(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】P2024057118
(43)【公開日】2024-04-24
(54)【発明の名称】回転電機の冷却構造および回転電機
(51)【国際特許分類】
H02K 9/19 20060101AFI20240417BHJP
【ＦＩ】
H02K9/19 A
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022156411
(22)【出願日】2022-09-29
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2024-04-16
(71)【出願人】
【識別番号】000006105
【氏名又は名称】株式会社明電舎
(74)【代理人】
【識別番号】100114775
【弁理士】
【氏名又は名称】高岡 亮一
(74)【代理人】
【識別番号】100121511
【弁理士】
【氏名又は名称】小田 直
(74)【代理人】
【識別番号】100116001
【弁理士】
【氏名又は名称】森 俊秀
(74)【代理人】
【識別番号】100208580
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 玲奈
(72)【発明者】
【氏名】植松 拓
【テーマコード（参考）】
5H609
【Ｆターム（参考）】
5H609BB01
5H609BB19
5H609PP02
5H609PP05
5H609PP06
5H609QQ05
5H609QQ08
(57)【要約】 （修正有）
【課題】従来よりも組立作業が容易で、ステータの軸方向の冷却むらを抑制できる回転電機の冷却構造を提供する。
【解決手段】回転電機１の冷却構造は、コイル６が収容されたスロットを有するステータ４と、スロット内でコイル６の外周側に形成され、コイル６を冷却する冷却油を軸方向に流す複数のコイル冷却流路と、ステータ４の一方側でコイル冷却流路に冷却油を周方向に分配する第１分配流路１６Ａと、ステータ４の他方側でコイル冷却流路に冷却油を周方向に分配する第２分配流路１６Ｂと、を備える。第１分配流路１６Ａは、一方側から他方側に冷却油を流す複数の第１コイル冷却流路にそれぞれ接続される。第２分配流路１６Ｂは、他方側から一方側に冷却油を流す複数の第２コイル冷却流路１７Ｂにそれぞれ接続される。第１コイル冷却流路と第２コイル冷却流路１７Ｂは、ステータ４の周方向にずれて配置されている。
【選択図】図２
【解決手段】回転電機１の冷却構造は、コイル６が収容されたスロットを有するステータ４と、スロット内でコイル６の外周側に形成され、コイル６を冷却する冷却油を軸方向に流す複数のコイル冷却流路と、ステータ４の一方側でコイル冷却流路に冷却油を周方向に分配する第１分配流路１６Ａと、ステータ４の他方側でコイル冷却流路に冷却油を周方向に分配する第２分配流路１６Ｂと、を備える。第１分配流路１６Ａは、一方側から他方側に冷却油を流す複数の第１コイル冷却流路にそれぞれ接続される。第２分配流路１６Ｂは、他方側から一方側に冷却油を流す複数の第２コイル冷却流路１７Ｂにそれぞれ接続される。第１コイル冷却流路と第２コイル冷却流路１７Ｂは、ステータ４の周方向にずれて配置されている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
コイルが収容されたスロットを周方向に複数有するステータと、
前記スロット内で前記コイルの外周側に形成され、前記コイルを冷却する冷却油を軸方向に流す複数のコイル冷却流路と、
前記ステータの一方側の端部に形成され、前記一方側で前記コイル冷却流路に前記冷却油を前記周方向に分配する第１分配流路と、
前記ステータの他方側の端部に形成され、前記他方側で前記コイル冷却流路に前記冷却油を前記周方向に分配する第２分配流路と、を備え、
前記第１分配流路は、前記一方側から前記他方側に前記冷却油を流す複数の第１コイル冷却流路にそれぞれ接続され、
前記第２分配流路は、前記他方側から前記一方側に前記冷却油を流す複数の第２コイル冷却流路にそれぞれ接続され、
前記第１コイル冷却流路と前記第２コイル冷却流路は、前記ステータの周方向にずれて配置されている
回転電機の冷却構造。
前記スロット内で前記コイルの外周側に形成され、前記コイルを冷却する冷却油を軸方向に流す複数のコイル冷却流路と、
前記ステータの一方側の端部に形成され、前記一方側で前記コイル冷却流路に前記冷却油を前記周方向に分配する第１分配流路と、
前記ステータの他方側の端部に形成され、前記他方側で前記コイル冷却流路に前記冷却油を前記周方向に分配する第２分配流路と、を備え、
前記第１分配流路は、前記一方側から前記他方側に前記冷却油を流す複数の第１コイル冷却流路にそれぞれ接続され、
前記第２分配流路は、前記他方側から前記一方側に前記冷却油を流す複数の第２コイル冷却流路にそれぞれ接続され、
前記第１コイル冷却流路と前記第２コイル冷却流路は、前記ステータの周方向にずれて配置されている
回転電機の冷却構造。
【請求項2】
前記スロットは、絶縁性を有する被覆層で被覆され、
前記コイル冷却流路は、前記ステータ内で前記被覆層と前記コイルに臨む
請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
前記コイル冷却流路は、前記ステータ内で前記被覆層と前記コイルに臨む
請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項3】
前記第１分配流路および前記第２分配流路は、前記被覆層の材料で形成された部位を含む
請求項２に記載の回転電機の冷却構造。
請求項２に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項4】
前記第１分配流路は、前記ステータの前記一方側に取り付けられた環状の第１遮蔽板と、前記ステータの前記一方側の端部の間に形成され、
前記第２分配流路は、前記ステータの前記他方側に取り付けられた環状の第２遮蔽板と、前記ステータの前記他方側の端部の間に形成される
請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
前記第２分配流路は、前記ステータの前記他方側に取り付けられた環状の第２遮蔽板と、前記ステータの前記他方側の端部の間に形成される
請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項5】
前記第１遮蔽板は、前記第２コイル冷却流路からの前記冷却油を前記一方側に吐き出す第１の吐出孔を有し、
前記第２遮蔽板は、前記第１コイル冷却流路からの前記冷却油を前記他方側に吐き出す第２の吐出孔を有する
請求項４に記載の回転電機の冷却構造。
前記第２遮蔽板は、前記第１コイル冷却流路からの前記冷却油を前記他方側に吐き出す第２の吐出孔を有する
請求項４に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項6】
前記第１コイル冷却流路と前記第２コイル冷却流路は、前記スロットごとに前記周方向に交互に配置されている
請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項7】
前記ステータを収容する筐体をさらに備え、
前記冷却油は、前記筐体と前記ステータの外周面の間に形成された流路を介して前記第１分配流路および前記第２分配流路にそれぞれ供給される
請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
前記冷却油は、前記筐体と前記ステータの外周面の間に形成された流路を介して前記第１分配流路および前記第２分配流路にそれぞれ供給される
請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項8】
ロータと、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の回転電機の冷却構造と、
を備える回転電機。
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の回転電機の冷却構造と、
を備える回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、回転電機の冷却構造および回転電機に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ステータコアに巻回されるコイルの冷却効率を高めるために、ステータのスロット内に冷媒を循環させる流路を形成した回転電機の冷却構造が提案されている。例えば、特許文献１は、ステータのスロットに樹脂で含浸されたパイプをコイル内径側に配置し、ステータの軸方向一方側から他方側に冷媒を流す冷却構造を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－１９２５７９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、冷媒が一方向に流れるため、上流側と下流側とでステータの軸方向に冷却むらが生じやすい。また、特許文献１では、各スロットのコイル内径側にそれぞれパイプを配置し、かつ上流側および下流側の両方で流路接続部品に各パイプを液密に接続する必要がある。そのため、特許文献１の構成は組立作業の工数が多く、コスト面で改善の余地がある。
【0005】
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであって、従来よりも組立作業が容易で、ステータの軸方向の冷却むらを抑制できる回転電機の冷却構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様の回転電機の冷却構造は、コイルが収容されたスロットを周方向に複数有するステータと、スロット内でコイルの外周側に形成され、コイルを冷却する冷却油を軸方向に流す複数のコイル冷却流路と、ステータの一方側の端部に形成され、一方側でコイル冷却流路に冷却油を周方向に分配する第１分配流路と、ステータの他方側の端部に形成され、他方側でコイル冷却流路に冷却油を周方向に分配する第２分配流路と、を備える。第１分配流路は、一方側から他方側に冷却油を流す複数の第１コイル冷却流路にそれぞれ接続される。第２分配流路は、他方側から一方側に冷却油を流す複数の第２コイル冷却流路にそれぞれ接続される。第１コイル冷却流路と第２コイル冷却流路は、ステータの周方向にずれて配置されている。
【0007】
上記の一態様において、スロットは、絶縁性を有する被覆層で被覆されていてもよく、コイル冷却流路は、ステータ内で被覆層とコイルに臨んでいてもよい。
また、第１分配流路および第２分配流路は、被覆層の材料で形成された部位を含んでいてもよい。
また、第１分配流路および第２分配流路は、被覆層の材料で形成された部位を含んでいてもよい。
【0008】
上記の一態様において、第１分配流路は、ステータの一方側に取り付けられた環状の第１遮蔽板と、ステータの一方側の端部の間に形成されてもよい。また、第２分配流路は、ステータの他方側に取り付けられた環状の第２遮蔽板と、ステータの他方側の端部の間に形成されてもよい。
また、第１遮蔽板は、第２コイル冷却流路からの冷却油を一方側に吐き出す第１の吐出孔を有していてもよい。第２遮蔽板は、第１コイル冷却流路からの冷却油を他方側に吐き出す第２の吐出孔を有していてもよい。
また、第１遮蔽板は、第２コイル冷却流路からの冷却油を一方側に吐き出す第１の吐出孔を有していてもよい。第２遮蔽板は、第１コイル冷却流路からの冷却油を他方側に吐き出す第２の吐出孔を有していてもよい。
【0009】
上記の一態様において、第１コイル冷却流路と第２コイル冷却流路は、スロットごとに周方向に交互に配置されていてもよい。
上記の一態様の回転電機の冷却構造は、ステータを収容する筐体をさらに備えていてもよい。冷却油は、筐体とステータの外周面の間に形成された流路を介して第１分配流路および第２分配流路にそれぞれ供給されてもよい。
また、本発明の他の態様の回転電機は、ロータと、上記の一態様の回転電機の冷却構造とを備える。
上記の一態様の回転電機の冷却構造は、ステータを収容する筐体をさらに備えていてもよい。冷却油は、筐体とステータの外周面の間に形成された流路を介して第１分配流路および第２分配流路にそれぞれ供給されてもよい。
また、本発明の他の態様の回転電機は、ロータと、上記の一態様の回転電機の冷却構造とを備える。
【発明の効果】
【0010】
本発明の一態様によれば、従来よりも組立作業が容易で、ステータの軸方向の冷却むらを抑制できる回転電機の冷却構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本実施形態の回転電機の一例を示す斜視図である。
【図3】ハウジング本体の斜視図である。
【図4】回転電機の部分断面を示す斜視図である。
【図6】ロータおよびステータの正面図である。
【図8】（ａ）は第１コイル冷却流路の構成例を示す断面図であり、（ｂ）は第２コイル冷却流路の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
実施形態では説明を分かり易くするため、本発明の主要部以外の構造や要素については、簡略化または省略して説明する。また、図面において、同じ要素には同じ符号を付す。なお、図面に示す各要素の形状、寸法などは模式的に示したもので、実際の形状、寸法などを示すものではない。
実施形態では説明を分かり易くするため、本発明の主要部以外の構造や要素については、簡略化または省略して説明する。また、図面において、同じ要素には同じ符号を付す。なお、図面に示す各要素の形状、寸法などは模式的に示したもので、実際の形状、寸法などを示すものではない。
【0013】
図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｚ方向は回転軸と平行な方向とする。Ｘ方向は、Ｚ方向と直交する方向であって、図２の紙面垂直方向に対応する。Ｙ方向は、Ｘ方向とＺ方向との両方と直交する方向であって、図２の上下方向に対応する。また、図面において、必要に応じて回転電機の回転軸を符号Ａｘで示す。なお、以下の説明では、回転軸Ａｘを中心とする周方向を単に周方向と称し、回転軸Ａｘを中心とする径方向を単に径方向と称する。
【0014】
また、以下の説明において、「軸方向に延びる」とは、厳密に軸方向に延びる場合に加えて、軸方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また、「径方向に延びる」とは、厳密に径方向、すなわち、軸方向に対して垂直な方向に延びる場合に加えて、径方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また「平行」とは、厳密に平行な場合に加えて、互いに成す角が４５°未満の範囲で傾いた場合も含む。
【0015】
図１は、本実施形態の回転電機の一例を示す斜視図である。図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。図３は、ハウジング本体の斜視図である。図４は、回転電機の部分断面を示す斜視図である。図５は、図４から第１遮蔽板を取り外した状態を示す図である。図６は、ロータおよびステータの正面図である。図７は、図６のステータの部分拡大図である。
【0016】
本実施形態の回転電機１は、一例として車両用モータなどに適用されるインナーロータ型モータであって、ロータ２と、シャフト３と、ステータ４とを備えている。ロータ２、シャフト３およびステータ４は、ハウジング本体１１およびハウジングカバー１２を有する筐体に収容されている。なお、ハウジング本体１１およびハウジングカバー１２はいずれも鋳造で製造される。
【0017】
ロータ２は、例えば磁石埋込型または表面磁石型のロータである。ロータ２の鉄心は、電磁鋼板等を軸方向に複数積層して形成される。ロータ２の鉄心には、周方向に沿って等間隔に主磁極が構成されるように複数の永久磁石（不図示）が配置される。ロータ２において周方向に隣り合う主磁極には、それぞれ逆の極性となるように永久磁石が配置される。また、ロータ２の中心には、回転軸Ａｘに沿って鉄心を貫通するようにシャフト３が嵌入されている。
【0018】
ステータ４は、全体形状が円筒状であって、回転軸Ａｘを中心とする中央の空間部分にロータ２を収容する。すなわち、ステータ４は、ロータ２の外周に僅かなエアギャップを隔ててロータ２と同心状に配置される。
【0019】
ステータ４は、ステータコア５と、コイル６と、ステータ被覆層７と、第１遮蔽板８Ａおよび第２遮蔽板８Ｂを有する。ステータコア５は、所定形状に打ち抜いた複数の電磁鋼板を軸方向に積層して形成される。図６に示すように、ステータコア５は、径方向外側で周方向全周に亘って形成されるヨーク部５ａと、ヨーク部５ａの内周側から径方向内側に延びる複数のティース部５ｂとを有する。
【0020】
複数のティース部５ｂは、櫛歯状をなすように周方向に等間隔をおいて複数並んで設けられている。また、隣り合うティース部５ｂの間には、それぞれスロットが形成される。各々のスロットには、ロータ２の外周に沿って、例えば分布巻きや集中巻きでコイル６が装着されている。コイル６は、スロット内において、ステータコア５のヨーク部５ａとは径方向に間隔をあけて巻回されている。また、図２に示すように、コイル６のコイルエンド６ａは、ステータ４の軸方向両端でそれぞれステータ４から張り出し、ステータ４の周方向に環状をなしている。
【0021】
これにより、ステータ４には、周方向に沿ってコイル６により等間隔に磁極が構成される。回転電機１においては、コイル６の電流制御でステータ４の磁界を順番に切り替えることで、ロータ２にはステータ４の磁界との吸引力または反発力が生じる。これにより、回転軸Ａｘを中心としてロータ２およびシャフト３が回転する。なお、回転電機１の駆動時には通電によってステータ４のコイル６が発熱する。
【0022】
ステータ被覆層７は、絶縁性を有し非磁性体である材料（例えば、熱硬化性樹脂）で形成される。図７に示すように、ステータ被覆層７はスロット内でティース部５ｂの表面およびヨーク部５ａの表面を薄膜状に被覆する。これにより、スロット内のステータ被覆層７は、ステータコア５とコイル６を絶縁する機能を担う。また、スロット内のステータ被覆層７は、後述する第１コイル冷却流路１７Ａまたは第２コイル冷却流路１７Ｂの一部を形成する。
【0023】
また、図５に示すように、ステータ４の軸方向の一方側（図２の左側）および他方側（図２の右側）の軸方向端面において、ステータ被覆層７は、ステータコア５を部分的に覆っている。具体的には、軸方向端面でのステータ被覆層７は、ヨーク部５ａの径方向内側の部位と、ティース部５ｂを覆っている。また、一部のスロットの位置では、ステータ被覆層７が切り欠かれて径方向に延びる溝７ａが放射状に形成されている。
【0024】
図５の例では、ステータ４の一方側を示すが、溝７ａの位置が周方向にずれる点を除きステータ４の他方側の構成も図５と同様である。ステータ４の一方側で軸方向端面に形成されるステータ被覆層７は、後述する第１分配流路１６Ａの一部を形成する。また、ステータ４の他方側で軸方向端面に形成されるステータ被覆層７は、後述する第２分配流路１６Ｂの一部を形成する。
【0025】
なお、ステータ４の径方向内側では、ティース部５ｂの先端部と、スロットの隙間がステータ被覆層７で被覆されてもよい。これにより、ロータ２の外周に臨むステータ４の内周面を、ステータ被覆層７によって軸方向から見たときに均一な円形に形成でき、回転電機１の風損を低減できる。
【0026】
また、ステータ４の軸方向の一方側には、環状の第１遮蔽板８Ａがステータ被覆層７の外側に取り付けられている。第１遮蔽板８Ａは、後述する第１分配流路１６Ａの一部を形成する。また、ステータ４の軸方向の他方側には、環状の第２遮蔽板８Ｂがステータ被覆層７の外側に取り付けられている。第２遮蔽板８Ｂは、後述する第２分配流路１６Ｂの一部を形成する。
【0027】
第１遮蔽板８Ａおよび第２遮蔽板８Ｂは、いずれも同一形状であり、径方向においてコイル６の外周側からステータコア５の外周までの部位を覆っている。また、第１遮蔽板８Ａおよび第２遮蔽板８Ｂには、周方向に間隔をおいてオイル吐出孔９が環状に形成されている。第１遮蔽板８Ａのオイル吐出孔９と、第２遮蔽板８Ｂのオイル吐出孔９は、それぞれ周方向に位置がずれている。
【0028】
第１遮蔽板８Ａおよび第２遮蔽板８Ｂは、樹脂、金属、セラミックなどの材料で形成される。また、ステータ被覆層７に対する遮蔽板（８Ａ，８Ｂ）の取り付けは、例えば接着や溶着などで行われる。
【0029】
ハウジング本体１１は、図３に示すように、軸方向の一方側および他方側が開口した円筒状の空間を有する。ハウジング本体１１の円筒状の空間内には、ステータ４、ロータ２およびシャフト３が配置される。ステータ４はハウジング本体１１の内周に焼き嵌めで嵌合され、ハウジング本体１１はステータ４の外周面を覆うように取り付けられる。
【0030】
ハウジング本体１１の一方側および他方側には、それぞれ軸受１３を有するハウジングカバー１２が取り付けられ、ハウジングカバー１２によりハウジング本体１１の両側の開口が塞がれる。シャフト３は、ハウジングカバー１２を貫通して配置され、軸受１３を介してロータ２の両側で軸支されている。
【0031】
また、ハウジング本体１１は、ステータ４およびコイル６を油冷するための給油路１４を有する。給油路１４は、オイルクーラおよびオイルポンプ（いずれも不図示）を経由した冷却油が流れる油路であって、冷却油を受けるオイル入口１５と接続されている。給油路１４は、図２においてステータ４よりも上側に配置され、ハウジング本体１１の内周側に向けて径方向に延びている。
【0032】
ハウジング本体１１の内周面には、周方向に延びる第１の溝１１ａと、第１の溝１１ａと交差する第２の溝１１ｂが形成されている。第１の溝１１ａは、ハウジング本体１１の軸方向中央部に形成され、給油路１４と連通している。また、第２の溝１１ｂは、周方向に等間隔をおいて平行に複数形成され、ステータ４の一方側の端部から他方側の端部まで延びている。
【0033】
第１の溝１１ａおよび第２の溝１１ｂは、ステータ４の外周面で内周側が塞がれて給油路１４からの冷却油を流す流路を形成する。給油路１４から供給されて第１の溝１１ａに沿って周方向に流れるオイルは、複数の第２の溝１１ｂにそれぞれ分岐する。また、各々の第２の溝１１ｂに沿って軸方向に流れるオイルは、ステータ４の一方側の端部または他方側の端部にそれぞれ導かれる。
【0034】
ハウジング本体１１の底面近傍は、オイルが貯留されるオイルパン２０として機能する。ハウジング本体１１にはオイルパン２０に貯留されたオイルを吸い出すオイル出口１９が設けられている。ハウジング本体１１のオイル出口１９は、オイルポンプと接続されている。
【0035】
また、ステータ４の一方側には、第１遮蔽板８Ａとの間に第１分配流路１６Ａが形成されている。第１分配流路１６Ａは、第１遮蔽板８Ａ、一方側のステータ被覆層７、ステータコア５の一方側の端面およびハウジング本体１１の内周面に囲まれて周方向に延びている。第１分配流路１６Ａは、第２の溝１１ｂの一方側の端部に接続され、ステータ被覆層７の内周側に延びる溝７ａを介して、後述する第１コイル冷却流路１７Ａに接続されている。
【0036】
同様に、ステータ４の他方側には第２遮蔽板８Ｂとの間に周方向に延びる第２分配流路１６Ｂが形成されている。第２分配流路１６Ｂは、第２遮蔽板８Ｂ、他方側のステータ被覆層７、ステータコア５の他方側の端面およびハウジング本体１１の内周面に囲まれて周方向に延びている。第２分配流路１６Ｂは、第２の溝１１ｂの他方側の端部に接続され、ステータ被覆層７の内周側に延びる溝７ａを介して、後述する第２コイル冷却流路１７Ｂに接続されている。
【0037】
図６に示すように、ステータ４の各スロットには、それぞれ軸方向に延びる第１コイル冷却流路１７Ａまたは第２コイル冷却流路１７Ｂのいずれかが形成される。第１コイル冷却流路１７Ａおよび第２コイル冷却流路１７Ｂは、ステータ４の周方向に環状をなすように配置されている。そして、第１コイル冷却流路１７Ａと第２コイル冷却流路１７Ｂは、ステータ４の周方向に位相をずらして所定のパターンで配置されている。例えば、第１コイル冷却流路１７Ａおよび第２コイル冷却流路１７Ｂは、ステータ４の周方向において１スロットおきに交互に配置されている。
【0038】
図８（ａ）は、第１コイル冷却流路１７Ａの構成例を示す断面図である。第１コイル冷却流路１７Ａは、スロット内でコイル６の外周側に形成され、図７に示すようにコイル６とステータ被覆層７に臨んでいる。図８（ａ）に示すように、第１コイル冷却流路１７Ａは、ステータ４を貫通して軸方向に延び、一方側で第１分配流路１６Ａに接続されている。また、第１コイル冷却流路１７Ａの他方側は、第２分配流路１６Ｂよりも内周側のステータ被覆層７を貫通し、第２遮蔽板８Ｂに形成されたオイル吐出孔９に接続されている。
【0039】
図８（ｂ）は、第２コイル冷却流路１７Ｂの構成例を示す断面図である。第２コイル冷却流路１７Ｂは、スロット内でコイル６の外周側に形成され、図７に示すようにコイル６とステータ被覆層７に臨んでいる。図８（ｂ）に示すように、第２コイル冷却流路１７Ｂは、ステータ４を貫通して軸方向に延び、他方側で第２分配流路１６Ｂに接続されている。また、第２コイル冷却流路１７Ｂの一方側は、第１分配流路１６Ａよりも内周側のステータ被覆層７を貫通し、第１遮蔽板８Ａに形成されたオイル吐出孔９に接続されている。
【0040】
次に、本実施形態の回転電機１におけるオイルの流れについて説明する。
回転電機１において、ハウジング本体１１のオイルパン２０に貯留されたオイルは、オイルポンプの駆動によりオイル出口１９から吸い出され、オイルクーラで冷却される。オイルクーラで冷却されたオイルは、オイル入口１５からハウジング本体１１の上側に位置する給油路１４に送出される。
回転電機１において、ハウジング本体１１のオイルパン２０に貯留されたオイルは、オイルポンプの駆動によりオイル出口１９から吸い出され、オイルクーラで冷却される。オイルクーラで冷却されたオイルは、オイル入口１５からハウジング本体１１の上側に位置する給油路１４に送出される。
【0041】
給油路１４のオイルは、給油路１４に接続された第１の溝１１ａに沿って周方向に流れ、第２の溝１１ｂにそれぞれ分岐する。そして、軸方向の一方側に向けて第２の溝１１ｂを流れるオイルは第１分配流路１６Ａに流入し、軸方向の他方側に向けて第２の溝１１ｂを流れるオイルは第２分配流路１６Ｂに流入する。また、第１の溝１１ａおよび第２の溝１１ｂを流れるオイルはステータコア５の外周面と接触し、これによりステータ４が外側から冷却される。
【0042】
第１分配流路１６Ａのオイルは、第１分配流路１６Ａ内を周方向に流れ、第１分配流路１６Ａの溝７ａを介して周方向に配置された複数の第１コイル冷却流路１７Ａにそれぞれ分配される。各々の第１コイル冷却流路１７Ａを流れるオイルは、第１コイル冷却流路１７Ａ内を一方側から他方側に流れ、第２遮蔽板８Ｂのオイル吐出孔９に導かれる。第１コイル冷却流路１７Ａでは、軸方向に沿ってオイルがコイル６と接触し続け、これによりステータ４内で第１コイル冷却流路１７Ａに臨むコイル６が冷却される。
【0043】
一方、第２分配流路１６Ｂのオイルは、第２分配流路１６Ｂ内を周方向に流れ、第２分配流路１６Ｂの溝７ａを介して周方向に配置された複数の第２コイル冷却流路１７Ｂにそれぞれ分配される。各々の第２コイル冷却流路１７Ｂを流れるオイルは、第２コイル冷却流路内を他方側から一方側に流れ、第１遮蔽板８Ａのオイル吐出孔９に導かれる。第２コイル冷却流路１７Ｂでは、軸方向に沿ってオイルがコイル６と接触し続け、これによりステータ４内で第２コイル冷却流路１７Ｂに臨むコイル６が冷却される。
【0044】
第１コイル冷却流路１７Ａを経てオイル吐出孔９から吐出されるオイルは、ステータ４の他方側のコイルエンド６ａと接触して熱を奪いつつ、他方側のコイルエンド６ａから下側に流れる。同様に、第２コイル冷却流路１７Ｂを経てオイル吐出孔９から吐出されるオイルは、ステータ４の一方側のコイルエンド６ａと接触して熱を奪いつつ、一方側のコイルエンド６ａから下側に流れる。そして、各コイルエンド６ａからのオイルは、いずれもオイルパン２０に還流して貯留される。そして、オイルパン２０のオイルは、オイルポンプの駆動によってオイルクーラに向けて再び送出される。
【0045】
以上のように、本実施形態の回転電機１の冷却構造は、コイル６が収容されたスロットを周方向に複数有するステータ４と、スロット内でコイル６の外周側に形成され、コイル６を冷却するオイルを軸方向に流す複数のコイル冷却流路（１７Ａ、１７Ｂ）と、ステータ４の一方側で第１コイル冷却流路１７Ａにオイルを周方向に分配する第１分配流路１６Ａと、ステータ４の他方側で第２コイル冷却流路１７Ｂにオイルを周方向に分配する第２分配流路１６Ｂと、を備えている。第１コイル冷却流路１７Ａでは上流側であるコイル６の一方側が効率的に冷却され、第２コイル冷却流路１７Ｂでは上流側であるコイル６の他方側が効率的に冷却される。第１コイル冷却流路１７Ａと第２コイル冷却流路１７Ｂは周方向にずれて配置されているため、ステータ４では一方側と他方側の冷却むらが抑制される。
【0046】
また、本実施形態の第１コイル冷却流路１７Ａおよび第２コイル冷却流路１７Ｂは、スロット内でコイル６の外周側に形成され、第１分配流路１６Ａと第２分配流路１６Ｂは、ステータ４の軸方向の各端部にそれぞれ形成される。そのため、本実施形態では、コイルの外周側にオイルの流路をまとめて配置できる。
例えば、従来のようにコイルの内周側に冷媒の流路を設ける場合、コイルを跨いでステータの内側に流路を設けるため、配管の配置も含めて回転電機の組立作業が煩雑となる。これに対し、本実施形態の構成では、コイルの径方向内側にオイルを導く流路を形成しなくて済むので、回転電機１の組立作業が容易となる。
例えば、従来のようにコイルの内周側に冷媒の流路を設ける場合、コイルを跨いでステータの内側に流路を設けるため、配管の配置も含めて回転電機の組立作業が煩雑となる。これに対し、本実施形態の構成では、コイルの径方向内側にオイルを導く流路を形成しなくて済むので、回転電機１の組立作業が容易となる。
【0047】
また、本実施形態の構成では、ステータ４のスロット内をオイルの流路の一部として利用できるので冷却構造の部品点数が低減し、製造コストを抑制できる。また、第１コイル冷却流路１７Ａおよび第２コイル冷却流路１７Ｂでは、コイル６にオイルが直接接触するので、各スロットの発熱するコイル６をそれぞれ効率よく冷却できる。
【0048】
さらに、本実施形態の構成では、ステータ４の軸方向端部に遮蔽板（８Ａ，８Ｂ）を取り付けで第１分配流路１６Ａや第２分配流路１６Ｂを形成することでも、冷却構造の部品点数が低減し、製造コストを抑制できる。
【0049】
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。
【0050】
例えば、上記実施形態では回転電機の一例としてモータの構成例を説明したが、上記実施形態の回転電機の冷却構造は油冷型の発電機に適用されてもよい。また、モータの用途は車両用モータに限定されるものではない。また、上記実施形態のロータは、永久磁石を有するものに限定されず、例えば、かご型回転子や巻線型回転子などであってもよい。
【0051】
また、上記実施形態において、第１コイル冷却流路１７Ａ，第２コイル冷却流路１７Ｂは、隣り合うスロットで周方向に交互に配置されていなくてもよい。例えば、第１コイル冷却流路１７Ａ，第２コイル冷却流路１７Ｂは、周方向において複数のスロットおきに入れ替わるように配置されてもよい。
【0052】
また、上記実施形態において、スロット内やステータコアの軸方向端面を被覆するステータ被覆層７の材料は樹脂に限定されず、例えばセラミックなどの他の材料で構成されていてもよい。
【0053】
加えて、今回開示された実施形態は、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、上記した説明ではなくて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及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】
【0054】
１…回転電機、２…ロータ、３…シャフト、４…ステータ、５…ステータコア、５ａ…ヨーク部、５ｂ…ティース部、６…コイル、６ａ…コイルエンド、７…ステータ被覆層、７ａ…溝、８Ａ…第１遮蔽板、８Ｂ…第２遮蔽板、９…オイル吐出孔、１１…ハウジング本体、１１ａ…第１の溝、１１ｂ…第２の溝、１２…ハウジングカバー、１３…軸受、１４…給油路、１５…オイル入口、１６Ａ…第１分配流路、１６Ｂ…第２分配流路、１７Ａ…第１コイル冷却流路、１７Ｂ…第２コイル冷却流路、１９…オイル出口、２０…オイルパン
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【手続補正書】
【提出日】2023-12-08
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
コイルが収容されたスロットを周方向に複数有するステータと、
前記スロット内で前記コイルの外周側に形成され、前記コイルを冷却する冷却油を軸方向に流す複数のコイル冷却流路と、
前記ステータの軸方向一方側の端部に形成され、前記軸方向一方側で前記コイル冷却流路に前記冷却油を前記周方向に分配する第１分配流路と、
前記ステータの軸方向他方側の端部に形成され、前記軸方向他方側で前記コイル冷却流路に前記冷却油を前記周方向に分配する第２分配流路と、を備え、
前記第１分配流路は、前記軸方向一方側から前記軸方向他方側に前記冷却油を流す複数の第１コイル冷却流路にそれぞれ接続され、
前記第２分配流路は、前記軸方向他方側から前記軸方向一方側に前記冷却油を流す複数の第２コイル冷却流路にそれぞれ接続され、
前記第１コイル冷却流路と前記第２コイル冷却流路は、前記ステータの周方向にずれて配置されている
回転電機の冷却構造。
前記スロット内で前記コイルの外周側に形成され、前記コイルを冷却する冷却油を軸方向に流す複数のコイル冷却流路と、
前記ステータの軸方向一方側の端部に形成され、前記軸方向一方側で前記コイル冷却流路に前記冷却油を前記周方向に分配する第１分配流路と、
前記ステータの軸方向他方側の端部に形成され、前記軸方向他方側で前記コイル冷却流路に前記冷却油を前記周方向に分配する第２分配流路と、を備え、
前記第１分配流路は、前記軸方向一方側から前記軸方向他方側に前記冷却油を流す複数の第１コイル冷却流路にそれぞれ接続され、
前記第２分配流路は、前記軸方向他方側から前記軸方向一方側に前記冷却油を流す複数の第２コイル冷却流路にそれぞれ接続され、
前記第１コイル冷却流路と前記第２コイル冷却流路は、前記ステータの周方向にずれて配置されている
回転電機の冷却構造。
【請求項2】
前記スロットは、絶縁性を有する被覆層で被覆され、
前記コイル冷却流路は、前記ステータ内で前記被覆層と前記コイルに臨む
請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
前記コイル冷却流路は、前記ステータ内で前記被覆層と前記コイルに臨む
請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項3】
前記第１分配流路および前記第２分配流路は、前記被覆層の材料で形成された部位を含む
請求項２に記載の回転電機の冷却構造。
請求項２に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項4】
前記第１分配流路は、前記ステータの前記軸方向一方側に取り付けられた環状の第１遮蔽板と、前記ステータの前記軸方向一方側の端部の間に形成され、
前記第２分配流路は、前記ステータの前記軸方向他方側に取り付けられた環状の第２遮蔽板と、前記ステータの前記軸方向他方側の端部の間に形成される
請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
前記第２分配流路は、前記ステータの前記軸方向他方側に取り付けられた環状の第２遮蔽板と、前記ステータの前記軸方向他方側の端部の間に形成される
請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項5】
前記第１遮蔽板は、前記第２コイル冷却流路からの前記冷却油を前記軸方向一方側に吐き出す第１の吐出孔を有し、
前記第２遮蔽板は、前記第１コイル冷却流路からの前記冷却油を前記軸方向他方側に吐き出す第２の吐出孔を有する
請求項４に記載の回転電機の冷却構造。
前記第２遮蔽板は、前記第１コイル冷却流路からの前記冷却油を前記軸方向他方側に吐き出す第２の吐出孔を有する
請求項４に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項6】
前記第１コイル冷却流路と前記第２コイル冷却流路は、前記スロットごとに前記周方向に交互に配置されている
請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項7】
前記ステータを収容する筐体をさらに備え、
前記冷却油は、前記筐体と前記ステータの外周面の間に形成された流路を介して前記第１分配流路および前記第２分配流路にそれぞれ供給される
請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
前記冷却油は、前記筐体と前記ステータの外周面の間に形成された流路を介して前記第１分配流路および前記第２分配流路にそれぞれ供給される
請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項8】
ロータと、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の回転電機の冷却構造と、
を備える回転電機。
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の回転電機の冷却構造と、
を備える回転電機。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0006】
本発明の一態様の回転電機の冷却構造は、コイルが収容されたスロットを周方向に複数有するステータと、スロット内でコイルの外周側に形成され、コイルを冷却する冷却油を軸方向に流す複数のコイル冷却流路と、ステータの軸方向一方側の端部に形成され、軸方向一方側でコイル冷却流路に冷却油を周方向に分配する第１分配流路と、ステータの軸方向他方側の端部に形成され、軸方向他方側でコイル冷却流路に冷却油を周方向に分配する第２分配流路と、を備える。第１分配流路は、軸方向一方側から軸方向他方側に冷却油を流す複数の第１コイル冷却流路にそれぞれ接続される。第２分配流路は、軸方向他方側から軸方向一方側に冷却油を流す複数の第２コイル冷却流路にそれぞれ接続される。第１コイル冷却流路と第２コイル冷却流路は、ステータの周方向にずれて配置されている。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0008】
上記の一態様において、第１分配流路は、ステータの軸方向一方側に取り付けられた環状の第１遮蔽板と、ステータの軸方向一方側の端部の間に形成されてもよい。また、第２分配流路は、ステータの軸方向他方側に取り付けられた環状の第２遮蔽板と、ステータの軸方向他方側の端部の間に形成されてもよい。
また、第１遮蔽板は、第２コイル冷却流路からの冷却油を軸方向一方側に吐き出す第１の吐出孔を有していてもよい。第２遮蔽板は、第１コイル冷却流路からの冷却油を軸方向他方側に吐き出す第２の吐出孔を有していてもよい。
また、第１遮蔽板は、第２コイル冷却流路からの冷却油を軸方向一方側に吐き出す第１の吐出孔を有していてもよい。第２遮蔽板は、第１コイル冷却流路からの冷却油を軸方向他方側に吐き出す第２の吐出孔を有していてもよい。
【手続補正書】
【提出日】2024-02-13
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
コイルが収容されたスロットを周方向に複数有するステータと、
前記スロット内で前記コイルの外周側に形成され、前記コイルを冷却する冷却油を軸方向に流す複数のコイル冷却流路と、
前記ステータの軸方向一方側の端部に形成され、前記軸方向一方側で前記コイル冷却流路に前記冷却油を前記周方向に分配する第１分配流路と、
前記ステータの軸方向他方側の端部に形成され、前記軸方向他方側で前記コイル冷却流路に前記冷却油を前記周方向に分配する第２分配流路と、を備え、
前記第１分配流路は、前記軸方向一方側から前記軸方向他方側に前記冷却油を流す複数の第１コイル冷却流路にそれぞれ接続され、
各々の前記第１コイル冷却流路は、前記第２分配流路を前記軸方向に跨いで前記軸方向他方側に前記冷却油を吐き出し、
各々の前記第２コイル冷却流路は、前記第１分配流路を前記軸方向に跨いで前記軸方向一方側に前記冷却油を吐き出し、
前記第２分配流路は、前記軸方向他方側から前記軸方向一方側に前記冷却油を流す複数の第２コイル冷却流路にそれぞれ接続され、
前記第１コイル冷却流路と前記第２コイル冷却流路は、前記ステータの周方向にずれて配置されている
回転電機の冷却構造。
前記スロット内で前記コイルの外周側に形成され、前記コイルを冷却する冷却油を軸方向に流す複数のコイル冷却流路と、
前記ステータの軸方向一方側の端部に形成され、前記軸方向一方側で前記コイル冷却流路に前記冷却油を前記周方向に分配する第１分配流路と、
前記ステータの軸方向他方側の端部に形成され、前記軸方向他方側で前記コイル冷却流路に前記冷却油を前記周方向に分配する第２分配流路と、を備え、
前記第１分配流路は、前記軸方向一方側から前記軸方向他方側に前記冷却油を流す複数の第１コイル冷却流路にそれぞれ接続され、
各々の前記第１コイル冷却流路は、前記第２分配流路を前記軸方向に跨いで前記軸方向他方側に前記冷却油を吐き出し、
各々の前記第２コイル冷却流路は、前記第１分配流路を前記軸方向に跨いで前記軸方向一方側に前記冷却油を吐き出し、
前記第２分配流路は、前記軸方向他方側から前記軸方向一方側に前記冷却油を流す複数の第２コイル冷却流路にそれぞれ接続され、
前記第１コイル冷却流路と前記第２コイル冷却流路は、前記ステータの周方向にずれて配置されている
回転電機の冷却構造。
【請求項2】
前記スロットは、絶縁性を有する被覆層で被覆され、
前記コイル冷却流路は、前記ステータ内で前記被覆層と前記コイルに臨む
請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
前記コイル冷却流路は、前記ステータ内で前記被覆層と前記コイルに臨む
請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項3】
前記第１分配流路および前記第２分配流路は、前記被覆層の材料で形成された部位を含む
請求項２に記載の回転電機の冷却構造。
請求項２に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項4】
前記第１分配流路は、前記ステータの前記軸方向一方側に取り付けられた環状の第１遮蔽板と、前記ステータの前記軸方向一方側の端部の間に形成され、
前記第２分配流路は、前記ステータの前記軸方向他方側に取り付けられた環状の第２遮蔽板と、前記ステータの前記軸方向他方側の端部の間に形成される
請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
前記第２分配流路は、前記ステータの前記軸方向他方側に取り付けられた環状の第２遮蔽板と、前記ステータの前記軸方向他方側の端部の間に形成される
請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項5】
前記第１遮蔽板は、前記第２コイル冷却流路からの前記冷却油を前記軸方向一方側に吐き出す第１の吐出孔を有し、
前記第２遮蔽板は、前記第１コイル冷却流路からの前記冷却油を前記軸方向他方側に吐き出す第２の吐出孔を有する
請求項４に記載の回転電機の冷却構造。
前記第２遮蔽板は、前記第１コイル冷却流路からの前記冷却油を前記軸方向他方側に吐き出す第２の吐出孔を有する
請求項４に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項6】
前記第１コイル冷却流路と前記第２コイル冷却流路は、前記スロットごとに前記周方向に交互に配置されている
請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項7】
前記ステータを収容する筐体をさらに備え、
前記冷却油は、前記筐体と前記ステータの外周面の間に形成された流路を介して前記第１分配流路および前記第２分配流路にそれぞれ供給される
請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
前記冷却油は、前記筐体と前記ステータの外周面の間に形成された流路を介して前記第１分配流路および前記第２分配流路にそれぞれ供給される
請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項8】
ロータと、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の回転電機の冷却構造と、
を備える回転電機。
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の回転電機の冷却構造と、
を備える回転電機。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0006】
本発明の一態様の回転電機の冷却構造は、コイルが収容されたスロットを周方向に複数有するステータと、スロット内でコイルの外周側に形成され、コイルを冷却する冷却油を軸方向に流す複数のコイル冷却流路と、ステータの軸方向一方側の端部に形成され、軸方向一方側でコイル冷却流路に冷却油を周方向に分配する第１分配流路と、ステータの軸方向他方側の端部に形成され、軸方向他方側でコイル冷却流路に冷却油を周方向に分配する第２分配流路と、を備える。第１分配流路は、軸方向一方側から軸方向他方側に冷却油を流す複数の第１コイル冷却流路にそれぞれ接続される。第２分配流路は、軸方向他方側から軸方向一方側に冷却油を流す複数の第２コイル冷却流路にそれぞれ接続される。各々の第１コイル冷却流路は、第２分配流路を軸方向に跨いで軸方向他方側に冷却油を吐き出し、各々の第２コイル冷却流路は、第１分配流路を軸方向に跨いで軸方向一方側に冷却油を吐き出す。第１コイル冷却流路と第２コイル冷却流路は、ステータの周方向にずれて配置されている。