JP2014117087A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧粉磁性材料で形成された固定子コアを有する回転電機において、冷却性能をより向上させ得るようにする。
【解決手段】回転電機１は、回転子１４と、圧粉磁性材料で円環状に形成されて周方向に配列された複数のスロット３１を有し回転子１４の外側に径方向に対向して配置された固定子コア３０、及び、固定子コア３０のスロット３１に巻装された固定子コイル４０を有する固定子２０と、固定子コア３０の外周面に嵌合されて固定子コア３０との間に周方向に延びる冷媒通路１６を形成する筒状部材としてのリアハウジング１０ａと、を備える。固定子コア３０には、冷媒通路１６とスロット３１とを径方向に連通し冷媒通路１６からスロット３１に冷媒を導入する導入通路３７を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば車両において電動機や発電機として使用される回転電機に関する。

従来、車両において電動機や発電機として使用される回転電機は、回転可能に設けられた回転子と、この回転子と径方向に対向して配置される固定子とを備えている。そして、固定子は、周方向に配列された複数のスロットを有する固定子コアと、この固定子コアのスロットに巻装された固定子コイルとを備えている。

この回転電機においては、発熱による問題を解消するために冷却のための構造を有している。例えば、固定子コイルの軸方向両端部に形成された、固定子コアの軸方向端面から軸方向外方に突出するコイルエンドに対して、ＡＴＦ等の液体冷媒を供給して冷却することが一般的に行われている。

また、例えば特許文献１には、圧粉磁心材料の成形によって形成されたステータコア（固定子コア）と、このステータコアの外周面に嵌合されてステータコアとの間に１本の連続する冷媒流路を形成するカバーと、を有するモータ用ステータ部材が開示されている。この特許文献１によれば、効果的に冷却することができ、かつ容易に製作することができるとされている。

特開２００６−３２００５４号公報

ところで、ハイブリッド車両に主機として搭載される回転電機は、熱的に特に厳しい条件下に晒される。しかし、上記特許文献１の場合には、ステータコアの外周面に形成された冷媒流路を流動する冷媒によってステータコアを冷却することができるものの、最も発熱し、かつ耐熱温度も低い固定子コイルを直接冷却していないので、十分な冷却効果を得ることができない。また、圧粉磁心材料で形成されるステータコアは、電磁鋼板が積層されてなる一般的なステータコアに比べて熱伝導率が低いため、ステータコア内部の熱を外周部へ十分にひくことができない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、圧粉磁性材料で形成された固定子コアを有する回転電機において、冷却性能をより向上させ得るようにすることを解決すべき課題とするものである。

上記課題を解決するためになされた第一の発明は、回転可能に設けられた回転子（１４）と、圧粉磁性材料で円環状に形成されて周方向に配列された複数のスロット（３１）を有し前記回転子の外側に径方向に対向して配置された固定子コア（３０）、及び、前記固定子コアの前記スロットに巻装された固定子コイル（４０）を有する固定子（２０）と、前記固定子コアの外周面に嵌合されて前記固定子コアとの間に周方向に延びる冷媒通路（１６）を形成する筒状部材（１０ａ）と、を備えた回転電機において、前記固定子コアは、前記冷媒通路と前記スロットとを径方向に連通し前記冷媒通路から前記スロットに冷媒を導入する導入通路（３７）を有することを特徴とする。

第一の発明によれば、固定子コアは、冷媒通路とスロットとを径方向に連通し冷媒通路からスロットに冷媒を導入する導入通路を有する。これにより、固定子コアのスロットに収容された固定子コイルのスロット収容部に、冷媒通路から導入通路を介して導入された冷媒を直接接触させて効率良く冷却することができる。そのため、圧粉磁性材料で形成された熱伝導率の低い固定子コアを有する回転電機において、固定子コイルを効率よく確実に冷却することができ、冷却性能を大幅に向上させることができる。

また、上記課題を解決するためになされた第二の発明は、回転可能に設けられた回転子（１１４）と、圧粉磁性材料で円環状に形成されて周方向に配列された複数のスロット（１３１，２３１）を有し前記回転子の外側に径方向に対向して配置された固定子コア（１３０，２３０）、及び、前記固定子コアの前記スロットに巻装された固定子コイル（１４０，２４０）を有する固定子（１２０，２２０）と、を備えた回転電機において、前記固定子コアは、軸方向の端面（１３０ａ，２３０ａ）から軸方向外方に突出し、前記固定子コイルのコイルエンド（１４１，１４２，２４１）に供給され下方に流動する冷媒の流動抵抗となる第１凸部（１３８）及び第２凸部（２３９）の少なくとも一方を有することを特徴とする。

第二の発明によれば、固定子コアは、軸方向端面から軸方向外方に突出し、固定子コイルのコイルエンドに供給され下方に流動する冷媒の流動抵抗となる凸部を有する。そのため、固定子コイルのコイルエンドに供給された冷媒が下方に流動する際に、固定子コアに設けられた凸部が冷媒の流動抵抗となることによって、コイルエンドに冷媒をより長い時間滞留させ接触させることができる。これにより、コイルエンドを効率良く冷却することができるので、圧粉磁性材料で形成された熱伝導率の低い固定子コアを有する回転電機において、冷却性能を大幅に向上させることができる。

なお、この欄及び特許請求の範囲で記載された各部材や部位の後の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的な部材や部位との対応関係を示すものである。

実施形態１の回転電機の構成を模式的に示す軸方向断面図である。 実施形態１に係る固定子の図であって、（ａ）はその固定子の平面図であり、（ｂ）はその固定子を側方から見た正面図である。 実施形態１に係る固定子コアの平面図である。 実施形態１に係る分割コアの分解斜視図である。 図４に示す分割コアを矢印Ａ方向から見た正面図である。 実施形態１に係る分割コアの平面図である。 実施形態１の回転電機と比較例１の回転電機に関して固定子コイルと冷媒との温度差の周方向分布を比較するグラフである。 実施形態２の回転電機の構成を模式的に示す軸方向断面図である。 実施形態２に係る固定子の平面図である。 図９に示す固定子を矢印Ｂ方向から見た部分正面図である。 実施形態２に係る固定子コアの一部を示す部分斜視図である。 図１１に示す固定子コアを矢印Ｃ方向から見た正面図である。 実施形態２に係る固定子コアの一部を示す部分平面図である。 実施形態３に係る固定子の平面図である。 実施形態３に係る固定子コアの一部を示す部分斜視図である。 図１５に示す固定子コアを矢印Ｄ方向から見た正面図である。

以下、本発明の回転電機の実施形態について図面を参照して具体的に説明する。

〔実施形態１〕
実施形態１の回転電機１について図１〜図７を参照して説明する。実施形態１の回転電機１は、車両用モータとして用いられるものであって、図１に示すように、ハウジング１０と、回転軸１３と、回転子１４と、固定子２０とを備えている。

ハウジング１０は、一端が開口する有底筒状に形成された筒状部材としてのリアハウジング１０ａと、リアハウジング１０ａの開口部を覆蓋するフロントハウジング１０ｂとから構成されている。リアハウジング１０ａの内周面には、固定子２０が嵌合固定される円環状の嵌合溝１０ｃが設けられている。この嵌合溝１０ｃの底部には、嵌合溝１０ｃに嵌合される固定子２０の外周面との間に周方向に１周する冷媒通路１６が設けられている。

このリアハウジング１０ａの、軸方向が水平方向を向く状態に設置されたときに反重力方向側（上方側）となる部位には、冷媒通路１６に供給される冷媒の入り口１６ａが設けられている。また、リアハウジング１０ａの、軸方向が水平方向を向く状態に設置されたときに重力方向側（下方側）となる部位には、冷媒通路１６から流出する冷媒の出口１６ｂやハウジング１０内の底部に溜まった冷媒の出口１６ｃが設けられている。

なお、この回転電機１には、出口１６ｂ，１６ｃから流出した冷媒を回収して再度入り口１６ａから冷媒通路１６に供給するように循環させる冷媒循環経路（図示せず）が設けられている。この冷媒循環経路の途中には、固定子２０により加熱された冷媒を冷却する冷却器（図示せず）等が設けられている。これにより、冷媒循環経路を循環する冷媒によって固定子２０を冷却する冷却機構が構築されている。なお、冷媒としては、従来の回転電機において使用される公知の液体冷媒（例えばＡＴＦ等）を用いることができる。

リアハウジング１０ａの底壁中央部及びフロントハウジング１０ｂの中央部には、軸受け１１，１２を介して回転軸１３の両端部が回転可能に支持されている。回転軸１３の軸方向中央部の外周には、回転子１４が嵌合固定されている。回転子１４の外周部には、周方向に所定距離を隔てて配置された複数の永久磁石を有し、これら永久磁石により周方向に極性が交互に異なる複数の磁極が形成されている。回転子１４の磁極の数は、回転電機１の仕様により異なるため限定されるものではない。本実施形態では、８極（Ｎ極：４、Ｓ極：４）の回転子が用いられている。

固定子２０は、図２に示すように、円環状に形成され回転子１４の外側に径方向に対向して配置される固定子コア３０と、固定子コア３０に巻装された３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の固定子コイル４０とを備えている。なお、固定子コア３０と固定子コイル４０の間には、絶縁紙を配してもよい。

固定子コア３０は、図３に示すように、周方向に分割された複数（本実施形態では２４個）の分割コア３２により円環状に形成され、その内周側に周方向に配列された複数のスロット３１を有する。この固定子コア３０は、円環状に組み付けられた分割コア３２の外周に外筒３０ｂ（図２参照）が嵌合されることにより円環状に固定（保形）されている。固定子コア３０は、外周側に位置する円環状のバックコア部３３と、バックコア部３３から径方向内方へ突出し周方向に所定距離を隔てて配列された複数のティース３４とからなる。これにより、隣り合うティース３４の周方向に対向する側面同士の間には、固定子コア３０の内周側に開口し径方向に延びるスロット３１が形成されている。

スロット３１は、本実施形態では固定子コイル４０が２倍スロットの分布巻きであるため、回転子１４の磁極数（８）に対し、固定子コイル４０の一相あたり２個の割合で形成されている。つまり、８×３×２＝４８個のスロット３１が形成されている。この場合、４８個のスロット３１は、スロット３１と同数（４８個）のティース３４により形成されている。スロット３１の径方向外方側には、固定子コア３０の軸方向の両端面３０ａ間を軸方向に貫通する軸方向溝３５が設けられている。この軸方向溝３５の周方向幅は、径方向内方側の開口から径方向外方側の底部に向かうにつれて徐々に小さくなるようにされている。

固定子コア３０を構成する各分割コア３２は、図４及び図５に示すように、更に軸方向に２個に分割形成されており、軸方向一方側に位置する第１分割コア３２ａと、軸方向他方側に位置する第２分割コア３２ｂとからなる。第１分割コア３２ａ及び第２分割コア３２ｂは、それぞれ圧粉磁性材料を圧縮成形することにより形成されている。

第２分割コア３２ｂの第１分割コア３２ａとの分割面には、径方向に延びる凹溝３６が設けられている。凹溝３６の第１分割コア３２ａと対向する開口は、第１分割コア３２ａの分割面により覆われて封止されている。これにより、凹溝３６の延伸方向の両端が冷媒通路１６とスロット３１とに連通し、冷媒通路１６からスロット３１に冷媒を導入する導入通路３７が設けられている。本実施形態では、全部のスロット３１に対して導入通路３７が設けられている。この導入通路３７は、第２分割コア３２ｂが圧粉磁性材料を圧縮成形して形成される際に同時に形成されている。

固定子コイル４０は、所定の波形形状に成形した所定数の導体線４５を所定の状態に積み重ねて帯状の導体線集積体を形成し、その導体線集積体を渦巻き状に巻き付けることにより円筒状に形成されている。本実施形態では、固定子コイル４０を構成する導体線４５として、矩形断面の銅製の導体と該導体の外周を被覆する絶縁皮膜とからなる絶縁被覆された平角導体線が採用されている。

この固定子コイル４０は、次のようにして固定子コア３０と組み付けられている。即ち、円筒状に成形された固定子コイル４０の外周側から各分割コア３２のティース３４を挿入して、全ての分割コア３２を固定子コイル４０に沿って円環状に組み付けた後、分割コア３２の外周に円筒状の外筒３０ｂを嵌合して固定する。これにより、固定子コイル４０は、図２（ｂ）に示すように、軸方向中央部でスロット３１内に収容された複数の導体線４５が径方向に積層されてなるスロット収容部（図示せず）と、軸方向両端で固定子コア３０の軸方向両側の端面３０ａから軸方向外方へそれぞれ突出する第１及び第２コイルエンド４１，４２とを有する。

固定子コイル４０のスロット収容部は、図６に示すように、固定子コア３０の各スロット３１内に複数本（本実施形態では８本）の導体線４５が径方向１列に並んだ状態で収容されている。なお、各スロット３１に設けられた軸方向溝３５は、周方向幅が径方向内方側の開口から径方向外方側の底部に向かうにつれて徐々に小さくなるようにされているので、各スロット３１の最外周側に位置する導体線４５が軸方向溝３５内に入り込んで軸方向溝３５を完全に塞ぐことがない。これにより、導入通路３７からスロット３１に導入された冷媒が軸方向溝３５を確実に流通可能となるようにされている。

次に、本実施形態の回転電機１の作用について説明する。本実施形態の回転電機１は、冷媒通路１６の入り口１６ａが反重力方向側（上方側）に位置するように、車両の所定位置に設置される。そして、固定子コイル４０への通電により運転が開始されると、回転子１４の回転に伴って回転軸１３が回転し、回転軸１３から他の機器に駆動力が供給される。

回転電機１の運転開始と同時に、固定子２０を冷却する冷却機構が作動し、冷媒循環経路の冷媒が入り口１６ａから冷媒通路１６に供給される。冷媒通路１６に供給された冷媒は、固定子コア３０の外周面に沿って冷媒通路１６を下方に流動する。これにより、固定子コア３０を冷却しつつ冷媒通路１６を流動した冷媒は、最下部の出口１６ｂから冷媒循環経路に流出する。

また、冷媒通路１６の一部の冷媒は、冷媒通路１６から導入通路３７を介してスロット３１内に導入され、軸方向溝３５を軸方向外方に向かって流動する。このとき、スロット３１内に収容された固定子コイル４０の導体線４５に冷媒が直接接触して、導体線４５を効率良く確実に冷却する。

その後、軸方向溝３５を軸方向外方に向かって流動した冷媒は、第１及び第２コイルエンド４１，４２にそれぞれ到達すると、第１及び第２コイルエンド４１，４２の導体線４５を伝って重力方向（下方）に流動する。このとき、第１及び第２コイルエンド４１，４２の導体線４５に冷媒が直接接触して、第１及び第２コイルエンド４１，４２を効率良く確実に冷却する。その後、第１及び第２コイルエンド４１，４２の最下部に到達した冷媒は、ハウジング１０内の底部に落下し、出口１６ｃから冷媒循環経路に流出する。

また、第１及び第２コイルエンド４１，４２の導体線４５を伝って重力方向（下方）に流動する冷媒の一部は、スロット３１内に流入し、スロット３１内に収容された固定子コイル４０の導体線４５を冷却する。スロット３１内に流入した冷媒は、軸方向溝３５や導入通路３７を介して出口１６ｂから冷媒循環経路に流出する。

その後、出口１６ｂ，１６ｃから冷媒循環経路に戻された冷媒は、冷媒循環経路を経由して再度入り口１６ａから冷媒通路１６に供給され、上記の流通動作を繰り返し行うことによって、固定子コイル４０及び固定子コア３０を冷却する。

以上のように、本実施形態の回転電機１によれば、固定子コア３０は、冷媒通路１６とスロット３１とを径方向に連通し冷媒通路１６からスロット３１に冷媒を導入する導入通路３７を有する。これにより、固定子コア３０のスロット３１に収容された固定子コイル４０のスロット収容部に、冷媒通路１６から導入通路３７を介して導入された冷媒を直接接触させて効率良く冷却することができる。そのため、圧粉磁性材料で形成された熱伝導率の低い固定子コア３０を有する回転電機１において、冷却性能を大幅に向上させることができる。

また、本実施形態では、周方向に分割された複数の分割コア３２は、更に軸方向に２分割された第１及び第２分割コア３２ａ，３２ｂよりなり、一方の第２分割コア３２ｂの分割面に導入通路３７を区画する凹溝３６が形成されている。そのため、導入通路３７を区画する凹溝３６を容易に形成することができる。特に、分割コア３２を構成する第１及び第２分割コア３２ａ，３２ｂが圧粉磁性材料を圧縮成形して形成されたものであるため、圧縮成形時に凹溝３６を容易に形成することができる。

また、本実施形態では、固定子コア３０は、スロット３１の径方向外方側に形成された軸方向に延びる軸方向溝３５を有する。そのため、冷媒通路１６から導入通路３７を介してスロット３１に導入された冷媒を、軸方向溝３５を介して第１及び第２コイルエンド４１，４２に流動させることができるので、固定子コイル４０をより確実に冷却することができる。

〔試験１〕
上記実施形態１の回転電機の冷却性能を調べるために、固定子コイル４０の第１及び第２コイルエンド４１，４２における冷媒との温度差の周方向分布を測定した。この試験では、円環状の第１及び第２コイルエンド４１，４２の全周において、最上部の位置を０°とし、この０°の位置から時計回り方向に４５°ずつ角度がずれたそれぞれの位置で温度を測定し、冷媒の温度との温度差を調べた。その結果は、図７のグラフに黒丸で示した。

また、比較例１として、前記特許文献１のように、固定子コア３０の外周面に沿って設けられた冷媒通路１６を有するが、実施形態１では設けられていた導入通路３７を有しない点で異なる回転電機を準備し、この比較例１についても実施形態１と同じ条件で測定して調べた。その結果は、図７のグラフに白丸で示した。

なお、図７のグラフにおいて、中心点は、温度測定位置での温度差が０であり、その中心点から径方向外方に向かって温度差が大きくなっている。また、温度測定位置での温度差が小さい程、より高い冷却効果が得られた状態となる。

図７から明らかなように、実施形態１（黒丸）の場合には、比較例１（白丸）に比べ、全ての位置において温度差が小さくなっており、高い冷却効果が得られていることが解る。この場合、実施形態１は、比較例１に対して温度差が約２０％低減されている。

〔実施形態２〕
実施形態２の回転電機２について図８〜図１３を参照して説明する。実施形態２の回転電機２は、車両用モータとして用いられるものであって、図８に示すように、ハウジング１１０と、回転軸１１３と、回転子１１４と、固定子１２０とを備えている。

ハウジング１１０は、有底筒状に形成された一対のリアハウジング１１０ａ及びフロントハウジング１１０ｂよりなり、それらの開口部同士が接合された状態でボルト１１８により締結されている。回転子１１４は、ハウジング１１０に軸受け１１１，１１２を介して回転自在に両端を支承された回転軸１１３の外周に嵌合固定されて、ハウジング１１０内に収容配置されている。固定子１２０は、回転子１１４の外周側に径方向に対向するようにしてハウジング１１０の内周に固定されている。

また、この回転電機２には、固定子１２０の固定子コイル１４０に冷却用の冷却媒体を供給する一対の管路１１５、１１６を備えた冷媒供給手段が設けられている。管路１１５、１１６は、ハウジング１１０の内部と外部を連通するようにして、リアハウジング１１０ａ及びフロントハウジング１１０ｂにそれぞれ貫通した状態で取り付けられている。各管路１１５、１１６の先端部には、冷却媒体を吐出する吐出口１１５ａ、１１６ａが設けられている。吐出口１１５ａ、１１６ａは、ハウジング１１０内に収容された固定子１２０の固定子コイル１４０の第１及び第２コイルエンド１４１、１４２の鉛直上方に開口している。

なお、この回転電機２には、吐出口１１５ａ、１１６ａから吐出した冷媒を回収して再度吐出口１１５ａ、１１６ａから第１及び第２コイルエンド１４１、１４２に供給するように循環させる冷媒循環経路（図示せず）が設けられている。この冷媒循環経路の途中には、固定子１２０により加熱された冷媒を冷却する冷却器（図示せず）等が設けられている。これにより、冷媒循環経路を循環する冷媒によって固定子１２０を冷却する冷却機構が構築されている。なお、冷媒としては、従来の回転電機において使用される公知の液体冷媒（例えばＡＴＦ等）を用いることができる。

回転子１１４は、固定子１２０の内周側と向き合う外周側に、周方向に所定距離を隔てて配置された複数の永久磁石を有し、これら永久磁石により周方向に極性が交互に異なる複数の磁極が形成されている。この回転子１１４は、磁極の数が８極（Ｎ極：４、Ｓ極：４）のものが用いられている。

固定子１２０は、図９に示すように、圧粉磁性材料で円環状に形成されて周方向に配列された複数のスロット１３１（図１１，図１３参照）を有する固定子コア１３０と、固定子コア１３０のスロット１３１に巻装された３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の固定子コイル１４０と、を備えている。

固定子コア１３０は、圧粉磁性材料を圧縮成形することにより一体となった円環状に形成されている。この固定子コア１３０は、図１１に示すように、円環状のバックコア部１３３と、バックコア部１３３から径方向内方へ突出し周方向に所定距離を隔てて配列された複数のティース１３４とを有する。そして、隣り合うティース１３４の周方向に対向する側面同士の間にはスロット１３１が形成されている。

スロット１３１は、本実施形態の場合にも固定子コイル１４０が２倍スロットの分布巻きであるため、回転子１１４の磁極数（８）に対し、固定子コイル１４０の一相あたり２個の割合で形成されている。つまり、８×３×２＝４８個のスロット１３１が形成されている。この場合、４８個のスロット１３１は、スロット１３１と同数（４８個）のティース１３４により形成されている。

図１１及び図１２に示すように、固定子コア１３０のティース１３４の基端部（付け根部）には、軸方向の両端面１３０ａから軸方向外方にそれぞれ突出する第１凸部１３８が設けられている。この第１凸部１３８は、図１３に示すように、スロット１３１内において最外周側に収容された導体線１４５の周方向両側に設けられている。この場合、第１凸部１３８は、固定子コア１３０の軸方向が水平方向を向く状態に設置された際に、円環状の第１及び第２コイルエンド１４１，１４２の反重力方向側（上方側）半分の範囲に設けられている。

固定子コイル１４０は、所定の波形形状に成形した所定数の導体線１４５を所定の状態に積み重ねて帯状の導体線集積体を形成し、その導体線集積体を渦巻き状に巻き付けることにより円筒状に形成されている。本実施形態では、固定子コイル１４０を構成する導体線１４５として、矩形断面の銅製の導体と該導体の外周を被覆する絶縁皮膜とからなる絶縁被覆された平角導体線が採用されている。

この固定子コイル１４０は、例えば導体線巻回装置（図示せず）などを用いて、固定子コア１３０のスロット１３１に導体線１４５を所定の状態に巻回することにより固定子コア１３０に巻装されている。これにより、固定子コイル１４０の軸方向中央部には、スロット１３１内に収容された複数の導体線１４５が径方向１列に積層されてなるスロット収容部（図示せず）が形成されている。また、固定子コイル１４０の軸方向両端部には、固定子コア１３０の軸方向両側の端面１３０ａからそれぞれ軸方向外方へ突出する第１及び第２コイルエンド１４１，１４２（図８参照）が形成されている。

第１及び第２コイルエンド１４１，１４２の内部には、図１０に示すように、周方向に隣接するスロット１３１からそれぞれ延出する導体線１４５同士の間に空間部１４７が形成されている。そして、各第１凸部１３８は、それらの空間部１４７に突出するように形成されている。これにより、第１凸部１３８は、第１及び第２コイルエンド１４１，１４２に供給された冷媒が下方に流動する際に流動抵抗となって、冷媒が短時間で通過するのを防止し、第１及び第２コイルエンド１４１，１４２に冷媒がより長時間滞在するようにされている。

以上のように構成された本実施形態の回転電機２は、冷媒の吐出口１１５ａ、１１６ａが反重力方向側（上方側）に位置するようにして、車両の所定位置に設置される。そして、固定子コイル１４０への通電により運転が開始されると、冷媒供給手段により管路１１５、１１６の吐出口１１５ａ、１１６ａから冷却用の冷媒が吐出される。吐出された冷媒は、第１及び第２コイルエンド１４１、１４２の上方部（反重力方向側）に供給され、第１及び第２コイルエンド１４１，１４２を下方に流動する。

このとき、固定子コア１３０に設けられた第１凸部１３８が冷媒の流動抵抗となることによって、冷媒は、第１及び第２コイルエンド１４１，１４２を短時間で通過することなく、より長い時間滞留するようになる。そのため、第１及び第２コイルエンド１４１、１４２は、冷媒とより長い時間接触することが可能となるので効率良く冷却される。

以上のように、本実施形態の回転電機２によれば、固定子コア１３０は、端面１３０ａから軸方向外方に突出し、固定子コイル１４０の第１及び第２コイルエンド１４１、１４２に供給され下方に流動する冷媒の流動抵抗となる第１凸部１３８を有する。そのため、固定子コイル１４０の第１及び第２コイルエンド１４１、１４２に供給された冷媒が下方に流動する際に、固定子コア１３０に設けられた第１凸部１３８が冷媒の流動抵抗となることによって、第１及び第２コイルエンド１４１、１４２に冷媒をより長い時間滞留させ接触させることができる。これにより、第１及び第２コイルエンド１４１、１４２を効率良く冷却することができるので、圧粉磁性材料で形成された熱伝導率の低い固定子コア１３０を有する回転電機２において、冷却性能を大幅に向上させることができる。

また、第１凸部１３８は、圧粉磁性材料を圧縮成形して固定子コア１３０を形成する際に形成されているので、圧縮成形時に第１凸部１３８を容易に形成することができる。

また、第１凸部１３８は、固定子コア１３０の軸方向が水平方向を向く状態に設置された際に、第１及び第２コイルエンド１４１，１４２の反重力方向側において第１及び第２コイルエンド１４１，１４２内に形成された空間部１４７に突出している。これにより、第１及び第２コイルエンド１４１，１４２の反重力方向側（上方側）に導入された冷媒を、反重力方向側においてより長時間滞留させることが可能となる。

また、第１凸部１３８は、スロット１３１内において最外周側に収容された固定子コイル１４０の導体線１４５の周方向両側に設けられているので、第１凸部１３８を最適な位置に設けることができる。

なお、本実施形態では、第１凸部１３８は、固定子コア１３０の軸方向両側の端面１３０ａに設けられているが、軸方向の何れか一方の端面１３０ａに設けてもよい。但し、第１凸部１３８を設けることによって、より良好な冷却効果を得るためには、本実施形態のように、第１凸部１３８を軸方向両側の端面１３０ａに設けるようにするのが好ましい。

〔実施形態３〕
実施形態３の回転電機について図１４〜図１６を参照して説明する。実施形態３の回転電機は、実施形態２の回転電機２と基本的構成が同じであり、固定子コア２３０の構成が実施形態２のものと異なる。よって、実施形態２の回転電機２と共通する部材や構成については詳しい説明は省略し、異なる点及び重要な点について説明する。なお、実施形態２と共通する部材は同じ符号を用いる。

実施形態３の固定子２２０は、図１４に示すように、圧粉磁性材料で円環状に形成されて周方向に配列された複数のスロット２３１を有する固定子コア２３０と、固定子コア２３０のスロット２３１に巻装された３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の固定子コイル２４０と、を備えている。なお、実施形態３の固定子コイル２４０は、実施形態２の固定子コイル１４０と同一であるため、詳しい説明は省略する。

固定子コア２３０は、実施形態２と同様に、圧粉磁性材料を圧縮成形することにより一体となった円環状に形成されている。図１５に示すように、この固定子コア２３０は、実施形態２と同様に、円環状のバックコア部２３３と、バックコア部２３３から径方向内方へ突出し周方向に所定距離を隔てて配列された複数（４８個）のティース２３４とを有する。そして、隣り合うティース２３４の周方向に対向する側面同士の間にはスロット２３１が形成されている。

固定子コア２３０は、実施形態２の第１凸部１３８に相当するものは設けられておらず、これに代わり第２凸部２３９が設けられている点で実施形態２の固定子コア２３０と異なる。第２凸部２３９は、バックコア部２３３の軸方向の両端面２３０ａから軸方向外方にそれぞれ突出し、周方向に連続して延びる半円弧状に形成されている。即ち、第２凸部２３９は、スロット２３１、第１コイルエンド２４１及び第２コイルエンド（図示せず）の径方向外方側で、バックコア部２３３の内周端部に沿って周方向に延びるように形成されている。この第２凸部２３９は、固定子コア２３０の軸方向が水平方向を向く状態に設置された際に、円環状の第１及び第２コイルエンド２４１の重力方向側（下方側）半分の範囲に設けられている。

以上のように構成された実施形態３の回転電機は、実施形態２の場合と同様に、冷媒の吐出口１１５ａ、１１６ａが反重力方向側（上方側）に位置するようにして、車両の所定位置に設置される。そして、固定子コイル４０への通電により運転が開始されると、冷媒供給手段により管路１１５、１１６の吐出口１１５ａ、１１６ａから吐出された冷媒が、第１及び第２コイルエンド２４１の上方部（反重力方向側）に供給され、第１及び第２コイルエンド２４１を下方に流動する。

このとき、固定子コア２３０に設けられた第２凸部２３９が冷媒の流動抵抗となることによって、冷媒は、第１及び第２コイルエンド２４１を短時間で通過することなく、より長い時間滞留するようになる。そのため、第１及び第２コイルエンド２４１は、冷媒とより長い時間接触することが可能となるので効率良く冷却される。

以上のように、実施形態３の回転電機によれば、固定子コア２３０は、固定子コイル２４０の第１及び第２コイルエンド２４１に供給され下方に流動する冷媒の流動抵抗となる第２凸部２３９を有する。そのため、第２凸部２３９が冷媒の流動抵抗となることによって、第１及び第２コイルエンド２４１に冷媒をより長い時間滞留させ接触させることができるなど、実施形態２と同様の作用及び効果を奏する。

なお、本実施形態では、第２凸部２３９は、固定子コア２３０の軸方向両側の端面３０ａに設けられているが、軸方向の何れか一方の端面２３０ａに設けてもよい。但し、第２凸部２３９を設けることによって、より良好な冷却効果を得るためには、本実施形態のように第２凸部２３９を軸方向両側の端面２３０ａに設けるようにするのが好ましい。

また、本実施形態の第２凸部２３９は、実施形態２の第１凸部１２８と併設してもよい。このようにすれば、第１凸部１３８及び第２凸部２３９により、第１及び第２コイルエンド２４１の周方向全域に亘って冷却することができるので、更に良好な冷却効果を得ることができる。

〔他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。例えば、実施形態１では、固定子コア３０は、周方向に分割された複数の分割コア３２により構成されているが、分割されていない一体型のものであってもよい。また、分割コア３２は、更に軸方向に２個に分割されているが、３個以上の複数個に分割してもよい。

また、実施形態１では、導入通路３７を区画する凹溝３６は、第２分割コア３２ｂのみに設けられているが、第１分割コア３２ａのみに設けてもよく、それらの両方に設けてもよい。即ち、軸方向に複数に分割された分割コア３２の互いに対向する２つの分割面のうちの少なくとも一方の分割面に、凹溝３６を設けることができる。

また、実施形態１〜３では、実施形態１に係る第一の発明と、実施形態２及び３に係る第二の発明とをそれぞれ別個の回転電機に適用した例を説明したが、一つの回転電機に対して、第一の発明と第二の発明を同時に適用することができる。このようにすれば、更に良好な冷却効果を得ることが可能となるので、冷却性能を更に向上させることができる。

また、このようにした場合、実施形態１（第一の発明）においては、冷媒通路１６に供給された冷媒が導入通路３７からスロット３１の軸方向溝３５を介して第１及び第２コイルエンド４１，４２に導入されるように構成されているので、実施形態２及び３（第二の発明）において、冷媒を供給するために設けられる管路１１５、１１６や吐出口１１５ａ、１１６ａを排除することができる。

なお、上記の実施形態１〜３は、本発明に係る回転電機をモータ（電動機）に適用した例であるが、本発明は、車両に搭載される回転電機として、電動機あるいは発電機、さらには両者を選択的に使用しうる回転電機にも利用することができる。

１，２…回転電機、 １０ａ…リアハウジング（筒状部材）、 １４，１１４…回転子、 １６…冷媒通路、 ２０，１２０，２２０…固定子、 ３０，１３０，２３０…固定子コア、 ３０ａ，１３０ａ，２３０ａ…端面、 ３１，１３１，２３１…スロット、 ３５…軸方向溝、 ３６…凹溝、 ３７…導入通路、 ４０，１４０，２４０…固定子コイル、 ４１，１４１，２４１…第１コイルエンド、 ４２，１４２…第２コイルエンド、 ４５，１４５…導体線、 １３８…第１凸部、 １４７…空間部、 ２３９…第２凸部。

Claims (9)

1. 回転可能に設けられた回転子（１４）と、圧粉磁性材料で円環状に形成されて周方向に配列された複数のスロット（３１）を有し前記回転子の外側に径方向に対向して配置された固定子コア（３０）、及び、前記固定子コアの前記スロットに巻装された固定子コイル（４０）を有する固定子（２０）と、前記固定子コアの外周面に嵌合されて前記固定子コアとの間に周方向に延びる冷媒通路（１６）を形成する筒状部材（１０ａ）と、を備えた回転電機において、
   前記固定子コアは、前記冷媒通路と前記スロットとを径方向に連通し前記冷媒通路から前記スロットに冷媒を導入する導入通路（３７）を有することを特徴とする回転電機。
2. 前記固定子コアは、軸方向に複数に分割形成され、互いに対向する２つの分割面のうちの少なくとも一方の分割面に前記導入通路を区画する凹溝（３６）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記凹溝は、前記圧粉磁性材料を圧縮成形して前記固定子コアを形成する際に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
4. 前記固定子コアは、前記スロットの径方向外方側に形成された軸方向に延びる軸方向溝（３５）を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の回転電機。
5. 回転可能に設けられた回転子（１１４）と、圧粉磁性材料で円環状に形成されて周方向に配列された複数のスロット（１３１，２３１）を有し前記回転子の外側に径方向に対向して配置された固定子コア（１３０，２３０）、及び、前記固定子コアの前記スロットに巻装された固定子コイル（１４０，２４０）を有する固定子（１２０，２２０）と、を備えた回転電機において、
   前記固定子コアは、軸方向の端面（１３０ａ，２３０ａ）から軸方向外方に突出し、前記固定子コイルのコイルエンド（１４１，１４２，２４１）に供給され下方に流動する冷媒の流動抵抗となる第１凸部（１３８）及び第２凸部（２３９）の少なくとも一方を有することを特徴とする回転電機。
6. 前記第１及び第２凸部は、前記圧粉磁性材料を圧縮成形して前記固定子コアを形成する際に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の回転電機。
7. 前記第１凸部は、前記固定子コアの軸方向が水平方向を向く状態に設置された際に、前記コイルエンドの反重力方向側において前記コイルエンドの内部に形成された空間部（１４７）に突出していることを特徴とする請求項５又は６に記載の回転電機。
8. 前記第１凸部は、前記スロット内において最外周側に収容された前記固定子コイルの導体線（１４５）の周方向両側に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の回転電機。
9. 前記第２凸部は、前記固定子コアの軸方向が水平方向を向く状態に設置された際に、前記コイルエンドの重力方向側において前記スロットの径方向外方側に周方向に連続して設けられていることを特徴とする請求項５又は６に記載の回転電機。

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