專(zhuān)利名稱：電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)因通電而發(fā)熱的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻的裝置，特別是涉及使傳送熱傳遞的流體在定子的線圈的端部與覆蓋該端部的罩之間流動(dòng)從而進(jìn)行冷卻的裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，電動(dòng)機(jī)通過(guò)對(duì)線圈通電而使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)從而輸出動(dòng)力。若對(duì)線圈通電，則不可避免地會(huì)產(chǎn)生焦耳損失(銅損)，并且，會(huì)由于伴隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而磁場(chǎng)變化，從而不可避免地產(chǎn)生鐵損，由于上述原因而發(fā)熱，從而電動(dòng)機(jī)的溫度變高。當(dāng)定子或轉(zhuǎn)子的溫度變高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生由于退磁等導(dǎo)致輸出特性降低、或者耐久性降低等不良情況。特別是對(duì)于在車(chē)輛的行駛中使用的電動(dòng)機(jī)，要求低轉(zhuǎn)速/高轉(zhuǎn)矩的運(yùn)轉(zhuǎn)、或高轉(zhuǎn)速/低轉(zhuǎn)矩的運(yùn)轉(zhuǎn)等多種多樣 的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，因此容易發(fā)熱，并且由于與其他各種部件一同被收納于有限的空間，因此難以通過(guò)自然散熱進(jìn)行冷卻。因此，在例如國(guó)際公開(kāi)第2004/019468號(hào)小冊(cè)子、日本特開(kāi)2009 — 118667號(hào)公報(bào)以及日本特開(kāi)平10 - 290543號(hào)公報(bào)中記載有構(gòu)成為強(qiáng)制地對(duì)定子線圈的端部進(jìn)行冷卻的發(fā)明。具體說(shuō)明，在國(guó)際公開(kāi)第2004/019468號(hào)小冊(cè)子中記載有如下的電動(dòng)機(jī)設(shè)置有覆蓋定子的線圈端部的線圈端部罩，并且，在該線圈端部罩的內(nèi)部形成有供冷卻油流動(dòng)的流路。在該線圈端部罩的下側(cè)的部分形成有冷卻油流入口，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的油泵與該冷卻油流動(dòng)口連接，并且，在線圈端部罩的上側(cè)的部分形成有冷卻油流出口，該冷卻油流出口與油底殼連接。因而，在國(guó)際公開(kāi)第2004/019468號(hào)小冊(cè)子所記載的電動(dòng)機(jī)中，利用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵，由此，冷卻油被供給至線圈端部罩的內(nèi)部，并且，該冷卻油與線圈的端部接觸并流動(dòng)，由此從線圈攝取熱，從而線圈被冷卻。該油從冷卻油流出口返回油底殼，并再次由油泵供給至線圈端部罩的內(nèi)部。并且，在日本特開(kāi)2009 - 118667號(hào)公報(bào)中記載有以下述方式構(gòu)成的冷卻構(gòu)造覆蓋定子線圈的端部的線圈端部罩配置在線圈端部與電動(dòng)機(jī)殼體之間，使冷卻液體在該線圈端部罩、線圈端部、電動(dòng)機(jī)殼體三者中的任兩者之間流通從而對(duì)線圈進(jìn)行冷卻。并且，在該日本特開(kāi)2009 - 118667號(hào)公報(bào)所記載的冷卻構(gòu)造中，形成有冷卻流體泄漏的微小間隙，利用冷卻液體將從線圈端部到電動(dòng)機(jī)殼體的熱傳遞的路徑中的空氣趕出，以防止產(chǎn)生隔熱層。此外，在日本特開(kāi)平10 — 290543號(hào)公報(bào)中記載有以下述方式構(gòu)成的電動(dòng)機(jī)利用線圈端部罩覆蓋線圈端部，并且，在該線圈端部罩與電動(dòng)機(jī)殼體之間配置導(dǎo)熱墊片，經(jīng)由該導(dǎo)熱墊片朝電動(dòng)機(jī)殼體傳遞熱，并將該熱傳遞到水套中的冷卻水，由此來(lái)對(duì)線圈進(jìn)行冷卻。如上述的國(guó)際公開(kāi)第2004/019468號(hào)小冊(cè)子或者日本特開(kāi)2009 — 118667號(hào)公報(bào)所記載的那樣，通過(guò)使冷卻油或者冷卻液體在定子的線圈端部的周?chē)鲃?dòng)，能夠從線圈攝取熱而對(duì)線圈進(jìn)行冷卻。然而，電動(dòng)機(jī)存在高負(fù)載低轉(zhuǎn)速下的運(yùn)轉(zhuǎn)、低負(fù)載高轉(zhuǎn)速下的運(yùn)轉(zhuǎn)等多種多樣的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，因此，如果使冷卻油或者冷卻液體始終以恒定的流速或者流量流動(dòng)，則在要求低轉(zhuǎn)速且大轉(zhuǎn)矩的情況下，存在產(chǎn)生冷卻不足而溫度上升的可能性。并且，在與此相反要求高轉(zhuǎn)速且小轉(zhuǎn)矩的情況下，存在因冷卻油或者冷卻液體過(guò)多地流動(dòng)而產(chǎn)生動(dòng)力損失的可能性。特別是在構(gòu)成為利用行駛用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵，并使利用該泵加壓后的冷卻用的流體在線圈端部的周?chē)魍ǖ能?chē)輛中，當(dāng)以低速上坡等行駛用電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低、且電流量多的情況下，泵的轉(zhuǎn)速變低從而冷卻用的流體的流量或者流速降低、與此相對(duì)線圈的發(fā)熱量增大，因此無(wú)法對(duì)電動(dòng)機(jī)充分地進(jìn)行冷卻，電動(dòng)機(jī)的溫度上升的可能性變高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是著眼于上述技術(shù)課題而完成的，其目的在于提供一種能夠根據(jù)負(fù)載不多不少地產(chǎn)生熱傳遞從而對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻的冷卻裝置。
為了達(dá)成上述的目的，本發(fā)明的特征在于，電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置構(gòu)成為使流體在定子的線圈的端部周?chē)魍?，從而從定子攝取熱，其中，上述電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置具備線圈端部罩，該線圈端部罩覆蓋上述線圈的端部；使熱傳遞用流體流通的流路，該流路形成在上述線圈的端部的外表面與上述線圈端部罩的內(nèi)表面之間；以及流速調(diào)整單元，該流速調(diào)整單元使上述線圈端部罩以相對(duì)于上述線圈的端部接近/離開(kāi)的方式移動(dòng)，從而使上述流路的截面積變化，上述流速調(diào)整單元構(gòu)成為在朝上述流路供給的上述熱傳遞用流體的量相對(duì)多的情況下，使上述流路的截面積增大；并且，在朝上述流路供給的上述熱傳遞用流體的量相對(duì)少的情況下，使上述流路的截面積減少。并且，本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置的特征在于，在上述的發(fā)明中，上述線圈端部罩包括與上述線圈的端部的外周面和內(nèi)周面接觸而嵌合于上述線圈的端部的罩部件，上述流速調(diào)整單元構(gòu)成為在朝上述流路供給的上述熱傳遞用流體的量相對(duì)多的情況下，使上述罩部件相對(duì)于上述線圈的端部的嵌合深度變淺，從而使上述罩部件相對(duì)于上述線圈的端部的接觸面積減少；并且，在朝上述流路供給的上述熱傳遞用流體的量相對(duì)少的情況下，使上述罩部件相對(duì)于上述線圈的端部的嵌合深度變深，從而使上述罩部件相對(duì)于上述線圈的端部的接觸面積增大。進(jìn)而，本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置的特征在于，在上述的發(fā)明中，上述流路調(diào)整單元包括將上述線圈端部罩朝上述線圈的端部側(cè)推壓的彈性部件。此外，本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置的特征在于，在上述的發(fā)明中，上述電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置還具備收納上述電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)殼體，上述彈性部件具備熱傳導(dǎo)性，且配置在上述線圈端部罩與上述電動(dòng)機(jī)殼體的內(nèi)表面之間。此外，本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置的特征在于，在上述任一發(fā)明中，上述電動(dòng)機(jī)被搭載于車(chē)輛，在上述車(chē)輛搭載有排出與該車(chē)輛的車(chē)速相應(yīng)的量的上述熱傳遞用流體的泵。此外，本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置的特征在于，在上述的發(fā)明中，上述電動(dòng)機(jī)包括針對(duì)上述車(chē)輛的每個(gè)車(chē)輪設(shè)置而驅(qū)動(dòng)該車(chē)輪的輪內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)，上述泵由上述輪內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。此外，本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置的特征在于，在上述的發(fā)明中，上述流速調(diào)整單元包括使上述線圈端部罩朝從上述線圈的端部離開(kāi)的方向移動(dòng)的機(jī)構(gòu)，以根據(jù)上述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速而使上述流路的截面積增大。此外，本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置的特征在于，在上述的發(fā)明中，上述機(jī)構(gòu)構(gòu)成為通過(guò)上述電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)而利用離心力使上述線圈端部罩朝從上述線圈的端部離開(kāi)的方向移動(dòng)。此外，本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置的特征在于，在上述任一發(fā)明中，上述流路調(diào)整單元包括電磁力產(chǎn)生單元，該電磁力產(chǎn)生單元利用電磁力使上述線圈端部罩移動(dòng)，以使上述流路的截面積變化。此外，本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置的特征在于，在上述任一發(fā)明中，上述電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置還具備定子鐵心，上述線圈被保持于該定子鐵心；以及熱傳遞單元，該熱傳遞單元將上述線圈端部罩與上述定子鐵心以能夠進(jìn)行熱傳遞的方式連結(jié)。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)使熱傳遞用流體在線圈的端部與覆蓋該端部的線圈端部罩之間的流路中流動(dòng)，線圈的熱被該熱傳遞用流體攝取，線圈被冷卻。在朝該流路供給的熱傳遞用流體的量少的情況下，利用流速調(diào)整單元使線圈端部罩朝線圈側(cè)移動(dòng)，從而流路的截面積減少。因此，在流路中流動(dòng)的熱傳遞用流體的流速不會(huì)降低、或者流速會(huì)相對(duì)變快，結(jié)果，線圈與線圈端部罩之間的熱阻變小，熱傳遞量相對(duì)增大。與此相反，在朝流路供給的熱傳遞用 流體的量多的情況下，利用流速調(diào)整單元使線圈端部罩朝流路的截面積增大的方向移動(dòng)，結(jié)果，相對(duì)于流路中的熱傳遞用流體的管路阻力降低，或者抑制了管路阻力的增大，伴隨與此，能夠防止或者抑制動(dòng)力損失或發(fā)熱。結(jié)果，根據(jù)該發(fā)明，能夠不多不少地對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻。并且，根據(jù)本發(fā)明，在朝流路供給的熱傳遞用流體的量少、伴隨與此流路的截面積減少的情況下，構(gòu)成線圈端部罩的罩部件與線圈端部較深地嵌合，二者的接觸面積變寬，因此，促進(jìn)從線圈相對(duì)于線圈端部罩的熱傳遞。即，經(jīng)由線圈端部罩從線圈散熱的散熱量變多，因此能夠不多不少地對(duì)線圈進(jìn)行冷卻。與此相對(duì)，通過(guò)使朝流路供給的熱傳遞用流體的量增多，線圈端部罩相對(duì)于線圈端部的嵌合深度變淺，雖然伴隨與此二者的接觸面積亦即熱傳遞面積變小，但由于熱傳遞用流體的量增多而由熱傳遞用流體帶走的熱量相對(duì)變多，能夠不多不少地進(jìn)行線圈的冷卻。進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明，在朝流路供給的熱傳遞用流體的量增多的情況下，流路的內(nèi)壓變高，因而，線圈端部罩克服彈性部件的彈力移動(dòng)，流路的截面積增大。與此相反，在朝流路供給的熱傳遞用流體的量少的情況下，流路的內(nèi)壓降低，因此，線圈端部罩借助彈性部件的彈力被朝線圈的端部側(cè)推壓而移動(dòng)，流路的截面積減少。這樣，根據(jù)本發(fā)明，能夠根據(jù)熱傳遞用流體的量自動(dòng)地調(diào)整流路的截面積。此外，根據(jù)本發(fā)明，由于彈性部件以促進(jìn)線圈端部罩與電動(dòng)機(jī)殼體之間的熱傳遞的方式發(fā)揮功能，因此能夠促進(jìn)來(lái)自線圈的散熱從而提高電動(dòng)機(jī)的冷卻性能。此外，根據(jù)本發(fā)明，在低車(chē)速的情況下，熱傳遞用流體的排出量下降，但由于在線圈端部的周?chē)纬傻牧髀返慕孛娣e變小，因此流路中的流速增大，或者能夠抑制流速的降低。因而，即便低車(chē)速且電動(dòng)機(jī)的負(fù)載變大，也能夠促進(jìn)來(lái)自線圈的散熱從而滿足需要地充分地進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的冷卻。此外，根據(jù)本發(fā)明，由于利用輪內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)使車(chē)輪旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動(dòng)泵，因此，雖然在低車(chē)速的情況下泵的轉(zhuǎn)速降低而熱傳遞用流體的排出量降低，但在該情況下上述流路的截面積變小從而能夠促進(jìn)來(lái)自線圈的散熱，因此能夠滿足需要地充分地進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的冷卻。此外，根據(jù)本發(fā)明，在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為低轉(zhuǎn)速的情況下，能夠減小上述流路的截面積從而使熱傳遞用流體的流速增大、或者能夠抑制熱傳遞用流體的速度的降低，因此，如上所述，能夠滿足需要地充分地對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻。此外，根據(jù)本發(fā)明，由于利用伴隨著電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力來(lái)將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速反映于上述流路的截面積，因此能夠簡(jiǎn)化流速調(diào)整單元的結(jié)構(gòu)。此外，根據(jù)本發(fā)明，能夠電氣地進(jìn)行上述流路的截面積的控制，能夠簡(jiǎn)化裝置，并且能夠提高控制的自由度。此外，根據(jù)本發(fā)明，不僅能夠促進(jìn)來(lái)自于設(shè)置在定子的線圈的散熱，而且能夠促進(jìn)經(jīng)由線圈端部罩進(jìn)行的來(lái)自于定子鐵心散熱，因此能夠提高電動(dòng)機(jī)的冷卻性能。


圖I是用于對(duì)本發(fā)明的一例進(jìn)行說(shuō)明的局部剖視圖。 圖2是示出油流速與熱阻之間的關(guān)系的線圖。圖3是示出油的流速與熱傳遞量之間的關(guān)系的線圖。圖4是用于對(duì)本發(fā)明的其他例進(jìn)行說(shuō)明的局部剖視圖。圖5是示出使線圈端部露出至流路內(nèi)的例子的局部剖視圖。圖6是用于對(duì)構(gòu)成為利用離心力使流路的截面積變化的例子進(jìn)行說(shuō)明的局部剖視圖。圖7是用于對(duì)構(gòu)成為借助電磁方式使流路的截面積變化的例子的局部示意圖。圖8是示出油流量多的狀態(tài)的局部示意圖。圖9是用于對(duì)作為本發(fā)明的對(duì)象的輪內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)進(jìn)行說(shuō)明的示意圖。
具體實(shí)施例方式其次，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更具體地說(shuō)明。作為本發(fā)明的對(duì)象的電動(dòng)機(jī)是通過(guò)對(duì)線圈通電而轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)從而輸出轉(zhuǎn)矩、同時(shí)因銅損或鐵損而發(fā)熱的電動(dòng)機(jī)，是作為各種產(chǎn)業(yè)機(jī)械的動(dòng)力源使用的電動(dòng)機(jī)、或作為車(chē)輛的行駛用驅(qū)動(dòng)力源使用的電動(dòng)機(jī)。作為車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)力源使用的電動(dòng)機(jī)可以是混合動(dòng)力裝置的電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)發(fā)電機(jī))或針對(duì)每個(gè)車(chē)輪設(shè)置而分別驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的輪內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)中的任一種。圖9中示出輪內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)的一例，電動(dòng)機(jī)5被收納在由上臂2以及下臂3保持的電動(dòng)機(jī)殼體4的內(nèi)部,并被固定于電動(dòng)機(jī)殼體4。該電動(dòng)機(jī)5優(yōu)選為永磁鐵式的同步電動(dòng)機(jī)，但并不限于此，也可以是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等以往公知的電動(dòng)機(jī)。在該電動(dòng)機(jī)5的輸出側(cè)連結(jié)有減速器或者變速器(以下，將其總稱為變速器)6，構(gòu)成為利用變速器6使電動(dòng)機(jī)5輸出的轉(zhuǎn)矩的大小變化而輸出。該變速器6的輸出軸從電動(dòng)機(jī)殼體4突出，并經(jīng)由設(shè)置于其前端部的轂7連結(jié)于車(chē)輪8。并且，在電動(dòng)機(jī)5的輸出軸經(jīng)由齒輪單元9連結(jié)有泵10。該泵10構(gòu)成為對(duì)本發(fā)明的熱傳遞用流體亦即油進(jìn)行加壓并排出，構(gòu)成有將該油朝電動(dòng)機(jī)5以及變速器6供給的管路。被輸送至電動(dòng)機(jī)5的油的至少一部分被用于進(jìn)行電動(dòng)機(jī)5的冷卻。圖I中示意性地示出該用于進(jìn)行冷卻的結(jié)構(gòu)的一例，此處所示的例子是構(gòu)成為對(duì)設(shè)置于定子11的線圈的端部(線圈端部)12進(jìn)行強(qiáng)制冷卻的例子，定子11以由層疊的電磁鋼板等構(gòu)成的定子鐵心13和線圈(未圖示)為主體構(gòu)成，線圈端部12從該定子鐵心13的軸線方向上的端部突出。另外，在該線圈端部12，為了確定其外形形狀而使其穩(wěn)定、且為了保護(hù)裸線，實(shí)施了樹(shù)脂涂層14。
此外，設(shè)置有覆蓋上述的線圈端部12的線圈端部罩15。線圈端部12遍及定子鐵心13的整周以一定間隔配置，線圈端部罩15構(gòu)成為囊括覆蓋上述的線圈端部12。S卩，線圈端部罩15整體呈環(huán)狀，且具備外周壁部15a，該外周壁部15a與線圈端部12的外周部接觸；內(nèi)周壁部15b，該內(nèi)周壁部15b與線圈端部12的內(nèi)周部接觸；以及側(cè)壁部15c，該側(cè)壁部15c位于線圈端部12的前端側(cè),并連結(jié)外周壁部15a和內(nèi)周壁部15b。進(jìn)而,線圈端部罩15構(gòu)成為，使線圈端部12嵌合在由外周壁部15a、內(nèi)周壁部15b以及側(cè)壁部15c包圍的中空部。另外，設(shè)置成該中空部的深度、即外周壁部15a的內(nèi)表面的寬度以及內(nèi)周壁部15b的內(nèi)表面的寬度在線圈端部12的突出長(zhǎng)度以上。因而，在使線圈端部罩15與線圈端部12嵌合的狀態(tài)下，在線圈端部罩15的內(nèi)表面與線圈端部12的外表面之間形成有供熱傳遞用流體亦即油流通的流路16。進(jìn)而，構(gòu)成為將從上述泵10排出的油供給至該流路16而使之在該流路16中流通。另外，該流路16在規(guī)定的部位與上述泵10的吸入口(未圖示)連通，或者相對(duì)于排泄部位開(kāi)口。 上述的線圈端部罩15不僅形成供油流通的流路16，而且是用于促進(jìn)來(lái)自線圈端部12的散熱的部件，因而，線圈端部12優(yōu)選由熱傳導(dǎo)性良好的原材料形成。并且，為了在線圈端部12的溫度開(kāi)始上升的初期利用線圈端部罩15盡可能多地接收熱量而抑制線圈端部12的溫度上升，線圈端部罩15優(yōu)選形成為比熱容大的結(jié)構(gòu)。例如，優(yōu)選作為線圈端部罩15的原材料選擇熱容量大的原材料，并且增大線圈端部罩15的質(zhì)量。上述的線圈端部12接近電動(dòng)機(jī)殼體4的內(nèi)表面配置，在與該線圈端部12嵌合的上述的線圈端部罩15與電動(dòng)機(jī)殼體4的內(nèi)表面之間配置有波形彈簧或膜片彈簧等彈性體17。該彈性體17相當(dāng)于本發(fā)明的流速調(diào)整單元，且構(gòu)成為克服上述的流路16中的油的壓力而將線圈端部罩15朝線圈側(cè)(定子鐵心13側(cè))推壓。因而，構(gòu)成為流路16內(nèi)的油的壓力與彈性體17的彈力平衡，流路16的寬度LI (即截面積)設(shè)定成規(guī)定的寬度(截面積)。并且，彈性體17被夾持在線圈端部罩15與電動(dòng)機(jī)殼體4之間，并與二者接觸，由此，傳送在線圈端部罩15與電動(dòng)機(jī)殼體4之間的熱傳遞，因此，彈性體17優(yōu)選由熱傳導(dǎo)率大的原材料形成。此處，對(duì)在上述的流路16中流動(dòng)的油的流速和熱阻或者熱傳遞量進(jìn)行說(shuō)明，在流路16中流動(dòng)的油的流速越快，線圈端部12與線圈端部罩15之間的熱阻越小。圖2中以實(shí)線示出其一般的傾向。認(rèn)為這種傾向是因下述原因造成的油通過(guò)流動(dòng)而被攪拌，結(jié)果，不僅因單純的熱傳導(dǎo)而使熱移動(dòng)，而且會(huì)并行地產(chǎn)生油流動(dòng)而傳輸熱的作用。并且，由于線圈端部罩15與線圈端部12直接接觸而在二者之間產(chǎn)生熱傳遞，在圖2中以虛線示出這部分的熱阻。如上所述，當(dāng)油的流速變慢時(shí)，經(jīng)由油進(jìn)行的熱傳遞的熱阻變大，在規(guī)定的流速以下，變得大于因線圈端部罩15與線圈端部12直接接觸而產(chǎn)生的熱阻。因而，圖I所示的結(jié)構(gòu)中的實(shí)質(zhì)的熱阻如圖2中以粗實(shí)線所示那樣，因此，為了與油的流量無(wú)關(guān)地將因使油流通而產(chǎn)生的冷卻效果始終維持在良好的狀態(tài)，需要在某種程度上將流路16中的油的流速維持在高速。另一方面，圖3中示出線圈端部12與線圈端部罩15之間的經(jīng)由油傳遞的熱傳遞量的測(cè)定結(jié)果的一例。在搭載有上述的輪內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)I的車(chē)輛中，利用電動(dòng)機(jī)5來(lái)驅(qū)動(dòng)泵10，因此，該圖3所示的數(shù)據(jù)中的流速與車(chē)速大致成比例，因而，能夠判斷在低車(chē)速下熱傳遞量少，冷卻性能差。在某種程度的中高車(chē)速下的巡航狀態(tài)下，熱傳遞量成為圖3中以虛線包圍的區(qū)域的熱傳遞量，因此，當(dāng)假想低車(chē)速下的電動(dòng)機(jī)負(fù)載變大的情形時(shí)，優(yōu)選在低車(chē)速時(shí)確保圖3中以虛線所示的區(qū)域的流速。上述的彈性體17的彈力以克服流路16中的油的壓力推壓線圈端部罩15的方式發(fā)揮作用，在因處于低車(chē)速而泵10所排出的油的量相對(duì)少的情況下，流路16內(nèi)的油的壓力降低，線圈端部罩15朝線圈側(cè)移動(dòng)。當(dāng)伴隨與此而流路16的寬度LI (流路16的截面積)變小時(shí)，油的流速變快，同時(shí)，流路16的內(nèi)壓變高，線圈端部罩15被保持在流路16的內(nèi)壓與彈性體17的彈力平衡的位置。在本發(fā)明中，優(yōu)選將彈性體17的彈力調(diào)整并設(shè)定成使得以上述方式設(shè)定的流路16的寬度LI (截面積)下的流速成為上述的圖3中以虛線包圍的區(qū)域的流速。另外，在過(guò)度加快流路16中的油的流速的結(jié)構(gòu)中，不僅熱傳遞量的增大效果飽和而無(wú)法特別提高冷卻性能，而且管路阻力變大而成為動(dòng)力損失的原因，并且，彈性體17的彈力變大，與此相應(yīng)，成本增大，或者組裝性變差。
在包括線圈的定子11的整體都會(huì)產(chǎn)生因電動(dòng)機(jī)5動(dòng)作而導(dǎo)致的溫度上升，與此相對(duì)，經(jīng)由線圈端部罩15來(lái)進(jìn)行經(jīng)由電動(dòng)機(jī)殼體4進(jìn)行的朝外部的散熱，因此，圖I所示的結(jié)構(gòu)的冷卻裝置還具備熱傳遞部件18，該熱傳遞部件18傳輸定子鐵心13與線圈端部罩15之間的熱傳遞。對(duì)于該熱傳遞部件18，即便線圈端部罩15沿圖I的左右方向前后移動(dòng)，也將定子鐵心13和線圈端部罩15始終以能夠進(jìn)行熱傳遞的方式連結(jié)，因此，優(yōu)選該熱傳遞部件18形成為能夠伸縮的結(jié)構(gòu)、或者是被固定于一方且能夠相對(duì)于另一方滑動(dòng)的結(jié)構(gòu)。圖I中示意性地示出利用螺旋彈簧構(gòu)成熱傳遞部件18的例子。另外，在形成為將熱傳遞部件18夾在定子鐵心13的端面與線圈端部罩15的端面之間的結(jié)構(gòu)的情況下,優(yōu)選在線圈端部罩15或者定子鐵心13形成凹部，并將熱傳遞部件18的至少一方的端部嵌入于該凹部。這樣，在線圈端部罩15最接近定子鐵心13的情況下，能夠?qū)醾鬟f部件18收納于該凹部而使線圈端部罩15的端面與定子鐵心13直接接觸，能夠避免產(chǎn)生空氣層等隔熱層，從而能夠促進(jìn)二者之間的熱傳遞。其次，對(duì)以上述方式構(gòu)成的冷卻裝置的作用進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)因車(chē)輛行駛等而電動(dòng)機(jī)5旋轉(zhuǎn)時(shí)，經(jīng)由齒輪單元9連結(jié)于電動(dòng)機(jī)5的泵10被驅(qū)動(dòng)，從該泵10排出的油被朝上述流路16供給。若車(chē)速為低車(chē)速，則泵10所排出的油的量少，因此，線圈端部罩15被彈性體17推壓而朝線圈側(cè)移動(dòng)，流路16的寬度LI (即截面積)變小。即，流路16縮小，以使得流路16中的油的壓力與彈性體17的彈力均衡。結(jié)果，即便在從泵10排出的油的排出量相對(duì)少的低車(chē)速的情況下，流路16內(nèi)的油的流速也被維持在設(shè)計(jì)上所設(shè)想的程度的高流速。即，如參照?qǐng)D3所說(shuō)明了的那樣，線圈端部12與線圈端部罩15之間的熱阻相對(duì)小，二者之間的熱傳遞量被維持在接近中高車(chē)速的情況下的熱傳遞量的量。并且,通過(guò)線圈端部罩15朝線圈側(cè)移動(dòng)線圈端部罩15相對(duì)于線圈端部12的嵌合深度變深，二者的接觸面積亦即熱傳遞面積變寬，因此促進(jìn)了不經(jīng)由油的熱傳遞。這樣傳遞至線圈端部罩15的熱的一部分經(jīng)由彈性體17傳遞至電動(dòng)機(jī)殼體4，并且，另一部分在散發(fā)至電動(dòng)機(jī)殼體4的內(nèi)部之后傳遞至電動(dòng)機(jī)殼體4。進(jìn)而,從電動(dòng)機(jī)殼體4朝外部散熱，結(jié)果，電動(dòng)機(jī)5的熱被散發(fā)至外部，電動(dòng)機(jī)5被冷卻。另外，當(dāng)在定子鐵心13與線圈端部罩15之間夾裝有上述的熱傳遞部件18的情況下，熱從定子鐵心13傳遞到線圈端部罩15，該熱最終從電動(dòng)機(jī)殼體4被散發(fā)至外部，因此，促進(jìn)了定子鐵心13的冷卻。
另一方面，在車(chē)速高至一定程度從而從泵10排出的油的排出量相對(duì)多的情況下，線圈端部罩15借助在流路16中流動(dòng)的油的壓力被朝電動(dòng)機(jī)殼體4側(cè)推回，流路16的寬度LI (截面積)變大。因此，抑制了流路16中的管路阻力的增大或動(dòng)力損失。另外，即便在該情況下，由于流路16中的油的流速相對(duì)變快，因此從線圈端部12經(jīng)由油朝線圈端部罩15傳遞的熱傳遞量變多，能夠進(jìn)行有效的散熱或者冷卻。此外，對(duì)在車(chē)速比較低的狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)負(fù)載增大的過(guò)渡狀態(tài)進(jìn)行說(shuō)明，由于車(chē)速低，線圈端部罩15如上所述朝線圈側(cè)移動(dòng)從而流路16的截面積變小，并且線圈端部罩15相對(duì)于線圈端部12的嵌合深度深，二者的接觸面積變廣。此外，存在線圈端部罩15的端面與定子鐵心13的端面直接接觸的情況。當(dāng)在該狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)負(fù)載(電流量)增大時(shí)，由于銅損等而發(fā)熱量變多，但是，由于流路16的截面積變小從而油的流速變快，因此促進(jìn)了經(jīng)由油進(jìn)行的從線圈端部12朝線圈端部罩15的熱傳遞，并且，由于二者的接觸面積變廣而相對(duì)于線圈端部罩15的熱傳遞量變多，此 外，在線圈端部罩15與定子鐵心13的端面直接接觸的情況下，從定子鐵心13朝線圈端部罩15傳遞的熱傳遞量變多。因而，即便因車(chē)速低而油的流量少也能夠良好地進(jìn)行相對(duì)于線圈端部罩15的熱傳遞，從而對(duì)電動(dòng)機(jī)15進(jìn)行冷卻。特別是如果將線圈端部罩15形成為熱容量大的結(jié)構(gòu)，則能夠使在電動(dòng)機(jī)5產(chǎn)生的熱移動(dòng)至線圈端部罩15從而防止或者抑制電動(dòng)機(jī)5的溫度上升。本發(fā)明并不限于上述的圖I所示的結(jié)構(gòu)，也可以是按照以下所述的方式實(shí)施了適當(dāng)?shù)淖兏?、改進(jìn)的結(jié)構(gòu)。即，對(duì)于將線圈端部罩15朝線圈側(cè)推壓的彈性體17，也可以代替波形彈簧或膜片彈簧而如圖4所示使用螺旋彈簧。并且，也可以并不設(shè)置定子鐵心13與線圈端部罩15之間的熱傳遞部件。并且，線圈端部12的前端部(靠流路16側(cè)的部分)被線圈端部罩15覆蓋而并不露出至外部，因此，如圖4所示，也可以構(gòu)成為在該部分并不設(shè)置樹(shù)脂涂層14，而使之與流路16內(nèi)的油直接接觸。此外，本發(fā)明的流速調(diào)整單元除了能夠形成為上述的基于彈性體17的結(jié)構(gòu)以外，還能夠由使用離心力或電磁力的機(jī)構(gòu)構(gòu)成。圖6所示的例子是構(gòu)成為根據(jù)離心力使線圈端部罩15沿軸線方向移動(dòng)的例子，在與轉(zhuǎn)子19 一體的轉(zhuǎn)子軸20的外周部配置有沿著引導(dǎo)件21在半徑方向前后移動(dòng)的質(zhì)量體22，該質(zhì)量體22借助復(fù)位彈簧23連結(jié)于轉(zhuǎn)子軸20。SP，質(zhì)量體22構(gòu)成為通過(guò)與轉(zhuǎn)子軸20 —起旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力而在半徑方向朝外側(cè)移動(dòng)，其移動(dòng)位置是離心力與將質(zhì)量體22拉回的復(fù)位彈簧23的彈性力平衡的位置。質(zhì)量體22的外周面形成為錐面24，在線圈端部罩15的內(nèi)周面形成有與該錐面24對(duì)應(yīng)的形狀的錐面25，上述錐面24、25相互滑動(dòng)接觸。另外，上述的錐面24、25是距離轉(zhuǎn)子軸20的中心的半徑在轉(zhuǎn)子19側(cè)或者定子鐵心13側(cè)大、且在與此相反的電動(dòng)機(jī)殼體4側(cè)(電動(dòng)機(jī)5的軸端側(cè))小的錐面。因而，構(gòu)成為作用于質(zhì)量體22的離心力由錐面24、25轉(zhuǎn)換成軸線方向的推力而使線圈端部罩15克服彈性體17的彈力朝電動(dòng)機(jī)殼體4側(cè)后退。另外，在圖6所示的結(jié)構(gòu)中，彈性體17的彈力設(shè)定成對(duì)抗基于上述的離心力的推力。并且，在圖6所示的結(jié)構(gòu)中，并未設(shè)置上述的熱傳遞部件。根據(jù)圖6所示的結(jié)構(gòu)，當(dāng)因車(chē)速低等而由泵10排出的油的排出量少的情況下，轉(zhuǎn)子19的轉(zhuǎn)速為低轉(zhuǎn)速，因此上述質(zhì)量體22處的離心力小，因而，線圈端部罩15被彈性體17推動(dòng)而朝線圈側(cè)移動(dòng)，流路16的截面積變小。因此，雖然由泵10排出的油的排出量少，但流路16中的油的流速變快，促進(jìn)了從線圈端部12相對(duì)于線圈端部罩15的熱傳遞，結(jié)果，能夠滿足需要地充分地對(duì)電動(dòng)機(jī)5進(jìn)行冷卻。并且，在轉(zhuǎn)子19的轉(zhuǎn)速為高轉(zhuǎn)速的情況下，由質(zhì)量體22產(chǎn)生的離心力變大而使線圈端部罩15朝電動(dòng)機(jī)殼體4側(cè)后退移動(dòng)，因此，流路16的截面積變大，能夠降低管路阻力。并且，圖7以及圖8中示出流速調(diào)整單元的另外的例子。這些圖所示的例子是構(gòu)成為利用磁力來(lái)改變線圈端部罩15的位置亦即流路16的截面積的例子。具體說(shuō)明，在線圈端部罩15安裝有使一方的磁極(例如N極)與電動(dòng)機(jī)殼體4的內(nèi)表面對(duì)置的永磁鐵26,并且，在電動(dòng)機(jī)殼體4,以與該永磁鐵26對(duì)置的方式配置有電磁鐵27。在該電磁鐵27纏繞有利用開(kāi)關(guān)28使電流的方向反轉(zhuǎn)的線圈2 9，且構(gòu)成為利用來(lái)自控制器31的指令信號(hào)切換來(lái)自電動(dòng)機(jī)電源30的電流的方向。在圖7以及圖8所示的結(jié)構(gòu)中，在低車(chē)速的情況下，在電磁鐵27流過(guò)有電流，以使電磁鐵27與永磁鐵26的相同的磁極對(duì)置。由此，在電磁鐵27與永磁鐵26之間作用有斥力，因此，線圈端部罩15朝線圈側(cè)移動(dòng)，流路16的截面積變小。因而，即便在由泵10排出的油的排出量少的情況下，也能夠加快流路16中的油的流速?gòu)亩龆鄰木€圈端部12相對(duì)于線圈端部罩15的熱傳遞量，能夠有效地對(duì)電動(dòng)機(jī)5進(jìn)行冷卻。并且，線圈端部罩15相對(duì)于線圈端部12的嵌合深度變深從而二者之間的熱傳遞面積增大，結(jié)果，從線圈端部12相對(duì)于線圈端部罩15的熱傳遞量變多，與上述的各具體例相同。與此相對(duì)，在中高車(chē)速的情況下，在電磁鐵27流過(guò)有電流，以使電磁鐵27與永磁鐵26的不同的磁極對(duì)置。由此，在電磁鐵27與永磁鐵26之間作用有磁引力，因此，線圈端部罩15朝從線圈端部12脫出的方向移動(dòng)，流路16的截面積變大。因而，即便在由泵10排出的油的排出量多的情況下，也能夠降低流路16中的管路阻力。并且，由于油的流速快、且流量多，因此能夠有效地對(duì)電動(dòng)機(jī)5進(jìn)行冷卻，與上述的各具體例相同。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置， 該電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置構(gòu)成為使流體在定子的線圈的端部周?chē)魍?，從而從定子攝取執(zhí)， 上述電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置的特征在于， 上述電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置具備 線圈端部罩，該線圈端部罩覆蓋上述線圈的端部； 使熱傳遞用流體流通的流路，該流路形成在上述線圈的端部的外表面與上述線圈端部罩的內(nèi)表面之間；以及 流速調(diào)整單元，該流速調(diào)整單元使上述線圈端部罩以相對(duì)于上述線圈的端部接近/離開(kāi)的方式移動(dòng)，從而使上述流路的截面積變化， 上述流速調(diào)整單元構(gòu)成為在朝上述流路供給的上述熱傳遞用流體的量相對(duì)多的情況下，使上述流路的截面積增大；并且，在朝上述流路供給的上述熱傳遞用流體的量相對(duì)少的情況下，使上述流路的截面積減少。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置，其特征在于， 上述線圈端部罩包括與上述線圈的端部的外周面和內(nèi)周面接觸而嵌合于上述線圈的端部的罩部件， 上述流速調(diào)整單元構(gòu)成為在朝上述流路供給的上述熱傳遞用流體的量相對(duì)多的情況下，使上述罩部件相對(duì)于上述線圈的端部的嵌合深度變淺，從而使上述罩部件相對(duì)于上述線圈的端部的接觸面積減少；并且，在朝上述流路供給的上述熱傳遞用流體的量相對(duì)少的情況下，使上述罩部件相對(duì)于上述線圈的端部的嵌合深度變深，從而使上述罩部件相對(duì)于上述線圈的端部的接觸面積增大。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置，其特征在于， 上述流路調(diào)整單元包括將上述線圈端部罩朝上述線圈的端部側(cè)推壓的彈性部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置，其特征在于， 上述電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置還具備收納上述電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)殼體， 上述彈性部件具備熱傳導(dǎo)性，且配置在上述線圈端部罩與上述電動(dòng)機(jī)殼體的內(nèi)表面之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置，其特征在于， 上述電動(dòng)機(jī)被搭載于車(chē)輛， 在上述車(chē)輛搭載有排出與該車(chē)輛的車(chē)速相應(yīng)的量的上述熱傳遞用流體的泵。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置，其特征在于， 上述電動(dòng)機(jī)包括針對(duì)上述車(chē)輛的每個(gè)車(chē)輪設(shè)置而驅(qū)動(dòng)該車(chē)輪的輪內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)， 上述泵由上述輪內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置，其特征在于， 上述流速調(diào)整單元包括使上述線圈端部罩朝從上述線圈的端部離開(kāi)的方向移動(dòng)的機(jī)構(gòu)，以根據(jù)上述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速而使上述流路的截面積增大。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置，其特征在于， 上述機(jī)構(gòu)構(gòu)成為通過(guò)上述電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)而利用離心力使上述線圈端部罩朝從上述線圈的端部離開(kāi)的方向移動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置，其特征在干， 上述流路調(diào)整単元包括電磁力產(chǎn)生單元，該電磁力產(chǎn)生單元利用電磁力使上述線圈端部罩移動(dòng)，以使上述流路的截面積變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置，其特征在干， 上述電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置還具備 定子鐵心，上述線圈被保持于該定子鉄心；以及 熱傳遞単元，該熱傳遞單元將上述線圈端部罩與上述定子鐵心以能夠進(jìn)行熱傳遞的方式連結(jié)。
全文摘要
一種電動(dòng)機(jī)的冷卻裝置，即便在油的流量少的情況下也能促進(jìn)線圈端部與線圈端部罩之間的熱傳遞從而良好地維持電動(dòng)機(jī)的冷卻性能。構(gòu)成為使油在定子(11)的線圈端部(12)的周?chē)魍ǘ鴱亩ㄗ?11)攝取熱，具備覆蓋上述線圈端部(12)的線圈端部罩(15)；形成在線圈端部(12)的外表面與線圈端部罩(15)的內(nèi)表面之間的流路(16)；以及使線圈端部罩(15)以相對(duì)于線圈端部(12)接近/離開(kāi)的方式移動(dòng)而使流路(16)的截面積變化的流速調(diào)整單元(17)，流速調(diào)整單元(17)構(gòu)成為在朝流路(16)供給的油的量相對(duì)多的情況下使流路(16)的截面積增大；且在朝流路(16)供給的油的量相對(duì)少的情況下使流路(16)的截面積減少。
文檔編號(hào)H02K9/19GK102859846SQ201080066398
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者出口順一, 荒川一哉, 吉末監(jiān)介 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社