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JP2004040924A - 回転電機の冷却構造 - Google Patents

回転電機の冷却構造 Download PDF

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JP2004040924A JP2002195662A JP2002195662A JP2004040924A JP 2004040924 A JP2004040924 A JP 2004040924A JP 2002195662 A JP2002195662 A JP 2002195662A JP 2002195662 A JP2002195662 A JP 2002195662A JP 2004040924 A JP2004040924 A JP 2004040924A
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Masaru Owada
大和田 優
Noboru Hattori
服部 昇
Masakazu Kobayashi
小林 正和
Hirofumi Shimizu
清水 宏文
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Abstract

【課題】ロータとステータ間のエアギャップを大きくすることなくスロット開口部を閉塞する。
【解決手段】ティース6とその背面側にバックコア5とをもち、ティース6の周囲にコイルを巻装した分割コア3dと、
この分割コア3dをバックコア5の両側が互いに接するように円環状に配列して形成されるステータコア3aを備える回転電機において、
前記分割コア3dのティース6の先端の両側からそれぞれ円周方向に張り出すブリッジ部27を設け、
隣り合う分割コア3dのブリッジ部27の対抗する先端面間でシール部材28を挟持し、
これらシール部材28とブリッジ部27とによりティース6間に形成されるスロット7のステータ3内周側の開口部40を閉塞してスロット7内部に冷媒の流れる冷媒通路15を形成する。
【選択図】    図2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機の冷却構造に関する。
【0002】
【従来の技術と解決すべき課題】
特許公報第2716286号に、スロット開口部とステータコア内周を一体成形される樹脂層によって被覆してスロット開口部を閉塞する方法が開示されている。
【0003】
しかしながら前記従来技術では、ロータとステータとの隙間(エアギャップ)を、スロット開口部を閉塞する樹脂製の被覆層の厚さの分だけ余計に大きくしなければならなかった。このエアギャップはステータとロータ間の磁束が流れる部分であり、この距離が大きくなると磁束は減衰してモータ出力は減少するという問題がある。
【0004】
本発明は上記のような問題を解決するために提案されたもので、ロータとステータ間のエアギャップを必要以上に大きくすることなくスロットの開口部を閉塞し、磁束の減衰を防ぐことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ティースとその背面側にバックコアとをもち、ティースの周囲にコイルを巻装した分割コアと、この分割コアをバックコアの両側が互いに接するように円環状に配列して形成されるステータコアを備える回転電機において、前記分割コアのティースの先端の両側からそれぞれ円周方向に張り出すブリッジ部を設け、隣り合う分割コアのブリッジ部の対抗する先端面間でシール部材を挟持し、これらシール部材とブリッジ部とによりティース間に形成されるスロットのステータ内周側の開口部を閉塞してスロット内部に冷媒の流れる冷媒通路を形成する。
【0006】
【作用・効果】
本発明によれば、シール部材がステータの内周面よりロータ側の空間に張り出すことなくスロット開口部を閉塞することができるので、ロータとステータ間のエアギャップ過大による磁束の減衰を防ぐことができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0008】
図1に本実施形態の回転電機の全体構成を示す。この回転電機はケース1、ロータ2、ステータ3から構成され、モータやジェネレータとして機能するものであり、回転電機の発熱に対して冷却用オイルをオイル供給口14から供給し、ステータ3の内部を通過させることによりステータコイル3bを冷却し、オイル排出口16から排出することによって冷却を行う。
【0009】
ケース1は円筒板1aと、この円筒板1aの軸方向の両端を閉塞する側板1b、1cとで構成される。側板1bは中心部に設けられた軸受支持用のハウジング1dと、これと同心の環状溝23、24と、前記環状溝23、24の間に開口するオイル供給口14とを有し、円筒板1aの端面にボルト等(図示せず)で固定される。側板1cも同様にハウジング1dと、環状溝23a、24aと、オイル排出口16とを有し、円筒板1aの他端にボルト等(図示せず)で固定される。
【0010】
ロータ2は円柱形状のロータコア2aと、ロータコア2aの中心軸を貫通する回転軸2bとで構成され、回転軸2bの両端が軸受4を介して前記ハウジング1dに回転自由に支持されてケース1の内部に収容される。
【0011】
ステータ3は、円筒状に配列される分割したステータコア3aとステータコイル3bとで構成され、ケース1の円筒板1aの内側に圧入される。したがってステータ3はケース1に対して固定された状態となっている。
【0012】
図2にステータ3の詳細を示す。
【0013】
ステータコア3aは円筒板1aの内周に沿う形状のバックコア5と、そこから半径方向内側にむかって突出したティース6を備え、このティース6にステータコイル3bが集中巻きされる。隣り合うティース6の間にはスロット7が形成され、ティース6に巻装されたコイル3bはこのスロット7に収容された状態となる。
【0014】
なお、ステータコア3aを円周方向に分割可能な構造としたのは製造工程において、ティース6にステータコイル3bを集中巻きする工程を容易にするためである。ステータコイル3bを巻装し、円筒状に組み上げたステータ3を円筒板1aの内部に圧入する。この圧入によって、隣接する分割コアのバックコア5が互いに密接するので、磁気性能上は一体のステータコアを使用した場合と変わりがない。
【0015】
次に本発明の第一の実施形態である、スロット7の半径方向内周側の開口部の閉塞構造について説明する。
【0016】
ティース6の先端部側面6aのスロット7側には、円周方向の両側に向けて合成樹脂等でブリッジ部27を設け、これらブリッジ部27の先端面にゴムなどのシール部材28をそれぞれ溶着し、それぞれ隣り合うティース6のブリッジ部27先端のシール部材28を互いに当接、密着させる。
【0017】
バックコア5のスロット7側の側面にはバックコア絶縁層29を設け、その先端面にもシール部材30を溶着し、隣り合うシール部材30同士を当接、密着させる。
【0018】
また、ステータコイル3bを巻き回すティース5側面にはティース絶縁層31を設ける。これらブリッジ部27、バックコア絶縁層29、ティース絶縁層31は合成樹脂などによる成型加工で一体の部材として形成することもできる。このようにしてスロット7の半径方向内周側の開口部は閉塞し、この閉塞した空間を冷媒通路15とする。
【0019】
なお、この冷媒通路15はスロット7の一部であり、スロット7はもともと軸方向の両端部と半径方向内周側とが開口した溝状の空間であり、半径方向内周側のみが閉塞されて、軸方向は開口したままである。
【0020】
ステータ3の一方の端面から、側板1bまで二重の円筒部20、21が延びており、それぞれ側板1bに設けられた環状溝23、24にシール部材25、26を介して支持される。これにより、外側の円筒部20の内周面と内側の円筒部21の外周面とステータ3の端面と側板1bの側面とで環状の冷却液室11が形成される。
【0021】
なお、ステータ3の端面にはステータコア3aとステータコイル3bとの短絡を防止する端面絶縁層22が設けられているので、この端面絶縁層22の表面がステータ3の端面となる。また、側板1bには環状溝23、24の間にオイル供給口14が設けられているので、前記オイル供給口14と冷却液室11は連通している。
【0022】
ステータ3の他端についても同様に、外側の円筒部20aの内周面と内側の円筒部21aの外周面とステータ3の端面と側板1cの側面によって冷却液室13が形成され、環状溝23a、24aの間に設けられたオイル排出口16と冷却液室13が連通している。この両端開口部によって、冷媒通路15は冷却液室11、13と連通している。
【0023】
また、前記バックコア絶縁層29およびティース絶縁層31はステータコア3aとステータコイル3bとの短絡を防止するという本来の機能のほかに、電磁鋼板を多数枚積層した構造を有するステータコア3aの積層隙間から冷媒通路15内のオイルがロータ側に漏れ出すのを防止する働きも持つ。
【0024】
これまでに説明した構成のうち、円筒部20、21、20a、21a、端面絶縁層22、ブリッジ部27、バックコア絶縁層29、ティース絶縁層31は一体の部材であり、エポキシ樹脂やポリエステル樹脂などの非導電性材料を用いてモールド成型したものである。
【0025】
図3から5を用いて製造工程を説明すると、略T字形状の電磁鋼板を多数枚積層してステータコア3aの一部である分割コア3d(図3参照)を得た後この分割コア3dを金型にセットして樹脂モールド成形を施す。この樹脂モールド成形によってティース6は端面絶縁層22とティース絶縁層31とで完全に覆われた状態となる。また、ティース6先端の両側面にはブリッジ部27が形成され、このブリッジ部27を軸方向へ延長したような形状で内側円筒部21、21aの一部である庇部51が形成される。さらに、バックコア5の側面もバックコア絶縁層29で覆われる状態となり、このバックコア絶縁層29を軸方向へ延長したような形状で外側円筒部20、20aの一部である庇部50が形成される(図4参照)。
【0026】
その後、ブリッジ部27の先端面にシール部材28を溶着し、バックコア絶縁層29の先端面にシール部材30を溶着する(図5参照)。
【0027】
以上のように本実施形態では、シール部材28を隣り合うブリッジ部27の先端で挟持するので、ロータ2とステータ3の間のエアギャップを必要以上に大きくすることなくスロット7のステータ3内周面側の開口部40を閉塞することができる。
【0028】
前記シール部材28をブリッジ部27の先端に溶着することにより、分割コア3dを円環状に配列した時点で前記開口部40が閉塞されるので、組立工程を簡略化することができる。
【0029】
バックコア絶縁層29、ティース絶縁層31、ブリッジ部27を一体成型した場合には、電磁鋼板を多数枚積層した構造を有するステータコア3aの積層隙間から冷媒通路15内のオイルがロータ側に漏れ出すことを防止できる。
【0030】
円筒部20、21、20a、21aを樹脂モールド成型などにより分割コア3dと一体成型した場合には、前記積層隙間からの漏れ出しを防止することができるのに加えて、円筒部20、21、20a、21aとステータ3の間のシール構造および円筒部20、21、20a、21aをステータ3に組み付ける工程を省くことができる。
【0031】
第二の実施形態を図6に示す。
【0032】
基本的には前記の実施形態と同じであるが、円筒部20、21と側板1bおよび円筒部20a、21aと側板1cのシール構造が異なる。
【0033】
本実施形態では、側板1bに円筒部20、21の外周面と僅かに隙間を持つように壁面23b、24bを設け、円筒部20、21の外周面と環状段壁面23b、24bの隙間をシール部材32によって閉塞する。側板1c側についても同様に、円筒部20a、21aと環状段壁面23c、24cとの隙間がシール部材32によって閉塞される。
【0034】
前述のとおり、ステータコア3aは、分割コア3dを円環状に組み付けたものであり、シール部材28、30の反力によって円周方向外側に膨らもうとしている。円周方向外側に膨らむことにより、シール部材28、30にかかる圧力は低下し、シール性の低下につながる。しかし本実施形態では環状段壁面23b、24b、23d、24dによって円筒部材20、21、20a、21aが円周方向外側に膨らむのを拘束できる。
【0035】
以上により、本実施形態では環状段壁面23b、24b、23d、24dによって円筒部材20、21、20a、21aが円周方向外側に膨らむのを拘束できるので、シール部材28、30にかかる圧力の低下を防ぎ、シール性の低下を防止できる。また、分割コア3dの長手方向の寸法のばらつきによる側板1b、1cとのシール圧のばらつきが無くなるので、分割コア3dの積層厚み管理を緩和することができる。
【0036】
第三の実施形態について図7(A)(B)を用いて説明する。
【0037】
これは第二の実施形態の一部を改良したもので、図7に円筒部20の先端部分を拡大して示す。
【0038】
円筒部20は分割コア3dごとにモールド成形された庇部50を円環状に組み付けて形成される。この組み付けの際に、隣り合う庇部50の間にシール部材30を配置してシール性を確保している。
【0039】
本実施形態では、分割コア3dを組み上げる時に隣り合う分割ステータ3dに押されることによってかかる圧力によって、シール部材30がシール部材25または32と接触する面よりも突出するような量を塗布する。
【0040】
これにより、シール部材30の突出した部分とシール部材25または32とが当接することになり、環状溝23または環状段壁面23bと、円筒部20との間のシール性が向上する。特に環状段壁面23bと円筒部20の外周部でシールする場合には、環状段壁面23bから円筒部20にかかる力が増し、より効果的なシールが可能となる。
【0041】
第四の実施形態について図8を用いて説明する。
【0042】
図9、10は分割コア3dの当接部分の拡大図である。本実施形態において、隣り合うバックコア絶縁層29およびブリッジ部27の当接面29a、27aには、スロット内周側に向かって距離が大きくなるようにテーパをつける。これによりバックコア絶縁層29およびブリッジ部27の当接面29a、27a間に配置されるシール部材28、30は、スロット内部を冷却用オイルが流れることによってかかるスロット外周側向きの圧力により、テーパ状の当接面29a、27aの挟部に押しつけられることになり、シール性能の向上を図ることができる。
【0043】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施形態の構成図。
【図2】ステータコア詳細図。
【図3】分割コアを示した図。
【図4】樹脂モールド成形後の分割コアを示した図。
【図5】樹脂モールド成形後の分割コアにシール部材を塗布した図。
【図6】第二の実施形態の構成図。
【図7】(A)(B)は円筒部のシール構造を示した図。
【図8】第四の実施形態であるシール構造の詳細図。
【図9】分割コア当接部の拡大図。
【図10】分割コア当接部の拡大図。
【符号の説明】
1  ケース
1a 円筒板
1b、c 側板
1d ハウジング
2  ロータ
2a ロータコア
2b 回転軸
3  ステータ
3a ステータコア
3b ステータコイル
3d 分割コア
4  軸受
5  バックコア
6  ティース
7  スロット
11、13 冷却液室
14  オイル供給口
15  冷媒通路
16  オイル排出口
20、20a、21、21a 円筒部材
22  端面絶縁層
23、23a、24、24a 環状溝
23b、23c、24b、24c 側壁
25、25a、26、26a シール部材
27  ブリッジ部
28、30 シール部材
29  バックコア絶縁層
31  ティース絶縁層
32  シール部材
50、51  庇部

Claims (6)

  1. ティースとその背面側にバックコアとをもち、ティースの周囲にコイルを巻装した分割コアと、
    この分割コアをバックコアの両側が互いに接するように円環状に配列して形成されるステータコアを備える回転電機において、
    前記分割コアのティースの先端の両側からそれぞれ円周方向に張り出すブリッジ部を設け、
    隣り合う分割コアのブリッジ部の対抗する先端面間でシール部材を挟持し、
    これらシール部材とブリッジ部とによりティース間に形成されるスロットのステータ内周側の開口部を閉塞してスロット内部に冷媒の流れる冷媒通路を形成したことを特徴とする回転電機の冷却構造。
  2. 前記各ブリッジ部の先端にシール部材を溶着させ、対向するブリッジ部のシール部材を互いに密着させた請求項1に記載の回転電機の冷却構造。
  3. 前記分割コアに対して、ティースのバックコア側の内側面に形成されるバックコア内側絶縁層部と、ティースの両側面に形成されるティース側面絶縁層部と、ティースの先端両側面に形成される前記ブリッジ部とが、樹脂モールド成形により一体成形される請求項1または2に記載の回転電機の冷却構造。
  4. 前記分割コアのバックコア内側面と、ティース先端面に沿って、軸方向の両端からそれぞれ張り出す庇部を設け、分割コアを円環状に配列したときに、隣り合う分割コアの内外の庇部が互いに接合し、これら内外の庇部の間に環状の空間を形成し、この環状空間と前記スロット内部の冷媒通路とを接続するようにした請求項3に記載の回転電機の冷却構造。
  5. 分割コアに対して、前記庇部が樹脂モールド成形により一体成形される請求項4に記載の回転電機の冷却構造。
  6. 前記バックコア内側絶縁層部、ティース側面絶縁層部、およびブリッジ部と、前記庇部とが樹脂モールド成形により一体成形される請求項5に記載の回転電機の冷却構造。
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