JP6387035B2 - ステータコア - Google Patents

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Description

本発明は、ステータコアに関する。
近時、電動機を用いて駆動を行っている車両が増加している。
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。
例えば、下記特許文献1においては、ステータコアの内部を冷却するため、言い換えると、ステータコアの内部から熱エネルギーを回収するため、ステータコアの外周面に周方向に延びる複数の溝を形成している。
特開2012−50317号公報
しかしながら、上記特許文献1の複数の溝は、ステータコアを収容するハウジングに覆われることで冷媒流路となる。よって、ステータコアの外周側を覆うハウジングを備えていない電動機に適用することができない。
また、上記特許文献1の冷媒流路においては、冷媒が漏出しないようにするため、ステータコアの外周面とハウジングの内周面とを密着させる必要がある。つまり、上記冷媒流路を形成する場合、ステータコアをハウジング内に圧入する圧入工程、又は焼き嵌めする焼き嵌め工程が必要となり、製造工数の増加を招く。
以上から、外周側を覆うハウジングの有無にかかわらず、ステータコアの内部を冷却できる冷却構造の開発が望まれていた。
そこで、本発明は、前記する背景に鑑みて創案された発明であって、外周側を覆うハウジングの有無にかかわらず、内部を冷却できるステータコアを提供することを課題とする。
前記課題を解決するための手段として、本発明に係るステータコアは、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。
前記発明によれば、コア本体の内部に冷媒流路が形成されるため、ハウジングが不要となる。また、冷媒がコア本体内を流れることから、最も温度が高いステータコアの内部を冷却でき、ステータコアの温度上昇を効率良く防止できる。
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。
また、本発明に係るステータコアは、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。
ここで、ロータの回転軸方向から視て、各電磁鋼板の冷媒用孔がコア本体の周方向の一部に偏って配置されると、電動機の駆動時、ステータが生成する回転磁界が安定せず、ロータが振れ回りして騒音が発生する。
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。
また、本発明に係るステータコアは、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。
ここで、冷媒により冷却される部位を周方向に拡大するため、冷媒用孔(冷媒流路)を周方向に延びるように形成することが考えられる。しかしながら、このような冷媒流路によれば、コア本体における周方向の一部の剛性が大きく低下するおそれがある。
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。
また、前記発明において、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が好ましい。
前記構成によれば、冷媒流路内に冷媒が流入し易くなる。
また、本発明に係るステータコアは、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
前記構成によれば、蓋部材の端面を貫通してなる冷媒供給孔と、コア本体の一端面を構成する電磁鋼板の冷媒用孔とを連通させることで、冷媒流路に直接冷媒を供給することができる。
また、前記発明において、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が好ましい。
前記構成によれば、外周接着層及び内周接着層により電磁鋼板間の外周側と内周側とが封止される。よって、仮に冷媒流路から電磁鋼板間に冷媒が漏出しても、その冷媒がステータコア(電磁鋼板)の内周側又は外周側に漏出しないようになっている。
本発明によれば、外周側を覆うハウジングの有無にかかわらず、内部を冷却できるステータコアを提供することができる。
電動機をシャフトに沿って切った断面図である。 第1実施形態のステータコアの斜視図である。 第1電磁鋼板を後方から視た後面図である。 第2電磁鋼板を後方から視た後面図である。 第3電磁鋼板を後方から視た後面図である。 ステータコアの導入口にパイプを挿入する例を示す斜視図である。 変形例の電磁鋼板を後方から視た後面図である。 第2実施形態のステータコアの斜視図である。 (a)は第1同形型電磁鋼板の上面図であり、(b)は第2同形型電磁鋼板の上面図であり、(c)は第3同形型電磁鋼板の上面図であり、(d)は第4同形型電磁鋼板の上面図であり、(e)は第5同形型電磁鋼板の上面図であり、(f)は第6同形型電磁鋼板の上面図である。 第3実施形態のステータコアの分解斜視図である。 図10のX−X線で切った断面を展開した展開図である。 第4実施形態のステータコアの一部を拡大した拡大図である。
つぎに、本発明に係るステータコアを備えた電動機について図面を参照しながら説明する。
(第1実施形態)
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。
図1に示すように、電動機100は、前後方向に延びるシャフト110と、シャフト110に固定されるロータ120と、ロータ120を回転させるステータ130と、ステータ130の前側開口部を閉塞し、ステータ130との間で前側貯留槽141を形成する前部ハウジング140と、ステータ130の後側開口部を閉塞し、ステータ130との間で後側貯留槽151を形成する後部ハウジング150とを備える。
シャフト110は、両端部が軸受111、112に支持され、回転軸O回りに回転自在になっている。
ロータ120は、特に図示しないが、シャフト110に固定される複数の環状鋼板と、複数の環状鋼板間に設けられた複数の永久磁石とを備えており、ステータ130が生成する回転磁界により回転する。
ステータ130は、略円筒状のステータコア1と、ステータコア1に設けられたステータコイル131とを備える。
図2に示すように、ステータコア1は、円筒状のコア本体2と、コア本体2の内周面から等間隔で径方向内側に突出する複数のティース3と、複数のティース3の間に形成された空間である複数のスロット4と、コア本体2の外周面に設けられた被締結部5と、冷却用油が流れる冷媒流路6とを備える。
ティース3は、ステータコイル131を巻き回しするための突起である。
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。
図2に示すように、被締結部5は、コア本体2の外周面に60度間隔で6つ突出形成されている。また、被締結部5には、後述するボルトBの軸部を前後方向に貫通されるための貫通孔5aが形成されている。
冷媒流路6は、ステータコア1(コア本体2)の前端面9及び後端面8を貫通し、前後方向に延びる孔である。
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。
図1に示すように、前部ハウジング140は、後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142が形成されている。
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。
後部ハウジング150の上部側には、循環回路から供給された冷却用油を、軸受112やコイルエンド133に滴下するための冷却用油供給口153が形成されている。
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。
前部ハウジング140の下部側には、循環回路が前側貯留槽141内の冷却用油を回収するための冷却用油回収口143が形成されている。
循環回路は、特に図示しないが、冷却用油を冷却するためのオイルクーラーと、循環ポンプと、冷却用油回収口143と冷却用油供給口153とを接続する配管と、を備える。
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。
なお、前側貯留槽141及び後側貯留槽151に一時的に貯留される冷却用油は、常時所定量となるように循環ポンプの駆動量が制御されている。
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。
図2に示すように、ステータコア1は、積層されて略円筒状を成す複数の電磁鋼板11と、電磁鋼板11間に設けられ、隣り合う電磁鋼板11同士を接着する複数の接着層7(図3参照)とを備える。
図2に示すように、電磁鋼板11は、鉄損値、磁束密度および透磁率等の優れた材料で形成されたリング状のものであり、外表面には絶縁被膜がコーティングされている。
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。
図3に示すように、電磁鋼板11は、環状を呈し、積層されてコア本体2を成す本体部12と、本体部12の内周端縁12aから径方向内側に延び、積層されてティース3を成す複数のティース片13と、コア本体2の外周端縁12bから径方向外側に突出する位置決め突起15と、積層方向(厚み方向)に貫通する冷媒用孔16と、を備える。
位置決め突起15は、積層されて被締結部5を構成する部位である。また、位置決め突起15は、ステータコア1の製造時において、複数の電磁鋼板11を積層した後、各電磁鋼板11の周方向の位置決めを行うために利用される。
接着層7は、複数の電磁鋼板11を一体にするためのものである。
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)。
この外周接着層7A及び内周接着層7Bによれば、各電磁鋼板11間の内周側及び外周側が封止される。このため、ステータコア1の内周側に付着した冷却用油が複数の電磁鋼板11の間を通過してステータコア1の外周側に漏出する、という事態を防止することができる。
なお、接着層7の形成方法は、1枚ずつ電磁鋼板11の所定箇所にワニス等の接着剤を塗布することが挙げられる。
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。
冷媒用孔16は、本体部12の下部側を貫通する孔である。
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。
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おり、外周端縁11a及び内周端縁12aを切り欠いていない。このため、ハウジング等により冷媒流路6を塞ぐ必要がない。
冷媒用孔16は、外周接着層7A及び内周接着層7Bとの間に形成されている。このため、仮に冷媒流路6から電磁鋼板11の本体部12間に冷却用油が浸入しても、ステータコア1の内周側及び外周側に冷却用油が漏出しないようになっている。
また、複数の電磁鋼板11は、冷媒用孔16の形状がそれぞれ異なる3種類の電磁鋼板11により構成されている。
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。
図3に示すように、第1電磁鋼板11Aの第1冷媒用孔16Aは、本体部12の下部側であり、回転軸Oを中心とする円弧状を呈している。
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。
また、第1冷媒用孔16Aの左端部17及び右端部18は、左右方向に延在すると共に、前側貯留槽141及び後側貯留槽151に貯留する冷却用油の油面よりも下方に位置している。
図4に示すように、第2電磁鋼板11Bの第2冷媒用孔16Bは、回転軸Oから左下側に設けられ、円形状を呈している。
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。
図5に示すように、第3電磁鋼板11Cの第3冷媒用孔16Cは、回転軸Oから右下側に設けられ、円形状に形成されている。
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。
図4、図5に示すように、導入口6Bを構成する第2冷媒用孔16Bは、排出口6Cを構成する第3冷媒用孔16Cよりも大径に形成されている。このため、中央流路6A内に確実に冷却用油が導入されるようになっている。
そのほか、図4に示すように、複数の第2電磁鋼板11Bにおいて最も後方に配置されてステータコア1の後端面8を形成する第2電磁鋼板11Bの後面は、外周側が後部ハウジング150の端面に当接する合わせ面19となっている(図4の第2電磁鋼板11Bの外周端縁11aと破線L4との間を参照)。
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。
同様に、図5に示すように、複数の第3電磁鋼板11Cにおいて最も前方に配置されてステータコア1の前端面9を形成する第3電磁鋼板11Cの前面は、外周側が前部ハウジング140の端面に当接する合わせ面(不図示)となっている。そして、第3冷媒用孔16Cは、この合わせ面よりも径方向内側に形成されている。
以上、実施形態によれば、中央流路6Aと導入口6Bと排出口6Cとにより構成される冷媒流路6を備えるため、ステータコア1のコア本体2の内部を冷却することができる。また、ステータコア1の外周側を覆うハウジング等が不要となり、電動機100の設計の自由度を高めることができる。
なお、本発明は、実施形態に示した例に限定されない。例えば、図6に示すように、導入口6Bに円筒状のパイプ160を挿入してよい。このようなパイプによれば、後側貯留槽151から中央流路6Aに冷却用油がスムーズに流入し易くなる。
また、実施形態の電磁鋼板11は位置決め突起15を備えているが、本発明においては位置決め突起15を備えていない電磁鋼板を用いてもよい。
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。
また、実施形態では、後側貯留槽151内の冷却用油を流入するため、ステータコア1の後端面8を構成する第2電磁鋼板11Bの第2冷媒用孔16Bは、この合わせ面19Bよりも径方向内側に形成されているが、本発明はこれに限定されない。
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)。
そのほか、第1実施形態では、冷媒流路6がコア本体2の下部にのみ形成されている。このため、ステータコイル131から発生する磁界(回転磁界)に関し、ステータコイル131の下部側から発生する磁界が他の部位よりも弱くなるおそれがある。言い換えると、ロータ120及びシャフト110が振れ回りを起こし、騒音が発生するおそれがある。よって、次に、このような問題点を解決した第2実施形態のステータコア1Bについて説明する。
(第2実施形態)
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。
第1同形型電磁鋼板21A〜第6同形型電磁鋼板21Fは、下方から上方に向って順に積層されている。
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。
図8に示すように、同形型電磁鋼板21は、環状の本体部22と、複数のティース片23と、60度間隔で周方向に設けられた6つの位置決め突起25a〜25fと、転積用冷媒用孔26と、を備える。
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。
図9に示すように、転積用冷媒用孔26は、回転軸Oを中心とする円弧状を呈し、冷却用油によって冷却できる部位が比較的大きくなっている。
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。
具体的には、第1層目の転積用冷媒用孔26Aの一端部27Aは、第2層目の転積用冷媒用孔26Bの他端部28Bと上下方向に連通している。
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)。
以上、第2実施形態によれば、各転積用冷媒用孔26が互いに周方向にずれていることから、冷媒流路6Dは回転軸O方向から視てステータコア1の周方向の一部に偏りなく形成される。この結果、ロータ120及びシャフト110の振れ回りが抑制され、騒音の発生を防止できる。
(第3実施形態)
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。
多孔型電磁鋼板31は、周方向に複数の冷媒用孔が形成された電磁鋼板である。
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。
図11に示すように、上端用多孔型電磁鋼板41は、複数の上端部冷媒用孔42を備える。各上端部冷媒用孔42は、互いに周方向に離間している。このため、上端用多孔型電磁鋼板41には、上端部冷媒用孔42同士を仕切る上端仕切り部43が形成されている。
下端用多孔型電磁鋼板51は、複数の下端部冷媒用孔52を備える。各下端部冷媒用孔52は、互いに周方向に離間している。このため、下端用多孔型電磁鋼板51には、下端部冷媒用孔52同士を仕切る下端仕切り部53が形成されている。
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。
中間用多孔型電磁鋼板61は、複数の中間部冷媒用孔62を備える。
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。
中間用多孔型電磁鋼板61は、4枚積層されるため、積層方向に4つの中間部冷媒用孔62が重なることとなる。
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10に示すように、上側端面板71及び下側端面板81は、絶縁性の材料により形成されたリング状の部材である。
上側端面板71は、環状の本体部72と、位置決め突起73と、本体部72の厚み方向に貫通する導入口74とを備える。
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10に示すように、下側端面板81は、環状の本体部82と、位置決め突起83と、本体部82の厚み方向に貫通する排出口84とを備える。
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。
上端部冷媒用孔42及び下端部冷媒用孔52は、周方向の長さがP2に設定され、第1仕切り部63の周方向の長さP1よりも長い。
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。
上端部冷媒用孔42と下端部冷媒用孔52は、周方向に交互に設けられている。
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。
以上から、上端部冷媒用孔42と下端部冷媒用孔52と中間部冷媒用孔62全体で、上端部冷媒用孔42と下端部冷媒用孔52とで折り返しながら、上方に流れる積層方向流路と下方に流れる積層方向流路と周方向に交互に配列する冷媒流路6Eが形成される(図11の矢印を参照)。
以上、第3実施形態によれば、冷却用油が上下方向に蛇行しつつ周方向(回転軸Oの左回り方向)に流れるため、冷却される部位が周方向に拡大する。
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。
なお、第3実施形態では、積層方向流路Qが3以上形成されるとともに、複数の上端部冷媒用孔42が形成された上端用多孔型電磁鋼板41と、複数の下端部冷媒用孔52が形成された下端用多孔型電磁鋼板51との両方を備えているが、本発明はこれに限定されない。
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。
(第4実施形態)
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は、コア本体2Dを径方向に貫通する孔であり、コア本体2Dを切削することで形成されている。
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。
以上、第4実施形態のステータコア1Dによれば、コア本体2Dを貫通する冷媒流路6Fが形成されているため、コア本体2Dの内部を冷却することができる。
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。
なお、実施形態のステータコア1Dは、冷媒流路6Fが1つだけ形成されているが、本発明は、冷媒流路6Fを複数形成してもよい。
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。
1,1B,1C、1D ステータコア
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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から請求項のいずれか1項に記載のステータコア。
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