JP2018082555A - 回転電機の冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータコイルの温度の検出精度を維持しつつ、ステータを適切に冷却できる回転電機の冷却構造を提供する。
【解決手段】回転電機は、回転軸が重力方向と交差する姿勢で載置され、ステータコアの軸方向一端側の端面から軸方向外側に突出する一端側コイルエンド部に温度センサ３４が取り付けられ、ステータおよびロータを保持する外装ケースを有している。この回転電機の冷却構造は、前記一端側コイルエンド部に対して軸方向に対向する外装ケースの面に、前記一端側コイルエンド部に向かって冷媒を吐出する複数の吐出孔４８を有する第１の吐出機構４０を備え、前記第１の吐出機構４０の複数の吐出孔４８は、回避領域を避けた領域に配されており、前記回避領域は、水平方向視でステータを左右に均等に分割する左右分割線Ｌｖからみて前記温度センサ３４の配置領域と同じ領域、かつ、前記温度センサ３４の下端より重力方向上側となる領域である。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転軸が重力方向と交差する姿勢で載置され、ステータコアの軸方向一端側の端面から軸方向外側に突出する一端側コイルエンド部に温度センサが取り付けられた回転電機の冷却構造に関する。例えば、本発明の回転電機は、車両駆動用の電動機として車両に搭載される。

回転電機は、周知の通り、駆動に伴い、銅損や鉄損、機械損といった損失が生じ、これら損失に応じた熱が発生する。この発熱により回転電機が過度に高温になると、部品の劣化や、永久磁石の減磁等を招く。そこで、従来から、ステータコイルのうち、ステータコアよりも軸方向外側に突出するコイルエンド部に冷媒となる液体、例えば冷却油を噴射し、ステータコイル、ひいては、回転電機を冷却する技術が提案されている。

例えば、特許文献１には、電動モータ（回転電機）の側面部（コイルエンド部）を覆うサイドカバーを設け、当該サイドカバーに潤滑油が流れる油路と、当該潤滑油をステータの上側半円部分に向かって噴きかける複数の吐出孔と、を形成した冷却構造が開示されている。かかる技術によれば、ステータの上側半円部分に潤滑油がかかった後、重力の影響で、ステータの下側半円部分にも、潤滑油が流れていくため、ステータ全体を効果的に冷却できる。

特許第５７４０３１１号公報

ところで、回転電機の中には、ステータコイルの温度を検出するために、温度センサを取り付けたものがある。そして、この場合、温度センサで検知された温度に応じて、種々の制御パラメータを変更する。例えば、回転電機を熱から保護するために、ステータコイルの検出温度が過度に高い場合には、ステータコイルに流れる電流を制限し、銅損を低減することがある。また、ステータコイルの検出温度に応じて、冷媒液体の吐出流量を調整することもある。このように、ステータコイルの温度に応じて、通電量や冷媒の吐出流量を制御することで、回転電機をより確実に熱から保護できる。

しかし、温度センサは、通常、コイルエンド部に設けられることが多い。そのため、特許文献１等のように、コイルエンド部に冷媒を吐出すると、温度センサに冷媒がかかることがある。温度センサに、冷媒がかかると、ステータコイルの実際の温度と、温度センサによる検出温度との乖離が大きくなり、結果として、通電量や冷媒の吐出流量を適切に制御できなかった。

そこで、本発明では、ステータコイルの温度の検出精度を維持しつつ、ステータを適切に冷却できる回転電機の冷却構造を提供することを目的とする。

本願で開示する回転電機の冷却構造は、回転軸が重力方向と交差する姿勢で載置され、ステータコアの軸方向一端側の端面から軸方向外側に突出する一端側コイルエンド部に温度センサが取り付けられた回転電機の冷却構造であって、前記回転電機は、ステータと、ロータと、前記ステータおよびロータを保持する外装ケースと、を有し、前記冷却構造は、前記一端側コイルエンド部に対して軸方向に対向する前記外装ケースの面に、前記一端側コイルエンド部に向かって冷媒を吐出する複数の吐出孔を有する第１の吐出機構を備え、前記第１の吐出機構の複数の吐出孔は、回避領域を避けた領域に配されており、前記回避領域は、水平方向視でステータを左右に均等に分割する左右分割線からみて前記温度センサの配置領域と同じ領域、かつ、前記温度センサの下端より重力方向上側となる領域である、ことを特徴とする。

第１の吐出機構の複数の吐出孔を、回避領域を避けて配することで、温度センサに冷媒がかかることが防止される。その結果、ステータコイルの温度の検出精度を維持しつつ、ステータを適切に冷却できる。

前記温度センサは、水平方向視で前記ステータを上下に均等に分割する上下分割線よりも重力方向上側に取り付けられていてもよい。

温度センサを、上下分割線よりも重力方向上側に取り付けることで、回避領域が小さくなり、第１の吐出機構の吐出孔の配置可能範囲が広くなる。また、かかる配置とすることで、温度センサが、外装ケースの底に溜まった冷媒に浸かりにくくなるため、ステータコイルの温度の検出精度をより高めることができる。

前記第１の吐出機構の複数の吐出孔は、前記上下分割線よりも重力方向上側に配されていてもよい。

かかる配置とした場合、複数の吐出孔から吐出された冷媒は、重力により下方にも広がる。結果として、吐出孔の個数が少なくても、広い範囲に冷媒をかけることができる。

さらに、前記ステータコアの軸方向他端側の端面から軸方向外側に突出する他端側コイルエンド部に対して軸方向に対向する前記外装ケースの面に、前記他端側コイルエンド部に向かって冷媒を吐出する複数の吐出孔を有する第２の吐出機構を備え、前記第２の吐出機構の複数の吐出孔は、前記左右分割線を挟んで左右両側の領域に配されていてもよい。

温度センサが設けられていない他端側にも吐出機構を設けることで、ステータコイルをより効果的に冷却できる。

また、前記第２の吐出機構から単位時間当たりに吐出される冷媒量は、前記第１の吐出機構から単位時間当たりに吐出される冷媒量よりも多くてもよい。

温度センサを避ける必要がない第２の吐出機構の吐出流量を多くすることで、ステータ全体をより効果的に冷却できる。

前記外装ケースは、ケース本体と、前記ケース本体の一端を覆うカバーと、吐出プレートと、を備え、前記ケース本体またはカバーの内面のうち前記コイルエンド部と軸方向に対向する位置には、周方向に延びる冷却溝が形成され、前記吐出プレートは、前記複数の吐出孔を有するとともに、前記冷却溝を覆うように前記ケース本体またはカバーの内面に取り付けられてもよい。

かかる構成とした場合、冷却溝部分が、冷媒が流れる冷媒路となる。そして、冷媒路および吐出孔を、ケース本体またはカバーと、吐出プレートと、の二部材で構成することで、吐出孔および当該吐出孔に連通する冷媒路を形成するための加工が容易となる。

本発明によれば、第１の吐出機構の複数の吐出孔を、回避領域を避けて配しているため、温度センサに冷媒がかかることが防止される。その結果、ステータコイルの温度の検出精度を維持しつつ、ステータを適切に冷却できる。

実施形態である回転電機の概略縦断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 図２のＣ−Ｃ断面図である。 第一吐出機構の吐出孔とステータとの位置関係を示す図である。 第二吐出機構の吐出孔とステータとの位置関係を示す図である。 従来の吐出機構の一例を示す図である。 従来技術におけるリード線側の吐出孔とステータとの位置関係を示す図である。 従来技術における反リード線側の吐出孔とステータとの位置関係を示す図である。 リード線側における本実施形態での検出温度と従来技術での検出温度を示す図である。 反リード線側における本実施形態での検出温度と従来技術での検出温度を示す図である。 他の吐出機構の一例を示す図である。 他の吐出機構の一例を示す図である。 他の吐出機構の一例を示す図である。 他の吐出機構の一例を示す図である。

以下、実施形態である回転電機１０について図面を参照して説明する。図１は、実施形態である回転電機１０の概略縦断面図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ断面図、図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。また、図４は、図２のＣ−Ｃ断面図である。なお、図１〜図３において、重力は、紙面の上から下に向かって作用しており、Ｚ軸方向が重力方向、Ｘ軸方向およびＹ軸方向が水平方向となる。

この回転電機１０は、電動車両、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される。電動車両において、当該回転電機１０は、車両を走行させるための動力を発生する走行用モータとして用いられてもよいし、回生制動力やエンジンの余剰動力により発電するジェネレータとして用いられてもよい。電動車両において、回転電機１０は、その回転軸１２が、重力方向と略直交するような姿勢で載置されている。ただし、回転電機１０は、回転軸１２が重力方向と交差するのであれば、水平方向に対して傾斜して載置されていてもよい。

回転電機１０は、回転軸１２と、当該回転軸１２に固着されたロータ１４と、ロータ１４の外周囲に配されたステータ１６と、これらを収容する外装ケース１８と、を備えている。回転軸１２は、軸受２８を介して外装ケース１８に軸支されており、自転可能となっている。ロータ１４は、積層鋼板等からなるロータコアと、当該ロータコア内に埋め込まれる複数の永久磁石と、を備えた略環状部材である。ロータ１４は、回転軸１２に固着されており、回転軸１２は、当該ロータ１４と一体となって回転する。

ステータ１６は、ステータコア２０とステータコイル２２とを備えている。ステータコア２０は、積層鋼板等からなる略環状部材で、環状のヨークと、当該ヨークの内周から径方向内側に突出する複数のティースと、を備えている。各ティースには、ステータコイル２２を構成する巻線が巻回されている。この巻線の巻回方法は、巻線を一つのティースに巻回する集中巻でもよいし、巻線を複数のティースに跨って巻回する分布巻でもよい。いずれにしても、ステータ１６の軸方向両端には、ステータコイル２２のうち、ステータコア２０の軸方向端面から軸方向外側に突出した部分であるコイルエンド部２２ｅが存在している。

ステータコイル２２は、三相のコイル、すなわち、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルを結線して構成される。コイルの結線態様は、特に限定されないが、本実施形態では、三相のコイルそれぞれの末端を、中性点で一括して接続したスター結線としている。回転電機１０を、電動機として使用する場合は、このステータコイル２２に三相交流電流を印加する。これにより、回転磁界が形成され、ロータ１４が回転する。また、回転電機１０を発電機として使用する場合には、車両の回生制動力やエンジンの余剰動力により、回転軸１２およびロータ１４が回転する。これにより、ステータコイル２２に電流が誘導される。

三相のコイルそれぞれの始端は、端子台３０（図１では図示せず、図２参照）に設けられた入出力端子３２に接続される。端子台３０は、ステータ１６の軸方向一端に取り付けられる部材で、入出力端子３２を有している。入出力端子３２は、三相のコイルそれぞれと、外部に設けられたインバータと、を電気的に中継する。なお、以下では、回転電機１０の軸方向両側のうち、この端子台３０および後述する温度センサ３４が設けられる側（図１における左側）を、「リード線側」と呼び、反対側（図１における右側）を「反リード線側」と呼ぶ。本実施形態における「リード線側」が請求項における「一端側」に、「反リード線側」が請求項における「他端側」に対応する。

リード線側のコイルエンド部２２ｅには、ステータコイル２２の温度を検出するための温度センサ３４が、設けられている。温度センサ３４は、温度に応じた電気信号を出力できるのであれば、特に限定されず、例えば、サーミスタ等からかなる。回転電機１０の駆動を制御する制御部（図示せず）は、回転電機１０を熱から保護するために、温度センサ３４の検出温度が高い場合には、ステータコイル２２に流れる電流を制限する。また、制御部は、温度センサ３４の検出温度に応じて、ステータコイル２２に吐出する冷却油（冷媒）の吐出流量を調整する。

ここで、図２に示す通り、水平方向視で、ステータ１６を左右均等に分割する線を左右分割線Ｌｖ、ステータ１６を上下均等に分割する線を上下分割線Ｌｈとすると、端子台３０および温度センサ３４は、左右分割線Ｌｖに対して２０〜６０度程度、傾いた位置に設けられている。換言すれば、端子台３０および温度センサ３４は、ステータ１６の上下中心よりも上側、かつ、左右中心からずれた位置に設けられている。

外装ケース１８は、ケース本体２４と、カバー２６と、ケース本体２４およびカバー２６の内面に取り付けられる二つの吐出プレート４６，５６に大別される。ケース本体２４は、軸方向一端（本実施形態ではリード線側端部）が完全開口された略円筒形部材である。また、カバー２６は、ケース本体２４の開口を覆う部材で、ボルト等の固定手段により、ケース本体２４に固定される。この外装ケース１８の基本的な構成は、公知の従来技術を利用できるため、ここでの詳説は、省略する。以下では、主に、外装ケース１８に設けられた第１の吐出機構４０および第２の吐出機構４２について説明する。

カバー２６のうち、リード線側のコイルエンド部２２ｅとの対向面には、冷却油を吐出する第１の吐出機構４０が設けられている。また、ケース本体２４のうち、他端側（図１の右端側）のコイルエンド部２２ｅとの対向面には、冷却油を吐出する第２の吐出機構４２が設けられている。

第１の吐出機構４０は、図２、図４に示すように、カバー２６の内面に形成された第１の冷却溝４４と、当該第１の冷却溝４４を覆う第１の吐出プレート４６と、で構成される。第１の冷却溝４４は、カバー２６のうち、コイルエンド部２２ｅと軸方向に対向する位置において、周方向に延びる溝である。

また、第１の吐出プレート４６は、第１の冷却溝４４よりも十分に幅広の円弧状のプレートである。この第１の吐出プレート４６は、ボルト等により、カバー２６の内面に固着される。このとき、第１の吐出プレート４６は、カバー２６の内面に液密に密着するとともに、第１の冷却溝４４を完全に覆う。そして、これにより、カバー２６と第１の吐出プレート４６との間に、冷却油が流れる冷媒路５２が形成される。

第１の吐出プレート４６には、周方向に間隔を開けて並ぶ複数の吐出孔４８が形成されている。各吐出孔４８は、第１の吐出プレート４６を厚み方向に貫通しており、冷媒路５２に流れる冷却油は、この吐出孔４８を介して外部に噴出する。したがって、冷却油は、冷媒路５２から吐出孔４８を介して軸方向に噴出し、リード線側のコイルエンド部２２ｅの軸方向端面に当たることになる。第１の吐出プレート４６の複数の吐出孔４８は、温度センサ３４に冷却油がかからないような位置に配されるが、これについては、後に詳説する。

第２の吐出機構４２も、第１の吐出機構４０とほぼ同じ構造を有している。すなわち、図３に示すように、第２の吐出機構４２は、ケース本体２４の内面において周方向に延びる第２の冷却溝５４と、当該第２の冷却溝５４を覆う第２の吐出プレート５６と、で構成される。第２の吐出プレート５６は、ケース本体２４の内面に液密に密着するとともに、第２の冷却溝５４を完全に覆う。第２の吐出プレート５６には、周方向に間隔を開けて並ぶ複数の吐出孔５８が形成されている。冷却油は、冷媒路５２から吐出孔５８を介して軸方向に噴出し、反リード線側のコイルエンド部２２ｅの軸方向端面に当たる。第２の吐出プレート５６の複数の吐出孔５８は、コイルエンド部２２ｅの全面に冷却油がかかるような位置に配されるが、これについては、後述する。

外装ケース１８の外側には、図１に示すように、冷却油を、第１の吐出機構４０および第２の吐出機構４２に導く冷媒通路６２が設けられている。この冷媒通路６２は、途中で二股に分岐する。分岐後の冷媒通路６２は、第１の冷却溝４４および第２の冷却溝５４に連通している。また、コイルエンド部２２ｅに吐出された冷却油は、重力により、下方に落下し、外装ケース１８の底に溜まる。外装ケース１８の底部には、この貯留する冷却油を回収するための回収通路（図示せず）が接続されている。回収通路を介して回収された冷却油は、自然冷却された後、再び、冷媒通路６２を介して、第１、第２の吐出機構４０，４２に供給される。

次に、第１、第２の吐出機構４０，４２における複数の吐出孔４８，５８の配置について図５、図６を参照して説明する。図５は、第１の吐出機構４０の吐出孔４８とステータ１６との位置関係を、図６は、第２の吐出機構４２の吐出孔５８とステータ１６との位置関係を説明する図である。なお、図５は、図１の紙面左側からリード線側のコイルエンド部２２ｅを、図６は、図１の紙面右側から、反リード線側のコイルエンド部２２ｅを見ている。したがって、図２と図５、および、図３と図６は、視線の向きが反転している。そして、視線の向きが反転している関係上、図２と図５、および、図３と図６では、吐出孔４８，５８や温度センサ３４等の位置が、左右反転して見えている。

既述した通り、リード線側のコイルエンド部２２ｅには、温度センサ３４および端子台３０が取り付けられている。温度センサ３４および端子台３０は、上下分割線Ｌｈより上側、かつ、左右分割線Ｌｖからずれた位置に配されている。このように温度センサ３４を上下分割線Ｌｈより上側に配することで、外装ケース１８の底に溜まった冷却油に温度センサ３４が浸かりにくくなる。また、温度センサ３４を、上下分割線Ｌｈより上側に配することで、後述する回避領域を狭くでき、吐出孔４８の配置可能領域が広くなる。

第１の吐出機構４０の吐出孔４８は、この温度センサ３４に冷却油がかからないような位置に配されている。具体的には、吐出孔４８は、回避領域Ｅａを避けた領域に配される。回避領域Ｅａとは、図５で、破線で囲った領域であり、左右分割線Ｌｖからみて温度センサ３４と同じ側、かつ、温度センサ３４の下端より重力方向上側となる領域である。

本実施形態では、左右分割線Ｌｖを挟んで温度センサ３４とは逆側、かつ、上下分割線Ｌｈよりも上側となる領域に、第１の吐出機構４０の吐出孔４８を設けている。吐出孔４８から吐出された冷却油は、コイルエンド部２２ｅの軸方向端面に当たった後は、重力の影響により、当該コイルエンド部２２ｅに沿って下方に落下していく。図５において、薄墨ハッチングは、冷却油がかかる範囲を示している。

図５から明らかな通り、吐出孔４８を、上下分割線Ｌｈよりも上側に配しておけば、吐出された冷却油が重力により下方に広がるため、吐出孔４８の個数が少なくても広い範囲に冷却油をかけることができる。また、左右分割線Ｌｖからみて温度センサ３４と同じ側には吐出孔４８を設けていないため、温度センサ３４には、冷却油は、かからない。

図６においても、薄墨ハッチングは、冷却油がかかる範囲を示している。また、図６が図示する反リード線側には、温度センサ３４は設けられていないが、図６では、参考として、リード線側に配された温度センサ３４の位置を二点鎖線で示している。

第２の吐出機構４２の吐出孔５８は、左右分割線Ｌｖを挟んで左右両側の領域に配されている。本実施形態では、左右分割線Ｌｖを中心として、温度センサ３４と同じ領域には、五個の吐出孔５８を、温度センサ３４の逆側の領域には二個の吐出孔５８を設けている。換言すれば、第２の吐出機構４２は、７個の吐出孔５８が設けられており、第１の吐出機構４０の吐出孔４８よりも多い。そして、吐出孔の個数が多い分、第２の吐出機構４２から単位時間当たりに吐出する冷媒流量も、第１の吐出機構４０のそれよりも多くなっている。また、全ての吐出孔５８は、いずれも、上下分割線Ｌｈよりも上側に配されている。

吐出孔５８から噴出した冷却油は、反リード線側のコイルエンド部２２ｅの軸方向端面に当たった後は、重力の影響により、当該コイルエンド部２２ｅに沿って下方に落下していく。また、左右両側に吐出孔５８が設けられているため、冷却油は、コイルエンド部２２ｅの全体にかかることになる。また、本実施形態では、反リード線側において、向かって左側に配される吐出孔５８を、向かって右側に配される吐出孔５８よりも多く設けている。これは、反リード線側における向かって左側は、リード線側における向かって右側であり、温度センサ３４が配される側だからである。リード線側において、温度センサ３４が配される領域は、冷却油がかからず、冷却能力が低くなりがちである。そこで、反リード線側では、冷却油の吐出流量を増やして冷却能力を高めるため、吐出孔５８の個数を多くしている。

次に、複数の吐出孔４８，５８を、上述のような配置とする理由について、従来技術と比較して説明する。図７は、従来の吐出機構の一例を示す概略図である。また、図８は、リード線側の吐出孔１０４とステータ１６との位置関係を、図９は、反リード線側の吐出孔１０６とステータ１６との位置関係を説明する図である。

従来では、コイルエンド部２２ｅより重力方向上側に、回転軸１２と平行に延びる第１、第２の配管１００，１０２を設けていた。各配管１００，１０２は、その始端が冷却油の供給源に接続されているとともに、その末端が完全に閉塞された配管である。配管１００，１０２の末端近傍の周面には、吐出孔１０４，１０６が二つずつ形成されており、この吐出孔１０４，１０６から冷却油が外部に放出される。したがって、従来技術では、冷却油は、配管１００，１０２から吐出孔１０４，１０６を介して径方向に吐出され、コイルエンド部２２ｅの外周面に当たることになる。コイルエンド部２２ｅの外周面に当たった冷却油は、その後、コイルエンド部２２ｅに沿って下方に落下していく。ただし、冷却油の吐出流量にもよるが、上下分割線Ｌｈより下側まで冷却油が到達することは難しい。通常、冷却油は、図８、図９において薄墨ハッチングで示すように、左右分割線Ｌｖから４０〜７０度程度、傾斜した範囲にかかる。

ここで、リード線側において、温度センサ３４は、左右分割線Ｌｖに対して、２０度〜７０度程度、傾いた位置に設けられているため、従来技術では、温度センサ３４の配置範囲と冷却油がかかる範囲とが重複する。したがって、従来技術では、温度センサ３４に冷却油がかかりやすかった。この場合、温度センサ３４の温度が低下するため、ステータコイル２２の実際の温度と、温度センサ３４による検出温度との乖離が大きくなっていた。

ここで、既述した通り、回転電機１０の制御部は、回転電機１０を熱から保護するために、温度センサ３４の検出温度に基づいて、通電量や冷却油の流量等を制御している。したがって、温度センサ３４に冷却油がかかり、実際のコイル温度よりも低い温度が検出されると、回転電機１０を熱から適切に保護することができない。

かかる問題を避けるために、温度センサ３４を、上下分割線Ｌｈよりも下側に配することも考えられる。かかる配置とすれば、従来技術でも、温度センサ３４に、吐出孔１０４から吐出された冷却油がかからなくなる。しかし、外装ケース１８の下部には、落下した冷却油が貯留していることがあり、温度センサ３４をステータ１６の下部に設けると、この貯留している冷却油に温度センサ３４が浸るおそれがある。この場合でも、温度センサ３４の検出精度が低下する。つまり、検出温度の精度を維持するためには、温度センサ３４は、上下分割線よりも重力方向上側に設けられることが望ましい。

また、従来技術では、吐出孔１０４がステータ１６の上側にのみ設けられているため、冷却油のかかる範囲が小さく、ステータコイル２２の冷却効率が悪かった。本実施形態では、吐出孔４８，５８を、周方向に間隔を開けて複数設けているため、コイルエンド部２２ｅの広い範囲に冷却油をかけることができる。結果として、本発明によれば、ステータ１６を効率的に冷却できる。

また、本実施形態では、リード線側において、左右分割線Ｌｖからみて温度センサ３４と反対側にのみ冷却油を掛けているため、実際のコイル温度と、温度センサ３４での検出温度との乖離を小さく抑えることができる。

図１０、図１１は、本実施形態と従来技術におけるステータコイル２２の温度を測定した実験結果である。実験では、本実施形態および従来技術の回転電機１０を駆動し、そのときのステータコイル２２の温度を検出した。ステータコイル２２の温度検出には、サーミスタからなる温度センサ３４と、熱電対と、を用いた。温度センサ３４は、リード線側のコイルエンド部２２ｅのうち、左右分割線Ｌｖから４５度、傾斜した位置に設けた。熱電対は、リード線側では、４５度間隔で８個、反リード線側では、４５度間隔で７個設けた。各熱電対は、冷却油がかからないように、コイルエンド部２２ｅの内部に設けている。したがって、熱電対の検出温度のほうが、温度センサ３４の検出温度よりも、実際のコイル温度に近いと言える。

図１０は、リード線側における温度測定結果を、図１１は、反リード線側における温度測定結果を示している。また、図１０において、黒四角は、従来技術における温度センサ３４の検出温度を、白四角は、本実施形態における温度センサ３４の検出温度を示している。また、図１０、図１１において、破線は、従来技術における熱電対の検出温度を、実線は、本実施形態における熱電対の検出温度を示している。また、図１０、図１１における径方向の目盛Ｋ_ｎは、温度を示しており、隣接する目盛の差分値（Ｋ_ｎ＋1−Ｋ_ｎ）は、ｎの値に関わらず一定の固定値である。

図１０、図１１から明らかな通り、従来技術では、温度センサ３４の検出温度（黒四角）は、Ｋ_２程度であるのに対し、熱電対の検出温度（破線）は、コイルエンド部２２ｅの下側半分、特に、反リード線側の下側半分では、高くなっており、Ｋ_４を超えている。一方、本実施形態では、温度センサ３４の検出温度（白四角）は、Ｋ_３程度となっている。また、熱電対の検出温度（実線）は、温度センサ３４が配されているリード線側の右半分では高くなっており、Ｋ_４と超えている。

従来技術と本実施形態とを比較すると、熱電対の検出温度の最高値は、従来技術と本実施形態でほぼ同じであるが、温度センサ３４の検出温度は、本実施形態に比べて従来技術では、低くなっている。つまり、実際のコイル温度に近い熱電対の検出温度と、温度センサ３４の検出温度との乖離は、従来技術のほうが大きいことが分かる。

ここで、回転電機１０の制御部は、回転電機１０を熱から保護するため、温度センサ３４の検出温度が高くなれば、通電量を減らしたり、冷却油の流量を増やしたりする。温度センサ３４の検出温度と実際のコイル温度との乖離が大きくなると、本来で、電流制限や冷却油量の増加が必要であるにも関わらず、それらが行われず、回転電機１０が熱から十分に保護されないおそれがある。

本実施形態では、リード線側の吐出孔４８を、温度センサ３４に冷却油がかからない位置に配しているため、従来技術に比して、温度センサ３４の検出温度と、実際のコイル温度との乖離が小さい。その結果、ステータコイル２２の通電量や冷却油の流量を適切に制御できる。一方で、本実施形態では、リード線側であって、温度センサ３４が配置される側の冷却が不足しがちになる。そこで、本実施形態では、リード線側での冷却能力の低下を補うべく、反リード線側における吐出孔５８の数を多くし、第２の吐出機構４２から単位時間当たりに吐出される冷却油量を、第１の吐出機構４０から単位時間当たりに吐出される冷却油量より多くしている。これにより、反リード線側における冷却能力を高めることができ、ステータコイル２２の温度増加をより抑制できる。

さらに、本実施形態では、反リード線側のうち、左右分割線Ｌｖからみて温度センサ３４と同じ領域に配される吐出孔５８の個数（五個）を、温度センサ３４の反対側に配される吐出孔５８の個数（二個）より多くしている。これにより、リード線側における冷却不足を、反リード線側で補うことができ、ステータコイル２２の温度のバラツキをより低減できる。

また、本実施形態では、コイルエンド部２２ｅと軸方向に対向する面に形成された複数の吐出孔４８，５８から冷却油を吐出している。したがって、コイルエンド部２２ｅの重力方向上側の吐出孔１０４，１０６から冷却油を吐出する従来技術に比べて、広い範囲に冷却油をかけることができ、ステータコイル２２をより効果的に冷却できる。特に、温度センサ３４が設けられていない反リード線側では、本実施形態では、コイルエンド部２２ｅ全体に冷却油を掛けることができるため、従来技術に比べて、コイルエンド部２２ｅの温度を全体的に低減できる。

また、これまでの説明で明らかな通り、本実施形態では、吐出孔４８，５８を全て、上下分割線Ｌｈよりも重力方向上側に設けている。かかる構成とすることで、重力を利用して、吐出孔４８，５８よりも下側にも冷却油を掛けることができる。したがって、本実施形態によれば、上下分割線Ｌｈよりも下側にのみ吐出孔を設ける場合に比して、ステータコイル２２を効果的に冷却できる。

ところで、これまで説明した構成は、一例であり、少なくとも、リード線側に設けられる吐出孔４８が、回避領域Ｅａ（左右分割線Ｌｖからみて温度センサ３４と同じ側、かつ、温度センサ３４の下端より重力方向上側となる領域）を避けて配されるのであれば、他の構成でもよい。

例えば、図１２に示すように、リード線側に配される第１の吐出機構４０を、下側に凸の略Ｃ字状とし、一部の吐出孔４８を、左右分割線Ｌｖからみて温度センサ３４と同じ側かつ温度センサ３４の下端より下側の位置に配してもよい。

また、吐出機構４０，４２の個数は、一つでもよいし、複数でもよい。したがって、図１３に示すように、図１３に示すように、温度センサ３４を挟んで、左右両側に、第１の吐出機構４０を設けてもよい。また、温度センサ３４の位置も、適宜、変更されてもよく、図１３に示すように、温度センサ３４を、左右分割線Ｌｖ上に配し、温度センサ３４の両側に第１の吐出機構４０を配してもよい。また、冷却溝４４，５４および吐出プレート４６，５６の形状も特に限定されず、図１４に示すように、直線上でもよい。

また、これまでの説明では、吐出機構４０，４２を、ケース本体２４またはカバー２６と、吐出プレート４６，５６と、で構成しているが、コイルエンド部２２ｅの軸方向端面に冷却油を吐出する吐出孔４８，５８が得られるのであれば、適宜、異なる構成でもよい。例えば、図１５に示すように、第１の吐出プレート４６を廃止し、替わりに、カバー２６の外面に第１の冷却溝４４を、内面に吐出孔４８を設けてもよい。この場合、カバー２６の外面には、第１の冷却溝４４を覆う被覆部材６０を取り付ければよい。

１０ 回転電機、１２ 回転軸、１４ ロータ、１６ ステータ、１８ 外装ケース、２０ ステータコア、２２ ステータコイル、２２ｅ コイルエンド部、２４ ケース本体、２６ カバー、２８ 軸受、３０ 端子台、３２ 入出力端子、３４ 温度センサ、４０ 第１の吐出機構、４２ 第２の吐出機構、４４ 第１の冷却溝、４６ 第１の吐出プレート、４８，５８，１０４，１０６ 吐出孔、５２ 冷媒路、５４ 第２の冷却溝、５６ 第２の吐出プレート、６０ 被覆部材、６２ 冷媒通路、１００ 第１の配管、１０２ 第２の配管。

Claims (6)

1. 回転軸が重力方向と交差する姿勢で載置され、ステータコアの軸方向一端側の端面から軸方向外側に突出する一端側コイルエンド部に温度センサが取り付けられた回転電機の冷却構造であって、
   前記回転電機は、ステータと、ロータと、前記ステータおよびロータを保持する外装ケースを有し、
   前記冷却構造は、
   前記一端側コイルエンド部に対して軸方向に対向する前記外装ケースの面に、前記一端側コイルエンド部に向かって冷媒を吐出する複数の吐出孔を有する第１の吐出機構を備え、
   前記第１の吐出機構の複数の吐出孔は、回避領域を避けた領域に配されており、
   前記回避領域は、水平方向視でステータを左右に均等に分割する左右分割線からみて前記温度センサの配置領域と同じ領域、かつ、前記温度センサの下端より重力方向上側となる領域である、
   ことを特徴とする回転電機の冷却構造。
2. 請求項１に記載の回転電機の冷却構造であって、
   前記温度センサは、水平方向視で前記ステータを上下に均等に分割する上下分割線よりも重力方向上側に取り付けられている、ことを特徴とする回転電機の冷却構造。
3. 請求項１または２に記載の回転電機の冷却構造であって、
   前記第１の吐出機構の複数の吐出孔は、前記上下分割線よりも重力方向上側に配されている、ことを特徴とする回転電機の冷却構造。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の回転電機の冷却構造であって、さらに、
   前記ステータコアの軸方向他端側の端面から軸方向外側に突出する他端側コイルエンド部に対して軸方向に対向する前記外装ケースの面に、前記他端側コイルエンド部に向かって冷媒を吐出する複数の吐出孔を有する第２の吐出機構を備え、
   前記第２の吐出機構の複数の吐出孔は、前記左右分割線を挟んで左右両側の領域に配されている、
   ことを特徴とする回転電機の冷却構造。
5. 請求項４に記載の回転電機の冷却構造であって、
   前記第２の吐出機構から単位時間当たりに吐出される冷媒量は、前記第１の吐出機構から単位時間当たりに吐出される冷媒量よりも大きい、ことを特徴とする回転電機の冷却構造。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の回転電機の冷却構造であって、
   前記外装ケースは、ケース本体と、前記ケース本体の一端を覆うカバーと、吐出プレートと、を備え、
   前記ケース本体またはカバーの内面のうち前記コイルエンド部と軸方向に対向する位置には、周方向に延びる冷却溝が形成され、
   前記吐出プレートは、前記複数の吐出孔を有するとともに、前記冷却溝を覆うように前記ケース本体またはカバーの内面に取り付けられる、
   ことを特徴とする回転電機の冷却構造。