JP2012222904A

JP2012222904A - 分布巻き型回転電機

Info

Publication number: JP2012222904A
Application number: JP2011084619A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Yashiro; 尭久八代; Hiroki Kato; 弘樹加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-04-06
Filing date: 2011-04-06
Publication date: 2012-11-12
Anticipated expiration: 2031-04-06
Also published as: JP5691759B2

Abstract

【課題】分布巻き型の回転電機においてコイルエンドを効果的に冷却する。
【解決手段】ステータが固定される外筒リング１１と、外筒リング１１と軸方向に隣接して配置されるコイルエンド２０と、を含む分布巻き型モータ１００において、外筒リング１１の外周面１２に設けられ、外筒リング１１の円周方向からコイルエンド２０の方向に向かって冷却油を流すガイドベーン１３〜１５を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、分布巻き型回転電機のステータ冷却流路の構造に関する。

モータ、発電機あるいは両方の機能を備えるモータジェネレータなどの回転電機は、コイルが巻回されたステータと、回転するロータとを備えている。ステータのコイルに電流が流れるとステータのコイルが発熱するので、これらの回転電機ではステータのコイルを冷却する必要がある。冷却には空冷方式も用いられるが、近年の自動車などに用いられる高出力の回転電機では、より冷却効率の良い油冷方式が用いられることが多い。

ステータは円筒形状のケースに収納されることが多いので、ステータを収納する円筒形状のケースを中空の冷却ジャケットとし、冷却ジャケットの内面に冷却油を流す溝を設けてステータを冷却することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、分割ステータを締結リングで円筒形に組み合わせ、組み合わせたステータをケースに収めて組み立てられるモータのステータにおいて、締結リングの外面あるいはケースの内面に凸状や仕切り凸状によって冷却油の流れる流路を構成し、ステータを冷却する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００９−１７７７７号公報特開２０１０−２２６９１８号公報

ところで、ステータにコイルを巻回する方法は、分布巻きと集中巻きとがある。分布巻きの場合、複数のステータコアのティースに分割してコイルを巻回するので、ティースから次のティースまでの渡りワイヤがステータコアの軸方向端部に配置される。この複数本のワイヤは、ステータコアの軸方向端面に盛り上がり、コイルエンドを形成する。そして、回転電機を運転した場合にはコイルエンドも発熱しその温度も上昇する。しかし、特許文献１，２に記載された従来技術では、ステータの外面の冷却はできても、ステータコアを有効に冷却することができない場合が多い。また、ステータのケースの上側から冷却油を吹きかけてステータやコイルエンドを冷却することも考えられるが、冷却油がコイルエンドに行き渡らずに効果的にコイルエンドの冷却を行うことが難しいという問題があった。

本発明は、分布巻き型の回転電機においてコイルエンドを効果的に冷却することを目的とする。

本発明の回転電機は、ステータが固定される外筒リングと、外筒リングと軸方向に隣接して配置されるコイルエンドと、を含む分布巻き型回転電機であって、外筒リングの外周面に設けられ、外筒リングの円周方向からコイルエンドの方向に向かって冷却油を流す流路を備えること、を特徴とする。

本発明は、分布巻き型の回転電機においてコイルエンドを効果的に冷却することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態における分布巻き型モータの構成を示す横方向から見た説明図である。本発明の実施形態における分布巻き型モータの構成を示す軸方向から見た説明図である。

本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に本発明の実施形態の分布巻き型モータ１００のステータ１０と冷却油供給管３０とを示す。ロータ等他の部品については図示を省略している。図１に示すように、分布巻き型モータ１００のステータ１０は内部にステータコアとコイルを格納する外筒リング１１と、外筒リング１１から回転の中心線１０１の方向の端面に隣接して配置されたコイルエンド２０と、外筒リング１１の天頂部分に中心線１０１の方向に延びるように配置された冷却油供給管３０とを備えている。

冷却油供給管３０の下側には冷却油噴出口３１が設けられている。図２に示すように、冷却油噴出口３１は、外筒リング１１の垂直軸１０３にまたがって円周角θの扇型の範囲に冷却油を噴射することができるように構成されている。

外筒リング１１の外面には左右に第１、第２、第３のガイドベーン１３，１４，１５がそれぞれ取り付けられている。各ガイドベーン１３，１４，１５は、冷却油供給管３０に向う側の入口端１３ａ，１４ａ，１５ａが外筒リング１１の円周方向に向って斜め上方に延び、反対側の出口端１３ｂ，１４ｂ，１５ｂはコイルエンド２０に向うように湾曲した板である。また、３つのガイドベーン１３，１４，１５はコイルエンド２０側から中心線１０１の方向に沿って第１のガイドベーン１３，第２のガイドベーン１４、第３のガイドベーン１５の順に配置され、各ガイドベーン１３，１４，１５の各入口端１３ａ，１４ａ，１５ａはそれぞれ中心線１０１の方向に沿って間隔があけられて配置されている。また、外筒リング１１の下部と、コイルエンド２０の下部とは、図示しないケーシングの中の冷却油溜り５０の冷却油の液面５１よりも下となるように配置されている。

以上のように構成された分布巻き型モータ１００の冷却動作について説明する。ケーシングの下部の冷却油たまり５０に溜まった冷却油は図示しない冷却油ポンプによって加圧され、冷却油供給管３０に流入する。冷却油供給管３０に流入した冷却油は冷却油供給管３０の冷却油噴出口３１から外筒リング１１の外周面１２に向って噴射される。図２に示すように冷却油は冷却油噴出口３１から円周角θの扇形の範囲で下方の外筒リング１１の外周面１２に吹き付けられる。また、軸方向にも扇形に広がり、一部の冷却油はコイルエンド２０の表面に吹きつけられる。冷却油が直接吹き付けられている領域では外筒リング１１、コイルエンド２０ともに効率よく冷却が行われる。

図２に示す円周角θの扇形の境界線が外周面１２と接する線１０４より下の部分では、冷却油噴出口３１から噴出した冷却油が直接外筒リング１１あるいはコイルエンド２０の表面に吹き付けられず、外筒リング１１の外周面１２に沿って冷却油が下方に向って流れてくる。図１に示すように、入口端１３ａ，１４ａが中心線１０１よりも上側にあるガイドベーン１３，１４は、この外周面１２に沿って流れてきた冷却油の流れの方向を外筒リング１１の円周方向からコイルエンド２０の方向に向かうように変更する。このため、冷却油は外筒リング１１に沿って中心線１０１から下部の冷却油溜り５０に落下せず、外筒リング１１からコイルエンド２０に流れ、発熱の大きいコイルエンド２０を効果的に冷却することができる。また、入口端１５ａが中心線１０１よりも下側にあるガイドベーン１５は、中心線１０１から下に向って落下した冷却油をキャッチしてコイルエンド２０に向って流し、コイルエンド２０の下部を効果的に冷却することができる。各部を冷却した冷却油は冷却油溜り５０に落下し、再び図示しない冷却油ポンプによって冷却油供給管３０に供給される。

以上説明した実施形態は、上部から外筒リング１１に吹きかけた冷却油を効果的にコイルエンド２０に導いてコイルエンド２０を冷却することができる。特に、ガイドベーン１３〜１５によって上部から外筒リング１１に吹きかけた冷却油が中心線１０１，１０２の高さから直接冷却油溜り５０に落下せず、コイルエンド２０の表面を冷却するように冷却油の流路を形成するので、冷却油噴出口３１から噴出した冷却油が直接かからず、冷却油溜り５０の中に浸かっていない図１、図２に示すコイルエンド２０の側面領域Ａ，Ｂの温度を効果的に下げることができる。また、ガイドベーン１３〜１５は外筒リング１１の表面に設けられた放熱フィンとしても作用するので、外筒リング１１も効果的に冷却することができる。

以上説明した実施形態では、ガイドベーン１３〜１５は板状のものとして説明したが、冷却油の流れの方向を円周方向からコイルエンド２０の方向に変更することができる流路を構成するもので有ればどのような形状でもよく、例えば、半円筒形や１／４円筒形などの断面でも良いし、Ｌ字型の断面であってもよい。また、ガイドベーン１３〜１５の長さ、幅などは、各ガイドベーン１３〜１５に沿って流れる冷却油の流量が均一と成るように調整するようにしてもよい。

１０ステータ、１１外筒リング、１２外周面、１３，１４，１５ガイドベーン、１３ａ，１４ａ，１５ａ入口端、１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ出口端、２０コイルエンド、３０冷却油供給管、３１冷却油噴出口、５０冷却油溜り、５１液面、１００分布巻き型モータ、１０１，１０２中心軸、１０３垂直軸、１０４線。

Claims

ステータが固定される外筒リングと、
外筒リングと軸方向に隣接して配置されるコイルエンドと、を含む分布巻き型回転電機であって、
外筒リングの外周面に設けられ、外筒リングの円周方向からコイルエンドの方向に向かって冷却油を流す流路を備えること、
を特徴とする分布巻き型回転電機。