JP2003070191A - 回転電機及びその製造方法 - Google Patents

回転電機及びその製造方法

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孝 恒吉
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真一郎 北田
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俊雄 菊池
Yutaro Kaneko
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    • H02K9/19Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
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    • HELECTRICITY
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    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】ステータのスロット内部の冷媒通路からの冷媒
の漏れを防止する。 【解決手段】ステータのスロット25の内部に冷媒通路
29を形成する。ステータ内周側に突起45A、45
B、45Cを設け、ステータ内周面に突起45A、45
B、45Cを設ける。これによって、突起と同じ厚さの
環状の樹脂層50を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は冷却機構をもった回
転電機及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】回転電機(モータ、または発電機、また
はモータ兼発電機)において、ステータを効率良く冷却
するために、ステータのスロット(ステータコイルが収
装される溝部)の内部を冷媒通路として冷媒(たとえば
冷却用オイル)を流し、発熱部位であるステータコイル
やステータを直接冷却できるようにしたものが特開平4
−364343号公報によって提案されている。
【0003】この特開平4−364343号公報の回転
電機では、ステータ内周側とスロット内部に金型を配置
し、ステータコアと金型によって画成された空間にエン
ジニアプラスチック材料を射出・充填して、これを硬化
させることでスロット開口部を閉塞し、内部に冷媒通路
を形成している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ステータコア
内周面を樹脂材料でモールドするには、ステータ内周に
これよりも僅かに小径な金型を配置し、その環状隙間に
樹脂を充填することになるが、樹脂の厚さを全周で均一
に管理することが難しく、ステータの内周で回転するロ
ータと干渉しないような薄い樹脂膜を形成するのが困難
であった。
【0005】また、ステータコアと樹脂材料の密着性が
悪いと、冷媒通路の水密性が悪化して冷媒が漏れ出るこ
とがある。
【0006】本発明はこのような問題を解決することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、ステータ
のスロット内部に冷媒通路を形成した回転電機におい
て、ステータ内周側に突起を設け、ステータ内周面に突
起と同じ厚さの環状の樹脂層を形成する回転電機。
【0008】第2の発明は、第1の発明において、前記
突起はステータを構成する複数の積層されるステータコ
アの内周側の一部に形成される。
【0009】第3の発明は、第2の発明において、前記
一部のステータコアにはその内周側の両端に同一高さの
突起が設けられ、残りのステータコアにはその内周側の
中央に前記突起と同一高さの突起が設けられ、これらが
組み合わされてステータを構成する。
【0010】第4の発明は、第1または第2の発明にお
いて、前記突起はステータコアの打ち抜き型加工により
ステータコアと一体的に形成される。
【0011】第5の発明は、ステータのスロット内部に
冷媒通路を形成した回転電機において、ステータ内周側
に突起を設け、ステータ内周に前記突起と接触させた状
態で筒状金型を配置し、筒状金型とステータ内周との環
状間隙に樹脂を充填して均一厚さの環状の樹脂層を形成
する回転電機の製造方法。
【0012】
【発明の作用および効果】第1、第5の発明において、
ステータの内周面には突起と同じ厚さをもつ樹脂層で被
覆されるので、ステータ内周側への冷却液の漏れ出しが
確実に阻止でき、また樹脂層はステータ内周に沿って均
一な厚さとなり、ステータ内周で回転するロータとの干
渉を確実に防止できる。
【0013】第2、第3の発明では、ステータを構成す
るステータコアに突起を設けることにより、各ステータ
コアと樹脂層の密着度が高まり、冷却液のシール性が良
好となり、また、突起の位置を異ならせることで、ステ
ータ内周面の全域において樹脂層との接合性が改善でき
る。
【0014】第4の発明では、ステータコアの打ち抜き
成型時に、同時に突起を形成することで、その製造が簡
単かつ低コストに行える。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、添付図面にしたがって本発
明の実施の形態を説明する。
【0016】図1、図2に回転電機(モータ、または発
電機、またはモータ兼発電機)の全体構成を示す。
【0017】図1において、回転電機のケース1は、円
筒板1Aと、この円筒板1Aの軸方向両端の開口を閉塞
する側板1B、1Cからなる。
【0018】ケース1内には、円柱形のロータ2が収容
される。ロータ2は、その回転軸2Aの両端がそれぞれ
ベアリング3を介して側板1B、1C支持され、回転軸
2Aを中心に回転自在となっている。
【0019】円筒板1Aの内周面には、円筒形のステー
タ5が、ロータ2の外周を取り囲むように配置される。
ステータ5の内周面とロータ2の外周面との間には、所
定の間隙が設けられている。
【0020】ステータ5の軸方向の両端とケース1の内
側との間には、環状空間からなる冷却ジャケット10、
11が形成される。冷却ジャケット10には円筒板1A
を貫通するオイル供給口16を介して、冷却用オイルが
供給される。この冷却オイルは、ステータ5内に形成さ
れた冷媒通路29(図2参照)を流通して、反対側の冷
却ジャケット11へ導かれる。この冷却オイルは、冷却
ジャケット11に形成されて円筒板1Aを貫通するオイ
ル排出口17から外部へ排出され、この間にステータ5
の冷却を行う。
【0021】図2に示すように、ステータ5は、ステー
タコア20と、このステータコア20の周囲に巻装され
るコイル30とから構成される。
【0022】スタータコア20は、所定個数(本実施の
形態では12個)の分割コア21を、円環状に連ねて構
成される(分割コア構造)。各分割コア21は、略T字
型の電磁鋼板を、ロータ2の回転軸2Aの軸方向(図2
の紙面に垂直方向)に所定枚数積層して形成される。
【0023】分割コア21は、ケース1の円筒板1Aの
内周面に沿うリング状のバックコア部22と、このバッ
クコア部22からステータコア20の内周側半径方向に
突出するティース部23とを備える。
【0024】隣接するティース部23の間の凹部(溝
部)は、スロット25となる。コイル30は、各ティー
ス部23に集中巻きされることにより、スロット25内
部に収容された状態となっている。
【0025】このスロット25を前記冷却ジャケット1
0からの冷却用のオイルを通す冷媒通路29とするため
に、後で詳しく述べるが、スロット25のロータ2の外
周に面した開口を塞ぐべく、ステータ内周面に一定の厚
さの薄い樹脂層50が形成される。
【0026】また、前記冷却ジャケット10と11を形
成するために、ステータ5の両端からその内周面の延長
上に樹脂形成された円筒部14が設けられ、この円筒部
14はケース1の側板1B、1Cまで達して、ケース1
の円筒板1Aの内周とステータ5の両端との間に、環状
の空間を区画形成している。
【0027】次に、前記樹脂層50、円筒部14を形成
するため樹脂加工について、図3から図9を参照して詳
しく説明する。
【0028】図3に示すように、ステータコア20を構
成する分割コア21のティース部23の先端付近の両側
には、それぞれ軸方向に延びる一対の突条部28Aと2
8Bが設けられ、この間に後述するプレート40が装着
される(図7参照)。
【0029】また、分割コア21のティース部23の下
面(すなわち、ステータ内周面側)には、一方のコア2
1Aには、図3(A)に示すように、下面両側に突起4
5Aと45Bが設けられ、他方のコア21Bには、図3
(B)に示すように、下面の中央に突起45Cが設けら
れる。各突起45A〜45Cの高さは同一に設定され、
これら突起45A〜45Cにより、後述するように、ス
テータ内周に配置される金型61(図8参照)と、ステ
ータ内周との距離を全周的に一定に維持することを可能
としている。
【0030】これら突起45A〜45Cは、ステータコ
ア20(分割コア21)を打ち抜き型加工時にこれと一
体に形成することで、簡単に製造することが可能とな
る。
【0031】ここで、分割コア21は軸方向に積層され
るが、同一形状のもの、例えば両側に突起45A、45
Bがあるものを連続して複数枚積層したら、次に中央に
突起45Cがあるものを同一数だけ連続して積層すると
いうように構成し、図5(C)にも示すように、各突起
が軸方向にそれぞれ一定の長さをもつようにする。
【0032】次に、図4に示すように、ティース部23
と同幅をもつように形成したエンドプレート31が、図
5(B)に示すように、ステータ5の軸方向の両端に密
着して配置される。そして、コイル30はこのエンドプ
レート31の外側からステータコア20に巻き回され
る。これにより、エンドプレート31は積層された電磁
鋼板よりなるステータコア20と一体的に結合される。
【0033】図6、図7に示すように、このようにして
コイル30を巻装したステータコア20の各ティース部
23の両側には、プレート40を装着してスロット25
の開口部27を閉塞する。これによりスロット25の内
部に冷却液が通過する冷媒通路29が区画形成される。
【0034】次いで樹脂成型のために、図8のように、
ステータ5の内周側に対して、前記突起45A、45
B、45Cと密着するように、円柱状の内金型61を貫
通配置する。このとき、内金型61は突起45A、45
B、45Cにより位置決めされるので、各ステータコア
20に対して全周的に等しい均一な間隔を維持すること
になる。
【0035】またステータ5の両端には内金型61の外
側に位置して円筒型の外金型62を配置し、これら金型
61と62の間に所定の間隙をもたせて環状空間Aを区
画形成する。また、同時に、ステータコア20の各スロ
ット25に配置した前記プレート40が円筒型の外金型
62と、軸方向から見て、完全に重なるように設定し、
プレート40と内金型61との間に区画形成される軸方
向に延びる環状空間Bを、外金型62の内側の前記環状
空間Aとのみ連通するようにさせる。
【0036】このように金型61と62をセットした状
態で、この金型空間に樹脂材料を充填することにより、
図9に示すように、ステータ5の両端に円筒部14が、
またステータ内周面には均一な厚さの膜層をもつ樹脂層
50が、互いに一体化した状態で樹脂成型により形成さ
れる。
【0037】なお、ステータコア20の両端面に配置し
たエンドプレート31と円筒部14の接合面の密着性を
高めるため、エンドプレート31は少なくともステータ
コア20を構成する電磁鋼板よりも樹脂材料との密着性
が良い非導電性の部材で構成される。
【0038】このようにして、ステータコア20の内周
には全周にわたり薄膜状の樹脂層50を形成したので、
冷媒通路29に冷却液を流するときに、積層されたステ
ータコア20の隙間を通してステータ内周側に冷却液が
漏れ出るのを確実に阻止することができる。
【0039】樹脂層50を形成するにあたり、ステータ
コア20の内周に設けた突起45A、45B、45Cに
より内金型60を同心的に配置することが容易に実現
し、このためステータ内周に配置されるロータ2が回転
したときに、樹脂層50と干渉することを確実に防止で
きる。また、形状公差により、ステータ5の内周と内金
型60の外周とが完全に同心とならない場合でも、ステ
ータコア20の内周面に内金型60が直接的に接触する
のを、突起45A、45B、45Cにより阻止するの
で、ステータコア20の内周の樹脂層50には、全周的
に必要最小限の厚さを必ず確保することができる。
【0040】また、これらの突起45A、45B、45
Cにより、樹脂層50とステータコア20との接合面の
密着性も高まり、振動などによる接合面の剥離などが生
じることも無く、その耐久性や信頼性が向上する。
【0041】この場合とくに、ステータ5は、突起45
A、45Bをもつ分割コア21と、これとは異なった位
置に突起45Cをもつ分割コア21とを組合せて積層す
ることにより、樹脂層50に対して全体的には突起45
A、45B、45Cの位置が互いに分散し、より均等な
間隔で配置されるので、接合面における全体的な結合性
がより一層良好になる。
【0042】なお、これら樹脂層50は電磁気的な影響
を及ぼすもので無いので、ステータ5の性能が低下する
こともない。
【0043】本発明は上記した実施の形態に限定される
ものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の技術
的思想の範囲内において、さまざまな変更が可能である
ことは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における回転電機を示す断
面図である。
【図2】同じく図1のA−A断面を示す断面図である。
【図3】(A)(B)はそれぞれ異なるステータコアを
示す正面図である。
【図4】エンドプレートの正面図である。
【図5】ステータコアに巻線を施した状態を示すもの
で、(A)は正面図、(B)は側面図、(C)は底面図
である。
【図6】同じくステータコアをケースに装着した状態を
示す一部の断面図である。
【図7】同じくステータコアにプレートを装着した状態
を示す一部の断面図である。
【図8】同じくステータコアに金型をセットした状態を
示すもので、(A)は正面図、(B)は側面図である。
【図9】同じく樹脂成型後のステータコアの状態を示す
もので、(A)は正面図、(B)は側面図である。
【符号の説明】
1 ケース、 1A 円筒板 1B 側板 1C 側板 5 ステータ 14 円筒部 10 冷却ジャケット 11 冷却ジャケット 20 ステータコア 21 分割コア 22 バックコア部 23 ティース部 25 スロット 29 冷媒通路 30 コイル 31 エンドプレート 45A、45B、45C 突起 50 樹脂層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02K 15/02 H02K 15/02 D E // H02K 1/16 1/16 A (72)発明者 菊池 俊雄 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 金子 雄太郎 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 Fターム(参考) 5H002 AA06 AB04 AB06 AC06 AC07 AD02 AD04 AD06 AE06 AE08 5H604 BB01 BB14 CC05 DA13 5H609 PP02 PP06 QQ08 QQ12 QQ17 QQ18 RR37 RR42 RR75 5H615 AA01 BB14 PP01 PP06 RR01 SS03 SS05 SS44

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ステータのスロット内部に冷媒通路を形成
    した回転電機において、 ステータ内周側に突起を設け、 ステータ内周面に突起と同じ厚さの環状の樹脂層を形成
    したことを特徴とする回転電機。
  2. 【請求項2】前記突起はステータを構成する複数の積層
    されるステータコアの内周側の一部に形成される請求項
    1に記載の回転電機。
  3. 【請求項3】前記一部のステータコアにはその内周側の
    両端に同一高さの突起が設けられ、残りのステータコア
    にはその内周側の中央に前記突起と同一高さの突起が設
    けられ、これらが組み合わされてステータを構成する請
    求項2に記載の回転電機。
  4. 【請求項4】前記突起はステータコアの打ち抜き型加工
    によりステータコアと一体的に形成される請求項1また
    は2に記載の回転電機。
  5. 【請求項5】ステータのスロット内部に冷媒通路を形成
    した回転電機において、 ステータ内周側に突起を設け、 ステータ内周に前記突起と接触させた状態で筒状金型を
    配置し、 筒状金型とステータ内周との環状間隙に樹脂を充填して
    均一厚さの環状の樹脂層を形成することを特徴とする回
    転電機の製造方法。
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