JP2021125961A

JP2021125961A - 回転電機

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Publication number: JP2021125961A
Application number: JP2020017802A
Authority: JP
Inventors: 堅大田渕; Kenta Tabuchi; 隆志松本; Takashi Matsumoto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-02-05
Filing date: 2020-02-05
Publication date: 2021-08-30
Anticipated expiration: 2040-02-05
Also published as: JP7334635B2; US20210242729A1; US11418071B2; CN113224870B; CN113224870A; DE102020212945A1

Abstract

【課題】回転電機のスロット内に配置された絶縁シートが冷却液とコイルの接触を阻害しないようにする。
【解決手段】回転電機１０のティース３２の側面３２ａには、スロット３４に対して開放した側面流路５２が形成されている。ロータ外周面に設けられた吐出口から吐出された冷却液が側面流路５２を流れる。スロット３４内に配置される絶縁シート３８には、その側面８０に、側面流路５２に対向するように切り欠き８４が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転電機、特にコイルとステータコアを絶縁する絶縁シートを備えた回転電機に関する。

電気エネルギを回転の運動エネルギに変換する電動機、回転の運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機、さらに電動機と発電機どちらにも機能する電気機器が知られている。以下において、これらの電気機器を総称して回転電機と記す。典型的な回転電機は、ロータと、ロータの外側を囲むように配置されたステータを有し、ステータは固定され、ロータは回転する。ロータおよびステータは、それぞれ磁路を形成するロータコアおよびステータコアを含む。

ロータコア内に冷却用の流体を流してロータコアを内部から冷却する回転電機が知られている。下記特許文献１には、中空のロータシャフト（１６）の内部空間（１７）から、ロータコア（２１）内部を半径方向に延びる冷却油通路（５１）に冷却油を送り、ロータコア（２１）を内部から冷却するロータ（２０）が示されている。冷却油通路（５１）は、ロータコア（２１）の外周面に開口しており、冷却油通路（５１）を通った冷却油は、この開口からステータ（１０）に向けて吐出される。

ステータは、典型的には、周方向に間隔を空けて配置されたティースと、ティースに導線が巻回されて形成されたコイルとを含む。ティースとコイルの間には、絶縁のための絶縁シートが配置される場合がある。なお、上記の（）内の符号は、下記特許文献１で用いられている符号であり、本願の実施形態の説明で用いられる符号とは関連しない。

特開２０１６−０１０１６６号公報

コイルの一部は、隣接するティース間の空間であるスロット内に配置されるため、露出部分が少なく冷却が十分に行えない場合がある。冷却性の改善のために、ステータコアに冷却液通路を設けてスロット内のコイルに冷却液を接触させる場合、絶縁シートが配置されていると絶縁シートによって冷却液とコイルの接触が阻害される場合がある。

本発明は、スロット内のコイルと冷却液の接触を確保することができる絶縁シートを備えた回転電機を提供する。

本発明に係る回転電機は、外周面に冷却液を吐出する吐出口が形成されたロータと、円環または円筒形のヨークおよびヨークの内周面に間隔を空けて周方向に配列されたティースとを有し、ロータの外周を囲むように配置されたステータコアと、ティースに巻装されたコイルと、を含む。周方向において隣接するティースは、間にスロットを規定し、各スロットを規定するステータコアの壁面には、当該スロットに対して開放したスロット壁面流路が形成されている。このスロット壁面流路には吐出口から吐出された冷却液が流れる。さらに、当該回転電機は、スロット内に配置された絶縁シートを含み、絶縁シートは、ステータコアとコイルの間に介在して両者を絶縁する。絶縁シートは、スロット壁面流路の少なくとも一部が当該スロットに対して開放するように構成されている。

ロータから吐出された冷却液が、スロット壁面流路を流れ、スロット壁面流路の絶縁シートに覆われずに開放した部分においてスロット内のコイルに接触し、コイルを冷やすことができる。

絶縁シートは、当該絶縁シートが配置されるスロットの軸線方向の長さ全体にわたって配置されるものとすることができる。これにより、絶縁シートの１箇所を固定すれば絶縁シート全体を止めるため、絶縁シートの固定箇所を複数設けずともスロット内の位置ずれを抑制することができる。

スロット壁面流路は、各スロットを規定する少なくとも一方のティースの側面に半径方向に延びて形成された側面流路を含むものとすることができる。そして、絶縁シートには、側面流路に対向する部分の少なくとも一部に切り欠きまたは開口を設けるようにする。側面流路に対向して設けられた開口を介して、スロット内に配置されたコイルと冷却液を接触させることができる。

スロット壁面流路は、各スロットを規定するヨークの内周面に、側面流路に連なる底面流路を含むものとすることができる。そして、絶縁シートには、底面流路に対向する部分の少なくとも一部に開口を設けるようにする。底面流路に対向して設けられた開口を介して、スロットの底に配置されたコイルと冷却液を接触させることができる。

さらに、絶縁シートは、スロットのロータに対して開放した部分に、当該スロット内のコイルを覆うように配置されたカバー部分を有するものとすることができる。このカバー部分の一部に切り欠きまたは開口を設けるようにすることができる。カバー部分を設けてスロット内のコイルを覆っても、カバー部分に設けられた開口を介してスロット内のコイルと冷却液を接触させることができる。

スロット壁面流路は、ロータ外周面の冷却液の吐出口に対応する位置に、より具体的には、回転電機の軸線方向において吐出口と同一の位置に配置するようにすることができる。

さらにまた、絶縁シートは、スロット壁面流路の位置で隙間を空けて分割されたものとすることができる。分割された部分の隙間を介してスロット内のコイルと冷却液を接触させることができる。

スロット壁面流路に、絶縁シートによって覆われず、スロットに対して開放した部分を設けることで、冷却液をスロット内のコイルに接触させることができる。

本実施形態の回転電機の回転軸線に直交する断面を模式的に示す図である。本実施形態の回転電機の回転軸線を含む断面を模式的に示す図である。図１，２に示す回転電機の２つのティースを含む部分を示す斜視図である。ロータコアを構成するコアプレート、特に、冷却液の流路が設けられていない部分のコアプレートを示す図である。ロータコアを構成するコアプレート、特に、ロータコア内に冷却液の流路を形成するためのコアプレートを示す図である。ロータコアを構成するコアプレート、特に、ロータコア内に冷却液の流路を形成するためのコアプレートを示す図である。ステータコアを構成するコアプレート、特に、冷却液の流路が設けられていない部分のコアプレートを示す図である。ステータコアを構成するコアプレート、特に、ステータコアに冷却液の流路を形成するためのコアプレートを示す図である。ステータコアを構成するコアプレート、特に、ステータコアに冷却液の流路を形成するためのコアプレートを示す図である。ステータコアを構成するコアプレート、特に、ステータコアに冷却液の流路を形成するためのコアプレートを示す図である。絶縁シートの一例を示す図であり、断面形状がコの字形であり、側面に切り欠き、底面に開口が形成された絶縁シートを示す図である。絶縁シートの一例を示す図であり、断面形状がコの字形であり、側面および底面に開口が形成された絶縁シートを示す図である。断面ロの字形の絶縁シートの一例を示す図である。他の実施形態の回転電機の回転軸線を含む断面を模式的に示す図である。図１４に示す回転電機の２つのティースを含む部分を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１および図２は、本実施形態の回転電機１０の断面を模式的に示す図である。図１は回転電機１０の軸線に直交する断面、特に図２に示すＩ−Ｉ線における断面を示す図であり、図２は軸線を含む断面、特に図１に示すII−II線における断面を示す図である。

回転電機１０は、ロータ１２と、ロータ１２を取り囲むように同軸配置されたステータ１４を備える。ロータ１２は、略円筒形状のロータコア１６と、ロータコア１６の中心を貫通しているロータシャフト１８を含む。ロータシャフト１８の中心線が、ロータ１２の回転軸線Ａである。この回転軸線Ａに沿う方向を軸線方向、直交する方向を半径方向、回転軸線Ａを中心とした円に沿う方向を周方向と記す。ロータコア１６は、電磁鋼板を所定の形状に加工したロータコアプレート２０を、回転軸線Ａの方向に積層して形成されている。ロータコア１６の外周面近傍には、永久磁石２２が配置されている。この回転電機１０では、半径方向外側に向けて開いたＶ字を形成する２個の永久磁石２２で１つの磁極が形成されている。図示するように、ロータ１２の磁極の数は８つである。ステータ１４は、ステータコア２４とステータコア２４に巻装されたコイル２６を含む。ステータコア２４は、電磁鋼板を所定の形状に加工したステータコアプレート２８を積層して形成されている。ステータコア２４は、略円環または略円筒形状のヨーク３０と、ヨーク３０の内周面に、周方向に沿って間隔を空けて配列されたティース３２を有する。この回転電機１０においては、ティース３２の数は１２である。隣接するティース３２の間の空間はスロット３４と呼ばれている。スロット３４は、隣接するティース３２の互いに対向する側面と、ヨーク３０の内周面とによって規定され、半径方向内側と軸線方向の端は開放している。スロット３４を規定するティースの側面をティース側面３２ａ、ヨーク３０の内周面をヨーク内周面３０ａと記す（図３参照）。ヨーク内周面３０ａと、互いに対向するティース側面３２ａとは、スロット３４を規定するスロット壁面３５を構成する（図３参照）。

ティース３２にコイル導線３６が巻回されてコイル２６が形成されている。コイル導線３６は、例えば断面が長方形である平角導線であり、スロット３４内において、軸線方向に延びている。この回転電機１０において、コイル２６は、コイル導線３６を１つのティース３２に連続的に巻回して形成されるいわゆる集中巻きコイルである。スロット３４内において、ステータコア２４とコイル２６の間には、両者の間を電気的に絶縁する絶縁シート３８が配置されている。絶縁シート３８は、紙製であってよく、また樹脂製であってもよい。また、異種材料を積層したシートであってもよい。図２においては、絶縁シート３８を明示するために、コイル導線３６を背後が透けて見える状態で示している。

ロータシャフト１８は中空シャフトであって、この中空空間を冷却液が流れる。冷却液は、ロータ１２を支持する軸受等を潤滑する潤滑油を用いることができる。ロータシャフト１８には、中空空間と外周面とをつなぐように半径方向に沿って延びるシャフト内流路４０が形成され、シャフト内流路４０はロータシャフト１８の外周面に開口している。シャフト内流路４０を通して冷却液がロータシャフト１８の外周面に送られる。ロータコア１６には、ロータコア内流路４２が形成されている。ロータコア内流路４２の半径方向において内側の端は、ロータシャフト１８の外周面に形成された、シャフト内流路４０の開口に対向する。また、ロータコア内流路４２の径方向において外側の端は、ロータコア１６の外周面に開口している。この開口を吐出口４２ａと記す。冷却液は、シャフト内流路４０とロータコア内流路４２を通ってロータコア１６の外周に送られ、ロータコア内流路４２の吐出口４２ａから吐出される。

図３は、ステータコア２４の一部、特に２つのティース３２を含む部分を模式的に示す斜視図であり、ステータコアの形状をより明確にするために、ティース３２の一部を背後が透けて見える状態で示している。また、図３は、絶縁シート３８をステータコア２４から取り外した状態を示している。図１，２および図３に従ってティース３２の形状について説明する。ティース３２は、ティース３２の概略形状を定めている２つの主部分４４，４６と、これら主部分４４，４６に、軸線方向において挟まれる小形部分４８を有している。小形部分４８は、主部分４４，４６よりも幅が狭く、先端が主部分４４，４６の先端に達していない。これにより、ティース３２の表面に沿ってティース表面溝５０が形成される。ティース表面溝５０は、ティース側面３２ａにおいて、半径方向に延びてスロット３４に対して開放した流路を形成する。この流路を側面流路５２と記す。小形部分４８は、軸線方向（図３では上下方向）において、ロータコア内流路の吐出口４２ａと同位置に配置されている。これにより、側面流路５２は、吐出口４２ａから吐出された冷却液を受け、冷却液は更に側面流路５２を半径方向外側に向けて流れる。

スロット３４の底を規定するヨーク内周面３０ａには、周方向に延びる溝が形成されている。この溝は、ティース表面溝５０、特に側面流路５２に連なっており、またスロット３４に対して開放している。この溝は、側面流路５２から送られた冷却液が流れる流路となる。この流路を底面流路５４と記す。側面流路５２および底面流路５４は、それぞれ単独で、あるいは合わせてスロット壁面３５に形成されたスロット壁面流路である。スロット壁面流路は、回転軸線Ａに直交する平面内に配置されてよい。

ヨーク３０には、底面流路５４の底に一端が開口し、他端がヨーク３０の外周面に開口したヨーク内流路５６が形成されている。側面流路５２および底面流路５４を流れた冷却液は、ヨーク内流路５６を通ってヨーク３０の外周面から排出される。

図４から図６は、ロータコアプレート２０の形状を示す図である。ロータコアプレート２０は、ロータコア内流路４２を形成するために複数種類のプレートを含む。最も数の多いプレートは、図４に示す、ロータコア内流路４２を形成するためのスリットを有していないプレートであり、これを第１ロータコアプレート２０Ａと記す。ロータコア内流路を形成するためのスリットを有するプレートは２種類あり、一方を第２ロータコアプレート２０Ｂ（図５参照）、他方を第３ロータコアプレート２０Ｃと記す（図６参照）。

第１から第３ロータコアプレート２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、円環形状を有し、それぞれ外周近傍に磁石保持孔５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃが形成されている。磁石保持孔５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃは、軸線方向に沿って整列されて、ロータコア１６内に一体の磁石保持孔５８が形成される（図１参照）。磁石保持孔５８内に永久磁石２２が保持される。

第２ロータコアプレート２０Ｂには、半径方向に沿って延びるスリットが形成されている。スリットは途中で途切れており、半径方向において内側の部分をロータ内側スリット４２ｂ、外側の部分をロータ外側スリット４２ｃと記す。ロータ内側スリット４２ｂとロータ外側スリット４２ｃは、それぞれ８つ形成され、それぞれ磁極の間に配置される。ロータ内側スリット４２ｂおよびロータ外側スリット４２ｃの数は、８つ以外であってもよく、例えば４つ、２つなどとすることもできる。ロータ内側スリット４２ｂは、第２ロータコアプレート２０Ｂの内周縁に達し、半径方向内方に向けて開放している。ロータ外側スリット４２ｃは、第２ロータコアプレート２０Ｂの外周縁に達し、径方向外方に向けて開放している。

第３ロータコアプレート２０Ｃには、半径方向に沿って延びるロータ中央スリット４２ｄが形成されている。ロータ中央スリット４２ｄは、半径方向において内側、外側の両方の端部とも、第３ロータコアプレート２０Ｃの内周縁、外周縁に達していない。ロータ中央スリット４２ｄは、半径方向において内側の端部が第２ロータコアプレート２０Ｂのロータ内側スリット４２ｂの外側の端部と重なり、外側の端部がロータ外側スリット４２ｃの内側の端部と重なる。

第２ロータコアプレート２０Ｂと第３ロータコアプレート２０Ｃを隣接して配置することで、ロータ内側スリット４２ｂとロータ中央スリット４２ｄとロータ外側スリット４２ｃがつながり、ロータコア１６の内周面と外周面をつなぐロータコア内流路４２が形成される。この回転電機１０においては、所定枚数の第２ロータコアプレート２０Ｂの両側それぞれに所定枚数の第３ロータコアプレート２０Ｃが配置されている。第２および第３ロータコアプレート２０Ｂ，２０Ｃは、軸線方向においてロータコア１６の中央部に配置され、これによりロータコア内流路４２がロータコア１６の中央部に形成される。

図７から図１０は、ステータコアプレート２８の形状を示す図である。図７から図１０において各プレート２８は上側半分が示されており、下側半分は上側半分と対称である。ステータコアプレート２８は、側面流路５２、底面流路５４およびヨーク内流路５６を形成するために複数種類のプレートを含む。最も数の多いプレートは、図７に示す、ティース３２の主部分４４，４６となる主部分突起部６０を有するプレートである。このプレートを第１ステータコアプレート２８Ａと記す。第１ステータコアプレート２８Ａは、円環形状の幅広円環部６２を有し、主部分突起部６０は幅広円環部６２の内周縁に沿って間隔を空けて配列されている。主部分突起部６０が積層されることで、ティースの主部分４４，４６が形成される。

図８に示すプレートは、ティース３２の小形部分４８となる小形部分突起部６４を有する。このプレートを第２ステータコアプレート２８Ｂと記す。第２ステータコアプレート２８Ｂは、外径は第１ステータコアプレート２８Ａと等しい。図８には、第２ステータコアプレート２８Ｂにそろえて重ねた状態の第１ステータコアプレート２８Ａの外形が一点鎖線で示されている。第２ステータコアプレート２８Ｂは、第１ステータコアプレート２８Ａの幅広円環部６２より半径方向の寸法が短い幅狭円環部６６を有する。小形部分突起部６４は幅狭円環部６６の内周縁に沿って間隔を空けて主部分突起部６０と同じピッチで配列されている。小形部分突起部６４は、主部分突起部６０に対して、幅（周方向の寸法）が小さく、半径方向において内側の端が主部分突起部６０の端に達しておらず、全体として一回り小さく形成されている。

図９に示すプレートは、ティース３２の小形部分４８となる小形部分突起部６８を有し、さらに、半径方向に沿って延びるスリット５６ａが形成されている。このプレートを第３ステータコアプレート２８Ｃと記す。第３ステータコアプレート２８Ｃは、外径は第１および第２ステータコアプレート２８Ａ，２８Ｂと等しい。図９には、第３ステータコアプレート２８Ｃにそろえて重ねた状態の第１ステータコアプレート２８Ａの外形が一点鎖線で示されている。第３ステータコアプレート２８Ｃは、第２ステータコアプレート２８Ｂの幅狭円環部６６と半径方向の寸法が同じ幅狭円環部７０を有する。また、小形部分突起部６８は、第２ステータコアプレート２８Ｂの小形部分突起部６４と同一形状であり、幅狭円環部７０の内周縁に沿って間隔を空けて主部分突起部６０と同じピッチで配列されている。スリット５６ａは、半径方向において内側に設けられ、幅狭円環部７０の内周縁に達して、半径方向内方に向けて開放している。このスリット５６ａをヨーク内側スリット５６ａと記す。

図１０に示すプレートは、ティース３２の小形部分４８となる小形部分突起部７２を有し、さらに、半径方向に沿って延びるスリット５６ｂが形成されている。このプレートを第４ステータコアプレート２８Ｄと記す。第４ステータコアプレート２８Ｄは、外径は第１から第３ステータコアプレート２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃと等しい。図１０には、第４ステータコアプレート２８Ｄにそろえて重ねた状態の第１ステータコアプレート２８Ａの外形が一点鎖線で示されている。第４ステータコアプレート２８Ｄは、第２および第３ステータコアプレート２８Ｂ，２８Ｃの幅狭円環部６６，７０と半径方向の寸法が同じ幅狭円環部７４を有する。また、小形部分突起部７２は、第２および第３ステータコアプレート２８Ｂ，２８Ｃの小形部分突起部６４，６８と同一形状であり、幅狭円環部７４の内周縁に沿って間隔を空けて主部分突起部６０と同じピッチで配列されている。スリット５６ｂは、半径方向において外側に設けられ、幅狭円環部７４の外周縁に達して、半径方向外方に向けて開放している。このスリット５６ｂをヨーク外側スリット５６ｂと記す。

第１から第４ステータコアプレート２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄは、軸線方向において中央に所定枚数の第３ステータコアプレート２８Ｃが配置され、これに隣接して所定枚数の第４ステータコアプレート２８Ｄが配置され、その外側に所定枚数の第２ステータコアプレート２８Ｂが、さらに外側に所定枚数の第１ステータコアプレート２８Ａが配置される。

第２から第４ステータコアプレート２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄを積層し、これを積層された第１ステータコアプレート２８Ａで挟むことで、側面流路５２、底面流路５４およびヨーク内流路５６が形成される。第２から第４ステータコアプレート２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄの小形部分突起部６４，６８，７２が周囲より窪んだティース表面溝５０、そして側面流路５２を形成する。また、第２から第４ステータコアプレート２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄの円環部が周囲より窪んだ底面流路５４を形成する。さらに、第３ステータコアプレート２８Ｃと第４ステータコアプレート２８Ｄを隣接して配置することにより、ヨーク内側スリット５６ａの半径方向外側の端部と、ヨーク外側スリット５６ｂの径方向内側の端部は重なり、ヨーク３０の内周面と外周面をつなぐヨーク内流路５６が形成される。なお、第２ステータコアプレート２８Ｂを省略して、第４ステータコアプレート２８Ｄに隣接して第１ステータコアプレート２８Ａを配置してもよい。

図１〜３に戻って絶縁シート３８について説明する。絶縁シート３８は、スロット３４内に配置されたとき、回転軸線Ａに直交する断面において、コの字形または角張ったＵ字形の形状を有し、スロット３４の軸線方向の長さ全体にわたって延びている。絶縁シート３８の長さは、スロット３４の軸線方向の長さに等しいか、やや長い。絶縁シート３８は、ティース側面３２ａに対向する絶縁シート側面８０と、ヨーク内周面３０ａに対向する絶縁シート底面８２を有する。絶縁シート側面８０は、ティース側面３２ａとスロット３４内のコイル導線３６の間に介在し、これらを絶縁している。絶縁シート底面８２は、ヨーク内周面３０ａとスロット３４内のコイル導線３６の間に介在し、これらを絶縁している。絶縁シート側面８０がコの字の横画に対応し、絶縁シート底面８２がコの字の縦画に対応する。

絶縁シート側面８０には、半径方向内側から半径方向に沿って切り込まれた切り欠き８４が形成されている。切り欠き８４は、側面流路５２の少なくとも一部に対応している。この絶縁シート３８においては切り欠き８４は、絶縁シート底面８２までは達しておらず、絶縁シート側面８０は、切り欠き８４によって完全には分断されず、一部でつながっている。切り欠き８４は、底面に達するように設けてもよい。絶縁シート底面８２は、スロット３４の軸線方向の全体にわたって延び、底面流路５４に対応する位置に、切り欠きおよび開口は設けられていない。

絶縁シート３８をスロット３４の長さ全体にわたって延びるものとすることで、絶縁シート３８のスロット３４内での位置を安定させることができる。例えば、コイル導線３６をスロット３４内に軸線方向に沿って挿入するとき、コイル導線３６は、すでにスロット３４内に配置されている絶縁シート３８を挿入方向の奥に向けて押し出そうとする。このとき、ステータコア２４の奥側の端面に治具を置き、これに絶縁シート３８の一端を当接させることで、絶縁シート３８の動きを抑えることができる。

側面流路５２を流れる冷却液は、絶縁シート３８の切り欠き８４を介してコイル導線３６に直接接触してコイル導線３６を冷却する。冷却液は、側面流路５２から底面流路５４、さらにはヨーク内流路５６を通ってステータコア２４の外周面から排出される。冷却液をステータコア２４の外周面から排出することで、常に新しい冷却液を側面流路５２に供給することができる。つまり、ヨーク内流路５６は、ここでは冷却液の流れを良くし、コイル２６の冷却性を改善するために設けられている。また、側面流路５２を流れる冷却液の一部は、切り欠き８４を通ってスロット３４内に流入し、コイル導線３６の隙間を通ってスロット３４の端から流出する。

図１１は、絶縁シートの他の態様を示す図である。図１１に示す絶縁シート９０は、前述の絶縁シート３８の絶縁シート底面８２に開口９２を設けたものである。図１１において、矢印Ｙの向きが回転電機１０の半径方向において内側を示している。（つまり、半径方向内側は、図３とは反対向きである。）絶縁シート９０の絶縁シート側面９４には、側面流路５２の少なくとも一部に対向する切り欠き９６が形成されている。また、絶縁シート底面９８には、底面流路５４の少なくとも一部に対向する底面開口９２が設けられている。この底面開口９２を介して底面流路５４を流れる冷却液がスロット３４内のコイル導線３６と直接接触してコイル導線３６を冷却する。また、一部の冷却液は、底面開口９２を通ってスロット３４内に流れ、コイル導線３６を冷却する。底面開口９２以外の部分からスロット３４内に流入する冷却液が多い場合、底面開口９２からスロット３４内の冷却液が排出される。

図１２は、絶縁シートの更に他の態様を示す図である。図１２に示す絶縁シート１００は、前述の絶縁シート９０の切り欠き９６を開口１０２に替えたものである。図１２において、矢印Ｙの向きが回転電機１０の半径方向において内側を示している。絶縁シート１００の絶縁シート側面１０４には、側面流路５２の一部に対向する側面開口１０２が形成されている。この側面開口１０２を介して側面流路５２を流れる冷却液がスロット３４内のコイル導線３６と直接接触してコイル導線３６を冷却する。また、一部の冷却液は、側面開口１０２を通ってスロット３４内に流れ、コイル導線３６を冷却する。また、絶縁シート底面１０６には、底面流路５４の少なくとも一部に対向する底面開口１０８が設けられている。この底面開口１０８を介して底面流路５４を流れる冷却液がスロット３４内のコイル導線３６と直接接触してコイル導線３６を冷却する。また、一部の冷却液は、底面開口１０８を通ってスロット３４内に流れ、コイル導線３６を冷却する。

絶縁シートは、絶縁シート側面に切り欠きや開口を設けずに、絶縁シート底面のみに開口を設けたものであってよい。

図１３は、絶縁シートの更に他の態様を示す図である。図１３に示す絶縁シート１１０は、前述の絶縁シート３８，９０，１００と異なり、回転電機１０の回転軸線Ａに直交する断面の形状がロの字形または四角形の枠形である。図１３において、矢印Ｙの向きが回転電機１０の半径方向において内側を示している。（つまり、半径方向内側は、図１２とは反対向きである。）絶縁シート１１０は、図１２に示す絶縁シート１００のコの字の開放した部分に、カバー部分１１２を追加したものである。絶縁シート１１０の絶縁シート側面１１４には、側面流路５２の一部に対向する側面開口１１６が形成されている。この側面開口１１６を介して側面流路５２を流れる冷却液がスロット３４内のコイル導線３６と直接接触してコイル導線３６を冷却する。また、一部の冷却液は、側面開口１１６を通ってスロット３４内に流れ、コイル導線３６を冷却する。絶縁シート底面１１８には、底面流路５４の少なくとも一部に対向する底面開口１２０が設けられている。この底面開口１２０を介して底面流路５４を流れる冷却液がスロット３４内のコイル導線３６と直接接触してコイル導線３６を冷却する。また、一部の冷却液は、底面開口１２０を通ってスロット３４内に流れ、コイル導線３６を冷却する。絶縁シート１１０がスロット内に配置されているとき、カバー部分１１２は、スロット３４のロータに対して開放した部分に位置し、スロット３４内のコイル導線３６を覆うように配置される。カバー部分１１２には、ロータコア内流路４２の吐出口４２ａに対向する部分の少なくとも一部にカバー部分開口１２２が設けられている。つまり、カバー部分開口１２２は、軸線方向において吐出口４２ａと同じ位置にあり、ロータ１２の回転に伴って吐出口４２ａがカバー部分開口１２２に対向する位置に来たとき、吐出口４２ａから吐出された冷却液を受け入れる。これにより、スロット３４内に冷却液が供給され、コイル導線３６が冷却される。特に、カバー部分開口１２２から、スロット３４内のロータ１２に近い部分に配置されたコイル導線３６に冷却液が供給される。

図１４および図１５は、絶縁シートの更に他の態様を示す図である。図１４，１５において、絶縁シート以外の構成は、図２，３に示された構成と同様であり、同一の符号を付して、その説明を省略する。図１４，１５に示される絶縁シート１２４は、側面流路５２および底面流路５４、すなわちスロット壁面流路の位置で、軸線方向において２つに分割されている。分割された一方の絶縁シートセグメント１２４Ａは、ティース３２の一方の主部分４４に対応して配置され、他方の絶縁シートセグメント１２４Ｂは、他方の主部分４６に対応して配置される。絶縁シートセグメント１２４Ａ，１２４Ｂは、それぞれ回転軸線Ａに直交する断面の形状がコの字形である。絶縁シートセグメント１２４Ａと絶縁シートセグメント１２４Ｂの間には、隙間が形成されており、この隙間は、側面流路５２および底面流路５４に対応している。この隙間を介して側面流路５２および底面流路５４を流れる冷却液がスロット３４内のコイルに直接接触してコイル導線３６を冷却する。また、一部の冷却液は、隙間を通ってスロット３４内に流れ、コイル導線３６を冷却する。絶縁シートセグメント１２４Ａ，１２４Ｂの断面形状は、コの字形に替えて、ロの字形としてもよい。

ロータコア１６の外周面に設けられた吐出口４２ａならびにステータコア２４に設けられた側面流路５２、底面流路５４およびヨーク内流路５６は、軸線方向において、中央以外の位置に設けられてもよく、また複数の位置に設けられてもよい。この場合、絶縁シート３８，９０，１００，１１０に設けられた切り欠きおよび開口は、複数の吐出口４２ａおよび各流路５２，５４，５６のそれぞれに対応して設けられてよい。また、軸線方向において絶縁シートを分割する場合は、各吐出口および各流路の位置で分割されてよい。また、ステータコア２４に設けられる流路の内、ヨーク内流路５６を省いてもよく、底面流路５４およびヨーク内流路５６を省いてもよい。また、スロット３４を規定する２つのティース側面３２ａの内、一方のティース側面３２ａにのみに側面流路５２を設けるようにしてもよい。また、ティースの小形部分４８の先端は、ティースの主部分４４，４６の先端とそろえてもよく、この場合、ティースの側面３２ａに底のある溝がティース３２の高さ全体にわたって形成される。

回転電機１０は、集中巻きのコイル２６を備えるが、分布巻きのコイルを備える回転電機にも、上述した冷却液の流路および絶縁シートを適用することができる。

本発明に係る回転電機の他の態様を以下に記す。
外周面に冷却液を吐出する吐出口が形成されたロータと、
円環または円筒形のヨークと、前記ヨークの内周面に間隔を空けて周方向に配列されて間にスロットを規定するティースとを有し、前記ロータの外周を囲むように配置されたステータコアであって、各スロットを規定する少なくとも一方のティースの側面には、前記吐出口に対応する位置に、半径方向に延びて当該スロットに対して開放した前記冷却液が流れる側面流路が形成されている、ステータコアと、
前記ティースに巻装されたコイルと、
前記スロット内に、当該スロットの軸線方向の長さ全体にわたって配置され、前記ステータコアと前記コイルの間に介在する絶縁シートであって、前記側面流路に対向する部分の少なくとも一部に開口または切り欠きが設けられている絶縁シートと、
を含む回転電機。

１０回転電機、１２ロータ、１４ステータ、１６ロータコア、１８ロータシャフト、２４ステータコア、２６コイル、２８ステータコアプレート、３０ヨーク、３０ａヨーク内周面、３２ティース、３２ａティース側面、３４スロット、３５スロット壁面、３６コイル導線、３８，９０，１００，１１０，１２４絶縁シート、４２ａロータコア内流路の吐出口、４４，４６ティースの主部分、４８ティースの小形部分、５２側面流路（スロット壁面流路）、５４底面流路（スロット壁面流路）、５６ヨーク内流路、６０主部分突起部、６２幅広円環部、６４，６８，７２小形部分突起部、６６，７０，７４幅狭円環部、８０，９４，１０４，１１４絶縁シート側面、８２，９８，１０６，１１８絶縁シート底面、８４，９６切り欠き、９２，１０８，１２０底面開口、１０２，１１６側面開口、１１２カバー部分、１２２カバー部分開口。

Claims

外周面に冷却液を吐出する吐出口が形成されたロータと、
円環または円筒形のヨークと、前記ヨークの内周面に間隔を空けて周方向に配列されて間にスロットを規定するティースとを有し、前記ロータの外周を囲むように配置されたステータコアであって、各スロットを規定するステータコアの壁面には、当該スロットに対して開放した前記冷却液が流れるスロット壁面流路が形成されている、ステータコアと、
前記ティースに巻装されたコイルと、
前記スロット内に配置され、前記ステータコアと前記コイルの間に介在する絶縁シートであって、前記スロット壁面流路の少なくとも一部が当該コイルに対して開放するように構成された絶縁シートと、
を含む回転電機。
請求項１に記載の回転電機であって、前記絶縁シートは、当該絶縁シートが配置されるスロットの軸線方向の長さ全体にわたって配置される、回転電機。
請求項２に記載の回転電機であって、
前記スロット壁面流路は、各スロットを規定する少なくとも一方のティースの側面に半径方向に延びて形成された側面流路を含み、
前記絶縁シートには、前記側面流路に対向する部分の少なくとも一部に切り欠きまたは開口が設けられている、
回転電機。
請求項２に記載の回転電機であって、
前記スロット壁面流路は、各スロットを規定する少なくとも一方のティースの側面に半径方向に延びて形成された側面流路を含み、
さらに前記スロット壁面流路は、各スロットを規定する前記ヨークの内周面に形成され、前記側面流路に連なる底面流路を含み、
前記絶縁シートには、前記底面流路に対向する部分の少なくとも一部に、開口が設けられている、
回転電機。
請求項１から４のいずれか１項に記載の回転電機であって、
前記絶縁シートは、前記スロットの前記ロータに対して開放した部分に、当該スロット内のコイルを覆うように配置されたカバー部分を有し、当該カバー部分の一部に切欠きまたは開口が設けられている、
回転電機。
請求項１から５のいずれか１項に記載の回転電機であって、前記吐出口と前記スロット壁面流路は軸線方向において同一の位置に配置されている、回転電機。
請求項１に記載の回転電機であって、絶縁シートは、前記スロット壁面流路の位置で隙間を空けて分割されている、回転電機。