(57)【要約】【課題】簡素な構成で、優れた冷却性能を発揮できる回転電機を提供する。【解決手段】コイル１２、及びコイル１２が装着されたステータコア１１を有する筒状のステータ３と、ステータ３の軸方向に延在し、冷媒が流通する冷媒流路５１と、を備え、冷媒流路５１において、軸方向でコイル１２に重なる位置にはコイル１２に冷媒を供給するコイル供給口５５ａ，５５ｂが形成され、冷媒流路５１において、軸方向でステータコア１１に重なる位置にはステータコア１１に冷媒を供給するコア供給口５６が形成され、コア供給口５６には、冷媒流路５１を流れる冷媒の圧力が高くなるに従い、開度が増加する開閉弁６１が設けられている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル、及び前記コイルが装着されたステータコアを有する筒状のステータと、
前記ステータの軸方向に延在し、冷媒が流通する冷媒流路と、を備え、
前記冷媒流路において、前記軸方向で前記コイルに重なる位置には前記コイルに冷媒を供給するコイル供給口が形成され、
前記冷媒流路において、前記軸方向で前記ステータコアに重なる位置には前記ステータコアに冷媒を供給するコア供給口が形成され、
前記コア供給口には、前記冷媒流路を流れる冷媒の圧力が高くなるに従い、開度が増加する開閉弁が設けられている回転電機。
【請求項２】
前記コイルは、前記ステータコアに対して軸方向の両側に突出する一対のコイルエンド部を有し、
前記コイル供給口は、前記ステータコアに対して軸方向の両側に設けられている請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記開閉弁は、弾性変形可能に構成されている請求項１又は請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記ステータに対して径方向の内側で回転可能に構成されたロータと、
前記ロータの回転に連動して前記冷媒流路に冷媒を送出する冷媒ポンプと、を備えている請求項１から請求項３の何れか１項に記載の回転電機。
【請求項５】
前記コア供給口の開口面積は、前記コイル供給口の開口面積よりも大きい請求項１から請求項４の何れか１項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や電気自動車等に搭載される回転電機では、コイルに電流が供給されることでステータコアに磁界が形成され、ロータの永久磁石とステータコアとの間に磁気的な吸引力や反発力が生じる。これにより、ロータがステータに対して回転する。
【０００３】
上述した回転電機では、駆動に伴い発熱すると、性能低下に繋がるおそれがある。そこで、回転電機を冷却するための構成が種々検討されている。例えば、下記特許文献１には、冷媒流路に形成された冷媒の供給口に、供給口の開口面積を調整する調整弁が設けられた構成が開示されている。この構成によれば、冷媒の流通方向に応じて供給口の開口面積を調整することで、上流側の供給口と下流側の供給口とで冷媒の供給量の差を低減できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−５１８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、回転電機では、高回転状態において銅損が増加するため、コイルが発熱し易い傾向にある。一方、低回転数状態では、鉄損が増加するため、ステータコアが発熱し易い傾向にある。
しかしながら、上述した従来技術では、簡素な構成で回転数に応じて適所に冷媒を供給させる点で未だ改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、簡素な構成で、優れた冷却性能を発揮できる回転電機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】
（１）上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る回転電機は、コイル（例えば、実施形態におけるコイル１２）、及び前記コイルが装着されたステータコア（例えば、実施形態におけるステータコア１１）を有する筒状のステータ（例えば、実施形態におけるステータ３）と、前記ステータの軸方向に延在し、冷媒が流通する冷媒流路（例えば、実施形態における冷媒流路５１）と、を備え、前記冷媒流路において、前記軸方向で前記コイルに重なる位置には前記コイルに冷媒を供給するコイル供給口（例えば、実施形態におけるコイル供給口５５ａ，５５ｂ）が形成され、前記冷媒流路において、前記軸方向で前記ステータコアに重なる位置には前記ステータコアに冷媒を供給するコア供給口（例えば、実施形態におけるコア供給口５６）が形成され、前記コア供給口には、前記冷媒流路を流れる冷媒の圧力が高くなるに従い、開度が増加する開閉弁（例えば、実施形態における開閉弁６１）が設けられている。
【０００８】
（２）上記（１）の態様に係る回転電機において、前記コイルは、前記ステータコアに対して軸方向の両側に突出する一対のコイルエンド部（例えば、実施形態におけるコイルエンド部１２ｂ，１２ｃ）を有し、前記コイル供給口は、前記ステータコアに対して軸方向の両側に設けられていてもよい。
【０００９】
（３）上記（１）又は（２）の態様に係る回転電機において、前記開閉弁は、弾性変形可能に構成されていてもよい。
【００１０】
（４）上記（１）から（３）の何れかの態様に係る回転電機において、前記ステータに対して径方向の内側で回転可能に構成されたロータ（例えば、実施形態におけるロータ４）と、前記ロータの回転に連動して前記冷媒流路に冷媒を送出する冷媒ポンプと、を備えていてもよい。
【００１１】
（５）上記（１）から（４）の何れかの態様に係る回転電機において、前記コア供給口の開口面積は、前記コイル供給口の開口面積よりも大きくてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
上記（１）の態様によれば、低回転時において冷媒流路内の圧力を低圧することで、開閉弁の開度を小さく（若しくは開閉弁を閉弁）できる。これにより、コア供給口から吐出される冷媒量を低減し、コイル供給口から吐出される冷媒量を確保できる。これにより、コイル供給口を通じてコイルに積極的に冷媒を供給でき、コイルを積極的に冷却できる。一方、高回転時において冷媒流路内の圧力を増加させることで、開閉弁の開度を増加させることができる。これにより、コア供給口を通じて冷媒を吐出させることができ、ステータコアを積極的に冷却することができる。
このように、ステータのうち積極的に冷却する部分を冷媒流路内の圧力に応じて変更できるので、簡素な構成で、優れた冷却性能を発揮できる。
【００１３】
上記（２）の態様によれば、コイル供給口がステータコアに対して軸方向の両側に設けられているため、各コイルエンド部に対して効果的に冷媒を供給することができる。
【００１４】
上記（３）の態様によれば、開閉弁が弾性変形可能に構成されているため、冷媒の圧力に応じてコア供給口を開閉する。これにより、より簡素な構成で、上述した作用効果を奏する。
【００１５】
上記（４）の態様によれば、ロータの回転数に連動して冷媒流路内の冷媒の圧力を増減することができる。これにより、冷媒の圧力を調整するための別途の制御等が不要になるので、更なる簡素化を図ることができる。
【００１６】
上記（５）の態様によれば、開閉弁の開弁状態（高回転状態）において、コア供給口を通過する際の圧力損失を低減し、コア供給口を通じてステータコアに積極的に冷媒を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る回転電機の軸方向に沿う部分断面図。
【図２】実施形態に係る回転電機の径方向に沿う部分断面図。
【図３】冷媒供給機構の概略底面図。
【図４】回転電機の作用を説明するための説明図。
【図５】回転電機の作用を説明するための説明図。
【図６】回転電機の作用を説明するための説明図。
【図７】変形例に係る冷媒供給機構の断面図。
【図８】変形例に係る冷媒供給機構の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［回転電機］
図１は、実施形態に係る回転電機１の軸方向に沿う断面図である。
図１に示す回転電機１は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される走行用モータである。但し、本発明の構成は、走行用モータに限らず、発電用モータやその他用途のモータ、車両用以外の回転電機（発電機を含む）にも適用可能である。
【００１９】
回転電機１は、ステータ３と、ロータ４と、出力シャフト５と、冷媒供給機構６と、を備えている。ステータ３、ロータ４、出力シャフト５及び冷媒供給機構６は、ケース（不図示）に一体で収容されている。ケース内には、冷媒（不図示）が収容されている。上述したステータ３は、ケース内において、一部が冷媒に浸漬された状態で配置されている。なお、冷媒としては、トランスミッションの潤滑や動力伝達等に用いられる作動油である、ＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｆｌｕｉｄ）等が好適に用いられている。
【００２０】
出力シャフト５は、ケースに回転可能に支持されている。なお、以下の説明では、出力シャフト５の軸線Ｃに沿う方向を単に軸方向といい、軸線Ｃに直交する方向を径方向といい、軸線Ｃ周りの方向を周方向という場合がある。本実施形態において、回転電機１は、軸方向を車幅方向に沿わせた状態で車両に搭載される。
【００２１】
図２は、回転電機１の径方向に沿う部分断面図である。
図２に示すように、ステータ３は、ステータコア１１と、ステータコア１１に装着されたコイル１２と、を備えている。
ステータコア１１は、軸線Ｃと同軸に配置された筒状である。ステータコア１１は、ケースの内周面に固定されている。ステータコア１１は、電磁鋼板が軸方向に積層されて構成されている。なお、ステータコア１１は、いわゆる圧粉コアであっても構わない。
【００２２】
ステータコア１１は、バックヨーク部２１と、複数のティース部２２と、を有している。
バックヨーク部２１は、軸線Ｃと同軸上に配置された筒状に形成されている。バックヨーク部２１の外周面には、径方向の外側に突出する取付片２４が形成されている。取付片２４は、ボルトを介してケースに固定される。取付片２４は、周方向に間隔をあけて複数形成されている。取付片２４の個数や位置等は、適宜変更が可能である。
【００２３】
各ティース部２２は、バックヨーク部２１の内周面から径方向の内側に突出している。各ティース部２２は、周方向に間隔をあけて複数形成されている。周方向で隣り合うティース部２２間には、コイル１２が挿通されるスロット２３が形成されている。スロット２３は、ステータコア１１を軸方向に貫通している。
【００２４】
コイル１２は、ステータコア１１に装着されている。コイル１２は、周方向に関して互いに１２０°の位相差をもって配置されたＵ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルを有している。図１に示すように、コイル１２は、ステータコア１１のスロット（不図示）に挿通された挿通部１２ａと、ステータコア１１から軸方向に突出したコイルエンド部１２ｂ，１２ｃと、を有している。ステータコア１１には、コイル１２に電流が流れることで磁界が発生する。
【００２５】
ロータ４は、ステータ３に対して径方向の内側に、間隔をあけて配置されている。ロータ４は、出力シャフト５に固定され、軸線Ｃ回りに出力シャフト５と一体で回転可能に構成されている。具体的に、ロータ４は、ロータコア３１と、永久磁石３２と、を主に備えている。
【００２６】
ロータコア３１は、軸線Ｃと同軸に配置された筒状に形成されている。ロータコア３１の内側には、出力シャフト５が圧入固定されている。なお、ロータコア３１は、ステータコア１１と同様に電磁鋼板が軸方向に積層されて構成されていても、圧粉コアであってもよい。
【００２７】
ロータコア３１の外周部分には、ロータコア３１を軸方向に貫通する磁石保持孔３５が形成されている。磁石保持孔３５は、周方向に間隔をあけて複数形成されている。各磁石保持孔３５内には、永久磁石３２が挿入されている。
【００２８】
＜冷媒供給機構＞
冷媒供給機構６は、冷媒ポンプの駆動によって送出される冷媒を、ステータ３の各所に選択的に供給する。なお、冷媒ポンプは、例えば出力シャフト５の回転に連動して駆動する、いわゆるメカポンプである。但し、冷媒ポンプは、出力シャフト５の回転に対して独立して駆動する、電動ポンプであってもよい。
【００２９】
図２に示すように、冷媒供給機構６は、複数の冷媒流路５１を有している。本実施形態において、冷媒流路５１は、バックヨーク部２１に対して上方（径方向の外側）に位置する部分において、隣り合う取付片２４同士の間に配置されている。冷媒流路５１の本数や位置等については、適宜変更が可能である。なお、各冷媒流路５１は、何れも同様の構成をなしている。したがって、以下の説明では、一の冷媒流路５１を例にして説明する。
【００３０】
冷媒流路５１は、軸方向に沿って延在している。冷媒流路５１には、上述した冷媒ポンプによって送出される冷媒が軸方向に沿って流通する。なお、冷媒流路５１は、ケースに設けられていてもよく、ケースの内周面とステータコア１１との間に、ケースとは別体で設けられていてもよい。
【００３１】
図３は、冷媒供給機構６の概略底面図である。
図２、図３に示すように、冷媒流路５１には、コイル供給口（第１コイル供給口５５ａ及び第２コイル供給口５５ｂ）と、コア供給口５６と、が形成されている。
第１コイル供給口５５ａは、冷媒流路５１のうちコイルエンド部１２ｂと軸方向で重なる位置に形成されている。第１コイル供給口５５ａは、冷媒流路５１のうちコイルエンド部１２ｂと径方向で対向する位置で開口している。本実施形態において、第１コイル供給口５５ａは、周方向で間隔をあけて複数（例えば、２つ）形成されている。
【００３２】
第２コイル供給口５５ｂは、冷媒流路５１のうちコイルエンド部１２ｃと軸方向で重なる位置に形成されている。第２コイル供給口５５ｂは、冷媒流路５１のうちコイルエンド部１２ｂと径方向で対向する位置で開口している。本実施形態において、第２コイル供給口５５ｂは、周方向で間隔をあけて複数（例えば、２つ）形成されている。
【００３３】
なお、各コイル供給口５５ａ，５５ｂは、例えば軸方向に間隔をあけて形成されていてもよい。各コイル供給口５５ａ，５５ｂの数は、単数でも３つ以上の複数であってもよい。
コイル供給口５５ａ（コイル供給口５５ｂ）は、冷媒流路５１のうち少なくとも一部がコイルエンド部１２ｂ（コイルエンド部１２ｃ）と軸方向で重なる位置に形成されていれば、コイル供給口５５ａ，５５ｂの開口方向は適宜変更が可能である。コイル供給口５５ａ，５５ｂにおける軸方向の位置は、各冷媒流路５１間で異ならせてもよい。
【００３４】
コア供給口５６は、冷媒流路５１のうちステータコア１１と軸方向で重なる位置に形成されている。コア供給口５６は、冷媒流路５１のうちステータコア１１（バックヨーク部２１）と径方向で対向する位置で開口している。本実施形態において、コア供給口５６の内径は、コイル供給口５５ａ，５５ｂの内径よりも大きくなっている。但し、各供給口５５ａ，５５ｂ，５６の内径（開口面積）は適宜変更が可能である。
【００３５】
本実施形態において、コア供給口５６は、ステータコア１１における軸方向の中央部に位置している。但し、コア供給口５６の位置や数等は、適宜変更が可能である。
【００３６】
コア供給口５６には、コア供給口５６を通じた冷媒流路５１の内外の連通を切り替える開閉弁６１が配設されている。本実施形態において、開閉弁６１は、例えばスリット弁である。開閉弁６１は、コア供給口５６を閉塞する閉塞部６２が放射状に形成されたスリット６３により複数の弾性連結片６４により分割されて構成されている。
【００３７】
弾性連結片６４は、冷媒流路５１内を流れる冷媒の圧力によって弾性変形することで、スリット６３を拡縮させる。具体的に、開閉弁６１は、各弾性連結片６４の周縁同士が接触することでスリット６３が閉塞された閉弁状態となり、各弾性連結片６４の周縁同士が離間することでスリット６３が開放された開弁状態となる。すなわち、開閉弁６１は、冷媒流路５１内の圧力増加に伴い開度が増加して、コア供給口５６を開放させる。なお、弾性連結片６４の厚さや長さ（コア供給口５６の開口面積）等を調整することで、開閉弁６１の開弁タイミングを調整することが可能である。すなわち、弾性連結片６４の厚さを薄くしたり、弾性連結片６４の長さを長く（コア供給口５６の開口面積を大きく）したりすることで、開閉弁６１の開弁タイミングを低圧にすることが可能である。
【００３８】
［作用］
次に、上述した回転電機１の作用について説明する。図４〜図６は、回転電機１の作用を説明するための説明図である。
まず、低回転（かつ高トルク）状態での冷媒の流れについて説明する。
図４に示すように、冷媒ポンプにより送出される冷媒は、冷媒流路５１内を軸方向に沿って流れる。冷媒は、冷媒流路５１内を流通する過程で、コイル供給口５５ａ，５５ｂを通じて冷媒流路５１から吐出される。第１コイル供給口５５ａから吐出された冷媒は、主にコイルエンド部１２ｂに供給される。第２コイル供給口５５ｂから吐出された冷媒は、主にコイルエンド部１２ｃに供給される。これにより、コイル１２が冷却される。
【００３９】
回転電機１の低回転状態において、冷媒流路５１内の冷媒の圧力は比較的低圧になっている。この場合には、開閉弁６１は閉弁状態を維持する。これにより、冷媒流路５１を流れる冷媒のうち、全ての冷媒がコイル１２（コイルエンド部１２ｂ，１２ｃ）に供給される。これにより、低回転状態において、コイル１２を積極的に冷却することができる。
【００４０】
図５に示すように、ロータ４の回転数が増加し、冷媒流路５１内の圧力が増加すると、弾性連結片６４が冷媒の圧力によって弾性変形する。これにより、開閉弁６１のスリット６３が広がり、開閉弁６１が開弁状態となる。開閉弁６１が開弁されると、冷媒流路５１を流れる冷媒の一部がスリット６３（コア供給口５６）を通じて冷媒流路５１から吐出される。スリット６３から吐出された冷媒は、ステータコア１１に供給される。これにより、ステータコア１１が冷却される。なお、コイル供給口５５ａ，５５ｂは、常に開放されているため、ロータ４の回転数に依らず、常に冷媒が吐出される。
【００４１】
図６に示すように、ロータ４の回転数がさらに増加し、冷媒流路５１内の圧力が増加すると、弾性連結片６４の変形量が大きくなる。これにより、スリット６３の開口面積（開閉弁６１の開度）が増加し、スリット６３（コア供給口５６）を通じて吐出される冷媒の吐出量が多くなる。すなわち、本実施形態の冷媒供給機構６は、ロータ４の回転数が高くなるに従い、ステータコア１１への冷媒の供給量が多くなる。
【００４２】
このように、本実施形態では、冷媒流路５１を流れる冷媒の圧力が高くなるに従い、コア供給口５６を開放する開閉弁６１が、コア供給口５６に設けられている構成とした。
この構成によれば、低回転時において冷媒流路５１内の圧力を低圧することで、開閉弁６１の開度を小さくできる。これにより、コア供給口５６から吐出される冷媒量を低減し、コイル供給口５５ａ，５５ｂから吐出される冷媒量を確保できる。これにより、コイル供給口５５ａ，５５ｂを通じてコイル１２（コイルエンド部１２ｂ，１２ｃ）に積極的に冷媒を供給でき、コイル１２を積極的に冷却できる。一方、高回転時において冷媒流路５１内の圧力を増加させることで、開閉弁６１を開弁状態とすることができる。これにより、コア供給口５６を通じて冷媒を吐出させることができ、ステータコア１１を積極的に冷却することができる。
このように、冷媒流路５１内の圧力に応じてステータ３における冷媒の供給位置を変更できるので、簡素な構成で、優れた冷却性能を発揮できる。
【００４３】
本実施形態では、コイル供給口５５ａ，５５ｂがステータコア１１に対して軸方向の両側に設けられているため、各コイルエンド部１２ｂ，１２ｃに対して効果的に冷媒を供給することができる。
【００４４】
本実施形態では、開閉弁６１が弾性変形可能に構成されているため、冷媒の圧力に応じてコア供給口５６を開閉する。これにより、より簡素な構成で、上述した作用効果を奏する。
【００４５】
本実施形態では、ロータ４の回転に連動して冷媒流路５１に冷媒を送出する冷媒ポンプを備える構成とした。
この構成によれば、ロータ４の回転数に連動して冷媒流路５１内の冷媒の圧力を増減することができる。これにより、冷媒の圧力を調整するための別途の制御等が不要になるので、更なる簡素化を図ることができる。
【００４６】
本実施形態では、コア供給口５６の開口面積が、コイル供給口５５ａ，５５ｂの開口面積よりも大きい構成とした。
この構成によれば、開閉弁６１の開弁状態（高回転状態）において、コア供給口５６を通過する際の圧力損失を低減し、コア供給口５６を通じてステータコア１１に積極的に冷媒を供給できる。
【００４７】
（変形例）
次に、本実施形態の変形例について説明する。図７、図８は、変形例に係る冷媒供給機構６の断面図である。
図７に示すように、本変形例に係る開閉弁１００は、蓋部１０１と、付勢部材１０２と、を有している。
【００４８】
蓋部１０１は、コア供給口５６を開閉する。
付勢部材１０２は、蓋部１０１と冷媒流路５１との間に介在している。付勢部材１０２は、蓋部１０１を閉方向に付勢している。
【００４９】
この構成によれば、ロータ４の回転数が増加するに従い、蓋部１０１に作用する圧力が増加すると、蓋部１０１が付勢部材１０２の付勢力に抗して、コア供給口５６から離間する方向に変位する。これにより、蓋部１０１と冷媒流路５１とが離間して、コア供給口５６が開放される（開弁状態）。その結果、コア供給口５６を通じて冷媒流路５１から吐出された冷媒は、冷媒流路５１と蓋部１０１との間の隙間を通じてステータコア１１に供給される。
【００５０】
その後、ロータ４の回転数が低下すると、蓋部１０１は付勢部材１０２の付勢力によってコア供給口５６に接近する方向に変位する。これにより、蓋部１０１が冷媒流路５１に密着してコア供給口５６が閉塞される（閉弁状態）。その結果、コア供給口５６を通じた冷媒の吐出が停止する。
【００５１】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
上述した実施形態では、開閉弁６１が、冷媒流路５１内の圧力によって弾性変形することでコア供給口５６を開閉する構成について構成したが、この構成のみに限られない。
上述した実施形態では、コア供給口５６の開口面積がコイル供給口５５ａ，５５ｂの開口面積よりも大きい構成について説明したが、この構成のみに限られない。すなわち、コア供給口５６の開口面積は、コイル供給口５５ａ，５５ｂの開口面積以下であってもよい。
上述した実施形態では、コア供給口５６のみに開閉弁６１を設ける構成について説明したが、この構成のみに限らず、コイル供給口５５ａ，５５ｂに開閉弁を設けてもよい。
【００５２】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１…回転電機
３…ステータ
４…ロータ
６…冷媒供給機構
１１…ステータコア
１２…コイル
１２ｂ…コイルエンド部
１２ｃ…コイルエンド部
５１…冷媒流路
５５ａ…第１コイル供給口（コイル供給口）
５５ｂ…第２コイル供給口（コイル供給口）
５６…コア供給口
６１，１００…開閉弁
【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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