JPH07213019A - 電動機の液冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】ステータコイル外周面にスリーブを圧入し、ス
リーブの外周面に冷却水パイプを巻きつける。そして、
スリーブの両端面をブラケットに密着させる。 【効果】簡単な構造でステータコアの冷却とブラッケト
の冷却を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回転電動機または発電機
の液冷却構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】発電機の小型軽量化のために、ステータ
を二つのブラケットではさみ、このブラケットを通しボ
ルトで締結して、ステータとブラケットを固定している
構造のものがある（特開平5−30707号公報）。この構造
のものは、冷却ファンによってステータコイルやロータ
の冷却を行う空冷式である。電動機においても、ブラケ
ットを通しボルトで締結する構造をとることが考えられ
るが、なお一層の小型軽量化を行うためには冷却性能を
向上させる必要があるため、空冷式ではなく液冷却式を
採用することになる。特に、電気自動車に用いられる駆
動用電動機では、小型軽量化，低コスト化が重要になっ
ている。液冷却式として、たとえば特開平5−103445 号
公報に見られるように、押出し成形によってケーシング
に冷却水通路を設けている例があるが、この方法ではケ
ーシングが重くなり、またコスト高になる。小形軽量化
のためには、ブラケットを通しボルトで締結する構造の
ものが有利であるが、この構造のものを水などの液体で
冷却する方法について検討されていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、ステータを二つのブラケットではさみこの
ブラケットを通しボルトで締結して、ステータとブラケ
ットを固定している構造の電動機において、小形軽量化
のために簡単な構造で冷却効果を発揮する液冷却方法を
実現することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】電動機の冷却では、ステ
ータコイル及び軸受部の温度上昇を押さえることが重要
である。ステータコイルの温度上昇防止については、ス
テータコアの外周面を液冷却することになるが、ステー
タコアの外周面に直接冷却液を接触させることはできな
い。そこで、ステータコアの外周面に円筒状の薄いスリ
ーブをはめこみ、スリーブの外周面に冷却液が接触する
ように冷却水通路を設ける。ここで、ステータコアの外
周面とスリーブ内面を密着させる必要があるが、これは
スリーブにステータコアを圧入することにより達成され
る。軸受部の温度上昇防止については、軸受が設けられ
ているブラケットを冷却しなければならないが、これは
ブラケットの熱がスリーブに逃げるようにブラケットと
スリーブを接触させれば良い。

【０００５】

【作用】ステータコイルやロータで発熱した熱は、ステ
ータコアからスリーブ，冷却水の順に伝わって行く。ス
テータコアとスリーブの接触熱抵抗は圧入によりかなり
小さくなるので、スリーブとしてアルミ材など熱伝導の
良い材料を用いると、冷却水を、直接、ステータコアに
接触させた場合と同じ冷却効果が得られる。スリーブに
設ける冷却水通路がスリーブ外周面全体に及んでいる場
合には、スリーブをかなり薄くできる。冷却水通路が部
分的な場合には、円周方向だけでなく軸方向にも熱の流
れが生じるが、この時、スリーブを少し厚くすると、軸
方向の熱抵抗の増大を防止できる。したがって、冷却水
通路が部分的な場合でも冷却性能の低下が少ないので、
冷却水通路の簡略化ができる。

【０００６】スリーブとブラケットは接触しているこ
と、またスリーブは十分冷却されているので、ブラケッ
トの熱はスリーブに伝わり、ブラケットの温度上昇が押
さえられ、最終的にはブラケットに設けられた軸受の温
度上昇を防止できる。

【０００７】

【実施例】図１は本発明による電動機の液冷却方法の説
明図である。冷却水はポンプ１によりラジエータ２，モ
ータの冷却水パイプ３の順に循環されており、モータで
発生する熱の大部分は、モ−タの冷却水パイプ３内の冷
却水に伝達され、ラジエータ２で放熱される。図１に示
したモータの断面は図２のようになっている。

【０００８】スリーブ４の外周面には冷却水パイプ３が
巻かれており、この冷却水パイプ３はスリーブ４にロー
付けされている。このように冷却水パイプが設けられた
スリーブ４にステータコア５を圧入し、ステータコア５
を二つのブラケット６ａ，６ｂではさみ、通しボルト７
とナット８によりステータコア５と二つのブラケット６
ａ，６ｂを締結している。このモータの強度は、通しボ
ルト７，ステータコア５，二つのブラケット６ａ，６ｂ
により維持されており、スリーブ４はステータコアの冷
却のために用いられる構造になっている。ブラケット６
ａと６ｂの軸方向長さＬＢに対してスリーブ４の軸方向
長さＬＳは同じ長さになるように設定してある。ブラケ
ット６ａには軸受９ａが取り付けられ、ブラケット６ｂ
には軸受９ｂが取り付けられている。

【０００９】回転（出力）軸１０にはロータ１１がはめ
こまれている。ロータ１１の両端にはエンドリング１２
ａ，１２ｂが取り付けられており、更にエンドリングの
両端には内部冷却ファン１３ａ，１３ｂが取り付けられ
ている。そして、回転軸１０は、二つの軸受９ａ，９ｂ
により支持されている。軸受９ｂの右側には軸シール１
４が取り付けられており、内部と外気の遮断を行ってい
る。

【００１０】発熱する部分は、ステータコア５，ステー
タコア５にはめこまれたステータコイル１５，ロータコ
ア１１，ロータコア１１内にはめこまれたロータバー
（図示していない）やエンドリング１２ａ，１２ｂであ
る。これらの熱の一部分はロータの両端面，ステータコ
イル表面，ステータコア端面から両側の空気１６ａと１
６ｂに伝達され、それぞれブラケット６ａと６ｂに伝達
される。内部冷却ファン１３ａと１３ｂはこの熱の流れ
を促進するためのものである。しかし、大部分の熱は、
ロータ外周面からステータコア５，ステータコア５の外
周面からスリーブ４に伝達される。スリーブ４としてア
ルミなど熱伝導の良い材料を用いるとともにステータコ
ア５とスリーブ４は圧入により密着しているので、熱抵
抗は非常に小さくなっている。また冷却水パイプ３とス
リーブ４はロー付けされており、しかも均一に並べられ
ていることから冷却水パイプ３の内面とスリーブ４の熱
抵抗も小さくなる。このような冷却構造では、スリーブ
４の厚さＴはステータコア５の圧入時にスリーブが変形
しない程度に薄くできるので、モータ重量を低減でき
る。

【００１１】ブラケット６ａと６ｂには、空気１６ａと
１６ｂを介して熱が伝達されるので、ブラケット６ａと
６ｂの冷却を行わないと、ブラケットの温度上昇により
軸受９ａ，９ｂは損傷する。ブラケットの冷却のために
ブラケットの外周面に冷却水パイプをロー付けする方法
が考えられるが、ブラケットの材料としてアルミを用い
るとロー付けによってブラケットの強度が低下するとい
った問題やコスト高になる問題がある。そこで、スリー
ブ４の両端にはフランジ部分４ａ，４ｂを設け、ブラケ
ット６ａ，６ｂとスリーブのフランジ部分４ａ，４ｂが
接触するようにしてある。ブラケットに伝達される熱量
は比較的少ないので、ブラケットに冷却水通路を設ける
ことなく、このようにスリーブ４とブラケット６ａ，６
ｂを接触させるという簡単な構造で軸受の温度上昇を十
分押さえることができる。

【００１２】スリーブ４の長さＬＳと両ブラケット間の
距離ＬＢとを同じにするには、ステータコアの積層厚さ
やブラケットの合わせ面の深さＬＢａ，ＬＢｂをあらか
じめ測定し、この測定値に基づいてＬＳを設定する必要
がある。このような構造は量産に向かない。図３はスリ
ーブの寸法合わせを必要としない液冷却方法の説明図で
ある。ステータコア５に二つのスリーブ１７ａと１７ｂ
を圧入している。二つのスリーブの外周面には冷却水パ
イプ３ａ，３ｂが巻かれロー付けされている。そして、
冷却水パイプ３ａと３ｂは、図４に示すようにゴムホー
ス１８によって接続されている。スリーブ１７ａの長さ
ＬＳａと１７ｂの長さＬＳｂを合わせた寸法は、ＬＢよ
りも小さくなるようにあらかじめ設定する。スリーブ１
７ａ及び１７ｂはそれぞれボルト１９ａ，１９ｂにより
ブラケット６ａ，６ｂに取り付けられている。ボルト１
９ａと１９ｂを締め付けることによりスリーブ１７ａ及
び１７ｂのフランジ部２０ａ，２０ｂとブラケット６
ａ，６ｂのフランジ部は強制的に密着される。

【００１３】スリーブが一個の場合には、冷却水パイプ
をスリーブ外周面全面に巻きつけることが可能である
が、スリーブを二個にすると冷却水パイプも二個必要に
なり、各々の冷却水パイプを接続しなければならないこ
とから、図４に示したようにスリーブ外周面の全面では
なく一部分に冷却水パイプを巻きつける場合がある。こ
のような場合には、スリーブにおいて軸方向の熱の流れ
が生じやすくなるので、スリーブの厚さＴを少し大きく
設定しておくと、冷却水パイプ内面とスリーブ間の熱抵
抗の増大を防止できる。

【００１４】以上の実施例では、冷却水通路を形成する
部材としてアルミパイプや銅パイプを用いるが、機械加
工によってスリーブ４ａ，４ｂに直接冷却水通路を設け
ても良い。また、冷却水パイプにスリーブを巻きつけて
ロー付けしているが、図５に示したように、蛇行させた
冷却水パイプ３をスリーブ４の円周上に配置しても良
い。この場合、冷却水パイプ３はロー付けされていない
ので、ベルト２１ａ，２１ｂによって冷却水パイプ３を
締め付け、スリーブ４と冷却水パイプ３との間の接触熱
抵抗小さくする必要がある。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、スリーブ外周面に冷却
水通路を形成する部材を配置し、このスリーブを両フラ
ンジに密着させるという簡単な構造で、ステータコアの
冷却とブラッケトの冷却を行うことができるので、小形
軽量化とコスト低減に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電動機の液冷却の系統図。

【図２】本発明による電動機の液冷却方法でスリーブが
一個の場合の説明図。

【図３】本発明による電動機の液冷却方法でスリーブが
二個の場合の説明図。

【図４】スリーブが二個の場合の液冷却方法の系統図。

【図５】スリーブに冷却水パイプを配置する他の方法の
説明図。

【符号の説明】

３…冷却水パイプ、４…第一のスリーブ、５…ステータ
コア、６ａ，６ｂ…ブラケット、７…通しボルト、１１
…ロータ、１７ａ，１７ｂ…第二のスリーブ、１９ａ，
１９ｂ…ボルト、２０ａ，２０ｂ…スリーブのフランジ
部、２１ａ，２１ｂ…締め付けベルト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステータ，ロータ、前記ロータと一体化さ
   れている回転軸を含む電動機で、前記ステータの両端に
   各々ブラケットを配置し、前記両ブラケットを通しボル
   トで締結して前記ステータと前記ブラケットを固定し、
   前記ロータは前記ステータ内に配置され、前記回転軸は
   前記ブラケットに設けられた軸受を介して支持される電
   動機の液冷却方法において、前記ステータの外周面に密
   着し、前記両ブラケットの端面とも密着するようにスリ
   ーブをはめこみ、前記スリーブの外周面に冷却水通路を
   形成する部材を設けたことを特徴とする電動機の液冷却
   構造。