(57)【要約】【課題】供給口から落下した冷却液がコイルエンドの外周面にぶつかって撥ねてコイルエンドの外に飛散することを抑制できる回転電機の冷却構造を提供する。【解決手段】回転軸４を横にして設置される回転電機１Ａに設けられたコイルエンド５に冷却液を供給する複数の供給口がコイルエンド５の上方に設けられ、コイルエンド５に供給された冷却液を案内する案内部材１０を備える回転電機の冷却構造において、案内部材１０は、コイルエンド５の側面を覆う平面部１０ａと、コイルエンド５の上部内周側に突出した内周側突出部１０ｂと、コイルエンド５の下部外周側に突出した外周側突出部１０ｃとを有し、複数の供給口のうちコイルエンド５の上端に近い位置に冷却液を供給する供給口２０は、供給口２１、２２よりコイルエンド５の側面５ｃから離れた位置に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を横にして設置される回転電機に適用され、前記回転電機のステータに設けられたコイルエンドに冷却液を供給する複数の供給口が前記コイルエンドの上方に設けられ、前記コイルエンドに供給された前記冷却液を案内する案内部材を備える回転電機の冷却構造において、
前記案内部材は、前記コイルエンドの側面を覆う平面部と、前記コイルエンドの上部内周側に突出した内周側突出部と、前記コイルエンドの下部外周側に突出した外周側突出部とを有し、
前記複数の供給口のうち前記コイルエンドの上端に近い位置に冷却液を供給する供給口は、他の供給口よりも前記コイルエンドの側面から離れた位置に設けられていることを特徴とする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、ステータに設けられたコイルエンドを冷却液で冷却する回転電機の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステータに設けられたコイルエンドに供給された冷却液を案内する案内部材が、回転軸を含む水平面よりも上側ではコイルエンドの内周側に設けられ、回転軸を含む水平面よりも下側ではコイルエンドの外周側に設けられた回転電機の冷却構造が知られている。（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜３が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０１３８０９号
【特許文献２】特開２０１３−０３９０１２号公報
【特許文献３】国際公開第２０１０／０４１６７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の案内部材が設けられた構成により冷却性能が向上するが、コイルエンドの上方に設けられた供給口の位置によっては、供給口から落下した冷却液がコイルエンドの外周面にぶつかって撥ねてコイルエンドの外に飛散してしまい、コイルエンドに狙い通りに冷却液が供給できず冷却性能が低下することがある。
【０００５】
そこで、本発明は、冷却液がコイルエンドの外に飛散することを抑制できる回転電機の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】
本発明の回転電機の冷却構造は、回転軸を横にして設置される回転電機に適用され、前記回転電機のステータに設けられたコイルエンドに冷却液を供給する複数の供給口が前記コイルエンドの上方に設けられ、前記コイルエンドに供給された前記冷却液を案内する案内部材を備える回転電機の冷却構造において、前記案内部材は、前記コイルエンドの側面を覆う平面部と、前記コイルエンドの上部内周側に突出した内周側突出部と、前記コイルエンドの下部外周側に突出した外周側突出部とを有し、前記複数の供給口のうち前記コイルエンドの上端に近い位置に冷却液を供給する供給口は、他の供給口よりも前記コイルエンドの側面から離れた位置に設けられている（請求項１）。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の回転電機の冷却構造によれば、コイルエンドの上端に近い位置に冷却液を供給する供給口はコイルエンドの側面から離れた位置に設けられているため、冷却液が案内部材の平面部を超えてコイルエンドの外に飛散することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一形態に係る冷却構造が適用された回転電機の回転軸に沿った平面で切断した断面を示した図。
【図２】図１の回転電機に設けられた第１案内部材の形状を示した図。
【図３】図１の回転電機における冷却液を供給する供給口の配置を示した図。
【図４】図１の回転電機のコイルエンドにおける冷却液の流れを示した図。
【図５】第２の形態に係る回転電機の冷却構造に用いられる案内部材の平面部の形状を示した図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の形態）
図１に示すように、回転電機１Ａは円筒形状のステータ２と、ステータ２と同軸に配置される円柱形状のロータ３とを備える。ロータ３の中心を回転軸４が貫通し、回転電機１Ａは回転軸４を横にして配置される。ステータ２には、コイル導線が束ねられた第１コイルエンド５及び第２コイルエンド６が設けられている。第１コイルエンド５及び第２コイルエンド６のコイル導線に電流が流れると、ステータ２の内側の空間に磁界が形成され、永久磁石を備えるロータ３を回転させる。第１コイルエンド５は本発明に係るコイルエンドに相当する。
【００１０】
第１コイルエンド５及び第２コイルエンド６を冷却するため、第１コイルエンド５及び第２コイルエンド６には上方から冷却液が供給される。第１コイルエンド５及び第２コイルエンド６に供給された冷却液は、それぞれのコイルエンドの束ねられたコイル導線の間の隙間を流れる。第１コイルエンド５は断面が方形の円環形状であり、外周面５ａと内周面５ｂと平らな側面５ｃとを有する。同様に、第２コイルエンド６は外周面６ａと内周面６ｂと平らな側面６ｃとを有する。回転電機１Ａは、第１エンドコイル５に流れ込んだ冷却液を案内する第１案内部材１０を備える。第１案内部材１０は本発明に係る案内部材に相当する。第１案内部材１０は、第１コイルエンド５の側面５ｃを覆う平面部１０ａと、第１コイルエンド５の上部内周側に突出した内周側突出部１０ｂと、第１コイルエンド５の下部外周側に突出した外周側突出部１０ｃとを有する。内周側突出部１０ｂは第１コイルエンド５の内周面５ｂの上半分を覆い、外周側突出部１０ｃは第１コイルエンド５の外周面５ａの下半分を覆う。図２は、回転電機１Ａから取り出した第１案内部材１０単体の形状を示したものである。また、図１に示すように、回転電機１Ａは、第２エンドコイル６に流れ込んだ冷却液を案内する第２案内部材１１及び第３案内部材１２を備える。第２案内部材１１は第２コイルエンド６の内周面６ｂの上半分を覆い、第３案内部材１２は第２コイルエンド６の外周面６ａの下半分を覆う。
【００１１】
第１コイルエンド５に供給され第１コイルエンド５の上半分の内径側に流れ込んだ冷却液は、第１案内部材１０の内周側突出部１０ｂに到達すると、内周側突出部１０ｂに沿って流れて第１コイルエンド５の下半分の内径側に流れ込む。一方、第１コイルエンド５の上半分の外径側に流れ込んだ冷却液は、第１案内部材１０の外周側突出部１０ｃに到達すると、外周側突出部１０ｃに沿って流れて第１コイルエンド５の下半分の外径側を流れる。また、第１コイルエンド５の側面５ｃに流れ込んだ冷却液は、第１案内部材１０の平面部１０ａにより流れが戻されて側面５ｃの外側へ離れることなく流れるため、第１コイルエンド５の濡れ面積が増加する。以上の作用により、第１案内部材１０を備えることによって冷却液の流れの偏りが減少し、第１コイルエンド５の全体を一様に冷却することができる。
【００１２】
同様に、第２コイルエンド６に供給され第２コイルエンド６の上半分の内径側に流れ込んだ冷却液は、第２案内部材１１に到達すると、第２案内部材１１に沿って流れて第２コイルエンド６の下半分の内径側に流れ込む。一方、第２コイルエンド６の上半分の外径側に流れ込んだ冷却液は、第３案内部材１２に到達すると、第３案内部材１２に沿って流れて第２コイルエンド６の下半分の外径側を濡らしながら流れる。以上の作用により、第２案内部材１１及び第３案内部材１２を備えることによって冷却液の流れの偏りが減少し、第２コイルエンド６の全体を一様に冷却することができる。
【００１３】
第１コイルエンド５の上方には、第１コイルエンド５に冷却液を供給する複数の供給口として、第１供給口２０、第２供給口２１及び第３供給口２２が設けられている。これらの供給口から供給された冷却液はいずれも第１コイルエンド５の外周面５ａに落下する。第１供給口２０は第１コイルエンド５の上端に冷却液を供給する。そして、第２供給口２１及び第３供給口２２は、第１コイルエンド５の上端から離れた位置の外周面５ａに冷却液を供給する。つまり、第１供給口２０は、他の供給口である第２供給口２１及び第３供給口２２よりも第１コイルエンド５の上端に近い位置に冷却液を供給する。図３は、これらの３つの供給口について上方から見た配置を示した図である。第１供給口２０は、第２供給口２１及び第３供給口２２よりも第１コイルエンド５の側面５ｃから離れた位置に設けられている。第１供給口２０から第１コイルエンド５の上端に落下した冷却液は、第１コイルエンド５の外周面５ａに直角に流れ込むため、第１コイルエンド５の外周面５ａにぶつかって撥ねることがある。本形態では、第１供給口２０が第１コイルエンド５の側面５ｃから離れた位置に設けられていることによって、撥ねた冷却液が第１案内部材１０の平面部１０ａを超えてコイルエンド５の外に飛散することを抑制できる。一方、第２供給口２１及び第３供給口２２から落下した冷却液は、第１コイルエンド５の外周面５ａに斜めに流れ込んで跳ね返ることが少ないため、本形態では第２供給口２１及び第３供給口２２を第１供給口２０よりも第１コイルエンド５の側面５ｃから近い位置に設けている。第２供給口２１及び第３供給口２２を第１コイルエンド５の側面５ｃから近い位置に設けることによって、第１コイルエンド５の側面５ｃが冷却液で濡れる面積を増やすことができる。
【００１４】
同様に、第２コイルエンド６の上方には、第２コイルエンド６に冷却液を供給する供給口として、第４供給口２３、第５供給口２４及び第６供給口２５が設けられている。第４供給口２３は第２コイルエンド６の上端に冷却液を供給し、第５供給口２４及び第６供給口２５は第２コイルエンド６の上端から離れた位置の外周面６ａに冷却液を供給する。そして、第４供給口２３は、第５供給口２４及び第６供給口２５よりも第２コイルエンド６の側面６ｃから離れた位置に設けられている。
【００１５】
図２に示すように、第１案内部材１０の外周側突出部１０ｃには、冷却液の吐出口として、第１吐出口３０、第２吐出口３１及び第３吐出口３２が形成されている。図４に示すように、第１供給口２０から第１コイルエンド５に供給された冷却液は、第１案内部材１０の内周側突出部１０ｂに到達して内周側突出部１０ｂに沿って流れて下降し、外周側突出部１０ｃに到達して外周側突出部１０ｃに沿って流れて第１吐出口３０から流出する。第１供給口２０から供給されて第１吐出口３０から流出する冷却液が第１コイルエンド５を流れた領域を示したのが領域Ａである。第２供給口２１から第１コイルエンド５に供給された冷却液は、第１案内部材１０の内周側突出部１０ｂには到達せず下降し、外周側突出部１０ｃに到達して外周側突出部１０ｃに沿って流れて第２吐出口３１から流出する。第２供給口２１から供給されて第２吐出口３１から流出する冷却液が第１コイルエンド５を流れた領域を示したのが領域Ｂである。第３供給口２２から第１コイルエンド５に供給された冷却液は、第１案内部材１０の内周側突出部１０ｂには到達せず下降し、外周側突出部１０ｃに到達して外周側突出部１０ｃに沿って流れて第３吐出口３２から流出する。第３供給口２２から供給されて第３吐出口３２から流出する冷却液が第１コイルエンド５を流れた領域を示したのが領域Ｃである。このように３つの供給口から供給された冷却液が互いに混じることなく、領域Ａ、領域Ｂ及び領域Ｃに分かれて第１コイルエンド５を流れることによって、３つの領域のそれそれで効率よく第１コイルエンド５を冷却し、第１コイルエンド５の全体を一様に冷却することができる。
【００１６】
（第２の形態）
次に、本発明の第２の形態を図５を参照して説明する。この形態は第１案内部材の平面部の形状を除き第１の構成と同一構成を有している。以下、第２の形態の特徴部分を説明し、第１の形態との共通部分については図面に同一符号を付して説明を省略する。
【００１７】
回転電機１Ｂは、第１エンドコイル５に流れ込んだ冷却液を案内する第１案内部材４０を備える。第１案内部材４０は本発明に係る案内部材に相当する。第１案内部材４０も、第１の形態における第１案内部材１０と同様に、第１コイルエンド５の側面５ｃを覆う平面部４０ａを有し、第１コイルエンド５の上部内周側に突出した不図示の内周側突出部と、第１コイルエンド５の下部外周側に突出した不図示の外周側突出部とを有する。図５に示すように、平面部４０ａの上部は幅が外側方向に広がっており、上部の幅Ｄは上部ではない一般部の幅Ｅよりも大きい。
【００１８】
このように平面部４０ａの上部の幅を広げることによって、第１供給口２０から第１コイルエンド５の上端に落下した冷却液が撥ねたとしても、撥ねた冷却液が第１案内部材４０の平面部４０ａを超えてコイルエンド５の外に飛散することを抑制できる。そのため、第１供給口２０から冷却液を供給する流量を増やすことができる。
【００１９】
本発明は、上記各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において、種々の形態にて実施できる。上記各形態では、ステータにコイルエンドが２つ設けられているが、コイルエンドの数を問わずに本発明を適用できる。また、上記各形態では１つのコイルエンドに冷却液の供給口が３つ設けられているが、複数であれば供給口の数を問わずに本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００２０】
１Ａ、１Ｂ  回転電機
２  ステータ
４  回転軸
５  第１コイルエンド（コイルエンド）
１０、４０  第１案内部材（案内部材）
１０ａ、４０ａ  平面部
１０ｂ  内周側突出部
１０ｃ  外周側突出部
２０  第１供給口（供給口）
２１  第２供給口（他の供給口）
２２  第３供給口（他の供給口）
【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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