(57)【要約】【課題】ロータ内に設けられた径方向流路から吐出される冷却液によるステータの損傷を抑制し、径方向流路によるロータの強度低下を抑制する。【解決手段】モータは、ステータと、ステータの径方向内側に配置されるロータ１２とを備える。ロータ１２には、その内部を径方向外側に向けて延び、ロータ１２外周面に開口し、冷却液をステータに向けて吐出する径方向流路３４が形成される。径方向流路３４のロータ外周側部分の壁面は、ロータの正転方向Ａに対し後方の壁面４２のみ、径方向流路の延びる方向Ｌに対して傾斜し、これにより径方法流路３４のロータ外周面の開口は後方に拡大している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータと、ステータの径方向内側に配置されるロータとを備えるモータにおいて、
ロータには、ロータ内部を径方向外側に向けて延び、ロータ外周面に開口し、冷却液をステータに向けて吐出する径方向流路が形成され、
径方向流路のロータ外周側部分の壁面は、ロータの正転方向に対し後方の壁面のみ、径方向流路の延びる方向に対して傾斜し、これにより径方法流路のロータ外周面の開口は後方に拡大している、
モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸、ロータを介し、ステータに向けて冷却液を供給するモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータを冷却する構造として、各種のものが提案されている。その１つに、ロータ内に冷却液流路を形成し、ロータ外周部開口から冷却液を吐出する方式のものが知られている（特許文献１参照）。この方式によれば、ロータ外周面と狭い隙間を挟んで対向しているために冷却液の供給が難しいステータ内周面に直接冷却液を供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２８５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ロータからステータに向けて吐出された冷却液は、ステータの内周面に衝突し、その部分に損傷を与える場合がある。また、ロータ内に冷却液流路を形成することによるロータの強度が低下する場合がある。
本発明は、冷却液の衝突による損傷を低減し、またロータの強度低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るモータは、ステータと、ステータの径方向内側に配置されるロータとを備えるモータであり、ロータには、ロータ内部を径方向外側に向けて延び、ロータ外周面に開口し、冷却液をステータに向けて吐出する径方向流路が形成されている。径方向流路のロータ外周側部分の壁面は、ロータの正転方向に対し後方の壁面のみ、径方向流路の延びる方向に対して傾斜し、これにより径方法流路のロータ外周面の開口は後方に拡大している。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、冷却液が拡がって吐出されるようになり、冷却液のステータへの衝突部分が広がり衝突のエネルギが分散される。これによりステータの損傷が低減される。径方向流路の後方の壁面のみ傾斜させたことにより、径方向流路の必要な断面積の拡大を最小限に抑制し、流路の不要な拡大によるロータの強度低下が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】全体構成を示す軸を通る面による断面模式図である。
【図２】ロータの要部構成を示す模式図である。
【図３】径方向流路の開口の模式図である。
【図４】吐出される冷却液の様子を示す模式図である。
【図５】径方向流路の他の構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。
【０００９】
図１〜３は、実施形態の概略構成を示す模式図である。図１は、モータ１０の回転軸線を含む面による断面の模式図、図２はロータ１２の軸直交断面を示す模式図、図３はロータ１２の外周面を展開して示した模式図である。モータ１０は、円筒状のロータ１２と、それを取り囲む円環状のステータ１４を含む。
【００１０】
ロータ１２の中心には、回転軸１６が貫通している。この回転軸１６がモータの出力軸であり、モータケースに軸受１８，２０を介し支持されている。ロータ１２は、全体として円筒状で、軸方向に電磁鋼板２２を積層して形成され、回転軸１６に固定されている。ロータ１２の外周近傍には軸方向に延びる永久磁石挿入用のスロットが形成され、そこに永久磁石２４が埋め込まれている。永久磁石２４は、モータ極数に応じて、ロータ１２の周方向の複数配列されている。
【００１１】
ステータ１４は、円筒状のロータ１２の外周面に対してギャップを介してロータ１２を取り囲むように配置されている。つまり、ステータ１４の径方向内側にロータ１２が配置されている。図１において、ロータ１２とステータ１４のギャップは大きく強調されて示されており、実際には、図示される間隔よりも非常に狭くなっている。ステータ１４は、外周側の円環状のヨーク２６と、ヨーク２６から径方向内側に延びる複数のティース２８を有し、各ティース２８の周囲にコイル３０が巻回されている。コイル３０が巻回されたティース２８は、ステータ１４の内周側に周方向に配列されている。コイルは、例えばＵ，Ｖ，Ｗの３相のコイルを含み、それぞれ集中巻きでティース２８に巻回されている。
【００１２】
ステータ１４のコイル３０に、３相交流電流を流し、回転磁界を形成することで、ロータ１２が回転駆動される。
【００１３】
回転軸１６の内部には、回転軸１６の延びる方向に沿う軸内流路３２が形成されている。軸内流路３２には、潤滑油と冷却液を兼ねた液体（以下、冷却液と記す。）が供給されている。
【００１４】
ロータ１２には、軸内流路３２から径方向外側に向けて延び、ロータ１２の外周縁に達する径方向流路３４が形成されている。図２には、径方向流路の延びる方向が一点鎖線Ｌで示されている。この方向を径方向流路の延び方向Ｌと記す。この実施形態においては、径方向流路の延び方向Ｌは、ロータ１２の半径の方向に一致している。図１に示すように、径方向流路３４は、回転軸１６内を通る部分３４ａと、ロータ１２内を通る部分３４ｂを有する。径方向流路の部分３４ａは、回転軸１６に穴あけ加工することにより形成されている。この穴が軸内流路３２と回転軸１６の外周面をつないでいる。径方向流路の部分３４ｂは、ロータ１２を形成する電磁鋼板２２のうちの一部に設けられたスリットにより形成される。一部の電磁鋼板２２において、図２に示すように、その円環板形状の外周縁と内周縁に達するスリットを設ける。このスリットを設けた電磁鋼板２２をスリットの位置を合わせて複数枚積層し、その両側には径方向流路となるスリットのない円環板形状の電磁鋼板２２を積層する。これによりロータ１２内を径方向外側に延びる径方向流路の部分３４ｂが形成される。径方向流路の部分３４ａと部分３４ｂは、位置合わせされて繋がった径方向流路３４となっている。径方向流路３４はロータ１２の外周面に開口３６を形成し、軸内流路３２から供給された冷却液が、この開口３６から冷却液が吐出される。なお、モータ１０の回転軸線方向において冷却液吐出位置が異なる径方向流路３４を複数設けることも好適である。
【００１５】
径方向流路３４は、各電磁鋼板２２に形成されるスリットの大きさを同一にすることで断面四角形状とすることが好適であるが、各鋼板でのスリットの大きさ（幅）を適宜変更することで、断面が円形に近くなるようにしてもよい。
【００１６】
径方向流路３４は、断面形状が一定の主部分３８と、ロータ１２の外周部分において径方向外側に向けて断面積が拡大する拡張部分４０（図２において一点鎖線の丸で囲まれた部分）を有する。主部分３８が延びる方向が、径方向流路の延び方向Ｌを規定する。拡張部分４０において、矢印Ａで示すモータ１０の正転方向に対して後方の壁面４２が方向流路の延び方向Ｌに対して後方に傾斜して配置される。以降、この傾斜した壁面４２を傾斜壁面４２と記す。モータ１０の正転方向は、モータ１０において使用頻度の高い回転方向と定める。例えば、モータ１０が車両を駆動するものである場合、正転方向は車両が前進するときのモータ１０の回転方向である。傾斜壁面４２以外の拡張部分４０の壁面は、径方向流路の延び方向Ｌに平行に位置している。傾斜壁面４２によって径方向流路３４の拡張部分４０は、径方向外側に行くに従って後方に向けて拡張し、開口３６は、後方に拡大している。拡張部分４０において、傾斜壁面４２以外の壁面は径方向流路の延び方向Ｌに平行であるので、延び方向Ｌに対して傾斜しているのは、後方の壁面である傾斜壁面４２のみである。
【００１７】
ステータ１４の内周面は、ティース２８の先端とコイル３０が周方向に交互に位置している。回転するロータ１２の径方向流路３４から吐出された冷却液は、ステータ１４の内周面に衝突し、衝撃を与える。このため、例えばコイル３０の絶縁皮膜が損傷する可能性がある。このモータ１０においては、径方向流路３４の外周側部分に拡張部分４０を設けることにより、冷却液が拡散して吐出されるようにして、ステータ１４の内周面に衝突する範囲が集中しないようにしている。これにより、吐出する冷却液による衝撃を緩和している。
【００１８】
図４は、径方向流路から吐出される冷却液４４の様子を示している。（ａ）が拡張部分を有さない径方向流路３４’を示し、（ｂ）が拡張部分４０を有する本実施形態の径方向流路３４を示す。矢印Ａの方向が正転方向である。ロータ１２が回転しているとき、冷却液４４は径方向流路３４，３４’の後方側に寄って流れる。拡張部分がない場合、径方向流路３４’から吐出された冷却液４４は、径方向流路３４’内の断面とほぼ同じ断面を有したままステータ１４の内壁面に衝突する。一方、拡張部分４０が設けられていると、径方向流路３４内の冷却液４４の一部は傾斜壁面４２に沿うように流れ、全体として冷却液４４の断面が径方向外側に向けて拡張していく。径方向流路３４を吐出した後も断面の拡張が継続し、ステータ１４の内壁面に衝突する際には、その断面は拡張部分４０がない場合に比べて広くなる。また、流路断面が広くなることで、冷却液４４の流速も低下する。これらにより、吐出された冷却液４４による面積当たりの衝撃を小さくし、ステータ１４の損傷が抑制される。
【００１９】
上述したように、径方向流路３４を流れる流体は、後方の壁面に沿って流れる傾向がある。よって、前方や側方の壁面を傾斜させて流路を拡張したとしても、流れる冷却液４４の断面を拡大することにはつながりにくい。この実施形態の拡張部分４０のように後方の壁面（傾斜壁面４２）を傾斜させることで、流路断面の拡大を、流れる冷却液４４の断面の拡大に有効につなげることができる。言い換えれば、流路の不必要な拡大を抑えつつ、冷却液の断面を必要最小限にすることができる。流路の不必要な拡大が抑制されることで、電磁鋼板２２およびロータ１２の強度の低下を抑制することができる。
【００２０】
径方向流路３４を形成するためのスリットによって電磁鋼板２２の強度が不足する場合には、例えば上記特許文献１に記載されているようにクランク状の径方向流路を形成することができる。クランク状の径方向流路の例を図５に示す。径方向流路４８は、回転軸１６内の部分４８ａとロータ１２内の部分４８ｂを有する。部分４８ａは、図１に示す実施形態の部分３４ａと同様である。部分４８ｂは、さらに第１の部分４８ｂ-1と、第２の部分４８ｂ-2を有する。第１の部分４８ｂ-1は、ロータ１２の内周から外周に向けて、内周と外周の間の中間付近まで延びている。第２の部分４８ｂ-2は、ロータ１２の外周から内周に向けて、内周と外周の間の中間付近まで延びている。第１および第２の部分４８ｂ-1，４８ｂ-2は、中央付近で回転軸線方向において隣接しており、連通している。これにより、全体としてクランク状の径方向流路４８が形成される。第１の部分４８ｂ-1は、電磁鋼板２２に、その内周縁から外周側に向けて延びて形成された内側スリットにより形成される。ただし、この内側スリットは外周縁まで延びておらず、内周縁と外周縁の間の中央付近で止まっている。第２の部分４８は、電磁鋼板２２に、その外周縁から内周側に向けて延びて形成された外側スリットにより形成される。ただし、この外側スリットは内周縁まで延びておらず、中央付近で止まっている。内側スリットを設けた電磁鋼板２２を複数枚積層し、外側スリットを設けた電磁鋼板２２を複数枚積層し、さらにこれらを隣接させる。さらに、これらを挟むようにして径方向流路となるスリットを設けていない電磁鋼板２２を積層配置する。これにより、クランク状の径方向流路４８を有するロータ１２が形成される。内側および外側スリットは、それ自身は内周縁と外周縁をつないでおらず、これらのスリットを設けた電磁鋼板２２は円環板形状となっている。つまり、これらの電磁鋼板２２は開環しておらず、個々の電磁鋼板２２の強度を確保することができる。クランク状の径方向流路４８の場合、第２の部分４８ｂ-2の外周側の部分に、前述の拡張部分４０と同様の拡張部分が形成される。また、ロータ１２を、積層された電磁鋼板で構成するのではなく、磁性体の粉末を圧縮して固めた圧粉磁心で構成する場合には、図１に示すように、径方向流路３４を直線的に形成することが好適である。
【符号の説明】
【００２１】
１０  モータ、１２  ロータ、１４  ステータ、１６  回転軸、２４  永久磁石、３０  コイル、３２  軸内流路、３４  径方向流路、３８  （径方向流路の）主部分、４０  （径方向流路の）拡張部分、４２  傾斜壁面、４４  冷却液。
【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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