JP2017153310A - 回転電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】横置きの回転電動機に適用され、ハウジングの上部から供給される冷却液によってステータコイルを効率良く冷却することができ、かつ簡素な構成とすることができる回転電動機の内部冷却構造を提供する。【解決手段】ステータコイル２１は、ステータコア２０の各歯部に設けられた複数の個別コイルからなる。個別コイルは、歯部の外周を囲む絶縁ボビン３１と、この絶縁ボビン３１に巻かれた導線とでなる。絶縁ボビン３１は、導線巻回部３１ａと外径側鍔部３１ｂと内径側鍔部３１ｃとを有する。上半部に位置する個別コイルの絶縁ボビン３１は、外径側鍔部３１ｂ同士および内径側鍔部３１ｃ同士がそれぞれ互いに隙間無く接する状態で配置され、かつ外径側鍔部３１ｂのコイルエンド外径側部位に、モータ径方向に貫通する貫通孔３８が形成される。ハウジング４の上部に、上半部の絶縁ボビン３１に冷却液を供給する冷却液供給手段５０を備える。【選択図】図１

Description

この発明は、例えば車両、産業用機械等に搭載される回転電動機に関し、特にステータで発生する熱を効率良く冷却することができる技術に関する。

近年、回転電動機の小型化、高出力化が進んでいる。それに伴い、回転電動機内部での発熱量の増加が課題となっている。回転電動機内部の発熱の主なものとしては、ステータコイルに通電することによるステータコイルの発熱（銅損）と、ステータコア、ロータコア等の磁性体に渦電流が発生することによる発熱（鉄損）とが挙げられる。これらの発熱によって温度上昇した回転電動機の内部、特にステータコイルおよびステータコアを効率良く冷却することが、回転電動機の出力を向上させる上で重要である。

回転電動機の内部を冷却する手法として、例えば以下の提案がなされている。
（１）特許文献１
インシュレータと称している絶縁ボビンのコイル外周側にコイルエンドより突出したＬ字状の案内板を設け、コイルエンドの上方から噴出される冷却液をコイルエンドに流すことで、絶縁ボビンを均一に冷却することが提案されている。

（２）特許文献２
コイルエンドをボビンにより密封構造とし、ボビン上部にコイルエンドに通じる貫通孔を設け、この貫通孔に冷却媒体を流すことで、コイルエンドに冷却媒体を行き渡らせることが提案されている。

特開２０１４−１０７８７４号公報 特開２０１０−２３９７７５号公報

特許文献１の手法は、コイルエンドの上方から放出された冷却液が、各絶縁ボビンの外径側に形成された流路を伝って下方に流れると共に、絶縁ボビンの孔からコイルエンドに流れることで、ステータの中心軸よりも上部のコイルエンドは冷却できる。しかし、中心軸よりも下部のコイルエンドは、冷却液が十分に行き渡らず効果的な冷却ができない。また、ステータコアについては、冷却液で冷却できるのは外周部のみであり、全体を冷却することができない。

特許文献２の手法は、ボビンを利用してコイルエンドを密閉し、コイルエンドの周囲を冷却媒体で満たして、コイルエンドを冷却するようにしている。しかし、コイルエンドを密閉すると、ボビンの構造が複雑となる。また、冷却媒体の供給口が片方のコイルエンドにのみ存在するため、供給口の無いコイルエンドは十分に冷却されない可能性がある。ステータコアの冷却については言及されていない。

この発明の目的は、横置きの回転電動機に適用され、ハウジングの上部から供給される冷却液によってステータコイルを効率良く冷却することができ、かつ簡素な構成とすることができる回転電動機を提供することである。

この発明の回転電動機は、横向きに配置された回転軸と、この回転軸に一体に固定されたロータと、このロータの外周に配置されたステータと、このステータを覆って固定すると共に、複数の軸受を介して前記回転軸を回転自在に支持するハウジングとを備え、前記ステータはステータコアおよびステータコイルからなり、前記ステータコアは前記回転軸の軸心回りに放射状に並ぶ複数の歯部を有し、前記ステータコイルは前記各歯部に設けられた複数の個別コイルからなり、これら個別コイルは、前記歯部の外周を囲む絶縁ボビンと、この絶縁ボビンに巻かれた導線とでなる。
この回転電動機において、
前記各絶縁ボビンは、前記ステータコアの前記歯部が挿入される歯部挿入孔が形成され外周面に前記導線が積層状に巻かれる筒状の導線巻回部と、この導線巻回部における前記回転軸に対する径方向であるモータ径方向の外径端および内径端からそれぞれ前記導線の積層方向に沿って突出する外径側鍔部および内径側鍔部とを有し、
複数の前記個別コイルのうち上半部に位置する個別コイルの前記絶縁ボビンは、隣合う個別コイルの前記外径側鍔部同士および前記内径側鍔部同士がそれぞれ互いに隙間無く接する状態で配置され、かつ前記外径側鍔部における前記導線巻回部から前記回転軸の軸心方向であるモータ軸方向に延びるコイルエンド外径側部位に、前記モータ径方向に貫通する貫通孔が形成され、
前記ハウジングの上部に、前記上半部の個別コイルの前記絶縁ボビン上に冷却液を供給する冷却液供給手段を備えることを特徴とする。

この構成によると、冷却液供給手段によりハウジングの上部から冷却液が供給され、その冷却液が上半部に位置する個別コイルの絶縁ボビンの外径側鍔部の外径面で受けられる。外径側鍔部の外径面で受けられた冷却液は、外径側鍔部の貫通孔を通って、コイルエンドの上部側から導線間の隙間に浸透する。これにより、コイルエンドの全体に冷却液が良く行き渡り、コイルエンドを効率良く冷却することができる。

上位の絶縁ボビンの貫通孔に浸入しなかった冷却液は、各外径側鍔部を伝って下位の絶縁ボビンへと流れ、下位の絶縁ボビンの貫通孔に浸入する。また、コイルエンドの下端まで流れた冷却液は、内径側鍔部で受けられ、下位側に隣合う個別コイルのコイルエンドの導線間の隙間に浸透する。上半部に位置する個別コイルの絶縁ボビンは、隣合う個別コイルの絶縁ボビンの外径側鍔部同士および内径側鍔部同士がそれぞれ互いに隙間無く接する状態で配置されているため、冷却液が途中でこぼれ落ちることなく、外径側鍔部および内径側鍔部を伝って上位側の個別コイルから下位側の個別コイルへと流れる。このため、上半部に位置する個別コイルのすべてに冷却液を十分に行き渡らせて、効率良く冷却することができる。下半部に位置する個別コイルは、上半部に位置する個別コイルから伝い流れして供給される冷却液、または落下して供給される冷却液により冷却される。

上記冷却液の流れを、絶縁ボビンの形状の工夫によるだけで実現することができる。冷却液をコイルエンドに導くだけの専用の手段が不要である。このため、簡素な構成でありながら、効率良いステータコイルの冷却が可能である。

この発明において、全周の前記各絶縁ボビンは、隣合う絶縁ボビンの前記外径側鍔部同士および前記内径側鍔部同士がそれぞれ互いに隙間無く接する状態で配置されているのが望ましい。
このように上半部に位置する個別コイルだけでなく、すべての個別コイルについて隣合う絶縁ボビンの外径側鍔部同士および内径側鍔部同士がそれぞれ互いに隙間無く接する状態で配置されていると、下部に位置する個別コイルに冷却液がより一層良好に行き渡る。このため、下部に位置する個別コイルのコイルエンドの冷却効果が向上する。

この発明において、複数の前記個別コイルのうち前記上半部に位置する個別コイルの前記絶縁ボビンは、前記導線巻回部の前記モータ軸方向を向く内周面部分に前記モータ径方向に延びる内周溝が形成されていても良い。
この場合、上半部に位置する個別コイルの絶縁ボビンの外径側鍔部の外径面で受けられた冷却油の一部が、内周溝を通ってステータコアの歯部と絶縁ボビンの導線巻回部との間を流れる。これにより、ステータコアを効率良く冷却することができる。

この発明において、複数の前記個別コイルのうち前記上半部に位置する個別コイルの前記絶縁ボビンは、前記外径側鍔部における前記コイルエンド外径側部位の先端に外径側に突出する突条が形成されていても良い。
突条が形成されていると、外径側鍔部で受けられた冷却液がコイルエンド外径側部位の先端から流れ落ち難く、外径側鍔部の上に冷却液を留めることができる。このため、貫通孔に多くの冷却液を浸入させることができる。

この発明において、前記絶縁ボビンの前記外径側鍔部の内径面および前記内径側鍔部の外径面の両方または一方に、冷却液を一時的に留める凹部が形成されていても良い。
凹部に冷却液を一時的に留めることで、冷却液がコイルエンドと接触する時間を長くして、コイルエンドの冷却効果を向上させることができる。

前記凹部は、各個別ボビンの並び方向に延びる溝状であっても良い。
凹部が上記溝状であると、上位側の個別コイルから下位側の個別コイルへの冷却液の流れが円滑となる。

この発明の回転電動機は、横向きに配置された回転軸と、この回転軸に一体に固定されたロータと、このロータの外周に配置されたステータと、このステータを覆って固定すると共に、複数の軸受を介して前記回転軸を回転自在に支持するハウジングとを備え、前記ステータはステータコアおよびステータコイルからなり、前記ステータコアは前記回転軸の軸心回りに放射状に並ぶ複数の歯部を有し、前記ステータコイルは前記各歯部に設けられた複数の個別コイルからなり、これら個別コイルは、前記歯部の外周を囲む絶縁ボビンと、この絶縁ボビンに巻かれた導線とでなり、前記各絶縁ボビンは、前記ステータコアの前記歯部が挿入される貫通孔が形成され外周面に前記導線が積層状に巻かれる筒状の導線巻回部と、この導線巻回部における前記回転軸に対する径方向であるモータ径方向の外径端および内径端からそれぞれ前記導線の積層方向に沿って突出する外径側鍔部および内径側鍔部とを有し、複数の前記個別コイルのうち上半部に位置する個別コイルの前記絶縁ボビンは、隣合う個別コイルの前記外径側鍔部同士および前記内径側鍔部同士がそれぞれ互いに隙間無く接する状態で配置され、かつ前記外径側鍔部における前記導線巻回部から前記回転軸の軸心方向であるモータ軸方向に延びるコイルエンド外径側部位に、前記モータ径方向に貫通する貫通孔が形成され、前記ハウジングの上部に、前記上半部の個別コイルの前記絶縁ボビン上に冷却液を供給する冷却液供給手段を備えるため、ハウジングの上部から供給される冷却液によってステータコイルを効率良く冷却することができ、かつ簡素な構成とすることができる。

この発明の第１の実施形態に係る回転電動機の縦断面図である。 同回転電動機のステータを中心軸方向から見た図である。 同回転電動機の一部の縦断面図である。 同回転電動機の異なる一部の縦断面図である。 同回転電動機のステータの絶縁ボビンを外径側から見た図である。 同絶縁ボビンを径方向と垂直な平面で切断した断面図である。 同絶縁ボビンの一方のボビン分割体をコイルエンド側から見た図である。 同ボビン分割体をステータコア側から見た図である。 同絶縁ボビンとステータコア用部品の斜視図である。 同絶縁ボビンとステータコア用部品を図９とは異なる方向から見た斜視図である。 同一対のボビン分割体を組み合わせる前の状態を示す絶縁ボビンとステータコア用部品の斜視図である。 異なる絶縁ボビンの片方のボビン分割体の斜視図である。 同ボビン分割体を他の方向から見た斜視図である。 この発明の第２の実施形態に係る回転電動機の断面図である。

この発明の第１の実施形態に係る回転電動機を図１ないし図１１と共に説明する。
図１は回転電動機の縦断面図である。図１に示すように、この回転電動機は、横向きに配置された回転軸１と、この回転軸１に一体に固定されたロータ２と、このロータ２の外周に配置されたステータ３と、このステータ３を覆って固定するハウジング４とを備える。ロータ２とステータ３との間には、ラジアルギャップが設けられている。

ハウジング４は、一端面が開口したメインハウジング４ａと、このメインハウジング４ａの開口端面を塞ぐサイドハウジング４ｂとでなる。メインハウジング４ａとサイドハウジング４ｂとはハウジング固定ボルト５で固定される。回転軸１は、メインハウジング４ａおよびサイドハウジング４ｂにそれぞれ設けられた転がり軸受（玉軸受）６，７によって回転自在に支持されている。転がり軸受６の内輪と回転軸１の段部１ａとの間に予圧ばね８が介在しており、この予圧ばね８によって転がり軸受６，７に所定の予圧を付与している。メインハウジング４ａと回転軸１との間の隙間にはオイルシール９が設けられている。

ロータ２は、ロータコア１０と、このロータコア１０に内蔵された複数の永久磁石１１とを有する。永久磁石１１は、円周方向一定間隔おきに配列されている。回転軸１へのロータ２の固定は、回転軸１と一体に形成されたロータ固定用部材１２の筒状部１２ａの外周にロータコア１０を嵌合させると共に、ロータ固定用部材１２のフランジ部１２ｂと磁石押え部材１３とでロータコア１０および永久磁石１１をモータ軸方向の両側から挟み付けて行う。磁石押え部材１３は、ロータ固定ボルト１４によってロータ固定用部材１２の筒状部１２ａに固定される。この実施形態では、ロータ固定用部材１２が回転軸１と一体に形成されているが、ロータ固定用部材１２は回転軸１と別体であってもよい。なお、前記モータ軸方向は、回転軸１の軸心Ｏ方向のことである。

ステータ３は、円ステータコア２０とステータコイル２１とからなる。ステータコア２０は、例えば軟質磁性材料からなる。
図２はステータ３を中心軸方向から見た図である。同図に示すように、ステータコア２０は、円環状部２０ａの内周に、複数の歯部２０ｂが回転軸１（図１参照）の軸心Ｏ回りに放射状に並んで形成されている。歯部２０ｂをモータ径方向と垂直な平面で切断した断面の形状（図示せず）は、例えば矩形である。円環状部２０ａの外周には、ステータ３の軸方向に延びる複数のステータ固定ボルト挿入用の切欠き２２が設けられている。なお、前記モータ径方向は、回転軸１（図１）の軸心Ｏに直交する方向のことであり、組立状態におけるステータコア２０の径方向と一致する。また、組立状態におけるステータコア２０の軸方向は、モータ軸方向と一致する。

この実施形態のステータコア２０は、同形をした複数個のステータコア用部品２３を円周方向に並べて組み合わせて構成される。各ステータコア用部品２３は、前記歯部２０ｂおよびステータ固定ボルト挿入用の切欠き２２をそれぞれ１つずつ有する。隣合うステータコア用部品２３は、係合凸部２３ａと係合凹部２３ｂとが互いに係合することで組み合わされる。

このように、ステータコア２０は複数のステータコア用部品２３で構成され、図１のようにハウジング４内に設置される。すなわち、円環部２０ａをメインハウジング４ａの内周に嵌合させると共に、円環部２０ａの一端面をメインハウジング４ａの段面２４に当接させる。そして、複数のステータ固定ボルト挿入用の切欠き２２のうち任意の複数箇所の切欠き２２にステータ固定ボルト２５を挿通し、そのステータ固定ボルト２５を段面２４のねじ孔２６にねじ込むことで、ステータコア２０をハウジング４に固定する。

図２において、ステータコイル２１は、巻回形式が集中巻であって、ステータコア２０の各歯部２０ｂに設けられた複数の個別コイル３０からなる。各個別コイル３０は、歯部２０ｂの外周を囲む絶縁ボビン３１と、この絶縁ボビン３１に積層状に巻かれた導線３２とでなる。絶縁ボビン３１は、歯部２０ｂとその外周に巻回状態で配置される導線３２とを絶縁する役割をする。

図３、図４は回転電動機の一部のそれぞれ異なる縦断面図であり、テータコア２０と絶縁ボビン３１とス導線３２とが図示されている。これらの図に示すように、絶縁ボビン３１は、ステータコア２０の歯部２０ｂが挿入される歯部挿入孔３３が形成され外周面に導線３２が積層状に巻かれる筒状の導線巻回部３１ａと、この導線巻回部３１ａのモータ径方向の外径端および内径端からそれぞれ導線３２の積層方向に沿って突出する外径側鍔部３１ｂおよび内径側鍔部３１ｃとを有する。

図３、図４では、外径側鍔部３１ｂとして、導線巻回部３１ａからモータ軸方向に延びるコイルエンド外径側部位３１ｂａが図示されている。同様に、内径側鍔部３１ｃとして、導線巻回部３１ａからモータ軸方向に延びるコイルエンド内径側部位３１ｃａが図示されている。これらコイルエンド外径側部位３１ｂａとコイルエンド内径側部位３１ｃａとの間に、個別コイル３０のコイルエンド３０ａが位置する。コイルエンド外径側部位３１ｂａおよびコイルエンド内径側部位３１ｃａは、導線巻回部３１ａに対してモータ軸方向の両側に配置されている。

外径側鍔部３１ｂのコイルエンド外径側部位３１ｂａの先端には、外径側に突出する突条３５が形成されている。また、絶縁ボビン３１には、以下の第１の貫通孔３６（図３）、外周溝３７（図３）、第２の貫通孔３８（図４）、および内周溝３９（図４）がそれぞれ形成されている。

図３において、第１の貫通孔３６は、外径側鍔部３１ｂのコイルエンド外径側部位３１ｂａと導線巻回部３１ａとの境界部に位置し、モータ径方向に貫通している。第１の貫通孔３６は、例えば円形孔である。外周溝３７は、導線巻回部３１ａにおけるモータ軸方向を向く外周面部分に形成されモータ径方向に延びる溝であり、外径端が第１の貫通孔３６に連通している。外周溝３７は、例えば角溝である。

図４において、第２の貫通孔３８は、コイルエンド外径側部位３１ｂａのモータ軸方向中間部に位置し、モータ径方向に貫通している。第２の貫通孔３１は、例えば円形孔である。内周溝３９は、導線巻回部３１ａのモータ軸方向を向く内周面部分に形成され、モータ径方向に延びている。内周溝３９は、例えば角溝である。

図５は絶縁ボビン３１を外径側から見た図である。第１の貫通孔３６は、コイルエンド外径側部位３１ｂａの周方向における導線巻回部３１ａと接する範囲に複数設けられている。第２の貫通孔３８は、外径側鍔部３１ｂのコイルエンド外径側部位３１ｂａの周方向における広い範囲に亘って複数設けられている。これら第１の貫通孔３６と第２の貫通孔３８とは、互いに千鳥状に配置されている。このように、第１の貫通孔３６と第２の貫通孔３８とを千鳥状に配置することにより、外径側鍔部３１ｂのモータ軸方向の幅を必要以上に広くすることなく、外径側鍔部３１ｂに第１の貫通孔３６および第２の貫通孔３８を設けることができる。
なお、図３に示される絶縁ボビン３１は図５のIII−III断面であり、図４に示される絶縁ボビン３１は図５のIV−IV断面である。

図６は絶縁ボビン３１を径方向と垂直な平面で切断した断面図である。外周溝３７は、導線巻回部３１ａの外周面に、外径側から見て第１の貫通孔３６と同位置に複数設けられている。内周溝３９は、導線巻回部３１ａの外周面における外周溝３７と千鳥状の配置となる位置に複数設けられている。このように、内周溝３９と外周溝３７とを千鳥状に配置することにより、導線巻回部３１ａの肉厚を必要以上に厚くすることなく、導線巻回部３１ａに内周溝３９および外周溝３７を設けることができる。

図５、図６に示すように、絶縁ボビン３１は、モータ軸方向に２分割された互いに対称形状の２つのボビン分割体３１Ａ，３１Ｂからなる。２つのボビン分割体３１Ａ，３１Ｂを組み合わせることで、導線巻回部３１ａが筒状に形成される。各ボビン分割体３１Ａ，３１Ｂは、コイルエンド外径側部位３１ｂａおよびコイルエンド内径側部位３１ｃａを１つずつ有する。図６に示すように、各ボビン分割体３１Ａ，３１Ｂの接合部は、ボビン分割体３１Ａ，３１Ｂにそれぞれ設けられた内周側接合部４１と外周側接合部４２とが互いに重なった状態となる。このため、図２のようにステータ３として組み立てた場合に、ステータコア２０と導線３２との絶縁を確保することができる。

ステータ３の組立てに際しては、図９〜図１１に示すように、先に各ステータコア用部品２３の歯部２０ｂに絶縁ボビン３１を取り付けてから、絶縁ボビン３１付きの各ステータコア用部品２３を互いに組み合わせる。なお、図９は絶縁ボビン３１とステータコア用部品２３の斜視図、図１０は絶縁ボビン３１とステータコア用部品２３を異なる方向から見た斜視図、図１１は一対のボビン分割体３１Ａ，３１Ｂを組み合わせる前の状態を示す絶縁ボビン３１とステータコア用部品２３の斜視図である。

図７、図８に示すように、内径側鍔部３１ｃの内径面４３は、回転軸１の軸心Ｏ（図１）を中心とする円弧状である。また、図８に示すように、外径側鍔部３１ｂの外径面４４は、導線巻回部３１ａと接する範囲の部分４４ａは平面状で、その両側部分４４ｂは回転軸１の軸心Ｏを中心とする円弧状である。

外径側鍔部３１ｂの円周方向の側面４５および内径側鍔部３１ｃの円周方向の側面４６は回転軸１の軸心Ｏを通る平面であり、ステータコア２０の各歯部２０ｂに絶縁ボビン３１を取り付けた状態では、図２に示すように、隣合う絶縁ボビン３１の外径側鍔部３１ｂ同士および内径側鍔部３１ｃ同士がそれぞれ互いに隙間無く接する。

図の例では、すべての絶縁ボビン３１について、隣合う絶縁ボビン３１の外径側鍔部３１ｂ同士および内径側鍔部３１ｃ同士がそれぞれ互いに隙間無く接している。上半部に位置する個別コイル３０の絶縁ボビン３１のみが隙間無く接するようにしてもよい。上半部に位置する個別コイル３０とは、図の例の場合、例えば上部７個の個別コイル３０のことである。

図１において、ハウジング４には、上部の個別コイル３０の絶縁ボビン３１上に冷却液を供給する冷却液供給手段５０が設けられている。冷却液としては、例えば油が使用される。冷却液供給手段５０は、メインハウジング４ａの上部に設けられた冷却液の供給口５１と、この供給口５１に連通してモータ軸方向に延びる流路５２と、この流路５２のモータ軸方向の両端付近とハウジング４の内部とを連通する滴下口５３，５４とを備える。滴下口５３，５４は、上半部に位置する個別コイル３０の絶縁ボビン３１の上方に位置している。この実施形態の場合、最上位の個別コイル３０の絶縁ボビン３１における外径側鍔部３１ｂのコイルエンド外径側部位３１ｂａの真上に、滴下口５３，５４が位置する。前記供給口５１は、この回転電動機とは別設またはこの回転電動機に付属の冷却液供給装置（図示せず）を接続されている。

また、サイドハウジング４ｂの下部には、冷却液の排出口５５が設けられている。この排出口５５の上端位置は、ロータ２の下端位置よりも下位に位置している。排出口５５は、油溜り（図示せず）を経由して前記冷却液供給装置に接続されている。

この回転電動機における冷却液の流れについて説明する。
冷却液供給装置から送られてくる冷却液が、供給口５１および流路５２を通り、滴下口５３，５４から滴下される。滴下された冷却液は、最上位の絶縁ボビン３１の外径側鍔部３１ｂのコイルエンド外径側部位３１ｂａ（図３、図４）で受けられる。コイルエンド外径側部位３１ｂａで受けられた冷却液は、第１の貫通孔３６、第２の貫通孔３８、および内周溝３９に浸入して下方へ流れる。

コイルエンド外径側部位３１ｂａの先端に外径側に突出する突条３５が形成されているため、受けられた冷却液がコイルエンド外径側部位３１ｂａの先端側へ流れ出にくく、外径側鍔部３１ｂの上に冷却液を留めることができる。このため、第１の貫通孔３６、第２の貫通孔３８、および内周溝３９に多くの冷却液を浸入させることができる。

隣合う絶縁ボビン３１の外径側鍔部３１ｂ同士が互いに隙間無く接する状態で配置されているため、最上位の絶縁ボビン３１の第１の貫通孔３６、第２の貫通孔３８、および内周溝３９に浸入しなかった冷却液は、図２に矢印Ａ１で示すように、外径側鍔部３１ｂに外径面に沿って下位側の絶縁ボビン３１へと流れる。そして、下位側の絶縁ボビン３１の第１の貫通孔３６、第２の貫通孔３８、および内周溝３９に浸入する。上半部のいずれの絶縁ボビン３１の第１の貫通孔３６、第２の貫通孔３８、および内周溝３９にも浸入しなかった冷却液は、上下中間位の絶縁ボビン３１Ｍの外径側鍔部３１ｂから落下する。

第１の貫通孔３６に浸入した冷却液は、図３に矢印Ａ２で示すように、外周溝３７を通ってコイルエンド３０ａの内周に沿って流れる。この間に、コイルエンド３０ａが熱の籠り易い内周側から冷却される。また、外周溝３７を流れる間に一部の冷却液は導線３２間の隙間に浸透して、コイルエンド３０ａを内部からも冷却する。

第２の貫通孔３７に浸入した冷却液は、図４に矢印Ａ３で示すように、コイルエンド３０ａの上部側から導線３２間の隙間に浸透する。これにより、コイルエンド３０ａの全体に冷却液が良く行き渡り、コイルエンド３０ａをより一層効率良く冷却することができる。

第１の貫通孔３６および第２の貫通孔３７に浸入した冷却液は、外周溝３７またはコイルエンド３０ａを通過し、最終的に内径側鍔部３１ｃで受けられる。隣合う絶縁ボビン３１の内径側鍔部３１ｃ同士が互いに隙間無く接する状態で配置されているため、図２に矢印Ａ４で示すように、内径側鍔部３１ｃを伝って上位側の個別コイル３０から下位側の個別コイル３０へと冷却液が順に流れる。

上下中間位の絶縁ボビン３１Ｍの内径側鍔部３１ｃに達した冷却液は、矢印Ａ４ａで示すように、下半部の個別コイル３０のコイルエンド３０ａを通過しながら下方へ流れる。その後、矢印Ａ４ｂで示すように、外径側鍔部３１ｂの内径面に沿って最下位の個別コイル３０の絶縁ボビン３１まで流れ、この最下位の絶縁ボビン３１から落下、またはハウジング４の下部に溜まった冷却液と合流する。このように、冷却液が上位側から下位側へと伝っていくことで、下部に位置する個別コイル３０のコイルエンド３０ａも効率良く冷却することができる。

図４に矢印Ａ５で示すように、内周溝３９に浸入した冷却液は、ステータコア２０の歯部２０ｂと導線巻回部３０ａとの間を流れる。これにより、ステータコア２０の歯部２０ｂを効率良く冷却することができる。上部の個別コイル３０の隣合う個別コイル３０の外径側鍔部３１ｂ同士が互いに隙間無く接する状態で配置されているため、最上位の個別ボビン３０の外径側鍔部３１ｂに受けられた冷却液が、各個別コイル３０の外径側鍔部３１ｂｃを伝って下位側の個別コイル３０へと順に流れる。そして、下位側の個別コイル３０の内周溝３９に浸入する。このため、下位に位置する歯部２０ｂも効率良く冷却することができる。

ステータコイル２１およびステータコア２０の冷却に供された冷却液は、ハウジング４の底部に集められ、排出口５５からハウジング４の外部に排出される。排出口５５の上端位置がロータ２の下端位置よりも下位にあり、ハウジング４の底部に溜まった冷却液にロータ２の下端に浸ることがない。このため、高速で回転するロータ２が冷却液を掻き上げて撹拌することがない。なお、ステータ３の下部は、ハウジング４の底部に溜まった冷却液に浸っている。排出口５５から排出された冷却液は、油溜りを経由して冷却液供給装置に戻され、再度、回転電動機内部の冷却に用いられる。

このように、この発明の絶縁ボビン３１を用いることにより、ハウジング４の上部から供給される冷却液によってステータコイル２１およびステータコア２２を効率良く冷却することができる。その結果、回転電動機の出力を向上させることができる。

図１２は異なる絶縁ボビンの片方のボビン分割体の斜視図、図１３は同ボビン分割体を他の方向から見た斜視図である。この絶縁ボビンのボビン分割体３１Ａ（３１Ｂ）は、外径側鍔部３１ｂの内径面および内径側鍔部３１ｃの外径面に、冷却液を一時的に留める凹部６１，６２がそれぞれ複数形成されている。外径側鍔部３１ｂの内径面に形成された第１の凹部６１（図１３）、および内径側鍔部３１ｃの外径面に形成された第２の凹部６２（図１２）は共に、各個別ボビン３０の並び方向に延びる溝状である。図の例の場合、第１の凹部６１の数は２本である。１本の第１の凹部６１は第１の貫通孔３６と第２の貫通孔３８の間に位置し、もう１本の第１の凹部６１は第２の貫通孔３８のモータ軸方向外側に位置する。また、第２の凹部６２の数も２本である。

このように外径側鍔部３１ｂの内径面および内径側鍔部３１ｃの外径面に凹部６１，６２が形成されていると、凹部６１，６２に冷却液を一時的に留めることで、冷却液がコイルエンド（図示せず）と接触する時間を長くして、冷却効果を向上させることができる。また、凹部６１，６２が上記溝状であると、上位側の個別コイル３０から下位側の個別コイル３０への冷却液の流れが円滑となる。

第１の凹部６１および第２の凹部６２の両方を設けずに、いずれか一方の凹部のみを設けても良い。その場合でも、凹部６１，６２を設けない場合と比べて、冷却効果を向上させることができる。

図１４はこの発明の第２の実施形態を示す。この実施形態は、冷却液供給手段５０が第１の実施形態と異なり、ステータコア２０の最上部に位置するステータ固定ボルト挿入用の切欠き２２を冷却液の流路として利用している。すなわち、メインハウジング４ａに流路５２および滴下口５３，５４（図１）が設けられておらず、供給口５１をステータ固定ボルト挿入用の切欠き２２のモータ軸方向の中間部に連通させてある。供給口５１に供給された冷却液は、ステータ固定ボルト挿入用の切欠き２２を通ってモータ軸方向の両側に流れ、絶縁ボビン３１の外径側鍔部３１ｂに滴下される。その後の冷却液の流れは第１の実施形態と同じである。

このようにステータ固定ボルト挿入用の切欠き２２を冷却液の流路として利用することにより、第１の実施形態のようにメインハウジング４ａに流路５２および滴下口５３，５４を設けずに済み、メインハウジング４ａの加工が容易となる。これ以外は、第１の実施形態と同じ構成であり、同じ構成の箇所については同一符号を付して表わし説明を省略する。

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…回転軸
２…ロータ
３…ステータ
４…ハウジング
６，７…軸受
２０…ステータコア
２０ｂ…歯部
２１…コイル
３０…個別コイル
３０ａ…コイルエンド
３１…絶縁ボビン
３１ａ…導線巻回部
３１ｂ…外径側鍔部
３１ｂＡ…コイルエンド外径側部位
３１ｃ…内径側鍔部
３２…導線
３３…貫通孔
３５…突条
３６…第１の貫通孔
３７…外周溝
３８…第２の貫通孔
３９…内周溝
５０…冷却液供給手段
６１…第１の凹部
６２…第２の凹部
Ｏ…回転軸の軸心

Claims (6)

1. 横向きに配置された回転軸と、この回転軸に一体に固定されたロータと、このロータの外周に配置されたステータと、このステータを覆って固定すると共に、複数の軸受を介して前記回転軸を回転自在に支持するハウジングとを備え、前記ステータはステータコアおよびステータコイルからなり、前記ステータコアは前記回転軸の軸心回りに放射状に並ぶ複数の歯部を有し、前記ステータコイルは前記各歯部に設けられた複数の個別コイルからなり、これら個別コイルは、前記歯部の外周を囲む絶縁ボビンと、この絶縁ボビンに巻かれた導線とでなる回転電動機であって、
   前記各絶縁ボビンは、前記ステータコアの前記歯部が挿入される歯部挿入孔が形成され外周面に前記導線が積層状に巻かれる筒状の導線巻回部と、この導線巻回部における前記回転軸に対する径方向であるモータ径方向の外径端および内径端からそれぞれ前記導線の積層方向に沿って突出する外径側鍔部および内径側鍔部とを有し、
   複数の前記個別コイルのうち上半部に位置する個別コイルの前記絶縁ボビンは、隣合う個別コイルの前記外径側鍔部同士および前記内径側鍔部同士がそれぞれ互いに隙間無く接する状態で配置され、かつ前記外径側鍔部における前記導線巻回部から前記回転軸の軸心方向であるモータ軸方向に延びるコイルエンド外径側部位に、前記モータ径方向に貫通する貫通孔が形成され、
   前記ハウジングに、前記上半部の個別コイルの前記絶縁ボビン上に冷却液を供給する冷却液供給手段を備えることを特徴とする回転電動機。
2. 請求項１に記載の回転電動機において、全周の前記各絶縁ボビンは、隣合う絶縁ボビンの前記外径側鍔部同士および前記内径側鍔部同士がそれぞれ互いに隙間無く接する状態で配置されている回転電動機。
3. 請求項１または請求項２に記載の回転電動機において、複数の前記個別コイルのうち上半部に位置する個別コイルの前記絶縁ボビンは、前記導線巻回部の前記モータ軸方向を向く内周面部分に前記モータ径方向に延びる内周溝が形成されている回転電動機。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の回転電動機において、複数の前記個別コイルのうち上半部に位置する個別コイルの前記絶縁ボビンは、前記外径側鍔部における前記コイルエンド外径側部位の先端に外径側に突出する突条が形成されている回転電動機。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の回転電動機において、前記絶縁ボビンの前記外径側鍔部の内径面および前記内径側鍔部の外径面の両方または一方に、冷却液を一時的に留める凹部が形成されている回転電動機。
6. 請求項５に記載の回転電動機において、前記凹部は、各個別ボビンの並び方向に延びる溝状である回転電動機。

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