(57)【要約】【課題】所望のコイルエンドの位置に冷却媒体を供給することが可能なコイルエンドの冷却機構を備える回転電機を提供する。【解決手段】内部冷却媒体管２０は、内部開口部１１ｃが設けられる対向内壁面１１ｄに対して第１ブラケット３０を用いて固定され、対向内壁面１１ｄには、内部開口部１１ｃを含むように環状溝１１ｓが設けられ、内部冷却媒体管２０には、環状溝１１ｓに連通する第２貫通孔ｈ２が設けられ、第１ブラケット３０には、環状溝１１ｓおよび第２貫通孔ｈ２に連通し、ケース１１の内側に通じる冷却媒体供給用溝３０ｓが設けられ、第２貫通孔ｈ２、環状溝１１ｓおよび冷却媒体供給用溝３０ｓを通じて、コイルエンドに向けて冷却媒体Ｆ２が供給される。【選択図】図４
2012217233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を有するロータと、
前記ロータを内部に配置し、環状のコイルエンドを有するステータと、
前記ロータおよび前記ステータを収容するケースと、
前記回転軸が延びる方向において、前記コイルエンドが対向する前記ケースの対向側壁の内部に設けられ、前記ケースの外部に向けて開口する外部開口部、および、前記対向側壁の前記コイルエンドが対向する対向内壁面に向けて開口する内部開口部を有する冷却媒体通路と、
前記ケースの外側において、前記外部開口部に連結され、前記冷却媒体通路内に冷却媒体を導入する外部冷却媒体管と、
前記ケースの内側において、前記内部開口部に連結され、前記冷却媒体通路内に導入された前記冷却媒体を、前記回転軸を挟んで前記内部開口部とは略反対側に位置する領域の前記コイルエンドに向けて案内するための内部冷却媒体管と、を備え、
前記内部冷却媒体管は、前記内部開口部が設けられる前記対向内壁面に対して板状ブラケットを用いて固定され、
前記対向内壁面には、前記内部開口部を含むように環状溝が設けられ、
前記内部冷却媒体管には、前記環状溝に連通する貫通孔が設けられ、
前記板状ブラケットには、前記環状溝および前記貫通孔に連通し、前記ケースの内側に通じる冷却媒体吐出通路が設けられ、
前記貫通孔、前記環状溝および前記冷却媒体吐出通路を通じて、前記コイルエンドに向けて前記冷却媒体が供給される、回転電機。
【請求項２】
前記冷却媒体吐出通路は、一端が前記貫通孔および前記環状溝に通じ、他端が前記ケースの内側に通じる、前記板状ブラケットの前記対向内壁面側に設けられた冷却媒体供給用溝である、請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記冷却媒体吐出通路は、一端が前記貫通孔および前記環状溝に通じ、他端が前記ケースの内側に通じる、冷却媒体供給用貫通孔である、請求項１に記載の回転電機。
【請求項４】
前記冷却媒体吐出通路は、複数設けられている、請求項１から３のいずれかに記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータのコイルエンドに向けて冷却媒体を供給する機構を備える回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータとステータとを備える回転電機において、ステータのコイルエンドを冷却するために、ステータのコイルエンドに向けて冷却媒体を供給する機構を備える回転電機が、下記特許文献１から特許文献３に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２５３２６３号公報
【特許文献２】特開２００７−３１２５６９号公報
【特許文献３】特開２００９−０１７７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のいずれの特許文献に開示される機構においても、表面が円筒形状の管の表面に冷媒吐出孔を設け、この冷媒吐出孔から冷却媒体をステータのコイルエンドに供給している。しかしながら、曲面である管の表面に精度良く冷媒吐出孔を設けるには、平板上に孔を設ける場合に比べて作業が複雑になり、所望の位置に正確に冷却媒体を吐出させることができない場合が考えられる。
【０００５】
したがって、この発明は上記課題に鑑みてなされたもので、この発明の目的は、所望のコイルエンドの位置に冷却媒体を供給することが可能なコイルエンドの冷却機構を備える回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に基づいた回転電機においては、回転軸を有するロータと、上記ロータを内部に配置し、環状のコイルエンドを有するステータと、上記ロータおよび上記ステータを収容するケースと、上記回転軸が延びる方向において、上記コイルエンドが対向する上記ケースの対向側壁の内部に設けられ、上記ケースの外部に向けて開口する外部開口部、および、上記対向側壁の上記コイルエンドが対向する対向内壁面に向けて開口する内部開口部を有する冷却媒体通路と、上記ケースの外側において、上記外部開口部に連結され、上記冷却媒体通路内に冷却媒体を導入する外部冷却媒体管と、上記ケースの内側において、上記内部開口部に連結され、上記冷却媒体通路内に導入された上記冷却媒体を、上記回転軸を挟んで上記内部開口部とは略反対側に位置する領域の上記コイルエンドに向けて案内するための内部冷却媒体管とを備える。
【０００７】
上記内部冷却媒体管は、上記内部開口部が設けられる上記対向内壁面に対して板状ブラケットを用いて固定され、上記対向内壁面には、上記内部開口部を含むように環状溝が設けられ、上記内部冷却媒体管には、上記環状溝に連通する貫通孔が設けられ、上記板状ブラケットには、上記環状溝および上記貫通孔に連通し、上記ケースの内側に通じる冷却媒体吐出通路が設けられ、上記貫通孔、上記環状溝および上記冷却媒体吐出通路を通じて、上記コイルエンドに向けて上記冷却媒体が供給される。
【０００８】
他の形態において、上記冷却媒体吐出通路は、一端が上記貫通孔および上記環状溝に通じ、他端が上記ケースの内側に通じる、上記板状ブラケットの上記対向内壁面側に設けられた冷却媒体供給用溝である。
【０００９】
他の形態において、上記冷却媒体吐出通路は、一端が上記貫通孔および上記環状溝に通じ、他端が上記ケースの内側に通じる、冷却媒体供給用貫通孔である。
【００１０】
他の形態において、上記冷却媒体吐出通路は、複数設けられる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に基づいた回転電機によれば、所望のコイルエンドの位置に冷却媒体を供給することが可能なコイルエンドの冷却機構を備える回転電機を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態における回転電機の内部構造を示す部分拡大断面図である。
【図２】実施の形態における回転電機に用いられる内部冷却媒体管、第１ブラケットおよび第２ブラケットの構造を示す図である。
【図３】実施の形態における回転電機に用いられる内部冷却媒体管と第１ブラケットとの構造を示す部分拡大図である。
【図４】図１中のＩＶ領域の拡大断面図である。
【図５】実施の形態における回転電機のケースの対向内壁面に設けられる内部開口部を示す拡大図である。
【図６】実施の形態における内部冷却媒体管に設けられる貫通孔を示す図である。
【図７】図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図である。
【図８】他の実施の形態における回転電機に用いられる内部冷却媒体管と第１ブラケットとの構造を示す部分拡大図である。
【図９】他の実施の形態における図１中のＩＶ領域に対応する拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に基づいた実施の形態における回転電機について、以下、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。また、各実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。
【００１４】
図１は、実施の形態における回転電機の内部構造を示す部分拡大断面図である。この回転電機１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能な二次電池（バッテリ）から電力供給されるモータとを動力源とするハイブリッド自動車に搭載されたモータである。回転電機とは、電力が供給されてモータとしての機能と、発電機（ジェネレータ）としての機能との少なくとも一方の機能を有するモータジェネレータを意味する。
【００１５】
図１を参照して、回転電機１は、ロータ１３と、ロータ１３の外周上に配置され、環状のコイルエンド１４ｅを有するステータ１４とを備える。ロータ１３は、回転の中心線に沿って延びる回転軸１２に設けられている。回転軸１２は、ロータ１３と共に中心線を中心に回転する。ロータ１３およびステータ１４は、ケース１１に収容されている。
【００１６】
回転軸１２が延びる方向において、コイルエンド１４ｅが対向するケース１１の対向側壁１１ａの内部には、冷却媒体通路１１ｈが設けられている。冷却媒体通路１１ｈは、ケース１１の外部に向けて開口する外部開口部１１ｂ、および、対向側壁１１ａのコイルエンド１４ｅが対向する対向内壁面１１ｄに向けて開口する内部開口部１１ｃを有する。
【００１７】
ケース１１の外側においては、冷却媒体通路１１ｈの外部開口部１１ｂに、冷却媒体通路１１ｈ内に冷却媒体Ｆ１を導入する外部冷却媒体管２１が連結されている。外部冷却媒体管２１には、冷却媒体Ｆ１を外部冷却媒体管２１に送り込むためのポンプＰが連結されている。
【００１８】
なお、本実施の形態においては、冷却媒体Ｆ１としては、機械油等のオイルが用いられるが、絶縁性を有するものであれば、オイルに限定されない。また、ポンプＰとしては、ロータ１３の回転にともなって作動するギアポンプが用いられているが、特に限定されるものではない。たとえば、電動ポンプを用いてもかまわない。
【００１９】
ケース１１の内側においては、内部開口部１１ｃに連結され、冷却媒体通路１１ｈ内に導入された冷却媒体Ｆ１を、回転軸１２を挟んで内部開口部１１ｃとは略反対側に位置する領域のコイルエンド１４ｅに向けて案内するための内部冷却媒体管２０が配置されている。
【００２０】
本実施の形態では、一例として回転軸１２が略水平状態となるように図示しており、内部開口部１１ｃは、回転軸１２よりも下側に設けられ、内部冷却媒体管２０により、回転軸１２よりも上側に位置する領域のコイルエンド１４ｅに向けて冷却媒体Ｆ１を供給している。内部冷却媒体管２０は、内部開口部１１ｃが設けられる対向内壁面１１ｄに対して固定されている。
【００２１】
次に、図２から図７を参照して、内部冷却媒体管２０を対向内壁面１１ｄに対して固定する構成について説明する。なお、図２は、内部冷却媒体管２０、第１ブラケット３０および第２ブラケット４０の構造を示す図、図３は、内部冷却媒体管２０と第１ブラケット３０との構造を示す部分拡大図、図４は、図１中のＩＶ領域の拡大断面図、図５は、対向内壁面１１ｄに設けられる内部開口部１１ｃを示す拡大図、図６は、内部冷却媒体管２０に設けられる第２貫通孔ｈ２を示す図、図７は、図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図である。
【００２２】
図２を参照して、内部冷却媒体管２０は、回転軸１２よりも下側に設けられた内部開口部１１ｃから、回転軸１２よりも上側に位置する領域のコイルエンド１４ｅに向けて冷却媒体Ｆ１を供給するために、回転軸１２を避けるように略中央部が屈曲した形状を有している。
【００２３】
内部冷却媒体管２０の一端側（図の上部側）は、図２中の紙面に対して垂直方向の手前側に折り曲げられ、図１に示すように、コイルエンド１４ｅの上側に延在する領域を有する。このコイルエンド１４ｅの上側に延在する領域には、コイルエンド１４ｅの上側に冷却媒体Ｆ１を供給するための第１貫通孔ｈ１が、下方に向け角度をずらして２箇所設けられている。
【００２４】
また、内部冷却媒体管２０の回転軸１２の上部側には、第２ブラケット４０が取り付けられている。第２ブラケット４０には、ボルト孔４０ｈが設けられている。このボルト孔４０ｈを利用して、予め対向内壁面１１ｄに設けられたボルト固定用の雌ねじ溝（図示省略）にボルト５０（図１参照）を螺合する。これにより、第２ブラケット４０を用いて、内部冷却媒体管２０の上側が対向内壁面１１ｄに固定される。
【００２５】
図３から図５を参照して、内部冷却媒体管２０の他端側（図の下部側）には、陸上トラック形状の板状部材から形成された第１ブラケット３０が取り付けられている。この第１ブラケット３０には、ボルト孔３０ｈが設けられている。このボルト孔３０ｈを利用して、予め対向内壁面１１ｄに設けられたボルト固定用の雌ねじ溝１１ｔ（図５参照）にボルト５０（図１参照）を螺合する。これにより、第１ブラケット３０を用いて、内部冷却媒体管２０の下端が対向内壁面１１ｄに固定される。
【００２６】
第１ブラケット３０には、内部冷却媒体管２０の他端部を通過させるための連結用開口３０ａが設けられている。内部冷却媒体管２０と第１ブラケット３０とは、連結用開口３０ａに内部冷却媒体管２０の他端部の一部を通過させた状態で溶接等により相互に固定されている。
【００２７】
図４および図５を参照して、第１ブラケット３０から突出した内部冷却媒体管２０の他端部は、対向内壁面１１ｄに設けられた内部開口部１１ｃから冷却媒体通路１１ｈ内に挿入される。また、対向内壁面１１ｄには、内部開口部１１ｃを含むように環状溝１１ｓが設けられている。この環状溝１１ｓには、シールリングを収容することができるが、本実施の形態では、シールリングを収容せずに、冷却媒体Ｆ１を通過させるための領域として用いている。
【００２８】
また、図６および図７を参照して、内部冷却媒体管２０の他端部には、冷却媒体Ｆ１をコイルエンド１４ｅの下側に供給するための第２貫通孔ｈ２が、下方を向けて角度をずらして２箇所設けられている。
【００２９】
再び、図３および図４を参照して、第２貫通孔ｈ２は、環状溝１１ｓおよび後述の冷却媒体供給用溝３０ｓに連通する位置に設けられている。第１ブラケット３０の対向内壁面１１ｄ側には、一端が第２貫通孔ｈ２および環状溝１１ｓに通じ、他端がケース１１の内側に通じる冷却媒体供給用溝３０ｓが、２箇所設けられている。
【００３０】
次に、図４を参照して、内部冷却媒体管２０の第１ブラケット３０における冷却媒体Ｆ１の流れについて説明する。外部冷却媒体管２１から冷却媒体通路１１ｈ内に導入された冷却媒体Ｆ１は、内部冷却媒体管２０に沿って流れる。この際、内部冷却媒体管２０には第２貫通孔ｈ２が設けられるとともに、この第２貫通孔ｈ２に連通する環状溝１１ｓ、さらに、第２貫通孔ｈ２および環状溝１１ｓに通じる冷却媒体供給用溝３０ｓが第１ブラケット３０に設けられている。
【００３１】
これにより、第２貫通孔ｈ２、環状溝１１ｓ、および冷却媒体供給用溝３０ｓによって冷却媒体吐出通路が形成されることとなる。その結果、この冷却媒体吐出通路を通じて、冷却媒体Ｆ１の一部の冷却媒体Ｆ２が、コイルエンド１４ｅ下方側の内面に向けて供給することが可能となる。また、内部冷却媒体管２０に導入された冷却媒体Ｆ１は、上方に設けられた第１貫通孔ｈ１からコイルエンド１４ｅ上方側の上面に向けて供給される。その結果、コイルエンド１４ｅの上方側と下方側との両方を冷却媒体Ｆ１，Ｆ２を用いて冷却することが可能となり、コイルエンドの上方側と下方側との間における温度乖離（温度ムラ）の発生を抑制することが可能となる。
【００３２】
なお、ケース１１の対向内壁面１１ｄへの環状溝１１ｓの加工は、機械加工により精度良く容易に形成することができる。また、第１ブラケット３０への冷却媒体供給用溝３０ｓの加工も、機械加工により精度良く容易に形成することができる。
【００３３】
その結果、内部冷却媒体管２０に設けられる第１貫通孔ｈ１に多少の製造誤差が生じた場合であっても、図４の断面に表れるように、その誤差を環状溝１１ｓおよび冷却媒体供給用溝３０ｓにより吸収することができる。また、冷却媒体供給用溝３０ｓは位置の精度が高く形成されていることから、冷却媒体供給用溝３０ｓを通じて突出される冷却媒体Ｆ２も、コイルエンド１４ｅ下方側の内面に対して位置精度良く吐出させることができる。
【００３４】
このように、本実施の形態における回転電機１によれば、容易な加工技術を用いて、所望のコイルエンド１４ｅの位置に冷却媒体Ｆ１，Ｆ２を供給することが可能なコイルエンド１４ｅの冷却機構を備える回転電機１を提供することを可能としている。
【００３５】
なお、上記実施の形態においては、冷却媒体吐出通路を形成するために第１ブラケット３０に冷却媒体供給用溝３０ｓを採用した場合について説明したが、これに限定されるものではない。たとえば、図８および図９に示すように、第１ブラケット３０に環状溝１１ｓに通じる冷却媒体供給用貫通孔３１ｈを設けるようにしても良い。
【００３６】
この構成によっても、第２貫通孔ｈ２、環状溝１１ｓ、および冷却媒体供給用貫通孔３１ｈによって冷却媒体吐出通路が形成されることとなる。その結果、この冷却媒体吐出通路を通じて、冷却媒体Ｆ１の一部の冷却媒体Ｆ２が、コイルエンド１４ｅ下方側の内面に向けて供給することが可能となる。
【００３７】
なお、冷却媒体供給用溝３０ｓおよび冷却媒体供給用貫通孔３１ｈの数量および位置については、図示する数量および位置に限定されない。数量を３以上設けることも可能であり、位置についても、内部冷却媒体管２０の下側でなく上側に設けることも可能である。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３９】
１  回転電機、１１  ケース、１１ａ  対向側壁、１１ｂ  外部開口部、１１ｃ  内部開口部、１１ｄ  対向内壁面、１１ｈ  冷却媒体通路、１１ｓ  環状溝、１１ｔ  雌ねじ溝、１２  回転軸、１３  ロータ、１４  ステータ、１４ｅ  コイルエンド、２０  内部冷却媒体管、２１  外部冷却媒体管、３０  第１ブラケット、３０ａ  連結用開口、３０ｈ，４０ｈ  ボルト孔、３０ｓ  冷却媒体供給用溝、３１ｈ  冷却媒体供給用貫通孔、４０  第２ブラケット、５０  ボルト、Ｆ１，Ｆ２  冷却媒体、ｈ１  第１貫通孔、ｈ２  第２貫通孔、Ｐ  ポンプ。
【図１】
2012217233.tif 000003
【図２】
2012217233.tif 000004
【図３】
2012217233.tif 000005
【図４】
2012217233.tif 000006
【図５】
2012217233.tif 000007
【図６】
2012217233.tif 000008
【図７】
2012217233.tif 000009
【図８】
2012217233.tif 000010
【図９】
2012217233.tif 000011