(57)【要約】平角線を用いたエッジワイズコイルを備えた回転電機を効率的に冷却する。ティース（１２０１８）に平角線が巻着されてエッジワイズコイルが形成される。角型のティース（１２０１８）に対して平角線を巻着するために、エッジワイズコイルのティース（１２０１８）に対する相対的な位置を決定する支持部（１２０１３）を有する。平角線により形成され、支持部（１２０１３）により位置決めされたエッジワイズコイルとティースとの間に形成された冷却水通路（１２０１２）に冷却液を流通させる。
2008156127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア（１２０００）の周囲を覆う絶縁部材（１２０２１）に平角線（１２０５０）を複数層に重ねて巻回して形成される複数のコイル（１２０４０）を備え、
各前記コイルにおいて、前記絶縁部材（１２０２１）と前記平角線（１２０５０）との間には間隙が形成されており、さらに、
前記間隙に流通される冷却媒体を供給するための供給部（１２０１２）とを備えた、回転電機の冷却構造。
【請求項２】
前記冷却構造では、１のコイルから他のコイルへ、前記冷却媒体が流通する、請求の範囲第１項に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項３】
前記冷却構造は、前記間隙の断面積を小さくする絶縁材（４０００２）をさらに含む、請求の範囲第１項に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項４】
前記供給部は、
前記間隙に連通した穴部へ前記冷却媒体を供給する管路（１２０１２）と、
前記管路に前記冷却媒体を流通させるポンプ（１０Ｐ）とを含む、請求の範囲第１項に記載の回転電機の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される回転電機の構造に関し、特に、平角線を用いて形成されたエッジワイズコイルを備えた回転電機の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機を運転するとコイルの導線が発熱して温度上昇するが、その導線を充分に冷却しないと回転電機の出力の低下や導線の耐久性の低下が発生することが知られている。
このような回転電機の固定子（ステータ）の巻線として平角線を用いて、エッジワイズコイルを形成する場合がある。この平角線を用いると、通常の丸線に比べてコイル断面積が増加して、直流抵抗の低減、周波数特許性の向上などにより、小型化・高性能化を実現することができる。
その一方、平角線は曲げるときの曲率半径が大きく、回転電機のステータ（鉄心）のティースとの間の空隙が大きくなる傾向を有する。すなわち、鉄心を覆う絶縁部材の四角形断面の巻回部にこのような平角線を巻回したとき、導線を正確な四角形に巻回することは困難であり、導線が四角形の頂点部だけに接触して直線部から浮き上がってしまい、そこに隙間が発生することが避けられなかった。そのため、隙間が断熱空間として機能することで、導線の熱が絶縁部材を介して鉄心に伝達され難くなり、鉄心を冷却しても、導線の冷却性が一層低下する問題があった。
このような問題に鑑み、特開２００４−３４３８７７号公報（特許文献１）は、回転電機のコイルの導線を簡単な構造で効率的に冷却できる回転電機のコイルを開示する。この回転電機のコイルは、鉄心の周囲を覆う絶縁部材の巻回部に導線を複数層に重ねて巻回した回転電機のコイルであって、絶縁部材の巻回部と導線との間に形成された隙間に、絶縁部材に形成した流路を通して熱伝導性部材を充填したことを特徴とする。
この回転電機のコイルによると、鉄心の周囲を覆う絶縁部材の巻回部と、そこに巻回された導線との間に形成された隙間に、絶縁部材に形成した流路を通して熱伝導性部材を充填したので、導線の熱を熱伝導性部材および絶縁部材を介して鉄心に伝達することで、その放熱を効果的に行なわせて導線を冷却することができる。しかも冷媒やそれを循環させるポンプ等が不要になるので、コストダウンに寄与することができる。
【発明の開示】
【０００３】
しかしながら、上述した特許文献１に開示された回転電機のコイルは、コイル自体を積極的に冷却するものではなく、コイル（導線）の熱をより多く鉄心に伝達して、間接的に冷却するものに過ぎない。これでは、十分な平角線の冷却ができない場合があり得る。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、平角線を用いたエッジワイズコイルを備えた回転電機を効率的に冷却できる、回転電機の冷却構造を提供することである。
第１の発明に係る回転電機の冷却構造は、鉄心の周囲を覆う絶縁部材に平角線を複数層に重ねて巻回した複数のコイルを備えた回転電機を冷却するための構造である。この冷却構造は、各コイルにおいて、平角線の巻回の曲率半径が大きいことにより形成された、絶縁部材と平角線との間の間隙と、間隙に流通される冷却媒体を供給するための供給手段とを含む。
第１の発明によると、回転電機の極数に応じて複数のコイルが形成され、このコイルは、鉄心の周囲を覆う絶縁部材に平角線を複数層に重ねて巻回されて形成される。角型の鉄心（ティース）の周囲を覆う絶縁材に平角線を隙間なく巻着することは、断面が四角形の平角線を四角形に隙間なく巻回することは）平角線の巻回の曲率半径が大きいために困難であって、どうしても絶縁部材と平角線との間の間隙が形成される。供給手段は、この間隙に、冷却媒体を供給して、この間隙が冷却媒体の通路となる。従来のように間隙に熱伝導部材を組み入れて間接的に冷却効率を向上させるのではなく、冷却媒体を間隙に供給するので、直接的に鉄心を冷却することができる。その結果、平角線を用いた（エッジワイズ）コイルを備えた回転電機を効率的に冷却できる、回転電機の冷却構造を提供することができる。
第２の発明に係る回転電機の冷却構造においては、第１の発明の構成に加えて、１のコイルから他のコイルへ、冷却媒体が流通するものである。
第２の発明によると、たとえば、回転電機の回転軸が水平な場合、最上部のステータコイルに冷却液が供給されて、重力により次の隣接する他のコイルに、冷却媒体が流通される。これが連鎖して行なわれることにより、複数のコイルを冷却することができるようになる。
第３の発明に係る回転電機の冷却構造は、第１または２の発明の構成に加えて、間隙の断面積を小さくする絶縁材をさらに含む。
第３の発明によると、間隙の断面積が小さくなるので、冷却媒体（ここでは液体とする）の流速が上昇する。このため、熱交換がより促進されるので、冷却効率が向上する。
第４の発明に係る回転電機の冷却構造においては、第１〜２のいずれかの発明の構成に加えて、供給手段は、間隙に連通した穴部へ冷却媒体を供給する管路と、管路に冷却媒体を流通させるポンプとを含む。
第４の発明によると、ポンプにより回転電機のコイルの間隙に冷却液が供給されたり、吸熱した冷却液が放熱器（ラジエーター）に供給されてたりして、回転電機を効率的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、本発明の実施の形態に係るモータジェネレータを含む、ハイブリッド車両全体の制御ブロック図である。
図２は、動力分割機構を示す図である。
図３は、ハイブリッド車両の冷却システムの全体構成図である。
図４は、本発明の実施の形態に係るモータジェネレータの断面図である。
図５は、本発明の実施の形態に係るモータジェネレータの斜視図である。
図６は、図５に対応する部分拡大図である。
図７は、図６に対応する断面図である。
図８は、本発明の実施の形態に係るモータジェネレータ（冷却パイプ付き）の側面図である。
図９は、図８に対応する冷却パイプを備えたモータジェネレータの斜視図である。
図１０Ａは、冷却水の流れ方を示す図（その１）であって、ステータコイルエンド１２０１０をモータジェネレータ１４０の上方から見た図である。
図１０Ｂは、図１０Ａ中のＸＢ−ＸＢ断面図である。
図１１Ａは、冷却水の流れ方を示す図（その２）であって、ステータコイルエンド１２０１０をモータジェネレータ１４０の上方から見た図である。
図１１Ｂは、図１１Ａ中のＸＩＢ−ＸＩＢ断面図である。
図１２は、本発明の実施の形態の変形例に係るモータジェネレータの部分断面斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。なお、図面間において、縦横の寸法比率等が異なる場合があるが、これは、本発明は特定の寸法比に限定されるモータジェネレータに適用されるものではないことを示すものである。
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る冷却構造を備えたモータジェネレータを含む、ハイブリッド車両全体の制御ブロック図を説明する。なお、本発明は図１に示すハイブリッド車両に限定されない。本発明は、動力源としての、たとえばガソリンエンジン等の内燃機関（以下、エンジンとして説明する）が、車両を走行させる駆動源であって、かつ、ジェネレータの駆動源であればよい。さらに、駆動源がエンジンおよびモータジェネレータであって、モータジェネレータの動力により走行可能な車両であればよく（エンジンを停止させても停止させなくても）、走行用のバッテリを搭載した他の態様を有するハイブリッド車両であってもよい（いわゆるシリーズ型やパラレル型等のハイブリッド車両に限定されないが、システム起動後においてＥＶ走行が可能な車両には限定される）。このバッテリは、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などであって、その種類は特に限定されるものではない。また、バッテリの代わりにキャパシタでも構わない。さらに、本発明の実施の形態に係る冷却構造を備えたモータジェネレータは、エンジンを有しない電気自動車への適用も可能である。
ハイブリッド車両は、エンジン１２０と、モータジェネレータ（ＭＧ）１４０とを含む。なお、以下においては、説明の便宜上、モータジェネレータ１４０を、モータジェネレータ１４０Ａ（またはＭＧ（２）１４０Ａ）と、モータジェネレータ１４０Ｂ（またはＭＧ（１）１４０Ｂ）と表現するが、ハイブリッド車両の走行状態に応じて、モータジェネレータ１４０Ａがジェネレータとして機能したり、モータジェネレータ１４０Ｂがモータとして機能したりする。このモータジェネレータがジェネレータとして機能する場合に回生制動が行なわれる。モータジェネレータがジェネレータとして機能するときには、車両の運動エネルギが電気エネルギに変換されて、車両が減速される。
ハイブリッド車両は、この他に、エンジン１２０やモータジェネレータ１４０で発生した動力を駆動輪１６０に伝達したり、駆動輪１６０の駆動をエンジン１２０やモータジェネレータ１４０に伝達したりする減速機１８０と、エンジン１２０の発生する動力を駆動輪１６０とモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）との２経路に分配する動力分割機構（たとえば、後述する遊星歯車機構）２００と、モータジェネレータ１４０を駆動するための電力を充電する走行用バッテリ２２０と、走行用バッテリ２２０の直流とモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）およびモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）の交流とを変換しながら電流制御を行なうインバータ２４０と、走行用バッテリ２２０の充放電状態（たとえば、ＳＯＣ）を管理制御するバッテリ制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）という）２６０と、エンジン１２０の動作状態を制御するエンジンＥＣＵ２８０と、ハイブリッド車両の状態に応じてモータジェネレータ１４０およびバッテリＥＣＵ２６０、インバータ２４０等を制御するＭＧ−ＥＣＵ３００と、バッテリＥＣＵ２６０、エンジンＥＣＵ２８０およびＭＧ−ＥＣＵ３００等を相互に管理制御して、ハイブリッド車両が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体を制御するＨＶ−ＥＣＵ３２０等を含む。
本実施の形態において、走行用バッテリ２２０とインバータ２４０との間には昇圧コンバータ２４２が設けられている。これは、走行用バッテリ２２０の定格電圧が、モータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）やモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）の定格電圧よりも低いので、走行用バッテリ２２０からモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）やモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）に電力を供給するときには、昇圧コンバータ２４２で電力を昇圧する。
なお、図１においては、各ＥＣＵを別構成としているが、２個以上のＥＣＵを統合したＥＣＵとして構成してもよい（たとえば、図１に、点線で示すように、ＭＧ−ＥＣＵ３００とＨＶ−ＥＣＵ３２０とを統合したＥＣＵとすることがその一例である）。
動力分割機構２００は、エンジン１２０の動力を、駆動輪１６０とモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）との両方に振り分けるために、遊星歯車機構（プラネタリーギヤ）が使用される。モータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）の回転数を制御することにより、動力分割機構２００は無段変速機としても機能する。エンジン１２０の回転力はキャリア（Ｃ）に入力され、それがサンギヤ（Ｓ）によってモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）に、リングギヤ（Ｒ）によってモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）および出力軸（駆動輪１６０側）に伝えられる。回転中のエンジン１２０を停止させる時には、エンジン１２０が回転しているので、この回転の運動エネルギをモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）で電気エネルギに変換して、エンジン１２０の回転数を低下させる。
図１に示すようなハイブリッドシステムを搭載するハイブリッド車両においては、車両の状態について予め定められた条件が成立すると、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、モータジェネレータ１４０のモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）のみによりハイブリッド車両の走行を行なうようにモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）およびエンジンＥＣＵ２８０を介してエンジン１２０を制御する。たとえば、予め定められた条件とは、走行用バッテリ２２０のＳＯＣが予め定められた値以上であるという条件等である。このようにすると、発進時や低速走行時等であってエンジン１２０の効率が悪い場合に、モータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）のみによりハイブリッド車両の走行を行なうことができる。この結果、走行用バッテリ２２０のＳＯＣを低下させることができる（その後の車両停止時に走行用バッテリ２２０を充電することができる）。
また、通常走行時には、たとえば動力分割機構２００によりエンジン１２０の動力を２経路に分け、一方で駆動輪１６０の直接駆動を行ない、他方でモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）を駆動して発電を行なう。この時、発生する電力でモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）を駆動して駆動輪１６０の駆動補助を行なう。また、高速走行時には、さらに走行用バッテリ２２０からの電力をモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）に供給してモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）の出力を増大させて駆動輪１６０に対して駆動力の追加を行なう。一方、減速時には、駆動輪１６０により従動するモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）がジェネレータとして機能して回生発電を行ない、回収した電力を走行用バッテリ２２０に蓄える。なお、走行用バッテリ２２０の充電量が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン１２０の出力を増加してモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）による発電量を増やして走行用バッテリ２２０に対する充電量を増加する。
また、走行用バッテリ２２０の目標ＳＯＣはいつ回生が行なわれてもエネルギーが回収できるように、通常は６０％程度に設定される。また、ＳＯＣの上限値と下限値とは、走行用バッテリ２２０のバッテリの劣化を抑制するために、たとえば、上限値を８０％とし、下限値を３０％として設定され、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、ＭＧ−ＥＣＵ３００を介してＳＯＣが上限値および下限値を越えないようにモータジェネレータ１４０による発電や回生、モータ出力を制御している。なお、ここで挙げた値は、一例であって特に限定される値ではない。
図２を参照して、動力分割機構２００についてさらに説明する。動力分割機構２００は、サンギヤ（Ｓ）２０２と（以下、単にサンギヤ２０２と記載する）、ピニオンギヤ２０４と、キャリア（Ｃ）２０６（以下、単にキャリア２０６と記載する）と、リングギヤ（Ｒ）２０８（以下、単にリングギヤ２０８と記載する）とを含む遊星歯車から構成される。
ピニオンギヤ２０４は、サンギヤ２０２およびリングギヤ２０８と係合する。キャリア２０６は、ピニオンギヤ２０４が自転可能であるように支持する。サンギヤ２０２はＭＧ（１）１４０Ｂの回転軸に連結される。キャリア２０６はエンジン１２０のクランクシャフトに連結される。リングギヤ２０８はＭＧ（２）１４０Ａの回転軸および減速機１８０に連結される。
エンジン１２０、ＭＧ（１）１４０ＢおよびＭＧ（２）１４０Ａが、遊星歯車からなる動力分割機構２００を介して連結されることで、エンジン１２０、ＭＧ（１）１４０ＢおよびＭＧ（２）１４０Ａの回転数は、共線図において直線で結ばれる関係になる。
図３を参照して、本発明の実施の形態に係る冷却構造を備えたモータジェネレータ１４０を含むハイブリッド冷却システムの全体構成について説明する。図３に示すように、このハイブリッド冷却システム（以下、単に冷却システムと記載する場合がある）は、液冷媒である冷却水（冷却媒体としてのＬＬＣ（Ｌｏｎｇ  Ｌｉｆｅ  Ｃｏｏｌａｎｔ））を、ＨＶウォータポンプ２３１０により、モータジェネレータ１４０およびＰＣＵ２２００とＨＶラジエーター２３３０との間を循環させて、モータジェネレータ１４０およびＰＣＵ２２００を冷却するシステムである。
この冷却システムは、上述した、ＨＶウォータポンプ２３１０、ＨＶラジエーター２３３０に加えて、モータジェネレータ１４０およびＰＣＵ２２００で吸熱した高温の冷却水をＨＶラジエーター２３３０へ送る配管であるＨＶラジエーター行き配管２３２０、ＨＶラジエーター２３３０にて熱交換されて水温が下げられた冷却水をＨＶラジエーター２３３０から戻す配管であるＨＶラジエーター戻り配管２３４０およびリザーバタンク２３００を含む。
リザーバタンク２３００は、冷却水の予備タンクとして機能するものであって、この冷却システムの配管内の冷却水の温度や冷却水が循環されることによる冷却配管の容積の変化に対応するために設けられる。さらに、具体的には、リザーバタンク２３１０がない場合において冷却配管の容積に対して冷却水の容量が不足すると、冷却配管にエアが噛み込む。このような場合には、この冷却システムの配管にエアが入り込むことになり、このエアがＨＶウォータポンプ２３１０に入り込み、ＨＶウォータポンプ２３１０がエアロックしてしまい、冷却水を循環させることができなくなる。このような事態を回避すべく、リザーバタンク２３１０が設けられる。
図３に示す冷却システムにおいては、冷却水は、ＨＶラジエーター２３３０、ＰＣＵ２２００、リザーバタンク２３００、ＨＶウォータポンプ２３１０、モータジェネレータ１４０の順で、循環される。なお、このＰＣＵ２２００は、モータジェネレータ１４０を駆動するためのＩＰＭを収納しているので、図３に示すように、モータジェネレータ１４０近傍に設けられている。その結果、この車両がフロントにエンジン１２０を搭載していると、モータジェネレーク１４０およびＰＣＵ２２００はエンジン１２０の近傍に設けられる。
なお、モータジェネレータ１４０およびＰＣＵ２２００の位置は、このような位置に限定されるものではない。さらに、冷却システムは、エンジン１２０の冷却システムとは別系統の冷却システムであるとして説明するが、本発明に係る制御装置で制御される冷却システムは、このようなものに限定されるものではない。すなわち、エンジン１２０の冷却システムと共用の冷却配管を用いるものであっても、配管は別に設けてラジエーターを共用するもの（すなわち、エンジン１２０のラジエーターとＨＶラジエーターとを共用）であっても、その他の共用の形態（ラジエーターのクリーングファンのみ共用する等々）であっても構わない。
図４を参照して、本発明の実施の形態に係る冷却構造を備えたモータジェネレータ１４０の内部構造について説明する。上述したハイブリッド車両には、図４に示すように回転軸を水平あるいはほぼ水平な状態にして搭載される。
図４は、このようなモータジェネレータ１４０の横断面図を示す。この電動機は、２つのベアリング１１０２０により回転自在に支持されたロータ１１０１０を含むロータ部と、ロータ１１０１０の外周方向に設置されたステータコア１２０００を含むステータ部とから構成される。このロータ１１０１０は、ベアリング１１０２０により支持され、回転軸１１０００を中心として回転して、回転トルクを車両のパワートレーン（上述した動力分割機構２００）に伝達する。
ロータ１１０１０に対応して、わずかなギャップを介して対向した位置には、ステータコア１２０００が設けられる。ステータコア１２０００には、回転軸に平行な方向にステータコア１２０００を貫通するように設けられたスリットに、コイルが巻着される。このコイルに電流が流されて、ステータコア１２０００は、ロータ１１０１０を回転させるための磁界を発生させる。
また、ステータコア１２０００に巻着されたステータコイルの端部がステータコイルエンド１２０１０として形成されている。ステータコイルは、ステータコア１２０００のスロットに絶縁紙１２０２１が設けて巻着されている。またスロット間にはティースが形成されている。
なお、ロータ１１０１０は、多数の電磁鋼板（０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の薄板）を積層して構成されたものであっても、一体的なものであってもいずれでもよい。また、これらの構成部品である、回転軸１１０００、ロータ１１０１０、ベアリング１１０２０、ステータコア１２０００、ステータコイルエンド１２０１０は、ハウジング１３０００内に収められている。
図４に示すステータコア１２０００に巻着されたステータコイル１２０４０は、平角線が用いられて、エッジワイズコイルを形成している。この平角線は丸線に比べて、曲げる（ターン部分）ときの曲率半径が大きく、回転電機のステータ（鉄心）のティースとの間の空隙が大きくなる。このため、本実施の形態に係る冷却機構の主要な特徴は、この空隙を冷却媒体（冷却水、冷却油）の通路として用いることである。
図５に、本発明の実施の形態に係る冷却構造を備えたモータジェネレータ１４０の斜視図を示す。ステータコイルエンド１２０１０を覆う絶縁板（インシュレーター）にはこの空隙に繋がる冷却水挿入穴１２０１１を備える。なお、このステータコイルエンド１２０１０の態様は、このモータジェネレータ１４０の極数等により異なるが、本実施の形態においては、２つの穴を１組として１つの絶縁板にそれぞれ設けている。
図６に、１極分に対応するエッジワイズコイルを含む部分の拡大図を、図７に、図６に対応する断面図をそれぞれ示す。図６および図７に示すように、ティース１２０１８に平角線１２０５０が巻着されてエッジワイズコイルが形成されている。図７に示すように、角型のティース１２０１８に対して平角線１２０５０を隙間なく巻着することが困難（断面が四角形の平角線１２０５０を四角形に正確に隙間なく巻回することは困難）である。その一方、図７に示すように、エッジワイズコイルのティース１２０１８に対する相対的な位置を決定するための支持部１２０１３を有している。このため平角線１２０５０により形成されたエッジワイズコイルとティース１２０１８との間（正確には絶縁材（インシュレーターがこれらの間に介される）に冷却水通路１２０１２が形成される。
図６に示す冷却水挿入穴１２０１１の位置は、図７に示す冷却水通路１２０１２の位置に対応している。このため、冷却水挿入穴１２０１１に向けて（モータジェネレータ１４０の外側から回転軸（内側、中心側）に向けて）冷却水（ＬＬＣ）を供給することにより、冷却水通路１２０１２に冷却水を流すことができる。このため、エッジワイズコイルを直接、冷却水で冷却することができる。
図８および図９を参照して、モータジェネレータ１４０内における冷却水の供給について説明する。図８および図９に示すように、図５に示した冷却水挿入穴１２０１１は、モータジェネレータ１４０のステータコイルエンド１２０１０部分の全周に設けられている。この全周に亘って設けられた冷却水挿入穴１２０１１を覆うように、ステータコイルエンド１２０１０部分の全周に冷却水供給パイプ１２０１４が設けられる。この冷却水供給パイプ１２０１４は、冷却水挿入穴１２０１１の位置に対応して、噴出口を備えている。図８の矢印で示すように、噴出口から噴出された冷却水は、冷却水挿入穴１２０１１を通って冷却水通路１２０１２に流れる。なお、重力によりモータジェネレータ１４０の上方から下方に冷却水が流れるので、冷却水供給パイプ１２０１４の上方側のみに噴出口を有しても構わない。
なお、上述の図３を用いて説明したように、このハイブリッド冷却システムは、ＨＶウォーターポンプ２３１０により、冷却水を循環させて、モータジェネレータ１４０で吸収した熱をＨＶラジエーター２３３０で放出している。このため、図４に示すモータジェネレータ１４０の外側から中心側に開けられた冷却水通路１２０１２を通った冷却水は、モータジェネレータ１４０の下方に設けられた排出口（図示しない）からＨＶラジエーター行き配管２３２０を通って、ＨＶラジエーター２３３０へ送り込まれる。
図１０Ａおよび１０Ｂを参照して、冷却水の流れについて説明する。図１０Ａは、ステータコイルエンド１２０１０をモータジェネレータ１４０の上方から見た図であって、絶縁板に設けられた冷却水挿入穴１２０１１が表わされている。
この図１０ＡのＸＢ−ＸＢ断面を図１０Ｂに示す。図１０Ｂに示すように、各極ごとのエッジワイズコイル１２０１５（ステータコイルエンド１２０１０）が複数併設されており、インシュレーター１２０１６とインシュレーター１２０１７とで形成される冷却水通路２００００、２００１０、２００２０、２００３０に流れ込んだ冷却水が、ステータコイルとの間で熱交換して、ステータコイルの温度を低下せしめる。
また、インシュレーター１２０１５とは異なる形状のインシュレーター２２０１７を備えたエッジワイズコイル２２０１５の場合の冷却水の流れについて、図１１Ａおよび図１１Ｂを参照して、説明する。図１１Ａは、図１０Ａと同様に、ステータコイルエンド１２０１０をモータジェネレータ１４０の上方から見た図であって、絶縁板に設けられた冷却水挿入穴１２０１１が表わされている。図１１Ｂは、図１１Ａ中のＸＩＢ−ＸＩＢ断面図である。
このエッジワイズコイル２２０１５（ステータコイルエンド１２０１０）は、インシュレーター２２０１７が図１０Ａおよび１０Ｂで示したインシュレーター１２０１７よりも短い。このため、２個で１組の冷却水挿入穴１２０１１の一方から冷却水通路３００００に流れ込んだ冷却水は、他方の冷却水挿入穴１２０１１に連通した冷却水通路３００１０に流れる。さらに、冷却水通路３００１０から排出された冷却水は、他の下方のエッジワイズコイルの一方の冷却水挿入穴１２０１１から冷却水通路３００２０に流れ込み、他方の冷却水挿入穴１２０１１に連通した冷却水通路３００３０に流れる。さらに、冷却水通路３００１０から排出された冷却水は、他のさらに下方のエッジワイズコイルに流れる。インシュレーター２２０１６とインシュレーター２２０１７とで形成される冷却水通路３００００、３００１０、３００２０、３００３０に順に流れ込んだ冷却水が、ステータコイルとの間で熱交換して、ステータコイルの温度を低下せしめる。
以上のようにして、本実施の形態に係る冷却構造を備えたモータジェネレータによると、ターンを形成する時に曲率半径を小さくできない平角線を用いてエッジワイズコイルを形成したときに、曲率半径が大きいために形成されてしまう空隙に冷却水を流すようにした。これにより、積極的にステータコイルを冷却することができ、モータジェネレータの熱的特性を向上させることができる。
＜変形例＞
以下、本発明の実施の形態に係る冷却構造を備えたモータジェネレータの変形例について、図１２を参照して説明する。
図１２は、（方向が異なるが）図７に対応するものである。図７に示す冷却構造とは異なり、支持部４００１０に代えて、インシュレーター４００００にインシュレーター４０００２を追加してその上部に支持部４００１０が形成されている。
すなわち、冷却水通路１２０１２よりも狭い冷却水通路４００３０が形成されている。冷却水通路４００３０を取り囲むように平角線材４００２０が配置される。このように、より狭い冷却水通路にすると、冷却水の流速が上昇する。このため、熱交換効率を向上させることができるので、より冷却性能を高めることができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年2月25日(2009.2.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア（１２０００）の周囲を覆う絶縁部材（１２０２１）に平角線（１２０５０）を複数層に重ねて巻回して形成される複数のコイル（１２０４０）を備え、
各前記コイルにおいて、前記絶縁部材（１２０２１）と前記平角線（１２０５０）との間には間隙が形成されており、さらに、
前記間隙に流通される冷却媒体を供給するための供給部（１２０１２）とを備えた、回転電機の冷却構造。
【請求項２】
前記冷却構造では、１のコイルから他のコイルへ、前記冷却媒体が流通する、請求の範囲第１項に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項３】
前記冷却構造は、前記間隙の断面積を小さくする絶縁材（４０００２）をさらに含む、請求の範囲第１項に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項４】
前記供給部は、
前記間隙に連通した穴部へ前記冷却媒体を供給する管路（１２０１２）と、
前記管路に前記冷却媒体を流通させるポンプ（１０Ｐ）とを含む、請求の範囲第１項に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項５】
前記管路（１２０１２）の外周面は、前記平角線（１２０５０）の湾曲した内周面に沿う形状である、請求の範囲第４項に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項６】
前記冷却媒体は液体である、請求の範囲第１項に記載の回転電機の冷却構造。
【国際調査報告】
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