特開 2023-118449 回転電機における冷却構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023118449

(43)【公開日】2023-08-25

(54)【発明の名称】回転電機における冷却構造

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/19 20060101AFI20230818BHJP

   H02K 19/02 20060101ALI20230818BHJP

   H02K 3/24 20060101ALI20230818BHJP

【ＦＩ】

H02K9/19 A

H02K19/02

H02K3/24 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022021405

(22)【出願日】2022-02-15

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】横山 光之

(72)【発明者】

【氏名】中山 忠弘

【テーマコード（参考）】

5H603

5H609

5H619

【Ｆターム（参考）】

5H603AA11

5H603BB01

5H603BB09

5H603BB12

5H603CA01

5H603CA05

5H603CD12

5H603CE02

5H609BB01

5H609PP02

5H609PP09

5H609QQ04

5H609QQ05

5H609QQ12

5H609RR37

5H609RR42

5H609RR50

5H619AA11

5H619BB01

5H619PP01

5H619PP14

(57)【要約】

【課題】コイルを形成する複数の導線、及び、冷却流体が流れる流路管の互いに対する組付けにおいて作業効率が適切に確保される回転電機における冷却構造を提供すること。
【解決手段】実施形態では、回転電機における冷却構造は、コイル巻線及び流路管を備える。コイル巻線では、複数の導線が束ねられる導線束が形成される。回転電機では、複数の導線への電圧の印加によって発生する回転磁界を利用して、回転子が回転する、又は、回転子の回転によって発生する回転磁界により、複数導線に電圧が誘起される。流路管では、冷却流体が内部を流れ、流路管は、導線束の外表面に配置される。
【選択図】 図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転電機における冷却構造であって、
複数の導線を備えるとともに、複数の前記導線が束ねられる導線束が形成されるコイル巻線であって、複数の前記導線への電圧の印加によって発生する回転磁界を利用して回転子を回転させる、又は、回転子の回転によって発生する回転磁界により複数の前記導線に電圧が誘起されるコイル巻線と、
冷却流体が内部を流れ、前記導線束の外表面に配置される流路管と、
を具備する、冷却構造。

【請求項2】

前記コイル巻線では、前記導線束の延設方向に交差する第１の方向に沿った寸法が、前記導線束の延設方向及び前記第１の方向の両方に交差する第２の方向に沿った寸法に比べて、大きく、
前記流路管は、複数設けられ、
複数の前記流路管は、前記導線束の前記外表面において前記第１の方向に沿って並んで配置される、
請求項１の冷却構造。

【請求項3】

前記コイル巻線では、前記導線束の延設方向に交差する第１の方向に沿った寸法が、前記導線束の延設方向及び前記第１の方向の両方に交差する第２の方向に沿った寸法に比べて、大きく、
前記導線束の前記外表面は、前記第２の方向の一方側を向く第１の主面と、前記第２の方向について前記第１の主面とは反対側を向く第２の主面と、を備え、
前記流路管は、複数設けられ、
前記流路管は、前記第１の主面及び前記第２の主面のそれぞれに、１つ以上ずつ配置される、
請求項１又は２の冷却構造。

【請求項4】

前記コイル巻線では、複数の前記導線は、前記導線束の延設方向に交差する配列方向に沿って、並んで配置され、
前記流路管は、複数設けられ、
複数の前記流路管は、複数の前記導線の前記配列方向に沿って、前記導線束の前記外表面において並んで配置され、
前記配列方向について隣り合う前記流路管の間のピッチは、前記配列方向について隣り合う前記導線の間のピッチに対して、８０％以上かつ１２０％以下の大きさとなる、
請求項１乃至３のいずれか１項の冷却構造。

【請求項5】

前記流路管は、複数設けられ、
前記導線束では、前記回転子が位置する側の端部において、前記回転子が位置する側とは反対側の端部に比べて、前記外表面に配置される前記流路管の数密度が高い、
請求項１乃至４のいずれか１項の冷却構造。

【請求項6】

非電導性を有し、前記コイル巻線から離れて配置される容器をさらに具備し、
前記流路管は、前記容器に向かって前記コイル巻線から突出する突出部を備え、
前記流路管の前記突出部は、前記容器の内部空洞に挿入される、
請求項１乃至５のいずれか１項の冷却構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、回転電機における冷却構造に関する。

【背景技術】

【0002】

電動機では、固定子のコイル巻線に電圧（交流電圧）を印加することで、回転磁界を発生させる。そして、発生した回転磁界によって、回転子を回転させる、又は、回転磁界によって回転子に起電力を誘起させて、誘起した起電力によって回転子を回転させる。また、発電機では、回転子を回転によって発生する回転磁界により、固定子のコイル巻線に電圧（起電力）を誘起する。このような電動機及び発電機等の回転電機では、コイル巻線を冷却することにより、コイル巻線での温度上昇等を抑制している。回転電機においてコイル巻線を冷却する冷却構造として、コイル巻線を形成するコイル導体の近傍に流路管を配置し、流路管の内部に冷却流体を流す冷却構造等が、用いられている。

【0003】

前述のように流路管に流れる冷却流体によってコイル巻線を冷却する冷却構造では、コイル巻線を形成する複数の導線、及び、冷却流体が流れる流路管が、互いに対して組付けられる。この際、複数の導線及び流路管の互いに対する組付けにおける作業効率が適切に確保されることが、求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－４８１５４号公報

【特許文献2】特開昭５８－２１８８４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、コイル巻線を形成する複数の導線、及び、冷却流体が流れる流路管の互いに対する組付けにおいて作業効率が適切に確保される回転電機における冷却構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態によれば、回転電機における冷却構造は、コイル巻線及び流路管を備える。コイル巻線は、複数の導線を備え、コイル巻線では、複数の導線が束ねられる導線束が形成される。回転電機では、複数の導線への電圧の印加によって発生する回転磁界を利用して、回転子が回転する、又は、回転子の回転によって発生する回転磁界により、複数の導線に電圧が誘起される。流路管では、冷却流体が内部を流れ、流路管は、導線束の外表面に配置される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、第１の実施形態に係る電動機の構成を概略的に示す斜視図である。

【図2】図２は、第１の実施形態に係る電動機の構成を、電動機の軸方向に平行又は略平行な断面で概略的に示す断面図である。

【図3】図３は、第１の実施形態に係る電動機において、コイル巻線の一部、及び、その近傍の構成を示す概略図である。

【図4】図４は、第１の実施形態に係る電動機において、コイル巻線に形成されるコイル辺部のある１つ、及び、その近傍の構成を概略的に示すとともに、電動機の周方向（回転軸の軸回り方向）に対して直交又は略直交する断面で被覆部材を示す概略図である。

【図5】図５は、図４のＢ１－Ｂ１線断面を概略的に示す断面図である。

【図6】図６は、第１の変形例に係る電動機において、コイル巻線に形成されるコイル辺部のある１つ、及び、その近傍の構成を、導線束の延設方向に対して直交又は略直交する断面で概略的に示す断面図である。

【図7】図７は、第２の変形例に係る電動機において、コイル巻線に形成されるコイル辺部のある１つ、及び、その近傍の構成を、導線束の延設方向に対して直交又は略直交する断面で概略的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、実施形態について図面を参照して、説明する。

【0009】

（第１の実施形態）
まず、実施形態の一例として第１の実施形態について説明する。第１の実施形態では、回転電機の一例として、電動機１について説明する。図１及び図２は、第１の実施形態に係る電動機１の構成を示す。電動機１は、例えば、誘導モータである。図１及び図２等に示すように、電動機１は、回転子２及び固定子３を備える。回転子２は、回転軸Ｐを中心として、固定子３に対して回転可能である。電動機１では、回転軸Ｐに沿う方向が、軸方向（矢印Ａ１及び矢印Ａ２で示す方向）として規定される。また、電動機１では、回転軸Ｐの軸回り方向が、周方向（矢印Ｃ１及び矢印Ｃ２で示す方向）として規定される。そして、電動機１では、軸方向及び周方向の両方に対して交差する（直交又は略直交する）方向が、径方向（矢印Ｒ１及び矢印Ｒ２）として規定される。電動機１では、径方向について回転軸Ｐに近づく側が、内周側となり、径方向について回転軸Ｐから離れる側が、外周側となる。なお、図１では、固定子３の一部を省略した斜視図が示され、図２では、電動機１の軸方向に平行又は略平行な断面が概略的に示される。

【0010】

固定子３は、電動機１の周方向について全周に渡って、回転子２を電動機１の外周側から囲む。固定子３は、フレーム５、鉄心６及びコイル巻線７を備える。フレーム５は、鉄心６及びコイル巻線７を保持する。また、フレーム５には、回転軸Ｐの軸回りに回転可能な状態で、回転子２が連結される。回転子２は、図示しないベアリング等を介して、フレーム５に連結される。電動機１では、径方向について回転子２とフレーム５との間に、鉄心６及びコイル巻線７が配置される。そして、フレーム５は、電動機１の周方向について全周に渡って、鉄心６及びコイル巻線７を電動機１の外周側から囲む。また、図１及び図２等の一例の電動機１では、鉄心６は、径方向についてコイル巻線７の外周側に配置され、径方向についてコイル巻線７とフレーム５との間に配置される。そして、鉄心６は、電動機１の周方向について全周に渡って、コイル巻線７を電動機１の外周側から囲む。

【0011】

コイル巻線７は、導電性を有する後述のコイル導体１０（図３等参照）から形成され、コイル巻線７には、電圧を印加可能である。電動機１では、コイル巻線７に電圧（交流電圧）を印加することにより、磁界が発生する。コイル巻線７によって磁界が発生することによって、回転子２に渦電流が発生し、回転子２を回転させる駆動力が発生する。そして、コイル巻線７に交流電圧を印加する等して、コイル巻線７によって発生する磁界を経時的に変化させることにより、回転子２発生する渦電流が経時的に変化し、回転子２が回転軸Ｐの軸回りに回転する。ある一例では、互いに対して位相の異なる三相の交流電力が電動機１に供給される。この場合、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３つのコイル巻線７が設けられ、互いに対して位相の異なる交流電圧が、３つのコイル巻線７に印加される。したがって、本実施形態では、コイル巻線７のコイル導体１０への電圧の印加によって発生する回転磁界によって、回転子２が回転する。

【0012】

なお、ある一例では、コイル巻線７のコイル導体１０への電圧の印加によって、前述のように回転磁界を発生させる。そして、発生した回転磁界によって、回転子２に起電力を誘起させて、誘起した起電力によって回転子２を回転させる。したがって、電動機１では、固定子３のコイル巻線７のコイル導体１０への電圧の印加によって発生する回転磁界を利用して、回転子２を回転させる構成であればよい。

【0013】

鉄心６は、磁性体から形成され、例えば、電磁鋼板から形成される。コイル巻線７に電圧を印加することによって磁界が発生した状態では、コイル巻線７によって発生する磁界によって、鉄心６が磁化される。これにより、コイル巻線７によって発生する磁界に、磁化した鉄心６による磁界が付加され、電動機１において発生する磁界の強度が高くなる。

【0014】

図３は、コイル巻線７の一部、及び、その近傍の構成を示す。本実施形態では、図３等に示すように、コイル巻線７は、複数（多数）のコイル導体１０を接続することによって、形成される。コイル導体１０のそれぞれは、延設端Ｅ１，Ｅ２を有する。コイル導体１０のそれぞれでは、延設端Ｅ１によって、一端が形成され、延設端Ｅ２によって、延設端Ｅ１とは反対側の端が形成される。コイル導体１０のそれぞれは、一対のコイル辺部１１，１２を備える。また、コイル導体１０のそれぞれでは、コイル辺部１１，１２の間に、折返し部１３が形成される。コイル導体１０のそれぞれでは、コイル辺部１１が延設端Ｅ１から折返し部１３まで延設され、コイル辺部１２が、折返し部１３から延設端Ｅ２まで延設される。そして、コイル導体１０のそれぞれでは、折返し部１３において、コイル辺部１２が、コイル辺部１１に対して折返される。コイル巻線７では、隣り合う２つのコイル導体１０の間において、一方のコイル導体１０の延設端Ｅ１が、他方のコイル導体１０の延設端Ｅ２に接続される。

【0015】

前述のようにコイル巻線７が形成されることにより、本実施形態のコイル巻線７では、コイル導体１０のそれぞれは、コイル巻線７のループ部分の対応する１つを形成する。そして、コイル巻線７では、コイル巻線７の中心軸を中心とした螺旋状に、複数のコイル導体１０の接続体が、延設される。本実施形態の電動機１では、コイル導体１０のそれぞれにおいて、コイル辺部１１，１２のそれぞれは、電動機１の軸方向（回転軸Ｐ）に沿って延設される。このため、コイル導体１０のそれぞれでは、折返し部１３によって、電動機１の軸方向についての一方側の端が、形成される。そして、コイル導体１０のそれぞれでは、延設端Ｅ１，Ｅ２のいずれかによって、電動機１の軸方向について折返し部１３とは反対側の端が、形成される。また、本実施形態の電動機１では、コイル巻線７の中心軸は、電動機１の周方向（回転軸Ｐの軸回り方向）に沿って延設され、コイル巻線７では、電動機１の周方向に沿う中心軸を中心とした螺旋状に、複数のコイル導体１０の接続体が、延設される。

【0016】

コイル巻線７を形成するコイル導体１０のそれぞれでは、コイル辺部１１，１２のそれぞれに、１つ以上の流路管１５が、設置される。コイル導体１０のそれぞれでは、１つ以上の流路管１５が隣接して配置される。本実施形態では、コイル導体１０のそれぞれにおいて、コイル辺部１１，１２のそれぞれに、複数の流路管１５が設置される。流路管１５のそれぞれは、例えば、ステンレス等の金属から形成されるパイプであり、流路管１５のそれぞれの内部には、冷却流体が流れる流路が形成される。流路管１５のそれぞれに流す冷却流体としては、冷却油及び冷却水等が挙げられる。

【0017】

コイル導体１０のそれぞれでは、コイル辺部１１，１２のそれぞれは、外表面（外周面）を有し、コイル辺部１１，１２のそれぞれの外表面（外周面）に、流路管１５が配置される。コイル辺部１１のそれぞれの外表面では、延設端Ｅ１と折返し部１３との間でのコイル辺部１１の延設方向に沿って、１つ以上の流路管１５が延設される。また、コイル辺部１２のそれぞれの外表面では、延設端Ｅ２と折返し部１３との間でのコイル辺部１１の延設方向に沿って、１つ以上の流路管１５が延設される。したがって、コイル辺部１１，１２のそれぞれの外表面では、電動機１の軸方向（回転軸Ｐ）に沿って、１つ以上の流路管１５が延設される。

【0018】

図４は、コイル巻線７に形成されるコイル辺部１１，１２のある１つ、及び、その近傍の構成を示す。図４では、コイル辺部（１１又は１２）は、電動機１の周方向（回転軸Ｐの軸回り方向）の一方側から視た状態で示され、後述する被覆部材１８が、電動機１の周方向（回転軸の軸回り方向）に対して直交又は略直交する断面で示される。また、図５は、図４のＢ１－Ｂ１線断面を示す。図５では、コイル辺部（１１又は１２）の延設方向に対して直交又は略直交する断面が示され、電動機１の軸方向に対して直交又は略直交する断面が示される。なお、図４及び図５では、コイル辺部１１，１２のある１つ、及び、その近傍の構成が示されるが、他のコイル辺部１１，１２のそれぞれ、及び、その近傍についても、図４及び図５の構成と同様の構成となる。

【0019】

図１乃至図４等に示すように、電動機１の固定子３には、１つ以上の容器（第１の容器）２１Ａ、及び、１つ以上の容器（第２の容器）２１Ｂが、設けられる。ある一例では、容器２１Ａ，２１Ｂのそれぞれが、１つずつ設けられる。また、別のある一例では、電動機１に、複数の容器２１Ａ、及び、複数の容器２１Ｂが設けられる。この場合、複数の容器２１Ａは、電動機１の周方向（回転軸Ｐの軸回り方向）及び電動機１の径方向の少なくとも一方に沿って並んで配置され、複数の容器２１Ｂは、電動機１の周方向及び電動機１の径方向の少なくとも一方に沿って並んで配置される。本実施形態では、容器（第１の容器）２１Ａは、電動機１の軸方向の一方側へ、コイル巻線７から離れて配置される。そして、容器（第２の容器）２１Ｂは、電動機１の軸方向について容器２１Ａが位置する側とは反対側へ、コイル巻線７から離れて配置される。容器２１Ａ，２１Ｂのそれぞれは、非電導性（電気的絶縁性）を有する。また、容器２１Ａ，２１Ｂは、非磁性体から形成されることが好ましい。ある一例では、容器２１Ａ，２１Ｂのそれぞれは、ＰＰＳ（poly phenylene sulfide）樹脂から形成される。

【0020】

また、前述のようにしてコイル巻線７に設置される流路管１５のそれぞれは、コイル巻線７及び被覆部材１８に対して突出する突出部３１Ａ，３１Ｂを備える。流路管１５のそれぞれでは、突出部（第１の突出部）３１Ａは、電動機１の軸方向について容器（第１の容器）２１Ａが位置する側へ、コイル巻線７から突出し、突出部（第２の突出部）３１Ｂは、電動機１の軸方向について容器（第２の容器）２１Ｂが位置する側へ、コイル巻線７から突出する。このため、流路管１５のそれぞれでは、突出部３１Ａ，３１Ｂは、電動機１の軸方向について互いに対して反対側へ、コイル巻線７から突出する。流路管１５のそれぞれでは、突出部３１Ａは、１つ以上の容器２１Ａの対応する１つに向かって、コイル巻線７から突出し、１つ以上の容器２１Ａの対応する１つに接続される。そして、流路管１５のそれぞれでは、突出部３１Ｂは、１つ以上の容器２１Ｂの対応する１つに向かって、コイル巻線７から突出し、１つ以上の容器２１Ｂの対応する１つに接続される。

【0021】

容器２１Ａ，２１Ｂのそれぞれの内部には、内部空洞２３が形成される。流路管１５のそれぞれでは、突出部（第１の突出部）３１Ａは、１つ以上の容器２１Ａの対応する１つの内部空洞２３に、挿入される。また、流路管１５のそれぞれでは、突出部（第２の突出部）３１Ｂは、１つ以上の容器２１Ｂの対応する１つの内部空洞２３に、挿入される。

【0022】

ある一例では、ポンプ（図示しない）等によって、１つ以上の容器２１Ａのそれぞれの内部空洞２３に、冷却流体が供給される。そして、流路管１５のそれぞれでは、１つ以上の容器２１Ａの中の接続される１つの内部空洞２３から、流路に冷却流体が流入する。そして、流路管１５のそれぞれの流路では、１つ以上の容器２１Ａの中の接続される１つから、１つ以上の容器２１Ｂの中の接続される１つに向かって、冷却流体が流れる。そして、流路管１５のそれぞれでは、流路を流れた冷却流体が、１つ以上の容器２１Ｂの中の接続される１つの内部空洞２３へ、排出される。そして、１つ以上の容器２１Ｂのそれぞれの内部空洞２３から、冷却流体が排出され、ポンプ等によって、再び１つ以上の容器２１Ａのそれぞれの内部空洞２３へ、冷却流体が供給される。

【0023】

前述のように、流路管１５のそれぞれの流路に冷却流体を流すことにより、電動機１において、コイル巻線７が冷却される。これにより、コイル巻線７の温度上昇等が、適切に抑制される。また、前述のように冷却流体が流れるため、１つの容器２１Ａから複数の流路管１５のそれぞれの流路へ、冷却流体が流入可能となる。そして、複数の流路管１５のそれぞれの流路から１つの容器２１Ｂへ、冷却流体を排出可能となる。なお、ある一例では、流路管１５のそれぞれにおいて、１つ以上の容器２１Ｂの中の接続される１つの内部空洞２３から、冷却流体が流路に流入する。この場合、流路管１５のそれぞれでは、１つ以上の容器２１Ａの中の接続される１つの内部空洞２３へ、冷却流体が流路から排出される。

【0024】

図５等に示すように、コイル巻線７は、複数の導線１６を備え、コイル巻線７では、複数の導線１６が束ねられる導線束１７が形成される。導線１６のそれぞれは、銅線等の導電性を有する金属から形成される金属線、又は、金属線の外周を絶縁膜で覆った絶縁被覆線である。本実施形態では、コイル巻線７のコイル導体１０のそれぞれにおいて、導線束１７が、延設端Ｅ１から延設端Ｅ２まで、コイル辺部１１、折返し部１３及びコイル辺部１２を順に通って、延設される。また、コイル巻線７では、導線束１７は、延設軸αを有し、延設軸αを中心として延設軸αに沿って延設される。導線束１７では、延設軸αに近づく側が、内周側となり、延設軸αから離れる側が、外周側となる。導線束１７は、導線束１７において最外周を形成する外表面（外周面）を有する。本実施形態では、コイル巻線７のコイル辺部１１，１２のそれぞれの外表面（外周面）は、導線束１７の外表面（外周面）によって、形成される。そして、コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、導線束１７の外表面（外周面）に、１つ以上の流路管１５が配置される。

【0025】

また、図３乃至図５等に示すように、本実施形態では、コイル巻線７のコイル辺部１１，１２のそれぞれにおいて、被覆部材１８が、導線束１７、及び、導線束１７の外表面に配置される流路管１５を、導線束１７の外周側から覆う。被覆部材１８は、非電導性（電気的絶縁性）を有し、例えば、非電導性を有する樹脂から形成されるチューブである。コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、被覆部材１８は、延設軸αの軸回り方向（導線束１７の周方向）について全周に渡って、導線束１７、及び、導線束１７の外表面に配置される流路管１５を覆う。

【0026】

また、コイル巻線７において流路管１５が配置される部位であるコイル辺部１１，１２のそれぞれでは、延設軸αに沿う方向として、導線束１７の延設方向（矢印Ｚ１及び矢印Ｚ２で示す方向）が規定される。そして、コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、導線束１７の延設方向に対して交差する（直交又は略直交する）第１の方向（矢印Ｘ１及び矢印Ｘ２で示す方向）、及び、導線束１７の延設方向及び第１の方向の両方に対して交差する（直交又は略直交する）第２の方向（矢印Ｙ１及び矢印Ｙ２で示す方向）が、規定される。本実施形態では、コイル辺部１１，１２のそれぞれにおいて、導線束１７の延設方向は、電動機１の軸方向と一致又は略一致する。そして、第１の方向は、電動機１の径方向と一致又は略一致し、第２の方向は、電動機１の周方向と一致又は略一致する。

【0027】

図４では、第２の方向の一方側から視た状態でコイル辺部（１１又は１２）が示され、図５では、導線束１７の延設方向に直交又は略直交する断面が示される。また、コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、１つ以上の流路管１５が、導線束１７の延設方向に沿って、導線束１７の外表面（外周面）に延設される。

【0028】

コイル巻線７のコイル辺部１１，１２のそれぞれでは、第１の方向に沿ったコイル巻線７の寸法Ｌ１は、第２の方向に沿ったコイル巻線７の寸法Ｌ２に比べて、大きい。すなわち、導線束１７の延設方向に直交又は略直交するコイル辺部１１，１２のそれぞれの断面形状では、第１の方向に沿った寸法Ｌ１が、第２の方向に沿った寸法Ｌ２に比べて、大きい。

【0029】

本実施形態では、コイル辺部１１，１２のそれぞれにおいて、導線束１７の外表面（外周面）に、一対の主面２５，２６、及び、一対の縁部２７，２８が形成される。コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、縁部２７，２８のそれぞれは、一対の主面２５，２６の間に、第２の方向に沿って延設される。また、導線束１７においてコイル辺部１１，１２のそれぞれを形成する部位では、主面２５，２６のそれぞれは、一対の縁部２７，２８の間に、第１の方向に沿って延設される。

【0030】

コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、主面（第１の主面）２５は、第２の方向の一方側を向き、主面（第２の主面）２６は、第２の方向について、主面２５とは反対側を向く。このため、コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、主面２５は、電動機１の周方向の一方側を向き、主面２６は、電動機１の周方向について、主面２５とは反対側を向く。また、導線束１７においてコイル辺部１１，１２のそれぞれを形成する部位では、主面２５は、第２の方向について一方側の端を形成し、主面２６は、第２の方向について主面２５とは反対側の端を形成する。

【0031】

コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、縁部（第１の縁部）２７は、第１の方向の一方側を向き、縁部（第２の縁部）２８は、第１の方向について、縁部２７とは反対側を向く。また、導線束１７においてコイル辺部１１，１２のそれぞれを形成する部位では、縁部２７は、第１の方向について一方側の端を形成し、縁部２８は、第１の方向について縁部２７とは反対側の端を形成する。本実施形態では、コイル辺部１１，１２のそれぞれにおいて、縁部２７は、電動機１の径方向の一方側を向き、縁部２８は、電動機１の径方向について、縁部２７とは反対側を向く。

【0032】

また、コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、縁部２７は、電動機１の内周側を向き、回転子２が位置する側を向く。そして、コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、縁部２８は、電動機１の外周側を向き、回転子２が位置する側とは反対側を向く。このため、導線束１７においてコイル辺部１１，１２のそれぞれを形成する部位では、縁部２７によって、回転子２が位置する側の縁が形成され、縁部２８によって、回転子２が位置する側とは反対側の縁が形成される。

【0033】

コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、複数の導線１６が配列された導線列３２が、導線束１７に形成される。図５等の一例では、コイル辺部１１，１２のそれぞれにおいて、３つの導線列３２が導線束１７に形成され、導線列３２のそれぞれにおいて、７つの導線１６が配列される。導線列３２のそれぞれでは、第１の方向に沿って、複数の導線１６が並んで配置される。このため、コイル巻線７のコイル辺部１１，１２のそれぞれでは、導線列３２のそれぞれにおける導線１６の配列方向は、第１の方向と一致又は略一致し、導線束１７の延設方向に対して交差する（直交又は略直交する）。

【0034】

また、コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、導線束１７の外表面において一対の主面２５，２６のそれぞれに、流路管１５が１つ以上ずつ配置される。そして、コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、一対の主面２５，２６のそれぞれに、複数の流路管１５が配列された流路管列３３が形成される。図５等の一例では、コイル辺部１１，１２のそれぞれにおいて、主面２５，２６のそれぞれに、１つの流路管列３３が形成され、流路管列３３のそれぞれでは、７つの流路管１５が配列される。コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、流路管列３３のそれぞれにおいて、第１の方向に沿って、複数の流路管１５が並んで配置される。このため、コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、流路管列３３のそれぞれにおける流路管１５の配列方向は、第１の方向と一致又は略一致し、導線列３２のそれぞれにおける導線１６の配列方向と一致又は略一致する。

【0035】

ここで、導線列３２のそれぞれにおいて配列方向（コイル辺部１１，１２のそれぞれでの第１の方向）について隣り合う導線１６の間のピッチ（第１のピッチ）β１、及び、流路管列３３のそれぞれにおいて配列方向について隣り合う流路管１５の間のピッチ（第２のピッチ）β２を、規定する。ピッチβ２は、ピッチβ１に対して、８０％以上かつ１２０％以下の大きさとなる。したがって、ピッチβ１とピッチβ２との差分（差の絶対値）は、ピッチβ１に対して２０％以内となる。

【0036】

また、導線１６のそれぞれについて、延設方向（導線束１７の延設方向）に直交又は略直交する断面において外周で囲まれた部分の断面形状を、断面形状（第１の断面形状）γ１として規定する。同様に、流路管１５のそれぞれについて、延設方向（コイル辺部１１，１２のそれぞれでの導線束１７の延設方向）に直交又は略直交する断面において外周で囲まれた部分の断面形状を、断面形状（第２の断面形状）γ２として規定する。複数の導線１６の間では、断面形状γ１は、互いに対して合同形状又は略合同形状となる。そして、複数の流路管１５の間では、断面形状γ２は、互いに対して合同形状又は略合同形状となる。

【0037】

ある一例では、流路管１５のそれぞれの断面形状γ２は、導線１６のそれぞれの断面形状γ１に対して、合同形状又は略合同形状となる。また、別のある一例では、流路管１５のそれぞれの断面形状γ２は、導線１６のそれぞれの断面形状γ１に対して、相似形状又は略相似形状となる。この場合、流路管１５のそれぞれの断面形状γ２の断面積は、導線１６のそれぞれの断面形状γ１の断面積に対して、８０％以上かつ１２０％以下の大きさとなる。したがって、断面形状γ１の断面積と断面形状γ２の断面積との差分（差の絶対値）は、断面形状γ１の断面積に対して２０％以内となる。

【0038】

図５等の一例では、断面形状γ１，γ２のそれぞれは、円形状又は略円形状となる。そして、導線束１７の一対の主面２５，２６のそれぞれは、導線列３２の対応する１つによって、形成される。図５等の一例では、コイル辺部１１，１２のそれぞれにおいて、導線束１７の主面２５，２６のそれぞれは、凸部分と凹部分が第１の方向に沿って交互に配置される凸凹形状に、形成される。主面２５，２６のそれぞれの凸凹形状では、凸部分が、第２の方向の外側（外周側）に突出し、凹部分が、第２の方向の内側（内周側）へ凹む。そして、導線束１７の主面２５，２６のそれぞれでは、対応する導線列３２において配列方向に隣り合う導線１６の間の部分によって、凸凹形状の凹部分が形成される。コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、主面２５，２６のそれぞれに形成される前述の凸凹形状において、凹部分のそれぞれに流路管１５の対応する１つが配置される。

【0039】

本実施形態では、コイル巻線７において、複数の導線１６が束ねられる導線束１７が、形成される。そして、導線束１７の外表面（外周面）に、流路管１５が配置される。このため、導線束１７の内部に流路管１５が配置される場合等に比べて、コイル巻線７に流路管１５を設置し易くなる。すなわち、導線束１７の内部に流路管１５が配置される場合等に比べて、複数の導線１６及び流路管１５を、互いに対して組付け易くなる。これにより、コイル巻線７への流路管１５の設置における作業効率、すなわち、複数の導線１６及び流路管１５の互いに対する組付けにおける作業効率が、適切に確保される。

【0040】

また、流路管１５が配置されるコイル辺部１１，１２のそれぞれでは、第１の方向に沿ったコイル巻線７の寸法Ｌ１は、第２の方向に沿ったコイル巻線７の寸法Ｌ２に比べて、大きい。そして、導線束１７においてコイル辺部１１，１２のそれぞれを形成する部分では、複数の流路管１５は、第１の方向に沿って並んで配置される。これにより、流路管１５のそれぞれの流路を流れる冷却流体によって、コイル辺部１１，１２を含むコイル巻線７が有効に冷却される。

【0041】

また、コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、導線束１７の外表面に、一対の主面２５，２６が形成され、主面２５，２６は、第２の方向について互いに対し反対側を向く。そして、コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、両方の主面２５，２６のそれぞれに流路管１５が配置される。これにより、流路管１５のそれぞれの流路を流れる冷却流体によるコイル巻線７の冷却性能が、向上する。

【0042】

また、コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、導線束１７の導線列３２のそれぞれにおいて、第１の方向（配列方向）に沿って、複数の導線１６が並んで配置される。そして、コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、導線束１７の外表面において、第１の方向（配列方向）に沿って、流路管列３３を形成する複数の流路管１５が並んで配置される。そして、配列方向について隣り合う流路管１５の間のピッチβ２は、配列方向について隣り合う導線１６の間のピッチβ１に対して、８０％以上かつ１２０％以下の大きさとなる。このような構成であるため、コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、導線束１７の外表面に第１の方向（導線１６の配列方向）に沿って形成される前述の凸凹形状において、凹部分に流路管１５が適切に配置される。また、本実施形態では、ピッチβ２をピッチβ１に対して８０％以上とすることより、隣り合う流路管１５の間のピッチβ２が小さくなり過ぎない。これにより、流路管１５のそれぞれの肉厚が増大することが、防止され、流路管１５のそれぞれにおいて冷却流体の流量が減少することが、防止される。

【0043】

導線束１７の外表面に形成される凸凹形状のそれぞれでは、凹部分に流路管１５が配置されることにより、凹部分に配置された流路管１５の導線束１７（コイル巻線７）への接触範囲が増加する。流路管１５の１つ以上において導線束１７との接触範囲が増加することにより、流路管１５のそれぞれの流路を流れる冷却流体によるコイル巻線７の冷却性能が、向上する。

【0044】

（変形例）
なお、前述の実施形態では、導線１６のそれぞれの断面形状γ１、及び、流路管１５のそれぞれの断面形状γ２は、円形状又は略円形状であるが、これに限るものではない。図６に示す第１の変形例では、導線１６のそれぞれの断面形状γ１、及び、流路管１５のそれぞれの断面形状γ２は、四角形状又は略四角形状に形成される。本変形例でも、コイル巻線７のコイル辺部１１，１２のそれぞれにおいて、導線束１７の外表面（外周面）に流路管１５が配置される。このため、本変形例でも、前述の実施形態等と同様に、複数の導線１６及び流路管１５の互いに対する組付けにおける作業効率が、適切に確保される。

【0045】

また、本変形例でも、コイル辺部１１，１２のそれぞれにおいて、第１の方向に沿ったコイル巻線７の寸法Ｌ１は、第２の方向に沿ったコイル巻線７の寸法Ｌ２に比べて、大きい。そして、コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、導線束１７の外表面に、複数の流路管１５が、第１の方向に沿って並んで配置される。また、コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、一対の主面２５，２６のそれぞれに、流路管１５が配置される。このため、本変形例でも、前述の実施形態等と同様に、流路管１５のそれぞれの流路を流れる冷却流体によるコイル巻線７の冷却性能が、向上する。

【0046】

また、前述の実施形態等では、導線束１７の外表面において、一対の縁部２７，２８に流路管１５が配置されていない。ただし、ある変形例では、導線束１７の外表面において、一対の縁部２７，２８のいずれかに流路管１５が配置されてもよい。この場合も、導線束１７の外表面に流路管１５が配置されるため、前述の実施形態等と同様に、複数の導線１６及び流路管１５の互いに対する組付けにおける作業効率が、適切に確保される。

【0047】

図７に示す第２の変形例でも、コイル巻線７のコイル辺部１１，１２のそれぞれにおいて、導線束１７の外表面（外周面）に流路管１５が配置される。ただし、コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、縁部（第１の縁部）２７及びその近傍を含む領域Ｓ１において、縁部（第２の縁部）２８及びその近傍を含む領域Ｓ２に比べて、導線束１７の外表面に配置される流路管１５の数密度が高い。したがって、コイル辺部１１，１２のそれぞれでは、回転子２が位置する側（電動機１の内周側）の端部において、回転子２が位置する側とは反対側（電動機１の外周側）の端部に比べて、外表面に流路管１５が密に配置される。

【0048】

コイル辺部１１，１２を含むコイル巻線７では、回転子２に近い部位ほど、回転子２に発生する前述の渦電流に起因する熱の影響を受け易くなり、温度が上昇し易い傾向にある。本変形例のコイル辺部１１，１２のそれぞれでは、前述のように、領域Ｓ１等の回転子２が位置する側の端部において、流路管１５の数密度が高くなる。このため、回転子２が回転している状態でのコイル巻線７（コイル辺部１１，１２）における温度分布に対応させて、コイル巻線７において温度が上昇し易い領域に、適切に流路管１５が配置される。これにより、回転子２が回転している状態等では、コイル巻線７において温度が上昇し易い領域が、適切に冷却される。

【0049】

また、本変形例でも、前述の実施形態等と同様に、導線束１７の外表面に、流路管１５が配置される。このため、コイル巻線７への流路管１５の設置等では、コイル巻線７において温度が上昇し易い領域等の、コイル巻線７における温度分布に対応した適切な領域に、流路管１５を容易かつ適切に配置可能となる。

【0050】

また、前述の実施形態等では、コイル巻線７の中心軸は、電動機１の周方向に沿うが、コイル巻線７の構成はこれに限るものではない。コイル巻線７（コイル巻線７を形成する導線１６）に電圧（交流電圧）が印加されることにより前述のように回転磁界が発生し、コイル巻線７によって発生する回転磁界によって、回転子２が回転する構成であれば、コイル巻線７の構成は、特に限定されない。

【0051】

また、前述の実施形態等では、流路管１５のそれぞれにおいて、突出部３１Ａは、電動機１の軸方向の一方側へコイル巻線７から突出し、突出部３１Ｂは、電動機１の軸方向について突出部３１Ａが突出する側とは反対側へコイル巻線７から突出するが、突出部３１Ａ，３１Ｂの突出方向は、前述の実施形態等の構成に限るものではない。電動機１では、容器２１Ａが、コイル巻線７から離れて配置され、容器２１Ｂが、容器２１Ａが位置する側とは反対側へコイル巻線７から離れて配置されていればよい。そして、容器２１Ａに向かってコイル巻線７から突出する突出部３１Ａが、容器２１Ａの内部空洞２３に挿入され、容器２１Ｂに向かってコイル巻線７から突出する突出部３１Ｂが、容器２１Ｂの内部空洞２３に挿入されればよい。

【0052】

前述したいずれの変形例においても、第１の実施形態等と同様に、コイル巻線７において、複数の導線１６が束ねられる導線束１７が形成される。そして、導線束１７の外表面（外周面）に、流路管１５が配置される。このため、いずれの変形例においても、第１の実施形態等と同様に、複数の導線１６及び流路管１５の互いに対する組付けにおける作業効率が、適切に確保される。

【0053】

また、前述の実施形態等においてコイル巻線７を冷却する冷却構造は、発電機においてコイル巻線を冷却する冷却構造としても、適用可能である。発電機では、回転子を回転することにより、回転磁界が発生する。そして、回転子の回転によって発生する回転磁界により、固定子のコイル巻線に電圧（起電力）を誘起する。発電機においても、前述の実施形態等と同様の冷却構造によって、固定子のコイル巻線が冷却される。したがって、前述した実施形態等の冷却構造は、電動機及び発電機等の回転電機において適用可能である。

【0054】

これらの少なくとも一つの実施形態又は実施例によれば、コイル巻線では、複数の導線が束ねられる導線束が形成され、流路管は、導線束の外表面に配置される。これにより、コイル巻線を形成する複数の導線、及び、冷却流体が流れる流路管の互いに対する組付けにおいて作業効率が適切に確保される回転電機における冷却構造を提供することができる。

【0055】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0056】

１…電動機、２…回転子、３…固定子、７…コイル巻線、１５…流路管、１６…導線、１７…導線束、２１Ａ，２１Ｂ…容器、２３…内部空洞、２５…主面（第１の主面）、２６…主面（第２の主面）、２７，２８…縁部、３１Ａ，３１Ｂ…突出部、３２…導線列、３３…流路管列。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】