(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の放熱フィン（２１）が周方向に沿って設けられ、隣接する放熱フィン（２１）の間には冷却気流通路（２３）が形成される、ケーシング（３）と、
前記ケーシング（３）の両端に取り付けられてほぼ密閉される内部空間（５）を形成する第１のエンドカバー（７）及び第２のエンドカバー（９）と、
前記第１のエンドカバー（７）及び前記第２のエンドカバー（９）によって回転可能に支持される回転軸（１５）と、
前記内部空間（５）に位置され且つ前記回転軸（１５）に取り付けられるロータ（１７）と、
前記内部空間（５）で前記ロータ（１７）を囲んで且つ前記ケーシング（３）と密接に隣接して設けられるステータ（１９）と、
を有する電動機（１）において、
前記電動機（１）は、前記放熱フィン（２１）に設けられて前記放熱フィン（２１）が前記ケーシング（３）の周方向でその一部が周囲環境に露出されることを許容する気流案内装置（２５）を更に有し、前記気流案内装置（２５）は、前記冷却気流通路（２３）の途中で前記冷却気流通路（２３）から周囲環境へ溢れる傾向がある冷却気流を再び前記冷却気流通路（２３）に案内するように構成されており、
前記放熱フィン（２１）および前記冷却気流通路（２３）は、前記回転軸（１５）の軸方向に沿って伸びており、
前記気流案内装置（２５）は、前記回転軸（１５）の軸方向に沿って前記放熱フィン（２１）にお互いに離隔して設けられる複数の気流案内リング（２７）を有し、
前記気流案内リング（２７）は、前記冷却気流通路（２３）の入口（２３ａ）方向を向けた一端（２７ａ）で径方向外側へ広がり、当該一端（２７ａ）は前記冷却気流通路（２３）の径方向外側にある
ことを特徴とする電動機（１）。
【請求項２】
前記気流案内装置（２５）は、前記ケーシング（３）に沿って前記放熱フィン（２１）に螺旋状に設けられる気流案内バーを有することを特徴とする、請求項１記載の電動機（１）。
【請求項３】
前記気流案内バーは、前記冷却気流通路（２３）の入口（２３ａ）方向を向けた一側で径方向外側へ広がることを特徴とする、請求項２記載の電動機（１）。
【請求項４】
前記気流案内装置（２５）は、前記ケーシング（３）の周方向に沿って又は螺旋状通路に沿ってお互いに離隔して設けられる複数の案内板を有することを特徴とする、請求項１記載の電動機（１）。
【請求項５】
前記案内板は前記冷却気流通路（２３）の入口（２３ａ）方向を向けた一側で径方向外側へ広がることを特徴とする、請求項４記載の電動機（１）。
【請求項６】
前記冷却気流通路（２３）の出口（２３ｂ）と対向するエンドカバーの面（７ａ）は円弧型面に形成されることを特徴とする、請求項１記載の電動機（１）。
【請求項７】
前記電動機（１）は、前記第１のエンドカバー（７）又は前記第２のエンドカバー（９）に取り付けられる冷却ファン（２９）を更に有し、前記冷却ファン（２９）は前記電動機（１）又は他の電動機（３３）によって駆動されることを特徴とする、請求項１記載の電動機（１）。
【請求項８】
前記電動機（１）は、前記電動機（１）の回転を制御するための回転変圧器（３５）を更に有することを特徴とする、請求項１記載の電動機（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動機に関し、特に電動機の冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動バイク、電動自転車、及び電動自動車などのような電動車両で使われる電動機の電力が増加するにつれて、電動機に対して効果的な冷却を行うことがますます大事になっている。例えばベアリング、回転密封、磁石及び銅コイルなどの電動機素子の最大許容稼働温度は、電動機の最大連続電力を決めている。電動機の稼働時、ステータとロータでは熱損失が発生する場合がある。電動機に対して液体冷却を行うことは可能であっても、構造の簡素化及び原価低減のために、通常、このような電動機では気流冷却を採用する。このために、通常、電動機の熱伝導面としての電動機ケーシングには、ケーシングの縦方向に伸びる複数の放熱フィンが周方向に沿って設けられ、隣接する放熱フィンの間には、縦方向に伸びる冷却気流通路が形成される。冷却気流は、冷却気流通路に沿って流動するとき、放熱フィンと熱交換することで、熱を放熱フィンから奪って周囲環境へ放出することができる。
【０００３】
冷却気流通路が周囲環境を向けて完全に開放される電動機にとっては、冷却気流が冷却気流通路に沿って流動するとき、気流速度がだんだん低くなり、冷却気流通路を完全に流れだす前に冷却気流が周囲環境へ放出される可能性があり、これは、冷却気流通路の下流に位置される電動機の部分が十分に冷却できないことを招来する。この問題を解決するために、電動機のケーシングに一つの円筒型カバーシリンダを設けて、円筒型カバーシリンダは、冷却気流通路を、両端のみで開放される密閉通路に形成することで、冷却気流が途中で周囲環境へ放出されることを防止する技術案を提案した。しかし、このような円筒型カバーシリンダは、外部自然気流と放熱フィンの接触を制限して放熱効率を低下させ、特に冷却気流通路を強制冷却気流が流れない場合の放熱効率を低下させる。
【０００４】
従って、従来の電動機の冷却方法を改善する必要がある。
【０００５】
発明の開示
本発明の目的は、上述した従来技術での少なくとも一つの欠陥を克服するためのもので、電動機が均一に冷却されることができるとともに電動機の放熱効率を向上させることができる電動機を提案する。
【０００６】
このために、本発明の一方面によると、電動機を提供する。前記電動機は、
縦方向に伸びる複数の放熱フィンが周方向に沿って設けられ、隣接する放熱フィンの間には縦方向に伸びる冷却気流通路が形成される、ケーシングと、
前記ケーシング両端に取り付けられてほぼ密閉される内部空間を形成する第１のエンドカバー及び第２のエンドカバーと、
前記第１のエンドカバー及び前記第２のエンドカバーによって回転可能に支持される回転軸と、
前記内部空間に位置され且つ前記回転軸に取り付けられるロータと、
前記内部空間で前記ロータを囲んで且つ前記ケーシングと密接に隣接して設けられるステータと、を有する前記電動機において、
前記電動機は、前記放熱フィンに設けられて前記放熱フィンが前記ケーシングの周方向でその一部が周囲環境に露出されることを許容する気流案内装置を更に有し、前記気流案内装置は、前記冷却気流通路の途中で前記冷却気流通路から周囲環境へ溢れる傾向がある冷却気流を再び前記冷却気流通路に案内するように構成されることを特徴とする。
【０００７】
本発明の気流案内装置によると、冷却気流が冷却気流通路全体を流れることができるように確保して、電動機の、冷却気流通路の下流に位置される部分も効果的に冷却されることができるようにし、一方、放熱フィンがケーシングの周方向で部分的に周囲環境に露出されることを許容して、外部自然気流が放熱フィンと直接接触できるようにして、放熱効率を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は本発明の好ましい実施例に係る電動機の模式的斜視図である。
【図２】図２は本発明の好ましい実施例に係る電動機の他の模式的斜視図である。
【図３】図３は本発明の好ましい実施例に係る電動機の模式的断面斜視図である。
【図４】図４は本発明の好ましい実施例に係る電動機の模式的斜視図であって、ここで、矢印で気流流動通路を表す。
【０００９】
発明を実施するための最良の形態
以下、例示的な例と組み合わせて本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。当業者は、これらの例示的実施例は、本発明に対する如何なる限定も意味しないことを理解すべきである。
【００１０】
図１は本発明の好ましい実施例に係る電動機の模式的斜視図であり、図２は本発明の好ましい実施例に係る電動機の他の模式的斜視図であり、図３は本発明の好ましい実施例に係る電動機の模式的断面斜視図である。図２及び図３では図１の配線ボックスを省略している。図１〜図３に示されたように、本発明の好ましい実施例に係る電動機１は、ケーシング３と、ケーシング３両端に取り付けられてほぼ密閉される内部空間５を形成する第１のエンドカバー７及び第２のエンドカバー９と、第１のエンドカバー７に設けられた第１ベアリング１１と第２のエンドカバー９に設けられた第２ベアリング１３によって回転可能に支持される回転軸１５と、内部空間５に位置され且つ回転軸１５に取り付けられて回転軸１５に伴って回転するロータ１７と、及び内部空間５でロータ１７を囲んで且つケーシング３と密接に隣接して設けられるステータ１９と、を有する。
【００１１】
ケーシング３には、周方向に沿って、ケーシングの縦方向に伸びる複数の放熱フィン２１が設けられ、隣接する放熱フィン２１の間には縦方向に伸びる冷却気流通路２３が形成される。本発明によれば、電動機１は、放熱フィン２１に設けられ、且つ放熱フィン２１がケーシングの周方向でその一部が周囲環境に露出されることを許容する気流案内装置２５を更に有する。気流案内装置２５は、冷却気流通路２３の途中で冷却気流通路２３から周囲環境へ溢れる傾向がある冷却気流を再び冷却気流通路２３に案内して、冷却気流が冷却気流通路２３の途中で冷却気流通路２３から周囲環境へ溢れることを防止するためのものである。
【００１２】
図面に示された好ましい実施例では、気流案内装置２５は、ケーシング３の縦方向に沿ってお互いに離隔して放熱フィン２１に設けられる複数の気流案内リング２７を更に有する。各気流案内リング２７はケーシング３を囲む環状部材に形成される。好ましいのは、気流案内リング２７は冷却気流通路２３の入口２３ａ方向（例えば、図１〜図４では右方向を向けて）を向けた一端２７ａで径方向外側へ若干広がって、ベル状を形成することで、冷却気流通路２３の途中で冷却気流通路２３から周囲環境へ溢れる傾向がある冷却気流を再び冷却気流通路２３に案内するのに更に有利である。好ましい実施例では、二つの気流案内リング２７が、ケーシング３の縦方向に沿ってお互いに離隔して放熱フィン２１に設けられることが示されたが、電動機のサイズによって、放熱フィン２１に一つ、三つ又はそれ以上の量の気流案内リング２７を設けることも可能であることを理解すべきである。また、気流案内装置２５は完整な環状部材に形成されるのではなく、ケーシング３の周方向に沿ってお互いに離隔して設けられる複数の案内板に形成されても良い。部分的に放熱フィン２１と密着された各案内板は冷却気流通路２３の入口方向（例えば、図１〜図４では右方向を向けて）を向けた一側で径方向外側へ若干広がる。必要によって、ケーシング３の縦方向に沿って複数の箇所にこのようなお互いに離隔された複数の案内板を設けることができる。
【００１３】
他の実施様態として、気流案内装置２５は、ケーシング３に沿って放熱フィン２１に螺旋状に設けられた気流案内バーでも良い。螺旋状の気流案内バーは更に容易に加工及び組み立てられる。螺旋状の気流案内バーの隣接するねじ山の間のピッチは、電動機のサイズによって合理的に選択することができる。好ましいのは、螺旋状の気流案内バーは冷却気流通路２３の入口２３ａ方向（例えば、図１〜図４では右方向を向けて）を向けた一側で径方向外側へ若干広がることで、冷却気流通路２３の途中で冷却気流通路２３から周囲環境へ溢れる傾向がある冷却気流を再び冷却気流通路２３に案内するのに更に有利である。尚、気流案内装置２５は、螺旋状の連続した気流案内バーではなく、螺旋状通路に沿ってお互いに離隔して設けられる複数の案内板を有しても良い。部分的に放熱フィン２１と密着された各案内板は冷却気流通路２３の入口方向（例えば、図１〜図４では右方向を向けて）を向けた一側でも方向外側へ若干広がっても良い。
【００１４】
以上、気流案内装置２５が円形通路又は螺旋状通路に沿ってお互いに離隔して設けられる複数の案内板を有する場合について説明したが、気流案内装置２５は如何なるそのほかの適切なパターン又は形式でお互いに離隔して設けられる複数の案内板を有してもいいことを理解すべきである。
【００１５】
本発明の好ましい実施例に係る電動機では、自然気流を強制冷却気流として用いられることができ、例えば電動機が車両に取り付けられたとき、電動機は周囲環境に対する運動によって気流を生成するが、電動機の後エンドカバー（図面での第２のエンドカバー９）に一つの冷却ファン２９を取り付けて必要な強制冷却気流を生成しても良い。冷却ファン２９を前エンドカバーに取り付けるのも可能である。冷却ファン２９は、ケーシング３に取り付けられて貫通穴を有するカバー蓋３１によって覆われても良い。冷却ファン２９は、電動機１によって駆動されるように、回転軸１５に取り付けられる。冷却ファン２９は、冷却ファン２９の稼働と電動機１の稼働が別途で制御されるように、別途で設けられる他の電動機３３によって駆動されるのが更に好ましい。こうして、電動機１が稼働されるとき、必要によって冷却ファン２９の稼働を制御して、エネルギーを更に節約する目的を達成することができる。電動機の前エンドカバー（図面での第１のエンドカバー７）には、回転軸１５に取り付けられる回転変圧器３５が更に設けられて、電動機１の回転を制御する。また、冷却気流通路２３を流れた気流が快速で円滑に周囲環境へ放出されるようにするため、冷却気流通路２３の出口２３ｂと対向するエンドカバー（図面での第１のエンドカバー７）の面７ａは円弧型面に形成されて、既に熱交換を行った冷却気流の放出に有利になる。
【００１６】
図４は本発明の好ましい実施例に係る電動機の模式的斜視図であって、ここで、矢印で気流流動通路を表す。図４において、太い矢印Ａは必要な理想的気流流動通路を表し、細い矢印Ｂは本発明の気流案内装置が取り付けられた後の実際に可能な気流流動通路を表す。知っているように、電動機に本発明の気流案内装置が設けられていない場合、冷却気流は冷却気流通路２３の途中で冷却気流通路２３から周囲環境へ溢れる可能性がある。しかし、電動機に本発明の気流案内装置２５を設けた後、冷却気流が冷却気流通路２３の途中で冷却気流通路２３から周囲環境へ溢れる傾向がある時に、本発明の気流案内装置２５はこのような溢れる直前の気流を再び下流の冷却気流通路２３に案内し、細い矢印Ｂに示すようである。こうして、実際に可能な気流流動通路は、太い矢印Ａで表す必要な理想的気流流動通路に非常に近接して、冷却気流が冷却気流通路２３全体を流れるように確保することができ、且つ冷却気流通路２３を定義する放熱フィン２１と十分に熱交換を行うことで、電動機１の、冷却気流通路２３下流に位置される部分も効果的に冷却されることができるようにする。
【００１７】
本発明に係る気流案内装置は、従来技術中の円筒型カバーシリンダのようにケーシング上の放熱フィンを完全に覆うのではない。こうして、冷却気流が冷却気流通路全体を流れるように確保して、電動機の、冷却気流通路の下流に位置される部分も効果的に冷却されることができるようにする一方、外部自然気流が放熱フィンと直接接触できるようにして、放熱効率を向上させる。一部の場合において、本発明では放熱フィンと直接接触する外部自然気流のみを使用すれば電動機を冷却できる技術案を許容し、強制冷却気流を生成して冷却気流通路を流す必要が無いので、エネルギー消費を更に低減させる。
【００１８】
以上、具体的な実施例と組み合わせて本発明を詳細に説明したが、以上の説明及び図面に示された実施例は何れも例示的なもので、本発明を制限するものではないことを理解すべできある。当業者は、本発明の趣旨を離脱しない範囲内で、本発明に対していろいろな変形又は修正を行うことができ、このような変形又は修正は何れも本発明の範囲に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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