JP7279185B2 - ロータ、モータ及び電動車両 - Google Patents

Description

本特許出願は、「ＲＯＴＯＲ， ＭＯＴＯＲ， ＡＮＤ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＶＥＨＩＣＬＥ」と題し、２０１９年６月２７日に中国国家知的所有権庁に出願された中国特許出願第２０１９１０５７０３９４．７号の利益を主張し、これは全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本出願は、機械装置の技術の分野に関し、特に、ロータ、モータ及び電動車両に関する。

従来の技術では、モータは主に水冷放熱技術を放熱に用いていた。しかし、水冷放熱の出力密度は比較的低く、冷却水は絶縁性がないため、モータコンポーネントに直接冷却水が接触することができず、その結果、冷却通路のリンク熱抵抗が比較的高くなり、放熱効果が悪くなる。また、水冷放熱技術は、モータコンポーネントの構造精度に対する要求が比較的高い。その結果、モータの製造コストと時間コストとの両方が、呼応して増加する。前述の問題を克服するために、いくつかのモータは、現在、水冷却放熱の代わりにオイル冷却放熱を使用し始めている。オイル冷却放熱技術を用いた既存のモータでは、モータのロータの端部には、端部の熱を放散するように構成された冷却通路が設けられている。冷却通路には、ロータが回転するにつれて冷却油が流れ込み、ロータが回転する際に発生する遠心力によって冷却通路から押し出されると、最終的に冷却油が噴霧されて、放熱を実施する。しかし、モータが低速で動作すると、ロータのコア損失が比較的小さくなり、発生される熱の量が制限される。従って、ロータに対して放熱を行う必要はない。この場合、ロータが依然として冷却油を流動させ、ロータが回転したときに冷却油を噴霧させると、モータの運動エネルギーの一部が失われる。

本出願は、ロータの効果的な放熱を実施しながら、モータの運動エネルギー損失を低減するために、ロータ、モータ及び電動車両を提供する。

第１態様によれば、本出願はロータを提供する。ロータは、ロータ鉄心とロータシャフトとを備えている。ロータ鉄心は、円筒の構造であって、軸方向に沿って位置が互いに反対側である第１端部と第２端部とを有する。締結板は、第１端部と第２端部とのうちの少なくとも一方に締結される。締結板は、ロータ鉄心のシリコン鋼シートを固定するように構成されてよく、さらに、ロータが回転するときにロータの動的バランスを補正するように構成されてよく、ロータが安全かつ確実に作動できる。ロータシャフトは、ロータ鉄心に固定的に嵌合され、ロータシャフトの少なくとも一端は、対応する締結板に配置された貫通孔を通ってロータ鉄心の外側へ延びる。ロータの放熱を実施するために、冷却通路がロータ内に配置されている。冷却通路が構成されると、締結板に第１ランナが配置され、第１ランナの入口が貫通孔と連通し、第１ランナの出口が締結板の周側の表面に配置される。ロータシャフトに第２ランナが配置され、ロータシャフトの軸方向に沿って第２ランナが配置される。これに加え、貫通孔に対応する位置のうちの少なくとも１つで、第３ランナがロータシャフトに配置される。第３ランナは、ロータシャフトの半径方向に沿って配置されている。第２ランナの入口は、ロータシャフトの一端に配置され、第２ランナの出口は、第３ランナの入口と連通し、第３ランナの出口は、第１ランナの入口と連通する。このようにして、第２ランナと、第３ランナと、第１ランナとが順次連通し、ロータの冷却通路を形成する。ロータが回転する際に発生する遠心力により押され、第１ランナでの冷却油は、第１ランナの入口から第１ランナの出口に流入する傾向がある。冷却油が第１ランナの出口に到達し、噴霧すると、ロータ鉄心の端部での熱は取り除くことができ、それによってロータ鉄心の端部の熱が放散される。特定の設置の際に、第１ランナは、ダンピングランナとして設計されてよい。このように、モータが低速で動作する場合、発生する熱量は比較的小さいため、能動的な放熱を行う必要はない。第１ランナの減衰特性により、遠心力による冷却油の流動傾向が防止でき、これによりモータの運動エネルギー損失を低減する。ロータが高速で回転すると、冷却油に作用する遠心力が比較的大きく、従って、冷却油は、第１ランナにおける流動抵抗に打ち勝ち、第１ランナにおける流動及び第１ランナの出口からの噴霧ができ、ロータ鉄心の端部の熱を放散する。

本出願の実施形態で提供されるロータにおいて、第１ランナは、ダンピングランナとして設計される。これは、ロータが低速で回転するときに生じる運動エネルギー損失が低減できるだけでなく、高速で回転するロータに対して有効な放熱が確保でき、それによって、ロータの最大回転速度をさらに増加させ、高速回転速度でピークパワーの持続時間を延長する。

特定の設置の際には、第１ランナが流れに抵抗することを可能にし得るならば、第１ランナは複数の構造形態であるように設計してよい。

例えば、特定の実施の解決策で、第１ランナは細長い孔として設計されてよい。細長い孔の減衰効果は、冷却油が流れるときに、流れ抵抗を増加させるために使用される。

他の例では、他の特定の実施の解決策で、第１ランナは曲がったランナとして設計されてよい。曲がったランナによって発生する減衰効果は、冷却油が流れるときに、流れ抵抗を増加させるために使用される。

確かに、第１ランナは、これに代えて、第１ランナの減衰効果を高めるために、曲がった細長い孔として設計されてよい。

ロータ鉄心の構造的安定性をさらに改善し、ロータ鉄心の端部に対する放熱効果を向上させるために、本出願のこの実施形態では、締結板は、ロータ鉄心の第１端部と第２端部とにそれぞれに締結されてよい。

本出願のこの実施形態では、さらに第４ランナが、ロータ鉄心の内壁に配置されてよく、ロータ鉄心とロータシャフトとが嵌合する内壁について熱を放散させる。特定の設置の際に、第４ランナは、ロータ鉄心の軸方向に沿って配置され、ロータ鉄心の第１端部からロータ鉄心の第２端部へ延び、第４ランナの入口は、第１端部に締結された締結板での第１ランナと連通し、第４ランナの出口は、第２端部に締結された締結板での第１ランナと連通するこのように、冷却油が第１ランナにはいった後に、圧力差により、冷却油の一部が第４ランナへ流れ込み、第４ランナの入口から第４ランナの出口へ流れ込み、ロータ鉄心とロータシャフトとが嵌合する内壁について熱を放散させる。

ロータ鉄心の内壁で放熱効果を向上させるために、複数の第４ランナが存在してよい。これに加えて、複数の第４ランナがロータ鉄心の内壁に均一に分布していると、ロータ鉄心の内壁に対して、放熱の均一性がさらに高められる。

確かに、本出願のこの実施形態では、これに代えて、ロータ鉄心の内部の熱を放散させるために、ロータ鉄心の内壁と外壁との間に第５ランナを配置してよい。特定の設置の際、第５ランナが、ロータ鉄心の軸方向に沿って配置され、ロータ鉄心の第１端部からロータ鉄心の第２端部へ延び、第５ランナの入口は、第１端部に締結された締結板での第１ランナと連通し、第５ランナの出口は、第２端部に締結された締結板での第１ランナと連通する。このように、冷却油が第１ランナにはいった後に、圧力差により、冷却油の一部が第５ランナへ流れ込み、第５ランナの入口から第５ランナの出口へ流れ込み、ロータ鉄心内部の熱を放散させる。

ロータ鉄心の内側で放熱効果を向上させるために、複数の第５ランナが存在してよい。これに加えて、複数の第５ランナがロータ鉄心内に均一に分布していると、ロータ鉄心の内側に対して、放熱の均一性がさらに高められる。

冷却油が第４ランナ又は第５ランナにはいった後に、冷却油が、第２端部に締結された締結板での第１ランナ内に第４ランナ又は第５ランナの出口から滑らかに流れることを可能にするために、第１端部に締結された締結板での第１ランナ内の流動抵抗は、第２端部に締結された締結板での第１ランナ内の流動抵抗よりも大きいように設計してよい。

特定の設置の際、特定の実施の解決策では、第１端部に締結された締結板での第１ランナは、第１の長さ対直径比を有するようにでき、第２端部に締結された締結板での第１ランナは、第２の長さ対直径比を有するようにできる。第１の長さ対直径比が第２の長さ対直径比よりも大きい場合には、第１端部に締結された締結板での第１ランナ内の流れ抵抗を、第２端部に締結された締結板での第１ランナ内の流れ抵抗よりも大きくできる。

他の特定の実施の解決策では、これに代えて、第１端部に締結された締結板での第１ランナは、ｍ個の曲げ区間を有するようにでき、第２端部に締結された締結板での第１ランナは、ｎ個の曲げ区間を有するようにできる。ｍ＞ｎの場合、第１端部に締結された締結板での第１ランナ内の流動抵抗は、第２端部に締結された締結板での第１ランナ内の流動抵抗よりも大きくできる。

第４ランナ又は第５ランナにおける冷却油の流れをさらに促進するために、第３ランナは、第１端部に締結された締結板に対応する位置のみにロータシャフト内に配置され、第３ランナは、第２端部に締結された締結板に対応する位置に配置されないので、第４ランナ又は第５ランナで逆に冷却油が流れる可能性を低減し、これにより放熱効果を向上させる。

第１ランナが配置されたとき、第１ランナは、締結板の端面に配置された溝状のランナであってよい。この端面は、締結板がロータ鉄心の第１端部又は第２端部に嵌合する端面であることが理解可能である。締結板がロータ鉄心の第１端部又は第２端部に締結されて押し付けられると、溝状のランナは、ロータ鉄心の第１端部又は第２端部によってシールされてよい。

確かに、第１ランナは、これに代えて、締結板の内部に配置された穴状のランナであってよい。第１ランナが締結板の内部に配置された場合には、処理を容易にするために、締結板は、第１サブプレートと第２サブプレートとを積み重ねることによって形成される積層構造として設計してよい。次に、各サブプレートの上で、サブプレートの端面であって、他のサブプレートに面する端面に、溝が配置されている。２つの溝の位置を互いに対向させて、２つのサブプレートが積み重ねられた後に、第１ランナが形成される。

複数の第１ランナが設計されてよく、複数の第１ランナは、締結板上に均一に分布し、ロータ鉄心の端部に対して放熱効果及び放熱均一性を向上させる。

なお、締結板が積層構造である場合において、第４ランナが、両側の締結板の第１ランナと連通するようにしたときには、各締結板に対して、締結板のサブプレートであってロータ鉄心に近いサブプレートに、溝を配置してよく、溝の一端を第１ランナと連通させ、溝の他端を第４ランナと連通させる。

同様に、第５ランナが、両側の締結板での第１ランナと連通するようにされると、各締結板に対して、締結板のサブプレートであってロータ鉄心に近いサブプレートに、孔を配置してよく、孔の一端が第１ランナと連通するようにされ、孔の他端が第５ランナと連通するようにされる。

特定の実施の解決策では、締結板の直径は、ロータ鉄心の直径よりも大きくなく、後のモータ全体の組み立てを容易にする。

第２態様によれば、本出願はさらに、モータを提供する。モータは、ステータと、第１態様の任意の可能な実施の解決策に係るロータとを備えている。ステータは、ステータ鉄心とステータコイルとを含み、特定の設置の際には、ステータ鉄心は円筒形状であり、軸方向に沿ってステータ鉄心の内壁に配置された複数の歯部が存在し、ステータコイルは、歯部の周りに巻かれて配置され、ステータコイルは、ステータ鉄心の２つの端から突出するコイル端部を有する。ロータは、ステータ鉄心に回転可能に嵌合され、ロータの２つの締結板が、ステータ鉄心の２つの端からそれぞれに突出し、第１ランナの出口であって、締結板の周側の表面に配置された出口が、コイル端部に向かって配置される。このようにして、ロータが高速で回転すると、冷却油が第１ランナの出口からコイル端部に向かって噴霧され、コイル端部について熱を放散する。

特定の実施の解決策では、モータはさらに、ステータ及びロータを収容するように構成されたハウジングを備えてよく、ステータ鉄心は、ハウジングに締まりばめにされてよく、ステータとロータとは、ハウジング内に締結された状態に維持できる。

第３態様によれば、本出願はさらに、電動車両を提供する。電動車両は、第２態様の任意の可能な実施の解決策に係るモータと、トランスミッション装置と、駆動輪とを備えている。モータは、トランスミッション装置に伝達接続され、駆動力をトランスミッション装置に出力する。次いで、トランスミッション装置は、駆動輪に伝達接続されている。このように、駆動力はさらに駆動輪に伝達でき、電動車両を駆動して走行させる。この解決策では、モータの運動エネルギー損失が低減されるため、電動車両の動力性能が向上される。

従来の技術でのロータの概略的構造図である。 本出願の一実施形態によるロータの部分的構造の概略図である。 本出願の一実施形態によるロータの断面図である。 本出願の一実施形態による締結板の概略的構造図である。 本出願の一実施形態による締結板の断面図である。 本出願の他の実施形態によるロータの断面図である。 本出願の他の実施形態によるロータの軸方向側面の断面図である。 本出願のさらに他の実施形態によるロータの断面図である。 本出願のさらに他の実施形態によるロータの部分的構造の概略図である。 本出願の一実施形態によるロータの断面図である。 本出願の実施形態によるモータの断面図である。 本出願の実施形態によるモータの部分的構造の概略図である。 本出願の実施形態による電動車両の概略的構造図である。

本出願の目的と、技術的解決策と、利点とをさらに明確にするために、以下にさらに、添付の図面を参照して本出願を詳細に説明する。

水冷放熱技術を用いた場合の放熱効果が悪く、構造精度が要求される場合の問題点を解決するため、現在いくつかのモータは、水冷放熱の代わりに徐々にオイル冷却放熱を用いている。オイル冷却放熱技術を用いたモータの構造であって、図１に示すものは、ロータ鉄心０１と、ロータ鉄心０１に固定的に嵌合されたロータシャフト０２とを備えている。さらに、締結板０３は、ロータ鉄心０１の両端にさらにそれぞれに配置され、ロータシャフトが通過することを可能にする貫通孔が、締結板０３に配置されている。冷却通路が配置されると、ロータシャフト０２の端面に軸方向に沿ってブラインドホール０４が配置され、ブラインドホール０４からロータシャフト０２の周側の表面へ延びる貫通孔０５が、ロータシャフト０２の半径方向に沿って配置されている。貫通孔０５と連通した第１溝０６が、ロータ鉄心０１の内壁に配置され、第１溝０６がロータ鉄心０１の軸方向に沿って両端で締結板０３に通じる。第２溝０７が、締結板０３の半径方向に沿って締結板０３に配置され、第２溝０７の一端が第１溝０６と連通し、第２溝０７の他端が締結板０３の周側の表面に通じる。このようにして、冷却油は、ブラインドホール０４のオリフィスからブラインドホール０４に流入し、その後、貫通孔０５を通って第１溝０６に流入し、ロータ鉄心０１の内壁の熱を放散させる。そして、第１溝０６から第２溝０７に冷却油が流入し、ロータが回転する際に発生する遠心力によってロータが押されるため、第２溝０７の端部であって第１溝０６に近い端部から、第２溝０７の端部であって締結板０３の周側の表面に近い端部に流入し、ロータ鉄心０１の端部の熱を放散させる。最後に、冷却油は、締結板０３の周側の表面から噴霧される。オイル冷却放熱技術の欠点は、モータが作動状態であれば、冷却油は常にブラインドホール０４、貫通孔０５、第１溝０６、第２溝０７を含む冷却通路へ流れ込み、締結板０３の周側の表面から噴霧することである。しかしながら、モータが低速で動作する場合、ロータのコア損失は比較的低く、発生熱量は比較的小さい。この場合、ロータ鉄心０１の端部の放熱を行う必要はない。ロータが冷却油を流し続け、冷却油を噴霧させると、モータの運動エネルギーの一部が失われる。これに基づいて、本出願の実施形態は、ロータを提供する。ロータを使用するモータでは、モータの運動エネルギー損失が低減でき、一方、ロータに対して有効な放熱が実施される。

まず、図２及び図３に示すように、本出願のこの実施形態で提供されるロータ１００は、ロータ鉄心１０とロータシャフト２０とを含む。ロータ鉄心１０は円筒形状である。ロータ鉄心１０の軸方向に沿って、ロータ鉄心１０は、反対の位置にある第１端部１１と第２端部１２とを含む。ロータシャフト２０は、ロータ鉄心１０の円筒形キャビティ内に固定的に嵌合され、ロータシャフト２０の両端は、第１端部１１及び第２端部１２からロータ鉄心１０の外側にそれぞれに延びている。特定の設置の際には、ロータシャフト２０は特に、ロータシャフト２０とロータ鉄心１０との間の嵌合の信頼性を確実にするために、圧入方式でロータ鉄心１０に締まりばめとしてよい。

ロータ鉄心１０は、シリコン鋼板を打ち抜いて積層することによって形成される。ロータ鉄心１０の構造安定性を改善するために、シリコン鋼板を締結するように構成された締結板３０が、ロータ鉄心１０の少なくとも一端に配置されている。これに加えて、締結板３０は、ロータが回転するときにロータの動的バランスを補正し、ロータがより安全かつ安定的に回転することを可能にするためにさらに使用されてよい。特定の設置の際には、締結板３０の直径は、ロータ鉄心１０の直径よりも大きくなくてよい。例えば、締結板３０の直径は、後のモータ全体の組み立てを容易にするために、ロータ鉄心１０の直径よりもわずかに小さく設計されてよく、又はロータ鉄心１０の直径と等しく設計されてよい。図３に示すように、貫通孔３１が締結板３０に設けられ、対応する貫通孔３１を介して、ロータシャフト２０の少なくとも一端がロータ鉄心１０の外側へ延びることを可能にする。確かに、ロータ鉄心１０の構造安定性をさらに改善し、ロータ鉄心１０の端部に対する放熱効果を向上させるために、本出願のこの実施形態では、締結板３０は、ロータ鉄心１０の第１端部１１と第２端部１２とにそれぞれに締結されてよい。

本出願のこの実施形態では、放熱のために構成された冷却通路が、ロータ１００内に配置されている。図４及び図５に示すように、特に冷却通路が構成されたときに、締結板３０に第１ランナ３２が配置され、第１ランナの入口３２１が締結板３０の貫通孔３１と連通し、第１ランナの出口３２２が締結板３０の周側の表面に配置される。配置されたとき、第１ランナ３２は、締結板３０がロータ鉄心の端部に嵌合する端面に配置されてよい。この場合、第１ランナ３２は、実際には溝状のランナである。締結板３０がロータ鉄心の第１端部又は第２端部に締結されて押し付けられると、溝状のランナは、ロータ鉄心の第１端部又は第２端部によってシールされてよい。確かに、第１ランナ３２は、代替的に、締結板３０の内側に配置されてよく、すなわち、締結板３０の両端面の間に配置されてよい。この場合、第１ランナ３２は、穴状のランナである。なお、第１ランナ３２が穴状のランナである場合には、処理を容易にするために、締結板３０は、第１サブプレート３３と第２サブプレート３４とを積み重ねることによって形成される積層構造として設計してよいことに留意するものとする。次に、第１サブプレート３３の端面であって、第２サブプレート３４に面する端面と、第２サブプレート３４の端面であって、第１サブプレート３３に面する端面とのそれぞれに、溝３２３が配置されている。２つの溝３２３の位置を互いに対向させて、第１サブプレート３３と第２サブプレート３４とが積み重ねられた後に、第１ランナ３２が形成される。図２及び図３に示すように、ロータシャフト２０には第２ランナ２１が配置され、ロータシャフト２０の軸方向に沿って第２ランナ２１が配置され、ロータシャフト２０の一端には第２ランナ２１の入口が配置されている。これに加えて、第３ランナ２２が、貫通孔３１に対応する位置の少なくとも１つで、ロータシャフト２０内に配置されている。第３ランナ２２は、ロータシャフト２０の半径方向に沿って配置され、第２ランナ２１が第１ランナ３２と連通することを可能にするように構成される。このようにして、第２ランナ２１と、第３ランナ２２と、第１ランナ３２とが順次連通し、ロータ１００の冷却通路を形成する。

図２及び図３に示すように、冷却通路を用いてロータ１００の放熱が行われると、冷却油は、第２ランナ２１の入口から第２ランナ２１に流入し、第３ランナ２２を流れた後第１ランナ３２に流入する。第１ランナ３２では、ロータ１００が回転する際に発生する遠心力により第１ランナの入口３２１から第１ランナの出口３２２に流入する傾向がある。冷却油が第１ランナの入口３２１から第１ランナの出口３２２に到達し、出口から噴霧すると、ロータ鉄心１０の端部での熱は、ロータ鉄心１０の端部と直接又は間接に接触することによって取り除くことができ、それによってロータ鉄心１０の端部の熱が放散される。

モータが低速で動作する場合、ロータ１００のコア損失は比較的低く、発生する熱量は比較的小さい。この場合、ロータ鉄心１０の端部に対して能動的な放熱を行う必要はない。従って、本出願のこの実施形態では、第１ランナ３２は、ダンピングランナとして設計されてよい。このように、ロータが低速で回転すると、冷却油に作用する遠心力が比較的小さく、第１ランナ３２の減衰特性により、遠心力による冷却油の流動傾向が防止でき、冷却油が第１ランナ３２へ流れ込んで噴霧するのが防止でき、これによりモータの運動エネルギー損失を低減する。ロータ１００が高速で回転すると、冷却油に作用する遠心力が比較的大きく、従って、冷却油は、第１ランナ３２における流動抵抗に打ち勝ち、第１ランナ３２における流動及び第１ランナ３２の出口からの噴霧ができ、ロータ鉄心の端部の熱を放散する。換言すれば、第１ランナ３２は、ダンピングランナとして設計されている。これは、ロータ１００が低速で回転するときに生じる運動エネルギー損失を低減するだけでなく、ロータ１００が高速で回転する場合に有効な放熱を確保することができ、それによってモータの最大回転速度をさらに増加させ、高速回転でピーク電力の持続時間を延長する。ここで、ロータ１００の高速回転又は低速回転が相対的であることに、留意するものとする。実際の適用では、回転中のロータ１００の発熱に基づいて、臨界回転速度を設定してよい。ロータ１００の回転速度が臨界回転速度より低い場合には、ロータ１００によって発生する熱量は比較的小さく、この場合には、ロータ鉄心１０の端部の放熱を行わなくてよい。ロータ１００の回転速度が臨界回転速度よりも高い場合には、ロータ１００によって発生する熱量は比較的大きく、この場合には、ロータ鉄心１０の端部に対して放熱を行う必要がある。このようにして、第１ランナ３２の流動抵抗は、ロータ１００が臨界回転速度で回転するときに冷却油に作用する遠心力に基づいて設計してよい。

特定の設置の際には、本出願の実施形態では、第１ランナは細長い孔として設計されてよい。細長い孔の減衰効果は、冷却油が流れるときに、流れ抵抗を増加させるために使用される。細長い孔の長さ対直径比は、ロータが低速で回転するときに冷却油に作用する遠心力に特に基づいて、設計されてよいことに留意するものとする。細長い孔によって発生する流動抵抗によって、ロータが低速回転状態にあるときに第１ランナに冷却油が流れることが防止できて、また、ロータが高速回転状態にあるときに冷却油に作用する遠心力が、この流動抵抗に打ち勝つことができるのであれば、長さ対直径比の特定の値は、本出願では限定されない。

本出願の別の実施形態では、第１ランナは、代替的に、曲がったランナとして設計されてよい。曲がったランナによって発生する減衰効果は、冷却油が流れるときに、流れ抵抗を増加させるために使用される。同様にさらに、ロータが低速で回転するときに冷却油に作用する遠心力に基づいて、曲がったランナの曲げ区間の数を設計してよい。これは、本出願では限定されない。

確かに、本出願の別の実施形態では、図５に示すように、第１ランナ３２は、これに代えて、ロータが低速で回転するときに第１ランナ３２の減衰効果を確実にするために、曲がった細長い孔として設計されてよい。

前述の実施形態では、特に２つ以上の第１ランナ３２が存在してよく、設置の際に、２つ以上の第１ランナ３２が締結板３０内に均一に分布している。このようにして、ロータ鉄心の端部に対して放熱効果及び放熱均一性が向上できるのみならず、締結板３０の重心位置を常に締結板３０の中心付近に維持することができ、ロータが安定して回転することを助ける。各第１ランナ３２の入口３２１に対応して、１つの出口３２２が配置されてよい。又は複数の出口３２２が各第１ランナ３２に対して配置されてよい。例えば、図５に示すように、２つの出口３２２が、各第１ランナ３２のために、締結板３０の周側の表面に配置されている。これは、第１ランナ３２の被覆面積をさらに増加させ、ロータ鉄心の端部に対する放熱効果を向上させることができる。

なお、図２に示すように、複数の第１ランナ３２が存在する場合には、対応して、第１ランナ３２と第２ランナ２１との連通を可能にするように構成された複数の第３ランナ２２もまた存在することに留意するものとする。この場合、回転中のロータ１００の安定性を確保するために、さらに第３ランナ２２をロータシャフト２０の主軸に沿ってロータシャフト２０内に均一に分布させてよい。

図６及び図７に示すように、ロータ鉄心１０の内壁は、第４ランナ１３を有する。第４ランナ１３は、ロータ鉄心１０の軸方向に沿って配置され、ロータ鉄心１０の第１端部１１からロータ鉄心１０の第２端部１２へ延びている。第４ランナ１３の入口は、第１端部１１に締結された締結板３０での第１ランナ３２と連通し、第４ランナ１３の出口は、第２端部１２に締結された締結板３０での第１ランナ３２と連通する。なお、締結板３０が積層構造である場合において、第４ランナ１３が、両側の締結板３０での第１ランナ３２と連通するようにしたときには、各締結板３０に対して、締結板３０のサブプレートであってロータ鉄心１０に近いサブプレートに、溝３５を配置してよいことに留意するものとする。溝３５の一端を第１ランナ３２と連通させ、溝３５の他端を第４ランナ１３と連通させる。この実施形態では、冷却油は、第２ランナ２１の入口から第２ランナ２１に流入し、次いで第３ランナ２２を通って、締結板３０での第１ランナ３２に流入する。また、ロータ１００が回転すると、圧力差により、冷却油の一部が第１ランナ３２から圧力の比較的低い第４ランナ１３へ流れ込み、第４ランナ１３の入口から第４ランナ１３の出口へ流れ込み、ロータ鉄心１０とロータシャフト２０とが嵌合する内壁について熱を放散させる。また、放熱効果を向上させるために、ロータ鉄心１０の内壁に複数の第４ランナ１３を設けてよい。例えば、図７に示す実施形態では、４つの第４ランナ１３があり、４つの第１ランナがロータ鉄心１０の内壁に均一に分布している。

第４ランナ１３内の冷却油が、第２端部１２に締結された締結板３０での第１ランナ３２内に第４ランナ１３の出口から流れることを可能にするために、第１端部１１に対応する第１ランナ３２内の流動抵抗は、第２端部１２に対応する第１ランナ３２内の流動抵抗よりも大きいように設計してよい。確かに、冷却効果を確保するために、第４ランナ１３にも特定の流動抵抗があることを考慮すると、第１端部１１に対応する第１ランナ３２の流動抵抗は、実際には、第２端部１２に対応する第１ランナ３２の流動抵抗と第４ランナ１３の流動抵抗との合計よりもわずかに大きくてよい。

特定の配置の際に、本出願の特定の実施形態では、２つの締結板３０における第１ランナ３２の流れ抵抗は、第１ランナ３２に異なる長さ対直径比の使用を可能にすることによって制御されてよい。例えば、第１端部１１に締結された締結板３０の第１ランナ３２は、第１の長さ対直径比を有し、第２端部１２に締結された締結板３０の第１ランナ３２は、第２の長さ対直径比を有する。第１の長さ対直径比が第２の長さ対直径比よりも大きい場合には、第１端部１１に締結された締結板３０での第１ランナ３２内の流れ抵抗を、他方の締結板３０での第１ランナ３２内の流れ抵抗よりも大きくできる。第１の長さ対直径比と、第２の長さ対直径比とは、実際の適用に基づいて具体的に設定されてよい。これは、本出願では限定されない。

本出願の別の特定の実施形態では、２つの締結板３０での第１ランナ３２内の流動抵抗は、代替的に、第１ランナ３２が異なる量の曲げ区間を有することを可能にすることによって、制御されてよい。例えば、第１端部１１に締結された締結板３０の第１ランナ３２は、ｍ個の曲げ区間を有し、第２端部１２に締結された締結板３０の第１ランナ３２は、ｎ個の曲げ区間を有する。ｍ＞ｎの場合、第１端部１１に締結された締結板３０での第１ランナ３２内の流動抵抗は、他方の締結板３０での第１ランナ３２内の流動抵抗よりも大きくできる。ｍ及びｎはともに正の整数であり、ｍ及びｎの具体的な値は実際の適用に基づいて具体的に設定されてよい。

第４ランナ１３における冷却油の流れをさらに促進するために、本出願のこの実施形態では、第３ランナ２２は、第１端部１１に締結された締結板３０に対応する位置のみにロータシャフト２０内に配置されること、また第３ランナ２２は、第２端部１２に締結された締結板３０に対応する位置に配置されないことが理解可能である。この場合、冷却油の流路は次の通りである。冷却油が第２ランナ２１の入口から第２ランナ２１に流入した後、第３ランナ２２を通って、第１端部１１に締結された締結板３０での第１ランナ３２に流入する。ロータ１００が回転するにつれて、第１ランナ３２にはいる冷却油の一部は、ロータ鉄心１０の第１端部１１について熱を放散するために、第１ランナの入口から第１ランナの出口へ流れる。第１ランナ３２にはいる冷却油の別の部分は、第４ランナ１３へ流れ込み、第４ランナ１３の入口から第４ランナ１３の出口へ流れ込み、ロータ鉄心１０とロータシャフト２０とが嵌合する内壁について熱を放散する。次いで、第４ランナ１３の出口から第２端部１２に締結された締結板３０での第１ランナ３２へ流れ込み、ロータ１００が回転するにつれて第１ランナ３２の入口から第１ランナ３２の出口へ流れ、ロータ鉄心１０の第２端部１２について熱を放散する。

図８及び図９に示すように、第５ランナ１４は、ロータ鉄心１０の内壁と外壁との間に配置されている。また、第５ランナ１４は、ロータ鉄心１０の軸方向に沿って配置され、ロータ鉄心１０の第１端部１１からロータ鉄心１０の第２端部１２へ延びている。第５ランナ１４の入口は、第１端部１１に締結された締結板３０での第１ランナ３２と連通し、第５ランナ１４の出口は、第２端部１２に締結された締結板３０での第１ランナ３２と連通する。同様に、締結板３０が積層構造である場合には、第５ランナ１４が、両側の締結板３０での第１ランナ３２と連通するようにされると、各締結板３０に対して、締結板３０のサブプレートであってロータ鉄心１０に近いサブプレートに、孔３６を配置し、孔３６の一端が第１ランナ３２と連通するようにされ、孔３６の他端が第５ランナ１４と連通するようにされる。この実施形態では、冷却油は、第２ランナ２１の入口から第２ランナ２１に流入し、次いで第３ランナ２２を通って、締結板３０での第１ランナ３２に流入する。また、ロータ１００が回転すると、圧力差により、冷却油の一部が第１ランナ３２から圧力が比較的低い第５ランナ１４へ流れ込み、第５ランナ１４の入口から第５ランナ１４の出口へ流れ込み、ロータ鉄心１０内部の熱を放散させる。さらに、放熱効果を向上させるために、複数の第５ランナ１４をロータ鉄心１０に配置してよい。特定の設置の際、複数の第５ランナ１４は、ロータ鉄心の内側に対して、放熱の均一性を高めるために、ロータ鉄心内に均一に分布されてよい。

確かに、前述の実施形態では、第５ランナ１４内の冷却油が、第５ランナ１４の出口から、第２端部１２に締結された締結板３０での第１ランナ３２内に流入できるようにさせるために、第１端部１１に対応する第１ランナ３２内の流動抵抗はさらに、第２端部１２に対応する第１ランナ３２内の流動抵抗よりも大きくするように設計されてよい。また、第５ランナ１４にも特定の流動抵抗があることを考慮すると、冷却効果を確保するために、第１端部１１に対応する第１ランナ３２の流動抵抗は、実際には、第２端部１２に対応する第１ランナ３２の流動抵抗と、第５ランナ１４の流動抵抗との合計よりも、わずかに大きくてよい。特定の設置の際、前述の説明に関連して、第１ランナ３２が異なる長さ対直径比を使用することを可能にする、又は第１ランナ３２が異なる量の曲げ区間を有することを可能にすることによって、２つの締結板３０における第１ランナ３２の流れ抵抗を制御してよい。詳細は、ここでは再度説明しない。

さらに、第５ランナ１４における冷却油の流れをさらに促進するために、本出願のこの実施形態では、第３ランナ２２は、第１端部１１に締結された締結板３０に対応する位置のみにロータシャフト２０に配置されてよい。第２端部１２に締結された締結板３０に対応する位置には、第３ランナ２２は配置されていない。この場合、冷却油の流路は、冷却油が第２ランナ２１の入口から第２ランナ２１に流入した後、第３ランナ２２を通って、第１端部１１に締結された締結板３０での第１ランナ３２に流入する。ロータ１００が回転するにつれて、第１ランナ３２にはいる冷却油の一部は、ロータ鉄心１０の第１端部１１の熱を放散するために、第１ランナ３２の入口から第１ランナ３２の出口へ流れる。第１ランナ３２に流入する冷却油の別の部分は、第５ランナ１４に流入し、第５ランナ１４の入口から第５ランナ１４の出口に流入し、ロータ鉄心１０の内部の熱を放散させる。次いで、第２端部１２に締結された締結板３０での第１ランナ３２に第５ランナ１４の出口から流入し、ロータ１００が回転するにつれて、第１ランナ３２の入口から第１ランナ３２の出口に流入し、ロータ鉄心１０の第２端部１２の熱を放散させる。

結論として、本出願の実施形態で提供されるロータにおいて、第１ランナは、ダンピングランナとして設計される。これは、ロータが低速で回転するときに生じる運動エネルギー損失が低減できるだけでなく、高速で回転するロータに対して有効な放熱が確保でき、それによって、最大回転速度をさらに増加させ、高速回転速度でピークパワーの持続時間を延長する。

本出願の一実施形態はさらに、モータ１を提供する。モータは、特に電動車両に適用されてよく、電動車両を駆動するための駆動力を提供するための電動車両の電力システムとして機能してよい。図１１及び図１２に示すように、モータ１は、ステータ２００と、前述の実施形態の任意の１つに設けられたロータ１００とを含む。特定の設置の際には、ステータ２００は、ステータ鉄心４０とステータコイル５０とを含む。ステータ鉄心４０は円筒形状であり、複数の歯部が、ステータ鉄心４０の軸方向に沿ってステータ鉄心４０の内壁に配置されている。ステータコイル５０は、これらの歯部の周りに巻かれて配置され、ステータコイル５０は、ステータ鉄心４０の両端から突出するコイル端部５１を有する。ロータ１００は、ステータ鉄心４０に回転可能に嵌合される。図１０に示すように、ロータ鉄心１０の両端に締結された２つの締結板３０は、ステータ鉄心４０の両端をそれぞれに越えて延び、これにより、第１ランナ３２の出口であって、締結板３０の周側の表面に配置された出口が、コイル端部５１に向かって配置されることができる。このようにして、ロータ１００が高速で回転すると、冷却油が第１ランナ３２の出口から噴霧された後にコイル端部５１に向かって直接噴霧され、コイル端部５１について熱を放散する。また、締結板３０の直径がロータ鉄心１０の直径に近い、又は等しい場合には、第１ランナ３２の出口がコイル端部５１に近くなる。この場合、コイル端部５１に油を正確に噴霧することができ、コイル端部５１の冷却効果を向上させる。

なお、図１２に示すように、モータ１は、さらに、ステータ２００とロータ１００とを収容するように構成されたハウジング３００を含み、ステータ鉄心は、ハウジング３００に締まりばめにされ、ステータ２００とロータ１００とは、互いに締結された状態に維持できる。本出願のこの実施形態では、モータはさらに、循環ポンプと油貯蔵タンクとを含んでよい。これに加えて、オイル貯蔵タンクと連通するオイル戻りポートがハウジングに配置されてよい。循環ポンプのオイル入口ポートは、オイル貯蔵タンクと連通し、循環ポンプのオイル出口ポートは、ロータシャフトの第２ランナの入口と連通する。ロータの対応するコンポーネントの熱を放散するためにロータの冷却通路にはいった後、冷却油は、第１ランナの出口から噴霧されてステータのコイル端部について熱を放散し続け、ハウジング内に集まってオイル戻りポートからオイル貯蔵タンクへ流れ込み、リサイクルを実施する。

図１３に示すように、本出願の一実施形態は、電動車両をさらに提供する。電動車両は、前述の実施形態ではモータ１を含み、さらに、トランスミッション装置２及び駆動輪３を含む。モータ１は、トランスミッション装置２と伝動接続され、トランスミッション装置２は、駆動輪３と伝動接続されているので、モータ１によって出力される駆動力は、トランスミッション装置２を介して駆動輪３に伝達でき、電動車両を駆動して走行させる。本出願の実施形態では、モータ１の放熱効果が比較的良好であり、それに伴って運動エネルギー損失が低減されるため、電動車両の動力性能が効果的に向上できる。

前述の説明は、本出願の単なる具体的な実施であるが、本出願の保護範囲を制限することを意図していない。本出願に開示された技術的範囲内で、当業者が容易に理解することができる変更又は代替は、本出願の保護範囲に含まれる。従って、本出願の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に従うものとする。

Claims (13)

1. ロータ鉄心とロータシャフトとを備えるロータであって、
   前記ロータ鉄心は、円筒形状であって、軸方向に沿って第１端部と第２端部とを有し、締結板が、前記ロータ鉄心の少なくとも一方の端部に締結され、貫通孔と第１ランナとが前記締結板に配置され、前記貫通孔は、前記ロータ鉄心の前記軸方向に沿って配置され、前記第１ランナは、前記締結板の中心から半径方向の外側に延び、その途中で前記第１ランナの幅が前記第１ランナの入口の幅より小さくなるダンピングランナであり、前記第１ランナの入口は、前記貫通孔と連通し、前記第１ランナの出口は、前記締結板の外周面に配置され、
   前記ロータシャフトは、前記ロータ鉄心に固定的に嵌合され、前記ロータシャフトの少なくとも一端は、前記締結板の前記貫通孔から前記ロータ鉄心の外側へ延び、第２ランナと第３ランナとが、前記ロータシャフトに配置され、前記第２ランナは、軸方向に沿って配置され、前記第３ランナは、前記貫通孔に対応する位置の少なくとも１つで、半径方向に沿って配置され、前記第２ランナの入口は、前記ロータシャフトの一端に配置され、前記第２ランナの出口は、前記第３ランナの入口と連通し、前記第３ランナの出口は、前記第１ランナの前記入口と連通する、ロータ。
2. 前記第１ランナは細長い孔である、請求項１記載のロータ。
3. 前記第１ランナは形状が曲がっている、請求項１記載のロータ。
4. 前記締結板は、前記第１端部と前記第２端部とにそれぞれに締結され、第４ランナが、前記ロータ鉄心の前記軸方向に沿って前記ロータ鉄心の内壁に配置され、前記第１端部から前記第２端部へ延び、前記第４ランナの入口は、前記第１端部に締結された前記締結板での前記第１ランナと連通し、前記第４ランナの出口は、前記第２端部に締結された前記締結板での前記第１ランナと連通する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロータ。
5. 前記締結板は、前記第１端部と前記第２端部とにそれぞれに締結され、第５ランナが、前記ロータ鉄心の内壁と外壁との間で、前記ロータ鉄心の前記軸方向に沿って配置され、前記第１端部から前記第２端部へ延び、前記第５ランナの入口は、前記第１端部に締結された前記締結板での前記第１ランナと連通し、前記第５ランナの出口は、前記第２端部に締結された前記締結板での前記第１ランナと連通する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロータ。
6. 前記第１端部に締結された前記締結板での前記第１ランナは、第１の長さ対直径比を有し、前記第２端部に締結された前記締結板での前記第１ランナは、第２の長さ対直径比を有し、前記第１の長さ対直径比は前記第２の長さ対直径比よりも大きい、請求項４又は５記載のロータ。
7. 前記第１端部に締結された前記締結板での前記第１ランナは、ｍ個の曲げ区間を有し、前記第２端部に締結された前記締結板での前記第１ランナは、ｎ個の曲げ区間を有し、ｍ及びｎはともに正の整数であり、ｍ＞ｎである、請求項４又は５記載のロータ。
8. 前記第３ランナは、前記ロータシャフト内で前記第１端部に締結された前記締結板に対応する位置に配置されている、請求項４ないし７のいずれか１項に記載のロータ。
9. 少なくとも２つの第１ランナが、各締結板に対して存在し、少なくとも２つの前記第１ランナは、前記締結板上に均一に分布している、請求項１記載のロータ。
10. 前記締結板の直径は、前記ロータ鉄心の直径よりも大きくない、請求項１ないし９のいずれか１項に記載のロータ。
11. ステータと、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のロータとを備えるモータであって、
    前記ステータは、ステータ鉄心とステータコイルとを含み、前記ステータ鉄心は円筒形状であり、軸方向に沿って前記ステータ鉄心の内壁に配置された複数の歯部が存在し、前記ステータコイルは、前記歯部の周りに巻かれて配置され、前記ステータコイルは、前記ステータ鉄心の２つの端から突出するコイル端部を有し、
    前記ロータ鉄心は、前記ステータ鉄心に回転可能に嵌合され、２つの締結板が、前記ステータ鉄心の前記２つの端からそれぞれに突出し、前記第１ランナの前記出口が、前記コイル端部に向かって配置される、モータ。
12. ハウジングをさらに備え、前記ステータ鉄心は、前記ハウジング内に固定的に嵌合されている、請求項１１記載のモータ。
13. 請求項１１又は１２記載のモータと、トランスミッション装置と、駆動輪とを備え、前記モータは、前記トランスミッション装置及び前記駆動輪に逐次伝達接続され、前記トランスミッション装置は、前記モータによって出力される駆動力を前記駆動輪に伝達するように構成され、前記駆動輪は、電動車両を駆動して走行させるように構成されている、電動車両。

Images