(57)【要約】【課題】コイルエンドを囲む冷却ジャケットからコイルのリード線を引き出す際に、冷媒が漏れることを抑制する回転電機を提供することである。【解決手段】回転電機１０は、ロータ１２と、ステータコア２０と、ステータコア２０の軸方向の前端と後端に巻回の端部がコイルエンド２３，２４として突き出し、巻線の一端から複数のリード線２７，２８，２９が外部に引き出されるコイルと、ステータコア２０の軸方向の前端と後端との間を液密として、内部にコイルエンド２３，２４と冷却オイル６０を収容する空間を有する環状の冷却ジャケット３０，３１とを備え、冷却ジャケット３０は、リード線２７，２８，２９が外部に引き出される１つの開口部３２と、当該各リード線をそれぞれ通す複数の挿通孔３４，３５，３６を含み、当該各リード線と開口部３２との隙間を塞ぐ一体構造のシール部材３３とを有する。【選択図】図２
2012244701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、
ロータの外側に配置されるステータコアと、
ステータコアの軸方向に沿って設けられるスロット内に巻回され、ステータコアの軸方向の前端と後端に巻回の端部がコイルエンドとして突き出し、巻線の一端から複数のリード線が外部に引き出されるコイルと、
ステータコアの軸方向の前端と後端との間を液密として、内部にコイルエンドと冷却オイルを収容する空間を有する環状の冷却ジャケットと、
を備え、
冷却ジャケットは、
ジャケット壁面に設けられ、複数のリード線が外部に引き出される１つの開口部と、
複数のリード線をそれぞれ通す複数の挿通孔を含み、各リード線と開口部との隙間を塞ぐ一体構造のシール部材と、
を有することを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機において、
複数のリード線は、開口部の内部側で互いに近接するように集められ、
シール部材の各挿通孔の間隔が互いに近接していることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の回転電機において、
ロータは、軸方向を水平方向として配置され、
開口部は、鉛直上方側に向いたジャケット壁面に設けられていることを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に係り、特に、ステータのコイルエンドを囲む冷却ジャケットを備える回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機は、ロータとステータから構成され、ステータコアに巻回されるコイルに流れる電流とロータ磁極との相互作用で回転する。ステータコアに巻回されるコイルは通電によって発熱するので、冷却が行われる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、モータジェネレータの冷却構造として、ステータコアのスロットにコイルを収容してステータコア内周面に開口するスロットの開口部を閉塞し、ステータコアの前端と後端にそれぞれの端部から突き出すコイルエンドを囲んで液密的な環状空間を形成する冷却ジャケットを備える構造が開示されている。ここでは、冷却ジャケットの下方に冷媒の入口、上方に冷媒の出口を設けることで、冷媒が上に行くほど温度上昇して密度が小さく軽くなり、浮力を伴って上方への流れが加速され流れが淀まないと述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２３４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、ステータコアから突出するコイルエンドを囲む冷却ジャケットを液密構造として冷媒を流して冷却を行うことが述べられている。ところで、ステータコアに巻回されるコイルは、通電するために外部に引き出されるリード線を有する。特許文献１では、冷却ジャケットを液密構造とするので、このリード線を冷却ジャケットから引き出す際のシールが複雑となることが考えられる。
【０００６】
本発明の目的は、コイルエンドを囲む冷却ジャケットからコイルのリード線を引き出す際に、冷媒が漏れることを抑制する回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る回転電機は、ロータと、ロータの外側に配置されるステータコアと、ステータコアの軸方向に沿って設けられるスロット内に巻回され、ステータコアの軸方向の前端と後端に巻回の端部がコイルエンドとして突き出し、巻線の一端から複数のリード線が外部に引き出されるコイルと、ステータコアの軸方向の前端と後端との間を液密として、内部にコイルエンドと冷却オイルを収容する空間を有する環状の冷却ジャケットとを備え、冷却ジャケットは、ジャケット壁面に設けられ、複数のリード線が外部に引き出される１つの開口部と、複数のリード線をそれぞれ通す複数の挿通孔を含み、各リード線と開口部との隙間を塞ぐ一体構造のシール部材とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る回転電機において、複数のリード線は、開口部の内部側で互いに近接するように集められ、シール部材の各挿通孔の間隔が互いに近接していることが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係る回転電機において、ロータは、軸方向を水平方向として配置され、開口部は、鉛直上方側に向いたジャケット壁面に設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る回転電機によれば、複数のリード線が外部に引き出される１つの開口部と、複数のリード線をそれぞれ通す複数の挿通孔を含み、各リード線と開口部との隙間を塞ぐ一体構造のシール部材とが設けられた冷却ジャケットを備えるので、冷却オイルが外部に漏れることを防止できる。このように簡単な構造で、冷却オイルが漏れることなく複数のリード線を外部に引き出すことができる。なお、シール部材は、例えば、継ぎ目のない一体成形物等の一体構造であるため、優れた油密性を実現できる。
【００１１】
また、複数のリード線を開口部の内部側で互いに近接するように集めて、シール部材の各挿通孔の間隔を互いに近接させた構成とすれば、例えば、各リード線を引き出すことが可能な範囲で開口部の開口面積を小さくすることができ、油密性をさらに高めることができる。
【００１２】
また、ロータの軸方向を水平方向として配置し、開口部を鉛直上方側に向いたジャケット壁面に設ける構成とすれば、例えば、油密性をさらに高めることができる。当該構成では、複数のリード線がステータコアの径方向に沿って引き出され、回転電機が軸方向に対して大型化することを防止でき、軸方向の省スペース化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る実施の形態の回転電機におけるステータ部分の斜視図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の回転電機において、ステータの軸方向の端部側から見た様子を示す側面図である。
【図３】図１に示すステータを、その中心軸に沿ってＸＺ平面（Ｘ軸およびＺ軸に平行な面）で切断した様子を示す断面図である。
【図４】図２のＡ‐Ａ線断面図である。
【図５】本発明に係る実施の形態の回転電機において、冷却ジャケットを抜き出して示す斜視図である。
【図６】本発明に係る実施の形態の回転電機において、シール部材を抜き出して示す斜視図である。
【図７】本発明に係る実施の形態の回転電機において、冷却ジャケットを取り外した状態のステータを、その軸方向の端部側から見た様子を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、回転電機として、ステータコアにＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相コイルが巻回され、３本のリード線がコイルエンドから引き出される３相回転電機を述べるが、これは説明のための例示であって、これ以外の構成の回転電機であって、コイルエンドが冷却される一方で、コイルエンドから外部に引き出されるリード線がある回転電機であればよい。また、回転電機として車両搭載用のものを述べるが、これも説明のための例示であって、車両搭載用以外の用途の回転電機であってもよい。
【００１５】
以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
【００１６】
図１〜図３は、車両搭載用の３相回転電機１０の中でステータ１４の構成を抜き出して示す図で、図１は斜視図、図２はステータの軸方向の端部側から見た様子を示す側面図、図３はＸ軸およびＺ軸に平行なＸＺ平面でステータ１４を切断した断面図である。
図１〜図３に示されるように、回転電機１０は、ロータ１２と、ロータ１２の外側に配置されるステータ１４を備え、ステータ１４は、ステータコア２０と、コイルエンド２３，２４と、冷却ジャケット３０，３１を含んで構成される。回転電機１０は、ロータ１２およびステータ１４の中心軸１６の軸方向を水平方向として配置されることが好ましい。そのことを示すために、図１〜図４、図７に、直交する３軸であるＸＹＺ軸の方向を示した。ここで、Ｚ軸方向は鉛直方向（図１の紙面の上方を上とする）で、Ｘ軸方向は中心軸１６に沿った水平方向で、Ｙ軸方向はＸ軸に直交する水平方向である。すなわち、回転電機１０は、出力軸が水平方向に配置される横置き型である。
【００１７】
ステータコア２０は、ステータ１４の本体部に相当する円筒状部材で、所定形状に打ち抜かれた電磁鋼板を複数枚積層して構成される。ステータコア２０は、内周側から外周方向に径方向に延びるスロットと呼ばれる溝が周方向に沿って複数個設けられる。隣接するスロットの間の電磁鋼板部分はティースと呼ばれ、このティースにステータコイルが巻回される。３相回転電機１０の場合、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つの相に対応して、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルが予め定められた巻線配置で、ステータコア２０のティースの周り、すなわち、スロットの中に巻回される。
【００１８】
コイルエンド２３，２４は、ステータコア２０のティースの周りに巻回されたコイルが、ステータコア２０の軸方向の両端における端部２１，２２から突き出た部分のことである。コイルエンド２３，２４は、ステータコア２０の端部２１，２２の外側に、円環状に巻線が集合した形状を有する。
【００１９】
リード線２７，２８，２９は、３相回転電機１０のＵ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルのそれぞれの一方端から外部に引き出される引出線である。リード線２７，２８，２９はコイルエンド２３，２４のいずれか一方側から引き出される。図３に示されるように、ステータコア２０の軸方向の両端の２つの端部２１，２２の内、−Ｘ方向の端部を前端、＋Ｘ方向の端部を後端と呼ぶことにすると、ここでは、前端の端部２１の側のコイルエンド２３からリード線２７，２８，２９が引き出されている。このように、ステータ１４の軸方向の前端と後端を定義すると、図２は、前端の端部２１側から見た側面図である。なお、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルのそれぞれの他方端は相互に接続されて、中性点とされる。
【００２０】
冷却ジャケット３０は、ステータコア２０の軸方向の前端の端部２１との間を液密として、内部にコイルエンド２３と冷却オイル６０を収容する空間を有する環状部材である。この環状部材は、内部が中空のドーナツ形状を半分に切った円環状バス形状を有し、その半分に切ったところの開口部がステータコア２０の軸方向の前端の端部２１と向かい合い、円環状バスのくぼんだ底面壁と端部２１とで囲まれた空間が、コイルエンド２３と冷却オイル６０の収容空間となる。
【００２１】
冷却ジャケット３０とステータコア２０の軸方向の前端の端部２１との間から冷却オイル６０が漏れないように、冷却ジャケット３０の円環状開口部とステータコア２０の前端の端部２１との間は、液密となるように密着して配置される。なお、ステータコア２０の内周側は、上記のようにスロットの開口部があるので、このスロットの内周側の開口部も、適当なシール材で液密とされる。例えば、樹脂でスロットの内周側の開口部が塞がれる。
【００２２】
冷却ジャケット３１も同様に、ステータコア２０の軸方向の後端の端部２２との間を液密として、内部にコイルエンド２４と冷却オイル６０を収容する空間を有する環状部材である。
【００２３】
冷却オイル６０は、電気絶縁性を有する油で、コイルエンド２３，２４を冷却する機能と、複数の巻線が重なっているコイルエンド２３，２４において巻線相互間の絶縁を確保する機能を有する。冷却ジャケット３０に設けられる供給部２５は、冷却オイル６０が冷却ジャケット３０側に供給されるオイル流入口で、排出部２６は、冷却ジャケット３０側に供給された冷却オイル６０が冷却ジャケット３０とステータコア２０のスロットと冷却ジャケット３１を循環して外部に排出されるオイル流出口である。
【００２４】
本実施形態では、供給部２５および排出部２６は、いずれも冷却ジャケット３０のジャケット側面３７に設けられている。ジャケット側面３７は、冷却ジャケット３０の円環形状に対応した曲面であり、中心軸１６に平行な面である。なお、冷却オイル６０は、コイルエンド２３の部分に供給されれば冷却機能と絶縁確保機能を満たせるので、冷却オイル６０の液面位置はコイルエンド２３の上端までとすることができる。つまり、冷却オイル６０は、リード線２７，２８，２９が引き出される開口部３２の形成位置よりも上方まで充填することができる。
【００２５】
ここでは、冷媒である冷却オイル６０として、車両に搭載されるトランスミッション装置を潤滑するＡＴＦと呼ばれる潤滑油を３相回転電機１０にも循環させて用いることができる。その場合は、供給部２５、排出部２６は、図示されていないトランスミッション装置の潤滑油経路に接続される。
【００２６】
図４〜図７をさらに参照して、冷却ジャケット３０の構成を詳説する。図４は、図２のＡ‐Ａ線断面図である。図５は、冷却ジャケット３０を抜き出して示した図であり、図６は、シール部材３３を抜き出して示した図である。図７は、冷却ジャケット３０を取り外した状態のステータ１４を示す側面図である。
【００２７】
図１〜図４に示すように、本実施形態では、冷却ジャケット３０から３本のリード線２７，２８，２９が外部に引き出されている。冷却ジャケット３０は、３本のリード線２７，２８，２９を外部に引き出すための１つの開口部３２と、当該開口部３２とリード線２７，２８，２９との隙間を塞ぐ１つのシール部材３３とを有する。つまり、リード線２７，２８，２９は、冷却ジャケット３０の内部に収容されるコイルエンド２３から開口部３２を通って外部に引き出される。
【００２８】
図５に示すように、開口部３２は、ジャケット側面３７に形成されている。本実施形態では、ジャケット側面３７のうち、ステータコア２０に取り付けられた状態で鉛直上方側に向く部分に開口部３２が形成される。開口部３２は、例えば、ジャケット側面３７のうち真上部分よりも水平方向寄りに形成されるが、開口部３２を真上部分に形成してリード線２７，２８，２９を鉛直方向に沿って引き出してもよい。開口部３２がジャケット側面３７に形成されることで、リード線２７，２８，２９は、ステータコア２０の径方向に沿って外部に引き出される。
【００２９】
開口部３２は、３本のリード線２７，２８，２９が挿通可能な開口面積（孔寸法）を有し、フランジ部４１ａ，４１ｂの間に位置するジャケット側面３７の一部を切断して設けられている。図５では、開口部３２とジャケット端面３８との間にジャケット側面３７の一部を残して切り欠いた形態を示している。開口面積は、油密性を高めるために、リード線２７，２８，２９が挿通可能な範囲で小さい方が好ましいが、シール部材３３の形状やサイズも考慮して設定されることが好ましい。
【００３０】
なお、ステータコア２０と冷却ジャケット３０とは、略円筒形状のステータコア２０から径方向に突出した固定部４０ａ，４０ｂ，４０ｃ（図７参照）と、当該各固定部に対応して設けられた冷却ジャケット３０のフランジ部４１ａ，４１ｂ，４１ｃとを、ボルト等の締結部材４２ａ，４２ｂ，４２ｃを用いてそれぞれ締結することで互いに固定されている。固定部４０ａ，４０ｂ，４０ｃおよびランジ部４１ａ，４１ｂ，４１ｃは、例えば、互いに等間隔で設けられる。
【００３１】
図６に示すように、シール部材３３は、リード線２７，２８，２９を通す挿通孔３４，３５，３６をそれぞれ有し、開口部３２に嵌め込まれて油密構造を形成する。シール部材３３としては、開口部３２とリード線２７，２８，２９との隙間を塞ぎ、油密構造を形成可能な部材であれば特に限定されないが、耐油性の高い部材であることが好ましい。例えば、耐油性に優れる硬質の樹脂部材や耐油性があり適度に弾性変形するゴム部材とすることが好適である。
【００３２】
シール部材３３は、複数の要素に分割できない一体構造である。シール部材３３は、例えば、２つの要素を接着剤等で結合した部材であってもよいが、より好ましくは、継ぎ目の存在しない一体成形物である。シール部材３３は、例えば、熱可塑性樹脂の射出成形により得られる一体成形物である。
【００３３】
シール部材３３は、ジャケット側面３７の曲面形状に合わせて湾曲したブロック状の樹脂部材である。シール部材３３のサイズは、例えば、開口部３２の寸法と同等又はやや小さく設定される。また、挿通孔３４，３５，３６の孔寸法は、対応するリード線２７，２８，２９のサイズ（径方向長さ）と同等又はやや小さく設定される。
【００３４】
シール部材３３には、嵌合溝３９を形成することができる。嵌合溝３９は、挿通孔３４，３５，３６が伸びる方向と交差する方向に沿って、ジャケット側面３７の曲面形状に合わせてやや湾曲して形成される。嵌合溝３９の幅は、ジャケット側面３７の厚みと同等に設定されることが好ましい。開口部３２の周囲のジャケット側面３７を嵌合溝３９に嵌め込むことで、例えば、油密性を高めることができ、シール部材３３の位置ズレを防止できる。
【００３５】
図７に示すように、３本のリード線２７，２８，２９は、開口部３２の内部側で互いに近接するように集められることが好ましい。図７に示す例では、中央のリード線２８に近接するように、リード線２７，２９が曲げられている。リード線２７，２８，２９をまとめてから開口部３２に通すことで、開口部３２の開口面積を小さくすることができ、油密性を高めることができる。開口部３２が小さくなると、シール部材３３のサイズも小さくなり、挿通孔３４，３５，３６の間隔が互いに近接する形態となる。リード線２７，２８，２９の間隔は、開口部３２の外部側において、外部装置（例えば、図示しない端子台）と接続し易い間隔に広げてもよい。
【００３６】
本実施形態では、シール部材３３をリード線２７，２８，２９に嵌め込んで、根元付近まで移動させた後、ステータコア２０の端部２１に冷却ジャケット３０を取り付けることで油密構造を形成する。冷却ジャケット３０は、開口部３２とシール部材３３とが一致するように、且つフランジ部４１ａ，４１ｂ，４１ｃと固定部４０ａ，４０ｂ，４０ｃとが一致するように位置合わせして、ステータコア２０に取り付けられる。シール部材３３は、その挿通孔３４，３５，３６に、リード線２７，２８，２９をそれぞれ通すように嵌め込まれる。このため、端子台にリード線２７，２８，２９を連結するための接続部５０，５１，５２は、シール部材３３を取り付けた後に設置される。
【００３７】
なお、リード線２７，２８，２９にシール部材３３を嵌め込んだ後、リード線２７，２８，２９に対して、接続部５０，５１，５２付きの配線材をそれぞれ溶接等により取り付けてもよい。例えば、開口部３２の外部側においてリード線２７，２８，２９の形状を直線状とし、配線材を用いて任意の方向に電気的接続経路を変更することもできる。このようにすれば、シール部材３３の嵌め込みが容易になる。
【００３８】
以上のように、回転電機１０の冷却ジャケット３０は、複数のリード線２７，２８，２９が外部に引き出される１つの開口部３２と、当該各リード線をそれぞれ通す複数の挿通孔３４，３５，３６を含み、リード線２７，２８，２９と開口部３２との隙間を塞ぐ一体構造のシール部材３３とを有する。シール部材３３は、例えば、継ぎ目のない一体成形物であり、冷却ジャケット３０の優れた油密性を実現する。複数のリード線２７，２８，２９が通されたシール部材３３は、ステータコア２０の端部２１と、冷却ジャケット３０とに挟み込まれて油密構造を形成する。これにより、冷却オイル６０が漏れることなく、複数のリード線２７，２８，２９を外部に引き出すことができる。
【００３９】
また、複数のリード線２７，２８，２９をまとめてから開口部３２に通し、シール部材３３の挿通孔３４，３５，３６の間隔が互いに近接した構成とすることで、開口部３２の開口面積を小さくすることができ、油密性をさらに高めることができる。
【００４０】
上記実施形態は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜設計変更することができる。
例えば、上記施形態では、冷却ジャケット３０とコイルエンド２３が中心軸１６を同心軸とする円環形状としたが、同心配置でなく、コイルエンド２３に対して、冷却ジャケット３０が上方に偏心配置されるものとしてもよい。また、冷却ジャケット３０は円形以外の環状形状であってもよい。
【００４１】
また、上記実施形態では、ジャケット側面３７に開口部３２を設けるものとして説明したが、ジャケット端面３８に開口部３２を設けて、リード線２７，２８，２９をステータコア２０の軸方向に沿って引き出した形態としてもよい。ここで、ジャケット端面３８とは、ステータコア２０の軸方向に沿った端に位置するジャケット壁面であり、ジャケット側面３７および中心軸１６に直交する面である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係る回転電機は、コイルエンドを冷却する回転電機に利用できる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  回転電機、１２  ロータ、１４  ステータ、１６  中心軸、２０  ステータコア、２１，２２  端部、２３，２４  コイルエンド、２５  供給部、２６  排出部、２７，２８，２９  リード線、３０，３１  冷却ジャケット、３２  開口部、３３  シール部材、３４，３５，３６  挿通孔、３７  ジャケット側面、３８  ジャケット端面、３９  嵌合溝、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ  固定部、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ  フランジ部、４２ａ，４２ｂ，４２ｃ  ４２ｃ  締結部材、５０，５１，５２  接続部、６０  冷却オイル。
【図１】
2012244701.tif 000003
【図２】
2012244701.tif 000004
【図３】
2012244701.tif 000005
【図４】
2012244701.tif 000006
【図５】
2012244701.tif 000007
【図６】
2012244701.tif 000008
【図７】
2012244701.tif 000009