(57)【要約】【課題】回転電機のステータのコイルエンドを効率的に冷却する。【解決手段】ステータのコイルエンドを被覆する冷媒ケース４の鉛直上方に冷媒流入口２、鉛直下方に冷媒排出口８を設けるとともに、回転電機軸水平位置と同一位置に開口部１０を設ける。開口部１０の上部を冷媒通路４ａとし、下部を冷媒溜め４ｂとする。冷媒排出量は調整弁９により調整する。【選択図】図２
2012244659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機のステータ構造であって、
ステータコアと、
前記ステータコアに巻回されるステータコイルと、
前記ステータコアの両側に突出した前記ステータコイルのコイルエンドを覆う冷媒ケースと、
前記冷媒ケースの鉛直上方に設けられた冷媒流入口と、
前記冷媒ケースの鉛直下方に設けられた冷媒排出口と、
前記冷媒ケースの、前記冷媒流入口と前記冷媒排出口との間に設けられた開口部と、
前記冷媒排出口に設けられた排出流量調整弁と、
を備えることを特徴とする回転電機のステータ構造。
【請求項２】
請求項１記載の回転電機のステータ構造において、
前記開口部は、前記冷媒流入口と前記回転電機の回転軸水平位置との間に設けられる
ことを特徴とする回転電機のステータ構造。
【請求項３】
請求項２記載の回転電機のステータ構造において、
前記開口部は、前記回転電機の回転軸水平位置と同一位置に設けられる
ことを特徴とする回転電機のステータ構造。
【請求項４】
請求項１記載の回転電機のステータ構造において、
前記冷媒ケースのうち、前記開口部より鉛直上部は冷媒通路を構成し、前記開口部より鉛直下部は冷媒溜めを構成する
ことを特徴とする回転電機のステータ構造。
【請求項５】
請求項４記載の回転電機のステータ構造において、
前記排出流量調整弁は、前記冷媒溜めにおける冷媒液面の高さが最大となるように排出量を調整する
ことを特徴とする回転電機のステータ構造。
【請求項６】
請求項４記載の回転電機のステータ構造において、
前記冷媒通路を構成する冷媒ケースの内径は、前記冷媒溜めを構成する冷媒ケースの内径よりも小さい
ことを特徴とする回転電機のステータ構造。
【請求項７】
請求項１記載の回転電機のステータ構造において、
前記開口部は、同一水平位置に複数設けられる
ことを特徴とする回転電機のステータ構造。
【請求項８】
請求項１記載の回転電機のステータ構造において、
前記冷媒流入口は、円筒状ステータの円周に沿って等間隔に複数設けられる
ことを特徴とする回転電機のステータ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転電機のステータ構造、特に回転電機のステータの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、回転電機あるいはモータジェネレータの冷却構造が提案されている。例えば、下記に示す特許文献１には、コイルがステータの軸方向端部位置から軸方向に張り出した領域としてのコイルエンド部が形成された回転電機において、コイルエンド部を冷却するための冷却液の流路をなす樋を有し、樋にはその流路の途中に設けられコイルエンド部の表面に冷却液を供給するための複数の冷却液供給口と、冷却液供給口に接続され冷却液供給口から流出した冷却液を伝わせるガイドを設けることが開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、モータジェネレータの冷却構造において、ステータコアの前端及び後端にそれぞれ設けた冷却ジャケットの下方に冷媒の入口をそれぞれ形成するとともにそれぞれの冷却ジャケットの上方に冷媒の出口を形成し、冷媒をそれぞれの冷却ジャケットにおいて下方から上方へ流動させることが開示されている。
【０００４】
また、特許文献３には、回転電機において、ステータコアの両端面から突出するコイルエンドの片側位置または両側位置に、コイルエンドの少なくとも一部を覆う冷却媒体溜めを設けるとともに、コイルエンドに冷却媒体を供給する冷却媒体供給口をコイルエンドの中心位置よりも高い位置に設定することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１８０３７６号公報
【特許文献２】特開２００５−３２３４１６号公報
【特許文献３】特開２００５−１３０５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、冷却液のコイルへの供給が冷却液槽からの自然滴下であるため、コイル面での流体速度が比較的遅く、冷却性能の向上が困難である。また、滴下された冷却液の一部は、コイル外縁部より下方にそのまま落下するので、冷却液の全量が冷却に有効に使用されない問題もある。
【０００７】
特許文献２では、冷媒通路が油密状態であるのでオイル通過時の粘性抵抗により滴下冷却に比べて圧力損失が増大してしまう。また、冷却性能を向上させるためにはオイル流速を増大させる必要があるので、流路断面積の狭小化あるいは流量の増加が必要であるところ、これにより圧力損失がさらに増大してしまう問題がある。
【０００８】
特許文献３では、オイル供給口直下への滴下では供給口下のコイルは冷却性能が高いものの、コイル面全域にわたってコイルが供給されないのでその他の部分は冷却性能が低く温度分布の原因となる。特に、低流量域での温度分布が顕著となる。さらに、オイル排出口に排出量を調整するための手段がないので、オイル溜めの液面がオイル供給量の変動で大きく上下してしまい、浸漬面以外の部分の冷却性能が大きく低下してしまう。
【０００９】
本発明の目的は、回転電機のステータのコイル全体を効率的に冷却することができる構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、回転電機のステータ構造であって、ステータコアと、前記ステータコアに巻回されるステータコイルと、前記ステータコアの両側に突出した前記ステータコイルのコイルエンドを覆う冷媒ケースと、前記冷媒ケースの鉛直上方に設けられた冷媒流入口と、前記冷媒ケースの鉛直下方に設けられた冷媒排出口と、前記冷媒ケースの、前記冷媒流入口と前記冷媒排出口との間に設けられた開口部と、前記冷媒排出口に設けられた排出流量調整弁とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の１つの実施形態では、前記開口部は、前記冷媒流入口と前記回転電機の回転軸水平位置との間に設けられる。
【００１２】
また、本発明の他の実施形態では、前記開口部は、前記回転電機の回転軸水平位置と同一位置に設けられる。
【００１３】
また、本発明の他の実施形態では、前記冷媒ケースのうち、前記開口部より鉛直上部は冷媒通路を構成し、前記開口部より鉛直下部は冷媒溜めを構成する。
【００１４】
また、本発明の他の実施形態では、前記排出流量調整弁は、前記冷媒溜めにおける冷媒液面の高さが最大となるように排出量を調整する。
【００１５】
また、本発明の他の実施形態では、前記冷媒通路を構成する冷媒ケースの内径は、前記冷媒溜めを構成する冷媒ケースの内径よりも小さく設定される。
【００１６】
また、本発明の他の実施形態では、前記開口部は、同一水平位置に複数設けられる。
【００１７】
また、本発明の他の実施形態では、前記冷媒流入口は、円筒状ステータの円周に沿って等間隔に複数設けられる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、回転電機のステータのステータコイルを効率的に冷却することができる。特に、本発明によれば、滴下冷却と浸漬冷却を併用し、圧力損失を低減しつつ効率的にコイルエンドを冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態における回転電機の断面図である。
【図２】第１実施形態における回転電機の軸方向から見た平面図である。
【図３】第１実施形態における冷媒排出量調整弁の構成図である。
【図４】冷媒流量と圧力損失との関係を示すグラフである。
【図５】第２実施形態における回転電機の軸方向から見た平面図である。
【図６】第３実施形態における回転電機の軸方向から見た平面図である。
【図７】第４実施形態における回転電機の軸方向から見た平面図である。
【図８】第５実施形態のシステム構成図である。
【図９】比較例としての滴下冷却のみを行う場合の平面図である。
【図１０】第６実施形態におけるステータの斜視図である。
【図１１】図１０における断面斜視図である。
【図１２】第７実施形態における冷媒入口の拡大図である。
【図１３】第８実施形態における冷媒通路を示す斜視図である。
【図１４】第１０実施形態におけるステータの平面図である。
【図１５】第１０実施形態におけるステータの断面斜視図である。
【図１６】第１０実施形態における冷媒通路を示す斜視図である。
【図１７】第１１実施形態における冷媒通路を示す斜視図である。
【図１８】第１２実施形態における冷媒入口位置と冷媒出口位置を示す平面図である。
【図１９】従来構造におけるコイル温度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
＜第１実施形態＞
図１に、本実施形態における回転電機（モータあるいはジェネレータ）の断面図を示す。また、図２に、回転電機の軸方向から見た平面図を示す。
【００２２】
回転電機は、積層鋼板による円筒状ステータコア１に対し、コイルを複数回巻回してなるステータと、このステータに対してエアギャップを介して配置されたロータ６と、このロータ６に設けられた回転電機軸７とを有する。
【００２３】
ステータコア１の両端面から突出するコイルエンド３の両側位置に、コイルエンド３を覆う冷媒ケース４が形成される。冷媒ケース４は、コイルエンド３を全周的に被覆する円弧状の平面形状をなし、溶接や接着等によりステータコア１に固定される。冷媒ケース４の鉛直上方、より特定的には鉛直最上部に冷媒流入口２が形成され、ここからオイル等の冷媒が供給される。さらに、冷媒ケース４の鉛直下方、より特定的には鉛直最下部に冷媒排出口８が設けられ、冷媒排出口８には冷媒排出量調整弁９が設けられる。
【００２４】
一方、図２に示すように、冷媒ケース４の一部には、冷媒通路開口部１０が形成される。図では、冷媒通路開口部１０は、鉛直下端を基準として水平方向に略９０°の位置に形成される。言い換えれば、冷媒通路開口部１０は、回転電機軸７と同一の水平面内に形成される。冷媒ケース４の一部に形成された冷媒通路開口部１０により、冷媒ケース４は冷媒通路開口部１０より鉛直上部の冷媒通路４ａと、冷媒溜め４ｂとに機能的に分離される。冷媒流入口２から流入した冷媒は、冷媒通路４ａを流れてステータコイルを冷却し、冷媒溜め４ｂに溜る。冷媒溜め４ｂに溜った冷媒は、冷媒排出口８から外部に排出される。外部への排出量は、冷媒排出量調整弁９により調整される。
【００２５】
図３に、冷媒排出量調整弁９の一例を示す。冷媒排出量調整弁９はプランジャを有し、プランジャはバネにより弁座方向（図中上方向）に付勢されるとともに、電磁コイルに通電することでバネの付勢力に抗して弁座から離間する方向（図中下方向）に駆動される。通常状態ではプランジャはバネ力により弁座に当接し、冷媒は冷媒溜め４ｂに滞留する。一方、排出時には、電磁コイルに通電することでプランジャがバネ力に抗して弁座から離間し、冷媒は冷媒溜め４ｂから排出される。冷媒排出量調整弁９は、冷媒溜め４ｂの液面位置が最大となるように冷媒排出量を調整する。この調整により、冷媒流量の変動による冷媒溜め４ｂでの冷媒液面高さの変動を吸収し、冷媒液面高さが一定となるため液面低下によるステータコイル温度上昇が抑制される。
【００２６】
このように、本実施形態では、冷媒ケース４の一部に開口部１０を形成して大気開放部分を形成したことにより冷媒通路部分と冷媒溜め部分を形成したので、ステータコイル全周を密閉状の冷媒通路とした場合に比べて、圧力損失の大幅な低減が可能となる。すなわち、密閉形状では、冷媒流通時の粘性抵抗により圧力損失が増大することとなるが、開口部１０により大気開放とすることで冷媒溜め４ｂの存在比率を制限ないし調整して圧力損失を防止できる。
【００２７】
図４に、本実施形態の場合と密閉形状の場合における圧力損失を示す。図において、横軸は冷媒流量を示し、縦軸は圧力損失を示す。密閉形状では冷媒流量が増大するほど粘性抵抗により圧力損失が増大してしまうが、本実施形態では冷媒流量によらず圧力損失は一定である。本実施形態における最大圧力損失は、冷媒排出口８から冷媒溜め液面までの水頭分であり、冷媒排出量調整弁９により冷媒溜め４ｂの液面位置が最大となるように調整した場合には、液面高さは開口部１０の形成高さＨに略等しいから、冷媒の比重をγとして、最大圧力損失ΔＰ＝γＨとなる。
【００２８】
また、本実施形態では、冷媒通路４ａにおいて滴下冷却によりステータコイルのコイルエンド３を冷却するとともに、冷媒溜め４ｂでは浸漬冷却によりステータコイルのコイルエンド３を冷却するので、コイルエンド３の温度分布が抑制される。すなわち、図９に示すように、冷媒溜め４ｂが存在せず、冷媒の滴下による滴下冷却のみの構成では、冷媒がコイルエンド３の外縁部より下方にそのまま自由落下するため有効に利用されず冷却が不均一となるが、本実施形態では開口部１０より下部を冷媒溜め４ｂによる浸漬冷却とすることができ、滴下冷却後の冷媒を有効利用してコイルエンド３の温度分布を低減できる。
【００２９】
なお、ステータコイルはステータコア１に巻回されており、ステータコイルのうちステータコア１の側面に巻回されている部分のコイル熱はステータコアを介して熱放出されるが、コイルエンド３はステータコアから突出しているため熱が逃げにくく温度上昇し易い。本実施形態では、このコイルエンド３を冷媒ケース４で被覆するので、冷媒がコイル面に衝突後に飛び出すことを防止してコイルエンド３を効果的に冷却できる。
【００３０】
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、冷媒ケース４の鉛直頂部に冷媒流入口２を１個（両端のコイルエンド毎に１個であり、全体としては２個）設けているが、冷媒流入口２を複数個設けてもよい。
【００３１】
図５に、本実施形態における回転電機の軸方向から見た平面図を示す。冷媒ケース４の最上部に冷媒流入口２が設けられるとともに、これに加えてさらに２個の冷媒流入口２が設けられる。３個の冷媒流入口２は、冷媒通路開口部１０より鉛直上方であり、かつ、円周方向に沿って等間隔に配置される。
【００３２】
このように、冷媒流入口２を複数設け、これらの冷媒流入口２から冷媒を供給することで、ステータコイルをさらに効率的に冷却することができる。本実施形態においても、第１実施形態と同様に、冷媒通路開口部１０より鉛直上方では滴下冷却によりステータコイルのコイルエンド３が冷却され、冷媒通路開口部１０より鉛直下方では浸漬冷却によりステータコイルのコイルエンド３が冷却される。
【００３３】
＜第３実施形態＞
上記の実施形態では、冷媒ケース４に冷媒通路開口部１０を１か所だけ設けているが、冷媒通路開口部１０を複数個所に設けることもできる。
【００３４】
図６に、本実施形態における回転電機の軸方向から見た平面図を示す。冷媒通路開口部１０が左右に２個設けられる。２個の冷媒通路開口部１０は、同一の高さに形成され、鉛直下端から９０°の位置、言い換えれば回転電機軸７と同一の水平面内に形成される。
【００３５】
本実施形態によっても、２個の冷媒通路開口部１０の鉛直上部は冷媒通路４ａを形成し、鉛直下部は冷媒溜め４ｂを形成することとなり、圧力損失を抑制しつつ、効率的にステータコイルを冷却することができる。
【００３６】
＜第４実施形態＞
第３実施形態では、冷媒ケース４に２個の冷媒通路開口部１０を設けているが、同様に２個の冷媒通路開口部１０を設けるとともに、冷媒通路開口部１０の鉛直上部と鉛直下部の冷媒ケース４の内径を同一ではなく異なるものとすることもできる。
【００３７】
図７に、本実施形態における回転電機の軸方向から見た平面図を示す。図において、鉛直上方の冷媒ケース４の内径は、鉛直下部の冷媒ケース４の内径よりも相対的に小さい。したがって、鉛直上部の冷媒ケース４で構成される冷媒通路４ａは、鉛直下部の冷媒ケース４で構成される冷媒溜め４ｂよりも内径が小さく、冷媒通路４ａを流れた冷媒は確実に冷媒溜め４ｂに供給される。
【００３８】
＜第５実施形態＞
図８に、本実施形態の回転電機を用いた冷却システムの全体構成図を示す。車両に搭載した場合のシステムである。モータジェネレータとしての回転電機１１は、ディファレンシャルギア１３を含むトランスアクスル１２内に設けられる。回転電機１１の冷媒排出量調整弁９を介して冷媒排出口８から排出された冷却済の冷媒は、熱交換器１５に供給される。熱交換器１５で冷却された冷媒はトランスアクスル１２内のオイルパン１６に貯留される。オイルパン１６に貯留された冷媒は、オイルポンプ１４により回転電機１１の冷媒流入口２まで運ばれ、再び回転電機１１のステータコイルを冷却する冷媒として循環される。
【００３９】
このように、回転電機１１からの冷媒排出口８を１か所とすることで、冷媒の流量や熱管理が容易となり、熱交換器１５を含む冷媒循環システムの簡易化を図ることができる。
【００４０】
＜第６実施形態＞
図１０に、本実施形態における回転電機（モータあるいはジェネレータ）のステータの斜視図を示す。また、図１１に、図１０における冷媒入口１０１を通る切断面で切断した場合の斜視図を示す。
【００４１】
ステータコアの両端面から突出するステータコイルのコイルエンドの両側位置に、コイルエンドを覆う冷媒ケース５０１，６０１がそれぞれ形成される。冷媒ケース５０１，６０１は、両端のコイルエンドをそれぞれ全周的に被覆して液密的な環状空間を形成する。冷媒ケース５０１，６０１は、溶接や接着等によりステータコアに固定される。冷媒ケース５０１，６０１の鉛直下方にはそれぞれ冷媒入口１０１，２０１が形成され、冷媒ケース５０１，６０１の鉛直上方にはそれぞれ冷媒出口１０２，２０２が形成される。冷媒ケース５０１の冷媒入口１０１と冷媒出口１０２は互いに１８０°対向する位置に形成され、冷媒ケース６０１の冷媒入口２０１と冷媒出口２０２も互いに１８０°対向する位置に形成される。冷却オイル等の冷媒は、冷媒ケース５０１，６０１内を鉛直下方から鉛直上方に向かってそれぞれ流れ、コイルエンドとの熱交換によりコイルエンドを冷却し、冷媒出口１０２，２０２からそれぞれ排出される。なお、図には示していないが、冷媒出口１０２，２０２から排出された冷却済の冷媒は熱交換器で放熱された後、再び温度の低い冷媒として冷媒入口１０１，２０１に循環供給される。
【００４２】
コイルエンドを覆うように環状の冷媒ケース５０１，６０１が設けられる点は上記の特許文献２と共通するが、上記の特許文献２では、冷媒ケース５０１，６０１に相当する冷媒ジャケットの流路断面積は冷媒入口１０１，２０１から冷媒出口１０２，２０２に沿ってほぼ一定であるため、コイルエンドの熱伝達率は冷媒入口１０１，２０１から冷媒出口１０２，２０２まで一様となり、このためステータコイルの温度は冷媒出口１０２，２０２に向かって徐々に高くなり、冷媒出口１０２，２０２において最高温度となる（図１９参照）。
【００４３】
これに対し、本実施形態では、冷媒ケース５０１，６０１の冷媒入口１０１，２０１近傍の通路断面積を冷媒出口１０２，２０２の通路断面積よりも相対的に増大させる。言い換えれば、冷媒出口側の通路断面積を冷媒入口側よりも相対的に小さく設定する。具体的には、冷媒入口１０１，２０１の位置を０°、冷媒出口１０２，２０２の位置を１８０°として、冷媒入口１０１，２０１の位置から冷媒出口１０２，２０２に沿って角度にして６０°〜８０°まで外周方向に冷媒ケース５０１，６０１を広げることで冷媒ケース５０１，６０１の流路断面積を増大させ、６０°〜８０°から冷媒出口１０２，２０２の位置まで外周方向に広げず冷媒ケース５０１，６０１の通路断面積を相対的に小さくする。
【００４４】
このように、冷媒入口１０１，２０１近傍の通路断面積を冷媒出口１０２，２０２近傍の通路断面積より増大させることで、冷媒入口１０１，２０１近傍での流速を低下させて熱伝達率を下げるとともに、一部の冷媒の入口での温度をそのまま保持した状態で下流側のコイルに供給する。また、冷媒出口１０２，２０２近傍では通路断面積が相対的に減少しているので、その分だけ冷媒の流速が増大し、ステータコイルを効果的に冷却することができる。結果として、下流側、つまり冷媒出口側のコイル温度が低下し、冷媒入口側のコイル温度と冷媒出口側のコイル温度との温度差が低減される。
【００４５】
なお、この場合、冷媒入口１０１，２０１のコイル温度は外周方向に流路を広げない場合に比べて相対的に上昇することになるが、冷媒出口１０２，２０２近傍では周囲から流入する温度の低い冷媒とステータコイルに接触した冷媒とが合流し、流速増大の効果も相俟って大きな冷却性能の向上が図られるので、コイル温度は全体として低下することになる。
【００４６】
本実施形態では、コイル温度が最高温度となる冷媒出口１０２，２０２近傍の温度を低下させることで、コイル絶縁材の耐熱温度に対して余裕ができる。したがって、回転電機の信頼性が向上する。さらに、耐熱温度に対して余裕ができるため、結果として出力向上が期待できる。
【００４７】
＜第７実施形態＞
図１２に、本実施形態におけるステータの冷媒入口１０１の一部拡大図を示す。本実施形態では、上記の第１実施形態と同様に冷媒ケース５０１の冷媒入口１０１近傍の通路断面積を冷媒出口１０２の通路断面積よりも相対的に増大させることに加え、冷媒ケース５０１内の冷媒入口１０１近傍に、冷媒がコイルエンド４０に噴流のように衝突することを防止し、冷媒の一部を温度の低い状態で下流に導くガイド９０が円周方向に沿って設けられる。ガイド９０には、冷媒入口１０１に対向する位置にスリットが形成される。このスリットを介して冷媒がコイルエンド４０に供給され、コイルエンド４０を冷却する。
【００４８】
ガイド９０は、冷媒入口１０１近傍に局所的に設ければよいが、冷媒入口１０１の位置を０°、冷媒出口１０２の位置を１８０°として、冷媒入口１０１の位置から冷媒出口１０２に向けて６０°〜８０°まで延在することもできる。ガイド９０に設けられたスリットの開口によりコイルエンド４０に供給される冷媒の量を制御することができる。また、冷媒入口１０１から供給された冷媒の一部をガイド９０により迂回させてコイルエンド４０の下流に導くことができ、下流における冷媒の流速増大と相俟って、冷媒出口１０２側における冷却性能が一層向上する。
【００４９】
なお、図１２では冷媒ケース５０１に形成される冷媒入口１０１について示したが、冷媒ケース６０１に形成される冷媒入口２０１についても同様であり、冷媒ケース６０１内の冷媒入口２０１近傍にガイドを設け、かつ、冷媒入口２０１に対向する位置にスリットを設けて冷媒の一部を温度の低い状態で下流側に導くことができる。
【００５０】
冷媒ケース５０１に設けられるガイド９０と冷媒ケース６０１に設けられるガイドの円周方向に沿った延在長は同一でもよく、あるいは異なっていてもよい。
【００５１】
＜第８実施形態＞
図１３に、本実施形態における冷媒ケース５０２の断面斜視図を示す。本実施形態の冷媒ケース５０２は、第１実施形態の冷媒ケース５０１と同様に鉛直下方に冷媒入口１０１、鉛直上方に冷媒出口１０２を有して冷媒が鉛直下方から鉛直上方に流れる構成であるが、冷媒入口１０１から冷媒出口１０２に至る経路の中間まで、外周部に沿ってバイパス経路９２が形成されており、冷媒入口１０１から導入された冷媒は、主経路に加えてその一部がバイパス経路９２に流れ込む。このバイパス経路９２はステータコイルのコイルエンド４０に接触しないため温度の低い状態がそのまま維持される。そして、冷媒入口１０１から冷媒出口１０２の間の所定位置に主経路との合流口９３が設けられ、バイパス経路９２を流れた冷媒と主経路を流れた冷媒とが合流して下流に流れる。下流側、つまり冷媒出口１０２側では、通路断面積が相対的に小さいため流速が増大するとともに、バイパス経路９２から合流した温度の低い冷媒が含まれているため、冷却性能が向上して冷媒出口１０２側におけるコイル温度を低下させる。
【００５２】
ここで、バイパス経路９２の合流点は、冷媒入口１０１から６０°〜８０°の範囲に設定するのが望ましい。合流点を６０°〜８０°の範囲に設定した理由は、以下の通りである。すなわち、図１９に示すように、冷媒入口から９０°までは温度勾配が相対的に大きく、９０°以上では温度勾配が相対的に小さくなる。したがって、冷媒入口から９０°近傍において冷却性能を向上させることが効果的であり、このためには９０°の直前の６０°〜８０°において温度の低い冷媒をバイパス経路９２から合流させるのが望ましいからである。
【００５３】
なお、図では冷媒ケース５０１の変形例としての冷媒ケース５０２を示したが、同様に冷媒ケース６０１にも外周に沿ってバイパス経路を設けることができる。
【００５４】
＜第９実施形態＞
第７実施形態において、冷媒入口１０１の近傍にガイド９０を設けているが、冷媒入口１０１から導入された冷媒はスリットを介してコイルエンド４０に供給されるので、この部分で圧力損失が増大するおそれがある。そこで、冷媒入口１０１とガイド９０との間に前室を設け、この前室をバッファ空間として用いて冷媒を導入することもできる。前室に一時的に貯留された冷媒は、ガイド９０のスリットを介してコイルエンド４０側に流れる冷媒と、ガイド９０の外側を経由する冷媒とに分配される。
【００５５】
＜第１０実施形態＞
上記の各実施形態では、冷媒ケース５０１，６０１の外周方向（あるいは環状冷媒ケース５０１，６０１の径方向）に冷媒通路を広げているが、冷媒ケース５０１，６０１の外周方向に代えて、冷媒ケース５０１，６０１の軸方向（回転電機の回転軸方向）に冷媒通路を広げることもできる。
【００５６】
図１４、図１５、及び図１６に、本実施形態における冷媒ケースの構成を示す。図１４は、冷媒ケース８０１，９０１の平面図、図１５は、図１４のＢ−Ｂ断面斜視図、図１６は、図１４の中心線Ｃに沿って抜き出した斜視図である。
【００５７】
冷媒ケース８０１は、鉛直下方に冷媒入口１０１、鉛直上方に冷媒出口１０２を有する。冷媒ケース８０１は、冷媒入口１０１において軸方向に沿って冷媒通路が拡張しており、冷媒入口１０１から冷媒出口１０２に向けて６０°の範囲では拡張された冷媒通路が維持される。そして、６０°〜１３５°までは軸方向に広げられた冷媒通路が徐々に狭まり、１３５°〜１８０°では冷媒通路が最も狭くなる。図１４において、０°〜６０°は「隙間大」領域、６０°〜１３５°は「隙間徐変領域」、１３５°〜１８０°は「隙間小」領域として冷媒通路断面積の大小が示されている。また、図１６において、冷媒通路１１０は冷媒入口１０１の近傍において最大隙間を有するためその断面積が最大となり、冷媒出口１０２の近傍において最小隙間を有するためその断面積が最小となることが示されている。
【００５８】
ここで、１３５°〜１８０°を「隙間小」とする理由は以下の通りである。すなわち、図１９に示すように、冷媒入口から９０°〜冷媒出口まではコイル温度差は比較的小さい
。したがって、この範囲内において隙間をある値に固定しても温度差に影響はなく、９０°〜冷媒出口の中間位置として１３５°に設定したものである。
【００５９】
冷媒ケース９０１も冷媒ケース８０１と同様であり、鉛直下方に冷媒入口２０１、鉛直上方に冷媒出口２０２を有する。冷媒ケース９０１は、冷媒入口２０１において軸方向に沿って冷媒通路が拡張しており、冷媒入口２０１から冷媒出口２０２に向けて６０°の範囲では拡張された冷媒通路が維持される。そして、６０°〜１３５°までは軸方向に広げられた冷媒通路が徐々に狭まり、１３５°〜１８０°では冷媒通路が最も狭くなる。
【００６０】
本実施形態においても、冷媒入口１０１，２０１近傍での流速を低下させて熱伝達率を下げるとともに、一部の冷媒の入口温度を保持した状態で下流側のステータコイルに供給することができる。また、冷媒出口１０２，２０２近傍では通路断面積が減少しているので、その分だけ冷媒の流速が増大し、下流においてステータコイルを効率的に冷却することができる。
【００６１】
＜第１１実施形態＞
第１０実施形態では、冷媒入口１０１，２０１から冷媒出口１０２，２０２に向けて冷媒通路断面積が軸方向に小さくなるように形成しているが、さらに、冷媒通路内に外周から内周に向けて冷媒通路を狭め、冷媒を外周側に誘導するガイドを設けることもできる。
【００６２】
図１７に、この場合の冷媒ケース８０１の斜視図を示す。冷媒通路にガイド１１１が設けられ、このガイド１１１により冷媒通路が外周から内周に向けて狭まるように調整される。これにより、下流側において内周側よりも外周側に相対的に冷媒が多く導入されるようになり、外周側における冷却性能が向上される。
【００６３】
このように、下流側においてガイド１１１を設けて冷媒通路が外周側から内周に向けて狭める理由は以下の通りである。すなわち、図１９に示すように、冷媒入口〜冷媒出口の全周位置において、内周よりも外周の方がコイル温度が相対的に高い。そこで、内周側の絞りを大きくして冷媒を外周側に供給することで、内周側に比べて外周側の冷却性能を向上させ、内周側と外周側のコイル温度差を低減するためである。
【００６４】
＜第１２実施形態＞
上記の各実施形態において、冷媒入口１０１，２０１は冷媒ケースの鉛直下方、冷媒出口１０２，２０２は冷媒ケースの鉛直上方に形成されているが、冷媒入口１０１，２０１及び冷媒出口１０２，２０２の位置をコイルエンドの高さとの関係において調整することもできる。
【００６５】
すなわち、図１８に示すように、ステータコア７０を基準とした冷媒入口１０１，２０１側のコイルエンド３０，４０の高さをＦとすると、ステータコア７０を基準とした冷媒入口１０１，２０１の高さＧはコイルエンド３０，４０の高さＦの１／２以上となるような位置に形成する。これにより、入口側のコイルエンド３０，４０に当たる冷媒の流れを少なくし、冷媒入口１０１，２０１近傍においてコイルエンド３０，４０の冷却を抑制することができる。
【００６６】
また、冷媒出口１０２，２０２側のコイルエンド３０，４０の高さをＤとすると、冷媒出口１０２，２０２の高さＥはコイルエンド３０，４０の高さＤの１／２以下となるような位置に形成する。これにより、冷媒出口１０２，２０２のコイルエンド３０，４０の根本付近に積極的に流れを形成し、冷却性能を向上させることができる。
【００６７】
＜その他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００６８】
例えば、第１実施形態では冷媒流入口２を１個、第２実施形態では冷媒流入口２を３個設けているが、これらをいずれも噴流構造として冷媒を噴流させて冷媒通路４ａに導入する構成とすることができる。冷媒流入口２を噴流口とすることで、ステータコイル表面での冷媒速度の向上とステータコイル面全域の濡れ性が改善し、その結果冷却性能を向上させることができる。
【００６９】
また、本実施形態では、冷媒通路開口部１０を鉛直下端（最下部）から９０°の位置、あるいは回転電機軸７と同一の水平面内に形成しているが、必ずしもこの位置に限定されるものではなく、任意の角度位置に形成することもできる。但し、冷媒溜め４ｂにより冷媒を無駄なく利用して冷却効率を上げるためには回転電機軸７と同一の水平面からコイルエンド３の最上部までの範囲において形成することが望ましく、冷媒効率の向上と圧力損失の低減を共に図るとの観点からは鉛直下端（最下部）から９０°の位置に形成するのがさらに望ましい。
【００７０】
また、本実施形態では、冷媒通路開口部１０は、冷却ケース４を径方向に切断するように形成されているが、冷却ケース４の一部のみに形成し、冷媒通路４ａと冷媒溜め４ｂが開口部１０の形成位置において互いに分離されずその一部が接続されていてもよい。要するに、冷媒通路開口部１０により冷媒ケース４を大気開放すればよい。
【００７１】
また、第６実施形態では冷媒入口１０１，２０１近傍において外周方向に流路を広げることで冷媒入口１０１，２０１近傍の冷媒通路断面積を出口側に比べて相対的に大きくし、第１０実施形態では冷媒入口１０１，２０１近傍において軸方向に流路を広げることで冷媒入口１０１，２０１近傍の冷媒通路断面積を出口側に比べて相対的に大きくしているが、これらを組み合わせることもできる。すなわち、冷媒入口１０１，２０１近傍において外周方向に流路を広げるとともに、軸方向に流路を広げることで冷媒入口１０１，２０１近傍の冷媒通路断面積を出口側に比べて相対的に大きくしてもよい。
【００７２】
また、図１４、図１５及び図１６に示す形態では、冷媒入口１０１，２０１から０°〜６０°の範囲までは隙間大としているが、この範囲は任意に設定することができる。隙間小の範囲についても同様である。例えば、０°〜８０°の範囲までを隙間大とし、８０°〜１１０°の範囲を徐変範囲とし、１１０°〜１８０°を隙間小としてもよい。
【００７３】
また、上記の実施形態では、冷媒ケースの鉛直下方に冷媒入口、鉛直上方に冷媒出口を設けているが、鉛直上方に冷媒入口、鉛直下方に冷媒出口を設けてもよい。この場合において、冷媒入口から冷媒出口に向けて、冷媒ケースの冷媒通路断面積は順次減少するように設定すればよい。
【００７４】
さらに、本実施形態における回転電機は、モータあるいはジェネレータとしてハイブリッド車両や電気自動車に搭載され得るものであるが、必ずしも車載に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７５】
１  ステータコア、２  冷媒流入口、３  コイルエンド、４  冷媒ケース、４ａ  冷媒通路、４ｂ  冷媒溜め、６  ロータ、７  回転電機軸、８  冷媒排出口、９  冷媒排出量調整弁、１０  冷媒通路開口部、１０１，２０１  冷媒入口、１０２，２０２  冷媒出口、１１０  冷媒通路、１１１  ガイド、５０１，５０２，６０１，８０１，９０１  冷媒ケース。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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