JPH10327558A - 電気モータの冷却装置 - Google Patents

電気モータの冷却装置

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JPH10327558A
JPH10327558A JP9233571A JP23357197A JPH10327558A JP H10327558 A JPH10327558 A JP H10327558A JP 9233571 A JP9233571 A JP 9233571A JP 23357197 A JP23357197 A JP 23357197A JP H10327558 A JPH10327558 A JP H10327558A
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JP
Japan
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cooling
electric motor
pipe
flow path
stator
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Application number
JP9233571A
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English (en)
Inventor
Misozo Suzuki
木 三十三 鈴
Masashi Sakuma
昌史 佐久間
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/24Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/197Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil in which the rotor or stator space is fluid-tight, e.g. to provide for different cooling media for rotor and stator

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 十分な冷却効果が得られる、信頼性の高いモ
ータの冷却構造を提供すること。 【解決手段】 固定子12の複数の突極13a、13b
;14a、14b ;16a、16b ;17a、17b
;18a、18b ;19a、19b に夫々巻回された
コイル20、21、22の周方向に相隣り合うものの間
に、その内部に冷却用流体が流れる冷却管40を夫々設
けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチドリラク
タンスモータ等、固定子の複数の突極に夫々コイルが巻
回された電気モータの冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の電気モータの冷却装置と
しては、以下の4つの装置が一般に知られている。
【0003】(1)電気モータのハウジング外部にフィ
ンを設ける自然空冷装置。
【0004】(2)電気モータのハウジング内部又は外
部にフィンを設け、外部の冷えた空気をモータ内部又は
外部に取り込み、排出する強制空冷装置。
【0005】(3)電気モータのハウジング内部に水冷
用の通路を設けた水冷装置。
【0006】(4)電気モータの出力軸部からの油の噴
霧による油冷装置。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た(1)の自然空冷装置においては、電気モータの設置
場所によっては、風等がないため、冷却効果は期待でき
ず、また発熱源から遠いことからも冷却効果は格段に小
さい。また、(2)の強制空冷装置は一般に多用されて
はいるものの、使用環境にダスト、水がある場合には、
電気モータは密閉構造となるため、冷却効果は小さくな
る。また、(3)の水冷装置においても、発熱源からは
遠くなるため、冷却効果は小さい。また、鋳物からなる
ハウジングの場合には、鋳巣等で水が電気モータ外部及
び内部に漏れることもあり、これを防止するために、必
要以上に鋳物の肉厚を厚くすると当該モータの重量増大
及び大型化を招く。また、鋳物のハウジング内に水路を
設けるためには、鋳型が非常に複雑になり、当該モータ
の製造コストの増大をも招く。また、上記した(4)の
油冷装置によると、油の劣化等で異物が発生しやすく、
該異物が油の噴出孔や通路につまり、冷却効果がなくな
る恐れがあり、信頼性が低い。
【0008】それゆえ、本発明は、十分な冷却効果が得
られる、信頼性の高い電気モータの冷却装置を提供する
ことを、その課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために講じた請求項1の発明の技術的手段は、固定子の
複数の突極に夫々巻回されたコイルの電気モータ周方向
に相隣り合うものの間に、電気モータ軸方向に延在しそ
の内部に冷却用液体が流れる冷却管を設けたことであ
る。
【0010】この手段によれば、相隣り合うコイル間と
いう、発熱源に近いところで冷却することができるの
で、大きな冷却効果が得られる。また、相隣り合うコイ
ル間という、デッドスペースを有効に活用することによ
り、省スペース化が図れ、軽量化が図れる。
【0011】また、請求項2の発明において講じた技術
的手段は、前記冷却管の内部を、その一端側から他端近
傍まで電気モータ軸方向に延びる隔壁により、第1流路
と該第1流路と他端にて連通する第2流路とに区画し、
相隣り合う冷却管の一端側にて前記第1流路と前記第2
流路とを連結管を介して連通し、電気モータ軸に関して
軸対称な位置にある一対の連結管の一方および他方に冷
却用液体の流入口および流出口を夫々設けたことであ
る。
【0012】この手段によれば、電気モータの固定子の
軸方向の一方より各冷却管を固定子に取り付けることが
可能となる。
【0013】更に、請求項3の発明において講じた技術
的手段は、前記冷却管を、電気モータ軸方向に延在し第
1流路を形成する第1管と該第1流路と他端にて連通す
る第2流路を形成する第2管とにより構成し、相隣り合
う冷却管はその一端側にて前記第1流路と前記第2流路
とを連結管を介して連通し、電気モータ軸に関して軸対
称な位置にある一対の連結管の一方および他方に冷却用
液体の流入口および流出口を夫々設けたことである。
【0014】この手段によれば、電気モータの固定子の
軸方向の一方より各冷却管を固定子に取り付けることが
可能となると共に、第1流路と第2流路とを確実に分離
することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電気モータの
冷却装置の実施形態を図面に基づき、説明する。
【0016】図1〜図7は、スイッチドリラクタンスモ
ータに適用した第1実施形態を示す。図1において、ス
イッチドリラクタンスモータ10は、アルミニウム合金
等からなる円筒状のハウジング11を有している。ハウ
ジング11の両端には、図2に示すように、ブラケット
11c 、11d が固定されている。ハウジング11の内
孔11a内には、円筒状のステータ(固定子)12が配
設されている。ステータ12は、多数の円環状の電磁鋼
板を積層することにより形成されており、その外周部を
ハウジング11の内孔11aに焼きばめにより固定され
ている。11eは、ハウジング11に対し固定関係にあ
るステータ保持部材である。
【0017】ステータ12は、径方向内方に互いに対向
するように等間隔に突出し且つ、軸方向に延びる6対の
ステータポール部(突極)13a、13b ;14a、1
4b;16a、16b ;17a、17b ;18a、18b
;19a、19b を有している。各ステータポール部
の内の各2対、例えば、ステータポール部13a、13
b ;17a、17b には、夫々コイル20が巻回され、
これら4つのコイル20は直列に接続されている。同様
に、2対のステータポール部14a、14b ;18a、
18b 及び16a、16b ;19a、19b にもコイル
21、22が夫々巻回されている。それら4つのコイル
21は直列に接続され、また4つのコイル22は直列に
接続されている。また、各コイル20、21、22は図
示しない駆動回路に接続されている。コイル間の渡り線
や外部への引き出し線32、33は、ブラケット11d
の内側に配置される(図2および図6参照)。
【0018】多数の電磁鋼板の積層により形成されるロ
ータ22は、その軸心に中央孔を有し、図2に示すよう
に、該中央孔にその両端をブラケット11c 、11d に
軸受30、31を介して回転可能に支持される、出力軸
28が嵌合され、キーを介して両者は一体回転するよう
になっている。これにより、ロータ22は、ステータ1
2内を出力軸28と一体に回転可能となっている。更
に、ロータ22は、径方向外方に互いに逆方向に等間隔
に突出し且つ、軸方向に延びる4対のロータポール部2
4a、24b ;25a、25b ;26a、26b ;27
a、27b を有している。これら各ロータポール部24
a、24b ;25a、25b ;26a、26b ;27
a、27b は、図1に示されるように、ロータ23の回
転に応じて、各ステータポール部13a、13b ;14
a、14b ;16a、16b ;17a、17b ;18
a、18b ;19a、19b に対向する際、両者間に所
定の隙間を保つ。本実施形態では、図1に示すように、
ロータ23には、各ロータポール部24a、24b ;2
5a、25b ;26a、26b ;27a、27b と出力
軸28との間に軸方向に延在する軸孔23b が夫々形成
されている。これら軸孔23b は、ロータポール部の径
方向の剛性を低くし、ロータポール部に作用する吸引力
による衝撃を吸収し、衝撃が出力軸28に伝わるのを防
止する。また、ロータ23は図1において反時計方向に
回転するものであり、各ロータポール部には反回転方向
側に軸孔23aが形成されており、各コイルへの電流供
給停止時に急激に磁気吸引力が減少するのを和らげ、振
動及び振動に伴う騒音を低減する。
【0019】出力軸28の一端側には、ロータ23の回
転位置を検出するために、エンコーダ又はレゾルバ等か
らなる周知の回転センサ29が配設されている。該回転
センサ29は、図示しないコントローラに電気的に接続
されており、回転センサ29により検出されたロータ2
3の位置信号及び角度信号は、図示しないコントローラ
に送られる。コントローラは、各ステータポール部13
a、13b ;14a、14b ;16a、16b ;17
a、17b ;18a、18b ;19a、19b に巻回さ
れるコイルが接続される図示しない駆動回路に電気的に
接続されており、回転センサの位置信号及び角度信号に
応じて出力信号を駆動回路に伝える。駆動回路は、トラ
ンジスタ又はサイリスタのようなスイッチング素子から
なるインバーターにより構成されており、回転センサに
より検出されたロータ23の位置信号及び角度信号に応
じたコントローラの出力信号に応じ、各コイルへ電流を
パルス状に供給する。
【0020】本実施形態においては、図1及び図2に示
すように、デッドスペースである相隣り合うコイルの間
の空間に、軸方向に延びる熱伝導率の高い金属(銅な
ど)からなる冷却管40が夫々嵌挿されている。これら
12本の冷却管40の各々は、隣接するコイルに熱的に
接触しているのが望ましく、相隣り合うコイルの間の空
間に冷却管40を組み入れた後、残存空間に熱伝導性の
高い樹脂を充填する。各冷却管40の内部には、図1、
図2、図4及び図7に示すようにブラケット11c 側の
一端からブラケット11d 側の他端近傍まで軸方向に延
びる隔壁41が夫々配設されており、これにより各冷却
管40内に第1流路46と第2流路47とが区画形成さ
れる。第1流路46と第2流路47とは、互いに液密的
に隔離されて一端側から他端近傍まで延び、他端にて互
いに連通される。
【0021】図3乃至図5に示すように、相隣り合う冷
却管40は、その一端側にて第1流路46と第2流路4
7とを夫々連結管42を介して連通しており、連結管4
2と冷却管40との接続部には結合部材43が夫々結合
され、各接続部の接続を強固にしている。電気モータ軸
に関して軸対称な位置にある一対の連結管42A、42
Bの一方部材42Aには冷却用液体の流入口44を有す
る結合部材43Aが、またその他方部材42Bには冷却
用液体の流出口45を有する結合部材43Bが夫々取付
けられており、流入口44より水等の冷却用液体が供給
される。尚、前述したように、ブラケット11d 側の他
端側にはコイル間の渡り線や外部取り出しへの引出し線
32、33があるが、連結管42及び結合部材43はブ
ラケット11c 側の一端側に設けられているので、互い
に干渉することはない。
【0022】以上の構成からなるスイッチドリラクタン
スモータ10において、回転センサにより、4対のロー
タポール部24a、24b ;25a、25b ;26a、
26b ;27a、27b の内の2つが、6対のステータ
ポール部13a、13b ;14a、14b ;16a、1
6b ;17a、17b ;18a、18b ;19a、19
b の内の2つに対向し始める所定位置にロータ23があ
ることが検出されると、図示しないコントローラは回転
センサの検出信号に応じた出力信号を図示しない駆動回
路に送る。図示しないコントローラの出力信号に応じ
て、図示しない駆動回路は、2対のロータポール部に対
向し始めている2対のステータポール部に巻回されたコ
イルへ電流を供給する。これにより、同コイルが巻回さ
れたステータポール部が磁化され、同ステータポール部
間にその間に位置するロータポール部を介して磁束が生
じる。この磁束によりステータポール部とロータポール
部間に吸引力が作用し、この吸引力の分力により、ロー
タ23にロータポール部をステータポール部に対向させ
るようにトルクが作用する。このトルクによりロータ2
3が回転し、磁化しているステータポール部に完全に対
向する直前の所定位置、換言すれば、上記トルクをロー
タ23に作用させる上記分力が作用する最終有効位置に
ロータ23があることが回転センサにより検出される
と、回転センサのこの検出信号に応じたコントローラの
出力信号によって、駆動回路が磁化しているステータポ
ール部に巻回されているコイルへの電流を停止する。こ
のように、各対のロータポール部が対向しているステー
タポール部の各対に巻回されているコイルへの電流は、
駆動回路によりパルス状にスイッチオン及びオフ(供
給)され、上記した吸引力の作用により所定のモータト
ルクが得られる。上記した電流供給開始及び停止のタイ
ミングは、回転数及びトルクの要求に応じて決められ
る。
【0023】上記したように電流の供給及び停止を繰り
返されるコイルは発熱するが、本実施形態では、隣り合
うコイル間の空間に嵌挿される冷却管40内に水などの
冷却用液体を流動させることにより、効果的に冷却され
る。図5において、水などの冷却用液体は、流入口44
から連結管42を介して冷却管40の第1流路46に供
給される。そして、図5において紙面に垂直に(紙面の
表から裏に向けて)他端側まで流れ、他端にて第2流路
47内に入り、紙面に垂直に(紙面の裏から表に向け
て)一端側まで戻ってくる。そして、戻ってきた冷却用
液体は、同様に隣の冷却管40の第1流路へ連結管42
を介して流入し、上記したような冷却管40内での往復
流動を順次繰り返す。これにより、モータの発熱源の一
つであるコイルに近いところ(近接したところ)で、水
などの液体によりモータは効果的に冷却され、熱を受け
取った液体は、流出口45から排出される。
【0024】図8〜図14は、スイッチドリラクタンス
モータに適用した第2実施形態を示す。この第2実施形
態においては、第1実施形態の12本の冷却管40に対
応する12本の冷却管140の各々は、図9および図1
0に示すように、第1流路146を形成する第1管14
0A、この第1管140Aに対し電気モータ半径方向内
側に位置しており第2流路147を形成する第2管14
0B、電気モータ半径方向において第1管140Aと第
2管140B間に介在された、熱伝導率の高い材料(銅
など)からなる熱伝導板140C、第1流路146と第
2流路147とをそれらの一端にて連通する結合部材1
40Dとで構成されている。熱伝導板140Cは、冷却
管140の剛性を高めると共に、コイルが発生した熱を
管140A、140Bに伝導し、冷却効果を向上させ
る。
【0025】相隣り合う冷却管140は、その一端側に
て第1流路146と第2流路147とを夫々連結管14
2を介して連通しており、連結管142と冷却管140
との接続部には結合部材143が夫々結合され、各接続
部の接続を強固にしている。電気モータ軸に関して軸対
称な位置にある一対の連結管142A、142Bの一方
部材142Aには冷却用液体の流入口144を有する結
合部材143Aが取付けられ、またその他方部材142
Bには冷却用液体の流出口145を有する結合部材14
3Bが取付けられている。そして、これら結合部材14
3A,143Bには、ボルト148、149によって、
ハウジング111に対し固定関係にあるステータ保持部
材111eに固定するための孔143a、143bが形
成されている。
【0026】このように構成された第2実施形態は、各
冷却管140内の2本の流路146、147を2本の管
140A、140Bにより形成したことにより、流路1
46、147を確実に分離することができ、かつ流路1
46、147の分離を長期に渡り維持することができる
ので、各冷却管内の2本の流路の分離不良による冷却能
力の低下の防止に都合が良い。
【0027】また、流入口144を有する結合部材14
3Aと流出口145を有する結合部材143Bを固定の
ステータ保持部材111eに固定するようにしたことに
より、冷却管の振動による損傷の低減に有利である。
【0028】
【発明の効果】上記したように、請求項1の発明によれ
ば、相隣り合うコイル間という、発熱源に近いところで
冷却することができるので、大きな冷却効果を得ること
ができる。また、相隣り合うコイル間という、デッドス
ペースを有効に活用することにより、省スペース化が図
れ、軽量化が図れる。
【0029】また、請求項2の発明によれば、モータの
固定子の軸方向の一方より各冷却管を固定子に取り付け
ることが可能となるので、モータの組付性を向上するこ
とができる。更に、連結管を各コイル間の渡り線、外部
取り出しへの引出し線がない一端側に配置されるように
できるので、コイル渡り線や引出し線と連結管とが干渉
することを防止することができ、省スペース且つ高信頼
性のモータを容易に実現することが可能となる。
【0030】更に、請求項3の発明によれば、請求項2
の発明と同様の効果の他、各冷却管内の2本の流路を2
本の管により形成したことにより、両流路を確実に分離
することができ、かつ両流路の分離を長期に渡り維持す
ることができるので、各冷却管内の2本の流路の分離不
良による冷却能力の低下の防止に都合が良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従った電気モータの冷却構造の第1実
施形態を示すスイッチドリラクタンスモータの横断面図
である。
【図2】図1のスイッチドリラクタンスモータの縦断面
図である。
【図3】図2におけるブラケット11c を取り外した状
態の側面図である。
【図4】第1実施形態の冷却管が連結管等により結合さ
れた状態を示す側面図である。
【図5】図4のA−A断面図である。
【図6】図2におけるブラケット11d を取り外した状
態の側面図である。
【図7】第1実施形態の冷却管の縦断面図である。
【図8】第2実施形態の図3に相当する側面図である。
【図9】第2実施形態の冷却管が連結管等により結合さ
れた状態を示す側面図である。
【図10】図9のB−B断面拡大図である。
【図11】図9のC−C断面拡大図である。
【図12】図11のD−D断面拡大図である。
【図13】図11のE−E断面拡大図である。
【図14】第2実施形態の冷却管の縦断面拡大図であ
る。
【符号の説明】
10 スイッチドリラクタンスモータ(電気モータ) 11 ハウジング 12 ステータ(固定子) 13a、13b ;14a、14b ;16a、16b ;1
7a、17b ;18a、18b ;19a、19b ステ
ータポール部(突極) 20、21、22 コイル 40、140 冷却管 41 隔壁 42、42A,42B、142、142A、142B
連結管 44、144 流入口 45、145 流出口 46、146 第1流路 47、147 第2流路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定子の複数の突極に夫々巻回されたコ
    イルの電気モータ周方向に相隣り合うものの間に、電気
    モータ軸方向に延在しておりその内部に冷却用液体が流
    れる冷却管を設けてなる電気モータの冷却装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の電気モータの冷却装置
    であって、前記冷却管の内部は、その一端側から他端近
    傍まで電気モータ軸方向に延びる隔壁により、第1流路
    と該第1流路と他端にて連通する第2流路とに区画さ
    れ、相隣り合う冷却管はその一端側にて前記第1流路と
    前記第2流路とを連結管を介して連通されており、電気
    モータ軸に関して軸対称な位置にある一対の連結管の一
    方および他方に冷却用液体の流入口および流出口が夫々
    設けられていることを特徴とする電気モータの冷却装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の電気モータの冷却装置
    であって、前記冷却管は電気モータ軸方向に延在する第
    1管と該第1管と他端にて連通する第2管とを含んでお
    り、相隣り合う冷却管はその一端側にて前記第1管と前
    記第2管とを連結管を介して連通されており、電気モー
    タ軸に関して軸対称な位置にある一対の連結管の一方お
    よび他方に冷却用液体の流入口および流出口が夫々設け
    られていることを特徴とする電気モータの冷却装置。
JP9233571A 1997-03-28 1997-08-29 電気モータの冷却装置 Pending JPH10327558A (ja)

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US09/050,076 US5973427A (en) 1997-03-28 1998-03-30 Cooling device for electric motor

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JP7804697 1997-03-28
JP9-78046 1997-03-28
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Cited By (4)

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