JP2009148093A

JP2009148093A - 回転電機

Info

Publication number: JP2009148093A
Application number: JP2007323637A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Hoshino; 勝洋星野; Kenichi Nakayama; 健一中山; Nobuyuki Kajiya; 伸之梶屋; Takayuki Koizumi; 孝行小泉; Toshiaki Ueda; 俊明植田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2027-12-14
Also published as: US8203240B2; US20090184591A1; JP5021443B2

Abstract

【課題】冷却性能が向上するとともに、絶縁性も保持できる回転電機を提供する。
【解決手段】回転電機は、コアのティース部にステータコイルが巻回されたステータ２０と、ステータ２０の内周側に隙間を介して配置され、回転自在に支持されたロータとを有し、冷媒により冷却される。ステータコイルは、ステータ２０の軸方向端部から突出したコイルエンド部を有する。配電部２７は、樹脂製ホルダで支持され、ステータコイルに接続される導体とを有する。配電部２７が、コイルエンド部の上部に載置されることにより、ステータのコアの端部と、配電部の下面との間に隙間２８が形成され、隙間２８が、冷媒の通路を構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転電機に係り、特に、液冷式の回転電機に関する。

回転電機のみ、若しくはエンジンと回転電機とを主動力とする前輪駆動、後輪駆動もしくは４輪駆動の車両において、回転電機がエンジンと変速機に機械的に接続され、エンジンと変速機の間もしくは変速機の中に回転電機が取り付けられる。このとき、回転電機は、小型高出力となるため、温度上昇が問題になる。そのため、車両の主動力として使用される回転電機のステータコアやコイルで発生した熱を素早く放熱する必要がある。

車両の主動力として使用される回転電機は放熱のため専用の冷媒で冷却したり、回転電機が変速機や減速機に内蔵される場合には変速機や減速機の潤滑油を冷媒として併用し、回転電機の冷却性能の向上を図り、小型高出力回転電機を実現する。

車両の主動力として用いられる回転電機は、小型高出力が要求されるため、集中巻型のステータ構造が用いられることが多い。集中巻型のテータ構造とした場合、ステータ側電機子は、環状のステータコアと、ステータコアのティース部を覆う絶縁体であるボビンと、ボビンに導線が巻き付けられて形成されたコイルとを備える。このとき、ボビンは、コイルとコアの絶縁およびコイルの形状保持部材として重要部品ではあるが、一般的にボビンは樹脂成形品を用いることが多く、金属部品であるステータコアおよびコイルに対して熱伝導率が非常に低い値である。

回転電機の冷却方法としては、回転電機のコイルエンドの両端に冷媒の流れを強制する円形状の板を設け、各コイルをなぞるように冷媒が移動し、放熱効果を向上させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、ボビンのコイルが巻回される部分に、冷却溝を設け、コイルの内側から冷却するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、コイルとステータコアとの絶縁およびコイル形状の保持を行う技術として、コイル線（導線）が巻き付けられるボビンの筒部にコイル線の巻き付け位置を規制する係合部（導線間に位置する突起部）を設け、この係合部に沿ってコイル線を巻き付けることで、コイル線間に余分な隙間が生まれたり、巻き付け済みのコイル線の巻き崩れの発生を防止して第１層のコイル線を整然と巻き付けるものが知られている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００６−１９７７７２号公報特開２００５−５７８８４号公報特開２００６−６７７７８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の冷媒が通る通路では、コイルエンド部の表面しか直接冷媒に接することができず、集中巻型のステータにおいて熱量が最も多いと思われるコイルエンドの内側でステータコアと接する部分の冷却を行えないという問題がある。

また、特許文献２に記載のものでは、ボビンに冷却溝を形成するため、コイルとステータコアとがこの冷却溝を介して対向することとなり、絶縁性に問題が生じる恐れがある。

さらに、特許文献３に記載のボビンでは、コイルの巻乱れを防ぐ為にコイルの外径側および内径側をボビンのつばで拘束している。モータを冷媒で直接冷却を行う場合、このつばによりコイルに冷媒が当たる表面積が少なり、冷却効率が悪くなる。

本発明の目的は、冷却性能が向上するとともに、絶縁性も保持できる回転電機を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、コアのティース部にステータコイルが巻回されたステータと、該ステータの内周側に隙間を介して配置され、回転自在に支持されたロータとを有し、冷媒により冷却される回転電機であって、前記ステータコイルは、前記ステータの軸方向端部から突出したコイルエンド部を有し、樹脂製ホルダで支持され、前記ステータコイルに接続される導体とを有する配電部とを備え、該配電部が、前記コイルエンド部の上部に載置されることにより、前記ステータのコアの端部と、前記配電部の下面との間に隙間が形成され、該隙間が、前記冷媒の通路を構成するようにしたものである。
かかる構成により、冷却性能が向上するとともに、絶縁性も保持できるものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記コアのティース部と前記ステータコアの間に配置され、前記ティース部と前記ステータコイルを絶縁し、かつ、コイルを保持するボビンを備え、該ボビンの外径側のつば部、及び、内径側のつば部の少なくとも一方に設けられ、前記冷媒が前記ステータコイルの外周と接触可能な孔を有するようにしたものである。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記孔は、前記ボビンの外径側のつば部、及び、内径側のつば部の両方に設けられるとともに、前記ボビンのボビン本体の、前記コイルエンド部の内周側に対向する位置に設けられ、前記冷媒が前記ステータコイルのコイルエンド部の内周側と接触可能な溝を備えるようにしたものである。

本発明によれば、冷却性能が向上するとともに、絶縁性も保持できるものとなる。

以下、図１〜図９を用いて、本発明の一実施形態による回転電機の構成について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による回転電機を含む回転電機装置の全体構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による回転電機を含む回転電機装置の全体構成を示す断面図である。

本実施形態で説明する回転電機ＲＭは、ハイブリッド自動車用のものである。回転電機ＲＭは、エンジンと変速機の間，もしくは変速機１１１の中に搭載されるとともに、回転電機ＲＭは小型高出力が要求される。このため、温度上昇が問題になり、車両の主動力として使用される回転電機ＲＭのステータコアやコイルで発生した熱を素早く放熱する必要がある。

回転電機ＲＭの周囲は、ケース１３０に囲まれている。ここで、回転電機ＲＭがエンジンと変速機の間の配置される場合、ケース１３０は、エンジンのケースや変速機のケースによって構成される。また、回転電機ＲＭが変速機の中に搭載される場合には、ケース１３０は、変速機のケースによって構成される。

回転電機ＲＭは、永久磁石内蔵型の３相同期モータである。ステータコイルに大電流（例えば、４００Ａ）の３相交流が供給されることで、電動機として動作する。また、回転電機ＲＭがエンジンによって駆動されると、発電機として動作し、３相交流の発電電力を出力する。発電機として動作する場合、ステータコイルから出力する電流は、電動機として動作する場合に比べて小さく、例えば、１００Ａである。また、本例で用いる回転電機ＲＭは、回転軸方向の厚さが、外径よりも小さな扁平型の回転電機である。

回転電機ＲＭは、ロータ１０と、ステータ２０と、ハウジング５０とを備えている。ロータ１０は、ステータ２０の内周側に、隙間を介して配置されている。ロータ１０は、シャフト１２に固定されている。シャフト１２の両端は、軸受１４Ａ，１４Ｂにより回転可能に支持されている。ステータ２０の外周は、ハウジング５０の内周に固定される。ハウジング５０の外周は、ケース１３０の内周側に固定される。

ケース１３０の底部には、ポンプ１４０が配置されている。また、ケース１３０の底部には、冷媒ＲＦの溜まり部１５０が形成される。冷媒ＲＦとしては、例えば、絶縁油を用いる。ステータ２０の下部側の一部は、溜まり部１５０に溜まった冷媒ＲＦに浸されている。ポンプ１４０は、溜まり部１５０に溜まった冷媒ＲＦを吸引して、冷媒通路１５２を経由して、ケース１３０の上部に形成された冷媒出口１５４Ａ，１５４Ｂから吐出する。冷媒出口１５４Ａ，１５４Ｂは、ステータ２０のティースに巻回されたステータコイルの両端部（コイルエンド部）の上部に形成されている。また、冷媒出口１５４Ａは、１３カ所設けられている。冷媒出口１５４Ｂも、同様に、１３カ所設けられている。

冷媒出口１５４Ａ，１５４Ｂから吐出した冷媒は、ステータコイルの両端のコイルエンド部に直接吹きかけられ、ステータコイルのコイルエンド部を冷却する。ステータ２０の熱を奪った冷媒ＲＦは、ケース１３０の下部に溜まり、そこでポンプ１４０により、強制的に冷媒通路１５２を通り、循環され、再度、冷媒出口１５４Ａ，１５４Ｂから放出され、ステータ２０を冷却する。

次に、図２及び図３を用いて、本実施形態による回転電機の構成について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による回転電機の構成を示す斜視図である。図３は、本発明の一実施形態による回転電機の構成を示す正面図である。なお、図２及び図３において、図１と同一符号は、同一部分を示している。

図２に示すように、回転電機ＲＭは、ロータ１０と、ステータ２０と、ハウジング５０とを備えている。

ロータ１０は、ロータコア１６と、このロータコア１６に形成された孔に挿入された永久磁石１８とを備えている。永久磁石１８は、直方体形状であり、この例では、１６個備えられている。すなわち、ロータ１０の極数は、１６極である。なお、永久磁石１８は、１極当たり１個でなく、複数個に分割した磁石を用いることもできる。

ステータ２０のステータティースコアには、それぞれ、Ｕ相ステータコイルと、Ｖ相ステータコイルと、Ｗ相ステータコイルが集中巻きで巻回されている。各ステータコイルは、それぞれ、複数個ある。本例では、例えば、各ステータコイルは、８個づつある。

電源接続用端子２９Ｕ，２９Ｖ，２９Ｗは、各相ステータコイルに電力を供給するための端子である。電源接続用端子２９Ｕ，２９Ｖ，２９Ｗは、電力変換装置に接続される。電力変換装置で変換された３相交流が電源接続用端子２９Ｕ，２９Ｖ，２９Ｗに供給される。また、電源接続用端子２９Ｕ，２９Ｖ，２９Ｗから出力する３相交流が電力変換装置に供給され、直流に変換される。

電源接続用端子２９Ｕ，２９Ｖ，２９Ｗと、各ステータコイルの間には、電源接続用端子２９Ｕ，２９Ｖ，２９Ｗから、各ステータコイルに電力を供給するための、配電部２７が設けられている。

配電部２７は、Ｕ相結線リング２７Ｕと、Ｖ相結線リング２７Ｖと、Ｗ相結線リング２７Ｗと、中性点結線リング２７Ｎと、ホルダ２７Ｈとからなる。Ｕ相結線リング２７Ｕと、Ｖ相結線リング２７Ｖと、Ｗ相結線リング２７Ｗと、中性点結線リング２７Ｎとは、銅板を円弧状に打ち抜いたものや、絶縁皮膜付導線などである。ホルダ２７Ｈは、リング状であり、樹脂製である。ホルダ２７Ｈには、Ｕ相結線リング２７Ｕと、Ｖ相結線リング２７Ｖと、Ｗ相結線リング２７Ｗと、中性点結線リング２７Ｎとを挿入可能な溝が予め形成されている。Ｕ相結線リング２７Ｕと、Ｖ相結線リング２７Ｖと、Ｗ相結線リング２７Ｗと、中性点結線リング２７Ｎとは、ホルダ２７Ｈの溝の挿入され、保持されている。

Ｕ相結線リング２７Ｕには、８個のＵ相ステータコイルの一方の端部が接続される。Ｖ相結線リング２７Ｖには、８個のＶ相ステータコイルの一方の端部が接続される。Ｗ相結線リング２７Ｗには、８個のＷ相ステータコイルの一方の端部が接続される。中性点結線リング２７Ｎには、８個のＵ相ステータコイルの他方の端部と、８個のＶ相ステータコイルの他方の端部と、８個のＷ相ステータコイルの他方の端部とが接続される。

電源接続用端子２９Ｕは、Ｕ相結線リング２７Ｕに接続される。電源接続用端子２９Ｖは、Ｖ相結線リング２７Ｖに接続される。電源接続用端子２９Ｗは、Ｗ相結線リング２７Ｗに接続される。

電源接続用端子２９Ｕ，２９Ｖ，２９Ｗに入力した電力は、配電部２７により、ステータコイルに供給される。回転電機ＲＭは、エンジンと変速機の間もしくは変速機の中に搭載されるため、回転電機ＲＭは小型高出力が要求される。このため、温度上昇が問題になり、車両の主動力として使用される回転電機ＲＭのステータコアやコイルで発生した熱を素早く放熱する必要がある。

図３に示すように、配電部２７は、ステータ２０のステータティースコアには、それぞれ、集中巻きで巻回されたＵ相，Ｖ相，Ｗ相ステータコイルのコイルエンド部の上に載置する形で配置される。各相ステータコイルのコイルエンド部は、ハウジング５０の側面から突出している。従って、配電部２７と、ハウジング５０との間には、隙間２８が形成されている。

図１に示した冷媒出口１５４Ａから吐出した冷媒は、隙間２８の間から、ステータコイルの一方のコイルエンド部に直接吹きかけられ、ステータコイルのコイルエンド部を外周側から冷媒ＲＦで冷却することができ、高出力運転が可能になる。また、隙間２８は、冷媒ＲＦがステータコイルのコイルエンド部の外周を流れる際の、通路となる。なお、図示のハウジング５０の他方の端部には、配電部は設けられていないため、図１に示した冷媒出口１５４Ｂから吐出した冷媒は、ステータコイルの他方のコイルエンド部に直接吹きかけられ、ステータコイルのコイルエンド部を冷却する。

次に、図４及び図５を用いて、本実施形態による回転電機に用いるステータ２０の構成について説明する。
図４は、本発明の一実施形態による回転電機に用いるステータの構成を示す側面図である。なお、図４においては、図２に示した配電部２７を取り除いた状態を示している。図５は、本発明の一実施形態による回転電機に用いるステータの構成を示す斜視図である。なお、図４及び図５において、図１〜図３と同一符号は、同一部分を示している。

一般に、ステータコアは、円環状のリング部と、このリング部から内径方向に突出したティース部とからなる。図４及び図５に示す本実施形態の例では、ステータコアは、リング部とティース部とは一体化されているとともに、円周方向に、ティース部の数と等しい数で分割された複数のステータティースコアから構成されている。すなわち、ステータコアは、２４個のステータティースコア２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，…，２２Ｖ，２２Ｗ，２２Ｘから構成される。各ステータティースコアは、電磁鋼板を回転電機の軸方向に積層して形成される。

例えば、単一のステータティースコア２２Ａについて見ると、円弧部と、この円弧部の中央から突出したティース部とからなり、側面方向から見ると、Ｔ字形状をしている。隣接する２４個の円弧部をつなぐことで、リングが形成される。

各ステータティースコア２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，…，２２Ｖ，２２Ｗ，２２Ｘには、それぞれ、ステータコイル２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，…，２４Ｖ，２４Ｗ，２４Ｘが、集中巻きで巻回されている。

図１にて説明した１３カ所の冷媒出口１５４Ａからは、ステータ２０の外径方向から矢印Ｘ１方向に、冷媒が吐出して、ステータコイル２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，…，２４Ｖ，２４Ｗ，２４Ｘの内、上半分側に位置するステータコイルのコイルエンド部に吹き付けられる。吹き付けられた冷媒の一部は、図３で説明した隙間２８が冷媒の通路となることにより、コイルエンド部の外周に沿って、矢印Ｘ２方向に流れ、最終的には、下方向に滴下する。

なお、吹き付けられた冷媒の残りの部分は、矢印Ｘ３方向に、すなわち、コイルエンド部の内側を流れて、ステータ２０の内周側に流れるが、そのための構成については、図８を用いて後述する。

次に、図６を用いて、本実施形態による回転電機に用いるステータ２０の要部構成について説明する。
図６は、本発明の一実施形態による回転電機に用いるステータの要部構成を示す斜視図である。なお、図６において、図１〜図５と同一符号は、同一部分を示している。

図６では、図４に示した単一のステータティースコア２２Ａに、ステータコイル２４Ａが巻回されている状態を示している。なお、他のステータティースコア２２Ｂ，２２Ｃ，…，２２Ｖ，２２Ｗ，２２Ｘと、ステータコイル２４Ｂ，２４Ｃ，…，２４Ｖ，２４Ｗ，２４Ｘとの関係も同一である。

ステータティースコア２２Ａには、樹脂製のボビン２６Ａが装着される。ステータコイル２４Ａは、ボビン２６Ａの上に巻回されている。ボビン２６Ａは、ステータティースコア２２Ａとコイル２４Ａの絶縁のために備えられる。

次に、図７を用いて、本実施形態による回転電機に用いるステータ２０に用いるボビンの形状について説明する。
図７は、本発明の一実施形態による回転電機に用いるステータに用いるボビンの構成を示す斜視図である。なお、図７において、図１〜図６と同一符号は、同一部分を示している。

ボビン２６Ａは、ステータティースコア２２Ａのティース部に装着される。

ボビン２６Ａは、ボビン本体２６ＢＯと、つば部２６ＥＵ１，２６ＥＬ１，２６ＥＵ２，２６ＥＬ２，２６ＳＵ１，２６ＳＬ１とから構成され、これらは、樹脂で一体成形されている。

ボビン本体２６ＢＯは、略直方体形状であり、内部に貫通する孔を有している。この孔の部分に、ステータティースコア２２Ａのティース部が挿入される。つば部２６ＥＵ１は、ボビン本体２６ＢＯの外径側であって、かつ、コイルエンド部の一方の端部側に設けられる。つば部２６ＥＵ２は、ボビン本体２６ＢＯの外径側であって、かつ、コイルエンド部の他方の端部側に設けられる。つば部２６ＳＵ１は、ボビン本体２６ＢＯの外径側であって、かつ、ステータティースコア２２Ａの一方のサイド側に設けられる。なお、図では見えないが、ステータティースコア２２Ａの他方のサイド側にも、つば部が存在する。つば部２６ＥＬ１は、ボビン本体２６ＢＯの下端側であって、かつ、コイルエンド部の一方の端部側に設けられる。つば部２６ＥＬ２は、ボビン本体２６ＢＯの下端側であって、かつ、コイルエンド部の他方の端部側に設けられる。つば部２６ＳＬ１は、ボビン本体２６ＢＯの下端側であって、かつ、ステータティースコア２２Ａの一方のサイド側に設けられる。なお、図では見えないが、ステータティースコア２２Ａの他方のサイド側にも、つば部が存在する。

つば部２６ＥＵ１，２６ＥＬ１，２６ＥＵ２，２６ＥＬ２，２６ＳＵ１，２６ＳＬ１は、ボビン本体２６ＢＯに、ステータコイルが巻回された状態の時、ステータコイルがステータティースコア２２Ａに接触するのを防止して、絶縁性を高めている。

ボビン本体２６ＢＯの外周には、ステータコイルの巻回方向に延在する溝２６ＢＯ１が形成されている。溝２６ＢＯ１は、ボビン本体２６ＢＯにステータコイルを巻回する際の、案内溝となり、ステータコイルが位置ずれするのを防止する。

つば部２６ＥＵ１には、孔２６ＥＵ−Ｈが形成されている。また、つば部２６ＥＬ１には、孔２６ＥＬ−Ｈが形成されている。また、ボビン本体２６ＢＯのコイルエンド部側には、溝２６ＢＯ２が形成されている。溝２６ＢＯ２の底面は、ボビン本体２６ＢＯの溝２６ＢＯ１が形成された面よりも、ボビン本体２６ＢＯ１の内周側に位置している。従って、ボビン本体２６ＢＯに、ステータコイルを巻回した状態では、この溝２６ＢＯ２によって、コイルエンド部の内周側とボビン本体２６ＢＯの間には、隙間が形成される。この隙間が冷媒が流れる通路となる。

なお、図示されていないが、つば部ＥＵ２，ＥＬ２にも、同様の孔が形成されている。ボビン本体２６Ｂ０のつば部ＥＵ２，ＥＬ２の孔に対応する位置にも、溝２６ＢＯ２と同様に孔が形成されている。

以上説明したように、ステータティースコア２２Ａとステータコイルとの間には、ボビン本体２６ＢＯが介在する構成としているので、ステータティースコア２２Ａとステータコイル間の絶縁性を向上できる。

次に、図８を用いて、本実施形態による回転電機において、ステータティースコア２２Ａにステータコイルが巻回されている状態について説明する。
図８は、本発明の一実施形態による回転電機において、ステータティースコア２２Ａにステータコイルが巻回されている状態を示す断面図である。なお、図８において、図１〜図７と同一符号は、同一部分を示している。

ボビン本体２６ＢＯの内周側に、ステータティースコア２２Ａのティース部が挿入される。ボビン本体２６ＢＯの外周側には、ステータコイル２４Ａが巻回される。

回転電機ＲＭの運転時には、鉄損によるステータティースコア２２Ａの発熱および銅損によるコイル２３の発熱が問題になる。ステータティースコア２２Ａと配電部２７の間の隙間２８を通る冷媒ＲＦの流れにより、ステータティースコア２２Ａの表面との接触面積が増加する。しかし、コイル２４Ａを保持しているボビン２６Ａが障害となり、冷媒ＲＦとコイル２４Ａが接する表面積の増加はあまり見込めない。

そこで、図７で説明したように、ボビン２６Ａのステータ外径側にくるつば部に穴２６ＥＵ−Ｈを設けることにより、コイル２４Ａと冷媒ＲＦの接する表面積を増加されることを可能とする。また、図７で説明したように、ボビン２６Ａのステータ内径側のつば部に穴２６ＥＬ−Ｈを設けることでも、冷媒ＲＦとコイル２４Ａの接する表面積の増加を可能とする。

なお、つば部の穴２６ＥＵ−Ｈ，２６ＥＬ−Ｈは、つば部の外径側と内径側の２カ所に設けているが、冷媒とコイルの接触面積を大きくするという意味からすると、片方だけでもよいものである。もちろん、両側に設けることで、冷媒とコイルの接触面積を倍にすることができる。

さらに、図７にて説明したように、ボビン本体２６ＢＯのコイルエンド部側には、溝２６ＢＯ２が形成されている。ボビン本体２６ＢＯに、ステータコイル２４Ａが巻回された状態では、溝２６ＢＯ２によって、コイルエンド部の内周側とボビン本体２６ＢＯの間には、隙間が形成される。

つば部２６ＥＵ１の孔２６ＥＵ−Ｈから流入した冷媒は、溝２６ＢＯ２による隙間を経て、つば部２６ＥＬ１の孔２６ＥＬ−Ｈから流出可能である。この冷媒により、コイルエンド部の内周側も冷媒により冷却することができる。

次に、図９を用いて、本実施形態による回転電機における、ステータコイルのコイルエンド部の内周側の冷却について説明する。
図９は、本発明の一実施形態による回転電機における、ステータコイルのコイルエンド部の内周側の冷却状態を示す要部断面図である。なお、図９において、図１〜図８と同一符号は、同一部分を示している。

図８にて説明したように、ボビン本体２６ＢＯのコイルエンド部側には、溝２６ＢＯ２が形成されている。ボビン本体２６ＢＯに、ステータコイル２４Ａが巻回された状態では、溝２６ＢＯ２によって、コイルエンド部の内周側とボビン本体２６ＢＯの間には、隙間が形成される。

したがって、図５にて説明したように、ステータ２０の外径方向から矢印Ｘ１方向に、吹き付けられた冷媒は、矢印Ｘ３方向に、すなわち、コイルエンド部の内側を流れて、ステータ２０の内周側に流れる。

以上説明したように、本実施形態では、ステータティースコア２２と配電部２７との間の隙間２８を用いて冷媒ＲＦが流れる通路を形成し、冷媒ＲＦを効果的にステータ２０のコイル２４のコイルエンド部の周辺に集め、コイルエンド部を外周側から冷却できる。

また、ボビン２６Ａのステータ外径側に位置するステータティースコア２２のつば部に穴２６ＥＵ−Ｈを設け、ボビン２６Ａのステータ内径側のつば部に穴２６ＥＬ−Ｈを設けることでも、冷媒ＲＦがコイル２４のコイルエンド部と接する表面積の増加を可能とする。

さらに、穴２６ＥＵ−Ｈ，２６ＥＬ−Ｈと連通するように、ボビン本体に溝２６ＢＯ２を設けることで、コイル２４のコイルエンド部の内周側でも、冷媒ＲＦがコイルエンド部に接触するようにして、接触する表面積を増加することができる。

以上のようにして、コイルと冷媒の接触面積を増加させることで、冷却効果を向上することができる。

次に、図１０及び図１１を用いて、本実施形態による回転電機を搭載する車両の構成について説明する。図１０及び図１１は、ハイブリッド自動車を前提としたパワートレインを示している。
図１０は、本発明の一実施形態による回転電機を搭載する車両の第１の構成を示すブロック図である。図１１は、本発明の一実施形態による回転電機を搭載する車両の第２の構成を示すブロック図である。

最初に、図１０を用いて、本実施形態による回転電機を搭載する車両の第１の構成について説明する。図１０は、四輪駆動を前提としたハイブリッド自動車のパワートレインである。

前輪側の主動力として、エンジンＥＮＧと回転電機ＲＭを有する。エンジンＥＮＧと回転電機ＲＭが発生する動力は、変速機ＴＭにより変速され、前輪側駆動輪ＦＷに動力を伝えられる。また、後輪の駆動においては、後輪側に配置された回転電機ＲＭ’と後輪側駆動輪ＲＷを機械的に接続され、動力が伝達される。

回転電機ＲＭは、エンジンＥＮＧの始動を行い、また、車両の走行状態に応じて、駆動力の発生と、車両減速時のエネルギーを電気エネルギーとして回収する発電力の発生を切り換える。回転電機ＲＭの駆動，発電動作は、車両の運転状況に合わせ、トルクおよび回転数が最適になるように電力変換装置ＰＣにより制御される。回転電機ＲＭの駆動に必要な電力は、電力変換装置ＰＣを介してバッテリＢＡから供給される。また、回転電機ＲＭが発電動作のときは、電力変換装置ＰＣを介してバッテリＢＡに電気エネルギーが充電される。

ここで、前輪側の動力源である回転電機ＲＭは、エンジンＥＮＧと変速機ＴＭの間に配置されており、図１〜図９にて説明した構成を有するものである。後輪側の駆動力源である回転電機ＲＭ’としては、同様のものを用いることもできるし、他の一般的な構成の回転電機を用いることもできる。

なお、図１０の構成において、後輪駆動側回転電機ＲＭ’を取り付けず、後輪を駆動輪としないことで、前輪駆動ハイブリッド自動車の構成となる。

図１１は、後輪駆動を前提としたハイブリッド自動車のパワートレインを示している。

前輪側に主動力としてエンジンＥＮＧと回転電機ＲＭを有し、エンジンＥＮＧと回転電機ＲＭが発生する動力を変速機ＴＭを用いて変速し、後輪側駆動輪ＲＷに動力を伝える。

ここで、前輪側の動力源である回転電機ＲＭは、エンジンＥＮＧと変速機ＴＭの間に配置されており、図１〜図９にて説明した構成を有するものである。

さらに、通常の自動車のように、変速機の出力部から前輪側に動力を伝達する機構を追加することにより四輪駆動車の構成となる。

次に、図１２及び図１３を用いて、本実施形態による回転電機を搭載するハイブリッド自動車におけるエンジンＥＮＧ、回転電機ＲＭ、変速機ＴＭの配置について説明する。
図１２は、本発明の一実施形態による回転電機を搭載するハイブリッド自動車におけるエンジンＥＮＧ、回転電機ＲＭ、変速機ＴＭの第１の配置例を示すブロック図である。図１３は、本発明の一実施形態による回転電機を搭載するハイブリッド自動車におけるエンジンＥＮＧ、回転電機ＲＭ、変速機ＴＭの第２の配置例を示すブロック図である。

ハイブリッド自動車におけるエンジンＥＮＧ、回転電機ＲＭ、変速機ＴＭの配置は大きく分けて２通りある。

まず、図１２に示すように、エンジンＥＮＧ、回転電機ＲＭ、変速機ＴＭのそれぞれが独立して構成され、エンジンＥＮＧと変速機ＴＭの間に、回転電機ＲＭが機械的に接続されている構成であり、変速機の出力が駆動輪ＷＨに伝達される。

さらに、図１３に示すように、エンジンＥＮＧ、変速機ＴＭが独立して構成され、機械的に接続されており、変速機ＴＭの内部に回転電機ＲＭが搭載され変速機ＴＭと回転電機ＲＭが機械的に接続されている構成である。変速機の出力が駆動輪ＷＨに伝達される。

以上の構成において、駆動輪ＷＨの動力源である回転電機ＲＭは、図１〜図９にて説明した構成を有するものである。

本発明の一実施形態による回転電機を含む回転電機装置の全体構成を示す断面図である。本発明の一実施形態による回転電機の構成を示す斜視図である。本発明の一実施形態による回転電機の構成を示す正面図である。本発明の一実施形態による回転電機に用いるステータの構成を示す側面図である。本発明の一実施形態による回転電機に用いるステータの構成を示す斜視図である。本発明の一実施形態による回転電機に用いるステータの要部構成を示す斜視図である。本発明の一実施形態による回転電機に用いるステータに用いるボビンの構成を示す斜視図である。本発明の一実施形態による回転電機において、ステータティースコア２２Ａにステータコイルが巻回されている状態を示す断面図である。本発明の一実施形態による回転電機における、ステータコイルのコイルエンド部の内周側の冷却状態を示す要部断面図である。本発明の一実施形態による回転電機を搭載する車両の第１の構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態による回転電機を搭載する車両の第２の構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態による回転電機を搭載するハイブリッド自動車におけるエンジンＥＮＧ、回転電機ＲＭ、変速機ＴＭの第１の配置例を示すブロック図である。本発明の一実施形態による回転電機を搭載するハイブリッド自動車におけるエンジンＥＮＧ、回転電機ＲＭ、変速機ＴＭの第２の配置例を示すブロック図である。

符号の説明

１０…ロータ
１２…シャフト
１４…軸受
１６…ロータコア
１８…永久磁石
２０…ステータ
２２Ａ…ステータティースコア
２４Ａ…コイル
２６Ａ…ボビン
２６ＢＯ…ボビン本体
２６ＢＯ２…溝
２６ＥＵ１，２６ＥＬ１，２６ＥＵ２，２６ＥＬ２，２６ＳＵ１，２６ＳＬ１…つば部
２６ＥＵ−Ｈ，２６ＥＬ−Ｈ…孔
２７…配電部
２８…隙間
２９…電源接続用端子
５０…ハウジング
１３０…モータケース
１４０…ポンプ
１５２…冷媒通路
１５４Ａ，１５４Ｂ…冷媒出口
ＢＡ…電力供給・充電用バッテリ
ＥＮＧ…エンジン
ＦＷ…前輪側駆動輪
ＰＣ…電力変換装置
ＲＦ…冷媒
ＲＭ…回転電機
ＲＷ…後輪側駆動輪
ＴＭ…変速機

Claims

コアのティース部にステータコイルが巻回されたステータと、該ステータの内周側に隙間を介して配置され、回転自在に支持されたロータとを有し、冷媒により冷却される回転電機であって、
前記ステータコイルは、前記ステータの軸方向端部から突出したコイルエンド部を有し、
樹脂製ホルダで支持され、前記ステータコイルに接続される導体とを有する配電部とを備え、
該配電部が、前記コイルエンド部の上部に載置されることにより、前記ステータのコアの端部と、前記配電部の下面との間に隙間が形成され、
該隙間が、前記冷媒の通路を構成することを特徴とする回転電機。
請求項１記載の回転電機において、
前記コアのティース部と前記ステータコアの間に配置され、前記ティース部と前記ステータコイルを絶縁し、かつ、コイルを保持するボビンを備え、
該ボビンの外径側のつば部、及び、内径側のつば部の少なくとも一方に設けられ、前記冷媒が前記ステータコイルの外周と接触可能な孔を有することを特徴とする回転電機。
請求項２記載の回転電機において、
前記孔は、前記ボビンの外径側のつば部、及び、内径側のつば部の両方に設けられるとともに、
前記ボビンのボビン本体の、前記コイルエンド部の内周側に対向する位置に設けられ、前記冷媒が前記ステータコイルのコイルエンド部の内周側と接触可能な溝を備えることを特徴とする回転電機。