(57)【要約】【課題】本発明の目的は、従来より、冷却液によるコイルエンドの冷却効率を向上させることができる固定子を提供することにある。【解決手段】本発明は、円筒状の固定子コア１８と、固定子コア１８の端部であって、円周方向に形成されたコイルエンド２０と、を有する固定子１６であって、コイルエンド２０には、コイルエンド２０の外周面２０ａに沿って流れる冷却液を軸方向端面２０ｂ側に誘導する第１誘導部２２が形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の固定子コアと、前記固定子コアの端部であって、円周方向に形成されたコイルエンドと、を有する固定子であって、
前記コイルエンドには、前記コイルエンドの外周面に沿って流れる冷却液をコイルエンドの軸方向端面側に誘導する第１誘導部が形成されていることを特徴とする固定子。
【請求項２】
請求項１記載の固定子であって、前記コイルエンドの軸方向端面には、前記コイルエンドの軸方向端面に沿って流れる冷却液を円周方向に誘導する第２誘導部が形成されていることを特徴とする固定子。
【請求項３】
請求項１記載の固定子であって、前記コイルエンドの上方には、前記コイルエンドの外周面に向かって前記冷却液を供給する冷却液滴下部が設けられることを特徴とする固定子。
【請求項４】
請求項２記載の固定子であって、前記コイルエンドの上方には、前記コイルエンドの外周面に向かって前記冷却液を供給する冷却液滴下部が設けられることを特徴とする固定子。
【請求項５】
請求項４記載の固定子であって、前記コイルエンドの軸方向端面に設けられる第２誘導部は、前記第１誘導部及び前記コイルエンドの内周面より鉛直方向下方側に配置されることを特徴とする固定子。
【請求項６】
請求項１記載の固定子であって、前記第１誘導部は、前記コイルエンドがモールド樹脂によりモールドされる際に、前記モールド樹脂の形状を変更することにより形成されることを特徴とする固定子。
【請求項７】
請求項２記載の固定子であって、前記第２誘導部は、前記コイルエンドがモールド樹脂によりモールドされる際に、前記モールド樹脂の形状を変更することにより形成されることを特徴とする固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却液により固定子、特にコイルエンドを冷却する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両に搭載される回転電機は、回転子と、その周囲に配設される固定子とを有する。固定子は、円筒状の固定子コアと、固定子コアの端部であって、円周方向に形成されたコイルエンドとを有する。固定子コアには、回転軸に平行な方向に固定子コアを貫通するように設けられたスロットにコイルが巻着されており、当該コイルの端部がコイルエンドとして形成されている。
【０００３】
回転電機には、コイルに通電して、回転子を回転させて回転力を得るモータ（電動機）や、回転子の回転によりコイルに流れる電流を取り出す発電機として機能するものがある。そして、回転子の回転時に、コイルに電流が流れると、コイル、コイルエンドが発熱する。コイルは、固定子コアに接した構造であるため、固定子コアへの熱伝導があるのに対して、コイルエンドにはこの熱伝導がないため、温度が上がりやすく、高温になりやすい。コイルエンドが高温になると、回転電機の内部を貫通する磁束に影響を与え、運転効率が低下する。したがって、回転電機の運転効率を維持するために、コイルエンドを冷却する必要がある。
【０００４】
例えば、特許文献１には、コイルエンドの上部に位置づけられている噴出口から冷却液をコイルエンドに向かって噴射して冷却を行う装置が提案されている。
【０００５】
しかし、特許文献１の装置では、コイルエンドに向かって噴射された冷却液が、コイルエンド全体に均一に流れず、効率的な冷却が行われない場合がある。
【０００６】
そこで、コイルエンドを効率的に冷却させるために、コイルエンドの外周に、冷却液が円周方向に流れるように誘導する誘導手段を形成した固定子が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１３０８５６号公報
【特許文献２】特開２００５−１２９６１号公報
【特許文献３】特開２００６−３３９１５号公報
【特許文献４】特開２００６−３１１７５０号公報
【特許文献５】特開２００２−５８２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、従来より、冷却液によるコイルエンドの冷却効率を向上させることができる固定子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、円筒状の固定子コアと、前記固定子コアの端部であって、円周方向に形成されたコイルエンドと、を有する固定子であって、前記コイルエンドには、前記コイルエンドの外周面に沿って流れる冷却液をコイルエンドの軸方向端面側に誘導する第１誘導部が形成されている。
【００１０】
また、前記固定子において、前記コイルエンドの軸方向端面には、前記コイルエンドの軸方向端面に流れる冷却液を円周方向に誘導する第２誘導部が形成されていることが好ましい。
【００１１】
また、前記固定子において、前記コイルエンドの上方には、前記コイルエンドの外周面に向かって前記冷却液を供給する冷却液滴下部が設けられることが好ましい。
【００１２】
また、前記固定子において、前記コイルエンドの軸方向端面に設けられる第２誘導部は、前記第１誘導部及び前記コイルエンドの内周面より鉛直方向下方側に配置されることが好ましい。
【００１３】
また、前記固定子において、前記第１誘導部は、前記コイルエンドがモールド樹脂によりモールドされる際に、前記モールド樹脂の形状を変更することにより形成されることが好ましい。
【００１４】
また、前記固定子において、前記第２誘導部は、前記コイルエンドがモールド樹脂によりモールドされる際に、前記モールド樹脂の形状を変更することにより形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、冷却液によるコイルエンドの冷却面積を拡大させることができるため、コイルエンドの冷却効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態について以下説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る回転電機の構成の一例を示す模式断面図である。本実施形態では、回転電機を電動機として説明するが、電動機に限定されるものではなく、発電機等であってもよい。回転電機１は、ハウジング１０内に収められており、ハウジング１０に設けられたベアリング１２により回転自在に支持された回転子１４（ロータ）と、回転子１４の外周方向に設置された固定子１６とを有する。回転子１４は、ベアリング１２により支持された回転軸１５を中心として回転する。なお、車両等には、図１に示すように回転軸１５を水平（略水平）な状態にして搭載されている。
【００１８】
固定子１６は、円筒状の固定子コア１８と、固定子コア１８の端部であって、円周方向に形成されたコイルエンド２０とを有し、回転子１４に対して所定のギャップを介して対向配置されている。固定子コア１８には、固定子１６を軸方向に貫通するようにスロットが形成され、そのスロットにコイルが巻着されている。固定子コア１８に巻着されたコイルの端部がコイルエンド２０として形成されている。
【００１９】
また、通常、絶縁性を確保するために、コイルエンド２０は、モールド樹脂によりモールドされている。モールド樹脂は、絶縁性を有する材料であれば特に制限されるものではないが、絶縁性を有し、熱伝導率が高い材料であることが好ましい。絶縁性と熱伝導率が共に高い材料としては、熱硬化性のある不飽和ポリエステルをベースとし、添加物としてアルミナやシリカ等を混入したものが挙げられる。このような添加物の混入により、コイルエンド２０の絶縁性を維持しながら熱伝導率を向上させることができ、コイルエンド２０の冷却効果を高めることが可能となる。
【００２０】
図２は、本実施形態の固定子の構成の一例を示す正面模式図（軸方向から見た図）である。図２に示すように、固定子コア１８の端部であって、円周方向に形成されたコイルエンド２０（上記でも説明したようにモールド樹脂によりモールドされている）には、第１誘導部２２が形成されている。第１誘導部２２の作用については、後に詳述するが、コイルエンド２０の外周面２０ａに沿って流れる冷却液を軸方向端面２０ｂ側に誘導するためのものである。第１誘導部２２は、コイルエンド２０の外周面２０ａから軸方向端面２０ｂに渡って形成されることが好ましいが、冷却液を軸方向端面２０ｂ側に誘導することができれば、コイルエンド２０の外周面２０ａ、軸方向端面２０ｂのみに形成されていてもよい。第１誘導部２２の形状は、突起、溝等特に制限されるものではないが、コイルエンド２０の外周面２０ａに沿って流れる冷却液をコイルエンド２０の軸方向端面２０ｂに流れ込みやすくさせることができる点で、溝であることが好ましい。第１誘導部２２の数は、特に制限されるものではなく、コイルエンド２０の大きさ、コイルエンド２０に供給される冷却液の量により適宜設定されればよい。
【００２１】
ハウジング１０には、コイルエンド２０の上方（及び固定子コア１８の上方）の位置に、コイルエンド２０の外周面に向かって冷却液を滴下する冷却液滴下部２４が設けられている。この冷却液滴下部２４は、例えば、ポンプにより供給される冷却液をコイルエンド２０（及び固定子コア１８）に滴下、噴霧、噴射するノズル等により構成される。そして、冷却液が冷却液滴下部２４からコイルエンド２０（及び固定子コア１８）に供給されることにより、コイルエンド２０（及び固定子コア１８）が冷却される。
【００２２】
次に、本実施形態の回転電機１において、固定子コア１８のコイルに電流を流すことによって、コイルエンド２０に発生した熱の冷却について説明する。
【００２３】
例えば、固定子コア１８のコイルに、所定の電流（例えば、車両を走行させるために必要とされるトルクを発生するための電流）を流すことにより、回転軸１５を中心として回転子１４が回転する。この際、コイルに流された電流により、コイルエンド２０が発熱、或いは固定子コア１８の発熱がコイルエンド２０に熱伝導されて、コイルエンド２０が発熱する。
【００２４】
この際、冷却液滴下部２４からコイルエンド２０に冷却液が滴下される。図３（Ａ）は、コイルエンドを冷却液が流れる状態を示す固定子の正面模式図（軸方向から見た図）であり、図３（Ｂ）は、コイルエンドを冷却液が流れる状態を示す固定子の側面模式図（軸方向に対して垂直方向から見た図）である。
【００２５】
冷却液滴下部２４からコイルエンド２０に滴下された冷却液は、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、コイルエンド２０の外周面２０ａに沿って下方に流れる（図３に示す矢印Ａ）。さらに、コイルエンド２０の外周面２０ａに沿って流れる冷却液は、第１誘導部２２により、コイルエンド２０の軸方向端面２０ｂへ誘導され、軸方向端面２０ｂに沿って下方に流れる（図３に示す矢印Ｂ）。本実施形態のような第１誘導部２２が存在しないと、冷却液滴下部２４から滴下された冷却液のほとんどは、コイルエンド２０の外周面２０ａに沿って流れてしまう（図３に示す矢印Ａ）ため、コイルエンド２０の冷却面積を充分に確保することができない。コイルエンド２０の軸方向端面２０ｂは、最も発熱温度の高い部分であるため、当該部分に冷却液を流すことができないと、コイルエンド２０を効率よく冷却することができない。しかし、本実施形態では、第１誘導部２２が形成されているため、発熱温度の高い部分であるコイルエンド２０の軸方向端面２０ｂにも、冷却液を積極的に流すことができるため、冷却面積を拡大させ、効率良くコイルエンド２０を冷却することができる。
【００２６】
図４は、本実施形態の固定子の構成の他の一例を示す正面模式図である。図４に示すように、固定子１６のコイルエンド２０には、上記説明した第１誘導部２２が設けられ、コイルエンド２０の軸方向端面２０ｂには、コイルエンド２０の軸方向端面２０ｂを流れる冷却液を円周方向に誘導する第２誘導部２６が形成されている。第２誘導部２６は、冷却液を円周方向に誘導するためのものであるため、その形状は、円弧状の溝又は突起である。
【００２７】
図５は、コイルエンドを冷却液が流れる状態を示す固定子の正面模式図（軸方向から見た図）である。図５に示すように、第１誘導部２２によりコイルエンド２０の軸方向端面２０ｂに誘導された冷却液は、重力にしたがい、軸方向端面２０ｂに沿って（鉛直方向下方に）流れる。すなわち、冷却液は軸方向端面２０ｂの円周に沿っては流れ難い。本実施形態では、第２誘導部２６により、軸方向端面２０ｂに沿って（鉛直方向下方に）流れる冷却液を円周方向に誘導（図５に示す矢印Ｃ）する。これにより、コイルエンド２０の軸方向端面２０ｂ全体をより効率よく冷却することができる。第２誘導部２６は、冷却液が軸方向端面２０ｂに対して流れ難い場所に設置されることが好ましい。例えば、コイルエンド２０の内周面２０ｃより鉛直方向下方側の軸方向端面２０ｂ等は、冷却液が流れ難いため、当該箇所に第２誘導部２６を設置することが好ましい。
【００２８】
第１誘導部２２及び第２誘導部２６は、コイルエンド２０がモールド樹脂によりモールドされる際に、モールド樹脂の形状を変更することにより形成されることが好ましい。具体的には、モールド樹脂によるモールド後に、モールド樹脂を削って溝を形成したり、モールド樹脂を注入する金型により、突起を形成したりして、第１誘導部２２及び第２誘導部２６が形成される。このように、コイルエンド２０にモールドされるモールド樹脂を第１誘導部２２及び第２誘導部２６の形成に利用することにより、固定子の製造コスト削減を図ることが可能となる。
【００２９】
以上のように、本実施形態のコイルエンドにおいて、コイルエンドの外周面に沿って流れる冷却液を軸方向端面側に誘導する第１誘導部を形成することにより、発熱温度の高い部分であるコイルエンドの軸方向端面にも、冷却液を積極的に流すことができ、また、コイルエンドの軸方向端面を流れる冷却液を円周方向に誘導する第２誘導部を形成することにより、軸方向端面全体に冷却液を流すことができるため、効率よくコイルエンドを冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態に係る回転電機の構成の一例を示す模式断面図である。
【図２】本実施形態の固定子の構成の一例を示す正面模式図（軸方向から見た図）である。
【図３】（Ａ）は、コイルエンドを冷却液が流れる状態を示す固定子の正面模式図（軸方向から見た図）であり、（Ｂ）は、コイルエンドを冷却液が流れる状態を示す固定子の側面模式図（軸方向に対して垂直方向から見た図）である。
【図４】本実施形態の固定子の構成の他の一例を示す正面模式図（軸方向から見た図）である。
【図５】コイルエンドを冷却液が流れる状態を示す固定子の正面模式図（軸方向から見た図）である。
【符号の説明】
【００３１】
１  回転電機、１０  ハウジング、１２  ベアリング、１４  回転子、１５  回転軸、１６  固定子、１８  固定子コア、２０  コイルエンド、２０ａ  外周面、２０ｂ  軸方向端面、２０ｃ  内周面、２２  第１誘導部、２４  冷却液滴下部、２６  第２誘導部。
【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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