JP2014107874A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸方向に長くなるのを回避でき且つ冷却しやすい構造を提案する。
【解決手段】ステータコア４２のティース４４と３相コイル６０（カセットコイル６２）とに介在するインシュレータ５０に、３相コイル６０より径方向外側で軸方向に延出し且つ３相コイル６０の軸方向端部よりステータコア４２側で径方向外側（３相コイル６０とは反対側）に屈曲して延出する延出屈曲部５４を設け、この延出屈曲部５４における３相コイル６０に対向する位置に孔５８を形成する。これにより、インシュレータ５０の延出屈曲部５４によってモータ２０が軸方向に長くなるのを回避することができると共に、３相コイル６０のコイルエンドやステータコア４２を冷却しやすくすることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転電機に関し、詳しくは、ステータコイルの内周側に形成された複数のティースに複数のインシュレータを介してコイルが巻回されてなるステータと、ステータの内周側に配置されて回転軸に取り付けられたロータと、を備える回転電機に関する。

従来、ステータコアのティース部にボビンを介してステータコイルが巻き回されたステータを備える回転電機において、ボビンにおける回転電機の軸方向の両端部にステータコイルの軸方向（ティース部の延出方向）に延出するつばを形成したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この回転電機では、回転電機の回転軸を含む水平面より上側のボビンでは、コイルエンドより軸方向に突出した位置で回転電機外径方向に折り曲げて断面Ｌ字型の案内板を形成し、水平面より下側のボビンでは、コイルエンドより突出した位置で回転電機内径方向に折り曲げて断面Ｌ字型の案内板を形成する。こうした構成とすることにより、コイルエンドの上側の冷却供給口から噴出される冷却媒体が、水平面より上側では案内板とコイルエンドとによって形成されて外周方向に開口する断面略長方形状の空間を流れ、水平面より下側では案内板とコイルエンドとによって形成されて内周方向に開口する断面略長方形状の空間を流れるようにすることができる。この結果、コイルエンドを均一に冷却することができる。

特開２００１１−３５９９２号公報

上述の回転電機では、冷却媒体が流れる空間を形成するために、ボビンの断面Ｌ字型の案内板をコイルエンドより軸方向に突出させる必要があり、軸方向に長くなってしまう。回転電機を自動車などに搭載することを考えると、こうした軸方向の長さを短くするのが好ましい。

本発明の回転電機は、回転軸方向に長くなるのを回避でき且つ冷却しやすい構造を提案することを主目的とする。

本発明の回転電機は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の回転電機は、
ステータコイルの内周側に形成された複数のティースに複数のインシュレータを介してコイルが巻回されてなるステータと、前記ステータの内周側に配置されて回転軸に取り付けられたロータと、を備える回転電機であって、
前記複数のインシュレータは、それぞれ、前記コイルのコイルエンドより径方向外側で回転軸方向に延出し且つ該コイルエンドの回転軸方向の端部より前記ステータコア側で径方向外側に屈曲して延出する延出屈曲部を有し、該延出屈曲部における前記コイルエンドに対向する位置に孔が形成されてなる、
ことを特徴とする。

この本発明の回転電機では、複数のティースとコイルとに介在する複数のインシュレータは、それぞれ、コイルのコイルエンドより径方向外側で回転軸方向に延出し且つコイルエンドの回転軸方向の端部よりステータコア側で径方向外側に屈曲して延出する延出屈曲部を有し、延出屈曲部におけるコイルエンドに対向する位置に孔が形成される。これにより、回転電機の回転軸方向が略水平方向となるよう回転電機を配置してその鉛直上側から冷却液体をコイルエンドに滴下してコイルエンドの冷却を行なう場合、インシュレータの孔を通過して自然落下する冷却液体によってコイルエンドのうち軸方向に見たときに上側や下側となる部分を冷却することができると共に、インシュレータの延出屈曲部とステータコアの回転軸方向の端部とが冷却液体のガイドとして機能することによってコイルエンドのうち軸方向に見たときに左右側となる部分やステータコアを冷却することができる。また、インシュレータの延出屈曲部によって回転電機の回転軸方向の長さが長くなるのを回避することができる。

本発明の一実施例としての回転電機としてのモータ２０とモータ２０を冷却する冷却系９０との構成の概略を示す構成図である。 本発明の一実施例としての回転電機としてのモータ２０とモータ２０を冷却する冷却系９０との構成の概略を示す構成図である。 ステータ４０の一部と冷却系９０との構成の概略を示す構成図である。 インシュレータ５０の構成の概略を示す構成図である。 インシュレータ５０の三面図である。 カセットコイル６２が装着された状態のインシュレータ５０の三面図である。 変形例のステータ１４０の一部と冷却系９０との構成の概略を示す構成図である。 変形例のステータ２４０の一部と冷却系９０との構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１および図２は、本発明の一実施例としての回転電機としてのモータ２０とモータ２０を冷却する冷却系９０との構成の概略を示す構成図であり、図３は、ステータ４０の一部と冷却系９０との構成の概略を示す構成図であり、図４は、インシュレータ５０の構成の概略を示す構成図であり、図５は、インシュレータ５０の三面図であり、図６は、カセットコイル６２が装着された状態のインシュレータ５０の三面図である。なお、図１〜図３の太線矢印は、冷却液体の流れを示す。また、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、図４のインシュレータ５０を上側，手前側，右側から見た図である。図６（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、カセットコイル６２が装着された状態のインシュレータ５０を図５（ａ），（ｂ），（ｃ）と同一方向から見た図である。

実施例のモータ２０は、周知の３相交流電動機として構成されており、図１〜図３に示すように、回転軸２２に取り付けられたロータ３０と、ロータ３０の外周側に配置されてステータコア４２に３相コイル６０が集中巻方式によって巻回されたステータ４０と、を備える。また、冷却系９０は、図示しないポンプによって圧送された冷却オイルなどの冷却液体が流れると共に３相コイル６０のコイルエンドの鉛直上側にパイプ孔９３が形成された冷却パイプ９２を備える。なお、以下、モータ２０の軸方向（回転軸２２の延伸方向）を単に「軸方向」という。

ロータ３０は、図１に示すように、無方向性電磁鋼板に打ち抜き加工を施して形成した複数のロータ部材を積層してなるロータコア３２と、ロータコア３２の複数のスロットにそれぞれ嵌挿される永久磁石（図示せず）と、を備える。

ステータ４０は、図１〜図６に示すように、無方向性電磁鋼板に打ち抜き加工を施して形成した複数のステータ部材を積層してなるステータコア４２と、ステータコア４２の内周側に形成された複数のティース４４にそれぞれ嵌め込まれて固定される複数のインシュレータ５０と、複数のインシュレータ５０にそれぞれ装着される複数のカセットコイル６２よって構成される３相コイル６０と、を備える。

複数のインシュレータ５０は、それぞれ、樹脂によって形成されており、図３〜図６に示すように、ティース４４に整合するよう形成されて内側に爪部が形成される本体部５２と、本体部５２における３相コイル６０のコイルエンドより径方向外側（３相コイル６０がインシュレータ５０を介してティース４４に巻回された状態での径方向外側）から軸方向に延出し且つ３相コイル６０の軸方向端部より本体部５２側（ステータコア４２側）で径方向外側（３相コイル６０とは反対側）に屈曲して延出する延出屈曲部５４と、を備える。以下、延出屈曲部５４における屈曲部位より本体部５２側（軸方向に延出する部分）を軸方向延出部５５といい、屈曲部位より先端側（径方向外側に延出する部分）を径方向延出部５６という。延出屈曲部５４の軸方向延出部５５には、３相コイル６０のコイルエンドに対向する位置に孔５８が形成されている。このインシュレータ５０は、ティース４４に嵌め込まれたときに本体部５２の内側の爪部がティース４４に形成された溝部に嵌合することによってティース４４に固定される。

複数のカセットコイル６２は、それぞれ、平角線のカセットコイルとして構成されており、両端部がステータコア４２の内周側と外周側とから軸方向の同一側に引き出されるよう形成されている。そして、３相コイル６０は、各カセットコイル６２がその両端部がステータコア４２に対する軸方向の同一側で揃うようインシュレータ５０を介してティース４４に装着され、ステータコア４２（ティース４４）の周方向にＵ相，Ｖ相，Ｗ相の順となるよう各カセットコイル６２の一方の端部（ステータコア４２の内周側から引き出された端部）が同相の隣接するカセットコイル６２（全体で見たときには３つ隣のカセットコイル６２）の他方の端部（ステータコア４２の外周側から引き出された端部）と連結される、ことによって構成される。

なお、カセットコイル６２をティース４４に装着する際には、カセットコイル６２をインシュレータ５０の本体部５２に装着してからインシュレータ５０をティース４４に嵌め込んで固定するものとしてもよいし、インシュレータ５０をティース４４に嵌め込んで固定してからカセットコイル６２をインシュレータ５０に装着するものとしてもよい。

こうして構成された実施例のモータ２０では、図１〜図３に示すように、冷却液体は、冷却パイプ９２を流れてパイプ孔９３から放出されてステータ４０の上部のインシュレータ５０に到達し、インシュレータ５０の軸方向延出部５５を底部とし且つステータコア４２の軸方向端部と径方向延出部５６とを側壁（ガイド）とする流路に沿って流れる（図１および図２参照）と共に、インシュレータ５０の孔５８から３相コイル６０のコイルエンド側に流れる（図１および図３参照）。前者により、３相コイル６０のコイルエンドのうち軸方向に見たときに左右側となる部分（図１の一点鎖線で囲んだ領域Ａ参照）に冷却オイルがより供給されるようにすることができると共に、ステータコア４２も冷却することができる。また、後者により、３相コイル６０のコイルエンドのうち軸方向に見たときに上側や下側となる部分（図１の二点鎖線で囲んだ領域Ｂ参照）に冷却オイルが供給されるようにすることができる。これらより、３相コイル６０のコイルエンドやステータコア４２を冷却することができ、熱要件の観点ではモータ２０の小型化を図ることができる。また、実施例のモータ２０では、インシュレータ５０に延出屈曲部５４を設ければよいから、３相コイル６０の冷却に用いる新たな部材を設ける必要がない。さらに、実施例のモータ２０では、インシュレータ５０の延出屈曲部５４を、３相コイル６０の軸方向端部より本体部５２側で径方向外側（３相コイル６０とは反対側）に屈曲するよう形成するから、インシュレータ５０が３相コイル６０より軸方向に突出しないようにすることができ、インシュレータ５０によってモータ２０（ステータ４０）が軸方向に長くなるのを回避することができる。

以上説明した実施例のモータ２０によれば、ステータコア４２のティース４４と３相コイル６０（カセットコイル６２）とに介在するインシュレータ５０に、３相コイル６０より径方向外側で軸方向に延出し且つ３相コイル６０の軸方向端部よりステータコア４２側で径方向外側（３相コイル６０とは反対側）に屈曲して延出する延出屈曲部５４を設け、この延出屈曲部５４における３相コイル６０に対向する位置に孔５８を形成するから、インシュレータ５０の延出屈曲部５４によってモータ２０が軸方向に長くなるのを回避することができると共に、３相コイル６０のコイルエンドやステータコア４２を冷却しやすくすることができる。

実施例のモータ２０では、インシュレータ５０の延出屈曲部５４は、図３に示したように、３相コイル６０より径方向外側で軸方向に延出する軸方向延出部５５と、軸方向延出部５５における３相コイル６０の軸方向端部より本体部５２側（ステータコア４２側）から径方向外側（３相コイル６０とは反対側）に延出する径方向延出部５６とを有し、軸方向延出部５５における３相コイル６０に対向する位置に孔５８が形成されるものとしたが、図７に示すように、図３の構成に加えて、軸方向延出部５５のうち孔５８より本体部５２側（ステータコア４２側）から径方向外側に延出する径方向延出部５７を更に備えるものとしてもよいし、図８に示すように、軸方向延出部５５のうち孔５８より径方向延出部５６側に勾配を設けるものとしてもよい。これらの場合、冷却液体によってステータコア４２をより冷却しやすくすることができる。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、ステータコア４２が「ステータコア」に相当し、ティース４４が「ティース」に相当し、インシュレータ５０が「インシュレータ」に相当し、ステータ４０が「ステータ」に相当し、ロータ３０が「ロータ」に相当し、延出屈曲部５４が「延出屈曲部」に相当し、孔５８が「孔」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、回転電機の製造産業などに利用可能である。

２０ モータ、２２ 回転軸、３０ ロータ、３２ ロータコア、４０ ステータ、４２ ステータコア、４４ ティース、５０ インシュレータ、５２ 本体部、５４ 延出屈曲部、５５ 軸方向延出部、５６，５７ 径方向延出部、５８ 孔、６０ ３相コイル、６２ カセットコイル、９０ 冷却系、９２ 冷却パイプ、９３ パイプ孔。

Claims (1)

1. ステータコイルの内周側に形成された複数のティースに複数のインシュレータを介してコイルが巻回されてなるステータと、前記ステータの内周側に配置されて回転軸に取り付けられたロータと、を備える回転電機であって、
   前記複数のインシュレータは、それぞれ、前記コイルのコイルエンドより径方向外側で回転軸方向に延出し且つ該コイルエンドの回転軸方向の端部より前記ステータコア側で径方向外側に屈曲して延出する延出屈曲部を有し、該延出屈曲部における前記コイルエンドに対向する位置に孔が形成されてなる、
   ことを特徴とする回転電機。