特開 2024-85750 回転電機

(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】P2024085750

(43)【公開日】2024-06-27

(54)【発明の名称】回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/19 20060101AFI20240620BHJP

【ＦＩ】

H02K9/19 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022200446

(22)【出願日】2022-12-15

(71)【出願人】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】岡 雄基

(72)【発明者】

【氏名】高橋 祐樹

【テーマコード（参考）】

5H609

【Ｆターム（参考）】

5H609BB03

5H609PP06

5H609PP09

5H609QQ05

5H609QQ11

5H609RR27

5H609RR48

(57)【要約】

【課題】簡易な構成で効率的にコイルを冷却することができる回転電機を提供する。
【解決手段】固定子コイルが巻かれ、一方の端面から軸方向外側に突出する第１のコイルエンドを有する固定子と、第１のコイルエンドに対して上方から媒体を噴出する冷却部と、を備える回転電機であって、冷却部は、固定子に重なるように固定子の上方に配置され、固定子の軸方向に媒体が流れる第１の媒体流路及び第２の媒体流路を有し、第１の媒体流路及び第２の媒体流路は、互いに離間して配置された線状の流路であり、第１の媒体流路及び第２の媒体流路のそれぞれは、第１の開口及び第２の開口を有し、第１の開口は、固定子の中心軸よりも上方に向けて第１のコイルエンドに媒体を噴出し、第２の開口は、第１の開口による媒体の噴出方向よりも下方に向けて第１のコイルエンドに媒体を噴出し、第２の開口は、第１の開口よりも媒体の噴出量が多い。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定子コイルが巻かれ、一方の端面から軸方向外側に突出する第１のコイルエンドを有する固定子と、
前記第１のコイルエンドに対して上方から媒体を噴出する冷却部と、
を備える回転電機であって、
前記冷却部は、前記固定子に重なるように前記固定子の上方に配置され、前記固定子の軸方向に前記媒体が流れる第１の媒体流路及び第２の媒体流路を有し、
前記第１の媒体流路及び前記第２の媒体流路は、互いに離間して配置された線状の流路であり、
前記第１の媒体流路及び前記第２の媒体流路のそれぞれは、第１の開口及び第２の開口を有し、
前記第１の開口は、前記固定子の中心軸よりも上方に向けて前記第１のコイルエンドに前記媒体を噴出し、
前記第２の開口は、前記第１の開口による前記媒体の噴出方向よりも下方に向けて前記第１のコイルエンドに前記媒体を噴出し、
前記第２の開口は、前記第１の開口よりも前記媒体の噴出量が多い
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、
前記第２の開口の開口面積は、前記第１の開口の開口面積よりも大きい
ことを特徴とする回転電機。

【請求項3】

請求項１に記載の回転電機であって、
前記第１の媒体流路及び前記第２の媒体流路のそれぞれは、前記媒体が流入する流入口を有し、
前記流入口から前記第２の開口までの距離は、前記流入口から前記第１の開口までの距離よりも短い
ことを特徴とする回転電機。

【請求項4】

請求項１に記載の回転電機であって、
前記第１の媒体流路及び前記第２の媒体流路のそれぞれは、前記媒体が流入する流入口を有し、
前記流入口から前記第２の開口までの距離は、前記流入口から前記第１の開口までの距離よりも短く、
前記第２の開口の開口面積は、前記第１の開口の開口面積よりも大きい
ことを特徴とする回転電機。

【請求項5】

請求項１に記載の回転電機であって、
前記固定子は、他方の端面から軸方向外側に突出する第２のコイルエンドを有し、
前記第１の媒体流路及び前記第２の媒体流路のそれぞれは、第３の開口及び第４の開口を有し、
前記第３の開口は、前記固定子の中心軸よりも上方に向けて前記第２のコイルエンドに前記媒体を噴出し、
前記第４の開口は、前記第３の開口による前記媒体の噴出方向よりも下方に向けて前記第２のコイルエンドに前記媒体を噴出し、
前記第４の開口は、前記第３の開口よりも前記媒体の噴出量が多い
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、回転電機に関する。

【背景技術】

【0002】

回転電機の有する固定子に巻かれたコイルを冷却する技術として、特許文献１が知られている。

【0003】

特許文献１には、段落００２４並びに図２及び図３に「図３に示すように、オイルジャケット７ａには、コイルエンド部２３の軸方向外側の端面２３ａに向かって冷却用油Ｌを噴射させる端面上方孔７１ａおよび端面下方孔７１ｂ（図２参照）の両方と、コイルエンド部２３の外周面２３ｂに向かって冷却用油Ｌを噴射させる外周上方孔７２ａおよび外周下方孔７２ｂ（図２参照）の両方とが設けられている」こと記載されている。また、段落００３６及び図４に「図４に示すように、複数の端面上方孔７１ａの１つ当たりの開口面積Ｓ１１ａが、複数の端面下方孔７１ｂの１つ当たりの開口面積Ｓ１２ａよりも大きい。これにより、端面上方孔７１ａの数は、端面下方孔７１ｂの数と同数であるので、合計Ｓ１１が合計Ｓ１２よりも大きくなる。複数の外周上方孔７２ａの１つ当たりの開口面積Ｓ１３ａが、複数の外周下方孔７２ｂの１つ当たりの開口面積Ｓ１４ａよりも大きい。また、外周上方孔７２ａの数は、外周下方孔７２ｂの数よりも大きいので、合計Ｓ１３が合計Ｓ１４よりも大きくなる。たとえば、図４に示すように、端面上方孔７１ａ、端面下方孔７１ｂ、外周上方孔７２ａおよび外周下方孔７２ｂは、それぞれ、直径ｄ１１、ｄ１２、ｄ２１およびｄ２２の円形状を有する。そして、直径ｄ１１は、直径ｄ１２よりも大きく、直径ｄ２１は、直径ｄ２２よりも大きい」ことが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－１０８３６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

すなわち、特許文献１の技術では、特許文献１の図４に示すように、コイルエンド部２３の端面及び外周面の全体に冷却用油Ｌが噴射されるように多数の孔（以下「開口」と呼ぶ。）を設ける必要がある。その上、上方に設けられた開口の開口面積の合計が下方に設けられた開口の開口面積の合計よりも大きくなるようにする必要もある。したがって、このような多数の開口を有する冷却部の構成は複雑となる。

【0006】

そこで、本発明は、簡易な構成で効率的にコイルを冷却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】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の回転電機は、例えば、固定子コイルが巻かれ、一方の端面から軸方向外側に突出する第１のコイルエンドを有する固定子と、前記第１のコイルエンドに対して上方から媒体を噴出する冷却部と、を備える回転電機であって、前記冷却部は、前記固定子に重なるように前記固定子の上方に配置され、前記固定子の軸方向に前記媒体が流れる第１の媒体流路及び第２の媒体流路を有し、前記第１の媒体流路及び前記第２の媒体流路は、互いに離間して配置された線状の流路であり、前記第１の媒体流路及び前記第２の媒体流路のそれぞれは、第１の開口及び第２の開口を有し、前記第１の開口は、前記固定子の中心軸よりも上方に向けて前記第１のコイルエンドに前記媒体を噴出し、前記第２の開口は、前記第１の開口による前記媒体の噴出方向よりも下方に向けて前記第１のコイルエンドに前記媒体を噴出し、前記第２の開口は、前記第１の開口よりも前記媒体の噴出量が多い。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、簡易な構成で効率的にコイルを冷却することができる回転電機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】回転電機が備える固定子及び媒体流路の上方からの斜視図である。

【図2】回転電機が備える固定子及び媒体流路の下方からの斜視図である。

【図3】図２の一部分ＰＡの拡大図である。

【図4】固定子及び媒体流路を固定子の軸方向から見た図である。

【図5】固定子及び媒体流路を上方から見た図である。

【図6】媒体流路の有する開口の構成の別の例を説明する図である。

【図7】媒体流路の有する開口の構成の別の例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。これらの実施例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。また、以下の説明において使用する各図面において、共通する各装置、各機器には同一の符号を付しており、すでに説明した各装置、機器および動作の説明を省略する場合がある。

【0011】

図１は、回転電機が備える固定子及び媒体流路の上方からの斜視図である。回転電機は、固定子コイルが巻かれ、一方の端面から軸方向外側に突出する第１のコイルエンド１１（以下「コイルエンド１１」と略記する。）を有する固定子１０と、コイルエンド１１に対して上方から媒体を噴出する冷却部２０とを有する。なお、冷却部２０は、固定子１０の周囲を覆うハウジング（不図示）内に設けられる。また、媒体とは、コイルを冷却するための液体である。例えば、冷却用油等を用いることができる。

【0012】

冷却部２０は、固定子１０に重なるように固定子１０の上方に配置され、固定子１０の軸方向に媒体が流れる第１の媒体流路２１（以下「媒体流路２１」と略記する。）及び第２の媒体流路２２（以下「媒体流路２２」と略記する。）を有する。媒体流路２１及び媒体流路２２は、互いに離間して配置された線状の流路である。また、媒体流路２１及び媒体流路２２のそれぞれは、媒体が流入する流入口３５を有する。

【0013】

図２は、回転電機が備える固定子及び媒体流路の下方からの斜視図である。図３は、図２の一部分ＰＡの拡大図である。図４は、固定子及び媒体流路を固定子の軸方向から見た図である。

【0014】

媒体流路２１は、図３に示すように、第１の開口３１（以下「開口３１」と略記する。）と、第２の開口３２（以下「開口３２」と略記する。）と、を有する。開口３２の開口面積は、開口３１の開口面積よりも大きい。このため、開口３２による媒体の噴出量は、開口３１による媒体の噴出量よりも多くなる。

【0015】

また、図３に示す開口３１は、図４に示すように、固定子１０の中心軸Ｏよりも上方に向けて、すなわち、方向Ｄ１に媒体を噴出する。このため、方向Ｄ１が開口３１による媒体の噴出方向となる。一方で、図３に示す開口３２は、図４に示すように、方向Ｄ１よりも下方に向けて、すなわち、方向Ｄ２に媒体を噴出する。このため、方向Ｄ２が開口３２による媒体の噴出方向となる。

【0016】

図５は、固定子及び媒体流路を上方から見た図である。なお、図５では、固定子１０及び冷却部２０に関して、コイルエンド１１側の部分を図示している。流入口３５から開口３２までの距離Ｌ２は、流入口３５から開口３１までの距離Ｌ１よりも短い。これにより、媒体流路２１を流れる媒体の圧力が開口３１付近よりも開口３２付近の方が高くなり、開口３２による媒体の噴出量が開口３１による媒体の噴出量よりも多くなる。

【0017】

なお、媒体流路２１及び媒体流路２２は、図４に示すように、固定子１０の中心軸Ｏの上方の空間を挟むように配置されることが望ましい。そして、媒体流路２２は、媒体流路２１と同様に、開口３１及び開口３２を有する。ただし、媒体流路２２と固定子１０との位置関係は、媒体流路２１と固定子１０との位置関係と左右反対になる。そのため、媒体流路２２の有する開口３１は、図４に示すように、固定子１０の中心軸Ｏよりも上方に向けて、すなわち、方向Ｄ１１に媒体を噴出する。また、媒体流路２２の有する開口３２は、図４に示すように、方向Ｄ１１よりも下方に向けて、すなわち、方向Ｄ２２に媒体を噴出する。

【0018】

比較例として、媒体流路２１において開口３１の媒体の噴出量と開口３２の媒体の噴出量とが同一であり、媒体流路２２においても開口３１の媒体の噴出量と開口３２の媒体の噴出量とが同一である場合について説明する。例えば、開口３１と開口３２の開口面積が同一であり、かつ、流入口３５からの距離Ｌ１と距離Ｌ２が同一である構成である。このような構成では、開口３１により噴出された媒体がコイルエンド１１における上側部分に十分に行き渡るものの、開口３２により噴出された媒体がコイルエンド１１における左右部分及び下側部分に行き渡らないという課題があった。一方で、開口３２により噴出された媒体をコイルエンド１１における左右部分及び下側部分に行き渡らせるために開口３２による媒体の噴出量を増やそうとすると、開口３１による媒体の噴出量も同時に増えるため、開口３１による媒体の噴出量が過剰となってしまうという課題があった。いずれにしても、このような構成では、効率的にコイルを冷却することが難しかった。

【0019】

これに対して、本発明では、開口３２による媒体の噴出量が開口３１による媒体の噴出量よりも多くなる構成とすることで、開口３１からコイルエンド１１における上側部分に必要十分な量の媒体を噴出するとともに、開口３２による媒体の噴出によりコイルエンド１１における左右部分及び下側部分にも媒体を行き渡らせることができる。これにより、効率的にコイルを冷却することができる。

【0020】

なお、本実施例では、流入口３５から開口３２までの距離Ｌ２が流入口３５から開口３１までの距離Ｌ１よりも短く、かつ、開口３２の開口面積が開口３１の開口面積よりも大きい場合を説明した。しかしながら、開口３２による媒体の噴出量が開口３１による媒体の噴出量よりも多くなる構成はこれに限定されない。図６は、媒体流路の有する開口の構成の別の例を説明する図である。図６に示すように、流入口３５から開口３２までの距離Ｌ２と流入口３５から開口３１までの距離Ｌ１とが同一で、かつ、開口３２の開口面積が開口３１の開口面積よりも大きい構成でもよい。

【0021】

また、図７は、媒体流路の有する開口の構成の別の例を説明する図である。図７に示すように、流入口３５から開口３２までの距離Ｌ２が流入口３５から開口３１までの距離Ｌ１よりも短く、かつ、開口３２の開口面積と開口３１の開口面積とが同一である構成でもよい。

【0022】

なお、固定子１０は、図２に示すように、他方の端面から軸方向外側に突出する第２のコイルエンド１２（以下「コイルエンド１２」と略記する。）を有する。そこで、媒体流路２１及び媒体流路２２は、コイルエンド１２に媒体を噴出する第３の開口及び第４の開口を有してもよい。第３の開口の構成は、開口３１と同様であり、第４の開口の構成は開口３２と同様である。すなわち、第３の開口は、第４の開口よりも媒体の噴出量が多い。

【0023】

また、本実施例では、媒体流路の数を２つとして説明したが、２つ以上であればこれに限定されない。

【0024】

以上説明したように、本発明によれば、コイルエンドに対して上方から媒体を噴出するという簡易な構成で、効率的にコイルを冷却することができる回転電機を提供することができる。

【符号の説明】

【0025】

１０：固定子
１１：第１のコイルエンド
１２：第２のコイルエンド
２０：冷却部
２１：第１の媒体流路
２２：第２の媒体流路
３１：第１の開口
３２：第２の開口
３５：流入口
Ｄ１、Ｄ１１：第１の開口による媒体の噴出方向
Ｄ２、Ｄ２２：第２の開口による媒体の噴出方向
Ｌ１：流入口から第１の開口までの距離
Ｌ２：流入口から第２の開口までの距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】