JP2020184830A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
【課題】製造工程の簡略化を図ることができる回転電機を提供する。【解決手段】回転電機は、複数のスロット24が形成されると共に、仮想中心線の周囲を取り囲むように環状に形成されたステータコアと、スロット24に装着されると共に、貫通孔が形成された絶縁性のコイル固定部材33,34と、貫通孔に挿入されると共に、スロット24に挿入されたコイルとを備え、コイルは、コイル固定部材33,34によってスロット24の内周面と間隔をあけた状態で支持されている。【選択図】図9
Description
本開示は、回転電機に関する。
一般に、回転電機は、環状に形成されたステータと、ステータ内に回転可能に配置されたロータとを備える。ステータは、環状に形成されたステータコアと、ステータコアに装着されたコイルとを含む(特開2012−085393号公報)。
ステータコアは、環状に延びるヨーク部と、ヨーク部の内周面から突出するように形成された複数のティースとを含む。ティースは、周方向に間隔をあけて形成されており、各ティース間にはスロットが形成されている。コイルは、銅などの導線と、この導線の表面に形成された絶縁被膜とを含む。そして、スロット内に挿入されたコイルは、ワニスなどによってスロット内に固定されている。
上記のようにワニスなどでコイルを固定するには、スロット内にコイルを配置した状態で、ワニスを含浸させて、さらに、熱処理を施す必要があり、回転電機の製造工程の増大を招くという課題があった。
本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、製造工程の簡略化を図ることができる回転電機を提供することである。
本開示に係る回転電機は、複数のスロットが形成されると共に、仮想中心線の周囲を取り囲むように環状に形成されたステータコアと、スロットに装着されると共に、貫通孔が形成された絶縁性のコイル固定部材と、貫通孔に挿入されると共に、スロットに挿入されたコイルとを備える。上記コイルは、コイル固定部材によってスロットの内周面と間隔をあけた状態で支持されている。
上記の回転電機によれば、コイル固定部材によって、コイルをスロットから離した状態で固定することができるため、ワニスなどを用いずにコイルを固定することができる。ワニスでコイルを固定するには、ワニスを熱硬化する必要があるが、上記の回転電機によれば、当該工程が不要となり、製造工程の簡略化を図ることができる。
本開示に係る回転電機によれば、回転電機の製造時における製造工程の簡略化を図ることができる。
図1から図18を用いて、本実施の形態に係る回転電機について説明する。図1から図18に示す構成のうち、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。なお、実施の形態に示す構成において、請求項に記載された構成に対応する構成には、括弧書きで請求項の構成を併記する場合がある。
図1は、回転電機1が搭載された車両2を示す模式図である。車両2は、回転電機1と、トランスアクスルケース3と、冷却装置4と、駆動輪5とを備える。
回転電機1はトランスアクスルケース3内に収容されている。回転電機1は、ロータ6と、ステータ7と、冷却ジャケット8,9とを含む。
ステータ7は、環状に形成されており、ロータ6はステータ7内に挿入されている。ロータ6は、回転中心線O1を中心に回転可能に設けられている。ロータ6は、シャフト15に固定されており、シャフト15は駆動輪5に機械的に接続されている。冷却ジャケット8,9は、ステータ7に設けられている。
冷却装置4は、ラジエータ10と、ファン11と、冷媒管12,13と、ポンプ14とを含み、冷媒Cが冷却装置4内を循環する。冷媒管12,13はラジエータ10および冷却ジャケット8,9に接続されている。
ファン11は、ラジエータ10に外気を吹きつけて、ラジエータ10内を流れる冷媒Cを冷却する。ラジエータ10内で冷却された冷媒Cは冷媒管12を通り、冷却ジャケット8,9に供給され、回転電機1を冷却する。回転電機1を冷却した冷媒Cは、冷媒管13を通って、ラジエータ10に戻る。
図2は、ステータ7を模式的に示す断面図である。ステータ7は、ステータコア20と、コイル21と、複数のシール部材33,34と、接着剤35,36とを含む。
ステータコア20は、複数の電磁鋼鈑を回転中心線O1が延びる方向に積層することで形成されている。ステータコア20は、環状に延びるヨーク部22と、複数のティース23とを含む。ティース23は、ヨーク部22の内周面から突出するように形成されており、複数のティース23は周方向に間隔をあけて形成されている。各ティース23の間にスロット24が形成されている。
ステータコア20は、回転中心線O1が延びる方向に配列する端面25および端面26を含む。
複数のシール部材33は、端面25に間隔をあけて設けられており、接着剤35はシール部材33の表面および端面25に形成されている。複数のシール部材34は、端面26に間隔をあけて設けられており、接着剤36はシール部材34の表面および端面26に形成されている。
冷却ジャケット8は、端面25側に設けられており、冷却ジャケット9は、端面26側に設けられている。冷却ジャケット8および冷却ジャケット9は環状に形成されている。
冷却ジャケット8は、外周壁30と、内周壁31と、端板32とを含み、冷却ジャケット8は、端面25に向けて開口するように形成されている。そして、外周壁30の辺部と、内周壁31の辺部とよって、冷却ジャケット8の開口部が形成されている。内周壁31および端板32の辺部は、接着剤35に接触しており、冷却ジャケット8はステータコア20に固定されている。
このように冷却ジャケット8が固定されているので、冷却ジャケット8および端面25の間には、冷媒Cが流れる冷却通路40が形成されている。
外周壁30には冷媒管12および冷媒管13が接続されている。そして、冷媒管12から冷却通路40内に冷媒Cが供給され、冷却通路40内を通った冷媒Cが冷媒管13から排出される。
冷却ジャケット9は、内周壁37と、外周壁38と、端板39とを含み、冷却ジャケット9は端面26に向けて開口するように形成されている。
冷却ジャケット9の開口部は、内周壁37および外周壁38の辺部によって形成されており、内周壁37および外周壁38の辺部は、接着剤36に接触している。そして、冷却ジャケット9は、接着剤36によって、ステータコア20に固定されている。
そして、冷却ジャケット9および端面26の間には、冷媒Cが流れる冷却通路41が形成されている。外周壁38には、冷媒管12および冷媒管13が接続されている。そして、冷媒管12から冷却通路41に冷媒Cが供給され、冷却通路41内を通った冷媒Cが冷媒管13から排出される。
図3は、端面25側から視たときにおけるステータ7を示す斜視図であり、図4は、端面26側から視たときにおけるステータ7を示す斜視図である。コイル21は、U相コイル21Uと、V相コイル21Vと、W相コイル21Wとを含む。
図5は、ステータ7の一部を模式的に示す斜視図であり、図6は、ステータ7の一部を示す分解斜視図である。なお、図6においては、コイル21は図示されていない。スロット24は、ティース23間に形成されている。シール部材33は、周方向に隣り合うシール部材33に跨るように配置されており、シール部材34も、周方向に隣り合うシール部材34に跨るように配置されている。
シール部材34は、シール部材33と実質的に同一となるように形成されている。シール部材33は、板部45と、脚46,47とを含む。板部45は、ステータ7の径方向に延びるように形成されており、板部45は、主面50,51を含む。主面51は端面25に配置されており、主面50は主面51と反対側に位置している。
板部45には、ステータ7の径方向に間隔をあけて複数の貫通孔49が形成されており、各貫通孔49は主面50から主面51に達するように形成されている。
脚46,47は、主面51に形成されている。脚46および脚47は、ステータ7の径方向に延びるように形成されており、脚46,47は、主面51から端面26に向けて突出するように形成されている。脚46および脚47は、スロット24内に入り込んでおり、各脚46,47は、ティース23に接触している。なお、複数の貫通孔49は、脚46および脚47の間に位置している。
なお、シール部材34は、シール部材33と同様に形成されており、シール部材34は、板部52と、脚53,54とを含み、板部52には複数の貫通孔55が形成されている。そして、脚53および脚54がスロット24内に入り込んでいる。
図7は、シール部材33を示す断面図である。この図7に示すように、貫通孔49の内表面は、シール部材33の厚さ方向の中央に向かうにつれて、内方に向けて膨らむように形成されている。具体的には、貫通孔49の内表面は内側面56および内側面57を含み、内側面56および内側面57は互い対向するように形成されている。
そして、内側面56および内側面57は、シール部材33の厚さ方向の中央に向かうにつれて、互いに近づくように湾曲している。なお、シール部材33に形成された貫通孔49の形状について説明したが、シール部材34に形成された貫通孔も貫通孔49と同様に形成されている。
図5に戻って、U相コイル21Uと、V相コイル21Vと、W相コイル21Wとは、たとえば、端面25上を周方向に延び、その後、シール部材33に形成された貫通孔49内に挿入される。そして、各コイルは、スロット24を通って、シール部材34に形成された貫通孔を通る。
そして、各コイルは、シール部材34に形成された貫通孔を通って、端面26を周方向に延びるように形成されている。
図8は、U相コイル21Uの一部を示す分解斜視図である。ここで、U相コイル21Uは、複数のセグメントコイル59を接続することで形成されている。具体的には、各セグメントコイル59の端部同士を溶接することで、U相コイル21Uを形成している。セグメントコイル59は、銅などによって形成された導線60と、導線60の一部を被覆するように形成された絶縁部材61とを含む。
セグメントコイル59の導線60は、渡り線62と、挿入部63とを含む。そして、渡り線62は、端面25または端面26に配置されており、挿入部63はスロット24内に挿入されている。絶縁部材61は、挿入部63を覆うように形成されている。この絶縁部材61によって、スロット24内において、導線60と、ステータコア20との電気的な絶縁が確保されている。
渡り線62は、端面25,26から間隔をあけて配置されている。渡り線62の端部には、溶接端65が形成されており、挿入部63の端部にも溶接端66が形成されている。
U相コイル21Uは、複数のセグメントコイル59を接続することで形成されている。たとえば、セグメントコイル59Aの溶接端65と、セグメントコイル59Bの溶接端66とが溶接されている。また、セグメントコイル59Bの溶接端65と、セグメントコイル59Cの溶接端66とが溶接されている。なお、U相コイル21Uについて説明したが、V相コイル21VおよびW相コイル21WについてもU相コイル21Uと同様に構成されている。
図9は、シール部材33,34にU相コイル21Uが挿入された状態を示す断面図である。この図9に示すように、U相コイル21Uの挿入部63がシール部材33の貫通孔49に挿入されている。
ここで、ティース23の内表面と、絶縁部材61との間には、隙間が形成されており、挿入部63と、ティース23との間にも隙間が形成されている。このため、挿入部63およびティース23は電気的に絶縁されている。
さらに、シール部材33およびシール部材34は、ステータコア20に固定されており、挿入部63は、回転中心線O1の延びる方向に間隔をあけてシール部材33およびシール部材34によって固定されている。
このように、U相コイル21Uは、シール部材33およびシール部材34によってステータコア20に固定されると共に、ステータコア20との絶縁性が確保されている。
ここで、U相コイルを固定する方法としては、一般的には、U相コイルをスロット24に挿入した状態で、ワニスをスロット24内に充填し、さらに、ワニスを熱硬化する方法が考えられる。しかし、当該方法によれば、ワニスを熱硬化させる工程が必要となり、製造工程が増大しやすい。その一方で、本実施の形態に係る回転電機1によれば、U相コイル21Uは、シール部材33およびシール部材34によって固定されており、上記のように熱硬化処理の工程を要しない。これにより、製造工程の簡略化を図ることができる。
絶縁部材61は、シール部材33,34から突出している。シール部材33の貫通孔49の内周面は、絶縁部材61に密着している。そして、絶縁部材61の表面に接着剤35が塗布されており、シール部材33の貫通孔49および絶縁部材61の間の隙間が閉塞されている。
シール部材34の貫通孔の内周面も、絶縁部材61に密着しており、シール部材34の表面には、接着剤36が形成されている。そして、シール部材34の貫通孔の内周面と、絶縁部材61との間の隙間は、接着剤36によって、閉塞されている。
図2に戻って、端面25側に位置するスロット24の開口部は、シール部材33によって閉塞されており、端面26側に位置するスロット24の開口部は、シール部材34によって閉塞されている。
このため、冷却通路40および冷却通路41内を冷媒Cが流通したとしても、スロット24から冷媒Cが漏れることが抑制されている。
U相コイル21Uの渡り線62と、V相コイル21VおよびW相コイル21Wの渡り線は、端面25側に位置しており、各渡り線は、冷却通路40内に位置している。冷却通路40内を冷媒Cが流れることで、各渡り線が冷却される。U相コイル21Uの渡り線64と、V相コイル21VおよびW相コイル21Wの渡り線は、端面26側に位置しており、各渡り線は、冷却通路41内に位置している。冷却通路41内を冷媒Cが流れることで、各渡り線が冷却される。
上記のように構成された回転電機1の製造方法について説明する。図10は、回転電機1の製造フローを示すフロー図である。回転電機1の製造方法は、セグメント形成工程S1と、コア準備工程S2と、シール工程S3と、塗付工程S4と、挿入工程S5と、結線工程S6と、装着工程S7と、熱処理工程S8とを含む。
図11は、セグメント形成工程S1を模式的に模式図である。セグメント形成工程S1は、準備工程S10と、鍛造工程S11と、成形工程S12と、形成工程S13とを含む。
準備工程S10は、円柱状の素線70を準備する工程である。素線70は、銅によって形成されており、素線70の表面には、絶縁被膜などは形成されていない。鍛造工程S11は、素線70に鍛造加工を施して、角形状の鍛造素線71を形成する。
成形工程S12は、鍛造素線71に鍛造加工を施して、L字形状のセグメントコイル59を形成する工程である。形成工程S13は、セグメントコイル59の挿入部63に絶縁部材61を形成する工程である。
図12は、コア準備工程S2を模式的に示す展開図である。この図12では、ステータコアの内周面の展開図を示している。
図13は、シール工程S3を示す展開図である。シール工程S3は、端面25に複数のシール部材33を配置する工程と、端面26に複数のシール部材34を配置する工程とを含む。
ここで、シール部材33は、端面25側のスロット24の開口部を閉塞するように設けられ、さらに、シール部材34は、端面26側のスロット24の開口部を閉塞するように設けらる。
図14は、塗付工程S4を模式的に示す展開図である。塗付工程S4は、端面25にシール材72を形成する工程と、端面26にシール材73を形成する工程とを含む。
シール材72,73は、たとえば、FIPG(Formed In Place Gasket)などの樹脂によって形成されている。
図15は、挿入工程S5を模式的に示す展開図である。挿入工程S5は、スロット24に、セグメントコイル59の挿入部63を挿入する工程である。なお、この図15においては、例示的に2つのセグメントコイル59を挿入した状態を示している。
図16は、結線工程S6を示す展開図である。結線工程S6においては、複数のセグメントコイル59の溶接端66および溶接端65を互いに溶接する工程である。これにより、複数のセグメントコイル59が電気的に接続されて、たとえば、U相コイル21Uが形成される。同様に、V相コイル21VおよびW相コイル21Wも形成される。
図17は、装着工程S7を示す断面斜視図である。装着工程S7は、ステータコア20の端面25に冷却ジャケット8を配置する工程と、端面26に冷却ジャケット9を配置する工程とを含む。この際、冷却ジャケット8の開口縁部は、シール材72に密着し、冷却ジャケット9の開口縁部は、シール材73に密着する。
図18は、熱処理工程S8を示す断面斜視図である。この熱処理工程S8においては、シール材72およびシール材73に熱処理が施される。シール材72が熱硬化して接着剤35となり、シール材73が熱硬化することで接着剤36となる。これにより、冷却ジャケット8が端面25に固定され、冷却ジャケット9が端面26に固定される。冷却ジャケット8および冷却ジャケット9が固定されることで、ステータ7が形成される。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 回転電機、2 車両、3 トランスアクスルケース、4 冷却装置、5 駆動輪、6 ロータ、7 ステータ、8,9 冷却ジャケット、10 ラジエータ、11 ファン、12,13 冷媒管、14 ポンプ、15 シャフト、20 ステータコア、22 ヨーク部、23 ティース、24 スロット、25,26 端面、30,38 外周壁、31,37 内周壁、32,39 端板、33,34 シール部材、35,36 接着剤、40,41 冷却通路、45,52 板部、46,47,53,54 脚、49,55 貫通孔、50,51 主面、56,57 内側面、59,59A,59B,59C セグメントコイル、60 導線、61 絶縁部材、62,64 渡り線、63 挿入部、65,66 溶接端、70 素線、71 鍛造素線、72,73 シール材、C 冷媒、O1 回転中心線、S1 セグメント形成工程、S2 コア準備工程、S3 シール工程、S4 塗付工程、S5 挿入工程、S6 結線工程、S7 装着工程、S8 熱処理工程、S10 準備工程、S11 鍛造工程、S12 成形工程、S13 形成工程。
Claims (1)
- 複数のスロットが形成されると共に、仮想中心線の周囲を取り囲むように環状に形成されたステータコアと、
前記スロットに装着されると共に、貫通孔が形成された絶縁性のコイル固定部材と、
前記貫通孔に挿入されると共に、前記スロットに挿入されたコイルと、
を備え、
前記コイルは、前記コイル固定部材によって前記スロットの内周面と間隔をあけた状態で支持されている、回転電機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019088087A JP2020184830A (ja) | 2019-05-08 | 2019-05-08 | 回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2019088087A JP2020184830A (ja) | 2019-05-08 | 2019-05-08 | 回転電機 |
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JP2020184830A true JP2020184830A (ja) | 2020-11-12 |
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JP (1) | JP2020184830A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7444042B2 (ja) | 2020-12-16 | 2024-03-06 | トヨタ自動車株式会社 | 回転電機のステータおよびステータの冷却構造 |
-
2019
- 2019-05-08 JP JP2019088087A patent/JP2020184830A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP7444042B2 (ja) | 2020-12-16 | 2024-03-06 | トヨタ自動車株式会社 | 回転電機のステータおよびステータの冷却構造 |
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