JPWO2017018067A1 - 回転電機冷却構造 - Google Patents

Abstract

効率的なモータの冷却を安価に達成可能な回転電機冷却構造を提供することを目的とする。ロータ（２）の内部に冷媒を導入する冷媒供給路（４）と、ロータ（２）の回転に伴いステータ（３）のコイルエンド（３２ｅ）に向かって冷媒が飛散するよう冷媒供給路（４）に開口された冷媒出口（４３ａ）と、を備えた回転電機冷却構造であって、冷媒出口（４３ａ）とコイルエンド（３２ｅ）との間の冷媒飛散路（１４ａ）に、ロータ（２）の回転時に冷媒出口（４３ａ）から飛散する冷媒の一部を遮蔽する遮蔽壁部材（５）を設け、遮蔽壁部材（５）は、冷媒をコイルエンド（３２ｅ）に対して遮蔽する割合が、ロータ（２）の低回転時に低く、高回転時に高いことを特徴とする回転電機冷却構造とした。

Description

本発明は、冷媒を用いて回転電機を冷却する回転電機冷却構造に関する。

従来、小型・高出力なモータ開発のため、モータ内部に冷媒を導入して高温となる部品を効率的に冷却する構造が検討されている。

このような冷却構造として、永久磁石型モータにおいて、バネやプレートなどで構成される冷媒流路切替え部品をロータに内蔵することで、モータの動作状態に応じて冷媒流路を切り替えるようにした回転電機冷却構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この従来技術では、ステータのコイル温度が高くなる低回転時ではコイルへ冷媒を供給し、ロータの磁石温度が高くなる高回転時ではロータ内へ冷媒を供給することで、効率的な冷却を実現することができる。

特開２００９−１１８６８６号公報

しかしながら、上述の従来技術では、効率的なモータの冷却を達成するには、バネやプレートなどの流路切替え部品をロータ内に組み込む必要がある。
このため、部品点数増、組付工程増を招き、コストアップを招くという問題があった。
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、効率的なモータの冷却を安価に達成可能な回転電機冷却構造を提供することを目的とする。

本発明の回転電機冷却構造は、ロータの回転に伴いステータのコイルエンドに向かって冷媒が飛散するよう冷媒供給路に開口された冷媒出口を備えている。
そして、本発明は、冷媒出口とコイルエンドとの間の冷媒飛散路に設けた遮蔽壁は、冷媒をコイルエンドに対して遮蔽する割合が、ロータの低回転時に低く、高回転時に高いことを特徴とする回転電機冷却構造とした。

本発明では、遠心力で冷媒出口から冷媒飛散路をコイルエンドに向かって飛散する冷媒を、ロータの冷媒出口とステータのコイルエンドとの間に設けた遮蔽壁により、ロータの回転数に応じコイルエンドとロータコアへの冷媒供給割合を異ならせることができる。したがって、効率的なモータの冷却を安価に達成可能な回転電機冷却構造を提供することができる。

実施の形態１の回転電機冷却構造を備えた回転電機の断面図である。 実施の形態１の回転電機冷却構造を備えた回転電機の要部を示す斜視図である。 実施の形態２の回転電機冷却構造を備えた回転電機の要部を示す斜視図である。 実施の形態３の回転電機冷却構造を備えた回転電機の要部を示す斜視図である。 実施の形態４の回転電機冷却構造を備えた回転電機の断面図である。 実施の形態５の回転電機冷却構造を備えた回転電機の断面図である。 実施の形態６の回転電機冷却構造を備えた回転電機の断面図である。 実施の形態７の回転電機冷却構造を備えた回転電機の断面図である。 実施の形態８の回転電機冷却構造を備えた回転電機の断面図である。 実施の形態９の回転電機冷却構造を備えた回転電機の断面図である。 実施の形態１０の回転電機冷却構造を備えた回転電機の断面図である。 実施の形態１１の回転電機冷却構造を備えた回転電機の断面図である。 実施の形態１２の回転電機冷却構造を備えた回転電機の断面図である。 実施の形態１３の回転電機冷却構造を備えた回転電機の断面図である。

以下、本発明の回転電機冷却構造を実現する最良の形態を、図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
（実施の形態１）
実施の形態１における回転電機冷却構造の構成を説明する。
まず、本実施形態１の回転電機冷却構造を備えた回転電機Ａの構造について説明する。
図１は、回転電機Ａを示す断面図である。
この回転電機Ａは、ハウジング１とロータ２とステータ３と、を備えている。

ハウジング１は、略円筒形状のハウジング本体１１と、このハウジング本体１１の軸方向両端の開口を塞ぐ略円盤形状のカバー１２，１３と、を備え、内部に収容空間１４を形成している。

ロータ２は、ロータシャフト２１とロータコア２２とを備えている。
ロータシャフト２１は、ハウジング１の中心軸に沿って配置され、両端部が、カバー１２，１３に軸受２５，２６を介して、回転可能に支持されている。
なお、カバー１２，１３は、収容空間１４に向けて軸方向に円環状に突出した円環凸部１２ａ，１３ａを備え、この円環凸部１２ａ，１３ａの内周で軸受２５、２６の外周を支持している。

ロータコア２２は、複数の金属板を軸方向に積層し、その軸方向の両端部を、エンドプレート２２ｅ，２２ｅにより支持した状態で、ロータシャフト２１の外周に固定されている。本実施形態１の回転電機Ａは、永久磁石式同期モータであって、ロータコア２２は、内部に、周方向に間隔を空けて複数の永久磁石２２ａを備えている。

ステータ３は、ステータコア３１を備えている。
このステータコア３１は、ロータコア２２の外周とエアギャップを介して配置され、ハウジング本体１１の内周に固定されている。
さらに、ステータコア３１は、内周に複数のティースを備え、各ティースにコイル３２が巻き付けられており、コイルエンド３２ｅが、ステータコア３１の軸方向両端外側に配置されている。
なお、ステータコア３１は、多数枚のリング状の鋼板をロータシャフト２１の軸方向に積層して構成されている。

以上の構成の回転電機Ａは、コイル３２に通電して、電動機として機能することが可能であるとともに、回転電機Ａに外部から伝達される駆動力により発電する発電機として機能することも可能である。

次に、回転電機Ａにおける冷却構造について説明する。
ロータ２は、回転電機Ａの外部から冷媒液を供給する冷媒供給路４を備えている。すなわち、回転電機Ａは、冷媒液を循環させて、永久磁石２２ａおよびコイルエンド３２ｅを冷却する構造である。なお、冷媒液としては、冷却オイルを用いることができるが、これに限定されるものではない。また、冷媒液は、図外のポンプにより回転電機Ａに対して供給および排出される。

冷媒供給路４は、回転軸心流路４１と、径方向流路４２と、ロータ軸方向流路４３と、を備えている。
回転軸心流路４１は、ロータシャフト２１の一端の冷媒入口４１ａからロータシャフト２１の中心軸に沿って軸方向に延在され、その延在方向の先端は、ロータコア２２の軸方向の略中心位置に配置されている。

径方向流路４２は、回転軸心流路４１の先端から、外径方向にロータシャフト２１を貫通してロータコア２２の径方向中間位置まで延在したもので、周方向に間隔を空けて複数形成している。
ロータ軸方向流路４３は、各径方向流路４２の外径方向の先端から、ロータコア２２の軸方向の両側端面２２ｂ，２２ｂまで軸方向に沿って延在し、ロータコア２２の軸方向の両側端面２２ｂ，２２ｂに冷媒出口４３ａを開口している。
冷媒出口４３ａは、図２に示すように、ロータコア２２の軸方向の両側端面２２ｂ，２２ｂにおいて周方向に略等間隔で設けられている。

ロータ２の回転時には、図１に示す冷媒入口４１ａから冷媒供給路４に供給された冷媒液は、遠心力により、冷媒出口４３ａから外径方向のコイルエンド３２ｅに向かって飛散する。
収容空間１４において、このように冷媒出口４３ａからコイルエンド３２ｅに至る冷媒液が飛散する部分が冷媒飛散路１４ａである。すなわち、冷媒飛散路１４ａは、軸方向に沿う方向でロータコア２２の両側端面２２ｂ，２２ｂと、カバー１２，１３の円環凸部１２ａ，１３ａと、に挟まれ、径方向で冷媒出口４３ａとコイルエンド３２ｅとの間の空間である。

なお、この冷媒飛散路１４ａを飛散した冷媒液は、収容空間１４内を落下し、ハウジング本体１１に形成された排出穴１１ｃ，１１ｃを通って、図外のオイルタンクに戻され、図外の放熱器などで放熱した後、冷媒入口４１ａから冷媒供給路４に戻される。

さらに、本実施の形態１の冷却構造は、冷媒飛散路１４ａに、冷媒出口４３ａからコイルエンド３２ｅに向かって外径方向に飛散する冷媒液の一部を遮蔽する遮蔽壁部材５を備える。
本実施の形態１では、遮蔽壁部材５は、カバー１２，１３に固定されている。
この遮蔽壁部材５は、側端面２２ｂから遠い側の部位を図２に示すように円環状に形成しており、冷媒飛散路１４ａを全周に亘って遮蔽する。

一方、遮蔽壁部材５は、側端面２２ｂに近い側には、図１に示すように、冷媒出口４３ａ側とコイルエンド３２ｅ側とを連通する連通路５１を形成している。
すなわち、連通路５１は、遮蔽壁部材５のロータコア２２側の軸方向先端面と、ロータコア２２の側端面２２ｂと、の間の間隙と、遮蔽壁部材５に形成した図２に示す連通用凹部５１ａと、により形成している。
なお、連通用凹部５１ａは、遮蔽壁部材５のロータコア２２側の端部において、周方向に一定の間隔で設けており、遮蔽壁部材５は、図２に示すように、凹凸形状を成している。

したがって、遮蔽壁部材５は、軸方向でロータコア２２の両側端面２２ｂ，２２ｂから軸方向に離れた位置では、全周に亘って冷媒出口４３ａを外径方向に向かって遮蔽し、外径方向のコイルエンド３２ｅに対する遮蔽面積が大きく遮蔽度が高い。
一方、遮蔽壁部材５は、軸方向でロータコア２２の両側端面２２ｂ，２２ｂに近い位置では、側端面２２ｂに近い側の連通断面積が大きな連通路５１を備え、遮蔽面積が小さく外径方向のコイルエンド３２ｅに対する遮蔽度が低い。

（実施の形態１の作用）
次に、実施の形態１の作用を説明する。
回転電機Ａの駆動時には、冷媒供給路４の冷媒入口４１ａに冷媒を供給する。この冷媒供給路４に供給された冷媒液は、ロータ２の回転により作用する遠心力により、冷媒出口４３ａから冷媒飛散路１４ａを外径方向に飛散する。
そして、冷媒飛散路１４ａを飛散した冷媒液は、ロータ２の永久磁石２２ａや、ステータ３のコイル３２と熱交換を行ってこれらを冷却した後、ハウジング本体１１の排出穴１１ｃから排出される。
この冷媒液の循環により、回転電機Ａの冷却を行う。

ところで、回転電機Ａでは、ロータ２の回転数の高低に応じて、ロータ２の永久磁石２２ａと、ステータ３のコイル３２と、で発熱しやすい部位が変化する。
低回転時には、一般的に高い出力トルクを得たい場合が多い。このような場合には、コイル３２に流す電流が大きくなり銅損が増加してコイル３２が発熱しやすい。
一方、高回転時には、永久磁石２２ａを横切る磁束の入れ替わりが多くなり、ヒステリシス損やうず電流損、即ち鉄損が増加して永久磁石２２ａが発熱しやすい状態になる。

そこで、本実施の形態１では、遮蔽壁部材５の遮蔽特性に基づいて、ロータ２の永久磁石２２ａと、ステータ３のコイル３２と、の冷却液の供給割合を変えて、冷却する箇所を切り替える。

以下に、本実施の形態１において上述の回転電機Ａの回転数の高低に応じて、ロータコア２２とコイルエンド３２ｅへの冷媒液の供給割合の切替の動作を説明する。
ロータ２の低回転時には、冷媒出口４３ａから飛散する冷媒液に作用する遠心力が高回転時と比較して小さくなり、冷媒出口４３ａから飛散する冷媒液の流速も低い。
この場合、冷媒出口４３ａから飛散する冷媒液は、図２において点線の矢印ｔｅｉに示すように、軸方向で、ロータ２の両側端面２２ｂ，２２ｂに近い位置を通る割合が上昇し、実線の矢印ｋｏｕに示すように、両側端面２２ｂ，２２ｂから遠い位置を通る割合が低下する。

したがって、ロータ２の低回転時には、冷媒出口４３ａから飛散する冷媒液のうち、遮蔽壁部材５により遮蔽されずに連通路５１を通過してコイルエンド３２ｅに向かう割合が高回転時よりも高く、遮蔽壁部材５により遮蔽される割合が高回転時よりも低い。
よって、相対的にロータコア２２よりもコイルエンド３２ｅを効率的に冷却する。

逆に、ロータ２の高回転時には、冷媒出口４３ａから飛散する冷媒液に作用する遠心力が低回転時と比較して大きくなり、冷媒出口４３ａから飛散する冷媒液の流速が高くなる。
この場合、冷媒出口４３ａから飛散する冷媒液は、図２において点線の矢印ｔｅｉに示すように、軸方向で、ロータ２の両側端面２２ｂ，２２ｂに近い位置を通る割合が低下し、実線の矢印ｋｏｕに示すように、両側端面２２ｂ，２２ｂに遠い位置を通る割合が上昇する。

したがって、ロータ２の高回転時には、冷媒出口４３ａから飛散する冷媒液のうち、連通路５１を通過する割合が低回転時よりも低下し、遮蔽壁部材５により遮蔽される割合が低回転時よりも上昇する。
よって、コイルエンド３２ｅへの供給割合を低下させるとともに、ロータコア２２および永久磁石２２ａへの供給割合を上昇させる。
これにより、コイルエンド３２ｅから受熱量を低下させ、ロータコア２２および永久磁石２２ａに供給する冷媒液温度を抑え、ロータコア２２および永久磁石２２ａを効率的に冷却する。

また、遮蔽壁部材５を設けたことにより、ロータ２の回転時に、冷媒出口４３ａから外径方向に向かう冷媒液（オイル）の流量を制限し、遮蔽壁部材５の内径側の冷媒液量が、遮蔽壁部材５を設けない場合よりも多くなる。このため、軸受２５，２６への冷却液（オイル）の供給量が増大して、潤滑性を高めることができ、特に、高回転時に、この供給慮が増大し、潤滑性をより高めることができる。

以上のように、冷媒出口４３ａから外径方向へ飛散する冷媒の遮蔽壁部材５による遮蔽割合をロータ２の回転数に応じて可変として、回転電機Ａの発熱部位を効率的に冷却することができる。そして、このようなロータ２の回転数に応じた遮蔽壁部材５の内外への冷媒の供給割合の違いを、ロータ２の冷媒出口４３ａとステータ３のコイルエンド３２ｅとの間に遮蔽壁部材５を設けただけの単純な構造により達成することができる。したがって、効率的な回転電機Ａの冷却を安価に達成可能な回転電機冷却構造を提供することができる。

（実施の形態１の効果）
以下に、実施の形態１の効果を列挙する。
１）実施の形態１の回転電機冷却構造は、
回転電機Ａのロータ２の内部に冷媒を導入する冷媒供給路４と、
ロータ２の回転に伴いステータ３のコイルエンド３２ｅに向かって冷媒が飛散するよう冷媒供給路４に開口された冷媒出口４３ａと、
を備えた回転電機冷却構造であって、
冷媒出口４３ａとコイルエンド３２ｅとの間の冷媒飛散路１４ａに、ロータ２の回転時に冷媒出口４３ａから飛散する冷媒の一部を遮蔽する遮蔽壁部材５を設け、
遮蔽壁部材５は、冷媒をコイルエンド３２ｅに対して遮蔽する割合が、ロータ２の低回転時に低く、高回転時に高いことを特徴とする。
したがって、単に遮蔽壁部材５を設け、その遮蔽割合を低回転時と高回転時とで異ならせた単純で安価な構成により、ロータ２の低回転時に、コイルエンド３２ｅを効率良く冷却し、ロータ２の高回転時に、ロータコア２２を効率良く冷却することができる。
よって、効率的な回転電機の冷却を安価に達成可能である。

２）実施の形態１の回転電機冷却構造は、
冷媒出口４３ａを、ロータ２のロータコア２２の軸方向の両側端面２２ｂ，２２ｂに有し、
遮蔽壁部材５は、冷媒飛散路１４ａに、冷媒出口４３ａ側とコイルエンド３２ｅ側とを連通する連通路５１を形成するとともに、連通路５１の断面積を、ロータコア２２の側端面２２ｂから遠い側よりもロータコア２２の側端面２２ｂ側を大きく形成したことを特徴とする。
したがって、ロータコア２２の側端面２２ｂ側の断面積を大きく形成した連通路５１を遮蔽壁部材５に有する単純な構成により、上記１）の作用効果を得ることができる。

３）実施の形態１の回転電機冷却構造は、
遮蔽壁を、冷媒飛散路１４ａの側面を形成する回転電機Ａのハウジング１のカバー１２，１３およびロータコア２２とは別体の遮蔽壁部材５により形成したことを特徴とする。
したがって、遮蔽壁を、ハウジング１とロータコア２２とのいずれかに一体に形成するものと比較して、製造が容易であるとともに、冷媒飛散路１４ａにおける遮蔽面積および連通路５１の断面積の設定が容易である。

（他の実施の形態）
次に、他の実施の形態の回転電機冷却構造について説明する。
なお、他の実施の形態は、実施の形態１の変形例であるため、実施の形態１と共通する構成には実施の形態１と同じ符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点のみ説明する。

（実施の形態２）
実施の形態２の回転電機冷却構造について説明する。
図３は、実施の形態２の回転電機冷却構造におけるロータ２および遮蔽壁部材２０５を示す斜視図であり、図示のように、遮蔽壁部材２０５の形状を実施の形態１の遮蔽壁部材５の形状と異ならせた。

すなわち、遮蔽壁部材２０５は、全周に亘って環状に形成している。そして、遮蔽壁部材２０５は、連通路として、遮蔽壁部材２０５を貫通して形成されるとともに、それぞれ周方向に一定の間隔で配置されて複数の第１連通穴２０５ａ、第２連通穴２０５ｂを備えている。

さらに、第１連通穴２０５ａは、第２連通穴２０５ｂに対して、ロータコア２２の側端面２２ｂに近い側に配置され、かつ、第２連通穴２０５ｂよりも周方向に長い形状に形成している。これにより、遮蔽壁部材２０５は、冷媒出口４３ａ側とコイルエンド３２ｅ側とを連通する連通路２５１の断面積を、ロータコア２２の側端面２２ｂから遠い側よりも近い側を大きく形成した。

したがって、ロータ２の低回転時は、冷媒出口４３ａから飛散する冷媒液のうち、点線の矢印ｔｅｉに示す第１、第２連通穴２０５ａ，２０５ｂを通過してコイルエンド３２ｅに向かう割合が高回転時よりも高く、コイルエンド３２ｅを効率良く冷却できる。

一方、ロータ２の高回転時には、冷媒出口４３ａから飛散する冷媒液のうち、図３において実線の矢印ｋｏｕに示す遮蔽壁部材２０５により遮蔽する割合が低回転時よりも高く、ロータコア２２および永久磁石２２ａを効率良く冷却できる。
よって、実施の形態２の回転電機の冷却構造にあっても、上記１）〜３）と同様の効果を得ることができる。

（実施の形態３）
実施の形態３の回転電機冷却構造について説明する。
図４は、実施の形態３の回転電機冷却構造におけるロータ２および遮蔽壁部材３０５を示す斜視図であり、図示のように、遮蔽壁部材３０５の形状が実施の形態１の遮蔽壁部材５の形状と異なる。
この遮蔽壁部材３０５は、全周に亘って円環状に形成している。そして、遮蔽壁部材３０５のロータシャフト２１の軸方向に沿う方向の先端面と、これに対向するロータコア２２の側端面２２ｂとの間に、冷媒液の流通を可能とする連通路３５１を形成している。

したがって、ロータ２の低回転時には、冷媒出口４３ａから飛散する冷媒液は、図４において点線の矢印ｔｅｉに示すように、ロータ２の側端面２２ｂと遮蔽壁部材３０５の先端面との間の連通路３５１を通過する割合が、高回転時よりも高くなる。

よって、冷媒出口４３ａから飛散する冷媒液のうち、コイルエンド３２ｅへ供給割合が増加し、コイルエンド３２ｅを効率的に冷却する。

それに対して、ロータ２の高回転時には、図４において実線の矢印ｋｏｕに示すように、ロータ２に対して軸方向に離れた位置を通る割合が増加し、遮蔽壁部材３０５により遮蔽される割合が増加する。
このため、冷媒出口４３ａから飛散する冷媒液のうち、遮蔽壁部材３０５を通過して外径方向に向かう流量の割合が低回転時よりも減少し、ロータコア２２へ供給する割合が増加し、ロータコア２２および永久磁石２２ａを効率的に冷却する。
よって、実施の形態３の回転電機の冷却構造にあっても、上記１）〜３）の効果を得ることができる。

（実施の形態４）
実施の形態４の回転電機冷却構造について説明する。
図５は、実施の形態４の回転電機冷却構造を備えた回転電機の断面図であり、図示のように、遮蔽壁部材４０５の形状が実施の形態１の遮蔽壁部材５の形状と異なる。

遮蔽壁部材４０５は、ベース板４０５ａと、環状壁部４０５ｂとを備えている。ベース板４０５ａは、円盤状に形成されており、カバー１２，１３の円環凸部１２ａ，１３ａの先端面に固定している。
環状壁部４０５ｂは、円環状に形成されており、ベース板４０５ａの外周部に一体に結合している。この環状壁部４０５ｂの形状は、実施の形態１〜３に示した遮蔽壁部材５，２０５，３０５のいずれの形状であってもよい。
したがって、実施の形態４にあっては、上記実施の形態１）〜３）の効果に加え、カバー１２，１３における遮蔽壁部材４０５の支持強度を向上できるという効果を奏する。

（実施の形態５）
実施の形態５の回転電機冷却構造について説明する。
実施の形態５は、遮蔽壁をハウジング１と一体に形成した例である。
図６は実施の形態５の回転電機冷却構造を備えた回転電機の断面図であり、ハウジング１を構成するカバー５１２，５１３の円環凸部５１２ａ，５１３ａを遮蔽壁として用いている。

すなわち、円環凸部５１２ａ，５１３ａの先端面５１２ｂ，５１３ｂを、実施の形態１と比較して、ロータ２の両側端面２２ｂ，２２ｂに近付けて配置している。そして、両者の間に位置する冷媒飛散路１４ａを、冷媒出口４３ａ側とコイルエンド３２ｅ側とを連通する連通路５５１としている。

したがって、ロータ２の低回転時には、冷媒出口４３ａから飛散する冷媒液は、実施の形態１と同様に、矢印ｔｅｉに示すように円環凸部５１２ａ，５１３ａの先端面５１２ｂ，５１３ｂに近い位置を通る。
このため、冷媒出口４３ａから飛散する冷媒液のうち、点線の矢印ｔｅｉに示すように連通路５５１を通過してコイルエンド３２ｅに向かう割合が高く、実線の矢印ｋｏｕに示すように、冷媒出口４３ａから、斜め軸方向に先端面５１２ｂ，５１３ｂに向かう割合が低い。
このため、ロータ２の低回転時には、ロータ２よりもコイルエンド３２ｅを効率的に冷却する。

一方、ロータ２の高回転時には、点線の矢印ｔｅｉに示すように連通路５５１を通過してコイルエンド３２ｅに向かう割合が低く、矢印ｋｏｕに示すように、冷媒出口４３ａから、斜め軸方向に先端面５１２ｂ，５１３ｂに向かう割合が高い。
冷媒出口４３ａから飛散する冷媒液のうち、実線の矢印ｋｏｕに示す円環凸部５１２ａ，５１３ａにより遮蔽されて、内径方向に向かう割合が増加する。
このため、ロータ２の高回転時には、コイルエンド３２ｅよりもロータコア２２および永久磁石２２ａを効率的に冷却する。

さらに、実施の形態５の回転電機冷却構造は、遮蔽壁を、冷媒飛散路１４ａの側面を形成する回転電機のハウジング１を構成するカバー５１２，５１３の円環凸部５１２ａ，５１３ａと一体に形成したことを特徴とする。
遮蔽壁として、独立した遮蔽壁部材を用いないため、部品点数を減らしてコストダウンを図ることが可能となる。

（実施の形態６）
実施の形態６の回転電機冷却構造について説明する。
図７は、実施の形態６の回転電機冷却構造を適用した回転電機の断面図であって、この実施の形態６は、遮蔽壁部材６０５をロータ２に設けた例である。
この遮蔽壁部材６０５は、ベースプレート６０５ａと円環壁部６０５ｂとを備えている。ベースプレート６０５ａは、円板状に形成され、エンドプレートを兼ねてロータコア２２の軸方向の両端に設けている。

円環壁部６０５ｂは、円環状を成し、ベースプレート６０５ａの外周縁部に沿って一体に結合され、その先端面が、冷媒出口４３ａとコイルエンド３２ｅとの間を遮蔽するように、カバー１２，１３の円環凸部１２ａ，１３ａに近接して配置している。
さらに、円環壁部６０５ｂは、実施の形態２に示した第１、第２連通穴２０５ａ，２０５ｂと同様に周方向に一定の間隔で形成した穴により、冷媒飛散路１４ａにおいて冷媒出口４３ａ側とコイルエンド３２ｅ側とを連通する連通路６５１を形成している。

したがって、この実施の形態６にあっても、ロータ２の低回転時には、冷媒出口４３ａから飛散する冷媒液は、点線の矢印ｔｅｉに示す連通路６５１を通りコイルエンド３２ｅに向かう割合が高い。
一方、ロータ２の高回転時には、冷媒出口４３ａから飛散する冷媒液は、実線の矢印ｋｏｕに示す円環壁部６０５ｂにより遮蔽されて、内径方向に向かう割合が高い。

よって、この実施の形態６にあっても、上記１）〜３）の効果を得ることができる。
さらに、実施の形態６では、遮蔽壁部材６０５のベースプレート６０５ａがロータコア２２のエンドプレートを兼ねるようにしたため、部品点数を抑えることができる。

（実施の形態７）
実施の形態７の回転電機冷却構造について説明する。
図８は、実施の形態７の回転電機冷却構造を適用した回転電機の断面図である。
この実施の形態７は、回転電機冷却構造を適用した回転電機の構造が実施の形態１と異なり、回転電機としていわゆる巻線界磁式のものを用いている。
すなわち、ロータ７０２のロータコア７２２は、径方向の外周側に図示を省略した複数のスロットを周方向等間隔に有し、スロットに配置したコイル７２７をロータコア７２２に巻き付け、コイル７２７に通電することで、ロータ７０２の磁極を励磁する。なお、ロータコア７２２の両側端面の外径方向縁部に、コイルエンド７２７ｅが配置されている。

遮蔽壁部材７０５は、実施の形態３と同様に円環状に形成しており、遮蔽壁部材７０５の先端面と、これに対向するコイルエンド７２７ｅを含むロータコア７２２の側端面７２２ｂとの間に、連通路７５１を形成している。

したがって、この実施の形態７にあっても、ロータ２の低回転時には、冷媒出口４３ａから飛散する冷媒液は、点線の矢印ｔｅｉに示す連通路７５１を通りコイルエンド３２ｅに向かう割合が高い。
一方、ロータ２の高回転時には、冷媒出口４３ａから飛散する冷媒液は、実線の矢印ｋｏｕに示す遮蔽壁部材７０５により遮蔽されて、内径方向に向かう割合が高い。
よって、この実施の形態７にあっても、上記１）〜３）の効果を得ることができる。

（実施の形態８）
実施の形態８の回転電機冷却構造について説明する。
図９は、実施の形態８の回転電機冷却構造を適用した回転電機の断面図であり、この実施の形態８は、回転電機としていわゆる誘導式のものを用いた例である。
すなわち、ロータ８０２のロータコア８２２は、径方向の外周部に、複数の導体バー８２７を周方向等間隔に有し、ステータ３で形成される回転磁界により、ロータ８０２に誘導電流が発生し回転トルクが生じる。

遮蔽壁部材８０５は、実施の形態３と同様に、円環状に形成し、かつ、遮蔽壁部材８０５の先端面と、これに対向する導体バー８２７を含むロータコア８２２の両側端面８２２ｂとの間に、連通路８５１を形成している。
したがって、実施の形態８の回転電機冷却構造にあっては、誘導式の回転電機を用いても、上記１）〜３）の効果を得ることができる。

（実施の形態９）
実施の形態９の回転電機冷却構造について説明する。
図１０は、実施の形態９の回転電機冷却構造を適用した回転電機の断面図である。
この実施の形態９は、冷媒供給路９０４および遮蔽壁部材９０５の構成が実施の形態１と異なる。
すなわち、冷媒供給路９０４は、軸流路９４０と出口孔９４１とを備えている。
軸流路９４０は、ロータシャフト９２１の軸心部位置で、軸方向の全長に亘って形成している。
また、出口孔９４１は、軸方向でロータコア２２の両側端面２２ｂ，２２ｂと、カバー１２，１３の円環凸部１２ａ，１３ａと、の間の位置で、ロータシャフト９２１を貫通し形成され、軸流路９４０と収容空間１４とを連通する。これにより、ロータシャフト９２１の外周面に、冷媒出口９４１ａを形成する。

また、回転電機は、冷媒出口９４１ａとコイルエンド３２ｅとの間に、遮蔽壁部材９０５を備えている。
この遮蔽壁部材９０５は、円環状に形成され、カバー１２，１３の円環凸部１２ａ，１３ａに固定されている。さらに、遮蔽壁部材９０５は、冷媒出口９４１ａに対向する位置に、連通路９５１を備えている。すなわち、連通路９５１は、実施の形態２と同様に、遮蔽壁部材９０５を径方向に貫通する穴を周方向に間隔を空けて複数形成している。

したがって、遮蔽壁部材９０５は、冷媒飛散路１４ａにおいて冷媒出口９４１ａ側とコイルエンド３２ｅ側とを連通する連通路９５１の断面積を、冷媒出口９４１ａの外径方向正面位置側を大きく、この位置から軸方向に離れた位置側を小さく形成している。

次に、実施の形態９の作用を説明する。
実施の形態９では、ロータ２の回転時には、軸流路９４０に供給される冷媒液は、冷媒出口９４１ａから、外径方向に飛散する。
この飛散時に、点線の矢印ｔｅｉのように外径方向に真直ぐに飛散するもの、および、実線の矢印ｋｏｕのようにロータコア２２の両側端面２２ｂ，２２ｂ、カバー１２，１３の円環凸部１２ａ，１３ａに向けて斜めに飛散するものがある。

ロータ２の低回転時には、冷媒出口９４１ａから、点線の矢印ｔｅｉのように外径方向に真直ぐに飛散する割合が高く、このため、冷媒液が遮蔽壁部材９０５の連通路９５１を通る割合が高く、コイルエンド３２ｅを効率良く冷却する。

一方、ロータ２の高回転時には、遠心力がより強く作用し、冷媒液が実線の矢印ｋｏｕのように斜めに飛散する割合が高くなるため、冷媒液が遮蔽壁部材９０５により遮蔽される割合が高くなる。このため、冷媒液のコイルエンド３２ｅへの供給割合を低下させるとともに、ロータコア２２および永久磁石２２ａへの供給割合を上昇させる。
これにより、コイルエンド３２ｅから受熱量を低下させ、ロータコア２２および永久磁石２２ａに供給する冷媒液温度を抑え、ロータコア２２および永久磁石２２ａを効率的に冷却する。

また、遮蔽壁部材９０５を設けたことにより、ロータ２の回転時に、冷媒出口９４１ａから外径方向に向かう冷媒液（オイル）の流量を制限し、遮蔽壁部材９０５の内径側の冷媒液量が、遮蔽壁部材９０５を設けない場合よりも多くなる。このため、軸受２５，２６への冷却液（オイル）の供給量が増大して、潤滑性を高めることができ、特に、高回転時に、この供給慮が増大し、潤滑性をより高めることができる。

以上のように、実施の形態９の回転電機冷却構造は、
冷媒出口９４１ａを、ロータコア２２を回転可能に支持するロータシャフト９２１の外周面に備え、
遮蔽壁部材９０５は、冷媒飛散路１４ａに、冷媒出口９４１ａ側とコイルエンド３２ｅ側とを連通する連通路９５１を形成するとともに、連通路９５１の断面積を、冷媒出口９４１ａの外径方向正面位置から軸方向に離れた位置側よりも外径方向正面位置側を大きく形成したことを特徴とする。
したがって、ロータ２の低回転時には、冷媒液が遮蔽壁部材９０５の連通路９５１を通る割合が高く、コイルエンド３２ｅを効率良く冷却する。
一方、ロータ２の高回転時には、冷媒液が遮蔽壁部材９０５により遮蔽される割合が高くなり、ロータコア２２および永久磁石２２ａを効率的に冷却する。
また、実施の形態９にあっても、連通路９５１を有した遮蔽壁部材９０５を設けた単純な構成により、上記の作用効果を得ることができ、製造が容易であるとともに、冷媒飛散路１４ａにおける遮蔽面積および連通路９５１の断面積の設定が容易である。

（実施の形態１０）
実施の形態１０の回転電機冷却構造について説明する。
図１１は、実施の形態１０の回転電機冷却構造を適用した回転電機の断面図である。
この実施の形態１０は、実施の形態９の変形例であり、回転電機として、いわゆる誘導式のものを用いた例である。
すなわち、ロータ１０２のロータコア１２２は、径方向の外周部に、複数の導体バー８２７を周方向等間隔に有し、ステータ３で形成される回転磁界により、ロータ１０２に誘導電流が発生し回転トルクが生じる。
したがって、実施の形態１０では、誘導式の回転電機において、実施の形態９と同様の作用効果を得ることができる。

（実施の形態１１）
実施の形態１１の回転電機冷却構造について説明する。
図１２は、実施の形態１１の回転電機冷却構造を適用した回転電機の断面図である。
この実施の形態１１は、回転電機として実施の形態７にて示した巻線界磁式のものを用いている。
すなわち、ロータ２０２のロータコア２２２は、径方向の外周側に図示を省略した複数のスロットを周方向等間隔に有し、スロットに配置したコイル７２７をロータコア７２２に巻き付け、コイル７２７に通電することで、ロータ７０２の磁極を励磁する。なお、ロータコア２２２の両側端面の外径方向縁部に、コイルエンド７２７ｅが配置されている。

遮蔽壁部材１１５は、円環状に形成しており、遮蔽壁部材１１５の先端面と、これに対向するコイルエンド７２７ｅを含むロータコア２２２の端面との間に、連通路１５１を形成している。

したがって、この実施の形態１１にあっても、ロータ２の低回転時には、冷媒出口４３ａから飛散する冷媒液は、点線の矢印ｔｅｉに示す連通路１５１を通りコイルエンド３２ｅに向かう割合が高い。
一方、ロータ２の高回転時には、冷媒出口４３ａから飛散する冷媒液は、実線の矢印ｋｏｕに示す遮蔽壁部材１１５により遮蔽されて、内径方向に向かう割合が高い。
よって、この実施の形態１１にあっても、実施の形態９と同様の効果を得ることができる。

（実施の形態１２）
実施の形態１２の回転電機冷却構造について説明する。
図１３は、実施の形態１２の回転電機冷却構造を適用した回転電機の断面図である。
この実施の形態１２は、冷媒供給路１２４の構成が実施の形態１と異なるもので、遮蔽壁部材５およびハウジング１は、実施の形態１と同様である。

冷媒供給路１２４は、回転軸心流路２４１と、径方向流路２４２と、ロータ軸方向流路２４３と、を備えている。
ロータ軸方向流路２４３は、実施の形態１と同様に、永久磁石２２ａの内径方向側の位置でロータコア２２を軸方向に全長に亘り貫通して形成されている。
実施の形態１との相違は、ロータ軸方向流路２４３への冷媒液の供給と、ロータ軸方向流路２４３から収容空間１４の供給の態様である。

すなわち、ロータ軸方向流路２４３から収容空間１４へ冷媒液を供給する冷媒出口２４３ａが、軸方向の一端（図において右側）のエンドプレート２２２ｅのみに開口されている。また、ロータ軸方向流路２４３への冷媒液の供給は、軸方向のもう一方の端部（図において左側）から行う。

このようにロータ軸方向流路２４３の端部に冷媒液を供給するため、回転軸心流路２４１および径方向流路２４２の構成が実施の形態１と異なる。
回転軸心流路２４１は、ロータシャフト２１の一端（図において左側端部）の冷媒入口２４１ａからロータシャフト２１の中心軸に沿って軸方向で冷媒入口２４１ａに近い側のロータコア２２のエンドプレート２２２ｅの位置まで形成されている。

径方向流路２４２は、第１径方向流路２４２ａと第２径方向流路２４２ｂとを備える。
第１径方向流路２４２ａは、軸方向で冷媒飛散路１４ａと重なる位置で、ロータシャフト２１を径方向に貫通して形成されている。

第２径方向流路２４２ｂは、軸方向でエンドプレート２２２ｅと重なる位置で、ロータシャフト２１を貫通し、ロータコア２２に沿って形成されている。なお、このロータコア２２に沿う部分は、エンドプレート２２２ｅの端面に溝を形成することで形成されている。
また、以上説明したロータ軸方向流路２４３、第１径方向流路２４２ａ、第２径方向流路２４２ｂ、冷媒出口２４３ａは、周方向に略等間隔で複数形成されている。

次に、実施の形態１２の作用を説明する。
ロータ１２Ｒの回転時には、図１３に示す冷媒入口２４１ａから冷媒供給路１２４に供給された冷媒液は、遠心力により、第１径方向流路２４２ａから収容空間１４の冷媒飛散路１４ａを外径方向に飛散する。また、これと並行して、径方向流路２４２、ロータ軸方向流路２４３を経て、ロータ１２Ｒを冷却した冷媒液は、ロータ１２Ｒの一端の冷媒出口２４３ａから収容空間１４の冷媒飛散路１４ａを外径方向に飛散する。

この冷媒出口２４３ａから飛散する冷媒液による作用は、実施の形態１と同様である。
すなわち、ロータ１２Ｒの低回転時には、冷媒出口２４３ａから飛散する冷媒液の流速が低く、遮蔽壁部材５を通過してコイルエンド３２ｅに向かう割合が高回転時よりも高く、遮蔽壁部材５により遮蔽される割合が高回転時よりも低い。よって、相対的にロータコア２２よりもコイルエンド３２ｅを効率的に冷却する。

一方、ロータ１２Ｒの高回転時には、冷媒出口２４３ａから飛散する冷媒液の流速が高くなり、連通路５１を通過する割合が低回転時よりも低下し、コイルエンド３２ｅへの供給割合が低下し、ロータコア２２および永久磁石２２ａへの供給割合が上昇する。
これにより、ロータコア２２および永久磁石２２ａを効率的に冷却する。

第１径方向流路２４２ａからから飛散する冷媒液による作用も、上記と同様であり、ロータ１２Ｒの低回転時には、冷媒出口２４３ａから飛散する冷媒液の流速が低い。このため、遮蔽壁部材５を通過してコイルエンド３２ｅに向かう割合が高回転時よりも高く、相対的にロータコア２２よりもコイルエンド３２ｅを効率的に冷却する。

一方、ロータ１２Ｒの高回転時には、冷媒出口２４３ａから飛散する冷媒液の流速が高くなり、連通路５１を通過する割合が低回転時よりも低下し、コイルエンド３２ｅへの供給割合が低下し、ロータコア２２および永久磁石２２ａへの供給割合が上昇する。
これにより、ロータコア２２および永久磁石２２ａを効率的に冷却する。

以上説明した実施の形態１２の回転電機冷却構造では、実施の形態１で説明した上記１）２）３）の効果を奏するのに加え、以下の効果を奏する。
ロータ軸方向流路２４３への冷媒液の供給を、エンドプレート２２２ｅに形成した第２径方向流路２４２ｂから行うようにしたため、ロータコア２２を形成する積層鋼板として、全て同一形状のものを用いることができる。したがって、ロータコア２２の部品点数を削減できるとともに、製造時に異なる形状の鋼板を所定位置に積層する際の手間を削減でき、それによるコスト低減を図ることができる。

（実施の形態１３）
実施の形態１３の回転電機冷却構造について説明する。
図１４は、実施の形態１３の回転電機冷却構造を適用した回転電機の断面図である。
この実施の形態１３は、実施の形態１２の変形例であり、冷媒供給路１３４は、第１ロータ軸方向流路２４３Ａと、第２ロータ軸方向流路２４３Ｂとを備える。両ロータ軸方向流路２４３Ａ，２４３Ｂは、全く同じ構造であるが、冷媒液の供給および冷媒出口２４３ａからの収容空間１４への供給の態様が異なる。

すなわち、ロータ１３Ｒは、実施の形態１２において示した第２径方向流路２４２ｂを備えたエンドプレート２２２ｅを、軸方向に沿う方向の両端に備える。そして、図示のように、第１ロータ軸方向流路２４３は、図において右側の端部が第２径方向流路２４２ｂに連通され、図において左側に冷媒出口２４３ａを備える。一方、第２ロータ軸方向流路２４３ｂは、図において左側の端部が第２径方向流路２４２ｂに連通され、図において左側に冷媒出口２４３ａを備える。

したがって、回転軸心流路３４１は、ロータシャフト２１の一端（図において左側端部）の冷媒入口３４１ａからロータシャフト２１の中心軸に沿って軸方向で冷媒入口３４１ａから遠い側のエンドプレート２２２ｅの位置まで形成されている。

径方向流路２４２は、実施の形態１２と同様の第１径方向流路２４２ａと第２径方向流路２４２ｂとを備えるのに加え、図において右側に示すエンドプレート２２２ｅに形成された第２径方向流路２４２ｂを備える。

なお、上記のように図において左側の冷媒飛散路１４ａには、第１径方向流路２４２ａが開口されていることから、第１ロータ軸方向流路２４３Ａの数よりも第２ロータ軸方向流路２４３Ｂの数を多くした方が好ましい。

以上説明した実施の形態１３の回転電機冷却構造にあっても、実施の形態１２と同様に、ロータ１３Ｒの回転時には、冷媒供給路１３４に供給された冷媒液は、遠心力により、第１径方向流路２４２ａから収容空間１４の冷媒飛散路１４ａを外径方向に飛散する。また、これと並行して、径方向流路２４２、両ロータ軸方向流路２４３Ａ，２４３Ｂを経て、ロータ１３Ｒを冷却した冷媒液が、冷媒出口２４３ａから収容空間１４の冷媒飛散路１４ａを外径方向に飛散する。

そして、実施の形態１２と同様に、ロータ１３Ｒの低回転時には、第１径方向流路２４２ａおよび冷媒出口２４３ａから遮蔽壁部材５を通過してコイルエンド３２ｅに向かう割合が高回転時よりも高く、コイルエンド３２ｅを効率的に冷却する。

一方、ロータ１３Ｒの高回転時には、第１径方向流路２４２ａおよび冷媒出口２４３ａから飛散する冷媒液の流速が高くなり、連通路５１を通過する割合が低回転時よりも低下し、ロータコア２２および永久磁石２２ａを効率的に冷却する。

以上説明した実施の形態１３の回転電機冷却構造では、実施の形態１で説明した上記１）２）３）の効果を奏するのに加え、実施の形態１２と同様に、ロータコア２２を形成する積層鋼板として、全て同一形状のものを用いることができる。
したがって、ロータコア２２の部品点数を削減できるとともに、製造時に異なる形状の鋼板を所定位置に積層する際の手間を削減でき、それによるコスト低減を図ることができる。

以上、本発明の回転電機冷却構造を実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施の形態では、遮蔽壁部材を、ロータコアとハウジングとのいずれか一方に設けた例を示したが、ロータコアとハウジングとの両方に設け、両者の間に連通路を形成してもよい。
また、遮蔽壁として遮蔽壁部材と同様の形状を、ハウジングとロータコアとのいずれかに一体に形成した構成としてもよい。
また、遮蔽壁に連通路を形成するのにあたり、その断面形状は、実施の形態で示した形状に限定されるものではない。

関連出願の相互参照

本出願は、２０１５年７月２８日に日本国特許庁に出願された特願２０１５−１４９０３３に基づいて優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。

Claims (5)

1. 回転電機のロータ内部に冷媒を導入する冷媒供給路と、
   前記ロータの回転に伴いステータのコイルエンドに向かって冷媒が飛散するよう前記冷媒供給路に開口された冷媒出口と、
   を備えた回転電機冷却構造であって、
   前記冷媒出口と前記コイルエンドとの間の冷媒飛散路に、前記ロータの回転時に前記冷媒出口から飛散する前記冷媒の一部を遮蔽する遮蔽壁を設け、
   前記遮蔽壁は、前記冷媒を前記コイルエンドに対して遮蔽する割合が、前記ロータの低回転時に低く、高回転時に高い
   ことを特徴とする回転電機冷却構造。
2. 請求項１に記載の回転電機冷却構造において、
   前記冷媒出口を、前記ロータのロータコアの軸方向の側端面に備え、
   前記遮蔽壁は、前記冷媒飛散路に、前記冷媒出口側と前記コイルエンド側とを連通する連通路を形成するとともに、前記連通路の断面積を、前記ロータコアの前記側端面から遠い側よりも前記ロータコアの前記側端面側を大きく形成した
   ことを特徴とする回転電機冷却構造。
3. 請求項１に記載の回転電機冷却構造において、
   前記冷媒出口を、ロータコアを回転可能に支持するロータシャフトの外周面に備え、
   前記遮蔽壁は、前記冷媒飛散路に、前記冷媒出口側と前記コイルエンド側とを連通する連通路を形成するとともに、前記連通路の断面積を、前記冷媒出口の外径方向正面位置から軸方向に離れた位置側よりも前記外径方向正面位置側を大きく形成した
   ことを特徴とする回転電機冷却構造。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の回転電機冷却構造において、
   前記遮蔽壁を、前記冷媒飛散路の側面を形成する前記回転電機のハウジングおよび前記ロータのロータコアとは別体の遮蔽壁部材により形成した
   ことを特徴とする回転電機冷却構造。
5. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の回転電機冷却構造において、
   前記遮蔽壁を、前記冷媒飛散路の側面を形成する前記回転電機のハウジングと前記ロータのロータコアとのいずれかと一体に形成した
   ことを特徴とする回転電機冷却構造。

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