(57)【要約】【課題】  モータ効率を悪化させることなく、冷却効率の向上により連続出力を大幅に増加することができるディスク型回転電機のステータ冷却構造を提供すること。【解決手段】  永久磁石９を配置したロータ２と、ステータコイル１２が巻き回されたステータコア１１が円周上に複数配置されたステータ３と、を備え、前記ロータ２と前記ステータ３が軸方向に配設されたディスク型回転電機において、前記ステータコア１１を包み込むように成形された樹脂モールド１４の中にコイル冷媒路を形成し、前記コイル冷媒路は、周方向に隣接するステータコア１１，１１間の位置に配置したコア間冷媒路２１を有し、該コア間冷媒路２１を有するコイル冷媒路に冷媒を導くことによりステータコイル１２を冷却する手段とした。【選択図】        図２
2006033965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を配置したロータと、ステータコイルが巻き回されたステータコアが円周上に複数配置されたステータと、を備え、前記ロータと前記ステータが軸方向に配設されたディスク型回転電機において、
前記ステータコアを包み込むように成形された樹脂モールドの中にコイル冷媒路を形成し、
前記コイル冷媒路は、周方向に隣接するステータコア間の位置に配置したコア間冷媒路を有し、該コア間冷媒路を有するコイル冷媒路に冷媒を導くことによりステータコイルを冷却することを特徴とするディスク型回転電機のステータ冷却構造。
【請求項２】
請求項１に記載のディスク型回転電機のステータ冷却構造において、
前記コイル冷媒路は、ステータ径方向に配置した複数のコア間冷媒路と、該コア間冷媒路の各外周端部と連通する複数の外周側軸方向冷媒路と、前記コア間冷媒路の各内周端部と連通する複数の内周側軸方向冷媒路と、を有することを特徴とするディスク型回転電機のステータ冷却構造。
【請求項３】
請求項２に記載のディスク型回転電機のステータ冷却構造において、
前記コイル冷媒路の外周側軸方向冷媒路へ冷媒を供給する第１冷媒供給ジャケットと、前記コイル冷媒路の内周側軸方向冷媒路から冷媒を排出する第１冷媒排出ジャケットと、をケースに設けたことを特徴とするディスク型回転電機のステータ冷却構造。
【請求項４】
請求項１に記載のディスク型回転電機のステータ冷却構造において、
前記コイル冷媒路は、ステータ径方向に配置した複数のコア間冷媒路と、該コア間冷媒路の各周方向端部と連通する少なくとも１つの環状のステータ周方向冷媒路と、を有することを特徴とするディスク型回転電機のステータ冷却構造。
【請求項５】
請求項４に記載のディスク型回転電機のステータ冷却構造において、
前記コイル冷媒路は、ステータ径方向に配置した複数のコア間冷媒路と、該コア間冷媒路の各外周端部と連通する環状のステータ外周冷媒路と、前記コア間冷媒路の各内周端部と連通する環状のステータ内周冷媒路と、を有し、
前記コイル冷媒路へ冷媒を供給する冷媒入口と、前記コイル冷媒路からの冷媒を排出する冷媒出口とを、径方向に並列に配置された前記ステータ外周冷媒路と前記ステータ内周冷媒路に対し、周方向に１８０度の位相差を持たせて設定したことを特徴とするディスク型回転電機のステータ冷却構造。
【請求項６】
請求項４に記載のディスク型回転電機のステータ冷却構造において、
前記コイル冷媒路は、ステータ径方向に配置した複数のコア間冷媒路と、該コア間冷媒路の各外周端部と連通する環状のステータ外周冷媒路と、前記コア間冷媒路の各内周端部と連通する環状のステータ内周冷媒路と、前記ステータ外周冷媒路から軸方向に延びる軸方向冷媒路と、を有し、
前記ステータ側ケースに第１冷媒供給ジャケットと第１冷媒排出ジャケットとを設け、前記ロータ側ケースに第２冷媒排出ジャケットを設け、前記第１冷媒供給ジャケットからコア間冷媒路を経過して第１冷媒排出ジャケットへ向かう第１冷媒経路と、前記第１冷媒供給ジャケットから軸方向冷媒路を経過して第２冷媒排出ジャケットへ向かう第２冷媒経路と、を形成したことを特徴とするディスク型回転電機のステータ冷却構造。
【請求項７】
請求項６に記載のディスク型回転電機のステータ冷却構造において、
前記第１冷媒供給ジャケットとステータ外周冷媒路とを連通する冷媒入口に、第１冷媒経路と第２冷媒経路との冷媒流量の分配を調節する流量分配調整機構を設けたことを特徴とするディスク型回転電機のステータ冷却構造。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載のディスク型回転電機のステータ冷却構造において、
前記コア間冷媒路は、ステータコイルの巻き回し外径を一部小さくし、隣接するステータコイル付きステータコアにより形成される隙間位置に配置したことを特徴とするディスク型回転電機のステータ冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータとロータが軸方向に対向配置されるディスク型回転電機のステータ冷却構造の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石をロータ内部に埋め込んだ埋込磁石同期モータ（IPMSM：Interior Permanent Magnet Synchronus Motor）や永久磁石をロータ表面に張り付けた表面磁石同期モータ（SPMSM：Surface Permanent Magnet Synchronus Motor）は、損失が少なく、効率が良く、出力が大きい（マグネットトルクのほかにリラクタンストルクも利用できる）等の理由により、電気自動車用モータやハイブリッド車用モータ等の用途にその応用範囲を拡大している。
【０００３】
このような永久磁石同期モータであって、ステータとロータが軸方向に対向配置されるディスク型モータは、薄型化が可能であり、レイアウトに制限がある用途に使用されている。このディスク型モータの冷却方式としては、一般的に空冷方式が用いられているが、モータケース内に油（冷媒）を導入し、モータケース内を冷媒で満たすものも知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−２４３６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のディスク型モータにあっては、モータケース内を冷媒で満たす方式によりステータの冷却を行うため、ロータとステータのエアギャップに冷媒が流入し、フリクションロスが増加するので、モータ効率を悪化させる、という問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、モータ効率を悪化させることなく、冷却効率の向上により連続出力を大幅に増加することができるディスク型回転電機のステータ冷却構造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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明では、永久磁石を配置したロータと、ステータコイルが巻き回されたステータコアが円周上に複数配置されたステータと、を備え、前記ロータと前記ステータが軸方向に配設されたディスク型回転電機において、前記ステータコアを包み込むように成形された樹脂モールドの中にコイル冷媒路を形成し、前記コイル冷媒路は、周方向に隣接するステータコア間の位置に配置したコア間冷媒路を有し、該コア間冷媒路を有するコイル冷媒路に冷媒を導くことによりステータコイルを冷却することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
よって、本発明のディスク型回転電機のステータ冷却構造にあっては、ステータコイルを冷却する冷媒は、発熱体であるステータコイルが隣り合って存在するステータコア間に配置された密閉されたコア間冷媒路の中を流れるので、ステータコイルを効果的に冷却することが可能である。また、ステータコイルを冷却する冷媒は、密閉されたコイル冷媒路の中を流れ、ロータとステータとのエアギャップ等には流れ込まないので、フリクションを増加させることはない。この結果、モータ効率を悪化させることなく、冷却効率の向上により連続出力を大幅に増加することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明のディスク型回転電機のステータ冷却構造を実施するための最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例５に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００９】
まず、全体構成を説明する。
図１は実施例１のディスク型回転電機のステータ冷却構造が適用されたステータ断面図、図２は実施例１のステータ冷却構造が適用されたディスク型回転電機を示す図１Ａ−Ａ線断面図である。
【００１０】
実施例１のディスク型回転電機は、回転軸１と、ロータ２と、ステータ３と、回転電機ケース４（ケース）と、を備えていて、前記回転電機ケース４は、フロント側サイドケース４ａと、リヤ側サイドケース４ｂと、両サイドケース４ａ，４ｂにボルト結合された外周ケース４ｃにより構成されている。
【００１１】
前記回転軸１は、フロント側サイドケース４ａに設けられた第１軸受け５とリヤ側サイドケース４ｂに設けられた第２軸受け６によって回転自在に支持されている。
【００１２】
前記ロータ２は、前記回転軸１に固定され、ステータ３から与えられる回転磁束に対し、永久磁石９に反力を発生させ、回転軸１を中心に回転するように、回転軸１に固定された電磁鋼鈑（強磁性体）によるロータベース８と、前記ステータ３との対向面に埋め込まれた複数の永久磁石９と、を有して構成されている。前記複数の永久磁石９は、隣接する表面磁極（Ｎ極，Ｓ極）が、互いに相違するよう配置されている。ここで、ロータ２とステータ３の間にはエアギャップ１０と呼ばれる隙間が存在し、互いに接触することはない。
【００１３】
前記ステータ３は、前記リヤ側サイドケース４ｂおよび外周ケース４ｃに固定され、ステータコア１１と、ステータコイル１２と、バックコア１３と、樹脂モールド１４と、を有して構成されている。前記ステータコイル１２は、図外の絶縁紙または絶縁体を介し、ステータコア１１に集中巻きされる。また、ステータ３は、そのバックコア１３を介して通じてリヤ側サイドケース４ｂに固定される。
【００１４】
次に、実施例１のステータ冷却構造を説明する。
実施例１のステータ冷却構造は、前記ステータコア１１を包み込むように成形された樹脂モールド１４の中にコイル冷媒路を形成し、前記コイル冷媒路は、周方向に隣接するステータコア１１，１１間の位置に配置したコア間冷媒路２１を有し、該コア間冷媒路２１を有するコイル冷媒路に冷媒を導くことによりステータコイル１２を冷却する。
【００１５】
前記コイル冷媒路は、ステータ径方向に配置した複数のコア間冷媒路２１と、該コア間冷媒路２１の各外周端部と連通する複数の外周側軸方向冷媒路２２と、前記コア間冷媒路２１の各内周端部と連通する複数の内周側軸方向冷媒路２３と、を有する。そして、前記コイル冷媒路へ冷媒を給排する第１冷媒供給ジャケット３１と第１冷媒排出ジャケット３２とをリヤ側サイドケース４ｂに設けている。前記第１冷媒供給ジャケット３１は、前記外周側軸方向冷媒路２２と径方向に対応する位置に環状で設けられ、外周側軸方向冷媒路２２の端部がそれぞれ第１冷媒供給ジャケット３１に連通する。また、前記第１冷媒排出ジャケット３２は、前記内周側軸方向冷媒路２３と径方向に対応する位置に環状で設けられ、内周側軸方向冷媒路２３の端部がそれぞれ第１冷媒排出ジャケット３２に連通する。
【００１６】
次に、作用を説明する。
まず、高出力による回転電機の連続運転を行うと、銅損や鉄損によりステータにおいて熱を発生し、ステータコイルの温度が時間の経過と共に上昇する。加えて、ロータ上の永久磁石は、磁石内部にうず電流が誘起されることによる発熱があり、回転電機内の雰囲気温度も高いものとなる。このため、熱発生量が最も多いステータコイルを冷却する必要がある。
【００１７】
この対策として、回転電機で一般的な空冷を採用した場合、抜熱性能が悪いため、高出力の回転電機では、ステータコイルの温度が上昇してしまい、連続出力時間が短くなってしまう。一方、冷却方式として回転電機内に冷媒を導入するものでは（例えば、特開平１０−２４３６１７号公報）、ロータとステータとのエアギャップに冷媒が流入し、フリクションロスが増加するので、モータ効率を悪化させてしまう。
【００１８】
これに対し、実施例１は、ステータコア１１を包み込むように成形された樹脂モールド１４の中にコイル冷媒路１５，１６を形成し、前記コイル冷媒路は、周方向に隣接するステータコア１１，１１間の位置に配置したコア間冷媒路２１を有し、該コア間冷媒路２１を有するコイル冷媒路に冷媒を導くことによりステータコイル１２を冷却することで、モータ効率を悪化させることなく、冷却効率の向上により連続出力を大幅に増加させた。
【００１９】
実施例１のステータ冷却作用を説明すると、まず、冷媒はリヤ側サイドケース４ｂに設けられた環状の第１冷媒供給ジャケット３１に供給され、図１および図２の矢印に示すように、外周側軸方向冷媒路２２を介してコア間冷媒路２１に導かれ、このコア間冷媒路２１から内周側軸方向冷媒路２３を介して再び環状の第１冷媒排出ジャケット３２へと導かれて排出される。
【００２０】
これにより、ステータ外周を外周側軸方向冷媒路２２により冷却し、ステータ内周を内周側軸方向冷媒路２３により冷却し、さらに、隣接するステータコア１１，１１間をコア間冷媒路２１により冷却するというコイル冷却作用を示し、空冷に比べ、冷却効率が大幅に向上するので、連続出力を大幅に増加することが可能である。
【００２１】
そして、ステータコイル１２を冷却する冷媒は、樹脂モールド１４により密閉されたコイル冷媒路を構成するコア間冷媒路２１と外周側軸方向冷媒路２２と内周側軸方向冷媒路２３の中を流れ、ロータ２とのエアギャップ１０には流れ込まないので、フリクションを増加させることはない。
【００２２】
しかも、実施例１のステータ冷却構造では、コイル冷媒路を構成する複数の冷媒路２１，２２，２３が、第１冷媒供給ジャケット３１と第１冷媒排出ジャケット３２に対し、並列に接続されているため、コア間冷媒路２１と外周側軸方向冷媒路２２との連通路である各冷媒入口から低温冷媒をコイル冷媒路を構成する冷媒路２１，２２，２３へと均一に導くことができる。つまり、コイル冷媒路を構成する複数の冷媒路２１，２２，２３が、第１冷媒供給ジャケット３１からの同じ低温冷媒による抜熱作用を発揮するため、周方向での冷却ムラが生じることが無く、冷却効率が向上する。
【００２３】
次に、効果を説明する。
実施例１のディスク型回転電機のステータ冷却構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００２４】
(1) 永久磁石９を配置したロータ２と、ステータコイル１２が巻き回されたステータコア１１が円周上に複数配置されたステータ３と、を備え、前記ロータ２と前記ステータ３が軸方向に配設されたディスク型回転電機において、前記ステータコア１１を包み込むように成形された樹脂モールド１４の中にコイル冷媒路を形成し、前記コイル冷媒路は、周方向に隣接するステータコア１１，１１間の位置に配置したコア間冷媒路２１を有し、該コア間冷媒路２１を有するコイル冷媒路に冷媒を導くことによりステータコイル１２を冷却するため、モータ効率を悪化させることなく、冷却効率の向上により連続出力を大幅に増加することができる。
【００２５】
(2) 前記コイル冷媒路は、ステータ径方向に配置した複数のコア間冷媒路２１と、該コア間冷媒路２１の各外周端部と連通する複数の外周側軸方向冷媒路２２と、前記コア間冷媒路２１の各内周端部と連通する複数の内周側軸方向冷媒路２３と、を有するため、コア間冷却に加えてステータ外周とステータ内周の冷却ができ、コア間冷却のみに比べ、より冷却効率を向上させることができる。
【００２６】
(3) 前記コイル冷媒路の外周側軸方向冷媒路２２へ冷媒を供給する第１冷媒供給ジャケット３１と、前記コイル冷媒路の内周側軸方向冷媒路２３から冷媒を排出する第１冷媒排出ジャケット３２と、をリヤ側サイドケース４ｂに設けたため、コイル冷媒路は第１冷媒供給ジャケット３１と第１冷媒排出ジャケット３２に対し並列接続となり、周方向での冷却ムラが生じることが無くなることで、各コイル冷媒路を直列に接続する場合に比べ、より冷却効率を向上させることができる。
【実施例２】
【００２７】
実施例２は、ステータ外周とステータ内周の冷却を高めた例である。
図３は実施例２のディスク型回転電機のステータ冷却構造が適用されたステータ断面図、図４は実施例２のステータ冷却構造が適用されたディスク型回転電機を示す図３Ａ−Ａ線断面図、図５は実施例２のステータ冷却構造が適用されたディスク型回転電機を示す図３Ｂ−Ｂ線断面図である。
【００２８】
実施例２のディスク型回転電機のステータ冷却構造は、コイル冷媒路を、ステータ径方向に配置した複数のコア間冷媒路２１と、該コア間冷媒路２１の各周方向端部と連通する少なくとも１つの環状のステータ周方向冷媒路と、を有して構成した。具体的にコイル冷媒路は、ステータ径方向に配置した複数のコア間冷媒路２１と、該コア間冷媒路２１の各外周端部と連通する環状のステータ外周冷媒路２４と、前記コア間冷媒路２１の各内周端部と連通する環状のステータ内周冷媒路２５と、を有する。
【００２９】
前記ステータ外周冷媒路２４と第１冷媒供給ジャケット３１との間には冷媒入口４１を設け、前記ステータ内周冷媒路２５と第１冷媒排出ジャケット３２との間には冷媒出口４２を設けた。そして、前記冷媒入口４１と冷媒出口４２とは、図３及び図４に示すように、径方向に並列に配置された前記ステータ外周冷媒路２４と前記ステータ内周冷媒路２５に対し、周方向に１８０度の位相差を持たせて設定した。なお、他の構成は実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
【００３０】
次に、コイル冷却作用を説明すると、まず、リヤ側サイドケース４ｂに設けられた環状の第１冷媒供給ジャケット３１に供給された冷媒は、図３〜図５の矢印に示すように、冷媒入口４１から図３の左右方向に分岐し、ステータ外周冷媒路２４を介して各コア間冷媒路２１に導かれ、各コア間冷媒路２１からステータ内周冷媒路２５を介して図３の左右２方向から冷媒出口４２に集合し、冷媒出口４２から第１冷媒排出ジャケット３２へと導かれて排出される。
【００３１】
ここで、ステータ外周冷媒路２４とステータ内周冷媒路２５とは、ステータコイル１２に近接する位置に環状に形成されるため、ステータコイル１２の近接位置に広い受熱面積が確保され、高い冷却効率にてステータコイル１２から抜熱する。また、冷媒入口４１と冷媒出口４２とを１８０度の位相差を持たせて設定したため、ステータ外周冷媒路２４とステータ内周冷媒路２５との間に連結された複数のコア間冷媒路２１のそれぞれを経過する冷媒経路長が同一の長さとなり、それぞれの同一長経路において冷媒による均等な冷却作用が確保される。他の作用は、実施例１と同様である。
【００３２】
次に、効果を説明すると、実施例２のディスク型回転電機のステータ冷却構造にあっては、実施例１の(1)の効果に加え、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００３３】
(4) 前記コイル冷媒路は、ステータ径方向に配置した複数のコア間冷媒路２１と、該コア間冷媒路２１の各周方向端部と連通する少なくとも１つの環状のステータ周方向冷媒路と、を有して構成したため、隣接するステータコア１１，１１間を冷却することができると共に、ステータ内周とステータ外周の少なくとも一方を冷却することができるので、冷却効率の向上を図ることができる。
【００３４】
(5) 前記コイル冷媒路は、ステータ径方向に配置した複数のコア間冷媒路２１と、該コア間冷媒路２１の各外周端部と連通する環状のステータ外周冷媒路２４と、前記コア間冷媒路２１の各内周端部と連通する環状のステータ内周冷媒路２５と、を有し、前記コイル冷媒路へ冷媒を供給する冷媒入口４１と、前記コイル冷媒路から冷媒を排出する冷媒出口４２とを、径方向に並列に配置された前記ステータ外周冷媒路２４と前記ステータ内周冷媒路２５に対し、周方向に１８０度の位相差を持たせて設定したため、隣接するステータコア１１，１１間とステータ内周とステータ外周とを、冷媒を有効に用いて均等冷却することで、冷却効率を向上させることができる。
【実施例３】
【００３５】
実施例３は、コイル冷媒路の冷媒の流れをステータ外周側とステータ内周側との２方向に設定した例である。
【００３６】
図６は実施例３のディスク型回転電機のステータ冷却構造が適用されたステータ断面図、図７は実施例３のステータ冷却構造が適用されたディスク型回転電機を示す図６Ａ−Ａ線断面図、図８は実施例３のステータ冷却構造が適用されたディスク型回転電機を示す図６Ｂ−Ｂ線断面図である。
【００３７】
実施例３のディスク型回転電機のステータ冷却構造は、コイル冷媒路は、ステータ径方向に配置した複数のコア間冷媒路２１と、該コア間冷媒路２１の各外周端部と連通する環状のステータ外周冷媒路２４と、前記コア間冷媒路２１の各内周端部と連通する環状のステータ内周冷媒路２５と、前記ステータ外周冷媒路２４から軸方向に延びる軸方向冷媒路２６と、を有して構成されている。
【００３８】
前記リヤ側サイドケース４ｂに第１冷媒供給ジャケット３１と第１冷媒排出ジャケット３２とを設け、前記フロント側サイドケース４ａに第２冷媒排出ジャケット３３を設けている。なお、前記軸方向冷媒路２６は、軸方向冷媒パイプ１５によりフロント側サイドケース４ａまで延長されている。そして、前記第１冷媒供給ジャケット３１から冷媒入口４１→ステータ外周冷媒路２４→コア間冷媒路２１→ステータ内周冷媒路２５→冷媒出口４２を経過して第１冷媒排出ジャケット３２へ向かう第１冷媒経路と、前記第１冷媒供給ジャケット３１から冷媒入口４１→ステータ外周冷媒路２４→軸方向冷媒路２６→軸方向冷媒パイプ１５を経過して第２冷媒排出ジャケット３３へ向かう第２冷媒経路と、を形成した。前記冷媒入口４１は、各ステータコア１１に対応する径方向位置にステータコア１１の数だけ設定される。前記冷媒出口４２は、図６に示すように、各コア間冷媒路２１およびステータ内周冷媒路２５を経過して集められる１箇所位置に設定される。なお、他の構成は実施例２と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
【００３９】
次に、ステータ冷却作用を説明すると、実施例３では、第１冷媒供給ジャケット３１に供給された冷媒が流れる経路は大きく２つに分かれる。つまり、一つの経路は、第１冷媒供給ジャケット３１から冷媒入口４１→ステータ外周冷媒路２４→コア間冷媒路２１→ステータ内周冷媒路２５→冷媒出口４２を経過して第１冷媒排出ジャケット３２へ向かう第１冷媒経路であり、もう一つの経路は、第１冷媒供給ジャケット３１から冷媒入口４１→ステータ外周冷媒路２４→軸方向冷媒路２６→軸方向冷媒パイプ１５を経過して第２冷媒排出ジャケット３３へ向かう第２冷媒経路である。
【００４０】
すなわち、第１冷媒経路と第２冷媒経路とが並列設定であり、第１冷媒経路によるステータ外周側冷却と、第２冷媒経路によるステータ内周側冷却と、を独立に設定することができる。したがって、ステータ外周側冷却経路とステータ内周側冷却経路とが直列で連結される場合、ステータ外周側とステータ内周側とに供給される冷媒の温度差が大きくなるのに対し、第１冷媒経路と第２冷媒経路との並列設定により、ステータ外周側とステータ内周側とに供給される冷媒の温度差を小さくすることができる。この結果、ステータ３をより均一に冷却することが可能となる。なお、他の作用は実施例２と同様であるので説明を省略する。
【００４１】
次に、効果を説明すると、実施例３のディスク型回転電機のステータ冷却構造にあっては、実施例２の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００４２】
(6) 前記コイル冷媒路は、ステータ径方向に配置した複数のコア間冷媒路２１と、該コア間冷媒路２１の各外周端部と連通する環状のステータ外周冷媒路２４と、前記コア間冷媒路２１の各内周端部と連通する環状のステータ内周冷媒路２５と、前記ステータ外周冷媒路２４から軸方向に延びる軸方向冷媒路２６と、を有し、前記リヤ側サイドケース４ｂに第１冷媒供給ジャケット３１と第１冷媒排出ジャケット３２とを設け、前記第１冷媒供給ジャケット３１からコア間冷媒路２１を経過して第１冷媒排出ジャケット３２へ向かう第１冷媒経路と、前記第１冷媒供給ジャケット３１から軸方向冷媒路２６を経過して第２冷媒排出ジャケット３３へ向かう第２冷媒経路と、を形成したため、ステータ外周側とステータ内周側とに供給される冷媒の温度差を小さくし、ステータ３をより均一に冷却することで、冷却効率を向上させることができる。
【実施例４】
【００４３】
実施例４は、実施例３において第１冷媒供給ジャケットとステータ外周冷媒路との間の冷媒入口に流量分配プレートを設定した例である。
【００４４】
すなわち、図９及び図１０に示すように、第１冷媒供給ジャケット３１とステータ外周冷媒路２４とを連通する冷媒入口４１に、第１冷媒経路と第２冷媒経路との冷媒流量の分配を調節する流量分配プレート１６（流量分配調整機構）を設けた。この流量分配プレート１６には、図１１に示すように、第１冷媒経路上に存在する冷媒入口穴となる大径穴１６ａと、第２冷媒経路上に存在する冷媒入口穴となる小径穴１６ｂと、を周方向に交互に配列している。なお、他の構成は実施例３と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
【００４５】
次に、実施例４のステータ冷却作用を説明すると、例えば、第１冷媒供給ジャケット３１からの冷媒供給量が３で、第１冷媒排出ジャケット３２からの冷媒排出量が２で、第２冷媒排出ジャケット３３からの冷媒排出量が１となるように、流量分配プレート１６の大径穴１６ａと小径穴１６ｂの径を設定すると、ステータ外周冷媒路２４の冷媒流量は３、コア間冷媒路２１およびステータ内周冷媒路２５の冷媒流量は２となり、ステータ内周よりもステータ外周の冷却効果が高いものとなる。
【００４６】
したがって、例えば、ステータコア１１が台形状（図１２参照）で外周側の銅損が内周側よりも大きい場合など、ステータ内周とステータ外周とで必要抜熱量が異なる時、ステータ内周を冷却する第１冷媒路とステータ外周を冷却する第２冷媒路とを並列にして流量分配を調節することにより、ステータコイル１２をより均一に冷却することができることになる。なお、他の作用は実施例３と同様である。
【００４７】
次に、効果を説明すると、実施例４のディスク型回転電機のステータ冷却構造にあっては、実施例３の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００４８】
(7) 前記第１冷媒供給ジャケット３１とステータ外周冷媒路２４とを連通する冷媒入口４１に、第１冷媒経路と第２冷媒経路との冷媒流量の分配を調節する流量分配プレート１６を設けたため、ステータ内周とステータ外周とで必要抜熱量が異なる時、流量分配プレート１６による冷媒流量の分配調節により、ステータコイル１２を均一に冷却することで、冷却効率を向上させることができる。
【実施例５】
【００４９】
実施例５は、コア間冷媒路を配設するにあたってステータコイルに形状工夫を施した例である。
【００５０】
すなわち、図１２および図１３に示すように、前記コア間冷媒路２１は、ステータコイル１２の巻き回し外径を一部小さくし（大径コイル部１２ａ，１２ａと小径コイル部１２ｂにより構成）、隣接するステータコイル１２付きステータコア１１により形成される隙間位置（小径コイル部１２ｂの周方向隣接位置）に配置した。なお、他の構成は実施例１，２，３，４のいずれかと同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
【００５１】
次に、作用を説明すると、例えば、図１２に示すように、ステータコア１１が台形状で隣接するステータコア１１，１１間にコア間冷媒路２１を設けるだけの十分なスペースが存在しない場合、図１３に示すように、隙間を空けてステータコイル１２を巻き、そこにコア間冷媒路２１を配置する。こうすることにより、ステータコア１１の面積を減らすこと無くステータコア１１，１１間を冷却することができる。また、こうすることにより、体積が増加するが径方向に寸法を大きくしてコア間の隙間を確保するのに比べて、軸方向に大きくした方が体積の増加を少なく抑えることができる。
【００５２】
次に、効果を説明すると、実施例５のディスク型回転電機のステータ冷却構造にあっては、実施例１，２，３，４の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００５３】
(8) 前記コア間冷媒路２１は、ステータコイル１２の巻き回し外径を一部小さくし、隣接するステータコイル１２付きステータコア１１により形成される隙間位置に配置したため、例えば、ステータコア１１が台形状でコア間冷媒路２１を設ける隙間がない場合、隙間を空けてステータコイル１２を巻くことによりコア間冷媒路２１を配置する空間を確保することができ、コア間を冷却することが可能なので冷却効率が向上する。加えて、径方向に寸法を大きくしてコア間の隙間を確保するのに比べ、体積の増加を小さく抑えることができる。
【００５４】
以上、本発明のディスク型回転電機のステータ冷却構造を実施例１〜実施例５に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００５５】
実施例５については、実施例１〜４のうち、少なくとも１つの実施例を適宜組み合わせるようにして良いのは勿論である。
【００５６】
実施例１〜５では、コア間冷媒路として、周方向に隣接する各ステータコア間にそれぞれ１本の冷媒路を設けた例を示したが、コア間冷媒路として、周方向に隣接する各ステータコア間に２本以上設けるようにしても良い。
【００５７】
実施例１〜５では、ロータとステータとが軸方向にエアギャップを介して配置されるディスク型回転電機の例を示したが、例えば、ロータとステータとの軸方向隙間には油膜が存在するだけで、実質的にエアギャップを介在しないようなディスク型回転電機にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
実施例１〜５では、ディスク型回転電機と述べているが、それはディスク型モータとして適用しても良いし、また、ディスク型ジェネレータとして適用しても良い。また、実施例１〜５では、１ロータ・１ステータのディスク型回転電機への適用例を示したが、２ロータ・１ステータや１ロータ・２ステータや２ロータ・２ステータ等のロータ数やステータ数が異なるディスク型回転電機にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施例１のディスク型回転電機のステータ冷却構造が適用されたステータ断面図である。
【図２】実施例１のステータ冷却構造が適用されたディスク型回転電機を示す図１Ａ−Ａ線断面図である。
【図３】実施例２のディスク型回転電機のステータ冷却構造が適用されたステータ断面図である。
【図４】実施例２のステータ冷却構造が適用されたディスク型回転電機を示す図３Ａ−Ａ線断面図である。
【図５】実施例２のステータ冷却構造が適用されたディスク型回転電機を示す図３Ｂ−Ｂ線断面図である。
【図６】実施例３のディスク型回転電機のステータ冷却構造が適用されたステータ断面図である。
【図７】実施例３のステータ冷却構造が適用されたディスク型回転電機を示す図６Ａ−Ａ線断面図である。
【図８】実施例３のステータ冷却構造が適用されたディスク型回転電機を示す図６Ｂ−Ｂ線断面図である。
【図９】実施例４のステータ冷却構造が適用されたディスク型回転電機を示す図６Ａ−Ａ線断面図である。
【図１０】実施例４のステータ冷却構造が適用されたディスク型回転電機を示す図６Ｂ−Ｂ線断面図である。
【図１１】実施例４のステータ冷却構造に適用された流量分配プレートを示す図である。
【図１２】実施例５のディスク型回転電機のステータ冷却構造が適用されたステータ断面図である。
【図１３】実施例５のステータ冷却構造のコア間冷媒路を示す図１２Ａ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  回転軸
２  ロータ
３  ステータ
４  回転電機ケース
５  第１軸受け
６  第２軸受け
８  ロータベース
９  永久磁石
１０  エアギャップ
１１  ステータコア
１２  ステータコイル
１３  バックコア
１４  樹脂モールド
１５  軸方向冷媒パイプ
１６  流量分配プレート（流量分配調整機構）
２１  コア間冷媒路
２２  外周側軸方向冷媒路
２３  内周側軸方向冷媒路
２４  ステータ外周冷媒路
２５  ステータ内周冷媒路
２６  軸方向冷媒路
３１  第１冷媒供給ジャケット
３２  第１冷媒排出ジャケット
３３  第２冷媒排出ジャケット
４１  冷媒入口
４２  冷媒出口
【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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