JP5134064B2

JP5134064B2 - 回転電機

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Publication number: JP5134064B2
Application number: JP2010257439A
Authority: JP
Inventors: 知彦宮本; 尚人越野; 博星名; 敬次滝澤; 甲橋本; 哲夫脇田
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 2010-11-18
Filing date: 2010-11-18
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2030-11-18
Also published as: JP2012110137A; US20120126642A1; CN102468700B; CN102468700A; US8519579B2

Description

本発明は、回転電機に係り、特に、ステータの軸方向両側に突出するコイルエンド部をカバー部材で覆って内部に冷却液を収容する冷却液室が設けられた回転電機に関する。

従来、円筒状のステータコアの内周部に複数のステータコイルを周方向に配列して設けたステータを備える回転電機が知られている。上記ステータコイルは、ステータコアの内周部に径方向内側に向かって突設された１つまたは複数のティース部に周囲に巻装されており、ステータの軸方向の両端においてはコイルの両端部が外側にそれぞれ突出してコイルエンド部を構成している。

上記コイルはリード線が接続されており、このリード線を介して外部から電圧が印加されることによりコイルに電流が流れる。このとき、コイルを構成する例えば絶縁被覆された銅線等のコイル素線の内部において電気抵抗による銅損が生じ、これによりコイルが発熱する。この発熱によってコイル温度が上昇すると、コイルの絶縁性能が低下する。回転電機が多相交流モータである場合には、特に、電位差が大きくなる異相コイルのコイルエンド部間において放電が発生しやすくなる。このような放電を防止するために、上記コイルのコイルエンド部を例えば冷却油等の冷却液によって冷却することが行われている。

これに関連する先行技術文献として特開２００６−２７１１５０号公報（以下、特許文献１という）がある。特許文献１には、モータジェネレータの冷却構造が開示されている。この冷却構造では、ステータコアの軸方向端面において外側へ略環状に突出しているコイルエンド部を冷却ジャケットによって液密的に覆い、ジャケット内部に冷却用オイルを充満させるように供給し、これによりコイルエンド部を円周方向の全体において冷却用オイルに接触させることでコイルを冷却することが記載されている。そして、この冷却構造では、コイルを巻装した後にステータコアの内周に開口するスロット開口部にアダプタを装着して、ジャケット内からスロット内に流れ込んだ冷却用オイルがステータとロータとの間のギャップに漏れ出ないようにシールしている。

また、特開２００５−３２３４１６号公報（以下、特許文献２という）には、ステータコアのスロットにコイルを収容し、ステータコアの内周面に開口するスロットの開口部を閉塞してスロット内部を冷媒通路に形成し、前記ステータコアの前端及び後端に夫々の端部から突出したコイルエンドを囲繞して液密的な環状空間を形成する冷却ジャケットを備え、前記ステータコアの前端及び後端に夫々設けた冷却ジャケットの下方に冷媒の入口を夫々形成すると共に夫々の冷却ジャケットの上方に冷媒の出口を形成し、冷媒を夫々の冷却ジャケットにおいて下方から上方へ流動させるようにした、モータジェネレータの冷却構造が開示されている。

また、特開２００９−１７７８６４号公報（以下、特許文献３という）には、ステータコアと、ステータコアに巻回したコイルと、を備え、コイルのうち、ステータコアの軸方向端面から軸方向に突出した部分であるコイルエンドを樹脂にモールドすることにより樹脂モールドコイルエンドを設けている樹脂モールドコイルエンド付ステータであって、ステータコアの内部に設けられた、軽量化のための肉抜き用空洞部を備えることを特徴とする樹脂モールドコイルエンド付ステータが開示されている。そして、コイルエンドを樹脂モールドする際に上記肉抜き用空洞部内に樹脂が入り込まないように、ステータコアの軸方向両端面に一対のシール用鋼板で肉抜き用空洞部の開口穴を完全に塞ぐことが記載されている。

特開２００６−２７１１５０号公報特開２００５−３２３４１６号公報特開２００９−１７７８６４号公報

上記特許文献１および２のいずれにおいても、ステータコアの両端面から軸方向両側に突出するコイルエンド部はステータコアの内周と外周との間の幅内に収まっている形状であり、コ字状断面を有する冷却ジャケットでコイルエンド部を覆うことによって液密状の冷媒流路が形成されている。

しかしながら、ステータコイルでは、少なくとも一方のコイルエンド部である例えば反リード側コイルエンド部が径方向に大きく形成されて、ステータコアの端面から径方向内側へせり出して又は膨出して形成されることがある。このような場合、ジャケット内周縁部とステータコアの内周縁部との間に隙間または開口が形成されることになり、単にコ字状断面の冷却ジャケットで覆うだけでは液密状の冷媒室を形成することができない。したがって、このような形状のステータコイルを有する回転電機においてコイルエンド部の周囲に液密状の冷媒室を形成するには上記ジャケット内周縁部とステータコアの内周縁部との間に隙間または開口を如何にして塞ぐかが問題となる。この点に関しては上記特許文献３においても何ら解決策を与えていない。

本発明の目的は、径方向内側にせり出した形状のコイルエンド部を覆って液密状の冷却液室を形成することができる回転電機を提供することにある。

本発明に係る回転電機は、内周部に複数のティースが周方向に並んで突設されている筒状のステータコアと前記ステータコアのティース間に形成されるスロットに挿入されて１つ又は複数のティースの周囲に巻装されるステータコイルとを含むステータと、
前記ステータ内に回転可能に設けられるロータと、
前記ステータコイルの一部であって前記ステータコアの軸方向両端面から外側にそれぞれ突出するコイルエンド部を覆って、内部にコイルエンド部冷却用冷却液を液密状に収容する冷却液室を形成するカバー部材と、を備える回転電機であって、
前記ステータコイルは、所定のコイル形状に巻回された状態でステータコアの径方向内側から前記スロットに挿入されて前記ティースに巻装されるカセット式のコイルであり、
前記ステータコイルのコイルエンド部は、給電ラインが接続される軸方向一方側のリード側エンド部と軸方向他方側の反リード側コイルエンド部とを含み、前記反リード側コイルエンド部はステータコアの内周面よりもロータ回転軸に近い位置にせり出した形状に形成されており、
反リード側の冷却液室は、前記反リード側コイルエンド部を覆うカバー部材と、前記カバー部材の内周縁部と前記ステータコアの内周縁部との間に形成される開口部を塞ぐように前記ステータコアの径方向内側から又は径方向内側に差し込まれるシール部材とによって液密状に形成されている。

本発明に係る回転電機において、前記シール部材は、径方向内側から前記カバー部材と前記ステータコアの反リード側端面との間に差し込まれる楔状の複数のシールプレートで構成され、前記シールプレートの径方向内側の拡幅部分が前記ステータコアの端面上における前記スロットの径方向開口部を塞いでもよい。

また、本発明に係る回転電機において、前記シール部材は、前記スロットの径方向開口部に嵌合する凸部と、前記ティースの径方向先端部が嵌合する凹部とを外周部に有する歯車形状のシールプレートであり、このシールプレートは、リード側から前記ステータコアの内部に挿入されて、反リード側において周方向にずらして前記凸部をティース先端の軸方向端面と係合させることによって固定されてもよい。

また、本発明に係る回転電機において、前記シール部材は、前記ステータコアの内側にリード側から軸方向に挿入されるときは前記ステータコアの内径よりも小径であって、前記反リード側においてつぶされることによって拡径する皿ばね形状であるか、または、周方向に広げられることによって拡径するＣリング状のシールプレートであり、前記反リード側において拡径することによって前記反リード側コイルエンド部のせり出した部分と前記ステータコアの軸方向端面との間に挿入されてもよい。この場合、前記ステータコアの内周面を覆って前記スロットの径方向開口部を軸方向全長にわたって塞ぐ円筒状のシール部材が設けられていてもよく、前記円筒状のシール部材が前記リード側のカバー部材の内周部に一体形成されていてもよい。

さらに、本発明に係る回転電機において、前記シール部材は、前記反リード側において前記カバー部材の内周縁部と前記ステータコアの内周縁部との間の開口部を塞ぐフランジ部と、前記ステータコアの内周面を覆って前記スロットの径方向開口部を軸方向全長にわたって塞ぐ円筒部とを有するものでもよい。

本発明に係る回転電機によれば、カバー部材の内周縁部とステータコアの内周縁部との間に形成される開口部を塞ぐようにシール部材をステータコアの径方向内側から又は径方向内側に差し込む構成としたことで、径方向内方へせり出した形状の反リード側コイルエンド部の周囲に形成される冷却液室についてシール性が向上する。これにより、冷却液室からの冷却液漏れを抑制しつつ、ステータコイルの冷却性能の向上および絶縁性の確保を図れる。

本実施形態の回転電機の軸方向断面図である。ステータコアのスロットに収容されたステータコイルの様子を示す拡大図である。図１に示すステータ断面の径方向上側半分を示す拡大断面図である。第１実施形態の回転電機においてシールプレートが反リード側に組付けられる様子を示す図である。第１実施形態の回転電機においてシールプレートがリード側に組付けられる様子を示す図である。第２実施形態の回転電機においてシールプレートが組み込まれている状態を示す図３と同様の拡大断面図である。第２実施形態のシールプレートの平面図である。第２実施形態のシールプレートがリード側から軸方向に装着される様子を示す図である。第２実施形態のシールプレートが反リード側で周方向にずらされることにより固定される様子を示す部分拡大図である。第３実施形態の回転電機においてシールプレートが装着される様子を示す図である。（ａ）は第３実施形態のシールプレートの斜視図、（ｂ）はこのシールプレートがつぶされた状態を示す斜視図である。（ａ）は第４実施形態の回転電機におけるシールプレートの形状を示す平面図、（ｂ）はＣリング状のシールプレートが拡径する様子を示す図である。第５実施形態のシール部材を第４実施形態のシールプレートと共に示す図３と同様の拡大断面図である。第６実施形態のシール部材を示す図３と同様の拡大断面図である。

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。

以下の説明では、本実施形態である回転電機で用いられる冷却液は、冷却油または冷却オイルであるものとして説明するが、本発明における冷却構造の冷却液がこれに限定されるものではなく、冷却水（たとえばＬＬＣ）等の他の冷却液が用いられてもよい。

また、本願の説明においては、ロータの回転軸方向および円筒状のステータの中心軸方向を単に軸方向といい、この軸方向に直交する方向を径方向、上記回転軸上にある点を中心にその直交平面上に描かれる円の円周に沿う方向を周方向という。

図１は、本実施形態の回転電機１０の軸方向断面を示す。回転電機１０は、例えば三相交流モータであり、以下においては適宜にモータ１０ということとする。モータ１０は、ロータ１２とステータ１４とを備える。

ロータ１２は、円柱状をなすロータコア１６と、ロータコア１６の中心に貫通して固定されるロータシャフト１８を含む。ロータコア１６の外周部近傍の内部には、複数の永久磁石（図示せず）が周方向に均等間隔で埋設さている。ロータシャフト１８の両端は、図示しないモータケースに取り付けたベアリング等の軸受部材によって回転可能に支持されている。また、ロータコア１６は、シャフト挿通穴および磁石挿通穴等が形成された略円板状の電磁鋼板を軸方向に多数積層して構成されている。

上記ステータ１４は、ステータコア２０とステータコイル２２とカバー部材２４ａ，２４ｂとを含む。ステータコア２０は、円筒状をなしており、例えば電磁鋼板をリング状に打ち抜き加工されたものを複数枚積層してかしめ、溶接、接着、挟持等の手法で一体に連結して構成されている。ステータ１４の内側に設けられたロータ１２のロータコア外周面とステータコア２０の内周面との間には、ギャップｇが径方向に均等幅で周方向全周にわたって形成されている。このギャップｇは、モータ効率を高めるためにできるだけ狭く形成されるのが好ましいが、ロータ回転時にロータコア１６がステータコア２０の内周に干渉しない等を考慮して設計されている。

ステータコア２０の内周部には、複数のティース２６が形成されている。ティース２６は、径方向に所定間隔で配列されるとともに径方向内側へ向かって突設され、ステータコア２０と同じ軸方向長さを有して軸方向に延伸して形成されている。そして、径方向に隣接するティース２６間には、ティース２６と同数のスロット２８（図２参照）が形成されている。

ステータコイル２２は、１つ又は複数のティース２６の周囲に巻回されて設けられている。ステータコイル２２は、例えば絶縁被覆された銅線によって形成される。本実施形態では、ステータコイル２２は、巻き型等を用いて所定のコイル形状に予め巻回されたコイルがステータコア２０の径方向内側からスロット２８に挿入されることによって装着されるカセット式コイルである。また、ステータコイル２２は、軸方向に沿った部分が複数のティース２６を跨いで周方向に所定間隔だけ離れた２つのスロット２８に挿入されて分布巻きで配置されている。

図２に、スロット２８内に配置されたステータコイル２２の断面を示す。本実施形態のステータコア２０は、扁平矩形断面の平角線であるコイル素線２１で形成されている。本実施形態では、１つのスロット２８に６本のコイル素線２１が径方向に密着して配列されている。スロット２８の内壁面とコイル素線２１との間には、絶縁紙を介在させるか又は樹脂を充填することによってステータコア２０とステータコイル２２との絶縁性を高めてもよい。また、スロット２８内のコイル素線２１間に隙間が形成される場合には、この隙間に樹脂を充填してコイル素線２１をスロット２８で固定してもよい。また、このようにコイル素線２１間の隙間に樹脂を充填することにより、後述する冷却油室からスロット２８内への冷却油の流れ込みが阻止され、その結果、冷却油がスロット２８の径方向内側開口部２９からギャップｇへと流れ出てロータ１４に対する回転抵抗が生じるのを防止することができる。

図１を再び参照すると、ステータコイル２２は、ステータコア２０の軸方向の端面から外側にそれぞれ突出するコイルエンド部２３ａ，２３ｂを有する。各コイルエンド部２３ａ，２３ｂは、軸方向から見るとステータコア２０の端面と同様に円環状に連なった形状をなしている。

図１中の右側に示すコイルエンド部２３ａには、回転電機の外部から電力を供給するための図示しないリード線（給電ライン）が接続されている。三相交流モータ１０はＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相コイルのために３本のリード線が接続される。以後、リード線が接続される方のコイルエンド部をリード側コイルエンド部といい、軸方向に関してリード側コイルエンド部と反対側に位置するコイルエンド部を反リード側コイルエンド部という。また、軸方向に沿った方向のうち一方側（図１中右側）をリード側、他方側（図１中左側）を反リード側ということがある。

リード側コイルエンド部２３ａは、ステータコア２０の端面から軸方向には突出するものの、径方向に関してはステータコア２０の径方向幅内に収まっている。これに対し、反リード側コイルエンド部２３ｂは、ステータコア２０の軸方向端面に沿って径方向内側へ延伸してステータコア２０の内周面、すなわちティース２６の径方向内側の先端面２７（図２参照）よりもロータ回転軸に近い位置まで膨出またはせり出した形状に形成されている。

なお、本実施形態では、反リード側コイルエンド部２３ｂを矩形状に膨出した形状に示すが、この形状に特に限定されるものではなく、例えば径方向内方の外形線がＵ字状の湾曲面をなす等の他の形状で膨出またはせり出していていもよい。

ステータコア２０の外周部には、ボルト挿通部３０が径方向外側に膨出して形成されている。ボルト挿通部３０は周方向に均等配置で複数（例えば３つ）形成されており、内部にボルト挿通穴が軸方向に貫通して形成されている。このボルト挿通穴に軸方向一方側からボルト３２が挿通され、軸方向他方側においてボルト先端３３にナット３４を螺合して締め付けることによりステータコア２０とカバー部材２４ａ，２４ｂとが締結されている。

なお、ボルト３２の先端３３をモータケースに形成した雌ねじ穴に螺合させて締め付けることにより、ボルト３２をステータ１４の固定手段として用いてもよい。

カバー部材２４ａ，２４ｂは、コイルエンド部２３ａ，２３ｂを覆ってステータコア２０に固定される。本実施形態のモータ１０では、リード側コイルエンド部２３ａと反リード側コイルエンド部２３ｂとが形状および大きさにおいて異なっているため、これに応じて２つのカバー部材２４ａ，２４ｂもまたその形状、大きさおよびシール構造を異ならせてある。

具体的には、リード側カバー部材２４ａは、断面がコ字状（またはブラケット状）をなす部材であって、全周にわたってコイルエンド部２３ａを覆うように環状に形成されている。また、カバー部材２４ａは、たとえば絶縁性および非磁性の特性を有する樹脂材料によって好適に形成される。さらに、カバー部材２４ａには外周部に上記ステータコア２０のボルト挿通部３０に対応する形状のタブ３６が形成されており、このタブ３６に形成されている貫通穴に挿通された上記ボルト３２によってステータコア２０のリード側端面の上に固定されている。

一方、反リード側カバー部材２４ｂは、断面がコ字状（またはブラケット状）をなす部材であって、全周にわたってコイルエンド部２３ｂを覆うように環状に形成されている点では上記リード側カバー部材２４ａと共通するが、反リード側コイルエンド部２３ｂが径方向内側にせり出して大きく形成されていることから、反リード側カバー部材２４ｂも径方向内側へ更にせり出して反リード側コイルエンド部２３ｂを覆うことができるような径方向幅に形成されている。

リード側カバー部材２４ａの内部であってリード側コイルエンド部２３ａの周囲には、リード側冷却油室３８ａが形成されている。リード側冷却油室３８ａには、図示しない冷却油供給口から供給される冷却油が収容されている。ステータコア２０のリード側端面において開口するスロット２８の径方向開口部２９はシールプレート（シール部材）４０ａによってシールされている。これにより、冷却油室３８ａの液密状態が確保される。

一方、反リード側カバー部材２４ｂの内部であって反リード側コイルエンド部２３ｂの周囲には、反リード側冷却油室３８ｂが形成されている。反リード側冷却油室３８ｂには、図示しない冷却油供給口から供給される冷却油が収容されている。ステータコア２０の反リード側端面上で開口するスロット２８の径方向開口部および、カバー部材２４ｂの径方向内周縁部とステータコア２０の内周縁部との間に形成される円環状の開口部３９がシールプレート（シール部材）４０ｂによって塞がれてシールされている。これにより反リード側冷却油室３８ｂの液密状態が確保されている。

このように冷却油室３８ａ，３８ｂ内に収容された冷却油が各コイルエンド部２３ａ，２３ｂに対して軸方向および径方向から接触することによってコイルエンド部２３ａ，２３ｂひいてはステータコイル２２全体を効率的に冷却することができる。その結果、ステータコイル２２の絶縁性能の維持および向上を図れるとともに、ステータコイル２２に流すモータ電流の電流密度を高くしてモータ出力を有効に増加させることができる。

ここで、冷却油室３８ａ，３８ｂに冷却油を供給するための冷却油供給口は、軸方向両側のカバー部材２４ａ，２４ｂにそれぞれ形成されてもよいし、又は、軸方向両側の２つの冷却油室３８ａ，３８ｂを図示しない連通路で連通させ、１つの冷却油供給口から一方の冷却油室に供給された冷却油が上記連通路を介して他方の冷却室に供給されるように構成されてもよい。

なお、ステータコイル２２の冷却によって昇温した冷却油は、図示しない冷却油排出口を介して外部に排出され、オイルクーラ等で放熱して降温した後にオイルポンプ等によって再び冷却油室に循環供給されるようになっている。

＜第１の実施形態＞
次に、図３〜５を参照して第１実施形態のモータ１０における冷却油室のシール構造について説明する。図３は、図１に示すモータ１０のステータ断面の径方向上側半分を示す拡大断面図である。図４は、モータ１０においてシールプレート４０ｂが反リード側に装着される様子を示す図である。図５は、モータ１０においてシールプレート４０ａがリード側に装着される様子を示す図である。

図３に示すように、反リード側冷却油室３８ｂは、反リード側カバー部材２４ｂとシールプレート４０ｂによって形成されている。シールプレート４０ｂは、カバー部材２４ｂの内周縁部２５とステータコア２０の内周縁部２０ａとの間に形成される円環状の開口部３９を塞いでいる。シールプレート４０ｂは、ステータコア２０の磁気特性に影響しない非磁性材料、例えば樹脂によって好適に形成される。

図４に示すように、シールプレート４０ｂは、ティース２６と同じ数分だけ周方向に分割された複数の楔状部材であり、径方向内側の拡幅部分４１ｂとテーパ状の延伸部４２とにより略Ｔ字状に形成されている。そして、シールプレート４０ｂは、ボルト３２およびナット３４によってカバー部材２４ａ，２４ｂがステータコア２０に対して緩く仮止めされた状態で、径方向内側からカバー部材２４ｂとステータコア２０の反リード側端面との間に差し込まれる。つまり、シールプレート４０ｂは、軸方向と直交する方向から挿入されて固定される。そして、全周にわたって全てのシールプレート４０ｂが挿入された後にボルト３２を完全に締め付けることによって、カバー部材２４ｂとシールプレート４０ｂとの接触部が圧接されてシールされる。この圧接部にパッキン、Ｏリング、塗付シール剤、接着剤等の別のシール要素を用いてシール性能をより確実にしてもよい。

シールプレート４０ｂの拡幅部分４１ｂが周方向に密着して配列されることで、カバー部材２４ｂの内周縁部２５とステータコア２０の内周縁部２０ａとの間に形成される円環状の開口部３９を塞ぐことができる。また、シールプレート４０ｂの拡幅部分４１ｂの径方向外側に位置する角部４１ｃは、隣り合うシールプレート４０ｂの拡幅部分４１ｂと共に、ステータコア２０の反リード側端面上に開口するスロット２８の径方向開口部２９を塞いでいる。これにより、反リード側冷却油室３８ｂが液密状態にシールされる。なお、シールプレート４０ｂの延伸部４２の先端は、カバー部材２４ｂに形成された凹部に嵌り込んだ状態でカバー部材２４ｂとステータコア２０との間にしっかりと挟持固定される。

リード側冷却油室３８ａのシール構造も上記とほぼ同様である。すなわち、リード側冷却油室３８ａは、複数のシールプレート４０ａが径方向から差し込まれてカバー部材２４ａとステータコア２０のリード側端面とによって挟持固定されている。シールプレート４０ａの拡幅部分４１ｂは、ステータコア２０の端面上に開口するスロット２８の径方向開口部２９だけを塞げば足りるので、その長さＬ２が反リード側のシールプレート４０ｂの拡幅部分４１ｂの径方向長さＬ１よりも短く形成されている。この点だけが上記シールプレート４０ｂと異なる。

このように第１実施形態のモータ１０では、反リード側カバー部材２４ｂの内周縁部２５とステータコア２０の内周縁部２０ａとの間の開口部３９を塞ぐようにシールプレート４０ｂをステータコア２０の径方向内側から差し込む構成としたことで、径方向内方へせり出した形状の反リード側コイルエンド部２３ｂの周囲に形成される冷却油室３８ｂについてシール性を確保することができる。これにより、冷却油室３８ｂからの冷却油の漏出を防止しつつ、ステータコイル２２の冷却性能の向上および絶縁性の確保を図れる。

なお、スロット２８内のコイル素線２１間の隙間および／またはスロット内壁面とコイル素線２１との間の隙間は樹脂等が充填されていることで、冷却油がステータ端面からスロット２８内に一旦流入してからステータコア２０の内周に漏れ出ることはない。

＜第２実施形態＞
次に、図６〜９を参照して、第２実施形態のモータ１０における冷却油室のシール構造について説明する。図６は、第２実施形態のモータ１０においてシールプレート４４が組み込まれている状態を示す図３と同様の拡大断面図である。図７はシールプレート４４の平面図である。図８は、リード側からステータコア内に挿入された２枚のシールプレート４４が反リード側に移動する様子を示す図である。図９は、シールプレート４４が、反リード側で周方向にずらされることにより固定される様子を示す部分拡大図である。

反リード側冷却油室３８ｂを液密状にシールするシールプレート（シール部材）４４は、カバー部材２４ｂの内周縁部２５とステータコア２０の内周縁部２０ａとの間の開口部３９、および、ステータコア２０の反リード側端面上に開口するスロット２８の径方向開口部２９を液密状に塞いでいる。本実施形態では、２枚のシールプレート４４が重ねられて用いられている。

シールプレート４４は、図７に示すように、スロット２８の径方向開口部２９に嵌合する凸部４５と、ティース２６の径方向先端部２７が嵌合する凹部４６とを外周部に交互に有する歯車形状の部材あり、中心にはロータシャフト１８を通すためのシャフト穴４７が形成されている。シールプレート４４もまた、ステータコア２０の磁気特性に影響しない非磁性材料、例えば樹脂によって好適に形成される。

シールプレート４４は、次のようにして装着される。まず、ステータコイル２２が巻装されたステータコア２０内に２枚のシールプレート４４がリード側から挿入される。その後、ボルト３２およびナット３４によってカバー部材２４ａ，２４ｂがステータコア２０に対して緩く仮止めされる。

２枚のシールプレート４４は、図８に示すように、外周部の凸部４５および凹部４６がスロット２８の径方向開口部２９およびティース２６の径方向先端部２７とほぼ隙間なく嵌合した状態で反リード側へ押し込まれる。そして、カバー部材２４ｂに当接する位置まで移動したとき、図９に示すように、実線で示す一方のシールプレート４４を周方向一方側（例えば時計周り方向）に少し回転させて、その凸部４５の一部をティース２６の径方向先端部２７の軸方向端面上に係合させる一方、一点鎖線で示す他方のシールプレート４４を周方向他方側（例えば反時計周り方向）に少し回転させて、その凸部４５の一部を隣のティース２６の径方向先端部２７の軸方向端面上に係合させる。このとき、軸方向外側にあるシールプレート４４は、コイルエンド部２３ｂの径方向にせり出した部分に密着した状態になっている。この状態でボルト３２を締め付けることによりカバー部材２４ｂの内周縁部２５がシールプレート４４に液密状に圧接される。

このように第２実施形態では、ステータコア２０の径方向内側から装着される２枚のシールプレート４４によって、カバー部材２４ｂの内周縁部２５とステータコア２０の内周縁部２０ａとの間の開口部３９、および、ステータコア２０の反リード側端面上に開口するスロット２８の径方向開口部２９が液密状に塞がれる。これにより、径方向内方へせり出した形状の反リード側コイルエンド部２３ｂの周囲に形成される冷却油室３８ｂについてシール性を確保することができる。その結果、冷却油室３８ｂからの冷却油の漏出を防止しつつ、ステータコイル２２の冷却性能の向上および絶縁性の確保を図れる。

なお、本実施形態では、リード側冷却油室３８ａのシール構造については特に説明しないが、上記シールプレート４４を用いてシールしてもよいし、上記第１実施形態と同様にシールプレート４０ａを用いてシールしてもよいし、あるいは、ステータコア２０のリード側端面上において開口するスロット２８の径方向開口部２９の部分だけをシールするためにパッキン、Ｏリング、塗付シール剤、接着剤等のシール要素を設けてもよい。このことは、後述する第４および第５実施形態についても同様である。

＜第３実施形態＞
次に、図１０および図１１を参照して、第３実施形態のモータ１０について説明する。図１０は、第３実施形態のモータ１０においてシールプレート４６が装着される様子を示す図である。図１１の（ａ）はシールプレート４６の斜視図であり、図１１の（ｂ）はこのシールプレート４６がつぶされた状態を示す斜視図である。

図１０に示すように、シールプレート４６は、ボルト３２およびナット３４によってカバー部材２４ａ，２４ｂがステータコア２０に対して緩く仮止めされた状態で、リード側からステータコア２０内に挿入されて矢印４８方向に押し込まれる。シールプレート４６は、図１１（ａ）に示すように、当初はステータコア２０の内径よりも小径の皿ばね形状に形成されている。詳細には、シールプレート４６は、円環状部材であって、内周縁部と外周縁部との間が軸方向一方側に凹んで円環状の溝を有する形状に形成されている。これにより、シールプレート４６は、図１１（ｂ）に示すように、押しつぶされることによって拡径するように構成されている。本実施形態においてもシールプレート４６は、ステータコア２０の磁気特性に影響しない非磁性材料、例えば樹脂によって好適に形成される。

リード側から挿入されたシールプレート４６を反リード側まで移動させた後、例えば円柱状の工具等をリード側から挿入して押しつぶすことにより、図１０に示すように、拡径したシールプレート４６の外周部分が反リード側コイルエンド部２３ｂのせり出した部分とステータコア２０の内周縁部端面との間に挿入される。そして、この状態でボルト３２を締め付けるとカバー部材２４ｂの内周縁部２５がシールプレート４６に液密状に圧接される。

このように第３実施形態では、ステータコア２０の径方向内側から装着されるシールプレート４６によって、カバー部材２４ｂの内周縁部２５とステータコア２０の内周縁部２０ａとの間の開口部３９、および、ステータコア２０の反リード側端面上に開口するスロット２８の径方向開口部２９が液密状に塞がれる。これにより、径方向内方へせり出した形状の反リード側コイルエンド部２３ｂの周囲に形成される冷却油室３８ｂについてシール性を確保することができる。その結果、冷却油室３８ｂからの冷却油の漏出を防止しつつ、ステータコイル２２の冷却性能の向上および絶縁性の確保を図れる。

＜第４実施形態＞
次に、図１２を参照して第４実施形態のモータ１０におけるシール構造について説明する。図１２において（ａ）は第４実施形態で用いるシールプレート５０の形状を示す平面図であり、（ｂ）はＣリング状のシールプレート５０が拡径する様子を示す図である。

図１２（ａ）に示すように、シールプレート５０は、当初は周方向の両端部５１ａ，５１ｂが重なった状態のＣリング状に形成されており、この状態ではステータコア２０の内径よりも小径になっている。したがって、上記第３実施形態の場合と同様にしてシールプレート５０をリード側からステータコア２０内に挿入して反リード側へと移動させることができる。

そして、図１２（ｂ）に示すように、反リード側においてシールプレート５０の両端部５１ａ，５１ｂを周方向に広げて互いに突き合わせることによって、シールプレート５０は拡径した状態に保持されることになる。このようなＣリング状のシールプレート５０によっても、上記第３実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

＜第５実施形態＞
次に、図１３を参照して、第５実施形態のモータ１０におけるシール構造について説明する。図１３は、第５実施形態のモータ１０で用いられるシール部材を上記第４実施形態のシールプレート５０と共に示す図３と同様の拡大断面図である。

本実施形態では、ステータコア２０の内周面を覆ってスロット２８の径方向開口部２９を軸方向全長にわたって塞ぐ円筒状のシール部材５２が設けられている。このシール部材５２は、リード側カバー部材２４ａの内周部に一体形成されているのが好ましいが、カバー部材２４ａとは別部材として形成されてもよい。

上記円筒状シール部材５２は、第４実施形態のシールプレート４６が反リード側に装着された後、ステータコア２０の内周にリード側から圧入される等の方法で装着される。円筒状シール部材５２とシールプレート４６との圧接部には、パッキン、Ｏリング、塗付シール剤、接着剤等のシール要素を設けてもよい。

このような円筒状シール部材５２をステータコア２０の径方向内側に設けてスロット２８の径方向開口部２９を軸方向全長にわたって塞ぐことによって、軸方向両側の冷却油室３８ａ，３８ｂからスロット２８を介してギャップｇに冷却油が漏れ出るのをより確実に防止することができる。なお、シールプレート４６によるシール効果は上述したとおりである。

＜第６実施形態＞
次に、図１４を参照して、第６実施形態のモータ１０におけるシール構造について説明する。図１４は、第６実施形態のシール部材５４を示す図３と同様の拡大断面図である。

シール部材５４は、反リード側においてカバー部材２４ｂの内周縁部２５とステータコア２０の内周縁部２０ａとの間の開口部３９を塞ぐフランジ部５６と、ステータコア２０の内周面を覆ってスロット２８の径方向開口部２９を軸方向全長にわたって塞ぐ円筒部５８とを有する。そして、円筒部５８のリード側部分は冷却油室３８ａの内周壁面を構成している。

シール部材５４の装着の仕方は、上記第５実施形態の円筒状シール部材５２の場合と同様である。ただし、本実施形態のシール部材５４は、反リード側冷却油室３８ｂの開口部３９をシールするシールプレート、すなわちフランジ部５６も備えている。そのため、本実施形態によれば、上記各実施形態と同様の作用効果を奏するのに加えて、軸方向両側の冷却油室３８ａ，３８ｂのシール構造をより簡易なものにできるという利点がある。

なお、上記第１〜第６実施形態においてモータ１０の冷却油室のシール構造をそれぞれ説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、種々の変更や改良が可能である。

例えば、上記第１〜第６実施形態で用いるシールプレートおよびシール部材を適宜に組み合わせて使用してもよい。

また、上記においてはカセット式コイルであるステータコイル２２がステータコア２０に対して分布巻きで巻装されているものとして説明したが、これに限定されるものではなく、各ティースの周囲にカセット式コイルがそれぞれ巻装された集中巻きのステータコイルを有する回転電機であってもよい。

１０回転電機またはモータ、１２ロータ、１４ステータ、１６ロータコア、１８ロータシャフト、２０ステータコア、２０ａステータコアの内周縁部、２１コイル素線、２２ステータコイル、２３ａリード側コイルエンド部、２３ｂ反リード側コイルエンド部、２４ａリード側カバー部材、２４ｂ反リード側カバー部材、２５カバー部材の内周縁部、２６ティース、２７先端面または径方向先端部、２８スロット、２９径方向開口部、３０ボルト挿通部、３２ボルト、３３ボルト先端、３４ナット、３６タブ、３８ａリード側冷却油室、３８ｂ反リード側冷却油室、３９開口部、４０ａ，４０ｂシールプレート、４１ｂ拡幅部分、４１ｃ角部、４２延伸部、４４，４６，５０シールプレート、４５凸部、４６凹部、４７シャフト穴、５１ａ，５１ｂ端部、５２円筒状シール部材、５４シール部材、５６フランジ部、５８円筒部、ｇギャップ。

Claims

内周部に複数のティースが周方向に並んで突設されている筒状のステータコアと前記ステータコアのティース間に形成されるスロットに挿入されて１つ又は複数のティースの周囲に巻装されるステータコイルとを含むステータと、
前記ステータ内に回転可能に設けられるロータと、
前記ステータコイルの一部であって前記ステータコアの軸方向両端面から外側にそれぞれ突出するコイルエンド部を覆って、内部にコイルエンド部冷却用冷却液を液密状に収容する冷却液室を形成するカバー部材と、を備える回転電機であって、
前記ステータコイルは、所定のコイル形状に巻回された状態でステータコアの径方向内側から前記スロットに挿入されて前記ティースに巻装されるカセット式のコイルであり、
前記ステータコイルのコイルエンド部は、給電ラインが接続される軸方向一方側のリード側エンド部と軸方向他方側の反リード側コイルエンド部とを含み、前記反リード側コイルエンド部はステータコアの内周面よりもロータ回転軸に近い位置にせり出した形状に形成されており、
反リード側の冷却液室は、前記反リード側コイルエンド部を覆うカバー部材と、前記カバー部材の内周縁部と前記ステータコアの内周縁部との間に形成される開口部を塞ぐように前記ステータコアの径方向内側から又は径方向内側に装着されるシール部材とによって液密状に形成されている、
回転電機
請求項１に記載の回転電機において、
前記シール部材は、径方向内側から前記カバー部材と前記ステータコアの反リード側端面との間に差し込まれる楔状の複数のシールプレートで構成され、前記シールプレートの径方向内側の拡幅部分が前記ステータコアの端面上における前記スロットの径方向開口部を塞いでいることを特徴とする回転電機。
請求項１に記載の回転電機において、
前記シール部材は、前記スロットの径方向開口部に嵌合する凸部と、前記ティースの径方向先端部が嵌合する凹部とを外周部に有する歯車形状のシールプレートであり、このシールプレートは、リード側から前記ステータコアの内部に挿入されて、反リード側において周方向にずらして前記凸部を前記ティース先端の軸方向端面と係合させることによって固定されることを特徴とする回転電機。
請求項１に記載の回転電機において、
前記シール部材は、前記ステータコアの内側にリード側から軸方向に挿入されるときは前記ステータコアの内径よりも小径であって、前記反リード側においてつぶされることによって拡径する皿ばね形状であるか、または、周方向に広げられることによって拡径するＣリング状のシールプレートであり、前記反リード側において拡径することによって前記反リード側コイルエンド部のせり出した部分と前記ステータコアの軸方向端面との間に挿入されることを特徴する回転電機。
請求項４に記載の回転電機において、
前記ステータコアの内周面を覆って前記スロットの径方向開口部を軸方向全長にわたって塞ぐ円筒状のシール部材が設けられていることを特徴とする回転電機。
請求項５に記載の回転電機において、
前記円筒状のシール部材が前記リード側のカバー部材の内周部に一体形成されていることを特徴とする回転電機。
請求項１に記載の回転電機において、
前記シール部材は、前記反リード側において前記カバー部材の内周縁部と前記ステータコアの内周縁部との間の開口部を塞ぐフランジ部と、前記ステータコアの内周面を覆って前記スロットの径方向開口部を軸方向全長にわたって塞ぐ円筒部とを有することを特徴とする回転電機。