JP2011019355A

JP2011019355A - ステータ

Info

Publication number: JP2011019355A
Application number: JP2009162758A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Goto; 一裕後藤; Yasuhiro Endo; 康浩遠藤; Tomohiko Miyamoto; 知彦宮本; Afu Arakawa; 亜富荒川; Takashi Shimazu; 孝志満津; Masatoshi Suzuki; 正利鈴木; Koichi Kurazono; 功一藏薗
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2009-07-09
Filing date: 2009-07-09
Publication date: 2011-01-27
Anticipated expiration: 2029-07-09
Also published as: JP5363221B2

Abstract

【課題】ステータの効果的な冷却を行う。
【解決手段】ステータは、複数の分割ステータ１０を円周状に配置して形成される。各分割ステータ１０は、周辺側に位置する周辺コア部１２と、周辺コア部１２から中心方向に伸びるティース部１４と、ティース部１４に巻回されたステータコイル１６を含む。円周状に配置された分割ステータ１０の軸方向端部を囲む冷媒通路２２を形成するとともに、隣接する分割ステータ１０において、それぞれのステータコイル１６のモータ回転軸方向の位置をずらし、ステータコイル１６の端部の冷媒通路２２への突出量を異ならせる。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数の分割ステータを円周状に配置して形成したステータに関する。

従来より、各種のモータが広く普及しているが、特に大出力のモータでは、高負荷、低回転域において、電流量増加に伴うコイルでの銅損発熱によるコイルの温度上昇が問題になる。例えば、コイルの絶縁被覆材として使用されているエナメルの耐熱温度などからモータには作動温度上限が存在し、作動温度をそれ以下にしなければならない。そこで、モータの駆動制御範囲を作動温度が上限温度以下になるように限定したり、モータを大型化して作動温度の上昇を抑制したりしている。しかし、このような手法では、小型で大出力のモータを得ることが難しい。

このため、冷却機構を設けて、温度上昇を抑制する手段も採られている。特許文献１には、分割ステータの軸方向両端部を保持するステータ支持部材を有し、このステータ支持部材内に冷媒流路を設けることが示されている。特許文献２には、ステータ内部に油の流通する流路を設け、ステータを冷却する構成が示されている。特許文献３には、ステータのコイルを配置するスロットに冷媒流路を形成する構成が示されている。

特開２００１−３５９２５６号公報特開２００４−３２０９７４号公報特開２００２−１８６２０５号公報

特許文献１〜３では、コイルを効率的に冷却することが難しいという問題があった。

本発明は、複数の分割ステータを円周状に配置して形成したステータであって、各分割ステータは、周辺側に位置する周辺コア部と、この周辺コア部から中心方向に伸びるティース部と、このティース部に巻回されたステータコイルと、を含み、円周状に配置された分割ステータの軸方向端部を囲む冷媒通路を形成するとともに、隣接する分割ステータにおいて、それぞれのステータコイルのモータ回転軸方向の位置をずらし、ステータコイルの端部の冷媒通路への突出量を異ならせることを特徴とする。

また、前記冷媒通路は、モータ回転軸方向の両側に設けられ、各冷媒通路の冷媒流れ方向が反対方向であることが好適である。

また、前記冷媒は、オイルであることが好適である。

本発明では、比較的簡単な構成によって、ステータコイルを効果的に冷却することができる。

また、冷媒通路がモータ回転軸方向の両側に設けられ、各冷媒通路の冷媒流れ方向が反対方向であるため、分割ステータについて比較的均一な冷却を行うことができる。

分割ステータの平面図である。分割ステータの内側から見た図である。分割ステータを円周状に配置した状態を示す図である。分割ステータと冷媒通路を示す図である。複数の分割ステータの冷媒通路の配置状態を示す図である。分割ステータ同士を接続部の例を示す図である。複数の分割ステータの冷媒通路の配置状態の他の例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。

図１は１つの分割ステータ１０の平面図であり、図２は１つの分割ステータ１０を内側（モータ回転軸方向）から見た図である。

この周辺コア部１２の内側中央部分からは、内側方向に伸びる角柱状のティース部１４が設けられている。そして、このティース部１４の周囲に平板状のステータコイル１６がインシュレータ１８を介し巻回されている。周辺コア部１２と、ティース部１４は一体的に形成され、この例ではモータの回転軸方向に積層された電磁鋼板で形成されている。しかし、圧粉磁心などを利用してもよい。また、ステータコイル１６には、平板状の銅線などが用いられ、インシュレータ１８には例えば樹脂製のものが採用される。なお、ステータコイル１６の両端は適宜取り出され、同相のステータコイルの端部に接続されたり、モータ電流供給端子に接続される。

図３には、分割ステータ１０が複数個並べられた状態を示しており、隣接する分割ステータ１０が周辺コア部１２の左右側端部（周方向端部）同士が接するように並べられ、全体としてドーナツ状のステータが形成される。なお、図示は省略したが、円周状に並べられた分割ステータ１０の外側面を焼きばめリングなどで焼きばめすることで、複数の分割ステータ１０が固定される。

なお、ステータコイル１６間の間隙などには、樹脂を埋め込んで、ステータを全体として一体化することが好適である。

図４では、ステータの回転軸方向（上下方向）の両端部をそれぞれカバー２０で覆い、それぞれ冷媒通路２２が形成されている。すなわち、ステータの両端部にドーナツ状の冷媒通路２２が形成され、ここに各分割ステータ１０のステータコイル１６が突出している。なお、このカバー２０は、非磁性体とすることが好適であり、アルミなどの金属や樹脂が用いられる。ステータをモールドした樹脂にカバー２０を密着することによって、カバー２０とステータとのシールが行える。なお、配管２４は、冷媒の供給または排出用に用いられる。この配管２４，２６は、各冷媒通路２２にそれぞれ設けられる。冷媒通路２２はドーナツ状であり、供給用の配管２４と、排出用の配管２６は隣接して設けられ、両配管２４，２６の接続部の間の冷媒通路２２には、仕切り（図示せず）を配置して、供給用の配管２４から供給された冷媒が一周回った後排出用配管２６から排出されるようになっている。なお、冷媒としては、ＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）オイルなどが用いられる。

図５には、円周方向に配置された各分割ステータ１０の状態を示している。このように、各分割ステータ１０は、隣接するもの同士回転軸方向に互いにずれて配置されている。この例では、１つおきに同じ位置になっている。しかし、必ずしも位置を２種類とする必要はなく、位置をすべて同一としなければ、それによって流れに乱れを生起することができる。

従って、冷媒通路２２を流れる冷媒は、その流路の分割ステータ１０側が凸凹状態になっており、ここにおいて流れに乱れが発生する。このため、冷媒とステータコイル１６との接触が高められ、ここにおける熱交換が効果的に行われる。これによって、放熱量を増加して、ステータコイル１６の冷却が効果的に行われる。

また、この例では、一対の冷媒通路２２において、その流れる方向を反対方向にしている。これによって、分割ステータ１０について比較的均一な冷却を行うことができる。すなわち、一方の冷媒通路で冷媒排出側にある分割ステータ１０は、他方の冷媒通路で冷媒供給側に位置する。

さらに、隣接する分割ステータ１０のステータコイル１６間に生じるくさび型の空間には、樹脂をモールドすることなく、ここを冷媒通路とすることも好適である。冷媒通路２２において流れに乱れが生起されているため、このような回転軸方向の冷媒通路にも冷媒が進入しやすくなり、この冷媒によりステータコイル１６の冷却をさらに効果的に行える。

図６には、周辺コア部１２の左右両側の側部に凹条２８、凸条３０を左右対称に一対ずつ設け、凹条２８、凸条３０の上下方向の端部からの位置を異ならせたものが示されている。このような周辺コア部１２を隣接するもの同士上下反転させることで、凹条２８と凸条３０とが嵌合する。これによって、分割ステータ１０の上下方向の位置決めが容易になる。

図７には、他の実施形態が示されている。この例では、分割ステータ１０のステータコイル１６の位置のみを変更している。すなわち、ティース部１４の上下のインシュレータ１８の大きさを変更することで、ステータコイル１６の上下方向位置を異ならせている。この構成によっても、上述の場合と同様に冷媒の流れに乱れを生起して、効果的なステータの冷却を行うことができる。

なお、上述の例では、冷媒流路２２の外側において、ステータコイル１６が位置する内側より広い領域が形成されているが、この領域において冷媒が流れるのを防止するように適宜半径方向に伸びる邪魔板などを設けることが好適である。この邪魔板は、ケース２０の内面側に設けてもよいし、周辺コア部１２の上下端に設けてもよい。また、周辺コア部１２自体を上下方向に伸ばしてもよい。

１０分割ステータ、１２周辺コア部、１４ティース部、１６ステータコイル、１８インシュレータ、２０カバー、２２冷媒通路、２４，２６配管、２８凹条、３０凸条。

Claims

複数の分割ステータを円周状に配置して形成したステータであって、
各分割ステータは、
周辺側に位置する周辺コア部と、
この周辺コア部から中心方向に伸びるティース部と、
このティース部に巻回されたステータコイルと、
を含み、
円周状に配置された分割ステータの軸方向端部を囲む冷媒通路を形成するとともに、隣接する分割ステータにおいて、それぞれのステータコイルのモータ回転軸方向の位置をずらし、ステータコイルの端部の冷媒通路への突出量を異ならせることを特徴とするステータ。
請求項１に記載のステータであって、
前記冷媒通路は、モータ回転軸方向の両側に設けられ、各冷媒通路の冷媒流れ方向が反対方向であることを特徴とするステータ。
請求項１または２に記載のステータであって、
前記冷媒は、オイルであることを特徴とするステータ。