JP2010098834A

JP2010098834A - Motor

Info

Publication number: JP2010098834A
Application number: JP2008267068A
Authority: JP
Inventors: Chika Sonohara; 知香園原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-10-16
Filing date: 2008-10-16
Publication date: 2010-04-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable efficient cooling of a stator coil through a simple structure. <P>SOLUTION: A stator 14 includes: a stator core 22; a fastening ring 24 for fixing it; a coil 30 wound on a tooth 26 of the stator core 22; and an insulator 34 extended from the side face 22a of the stator core 22 to the outer circumferential surface 34a of a coil end 32 in contact therewith. The fastening ring 24 has a bent portion 24a formed by bending the end of the ring in the direction of the axial line to the inner radius side with a gap between it and the side face 22a of the stator core 22 so that the tip of the end in the direction of the axial line is abutted against the insulator 34. Coolant flows through a flow path 36 formed by the bent portion 24a, insulator 34, and stator core 22 encircling it. As a result, the coil 30 can be efficiently cooled. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ステータのコイルを冷却するモータの冷却構造の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in a cooling structure of a motor that cools a coil of a stator.

モータは、ロータと、ロータの周囲に配置されたステータとを有する。ステータは、コイルを有し、このコイルに電流が流れることにより回転磁界が発生する。この回転磁界とロータとの間に働く電磁的作用により、ロータが回転する。 The motor has a rotor and a stator disposed around the rotor. The stator has a coil, and a rotating magnetic field is generated when a current flows through the coil. The rotor is rotated by an electromagnetic action acting between the rotating magnetic field and the rotor.

一般的に、ステータのコイルは、これに流れる電流により発熱する。そこで、冷却油によりコイルを冷却する例がある。 Generally, a stator coil generates heat due to a current flowing therethrough. Therefore, there is an example in which the coil is cooled by cooling oil.

下記特許文献１には、ロータとステータとを収容するケースの円筒部と、ケースの側板部と、ケースの円筒部に固定されたステータと、ステータの端面から側板部まで延びた円筒部とで囲われて形成される冷媒通路に冷媒を流して、コイルを冷却するモータが記載されている。 The following Patent Document 1 includes a cylindrical portion of a case that accommodates a rotor and a stator, a side plate portion of the case, a stator fixed to the cylindrical portion of the case, and a cylindrical portion that extends from the end surface of the stator to the side plate portion. A motor that cools a coil by flowing a refrigerant in a refrigerant path formed by being enclosed is described.

特開２００４−１１２８５６号公報JP 2004-112856 A

上記特許文献１のモータの冷媒通路は、ケースの円筒部と側板部とを含む構成となっている。このため、冷媒通路を流れる冷媒は、コイルを有するステータを冷却するとともに、ケースを冷却することとなり、コイルを冷却する効率が低下してしまうという問題がある。また、上記特許文献１のモータの冷媒通路は、上述したようにケースの円筒部と、ケースの側板部と、ケースの円筒部に固定されたステータと、ステータの端面から側板部まで延びた円筒部とを組み合わせて構成しなければならず、構造が複雑になってしまうという問題がある。 The refrigerant passage of the motor described in Patent Document 1 includes a cylindrical portion and a side plate portion of the case. For this reason, the refrigerant flowing in the refrigerant passage cools the stator having the coil and also cools the case, and there is a problem that the efficiency of cooling the coil is reduced. Further, as described above, the refrigerant passage of the motor of Patent Document 1 includes a cylindrical portion of the case, a side plate portion of the case, a stator fixed to the cylindrical portion of the case, and a cylinder extending from the end surface of the stator to the side plate portion. There is a problem that the structure becomes complicated because the structure must be combined with the part.

本発明は、簡易な構造で、効率よくステータのコイルを冷却することができるモータを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a motor that can cool a coil of a stator efficiently with a simple structure.

本発明は、ロータと、ロータの周囲に配置されたステータとを有するモータにおいて、ステータは、ティースを有するステータコアと、ステータコアを周囲から取り囲み、ステータコアを固定する締結リングと、ステータコアの側面から突出してコイルエンドを形成しながらティースに巻回されたコイルと、ステータコアの側面からコイルエンドの外周面に接しながら延びるインシュレータと、を含み、締結リングは、これの軸線方向端部を、ステータコアの側面から間隔を空けて内周側に折り曲げて、その軸線方向端部の先端がインシュレータに当接するように形成された折曲部を有し、モータを冷却する冷媒が、折曲部とインシュレータとステータコアとで囲われて形成される流路を流れることを特徴とする。 The present invention relates to a motor having a rotor and a stator disposed around the rotor. The stator includes a stator core having teeth, a fastening ring surrounding the stator core and fixing the stator core, and protruding from a side surface of the stator core. A coil wound around the teeth while forming a coil end, and an insulator extending from the side surface of the stator core while being in contact with the outer peripheral surface of the coil end, and the fastening ring has an axial end portion extending from the side surface of the stator core. Bending portion is bent to the inner peripheral side, and has a bent portion formed so that the tip of the axial end thereof is in contact with the insulator, and the refrigerant for cooling the motor includes the bent portion, the insulator, the stator core, It is characterized by flowing in a flow path formed by being surrounded by.

また、折曲部に、冷媒が流路に流入するための流入孔と、冷媒が流路から流出するための流出孔が形成され、流入孔は、折曲部の最上部に位置し、その位置より下方に流出孔が位置することができる。 In addition, an inflow hole for the refrigerant to flow into the flow path and an outflow hole for the refrigerant to flow out of the flow path are formed in the bent portion, and the inflow hole is located at the uppermost part of the bent portion. The outflow hole can be located below the position.

本発明のモータによれば、簡易な構造で、効率よくステータのコイルを冷却することができる。 According to the motor of the present invention, the coil of the stator can be efficiently cooled with a simple structure.

以下、本発明に係るモータの実施形態について、図に従って説明する。図１は、本実施形態に係るモータ１０の構成を示す図である。図２は、図１においてＡ−Ａから見たときのロータ１２とステータ１４を示す断面図である。 Hereinafter, embodiments of a motor according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a motor 10 according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the rotor 12 and the stator 14 when viewed from AA in FIG.

モータ１０は、ロータ１２と、ステータ１４と、これらを収容するケース１６とを有する。ケース１６の内周面に対し間隔を空けてステータ１４が配置され、このステータ１４の内周にロータ１２が回転可能に配置される。ケース１６には、後述する冷媒が流入する開口１６ａが形成されている。 The motor 10 includes a rotor 12, a stator 14, and a case 16 that accommodates them. The stator 14 is disposed with a space from the inner peripheral surface of the case 16, and the rotor 12 is rotatably disposed on the inner periphery of the stator 14. The case 16 is formed with an opening 16a into which a refrigerant described later flows.

ロータ１２は、回転軸１８と同心の円筒状の磁性体であり、例えば鋼板と軸線方向に積層して構成される。ロータ１２には、図２に示すように、永久磁石２０が周方向に８個配置される。なお、永久磁石２０の数は一例である。本実施形態においては、永久磁石２０は、ロータ１２に軸線方向に延びて形成された孔内に埋め込まれる。しかし、これに限定されず、永久磁石２０は、ロータ１２の外周に配置されてもよい。回転軸１８は、ケース１６が有する軸受２１により回転可能に軸支される。 The rotor 12 is a cylindrical magnetic body that is concentric with the rotating shaft 18, and is configured to be laminated with a steel plate in the axial direction, for example. As shown in FIG. 2, eight permanent magnets 20 are arranged on the rotor 12 in the circumferential direction. The number of permanent magnets 20 is an example. In the present embodiment, the permanent magnet 20 is embedded in a hole formed in the rotor 12 so as to extend in the axial direction. However, the present invention is not limited to this, and the permanent magnet 20 may be disposed on the outer periphery of the rotor 12. The rotating shaft 18 is rotatably supported by a bearing 21 included in the case 16.

ステータ１４は、ロータ１２の周囲に僅かな隙間を空けて配置される。ステータ１４は、中空の円筒形状をしたステータコア２２と、ステータコア２２を周囲から取り囲み、ステータコア２２を固定する締結リング２４とを有する。本実施形態においては、ステータコア２２は、周方向に分割された分割ステータコア（図示せず）により構成される。この分割ステータコアを締結リング２４の内周に嵌め込む、例えば焼き嵌めすることにより、円筒状のステータコア２２が形成される。 The stator 14 is disposed around the rotor 12 with a slight gap. The stator 14 includes a hollow cylindrical stator core 22 and a fastening ring 24 that surrounds the stator core 22 from the periphery and fixes the stator core 22. In the present embodiment, the stator core 22 is constituted by a divided stator core (not shown) divided in the circumferential direction. A cylindrical stator core 22 is formed by fitting the divided stator core into the inner periphery of the fastening ring 24, for example, by shrink fitting.

ステータコア２２は磁性体であり、例えば鋼板と軸線方向に積層して構成される。ステータコア２２には、これの内周側に突出し、円周方向に所定の間隔をおいて配置されたティース２６（図２を参照）が形成されている。ティース２６の間の、溝状の空間であるスロット２８（図２を参照）には、導線が通され、この導線をスロット２８に通しつつ、ティース２６に巻きつけることでコイル３０が形成される。コイル３０には、導線が、あるスロット２８から他のスロット２８に橋渡しされる、いわゆるコイルエンド３２と呼ばれる部分がある。コイルエンド３２は、図１に示すように、ステータコア２２の側面２２ａから突出して位置する。 The stator core 22 is a magnetic body, and is configured to be laminated with, for example, a steel plate in the axial direction. The stator core 22 is formed with teeth 26 (see FIG. 2) that protrude toward the inner peripheral side of the stator core 22 and are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction. A conductive wire is passed through a slot 28 (see FIG. 2) that is a groove-like space between the teeth 26, and the coil 30 is formed by winding the conductive wire around the tooth 26 while passing through the slot 28. . The coil 30 has a portion called a coil end 32 in which a conductive wire is bridged from one slot 28 to another slot 28. As shown in FIG. 1, the coil end 32 is positioned so as to protrude from the side surface 22 a of the stator core 22.

また、ステータ１４は、ステータコア２２とコイル３０との間に配置され、ステータコア２２とコイル３０との間を電気絶縁するインシュレータ３４を有する。インシュレータ３４は、これの軸方向端部がステータコア２２の側面２２ａからコイルエンド３２の外周面３４ａに接しながら延びて形成されている。この形状により、インシュレータ３４は、ステータコア２２の側面２２ａとコイルエンド３２の外周面３４ａとの間を電気絶縁することができる。 The stator 14 includes an insulator 34 that is disposed between the stator core 22 and the coil 30 and electrically insulates between the stator core 22 and the coil 30. The insulator 34 is formed such that its axial end extends from the side surface 22 a of the stator core 22 while being in contact with the outer peripheral surface 34 a of the coil end 32. With this shape, the insulator 34 can electrically insulate between the side surface 22 a of the stator core 22 and the outer peripheral surface 34 a of the coil end 32.

このように構成されるモータ１０においては、コイル３０の通電より、ステータ１４に回転磁界が発生し、この回転磁界に吸引される力が永久磁石２０を有するロータ１２に発生して、ロータ１２が回転する。 In the motor 10 configured as described above, a rotating magnetic field is generated in the stator 14 by energization of the coil 30, and a force attracted by the rotating magnetic field is generated in the rotor 12 having the permanent magnet 20. Rotate.

モータ１０が駆動するために、コイル３０に電流が流れると、これの内部抵抗によりコイル３０が発熱してしまう。そこで、コイル３０を冷却するために、本発明のモータ１０は、冷媒が流れる流路３６がコイルエンド３２に接して配置されることを特徴とする。以下に、流路３６の構成について詳述する。 When a current flows through the coil 30 to drive the motor 10, the coil 30 generates heat due to its internal resistance. Therefore, in order to cool the coil 30, the motor 10 of the present invention is characterized in that the flow path 36 through which the refrigerant flows is disposed in contact with the coil end 32. Below, the structure of the flow path 36 is explained in full detail.

流路３６は、ステータコア２２と締結リング２４とインシュレータ３４とに囲われて形成される。具体的には、締結リング２４が、これの軸線方向端部を、ステータコア２２の側面２２ａから間隔を空けて内周側、すなわち回転軸１８側に折り曲げて形成される折曲部２４ａを有する。この折曲部２４ａは、その先端がインシュレータ３４に当接するように形成されている。このように締結リング２４の軸方向端部を折り曲げることで、ステータコア２２の側面２２ａと折曲部２４ａとインシュレータ３４とで囲われた空間、すなわち流路３６が形成される。流路３６は、ステータ１４の軸方向両端に位置し、ケース１６には接することなく、コイルエンド３２の外周面３４ａに接しながら環状に形成される。よって、流路３６に冷媒が流れることにより、ケース１６を無駄に冷却することなく、コイルエンド３２を直接に冷却することができ、その結果、コイル３０を効率よく冷却することができる。また、ケース１６の内部において、ステータコア２２と締結リング２４とインシュレータ３４とで規定された小さな空間である流路３６に冷媒が流れることにより、冷媒の流速を大きくすることができ、冷却性能の向上を図ることができる。 The flow path 36 is formed by being surrounded by the stator core 22, the fastening ring 24, and the insulator 34. Specifically, the fastening ring 24 has a bent portion 24 a formed by bending an end portion in the axial direction of the fastening ring 24 toward the inner peripheral side, that is, the rotating shaft 18 side with a space from the side surface 22 a of the stator core 22. The bent portion 24 a is formed so that the tip thereof is in contact with the insulator 34. In this way, by bending the axial end portion of the fastening ring 24, a space surrounded by the side surface 22a of the stator core 22, the bent portion 24a, and the insulator 34, that is, the flow path 36 is formed. The flow paths 36 are positioned at both ends of the stator 14 in the axial direction, and are formed in an annular shape while contacting the outer peripheral surface 34 a of the coil end 32 without contacting the case 16. Therefore, when the refrigerant flows through the flow path 36, the coil end 32 can be directly cooled without wastefully cooling the case 16, and as a result, the coil 30 can be efficiently cooled. Further, in the case 16, the refrigerant flows in the flow path 36, which is a small space defined by the stator core 22, the fastening ring 24, and the insulator 34, so that the flow rate of the refrigerant can be increased and the cooling performance is improved. Can be achieved.

次に、冷媒が流路３６に流出入する構造について、図３を用いて説明する。図３は、図１のＢ−Ｂから見たときの流路３６を示す断面図である。 Next, a structure in which the refrigerant flows into and out of the flow path 36 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the flow path 36 when viewed from BB in FIG. 1.

流路３６の一部を形成する折曲部２４ａには、冷媒が流路３６に流入するための流入孔３８と、冷媒が流路３６から流出するための流出孔４０が形成されている。流入孔３８は、折曲部２４ａの最上部、すなわち図において紙面の上側に位置する。折曲部２４ａの最上部に流入孔３８が位置することにより、ケース１６の開口１６ａからモータ１０内部に流入した冷媒が重力により流路３６に流れ込む。一方、流出孔４０は、流入孔３８の位置より下方、すなわち図において紙面の下側に位置する。流入孔３８の位置より下方に流出孔４０が位置することにより、流路３６を流れた冷媒、または流路３６の下方に溜まった冷媒が流出孔４０からスムーズに流出する。 An inflow hole 38 through which the refrigerant flows into the flow path 36 and an outflow hole 40 through which the refrigerant flows out of the flow path 36 are formed in the bent portion 24 a that forms a part of the flow path 36. The inflow hole 38 is located at the uppermost portion of the bent portion 24a, that is, on the upper side in the drawing. Since the inflow hole 38 is located at the uppermost part of the bent portion 24a, the refrigerant flowing into the motor 10 from the opening 16a of the case 16 flows into the flow path 36 by gravity. On the other hand, the outflow hole 40 is located below the position of the inflow hole 38, that is, below the drawing surface of the drawing. By positioning the outflow hole 40 below the position of the inflow hole 38, the refrigerant that has flowed through the flow path 36 or the refrigerant that has accumulated below the flow path 36 flows out of the outflow hole 40 smoothly.

本実施形態においては、流出孔３８が折曲部２４ａの最下部、すなわち図において紙面の下側に位置せずに折曲部２４ａの最上部と最下部との間に位置している。この構成により、流入孔３８より流入した冷媒を、流出孔４０の位置まで流路３６に溜めることができる。モータ１０が駆動しているときに、モータ１０に流入する冷媒の流量が少ないと、流路３６を流れる冷媒の流量も少なくなり冷却性能が低下する。しかしながら、本実施形態のように冷媒を流路３６に溜めることができる構造にすることにより、冷媒の流量が少ない場合であっても、流路３６の一部に冷媒を充填させるでき、冷却性能を向上させることができる。このような構造は、モータ１０がハイブリッド車両の駆動用電動機に用いられる場合、好適である。ハイブリッド車両が、モータ１０の出力のみで走行する場合、エンジンに接続される、冷媒を流すポンプの回転速度が低下して、冷媒の流量が少なくなる場合がある。この場合であっても、本実施形態のように冷媒を流路３６に溜めることができる構造にすることにより、コイル３０を効果的に冷却することができる。 In the present embodiment, the outflow hole 38 is located between the uppermost part and the lowermost part of the bent part 24a without being located at the lowermost part of the bent part 24a, that is, the lower side in the drawing. With this configuration, the refrigerant flowing from the inflow hole 38 can be accumulated in the flow path 36 up to the position of the outflow hole 40. If the flow rate of the refrigerant flowing into the motor 10 is small when the motor 10 is being driven, the flow rate of the refrigerant flowing through the flow path 36 is also reduced and the cooling performance is deteriorated. However, by adopting a structure in which the refrigerant can be accumulated in the flow path 36 as in this embodiment, even if the flow rate of the refrigerant is small, a part of the flow path 36 can be filled with the refrigerant, and the cooling performance Can be improved. Such a structure is suitable when the motor 10 is used as a drive motor for a hybrid vehicle. When the hybrid vehicle travels only with the output of the motor 10, the rotational speed of the pump that flows through the refrigerant connected to the engine may decrease, and the refrigerant flow rate may decrease. Even in this case, the coil 30 can be effectively cooled by adopting a structure in which the refrigerant can be stored in the flow path 36 as in the present embodiment.

本実施形態に係るモータの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the motor which concerns on this embodiment. 図１においてＡ−Ａから見たときのロータとステータを示す断面図である。It is sectional drawing which shows a rotor and a stator when it sees from AA in FIG. 図１においてＢ−Ｂから見たときの流路を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a flow path when it sees from BB in FIG.

Explanation of symbols

１０モータ、１２ロータ、１４ステータ、１６ケース、１８回転軸、２０永久磁石、２２ステータコア、２４締結リング、２４ａ折曲部、２６ティース、３０コイル、３２コイルエンド、３４インシュレータ、３６流路、３８流入孔、４０流出孔。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Motor, 12 Rotor, 14 Stator, 16 Case, 18 Rotating shaft, 20 Permanent magnet, 22 Stator core, 24 Fastening ring, 24a Bending part, 26 Teeth, 30 Coil, 32 Coil end, 34 Insulator, 36 Flow path, 38 Inflow hole, 40 outflow hole.

Claims

In a motor having a rotor and a stator disposed around the rotor,
The stator is
A stator core having teeth;
A fastening ring that surrounds the stator core from the periphery and fixes the stator core;
A coil wound around a tooth while forming a coil end protruding from the side surface of the stator core;
An insulator extending from the side surface of the stator core while contacting the outer peripheral surface of the coil end;
Including
The fastening ring has a bent portion formed such that its axial end is bent from the side surface of the stator core to the inner peripheral side, and the tip of the axial end is in contact with the insulator. ,
The refrigerant that cools the motor flows through a flow path that is formed by being surrounded by the bent portion, the insulator, and the stator core.
A motor characterized by that.

The motor according to claim 1,
In the bent portion, an inflow hole for the refrigerant to flow into the flow path and an outflow hole for the refrigerant to flow out of the flow path are formed,
The inflow hole is located at the uppermost part of the bent part, and the outflow hole is located below the position,
A motor characterized by that.