JP2004040924A

JP2004040924A - 回転電機の冷却構造

Info

Publication number: JP2004040924A
Application number: JP2002195662A
Authority: JP
Inventors: Masaru Owada; 大和田　優; Noboru Hattori; 服部　昇; Masakazu Kobayashi; 小林　正和; Hirofumi Shimizu; 清水　宏文
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2004-02-05

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

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。
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。
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。
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。
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。
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。