(57)【要約】【課題】ステータ内に冷却油を均一に入れることが可能な回転電機および回転電機を備える車両を提供する。【解決手段】回転電機１１は、ステータ１２外部からステータ１２内部に油を取り入れるための取り入れ口３０と、取り入れ口３０に連接し、ステータ１２の周方向に延在する円環状の周方向流路３１と、周方向流路３１に連接し、ステータ１２の軸方向に延在する複数の軸方向流路３２と、を備え、周方向流路３１から複数の軸方向流路３２への接続部３３は、取り入れ口３０からステータ１２の周方向に離れるに従って、その断面積が大きくなる構成を採る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータおよびステータを備え、
前記ステータは、前記ステータ外部から前記ステータ内部に油を取り入れるための取り入れ口と、
前記取り入れ口に連接し、前記ステータの周方向に延びた円環状の第一の油路と、
前記第一の油路に連接し、前記ステータの軸方向に延びた複数の第二の油路と、が形成された回転電機において、
前記第一の油路から複数の前記第二の油路への接続部は、前記取り入れ口から前記ステータの周方向に離れるに従って、その断面積が大きくなることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記接続部は、前記取り入れ口から前記ステータの周方向に離れるに従って、高さを増加させることで、前記断面積を増加させることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記取り入れ口は、第一の取り入れ口と第二の取り入れ口とを有し、前記第二の取り入れ口は、前記第一の取り入れ口に対して前記ステータの径方向反対側に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記第一の取り入れ口から前記第二の取り入れ口との間の前記第一の油路状の中間地点に境界部が設けられ、前記境界部上、または前記境界部から最も近い接続部の断面積が最も大きいことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の回転電機を駆動源として搭載してなる
ことを特徴とする回転電機を備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機および回転電機を備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両は、走行用動力源としてエンジン（内燃機関）と走行用モータとを搭載し、これらの双方あるいは一方を適宜用いることで高効率な走行を実現している。例えば、高速道路等を巡航する際には専らエンジンを用い、加速走行や登坂走行を行う際にはエンジンと走行用モータとの双方を用いることで、良好な燃費と高い走行性能とを実現している。
発電機および電動機を有するハイブリッド車両では、変速機のギヤ潤滑を兼ねるＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid：自動変速機油）等の冷媒を発電機および電動機のステータ側コイルに滴下させることにより、ステータ側コイルの冷却が行われている。
【０００３】
特許文献１には、磁極コア内部に形成した油路を介して油を噴出口に導くこと、該噴出口をコアのコイル内面に開口して配設する油冷式モータが記載されている。特許文献１に記載の油冷式モータは、噴出口を複数有し、前記油路を円周方向に配設して、円周方向から分岐した油を複数の前記噴出口に導く、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４０１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の油冷式モータでは、モータの冷却性能を上げるためにステータに複数の冷却穴をあけている。しかしながら、一つの流入口に対して、周方向に複数の冷却穴が開口していると、各冷却穴の流入量が均一にならない。流入量が均一にならないと、流量が一番少ない、すなわち温度が最も高いところがボトルネックになる。そこの温度にモータのオペレーションを合わせることになる。
【０００６】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、ステータ内に冷却油を均一に入れることが可能な回転電機および回転電機を備える車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決すべく、請求項１に記載の回転電機は、ロータおよびステータを備え、前記ステータは、前記ステータ外部から前記ステータ内部に油を取り入れるための取り入れ口と、前記取り入れ口に連接し、前記ステータの周方向に延びた円環状の第一の油路と、前記第一の油路に連接し、前記ステータの軸方向に延びた複数の第二の油路と、が形成された回転電機において、前記第一の油路から複数の前記第二の油路への接続部は、前記取り入れ口から前記ステータの周方向に離れるに従って、その断面積が大きくなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ステータ内に冷却油を均一に入れることが可能な回転電機および回転電機を備える車両を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転電機の斜視図である。
【図２】上記実施形態に係る回転電機の中央部の輪切り断面図である。
【図３】図２に示す回転電機の右側の輪切り断面図である。
【図４】上記実施形態に係る回転電機をハウジングに収めた斜視図である。
【図５】上記実施形態に係る回転電機のハウジングを取り去りステータの巻線を露出して表す側面図である。
【図６】上記実施形態に係る回転電機のステータの接続部の断面積を説明する図であり、（ａ）は図２に示す回転電機に備わるステータの周辺を拡大して表す図、（ｂ）は接続部の拡大図、（ｃ）は接続部の油路の断面積を順次拡大する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係る回転電機および回転電機を備える車両について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。また、部材のサイズおよび形状は、説明の便宜のため、変形または誇張して模式的に表す場合がある。
（実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る回転電機の斜視図である。図２は、図１に示す回転電機１１の中央部の輪切り断面図である。図３は、図２に示す回転電機１１の右側の輪切り断面図である。図４は、図１に示す回転電機１１をハウジング４０（ケース）に収めた斜視図である。図５は、図４に示す回転電機１１のハウジングを取り去りステータの巻線を露出して表す側面図である。
本実施形態に係る回転電機１１は、例えば、ハイブリッド車（車両）に搭載される薄型のモータである。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態に係る回転電機１１は、ステータコア２１および当該ステータコア２１に設けられる巻線を有する円環状のステータ１２と、ステータ１２の内周面と空隙を介して対向配置される円環状のロータ（図示省略）と、を備える。
ステータ１２は、図４および図５に示すように、ハウジング４０の内周面４０ａの内壁に固定（圧嵌）される。ハウジング４０には、図５に示すように、図示しないポンプから冷媒供給管（図示省略）を経て、冷却油が供給される流入孔４１が形成されている。
【００１２】
図１に示すように、ステータ１２は、全体として円筒状に形成されたステータコア２１と、ステータコア２１外周部から所定ピッチで半径方向内方へ歯状に突出延在する複数の磁極コア部２２と、磁極コア部２２の形成に伴い画成された複数のスロット２３と、磁極コア部２２に巻回され、複数のスロット２２に収容されるステータコイル２４（巻線）と、ステータコイル２４の空間部に挿入されステータコイル２４から熱をハウジング４０に逃がす伝熱部材２５と、ステータコイル２４の軸方向の端部とその渡り部を覆う円環状のコイルカバー２６と、伝熱部材２５を回転電機１１の径方向に押圧するスナップリング２７（図４参照）と、を備える。
ステータコア２１は、例えば、円環状に形成された複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層して構成する。
【００１３】
図４に示すように、伝熱部材２５は、第１面部２５１と、第１面部２５１と対向する第２面部２５２と、第１面部２５１と第２面部２５２とを半円状に繋ぐ曲面部２５３と、曲面部２５３の長さ方向の一端に設けられ第１面部２５１と第２面部２５２の端部から突出する突出部２５４と、を有する。
【００１４】
〈油路〉
図１および図２に示すように、ステータ１２の外周には、ハウジング４０の流入孔４１を通して、ステータ１２外部から内部に冷却油を取り入れるための第一の取り入れ口３０ａおよび第二の取り入れ口３０ｂ（本実施形態では、ステータ１２の上部と下部の２箇所）が開口している。
なお、第一の取り入れ口３０ａおよび第二の取り入れ口３０ｂを総称する場合には、取り入れ口３０と呼ぶ。取り入れ口３０は、図１および図２に示すように、ステータ１２の外周部において周方向に延在する溝部で形成されている。
【００１５】
ステータ１２内には、図５に示すように、取り入れ口３０に連接し、ステータ１２の周方向に延在する円環状の周方向油路３１（第一の油路）と、周方向油路３１に連接し、ステータ１２の軸方向に延在する複数の軸方向油路３２（第二の油路）と、周方向油路３１から複数の軸方向油路３２に接続される油路開口となる接続部３３と、を有する。複数の軸方向油路３２は、取り入れ口３０からステータ１２の周方向に離れるに従って、周方向油路３１から軸方向油路３２に接続される接続部３３（開口）の断面積が大きくなる（詳細は後記する）。
周方向油路３１は、ステータ１２外周に形成した溝から構成される。しかし、これ以外の油路の形成方法も可能である。例えば、ハウジング４０の円筒状部４０ａの内壁面に形成した溝で構成してもよい。
【００１６】
なお、複数の軸方向油路３２へ送られた冷却油は、軸方向油路３２から半径方向内方へ分岐して磁極コア部２２内へ延在する半径方向油路（図示省略）、さらにそこから左右（両方）に分岐して噴出口油路（図示省略）に至る。噴出口油路は、それぞれ磁極コア部２２の側壁に開口して噴出口（図示省略）となる。
各磁極コア部２２には、ステータコイル２４が巻回されており、ステータコイル２４と噴出口油路の開口（噴出口）の間には、所定の間隙があり、冷却油は各噴出口から流出して、ステータコイル２４と磁極コア部２２の間の間隙から流出する。
【００１７】
［ステータ１２の構成］
〈接続部３３の配置〉
ステータ１２の構成についてより詳細に説明する。
図１および図５に示すように、回転電機１１は、ステータ１２内部に油を取り入れるための取り入れ口３０と、取り入れ口３０に連接し、ステータ１２の周方向に延在する円環状の周方向流路３１（第一の油路）と、周方向流路３１に連接し、ステータ１２の軸方向に延在する複数の軸方向流路３２（第二の油路）と、周方向油路３１から複数の軸方向油路３２に接続される油路（軸方向流路３２への開口）となる接続部３３（以下、「接続部３３」という）と、を備える。
図２および図３に示すように、複数ある接続部３３は、取り入れ口３０からステータ１２の周方向に離れるに従って、その断面積Ｓを大きくするよう構成する。
【００１８】
より詳細には、図３に示すように、第一の取り入れ口３０ａに最も近い接続部３３１，次に近い接続部３３２，…，第一の取り入れ口３０ａから最も離れた接続部３３（ｎ）を配置するとともに、接続部３３１，３３２，…，３３（ｎ）の油路の断面積Ｓを、Ｓ（１），Ｓ（２），…，Ｓ（ｎ）と、取り入れ口３０からステータ１２の周方向に離れるに従って、順次大きくする。ただし、上記ｎは、油の入り口間にある出口の個数である。
【００１９】
同様に、第二の取り入れ口３０ｂに最も近い接続部３３１，次に近い接続部３３２，…，第二の取り入れ口３０ａから最も離れた接続部３３（ｎ）を配置するとともに、接続部３３１，３３２，…，３３（ｎ）の油路の断面積Ｓを、Ｓ（１），Ｓ（２），…，Ｓ（ｎ）と、取り入れ口３０からステータ１２の周方向に離れるに従って、順次大きくする。
【００２０】
第一の取り入れ口３０ａから第二の取り入れ口３０ｂとの間の周方向流路３１状の中間地点に境界部が設けられ、境界部上、または境界部から最も近い接続部３３の断面積が最も大きい。
【００２１】
〈接続部３３の断面積Ｓ〉
接続部３３は、接続部３３１，３３２，…，３３（ｎ−１），３３（ｎ）の順に、油路（軸方向流路３２への開口）の断面積Ｓ（１），Ｓ（２），…，Ｓ（ｎ−１），Ｓ（ｎ）が大きくなるよう構成する。図２および図３の例では、２つの取り入れ口３０、すなわち第一の取り入れ口３０ａおよび第二の取り入れ口３０ｂ間にある出口の個数をｎとすると、断面積Ｓは、次式（１）で表される。
【００２２】
Ｓ(１)≦Ｓ(２)，…，≦Ｓ(ｎ／２)  …（１）
【００２３】
次に、断面積Ｓを順次拡大する具体的手法について述べる。
図６は、接続部３３の断面積Ｓを説明する図であり、図６（ａ）は図２に示す回転電機１１に備わるステータ１２の周辺を拡大して表す図、図６（ｂ）は接続部３３の拡大図、図６（ｃ）は接続部３３の油路の断面積Ｓを順次拡大する説明図である。
【００２４】
前記図５に示すように、周方向油路３１（第一の油路）は、ステータ１２の周方向に配置され、軸方向流路３２（第二の油路）は、ステータ１２の軸方向油路３２に配置されている。また、軸方向油路３２は、磁極コア部２２（図１参照）内へ延在する半径方向油路（図示省略）、さらにそこから左右（両方）に分岐して噴出口油路（図示省略）に至る。このため、周方向油路３１から複数の軸方向油路３２に接続される油路となる接続部３３は、ステータコイル２４の配置位置とその個数に対応することになる。つまり、各接続部３３は、ステータコイル２４の上方（外周側）で、かつ、ステータコイル２４の基部の幅によって限定される。この条件により、図６（ｂ）に示すように、接続部３３の油路の断面積Ｓを拡大する場合、接続部３３の油路の幅固定し、高さを増やしていく方法を採る。このように、幅固定し、高さのみを増やしていく方法は、作製工程が増えず加工が容易である利点がある。
【００２５】
ただし、上記式（１）に従って、断面積Ｓを変えるものであればどのような構成でもよい。例えば、(1)「高さ」に加えて「幅」も変化させる、(2)断面積Ｓを変えるための矩形状またはドーム形状の溝部を接続部３３に付加する、(3)接続部３３の上部（外周側）をドーム形状とし、そのＲを変える方法がある。
【００２６】
以下、上述のように構成された回転電機１１のステータ１２の冷却方法について説明する。
図５に示すように、図示しないポンプから冷媒供給管（図示省略）を経て、ハウジング４０の流入孔４１に冷却油が供給される。
ハウジング４０の流入孔４１から流入した冷却油は、図５の矢印ａに示すように、ステータ１２の外周に設けられた第一の取り入れ口３０ａおよび第二の取り入れ口３０ｂから内部に流入する。
【００２７】
第一の取り入れ口３０ａおよび第二の取り入れ口３０ｂは、ステータ１２の周方向に延在する円環状の周方向油路３１（第一の油路）に連接している。第一の取り入れ口３０ａおよび第二の取り入れ口３０ｂに流入した冷却油は、図５の矢印ｂに示すように、周方向油路３１によって、ステータ１２の周方向に、第一の取り入れ口３０ａおよび第二の取り入れ口３０ｂから最も遠い位置まで送られる。周方向油路３１には、各接続部３３を通して、軸方向に延出する軸方向油路３２に連接されている。図４および図５の矢印ｃに示すように、周方向油路３１を通った冷却油は、接続部３３を通して、軸方向に油路が分配される。
【００２８】
上述したように、接続部３３は、取り入れ口３０からステータ１２の周方向に離れるに従って断面積Ｓが大きくなるように構成されている。この構成により、取り入れ口３０に近い接続部３３を通して軸方向油路３２に流入する冷却油の流入量と、取り入れ口３０から離れた接続部３３を通して軸方向油路３２に流入する冷却油の流入量は、ほぼ均一となる。各軸方向油路３２へ流入する冷却油の流量がほぼ均一となるので、各軸方向油路３２と相対する各ステータコイル２４の冷却油の温度も均一となる。このため、従来、流量が一番少ない、すなわち温度が最も高いところがボトルネックになることを回避することができ、回転電機１１全体の冷却性能を向上させることができる。
【００２９】
各軸方向油路３２へ送られた冷却油は、軸方向油路３２から半径方向内方へ分岐して磁極コア部２２内へ延在する半径方向油路（図示省略）、さらにそこから左右（両方）に分岐して噴出口油路（図示省略）に至る。噴出口油路は、それぞれ磁極コア部２２の側壁に開口して噴出口（図示省略）となる。噴出口油路は、それぞれ磁極コア部２２の側壁に開口して噴出口となる。冷却油は、各噴出口から流出して、ステータコイル２４と磁極コア部２２の間の間隙から流出し、ステータ１２およびステータ１２を備える回転電機１１を冷却することができる。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態に係る回転電機１１は、ステータ１２外部からステータ１２内部に油を取り入れるための取り入れ口３０と、取り入れ口３０に連接し、ステータ１２の周方向に延在する円環状の周方向流路３１と、周方向流路３１に連接し、ステータ１２の軸方向に延在する複数の軸方向流路３２と、を備え、周方向流路３１から複数の軸方向流路３２への接続部３３は、取り入れ口３０からステータ１２の周方向に離れるに従って、その断面積が大きくなる構成を採る。
【００３１】
この構成により、ステータ１２の外周面のどの孔からも、ステータ１２内に冷却油を均一に入れることができる。従来、流量が一番少ない、ボトルネックになる部分を回避することができ、回転電機１１全体の冷却性能を向上させることができる。
【００３２】
また、本実施形態では、接続部３３は、取り入れ口３０からステータ１２の周方向に離れるに従って、高さを増加させることで、断面積を増加させる。これにより、ステータ１２の外周面のどの孔からも、ステータ１２内に冷却油を均一に入れることができ、回転電機１１全体の冷却性能を向上させることができる。
【００３３】
また、本実施形態では、取り入れ口３０は、第一の取り入れ口３０ａと第二の取り入れ口３０ｂとを有し、第二の取り入れ口３０ｂは、第一の取り入れ口３０ａに対してステータ１２の径方向反対側に配置されている。これにより、ステータ１２の外周面のどの孔からも、ステータ１２内に冷却油を均一に入れることができ、回転電機１１全体の冷却性能を向上させることができる。
【００３４】
また、本実施形態では、第一の取り入れ口３０ａから第二の取り入れ口３０ｂとの間の周方向流路３１状の中間地点に境界部が設けられ、境界部上、または境界部から最も近い接続部３３の断面積が最も大きい。これにより、ステータ１２の外周面のどの孔からも、ステータ１２内に冷却油を均一に入れることができ、回転電機１１全体の冷却性能を向上させることができる。
【００３５】
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
また、本発明に係る回転電機１１は、ハイブリッド車両や、エンジンを有さずモータのみを駆動源とする電気自動車または燃料電池車両であってもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１１  回転電機
１２  ステータ
２１  ステータコア
２２  磁極コア部
２３  スロット
２４  ステータコイル（巻線）
２５  伝熱部材
２６  コイルカバー
２７  スナップリング
３０  取り入れ口
３０ａ  第一の取り入れ口
３０ｂ  第二の取り入れ口
３１  周方向油路（第一の油路）
３２  軸方向油路（第二の油路）
３３，３３１，３３２，…，３３（ｎ−１），３３（ｎ）  接続部
４０  ハウジング（ケース）
４１  流入孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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