JP6107523B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機（モータ、又は発電機、又はモータ兼発電機）に関し、特に、オイル等の冷却液を循環させることが可能な冷却構造を備えた回転電機に関する。

ハイブリッド車両等に搭載されるモータジェネレータ（モータ兼発電機）等の回転電機では、ステータコイルの発熱による効率低下を抑制するため、オイルなどの冷却液を循環させる構造が採用されている。例えば特許文献１には、中空のケース（ハウジング）内に、回転軸を介して回転自在に支持されるロータと、このロータの周囲に配置される筒状のステータとを備えた回転電機において、ケース上部に設けられた冷却液滴下部から冷却液を滴下させ、ステータに沿って流下させることにより、当該ステータを冷却するものが開示されている。特に、この回転電機では、ステータの端面（回転軸方向の端面）に突起又は溝からなる誘導部が形成され、この誘導部により冷却液をコイルエンドに誘導することで、コイルエンドの冷却効果を高める構造となっている。

特開２０１０−６８６４０号公報

しかし、上記従来の回転電機では、冷却液がロータに付着するとその回転抵抗の増大によるトルク損失が発生するため、大量の冷却液をステータに供給して冷却することは困難である。そのため、高い冷却効果を得ることが難しかった。

本発明は、上記のような事情に鑑みて成されたものであり、ステータをより効果的に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。

上記の課題を解決するために、近年では、コイルエンドを冷却ジャケットで覆ってその内部に冷却液を充満させることでステータを冷却することが考えられている。このような構成によれば、大量の冷却液を用いてステータを冷却することが可能となる。しかし、単にコイルエンドを冷却液に浸漬するだけでは、ステータを十分に冷却することは難しい。このような課題は、次のような本発明により解決される。すなわち、本発明の一の局面に係る回転電機は、ロータと、前記ロータの周囲に配置される円筒状のコアと当該コアに設けられるコイルとを備え、前記ロータの回転軸方向におけるコア両端から各々コイルエンドが外側に突出したステータと、前記ステータ及び前記ロータを収容し、かつ前記ロータを回転自在に支持するケースと、前記ロータの径方向外側に配置され、前記ケース内を、前記ロータが配置されるロータ室とその外側のステータ室とに仕切る円筒状の仕切部材と、前記ステータ室に対して冷却液の給排を行うための液導入部および液排出部と、を備え、前記ケースは、前記回転軸方向に互いに対向する第１内壁面および第２内壁面と、これら第１内壁面および第２内壁面の間で前記ステータを包囲する内周壁面とを有し、前記液導入部は、前記ステータ室の第１内壁面、又はその近傍の位置において、前記ロータを中心としてその回転方向である周方向の互いに異なる複数の位置に各々設けられ、前記液導出部は、前記ステータ室の第２内壁面、又はその近傍の位置に設けられ、前記ケースの内周壁面と前記ステータの外周面との間に、前記第１内壁面側から前記第２内壁面側への冷却液の流動を許容する隙間が形成されているものである。

この回転電機によれば、ステータ室に導入される冷却液は、第１内壁面側のコイルエンドに供給され、ケースの内周壁面とステータとの間の隙間を通じて第２内壁面側に流動した後、第２内壁面側のコイルエンドを経由してステータ室から導出される。しかも、ロータを中心とする周方向の複数の位置からステータ室に冷却液が導入されるため、冷却液は第１内壁面側のコイルエンド全体にほぼ均等に供給されながら、ステータの外周に沿って第２内壁面側に流動することとなる。そのため、コイルエンドを含めたステータ全体を効率良く冷却することが可能となる。

この回転電機において、前記液導出部は、前記ロータを中心として前記周方向の互いに異なる複数の位置に各々設けられているのが好適である。

この構成によれば、ステータの外周面に沿って第２内壁面側のコイルエンドに達した冷却液が特定方向に偏って流れることが抑制される。そのため、第２内壁面側のコイルエンドの全体に沿って比較的均等に冷却液を流動させることができ、冷却効果が高められる。

なお、上記回転電機は、前記第１内壁面側のコイルエンドのうち、前記第１内壁面側のほぼ端部の位置で当該コイルエンドと前記内周壁面との間を塞ぐ第１流路形成部材と、前記第２内壁面側のコイルエンドのうち、ステータ側の端部の位置で当該コイルエンドと前記内周壁面との間を塞ぐ第２流路形成部材とを備えるものであってもよい。

この構成では、ステータ室に導入される冷却液は、第１流路形成部材により流れが規制されることで、第１内壁面側のコイルエンドに沿ってステータの径方向内側（ロータ側）に向かって流れ、当該コイルエンドと仕切部材との隙間に入り込んで当該仕切部材に沿って流れた後、コアの端面（第１内壁面側の端面）とコイルとの隙間に入り込み、当該コアの端面に沿ってステータの径方向外側（反ロータ側）に向かって流れる。そして、ステータの外周面に沿って第２内壁面側に流れた後、第２流路形成部材により流れが規制されることで、コアの端面（第２内壁面側の端面）とコイルとの隙間に入り込み、当該コア端面に沿ってステータの径方向内側（ロータ側）に向かって流れ、当該コイルエンドと仕切部材との間に入り込んで当該仕切部材に沿って第２内壁面側に流れることとなる。そのため、冷却液とコイルエンドとの伝熱面積をより大きく確保することができ、これによりステータをより効果的に冷却することが可能となる。

上記回転電機においては、前記ケースの内周壁面に、周方向に所定間隔で並びかつ前記ステータの外周面に当接した状態で前記回転軸方向に延びる複数の突条が形成されているのが好適である。

この構成によれば、ケースをステータのヒートシンクとして機能させることができ、合理的な構成で、ステータの冷却効果を高めることが可能となる。

この場合、前記突条は、前記回転軸方向における一乃至複数の位置に切れ目を有するものであるのが好適である。

この構成によれば、ステータの外周面に沿った冷却液の流れが適度の乱流となり、ステータ外周面の液境界面での冷却液の流動が促進される。つまり、冷却液の流速が高められることで、熱の持ち出しが促進され、ステータの冷却効果が高められる。

なお、ケース内がロータ室とステータ室とに区画される上記のような回転電機では、ロータが回転する際の回転抵抗を抑制するという観点から、ステータ内周面に、ロータ側に向かって周方向に所定間隔で並ぶ複数のスロットの開口を塞ぐ複数のシール部を露出させ、ロータ外周面に正対させた状態でケース内をロータ室とステータ室とに区画することで、ロータ室側への冷却液の侵入を防止することが求められる。しかし、区画する構造が複雑で組立性が悪くなるという欠点がある。このような課題は、次のような構成により解決される。すなわち、上記回転電機において、前記コアは、ロータ側に向かって各々開口しかつ前記周方向に所定間隔で並ぶ複数のスロットを備え、前記スロットに前記コイルが収納されており、前記仕切部材は、前記第１内壁面および前記第２内壁面のうち一方側の内壁面と当該内壁面に対向する前記コア端面との間に介在する円筒状の本体部、及びこの本体部の端面から前記回転軸方向に延びて各々前記スロットを貫通しかつ当該スロットの前記開口を塞ぐ複数のシール部を備える第１部材と、前記第１内壁面および前記第２内壁面のうち前記一方側の内壁面とは異なる他方側の内壁面と当該内壁面に対向する前記コア端面との間に介在し、前記複数のシール部の先端が各々内嵌されることにより前記第１部材に結合される円筒状の第２部材とを含む。

この構成によれば、第１部材と第２部材との２つの部材で仕切部材が構成される。回転電機の組立時には、第１部材の各シール部をステータ（コア）の一方側の端面からスロット内に差し込み貫通させ、第１部材の本体部と第２部材とでステータを挟み込み、当該第１部材と第２部材とを結合させることで、ステータの内周面（各スロットの間の部分）を内側（つまりロータ室側）に露出させた状態で仕切部材を設けることができる。従って、ステータを冷却液に浸漬させることが可能な、構造が簡単で、かつ組立性のよい回転電機を提供することができる。

この回転電機においては、前記第２部材の内周面に雌ねじが形成される一方、前記複数のシール部の先端外周面に、当該複数のシール部全体で前記雌ねじに螺合することが可能な雄ねじが各々形成され、前記第１部材および前記第２部材は、前記複数のシール部が前記第２部材にねじ嵌合されることにより互いに結合されているのが好適である。

この構成によれば、前記第１部材と前記第２部材とを互いにねじ嵌合させるだけの簡単操作でより確実に両者を結合させることが可能となる。

また、上記回転電機において、前記コアが、複数の電磁鋼板が回転軸方向に積層一体化されたものであって、周方向に連続する円筒状のバックコア部と、このバックコア部から内向きに延びて周方向に一定間隔で並ぶ複数のティース部とを備え、隣接するティース部の間に前記スロットが形成されるものでは、前記複数の電磁鋼板は、隣接する電磁鋼板のうち、前記ティース部の先端を形成する部分同士が液密に接着されているのが好適である。

この構成によれば、スロット内に侵入した冷却液が、コアを構成する電磁鋼板同士の間からロータ室側にしみ出すことが有効に防止される。

なお、上記回転電機においては、前記各シール部のうち、前記スロット内に配置される部分に、反ロータ側に突出して前記回転軸方向に延びる補強リブが形成されているのが好適である。

この構成によれば、各シール部の剛性が向上し、上記スロット内におけるシール部の撓み変形等が抑制される。そのため、シール部の変形に起因するステータ室からロータ室への冷却液の液漏れを抑制する上で有効となる。

また、上記回転電機において、前記第１部材は、前記本体部及び前記複数のシール部が繊維状フィラー又は板状フィラーの少なくとも何れかを含有する複合強化樹脂材料により一体に成型されているのが好適である。

この構成によれば、第１部材の強度を効果的に高めることができ、各シール部の折れ、欠け若しくは塑性変形等に起因するステータ室からロータ室への冷却液の液漏れを抑制する上で有効となる。

また、上記回転電機において、前記仕切部材の熱膨張係数と前記ステータの熱膨張係数とほぼ同一であるのが好適である。

この構成によれば、仕切部材とステータとの熱伸縮量の差に起因する仕切部材の変形などにより、コア端面と仕切部材との間に隙間が形成されることなどが抑制される。そのため、当該隙間の形成に起因するロータ室への冷却液の液漏れを抑制する上で有効となる。

また、上記回転電機においては、前記ステータの各スロット内であって前記シール部と前記コイルとの間に、当該スロットを前記回転軸方向に貫通する、冷却液用の貫通流路が形成されているのが好適である。

この構成によれば、冷却液とステータとの伝熱面積をより大きく確保することができ、これによりステータの冷却効果をより高めることが可能となる。

この場合、前記液導入部は、前記ステータのコア端面であって前記貫通流路の位置に向かって冷却液を供給するものであってもよい。

この構成によれば、冷却液を効果的に各スロットの貫通流量に送り込むことができ、スロット内、ひいてはステータ全体の冷却効果を高めることが可能となる。

また、上記回転電機においては、前記液導入部を第１液導入部と定義したときに、前記第１液導入部とは別に、前記貫通流路に冷却液を直接供給する第２液導入部を備えているものであってもよい。

この構成によれば、第１液導入部によりステータ室に導入される冷却液でステータ全体を外側から冷却する一方で、第２液導入部から貫通流量内に導入される冷却液でスロット内のコイル等を効果的に冷却することが可能となる。そのため、ステータの冷却効果がより一層向上する。

なお、上記回転電機においては、前記液導入部が前記仕切部材に設けられているものであってもよい。

この構成によれば、ステータに対してより近い位置で冷却液を供給することが可能となる。

また、上記回転電機においては、前記ロータ室に侵入した冷却液を排液するための排液通路を備えるのが好適である。

この構成によれば、ステータ室からロータ室に冷却液が侵入した場合でも、当該冷却液を容易に排液することが可能となる。そのため、ロータ室への冷却液の液漏れによる出力トルクの低下などを未然に抑制することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、ステータをより効果的に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。

本発明にかかる回転電機（第１実施形態）を示す断面図である。 （ａ）は、コア単体の断面図であり、（ｂ）は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）の要部拡大図である。 コアと仕切部材とを示す分解状態の斜視図である。 図１の要部拡大図である。 図１のＶ−Ｖ線断面図である。 仕切部材のシール部の変形例を示す断面図である。 本発明にかかる回転電機（第２実施形態）を示す断面図である。 本発明にかかる回転電機（第３実施形態）を示す断面図である。 図８のＩＸ−ＩＸ線断面図（略図）である。 ケース（円筒板）に形成される突条の変形例を示す模式図である。 本発明にかかる回転電機（第４実施形態）の要部を示す断面図である。 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。 図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。 本発明にかかる回転電機（第５実施形態）の要部を示す断面図である。 （ａ）は、環状パッキンを示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＸＶ−ＸＶ線断面図である。 第１実施形態の回転電機の変形例を示す断面図である。 図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線断面図である。 第１実施形態の回転電機の変形例を示す断面図である。 （ａ）は、隣接する電磁鋼板のティース先端の平面図であり、（ｂ）は、同側面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る回転電機（モータ、又は発電機、又はモータ兼発電機）を断面図で示している。同図に示す回転電機１Ａは、冷却液を循環させることが可能な冷却構造を備えた回転電機である。

この回転電機１Ａは、ロータ１２と、その外側に配置される円筒状のステータ１０と、これらステータ１０及びロータ１２を収容し、かつ前記ロータ１２を回転自在に支持するケース１４とを含む。

前記ケース１４は、円筒板１７と、この円筒板１７の内側を塞ぐように当該円筒板１７の軸方向両端に固定される円盤状の一対の側板１６ａ、１６ｂ（適宜、第１側板１６ａ、第２側板１６ｂと称す）とから構成されている。当例では、第１側板１６ａ、第２側板１６ｂ、円筒板１７の各内壁面がそれぞれ、本発明の第１内壁面、第２内壁面、内周壁面に相当する。

前記ロータ１２は、円柱状のロータ本体２０と、その中心に一体的に設けられる回転軸２１とを備えている。ロータ１２は、回転軸２１がベアリング２２を介して前記側板１６ａ、１６ｂに支持されることで、ケース１４に回転自在に支持されている。なお、以下の説明では、前記回転軸２１と平行な方向を「回転軸方向」と称し、当該回転軸２１回りの方向を「周方向」と称す。

前記ステータ１０は、前記ロータ本体２０との間、およびケース１４の前記円筒板１７との間に所定寸法の隙間を隔てた状態で、前記ロータ１２の周囲に配置されている。ステータ１０は、円筒状のステータコア２４（以下、単にコア２４と称す）と、このコア２４に設けられるコイル２８とを備える。

コア２４は、ロータ１２側に向かって各々開口しかつ周方向に所定間隔で並ぶ複数のスロット２６を備えている。詳しくは、図２（ａ）に示すように、コア２４は、円筒状のバックコア部２４ａと、このバックコア部２４ａから各々内向き（ロータ１２側）に延びて周方向に一定間隔で並ぶ複数のティース部２４ｂとを備えている。各ティース部２４ｂは、回転軸方向において前記バックコア部２４ａの全域に亘って延設されており、これにより、互いに隣接するティース部２４ｂの間に、ロータ１２側に向かって開口しかつ回転軸方向に延びる空間部である上記スロット２６が形成されている。

図面中では明示していないが、コア２４は、その断面形状と同一形状にプレスされた所定枚数の電磁鋼板、例えば珪素鋼板等の電磁鋼板が回転軸方向に積層され、これらが溶接又は接着により一体化されることにより構成されている。

前記コイル２８は、エナメル導線等の導電素線が前記ティース部２４ｂの周囲に巻回されることにより構成されている。なお、コイル２８の巻き方は、集中巻きであってもよいし、分布巻きであってもよい。また、コイル２８は、巻線機によりティース部２４ｂの周囲に巻回されるものの他、予め円環状に束ねられた導電素線がティース部２４ｂの周囲に巻回されるようにコア２４の内側からスロット２６内に収容されたものであってもよい。

このようにティース部２４ｂの周囲に巻回されたコイル２８は、図１に示すように、スロット２６に収容される部分と、コア２４の端面から回転軸方向に突出する部分（コイルエンド２８ａ、２８ｂと称す）とを有している。コイルエンド２８ａ、２８ｂは、ステータ１０を回転軸方向から見たときに、ほぼコア２４の端面上に位置し、ステータ全体としてほぼ円環状を成している。以下の説明では、適宜、第１側板１６ａ側のコイルエンド２８ａを第１コイルエンド２８ａと称し、第２側板１６ｂ側のコイルエンド２８ｂを第２コイルエンド２８ｂと称す。

前記ケース１４の内部は、円筒状の仕切部材１８によって内外２つの室に仕切られている。具体的には、前記ロータ１２が配置される内側のロータ室Ｒｒとその外側のステータ室Ｓｒとに仕切られている。そして、前記ステータ１０が、この仕切部材１８を介してケース１４に支持（固定）されている。

仕切部材１８は、図１および図３に示すように、回転軸方向に互いに結合される、共に円筒状の第１部材１８ａおよび第２部材１８ｂから構成される。

第１部材１８ａは、ケース１４内の第１側板１６ａ側に位置する。この第１部材１８ａは、第１側板１６ａとステータ１０の端面との間に介在する円筒状の本体部３０と、この本体部３０の端面から回転軸方向に延びて各々前記スロット２６を貫通する軸状の複数のシール部３２とを備え、これら本体部３０とシール部３２とが同一樹脂材料により一体に成型された構造を有している。一方、第２部材１８ｂは、第２側板１６ｂとステータ１０の端面との間に介在する円筒状をなし、第１部材１８ａと同じ樹脂材料で形成されている。

当例では、第１部材１８ａおよび第２部材１８ｂは、ガラス繊維やカーボン繊維等の繊維状フィラーや、タルク等の板状フィラーを含有する複合強化樹脂材料により構成されており、従って、仕切部材１８（１８ａ、１８ｂ）は高剛性でかつ高強度を有している。

第１部材１８ａと第２部材１８ｂとは、コア２４（スロット２６）を各々貫通したシール部３２が第２部材１８ｂに内嵌されることで互いに結合されている。そして、このように両部材１８ａ、１８ｂが結合されることにより、ステータ１０のうち、コア２４が第１部材１８ａの本体部３０と第２部材１８ｂとにより回転軸方向両側から挟み込まれている。

図３、図４に示すように、第１部材１８ａの各シール部３２は、それらの先端外周面（反ロータ側の面）に各々係止突起３３を備えており、他方、第２部材１８ｂの内周面には係止溝１９が形成されている。つまり、両部材１８ａ、１８ｂが結合された状態では、同図に示すように、各シール部３２の係止突起３３と係止溝１９とが係合し、これにより第１部材１８ａと第２部材１８ｂとが互いに係止される。

図２（ａ）に示すように、コア２４の各ティース部２４ｂは、その先端に、周方向に互いに反対向きに延びる一対の突出部２５を有しており、これにより、前記スロット２６の断面形状がロータ１２側で先窄まりの形状となっている。一方、前記第１部材１８ａの各シール部３２は、断面Ｔ字形に形成されている。これらシール部３２は、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、スロット２６を形成する両側の突出部２５に当該スロット２６の内側から当接しかつこれら突出部２５の間に嵌り込んだ状態で各々スロット２６を貫通している。これにより、各スロット２６の開口が各々シール部３２により塞がれた状態で、ステータ１０が仕切部材１８に組み付けられている。そして、図１に示すように、仕切部材１８の両端が、ケース１４の各側板１６ａ、１６ｂに固定されることにより、前記ステータ１０が、この仕切部材１８を介してケース１４に支持（固定）されている。

各シール部３２と突出部２５との間には、図２（ｃ）に示すように、それらの長手方向（回転軸方向）に亘って接着剤や樹脂材などのシール材３４が塗布されている。また、図示を省略するが、仕切部材１８（第１部材１８ａの本体部３０および第２部材１８ｂ）とコア２４端面との間、および仕切部材１８と各側板１６ａ、１６ｂとの間にも同様のシール材が塗布されている。これにより、図２（ｂ）に示すように、ステータ１０の内周面（つまり、ティース部２４ｂの先端）のみをロータ室Ｒｒ側に露出させた状態で、ケース１４内が仕切部材１８によりロータ室Ｒｒとステータ室Ｓｒとに液密に仕切られている。

なお、図１９（ａ）、（ｂ）に示すように、ステータ１０のコア２４を構成する上記複数の電磁鋼板は、隣接する電磁鋼板のティース先端部６０（ティース部２４の先端を構成する部分）が互いに接着剤により液密に接着されている。このように電磁鋼板のティース部先端が互いに接着されることで、スロット２６に侵入した後記冷却液が隣接する電磁鋼板の間からロータ室Ｒｒ側にしみ出すことが防止されるようになっている。

図１に示すように、ステータ室Ｓｒのうち第１側板１６ａには、当該ステータ室Ｓｒへ冷却液を導入するための液導入部３６が設けられ、第２側板１６ｂには、ステータ室Ｓｒの冷却液を導出するための液導出部３８が設けられている。これら液導入部３６および液導出部３８は、いずれもケース１４の側板に形成された穴（開口）である。

液導入部３６は、図５に示すように、ロータ１２を中心として周方向の互いに異なる複数の位置であって、ステータ１０の第１コイルエンド２８ａに対向する位置に設けられている。当例では、合計１６個の液導入部３６が周方向に等間隔（つまり、２２．５°間隔）で設けられている。各液導入部３６は、第１側板１６ａ内に形成される通路３７を介してケース上部のポート部２に連通している。液導出部３８も同様に、ロータ１２を中心として周方向の互いに異なる複数の位置であって、第２コイルエンド２８ｂに対向する位置に設けられている。当例では、各液導出部３８も合計１６個であり、ステータ１０を挟んで各液導入部３６に各々対向する位置に設けられている。各液導出部３８は、第２側板１６ｂ内に形成される通路３９を介してケース下部のポート部４に連通している。

以上のような回転電機１Ａでは、ステータ室Ｓｒ内に冷却液（例えばオイル）が充満され、ステータ１０が冷却液に浸漬されることにより当該ステータ１０が冷却される。そして、回転電機１Ａの作動中は、ポート部２、通路３７及び液導入部３６を通じてステータ室Ｓｒに冷却液が導入される一方、ステータ室Ｓｒ内の冷却液が液導出部３８、通路３９及びポート部４を通じて外部に導出されることで、図１中に破線矢印で示すように、ステータ室Ｓｒに供給された冷却液が、前記ケース１４の円筒板１７とステータ１０との隙間を通じて回転軸方向に流動する。このように、ステータ室Ｓｒに対して冷却液が循環供給されることによりステータ１０が冷却され、当該ステータ１０の発熱に伴う回転電機１Ａの運転効率の低下が抑制されることとなる。

特に、この回転電機１Ａによれば、ロータ１２を中心とする周方向の複数の位置であって、ステータ１０の第１コイルエンド２８ａに対向する位置に液導入部３６が設けられているので、ステータ室Ｓｒに導入される冷却液が第１コイルエンド２８ａ全体に亘ってほぼ均等に供給されながら、ステータ１０の外周面に沿って第２コイルエンド２８ｂ側に流動することとなる。また、液導出部３８も液導入部３６と同様に、ロータ１２を中心とする周方向の複数の位置であって、第２コイルエンド２８ｂに対向する位置に設けられているので、ステータ１０の外周面に沿って第２コイルエンド２８ｂに達した冷却液は、ステータ１０の外周面から第２コイルエンド２８ｂ全体にほぼ均等に回り込みながら流動することとなる。そのため、コイルエンド２８ａ、２８ｂを含め、ステータ１０全体を冷却液で効率良く冷却することができる。従って、従来の回転電機（背景技術の特許文献１の回転電機）と比較すると、ステータ１０の発熱に伴う回転電機１Ａの運転効率の低下をより高度に抑制することが可能となる。

なお、この回転電機１Ａによれば、上述したステータ１０の冷却面に加え、組立構造の面でも次のような利点もある。すなわち、ケース内をステータ室とロータ室とに仕切る回転電機において、所望の回転トルクを効率良く得るには、ステータの内周面をロータ室側に露出させてロータ外周面に正対させた状態で、ケース内をステータ室とロータ室とに液密に仕切る必要があり、いきおい構造が複雑で組立性が悪いものになる傾向がある。しかしながら、上記回転電機１Ａによれば、上記の通り、第１部材１８ａと第２部材１８ｂの２つの部材で仕切部材１８が構成されている。そして、回転電機１Ａの組立時には、第１部材１８ａの各シール部３２をステータ１０（コア２４）の一方側の端面からスロット２６内に差し込み貫通させ、第１部材１８ａ（本体部３０）と第２部材１８ｂとでステータ１０のコア２４を挟み込みながら当該第１部材１８ａと第２部材１８ｂとを結合させ、その上で、当該組立体をケース１４に固定すれば、ステータ１０の内周面（つまり、ティース部２４ｂの先端）をステータ室Ｓｒに露出させた状態で、ケース１４内を仕切部材１８によりステータ室Ｓｒとロータ室Ｒｒとに仕切ることができる。しかも、第１部材１８ａと第２部材１８ｂとの結合は、第１部材１８ａの各シール部３２の先端を第２部材１８ｂの内側に差し込み、各シール部３２の係止突起３３を第２部材１８ｂの係止溝１９に係合させることで容易に行うことができる。従って、この回転電機１Ａによれば、ケース１４内をステータ室Ｓｒとロータ室Ｒｒとに仕切ってステータ１０を冷却液に浸漬させるものでありながらも、構造が比較的簡単でかつ組立性の良いものとなる。

また、第２部材１８ｂを各シール部３２の径方向外側へ差し込む構造であることにより、各シール部３２はスロット２６内において径方向外側への動きが規制されて、突出部２５（ティース部２４ｂ）に圧接された状態が維持される。また、ステータ室Ｓｒ内に冷却液が充満した状態では、この冷却液の液圧によってもシール部３２が突出部２５に圧接される。そのため、高度なシール構造を適用することなく、スロット２６の開口をシール部３２で良好に塞ぐことができるという利用もある。

また、この回転電機１Ａによれば、上記の通り、仕切部材１８（第１部材１８ａ、第２部材１８ｂ）がガラス繊維やカーボン繊維等の繊維状フィラーや、タルク等の板状フィラーを含有する複合強化樹脂材料により構成されているので、仕切部材１８の剛性および強度を好適に確保しつつ当該仕切部材１８の軽量化、ひいては回転電機１Ａの軽量化を図ることができる。特に、この回転電機１Ａでは、細長い（軸状の）シール部３２によりステータ１０のスロット２６の開口が塞がれるため、このシール部３２に折れ、欠け若しくは塑性変形等が生じると、スロット２６の開口を通じてロータ室Ｒｒへ冷却液が侵入することが考えられるが、上記回転電機１Ａによれば、シール部３２の剛性および強度が好適に確保されているので、上記のような不都合が生じることを効果的に抑制することができる。

なお、この回転電機１Ａでは、例えば図６に示すように、各シール部３２に、反ロータ側に突出して回転軸方向に延びる補強リブ３２ｃを設けて曲げ応力を増大させるようにしてもよい。この構成によれば、コイル２８の弾発力等によるシール部３２の変形等をより効果的に抑制することが可能となる。

（第２の実施形態）
図７は、第２実施形態に係る回転電機１Ｂを断面図で示している。なお、第２実施形態の回転電機１Ｂの基本的な構成は、第１実施形態の回転電機１Ａと共通するため、共通する構成部分については第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略し、第１実施形態との相違点について詳細に説明する。この点は、後に説明する第３〜第５実施形態についても同じである。

第２実施形態の回転電機１Ｂは、第１側板１６ａの近傍位置に、ケース１４の円筒板１７に沿って第１誘導板４０（本発明の第１流路形成部材に相当する）が固定される一方、第２側板１６ｂの近傍位置に、円筒板１７に沿って第２誘導板４２（本発明の第２流路形成部材に相当する）が固定されている。この点で、回転電機１Ｂは、第１実施形態の回転電機１Ａと構成が相違している。

これらの誘導板４０、４２は、扁平なドーナッツ形である。第１誘導板４０は、第１コイルエンド２８ａの端部に当接する状態で円筒板１７に固定されている。これにより第１コイルエンド２８ａと円筒板１７との隙間が第１誘導板４０により塞がれている。一方、第２誘導板４２は、第２コイルエンド２８ｂのステータ側の端部に当接する状態で円筒板１７に固定されている。これにより第２コイルエンド２８ｂと円筒板１７との隙間が第２誘導板４２により塞がれている。

この第２実施形態の回転電機１Ｂによれば、図７中に破線矢印で示すように、液導入部３６からステータ室Ｓｒに導入された冷却液は、第１誘導板４０により流れが規制されることで、まず、第１コイルエンド２８ａに沿ってロータ１２側に向かって流れ、第１コイルエンド２８ａと仕切部材１８との隙間に入り込んで当該仕切部材１８に沿ってコア２４側に流れた後、当該コア２４の端面とコイル２８との隙間に入り込み、コア端面に沿って反ロータ１２に向かって流れる。そして、ステータ１０の外周面に沿って第２側板１６ｂ側に流動し、第２誘導板４２により流れが規制されることで、コア２４の端面（第２側板１６ｂ側の端面）とコイル２８との隙間に入り込み、コア端面に沿ってロータ１２側に向かって流れた後、第２コイルエンド２８ｂと仕切部材１８との間に入り込んで第２側板１６ｂ側に流れることとなる。

この回転電機１Ｂによれば、冷却液とコイルエンド２８ａ、２８ｂとの伝熱面積をより大きく確保することができ、これによりステータ１０を効果的に冷却することが可能となる。すなわち、第１実施形態の回転電機１Ａでは、液導入部３６からステータ室Ｓｒに導入された冷却水の殆どは、第１コイルエンド２８ａの端面からそのままステータ１０の外周面側に流動し、第２コイルエンド２８ｂの外周面から端面側に回り込んだ後、液導出部３８から導出される。そのため、コイルエンド２８ａ、２８ｂにおいて、冷却水がコイル２８とコア端面との隙間を流動することが殆どない。これに対して、第２実施形態の回転電機１Ｂによれば、上記の通り、コイルエンド２８ａ、２８ｂにおいて、コイル２８とコア端面との隙間を積極的に冷却液が流動することとなる。しかも、この隙間は比較的狭く、冷却液の流速も速くなるので、当該コイルエンド２８ａ、２８ｂの冷却が効果的に促進される。そのため、ステータ１０をより効果的に冷却することが可能となる。

（第３の実施形態）
図８、図９は、第３実施形態に係る回転電機１Ｃを断面図で示している。この回転電機１Ｃは、以下の点で、第１実施形態の回転電機１Ａと構成が相違している。

この回転電機１Ｃでは、ケース１４の円筒板１７の内周面に、周方向に所定間隔で並びかつ回転軸方向に延びる複数の突条４４が形成されている。これら突条４４は、ステータ１０からケース１４への伝熱が可能となるようにコア２４の外周面に当接している。つまり、ケース１４がステータ１０のヒートシンクとして機能する構成となっている。

このような第３実施形態の回転電機１Ｃによれば、円筒板１７を介してステータ１０の熱を放熱することが可能になるとともに、ステータ１０と円筒板１７との隙間を流動する冷却液とステータ１０（コア２４）との間の伝熱面積を実質的に増大させることができる。そのため、ステータ１０をより効果的に冷却することが可能となる。

なお、この回転電機１Ｃにおいて、各突条４４は、長手方向（回転軸方向）に連続するものであってもよいが、長手方向の一乃至複数の位置に切れ目を有するものであってもよい。図１０は、各突条４４に４箇所の切れ目４４ａを設けた例を模式的に示している。このような構成によれば、ステータ１０と円筒板１７との隙間を流れる冷却液に適度の乱流が発生し、ステータ外周面の液境界面での冷却液の流動が促進される。そのため、冷却液の流速が高められて、熱の持ち出しが促進される結果、ステータ１０をより効果的に冷却することが可能となる。

（第４の実施形態）
図１１、図１２は、第４実施形態に係る回転電機１Ｄの要部を断面図で示している。この回転電機１Ｄは、以下の点で、第１実施形態の回転電機１Ａと構成が相違している。

この回転電機１Ｄでは、図１２に示すように、ステータ１０のスロット２６内に、冷却液を通すための流路ｆｃ（本発明の貫通流路に相当する）が設けられている。詳しくは、コイル２８が、同図に示すようにバックコア部２４ａ側に偏った状態でスロット２６に収容されることで、仕切部材１８のシール部３２とコイル２８との間に、コア２４を回転軸方向に貫通する前記流路ｆｃが形成されている。

また、仕切部材１８を構成する第１部材１８ａの本体部３０が、図１１および図１３に示すように二重筒構造となっている。詳しくは、本体部３０は、内筒部３０ａと外筒部３０ｂとを有し、これら内筒部３０ａと外筒部３０ｂとが周方向の複数の位置でリブ３０ｃにより連結された構造を有している。各シール部３２は、内筒部３０ａの端面から回転軸方向に延びるように形成されている。そして、本体部３０の内部が、ケース１４の第１側板１６ａに形成された前記通路３７に連通している。

つまり、この第４実施形態の回転電機１Ｄでは、上述した液導入部３６（本発明の第１液導入部に相当する）とは別に、ステータ室Ｓｒ内への冷却液の導入が仕切部材１８によっても行われる構成となっている。具体的には、冷却液は、第１側板１６ａ内の通路３７を通じて第１部材１８ａの本体部３０内に導入される。そして、本体部３０の先端の開口４６（本発明の第２液導入部に相当する）から各スロット２６の流路ｆｃに導入され、当該流路ｆｃ内を流動してステータ１０の反対側（第２側板１６ｂ側）に流出した後、上記液導出部３８から導出される。

このような第４実施形態の回転電機１Ｄによれば、液導入部３６によりステータ室Ｓｒに導入される冷却液でステータ１０全体が外側から冷却される一方で、仕切部材１８（開口４６）から流路ｆｃに導入される冷却液でスロット２６内のコイル２８等が効果的に冷却されることとなる。従って、ステータ１０をより効果的に冷却することができる。特に、この回転電機１Ｄによれば、比較的温度の低い冷却液をスロット２６（流路ｆｃ）内に直接導入してステータ１０を冷却することができるため、高い冷却効果が期待できる。

なお、当例では、第１部材１８ａの本体部３０を二重筒構造とすることにより、当該本体部３０から流路ｆｃに冷却液を供給しているが、例えば、第２部材１８ｂを二重筒構造とすることにより、当該第２部材１８ｂから流路ｆｃに冷却液を供給するように構成してもよい。この場合には、冷却液の給排の観点から、液導入部３６と同じ側に第１部材１８ａが位置するように、仕切部材１８の向きを設定するのが望ましい。

（第５の実施形態）
図１４は、第５実施形態に係る回転電機１Ｅの要部を断面図で示している。この回転電機１Ｅは、以下の点で、第１実施形態の回転電機１Ａと構成が相違している。

この回転電機１Ｅは、概略的には、仕切部材１８を構成する第１部材１８ａと第２部材１８ｂとの嵌合構造がねじ嵌合である点で第１実施形態の回転電機１Ａと構成が相違している。すなわち、同図に示すように、第２部材１８ｂの内周面であってステータ側の端部を含む一定領域には雌ねじ４８が形成されている。一方、第２部材１８ｂの各シール部３２の外周面であって第２部材１８ｂ側の端部を含む一定の領域には、第１部材１８ａのシール部全部が一体となって雌ねじ４８に螺合し得るように、当該雌ねじ４８に対応する雄ねじ４７が各々形成されている。そして、第１部材１８ａのシール部３２が第２部材１８ｂに螺合挿入されることにより、第１部材１８ａと第２部材１８ｂとが結合されている。

なお、当例では、ステータ１０の両側に環状パッキン５０、５２が設けられ、これら環状パッキン５０、５２によりステータ１０と仕切部材１８との間がシールされている。

具体的には、環状パッキン５０は、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、円筒部５１ａと、その一方側の端部の周方向の複数の位置から内向きに各々突出する複数の突片５１ｂとを有し、これら円筒部５１ａと突片５１ｂとがゴム材料又は樹脂材料により一体に成型された構造を有する。環状パッキン５０は、隣接する突片５１ｂの間にシール部３２が介在するように本体部３０の端部外周面上に装着されている。そして、図１４に示すように、第１部材１８ａと第２部材１８ｂとが結合された状態では、本体部３０の端面とコア２４との間に各突片５１ｂが挟み込まれることで、ステータ１０と仕切部材１８との間をシールする。一方、詳細図を省略するが、環状パッキン５２は、円筒部と、その一方側の端部の内周面全域に亘って内向きに延びるフランジ部とを有し、これら円筒部とフランジ部とがゴム材料又は樹脂材料により一体に成型された構造を有する。環状パッキン５２は、第２部材１８ｂの端面にフランジ部が当接するように当該第２部材１８ｂの端部外周面上に装着されている。そして、図１４に示すように、第１部材１８ａと第２部材１８ｂとが結合された状態では、第２部材１８ｂの端面とコア２４との間にフランジ部が挟み込まれることで、ステータ１０と仕切部材１８との間をシールする。

このような第５実施形態の回転電機１Ｅによれば、第１部材１８ａと第２部材１８ｂとを互いにねじ嵌合させるだけで簡単に結合させることができる。なお、上述した環状パッキン５０、５２は、第１部材１８ａと第２部材１８ｂとの結合構造がねじ嵌合である場合に限定されるものではなく、他の実施形態の回転電機１Ａ〜１Ｄについても適用が可能である。

以上、本発明の回転電機１Ａ〜１Ｅについて説明したが、これら回転電機１Ａ〜１Ｅは、本発明にかかる回転電機の好ましい実施形態の例示であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、以下のような構成を採用することも可能である。

（１）第１実施形態の回転電機１Ａでは、液導入部３６がケース１４の第１側板１６ａに設けられ、液導出部３８が第２側板１６ｂに設けられているが、これらの配置は逆であってもよい。また、液導入部３６および液導出部３８は、必ずしもケース１４の側板１６ａ、１６ｂに設けられている必要はなく、側板１６ａ、１６ｂの近傍の位置に設けられていてもよい。例えば、図１６、図１７に示すように、円筒板１７における周方向の複数の位置に液導入部３６（液導出部３８）が設けられていてもよい。また、液導入部３６や液導出部３８は、側板１６ａ、１６ｂや円筒板１７に設けられる以外に、仕切部材１８に設けられていてもよい。例えば、第４実施形態の回転電機１Ｄ（図１１参照）において、仕切部材１８（本体部３０）の外筒部３０ｂとコア２４との間に隙間が形成されるように本体部３０を構成し、コア２４の端面よりも第１側板１６ａに離れた位置で、本体部３０の開口４６からステータ室Ｓｒ内に冷却液を導入するとともに、スロット２６の流路ｆｃに向かって冷却液を供給するようにしてもよい。この場合には、ケース１４の第１側板１６ａに形成される液導入部３６を省略してもよい。

（２）第１実施形態の回転電機１Ａにおいて、例えば図１８に示すように、ロータ室Ｒｒ内に侵入した冷却液を排出するための排液通路６を設けるようにしてもよい。これによれば、仮にロータ室Ｒｒに冷却液が侵入した場合でも、当該冷却液を速やかに排液することができ、ロータが回転する際の回転抵抗を抑制することができる。この場合、ポンプ等により積極的にステータ室Ｓｒ内を吸引するようにしてもよい。

（３）上記実施形態の説明では言及していないが、回転電機１Ａ〜１Ｅにおいて、ステータ１０（主にコア２４）と仕切部材１８とは、これらの熱膨張係数がほぼ同一であるのが好ましい。すなわち、仕切部材１８のステータ１０との熱伸縮量に大きな差があると、これに起因する仕切部材１８の変形、例えばシール部３２等の変形によりコア端面と仕切部材１８（本体部３０や第２部材１８ｂ）との間に隙間が形成されるが、上記構成によれば、このような隙間の形成を抑制することができる。従って、当該隙間の形成に起因するロータ室Ｒｒへの冷却液の液漏れを抑制する上で有効となる。

なお、回転電機１Ａ〜１Ｅで説明した各構成については、可能な場合には、適宜、他の回転電機で適用するようにしてもよい。また、図１６〜図１８に示す構成についても、第１実施形態の回転電機１Ａ以外の回転電機１Ｂ〜１Ｅに適用するようにしてもよい。

１Ａ〜１Ｅ 回転電機
１０ ステータ
１２ ロータ
１４ ケース
１６ａ 第１側板
１６ｂ 第２側板
１７ 円筒板
１８ 仕切部材
１８ａ 第１部材
１８ｂ 第２部材
２０ ロータ本体
２１ 回転軸
２４ ステータコア
２８ コイル
２８ａ 第１コイルエンド
２８ｂ 第２コイルエンド
３６ 液導入部
３８ 液導出部
Ｒｒ ロータ室
Ｓｒ ステータ室

Claims (17)

1. ロータと、
   前記ロータの周囲に配置される円筒状のコアと当該コアに設けられるコイルとを備え、前記ロータの回転軸方向におけるコア両端から各々コイルエンドが外側に突出したステータと、
   前記ステータ及び前記ロータを収容し、かつ前記ロータを回転自在に支持するケースと、
   前記ロータの径方向外側に配置され、前記ケース内を、前記ロータが配置されるロータ室とその外側のステータ室とに仕切る円筒状の仕切部材と、
   前記ステータ室に対して冷却液の給排を行うための液導入部および液排出部と、を備え、
   前記ケースは、前記回転軸方向に互いに対向する第１内壁面および第２内壁面と、これら第１内壁面および第２内壁面の間で前記ステータを包囲する内周壁面とを有し、
   前記液導入部は、前記ステータ室の第１内壁面、又はその近傍の位置において、前記ロータを中心としてその回転方向である周方向の互いに異なる複数の位置に各々設けられ、
   前記液導出部は、前記ステータ室の第２内壁面、又はその近傍の位置に設けられ、
   前記ケースの内周壁面と前記ステータの外周面との間に、前記第１内壁面側から前記第２内壁面側への冷却液の流動を許容する隙間が形成されている、ことを特徴とする回転電機。
2. 請求項１に記載の回転電機において、
   前記液導出部は、前記ロータを中心として前記周方向の互いに異なる複数の位置に各々設けられている、ことを特徴とする回転電機。
3. 請求項１又は２に記載の回転電機において、
   前記第１内壁面側のコイルエンドのうち、前記第１内壁面側のほぼ端部の位置で当該コイルエンドと前記内周壁面との間を塞ぐ第１流路形成部材と、
   前記第２内壁面側のコイルエンドのうち、ステータ側の端部の位置で当該コイルエンドと前記内周壁面との間を塞ぐ第２流路形成部材とを備える、ことを特徴とする回転電機。
4. 請求項１乃至３の何れか一項の回転電機において、
   前記ケースの内周壁面に、周方向に所定間隔で並びかつ前記ステータの外周面に当接した状態で前記回転軸方向に延びる複数の突条が形成されている、ことを特徴とする回転電機。
5. 請求項４に記載の回転電機において、
   前記突条は、前記回転軸方向における一乃至複数の位置に切れ目を有する、ことを特徴とする回転電機。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の回転電機において、
   前記コアは、ロータ側に向かって各々開口しかつ前記周方向に所定間隔で並ぶ複数のスロットを備え、前記スロットに前記コイルが収納されており、
   前記仕切部材は、前記第１内壁面および前記第２内壁面のうち一方側の内壁面と当該内壁面に対向する前記コア端面との間に介在する円筒状の本体部、及びこの本体部の端面から前記回転軸方向に延びて各々前記スロットを貫通しかつ当該スロットの前記開口を塞ぐ複数のシール部を備える第１部材と、前記第１内壁面および前記第２内壁面のうち前記一方側の内壁面とは異なる他方側の内壁面と当該内壁面に対向する前記コア端面との間に介在し、前記複数のシール部の先端が各々内嵌されることにより前記第１部材に結合される円筒状の第２部材とを含む、ことを特徴とする回転電機。
7. 請求項６に記載の回転電機において、
   前記第２部材の内周面に雌ねじが形成される一方、前記複数のシール部の先端外周面に、当該複数のシール部全体で前記雌ねじに螺合することが可能な雄ねじが各々形成され、
   前記第１部材および前記第２部材は、前記複数のシール部が前記第２部材にねじ嵌合されることにより互いに結合されている、ことを特徴とする回転電機。
8. 請求項６又は７に記載の回転電機において、
   前記コアは、複数の電磁鋼板が回転軸方向に積層一体化されたものであって、周方向に連続する円筒状のバックコア部と、このバックコア部から内向きに延びて周方向に一定間隔で並ぶ複数のティース部とを備え、隣接するティース部の間に前記スロットが形成されたものであり、
   前記複数の電磁鋼板は、隣接する電磁鋼板のうち、前記ティース部の先端を形成する部分同士が液密に接着されていることを特徴とする回転電機。
9. 請求項６乃至８の何れか一項に記載の回転電機において、
   前記各シール部は、反ロータ側に突出して前記回転軸方向に延びる補強リブを備えている、ことを特徴とする回転電機。
10. 請求項６乃至９の何れか一項に記載の回転電機において、
    前記第１部材は、前記本体部及び前記複数のシール部が繊維状フィラー又は板状フィラーの少なくとも何れかを含有する複合強化樹脂材料により一体に成型されている、ことを特徴とする回転電機。
11. 請求項６乃至１０の何れか一項に記載の回転電機において、
    前記仕切部材の熱膨張係数と前記ステータの熱膨張係数とほぼ同一である、ことを特徴とする回転電機。
12. 請求項１乃至１１の何れか一項に記載の回転電機において、
    前記ステータの各スロット内であって前記シール部と前記コイルとの間に、当該スロットを前記回転軸方向に貫通する、冷却液用の貫通流路が形成されている、ことを特徴とする回転電機。
13. 請求項１２に記載の回転電機において、
    前記液導入部は、前記ステータのコア端面であって前記貫通流路の位置に向かって冷却液を供給する、ことを特徴とする回転電機。
14. 請求項１２に記載の回転電機において、
    前記液導入部を第１液導入部と定義したときに、
    前記第１液導入部とは別に、前記貫通流路に冷却液を直接供給する第２液導入部を備えている、ことを特徴とする回転電機。
15. 請求項１乃至１４の何れか一項に記載の回転電機において、
    前記液導入部が前記仕切部材に設けられていることを特徴とする回転電機。
16. 請求項１乃至１５の何れか一項に記載の回転電機において、
    前記ロータ室に侵入した冷却液を排液するための排液通路を備えることを特徴とする回転電機。
17. 内側に向かって各々開口しかつ周方向に所定間隔で並ぶ複数のスロットを備える円筒状のコアと、各スロットに収容されるコイルとを備えるステータと、
    前記ステータの内側に配置されるロータと、
    前記ステータ及び前記ロータを収容し、かつ前記ロータを回転自在に支持するケースと、
    前記ロータの径方向外側に配置され、前記ケース内を、前記ロータが配置されるロータ室とその外側のステータ室とに区画する円筒状の仕切部材と、
    前記ステータ室に対して冷却液の給排を行うための液導入部および液排出部と、を備え、
    前記仕切部材は、前記第１内壁面および前記第２内壁面のうち一方側の内壁面と当該内壁面に対向する前記コア端面との間に介在する円筒状の本体部、及びこの本体部の端面から前記回転軸方向に延びて各々前記スロットを貫通しかつ当該スロットの前記開口を塞ぐ複数のシール部を備える第１部材と、前記第１内壁面および前記第２内壁面のうち前記一方側の内壁面とは異なる他方側の内壁面と当該内壁面に対向する前記コア端面との間に介在し、前記複数のシール部の先端が各々内嵌されることにより前記第１部材に結合される円筒状の第２部材とを含む、ことを特徴とする回転電機。

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