(57)【要約】【目的】本発明は、冷却水が電動機内部に漏れることがなく、冷却性能と信頼性の向上とを両立させ得る電動機の冷却構造を実現することを目的としている。【構成】このため、ハウジング内周面に設けられたステータと、ハウジング内周面とステータコアとで形成された冷却水ジャケットと、円筒状のハウジングとを備えた電動機の冷却構造において、ステータコアは、鋼板を積層することにより形成され、ハウジングに焼き嵌めによって固定され、ステータコアの少なくとも焼き嵌め部には、接着剤が塗布されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内周面に設けられたステータと、ハウジング内周面とステータコアとで形成された冷却水ジャケットと、円筒状のハウジングとを備えた電動機の冷却構造において、ステータコアは、鋼板を積層することにより形成され、ハウジングに焼き嵌めによって固定され、前記ステータコアの少なくとも焼き嵌め部には、接着剤が塗布されていることを特徴とする電動機の冷却構造。
【請求項２】
冷却水入口部と冷却水出口部とは、共にハウジング上部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動機の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電動機の冷却構造に係り、特に冷却水が電動機内部に漏れることがなく、冷却性能と信頼性の向上とを両立させ得る電動機の冷却構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両等の駆動源として利用される電動機は、通電によりステータ（「ステータコア」ともいう）のコイルが発熱し、また、ステータコアも内部を磁束の影響で発熱するため、温度上昇による機能低下を防止するために冷却を行う必要がある。一般に、電動機の温度上昇を防止するための冷却構造としては、電動機を覆うハウジングに冷却液、例えば冷却水が流れる冷却水ジャケットを形成して設け、この冷却水ジャケットを流れる冷却液に電動機の発熱を吸収させて排出することにより、温度上昇を防止している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−７９１１８号公報（第２−４頁、図１）
【特許文献２】
特開平１０−２６１５３５号公報（第２−３頁、図１）
【特許文献３】
特開２００２−３４１８４号公報（第３−５頁、図４）
【０００４】
電動機の冷却構造としては、特許文献１に開示されるものがある。この特許文献１のものは、ステータコイルの外周部分を覆うようにして樹脂層を形成し、潤滑油がステータコイル内に浸透してしまうことを防止している。
【０００５】
また、特許文献２のものは、表面に加熱すると接着能を発揮する皮膜が施された電磁鋼板を積層してコアを製造する方法及びその方法に適した電磁鋼板を開示している。
【０００６】
更に、特許文献３のものは、ステータコアの積層鋼板体を構成する各鋼板の外周縁部位を軸方向に向かって斜めに折曲形成し、電動機の出力特性等をそのまま維持しながら、ステータコアの外径寸法を小さくして、電動機の小型化を図っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の電動機の冷却構造においては、自然空冷や強制空冷、または水冷（液冷）といった方策が採用されている。
【０００８】
従来、電気自動車用電動機には、自然空冷方式を採用していた。この自然空冷方式では走行時に発生する走行風を利用して電動機の冷却を行う。
【０００９】
この自然空冷方式による冷却においては、車両の走行速度により冷却能力が変動するため、特に低速で急勾配を走行するような場合、つまり電動機からの発熱量が大きい場合の冷却能力が不十分であるという不都合がある。
【００１０】
また、水冷方式においては、ハウジング内を加工して冷却水通路である冷却水ジャケットを設け、この冷却水ジャケットに冷却水を流し、ハウジング自体を冷却することで電動機内部からの発熱を吸収し、電動機全体の温度上昇を抑えるものである。
【００１１】
この水冷方式を採用する場合には、自然空冷方式と比較して、電動機の駆動状態（例えば、低速、高速等）や外気温に左右されずに、安定した冷却を行うことができる。
【００１２】
しかし、電動機駆動中の発熱は、主としてステータコアのコイルやロータコアから発生しており、これらの熱が冷却水に伝わるための経路としては、「コイル・ロータコアからの発熱」が、「ステータコア」を経て、「センタケース部」に至り、「冷却水」へと伝わるが、「ステータコア」から「冷却水」までの間の各熱抵抗が大きいため、電動機内発生熱を冷却水によって十分に吸収されておらず、冷却水温度に対してコイル温度が高温となる等の問題が発生している。
【００１３】
ある条件下で行った電動機冷却性能評価試験においては、ステータコア外表面近傍温度と冷却水温度との間には１５度前後の温度差が存在することが分かっており、熱伝達率の向上が課題となっている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、ハウジング内周面に設けられたステータコアと、ハウジング内周面とステータとで形成された冷却水ジャケットと、円筒状のハウジングとを備えた電動機の冷却構造において、ステータコアは、鋼板を積層することにより形成され、ハウジングに焼き嵌めによって固定され、前記ステータコアの少なくとも焼き嵌め部には、接着剤が塗布されていることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
上述の如く発明したことにより、冷却水ジャケット内に冷却水が流入した際には、焼き嵌め部に接着剤が塗布されていることによって、ステータコアの焼き嵌めした部分である焼き嵌め部から冷却水が電動機内部に漏れることがなく、冷却性能と信頼性の向上とを両立させている。
【００１６】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【００１７】
図１〜図５はこの発明の実施例を示すものである。図１及び図２において、２は図示しない車両等の駆動源として利用される電動機、４は回転軸、６はロータコア、８はステータコア、１０はハウジングである。
【００１８】
前記電動機２は、ハウジング１０の後述する第１、第２サイドケース部１０−２、１０−３にベアリング１２を介して軸支される回転軸４の周囲にロータコア６を固設し、ロータコア６の外周に近接してステータコア８を配設し、このステータコア８をハウジング１０の内周面に支持して設ている。
【００１９】
また、前記電動機２は、ハウジング１０の上部に設けた図示しない制御装置のインバータからステータコア８のコイル（図示せず）に電流を供給して回転磁界を発生し、これによりロータコア６を回転させる。
【００２０】
前記ロータコア６は、一端側（図１において左側）及び他端側（図１において右側）にサイドリング１４を夫々取り付けている。
【００２１】
更に、前記ハウジング１０は、円筒形状のセンタケース部１０−１と、このセンタケース部１０−１の一端側（図１において左側）に取り付けられる第１サイドケース部１０−２と、センタケース部１０−１の他端側（図１において右側）に取り付けられる第２サイドケース部１０−３とにより形成され、前記第１サイドケース部１０−２の外側部位には、外側方向に突出する複数の放熱用フィン部１６を設けている。
【００２２】
つまり、前記電動機２は、ステータコア８を取り付けたセンタケース部１０−１にロータコア６を挿入し、両側から第１、第２サイドケース部１０−２、１０−３を組み付ける構造としている。
【００２３】
前記ハウジング１０の内周面、つまりハウジング１０のセンタケース部１０−１の内周面１０ａ−１に前記ステータコア８の外周面８ｂを密着させて支持して設けている。
【００２４】
そして、前記ハウジング１０のセンタケース部１０−１の内周面１０ａ−１には、円周方向に冷却液である冷却水の流れる冷却水ジャケット１８を周回させて形成して設けている。この冷却水ジャケット１８は、ハウジング１０のセンタケース部１０−１の内周面１０ａ−１にステータコア８の外周面８ｂを後述する方策によって密着させることにより、液密にシールされる。
【００２５】
すなわち、前記ステータコア８は、鋼板２０を積層することにより形成されるとともに、図１及び図３に示す如く、ハウジング１０に焼き嵌めによって固定され、前記ステータコア８の少なくとも焼き嵌め部２２には、接着剤２４が塗布される構成とする。
【００２６】
詳述すれば、前記鋼板２０を積層してステータコア８を形成する際には、接着コーティング法を用いる。なお、この接着コーティング法は、前記鋼板２０の両面に接着皮膜（図示せず）をコーティングし、積層後に加温・加圧することで鋼板２０間に隙間を作ることなく積層する手法である。
【００２７】
参考までに記載すると、従来のステータコア構造は、鋼板を積層し、溶接・カシメにより固定していたため、鋼板間には隙間が存在し、直接冷却水をかけると冷却水は内部に進入していた。
【００２８】
また、前記ステータコア８の焼き嵌めにおいては、前記ハウジング１０のセンタケース部１０−１を加熱膨張させた後に、焼き嵌め部２２に耐熱密着剤として機能する接着剤２４を塗布した前記ステータコア８をこのハウジング１０のセンタケース部１０−１内に位置させ、ハウジング１０のセンタケース部１０−１を冷却収縮させてしっかりと嵌め合わせるものである（図１及び図３参照）。
【００２９】
前記冷却水ジャケット１８は、図１に示す如く、ハウジング１０のセンタケース部１０−１の内周面１０ａ−１よりも外周面１０ｂ−１側に位置してハウジング１０の円周方向に連続する周面部１８−１と、この周面部１８−１の幅方向両側であってハウジング１０の軸線方向Ｃ各側において対向する各側部１８−２、１８−３とにより、ハウジング１０の円周方向において略全周に相当する長さに周回され、且つ軸線方向Ｃ視において円環形状に近い円弧形状に形成して設けている。
【００３０】
前記冷却水ジャケット１８の形成に際しては、図５に示す如く、周回方向中間の中間部２６と周回方向両端の両端部２８、３０とを有する円弧形状に形成して設けている。冷却水ジャケット１８の中間部２６は、図１及び図３に示す如く、断面がハウジング１０の軸線方向Ｃに長い長四角形状に形成して設けている。
【００３１】
そして、冷却水ジャケット１８の両端部２８、３０には、前記電動機２の図示しない冷却液通路が接続され、冷却液の導入・排出が行われる冷却水入口部３２及び冷却水出口部３４を夫々設け、これらの冷却水入口部３２及び冷却水出口部３４を、共にハウジング１０上部に形成するとともに、ハウジング１０の軸線方向Ｃ各側に夫々相互に偏らせて断面が次第に小さくなるように形成して設けている。
【００３２】
このとき、前記冷却水入口部３２及び冷却水出口部３４は、図２及び図４、図５に夫々示す如く、冷却水ジャケット１８の周面部１８−１からハウジング１０の外周面、つまりハウジング１０のセンタケース部１０−１の外周面１０ｂ−１を越えて径外方向に突出させ、且つハウジング１０の円周方向において相互に逆方向に指向させて形成して設けている。
【００３３】
また、前記ハウジング１０に形成される冷却水ジャケット１８においては、冷却水ジャケット１８内の冷却水に各側部１８−２、１８−３間において蛇行した流れを生じさせ、冷却水ジャケット１８の各側部１８−２、１８−３にまで冷却液を充分に流れさせて冷却効率の高めるために、必要に応じて、図５に示す如く、冷却水ジャケット１８内に冷却水の流れ方向に対して交差する方向に延びる複数の堰３６を、冷却水ジャケット１８内の冷却水が流れる方向に向かって順次に且つハウジング１０の軸線方向Ｃ各側に交互に偏らせて形成することも可能である。
【００３４】
次に作用を説明する。
【００３５】
前記電動機２は、図示しない制御装置からステータコア８のコイル（図示せず）に電流を供給して回転磁界を発生し、これによりロータコア６を回転させる。電動機２は、通電によりコイルが発熱し、また、ステータコア８も内部に磁束の影響で発熱する。
【００３６】
この電動機２の発熱は、ハウジング１０の上部に設けた冷却水入口部３２から流入して円弧形状の冷却水ジャケット１８を流れる冷却液たる冷却水に吸収された後、ハウジング１０の上部に設けた冷却水出口部３４から冷却水とともに排出され、電動機２の温度上昇を防止する。
【００３７】
つまり、ハウジング１０上部の冷却水入口部３２から冷却水ジャケット１８内に流入した冷却水は、冷却水ジャケット１８に沿ってステータコア８の外周面８ｂ部位を一周してハウジング１０上部の冷却水出口部３４から排出される際に、ステータコア８の外周面８ｂ部位から熱吸収が行われる。
【００３８】
これにより、前記ステータコア８は、鋼板２０を積層することにより形成されるとともに、ハウジング１０に焼き嵌めによって固定され、前記ステータコア８の少なくとも焼き嵌め部２２には、接着剤２４が塗布される構成としたことによって、ステータコア８の焼き嵌めした部分である焼き嵌め部２２から、冷却水が前記電動機２内部に漏れることがなく、冷却性能と信頼性の向上とを両立させることが可能となり、実用上有利である。
【００３９】
また、冷却水入口部３２及び冷却水出口部３４を、共にハウジング１０上部に形成したことにより、前記電動機２の上方にインバータを設けた場合において、インバータ冷却通路と電動機冷却通路とを最短距離で接続することが可能となり、冷却損失の低減を図ることが可能である。
【００４０】
更にまた、前記ステータコア８の外周面８ｂ部位に冷却水を直接接触させることにより、ステータコア８の表面温度を冷却水と同程度の温度まで低下させることが期待でき、前記電動機２の温度の全体的な低下を見込むことができる。参考までに記載すると、ある条件下においては、ステータコア８の外表面温度を１５度程度低下させることが可能である。よって、前記電動機２内での発熱の大きい低回転・高出力運転や高回転運転条件での耐熱量が向上し、連続定格出力運転条件等の向上に寄与し得る。
【００４１】
なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００４２】
例えば、ハウジング１０の内周面１０ａ−１部位にステータコア８を焼き嵌めする際の位置決め部材４２を設ける特別構成とすることも可能である。
【００４３】
すなわち、位置決め部材４２としては、図６に示す如く、前記ハウジング１０の内周面１０ａ−１部位に段差部４４を形成し、この段差部４４によってステータコア８を焼き嵌めする際の位置決めを行うものである。
【００４４】
なお、前記位置決め部材４２としては、上述した段差部４４以外にも、ハウジング１０の内周面１０ａ−１から中心部位に突出する突起を設け、この突起を位置決め部材４２として機能させることも可能である。
【００４５】
さすれば、前記ハウジング１０の内周面１０ａ−１部位にステータコア８を焼き嵌めする際に、位置決め部材４２である段差部４４にステータコア８を当接させるのみで、ステータコア８の位置決めが完了することとなり、ステータコア８の取付作業性を向上させることができるとともに、取付精度をも向上させることができ、実用上有利である。
【００４６】
しかも、前記段差部４４によってステータコア８の脱落防止を図ることが可能であるとともに、焼き嵌め面に対して直交する面を有しているため、接着剤の使用時には、焼き嵌め面と直交する面との２箇所を接着することとなり、冷却水が電動機内部に漏れることがなく、シール性の向上に寄与し得る。
【００４７】
また、この発明の実施例においては、ステータコアの積層鋼板体を形成する際に、同一径を有する複数枚の鋼板を積層する構成としたが、径の異なる鋼板５２によってステータコア８の積層鋼板体５４を形成する特別構成とすることも可能である。
【００４８】
すなわち、例えば、径の異なる大小２種類の第１、第２鋼板５２−１、５２−２を設け、図７に示す如く、これらの第１、第２鋼板５２−１、５２−２を交互に積層し、ステータコア８の積層鋼板体５４を形成するものである。
【００４９】
さすれば、図７に示す如く、第１、第２鋼板５２−１、５２−２によってステータコア８の積層鋼板体５４に櫛歯形状が現出されることとなり、この櫛歯形状部分が冷却水ジャケット１８に対峙部位においては、冷却水ジャケット１８の通路断面積を拡大することができ、冷却性能を向上し得る。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、ハウジング内周面に設けられたステータと、ハウジング内周面とステータコアとで形成された冷却水ジャケットと、円筒状のハウジングとを備えた電動機の冷却構造において、ステータコアは、鋼板を積層することにより形成され、ハウジングに焼き嵌めによって固定され、ステータコアの少なくとも焼き嵌め部には、接着剤が塗布されていることにより、ステータコアの焼き嵌めした部分である焼き嵌め部から、冷却水が前記電動機内部に漏れることがなく、冷却性能と信頼性の向上とを両立させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す図２のＩ−Ｉ線による電動機の断面図である。
【図２】電動機の斜視図である。
【図３】ステータコアの焼き嵌め部の要部拡大図である。
【図４】電動機を径方向で断面した冷却水ジャケットのための説明図である。
【図５】冷却水ジャケットの斜視図である。
【図６】この発明の他の第１の実施例を示すステータコアの焼き嵌め部の要部拡大図である。
【図７】この発明の他の第２の実施例を示すステータコアの積層鋼板体部分の拡大図である。
【符号の説明】
２  電動機
４  回転軸
６  ロータコア
８  ステータコア
８ｂ  外周面
１０  ハウジング
１２  ベアリング
１４  サイドリング
１０−１  センタケース部
１０ａ−１  内周面
１０ｂ−１  外周面
１０−２  第１サイドケース部
１０−３  第２サイドケース部
１６  フィン部
１８  冷却水ジャケット
１８−１  周面部
１８−２、１８−３  各側部
２０  鋼板
２２  焼き嵌め部
２４  接着剤
２６  中間部
２８、３０  両端部
３２  冷却水入口部
３４  冷却水出口部
３６  堰
Ｃ  ハウジングの軸線方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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