JP5498773B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機（特にコイルエンド部）を冷却するための冷却構造に関する。

従来では、回転電機のコイルエンド部を冷却する技術の一例が開示されている（例えば特許文献１を参照）。この技術によれば、冷却液が所望の位置に供給されないために冷却効率が低くなるのを防止するため、冷却液の流路（冷却液が流れる経路を意味する。以下同じである。）となる樋の冷却液供給口にガイドを接続する構成とした（特許文献１の図３を参照）。この構成によれば、冷却液供給口から供給される冷却液をガイドに沿って所望の位置に流出させて供給することができる。

一方、回転電機が何らかの要因で所定方向（特許文献１の図１における左右方向を意味する。以下では単に「軸傾斜方向」と呼ぶ。）に傾斜する場合がある。この傾斜に対処するため、特許文献１の図７に示すように、樋に形成する冷却液供給口を二列に千鳥配置する構成とした。この構成によれば、特許文献１の図８に示すように、樋が傾斜しても傾斜方向（左傾斜または右傾斜）に応じた列の冷却液供給口から冷却液を供給してコイルエンド部を冷却することができる。

特許第４１６７８８６号公報

しかし、回転電機は軸傾斜方向に限らず他方向に傾斜する場合もある。当該他方向は、例えば特許文献１の図１における前後方向（同文献の図２における左右方向を意味する。以下では単に「軸回転方向」と呼ぶ。）が該当する。同文献の図２に示すように、通路の供給口から弓状（アーチ状）に形成された樋の頂上（中央）に冷却液が供給される。よって、樋の傾斜方向に応じて一方側のコイルエンド部を冷却することができても、他方側のコイルエンド部を冷却することができない。

また同文献の図１に示すように、コイルエンド部の外側面に対して直上の位置に冷却液供給口が形成されている。冷却液供給口に接続したガイドによって冷却液を供給するものの、同文献の図２に矢印で示すように冷却液はコイルエンド部の外側面に沿って流れ落ちる。ところが、例えば側面（同文献の図２に示すクロスハッチの部位）や内側面（外側面と反対側の面）のように、外側面以外の部位には冷却液が流れ落ちにくい。よって、コイルエンド部の側面や内側面を積極的に冷却することができない。

このように特許文献１の技術によれば、回転電機が特定方向（軸回転方向）に傾斜した場合には、コイルエンド部の一部を冷却することができず、コイルエンド部の全体（全周）からみれば冷却性能が低下するという問題があった。また、コイルエンド部を冷却するための構造が複雑なためにコストが嵩むという問題もあった。

本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、コストを低く抑えながらも、回転電機が特定方向に傾斜してもコイルエンド部の冷却性能を維持向上できる回転電機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、回転軸心を中心に回転自在なロータと、前記ロータの周面に対向する複数のスロットを有するステータと、前記複数のスロットにそれぞれ巻装されたコイルと、前記コイルがステータの軸方向端部位置から軸方向に張り出した領域としてのコイルエンド部とを備える回転電機において、冷却液を供給する冷却液供給部と、前記冷却液供給部から供給される冷却液を内側に流し、前記ロータの回転軸心とほぼ平行であって前記ステータの上部側近傍に設けられる筒体とを備え、前記筒体は、前記コイルエンド部および前記ロータと中心線がずれるように配置されるとともに、前記コイルエンド部に向けて冷却液を放出する複数の放出口を有し、前記複数の放出口のうち一以上の放出口は他の放出口と放出方向が異なることを特徴とする。

筒体の断面形状は任意に設定可能であるが、例えば円筒や多角筒等が該当する。この構成によれば、筒体は、ロータの回転軸心とほぼ平行であって、ステータの上部側近傍にコイルエンド部およびロータと中心線がずれるように設けられる。さらに、冷却液を放出する放出方向が異なる複数の放出口を有するので、コイルエンド部の所望位置に冷却液を流下させて冷却することができる。よって、回転電機が特定方向（軸回転方向）に傾斜した場合でも、コイルエンド部の冷却性能を維持向上することができる。また、当該筒体のような簡単な構成によって実現できるので、コストを低く抑えることができる。

請求項２に記載の発明は、前記複数の放出口は、前記筒体の中心線と前記ロータの軸心線とを含む面で前記筒体を分割する場合を仮定して、当該分割した部位ごとに対応して放出口を形成することを特徴とする。この構成によれば、複数の放出口はそれぞれ左右方向（あるいは前後方向）に向かっているので、コイルエンド部の異なる部位を狙って冷却液を放出することができる。したがって、コイルエンド部の全体（全周）を平均的に冷却するので、コイルエンド部の冷却性能をより維持向上することができる。

請求項３に記載の発明は、前記放出口の中心線は、前記コイルエンド部の中心線よりも前記コイルエンド部の側面側にずらすことを特徴とする。この構成によれば、放出口がコイルエンド部の側面に近づくので、コイルエンド部の側面に流れる冷却液の割合（流量）が多くなる。冷却し難い部位であるコイルエンド部の側面側を積極的に冷却するので、コイルエンド部の冷却性能をより維持向上することができる。

請求項４に記載の発明は、前記複数の放出口は、一以上の放出口は他の放出口よりも開口面積を大きく形成するか、あるいは小さく形成することを特徴とする。開口面積は「放出口面積」とも呼ばれ、放出口の口径や半径、あるいは放出口自体の開口形状（例えば円形以外の多角形等）によって定まる。この構成によれば、開口面積を大きく形成する場合には、回転電機の傾斜に伴って冷却対象となるコイルエンド部の表面積が広い部位に対して、多量の冷却液を積極的に流下させることができる。また、開口面積を小さく形成する場合には、放出時の冷却液の流速が速くなるので、冷却すべきコイルエンド部の所望部位に冷却液を流下させることができる。したがって、コイルエンド部の全体としてみれば大幅に温度を低下させられ、コイルエンド部の冷却性能をより維持向上することができる。

請求項５に記載の発明は、前記放出口には、冷却液の放出方向を特定するガイドが設けられていることを特徴とする。ガイドの構造は冷却液の放出方向を特定できれば任意に設定可能であるが、例えば筒状ノズルや湾曲形状部材（スプーン先端部の湾曲部分）などが該当する。この構成によれば、コイルエンド部のうち特に冷却したい部位に向かって冷却液が放出するように、ガイドが放出方向を特定する。よって冷却液はより確実にコイルエンド部の目的部位に当たって流下するので、コイルエンド部の冷却性能をより維持向上することができる。

本発明にかかる回転電機の第１構成例を示す断面図である。 冷却液の流路となる筒体の第１構成例を示す図である。 回転電機が傾斜しない場合の図１に示すＡ−Ａ線矢視の断面図である。 回転電機が傾斜した場合の図１に示すＡ−Ａ線矢視の断面図である。 放出口とコイルエンド部との中心をずらした場合の冷却液の流下例を説明する図である。 筒体の第２構成例および冷却液の流下例を示す図である。 筒体の第３構成例および冷却液の流下例を示す図である。 本発明にかかる回転電機の第２構成例を示す断面図である。 筒体の第４構成例および冷却液の流下例を示す図である。 種々の変形例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。

〔実施の形態１〕
実施の形態１は図１〜図４を参照しながら説明する。図１には本発明にかかる回転電機の第１構成例を断面図で示す。図２には冷却液の流路となる筒体の第１構成例を示す。図１に示すＡ−Ａ線矢視の断面図について、図３には回転電機が傾斜しない場合を示し、図４には回転電機が傾斜した場合を示す。なお、上下左右等の方向を示すときは該当する図面の記載に従う。また、冷却液の流下は自重によって生じる。

まず図１に示す回転電機Ｍは、電動機や発電機等として用いられる。この回転電機Ｍは、ケーシング２（フレームやハウジング等）の内部に、ステータ６（固定子），ロータ８（回転子），回転軸９（主軸），コイルＣ１，筒体３などを有する。ケーシング２の外部には、ポンプ１０や、図示しない冷却装置（例えばオイルクーラー等）などを有する。

ロータ８は、回転軸心（図１の構成例では回転軸９）を中心に回転自在に構成する。回転軸９はベアリング等を介して回転自在に構成する。図１の構成例ではロータ８と回転軸９とを一体化しているが、回転軸９にロータ８を固定手段（ネジやボルト等の固定用部材を用いた固定や、溶接や接着等による固定など）で固定してもよく、他の構成でもよい。いずれの構成にせよ、ロータ８と回転軸９とが一体的に回転すればよい。

ロータ８の周面に対向して、電磁石（あるいは永久磁石）等が用いられるステータ６が配置される。このステータ６には、櫛状に形成されるティース５を有する。このティース５相互間に形成される空間、すなわち複数のスロット（図示せず）には各々ステータコイル（電機子巻線）となるコイルＣ１を巻きつける。巻装する際にコイルＣ１を折り返す必要があり、この折り返しのためにコイルＣ１がステータ６の軸方向（図１では左右方向）端部位置から軸方向に張り出した領域がコイルエンド部１となる。なお、巻装後のコイルＣ１を単体で見るとドーナツ状になり、両端部にコイルエンド部１が位置する。

図１におけるケーシング２の内側上部には、ポンプ１０から供給される冷却液を内側に流す筒体３が設けられている。当該内側上部は、具体的には回転電機Ｍの頂上部であって、ロータ８の回転軸心とほぼ平行であってステータ６の上部側近傍が該当する。当該上部側近傍は、コイルエンド部１に冷却液が確実に当たって広域に流下する位置を意味する。一例として、コイルエンド部１の頂点を基準に−45〜＋45[度]（望ましくは−20〜＋20[度]）の範囲内に配置するのが望ましい。

本形態の筒体３は円筒状に形成されており、複数の放出口４が設けられている。複数の放出口４はコイルエンド部１の上方に対応する位置に形成され、図示する左右のコイルエンド部１ごとに対応してそれぞれ形成される。図１に示す直線状の矢印Ｆ「→」は冷却液の流下経路を示す。この矢印Ｆ「→」は図２以降の各図でも同様である。この筒体３の構成によれば、冷却液はポンプ１０から筒体３の内側を通って放出口４から放出され、コイルエンド部１に当たって流下する。なお、ポンプ１０や図示しない冷却装置などは「冷却液供給部」に相当する。

筒体３の具体的な構成例について、図２を参照しながら説明する。なお、図２（ａ）には底面図を示す。図２（ｂ）には放出口の中心を通る断面図を示す。図２（ｃ）には図２（ｂ）に示すＣ−Ｃ矢視の断面図を示す。

図２（ａ）に示すように、筒体３には、コイルエンド部１の上方に対応する位置に形成される二つ（複数）の放出口４を有する。当該二つの放出口４は、図１に示す左側のコイルエンド部１に対応する。これと同等の構成で、図１に示す右側のコイルエンド部１に対応する二つの放出口４をも有する（図示せず）。左側と右側とで同等の構成なので、以下では左側のコイルエンド部１に対応する二つの放出口４を代表して説明する。

図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すように、二つの放出口４は筒体３の下方側に設けられる。図２（ｃ）に示すように、二つの放出口４は、第１放出口４ａと第２放出口４ｂとからなる。冷却液は、第１放出口４ａからは矢印Ｆａ（左斜め下方向）に沿って放出され、第２放出口４ｂからは矢印Ｆｂ（右斜め下方向）に沿って放出される。通常、矢印Ｆａ，Ｆｂに沿った放出は放物線を描きながら落下し、筒体３内における冷却液の圧力が高まるほど直線的になる。こうした勢いのある放出だけでなく、冷却液の粘性が高まるにつれて、筒体３の外周面を伝って矢印Ｆｃ（鉛直下方向）に沿って自然落下し易くなる。

上述のように構成された回転電機Ｍは、軸回転方向に傾斜せず傾斜角が０度の「通常姿勢」だけでなく、軸回転方向に傾斜する「傾斜姿勢」になる場合がある。各姿勢において、冷却液による冷却態様について図３および図４を参照しながら説明する。図３には通常姿勢における冷却態様を示し、図４には回転電機Ｍが傾斜する傾斜姿勢における冷却態様を示す。なお、図３（ａ）には、コイルエンド部１，筒３，第１放出口４ａおよび第２放出口４ｂの位置関係を示す。図３（ｂ）および図４には、第１放出口４ａと第２放出口４ｂとからそれぞれ放出される冷却液の流下例を示す。

図３に示す通常姿勢では筒体３も傾斜しない。図３（ａ）に示すように、第１放出口４ａと第２放出口４ｂとは、鉛直線Ｒ１を基準として互いに反対方向に角度θ１をなして筒体３に形成される。言い換えれば、第１放出口４ａと第２放出口４ｂとは、筒体３の中心線とロータ８の軸心線とを含む面（すなわち鉛直線Ｒ１を含む鉛直面）で筒体３を分割する場合を仮定して、当該分割した部位ごとに対応してそれぞれ形成する。

第１放出口４ａから放出された冷却液は、コイルエンド部１の左側部位Ｓ１を流下する。一方、第２放出口４ｂから放出された冷却液は、コイルエンド部１の右側部位Ｓ２を流下する。第１放出口４ａと第２放出口４ｂとの開口面積が同じであれば、図３（ｂ）に示すように左右均等に冷却液が放出されるので、コイルエンド部１の左側部位Ｓ１と右側部位Ｓ２とで冷却液がほぼ均等に流下して冷却する。したがって、コイルエンド部１の全体（全周）を冷却液でほぼ均等に冷却することができる。

図４に示す例の傾斜姿勢では筒体３も傾斜角θ２だけ傾斜する。この場合でも、筒体３に設けられた二つの放出口４（第１放出口４ａおよび第２放出口４ｂ）から冷却液が放出され、コイルエンド部１の左側部位と右側部位とに流下する。第１放出口４ａと第２放出口４ｂとの開口面積が同じであれば、放出される冷却液の液量もほぼ同じである。コイルエンド部１の左側部位では冷却液の流下距離が長くなるので、左側部位の下方にゆくほど冷却液自体の温度が上昇する。そのため、左側部位の冷却性能は右側部位よりも劣る。しかしながら、コイルエンド部１の全体に冷却液をゆき渡らせることができるので、多量の冷却液を放出することにより、全体的にみれば冷却性能を向上させることができる。

なお、図４では回転電機Ｍが図面右回りに傾斜角θ２だけ傾斜する例を示したが、反対側の図面左回りに傾斜角θ２だけ傾斜する場合もある。この場合は、単に上述した説明について左右が逆になるだけに過ぎない。したがって、回転電機Ｍがどの方向に傾斜しても、全体的にみれば冷却性能を向上させることができる。

上述した実施の形態１によれば、以下に示す各効果を得ることができる。まず請求項１に対応し、回転電機Ｍにおいて、冷却液を供給するポンプ１０等（冷却液供給部）と、ポンプ１０等から供給される冷却液を内側に流し、ロータ８の回転軸心とほぼ平行であってステータ６の上部側近傍に設けられる筒体３とを備える構成とした（図１を参照）。さらに、筒体３はコイルエンド部１に向けて冷却液を放出する複数の放出口４を有し、複数の放出口４のうち第１放出口４ａ（一以上の放出口）は第２放出口４ｂ（他の放出口）と放出方向が異なる構成とした（図２，図３を参照）。この構成によれば、冷却液を放出する放出方向が異なる複数の放出口４を有するので、コイルエンド部１の所望位置に冷却液を流下させて冷却することができる。よって、回転電機Ｍが特定方向（軸回転方向）に傾斜した場合でも、コイルエンド部１の冷却性能を維持向上することができる。また、簡単な構成によって実現できるので、コストを低く抑えることができる。

請求項２に対応し、複数の放出口４（第１放出口４ａおよび第２放出口４ｂ）は、筒体３の中心線とロータ８の軸心線とを含む面で筒体３を分割する場合を仮定して、当該分割した部位ごとに対応して第１放出口４ａと第２放出口４ｂとを形成する構成とした（図３（ａ）を参照）。この構成によれば、複数の放出口４はそれぞれ左右方向（あるいは前後方向）に向かっているので、コイルエンド部１の異なる部位を狙って冷却液を放出することができる。したがって、コイルエンド部１の全体（全周）を平均的に冷却するので、コイルエンド部１の冷却性能をより維持向上することができる。

〔実施の形態２〕
実施の形態２は、実施の形態１と同様に回転電機Ｍに適用した筒体の一例について説明する。当該実施の形態２は、図５を参照しながら説明する。図５には、図１の一部（具体的には回転電機Ｍの左上部分）を拡大した断面図を示す。本形態にいう「中心線」は、対応する要素の中心を通る鉛直線を意味する。

なお、図示および説明を簡単にするため、実施の形態２では実施の形態１と異なる点について説明する。実施の形態１で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付す。このように、実施の形態１と異なる点を説明する点と、同一の要素に同一の符号を付す点とについては、後述する実施の形態３〜６でも同様である。

実施の形態２が実施の形態１と異なるのは、放出口４の中心線とコイルエンド部１の中心線との関係である。上述した実施の形態１は、図１に示すように放出口４とコイルエンド部１との中心線を一致させるように構成している。これに対して実施の形態２では、放出口４とコイルエンド部１との中心線をずらして構成する。

図５において、複数の放出口４（すなわち第１放出口４ａおよび第２放出口４ｂ）は、その中心線Ｒ２がコイルエンド部１の中心線Ｒ３よりも側面１ｂ側にずれるように筒体３に形成する。言い換えれば、コイルエンド部１に対する複数の放出口４の中心位置を偏位させる。このように形成することで、複数の放出口４から放出される冷却液は、側面１ｂに流れる流量（液量）が増える。中心線Ｒ２を中心線Ｒ３よりも側面１ｂ側にずらす距離は任意に設定可能であるが、実験や実地試験等を行ってコイルエンド部１の冷却性能が最も高い位置にずらすのが望ましい。

上述した実施の形態２によれば、請求項３に対応し、放出口４の中心線は、コイルエンド部１の中心線よりもコイルエンド部１の側面１ｂ側にずらす構成とした（図５を参照）。この構成によれば、放出口４が側面１ｂに近づくので、当該側面１ｂに流れる冷却液の割合（流量）が増える。冷却し難い部位であるコイルエンド部１の側面１ｂを積極的に冷却するので、コイルエンド部１の冷却性能をより維持向上することができる。

〔実施の形態３〕
実施の形態３は、実施の形態１と同様に回転電機Ｍに適用した筒体の一例について説明する。当該実施の形態３は断面図で示す図６を参照しながら説明する。図６（ａ）には筒体の第２構成例を示す。図６（ｂ）には冷却液の流下例を示す。

実施の形態３が実施の形態１と異なるのは、複数の放出口４にかかる開口面積である。上述した実施の形態１は、図２（ｃ）および図３（ａ）に示すように、第１放出口４ａと第２放出口４ｂとの開口面積が同じになるように形成している。これに対して実施の形態３では、回転電機Ｍの傾斜を考慮して、第１放出口４ａと第２放出口４ｂとの開口面積が異なるように形成する。

図６（ａ）に示す筒体１２は、第１放出口４ａの開口面積が第２放出口４ｂの開口面積よりも大きくなるように形成した例を示す。開口面積を異ならせる例としては、放出口４の口径や半径、あるいは放出口４自体の開口形状（例えば円形以外の多角形等）を異ならせる。第１放出口４ａの開口面積を大きくしたのは、図６（ｂ）に示すように回転電機Ｍが傾斜角θ２だけ傾斜する事態を考慮している。この場合、回転電機Ｍの通常姿勢と傾斜姿勢とで、コイルエンド部１の冷却すべき部位に冷却液がほぼ均等に流下するように設定するのが望ましい。言い換えれば、単位表面積当たりに流れる冷却液の流量がほぼ均等に流下するように設定する。

例えば、回転電機Ｍを搭載した車両が登坂を走行する際に、当該回転電機Ｍが傾斜する場合である。一般に、車両が登坂を走行する時はトルクがかかり、コイルエンド部１を含めて回転電機Ｍの発熱量も増加する。また、車速が遅いためポンプ１０がギアポンプ等に切り換えられると、筒体３に供給できる冷却液の流量が減少する。したがって、平地走行に比べると、コイルエンド部１を冷却し難い環境条件となる。

しかしながら、上述した筒体１２の構成によれば、第１放出口４ａの開口面積が第２放出口４ｂの開口面積よりも大きいので、当然に第１放出口４ａから放出される冷却液の液量も第２放出口４ｂより多くなる。よって図６（ｂ）に示すように、コイルエンド部１の左側部位Ｓ３を流下する冷却液の液量が増えるので、当該左側部位Ｓ３の冷却性能を向上することができる。一方、コイルエンド部１の右側部位Ｓ４は、図示から明らかなように冷却対象となるコイルエンド部１の表面積が小さくなるので、第１放出口４ａより冷却液の液量が少なくても十分に冷却性能を維持向上することができる。したがって、回転電機Ｍを搭載した車両が登坂を走行する場合であっても、コイルエンド部１の全体について冷却性能をより維持向上することができる。

上述した実施の形態３によれば、請求項４に対応し、複数の放出口４について、第１放出口４ａ（一以上の放出口）は第２放出口４ｂ（他の放出口）よりも開口面積を大きく形成する構成とした（図６を参照）。この構成によれば、回転電機Ｍの傾斜に伴って冷却対象となるコイルエンド部１の表面積が広い部位（左側部位Ｓ３）に対して、多量の冷却液を積極的に流下させることができる。したがって、コイルエンド部１の全体としてみれば大幅に温度を低下させられ、コイルエンド部１の冷却性能をより維持向上することができる。

〔実施の形態４〕
実施の形態４は、実施の形態１と同様に回転電機Ｍに適用した筒体の一例について説明する。当該実施の形態４は断面図で示す図７を参照しながら説明する。図７（ａ）には筒体の第３構成例を示す。図７（ｂ）には図７（ａ）に示すＢ−Ｂ線矢視の断面図を示す。図７（ｃ）には冷却液の流下例を示す。

実施の形態４が実施の形態１と異なるのは、複数の放出口４にかかる形態である。上述した実施の形態１は、図２（ｃ）および図３（ａ）に示すように筒体３に穴をあけたにすぎない。これに対して実施の形態４では、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、複数の放出口４にそれぞれガイド１１を備える点が異なる。具体的には、第１放出口４ｃに対して第１ガイド１１ｃを備え、第２放出口４ｄに対して第２ガイド１１ｄを備える。

第１ガイド１１ｃおよび第２ガイド１１ｄは、それぞれ所定の高さで筒状に形成される。ガイドの高さは任意に設定可能であり、同じ高さで設定してもよく、異なる高さで設定してもよい。この構成によれば、筒体３を流れる冷却液は、第１放出口４ｃから第１ガイド１１ｃを経て矢印Ｆｃ（左斜め下方向）に沿って放出され、第２放出口４ｄから第２ガイド１１ｄを経て矢印Ｆｄ（鉛直下方向）に沿って放出される。このようにガイドを経ることで、冷却液の放出方向を特定することができる。各ガイドの向き（角度）は、コイルエンド部１について所望の部位（場所）により確実に冷却液を流下させるように設定する。そのため、図７（ｂ）に示す矢印Ｆｃや矢印Ｆｄの放出方向には限られない。

第２ガイド１１ｄから矢印Ｆｄに沿って放出された冷却液は、図７（ｃ）に示すようにコイルエンド部１を流下する。すなわち、冷却液はまず外側面１ａに落下し、側面１ｂを経て落下する。冷却液の粘性が高い場合には、側面１ｂから内側面１ｃに伝った後に落下する。このように、第２ガイド１１ｄから放出された冷却液は、コイルエンド部１のほぼ全面を流下してから落下する。なお、第１ガイド１１ｃから放出された冷却液は図示しないが、放出方向が異なる点を除いて同様であり、コイルエンド部１のほぼ全面を流下してから落下する。

上述した実施の形態４によれば、請求項５に対応し、放出口４には冷却液の放出方向を特定するガイド１１（第１ガイド１１ｃおよび第２ガイド１１ｄ）を設ける構成とした（図７を参照）。この構成によれば、コイルエンド部１のうち特に冷却したい部位に向かって冷却液が放出するように、ガイド１１が放出方向を特定する。よって冷却液はより確実にコイルエンド部１の目的部位に当たって流下するので、コイルエンド部１の冷却性能をより維持向上することができる。

〔実施の形態５〕
実施の形態５は、実施の形態１と同様に回転電機Ｍに適用した筒体の一例について説明する。当該実施の形態５は図８を参照しながら説明する。図８には、本発明にかかる回転電機Ｍの第２構成例を断面図で示す。

実施の形態５が実施の形態１と異なるのは、筒体の形態である。上述した実施の形態１は、図１に示すようにステータ６を介して一の筒体３を備えた。このようにステータ６が介在することで、特にステータ６の温度が冷却液の温度よりも大幅に高いときは、筒体３を流れる間に冷却液の温度が僅かながら上昇する場合もあり得る。

これに対して実施の形態５では、図８に示すように複数の筒体１３を備える点が異なる。具体的には、回転電機Ｍのケーシング２内部において、図面左側上部に第１筒体１３ａを備え、同じく図面右側上部に第２筒体１３ｂを備える。第１筒体１３ａと第２筒体１３ｂには、ポンプ１０から接続する供給路を分岐して冷却液をそれぞれに供給する。

第１筒体１３ａは、コイルＣ１にかかる図面左側端部のコイルエンド部１に対して冷却液を流下させる。第２筒体１３ｂは、コイルＣ１にかかる図面右側端部のコイルエンド部１に対して冷却液を流下させる。この構成によれば、ポンプ１０から供給される冷却液はステータ６を介することなく筒体１３（第１筒体１３ａおよび第２筒体１３ｂ）に流れるので、ステータ６による温度上昇の影響を受けない。したがって、ポンプ１０から供給される冷却液の温度とほぼ同じ温度でコイルエンド部１を冷却できる。その他の点は実施の形態１と同様であるので、実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。

〔実施の形態６〕
実施の形態６は、実施の形態１と同様に回転電機Ｍに適用した筒体の一例について説明する。当該実施の形態６は図９を参照しながら説明する。図９には、筒体の第４構成例および冷却液の流下例を示す。本形態にいう「中心線」は、実施の形態２と同様に、対応する要素の中心を通る鉛直線を意味する。

実施の形態６が実施の形態１と異なるのは、筒体の配置である。上述した実施の形態１は、図３（ａ）に示すようにコイルエンド部１およびロータ８の中心線と、筒体３の中心線とを一致させている。すなわち、コイルエンド部１，ロータ８および筒体３の中心線が鉛直線Ｒ１で一致する。

これに対して実施の形態６では、図９に示すようにコイルエンド部１およびロータ８の中心線Ｒ３と、筒体１４の中心線Ｒ４とがずれるように配置（偏位）する。具体的には、筒体１４はコイルエンド部１の頂点を基準に−45〜＋45[度]（望ましくは−20〜＋20[度]）の範囲内に配置するのが望ましい。この構成は請求項１に対応する。

さらに、複数の放出口４のうちで一以上の放出口４（特に図６に示す例の第１放出口４ａ）の開口面積（あるいは口径や半径等）について、上述した実施の形態１〜５と比べて小さく設定する。この構成は請求項４に対応する。開口面積が小さくなれば放出時の冷却液の流速が速くなるので、冷却すべきコイルエンド部１の所望部位（図９の例では図面左側部位）に冷却液を流下させることができる。

ここで、筒体１４に流入する冷却液の流量Ｑ[L/min]、放出口４の開口面積Ｓ[m²]および冷却液の流速Ｖ[m/sec]は、関係式［Ｖ＝（Ｑ×10^-3）／（Ｓ×60）］で表される。開口面積Ｓを小さくするにつれて流速Ｖを速くすることができるので、冷却すべき所望部位までの距離に基づいて開口面積Ｓを設定すればよい。したがって、放出口４から放出する冷却液を確実に冷却すべき所望部位に到達させ、冷却することができる。その他の点は実施の形態１と同様であるので、実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。

〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について実施の形態１〜６に従って説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。実施の形態１〜６のうちで二以上の形態の任意に組み合わせて実現してもよい。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる形態で実施することもでき、例えば次に示す各形態を実現してもよい。

実施の形態１〜６では、複数の放出口４（第１放出口４ａおよび第２放出口４ｂ）について、筒体３の中心線とロータ８の軸心線とを含む面（すなわち鉛直線Ｒ１を含む鉛直面）で筒体３を分割する場合を仮定して、当該分割した部位ごとに対応してそれぞれ一ずつ放出口４を形成する構成とした（図３（ａ）を参照）。この形態に代えて、分割した部位ごとに対応してそれぞれ二以上の放出口４を形成する構成としてもよい。例えば図１０（ａ）に示すように、第１放出口４ａに対応する三の放出口４と、第２放出口４ｂに対応する三の放出口４とを一列状に並べて形成する。第１放出口４ａに対応して形成する放出口４の数と、第２放出口４ｂに対応して形成する放出口４の数とを異ならせてもよい。また、四以上の放出口４を形成してもよい。一列状の配置に限らず、他の配置（例えば千鳥配置等）で形成してもよい。一般的には開口面積が増えるので、筒体３に流す流量さえ確保すればより多くの冷却液をコイルエンド部１に向けて放出することができる。したがって、コイルエンド部１の冷却性能をより維持向上することができる。

上述したように、分割した部位ごとに対応してそれぞれ二以上の放出口４を形成する場合は、少なくとも一の放出口４を他の放出口４とは異なる部位（角度）に形成する構成としてもよい。例えば、図１０（ａ）では二の第１放出口４ａと一の第１放出口４ｅとを一列状に形成した。この形態に代えて、例えば、二の第１放出口４ａを図２（ｃ）に示す部位に形成し、図１０（ｂ）に示すように第１放出口４ｅを第１放出口４ａとは異なる部位に形成する。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示すＢ−Ｂ矢視の断面図である。すなわち、第１放出口４ａと一の第１放出口４ｅとは放出方向は同じであるが、放出角度を異ならせる。第１放出口４ｅの開口面積は第１放出口４ａよりも小さくする。この構成によれば、第１放出口４ａから放出する冷却液でコイルエンド部１の近傍を冷却し、第１放出口４ｅから放出する冷却液でコイルエンド部１の遠方を冷却する。ただし、放出口の形状は問わない。したがって、コイルエンド部１の全体を確実に冷却することができる。

一の放出口４を他の放出口４とは異なる部位（角度）に形成する場合においても、ガイド１１を備える構成としてもよい。例えば、上述した二の第１放出口４ａに代わる第１放出口４ｃについては、図７（ｂ）に示す第１ガイド１１ｃを備える。また、上述した二の第１放出口４ｅに代わる第１放出口４ｆについて、図１０（ｃ）に示すように第１ガイド１１ｆを備える。コイルエンド部１の一方側に向けて放出する複数の放出口４について放出角度を変える場合でも、第１ガイド１１ｃ，１１ｆによって放出方向をそれぞれ特定することができる。したがって、冷却液はより確実にコイルエンド部１の目的部位に当たって流下するので、コイルエンド部１の冷却性能をより維持向上することができる。

実施の形態１〜６では、回転電機Ｍの傾斜に伴って筒体３，１２，１３，１４も傾斜するものの、各放出口４の開口面積を変化させない構成とした（図１〜図９を参照）。この形態に代えて、回転電機Ｍの傾斜に伴って放出口４の開口面積を変化させる構成としてもよい。例えば図１０（ｄ）および図１０（ｆ）に示すように、複数の放出口４（第１放出口４ａおよび第２放出口４ｂ）に対応した位置の筒体３に面積制御部材２１を備える。図１０（ｄ）および図１０（ｆ）に示す構成例の面積制御部材２１は、筒体３の外周面に備える筒体であって、回転電機Ｍが傾斜しても姿勢が変化しないように構成する。具体的には、面積制御部材２１は筒体３に対して回転自在とし、姿勢維持手段を備える。姿勢維持手段は任意に構成してよいが、特定部位（例えば図面下部等）に錘を取り付けたり、特定部位のみを厚く形成するなどが該当する。

面積制御部材２１は、筒体３と同様にして、複数の放出口（第１放出口２１ａおよび第２放出口２１ｂ）を備える。第１放出口２１ａは、第１放出口４ａに対応する位置に設けられ、第１放出口４ａの開口面積と同じに形成する。第２放出口２１ｂは、第２放出口４ｂに対応する位置に設けられ、第２放出口４ｂの開口面積よりも大きく形成する。すなわち図１０（ｅ）および図１０（ｇ）に示すように、回転電機Ｍが通常姿勢と傾斜姿勢とのいずれになった場合でも第２放出口２１ｂによって一部が閉塞されずに第２放出口４ｂからそのまま冷却液を放出できる程度の大きさで形成する。図１０（ｅ）は図１０（ｄ）に示すＥ−Ｅ矢視の断面図であり、図１０（ｇ）は図１０（ｆ）に示すＧ−Ｇ矢視の断面図である。

回転電機Ｍが通常姿勢の状態を図１０（ｄ）および図１０（ｅ）に示し、回転電機Ｍが傾斜姿勢の状態を図１０（ｆ）および図１０（ｇ）に示す。通常姿勢では、第１放出口４ａおよび第２放出口４ｂの双方とも面積制御部材２１によって閉塞されないので、そのまま放出される。これに対して傾斜姿勢では、第２放出口４ｂは面積制御部材２１によって閉塞されないが、第１放出口４ａは第１放出口２１ａとの位置がずれるために面積制御部材２１によって部分的に閉塞される。言い換えれば、回転電機Ｍの傾斜角に応じて第１放出口４ａの開口面積が小さくなる。筒体３内における冷却液の圧力が同じであれば、開口面積が小さくなると冷却液の放出速度が速くなる（実施の形態６に示す関係式を参照）。そのため、放出された冷却液が到達して流下するコイルエンド部１の位置が変化する。開口面積が変化しない場合に比べて、放出口４から遠い部位のコイルエンド部１を確実に冷却できるので、コイルエンド部１の冷却性能をより維持向上することができる。

実施の形態１では、第１放出口４ａと第２放出口４ｂとは、鉛直線Ｒ１を基準として互いに反対方向に角度θ１をなして筒体３に形成する構成とした（図３（ａ）を参照）。この形態に代えて、鉛直線Ｒ１に対する第１放出口４ａの角度（θ１ａ）と、鉛直線Ｒ１に対する第２放出口４ｂの角度（θ１ｂ）とを異ならせる構成としてもよい。例えばθ１ａ＞θ１ｂで形成した場合には、図４に示すように回転電機Ｍが傾斜角θ２だけ傾斜しても、第１放出口４ａの角度が大きいのでコイルエンド部１の遠い部位（図４の左側部位）に冷却液を到達させることができる。したがって、コイルエンド部１の冷却性能をより維持向上することができる。

実施の形態３では、第１放出口４ａと第２放出口４ｂとを同じ円形状で形成し、開口面積を異ならせる構成とした（図６を参照）。このように、第１放出口４ａと第２放出口４ｂとについて開口面積以外の他の形態で構成してもよい。他の形態としては、例えば円形以外の形状（楕円形や多角形等）、形成する個数等が該当する。回転電機Ｍの通常姿勢と傾斜姿勢とで、第１放出口４ａと第２放出口４ｂとに流下する冷却液の液量に差ができるだけ少ないように形態を異ならせるのが望ましい。こうすれば、回転電機Ｍの姿勢によらず流下させる冷却液の液量を維持することができる。したがって、コイルエンド部１の冷却性能をより維持向上することができる。

実施の形態４では、複数の放出口４にそれぞれ備えるガイド１１（第１ガイド１１ｃおよび第２ガイド１１ｄ）は円筒形状に形成する構成とした（図７を参照）。この形態に代えて、他の形状で構成してもよい。他の形状は、円筒形状以外の筒形状や、湾曲形状部材（スプーン先端部の湾曲部分）などが該当する。円筒形状以外の筒形状としては、楕円筒形状や多角筒（三角筒や四角筒等）形状などが該当する。筒部分の流入口と流出口とが同一形状に限らず、筒部分の流入口と流出口とを異なる形状で形成してもよい。

例えば図１０（ｈ）に示すガイド２２は、流入口２２ａを円形に形成し、流出口２２ｂを三角形に形成している。流入口２２ａと流出口２２ｂの開口面積は任意に設定可能であり、同一開口面積で設定してもよく、異なる開口面積で設定してもよい。このように形成されたガイド２２の流入口２２ａと放出口４（特に第１放出口４ａ，４ｃ）とを接続して備えると、流出口２２ｂからコイルエンド部１に向けて冷却液が放出される。接続方法は任意であり、樹脂や金属等で一体形成したり、固定手段によって固定したり、溶接や接着等によって固定したりしてもよい。流出口２２ｂは三角形状をなすので、例えば当該三角形の底辺側をコイルエンド部１の側面１ｂ側に向けると側面１ｂに多くの冷却液を到達させて流下させることができる。なお、流入口２２ａと流出口２２ｂとはそれぞれ任意の形状に形成してもよい。例えば、流入口２２ａを三角形状に形成し、流出口２２ｂを円形に形成する形態等が該当する。

また、ガイド１１，２２は、筒体３，１２，１３，１４と一体に形成してもよく。別体に形成してもよい。別体に形成する場合には、ガイド１１，２２を筒体３，１２，１３，１４に固定手段を用いて着脱可能または着脱不能で固定する。固定手段は、放出口４とガイド１１，２２とにネジを設けてネジ込む形態や、ボルトやネジ等を用いて固定する形態などが該当する。特に着脱可能に固定する場合には、何らかの要因でガイド１１，２２に損傷等が生じた場合に、新しいガイド１１，２２と容易に交換できる。その他の点は実施の形態４と同様であるので、実施の形態４と同様の作用効果を得ることができる。

実施の形態１〜６では、ポンプ１０から汲み上げる冷却液を直接的に筒体３，１２，１３，１４に導く構成とした（図１，図８を参照）。この形態に代えて、ポンプ１０と筒体３，１２，１３，１４との間にタンクを介在させる構成としてもよい。すなわち、ポンプ１０から汲み上げる冷却液をタンクに一時的に貯留し、タンクの貯留量で発生する圧力によって冷却液を筒体３に導く。タンクに貯留される間は冷却液が自然冷却されるので、冷却液を強制的に冷却する冷却装置（例えばオイルクーラー等）が不要になる。回転電機Ｍにタンクを備える構成であっても、冷却液を確実に供給できるので、実施の形態１〜６と同様の作用効果を得ることができる。

Ｍ 回転電機
Ｃ１ コイル
１ コイルエンド部
１ａ 外側面
１ｂ 側面
１ｃ 内側面
２ ケーシング
３，１２，１３，１４ 筒体
１３ａ 第１筒体
１３ｂ 第２筒体
４ 放出口（複数の放出口）
４ａ，４ｃ，２１ａ 第１放出口
４ｂ，４ｄ，２１ｂ 第２放出口
５ ティース
６ ステータ
７ 磁石
８ ロータ
９ 回転軸
１０ ポンプ
１１ ガイド
１１ｃ，１１ｆ 第１ガイド
１１ｄ 第２ガイド
２１ 面積制御部材

Claims (5)

1. 回転軸心を中心に回転自在なロータと、前記ロータの周面に対向する複数のスロットを有するステータと、前記複数のスロットにそれぞれ巻装されたコイルと、前記コイルがステータの軸方向端部位置から軸方向に張り出した領域としてのコイルエンド部と、を備える回転電機において、
   冷却液を供給する冷却液供給部と、
   前記冷却液供給部から供給される冷却液を内側に流し、前記ロータの回転軸心とほぼ平行であって前記ステータの上部側近傍に設けられる筒体と、を備え、
   前記筒体は、前記コイルエンド部および前記ロータと中心線がずれるように配置されるとともに、前記コイルエンド部に向けて冷却液を放出する複数の放出口を有し、前記複数の放出口のうち一以上の放出口は他の放出口と放出方向が異なることを特徴とする回転電機。
2. 前記複数の放出口は、前記筒体の中心線と前記ロータの軸心線とを含む面で前記筒体を分割する場合を仮定して、当該分割した部位ごとに対応して放出口を形成することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記放出口の中心線は、前記コイルエンド部の中心線よりも前記コイルエンドの側面側にずらす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. 前記複数の放出口は、一以上の放出口は他の放出口よりも開口面積を大きく形成するか、あるいは小さく形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の回転電機。
5. 前記放出口には、冷却液の放出方向を特定するガイドが設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の回転電機。

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