JP2016059155A - 回転電機の冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータコアのハウジング内周面への固定設置方法として、焼嵌めなどの収縮締結構造を採用した場合であっても、回転電機の大型化を抑制する。
【解決手段】円筒形状のハウジング１の軸方向両端にフロントカバー３及びリアカバー５を取り付ける。ハウジング１の内周面には、ステータコア２３を焼嵌めなどの収縮締結構造によって固定する。ハウジング１の下部にはその底面開口部１ｂを蓋３７が覆うことでオイルパン３５が形成される。ポンプ３１から吐出されたオイルは、ロータシャフト７内及びロータコア１７内の油路を通ってモータ室３３に流出し各部を冷却する。モータ室３３内のオイルは、フロントカバー３及びリアカバー５の下部に設けてある複数の連通孔３ｐ，３ｑ及び５ｒ，５ｓを通ってオイルパン３５に排出される。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機の冷却構造に関する。

モータの冷却構造として、特許文献１に記載された技術がある。特許文献１の技術は、ロータシャフト内の油路に供給された冷却媒体が、ロータシャフト外周に取り付けてあるロータコア内の油路を経てハウジング内のモータ室に流出し、さらにハウジングの底部に形成したオイルパンを通して外部に排出される。その際、ハウジングには、ハウジング内のモータ室とオイルパンとを連通する径方向の連通孔が、ロータコアの軸方向両側位置に形成される。

特開２０１２−１０５４８７号公報

ところで、ハウジングの内周面には、ロータコアに対向するようにして円筒形状のステータコアが固定設置されている。その際、ステータコアのハウジング内周面への固定設置方法として、焼き嵌めや冷やし嵌めなどの収縮締結構造を採用した場合には、ハウジングが周方向に引っ張り力を受けることになり、その引っ張り力による残留応力がハウジングに発生する。

ここで、特許文献１のハウジングのように、ハウジング内のモータ室とオイルパンとを連通する連通孔が形成されていると、上記収縮締結構造を採用した際にハウジングに発生する残留応力が連通孔の周辺に集中する。このような応力集中を回避するべく、応力集中係数を小さくするためには、径方向に延びる連通孔の直径を大きくする対策が有効になる。

しかし、ロータコアの軸方向両側位置に形成される、径方向に延びる連通孔の直径を大きくすると、その分ハウジングの軸方向の寸法が大きくなってモータの大型化を招くことになる。

そこで、本発明は、ステータのハウジング内周面への固定設置方法として、収縮締結構造を採用した場合であっても、回転電機の大型化を抑制することを目的としている。

本発明は、ステータを備えるハウジングの軸方向端部の開放部にカバーが取り付けられ、カバーには、一端がハウジング内の収容室に開口し、他端がハウジングの外周壁の外側に開口する冷却媒体排出路が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、ロータの冷却媒体流路に供給される冷却媒体は、ステータ及びロータを収容する収容室に流出し、その後はカバーの冷却媒体排出路を通ってハウジングの外周壁の外側に排出される。この場合、ハウジングの外周壁には冷却媒体を通す連通孔が不要である。

このため、ステータを焼嵌めなどの収縮締結構造によってハウジングの内周面に固定設置する場合であっても、ハウジングに径方向の連通孔を設けることによる不具合を抑制できる。すなわち、ハウジングに径方向の連通孔を設けた場合には、連通孔周辺への残留応力集中を避けるために連通孔の直径を大きくすることで、ハウジングの軸方向の寸法が大きくなって回転電機が大型化するという不具合を抑制できる。

図１は、本発明の一実施形態に係わる回転電機の冷却構造を備えるモータの断面図である。 図２は、図１のモータの斜視図である。 図３は、図１のモータのハウジング、フロントカバー、リアカバー及び蓋の分解斜視図である。 図４は、図３とは別の方向から見た分解斜視図である。 図５は、図１のモータのフロントカバーの斜視図である。 図６は、図１のモータのリアカバーの斜視図である。 図７は、図１のモータのハウジング及び蓋の斜視図である。 図８は、図７のハウジングの隔壁を備える部分での断面を含む斜視図である。 図９は、図７のハウジングの隔壁を避けた位置でのモータシャフトと直交する方向の断面を含む斜視図である。 図１０は、図１のモータにおけるオイルの流れる状態を示す作用説明図である。 図１１は、オイルが収容されるモータ室をフロントカバーの環状凹部として示す説明図であり、（ａ）は車両の停止時、（ｂ）は車両の加速時、（ｃ）車両の減速時である。 図１２は、図１のモータのハウジングの変形例を示し、（ａ）はハウジングの斜視図、（ｂ）はハウジング内の冷却水流路を示す斜視図である。 図１３は、図１のモータのハウジングの他の変形例に係わり、（ａ）はハウジングの斜視図、（ｂ）はハウジング内の冷却水流路を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１は、本発明の一実施形態に係わる回転電機の冷却構造を備えるモータの断面図、図２はモータの斜視図である。

回転電機としてのモータは、大略円筒形状でモータ軸方向（以後は、単に軸方向という。）両方の端部が開放しているハウジング１を備えている。ハウジング１の軸方向両端の開放部には、該開放部を閉塞するようにフロントカバー３とリアカバー５とをそれぞれ取り付けている。フロントカバー３とリアカバー５とで一対のカバーを構成している。

フロントカバー３は、環状の端板部３ａと、端板部３ａの外周側端部からハウジング１に向けて突出する外側筒部３ｂと、端板部３ａの内周側端部からハウジング１に向けて突出する内側筒部３ｃとをそれぞれ備える。同様にして、リアカバー５は、環状の端板部５ａと、端板部５ａの外周側端部からハウジング１に向けて突出する外側筒部５ｂと、端板部５ａの内周側端部からハウジング１に向けて突出する内側筒部５ｃと、をそれぞれ備える。

そして、フロントカバー３及びリアカバー５は、内側筒部３ｃ及び５ｃの内周側の中心部に、ロータシャフト７が挿入されるシャフト挿入孔３ｄ及５ｄがそれぞれ形成されている。ロータシャフト７は、フロントカバー３及びリアカバー５にベアリング９及び１１を介して回転可能に支持されている。ベアリング９及び１１に対して軸方向外側におけるロータシャフト７と貫通孔３ｄ及び貫通孔５ｄとの間には、シール材１３及び１５をそれぞれ介装している。

ロータシャフト７の外周部には、ロータシャフト７と一体的に回転するロータコア１７を固定して設けている。ロータコア１７は、円板状の電磁鋼鈑を軸方向に沿って多数積層して円筒状に形成したものであり、各電磁鋼鈑にはロータシャフト７が挿入固定される取付孔が形成されている。このようなロータコア１７には、図示していないが、軸方向に延在する永久磁石が円周方向の適宜位置に複数埋め込まれている。ロータシャフト７とロータコア１７とでロータを構成している。

また、ロータコア１７の軸方向両側の端部には、バランスウエイト１９，２１を取り付けている。バランスウエイト１９，２１は、ロータコア１７とほぼ同一の外径を有して円板状をなすものであり、ロータシャフト７が回転するときの動的バランスを調整するための重錘として機能する。

一方、ハウジング１の内周面には、ロータコア１７の外周面に対向するようにしてステータコア２３を取り付けている。その際、ロータコア１７の外周面とステータコア２３の内周面との間には、エアギャップとなる環状の隙間２５を形成している。ステータコア２３もロータコア１７と同様に、円板状の電磁鋼鈑を軸方向に沿って多数積層して円筒形状に形成したものである。このステータコア２３は、図示していないが内周側に突出するティースを備えており、このティースにコイル２７を巻き付けている。ステータコア２３とコイル２７とでステータを構成している。

ロータシャフト７の軸心には、リアカバー５側の端部から軸方向に沿って、冷却媒体であるオイルが流れる軸方向油路７ａを形成している。軸方向油路７ａのリアカバー５側の一方の端部は、吐出側配管２９を介して冷却媒体供給源としてのポンプ３１に接続される。軸方向油路７ａの他方の端部はロータシャフト７の軸方向ほぼ中央位置にあり、該他方の端部から径方向に沿って複数の径方向油路７ｂが形成される。径方向油路７ｂの外側の端部は、ロータシャフト７の外周面に開口している。これら軸方向油路７ａと径方向油路７ｂとで、ロータシャフト７に設けられる冷却媒体流路を構成する。

一方、ロータコア１７には、上記したロータシャフト７の径方向油路７ｂに連通する径方向油路１７ａが径方向に沿って形成され、さらに径方向油路１７ａの外側端部に連通する軸方向油路１７ｂが軸方向に沿って形成されている。軸方向油路１７ｂの軸方向両端は、バランスウエイト１９，２１にそれぞれ形成してある油孔１９ａ，２１ａに連通している。上記した径方向油路１７ａは連通路を、軸方向油路１７ｂは貫通路をそれぞれ構成し、また径方向油路１７ａ及び軸方向油路１７ｂは、ロータコア１７に設けられる冷却媒体流路を構成している。

そして、油孔１９ａ，２１ａはモータ室３３に開口している。モータ室３３は、ハウジング１とフロントカバー３及びリアカバー５とに囲まれて、ロータコア１７及びステータコア２３が収容される収容室を構成している。このモータ室３３は、フロントカバー３側に位置する環状のフロントモータ室３３ａと、リアカバー５側に位置する環状のリアモータ室３３ｂとを有している。フロントモータ室３３ａとリアモータ室３３ｂとは、軸方向油路１７ｂ、油孔１９ａ，２１ａ及び、環状の隙間２５によって互いに連通している。

図３、図４は、ハウジング１、フロントカバー３及びリアカバー５の分解斜視図で、これら三つの部材はいずれも底面が平坦面となっている。平坦面となっているハウジング１の下端面に形成される矩形状の底面開口部１ｂには、ハウジング１の下部に形成される後述するオイルパン３５の蓋３７が取り付けられる。

フロントカバー３は、図５にも示すように、外側筒部３ｂの径方向両側部から下方に延びる縦壁部３ｅ，３ｆと、縦壁部３ｅ，３ｆの下端と外側筒部３ｂの下端とをつなぐ底壁部３ｇ，３ｈとを備えている。さらにフロントカバー３は、縦壁部３ｅ，３ｆと底壁部３ｇ，３ｈと外側筒部３ｂとに囲まれたほぼ三角形状の領域を、ハウジング１と反対側にて側壁部３ｉ，３ｊにより閉塞している。

すなわち、フロントカバー３は、図５に示すように、全体として軸方向から見て上部が半円形部分を有する一方、下部が長方形部分を有している。また、フロントカバー３は、ハウジング１に対向する側に、中心部の貫通孔３ｄの周囲にドーナツ形状の環状凹部３ｋが形成され、環状凹部３ｋの下方２箇所にほぼ三角形状の三角凹部３ｍ，３ｎが形成される。

そして、環状凹部３ｋと三角凹部３ｍ，３ｎとは、外側筒部３ｂに形成してあるそれぞれ三つの連通孔３ｐ，３ｑによって互いに連通している。これら三つの連通孔３ｐ，３ｑは、冷却媒体排出路を構成している。

一方リアカバー５は、図６にも示すように、外側筒部５ｂの径方向両側部から下方に延びる縦壁部５ｅ，５ｆと、縦壁部５ｅ，５ｆの下端と外側筒部５ｂの下端とをつなぐ底壁部５ｇ，５ｈとを備えている。さらにリアカバー５は、図６中で右側の縦壁部５ｆと底壁部５ｈと外側筒部５ｂとに囲まれたほぼ三角形状の領域を、ハウジング１と反対側にて側壁部５ｉにより閉塞している。

また、リアカバー５は、図６中で左側の縦壁部５ｅと底壁部５ｇとを、外側筒部５ｂの外周側にて円弧形状の隔壁板部５ｊによりつないでいる。隔壁板部５ｊと外側筒部５ｂとの間には、外側筒部５ｂに沿う円弧形状の領域が形成され、該円弧形状の領域をハウジング１と反対側にて側壁部５ｋにより閉塞している。円弧形状の領域のさらに外側には、ほぼ三角形状の貫通孔５ｍが形成されている。

すなわち、リアカバー５は、図６に示すように、フロントカバー３と同様に、全体として軸方向から見て上部が半円形部分を有する一方、下部が長方形部分を有している。また、ハウジング１に対向する側に、中心部の貫通孔５ｄの周囲にドーナツ形状の環状凹部５ｎが形成され、環状凹部５ｎの下方の図６中で右側の角部にほぼ三角形状の三角凹部５ｐが形成される。さらに、環状凹部５ｎの下方の図６中で左側の角部には円弧状の円弧凹部５ｑが形成され、円弧凹部５ｑの外側に前記した貫通孔５ｍが形成される。

そして、環状凹部５ｎと三角凹部５ｐとは、外側筒部５ｂに形成してある三つの連通孔５ｒによって互いに連通している。また、環状凹部５ｎと円弧凹部５ｑとは、外側筒部５ｂに形成してある三つの連通孔５ｓによって互いに連通している。上記それぞれ三つの連通孔５ｒ，５ｓは、冷却媒体排出路を構成している。

ハウジング１は、図７〜図９にも示すように、円筒部１ａを備えている。円筒部１ａは、フロントカバー３及びリアカバー５の各外側筒部３ｂ及び５ｂと、外径、内径が互いに同等であり、軸方向両端面が、外側筒部３ｂ及び外側筒部５ｂの軸方向端面に突き合わされて固定される。

また、ハウジング１は、円筒部１ａの径方向両側部から下方に延びる縦壁部１ｃ，１ｄを備え、縦壁部１ｃ，１ｄの軸方向両端部相互を連結部１ｅ，１ｆ（図８）によってつないでいる。つまり、ハウジング１の底部は、縦壁部１ｃ，１ｄの下端と連結部１ｅ，１ｆとによって囲まれた矩形状の前記した底面開口部１ｂが、円筒部１ａの下方位置に形成されている。

このようなハウジング１は、全体として軸方向から見て上部が半円形部分を有する一方、下部が長方形部分を有しており、軸方向から見た全体の外形が、フロントカバー３やリアカバー５と同様である。このため、ハウジング１は、外周壁となる円筒部１ａの上下方向下部の外側に、フロントカバー３及びリアカバー５が突き合わされる一対の軸方向端壁部１ｗｆ及び１ｗｒを備える。

また、縦壁部１ｃ，１ｄ相互間における円筒部１ａの下方領域は、図９に示すように空隙３９となっている。この空隙３９は、底面開口部１ｂに対し蓋３７を取り付けて閉塞することで、図１に示した冷却媒体溜まり部であるオイルパン３５となる。その際、円筒部１ａの下端面は平坦面１ａ１として、円筒部１ａと蓋３７との間隔を広く確保している。

図４に示すように、ハウジング１のフロントカバー３側の軸方向端壁部１ｗｆには、縦壁部１ｃ，１ｄにそれぞれ隣接する位置に、ほぼ三角形状の冷却媒体入口となる端部開口１ｇ，１ｈが形成されている。この場合、ハウジング１にフロントカバー３を取り付けることで、上記した端部開口１ｇ，１ｈが、図５に示すフロントカバー３の三角凹部３ｍ，３ｎにそれぞれ整合して連通する。

一方、図３に示すように、ハウジング１のリアカバー５側の軸方向端壁部１ｗｒには、一方の縦壁部１ｄに隣接する位置に、ほぼ三角形状の冷却媒体入口となる端部開口１ｉが形成されている。軸方向端壁部１ｗｒの他方の縦壁部１ｃに隣接する位置には、円筒部１ａの外側近傍に位置する円弧形状の端部開口１ｊと、端部開口１ｊの円筒部１ａと反対側の角部近傍に位置するほぼ三角形状の端部開口１ｋとが形成されている。

この場合、ハウジング１にリアカバー５を取り付けることで、上記した端部開口１ｉが、図６に示すリアカバー５の三角凹部５ｐに整合して連通する。また、円弧形状の端部開口１ｊ及び三角形状の端部開口１ｋは、リアカバー５の円弧凹部５ｑ及び貫通孔５ｍにそれぞれに整合して連通する。円弧形状の端部開口１ｊは、端部開口１ｉと同様に冷却媒体入口を構成し、ほぼ三角形状の端部開口１ｋは、冷却媒体出口を構成している。

上記した円弧形状の端部開口１ｊとほぼ三角形状の端部開口１ｋとの間には、縦壁部１ｃと連結部１ｅとをつなぐ円弧形状の隔壁１ｍを設けている。この隔壁１ｍは、リアカバー５の隔壁板部５ｊと軸方向で互いに整合し突き合わされる。隔壁１ｍは、ハウジング１のリアカバー５側の軸方向端壁部１ｗｒから軸方向のほぼ中央位置にまで延在しており、図８に示す下端１ｍ１が蓋３７の上面に接触した状態となる。これによって、隔壁１ｍと円筒部１ａとの間にオイルが流れる流入路４１（図１）が形成される。流入路４１のリアカバー５と反対側の端部の開口４１ａは、オイルパン３５の軸方向ほぼ中央に位置する。

隔壁１ｍの流入路４１と反対側のオイルパン３５内には流出路４３が設けられ、流出路４３の開口４３ａは、オイルパン３５の軸方向ほぼ中央位置にあって冷却媒体導出部を構成している。流出路４３のリアカバー５側の端部は、前記した端部開口１ｋとなる。そして、端部開口１ｋは、前記図６に示したリアカバー５におけるほぼ三角形状の貫通孔５ｍに連通する。さらに、貫通孔５ｍには、図１、図２に示すように、ポンプ３１の吸入側配管４５が接続される。

なお、図１では、リアカバー５の貫通孔５ｄを覆うようにカバー４７を取り付けているが、図２ではそのカバー４７は省略している。

次に、ポンプ３１が吐出する冷却媒体であるオイルの流れについて、図１０を用いて説明する。

ポンプ３１から吐出されたオイルは、吐出側配管２９からロータシャフト７内の軸方向油路７ａ及び径方向油路７ｂに供給された後、ロータコア１７内の径方向油路１７ａ及び軸方向油路１７ｂに流れる。ロータコア１７の軸方向油路１７ｂ内のオイルは、軸方向両側に向けて流れ、モータ室３３を構成するフロントモータ室３３ａ及びリアモータ室３３ｂにそれぞれ入り込む。

オイルは、ロータコア１７内を通過することで、ロータコア１７及び図示しない永久磁石から熱を吸収してこれらを冷却する。また、モータ室３３に流出するオイルは、ロータシャフト７及びロータコア１７の回転による遠心力で、軸方向油路１７ｂからコイル２７に向けて放出され、コイル２７及びステータコア２３から熱を吸収してこれらを冷却する。

各部を冷却したオイルは、モータ室３３から、フロントカバー３の連通孔３ｐ，３ｑ及びリアカバー５の連通孔５ｒ，５ｓを通ってオイルパン３５に流れ込む。その際、フロントカバー３の連通孔３ｐ，３ｑを流れるオイルは、三角凹部３ｍ，３ｎ及びハウジング１の端部開口１ｇ，１ｈを経てオイルパン３５に入り込む。

また、リアカバー５の連通孔５ｒを流れるオイルは、三角凹部５ｐ及びハウジング１の端部開口１ｉを経てオイルパン３５に入り込む。一方、リアカバー５の連通孔５ｓを流れるオイルは、円弧凹部５ｑ及びハウジング１の端部開口１ｊを経て流入路４１に入り込み、その開口４１ａからオイルパン３５の軸方向ほぼ中央に流出する。

このようにしてオイルパン３５に流れ込んだオイルは、オイルパン３５の軸方向ほぼ中央位置にある開口４３ａをオイルパン３５内のオイルに対するポンプ３１の吸い込み口として吸引される。開口４３ａから吸引されるオイルは、流出路４３及びリアカバー５の貫通孔５ｍを流れ、吸入側配管４５を経てポンプ３１に戻る。オイルパン３５内のオイルは、外気によって、蓋３７やハウジング１の外壁を介して冷却されて温度低下する。

本実施形態では、ハウジング１の円筒部１ａの内周面にステータコア２３を固定設置している。ここで、その固定設置方法として、焼き嵌めや冷やし嵌めなどの収縮締結構造を採用した場合を想定する。収縮締結構造を採用すると、ハウジング１の円筒部１ａが周方向に引っ張り力を受け、その引っ張り力による残留応力がハウジング１に発生する。

その際、本実施形態では、オイルをモータ室３３からオイルパン３５に排出するための通路を、ハウジング１には設けておらず、フロントカバー３及びリアカバー５に、それぞれ径方向に延びる連通孔３ｐ，３ｑ及び連通孔５ｒ，５ｓとして設けている。

ハウジングにオイルの通路となる連通孔を設けている場合には、収縮締結構造により発生する残留応力が連通孔周辺に集中するが、本実施形態では、そのような事態は回避される。したがって、本実施形態では、収縮締結構造によるハウジングの強度不足は抑制され、また応力集中を回避するべく、応力集中係数を小さくするために連通孔の直径を大きくするなどの対策も必要ない。

ハウジングに径方向に延びる連通孔を設けている場合に、応力集中係数を小さくするために連通孔の直径を大きくすると、その分ハウジングの軸方向寸法が大きくなり、結果としてモータの大型化を招くことになる。しかし、本実施形態のハウジング１には、オイルの通路となる径方向の連通孔を設けていないので、上記した不具合は発生せず、モータの大型化を抑制できる。

すなわち、本実施形態では、ハウジング１の円筒部１ａの内周面に、ステータコア２３を焼き嵌めや冷やし嵌めなどの収縮締結構造によって取り付けた場合であっても、モータの大型化を抑制できる。

ここで、ハウジング１とステータコア２３との固定方法として、焼き嵌めや冷やし嵌め等の収縮締結を採用する場合には、以下の４つの利点がある。

（１）ハウジング１とステータコア２３とを軸方向に相対的に固定する際に、他の部品、例えば接着剤、キーやピンなどの機械要素部品などが不要であり、他の部品との組立工程も不要となって、コストアップを抑制できる。

（２）ハウジング１とステータコア２３とをモータ回転方向に相対的に固定する際に、他の部品、例えば接着剤、キーやピンなどの機械要素部品などが不要であり、他の部品との組立工程も不要となって、コストアップを抑制できる。

（３）ハウジング１とステータコア２３との間に隙間がほとんどないため、ステータで発生する熱をステータコア２３からハウジング１に効率よく伝達して抜熱でき、冷却性に優れる。その際、ハウジング１に、後述する図１２、図１３に示すような冷却水を循環させる構造を採用することによって、冷却性能はより向上する。

収縮締結構造以外の方法では、ハウジングとステータコアとの間に、収縮締結構造に比較して大きな隙間が発生することから、冷却性能を高めるために、その隙間にグリースやオイルなどの液状充填材を充填するなどの対策を講じる必要がある。そのため、収縮締結構造以外の方法では、収縮締結構造に比較して材料費及び組み立て費が高価になる。

（４）モータ組立完了後のロータとステータとの同軸精度を高く保証しようとする際に、ハウジング１とステータコア２３との間に隙間がほとんどないため、ハウジング側に設けるロータの位置決め構造を、簡素で安価なものに代用できる。例えば、ハウジング１と、フロントカバー３及びリアカバー５との間で、ロケートピンやインローなどの簡素な位置決め構造で、ロータとステータとを高精度に組み立てることができる。

ハウジングとステータコアとの間に、収縮締結構造に比較して大きな隙間があると、ハウジングの軸芯基準構造とステータコアの軸芯基準構造とを一致させて組み付ける必要が追加的に発生する。また、これを避けるためには、ステータコアに軸芯基準的役割を担う位置決め構造を設ける必要が追加的に発生する。このような追加的な構造が必要となるこことで、全体として複雑な構造となり、コストアップを招く。

上記（１）から（４）で説明したように、ハウジング１とステータコア２３との間で収縮締結構造を採用することは、モータの熱性能と組立性とを両立するために極めて合理的である。つまり、本実施形態では、極めて合理的な収縮締結構造を採用しつつ、モータの大型化を抑制することができる。

また、本実施形態では、ハウジング１の円筒部１ａと軸方向端壁部１ｗｆ，１ｗｒとに囲まれた領域にオイルパン３５が設けられている。そして、このオイルパン３５は、フロントカバー３及びリアカバー５の連通孔３ｐ，３ｑ及び５ｒ，５ｓが連通するハウジング１の端部開口１ｇ，１ｈ及び１ｉ，１ｊと、オイルを外部に排出するハウジング１の端部開口１ｋとを備えている。

この場合、各部を冷却したオイルは、モータ室３３から軸方向両側のフロントカバー３及びリアカバー５の連通孔３ｐ，３ｑ及び５ｒ，５ｓ、ハウジング１の端部開口１ｇ，１ｈ及び１ｉ，１ｊを通ってオイルパン３５に流入する。このため、オイルパン３５内のオイルの量（液面）は、フロントカバー３側とリアカバー５側とでほぼ同等にでき、また軸方向でほぼ均一化でき、モータ内には必要最小限のオイルを充填すればよく、過剰なオイルの滞留を抑制できる。その際、ポンプ３１によってオイルを循環させることで、モータ内の過剰なオイルの滞留をより確実に抑制でき、効率よくモータの冷却を実施できる。

また、図１０に示すように、オイルが循環している状態でのモータ室３３内のオイルＲの液面Ｒｓを、ロータコア１７とステータコア２３との間のエアギャップとなる隙間２５よりも下方となるようオイル量を設定する。これにより、エアギャップにオイルが介在することに起因するオイルのせん断抵抗によるフリクションを抑制でき、モータの性能向上に寄与することができる。

なお、図１０は、図２のＡ−Ａ断面図に相当するので、図１０におけるオイルＲの液面Ｒｓは、実際には連通孔５ｓに対応する位置となるが、ここではロータシャフト７の真下における水平面に対応するものとする。すなわち、図１０におけるモータ室３３内のオイルＲの液面Ｒｓは、モータ室３３内に滞留しているオイルＲの実質的な液面として示している。

また、本実施形態では、オイルパン３５におけるフロントカバー３とリアカバー５との間の中央位置に、ハウジング１の端部開口１ｋにオイルを導く流出路４３の開口４３ａが設けられている。

この場合、ポンプ３１は、オイルパン３５内のオイルに対し、軸方向ほぼ中央位置から吸引する。すなわち、ポンプ３１による吸引力はオイルパン３５の軸方向ほぼ中央位置に作用する。このため、オイルパン３５内のオイルの量（液面）は、フロントカバー３側とリアカバー５側とでほぼ同等に確保でき、軸方向に沿ってほぼ均一化できる。その結果、モータ内には必要最小限のオイルを充填すればよく、過剰なオイルの滞留をより確実に抑制できる。

また、本実施形態では、ハウジング１は、オイルパン３５における円筒部１ａの外側に隔壁１ｍを有し、隔壁１ｍのさらに外側にオイルが流れる流出路４３が形成されている。そして、流出路４３は、その開口４３ａとハウジング１の端部開口１ｋとを互いに連通している。この場合、ハウジング１に隔壁１ｍを設けるという簡素な構成によって、オイルパン３５の軸方向中央位置に、流出路４３の開口４３ａを設けることができる。

また、本実施形態では、ロータコア１７に設けられる冷却媒体流路は、ロータシャフト７の軸方向に沿ってロータコア１７を貫通する軸方向油路１７ｂを備えている。そして、この軸方向油路１７ｂは、ロータコア１７の軸方向両端面にそれぞれ開口して、フロントカバー３及びリアカバー５にそれぞれ対応するフロントモータ室３３ａ及びリアモータ室３３ｂに連通している。

これにより、ロータコア１７の軸方向油路１７ｂを流れるオイルは、フロントモータ室３３ａ及びリアモータ室３３ｂにそれぞれ個別に流入し、各モータ室３３ａ，３３ｂに対応する側のステータコア２３及びコイル２７を効率よく冷却できる。

また、本実施形態では、ロータコア１７に設けられる冷却媒体流路は、軸方向油路１７ｂの軸方向の中央部と、ロータシャフト７の径方向油路７ｂとを連通する連通路となる径方向油路１７ａを備えている。この場合、ロータシャフト７内に供給されたオイルは、ロータコア１７内にて径方向油路１７ａを経て軸方向油路１７ｂの軸方向中央位置に流入してから軸方向両側に分流する。このため、ロータコア１７やロータコア１７に取り付けてある永久磁石に対し、軸方向両側でより均等に冷却でき、またフロントモータ室３３ａ及びリアモータ室３３ｂに送り込むオイルの量もより均等化できる。

ここで、回転電機としてのモータが移動体である例えば自動車などの車両に搭載される場合を想定する。図１１は、オイルＲが収容されるモータ室３３（フロントモータ室３３ａ）をフロントカバー３の環状凹部３ｋとして示している。なお、図１１中で右側の矢印ＦＲで示す方向が車両の前方とする。

この場合、図１１（ａ）のように、車両が停止しているときには、オイルＲの液面Ｒｓは水平面となっており、オイルＲは、フロントカバー３の連通孔３ｐ，３ｑのそれぞれ下部側の二つ、全部で四つの環状凹部３ｋ側の開口部をほぼ覆っている。したがって、この場合には、モータ室３３内のオイルＲは、連通孔３ｐ，３ｑのそれぞれ下部側の二つを通って三角凹部３ｍ，３ｎに流出し、オイルパン３５に流れ込む。

これに対し、車両が矢印ＦＲの前方に向けて加速して移動したときには、オイルＲは慣性力によって図１１（ｂ）のように車両の後方側に偏り、オイルＲの液面Ｒｓは後方側が前方側よりも上部となるよう傾斜する。

このとき、オイルＲは、車両前方側に位置する三つの連通孔３ｐの環状凹部３ｋ側の開口部をすべて開放しているものの、車両後方側に位置する三つの連通孔３ｑをすべて覆って液没させている。したがって、この場合には、モータ室３３内のオイルＲは、車両後方側の三つの連通孔３ｑを通って三角凹部３ｎに流出し、オイルパン３５に流れ込む。なお、加速状況によっては、オイルＲが、車両後方側の三つの連通孔３ｑ及び、車両前方側の一つの連通孔３ｐを覆うなど、図１１（ｂ）とは異なる場合もある。

一方、車両が矢印ＦＲの前方に進行中に減速したときには、オイルＲは慣性力によって図１１（ｃ）のように車両の前方側に偏り、オイルＲの液面Ｒｓは、上記した加速時とは逆に前方側が後方側よりも上部となるよう傾斜する。

このとき、オイルＲは、フロントカバー３の、車両後方側に位置する三つの連通孔３ｑの環状凹部３ｋ側の開口部をすべて開放しているものの、車両前方側に位置する三つの連通孔３ｐをすべて覆って液没させている。したがって、この場合には、モータ室３３内のオイルＲは、車両前方側の三つの連通孔３ｐを通って三角凹部３ｍに流出し、オイルパン３５に流れ込む。なお、減速状況によっては、オイルＲが、車両前方側の三つの連通孔３ｐと、車両後方側の一つの連通孔３ｑを覆うなど、図１１（ｃ）とは異なる場合もある。

以上のように、本実施形態では、車両の移動によって、モータ室３３に滞留しているオイルがロータシャフト７と交差する方向（図１０中で紙面に直交する方向、図１１で左右方向）に偏っても、オイルＲは連通孔３ｐ，３ｑのいずれかを覆った状態となる。このような状態は、図６に示すリアカバー５の連通孔５ｒ，５ｓについても同様である。

すなわち、本実施形態では、車両の移動によりモータ室３３に滞留しているオイルＲが、ロータシャフト７と交差する方向に偏るときの偏り方向に沿って、冷却媒体排出路である連通孔３ｐ，３ｑ及び５ｒ，５ｓのモータ室３３への開口部が形成されている。

したがって、本実施形態では、車両を加減速するなど運転状況が変化しても、オイルはオイルパン３５に戻るように循環する動作が継続してなされ、信頼性のあるモータ冷却構造といえる。

また、オイル液面Ｒｓが傾斜した際に液没しない連通孔３ｐ，３ｑ、５ｒ，５ｓには、モータ室３３内の空気が流通可能となる。モータ室３３内のオイル液面Ｒｓが傾斜するときには、オイルパン３５内の液面も傾斜し、そのとき空気が一時的にモータ室３３からオイルパン３５内に混入する。しかし、液面Ｒｓが水平に戻るときにオイルパン３５内の空気はモータ室３３内に戻るため、オイルパン３５中に大量の空気が滞留するのを抑制できる。

その結果、ポンプ３１が空気を吸引することによる異音発生を抑えることができ、ポンプ３１の静粛性向上に寄与することができ、オイルパン３５内のオイルの吸引動作を継続して効率よく行える。

図１２（ａ）、図１３（ａ）は、上記した実施形態の変形例に係わるハウジング１Ａ，１Ｂを示す。これら各ハウジング１Ａ，１Ｂは、その円筒部１ａを構成する外壁部の内部に、図１２（ｂ）、図１３（ｂ）に示すような冷却水の流路４９，５１をそれぞれ設けている。冷却水の流路４９，５１以外の構成については、図１の実施形態と同様である。

図１２の冷却水の流路４９は、入口４９ｉから流入した冷却水が、円周方向に沿ってジグザグ状に移動しながら１周流れ、入口４９ｉの近傍に位置する出口４９ｏから外部に排出される。図１３の冷却水の流路５１は、入口５１ｉから流入した冷却水が軸方向一方側にて円周方向に沿ってほぼ１周流れた後、軸方向他方側にて上記とは逆方向にほぼ１周流れ、入口５１ｉの近傍に位置する出口５１ｏから外部に排出される。

このように冷却水がハウジング１Ａ，１Ｂの円筒部１ａに沿って流れることで、円筒部１ａの内側に取り付けるステータコア２３及びコイル２７に対する冷却効果がさらに高まる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含むものである。例えば、上記した実施形態では、回転電機としてモータを例にとって説明したが、発電機に対しても本発明を適用することができる。

また、本実施形態では、ハウジング１の軸方向両端部にフロントカバー３及びリアカバー５をそれぞれ設けているが、フロントカバー３をハウジング１に一体化してこの一体化物をハウジングとしてもよい。その際、ハウジングの一部となるフロントカバー３側のオイルが通る連通孔３ｐ，３ｑは設けない。この場合、モータ室３３内のオイルは、リアカバー５の連通孔５ｒ，５ｓからのみオイルパン３５に流出する。このような構成としても、ステータコアが取り付けられるハウジングの円筒部にはオイルを通す径方向の連通孔が不要となるので、モータの大型化を抑制できる。

また、フロントカバー３及びリアカバー５の連通孔３ｐ，３ｑ及び５ｒ，５ｓは、いずれも円周方向に沿って三つ設けてあるが、三つに限ることはなく、例えば二つあるいは四つでもよい。さらに、三つの連通孔を円周方向に連続したものとして一つの長孔形状としてもよい。

１，１Ａ，１Ｂ ハウジング
１ａ ハウジングの円筒部（外壁部）
１ｇ，１ｈ ハウジングの端部開口（冷却媒体入口）
１ｉ，１ｊ ハウジングの端部開口（冷却媒体入口）
１ｋ ハウジングの端部開口（冷却媒体出口）
１ｍ ハウジングの隔壁
１ｗｆ，１ｗｒ ハウジングの軸方向端壁部
３ フロントカバー（カバー）
３ｐ，３ｑ フロントカバーの連通孔（冷却媒体排出路）
５ リアカバー（カバー）
５ｒ，５ｓ リアカバーの連通孔（冷却媒体排出路）
７ ロータシャフト（ロータ）
７ａ ロータシャフトの軸方向油路（冷却媒体流路）
７ｂ ロータシャフトの径方向油路（冷却媒体流路）
１７ ロータコア（ロータ）
１７ａ ロータコアの径方向油路（連通路、冷却媒体流路）
１７ｂ ロータコアの軸方向油路（貫通路、冷却媒体流路）
２３ ステータコア（ステータ）
２７ コイル（ステータ）
３１ ポンプ（冷却媒体供給源）
３３ モータ室（収容室）
３３ａ フロントモータ室（収容室）
３３ｂ リアモータ室（収容室）
３５ オイルパン（冷却媒体溜まり部）
４３ 流出路
４３ａ 流出路の開口（冷却媒体導出部）
Ｒ オイル（冷却媒体）

Claims (7)

1. 軸方向端部が開放し内周面にステータが取り付けられるハウジングと、
   前記ハウジングの軸方向端部の開放部に取り付けられて該開放部を閉塞し、ロータを回転可能に支持するカバーと、
   前記ハウジング及び前記カバーの内側に形成されて前記ステータ及びロータを収容する収容室と、
   前記ロータに設けられ、冷却媒体供給源から供給される冷却媒体が流れて前記収容室に流出する冷却媒体流路と、
   前記カバーに設けられ、一端が前記収容室に開口し、他端が前記ハウジングの外周壁の外側に開口する冷却媒体排出路と、を有することを特徴とする回転電機の冷却構造。
2. 前記ハウジングは、軸方向両端部が開放して開放部が一対の前記カバーによって閉塞され、
   前記ハウジングは、外周壁の上下方向下部の外側に、前記一対のカバーがそれぞれ突き合わされる一対の軸方向端壁部を備え、
   前記ハウジングの外周壁と前記一対の軸方向端壁部とに囲まれた領域に冷却媒体溜まり部が設けられ、
   前記冷却媒体溜まり部は、前記冷却媒体排出路の他端が連通する冷却媒体入口と、冷却媒体を外部に排出する冷却媒体出口と、が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
3. 前記冷却媒体溜まり部における前記一対のカバー相互間の中央位置に、前記冷却媒体出口に冷却媒体を導く冷却媒体導出部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機の冷却構造。
4. 前記ハウジングは、前記冷却媒体溜まり部における外周壁の外側に隔壁を有し、
   前記隔壁のさらに外側に冷却媒体が流れる流出路が形成され、
   前記流出路は、前記冷却媒体導出部と前記冷却媒体出口とを互いに連通していることを特徴とする請求項３に記載の回転電機の冷却構造。
5. 前記回転電機が移動体に搭載され、
   前記移動体の移動によって、前記収容室に滞留している冷却媒体が前記ロータの軸方向と交差する方向に偏るときの偏り方向に沿って、前記冷却媒体排出路の前記収容室側の開口部が形成されていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の回転電機の冷却構造。
6. 前記ロータは、前記一対のカバーに回転可能に支持されるロータシャフトと、ロータシャフトの外周部に取り付けられるロータコアとを有し、
   前記ロータコアに設けられる前記冷却媒体流路は、前記ロータシャフトの軸方向に沿って前記ロータコアを貫通する貫通路を備え、
   前記貫通路は、前記ロータコアの軸方向両端面にそれぞれ開口して、前記一対のカバーにそれぞれ対応する側の前記収容室に連通していることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の回転電機の冷却構造。
7. 前記ロータコアに設けられる前記冷却媒体流路は、前記貫通路の軸方向の中央部と、前記ロータシャフトに設けられる前記冷却媒体流路とを連通する連通路を備えていることを特徴とする請求項６に記載の回転電機の冷却構造。

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