JP2013013182A

JP2013013182A - モータの冷却構造

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Publication number: JP2013013182A
Application number: JP2011142910A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Fukushima; 智宏福島
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2013-01-17

Abstract

【課題】外周側に配置されたステータの軸方向長に関わらず、高い冷却能力を有して局部的な温度上昇を抑制できるモータの冷却構造を提供する。
【解決手段】冷却油２９が封入されたケース２と、ケース２に軸線ＡＸ回りに回転自在に軸承されたロータ３と、ロータ３の外周側に同軸に離隔して配置されケース２に固設されたステータ６とを備えるモータの冷却構造１であって、ロータ３は、軸線ＡＸ方向に延在して冷却油が供給される軸方向油路８と、軸方向油路８から分岐してロータ外周面の軸線ＡＸ方向に離隔した複数箇所にそれぞれ開口（５８１）する複数の径方向油路９と、を有する。さらに、ロータ３はシャフト４およびロータコア５で構成され、シャフト４の外周面に刻設された軸方向溝４５によって軸方向油路８が形成され、ロータコア５の内部に径方向に穿設された径方向孔（５７、５８）によって径方向油路９が形成されることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷却油を用いたモータの冷却構造に関する。

モータには様々な方式および構造があり、通常ロータおよびステータはコア（鉄心）を備え、少なくとも一方はコイル（巻線）を備える。コアは磁気回路を構成しており、モータ動作時にコア内部でうず電流損やヒステリシス損などの無負荷損が発生する。コイルは電気回路を構成しており、モータ動作時にコイル内部では抵抗損を始めとする負荷損が発生する。無負荷損および負荷損の発生によりモータ内部の温度が上昇するので、冷却の必要が生じる。一般的に、容量の小さなモータでは空気による自然冷却が行われ、容量が或る程度以上になるとケースに封入した冷却油を用いた冷却が行われる。冷却油は、ロータを軸承する軸受部などを潤滑するための潤滑油と共通になっている場合が多い。

この種の冷却油を用いたモータの冷却構造の一技術例が特許文献１に開示されている。特許文献１の請求項１には、ロータシャフトおよびコアからなるロータを備え、ロータシャフトが軸方向油路および径方向油路を有し、コアが軸方向油路を有し、ロータシャフトの軸方向油路に油を供給する供給手段が設けられたモータの冷却回路が開示されている。この冷却回路では、３つの油路に順番に冷却油が流れて、ロータが冷却される。請求項２には、さらにロータの径方向外方に配設されて軸方向両端に張り出すコイルエンドを有するステータを備え、ロータのコアの軸方向両端に配設されたプレートにコイルエンドの径方向内側で開口する油孔が形成された構成が開示されている。この構成では、ロータ側のプレートからステータ側のコイルエンドに向けて遠心力の作用により冷却油が供給され、ステータも冷却される。

特開平９−１８２３７５号公報

ところで、特許文献１に開示されたモータの冷却回路では、ロータ側に供給された冷却油をステータにも供給して冷却できる点は好ましいが、ステータ側への冷却油の供給箇所がコイルエンド２箇所に限定されている。このため、ステータの軸方向中間部に冷却油が到達しにくく、特にステータの軸方向長が長い場合に軸方向中間部の冷却性能が不十分になって局部的に過大な温度上昇が発生しがちである。

本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたもので、外周側に配置されたステータの軸方向長に関わらず、高い冷却能力を有して局部的な温度上昇を抑制できるモータの冷却構造を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決する請求項１に係るモータの冷却構造の発明は、冷却油が封入されたケースと、前記ケースに軸線回りに回転自在に軸承されたロータと、前記ロータの外周側に同軸に離隔して配置され前記ケースに固設されたステータとを備えるモータの冷却構造であって、前記ロータは、軸線方向に延在して前記冷却油が供給される軸方向油路と、前記軸方向油路から分岐してロータ外周面の軸線方向に離隔した複数箇所にそれぞれ開口する複数の径方向油路と、を有する。

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記ロータは、前記軸線上に配置されたシャフト、および前記シャフトの外周に一体的に組み付けられた円筒状のロータコアを含んで構成され、前記シャフトの外周面に軸線方向に刻設された軸方向溝によって前記軸方向油路が形成され、前記ロータコアの内部に径方向に穿設され、内側がコア内周面に開口して前記シャフトの前記軸方向溝に臨み、外側がコア外周面に開口する径方向孔によって前記径方向油路が形成され、前記ステータは、内周側に磁極ティースおよびスロット空間をもつ円筒状のステータコア、および前記スロット空間に導体が配置されたコイルを含んで構成される。

請求項３に係る発明は、請求項２において、前記ロータコアは、環状で薄いロータコアプレートが軸線方向に複数枚積層されて構成されており、一部のロータコアプレートは前記コア内周面に開口して前記シャフトの軸方向溝に臨む有底の内側スリット穴を有し、前記一部のロータコアプレートに隣接する別の一部のロータコアプレートは前記コア外周面に開口する有底の外側スリット穴を有し、前記内側スリット穴と前記外側スリット穴とが前記ロータコアの内部で連通して前記径方向孔となり前記径方向油路が形成される。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記軸方向油路における前記冷却油の供給位置と前記複数の径方向油路の分岐位置との各距離に応じ、前記距離が小さいほど当該の径方向油路の断面積を小とし、前記距離が大きいほど当該の径方向油路の断面積を大としている。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記軸方向油路における前記冷却油の供給位置と前記ケース内で前記冷却油が滞留する底部とを連通する吸上げ油路をさらに備え、あるいは、前記軸方向油路における前記冷却油の供給位置と前記ケース内で前記冷却油が滞留する底部とを連通する汲上げ油路、および前記汲上げ油路の途中に配設されたオイルポンプをさらに備える。

請求項１に係るモータの冷却構造の発明では、ロータは、軸線方向に延在して冷却油が供給される軸方向油路と、軸方向油路から分岐してロータ外周面の軸線方向に離隔した複数箇所にそれぞれ開口する複数の径方向油路と、を有する。このため、ロータが回転すると、軸方向油路に供給された冷却油は、遠心力の作用によって複数の径方向油路を径方向外向きに流出し、ロータ外周面の開口から飛び出して外周側のステータに供給される。したがって、ステータの軸方向長に応じて適当数の径方向油路をロータの軸線方向に離隔して設けることにより、ステータの軸線方向の各所に十分な量の冷却油を供給でき、高い冷却能力を有してステータの局部的な温度上昇を抑制できる。また、ロータも、軸方向油路および複数の径方向油路を流れる冷却油によって良好に冷却される。

請求項２に係る発明では、ロータは、シャフトおよびロータコアを含んで構成され、シャフトの外周面の軸方向溝によって軸方向油路が形成され、ロータコアの径方向孔によって径方向油路が形成され、一方、ステータはステータコアおよびコイルを含んで構成される。これにより、ロータの軸方向油路および径方向油路を簡易に形成できるので、部材加工の手間によるコストの増加を抑制できる。また、局部的な温度上昇の発生し易いコイルがステータの内周側に配置されてその複数箇所に直接的に冷却油が供給されるので、高い冷却能力を一層確実にできる。

請求項３に係る発明では、ロータコアはロータコアプレートが複数枚積層されて構成されており、一部のロータコアプレートは内側スリット穴を有し、隣接する別の一部のロータコアプレートは外側スリット穴を有し、内側スリット穴と外側スリット穴とが連通して径方向油路が形成される。内側スリット穴および外側スリット穴は、環状のロータコアプレートの径方向の途中までのスリットであるので、プレートの環状形状が維持されており、ロータコアの機械的強度の確保が容易である。また、ロータコアを製造するためのプレートの積層作業の作業性が低下しない。仮に、ロータコアプレートの内周面から外周面にまで達するスリットを形成してプレートを環状形状からＣ字形状に変更すると、ロータコアの機械的強度が低下しがちであり、積層作業の作業性が低下するおそれも生じる。

請求項４に係る発明では、軸方向油路における冷却油の供給位置と径方向油路の分岐位置との距離が小さいほど当該の径方向油路の断面積を小とし、距離が大きいほど当該の径方向油路の断面積を大としている。これにより、各径方向油路に関わる流体抵抗が均等化されて冷却油が均等に配分されるので、ステータの軸方向の各部が均等に冷却され、一層高い冷却能力を確保できる。

請求項５に係る発明では、軸方向油路における冷却油の供給位置とケース底部とを連通する吸上げ油路をさらに備え、あるいは、汲上げ油路およびオイルポンプをさらに備える。本発明で、軸方向油路および径方向油路を有するロータが回転すると遠心ポンプとして作用するので、吸上げ圧が発生する。吸上げ圧が軸方向油路における冷却油の供給位置とケース底部との高さに拠る油圧差よりも大きい場合は、吸上げ油路を備えることで自動的に冷却油が軸方向油路まで吸い上げられる。吸上げ圧が高さに拠る油圧差よりも小さい場合は、汲上げ油路およびオイルポンプを備えて、ポンプ吐出圧により冷却油を軸方向油路まで汲み上げることができる。なお、オイルポンプには、ロータの回転を利用したメカニカルオイルポンプや、電気で動作する電動オイルポンプなどを用いる。吸上げ油路を備える場合、ならびの汲上げ油路およびオイルポンプを備える場合のいずれも、簡易な構成で軸方向油路に冷却油を安定して供給できる。

第１実施形態のモータの冷却構造を模式的に示す軸線方向に沿った断面図である。第１実施形態のモータの冷却構造を模式的に示す軸線と直交する面の断面図であり、図１のＸ−Ｘ方向矢視断面図である。第１実施形態のロータコアを構成する３タイプのロータコアプレートの形状を説明する図である。第２実施形態のモータの冷却構造を模式的に示す断面図である。第３実施形態のモータの冷却構造を模式的に示す断面図である。第３実施形態のロータコアを構成する２タイプのロータコアプレートの形状を説明する図である。第１実施形態から油路の形状を変形した第４実施形態のモータの冷却構造を模式的に示す断面図である。第１実施形態から油路の形状を変形した第５実施形態のモータの冷却構造を模式的に示す断面図である。汲上げ油管およびメカニカルオイルポンプを備える第６実施形態のモータの冷却構造を模式的に示す断面図である。汲上げ油管および電動オイルポンプを備える第７実施形態のモータの冷却構造を模式的に示す断面図である。

本発明の第１実施形態のモータの冷却構造について、図１〜図３を参考にして説明する。図１は、第１実施形態のモータの冷却構造１を模式的に示す軸線ＡＸ方向に沿った断面図である。また、図２は、第１実施形態のモータの冷却構造１を模式的に示す軸線ＡＸと直交する面の断面図であり、図１のＸ−Ｘ方向矢視断面図である。モータの冷却構造１は、ケース２、軸方向油路８および複数の径方向油路９を有するロータ３、ロータ３の外周側のステータ６、吸上げ油管７１などにより構成されている。

ケース２は、軸線ＡＸをもつ略円筒状のケース筒部２１、ケース筒部２１の両側の円形開口を塞ぐ円板状の２つのケース側部２２、２３、およびケース筒部２１の下側の架台２４が一体的に形成されて構成されている。一方のケース側部２２の中央には軸孔２５が穿設され、軸孔の周囲に軸受部２６が配設されている。他方のケース側部２３から軸線ＡＸ方向内寄りに入った位置には、ケース筒部２１から延設された環状の支持座２７が配置され、支持座２７の内周側に軸受部２８が配設されている。また、ケース２の内部空間には冷却油２９が封入されている。冷却油２９の油面ＯＬはロータ３の最下端よりも低く、ステータ６の一部は冷却油２９中に浸漬している。

ロータ３は、軸線ＡＸ上に配置されたシャフト４、およびシャフトの外周に一体的に組み付けられた円筒状のロータコア５を含んで構成されている。シャフト４の一端４１は、ケース２の一方のケース側部２２の中央の軸孔２５を油密に挿通してケース２の外部に延長されており、負荷を連結して回転駆動できるようになっている。シャフト４の一端４１寄りは、一方のケース側部２２の軸受部２６によって回転自在に軸承されている。また、シャフト４の他端４２は、支持座２７の内周側の軸受部２８によって回転自在に軸承されている。

シャフト４の軸心には、他端４２から軸線方向ＡＸの中央付近まで延在する軸心供給油路４３が穿設されている。軸心供給油路４３の他端４２側の開口４３１には、後述する吸上げ油管７が連結されている。また、軸心油路４３の軸線方向ＡＸ中央付近の先端４３２から径方向に延在する２個の径方向供給油路４４が穿設されている。２個の径方向供給油路４４は軸対称位置（図１では上下方向）に配設され、シャフト４の外周に開口４４１を有している。

シャフト４の外周面には、軸線ＡＸ方向に２個の軸方向溝４５が刻設されている。２個の軸方向溝４５は、径方向供給油路４４の開口４４１に連通する軸対称位置に配設されている。各軸方向溝４５は、ロータコア５の軸線方向端部付近まで延在し、軸受部２６、２８には達していない。各軸方向溝４５は、冷却油を軸線ＡＸ方向に流す本発明の軸方向油路８を形成している。また、径方向供給油路４４の開口４４１は、軸方向油路８に冷却油を供給する供給位置８１に相当する。

ロータコア５は、環状で薄い３種類のロータコアプレート５１〜５３が軸線ＡＸ方向に複数枚積層されて構成されている。図３は、第１実施形態のロータコア５を構成する３タイプのロータコアプレート５１〜５３の形状を説明する図である。図３の（１）は内側スリット穴５７を有する第１タイプのロータコアプレート５１（以降第１プレート５１と略称）の形状、（２）は外側スリット穴５８を有する第２タイプのロータコアプレート５２（以降第２プレート５２と略称）の形状、（３）はスリット穴５７、５８を有さない第３タイプのロータコアプレート５３（以降第３プレート５３と略称）の形状である。

第１〜第３プレート５１〜５３は、内周縁５４が同一内径でかつ外周縁５５が同一外径の帯幅Ｗの環状で、高い透磁率を有する薄い電磁鋼板を基にして作られている。すなわち、環状の電磁鋼板に、周方向に９０°ピッチで回転対称に４個の細長い矩形の磁極孔５６が穿設され、これによって図３の（３）の第３プレート５３が作られている。さらに、第３プレート５３の内周縁５４から径方向外向きに、軸対称位置に２個の内側スリット穴５７が形成され、これによって図３の（１）の第１プレート５１が作られている。内側スリット穴５７は、磁極孔５６の間に配置されており、内周縁５４の開口５７１から底部５７２までスリット幅ｄが一定であり、外周縁５５までの帯幅Ｗの半ば過ぎまで形成されている。

また、第３プレート５３の外周縁５５から径方向内向きに、軸対称位置に２個の外側スリット穴５８が形成され、これによって図３の（２）の第２プレート５２が作られている。外側スリット穴５８は、磁極孔５６の間に配置されており、外周縁５５の開口５８１から底部５８２までスリット幅ｄは内側スリット穴５７と同一であり、内周縁５４までの帯幅Ｗの半ば過ぎまで形成されている。内側スリット穴５７および外側スリット穴５８はそれぞれ底部５７１、５７２を有して径方向に貫通せず、第１および第２プレート５１、５２の環状形状が維持されている。

図１および図２に戻り、ロータコア５の構成について説明する。ロータコア５は、軸線ＡＸ方向に３種類の第１〜第３プレート５１〜５３が順次積層されて構成されている。図１を参考にして詳述すると、シャフト４の一端４１寄りの外周にエンドプレート５Ｅ１が配置される。そして、シャフト４の一端４１側から他端４２側へと順番に、エンドプレート５Ｅ１に隣接して複数枚の第３プレート５３が積層され、以下順次隣接して複数枚の第２プレート５２および複数枚の第１プレート５１が積層されている。この複数枚の第３、第２、および第１プレート５３、５２、５１の積層が５回繰り返される。最後に、他端４２寄りに複数枚の第３プレート５３が積層され、別のエンドプレート５Ｅ２が配置される。

なお、第１〜第３プレート５１〜５３の基になる電磁鋼板１枚ごとの厚さにばらつきがある場合には、適宜積層枚数が加減されて積層厚さが調整される。２つのエンドプレート５Ｅ１、５Ｅ２の間は、図略の締結部材により堅くバインドされてロータコア５の形状が定まる。また、図２に示されるように、第１〜第３プレート５１〜５３の各磁極孔５６を軸線ＡＸ方向に貫通して永久磁石５Ｍが埋め込まれる。

図１に示されるようにロータコア５が構成されると、５箇所で隣接する第１プレート５１の内側スリット穴５７と第２プレート５２の外側スリット穴５８とが径方向の中間でオーバーラップして径方向孔となり、本発明の径方向油路９を形成する。５個の径方向油路９の内側、すなわち内側スリット穴５７の内側開口５７１は、シャフト５の軸方向溝に臨んで連通するようになっている。また、５個の径方向油路の外側、すなわち外側スリット穴５８の外側開口５８１は、コア外周面に開口するようになっている。

ステータ６は、ロータ３の外周側に同軸に離隔して配置され、ケース２のケース筒部２１の内周面に固設されている。ステータ６は、ステータコア６１およびコイル６５を含んで構成されている。図２に示されるように、ステータコア６１は、内周側に突出する６個の磁極ティース６２をもち、それぞれの磁極ティース６２の間はスロット空間６３になっている。スロット空間６３には、導体が配置されてコイル６５が構成されている。コイル６５は各磁極ティース６２を周回する集中巻コイルとなっているが、これに限定されず分布巻コイルであってもよい。コイル６５は、軸線ＡＸ方向の端部ではステータコア６１よりも突出してコイルエンド部を形成している。

吸上げ油管７１は、シャフト４の軸心供給油路４３の開口４３１と、ケース２内で冷却油２９が滞留する底部とを連通している。吸上げ油管７は、金属製管材や樹脂製管材で構成することができる。吸上げ油管７１とシャフト４の軸心供給油路４３および径方向供給油路４４とにより、本発明の吸上げ油路が構成されている。本実施形態で、軸方向油路８および径方向油路９を有するロータ３が回転すると遠心ポンプとして作用するので、吸上げ圧が発生する。さらに本実施形態ではモータの回転数が比較的大きく、吸上げ圧が軸方向油路８における冷却油の供給位置８１（径方向供給油路４４の開口４４１）とケース２底部との高さに拠る油圧差よりも大きくなる。したがって、軸方向油路８の供給位置８１まで冷却油２９を吸い上げ、安定して供給することができる。

次に、第１実施形態のモータの冷却構造１の作用について、図１中の冷却油の流れを示す矢印Ｆ１〜Ｆ６を参照しながら説明する。ロータ３が回転すると前述した遠心ポンプの作用により、ケース２底部の冷却油２９が吸上げ油管７に吸い上げられ（矢印Ｆ１参照）、シャフト４の軸心供給油路４３の開口４３１に達する。冷却油は、軸心供給油路４３内を軸線ＡＸ方向に流れ（矢印Ｆ２参照）、遠心力によって径方向供給油路４４内を径方向外向きに流れる（矢印Ｆ３参照）。そして、冷却油は、軸方向油路８に入って軸線ＡＸ方向両側に分かれて流れながら（矢印Ｆ４参照）、ロータコア５の各内側スリット穴５７（各径方向油路９）に分岐する。さらに、冷却油は、遠心力によって内側スリット穴５７を径方向外向きに流れ（矢印Ｆ５参照）、外側スリット穴５８に渡って径方向外向きに流れる（矢印Ｆ６参照）。そして、冷却油は、ロータコアの外周面に軸線ＡＸ方向に並んだ５個の外側開口５８１から飛び出す。

飛び出した冷却油は、ステータ３に降り注いで供給される。このとき、ロータ３が回転しているので、冷却油は磁極ティース６２だけでなく、スロット空間６３内のコイル６５にも直接的に降り注いで供給される。

第１実施形態のモータの冷却構造１によれば、ステータ６の軸方向長に応じて適当数、本実施形態では５個の径方向油路９をロータ３の軸線ＡＸ方向に離隔して設け、ステータ６の軸線ＡＸ方向の各所に十分な量の冷却油を供給できる。このため、コイルエンド２箇所のみに冷却油を供給する従来技術と比較して、高い冷却能力を有してステータ６の局部的な温度上昇を抑制できる。特に、局部的な温度上昇の発生し易いコイル６５がステータ６の内周側に配置されているので、コイル６５の複数箇所に直接的に冷却油を供給でき、高い冷却能力を一層確実にできる。また、ロータ３も、軸方向油路８および複数の径方向油路９を流れる冷却油によって良好に冷却される。

さらに、ロータ３の複数の径方向油路９は、第１プレート５１の内側スリット穴５７と第２プレート５２の外側スリット穴５８とが連通して形成されている。したがって、第１および第２プレート５１、５２の環状形状が維持されており、ロータコア５の機械的強度の確保が容易である。また、ロータコア５を製造するための第１〜第３プレート５１〜５３の積層作業の作業性が低下しない。

加えて、吸上げ油管７というきわめて簡易な構成を用いて、軸方向油路８に冷却油を安定して供給できる。

次に、複数の径方向油路９の断面積が異なる第２実施形態のモータの冷却構造１Ａについて、第１実施形態と異なる点を主に説明する。図４は、第２実施形態のモータの冷却構造１Ａを模式的に示す断面図である。図中で、ロータシャフト４の軸方向溝４５を軸方向油路８Ａと表記し、径方向供給油路４４の開口４４１を軸方向油路８Ａにおける冷却油の供給位置８１Ａと表記している。さらに、ロータコア５Ａの第１および第２プレート５１、５２の内側スリット穴５７と外側スリット穴５８とで形成される各径方向孔を５個の径方向油路９１〜９５と表記する。

第２実施形態では、軸方向油路８Ａにおける冷却油の供給位置８１Ａと５個の径方向油路９１〜９５の分岐位置との各距離Ｌ１〜Ｌ５に応じ、距離Ｌ１〜Ｌ５が小さいほど当該の径方向油路９１〜９５の断面積Ｓ１〜Ｓ５を小とし、距離Ｌ１〜Ｌ５が大きいほど当該の径方向油路９１〜９５の断面積Ｓ１〜Ｓ５を大としている。具体的に図４で、各距離Ｌ１〜Ｌ５は、図中の左右両端側の径方向油路９１、９５で最も大きく、図中の中間の径方向油路９３で最も小さく、不等式で示すとＬ５＞Ｌ４＞Ｌ３＜Ｌ２＜Ｌ１となっている。したがって、各断面積Ｓ１〜Ｓ５も定性的に同じ大小関係とされ、不等式で示すとＳ５＞Ｓ４＞Ｓ３＜Ｓ２＜Ｓ１となっている。

上記の各断面積Ｓ１〜Ｓ５の違いは、ロータコア５Ａを構成する第１および第２プレート５１、５２の積層枚数を増減することで実現できる。また、第３プレート５３の積層枚数を調整することで、径方向油路９１〜９５の軸線ＡＸ方向の位置を調整できる。第２実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。

第２実施形態のモータの冷却構造１Ａによれば、各径方向油路９１〜９５に関する流体抵抗が均等化される。例えば、図中の右側端の径方向油路９１では、軸方向油路８Ａ内での大きな距離Ｌ１に依存して部分的な流体抵抗が大きく、径方向油路９１内での大きな断面積Ｓ１に依存して部分的な流体抵抗が小さくなる。一方、図中の中間の径方向油路９３では、軸方向油路４５内での小さな距離Ｌ３に依存して部分的な流体抵抗が小さく、径方向油路９３内での小さな断面積Ｓ３に依存して部分的な流体抵抗が大きくなる。つまり、それぞれの２つの部分的な流体抵抗を加算した総流体抵抗が均等化される。これにより、各径方向油路９１〜９５に冷却油が均等に配分される。したがって、ステータ６の軸線方向ＡＸの位置に依存せず、各部に均等に冷却油が供給されて均等に冷却され、一層高い冷却能力を確保できる。

次に、ロータコアプレート５Ｘ（第４プレート）の単一のスリット孔５９により径方向油路を形成する第３実施形態のモータの冷却構造１Ｂについて、第１および第２実施形態と異なる点を主に説明する。図５は、第３実施形態のモータの冷却構造１Ｂを模式的に示す断面図である。ロータコア５Ｂの図中の上側の径方向油路９６および下側の径方向油路９７は、第１および第２実施形態と異なり、径方向に直線的に延在している。また、上側の径方向油路９６と下側の径方向油路９７とで軸線ＡＸ方向の位置が互い違いに配置されている。

ロータコア５Ｂは、２タイプのロータコアプレート５３、５Ｘを積層して構成することができる。図６は、第３実施形態のロータコア５Ｂを構成する２タイプのロータコアプレート５３、５Ｘの形状を説明する図である。図６の（１）はスリット孔５９を有さない第３プレート５３の形状（図３の（３）と同一形状）、（２）はスリット孔５９を有する第４タイプのロータコアプレート５Ｘ（以降第４プレート５Ｘと略称）の形状である。

図６の（２）に示されるように、第４プレート５Ｘは、第１〜第３プレート５１〜５３と同一の内径、外径、および帯幅Ｗを有し、４個の磁極孔５６が穿設されている点も同様である。さらに、第４プレート５Ｘには、内周縁５４から外周縁５５にまで達するスリット孔５９が形成されている。スリット孔５９は、磁極孔５６の間に配置されており、スリット幅ｄは一定である。これにより、第４プレート５Ｘは、環状形状でなくＣ字形状となっている。

図５に示されるように、ロータコア５Ｂは、シャフト４の一端４１寄りの外周に配置されたエンドプレート５Ｅ１から軸線ＡＸ方向に先ず複数枚の第３プレート５３が積層され、次いで複数枚の第４プレート５Ｘが積層されている。この第４プレート５Ｘのスリット孔５９によって上側の径方向油路９６が形成される。続いて、複数枚の第３プレート５３が積層され、次いで複数枚の第４プレート５Ｘが１８０°回転した位相で積層されている。１８０°回転された第４プレート５Ｘのスリット孔５９によって下側の径方向油路９７が形成される。以下、複数枚の第３プレート５３および第４プレート５Ｘが交互に積層され、最後に、他端４２寄りに別のエンドプレート５Ｅ２が配置されて、ロータコア５Ｂが構成されている。各径方向油路９６、９７は、ロータ３の外周面の軸方向溝４５によって形成された軸方向油路８Ｂに連通されている。

第３実施形態のモータの冷却構造１Ｂによれば、上側および下側の径方向油路９６、９７の軸線ＡＸ方向の位置が異なるので、合計９箇所からステータ６に冷却油を供給できる。したがって、ステータ６の軸線方向ＡＸの位置に依存せず、より確実に冷却油が均等に供給され、冷却能力が一層確実になる。また、ロータコア５Ｂを構成するロータコアプレート５３、５Ｘのタイプが、第１および第２実施形態よりも少ない２タイプで済む。

次に、第１実施形態から油路の形状を変形した第４および第５実施形態のモータの冷却構造１Ｃ、１Ｄについて、第１実施形態と異なる点を主に説明する。図７は、第１実施形態から油路の形状を変形した第４実施形態のモータの冷却構造１Ｃを模式的に示す断面図である。第４実施形態では、軸心供給油路４３および径方向供給油路４４に代えて、軸端供給油路４４Ｃが設けられている。詳述すると、シャフト４Ｃの外周面に刻設されて軸方向油路８Ｃを形成する軸方向溝４５Ｃは、軸線ＡＸ方向に延長されてシャフト４Ｃの他端４２に達している。シャフト４Ｃの他端４２寄りで軸方向溝４５Ｃの外周にロータコア５が設けられていない範囲には筒状のカバー４２Ｃが配設され、軸方向溝４５Ｃの油密が確保されている。そして、シャフト４Ｃの他端４２の外側に軸端供給油路４４Ｃが設けられている。軸端供給油路４４Ｃは、吸上げ油管７１と軸方向溝４５Ｃとを油密に連通している。

第４実施形態では、軸方向油路８に相当する軸方向溝４５Ｃへの冷却油の供給位置は軸端供給油路４４Ｃに変化するが、ロータコア５の外周面の５箇所からステータ６の各所に十分な量の冷却油を供給できる作用および効果は同様である。なお、第４実施形態でさらに各径方向油路９の断面積を変更する場合には、軸端供給油路４４Ｃに近い側（図７では左側）の径方向油路９の断面積を小さくする。

また、図８は、第１実施形態から油路の形状を変形した第５実施形態のモータの冷却構造１Ｄを模式的に示す断面図である。第５実施形態では、シャフト４Ｄの軸心に軸線ＡＸ方向に延在する軸方向油路８Ｄが穿設されている。軸方向油路８Ｄは、シャフト４Ｄの他端４２で開口し、吸上げ油管７１と油密に連通している。さらに、軸方向油路８Ｄから分岐する複数の径方向油路４４Ｄがシャフト４Ｄ内に穿設されている。各径方向油路４４Ｄはロータコア５の径方向油路９の内側、すなわち内側スリット穴５７の内側開口５７１に連通している。

第５実施形態では、軸方向油路８Ｄの冷却油の供給位置はシャフト４Ｄの他端４２に変化するが、ロータコア５の外周面の５箇所からステータ６の各所に十分な量の冷却油を供給できる作用および効果は同様である。なお、第５実施形態でさらに各径方向油路９の断面積を変更する場合には、シャフト４Ｄの他端４２に近い側（図７では左側）の径方向油路９の断面積を小さくする。

次に、第１実施形態の吸上げ油管７１に代えて、汲上げ油管７５およびオイルポンプ７６、７７を備える第６および第７実施形態のモータの冷却構造１Ｅ、１Ｆについて、第１実施形態と異なる点を主に説明する。第１実施形態で、モータの回転数が比較的小さく、したがって遠心ポンプとしての吸上げ圧があまり大きくならず、軸方向油路８の供給位置８１とケース２の底部との高さに拠る油圧差を確保できない場合がある。この場合、吸上げ油管７１に代えて、汲上げ油管７５およびメカニカルオイルポンプ７６を設ける。図９は、汲上げ油管７５およびメカニカルオイルポンプ７６を備える第６実施形態のモータの冷却構造１Ｅを模式的に示す断面図である。

メカニカルオイルポンプ７６は、シャフト４の他端４２の軸線ＡＸ方向外側に構成されている。メカニカルオイルポンプ７６の吐出側は軸心供給油路４３に連通され、吸込み側は汲上げ油管７５によって、ケース２下部に連通されている。メカニカルオイルポンプ７６は、ロータ３の回転によって駆動され、ケース２下部の冷却油２９を軸心供給油路４３に汲み上げる。メカニカルオイルポンプ７６の構成に特別な制約はなく、周知の各種構成を採用できる。

メカニカルオイルポンプ７６を備えても、モータの回転数が小さく軸方向油路８の供給位置８１とケース２の底部との高さに拠る油圧差を越えるポンプ吐出圧を確保できない場合がある。この場合には、電動オイルポンプ７７を用いる。図１０は、汲上げ油管７５および電動オイルポンプ７７を備える第７実施形態のモータの冷却構造１Ｆを模式的に示す断面図である。

汲上げ油管７５は、軸心供給油路４３とケース２下部とを連通している。汲上げ油管７５の途中に電動オイルポンプ７７を設ける。電動オイルポンプ７７は、ケース２下部の冷却油２９を軸心供給油路４３に汲み上げるだけの十分な吐出圧力を備えている。電動オイルポンプ７７の駆動電源は、モータ本体と共通にしてもよく、あるいは別電源を用いてもよい。電動オイルポンプ７７を用いれば、モータ本体の回転数に関わりなく確実に冷却油を供給できる。

第６および第７実施形態のモータの冷却構造１Ｅ、１Ｆによれば、簡易な構成を用いて軸方向油路８に冷却油を安定して供給できる。また、ステータ６およびロータ３を冷却する作用および効果は、第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。

なお、本発明は、前述の第１〜第７実施形態に限定されず、様々な応用や変形が可能である。例えば、ロータコアプレート５１〜５３、５Ｘに形成するスリット穴５７、５８、５９を９０°ピッチで４箇所に設けたり、ロータコアプレート５１〜５３、５Ｘの積層方法を変更することにより、様々な形状の径方向油路を形成することができる。

１、１Ａ〜１Ｆ：モータの冷却構造
２：ケース２１：ケース筒部２２、２３：ケース側部２９：冷却油
３：ロータ
４、４Ｃ、４Ｄ：シャフト
４１：一端４２：他端４３：軸心供給油路４４：径方向供給油路
４５：軸方向溝
５、５Ａ、５Ｂ：ロータコア
５１〜５３、５Ｘ：ロータコアプレート（第１〜第４プレート）
５４：内周縁５５：外周縁５６：磁極孔
５７：内側スリット穴５８：外側スリット穴５９：スリット孔
５Ｅ１、５Ｅ２：エンドプレート５Ｍ：永久磁石
６：ステータ６１：ステータコア６２：磁極ティース
６３：スロット空間６５：コイル
７１：吸上げ油管
７５：汲上げ油管７６メカニカルオイルポンプ７７：電動オイルポンプ
８、８Ａ〜８Ｄ：軸方向油路８１、８１Ａ：冷却油の供給位置
９、９１〜９７：径方向油路
Ｗ：帯幅ｄ：スリット幅
Ｌ１〜Ｌ５：冷却油の供給位置と径方向油路の分岐位置との各距離
Ｓ１〜Ｓ５：径方向油路の各断面積

Claims

冷却油が封入されたケースと、前記ケースに軸線回りに回転自在に軸承されたロータと、前記ロータの外周側に同軸に離隔して配置され前記ケースに固設されたステータとを備えるモータの冷却構造であって、
前記ロータは、軸線方向に延在して前記冷却油が供給される軸方向油路と、前記軸方向油路から分岐してロータ外周面の軸線方向に離隔した複数箇所にそれぞれ開口する複数の径方向油路と、を有するモータの冷却構造。
請求項１において、
前記ロータは、前記軸線上に配置されたシャフト、および前記シャフトの外周に一体的に組み付けられた円筒状のロータコアを含んで構成され、
前記シャフトの外周面に軸線方向に刻設された軸方向溝によって前記軸方向油路が形成され、
前記ロータコアの内部に径方向に穿設され、内側がコア内周面に開口して前記シャフトの前記軸方向溝に臨み、外側がコア外周面に開口する径方向孔によって前記径方向油路が形成され、
前記ステータは、内周側に磁極ティースおよびスロット空間をもつ円筒状のステータコア、および前記スロット空間に導体が配置されたコイルを含んで構成されるモータの冷却構造。
請求項２において、
前記ロータコアは、環状で薄いロータコアプレートが軸線方向に複数枚積層されて構成されており、
一部のロータコアプレートは前記コア内周面に開口して前記シャフトの軸方向溝に臨む有底の内側スリット穴を有し、前記一部のロータコアプレートに隣接する別の一部のロータコアプレートは前記コア外周面に開口する有底の外側スリット穴を有し、前記内側スリット穴と前記外側スリット穴とが前記ロータコアの内部で連通して前記径方向孔となり前記径方向油路が形成されるモータの冷却構造。
請求項１〜３のいずれか一項において、前記軸方向油路における前記冷却油の供給位置と前記複数の径方向油路の分岐位置との各距離に応じ、前記距離が小さいほど当該の径方向油路の断面積を小とし、前記距離が大きいほど当該の径方向油路の断面積を大としたモータの冷却構造。
請求項１〜４のいずれか一項において、
前記軸方向油路における前記冷却油の供給位置と前記ケース内で前記冷却油が滞留する底部とを連通する吸上げ油路をさらに備え、
あるいは、前記軸方向油路における前記冷却油の供給位置と前記ケース内で前記冷却油が滞留する底部とを連通する汲上げ油路、および前記汲上げ油路の途中に配設されたオイルポンプをさらに備えるモータの冷却構造。