(57)【要約】【課題】電動機本体の発生熱を効率良く冷却することができる電動機を提供する。【解決手段】電動機は、電力を受けて出力軸１３を回転させる電動機本体と、電動機本体の構成部品を取り囲む放熱空間部１９と電動機本体の外部の雰囲気との間で熱交換を行う密閉型の熱交換回路１５と、電動機本体の構成部品に対してアルコールを散布可能な散布装置２４と、を備えている。熱交換回路１５は、放熱空間部１９の気体を導入して当該気体と電動機本体の外部の雰囲気との間で熱交換を行い、熱交換した気体を放熱空間部１９に戻す熱交換器２０と、熱交換器２０の内部で凝縮した気体中のアルコールを回収して、液体のアルコールを散布装置２４に戻すアルコール回収部３１と、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を受けて出力軸を回転させる電動機本体と、
前記電動機本体の構成部品を取り囲む放熱空間部と前記電動機本体の外部の雰囲気との間で熱交換を行う密閉型の熱交換回路と、を備えた電動機において、
前記電動機本体の構成部品に対してアルコールを散布可能な散布装置をさらに備え、
前記熱交換回路は、
前記放熱空間部の気体を導入して当該気体と前記電動機本体の外部の雰囲気との間で熱交換を行い、熱交換した気体を前記放熱空間部に戻す熱交換器と、
前記熱交換器の内部で凝縮した気体中のアルコールを回収して、液体のアルコールを前記散布装置に戻すアルコール回収部と、を備えていることを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記放熱空間部の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサによる検出温度が設定温度以上のときに、前記散布装置の駆動ポンプを作動させるコントローラと、をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記熱交換器は、真鍮によって構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動機。
【請求項４】
前記熱交換器は、アルマイト処理を施したアルミニウム合金によって構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動機。
【請求項５】
前記散布装置は、前記電動機本体のコイルに直接アルコールを噴射するコイル噴射部に接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動機。
【請求項６】
前記散布装置は、前記出力軸の軸心部を経由して前記電動機本体のロータにアルコールを散布する散布通路に接続されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に用いられる電動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動機を駆動源とした車両が増加している。
車両に用いられる電動機では、高出力化と小型化が望まれている。しかし、電動機の出力を増大させると、駆動に伴う発生熱量が増大し、また、電動機の小型化を図ると、熱が内部にこもり易くなる。このため、この種の電動機においては、空冷や油冷（冷却液による冷却）によって駆動時に発生する熱を外部に放散する工夫がなされている（例えば、特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１６９２４９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、従来の電動機においては、さらなる高出力化や小型化が進むと、迅速な冷却が難しくなる。このため、さらなる効率的な冷却構造の案出が望まれている。
【０００５】
そこで本発明は、電動機本体の発生熱を効率良く冷却することができる電動機を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電動機は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用した。
即ち、本発明に係る電動機は、電力を受けて出力軸（例えば、実施形態の出力軸１３）を回転させる電動機本体（例えば、実施形態のステータ１１，ロータ１２）と、前記電動機本体の構成部品を取り囲む放熱空間部（例えば、実施形態の放熱空間部１９）と前記電動機本体の外部の雰囲気との間で熱交換を行う密閉型の熱交換回路（例えば、実施形態の熱交換回路１５）と、を備えた電動機において、前記電動機本体の構成部品に対してアルコールを散布可能な散布装置（例えば、実施形態の散布装置２４）をさらに備え、前記熱交換回路は、前記放熱空間部の気体を導入して当該気体と前記電動機本体の外部の雰囲気との間で熱交換を行い、熱交換した気体を前記放熱空間部に戻す熱交換器（例えば、実施形態の熱交換器２０）と、前記熱交換器の内部で凝縮した気体中のアルコールを回収して、液体のアルコールを前記散布装置に戻すアルコール回収部（例えば、実施形態のアルコール回収部３１）と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
上記の構成により、電動機の通常運転時には、熱交換回路が放熱空間部の熱を熱交換器に運び、熱交換器において電動機本体の外部の雰囲気との間で熱交換を行う。電動機本体の発生熱が高まると、散布装置が電動機本体の構成部品にアルコールを散布する。散布されたアルコールは放熱空間部内で気化し、その気化熱によって電動機本体の熱を冷却する。放熱空間部で気化したアルコールは熱交換器に運ばれ、熱交換器において電動機本体の外部の雰囲気との間で熱交換される。熱交換器で冷却されたアルコールは凝縮して液化し、アルコール回収部に回収される。アルコール回収部で回収された液体のアルコールは散布装置に戻される。
【０００８】
電動機は、前記放熱空間部の温度を検出する温度センサ（例えば、実施形態の温度センサ３０）と、前記温度センサによる検出温度が設定温度以上のときに、前記散布装置の駆動ポンプ（例えば、実施形態の駆動ポンプ２６）を作動させるコントローラ（例えば、実施形態のコントローラ３）と、をさらに備えた構成としても良い。
この場合、放熱空間部の温度が温度センサによって監視され、温度センサによる検出温度が設定温度以上になると、コントローラが散布装置の駆動ポンプを作動させるようになる。これにより、アルコールが電動機本体の構成部品に散布され、アルコールの気化熱によって電動機本体が冷却される。この構成を採用した場合には、放熱空間部内が必要以上に冷却されるのを抑制できるとともに、駆動ポンプの不要な作動を無くして電力消費の低減を図ることができる。
【０００９】
前記熱交換器は、真鍮によって構成されるようにしても良い。
この場合、熱交換器内にアルコールが流入しても、熱交換器がアルコールによって腐食するのを防ぐことができる。
【００１０】
前記熱交換器は、アルマイト処理を施したアルミニウム合金によって構成されるようにしても良い。
この場合、熱交換器をアルミニウム合金で構成して熱交換器の軽量化を図りつつも、アルミニウム合金がアルマイト処理されていることから、アルコールによる熱交換器の腐食を防ぐことができる。
【００１１】
前記散布装置は、前記電動機本体のコイル（例えば、実施形態のコイル１７）に直接アルコールを噴射するコイル噴射部（例えば、実施形態のコイル噴射部２８ａ，２８ｂ）に接続されるようにしても良い。
この場合、電動機の運転時に発熱するコイルにコイル噴射部からアルコールを直接噴射することができるため、電動機本体を効率良く冷却することができる。
【００１２】
前記散布装置は、前記出力軸の軸心部を経由して前記電動機本体のロータ（例えば、実施形態のロータ１２）にアルコールを散布する散布通路（例えば、実施形態のロータ側散布通路２９）に接続されるようにしていも良い。
この場合、回転するロータを、熱のこもり易い内側から、アルコールの気化熱によって効率良く冷却することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、アルコールを散布可能な散布装置と、熱交換器内で液化したアルコールを回収するアルコール回収部と、を備え、散布装置でアルコールを放熱空間部内に散布してアルコールの気化熱によって電動機本体を冷却し、冷却に使用したアルコールを熱交換器で凝縮してアルコール回収部で回収する構成とされている。このため、本発明によれば、アルコールの気化熱による迅速な電動機本体の冷却を連続して行うことができるため、電動機本体の発生熱を効率良く冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態の電動機を採用した車両の模式的な平面図である。
【図２】本発明の一実施形態の電動機の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態の電動機のアルコール供給部を中心とした概略構成図である。
【図４】本発明の一実施形態の電動機の熱交換器とアルコール回収部の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、実施形態の電動機１０を採用した車両１の一例を示す図である。
図１に示す車両１は、電動機１０によって駆動される電動車両である。車両１には、駆動源である電動機１０と、電力を蓄電するバッテリー２と、電動機１０及びバッテリー２を制御するコントローラ３と、を備えている。電動機１０は、例えば、乗員室の前方のモータルーム等に配置される。
【００１７】
図２は、電動機１０の概略構成を示す図である。
同図に示すように、電動機１０は、回転磁界を発生するステータ１１と、ステータ１１で発生した回転磁界を受けて回転するロータ１２と、ロータ１２に同軸に設けられた出力軸１３と、ステータ１１を内部に保持し、ロータ１２とステータ１１の外側を覆うハウジング１４と、電動機本体の構成部品であるステータ１１やロータ１２等を冷却する密閉型の熱交換回路１５と、を備えている。
【００１８】
ステータ１１は、複数の電磁鋼板が積層されて成る略円筒状のステータコア１６と、ステータコア１６の内周側の縁部に巻装されたコイル１７と、を有している。コイル１７は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の三相コイルによって構成されている。コイル１７は、ステータコア１６の軸線方向と略平行に巻装され、その一部がステータコア１６の軸方向の両端部から外側に突出している。コイル１７には、コントローラ３による制御によって電流が通電される。
【００１９】
ロータ１２は、詳細な図示は省略されているが、出力軸１３の外面に一体に結合されたロータコアと、ロータコアに保持された永久磁石と、を有している。出力軸１３は、ロータ１２がステータ１１の回転磁界を受けて回転することにより、ロータ１２と一体に回転する。
【００２０】
出力軸１３は、ハウジング１４に軸受１８を介して回転自在に支持されるとともに、シール装置４等によってハウジング１４との間が気密に密閉されている。ハウジング１４の内部には、ステータ１１やロータ１２を取り囲む放熱空間部１９が設けられている。
【００２１】
熱交換回路１５は、放熱空間部１９内の気体を導入して、その気体を車外の雰囲気と熱交換し、熱交換した気体を放熱空間部１９に戻す熱交換器２０を備えている。熱交換器２０には、導入配管２１と戻し配管２２とが接続されている。導入配管２１は、放熱空間部１９の軸方向の一端側に接続されている。導入配管２１の中途部には、放熱空間部１９内の気体を熱交換器２０に送り出すためのファン２３が介装されている。戻し配管２２は、放熱空間部１９の軸方向の他端側に接続されており、熱交換器２０で冷却された気体を放熱空間部１９に戻す。熱交換器２０は、図１に示すように、車両の前部に配置され、車両の走行時に走行風を受け易くすることが望ましい。
【００２２】
また、実施形態の電動機１０は、電動機本体の構成部品であるステータ１１やロータ１２にアルコールを散布可能な散布装置２４を備えている。散布装置２４で用いるアルコールとしては、１気圧下での沸点が８０°以下であるエタノールやメタノールが望ましい。散布装置２４は、液体のアルコールを貯留する貯留タンク２５と、コントローラ３の制御信号を受けて貯留タンク２５内のアルコールを送り出す駆動ポンプ２６と、駆動ポンプ２６から送り出されたアルコールを電動機１０のハウジング１４内に供給する供給配管２７と、を備えている。
【００２３】
図３は、電動機１０のアルコール供給部を中心とした概略構成を示す図である。
同図に示すように、散布装置２４の供給配管２７は、第１分岐管２７ａと第２分岐管２７ｂと第３分岐管２７ｃとに分岐し、これらの各分岐管からハウジング１４内の所定部位にアルコールが散布されるようになっている。第１分岐管２７ａと第２分岐管２７ｂの各先端部は、ハウジング１４内のコイル１７に直接アルコールを噴射するコイル噴射部２８ａ，２８ｂに接続されている。一方のコイル噴射部２８ａは、ステータコア１６の軸方向の一端側に露出するコイル１７の一側部に臨んで配置されている。他方のコイル噴射部２８ｂは、ステータコア１６の軸方向の他端側に露出するコイル１７の他側部に臨んで配置されている。また、第３分岐管２７ｃは、出力軸１３の軸心部を経由して、ロータ１２の内部にアルコールを散布するロータ側散布通路２９（散布通路）に接続されている。
散布装置２４からハウジング１４の内部にアルコールが噴射されると、そのアルコールが放熱空間部１９内の熱を受けて気化し、その際に発生する気化熱によって電動機本体の構成部品（ステータ１１やロータ１２等）が冷却される。
【００２４】
また、電動機１０のハウジング１４の内部には、放熱空間部１９内の温度を検出する温度センサ３０が設置されている。温度センサ３０は、コントローラ３に接続され、コントローラ３に検出信号を出力する。コントローラ３は、温度センサ３０の検出信号を受け、例えば、放熱空間部１９内の温度が設定温度以上のときに、散布装置２４の駆動ポンプ２６を作動させる。
【００２５】
図４は、電動機１０の熱交換器２０とアルコール回収部の概略構成を示す図である。
熱交換器２０は、電動機１０の放熱空間部１９から導入された気体が内部を通過する際に車外の雰囲気との間で熱交換を行い、内部を通過する気体の温度を低下させる。このとき、気化したアルコールを含む気体が放熱空間部１９から熱交換器２０内に導入されると、図４に示すように気化したアルコールが熱交換器２０の内部で凝縮して液化する。
【００２６】
熱交換器２０の底部には、熱交換器２０内で液化したアルコールを回収するアルコール回収部３１が設けられている。アルコール回収部３１は配管３２によって散布装置２４の貯留タンク２５に接続されている。アルコール回収部３１で回収された液体のアルコールは散布装置２４の貯留タンク２５に戻され、散布装置２４によるアルコール散布に再度利用される。
【００２７】
ところで、散布装置２４から散布されるエチルアルコールやメチルアルコール等のアルコールは、アルミニウムに対する腐食性が高い。このため、アルコールが気体や液体の状態で導入される熱交換器２０は、真鍮等のアルミニウム以外の金属によって形成されている。なお、熱交換器２０をアルミニウム合金によって形成する場合には、表面にアルマイト処理を施す。
また、本実施形態の場合、電動機１０のハウジング１４は、アルマイト処理を施したアルミニウム合金によって形成されている。なお、ハウジング１４は、アルミニウム以外の材料によって形成するようにしても良い。
【００２８】
以上のように、本実施形態の電動機１０は、アルコールを散布可能な散布装置２４と、熱交換器２０内で液化したアルコールを回収するアルコール回収部３１と、を備え、散布装置２４でアルコールを放熱空間部１９内に散布してアルコールの気化熱によってステータ１１やロータ１２を冷却し、冷却に使用したアルコールをアルコール回収部３１で回収する構成とされている。このため、アルコールの気化熱による電動機本体（ステータ１１やロータ１２）に対する迅速な冷却を連続して行うことができる。したがって、本実施形態の電動機１０を採用した場合には、電動機本体の発生熱を効率良く冷却することができる。
【００２９】
また、本実施形態の電動機１０は、放熱空間部１９の温度を検出する温度センサ３０と、温度センサ３０による検出温度が設定温度以上のときに、散布装置２４の駆動ポンプ２６を作動させるコントローラ３と、を有している。このため、電動機１０の放熱空間部１９が必要以上に冷却されるのを抑制することができるとともに、駆動ポンプ２６の不要な作動による電力消費の増大も抑制することができる。
【００３０】
また、本実施形態の電動機１０は、熱交換器２０が真鍮によって形成されているため、熱交換器２０内にアルコールが流入しても、熱交換器２０がアルコールによって腐食するのを防ぐことができる。
なお、熱交換器２０を、アルマイト処理を施したアルミニウム合金によって構成した場合には、熱交換器２０の軽量化を図りつつ、アルコールによる熱交換器２０の腐食を防ぐことができる。
【００３１】
さらに、本実施形態の電動機１０では、ステータ１１のコイル１７に直接アルコールを噴射するコイル噴射部２８ａ，２８ｂに散布装置２４の供給配管２７が接続されている。したがって、本実施形態の電動機１０を採用した場合には、発熱源であるコイル１７にアルコールを直接噴射することができ、電動機１０の内部を効率良く冷却することができる。
【００３２】
また、本実施形態の電動機１０は、出力軸１３の軸心部を経由してロータ１２にアルコールを散布するロータ側散布通路２９が設けられ、そのロータ側散布通路２９に散布装置２４の供給配管２７が接続されている。したがって、本実施形態の電動機１０を採用した場合には、回転するロータ１２を、熱のこもり易い内側から、アルコールの気化熱によって効率良く冷却することができる。
【００３３】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、電動機１０が車両駆動用に用いられているが、電動機は車両駆動以外の用途に用いられるものであっても良い。
【符号の説明】
【００３４】
３…コントローラ
１０…電動機
１１…ステータ（電動機本体）
１２…ロータ（電動機本体）
１３…出力軸
１５…熱交換回路
１７…コイル
１９…放熱空間部
２０…熱交換器
２４…散布装置
２６…駆動ポンプ
２８ａ，２８ｂ…コイル噴射部
２９…ロータ側散布通路（散布通路）
３０…温度センサ
３１…アルコール回収部
【図１】
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【図２】
2019129643.tif 000004
【図３】
2019129643.tif 000005
【図４】
2019129643.tif 000006