WO2012035936A1 - 回転電機の冷却構造 - Google Patents

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WO2012035936A1
WO2012035936A1 PCT/JP2011/068945 JP2011068945W WO2012035936A1 WO 2012035936 A1 WO2012035936 A1 WO 2012035936A1 JP 2011068945 W JP2011068945 W JP 2011068945W WO 2012035936 A1 WO2012035936 A1 WO 2012035936A1
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WO
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coil end
collection
coolant
cooling structure
rotating electrical
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PCT/JP2011/068945
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English (en)
French (fr)
Inventor
村上聡
中森幸典
Original Assignee
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets

Definitions

  • the present invention relates to a cooling structure for a rotating electric machine having a coil in a stator.
  • the drive device for a hydraulic pressure generator described in Patent Document 1 supplies oil discharged from a pump to a stator core and a coil end portion via an oil supply pipe and a sub supply pipe, thereby cooling the coil.
  • the cooling oil discharged from the pump is supplied to the stator core and the coil end portion via the cooling oil passage to cool the coil.
  • the characteristic structure of the cooling structure for a rotating electrical machine according to the present invention is arranged above the axis of the rotor shaft in the vertical direction, and houses a cooling liquid supply unit that supplies a cooling liquid to the coil end portion of the stator, and the stator.
  • a strip portion a collection portion that collects the coolant flowing along the ridge portion, and a radial inner side of the coil end portion that overlaps the coil end portion in the axial direction when viewed in the radial direction
  • a dropping unit that drops the coolant collected in the collecting unit.
  • the “rotary electric machine” is used as a concept including any of a motor (electric motor), a generator (generator), and a motor / generator that functions as both a motor and a generator as necessary.
  • “overlap” when viewed in a certain direction means that when the viewpoint is moved in each direction orthogonal to the line-of-sight direction when the direction is the line-of-sight direction, This means that the overlapping viewpoints exist in at least some areas.
  • the cooling liquid is cooled along the ridge part provided in the coil end facing region facing the coil end part.
  • the liquid can be circulated and collected in the collection unit.
  • the dripping portion is arranged at a position overlapping with the coil end portion in the axial direction when viewed in the radial direction, the cooling liquid collected in the collecting portion is positioned below the rotor shaft in the vertical direction. It can be dripped at the part and cooled appropriately.
  • the supply amount of the coolant supplied from the coolant supply portion is related. Accordingly, the cooling efficiency is not lowered, and the coil end portion can be appropriately cooled.
  • the protrusion is provided on the upper side in the vertical direction from the axis of the rotor shaft in the coil end facing region.
  • the protrusion is provided on the upper side in the vertical direction from the axis of the rotor shaft in the coil end facing region, the coolant that has bounced off and scattered off the coil end is efficiently collected. It can be collected in the collection part.
  • the ridge portion extends radially inward from a position radially outside the coil end portion on the inner wall surface.
  • the coolant supplied to the coil end portion rebounds and scatters radially outward of the coil end portion, the coolant is appropriately circulated toward the collection portion and collected. Can be collected in the department.
  • a plurality of the ridge portions are formed, and that all the radially inner ends of the plurality of ridge portions are located in a vertically upper region of the collection portion.
  • the cooling liquid falling due to gravity can be easily collected by the collection unit. Therefore, the cooling liquid can be collected and used without waste, so that the cooling efficiency can be improved.
  • the plurality of protrusions are arranged radially around the rotor shaft.
  • the collection unit is disposed at a position that is radially inward of the coil end unit and overlaps the coil end unit in the axial direction when viewed in the radial direction, and the dripping unit is disposed at a lowermost part of the collection unit. It is preferable that a dropping path is provided.
  • the coolant collected in the collecting part can be dropped from the dropping path to the coil end part on the lower side in the vertical direction than the rotor shaft. Therefore, even in the configuration in which the coolant is supplied from above the coil end portion, the lower portion in the vertical direction of the coil end portion can be cooled. Therefore, temperature unevenness in the coil end portion can be suppressed.
  • a cylindrical support protrusion that protrudes in the axial direction around the rotor shaft on the inner wall surface and supports a bearing of the rotor shaft from the radially outer side is provided, and the collection portion is formed of the support protrusion. It is preferable to have an outer peripheral surface and a collection protrusion that extends radially outward and upward from the outer peripheral surface of the support protrusion and protrudes in the axial direction.
  • the collection portion can be configured using the support protrusion for supporting the bearing of the rotor shaft, and therefore the collection portion can be easily provided on the radially inner side of the coil end portion. be able to.
  • a lid member that covers the upper space of the collection projecting portion from the side opposite to the inner wall surface is attached in contact with at least a part of the axial end surface of the collection projecting portion.
  • the coolant can be stored above the collection unit, and a relatively large amount of coolant can be appropriately supplied to the dropping unit.
  • the rotating electrical machine cooling structure (hereinafter referred to as “cooling structure”) according to the present invention collects the coolant supplied from above the coil end portion toward the coil end portion, and the collected coolant is used as the coolant. It is comprised so that it can supply also to the coil end part of the perpendicular lower side.
  • cooling structure will be described with reference to the drawings.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a rotating electrical machine M to which a cooling structure according to this embodiment is applied.
  • the rotating electrical machine M is configured such that the stator S and the rotor R are housed in a space formed by the case body MC1 and a cover MC2 that covers the opening of the case body MC1.
  • Stator S is fixed to case body MC1.
  • the rotating electrical machine M can output a driving force (rotational power) generated by the rotating electrical machine M to the outside of the rotating electrical machine M.
  • the rotating electrical machine M functions as an electric motor.
  • the rotating electrical machine M can function as a generator that generates power.
  • an example in which the rotating electrical machine M functions as an electric motor will be described.
  • the rotating electrical machine M that functions as an electric motor acquires rotational power by the electromagnetic action of the coil C and the permanent magnet PM. Since the acquisition of the rotational power is a known technique, description thereof is omitted. In the present embodiment, description will be made assuming that the coil C is provided in the stator S and the permanent magnet PM is provided in the rotor R.
  • the rotating electrical machine M is provided with a cooling structure according to the present invention.
  • a cooling structure includes a coolant supply unit 21, a protrusion 22, a collection unit 23, a dropping unit 24, and a lid member 25.
  • the coolant supply unit 21 is disposed vertically above the axis X of the rotor shaft RA, and supplies the coolant to the coil end portion CE of the stator S.
  • the rotor shaft RA is a rotation shaft provided on the radially inner side of the rotor R.
  • the coolant supply unit 21 is arranged on the radially outer side of the stator S located on the upper side in the vertical direction than the rotor shaft RA, that is, on the upper side in the vertical direction of the stator S.
  • the coolant supply part 21 is arrange
  • FIG. 2 shows a front view of the cover MC2 according to the present embodiment.
  • 1 corresponds to a cross-sectional view taken along the line II in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view of the cover MC2 according to the present embodiment.
  • the protruding portion 22 protrudes toward the coil end portion CE in a part of the coil end facing region 70 that is a portion facing the coil end portion CE on the inner wall surface of the case (cover) MC2 that accommodates the stator S.
  • the coil end facing area 70 is an inner wall surface of the cover MC2 facing the coil end portion CE with a predetermined interval.
  • the protruding portion 22 is provided in such a coil end facing region 70 so as to protrude toward the coil end portion CE.
  • the protruding portion 22 is provided on the upper side in the vertical direction from the axis X of the rotor shaft RA in the coil end facing region 70. Therefore, the coolant that is vertically above the axis X of the rotor shaft RA flows along the protrusions 22.
  • the protrusion portion 22 is configured to extend radially inward and downward of the coil end portion CE. As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of ridges 22 are formed. The plurality of protrusions 22 are arranged radially with the rotor axis RA as the center.
  • the radial shape is not limited to the case where all the protrusions 22 are arranged on the radiation extending radially outward from the axis X of the rotor shaft RA, and the radial inner side of the coil end portion CE.
  • all the radially outer ends of the plurality of protrusions 22 are provided in contact with the peripheral wall portion of the cover MC2.
  • the radially outer end is the radially outer end of the ridge 22. Therefore, it is comprised so that it may extend toward the radial inside from the position of the radial outside rather than the coil end part CE in an inner wall surface. As a result, the coolant discharged from the coolant supply unit 21 and scattered upon hitting the coil end portion CE can be reliably caught by the ridge 22 and circulated along the ridge 22.
  • all the radially inner ends of the plurality of protrusions 22 are arranged so as to be positioned in a vertically upper region of the collection unit 23 described later.
  • the radially inner end is the radially inner end of the protrusion 22.
  • the vertically upper region of the collection unit 23 is a region located vertically above the collection unit 23 and is a region overlapping with the collection unit 23 when viewed from vertically above. Therefore, the collection part 23 will be arrange
  • the cover MC2 is provided with a cylindrical support protrusion 80 that protrudes in the axial direction around the rotor shaft RA on the inner wall surface and supports the bearing BRG of the rotor shaft RA from the radially outer side. Protruding in the axial direction around the rotor shaft RA indicates a state of projecting in the axial direction so as to surround the radially outer side of the rotor shaft RA.
  • the bearing BRG is provided between the radially inner side surface of the support projecting portion 80 projecting in this way and the outer circumferential surface of the rotor shaft RA.
  • the rotor shaft RA is supported so as to be rotatable relative to the cover MC2.
  • the collection part 23 includes the outer peripheral surface of the support protrusion 80 and the collection protrusion 81.
  • the outer peripheral surface of the support protrusion 80 is a surface facing the radially outer side among the surfaces of the support protrusion 80 formed in a cylindrical shape.
  • the collection protrusion 81 is a portion that extends radially outward and upward from the outer peripheral surface of the support protrusion 80 and protrudes in the axial direction.
  • the collection protrusion 81 is disposed so as to spread on both sides in the radial direction across the support protrusion 80.
  • a plurality of ridge portions 22 are provided as described above.
  • the collection protrusion 81 is formed integrally with a part of the plurality of protrusions 22. Specifically, among the plurality of ridges 22, the radially inner end of the ridge 22 disposed on the lowermost side in the vertical direction in the cover MC2, and the radially outer end of the collection protrusion 81 Are connected and integrated.
  • the collection part 23 is arranged at a position that is radially inside the coil end part CE and overlaps the coil end part CE in the axial direction when viewed in the radial direction.
  • the collection portion 23 and the coil end portion CE are in a state having at least part of a portion that is in the same position with respect to the arrangement in the axial direction. Therefore, as will be described later, the cooling liquid can be supplied to the coil end part CE located below the dropping part 24 only by dropping the cooling liquid from the dropping part 24 provided in the collection part 23.
  • the protrusion 22 on the lowermost side in the vertical direction is integrally formed with the radially inner end thereof connected to the collection protrusion 81.
  • the radially inner end of the ridge 22 that is not the lowest in the vertical direction is provided on the upper side in the vertical direction with respect to the support protrusion 80 and the collection protrusion 81.
  • the projecting height in the axial direction decreases stepwise.
  • the protrusion 22 on the lowermost side in the vertical direction described above is provided connected to the collection protrusion 81, but the height at which the collection protrusion 81 protrudes is the protrusion at the radially inner end of the protrusion 22. It is formed higher than the height to make a step.
  • the lid member 25 is provided so as to cover the upper space of the collection projection 81 from the side opposite to the inner wall surface.
  • the side opposite to the inner wall surface is the rotor R side of the collection protrusion 81.
  • the upper space of the collection protrusion 81 is the space above the collection protrusion 81 in the vertical direction, and the space partitioned by the outer peripheral surface of the support protrusion 80, the collection protrusion 81, and the inner wall surface. Equivalent to.
  • the lid member 25 is attached in contact with at least a part of the end surface in the axial direction of the collection projection 81 so as to cover such a space. That is, at least a part of the above-described space is partitioned by the lid member 25 from the side facing the inner wall surface. As a result, a predetermined amount of the coolant flowing along the ridge portion 22 can be stored in the collection portion 23.
  • the dropping unit 24 is disposed at a position that is radially inward of the coil end unit CE and overlaps the coil end unit CE in the axial direction when viewed in the radial direction, and drops the coolant collected by the collecting unit 23. . That is, the dripping portion 24 is disposed on the inner side in the radial direction of the coil end portion CE, and the dripping portion 24 and the coil end portion CE at least partially have a portion that is in the same position with respect to the axial arrangement. State. Such a dropping unit 24 drops the coolant collected by the collecting unit 23 onto the coil end portion CE located below the dropping unit 24.
  • a dropping path as the dropping unit 24 is provided at the lowermost part of the collecting unit 23.
  • the drip path 24 is a communication path that connects the upper space of the collection protrusion 81 and the lower side of the collection protrusion 81 in the vertical direction, and is provided in the collection protrusion 81 along the vertical direction in this example. It is done. For this reason, it becomes possible to discharge
  • the dropping part 24 is a through-hole penetrating the collection projecting part 81.
  • the coolant supplied from the coolant supply unit 21 hits the coil end portion CE and bounces off and scatters, the coil end facing region 70 facing the coil end portion CE.
  • the coolant can be circulated along the ridges 22 provided on the ridges and collected in the collection unit 23.
  • the cooling fluid collected by the collection part 23 is perpendicular
  • the cooling liquid supplied from the coolant supply portion 21 can be used. Regardless of the supply amount, the cooling efficiency does not decrease, and the coil end portion CE can be appropriately cooled.
  • the collection protrusion 81 is configured to extend radially outward and upward from the outer peripheral surface of the support protrusion 80, but the collection part 23 according to the present embodiment. Is different from the first embodiment in that it is configured to be separated from the support protrusion 80.
  • the one part of several protrusion part 22 demonstrated the structure provided by connecting with the collection protrusion part 81
  • the protrusion part 22 which concerns on this embodiment is It differs from said 1st embodiment by the point by which all are separated from the collection part 23 and provided.
  • the protrusion part 22 and the collection part 23 which concern on this embodiment are demonstrated centering around difference with said 1st embodiment. Note that points not particularly described are the same as those in the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the rotating electrical machine M to which the cooling structure according to this embodiment is applied.
  • FIG. 5 is a front view of the case cover MC2 according to the present embodiment. 4 corresponds to a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
  • FIG. 6 is a perspective view of the cover MC2 according to the present embodiment.
  • a plurality of protrusions 22 according to this embodiment are also formed in the same manner as in the first embodiment described above.
  • the plurality of protrusions 22 are arranged on the radiation extending radially outward from the axis X of the rotor shaft RA.
  • all the radially inner ends of the plurality of protrusions 22 are provided in contact with the outer peripheral surface of the support protrusion 80. Therefore, the coolant supplied from the coolant supply unit 21 and flowing along the protrusions 22 flows to the support protrusion 80. The coolant that has circulated to the support protrusion 80 falls to the collection unit 23 due to gravity and is collected.
  • the collection part 23 is provided so as to protrude from the inner wall surface of the case cover MC2 toward the coil end part CE in the rotor axial direction. Moreover, the collection part 23 is arrange
  • a dripping path 24 is provided at the bottom of the collecting unit 23.
  • the dripping path 24 is provided along the vertical direction.
  • the ridge portion 22 has been described as being provided above the axis X of the rotor shaft RA in the coil end facing region 70 in the vertical direction.
  • the scope of application of the present invention is not limited to this.
  • positioning which can flow a cooling fluid toward the collection part 23 it is naturally possible to provide only in the perpendicular direction lower than the axial center X of rotor axis
  • the protruding portion 22 has been described as extending radially inward from a position radially outside the coil end portion CE on the inner wall surface.
  • the scope of application of the present invention is not limited to this.
  • the protrusion 22 can be configured to extend radially inward from a position radially inward of the coil end portion CE on the inner wall surface. Even in such a case, it is naturally possible to circulate the coolant along the protruding portion 22.
  • the protrusion part 22 was formed with two or more.
  • the ridge portion 22 can also be constituted by one. Even in such a case, it is possible to appropriately circulate the coolant through the protrusion.
  • FIG. 2 six ridges 22 are shown, and in FIG. 5, four ridges 22 are shown. These are merely examples, and it is naturally possible to configure with other numbers, and it is not necessary to prepare symmetrically across the axis X of the rotor axis RA.
  • the collection unit 23 is arranged at a position that is radially inside the coil end unit CE and overlaps the coil end unit CE in the axial direction when viewed in the radial direction. It demonstrated that the dripping path as the dripping part 24 was provided in the lowest part. However, the scope of application of the present invention is not limited to this. It suffices that at least the drip portion 24 is disposed radially inside the coil end portion CE and overlaps the coil end portion CE in the axial direction when viewed in the radial direction, and the collecting portion 23 is different from the above embodiment. It may be arranged at a position. Of course, it is also possible to provide the dripping part 24 in positions other than the lowest part of the collection part 23. FIG.
  • the lid member 25 is attached to and attached to at least a part of the axial end surface of the collection protrusion 81 from the side opposite to the inner wall surface.
  • the scope of application of the present invention is not limited to this.
  • the first embodiment may be configured without the lid member 25, and the second embodiment may naturally be configured with the lid member 25.
  • the dropping part 24 has been described as being a through hole penetrating the collection projecting part 81.
  • the dropping part 24 may be constituted by a groove provided on the surface of the collection projecting part 81 opposite to the inner wall surface.
  • the scope of application of the present invention is not limited to this. That is, the dripping portion 24 can be configured without providing a through hole or a groove. In such a case, the portion where the coolant collected in the collection unit 23 overflows from the collection unit 23 corresponds to the “dropping unit” according to the present invention.
  • the portion where the coolant overflows from the lid member 25 is the present invention. It corresponds to the “dropping part”.
  • the lid member 25 as described above is not provided, the lowermost portion of the collection projecting portion 81 is a dropping portion.
  • the cooling structure of the rotating electrical machine M provided with the dropping portion 24 having no through hole or groove is also within the scope of the present invention.
  • the present invention can be used for a cooling structure of a rotating electric machine having a coil in a stator.

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Abstract

　冷却液の噴射量或いは供給量に関わらず、冷却効率が低下することがなく、適切にステータコアやコイルエンドを冷却することが可能な回転電機の冷却構造を実現する。回転電機の冷却構造は、ロータ軸ＲＡの軸心よりも鉛直方向上側に配置され、ステータのコイルエンド部ＣＥに冷却液を供給する冷却液供給部２１と、ステータを収容するケースＭＣ２の内壁面におけるコイルエンド部ＣＥに対向する部分であるコイルエンド対向領域７０の一部に、コイルエンド部ＣＥ側へ向かって突出すると共に、コイルエンド部ＣＥの径方向内側且つ下方向へ延びる突条部２２と、当該突条部２２に沿って流通した冷却液を捕集する捕集部２３と、コイルエンド部ＣＥの径方向内側であって径方向に見てコイルエンド部ＣＥと軸方向に重複する位置に配置され、捕集部２３に捕集された冷却液を滴下する滴下部２４と、を備える。

Description

回転電機の冷却構造
　本発明は、ステータにコイルを有する回転電機の冷却構造に関する。
　従来、コイルを有するステータと永久磁石を有するロータとを備えた回転電機が利用されている。このような回転電機は出力に応じてコイルや永久磁石の発熱量が大きくなる。発熱が過度に進行すると、コイルにおいては当該コイルを構成する導体を互いに絶縁する絶縁ワニスや各相コイル間を互いに絶縁する絶縁紙が絶縁破壊される可能性がある。そこで、コイルを冷却することが望まれる。このような技術として、下記に出典を示す特許文献１及び特許文献２に記載されるものがある。
　特許文献１に記載の油圧発生装置用の駆動装置は、ポンプから吐出されるオイルをオイル供給管、副供給管を介してステータコアやコイルエンド部に供給し、コイルを冷却している。また、特許文献２に記載のステータ冷却構造でも、ポンプから吐出される冷却油を冷却油路を介してステータコアやコイルエンド部に供給し、コイルを冷却している。
　このような特許文献１及び２に記載の技術では、ステータコアやコイルエンド部に供給された冷却液がステータコアやコイルエンド部の表面を伝って重力により落下する際、冷却液に熱を伝達することによりステータコアやコイルエンド部を冷却している。そのため、コイルの発熱量が大きい場合には、冷却効果を維持するために冷却液の供給量を増加する必要がある。
特開２００３－３３６７２５号公報 特開２００９－１３６０７０号公報
　特許文献１及び２に記載の技術において、コイルの発熱量に合わせて冷却液の供給量を増加した場合には冷却液の流速も増す。このため、ステータのコイルエンド部に供給した冷却液が当該コイルエンド部に当たって飛散し、冷却液がコイルエンド部と熱交換することなく、落下してしまい、冷却液の供給量とコイルエンド部を伝わって重力落下する冷却液量とが一致せず、冷却効率が低下するという課題があった。また、冷却液量の増加に比例して、コイルエンド部における冷却液の供給部位である鉛直方向上方部位の熱交換は促進されるが、相対的に鉛直方向下方部位の熱交換は供給量に比例して促進されず、コイルエンド部に温度ムラが生じやすい、という課題があった。
　そこで、上記問題に鑑み、冷却液の供給量に関わらず、冷却効率が低下することがなく、適切にコイルエンド部を冷却することが可能な回転電機の冷却構造を実現することが望まれる。
　本発明に係る回転電機の冷却構造の特徴構成は、ロータ軸の軸心よりも鉛直方向上側に配置され、ステータのコイルエンド部に冷却液を供給する冷却液供給部と、前記ステータを収容するケースの内壁面における前記コイルエンド部に対向する部分であるコイルエンド対向領域の一部に、前記コイルエンド部側へ向かって突出すると共に、前記コイルエンド部の径方向内側且つ下方向へ延びる突条部と、前記突条部に沿って流通した前記冷却液を捕集する捕集部と、前記コイルエンド部の径方向内側であって径方向に見て前記コイルエンド部と軸方向に重複する位置に配置され、前記捕集部に捕集された冷却液を滴下する滴下部と、を備える点にある。
　なお、本願において「回転電機」は、モータ（電動機）、ジェネレータ（発電機）、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。また、本願では、２つの部材の配置に関して、ある方向に見て「重複」とは、当該方向を視線方向として当該視線方向に直交する各方向に視点を移動させた場合に、２つの部材が重なって見える視点が少なくとも一部の領域に存在することを意味する。
　このような特徴構成とすれば、コイルエンド部に供給された冷却液が跳ね返って飛散した場合であっても、コイルエンド部に対向するコイルエンド対向領域に設けられた突条部に沿って冷却液を流通させ、捕集部に捕集することができる。
　また、径方向に見てコイルエンド部と軸方向に重複する位置に滴下部が配置されているので、捕集部に捕集した冷却液をロータ軸よりも鉛直方向下側に位置するコイルエンド部に滴下して適切に冷却することができる。このように、本発明によれば、コイルエンド部に供給した後、飛散した冷却液もコイルエンド部の冷却に用いることができるので、冷却液供給部から供給される冷却液の供給量に関わらず、冷却効率が低下することがなく、適切にコイルエンド部を冷却することが可能となる。
　ここで、前記突条部は、前記コイルエンド対向領域における前記ロータ軸の軸心よりも鉛直方向上側に設けられていると好適である。
　このような構成によれば、コイルエンド対向領域におけるロータ軸の軸心よりも鉛直方向上側に突条部が設けられているので、コイルエンド部に当たって跳ね返って飛散した冷却液を効率的に集めて、捕集部に捕集することができる。
　また、前記突条部は、前記内壁面における前記コイルエンド部よりも径方向外側の位置から径方向内側へ向かって延びていると好適である。
　このような構成によれば、コイルエンド部に供給された冷却液が跳ね返って、コイルエンド部の径方向外側に飛散した場合であっても、適切に捕集部へ向けて流通させ、捕集部に捕集することができる。
　また、前記突条部が複数形成され、当該複数の突条部の全ての径方向内側端が、前記捕集部の鉛直上方領域内に位置していると好適である。
　このような構成とすれば、突条部に沿って流通してきた後、重力により落下する冷却液を容易に捕集部により捕集することができる。したがって、冷却液を無駄なく捕集して利用できるので、冷却効率を高めることができる。
　また、前記複数の突条部が、前記ロータ軸を中心とする放射状に配置されていると好適である。
　このような構成とすれば、突条部に沿って流通する冷却液を容易に１箇所に集めることができる。したがって、冷却液を無駄なく捕集して利用できるので、冷却効率を高めることができる。
　また、前記捕集部が、前記コイルエンド部の径方向内側であって径方向に見て前記コイルエンド部と軸方向に重複する位置に配置され、前記捕集部の最下部に前記滴下部としての滴下路が設けられていると好適である。
　このような構成とすれば、捕集部に捕集された冷却液を滴下路からロータ軸よりも鉛直方向下側のコイルエンド部に滴下することができる。したがって、コイルエンド部の上方から冷却液が供給される構成においても、コイルエンド部の鉛直方向下側部分を冷却することができる。よって、コイルエンド部の温度ムラを抑制できる。
　また、前記内壁面における前記ロータ軸の周囲で軸方向に突出し、前記ロータ軸の軸受を径方向外側から支持する円筒状の支持突出部が設けられ、前記捕集部が、前記支持突出部の外周面と、当該支持突出部の外周面から径方向外側且つ上方向へ延びると共に軸方向に突出する捕集突出部と、を有すると好適である。
　このような構成とすれば、ロータ軸の軸受を支持するための支持突出部を利用して捕集部を構成することができるので、コイルエンド部の径方向内側に容易に捕集部を設けることができる。
　また、前記内壁面とは反対側から前記捕集突出部の上方空間を覆う蓋部材が、前記捕集突出部の軸方向端面の少なくとも一部に当接して取り付けられていると好適である。
　このような構成とすれば、捕集部の上方に冷却液を貯留することができ、比較的多くの冷却液を適切に滴下部に供給することができる。
第一の実施形態に係る回転電機の冷却構造を適用した回転電機の断面図である。 第一の実施形態に係るカバーの正面図である。 第一の実施形態に係るカバーの斜視図である。 第二の実施形態に係る回転電機の冷却構造を適用した回転電機の断面図である。 第二の実施形態に係るカバーの正面図である。 第二の実施形態に係るカバーの斜視図である。
　本発明に係る回転電機の冷却構造（以下「冷却構造」とする）は、コイルエンド部の上方から当該コイルエンド部に向かって供給された冷却液を捕集し、当該捕集した冷却液を鉛直方向下側のコイルエンド部にも供給することが可能なように構成されている。以下、本冷却構造について図面を用いて説明する。
１．第一の実施形態
　図１には、本実施形態に係る冷却構造を適用した回転電機Ｍの断面図が示される。図１に示されるように、回転電機Ｍはケース本体ＭＣ１と当該ケース本体ＭＣ１の開口部を覆うカバーＭＣ２とで形成される空間内にステータＳとロータＲとが収納されるように構成され、ステータＳはケース本体ＭＣ１に固定される。
　回転電機Ｍは、当該回転電機Ｍが発生する駆動力（回転動力）を回転電機Ｍの外部に出力することが可能である。このような場合には回転電機Ｍは電動機として機能する。また、回転電機Ｍに外部から駆動力（回転動力）を伝達することにより、当該回転電機Ｍが発電を行う発電機として機能することも可能である。本実施形態では回転電機Ｍが電動機として機能している場合の例を説明する。
　電動機として機能する回転電機Ｍは、コイルＣと永久磁石ＰＭとの電磁作用により回転動力を取得する。この回転動力の取得は公知技術であるため説明は省略する。本実施形態においては、コイルＣはステータＳに備えられ、永久磁石ＰＭはロータＲに備えられるものとして説明する。
　コイルＣに流れる電流は、回転電機Ｍの負荷が大きくなるにつれて大きくなる。このため、コイルＣはジュール熱により発熱する。このようなコイルＣを冷却するために、回転電機Ｍには、本発明に係る冷却構造が設けられる。このような冷却構造は、冷却液供給部２１、突条部２２、捕集部２３、滴下部２４、蓋部材２５を備えて構成される。
　冷却液供給部２１は、ロータ軸ＲＡの軸心Ｘよりも鉛直方向上側に配置され、ステータＳのコイルエンド部ＣＥに冷却液を供給する。ロータ軸ＲＡとは、ロータＲの径方向内側に備えられる回転軸である。本実施形態では、冷却液供給部２１は、ロータ軸ＲＡよりも鉛直方向上側に位置するステータＳの径方向外側、すなわち、ステータＳの鉛直方向上側に配置される。また、本実施形態では、冷却液供給部２１はロータ軸方向に沿って２箇所に配置される。これにより、冷却液供給部２１から放出された冷却液は、重力によってコイルエンド部ＣＥに供給される。
　ここで、図２には、本実施形態に係るカバーＭＣ２の正面図が示される。なお、図１は、図２のI－I線における断面図に相当する。また、図３は、本実施形態に係るカバーＭＣ２の斜視図を示したものである。突条部２２は、ステータＳを収容するケース（カバー）ＭＣ２の内壁面におけるコイルエンド部ＣＥに対向する部分であるコイルエンド対向領域７０の一部に、コイルエンド部ＣＥ側に向かって突出して設けられる。コイルエンド対向領域７０とは、コイルエンド部ＣＥに対して所定の間隔をあけて対向するカバーＭＣ２の内壁面である。突条部２２は、このようなコイルエンド対向領域７０に、コイルエンド部ＣＥ側に突出するように設けられる。
　突条部２２は、コイルエンド対向領域７０におけるロータ軸ＲＡの軸心Ｘよりも鉛直方向上側に設けられる。したがって、ロータ軸ＲＡの軸心Ｘよりも鉛直方向上側にある冷却液が、突条部２２に沿って流通する。
　また、突条部２２は、コイルエンド部ＣＥの径方向内側且つ下方向へ延びるように構成される。突条部２２は、図２及び図３に示されるように、複数形成される。これらの複数の突条部２２は、ロータ軸ＲＡを中心とする放射状に配置される。放射状とは、全ての突条部２２がロータ軸ＲＡの軸心Ｘから径方向外側に向かって延びる放射線上に配置されるものに限定されるわけではなく、コイルエンド部ＣＥの径方向内側と外側とを結ぶように配置されている状態をいう。したがって、突条部２２が前記放射線上から外れて配置されている状態も含まれる。
　また、複数の突条部２２の全ての径方向外側端が、カバーＭＣ２の周壁部に当接して設けられる。径方向外側端とは、突条部２２の径方向外側の端部である。したがって、内壁面におけるコイルエンド部ＣＥよりも径方向外側の位置から径方向内側へ向けて延びるように構成される。これにより、冷却液供給部２１から放出され、コイルエンド部ＣＥに当たって飛散した冷却液を突条部２２により確実に捕らえ、当該突条部２２に沿って流通させることが可能となる。
　更に、複数の突条部２２の全ての径方向内側端は、後述する捕集部２３の鉛直上方領域内に位置するよう配置される。径方向内側端とは、突条部２２の径方向内側の端部である。捕集部２３の鉛直上方領域とは、捕集部２３に対して鉛直上方に位置する領域であって、鉛直上方から見て捕集部２３と重複する位置となる領域である。したがって、全ての突条部２２の径方向内側端の鉛直下方には、捕集部２３が配置されることになる。このため、突条部２２に沿って流通し、突条部２２の下端である径方向内側端から落下した冷却液は、捕集部２３により捕集される。
　ここで、カバーＭＣ２には、内壁面におけるロータ軸ＲＡの周囲で軸方向に突出し、ロータ軸ＲＡの軸受ＢＲＧを径方向外側から支持する円筒状の支持突出部８０が設けられる。ロータ軸ＲＡの周囲で軸方向に突出するとは、ロータ軸ＲＡの径方向外側を囲むように軸方向に突出している状態を示す。このように突出している支持突出部８０の径方向内側面とロータ軸ＲＡの外周面との間に軸受ＢＲＧが設けられる。これにより、ロータ軸ＲＡがカバーＭＣ２に対して相対回転可能に支持される。
　捕集部２３は、このような支持突出部８０の外周面と、捕集突出部８１とを有して構成される。支持突出部８０の外周面とは、円筒状に形成された支持突出部８０が有する面のうち、径方向外側を向く面である。捕集突出部８１とは、支持突出部８０の外周面から径方向外側且つ上方向へ延びると共に軸方向に突出する部分である。ここでは、捕集突出部８１は、支持突出部８０を挟んで径方向両側に広がるように配置されている。本実施形態では、上述のように突条部２２は複数設けられる。ここでは、捕集突出部８１は、複数の突条部２２の一部と一体的に形成されている。具体的には、複数の突条部２２のうち、カバーＭＣ２において最も鉛直方向下側に配置された突条部２２の径方向内側端部と、捕集突出部８１の径方向外側端部とが接続されて一体化されている。
　また、捕集部２３は、コイルエンド部ＣＥの径方向内側であって径方向に見てコイルエンド部ＣＥと軸方向に重複する位置に配置される。すなわち、コイルエンド部ＣＥの径方向内側において、捕集部２３とコイルエンド部ＣＥとが、軸方向の配置に関して同じ位置となる部分を少なくとも一部に有している状態とされる。したがって、後述するように、捕集部２３に設けられた滴下部２４から冷却液を滴下するだけで、当該滴下部２４の下方に位置するコイルエンド部ＣＥに冷却液を供給することができる。
　ここで、図３に示されるように、鉛直方向最下側の突条部２２は、径方向内側端が捕集突出部８１に接続されて一体的に形成される。一方、鉛直方向最下側でない突条部２２の径方向内側端は、支持突出部８０及び捕集突出部８１に対して鉛直方向上側に離間して設けられる。また、各突条部２２は径方向外側端から径方向内側端に近づくにつれて、段階的に軸方向の突出する高さ（すなわち、軸方向高さ）が低くなる。上述の鉛直方向最下側の突条部２２は、捕集突出部８１と接続されて設けられるが、捕集突出部８１は突出する高さが、突条部２２の径方向内側端の突出する高さよりも高く形成され、段差を生じている。
　蓋部材２５は、内壁面とは反対側から捕集突出部８１の上方空間を覆うように設けられる。ここで、内壁面と反対側とは、捕集突出部８１のロータＲ側である。捕集突出部８１の上方空間とは、捕集突出部８１の鉛直方向上側の空間であり、支持突出部８０の外周面と、捕集突出部８１と、内壁面とで仕切られた空間が相当する。蓋部材２５は、このような空間を覆うように、捕集突出部８１の軸方向端面の少なくとも一部に当接して取り付けられる。すなわち、上述の空間の少なくとも一部が、内壁面に対向する側から蓋部材２５により仕切られる。これにより、突条部２２に沿って流通した冷却液を捕集部２３で所定量、貯留することが可能となる。
　滴下部２４は、コイルエンド部ＣＥの径方向内側であって径方向に見てコイルエンド部ＣＥと軸方向に重複する位置に配置され、捕集部２３に捕集された冷却液を滴下する。すなわち、滴下部２４がコイルエンド部ＣＥの径方向内側に配置されるとともに、滴下部２４とコイルエンド部ＣＥとが、軸方向の配置に関して同じ位置となる部分を少なくとも一部に有している状態とされる。このような滴下部２４は、捕集部２３に捕集された冷却液を当該滴下部２４の下方に位置するコイルエンド部ＣＥに滴下する。
　本実施形態では、捕集部２３の最下部に滴下部２４としての滴下路が設けられている。以下では、滴下路に符号２４を付して説明する。滴下路２４は、上述の捕集突出部８１の上方空間と捕集突出部８１の鉛直方向下側とを連通する連通路であり、本例では鉛直方向に沿って捕集突出部８１に設けられる。このため、捕集部２３により捕集された冷却液を鉛直下方向に放出することが可能となり、鉛直方向下側のコイルエンド部ＣＥに冷却液を供給することができる。したがって、ロータ軸ＲＡよりも鉛直方向下側に位置するコイルエンド部ＣＥを冷却することが可能となる。なお、図示の例では、滴下部２４（滴下路）は、捕集突出部８１を貫通する貫通孔とされている。ここで、滴下部２４（滴下路）を捕集突出部８１における内壁面と反対側の面に設けた溝により構成しても良い。
　このように、本冷却構造によれば、冷却液供給部２１から供給された冷却液がコイルエンド部ＣＥに当たって跳ね返り、飛散した場合であっても、コイルエンド部ＣＥに対向するコイルエンド対向領域７０に設けられた突条部２２に沿って冷却液を流通させ、捕集部２３に捕集することができる。
　また、径方向に見てコイルエンド部ＣＥと軸方向に重複する位置に滴下部２４が配置されているので、捕集部２３に捕集した冷却液をロータ軸ＲＡよりも鉛直方向下側に位置するコイルエンド部ＣＥに滴下して適切に冷却することができる。このように、本冷却構造によれば、コイルエンド部ＣＥに供給した後、飛散した冷却液もコイルエンド部ＣＥの冷却に用いることができるので、冷却液供給部２１から供給される冷却液の供給量に関わらず、冷却効率が低下することがなく、適切にコイルエンド部ＣＥを冷却することが可能となる。
２．第二の実施形態
　次に、本発明の第二の実施形態について説明する。上記第一の実施形態では、捕集突出部８１が支持突出部８０の外周面から径方向外側且つ上方向へ延びるように構成されているとして説明したが、本実施形態に係る捕集部２３は支持突出部８０と離間して構成されている点で上記第一の実施形態とは異なる。また、上記第一の実施形態では、複数の突条部２２の一部が捕集突出部８１と接続されて設けられている構成について説明したが、本実施形態に係る突条部２２は、全てが捕集部２３と離間して設けられている点で上記第一の実施形態と異なる。以下では、本実施形態に係る突条部２２及び捕集部２３について、上記第一の実施形態との相違点を中心として説明する。なお、特に説明しない点については、上記第一の実施形態と同様とする。
　図４は、本実施形態に係る冷却構造を適用した回転電機Ｍの断面図である。図５は、本実施形態に係るケースカバーＭＣ２の正面図である。なお、図４は図５におけるIV－IV線の断面図に相当する。図６は、本実施形態に係るカバーＭＣ２の斜視図である。図４－図６に示されるように、本実施形態に係る突条部２２も、上述の第一の実施形態と同様に、複数形成される。本例では、複数の突条部２２が、ロータ軸ＲＡの軸心Ｘから径方向外側に向かって延びる放射線上に配置されている。また、複数の突条部２２の全ての径方向内側端は、支持突出部８０の外周面に接して設けられる。したがって、冷却液供給部２１から供給され、突条部２２に沿って流通する冷却液は、支持突出部８０まで流通する。支持突出部８０まで流通した冷却液は、重力により捕集部２３に落下し、捕集される。
　捕集部２３は、ケースカバーＭＣ２の内壁面からロータ軸方向のコイルエンド部ＣＥ側に突出するように設けられる。また、捕集部２３は、コイルエンド部ＣＥの径方向内側であって径方向に見てコイルエンド部ＣＥと軸方向に重複するように配置される。本実施形態では、捕集部２３は、図５及び図６に示されるように少なくともロータ軸ＲＡの軸心Ｘよりも鉛直方向下側の領域において周方向に沿って延びる円弧状に形成されている。
　捕集部２３の最下部には、滴下路２４が設けられる。滴下路２４は、鉛直方向に沿って設けられる。これにより、捕集部２３により捕集された冷却液を重力落下させ、ロータ軸ＲＡの鉛直方向下側に位置するコイルエンド部ＣＥに供給することが可能となる。したがって、コイルエンド部ＣＥを適切に冷却することが可能となる。
３．その他の実施形態
　最後に、本発明のその他の実施形態について説明する。なお、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
（１）上記実施形態では、突条部２２は、コイルエンド対向領域７０におけるロータ軸ＲＡの軸心Ｘよりも鉛直方向上側に設けられているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば、突条部２２をコイルエンド対向領域７０におけるロータ軸ＲＡの軸心Ｘよりも鉛直方向下側にも設けることは当然に可能である。また、捕集部２３に向けて冷却液を流すことができる配置とされるのであれば、ロータ軸ＲＡの軸心Ｘよりも鉛直方向下側にのみ設けることも当然に可能である。このような場合であっても、飛散した冷却液を突条部２２に沿って流通させ、捕集部２３から滴下部２４を介してコイルエンド部ＣＥに冷却液を供給することは当然に可能である。
（２）上記実施形態では、突条部２２は内壁面におけるコイルエンド部ＣＥよりも径方向外側の位置から径方向内側へ向かって延びているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。突条部２２は内壁面におけるコイルエンド部ＣＥよりも径方向内側の位置から径方向内側へ向かって延びるように構成することも当然に可能である。このような場合であっても、突条部２２に沿って冷却液を流通させることは当然に可能である。
（３）上記実施形態では、突条部２２が複数形成されるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。突条部２２は１本で構成することも可能である。このような場合であっても、適切に突条部に冷却液を流通させることは可能である。また、図２においては６本の突条部２２を示し、図５においては４本の突条部２２を示した。これらは単なる例示であり、他の本数で構成することも当然に可能であるし、ロータ軸ＲＡの軸心Ｘを挟んで左右対称に備える必要もない。
（４）上記実施形態では、複数の突条部２２の全ての径方向内側端が、捕集部２３の鉛直上方領域内に位置しているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。突条部２２の径方向内側端が、少なくとも隣接下方の突条部２２と鉛直方向に見て重複する位置に配置されていれば良い。このような構成とすることにより、突条部２２の径方向内側端まで流通した冷却液を隣接下方の突条部２２に落下させることができる。したがって、鉛直方向最下方の突条部２２の径方向内側端のみを、捕集部２３の鉛直上方領域内に位置させれば、冷却液を適切に捕集部２３へ集めることができる。
（５）上記実施形態では、複数の突条部２２が、ロータ軸ＲＡを中心とする放射状に配置されているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。複数の突条部２２を放射状以外の形状で配置することも当然に可能である。
（６）上記実施形態では、捕集部２３が、コイルエンド部ＣＥの径方向内側であって径方向に見てコイルエンド部ＣＥと軸方向に重複する位置に配置され、捕集部２３の最下部に滴下部２４としての滴下路が設けられているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。少なくとも滴下部２４がコイルエンド部ＣＥの径方向内側であって径方向に見てコイルエンド部ＣＥと軸方向に重複する位置に配置されていれば良く、捕集部２３は上記実施形態と異なる位置に配置されていても良い。また、捕集部２３の最下部以外の位置に滴下部２４を設けることも当然に可能である。
（７）上記実施形態では、捕集突出部８１の軸方向端面の少なくとも一部に内壁面とは反対側から蓋部材２５が当接して取り付けられているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば、第一の実施形態において蓋部材２５を備えずに構成することも可能であるし、第二の実施形態において蓋部材２５を備えて構成することも当然に可能である。
（８）上記実施形態では、滴下部２４（滴下路）は、捕集突出部８１を貫通する貫通孔とされているとして説明した。また、滴下部２４（滴下路）が捕集突出部８１における内壁面と反対側の面に設けた溝により構成しても良いとも説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。すなわち、滴下部２４として貫通孔や溝を設けずに構成することも可能である。係る場合には、捕集部２３に捕集された冷却液が当該捕集部２３から溢れる部位が、本発明に係る「滴下部」に相当する。もちろん、上述のように、捕集突出部８１の軸方向端面の少なくとも一部に内壁面とは反対側から蓋部材２５を備える場合には、当該蓋部材２５から冷却液が溢れる部位が本発明に係る「滴下部」に相当する。また、上述のような蓋部材２５を備えない場合には、捕集突出部８１の最下部が滴下部となる。このような貫通孔や溝を有しない滴下部２４を備えた回転電機Ｍの冷却構造も本発明の権利範囲である。
　本発明は、ステータにコイルを有する回転電機の冷却構造に利用することができる。
　２１：冷却液供給部
　２２：突条部
　２３：捕集部
　２４：滴下部（滴下路）
　２５：蓋部材
　７０：コイルエンド対向領域
　８０：支持突出部
　８１：捕集突出部
　ＣＥ：コイルエンド部
　ＭＣ１：ケース
　ＭＣ２：ケース
　ＲＡ：ロータ軸
　Ｓ：ステータ
　Ｘ：軸心

Claims (8)

  1. 　ロータ軸の軸心よりも鉛直方向上側に配置され、ステータのコイルエンド部に冷却液を供給する冷却液供給部と、
    　前記ステータを収容するケースの内壁面における前記コイルエンド部に対向する部分であるコイルエンド対向領域の一部に、前記コイルエンド部側へ向かって突出すると共に、前記コイルエンド部の径方向内側且つ下方向へ延びる突条部と、
    　前記突条部に沿って流通した前記冷却液を捕集する捕集部と、
    　前記コイルエンド部の径方向内側であって径方向に見て前記コイルエンド部と軸方向に重複する位置に配置され、前記捕集部に捕集された冷却液を滴下する滴下部と、
    を備えた回転電機の冷却構造。
  2. 　前記突条部は、前記コイルエンド対向領域における前記ロータ軸の軸心よりも鉛直方向上側に設けられている請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
  3. 　前記突条部は、前記内壁面における前記コイルエンド部よりも径方向外側の位置から径方向内側へ向かって延びている請求項１又は２に記載の回転電機の冷却構造。
  4. 　前記突条部が複数形成され、当該複数の突条部の全ての径方向内側端が、前記捕集部の鉛直上方領域内に位置している請求項１から３のいずれか一項に記載の回転電機の冷却構造。
  5. 　前記複数の突条部が、前記ロータ軸を中心とする放射状に配置されている請求項４に記載の回転電機の冷却構造。
  6. 　前記捕集部が、前記コイルエンド部の径方向内側であって径方向に見て前記コイルエンド部と軸方向に重複する位置に配置され、前記捕集部の最下部に前記滴下部としての滴下路が設けられている請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電機の冷却構造。
  7. 　前記内壁面における前記ロータ軸の周囲で軸方向に突出し、前記ロータ軸の軸受を径方向外側から支持する円筒状の支持突出部が設けられ、
    　前記捕集部が、前記支持突出部の外周面と、当該支持突出部の外周面から径方向外側且つ上方向へ延びると共に軸方向に突出する捕集突出部と、を有する請求項１から６のいずれか一項に記載の回転電機の冷却構造。
  8. 　前記内壁面とは反対側から前記捕集突出部の上方空間を覆う蓋部材が、前記捕集突出部の軸方向端面の少なくとも一部に当接して取り付けられている請求項７に記載の回転電機の冷却構造。
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