(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータの格納されるケーシングと、
前記ステータを冷却する冷媒を供給する冷却パイプと、を備える回転電機であって、
前記冷却パイプは、その外形から突出し、前記ケーシングに固定される締結フランジを有し、前記締結フランジの表面近傍で２本の管部材を接合して構成されており、
前記冷却パイプの軸と前記締結フランジの前記ケーシングへの固定点とは、前記冷却パイプを前記ケーシングに取り付けた状態で略水平面上となっていること、
を特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機であって、
前記締結フランジは、前記冷却パイプの軸から前記ケーシングへの固定点の方向に向かって突出し、前記冷却パイプの軸と前記ケーシングへの固定点を結ぶ線に対して対称であること、
を特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車両に用いられるモータやモータジェネレータ等の回転電機は、冷媒を吹き掛けてステータの冷却を行うことが多い。この場合、冷媒を導入する開放端と、開放端の反対側の閉止端と、冷媒を噴出させる複数の噴出孔を有する冷却パイプをケーシングの中に設置し、開放端から流入した冷媒を噴出孔からステータコイルに向けて噴射させる方法が用いられる。冷却パイプは、その開放端側がステータケーシングに嵌り込み、閉止端側は弾性部材を介してステータケーシングの蓋に嵌るように構成され、ステータケーシングの蓋をステータケーシングに取り付けると冷却パイプは蓋とケーシングとによって軸方向に挟みこまれ、ケーシングの内部に固定される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、複数の噴射孔を設けた複数の管路に冷媒を分配する分配流路構造をステータコアの軸方向の両端面に設け、各管路の各噴出孔からステータコイルに冷媒を噴射する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０９１６０号公報
【特許文献２】特開平８−１３０８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電動車両に搭載されたモータやモータジェネレータは、走行中に大きな振動を受けるため冷却パイプはケーシングにしっかりと固定しておくことが必要となる。しかし、特許文献１に記載された従来技術のように、冷却パイプをケーシングと蓋との間に挟み込んで固定する構造の場合、モータの温度等により冷却パイプを安定して固定することが難しいという問題がある。また、冷媒はステータコイルの温度分布に応じた流量分布とすることが求められるが、特許文献１に記載された従来技術の冷却パイプは、一端から冷媒が流入するので、噴出孔からの吹き出し流量を最適流量にできない場合があった。特許文献２に記載れた様な冷媒分配構造は、ステータの円周方向に複数の冷媒管路が配置されるので、ステータの円周方向の冷媒の噴射量を調整することはできるが、ステータの軸方向の冷媒の流量を最適流量にできない場合がある。また、特許文献２に記載された冷媒分配構造は、構造が複雑で重量も大きくなってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、簡便な構成で安定して冷却パイプを固定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の回転電機は、ステータの格納されるケーシングと、前記ステータを冷却する冷媒を供給する冷却パイプと、を備える回転電機であって、前記冷却パイプは、その外形から突出し、前記ケーシングに固定される締結フランジを有し、前記締結フランジの表面近傍で２本の管部材を接合して構成されており、前記冷却パイプの軸と前記締結フランジの前記ケーシングへの固定点とは、前記冷却パイプを前記ケーシングに取り付けた状態で略水平面上となっていること、を特徴とする。
【０００８】
本発明の回転電機において、前記締結フランジは、前記冷却パイプの軸から前記ケーシングへの固定点の方向に向かって突出し、前記冷却パイプの軸と前記ケーシングへの固定点を結ぶ線に対して対称であること、としても好適である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、簡便な構成で安定して冷却パイプを固定することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態におけるモータの構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態におけるモータの冷却パイプの正面図と側面図である。
【図３】本発明の他の実施形態におけるモータの冷却パイプの周方向の接合強度の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。以下の説明では、本発明をモータに適用した場合について説明するが、本発明は、モータに限らず、モータジェネレータ、発電機など他の型式の回転電機に適用することができる。図１（ａ）に示す様に、本実施形態のモータ１００は、ロータ１３と、ステータ１２の格納されるケーシング１１と、ステータ１２の上側にステータ１２を冷却する冷媒を噴出させる噴出孔２３が設けられた冷却パイプ２０とを備えている。冷却パイプ２０は、その外形から突出した締結フランジ２５を備えており、この締結フランジ２５を図１（ｂ）に示すボルト３１によってケーシング１１の内面に突出した取り付けラグ１５に固定することにより、ケーシング１１に固定されている。冷却パイプ２０は、その長手方向の中心線５４が、ロータ１３あるステータ１２の長手方向の中心線５１と平行で、ロータ１３の上下方向の中心線５２の上となるように固定されている。この様に、冷却パイプ２０は締結フランジ２５を介してボルト３１によってケーシング１１に固定されているので、特許文献１に記載された従来技よりも安定して冷却パイプ２０をケーシング１１に固定することができる。
【００１２】
図１（ｂ）、図１（ｃ）に示す様に、締結フランジ２５は、冷却パイプ２０の長手方向の中心線５４からボルト３１の長手方向の中心線５６の方向に向かって伸びる楕円形状の板であり、冷却パイプ２０の長円方向の反対側にボルト３１が嵌まる貫通孔２７が設けられている。図２（ａ）、図２（ｂ）に示す様に、締結フランジ２５の各中心線５４，５６と直交方向に伸びる締結フランジ２５の板厚方向の中心線５７との各交点Ｃ，Ｆは、それぞれ冷却パイプ２０の固定中心点、締結フランジ２５のラグ１５への固定点である。従って、締結フランジ２５は、冷却パイプ２０の長手方向の軸から固定点Ｆの方向に向かって突出している。
【００１３】
図１（ｃ）に示す様に、冷却パイプ２０と締結フランジ２５の固定点Ｆ或いはボルト３１の中心或いは貫通孔２７の中心とを結ぶ線５４は、締結フランジ２５の長手方向の中心線である。締結フランジ２５は、この長手方向の中心線５４に対して上下方向に対象となっている。また、図１（ｂ）,図１（ｃ）に示す様に、この中心線５４は、ロータの水平方向の中心線５１と平行となっており、水平方向に伸びている。従って、冷却パイプ２０の中心線５４と、締結フランジ２５の固定点Ｆとは水平方向の面上に位置している。
【００１４】
図２（ａ）、図２（ｂ）に示す様に、冷却パイプ２０は、第１パイプ２１と第２パイプ２２とを接合部２６で接合した構成となっている。図２（ｂ）に示す様に、本実施形態では、接合部２６は、締結フランジ２５のラグ１５の面側から第２パイプ２２に少し寄った位置となっており、締結フランジ２５は第１パイプ２１と一体となるように成形或いは接合されている。このように、接合部２６が締結フランジ２５の表面近傍となっているので、接合部２６の曲げ等に対する強度は、図３に示す様に、冷却パイプ２０の周方向位置によって変化する。図１（ｃ）に示す、水平方向に伸びる締結フランジ２５の長手方向の中心線５４の上で、固定点Ｆの側にある冷却パイプ２０の点ｐの強度は、締結フランジ２５の強度によって補強されるため、一番大きな強度Ｔ２を持つ。締結フランジ２５の長手方向の中心線５４の上で、固定点Ｆと反対側にある点ｒは、締結フランジ２５によって補強される強度が小さく,その強度は一番小さい強度Ｔ０となる。一方、冷却パイプ２０の長手方向の中心線５４を通るロータ１２の垂直方向の中心線５２の上にある点ｑと点ｓは、締結フランジ２５がその水平方向に伸びる長手方向中心線５４に対して上下対象となっていることから、冷却パイプ２０の外側に張り出している締結フランジ２５の幅が等しく、冷却パイプ２０を補強する度合いが点ｐと点ｒとの中間程度で同一の大きさとなる。このため、冷却パイプ２０の点ｑと点ｓの強度はそれぞれ中間の強度Ｔ１となる。
【００１５】
以上のように構成されたモータ１００が電動車両に搭載され、走行する場合について説明する。電動車両が走行すると、モータ１００は、図１に示す上下方向に大きく振動し、その振動によって冷却パイプ２０も上下方向に振動する。冷却パイプ２０は、振動によって締結フランジ２５の長手方向の中心線５４の周りに曲げ変形する。この際、冷却パイプ２０の上側の点ｑと下側の点ｓとは、冷却パイプ２０の上下方向の振動に応じて略同様の圧縮、引っ張りの応力が加わる。この応力は、冷却パイプ２０の周方向でそれぞれ最大となる。一方、締結フランジ２５の長手方向の中心線５４の上にある点ｐ、点ｒには、大きな応力が加わらない。このように、冷却パイプ２０の強度が一番低くなる点ｒが水平方向となるように配置することによって点ｒに加わる応力を低減することができ、冷却パイプ２０の接合部２６を小型化することができる。
【００１６】
もし、本実施形態と異なり、例えば、冷却パイプ２０を締結フランジ２５の長手方向中心線５４が垂直方向となるようにケーシング１１のラグ１５に取り付けた場合、冷却パイプ２０の点ｒは真下に位置することとなり、車両の上下方向の振動により冷却パイプ２０に最も大きな応力が加わることとなってしまう。このため、例えば、締結フランジ２５を突出方向と反対側にも一部突出させて冷却パイプ２０の点ｒ近傍の強度を増加させたり、接合部２６の接合強度を大きくしたりして接合部２６が損傷しないようにすることが必要となる。
【００１７】
しかし、本実施形態では、締結フランジ２５と固定点Ｆとを結ぶ中心線５４が水平方向となるように冷却パイプ２０をケーシング１１に固定している。このため、先に述べたように、上下方向の振動による応力が強度の低い点ｒにはほとんど発生せず、冷却パイプ２０を締結フランジ２５の長手方向中心線５４が垂直方向となるように配置した場合のように、冷却パイプ２０の点ｒ近傍の強度を大きくすることが必要なく、冷却パイプ２０の接合部２６を小型化することができる。また、接合部２６の構造を簡略化することができるので、全体として冷却パイプ２０を軽量化することができる。更に、車両が上下方向に振動した際に、冷却パイプ２０の上側の点ｑと下側の点ｓとは、冷却パイプ２０の上下方向の振動に応じて略同様の圧縮、引っ張りの応力が加わるが、この点ｑと点ｓに加わる応力が冷却パイプ２０に加わる応力の最大値となる。この最大値が上下で同一であることから上下いずれか一方の強度を大きくしたり、追加の補強を行ったりすることなく冷却パイプ２０を構成することができる。
【００１８】
更に、本実施形態のように一端が閉止端となった第１パイプ２１と第２パイプ２２の２本のパイプを接合して１本の冷却パイプ２０を構成することにより、図１に示す様に、冷却パイプ２０の中央近傍に冷媒入口ノズル２４を配置し、冷媒入口ノズル２４から冷却パイプ２０の左右に向かって冷媒を分流し、各噴射孔２３からステータ１２に冷媒を吹き掛けることができるので、ステータ１２への冷媒の吹きかけ量の分布を最適分布に近くすることができ、効果的にステータ１２を冷却することができる。
【００１９】
以上の説明では、冷却パイプ２０の接合部２６は第２パイプ２２の側で締結フランジ２５の表面近傍として説明したが、接合部２６は第１パイプ２１の側で締結フランジ２５の表面近傍に設け、締結フランジ２５を第２パイプ２２と一体構造とするようにしてもよい。また、締結フランジ２５は、楕円形状の板として説明したが、冷却パイプ２０の中心線５４と固定点Ｆとが水平方向に配置されるものであれば、外径形状はどのような形状であってもよく、例えば、長円板や、矩形板のような形状であっても良い。更に、締結フランジ２５をケーシング１１のラグ１５に固定する方法は、ボルト３１に限られず、例えば、圧入ピン等によって固定する様にしてもよい。
【符号の説明】
【００２０】
１１  ケーシング、１２  ステータ、１３  ロータ、１５  ラグ、２０  冷却パイプ、２１  第１パイプ、２２  第２パイプ、２３  噴出孔、２４  冷媒入口ノズル、２５  締結フランジ、２６  接合部、２７  貫通孔、３１  ボルト、５１，５２，５４，５６，５７  中心線、１００  モータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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