JPH0968377A

JPH0968377A - 沸騰冷却装置一体型発熱体

Info

Publication number: JPH0968377A
Application number: JP22286995A
Authority: JP
Inventors: Kenji Iriyama; 健治入山; Keiichiro Tomoari; 慶一郎伴在
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 1997-03-11

Abstract

(57)【要約】【課題】冷却効果を高めるとともに、耐振性の向上を
図った沸騰冷却装置一体型発熱体を提供すること。【解決手段】モータ１の冷却手段として一体に設けら
れた沸騰冷却装置は、冷却器１６と放熱器１７とから成
り、ビス１８等の締結手段によってモータ１の構造部材
である一方のエンドフレーム５に固定されるとともに、
その一方のエンドフレーム５と中間フレーム１９との間
に介在されて、両者を締結するボルト２１とナット２２
の締結による締め付け力を受けて一方のエンドフレーム
５と中間フレーム１９とに押圧保持されている。また、
中間フレーム１９の外側に配されるリヤフレーム２０に
は、車両の走行に伴って生じる走行風を整流して放熱器
１７へ導くとともに、自身が放熱フィンとしても働く複
数の空気整流板２０ａが一体に設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷却手段として沸
騰冷却装置を一体に備えた発熱体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図６に示すように、冷却手段
として沸騰冷却装置１００を備えた回転機２００（例え
ば電気自動車の走行用モータ）がある。回転機２００
は、シャフト２１０と回転子２２０を備えたロータ、回
転子２２０の外周に配置されるステータコア２３０とこ
のステータコア２３０に巻装されたステータコイル２４
０から成るステータ、ステータコア２３０を内周に保持
するハウジング２５０、このハウジング２５０の両端開
口面を塞ぐ一組のエンドフレーム２６０、２７０等より
構成されている。一方、沸騰冷却装置１００は、内部に
冷媒を封入した冷却器１１０と、この冷却器１１０で沸
騰気化した冷媒を冷却液化して冷却器１１０へ戻す放熱
器１２０とから成り、冷却器１１０が一方のエンドフレ
ーム２６０に複数のビス３００等によって固定されてい
る（図７参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ビス３００
による固定方法では、冷却器１１０とエンドフレーム２
６０との間の十分な接圧効果が得られない。即ち、ビス
３００の周辺部ではビス３００の締め付け力に応じて冷
却器１１０とエンドフレーム２６０との間の接圧効果を
得ることができるが、ビス３００とビス３００の中間部
では、ビス３００の締め付け力がビス３００周辺部より
小さくなるため、冷却器１１０とエンドフレーム２６０
との間の接圧効果が低下して両者間の接触熱抵抗が増大
し、その結果、十分な放熱性能（冷却性能）が得られな
いという問題が生じる。また、沸騰冷却装置１００を電
気自動車用モータに取り付けた場合、自動車の走行風を
放熱器に当てて冷却することができるが、走行風だけで
は十分な冷却効果が得られないため、専用の送風装置を
設ける必要があり、その分コストアップを招いていた。
さらに、従来装置では、放熱器１２０を固定する有効な
固定手段が無いことから、振動等に対して弱いという取
付け構造上の問題点があった。本発明は、上記事情に基
づいて成されたもので、その目的は、冷却効果を高める
とともに、耐振性の向上を図った沸騰冷却装置一体型発
熱体を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

（請求項１の構成）複数の構造部材から成る発熱体と、
この発熱体が発生した熱を受けて気化する冷媒を入れた
冷却器、この冷却器から気化した冷媒が流入して、その
気化した冷媒を凝縮液化して前記冷却器へ戻す放熱器を
有する沸騰冷却装置とを備え、この沸騰冷却装置は、前
記冷却器が前記構造部材同士の間に介在されて、その構
造部材同士を締結する締結手段の締結力を受けて前記構
造部材に押圧保持されていることを特徴とする。

【０００５】（請求項１の作用および効果）沸騰冷却装
置の冷却器を構造部材同士の間に介在させて、その構造
部材同士を締結手段で締結するため、締結手段の締結力
が構造部材を通じて冷却器の全面に略均等に作用する。
これにより、構造部材と冷却器との間で高い接圧効果を
得ることができるため、構造部材と冷却器との間の接触
熱抵抗が小さくなって放熱性能（冷却性能）が向上す
る。

【０００６】（請求項２の構成）請求項１に記載した沸
騰冷却装置一体型発熱体において、前記放熱器は、前記
冷却器とともに前記構造部材同士の間に介在されて、前
記締結手段の締結力を受けて前記構造部材に押圧保持さ
れ、前記放熱器を保持する前記構造部材には、前記放熱
器への送風通路が設けられていることを特徴とする。（請求項２の作用および効果）放熱器を冷却器とともに
構造部材に押圧保持させたことにより、耐振性を向上で
きる。

【０００７】（請求項３の構成）発熱体と、この発熱体
が発生した熱を受けて気化する冷媒を入れた冷却器、こ
の冷却器から気化した冷媒が流入して、その気化した冷
媒を凝縮液化して前記冷却器へ戻す放熱器を有する沸騰
冷却装置とを備え、この沸騰冷却装置は、前記冷却器が
前記発熱体の構造部材に圧入されて取り付けられている
ことを特徴とする。（請求項３の作用および効果）沸騰冷却装置の冷却器を
発熱体の構造部材に圧入して取り付けたことにより、構
造部材と冷却器との間で高い接圧効果を得ることができ
るため、構造部材と冷却器との間の接触熱抵抗が小さく
なって放熱性能（冷却性能）が向上する。

【０００８】（請求項４の構成）請求項３に記載した沸
騰冷却装置一体型発熱体において、前記放熱器は、送風
を受ける放熱面より下部側が前記冷却器とともに前記構
造部材に圧入されていることを特徴とする。（請求項４の作用および効果）放熱器の下部側を冷却器
とともに構造部材に圧入させたことにより、耐振性を向
上できる。

【０００９】（請求項５の構成）請求項１〜４に記載し
た何れかの沸騰冷却装置一体型発熱体において、前記発
熱体は、移動体に搭載されて、前記構造部材に空気の流
れを前記放熱器へ誘導する空気誘導手段が設けられてい
ることを特徴とする。（請求項５の作用および効果）発熱体を移動体に搭載し
た場合、その移動体の移動に伴って生じる風の流れを空
気誘導手段によって放熱器に誘導することにより、放熱
性が向上する。また、移動体の移動に伴って生じる風の
流れをそのまま発熱体の冷却風としても利用できること
は言うまでもない。

【００１０】（請求項６の構成）請求項１〜５に記載し
た何れかの沸騰冷却装置一体型発熱体において、前記発
熱体は、電力を回転力に変換する回転機であることを特
徴とする。（請求項６の作用および効果）発熱体を回転機とした場
合、この回転機に付随する発熱部品（例えばインバータ
回路等）を同時に冷却できるため、装置の全体形状をコ
ンパクト化できる。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の沸騰冷却装置一体型発熱体の
実施例を説明する。（第１実施例）図１は沸騰冷却装置を備えた回転機の側
面断面図（図２のＡ−Ａ断面図）、図２は沸騰冷却装置
を備えた回転機の正面図である。本実施例の回転機は、
例えば電気自動車（本発明の移動体）に搭載される走行
用モータ１であり、冷却手段としての沸騰冷却装置（後
述する）を一体に備える。走行用モータ１は、図１に示
すように、ロータ２、ステータ３、ハウジング４、一組
のエンドフレーム５、６等から構成されて、インバータ
回路７により回転数制御が行われる。

【００１２】ロータ２は、回転力を外部へ出力するシャ
フト８と、このシャフト８の外周に設けられてシャフト
８と一体に回転する回転子９等から成る。シャフト８
は、その両端部がそれぞれ軸受１０、１１によって一組
のエンドフレーム５、６に回転自在に支持されている。
ステータ３は、ハウジング４の内周面に保持されて、回
転子９の外周に所定のギャップを有して配された円環状
のステータコア１２と、このステータコア１２に巻装さ
れたステータコイル１３から成る。エンドフレーム５、
６は、円筒形状を成すハウジング４の両側に配されて、
それぞれボルト１４とナット１５の締結によってハウジ
ング４に固定されている。

【００１３】沸騰冷却装置は、冷却器１６と放熱器１７
から成り、図３に示すように、ビス１８等の締結手段に
よって一方のエンドフレーム５に固定されるとともに、
その一方のエンドフレーム５と中間フレーム１９との間
に介在されて、両者に押圧保持されている。冷却器１６
は、一方のエンドフレーム５の平面形状に対応する円環
形状に設けられて、内部にモータ１およびインバータ回
路７から発生する熱を受けて沸騰気化する冷媒Ｒ（図３
参照）が封入されている。放熱器１７は、例えば図２に
示すように、偏平チューブ１７ａと放熱用フィン１７ｂ
とを交互に積層して構成されたもので、冷却器１６の上
部に位置し、冷却器１６と連通して設けられている。

【００１４】中間フレーム１９は、エンドフレーム５と
の間に沸騰冷却装置を挟持して、中間フレーム１９の外
側（図１の左側）に配されるリヤフレーム２０とともに
ボルト２１とナット２２（本発明の締結手段）の締結に
よってエンドフレーム５に固定されている。但し、エン
ドフレーム５と中間フレーム１９は、放熱器１７の送風
通路が確保されるように、放熱器１７の放熱面（偏平チ
ューブ１７ａと放熱用フィン１７ｂとで構成されたコア
面）を開けて、放熱器１７の周縁部を押圧保持している
（図１参照）。リヤフレーム２０は、中間フレーム１９
に固定されるインバータ回路７を気密に覆って中間フレ
ーム１９との間に密閉構造を形成している。また、この
リヤフレーム２０には、図２に示すように、車両の走行
に伴って生じる走行風を整流して放熱器１７へ導くとと
もに、自身が放熱フィンとしても働く複数の空気整流板
２０ａ（本発明の空気誘導手段）が一体に設けられてい
る。

【００１５】インバータ回路７は、複数のスイッチング
素子７ａ（例えばトランジスタ）と、このスイッチング
素子７ａをオン／オフ制御する制御回路７ｂ等を備え、
上述したように中間フレーム１９に固定されている（図
１参照）。

【００１６】次に、本実施例の作動を説明する。図示し
ない回転センサ等の信号に基づいて制御回路７ｂから出
力される制御信号により各スイッチング素子７ａがオン
／オフ制御されて３相交流が形成され、この３相交流が
ステータコイル１３に供給されることによりステータコ
ア１２に回転磁界が発生してロータ２が回転する。この
時、インバータ回路７の各スイッチング素子７ａ、回転
子９、およびステータ３等に発生した熱は、ハウジング
４、一組のエンドフレーム５、６、中間フレーム１９、
リヤフレーム２０の表面より走行風等によって大気へ放
出されるとともに、沸騰冷却装置により放熱される。

【００１７】この時の沸騰冷却装置の作用を説明する。
沸騰冷却装置は、冷却器１６が一方のエンドフレーム５
と中間フレーム１９とに面接触して押圧保持されてい
る。このため、回転子９およびステータ３に発生した熱
は、ハウジング４→エンドフレーム５→冷却器１６へと
伝わり、インバータ回路７の各スイッチング素子７ａに
発生した熱も中間フレーム１９を介して冷却器１６に伝
わる。この結果、冷却器１６の内部に封入された冷媒Ｒ
が沸騰して、冷却器１６から放熱器１７へ流入し、図３
に示すように、偏平チューブ１７ａの壁面に接触する。
この時、偏平チューブ１７ａの壁面が走行風によって冷
却されているため、壁面に接触した冷媒蒸気が潜熱を放
出して凝縮液化し、液滴となって偏平チューブ１７ａの
壁面を伝って再び冷却器１６内へ戻る。一方、冷媒蒸気
が凝縮する際に放出された凝縮潜熱は、偏平チューブ１
７ａの管壁および放熱用フィン１７ｂから大気へ放出さ
れる。以後、同様に吸熱→気化→放熱→液化が繰り返さ
れることにより、回転子９、ステータ３、およびスイッ
チング素子７ａ等の発熱部品が冷却される。

【００１８】（第１実施例の効果）本実施例では、モー
タ１の構造部材である一方のエンドフレーム５と中間フ
レーム１９との間に介在させて、リヤフレーム２０とと
もにボルト２１とナット２２の締結によって固定したこ
とにより、そのボルト２１とナット２２の締め付け力が
中間フレーム１９とエンドフレーム５を介して冷却器１
６および放熱器１７に作用する。このため、冷却器１６
においてはエンドフレーム５との接圧効果が向上して両
者間の接触熱抵抗が小さくなるため、冷却性能が向上す
る。また、放熱器１７においても、その周縁部がエンド
フレーム５と中間フレーム１９とに押圧保持されること
で、耐振性が向上する。

【００１９】また、本実施例では、リヤフレーム２０に
空気整流板２０ａを設けたことにより、リヤフレーム２
０に当たる走行風が空気整流板２０ａによって整流され
るとともに、図２の矢印で示すように、空気整流板２０
ａとリヤフレーム２０の表面とで形成される案内路に沿
って効果的に放熱器１７へ導かれるため、放熱器１７へ
の風量が増大して放熱性能を向上させることができる。
これにより、専用の送風装置を使用する必要がないた
め、その分コストダウンを図ることができる。さらに、
モータ１に付随したインバータ回路７も同時に冷却でき
るため、装置全体の形状をコンパクトに収めることがで
きる。

【００２０】（第２実施例）図４は沸騰冷却装置を備え
たモータ１の断面図（図５のＢ−Ｂ断面図）、図５は沸
騰冷却装置を備えたモータ１の側面図である。本実施例
は、沸騰冷却装置の冷却器１６および放熱器１７の一部
をモータ１のハウジング４に圧入して取り付けた場合の
一例を示すものである。この場合、冷却器１６の全体が
ハウジング４に圧入されるため、第１実施例と同様に冷
却器１６とハウジング４との間で十分な接圧効果が得ら
れて両者間の接触熱抵抗を小さくできるため、冷却性能
が向上する。一方、放熱器１７は、放熱面がハウジング
４の外部に露出した状態で下部側のみハウジング４に圧
入させることにより、耐振性を向上させることができ
る。また、モータ１の向きが走行風の流れに対してシャ
フト８が略直交する様に配置されている場合は、図４に
示すように、ハウジング４の側面に空気整流板２０ａを
有するリヤフレーム２０を固定することで、走行風を整
流しながら効果的に放熱器１７へ導くことができる。

【００２１】（変形例）本実施例では、回転機として電
気自動車の走行用モータ１を例示したが、走行用モータ
１以外にも、ＮＣ用モータ、フォークリフト用モータ等
に適用しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】沸騰冷却装置を備えた回転機の側面断面図であ
る（第１実施例）。

【図２】沸騰冷却装置を備えた回転機の正面図である
（第１実施例）。

【図３】冷却器の取付け状態を示す拡大断面図である
（第１実施例）。

【図４】沸騰冷却装置を備えた回転機の断面図である
（第２実施例）。

【図５】沸騰冷却装置を備えた回転機の側面図である
（第２実施例）。

【図６】従来技術に係わる回転機の側面図である。

【図７】従来技術に係わる回転機の正面図である。

【符号の説明】

１走行用モータ（回転機／発熱体）５一方のエンドフレーム（構造部材）１６冷却器１７放熱器１９中間フレーム（構造部材）２０リヤフレーム（構造部材）２０ａ空気整流板（空気誘導手段）２１ボルト（締結手段）２２ナット（締結手段）Ｒ冷媒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の構造部材から成る発熱体と、この発熱体が発生した熱を受けて気化する冷媒を入れた
冷却器、この冷却器から気化した冷媒が流入して、その
気化した冷媒を凝縮液化して前記冷却器へ戻す放熱器を
有する沸騰冷却装置とを備え、この沸騰冷却装置は、前記冷却器が前記構造部材同士の
間に介在されて、その構造部材同士を締結する締結手段
の締結力を受けて前記構造部材に押圧保持されているこ
とを特徴とする沸騰冷却装置一体型発熱体。
【請求項２】前記放熱器は、前記冷却器とともに前記構
造部材同士の間に介在されて、前記締結手段の締結力を
受けて前記構造部材に押圧保持され、前記放熱器を保持する前記構造部材には、前記放熱器へ
の送風通路が設けられていることを特徴とする請求項１
に記載した沸騰冷却装置一体型発熱体。
【請求項３】発熱体と、この発熱体が発生した熱を受けて気化する冷媒を入れた
冷却器、この冷却器から気化した冷媒が流入して、その
気化した冷媒を凝縮液化して前記冷却器へ戻す放熱器を
有する沸騰冷却装置とを備え、この沸騰冷却装置は、前記冷却器が前記発熱体の構造部
材に圧入されて取り付けられていることを特徴とする沸
騰冷却装置一体型発熱体。
【請求項４】前記放熱器は、送風を受ける放熱面より下
部側が前記冷却器とともに前記構造部材に圧入されてい
ることを特徴とする請求項３に記載した沸騰冷却装置一
体型発熱体。
【請求項５】前記発熱体は、移動体に搭載されて、前記
構造部材に空気の流れを前記放熱器へ誘導する空気誘導
手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜４に
記載した何れかの沸騰冷却装置一体型発熱体。
【請求項６】前記発熱体は、電力を回転力に変換する回
転機であることを特徴とする請求項１〜５に記載した何
れかの沸騰冷却装置一体型発熱体。