(57)【要約】【課題】  特にロータで発生した熱を効率良く奪うことができ、モータ内部の冷却効果が高いモータの冷却構造を提供する。【解決手段】  モータは、ステータコイル３およびステータコア２を有するステータ１と、ステータコア２の内周側に位置して回転自在なロータ５とでなる。ロータ５は、中心に位置するロータ回転軸７の外周に筒状のロータスピンドル８を設け、このロータスピンドル８の外周にロータコア６を取付けてなる。ロータ回転軸７の外周面とロータスピンドル８の内周面との間に、端面が開口した冷却用空間１５を形成する。冷却用空間１５に面するロータスピンドル８の内周面１３は端面側ほど大径となるテーパ状とする。ロータ回転軸７の内部に冷却油１６用の給油路１７を設け、この給油路１７の冷却油吐出口１８を、冷却用空間１５に面するロータ回転軸７の外周面１４に形成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコイル、および環状に配列または形成されたステータコアを有するステータと、前記ステータコアの内周側に位置して前記ステータに対し回転自在なロータとでなるモータにおいて、前記ロータは、中心に位置するロータ回転軸の外周に筒状のロータスピンドルを設け、このロータスピンドルの外周にロータコアを取付けてなり、前記ロータ回転軸の外周面と前記ロータスピンドルの内周面との間に端面が開口した冷却用空間が形成され、この冷却用空間に面するロータスピンドルの内周面は端面側ほど大径となるテーパ状であり、前記ロータ回転軸の内部に冷却油用の給油路を設け、この給油路の冷却油吐出口を、前記冷却用空間に面するロータ回転軸の外周面に形成したことを特徴とするモータの冷却構造。
【請求項２】
請求項１において、前記冷却用空間内に、前記ロータスピンドルの内周面に沿って流れる冷却油の円滑な流れを阻害する阻害部を設けたモータの冷却構造。
【請求項３】
請求項１また請求項２において、前記給油路の冷却油吐出口を、前記ロータ回転軸の外周面の軸方向複数箇所に形成したモータの冷却構造。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記ステータコイルおよびステータコアを収容するステータハウジングに、前記冷却油を排出する排油路を設け、前記ステータハウジングにおける前記ロータスピンドルまたはロータコアの端面と対向する側壁部に、前記ロータスピンドルまたはロータコアの端面と近接して、この端面に沿って外径側へ流れる冷却油を前記排油路へ案内する導油リングを設けたモータの冷却構造。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記ステータコイルおよびステータコアを収容するステータハウジングにおける、前記ロータスピンドルおよびロータコアの端面と対向する側壁部と、前記ロータスピンドルおよびロータコアの端面との間に、前記冷却用空間の端部から外径側へ流れる冷却油を前記ステータコイルに到達可能とする隙間を設けたモータの冷却構造。
【請求項６】
請求項５において、前記ステータコイルを、コイル巻線に前記冷却油が直接に触れる非モールド構造としたモータの冷却構造。
【請求項７】
請求項１ないし請求項３、請求項５、および請求項６のいずれか１項において、前記ステータコイルおよびステータコアを収容するステータハウジングにおける前記ロータスピンドルおよびロータコアの端面と対向する側壁部に、前記冷却用空間の端部から外径側へ流れる冷却油を、前記ロータスピンドルまたはロータコアにかかるように案内する導油リングを設けたモータの冷却構造。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の冷却構造を備えたモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ステータコアの内周側にロータを配置したモータにおけるモータ内部の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステータコイル、および環状に配列または形成されたステータコアを有するステータと、前記ステータコアの内周側に位置して前記ステータに対し回転自在なロータとでなるモータの内部冷却方式としては、例えば特許文献１に示されているように、ロータ回転軸の内部を中空にすると共に、この中空部と外周側とを連通する小穴を設け、前記中空部に外部から冷却油を圧送し、ロータ回転軸の回転による遠心力で中空部内の冷却油を小穴から外周側に飛散させて、ステータコイルを冷却する手法がとられている。
【特許文献１】特開平９−１５４２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記方式によれば、小穴から外周側に飛散した冷却油がステータコイルに当たることにより、ステータコイルで発生した熱を効率良く奪うことができる。しかし、ロータには冷却油が当たらないので、ロータで発生した熱を奪うことに限界がある。
【０００４】
この発明の目的は、特にロータで発生した熱を効率良く奪うことができ、モータ内部の冷却効果が高いモータの冷却構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明のモータの冷却構造は、ステータコイル、および環状に配列または形成されたステータコアを有するステータと、前記ステータコアの内周側に位置して前記ステータに対し回転自在なロータとでなるモータにおいて、前記ロータは、中心に位置するロータ回転軸の外周に筒状のロータスピンドルを設け、このロータスピンドルの外周にロータコアを取付けてなり、前記ロータ回転軸の外周面と前記ロータスピンドルの内周面との間に端面が開口した冷却用空間が形成され、この冷却用空間に面するロータスピンドルの内周面は端面側ほど大径となるテーパ状であり、前記ロータ回転軸の内部に冷却油用の給油路を設け、この給油路の冷却油吐出口を、前記冷却用空間に面するロータ回転軸の外周面に形成したことを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、外部から供給される冷却油が、ロータ回転軸内の給油路を通って、ロータ回転軸の外周面に開口する冷却油吐出口から冷却用空間に吐出される。吐出された冷却油は、ロータスピンドルのテーパ状内周面に当たり、ロータスピンドルの回転による遠心力により、テーパ状内周面の全域に拡散した状態となって大径側へ移動する。この間、ロータで発生した熱を効率良く奪うことができる。
【０００７】
前記冷却用空間内に、前記ロータスピンドルの内周面に沿って流れる冷却油の円滑な流れを阻害する阻害部を設けるのが良い。前記阻害部は、例えば堰または溝で構成される。
阻害部が設けられていると、ロータスピンドルの内周面の全面に冷却油を導くことができるため、ロータで発生した熱を奪う効果が高くなる。
【０００８】
前記給油路の冷却油吐出口を、前記ロータ回転軸の外周面の軸方向複数箇所に形成してもよい。
冷却油吐出口が軸方向複数箇所に形成されていると、ロータスピンドルのテーパ状内周面で冷却油が軸方向に均等に拡散した状態となるため、ロータを軸方向に均等に冷却することができる。
【０００９】
この発明において、前記ステータコイルおよびステータコアを収容するステータハウジングに、前記冷却油を排出する排油路を設け、前記ステータハウジングにおける前記ロータスピンドルまたはロータコアの端面と対向する側壁部に、前記ロータスピンドルまたはロータコアの端面と近接して、この端面に沿って外径側へ流れる冷却油を前記排油路へ案内する導油リングを設けることができる。
上記導油リングが設けられていると、ロータスピンドルまたはロータコアの端面に沿って外径側へ流れる冷却油が排油路へ案内されることになり、ロータとステータとのギャップ部に冷却油が流れ込まないようにできる。それにより、前記ギャップ部に溜った冷却油の攪拌抵抗によるモータ損失の発生を防げる。
【００１０】
また、この発明において、前記ステータコイルおよびステータコアを収容するステータハウジングにおける、前記ロータスピンドルおよびロータコアの端面と対向する側壁部と、前記ロータスピンドルおよびロータコアの端面との間に、前記冷却用空間の端部から外径側へ流れる冷却油を前記ステータコイルに到達可能とする隙間を設けてもよい。その場合、前記ステータコイルを、コイル巻線に前記冷却油が直接に触れる非モールド構造とするのがよい。
上記隙間が設けられていると、冷却用空間の端部から外径側へ流れる冷却油がステータコイルに到達して、この冷却油によりステータコイルを冷却することができる。特に、ステータコイルが非モールド構造であると、コイル巻線に冷却油が直接に触れるため、冷却効果が高くなる。
【００１１】
さらに、この発明において、前記ステータコイルおよびステータコアを収容するステータハウジングにおける前記ロータスピンドルおよびロータコアの端面と対向する側壁部に、前記冷却用空間の端部から外径側へ流れる冷却油を、前記ロータスピンドルまたはロータコアにかかるように案内する導油リングを設けてもよい。
上記導油リングが設けられていると、冷却用空間の端部から外径側へ流れる冷却油がロータスピンドルまたはロータコアにかかるように案内され、この冷却油によりロータスピンドルまたはロータコアを冷却するため、ロータスピンドルの内周面からだけ冷却油で冷却する場合に比べて、ロータで発生した熱をより一層効率良く奪うことができる。
【００１２】
上記各冷却構造は各種モータに適用することができる。この冷却構造が適用されたモータは、内部の冷却性に優れる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明のモータの冷却構造は、ステータコイル、および環状に配列または形成されたステータコアを有するステータと、前記ステータコアの内周側に位置して前記ステータに対し回転自在なロータとでなるモータにおいて、前記ロータは、中心に位置するロータ回転軸の外周に筒状のロータスピンドルを設け、このロータスピンドルの外周にロータコアを取付けてなり、前記ロータ回転軸の外周面と前記ロータスピンドルの内周面との間に端面が開口した冷却用空間が形成され、この冷却用空間に面するロータスピンドルの内周面は端面側ほど大径となるテーパ状であり、前記ロータ回転軸の内部に冷却油用の給油路を設け、この給油路の冷却油吐出口を、前記冷却用空間に面するロータ回転軸の外周面に形成したため、特にロータで発生した熱を効率良く奪うことができ、モータ内部の冷却効果が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明の第１の実施形態を図１と共に説明する。この冷却構造が適用されたモータは、ステータ１とロータ２とでなり、それぞれのステータコア２とロータコア６間にラジアル方向のギャップ部１０を設けたラジアルギャップ型のモータである。
【００１５】
ステータ１は、環状の前記ステータコア２と、このステータコア２の軸方向両側に配置されたステータコイル３と、これらステータコア２およびステータコイル３を収容するステータハウジング４とで構成される。ステータコア２は、詳しくは、環状に配列された各個別コアにそれぞれステータコイルを巻回したものであり、ステータハウジング４の内周面に固定されている。ステータコア２およびステータコイル３とステータハウジング４間の空間は、モールド材１１によりモールドされている。
【００１６】
ロータ５は、前記ステータコア２の内周側に配置されたものであり、永久磁石からなる環状の前記ロータコア６と、ロータ５の中心に位置するロータ回転軸７と、これらロータコア６とロータ回転軸７間に介在して両者を一体に回転するように結合する筒状のロータスピンドル８とで構成される。ロータ回転軸７は、軸受１２によりステータハウジング４に対し回転自在に支持されている。ロータ回転軸７とロータスピンドル８、およびロータスピンドル８とロータコア６は、それぞれ例えば圧入により互いに固定されている。
【００１７】
ロータ回転軸７は中間部に拡径部７ａを有し、この拡径部７ａおよびその軸方向左側の箇所の外周に、ロータスピンドル８の右端部８ａおよび中間部８ｂがそれぞれ接している。ロータスピンドル８におけるロータ回転軸７と接しない非接触部８ｃの内周面１３は、端面側（この実施形態では図の左側）ほど大径となるテーパ状に形成されている。このテーパ状内周面１３とロータ回転軸７の外周面１４との間には、冷却用空間１５が形成されている。冷却用空間１５は、端面が開口している。ロータスピンドル非接触部８ｃのさらに先端側は、ロータコア６の端面に沿うつば部８ｄとされている。
【００１８】
モータ内部の冷却用として、ロータ回転軸７の内部に冷却油１６用の給油路１７が設けられている。そして、この給油路１７の冷却油吐出口１８が、冷却用空間１５に面するロータ回転軸７の外周面１４に形成されている。この実施形態の場合、ロータ回転軸７の外周面１４の軸方向２箇所に、それぞれ冷却油吐出口１８が２箇所ずつ形成されている。軸方向同位置の２箇所の冷却油吐出口１８は、それぞれ１８０度の位相をなす位置に配置されている。また、軸方向位置が異なる２箇所の冷却油吐出口１８は、互いに位相を異ならせてある。冷却油吐出口１８は、ロータ回転軸７の外周面の軸方向３箇所以上に形成してもよい。
【００１９】
前記給油路１７には、外部から冷却油１６が圧送により供給される。冷却油１６を圧送する給油ホース（図示せず）は、ステータハウジング４にボルト１９で固定したキャップ２０に接続される。このキャップ２０とロータ回転軸７との間には、モータ内部と外部とを密封するオイルシール２１を介在させてある。
【００２０】
前記冷却用空間１５の開口端は、冷却油１６を外部に排出する排油路２３に繋がっている。この排油路２３は、ロータスピンドル８のつば部８ｄの軸方向外側からステータハウジング４の環状溝４ａに続き、さらに油タンク２４を経て、モータ外部に続いている。ステータハウジング４におけるロータコア６の端面と対向する側壁部には、先端をロータコア６の端面に近接させた導油リング２５が設けられている。この導油リング２５は、ロータコア６の端面に沿って外径側へ流れる冷却油１６を排油路２３へ案内することで、冷却油１６がステータコア２とロータコア６間のギャップ部１０に流れ込まないようにするものである。
【００２１】
図３に示すように、ロータスピンドル８のテーパ状内周面１３に環状等の形状をした溝からなる阻害部４０を設ければ、冷却油１６の円滑な流れを阻害して、テーパ状内周面１３の全面に冷却油１６を導くことができる。それにより、ロータ５で発生した熱を奪う効果が高くなる。阻害部４０としては、溝の代わりに、テーパ状内周面１３から冷却油用空間１５に突出する堰としてもよい。
【００２２】
このモータの冷却構造によると、外部から供給される冷却油１６が、ロータ回転軸７内の給油路１７を通って、ロータ回転軸７の外周面に開口する冷却油吐出口１８から冷却用空間１５に吐出される。吐出された冷却油１６は、ロータスピンドル８のテーパ状内周面１３に当たり、ロータスピンドル８の回転による遠心力により、テーパ状内周面１３の全域に拡散した状態となって大径側へ移動する。この間、ロータ５で発生した熱を効率良く奪う。
【００２３】
テーパ状内周面１３の大径側の端部まで移動した冷却油１６は、排油路２３を通って油タンク２４に溜り、油タンク２４の余剰分の冷却油１６がモータ外部へ排出される。導油リング２５が設けられているため、冷却油１６がステータコア２とロータコア６間のギャップ部１０に流れ込むことがなく、ギャップ部１０に溜った冷却油１６の攪拌抵抗によるモータ損失を生じさせない。
【００２４】
図２は、この発明の第２の実施形態を示す。前記第１の実施形態の冷却構造が、ロータ５で発生した熱を効率良く奪うことの他に、ギャップ部１０に溜った冷却油１６の攪拌抵抗によるモータ損失の防止を重視しているのに対し、この第２の実施形態の冷却構造は、ステータコイル２の冷却効果を重視した構成としている。具体的には、ステータハウジング４の内側側壁部とロータスピンドル８およびロータコア６の端面との間に隙間３１を設けて、冷却用空間１５の端部から外径側へ流れる冷却油１６が、ステータコイル３を通って油タンク２４に流れ込むように排油路３２を形成してある。ステータコイル３は、コイル巻線に冷却油１６が直接に触れる非モールド構造である。すなわち、ステータコイル３は、モールドしておらず、コイル巻線が露出している。また、ステータハウジング４の内側側壁部には、前記隙間３１を流れる冷却油１６をロータコア６にかかるように案内する導油リング３３を設けている。
【００２５】
上記排油路３２は、ロータスピンドル８、ロータコア６、およびステータコア２の左右両側に形成してある。それに伴い、第１の実施形態とは異なり、ロータ回転軸７の外周面に、給油路１７の冷却油１６を右側の排油路３２に吐出する冷却油吐出口３４が設けられている。
【００２６】
この第２の実施形態の冷却構造によっても、第１の実施形態の冷却構造と同様に、冷却油１６が冷却油吐出口１８から冷却用空間１５に吐出され、その冷却油１６がロータスピンドル８のテーパ状内周面１５および端面に沿って移動する間にロータ５で発生した熱を効率良く奪うことができる。加えて、この第２の実施形態の場合は、隙間３１を流れる冷却液１６が、導油リング３３によってロータコア６にかかるように案内されるため、ロータコア６が直接に冷却され、ロータ５で発生した熱をより一層効率良く奪うことができる。さらに、冷却油１６が非モールド構造であるステータコイル３のコイル巻線に触れながら流れるため、ステータコイル３で発生した熱も奪うことができる。これらのことから、この実施形態の冷却構造は、モータ内部の冷却効果が高いと言える。
ただし、冷却油１６がステータコア２とロータコア６間のギャップ部１０に流れ込むため、ギャップ部１０に溜った冷却油１６の攪拌抵抗によりモータ損失が生じることを防げない。
【００２７】
上記各実施形態の冷却構造が適用されたモータは、いずれもモータ内部の冷却効果に優れるが、それぞれに特長がある。よって、モータの仕様、用途等に応じて両タイプの冷却構造を選択すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかる冷却構造が適用されたモータの断面図である。
【図２】この発明の第２の実施形態にかかる冷却構造が適用されたモータの断面図である。
【図３】この発明の変形例であるモータの主要部の断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…ステータ
２…ステータコア
３…ステータコイル
４…ステータハウジング
５…ロータ
６…ロータコア
７…ロータ回転軸
８…ロータスピンドル
１０…ギャップ部
１１…モールド材
１３…ロータスピンドルの内周面
１４…ロータ回転軸の外周面
１５…冷却用空間
１６…冷却油
１７…給油路
１８，３４…冷却油吐出口
２３，３２…排油路
２５，３３…導油リング
３１…隙間
４０…阻害部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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