(57)【要約】【課題】固定子及び巻線が樹脂モールドされた電動機に対して、更に冷却効率を向上させることができる冷却構造を備えた電動機を提供する。【解決手段】前後のハウジング２，３の間に軸支された回転軸１１に設けられた回転子１と、前後のハウジング間に設けられて巻線が内側に巻き付けられた固定子５と、固定子を被覆すると共に巻線被覆用のモールド７を備える電動機に、回転子と固定子とを冷却する冷却構造２０を設け、この冷却構造が、モールド７の、前ハウジングと後ハウジングに対向する部分に設けた最低１つの内部貫通孔８Ａと、内部貫通孔８Ａの対向位置に、内部貫通孔８Ａに連通させて設けた外部貫通孔８Ｂと、外部貫通孔８Ｂと内部貫通孔８Ａとを通って電動機内部９に流入し、別の内部貫通孔８Ａと外部貫通孔８Ｂから外部に排出される冷却媒体１０とを備え、冷却媒体が通る冷却構造で電動機を冷却した。【選択図】図１
2015204676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前ハウジングと後ハウジングの間に架け渡された回転軸に取り付けられた回転子と、前記前ハウジングと後ハウジングの間に設けられ、前記回転子を回転させる回転磁界を発生する界磁コイルが内面側に巻き付けられた固定子と、前記固定子を被覆すると共に前記界磁コイルを被覆するモールドを具備する電動機に、前記回転子と固定子とを冷却する冷却構造を設け、前記冷却構造が、
前記モールドの、前記前ハウジング及び後ハウジングの少なくとも一方に対向する部分に、前記回転軸に対して放射状に設けた少なくとも２つの内部貫通孔と、
前記前ハウジング又は後ハウジングを貫通させ、前記内部貫通孔に連通するように設けた外部貫通孔と、
前記内部貫通孔と前記外部貫通孔からなる貫通孔の少なくとも１つから前記電動機の内部に流入し、前記貫通孔の少なくとも１つから外部に排出される冷却媒体とを備えることを特徴とする冷却構造を備えた電動機。
【請求項２】
前ハウジングと後ハウジングの間に架け渡された回転軸に取り付けられた回転子と、前記前ハウジングと後ハウジングの間に設けられ、前記回転子を回転させる回転磁界を発生する界磁コイルが内面側に巻き付けられた固定子と、前記固定子を被覆すると共に前記界磁コイルを被覆するモールドを具備する電動機に、前記回転子と固定子とを冷却する冷却構造を設け、前記冷却構造が、
前記前ハウジングと前記後ハウジングの少なくとも一方に設けられ、前記電動機の内部に連通する少なくとも２つの貫通孔と、
前記貫通孔の少なくとも１つから前記電動機の内部に流入し、前記貫通孔の少なくとも１つから外部に排出される冷却媒体とを備えることを特徴とする冷却構造を備えた電動機。
【請求項３】
前ハウジングと後ハウジングの間に架け渡された回転軸に取り付けられた回転子と、前記前ハウジングと後ハウジングの間に設けられ、前記回転子を回転させる回転磁界を発生する界磁コイルが内面側に巻き付けられた固定子と、前記固定子を被覆すると共に前記界磁コイルを被覆するモールドを具備する電動機に、前記回転子と固定子とを冷却する冷却構造を設け、前記冷却構造が、
前記モールドの、前記固定子に対向する部分に、前記モールドを貫通させると共に、前記回転軸に対して放射状に設けた少なくとも２つの内部貫通孔と、
前記固定子を貫通させて前記内部貫通孔に連通するように設けた外部貫通孔と、
前記内部貫通孔と前記外部貫通孔からなる貫通孔の少なくとも１つから前記電動機の内部に流入し、前記貫通孔の少なくとも１つから外部に排出される冷却媒体とを備えることを特徴とする冷却構造を備えた電動機。
【請求項４】
前ハウジングと後ハウジングの間に架け渡された回転軸に取り付けられた回転子と、前記前ハウジングと後ハウジングの間に設けられ、前記回転子を回転させる回転磁界を発生する界磁コイルが内面側に巻き付けられた固定子と、前記固定子を被覆すると共に前記界磁コイルを被覆するモールドを具備する電動機に、前記回転子と固定子とを冷却する冷却構造を設け、前記冷却構造が、
前記モールドを貫通させて前記回転軸に対して放射状に設けた少なくとも１つの内部貫通孔と、
前記前ハウジング、後ハウジング及び前記固定子の少なくとも１つに、前記内部貫通孔に連通するように設けた外部貫通孔と、
前記内部貫通孔と前記外部貫通孔からなる貫通孔の少なくとも１つから前記電動機の内部に流入し、前記回転軸と前記電動機のハウジングの隙間から外部に排出される冷却媒体とを備えることを特徴とする冷却構造を備えた電動機。
【請求項５】
前記前ハウジング又は前記後ハウジングの、前記回転軸の軸受に対向する部位に補助貫通孔を設け、前記軸受の隙間を通過した前記冷却媒体を前記補助貫通孔から前記冷却媒体が外部に排出されるようにしたことを特徴とする請求項４に記載の冷却構造を備えた電動機。
【請求項６】
前記冷却媒体が流体である、請求項１から５の何れか１項に記載の冷却構造を備えた電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷却構造を備えた電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機において、小型軽量化を実現しつつ、出力を維持するためには、冷却性能が重要である。電動機の一部であるステータは、ステータコアとステータコアに設けられたスロットに巻設されたステータコイルにより構成されている。構造上、スロットとステータコイルやステータコイルの線束には隙間があるため、電動機内部に加圧した流体を流すことによって、この隙間を通過する流体でステータコアとステータコイルの冷却を行うことができる。
【０００３】
一方、電動機の冷却性能の向上のために、ステータコイルを樹脂でモールドすることも一般に行われている。ステータコイルを樹脂でモールドすることにより、スロットとステータコイルやステータコイルの線束の隙間が塞がれ、ステータコアとステータコイルが樹脂と接触するため熱伝導性が向上する。しかしながら、モールドによりスロットとステータコイルやステータコイルの線束の隙間が塞がれることにより、電動機内部の空間が分断される。よって、ステータコイルを樹脂でモールドした場合、電動機内部に加圧した流体を流して電動機を冷却するためには、構造上の配慮が必要となる。
【０００４】
ステータコイルを樹脂でモールドし、かつ、電動機内部に冷却媒体を通過させることにより、更に冷却性能を向上させる構造の提案が存在する。他にもモールドとケースの間に冷却媒体を流し冷却性能を向上させる構造の提案も存在する。
【０００５】
例えば、特許文献１では、電動機におけるステータコアを組立時の各部分の軸のずれを極力防止しながらモールドし、かつ、組立が容易になるモールドモータが提案されている。また、特許文献２では、外部及び内部を液冷する電動機におけるステータのコイルをモールドした構造が提案されている。更に、特許文献３では、電動機におけるステータコイルをモールドし、モールド部と電動機のケースで冷却媒体の流路を構成する構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−１９８６３６号公報
【０００７】
【特許文献２】特開昭６４−６０２４１号公報
【０００８】
【特許文献３】特開２００８−１６７６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、電動機の性能向上によって電動機が発生する熱量が増えており、特許文献１から３で提案されている手法では、電動機の冷却性能の向上がまだ十分でなく、性能が向上した電動機に対する冷却性能の要求に応えるには、更なる冷却性能の向上が期待できる冷却構造が必要である。
【００１０】
本発明の目的は、固定子及び巻線が樹脂モールドされた電動機に対して、更に冷却効率を向上させることができる冷却構造を備えた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】
【００１１】
前記課題を解決する本発明の冷却構造を備えた電動機の第１の形態によれば、前ハウジングと後ハウジングの間に架け渡された回転軸に取り付けられた回転子と、前ハウジングと後ハウジングの間に設けられ、回転子を回転させる回転磁界を発生する界磁コイルが内面側に巻き付けられた固定子と、固定子を被覆すると共に界磁コイルを被覆するモールドを具備する電動機に、回転子と固定子とを冷却する冷却構造を設け、冷却構造が、モールドの、前ハウジング及び後ハウジングの少なくとも一方に対向する部分に、回転軸に対して放射状に設けた少なくとも２つの内部貫通孔と、前ハウジング又は後ハウジングを貫通させ、内部貫通孔に連通するように設けた外部貫通孔と、内部貫通孔と外部貫通孔からなる貫通孔の少なくとも１つから電動機の内部に流入し、貫通孔の少なくとも１つから外部に排出される冷却媒体とを備えることを特徴とする冷却構造を備えた電動機が提供される。
【００１２】
前記課題を解決する本発明の冷却構造を備えた電動機の第２の形態によれば、前ハウジングと後ハウジングの間に架け渡された回転軸に取り付けられた回転子と、前ハウジングと後ハウジングの間に設けられ、回転子を回転させる回転磁界を発生する界磁コイルが内面側に巻き付けられた固定子と、固定子を被覆すると共に界磁コイルを被覆するモールドを具備する電動機に、回転子と固定子とを冷却する冷却構造を設け、冷却構造(22)が、前ハウジングと後ハウジングの少なくとも一方に設けられ、電動機の内部に連通する少なくとも２つの貫通孔と、貫通孔の少なくとも１つから電動機の内部に流入し、貫通孔の少なくとも１つから外部に排出される冷却媒体とを備えることを特徴とする冷却構造を備えた電動機が提供される。
【００１３】
前記課題を解決する本発明の冷却構造を備えた電動機の第３の形態によれば、前ハウジングと後ハウジングの間に架け渡された回転軸に取り付けられた回転子と、前ハウジングと後ハウジングの間に設けられ、回転子を回転させる回転磁界を発生する界磁コイルが内面側に巻き付けられた固定子と、固定子を被覆すると共に界磁コイルを被覆するモールドを具備する電動機に、回転子と固定子とを冷却する冷却構造を設け、冷却構造が、モールドの、固定子 に対向する部分に、モールドを貫通させると共に、回転軸に対して放射状に設けた少なくとも２つの内部貫通孔と、固定子を貫通させて内部貫通孔に連通するように設けた外部貫通孔と、内部貫通孔と外部貫通孔からなる貫通孔の少なくとも１つから電動機の内部に流入し、貫通孔の少なくとも１つから外部に排出される冷却媒体とを備えることを特徴とする冷却構造を備えた電動機が提供される。
【００１４】
前記課題を解決する本発明の冷却構造を備えた電動機の第４の形態によれば、前ハウジングと後ハウジングの間に架け渡された回転軸に取り付けられた回転子と、前ハウジングと後ハウジングの間に設けられ、回転子を回転させる回転磁界を発生する界磁コイルが内面側に巻き付けられた固定子と、固定子を被覆すると共に界磁コイルを被覆するモールドを具備する電動機に、回転子と固定子とを冷却する冷却構造を設け、冷却構造が、モールドを貫通させて回転軸に対して放射状に設けた少なくとも１つの内部貫通孔と、前ハウジング、後ハウジング及び固定子の少なくとも１つに、内部貫通孔に連通するように設けた外部貫通孔と、内部貫通孔と外部貫通孔からなる貫通孔の少なくとも１つから電動機の内部に流入し、回転軸と電動機のハウジングの隙間から外部に排出される冷却媒体とを備えることを特徴とする冷却構造を備えた電動機が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電動機によれば、ステータコイルをモールドした電動機に対して、モールドと冷却媒体が接触する面積を増やすことができ、より冷却効率を向上させた構造を実現することが可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の電動機の第１の実施例の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の電動機の第２の実施例の構造を示す断面図である。
【図３】本発明の電動機の第３の実施例の構造を示す断面図である。
【図４】本発明の電動機の第４の実施例の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を用いて本発明の実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の第１の実施例の電動機３１の構造を断面で示すものである。第１の実施例の電動機３１には前ハウジング２と後ハウジング３があり、前ハウジング２と後ハウジング３に挟まれた部分のハウジングは、ステータ（固定子）５のステータコア６で形成されている。ロータ（回転子）１は、前ハウジング２と後ハウジング３の間に架け渡された回転軸１１に取り付けられており、ステータ５の内部を回転する。回転軸１１は、前ハウジング２に設けられた軸受４と、後ハウジング３に設けられた軸受４によって回転支持されている。
【００１９】
ステータ５は、電動機３１のハウジングも兼ねるステータコア６と、ステータコア６に設けられたスロット（図示省略）に巻設されたステータコイル（回転磁界を発生させるものであり、界磁コイルとも呼ばれる：図示省略）を備えている。このステータコイルからの発熱を効率良く放熱するための、樹脂材料で形成される樹脂モールド部７を有する。樹脂モールド部７は、ステータコア６を被覆すると共に、ステータコイルも被覆する。樹脂モールド部７の、前端部は前ハウジング２の内周面まで達しており、後端部は後ハウジング３の内周面まで達している。
【００２０】
以上のように構成された電動機３１では、ステータコイルに通電が行われた時に発生する回転磁界によってロータ１が回転する。そして、ステータコイルへの通電により、ステータコイルが発熱するので、第１の実施例の電動機３１には冷却構造２１が設けられる。冷却構造２１は、ロータ１と前ハウジング２の間の電動機内部９、及びロータ１と後ハウジング３の間の電動機内部９に冷却媒体を流して冷却するものであり、第１の実施例の電動機３１における冷却構造２１は以下の通りである。
【００２１】
第１の実施例の電動機３１に設けられる冷却構造２１は、樹脂モールド部７に設けられた内部貫通孔８Ａと、内部貫通孔８Ａに連通する外部貫通孔８Ｂ及び内部貫通孔８Ａと外部貫通孔８Ｂを流れる冷却媒体１０とを備えている。内部貫通孔８Ａは、樹脂モールド部７の前端部と後端部の、前ハウジング２と後ハウジング３に対向する部分に、回転軸１１に対して放射状に複数個設けられている。また、外部貫通孔８Ｂは、前ハウジング２と後ハウジング３の、内部貫通孔８Ａに対向する位置に、内部貫通孔８Ａに連通させて設けられている。
【００２２】
そして、連通する内部貫通孔８Ａと外部貫通孔８Ｂは、電動機内部９への貫通孔８となっており、貫通孔８を通じて電動機内部９に冷却媒体１０を流入させて電動機内部９を冷却し、加熱された冷却媒体１０を貫通孔８を通じて電動機３１の外部に排出する。この場合、貫通孔８の半数から冷却媒体１０を電動機内部９に流入させ、残りの半数の貫通孔８から冷却媒体１０を電動機内部９の外に排出すれば良い。冷却媒体１０としては、加圧した気体、或いは水等の流体を使用することができる。即ち、冷却媒体１０は、流体であれば気体や液体を問わず使用でき、その組成についても限定されない。
【００２３】
樹脂モールド部７に設けられた内部貫通孔８Ａを冷却媒体１０が通過することにより、樹脂モールド部７と冷却媒体１０が接触する面積が増えるため、電動機３１の冷却効率が向上する。このような電動機３１の冷却効率の向上により、電動機３１の小型軽量化を実現しつつ、電動機３１の出力を維持することが可能になる。
【００２４】
第１の実施例の電動機３１では、冷却構造２１が、樹脂モールド部７に設けられた内部貫通孔８Ａと、前ハウジング２と後ハウジング３の内部貫通孔８Ａに対向する位置に、内部貫通孔８Ａに連通するように設けられた外部貫通孔８Ｂにより形成されていた。しかし、冷却媒体１０の電動機内部９への流入、電動機内部９からの流出はこの実施例に限定されるものではない。例えば、内部貫通孔８Ａは前ハウジング２と後ハウジング３の何れか一方のみに設けられていても良い。
【００２５】
そこで、図２に示す第２の実施例の電動機３２に設けられた冷却構造２２と、図３に示す第３の実施例の電動機３３に設けられた冷却構造２３を以下に説明する。なお、電動機３２，３３におけるロータ１、前ハウジング２、後ハウジング３、ステータ５及び樹脂モールド部７の形状は、第１の実施例の電動機３１と同じであるので、これらの部材には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００２６】
図２は本発明の第２の実施例の電動機３２の構造を断面で示すものである。第２の実施例の電動機３２における冷却構造２２は、前側貫通孔８Ｆと、後側貫通孔８Ｒ及び冷却媒体１０とを備えている。前側貫通孔８Ｆは前ハウジング２に設けられ、ロータ１と前ハウジング２の間の電動機内部９に連通している。第２の実施例では、前側貫通孔８Ｆは、冷却媒体１０の、電動機内部９への流入用と、電動機内部９からの流出用の少なくとも２つ設けられている。同様に、後側貫通孔８Ｒも、冷却媒体１０の、電動機内部９への流入用と、電動機内部９からの流出用の少なくとも２つ設けられている。
【００２７】
第２の実施例の電動機３２では、前側貫通孔８Ｆと後側貫通孔８Ｒは樹脂モールド部７を貫通していないが、前側貫通孔８Ｆと後側貫通孔８Ｒから電動機内部９に流入した冷却媒体１０が、樹脂モールド部７の前端部と後端部の近くを通過する。この結果、樹脂モールド部７と冷却媒体１０が接触する面積が増えるため、電動機３２の冷却効率が向上する。このような電動機３２の冷却効率の向上により、電動機３２の小型軽量化を実現しつつ、電動機３２の出力を維持することが可能になる。
【００２８】
図３は本発明の第３の実施例の電動機３３の構造を断面で示すものである。第３の実施例の電動機３３における冷却構造２３は、内部貫通孔８Ａと、外部貫通孔８Ｂ及び冷却媒体１０とを備えている。内部貫通孔８Ａは、樹脂モールド部７の、ロータ１と前ハウジング２の間の電動機内部９に対向する部分と、ロータ１と後ハウジング３の間の電動機内部９に対向する部分とに、回転軸１１に対して放射状に設けられている。内部貫通孔８Ａの数は、冷却媒体１０の流入用と流出用の少なくとも２つあれば良い。外部貫通孔８Ｂは、ステータ５の内部貫通孔８Ａに対向する位置に、内部貫通孔８Ａに連通させて設けられている。従って、外部貫通孔８Ｂの数は、内部貫通孔８Ａの数と同じである。
【００２９】
第３の実施例でも、内部貫通孔８Ａとこれに連通する外部貫通孔８Ｂにより、電動機内部９と連通する貫通孔８が形成される。冷却構造２３では、冷却媒体１０が、貫通孔８の少なくとも１つから電動機内部９に流入し、貫通孔８の少なくとも１つから外部に排出される。冷却構造２３では、樹脂モールド部７に設けられた内部貫通孔８Ａを冷却媒体１０が通過することにより、樹脂モールド部７と冷却媒体１０が接触する面積が増えるため、電動機３３の冷却効率が向上する。このような電動機３３の冷却効率の向上により、電動機３３の小型軽量化を実現しつつ、電動機３３の出力を維持することが可能になる。
【００３０】
図４は本発明の第４の実施例の電動機３４の構造を断面で示すものである。第４の実施例の電動機３４における冷却構造２４は、内部貫通孔８Ａと、外部貫通孔８Ｂ及び冷却媒体１０とを備えている。内部貫通孔８Ａは、樹脂モールド部７の、前ハウジング２に対向する部分と、後ハウジング３に対向する部分とに、回転軸１１に対して放射状に設けられている。内部貫通孔８Ａの数は、冷却媒体１０の流入用に少なくとも１つあれば良い。外部貫通孔８Ｂは、前ハウジング２と後ハウジング３の、内部貫通孔８Ａに対向する位置に内部貫通孔８Ａに連通させて設けられている。従って、外部貫通孔８Ｂの数は、内部貫通孔８Ａの数と同じである。
【００３１】
第４の実施例でも、内部貫通孔８Ａとこれに連通する外部貫通孔８Ｂにより、電動機内部９と連通する貫通孔８が形成される。冷却構造２４では、冷却媒体１０が、貫通孔８の少なくとも１つから電動機内部９に流入する。電動機内部９に流入した冷却媒体１０は、後ハウジング３側では軸受４の隙間を通り、回転軸１１と後ハウジング３の間から外部に排出される。また、前ハウジング２の軸受４に対向する部分に少なくとも１つの貫通孔８Ｃを補助貫通孔として設けておけば、電動機内部９に流入した冷却媒体１０は、前ハウジング２側では軸受４の隙間を通り、貫通孔８Ｃからも外部に排出することができる。
【００３２】
冷却構造２４では、樹脂モールド部７に設けられた内部貫通孔８Ａを冷却媒体１０が通過することにより、樹脂モールド部７と冷却媒体１０が接触する面積が増えるため、電動機３４の冷却効率が向上する。このような電動機３４の冷却効率の向上により、電動機３４の小型軽量化を実現しつつ、電動機３４の出力を維持することが可能になる。
【００３３】
以上説明したように、本発明の冷却構造を備えた電動機によれば、ステータコイルをモールドし、かつモールドを冷却する冷却媒体を貫通孔を通じて電動機内部に循環させることによりモールドが冷却できるので、モールドの冷却効率を高めることが可能になる。この結果、電動機の小型軽量化を実現しつつ、電動機の出力を維持することが可能になる。
【符号の説明】
【００３４】
１    ロータ（回転子）
２    前ハウジング
３    後ハウジング
４    軸受
５    ステータ（固定子）
６    ステータコア
７    樹脂モールド部
８    貫通孔
８Ａ    内部貫通孔
８Ｂ    外部貫通孔
９    電動機内部
１０    冷却媒体
１１    回転軸
２１，２２，２３、２４    冷却構造
３１，３２，３３、３４    電動機
【図１】
2015204676.tif 000003
【図２】
2015204676.tif 000004
【図３】
2015204676.tif 000005
【図４】
2015204676.tif 000006