JP2011036024A - ステータの冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】コアホルダにより外周面が覆われたステータコアを簡素な構成で適切に冷却することができるステータの冷却構造を提供する。
【解決手段】コアホルダ５の外周面１４に冷媒を供給する冷媒供給路を備え、コアホルダ５は、当該コアホルダ５の外周面１４と内周面１３とを連通してステータコア３の外周面１２に冷媒を導入する貫通孔１を複数有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、略円筒状のコアを周方向に分割してなる複数の分割コアで構成されたステータコアと、前記ステータコアの径方向外側から前記複数の分割コアの外周面を内周面により接触保持する略円筒状のコアホルダと、を備えた回転電機用のステータの冷却構造に関する。

回転電機用のステータのステータコアとして、略円筒状のコアを周方向に分割してなる複数の分割コアにより構成されたものを採用する場合がある。このような構成では、一般的に、円環状に並べられた複数の分割コアにより形成される略円筒状のステータコアの外周面は、略円筒状のコアホルダの内周面により接触保持されるため、ステータコアの外周面はコアホルダにより覆われることになる。

ところで、回転電機の駆動時にはコイルやステータコアが発熱するため、冷却が必要である。その一つの手段として、ステータコアを冷却するのが有効である。例えば、下記の特許文献１には、ステータコアを冷却するための冷媒が流通する冷媒流通路をステータコアの上方に備え、ステータコアの外周面に対して上方から冷媒を供給することで、ステータコアを冷却する技術が開示されている。また、下記の特許文献２には、分割コアで構成されたステータコアの冷却に関し、ステータコアの内部に冷媒流路を形成することで、ステータコアを冷却する技術が開示されている。

特開２００８−１７８２４３号公報 特開２００８−３１２２９２号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載された構成をそのままコアホルダにより外周面が覆われたステータコアの冷却に適用した場合、ステータコアの外周面に直接冷媒を供給することができず、ステータコアの放熱性が低下するおそれがある。また、上記の特許文献２に記載された構成では、冷媒をステータコアの内部に形成された冷媒流路に供給するための流路や、冷媒を圧送するためのポンプ等が必要となる。そのため、ステータコアを冷却するための冷却構造が複雑になり、当該冷却構造により占有される空間の増大や、当該冷却構造の製造コストの増大を招くおそれがある。

そこで、コアホルダにより外周面が覆われたステータコアを簡素な構成で適切に冷却することができるステータの冷却構造の実現が望まれる。

本発明に係る、略円筒状のコアを周方向に分割してなる複数の分割コアで構成されたステータコアと、前記ステータコアの径方向外側から前記複数の分割コアの外周面を内周面により接触保持する略円筒状のコアホルダと、を備えた回転電機用のステータの冷却構造の特徴構成は、前記コアホルダの外周面に冷媒を供給する冷媒供給路を備え、前記コアホルダは、当該コアホルダの外周面と内周面とを連通して前記ステータコアの外周面に冷媒を導入する貫通孔を複数有する点にある。

上記の特徴構成によれば、コアホルダの外周面に供給された冷媒の一部を、貫通孔を介してステータコアの外周面に供給することができる。これにより、冷媒とステータコアの外周面との間で直接熱交換を行わせることができ、コアホルダにより外周面が覆われたステータコアを、簡素な構成で適切に冷却することができる。

ここで、前記コアホルダの内周面には、径方向外側に引退した溝状部と前記ステータコアの外周面とにより形成される内周流路が周方向に沿って設けられ、前記内周流路は、前記複数の貫通孔の少なくとも一部である連通貫通孔と連通し、前記コアホルダは、当該コアホルダの軸方向端面又は外周面と、前記内周流路と、を連通する外部連通路を備え、前記連通貫通孔と、前記内周流路と、前記外部連通路とにより冷媒の流通経路が形成されていると好適である。

この構成によれば、内周流路が貫通孔の少なくとも一部である連通貫通孔と連通しているため、コアホルダの外周面に供給された冷媒の一部を、連通貫通孔を介して内周流路に導入することができる。そして、内周流路は、ステータコアの外周面に接しているため、内周流路を流通する冷媒とステータコアの外周面との間で直接熱交換を行わせることができ、ステータコアを適切に冷却することができる。また、内周流路を流通する冷媒を外部連通路から排出させる構成とすることで、冷媒の内周流路における滞留を抑制することができる。

また、上記のようにコアホルダの内周面に内周流路が形成されている構成において、前記冷媒供給路は、前記コアホルダの鉛直方向上側に、冷媒を吐出するための吐出孔を備え、前記連通貫通孔は、前記コアホルダの外周面であって法線ベクトルが鉛直方向上向きの成分を有する面に形成され、前記外部連通路は、前記連通貫通孔より鉛直方向下側に設けられていると好適である。

この構成によれば、重力を利用して冷媒を吐出孔から滴下させるだけで、冷媒をコアホルダの外周面に供給することができる。よって、冷媒供給路の構成を簡素なものとすることができる。また、連通貫通孔が、コアホルダの外周面であって法線ベクトルが鉛直方向上向きの成分を有する面に形成され、外部連通路が、連通貫通孔より鉛直方向下側に設けられているため、連通貫通孔を内周流路に対する冷媒の流入口として適切に機能させることができるとともに、外部連通路を内周流路からの冷媒の流出口として適切に機能させることができる。

また、上記のようにコアホルダの内周面に内周流路が形成されている構成において、前記内周流路は、前記コアホルダの周方向に沿う螺旋状に形成されていると好適である。

一般に、ステータコアに巻装されるコイルのコイルエンド部は、ステータコアの軸方向端部から突出する形態で形成される。この構成によれば、螺旋状に形成された内周流路の両端部の少なくとも一方を、コアホルダの軸方向端面に形成することで、連通貫通孔を介して内周流路に導入された冷媒の一部を、軸方向端面からコイルエンド部に供給することができる。よって、コアホルダの外周面に供給された冷媒を、ステータコアの冷却だけでなく、コイルエンド部の冷却にも用いることができる。

また、上記のようにコアホルダの内周面に内周流路が形成されている構成において、前記内周流路は、前記コアホルダの軸方向に沿って離間して配設された複数の周方向流路部を備えるとともに、前記複数の周方向流路部の内、前記コアホルダの軸方向に隣接して配置される２つの前記周方向流路部を互いに連通させる流路部間連通路を備えると好適である。

この構成によれば、流通する冷媒の量が複数の周方向流路部間で不均一になることを抑制することができるため、軸方向に均一に冷媒を供給することができる。

また、上記のようにコアホルダの内周面に内周流路が形成されている構成において、前記コアホルダは、前記内周流路と当該コアホルダの軸方向端面とを連通する軸方向連通路を備え、前記内周流路に供給された冷媒の少なくとも一部が、前記軸方向連通路を介して前記ステータコアの軸方向端部から突出するコイルのコイルエンド部に供給されると好適である。

この構成によれば、連通貫通孔を介して内周流路に導入された冷媒の一部を、軸方向連通路からコイルエンド部に供給することができる。よって、コアホルダの外周面に供給された冷媒を、ステータコアの冷却だけでなく、コイルエンド部の冷却にも用いることができる。

また、上記のようにコアホルダの内周面に内周流路が形成されている構成において、前記コアホルダの外周面には、径方向内側に引退した溝状の外周流路が周方向に沿って形成されていると好適である。

この構成によれば、コアホルダの外周面の表面積を増やすことができるため、コアホルダの放熱性を向上させることができ、その結果、ステータコアの放熱性をも向上させることができる。また、コアホルダの外周面に沿って流れる冷媒の流れを外周流路により積極的に制御することができる。

また、前記ステータコアの外周面には、軸方向全域にわたって当該ステータコアの径方向内側に引退した軸方向凹部が形成され、前記軸方向凹部と前記コアホルダの内周面とにより形成される軸方向流路が、前記複数の貫通孔の少なくとも一部と連通していると好適である。

この構成によれば、内周流路の有無にかかわらず、コアホルダ内に冷媒を導入することができる。すなわち、コアホルダ内に形成される軸方向流路が貫通孔の少なくとも一部と連通しているため、コアホルダの外周面に供給された冷媒の一部を、貫通孔を介して軸方向流路に導入することができる。そして、軸方向流路は、ステータコアの外周面に接しているため、軸方向流路を流通する冷媒とステータコアの外周面との間で直接熱交換を行わせることができ、ステータコアを適切に冷却することができる。また、貫通孔を介して軸方向流路に導入され、コアホルダの外周面を冷却した後の冷媒を、軸方向端面からコイルエンド部に供給することができる。よって、コアホルダの外周面に供給された冷媒を、ステータコアの冷却だけでなく、コイルエンド部の冷却にも用いることができる。

本発明の第一の実施形態に係る回転電機の軸方向断面図である。 本発明の第一の実施形態に係るステータの径方向断面図である。 本発明の第一の実施形態に係るコアホルダの斜視図である。 本発明の第二の実施形態に係るコアホルダの斜視図である。 本発明の第二の実施形態に係る回転電機の一部軸方向断面図である。 本発明の第三の実施形態に係るコアホルダの斜視図である。 本発明の第三の実施形態に係る回転電機の一部軸方向断面図である。 本発明の第四の実施形態に係るコアホルダの斜視図である。 本発明の第四の実施形態に係る回転電機の一部軸方向断面図である。 本発明の第五の実施形態に係るステータの一部斜視図である。 本発明の第五の実施形態に係るステータの一部径方向断面図である。 本発明の別実施形態に係るステータの一部径方向断面図である。 本発明の別実施形態に係るステータの一部径方向断面図である。 本発明の別実施形態に係るステータの一部斜視図である。

１．第一の実施形態
まず、本発明の第一の実施形態について図面に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態に係る回転電機１０は、インナーロータ型の回転電機とされている。ここで、「回転電機」は、モータ（電動機）、ジェネレータ（発電機）、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。回転電機１０のステータ２は、分割コア４で構成されたステータコア３と、当該ステータコア３の径方向外側に配設されたコアホルダ５と、を備えている。そして、本実施形態に係るコアホルダ５は、冷媒供給路５０から供給された冷媒をステータコア３の外周面１２に導入するための貫通孔１を複数有することに特徴を有している。以下、本実施形態に係るステータ２の冷却構造について、「回転電機の概略構成」、「コアホルダの構成」、「ステータの冷却機構」の順に詳細に説明する。以下の説明では、特に断らない限り、「軸方向」、「周方向」、及び「径方向」は、同軸状に配置された略円筒状のコアホルダ５及びステータコア３の軸心を基準として定義している。

１−１．回転電機の概略構成
図１に示すように、回転電機１０は、ステータ２及びロータ２０を備えており、ケース１００の内部に収容されている。ステータ２は、回転電機１０の電機子を構成する。ステータ２の径方向内側には、永久磁石（図示せず）を備えた界磁としてのロータ２０が、ステータ２に対して相対回転可能に配置されている。

ロータ２０は、その回転軸２１が軸受２２を介してケース１００に対して回転可能に保持されている。回転軸２１は、軸方向端部に他の伝動軸と連結するための連結部２３を備え、回転電機１０が発生する駆動力を回転電機１０の外部に出力することが可能に構成されている。この場合、回転電機１０は電動機として機能する。また、回転電機１０に外部から伝達される駆動力により回転電機１０が発電を行うことも可能に構成されている。この場合、回転電機１０は発電機として機能する。

ステータ２は、ステータコア３と、コアホルダ５と、を備えて構成されている。ステータコア３は略円筒状に形成され、本実施形態では、ステータコア３は、軸心が略水平になるように配置されている。また、図２に示すように、ステータコア３の内周面には、軸方向に延びる複数のスロット７が周方向に沿って所定間隔で設けられている。各スロット７は互いに同じ形状であって、所定の幅及び深さを有している。本実施形態では、ステータコア３には、その全周で４８個のスロット７が設けられている。また、ステータコア３にはコイルが巻装され、ステータコア３の軸方向端部から突出したコイルエンド部６が形成される。

図２に示すように、ステータコア３は、略円筒状のコアを周方向に分割してなる複数の分割コア４で構成されている。分割コア４のそれぞれは、コア本体部９と、コア本体部９から径方向内側に突出するティース部８とを備えている。本実施形態では、ステータコア３は、互いに同じ形状の２４個の分割コア４により構成されており、分割コア４のそれぞれは、ティース部８を２つ備えている。そして、周方向に隣接する２つの分割コア４間の接続面である分割面１１は、ステータコア３の周方向におけるスロット７の形成位置に設けられている。本実施形態では、分割コア４は、同一形状の複数枚の電磁鋼板を積層して構成されているが、磁性材料の粉体である磁性粉体を加圧成形してなる圧粉材を主な構成要素として分割コア４を構成しても良い。

１−２．コアホルダの構成
コアホルダ５は、ステータコア３の径方向外側から複数の分割コア４の外周面を内周面により接触保持する略円筒状の部材である。分割コア４からなるステータコア３は、例えば焼き嵌め等によりコアホルダ５の内周面に固定され、各分割コア４は、隣接する分割コア４と分割面１１で当接した状態で一体的に固定される。図１〜図３に示すように、コアホルダ５は、ステータコア３をケース１００に固定するための取付部７０を複数備え、当該取付部７０に備えられた貫通孔を挿通する締結ボルト７１により、ステータコア３を内周面により接触保持したコアホルダ５がケース１００に締結固定される。本例では、３つの取付部７０が、周方向に略均等な間隔で配置されている。コアホルダ５は、例えば、ステンレス等で構成される。

そして、図１〜図３に示すように、コアホルダ５は、その外周面１４と内周面１３とを連通してステータコア３の外周面１２に冷媒を導入する貫通孔１を複数有して構成されている。なお、図２、図３における上下方向は、鉛直方向と略一致する。本例では、貫通孔１は、コアホルダ５を径方向に貫通する略円柱状の孔であり、コアホルダ５の外周面１４における周方向の所定箇所（本例では２１箇所）に、軸方向に沿って複数（本例では５つ）並べて配設されている。図２、図３に示すように、貫通孔１は、コアホルダ５の周方向における取付部７０の配設箇所を除き、周方向の全体に亘って所定の間隔毎に配設されている。すなわち、本例では、貫通孔１は、コアホルダ５の外周面１４であって法線ベクトルが鉛直方向上向きの成分を有する面だけでなく、法線ベクトルが鉛直方向下向きの成分を有する面にも形成されている。そして、このような貫通孔１が備えられていることで、後述のように、ステータコア３を適切に冷却することが可能となっている。

１−３．ステータの冷却機構
図１に示すように、本実施形態に係るステータの冷却構造は、コアホルダ５の外周面に冷媒を供給する冷媒供給路５０を備えている。冷媒は、例えば油等の公知の種々の冷却液を採用することができる。本実施形態では、冷媒供給路５０は、コアホルダ５の鉛直方向上側に、冷媒を吐出するための吐出孔５１を備えている。具体的には、鉛直方向視で、吐出孔５１とコアホルダ５とが重なるように、吐出孔５１が配置されている。これにより、冷媒貯留部（図示せず）から冷媒供給路５０に供給された冷媒を重力を利用して吐出孔５１から滴下させるという簡素な構成で、冷媒をコアホルダ５の外周面１４に供給することが可能となっている。さらに、ケース１００の下方側空間に冷媒が溜められ、回転電機１０のロータ２０の回転に伴い回転する部材（例えば、ギヤ等）により当該下方側空間に溜められた冷媒が掻き揚げられ、掻き揚げられた冷媒が上記の冷媒貯留部に溜められる構成とすれば、冷媒を圧送するためのポンプ等を備えることなく冷媒をコアホルダ５の外周面１４に供給することも可能となる。

コアホルダ５の外周面１４に供給された冷媒は、重力や表面張力に従いコアホルダ５の外周面１４に沿って下方に流れ、コアホルダ５から滴下されるまでの間に行われる冷媒とコアホルダ５との間の熱交換により、コアホルダ５が冷却される。図２及び図３の上下方向は鉛直方向と略一致し、これらの図面には、図１に示す吐出孔５１から吐出された冷媒の流れを矢印で示してある。なお、ステータコア３の外周面１２は、コアホルダ５の内周面１３により接触保持されているため、コアホルダ５が冷却されることで、ステータコア３も間接的に冷却される。

さらに、上記のように、コアホルダ５には、その外周面１４と内周面１３とを連通してステータコア３の外周面１２に冷媒を導入する貫通孔１が複数形成されている。これにより、冷媒供給路５０からコアホルダ５の外周面１４に供給された冷媒の一部は、貫通孔１を介してステータコア３の外周面１２に供給され、当該冷媒とステータコア３の外周面１２との間で直接熱交換が行われる。すなわち、コアホルダ５の外周面１４に供給された冷媒の一部を、貫通孔１を介してステータコア３の外周面１２に供給することができ、冷媒とステータコア３の外周面１２との間で直接熱交換を行わせることが可能となっている。なお、貫通孔１に導入され、ステータコア３との間で直接熱交換を行った後の冷媒は、新たに当該貫通孔１に導入される冷媒により、或いは、重力や表面張力の影響により、コアホルダ５の外周面１４に戻される。

なお、鉛直方向視で、吐出孔５１が何れかの貫通孔１と重なるように吐出孔５１を配置することで、冷媒を積極的に貫通孔１に導入することができる。

２．第二の実施形態
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。図４は、本実施形態に係るコアホルダ５の斜視図であり、図中の上下方向は、鉛直方向と略一致する。このコアホルダ５は、その外周面１４と内周面１３とを連通してステータコア３の外周面１２に冷媒を導入する貫通孔１を複数有している点で、上記第一の実施形態と同様であるが、コアホルダ５の内周面１３の構成が上記第一の実施形態とは異なっている。以下では、本実施形態に係る「コアホルダの構成」及び「ステータの冷却機構」について、上記第一の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、本実施形態に係る回転電機１０の概略構成は図１と同様であるのでその点についての説明は省略する。また、その他の構成についても、特に説明しない点については、上記第一の実施形態と同様とする。

２−１．コアホルダの構成
図４に示すように、本実施形態では、貫通孔１は、コアホルダ５の外周面１４であって法線ベクトルが鉛直方向上向きの成分を有する面にのみ形成されており、周方向の所定の箇所に、軸方向に複数（本例では３つ）並べて配設されている。

また、コアホルダ５の内周面１３は、最内周部に対して径方向外側に引退した溝状部３０を備え、この溝状部３０とステータコア３の外周面１２とにより、冷媒を流通させるための内周流路３１が周方向に沿って形成される。本例では、溝状部３０は、延在方向に直交する断面の形状が長方形状となるように形成されているため、図４、図５に示すように、内周流路３１の延在方向に直交する断面の形状は長方形状となる。そして、コアホルダ５の外周面１４と内周面１３とを連通して形成された貫通孔１の少なくとも一部が、内周流路３１とコアホルダ５の外周面１４とを連通する連通貫通孔６０とされている。本例では、コアホルダ５に形成された貫通孔１の全てが、内周流路３１と連通する連通貫通孔６０とされている。これにより、本例では、連通貫通孔６０は、コアホルダ５の外周面１４であって法線ベクトルが鉛直方向上向きの成分を有する面にのみ形成されている。

そして、コアホルダ５は、当該コアホルダ５の軸方向端面又は外周面１４と、内周流路３１と、を連通する外部連通路３２を備えている。本例では、図４に示すように、外部連通路３２は、内周流路３１と、コアホルダ５の外周面１４とを連通するように構成されており、具体的には、コアホルダ５を径方向に貫通する貫通孔とされている。また、本例では、外部連通路３２は、連通貫通孔６０より鉛直方向下側に設けられており、具体的には、外部連通路３２は、コアホルダ５の鉛直方向最下部に形成されている。そして、このような連通貫通孔６０と、内周流路３１と、外部連通路３２とにより、冷媒の流通経路が形成されている。

本実施形態では、内周流路３１は、コアホルダ５の軸方向に沿って離間して配設された複数（本例では３つ）の周方向流路部３３を備えるとともに、複数の周方向流路部３３の内、コアホルダ５の軸方向に隣接して配置される２つの周方向流路部３３を互いに連通させる流路部間連通路３４を備えて構成されている。本例では、３つの周方向流路部３３の全てが、連通貫通孔６０と直接連通するように構成されている。また、軸方向に沿って離間して配設された３つの周方向流路部３３のうち、軸方向の中央に位置する周方向流路部３３は、軸方向の両側に隣接する周方向流路部３３の双方と流路部間連通路３４により互いに連通されている。また、各周方向流路部３３の延在方向は、後述する第四の実施形態と異なり、周方向に略一致するように構成されている。

また、コアホルダ５は、図４に示すように、内周流路３１とコアホルダ５の軸方向端面とを連通する軸方向連通路３５を更に備えている。本例では、軸方向連通路３５は、コアホルダ５の内周面１３における径方向外側に引退した軸方向に沿う溝状部により構成されている。

２−２．ステータの冷却機構
コアホルダ５の外周面１４に供給された冷媒は、重力や表面張力に従いコアホルダ５の外周面１４に沿って下方に流れる。図４には、この際の冷媒の流れを矢印で示している。なお、図４においては、ステータコア３は省略しているが、内周流路３１の径方向内側端面は、ステータコア３の外周面１２により区画されている。すなわち、内周流路３１は、ステータコア３の外周面１２に接するように構成されている。冷媒供給路５０からコアホルダ５の外周面１４に供給された冷媒の一部は、連通貫通孔６０を介して内周流路３１に供給され、内周流路３１を流通する冷媒とステータコア３の外周面１２との間で直接行われる熱交換によりステータコア３が冷却される。

上記のように、連通貫通孔６０は、コアホルダ５の外周面１４であって法線ベクトルが鉛直方向上向きの成分を有する面にのみ形成されているため、一度内周流路３１に供給された冷媒がコアホルダ１４の外周面１４に戻されることが抑制されている。そして、内周流路３１に導入された冷媒は、ステータコア３を冷却した後、コアホルダ５の鉛直方向最下部に設けられた外部連通路３２から排出される。これにより、冷媒が内周流路３１において滞留することが抑制されている。すなわち、本例では、連通貫通孔６０が内周流路３１に対する冷媒の流入口として適切に機能し、外部連通路３２が内周流路３１からの冷媒の流出口として適切に機能するため、冷媒を効率良く循環させることができ、ステータコア３をより確実に冷却することが可能となっている。

また、内周流路３１を構成する周方向流路部３３間は、流路部間連通路３４により互いに連通されているため、流通する冷媒の量が複数の周方向流路部３３間で不均一になることも抑制されている。

さらに、上記のように、コアホルダ５は、軸方向連通路３５を備えている。よって、内周流路３１を流通する冷媒の一部が軸方向連通路３５に供給され、軸方向連通路３５を介してコアホルダ５の軸方向端面から冷媒が排出される。そして、図５に示すように、軸方向連通路３５は、当該軸方向連通路３５を介して排出される冷媒が、コイルエンド部６に供給される位置に形成されている。すなわち、内周流路３１に供給された冷媒の少なくとも一部が、軸方向連通路３５を介してステータコア３の軸方向端部から突出するコイルのコイルエンド部６に供給されるように構成されている。これにより、連通貫通孔６０を介して内周流路３１に導入された冷媒の一部を、軸方向連通路３５からコイルエンド部６に供給することができ、コアホルダ５の外周面１４に供給された冷媒を、ステータコア３の冷却だけでなく、コイルエンド部６の冷却にも用いることが可能となっている。

３．第三の実施形態
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。図６は、本実施形態に係るコアホルダ５の斜視図であり、図中の上下方向は、鉛直方向と略一致する。このコアホルダ５は、その外周面１４と内周面１３とを連通してステータコア３の外周面１２に冷媒を導入する貫通孔１を複数有している点、コアホルダ５の内周面１３が、径方向外側に引退した溝状部３０を備え、この溝状部３０とステータコア３の外周面１２とにより、冷媒を流通させるための内周流路３１が周方向に沿って形成されている点、内周流路３１が、コアホルダ５の軸方向に沿って離間して配設された複数（本例では４つ）の周方向流路部３３を備えるとともに、複数の周方向流路部３３の内、コアホルダ５の軸方向に隣接して配置される２つの周方向流路部３３を互いに連通させる流路部間連通路３４を備えている点、コアホルダ５が、内周流路３１とコアホルダ５の軸方向端面とを連通する軸方向連通路３５を備えている点で、上記第二の実施形態と同様であるが、コアホルダ５の外周面１４の構成が上記第二の実施形態とは異なっている。以下では、本実施形態に係る「コアホルダの構成」及び「ステータの冷却機構」について、上記第二の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、本実施形態に係る回転電機１０の概略構成は図１と同様であるのでその点についての説明は省略する。また、その他の構成についても、特に説明しない点については、上記第二の実施形態と同様とする。

３−１．コアホルダの構成
図６に示すように、本実施形態では、コアホルダ５の外周面１４には、最外周部に対して径方向内側に引退した溝状の外周流路３６が周方向に沿って形成されている。本例では、外周流路３６は、軸方向に沿って離間して配置された４つの周方向流路部を備えている。そして、図６、図７に示すように、外周流路３６の形成されていないコアホルダ５の外周面１４の径方向内側に位置する内周面１３に、内周流路３１の周方向流路部３３を形成するための最内周部に対して径方向外側に引退した溝状部３０が形成されている。このようなコアホルダ５は、例えば、転造等により製造することができる。本例では、図６、図７に示すように、外周流路３６の周方向流路部、及び、内周流路３１の周方向流路部３３の双方は、上記第二の実施形態における周方向流路部３３と同様、延在方向が周方向に略一致するように構成されているとともに、内周流路３１及び外周流路３６の延在方向に直交する断面の形状は長方形状となっている。

貫通孔１は、図６に示すように、コアホルダ５の外周面１４側の一部を、具体的には、径方向位置が外周流路３６の底面（径方向外側に面する面）より外側の部分を、軸方向全域に亘って所定の周方向幅で切り欠くことにより形成されている。本実施形態では、貫通孔１は、第二の実施形態と同様、コアホルダ５の外周面１４であって法線ベクトルが鉛直方向上向きの成分を有する面にのみ形成されており、複数の貫通孔１の全てが、連通貫通孔６０とされている。そして、当該連通貫通孔６０を介して、外周流路３６と内周流路３１とが連通している。

本実施形態では、内周流路３１は、コアホルダ５の軸方向に沿って離間して配設された４つの周方向流路部３３を備えており、軸方向における取付部７０側に配設された３つの周方向流路部３３が、２つの流路部間連通路３４により互いに連通可能に構成されている。また、本実施形態では、外部連通路３２は、図６に示すように貫通孔１と同様の構成を有しているが、図４に示す第二の実施形態と同様に、外部連通路３２を、コアホルダ５を径方向に貫通する貫通孔としても好適である。

３−２．ステータの冷却機構
本実施形態に係るステータの冷却構造は、第二の実施形態に係るステータの冷却構造と同様、ステータコア３及びコイルエンド部６の冷却を行うことができるように構成されているが、第二の実施形態と異なり、コアホルダ５の放熱性の向上が図られている。すなわち、コアホルダ５の外周面１４に外周流路３６が形成されていることにより、コアホルダ５の外周面１４の表面積が増加し、放熱性が向上している。なお、冷媒供給路５０の吐出孔５１を、鉛直方向視で連通貫通孔６０と重なる位置に配設することで、冷媒を内周流路３１に積極的に導入することができる。

４．第四の実施形態
次に、本発明の第四の実施形態について説明する。図８は、本実施形態に係るコアホルダ５の斜視図であり、図中の上下方向は、鉛直方向と略一致する。このコアホルダ５は、その外周面１４と内周面１３とを連通してステータコア３の外周面１２に冷媒を導入する貫通孔１を複数有している点、コアホルダ５の内周面が、径方向外側に引退した溝状部３０を備え、この溝状部３０とステータコア３の外周面１２とにより、冷媒を流通させるための内周流路３１が周方向に沿って形成されている点、内周流路３１が、コアホルダ５の軸方向に沿って離間して配設された複数（本例では３つ）の周方向流路部３３を備えている点、コアホルダ５の外周面１４に外周流路３６が形成されている点で、上記第三の実施形態と同様であるが、内周流路３１とコアホルダ５の軸方向端面とを連通する軸方向連通路３５を備えていない点、コアホルダ５の軸方向に隣接して配置される２つの周方向流路部３３を互いに連通させる流路部間連通路３４を備えていない点で上記第三の実施形態と異なるとともに、外周流路３６及び内周流路３１の延在方向が上記第三の実施形態とは異なっている。以下では、本実施形態に係る「コアホルダの構成」及び「ステータの冷却機構」について、上記第三の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、本実施形態に係る回転電機１０の概略構成は図１と同様であるのでその点についての説明は省略する。また、その他の構成についても、特に説明しない点については、上記第三の実施形態と同様とする。

４−１．コアホルダの構成
図８に示すように、本実施形態では、外周流路３６及び内周流路３１は、コアホルダ５の軸方向を軸心とする螺旋状に形成されている。すなわち、外周流路３６及び内周流路３１の延在方向は、共に、周方向に対して所定の角度だけ傾いた方向と一致する。そして、図８、図９に示すように、外周流路３６は、延在方向に直交する断面の形状が台形状となるように構成されており、内周流路３１は、延在方向に直交する断面の形状が三角形状となるように構成されている。そして、螺旋状に形成された内周流路３１の一端により、コアホルダ５の軸方向端面には排出口３９が形成され、当該排出口３９を介して、内周流路３１を流通する冷媒の一部がコアホルダ５の軸方向端面から排出される。

４−２．ステータの冷却機構
本実施形態に係るステータの冷却構造は、第三の実施形態に係るステータの冷却構造と同様、冷媒とステータコア３との間で直接熱交換を行うことができるように構成されている。また、本実施形態では、コアホルダ５は、第三の実施形態とは異なり軸方向連通路３５を備えていないが、第三の実施形態と同様、コイルエンド部６の冷却を行うことができる。すなわち、上記のように、内周流路３の一端により構成された排出口３９から排出された冷媒がコイルエンド部６に供給されるように排出口３９の配設位置を設定することで、連通貫通孔６０を介して内周流路３１に導入された冷媒の一部を、コアホルダ５の軸方向端面からコイルエンド部６に供給することができる。よって、コアホルダ５の外周面１４に供給された冷媒を、ステータコア３の冷却だけでなく、コイルエンド部６の冷却にも用いることが可能となっている。

５．第五の実施形態
次に、本発明の第五の実施形態について説明する。図１０は、本実施形態に係るステータ２の一部斜視図であり、図１１は、本実施形態にかかるステータ２の一部径方向断面図である。これらの図１０、図１１の上下方向は、鉛直方向と略一致する。本実施形態に係るコアホルダ５は、上記の第一の実施形態と同様の構成を有している。しかし、分割コア４の構成が上記第一の実施形態とは異なっている。以下では、本実施形態に係る「回転電機の概略構成」及び「ステータの冷却機構」について、上記第一の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、本実施形態に係るコアホルダ５の構成は図３と同様であるのでその点についての説明は省略する。また、その他の構成についても、特に説明しない点については、上記第一の実施形態と同様とする。

５−１．回転電機の概略構成
本実施形態に係る回転電機１０は、図１と同様の構成を備えるが、ステータコア３の構成が図１とは異なる。すなわち、本実施形態では、図１０、図１１に示すように、ステータコア３の外周面１２には、軸方向全域にわたって当該ステータコア３の径方向内側に引退した軸方向凹部３７が形成されている。そして、軸方向凹部３７とコアホルダ５の内周面１３とにより、軸方向に沿った軸方向流路３８が形成されている。軸方向流路３８は、複数の貫通孔１の少なくとも一部と連通するように構成されている。

本実施形態では、軸方向凹部３７は、ステータコア３の外周面１２におけるティース部８の径方向外側に形成されている。具体的には、ステータコア３を構成する分割コア４の外周面において、分割コア４が有する２つのティース部８の何れか一方の径方向外側に軸方向凹部３７が形成されている。分割コア４のそれぞれは互いに同一の形状を有し、図１０、図１１に示すように、径方向外側に軸方向凹部３７が形成されたティース部８と、径方向外側に軸方向凹部３７が形成されていないティース部８とが周方向に交互に位置するように、分割コア４がステータコア３を構成するように並べられている。このように、ティース部８の径方向外側に軸方向凹部３７を形成することで、スロット７の径方向外側に軸方向凹部３７を形成する場合に比べ、磁束の流れに与える影響を抑制しつつ軸方向凹部３７を形成することが可能となっている。

そして、軸方向凹部３７とコアホルダ５の内周面１３とにより形成される軸方向流路３８と同じ周方向位置に、複数（本例では３つ）の貫通孔１が軸方向に沿って配置されている。本例では、貫通孔１の全ては、何れかの軸方向流路３８と連通するように構成されている。

５−２．ステータの冷却機構
コアホルダ５の外周面１４に供給された冷媒は、重力や表面張力に従いコアホルダ５の外周面１４に沿って下方に流れる。図１０、図１１には、この際の冷媒の流れを矢印で示している。これらの図に示すように、コアホルダ５の外周面１４に供給された冷媒の一部は、貫通孔１を介して軸方向流路３８に供給される。そして、軸方向流路３８はステータコア３の外周面１２に接しているため、軸方向流路３８を流通する冷媒とステータコア３の外周面１２との間で直接熱交換を行わせることができ、ステータコア３を適切に冷却することができる。そして、ステータコア３を冷却した後の冷媒は、ステータコア３の軸方向端面から排出される。なお、図１に示すように、ステータコア３の軸方向端面にはコイルエンド部６が配置されているため、ステータコア３の軸方向端面から排出された冷媒をコイルエンド部６に供給し、コイルエンド部６の冷却を行うことができる。以上のように、本実施形態に係るコアホルダ５は、内周流路３１を備えないにもかかわらず、冷媒とステータコア３の外周面１２との間で直接熱交換を行わせることが可能となっている。

６．その他の実施形態
（１）上記の第一の実施形態、第二の実施形態、及び第五の実施形態では、貫通孔１が、コアホルダ５を径方向に貫通する略円柱状の孔である場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではない。従って、例えば、貫通孔１が、径方向に直交する断面の形状が楕円形状や多角形状（例えば、四角形状等）である柱状の孔である構成とすることも本発明の好適な実施形態の一つである。また、柱状の貫通孔１の軸心が、径方向と交差する構成としても好適である。例えば、柱状の貫通孔１の軸心を、径方向から鉛直方向に向けて傾けたり、鉛直方向と一致させると良い。さらに、貫通孔１を、断面積が径方向外側から径方向内側に向かって減少するように構成することも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合、コアホルダ５の外周面に供給された冷媒が貫通孔１に導入される割合を高めることができる。

（２）上記の各実施形態では、貫通孔１が、規則的に配置されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではなく、貫通孔１をランダムに配置することも、本発明の好適な実施形態の一つである。

（３）上記の各実施形態では、ステータコア３の軸心が略水平に配置されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではなく、ステータコア３の軸心が水平軸と交差するように配置されている構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。例えば、ステータコア３の軸心と水平軸との成す角が４５度以下となるようにステータコア３を配置すると好適である。

（４）上記の第二の実施形態では、貫通孔１は、コアホルダ５の外周面１４であって法線ベクトルが鉛直方向上向きの成分を有する面にのみ形成されているとともに、貫通孔１の全てが、内周流路３１と連通する連通貫通孔６０である場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。従って、例えば、コアホルダ５が、連通貫通孔６０ではない貫通孔１を更に備える構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合、連通貫通孔６０ではない貫通孔１は、法線ベクトルが鉛直方向上向きの成分を有する面にのみ形成しても良いし、法線ベクトルが鉛直方向下向きの成分を有する面にのみ形成しても良いし、或いは、法線ベクトルが鉛直方向上向きの成分を有する面及び法線ベクトルが鉛直方向下向きの成分を有する面の双方に形成しても良い。また、連通貫通孔６０が、コアホルダ５の外周面１４であって法線ベクトルが鉛直方向下向きの成分を有する面にも形成されている構成としても良い。

（５）上記の第二の実施形態、及び第三の実施形態では、内周流路３１が流路部間連通路３４を備えるとともに、複数の周方向流路部３３の全てが何れかの連通貫通孔６０と直接連通する場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではなく、内周流路３１が流路部間連通路３４を備えない構成としても好適である。また、流路部間連通路３４を備える場合には、周方向流路部３３の一部のみが連通貫通孔６０と直接連通し、その他の周方向流路部３３は、流路部間連通路３４を介して連通貫通孔６０と連通する構成としても好適である。

（６）上記の第二の実施形態、第三の実施形態、及び第四の実施形態では、内周流路３１が複数の周方向流路部３３を備える場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではなく、内周流路３１が単一の周方向流路部３３を備える構成としても好適である。また、何れの実施形態においても、内周流路３１の延在方向に直交する断面の形状は、長方形状や三角形状に限定されず、適宜変更可能である。

（７）上記の第三の実施形態、及び第四の実施形態では、外周流路３６が複数の周方向流路部を備える場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではなく、外周流路３６が単一の周方向流路部を備える構成としても好適である。また、何れの実施形態においても、外周流路３６の延在方向に直交する断面の形状は、長方形状や台形状に限定されず、適宜変更可能である。

（８）上記の第三の実施形態、及び第四の実施形態では、コアホルダ５が、内周流路３１及び外周流路３６の双方を有する場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではなく、コアホルダ５が外周流路３６のみを備える構成としても好適である。

（９）上記の第二の実施形態、及び第三の実施形態では、コアホルダ５が、軸方向連通路３５を備える場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではなく、コアホルダ５が軸方向連通路３５を備えない構成としても好適である。また、上記の第四の実施形態では、コアホルダ５が軸方向連通路３５を備えず、螺旋状に形成された内周流路３１の一端により、コアホルダ５の軸方向端面に排出口３９が形成されている場合を例として説明したが、コアホルダ５が軸方向連通路３５を備える構成としても好適である。また、螺旋状に形成された内周流路３１の両端により２つの排出口３９が形成される構成としたり、内周流路３１の両端の双方が排出口３９を形成しない構成としても好適である。

（１０）上記の第二の実施形態、第三の実施形態、及び第四の実施形態では、コアホルダ５が内周流路３１とコアホルダ５の外周面１４とを連通する外部連通路３２を備える場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではなく、外部連通路３２を、内周流路３１とコアホルダ５の軸方向端面とを連通するように構成しても好適である。この場合、外部連通路３２は、例えば軸方向連通路３５のような軸方向に沿う溝状部で構成することができる。また、外部連通路３２の配設位置は、コアホルダ５の鉛直方向最下部に限られず、適宜変更可能である。

（１１）上記の第三の実施形態、及び第四の実施形態では、外周流路３６の形成されていないコアホルダ５の外周面１４の径方向内側に位置する内周面１３に、内周流路３１の周方向流路部３３を形成するための溝状部３０が形成されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではない。したがって、例えば、外周流路３６の形成されているコアホルダ５の外周面１４の径方向内側に位置する内周面１３に、内周流路３１の周方向流路部３３を形成するための溝状部３０が形成されている構成とすることも本発明の好適な実施形態の一つである。この場合、連通貫通孔６０を、第一の実施形態と同様、コアホルダ５を径方向に貫通するように形成することができ、外周流路３６を流通する冷媒を、連通貫通孔６０を介して積極的に内周流路３１に導入することが可能となる。

（１２）上記の各実施形態では、冷媒供給路５０の吐出孔５１が、コアホルダ５の鉛直方向上側であって、鉛直方向視でコアホルダ５と重なる位置に配置されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではなく、冷媒をコアホルダ５の外周面に供給できるのであれば、冷媒供給路５０の吐出孔５１が、コアホルダ５の鉛直方向上側であって、鉛直方向視でコアホルダ５と重ならない位置に配置されている構成としても好適である。また、冷媒をコアホルダ５の外周面に供給できるのであれば、冷媒供給路５０の吐出孔５１が、コアホルダ５の鉛直方向下側にある構成とすることもできる。これらの場合、ポンプ等の動力やロータ２０の回転駆動力を用いて冷媒を吐出孔５１からコアホルダ５の外周面１４に噴射する構成とすると好適である。また、冷媒供給路５０が吐出孔５１を備えず、ロータ２０の回転に伴い回転する部材（例えば、ギヤ等）が掻き揚げた冷媒が、コアホルダ５の外周面１４にそのまま供給されるように冷媒供給路を構成しても良い。

（１３）上記の第四の実施形態では、コアホルダ５が、螺旋状に形成された外周流路３６及び内周流路３１を備える場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、コアホルダ５が螺旋状に形成された内周流路３１のみを備える構成としても好適である。また、上記の第四の実施形態において、内周流路３１が流路部間連通路３４を備える構成としても好適である。

（１４）上記の第五の実施形態では、軸方向凹部３７が、ステータコア３の外周面１２におけるティース部８の径方向外側に形成されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。従って、例えば、図１２及び図１３に示すように、軸方向凹部３７が、ステータコア３の外周面１２におけるスロット７の径方向外側に形成されていても好適である。この場合、軸方向凹部３７は分割コア４間の分割面１１に形成されるため、図１２に示すように、分割面１１により接続される２つの分割コア４の一方にのみ形成された切り欠き部により一つの軸方向凹部３７を構成したり、図１３に示すように、分割面１１により接続される２つの分割コア４の双方に形成された切り欠き部により一つの軸方向凹部３７を構成することができる。このような切り欠き部は、分割面１１とステータコア３（分割コア４）の外周面１２との交差部に形成される。なお、分割面１１が、ステータコア３の周方向におけるティース部８の形成位置に位置するように分割コア４が構成されている場合には、上記のような切り欠き部を用いて、ステータコア３の外周面１２におけるティース部８の径方向外側に軸方向凹部３７を形成することができる。なお、当然ながら、軸方向凹部３７の形状は、断面が三角形状や四角形状のものに限られず、円形や楕円形等の断面形状を有する軸方向凹部３７を採用することもできる。

（１５）上記の第五の実施形態では、径方向外側に軸方向凹部３７が形成されたティース部８と、径方向外側に軸方向凹部３７が形成されていないティース部８とが周方向に交互に位置するようにステータコア３が構成されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。従って、例えば、全てのティース部８の径方向外側に軸方向凹部３７が形成されている構成としても好適である。また、径方向外側に軸方向凹部３７が形成された周方向に隣接する２つのティース部８の間に、径方向外側に軸方向凹部３７が形成されていないティース部８が複数（例えば、２つ、３つ等）位置するようにステータコア３が構成されていても好適である。また、軸方向凹部３７が、ステータコア３の外周面１２の周方向に沿って等間隔で配置されておらず、周方向に不均一に配置されている構成とすることもできる。例えば、ステータコア３の外周面１２であって法線ベクトルが鉛直方向上向きの成分を有する面にのみ、軸方向凹部３７が形成された構成としても好適である。なお、上記のように、軸方向凹部３７が、ステータコア３の外周面１２におけるスロット７の径方向外側に形成されている構成についても同様である。

（１６）上記の第一の実施形態では、貫通孔１がコアホルダ５の軸方向端部に配設されない場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、図１４に示すように、貫通孔１を、コアホルダ５の軸方向端部にも配設すると好適である。このようなコアホルダ５の軸方向端部に配設される端部貫通孔６１を備えることで、コアホルダ５の外周面１４に供給された冷媒の一部を、当該端部貫通孔６１を介してコイルエンド部６に供給することができる。

本発明は、略円筒状のコアを周方向に分割してなる複数の分割コアで構成されたステータコアと、前記ステータコアの径方向外側から前記複数の分割コアの外周面を内周面により接触保持する略円筒状のコアホルダと、を備えた回転電機用のステータに好適に利用することができる。

１：貫通孔
２：ステータ
３：ステータコア
４：分割コア
５：コアホルダ
６：コイルエンド部
１０：回転電機
１２：ステータコアの外周面
１３：コアホルダの内周面
１４：コアホルダの外周面
３０：溝状部
３１：内周流路
３２：外部連通路
３３：周方向流路部
３４：流路部間連通路
３５：軸方向連通路
３６：外周流路
３７：軸方向凹部
３８：軸方向流路
５０：冷媒供給路
５１：吐出孔
６０：連通貫通孔

Claims (8)

1. 略円筒状のコアを周方向に分割してなる複数の分割コアで構成されたステータコアと、前記ステータコアの径方向外側から前記複数の分割コアの外周面を内周面により接触保持する略円筒状のコアホルダと、を備えた回転電機用のステータの冷却構造であって、
   前記コアホルダの外周面に冷媒を供給する冷媒供給路を備え、
   前記コアホルダは、当該コアホルダの外周面と内周面とを連通して前記ステータコアの外周面に冷媒を導入する貫通孔を複数有するステータの冷却構造。
2. 前記コアホルダの内周面には、径方向外側に引退した溝状部と前記ステータコアの外周面とにより形成される内周流路が周方向に沿って設けられ、
   前記内周流路は、前記複数の貫通孔の少なくとも一部である連通貫通孔と連通し、
   前記コアホルダは、当該コアホルダの軸方向端面又は外周面と、前記内周流路と、を連通する外部連通路を備え、
   前記連通貫通孔と、前記内周流路と、前記外部連通路とにより冷媒の流通経路が形成されている請求項１に記載のステータの冷却構造。
3. 前記冷媒供給路は、前記コアホルダの鉛直方向上側に、冷媒を吐出するための吐出孔を備え、
   前記連通貫通孔は、前記コアホルダの外周面であって法線ベクトルが鉛直方向上向きの成分を有する面に形成され、
   前記外部連通路は、前記連通貫通孔より鉛直方向下側に設けられている請求項２に記載のステータの冷却構造。
4. 前記内周流路は、前記コアホルダの周方向に沿う螺旋状に形成されている請求項２又は３に記載のステータの冷却構造。
5. 前記内周流路は、前記コアホルダの軸方向に沿って離間して配設された複数の周方向流路部を備えるとともに、前記複数の周方向流路部の内、前記コアホルダの軸方向に隣接して配置される２つの前記周方向流路部を互いに連通させる流路部間連通路を備える請求項２から４のいずれか一項に記載のステータの冷却構造。
6. 前記コアホルダは、前記内周流路と当該コアホルダの軸方向端面とを連通する軸方向連通路を備え、
   前記内周流路に供給された冷媒の少なくとも一部が、前記軸方向連通路を介して前記ステータコアの軸方向端部から突出するコイルのコイルエンド部に供給される請求項２から５のいずれか一項に記載のステータの冷却構造。
7. 前記コアホルダの外周面には、径方向内側に引退した溝状の外周流路が周方向に沿って形成されている請求項１から６のいずれか一項に記載のステータの冷却構造。
8. 前記ステータコアの外周面には、軸方向全域にわたって当該ステータコアの径方向内側に引退した軸方向凹部が形成され、
   前記軸方向凹部と前記コアホルダの内周面とにより形成される軸方向流路が、前記複数の貫通孔の少なくとも一部と連通している請求項１から７のいずれか一項に記載のステータの冷却構造。

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