JP6387035B2 - ステータコア - Google Patents
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Description
このような電動機においては、ステータの一部に油滴したり、又はステータの一部を油没したりしている。これにより、ステータの外表面から熱エネルギーが回収され、ステータが冷却される。
さらに、複数の電磁鋼板を積層することで冷媒流路が形成されるため、直線状以外の冷媒流路を形成することができる。
しかし、前記構成によれば、各冷媒用孔が周方向にずれているため、言い換えると、各冷媒用孔が周方向の一部に偏って配置されていないため、ステータが生成する回転磁界が安定するようになり、ロータの振れ回りによる騒音発生を防止することができる。
よって、前記構成によれば、複数の積層方向流路が周方向に間隔を空けながら形成されるため、コア本体の剛性低下を抑制することができる。
また、一端側連通流路及び他端側連通流路により複数の積層方向流路が連通し、冷媒が周方向に流れるようになる。よって、冷媒により冷却される部位が周方向に拡大し、冷却機能の向上も図れる。
電動機100は、電気エネルギーをシャフト110の回転運動に変換するためのものである。また、電動機100には、電動機100内に冷却用油(冷媒)を供給し(図1の矢印A1参照)、かつ、電動機100内から冷却用油を回収する(矢印A2参照)ための循環回路(不図示)が接続している。
なお、スロット4を通過させながらティース3に導線を巻き回すことでステータコイル131が形成される。
また、図1に示すように、ステータコイル131において、ステータコア1の前端面9及び後端面8から突出する導線部分(巻き回した導線の折り返した部分)を、コイルエンド132,133という。
また、冷媒流路6は、ステータコア1(コア本体2)の下部側に位置し、前側貯留槽141と後側貯留槽151とを連通している。
なお、ステータコア1と冷媒流路6の詳細については後述する。
後部ハウジング150は、前方に向って開口する有底円筒状の蓋部材であり、外周面にフランジ152が形成されている。
そして、ボルトBの軸部が、前部ハウジング140のフランジ142と、後部ハウジング150のフランジ152と、被締結部5の貫通孔5aとを貫通している。
また、ボルトBは、ナットNと螺合し、前部ハウジング140のフランジ142と後部ハウジング150のフランジ152と被締結部5とを前後方向に締め付けている。
これにより、ステータ130と前部ハウジング140と後部ハウジング150とが一体になっている。
また、軸受112やコイルエンド133に付着した冷却用油は、自重により下方に移動し、後側貯留槽151に貯留される。
循環ポンプが駆動すると、前側貯留槽141の冷却用油が、冷却用油回収口143、配管を介してオイルクーラーに送り込まれ、冷却される。
そして、冷却された冷却用油は、配管、冷却用油供給口153を介して電動機100内に供給される。
また、電動機100内に供給された冷却用油は、後側貯留槽151に一時的に貯留する。そして、後側貯留槽151内の冷却用油は、循環ポンプによる前側貯留槽141内の冷却用油の回収に伴い、冷媒流路6を介して前側貯留槽141に流れる。
つぎに、ステータコア1と冷媒流路6の詳細について説明する。
電磁鋼板11の厚みは、例えば0.20mm〜0.50mmに形成されている。
なお、図2以下に図示される電磁鋼板11については、見え易くする為に厚みが大きくなっている。
ステータコア1を製造する場合、電磁鋼板11を200枚程度積層している。
なお、図2に図示される6枚の電磁鋼板11は、ステータコア1を構成する200枚の電磁鋼板11の一部である。
接着層7は、外周接着層7Aと、内周接着層7Bと、を備える。
外周接着層7Aは、電磁鋼板11の外周端縁11a(本体部12と位置決め突起15とを併せた部位の外周端縁)に沿って設けられている(図3の外周端縁11aと二点鎖線L1との間の領域を参照)。
内周接着層7Bは、本体部12の内周端縁12aに沿って設けられている(図3の内周端縁12aと二点鎖線L2との間の領域を参照)。
または、積層された状態の複数の電磁鋼板11の内周面及び外周面に、接着剤を塗布するとともに上方から接着剤を滴下する方法が挙げられる。これによれば、各電磁鋼板11間の内周側と外周側に接着剤が浸入し、外周接着層7A及び内周接着層7Bが形成され、各電磁鋼板11に接着剤を塗布するという手間を省くことができる。
各冷媒用孔16は、回転軸方向から視て、隣り合う電磁鋼板11の冷媒用孔16と重なっている。言い換えると、各冷媒用孔16は、隣り合う電磁鋼板11の冷媒用孔16と連通している。
このため、複数の冷媒用孔16全体で、ステータコア1の後端面8と前端面9とを貫通し、後側貯留槽151と前側貯留槽141とを連通する冷媒流路6を形成している。
具体的には、図1に示すように、複数の電磁鋼板11は、ステータコア1の前後方向中央部を構成する複数の第1電磁鋼板11Aと、ステータコア1の後部を構成する第2電磁鋼板11Bと、ステータコア1の前部を構成する第3電磁鋼板11Cとを備える。
これにより、複数の第1電磁鋼板11Aで構成されるステータコア1の前後方向中央部の下部側には、回転軸O方向から視て円弧状の中央流路6Aが形成される。
そして、この中央流路6Aによれば、冷媒で冷却できる部位が周方向(左右方向)に大きいため、ステータコア1の内部を効率良く冷却することができる。
第2冷媒用孔16Bは、回転軸O方向から視て第1冷媒用孔16Aの左端部17と重なっている。
これにより、複数の第2電磁鋼板11Bで構成されるステータコア1の後部には、前後方向に延びて中央流路6Aと後側貯留槽151を連通する導入口6Bが形成される。
そして、この導入口6Bによれば、後側貯留槽151内の冷却用油を中央流路6A内に導入することができる。
第3冷媒用孔16Cは、回転軸O方向から視て第1冷媒用孔16Aの右端部18と重なっている。
これにより、複数の第3電磁鋼板11Cで構成されるステータコア1の前部には、前後方向に延びて中央流路6Aと前側貯留槽141を連通する排出口6Cが形成される。
そして、この排出口6Cによれば、中央流路6A内の冷却用油を前側貯留槽141に排出することができる。
そして、第2冷媒用孔16Bは、この合わせ面19よりも径方向内側に形成されている。このため、第2冷媒用孔16Bが後部ハウジング150の端面に塞がれないようになっている。
なお、実施形態の冷媒用孔16は、電磁鋼板11の外周端縁11aと、本体部12の内周端縁12aとの間に形成されているが、位置決め突起15を備えていない場合には、本体部12の外周端縁と内周端縁12aとの間に形成される必要がある。
例えば、図7に示すように、冷媒流路6の導入口6Bを構成する電磁鋼板11Dの冷媒用孔16Dを、位置決め突起15の貫通孔15aの近傍に配置して、冷媒用孔16Dが後部ハウジング150の端面と当接する合わせ面19Dに重なるようにしてもよい。
そして、後部ハウジング150には、ステータ130と一体にした場合に冷媒用孔16Dに連通する冷却用油供給路(不図示)を形成してもよい。
これによれば、後部ハウジング150の冷却用油供給路を介して、ステータコア1の冷媒流路6(電磁鋼板11Dの冷媒用孔16D)に冷却用油を直接供給することができる。
なお、後部ハウジング150の端面の形状に関し、ボルト等に締結される部分、言い換えると、被締結部5(位置決め突起15)と当接する部分が、剛性を高めるために径方向内側に肉厚となっている。
このため、電磁鋼板11Dの合わせ面19Dも、位置決め突起15の近傍で径方向内側に拡大している(図7の符号19a参照)。
図8に示すように、ステータコア1Bは、第1実施形態の電磁鋼板11に代えて、同一形状に形成された複数の同形型電磁鋼板21を備える。
なお、説明の都合上、ステータコア1Bは、6枚の同形型電磁鋼板21(第1同形型電磁鋼板21A〜第6同形型電磁鋼板21F)で構成されているとする。
図9に示すように、下から2層目以降の第2同形型電磁鋼板21B〜第6同形型電磁鋼板21Fのそれぞれは、下側に配置される第1同形型電磁鋼板21A〜第5同形型電磁鋼板21Eに対し、上方から視て回転軸Oの左回り方向(図8の矢印A参照)に60度回動した状態で積層(転積)されている。
なお、本体部22、ティース片23、及び位置決め突起25a〜25fは、第1実施形態の本体部12と位置決め突起15と同一であるため、説明を省略する。
転積用冷媒用孔26の一端部27と回転軸Oと結ぶ仮想線M1と、転積用冷媒用孔26の他端部28と回転軸Oと結ぶ仮想線M2とが成す角度θ1は、略65度に形成されている(図9(a)参照)。
言い換えると、同形型電磁鋼板21同士の転積角度(60度)よりも大きい角度を有するように転積用冷媒用孔26が形成されている。
このため、同形型電磁鋼板21の転積用冷媒用孔26の一端部27は、その上方に積層された同形型電磁鋼板21の転積用冷媒用孔26の他端部28と積層方向で重なり、転積用冷媒用孔26同士が連通している。
第2層目の転積用冷媒用孔26Bの一端部27Bは、第3層目の転積用冷媒用孔26Cの他端部28Cと上下方向に連通している。
第3層目の転積用冷媒用孔26Cの一端部27Cは、第4層目の転積用冷媒用孔26Dの他端部28Dと上下方向に連通している。
第4層目の転積用冷媒用孔26Dの一端部27Dは、第5層目の転積用冷媒用孔26Eの他端部28Eと上下方向に連通している。
第5層目の転積用冷媒用孔26Eの一端部27Eは、第6層目の転積用冷媒用孔26Fの他端部28Fと上下方向に連通している。
つまり、転積用冷媒用孔26A〜26F全体で、冷却用油が左回り方向に流れるにつれて上方(上層)に移動するような冷媒流路6Dを形成している(図9の矢印N1〜N6を参照)。
つぎに、第3実施形態のステータコア1Cについて説明する。
図10に示すように、ステータコア1Cは、上下方向に積層される複数の多孔型電磁鋼板31と、複数の多孔型電磁鋼板31を上下方向から挟む上側端面板71及び下側端面板81と、図示しない接着層とを備える。なお、説明の都合上、複数の多孔型電磁鋼板31の枚数は6枚とする。
複数の多孔型電磁鋼板31は、最も上方に配置される上端用多孔型電磁鋼板41と、最も下方に配置される下端用多孔型電磁鋼板51と、上端用多孔型電磁鋼板41と下端用多孔型電磁鋼板51との間に積層される4枚の中間用多孔型電磁鋼板61とを備える。
なお、上端部冷媒用孔42と下端部冷媒用孔52との詳細については後述する。
各中間部冷媒用孔62は、互いに周方向に離間している。このため、中間用多孔型電磁鋼板61には、中間部冷媒用孔62同士を仕切る中間仕切り部63が設けられている。また、中間仕切り部63の周方向の長さは、P1に設定されている。
このため、積層方向に重なる4つの中間部冷媒用孔62により、積層方向(上下方向)に延びる積層方向流路Qが形成される。
また、中間用多孔型電磁鋼板61には、中間部冷媒用孔62が周方向に複数形成されていることから、積層方向流路Qが周方向に複数形成される。
なお、複数の積層方向流路Qについて、上方から視て回転軸Oの左回り方向へ順に、第1積層方向流路Q1、第2積層方向流路Q2、第3積層方向流路Q3・・・第N積層方向流路QN、と称する。
図11に示すように、本体部72は、上端部冷媒用孔42の上方を塞いでいる。
導入口74は、冷却用油を内部に導入するための開口部である。
導入口74は、周方向に配列する複数の上端部冷媒用孔42のうち最も右回り方向に位置する上端部冷媒用孔42と重なっている。
図11に示すように、下側端面板81の本体部82は、下端部冷媒用孔52の下方を塞いでいる。
排出口84は、冷却用油を外部に排出するための開口部である。
排出口84は、周方向に配列する複数の下端部冷媒用孔52のうち最も左回り方向に位置する下端部冷媒用孔52と重なっている。
このため、上端部冷媒用孔42は、積層方向流路Qの上端部同士を連通させることができる。また、下端部冷媒用孔52は、積層方向流路Qの下端部同士を連通させることができる。
つまり、下端部冷媒用孔52は、第1積層方向流路Q1の下端部と第2積層方向流路Q2の下端部とを連通し、上端部冷媒用孔42は、第2積層方向流路Q2の上端部と第3積層方向流路Q3の上端部とを連通している。
また、上端用多孔型電磁鋼板41と下端用多孔型電磁鋼板51と中間用多孔型電磁鋼板61とのそれぞれは、仕切り部(上端仕切り部43,下端仕切り部53,中間仕切り部63)を備えるため、剛性の低下を抑制することができる。
例えば、積層方向流路Qが2つの場合には、上端部冷媒用孔42が一つのみ形成された上端用多孔型電磁鋼板41のみ備えていてもよい。また、このような場合においては、U字状の冷媒流路6Eが形成される。
つぎに第4実施形態のステータコア1Dについて説明する。
ステータコア1Dは、図12に示すように、複数の電磁鋼板を積層してなるコア本体2Dと、コア本体2Dの内周面から径方向内側に突出する複数のティース3Dと、複数のティース3D間の空間であり、ステータコイル(不図示)が設けられる複数のスロット4Dと、コア本体2Dを径方向に貫通し、コア本体2Dの外周側とスロット4Dを連通する冷媒流路6Fとを備える。
冷媒流路6Fの径方向外側の開口部には、図示しない循環回路の供給口が接続している。よって、循環回路からステータコア1Dに冷却用油が供給されると、冷却用油は、冷媒流路6Fを通過してスロット4D内に流れ込み、冷媒流路6Fに接続するスロット4D内のステータコイルが冷却される。
また、冷媒流路6Fがステータコア1D(コア本体2D)の外周面を貫通するものの、循環回路が接続しているため、ハウジングが不要となる。
また、冷媒流路6Fがスロット4D内に接続しているため、冷却したいステータコイルを集中して冷却することができる。
また、第1実施形態から第3実施形態の冷媒流路6と、第4実施形態の冷媒流路6Fとを組み合わせてもよい。
6(6A,6B,6D,6E,6F) 冷媒流路
7(7A,7B) 接着層
11(11A,11B,11C,11D) 電磁鋼板
15 位置決め突起
16(16A,16B,16C,16D) 冷媒用孔
21(21A,21B,21C,21D,21E,21F) 同形型電磁鋼板
26(26A,26B,26C,26D,26E,26F) 転積用冷媒用孔
31 多孔型電磁鋼板
41 上端用多孔型電磁鋼板
42 上端部冷媒用孔(一端側連通流路)
51 下端用多孔型電磁鋼板
52 下端部冷媒用孔(他端側連通流路)
61 中間用多孔型電磁鋼板
62 中間部冷媒用孔
71 上側端面板
81 下側端面板
100 電動機
130 ステータ
131 ステータコイル
160 パイプ
Claims (6)
- 筒状のコア本体と、前記コア本体から径方向内側に突出する複数のティースと、冷媒が流れる冷媒流路とを備え、複数の電磁鋼板が積層して構成されるステータコアであって、
前記各電磁鋼板は、
環状を呈し、積層されて前記コア本体を構成する本体部と、
前記本体部から径方向内側に延び、積層されて前記複数のティースを構成する複数のティース片と、
前記本体部の内周端縁と外周端縁との間に形成され、前記本体部を積層方向に貫通する冷媒用孔と、
を備え、
前記冷媒流路は、積層方向に隣り合う前記電磁鋼板の冷媒用孔同士が連通して構成され、
前記冷媒流路は、
前記コア本体の軸方向中央部に位置する中央流路と、
前記コア本体の軸方向一端部に位置し、前記中央流路と前記コア本体の軸方向一端側の空間とを連通し、前記中央流路に前記冷媒を導入する導入口と、
前記コア本体の軸方向他端部に位置し、前記中央流路と前記コア本体の軸方向他端側の空間とを連通し、前記中央流路内の前記冷媒を排出する排出口と、
を備え、
前記中央流路は、周方向に延在し、軸方向から視て円弧状を呈し、
前記導入口は、軸方向から視て前記中央流路の周方向一端部と重なっており、
前記排出口は、軸方向から視て前記中央流路の周方向他端部と重なっており、
前記導入口は、前記排出口よりも大径に形成されている
ことを特徴とするステータコア。 - 筒状のコア本体と、前記コア本体から径方向内側に突出する複数のティースと、冷媒が流れる冷媒流路と、前記コア本体から径方向外側に突出する複数の被締結部とを備え、同一形状に形成された複数の電磁鋼板が積層して構成されるステータコアであって、
前記各電磁鋼板は、
環状を呈し、積層されて前記コア本体を構成する本体部と、
前記本体部から径方向内側に延び、積層されて前記複数のティースを構成する複数のティース片と、
前記本体部の内周端縁と外周端縁との間に形成され、前記本体部を積層方向に貫通する冷媒用孔と、
前記本体部の外周端縁から径方向外側に突出し、積層されて前記被締結部を構成する複数の位置決め突起と、
を備え、
前記冷媒流路は、積層方向に隣り合う前記電磁鋼板の冷媒用孔同士が連通して構成され、
前記複数の位置決め突起は、周方向に等間隔に配置されて周方向に隣り合う位置決め突起同士の角度が所定角度に設定され、
前記冷媒用孔は、周方向に延在し、前記所定角度よりも大きい角度を有し、
前記各電磁鋼板は、積層方向に隣り合う電磁鋼板に対し軸回りに前記所定角度の分だけ回動して積層されて前記各冷媒用孔が周方向にずれていることを特徴とするステータコア。 - 筒状のコア本体と、前記コア本体から径方向内側に突出する複数のティースと、冷媒が流れる冷媒流路とを備え、複数の電磁鋼板が積層してさらに一対の端面板で前記複数の電磁鋼板を軸方向から挟んで構成されるステータコアであって、
前記各電磁鋼板は、
環状を呈し、積層されて前記コア本体を構成する本体部と、
前記本体部から径方向内側に延び、積層されて前記複数のティースを構成する複数のティース片と、
前記本体部の内周端縁と外周端縁との間に形成され、前記本体部を積層方向に貫通する冷媒用孔と、
を備え、
前記冷媒流路は、積層方向に隣り合う前記電磁鋼板の冷媒用孔同士が連通して構成され、
前記冷媒流路は、
前記積層方向に延び、互いに周方向に離間する少なくとも3つ以上の積層方向流路と、
前記周方向に延び、周方向に隣り合う前記積層方向流路の一端部同士を連通する一端側連通流路と、
前記周方向に延び、周方向に隣り合う前記積層方向流路の他端部同士を連通する他端側連通流路と、
を備え、
前記積層方向流路に対し、前記一端側連通流路と前記他端側連通流路とが周方向に交互に設けられており、
前記一端側連通流路及び前記他端側連通流路を構成する前記冷媒用孔は、前記積層方向流路同士を仕切る仕切り壁よりも周方向の長さが長く形成され、
前記一端側連通流路の一端側及び前記他端側連通流路の他端側は、前記一対の端面板により閉塞されている
ことを特徴とするステータコア。 - 筒状のコア本体と、前記コア本体から径方向内側に突出する複数のティースと、冷媒が流れる冷媒流路と、前記コア本体から径方向外側に突出する複数の被締結部と、前記コア本体の一端側開口部を閉塞する有底円筒状の蓋部材とを備え、複数の電磁鋼板が積層して構成されるステータコアであって、
前記各電磁鋼板は、
環状を呈し、積層されて前記コア本体を構成する本体部と、
前記本体部から径方向内側に延び、積層されて前記複数のティースを構成する複数のティース片と、
前記本体部の内周端縁と外周端縁との間に形成され、前記本体部を積層方向に貫通する冷媒用孔と、
前記本体部の外周端縁から径方向外側に突出し、積層されて前記被締結部を構成する複数の位置決め突起と、
を備え、
前記冷媒流路は、積層方向に隣り合う前記電磁鋼板の冷媒用孔同士が連通して構成され、
前記コア本体の一端面は、前記蓋部材の円筒状の端面が当接する合わせ面を構成し、
前記蓋部材には、締結具により前記被締結部とともに締結される蓋用被締結部が形成され、
前記蓋部材の端面において前記蓋用被締結部の径方向内側に位置している部分は、他の部位よりも径方向内側に拡大しているとともに冷媒供給路が形成され、
前記コア本体の一端面を構成する前記電磁鋼板の冷媒用孔は、前記合わせ面に重なるとともに前記位置決め突起の径方向内側に位置し、前記蓋部材の冷媒供給路と連続していることを特徴とするステータコア。 - 前記冷媒流路の導入口に挿入されるパイプを備えることを特徴とする請求項1から請求
項4のいずれか1項に記載のステータコア。 - 積層方向に隣り合う前記電磁鋼板同士を接着する複数の接着層を備え、
前記接着層は、前記電磁鋼板の外周側を接着する外周接着層と、前記電磁鋼板の内周側を接着する内周接着層とを備えることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のステータコア。
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