トロイダル巻線モータ
【課題】モータを小型化することができるとともに、巻線およびステータを冷却可能なトロイダル巻線モータを提供する。
【解決手段】複数のティース３２を有するステータコア２５と、ステータコアに対してトロイダル状に巻き回された巻線１７と、ステータコアの外周側に、ティースの径方向外側に延出されたティース延長部と、を備えたステータ２１と、ティース延長部の外周縁と当接される円環状のハウジング１１と、ステータの軸方向一端側に設けられ、巻線に冷媒Ｑを供給する冷媒供給配管４０と、を備えたモータ２３であって、冷媒供給配管には、冷媒供給配管に面する側に配された巻線渡り部１８およびティース延長部とハウジングとで形成された空間２８Ｂ内に配された巻線直線部１９に対して冷媒を供給する吐出口４４が形成され、隣接するティース間には、冷媒受け部材３３が軸方向に沿って設けられている。
【解決手段】複数のティース３２を有するステータコア２５と、ステータコアに対してトロイダル状に巻き回された巻線１７と、ステータコアの外周側に、ティースの径方向外側に延出されたティース延長部と、を備えたステータ２１と、ティース延長部の外周縁と当接される円環状のハウジング１１と、ステータの軸方向一端側に設けられ、巻線に冷媒Ｑを供給する冷媒供給配管４０と、を備えたモータ２３であって、冷媒供給配管には、冷媒供給配管に面する側に配された巻線渡り部１８およびティース延長部とハウジングとで形成された空間２８Ｂ内に配された巻線直線部１９に対して冷媒を供給する吐出口４４が形成され、隣接するティース間には、冷媒受け部材３３が軸方向に沿って設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トロイダル巻線モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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、ハウジング自体を冷媒配管として用い、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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００３−５１４４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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、巻線およびステータ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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、円環状に形成され、複数のティース（例えば、実施形態におけるティース３２）を有するステータコア（例えば、実施形態におけるステータコア２５）と、該ステータコア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、前記ステータコアの外周側に、前記ティースの径方向外側に延出されたティース延長部（例えば、実施形態における仕切部３１）と、を備えたステータ（例えば、実施形態におけるステータ２１）と、該ティース延長部の外周縁と当接される円環状のハウジング（例えば、実施形態におけるモータハウジング１１）と、前記ステータの軸方向一端側に設けられ、前記巻線に冷媒（例えば、実施形態における油Ｑ）を供給する冷媒供給配管（例えば、実施形態における油供給配管４０）と、を備えた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）であって、前記冷媒供給配管には、該冷媒供給配管に面する側に配された巻線渡り部（例えば、実施形態における側面突出部１８）および前記ティース延長部と前記ハウジングとで形成された空間（例えば、実施形態における外側スロット２８Ｂ）内に配された巻線直線部（例えば、実施形態における周面突出部１９）に対して前記冷媒を供給する吐出口（例えば、実施形態における吐出口４４）が形成され、隣接する前記ティース間には、冷媒受け部材（例えば、実施形態における油受け部材３３）が軸方向に沿って設けられていることを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載した発明は、前記冷媒受け部材は、前記ステータの軸方向両端から突出する長さを有していることを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載した発明は、前記ステータコアと前記巻線との間にはインシュレータ（例えば、実施形態におけるインシュレータ６１）が設けられ、該インシュレータは前記巻線の軸方向両端から突出する長さを有していることを特徴としている。
【００１２】
請求項４に記載した発明は、前記ハウジングの軸方向他端側には前記ステータコアと当接される壁部（例えば、実施形態における冷却配管本体部７３）が形成されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項５に記載した発明は、前記壁部における前記ステータが配された側の反対側に、冷媒（例えば、実施形態における冷却水Ｗ）が通流可能に構成されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項６に記載した発明は、前記冷媒供給配管は、前記ステータにおける円環状の中心点（例えば、実施形態における中心点Ｃ）よりも上方において前記ステータの外周側から内周側に向かって前記冷媒を供給する外側配管部（例えば、実施形態における外側配管部４１）と、前記中心点よりも下方において前記ステータの内周側から外周側に向かって前記冷媒を供給する内側配管部（例えば、実施形態における内側配管部４２）と、前記中心点と略同一高さにおいて前記外側配管部と前記内側配管部との間を連接するステータ横断配管部（例えば、実施形態における横断配管部４３）と、を有していることを特徴としている。
【００１５】
請求項７に記載した発明は、前記ステータ横断配管部において、前記巻線渡り部の側面に対して前記冷媒を供給するように前記吐出口が形成されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項８に記載した発明は、前記ステータコアの軸方向端面にはフィン（例えば、実施形態におけるフィン８３）が形成された放熱部材（例えば、実施形態における放熱部材８１）が設けられ、前記フィンは、径方向に沿う方向に形成されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項９に記載した発明は、前記放熱部材に、前記冷媒供給配管を支持するための支持部（例えば、実施形態における溝部８６）が形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載した発明によれば、トロイダル状に巻き回された巻線を有するステータの軸方向一端側に冷媒供給配管を設け、巻線渡り部だけでなく巻線直線部にも冷媒を供給することで巻線を効果的に冷却することができる。また、冷媒受け部材を設けることにより、ステータの内周側に配されているロータに冷媒がかかるのを防止することができる。したがって、冷媒がロータにかかることで生じるフリクションを抑制することができる。さらに、冷媒受け部材と隣接するティースとで形成された内側空間を冷媒流路として利用することができるため、内側空間内に配された巻線も効率よく冷却することができる。つまり、ハウジングに冷媒流路を形成する必要がないため、ハウジングを小型化することができ、結果として、モータを小型化することができる。
【００１９】
請求項２に記載した発明によれば、冷媒受け部材上を流れ、冷媒受け部材の軸方向端部から流れ落ちる冷媒がロータにかかるのを確実に防止することができる。したがって、ロータにフリクションが生じるのを確実に防止でき、回転効率が低下するのを抑制することができる。
【００２０】
請求項３に記載した発明によれば、インシュレータを設け、該インシュレータの軸方向長さを巻線の軸方向両端から突出する長さにすることにより、冷媒供給配管から供給される冷媒を確実に受け入れることができるとともに、冷媒が空間内（巻線が配された空間内）から漏洩するのを防止することができる。したがって、巻線に冷媒を確実に供給することができ、効率よく巻線を冷却することができる。
【００２１】
請求項４に記載した発明によれば、ハウジングに壁部を設けることによりステータの軸方向の位置決めを容易にすることができる。また、ステータに発生した熱をハウジング側へ放熱させることができる。したがって、ステータの冷却効率を向上することができるため、モータ効率の向上および連続出力範囲の拡大を図ることができる。
【００２２】
請求項５に記載した発明によれば、ハウジング自体が熱交換器としての機能を有するため、ステータに発生した熱をより確実に冷却させることができる。また、巻線を冷却するための冷媒が、ハウジングにおける熱交換機能を有する当該箇所を通過することにより冷媒の冷却効率をさらに向上することができる。したがって、巻線およびステータの冷却効率をさらに向上することができるため、モータ効率の向上および連続出力範囲の拡大を図ることができる。
【００２３】
請求項６に記載した発明によれば、巻線に対して上方から冷媒を供給できるように構成したため、巻線に対して確実に冷媒を供給することができる。また、冷媒供給配管の形状を複雑化させることなく実現することができるため、製造コストの上昇を抑制しつつ、巻線を効率よく冷却することができる。
【００２４】
請求項７に記載した発明によれば、ステータ横断配管部からも冷媒を供給することで、巻線の冷却効率をさらに向上することができる。
【００２５】
請求項８に記載した発明によれば、ステータに生じた熱を放熱部材により効率的に放熱することができる。また、放熱部材のフィンを径方向に沿って形成することにより、冷媒が空間内から漏洩するのを抑制することができる。したがって、巻線に冷媒を確実に供給することができ、効率よく巻線を冷却することができる。
【００２６】
請求項９に記載した発明によれば、冷媒供給配管を放熱部材に支持することにより、冷媒供給配管をハウジングなどに支持する場合に比べて生産効率を向上することができる。また、ステータの熱を効率よく放熱する放熱部材に冷媒供給配管を支持することで、放熱部材の熱も冷媒供給配管で吸熱することができ、ステータの冷却効率をさらに向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】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２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態におけるモータハウジングにステータおよび油供給配管を取り付けた状態の斜視図である。
【図４】図１のＢ部拡大図である。
【図５】本発明の実施形態における油供給配管の斜視図である。
【図６】本発明の実施形態における油供給配管の正面図である。
【図７】図６のＤ部拡大図である。
【図８】図３の状態からさらにバスリングを取り付けた状態の斜視図である。
【図９】本発明の実施形態におけるモータハウジングを冷却配管が形成された側から見た斜視図である。
【図１０】本発明の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１１】本発明の実施形態における油の通流方向を説明する部分断面図である。
【図１２】本発明の実施形態におけるステータの放熱方向を説明する部分断面図である。
【図１３】本発明の実施形態における冷却配管本体部の構造を説明する部分斜視図である。
【図１４】本発明の第二実施形態における放熱部材の構成を示す部分斜視図である。
【図１５】本発明の第二実施形態におけるステータに放熱部材を取り付けた状態を示す部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（第一実施形態）
次に、本発明の第一実施形態を図１〜図１３に基づいて説明する。なお、本実施形態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（不図示）を収容するセンサハウジング１３と、を備えている。
【００２９】
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。
【００３０】
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との境界部のモータハウジング１１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、出力軸２４に連接されたロータ２２の外周面には磁石２９が取り付けられている。
【００３１】
図２、図３に示すように、ステータ２１は、円環状に形成され、複数のティース３２を有する板材が積層されたステータコア２５と、隣接するティース３２，３２間に形成されるスロット２８に巻回されたコイル１７と、を備えている。
具体的には、コイル１７は、ステータ２１の内側スロット２８Ａ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２１ｃに形成された仕切部３１，３１で囲まれた外側スロット２８Ｂ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。なお、仕切部３１は、ステータ２１のティース３２の径方向に延長した位置に形成されている。また、コイル１７とステータコア２５との間には樹脂で作られたインシュレータ６１が配設されている。つまり、ステータコア２５にインシュレータ６１を取り付け、そこにコイル１７を巻回するようになっている。
【００３２】
図４に示すように、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，２１ｂから軸方向外方へ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２１ｃから径方向外方へ突出した周面突出部１９が形成される。なお、インシュレータ６１はコイル１７の側面突出部１８よりも軸方向にさらに突出した長さで形成されている。
【００３３】
また、内側スロット２８Ａにおいて、コイル１７が配されたさらに内周側には油受け部材３３が設けられている。油受け部材３３は、例えば、樹脂や非磁性材で作られた板状部材であり、隣接するティース３２，３２間に挟持されている。つまり、隣接するティース３２，３２と、油受け部材３３と、で囲まれた空間Ｓ１が形成され、その空間Ｓ１内に冷却用の油Ｑが流通できるようになっているとともに、油Ｑがロータ２２側に漏れないように構成されている。このように構成することで、油Ｑが回転中のロータ２２に触れて飛散するのを防止することができる。なお、油受け部材３３は、コイル１７の側面突出部１８よりも軸方向に長く形成されている。また、油受け部材３３は、空間Ｓ１内を通流している油Ｑが空間Ｓ１内から漏洩したときに、ロータ２２に触れてしまう虞があるスロット２８のみに設けられている。つまり、出力軸２４の回転中心Ｃ（図２参照）よりも上方に位置しているスロット２８のみに油受け部材３３が設けられている。
【００３４】
ここで、図２、図３に示すように、ステータ２１の軸方向一端側には冷却用の油Ｑを吐出可能な油供給配管４０が設けられている。
【００３５】
油供給配管４０について詳細に説明する。図５〜図７に示すように、油供給配管４０は、ステータ２１における円環状の中心点Ｃよりも上方においてステータ２１の外周縁に対応した位置に配される外側配管部４１と、中心点Ｃよりも下方においてステータ２１の内周縁（ティース３２の先端部に対応した位置）に配される内側配管部４２と、中心点Ｃと略同一高さにおいて外側配管部４１と内側配管部４２との間を連接する横断配管部４３と、を有している。また、油供給配管４０の頂部には、ミッションハウジング１２内に配されたオイルポンプ４５から汲み上げられた油Ｑを導入する導入配管４６が形成されている。なお、オイルポンプ４５と導入配管４６との間には、流通配管４７が設けられている。なお、流通配管４７は出力軸２４の内部に形成された空洞部６２にも接続されており、油Ｑを供給できるようになっている。
【００３６】
また、油供給配管４０は、モータハウジング１１内周側に周方向に形成された配管支持部５１に外側配管部４１が当接するように配され、内側配管部４２がステータコア２５のティース３２の略先端部に当接するように廃されている。なお、横断配管部４３は、中心点Ｃと略同一高さに配されているティース３２に沿って当接配置されており、外側配管部４１と内側配管部４２との間を連接している。
【００３７】
油供給配管４０にはコイル１７に対応した位置に、油Ｑを吐出する吐出口４４が複数形成されている。外側配管部４１の吐出口４４から吐出された油Ｑは、コイル１７の側面突出部１８および周面突出部１９に対して外周側から内周側に向かって供給され、内側配管部４２の突出口４４から吐出された油Ｑは、コイル１７の側面突出部１８および内側スロット２８Ａ内に配されたコイルに対して内周側から外周側に向かって供給される。また、横断配管部４３から吐出された油Ｑはコイル１７の側面に供給される。
なお、吐出口４４は、油供給配管４０の上方に形成される吐出口４４の口径が下方に形成される吐出口４４の口径よりも大きく形成されている。このようにすることで、下方に形成された吐出口４４においても所望の吐出圧が確保され、確実にコイル１７に対して油Ｑを供給することができる。
【００３８】
また、図８に示すように、ステータ２１の軸方向一端面２１ａ側には円環状のバスリング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。バスリング６９はインシュレータ６１に当接するように配されている。
【００３９】
次に、図９、図１０に示すように、モータハウジング１１におけるステータ２１の軸方向他端面２１ｂ側には、該他端面２１ｂを覆うように冷却水Ｗが流通可能な冷却配管７０が一体成形されている。
【００４０】
ここで、図９〜図１３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円環状に形成されている。具体的には、冷却配管７０はモータハウジング１１に一体成形された冷却配管本体部７３と、冷却配管本体部７３を塞ぐ冷却配管カバー７４と、を備えている。
【００４１】
冷却配管７０は、ステータ２１の他端面２１ｂ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の他端面２１ｂ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。
【００４２】
また、冷却配管７０の下部には流入口７５が設けられているとともに、上部には流出口７６が設けられている。つまり、冷却水Ｗは、流入口７５から供給されて、冷却配管７０内を通過後、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Ｗ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。なお、流出口７６から流出した冷却水Ｗは、車両に設けられたラジエータ７７で冷却され、冷却水ポンプ７８を介して再度流入口７５から冷却配管７０内へ供給され、冷却水Ｗが循環するようになっている（図１参照）。
【００４３】
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Ｗ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Ｗ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。
【００４４】
また、図１３に示すように、冷却配管本体部７３におけるステータ２１に面した側に、ステータ２１のティース３２の先端部と当接する内周当接部８０が周方向に沿って略全周に形成されている。内周当接部８０が形成された径方向外側に油受け部材３３の端部が配されている。このように内周当接部８０を形成することで、コイル１７に供給された油Ｑはステータ２１の他端面２１ｂ側からモータ室３６内へ排出されず、全ての油Ｑが当該箇所で折り返して、内側スロット２８Ａ内に配された油受け部材３３上に沿って一端面２１ａ側へ導かれる。つまり、内側スロット２８Ａ内に配されたコイル１７を確実に冷却することができる。
【００４５】
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。
【００４６】
続いて、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、冷却水の供給源から供給される冷却水Ｗ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Ｗ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Ｗ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。
【００４７】
次に、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。
まず、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、ステータ２１の仕切部３１をモータハウジング１１の内周面に当接させながら圧入固定する。また、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、冷却配管７０の吸熱部７１とステータ２１の他端面２１ｂとが当接するまでステータ２１を挿入することで、ステータ２１の軸方向の位置決めがなされる。なお、ステータ２１やモータハウジング１１に切欠きを設けるか、ノックピンなどを利用してステータ２１の位置合わせをするように構成してもよい。
続いて、ステータ２１の一端面２１ａ側に油供給配管４０を取り付け、その後、ステータ２１を覆うようにバスバー６９を設けることで、モータ２３を製造することができる。
【００４８】
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。
【００４９】
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、ミッションハウジング１２内の冷却用油の供給源から供給される油Ｑは、モータハウジング１１の上部に配された導入配管４６から油供給配管４０内に供給される。そして、この油Ｑが、油供給配管４０内を流通して適宜吐出口４４から吐出される。吐出された油Ｑは、コイル１７の周面突出部１９および側面突出部１８に供給される。そして、コイル１７から発せられる熱を吸熱する。
【００５０】
コイル１７に供給された油Ｑは、隣接する仕切部３１，３１で仕切られた空間（外側スロット２８Ｂ）内を流通し、ステータ２１の他端面２１ｂ方向へ熱を吸熱しながら向かう。ステータ２１の他端面２１ｂ側の側面突出部１８まで流通してきた油Ｑは、折り返してステータ２１の内側スロット２８Ａ内に配されたコイル１７の方へ流通する。コイル１７から発せられる熱を吸熱した油Ｑは最終的にはモータ室３６内へ排出されるが、油Ｑは油受け部材３３上に排出された後、油受け部材３３の軸方向端部からモータ室３６内へと排出される。モータ室３６へ排出された冷却油Ｑは、モータ室３６の下部に貯留され、再びオイルポンプ４５に汲み上げられて油供給配管４０へ循環されるようになっている。なお、ステータ２１の他端面２１ｂ側まで流れてきた油Ｑは、冷却配管７０によっても冷却されるため、その後スロット２８Ａ内に配されたコイル１７の冷却効率を向上することができる。
【００５１】
このように、冷却用の油Ｑをコイル１７に直接噴射するため、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。なお、ステータ２１の熱も油Ｑがスロット２８内を流通することにより同時に吸熱することができる。また、ステータ２１に生じた熱は、モータハウジング１１側へ放熱されたり、冷却配管７０により冷却されたりすることで、ステータ２１の温度上昇をさらに抑制することができる。なお、油Ｑをバスリング６９に噴射するように構成してもよい。
【００５２】
本実施形態によれば、トロイダル状に巻き回されたコイル１７を有するステータ２１の軸方向一端面２１ａ側に油供給配管４０を設け、コイル１７の側面突出部１８だけでなく周面突出部１９にも油Ｑを供給することでコイル１７を効果的に冷却することができる。また、油受け部材３３を設けることにより、ステータ２１の内周側に配されているロータ２２に油Ｑがかかるのを防止することができる。したがって、油Ｑがロータ２２にかかることで生じるフリクションを抑制することができる。さらに、油受け部材３３と隣接するティース３２，３２とで形成された内側空間Ｓ１を油流路として利用することができるため、内側空間Ｓ１内に配されたコイル１７も効率よく冷却することができる。つまり、モータハウジング１１に冷却油用の流路を形成する必要がないため、モータハウジング１１を小型化することができ、結果として、モータユニット１０を小型化することができる。
【００５３】
また、油受け部材３３を軸方向にコイル１７の側面突出部１８よりも長く形成することで、油受け部材３３上を流れ、油受け部材３３の軸方向端部から流れ落ちる油Ｑがロータ２２にかかるのを確実に防止することができる。したがって、ロータ２２にフリクションが生じるのを確実に防止でき、回転効率が低下するのを抑制することができる。
【００５４】
また、インシュレータ６１を設け、該インシュレータ６１の軸方向長さをコイル１７の側面突出部１８から突出する長さにすることにより、油供給配管４０から供給される油Ｑを確実に受け入れることができるとともに、コイル１７が配された空間内から油Ｑが漏洩するのを防止することができる。したがって、コイル１７に油Ｑを確実に供給することができ、効率よくコイル１７を冷却することができる。
【００５５】
また、モータハウジング１１に冷却配管本体部７３を設けることによりステータ２１の軸方向の位置決めを容易にすることができる。また、ステータ２１に発生した熱をモータハウジング１１側へ放熱させることができる。したがって、ステータ２１の冷却効率を向上することができるため、モータ効率の向上および連続出力範囲の拡大を図ることができる。
【００５６】
また、モータハウジング１１の他端側に冷却配管７０を設けることで、モータハウジング１１自体が熱交換器としての機能を有するため、ステータ２１に発生した熱をより確実に冷却させることができる。また、コイル１７を冷却するための油Ｑが、モータハウジング１１における熱交換機能を有する当該箇所を通過することにより油Ｑの冷却効率をさらに向上することができる。したがって、コイル１７およびステータ２１の冷却効率をさらに向上することができるため、モータ効率の向上および連続出力範囲の拡大を図ることができる。
【００５７】
また、油供給配管４０をコイル１７に対して上方から油Ｑを供給できるように吐出口４４を形成したため、コイル１７に対して確実に油Ｑを供給することができる。また、油供給配管４０の形状を複雑化させることなく実現することができるため、製造コストの上昇を抑制しつつ、コイル１７を効率よく冷却することができる。
【００５８】
また、油供給配管４０の横断配管部４３にも吐出口４４を形成し、横断配管部４３からも油Ｑをコイル１７に供給することで、コイル１７の冷却効率をさらに向上することができる。
【００５９】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態を図１４〜図１５に基づいて説明する。なお、本実施形態は、第一実施形態のステータの一端面に放熱部材を設けた構成が異なるのみであり、その他の構成は第一実施形態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。
【００６０】
図１４、図１５に示すように、ステータ２１の一端面２１ａに放熱部材８１が設けられている。放熱部材８１は、例えば銅などで形成された板状の本体部８２にフィン８３が形成されたものであり、ステータコア２５と正面視で略同一形状に形成されたものである。なお、放熱部材８１は、アルミニウムや樹脂で形成してもよい。
【００６１】
フィン８３は、本体部８２の表面に対して垂直方向に壁状に立設されており、径方向に沿って形成されている。また、フィン８３はステータコア２５のティース３２に対応した領域に形成されている。なお、フィン８３の内周端８４はティース３２の先端部から若干径方向外側にセットバックした位置に形成され、外周端８７は仕切部３１の外縁と略同一の位置まで形成されている。さらに、放熱部材８１の先端部８５にはフィン８３と同じ方向に立設された壁部８８が形成されている。つまり、先端部８５の壁部８８とフィン８３の内周端８４との間には溝部８６が形成されている。この溝部８６には冷媒供給配管４０の内側配管部４２が配設され、支持できるようになっている。
【００６２】
本実施形態によれば、ステータ２１に生じた熱を放熱部材８１により効率的に放熱することができる。また、放熱部材８１のフィン８３を径方向に沿って形成することにより、コイル１７が配された空間内から油Ｑが漏洩するのを抑制することができる。したがって、コイル１７に油Ｑを確実に供給することができ、効率よくコイル１７を冷却することができる。
【００６３】
また、放熱部材８１に溝部８６を形成し、油供給配管４０を放熱部材８１に支持することにより、油供給配管４０をモータハウジング１１などに支持する場合に比べて生産効率を向上することができる。また、ステータ２１の熱を効率よく放熱する放熱部材８１に油供給配管４０を支持することで、放熱部材８１の熱も油供給配管４０で吸熱することができ、ステータ２１の冷却効率をさらに向上することができる。
【００６４】
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、永久磁石式ブラシレスモータの場合を用いて説明したが、モータがトロイダル巻線であれば、インダクションモータやリラクタンスモータなどに適用してもよい。
また、本実施形態においては、油受け部材が平板状の場合について説明したが、油受け部材を断面山型形状にするなど傾斜を設けて、油受け部材に滴下した油がスムーズに端部に導かれモータ室内へ排出されるようにしてもよい。
また、本実施形態においては、ステータを円環状に形成した場合の説明をしたが、ステータをティースごとに分割して、その分割ステータを組み合わせることで円環状のステータにするようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１１…モータハウジング（ハウジング） １７…コイル（巻線） １８…側面突出部（巻線渡り部） １９…周面突出部（巻線直線部） ２１…ステータ ２３…モータ（トロイダル巻線モータ） ２５…ステータコア ２８Ｂ…外側スロット（空間） ３１…仕切部（ティース延長部） ３２…ティース ３３…油受け部材（冷媒受け部材） ４０…油供給配管（冷媒供給配管） ４１…外側配管部 ４２…内側配管部 ４３…横断配管部（ステータ横断配管部） ４４…吐出口 ６１…インシュレータ ７３…冷却配管本体部（壁部） ８１…放熱部材 ８３…フィン ８６…溝部 Ｃ…中心点 Ｑ…油（冷媒） Ｗ…冷却水（冷媒）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トロイダル巻線モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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、ハウジング自体を冷媒配管として用い、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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００３−５１４４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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、巻線およびステータ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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、円環状に形成され、複数のティース（例えば、実施形態におけるティース３２）を有するステータコア（例えば、実施形態におけるステータコア２５）と、該ステータコア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、前記ステータコアの外周側に、前記ティースの径方向外側に延出されたティース延長部（例えば、実施形態における仕切部３１）と、を備えたステータ（例えば、実施形態におけるステータ２１）と、該ティース延長部の外周縁と当接される円環状のハウジング（例えば、実施形態におけるモータハウジング１１）と、前記ステータの軸方向一端側に設けられ、前記巻線に冷媒（例えば、実施形態における油Ｑ）を供給する冷媒供給配管（例えば、実施形態における油供給配管４０）と、を備えた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）であって、前記冷媒供給配管には、該冷媒供給配管に面する側に配された巻線渡り部（例えば、実施形態における側面突出部１８）および前記ティース延長部と前記ハウジングとで形成された空間（例えば、実施形態における外側スロット２８Ｂ）内に配された巻線直線部（例えば、実施形態における周面突出部１９）に対して前記冷媒を供給する吐出口（例えば、実施形態における吐出口４４）が形成され、隣接する前記ティース間には、冷媒受け部材（例えば、実施形態における油受け部材３３）が軸方向に沿って設けられていることを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載した発明は、前記冷媒受け部材は、前記ステータの軸方向両端から突出する長さを有していることを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載した発明は、前記ステータコアと前記巻線との間にはインシュレータ（例えば、実施形態におけるインシュレータ６１）が設けられ、該インシュレータは前記巻線の軸方向両端から突出する長さを有していることを特徴としている。
【００１２】
請求項４に記載した発明は、前記ハウジングの軸方向他端側には前記ステータコアと当接される壁部（例えば、実施形態における冷却配管本体部７３）が形成されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項５に記載した発明は、前記壁部における前記ステータが配された側の反対側に、冷媒（例えば、実施形態における冷却水Ｗ）が通流可能に構成されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項６に記載した発明は、前記冷媒供給配管は、前記ステータにおける円環状の中心点（例えば、実施形態における中心点Ｃ）よりも上方において前記ステータの外周側から内周側に向かって前記冷媒を供給する外側配管部（例えば、実施形態における外側配管部４１）と、前記中心点よりも下方において前記ステータの内周側から外周側に向かって前記冷媒を供給する内側配管部（例えば、実施形態における内側配管部４２）と、前記中心点と略同一高さにおいて前記外側配管部と前記内側配管部との間を連接するステータ横断配管部（例えば、実施形態における横断配管部４３）と、を有していることを特徴としている。
【００１５】
請求項７に記載した発明は、前記ステータ横断配管部において、前記巻線渡り部の側面に対して前記冷媒を供給するように前記吐出口が形成されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項８に記載した発明は、前記ステータコアの軸方向端面にはフィン（例えば、実施形態におけるフィン８３）が形成された放熱部材（例えば、実施形態における放熱部材８１）が設けられ、前記フィンは、径方向に沿う方向に形成されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項９に記載した発明は、前記放熱部材に、前記冷媒供給配管を支持するための支持部（例えば、実施形態における溝部８６）が形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載した発明によれば、トロイダル状に巻き回された巻線を有するステータの軸方向一端側に冷媒供給配管を設け、巻線渡り部だけでなく巻線直線部にも冷媒を供給することで巻線を効果的に冷却することができる。また、冷媒受け部材を設けることにより、ステータの内周側に配されているロータに冷媒がかかるのを防止することができる。したがって、冷媒がロータにかかることで生じるフリクションを抑制することができる。さらに、冷媒受け部材と隣接するティースとで形成された内側空間を冷媒流路として利用することができるため、内側空間内に配された巻線も効率よく冷却することができる。つまり、ハウジングに冷媒流路を形成する必要がないため、ハウジングを小型化することができ、結果として、モータを小型化することができる。
【００１９】
請求項２に記載した発明によれば、冷媒受け部材上を流れ、冷媒受け部材の軸方向端部から流れ落ちる冷媒がロータにかかるのを確実に防止することができる。したがって、ロータにフリクションが生じるのを確実に防止でき、回転効率が低下するのを抑制することができる。
【００２０】
請求項３に記載した発明によれば、インシュレータを設け、該インシュレータの軸方向長さを巻線の軸方向両端から突出する長さにすることにより、冷媒供給配管から供給される冷媒を確実に受け入れることができるとともに、冷媒が空間内（巻線が配された空間内）から漏洩するのを防止することができる。したがって、巻線に冷媒を確実に供給することができ、効率よく巻線を冷却することができる。
【００２１】
請求項４に記載した発明によれば、ハウジングに壁部を設けることによりステータの軸方向の位置決めを容易にすることができる。また、ステータに発生した熱をハウジング側へ放熱させることができる。したがって、ステータの冷却効率を向上することができるため、モータ効率の向上および連続出力範囲の拡大を図ることができる。
【００２２】
請求項５に記載した発明によれば、ハウジング自体が熱交換器としての機能を有するため、ステータに発生した熱をより確実に冷却させることができる。また、巻線を冷却するための冷媒が、ハウジングにおける熱交換機能を有する当該箇所を通過することにより冷媒の冷却効率をさらに向上することができる。したがって、巻線およびステータの冷却効率をさらに向上することができるため、モータ効率の向上および連続出力範囲の拡大を図ることができる。
【００２３】
請求項６に記載した発明によれば、巻線に対して上方から冷媒を供給できるように構成したため、巻線に対して確実に冷媒を供給することができる。また、冷媒供給配管の形状を複雑化させることなく実現することができるため、製造コストの上昇を抑制しつつ、巻線を効率よく冷却することができる。
【００２４】
請求項７に記載した発明によれば、ステータ横断配管部からも冷媒を供給することで、巻線の冷却効率をさらに向上することができる。
【００２５】
請求項８に記載した発明によれば、ステータに生じた熱を放熱部材により効率的に放熱することができる。また、放熱部材のフィンを径方向に沿って形成することにより、冷媒が空間内から漏洩するのを抑制することができる。したがって、巻線に冷媒を確実に供給することができ、効率よく巻線を冷却することができる。
【００２６】
請求項９に記載した発明によれば、冷媒供給配管を放熱部材に支持することにより、冷媒供給配管をハウジングなどに支持する場合に比べて生産効率を向上することができる。また、ステータの熱を効率よく放熱する放熱部材に冷媒供給配管を支持することで、放熱部材の熱も冷媒供給配管で吸熱することができ、ステータの冷却効率をさらに向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】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２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態におけるモータハウジングにステータおよび油供給配管を取り付けた状態の斜視図である。
【図４】図１のＢ部拡大図である。
【図５】本発明の実施形態における油供給配管の斜視図である。
【図６】本発明の実施形態における油供給配管の正面図である。
【図７】図６のＤ部拡大図である。
【図８】図３の状態からさらにバスリングを取り付けた状態の斜視図である。
【図９】本発明の実施形態におけるモータハウジングを冷却配管が形成された側から見た斜視図である。
【図１０】本発明の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１１】本発明の実施形態における油の通流方向を説明する部分断面図である。
【図１２】本発明の実施形態におけるステータの放熱方向を説明する部分断面図である。
【図１３】本発明の実施形態における冷却配管本体部の構造を説明する部分斜視図である。
【図１４】本発明の第二実施形態における放熱部材の構成を示す部分斜視図である。
【図１５】本発明の第二実施形態におけるステータに放熱部材を取り付けた状態を示す部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（第一実施形態）
次に、本発明の第一実施形態を図１〜図１３に基づいて説明する。なお、本実施形態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（不図示）を収容するセンサハウジング１３と、を備えている。
【００２９】
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。
【００３０】
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との境界部のモータハウジング１１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、出力軸２４に連接されたロータ２２の外周面には磁石２９が取り付けられている。
【００３１】
図２、図３に示すように、ステータ２１は、円環状に形成され、複数のティース３２を有する板材が積層されたステータコア２５と、隣接するティース３２，３２間に形成されるスロット２８に巻回されたコイル１７と、を備えている。
具体的には、コイル１７は、ステータ２１の内側スロット２８Ａ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２１ｃに形成された仕切部３１，３１で囲まれた外側スロット２８Ｂ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。なお、仕切部３１は、ステータ２１のティース３２の径方向に延長した位置に形成されている。また、コイル１７とステータコア２５との間には樹脂で作られたインシュレータ６１が配設されている。つまり、ステータコア２５にインシュレータ６１を取り付け、そこにコイル１７を巻回するようになっている。
【００３２】
図４に示すように、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，２１ｂから軸方向外方へ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２１ｃから径方向外方へ突出した周面突出部１９が形成される。なお、インシュレータ６１はコイル１７の側面突出部１８よりも軸方向にさらに突出した長さで形成されている。
【００３３】
また、内側スロット２８Ａにおいて、コイル１７が配されたさらに内周側には油受け部材３３が設けられている。油受け部材３３は、例えば、樹脂や非磁性材で作られた板状部材であり、隣接するティース３２，３２間に挟持されている。つまり、隣接するティース３２，３２と、油受け部材３３と、で囲まれた空間Ｓ１が形成され、その空間Ｓ１内に冷却用の油Ｑが流通できるようになっているとともに、油Ｑがロータ２２側に漏れないように構成されている。このように構成することで、油Ｑが回転中のロータ２２に触れて飛散するのを防止することができる。なお、油受け部材３３は、コイル１７の側面突出部１８よりも軸方向に長く形成されている。また、油受け部材３３は、空間Ｓ１内を通流している油Ｑが空間Ｓ１内から漏洩したときに、ロータ２２に触れてしまう虞があるスロット２８のみに設けられている。つまり、出力軸２４の回転中心Ｃ（図２参照）よりも上方に位置しているスロット２８のみに油受け部材３３が設けられている。
【００３４】
ここで、図２、図３に示すように、ステータ２１の軸方向一端側には冷却用の油Ｑを吐出可能な油供給配管４０が設けられている。
【００３５】
油供給配管４０について詳細に説明する。図５〜図７に示すように、油供給配管４０は、ステータ２１における円環状の中心点Ｃよりも上方においてステータ２１の外周縁に対応した位置に配される外側配管部４１と、中心点Ｃよりも下方においてステータ２１の内周縁（ティース３２の先端部に対応した位置）に配される内側配管部４２と、中心点Ｃと略同一高さにおいて外側配管部４１と内側配管部４２との間を連接する横断配管部４３と、を有している。また、油供給配管４０の頂部には、ミッションハウジング１２内に配されたオイルポンプ４５から汲み上げられた油Ｑを導入する導入配管４６が形成されている。なお、オイルポンプ４５と導入配管４６との間には、流通配管４７が設けられている。なお、流通配管４７は出力軸２４の内部に形成された空洞部６２にも接続されており、油Ｑを供給できるようになっている。
【００３６】
また、油供給配管４０は、モータハウジング１１内周側に周方向に形成された配管支持部５１に外側配管部４１が当接するように配され、内側配管部４２がステータコア２５のティース３２の略先端部に当接するように廃されている。なお、横断配管部４３は、中心点Ｃと略同一高さに配されているティース３２に沿って当接配置されており、外側配管部４１と内側配管部４２との間を連接している。
【００３７】
油供給配管４０にはコイル１７に対応した位置に、油Ｑを吐出する吐出口４４が複数形成されている。外側配管部４１の吐出口４４から吐出された油Ｑは、コイル１７の側面突出部１８および周面突出部１９に対して外周側から内周側に向かって供給され、内側配管部４２の突出口４４から吐出された油Ｑは、コイル１７の側面突出部１８および内側スロット２８Ａ内に配されたコイルに対して内周側から外周側に向かって供給される。また、横断配管部４３から吐出された油Ｑはコイル１７の側面に供給される。
なお、吐出口４４は、油供給配管４０の上方に形成される吐出口４４の口径が下方に形成される吐出口４４の口径よりも大きく形成されている。このようにすることで、下方に形成された吐出口４４においても所望の吐出圧が確保され、確実にコイル１７に対して油Ｑを供給することができる。
【００３８】
また、図８に示すように、ステータ２１の軸方向一端面２１ａ側には円環状のバスリング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。バスリング６９はインシュレータ６１に当接するように配されている。
【００３９】
次に、図９、図１０に示すように、モータハウジング１１におけるステータ２１の軸方向他端面２１ｂ側には、該他端面２１ｂを覆うように冷却水Ｗが流通可能な冷却配管７０が一体成形されている。
【００４０】
ここで、図９〜図１３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円環状に形成されている。具体的には、冷却配管７０はモータハウジング１１に一体成形された冷却配管本体部７３と、冷却配管本体部７３を塞ぐ冷却配管カバー７４と、を備えている。
【００４１】
冷却配管７０は、ステータ２１の他端面２１ｂ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の他端面２１ｂ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。
【００４２】
また、冷却配管７０の下部には流入口７５が設けられているとともに、上部には流出口７６が設けられている。つまり、冷却水Ｗは、流入口７５から供給されて、冷却配管７０内を通過後、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Ｗ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。なお、流出口７６から流出した冷却水Ｗは、車両に設けられたラジエータ７７で冷却され、冷却水ポンプ７８を介して再度流入口７５から冷却配管７０内へ供給され、冷却水Ｗが循環するようになっている（図１参照）。
【００４３】
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Ｗ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Ｗ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。
【００４４】
また、図１３に示すように、冷却配管本体部７３におけるステータ２１に面した側に、ステータ２１のティース３２の先端部と当接する内周当接部８０が周方向に沿って略全周に形成されている。内周当接部８０が形成された径方向外側に油受け部材３３の端部が配されている。このように内周当接部８０を形成することで、コイル１７に供給された油Ｑはステータ２１の他端面２１ｂ側からモータ室３６内へ排出されず、全ての油Ｑが当該箇所で折り返して、内側スロット２８Ａ内に配された油受け部材３３上に沿って一端面２１ａ側へ導かれる。つまり、内側スロット２８Ａ内に配されたコイル１７を確実に冷却することができる。
【００４５】
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。
【００４６】
続いて、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、冷却水の供給源から供給される冷却水Ｗ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Ｗ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Ｗ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。
【００４７】
次に、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。
まず、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、ステータ２１の仕切部３１をモータハウジング１１の内周面に当接させながら圧入固定する。また、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、冷却配管７０の吸熱部７１とステータ２１の他端面２１ｂとが当接するまでステータ２１を挿入することで、ステータ２１の軸方向の位置決めがなされる。なお、ステータ２１やモータハウジング１１に切欠きを設けるか、ノックピンなどを利用してステータ２１の位置合わせをするように構成してもよい。
続いて、ステータ２１の一端面２１ａ側に油供給配管４０を取り付け、その後、ステータ２１を覆うようにバスバー６９を設けることで、モータ２３を製造することができる。
【００４８】
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。
【００４９】
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、ミッションハウジング１２内の冷却用油の供給源から供給される油Ｑは、モータハウジング１１の上部に配された導入配管４６から油供給配管４０内に供給される。そして、この油Ｑが、油供給配管４０内を流通して適宜吐出口４４から吐出される。吐出された油Ｑは、コイル１７の周面突出部１９および側面突出部１８に供給される。そして、コイル１７から発せられる熱を吸熱する。
【００５０】
コイル１７に供給された油Ｑは、隣接する仕切部３１，３１で仕切られた空間（外側スロット２８Ｂ）内を流通し、ステータ２１の他端面２１ｂ方向へ熱を吸熱しながら向かう。ステータ２１の他端面２１ｂ側の側面突出部１８まで流通してきた油Ｑは、折り返してステータ２１の内側スロット２８Ａ内に配されたコイル１７の方へ流通する。コイル１７から発せられる熱を吸熱した油Ｑは最終的にはモータ室３６内へ排出されるが、油Ｑは油受け部材３３上に排出された後、油受け部材３３の軸方向端部からモータ室３６内へと排出される。モータ室３６へ排出された冷却油Ｑは、モータ室３６の下部に貯留され、再びオイルポンプ４５に汲み上げられて油供給配管４０へ循環されるようになっている。なお、ステータ２１の他端面２１ｂ側まで流れてきた油Ｑは、冷却配管７０によっても冷却されるため、その後スロット２８Ａ内に配されたコイル１７の冷却効率を向上することができる。
【００５１】
このように、冷却用の油Ｑをコイル１７に直接噴射するため、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。なお、ステータ２１の熱も油Ｑがスロット２８内を流通することにより同時に吸熱することができる。また、ステータ２１に生じた熱は、モータハウジング１１側へ放熱されたり、冷却配管７０により冷却されたりすることで、ステータ２１の温度上昇をさらに抑制することができる。なお、油Ｑをバスリング６９に噴射するように構成してもよい。
【００５２】
本実施形態によれば、トロイダル状に巻き回されたコイル１７を有するステータ２１の軸方向一端面２１ａ側に油供給配管４０を設け、コイル１７の側面突出部１８だけでなく周面突出部１９にも油Ｑを供給することでコイル１７を効果的に冷却することができる。また、油受け部材３３を設けることにより、ステータ２１の内周側に配されているロータ２２に油Ｑがかかるのを防止することができる。したがって、油Ｑがロータ２２にかかることで生じるフリクションを抑制することができる。さらに、油受け部材３３と隣接するティース３２，３２とで形成された内側空間Ｓ１を油流路として利用することができるため、内側空間Ｓ１内に配されたコイル１７も効率よく冷却することができる。つまり、モータハウジング１１に冷却油用の流路を形成する必要がないため、モータハウジング１１を小型化することができ、結果として、モータユニット１０を小型化することができる。
【００５３】
また、油受け部材３３を軸方向にコイル１７の側面突出部１８よりも長く形成することで、油受け部材３３上を流れ、油受け部材３３の軸方向端部から流れ落ちる油Ｑがロータ２２にかかるのを確実に防止することができる。したがって、ロータ２２にフリクションが生じるのを確実に防止でき、回転効率が低下するのを抑制することができる。
【００５４】
また、インシュレータ６１を設け、該インシュレータ６１の軸方向長さをコイル１７の側面突出部１８から突出する長さにすることにより、油供給配管４０から供給される油Ｑを確実に受け入れることができるとともに、コイル１７が配された空間内から油Ｑが漏洩するのを防止することができる。したがって、コイル１７に油Ｑを確実に供給することができ、効率よくコイル１７を冷却することができる。
【００５５】
また、モータハウジング１１に冷却配管本体部７３を設けることによりステータ２１の軸方向の位置決めを容易にすることができる。また、ステータ２１に発生した熱をモータハウジング１１側へ放熱させることができる。したがって、ステータ２１の冷却効率を向上することができるため、モータ効率の向上および連続出力範囲の拡大を図ることができる。
【００５６】
また、モータハウジング１１の他端側に冷却配管７０を設けることで、モータハウジング１１自体が熱交換器としての機能を有するため、ステータ２１に発生した熱をより確実に冷却させることができる。また、コイル１７を冷却するための油Ｑが、モータハウジング１１における熱交換機能を有する当該箇所を通過することにより油Ｑの冷却効率をさらに向上することができる。したがって、コイル１７およびステータ２１の冷却効率をさらに向上することができるため、モータ効率の向上および連続出力範囲の拡大を図ることができる。
【００５７】
また、油供給配管４０をコイル１７に対して上方から油Ｑを供給できるように吐出口４４を形成したため、コイル１７に対して確実に油Ｑを供給することができる。また、油供給配管４０の形状を複雑化させることなく実現することができるため、製造コストの上昇を抑制しつつ、コイル１７を効率よく冷却することができる。
【００５８】
また、油供給配管４０の横断配管部４３にも吐出口４４を形成し、横断配管部４３からも油Ｑをコイル１７に供給することで、コイル１７の冷却効率をさらに向上することができる。
【００５９】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態を図１４〜図１５に基づいて説明する。なお、本実施形態は、第一実施形態のステータの一端面に放熱部材を設けた構成が異なるのみであり、その他の構成は第一実施形態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。
【００６０】
図１４、図１５に示すように、ステータ２１の一端面２１ａに放熱部材８１が設けられている。放熱部材８１は、例えば銅などで形成された板状の本体部８２にフィン８３が形成されたものであり、ステータコア２５と正面視で略同一形状に形成されたものである。なお、放熱部材８１は、アルミニウムや樹脂で形成してもよい。
【００６１】
フィン８３は、本体部８２の表面に対して垂直方向に壁状に立設されており、径方向に沿って形成されている。また、フィン８３はステータコア２５のティース３２に対応した領域に形成されている。なお、フィン８３の内周端８４はティース３２の先端部から若干径方向外側にセットバックした位置に形成され、外周端８７は仕切部３１の外縁と略同一の位置まで形成されている。さらに、放熱部材８１の先端部８５にはフィン８３と同じ方向に立設された壁部８８が形成されている。つまり、先端部８５の壁部８８とフィン８３の内周端８４との間には溝部８６が形成されている。この溝部８６には冷媒供給配管４０の内側配管部４２が配設され、支持できるようになっている。
【００６２】
本実施形態によれば、ステータ２１に生じた熱を放熱部材８１により効率的に放熱することができる。また、放熱部材８１のフィン８３を径方向に沿って形成することにより、コイル１７が配された空間内から油Ｑが漏洩するのを抑制することができる。したがって、コイル１７に油Ｑを確実に供給することができ、効率よくコイル１７を冷却することができる。
【００６３】
また、放熱部材８１に溝部８６を形成し、油供給配管４０を放熱部材８１に支持することにより、油供給配管４０をモータハウジング１１などに支持する場合に比べて生産効率を向上することができる。また、ステータ２１の熱を効率よく放熱する放熱部材８１に油供給配管４０を支持することで、放熱部材８１の熱も油供給配管４０で吸熱することができ、ステータ２１の冷却効率をさらに向上することができる。
【００６４】
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、永久磁石式ブラシレスモータの場合を用いて説明したが、モータがトロイダル巻線であれば、インダクションモータやリラクタンスモータなどに適用してもよい。
また、本実施形態においては、油受け部材が平板状の場合について説明したが、油受け部材を断面山型形状にするなど傾斜を設けて、油受け部材に滴下した油がスムーズに端部に導かれモータ室内へ排出されるようにしてもよい。
また、本実施形態においては、ステータを円環状に形成した場合の説明をしたが、ステータをティースごとに分割して、その分割ステータを組み合わせることで円環状のステータにするようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１１…モータハウジング（ハウジング） １７…コイル（巻線） １８…側面突出部（巻線渡り部） １９…周面突出部（巻線直線部） ２１…ステータ ２３…モータ（トロイダル巻線モータ） ２５…ステータコア ２８Ｂ…外側スロット（空間） ３１…仕切部（ティース延長部） ３２…ティース ３３…油受け部材（冷媒受け部材） ４０…油供給配管（冷媒供給配管） ４１…外側配管部 ４２…内側配管部 ４３…横断配管部（ステータ横断配管部） ４４…吐出口 ６１…インシュレータ ７３…冷却配管本体部（壁部） ８１…放熱部材 ８３…フィン ８６…溝部 Ｃ…中心点 Ｑ…油（冷媒） Ｗ…冷却水（冷媒）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状に形成され、複数のティースを有するステータコアと、該ステータコアに対してトロイダル状に巻き回された巻線と、前記ステータコアの外周側に、前記ティースの径方向外側に延出されたティース延長部と、を備えたステータと、
該ティース延長部の外周縁と当接される円環状のハウジングと、
前記ステータの軸方向一端側に設けられ、前記巻線に冷媒を供給する冷媒供給配管と、を備えたトロイダル巻線モータであって、
前記冷媒供給配管には、該冷媒供給配管に面する側に配された巻線渡り部および前記ティース延長部と前記ハウジングとで形成された空間内に配された巻線直線部に対して前記冷媒を供給する吐出口が形成され、
隣接する前記ティース間には、冷媒受け部材が軸方向に沿って設けられていることを特徴とするトロイダル巻線モータ。
【請求項２】
前記冷媒受け部材は、前記ステータの軸方向両端から突出する長さを有し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。
【請求項３】
前記ステータコアと前記巻線との間にはインシュレータが設けられ、該インシュレータは前記巻線の軸方向両端から突出する長さを有していることを特徴とする請求項１または２に記載のトロイダル巻線モータ。
【請求項４】
前記ハウジングの軸方向他端側には前記ステータコアと当接される壁部が形成さ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。
【請求項５】
前記壁部における前記ステータが配された側の反対側に、冷媒が通流可能に構成されていることを特徴とする請求項４に記載のトロイダル巻線モータ。
【請求項６】
前記冷媒供給配管は、前記ステータにおける円環状の中心点よりも上方において前記ステータの外周側から内周側に向かって前記冷媒を供給する外側配管部と、前記中心点よりも下方において前記ステータの内周側から外周側に向かって前記冷媒を供給する内側配管部と、前記中心点と略同一高さにおいて前記外側配管部と前記内側配管部との間を連接するステータ横断配管部と、を有している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。
【請求項７】
前記ステータ横断配管部において、前記巻線渡り部の側面に対して前記冷媒を供給するように前記吐出口が形成されていることを特徴とする請求項６に記載のトロイダル巻線モータ。
【請求項８】
前記ステータコアの軸方向端面にはフィンが形成された放熱部材が設けられ、前記フィンは、径方向に沿う方向に形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のトロイダル巻線モータ。
【請求項９】
前記放熱部材に、前記冷媒供給配管を支持するための支持部が形成されていることを特徴とする請求項８に記載のトロイダル巻線モータ。
【請求項１】
円環状に形成され、複数のティースを有するステータコアと、該ステータコアに対してトロイダル状に巻き回された巻線と、前記ステータコアの外周側に、前記ティースの径方向外側に延出されたティース延長部と、を備えたステータと、
該ティース延長部の外周縁と当接される円環状のハウジングと、
前記ステータの軸方向一端側に設けられ、前記巻線に冷媒を供給する冷媒供給配管と、を備えたトロイダル巻線モータであって、
前記冷媒供給配管には、該冷媒供給配管に面する側に配された巻線渡り部および前記ティース延長部と前記ハウジングとで形成された空間内に配された巻線直線部に対して前記冷媒を供給する吐出口が形成され、
隣接する前記ティース間には、冷媒受け部材が軸方向に沿って設けられていることを特徴とするトロイダル巻線モータ。
【請求項２】
前記冷媒受け部材は、前記ステータの軸方向両端から突出する長さを有し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。
【請求項３】
前記ステータコアと前記巻線との間にはインシュレータが設けられ、該インシュレータは前記巻線の軸方向両端から突出する長さを有していることを特徴とする請求項１または２に記載のトロイダル巻線モータ。
【請求項４】
前記ハウジングの軸方向他端側には前記ステータコアと当接される壁部が形成さ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。
【請求項５】
前記壁部における前記ステータが配された側の反対側に、冷媒が通流可能に構成されていることを特徴とする請求項４に記載のトロイダル巻線モータ。
【請求項６】
前記冷媒供給配管は、前記ステータにおける円環状の中心点よりも上方において前記ステータの外周側から内周側に向かって前記冷媒を供給する外側配管部と、前記中心点よりも下方において前記ステータの内周側から外周側に向かって前記冷媒を供給する内側配管部と、前記中心点と略同一高さにおいて前記外側配管部と前記内側配管部との間を連接するステータ横断配管部と、を有している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。
【請求項７】
前記ステータ横断配管部において、前記巻線渡り部の側面に対して前記冷媒を供給するように前記吐出口が形成されていることを特徴とする請求項６に記載のトロイダル巻線モータ。
【請求項８】
前記ステータコアの軸方向端面にはフィンが形成された放熱部材が設けられ、前記フィンは、径方向に沿う方向に形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のトロイダル巻線モータ。
【請求項９】
前記放熱部材に、前記冷媒供給配管を支持するための支持部が形成されていることを特徴とする請求項８に記載のトロイダル巻線モータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−２１３４９５（Ｐ２０１０−２１３４９５Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５８２１１（Ｐ２００９−５８２１１）
【出願日】平成２１年３月１１日（２００９．３．１１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１１日（２００９．３．１１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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