板１０の内側は、補強リブ等の凹凸がなく平面のみで構成された構造とすることによって、液体冷媒が椀状の端板１０の凹凸に溜まり遠心力を大きくすることが要求されなくなり、椀状の端板１０の強度アップの必要性をなくすことができる。したがって、椀状の端板１０を薄肉、軽量で簡素な形状とすることができる。
加えて、流路Ｃからロータコア６と端板９との間を漏れた液体冷媒は、椀状の端板１０の外周面によってステータコイル１１ｃの内周側に跳ね返させることになり、冷却効果の向上を期待することができる。
【００２０】
図５は、この発明の実施の形態３における回転電機を示す断面図である。
上述の実施の形態２においては、端板９に突出部を設けるように構成したが、実施の形態３においては、椀状の端板１０にバーリング加工等によりロータコア６の流路Ｃ内周側に突出する突出部を設けたものである。このように構成することによって、ロータコア６と端板９および端板９と椀状の端板１０との当接面における隙間から液体冷媒が漏れる欠点をなくすことができる。
【００２１】
図６は、この発明の実施の形態４における回転電機を示す断面図である。
図において、椀状の端板１０の軸方向へ延びる壁面に一つ、あるいは複数の開口１０ａを形成したもので、その他の構成は、実施の形態１における回転電機の構成と同じであるため、その説明を省略する。
このように構成することによって、分布巻のようなコイルエンド長が長いステータであっても、ステータコイル１１ｃのコイルエンドに効率よく液体冷媒を飛散させることができ、冷却効率を高めることができる。
【００２２】
なお、上述の実施の形態においては、ロータに回転のアンバランスが生じた場合、椀状の端板１０を固定する端板７をバランス加工することによって、ロータのアンバランスを解消することが可能となり、椀状の端板１０にバランス調整のための材料厚みを持たせる必要がなくなるため、椀状の端板１０を薄肉、軽量で簡素な形状とすることができる。
また、椀状の端板１０を非磁性材料で構成することによって、磁束漏洩を防ぐことができ、この結果、回転電機としての性能低下を防ぐことができる。
【００２３】
さらに、磁性材であるフロント側端板７が椀状の端板１０、端板９を挟み込む形で、磁性材であるシャフト５に固定されることによって、椀状の端板１０の固定構造を簡素化することができる。また、フロント側端板７にアンバランス調整のための除去加工を加える場合は、フロント側端板７の比重が大きいため、除去量を多くとることができ、加工を容易とすることができる。
【００２４】
さらに、磁石の飛散を防止する端板９と椀状の端板１０との間、または端板９とロータコア６との間、あるいはこれら双方の間に接着剤を介在させて接着することによって、これらの当接面における隙間を通してステータ１１側に液体冷媒が漏れる欠点を防止することができる。また、実施の形態２（図４）または実施の形態３（図５）に示されたバーリング加工による突出部と組み合わせることによって液体冷媒が漏れる欠点を一層確実に防止することができる。
【００２５】
さらにまた、椀状の端板１０の軸方向に伸びる壁面の先端面を平坦面とすることにより、端面にスリットがある場合に比して遠心力で壁面が開くことがなく、強度的に不利となることがない。
また、上述の実施の形態においては、リアブラケット２に液体冷媒の流入孔２ａおよび排出孔２ｂを設けるように構成したが、ハウジングを構成するフロントブラケット１に設けるようにしてもよい。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１：フロントブラケット、      ２：リアブラケット、      ５：シャフト、
６：ロータコア、      ７：フロント側端板、      ８：リヤ側端板、
９：端板、      １０：椀状の端板、      １１：ステータ、      １２：カバー、
１３：磁石、      Ｔ：オイル溜り、      Ａ：冷媒導入穴、      Ｂ，Ｃ：流路
Ｄ：流路出口
【図１】
2018085871.tif 000003
【図２】
2018085871.tif 000004
【図３】
2018085871.tif 000005
【図４】
2018085871.tif 000006
【図５】
2018085871.tif 000007
【図６】
2018085871.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月1日(2017.11.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング、
このハウジング内に回転可能に支持されたシャフトと、磁石が埋設され、前記シャフトに固定されたロータコアと、このロータコアの両端に取り付けられたフロント側端板およびリヤ側端板と、前記ロータコアおよび前記フロント側端板との間に設けられ、前記磁石の飛散を防止するための端板と、この端板との当接面および軸方向へ延びる壁面が鈍角となる椀状に形成された端板とを有するロータ、
前記ハウジングの内周面に前記ロータと対向して保持されたステータを備え、
前記ロータコアを貫通する穴と前記シャフトと前記端板および前記椀状の端板を連通する穴とからなる流路を設け、この流路を通して液体冷媒を供給し、前記流路から排出された液体冷媒を前記椀状の端板の内周面に沿って回転飛散させ、前記ステータのコイル端面と前記ステータのコイルを支持するインシュレータの端面との間に到達させるようにしたことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記磁石飛散を防止する端板にその流路出口側に突出する突起を形成し、前記椀状の端板の穴よりも飛び出た位置に突出させたことを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
前記椀状の端板に前記ロータコアの流路内周側に突出する突起を形成したことを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項４】
前記インシュレータの軸方向端面より突出する位置において前記椀状の端板に径方向の開口を一つ、あるいは複数形成したことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の回転電機。
【請求項５】
前記椀状の端板を非磁性材で構成したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の回転電機。
【請求項６】
前記椀状の端板を前記シャフトに固定する前記フロント側端板を磁性材で構成したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の回転電機。
【請求項７】
前記椀状の端板の内周側を平面で構成したことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の回転電機。
【請求項８】
前記椀状の端板の軸方向に伸びる壁面の端面を平坦面としたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の回転電機。
【請求項９】
前記磁石飛散を防止する端板と前記椀状の端板、または前記磁石飛散を防止する端板と前記ロータコア、あるいはこれら双方を接着したことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の回転電機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明による回転電機は、ハウジング、このハウジング内に回転可能に支持されたシャフトと、磁石が埋設され、前記シャフトに固定されたロータコアと、このロータコアの両端に取り付けられたフロント側端板およびリヤ側端板と、前記ロータコアおよび前記フロント側端板との間に設けられ、前記磁石の飛散を防止するための端板と、この端板との当接面および軸方向へ延びる壁面が鈍角となる椀状に形成された端板とを有するロータ、前記ハウジングの内周面に前記ロータと対向して保持されたステータを備え、
前記ロータコアを貫通する穴と前記シャフトと前記端板および前記椀状の端板を連通する穴とからなる流路を設け、この流路を通して液体冷媒を供給し、前記流路から排出された液体冷媒を前記椀状の端板の内周面に沿って回転飛散させ、前記ステータのコイル端面と前記ステータのコイルを支持するインシュレータの端面との間に到達させるようにしたことを特徴とするものである。