(57)【要約】【課題】回転電機において、コイルエンド部により確実に冷却液を供給し、冷却効率を向上させる。【解決手段】コイルエンド部４１の上方に、当該コイルエンド部４１を冷却するための冷却液６０が貯留される貯留部５０が設けられる。貯留部５０の底面に設けられた冷却液６０を排出するための排出口５２と冷却ポイント４２の間には案内部材７０が設けられ、回転電機１０の姿勢が変化しても、当初設定した冷却ポイント４２に冷却液６０を供給することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータに巻回されるコイルと、
前記コイルのコイルエンド部を冷却する冷却液を貯える貯留部と、
を備える回転電機であって、
前記貯留部は、前記コイルエンド部よりも上方に位置し、前記冷却液を排出する排出口を有し、
一端が前記排出口に接続され、他端が前記コイルエンド部の特定冷却ポイントに接続されている案内部材を備えることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機であって、
前記貯留部内には、前記排出口の周辺に冷却液の流れを妨げる凹部または凸部を有することを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の回転電機であって、
前記ステータの軸方向に沿って配置され、前記コイルと前記ステータとを絶縁する絶縁紙を有し、前記案内部材は前記絶縁紙に接続されていることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項３に記載の回転電機であって、
前記絶縁紙と前記案内部材が一体成型され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、モータやジェネレータ等の回転電機に関し、特に、コイルの温度上昇を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータやジェネレータ等の回転電機のコイルに電流が流れると、コイルが発熱しコイルの温度が上昇する。コイルの温度が上昇すると、回転電機の運転効率（回転効率、発電効率）を低下させてしまう虞があるため、温度上昇するコイルを適切に冷却する必要がある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、コイルエンド部の鉛直方向上方から冷却油を滴下して、コイルエンド部に供給することにより、コイルエンド部を冷却する回転電機が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、略半円状の案内部材をコイルエンド部に沿って設けた回転電機が開示されている。特許文献２の回転電機によれば、コイルエンド部に供給された冷却媒体は、案内部材に沿って流れるため、振動や重力によってコイルエンド部の表面から離脱することがない。したがって、コイルエンド部に冷却媒体が均一に供給されるため、冷却効率を向上させることができる。
【０００５】
また、特許文献３には、コイルエンド部の頂上部周壁上にコイルエンド部を冷却するための冷却液を貯える冷却液槽を載置した回転電機が開示されている。特許文献３の回転電機によれば、冷却液を一旦冷却液槽に貯留し、冷却液槽に設けた冷却液供給口からコイルエンド部に冷却液を供給することが可能となるため、十分な量の冷却液をコイルエンド部に供給することができる。これにより、コイルエンド部の冷却効率を向上させることができる。
【０００６】
また、特許文献４には、コイルエンド部外周から鉛直方向上方に離間した位置に形成される複数の冷却液口を有する円弧状の樋を備える回転電機が開示されている。特許文献４の回転電機によれば、冷却液を一担樋に貯留し、冷却液口からコイルエンド部に冷却液を供給することが可能となるため、十分な量の冷却液をコイルエンド部に供給することができる。これによりコイルエンド部の冷却効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１１５６５１号公報
【特許文献２】特開２０１１−０３５９９２号公報
【特許文献３】特開２００５−２２９６７２号公報
【特許文献４】特開２００４−１８０３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１〜４のように、コイルエンド部の鉛直方向上方から冷却液を滴下してコイルエンド部に冷却液を供給する構成の回転電機では、回転電機の姿勢が変化した場合や、冷却液の粘土や流量が変化した場合には、コイルエンド部のうち当初設定した箇所に冷却液が供給されずに、安定した冷却効果を得ることができない虞がある。また、コイルエンド部のうち相対的に温度上昇が大きい特定部分に直接冷却液を供給することができない虞がある。
【０００９】
そこで、本発明は、回転電機の姿勢が変化した場合や、冷却液の粘度や流量が変化した場合であっても、当初設定した、コイルエンド部のうち相対的に温度上昇が大きい特定部分に冷却液を直接供給することが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】
【００１０】
（１）本発明は、ステータに巻回されるコイルと、前記コイルのコイルエンド部を冷却する冷却液を貯える貯留部と、を備える回転電機であって、前記貯留部は、前記コイルエンド部よりも上方に位置し、前記冷却液を排出する排出口を有し、一端が前記排出口に接続され、他端が前記コイルエンド部の特定冷却ポイントに接続されている案内部材を備えることを特徴とする。
【００１１】
（２）上記（１）の回転電機において、前記貯留部内には、前記排出口の周辺に冷却液の流れを妨げる凹部または凸部を有することが好ましい。
【００１２】
（３）上記（１）または（２）の回転電機において、前記ステータの軸方向に沿って配置され、前記コイルと前記ステータとを絶縁する絶縁紙を有し、前記案内部材は前記絶縁紙に接続されていることが好ましい。
【００１３】
（４）上記（３）の回転電機において、前記絶縁紙と前記案内部材が一体成型されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、回転電機の姿勢が変化した場合や、冷却液の粘度や流量が変化した場合であっても、当初設定した箇所に冷却液を安定して供給することができるため、安定した冷却効果を得ることができる。さらに、本発明によれば、コイルエンド部のうち相対的に温度上昇の大きい特定部分に直接冷却液を供給することができるため、冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る回転電機の構成の一例を示す正面模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る回転電機におけるスロット周辺の様子を示す図である。
【図３】回転電機の姿勢が変化した場合における、貯留部内の冷却液の様子を示した模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係る貯留部の上面模式図である。
【図５】本発明の実施形態に係る貯留部の変形例を示す模式図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る回転電機の側面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基づき本発明の好適な実施形態について、自動車等の車両に搭載されるモータを例にとり説明する。
【００１７】
―第１の実施形態―
図１は、本実施形態に係る回転電機１０の構成の一例を示す正面模式図であり、図２は、本発明の実施形態に係る回転電機１０における、ステータ３０に設けられたスロット３１周辺の様子を示す図である。
【００１８】
本実施形態における回転電機１０は、回転軸芯を中心に回転自在なロータ２０、円筒状であって、複数のスロット３１が内周に設けられたステータ３０、複数のスロット３１に配置されているコイル４０、冷却液６０を貯留する貯留部５０及び貯留部８０、冷却液６０の流路を成す案内部材７０、ステータ３０及びコイル４０を絶縁するための絶縁紙７１、ポンプ９０、配管９１及び９２、を備える。
【００１９】
本実施形態における回転電機１０は、図１に示すように、内側にロータ２０、外側にステータ３０を配し、通常使用状態では回転軸が略水平となるように設置される。ロータ２０は図示しない磁石を備えており、ステータ３０は、例えば鉄損の低い電磁鋼から成り、さらに鉄損を少なくするために電磁鋼板を積層して形成される。コイル４０は導線から成り、ステータ３０の軸方向端部から張り出す部分であるコイルエンド部４１を含む。図１に示す、コイルエンド部４１の特定部分である冷却ポイント４２は、コイルエンド部４１のうち相対的に温度上昇が大きい部分である。絶縁紙７１は、図２に示すように、ステータ３０及びコイル４０が接触して回転電機１０が正しく動作できなくなることを防ぐために、コイル４０とステータ３０との間に配置される。
【００２０】
貯留部５０は、コイルエンド部４１の上方に設けられている。貯留部５０は、コイルエンド部４１の鉛直方向上方に設けられる必要はないが、後述するように、重力の作用を利用して冷却液６０を冷却ポイント４２に供給するため、少なくとも冷却ポイント４２を含む水平面よりも上方に設けられる必要がある。図１に示すように、貯留部５０の底面には、冷却液６０を排出するための複数の排出口５２が設けられている。貯留部８０は、コイルエンド部４１の鉛直方向下方に設けられており、貯留部８０とポンプ９０の吸引側との間は配管９２により接続され、ポンプ９０の吐出側と貯留部５０との間は配管９１により接続されている。
【００２１】
案内部材７０は、排出口５２から冷却ポイント４２へ流れる冷却液６０の流路を成し、案内部材７０の一端は排出口５２に接続され、他端は冷却ポイント４２に接続される。接続するための手段としては、接着剤等を用いた接着、圧着等が考えられる。案内部材７０の材質は、紙や耐熱スポンジ等のように、冷却液６０を染み込ませて冷却ポイント４２に供給するものや、難燃性プラスチック等のように、冷却液６０を染み込ませずに冷却ポイント４２に供給するものが考えられる。案内部材７０の形状は、その材質が冷却液６０を染み込ませることができる場合は、樋状や縄状であってもよいが、その材質が冷却液６０を染み込ませることができない場合には、回転電機１０の姿勢が変化した場合に冷却液６０が脱落することが無いようにするため、円筒状とすることが望ましい。なお、全ての排出口５２に案内部材７０を接続しなくてもよい。
【００２２】
以下、本実施形態の動作について説明する。
【００２３】
本実施形態における回転電機１０が動作するとき、コイル４０が発熱し、コイルエンド部４１の温度が上昇する。そこで、本実施形態では、貯留部５０に貯留された冷却液６０を、案内部材７０を流路として冷却ポイント４２に供給する。また、貯留部５０をコイルエンド部４１の鉛直方向上方に設け、案内部材７０が接続されていない排出口５２から冷却液６０を滴下することによってコイルエンド部４１に供給することもできる。このように、冷却液６０をコイルエンド部４１に供給することにより、コイルエンド部４１を冷却することができる。
【００２４】
コイルエンド部４１に供給された後落下する冷却液６０を貯留部８０に貯留する。ポンプ９０により、貯留部８０に貯留された冷却液６０を吸引し、配管９１及び９２を経路として、冷却液６０を貯留部５０に排出する。なお、図１における破線矢印は、冷却液６０の流れの一例を示したものである。
【００２５】
本実施形態では、案内部材７０が冷却液６０の流路として、排出口５２と冷却ポイント４２との間に設けられているため、回転電機の姿勢が変化した場合や、冷却液の粘度や流量が変化した場合であっても、重力や水勢等の影響を受けることなく、当初設定した冷却ポイント４２に冷却液６０を安定して供給することができ、冷却効率を向上させることができる。また、コイルエンド部４１の鉛直方向上方から冷却液６０を滴下するだけでは直接冷却液６０を供給することができない部分にも、案内部材７０を設置すれば、直接冷却液６０を供給することが可能になる。例えば、コイルエンド部４１の鉛直方向上方から冷却液６０を滴下するだけでは、コイルエンド部４１のうち、ロータ１０の回転軸よりも下の箇所には、冷却液６０を直接供給しにくいが、本実施例のように、案内部材７０を当該箇所に設置することによって、当該箇所に直接冷却液６０を供給することができ、冷却効率を向上させることができる。
【００２６】
図３（ａ）は、回転電機１０の姿勢が変化した場合における、貯留部５４内の冷却液６０の様子を示した模式図である。図３（ａ）に示す貯留部５４内には、後述するような冷却液６０の流れを妨げる凸部が設けられていないものである。このような貯留部５４では、図３（ａ）に示すように、登坂時等で車体の姿勢が変化し、回転電機の姿勢が変化した場合、貯留部５４内の冷却液６０は貯留部５４の一部へ偏ってしまい、全ての排出口５２から冷却液６０を排出できなくなる。これにより、当初設定した冷却ポイント４２に冷却液６０を十分に供給できなくなってしまう虞がある。一方、図３（ｂ）は、回転電機１０の姿勢が変化した場合における、排出口５２の周辺に、凸部５１を設けた貯留部５０内の冷却液６０の様子を示した模式図である。図３（ｂ）に示すように、貯留部５０内には、排出口５２の周辺に冷却液６０の流れを妨げる凸部５１が形成されており、回転電機１０の姿勢が変化した場合であっても、凸部５１によって冷却液６０が堰き止められるため、より多くの排出口５２周辺に冷却液６０が留まり、より多くの排出口５２から冷却液６０を効率的に排出することができる。このように、回転電機の姿勢が変化した場合であっても、冷却液６０をより多くの排出口５２から排出できるよう、全ての排出口５２の周辺に、貯留部５０内に突出する凸部５１が設けられることが望ましい。
【００２７】
図４（ａ）、（ｂ）は、凸部５１が設けられた貯留部５０の上面図である。凸部５１の形状は、図４（ａ）に示すように、排出口５２を介して対向するように設けられる壁状のものでもよいし、図４（ｂ）に示すように、排出口５２を囲う形状のものでもよい。凸部５１の高さは、全ての排出口５２に冷却液６０が供給されるようにするため、貯留部５０の側壁の高さより低くし、冷却液６０の流量が多い場合に冷却液６０が凸部５１を越えて流れるようにしておくのが望ましい。なお、図４においては、排出口５２は円形状となっているが、排出口５２の形状はこれに限られるものではない。
【００２８】
図５は、貯留部の変形例を示す模式図である。図５に示す貯留部５５は、貯留部５５の底面に凹部５３を設け、その凹部５３の底面に排出口５２を設けたものである。貯留部内に突出する凸部に代えて、排出口５２周辺の貯留部内に凹部を設けても、回転電機の姿勢が変化したときに貯留部５５に設けられた凹部５３に冷却液６０が留まるため、凸部５１を有する貯留部５０を用いたときと同じように、より多くの排出口５２から冷却液６０を排出することができる。
【００２９】
―第２の実施形態―
図６は、第２の実施形態に係る回転電機１１の側面図である。なお、図６では、貯留部５０が２カ所のコイルエンド部４１の鉛直方向上方にそれぞれ対応して設けられているが、２つの貯留部５０を併合して、１つの貯留部から２カ所のコイルエンド部４１に冷却液を供給してもよい。
【００３０】
これまで、案内部材７０を冷却ポイント４２に接続する例について説明したが、第２の実施形態の回転電機１１では、案内部材７０が冷却ポイント近傍の絶縁紙７１に接続されている。案内部材７０と絶縁紙７１を接続すること以外の構成要素については、第１実施形態と同様であるので、重複する説明は省略する。図６に示すように、絶縁紙７１は、ステータ３０の軸方向に沿って配置されているため、案内部材７０と絶縁紙７１を接続することによって、冷却ポイント４２に供給された冷却液６０を、絶縁紙７１を流路としてコイル４０の軸方向へも供給することができる。これにより、冷却ポイント４２を冷却しつつ、コイル４０の軸方向内部も冷却することができ、冷却効率をさらに向上させることができる。
【００３１】
また、第２の実施形態の回転電機１１において、案内部材７０を絶縁紙で形成することによって、案内部材７０と絶縁紙７１とを一体成型することができる。絶縁紙７１と案内部材７０とを一体成型することにより、冷却効率を向上させつつ、回転電機の製造コストを抑えることができる。
【００３２】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、等価な範囲で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１０，１１  回転電機、２０  ロータ、３０  ステータ、３１  スロット、３２  ティース、４０  コイル、４１  コイルエンド、４２  冷却ポイント、５０，５４，５５，８０  貯留部、５１  凸部、５２  排出口、５３  凹部、６０  冷却液、７０  案内部材、７１  絶縁紙、９０  ポンプ、９１，９２  配管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2013038942.tif 000005
【図４】
2013038942.tif 000006
【図５】
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【図６】
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