(57)【要約】【課題】簡易な構造でステータコイルの冷却性能を向上させる。【解決手段】ロータ２０の軸方向外側端には、複数のエンドプレート３０−１，３０−２が軸方向に積層され、各エンドプレート３０−１，３０−２に冷媒流出路４２−１，４２−２が形成されていることで、冷媒流出路４２−１，４２−２が軸方向における複数箇所に形成され、冷却油が軸方向の複数箇所から流出する。これによって、コイルエンド部１２ａの軸方向の広範囲に冷却油を供給することが容易となり、冷却油がかかるコイルエンド部１２ａの面積を増加させることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアにコイルが配設され、コイルがステータコアより軸方向外側に張り出したコイルエンド部を有するステータと、
内周側にロータシャフトが固定され、外周側にステータが対向配置されたロータと、
ロータの軸方向外側端に設けられ、ロータと連動して回転するエンドプレートと、
を備え、
複数のエンドプレートが軸方向に積層され、各エンドプレートに冷媒流出路が形成されていることで、冷媒流出路が軸方向における複数箇所に形成されており、
ロータシャフト内、またはロータとロータシャフト間に形成された冷媒路から各エンドプレートの冷媒流出路に液体冷媒が供給され、各エンドプレートの冷媒流出路からコイルエンド部へ液体冷媒が流出する、回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機であって、
各エンドプレートの冷媒流出路の周方向位置が互いに異なるよう複数のエンドプレートが所定の回転位置で積層されている、回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に関し、特にステータコイルの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１の回転電機では、ロータの軸方向外側端にエンドプレートが設けられ、エンドプレートの軸方向外側端には径方向位置が互いに異なる複数の冷却液噴出口が形成されている。各冷却液噴出口から冷却液がステータのコイルエンド部へ噴出することで、ステータコイルの冷却が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７３２８５号公報
【特許文献２】特開２００９−１９５０８２号公報
【特許文献３】特開２００９−２７３２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、ステータのコイルエンド部に冷却液を供給するために、径方向位置が互いに異なる複数の冷却液噴出口をエンドプレートの軸方向外側端に設けている。しかし、径方向位置が互いに異なる複数の冷却液噴出口からコイルエンド部の軸方向の広範囲に冷却液を供給することは困難である。その結果、ステータコイルの冷却性能が低下しやすくなる。
【０００５】
本発明は、簡易な構造でステータコイルの冷却性能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る回転電機は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明に係る回転電機は、ステータコアにコイルが配設され、コイルがステータコアより軸方向外側に張り出したコイルエンド部を有するステータと、内周側にロータシャフトが固定され、外周側にステータが対向配置されたロータと、ロータの軸方向外側端に設けられ、ロータと連動して回転するエンドプレートと、を備え、複数のエンドプレートが軸方向に積層され、各エンドプレートに冷媒流出路が形成されていることで、冷媒流出路が軸方向における複数箇所に形成されており、ロータシャフト内、またはロータとロータシャフト間に形成された冷媒路から各エンドプレートの冷媒流出路に液体冷媒が供給され、各エンドプレートの冷媒流出路からコイルエンド部へ液体冷媒が流出することを要旨とする。
【０００８】
本発明の一態様では、各エンドプレートの冷媒流出路の周方向位置が互いに異なるよう複数のエンドプレートが所定の回転位置で積層されていることが好適である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、軸方向に積層された複数のエンドプレートの各々に冷媒流出路が形成され、軸方向の複数箇所に形成された冷媒流出路からコイルエンド部へ液体冷媒が流出することで、コイルエンド部の軸方向の広範囲に冷却油を供給することが容易となる。その結果、簡易な構造でステータコイルの冷却性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る回転電機の構成例を示す縦断面図である。
【図２】ロータ２０及びエンドプレート３０−１，３０−２を軸方向に分解した構成例を示す斜視図である。
【図３】エンドプレート３０−１からの冷却油によるコイルエンド部１２ａの冷却を説明する図である。
【図４】エンドプレート３０−２からの冷却油によるコイルエンド部１２ａの冷却を説明する図である。
【図５】ロータ２０及びエンドプレート３０−１〜３０−４を軸方向に分解した構成例を示す斜視図である。
【図６】エンドプレート３０−１からの冷却油によるコイルエンド部１２ａの冷却を説明する図である。
【図７】エンドプレート３０−２からの冷却油によるコイルエンド部１２ａの冷却を説明する図である。
【図８】エンドプレート３０−３からの冷却油によるコイルエンド部１２ａの冷却を説明する図である。
【図９】エンドプレート３０−４からの冷却油によるコイルエンド部１２ａの冷却を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１２】
図１，２は、本発明の実施形態に係る回転電機の概略構成を示す図である。図１は回転電機の縦断面図を示し、図２はロータ２０及びエンドプレート３０を軸方向に分解した斜視図を示す。図１では、回転電機の上半分の構成だけ図示しているが、図示を省略している下半分の構成も上半分と同様の構成である。回転電機においては、ロータ２０の外周側にステータ１０が配置され、ロータ２０とステータ１０が径方向に空隙（磁気的ギャップ）を空けて対向配置されている。ステータ１０は、ステータコア１１と、ステータコア１１に配設されたステータコイル１２とを含む。ステータコイル１２は、ステータコア１１より軸方向外側に張り出したコイルエンド部１２ａを有する。ロータ２０は、ロータコア２１と、周方向に互いに間隔をおいて（等間隔で）ロータコア２１に配設された複数の永久磁石２２とを含む。ロータコア２１の内周側にはシャフト嵌合穴が軸方向に沿って形成され、ロータシャフト１６がシャフト嵌合穴に嵌められた状態でロータ２０に固定されている。ロータシャフト１６はベアリング（図示せず）等を介してケース１５に回転自在に支持され、ロータ２０がロータシャフト１６とともにステータ１０に対し回転自在となっている。
【００１３】
ロータシャフト１６内には冷媒路１７が形成されている。さらに、ロータコア２１の内周面に溝が軸方向に沿って複数形成されていることで、軸方向に沿って延びる複数（図２の例では４つ）の冷媒路１８−１〜１８−４がロータ２０（ロータコア２１）とロータシャフト１６間に形成されている。複数の冷媒路１８−１〜１８−４は、周方向に互いに間隔をおいて（等間隔で）配置され、ロータシャフト１６に形成された連通路１９を介してロータシャフト１６内の冷媒路１７に連通する。なお、ロータシャフト１６の外周面に溝を軸方向に沿って形成することで、軸方向に沿って延びる冷媒路１８−１〜１８−４をロータコア２１とロータシャフト１６間に形成することも可能である。
【００１４】
ロータ２０の軸方向外側端には、エンドプレート３０が複数（図１，２の例では２枚）設けられており、複数のエンドプレート３０が軸方向に積層されている。各エンドプレート３０は同一形状であり、いずれも内周側にシャフト嵌合穴２９が形成された円環形状である。各エンドプレート３０のシャフト嵌合穴２９にロータシャフト１６が嵌められた状態で、各エンドプレート３０がロータシャフト１６に固定されている。複数のエンドプレート３０はロータ２０及びロータシャフト１６と連動して一体で回転する。複数のエンドプレート３０の軸方向位置はステータ１０のコイルエンド部１２ａの軸方向位置に相当し、複数のエンドプレート３０がコイルエンド部１２ａの内周側でコイルエンド部１２ａと径方向に対向する。
【００１５】
各エンドプレート３０の軸方向一端面には、溝が径方向に沿って複数形成されていることで、径方向に沿って延びる冷媒流出路４２が複数（図２の例では２つ）形成されている。さらに、各エンドプレート３０の内周面には、軸方向に沿って延びる連通溝４１が複数（図２の例では２つ）形成されている。各エンドプレート３０においては、連通溝４１と冷媒流出路４２が周方向に交互に等間隔で配置され、図２の例では、連通溝４１と冷媒流出路４２の周方向位置（位相）が互いに９０°ずれている。以下の説明において、軸方向に積層された複数（２枚）のエンドプレート３０を区別する必要がある場合は、ロータ２０に近い側から順に、３０−１，３０−２の符号を用いて説明する。そして、異なるエンドプレート３０に形成された冷媒流出路４２を区別する必要がある場合は、ロータ２０に近い側から順に、４２−１，４２−２の符号を用いて説明する。
【００１６】
エンドプレート３０−１とエンドプレート３０−２を軸方向に積み重ねる際には、エンドプレート３０−１の冷媒流出路４２−１とエンドプレート３０−２の冷媒流出路４２−２の周方向位置が互いに異なるように、エンドプレート３０−１とエンドプレート３０−２とで周方向の角度を互いにずらして所定の回転位置で積層する（転積する）。図２の例では、冷媒流出路４２−１と冷媒流出路４２−２の周方向位置が互いに９０°ずれている。エンドプレート３０−１において、２つの連通溝４１及び２つの冷媒流出路４２−１の周方向位置は冷媒路１８−１〜１８−４の周方向位置に相当し、図２，３に示すように２つの冷媒流出路４２−１の径方向内側端部が冷媒路１８−２，１８−４にそれぞれに連通し、図２，４に示すように２つの連通溝４１が冷媒路１８−１，１８−３にそれぞれ連通する。エンドプレート３０−２において、２つの冷媒流出路４２−２の周方向位置はエンドプレート３０−１の２つの連通溝４１の周方向位置に相当し、図２，４に示すように２つの冷媒流出路４２−２の径方向内側端部がエンドプレート３０−１の２つの連通溝４１にそれぞれに連通する。冷媒流出路４２−１の径方向外側端部はエンドプレート３０−１の外周端にて外部に開口し、冷媒流出路４２−２の径方向外側端部はエンドプレート３０−２の外周端にて外部に開口する。
【００１７】
ロータシャフト１６内の冷媒路１７には、液体冷媒としての冷却油が供給される。冷媒路１７内の冷却油は、連通路１９を通って冷媒路１８−１〜１８−４に流入する。冷媒路１８−２，１８−４に流入した冷却油は、エンドプレート３０−１の冷媒流出路４２−１に供給され、ロータ回転時の遠心力によって冷媒流出路４２−１を径方向外側へ流れ、図３の矢印ａに示すように冷媒流出路４２−１の径方向外側端部からコイルエンド部１２ａへ放出される。冷媒路１８−１，１８−３に流入した冷却油は、エンドプレート３０−１の連通溝４１を通ってエンドプレート３０−２の冷媒流出路４２−２に供給され、ロータ回転時の遠心力によって冷媒流出路４２−２を径方向外側へ流れ、図４の矢印ｂに示すように冷媒流出路４２−２の径方向外側端部からコイルエンド部１２ａへ放出される。冷媒流出路４２−１，４２−２からコイルエンド部１２ａに冷却油を供給することで、コイルエンド部１２ａの冷却が行われる。図１では、エンドプレート３０をロータ２０の軸方向片側端に設け、コイルエンド部１２ａの片側の冷却を行う例を示しているが、エンドプレート３０をロータ２０の軸方向両側端に設け、コイルエンド部１２ａの両側の冷却を行うことも可能である。
【００１８】
本実施形態では、軸方向に積層されたエンドプレート３０−１，３０−２の各々に冷媒流出路４２−１，４２−２を形成することで、冷媒流出路４２−１，４２−２が軸方向における複数箇所（２箇所）に形成され、冷却油が軸方向の複数箇所から流出する。これによって、コイルエンド部１２ａの軸方向の広範囲に冷却油を供給することが容易となり、冷却油がかかるコイルエンド部１２ａの面積を増加させることができる。さらに、図３の矢印ａに示すようにコイルエンド部１２ａの軸方向内側（ステータコア１１側）等、コイルエンド部１２ａの狙った箇所に冷却油を供給することも容易となる。その結果、ステータコイル１２の冷却性能を向上させることができるとともに、ステータコイル１２の冷却に必要な冷却油量を削減することができる。その際には、ロータシャフト１６内の冷媒路１７から冷媒流出路４２までの通路は直通（分岐や冷却油を一箇所に貯める構造が無い）なので、冷却油量を通路面積で調整することが可能である。
【００１９】
さらに、本実施形態では、各エンドプレート３０−１，３０−２の冷媒流出路４２−１，４２−２の周方向位置が互いに異なることで、冷媒流出路４２−１，４２−２からコイルエンド部１２ａの周方向位置の異なる複数箇所に冷却油が供給される。これによって、冷却油がかかるコイルエンド部１２ａの箇所が周方向に分散され、冷却油がコイルエンド部１２ａにかかるときの衝撃が緩和される。その結果、コイルエンド部１２ａの劣化を軽減することができる。その際には、同一形状のエンドプレート３０−１，３０−２の位相をずらして転積することで、エンドプレート３０−１，３０−２は全て同じ加工で済み、部品種類を削減することができる。その結果、簡易な構造でステータコイル１２の冷却性能を向上させることができる。
【００２０】
本実施形態において、軸方向に積層するエンドプレート３０の数については任意に設定可能である。４枚の同一形状のエンドプレート３０を軸方向に積層した場合の構成例を図５〜９に示す。図５〜９の構成例では、ロータコア２１とロータシャフト１６間に、軸方向に沿って延びる８つの冷媒路１８−１〜１８−８が周方向に互いに等間隔で配置されている。各エンドプレート３０の軸方向一端面には、径方向に沿って延びる冷媒流出路４２が２つ形成され、各エンドプレート３０の内周面には、軸方向に沿って延びる連通溝４１が６つ形成されている。各エンドプレート３０においては、６つの連通溝４１と２つの冷媒流出路４２が周方向に互いに等間隔（４５°間隔）で配置されている。２つの冷媒流出路４２の周方向位置は互いに１８０°ずれている。以下の説明において、４枚のエンドプレート３０を区別する必要がある場合は、ロータ２０に近い側から順に、３０−１，３０−２，３０−３，３０−４の符号を用いて説明する。そして、異なるエンドプレート３０に形成された冷媒流出路４２を区別する必要がある場合は、ロータ２０に近い側から順に、４２−１，４２−２，４２−３，４２−４の符号を用いて説明し、異なるエンドプレート３０に形成された連通溝４１を区別する必要がある場合は、ロータ２０に近い側から順に、４１−１，４１−２，４１−３の符号を用いて説明する。
【００２１】
エンドプレート３０−１〜３０−４を軸方向に積み重ねる際には、エンドプレート３０−１の冷媒流出路４２−１とエンドプレート３０−２の冷媒流出路４２−２とエンドプレート３０−３の冷媒流出路４２−３とエンドプレート３０−４の冷媒流出路４２−４の周方向位置が互いに異なるように、エンドプレート３０−１〜３０−４で周方向の角度を互いにずらして所定の回転位置で積層する（転積する）。図５の例では、冷媒流出路４２−１〜４２−４の周方向位置が互いに４５°ずつずれている。エンドプレート３０−１においては、２つの冷媒流出路４２−１の径方向内側端部が冷媒路１８−４，１８−８にそれぞれに連通し、６つの連通溝４１−１が冷媒路１８−１〜１８−３，１８−５〜１８−７にそれぞれ連通する。エンドプレート３０−２においては、２つの冷媒流出路４２−２の径方向内側端部がエンドプレート３０−１の２つの連通溝４１−１にそれぞれに連通し、４つの連通溝４１−２がエンドプレート３０−１の４つの連通溝４１−１にそれぞれに連通する。エンドプレート３０−３においては、２つの冷媒流出路４２−３の径方向内側端部がエンドプレート３０−２の２つの連通溝４１−２にそれぞれに連通し、２つの連通溝４１−３がエンドプレート３０−２の２つの連通溝４１−２にそれぞれに連通する。エンドプレート３０−４においては、２つの冷媒流出路４２−４の径方向内側端部がエンドプレート３０−３の２つの連通溝４１−３にそれぞれに連通する。
【００２２】
ロータシャフト１６の冷媒路１７内の冷却油は、連通路１９を通って冷媒路１８−１〜１８−８に流入する。冷媒路１８−４，１８−８に流入した冷却油は、エンドプレート３０−１の冷媒流出路４２−１に供給され、図６の矢印ａに示すようにロータ回転時の遠心力によって冷媒流出路４２−１の径方向外側端部からコイルエンド部１２ａへ放出される。冷媒路１８−１，１８−５に流入した冷却油は、エンドプレート３０−１の連通溝４１−１を通ってエンドプレート３０−２の冷媒流出路４２−２に供給され、図７の矢印ｂに示すようにロータ回転時の遠心力によって冷媒流出路４２−２の径方向外側端部からコイルエンド部１２ａへ放出される。冷媒路１８−２，１８−６に流入した冷却油は、エンドプレート３０−１の連通溝４１−１とエンドプレート３０−２の連通溝４１−２を通ってエンドプレート３０−３の冷媒流出路４２−３に供給され、図８の矢印ｃに示すようにロータ回転時の遠心力によって冷媒流出路４２−３の径方向外側端部からコイルエンド部１２ａへ放出される。冷媒路１８−３，１８−７に流入した冷却油は、エンドプレート３０−１の連通溝４１−１とエンドプレート３０−２の連通溝４１−２とエンドプレート３０−３の連通溝４１−３を通ってエンドプレート３０−４の冷媒流出路４２−４に供給され、図９の矢印ｄに示すようにロータ回転時の遠心力によって冷媒流出路４２−４の径方向外側端部からコイルエンド部１２ａへ放出される。
【００２３】
また、本実施形態では、図５〜９の構成例に示すように、一部のエンドプレート３０の軸方向位置をコイルエンド部１２ａの軸方向位置より軸方向外側に配置することも可能である。図５〜９の例では、最も軸方向外側のエンドプレート３０−４がコイルエンド部１２ａより軸方向外側に配置されている。図６〜８の矢印ａ〜ｃに示すようにエンドプレート３０−１〜３０−３の冷媒流出路４２−１〜４２−３から流出した冷却油は径方向内側からコイルエンド部１２ａに供給されるが、図９の矢印ｄに示すようにエンドプレート３０−４の冷媒流出路４２−４から流出した冷却油はコイルエンド部１２ａとケース１５間の空間を通ってコイルエンド部１２ａの径方向外側に回り込む。これによって、コイルエンド部１２ａを径方向内側からだけでなく径方向外側からも冷却することができ、ステータコイル１２の冷却性能をさらに向上させることができる。
【００２４】
以上の実施形態では、ロータコア２１とロータシャフト１６間の冷媒路から各エンドプレート３０の冷媒流出路４２に冷却油を供給するものとした。ただし、本実施形態では、ロータコア２１とロータシャフト１６間に冷媒路を形成せずに、ロータシャフト１６内の冷媒路１７から連通路１９を介して各エンドプレート３０の冷媒流出路４２に冷却油を供給するように構成することも可能である。
【００２５】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  ステータ、１１  ステータコア、１２  ステータコイル、１２ａ  コイルエンド部、１５  ケース、１６  ロータシャフト、１７，１８−１〜１８−８  冷媒路、１９  連通路、２０  ロータ、２１  ロータコア、２２  永久磁石、２９  シャフト嵌合穴、３０（３０−１〜３０−４）  エンドプレート、４１（４１−１〜４１−３）  連通溝、４２（４２−１〜４２−４）  冷媒流出路。
【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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