(57)【要約】【課題】本明細書が開示する技術は、ロータコア５の内部に冷媒流路を有するモータ２に関し、ロータコア端面の開口２５から流出する冷媒がギャップＧに侵入し難い構造を提供する。【解決手段】  ロータ３が備える冷媒流路は、シャフト４からロータコア５の半径方向に伸びている第１流路２３と、第１流路と接続しており、ロータコア５の軸線ＣＬに沿って伸びている第２流路２４を有する。第２流路は、ロータコア５の端部でロータコア５の径方向の中心に向かって曲がった後にロータコア端面に開口している。開口２５から噴出した冷媒は、ややロータコア５の中心方向に向かって飛び出し、その後、回転の遠心力により半径方向の外側へと流れの方向を変える。それゆえ、開口から平行に噴出する場合と比較して冷媒はギャップＧから遠くまで到達する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータコア内に冷媒流路を備えるモータであり、
前記冷媒流路は、
シャフトからロータコアの半径方向に伸びている第１流路と、
第１流路と接続しており、ロータコアの軸線に沿ってロータコアの端部まで伸びているとともに、前記端部でロータコアの径方向の中心に向かって曲がった後にロータコアの端面に開口している第２流路と、
を備えることを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ（電動機）に関する。特に、ロータコア内に冷媒流路を備えたモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータのロータコアを冷却すべく、ロータコア内に冷媒流路を備えたモータが知られている（特許文献１、２）。特許文献１と２に開示されたモータでは、いずれも、シャフトからロータコアの半径方向に伸びる第１流路と、第１流路に接続しておりロータコアの軸線方向に伸びる第２流路を備える。第２流路はロータコアの軸線方向の端面で開口している。シャフト内に供給された冷媒はロータが回転することによる遠心力で第１流路を半径方向外側に移動し、その勢いで第２流路を流れ、開口からロータコア外へ流れ出る。冷媒は典型的にはモータのケース内の潤滑油である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３１２３４３号公報
【特許文献２】特開２０１３−０２１８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ロータコアの端面から噴出した冷媒は、ロータを囲んでいるステータに当たり、これを冷却する。特に、ステータでは、軸線方向でロータコアの外側に相当する領域にはコイルエンドが位置しており、冷媒はコイルエンドを冷却する。第２流路内の冷媒は、遠心力により第１流路を流れてくる後続の冷媒の圧力によりロータコア端面の開口から相応の勢いで流出する。しかし、開口から流出した冷媒の一部はロータコアとステータコアの間のギャップへ侵入する。ギャップに侵入する冷媒の量が多くなると、ロータコアの回転抵抗となりモータの出力損失が増加する。本明細書は、ロータコア端面から流出する冷媒がギャップに侵入する量を低減する技術を提供する。ギャップに侵入する冷媒量が減れば、モータの出力損失の増加を抑制することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示するモータは、ロータコア内に冷媒流路を備える。冷媒流路は、シャフトからロータコアの半径方向に伸びている第１流路と、第１流路に接続しており、ロータコアの軸線に沿ってロータコアの端部まで伸びている第２流路を含む。その第２流路は、ロータコアの端部でロータコアの径方向の中心に向かって曲がった後にロータコアの端面で開口している。
【０００６】
上記の構造によれば、冷媒はロータコアの端部で半径方向の内側に曲がった後に開口から噴出する。従って開口における冷媒の噴出方向が軸線とは平行ではなく、やや半径方向内側を向く。開口から噴出した冷媒は、ややロータコアの中心方向に向かって飛び出し、その後、回転の遠心力により半径方向の外側へと流れの方向を変える。一方、特許文献１や２のモータでは、冷媒は、ロータコア端面から軸線と平行に飛び出す。この飛び出し方向の差により、本明細書が開示するモータでは、ロータコアの端面から飛び出した冷媒は軸線方向でロータコアからより離れた位置でステータコアに当たる。冷媒がステータコアに到達する位置が軸線方向でロータコアから遠くなるので、ギャップに侵入する冷媒の量が従来よりも少なくなる。
【発明の効果】
【０００７】
本明細書が開示する技術は、ロータコア内に冷媒流路を有するモータにおいて、ロータコアの端面から流出する冷媒がギャップに侵入する量を従来よりも低減することができる。
【０００８】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例のモータの縦断面図である。
【図２】図１の破線IIの領域の拡大図である。
【図３】図１のIII−III線に沿ったロータコアの断面図である。
【図４】エンドプレートの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照して実施例のモータの構造を説明する。図１は、モータ２の縦断面図（ロータの軸線ＣＬを含む断面図）である。モータ２は、ロータコア５に複数の磁石（永久磁石）が挿通されたＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータである。モータ２は、ケース３１に収められたロータ３とステータ１２で構成される。ステータ１２は、電磁鋼板を積層したステータコア１３とコイル１４で構成される。なお、符号１４が示す部位は、コイルエンドに相当する。
【００１１】
ロータ３の構造について説明する。ロータ３は、シャフト４とロータコア５を備える。ロータコア５は、円筒形状であり、軸線ＣＬに沿った方向に貫通孔を有する。その貫通孔にシャフト４が挿通されている。シャフト４は、ロータコア５の軸線方向の両端に伸びており、軸受３３を介してモータのケース３１に支持されている。なお、符号３２は、ケース３１と回転するシャフト４との間を封止するシール材である。また、符号Ｇは、ロータコア５とステータコア１３の間のギャップ（隙間）を示している。
【００１２】
ロータコア５は、円板状の複数の電磁鋼板を積層したものである。各電磁鋼板は絶縁コーティングされており、隣接する電磁鋼板とは絶縁されている。ロータコア５が相互に絶縁された電磁鋼板の積層体で作られていることにより、磁力が通過するときに発生するうず電流を抑制することができる。ロータコア５は、両端にエンドプレート６が配置され、さらに、軸線ＣＬ方向の両端の外側からナット１５、１６で締め付けられている。
【００１３】
ロータ３は、ロータコア５をその内部から冷却するための冷媒流路を備えている。冷媒流路は、シャフト４の内部からロータコア５にかけて形成されている。シャフト４の内部には、シャフト内流路２２が形成されている。シャフト内流路２２の一端は、ロータリージョイント１７を介して外部流路２１、そしてポンプ１８に通じている。ロータリージョイント１７は、回転しているシャフト４の内側の流路へシャフトの外側から流体を送り込む継手である。
【００１４】
シャフト内流路２２の他端は第１流路２３に通じている。第１流路２３は、シャフト４からロータコア５の内部へ、ロータコア５の半径方向に伸びている。第１流路２３は、シャフト４から放射状に複数本がロータコア内に伸びている。複数の第１流路２３の夫々に第２流路２４が接続している。第２流路２４は、シャフト４から放射状に伸びる第１流路２３の半径方向外側の端部と接続している。
【００１５】
第２流路２４は、ロータコア５の内部を軸線ＣＬと平行に伸びている。第２流路２４は、ロータコアの両端にてエンドプレート６を通過しており、エンドプレート６の外側で開口している。モータ２は、ケース３１に封止されている潤滑油を冷媒として用いる。ポンプ１８が、ケース内の潤滑油を外部流路２１に供給する。潤滑油は、ポンプ１８の圧送力、及び、ロータコア５が回転することによる遠心力により、シャフト内流路２２、第１流路２３、第２流路２４へと流れ、最後はロータコア両端の開口２５からケース内へと放出される。図１の流路２１、２２、２３、２４に描かれている矢印、及び、開口２５から外側に描かれている矢印が冷媒の流れを表している。
【００１６】
図１に示した破線IIの範囲、即ち、開口２５の周辺の拡大図を図２に示す。ロータコア５に設けられたコア孔５ａとエンドプレート６に設けられたプレート孔６ａが第２流路２４を構成する。図２によく示されているように、プレート孔６ａは、コア孔５ａよりも半径方向で軸線ＣＬ寄りにずらして設けられている。それゆえ、第２流路２４は、ロータコア５の内部では軸線ＣＬと平行に伸びているが、ロータコアの端部において半径方向の中心に向かって（即ち、半径方向で軸線ＣＬに向かって）曲がっている。図２に示す矢印Ａが第２流路２４の湾曲を表している。この湾曲により、潤滑油（冷媒）は、開口２５から軸線ＣＬと平行に噴出するのではなく、やや軸線ＣＬ寄りに向けて噴出する。ロータコア５は回転しているため、やや軸線ＣＬ寄りに向けて噴出した潤滑油は、飛び出し直後に軸線ＣＬに近づいた後にその進行方向を半径方向の外側に向け曲げ、ステータ１２に向かう。より正確には、ロータコア端面の開口２５から噴出した潤滑油は、ステータ１２のコイル１４（コイルエンド）に向かう。図２中の矢印Ｂが、遠心力によって径方向外側に向かってカーブする冷媒の流れを示している。ロータコア端部における第２流路２４の上記構造の結果、潤滑油は、ロータコア５の端面から軸線ＣＬに平行に飛び出す場合と比較して、軸線ＣＬに沿ってロータコア５からより遠くまで到達することになる。別言すれば、潤滑油は、ロータコア５の端面から軸線ＣＬに平行に飛び出す場合と比較して、軸線ＣＬに沿ってギャップＧ（ロータコア５とステータコア１３の間の隙間）からより遠くまで到達することになる。矢印Ａと矢印Ｂが、第２流路２４を通り開口２５から流出し、一旦軸線ＣＬに近づいた後に遠心力によりロータ外側のコイル１４（コイルエンド）に向かう冷媒の流れを示す。このように開口２５から流出した冷媒は、コイル１４（コイルエンド）の比較的ステータコア１３から遠い位置に到達する。
【００１７】
冷媒流路の上記の構造により、開口２５から飛び出した潤滑油がギャップＧに入り込む量を低減することができる。ギャップＧに潤滑油が多く溜まると回転抵抗が増加し、モータ２の回転損失が増える。本実施例のモータ２は、ギャップＧに潤滑油が多く溜まることがなく、回転損失の増大を抑制することができる。
【００１８】
ロータコア５の端面の構造とエンドプレート６の構造について詳しく説明する。図３は、図１のIII−III線に沿ったロータコア５（エンドプレートを除く）の断面図である。図４は、エンドプレート６の平面図である。図３によく表れているように、ロータコア５には、複数の磁石７（永久磁石）がロータコアの周方向に等間隔に配置されている。複数の磁石は２個一対で一つの磁極を構成する、例えば、符号７ａが、一対の磁石を示しており、符号７ｂは他の一対の磁石を示している。一対の磁石７ａ（７ｂ）は、その長手方向が軸線ＣＬに平行となるようにロータコア５に埋設されているとともに、ロータコア５の半径方向に山型となるように埋設されている。別言すれば、一対の磁石７ａ（７ｂ）は、その長手方向が軸線ＣＬに平行となるようにロータコア５に埋設されているとともに、ロータコア５の中心ＣＬから遠い側で両者の間隔が狭く、中心ＣＬに近い側で両者の間隔が広くなるようにロータコア５に埋設されている。軸線ＣＬの方向（図３のＺ軸方向）からみたときに、山型に配置された一対の磁石７ａ（７ｂ）の内側にコア孔５ａが設けられている。コア孔５ａは第２流路２４を構成する。符号Ｒ１は、軸線ＣＬからコア孔５ａまでの距離を示しており、符号Ｗ１はコア孔５ａの半径方向の孔径を示している。
【００１９】
図４に示すように、エンドプレート６には、ロータコア５のコア孔５ａの夫々に対応してプレート孔６ａが設けられている。プレート孔６ａは、第２流路２４の開口２５を構成する。図４において、符号Ｒ２は、軸線ＣＬからプレート孔６ａまでの距離を示しており、符号Ｗ２はプレート孔６ａの半径方向の孔径を示している。プレート孔６ａの半径方向孔径Ｗ２は、コア孔５ａの孔径Ｗ１と同じである。軸線ＣＬからプレート孔６ａまでの距離Ｒ２は、軸線ＣＬからコア孔５ａまでの距離Ｒ１より、孔径の半ピッチ（Ｗ１／２）だけ短い。それゆえ、第２流路２４は、エンドプレート６を含むロータコア５の端部で半径方向の内側へとカーブする形状となる。このようにエンドプレート６に設ける孔（プレート孔６ａ）の成形位置をコア孔５ａの位置から半径方向の内側ずらすことで、端部でカーブする流路を簡単に実現することができる。
【００２０】
実施例で説明したモータについての留意点を述べる。実施例のモータでは、ロータコア５は円盤状の電磁鋼板を積層したものであった。ロータコアは、そのようなタイプでなくともよく、例えば、絶縁被膜された磁性粉体と樹脂粉末を合わせて焼成したものであってもよい。
【００２１】
ロータコアに挿入される磁石の数や形状は、実施例の態様に限られない。例えば、実施例のモータ２では、一対の磁石７ａ（７ｂ）が、軸線ＣＬの方向からみて山型となるように配置された。本明細書が開示する技術は、磁石が他の態様でロータコアに埋設されていてもよい。また、軸線ＣＬと平行に伸びる第２流路２４の数も実施例の態様に限られない。ただし、冷媒流路は、磁石の近傍に設けられることが好ましい。
【００２２】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２３】
２：モータ
３：ロータ
４：シャフト
５：ロータコア
５ａ：コア孔
６：エンドプレート
６ａ：プレート孔
７（７ａ、７ｂ）：磁石
１２：ステータ
１３：ステータコア
１４：コイル
１５、１６：ナット
１７：ロータリージョイント
１８：ポンプ
２１：外部流路
２２：シャフト内流路
２３：第１流路
２４：第２流路
２５：開口
３１：ケース
３２：シール材
３３：軸受
ＣＬ：軸線
Ｇ：ギャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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