特開 2024-98387 回転機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024098387

(43)【公開日】2024-07-23

(54)【発明の名称】回転機

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/19 20060101AFI20240716BHJP

【ＦＩ】

H02K9/19 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023001870

(22)【出願日】2023-01-10

(71)【出願人】

【識別番号】000006105

【氏名又は名称】株式会社明電舎

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100116001

【弁理士】

【氏名又は名称】森 俊秀

(74)【代理人】

【識別番号】100208580

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 玲奈

(72)【発明者】

【氏名】三瀬 大海

【テーマコード（参考）】

5H609

【Ｆターム（参考）】

5H609PP02

5H609PP05

5H609PP06

5H609PP09

5H609QQ05

5H609QQ10

5H609RR37

5H609RR42

(57)【要約】

【課題】回転機の冷却構造を改善することである。
【解決手段】シャフトと、前記シャフトが固定されたロータと、前記ロータの径方向外側にギャップを介して対向配置されたステータと、前記ステータの鉛直方向上側に配置され、少なくとも前記ステータを冷却する冷却油を供給する配管と、を有し、前記配管は、該配管の中心軸を通る水平線に対し鉛直方向上向きに所定角度の位置に、該配管の管壁を該配管の径方向に貫通する第１貫通孔を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シャフトと、
前記シャフトが固定されたロータと、
前記ロータの径方向外側にギャップを介して対向配置されたステータと、
前記ステータの鉛直方向上側に配置され、少なくとも前記ステータを冷却する冷却油を供給する配管と、
を有し、
前記配管は、該配管の中心軸を通る水平線に対し鉛直方向上向きに所定角度の位置に、該配管の管壁を該配管の径方向に貫通する第１貫通孔を有する、
ことを特徴とする回転機。

【請求項2】

前記配管は、該配管の中心軸を通る水平線に対する角度が鉛直方向上向きに４５°以上且つ９０°以下の位置に、前記第１貫通孔を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の回転機。

【請求項3】

前記配管は、該配管の中心軸を通る水平線よりも鉛直方向下側に、該配管の管壁を該配管の径方向に貫通する第２貫通孔をさらに有する、
ことを特徴とする請求項２に記載の回転機。

【請求項4】

前記第１貫通孔の孔径は、前記第２貫通孔の孔径よりも小さい、
ことを特徴とする請求項３に記載の回転機。

【請求項5】

前記配管は、前記第１貫通孔を軸方向に複数有する、
ことを特徴とする請求項２に記載の回転機。

【請求項6】

前記配管は、軸方向の所定位置の内周面が、軸方向の他の位置の内周面よりも鉛直方向で上側に位置する形状であり、
前記配管は、前記所定位置に、前記第１貫通孔を有する、
ことを特徴とする請求項２に記載の回転機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転機に関する。

【背景技術】

【0002】

回転機では、発熱によって効率が低下することから、ステータの冷却が行われる。例えば特許文献１では、冷却油を供給する冷却油パイプをステータの上部に設け、この冷却油パイプに、ステータのステータコアやコイルエンドに向けた吐出穴を設けた構成を開示している。ステータは冷却油パイプの吐出穴から吐出された冷却油によって冷却される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－２１７４３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、冷却油パイプ内の空気による空気溜まりができやすく、溜まった空気が冷却油パイプ内の圧力を下げてしまう。このため、冷却油パイプ内では空気溜まりの有無や量に応じて圧力が変動してしまい、吐出穴から吐出する冷却油の量を制御することが難しく、油路設計を困難にしていた。

【0005】

このように、従来、回転機の冷却構造に改善の余地があった。

【0006】

本発明は、回転機の冷却構造を改善することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る回転機は、シャフトと、前記シャフトが固定されたロータと、前記ロータの径方向外側にギャップを介して対向配置されたステータと、前記ステータの鉛直方向上側に配置され、少なくとも前記ステータを冷却する冷却油を供給する配管と、を有し、前記配管は、該配管の中心軸を通る水平線に対し鉛直方向上向きに所定角度の位置に、該配管の管壁を該配管の径方向に貫通する第１貫通孔を有する。

【0008】

上記の一態様の回転機において、前記配管は、該配管の中心軸を通る水平線に対する角度が鉛直方向上向きに４５°以上且つ９０°以下の位置に、前記第１貫通孔を有する。

【0009】

上記の一態様の回転機において、前記配管は、該配管の中心軸を通る水平線よりも鉛直方向下側に、該配管の管壁を該配管の径方向に貫通する第２貫通孔をさらに有する。

【0010】

上記の一態様の回転機において、前記第１貫通孔の孔径は、前記第２貫通孔の孔径よりも小さい。

【0011】

上記の一態様の回転機において、前記配管は、前記第１貫通孔を軸方向に複数有する。

【0012】

上記の一態様の回転機において、前記配管は、軸方向の所定位置の内周面が、軸方向の他の位置の内周面よりも鉛直方向で上側に位置する形状であり、前記配管は、前記所定位置に、前記第１貫通孔を有する。

【発明の効果】

【0013】

本発明の一態様によれば、回転機の冷却構造を改善することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１実施形態に係るモータの側断面図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る配管１６０の近傍を示す側断面図である。

【図3】本発明の第２実施形態に係る配管１１６０の近傍を示す側断面図である。

【図4】本発明の第３実施形態に係るモータの側断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るモータについて説明する。なお、以下の図面においては、各構成をわかり易くするために、実際の構造と各構造における縮尺及び数等を異ならせる場合がある。

【0016】

また、図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向は、図１に示す中心軸Ｊの軸方向すなわち中心軸Ｊが延びる方向と平行な方向とする。Ｙ軸方向は、中心軸Ｊに対する径方向のうち図１の上下方向とする。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向及びＹ軸方向の両方と直交する方向とする。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向のいずれにおいても、図中に示す矢印が指す側を＋側、反対側を－側とする。

【0017】

また、以下の説明においては、Ｚ軸方向の正の側（＋Ｚ側）を「一方側」と呼び、Ｚ軸方向の負の側（－Ｚ側）を「他方側」と呼ぶ。なお、一方側及び他方側とは、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係及び方向を限定しない。また、特に断りのない限り、中心軸Ｊに平行な方向（Ｚ軸方向）を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向、すなわち、中心軸Ｊの軸周りを単に「周方向」と呼ぶ。径方向において中心軸Ｊに近づく側を「径方向内側」と呼び、中心軸Ｊから遠ざかる側を「径方向外側」と呼ぶ。周方向において、＋Ｚ側から－Ｚ側を見たときの時計回りの側を「周方向一方側」と呼び、反時計回りの側を「周方向他方側」と呼ぶ。

【0018】

なお、本明細書において、「軸方向に延びる」とは、厳密に軸方向（Ｚ軸方向）に延びる場合に加えて、軸方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また、本明細書において、「径方向に延びる」とは、厳密に径方向、すなわち、軸方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な方向に延びる場合に加えて、径方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また「平行」とは、厳密に平行な場合に加えて、互いに成す角が４５°未満の範囲で傾いた場合も含む。また「軸方向と直交する方向に拡がる」とは、厳密に軸方向（Ｚ軸方向）と直交する方向に拡がる場合に加えて、軸方向（Ｚ軸方向）と直交する方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に拡がる場合も含む。

【0019】

なお、以下に説明する各実施形態においては、Ｙ軸方向は鉛直方向であり、－Ｙ側は鉛直方向上側であり、＋Ｙ側は鉛直方向下側である。また、各実施形態で説明するモータは、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）用モータである。この各実施形態で説明するモータは、－Ｙ側が鉛直方向上側、＋Ｙ側が鉛直方向下側となるように、自動車に固定される。なお、本発明に係るモータは、ＥＶ用モータに限定されるものではなく、モータ自体が鉛直方向に対してほぼ固定して用いられるあらゆるモータに適用することができる。本発明に係るモータは、例えば、自動車以外の移動体用のモータであってもよく、そのほか固定設置される如何なるモータであってもよい。

【0020】

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るモータの側断面図である。図１は、中心軸Ｊを通りＸ軸と直交する面で切断して示す図である。図１のモータ１００は、回転機の一例である。モータ１００は、中心軸Ｊに沿って延びるシャフト１３０と、シャフト１３０が固定されたロータ１１０と、ロータ１１０の径方向外側にギャップを介して対向配置されたステータ１２０と、を有する。シャフト１３０とロータ１１０とステータ１２０とは同軸に配置される。ステータ１２０は、ステータコア１２１と、ステータコア１２１に巻かれたコイルがステータコア１２１の軸方向両側に露出したコイルエンド１２２と、を有する。

【0021】

モータ１００は、フレーム１４０を有する。フレーム１４０は、円筒形状の部材であって、シャフト１３０、ロータ１１０及びステータ１２０等を収容する。ステータ１２０は、フレーム１４０に固定される。

【0022】

モータ１００は、ブラケット１４２及び１４３を有する。ブラケット１４２は、フレーム１４０の軸方向一方側の開口を塞ぐように配置される。ブラケット１４３は、フレーム１４０の軸方向他方側の開口を塞ぐように配置される。ブラケット１４２及び１４３は、フレーム１４０に固定される。

【0023】

モータ１００は、軸受１４４及び１４５を有する。軸受１４４は、その外輪をブラケット１４２に固定され、その内輪をシャフト１３０に固定されることで、シャフト１３０の軸方向一方側を軸支する。軸受１４５は、その外輪をブラケット１４３に固定され、その内輪をシャフト１３０に固定されることで、シャフト１３０の軸方向他方側を軸支する。

【0024】

モータ１００は、配管１６０を有する。配管１６０は、冷却油１４６を供給する配管である。フレーム１４０は、保持部材１７０を有する。保持部材１７０は、ステータコア１２１の－Ｙ側（上側）に配置される。配管１６０は、保持部材１７０に保持される。配管１６０は、保持部材１７０の－Ｙ側に配置される。配管１６０は、軸方向に貫通する管孔からなる油路１６１を有する。配管１６０は、詳しくは図２を参照して後述するように、管壁を貫通する貫通孔を有する。

【0025】

モータ１００は、フレーム１４０、ブラケット１４２及びブラケット１４３で囲まれた収容室１４０ａを有する。収容室１４０ａは、シャフト１３０、ロータ１１０、ステータ１２０、軸受１４４及び軸受１４５を収容する。配管１６０を流れる冷却油１４６は、配管１６０の管壁の貫通孔から収容室１４０ａに吐出され、収容室１４０ａに収容されたステータ１２０等を冷却する。

【0026】

配管１６０の軸方向一方側端は、油路１４２ａに繋がる。油路１４２ａは、配管１６０の軸方向一方側端から収容室１４０ａへと繋がる。油路１４２ａから収容室１４０ａへ吐出された冷却油１４６は、主に軸受１４４の近傍に供給される。

【0027】

配管１６０は、軸方向の位置１６０ａで管壁を貫通する貫通孔を有する。この位置１６０ａの貫通孔は、配管１６０の内周面から外周面に向かうにつれて、軸方向一方側から軸方向他方側へと傾斜する。位置１６０ａの貫通孔から収容室１４０ａへ吐出された冷却油１４６は、主に軸受１４５の近傍に供給される。

【0028】

配管１６０は、軸方向の位置１６０ｂで管壁を貫通する貫通孔を有する。この位置１６０ｂの貫通孔は、配管１６０の内周面から外周面にかけて、軸方向位置が一定である。位置１６０ｂの貫通孔から収容室１４０ａへ吐出された冷却油１４６は、主に、コイルエンド１２２のうち軸方向他方側且つ－Ｙ側の箇所に供給される。

【0029】

配管１６０は、軸方向の位置１６０ｃで管壁を貫通する貫通孔を有する。この位置１６０ｃの貫通孔は、配管１６０の内周面から外周面にかけて、軸方向位置が一定である。位置１６０ｃの貫通孔から収容室１４０ａへ吐出された冷却油１４６は、主に、ステータコア１２１のうち－Ｙ側の箇所に供給される。

【0030】

配管１６０は、軸方向の位置１６０ｄで管壁を貫通する貫通孔を有する。この位置１６０ｄの貫通孔は、配管１６０の内周面から外周面にかけて、軸方向位置が一定である。位置１６０ｄの貫通孔から収容室１４０ａへ吐出された冷却油１４６は、主に、コイルエンド１２２のうち軸方向一方側且つ－Ｙ側の箇所に供給される。上述のようにして配管１６０から収容室１４０ａへ吐出された冷却油１４６は、収容室１４０ａの底に溜まる。

【0031】

モータ１００は、オイルポンプ１６０、配管１４１及びオイルクーラ１５０を有する。収容室１４０ａの底に溜まった冷却油１４６は、オイルポンプ１６０、配管１４１及びオイルクーラ１５０を介して、配管１６０の軸方向他方側端に達する。本実施形態では、収容室１４０ａの底に溜まった冷却油１４６は、ブラケット１４３を軸方向に貫通する貫通孔を通ってオイルポンプ１６０に達するようにしたが、本発明はこれに限られず、収容室１４０ａの底とオイルポンプ１６０を繋ぐ配管を設けるようにしてもよい。

【0032】

オイルポンプ１６０は、収容室１４０ａの底に溜まった冷却油１４６を吸い込み、油路１８０を介して吐出することで、冷却油１４６をモータ１００内に循環させる。配管１４１は、冷却油１４６が通る油路１４１ａを有し、オイルポンプ１６０から吐出された冷却油１４６をオイルクーラ１５０へ送る。オイルクーラ１５０は、冷却管１５１を流れる低温流体と冷却油１４６との熱交換を行い、冷却油１４６を冷却する。オイルクーラ１５０で冷却された冷却油１４６は配管１６０の軸方向他方側端から配管１６０内に供給される。

【0033】

図２は、本発明の第１実施形態に係る配管１６０の近傍を示す側断面図である。図２は、軸方向が位置１６０ｃで、中心軸Ｊと直交する面で切断して示す図である。第１実施形態において、配管１６０は、位置１６０ｃにおいて、配管１６０の中心軸を通る水平線に対する角度が上向きにθ°の位置に、管壁を配管１６０の径方向に貫通する貫通孔１６２及び１６３を有する。貫通孔１６２及び１６３は、配管１６０の内周側よりも外周側が上側に位置する。オイルポンプ１６０によって冷却油１４６を配管１６０に供給すると、配管１６０内の空気は貫通孔１６２及び１６３から排出される。さらに、配管１６０に供給された冷却油１４６は、貫通孔１６２及び１６３から収容室１４０ａに吐出される。θ°は、例えば４５°以上且つ９０°以下である。このようにすることで、配管１６０内の空気が、配管１６０内の油路１６１に溜まらずに排出されやすい。

【0034】

図２では、位置１６０ｃに設けられた貫通孔１６２及び１６３を示した。配管１６０は、位置１６０ａ、１６０ｂ及び１６０ｄにおいても、貫通孔１６２及び１６３と同様の貫通孔を有する。本実施形態では、配管１６０は、位置１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ及び１６０ｄに、貫通孔１６２及び１６３のように上方に向いた貫通孔を有するが、本発明はこれに限られるものではなく、位置１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ及び１６０ｄのいずれか一カ所または複数カ所に、上方に向いた貫通孔を有する場合を含む。本実施形態では、貫通孔１６２及び１６３の二つの貫通孔を設けたが、貫通孔の数は一つ以上であればよい。

【0035】

このように配管１６０内の空気を排出することができる上方に向いた貫通孔を有することで、本実施形態によれば、配管１６０内の空気による空気溜まりができず、配管１６０内の圧力を下げずに済み、回転機の冷却構造を改善することができる。

【0036】

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係るモータの側断面図は、図１とほぼ同様であるので、以下の第２実施形態の説明では、図１を参照して説明する。第２実施形態において、図１と相違する点は、図１の配管１６０に代えて配管１１６０を有する点にある。配管１１６０は、油路１６１に代えて油路１１６１を有する。油路１１６１は、油路１６１と同様であるので説明を省略する。配管１１６０は、貫通孔１６２及び１６３に代えて貫通孔１１６２及び１１６３を有する。以下、配管１１６０について、図３を参照して説明する。

【0037】

図３は、本発明の第２実施形態に係る配管１１６０の近傍を示す側断面図である。配管１１６０の配置位置は、図１の配管１６０と同じである。図３は、軸方向が位置１６０ｃで、中心軸Ｊと直交する面で切断して示す図である。

【0038】

第２実施形態において、配管１１６０は、位置１６０ｃにおいて、配管１６０の中心軸を通る水平線に対する角度が上向きにθ°の位置に、管壁を配管１１６０の径方向に貫通する貫通孔１１６２及び１１６３を有する。θ°は、例えば４５°以上且つ９０°以下である。貫通孔１１６２及び１１６３は、配管１１６０の内周側よりも外周側が上側に位置する。本実施形態では、配管１１６０の中心軸を通る水平線よりも上方には、貫通孔１１６２及び１１６３の二つの貫通孔を設けたが、この貫通孔の数は一つ以上であればよい。

【0039】

第２実施形態において、配管１１６０は、位置１６０ｃにおいて、配管１１６０の中心軸を通る水平線よりも鉛直方向下側に、管壁を配管１１６０の径方向に貫通する貫通孔１１６４及び１１６５を有する。貫通孔１１６４及び１１６５は、配管１１６０の内周側よりも外周側が下側に位置する。第２実施形態において、貫通孔１１６２及び１１６３の孔径は、貫通孔１１６４及び１１６５の孔径よりも小さい。本実施形態では、配管１１６０の中心軸を通る水平線よりも下方には、貫通孔１１６４及び１１６５の二つの貫通孔を設けたが、この貫通孔の数は一つ以上であればよい。

【0040】

オイルポンプ１６０によって冷却油１４６を配管１１６０に供給すると、配管１１６０内の空気は貫通孔１１６２及び１１６３から排出される。配管１１６０に供給された冷却油１４６は、貫通孔１１６４及び１１６５から収容室１４０ａに吐出される。このようにすることで、配管１１６０内の空気が、配管１１６０内の油路１１６１に溜まらずに排出されやすい。貫通孔１１６２及び１１６３の孔径は、貫通孔１１６４及び１１６５の孔径よりも小さい。このようにすることで、配管１１６０内の冷却油１４６は、貫通孔１１６４及び１１６５から収容室１４０ａに吐出されやすい。

【0041】

図３では、位置１６０ｃに設けられた貫通孔１１６２、１１６３、１１６４及び１１６５を示した。配管１１６０は、位置１６０ａ、１６０ｂ及び１６０ｄにおいても、貫通孔１１６２、１１６３、１１６４及び１１６５と同様の貫通孔を有する。本実施形態では、配管１１６０は、位置１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ及び１６０ｄに、貫通孔１１６２、１１６３、１１６４及び１１６５と同様の貫通孔を有するが、本発明はこれに限られるものではなく、位置１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ及び１６０ｄのいずれか一カ所または複数カ所に、これらの貫通孔を有する場合を含む。

【0042】

このように配管１１６０内の空気を排出することができる上方に向いた貫通孔を有することで、本実施形態によれば、配管１１６０内の空気による空気溜まりができず、配管１１６０内の圧力を下げずに済み、回転機の冷却構造を改善することができる。

【0043】

＜第３実施形態＞
図４は、本発明の第３実施形態に係るモータの側断面図である。図４は、中心軸Ｊを通りＸ軸と直交する面で切断して示す図である。図１と同じ構成には同じ参照番号を付し、説明を省略する。

【0044】

図４のモータ２１００は、図１のモータ１００の配管１６０に代えて配管２１６０を有する。配管２６０は、冷却油１４６を供給する配管である。配管２１６０は、保持部材１７０の－Ｙ側（上側）に配置される。配管２１６０は、軸方向に貫通する管孔からなる油路２１６１を有する。配管２１６０を流れる冷却油１４６は、配管２１６０の管壁の貫通孔から収容室１４０ａに吐出され、収容室１４０ａに収容されたステータ１２０等を冷却する。配管２１６０の軸方向一方側端は、油路１４２ａに繋がる。

【0045】

配管２１６０は、軸方向の位置２１６０ｃの内周面が、軸方向の他の位置の内周面よりも鉛直方向で上側に位置する形状である。配管２１６０は、位置２１６０ｃに、上向きに管壁を貫通する貫通孔１１６２及び１１６３を有する。位置２１６０ｃは、例えば、ステータコア１２１の軸方向一方側端と軸方向他方側端との間の中間の位置である。貫通孔１１６２及び１１６３は、図３の第２実施形態と同様である。配管２１６０は、図１の位置１６０ａ、１６０ｂ及び１６０ｄに対応する位置２１６０ａ、２１６０ｂ及び２１６０ｄで、上向きに管壁を貫通する貫通孔を有しなくてもよい。

【0046】

位置２１６０ｃは、配管２１６０の軸方向の中央でもよいし、中央以外の位置であってもよい。また、他よりも高く、上向きの貫通孔を有する位置２１６０ｃは、配管２１６０の軸方向の複数の位置に設けてもよい。

【0047】

配管２１６０は、図１の位置１６０ａ、１６０ｂ及び１６０ｄに対応する位置２１６０ａ、２１６０ｂ及び２１６０ｄに、第２実施形態と同様に、貫通孔１１６４及び１１６５を有する。配管２１６０は、貫通孔１１６４及び１１６５から収容室１４０ａへ冷却油１４６を吐出する。

【0048】

本実施形態によれば、位置２１６０ｃが軸方向の他の位置よりも上側であるため、位置２１６０ｃに空気が集まり、位置２１６０ｃの貫通孔１１６２及び１１６３によって、効果的に空気を排出することができる。

【0049】

本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。加えて、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0050】

１００…モータ、１１０…ロータ、１２０…ステータ、１３０…シャフト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】