JP6221804B2 - 回転電機のステータ - Google Patents

Description

本発明は、回転電機のステータに関し、特に、コイルの温度を測定するための温度センサが設けられたステータに関する。

下記特許文献１の回転電機のステータでは、コイルの温度を測定するために、サーミスタ（温度センサ）を樹脂モールドされたコイルエンド部の外周面上から差し込んで固定している。モールド樹脂の外周面に供給された冷却用オイル（液体冷媒）がサーミスタにかかるのを抑制するために、コイルエンド部の外周面上に設置された回転電機の端子台にオイル流入抑制部材を設けてサーミスタを覆っている。

特開２０１０−１４１９６８号公報 特開２０１０−２５２５０８号公報

温度センサによりコイルの温度を測定する際に、液体冷媒が温度センサに供給されると、温度センサがコイルの温度ではなく液体冷媒の温度を測定してしまう虞があり、コイルの温度の測定精度が低下しやすくなる。特許文献１では、液体冷媒がサーミスタに供給されるのを抑制するために、オイル流入抑制部材を回転電機の端子台に別途設ける必要があり、ステータの体格増大を招きやすくなる。

本発明は、ステータの体格増大を抑えつつ、コイルの温度を測定するための温度センサに液体冷媒が供給されるのを抑止することを目的とする。

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、ステータコアと、ステータコアに巻装されたコイルと、コイルにおけるステータコアよりステータ軸方向外側に張り出したコイルエンド部をモールドするためのモールド部と、を備え、冷媒供給部材からモールド部の外周面へ液体冷媒が供給され、コイルの温度を測定するための温度センサがモールド部のステータ軸方向端部に設けられ、前記モールド部のステータ軸方向端部には、液体冷媒の温度センサへの供給を抑止するための盛り上がり部が、温度センサの周囲の少なくとも一部を囲むようステータ軸方向外側に盛り上がって設けられていることを要旨とする。

本発明の一態様では、ステータコアは、ステータ周方向に互いに間隔をおいて配置された複数のティースを含み、コイルは、ステータコアの各ティースに集中巻で巻装され、温度センサのステータ周方向位置は、ステータ周方向に隣接するコイル間の位置に相当することが好適である。
また、本発明に係る回転電機のステータは、ステータコアと、ステータコアのステータ周方向に互いに間隔をおいて配置された複数のティースの各々に巻装されたコイルと、コイルにおけるステータコアよりステータ軸方向外側に張り出したコイルエンド部をモールドするためのモールド部と、を備え、冷媒供給部材からモールド部の外周面へ液体冷媒が供給され、コイルの温度を測定するための温度センサがモールド部に設けられ、モールド部のステータ軸方向端部には、ステータ軸方向外側に盛り上がった盛り上がり部が設けられており、盛り上がり部のステータ周方向位置は、ステータ周方向に隣接するコイル間の位置に定められ、盛り上がり部は、盛り上がり部のステータ軸方向端部から隣接するコイル間の位置に向かって形成された挿入穴を有し、温度センサが挿入穴に挿入されることで、温度センサの先端にある素子部が挿入穴の奥に配置されることを要旨とする。

本発明によれば、モールド部のステータ軸方向端部には、温度センサの周囲の少なくとも一部を囲むようステータ軸方向外側に盛り上がる盛り上がり部が設けられていることで、ステータの体格増大を抑えつつ、コイルの温度を測定するための温度センサに液体冷媒が供給されるのを抑止することができる。

本発明の実施形態に係る回転電機のステータの軸方向から見た概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る回転電機のステータの周方向に沿った概略構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る回転電機のステータの軸方向と垂直な方向から見た概略構成を示す断面図である。 ステータコア２１及びコイル２２の構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る回転電機のステータの軸方向から見た他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る回転電機のステータの周方向に沿った他の概略構成を示す断面図である。

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から見た概略構成を示し、図２はステータの周方向に沿った断面図を示し、図３はステータの軸方向と垂直な方向から見た断面図を示し、図４はステータコア２１及びコイル２２の構成例を示す。図４では、ステータ周方向に関してステータコア２１及びコイル２２の構成の一部を図示しているが、図示を省略している残りの部分の構成は、図示している部分と同様の構成である。

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、ハウジング２０に固定される。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ヨーク２３と、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）へ突出する複数のティース２４とを含む。複数のティース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、各ティース２４にコイル２２が巻装されている。図２，４の例では、コイル２２は各ティース２４に集中巻で巻装されている。コイル２２は、ステータコア２１（ティース２４）よりステータ軸方向外側（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。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。

ステータにおいては、コイル２２をステータコア２１に固定するために、モールド樹脂（モールド部）１４−１，１４−２がステータ軸方向両端部に設けられている。モールド樹脂１４−１，１４−２は、コイルエンド部２２ａ，２２ｂ及びヨーク２３のステータ軸方向両端面の一部（内周側部分）を覆うように密着して設けられていることで、コイルエンド部２２ａ，２２ｂをモールド（封止）する。モールド樹脂１４−１，１４−２としては、例えば熱硬化性樹脂を用いることが可能である。

冷媒供給部材としての冷却パイプ１２は、ステータ外周面における最も鉛直上方位置より鉛直上方（直上）に配置されている。冷却パイプ１２には、冷媒吐出口１２ａがモールド樹脂１４−１の外周面における最も鉛直上方位置より鉛直上方（直上）に形成され、冷媒吐出口１２ｂがモールド樹脂１４−２の外周面における最も鉛直上方位置より鉛直上方（直上）に形成されている。図１，３の矢印ａに示すように、冷却パイプ１２の冷媒吐出口１２ａからモールド樹脂１４−１の外周面に液体冷媒としての冷却用オイルが供給され、図３の矢印ｂに示すように、冷却パイプ１２の冷媒吐出口１２ｂからモールド樹脂１４−２の外周面に冷却用オイルが供給される。冷却用オイルは、重力により鉛直下方へ流れようとしてモールド樹脂１４−１，１４−２の外周面上を伝ってステータ周方向に流れる。これによって、モールド樹脂１４−１，１４−２で樹脂モールドされたコイルエンド部２２ａ，２２ｂの冷却が行われる。

コイル２２の温度を測定するために、温度センサとしてのサーミスタ１０がモールド樹脂１４−１のステータ軸方向一端部（外側端部）に設けられている。図１の例では、サーミスタ１０がステータ中心軸３０ａより鉛直上方の位置に配置されている。本実施形態では、モールド樹脂１４−１のステータ軸方向一端部（外側端部）には、冷却用オイルのサーミスタ１０への供給を抑止するための盛り上がり部１５が、サーミスタ１０の周囲の少なくとも一部を囲むようステータ軸方向外側に盛り上がって設けられている。図２の例では、モールド樹脂１４−１には、ステータ軸方向一端面で開口する挿入穴１６が形成され、サーミスタ１０の先端部が挿入穴１６に挿入されている。盛り上がり部１５は、サーミスタ１０の全周囲を囲むように、モールド樹脂１４−１のステータ軸方向一端面（盛り上がり部１５以外の部分）１４−１ａよりステータ軸方向一方側に盛り上がっている。挿入穴１６はコイル２２（コイルエンド部２２ａ）に近接する位置までステータ軸方向に延びて形成され、挿入穴１６に挿入されたサーミスタ１０の先端部の素子部（測温部）１０ａがコイルエンド部２２ａに近接配置される。サーミスタ１０のステータ周方向位置は、ステータ周方向に隣接するコイル２２間の位置に相当する。図２の例では、サーミスタ１０は、先端部の素子部１０ａがステータ周方向に隣接するコイル２２（コイルエンド部２２ａ）間の位置とステータ軸方向に対向し、素子部１０ａがステータ軸方向一端面（盛り上がり部１５以外の部分）１４−１ａよりステータ軸方向内側（ステータ軸方向他方側）に位置する。サーミスタ１０の根元部にはブラケット１１が取り付けられており、ブラケット１１がハウジング２０に固定されることで、サーミスタ１０がハウジング２０に固定される。盛り上がり部１５としては、例えばモールド樹脂１４−１と同様に熱硬化性樹脂を用いることが可能であり、モールド樹脂１４−１と一体成形することが可能である。

冷却パイプ１２の冷媒吐出口１２ａからモールド樹脂１４−１に供給された冷却用オイルは、モールド樹脂１４−１の外周面上を伝ってステータ周方向に流れるだけでなく、図３の矢印ｃに示すように、モールド樹脂１４−１のステータ軸方向一端面１４−１ａ上を伝って鉛直下方へ流れる。サーミスタ１０によりコイル２２の温度を測定する際に、モールド樹脂１４−１のステータ軸方向一端面１４−１ａ上を伝って流れる冷却用オイルがサーミスタ１０にかかったり、サーミスタ１０とモールド樹脂１４−１（挿入穴１６の内周面）間の隙間に流入したりすると、サーミスタ１０がコイル２２（コイルエンド部２２ａ）の温度ではなく、冷却用オイルの温度を測定してしまう虞があり、コイル２２の温度の測定精度が低下しやすくなる。これに対して本実施形態では、図１，３の矢印ｄに示すように、冷却用オイルが盛り上がり部１５の外周面上を伝って鉛直下方へ流れることで、冷却用オイルがサーミスタ１０にかかったり、サーミスタ１０とモールド樹脂１４−１（挿入穴１６の内周面）間の隙間に流入したりするのを盛り上がり部１５により抑止することができる。したがって、サーミスタ１０によるコイル２２の温度の測定精度を向上させることができる。その際には、モールド樹脂１４−１のステータ軸方向一端部の形状を工夫してサーミスタ１０の周囲に盛り上がり部１５を設けることで、サーミスタ１０の周囲を覆うための部材を別途設けずに、冷却用オイルがサーミスタ１０に供給されるのを抑止することができる。その結果、ステータの軸方向長さの増大を抑え、ステータの体格増大を抑えることができる。

また、本実施形態では、サーミスタ１０のステータ周方向位置をステータ周方向に隣接するコイル２２間の位置とすることで、最も熱条件が厳しく高温になりやすいコイル２２間の位置でコイル２２の温度を測定することができる。さらに、サーミスタ１０の先端部の素子部１０ａを隣接するコイル２２間の位置とステータ軸方向に対向させることで、隣接するコイル２２間の隙間が狭く、サーミスタ１０の素子部１０ａをコイル２２間の隙間まで挿入することが困難な場合でも、最も熱条件が厳しく高温になりやすい箇所に近い位置でコイル２２の温度を測定することができる。

以上の実施形態では、盛り上がり部１５をサーミスタ１０の全周囲に渡って設けるものとした。ただし、本実施形態では、例えば図５に示すように、盛り上がり部１５を必ずしもサーミスタ１０の全周囲に渡って設ける必要はない。図５の例では、サーミスタ１０の周囲において、サーミスタ中心軸を通る水平面１０ｂより鉛直上方に位置する部分に盛り上がり部１５を部分的に設けている。その場合でも、図５の矢印ｄに示すように、冷却用オイルが盛り上がり部１５の外周面上を伝って鉛直下方へ流れることで、冷却用オイルがサーミスタ１０にかかるのを盛り上がり部１５により抑止することができる。このように、サーミスタ１０の周囲において、少なくとも冷却用オイル流れの上流側に位置する部分に盛り上がり部１５を設けることで、冷却用オイルがサーミスタ１０にかかるのを抑止することができる。

以上の実施形態では、サーミスタ１０の先端部の素子部がステータ軸方向一端面（盛り上がり部１５以外の部分）１４−１ａよりステータ軸方向内側に位置するものとした。ただし、本実施形態では、例えば図６に示すように、モールド樹脂１４−１のステータ軸方向厚さが薄い場合は、サーミスタ１０の先端部の素子部１０ａがステータ軸方向一端面（盛り上がり部１５以外の部分）１４−１ａよりステータ軸方向外側（ステータ軸方向一方側）に位置していてもよい。

以上の実施形態では、サーミスタ１０をブラケット１１によりハウジング２０に固定するものとした。ただし、本実施形態では、例えばサーミスタ１０を挿入穴１６に圧入で挿入したり、挿入穴１６に挿入されたサーミスタ１０とモールド樹脂１４−１（挿入穴１６の内周面）間の隙間に充填材（例えばワニス等）を充填する等して、サーミスタ１０をモールド樹脂１４−１に固定してもよい。

以上の実施形態では、盛り上がり部１５をモールド樹脂１４−１と一体成形するものとした。ただし、本実施形態では、盛り上がり部１５をモールド樹脂１４−１と別体で成形してモールド樹脂１４−１に接着することも可能である。

以上の実施形態では、サーミスタ１０をステータ中心軸３０ａより鉛直上方の位置に配置するものとした。ただし、本実施形態では、サーミスタ１０をステータ中心軸３０ａより鉛直下方の位置に配置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。

１０ サーミスタ、１０ａ 素子部、１１ ブラケット、１２ 冷却パイプ、１２ａ，１２ｂ 冷媒吐出口、１４−１，１４−２ モールド樹脂、１５ 盛り上がり部、１６ 挿入穴、２０ ハウジング、２１ ステータコア、２２ コイル、２２ａ，２２ｂ コイルエンド部、２３ ヨーク、２４ ティース、３０ａ ステータ中心軸。

Claims (1)

1. ステータコアと、
   ステータコアのステータ周方向に互いに間隔をおいて配置された複数のティースの各々に巻装されたコイルと、
   コイルにおけるステータコアよりステータ軸方向外側に張り出したコイルエンド部をモールドするためのモールド部と、
   を備え、
   冷媒供給部材からモールド部の外周面へ液体冷媒が供給され、
   コイルの温度を測定するための温度センサがモールド部に設けられ、
   モールド部のステータ軸方向端部には、ステータ軸方向外側に盛り上がった盛り上がり部が設けられており、
   盛り上がり部のステータ周方向位置は、ステータ周方向に隣接するコイル間の位置に定められ、
   盛り上がり部は、盛り上がり部のステータ軸方向端部から隣接するコイル間の位置に向かって形成された挿入穴を有し、
   温度センサが挿入穴に挿入されることで、温度センサの先端にある素子部が挿入穴の奥に配置される、回転電機のステータ。

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