JP2020171072A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータコア４１、及び巻線４２を効率よく冷却できるとともに、出力トルクの低下を抑制できる回転電機１を提供することを目的とする。【解決手段】ロータ３と、ステータ４とを備えた回転電機１であって、ステータ４は、略円筒状のステータコア４１と、ステータコア４１に巻着されるとともに、ステータコア４１の周方向に沿って配置された複数の巻線４２とで構成され、ステータコア４１は、軸方向視略円環状のコア本体部４１１と、周方向に所定間隔を隔てて、コア本体部４１１における軸方向側の平面４１１ａ，４１１ｂに立設された複数のコア壁部４１２と、コア本体部４１１の周面上に配設されるとともに、冷却媒体が導通する軸方向視略円環状の冷媒流路部４１３とを備え、巻線４２は、周方向で隣接するコア壁部４１２の間において、コア本体部４１１、及び冷媒流路部４１３に対してトロイダル巻で巻着されたことを特徴とする。【選択図】図４

Description

この発明は、例えば冷却媒体が導通する冷媒流路を有するステータを備えたような回転電機に関する。

モータ、発電機、あるいはモータ兼発電機のような回転電機として、回転軸の軸方向でロータとステータとが、エアギャップを介して対向配置されたアキシャルギャップ型の回転電機がある（特許文献１参照）。
このような回転電機は、ステータの巻線に電流が流れて、巻線の温度が上昇した際、巻線に流れる電流の通電量を制限することで、ステータコアと巻線との間の絶縁が破壊されるのを防止している。ところが、回転電機は、巻線に流れる電流の通電量を制限されると、出力トルクが低下するという特徴がある。

このため、回転電機では、ステータの巻線の温度上昇を如何にして抑えるかが課題となっている。そこで、例えば、特許文献１では、冷却媒体が導通する冷媒流路空間をステータに設けることで、ステータの巻線の温度上昇を抑えている。
詳述すると、特許文献１のステータは、回転軸の周方向に所定間隔を隔てて配置された複数のステータコアと、ステータコアを保持する保持部材と、ステータコアに巻着された巻線とで構成されている。

そして、特許文献１のステータには、保持部材におけるステータコアよりも径方向外側の部分に、中空空間である冷媒流路空間を形成するとともに、冷媒流路空間に冷却媒体を導通させている。これにより、特許文献１は、ステータコア、及び巻線を冷却媒体によって冷却できるとされている。

しかしながら、特許文献１は、ステータコア、及びステータコアに巻着された巻線を、保持部材を介して間接的に冷却する構成のため、ステータコア、及び巻線を効率よく冷却できているとはいえず、改善の余地があった。

特開２０１５−２２８７８０号公報

本発明は、上述の問題に鑑み、ステータコア、及び巻線を効率よく冷却できるとともに、出力トルクの低下を抑制できる回転電機を提供することを目的とする。

この発明は、回転軸に一体的に設けられたロータと、該ロータに対して相対回転不可に支持されたステータとを備えた回転電機であって、前記ステータは、前記回転軸の軸方向に延びる略円筒状のステータコアと、該ステータコアに巻着されるとともに、前記ステータコアの周方向に沿って配置された複数の巻線とで構成され、前記ステータコアは、前記軸方向から見て軸方向視略円環状のコア本体部と、前記周方向に所定間隔を隔てて、前記コア本体部における軸方向側の端面に立設された複数のコア壁部と、前記コア本体部の周面上に配設されるとともに、冷却媒体が導通する内部空間を有する軸方向視略円環状の冷媒流路部とを備え、前記巻線は、前記周方向で隣接する前記コア壁部の間において、前記コア本体部、及び前記冷媒流路部に対してトロイダル巻で巻着されたことを特徴とする。

上記回転電機は、アキシャルギャップ型の回転電機、またはラジアルギャップ型の回転電機であって、モータ、発電機、あるいはモータ兼発電機としてもよい。
この発明により、回転電機は、ステータコア、及び巻線を、冷媒流路部に直接的に接触させることができるため、ステータコア、及び巻線を直接的に冷却することができる。

このため、回転電機は、ステータコア、及び巻線を間接的に冷却する場合に比べて、電流が流れた際の巻線の温度上昇を効率よく抑えることができる。
従って、回転電機は、ステータコア、及び巻線を効率よく冷却できるとともに、出力トルクの低下を抑制することができる。

この発明の態様として、前記冷媒流路部は、前記軸方向に沿った断面において、前記コア本体部に略同じ軸方向の長さを有する断面略蒲鉾形状に形成されてもよい。
上記断面略蒲鉾形状とは、断面略矩形の角部を緩やかな円弧状に面取りした断面形状、あるいは略半円状の断面形状のことをいう。

この発明により、回転電機は、軸方向に沿った断面において、冷媒流路部の外周面を、軸方向におけるコア本体部の端面に連続するように形成することができる。さらに、曲面を有する断面略蒲鉾状に冷媒流路部が形成されているため、回転電機は、冷媒流路部の外周面に隙間なく接触するように巻線を巻着させることができる。

これにより、回転電機は、冷媒流路部と巻線との接触面積を安定して確保することができる。
従って、回転電機は、ステータコア、及び巻線をより効率よく冷却できるとともに、出力トルクの低下をより抑制することができる。

また、この発明の態様として、前記冷媒流路部は、前記コア本体部の外周面に形成されてもよい。
この発明により、回転電機は、ステータコア、及び巻線をさらに効率よく冷却できるため、出力トルクの低下をさらに抑制することができる。

具体的には、コア本体部の外周面に冷媒流路部を形成したことにより、回転電機は、例えば、コア本体部の内周面に冷媒流路部を形成した場合に比べて、周方向で隣接するコア壁部の間における冷媒流路部の周方向の長さを長く確保することができる。このため、回転電機は、ステータ、及び巻線と、冷媒流路部との接触面積をより大きく確保することができる。

さらに、例えば、ロータ、及びステータをハウジングに一体的に収容した場合、回転電機は、コア本体部の内周面に冷媒流路部を設けた場合に比べて、よりハウジングに近い位置に冷媒流路部を設けることができる。このため、回転電機は、冷媒流路部の表面からの放熱を効率よく行うことができる。
従って、回転電機は、ステータコア、及び巻線をさらに効率よく冷却できるため、出力トルクの低下をさらに抑制することができる。

また、この発明の態様として、前記冷媒流路部の内部空間に連通するとともに、前記冷媒流路部に供給される冷却媒体が導通する供給管部と、前記冷媒流路部の内部空間に連通するとともに、前記冷媒流路部から排出された冷却媒体が導通する排出管部とを備え、前記供給管部、及び前記排出管部は、前記軸方向視において、前記冷媒流路部に接続された一端から前記ステータコアの径方向外方へ向けて延びる形状に形成されてもよい。
上記径方向外方とは、軸方向視において、ステータコアの中心から離間する径方向のことをいう。

この発明により、回転電機は、重量の増加を抑えて、ステータコア、及び巻線を効率よく冷却することができる。
具体的には、供給管部、及び排出管部を、冷媒流路部に接続された一端からステータコアの径方向外方へ向けて延びる形状に形成したことにより、回転電機は、供給管部、及び排出管部を、軸方向でロータに近接させることなく配設することができる。このため、回転電機は、ロータが発した熱によって冷却媒体が加熱されることを抑制できる。

さらに、例えば、ロータ、及びステータを一体的に収容するハウジングに、供給管部の他端、及び排出管部の他端を連結する際、回転電機は、冷媒流路部に接続された一端から軸方向に延びる供給管部、及び排出管部に比べて、供給管部、及び排出管部における延設方向の長さを抑えて、ハウジングに連結することができる。
従って、回転電機は、重量の増加を抑えて、ステータコア、及び巻線を効率よく冷却することができる。

また、この発明の態様として、前記ロータ、及び前記ステータを一体的に収容するハウジングを備え、前記供給管部、及び前記排出管部は、その他端が前記ハウジングに連結されるとともに、前記ハウジングと前記ステータとを連結支持する構成であってもよい。
この発明により、回転電機は、供給管部、及び排出管部を、ステータとハウジングとを連結支持する部材として利用することができる。

このため、回転電機は、ステータとハウジングとを連結支持する部材と、供給管部、及び排出管部とを別々に設けた場合に比べて、部品点数の増加を抑えて、ステータとハウジングとを連結支持することができる。
従って、回転電機は、重量の増加をより抑えて、ステータコア、及び巻線を効率よく冷却することができる。

本発明により、ステータコア、及び巻線を効率よく冷却できるとともに、出力トルクの低下を抑制できる回転電機を提供することができる。

回転電機における外観を示す外観斜視図。 分解状態における回転電機の外観を示す分解斜視図。 軸方向視におけるステータ、及びハウジングの外観を示す正面図。 供給管部近傍におけるステータの外観を示す外観斜視図。 図３中のＡ−Ａ矢視におけるステータコアの断面を示す断面図。 軸方向に沿った断面における供給管部を示す断面斜視図。 図３中のＢ−Ｂ矢視断面図。 軸方向に沿った断面における排出管部を示す断面斜視図。 Ａ−Ａ矢視断面における巻線の側面を示す側面図。 別の実施形態における冷媒流路部の断面を示す断面図。

この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。
本実施形態における回転電機は、例えば、自動車の走行用モータなどとして用いられるものであって、出力軸となる回転軸の軸方向に沿ってロータとステータとが対向配置されたアキシャルギャップ型の回転電機である。このようなアキシャルギャップ型の回転電機について、図１から図９を用いて詳しく説明する。

なお、図１は回転電機１における外観斜視図を示し、図２は分解状態における回転電機１の分解斜視図を示し、図３は軸方向視におけるステータ４、及びハウジング５の正面図を示し、図４は供給管部４１５近傍におけるステータ４の外観斜視図を示し、図５は図３中のＡ−Ａ矢視におけるステータコア４１の断面図を示している。

さらに、図６は軸方向に沿った断面における供給管部４１５の断面斜視図を示す、図７は図３中のＢ−Ｂ矢視断面図を示し、図８は軸方向に沿った断面における排出管部４１６の断面斜視図を示し、図９はＡ−Ａ矢視断面における巻線４２の側面図を示している。

また、図示を明確にするため、図中におけるハウジング５は、ステータ４を囲う部分のみを図示している。さらに、図示を明確にするため、図２、図６、及び図８中において、巻線４２の図示を省略するとともに、図４中において、図中右側の巻線４２の図示を省略している。

また、図中において、矢印Ｘは回転軸２の軸方向を示している。さらに、回転軸２の軸方向において、ステータ４から離間する軸方向を軸方向外方とし、回転軸２の径方向において、回転軸２の径方向中心から離間する径方向を径方向外方する。加えて、図中の上方を回転電機１の上方とし、図中の下方を回転電機１の下方とする。

本実施形態におけるアキシャルギャップ型の回転電機１は、図１及び図２に示すように、所定方向に延びる略円柱状の回転軸２と、回転軸２の軸方向に所定間隔を隔てて対向する２つのロータ３と、２つのロータ３の間に配設されたステータ４と、これらを一体的に収容保持するハウジング５とで構成されている。
なお、ロータ３とステータ４とは、ハウジング５の内部において、軸方向に所定間隔を隔てて対向配置されている。

回転軸２は、例えば、アルミ合金製またはステンレス鋼製の略円柱状であって、相対回転不可の状態でロータ３に連結されている。この回転軸２は、ロータ３よりも軸方向外方側が、図示を省略したベアリングを介して、ハウジング５に回転自在に支持されている。

また、ロータ３は、図１及び図２に示すように、磁性体である軸方向視略円形状のロータコア３１と、軸方向視略円環状に配設された１６個の永久磁石３２とで構成されている。このロータ３は、図２に示すように、永久磁石３２が装着された面が軸方向で対向するように配設されている。

より詳しくは、ロータコア３１は、図１及び図２に示すように、回転軸２に略同じ内径を有する軸方向視略円環状の小径環状部３１１と、小径環状部３１１の直径よりも大径の内径を有する軸方向視略円環状の大径環状部３１２と、小径環状部３１１、及び大径環状部３１２を連結する複数の連結部３１３とで構成されている。

小径環状部３１１は、図１及び図２に示すように、軸方向に所定の厚みを有する略円環状の平板に形成されている。この小径環状部３１１は、回転軸２と同軸上に配置されるととともに、回転軸２に相対回転不可の状態で溶融接合されている。

大径環状部３１２は、図１及び図２に示すように、例えば、鉄などの磁性体であって、小径環状部３１１の外径よりも大径の内径を有するとともに、小径環状部３１１の厚みよりも厚肉な略円環状の平板に形成されている。この大径環状部３１２は、図２に示すように、回転軸２と同軸上に配置されている。なお、大径環状部３１２は、永久磁石３２に対するバックヨークを兼ねている。

さらに、大径環状部３１２は、図１及び図２に示すように、ステータ４を挟んで他方のロータ３に対向する平面に、永久磁石３２が装着固定される１６個の磁石装着部分３１２ａが凹設されている。
具体的には、磁石装着部分３１２ａは、図２に示すように、軸方向視において、ロータコア３１の周方向に所定間隔を隔てた位置に、永久磁石３２と略同じ大きさで凹設されている。

連結部３１３は、図１及び図２に示すように、軸方向視において、回転軸２の径方向中心からロータコア３１の径方向へ放射線状に延びる仮想直線（図示省略）に沿って、小径環状部３１１の外周面と、大径環状部３１２の内周面とを連結している。なお、連結部３１３は、ロータコア３１の径方向に沿って延びる略柱状体に形成されている。

一方、１６個の永久磁石３２は、例えば、ネオジム磁石などであって、軸方向に所定の厚みを有する軸方向視略扇状の平板に形成されている。
この１６個の永久磁石３２は、ステータ４に対向する平面側がＮ極に磁化された８個の第１永久磁石と、ステータ４に対向する平面側がＳ極に磁化された８個の第２永久磁石とで構成されている。
そして、第１永久磁石と第２永久磁石とは、軸方向視において、ロータコア３１の周方向に沿って交互に配設されるとともに、大径環状部３１２の磁石装着部分３１２ａに接着剤や凹凸嵌合によって固定されている。

また、ステータ４は、図２及び図３に示すように、軸方向に延びる略円筒状のステータコア４１と、ステータコア４１に巻着された９６個の巻線４２とで構成されている。
より詳しくは、ステータコア４１は、図２から図４に示すように、軸方向視略円環状のコア本体部４１１と、コア本体部４１１から軸方向へ向けて立設された複数のコア壁部４１２と、コア本体部４１１の外周面に沿って延びる冷媒流路部４１３と、ステータ４、及びハウジング５を連結支持する８本のステータ支持部４１４とで構成されている。

コア本体部４１１は、図２に示すように、例えば、鉄などの磁性体であって、ロータ３における大径環状部３１２の外径に略同じ外径を有する軸方向視略円環状の筒状体に形成されている。このコア本体部４１１は、図２に示すように、回転軸２と同軸上に配置されている。

コア壁部４１２は、図２及び図４に示すように、例えば、鉄などの磁性体であって、コア本体部４１１に一体形成されている。このコア壁部４１２は、図２から図５に示すように、軸方向でロータ３に対面するコア本体部４１１の一方の平面４１１ａ、及び他方の平面４１１ｂに、それぞれ周方向に所定間隔を隔てて９６個立設されている。
換言すると、ステータコア４１は、軸方向でロータ３に対面する一方の端面、及び他方の端面を、それぞれ周方向に所定間隔を隔てて軸方向に凹設した９６個の凹部を有する形状に形成されている。

具体的には、コア壁部４１２は、図２及び図３に示すように、軸方向視において、回転軸２の径方向中心からステータコア４１の径方向へ放射線状に延びる仮想直線に沿うように立設されている。このコア壁部４１２は、図５に示すように、軸方向に沿った断面において、コア本体部４１１の外周面から内周面に至る径方向の長さを有する略矩形の平板状に形成されている。

冷媒流路部４１３は、図２、図５、及び図６に示すように、コア本体部４１１の外径に略同じ内径を有する軸方向視略円環状であって、電気抵抗率の高い素材でコア本体部４１１とは別体で形成されている。この冷媒流路部４１３は、径方向内側、かつ軸方向の両端縁が、コア本体部４１１の外周面に溶融接合されている。

さらに、冷媒流路部４１３は、図５及び図６に示すように、その内部に、コア本体部４１１、コア壁部４１２、及び巻線４２を冷却するための冷却媒体が導通する内部空間Ｓ１を有する内部中空形状に形成されている。なお、冷却媒体としては、例えば、自動車の内燃機関の冷却に用いられる冷却水などとする。

具体的には、冷媒流路部４１３は、図５に示すように、軸方向に沿った断面において、コア本体部４１１における軸方向の長さに対して、溶融接合代の分だけ僅かに短い軸方向の長さ、すなわちコア本体部４１１における軸方向の長さに略同等の軸方向の長さを有する断面略蒲鉾状の閉断面形状に形成されている。

この冷媒流路部４１３は、図５に示すように、軸方向に沿った断面において、コア本体部４１１の外周面に接触する底板部分４１３ａと、底板部分４１３ａに対して径方向外方に所定間隔を隔てて対向する天板部分４１３ｂと、天板部分４１３ｂにおける軸方向の両端から緩やかに底板部分４１３ａへ向けて湾曲した略円弧状の円弧部分４１３ｃと、円弧部分４１３ｃから底板部分４１３ａに延びる壁部分４１３ｄとで、内部中空の断面略蒲鉾状に形成されている。

なお、冷媒流路部４１３の円弧部分４１３ｃにおける外周面は、図５に示すように、軸方向に沿った断面において、軸方向でロータ３に対向するコア本体部４１１の平面４１１ａ，４１１ｂと、冷媒流路部４１３の天板部分４１３ｂとを緩やかにつなぐような曲率の断面略円弧状に形成されている。
さらに、冷媒流路部４１３の内周面形状は、図５に示すように、軸方向に沿った断面において、冷媒流路部４１３の外形形状に略相似形の断面略蒲鉾状に形成されている。

また、８本のステータ支持部４１４は、図３に示すように、軸方向視において、回転軸２の径方向中心からステータコア４１の径方向へ放射線状に延びる仮想直線（図示省略）に沿って、冷媒流路部４１３の天板部分４１３ｂと、ハウジング５の内周面とを連結している。

具体的には、ステータ支持部４１４は、図２に示すように、ステータコア４１の径方向に沿って延びる略柱状体であって、径方向内方の一端が冷媒流路部４１３の天板部分４１３ｂに溶融接合され、径方向外方の他端がハウジング５の内周面に溶融接合されている。

さらに、８本のステータ支持部４１４のうち、冷媒流路部４１３の上部から上方へ延びるステータ支持部４１４、及び冷媒流路部４１３の下部から下方へ延びるステータ支持部４１４は、図３に示すように、その他のステータ支持部４１４における径方向の長さよりも長い径方向の長さで形成されるとともに、ハウジング５から径方向外側の外部へ突出する状態でハウジング５に溶融接合されている。

そして、冷媒流路部４１３の上部から上方へ延びるステータ支持部４１４、及び冷媒流路部４１３の下部から下方へ延びるステータ支持部４１４は、図４、及び図６から図８に示すように、それぞれ冷媒流路部４１３に設けた開口を介して、冷媒流路部４１３の内部空間Ｓ１に連通するとともに、冷却媒体が導通する内部空間Ｓ２を有する筒状体に形成されている。

ここで、冷媒流路部４１３の上部から上方へ延びるステータ支持部４１４を、冷却媒体を冷媒流路部４１３に導通させる供給管部４１５とし、冷媒流路部４１３の下部から下方へ延びるステータ支持部４１４を、冷媒流路部４１３から冷却媒体を外部に導通させる排出管部４１６とする。

より詳しくは、供給管部４１５、及び排出管部４１６は、図３に示すように、軸方向視において、回転軸２を挟んで対向するように配設されている。この供給管部４１５は、及び排出管部４１６は、その他のステータ支持部４１４における剛性と略同等の剛性となる肉厚で形成されている。

さらに、ハウジング５から外部に露出した供給管部４１５の一端は、冷却媒体を供給する装置と回転電機１とを接続するホースが接続可能に構成されている。例えば、走行用モータとして自動車に搭載される回転電機１の場合、ハウジング５から外部に露出した供給管部４１５の一端は、ラジエータのアウトレットと回転電機とを接続するホースが接続可能に構成されている。

一方、ハウジング５から外部に露出した排出管部４１６の一端は、冷媒流路部４１３で加熱された冷却媒体を外部に排出するためのホースが接続可能に構成されている。例えば、走行用モータとして自動車に搭載される回転電機１の場合、ハウジング５から外部に露出した排出管部４１６の一端は、ラジエータのインレットに接続されたホースの一端が接続可能に構成されている。

また、巻線４２は、所定の直径を有するとともに、導電性、及び可撓性を有する線状体であって、例えば、銅線などで構成されている。この巻線４２は、図９に示すように、ステータコア４１の径方向から軸方向へ向けて巻き回したトロイダル巻で、ロータコア３１に巻着されている。

具体的には、巻線４２は、図３、図４、及び図９に示すように、周方向で隣接するコア壁部４１２の間において、ステータコア４１の径方向から軸方向へ向けて、コア本体部４１１、及び冷媒流路部４１３にトロイダル巻で巻き回されている。この際、巻線４２は、図９に示すように、コア本体部４１１、及び冷媒流路部４１３に密着するように巻き回されるとともに、軸方向の長さが、コア本体部４１１の軸方向の長さよりも僅かに長くなる巻き数で巻き回されているものとする。

また、ハウジング５は、詳細な図示を省略するが、軸方向に延びる略円筒状のハウジング本体５１と、軸方向におけるハウジング本体５１の開口を閉塞する一対のカバー部材とで構成されている。
ハウジング本体５１には、図６及び図８に示すように、供給管部４１５の挿通を許容する供給管挿通開口５１ａが上部に開口形成され、排出管部４１６の挿通を許容する排出管挿通開口５１ｂが下部に開口形成されている。
このようなハウジング５は、ハウジング本体５１がステータ支持部４１４を介してステータ４を支持し、カバー部材が図示を省略したベアリングを介して回転軸２、及びロータ３を回転自在に支持している。

次に、上述した構成の回転電機１において、供給管部４１５、冷媒流路部４１３、及び排出管部４１６を流動する冷却媒体の流れを簡単に説明する。なお、本実施例では、回転電機１が走行用モータとして自動車に搭載されるとともに、回転電機１の供給管部４１５、及び排出管部４１６が自動車のラジエータに接続されている場合について説明する。

ラジエータのアウトレットに接続されたホースを介して、供給管部４１５に流入した冷却媒体は、図６中の矢印Ｚで示した冷却媒体の流れＺのように、供給管部４１５の内部空間Ｓ２を上方から下方へ向けて流動したのち、冷媒流路部４１３の内部空間Ｓ１を、軸方向視時計回り方向、及び軸方向視反時計回り方向へ向けて流動する。

この際、冷却媒体は、コア本体部４１１との熱交換、並びに巻線４２との熱交換とによって、その温度を上昇させながら、冷媒流路部４１３の内部空間Ｓ１を流動する。
そして、冷媒流路部４１３の下部に移動した冷却媒体は、図８中の冷却媒体の流れＺで示すように、排出管部４１６に流入したのち、排出管部４１６の内部空間Ｓ２を上方から下方へ向けて流動する。

その後、冷却媒体は、排出管部４１６に接続されたホースを介して、ラジエータのインレットに流入したのち、ラジエータによって冷却される。このようにして、回転電機１の冷媒流路部４１３とラジエータとの間で、冷却媒体を循環させることで、回転電機１を連続して冷却する。

以上のように、回転軸２に一体的に設けられたロータ３と、ロータ３に対して相対回転不可に支持されたステータ４とを備えた回転電機１は、ステータ４が、回転軸２の軸方向に延びる略円筒状のステータコア４１と、ステータコア４１に巻着されるとともに、ステータコア４１の周方向に沿って配置された複数の巻線４２とで構成され、ステータコア４１が、軸方向から見て軸方向視略円環状のコア本体部４１１と、周方向に所定間隔を隔てて、コア本体部４１１における軸方向側の平面４１１ａ，４１１ｂに立設された複数のコア壁部４１２と、コア本体部４１１の周面上に配設されるとともに、冷却媒体が導通する内部空間Ｓ１を有する軸方向視略円環状の冷媒流路部４１３とを備え、巻線４２が、周方向で隣接するコア壁部４１２の間において、コア本体部４１１、及び冷媒流路部４１３に対してトロイダル巻で巻着されたことにより、ステータコア４１、及び巻線４２を、冷媒流路部４１３に直接的に接触させることができるため、ステータコア４１、及び巻線４２を直接的に冷却することができる。

このため、回転電機１は、ステータコア４１、及び巻線４２を間接的に冷却する場合に比べて、電流が流れた際の巻線４２の温度上昇を効率よく抑えることができる。
従って、回転電機１は、ステータコア４１、及び巻線４２を効率よく冷却できるとともに、出力トルクの低下を抑制することができる。

また、冷媒流路部４１３が、軸方向に沿った断面において、コア本体部４１１に略同じ軸方向の長さを有する断面略蒲鉾形状に形成されたことにより、回転電機１は、軸方向に沿った断面において、冷媒流路部４１３の外周面を、軸方向におけるコア本体部４１１の平面４１１ａ，４１１ｂに連続するように形成することができる。さらに、曲面を有する断面略蒲鉾状に冷媒流路部４１３が形成されているため、回転電機１は、冷媒流路部４１３の外周面に隙間なく接触するように巻線４２を巻着させることができる。

これにより、回転電機１は、冷媒流路部４１３と巻線４２との接触面積を安定して確保することができる。
従って、回転電機１は、ステータコア４１、及び巻線４２をより効率よく冷却できるとともに、出力トルクの低下をより抑制することができる。

また、冷媒流路部４１３が、コア本体部４１１の外周面に形成されたことにより、回転電機１は、ステータコア４１、及び巻線４２をさらに効率よく冷却できるため、出力トルクの低下をさらに抑制することができる。

具体的には、コア本体部４１１の外周面に冷媒流路部４１３を形成したことにより、回転電機１は、例えば、コア本体部４１１の内周面に冷媒流路部４１３を形成した場合に比べて、周方向で隣接するコア壁部４１２の間における冷媒流路部４１３の周方向の長さを長く確保することができる。このため、回転電機１は、ステータ４、及び巻線４２と、冷媒流路部４１３との接触面積をより大きく確保することができる。

さらに、例えば、ロータ３、及びステータ４をハウジング５に一体的に収容した場合、回転電機１は、コア本体部４１１の内周面に冷媒流路部４１３を設けた場合に比べて、よりハウジング５に近い位置に冷媒流路部４１３を設けることができる。このため、回転電機１は、冷媒流路部４１３の表面からの放熱を効率よく行うことができる。
従って、回転電機１は、ステータコア４１、及び巻線４２をさらに効率よく冷却できるため、出力トルクの低下をさらに抑制することができる。

また、冷媒流路部４１３の内部空間Ｓ１に連通するとともに、冷媒流路部４１３に供給される冷却媒体が導通する供給管部４１５と、冷媒流路部４１３の内部空間Ｓ１に連通するとともに、冷媒流路部４１３から排出された冷却媒体が導通する排出管部４１６とを備え、供給管部４１５、及び排出管部４１６が、軸方向視において、冷媒流路部４１３に接続された一端からステータコア４１の径方向外方へ向けて延びる形状に形成されたことにより、回転電機１は、重量の増加を抑えて、ステータコア４１、及び巻線４２を効率よく冷却することができる。

具体的には、供給管部４１５、及び排出管部４１６を、冷媒流路部４１３に接続された一端からステータコア４１の径方向外方へ向けて延びる形状に形成したことにより、回転電機１は、供給管部４１５、及び排出管部４１６を、軸方向でロータ３に近接させることなく配設することができる。このため、回転電機１は、ロータ３が発した熱によって冷却媒体が加熱されることを抑制できる。

さらに、例えば、ロータ３、及びステータ４を一体的に収容するハウジング５に、供給管部の他端、及び排出管部の他端を連結する際、回転電機１は、冷媒流路部４１３に接続された一端から軸方向に延びる供給管部、及び排出管部に比べて、供給管部４１５、及び排出管部４１６における延設方向の長さを抑えて、ハウジング５に連結することができる。
従って、回転電機１は、重量の増加を抑えて、ステータコア４１、及び巻線４２を効率よく冷却することができる。

また、ロータ３、及びステータ４を一体的に収容するハウジング５を備え、供給管部４１５、及び排出管部４１６が、その他端がハウジング５に連結されるとともに、ハウジング５とステータ４とを連結支持する構成としたことにより、回転電機１は、供給管部４１５、及び排出管部４１６を、ステータ４とハウジング５とを連結支持するステータ支持部４１４として利用することができる。

このため、回転電機１は、ステータ４とハウジング５とを連結支持するステータ支持部４１４と、供給管部４１５、及び排出管部４１６とを別々に設けた場合に比べて、部品点数の増加を抑えて、ステータ４とハウジング５とを連結支持することができる。
従って、回転電機１は、重量の増加をより抑えて、ステータコア４１、及び巻線４２を効率よく冷却することができる。

この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
例えば、上述した実施形態において、２つのロータ３と、１つのステータ４とで構成されたアキシャルギャップ型の回転電機１としたが、これに限定せず、１つのロータ３と１つのステータ４とで構成されたアキシャルギャップ型の回転電機としてもよい。あるいは、回転軸が一体的に設けられたロータと、ロータの外周面に対向する内周面を有するステータとで構成されたラジアルギャップ側の回転電機であってもよい。

また、回転軸２をアルミ合金製またはステンレス鋼製としたが、これに限定せず、適宜の素材で形成された回転軸２としてもよい。
また、ロータコア３１を構成する小径環状部３１１と、大径環状部３１２と、複数の連結部３１３とを一体的に図示したが、これに限定せず、例えば、小径環状部３１１、及び複数の連結部３１３を一体形成し、大径環状部３１２を別体で構成してもよい。

また、軸方向でロータ３に対向するコア本体部４１１の一方の平面４１１ａ、及び他方の平面４１１ｂに、コア壁部４１２を立設したが、これに限定せず、軸方向でロータ３に対向するコア本体部４１１の一方の平面４１１ａ、または他方の平面４１１ｂのいずれか一方にコア壁部４１２が立設された構成であってもよい。
また、コア本体部４１１の外周面に冷媒流路部４１３を設けた構成としたが、これに限定せず、コア本体部４１１の内周面に冷媒流路部４１３を設けた構成、あるいはコア本体部４１１の外周面、及び内周面の双方に冷媒流路部４１３を設けた構成としてもよい。

また、ステータコア４１のコア本体部４１１に対して、冷媒流路部４１３を別体で構成するとともに、コア本体部４１１に溶融接合した構成としたが、これに限定せず、コア本体部４１１に対して、冷媒流路部４１３を冷間圧入また焼嵌めで固定する、あるいは熱伝導性を有する接着剤を用いて固定してもよい。もしくは、コア本体部４１１に冷媒流路部４１３を一体形成してもよい。
また、コア本体部４１１の外周面と冷媒流路部４１３の底板部分４１３ａとの間に、熱伝導性を有する熱伝導シートを介在させてもよい。

また、コア本体部４１１における軸方向の長さに対して、溶融接合代の分だけ僅かに短い軸方向の長さを有する冷媒流路部４１３としたが、これに限定せず、別の実施形態における冷媒流路部の断面図を示す図１０（ａ）のように、コア本体部４１１における軸方向の長さに略同じの軸方向の長さを有する冷媒流路部４１７であってもよい。

また、冷媒流路部４１３の内周面形状を、冷媒流路部４１３の外形形状に略相似形の断面略蒲鉾状としたが、これに限定せず、図１０（ａ）に示すように、冷媒流路部４１７の内周面が、ステータコア４１の周方向に沿って延びる略線条に凹設された複数の線条凹部４１８を有する形状としてもよい。
これにより、冷媒流路部４１７と冷却媒体との接触面積を広く確保できるため、コア本体部４１１、及び巻線４２と、冷却媒体との間における熱交換をより効率よく行うことができる。

また、底板部分４１３ａと天板部分４１３ｂと円弧部分４１３ｃと壁部分４１３ｄとで形成された冷媒流路部４１３としたが、これに限定せず、軸方向における断面形状が断面略蒲鉾状であれば、天板部分４１３ｂ、及び円弧部分４１３ｃにかえて、断面略半円状の円弧部分を有する断面略蒲鉾状の冷媒流路部であってもよい。
また、別の実施形態における冷媒流路部の断面図を示す図１０（ｂ）のように、底板部分を不要にして、コア本体部４１１の外周面とで断面略蒲鉾状の閉断面をなす冷媒流路部４１９であってもよい。

また、冷媒流路部４１３の天板部分４１３ｂに溶融接合されたステータ支持部４１４としたが、これに限定せず、冷媒流路部４１３の天板部分４１３ｂに凹設した凹部に対して、冷間圧入または焼嵌めされたステータ支持部４１４としてもよい。同様に、冷媒流路部４１３の天板部分４１３ｂに溶融接合された供給管部４１５、及び排出管部４１６としたが、これに限定せず、冷媒流路部４１３の天板部分４１３ｂに設けた開口に対して、冷間圧入または焼嵌めされた供給管部４１５、及び排出管部４１６としてもよい。

また、ハウジング５の内周面に溶融接合されたステータ支持部４１４としたが、これに限定せず、ハウジング５の内周面に凹設した凹部に対して、冷間圧入または焼嵌めされたステータ支持部４１４としてもよい。同様に、ハウジング５に溶融接合された供給管部４１５、及び排出管部４１６としたが、これに限定せず、ハウジング５の供給管挿通開口５１ａ、及び排出管挿通開口５１ｂに対して、冷間圧入または焼嵌めされた供給管部４１５、及び排出管部４１６としてもよい。

本発明は、各種装置や自動車における駆動用モータ、電力を出力する発電機、あるいはモータ兼発電機として用いられる回転電機に適用することができ、より好ましくは高出力が所望される回転電機に適用することができる。

１…回転電機
２…回転軸
３…ロータ
４…ステータ
５…ハウジング
４１…ステータコア
４２…巻線
４１１…コア本体部
４１２…コア壁部
４１３…冷媒流路部
４１５…供給管部
４１６…排出管部
４１７…冷媒流路部
４１９…冷媒流路部
Ｓ１…内部空間

Claims (5)

1. 回転軸に一体的に設けられたロータと、
   該ロータに対して相対回転不可に支持されたステータとを備えた回転電機であって、
   前記ステータは、
   前記回転軸の軸方向に延びる略円筒状のステータコアと、
   該ステータコアに巻着されるとともに、前記ステータコアの周方向に沿って配置された複数の巻線とで構成され、
   前記ステータコアは、
   前記軸方向から見て軸方向視略円環状のコア本体部と、
   前記周方向に所定間隔を隔てて、前記コア本体部における軸方向側の端面に立設された複数のコア壁部と、
   前記コア本体部の周面上に配設されるとともに、冷却媒体が導通する内部空間を有する軸方向視略円環状の冷媒流路部とを備え、
   前記巻線は、
   前記周方向で隣接する前記コア壁部の間において、前記コア本体部、及び前記冷媒流路部に対してトロイダル巻で巻着された
   回転電機。
2. 前記冷媒流路部は、
   前記軸方向に沿った断面において、前記コア本体部に略同じ軸方向の長さを有する断面略蒲鉾形状に形成された
   請求項１に記載の回転電機。
3. 前記冷媒流路部は、
   前記コア本体部の外周面に形成された
   請求項１または請求項２に記載の回転電機。
4. 前記冷媒流路部の内部空間に連通するとともに、前記冷媒流路部に供給される冷却媒体が導通する供給管部と、
   前記冷媒流路部の内部空間に連通するとともに、前記冷媒流路部から排出された冷却媒体が導通する排出管部とを備え、
   前記供給管部、及び前記排出管部は、
   前記軸方向視において、前記冷媒流路部に接続された一端から前記ステータコアの径方向外方へ向けて延びる形状に形成された
   請求項３に記載の回転電機。
5. 前記ロータ、及び前記ステータを一体的に収容するハウジングを備え、
   前記供給管部、及び前記排出管部は、
   その他端が前記ハウジングに連結されるとともに、前記ハウジングと前記ステータとを連結支持する構成である
   請求項４に記載の回転電機。

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