JP2009261181A

JP2009261181A - 電動機

Info

Publication number: JP2009261181A
Application number: JP2008109325A
Authority: JP
Inventors: Hakutaku Ihara; 博卓伊原; Masaki Saijo; 正起西條
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-04-18
Filing date: 2008-04-18
Publication date: 2009-11-05

Abstract

【課題】より簡易でより小型化を図ることが可能な構成で電動機の固定子を冷却する。
【解決手段】略円弧状の開口部と切り欠きとが形成されたステータ部材を含む複数のステータ部材２２ａ〜２２ｃを積層してステータ２２を形成する。これにより、ステータ２２に周方向通路２４と連通路２８とが形成されることになり、他の部材を装着してステータ２２を冷却するものに比してより簡易でより小型化を図ることが可能な構成でステータ２２を冷却することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、電動機に関し、詳しくは、固定子用部材を複数積層してなる固定子と回転子とを備える電動機に関する。

従来、この種の電動機としては、回転電機の固定子鉄心を積層方向で分割してダクトピースで作った空間の巻線より外周となる位置に環状の冷却導管を装着し、冷却導管の外周側に冷却吐出用の穴をあけたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電動機では、冷却導管に導入されて冷却吐出用の穴から吐出される冷却媒体により、回転電機固定子の巻き線や鉄心を冷却している。
実公平３−１４９４２号公報

こうした電動機が車両などに搭載される場合、小型化を図ることが課題の一つとされるが、上述の電動機では、ダクトピースや冷却導管を配置する必要があるため、小型化を図ることは難しい。また、こうした電動機では、より簡易な構成で固定子の冷却を行なうことも課題の一つとされている。

本発明の電動機は、より簡易でより小型化を図ることが可能な構成で電動機の固定子を冷却することを主目的とする。

本発明の電動機は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電動機は、
複数の固定子用部材を積層してなる固定子と回転子とを備える電動機であって、
前記固定子は、前記複数の固定子用部材の少なくとも一部に、周方向の通路である周方向通路と、該周方向通路と外周とを連通する連通路と、が形成されてなる、
ことを特徴とする。

この本発明の電動機では、複数の固定子用部材を積層してなる固定子の複数の固定子用部材の少なくとも一部に、周方向の通路である周囲方向通路と、周方向通路と外周とを連通する連通路と、を形成するから、周方向通路内や連通路内を冷却媒体を通過させることにより、他の部材を装着して電動機の固定子を冷却するものに比してより簡易でより小型化を図ることが可能な構成で固定子を冷却することができる。

こうした本発明の電動機において、前記周方向通路は、前記複数の固定子用部材のうち該固定子用部材の外周に沿った開口部が形成された部材と該開口部が形成されていない部材とが組み合わされてなり、前記連通路は、前記複数の固定子用部材のうち前記開口部と外周とを連通する切り欠きが形成された部材と該切り欠きが形成されていない部材とが組み合わされてなる、ものとすることもできる。ここで、開口部および切り欠きは、固定子用部材を打ち抜くことにより形成されてなるものとすることもできる。この態様の本発明の電動機において、前記周方向通路は、前記複数の固定子用部材のうち中心角が１８０度より大きい円弧状の開口部が形成された固定子用部材である第１の有開口部部材と該第１の有開口部部材を１８０度回転させた第２の有開口部部材と前記開口部が形成されていない無開口部部材とが組み合わされてなるものとすることもできる。こうすれば、第１の有開口部部材と第２の有開口部部材とを同一の構造として製造することができるから、生産性の向上を図ることができる。

さらに、本発明の電動機において、前記周方向通路は、前記固定子の内部に前記複数の固定子用部材に亘って環状となるよう形成されてなるものとすることもできる。

あるいは、本発明の電動機において、前記固定子は、前記周方向通路に連通して軸方向に沿った通路である軸方向通路が形成されてなるものとすることもできる。こうすれば、軸方向にも冷却媒体を通過させることができる。この場合、前記軸方向通路は、前記軸方向に貫通するよう形成されてなるものとすることもできるし、前記軸方向に対して傾斜をもって形成されてなるものとすることもできるし、前記複数の固定子用部材の各々に形成された孔によって形成されてなるものとすることもできる。ここで、孔は、固定子用部材を打ち抜くことにより形成されてなるものとすることもできる。

本発明の電動機において、前記電動機は、車両に搭載され、走行用の動力を出力可能であるものとすることもできる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は図示しない車両に搭載されて走行用の動力を出力可能なモータ２０を正面から見た正面図であり、図２は図１のモータ２０のＡ−Ａ断面であるＡ−Ａ断面図であり、図３〜図５は、モータ２０のステータ２２を構成するステータ部材２２ａ〜２２ｃの構成の概略を示す構成図である。なお、図２では、見やすさを考慮して断面のハッチングを省略した。

モータ２０は、図１や図２に示すように、所定の厚み（例えば、０．３ｍｍや０．５ｍｍ，１．０ｍｍなど）の無方向性電磁鋼板を打ち抜いて形成した複数のステータ部材２２ａ〜２２ｃを組み合わせて積層してなるステータ２２と、所定の厚み（例えば、０．３ｍｍや０．５ｍｍ，１．０ｍｍなど）の無方向性電磁鋼板を打ち抜いて形成した複数のロータ部材３４ａを積層してなり回転軸３５に接続されたロータ３４とを備え、ステータ２２のティース２３にはコイル３０が巻回されており、ロータ３４には図示しない永久磁石が取り付けられている。ステータ２２は、図２に示すように、ステータ部材２２ａとステータ部材２２ｂとが重なりその両側にステータ部材２２ｃが積層されて形成されている。ステータ部材２２ａには、図３に示すように、ティース２３を形成するためのティース部２３ａと、中心角θ１が１８０度より大きい略円弧状の開口部２４ａと、略円弧状の開口部２４ａの延長線上に配置された複数の孔２６ａと、略円弧状の開口部２４ａとステータ部材２２ａの外周とを連通する切り欠き２８ａと、が形成されている。ステータ部材２２ｂには、図４に示すように、ティース２３を形成するためのティース部２３ｂと、中心角θ２が１８０度より大きい略円弧状の開口部２４ｂと、略円弧状の開口部２４ｂの延長線上に配置された複数の孔２６ｂと、略円弧状の開口部２４ｂとステータ部材２２ｂの外周とを連通する切り欠き２８ｂと、が形成されている。実施例では、ステータ部材２２ａを１８０度回転させたものをステータ２２ｂとして用いるものとした。これにより、ステータ部材２２ａ，２２ｂは同一の構成として製造することができるから、ステータ２２を製造するのに必要なステータ部材の種類を少なくすることができ、生産性の向上を図ることができる。ステータ部材２２ｃには、図５に示すように、ティース２３を形成するためのティース部２３ｃと、ステータ部材２２ａ〜２２ｃを組み合わせて積層したときにステータ部材２２ａ，２２ｂの略円弧状の開口部２４ａ，２４ｂや孔２６ａ，２６ｂに整合する位置に配置された複数の孔２６ｃと、が形成されている。これらのステータ部材２２ａ〜２２ｃが積層されてなるステータ２２は、ステータ部材２２ａ，２２ｂの略円弧状の開口部２４ａ，２４ｂとステータ部材２２ｃ（開口部が形成されていない部材）とによって内部に環状の通路（以下、周方向通路という）２４が形成され、ステータ部材２２ａ〜２２ｃの孔２６ａ〜２６ｃによって周方向通路２４に連通してステータ２２の軸方向に貫通する通路（以下、軸方向通路という）２６が形成され、ステータ部材２２ａ，２２ｂの切り欠き２８ａ，２８ｂとステータ部材２２ｃ（切り欠きが形成されていない部材）とによって周方向通路２４とステータ２２の外周とを連通する通路（以下、連通路という）２８が形成されている。ステータ２２に形成される周方向通路２４や軸方向通路２６，連通路２８を模式的に示す模式図を図６に示す。なお、これらの通路について、ステータ２２の外側からは見えないため、図６では点線で示した。このように、モータ２０のステータ２２の内部に冷却媒体を通過させるための通路を設けることにより、周方向通路２４内や軸方向通路２６内，連通路２８内を冷却媒体（例えば、冷却オイルなど）を通過させてステータ２２を冷却することができる。しかも、ステータ部材２２ａ〜２２ｃに略円弧状の開口部２４ａ，２４ｂや孔２６ａ〜２６ｃ，切り欠き２８ａ，２８ｂを形成してこれらをステータ２２の周方向通路２４や軸方向通路２６，連通路２８とするため、他の部材を装着してステータ２２を冷却するものに比してより簡易でより小型化を図ることが可能な構成でステータ２２を冷却することができるのである。さらに、この場合、軸方向通路２６内を通過して外部に放出された冷却媒体により、コイルエンド（ステータ２２からはみ出した部分（図２参照））を冷却することもできる。

以上説明した実施例のモータ２０によれば、略円弧状の開口部２４ａ，２４ｂと切り欠き２８ａ，２８ｂとが形成されたステータ部材２２ａ，２２ｂを含む複数のステータ部材２２ａ〜２２ｃを積層してステータ２２を形成することにより、ステータ２２に周方向通路２４と連通路２８とが形成されることになり、他の部材を装着してステータ２２を冷却するものに比してより簡易でより小型化を図ることが可能な構成でステータ２２を冷却することができる。また、周方向通路２４に連通してステータ２２の軸方向に貫通する軸方向通路２６をステータ２２に形成することにより、ステータ２２を冷却する冷却性能をより向上させることができる。さらに、ステータ部材２２ａ，２２ｂを同一の構成として製造することにより、ステータ２２を製造するのに必要なステータ部材の種類を少なくすることができ、生産性の向上を図ることができる。

実施例のモータ２０では、軸方向通路２６を形成するものとしたが、軸方向通路２６は、軸方向に沿って形成するものであれば、軸方向に対して平行なものに限られず、軸方向に対して傾斜をもって形成するものとしてもよい。この場合にステータ２２に形成される周方向通路２４や軸方向通路１２６，連通路２８を模式的に示す模式図を図７に示す。このように軸方向通路１２６の軸方向の傾きを調節することにより、ステータ１２２内の上方側（図７中上方側）の連通路２８を介してステータ１２２内に冷却媒体を導入するときにおける周方向通路２４と軸方向通路１２６とを通過する冷却媒体の割合を調節することができる。なお、この場合、軸方向に対して傾斜をもった軸方向通路１２６が形成されるようステータ部材２２ａ，２２ｂ，１２２ｃの孔２６ａ，２６ｂ，１２６ｃ（図示せず）を形成する必要がある。

実施例のモータ２０では、軸方向に貫通する軸方向通路２６を形成するものとしたが、軸方向に貫通しない軸方向通路を形成するものとしてもよいし、軸方向通路を形成しないものとしてもよい。後者の場合、ステータ部材２２ａ〜２２ｃに孔２６ａ〜２６ｃを形成する必要はない。

実施例のモータ２０では、ステータ部材２２ａ，２２ｂにそれぞれ中心角が１８０度より大きい略円弧状の開口部２４ｂを形成するものとしたが、略円弧状の開口部２４ｂは、中心角が１８０度より大きいものに限られず、例えば、図８に例示するステータ部材２２２ａように、中心角が１８０度より小さい円弧状の孔２２４ａを複数形成するものとしてもよい。この場合、実施例と同様に、ステータ２２２ａを１８０度回転させたものをステータ２２２ｂとして用いるものとしてもよい。この場合にステータ２２２に形成される周方向通路２２４や軸方向通路２６，連通路２８を模式的に示す模式図を図９に示す。この場合でも、実施例と同様の効果を奏することができる。

実施例のモータ２０では、略円弧状の開口部２４ａ，２４ｂと切り欠き２８ａ，２８ｂとが形成されたステータ部材２２ａ，２２ｂの開口部２４ａ，２４ｂとステータ部材２２ｃ（開口部が形成されていない部材）とによって周方向通路２４が形成されるものとしたが、ステータ部材２２ａ〜２２ｃに加えて、開口部２４ｄ（図示せず）が形成されるが切り欠きが形成されていないステータ部材２２ｄ（図示せず）を用いて、例えば、ステータ部材２２ａ，２２ｂの間にステータ部材２２ｄが介在するよう、ステータ２２ａ〜２２ｄを積層してステータ３２２（図示せず）を形成することにより、周方向通路３２４（図示せず）を形成するものとしてもよい。ここで、ステータ部材２２ａ，２２ｂの間にステータ部材２２ｄを介在させる場合、ステータ部材２２ｄの開口部２４ｄは、ステータ部材２２ａ〜２２ｄを組み合わせて積層したときにステータ部材２２ａ，２２ｂ，２２ｄの開口部２４ａ，２４ｂ，２４ｄが連通する位置に形成される必要がある。

実施例のモータ２０では、ステータ２２内を周方向に１周する環状の周方向通路２４をステータ２２に形成するものとしたが、ステータ２２内を周方向に１周しない周方向通路を形成するものとしてもよい。

実施例のモータ２０では、ステータ部材２２ａ，２２ｂの組み合わせを１つ用いてステータ２２を形成するものとしたが、ステータ部材２２ａ，２２ｂの組み合わせを複数用いてステータ２２を形成するものとしてもよい。

実施例のモータ２０では、ステータ部材２２ａ，２２ｂの開口部２４ａ，２４ｂを、略円弧状に形成するものとしたが、外周に沿って形成するものであればよく、略円弧状に限定されるものではない。

実施例では、車両に搭載され走行用の動力を出力可能なモータ２０について説明したが、これに限られず、複数の固定子用部材を積層してなる固定子と回転子とを備え、固定子が、複数の固定子用部材の少なくとも一部に、周方向の通路である周方向通路と、周方向通路と外周とを連通する連通路と、が形成されてなるモータであれば如何なるものとしても構わない。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ２０が「電動機」に相当し、ステータ２２が「固定子」に相当し、ロータ３０が「回転子」に相当する。ここで、「電動機」としては、同期発電電動機に限定されるものではなく、複数の固定子用部材を積層してなる固定子と回転子とを備え、固定子が、複数の固定子用部材の少なくとも一部に、周方向の通路である周方向通路と、周方向通路と外周とを連通する連通路と、が形成されてなるものであれば如何なるものとしても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電動機の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例としてのモータ２０を正面から見た正面図である。モータ２０を図１中矢印Ａから見た側面図である。ステータ部材２２ａの構成の概略を示す構成図である。ステータ部材２２ｂの構成の概略を示す構成図である。ステータ部材２２ｃの構成の概略を示す構成図である。ステータ２２に形成される周方向通路２４や軸方向通路２６，連通路２８を模式的に示す模式図を示す説明図である。変形例のステータ１２２に形成される周方向通路２４や軸方向通路１２６，連通路２８を模式的に示す模式図を示す説明図である。変形例のステータ部材２２２ａの構成の概略を示す構成図である。変形例のステータ２２２に形成される周方向通路２２４や軸方向通路２６，連通路２８を模式的に示す模式図を示す説明図である。

符号の説明

２０モータ、２２，１２２，２２２ステータ、２２ａ〜２２ｃ，１２２ｃ，２２２ａ，２２２ｂステータ部材、２３ティース、２３ａ〜２３ｃティース部、２４，２２４周方向通路、２４ａ〜２４ｃ開口部、２６，１２６軸方向通路、２６ａ〜２６ｃ孔、２８連通路、２８ａ，２８ｂ切り欠き、３０コイル、３４ステータ、３４ａステータ部材、３５回転軸。

Claims

複数の固定子用部材を積層してなる固定子と回転子とを備える電動機であって、
前記固定子は、前記複数の固定子用部材の少なくとも一部に、周方向の通路である周方向通路と、該周方向通路と外周とを連通する連通路と、が形成されてなる、
ことを特徴とする電動機。
請求項１記載の電動機であって、
前記周方向通路は、前記複数の固定子用部材のうち該固定子用部材の外周に沿った開口部が形成された部材と該開口部が形成されていない部材とが組み合わされてなり、
前記連通路は、前記複数の固定子用部材のうち前記開口部と外周とを連通する切り欠きが形成された部材と該切り欠きが形成されていない部材とが組み合わされてなる、
電動機。
前記周方向通路は、前記複数の固定子用部材のうち中心角が１８０度より大きい円弧状の開口部が形成された固定子用部材である第１の有開口部部材と該第１の有開口部部材を１８０度回転させた第２の有開口部部材と前記開口部が形成されていない無開口部部材とが組み合わされてなる請求項２記載の電動機。
前記周方向通路は、前記固定子の内部に前記複数の固定子用部材に亘って環状となるよう形成されてなる請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の電動機。
前記固定子は、前記周方向通路に連通して軸方向に沿った通路である軸方向通路が形成されてなる請求項１ないし４のいずれか１つの請求項に記載の電動機。
前記軸方向通路は、前記軸方向に貫通するよう形成されてなる請求項５記載の電動機。
前記軸方向通路は、前記軸方向に対して傾斜をもって形成されてなる請求項５または６記載の電動機。
前記軸方向通路は、前記複数の固定子用部材の各々に形成された孔によって形成されてなる請求項５ないし７のいずれか１つの請求項に記載の電動機。
前記電動機は、車両に搭載され、走行用の動力を出力可能である請求項１ないし８のいずれか１つの請求項に記載の電動機。