JP2015115994A - 回転電機のステータ - Google Patents

Abstract

【課題】部品コスト及び組み付け手順の増加を抑制しつつ、液体冷媒によるステータの冷却を効果的に行う。
【解決手段】ステータ軸方向位置の異なるコアプレート３１−１，３１−２に設けられた冷媒ガイドベーン５３のステータ周方向位置を互いにずらすように、コアプレート３１−１，３１−２を転積して冷媒ガイドベーン５３をステータヨーク外周面２３ａ上に形成する。冷媒ガイドベーン５３が設けられた位置で冷却用オイルの鉛直下方への流れを抑制することができ、冷却パイプ１２からステータヨーク外周面２３ａ上に噴出した冷却用オイルをステータ軸方向他方側のコイルエンド部２２ｂへ導いて冷却を行うことができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、回転電機のステータに関し、特にその冷却構造に関する。

下記特許文献１では、ステータコアとコイルを内部に格納する外筒リングの外周面に、外筒リングの円周方向からコイルエンドの方向に向かって液体冷媒を流すための湾曲した冷媒ガイドを設けている。

特開２０１２−２２２９０４号公報 特開２０１１−１１７５５３号公報

特許文献１では、冷媒ガイドをステータとは別部材の外筒リングに設ける構成になっている。その結果、構成部品の追加により部品コストが増加するとともに、ステータと外筒リングの組み付けが必要となり、組み付け手順が増加する。

本発明は、部品コスト及び組み付け手順の増加を抑制しつつ、液体冷媒によるステータの冷却を効果的に行うことを目的とする。

本発明に係る回転電機のステータは、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る回転電機のステータは、複数のコアプレートがステータ軸方向に積層されたステータコアと、ステータコアに巻装されたコイルと、を備え、ステータコアの外周面上を液体冷媒が流れる回転電機のステータであって、各コアプレートの外周面には、冷媒ガイドがステータ径方向外側へ突出して設けられ、ステータコアにおいては、ステータ軸方向位置の異なるコアプレートに設けられた冷媒ガイドのステータ周方向位置が互いにずれるように、複数のコアプレートが転積されていることを要旨とする。

本発明によれば、ステータ軸方向位置の異なるコアプレートに設けられた冷媒ガイドのステータ周方向位置を互いにずらすように、複数のコアプレートを転積することで、ステータと別部材の構成部品を追加することなく、冷媒ガイドをステータコアの外周面上に形成することができる。その結果、部品コスト及び組み付け手順の増加を抑制しつつ、液体冷媒によるステータの冷却を効果的に行うことができる。

本発明の実施形態に係るステータの軸方向と直交する方向から見た断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 ステータコア２１の構成例を示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

図１〜４は、本発明の実施形態に係る回転電機のステータの概略構成を示す図である。図１はステータの軸方向と直交する方向から見た断面図を示し、図２は図１のＡ−Ａ断面図を示し、図３は図１のＢ−Ｂ断面図を示し、図４はステータコア２１の斜視図を示す。ステータは、ステータコア２１と、ステータコア２１に巻装されたコイル２２とを含んで構成される。ステータコア２１は、ステータ周方向に沿って延びる円環状のステータヨーク２３と、ステータヨーク２３の内周面よりステータ径方向内側（図示しないロータ側）へ突出する複数のステータティース２４と、ステータヨーク２３の外周面２３ａよりステータ径方向外側へ盛り上がり、締結用ボルト（締結用部材）１５を通すための複数（図２〜４の例では３つ）のステータ締結部（耳部）２５−１〜２５−３とを含む。複数のステータティース２４はステータ周方向に互いに間隔をおいて（等間隔で）配置され、各ステータティース２４にコイル２２が巻装されている。コイル２２は、ステータコア２１（ステータティース２４）よりステータ軸方向一方側及び他方側へ張り出したコイルエンド部２２ａ，２２ｂを有する。複数のステータ締結部２５−１〜２５−３も、ステータ周方向に互いに間隔をおいて（等間隔で）配置されている。ステータ（ステータコア２１）は、ステータ軸方向が例えば鉛直方向と垂直（あるいはほぼ垂直）になるように配置されることが好ましいが、ステータ軸方向が水平方向に対して若干傾斜していてもよい。冷却パイプ１２は、ステータヨーク外周面２３ａのステータ軸方向一端部における最も鉛直上方位置より鉛直上方（直上）に配置され、図１の矢印ａ，ｂに示すように、冷却パイプ１２からコイルエンド部２２ａ及びステータヨーク外周面２３ａ上に液体冷媒としての冷却用オイルが供給される。

ステータコア２１は、複数のコアプレート３１をステータ軸方向に積層して構成される。複数のコアプレート３１の各々は同一形状であり、ステータ周方向に沿って延びる円環状のヨーク部３３と、ヨーク部３３の内周面よりステータ径方向内側へ突出する複数のティース部３４と、ヨーク部３３の外周面３３ａよりステータ径方向外側へ盛り上がる複数（図２，３の例では３つ）の締結部３５−１〜３５−３とを含む。複数の締結部３５−１〜３５−３は、ステータ周方向に互いに間隔をおいて（等間隔で）配置されている。各締結部３５−１〜３５−３には、締結用ボルト１５を通すためのボルト挿通穴（ボルト挿通空間）４５がステータ軸方向に沿って形成されている。以下の説明において、複数のコアプレート３１を区別する必要があるときは、以降３１−１，３１−２の符号を用いて説明する。

本実施形態では、各コアプレート３１（ヨーク部３３）の外周面３３ａには、ステータ径方向外側へ突出する複数（図２〜４の例では６つ）の冷媒ガイドベーン（凸部）５３がステータ周方向に互いに間隔をおいて設けられている。図２〜４の例では、各冷媒ガイドベーン５３は、コアプレート３１のステータ軸方向一端部から他端部にかけてステータ軸方向に沿って形成されている。以下の説明において、複数の冷媒ガイドベーン５３を区別する必要があるときは、以降５３−１〜５３−６の符号を用いて説明する。

ステータ周方向において、冷媒ガイドベーン５３−１，５３−２は締結部３５−１と締結部３５−２間の位置に配置され、冷媒ガイドベーン５３−３，５３−４は締結部３５−２と締結部３５−３間の位置に配置され、冷媒ガイドベーン５３−５，５３−６は締結部３５−３と締結部３５−１間の位置に配置されている。締結部３５−２と冷媒ガイドベーン５３−３間のステータ周方向長さは、締結部３５−１と冷媒ガイドベーン５３−１間のステータ周方向長さよりも長く、且つ締結部３５−１と冷媒ガイドベーン５３−２間のステータ周方向長さよりも短い。締結部３５−２と冷媒ガイドベーン５３−４間のステータ周方向長さは、締結部３５−１と冷媒ガイドベーン５３−２間のステータ周方向長さよりも長い。締結部３５−３と冷媒ガイドベーン５３−５間のステータ周方向長さは、締結部３５−１と冷媒ガイドベーン５３−１間のステータ周方向長さよりも長く、且つ締結部３５−２と冷媒ガイドベーン５３−３間のステータ周方向長さよりも短い。締結部３５−３と冷媒ガイドベーン５３−６間のステータ周方向長さは、締結部３５−１と冷媒ガイドベーン５３−２間のステータ周方向長さよりも長く、且つ締結部３５−２と冷媒ガイドベーン５３−４間のステータ周方向長さよりも短い。

コアプレート３１のヨーク部３３をステータ軸方向に複数積み重ねることでステータヨーク２３が形成され、コアプレート３１のティース部３４をステータ軸方向に複数積み重ねることでステータティース２４が形成される。ただし、本実施形態では、複数のコアプレート３１−１，３１−２をステータ軸方向に積層する際には、コアプレート３１−１とコアプレート３１−２とでステータ周方向の角度を（図２〜４の例では１２０°）ずらして転積する。これによって、コアプレート３１−２に設けられた冷媒ガイドベーン５３は、コアプレート３１−１に設けられた冷媒ガイドベーン５３に対して、ステータ周方向位置がずれたものとなる。図１，４の例では、ステータ軸方向一方側から他方側にかけて、コアプレート３１−１、コアプレート３１−１、コアプレート３１−２、コアプレート３１−１、コアプレート３１−１、コアプレート３１−２の順に積層されている。コアプレート３１−２の冷媒ガイドベーン５３−３は、コアプレート３１−１の冷媒ガイドベーン５３−１より鉛直下方で、且つコアプレート３１−１の冷媒ガイドベーン５３−２より鉛直上方に位置する。コアプレート３１−２の冷媒ガイドベーン５３−４は、コアプレート３１−１の冷媒ガイドベーン５３−２より鉛直下方に位置する。

コアプレート３１−１の締結部３５−１とコアプレート３１−２の締結部３５−２をステータ軸方向に複数積み重ねることでステータ締結部２５−１が形成され、締結部３５−１，３５−２のボルト挿通穴４５がステータ軸方向につながる。同様に、コアプレート３１−１の締結部３５−２とコアプレート３１−２の締結部３５−３をステータ軸方向に複数積み重ねることでステータ締結部２５−２が形成され、コアプレート３１−１の締結部３５−３とコアプレート３１−２の締結部３５−１をステータ軸方向に複数積み重ねることでステータ締結部２５−３が形成される。締結用ボルト１５をボルト挿通穴４５に通してねじ締結を行うことで、複数のコアプレート３１同士の締結を行うことができるとともに、ステータコア２１を図示しないケーシングに固定することができる。図２，３では、説明の便宜上、一部のボルト挿通穴４５に締結用ボルト１５が通されているが、実際には、すべてのボルト挿通穴４５に締結用ボルト１５が通される。

図１の矢印ａに示すように、冷却パイプ１２からステータ軸方向一方側のコイルエンド部２２ａに冷却用オイルが供給されることで、コイルエンド部２２ａの冷却が行われる。また、図４の矢印ｂに示すように、冷却パイプ１２から噴出してステータヨーク外周面２３ａ上に供給された冷却用オイルは、ステータ軸方向他方側への速度成分を有しており、ステータヨーク外周面２３ａ上を伝ってステータ軸方向他方側へ流れる。ただし、その際には、冷却用オイルが重力により鉛直下方へ流れようとしてステータヨーク外周面２３ａ上を伝ってステータ周方向にも流れる。これに対して本実施形態では、冷媒ガイドベーン５３が設けられた位置で冷却用オイルのステータ周方向（鉛直下方）への流れを抑制することができ、ステータヨーク外周面２３ａ上を流れる冷却用オイルをステータ軸方向他方側のコイルエンド部２２ｂに供給してコイルエンド部２２ｂの冷却を行うことができる。図４の例では、冷却用オイルが、矢印ｃに示すように、コアプレート３１−１の冷媒ガイドベーン５３−１、及びコアプレート３１−２の冷媒ガイドベーン５３−３に沿って流れてコイルエンド部２２ｂに供給されるとともに、矢印ｄに示すように、コアプレート３１−１の冷媒ガイドベーン５３−１、コアプレート３１−２の冷媒ガイドベーン５３−３、コアプレート３１−１の冷媒ガイドベーン５３−２、及びコアプレート３１−２の冷媒ガイドベーン５３−４に沿って流れてコイルエンド部２２ｂに供給される。また、冷却用オイルがステータヨーク外周面２３ａ上を流れることで、ステータコア２１の冷却も行われる。

このように、本実施形態では、ステータ軸方向位置の異なるコアプレート３１−１，３１−２に設けられた冷媒ガイドベーン５３のステータ周方向位置を互いにずらすように、コアプレート３１−１，３１−２を転積して冷媒ガイドベーン５３をステータヨーク外周面２３ａ上に形成することで、冷却パイプ１２からステータヨーク外周面２３ａ上に噴出した冷却用オイルをコイルエンド部２２ｂへ導いて冷却を行うことができる。その際には、冷媒ガイドベーン５３のステータ周方向位置を調整することで、コイルエンド部２２ｂの任意の位置を狙って冷却を行うことができる。また、特許文献１の外筒リングや特許文献２のオイルキャッチタンク等、ステータと別部材の新たな構成部品を追加する必要がないため、部品コスト及び組み付け手順の増加を抑制することができるとともに、外筒リングの圧縮応力に起因する損失も抑制することができる。さらに、冷却パイプ１２の長さを短縮することができるとともに、少ない冷却用オイル量でもコイルエンド部２２ｂの冷却を行うことができ、オイルポンプ及びラジエータの小型化も可能となる。したがって、限られた搭載スペースであっても、冷却用オイルによるコイルエンド部２２ｂの冷却を効果的に行うことができる。なお、冷媒ガイドベーン５３は、ステータヨーク外周面２３ａよりステータ径方向外側へ突出して設けられるため、ステータヨーク２３内の磁束の流れに影響を与えることもない。

図１〜４の例では、複数のコアプレート３１において、ステータ周方向の角度を２通りに異ならせるように転積するものとした。ただし、本実施形態では、複数のコアプレート３１において、ステータ周方向の角度を３通り以上に異ならせるように転積することも可能である。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態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。

１２ 冷却パイプ、１５ 締結用ボルト、２１ ステータコア、２２ コイル、２２ａ，２２ｂ コイルエンド部、２３ ステータヨーク、２３ａ，３３ａ 外周面、２４ ステータティース、２５−１〜２５−３ ステータ締結部、３１（３１−１，３１−２） コアプレート、３３ ヨーク部、３４ ティース部、３５−１〜３５−３ 締結部、４５ ボルト挿通穴、５３（５３−１〜５３−６） 冷媒ガイドベーン。

Claims (1)

1. 複数のコアプレートがステータ軸方向に積層されたステータコアと、
   ステータコアに巻装されたコイルと、
   を備え、
   ステータコアの外周面上を液体冷媒が流れる回転電機のステータであって、
   各コアプレートの外周面には、冷媒ガイドがステータ径方向外側へ突出して設けられ、
   ステータコアにおいては、ステータ軸方向位置の異なるコアプレートに設けられた冷媒ガイドのステータ周方向位置が互いにずれるように、複数のコアプレートが転積されている、回転電機のステータ。

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