WO2012133302A1 - インシュレータおよびこれを備えたステータ、モータ - Google Patents

Abstract

　インシュレータ（２１）は、本体部（２１ｂ）と、係止部（２１ａ）と、開口部（Ｓ）と、を備えている。本体部（２１ｂ）は、ステータコア（２０）におけるコイル（２３）が巻回される部分を覆ってステータコア（２０）とコイル（２３）とを絶縁する。係止部（２１ａ）は、本体部（２１ｂ）におけるコイル（２３）が巻回される部分の端部に設けられており、コイル（２３）を本体部（２１ｂ）上に係止する。開口部（Ｓ）は、コイル（２３）を冷却するための冷却油がコイル（２３）に対して供給される側における係止部（２１ａ）の一部に、コイル（２３）を露出させるように形成されている。

Description

インシュレータおよびこれを備えたステータ、モータ

　本発明は、ステータコアとコイルとの間に設けられるインシュレータおよびこれを備えたステータ、モータに関する。

　従来より、発電機等のモータには、ステータコアとコイルとを電気的に絶縁するために、ステータコアとコイルとの間に設けられたインシュレータ（絶縁部材）が用いられている。

　例えば、特許文献１には、ステータコアにコイルが巻回されたステータを備えており、ハイブリッド型エンジンの出力軸と油圧ポンプの入力軸とをスプライン結合させる連結軸部の両端部における２つのスプライン結合部に対して、十分な潤滑油の供給を行う発電機モータの構成が開示されている。

　また、特許文献２には、コイルが巻回された状態でステータティースに装着可能であって、大きな張力でコイルを巻くことが可能なインシュレータについて開示されている。

特開２００９－７１９０５号公報（平成２１年４月２日公開） 特開２００７－３１２５６０号公報（平成１９年１１月２９日公開）

　しかしながら、上記従来の構成では、以下に示すような問題点を有している。
　すなわち、上記特許文献１に開示された発電機モータでは、ステータコアに巻回されたコイルを冷却するために、ロータ側に設けられた羽根車の回転によって、ハウジング内の油溜めに溜められた油を掻き揚げることで、ステータコアやコイルに対して冷却油を供給することが開示されている。

　ここで、特許文献１のステータコアに巻回されたコイルが脱落しないようにするためには、特許文献２の図７に示すように、ステータコアとコイルとの間に設けられたインシュレータの一部を、コイルを係止するための係止部として、コイルの巻き高よりも高い位置まで設ける必要がある。

　この場合、特許文献１のように、ロータ側の回転によってコイルに対して冷却油を供給する場合には、ステータコアの内径側に設けられた係止部が、冷却油の供給側とコイルとの間の障壁となって存在し、冷却油によるコイルの冷却効率が低下してしまう。

　本発明の課題は、ステータコアに巻回されたコイルに対して供給される冷却油による冷却効率を向上させることが可能なインシュレータおよびこれを備えたステータ、モータを提供することにある。

　第１の発明に係るインシュレータは、コイルを冷却するための冷却油が供給される発電機モータに設置されるコイルとステータコアとの間に配置され、コイルをステータコアから電気的に絶縁するインシュレータであって、本体部と、係止部と、開口部と、を備えている。本体部は、ステータコアにおけるコイルが巻回される部分を覆ってステータコアとコイルとを絶縁する。係止部は、本体部におけるコイルが巻回される部分の端部に設けられており、コイルを本体部上に係止する。開口部は、コイルを冷却するための冷却油がコイルに対して供給される側における係止部の一部に、コイルを露出させるように形成されている。

　ここでは、発電機モータ内に設けられたステータコアとコイルとを絶縁するインシュレータとして、ステータコア上にコイルを係止するための係止部における、冷却油が供給される側にコイルを露出させる開口部を設けている。

　ここで、上記開口部は、冷却油が直接的にコイルに供給されやすくなるように、係止部における冷却油が供給される側の面に形成される。例えば、発電機モータの内径側から冷却油が供給される場合には、上記開口部は内径側に設けられ、発電機モータの外径側から冷却油が供給される場合には、上記開口部は外径側に設けられる。

　通常、上記係止部は、インシュレータにおける本体部の周りに巻回されたコイルが脱落しないように、本体部の軸方向における端部に平面として形成される。しかし、この場合には、冷却油が供給される側にも平面状の係止部が設けられてしまうため、係止部が、冷却油がコイルに対して直接的に供給される際の障壁となってしまう。

　そこで、本発明のインシュレータでは、コイルに対して冷却油が直接的に供給されるように、係止部における冷却油が供給される側の面に、コイルを露出させる開口部を設けている。

　これにより、ステータコアに巻回されたコイルに対して、インシュレータの係止部が障壁になることなく、冷却油が直接的に供給されるため、冷却油によるコイルの冷却効率を向上させることができる。

　第２の発明に係るインシュレータは、第１の発明に係るインシュレータであって、開口部は、ステータの内周側に配置された係止部に形成されている。
　ここでは、冷却油が供給される側にコイルを露出させる開口部を、ステータの内周側に配置された係止部に設けている。

　これにより、例えば、ロータ側の回転によってステータの内周側から冷却油が供給される発電機モータに対して、冷却効率の高いインシュレータを適用することができる。

　第３の発明に係るインシュレータは、第１または第２の発明に係るインシュレータであって、係止部は、略Ｕ字形状を有している。
　ここでは、インシュレータを介してステータコアに巻回されたコイルの脱落を防ぐために設けられた係止部材が、略Ｕ字形状を有している。
　これにより、係止部材の中央部分に切欠きが形成され、この切欠きの部分を開口部として利用することができる。

　第４の発明に係るインシュレータは、第１から第３の発明のいずれか１つに係るインシュレータであって、係止部は、コイルの巻き高よりも若干高い位置まで形成されている。
　ここでは、コイルの巻き高に対して若干高い位置まで係止部を設けている。

　これにより、開口部が設けられた係止部によって、冷却油がコイルに対して直接的に供給されて冷却効率を向上させることができるとともに、ステータコアに巻回されたコイルが脱落することを防止することができる。

　第５の発明に係るインシュレータは、第１から第４の発明のいずれか１つに係るインシュレータであって、略円環状のステータコアの軸方向において上下に分割された第１・第２部材によって構成される。

　ここでは、インシュレータが、略円環状のステータコアの軸方向に上下に分割された構造（第１部材、第２部材）を備えている。
　これにより、ステータコアに対して、軸方向における上下から挟み込むようにして、容易にインシュレータを取り付けることができる。

　第６の発明に係るインシュレータは、第５の発明に係るインシュレータであって、第１・第２部材は、周方向に沿って複数の本体部を内径側において支持する支持部を、それぞれ有している。

　ここでは、単体のインシュレータを用いて複数のステータティースを覆うことができるように、複数の本体部を周方向に沿って支持部を介して一体化している。
　これにより、ステータコアにおいて径方向内側に突出する複数（例えば、３本）のステータティースを同時に覆うことができる。よって、単体のステータティースに対して１つずつインシュレータを取り付ける場合と比較して、組立て性を大幅に向上させることができる。

　第７の発明に係るインシュレータは、第５または第６の発明に係るインシュレータであって、第１部材と第２部材とが互いに接合される接合部分には、段差部が設けられている。

　ここでは、軸方向におい上下に分割された第１・第２部材を接合する部分には、段差部が形成されている。
　これにより、ステータコアに高電圧が印加された場合でも、段落部によって電流が流れる経路を延長して、インシュレータの表面を一気に高電流が流れることを防止できる。

　第８の発明に係るインシュレータは、第１から第７の発明のいずれか１つに係るインシュレータであって、本体部における外径側に設けられており、コイルの配線を所望の方向へ誘導する配線誘導部を、さらに備えている。

　ここでは、インシュレータを介してステータコアに巻回されるコイルの配線を、本体部の外径側に設けられた配線誘導部によって所望の方向へ誘導する。
　これにより、インシュレータの一部に配線誘導部が設けられているため、コイルの配線をまとめて電気ボックスへと誘導することができる。

　第９の発明に係るインシュレータは、第１から第８の発明のいずれか１つに係るインシュレータであって、複数の本体部を周方向に沿って内径側において支持する支持部と、支持部における内径側の面と係止部の側面とにそれぞれ形成されており、互いに隣接するコイル同士を絶縁するための絶縁材が挿入される溝部と、をさらに備えている。

　ここでは、周方向に沿って配置された支持部の内径側において複数の本体部を支持した構成において、軸方向から見て、略Ｔ字状の絶縁材が挿入される溝部を、本体部の内径側の面および係止部の側面にそれぞれ設けている。
　これにより、所定の溝部内に絶縁材を挿入することで、互いに隣接する複数のコイル間における絶縁を確保することができる。

　第１０の発明に係るインシュレータは、第１から第９の発明のいずれか１つに係るインシュレータであって、周方向に沿って複数の本体部を内径側において支持する支持部と、支持部における外径側の面に形成されており、径方向に沿って立設されたリブ部と、をさらに備えている。

　ここでは、周方向に沿って配置された支持部の内径側において複数の本体部を支持した構成において、支持部の外径側の面に、径方向に沿って立設された補強用のリブ部を設けている。
　これにより、複数の本体部を支持部を介して一体化した構成であっても、補強用のリブ部を設けることにより、インシュレータとして十分な強度を確保することができる。

　第１１の発明に係るステータは、第１から第１０の発明のいずれか１つに係るインシュレータと、インシュレータが装着されるステータコアと、インシュレータを介してステータコアに巻回されるコイルと、を備えている。

　第１２の発明に係るモータは、第１１の発明に係るステータと、ステータに対して回転するロータと、ロータの回転中心となる回転軸と、を備えている。

本発明の一実施形態に係るインシュレータを含むステータを搭載した発電機モータの構成を示す断面図。 図１の発電機モータの分解図。 図１の発電機モータに含まれるステータの構成を示す斜視図。 図３のステータのコイルと冷却油噴射口との位置関係を示す斜視図。 図３のステータに含まれるインシュレータを構成する第１部材を示す斜視図。 （ａ）～（ｃ）は、図５の第１部材の構成を示す側面図、平面図、正面図。 図３のステータに含まれるインシュレータを構成する第２部材を示す斜視図。 （ａ）～（ｃ）は、図７の第２部材の構成を示す側面図、平面図、正面図。 インシュレータを介してステータコアに巻回されたコイル配線の取り回し部分を示す斜視図。 インシュレータに取り付けられる絶縁紙を示す斜視図。

　本発明の一実施形態に係るインシュレータ２１およびこれを備えたステータ１０、発電機モータ（モータ）１について、図１～図１０を用いて説明すれば以下の通りである。
　なお、以下の説明において、軸方向、径方向、周方向とは、発電機モータ１に組み込まれた状態でのそれぞれの方向を意味している。具体的には、軸方向とは、発電機モータ１のロータ１４の回転軸１４ａの軸方向（図１における左右方向）を意味している。径方向とは、回転軸１４ａを中心とする円の半径方向を意味している。周方向とは、回転軸１４ａを中心とする円の円周方向を意味している。

　また、以下の説明では、インシュレータ２１が、ステータコア２０に含まれる全ての突起２０ａを覆う３６０度全周分の構成を有している例を挙げて説明するが、本発明のインシュレータの最小単位としては、後述する第１・第２部材３１，３２の単体であってもよい。

　［発電機モータ１の構成］
　本実施形態に係る発電機モータ１は、ハイブリッド型の建設機械（油圧ショベル等）に搭載されており、図示しないエンジンと油圧ポンプとの間に挟まれるように配置される。

　ハイブリット型の油圧ショベルは、走行体と、走行体に旋回可能に設けられた旋回体とを備えている。旋回体は、作業機、キャブ、カウンタウエイト、エンジンルームを備えている。旋回体は、発電機モータあるいはキャパシタからの電気エネルギーにより動作する旋回電動モータにて駆動される。旋回電動モータは、旋回体の減速時に回生により発電し、発電で得られた電気エネルギーは、キャパシタに蓄電される。

　また、発電機モータ１は、エンジンの出力軸、油圧ポンプの入力軸に対して、回転軸１４ａ（図２参照）が直接的、あるいは間接的に接続されており、エンジンの出力軸の回転駆動力によって発電を行う。発電機モータ１は、インバータを介してキャパシタに接続されている。エンジンの回転数が増加していく（油圧ショベルが加速していく）場合など、発電機モータ１は、必要に応じてキャパシタに蓄えられた電気エネルギーによって電動機として使用され、エンジンの回転をアシストする。また、エンジンがアイドリング状態にある場合には、発電機モータ１はエンジンの回転駆動力を受けて発電し、発電によって生じた電気エネルギーはキャパシタに蓄えられる。

　発電機モータ１は、３相１２極のＳＲ（switched reluctance）モータであって、図１および図２に示すように、ステータ１０と、第１ハウジング１１と、フライホイール１２と、カップリング１３と、ロータ１４と、第２ハウジング１５と、フランジ１６と、を備えている。

　ステータ１０は、図２に示すように、発電機モータ１の外郭を構成する第１・第２ハウジング１１，１５内に形成される空間内に設けられている。そして、ステータ１０は、図３に示すように、円環状のステータコア２０や後述するインシュレータ２１、コイル２３等によって構成されている。

　ステータコア２０は、円環状のヨーク部分と、周方向に沿って配置されヨーク部から径方向内側に向かって等角度間隔で突出するステータティースの部分とを含む複数の鋼板を積層して構成されている。そして、ステータコア２０は、径方向内側へ突出する複数の突起（ステータティース）２０ａを含むように構成されている。なお、本実施形態では、３相１２極のＳＲモータを構成するため、合計３６本の突起２０ａを含むステータコア２０が用いられている。

　複数の突起２０ａには、それぞれにインシュレータ２１が装着された後、コイル２３が巻回される。なお、ステータコア２０の各突起２０ａに装着されるインシュレータ２１の構成については、後段にて詳述する。

　第１ハウジング１１は、鋳鉄製の部材であって、第２ハウジング１５と接合されて内部にステータ１０やロータ１４等を収納する空間を形成する。そして、この収納空間の下部には、回転軸１４ａや軸受け部１８の潤滑を促すとともに、ステータ１０の発熱部（コイル２３等）を冷却するための冷却油を貯留する油溜めＶが形成されている。また、第１ハウジング１１の下端部には、図２に示すように、図１に示す油溜めＶに連通する検油管（給油管と兼用）１１ａが接続されている。

　ここで、第１・第２ハウジング１１，１５内の油溜めＶに貯留される冷却油は、図示しない循環用のポンプによって循環しており、第２ハウジング１５の下部に設けられた冷却装置（例えば、オイルクーラ１５ｄ（図２参照））を経由して冷却された後、再び第１・第２ハウジング１１，１５内の空間へと戻される。

　フライホイール１２は、第１・第２ハウジング１１，１５内におけるエンジンの出力軸側に設けられており、カップリング１３を介してロータ１４と接続され、第１・第２ハウジング１１，１５内において回転する。

　カップリング１３は、図２に示すように、略円環状の部材であって、フライホイール１２に対してボルト固定される。また、カップリング１３は、内径側に形成されたスプラインが回転軸１４ａの外径側に形成された外歯スプライン１４ａａと噛み合っている。これにより、フライホイール１２およびカップリング１３は、回転軸１４ａを中心にしてロータ１４とともに回転する。

　ロータ１４は、回転軸１４ａを中心に回転する回転側の部材であって、第１・第２ハウジング１１，１５内の収納空間における円環状のステータ１０の内周側の空間に配置されている。また、ロータ１４は、外周面にロータヨーク１４ｄが取り付けられるホルダ１４ｂを有している。さらに、ロータ１４の外周面には、図４に示すように、外径側の面において対向するステータ１０側のインシュレータ２１に巻回されたコイル２３に対して冷却油を供給するための冷却油噴射口１４ｃが複数設けられている。

　回転軸１４ａは、ロータ１４の回転中心となる円筒状の部材であって軸方向における一方の端部から他方の端部まで貫通する貫通孔を有しており、エンジン側（図１における左側）の端部に、カップリング１３の内歯と嵌合する外歯スプライン１４ａａ、油圧ポンプ側（図１における右側）の端部に、油圧ポンプ側の入力軸と嵌合する内歯スプライン１４ａｂが、それぞれ形成されている。そして、回転軸１４ａは、軸方向における油圧ポンプ側の半分が、フランジ１６の内側の円筒部の内周面側に挿入された状態で固定される。さらに、回転軸１４ａの外周部分には、図１に示すように、外周面側にロータヨーク１４ｄが取り付けられるホルダ１４ｂがボルト固定されている。

　ホルダ１４ｂは、図１に示すように、中央孔部に回転軸１４ａが挿入された状態で回転軸１４ａに対してボルト固定されている。また、ホルダ１４ｂは、略円筒形状を有する鋼製の部材であって、内側の円筒部と外側の円筒部とを組み合わせた構造となっており、その内側の円筒部の外周面と外側の円筒部の内周面との間に軸受け部１８が、外側の円筒部の外周面にロータヨーク１４ｄがそれぞれ取り付けられている。

　冷却油噴射口１４ｃは、ロータ１４の回転時に発生する遠心力によって、第１・第２ハウジング１１，１５内外を循環する冷却油を外径側に向かって飛散させるために、ロータ１４の外周面に形成された孔部である。また、冷却油噴射口１４ｃは、図２に示すように、ロータ１４の外周面における軸方向の両端部分に、均等な角度間隔で複数設けられている。また、冷却油噴射口１４ｃが対向するステータ１０側の内周面には、インシュレータ２１を介してステータコア２０の複数の突起２０ａにそれぞれ巻回されたコイル２３が露出するように配置されている（図４参照）。

　ロータヨーク１４ｄは、複数の鋼板（電磁鋼板）を積層した構造体であって、図１に示すように、ホルダ１４ｂの外周面側にボルト固定されており、円環状の本体の外周面側に、周方向において等角度間隔で設けられた複数の誘導子（図示せず）を有している。ロータヨーク１４ｄは、エンジン側および油圧ポンプ側にそれぞれ設けられたアルミ製のブレード１４ｅ，１４ｅによって挟まれるように保持されている。ブレード１４ｅ，１４ｅの外周面には、径方向外側に開口した貫通孔（冷却油噴射口１４ｃ）が形成されている。ロータ１４の回転時には、この冷却油噴射口１４ｃから径方向外側に配置されたコイル２３に対して冷却油が噴射される。なお、これらのブレード１４ｅ，１４ｅについては、ロータヨーク１４ｄが、例えば、ホルダ１４ｂに形成された凹部によって保持可能な場合には設けられていなくてもよい。

　第２ハウジング１５は、鋳鉄製の部材であって、発電機モータ１における油圧ポンプ側（図１における右側）に設けられており、第１ハウジング１１とともに、フライホイール１２、カップリング１３、ロータ１４およびステータ１０を収納するための収納空間を形成する。また、第２ハウジング１５は、冷却油を冷やすためのオイルクーラ１５ｄを有している。オイルクーラ１５ｄの出口には、冷却油を第１・第２ハウジング１１，１５内の上部まで送り込むための冷却油配管１５ａが接続されている。さらに、第２ハウジング１５の肩部分には、インシュレータ２１を介してステータコア２０の突起２０ａに巻回されたコイル２３の配線等が接続される電気ボックス１７が取り付けられる。

　油溜めＶに貯留された冷却油は、図示しない配管を経由して図示しないフィルタ、循環用のポンプを経由し、第２ハウジング１５の下部に設けられたオイルクーラ１５ｄの入口に供給される。オイルクーラ１５ｄの出口に接続される冷却油配管１５ａは、油溜めＶから吸い上げた冷却油を、第１・第２ハウジング１１，１５内に形成された空間の上部に供給するために、図２に示すように、第２ハウジング１５の上部接続部分に接続されている。

　フランジ１６は、図１に示すように、回転軸１４ａと同軸上に配置される円盤状の部材であって、冷却油配管１５ａを介して第２ハウジング１５の上部に送られた冷却油を所望の部分へ誘導する冷却油通路１６ａが内部に形成されている。フランジ１６は、複数のボルトによって第２ハウジング１５の油圧ポンプ側に固定されている。フランジ１６は、略円盤状の面から軸方向に突出する略円筒状の軸受け支持部１６ｅを有している。軸受け支持部１６ｅは、略円筒状の外周面側において、軸受け部１８を支持している。

　冷却油通路１６ａは、第１・第２ハウジング１１，１５内の上部空間から流れてくる冷却油を、回転側の部材と固定側の部材とが接触する軸受け部１８やスプライン（係合部）等へ供給する。これにより、軸受け部１８やスプライン（係合部）等には、常時、十分な量の潤滑油（冷却油）が供給される。

　ここで、ロータ１４の回転に伴って冷却油噴射口１４ｃから径方向外側に向かって噴射される冷却油は、第１・第２ハウジング１１，１５内に形成される空間の下部に設けられた油溜めＶから上部へと送られる。そして、冷却油は、第１・第２ハウジング１１，１５内の空間上部から、フランジ１６内に形成された冷却油通路１６ａを介して、軸受け部１８や回転軸１４ａの外周部分へと送られる。その後、冷却油は、ロータ１４の回転による遠心力によってロータ１４の径方向外側へと移動していき、冷却油噴射口１４ｃから径方向外側に配置された油圧ポンプ側のコイル２３に対して供給される。ロータ１４の径方向外側に噴射された冷却油は、第１・第２ハウジング１１，１５内を下方へと移動していき、再び、油溜めＶへと戻る。

　また、冷却油は、回転軸１４ａ内部の貫通孔を通ってエンジン側のスプライン部の潤滑、冷却を行う。その後、冷却油は、回転側の部材の回転時に生じる遠心力によって径方向外側に移動し、エンジン側に設けられたコイル２３の冷却にも使用される。

　（インシュレータ２１）
　本実施形態の発電機モータ１に用いられるインシュレータ２１は、耐熱性や成形性に優れたＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂によって射出成形されている。また、インシュレータ２１は、周方向において１２分割されるとともに、軸方向において上下に２分割されており、第１部材３１（図５参照）および第２部材３２（図７参照）をそれぞれ１２個ずつ組み合わせて構成されている。つまり、第１・第２部材３１，３２は、それぞれ３本の突起２０ａを同時に覆うように、３本の本体部２１ｂを一体化して構成されている。

　第１・第２部材３１，３２は、ステータコア２０の突起２０ａを上下から挟み込むようにして取り付けられる。そして、第１・第２部材３１，３２によって覆われた突起２０ａの外周部には、コイル２３が巻回される。これにより、ステータコア２０とコイル２３との間を電気的に絶縁することができる。

　　（第１部材３１）
　第１部材３１は、インシュレータ２１のうち、ステータコア２０に装着された状態で発電機モータ１に搭載されると油圧ポンプ側に配置される部材であって、図５に示すように、係止部２１ａと、本体部２１ｂと、支持部２１ｃと、配線誘導部２１ｄと、段差部２１ｆと、溝部２２ａ，２２ｂと、を有している。

　係止部２１ａは、円環状のインシュレータ２１における最も径方向内側（内周側）に設けられており、コイル２３が巻回される本体部２１ｂの径方向内側の端部に軸方向において上下に突出するように形成されている。そして、係止部２１ａは、図４に示すように、コイル２３の巻き高よりも若干高い位置まで形成されており、本体部２１ｂに巻回されたコイル２３が脱落しないように係止する。また、係止部２１ａは、図５に示すように、径方向内側から見て、略Ｕ字形状を有している。これにより、係止部２１ａは、コイル２３が巻回された部分を、径方向内側に向かって露出させる開口部Ｓを形成する。開口部Ｓは、冷却油が飛散してくる方向、すなわちホルダ１４ｂを挟み込むように配置された円環状のブレード１４ｅ，１４ｅの外周面に形成された複数の冷却油噴射口１４ｃに対向配置されている。

　本体部２１ｂは、図５に示すように、ステータコア２０の突起２０ａに対して被せられる断面が略Ｕ字状の部材であって、第１・第２部材３１，３２を組み合わせた際に、突起２０ａを収納する空間を内部に形成する。また、３つの本体部２１ｂが、支持部２１ｃによって一体化されており、それぞれが径方向内側に向かって突出している。

　支持部２１ｃは、３つ分の本体部２１ｂを一体的に支持する湾曲状の面であって、図６（ｂ）に示すように、本体部２１ｂの径方向外側に設けられている。また、支持部２１ｃは、第２部材３２と接合される側とは反対側（図１の軸方向における油圧ポンプ側）の端部に、図５に示すように、軸方向に沿って形成された第１溝２１ｃａ、第２溝２１ｃｂ、第３溝２１ｃｃを有している。

　第１溝２１ｃａは、図６（ｃ）に示すように、第２・第３溝２１ｃｂ，２１ｃｃと比較して、軸方向における深さが最も大きい溝であって、後述する配線誘導部２１ｄの誘導溝２１ｄａに、コイル２３から引き出された配線（例えば、Ａ相配線２３ａ）を誘導する。

　第２溝２１ｃｂは、図６（ｃ）に示すように、第１・第３溝２１ｃａ，２１ｃｃと比較して、軸方向における深さが中程度の溝であって、後述する配線誘導部２１ｄの誘導溝２１ｄｂに、コイル２３から引き出された配線（例えば、Ｂ相配線２３ｂ）を誘導する。

　第３溝２１ｃｃは、図６（ｃ）に示すように、第１・第２溝２１ｃａ，２１ｃｂと比較して、軸方向における深さが最も小さい溝であって、後述する配線誘導部２１ｄの誘導溝２１ｄｃに、コイル２３から引き出された配線（例えば、Ｃ相配線２３ｃ）を誘導する。

　配線誘導部２１ｄは、支持部２１ｃにおける径方向外側の面に周方向に沿って形成されており、３相分のコイル配線（Ａ相配線２３ａ，Ｂ相配線２３ｂ，Ｃ相配線２３ｃ）を別々に誘導する誘導溝２１ｄａ～２１ｄｃを有している。なお、配線誘導部２１ｄは、インシュレータ２１が発電機モータ１に取り付けられた状態において、図１に示すように、軸方向における油圧ポンプ側（図１における右側）に突出する向きで配置される。これにより、インシュレータ２１の突出部分によって、フライホイール１２の回転が影響を受けることはない。

　誘導溝２１ｄａ～２１ｄｃは、図６（ａ）および図６（ｃ）に示すように、軸方向における本体部２１ｂ側から端部に向かって、誘導溝２１ｄａ，２１ｄｂ，２１ｄｃの順で周方向に沿って配置された溝である。

　誘導溝２１ｄａには、図９に示すように、本体部２１ｂにコイル２３を巻回していく際に、最初に巻回される相のコイル配線（例えば、Ａ相配線２３ａ）が、第１溝２１ｃａを経由して誘導される。そして、誘導溝２１ｄａは、周方向に沿って反時計回りに３つ隣の本体部２１ｂへとＡ相配線２３ａを誘導する。これにより、Ａ相配線２３ａは、周方向に沿って３つ置きに配置された本体部２１ｂに巻回される。

　誘導溝２１ｄｂは、図９に示すように、Ａ相配線２３ａが巻回された本体部２１ｂの時計回り方向に隣接する本体部２１ｂに巻回される相の配線（例えば、Ｂ相配線２３ｂ）が、第２溝２１ｃｂを経由して誘導される。そして、誘導溝２１ｄｂは、周方向に沿って反時計回りに３つ隣の本体部２１ｂへとＢ相配線２３ｂを誘導する。これにより、Ｂ相配線２３ｂは、周方向に沿って３つ置きに配置された本体部２１ｂに巻回される。

　誘導溝２１ｄｃは、図９に示すように、Ｂ相配線２３ｂが巻回された本体部２１ｂの時計回り方向に隣接する本体部２１ｂに巻回される相の配線（例えば、Ｃ相配線２３ｃ）が、第３溝２１ｃｃを経由して誘導される。そして、誘導溝２１ｄｃは、周方向に沿って反時計回りに３つ隣の本体部２１ｂへとＣ相配線２３ｃを誘導する。これにより、Ｃ相配線２３ｃは、周方向に沿って３つ置きに配置された本体部２１ｂに巻回される。

　ここで、インシュレータ２１の外周側の面においてコイル配線を取り回すために設けられた誘導溝２１ｄａ，２１ｄｂ，２１ｄｃは、３相のコイル配線をそれぞれ分離して周方向に沿って誘導する。そして、誘導溝２１ｄａ，２１ｄｂ，２１ｄｃは、軸方向において３段に配置されている。第１・第２・第３溝２１ｃａ，２１ｃｂ，２１ｃｃは、それぞれの段にコイル配線を導くために、軸方向における溝深さが３段階になるように形成されている。これにより、軸方向に沿って形成される第１～第３溝２１ｃａ～２１ｃｃの深さを最小限とすることで、インシュレータ２１全体の剛性を確保して、コイル２３の巻き線作業時に掛かる負荷によってインシュレータ２１が破損してしまうことを防止することができる。

　段差部２１ｆは、図６（ａ）に示すように、軸方向における第２部材３２との接合側の端部に形成されており、第１部材３１と第２部材３２とを接合した際には、第１・第２部材３１，３２の段差部２１ｆ，２１ｆ同士が互いに嵌合する。このとき、第１・第２部材３１，３２の接合部分には、段差部２１ｆ，２１ｆ同士を合わせた重なり部分が形成される。このため、インシュレータ２１の表面に高電圧が印加された場合でも、そのまま軸方向に電流が流れることを防止することができる。

　溝部２２ａは、支持部２１ｃの内周側の面における本体部２１ｂと本体部２１ｂとの間に、軸方向に沿って形成された溝である。
　溝部２２ｂは、周方向における係止部２１ａの側面部分に形成された溝であって、互いに隣接する係止部２１ａ間において溝部２２ｂ同士が対向するように形成されている。

　そして、溝部２２ａ，２２ｂには、上面視においてＴ字形状の絶縁紙（絶縁材）４０（図３参照）が軸方向から挿入される。これにより、互いに隣接する本体部２１ｂに巻回されたコイル２３間において電気的な接続が生じないように、隣接するコイル２３間を容易に絶縁することができる。

　絶縁紙４０は、図１０に示すように、隣接する本体部２１ｂに巻回されるコイル２３，２３間を遮蔽する遮蔽部４１と、遮蔽部４１の径方向内側の端部の上半分を左に、下半分を右に折り曲げて形成される折り曲げ部４２ａ，４２ｂとを有している。これにより、絶縁紙４０は、軸方向から見てＴ字形状となる。よって、遮蔽部４１の折り曲げ部４２ａ，４２ｂとは反対側の端部が溝部２２ａに、折り曲げ部４２ａ，４２ｂがそれぞれ溝部２２ｂに挿入されることで、インシュレータ２１の本体部２１ｂ間の隙間に、絶縁紙４０を保持することができる。

　　（第２部材３２）
　第２部材３２は、上述した第１部材３１と組み合せられてインシュレータ２１を構成する部材であって、図７に示すように、係止部２１ａと、本体部２１ｂと、支持部２１ｃと、リブ部２１ｅと、段差部２１ｆと、を有している。なお、第２部材３２は、配線誘導部２１ｄを持たない代わりに、リブ部２１ｅを有している点において、上記第１部材３１とは異なっている。よって、第１部材３１に含まれる部材と同じ機能を持つ部材（係止部２１ａ、本体部２１ｂ、支持部２１ｃ、段差部２１ｆ）についての説明は省略する。

　係止部２１ａは、第１・第２部材３１，３２を接合した状態において、図８（ｃ）に示すように、軸方向において、第１部材３１側の係止部２１ａとは反対方向に突出するように配置される。

　リブ部２１ｅは、図８（ｂ）に示すように、支持部２１ｃにおける径方向外側の面に、径方向に沿って立設されている。そして、リブ部２１ｅは、図８（ａ）に示すように、互いに直交する支持部２１ｃの径方向に沿った面と周方向に沿った面とを接合する。これにより、リブ部２１ｅによって支持部２１ｃを補強して、第２部材３２の強度を向上させることができる。なお、リブ２１ｅは、絶縁紙４０が挿入される空間が形成される支持部２１ｃの面の裏側ではなく、本体部２１ｂが形成されている支持部２１ｃの面の裏側の位置に設けられていることが好ましい。

　＜特徴＞
　本実施形態のインシュレータ２１では、図４に示すように、ロータ１４の回転に伴って冷却油が噴出される冷却油噴出口１４ｃに対向する係止部２１ａの面に、本体部２１ｂに巻回されたコイルを露出させる開口部Ｓを設けている。

　これにより、発電機モータ１の発熱量が大きい場合でも、コイル２３に対して直接的に冷却油を供給することができる。この結果、本体部２１ｂに巻回されたコイル２３の冷却効率を向上させることができる。

　［他の実施形態］
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

　（Ａ）
　上記実施形態では、ステータコア２０（インシュレータ２１）の内径側に配置されたロータ１４の冷却油噴出口１４ｃから、インシュレータ２１の開口部Ｓを介して、コイル２３に対して冷却油が供給される例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

　例えば、ステータコアの外径側から冷却油が供給される構成である場合には、インシュレータの外周面にコイルを露出させる開口部を設けてもよい。
　この場合でも、コイルに対して効率よく冷却油を供給することができるため、コイルの冷却効率を向上させることができるという、上記と同様の効果を得ることができる。

　（Ｂ）
　上記実施形態では、インシュレータ２１上にコイル２３を係止するための係止部２１ａとして、中央部分に開口部Ｓを形成する略Ｕ字状の部材を用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

　例えば、係止部材として、Ｉ字状の部材を用いてもよい。この場合には、インシュレータの冷却油が供給される側の面に、できるだけコイルを露出させる開口部を広く設ける必要がある。このため、Ｉ字状の部材を係止部材として用いる場合には、インシュレータの本体部の周方向における中央部分、あるいは端部に、できるだけ幅の狭いＩ字状の部材を設けることが好ましい。
　また、コイルを露出させるために係止部材に設けられる開口部としては、上述した切欠き形状ではなく、孔部であってもよい。

　（Ｃ）
　上記実施形態では、軸方向において上下に分割された第１・第２部材３１，３２からなるインシュレータ２１を用いて、ステータコア２０の３本の突起２０ａを上下からまとめて覆うように装着される例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

　例えば、突起に対して１本ずつ装着されるインシュレータや、２本や４本以上の突起をまとめて覆うように装着されるインシュレータを用いてもよい。
　あるいは、突起に１本ずつ装着されるインシュレータの場合には、分割構造を採用せず、径方向内側から装着される単体のインシュレータを用いることもできる。

　（Ｄ）
　上記実施形態では、本発明の発電機モータ１等を、ハイブリッド型の油圧ショベルに搭載した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

　例えば、ハイブリッド型のホイールローダ、ブルドーザ、ダンプトラック等の他の建設機械やハイブリッド型の自動車等に搭載される発電機モータ、これに含まれるインシュレータに対して、本発明を適用することもできる。

　さらに、上述した発電機モータに限らず、例えば、ＰＭ（Permanent Magnet）モータ等、他の発電機モータや内燃機関を持たず蓄電器によって駆動される電動の建設機械に使用されるモータおよびこれに使用されるインシュレータに対して、本発明を適用することも可能である。

　本発明のインシュレータは、ステータコアに巻回されたコイルに対して供給される冷却油による冷却効率を向上させることができるという効果を奏することから、発電機モータ等のハウジング内において冷却油によって冷却されるコイルが巻回されるインシュレータに対して広く適用可能である。

　１　　　発電機モータ（モータ）
１０　　　ステータ
１１　　　第１ハウジング
１１ａ　　検油管
１２　　　フライホイール
１３　　　カップリング
１４　　　ロータ
１４ａ　　回転軸
１４ａａ　外歯スプライン
１４ａｂ　内歯スプライン
１４ｂ　　ホルダ
１４ｃ　　冷却油噴射口
１４ｄ　　ロータヨーク
１４ｅ　　ブレード
１５　　　第２ハウジング
１５ａ　　冷却油配管
１５ｄ　　オイルクーラ
１６　　　フランジ
１６ａ　　冷却油通路
１６ｅ　　軸受け支持部
１７　　　電気ボックス
１８　　　軸受け部
２０　　　ステータコア
２０ａ　　突起（ステータティース）
２１　　　インシュレータ
２１ａ　　係止部
２１ｂ　　本体部
２１ｃ　　支持部
２１ｃａ　第１溝
２１ｃｂ　第２溝
２１ｃｃ　第３溝
２１ｄ　　配線誘導部
２１ｄａ～２１ｄｃ　誘導溝
２１ｅ　　リブ部
２１ｆ　　段差部
２２ａ　　溝部
２２ｂ　　溝部
２３　　　コイル
２３ａ　　Ａ相配線
２３ｂ　　Ｂ相配線
２３ｃ　　Ｃ相配線
３１　　　第１部材
３２　　　第２部材
４０　　　絶縁紙（絶縁材）
４１　　　遮蔽部
４２ａ，４２ｂ　折り曲げ部
　Ｓ　　　開口部
　Ｖ　　　油溜め

Claims (12)

1. 　コイルを冷却するための冷却油が供給される発電機モータに設置される前記コイルとステータコアとの間に配置され、前記コイルを前記ステータコアから電気的に絶縁するインシュレータであって、
   　前記ステータコアにおける前記コイルが巻回される部分を覆って前記ステータコアと前記コイルとを絶縁する本体部と、
   　前記本体部における前記コイルが巻回される部分の端部に設けられており、前記コイルを前記本体部上に係止する係止部と、
   　前記コイルを冷却するための前記冷却油が前記コイルに対して供給される側における前記係止部の一部に、前記コイルを露出させるように形成された開口部と、
   を備えているインシュレータ。
2. 　前記開口部は、前記ステータの内周側に配置された前記係止部に形成されている、
   請求項１に記載のインシュレータ。
3. 　前記係止部は、略Ｕ字形状を有している、
   請求項１または２に記載のインシュレータ。
4. 　前記係止部は、前記コイルの巻き高よりも若干高い位置まで形成されている、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のインシュレータ。
5. 　略円環状の前記ステータコアの軸方向において上下に分割された第１・第２部材によって構成される、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のインシュレータ。
6. 　前記第１・第２部材は、周方向に沿って複数の前記本体部を内径側において支持する支持部を、それぞれ有している、
   請求項５に記載のインシュレータ。
7. 　前記第１部材と前記第２部材とが互いに接合される接合部分には、段差部が設けられている、
   請求項５または６に記載のインシュレータ。
8. 　前記本体部における外径側に設けられており、前記コイルの配線を所望の方向へ誘導する配線誘導部を、さらに備えている、
   請求項１から７のいずれか１項に記載のインシュレータ。
9. 　複数の前記本体部を周方向に沿って内径側において支持する支持部と、
   　前記支持部における内径側の面と前記係止部の側面とにそれぞれ形成されており、互いに隣接する前記コイル同士を絶縁するための絶縁材が挿入される溝部と、
   をさらに備えている、
   請求項１から８のいずれか１項に記載のインシュレータ。
10. 　周方向に沿って複数の前記本体部を内径側において支持する支持部と、
    　前記支持部における外径側の面に形成されており、前記径方向に沿って立設されたリブ部と、
    をさらに備えている、
    請求項１から９のいずれか１項に記載のインシュレータ。
11. 　請求項１から１０のいずれか１項に記載のインシュレータと、
    　前記インシュレータが装着されるステータコアと、
    　前記インシュレータを介して前記ステータコアに巻回されるコイルと、
    を備えているモータのステータ。
12. 　請求項１１に記載のステータと、
    　前記ステータに対して回転するロータと、
    　前記ロータの回転中心となる回転軸と、
    を備えているモータ。

Images