JP6406310B2 - 電動モータ構造及び電動モータの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動モータ構造及び電動モータの製造方法に関し、特にステータの内周側とコイルエンドの内周側及び外端側一部を液密に封止する合成樹脂製の液密用封止部材を採用する技術に関する。

従来より、電動モータ（電動機）は、種々の分野で動力源として使用に供されている。 電動モータが電気エネルギーを運動エネルギーに変換することによって回転するとき、一部の電気エネルギーが熱エネルギーに変換されて発熱する。特に、電気自動車に搭載されるような高出力の電動モータ程、発熱量が多くなり、電動モータの効率低下を招くため、種々の冷却構造が提案されている。

特許文献１には、ハウジング内の底部側に冷却油を貯留する貯留槽を形成し、ステータのコイルエンドのうち底部側部分を油没させるようにした電動モータが開示されている。
特許文献２には、ステータの両端側部分において、冷却カバーと合成樹脂製の膜壁とで
環状の冷却通路（冷却室）を形成し、コイルエンドの全体を冷媒に浸漬させるようにした電動モータが開示されている。

特開２０１４−２２５９７１号公報 特開２０１５−３３２９９号公報

特許文献１の電動モータでは、ステータのコイルエンドのうちの底部側部分のみ油没させる構造であり、コイルエンドの大部分は油没してないため、コイルエンドの瞬間的な温度上昇（例えば数秒で２００℃）に対して冷却能力が不十分で、電動モータの一層の小型化を図ることは難しい。

特許文献２の電動モータでは、冷却通路の片側端面を合成樹脂製の膜壁で仕切った構造であるため、コイルエンドが高速で微振動するため合成樹脂製の膜壁の液密性と耐久性を確保することは容易ではない。

従来の電動モータでは、ステータ及び１対のコイルエンドの内周側を覆う液密封止部材を採用していないため、１対のコイルエンドを冷却する冷却液室の構造が複雑化し大型化していた。

本発明の目的は、ステータの内周側とコイルエンドの内周側及び外端側少なくとも一部を液密に封止する合成樹脂製の液密用封止部材を採用した電動モータ構造及び電動モータの製造方法を提供することである。

請求項１の電動モータ構造は、ロータと、このロータを支持する１対の軸受と、ステータコアにコイルを巻回したステータと、軸方向両端側部分に配置された１対のサイドハウジングとを有する電動モータの構造において、前記ステータコアの内周面を覆い且つ前記内周面より内側に前記ロータを収容する円筒部と、前記１対のサイドハウジングのステータ軸方向内側で両方のコイルエンドの内周面及び外端面の少なくとも一部を覆う１対の環状部と、前記両方のコイルエンドに合成樹脂を含浸させた１対の含浸部とを一体形成してなる合成樹脂製の液密用封止部材と、前記１対の環状部に形成された１対の軸受保持面と、前記１対のサイドハウジングと前記ステータと前記１対のコイルエンドと前記１対の環状部及び前記１対の含浸部とで冷却液を液密に収容するように区画される環状の１対の冷却液収容室とを備えたことを特徴としている。

この電動モータ構造によれば、前記円筒部と１対の環状部と１対の含浸部とを一体形成してなる合成樹脂製の液密用封止部材を設け、１対のサイドハウジングとステータと１対のコイルエンドと前記１対の環状部及び１対の含浸部とで液密に区画された環状の１対の冷却液収容室を形成するため、１対の冷却液収容室の構造を簡単化し小型化することができる。

請求項２の電動モータ構造は、請求項１の発明において、前記１対のコイルエンドの近傍にある加熱状態の冷却液に微細バブルを発生させる微細バブル発生手段を設けたことを特徴としている。

この微細バブル発生手段により、１対のコイルエンドの近傍にある加熱状態の冷却液に微細バブルを発生させるため、微細バブル内に高温の冷却液ガスを高圧で封入した状態にすることで、瞬間的な急速発熱時における冷却性能を確保することができる。

請求項３の電動モータ構造は、請求項１の発明において、前記１対の冷却液収容室に夫々接続された循環流形成手段と、この循環流形成手段により循環させる冷却液から放熱させる放熱手段とを備えたことを特徴としている。

循環流形成手段により循環させる冷却液から放熱させる放熱手段を設けるため、コイルエンドから発生する熱を吸収した高温の冷却液を冷却液収容室外へ循環させ、高温の冷却液から放熱させることができる。

請求項４の電動モータ構造は、請求項２の発明において、前記微細バブル発生手段は、高速で微振動する前記コイルエンドを含むことを特徴としている。それ故、微細バブル発生手段の構成を簡単化することができる。

請求項５の電動モータ構造は、請求項４の発明において、前記微細バブル発生手段は、前記コイルエンドに超音波を作用させる超音波発生手段を含むことを特徴としている。それ故、超音波発生手段で発生させる超音波を介して微細バブルの粒径、発生量を制御することができ、冷却性能を制御することができる。

請求項６の電動モータ構造は、請求項４又は５の発明において、前記1対の冷却液収容室に夫々接続された循環流形成手段は、微細バブルを含む冷却液から微細バブルの一部を分離する微細バブル分離手段を有すると共に分離後の冷却液を前記冷却液収容室へ循環させることを特徴としている。

微細バブルを含む冷却液から微細バブルの一部を分離し、分離後の冷却液を前記冷却液収容室へ循環させるため、熱量を保有した微細バブルが前記冷却液収容室へ再循環するのを抑制し、冷却性能を高めることができる。

請求項７の電動モータ構造は、請求項６の発明において、前記微細バブル分離手段は、遠心力により微細バブルの一部を分離するように構成されていることを特徴としている。それ故、微細バブル分離手段の構成を簡単化することできる。

請求項８の電動モータの製造方法は、ロータと、このロータを支持する１対の軸受と、ステータコアにコイルを巻回したステータと、軸方向両端側部分に配置された１対のサイドハウジングとを有する電動モータを製造する方法において、前記ステータを金型内にセットし、この金型内に溶融状態の合成樹脂を注入して、前記ステータコアの内周面を覆い且つ前記内周面より内側に前記ロータを収容可能な円筒部と、両方のコイルエンドの内周面及び外端面の少なくとも一部を覆う１対の環状部と、前記１対のサイドハウジングのステータ軸方向内側で前記両方のコイルエンドに合成樹脂を含浸させた１対の含浸部とを一体形成してなる合成樹脂製の液密用封止部材を成形する第１工程と、前記ステータの両端側部分に前記１対のサイドハウジングを装着して、前記１対のサイドハウジングと前記ステータと前記１対のコイルエンドと前記１対の環状部及び前記１対の含浸部とで冷却液を液密に収容可能に区画される環状の１対の冷却液収容室を形成する第２工程とを備えたことを特徴としている。

第１工程において、円筒部と１対の環状部と１対の含浸部とを一体形成してなる合成樹脂製の液密用封止部材を成形し、第２工程において、前記ステータの両端側部分に１対のサイドハウジングとステータと１対のコイルエンドと１対の環状部及び１対の含浸部とで液密に区画された環状の１対の冷却液収容室を形成するため、液密用封止部材を有効活用して、構造が簡単で小型化可能な１対の冷却液収容室を形成することができる。

請求項９の電動モータの製造方法は、請求項８の発明において、前記第１工程の後且つ第２工程の前に前記液密用封止部材を切削加工して前記円筒部にロータ収容部を形成すると共に前記１対の環状部に１対の軸受保持面を形成する第３工程を備えたことを特徴としている。それ故、前記液密用封止部材を切削加工して前記円筒部にロータ収容部を形成すると共に前記１対の環状部に１対の軸受保持面を形成するため、１対のサイドハウジングに１対の軸受保持面を形成する場合に比べて、軸受保持面を小型化し、軸受保持面の製作費用を低減することができる。

以上説明したように、本発明の電動モータ構造によれば、合成樹脂製の液密用封止部材を設け、この液密用封止部材を利用して環状の１対の冷却液収容室を形成するため、１対の冷却液収容室の構造を簡単化し小型化することができる。その他、上述したような種々の効果が得られる。

本発明の電動モータの製造方法によれば、第１工程において合成樹脂製の液密用封止部材を成形し、第２工程において液密用封止部材を活用して１対の冷却液収容室を形成するため、構造が簡単で小型化可能な１対の冷却液収容室を形成することができる。また、軸受保持面を小型化し、軸受保持面の製作費用を低減することができる。

本発明の実施例１に係る電動モータのステータコアの側面である。 ステータコアの断面図である。 ステータコアにステータコイルを巻回したステータの断面図である。 ステータとその内周面と両方の外端面を覆う合成樹脂製の封止部材素材の断面図である。 ステータと切削加工後の合成樹脂製の封止部材と、これに装着される軸受及び右側サイドハウジングの断面図である。 ステータと封止部材と軸受と右側サイドハウジングの断面図である。 ステータと封止部材と軸受と右側サイドハウジングと、これに装着される左側サイドハウジング本体の断面図である。 ステータと封止部材と軸受と右側サイドハウジングと左側サイドハウジング本体と、これに装着されるロータ及び軸受の断面図である。 エンドプレート装着前の電動モータの断面図である。 エンドプレート装着前の電動モータと、これに装着されるエンドプレートの断面図である。 電動モータの断面図である。 電動モータの１対の冷却液収容室に冷却液を収容した状態の断面図である。 電動モータと付属機構の断面図である。 本発明の実施例２に係る電動モータと付属機構の断面図である。 本発明の実施例３に係る電動モータと付属機構の断面図である。 本発明の実施例４に係るパルス駆動式ポンプの構成図である。 駆動パルスのタイムチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
以下の説明は、所定の制御ユニットにより駆動が制御される永久磁石同期モータに適用したものを例示したものであり、本発明、その適用物、その用途を制限するものではない。尚、以下、図における左方を左方とし、上方を上方として説明する。

最初に、電動モータ１と、この電動モータ１に付属する付属機構２について図１３に基づいて説明する。電動モータ１は、ステータコイル１４の両方のコイルエンド１４ａ，１４ｂを冷却液Ｃにより冷却する高性能の冷却手段を備えた小型の高出力モータである。
この電動モータ１は、ロータ３と、１対の軸受４，５と、ステータ６と、合成樹脂（例えばポリカーボネート等）製の液密用封止部材７と、左側サイドハウジング８と、右側サイドハウジング９と、３本の連結ボルト１０と、環状の１対の冷却液収容室１１，１２と、これら１対の冷却液収容室１１，１２に収容された冷却液Ｃを備えている。右側サイドハウジング９の右端部分をモータ支持部材１３の取付け穴１３ａに内嵌固定することで、電動モータ１はモータ支持部材１３に取り付けられている。

ロータ３は、ロータ軸３ａに電磁鋼板積層体からなるロータ本体３ｂ（これは図示外の複数の永久磁石を含む）を外嵌固定したものであり、ロータ軸３ａとロータ本体３ｂの大部分が柱状体に形状されている。ロータ軸３ａの左端部に一段小径の支持軸部３ｃが形成され、この支持軸部３ｃが軸受４に回転自在に支持され、ロータ軸３ａの右端部に一段小径の支持軸部３ｄが形成され、支持軸部３ｄが軸受５に回転自在に支持され、支持軸部３ｄの先端軸部３ｅが外方へ突出している。尚、軸受４，５の熱負荷が小さくなるように、軸受４，５として支持軸部３ｃ，３ｄの外径の約３倍程度の外径の大型の軸受４，５が採用されている。

ステータ６は電磁鋼板積層体からなり且つ複数のスロット６ｂ及びティース６ｃが形成されたステータコア６ａに複数のステータコイル１４を巻回したものである（図３参照）。複数（３相）のステータコイル１４は、ステータコア６ａの複数のスロット６ｂを介して複数のティース６ｃに巻回され、ステータコア６ａの両方の外端外にコイルエンド１４ａ，１４ｂが形成されている（図３参照）。

ロータ３はステータ６の中心側のロータ収容部１５ａに回転可能に収容され、この電動モータ１は、ステータコイル１４に制御された交流電流を流すことで発生する回転磁界によりロータ３を回転させるように構成されている。

前記合成樹脂製の液密用封止部材７は、ステータコア６ａの内周面を覆う円筒部１５と、両方のコイルエンド１４ａ，１４ｂの内周面及び外端面を覆う１対の環状部１６，１７と、両方のコイルエンド１４ａ，１４ｂに合成樹脂を含浸させた１対の含浸部１８ａ，１８ｂとを一体形成したものである。左側の環状部１６は、コイルエンド１４ａの左端面と左側サイドハウジング８のエンドプレート８ｂ間を隙間なく埋める環状厚肉部１９を有する。右側の環状部１７は、コイルエンド１４ｂの右端面と右側サイドハウジング９のエンド壁部９ｂ間を隙間なく埋める環状厚肉部２０を有する。

含浸部１８ａ，１８ｂは、図面に明確に表れていないが、コイルエンド１４ａ，１４ｂに存在するコイル線材とコイル線材間の隙間及びその他の隙間に合成樹脂が含浸した部分である。

液密用封止部材７の円筒部１５の内側には断面円形のロータ収容部１５ａが形成され、ロータ３の外周面とロータ収容部１５ａの内周面間には僅かな隙間が形成されている。１対の環状部１６，１７にはロータ収容部１５ａよりも僅かに大径の１対の軸受保持面２１，２２（軸受保持穴）が形成され、１対の軸受保持面２１，２２に１対の軸受４，５が内嵌状態に装着され、軸受保持面２１，２２の円筒部１５側の段部２１ａ，２２ａで受け止められている。

左右のサイドハウジング８，９はアルミニウム合金製のものである。左側サイドハウジング８は、筒状部材８ａと、これと別体のエンドプレート８ｂであって電動モータ１の左端面を塞ぐエンドプレート８ｂとで構成されている。上記のエンドプレート８ｂの内面には環状凸部２３が形成され、この環状凸部２３には軸受４のアウタレースの外端面及び外周部を押える軸受押え部２３ａが形成されている。
前記エンドプレート８ｂの内面には環状凸部２３の外周側に位置する環状溝が形成され、この環状溝にＯリング２４が装着され、このＯリング２４によりエンドプレート８ｂと環状厚肉部１９間が液密に封止されている。

左側サイドハウジング８の筒状部材８ａがステータ６の左端側部分に外嵌され、筒状部材８ａの右端部分がステータコア６ａの左端部に外嵌されている。筒状部材８ａの左端面とエンドプレート８ｂ間がＯリング２５で液密に封止され、筒状部材８ａとステータコア６ａの左端部外周面の間がＯリング２６で液密に封止されている。コイルエンド１４ａから延びる複数のコイル引出線１４ｃが筒状部材８ａに形成した開口部から外部へ導出されている。

右側サイドハウジング９は、筒状壁部９ａとこれと一体形成された環状端壁部９ｂとを有し、この右側サイドハウジング９がステータ６の右端側部分に外嵌され、右側サイドハウジング９の環状端壁部９ｂが環状厚肉部２０と軸受５に当接している。
環状端壁部９ｂに形成された環状溝にはＯリング２７が装着され、このＯリング２７により環状端壁部９ｂと環状厚肉部２０間が液密に封止されている。軸受５のアウタレースは、環状端壁部９ｂの内周端部の軸受押え部２８により位置規制されている。

筒状壁部９ａの左端部分がステータコア６ａの右端部に外嵌され、Ｏリング２９により筒状壁部９ａとステータコア６ａ間が液密に封止されている。
左側のエンドプレート８ｂの外周部の周方向３等分位置には、筒状部材８ａの外周外へ突出した３つのボルト連結部３０が形成され、各ボルト連結部３０にはロータ３の軸心と平行なボルト穴３０ａが形成されている。右側の筒状壁部９ａの外周部の周方向３等分位置には、筒状部材９ａの外周外へ突出した３つのボルト連結部３１が形成され、各ボルト連結部３１にはロータ３の軸心と平行なボルト穴３１ａが形成されている。

前記左側の３つのボルト連結部３０と右側の３つのボルト連結部３１を左右に対向させ、各組の左右のボルト穴３０ａ，３１ａに連結ボルト１０を挿通させて、連結ボルト１０の左右両端部に螺合させた１対のナット３０ｂ，３１ｂを締結することで、左側サイドハウジング８と右側サイドハウジング９とがステータ６を挟持する状態に強固に連結されている。

環状の１対の冷却液収容室１１，１２が、１対のサイドハウジング８，９と、ステータ６と、１対のコイルエンド１４ａ，１４ｂと、液密用封止部材７の１対の環状部１６，１７及び１対の含浸部１８ａ，１８ｂとで形成されて液密に区画されている。これら１対の冷却液収容室１１，１２には冷却液Ｃが収容されている。尚、冷却液Ｃとしては、本実施例ではフルオロカーボンを採用しているが、エタノール、水、その他の炭化水素等を採用可能である。

左側サイドハウジング８の頂部には、左側の冷却液収容室１１の冷却液Ｃを循環させる循環通路３３の一部が形成された筒状の通路形成部３４が形成され、右側サイドハウジング９の頂部には、右側の冷却液収容室１２の冷却液Ｃを循環させる循環通路３５の一部が形成された筒状の通路形成部３６が形成されている。

次に、上記の電動モータ１の製造方法について説明する。
この電動モータ１の製造方法は、図１〜図１２に示すとおりであるので、簡単に説明する。最初に図１、図２に示すようなステータコア６ａを準備し、次に図３に示すように、ステータコア６ａに複数のステータコイル１４を巻回してステータ６を製作する。尚、ステータコア６ａの軸心方向の両側にコイルエンド１４ａ，１４ｂが突出した状態になる。

次に、図４に示すように、射出成形機の所定の成形型にステータ６を収容し、溶融状態の合成樹脂を射出することにより、液密用封止部材７の素材としての封止部材素材７ｍであってステータ６の内周側と両端側を覆う封止部材素材７ｍを成形する。この封止部材素材７ｍは、ステータコア６ａの内周側を覆う円筒部１５ｍと、左側のコイルエンド１４ａの内周面及び外端面を覆う環状部１６ｍと、右側のコイルエンド１４ｂの内周面及び外端面を覆う環状部１７ｍと、両方のコイルエンド１４ａ，１４ｂに含浸させた含浸部１８ａ，１８ｂとを一体的に形成したものである。尚、環状部１６ｍ，１７ｍは厚肉壁部１９ｍ，２０ｍを有する。尚、含浸部１８ａ，１８ｂの形成のため、射出成形時には、コイルエンド１４ａ，１４ｂの外周側を真空引きする。

次に、図５に示すように、封止部材素材７ｍの円筒部１５ｍの内周側と環状部１６ｍ，１７ｍの内周側と環状部１６ｍの左端面を切削加工することにより、前記ロータ収容部１５ａを形成した円筒部１５と、軸受保持面２１を形成した環状部１６と、軸受保持面２２を形成した環状部１７とを形成する。そして、環状部１６には環状厚肉部１９が形成され、環状部１７には環状厚肉部２０が形成される。

次に、図５、図６に示すように、軸受保持面２２に軸受５を装着し、ステータ６の右端側部分に右側サイドハウジング９を外嵌して装着する。次に、図７、図８に示すように、ステータ６の左端側部分に左側サイドハウジング８の筒状部材８ａを外嵌して装着する。
次に、図８、図９に示すように、ロータ３の支持軸部３ｃに軸受４を装着してから、ロータ３をステータ６のロータ収容部１５ａに左方から挿入して、ロータ３の支持軸部３ｄを軸受５の軸穴に挿入することにより、ロータ３と軸受４を装着する。

次に、図１０、図１１に示すように、左側サイドハウジング８のエンドプレート８ｂを装着し、３本の連結ボルト１０をボルト連結部３０，３１のボルト穴３０ａ，３１ａに夫々装着してから、ボルト１０の両端部にナット３０ｂ，３１ｂを締結することで、左右のサイドハウジング８，９をステータ６を挟持した状態に強固に連結する。

こうして、左側サイドハウジング８とステータ６とコイルエンド１４ａと環状部１６と含浸部１８ａとで、左側の環状の冷却液収容室１１が液密状に区画して形成され、右側サイドハウジング９とステータ６とコイルエンド１４ｂと環状部１７と含浸部１８ｂとで、右側の環状の冷却液収容室１２が液密状に区画して形成される。次に、冷却液収容室１１，１２に冷却液Ｃを充填する。

次に、上記の電動モータ１に付属の付属機構２について説明する。
前記のように、電動モータ１を駆動する際、コイルエンド１４ａ，１４ｂが高速で微振動するため冷却液収容室１１，１２内の冷却液Ｃに粒径がナノオーダー又はミクロンオーダーの微細バブルが発生する。尚、本実施例ではコイルエンド１４ａ，１４ｂにより微細バブル発生手段３７が構成されている。

コイルエンド１４ａ，１４ｂに発生する熱で冷却液Ｃが高温に加熱され、その冷却液Ｃに生じる微細バブルの内部には表面張力で高圧に圧縮された高温高圧の冷却液ガスが発生し、エネルギー密度の高い微細バブルとなる。

前記の付属機構２は、冷却液収容室１１，１２の冷却液Ｃを外部の分離兼冷却系へ循環させ、冷却液Ｃから大部分の微細バブルを分離し、その分離後の冷却液比率の高い冷却液（高密度冷却液）を冷却液収容室１１，１２に循環させると共に、微細バブルの比率が高く冷却液比率の低い冷却液（低密度冷却液）に含まれる微細バブルの大部分を超音波により破裂させてから高温の冷却液を冷却手段により冷却し、その冷却した冷却液を再度を冷却液収容室１１，１２へ循環させるものである。

図１３に示すように、この付属機構２は、冷却液収容室１１，１２の冷却液Ｃに循環流を形成する循環流形成手段４０と、この循環流形成手段４０に組み込まれた微細バブル分離手段４１と、分離された微細バブルの大部分を破裂させる複数の超音波発生器４２と、微細バブル破裂後の高温の冷却液ガスと冷却液Ｃを冷却する冷却手段４３とを備えている。尚、超音波発生器４２と冷却手段４３が冷却液Ｃから放熱させる放熱手段３８を構成している。

循環流形成手段４０は、大径の短円筒状のケース４４と、その内部に収容されたインペラー４５と、駆動モータ４６とを有する遠心ポンプで構成され、ケース４４内のインペラー４５の上側には旋回流形成と微細バブル分離のための分離スペース４７が設けられている。高速旋回流を形成するためインペラー４５は偏平且つ大径に形成されている。

ケース４４の下面側中央部に突出する筒状部４４ａには冷却液収容室１１，１２に連通された循環通路３３，３５が接続され、この筒状部４４ａに吸入された冷却液Ｃは、高速回転するインペラー４５により外周側へ押し出されてケース４４内の外周部に高速旋回流を形成する。前記循環通路３３，３５に隣接する部位には冷却液収容室１１，１２に夫々連通する循環通路４８，４９が形成され、その循環通路４８，４９はケース４４の上端近傍の外周に接続されている。尚、循環通路３３の通路形成部３４と循環通路４８の通路形成部の間で冷却液収容室１１が仕切られ、循環通路３５の通路形成部３６と循環通路４９の通路形成部の間で冷却液収容室１２が仕切られている。

前記微細バブル分離手段４１は、ケース４４内において冷却液の高速旋回流に作用する遠心力により微細バブルの比率の低い高密度冷却液を外周側へ移動させると共に微細バブルの比率の高い低密度冷却液を内周側へ移動させることで、微細バブルの大部分を分離するものである。

前記ケース４４の上面には接続筒５０を介して短円筒状の冷却ケース５１が接続され、冷却ケース５１内には環状の冷却液チャンバー５２が形成されている。冷却ケース５１の上面には冷却液チャンバー５２内の低密度冷却液に微細バブル破裂用の超音波を照射する例えば４組の超音波発生器４２が付設され、冷却ケース５１の外周部と上面外周部分を覆う状態の冷却水ジャケット４３が設けられ、この冷却水ジャケット４３には冷却水が循環されている。また、冷却ケース５１の下面外周部から還流通路５３，５４によりケース４４内の分離スペース４７の上端外周部へ高密度冷却液が還流する。

分離スペース４７の中心側部分の低密度冷却液が接続筒５０を通って冷却液チャンバー５２内へ流動し、超音波発生器４２から照射される超音波により微細バブルが破壊されると、微細バブルは冷却液ガスと高温の冷却液とに分解され、これらが冷却水ジャケット４３の冷却水で効果的に冷却され、その冷却後の冷却液が還流通路５３，５４から分離スペース４７へ還流する。その冷却後の冷却液は高速旋回状態の高密度冷却液に混じって循環通路４８，４９から冷却液収容室１１，１２へ循環する。

次に、前記付属機構２を含む電動モータ１の作用、効果について説明する。
この電動モータ１によれば、円筒部１５と１対の環状部１６，１７と１対の含浸部１８ａ，１８ｂとを一体化した合成樹脂製の液密用封止部材７を設け、１対のサイドハウジング８，９とステータ６と１対のコイルエンド１４ａ，１４ｂと１対の環状部１６，１７及び１対の含浸部１８ａ，１８ｂとで液密に区画された環状の１対の冷却液収容室１１，１２を形成するため、冷却液収容室１１，１２の構造を簡単化し小型化することができる。

この微細バブル発生手段３７により、１対のコイルエンド１４ａ，１４ｂの近傍にある加熱状態の冷却液に微細バブルを発生させるため、微細バブル内に高温の冷却液ガスを高圧で閉じ込めた状態にすることで、冷却液の相変化を利用して、この電動モータ１により自動車の駆動輪を駆動する場合における始動直後の瞬間的な急速発熱時における冷却性能を確保することができる。

循環流形成手段４０により循環させる冷却液Ｃから放熱させる放熱手段３８を設けるため、コイルエンド１４ａ，１４ｂから発生する熱を吸収した高温の冷却液Ｃを冷却液収容室１１，１２外へ循環させ、高温の冷却液Ｃから放熱させることができる。
微細バブル発生手段３７は、高速で微振動するエンドコイル１４ａ，１４ｂで構成されているため、微細バブル発生手段３７の構成を簡単化することができる。

循環流形成手段４０は、微細バブルを含む冷却液Ｃから微細バブルの一部を分離する微細バブル分離手段４１を有すると共に分離後の冷却液Ｃを冷却液収容室１１，１２へ循環させるため、微細バブルを含む冷却液Ｃから微細バブルの一部を分離し、分離後の冷却液Ｃを冷却液収容室１１，１２へ循環させるため、熱量を保有した微細バブルが冷却液収容室１１，１２へ再循環するのを抑制し、冷却性能を高めることができる。

微細バブル分離手段４１は、遠心力により微細バブルの一部を分離するように構成されているため、微細バブル分離手段４１の構成を簡単化することできる。

電動モータ１の製造方法においては、円筒部１５と１対の環状部１６，１７と１対の含浸部１８ａ，１８ｂとを一体形成した合成樹脂製の液密用封止部材７を成形し、次にステータ６の両端側部分に１対のサイドハウジング８，９とステータ６と１対のコイルエンド１４ａ，１４ｂと１対の環状部１６，１７及び１対の含浸部１８ａ，１８ｂとで液密に区画された環状の１対の冷却液収容室１１，１２を形成するため、液密用封止部材７を有効活用して、構造が簡単で小型化可能な冷却液収容室１１，１２を形成することができる。

液密用封止部材７を切削加工して円筒部１５にロータ収容部１５ａを形成すると共に１対の環状部１６，１７に１対の軸受保持面２１，２２を形成するため、１対のサイドハウジング８，９に１対の軸受保持面２１，２２を形成する場合に比べて、軸受保持面２１，２２を小型化し、軸受保持面２１，２２の製作費用を低減することができる。

実施例２に係る電動モータ１及びその付属機構２について図１４に基づいて説明する。
実施例１の電動モータ１と同様のものに同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。冷却液収容室１１Ａ，１２Ａの容積を増すため、Ｏリング２４，２７の外径が小径化され、環状厚肉部１９Ａ，２０Ａの外径がＯリング２４，２７の外径と同程度まで小径化されている。

また、コイルエンド１４ａ，１４ｂの微振動により、十分な量の微細バブルが発生しない場合には、必要に応じて、コイルエンド１４ａに超音波を作用させる複数の超音波発生手段３９ａを設けると共にコイルエンド１４ｂに超音波を作用させる複数の超音波発生手段３９ｂを設けてもよい。超音波発生手段３９ａ，３９ｂで発生させる超音波を介して微細バブルの粒径、発生量などを制御することができ、冷却性能を制御することができる。

また、必要に応じて、冷却液Ｃ中の微細バブルの分離を促進するため、ケース４４内の分離スペース４７内に、複数枚の金網状のグリッド電極５５を配置し、このグリッド電極５５に直流電源手段から正の所定電圧を印加するように構成してもよい。冷却液Ｃとして、フロロカーボンを採用しているため微細バブルが負に帯電することから、微細バブルが電気力でグリッド電極５５の方へ吸引されるため、微細バブルの分離を促進することができる。この場合、微細バブル発生手段３７は、コイルエンド１４ａ，１４ｂと、上記の超音波発生手段３９ａ，３９ｂとで構成されることになる。

実施例３に係る電動モータ１及びその付属機構２について図１５に基づいて説明する。
実施例１の電動モータ１と同様のものに同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。

図１５に示すように、ステータ６を冷却する冷却能力を高めるため、ステータ６の外周面に熱伝導に優れるグラフェンシート６０を複数枚積層したグラフェンシート積層体６１が巻き付けられ、そのグラフェンシート積層体６１をステータ６に押圧する為にステータ６とグラフェンシート積層体６１に外嵌させた鋼製筒体６２であって半円筒状の２分割体をボルト締結してなる鋼製筒体６２が設けられ、グラフェンシート積層体６１の一端部が鋼製筒体６２の外側へ導出され、ヒートシンク（図示略）に接触状態にして押え板６３と複数のボルト６４とで締結されている。

前記循環流形成手段４０に採用する遠心ポンプの代わりに、以下のようなパルス駆動式ポンプ７０を採用してもよい。
図１６に示すように、合成樹脂製の筒体７１の内部に冷却液Ｃが流れる通路７２が形成され、筒体７１の内部には、通路７２を横断する金網状の複数のグリッド電極７３ａ〜７３ｉが、冷却液流れ方向に所定間隔おきに配設されて筒体７１に固定されている。複数のグリッド電極７３ａ〜７３ｉの各々に所定の正のパルス電圧を印加するための導線７４が接続され、これら導線７４は駆動制御ユニット７５に電気的に接続されている。

駆動制御ユニット７５は、複数のグリッド電極７３ａ〜７３ｉに、図１７に示すような所定電圧（例えば６０〜１００Ｖ程度）の駆動パルス７６ａ〜７６ｉを短時間間隔で繰り返し印加するように構成されている。冷却液としてフルオロカーボンを採用している場合、フルオロカーボンは負に帯電したミセル構造となるため、微細バブルは負に帯電している。

そのため、図１７に示すような駆動パルス７６ａ〜７６ｉをグリッド電極７３ａ〜７３ｉに印加すると、微細バブルがグリッド電極７３ａ〜７３ｉとの間に作用する電気力により順次下流側へ駆動される。同時に微細バブル以外の冷却液も微細バブルと共に流動する。 第１列目の駆動パルス７６ａ〜７６ｉの印加から所定短時間あけて第２列目の駆動パルス７６ａ〜７６ｉを印加することを順次繰り返すことで、微細バブルを含んだ冷却液を図１６に示すように右方へ流動させることができる。つまり、冷却液を加圧して流動させる冷却液ポンプを構成することができる。

尚、グリッド電極７３ａ〜７３ｉの数は例示に過ぎず、より多くのグリッド電極を設けてもよく、グリッド電極同士の間の間隔も例示であって適宜設定される。また、グリッド電極に印加する駆動パルスも例示であって、前記に限るものではない。

上記のパルス駆動式ポンプ７０を採用する場合、微細バブルを分離する微細バブル分離手段としては、円錐状のサイクロンを採用し、前記ポンプ７０で形成した冷却液の高速流をサイクロンに導入して遠心力の作用で高密度冷却液と低密度冷却液とに分離することができる。低密度冷却液中の微細バブルを破裂させるには、前記実施例１と同様に超音波を採用してもよく、熱い冷却液を冷却する冷却手段としては、前記実施例１と同様に冷却水ジャケットや空冷フィンを採用してもよい。

次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。

１）付属機構２の冷却水ジャケット４３の代わりに、冷却ケース５１の外周部と上面部等に複数の空冷フィンを一体的に形成し、冷却ケース５１内の冷却液ガスや冷却液を空冷により冷却するように構成してもよい。

２）前記冷却液に用いるフルオロカーボンとしては、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）、
次亜フッ素酸（ＨＦＯ）、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）、パーフルオロカーボン（ＰＦＣ）などが望ましい。また、アルコール系の液体をベースとし、それにＨＦＥを混入して複数段沸騰型の冷却液を採用してもよい。

３）微細バブル分離手段として、図１６のパルス駆動式ポンプ７０の原理を利用して微細バブルを分離することも可能である。
この場合、例えば、図１６のパルス駆動式ポンプ７０において、筒体７１内の通路の上半分にのみ半円形の複数のグリッド電極を設けると、微細バブルの比率の高い低密度冷却液が複数のグリッド電極側（上半分側）へ吸引されて流れ方向へ駆動され、微細バブルの比率の低い高密度冷却液が下半分側を流れるようになるため、低密度冷却液と高密度冷却液を分離することができる。

４）図４に示すように、溶融合成樹脂を射出する際に、コイルエンド１４ａ，１４ｂの外周側を真空引きすることなく射出成形し、コイルエンド１４ａ，１４ｂの内周近傍部と外端面近傍部にのみ薄い含浸部１８ａ，１８ｂを形成し、コイルエンド１４ａ，１４ｂの大部分には外周側から冷却液が浸透可能に構成してもよい。コイル線材間に冷却液を浸透させることで、ステータコイル１４の冷却性能を強化することができる。

５）前記微細バブルを発生させることなく、冷却液収容室１１，１２に循環させる冷却液Ｃでコイルエンド１４ａ，１４ｂを冷却する形式の電動モータにも本発明を同様に適用することができる。この場合、微細バブル発生手段３７、微細バブル分離手段４１、微細バブル分離スペース４７、超音波発生器４２、超音波発生手段３９ａ，３９ｂ等が省略される。

６）その他、当業者ならば本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。

１ 電動モータ
２ 付属機構
３ ロータ
４，５ 軸受
６ ステータ
６ａ ステータコア
７ 液密用封止部材
８，９ サイドハウジング
１１，１２ 冷却液収容室
１１Ａ，１２Ａ 冷却液収容室
１４ ステータコイル
１４ａ，１４ｂ コイルエンド
１５ 円筒部
１５ａ ロータ収容部
１６，１７ 環状部
１８ａ，１８ｂ含浸部
２１，２２ 軸受保持面
３７ 微細バブル発生手段
３８ 放熱手段
３９ａ，３９ｂ 超音波発生手段
４０ 循環流形成手段
４１ 微細バブル分離手段
７０ パルス駆動式ポンプ
７３ａ〜７３ｉ グリッド電極

Claims (9)

1. ロータと、このロータを支持する１対の軸受と、ステータコアにコイルを巻回したステータと、軸方向両端側部分に配置された１対のサイドハウジングとを有する電動モータの構造において、
   前記ステータコアの内周面を覆い且つ前記内周面より内側に前記ロータを収容する円筒部と、前記1対のサイドハウジングのステータ軸方向内側で両方のコイルエンドの内周面及び外端面の少なくとも一部を覆う１対の環状部と、前記両方のコイルエンドに合成樹脂を含浸させた１対の含浸部とを一体形成してなる合成樹脂製の液密用封止部材と、
   前記１対の環状部に形成された１対の軸受保持面と、
   前記１対のサイドハウジングと前記ステータと前記１対のコイルエンドと前記１対の環状部及び前記１対の含浸部とで冷却液を液密に収容するように区画される環状の１対の冷却液収容室とを備えたことを特徴とする電動モータ構造。
2. 前記１対のコイルエンドの近傍にある加熱状態の冷却液に微細バブルを発生させる微細バブル発生手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電動モータ構造。
3. 前記１対の冷却液収容室に夫々接続された循環流形成手段と、この循環流形成手段により循環させる冷却液から放熱させる放熱手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動モータ構造。
4. 前記微細バブル発生手段は、高速で微振動する前記コイルエンドを含むことを特徴とする請求項２に記載の電動モータ構造。
5. 前記微細バブル発生手段は、前記コイルエンドに超音波を作用させる超音波発生手段を含むことを特徴とする請求項４に記載の電動モータ構造。
6. 前記１対の冷却液収容室に夫々接続された循環流形成手段は、微細バブルを含む冷却液から微細バブルの一部を分離する微細バブル分離手段を有すると共に微細バブルの一部を分離した分離冷却液を前記冷却液収容室へ循環させることを特徴とする請求項４又は５に記載の電動モータ構造。
7. 前記微細バブル分離手段は、遠心力により微細バブルの一部を分離するように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の電動モータ構造。
8. ロータと、このロータを支持する１対の軸受と、ステータコアにコイルを巻回したステータと、軸方向両端側部分に配置された１対のサイドハウジングとを有する電動モータを製造する方法において、
   前記ステータを金型内にセットし、この金型内に溶融状態の合成樹脂を注入して、前記ステータコアの内周面を覆い且つ前記内周面より内側に前記ロータを収容可能な円筒部と、 前記1対のサイドハウジングのステータ軸方向内側で両方のコイルエンドの内周面及び外端面の少なくとも一部を覆う１対の環状部と、前記両方のコイルエンドに合成樹脂を含浸させた１対の含浸部とを一体形成してなる合成樹脂製の液密用封止部材を成形する第１工程と、
   前記ステータの両端側部分に前記１対のサイドハウジングを装着して、前記１対のサイドハウジングと前記ステータと前記１対のコイルエンドと前記１対の環状部及び前記１対の含浸部とで冷却液を液密に収容可能に区画される環状の１対の冷却液収容室を形成する第２工程とを備えたことを特徴とする電動モータの製造方法。
9. 前記第１工程の後且つ第２工程の前に前記液密用封止部材を切削加工して前記円筒部にロータ収容部を形成すると共に前記１対の環状部に１対の軸受保持面を形成する第３工程を備えたことを特徴とする請求項８に記載の電動モータの製造方法。