(57)【要約】【課題】冷却油に生じる気泡を低減し、油漏れや冷却性能の低下を抑制可能な回転電機の冷却装置を提供する。【解決手段】モータＭの内部に冷却油を循環させてモータＭの内部の発熱部を冷却する回転電機の冷却装置を、冷却油を循環させる循環油路２０の一部を形成するハウジング油路２３が、モータハウジング３０に設けられ、ハウジング油路２３に、筒状に形成された筒状部としての内筒部７１と、冷却油の流路であり、内筒部７１の外周に沿って螺旋状に形成された螺旋状油路６１，６１と、内筒部７１の内側に形成された中空部としての空気路７３と螺旋状油路６１とを連通する気液分離連通路７４と、を備える気液分離部６１ｂが設けられている回転電機の冷却装置とした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機の内部に冷却油を循環させて前記回転電機の内部の発熱部を冷却する回転電機の冷却装置であって、
前記冷却油を循環させる循環路の一部を形成するハウジング油路が、前記回転電機のハウジングに設けられ、
前記ハウジング油路に、筒状に形成された筒状部と、前記冷却油の流路であり、前記筒状部の外周に沿って螺旋状に形成された螺旋状油路と、前記筒状部の内側に形成された中空部と前記螺旋状油路とを連通する気液分離連通路と、を備える気液分離部が設けられている回転電機の冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機の冷却装置において、
前記気液分離部への前記冷却油の導入口として、前記螺旋状油路の前記冷却油の流れの方向の上流端に設けられた冷却油入口を備え、
前記気液分離部からの前記冷却油の出口として、前記螺旋状油路における前記冷却油の流れの方向の下流端に設けられた螺旋状油路出口と、前記中空部における前記冷却油の流れの方向で、前記気液分離連通路よりも下流に設けられた中空部出口とを備える回転電機の冷却装置。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機の冷却装置において、
前記螺旋状油路出口は、前記循環路の前記発熱部よりも上流に接続され、
前記中空部出口は、前記ハウジングの内部に開口されている回転電機の冷却装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の回転電機の冷却装置において、
前記ハウジング油路は、
前記気液分離部の上流に、前記螺旋状油路と前記中空部とが遮断された非気液分離部を備える回転電機の冷却装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の冷却装置において、
前記気液分離部は、前記冷却油の入力流量、油路断面積および油路半径が、前記螺旋状油路を流れる前記冷却油に作用する遠心力が、前記冷却油に含まれる気泡の浮力を上回るように設定されている回転電機の冷却装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の回転電機の冷却装置において、
前記気液分離部は、板材を軸方向に積層して形成され、
前記板材は、治具を挿入し、前記治具を中心に回動可能な回動穴と、前記積層した状態で前記筒状部を形成する環状部と、前記環状部から外径方向に延在され、前記積層した状態で前記螺旋状油路の螺旋状縦壁を形成するリブと、前記環状部の径方向の内外を連通する切欠部と、を備える回転電機の冷却装置。
【請求項７】
請求項６に記載の回転電機の冷却装置において、
前記板材は、前記板材を、前記回動穴を中心に回動させた際に、前記積層の方向に隣り合う前記板材の前記リブと回動方向にずれて重なり合う位置で係合する係合部を備える回転電機の冷却装置。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の回転電機の冷却装置において、
前記板材は、前記回転電機のロータを形成する電磁鋼板の内周の端材により形成されている回転電機の冷却装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の回転電機の冷却装置において、
前記ハウジングには、冷却水路が設けられ、
前記ハウジング油路が、前記冷却水路に並設されている回転電機の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、回転電機の冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動モータにおいて、ロータのコアに油路を設け、この油路に冷却油を供給し、さらに、油路の開口からハウジングの内部に噴射する冷却装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、上記の従来技術では、油路にポンプの吐出側を接続し、モータハウジングの底部にポンプの吸入側を接続し、冷却油を油路に循環させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１０５４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の従来技術では、冷却油がハウジング内で攪拌された際に泡が発生する。そして、この泡を含んだ冷却油が、ポンプで吸入されて油路に供給され、再び、ハウジング内に噴射される、という循環を繰り返す。
このため、気泡が熱により体積膨張して油漏れを引き起こしたり、気泡により冷却油の熱伝達率が低下して冷却性能の低下を招いたりするおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目して成されたもので、冷却油に生じる気泡を低減し、油漏れや冷却性能の低下を抑制可能な回転電機の冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するため、本開示の回転電機の冷却装置は、
冷却油が流れるハウジング油路に、筒状に形成された筒状部と、筒状部の外周に沿って螺旋状に形成された螺旋状油路と、筒状部の内側に形成された中空部と螺旋状油路とを連通する気液分離連通路と、を備える気液分離部が設けられている。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の回転電機の冷却装置では、ハウジング油路を流れる冷却油から気泡を取り除き、冷却油に含まれる気泡を原因とする油漏れや冷却性能低下を抑制可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１の回転電機の冷却装置の全体の概略を示す全体概略図である。
【図２】実施の形態１の回転電機の冷却装置の断面図であり、図１のＳ２−Ｓ２線の位置の断面を示す。
【図３】実施の形態１の回転電機の冷却装置の螺旋状油路形成部材を示す斜視図である。
【図４】実施の形態１の回転電機の冷却装置の要部を拡大した断面図である。
【図５Ａ】実施の形態１の回転電機の冷却装置に用いる第１板材を示す平面図である。
【図５Ｂ】実施の形態１の回転電機の冷却装置に用いる第２板材を示す平面図である。
【図６】実施の形態１の回転電機の冷却装置の各板材の成形方法の説明図である。
【図７Ａ】実施の形態１の回転電機の冷却装置における螺旋状油路形成部材の製造手順の説明図である。
【図７Ｂ】実施の形態１の回転電機の冷却装置における螺旋状油路形成部材の製造手順の説明図である。
【図８Ａ】実施の形態１の回転電機の冷却装置における第１側部油路の接続口を示す正面図である。
【図８Ｂ】実施の形態１の回転電機の冷却装置における非気液分離部を示す断面図であり、図４のＳ８Ｂ−Ｓ８Ｂ線の位置での断面を示す。
【図８Ｃ】実施の形態１の回転電機の冷却装置における気液分離部を示す断面図であり、図４のＳ８Ｃ−Ｓ８Ｃ線の位置での断面を示す。
【図８Ｄ】実施の形態１の回転電機の冷却装置におけるハウジング油路の要部を示す断面図であり、図４のＳ８Ｄ−Ｓ８Ｄ線の位置での断面を示す。
【図８Ｅ】実施の形態１の回転電機の冷却装置におけるハウジング油路の要部を示す断面図であり、図４のＳ８Ｅ−Ｓ８Ｅ線の位置での断面を示す。
【図８Ｆ】実施の形態１の回転電機の冷却装置におけるハウジング油路の要部を示す断面図であり、図４のＳ８Ｆ−Ｓ８Ｆ線の位置での断面を示す。
【図９Ａ】実施の形態１の回転電機の冷却装置の螺旋状油路における作用説明図である。
【図９Ｂ】実施の形態１の回転電機の冷却装置の要部の斜視図であり、図３のＰ９Ｂ線により囲った箇所を示す。
【図１０】実施の形態１の回転電機の冷却装置における気液分離状態を示す作用説明図である。
【図１１Ａ】板材の他の例を示す平面図である。
【図１１Ｂ】板材の他の例を示す平面図である。
【図１１Ｃ】板材の他の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
まず、図１に基づいて、実施の形態１の回転電機の冷却装置（以下、単に冷却装置と称する）について説明する。
【００１０】
この冷却装置は、冷却油を用いてモータＭの内部の冷却対象部位としてのロータ１（図２参照）やステータ２（図２参照）を冷却するもので、オイルポンプ１０および冷却油を循環させる循環油路２０を備える。
【００１１】
循環油路２０は、下部油路２１、第１側部油路２２、ハウジング油路２３、第２側部油路２４、モータ内部油路２５を備える。
下部油路２１は、モータＭの外郭を形成するモータハウジング３０の底部に設けられたオイルパン３１とオイルポンプ１０の吸入口とを接続する。
【００１２】
第１側部油路２２は、モータハウジング３０の軸方向（矢印方向）の一端（図１において左側端部）を塞ぐ第１のカバー５１を通り、オイルポンプ１０の吐出側からモータハウジング３０の上部に延在される油路である。
【００１３】
ハウジング油路２３は、モータハウジング３０の上部においてモータＭの回転中心軸に沿う方向である軸方向（図１の矢印Ｃの方向）に沿って形成された油路である。
さらに、モータハウジング３０には、モータハウジング３０を図１の矢印ＳＳ方向から見た側面図に示すように、ステータ２を囲むように略Ｃ形断面形状を成す冷却水路３２が、モータハウジング３０において軸方向に沿って設けられている。なお、詳細な説明は省略するが、モータＭは、冷却水路３２を循環する冷却水により冷却される。
そして、ハウジング油路２３は、冷却水路３２の近傍に並設されている。
【００１４】
第２側部油路２４は、モータハウジング３０の軸方向のもう一端（図１において右側端部）を塞ぐ第２のカバー５２に形成され、ハウジング油路２３とモータ内部油路２５とを連通して上下方向に延在された油路である。
【００１５】
モータ内部油路２５は、モータＭの発熱部に冷却油を供給する油路である。このようなモータ内部油路２５としては、例えば、特許文献１に記載のものと同様に、モータＭのロータ１の回転軸１ａおよびロータコア１ｂの内部を通り、その外周のステータ２に向けてオイルを飛散させるよう開口したものを用いることができる。なお、図１に示すように、モータ内部油路２５から、モータＭのロータ１などを収容するモータ室３０ａに飛散されたオイルは、前述のオイルパン３１に落下し一時的に溜められる。
【００１６】
（螺旋状油路の説明）
ハウジング油路２３には、一対の螺旋状油路６１，６１が設けられている。
これらの螺旋状油路６１，６１は、断面形状が円形の円管状穴３３と、この円管状穴３３に挿入された図３に示す螺旋状油路形成部材７０とにより形成されている。
【００１７】
図３は螺旋状油路形成部材７０を示す斜視図である。
螺旋状油路形成部材７０は、図示のように、円管状に形成された内筒部７１と、この内筒部７１の外周から立ち上げられて内筒部７１の軸心を中心とする螺旋形状の一対の螺旋状縦壁７２，７２を有する。
【００１８】
そして、螺旋状油路形成部材７０は、円管状穴３３に挿入され、かつ、螺旋状縦壁７２，７２の先端部が円管状穴３３の内周に当接あるいは近接されることで、内筒部７１と円管状穴３３との間に、一対の螺旋状油路６１，６１が形成されている。
【００１９】
なお、円管状穴３３は、モータハウジング３０に直接形成してもよいが、本実施の形態１では、内周面を円管状穴３３とする外管７５（図４参照）に螺旋状油路形成部材７０を挿入したものを、モータハウジング３０に形成した穴３３ａに一体的に挿入している。
【００２０】
また、内筒部７１は、中空の筒状に形成され、その内側には断面円形の空気路（中空路）７３が設けられている。
【００２１】
図４は、モータハウジング３０のハウジング油路２３および第２のカバー５２の第２側部油路２４の部分を拡大して示す断面図である。図４に示すように、ハウジング油路２３において螺旋状油路６１，６１を有する部位は、軸方向で非気液分離部６１ａと気液分離部６１ｂとに分けられている。
【００２２】
気液分離部６１ｂは、後述するように、冷却油を、気泡を含む冷却油（気）と気泡を含まない冷却油（液）とに分離する領域であり、各螺旋状油路６１，６１と空気路７３とを連通する気液分離連通路７４（図８Ｃ、図９Ｂ参照）を備える。
一方、非気液分離部６１ａは、気液分離連通路７４を有することなく、内筒部７１により各螺旋状油路６１，６１と空気路７３とが遮断されている。
【００２３】
次に、上記の非気液分離部６１ａ、気液分離部６１ｂの説明を含む螺旋状油路形成部材７０の詳細について説明する。
螺旋状油路形成部材７０は、図５Ａ、図５Ｂに示す平面形状を有する第１板材８１および第２板材８２を、軸方向に沿う方向に積層することにより形成されている。
【００２４】
各板材８１，８２は、円環部８１ａ，８２ａと、円環部８１ａ，８２ａの外周から外径方向に延在され、円環部８１ａ，８２ａにおいて周方向で１８０度異なる位置に対称に設けられた一対のリブ８１ｂ、８２ｂとを備える。そして、第２板材８２は、円環部８２ａにおいて両リブ８１ｂ、８１ｂの間の中央位置に、円環部８２ａを切断してその内外を連通する切欠部８２ｃが形成されている。
【００２５】
そして、各リブ８１ｂ，８２ｂの先端部において表裏面の一方（図において上面）に、軸方向に沿う方向に突出した突起部８１ｄ，８２ｄが設けられている。これらの突起部８１ｄ，８２ｄの軸方向に沿う方向への突出代は、各板材８１，８２の板厚に等しい寸法となっている。また、突起部８１ｄ，８２ｄは、各板材８１，８２を成形して形成されている。
【００２６】
さらに、本実施の形態１では、第１板材８１および第２板材８２は、ロータコア１ｂを形成するのに用いる、図６に示す電磁鋼板１００から形成されている。すなわち、ロータコア１ｂとして円環状の板材１０１を積層して形成することが知られている。このような電磁鋼板１００を打ち抜いて円環状の板材１０１を形成する際には、その内周に端材１０２が生じる。本実施の形態１では、この端材１０２を打ち抜いて第２板材８２およびこの図６では図示を省略した第１板材８１を形成している。したがって、端材１０２の有効利用を図ることができる。
【００２７】
次に、第１板材８１および第２板材８２を軸方向に積層して螺旋状油路形成部材７０を製造する手順および螺旋状油路形成部材７０について説明する。
螺旋状油路形成部材７０において、非気液分離部６１ａは、第１板材８１を積層して形成する。また、気液分離部６１ｂは、第２板材８２を積層して形成する。
【００２８】
これら両板材８１，８２の積層の際に、図７Ａに示す積層治具２００を用いる。
積層治具２００は、円板状のベース部２０１に、円筒部２０２を直角に立設して形成されている。また、円筒部２０２は、各板材８１，８２の円環部８１ａ，８２ａと相対回動可能に嵌合可能に、その外径が、円環部８１ａ，８２ａの内径よりも僅かに小さな寸法に形成されている。
【００２９】
そして、各板材８１，８２を、その円環部８１ａ，８２ａに積層治具２００の円筒部２０２を挿入して、図７Ａに示すように、ベース部２０１の上に積層する。
この積層の際に、まず、非気液分離部６１ａを形成するために、第１板材８１を積層する。さらに、この積層を行った後、第１板材８１の円環部８１ａの内周を回動穴として使用し、積層治具２００の円筒部２０２に対して、第１板材８１を回動させる。
【００３０】
すなわち、図７Ｂに示すように、下側の第１板材８１に対し、上側の第１板材８１を、図において時計回り方向に回動させると、その回動は、上側の第１板材８１のリブ８１ｂの時計回り方向の端縁が、下側のリブ８１ｂの突起部８１ｄに当接して規制される。
【００３１】
このような積層および時計回り方向の回動を繰り返しながら下側から順に第１板材８１を重ねることで、上下に隣り合う第１板材８１どうしが、突起部８１ｄの幅寸法だけ、周方向の位置がずれ、リブ８１ｂが螺旋状に連続して配置される。このように連続して配置されたリブ８１ｂにより、一対の螺旋状縦壁７２（図２参照）が軸方向に沿う方向に離れて並設され、この螺旋状縦壁７２，７２の間に、各螺旋状油路６１，６１が形成される。また、円環部８１ａの内周が軸方向に連続することで、内筒部７１および空気路７３が形成される。
【００３２】
次に、気液分離部６１ｂの形成について説明する。
上述のように、所定の枚数の第１板材８１を積層して非気液分離部６１ａを形成したら、その上に、第２板材８２を第１板材８１と同様に積層と時計回り方向の回動を繰り返すことで、気液分離部６１ｂを形成することができる。すなわち、切欠部８２ｃが螺旋状に連続的に、あるいは不連続に配置されて気液分離連通路７４（図９Ｂ参照）が形成され両螺旋状油路６１，６１と空気路７３とを連通させる。
【００３３】
なお、図５Ｂに示すように、１枚の第２板材８２が、１つの切欠部８２ｃしか有しない構造の場合、一対の螺旋状油路６１、６１のそれぞれと空気路７３とを連通する気液分離連通路７４を形成する必要がある。
【００３４】
そこで、第２板材８２を複数枚積層して、一対の螺旋状油路６１、６１の一方と空気路７３とを連通する気液分離連通路７４を形成したら、その後、もう一方の螺旋状油路６１と空気路７３とを連通する気液分離連通路７４を形成する。
【００３５】
具体的には、一方の気液分離連通路７４（第１の気液分離連通路７４）を、例えば、図５Ｂに示す位置に切欠部８２ｃが配置された第２板材８２を時計回り方向に位相をずらしながら複数枚積層して形成する。その場合、もう一方の螺旋状油路６１と空気路７３とを連通する気液分離連通路７４（第２の気液分離連通路７４）は、第２板材８２を図５Ｂに示す第２板材８２に対し、時計回り方向に１８０度位相をずらして相対的に左右逆に配置した状態で積層して形成する。
【００３６】
なお、上記では、第２板材８２を複数枚積層すると記載しているが、例えば、１８０度時計回り方向の位相をずらした第２板材８２を交互に配置してもよい。この場合、第１の気液分離連通路７４と第２の気液分離連通路７４とは、螺旋の方向に不連続、第２板材８２の１枚置きに配置される。
【００３７】
いずれにしても（気液分離連通路７４がある程度連続していても不連続であっても）、気液分離連通路７４が、軸方向に沿う方向で螺旋状縦壁７２どうしの中間位置で内筒部７１を径方向に貫通して形成される（図９Ｂ参照）。
【００３８】
なお、積層した両板材８１，８２どうしは、接着、溶接、係合などにより一体的に結合させる。あるいは、円筒部２０２をベース部２０１から取り外し可能とし、この円筒部２０２に装着したまま積層した両板材８１，８２を軸方向に沿う方向の両側から締結部材などにより挟持して固定してもよい。
【００３９】
次に、図４、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄ、図８Ｅ、図８Ｆに基づいて、両螺旋状油路６１，６１および空気路７３と、第１側部油路２２、第２側部油路２４およびモータ室３０ａとの接続について説明する。
なお、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄ、図８Ｅ、図８Ｆは、それぞれ、図４において、Ｓ８Ａ−Ｓ８Ａ線、Ｓ８Ｂ−Ｓ８Ｂ線、Ｓ８Ｃ−Ｓ８Ｃ線、Ｓ８Ｄ−Ｓ８Ｄ線、Ｓ８Ｅ−Ｓ８Ｅ線、Ｓ８Ｆ−Ｓ８Ｆ線の位置の断面を示す。また、図４では、各螺旋状油路６１，６１は、螺旋状縦壁７２の図示を省略して軸方向に連続した形状で表示している。
【００４０】
図４に示すように、各螺旋状油路６１，６１の上流側端部（図において左側端部）の冷却油入口６１ｃは、第１側部油路２２に接続されている。各螺旋状油路６１，６１は、螺旋状縦壁７２により仕切られているため、第１側部油路２２は、各螺旋状油路６１，６１に接続される図８Ａに示す２つの接続口２２ａ，２２ａを有する。したがって、各螺旋状油路６１，６１の冷却油入口６１ｃは、それぞれ、第１側部油路２２の接続口２２ａに接続されている。
【００４１】
そして、非気液分離部６１ａ（図４参照）の位置では、図８Ｂに示すように、各螺旋状油路６１，６１は、円環部８１ａで形成された内筒部７１により空気路７３と遮断されている。
【００４２】
一方、気液分離部６１ｂ（図４参照）の位置では、図８Ｃに示すように、両螺旋状油路６１，６１の内周と空気路７３とが、切欠部８２ｃにより形成される気液分離連通路７４により内筒部７１を貫通して連通されている。
【００４３】
そして、モータハウジング３０において螺旋状油路形成部材７０の下流側端部（図４において右方向端部）に隣接する部位（図４のＳ８Ｄ−Ｓ８Ｄ線の位置）には、図８Ｄに示す連通油路３４と、気泡排出路３５とが形成されている。
【００４４】
連通油路３４は、両螺旋状油路６１，６１の出口（螺旋状油路出口）６１ｄ、６１ｄに軸方向に連続する位置で円環状に形成されている。また、気泡排出路３５は、空気路７３の図４において右方向の端部の中空部出口７３ａに軸方向に連続して配置されて、図８Ｄに示すように、断面円形の管路状に形成されている。なお、気泡排出路３５は、螺旋状油路形成部材７０の内筒部７１と略同径の円筒部３６により連通油路３４と遮断されている。
【００４５】
さらに、モータハウジング３０は、第２のカバー５２の近傍位置（図４のＳ８Ｅ−Ｓ８Ｅ線の位置）では、図８Ｅに示すように、円筒部３６と一体に形成されて連通油路３４の下部を軸方向に遮断する遮断壁部３７が設けられている。
【００４６】
また、モータハウジング３０において、さらに第２のカバー５２に近付いた図４のＳ８Ｆ−Ｓ８Ｆ線の位置には、図８Ｆに示すように、気泡排出路３５から遮断壁部３７を通ってモータ室３０ａに連通された気泡排出垂下路３８が形成されている。なお、気泡排出垂下路３８がモータ室３０ａに連通されている点は、図４参照のこと。
【００４７】
また、連通油路３４は、図４に示すように、遮断壁部３７および気泡排出垂下路３８と干渉することなく第２のカバー５２に形成された第２側部油路２４に接続されている。
【００４８】
次に、両螺旋状油路６１，６１の詳細および作用について説明する。
第１側部油路２２から各螺旋状油路６１，６１に冷却油が供給されると、冷却油は、軸方向に沿って流れる際に、螺旋状縦壁７２に沿って螺旋状に流れ、図９Ａの矢印ＦＬに示すように外径方向に遠心力が作用する。
【００４９】
このとき、遠心力（遠心加速度ａ（ｍ／ｓ２））は、螺旋状油路６１，６１の油路半径をｒ（ｍ：図９Ａ参照）、入力流量をＶ（Ｌ／ｍｉｎ）、油路断面積をＳ（ｍ２：図９Ｂ参照）としたとき、下記式（１）で表すことができる。
ａ∝[Ｖ２／（Ｓ２・ｒ）]  ・・・（１）
【００５０】
したがって、遠心力（遠心加速度ａ）は、入力流量Ｖに比例し、油路断面積Ｓおよび油路半径ｒに反比例する。なお、油路断面積Ｓは、各板材８１，８２の厚さおよび積層枚数により決定される螺旋状縦壁７２、７２どうしの間隔ｄと、リブ８１ｂ，８２ｂの径方向の長さｈｒとに基づいて設定することが可能である。
そして、実施の形態１では、冷却油に作用する遠心力（遠心加速度ａ）が気泡の浮力よりも大きくなるように、これらの値を設定している。
【００５１】
これにより、冷却油が各螺旋状油路６１，６１を流れた際には、気泡および気泡を含む体積率の低い冷却油が各螺旋状油路６１，６１の内径方向である内筒部７１の外周に集る。一方、気泡を含まないあるいは気泡の含有量が少ない体積率の高い冷却油は、各螺旋状油路６１，６１の外径方向である円管状穴３３の内周に集る。
【００５２】
図１０は、気泡を含む冷却油を、実際に各螺旋状油路６１，６１に流した際における、体積率の異なる冷却油の分布を示す図である。
この図に示すように、図において左側の各螺旋状油路６１，６１の冷却油入口６１ｃに流入した流入初期（非気液分離部６１ａに相当する）では、全体的に冷却油の体積率が低く、気泡は全体的に分散している。
【００５３】
それに対し、図において左右方向の中間以降の流入後期（気液分離部６１ｂに相当）では、体積率が高い冷却油、すなわち、気泡を多く含まない冷却油が、螺旋の外周に沿って移動する。一方、体積率が低い冷却油、すなわち、気泡を多く含む冷却油は、軸心部分の空気路７３を移動しているのが分かる。
【００５４】
このように、気泡を多く含む冷却油は、各螺旋状油路６１，６１の気液分離部６１ｂを通る際に、螺旋状油路６１の内周に集められ、気液分離連通路７４から空気路７３に集められる。
【００５５】
したがって、冷却油が、ハウジング油路２３の各螺旋状油路６１，６１を通過する際に、気液分離部６１ｂにおいて、気泡の多くが空気路７３に回収されて、図１の矢印Ｂｕに示すように、気泡排出垂下路３８を通りモータ室３０ａに戻される。
【００５６】
一方、気液分離部６１ｂで気泡が取り除かれた冷却油は、モータハウジング３０の連通油路３４から第２のカバー５２の第２側部油路２４を通り、モータ内部油路２５に供給され、モータＭのロータ１、ステータ２などの発熱対象部位の冷却を行う。
【００５７】
したがって、気泡を含む冷却油を、直接、モータＭの発熱部位に供給する場合と比較して、冷却油の熱伝導性を高く保持し、冷却性能を向上できる。さらには、気泡の熱による体積拡大による冷却油漏れの発生の抑制や、気泡を含むことによる潤滑性低下や、それによるキャビテーション、騒音の発生および劣化の促進を抑制できる。
【００５８】
（実施の形態１の効果）
（１）実施の形態１の回転電機の冷却装置は、
モータＭの内部に冷却油を循環させてモータＭの内部の発熱部を冷却する回転電機の冷却装置であって、
冷却油を循環させる循環油路２０の一部を形成するハウジング油路２３が、モータハウジング３０に設けられ、
ハウジング油路２３に、筒状に形成された筒状部としての内筒部７１と、冷却油の流路であり、内筒部７１の外周に沿って螺旋状に形成された螺旋状油路６１，６１と、内筒部７１の内側に形成された中空部としての空気路７３と螺旋状油路６１とを連通する気液分離連通路７４と、を備える気液分離部６１ｂが設けられている。
したがって、循環油路２０を循環される冷却油がハウジング油路２３を流れる際に、気泡を空気路７３に取り除くことができる。
これにより、冷却油に含まれる気泡を原因とする油漏れや冷却性能低下を抑制可能である。
【００５９】
（２）実施の形態１の回転電機の冷却装置は、
気液分離部６１ｂへの冷却油の導入口として、螺旋状油路６１の冷却油の流れの方向の上流端に設けられた冷却油入口６１ｃを備え、
気液分離部６１ｂからの冷却油の出口として、螺旋状油路６１における冷却油の流れの方向の下流端に設けられた螺旋状油路出口６１ｄと、空気路７３における冷却油の流れの方向で、気液分離連通路７４よりも下流に設けられた中空部出口７３ａとを備える。
したがって、気液分離部６１ｂを流れる冷却油は、気泡を多く含む冷却油を、中空部出口７３ａから排出し、一方、気泡を含まない冷却油を、螺旋状油路出口６１ｄから排出することができる。
【００６０】
（３）実施の形態１の回転電機の冷却装置は、
螺旋状油路出口６１ｄは、循環油路２０の発熱部よりも上流に接続され、
中空部出口７３ａは、モータハウジング３０の内部のモータ室３０ａに開口されている。
したがって、気泡を取り除いた冷却油を循環油路２０において発熱部に供給する一方、気泡を含む冷却油は中空部出口７３ａからモータ室３０ａに排出し、発熱部を経由しないようにすることができる。
よって、より確実に、冷却油に含まれる気泡を原因とする油漏れや冷却性能低下を抑制可能である。
【００６１】
（４）実施の形態１の回転電機の冷却装置は、
ハウジング油路２３は、
気液分離部６１ｂの上流に、螺旋状油路６１と空気路７３とが遮断された非気液分離部６１ａを備える。
したがって、非気液分離部６１ａにおいて、気泡を確実に内径側に移動させて十分に気液分離した状態の冷却油を気液分離部６１ｂに供給して、気泡を含む冷却油を、効率良く空気路７３に移動させることができる。
これにより、効率良く気液分離を行うことができる。
【００６２】
（５）実施の形態１の回転電機の冷却装置は、
気液分離部６１ｂは、冷却油の入力流量（Ｖ）、油路断面積（Ｓ）および油路半径（ｒ）が、螺旋状油路６１を流れる冷却油に作用する遠心力（遠心加速度ａ）が、前記冷却油に含まれる気泡の浮力を上回るように設定されている。
したがって、冷却油が螺旋状油路６１を流れる際に、遠心力により気泡を含まない冷却油を外径側に集めるとともに、気泡を内径側の内筒部７１に押し付け、空気路７３に移動させることができる。
【００６３】
（６）実施の形態１の回転電機の冷却装置は、
気液分離部６１ｂは、第２板材８２を軸方向に積層して形成され、
第２板材８２は、積層治具２００の円筒部２０２を挿入し、円筒部２０２を中心に回動可能な回動穴としての円環部８２ａの内周と、積層した状態で内筒部７１を形成する環状部としての円環部８２ａと、円環部８２ａから外径方向に延在され、積層した状態で螺旋状油路６１の螺旋状縦壁７２を形成するリブ８２ｂと、円環部８２ａの径方向の内外を連通する切欠部８２ｃと、を備える。
したがって、第２板材８２を積層して、螺旋状油路６１を形成するための、複雑な形状である螺旋状縦壁７２を有した螺旋状油路形成部材７０を形成することができる。したがって、型成形などにより螺旋状油路形成部材７０を形成するのと比較して、容易かつ安価に製造することが可能となる。
【００６４】
（７）実施の形態１の回転電機の冷却装置は、
第１板材８１および第２板材８２は、各板材８１、８２を、回動穴としての円環部８１ａ、８２ａを中心として回動させた際に、積層の方向に隣り合う各板材８１、８２のリブ８１ｂ、８２ｂと回動方向にずれて重なり合う位置で係合する係合部としての突起部８１ｄ、８２ｄを備える。
したがって、第１板材８１および第２板材８２を、隣り合う各板材８１、８２どうしで相対的に回動方向に位置をずらしながら積層する作業が容易となり、作業性を向上できる。
【００６５】
（８）実施の形態１の回転電機の冷却装置は、
第１板材８１および第２板材８２は、モータＭのロータ１を形成する電磁鋼板１００の内周の端材１０２により形成されている。
したがって、端材１０２の有効利用を図り、第１板材８１および第２板材８２のコストダウンを図ることができる。
【００６６】
（９）実施の形態１の回転電機の冷却装置は、
モータハウジング３０には、冷却水路３２が設けられ、
ハウジング油路２３が、冷却水路３２に並設されている。
したがって、ハウジング油路２３を移動する冷却油を冷却することができ、冷却油を効率良く冷却することができる。
【００６７】
（１０）実施の形態１の回転電機の冷却装置は、
ハウジング油路２３が、モータハウジング３０の上部に設けられている。
したがって、空気路７３から排出する泡をモータ室３０ａに戻すのが容易である。
【００６８】
（他の実施の形態）
以下に、他の実施の形態の回転電機の冷却装置について説明する。なお、他の実施の形態の回転電機の冷却装置について説明するのにあたり、共通するものには共通する符号を付けて説明を省略する。
【００６９】
（実施の形態２）
実施の形態２の回転電機の冷却装置は、第１板材（不図示）および第２板材２８２（図１１Ａ参照）の形状が実施の形態１と異なる。
【００７０】
第２板材２８２は、円環部２８２ａから外径方向に延びるリブ２８２ｂが一本のみとした例である。また、円環部２８２ａには、実施の形態１と同様に円環部２８２ａの径方向の内外を連通する切欠部２８２ｃが形成され、かつ、リブ２８２ｂには、突起部２８２ｄが形成されている。
【００７１】
また、不図示の第１板材は、実施の形態１と同様に、第２板材２８２との相違点は、切欠部２８２ｃを有しない点だけである。なお、円環部２８２ａの内周は、実施の形態１と同様に、積層治具２００の円筒部２０２を挿通して回動させる回動穴として用いる。
【００７２】
このような第１板材（不図示）と第２板材２８２とを、突起部２８２ｄを用いて実施の形態１と同様に、周方向に位置を異ならせながら積層すると、実施の形態２では不図示の内筒部の周囲に一本の螺旋状油路が形成される。
したがって、実施の形態２では、螺旋状油路形成部材（実施の形態２では不図示）が１つの螺旋状油路（実施の形態２では不図示）を有する点が実施の形態１と相違する。
【００７３】
よって、実施の形態２においても、螺旋状油路を流れる冷却油が螺旋状に流れて冷却油に遠心力が作用し、気泡が内筒部の内部の空気路に集められ、気泡が少ない冷却油と分離される。
【００７４】
（実施の形態３）
実施の形態３の回転電機の冷却装置も、第１板材（不図示）および第２板材３８２（図１１Ｂ参照）の形状が実施の形態１と異なる。
【００７５】
図１１Ｂに示すように、第２板材３８２のリブ３８２ｂは、その外径方向の先端部に、円環部３８２ａの軸心を中心とする円弧状のフランジ３８２ｆが一体に形成されている。なお、円環部３８２ａは、切欠部３８２ｃを有し、リブ３８２ｂは突起部３８２ｄを有する。
また、不図示の第１板材は、実施の形態１，２と同様に、第２板材３８２との相違点は、切欠部３８２ｃを有しない点のみである。
【００７６】
したがって、実施の形態３にあっても、第１板材（不図示）と第２板材３８２とを積層して螺旋状油路形成部材を形成する。そして、実施の形態３では、螺旋状油路形成部材（７０）の縦壁（７２）が、フランジ３８２ｆにより形成される円周方向の壁を一体に有する。
よって、この周方向の壁を有しないものと比較して、遠心力により外径方向に移動する冷却油を確実に縦壁（７２）の先端部近傍に溜めることができる。
【００７７】
（実施の形態４）
実施の形態４の回転電機の冷却装置も、第１板材（不図示）および第２板材４８２（図１１Ｃ参照）の形状が実施の形態１と異なる。
【００７８】
図１１Ｃに示すように、第２板材４８２は、円環部４８２ａの内側にリブ４８２ｂ，４８２ｂどうしを連結する連結部４８２ｅを備える。また、連結部３８２ｅには、円環部４８２ａは、円環部４８２ａの軸心の位置に、円形の回動穴４８２ｆを有する。さらに、実施の形態４では、円環部４８２ａは、周方向でリブ４８２ｂ，４８２ｂの中間位置に２つの切欠部４８２ｃを有する。なお、リブ４８２ｂは、実施の形態１〜３と同様に突起部４８２ｄを有する。
また、不図示の第１板材（８１）は、実施の形態１〜３と同様に、切欠部４８２ｃを有しない点のみである。
【００７９】
この実施の形態４では、第１板材（不図示）と第２板材４８２とを積層して螺旋状油路形成部材を形成する際には、回動穴４８２ｆに円筒（不図示）あるいは（円柱）を挿入し、両板材４８２を回動させる。
【００８０】
そして、実施の形態４において形成された螺旋状油路形成部材（７０）は、切欠部４８２ｃにより形成される気液分離連通路（不図示）は、各螺旋状油路（不図示）に連続的に形成することができる。
【００８１】
以上、本開示の回転電機の冷却装置を実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られず、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加などは許容される。
【００８２】
例えば、実施の形態では、気液分離部６１ｂの上流に非気液分離部６１ａを設けた例を示したが、これに限定されず、非気液分離部６１ａを設けることなく、螺旋状油路６１の全長に亘って気液分離連通路７４を設け、気液分離部６１ｂとしてもよい。
また、実施の形態では、螺旋状油路形成部材７０は、金属製の各板材８１，８２を積層させて形成した例を示したが、これに限定されない。例えば、螺旋状油路形成部材７０を、鋳造や切削加工などを用いて形成してもよい。また、螺旋状油路形成部材７０を形成する素材として樹脂などを用いた場合は、型成形など他の製造方法を用いることができる。
さらに、実施の形態では、冷却装置を回転電機としてのモータに適用した例を示したが、発電機にも適用することができる。
また、板材を、積層し回動穴を中心に回動させた際に、隣り合う板材と係合する係合部として突起部を示したが、これに限定されず、例えば、板材の一部を切り起こしてもよいし、あるいは、切り起こし部分と切欠部分とが係合する構造であってもよい。さらに、この係合部を設ける位置は、リブと係合するものは、リブに設けるが、上記のように切り起こしと切欠部分とで係合する場合は、円環部に設けてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１     ロータ
２０   循環油路
２３   ハウジング油路
３０   モータハウジング
３０ａ モータ室
３２   冷却水路
６１   螺旋状油路
６１ａ 非気液分離部
６１ｂ 気液分離部
６１ｃ 冷却油入口
６１ｄ 螺旋状油路出口
７０   螺旋状油路形成部材
７１   内筒部
７２   螺旋状縦壁
７３   空気路（中空部）
７３ａ 中空部出口
７４   気液分離連通路
７５   外管
８１   第１板材
８１ａ 円環部
８１ｂ リブ
８１ｄ 突起部（係合部）
８２   第２板材
８２ａ 円環部（回動穴）
８２ｂ リブ
８２ｃ 切欠部
８２ｄ 突起部（係合部）
１００ 電磁鋼板
１０２ 端材
２００ 積層治具
２０２ 円筒部
Ｍ     モータ（回転電機）
【図１】
2019161718.tif 000003
【図２】
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【図３】
2019161718.tif 000005
【図４】
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【図５Ａ】
2019161718.tif 000007
【図５Ｂ】
2019161718.tif 000008
【図６】
2019161718.tif 000009
【図７Ａ】
2019161718.tif 000010
【図７Ｂ】
2019161718.tif 000011
【図８Ａ】
2019161718.tif 000012
【図８Ｂ】
2019161718.tif 000013
【図８Ｃ】
2019161718.tif 000014
【図８Ｄ】
2019161718.tif 000015
【図８Ｅ】
2019161718.tif 000016
【図８Ｆ】
2019161718.tif 000017
【図９Ａ】
2019161718.tif 000018
【図９Ｂ】
2019161718.tif 000019
【図１０】
2019161718.tif 000020
【図１１Ａ】
2019161718.tif 000021
【図１１Ｂ】
2019161718.tif 000022
【図１１Ｃ】
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