WO2022259635A1

WO2022259635A1 - 回転電機

Info

Publication number: WO2022259635A1
Application number: PCT/JP2022/007474
Authority: WO
Inventors: 聡村上; スブラタサハ; 正樹乙守
Original assignee: 株式会社アイシン
Priority date: 2021-06-09
Filing date: 2022-02-24
Publication date: 2022-12-15

Abstract

ステータコアと、ステータコアに巻装されたステータコイルと、ステータコアの径方向外側を覆うように設けられ、冷却水が通る１つ以上の水路を形成する水路形成部材と、を備え、１つ以上の水路は、ステータコイルにおけるステータコアの軸方向一方側から軸方向に突出する第１コイルエンドに、径方向に対向する第１水路と、第１水路よりも軸方向他方側に延在し、ステータコイルにおけるステータコアの軸方向他方側から軸方向に突出する第２コイルエンドに、径方向に対向する第２水路と、を含み、第１水路における冷却水の流速は、第２水路における冷却水の流速よりも小さい、回転電機が開示される。

Description

回転電機

　本開示は、回転電機に関する。

　ステータの径方向外側を覆うように設けられる水路形成部材に、冷却水が通る１つ以上の水路を形成し、当該１つ以上の水路に、２系統の入口から冷却水を導入する技術が知られている。

米国特許公開第２０２０／０１６１９３８号公報

　上記のような従来技術では、ステータ又はステータコイルの軸方向の延在範囲の中心を基準として、当該中心から軸方向一方側の水路と、当該中心から軸方向他方側の水路とを、当該中心を通り軸方向に垂直な平面に関して、対称に構成している。このような対称な水路構成では、それぞれの水路での冷却性能の均一化を図ることが可能である反面、コイルエンドの長さが軸方向のそれぞれの側で異なるステータを比較的均一に冷却することが難しい。

　そこで、本開示は、コイルエンドの長さが軸方向のそれぞれの側で異なるステータを比較的均一に冷却可能とすることを目的とする。

　本開示の一局面によれば、ステータコアと、
　前記ステータコアに巻装されたステータコイルと、
　前記ステータコアの径方向外側を覆うように設けられ、冷却水が通る１つ以上の水路を形成する水路形成部材と、を備え、
　前記１つ以上の水路は、
　前記ステータコイルにおける前記ステータコアの軸方向一方側から軸方向に突出する第１コイルエンドに、径方向に対向する第１水路と、
　前記第１水路よりも軸方向他方側に延在する第２水路であって、前記ステータコイルにおける前記ステータコアの軸方向他方側から軸方向に突出する第２コイルエンドに、径方向に対向する第２水路と、を含み、
　前記第１コイルエンドの軸方向の長さは、前記第２コイルエンドの軸方向の長さよりも短く、
　前記第１水路における冷却水の流速は、前記第２水路における冷却水の流速よりも小さい、又は、前記第１水路の入口から出口までの軸方向の延在範囲は、前記第２水路の入口から出口までの軸方向の延在範囲よりも長い、回転電機が提供される。

　本開示によれば、コイルエンドの長さが軸方向のそれぞれの側で異なるステータを比較的均一に冷却することが可能となる。

一実施例によるモータの断面構造を概略的に示す断面図である。図１のＡ１部の拡大図である。第１冷却水路をモデル化した管路と、第２冷却水路をモデル化した管路とを示す概略図である。本実施例の効果の概念的な説明図である。比較例による要部の断面図である。他の実施例を説明する断面図である。

　以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率はあくまでも一例であり、これに限定されるものではなく、また、図面内の形状等は、説明の都合上、部分的に誇張している場合がある。

　図１は、一実施例によるモータ１の断面構造を概略的に示す断面図である。図１には、Ｘ方向とともに、Ｘ方向Ｘ１側とＸ方向Ｘ２側とが定義されている。

　図１には、モータ１の回転軸１２が図示されている。以下の説明において、軸方向とは、モータ１の回転軸（回転中心）１２が延在する方向を指し、Ｘ方向に平行である。軸方向内側とは、ステータコア２２の軸方向の中心位置に近い側を指す。また、径方向とは、回転軸１２を中心とした径方向を指す。従って、径方向外側とは、回転軸１２から離れる側を指し、径方向内側とは、回転軸１２に向かう側を指す。また、周方向とは、回転軸１２まわりの回転方向に対応する。

　モータ１は、例えばハイブリッド車両や電気自動車で使用される車両駆動用のモータであってよい。ただし、モータ１は、他の任意の用途に使用されるものであってもよい。

　モータ１は、インナーロータ型であり、ステータ２１がロータ３０の径方向外側を囲繞するように設けられる。ステータ２１は、ステータコア２２の径方向外側がステータ支持部１０に接合される。ステータ支持部１０の構成及びステータコア２２とステータ支持部１０との接合方法については後述する。

　ステータ２１は、ステータコア２２と、ステータコイル２９とを含む。

　ステータコア２２は、鉄を主成分とする材料により形成される。例えば、ステータコア２２は、例えば円環状の磁性体の積層鋼板からなるが、変形例では、ステータコア２２は、磁性粉末が圧縮して固められた圧粉体により形成されてもよい。なお、ステータコア２２は、周方向で分割される分割コアにより形成されてもよいし、周方向で分割されない形態であってもよい。

　ステータコイル２９は、ステータコア２２に巻装される。ステータコイル２９は、例えば、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、及びＷ相コイルを含む。ステータコイル２９は、ステータコア２２のスロット（図示せず）に挿入されるスロット挿入部（図示せず）とともに、ステータコア２２の軸方向両側から突出するコイルエンド２９Ａ、２９Ｂを有する。

　本実施例では、コイルエンド２９Ａ、２９Ｂは、軸方向の長さ（ステータコア２２の端面からの軸方向の突出長さ）が互いに異なる。本実施例では、コイルエンド２９Ａの方が、コイルエンド２９Ｂよりも軸方向の長さが有意に短い。この場合、コイルエンド２９Ａは、非リード側の渡り部を形成し、コイルエンド２９Ｂは、リード側の渡り部を形成する。コイルエンド２９Ｂには、端子台（図示せず）からのバスバー（図示せず）との間の接合部が設定されてよい。

　ステータコイル２９は、セグメントコイルの形態のコイル片（図示せず）をステータコア２２に組み付けることでステータコア２２に巻装されてもよい。この場合、コイル片同士は、Ｘ方向Ｘ２側で溶接等により接合されてよい。なお、セグメントコイルとは、各相のコイルを、組み付けやすい単位（例えば２つのスロットに挿入される単位）で分割した形態である。コイル片は、例えば、断面略矩形の線状導体（平角線）を、絶縁被膜（図示せず）で被覆してなる。線状導体は、銅により形成されるが、変形例では、線状導体は、鉄のような他の導体材料により形成されてもよい。

　ロータ３０は、ステータ２１の径方向内側に配置される。ロータ３０は、ロータコア３２と、ロータシャフト３４とを備える。ロータコア３２は、ロータシャフト３４の径方向外側に固定され、ロータシャフト３４と一体となって回転する。ロータシャフト３４は、ステータ支持部１０にベアリング１４ａ、１４ｂを介して回転可能に支持される。なお、ロータシャフト３４は、モータ１の回転軸１２を画成する。

　ロータコア３２は、例えば円環状の磁性体の積層鋼板から形成される。ロータコア３２の内部には、永久磁石３２１が挿入される。永久磁石３２１の数や配列等は任意である。変形例では、ロータコア３２は、磁性粉末が圧縮して固められた圧粉体により形成されてもよい。

　ロータコア３２の軸方向の両側には、エンドプレート３５Ａ、３５Ｂが取り付けられてよい。エンドプレート３５Ａ、３５Ｂは、ロータコア３２を支持する支持機能の他、ロータ３０のアンバランスの調整機能（切削等されることでアンバランスを無くす機能）を有してよい。

　ロータシャフト３４は、図１に示すように、中空部３４Ａを有する。中空部３４Ａは、ロータシャフト３４の軸方向の全長にわたり延在する。中空部３４Ａは、油路として機能してもよい。例えば、中空部３４Ａには、図１にて矢印Ｒ１で示すように、軸方向の一端側から油が供給され、ロータシャフト３４の径方向内側の表面を伝って油が流れることで、ロータコア３２を径方向内側から冷却できる。また、ロータシャフト３４の径方向内側の表面を伝う油は、ロータシャフト３４の両端部に形成される油穴３４１、３４２を通って径方向外側へと噴出され（矢印Ｒ５、Ｒ６）、コイルエンド２９Ａ、２９Ｂの冷却に供されてもよい。

　なお、図１では、特定の構造のモータ１が示されるが、モータ１の構造は、ステータコア２２がステータ支持部１０により支持されている限り、任意である。従って、例えば、ロータシャフト３４は、中空部３４Ａを有さなくてもよいし、中空部３４Ａよりも有意に内径の小さい中空部を有してもよい。また、図１では、油による特定の冷却方法が開示されているが、油によるモータ１の冷却方法は任意である。従って、例えば、中空部３４Ａ内に挿入される油導入管が設けられてもよいし、ステータ支持部１０内に形成される油路を介して径方向外側からコイルエンド２９Ａ、２９Ｂに向けて油が滴下されてもよい。

　図２は、ステータ支持部１０の一例の説明図であり、図１のＡ１部の拡大図である。

　ステータ支持部１０は、好ましくは、熱伝導性の高い材料により形成される。例えば、ステータ支持部１０は、アルミを主成分とする材料により形成される。本実施例ではステータ支持部１０は、後述のように冷却水が通る複数の冷却水路９５を形成する関係上、好ましくは、耐腐食性が良好なアルミ合金により形成される。アルミ合金としては、例えば、Ａｌ－Ｓｉ系合金や、Ａｌ－Ｍｇ系合金、Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系合金等、任意である。

　ステータ支持部１０は、好ましくは、ステータコア２２の外周面全体に接合する態様で、ステータコア２２と結合する。これにより、ステータ支持部１０の複数の冷却水路９５内の冷却水によりステータコア２２を効率的に冷却できる。

　本実施例では、ステータ支持部１０は、ステータコア２２の径方向外側を覆うのみならず、軸方向両側のコイルエンド２９Ａ、２９Ｂに対して径方向に対向する。すなわち、ステータ支持部１０は、ステータコア２２の軸方向両側において、ステータコア２２の延在範囲を越えて軸方向外側まで延在する。

　ステータ支持部１０は、冷却水が通る複数の冷却水路９５を形成する。すなわち、ステータ支持部１０は、複数の冷却水路９５を形成するための中空部（空洞）を有する。かかる中空部を有するステータ支持部１０は、例えば一ピースの部材であり、崩壊性中子を利用した鋳造で形成されてもよいし、３Ｄプリント技術を利用して形成されてもよい。あるいは、ステータ支持部１０は、複数ピースの部材を結合することで形成されてもよい。なお、冷却水は、ＬＬＣ（Ｌｏｎｇ　Ｌｉｆｅ　Ｃｏｏｌａｎｔ）を含んでよい。

　複数の冷却水路９５は、第１冷却水路９５１と、第２冷却水路９５２とを含む。

　第１冷却水路９５１は、第２冷却水路９５２よりもＸ方向Ｘ１側に延在する。第１冷却水路９５１は、Ｘ方向Ｘ１側のコイルエンド２９Ａに径方向に対向する。従って、第１冷却水路９５１は、Ｘ方向Ｘ１側のコイルエンド２９Ａを冷却する機能（以下、「第１冷却水路９５１によるＸ方向Ｘ１側のコイルエンド冷却機能」とも称する）を有する。

　第１冷却水路９５１の径方向内側を仕切る周壁部１０１のうち、コイルエンド２９Ａに径方向に対向する部分は、好ましくは、熱伝導性材料部９１に当接する。すなわち、径方向で周壁部１０１とコイルエンド２９Ａとの間には、熱伝導性材料部９１が設けられる。

　熱伝導性材料部９１は、熱伝導性材料により形成される。熱伝導性材料は、任意であるが、熱伝導性樹脂材料であってよい。熱伝導性樹脂材料は、例えば、比較的高い伝熱性を有するフィラーを含む樹脂材料であってよい。熱伝導性材料部９１は、径方向内側でコイルエンド２９Ａに熱的に接続される。例えば、熱伝導性材料部９１は、径方向内側でコイルエンド２９Ａに接合されてもよい。あるいは、熱伝導性材料部９１は、径方向内側で他の熱伝導性部材を介して、コイルエンド２９Ａに熱的に接続されてもよい。

　このようにステータ支持部１０の周壁部１０１とコイルエンド２９Ａとの間に熱伝導性材料部９１を設ける場合、熱伝導性材料部９１を介してコイルエンド２９Ａの熱をステータ支持部１０の第１冷却水路９５１内の冷却水に効率的に伝達することができる。すなわち、熱伝導性材料部９１を設ける場合は、そうでない場合に比べて、ステータ支持部１０の周壁部１０１とコイルエンド２９Ａとの間の熱抵抗が低減するので、コイルエンド２９Ａをステータ支持部１０の第１冷却水路９５１内の冷却水により効率的に冷却できる。このようにして、熱伝導性材料部９１は、第１冷却水路９５１によるＸ方向Ｘ１側のコイルエンド冷却機能を効果的に高めることができる。

　熱伝導性材料部９１は、好ましくは、コイルエンド２９Ａの軸方向全長にわたり延在する。これにより、コイルエンド２９Ａと熱伝導性材料部９１との間の接触面積の最大化を図り、ステータ支持部１０の第１冷却水路９５１内の冷却水によりコイルエンド２９Ａから奪う熱の最大化を図ることができる。すなわち、第１冷却水路９５１によるＸ方向Ｘ１側のコイルエンド冷却機能の最大化を図ることができる。また、同様の観点から、熱伝導性材料部９１は、好ましくは、全周にわたり設けられる。この場合、熱伝導性材料部９１は、軸方向に視て円環状の形態となる。これにより、コイルエンド２９Ａの全周にわたってコイルエンド２９Ａからの熱を奪うことができる。

　また、第１冷却水路９５１は、図２に示すように、ステータコア２２におけるＸ方向Ｘ１側の部分に径方向に対向する。この場合、第１冷却水路９５１内の冷却水は、周壁部１０１の一部（ステータコア２２に径方向に当接する部分）を介してステータコア２２に熱的に接続される。これにより、第１冷却水路９５１内の冷却水によりステータコア２２におけるＸ方向Ｘ１側の部分及びステータコイル２９のスロット挿入部におけるＸ方向Ｘ１側の部分を冷却できる。このようにして、本実施例では、第１冷却水路９５１は、Ｘ方向Ｘ１側のコイルエンド冷却機能に加えて、ステータコア２２及びステータコイル２９のそれぞれにおけるＸ方向Ｘ１側の部分を冷却する能力を有する。

　第２冷却水路９５２は、第１冷却水路９５１よりもＸ方向Ｘ２側に延在する。第２冷却水路９５２は、Ｘ方向Ｘ２側のコイルエンド２９Ｂに径方向に対向する。従って、第２冷却水路９５２は、Ｘ方向Ｘ２側のコイルエンド２９Ｂを冷却する機能（以下、「第２冷却水路９５２によるＸ方向Ｘ２側のコイルエンド冷却機能」とも称する）を有する。

　第２冷却水路９５２の径方向内側を仕切る周壁部１０２のうち、コイルエンド２９Ｂに径方向に対向する部分は、好ましくは、熱伝導性材料部９２に当接する。すなわち、径方向で周壁部１０２とコイルエンド２９Ｂとの間には、熱伝導性材料部９２が設けられる。

　熱伝導性材料部９２は、上述した熱伝導性材料部９１と同様の材料により形成されてよい。熱伝導性材料部９２は、径方向内側でコイルエンド２９Ｂに熱的に接続される。例えば、熱伝導性材料部９２、径方向内側でコイルエンド２９Ｂに接合されてもよい。あるいは、熱伝導性材料部９２は、径方向内側で他の熱伝導性部材を介して、コイルエンド２９Ｂに熱的に接続されてもよい。

　このようにステータ支持部１０の周壁部１０２とコイルエンド２９Ｂとの間に熱伝導性材料部９２を設ける場合、熱伝導性材料部９２を介してコイルエンド２９Ｂの熱をステータ支持部１０の第２冷却水路９５２内の冷却水に効率的に伝達することができる。すなわち、熱伝導性材料部９２を設ける場合は、そうでない場合に比べて、ステータ支持部１０の周壁部１０２とコイルエンド２９Ｂとの間の熱抵抗が低減するので、コイルエンド２９Ｂをステータ支持部１０の第２冷却水路９５２内の冷却水により効率的に冷却できる。このようにして、熱伝導性材料部９２は、第２冷却水路９５２によるＸ方向Ｘ２側のコイルエンド冷却機能を効果的に高めることができる。

　熱伝導性材料部９２は、好ましくは、上述した熱伝導性材料部９１と同様、コイルエンド２９Ｂの軸方向全長にわたり延在する。これにより、コイルエンド２９Ｂと熱伝導性材料部９２との間の接触面積の最大化を図り、ステータ支持部１０の第２冷却水路９５２内の冷却水によりコイルエンド２９Ｂから奪う熱の最大化を図ることができる。すなわち、第２冷却水路９５２によるＸ方向Ｘ２側のコイルエンド冷却機能の最大化を図ることができる。また、同様の観点から、熱伝導性材料部９２は、好ましくは、全周にわたり設けられる。この場合、熱伝導性材料部９２は、軸方向に視て円環状の形態であってよい。これにより、コイルエンド２９Ｂの全周にわたってコイルエンド２９Ｂからの熱を奪うことができる。

　また、第２冷却水路９５２は、図２に示すように、ステータコア２２におけるＸ方向Ｘ２側の部分に径方向に対向する。この場合、第２冷却水路９５２内の冷却水は、周壁部１０２の一部（ステータコア２２に径方向に当接する部分）を介してステータコア２２に熱的に接続される。これにより、第２冷却水路９５２内の冷却水によりステータコア２２におけるＸ方向Ｘ２側の部分及びステータコイル２９のスロット挿入部におけるＸ方向Ｘ２側の部分を冷却できる。このようにして、本実施例では、第２冷却水路９５２は、Ｘ方向Ｘ２側のコイルエンド冷却機能に加えて、ステータコア２２及びステータコイル２９のそれぞれにおけるＸ方向Ｘ２側の部分を冷却する能力を有する。

　ところで、本実施例では、上述したように、コイルエンド２９Ａ、２９Ｂは互いに軸方向の長さが異なり、コイルエンド２９Ｂの方がコイルエンド２９Ａよりも軸方向の長さが長い。

　一般的に、コイルエンド２９Ａ、２９Ｂのようなコイルエンドで生じる熱エネルギ（コイルエンドの熱容量）は、コイルエンドの容積（体積）が大きいほど大きくなる。そして、コイルエンドの容積は、コイルエンドの軸方向の長さが長いほど大きくなりやすい。従って、本実施例では、コイルエンド２９Ｂの方がコイルエンド２９Ａよりも熱容量が大きくなる。この場合、コイルエンド２９Ａ、２９Ｂのそれぞれから同一の熱量を奪う冷却系を利用すると、コイルエンド２９Ｂの方がコイルエンド２９Ａよりも高温化しやすい。

　このようにコイルエンド２９Ａ、２９Ｂの間で熱容量に有意な差がある状況下において、第１冷却水路９５１によるＸ方向Ｘ１側のコイルエンド冷却機能と、第２冷却水路９５２によるＸ方向Ｘ２側のコイルエンド冷却機能とが同一である場合、コイルエンド２９Ａ、２９Ｂの温度差が顕著となりうる。例えば、第１冷却水路９５１と第２冷却水路９５２とが、ステータコア２２の軸方向の中心又はステータコイル２９の軸方向の中心を通りかつ軸方向に垂直な平面（以下、単に「軸方向に垂直な平面」と称する）に関して対称である場合、コイルエンド２９Ａ、２９Ｂの間における熱容量の有意な差を実質的に吸収できるような冷却を実現できない。その結果、コイルエンド２９Ａ、２９Ｂの温度差が顕著となりうる。

　そこで、本実施例では、第１冷却水路９５１と第２冷却水路９５２とは、軸方向に垂直な平面に対して非対称に構成される。すなわち、本実施例では、第１冷却水路９５１と第２冷却水路９５２とは、コイルエンド２９Ａ、２９Ｂの間における熱容量の有意な差を吸収できるようなＸ方向Ｘ１側のコイルエンド冷却機能及びＸ方向Ｘ２側のコイルエンド冷却機能を有するように、適合される。

　具体的には、本実施例では、第１冷却水路９５１の入口９５１１から出口９５１２までの管路損失係数（以下、単に「第１冷却水路９５１の管路損失係数」とも称する）は、第２冷却水路９５２の入口９５２１から出口９５２２までの管路損失係数（以下、単に「第２冷却水路９５２の管路損失係数」とも称する）よりも大きい。Ｘ方向Ｘ２側のコイルエンド冷却機能によってコイルエンド２９Ｂから奪う熱量を、Ｘ方向Ｘ１側のコイルエンド冷却機能によってコイルエンド２９Ａから奪う熱量よりも有意に大きくするためである。なお、管路損失係数とは、管摩擦による損失と、管路の曲がりや広がり等による損失等に付随する損失係数である。

　ここで、第１冷却水路９５１の入口９５１１とは、第１冷却水路９５１においてステータ２１と径方向で対向する範囲の上流側の端部を指す。本実施例では、図２に示すように、第１冷却水路９５１の入口９５１１は、ステータ支持部１０の管状部位１１１により形成される。管状部位１１１は、径方向内側の端部が第１冷却水路９５１の軸方向Ｘ１側端部に接続する。この場合、管状部位１１１の径方向内側の端部が、第１冷却水路９５１の入口９５１１を形成する。

　また、第１冷却水路９５１の出口９５１２とは、第１冷却水路９５１においてステータ２１と径方向で対向する範囲の下流側の端部を指す。本実施例では、図２に示すように、第１冷却水路９５１の出口９５１２は、ステータ支持部１０の管状部位１１２により形成される。管状部位１１２は、径方向内側の端部が第１冷却水路９５１の軸方向Ｘ２側端部に接続する。この場合、管状部位１１２の径方向内側の端部が、第１冷却水路９５１の出口９５１２を形成する。

　同様に、第２冷却水路９５２の入口９５２１は、第２冷却水路９５２においてステータ２１と径方向で対向する範囲の上流側の端部を指す。本実施例では、図２に示すように、第２冷却水路９５２の入口９５２１は、ステータ支持部１０の管状部位１２１により形成される。管状部位１２１は、径方向内側の端部が第２冷却水路９５２の軸方向Ｘ２側端部に接続する。この場合、管状部位１２１の径方向内側の端部が、第２冷却水路９５２の入口９５２１を形成する。

　同様に、第２冷却水路９５２の出口９５２２は、第２冷却水路９５２においてステータ２１と径方向で対向する範囲の下流側の端部を指す。本実施例では、図２に示すように、第２冷却水路９５２の出口９５２２は、ステータ支持部１０の管状部位１２２により形成される。管状部位１２２は、径方向内側の端部が第２冷却水路９５２の軸方向Ｘ１側端部に接続する。この場合、管状部位１２２の径方向内側の端部が、第２冷却水路９５２の出口９５２２を形成する。

　管路損失係数は、管路損失係数＝（圧力損失）／（流量）αとして評価されてよい。ただし、α＞１。従って、第１冷却水路９５１の管路損失係数と第２冷却水路９５２の管路損失係数の関係は、第１冷却水路９５１の流量Ｑ１と、第２冷却水路９５２の流量Ｑ２と、第１冷却水路９５１の入口９５１１と出口９５１２の間の圧力差と、第２冷却水路９５２の入口９５２１と出口９５２２の間の圧力差との関係に基づいて、評価できる。

　図３は、第１冷却水路９５１の入口９５１１から出口９５１２までをモデル化した管路７１と、第２冷却水路９５２の入口９５２１から出口９５２２までをモデル化した管路７２とを示す概略図である。図３には、管路７１及び管路７２とともに、第１冷却水路９５１及び第２冷却水路９５２を含む冷却系３００全体が模式的に示されている。また、図３には、冷却水の流れが模式的に矢印Ｒ３５０からＲ３９０で示されている。

　図３では、ウォーターポンプ３１０から吐出された冷却水は、ラジエータ３２０を通る。ラジエータ３２０では冷却水は外気と熱交換を行うことで冷却される。ラジエータ３２０を介して冷却された冷却水は、共通管路３２８を通って、管路７１（第１冷却水路９５１）及び管路７２（第２冷却水路９５２）に向かって流れる（矢印Ｒ３５０参照）。この流れは、共通管路３２８から入口側の入口流路３２９、３３０に分配され（矢印Ｒ３６１、Ｒ３６２参照）、入口流路３２９、３３０を介してそれぞれの入口９５１１、９５２１から管路７１（第１冷却水路９５１）及び管路７２（第２冷却水路９５２）のそれぞれへと導入される。管路７１（第１冷却水路９５１）及び管路７２（第２冷却水路９５２）に分配された冷却水は、管路７１（第１冷却水路９５１）及び管路７２（第２冷却水路９５２）をそれぞれ流れる際に（矢印Ｒ３７１、Ｒ３７２参照）、上述したようにコイルエンド２９Ａ、２９Ｂ等を冷却する。そして、コイルエンド２９Ａ、２９Ｂ等を冷却した冷却水は、管路７１（第１冷却水路９５１）及び管路７２（第２冷却水路９５２）の出口９５１２、９５２２から出口側の出口流路３３１、３３２に導入され（矢印Ｒ３８１、Ｒ３８２参照）、その後、ウォーターポンプ３１０の手前で合流される（矢印Ｒ３９０参照）。なお、図３では、ウォーターポンプ３１０は、出口流路３３１、３３２とラジエータ３２０の間に配置されているが、出口流路３３１、３３２をラジエータ３２０に接続し、ウォーターポンプ３１０をラジエータ３２０と共通管路３２８の間に配置してもよい。

　本実施例では、上述したように、第１冷却水路９５１の管路損失係数は第２冷却水路９５２の管路損失係数よりも大きい（すなわち、管路７１の管路損失係数は管路７２の管路損失係数よりも大きい）。従って、共通管路３２８での流量Ｑ０の冷却水は、第１冷却水路９５１と第２冷却水路９５２とに、流量Ｑ１と、流量Ｑ１よりも多い流量Ｑ２で分配される。この場合、第１冷却水路９５１と第２冷却水路９５２の断面積が実質的に同じであれば、第２冷却水路９５２での冷却水の流速Ｖ２は、第１冷却水路９５１での冷却水の流速Ｖ１よりも高くなる。これにより、第２冷却水路９５２を流れる冷却水の方が、第１冷却水路９５１を流れる冷却水よりも、冷却対象物から奪う熱量が大きくなる。

　このようにして、本実施例によれば、第１冷却水路９５１及び第２冷却水路９５２は、第１冷却水路９５１の管路損失係数が第２冷却水路９５２の管路損失係数よりも大きくなるように、構成される。これにより、コイルエンド２９Ａ、２９Ｂの間における熱容量の有意な差を効果的に吸収できる（すなわち、Ｘ方向Ｘ１側のコイルエンド冷却機能よりも高いＸ方向Ｘ２側のコイルエンド冷却機能を実現できる）。換言すると、コイルエンド２９Ａ、２９Ｂのそれぞれに対する冷却の均一化を図ることができ、コイルエンド２９Ｂの温度がコイルエンド２９Ａの温度に比べて有意に大きくなるような不均一を抑制できる。

　図４は、本実施例の効果の概念的な説明図である。図５は、比較例による要部の断面図であり、図２に対応する断面図である。図４には、横軸にステータ２１の軸方向の各位置を取り、縦軸に温度を取ったときの、ステータ２１の軸方向の温度分布特性が示されている。横軸において、Ｐ４００は、コイルエンド２９ＡのＸ方向Ｘ１側端部位置に対応し、Ｐ４０１は、コイルエンド２９ＡのＸ方向Ｘ２側端部位置（ステータコア２２のＸ方向Ｘ１側の端面位置）に対応する。また、Ｐ４０２は、コイルエンド２９ＢのＸ方向Ｘ１側端部位置（ステータコア２２のＸ方向Ｘ２側の端面位置）に対応し、Ｐ４０３は、コイルエンド２９ＢのＸ方向Ｘ２側端部位置に対応する。また、図４において、温度分布特性４００は、比較例として、軸方向に垂直な平面に対して第１冷却水路９５１’及び第２冷却水路９５２’が対称である場合（図５参照）の同特性を示す。また、温度分布特性４０２は、本実施例による特性を示し、温度分布特性４０３は、本実施例において熱伝導性材料部９１及び熱伝導性材料部９２が省略された場合の特性を示す。

　比較例では、第１冷却水路９５１’及び第２冷却水路９５２’が軸方向に垂直な平面に対して対称であるが故に、コイルエンド２９Ａ、２９Ｂのそれぞれから奪うことができる熱量は略同じとなる。従って、コイルエンド２９Ｂの軸方向の長さが比較的長く、コイルエンド２９Ａ、２９Ｂの間で熱容量に有意な差がある場合には、図４にて温度分布特性４００で示すように、コイルエンド２９Ａの温度に比べてコイルエンド２９Ｂの温度が有意に高くなりやすい。

　これに対して、本実施例によれば、上述したように、第１冷却水路９５１の管路損失係数が第２冷却水路９５２の管路損失係数よりも大きいので、Ｘ方向Ｘ２側のコイルエンド冷却機能によってコイルエンド２９Ｂから奪う熱量が、Ｘ方向Ｘ１側のコイルエンド冷却機能によってコイルエンド２９Ａから奪う熱量よりも有意に大きくなる。これにより、コイルエンド２９Ｂの温度がコイルエンド２９Ａの温度に比べて有意に大きくなるような不均一を抑制できる。従って、本実施例によれば、図４にて温度分布特性４０２で示すように、比較例に比べてコイルエンド２９Ａ、２９Ｂのそれぞれの温度が有意に低く、コイルエンド２９Ａ、２９Ｂのそれぞれの温度差も小さくなりやすい。

　また、本実施例によれば、上述したように、熱伝導性材料部９１及び熱伝導性材料部９２が設けられるので、図４にて温度分布特性４０２で示すように、熱伝導性材料部９１及び熱伝導性材料部９２が設けられない場合の温度分布特性４０３に比べてコイルエンド２９Ａ、２９Ｂのそれぞれの温度を効率的に低下させることが可能である。

　次に、第１冷却水路９５１の管路損失係数を第２冷却水路９５２の管路損失係数よりも大きくするための具体的な構造例について、再度、図２を参照して説明する。

　図２に示す例では、第１冷却水路９５１の入口９５１１から出口９５１２までの軸方向の延在範囲は、第２冷却水路９５２の入口９５２１から出口９５２２までの軸方向の延在範囲よりも長い。第１冷却水路９５１の入口９５１１から出口９５１２までの軸方向の延在範囲と、第２冷却水路９５２の入口９５２１から出口９５２２までの軸方向の延在範囲の長さの比較は、冷却水の流れに沿った長さ（図３のｌ１、ｌ２参照）の比較である。ただし、第１冷却水路９５１の断面形状と第２冷却水路９５２との間の断面形状が実質的に同じであり、同じ態様で周方向に螺旋状に形成されている場合、単に軸方向の延在範囲Ｌ１、Ｌ２同士の比較を利用してもよい。すなわち、軸方向の延在範囲Ｌ１を軸方向の延在範囲Ｌ２よりも有意に長くすることで、第１冷却水路９５１の管路損失係数を第２冷却水路９５２の管路損失係数よりも有意に大きくすることができる。

　このような軸方向の延在範囲Ｌ１、Ｌ２の差は、コイルエンド２９Ａ、２９Ｂの間における熱容量の有意な差に応じて適合されてもよい。すなわち、軸方向の延在範囲Ｌ１、Ｌ２の差は、コイルエンド２９Ａ、２９Ｂの容積（体積）の差（すなわち、コイルエンド２９Ａ、２９Ｂ間における熱容量の差）が大きいほど大きくなる態様で、適合されてもよい。

　ところで、図３に示した冷却系３００から分かるように、本実施例では、第１冷却水路９５１及び第２冷却水路９５２には、ラジエータ３２０により冷却された冷却水が供給されるので、第１冷却水路９５１及び第２冷却水路９５２に供給される冷却水は、入口９５１１、９５２１において最も温度が低い傾向となる。すなわち、第１冷却水路９５１及び第２冷却水路９５２に供給される冷却水は、入口９５１１、９５２１において最も冷却能力が高い傾向がある。

　この点、本実施例によれば、図２に示すように、第１冷却水路９５１の入口９５１１は、軸方向で、第１冷却水路９５１の出口９５１２よりもコイルエンド２９Ａに近く、かつ、第２冷却水路９５２の入口９５２１は、軸方向で、第２冷却水路９５２の出口９５２２よりもコイルエンド２９Ｂに近い。従って、本実施例によれば、第１冷却水路９５１の入口９５１１から入る冷却水は、まず、ステータ２１のうちの、コイルエンド２９Ａの冷却に供される。これにより、第１冷却水路９５１の入口９５１１から入る冷却水（冷却能力の高い冷却水）が、ステータ２１のうちの他の部位（例えばステータコア２２の軸方向の中心部分）を冷却した後にコイルエンド２９Ａの冷却に供される場合に比べて、コイルエンド２９Ａと冷却水との間の温度差が大きくなり、コイルエンド２９Ａを効果的に冷却できる。これは、第２冷却水路９５２の入口９５２１から入る冷却水がコイルエンド２９Ｂを冷却する場合についても同様である。

　なお、図２に示す例では、第１冷却水路９５１の入口９５１１は、コイルエンド２９ＡにおけるＸ方向Ｘ１側の端部に径方向に対向し、それ故に、第１冷却水路９５１は、コイルエンド２９Ａの軸方向全長にわたって、コイルエンド２９Ａに径方向に対向する。これにより、コイルエンド２９Ａと第１冷却水路９５１との間の径方向の対向範囲の最大化を図り、第１冷却水路９５１内の冷却水によりコイルエンド２９Ａから奪う熱の最大化を図ることができる。

　同様に、第２冷却水路９５２の入口９５２１は、コイルエンド２９ＢにおけるＸ方向Ｘ２側の端部に径方向に対向し、それ故に、第２冷却水路９５２は、コイルエンド２９Ｂの軸方向全長にわたって、コイルエンド２９Ｂに径方向に対向する。これにより、コイルエンド２９Ｂと第２冷却水路９５２との間の径方向の対向範囲の最大化を図り、第２冷却水路９５２内の冷却水によりコイルエンド２９Ｂから奪う熱の最大化を図ることができる。

　ところで、本実施例では、第１冷却水路９５１及び第２冷却水路９５２は、第２冷却水路９５２での冷却水の流速Ｖ２が第１冷却水路９５１での冷却水の流速Ｖ１よりも高くなるように構成されているが、これに限られない。すなわち、第２冷却水路９５２での冷却水の流速Ｖ２と第１冷却水路９５１での冷却水の流速Ｖ１とが実質的に同じである構成であってもよい。この場合、発熱量が大きいコイルエンド２９Ｂに対向する第２冷却水路９５２は、冷却水が温まりやすいので早く抜いて（例えば、軸方向の延在範囲Ｌ２を短くし）、発熱量が小さいコイルエンド２９Ａに対向する第１冷却水路９５１の軸方向の延在範囲Ｌ１を長くすることで、ステータコア２２からの抜熱を均一化することも可能である。なお、かかる変形例の場合、第２冷却水路９５２での冷却水の流速Ｖ２と第１冷却水路９５１での冷却水の流速Ｖ１とを実質的に同じにするために、図３に示した流路構成（回路）とは異なり、第１冷却水路９５１及び第２冷却水路９５２のそれぞれへの圧送能力を異ならせることとしてもよい。この場合、第１冷却水路９５１の管路損失係数が第２冷却水路９５２の管路損失係数よりも有意に大きい場合でも、第２冷却水路９５２での冷却水の流速Ｖ２と第１冷却水路９５１での冷却水の流速Ｖ１とを実質的に同じにすることが可能である。

　次に、図６を参照して、上述した実施例に代えて実現されてもよい他の実施例（以下、上述した実施例との区別のため、「実施例２」と称する）について説明する。

　図６は、実施例２による第１冷却水路９５１Ａ及び第２冷却水路９５２Ａの説明図である。図６には、図２に対応する断面図で、他の実施例による第１冷却水路９５１Ａ及び第２冷却水路９５２Ａが模式的に示されている。

　図６に示す実施例２は、上述した実施例に対して、ステータ支持部１０がステータ支持部１０Ａで置換された点が異なる。ステータ支持部１０Ａは、上述した実施例によるステータ支持部１０に対して、第１冷却水路９５１及び第２冷却水路９５２が、それぞれ、第１冷却水路９５１Ａ及び第２冷却水路９５２Ａで置換された点が異なる。

　図６に示す例では、第１冷却水路９５１Ａの入口９５１１Ａから出口９５１２Ａまでの区間における断面積の平均値は、第２冷却水路９５２Ａの入口９５２１Ａから出口９５２２Ａまでの区間における断面積の平均値よりも小さい。第１冷却水路９５１Ａの断面積を小さくすることで、第１冷却水路９５１Ａの管路損失抵抗が第２冷却水路９５２Ａの管路損失抵抗より大きくなる。その結果、第２冷却水路９５２Ａでの冷却水の流速Ｖ２が、第１冷却水路９５１での冷却水の流速Ｖ１よりも高くなる。

　第２冷却水路９５２Ａでの冷却水の流速Ｖ２が、第１冷却水路９５１での冷却水の流速Ｖ１よりも高くなると、第２冷却水路９５２を流れる冷却水の方が、第１冷却水路９５１を流れる冷却水よりも、冷却対象物から奪う熱量が多くなる。

　このようにして、本実施例によっても、第１冷却水路９５１Ａの断面積の平均値を第２冷却水路９５２の断面積の平均値よりも小さく設定することで、Ｘ方向Ｘ２側のコイルエンド冷却機能によってコイルエンド２９Ｂから奪う熱量が、Ｘ方向Ｘ１側のコイルエンド冷却機能によってコイルエンド２９Ａから奪う熱量よりも有意に大きくなる。すなわち、コイルエンド２９Ａ、２９Ｂの間における熱容量の有意な差を効果的に吸収できる。この結果、本実施例によっても、コイルエンド２９Ａ、２９Ｂのそれぞれに対する冷却の均一化を図ることができ、コイルエンド２９Ｂの温度がコイルエンド２９Ａの温度に比べて有意に大きくなるような不均一を抑制できる。

　なお、図６に示す例は、図２に示した例と組み合わせることも可能である。すなわち、図６に示す例では、第１冷却水路９５１Ａの軸方向の延在範囲Ｌ１は、第２冷却水路９５２Ａの軸方向の延在範囲Ｌ２と実質的に同一であるが、延在範囲Ｌ１が延在範囲Ｌ２よりも有意に長く設定されてもよい。

　なお、図６に示す例では、第１冷却水路９５１Ａの軸方向の延在範囲Ｌ１は、第２冷却水路９５２Ａの軸方向の延在範囲Ｌ２と実質的に同一であるので、上述した断面積の関係から、第１冷却水路９５１Ａの管路長を、第２冷却水路９５２Ａの管路長よりも有意に長くできる。この点からも、上述した実施例と同様、第１冷却水路９５１の管路損失係数を第２冷却水路９５２の管路損失係数よりも有意に大きくすることができる。ただし、変形例では、第１冷却水路９５１Ａの管路長が第２冷却水路９５２Ａの管路長と同じなるように、第１冷却水路９５１Ａの軸方向の延在範囲Ｌ１と、第２冷却水路９５２Ａの軸方向の延在範囲Ｌ２との関係が設定されてもよい。

　ところで、本実施例においても、第１冷却水路９５１Ａ及び第２冷却水路９５２Ａは、第２冷却水路９５２Ａでの冷却水の流速Ｖ２が第１冷却水路９５１Ａでの冷却水の流速Ｖ１よりも高くなるように構成されているが、これに限られない。すなわち、第２冷却水路９５２Ａでの冷却水の流速Ｖ２と第１冷却水路９５１Ａでの冷却水の流速Ｖ１とが実質的に同じである構成であってもよい。この場合、発熱量が大きいコイルエンド２９Ｂに対向する第２冷却水路９５２Ａは、冷却水が温まりやすいので早く抜いて（例えば、軸方向の延在範囲Ｌ２を短くし）、発熱量が小さいコイルエンド２９Ａに対向する第１冷却水路９５１Ａの軸方向の延在範囲Ｌ１を長くすることで、ステータコア２２からの抜熱を均一化することも可能である。なお、かかる変形例の場合、第２冷却水路９５２Ａでの冷却水の流速Ｖ２と第１冷却水路９５１Ａでの冷却水の流速Ｖ１とを実質的に同じにするために、図３に示した流路構成（回路）とは異なり、第１冷却水路９５１Ａ及び第２冷却水路９５２Ａのそれぞれへの圧送能力を異ならせることとしてもよい。この場合、第１冷却水路９５１Ａの管路損失係数が第２冷却水路９５２Ａの管路損失係数よりも有意に大きい場合でも、第２冷却水路９５２Ａでの冷却水の流速Ｖ２と第１冷却水路９５１Ａでの冷却水の流速Ｖ１とを実質的に同じにすることが可能である。

　以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。また、各実施例の効果のうちの、従属項に係る効果は、上位概念（独立項）とは区別した付加的効果である。

　例えば、上述した実施例（上述した実施例２も同様）では、第１冷却水路９５１の入口９５１１は、軸方向で、第１冷却水路９５１の出口９５１２よりもコイルエンド２９Ａに近く、かつ、第２冷却水路９５２の入口９５２１は、軸方向で、第２冷却水路９５２の出口９５２２よりもコイルエンド２９Ｂに近いが、これに限られない。例えば、双方とも逆であってもよい。すなわち、第１冷却水路９５１の入口９５１１は、軸方向で、第１冷却水路９５１の出口９５１２よりもコイルエンド２９Ａから遠く、かつ、第２冷却水路９５２の入口９５２１は、軸方向で、第２冷却水路９５２の出口９５２２よりもコイルエンド２９Ｂから遠くてもよい。あるいは、コイルエンド２９Ｂの方がコイルエンド２９Ａよりも軸方向の長さが長いことに対応して、第１冷却水路９５１の入口９５１１は、軸方向で、第１冷却水路９５１の出口９５１２よりもコイルエンド２９Ａから遠く、かつ、第２冷却水路９５２の入口９５２１は、軸方向で、第２冷却水路９５２の出口９５２２よりもコイルエンド２９Ｂに近くてもよい。

１・・・モータ（回転電機）、２２・・・ステータコア、２９・・・ステータコイル、２９Ａ・・・コイルエンド（第１コイルエンド）、２９Ｂ・・・コイルエンド（第２コイルエンド）、１０、１０Ａ・・・ステータ支持部（水路形成部材）、３２８・・・共通管路、９１・・・熱伝導性材料部（第１熱伝導性材料部）、９２・・・熱伝導性材料部（第２熱伝導性材料部）、９５・・・冷却水路（水路）、９５１、９５１Ａ・・・第１冷却水路（第１水路）、９５１１、９５１１Ａ・・・入口、９５１２、９５１２Ａ・・・出口、９５２、９５２Ａ・・・第２冷却水路（第２水路）、９５２１、９５２１Ａ・・・入口、９５２２、９５２２Ａ・・・出口

Claims

　ステータコアと、
　前記ステータコアに巻装されたステータコイルと、
　前記ステータコアの径方向外側を覆うように設けられ、冷却水が通る１つ以上の水路を形成する水路形成部材と、を備え、
　前記１つ以上の水路は、
　前記ステータコイルにおける前記ステータコアの軸方向一方側から軸方向に突出する第１コイルエンドに、径方向に対向する第１水路と、
　前記第１水路よりも軸方向他方側に延在する第２水路であって、前記ステータコイルにおける前記ステータコアの軸方向他方側から軸方向に突出する第２コイルエンドに、径方向に対向する第２水路と、を含み、
　前記第１コイルエンドの軸方向の長さは、前記第２コイルエンドの軸方向の長さよりも短く、
　前記第１水路における冷却水の流速は、前記第２水路における冷却水の流速よりも小さい、回転電機。
　ステータコアと、
　前記ステータコアに巻装されたステータコイルと、
　前記ステータコアの径方向外側を覆うように設けられ、冷却水が通る１つ以上の水路を形成する水路形成部材と、を備え、
　前記１つ以上の水路は、
　前記ステータコイルにおける前記ステータコアの軸方向一方側から軸方向に突出する第１コイルエンドに、径方向に対向する第１水路と、
　前記第１水路よりも軸方向他方側に延在する第２水路であって、前記ステータコイルにおける前記ステータコアの軸方向他方側から軸方向に突出する第２コイルエンドに、径方向に対向する第２水路と、を含み、
　前記第１コイルエンドの軸方向の長さは、前記第２コイルエンドの軸方向の長さよりも短く、
　前記第１水路の入口から出口までの軸方向の延在範囲は、前記第２水路の入口から出口までの軸方向の延在範囲よりも長い、回転電機。
　前記第１水路及び前記第２水路は、上流側の共通管路から分離して形成される、請求項１又は２に記載の回転電機。
　前記第１水路の入口から出口までの区間における断面積の平均値は、前記第２水路の入口から出口までの区間における断面積の平均値よりも小さい、請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の回転電機。
　径方向で前記第１水路と前記第１コイルエンドの間に、第１熱伝導性材料部と、
　径方向で前記第２水路と前記第２コイルエンドの間に、第２熱伝導性材料部とを、更に備える、請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の回転電機。
　前記第１水路の入口は、軸方向で、前記第１水路の出口よりも前記第１コイルエンドに近く、
　前記第２水路の入口は、軸方向で、前記第２水路の出口よりも前記第２コイルエンドに近い、請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の回転電機。
　前記第１水路及び前記第２水路は、それぞれの軸方向の延在範囲のうちの軸方向内側において、径方向に視て前記ステータコアに重なる、請求項１から６のうちのいずれか１項に記載の回転電機。