JP7108529B2 - 回転電機 - Google Patents
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Description
この対策として、例えば特許文献1において、端面板の外周部を軸方向の外側に傾斜状に隆起させることが知られている。端面板の外周部を傾斜状に隆起させることにより、端面板の外周縁に導かれた冷媒を傾斜状の隆起でエアギャップから離すように軸方向の外側に飛散させることができる。これにより、冷媒がエアギャップに進入することを抑制できるとされている。
また、端面板の外周部を軸方向の外側に隆起させることにより、端面板の外周部(すなわち、ロータ)の重量が増す。このため、ロータの回転効率に影響を与えることが考えられる。
したがって、外周面に導かれた冷媒が、表面張力によって間隔に進入することを抑えることができ、冷媒をロータコア(間隔)とは反対の方向に指向させることができる。
特に、端面板の外周面に離間面を形成することにより、端面板を軸方向において間隔から離れる外側に隆起させることなく、冷媒の間隔への進入を抑えることができる。その結果、回転電機の軸方向での大型化や、ロータの回転効率に影響を与えることなく、冷媒の間隔への進入を抑制できる。
これにより、端面板の外周縁に導かれた冷媒をエアギャップに対して軸方向に離すことができる。したがって、端面板の外周縁に導かれた冷媒が、表面張力によってエアギャップに進入することを抑えることができる。
図1は、実施形態に係る回転電機1の概略構成を示す断面図である。
図1に示す回転電機1は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される走行用モータである。但し、本発明の構成は、走行用モータに限らず、発電用モータやその他用途のモータ、車両用以外の回転電機(発電機を含む)にも適用可能である。
図2に示すように、ステータ3は、ステータコア11と、ステータコア11に装着されたコイル12と、を備えている。
ステータコア11は、軸線Cと同軸に配置された筒状である。ステータコア11は、例えばケース2(図1参照)の内周面に固定されている。ステータコア11は、軸方向を向く第1軸方向端面(ステータ3の軸方向の端面)11a、及び第2軸方向端面(ステータ3の軸方向の端面)11bを有する。
ステータコア11は、電磁鋼板が軸方向に積層されて構成されている。なお、ステータコア11は、いわゆる圧粉コアであっても構わない。
ロータコア32の第1軸方向端面32aと、ステータコア11の第1軸方向端面11aとは、軸線Cの軸方向において面一になるように位置が揃えられている。また、ロータコア32の第2軸方向端面32bと、ステータコア11の第2軸方向端面11bとは、軸線Cの軸方向において面一になるように位置が揃えられている。但し、第1軸方向端面11a,32a同士、及び第2軸方向端面11b,32b同士は、軸方向の位置が互いに異なっていてもよい。
この状態において、第1端面板34の外側面34bは、第1軸方向端面32aの反対側に配置されている。第1端面板34の外側面34bは、ロータ4の軸方向の第1端部表面を形成し、軸方向に直交する平坦面に形成されている。
また、第1端面板34の外周面34cは、ロータコア32の外周面32cに対して径方向に面一になるように位置が揃えられている。第1端面板34の外周面34cには、第1離間面(離間面)38が形成されている。第1離間面38は、外周面34cに沿って環状に形成されている。
この状態において、第2端面板35の外側面35bは、第2軸方向端面32bの反対側に配置されている。第2端面板35の外側面35bは、ロータ4の軸方向の第2端部表面を形成し、軸方向に直交する平坦面に形成されている。
また、第2端面板35の外周面35cは、ロータコア32の外周面32cに対して径方向に面一になるように位置が揃えられている。第2端面板35の外周面35cには、第2離間面(離間面)39が形成されている。第2離間面39は、外周面35cに沿って環状に形成されている。
軸心流路61は、シャフト31内における軸線Cと同軸となる位置を軸方向に延在している。軸心流路61内には、冷媒ポンプから送出される冷媒10が軸方向に沿って流通する。
合流流路81は、第2端面板35を径方向に延在している。合流流路81は、第2端面板35の内側面35a上で開口している。合流流路81は、上述した磁石保持孔36や貫通孔40に連通している。
図3に示すように、第1離間面38は、例えば、第1端面板34の外周面34cが面取り(C(チャンファー)面取り)により、軸方向に交差して延びる直線状に形成されている。すなわち、第1離間面38は、法線方向が軸方向及び径方向の少なくとも一方向の成分を有してエアギャップ37の方向に向いており、かつ第1端面板34の外周面34cよりもエアギャップ37から径方向に離間している面である。本実施形態の第1離間面38は、軸方向の外側から内側(外側面34bから内側面34a側)に向かうに従い径方向の内側に向けて延びる傾斜面に形成されている。第1端面板34の外周面34cを通り、軸方向に延びる仮想線Lと、第1離間面38と、のなす角度θは、鋭角に形成されている。すなわち、本実施形態の第1離間面38の法線方向は、軸方向及び径方向それぞれに交差している。
次に、上述した回転電機1を冷媒10で冷却する作用を図2~図4に基づいて説明する。
図2に示すように、シャフト流路51の軸心流路61に冷媒10(図3参照)が導かれる。軸心流路61に導かれた冷媒10は、冷媒ポンプの作用とロータ4の回転に伴う遠心力により、主に軸心流路61の内周面上を伝って軸方向の第2側から第1側に向けて流れる。
軸心流路61に案内された冷媒10の一部は、吐出口62内に流入する。吐出口62内に流入した冷媒10は、吐出口62を径方向の外側に向けて流れた後、第1端面板流路52のロータ入口流路71内に流入する。なお、第1端面板流路52では、ロータ4の回転に伴う遠心力によって径方向の内側から外側に向けて冷媒10が流れる。
冷媒10を遠心力によって径方向の外側に飛散させる作用については図3で詳しく説明する。
図3に示すように、ロータ入口流路71からステータ供給路72に流入した冷媒10は、ステータ供給路72を通じて第1端面板34の外部(ロータ4の外部)に吐出される。ロータ4の外部に吐出された冷媒10は、第1端面板34の外側面34b及び外周縁34dを経て外周面34cに導かれる。
この構成によれば、第1離間面38と外周縁34dとの軸方向の間において、外周面34cの表面積を減らすことができる。これにより、第1端面板34の外周面34cに導かれる冷媒量を減らすことができる。そのため、外周面34cに導かれた冷媒10に作用する表面張力を小さく抑えることができる。さらに、外周面34cに導かれた冷媒10をエアギャップ37に対して軸方向に離すことができる。
したがって、外周面34cに導かれた冷媒10が、表面張力によってエアギャップ37に進入することを抑えることができ、冷媒10をロータコア32(エアギャップ37)とは反対の方向に指向させることができる。
この構成によれば、第1離間面38及び第1軸方向端面32a間には溝部46が形成される。これにより、第1端面板34の外周面34cに到達した冷媒10がロータコア32の外周面32cに到達してエアギャップ37に進入するのを抑制できる。
これにより、第1端面板34の外周縁34dに導かれた冷媒10をエアギャップ37に対して軸方向に離すことができる。したがって、第1端面板34の外周縁34dに導かれた冷媒10が、表面張力によってエアギャップ37に進入することを抑えることができる。
比較例の回転電機100は、第1端面板101の外周面101aに、実施形態の第1離間面38が形成されていない。よって、第1端面板101の外周面101aの表面積は、実施形態の外周面34cより大きくなる。
このため、第1端面板101の外周面101aに導かれる冷媒10は、実施形態の外周面34cに導かれる冷媒10より導かれる冷媒量が増す。これにより、外周面101aの冷媒10がエアギャップ37に近接するまで導かれ、冷媒10がエアギャップ37に進入することが考えられる。
例えば、前記実施形態では、第1離間面38を面取りにより直線状に形成した例について説明したが、これに限らない。その他の例として、例えば図4に示すように第1離間面38を湾曲状に形成したり、図5に示すように段差状等に形成したりすることも可能である。このような場合においても、第1離間面38は、法線方向が軸方向及び径方向の少なくとも一方向の成分を有してエアギャップ37の方向に向いており、かつ第1端面板34の外周面34cよりもエアギャップ37から径方向に離間している。
前記実施形態では、第1離間面38が第1端面板34の内側面34aに連なる構成について説明したが、この構成のみに限られない。
前記実施形態では、離間面38,39が環状に形成された構成について説明したが、この構成のみに限らず、周方向に間欠的に形成されていてもよい。
前記実施形態では、冷媒10が軸心流路61を通過した後に外周面34c,35cに付着する場合について説明したが、この構成のみに限られない。すなわち、冷媒はロータ4の外部から端面板34,35(外周面34c,35c)に付着する場合であってもよい。
3…ステータ
4…ロータ
11…ステータコア
11a…第1軸方向端面(端面)
11b…第2軸方向端面(端面)
32…ロータコア
32a…第1軸方向端面(端面)
32b…第2軸方向端面(端面)
33…永久磁石
36…磁石保持孔
34…第1端面板(端面板)
34a…内側面(対向面)
34c…外周面(外周面)
35…第2端面板(端面板)
35c…外周面
38…第1離間面(離間面)
39…第2離間面(離間面)
Claims (4)
- コイルが装着された筒状のステータと、
前記ステータに対して径方向の内側に間隔をあけた状態で回転可能に構成されたロータと、を備え、
前記ロータは、
磁石を保持する磁石保持孔を有するロータコアと、
前記ロータコアの軸方向を向く端面に対向配置され、前記磁石保持孔を覆う端面板と、を備え、
前記端面板の外周面には、軸方向及び径方向の双方の成分を有して前記間隔の方向に向いており、かつ前記端面板の外周面よりも前記間隔から径方向に離間する離間面が形成され、
前記離間面は、軸方向で前記ロータコアに向かうに従い、径方向で前記間隔から離間する方向に連続的に延びており、
前記離間面は、前記ロータコアの軸方向を向く端面の前記磁石保持孔と前記間隔との間において、径方向における前記磁石保持孔と前記間隔との中間位置よりも前記磁石保持孔側で前記ロータコアの軸方向を向く端面と接する回転電機。 - 前記離間面は、前記端面板における前記ロータコアとの対向面に連なっている請求項1に記載の回転電機。
- 前記離間面は面取りにより形成された請求項1又は請求項2に記載の回転電機。
- 前記ステータの軸方向の端面と前記ロータコアの軸方向の端面とは軸方向において位置が揃えられた請求項1から請求項3の何れか1項に記載の回転電機。
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