JP4949364B2 - トロイダル巻線モータ - Google Patents

Description

本発明は、トロイダル巻線モータに関するものである。

従来から、軸線周りに回転自在に支持されるとともに、永久磁石が配設されたロータと、ロータの周囲に対向配置されるとともに、コイル（巻線）が巻回されたステータとを備えたモータを有する車両用モータユニットが知られている。
また、コイルの巻回方法としては、分布巻き、集中巻きおよびトロイダル巻きが知られている。

ステータにコイルを分布巻きで巻回すると、コイルの重なり合う部分が多く、ステータのスロット間を架け渡す渡り部の高さが高くなり、軸方向に長くなってしまう。なお、分布巻きでは、ステータコア内のｑ軸磁束分布が均等になり、トルクリップルおよび振動を低減することができる。

また、ステータにコイルを集中巻きで巻回すると、渡り部の高さは低く抑えることができるが、ｑ軸磁束分布が不均一になり、振動を低減することができない。

一方、ステータにコイルをトロイダル巻きで巻回すると、渡り部の高さは集中巻きと略同一の高さに抑えることができ、ｑ軸磁束分布は分布巻きと同様に均等にすることができる。しかしながら、トロイダル巻きでは、コイルがステータの外周側にも配されるため、ステータ外周面とハウジングとの接触面積が小さくなり、コイルおよびステータから発せられる熱を放熱しにくいという問題がある。
そこで、ステータにトロイダル巻きでコイルを巻回した場合でも、コイルおよびステータを冷却することができる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特表２００３−５１４４９３号公報

ところで、上述した特許文献１では、ハウジング自体を冷媒配管としているため、ロータとステータとの隙間（ロータ周囲のエアギャップ）に隔壁を設ける必要がある。つまり、隙間を大きくしなければならず、モータが大型化してしまうという問題がある。また、隔壁とハウジングとの間には、冷媒がロータ側に漏れないように強力なシール構造を有しなければならないという問題がある。

そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、モータを小型化することができるとともに、ステータおよび巻線を冷却可能なトロイダル巻線モータを提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、ロータ（例えば、実施形態におけるロータ２２）と、該ロータの外周に沿って設けられるステータ（例えば、実施形態におけるステータ２１）と、該ステータに対してトロイダル状に巻き回された巻線（例えば、実施形態におけるコイル１７）と、を備え、該巻線に電流を通流することで、前記ロータを回転させるトロイダル巻線モータ（例えば、実施形態におけるモータ２３）において、前記巻線間のステータ露出部分に対応するように冷媒配管（例えば、実施形態における冷却配管７０，８０）が配置されており、前記冷媒配管が、前記ステータの軸方向端面（例えば、実施形態における端面２１ａ）と当接されていることを特徴としている。

請求項２に記載した発明は、前記冷媒配管が前記ステータを収容するハウジング（例えば、実施形態におけるモータハウジング１１）と一体的に構成され、前記ステータを前記ハウジングに圧入することで、前記冷媒配管と前記ステータとが密着されていることを特徴としている。

請求項３に記載した発明は、前記ハウジングに対して前記冷媒配管を圧入することで一体化されることを特徴としている。

請求項４に記載した発明は、前記ハウジング内部に前記冷媒配管が設けられていることを特徴としている。

請求項５に記載した発明は、前記冷媒配管と前記ステータおよび前記巻線との間が樹脂モールドされていることを特徴としている。

請求項６に記載した発明は、前記冷媒配管が、前記ステータの軸方向端面と当接される吸熱部（例えば、実施形態における吸熱部７１）と、隣接する該吸熱部の間を前記巻線を跨ぐように連接する冷媒通路（例えば、実施形態における冷却水通路７２）と、を備え、前記冷媒配管は前記ステータの軸方向端面を覆うように形成されているとともに、該冷媒通路の断面積が、前記吸熱部の断面積より小さいことを特徴としている。

請求項７に記載した発明は、前記冷媒配管が、前記巻線間であって前記ステータの軸方向端面に略径方向に沿って配設される直管部（例えば、実施形態における直管部８１）と、隣接する該直管部の間を前記巻線を跨ぐように連接する渡り配管部（例えば、実施形態における渡り配管部８２）と、を備え、該渡り配管部の断面積が、前記直管部の断面積より小さいことを特徴としている。

請求項１に記載した発明によれば、冷媒配管を設けたことにより、ハウジングを冷媒流路として利用する従来の場合のようにロータとステータとの間に隔壁を設けることが無くなるため、エアギャップの距離を短くすることができる。したがって、モータの小型化を図ることができる。また、冷媒配管を巻線およびステータの近傍に配置するため、巻線およびステータを確実に冷却することができる。
さらに、ステータの軸方向端面を効果的に冷却することができる。
なお、従来のように隔壁を設ける場合に、隔壁を金属製にすると渦電流が発生する虞があるが、本発明では隔壁を設けないため、渦電流の発生を防止できる。また、隔壁を設けないため、強力なシール構造も必要なくなる。

請求項２に記載した発明によれば、冷媒配管とステータとをより密に接触させることができるため、冷却性能を向上させることができる。

請求項３に記載した発明によれば、冷媒配管およびハウジングがそれぞれ個別に製造することができるため、製造工程が複雑化するのを抑制することができる。

請求項４に記載した発明によれば、冷媒配管がハウジング内に収容されるため、モータの小型化を図ることができる。

請求項５に記載した発明によれば、冷媒配管とステータおよび巻線との隙間を樹脂でモールドしたため、ステータおよび巻線から生じる熱を効率よく放熱させることができる。

（第一参考例）
次に、本発明の第一参考例を図１〜図４に基づいて説明する。なお、本参考例における各装置の取付方向や位置を示す定義は、車両進行方向を前方とし、車両進行方向に向かって左右方向および上下方向を定義するものとする。
図１は車両用モータユニットの概略構成断面図である。図１に示すように、車両用モータユニット（以下、モータユニットという。）１０は、ステータ２１およびロータ２２を備えたモータ２３を収容するモータハウジング１１と、モータハウジング１１の一方側に締結され、モータ２３の出力軸２４からの動力を伝達する動力伝達部（不図示）を収容するミッションハウジング１２と、モータハウジング１１の他方側に締結され、モータ２３の回転センサ２５を収容するセンサハウジング１３と、を備えている。

図２に示すように、リング状のステータ２１には、内周側に向かってティース３５が形成され、隣接するティース３５，３５間にスロット２８が形成されている。つまり、ステータ２１の周方向に沿って等間隔にスロット２８が複数形成され、スロット２８にはコイル１７が巻回されている。コイル１７は、ステータ２１のスロット２８からステータ２１の径方向外側に向かい、ステータ２１の外周面２１ｂを出力軸２４の軸方向に沿って架け渡されている。つまり、リング状に形成されたコイル１７がスロット２８ごとに設けられた、所謂トロイダル巻線モータを構成している。
このようにコイル１７が巻回されることにより、ステータ２１の軸方向両端面２１ａから突出した側面突出部１８が形成されるとともに、ステータ２１の外周面２１ｂから突出した周面突出部１９が形成される。

図１に戻り、ミッションハウジング１２は、モータハウジング１１に締結された共用ハウジング１２Ａと、共用ハウジング１２Ａに締結されたギアハウジング１２Ｂとで構成されている。また、モータハウジング１１の内部はモータ室３６として、ミッションハウジング１２の内部はミッション室３７として、センサハウジング１３の内部はセンサ室３８として、それぞれ構成されている。

モータハウジング１１は、モータ２３全体を覆うような略円筒形状で形成されている。モータハウジング１１とミッションハウジング１２との境界部のミッションハウジング１２側には、モータ２３の出力軸２４の一端を回転自在に支持するベアリング２６が設けられ、モータハウジング１１とセンサハウジング１３との境界部のセンサハウジング１３側には、モータ２３の出力軸２４の他端を回転自在に支持するベアリング２７が設けられている。また、ロータ２２の外周面には磁石２９が取り付けられている。

ここで、図２、図３に示すように、ステータ２１とモータハウジング１１との間には冷却水が流通可能な冷却配管４０が設けられている。

冷却配管４０について詳細に説明する。図４に示すように、冷却配管４０はモータハウジング１１の内周面に沿うようにリング状に形成されたリング部４１を有している。また、冷却配管４０は、隣接するコイル１７の周面突出部１９，１９間に対応する位置に吸熱部４２を有している。吸熱部４２は、ステータ２１と略同一の軸方向長さを有しており、吸熱部４２の内周面４２ａはステータ２１の外周面２１ｂと当接するように構成されている。さらに、リング部４１の内周面４１ａはコイル１７の外周面１７ａと近接して対向するように構成されている。そして、吸熱部４２は、冷却配管４０の略全周に亘って等間隔に複数形成されている。

つまり、トロイダル巻線モータ２３における隣接するコイル１７の周面突出部１９，１９間のスペースを冷却水路として有効に利用することで、無駄なスペースをなくし、モータユニット１０の小型化を図ることができる。
また、冷却配管４０においてリング部４１と吸熱部４２とで断面積が異なるため、冷却水の流れを積極的に乱流にすることができる。したがって、冷却水による吸熱性能を高めることができる。

なお、冷却配管４０は、モータハウジング１１と一体に形成されていてもよいし、別体で形成されていてもよい。また、冷却水は、モータハウジング１１の下部の流入口３１から供給されて、冷却配管４０内を通過後、モータハウジング１１の上部の流出口３２から排出されるように構成されている。つまり、冷却配管４０のリング部４１における流入口３１および流出口３２に連通する位置には開口（不図示）が形成されている。このように冷却水を下方から上方へ向けて流通させることで、冷却配管４０内に空気が滞留するのを抑制することができる。

上述のようにモータハウジング１１と冷却配管４０とを一体に形成して、そこにステータ２１を圧入固定することができるようにすることで、ステータ２１の固定にボルトなどが不要になり、モータユニット１０の小型軽量化を図ることができる。

このように構成されたモータ２３の製造方法について説明する。
冷却配管４０がモータハウジング１１と一体に形成されている場合（図１参照）は、モータハウジング１１内にコイル１７が巻回されたステータ２１を取り付ける。この際、冷却配管４０の吸熱部４２の内周面４２ａとステータ２１の外周面２１ｂとが当接するように圧入して固定すればよい。なお、ステータ２１をモータハウジング１１に取り付けた後に樹脂モールドしてもよい。特に、ステータ２１を取り付けた後、モータハウジング１１ごと樹脂モールドすることにより、微小な隙間を無くすことができ、より効率良くコイル１７およびステータ２１を冷却することができる。また、ステータ２１をより強固に固定することができ、信頼性の高いモータ２３を製造することができる。

一方、冷却配管４０がモータハウジング１１と別体の場合（図４参照）は、まずモータハウジング１１に冷却配管４０を取り付ける。この際、モータハウジング１１の内周面と冷却配管４０のリング部４１とが当接するように圧入して固定する。次に、コイル１７が巻回されたステータ２１をモータハウジング１１に取り付ける。この際、ステータ２１を冷却配管４０に圧入して固定するように構成してもよいし、ステータ２１を所定の位置に配置した後、樹脂モールドにより固定するように構成してもよい。

次に、このように構成したモータユニット１０のコイル１７およびステータ２１の冷却方法について説明する。
まず、図示しない冷却水の供給源から供給される冷却水は、モータハウジング１１の下部の流入口３１から冷却配管４０内に供給される。そして、この冷却水が、冷却配管４０のリング部４１および吸熱部４２を通過しながら上方へ流れ、コイル１７およびステータ２１から発せられる熱を吸熱する。モータハウジング１１の上部に流れてきた冷却水は、モータハウジング１１の流出口３２から排出される。
このとき、冷却配管４０は、コイル１７およびステータ２１と密着するように配されているため、コイル１７およびステータ２１から発せられる熱を効率よく吸熱することができる。

本参考例によれば、ステータ２１に対してトロイダル状に巻き回されたコイル１７を備え、コイル１７に電流を通流することで、ロータ２２を回転させるトロイダル巻線モータ２３において、ステータ２１の外周面２１ｂに沿うように冷却配管４０を配置したため、モータハウジング１１内部（モータ室３６）を冷却水（冷媒）の流路として利用する従来の場合のようにロータ２２とステータ２１との間に隔壁を設けることが無くなり、エアギャップの距離を短くすることができる。したがって、モータユニット１０の小型化を図ることができる。また、冷却配管４０をコイル１７およびステータ２１の近傍に配置するため、コイル１７およびステータ２１を確実に冷却することができる。

また、冷却配管４０をモータハウジング１１と一体的に形成し、ステータ２１をモータハウジング１１に圧入して固定することにより、冷却配管４０とステータ２１とをより密に接触させることができるため、冷却性能を向上させることができる。

一方、モータハウジング１１に対して冷却配管４０を圧入して固定することにより、冷却配管４０およびモータハウジング１１をそれぞれ個別に製造することができるため、製造工程が複雑化するのを抑制することができる。

また、モータハウジング１１内部（モータ室３６）に冷却配管４０を設けたため、モータユニット１０の小型化を図ることができる。

さらに、冷却配管４０とステータ２１およびコイル１７との間を樹脂モールドすることにより、ステータ２１およびコイル１７から生じる熱を効率よく放熱させることができる。

また、冷却配管４０においてリング部４１と吸熱部４２とで断面積が異なるため、冷却水の流れを積極的に乱流にすることができる。したがって、冷却水による吸熱性能を高めることができる。

（第二参考例）
次に、本発明の第二参考例を図５〜図７に基づいて説明する。なお、本参考例は、第一参考例と冷却配管の構成が異なるのみであり、その他の構成は第一参考例と略同一であるため、同一箇所には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図５に示すように、ステータ２１とモータハウジング１１との間には冷却水が流通可能な冷却配管５０が設けられている。

ここで、図６に示すように、本参考例の冷却配管５０はモータハウジング１１の内周面に沿うように外形が略リング状に形成されている。また、冷却配管５０は、隣接するコイル１７の周面突出部１９，１９間に対応する位置に形成された直管部５１と、隣接する直管部５１，５１同士を連結する渡り配管部５２と、を有している。渡り配管部５２は、コイル１７の側面突出部１８を跨ぐように形成され、また、隣接する渡り配管部５２，５２はステータ２１の互いに異なる側面側に配されている。すなわち、冷却配管５０は、隣接するコイル１７間を縫うようにジグザグ状に形成されている。また、略リング状に形成された冷却配管５０の上部には冷却水の流入口５３および流出口５４が形成されている。流入口５３および流出口５４は、モータハウジング１１に形成された流入口および流出口（不図示）に連結されている。

冷却配管５０の直管部５１は、ステータ２１と略同一の軸方向長さを有しており、直管部５１の内周面５１ａはステータ２１の外周面２１ｂと当接するように構成されている。
なお、冷却配管５０は、モータハウジング１１と別体で形成されており、モータハウジング１１に対して冷却配管５０を圧入して固定するように構成されている。また、冷却配管５０において直管部５１と渡り配管部５２とで断面積が異なるように構成した。このように構成することで、冷却水の流れを積極的に乱流にすることができる。したがって、冷却水による吸熱性能を高めることができる。本参考例では、直管部５１の断面積より渡り配管部５２の断面積が小さくなるように構成した。

このように構成されたモータ２３の製造方法について説明する。
図６、図７に示すように、冷却配管５０をコイル１７が巻回されたステータ２１の外周面２１ｂに取り付ける。次に、冷却配管５０が取り付けられたステータ２１をモータハウジング１１内に取り付ける。この際、冷却配管５０をモータハウジング１１に圧入して固定するように構成されている。なお、冷却配管５０が取り付けられたステータ２１をモータハウジング１１内の所定の位置に配置した後、樹脂モールドにより固定するように構成してもよい。

本参考例によれば、第一参考例と同様に、ステータ２１の外周面２１ｂに沿うように冷却配管５０を配置したため、モータハウジング１１内部（モータ室３６）を冷却水（冷媒）の流路として利用する従来の場合のようにロータ２２とステータ２１との間に隔壁を設けることが無くなり、エアギャップの距離を短くすることができる。したがって、モータユニット１０の小型化を図ることができる。また、冷却配管５０をコイル１７およびステータ２１の近傍に配置するため、コイル１７およびステータ２１を確実に冷却することができる。

また、冷媒配管５０が、直管部５１と、渡り配管部５２と、を備え、渡り配管部５２の断面積が、直管部５１の断面積より小さくなるように構成したため、軸方向および径方向にモータユニット１０が大型化するのを防止しつつ、断面積の違いにより冷却水（冷媒）の乱流を起こすことができる。したがって、コイル１７およびステータ２１の冷却効率を向上することができる。

（第三参考例）
次に、本発明の第三参考例を図８〜図９に基づいて説明する。なお、本参考例は、第一参考例と異なり冷却油によりコイルおよびステータを冷却する構成である。また、その他の構成は第一参考例と略同一であるため、同一箇所には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図８に示すように、ステータ２１とモータハウジング１１との間には冷却油が流通可能な冷却配管６０が設けられている。本参考例では、冷却配管６０はモータハウジング１１の内周面に沿うように、かつ、モータハウジング１１の上半分に対応した位置に配されている。つまり、冷却配管６０は、断面略Ｃ字状に形成されている。

また、冷却配管６０は、隣接するコイル１７の周面突出部１９，１９間に対応する位置に吸熱部６１が形成されている。吸熱部６１は、ステータ２１と略同一の軸方向長さを有しており、吸熱部６１の内周面６１ａはステータ２１の外周面２１ｂと当接するように構成されている。さらに、吸熱部６１の壁部６２には冷却油をコイル１７の周面突出部１９に噴射可能な噴出孔６３が適宜形成されている。噴出孔６３から噴射された冷却油はコイル１７の周面突出部１９の側面に噴射される。また、噴射孔６３は、コイル１７の周面突出部１９の両側面に対応するように形成されている。

ステータ２１のスロット２８内に配されたコイル１７の内径側には遮蔽版３３が設けられている。遮蔽板３３はステータ２１の軸方向の長さより若干長く形成されている。このように遮蔽板３３を構成することにより、コイル１７に噴きつけられた冷却油がスロット２８内に配されたコイル１７にも供給されるが、その冷却油がスロット２８からロータ２２側へ滴下されるのを抑制することができる。つまり、コイル１７に供給された冷却油は、ロータ２２に滴下されることなく直接モータ室３６内に流出される。

なお、冷却配管６０は、モータハウジング１１と一体に形成されていてもよいし、別体で形成されていてもよい。また、冷却油は、モータハウジング１１の上部の流入口３４から供給されて、その一部は冷却配管６０内を通過後、冷却配管６０の下端に形成された排出孔（不図示）からモータ室３６内へ排出される。また、冷却配管６０に供給された冷却油の別の一部は、冷却配管６０の噴出孔６３からコイル１７へ向けて噴射され、コイル１７を直接冷却しながらスロット２８内を通過した後、モータ室３６内へ排出される。
モータ室３６へ排出された冷却油は、モータ室３６の下部に貯留され、図示しない冷却油供給部（循環ポンプ）へと導かれる。

このように構成されたモータ２３の製造方法について説明する。
冷却配管６０がモータハウジング１１と一体に形成されている場合は、モータハウジング１１内にコイル１７が巻回されたステータ２１を取り付ける。この際、冷却配管６０の吸熱部６１の内周面６１ａとステータ２１の外周面２１ｂとが当接するように圧入して固定すればよい。なお、ステータ２１をモータハウジング１１に取り付けた後に樹脂モールドしてもよい。特に、ステータ２１を取り付けた後、モータハウジング１１ごと樹脂モールドすることにより、微小な隙間を無くすことができ、より効率良くコイル１７およびステータ２１を冷却することができる。また、ステータ２１をより強固に固定することができ、信頼性の高いモータ２３を製造することができる。

一方、冷却配管６０がモータハウジング１１と別体の場合は、まずモータハウジング１１に冷却配管６０を取り付ける。この際、モータハウジング１１の内周面と冷却配管６０とが当接するように圧入して固定する。次に、コイル１７が巻回されたステータ２１をモータハウジング１１に取り付ける。この際、ステータ２１を冷却配管６０に圧入して固定するように構成してもよいし、ステータ２１を所定の位置に配置した後、樹脂モールドにより固定するように構成してもよい。

次に、このように構成したモータユニット１０のコイル１７およびステータ２１の冷却方法について説明する。
まず、図示しない冷却油の供給源から供給される冷却油は、モータハウジング１１の流入口３４から冷却配管６０内に供給される。そして、この冷却油が、冷却配管６０を通過しながら、主に吸熱部６１においてステータ２１から発せられる熱を吸熱する。一方、冷却配管６０の噴出孔６３から噴射された冷却油は、コイル１７に直接噴射され、主にコイル１７から発せられる熱を吸熱する。モータハウジング１１のモータ室３６の下部に流れ出てきた冷却油は、モータ室３６の下部に貯留され、図示しない冷却油供給部（循環ポンプ）へと導かれる。

このとき、冷却配管６０は、ステータ２１と密着するように配されているためステータ２１から発せられる熱を効率よく吸熱することができるとともに、冷却油が直接コイル１７に噴射されるためコイル１７から発せられる熱を効率よく吸熱することができる。

本参考例によれば、冷却配管６０における吸熱部６１の壁部６２に噴出孔６３を形成し、コイル１７に冷却油を直接噴射できるように構成したため、冷却配管６０でステータ２１を冷却しつつ、冷却油をコイル１７に直接噴きつけることでコイル１７を直接的に冷却することができる。

また、噴出孔６３をコイル１７を挟んで対向する双方の壁部６２に形成したため、コイル１７に対して冷却油をより効率よく噴きつけることができるため、コイル１７をより効率的に冷却することができる。

（第一実施形態）
次に、本発明の第一実施形態を図１０〜図１４に基づいて説明する。なお、本実施形態は、第一参考例と冷却配管の構成が異なるのみであり、その他の構成は第一参考例と略同一であるため、同一箇所には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図１０に示すように、ステータ２１の軸方向端面２１ａの一方の面を覆うように冷却水が流通可能な冷却配管７０が設けられている。なお、図１１に示すように、ステータ２１の軸方向端面２１ａの他方の面にはバスリング６９が設けられており、コイル１７に対して電流を印加できるように構成されている。つまり、バスリング６９はコイル１７の側面突出部１８に当接するように配されている。

ここで、図１０、図１２〜図１４に示すように、本実施形態の冷却配管７０はモータハウジング１１の内周面に沿うように外形がリング状に形成されている。また、冷却配管７０は、ステータ２１の端面２１ａおよびコイル１７の側面突出部１８を覆うように形成されている。また、隣接するコイル１７の側面突出部１８，１８間に対応する位置に吸熱部７１を有している。吸熱部７１は、ステータ２１の端面２１ａと当接するように構成されている。なお、吸熱部７１は、冷却配管７０の略全周に亘って等間隔に複数形成されている。また、隣接する吸熱部７１，７１間には冷却水通路７２が形成されている。

つまり、トロイダル巻線モータ２３における隣接するコイル１７の側面突出部１８，１８間のスペースを冷却水路として有効に利用することで、無駄なスペースをなくし、モータユニット１０の小型化を図ることができる。
また、冷却配管７０において、吸熱部７１と、側面突出部１８が形成された箇所に対応した冷却水通路７２と、で断面積が異なるため、冷却水の流れを積極的に乱流にすることができる。したがって、冷却水による吸熱性能を高めることができる。

なお、冷却配管７０は、モータハウジング１１と一体に形成されていてもよいし、別体で形成されていてもよい。例えば、図１３、図１４に示すように、モータハウジング１１と一体に形成されている場合は、モータハウジング１１と冷却配管７０のステータ２１に面した側（冷却配管本体部７３）とを一体形成し、冷却配管本体部７３を塞ぐ冷却配管カバー７４を取り付けることにより冷却配管７０を構成できるようにすればよい。

また、冷却水は、冷却配管７０の下部に形成された流入口７５から供給されて、冷却配管７０内を通過後、冷却配管７０の上部に形成された流出口７６から排出されるように構成されている。このように冷却水を下方から上方へ向けて流通させることで、冷却配管７０内に酸素が滞留するのを抑制することができる。

上述のようにモータハウジング１１と冷却配管７０とを一体に形成して、そこにステータ２１を圧入固定することができるようにすることで、ステータ２１の固定にボルトなどが不要になり、モータユニット１０の小型軽量化を図ることができる。

このように構成されたモータ２３の製造方法について説明する。
冷却配管７０がモータハウジング１１と一体に形成されている場合は、モータハウジング１１の冷却配管本体部７３が形成されていない側からコイル１７が巻回されたステータ２１を挿入して取り付ける。この際、冷却配管７０の吸熱部７１の側面７１ａとステータ２１の端面２１ａとが当接するまでステータ２１を挿入する。また、このとき、ステータ２１の外周面２１ｂとモータハウジング１１の内周面とが当接するように圧入して固定される。このようにすることでステータ２１から発せられる熱の一部が直接モータハウジング１１から外部へ放熱される。

なお、ステータ２１をモータハウジング１１に取り付けた後に樹脂モールドしてもよい。特に、ステータ２１を取り付けた後、モータハウジング１１ごと樹脂モールドすることにより、微小な隙間を無くすことができ、より効率良くコイル１７およびステータ２１を冷却することができる。また、ステータ２１をより強固に固定することができ、信頼性の高いモータ２３を製造することができる。

一方、冷却配管７０がモータハウジング１１と別体の場合は、まずモータハウジング１１にコイル１７が巻回されたステータ２１を圧入固定する。次に、モータハウジング１１に冷却配管７０を取り付ける。この際、冷却配管７０の吸熱部７１の側面７１ａとステータ２１の端面２１ａとが当接するように配する。この際、冷却配管７０はモータハウジング１１に対して圧入して固定するように構成してもよいし、冷却配管７０を所定の位置に配置した後、樹脂モールドにより固定するように構成してもよい。

次に、このように構成したモータユニット１０のコイル１７およびステータ２１の冷却方法について説明する。
まず、図示しない冷却水の供給源から供給される冷却水は、冷却配管７０の下部の流入口７５から冷却配管７０内に供給される。そして、この冷却水が、冷却配管７０の冷却水通路７２および吸熱部７１を通過しながら上方へ流れ、コイル１７およびステータ２１から発せられる熱を吸熱する。冷却配管７０の上部に流れてきた冷却水は流出口７６から排出される。
このとき、冷却配管７０は、コイル１７およびステータ２１と密着するように配されているため、コイル１７およびステータ２１から発せられる熱を効率よく吸熱することができる。

本実施形態によれば、ステータ２１の端面２１ａを覆うように冷却配管７０を配置したため、第一参考例と同様に、モータハウジング１１内部（モータ室３６）を冷却水（冷媒）の流路として利用する従来の場合のようにロータ２２とステータ２１との間に隔壁を設けることが無くなり、エアギャップの距離を短くすることができる。したがって、モータユニット１０の小型化を図ることができる。また、冷却配管７０をコイル１７およびステータ２１の近傍に配置するため、コイル１７およびステータ２１を確実に冷却することができる。

また、冷媒配管７０が、吸熱部７１と、冷却水通路７２と、を備え、冷却水通路７２の断面積が、吸熱部７１の断面積より小さくなるように構成したため、軸方向および径方向にモータユニット１０が大型化するのを防止しつつ、断面積の違いにより冷却水（冷媒）の乱流を起こすことができる。したがって、コイル１７およびステータ２１の冷却効率を向上することができる。

また、ステータ２１の端面２１ａを覆うように冷却配管７０を配置したため、ステータ２１の軸方向端面２１ａを効果的に冷却することができる。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態を図１５〜図１６に基づいて説明する。なお、本実施形態は、第一参考例と冷却配管の構成が異なるのみであり、その他の構成は第一参考例と略同一であるため、同一箇所には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図１５に示すように、ステータ２１の軸方向端面２１ａの一方の面側に冷却水が流通可能な冷却配管８０が設けられている。なお、ステータ２１の軸方向端面２１ａの他方の面にはバスリング６９（図１１参照）が設けられており、コイル１７に対して電流を印加できるように構成されている。つまり、バスリング６９はコイル１７の側面突出部１８に当接するように配されている。

ここで、図１５、図１６に示すように、本実施形態の冷却配管８０はモータハウジング１１の内周面に沿うように外形がリング状に形成されている。また、冷却配管８０は、隣接するコイル１７の側面突出部１８，１８間に対応する位置に形成された直管部８１と、隣接する直管部８１，８１同士を連結する渡り配管部８２と、を有している。渡り配管部８２は、コイル１７の周面突出部１９を跨ぐように形成され、また、隣接する渡り配管部８２，８２はステータ２１の内周側と外周側に交互に形成されている。すなわち、冷却配管８０は、隣接するコイル１７間を縫うようにジグザグ状に形成されている。また、略リング状に形成された冷却配管８０の上部には冷却水の流入口８３および流出口８４が形成されている。

冷却配管８０の直管部８１は、ステータ２１の径方向の長さと略同一の長さを有しており、直管部８１の内側端面８１ａはステータ２１の端面２１ａと当接するように構成されている。
なお、冷却配管８０は、モータハウジング１１と別体で形成されており、モータハウジング１１に対して冷却配管８０を圧入して固定するように構成されている。つまり、冷却配管８０の外周側の渡り配管部８２とモータハウジング１１の内周面とが当接して圧入固定されるように構成されている。
また、冷却配管８０において直管部８１と渡り配管部８２とで断面積が異なるように構成されている。このように構成することで、冷却水の流れを積極的に乱流にすることができる。したがって、冷却水による吸熱性能を高めることができる。本実施形態では、直管部８１の断面積より渡り配管部８２の断面積が小さくなるように構成した。

つまり、トロイダル巻線モータ２３における隣接するコイル１７の側面突出部１８，１８間のスペースを冷却水路として有効に利用することで、無駄なスペースをなくし、モータユニット１０の小型化を図ることができる。

このように構成されたモータ２３の製造方法について説明する。
図１５、図１６に示すように、冷却配管８０をモータハウジング１１内に取り付ける。この際、冷却配管８０をモータハウジング１１に圧入して固定するように構成されている。次に、コイル１７が巻回されたステータ２１をモータハウジング１１に取り付ける。このとき、ステータ２１の端面２１ａと冷却配管８０の直管部８１の内側端面８１ａとが当接するまで挿入する。さらにこのとき、ステータ２１の外周面２１ｂとモータハウジング１１の内周面とを当接させながら圧入固定する。なお、冷却配管８０をモータハウジング１１内の所定の位置に配置した後、樹脂モールドにより固定するように構成してもよい。

次に、このように構成したモータユニット１０のコイル１７およびステータ２１の冷却方法について説明する。
まず、図示しない冷却水の供給源から供給される冷却水は、流入口８３から冷却配管８０内に供給される。そして、この冷却水が、冷却配管８０の直管部８１および渡り配管部８２を通過しながら、コイル１７およびステータ２１から発せられる熱を吸熱する。冷却配管８０内を流れてきた冷却水は流出口８４から排出される。
このとき、冷却配管８０は、コイル１７およびステータ２１と密着するように配されているため、コイル１７およびステータ２１から発せられる熱を効率よく吸熱することができる。
なお、図１６では、流入口８３と流出口８４との間（距離が短い方）にも配管が形成されているが、冷却水がショートサーキットしないように配管をその部分だけ無くしたり、その部分に冷却水が流れ難くするように配管径を細くしたりしてもよい。

本実施形態によれば、ステータ２１の端面２１ａに冷却配管８０を配置したため、第一参考例と同様に、モータハウジング１１内部（モータ室３６）を冷却水（冷媒）の流路として利用する従来の場合のようにロータ２２とステータ２１との間に隔壁を設けることが無くなり、エアギャップの距離を短くすることができる。したがって、モータユニット１０の小型化を図ることができる。また、冷却配管８０をコイル１７およびステータ２１の近傍に配置するため、コイル１７およびステータ２１を確実に冷却することができる。

また、冷媒配管８０が、直管部８１と、渡り配管部８２と、を備え、渡り配管部８２の断面積が、直管部８１の断面積より小さくなるように構成したため、軸方向および径方向にモータユニット１０が大型化するのを防止しつつ、断面積の違いにより冷却水（冷媒）の乱流を起こすことができる。したがって、コイル１７およびステータ２１の冷却効率を向上することができる。

また、ステータ２１の端面２１ａに対応した位置に冷却配管８０を配置したため、ステータ２１の軸方向端面２１ａを効果的に冷却することができる。

尚、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や形状などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態においては、冷却配管をステータの側面に配置する場合について説明したが、ステータの外周面および側面の両方を冷却するように構成してもよい。

本発明の実施形態における車両用モータユニットの概略縦断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本発明の第一参考例における冷却配管の斜視図である。 本発明の第二参考例におけるモータハウジングに冷却配管およびモータを取り付けた状態の斜視図である。 本発明の第二参考例における冷却配管の斜視図である。 本発明の第二参考例におけるモータハウジングに冷却配管およびモータを取り付ける工程を説明する斜視図である。 本発明の第三参考例におけるモータユニットの断面図（図１のＢ−Ｂ線に相当）である。 図８のＣ部拡大図である。 本発明の第一実施形態におけるモータハウジングに冷却配管およびモータを取り付けた状態の斜視図である。 図１０の反対側から見た状態の斜視図である。 本発明の第一実施形態におけるモータハウジングから冷却配管カバーを取り外した状態を示す斜視図である。 図１０のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。 図１０のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。 本発明の第二実施形態におけるモータハウジングに冷却配管およびモータを取り付けた状態の斜視図である。 本発明の第二実施形態における冷却配管の斜視図である。

符号の説明

１１…モータハウジング（ハウジング） １７…コイル ２１…ステータ ２１ａ…端面（軸方向端面） ２１ｂ…外周面 ２２…ロータ ２３…モータ（トロイダル巻線モータ） ７０…冷却配管（冷媒配管） ７１…吸熱部 ７２…冷却水通路（冷媒通路） ８０…冷却配管（冷媒配管） ８１…直管部 ８２…渡り配管部

Claims (7)

1. ロータと、
   該ロータの外周に沿って設けられるステータと、
   該ステータに対してトロイダル状に巻き回された巻線と、を備え、
   該巻線に電流を通流することで、前記ロータを回転させるトロイダル巻線モータにおいて、
   前記巻線間のステータ露出部分に対応するように冷媒配管が配置されており、
   前記冷媒配管が、前記ステータの軸方向端面と当接されていることを特徴とするトロイダル巻線モータ。
2. 前記冷媒配管が前記ステータを収容するハウジングと一体的に構成され、前記ステータを前記ハウジングに圧入することで、前記冷媒配管と前記ステータとが密着されていることを特徴とする請求項１に記載のトロイダル巻線モータ。
3. 前記ハウジングに対して前記冷媒配管を圧入することで一体化されることを特徴とする請求項１に記載のトロイダル巻線モータ。
4. 前記ハウジング内部に前記冷媒配管が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のトロイダル巻線モータ。
5. 前記冷媒配管と前記ステータおよび前記巻線との間が樹脂モールドされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のトロイダル巻線モータ。
6. 前記冷媒配管が、
   前記ステータの軸方向端面と当接される吸熱部と、
   隣接する該吸熱部の間を前記巻線を跨ぐように連接する冷媒通路と、を備え、
   前記冷媒配管は前記ステータの軸方向端面を覆うように形成されているとともに、
   該冷媒通路の断面積が、前記吸熱部の断面積より小さいことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のトロイダル巻線モータ。
7. 前記冷媒配管が、
   前記巻線間であって前記ステータの軸方向端面に略径方向に沿って配設される直管部と、
   隣接する該直管部の間を前記巻線を跨ぐように連接する渡り配管部と、を備え、
   該渡り配管部の断面積が、前記直管部の断面積より小さいことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のトロイダル巻線モータ。

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