JP2016158365A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化、軽量化を図りつつ、ロータコアの冷却効率の向上を図る。
【解決手段】ロータコア保持部１６の内周部４２０２の少なくとも軸方向中央近傍に、ロータコア保持部１６の半径方向外方に窪んで内周部４２０２の全周に延在しオイルの貯留を可能としたオイル貯留部１８を設けた。オイル貯留部１８に貯留されたオイルは、遠心力によりロータコア保持部１６に設けられた第１のオイル通路２４を通ってロータコア保持部１６の外周部４２０４へ導かれる。ロータコア保持部１６の外周部４２０４に導かれたオイルは、ロータコア保持部１６の軸方向の中央部近傍から第２のオイル通路２６を通って両側のエンドプレート４４方向にそれぞれ流れ、第２のオイル通路２６の開口部２６０２からそれぞれ排出される。
【選択図】図１

Description

本発明はオイルによりロータコアの冷却を行なうモータに関する。

一般的に、モータは、ロータシャフトと、ロータシャフトと一体に回転可能に保持されたロータコアと、ロータコアの外周部に対向して設けられたステータとを備えて構成されている。
そして、ロータコアが、積層された電磁鋼板と、それら積層された電磁鋼板の内部に配置された永久磁石とを備えるモータが提供されている。
この種のモータは、ロータコアの直径が大きくなるほど、高トルクを得ることができる反面、ロータシャフトの直径が大きくなることから重量が増大してしまう。
そこで、ロータシャフトを中心とした筒状のロータコア保持部を設け、このロータコア保持部の外周部にロータコアを保持させることで、ロータシャフトの直径を大きくすることなくロータコアの直径を大きく確保することで、高トルクで軽量化を図る上で有利なモータが提供されている。
この種のモータでは、ロータコアは、ロータシャフトの軸方向の両端に設けられた一対の環板状のエンドプレートによって挟持されている。

ところで、モータは動作に伴い発熱する。ロータコアの永久磁石は所定温度以上に加熱されると、不可逆的な熱減磁を生じるため、ロータコアを冷却する必要がある。
特許文献１には、ロータコア保持部の半径方向内側に離れた箇所に、半径方向内側に窪むオイル溜め部を配置し、このオイル溜め部をモータによりロータシャフトと一体的に回転させる構成が開示されている。
このモータでは、オイル溜め部に供給されて溜められたオイルがモータの回転に伴い遠心力によりロータコア保持部に向けて飛散することにより、ロータコアの冷却を行なうようにしている。

また、特許文献２には、ロータコア保持部を備えず、ロータシャフトの外周に直接ロータコアが取着されたモータが開示されている。
この特許文献２では、ロータコアにロータコアの軸方向の全長にわたって延在する軸方向油路を設け、この軸方向油路にオイルを流すことでロータコアの冷却を行なうようにしている。

特開２００８−２８９２４５号公報 特開平０９−１８２３７４号公報

しかしながら、前者のモータでは、オイル溜め部のオイルはロータコア保持部を介してロータコアを冷却するため、ロータコアの冷却効率の向上を図る上で不利がある。また、オイル溜め部を形成するための専用の部材が必要となり、モータの小型化、軽量化を図る上で不利がある。
また、後者のモータでは、ロータコアに設けられた軸方向油路を流れるオイルによりロータコアが直接冷却されるものの、オイルが軸方向油路の長手方向の一端から他端に向かって流れる過程でオイルの温度が上昇してしまうことから、軸方向油路の他端側では十分な冷却効果を得ることができず、冷却効率の向上を図る上で改善の余地がある。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、小型化、軽量化を図りつつ、ロータコアの冷却効率の向上を図る上で有利なモータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ロータシャフトと、前記ロータシャフトを中心とした筒状のロータコア保持部の外周部を介して前記ロータシャフトと一体に回転可能に保持されたロータコアと、前記ロータコアの外周部に対向して設けられたステータと、前記ロータシャフト、前記ロータコア、前記ステータを収容するケースとを備えるモータであって、前記ロータコア保持部の内周部の少なくとも軸方向中央近傍に、前記ロータコア保持部の半径方向外方に窪んで前記内周部の全周に延在しオイルの貯留を可能としたオイル貯留部が設けられ、前記ロータコア保持部は、前記オイル貯留部と前記ロータコア保持部の前記外周部とを連通する第１のオイル通路を含んで構成されていることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記ロータコア保持部は、前記内周部および前記外周部を有する筒状壁と、前記筒状壁の軸方向の両端に取着され前記ロータコアを挟持する一対の環板状のエンドプレートとを含んで構成され、前記一対のエンドプレートの内周部は、前記筒状壁の内周面よりも半径方向内側に突出しており、前記オイル貯留部は、前記筒状壁の内周面と前記一対のエンドプレートの内周部とを含んで構成されていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記ロータシャフトと前記筒状壁とを接続する接続部が前記筒状壁の軸方向の中央に設けられ、前記オイル貯留部は、前記筒状壁の軸方向で前記接続部の両側に設けられていることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記第１のオイル通路は、前記ロータコア保持部の少なくとも軸方向中央近傍に設けられ、前記ロータコアは、ロータコア本体部と、前記ロータコア本体部に保持された複数の永久磁石とを含んで構成され、前記ロータコア本体部に第２のオイル通路が設けられ、前記の第２のオイル通路は、前記第１のオイル通路に連通し前記永久磁石の背面に沿って前記ロータコア本体部の軸心方向と平行する方向で前記一対のエンドプレート間に延在し、両端に、前記エンドプレートの外周部よりも半径方向外側において開口する開口部を有していることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、第１のオイル通路を流れるオイルを、ロータコアの軸方向中央近傍から軸方向の両端に向かって流すことができるため、ロータコアの軸方向の一端から他端に向かってオイルを流す場合に比較して、ロータコアの永久磁石をオイルによって効率よく冷却する上で有利となる。
また、ロータコア保持部の内周部にオイル貯留部を設けたので、オイル貯留部を形成するための専用の部材や専用のスペースを確保する必要がないので、小型化、軽量化を図りつつ、ロータコアの冷却効率の向上を図る上で有利となる。
請求項２記載の発明によれば、専用の部材を設けることなく、また、ロータコア保持部に対して複雑な加工を行なうことなくオイル貯留部を実現でき、構成の簡素化を図れ、コストダウンを図る上で有利となる。
請求項３記載の発明によれば、接続部を筒状壁の軸方向の中央に設けた場合であっても、オイル貯留部を筒状壁の軸方向で接続部の両側に設けることで、ロータコアの軸方向の中央部から軸方向の両端に向かって流すことができるため、ロータコアの永久磁石をオイルによって効率よく冷却する上で有利となる。
請求項４記載の発明によれば、エンドプレートに何ら加工を加えることなく、オイルを第２のオイル通路に沿って効率よく流すことができ、コストダウンを図りつつロータコアの冷却効率の向上を図る上で有利となる。

実施の形態に係るモータの構成を示す断面図である。 図１のＡＡ線断面図である。 図１のＢＢ線断面図である。 図１のＣＣ線断面図である。 図１のＤＤ線断面図である。

以下、本発明のモータの実施の形態について図面を参照して説明する。
図１から図５に示すように、モータ１０は、ケース１２と、ロータシャフト１４と、ロータコア保持部１６と、オイル貯留部１８と、ロータコア２０と、ステータ２２と、第１のオイル通路２４と、第２のオイル通路２６とを含んで構成されている。
ロータシャフト１４、ロータコア保持部１６、ロータコア２０、ステータ２２はケース１２に収容されている。
なお、図２において、網掛け表示はオイルを示す。

図１に示すように、ケース１２は、円筒状の周壁１２０２と、周壁１２０２の軸方向の両端を閉塞する一対の端面壁１２０４とを備えている。
モータ１０が設置された状態で鉛直方向におけるケース１２の上部には、オイル２をケース１２内に供給するオイル供給口２８が設けられている。
また、鉛直方向におけるケース１２の下部には、ケース１２内部に供給されたオイルを回収するオイル回収口３０が設けられている。
オイル供給口２８とオイル回収口３０との間は管路３２で接続され、管路３２にオイルポンプ３４と、オイルクーラ３６とが設けられている。
そして、オイル回収口３０で回収されたオイルがオイルクーラ３６で冷却されたのちオイルポンプ３４を介してオイル供給口２８からケース１２内へ供給されるように構成されている。
また、ケース１２の端面壁１２０４の内面に沿って流下するオイルをオイル貯留部１８に導入するオイル導入部３８が設けられている。
本実施の形態では、オイル導入部３８は、端面壁１２０４の内面からオイル貯留部１８の上方箇所に向けて突設された板状の部材で構成されている。

図１に示すように、ロータシャフト１４は、軸状を呈し、ケース１２の端面壁１２０４に設けられた一対の軸受４０により不図示のオイルシールを介して回転可能に支持されている。

図１から図５に示すように、ロータコア保持部１６は、筒状壁４２と、一対のエンドプレート４４と、第１のオイル通路２４とを含んで構成されている。
筒状壁４２は、ロータシャフト１４の軸心を中心とした円筒状を呈しており、内周部４２０２および外周部４２０４を有している。
筒状壁４２は、接続部４６によりロータシャフト１４に連結され、接続部４６は筒状壁４２の軸方向の中央に設けられている。
本実施の形態では、接続部４６は、環板状を呈している。
なお、接続部４６は、ロータシャフト１４の外周から周方向に間隔をおいて放射状に形成された複数の棒材で形成するなどその構造には従来公知の様々な構成が採用可能である。
一対のエンドプレート４４は、環板状を呈し、筒状壁４２の軸方向の両端に取着されロータコア２０を挟持するものである。
図１に示すように、一対のエンドプレート４４の内周部４４０２は、筒状壁４２の内周面４２０２Ａよりも半径方向内側に突出している。

図１に示すように、オイル貯留部１８は、筒状壁４２の内周面４２０２Ａと一対のエンドプレート４４の内周部４４０２とを含んで構成され、筒状壁４２の軸方向で接続部４６の両側に設けられている。
したがって、オイル貯留部１８は、ロータコア保持部１６の内周部４２０２の少なくとも軸方向中央近傍に設けられ、ロータコア保持部１６の半径方向外方に窪んで内周部４２０２の全周に延在しオイルの貯留を可能としている。
また、本実施の形態では、オイル貯留部１８は、オイル導入部３８から導入されるオイルを受け入れ可能に構成されている。

図１に示すように、第１のオイル通路２４は、筒状壁４２の周方向に間隔をおいて複数設けられ、それぞれオイル貯留部１８とロータコア保持部１６の外周部４２０４とを連通する。
本実施の形態では、図１に示すように、第１のオイル通路２４は、接続部４６寄りの箇所で接続部４６を挟んだ２箇所に設けられた第１のオイル通路２４Ａと、それら第１のオイル通路２４Ａを挟んだ２箇所に設けられた第１のオイル通路２４Ｂとで構成されている。
第１のオイル通路２４Ａは図２に示すようにＶ字状に配置された２枚の永久磁石２００４の一方の永久磁石２００４の背面に向かって延在し、合計８つ設けられている。
第１のオイル通路２４Ｂは図３に示すようにＶ字状に配置された２枚の永久磁石２００４の他方の永久磁石２００４の背面に向かって延在し、合計８つ設けられている。

図１から図３に示すように、ロータコア２０は、ロータコア保持部１６の外周部４２０４を介してロータシャフト１４と一体に回転可能に保持されている。
ロータコア２０は、ロータコア本体部２００２と、複数の永久磁石２００４とを含んで構成されている。
ロータコア本体部２００２は、複数の薄い環板状の電磁鋼板が積層されて接合されることで円筒状を呈している。
複数の永久磁石２００４は、ロータコア本体部２００２の軸方向の長さとほぼ同一の長さを有する細長い矩形板状を呈している。
複数の永久磁石２００４は、ロータコア本体部２００２の周方向に間隔をおいて軸方向に延在形成された複数の磁石収容凹部２０１０に収容保持されている。
複数の永久磁石２００４は、２枚を一組としてロータコア２０の半径方向外側に凸のＶ字状に配置されている。

図２、図３、図５に示すように、第２のオイル通路２６は、ロータコア２０に設けられている。
第２のオイル通路２６は、第１のオイル通路２４（２４Ａ、２４Ｂ）に連通し永久磁石２００４の背面に沿ってロータコア本体部２００２の軸心方向と平行する方向で一対のエンドプレート４４間に延在している。第２のオイル通路２６は、エンドプレート４４の外周面４４０４よりも半径方向内側に位置している。
図１、図４に示すように、第２のオイル通路２６は、その両端に、エンドプレート４４の外周面４４０４よりも半径方向外側において開口する開口部２６０２を有している。
そのため、ロータコア２０の回転時に、遠心力により第１のオイル通路２４から第２のオイル通路２６に導かれたオイルは、第２のオイル通路２６の長手方向に沿って第２のオイル通路２６の両端まで確実に流れたのち開口部２６０２に至り、開口部２６０２からロータコア２０の外部に排出される。
図２、図３、図５に示すように、第２のオイル通路２６は、各第１のオイル通路２４に連通しロータコア２０の内部でロータコア２０の半径方向に延在する複数の第１の通路部２６Ａと、第１の通路部２６Ａに連通し永久磁石２００４の背面に沿って筒状壁４２の軸心方向と平行する方向で一対のエンドプレート４４間に延在する第２の通路部２６Ｂとを有している。
第２の通路部２６Ｂは、半径方向外側に凸のＶ字状に配置された２枚の永久磁石２００４の背面に沿ったＶ字状を呈している。より詳細には、本実施の形態では、図２、図３に示すように、筒状壁４２の軸心と直交する平面で切断した第２の通路部２６Ｂの断面形状は、永久磁石２００４の背面に沿って細長の矩形部がＶ字状に交わると共に、各矩形部の延在方向の中間部に円弧部２６１０が形成されている。円弧部２６１０を設けることで、第２の通路部２６Ｂの断面積と濡れ縁長さとの比率から第２の通路部２６Ｂの流量を確保する上で有利となっている。

図１に示すように、ステータ２２は、ロータコア２０の外周部４２０４に対向して設けられ、ケース１２の周壁１２０２で支持されている。
ステータ２２は、不図示のステータコイルを備えている。
ステータコイルに電流が供給されることで発生した磁力と、ロータコア２０の永久磁石２００４の磁力との磁気相互作用によってロータコア２０に回転力が発生し、ロータコア保持部１６と一体的にロータシャフト１４が回転する。

次に作用効果について説明する。
ステータコイルに電流が供給されることでロータコア保持部１６およびロータシャフト１４が回転する。
この際、オイルポンプ３４によりオイルがオイル供給口２８からケース１２内に供給され、オイルはロータコア２０、ロータコア保持部１６に掛かり、回転するロータコア２０およびロータコア保持部１６によりロータコア２０の半径方向外方に飛ばされる。
そして、一対の端面壁１２０４に飛ばされたオイルは、端面壁１２０４を伝って下方に流れ、オイル導入部３８からオイル貯留部１８に導かれ、オイル貯留部１８に貯留される。
オイル貯留部１８に貯留されたオイルは、遠心力によりロータコア保持部１６に設けられた複数の第１のオイル通路２４を通ってロータコア保持部１６の外周部４２０４へ導かれる。
ロータコア保持部１６の外周部４２０４に導かれたオイルは、第２のオイル通路２６を通って両側のエンドプレート４４方向にそれぞれ流れ、第２のオイル通路２６の開口部２６０２からそれぞれロータコア２０の外部に排出される。
排出されたオイルは、遠心力によりケース１２の内面に飛散されたのち、ケース１２の内面を伝って下方に流れてケース１２の下部に溜まり、オイルポンプ３４によりオイル回収口３０からオイルクーラ３６を介してオイル供給口２８に供給される。

本実施の形態によれば、第１のオイル通路２４を流れるオイルを、ロータコア２０の軸方向中央近傍から軸方向の両端に向かって流すことができるため、ロータコア２０の軸方向の一端から他端に向かってオイルを流す場合に比較して、ロータコア２０の永久磁石２００４をオイルによって効率よく冷却する上で有利となる。
すなわち、オイルがロータコア２０の軸方向中央近傍から両端部に向かって流れることになるため、オイルがロータコア２０の両端部に行き渡るまでのオイル移動距離が軸方向の両側でほぼ等しくなり、オイル温度上昇度合いを均等にできるので、均一な冷却を行なう上で有利となることから、ロータコア２０の永久磁石２００４をオイルによって効率よく冷却する上で有利となる。
また、ロータコア保持部１６の内周部４２０２に、ロータコア保持部１６の半径方向外方に窪んで内周部４２０２の全周に延在しオイルの貯留を可能としたオイル貯留部１８を設けたので、オイル貯留部１８を形成するための専用の部材や専用のスペースを確保する必要がない。
したがって、小型化、軽量化を図りつつ、ロータコア２０の冷却効率の向上を図る上で有利となる。

また、本実施の形態によれば、ロータコア保持部１６を、筒状壁４２と、筒状壁４２の軸方向の両端に取着されロータコア２０を挟持する一対の環板状のエンドプレート４４とを含んで構成し、一対のエンドプレート４４の内周部４４０２を、筒状壁４２の内周面４２０２Ａよりも半径方向内側に突出させ、オイル貯留部１８を、筒状壁４２の内周面４２０２Ａと一対のエンドプレート４４の内周部４４０２とを用いて構成した。
したがって、専用の部材を設けることなく、また、ロータコア保持部１６に対して複雑な加工を行なうことなくオイル貯留部１８を実現でき、構成の簡素化を図れ、コストダウンを図る上で有利となる。

また、本実施の形態によれば、接続部４６を筒状壁４２の軸方向の中央に設けた場合であっても、オイル貯留部１８を筒状壁４２の軸方向で接続部４６の両側に設けることで、ロータコア２０の軸方向中央近傍から軸方向の両端に向かって流すことができるため、ロータコア２０の永久磁石２００４をオイルによって効率よく冷却する上で有利となる。

また、本実施の形態によれば、第２のオイル通路２６が、第１のオイル通路２４に連通し永久磁石２００４の背面に沿ってロータコア本体部２００２の軸心方向と平行する方向で一対のエンドプレート４４間に延在し、両端に、エンドプレート４４の外周面４４０４よりも半径方向外側において開口する開口部２６０２を有している。
したがって、エンドプレート４４に何ら加工を加えることなく、オイルを第２のオイル通路２６に沿って効率よく流すことができ、コストダウンを図りつつロータコア２０の冷却効率の向上を図る上で有利となる。

１０ モータ
１２ ケース
１４ ロータシャフト
１６ ロータコア保持部
１８ オイル貯留部
２０ ロータコア
２００２ ロータコア本体部
２００４ 永久磁石
２２ ステータ
２４ 第１のオイル通路
２６ 第２のオイル通路
２６０２ 開口部
４２ 筒状壁
４２０２ 内周部
４２０２Ａ 内周面
４２０４ 外周部
４４ エンドプレート
４４０２ 内周部
４４０４ 外周面
４６ 接続部

Claims (4)

1. ロータシャフトと、
   前記ロータシャフトを中心とした筒状のロータコア保持部の外周部を介して前記ロータシャフトと一体に回転可能に保持されたロータコアと、
   前記ロータコアの外周部に対向して設けられたステータと、
   前記ロータシャフト、前記ロータコア、前記ステータを収容するケースと、
   を備えるモータであって、
   前記ロータコア保持部の内周部の少なくとも軸方向中央近傍に、前記ロータコア保持部の半径方向外方に窪んで前記内周部の全周に延在しオイルの貯留を可能としたオイル貯留部が設けられ、
   前記ロータコア保持部は、前記オイル貯留部と前記ロータコア保持部の前記外周部とを連通する第１のオイル通路を含んで構成されている、
   ことを特徴とするモータ。
2. 前記ロータコア保持部は、前記内周部および前記外周部を有する筒状壁と、前記筒状壁の軸方向の両端に取着され前記ロータコアを挟持する一対の環板状のエンドプレートとを含んで構成され、
   前記一対のエンドプレートの内周部は、前記筒状壁の内周面よりも半径方向内側に突出しており、
   前記オイル貯留部は、前記筒状壁の内周面と前記一対のエンドプレートの内周部とを含んで構成されている、
   ことを特徴とする請求項１記載のモータ。
3. 前記ロータシャフトと前記筒状壁とを接続する接続部が前記筒状壁の軸方向の中央に設けられ、
   前記オイル貯留部は、前記筒状壁の軸方向で前記接続部の両側に設けられている、
   ことを特徴とする請求項２記載のモータ。
4. 前記第１のオイル通路は、前記ロータコア保持部の少なくとも軸方向中央近傍に設けられ、
   前記ロータコアは、ロータコア本体部と、前記ロータコア本体部に保持された複数の永久磁石とを含んで構成され、
   前記ロータコア本体部に第２のオイル通路が設けられ、
   前記第２のオイル通路は、前記第１のオイル通路に連通し前記永久磁石の背面に沿って前記ロータコア本体部の軸心方向と平行する方向で前記一対のエンドプレート間に延在し、両端に、前記エンドプレートの外周部よりも半径方向外側において開口する開口部を有している、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ。

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