(57)【要約】【課題】回転電機全体から発生する音や振動を低減し、かつ、ステータが高温になることを抑制できる回転電機を提供することを目的とする。【解決手段】回転電機１００は、ロータ１０と、ロータ１０の外周を取り囲むように設けられる円環状のステータ２０と、ロータ１０及びステータ２０を内部に収容するケース３０と、ステータ２０とケース２０との間に配置されるシール部材４０と、ステータ２０とケース３０とシール部材４０とで囲まれることにより密閉形成される冷却室５０と、冷却室５０内に充填される冷却材６０と、を備えることを特徴とする。【選択図】図３
2015082897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、
ロータの外周を取り囲むように設けられる円環状のステータと、
前記ロータ及び前記ステータを内部に収容するケースと、
前記ステータと前記ケースとの間に配置されるシール部材と、
前記ステータと前記ケースと前記シール部材とで囲まれることにより密閉形成される冷却室と、
前記冷却室内に充填される冷却材と、
を備える回転電機。
【請求項２】
前記シール部材は、前記回転電機の軸方向に離間して配置される一対の環状シールであって、前記ステータと前記ケースとの間において前記回転電機の径方向及び軸方向のうち少なくとも一方の方向に挟んで設けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記シール部材は、前記ステータの外周部と前記ケースの内周部との間に配置される、
ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記ケースは、前記内周部に対して前記回転電機の径方向内側に延設される段部を備え、
前記ステータは、前記段部に対向する対向部を備え、
一方の前記シール部材は、前記段部と前記対向部との間に配置され、
他方の前記シール部材は、前記ステータの外周部と前記ケースの内周部との間に配置される、
ことを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
前記対向部は、テーパ状に形成され、
前記一方のシール部材は、前記ケースの内周部、前記ケースの段部、及び前記ステータの対向部に当接するように配置される、
ことを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
【請求項６】
前記ケースの開口端を覆う蓋部材をさらに備え、
前記一方のシール部材は、前記ケースの内周部、前記ケースの段部、前記ステータの外周部、及び前記ステータの対向部に当接するように配置され、
前記他方のシール部材は、前記蓋部材の内側端部、前記ケースの内周部、前記ステータの軸方向端部、及び前記ステータの外周部に当接するように配置される、
ことを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ステータをケース内に挿入し、ステータの配置位置と対応するケース外周面にリング部材を焼嵌め固定し、リング部材の固定によるケースの内径収縮によってステータをケース内周面に固定する回転電機の固定方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１８３０５８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、ステータ外周面とケース内周面とが接触する回転電機では、ロータ回転時等に生じる音や振動がステータを介してケースに直接伝わってしまうため、回転電機全体で音や振動が発生するという問題がある。また、音や振動の低減対策のためステータとケースとの間に隙間を設けると、ステータで生じた熱がケースへと放熱されにくくなるため、ステータが高温になってしまうという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、回転電機全体から発生する音や振動を低減し、かつ、ステータが高温になることを抑制できる回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による回転電機は、ロータと、ロータの外周を取り囲むように設けられる円環状のステータと、ロータ及びステータを内部に収容するケースと、ステータとケースとの間に配置されるシール部材と、ステータとケースとシール部材とで囲まれることにより密閉形成される冷却室と、冷却室内に充填される冷却材と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、シール部材及び冷却室を介して、ステータとケースとが配置されるので回転電機全体から発生する音や振動を低減できる。さらに、冷却室に充填された冷却材によってステータからケースへの熱の交換効率を高めるため、ステータが高温になることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態による回転電機の軸方向に沿う断面図である。
【図２】図２は、回転電機の径方向に沿う断面図である。
【図３】図３は、回転電機のステータ及びケースの一部断面図である。
【図４】図４は、ステータの斜視図である。
【図５】図５は、第２実施形態による回転電機の一部断面図である。
【図６】図６は、第３実施形態による回転電機の一部断面図である。
【図７】図７は、第４実施形態による回転電機の一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態による回転電機１００の軸方向断面図であり、図２は回転電機１００の径方向断面図である。
【００１１】
図１及び図２に示す回転電機１００は、車両等に搭載され、車輪を駆動する電動モータ又は回生時に発電する発電機として機能する。電動モータとしては例えば、永久磁石同期モータが挙げられる。回転電機１００は、ロータ１０と、ロータ１０の外周を囲むステータ２０と、ロータ１０及びステータ２０を収容するケース３０と、ステータ２０とケース３０との間に設けられるシール部材４０と、ステータ２０、ケース３０及びシール部材４０によって形成される冷却室５０と、冷却室５０内に充填される冷却材６０と、を備える。
【００１２】
ロータ１０は、ロータシャフト１１と、ロータシャフト１１の外周に取り付けられたロータコア１２と、を備える。ロータ１０は、ロータシャフト１１を軸中心として回転可能となるようケース３０内に収容される。
【００１３】
ロータシャフト１１は、回転電機１００の軸方向に延設された棒状の部材である。
【００１４】
ロータコア１２は、複数の電磁鋼板を積層して構成された円筒状部材である。ロータコア１２の内部には、永久磁石が設けられている。
【００１５】
ステータ２０は、ロータ１０の外周を取り囲むよう円環状に形成されている。ステータ２０は、円環状のステータコア２１と、ステータコア２１に巻線されたコイル２２と、ステータコア２１を外周から保持するステータフレーム２３と、を備える。
【００１６】
ステータコア２１は、複数の分割コアが周方向に沿って連結することで、円環状に構成されている。各分割コアには、内径方向に突出するティース部２１Ａが設けられている。
【００１７】
コイル２２は、ステータコア２１を構成する各分割コアのティース部２１Ａの側面に巻き回されている。
【００１８】
ステータフレーム２３は、ステータコア２１よりも熱伝導性の高い材料で形成された円筒状の筺体である。ステータコア２１は、ステータコア２１の外周面がステータフレーム２３の内周面に当接するように設けられる。ステータフレーム２３は、ステータコア２１の外周面に対して係合し、当該ステータコア２１を外周側から保持する。
【００１９】
ケース３０は、ロータ１０及びステータ２０を収容可能な筒状部材である。ケース３０によって、ロータ１０及びステータ２０が保護される。
【００２０】
次に、図３及び図４を参照して、シール部材４０及び冷却室５０について説明する。
【００２１】
図３及び図４に示すように、シール部材４０は、回転電機１００の軸方向に離間して配置される一対の環状シールである。例えば、シール部材４０は、弾性材料からなるＯリング等として構成される。これらシール部材４０は、ステータ２０のステータフレーム２３の外周面に取り付けられる。ステータフレーム２３の外周面のシール取り付け位置には、シール部材４０の一部を収容可能な収容溝２３Ａが形成されている。ステータ２０がケース３０内にセットされた状態では、シール部材４０はステータフレーム２３の外周面とケース３０の内周面との間に回転電機１００の径方向から挟まれることとなる。
【００２２】
また、回転電機１００は、ステータフレーム２３とケース３０と一対のシール部材４０とによって囲まれた密閉空間として冷却室５０を備えている。図２に示すように、冷却室５０は、ステータフレーム２３の外周面とケース３０の内周面とに沿って形成される環状の空間である。この冷却室５０には、冷却材６０が充填されている。
【００２３】
冷却材６０は、ステータ２０を冷却するための冷却材料である。冷却材６０には、気体、液体又は固体の冷却材料が用いられる。また、冷却材６０として、ゲル状の冷却材料を用いてもよい。
【００２４】
なお、図２に示すようにケース３０には、冷却材６０を導入するための導入口３０Ｂと、冷却材６０の導入時に冷却室５０内の空気等を排出する排出口３０Ｃと、が設けられている。冷却室５０に冷却材６０が充填された後、導入口３０Ｂと排出口３０Ｃは栓により閉塞される。
【００２５】
上記した第１実施形態による回転電機１００によれば、以下の効果を得ることができる。
【００２６】
回転電機１００は、ロータ１０と、ロータ１０の外周を取り囲むように設けられる円環状のステータ２０と、ロータ１０及びステータ２０を内部に収容するケース３０と、ステータ２０におけるステータフレーム２３の外周部とケース３０の内周部との間に配置されるシール部材４０と、ステータフレーム２３とケース３０とシール部材４０とで囲まれることにより密閉形成される冷却室５０と、冷却室５０内に充填される冷却材６０と、を備える。シール部材４０は、回転電機１００の軸方向に離間して一対配置される。
【００２７】
このような構成とすることで、ロータ１０の回転時等に発生する音や振動がシール部材４０を介して間接的に伝わり、伝達経路が少なくなるので、回転電機１００において発生する音や振動を低減できる。なお、回転電機１００では、シール部材４０は、ステータフレーム２３の外周部とケース３０の内周部との間、つまりステータ２０とケース３０の間において径方向に挟んで配置されている。したがって、回転電機１００では、特に径方向に対する振動抑制効果が高い。
【００２８】
さらに、冷却室５０には冷却材６０が充填されているため、冷却材６０がステータフレーム２３及びケース３０と直接接触することとなる。このように冷却材６０がステータフレーム２３及びケース３０と直接接触することによって、ステータ２０と冷却材６０との熱交換、及び冷却材６０とケース３０との熱交換が効率的に行われることとなる。したがって、回転電機１００では、ステータ２０が高温となることを抑制することができる。
【００２９】
回転電機１００では、冷却室５０は閉鎖系となっているため、冷却材６０と回転電機１００内の潤滑油との反応を回避でき、さらに冷却材６０への異物の混入を防止できる。したがって、冷却材６０の材料の選択の自由度を高めることができる。
【００３０】
なお、シール部材４０を弾性材料で構成すれば、振動等減衰効果がさらに高めることが可能となる。
【００３１】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態による回転電機１００の一部断面図である。
【００３２】
第２実施形態による回転電機１００は、シール部材４０の構成及び配置の仕方が第１実施形態とは相違する。なお、以下の実施形態では第１実施形態と同じ機能を果たす構成には同一の符号を用い、重複する記載を適宜省略して説明する。
【００３３】
第２実施形態による回転電機１００においても、ステータ２０とケース３０は、一対のシール部材４０を介して配置されている。
【００３４】
ケース３０は、基端寄りの位置にケース３０の内周面に対して回転電機１００の径方向に延設される段部３０Ａを備えている。一方、ステータ２０のステータフレーム２３は、回転電機１００の軸方向に対してケース３０の段部３０Ａと対向する対向部２４を備えている。対向部２４は、ステータフレーム２３の外周面から径方向に延設された平坦面として形成される。
【００３５】
シール部材４０は、ステータフレーム２３の基端側に配置される第１シール部材４０Ａと、ステータフレーム２３の先端側に配置される第２シール部材４０Ｂと、からなる。第１シール部材４０Ａの断面は板状の形状をしており、第１シール部材４０Ａはケース３０の段部３０Ａとステータフレーム２３の対向部２４との間において軸方向に挟まれるように配置される。第２シール部材４０Ｂの断面は円状の形状をしており、第２シール部材４０Ｂはステータフレーム２３の先端側の外周部とケース３０の内周部との間において径方向に挟まれるように配置される。
【００３６】
上記した第２実施形態による回転電機１００によれば、以下の効果を得ることができる。
【００３７】
第２実施形態による回転電機１００では、ケース３０は内周部に対して回転電機１００の径方向内側に延設される段部３０Ａを備え、ステータフレーム２３はケース３０の段部３０Ａに対向する対向部２４を備える。第１シール部材４０Ａはケース３０の段部３０Ａとステータフレーム２３の対向部２４との間に配置され、第２シール部材４０Ｂはステータフレーム２３の外周部とケース３０の内周部との間に配置される。
【００３８】
このような構成とすることで、第１シール部材４０Ａは、ステータフレーム２３の対向部２４とケース３０の段部３０Ａとの間において、回転電機１００の軸方向から挟まれることとなる。また、第２シール部材４０Ｂは、ステータフレーム２３の内周部とケース３０の外周部との間において、回転電機１００の径方向から挟まれることとなる。このため、回転電機１００の径方向及び軸方向から伝達してくる音や振動をより確実に抑制することができる。
【００３９】
したがって、本発明の第２実施形態によれば、回転電機１００全体から発生する音や振動を第１実施形態よりも低減でき、かつ、ステータ２０が高温になることを抑制できる。
【００４０】
なお、第１シール部材４０Ａは、回転電機１００の径方向の辺を延長し、ステータフレーム２３の外周面及びケース３０の内周面と当接させることで、回転電機１００の軸方向だけでなく径方向から挟まれてもよい。
【００４１】
（第３実施形態）
図６は、第３実施形態による回転電機１００の一部断面図である。
【００４２】
第３実施形態による回転電機１００は、第１シール部材４０Ａの配置の仕方が第２実施形態とは相違する。なお、以下の実施形態では第２実施形態と同様重複する記載を適宜省略して説明する。
【００４３】
第２実施形態の回転電機１００では、ステータフレーム２３の対向部２４は、基端側に向かい小径となるようテーパ状に形成されている。また、第１シール部材４０Ａの断面は円状の形状となっており、第１シール部材４０Ａは、ケース３０の内周面と、ケース３０の段部３０Ａと、ステータフレーム２３のテーパ状の対向部２４とに当接するように配置されている。つまり、第１シール部材４０Ａはステータフレーム２３とケース３０との間において、回転電機１００の径方向及び軸方向に挟んで配置されている。
【００４４】
上記した第３実施形態による回転電機１００によれば、以下の効果を得ることができる。
【００４５】
第３実施形態による回転電機１００では、ステータフレーム２３の対向部２４はテーパ状に形成されている。第１シール部材４０Ａは、ケース３０の内周部と、ケース３０の段部３０Ａと、ステータフレーム２３の対向部２４とによって回転電機１００の径方向及び軸方向から挟まれる。また、第２シール部材４０Ｂは、ステータフレーム２３の内周部とケース３０の外周部との間において、回転電機１００の径方向から挟まれる。
【００４６】
したがって、第３実施形態の回転電機１００では、第２実施形態と同様に、回転電機１００全体から発生する音や振動をより確実に抑制でき、かつ、ステータ２０が高温になることを抑制することができる。
【００４７】
（第４実施形態）
図７は、第４実施形態による回転電機１００の一部断面図である。
【００４８】
第４実施形態による回転電機１００は、シール部材４０の構成及び配置の仕方が第１実施形態から第３実施形態とは相違する。
【００４９】
第４実施形態による回転電機１００は、ケース３０の開口端を閉塞する蓋部材３１をさらに備える。
【００５０】
蓋部材３１は、ケース３０の開口端に取り付けられる。蓋部材３１の内側面には回転電機１００の軸方向に対してステータフレーム２３の先端部と対向する突起３１Ａが形成されている。突起３１Ａは、ステータフレーム２３の先端部に沿って、円環状に形成されている。
【００５１】
第２実施形態と同様に、ケース３０には段部３０Ａが形成されており、ステータフレーム２３には段部３０Ａに対向する対向部２４が形成されている。
【００５２】
第１シール部材４０Ａ及び第２シール部材４０Ｂは、その断面がＬ字状となるよう形成されている。
【００５３】
第２シール部材４０Ｂは、蓋部材３１の突起３１Ａ（内側端部）とステータフレーム２３の先端部とに回転電機１００の軸方向から当接するとともに、ステータフレーム２３の外周面とケース３０の内周面とに回転電機１００の径方向から当接するよう配置される。
【００５４】
第１シール部材４０Ａは、ステータフレーム２３の対向部２４とケース３０の段部３０Ａとに回転電機１００の軸方向から当接するとともに、ステータフレーム２３の外周面とケース３０の内周面とに回転電機１００の径方向から当接するように配置される。
【００５５】
上記した第４実施形態による回転電機１００によれば、以下の効果を得ることができる。
【００５６】
第４実施形態による回転電機１００は、ケース３０の開口端を覆う蓋部材３１をさらに備える。第１シール部材４０Ａは、ケース３０の内周部、ケース３０の段部３０Ａ、ステータフレーム２３の外周部、及びステータフレーム２３の対向部２４に当接するように配置される。第２シール部材４０Ｂは、蓋部材３１の内側端部、ケース３０の内周部、ステータフレーム２３の軸方向先端部、及びステータフレーム２３の外周部に当接するよう配置される。
【００５７】
このように、第１シール部材４０Ａ及び第２シール部材４０Ｂは、ステータフレーム２３とケース３０との間において、回転電機１００の径方向及び軸方向に挟んで配置される。このため、回転電機１００の径方向及び軸方向から伝達してくる音や振動をより確実に抑制することができる。また、冷却室５０内の冷却材６０によってステータ２０の高温化も抑制できる。また、第１シール部材４０Ａ及び第２シール部材４０Ｂの固定がさらに安定することにより、冷却室５０の気密性をより高めることができ、冷却材６０の漏れ等の懸念をなくすことができる。
【００５８】
なお、第１シール部材４０Ａ及び第２シール部材４０Ｂは、４方向から挟まれるよう配置されていれば、その断面はＬ字以外の形状でもよい。例えば、第１シール部材４０Ａは、段部３０Ａよりもケース３０の基端側にて、回転電機１００の径方向からステータフレーム２３の外周部とケース３０の内周部とに当接する部分をさらに有するよう、クランク状としてもよい。第２シール部材４０Ｂは、ステータフレーム２３の先端部を包むよう、Ｕ字形状としてもよい。また、蓋部材３１の突起３１Ａの外周部とケース３０の内周部との間に隙間を設け、その間に第２シール部材４０Ｂがさらに配置されるよう、第２シール部材４０ＢをＴ字状としてもよい。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００６０】
例えば、シール部材４０の配置数は必要に応じて設定される。図３に示すように、ステータフレーム２３の底部とケース３０の底部が気密的に接触している場合には、下側のシール部材４０を省略することができる。この場合には、ステータ２０と、ケース３０と、上側のシール部材４０とによって、冷却室５０が形成される。
【００６１】
また、ステータ２０は、ステータフレーム２３を省く構成としてもよい。この場合には、ステータ２０のステータコア２１とケース３０との間にシール部材４０が配置されることとなる。したがって、ステータ２０のステータコア２１と、ケース３０と、シール部材４０とによって囲まれた領域が、冷却室５０となる。この場合、上記実施形態におけるステータフレーム２３に形成される対向部２４や収容溝２３Ａは、ステータコア２１の対応する位置に適宜形成される。
【００６２】
さらに、回転電機１００は排出口３０Ｃから排出された冷却材６０を冷却して、冷却後の冷却材６０を導入口３０Ｂに再び導く構成としてもよい。このように、冷却材６０を循環させることにより、冷却効率を高めることができる。
【００６３】
なお、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１００  回転電機
１０    ロータ
２０    ステータ
２１    ステータコア
２３    ステータフレーム
２４    対向部
３０    ケース
３０Ａ  段部
３１    蓋部材
３１Ａ  突起
４０    シール部材
４０Ａ    第１シール部材
４０Ｂ    第２シール部材
５０    冷却室
６０    冷却材
【図１】
2015082897.tif 000003
【図２】
2015082897.tif 000004
【図３】
2015082897.tif 000005
【図４】
2015082897.tif 000006
【図５】
2015082897.tif 000007
【図６】
2015082897.tif 000008
【図７】
2015082897.tif 000009