JP2006311671A - 回転電機のステータ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機の性能や強度を犠牲にすることなく、ステータの冷却性能を向上させることができる回転電機のステータ構造を提供する。
【解決手段】円周状に配置され、その外周にコイル２が巻かれたステータコア３からなるステータ１と、ステータと回転軸方向に対向して設けられたロータと、ステータ及びロータを収納するモータケース４と、を備えるアキシャルギャップ型の回転電機のステータ構造において、ステータ内周側にモータケースと一体の壁５を設けた。これにより、ステータの熱抵抗が低減し、冷却性能が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、円周状に配置され、その外周にコイルが巻かれたステータコアからなるステータと、ステータと回転軸方向に対向して設けられたロータと、ステータ及びロータを収納するモータケースと、を備えるアキシャルギャップ型の回転電機のステータ構造に関するものである。

従来、円周状に配置され、その外周にコイルが巻かれたステータコアからなるステータと、ステータと回転軸方向に対向して設けられたロータと、ステータ及びロータを収納するモータケースと、を備えるアキシャルギャップ型の回転電機は、種々の構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平３−１５２５５号公報

図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ上述した従来のアキシャルギャップ型回転電機の一例の構成を示す縦断面図及びそのステータ平面図である。図２（ａ）、（ｂ）に示す例において、アキシャルギャップ型回転電機は、円周状に配置され、その外周にコイル５１が巻かれたステータコア５２からなるステータ５３と、ステータ５３と回転軸５４の方向に対向して設けられたロータ５５と、ステータ５３及びロータ５５を収納する２分割に構成されたモータケース５６と、を備えている。なお、５７はロータ５５に設けられた永久磁石、５８は回転軸５４をモータケース５６の回転自在に固定するためのベアリングである。

上述した従来のアキシャルギャップ型回転電機では、ステータ５３の内周側は例えば樹脂で充填されているだけであるため、コイル５１とモータケース５６との距離が遠く、発熱量の多いコイル５１の冷却が不十分となる問題があった。

本発明の目的は上述した問題点を解消して、回転電機の性能や強度を犠牲にすることなく、ステータの冷却性能を向上させることができる回転電機のステータ構造を提供しようとするものである。

本発明の回転電機のステータ構造は、円周状に配置され、その外周にコイルが巻かれたステータコアからなるステータと、ステータと回転軸方向に対向して設けられたロータと、ステータ及びロータを収納するモータケースと、を備えるアキシャルギャップ型の回転電機のステータ構造において、ステータ内周側にモータケースと一体の壁を設けたことを特徴とするものである。

本発明では、内周側のコイル近傍に壁を配することで、発熱体であるコイルの近傍にモータケースと一体の壁が存在することとなるため、熱抵抗が低減し冷却性能を向上させたステータ構造を得ることができる。また、この壁は回転電機の性能や強度を犠牲にすることもない。

なお、本発明の回転電機のステータ構造の好適例として、ステータ内外周の少なくとも一方にバスバーが配されたステータであって、ステータコアとバスバーとの間に壁を設けることができる。このように構成することで、コイルとバスバーとを同時に冷却することができる。なお、バスバーが内周側に存在する場合は、上述した壁を共用することができ、バスバーが外周側に存在する場合は、上述した壁に加えて外周側のバスバーとステータコアとの間に別の壁を設けることとなる。

また、本発明の回転電機のステータ構造の好適例として、コイルとバスバーとの間の壁に、コイルとバスバーとを接続するマグネットワイヤを固定することができる。このように構成することで、ステータを樹脂モールドにより一体成型する際、樹脂成形時のマグネットワイヤの変形や移動を防止することができる。

さらに、本発明の回転電機のステータ構造の好適例として、マグネットワイヤを固定するにあたり、コイルとバスバーとの間の壁にスリットを設け、マグネットワイヤをそのスリットに挿入して固定することができる。このように構成することで、ステータワイヤの樹脂モールド時の位置規制をさらに確実にすることができ、樹脂成型時のマグネットワイヤの変形や移動を防止をさらに効果的に実施することができる。

さらにまた、本発明の回転電機のステータ構造の好適例として、壁に設けられたスリットに、絶縁材料で形成されたマグネットワイヤ固定具を配することができる。このように構成することで、壁とマグネットワイヤとの間の絶縁をより確実にすることができる。

また、本発明の回転電機のステータ構造の好適例として、壁に貫通穴を設けることができる。このように構成することで、樹脂成型時、樹脂の流動性を上げ、樹脂の充填を確実に行うことができる。

さらに、本発明の回転電機のステータ構造の好適例として、モータケース及び壁の円筒部の少なくとも一方に複数の凹部を設けることができる。このように構成することで、ステータ軸方向力の強度が向上する。

さらにまた、本発明の回転電機のステータ構造の好適例として、モータケース及び壁の少なくとも一方に冷媒路を設けることができる。このように構成することで、冷却性能をさらに向上させることができる。

以下に、この発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の回転電機のステータ構造の一例を説明するための図である。図１に示す例では、アキシャルギャップ型の回転電機を構成するステータの構造のみを示しており、このステータに対向して図示しないロータを配置してアキシャルギャップ型の回転電機を構成している。

図１に示す例において、ステータ１は、その外周にコイル２が巻かれたステータコア３を、モータケース４上で円周状に複数個等間隔で配置して構成されている。図１に示す例にいて、本発明に係る回転電機のステータ構造の特徴は、ステータ１の内周側に、より具体的には、ステータコア３のコイル２の内周側に、モータケース４と一体の円筒形状の壁５を設けた点である。上述したように壁５を設けることで、コイル２の熱を壁５を介してモータケース４に逃がすことができる。そのため、ステータ構造における熱抵抗が低減し、ステータ１の冷却性能を向上させることができる。

また、図１に示す例では、ステータ１の内周側に、より具体的には、ステータコア３のコイル２の内周側に、各コイル２の外部への配線をまとめたバスバー１１を配置している。そして、ステータコア３のコイル２とバスバー１１との間に、上述したモータケース４と一体の壁５を設けている。このように構成することで、壁５は、コイル２の熱をモータケース４に逃がすだけでなく、バスバー１１の熱をもモータケース４に逃がすことができ、コイル２とバスバー１１とを同時に冷却することができる。なお、バスバー１１がステータコア３のコイル２の外周側に配置されている場合は、ステータ１の内周側に設けた壁５とは別に、コイル２と外周側のバスバーとの間にモータケース４と一体の円筒形状の壁を設けることで、上述した構成をとることができる。

さらに、図１に示す例では、コイル２とバスバー１１との間の壁５に、コイル２とバスバー１１とを接続するマグネットワイヤ１２を固定している。具体的には、壁５の頂部にスリット１３を設け、さらに、そのスリット１３に絶縁材料で形成されたマグネットワイヤ固定具１４を配置し、マグネットワイヤ１２をそのスリット１３のマグネットワイヤ固定具１４に挿入してマグネットワイヤ１２を固定している。なお、マグネットワイヤ固定具１４は使用しなくてもよい。このように構成することで、ステータ構造全体を樹脂モールドする樹脂成型時における、マグネットワイヤ１２の変形や移動を防止することができる。また、必要に応じて図１に示すようにマグネットワイヤ固定具１４を用いた場合は、壁５とマグネットワイヤ１２との間の絶縁をより確実にすることができる。

さらにまた、図１に示す例では、モータケース４の外周円筒部の内周側及び壁５のコイル２と対向する外周側に、円周状の溝１５、１６を設けている。なお、外周側にバスバーが配置される場合は、壁５と壁５とは別に外周側のバスバーとコイル２との間に設けられた壁とに、溝１５、１６を設けることで、上述した構成をとることができる。このように構成することで、樹脂成型時に樹脂が円周状の溝１５、１６に入り込み、ステータ軸方向力の強度が向上する。ステータコアはバックヨーク２０に嵌合された状態でケース内面に接着材等で接着されるが、磁石との間に作用する電磁気力によってロータ側へ強い吸引力を受け、接着力とともに樹脂のせん断力が前記吸引力に抗する力として作用する。ステータコアと外周円筒部の内周側及び壁５外周側との間にある樹脂のせん断力は、ステータコアとステータコアと樹脂との結合と、ケースと樹脂との結合が大きいほどステータ軸方向力のせん断力が大きくなるためである。溝１５，１６は樹脂成形時に樹脂が入り込み、軸方向に噛合い力を発生させる形状であればよく、多数の孔で形成してもよい。

また、図１に示す例では、モータケース４の外周円筒部及び壁５に、円周状のスリットからなる冷媒路１７、１８を設けている。なお、外周側にバスバーが配置される場合は、壁５と壁５とは別に外周側のバスバーとコイル２との間に設けられた壁とに、冷媒路１７、１８を設けることで、上述した構成をとることができる。本例では、冷媒路１７、１８をモータケース４の外周円筒部及び壁５の両方に設けたが、どちらか一方に設けた場合でも冷却の効果はある。このように構成することで、冷媒路１７、１８に水、油等の冷媒を循環させて、ステータ構造の冷却性能をより向上させることができる。

さらに、図１に示す例では表示していないが、壁５に貫通孔を設けることができる。なお、外周側にバスバーが配置される場合は、壁５だけでなく、壁５とは別に外周側のバスバーとコイル２との間に設けられた壁にも貫通穴を設けることができる。このように構成することで、樹脂成型時に、樹脂の流動性を上げ、樹脂の充填を確実に行うことができる。

本発明の回転電機のステータ構造は、ステータ内周側にモータケースと一体の壁を設けたことで、円周状に配置され、その外周にコイルが巻かれたステータコアからなるステータと、ステータと回転軸方向に対向して設けられたロータと、ステータ及びロータを収納するモータケースと、を備えるアキシャルギャップ型の回転電機のステータ構造において、回転電機の性能や強度を犠牲にすることなく、ステータの冷却性能を向上させる用途に好適に用いることができる。

本発明の回転電機のステータ構造の一例を説明するための図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来のアキシャルギャップ型回転電機の一例の構成を示す縦断面図及びそのステータ平面図である。

符号の説明

１ ステータ
２ コイル
３ ステータコア
４ モータケース
５ 壁
１１ バスバー
１２ マグネットワイヤ
１３ スリット
１４ マグネットワイヤ固定具
１５、１６ 溝
１７、１８ 冷媒路
２０ バックヨーク

Claims (8)

1. 円周状に配置され、その外周にコイルが巻かれたステータコアからなるステータと、ステータと回転軸方向に対向して設けられたロータと、ステータ及びロータを収納するモータケースと、を備えるアキシャルギャップ型の回転電機のステータ構造において、ステータ内周側にモータケースと一体の壁を設けたことを特徴とする回転電機のステータ構造。
2. ステータ内外周の少なくとも一方にバスバーが配されたステータであって、ステータコアとバスバーとの間に壁を設けたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機のステータ構造。
3. コイルとバスバーとの間の壁に、コイルとバスバーとを接続するマグネットワイヤを固定したことを特徴とする請求項２に記載の回転電機のステータ構造。
4. マグネットワイヤを固定するにあたり、コイルとバスバーとの間の壁にスリットを設け、マグネットワイヤをそのスリットに挿入して固定することを特徴とする請求項３に記載の回転電機のステータ構造。
5. 壁に設けられたスリットに、絶縁材料で形成されたマグネットワイヤ固定具を配することを特徴とする請求項４に記載の回転電機のステータ構造。
6. 壁に貫通穴を設けたことを特徴とする請求項１−５のいずれか１項に記載の回転電機のステータ構造。
7. モータケース及び壁の円筒部の少なくとも一方に複数の凹部を設けたことを特徴とする請求項１−６のいずれか１項に記載の回転電機のステータ構造。
8. モータケース及び壁の少なくとも一方に冷媒路を設けたことを特徴とする請求項１−７のいずれか１項に記載の回転電機のステータ構造。

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