(57)【要約】【課題】簡易な構成で小型化とコスト低減を図りつつ、各コイルエンドの周方向に沿ってより均一な冷却が可能なモータ冷却構造の提供。【解決手段】モータ冷却構造は、ステータコアの外周面に対向しつつ、前記ステータコアの周方向に延在する管部材であって、冷媒の流路を内部に形成する管部材と、前記ステータコアの軸方向で前記管部材の両側に、それぞれ2箇所以上設けられる冷媒噴出部であって、前記ステータコアの軸方向の両端部で突出するそれぞれのコイルエンドに向けて冷媒を噴出する冷媒噴出部とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアの外周面に対向しつつ、前記ステータコアの周方向に延在する管部材であって、冷媒の流路を内部に形成する管部材と、
前記ステータコアの軸方向で前記管部材の両側に、それぞれ2箇所以上設けられる冷媒噴出部であって、前記ステータコアの軸方向の両端部で突出するそれぞれのコイルエンドに向けて冷媒を噴出する冷媒噴出部とを含む、モータ冷却構造。
【請求項２】
前記管部材は、前記ステータコアの外周面に沿って周方向へ延在する、請求項１に記載のモータ冷却構造。
【請求項３】
前記管部材は、前記ステータコアの軸方向の中央に位置する、請求項１又は２に記載のモータ冷却構造。
【請求項４】
前記コイルエンドの少なくとも一方は、前記ステータコアよりも径方向外側に張り出す張出部であって、前記冷媒噴出部から噴射された冷媒が当たる張出部を有する、請求項１〜３のうちのいずれか1項に記載のモータ冷却構造。
【請求項５】
前記張出部は、前記冷媒噴出部から噴射された冷媒が当たる傾斜面であって、前記ステータコアの軸方向に対して垂直な面に対して傾斜した傾斜面を有する、請求項４に記載のモータ冷却構造。
【請求項６】
モータは、前記ステータコアの軸方向が水平になる向きで搭載され、
前記管部材は、前記ステータコアにおける鉛直方向上側の外周面に対向する、請求項１〜５のうちのいずれか1項に記載のモータ冷却構造。
【請求項７】
前記ステータコアは、外周面に形成される複数の締結用フランジであって、互いに対しいて周方向で離間する複数の締結用フランジを備え、
前記管部材は、周方向で所定の2つの前記締結用フランジ間に延在する、請求項１〜６のうちのいずれか1項に記載のモータ冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、モータ冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コイルエンドの外周面に向けて冷却媒体を吐出するための吐出孔を有する冷却媒体路を備える回転電機の冷却装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この冷却装置においては、冷却媒体路は、ステータの軸方向に沿って延在し、冷却媒体のコイルエンドからの跳ね返り量が最小となる所定の入射角で冷却媒体がコイルエンドに入射するように、吐出孔から冷却媒体を吐出する。
【０００３】
また、ステータコアと、ステータコアの軸方向端部から突出するコイルエンドと、コイルエンドの外周面に沿って前記コイルエンドの外周面に対して鉛直方向上方に配置され、内周側と外周側とを連通する複数の連通孔を備えた桶と、桶の外周側に冷却油を供給する冷却油供給部とを備えるステータ冷却構造が知られている（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２００６‐１１５６５１号公報
【特許文献２】特開２０１２‐２３１６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１に記載の構成では、冷却媒体路はステータの軸方向に沿って延在するので、ステータ軸方向の両側のコイルエンドのそれぞれに対して、周方向で２点しか冷却油を当てることができない。従って、上記の特許文献１に記載の構成では、各コイルエンドの周方向に沿って均一な冷却を実現することができないという問題点がある。
【０００６】
また、上記の特許文献２に記載の構成では、ステータ軸方向の両側のコイルエンドの一方しか冷却することができず、両側のコイルエンドを冷却するためには同様の構成が追加で必要となり、装置が大型化及び複雑化するという問題点がある。
【０００７】
そこで、本開示は、簡易な構成で小型化とコスト低減を図りつつ、各コイルエンドの周方向に沿ってより均一な冷却が可能なモータ冷却構造の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一局面によれば、ステータコアの外周面に対向しつつ、前記ステータコアの周方向に延在する管部材であって、冷媒の流路を内部に形成する管部材と、
前記ステータコアの軸方向で前記管部材の両側に、それぞれ2箇所以上設けられる冷媒噴出部であって、前記ステータコアの軸方向の両端部で突出するそれぞれのコイルエンドに向けて冷媒を噴出する冷媒噴出部とを含む、モータ冷却構造が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、簡易な構成で小型化とコスト低減を図りつつ、各コイルエンドの周方向に沿ってより均一な冷却が可能なモータ冷却構造が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施例によるモータ冷却構造１を示す斜視図である。
【図２】モータ冷却構造１の２面図である。
【図３】管部材１０の断面図である。
【図４】図２（Ａ）のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図５】コイルエンド３２Ｌ，３２Ｒの断面形状を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。
【００１２】
図１は、一実施例によるモータ冷却構造１を示す斜視図である。図２は、モータ冷却構造１の２面図であり、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は上面図である。図３は、管部材１０の断面図である。図４は、図２（Ａ）のＡ−Ａ断面を示す図である。
【００１３】
モータ冷却構造１は、モータのステータ２に適用される。以下では、径方向、周方向及び軸方向は、ステータ２の中心軸Ｉを基準とし、中心軸Ｉを中心として内径側及び外径側を定義する。例えば、内径側とは、中心軸Ｉの径方向で中心軸Ｉに近い側を指す。以下では、前提として、モータは、ステータコア２０の軸方向が水平になる向きで搭載されているものとする。また、図２（Ａ）に示すＹ方向が鉛直方向下向き（重力方向）であるとする。
【００１４】
ステータ２は、インナロータ型の任意のモータで使用されてもよい。例えば、ステータ２は、ハイブリッド車又は電気自動車で使用される走行用モータで使用されてもよい。走行用モータは、例えば永久磁石モータであってもよいし、電磁石と永久磁石とを併用するハイブリッド型のモータであってもよい。
【００１５】
ステータ２は、ステータコア２０と、コイル３０とを含む。
【００１６】
ステータコア２０は、例えば積層鋼板から形成される。ステータコア２０は、複数の分割コアから形成されてもよい。ステータコア２０は、内径側にティース部２４と、外径側にバックヨーク部２６とを含む。ティース部２４は、周方向に等間隔で複数個形成され、周方向で隣接するティース部２４間にスロットが画成される。尚、ステータコア２０の外周面２１は、バックヨーク部２６の外周面により画成される。尚、ステータコア２０の外周面２１は、ステータコア２０の径方向外側の周面である。
【００１７】
ステータコア２０の外周面２１には、フランジ２２が形成される。フランジ２２は、ステータコア２０の外周面２１に焼き嵌めされるリング部材により形成されてもよい。図１に示す例では、フランジ２２は、３箇所設けられており、３つのフランジ２２は、１２０度間隔で配置されている。フランジ２２は、ステータコア２０をケース（図示せず）等に固定（締結）するために形成される。このため、フランジ２２は、締結具が通過する孔２３を有してよい。尚、フランジ２２の数や形成位置は任意である。また、図１に示す例では、フランジ２２は、ステータコア２０の軸方向の両端面間に延在しているが、軸方向の一部のみに延在してもよい。
【００１８】
コイル３０は、ステータコア２０のスロットに設けられる。コイル３０は、任意の態様でステータコア２０に巻回されてもよい。コイル３０は、ステータコア２０の軸方向の両端部で突出するコイルエンド３２Ｌ，３２Ｒを含む。コイルエンド３２Ｌ，３２Ｒは、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の端子までの動力線等を含んでよい。
【００１９】
モータ冷却構造１は、ステータコア２０の周方向に延在する管部材（パイプ）１０を含む。管部材１０は、ステータコア２０の径方向外側に設けられ、ステータコア２０の外周面２１に径方向で対向する。管部材１０は、内部に冷媒が流される。尚、管部材１０は、金属等の任意の材料で形成されてよい。管部材１０は、典型的には、可撓性の無い部材であるが、可撓性があってもよい。
【００２０】
管部材１０は、一端から冷媒が導入される。図１に示す例では、管部材１０は、冷却導入部１３に接続部１６を介して接続される。冷却導入部１３は、ケース内の油路に接続されてよい。また、管部材１０の他端は、閉塞されてもよいし（冷媒を塞き止めてもよいし）、ドレイン（タンク）に接続されてもよい。図１に示す例では、管部材１０は、接続部１５を介して端部１２で終端する。尚、図１に示す例では、接続部１５及び接続部１６は、管部材１０と一体に形成されている。
【００２１】
モータ冷却構造１は、また、ステータコア２０の軸方向で管部材１０の両側にそれぞれ2箇所以上設けられる冷媒噴出部１４Ｌ，１４Ｒを含む。図１に示す例では、冷媒噴出部１４Ｌ，１４Ｒは、図３に示すように、管部材１０に形成される各孔（貫通孔）により形成される。但し、冷媒噴出部１４Ｌ，１４Ｒは、ノズルの形態で管部材１０に形成又は取り付けされてもよい。図１に示す例では、冷媒噴出部１４Ｌ，１４Ｒは、それぞれ、５個設けられる。冷媒噴出部１４Ｌの数及び冷媒噴出部１４Ｒの数は、２個以上であれば任意である。
【００２２】
次に、モータ冷却構造１による冷却動作について図１及び図２、図４を参照しつつ説明する。図１及び図２には、冷媒の軌跡が符合７０にて指示されている。尚、冷媒は、油等であってよい。
【００２３】
管部材１０には、一端（図１に示す例では冷却導入部１３）から冷媒が導入される。冷媒は、ポンプ（図示せず）により圧送されて導入される。管部材１０に冷媒が導入されると、図１、図２及び図４に符合７０にて示すように、冷媒噴出部１４Ｌからコイルエンド３２Ｌに向けて冷媒が噴出されると共に、冷媒噴出部１４Ｒからコイルエンド３２Ｒに向けて冷媒が噴出される。これにより、コイルエンド３２Ｌ、３２Ｒに冷媒が（直接）当たり、コイルエンド３２Ｌ、３２Ｒを効率的に冷却することができる。このようにして、１本の管部材１０により双方のコイルエンド３２Ｌ、３２Ｒを同時に冷却することができるので、冷却構造の簡素化による小型化とコスト低減を図ることができる。また、コイルエンド３２Ｌ、３２Ｒのそれぞれは、周方向に離間した複数の箇所（図１及び図２に示す例では５箇所）で冷媒が当たるので、コイルエンド３２Ｌ、３２Ｒの周方向に沿った均一な冷却を実現することができる。尚、コイルエンド３２Ｌ、３２Ｒに当たった冷媒は、その後、図４にて矢印７１に示すように、コイルエンド３２Ｌ、３２Ｒを冷却しつつ、重力の作用によりコイルエンド３２Ｌ、３２Ｒ内を流れる。
【００２４】
尚、冷媒噴出部１４Ｌ，１４Ｒは、図１及び図２に示すように、周方向で同一の位置に形成されてもよいし、互い違いに形成されてもよい。また、冷媒噴出部１４Ｌの数と冷媒噴出部１４Ｒの数とは異なってもよい。また、図３に示す例では、冷媒噴出部１４Ｌ，１４Ｒは、管部材１０の円形断面における斜め下方位置（角度αＬ＝αＲ）に対称に形成されているが、異なる位置（角度αＬ≠αＲ）に形成されてもよい。角度αＬ、αＲは、冷媒噴出部１４Ｌ，１４Ｒから噴射された冷媒がコイルエンド３２Ｌ，３２Ｒに当たるように、決定される。従って、同一側の複数の冷媒噴出部１４Ｌについても、角度αＬは異なる場合もありうる。これは、冷媒噴出部１４Ｌでの冷媒の圧力（噴射圧）が周方向の各位置（冷却導入部１３からの距離）で異なりうるためである。
【００２５】
ここで、図１及び図２に示す例では、管部材１０は、ステータコア２０の外周面２１に沿って周方向に延在する。即ち、管部材１０は、図２（Ａ）に示すように、側面視で円弧状に延在する（ステータコア２０の外周面２１から径方向で略等距離を保って延在する）。これにより、管部材１０内の冷媒の圧力が周方向で略一定であるときは、各冷媒噴出部１４Ｌの構成（角度αＬ等）を同一に設定することができ、各冷媒噴出部１４Ｒの構成（角度αＲ等）を同一に設定することができる。但し、管部材１０は、ステータコア２０の外周面２１に対向して配置されていればよく、ステータコア２０の外周面２１からの径方向の距離が、管部材１０の周方向で変化してもよい。例えば、管部材１０は、一部又は全部が側面視で直線状に延在してもよい。この場合も、各冷媒噴出部１４Ｌの構成（角度αＬ等）及び各冷媒噴出部１４Ｒの構成（角度αＲ等）は、冷媒噴出部１４Ｌ，１４Ｒから噴射された冷媒がコイルエンド３２Ｌ，３２Ｒに当たるように設定されればよい。
【００２６】
また、図１及び図２に示す例では、管部材１０は、ステータコア２０の軸方向の中央に位置する。即ち、管部材１０は、ステータコア２０の積層方向の中央に位置する。これにより、管部材１０内の冷媒の圧力が周方向で略一定であるときは、各冷媒噴出部１４Ｌ、１４Ｒの構成（角度αＬ、αＲ等）を同一に設定することができる。また、管部材１０内の冷媒の圧力が周方向で変化する場合も、管部材１０における同一の周位置にある冷媒噴出部１４Ｌ、１４Ｒの構成（角度αＬ、αＲ等）を同一に設定することができる。但し、管部材１０は、ステータコア２０の外周面２１に対向して配置されていればよく、ステータコア２０の軸方向の中央に対して軸方向でオフセットして位置してもよい。この場合も、各冷媒噴出部１４Ｌの構成（角度αＬ等）及び各冷媒噴出部１４Ｒの構成（角度αＲ等）は、冷媒噴出部１４Ｌ，１４Ｒから噴射された冷媒がコイルエンド３２Ｌ，３２Ｒに当たるように設定されればよい。また、同様の観点から、図１及び図２に示す例では、図２（Ｂ）に示す上面視で、管部材１０は、ステータコア２０の軸方向の中央で真っ直ぐに延在しているが、軸方向に延在する部分を有してもよい（例えば蛇行してもよい）。
【００２７】
また、図１及び図２に示す例では、管部材１０は、ステータコア２０における鉛直方向上側の外周面２１に対向する。これにより、重力を利用して、コイルエンド３２Ｌ，３２Ｒを鉛直方向上方から効率的に冷却することができる。例えば、コイルエンド３２Ｌ，３２Ｒにおける鉛直方向の最も高い位置にある部位に当たった後の冷媒は、コイルエンド３２Ｌ，３２Ｒを周方向に伝いつつ下方に流れる。尚、図１及び図２に示す例では、図２（Ａ）に最も良く示すように、各冷媒噴出部１４Ｌ，１４Ｒの噴射方向は、ステータコア２０の中心軸Ｉに向かう向きであるが、かかる向きは変更されてもよい。例えば、コイルエンド３２Ｌ，３２Ｒを周方向に沿った均一な冷却を実現するために、図２（Ａ）に示すように、冷媒噴出部１４Ｌ，１４Ｒの噴射方向は、ステータコア２０の中心軸Ｉに向かう向きに対して角度βをなすように設定されてもよい。
【００２８】
また、図１及び図２に示す例では、管部材１０は、周方向で、ステータコア２０の鉛直方向上側の２つのフランジ２２の間に延在する。これにより、フランジ２２と干渉することなく、径方向のスペースを有効に利用して管部材１０を配置することができる。但し、管部材１０は、フランジ２２を周方向で跨いで延在してもよいし、異なる２つのフランジ２２間に、それぞれ設けられてもよい。尚、図１及び図２に示す例では、管部材１０が間に延在する２つのフランジ２２は、ステータコア２０の中心軸Ｉを通る鉛直面で左右を分けたとき、左右対称ではないが、左右対称に設定されてもよい。
【００２９】
また、図１及び図２に示す例では、管部材１０における冷媒噴出部１４Ｌ，１４Ｒの形成範囲は、周方向で角度γである。角度γは、任意であるが、コイルエンド３２Ｌ，３２Ｒの周方向の均一な冷却が実現されるように決定される。例えば、角度γは、管部材１０が２つのフランジ２２の間に延在できるように、当該２つのフランジ２２の間の角度（本例では１２０度）よりも僅かに小さい角度であってもよい。尚、図１及び図２に示す例では、管部材１０における冷媒噴出部１４Ｌ，１４Ｒの形成範囲は、ステータコア２０の中心軸Ｉを通る鉛直面で左右を分けたとき、左右対称ではないが、左右対称に設定されてもよい。
【００３０】
次に、コイルエンド３２Ｌ，３２Ｒの形状の好ましい実施例について、図４及び図５を参照して説明する。図５は、コイルエンド３２Ｌ，３２Ｒの断面形状を示す断面図であり、図４の断面（図２（Ａ）のＡ−Ａ断面）に相当する断面図である。
【００３１】
図４に示す例では、コイルエンド３２Ｌ，３２Ｒの最外径は、ステータコア２０よりも径方向内側に位置する。これに対して、図５に示す例では、コイルエンド３２Ｌ，３２Ｒの最外径は、ステータコア２０よりも径方向外側に位置する。即ち、コイルエンド３２Ｌ，３２Ｒは、ステータコア２０よりも径方向外側に張り出す張出部８０Ｌ、８０Ｒを含む。張出部８０Ｌ、８０Ｒは、コイルエンド３２Ｌ，３２Ｒを径方向外側に張り出すように成形することにより形成されてもよい。尚、張出部８０Ｌ、８０Ｒは、コイルエンド３２Ｌ，３２Ｒの周方向における一部（冷媒噴出部１４Ｌ，１４Ｒからの冷媒が当たる範囲）のみに形成されてもよい。
【００３２】
張出部８０Ｌ、８０Ｒの軸方向内側の冷媒受け面（径方向に延在する面）８２Ｌ、８２Ｒには、冷媒噴出部１４Ｌ，１４Ｒから噴射された冷媒が当たる。これにより、張出部８０Ｌ、８０Ｒに当たった冷媒は、軸方向外側に飛散し難くなり、コイルエンド３２Ｌ，３２Ｒの冷却に寄与しない冷媒を低減することができる。
【００３３】
ここで、冷媒受け面８２Ｌ、８２Ｒの向きは、任意であり、例えば、図５（Ａ）に示すように、軸方向に対して直角であってもよいし、図５（Ｂ）に示すように、軸方向に対して直角な面に対して傾斜してもよい。例えば、図５（Ｂ）に示す例では、冷媒受け面８２Ｌ、８２Ｒは、冷媒噴出部１４Ｌ，１４Ｒから噴射された冷媒が略直角に当たるような角度に傾斜されている。これにより、冷媒が冷媒受け面８２Ｌ、８２Ｒに当たるときの飛散が低減され、コイルエンド３２Ｌ，３２Ｒの冷却に寄与しない冷媒を低減することができる。
【００３４】
尚、図５に示す例では、張出部８０Ｌ、８０Ｒの双方が形成されているが、張出部８０Ｌ、８０Ｒのいずれか一方のみが形成されてもよい。また、図５（Ａ）に示す構成と図５（Ｂ）に示す構成とは組み合わせられてもよい。例えば、張出部８０Ｌは、図５（Ａ）に示す構成を有し、張出部８０Ｒは、図５（Ｂ）に示す構成を有してもよい。また、図４に示す例では、コイルエンド３２Ｌは、コイルエンド３２Ｒよりも径方向外側に張り出しているが、かかる張り出しが無い構成であってもよい。
【００３５】
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。
【００３６】
例えば、上述した実施例では、前提として、モータは、ステータコア２０の軸方向が水平になる向きで搭載されているが、モータの搭載の向きは任意である。例えば、ステータコア２０の軸方向が鉛直方向に対応する場合でも、例えば管部材１０をステータコア２０の略全周に亘って設けることで、コイルエンド３２Ｌ，３２Ｒの周方向で均一な冷却を実現することができる。この場合、重力の影響を考慮して、冷媒噴出部１４Ｌ，１４Ｒからの冷媒の噴射圧を高めることとしてよい。
【符号の説明】
【００３７】
１    モータ冷却構造
２    ステータ
１０    管部材
１２    端部
１３    冷却導入部
１４Ｌ、１４Ｒ    冷媒噴出部
２０    ステータコア
２２    フランジ
２４    ティース部
２６    バックヨーク部
３０    コイル
３２Ｌ、３２Ｒ    コイルエンド
７０    冷媒の軌跡
８０Ｌ、８０Ｒ    張出部
８２Ｌ、８２Ｒ    冷媒受け面
【図１】
2016129438.tif 000003
【図２】
2016129438.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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