JP5368866B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、車両において電動機や発電機として用いられる回転電機に関し、特に固定子コイルの温度上昇を抑制する技術に関する。

一般に、車載用の回転電機は、回転軸心を中心に回転自在な回転子と、該回転子の周面に対向して周方向に配置された複数のスロットを有する固定子コアと、該固定子コアのスロットに対して複数のコイル素線を巻装してなる固定子コイルとを備えている。そして、コイル素線は、周方向の異なるスロットに収容されるスロット収容部と、スロットの外部でスロット収容部同士を接続しているターン部とを有する。これにより、固定子コイルの軸方向両側には、固定子コアの端面から軸方向外方へ突出したターン部によりコイルエンドが形成されている。

ところで、上記のように構成される回転電機は、運転によって固定子コイルの温度が上昇することが従来より知られており、その対策について種々の提案がなされている。例えば、特許文献１には、固定子コアの両端面にコイルエンドを囲うようにしてオイルジャケットを取り付けて、固定子コアの両端面とオイルジャケットとの間にオイル室を形成し、そのオイル室に冷却液を流してコイルエンドを冷却することが開示されている。

また、特許文献２には、コイルエンドの表面に冷却液を供給するための冷却液供給口と、該冷却液供給口に接続され冷却液供給口から流出した冷却液を伝わせるガイドとを有する樋を、コイルエンドの上方部に設置し、この樋を介して流出される冷却液によりコイルエンドを冷却するようにすることが開示されている。この場合には、冷却液供給口から冷却液をより確実に所期の方向に流出させることが可能となる。

特開２００１−１４５３０２号公報 特開２００４−１８０３７６号公報

ところで、特許文献１の場合には、冷却液の流路は閉空間となっており、オイル室内が冷却液で充満されることにより、コイルエンドの全表面が冷却液で濡れ、冷却されることになる。しかし、冷却液の流路抵抗が大きくなるので、冷却液を圧送するポンプ等が必要となる。

一方、特許文献２の場合には、樋の冷却液供給口からガイドを介して流出した冷却液は、重力の作用によりコイルエンド表面を流れることから、コイルエンド表面には、冷却液が流れるところと流れないところが発生してしまい、冷却むらが発生する。特に、通常の回転電機のコイルエンド形状は、放絡面が平らでなく且ついびつであるため、なおさら冷却むらが発生し易い。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、重力の作用のみでコイルエンドの全表面に冷却液の流れを生成させることができ、冷却性能を向上させ得るようにした回転電機を提供することを解決すべき課題とするものである。

上記課題を解決する請求項１に記載の発明は、水平方向に配置される回転軸心を中心に回転自在な回転子と、該回転子の周面に対向して周方向に配置された複数のスロットを有する固定子コアと、周方向の異なる前記スロットに収容されるスロット収容部と前記スロットの外部で前記スロット収容部同士を接続しているターン部とを有する複数のコイル素線を前記固定子コアに巻装してなる固定子コイルと、を備え、該固定子コイルの軸方向両側に前記固定子コアの端面から軸方向外方へ突出した前記ターン部によりコイルエンドが形成されている回転電機において、前記コイルエンドは、平面状の軸端面と円弧曲面状の内周面および外周面とを有する円筒状に形成され、前記コイルエンドの前記外周面の上部に対して冷却液を供給する冷却液供給部が設けられているものであって、前記冷却液供給部には、前記コイルエンドの前記外周面と所定の距離を隔てて対向配置されて前記外周面に供給された前記冷却液を案内するガイド部が設けられており、前記コイルエンドの前記外周面と対向する前記ガイド部の対向面には、径方向内方へ突出し軸方向に延びるリブ及び径方向外方へ凹み前記ガイド部の端面に開口した切欠部の一方又は両方が設けられていることを特徴とする。

なお、本発明において、コイルエンドの外周面の上部とは、コイルエンドの外周面の上側半分の部位のことをいうが、外周面の上側半分の部位のうちでも、より上方の部位に対して冷却液の供給を行うようにするのが好ましい。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転電機において、前記コイルエンドの前記軸端面には、網状に拡がり前記軸端面の内周端と外周端とを連通する凹溝が形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の回転電機において、各前記ターン部は、前記コイルエンドの前記軸端面に露出していることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転電機において、前記ターン部は、その中央部に前記固定子コアの端面から軸方向外方へ最も突出した頂部を有することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転電機において、前記冷却液供給部は、前記コイルエンドの前記外周面に前記冷却液を放出する複数の放出孔を有することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の回転電機において、前記切欠部は、前記コイルエンドの前記軸端面に形成された前記凹溝の外周端側開口部と径方向において対向する部位に設けられていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、平面状の軸端面と円弧曲面状の内周面および外周面とを有する円筒状に形成されたコイルエンドの外周面の上部に対して、冷却液供給部から冷却液を供給するようにされているので、供給される冷却液の重力の作用のみで、コイルエンドの全表面に冷却液の流れを生成させることができる。即ち、冷却液供給部からコイルエンドの外周面の上部に供給された冷却液は、コイルエンドの外周面を伝って上方から下方に流れると共に、外周面から軸端面にも流れ出し、軸端面を伝って上方から下方に流れる。特に、コイルエンドの外周面の最上部に冷却液を供給するようにすれば、外周面の最上部から軸端面に流れ出した冷却液は、更に軸端面から内周面にも流れ出し、内周面を伝って上方から下方に流れる。このように、冷却液がコイルエンドの全表面を満遍なく流れるようにすることができるため、コイルエンドの冷却性能を向上させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、コイルエンドの軸端面には、網状に拡がり軸端面の内周端と外周端とを連通する凹溝が形成されているので、冷却液が凹溝を通って軸端面の全域を流れるようにすることができる。これにより、凹溝を流れる冷却液により軸端面の全域を効率良く冷却することができる。また、凹溝が網状に形成されていることから、凹溝を流れる冷却液が軸端面の内周端側へ流れ易くなるので、コイルエンドの内周面により多くの冷却液を供給することができる。

請求項３に記載の発明によれば、各ターン部は、コイルエンドの軸端面に露出しているので、コイルエンドの軸端面を冷却すれば、全てのコイル素線を熱伝導により確実に冷却することができる。これにより、コイルエンドの冷却性能を向上させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、ターン部は、その中央部に固定子コアの端面から軸方向外方へ最も突出した頂部を有するので、請求項２に記載の、網状に拡がり内周端と外周端とを連通する凹溝をコイルエンドの軸端面に簡易に形成することができる。即ち、中央部に頂部を有するターン部は、ターン部が延びる方向において凹凸状になっており、また、径方向に隣接するターン部の頂部は、固定子に設けられた隣り合うスロット間の距離だけ周方向に離間している。そのため、頂部の長さ（ターン部が延びる方向の長さ）を、隣り合うスロット間の距離よりも短い範囲で適宜設定することにより、コイルエンドの軸端面において隣り合う頂部の間に、網状に拡がり内周端と外周端とを連通する凹溝を簡易に形成することができる。

請求項５に記載の発明によれば、冷却液供給部は、コイルエンドの外周面に冷却液を放出する複数の放出孔を有するので、放出孔からコイルエンドの外周面の所定の箇所に冷却液を確実に供給することができる。この放出孔は、周方向に所定距離を隔てた状態に配置されているのが好ましい。また、放出孔の個数や大きさ、あるいは放出孔を設ける位置を適宜設定することにより、コイルエンドの外周面の最上部から周方向両側へ流れる冷却液の流量を調整することができる。

さらに、請求項１に記載の発明によれば、冷却液供給部には、コイルエンドの外周面と所定の距離を隔てて対向配置されて外周面に供給された冷却液を案内するガイド部が設けられているので、コイルエンドの外周面の上部に供給された冷却液を、上方から下方へ確実に案内することができる。また、コイルエンドの外周面とこれに対向するガイド部の対向面との間の距離（隙間）を短く設定して、コイルエンドの外周面を流れる冷却液の流動抵抗を高めることにより、外周面から軸端面により多くの冷却液が流れるようにすることができる。これにより、コイルエンドの冷却をより効率良く行うことが可能となる。

この場合、コイルエンドの外周面とガイド部の対向面との隙間は短いため、冷却液が毛細管現象により、コイルエンドの外周面とガイド部の対向面との隙間に隈なく入り込み、冷却液がコイルエンドの外周面を１００％濡らすことができる。この理由により、特に冷却液が少ない時においても、冷却液がコイルエンドの外周面を１００％濡らすことができるので、冷却性能を確保することができる。

なお、このガイド部は、コイルエンドの外周面の略全周に亘って設けるようにしてもよく、上半分にのみ部分的に設けるようにしてもよい。また、例えば、コイルエンドの表面形状の相違などによって、冷却液供給部の中央から周方向両側に流れる冷却液の流量にバラツキがある場合には、周方向両側に延びる二つのガイド部の長さが異なるようにして、周方向両側に流れる冷却液の流量を調整することができる。

また、請求項１に記載の発明において、コイルエンドの外周面と対向するガイド部の対向面に、径方向内方へ突出し軸方向に延びるリブが設けられている場合には、コイルエンドの外周面を流れる冷却液の流動抵抗を大きくして、コイルエンドの軸端面に向かって流れる冷却液の流路を生成することができる。これにより、コイルエンドの外周面から軸端面に更に多くの冷却液が流れるようにすることができ、コイルエンドの冷却をより効率良く行うことができる。このリブは、軸方向長さや設ける位置を適宜設定することによって、コイルエンドの軸端面側へ流れる冷却液の流量を調整することが可能である。

また、請求項１に記載の発明において、コイルエンドの外周面と対向するガイド部の対向面に、径方向外方へ凹みガイド部の端面に開口した切欠部が設けられている場合には、コイルエンドの外周面を流れる冷却液の流動抵抗を小さくして、コイルエンドの軸端面に向かって流れる冷却液の流路を生成することができる。これにより、コイルエンドの外周面から軸端面に更に多くの冷却液が流れるようにすることができ、コイルエンドの冷却をより効率良く行うことが可能となる。この切欠部は、軸方向長さを適宜設定することによって、コイルエンドの軸端面側へ流れる冷却液の流量を調整することが可能である。

なお、上記のリブと切欠部の両方を設ける場合には、リブの上方側へずれた位置に切欠部を隣接して設けるようにするとよい。このようにすれば、リブによる冷却液の流動抵抗を大きくする効果と、切欠部による冷却液の流動抵抗を小さくする効果を相乗的に発揮させることが可能となるので、コイルエンドの軸端面に向かって流れる冷却液の流路をより有効に生成することができる。また、この切欠部は、ガイド部の端面に開口する開口部がコイルエンドの軸端面に形成される凹溝の外周端側開口部と径方向において対向する位置に設けることが望ましい。このようにすれば、コイルエンドの外周面から軸端面に更により多くの冷却液が流れるようにすることができる。

請求項６に記載の発明によれば、切欠部は、コイルエンドの軸端面に形成された凹溝の外周端側開口部と径方向において対向する部位に設けられているので、コイルエンドの外周面から軸端面の凹溝に冷却液が確実に流れるようにすることができる。

実施形態１に係る回転電機の軸方向に沿う断面図である。 （Ａ）は実施形態１の回転電機において用いられる固定子の外観を示す斜視図であり、（Ｂ）はその固定子を側方から見た側面図である。 実施形態１の回転電機において固定子に用いられる固定子コアの正面図である。 実施形態１の回転電機において固定子コアを形成する分割コアの平面図である。 実施形態１の回転電機において固定子コイルに用いられるコイル素線の全体形状を示す正面図である。 実施形態１の回転電機において固定子コイルに用いられるコイル素線の断面図である。 実施形態１の回転電機において固定子コイルに用いられるコイル素線のターン部の形状を示す斜視図である。 実施形態１の回転電機において用いられる固定子の一部を示す部分斜視図である。 実施形態１の回転電機において固定子コアに取り付けられた冷却液供給部を示す正面図である。 図９のＸ−Ｘ線矢視断面図である。 実施形態２の回転電機において固定子コアに取り付けられた冷却液供給部を示す正面図である。 （Ａ）は図１１のXII −XII 線矢視断面図であり、（Ｂ）は図１１のXIII−XIII線矢視断面図である。 実施形態２の回転電機において用いられるガイド部を有する冷却液供給部の斜視図である。 実施形態２の変形例１に係る固定子コアに取り付けられたガイド部を有する冷却液供給部を示す正面図である。 実施形態２の変形例２に係る固定子コアに取り付けられたガイド部を有する冷却液供給部を示す正面図である。

〔実施形態１〕
図１〜図１０に基づいて、実施形態１に係る回転電機について説明する。本実施形態に係る回転電機は、図１に示すように、略筒状の本体部１１および該本体部１１の両端開口を閉塞する蓋部１２、１３とからなるハウジング１０と、ハウジング１０に軸受け２１、２２を介して回転自在に支承される回転軸２０と、回転軸２０に固定された回転子３０と、ハウジング１０の内部で回転子３０を包囲する位置でハウジング１０に固定された固定子コア５０および固定子コイル６０からなる固定子４０と、固定子コイル６０のコイルエンド６１に冷却液を供給する冷却液供給部８０と、冷却液供給部８０に冷却液を供給する冷却液供給手段としてのポンプ９０と、を備えている。なお、本実施形態に係る回転電機は、通常使用状態では回転軸２０の回転軸心が略水平方向となるように設置される。

回転子３０は、固定子コア５０の内周側と向き合う外周側に、永久磁石３１により周方向に交互に異なる磁極を複数形成している。回転子３０の磁極の数は、回転電機により異なるため限定されるものではない。本実施形態では、８極（Ｎ極：４、Ｓ極：４）の回転子が用いられている。

そして、固定子４０は、図２に示すように、固定子コア５０と、固定子コア５０に複数のコイル素線７０を巻装してなる三相の固定子コイル６０と、を備えている。固定子コア５０は、図３に示すように、内周に複数のスロット５１が形成された円環状を呈している。複数のスロット５１は、その深さ方向が径方向と一致するように形成されている。固定子コア５０に形成されたスロット５１の数は、回転子３０の磁極数に対し、固定子コイル６０の一相あたり２個の割合で形成されている。本実施形態では、８×３×２＝４８より、スロット数は４８個とされている。

固定子コア５０は、図４に示す分割コア５２を所定の数（本実施形態では２４個）を周方向に連結して形成されている。この分割コア５２は、複数枚の電磁鋼板を積層させて形成されている。分割コア５２は、一つのスロット５１を区画するとともに、周方向で隣接する分割コア５２との間で一つのスロット５１を区画する形状を呈している。具体的には、分割コア５２は、径方向内方に伸びる一対のティース部５２ａと、ティース部５２ａを径方向外方で連結するバックコア部５２ｂとを有している。これら連結された分割コア５２は、外周側に嵌合された外筒５３により円環状に保形されている。

固定子コイル６０は、波形に成形した複数のコイル素線７０（図５参照）を所定の方法で編み込んで帯状に形成した導線集積体を渦巻き状に巻くことにより円筒状に形成されている。

固定子コイル６０を構成するコイル素線７０は、図６に示すように、銅製の導体７７と、導体７７の外周を覆い導体７７を絶縁する内層７８ａおよび外層７８ｂからなる絶縁被膜７８とから形成されており、断面形状が矩形のものである。内層７８ａおよび外層７８ｂを合わせた絶縁被膜７８の厚みは、１００μｍ〜２００μｍの間に設定されている。このように、内層７８ａおよび外層７８ｂからなる絶縁被膜７８の厚みが厚いので、コイル素線７０同士を絶縁するためにコイル素線７０同士の間に絶縁紙等を挟み込む必要がなくなっているが、コイル素線７０同士の間あるいは固定子コア５０と固定子コイル６０との間に絶縁紙を配設してもよい。

外層７８ｂはナイロン等の絶縁材、内層７８ａは外層７８ｂよりもガラス転移温度の高い熱可塑性樹脂またはポリアミドイミド等の絶縁材で形成されている。これにより、回転電機に発生する熱により外層７８ｂは内層７８ａよりも早く結晶化するため、外層７８ｂの表面硬度が高くなり、コイル素線７０に傷がつきにくくなる。このため、コイル素線７０の絶縁を確保できる。

コイル素線７０は、図５に示すように、長手方向に沿って並列配置され固定子コア５０のスロット５１に設置されるスロット収容部７１と、スロット７１から突出して隣り合うスロット収容部７１の一端部同士および他端部同士をそれぞれ接続しているターン部７２とを有する波形に形成されている。このコイル素線７０は、固定子コア５０に波巻されることにより固定子コイル６０を形成している。固定子コイル６０の軸方向両側には、固定子コア５０の端面から軸方向外方へ突出したターン部７２によりコイルエンド６１がそれぞれ形成されている（図１参照）。このコイルエンド６１は、平面状の軸端面６１ａと円弧曲面状の内周面６１ｂおよび外周面６１ｃとを有する円筒状に形成されている。

ターン部７２の中央部には、図７に示すように、固定子コア６０の端面から軸方向外方へ最も離れた部位となる頂部７３が形成されている。この頂部７３は、固定子コアの端面と平行な方向に延びるクランク形状に形成されている。この頂部７３のクランク形状によるずれ量は、コイル素線７０の略幅分である。これにより、径方向に隣接しているコイル素線７０のターン部７２同士を密に巻回できる。その結果、コイルエンド６１の径方向の幅が小さくなるので、固定子コイル６０が径方向外側に張り出すことを防止する。

また、スロット５１から固定子コア５０の外に突出するターン部７２の突出箇所に、コイル素線７０がまたがって設置されているスロット同士に向けて固定子コア５０の軸方向両側の端面に沿って段部７５が形成されている。これにより、スロット５１から突出しているコイル素線７０のターン部７２の突出箇所の間隔、言い換えればターン部７２が形成する三角形状部分の底辺の長さは、コイル素線７０がまたがって設置されているスロット５１同士の間隔よりも狭くなっている。その結果、コイルエンド６１の高さ（軸方向長さ）が低くなる。

また、固定子コア５０の端面に沿った段部７５の長さをｄ１、周方向に隣接するスロット同士の間隔をｄ２とすると、ｄ１≦ｄ２になっている。これにより、コイル素線７０の段部７５が周方向に隣り合うスロットから突出するコイル素線７０と干渉することを防止できる。これにより、周方向に隣接するスロット５１から突出するコイル素線７０同士が互いに干渉することを避けるために、コイルエンド６１の高さが高くなったり、あるいはコイルエンド６１の径方向の幅が大きくなったりすることを防止できる。その結果、コイルエンド６１の高さが低くなる。さらに、コイルエンド６１の径方向の幅が小さくなるので、固定子巻線７０が径方向外側に張り出すことを防止する。

さらに、コイル素線７０には、ターン部７２の中央部の頂部７３と、ターン部７２の突出箇所に形成した段部７５との間に、それぞれ２個の段部７６が形成されている。つまり、各ターン部７２には、合計６個の段部７５、７６と１個の頂部７３が形成されている。これにより、段部を形成しない三角形状のターン部の高さに比べ、ターン部７２の高さが低くなる。段部７６の形状も、段部７５と同様に、固定子コア５０の端面に平行に形成されている。したがって、コイル素線７０の各ターン部７２は、中央部の頂部７３から両側に向かって下降するように階段状に形成されている。

このように階段状に形成されたターン部７２を有するコイル素線７０は、スロット収容部７１が固定子コア５０の所定のスロット数（例えば、３相×２個＝６個）ごとのスロット５１に収容され、ターン部７２が固定子コア５０の軸方向の両端面からそれぞれ突出している。この固定子コア５０の軸方向の両端面から突出しているターン部７２により、固定子コイル６０のコイルエンド６１が形成されている。このコイルエンド６１は、平面状の軸端面６１ａと円弧曲面状の内周面６１ｂおよび外周面６１ｃとを有する円筒状に形成されている。

この場合、図８に示すように、全てのターン部７２がコイルエンド６１の軸端面６１ａに露出している。そして、中央部に頂部７３を有するターン部７２は、ターン部７２が延びる方向において凹凸状になっており、また、径方向に隣接するターン部７２の頂部７３は、固定子コア５０に設けられた隣り合うスロット５１間の距離だけ周方向に離間している。そのため、コイルエンド６１の軸端面６１ａには、隣り合う頂部７３の間に、網状に拡がりコイルエンド６１の内周端と外周端とを連通する凹溝６２が、軸端面６１ａの全面に亘って形成されている。

このように形成された両コイルエンド６１の外周面６１ｃの上方には、図１、図９および図１０に示すように、コイルエンド６１の外周面６１ｃの最上部に冷却液を供給する冷却液供給部８０が配設されている。冷却液供給部８０は、上端に冷却液が流入する流入口を有する容器状部材により構成されており、軸方向一方側の側壁が固定子コア５０の端面に図示しないビス等で固定されている。冷却液供給部８０は、コイルエンド６１の外周面６１ｃと所定距離（２ｍｍ程度）を隔てて対向し周方向に円弧状に延びる底壁８１を有する。底壁８１には、コイルエンド６１の外周面６１ｃに冷却液を放出する複数の放出孔８２が周方向に沿って設けられている。本実施形態では、同じ大きさに形成された６個の放出孔８２が周方向に等間隔に設けられている。

冷却液供給部８０の放出孔８２からコイルエンド６１の外周面６１ｃに放出された冷却液は、コイルエンド６１の外周面６１ｃ、軸端面６１ａおよび内周面６１ｂを伝ってハウジング１０の底部に落下し、貯留される。そして、ハウジング１０の底部に貯留された冷却液は、回転電機とは別に設けられたポンプ（冷却液供給手段）９０によって吸引され、ハウジング１０の蓋部１３に取り付けられた貯留槽９１を介して、ハウジング１０の本体部１１内に形成された通路１４に供給された後、通路１４の末端の供給口１４ａから各冷却液供給部８０に供給される。このように、本実施形態では、冷却液が循環するようにされている。なお、コイルエンド６１の下方側は、ハウジング１０内に貯留された冷却液に浸されている。

以上のように構成された本実施形態の回転電機は、運転が開始されると、ポンプ９０の作動により、各冷却液供給部８０の放出孔８２から各コイルエンド６１の外周面６１ｃの最上部に冷却液が供給される。供給された冷却液は、外周面６１ｃの最上部両側の外周面６１ｃを伝って上方から下方に流れると共に、外周面６１ｃから軸端面６１ａにも流れ出し、軸端面６１ａに網状に形成された凹溝６２を伝って上方から下方に流れる。特に、外周面６１ｃの最上部から軸端面６１ａに流れ出した冷却液は、更に軸端面６１ａから内周面６１ｂにも流れ出し、内周面６１ｂを伝って上方から下方に流れる。このように、冷却液がコイルエンド６１の全表面を満遍なく流れることにより、それぞれのコイルエンド６１全体を効率良く確実に冷却する。

以上のように、本実施形態の回転電機によれば、平面状の軸端面６１ａと円弧曲面状の内周面６１ｂおよび外周面６１ｃとを有する円筒状に形成されたコイルエンド６１の外周面６１ｃの最上部に対して、冷却液供給部８０から冷却液を供給するようにされているので、供給される冷却液の重力の作用のみで、コイルエンド６１の全表面に冷却液の流れを生成させることができる。これにより、冷却液がコイルエンド６１の全表面を満遍なく流れるようにすることができるため、コイルエンド６１の冷却性能を向上させることができる。

また、コイルエンド６１の軸端面６１ａには、網状に拡がり軸端面６１ａの内周端と外周端とを連通する凹溝６２が形成されているので、冷却液が凹溝６２を通って軸端面６１ａの全域を流れるようにすることができる。これにより、凹溝６２を流れる冷却液により軸端面６１ａの全域を効率良く冷却することができる。また、凹溝６２が網状に形成されていることから、凹溝６２を流れる冷却液が軸端面６１ａの内周端側へ流れ易くなるので、コイルエンド６１の内周面６１ｂにより多くの冷却液を供給することができる。

また、コイル素線７０の全てのターン部７２が、コイルエンド６１の軸端面６１ａに露出しているので、コイルエンド６１の軸端面６１ａを冷却すれば、全てのコイル素線７０を熱伝導により確実に冷却することができる。これにより、コイルエンド６１の冷却性能を向上させることができる。

〔実施形態２〕
図１１〜図１３に基づいて、実施形態２に係る回転電機について説明する。本実施形態の回転電機は、実施形態１の回転電機に対して、外周面６１ｃに供給された冷却液を案内するガイド部８５が冷却液供給部８０に付加されている点と、冷却液供給部８０に設けられる放出孔８２が相違する点で、実施形態１の回転電機と異なる。よって、実施形態１と共通する部材については、図１１〜図１３に同じ符号を付して詳しい説明を省略し、以下、異なる点を説明する。

図１１および図１２に示すように、本実施形態における冷却液供給部８０には、冷却液供給部８０の放出孔８２からコイルエンド６１の外周面６１ｃに供給された冷却液を案内する一対のガイド部８５が一体に設けられている。ガイド部８５は、冷却液供給部８０の底壁８１の周方向両端からそれぞれ周方向下方に向かって延長するように円弧曲面状に形成されたガイド板８５ａと、ガイド板８５ａの軸方向一端側（固定子コアの端面側）に連結された円弧状の側板８５ｂとからなり、断面が略Ｌ字形状に形成されている。

このガイド部８５は、側板８５ｂが固定子コア５０の端面に図示しないビス等で固定されており、ガイド板８５ａがコイルエンド６１の外周面６１ｃと所定の距離（２ｍｍ程度）を隔てて対向するように配置されている。なお、ガイド部８５の下方端は、コイルエンド６１の外周面６１ｃの最下部にまで到達しないところに位置しており、互いに対向するガイド部８５の下方端部同士の間には、コイルエンド６１の表面を上方から下方へ流れて落下する冷却液の排出口８６が形成さている。

そして、図１３に示すように、コイルエンド６１の外周面６１ｃと対向するガイド板８５ａの対向面（内周面）には、径方向内方へ突出し軸方向に延びる複数のリブ８７が設けられている。このリブ８７は、ガイド板８５ａの幅方向の中央部に、周方向に所定距離を隔てて設けられている。このリブ８７は、コイルエンド６１の外周面６１ｃを流れる冷却液の流動抵抗を大きくすることにより、コイルエンド６１の外周面６１ｃから軸端面６１ａに向かって流れる冷却液の流路を生成する。

また、コイルエンド６１の外周面６１ｃと対向するガイド板８５ａの対向面（内周面）には、径方向外方へ凹み、ガイド板８５ａの側板８５ｂと反対側端面に開口した切欠部８８が設けられている。この切欠部８８は、リブ８７の上方側へずれた位置にリブ８７に隣接して設けられていると共に、コイルエンド６１の軸端面６１ａに形成される凹溝６２の外周端側開口部と径方向において対向する部位に設けられている。このリブ８７は、コイルエンド６１の外周面６１ｃを流れる冷却液の流動抵抗を小さくすることにより、コイルエンド６１の外周面６１ｃから軸端面６１ａに向かって流れる冷却液の流路を生成する。

そして、本実施形態では、冷却液供給部８０の底壁８１に設けられる放出孔８２は、孔の大きさが異なる２種類のものが２個ずつ設けられている。２個の小さい放出孔８２ａは、底壁８１の周方向中央から少しずれた位置に設けられており、２個の大きい放出孔８２ｂは、底壁８１の周方向両端に設けられている。

以上のように構成された本実施形態によれば、冷却液供給部８０に、コイルエンド６１の外周面６１ｃと所定距離を隔てて対向配置されたガイド部８５が設けられているので、コイルエンド６１の外周面６１ｃの最上部に供給された冷却液を、上方から下方へ確実に案内することができる。また、コイルエンド６１の外周面６１ｃを流れる冷却液の流動抵抗を高めて、外周面６１ｃから軸端面６１ａにより多くの冷却液が流れるようにすることができる。これにより、コイルエンド６１の冷却をより効率良く行うことができる。

そして、コイルエンド６１の外周面６１ｃと対向するガイド板８５ａの対向面にリブ８７が設けられているので、コイルエンド６１の外周面６１ｃを流れる冷却液の流動抵抗を大きくして、コイルエンド６１の軸端面６１ａに向かって流れる冷却液の流路を生成することができる。また、コイルエンド６１の外周面６１ｃと対向するガイド板８５ａの対向面に切欠部８８が設けられているので、コイルエンド６１の外周面６１ｃを流れる冷却液の流動抵抗を小さくして、コイルエンド６１の軸端面６１ａに向かって流れる冷却液の流路を生成することができる。

これにより、コイルエンド６１の軸端面６１ａにより多くの冷却液が流れるようにすることができるので、コイルエンド６１の冷却をより効率良く行うことができる。特に、これらリブ８７と切欠部８８は、上記のように所定の位置に設けられているので、リブ８７による冷却液の流動抵抗を大きくする効果と、切欠部による冷却液の流動抵抗を小さくする効果を相乗的に発揮させることが可能となり、コイルエンド６１の軸端面６１ａに向かって流れる冷却液の流路をより有効に生成することができるので、冷却性能の飛躍的な向上を期待することができる。

なお、上記の実施形態２では、一対のガイド部８５が、冷却液供給部８０と排出口８６の部分を除くコイルエンド６１の外周面６１ｃの略全周に亘って設けられているが、図１４に示す変形例１のように、一対のガイド部８９を、コイルエンド６１の外周面６１ｃの上半分の部分にのみ部分的に設けるようにしてもよい。これにより、低コスト化を図ることができる。

また、例えば、コイルエンド６１の軸端面６１ａの表面形状は、ターン部７２の延びる方向が周方向に変化するため軸対称にはならない。そのため、冷却液供給部８０の中央から周方向両側に流れる冷却液の流量にバラツキがある場合には、図１５に示す変形例２のように、周方向両側に延びる二つのガイド部８９ａ、８９ｂの長さが異なるようにして、周方向両側に流れる冷却液の流量を調整することができる。

３０…回転子 ４０…固定子 ５０…固定子コア ５１…スロット ６０…固定子コイル ６１…コイルエンド ６１ａ…軸端面 ６１ｂ…内周面 ６１ｃ…外周面 ６２…凹溝 ７０…コイル素線 ７１…スロット収容部 ７２…ターン部 ７３…頂部 ８０…冷却液供給部 ８２、８２ａ、８２ｂ…放出孔 ８５、８９、８９ａ、８９ｂ…ガイド部 ８５ａ…ガイド板 ８５ｂ…側板 ８７…リブ ８８…切欠部 ９０…ポンプ（冷却液供給手段）

Claims (6)

1. 水平方向に配置される回転軸心を中心に回転自在な回転子と、該回転子の周面に対向して周方向に配置された複数のスロットを有する固定子コアと、周方向の異なる前記スロットに収容されるスロット収容部と前記スロットの外部で前記スロット収容部同士を接続しているターン部とを有する複数のコイル素線を前記固定子コアに巻装してなる固定子コイルと、を備え、該固定子コイルの軸方向両側に前記固定子コアの端面から軸方向外方へ突出した前記ターン部によりコイルエンドが形成されている回転電機において、
   前記コイルエンドは、平面状の軸端面と円弧曲面状の内周面および外周面とを有する円筒状に形成され、
   前記コイルエンドの前記外周面の上部に対して冷却液を供給する冷却液供給部が設けられているものであって、
   前記冷却液供給部には、前記コイルエンドの前記外周面と所定の距離を隔てて対向配置されて前記外周面に供給された前記冷却液を案内するガイド部が設けられており、
   前記コイルエンドの前記外周面と対向する前記ガイド部の対向面には、径方向内方へ突出し軸方向に延びるリブ及び径方向外方へ凹み前記ガイド部の端面に開口した切欠部の一方又は両方が設けられていることを特徴とする回転電機。
2. 前記コイルエンドの前記軸端面には、網状に拡がり前記軸端面の内周端と外周端とを連通する凹溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 各前記ターン部は、前記コイルエンドの前記軸端面に露出していることを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機。
4. 前記ターン部は、その中央部に前記固定子コアの端面から軸方向外方へ最も突出した頂部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転電機。
5. 前記冷却液供給部は、前記コイルエンドの前記外周面に前記冷却液を放出する複数の放出孔を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転電機。
6. 前記切欠部は、前記コイルエンドの前記軸端面に形成された前記凹溝の外周端側開口部と径方向において対向する部位に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。

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