(57)【要約】【課題】ステータコイルより効率的に冷却することが可能な回転電機を提供する。【解決手段】実施形態によれば、回転電機は、ケース１１と、ケース内に回転自在に支持されたロータ２０と、ケース内に前記ロータに対向して設けられたステータ鉄心１６と、ステータ鉄心に取り付けられているとともに、ステータ鉄心から突出するコイルエンド２２ｂを有するステータコイル２２と、ステータ鉄心を軸方向に押える環状の鉄心押えであって、前記コイルエンドに接して設けられた環状の鉄心押え２４、２６と、鉄心押えの内部に形成され液冷媒を流す環状の冷媒流路３０と、鉄心押えの中心に対して鉛直方向下方に設けられ、前記冷媒流路に連通する冷媒流入口３２ａと、冷媒流入口に対して鉛直方向上方に設けられ前記冷媒流路に連通する冷媒流出口３２ｂと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
前記ケース内に回転自在に支持されたロータと、
前記ケース内に前記ロータに対向して設けられたステータ鉄心と、
前記ステータ鉄心に取り付けられているとともに、ステータ鉄心から突出するコイルエンドを有するステータコイルと、
前記ステータ鉄心を軸方向に押える環状の鉄心押えであって、前記コイルエンドに接して設けられた環状の鉄心押えと、
前記鉄心押えの内部に形成され液冷媒を流す環状の冷媒流路と、
前記鉄心押えの中心に対して鉛直方向下方に設けられ、前記冷媒流路に連通する冷媒流入口と、前記冷媒流入口に対して鉛直方向上方に設けられ前記冷媒流路に連通する冷媒流出口と、
を備える液冷式の回転電機。
【請求項２】
前記鉄心押えは、軸方向の中間で分割された２つの環状部材を軸方向に嵌め合わせて構成されている請求項１に記載の液冷式の回転電機。
【請求項３】
前記ステータ鉄心は、前記ステータコイルが装着された複数のスロットを有し、
前記鉄心押えは、前記ステータ鉄心のスロットに対応する複数のスロットが形成された内周面を有し、前記コイルエンドは、前記鉄心押えのスロットに係合し、前記コイルエンドの外周面および側面が前記鉄心押えの内周面に接触している請求項１又は２に記載の液冷式の回転電機。
【請求項４】
前記鉄心押えの冷媒流路は、内周流路と、この内周流路の外周側に位置する外周流路との２流路を有している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液冷式の回転電機。
【請求項５】
前記鉄心押えは、前記冷媒流路内に設けられ前記内周流路と外周流路とを仕切る隔壁を有する請求項４に記載の液冷式の回転電機。
【請求項６】
前記鉄心押えの冷媒流路は、前記ステータ鉄心の軸方向から見て、鉛直方向下方側が直線的に形成された略扇状に形成されている請求項１又は２に記載の液冷式の回転電機。
【請求項７】
前記鉄心押えは、前記冷媒流路内に設けられた案内弁を有している請求項１に記載の液冷式の回転電機。
【請求項８】
前記鉄心押えの外面に設けられた吸熱フィンを備える請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液冷式の回転電機。
【請求項９】
前記吸熱フィンは、前記鉄心押えの軸中心に対して放射状に設けられ、円周方向に等間隔を置いて設けられている請求項８に記載の液冷式の回転電機。
【請求項１０】
前記吸熱フィンは、前記鉄心押えの軸中心とほぼ同軸の円弧状に形成され、円周方向に等間隔を置いて設けられている請求項８に記載の液冷式の回転電機。
【請求項１１】
前記ケースは、それぞれ前記ロータを回転自在に支持する軸受が設けられた第１端壁および第２端壁を備え、
前記鉄心押えは、軸方向の中間で分割された２つの環状部材を軸方向に嵌め合わせて構成され、一方の環状部材は、前記第１あるいは第２端壁と一体に形成されている請求項１に記載の液冷式の回転電機。
【請求項１２】
前記ステータ鉄心の軸方向の中間部に挟んで配設された他の環状の鉄心押えと、
前記他の鉄心押えの内部に形成され液冷媒を流す環状の冷媒流路と、前記他の鉄心押えに形成され、前記前記冷媒流路に連通する冷媒流入口と、前記冷媒流入口に対して鉛直方向上方に設けられ前記冷媒流路に連通する冷媒流出口と、を備える請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の液冷式の回転電機。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか１項に係る回転電機と、
前記回転電機の冷媒流路を通して液冷媒を循環させる循環装置と、を備え、
前記循環装置は、配管を介して前記回転電機の冷媒流入口に接続された吐出部と、配管を介して前記回転電機の媒体流出口に接続され吸込み部とを有し、液冷媒を前記冷媒流入口から前記冷媒流路に供給し、前記冷媒流出口から排出された液冷媒を吸い込む循環ポンプを備えている回転電機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、液冷式の回転電機および回転電機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、回転電機として、メインテナンス周期の延長、即ち、省メインテナンス性の高い電動機のニーズが高まっている。このようなニーズを満たすため、全閉型の電動機の開発が進められている。全閉型の電動機は、例えば円筒状のフレームの内周側に設けられステータコイルを有するステータ鉄心と、フレームの両端側に取付けられ、密閉ケースを構成したブラケットおよびハウジングと、を備え、これらブラケットおよびハウジングにそれぞれ軸受が内蔵されている。密閉ケース内には、ロータ軸が延在され、その両端部は、軸受によって回転自在に支持されている。ロータ軸の中央部にロータ鉄心が取付けられ、ステータ鉄心の内側に位置している。
【０００３】
また、回転電機は、大容量化と小型軽量化の要求からいわゆるステータコイルの電流密度をできるかぎり増大する設計を採用している傾向にある。しかしながら、このようなステータコイルの電流密度の増大は、ステータコイルの銅損の増大によるステータコイル温度の大幅な上昇を生じる。ステータコイルの温度は、許容温度以下に制限される必要があり、事実上、ステータコイルの絶縁皮膜の耐熱温度が回転電機の単位重量当たりの出力値を決定している。
【０００４】
このため、従来より、ステータコアやステータコイルに隣接して液冷配管を隣接させて配置し、ステータ温度を低減する提案が多数なされている。冷却特性を向上するために、固定子鉄心の外周とフレーム部にウオータジャケットを設けた回転電機が提案されている。大発熱源であるコイルエンドは、ステータコアから露出しているため、このコイルエンドを液冷配管に接することにより、ステータコイルを効果的に間接液冷することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許２６１７８４９号公報
【特許文献１】特開平１１−２５２７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の回転電機の冷却構造では、ステータコイルの温度低減が少なく、より効果的にステータコイルを冷却し、冷却性能の向上が望まれている。
【０００７】
そこで、この発明の課題は、ステータコイルより効率的に冷却することが可能な回転電機および回転電機システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、液冷式の回転電機は、ケースと、前記ケース内に回転自在に支持されたロータと、前記ケース内に前記ロータに対向して設けられたステータ鉄心と、前記ステータ鉄心に取り付けられているとともに、ステータ鉄心から突出するコイルエンドを有するステータコイルと、前記ステータ鉄心を軸方向に押える環状の鉄心押えであって、前記コイルエンドに接して設けられた環状の鉄心押えと、前記鉄心押えの内部に形成され液冷媒を流す環状の冷媒流路と、前記鉄心押えの中心に対して鉛直方向下方に設けられ、前記冷媒流路に連通する冷媒流入口と、前記冷媒流入口に対して鉛直方向上方に設けられ前記冷媒流路に連通する冷媒流出口と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る液冷式の回転電機の縦断面図。
【図２】図２は、前記回転電機の横断面図。
【図３】図３は、前記回転電機に設けられた鉄心押えを示す分解斜視図。
【図４】図４は、前記鉄心押えおよびコイルエンド部分を拡大して示す断面図。
【図５】図５は、第１の実施形態に係る回転電機、比較例１、２に係る回転電機について、温度解析シミュレーション結果を比較して示す図。
【図６】図６は、第２の実施形態に係る液冷式の回転電機の鉄心押えを示す側面図。
【図７】図７は、第３の実施形態に係る液冷式の回転電機の鉄心押えを示す側面図。
【図８】図８は、第４の実施形態に係る液冷式の回転電機の鉄心押えを示す側面図。
【図９】図７は、第５の実施形態に係る液冷式の回転電機の鉄心押えを示す側面図。
【図１０】図１０は、第６の実施形態に係る液冷式の回転電機の鉄心押えを示す斜視図。
【図１１】図１１は、変形例に係る鉄心押えを示す斜視図。
【図１２】図１２は、第７の実施形態に係る液冷式の回転電機の縦断面図。
【図１３】図１３は、第８の実施形態に係る液冷式の回転電機の縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照しながら、種々の実施形態について説明する。なお、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。
【００１１】
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係る液冷式の回転電機を示す縦断面図、図２は、回転電機の横断面図である。  
図１に示すように、回転電機１０は、内部が密閉されたケース（外側フレーム）１１を備えている。ケース１１は、一端が第１端壁１２により閉じられ他端が開口した筒状のケース本体１１ａと、ケース本体１１ａの他端にボルト止めされ開口を閉じた第２端壁１４と、を有している。ケース１１の第１端壁１２の中央部に第１軸受１３が埋め込まれている。第２端壁１４の中央部に第２軸受１５が埋め込まれている。
【００１２】
ケース１１内に、筒状、例えば、円筒状のステータ鉄心１６、回転軸１８を有するロータ２０、ステータコイル２２等が収納されている。ステータ鉄心１６は、ケース本体１０ａの内周面に嵌合され、ケース本体と同軸的に固定されている。ステータ鉄心１６は、磁性材、例えば、珪素鋼板からなる環状の金属板を多数枚積層して構成されている。ステータ鉄心１６の内周部には、それぞれ軸方向に延びた複数のスロットが形成され、これらのスロットにステータコイル２２が埋め込まれている。ステータコイル２２のコイルエンド２２ｂはステータ鉄心１６の両端面から軸方向に張り出している。ステータ鉄心１６およびステータコイル２２によりステータ（固定子）が構成されている。
【００１３】
ステータ鉄心１６の軸方向両端側には、積層鉄心を軸方向に締め付ける一対の鉄心押え２４、２６が設けられている。鉄心押え２４は、環状に形成され、ケース本体１１ａの内周面に嵌合しているとともに、ステータ鉄心１６の軸方向端面に押付けられている。更に、鉄心押え２４、２６の内周面は、ステータコイル２２のコイルエンド２２ｂに接触して設けられている。後述するように、少なくとも一方の鉄心押え２４、２６、ここでは、両方の鉄心押え２４、２６には液冷媒を流す環状の冷媒流路３０が形成されている。
【００１４】
ステータ鉄心１の内側に、一様な隙間を置いて、円柱形状のロータ鉄心２８が同軸的に配置されている。ロータ鉄心２８の中心部に回転軸１８が同軸的に取り付けられ、その両端部は第１軸受１３および第２軸受１５によって回転自在に支持されている。これにより、回転軸１８は、ケース１１内に同軸的に延在している。回転軸１８およびロータ鉄心２８はロータ２０を構成している。回転軸１８の駆動側端部１８ａは機外に延出し、この部分に駆動歯車装置等を接続するための継手が取り付けられる。
【００１５】
ロータ鉄心２８は、磁性材、例えば、珪素鋼板からなる環状の金属板を多数枚積層して構成されている。ロータ鉄心２８は、回転軸１８に取り付けられた一対の鉄心押え３６ａ、３６ｂにより、軸方向両側面から挟まれるように支持されている。鉄心押え板３６ａ、３６ｂは、環状に形成され、その外径は、ロータ鉄心２８の外径よりも僅かに小さく形成されている。
【００１６】
本実施形態において、回転電機１０は、例えば、永久磁石同期電動機として構成されている。すなわち、ロータ鉄心２８には、図示しない複数の永久磁石が埋め込まれている。
【００１７】
図１および図２に示すように、鉄心押え２４、２６は、中空の環状に形成され、内部に液冷媒を流す環状の冷媒流路３０を有している。各鉄心押え２４、２６は、鉄心押えの中心に対して、鉛直方向下方に形成された冷媒流入口、ここでは、鉄心押えの鉛直方向下端外周に形成された冷媒流入口３２ａと、鉄心押えの中心および冷媒流入口３２ａに対して、鉛直方向上方に形成された冷媒流出口３２ｂ、ここでは、鉄心押えの鉛直方向上端外周に形成された冷媒流出口３２ｂと、を有している。冷媒流入口３２ａおよび冷媒流出口３２ｂは、それぞれ冷媒流路３０に連通している。また、冷媒流入口３２ａには、ケース１１の外側から流入管３４ａが連結され、冷媒流路３０に連通している。冷媒流出口３２ｂには、ケース１１の外側から排出管３４ｂが連結され、冷媒流路３０に連通している。
【００１８】
図３および図４に示すように、各鉄心押え２４、２６は、軸方向の略中間で分割された２つの環状部材２４ａ、２４ｂ（２６ａ、２６ｂ）で構成され、これらの環状部材を所定の嵌め合いで、互いに嵌め合わせることにより、中空の環状構造を構成している。環状部材２４ａ、２４ｂ（２６ａ、２６ｂ）は、ほぼＵ字形の断面形状を有し、開口端同士を嵌合することにより、断面がほぼ矩形状の冷媒流路３０を形成している。
【００１９】
図１に示すように、鉄心押え２４、２６の冷媒流路３０は、液状冷媒、例えば、冷却水を循環させる循環システム（循環装置）５０に接続される。例えば、循環システム５０は、循環ポンプ５２、リザーバタンク５４、複数の配管等を備えている。循環ポンプ５２の吐出側は、配管５６ａを通して流入管３４ａに繋がっている。ポンプ５２の吸込み側は、配管５６ｂを介して排出管３４ｂに繋がっている。冷却水を収容するリザーバタンク５４は、配管を介して、例えば、循環ポンプの吸込み側に接続されている。そして、鉄心押え２４、２６の冷媒流路３０、循環システムの配管５６ａ、５６ｂは冷却水で満たされている。
【００２０】
循環ポンプ５２を作動することにより、冷却水は、配管５６ａ、流入管３４ａを通して、冷媒流路３０に流入し、この冷媒流路３０内を流れた後、排出管３４ｂ、配管５６ｂを通して循環ポンプへ戻る。この際、図２に示すように、冷却水は、冷媒流路下端の冷媒流入口３２ａから冷媒流路３０に流入し、冷媒流路３０を下から上に向かって流れた後、冷媒流路上端の冷媒流出口３２ｂから流出する。そして、冷媒流路３０内の冷却水により、鉄心押え２４、２６、およびこの鉄心押えに接触しているコイルエンド２２ｂ、ステータ鉄心１６が冷却される。なお、循環システムは、冷媒流路３０から排出された冷却水が流れる配管５６ｂに設けられた放熱器（ラジエター）を設け、冷却水の放熱、冷却を行うようにしてもよい。
【００２１】
以上のように構成された回転電機１０によれば、ケース１１内に設けられた鉄心押え２４、２６にウォータジャケットとして機能する冷媒流路３０を形成し、この冷媒流路を流れる液冷媒により、コイルエンド２２ｂを直接的に冷却することができる。図２に示したように、各冷媒流路３０を、鉛直方向の略下端から液冷媒を入れ、鉛直方向の略上端から液冷媒を排出する構成とすると、液冷媒が冷媒流路３０内を下から上に流れることにより、液冷媒中の空気泡が冷媒流路３０から抜け、熱伝導性が向上する。これにより、コイルエンド２２ｂを液冷媒で効率よく冷却することができる。
【００２２】
また、回転電機１０のケース１１の外周側に、ウォータジャケットを設ける必要がないため、回転電機の大型化を生じることがない。更に、ケース１１の肉厚を薄くする必要がなく、ケースおよび回転電機の高い機械強度、耐震性を維持することができる。鉄心押えとしての強度を確保し、信頼性を維持しながら冷却性能を向上することができる。
【００２３】
図５は、本実施形態に係る回転電機（ａ）、比較例１に係る空冷式の回転電機（ｂ）、およびケースの外側にウォータジャケットが設けられている比較例２の回転電機（ｃ）について、コイルエンドの温度解析シミュレーション解析した結果を比較して示している。この図から、本実施形態に係る回転電機によれば、コイルエンドに直接接触する鉄心押えにより液冷媒流通構造を確立することにより、比較例１、２に比較して、電動機全体の温度がより低減され、特に最高温度位置であったコイルエンドの温度低減の効果が大きいことが分かる。
【００２４】
冷媒流路３０を有する鉄心押えを軸方向の略中間で分割した２部材で構成し、かつ互いに嵌め合わせる構成としている。このため、製造技術において、冷媒流路の加工が容易になり、冷媒流路構成を多岐に選定することができる。また、嵌め合い構造のため、液媒体の漏れを防止することができ、その結果、コイルエンドを液冷媒で直接に冷却することが可能となる。加工が容易なことから、製造コストの低減を図り、また、液冷媒の漏れがないことから信頼性を維持しながら冷却性能を向上することができる。  
以上のことから、より効率的にステータコイルを冷却しコイルエンドの温度低減を図ることが可能な回転電機が得られる。更に、耐強度、耐振動の向上を図ることにより、効果的に小型化可能な全閉型の回転電機および回転電機システムを得ることができる。
【００２５】
次に、他の実施形態に係る液冷式の回転電機について説明する。  
なお、以下に述べる他の実施形態において、前述した第１の実施形態と同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、異なる部分を中心に詳細に説明する。
【００２６】
（第２の実施形態）  
図６は、第２の実施形態に係る液冷式の回転電機における鉄心押えを示す側面図である。図６に示すように、内部に環状の冷媒流路３０が形成された鉄心押え２４、２６は、ステータコイルのコイルエンドに接触する内周面４０を有している。そして、本実施形態によれば、鉄心押え２４、２６の内周面４０に、ステータ鉄心のスロットに対応する多数のスロット４２が形成されている。これらのスロット４２は、内周面４０の円周方向に沿って所定のピッチで並んでいる。各鉄心押え２４、２６は、軸方向に分割された２つの環状部材を有し、これらを嵌め合わせることにより、内部に環状の冷媒流路３０を有する環状構造を構成している。
【００２７】
このように構成された鉄心押え２４、２６は、ケース内でステータ鉄心の軸方向両端側で、かつ、コイルエンドの外側に配置される。コイルエンドの各配線は、鉄心押え２４、２６のスロット４２内に係合する。これにより、内部に冷媒流路を有する鉄心押え２４、２６の内周面は、コイルエンドの外周面および側面に接触している。
【００２８】
上記のように、少なくとも一方の鉄心押え２４、２６の内周面に多数のスロットを形成し、これらのスロット内にコイルエンドを係合させることにより、鉄心押え２４ａ、２６とコイルエンドとの接触面積がより大きくなり、液冷媒による冷却性能を向上することができる。製造技術において、冷媒流路の加工が容易になり、かつ嵌め合い構造のため、液体媒体の漏れがなく、信頼性を維持しながら冷却性能を向上することが可能となる。
【００２９】
（第３の実施形態）  
図７は、第３の実施形態に係る液冷式の回転電機における鉄心押えを示す断面図である。図７に示すように、内部に環状の冷媒流路３０が形成された鉄心押え２４、２６は、冷媒流路内に設けられた複数のガイド突起、あるいは、ガイド弁４４を有している。これらのガイド弁４４は、冷媒流入口３２ａの近傍、冷媒流出口３２ｂの近傍、および、流路の中間部等にそれぞれ設けられ、液冷媒の流通をガイドする。また、各ガイド弁４４は、鉄心押え２４、２６の側壁内面に立設されている。
【００３０】
上記のようなガイド突起あるいはガイド弁４４を冷媒流路３０内に設けることにより、これらのガイド突起あるいはガイド弁は、吸熱フィンとして機能し、鉄心押えの吸熱面積が大きくなる。そのため、内部に冷媒流路３０を有する鉄心押えにより、ステータコイルのコイルエンド全体をムラなく液冷媒で冷却することができる。
【００３１】
（第４の実施形態）  
図８は、第４の実施形態に係る液冷式の回転電機における鉄心押えを示す断面図である。図８に示すように、環状の冷媒流路３０が形成された鉄心押え２４、２６は、冷媒流路内に設けられた複数、例えば、２つの円弧状の隔壁４６を一体に備えている。隔壁４６は、冷媒流入口３２ａの近傍から冷媒流出口３２ｂの近傍まで、冷媒流路３０の幅方向ほぼ中央部を通って延びている。これら２つの隔壁４６により、冷媒流路３０は、内周側に位置する環状の内周流路３０ａと、外周側に位置する外周流路３０ｂとの２層に形成されている。
【００３２】
このような構成の場合、冷媒流入口３２ａから冷媒流路３０内に流入した液冷媒（冷却水）の一部は、内周流路３０ａを通って流れ、冷媒流出口３２ｂから排出管３４ｂへ排出される。液冷媒の残りの部分は、外周流路３０ｂを通って流れ、前記一部の液冷媒と合流した後、冷媒流出口３２ｂから排出管３４ｂへ排出される。
【００３３】
ステータコイルのコイルエンドが高温であるため、内周流路３０ａを下側から上側に向かって流れる液冷媒は、上側に行くに従い温度が上昇する。外周流路３０ｂを流れる液冷媒は、内周流路３０ａを流れる液冷媒に比較して温度上昇が小さい。そのため、内周流路３０ａを流れる液冷媒は、上側で温度が上昇した分、外周流路３０ｂを流れる液冷媒にて冷却され、上側の液冷媒が高温に温まることがない。これにより、内周流路３０ａを流れる液冷媒により、下側から上側に亘って、コイルエンド全体をムラなく冷却することが可能となる。
【００３４】
また、隔壁４６は、吸熱フィンとしても機能し、鉄心押えの吸熱面積が大きくなる。そのため、内部に冷媒流路３０を有する鉄心押えにより、ステータコイルのコイルエンド全体をムラなく液冷媒で冷却することができる。
【００３５】
（第５の実施形態）  
図９は、第５の実施形態に係る液冷式の回転電機における鉄心押えを示す断面図である。図９に示すように、環状の冷媒流路３０が形成された鉄心押え２４、２６において、外周壁の鉛直方向下方側部分のうち、冷媒流入口３２ａの両側に位置する部分は直線状に形成された直線部４７を有している。これにより、鉄心押え２４、２６の内部に形成された冷媒流路３０は、軸方向からみて、下側が直線部を有する略扇形に形成されている。
【００３６】
上記構成によれば、冷媒流路３０の下側部分を略扇形とすることにより、下側部分における液冷媒の流速が大きくなる。そのため、冷媒流路３０の上側まで液冷媒が温まることなく導くことができ、コイルエンド全体をムラなく冷却することができる。
【００３７】
（第６の実施形態）  
図１０は、第６の実施形態に係る液冷式の回転電機における鉄心押えを示す斜視図である。図１０に示すように、本実施形態によれば、内部に環状の冷媒流路３０が形成された鉄心押え２４（２６）は、その外面に立設された吸熱フィン６０を備えている。吸熱フィン６０は、鉄心押え２４（２６）の内、ステータ鉄心の端面に接する側面と反対側の側面２４ｃに一体に形成され、あるいは、この側面に固定されている。吸熱フィン６０は、例えば、環状に形成され、鉄心押え２４、（２６）と同軸的に設けられている。
【００３８】
このような吸熱フィン６０を設けることにより、吸熱面積が大きくなり、鉄心押え２４（２６）の周囲の熱をより多く吸熱し、冷媒流路３０を流れる液冷媒に放熱し冷却することができる。回転機内の空気の温度をより低減することが可能となる。これにより、回転電機全体の温度が低減され、特に、最高温度位置となるコイルエンドの温度低減の効果が大きく、冷却性能を向上することができる。
【００３９】
吸熱フィン６０は円環形状に限らず、図１１に示す変形例のように、円周方向に、複数に分割されていてもよい。すなわち、複数の吸熱フィン６０は、それぞれ円弧状に形成され、鉄心押え２４（２６）と同軸的に、かつ、円周方向に等間隔を置いて、配置されている。また、複数の吸熱フィン６０は、それぞれ直線板状に形成され、鉄心押え２４の中心軸に対して、放射状に、かつ、円周方向に間隔を置いて、設けてもよい。
【００４０】
このように構成された吸熱フィン６０を設けた場合でも、前述した第６の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。更に、鉄心押え２４（２６）に吸熱フィン６０を設けることにより、ウォータジャケットとして機能する鉄心押えの面内剛性が大きくなる。これにより、鉄心押えとしての強度を確保し信頼性を維持しながら冷却性能を向上することが可能となる。
【００４１】
（第７の実施形態）  
図１２は、第７の実施形態に係る液冷式の回転電機の縦断面図である。本実施形態によれば、それぞれ環状の冷媒流路３０が形成された鉄心押え２４、２６は、ステータ鉄心１６の端面、ケース本体１１ａの内周面、コイルエンド２２ｂに加え、ケース１１の第１端壁１２、および第２端壁１４に接して設けられている。また、鉄心押え２４、２６の少なくとも一方は、例えば、鉄心押え２６は、軸方向に分割された２つの環状部材２６ａ、２６ｂで構成され、これらの環状部材を所定の嵌め合いで、互いに嵌め合わせることにより、中空の環状構造を構成している。そして、環状部材２６ｂは、第２端壁１４と一体に形成され、すなわち、第２端壁１４の一部により形成されている。
【００４２】
このように、分割された環状部材２６ａをケース１１の端壁で構成することにより、鉄心押え（ウォータジャケット）２６の面内剛性が大きくなり、鉄心押えとしての強度を確保するなどの信頼性を維持しながら冷却性能を向上することができる。また、冷媒流路３０が形成された鉄心押えをケース１１の端壁にも接触して設けることにより、回転電機１０全体を冷却し、温度低減を図ることができる。特に、最高温度位置であるコイルエンド２２ｂの温度低減の効果が大きく、高い冷却性能を得ることができる。
【００４３】
（第８の実施形態）  
図１３は、第８の実施形態に係る液冷式の回転電機の縦断面図である。本実施形態によれば、ステータ鉄心１６の軸方向両端側の鉄心押え２４、２６に加えて、ステータ鉄心１６の軸方向の略中間部あるいは数箇所の中間部に、更に、他の鉄心押え２７が設けられている。鉄心押え２７は、環状に形成され、ケース本体１１ａの内周面に嵌合しているとともに、両側面がステータ鉄心１６に押付けられている。鉄心押え２７は、中空に形成され、内部に液冷媒を流す環状の冷媒流路３０を有している。
【００４４】
各鉄心押え２７には、鉄心押えの中心に対して、鉛直方向下方に形成された冷媒流入口、ここでは、鉄心押えの鉛直方向下端外周に形成された冷媒流入口３２ａと、鉄心押えの中心および冷媒流入口３２ａに対して、鉛直方向上方に形成された冷媒流出口３２ｂ、ここでは、鉄心押えの鉛直方向上端外周に形成された冷媒流出口３２ｂと、を有している。冷媒流入口３２ａおよび冷媒流出口３２ｂは、それぞれ冷媒流路３０に連通している。また、冷媒流入口３２ａには、ケース１１の外側から流入管３４ａが連結され、冷媒流路３０に連通している。冷媒流出口３２ｂには、ケース１１の外側から排出管３４ｂが連結され、冷媒流路３０に連通している。
【００４５】
図１３に示すように、流入管３４ａは、配管５６ａを通して循環ポンプ５２の吐出側に接続され、また、排出管３４ｂは、配管５６ｂを介して循環ポンプ５２の吸込み側に繋がっている。冷却水を収容するリザーバタンク５４は、配管を介して、例えば、循環ポンプの吸込み側に接続されている。そして、鉄心押え２４、２６、２７の冷媒流路３０、循環システムの配管５６ａ、５６ｂは冷却水で満たされている。
【００４６】
循環ポンプ５２を作動することにより、冷却水は、配管５６ａ、流入管３４ａを通して、鉄心押え２４、２６、２７の冷媒流路３０に流入し、これらの冷媒流路３０内を流れた後、排出管３４ｂ、配管５６ｂを通して循環ポンプへ戻る。この際、冷却水は、冷媒流路下端の冷媒流入口３２ａから冷媒流路３０に流入し、冷媒流路３０を下から上に向かって流れた後、冷媒流路上端の冷媒流出口３２ｂから流出する。そして、冷媒流路３０内の冷却水により、鉄心押え２４、２６、およびこの鉄心押えに接触しているコイルエンド２２ｂ、ステータ鉄心１６が冷却される。なお、循環システムは、冷媒流路３０から排出された冷却水が流れる配管５６ｂに設けられた放熱器（ラジエター）を設け、冷却水の放熱、冷却を行うようにしてもよい。
【００４７】
上記の構成によれば、ステータ鉄心１６の軸方向中間部にウォータジャケットとして機能する鉄心押え２７を更に設けることにより、ステータ鉄心１６をその内部から冷却することができる。これにより、鉄心押え２４、２６によるコイルエンド２２ｂの冷却に加えて、よりステータおよび回転電機内部を効率よく冷却することが可能となる。
【００４８】
上述した第２ないし第８の実施形態において、他の構成は、前述した第１の実施形態と同一であり、第２ないし第８の実施形態においても第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、第１ないし第８の実施形態によれば、耐強度、耐振動などの特性に優れ、大型化することなく、より効率的にステータコイルを冷却することが可能な回転電機および回転電機システムが得られる。
【００４９】
なお、この発明は前述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。  
例えば、回転電機は、永久磁石同期電動機に限らず、誘導電動機あるいは直流電動機としてもよい。誘導電動機あるいは直流電動機とした場合、ケース内において、回転軸に放熱ファンを設けても良い。この場合、回転部での発熱が放出され、この熱を、冷媒流路を流れる液冷媒により冷却することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０…回転電機、１１…ケース、１１ａ…ケース本体、１２…第１端壁、
１４…第２端壁、１６…ステータ鉄心、１８…回転軸、２０…ロータ、
２２…ステータコイル、２２ｂ…コイルエンド、２４、２６、２７…鉄心押え、
２８…ロータ鉄心、３０…冷媒流路、３０ａ…外周流路、３０ｂ…内周流路、
３２ａ…冷媒流入口、３２ｂ…冷媒流出口、３４ａ…流入管、３４ｂ…排出管、
４２…スロット、４４…ガイド弁、４６…隔壁、５０…循環システム、
５２…循環ポンプ、６０…吸熱フィン
【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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