JP6914904B2

JP6914904B2 - 回転電機のステータユニット

Info

Publication number: JP6914904B2
Application number: JP2018211722A
Authority: JP
Inventors: 浩貴横田; 学櫻田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2021-08-04
Anticipated expiration: 2038-11-09
Also published as: US20200153292A1; JP2020078215A; CN111181268A; CN111181268B; US11374445B2

Description

本発明は、回転電機のステータユニットに関する。

従来から、電気自動車やハイブリッド自動車等の回転電機を動力源として備えた車両が開発されている。近年では、駆動用の回転電機が高出力化しており、ステータコイルの温度上昇に伴って回転電機の性能が劣化するため、ステータコイルを冷却するなどの対策が検討されている。

特許文献１には、コイルエンド部の上方に、滴下孔を有する冷媒ガイド部が配置された回転電機のステータユニットが記載されている。

特開２０１１−１５５８１１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の回転電機のステータユニットでは、冷媒ガイド部をステータコアに固定するボルトが必要となるため、部品点数が増加してしまう、という課題があった。また、ステータコアの端面に冷媒ガイド部をボルトで固定するため、ボルトが貫通する突条部の分だけステータコアが径方向に大型化してしまう、という課題があった。

本発明は、部品点数を削減でき、小型化可能な回転電機のステータユニットを提供する。

本発明は、
周方向に所定の間隔で複数のスロットが形成されたステータコアと、
前記スロットに挿通され、前記ステータコアの少なくとも一方の端面から突出するコイルエンド部を有するステータコイルと、を備えるステータと、
前記ステータコアの外周面を取り囲むように配置され、前記ステータを支持するステータホルダと、
前記コイルエンド部の上方に配置され、前記コイルエンド部の外周に沿って形成されるとともに底面に複数の滴下孔を有し、前記コイルエンド部に第１冷媒である冷却油を供給する冷媒ガイド部と、を備える回転電機のステータユニットであって、
前記冷媒ガイド部は、前記ステータホルダの端面から前記コイルエンド部の上方へと突出し、前記ステータホルダと一体成形され、
前記ステータホルダの外周面には、前記第１冷媒とは異なる第２冷媒である冷却水が流れる冷媒流路が形成され、
前記第１冷媒と前記第２冷媒とは、一体成形された前記ステータホルダと前記冷媒ガイド部とを介して熱交換され、
前記コイルエンド部には、前記冷媒ガイド部内を前記外周に沿って流通して前記熱交換された前記第１冷媒が前記複数の滴下孔から供給される。

本発明によれば、冷媒ガイド部とステータホルダとが一体成形されるので、ステータホルダと冷媒ガイド部を固定する固定部材が不要となり、部品点数を削減できる。また、冷媒ガイド部を固定する固定部をステータホルダの端面に設ける必要がないので、ステータユニットを径方向に小型化できる。

本発明の一実施形態における回転電機のステータユニットの斜視図である。図１の回転電機のステータユニットをハウジングに固定した状態におけるＡ−Ａ断面図である。

以下、本発明の回転電機のステータユニットの一実施形態を、添付図面に基づいて説明する。

［ステータユニットの構成］
図１に示すように、本実施形態に係る回転電機のステータユニット１０は、ステータ２０と、ステータホルダ５０と、冷媒ガイド部６０と、を備える。ステータ２０の内側には、不図示のロータが回転自在に配置されている。

なお、以下の説明では、「軸方向」、「周方向」、「径方向」は、ステータ２０（回転電機）の軸心を基準として定義している。また、「上方」「下方」は、ステータユニット１０の使用状態における鉛直方向を基準として定義している。図面には、ステータユニット１０の上方をＵ、下方をＤ、として示す。

ステータ２０は、略円筒形状を有し、軸方向に貫通する複数のスロット３１が周方向に沿って所定の間隔で形成されたステータコア３０と、スロット３１に挿通された複数相（例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のステータコイル４０と、を備える。ステータコイル４０は、ステータコア３０の軸方向両側の端面から突出した第１コイルエンド部４１及び第２コイルエンド部４２と、を有する。

ステータホルダ５０は、ステータコア３０の外周面を取り囲むように配置され、ステータ２０を支持する略円筒形状を有する。ステータホルダ５０は、略円環形状を有し軸方向の両側に位置する第１端面５０ａ及び第２端面５０ｂと、略円筒面形状を有する外周面５０ｃ及び内周面５０ｄと、を有する。ステータホルダ５０の外周面５０ｃには、径方向外側に突出する凸壁５１が設けられている。凸壁５１は、第１端面５０ａ側から第２端面５０ｂ側に向かって所定間隔で複数周回する螺旋形状を有する。

図１及び図２に示すように、ステータホルダ５０の外周面５０ｃを取り囲むように、ハウジング７０が設けられている。ステータホルダ５０の外周面５０ｃとハウジング７０との間の空間には、螺旋状に延びる凸壁５１によって仕切られた、冷媒流路５２が形成されている。ステータホルダ５０の外周面５０ｃの第１端面５０ａ側及び第２端面５０ｂ側には、ステータホルダ５０の外周面５０ｃと、ハウジング７０との間を封止する一対のシール部材８０が設けられている。したがって、冷媒流路５２は、一対のシール部材８０によって封止されている。

ステータホルダ５０の第２端面５０ｂには、外周面５０ｃから径方向外側に突出し、軸方向に貫通する挿通孔５３が形成された複数の締結部５４が設けられている。挿通孔５３には、締結部材５５が挿通されており、締結部材５５がハウジング７０に螺合されることにより、ステータユニット１０が、ハウジング７０に固定されている。

冷媒ガイド部６０は、ステータホルダ５０の第１端面５０ａから軸方向に、ステータコイル４０の第１コイルエンド部４１の上方へと突出している。冷媒ガイド部６０は、ステータホルダ５０の第１端面５０ａ及びステータコイル４０の第１コイルエンド部４１の外周に沿って形成された略円弧形状を有する。冷媒ガイド部６０は、周方向に沿って後述の第１冷媒Ｒ１が貯留可能に窪んだ形状の底面６０ａを有する。冷媒ガイド部６０は、底面６０ａに、周方向に沿って所定の間隔で形成された径方向に貫通する滴下孔６１を有している。なお、本実施形態では、滴下孔６１は、丸穴としたが、矩形状のスリット孔としてもよく、任意の形状とすることができる。

ステータホルダ５０及び冷媒ガイド部６０は、金属部材で一体成形されている。これにより、ステータホルダ５０と冷媒ガイド部６０とを固定する固定部材が不要となり、部品点数を削減できる。また、冷媒ガイド部６０を固定する固定部をステータホルダ５０の第１端面５０ａに設ける必要がないので、第１端面５０ａの径方向の厚みを小さくすることができ、ステータホルダ５０を径方向に小型化できる。

［ステータの冷却］
ステータユニット１０の上方には、冷媒ガイド部６０に第１冷媒Ｒ１を供給するための第１冷媒供給部９０が設けられている。第１冷媒供給部９０は、例えば、ハウジング７０から軸方向に突出し、冷媒ガイド部６０の上方に配置された管状の部材である。また、第１冷媒Ｒ１は、例えば、ＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）である。第１冷媒Ｒ１は、第１冷媒供給部９０から下方に吐出されることにより冷媒ガイド部６０に供給され、冷媒ガイド部６０に貯留する。冷媒ガイド部６０に貯留した第１冷媒Ｒ１は、冷媒ガイド部６０の底面６０ａに設けられた滴下孔６１からステータコイル４０の第１コイルエンド部４１に滴下し、ステータコイル４０を冷却する。

このように、冷媒ガイド部６０は、底面６０ａに複数の滴下孔６１を有し、滴下孔６１から第１冷媒Ｒ１が滴下されることにより、第１コイルエンド部４１に第１冷媒Ｒ１を供給するので、シンプルな構造で第１コイルエンド部４１に第１冷媒Ｒ１を供給することができる。さらに、冷媒ガイド部６０は、ステータコイル４０の第１コイルエンド部４１の外周に沿って形成された略円弧形状を有しているので、冷媒ガイド部６０と第１コイルエンド部４１との距離を短くすることができ、確実に第１冷媒Ｒ１を第１コイルエンド部４１に供給することができる。

また、螺旋状の冷媒流路５２には、不図示の第２冷媒供給装置から、第１端面５０ａ側または第２端面５０ｂ側に、第１冷媒Ｒ１とは異なる第２冷媒Ｒ２が供給される。第２冷媒Ｒ２は、例えば、水である。冷媒流路５２の第１端面５０ａ側または第２端面５０ｂ側に供給された第２冷媒Ｒ２は、螺旋状の冷媒流路５２を通って、ステータホルダ５０を介してステータコア３０を冷却し、第２冷媒が供給された側とは反対側の冷媒流路５２の第２端面５０ｂ側または第１端面５０ａ側から排出される。

ここで、ステータホルダ５０及び冷媒ガイド部６０は、熱伝導率の高い金属部材によって一体成形されているので、ステータホルダ５０及び冷媒ガイド部６０を介して、ステータホルダ５０の外周面５０ｃに形成された冷媒流路５２を流れる第２冷媒Ｒ２と、冷媒ガイド部６０に貯留した第１冷媒Ｒ１との熱交換が促進される。

本実施形態では、第２冷媒Ｒ２の温度は、第１冷媒Ｒ１の温度よりも低くなっている。したがって、第２冷媒Ｒ２によってステータホルダ５０が冷却され、ステータホルダ５０が冷却されることで冷媒ガイド部６０が冷却され、冷媒ガイド部６０が冷却されることで第１冷媒Ｒ１が冷却される。これにより、冷却された第１冷媒Ｒ１をステータコイル４０の第１コイルエンド部４１に供給することができ、効果的にステータコイル４０を冷却できる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

例えば、本実施形態では、凸壁５１は、第１端面５０ａ側から第２端面５０ｂ側に向かって所定間隔で複数周回する螺旋形状を有するものとしたが、例えば、第１端面５０ａ側及び第２端面５０ｂ側から交互に軸方向に略直線状に延びる形状を有するものとしてもよい。このようにすると、ステータホルダ５０の外周面５０ｃに沿って、第１端面５０ａ側から第２端面５０ｂ側及び第２端面５０ｂ側から第１端面５０ａ側へと互い違いに冷媒が流れる冷媒流路５２が形成される。

また、本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。

（１）周方向に所定の間隔で複数のスロット（スロット３１）が形成されたステータコア（ステータコア３０）と、
前記スロットに挿通され、前記ステータコアの少なくとも一方の端面から突出するコイルエンド部（第１コイルエンド部４１）を有するステータコイル（ステータコイル４０）と、を備えるステータ（ステータ２０）と、
前記ステータコアの外周面を取り囲むように配置され、前記ステータを支持するステータホルダ（ステータホルダ５０）と、
前記コイルエンド部の上方に配置され、前記コイルエンド部に第１冷媒（第１冷媒Ｒ１）を供給する冷媒ガイド部（冷媒ガイド部６０）と、を備える回転電機のステータユニット（ステータユニット１０）であって、
前記冷媒ガイド部は、前記ステータホルダの端面（第１端面５０ａ）から前記コイルエンド部の上方へと突出し、前記ステータホルダと一体成形される、回転電機のステータユニット。

（１）によれば、冷媒ガイド部とステータホルダとが一体成形されるので、ステータホルダと冷媒ガイド部とを固定する固定部材が不要となり、部品点数を削減できる。また、冷媒ガイド部を固定する固定部をステータホルダの端面に設ける必要がないので、ステータユニットを径方向に小型化できる。

（２）（１）に記載の回転電機のステータユニットであって、
前記ステータホルダ及び前記冷媒ガイド部は、金属部材で一体成形され、
前記ステータホルダの外周面（外周面５０ｃ）には、前記第１冷媒とは異なる第２冷媒（第２冷媒Ｒ２）が流れる冷媒流路（冷媒流路５２）が形成される、回転電機のステータユニット。

（２）によれば、ステータホルダ及び冷媒ガイド部は、熱伝導率の高い金属部材によって一体成形されるので、ステータホルダの外周面に形成された冷媒流路を流れる第２冷媒と冷媒ガイド部を流れる第１冷媒との熱交換が促進される。

（３）（２）に記載の回転電機のステータユニットであって、
前記第２冷媒の温度は、前記第１冷媒の温度よりも低い、回転電機のステータユニット。

（３）によれば、第２冷媒の温度は、第１冷媒の温度よりも低いので、第２冷媒によってステータホルダを介して冷媒ガイド部が冷却され、第１冷媒を冷却することができる。これにより、冷却された第１冷媒をコイルエンド部に供給でき、効果的にステータコイルを冷却できる。

（４）（１）〜（３）のいずれかに記載の回転電機のステータユニットであって、
前記冷媒ガイド部は、前記コイルエンド部の外周に沿って形成される、回転電機のステータユニット。

（４）によれば、冷媒ガイド部は、コイルエンド部の外周に沿って形成されるので、冷媒ガイド部とコイルエンド部との距離を短くすることができ、確実に第１冷媒をコイルエンド部に供給することができる。

（５）（１）〜（４）のいずれかに記載の回転電機のステータユニットであって、
前記冷媒ガイド部は、底面（底面６０ａ）に複数の滴下孔（滴下孔６１）を有し、該滴下孔から前記第１冷媒が滴下されることにより、前記コイルエンド部に前記第１冷媒を供給する、回転電機のステータユニット。

（５）によれば、冷媒ガイド部は、底面に複数の滴下孔を有し、該滴下孔から第１冷媒が滴下されることにより、コイルエンド部に第１冷媒を供給するので、シンプルな構造でコイルエンド部に第１冷媒を供給することができる。

１０ステータユニット
２０ステータ
３０ステータコア
３１スロット
４０ステータコイル
４１第１コイルエンド部（コイルエンド部）
５０ステータホルダ
５０ａ第１端面（端面）
５０ｃ外周面
５２冷媒流路
６０冷媒ガイド部
６０ａ底面
６１滴下孔
Ｒ１第１冷媒
Ｒ２第２冷媒

Claims

周方向に所定の間隔で複数のスロットが形成されたステータコアと、
前記スロットに挿通され、前記ステータコアの少なくとも一方の端面から突出するコイルエンド部を有するステータコイルと、を備えるステータと、
前記ステータコアの外周面を取り囲むように配置され、前記ステータを支持するステータホルダと、
前記コイルエンド部の上方に配置され、前記コイルエンド部の外周に沿って形成されるとともに底面に複数の滴下孔を有し、前記コイルエンド部に第１冷媒である冷却油を供給する冷媒ガイド部と、を備える回転電機のステータユニットであって、
前記冷媒ガイド部は、前記ステータホルダの端面から前記コイルエンド部の上方へと突出し、前記ステータホルダと一体成形され、
前記ステータホルダの外周面には、前記第１冷媒とは異なる第２冷媒である冷却水が流れる冷媒流路が形成され、
前記第１冷媒と前記第２冷媒とは、一体成形された前記ステータホルダと前記冷媒ガイド部とを介して熱交換され、
前記コイルエンド部には、前記冷媒ガイド部内を前記外周に沿って流通して前記熱交換された前記第１冷媒が前記複数の滴下孔から供給される、回転電機のステータユニット。
請求項１に記載の回転電機のステータユニットであって、
前記ステータホルダ及び前記冷媒ガイド部は、金属部材で一体成形される、回転電機のステータユニット。
請求項２に記載の回転電機のステータユニットであって、
前記第２冷媒の温度は、前記第１冷媒の温度よりも低い、回転電機のステータユニット。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転電機のステータユニットであって、
前記ステータホルダの前記外周面の前記冷媒流路が形成されている領域である冷媒流路形成領域の軸方向の長さは、前記冷媒ガイド部の軸方向長さよりも長い、回転電機のステータユニット。