JP6877315B2 - 回転電機の冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機の冷却構造に関する。特に冷却液によりステータコイルを冷却する液冷式の回転電機冷却構造に関する。

回転電機は、電気自動車やハイブリッド自動車などを含め、多彩な用途に使用されている。回転電機は、モータジェネレータなどとも呼ばれ、電力を動力に変換するモータとしても、動力（回転力）を電力に変換するジェネレータとしても動作可能である。回転電機の構造としては、永久磁石を内蔵し回転可能に設けられたロータと、ロータを取り巻くように設けられたステータとにより構成される構造が一般的である。ステータに設けられたステータコイルと永久磁石の相互作用により、電力と動力の相互変換が行われる。

ステータコイルは電流が流れることにより発熱するため、冷却が行われる。自動車などに用いられる回転電機においては、ステータコイルにオイルなどをかけ流して、コイルを液冷する技術が開発されている。
例えば、特許文献１には、モータの冷却構造において、冷却液を流す管部材に複数の噴出穴を設け、噴出された液がコイルエンドにかかるまでの距離がより長くなる噴出穴を、同距離がより短くなる噴出穴よりも、冷却液の供給源に近くなるように配置する技術が開示されている。当該技術によれば、コイルエンドにおける冷媒がかかる範囲を広げ、コイルエンドを効率的に冷却できる。

また、特許文献２には、オイルパイプの上部に吐出孔を設ける一方で、回転電機のケースに１対のガイドリブを設け、上部の吐出孔から吐出されたオイルをガイドリブによりコイルの上方に導く技術が開示されている。当該技術によれば、冷却液の圧力調整が簡単に行えるようになり、回転電機の冷却性能を向上させることができる。

特開２０１６−１３４９７２号公報 特開２０１１−１９３６４２号公報

回転電機が高出力化するに伴い、冷却性をより高めることが求められるようになってきたが、従来技術においても、冷却液によってより効果的にコイルを冷却することが望まれるようになってきた。特に、冷却液配管から離れた位置にあるコイルに対し、的確に冷却液を供給することが望まれるようになってきた。

本発明の目的は、冷却液供給管から回転電機の周方向に隔たった位置に配置されたステータコイルに対しても、冷却液を的確に供給し、効果的に冷却を行えるような回転電機の冷却構造を提供することにある。

発明者は、鋭意検討の結果、吐出された冷却液を導くガイド部材を冷却液供給管に一体化すると共に、回転電機の周方向に冷却液を吐出して、冷却液をガイド部材の表面に沿って流し、ガイド部材の冷却液供給管から隔たった位置に分散して配置された複数の流れ変更部を利用して、冷却液の流れの方向を変化させると、上記課題を解決できることを知見し、本発明を完成させた。

本発明は、軸周りに回転可能なロータと、前記ロータを取り囲むように前記ロータの外周部に設けられたステータコアおよび前記ステータコアに捲回されるステータコイルを有するステータと、を備える回転電機の冷却構造であって、前記ロータの軸方向に延在するように設けられ、冷却液が流通する管路と、前記ステータコイルに対し冷却液を吐出する少なくとも１つ以上の吐出孔とを有する冷却液供給管を備え、前記冷却液供給管に一体化されたガイド部材を備え、前記ガイド部材は、回転電機の周方向に沿って延在する面を有し、前記吐出孔の少なくとも一部からは、軸方向に沿って見て回転電機の周方向に沿う方向に冷却液が吐出され、当該吐出孔から吐出された冷却液がガイド部材の前記面に沿って流れ、前記ガイド部材には、冷却液供給管から隔たった位置に、複数の流れ変更部が軸方向に分散して配置されており、ガイド部材の前記面に沿って流れる冷却液が、流れ変更部により、前記ステータコイルに向かうよう導かれる、回転電機の冷却構造である（第１発明）。

第１発明において、好ましくは、複数の流れ変更部が、流れ変更部と冷却液供給管の間の距離が異なるようにガイド部材に設けられる（第２発明）。また、第１発明において、好ましくは、吐出孔から吐出された冷却液が、ガイド部材の前記面に沿って軸方向に拡散するように流れる（第３発明）。また、第１発明において、好ましくは、流れ変更部が前記面から立設された円弧状であり、弧の中心が弧に対し吐出孔側に配置されている（第４発明）。また、第１発明において、好ましくは、吐出孔側に面する流れ変更部の一部が、スロープ状に形成されている（第５発明）。

本発明の回転電機の冷却構造（第１発明）によれば、冷却液供給管から回転電機の周方向に隔たった位置に配置されたステータコイルに対しても、ロータ軸方向の複数個所に冷却液を的確に供給し、効果的に冷却を行える。

また、第２発明のようにされていれば、周方向に離間した複数の箇所に対しても、冷却液を流すことができ、冷却がより効率的になる。また、第３発明のようにされていれば、吐出孔を減らしても、冷却が効率的に行うことができる。また、第４発明や第５発明のようにされていると、流れ変更部を通過した冷却液を集中的にコイルの特定の箇所に向けることができ、冷却効率がより高められる。

本発明に係る回転電機の冷却構造の実施形態を示す断面図である。 ガイド部材が一体化された冷却液供給管の第１実施形態を示す斜視図である。 ガイド部材が一体化された冷却液供給管の第１実施形態を示す断面図である。 ガイド部材が一体化された冷却液供給管の第１実施形態によって、吐出された冷却液がステータコイルに導かれる様子を示す断面模式図である。 ガイド部材が一体化された冷却液供給管の第１実施形態によって、吐出された冷却液が導かれる様子を示す斜視図である。 ガイド部材が一体化された冷却液供給管の第２実施形態を示す斜視図である。 ガイド部材が一体化された冷却液供給管の第２実施形態において、吐出孔から吐出された冷却液が拡散してガイド部材に沿って流れる様子を示した図である。 ガイド部材が一体化された冷却液供給管の第３実施形態を示す斜視図である。 ガイド部材が一体化された冷却液供給管の第４実施形態を示す斜視図である。 ガイド部材が一体化された冷却液供給管の第４実施形態において、吐出孔から吐出された冷却液が導かれる様子を示した斜視図である。

以下図面を参照しながら、ハイブリッド自動車に用いられる回転電機（モータジェネレータ）を例として、発明の実施形態について説明する。発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、その形態を変更して実施することもできる。

図１は、本発明に係る回転電機の冷却構造の一実施形態を示す断面図である。回転電機は、回転可能なロータ９１と、ロータの周囲に配されたステータ９４とを備える。この回転電機は、自動車に用いられる場合には、ロータの回転軸が自動車のトランスミッションなど駆動機構に接続されていて、電力により駆動力を発生するモータ（電動機）として、あるいは、回転力を電力に変換するジェネレータ（発電機）として動作するよう、構成される。

ロータ９１には、永久磁石が取付けられていて、回転軸ｍ周りに回転可能に回転電機のケース（図示せず）に支持されている。回転電機は、ロータ９１に永久磁石を用いないタイプのものであってもよい。

ステータ９４は、ロータ９１の外周を取り囲むようにロータ外周部に並んで配置された複数のステータコア９２，９２と、それぞれのステータコア９２，９２に捲回されたステータコイル（以下単に「コイル」とも呼ぶ）９３，９３とにより構成されている。ステータ９４は、回転電機のケースの内部に固定されている。また、ステータ９４において、回転軸ｍの両端部では、コイルが露出しており、この部分はコイルエンドと呼ばれる。

ケースの内部には、好ましくはケースとステータ９４の間を通過するように、冷却液供給管１１が設けられている。冷却液供給管１１は、ロータの回転軸ｍと略平行に延在するように設けられる。冷却液供給管１１は、内部に冷却液が流通する管路を備える管体である。冷却液供給管１１は、ステータコイル９３に対し冷却液を吐出する少なくとも１つ以上の吐出孔を有する。

冷却液供給管１１は、後述するようにガイド部材１２と一体化されており、図１のＹ−Ｙ断面に示すように、ガイド部材１２がおおむね回転電機の周方向に延在するような姿勢で、冷却液供給管１１とガイド部材１２が取付けられる。冷却液供給管１１の本数や配置は特に限定されないが、吐出した冷却液が重力により流れてコイルを冷却するよう、コイル９３の上側や斜め上側、横側に面して配置されることが好ましい。

冷却液は、ポンプ等により回収・加圧され、ケースに設けられた管路等を通じて冷却液供給管１１に供給される。冷却液供給管１１の吐出孔１３から吐出された冷却液がコイルエンドにかけられ、コイルを伝って下方に流れていく際にコイルが冷却される。吐出された冷却液は、ケース下部で回収され、循環してコイルを冷却する。冷却液は、典型的にはオイルである。冷却液の循環経路に、冷却液を冷却するオイルクーラーなどを備えさせることが好ましい。

図１のＸ−Ｘ断面に示すように、ステータコイル９３は、ステータコア９２に対し、回転軸ｍの両側で露出しており、この部分をコイルエンド９３ａ、９３ｂとして図示している。冷却液供給管１１から吐出される冷却液は、典型的には、コイルエンド９３ａ、９３ｂにかけられて、主にこの部分を冷却する。なお、両側のコイルエンド９３ａ、９３ｂの中間部、即ち、ステータコア９２の部分にも冷却液供給管に吐出孔を設けて、この部分も冷却液で冷却するようにしてもよい。

必須ではないが、冷却液供給管１１は、軸方向に分割して構成してもよい。例えば、回転軸の一端側に位置するコイルエンド９３ａに冷却液を供給する部分と、回転軸の他端側に位置するコイルエンド９３ｂに冷却液を供給する部分とを別体に設け、両者をつなぎ合わせて、一連の管路にするようにしてもよい。また、冷却液供給管１１において、冷却液が供給される側とは反対側の端部は、本実施形態のように、閉じられていることが好ましいが、これは必須ではなく、他の管路等に接続されていてもよい。

本発明に係る回転電機の冷却構造では、冷却液供給管１１に加え、ガイド部材１２が備えられている。図２、図３に示すように、ガイド部材１２は、冷却液供給管１１に一体化されており、管体に板状部材が一体化されたような形態の冷却液供給部材１となって、冷却構造に備えられている。ガイド部材１２と冷却液供給管１１の一体化は、樹脂の射出成形を利用した一体成形による一体化であることが好ましい。

ガイド部材１２の形態について説明する。ガイド部材１２は、冷却液供給管１１との接続部１２ａ付近では、回転電機の周方向に沿って延在している。すなわち、ガイド部材１２は、冷却液供給管１１との接続部１２ａ付近に、回転電機の周方向に沿って延在する面１２Ｐを有している。後述するように、冷却液供給管１１に設けられた吐出孔１３の一部から、軸方向に沿って見て回転電機の周方向に沿う方向に冷却液が吐出されると、吐出孔１３から吐出された冷却液がガイド部材１２の前記面１２Ｐに沿って流れる。

ガイド部材１２には、冷却液供給管から回転電機周方向に隔たった位置に、複数の流れ変更部１７ａ，１７ｂが、軸方向に分散して配置されている。ガイド部材１２の前記面１２Ｐに沿って流れる冷却液は、流れ変更部１７ａ，１７ｂにより、前記ステータコイル９３に向かうよう導かれる。

本実施形態においては、ガイド部材１２の回転電機周方向の端部にかけて、ステータコイル９３に向かう方向にガイド部材が屈曲もしくは湾曲して、スロープ状になっており、この部分が流れ変更部１７ａ，１７ｂに相当する。本実施形態においては、冷却液供給管１１との接続部１２ａ付近では、ガイド部材は、回転電機の周方向に延在する平板状に設けられると共に、ガイド部材１２の周方向の端部では、ガイド部材が軸方向に分割されていて、それぞれの端部が回転電機の中心即ちコイルやロータが存在する方向に向かって湾曲している。必須ではないが、ガイド部材１２のそれぞれの流れ変更部１７ａ，１７ｂは、その末端部が、回転電機の径方向にほぼ沿って延在するように設けられることが好ましい。

また、必須ではないが、本実施形態においては、一部の流れ変更部１７ａ，１７ａが、他の流れ変更部１７ｂ、１７ｂよりも、冷却液供給管１１から周方向に遠い位置に設けられている。すなわち、本実施形態においては、複数の流れ変更部１７ａ，１７ｂが、流れ変更部と冷却液供給管１１の間の距離が異なるように設けられている。このようにされていると、冷却液供給管の軸方向にも径方向（即ち回転電機の周方向）にも異なる複数の位置に対し冷却液を効率的に供給できる。

必須ではないが、狭いスペースに配置しやすくするため、ガイド部材１２は板状に設けられることが好ましい。ガイド部材は中空の箱状であってもよい。また、ガイド部材は、本実施形態の冷却液供給部材１においてそうであるように、冷却液供給管１１を挟んで両側に設けられることが好ましい。

冷却液供給管１１に設けられる吐出孔について説明する。冷却液供給管１１には、管の内部に供給された冷却液を外部に吐出する吐出孔が、管体の内外を貫通して設けられている。吐出孔の少なくとも一部は、ロータの回転軸方向に沿って見て、回転電機の周方向に沿う方向に冷却液が吐出されるよう設けられている。このような吐出孔を、以下、「第１吐出孔１３」と称する。本実施形態においては、図３のように、冷却液供給管１１が延在する方向に沿って見て、管の中心から回転電機の周方向に沿う方向（即ち、図３における左右方向）に、第１吐出孔１３，１３が空けられている。また、必須ではないが、本実施形態においては、回転電機の径方向に沿って見て、冷却液供給管１１の延在方向と直交する方向に、第１吐出孔１３，１３が空けられている。

図４、図５に示すように、第１吐出孔１３，１３から吐出された冷却液は、ガイド部材１２，１２の表面１２Ｐに沿って流れて、流れ変更部１７ａ，１７ｂによって方向を変えられて、ステータコイル（コイルエンド９３ａ，９３ｂ）に導かれる。本実施形態においては、流れ変更部１７ａ，１７ｂにおいて湾曲したスロープ状部分によって、効率的に、冷却液の流れ方向がコイルエンドに向けられる。なお、図４，５においては、吐出された冷却液の流れを白抜き矢印で示している。冷却液の流れの図示については、他の図も同様である。

また、本実施形態においては図示していないが、冷却液供給管１１は、従来公知の冷却液供給管が有していたようなステータコイルに向けて直接オイルがかかるように吐出する吐出孔（以下「第２吐出孔」とも称する）を有していてもよい。第２吐出孔は、冷却液供給管１１が延在する方向に沿って見て、管の中心からコイル９３に向かう方向（典型的には、回転電機の径方向）に空けられる。第２吐出孔から吐出される冷却液は、コイルエンド９３ａ，９３ｂに直接かけられ、コイルを冷却する。

上記実施形態の回転電機の冷却構造を構成する冷却液供給部材１の製造方法について説明する。回転電機やその他の構成部材については公知の構造や公知の製造方法により調達すればよい。

必須ではないが、上記構造を有する冷却液供給部材１は、例えば、熱可塑性樹脂の射出成形を利用して製造することができる。
射出成形を利用した製造方法において、冷却液供給管１１の部分の冷却液が流通する管路については、コア型により形成してもよいし、いわゆるフローティングコア法により形成することもできる。形状によっては、射出成形後にドリルにより管路を空けてもよい。また、半割れ体を射出成形してから、半割れ体同士を溶着して、冷却液が流通する管路を有する冷却液供給管１１としてもよい

吐出孔（第１吐出孔１３、第２吐出孔）は、可能であれば、管体１１を射出成形する際に、ピンやスライド型などを利用して形成することが好ましいが、ドリルなどにより後加工して吐出孔をあけてもよい。

ガイド部材１２や流れ変更部１７ａ，１７ｂは、射出成形を利用して、冷却液供給管１１と一体成形することが好ましいが、一体成形することは必須ではなく、冷却液供給管１１とガイド部材１２や流れ変更部１７ａ，１７ｂをそれぞれ独立に形成して、それらを組み立てて冷却液供給部材１を製造してもよい。
また、冷却液供給管１１やガイド部材１２、流れ変更部１７ａ，１７ｂを構成する材料は、射出成形可能な合成樹脂に限定されるものではなく、金属等であってもよい。金属の場合には、溶接やかしめ、切削加工などの公知の加工方法を利用して冷却液供給部材１を製造すればよい。

上記実施形態の回転電機の冷却構造の作用及び効果について説明する。上記実施形態の冷却構造によれば、ガイド部材１２は、回転電機の周方向に沿って延在する面１２ａを有し、吐出孔の少なくとも一部（第１吐出孔１３）からは、軸方向に沿って見て回転電機の周方向に沿う方向に冷却液が吐出され、当該吐出孔１３から吐出された冷却液がガイド部材の前記面１２ａに沿って流れ、ガイド部材１２には、冷却液供給管１１から隔たった位置に、複数の流れ変更部１７ａ，１７ｂが配置されており、ガイド部材の前記面１２ａに沿って流れる冷却液が、流れ変更部１７ａ，１７ｂにより、ステータコイル９３に向かうよう導かれるので、冷却液供給管１１から回転電機の周方向に隔たった位置に配置されたステータコイルの部位に対して、冷却液を的確に供給することができ、効果的に冷却を行える。

また、複数の流れ変更部１７ａ，１７ｂが軸方向に分散して設けられているため、ステータコイルに対し、軸方向に異なる複数の箇所に冷却液を的確に導くことができ、冷却の効率性が高められる。

特許文献１に記載された従来技術においては、軸方向に沿って見て、管部材から冷媒が斜め方向にも噴射され、管部材から離れた位置にも冷媒が供給される。しかしながら、特許文献１の技術により、管部材から周方向に離れた位置にも冷媒を供給しようとすると、ステータコイルの外周面に対しかなり傾いた角度（寝た角度）で冷媒が供給され、供給された冷媒がステータコイルの外周面ではねてしまってコイル内部に入り込みにくく、管部材から周方向に離れた位置のコイルに冷媒を効率的に届けることができないという課題を発明者らは発見した。

また、特許文献２に記載された従来技術においては、オイルパイプの上部の突出孔から吐出されたオイルが、ケース等に設けられたガイドリブによりコイルの上部に滴下される。しかしながら、特許文献２の従来技術においては、オイルパイプの上部の突出孔から吐出されたオイルは、さまざまな方向に拡散してしまい、狙った箇所に集中的に流すことができないため、吐出したオイルによるコイルの冷却効率が低いとの課題を発明者らは発見した。

本発明に係る上記実施形態の回転電機の冷却構造によれば、第１吐出孔１３，１３から回転電機の周方向に沿う方向に吐出された冷却液は、ガイド部材１２の表面１２ａに沿って流れて、軸方向に分散配置された流れ変更部１７ａ，１７ｂでコイルに向かうように導かれる。そのため、第１吐出孔１３，１３から吐出させた冷却液を、あまり散逸させることなく、冷却液供給管１１から回転電機の周方向に隔たった位置（流れ変更部が設けられた位置）に効率的に送ることができる。しかも、本発明によれば、冷却液を軸方向に異なる複数の箇所に対し的確に導くことができ、冷却の効率性が高められる。このような作用により、吐出した冷却液の利用効率を高めながら、効果的にステータコイル９３，９３を冷却することができる。また、冷却液を冷却液供給管１１から回転電機の周方向に隔たった位置に効率的に送ることができるので、配置すべき冷却液供給管の本数を減らせる場合もある。

上記第１実施形態のように、流れ変更部１７ａ，１７ｂがスロープ状に形成されていると、ガイド部材１２の表面１２ａに沿って流れる冷却液の勢いを利用して、効率的にコイルの特定部位に向かうように流れを変更でき、冷却液が散逸してしまうことが抑制され、冷却の効率性がより高められる。

また、上記第１実施形態のように、複数の流れ変更部１７ａ，１７ｂが、流れ変更部１７ａ，１７ｂと冷却液供給管１１の間の距離が異なるようにガイド部材に設けられていれば、１本の冷却液供給管によって、回転電機の周方向においてより多数の箇所で、軸方向にも周方向にも分散したマトリクス状に、コイルに対し冷却液を的確に供給できるようになる。したがって、この場合には、冷却液供給管の必要な本数をより減らせる場合もある。

発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分についてはその詳細な説明を省略する。また、これら実施形態は、その一部を互いに組み合わせて、あるいは、その一部を置き換えて実施できる。

上記実施形態の説明においては、ガイド部材１２が、回転電機の周方向に沿って延在する面１２Ｐを有することを述べたが、ガイド部材の面１２Ｐの延在方向と回転電機の周方向とは、厳密に一致していなければならないわけではなく、第１吐出孔から周方向に沿うように吐出された冷却液がおおむねガイド部材の壁面に沿って流れるようになっていればよい。

また、上記実施形態の説明においては、第１吐出孔１３が、回転電機の周方向に沿う方向に冷却液が吐出されるよう設けられることを述べたが、冷却液の吐出方向と回転電機の周方向とは、厳密に一致していなければならないわけではなく、軸方向に沿って見た際に、第１吐出孔から吐出された冷却液がおおむね回転電機の周方向に流れればよい。両者の間に許容される角度は好ましくは３０度以下、より好ましくは１５度以下である。

また、第１吐出孔１３、１３の具体的形状は特に限定されない。穴の輪郭の形状は、円形であってもよいし、矩形状、半円状、かまぼこ形状等であってもよい。必須ではないが、第１吐出孔１３、１３が設けられる位置は、図３に示したように、冷却液供給管１１の管体の中心から回転電機の周方向に向かった位置付近であることが好ましい。また、第１吐出孔１３、１３が、冷却液供給管１１の管壁を貫通する方向は、図３に示したように、回転電機の周方向に沿った方向であることが好ましい。また、必須ではないが、冷却液を流れ変更部１７ａ，１７ｂからコイルの特定部位に対し集中的に供給するとの観点からは、本実施形態のように、それぞれの流れ変更部１７ａ，１７ｂに対し、第１吐出孔１３、１３が１つずつ対応付けられるように設けられ、第１吐出孔１３から吐出された冷却液がビーム状に集中して流れ変更部１７ａ，１７ｂに到達することが好ましい。

また、上記実施形態の説明においては、ガイド部材の流れ変更部１７ａ，１７ｂが、湾曲形成されたスロープ状である実施形態について説明したが、湾曲することは必須ではなく、流れ変更部１７ａ，１７ｂは屈曲した形態であってもよい。なお、屈曲形態とする場合には、吐出された冷却液の流れが遮られにくいように、屈曲する角度を６０度以下にすることが好ましい。また、流れ変更部１７ａ，１７ｂを屈曲したスロープ状に設ける場合には、一度に大きな角度で屈曲させるのではなく、複数個所で少しずつ段階的に屈曲させることが好ましい。

また、流れ変更部１７ａ，１７ｂの末端部（コイル側の端部）は、軸方向に沿って見て、流れ変更部１７ａ，１７ｂの末端部と回転電機の径方向がなす角が、好ましくは４０度以下、より好ましくは２５度以下となるようにするとよい。上記実施形態のように、流れ変更部１７ａ，１７ｂの末端部が、概ね回転電機の径方向に沿って延在することが、特に好ましい。このようにすれば、冷却液が、流れ変更部１７ａ，１７ｂの湾曲した部分で曲がって流れて、流れ変更部１７ａ，１７ｂの末端部からコイルの奥に届くようにかけられやすく、冷却液の利用効率がより高められる。冷却液供給部材１が、回転電機のコイルの真上ではなく、斜め上や横（側面）に設けられる場合には、特に、このような構成とすることが好ましい。

図６は、冷却液供給管２１にガイド部材２２，２２及び流れ変更部２７ａ，２７ｂが一体化された第２実施形態の冷却液供給部材２を示す斜視図である。この実施形態においても、第１吐出孔２３，２３から回転電機の周方向に吐出された冷却液が、ガイド部材２２の表面に沿って流れ、流れ変更部２７ａ，２７ｂによりコイルエンドに向かう方向に導かれる点は、第１実施形態と同様である。また、複数の流れ変更部２７ａ，２７ｂが、流れ変更部と冷却液供給管２１の間の距離が異なるようにガイド部材２２に設けられる点も同様である。

本実施形態においては、流れ変更部２７ａ，２７ｂが、ガイド部材の面から立設された円弧状であり、円弧の弧の中心が弧に対し吐出孔側に配置されている点が第１実施形態と異なっている。すなわち、本実施形態においては、それぞれの流れ変更部２７ａ，２７ｂは、円筒を中心軸に沿う面で半割にしたような形状でガイド部材に立設されており、半割れの開いた側（円弧の弧の中心に相当する側）が、吐出孔２３，２３の方を向くように設けられている。

この様な構成を有する流れ変更部２７ａ，２７ｂによれば、図７に示すように、ガイド部材の表面に沿って流れてくる冷却液を効率よく集めて、コイルの方に集中的に流すことができ、コイルの特定箇所をより効率的に冷却できるようになる。

また、本実施形態においては、第１吐出孔２３，２３は、長穴状に設けられており、図７にも示すように、第１吐出孔２３，２３から流れる冷却液が、ガイド部材２２の表面に沿って軸方向に拡散するように流れる。流れを拡散させやすくするためには、図７にも示したように、冷却液供給管の管壁の内側から外側に向かうにつれて第１吐出孔が拡大するように設けられていることが好ましい。

本実施形態のように、第１吐出孔２３，２３から流れる冷却液が、ガイド部材２２の表面に沿って軸方向に拡散するように流れれば、第１吐出孔の数を減らしながらも、軸方向においてより多数の箇所に冷却液を流すことができるようになる。そのため、第１吐出孔の数を減らしながら、即ち第１吐出孔を設けるための加工コストや製造コストを減らしながら、コイルの冷却を効率的に行うことができる。

図８は、冷却液供給管３１にガイド部材３２，３２と流れ変更部３７，３７が一体化された第３実施形態の冷却液供給部材３を示す斜視図である。本実施形態においては、流れ変更部３７，３７は、第１吐出孔３３からガイド部材３２の表面に沿って流れてくる冷却液を、コイルに向かって導く傾斜面を有する。流れ変更部３７，３７における傾斜面は、ガイド部材３２の表面に対し、屈曲するような角度のスロープ状に設けられている。

流れ変更部３７，３７の傾斜面は、本実施形態のように、ガイド部材３２の表面に沿って流れてきた冷却液の流れ方向が、冷却液供給管３１の軸方向にも変化するように、回転電機の径方向に沿って見て、冷却液供給管３１の径方向に対し、傾斜面の法線が傾くように設けられていてもよい。このようにされていると、コイルに対し冷却液を届けうる範囲をより広くすることができ、コイルの冷却性能を高める上で、より好ましい。

図９は、冷却液供給管４１にガイド部材４２，４２及び流れ変更部４７，４７が一体化された第４実施形態の冷却液供給部材４を示す。本実施形態においては、円柱状に形成された流れ変更部４７，４７が、軸方向に離間して配置されている一方で、ガイド板４２の周方向端部４２ｂがコイルに向かう方向に湾曲形成されている。

本実施形態のように、流れ変更部は柱状であってもよく、このような構成でも、図１０に示すように、第１吐出孔４３，４３からガイド部材４２に沿って流れる冷却液が、流れ変更部４７，４７にぶつかることにより、その箇所で流れがコイルに向かうように変化し、冷却液供給管４１から離れた位置でも効率的にコイルを冷却できる。

また、本実施形態のように、ガイド部材の端部４２ｂがコイルに向かう方向に湾曲形成されていると、第１吐出孔４３，４３からの冷却液の流れの一部が、流れ変更部４７，４７にぶつからずにガイド部材の端部４２ｂに達し、その部位でコイルに向かって供給されることになる。このような構成とされていても、回転機器の周方向の複数個所で冷却液をコイルに供給できることができて好ましい。

なお、図６ないし図１０に示した第２実施形態ないし第４実施形態でも、第１実施形態と同様に第２吐出孔の具体的な記載は省略したが、これら実施形態においても、第１実施形態と同様に第２吐出孔を設けてもよい。

また、ガイド部材の表面に沿って流れる冷却液の流れを制御するために、ガイド部材の表面に溝を形成して、吐出孔から吐出された冷却液が溝に沿って流れ、ステータコイルに導かれるようにしてもよい。溝は、冷却液の流れを妨げないよう、冷却液供給管からガイド部材の端部に向かう方向に沿って形成されることが好ましい。ガイド部材が板状に形成された部材である場合には、ガイド部材を波板状に形成することにより、溝が形成されていてもよい。あるいは、ガイド部材の表面に複数のリブを設けて、リブとリブの間の部分が溝になるようにしてもよい。

また、上記実施形態の説明において、冷却液供給管とガイド部材が一体化された冷却液供給部材に関し、取付け部や固定部の詳細の説明は省略した。また、冷却液供給管における他の管路や管路閉塞部材等との接続部等の詳細についても、記載を省略した。これらについては、公知技術を利用すればよい。また、管路等の接続部については、適宜シール部を設けてもよい。

上記実施形態の回転電機の冷却構造の応用については、ハイブリッド自動車に用いられる回転電機に限定されず、回転可能なロータとその外周に設けられるステータを有し、ステータコイルを冷却液で冷却する回転電機が利用される用途であれば広く利用可能である。例えば、そのような回転電機は、電気自動車や、産業用の動力モータや、発電設備などにも利用可能である。

上記実施形態の回転電機の冷却構造は、例えばハイブリッド自動車に使用されるモータジェネレータの冷却に使用でき、産業上の利用価値が高い。

１ 冷却液供給部材
１１ 冷却液供給管
１２ ガイド部材
１３ 第１吐出孔
１７ａ，１７ｂ 流れ変更部
９１ ロータ
９４ ステータ
９２ ステータコア
９３ ステータコイル

Claims (5)

1. 軸周りに回転可能なロータと、前記ロータを取り囲むように前記ロータの外周部に設けられたステータコアおよび前記ステータコアに捲回されるステータコイルを有するステータと、を備える回転電機の冷却構造であって、
   前記ロータの軸方向に延在するように設けられ、冷却液が流通する管路と、前記ステータコイルに対し冷却液を吐出する少なくとも１つ以上の吐出孔とを有する冷却液供給管を備え、
   前記冷却液供給管に一体化されたガイド部材を備え、
   前記ガイド部材は、回転電機の周方向に沿って延在する面を有し、
   前記吐出孔の少なくとも一部からは、軸方向に沿って見て回転電機の周方向に沿う方向に冷却液が吐出され、当該吐出孔から吐出された冷却液がガイド部材の前記面に沿って流れ、
   前記ガイド部材には、冷却液供給管から隔たった位置に、複数の流れ変更部が軸方向に分散して配置されており、
   ガイド部材の前記面に沿って流れる冷却液が、流れ変更部により前記ステータコイルに向かうよう導かれる、
   回転電機の冷却構造。
2. 複数の流れ変更部が、流れ変更部と冷却液供給管の間の距離が異なるようにガイド部材に設けられた、
   請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
3. 吐出孔から吐出された冷却液が、ガイド部材の前記面に沿って軸方向に拡散するように流れる、
   請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
4. 流れ変更部が前記面から立設された円弧状であり、弧の中心が弧に対し吐出孔側に配置されている
   請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
5. 吐出孔側に面する流れ変更部の一部が、スロープ状に形成されている、
   請求項１に記載の回転電機の冷却構造。

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