(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のティース部間に複数のスロットを有するステータコアを備え、前記ティース部に集中巻にてステータコイルを巻回して前記スロットに収容する回転電機において、
前記ティース部側面のステータコイルの巻回範囲から外れたティース部先端側に開口させて、ギャップを介して対面するロータを冷却するよう、ティース部の先端の周方向中央付近にステータコア軸方向に延びる冷媒通路を設けたことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
複数のティース部間に複数のスロットを有するステータコアを備え、前記ティース部に集中巻にてステータコイルを巻回して前記スロットに収容し、
前記スロットのステータコア内周側の開口部を閉塞することでスロットによる冷却通路をステータコア内に形成する一方、ステータコア内周側に連なってステータコア端面から起立する円筒部によりステータコア両端部にケース内で独立した冷却ジャケットを形成する回転電機において、
前記ティース部側面の円筒部が起立する部位の外周側に開口し、ギャップを介して対面するロータを冷却するよう、ティース部の先端の周方向中央付近にステータコア軸方向に延びる冷媒通路を設けたことを特徴とする回転電機。
【請求項３】
前記冷媒通路は、各ティース部に並列に複数個設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載に記載の回転電機。
【請求項４】
前記冷媒通路は、ティース部のステータコイルの巻回範囲から外れた部分からステータコイルの巻回範囲に覆われる半径方向外側部分へ拡大して設けられることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の回転電機。
【請求項５】
前記ティース部は、側面にステータコイル巻回範囲にステータコイルにより伴に巻回される絶縁体を備え、前記絶縁体は、前記冷媒通路の開口に合わせて切欠きを有することを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
【請求項６】
複数のティース部間に複数のスロットを有するステータコアを備え、前記ティース部に集中巻にてステータコイルを巻回して前記スロットに収容し、
前記スロットのステータコア内周側の開口部を閉塞することでスロットによる冷却通路をステータコア内に形成する一方、ステータコア内周側に連なってステータコア端面から起立する円筒部によりステータコア両端部にケース内で独立した冷却ジャケットを形成する回転電機において、
前記ティース部側面の全面に絶縁体が配置されてティース部と伴にステータコイルに巻回され、前記円筒部は絶縁体から起立し、前記円筒部が起立する部位の外周側に開口を備え、
ギャップを介して対面するロータを冷却するよう、前記開口に連通させてティース部の先端の周方向中央付近にステータコア軸方向に延びる冷媒通路を設けたことを特徴とする回転電機。
【請求項７】
前記冷媒通路は、その断面形状をステータコアの半径方向寸法が大きい縦長形状に形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一つに記載の回転電機。
【請求項８】
前記冷媒通路は、その断面形状をステータコアの半径方向寸法が大きい略菱形形状に形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一つに記載の回転電機。
【請求項９】
前記冷媒通路は、その断面形状をステータコアの半径方向の高さが底辺より大きい略三角形形状に形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一つに記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却機構をもった回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータ、または発電機、またはモータ兼発電機等の回転電機において、冷却すべき対象として、ステータ側ではステータコイルがあり、ロータ側では永久磁石式同期電動機の磁石や誘導電動機のかご型導体がある。
【０００３】
ステータ側を効率良く冷却するために、ステータのステータコイルが収装される溝部に形成されたスロットの内部を冷却通路として、例えば、冷却用オイル等の冷媒を流し、発熱部位であるステータコイルやステータを直接冷却できるようにしたものが特開平４−３６４３４３号公報に提案されている。
【０００４】
この特開平４−３６４３４３号公報の回転電機では、ステータ内周側とスロット内部に金型を配置し、ステ一夕コアと金型によって画成された空間にエンジニアプラスチック材料を射出・充填して、これを硬化させることでスロット開口部を閉塞し、内部に冷却通路を形成している。
【０００５】
これによれば、冷媒でステータコイルを直接冷却することができ、しかも、液体の冷媒がステータとロータ間のエアギャップに入り込まないので、ロータ回転時のフリクションの増加も避けられる。
【０００６】
他方、ロータに配設した磁石やかご型導体を直接冷却するものは該当するものが存在しない。これは、ロータ内に冷却通路を設けて冷媒を流す場合に、ロータの構造が複雑化し、且つ回転に伴う遠心力により冷媒自体がロータ外周側に寄せられ充分な流量を確保できないことに起因する。
【０００７】
ロータを冷却する別の方法として、ロータにエアギャップを持って近接したステータのティース部、特にその先端側を含めて冷媒により冷却することで、間接的にロータの冷却を行うものが提案され、例えば、特開平７−３２２５６５号公報に記載されている。
【０００８】
これは、図１４に示すように、ステータ５のティース部４２に軸方向に冷媒通路４１を設け、冷媒を流すことによってステータコア４５を冷却するようにしている。図中４０はスロット、４４はステータコイルを夫々示す。ティース部４２自体の冷却は、ロータと近接するティース部４２先端の温度を充分に低下させ、ロータの磁石あるいはかご型導体で発生した熱をエアギャップを介してステ一タコア５へ逃がし、磁石あるいはかご型導体の過熱を防止できる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記前者の従来例では、ロータにエアギャップを持って近接したステータのティース部の特にその先端側は冷媒により直接冷却されるものでないため、ロータに配設した磁石やかご型導体を冷却できないものであった。
【００１０】
また、上記後者の従来例では、ロータに配設した磁石やかご型導体を冷却することができるものの、ステータコイル４４の巻装方法が分布巻であり、巻装方法として集中巻を採用したステ一タコアには適用できない不具合がある。
【００１１】
即ち、分布巻の巻装方法では、ステータコイル４４が複数のスロット４０に分布されて巻線されるため、ステータコイル４４のコイルエンド同士は纏められてステータコア４５端部から離れて位置され、結果として、ステータコア４５の端部同士を連通させる冷媒通路４１をティース部４２のどこに設けても冷媒通路４１をステータコア４５端部の空間に連通させることができる（図１５参照）。
【００１２】
しかしながら、ステ一タコイルの巻装方法として集中巻を採用した場合には、ティース部の軸方向端面はエンドコイルによって覆われてしまうことから、ティース部に冷媒通路を設けても冷媒通路に冷媒が流入し難くなるという虞がある。
【００１３】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ロータの冷却が可能な集中巻ステータコイルを備える回転電機を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、複数のティース部間に複数のスロットを有するステータコアを備え、前記ティース部に集中巻にてステータコイルを巻回して前記スロットに収容する回転電機において、前記ティース部側面のステータコイルの巻回範囲から外れたティース部先端側に開口させて、ギャップを介して対面するロータを冷却するよう、ティース部の先端の周方向中央付近にステータコア軸方向に延びる冷媒通路を設けたことを特徴とする。
【００１５】
前記冷媒通路は、ステータコイルとステータコアとの電気的絶縁を図るためにティース部側面のステータコイル巻回範囲に絶縁体を配置している場合には、絶縁体から外れた部位に開口される。
【００１６】
前記絶縁体がティース部側面の全面に配置される場合には、絶縁体を貫通して前記冷媒通路の開口が配置される。この場合、絶縁体の開口とティース部に設けられる冷媒通路とは、両者が連通していればよく、同一断面形状とする必要はない。
【００１７】
第２の発明は、複数のティース部間に複数のスロットを有するステータコアを備え、前記ティース部に集中巻にてステータコイルを巻回して前記スロットに収容し、前記スロットのステータコア内周側の開口部を閉塞することでスロットによる冷却通路をステータコア内に形成する一方、ステータコア内周側に連なってステータコア端面から起立する円筒部によりステータコア両端部にケース内で独立した冷却ジャケットを形成する回転電機において、前記ティース部側面の円筒部が起立する部位の外周側に開口し、ギャップを介して対面するロータを冷却するよう、ティース部の先端の周方向中央付近にステータコア軸方向に延びる冷媒通路を設けたことを特徴とする。
【００１８】
前記冷媒通路は、ステータコイルとステータコアとの電気的絶縁を図るためにティース部側面に絶縁体を配置している場合には、第１の発明と同様に、絶縁体から外れた位置、若しくは、絶縁体を貫通してその開口が形成される。絶縁体に冷媒通路の開口を設ける場合には、ティース部を貫通して設けられる断面形状と同一断面とする必要はない。
【００１９】
また、絶縁体が設けられる場合には、円筒部は絶縁体から起立する。
【００２０】
前記円筒部は、円筒部の外形側および内周側に夫々金型により成形空間を形成して樹脂充填により成形可能であり、外形側の金型が当接するティース部側面の当接面を含んで外周側に冷媒通路の開口が形成される。
【００２１】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記冷媒通路は、各ティース部に並列に複数個設けられていることを特徴とする。
【００２２】
第４の発明は、第１ないし第３の発明において、前記冷媒通路は、ティース部のステータコイルの巻回範囲から外れた部分からステータコイルの巻回範囲に覆われる半径方向外側部分へ拡大して設けられることを特徴とする。
【００２３】
第５の発明は、第４の発明において、前記ティース部は、側面にステータコイル巻回範囲にステータコイルにより伴に巻回される絶縁体を備え、前記絶縁体は、前記冷媒通路の開口に合わせて切欠きを有することを特徴とする。
【００２４】
第６の発明は、複数のティース部間に複数のスロットを有するステータコアを備え、前記ティース部に集中巻にてステータコイルを巻回して前記スロットに収容し、
前記スロットのステータコア内周側の開口部を閉塞することでスロットによる冷却通路をステータコア内に形成する一方、ステータコア内周側に連なってステータコア端面から起立する円筒部によりステータコア両端部にケース内で独立した冷却ジャケットを形成する回転電機において、前記ティース部側面の全面に絶縁体が配置されてティース部と伴にステータコイルに巻回され、前記円筒部は絶縁体から起立し、前記円筒部が起立する部位の外周側に開口を備え、ギャップを介して対面するロータを冷却するよう、前記開口に連通させてティース部の先端の周方向中央付近にステータコア軸方向に延びる冷媒通路を設けたことを特徴とする。
【００２５】
第７の発明は、第１ないし第６の発明において、前記冷媒通路は、その断面形状をステータコアの半径方向寸法が大きい縦長形状に形成したことを特徴とする。
【００２６】
第８の発明は、第１ないし第６の発明において、前記冷媒通路は、その断面形状をステータコアの半径方向寸法が大きい略菱形形状に形成したことを特徴とする。
【００２７】
第９の発明は、第１ないし第６の発明において、前記冷媒通路は、その断面形状をステータコアの半径方向の高さが底辺より大きい略三角形形状に形成したことを特徴とする。
【００２８】
【発明の効果】
したがって、第１の発明では、前記ティース部側面のステータコイルの巻回範囲から外れたティース部先端側に開口させて、ギャップを介して対面するロータを冷却するよう、ティース部の先端の周方向中央付近にステータコア軸方向に延びる冷媒通路を備えるため、ステータコイルに隠されることなく冷媒通路を形成でき、抵抗なく冷媒通路に冷媒を流すことができる。
【００２９】
冷媒通路に流れる冷媒により、ステータを冷却できる。また、冷媒通路がティース部の先端側を冷却するため、ティース部先端にエアギャップを介して近接するロータの発熱量を吸熱し、ロータの放熱を促進して、ロータの温度を間接的に低下させることができる。
【００３０】
第２の発明では、ティース部側面の円筒部が起立する部位の外周側に開口し、ギャップを介して対面するロータを冷却するよう、ティース部の先端の周方向中央付近にステータコア軸方向に延びる冷媒通路を設けたため、円筒部の外形側および内周側に夫々金型により成形空間を形成して樹脂充填することにより円筒部を形成する際に、充填樹脂により冷媒通路が塞がれることがなく、抵抗なく冷媒通路に冷媒を流すことができる。
【００３１】
冷媒通路に流れる冷媒により、ステータを冷却できる。また、冷媒通路がティース部の先端側を冷却するため、ティース部先端にエアギャップを介して近接するロータの発熱量を吸熱し、ロータの放熱を促進して、ロータの温度を間接的に低下させることができる。
【００３２】
第３の発明では、第１または第２の発明の効果に加えて、冷媒通路が並列に複数形成されるため、冷媒の通流面積を増加でき、回転電機の冷却性能を向上することが可能となる。
【００３３】
第４の発明では、第１ないし第３の発明の効果に加えて、冷媒通路をティース部のステータコイルの巻回範囲から外れた部分からステータコイルの巻回範囲に覆われる半径方向外側部分へ拡大して設けたため、冷媒の通流面積が増えて、回転電機の冷却性能を向上することが可能となる。
【００３４】
第５の発明では、第４の発明の効果に加えて、ティース部側面のステータコイル巻回範囲にステータコイルにより伴に巻回される絶縁体に、冷媒通路の開口に合わせて切欠きを設けたため、冷媒通路の開口部の通路面積が増加し、流路抵抗が低下して冷媒が流れ易くなり、より回転電機の冷却性能を向上することが可能となる。
【００３５】
第６の発明では、ティース部側面の全面に絶縁体が配置されてティース部と伴にステータコイルに巻回され、前記円筒部は絶縁体から起立し、前記円筒部が起立する部位の外周側に開口を備え、ギャップを介して対面するロータを冷却するよう、前記開口に連通させてティース部の先端の周方向中央付近にステータコア軸方向に延びる冷媒通路を設けたため、冷媒通路に流れる冷媒により、ステータを冷却できる。また、冷媒通路がティース部の先端側を冷却するため、ティース部先端にエアギャップを介して近接するロータの発熱量を吸熱し、ロータの放熱を促進して、ロータの温度を間接的に低下させることができる。さらにまた、前記開口のステータコア半径方向位置は円筒部外周側に制約されるが、冷媒通路のステータコア半径方向の位置は制約されることなくティース部のより先端側に配置することができる。
【００３６】
このため、ティース部先端側をより一層効果的に冷却し、エアギャップを介して近接するロータからの放熱をより一層増加できる。
【００３７】
第７の発明では、冷媒通路の断面形状をステータコアの半径方向寸法が大きい縦長形状に形成したため、冷媒通路の通路面積が増加し、回転電機の冷却性能を向上できる。
【００３８】
また、ティース部の磁束の流れに平行に冷媒通路が形成されているため、通過する磁束の変化量が少なく、回転電機の性能を低下することはない。
【００３９】
第８の発明では、冷媒通路の断面形状をステータコアの半径方向寸法が大きい略菱形形状に形成したため、冷媒通路の通路面積が増加し、回転電機の冷却性能を向上できる。
【００４０】
また、冷媒通路の鋭角部がティース部の磁束の流れる方向に存在するため、磁束をなだらかに流すことが可能となり、回転電機の性能を低下することはない。
【００４１】
第９の発明では、冷媒通路の断面形状をステータコアの半径方向の高さが底辺より大きい略三角形の形状に形成したため、冷媒通路の通路面積が増加し、回転電機の冷却性能を向上できる。
【００４２】
また、冷媒通路の鋭角部がティース部の磁束の流れる方向に存在するため、磁束をなだらかに流すことが可能となり、回転電機の性能を低下することはない。
【００４３】
さらに、冷媒通路の冷却ジャケットへの開口部の面積を広くとることができ、冷媒流量の増加により回転電機の冷却性能を向上させることが可能となる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００４５】
図１、図２に回転電機の全体構成を示す。回転電機としては、電動機、または発電機、または電動機兼発電機等があるが、以下では、回転電機の一例である電動機により本発明を説明する。
【００４６】
図１において、電動機のケース１は、円筒板１Ａと、この円筒板１Ａの軸方向両端の開口を閉塞する側板１Ｂ、１Ｃからなる。ケース１内には、円柱形のロータ２が収容される。ロータ２は、その回転軸２Ａがケース１の側板１Ｂ、１Ｃに軸受３で支持され、回転軸２Ａを中心に回転自在となっている。ロータ２は、図２に示すように、複数の永久磁石４を等角度間隔に収容し、隣接する永久磁石４とは互に磁極を相違させて配置される。
【００４７】
ケース１の円筒板１Ａの内周面には、円筒形のステータコア５が、ロータ２の外周を取り囲むように配置される。ステータコア５の内周面とロータ２の外周面との間には、所定の間隙が設けられている。ステータコア５は、内周側に開口して複数のスロット１０を備え、スロット１０同士の間にはティース部１１に形成される。各ティース部１１には、ティース部１１の両端面にプレート状の絶縁体１２が配置され、スロット１０の内面に絶縁紙１３を配置した状態でステータコイル１４が集中巻により巻付けられ、スロット１０の内部に収容された状態となる。ステータコイル１４の巻端は前記絶縁体１２を巻回してステータコア５の前端と後端に膨出する。
【００４８】
前記スロット１０のロータ２に臨む内周側の夫々の開口には、スロット１０を構成している両壁面に軸方向の係合溝１５が形成される。スロット１０を挟んで対面する一対の係合溝１５には樹脂製のプレート１６が装着される。なお、プレート１６は、後述するように、その外側にはステータコア５内周面と同一面となるように樹脂材料が充填され、樹脂層１７が形成される。プレート１６、および樹脂層１７により開口部が閉塞されたスロット１０内は、ステータコイル１４を収容し、ステータコア５の前端と後端を連通させる冷却通路１８に形成される。
【００４９】
ステータコア５の前後端には、端部から起立して前記樹脂層１７と一体にステータコア５内周面と連なる環状の円筒部１９が設けられる。円筒部１９の端部はケース１の側壁１Ｂ、１Ｃにゴムシール２０を介して固定され、互に冷却通路１８を介して連通した環状空間からなる冷却ジャケット６Ａ、６Ｂがステータコア５の両端に形成される。冷却ジャケット６Ａ、６Ｂにはケース１の円筒板１Ａを貫通する冷媒の入口７Ａを介して冷却用オイルが供給される。この冷却オイルは、スロット１０に形成された冷却通路１８（図２参照）を流通して、反対側の冷却ジャケット６Ｂへ導かれる。この冷却オイルは、冷却ジャケット６Ｂに形成されて円筒板１Ａを貫通するオイル排出口７Ｂから外部へ排出される。
【００５０】
前記ステータコア５の各ティース部１１には、ステータコイル１４のコイルエンドに覆われる部位の半径方向内側に開口する軸方向に延びる冷媒通路２１が設けられている。冷媒通路２１の開口端は、円筒部１９よりも半径方向外側に位置している。前記冷媒通路２１の実施の形態について、以下の図３から図１３を参照して詳しく説明する。
【００５１】
（第１の実施の形態）
図３は、ステータコア５の一個のティース部１１の端面の拡大図であり、冷媒通路２１の第１の実施の形態が示されている。ティース部１１は、ステータコイル１４を収容するよう中途部が両側から窪んで形成された収容部２２を備え、収容部２２の壁面に絶縁紙１３を配置してステータコイル１４が端面に配置した絶縁体１２を含めてティース部１１に集中巻されている。絶縁紙１３と絶縁体１２とでステータコイル１４とステータコア５のティース部１１とは電気的に絶縁される。ティース部１１の先端側の両側には係合溝１５が形成され、係合溝１５には、隣接するティース部１１の係合溝１５とに両端が係合してプレート１６が配置され、樹脂層１７が充填されてプレート１６がティース部１１に固定されている。樹脂層１７は、前記のごとく、プレート１６で閉成するスロット１０内の冷却通路１８を形成する。また、他方、ステータコア５側面から、環状に起立して円筒部１９に形成されている。円筒部１９とステータコイル１４との間に露出するティース部１１の側面には、冷媒通路２１が開口している。
【００５２】
上記構成の冷却機構をもつ回転電機の作用を説明する。冷媒はケース１の円筒板１Ａを貫通する冷媒の入口７Ａから、冷却ジャケット６Ａに供給される。
【００５３】
冷却ジャケット６Ａ内の冷媒は、スロット１０のステータコイル１４の側面の冷却通路１８、および、ティース部１１を軸方向に貫通する冷媒通路２１を通過して他方の冷却ジャケット６Ｂに送られる。冷却通路１８を流れる冷媒は、ステータコイル１４およびスロット１０を構成するステータコア５を冷却する。冷媒通路２１に流れる冷媒は、ティース部１１の半径方向内側に位置する先端側を直接冷却する。ティース部１１の先端側の冷却は、エアギャップを介して対面するロータ２の表面からティース部１１先端に放熱される熱量を増加させる。
【００５４】
他方の冷却ジャケット６Ｂの冷媒はケース１の円筒板１Ａを貫通する出口７Ｂから、熱交換器（図示せず）へと流れていく。冷却ジャケット６Ａ、６Ｂ内の冷媒は、円筒部１９およびゴムシール２０により、ロータ２側に漏れることはない。
【００５５】
図４は本発明と従来例の温度解析結果を示す図である。図４に示すように、ティース部１１を貫通する冷媒通路２１を設けた回転電機では、冷却通路１８のみを備えた従来例に比較して、ステータコア５の温度、および、ロータ２に装備された磁石４の温度を、両者ともに低下させることが確認できた。
【００５６】
ステータコア５の端部から起立する樹脂製の円筒部１９は、図５、若しくは、図６に示す成形方法により形成される。
【００５７】
図５はケース１の円筒部１Ａ内面に固定されたステータコア５を示し、その各ティース部１１には端面に絶縁体１２を介在させ、また、スロット１０内には絶縁紙１３を介在させた状態でステータコイル１４がスロット１０に収容されて巻線されている。図示しないが、各スロット１０の開口部にはプレート１６が両端を係合溝１５に係合させて軸方向に配置されている。
【００５８】
内金型３０は、ステータコア５の内径と同一径をもつ円柱状に形成され、ステータコア５に挿入して設置する。内金型３０の軸方向の長さは、ステータコア５の軸方向寸法より長く、その両端を、例えばステータコア５から同一長さで突出させる。
【００５９】
外金型３１は、内金型３０の外径よりも円筒部１９の厚み分だけ大きな内径を有する有底円筒状をなし、ステータコア５端面および内金型３０の端面に当接させて配置する。外金型３１の底部３１Ａを内金型３０の端面に当接させる一方、外金型３１の円筒状端面３１Ｂをステータコア５のステータコイル１４が巻装されていない端面に当接させることで、内金型３０、外金型３１、および、ステータコア５との間に、樹脂充填空間１９Ａを形成する。樹脂充填空間１９Ａは、ステータコア５の端面から起立する円筒部１９を形成する空間に連なって、ステータコア５の内周側に、内金型３０、ティース部１１の先端の側面、および、プレート１６で樹脂層１７を形成する形成空間１７Ａを形成する。前記外金型３１の内径は、ステータコア５端面に当接させた状態で外金型３１の円筒状端面によりステータコア５に配置されている複数の冷媒通路２１を塞ぐように、複数の冷媒通路２１の内周側位置同士を結んで形成する円である冷媒通路２１配置内径よりも小さく形成して、充填空間１９Ａと冷媒通路２１とを分離している。このため、前記樹脂充填空間１９Ａに樹脂を充填するときに、充填樹脂が冷媒通路２１に漏れ出して冷媒通路２１を閉塞するのを確実に防止する。上記分離のために冷媒通路２１配置内径に対する外金型３１の内径の最小寸法Ａは、樹脂の流動性や充填時の圧力等を考慮して決定すれば良い。外金型３１の位置決めは、図示しない位置決め治具によるか、若しくは、図示するようにその外径部分をステータコア５の複数の絶縁体１２の内周側端面に接触させることで位置決めしてもよい。
【００６０】
上記配置の内金型３０、外金型３１、および、ステータコア５で形成する樹脂充填空間１９Ａに樹脂を充填することで、円筒部１９と樹脂層１７とがステータコア５内面に連なって形成される。実際には、内金型３０をステータコア５の内周から引き抜くため、また、外金型３１を円筒部１９から引き抜くために、微少な抜き勾配を内金型３０や外金型３１に形成してもよい。
【００６１】
図６に示す成形方法は、図５に示す成形方法に対して、外金型３１の位置決め方法が異なる。図５では、位置決め治具、若しくは、絶縁体１２の端面で行われるのに代えて、図６では、冷媒通路２１の開口端に係合する突起３１Ｃにより、外金型３１の位置決めが行われる。外金型３１のステータコア５に対する位置決めを容易に行うことができる。外金型３１に設ける突起３１Ｃは、少なくとも３個あれば充分である。
【００６２】
本実施の態様にあっては、ステータコイル１４の巻回範囲から外れたティース部１１先端側に開口させてステータコア５軸方向に延びる冷媒通路２１を備えるため、ステータコイル１４に隠されることなく冷媒通路２１を形成でき、抵抗なく冷媒通路２１に冷媒を流すことができる。
【００６３】
しかも、ティース部１１側面の円筒部１９が起立する部位の外周側に開口させてステータコア５軸方向に延びる冷媒通路２１を設けたため、円筒部１９の外形側および内周側に夫々金型３０、３１により充填空間１９Ａを形成して樹脂充填することにより円筒部１９を形成する際に、充填樹脂により冷媒通路２１が塞がれることがなく、抵抗なく冷媒通路２１に冷媒を流すことができる。
【００６４】
従って、冷媒通路２１に流れる冷媒によりステータコア５を冷却できる。また、冷媒通路２１がティース部１１の先端側を冷却するため、ティース部１１先端にエアギャップを介して近接するロータ２の発熱量を吸熱して、ロータ２の温度を間接的に低下させることができる。
【００６５】
（第２の実施の形態）
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る冷媒通路２１による冷却機構を示す一個のティース部１１の端面の拡大図である。
【００６６】
図７において、冷媒通路２１は円周方向に並べて複数本を配置している。複数本の冷媒通路２１を形成することで、冷媒の通流面積が増えるため、冷媒の通過流量を増加でき、ティース部１１先端をより一層冷却できる。このため、回転電機のステータコア５をより一層冷却できる一方、ティース部１１先端からの吸熱量を増加してロータ２の間接的冷却も増加でき、回転電機の冷却性能を一層向上することが可能となる。
【００６７】
本実施の態様にあっては、冷媒通路２１が並列に複数形成されるため、冷媒の通流面積を増加でき、回転電機の冷却性能を向上することが可能となる。
【００６８】
（第３の実施の形態）
図８は、本発明の第３の実施の形態に係る冷媒通路２１による冷却機構を示すステータコア５端面の拡大図である。図８はティース部１１の側面に巻回されているステータコイル１４の表示を削除し、点線によってその巻回範囲を表示し、さらに、絶縁体１２の表示も省略している。
【００６９】
図８において、冷媒通路２１は、ステータコア５の外周方向に通路面積を拡大しステータコイル１４が巻回されている範囲まで拡張して構成する。ステータコイル１４が巻回している部位は、図中に点線で囲われた範囲であり、絶縁体１２も同様の範囲に配置されている。ステータコイル１４および絶縁体１２は、冷媒通路２１の冷却ジャケット６Ａ、６Ｂへの開口を部分的に塞いでいる。
【００７０】
即ち、冷媒通路２１はステータコイル１４、絶縁体１２に一部が覆われているも、その部位は、冷媒通路２１の出入口部分のみである。冷媒通路２１の通路面積は全体的に拡大されるため、通路抵抗が小さくでき、冷媒の通過流量を増大できる。このため、ティース部１１先端をさらに一層冷却でき、回転電機のステータコア５をより一層冷却できる一方、ティース部１１先端からの吸熱量を増加してロータ２の間接的冷却も増加でき、回転電機の冷却性能をさらに一層向上させることが可能となる。
【００７１】
本実施の形態にあっては、上記した各実施の態様に比較して冷媒通路２１をティース部１１のステータコイル１４の巻回範囲から外れた部分からステータコイル１４の巻回範囲に覆われる部分へ拡大して設けたため、冷媒の通流面積が増えて、回転電機の冷却性能を向上することが可能となる。
【００７２】
また、冷媒通路２１の断面形状をステータコア５の半径方向寸法が大きい縦長形状に形成したため、冷媒通路２１の通路面積が増加し、回転電機の冷却性能を向上できる。
【００７３】
また、ティース部１１の磁束の流れに平行に冷媒通路２１が形成されているため、通過する磁束の変化量が少なく、回転電機の性能を低下することはない。
【００７４】
（第４の実施の形態）
図９は、本発明の第４の実施の形態に係る冷媒通路２１による冷却機構を示すステータコア５端面の拡大図である。図９はティース部１１の側面に巻回されているステータコイル１４の表示を省略して、その巻回範囲を点線で示している。
【００７５】
図９においては、図８の冷媒通路２１の出入口が絶縁体１２により部分的に塞がれていたものにおいて、絶縁体１２も冷媒通路２１と同様の形状に端部から切欠いた切欠き１２Ａを設けたものである。つまり、冷媒通路２１の開口部分を部分的に覆っていた一方の絶縁体１２に切欠き１２Ａを設け、冷媒通路２１の開口部分を部分的に覆っていた他方のステータコイル１４に変更は加えない。
【００７６】
図１０に示すように、冷媒通路２１の開口部分の断面は、ステータコイル１４に覆われる範囲は変化しないが、覆う位置が絶縁体１２の厚み分だけ、冷媒通路２１の開口部から離れるため、冷媒通路２１の開口面積が実質的に増加される。このため、冷媒は図中の矢印のごとく流れることができる。
【００７７】
従って、冷媒通路２１全体の通路抵抗を低減でき、冷媒の通過流量を増加でき、ティース部１１先端をより一層冷却できる。このため、回転電機のステータコア５をより一層冷却できる一方、ティース部１１先端からの吸熱量を増加してロータ２の間接的冷却も増加でき、回転電機の冷却性能を一層向上することが可能となる。
【００７８】
本実施の態様にあっては、ティース部１１側面のステータコイル１４巻回範囲にステータコイ１４ルにより伴に巻回される絶縁体１２に、冷媒通路２１の開口に合わせて切欠き１２Ａを設けたため、冷媒通路２１の開口部の通路面積が増加し、流路抵抗が低下して冷媒が流れ易くなり、より回転電機の冷却性能を向上することが可能となる。
【００７９】
（第５の実施の形態）
図１１は、本発明の第５の実施の形態に係る冷媒通路２１による冷却機構を示すステータコア５端面の拡大図である。図１１はティース部１１の側面に巻回されているステータコイル１４の表示を削除し、点線によってその巻回範囲を表示し、さらに、絶縁体１２の表示も省略している。
【００８０】
図１１において、冷媒通路２１は、ステータコア５の半径方向の寸法がステータコア５の円周方向の寸法より長い略菱形の断面形状を有するよう構成する。
【００８１】
冷媒通路２１を半径方向に長い略菱形形状とすることは、冷媒通路２１の通路断面積を拡大して、冷媒の通過流量を増加でき、ティース部１１先端をより一層冷却できる。このため、回転電機のステータコア５をより一層冷却できる一方、ティース部１１先端からの吸熱量を増加してロータ２の間接的冷却も増加でき、回転電機の冷却性能を一層向上することが可能となる。
【００８２】
冷媒通路２１を半径方向に長い略菱形形状とすることは、通路断面の鋭角部がステータコア５外周側とステータコア５内周側にあり、ティース部１１の磁束の流れる方向にあるため、磁束を図中の矢印のようになだらかに流すことが可能となり、回転電機の性能を低下することがない。
【００８３】
この実施の形態にあっても、図９に示すように、絶縁体１２に冷媒通路２１と同様の切欠きを形成することで、冷媒通路２１の出入口部における通路抵抗を低減できる。
【００８４】
本実施の態様にあっては、冷媒通路２１の断面形状をステータコア５の半径方向寸法が大きい略菱形形状に形成したため、冷媒通路２１の通路面積が増加し、回転電機の冷却性能を向上できる。
【００８５】
また、冷媒通路２１の鋭角部がティース部１１の磁束の流れる方向に存在するため、磁束をなだらかに流すことができ、回転電機の性能を低下することはない。
【００８６】
（第６の実施の形態）
図１２は、本発明の第６の実施の形態に係る冷媒通路２１による冷却機構を示すステータコア端面の拡大図である。図１２はティース部１１の側面に巻回されているステータコイル１４の表示を削除し、点線によってその巻回範囲を表示し、さらに、絶縁体１２の表示も省略している。
【００８７】
図１２において、冷媒通路２１は、ステータコア５の外周側から内周側に長く延びる略三角形の断面形状を有するように構成する。
【００８８】
冷媒通路２１を略三角形の断面形状とすることは、冷媒通路２１の通路断面積を拡大して、冷媒の通過流量を増加でき、ティース部１１先端をより一層冷却できる。このため、回転電機のステータコア５をより一層冷却できる一方、ティース部１１先端からの吸熱量を増加してロータ２の間接的冷却も増加でき、回転電機の冷却性能を一層向上することが可能となる。
【００８９】
また、冷媒通路２１を略三角形に形成するにあたってステータコア５の外周側から内周側に長く延びるよう形成しているため、通路断面積が増加するも、通路断面の鋭角部がステータコア５内周側にあり、ティース部１１の磁束の流れる方向にあるため、図中の矢印に示すように、磁束をなだらかに流すことが可能となり、電動機の性能を低下することがない。
【００９０】
この実施の形態にあっても、図９に示すように、絶縁体１２に冷媒通路２１と同様の切欠きを形成することで、冷媒通路２１の出入口部における通路抵抗を低減できる。
【００９１】
本実施の態様にあっては、冷媒通路２１の断面形状をステータコア５の半径方向の高さが底辺より大きい略三角形の形状に形成したため、冷媒通路２１の通路面積が増加し、回転電機の冷却性能を向上できる。
【００９２】
また、冷媒通路２１の鋭角部がティース部１１の磁束の流れる方向に存在するため、磁束をなだらかに流すことができ、回転電機の性能を低下することはない。
【００９３】
さらに、冷媒通路２１の冷却ジャケット６Ａ、６Ｂへの開口部の面積を広くとることができ、冷媒流量の増加により回転電機の冷却性能を向上させることが可能となる。
【００９４】
（第７の実施の形態）
図１３は、本発明の第７の実施の形態に係る冷媒通路２１による冷却機構を示す部分断面図である。
【００９５】
図１３において、絶縁体１２はティース部１１の先端側にティース部１１と同一形状をなして延長される。絶縁体１２の外金型３１の円筒側端面３１Ｂと当接する部位に穴１２Ｂが配置される。外金型３１と内金型３０とステータコア５とで形成される樹脂充填空間１９Ａに樹脂を充填して硬化させると、前記と同様、ステータコア５の内周側に樹脂層１７が形成される一方、この樹脂層１７と一体となって絶縁体１２とも一体となった円筒部１９が形成される。
【００９６】
冷媒通路２１は、その両端において、絶縁体１２の穴１２Ｂを介して冷却ジャケット６Ａ、６Ｂと連通する。このため、冷媒通路２１は、絶縁体１２の穴１２Ｂと連通さえしていれば、冷却ジャケット６Ａ、６Ｂとの連通が補償されるため、ティース部１１に配置する位置に自由度があり、ティース部１１先端に寄せて配置することができる。なお、冷媒通路２１の断面形状は、図８〜１２に示す形状の何れでも良い。
【００９７】
従って、冷媒通路２１は絶縁体１２の穴１２Ｂによって出入口の大きさが制約されるものの冷媒通路２１の通路面積を大きくできるため、通路抵抗が小さくでき、冷媒の通過流量を増大できる。このため、ティース部１１先端をさらに一層冷却でき、回転電機のステータコア５をより一層冷却できる一方、ティース部１１先端からの吸熱量を増加してロータ２の間接的冷却も増加でき、回転電機の冷却性能をさらに一層向上させることが可能となる。
【００９８】
また、冷媒通路２１の配置位置を円筒部１９に制約されることなくティース部１１の先端側に近接させて配置することができるため、上記作用効果をより一層向上できる。
【００９９】
しかも、絶縁体１２は円筒部１９および樹脂層１７に一体化されるため、冷媒のロータ２側への漏れ出しを確実に防止できる。
【０１００】
本実施の態様にあっては、ティース部１１の側面全面に配置された絶縁体１２に円筒部１９を起立させ、絶縁体１２の円筒部１９の起立する部位の外周側に開口である穴１２Ｂを設けてステータコア５軸方向に延びる冷媒通路２１に連通させたため、穴１２Ｂのステータコア５半径方向位置は円筒部１９外周側に制約されるが、冷媒通路２１のステータコア５半径方向の位置は制約されることなくティース部１１のより先端側に配置することができる。
【０１０１】
このため、ティース部１１先端側をより一層効果的に冷却し、エアギャップを介して近接するロータ２からの放熱をより一層増加できる。
【０１０２】
なお、上記実施形態において、回転電機として永久磁石式同期電動機を例にとって説明しているが、図示はしないが、誘導電動機であっても、ＳＲモータであっても、また、その他のモータであってもよい。
【０１０３】
また、上記実施形態において、ステータコア５が円周方向に一体構造のものについて説明しているが、図示しないが、円周方向にティース部毎に分割した構造のステータコアであってもよい。
【０１０４】
また、上記実施形態において、石極数が８極のものについて説明しているが、図示しないが、他の極数の回転電機にも本発明は適用可能である。
【０１０５】
また、上記実施形態において、電動機と説明しているが、図示しないが、発電機であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す冷却機構を備えた回転電機の断面図。
【図２】同じく冷却機構を備えた回転電機の横断面図。
【図３】冷却機構を拡大して示す側面図。
【図４】冷却機構による効果を従来例と比較して温度解析結果を示す比較図。
【図５】冷媒通路の成形方法を示す断面図。
【図６】冷媒通路の別の成形方法を示す断面図。
【図７】第２の実施の形態の冷却機構を拡大して示す側面図。
【図８】第３の実施の形態の冷却機構を拡大して示す側面図。
【図９】第４の実施の形態の冷却機構を拡大して示す側面図。
【図１０】冷媒通路の開口部分の断面図。
【図１１】第５の実施の形態の冷却機構を拡大して示す側面図。
【図１２】第６の実施の形態の冷却機構を拡大して示す側面図。
【図１３】第７の実施の形態の冷却機構を拡大して示す断面図。
【図１４】従来技術の冷却機構を示す断面図。
【図１５】従来技術の冷却機構を示す別の断面図。
【符号の説明】
１  ケース
２  ロータ
４  永久磁石
５  ステータコア
６Ａ、６Ｂ  冷却ジャケット
１０  スロット
１１  ティース部
１２  絶縁体
１２Ａ  切欠き
１２Ｂ  穴
１４  ステータコイル
１６  プレート
１７  樹脂層
１８  冷却通路
１９  円筒部
２１  冷媒通路
３０  内金型
３１  外金型
【図１】
0004032687.tif 000002
【図２】
0004032687.tif 000003
【図３】
0004032687.tif 000004
【図４】
0004032687.tif 000005
【図５】
0004032687.tif 000006
【図６】
0004032687.tif 000007
【図７】
0004032687.tif 000008
【図８】
0004032687.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0004032687.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0004032687.tif 000014
【図１４】
0004032687.tif 000015
【図１５】
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