JP2013021759A - Rotary machine - Google Patents

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Narifumi Tojima
成文 遠嶋
Kazutaka Doke
和隆 道家
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary machine which efficiently cools coils densely wound without forming gaps.SOLUTION: A rotary machine includes: a rotor rotating around a rotation shaft; and a stator 30 disposed around the rotor. The stator 30 includes a stator core 31 having multiple teeth 31b formed so as to be arranged along the rotation direction of the rotor and coils 32 wound around the respective teeth 31b. Each of cross section shapes of the teeth 31b has a shape where at least one of a clearance C1, formed between each tooth and the coil 32, and a clearance, formed between the coils 32 wound around the adjacent teeth, is provided.

Description

本発明は、電動機や発電機等の回転機に関する。   The present invention relates to a rotating machine such as an electric motor or a generator.

周知の通り、電動機や発電機等の回転機は、ステータ(固定子)とロータ(回転子)とを備えており、ロータの回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、或いは電気エネルギーをロータの回転運動エネルギーに変換する機器である。ハイブリッド車(HV:Hybrid Vehicle)や電気自動車(EV:Electric Vehicle)等の車両に設けられる電動機は、車両を走行させる動力を発生する動力発生源として用いられるばかりでなく、エネルギーを有効利用するために、車両の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する発電機(回生ブレーキ)としても用いられる。   As is well known, a rotating machine such as an electric motor or a generator includes a stator (stator) and a rotor (rotor), and converts the rotational kinetic energy of the rotor into electrical energy, or the electrical energy is rotated by the rotor. A device that converts kinetic energy. An electric motor provided in a vehicle such as a hybrid vehicle (HV) or an electric vehicle (EV) is used not only as a power generation source for generating power for running the vehicle but also for effective use of energy. It is also used as a generator (regenerative brake) that recovers kinetic energy of the vehicle as electric energy.

上述したハイブリッド車や電気自動車等の車両に設けられる回転機は、車載スペースを低減するために小型化であり、また、走行性能を向上させるために高出力であることが要求される。このように出力密度が高まると回転機の発熱量が多くなるため、回転機を効率良く冷却する冷却技術が重要になる。以下の特許文献1,2には、回転機のステータに設けられているコイルの冷却効率を高める技術が開示されている。   The above-described rotating machine provided in a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle is required to be miniaturized in order to reduce a vehicle-mounted space and to have a high output in order to improve traveling performance. As the power density increases in this way, the amount of heat generated by the rotating machine increases, so a cooling technique for efficiently cooling the rotating machine becomes important. The following Patent Documents 1 and 2 disclose techniques for increasing the cooling efficiency of a coil provided in a stator of a rotating machine.

具体的に、以下の特許文献1には、固定子コアに設けられるティース部の角部に段差を形成して絶縁性樹脂をモールドすることにより、角部以外のティース部の表面に絶縁性樹脂を薄肉にすることで冷却効率を高める技術が開示されている。また、以下の特許文献2には、円環状ステータコアのティースとコイルとがモータの回転軸線方向において隙間無く接するよう、回転軸線方向に沿うティースの側面を回転軸線方向において中高となる凸面にすることで冷却効率を高める技術が開示されている。   Specifically, in Patent Document 1 below, an insulating resin is formed on the surface of the tooth portion other than the corner portion by forming a step at the corner portion of the tooth portion provided in the stator core and molding the insulating resin. A technique for improving the cooling efficiency by reducing the thickness of the pipe is disclosed. Further, in Patent Document 2 below, the side surface of the tooth along the rotation axis direction is a convex surface that becomes a middle height in the rotation axis direction so that the teeth of the annular stator core and the coil are in contact with each other without any gap in the rotation axis direction of the motor. Discloses a technique for increasing the cooling efficiency.

特開2010−268586号公報JP 2010-268586 A 特開2007−244065号公報JP 2007-244065 A

ところで、上述した特許文献1,2に開示された技術は、基本的にステータコアのティースとコイルとの間の熱抵抗を低減し、コイルからティースへの熱伝導量を増加させることにより冷却効率を高めるものである。このため、特許文献1,2に開示された技術では、ステータのティースの周囲にコイルが隙間無く高密度に巻回される。かかる技術によって、コイルを十分に冷却できる場合には特に問題は生じない。   By the way, the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 described above basically reduce the thermal resistance between the teeth of the stator core and the coil and increase the amount of heat conduction from the coil to the teeth, thereby improving the cooling efficiency. It is something to enhance. For this reason, in the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2, the coil is wound around the teeth of the stator with high density without a gap. When such a technique can sufficiently cool the coil, no particular problem occurs.

しかしながら、小型化されて出力密度が高められた電動機は、モータの発熱量が飛躍的に増大する。このため、上述した特許文献1,2に開示された技術のように、ティースの周囲にコイルが隙間無く高密度に巻回されている場合には、コイルを十分に冷却できない場合が考えられる。すると、コイルの温度が上昇し易くなり、損失(発熱)が大きくなる虞があるという問題があった。   However, an electric motor that is miniaturized and has an increased output density dramatically increases the amount of heat generated by the motor. For this reason, when the coil is wound around the teeth at a high density without a gap as in the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 described above, the coil may not be sufficiently cooled. Then, there is a problem that the temperature of the coil is likely to rise, and the loss (heat generation) may increase.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、隙間無く高密度に巻回されているコイルを効率的に冷却することができる回転機を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the rotary machine which can cool efficiently the coil currently wound with high density without the clearance gap.

上記課題を解決するために、本発明の回転機は、回転軸(10)の周りで回転可能なロータ(20)と、該ロータの周りに配置されるステータ(30)とを備える回転機(1)において、前記ステータは、前記ロータの回転方向に沿って配列形成された複数のティース(31b)を有するステータコア(31)と、該ティースに巻回されるコイル(32)とを備えており、前記ティースは、断面形状が前記コイルとの間及び隣接するティースに巻回されるコイルの間の少なくとも一方に隙間(C1、C2)が設けられる形状であることを特徴としている。
また、本発明の回転機は、前記ティースの少なくとも1つの側面には、前記コイルとの間に隙間を設けるための凹部(R1〜R3)が形成されていることを特徴としている。
ここで、本発明の回転機は、前記ティースに形成される前記凹部が、断面形状が三角形状、円弧形状、及び矩形形状の何れかであることを特徴としている。
或いは、本発明の回転機において、前記ティースは、断面形状が円形又は楕円形状であることを特徴としている。
また、本発明の回転機は、外部からの冷媒(OL)を、前記ティースと前記コイルとの間に設けられる隙間及び前記隣接するティースに巻回されるコイル間に設けられる隙間の少なくとも一方に供給する冷媒供給部(S2)を備えることを特徴としている。
In order to solve the above problems, a rotating machine according to the present invention includes a rotor (20) rotatable around a rotating shaft (10) and a stator (30) arranged around the rotor (30). 1), the stator includes a stator core (31) having a plurality of teeth (31b) arranged along the rotation direction of the rotor, and a coil (32) wound around the teeth. The teeth have a cross-sectional shape in which gaps (C1, C2) are provided in at least one of the coil and the coil wound around the adjacent teeth.
The rotating machine according to the present invention is characterized in that recesses (R1 to R3) for forming a gap with the coil are formed on at least one side surface of the tooth.
Here, the rotating machine of the present invention is characterized in that the recess formed in the tooth has a cross-sectional shape of any one of a triangular shape, an arc shape, and a rectangular shape.
Alternatively, in the rotating machine of the present invention, the teeth have a circular or elliptical cross-sectional shape.
In the rotating machine of the present invention, an external refrigerant (OL) is applied to at least one of a gap provided between the teeth and the coil and a gap provided between the coils wound around the adjacent teeth. A refrigerant supply unit (S2) for supplying is provided.

本発明によれば、ステータコアが有するティースの断面形状を、コイルとの間及び隣接するティースに巻回されるコイルの間の少なくとも一方に隙間が設けられる形状にしているため、ティースの周囲に隙間無く高密度に巻回されているコイルを効率的に冷却することができるという効果がある。   According to the present invention, since the cross-sectional shape of the teeth included in the stator core is formed such that a gap is provided between at least one of the coils and the coil wound around the adjacent teeth, there is no gap around the teeth. There is an effect that it is possible to efficiently cool the coil that is wound at a high density without any interference.

本発明の第1実施形態による回転機としてのモータの構成を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the structure of the motor as a rotary machine by 1st Embodiment of this invention. 図1中のA−A線に沿うステータの断面矢視図である。It is a cross-sectional arrow view of the stator along the AA line in FIG. 本発明の第1実施形態におけるステータの拡大図である。It is an enlarged view of the stator in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態におけるティースの変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the teeth in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態におけるステータの拡大図である。It is an enlarged view of the stator in 2nd Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施形態による回転機について詳細に説明する。尚、以下の実施形態では、回転機が、外部から供給される電流(例えば、三相交流電流)により回転駆動されるモータ(電動機)である場合を例に挙げて説明する。   Hereinafter, a rotating machine according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, a case where the rotating machine is a motor (electric motor) that is rotationally driven by an externally supplied current (for example, a three-phase alternating current) will be described as an example.

〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態による回転機としてのモータの構成を示す側断面図である。図1に示す通り、モータ1は、回転軸10、ロータ20(回転子)、ステータ30(固定子)、及びハウジング40を備えており、外部から供給される電流によってロータ20とステータ30との間に磁力が作用してロータ20が回転することにより回転軸10が回転駆動される。尚、以下では、回転軸10が延びている図1中の左右方向を「軸方向」という。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of a motor as a rotating machine according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the motor 1 includes a rotating shaft 10, a rotor 20 (rotor), a stator 30 (stator), and a housing 40, and an electric current supplied from the outside causes the rotor 20 and the stator 30. The rotating shaft 10 is rotationally driven by the magnetic force acting therebetween and the rotor 20 rotating. Hereinafter, the left-right direction in FIG. 1 in which the rotation shaft 10 extends is referred to as an “axial direction”.

回転軸10は、ロータ20の回転駆動力を外部に伝達するための軸部材である。この回転軸10は、ロータ20に挿通されて固定されており、ハウジング40に設置された軸受B1,B2によって回転自在に支持されている。このため、回転軸10及びロータ20は、回転軸10の回転軸線の周りで一体的に回転する。尚、軸受B1,B2としては、例えばアンギュラ玉軸受等の転がり軸受を用いることができる。   The rotating shaft 10 is a shaft member for transmitting the rotational driving force of the rotor 20 to the outside. The rotary shaft 10 is inserted through the rotor 20 and fixed, and is rotatably supported by bearings B1 and B2 installed in the housing 40. For this reason, the rotation shaft 10 and the rotor 20 rotate integrally around the rotation axis of the rotation shaft 10. As the bearings B1 and B2, rolling bearings such as angular ball bearings can be used, for example.

ロータ20は、回転軸10に取り付けられて回転軸10の周りで回転可能に構成されている。具体的に、ロータ20は、ロータコア21、永久磁石22、及びエンドプレート23を備える。ロータコア21は、磁性体からなる板材としての電磁鋼板を複数積層して構成され、上述した回転軸10が挿通される円環形状の部材である。   The rotor 20 is attached to the rotating shaft 10 and is configured to be rotatable around the rotating shaft 10. Specifically, the rotor 20 includes a rotor core 21, a permanent magnet 22, and an end plate 23. The rotor core 21 is formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates as plate members made of a magnetic material, and is a ring-shaped member through which the rotary shaft 10 described above is inserted.

永久磁石22は、例えば軸方向に延びる直方体形状の磁石であり、ロータコア21のステータ30側に、ロータコア21の外周に沿って一定の間隔をもって複数埋設されている。これにより、ロータコア21の外周に沿って交番磁界が形成される。エンドプレート23は、ロータコア21の軸方向(電磁鋼板の積層方向)両側端部に設けられ、ロータコア21を軸方向に挟持する円盤形状の部材である。   The permanent magnets 22 are, for example, rectangular parallelepiped magnets extending in the axial direction, and a plurality of permanent magnets 22 are embedded along the outer periphery of the rotor core 21 on the stator 30 side of the rotor core 21. Thereby, an alternating magnetic field is formed along the outer periphery of the rotor core 21. The end plate 23 is a disk-shaped member that is provided at both ends of the rotor core 21 in the axial direction (lamination direction of the electromagnetic steel plates) and sandwiches the rotor core 21 in the axial direction.

ステータ30は、ステータコア31及びコイル32を備えており、回転軸10の回転方向に沿ってロータ20の周囲を取り囲むようにハウジング40の一部をなす胴体部材41の内周面に固定されて、外部からコイル32に供給される電流に応じてロータ20の外周方向に沿う回転磁界を形成する。ステータ30に設けられるステータコア31は、上述したロータ20のロータコア21と同様に、磁性体からなる板材としての電磁鋼板を複数積層して構成される円環形状の部材であり、その内周側にはロータ20が配設される。このステータコア31は、その内周面とロータ20の外周面との間に予め設定された大きさの環状の間隙(エアギャップG)が形成されるように、その内径が設定されている。   The stator 30 includes a stator core 31 and a coil 32, and is fixed to an inner peripheral surface of a body member 41 that forms a part of the housing 40 so as to surround the rotor 20 along the rotation direction of the rotary shaft 10. A rotating magnetic field is formed along the outer circumferential direction of the rotor 20 in accordance with the current supplied to the coil 32 from the outside. The stator core 31 provided in the stator 30 is an annular member configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates as plate members made of a magnetic material, like the rotor core 21 of the rotor 20 described above, and on the inner peripheral side thereof. Is provided with a rotor 20. The stator core 31 has an inner diameter such that an annular gap (air gap G) having a preset size is formed between the inner peripheral surface of the stator core 31 and the outer peripheral surface of the rotor 20.

図2は、図1中のA−A線に沿うステータの断面矢視図である。図2に示す通り、ステータコア31は、円環形状のヨーク31aと、ヨーク31aの周方向D1に沿って配列形成された複数のティース31bとを有する。隣接するティース31bの間の隙間は、コイル32が介挿されるスロット31cとされる。尚、図2においては、複雑化を避けるため、ティース31b及びスロット31cが8個ずつ設けられたステータコア31を図示しているが、これらの数は任意に設定することができる。また、図2では、隣接するティース31bに巻回されるコイル32を離間させて図示しているが、これらコイル32はスロット31c内で接触していても良い。   2 is a cross-sectional view of the stator taken along line AA in FIG. As shown in FIG. 2, the stator core 31 includes an annular yoke 31 a and a plurality of teeth 31 b arranged along the circumferential direction D1 of the yoke 31 a. A gap between adjacent teeth 31b is a slot 31c in which the coil 32 is inserted. In FIG. 2, the stator core 31 provided with eight teeth 31 b and eight slots 31 c is illustrated to avoid complication, but the number of these can be arbitrarily set. In FIG. 2, the coils 32 wound around the adjacent teeth 31 b are illustrated as being separated from each other, but these coils 32 may be in contact within the slot 31 c.

ステータコア31に設けられるティース31bは、スロット31cに介挿されたコイル32に三相交流が供給されることによって磁極として機能するものであり、ヨーク31aの中心に向かって突出するように形成されている。このティース31bの先端部は、スロット31cの開口部の一部を覆うようにヨーク31aの周方向D1に延びる形状である。つまり、ティースの先端部には、周方向D1の一方向D11に延びるように形成された突出部Q1と、周方向D1の他方向D12に延びるように形成された突出部Q2とが形成されている。ティース31bの先端部をかかる形状にするのは、ロータ20とステータ30との間の磁気的な結合を高めてモータ1の性能を向上させるとともに、スロット31cに収容されるコイルの飛び出しを防止するためである。   The teeth 31b provided in the stator core 31 function as magnetic poles when a three-phase alternating current is supplied to the coil 32 inserted in the slot 31c, and are formed so as to protrude toward the center of the yoke 31a. Yes. The tip of the tooth 31b has a shape extending in the circumferential direction D1 of the yoke 31a so as to cover a part of the opening of the slot 31c. In other words, a protrusion Q1 formed so as to extend in one direction D11 in the circumferential direction D1 and a protrusion Q2 formed so as to extend in the other direction D12 in the circumferential direction D1 are formed at the tip of the tooth. Yes. The shape of the tip of the tooth 31b is such that the magnetic coupling between the rotor 20 and the stator 30 is enhanced to improve the performance of the motor 1, and the coil accommodated in the slot 31c is prevented from jumping out. Because.

図3は、本発明の第1実施形態におけるステータの拡大図であって、(a)は斜視透視図であり、(b)はステータに設けられるティースの断面図である。尚、図3(a)では、隣接するティース31bに巻回されるコイル32を離間させて図示しているが、これらコイル32は、図3(b)に示す通り、接触していても良い。図3に示す通り、ティース31bの根本部(突出部Q1,Q2が形成された先端部を除く部分)は、4つの側面からなる略四角柱状である。この4つの側面のうち、ヨーク31aの周方向D1に交差する2つの側面には、断面形状が三角形状である凹部R1が形成されている。   3A and 3B are enlarged views of the stator according to the first embodiment of the present invention, where FIG. 3A is a perspective perspective view, and FIG. 3B is a cross-sectional view of teeth provided on the stator. In FIG. 3A, the coils 32 wound around the adjacent teeth 31b are shown separated from each other, but these coils 32 may be in contact with each other as shown in FIG. 3B. . As shown in FIG. 3, the root portion of the tooth 31 b (the portion excluding the tip portion where the protruding portions Q <b> 1 and Q <b> 2 are formed) has a substantially quadrangular prism shape including four side surfaces. Of these four side surfaces, two side surfaces intersecting the circumferential direction D1 of the yoke 31a are formed with a recess R1 having a triangular cross-sectional shape.

このように凹部R1をティース31bの根本部に形成するのは、ティース31bの周囲にコイル32が隙間無く高密度に巻回されていても、コイル32を効率的に冷却するためである。つまり、ティース31の根本部に凹部R1が形成されていると、ティース31の根本部の周囲にコイル32を巻回したときにティース31bとコイル32との間に隙間C1が設けられる。この隙間C1に冷却用のオイルOLを供給すれば、コイル32を直接冷却することができるため、コイル32を効率的に冷却することができる。   The reason why the concave portion R1 is formed in the root portion of the tooth 31b in this manner is to efficiently cool the coil 32 even when the coil 32 is wound around the tooth 31b with a high density without a gap. In other words, when the recess R <b> 1 is formed in the root portion of the tooth 31, the gap C <b> 1 is provided between the tooth 31 b and the coil 32 when the coil 32 is wound around the root portion of the tooth 31. If the cooling oil OL is supplied to the gap C1, the coil 32 can be directly cooled, so that the coil 32 can be efficiently cooled.

図4は、本発明の第1実施形態におけるティースの変形例を示す断面図である。図4(a)に示す通り、ティース31bは、断面形状が円弧形状である凹部R2がヨーク31aの周方向D1に交差する2つの側面に形成されているものであっても良い。また、図4(b),(c)に示す通り、ティース31bは、断面形状が三角形状である凹部R1、或いは断面形状が円弧形状である凹部R2が、ヨーク31aの周方向D1に沿う2つの側面に形成されているものであっても良い。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing a modification of the tooth in the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4 (a), the tooth 31b may have a recess R2 having a circular cross section formed on two side surfaces intersecting the circumferential direction D1 of the yoke 31a. Further, as shown in FIGS. 4B and 4C, the tooth 31b has a recess R1 having a triangular cross section or a recess R2 having a circular cross section along the circumferential direction D1 of the yoke 31a. It may be formed on one side.

また、図4(d)に示す通り、ティース31bは、断面形状が三角形状である凹部R1が根本部の全ての側面(ヨーク31aの周方向D1に交差する2つの側面及びヨーク31aの周方向D1に沿う2つの側面)に形成されているものであっても良い。これは、断面形状が円弧形状である凹部R2が形成される場合についても同様である。更には、図4(e)に示す通り、断面形状が矩形形状である凹部R3が根本部の全ての側面に形成されているものであってもよく、同様の凹部R3がヨーク31aの周方向D1に交差する2つの側面のみに形成され、或いはヨーク31aの周方向D1に沿う2つの側面のみに形成されているものであっても良い。   Further, as shown in FIG. 4D, the tooth 31b includes a concave portion R1 having a triangular cross-sectional shape on all side surfaces of the root portion (two side surfaces intersecting the circumferential direction D1 of the yoke 31a and the circumferential direction of the yoke 31a). It may be formed on two side surfaces along D1. The same applies to the case where the recess R2 having a circular cross-sectional shape is formed. Further, as shown in FIG. 4 (e), a recess R3 having a rectangular cross-sectional shape may be formed on all side surfaces of the root portion, and the similar recess R3 is provided in the circumferential direction of the yoke 31a. It may be formed only on the two side surfaces intersecting D1, or may be formed only on the two side surfaces along the circumferential direction D1 of the yoke 31a.

ティース31bに形成される凹部の形状は、以上説明した断面形状が三角形状である凹部R1、断面形状が円弧形状である凹部R2、及び断面形状が矩形形状である凹部R3に制限されることはなく任意の形状にすることができる。このティース31bに形成される凹部の形状は、例えば必要となる冷却性能、ティースの大きさや形状、ティースの強度等に応じて適宜決定される。   The shape of the recess formed in the tooth 31b is limited to the recess R1 whose cross-sectional shape described above is a triangle, the recess R2 whose cross-sectional shape is an arc shape, and the recess R3 whose cross-sectional shape is a rectangular shape. Any shape can be used. The shape of the recess formed in the tooth 31b is appropriately determined according to, for example, required cooling performance, the size and shape of the tooth, the strength of the tooth, and the like.

コイル32は、ティース31bの各々の周囲に巻回された状態でステータコア31に形成されたスロット31cに介挿されており、外部から供給される電流に応じた磁極を形成する。ここで、コイル32は、三相交流のうち、U相の電流が供給される第1コイル、V相の電流が供給される第2コイル、及びW相の電流が供給される第3コイルからなり、これら第1〜第3コイルが、ステータコア31の周方向に順次配列されている。このため、コイル32に三相交流が供給されると、ステータコア31の内周面に沿って回転磁界が形成される。   The coil 32 is inserted in the slot 31c formed in the stator core 31 in the state wound around each of the teeth 31b, and forms the magnetic pole according to the electric current supplied from the outside. Here, the coil 32 includes a first coil to which a U-phase current is supplied, a second coil to which a V-phase current is supplied, and a third coil to which a W-phase current is supplied. Thus, the first to third coils are sequentially arranged in the circumferential direction of the stator core 31. For this reason, when a three-phase alternating current is supplied to the coil 32, a rotating magnetic field is formed along the inner peripheral surface of the stator core 31.

コイル32は、ステータコア31に対してコイルエンド部32aがステータコア31の両端部から突出する状態に取り付けられる。つまり、図1に示す通り、ステータコア31の軸方向左側における端部からコイルエンド部32aが左方向に突出するとともに、ステータコア31の軸方向右側における端部からコイルエンド部32aが突出した状態に取り付けられる。   The coil 32 is attached to the stator core 31 such that the coil end portion 32 a protrudes from both end portions of the stator core 31. That is, as shown in FIG. 1, the coil end portion 32 a protrudes leftward from the end on the left side in the axial direction of the stator core 31, and the coil end portion 32 a protrudes from the end on the right in the axial direction of the stator core 31. It is done.

また、ステータコア31の両端部には、回転軸10と同心にされた円環状の仕切部材33a,33bがそれぞれ設けられている。これら仕切部材33a,33bは、ロータ20が配設される空間S1とコイルエンド部32aが配設される空間S2(冷媒供給部)とを分離するために設けられる。仕切部材33a,33bによって、空間S1,S2が分離されることにより、オイル供給口P1から供給される冷却用のオイルOLがエアギャップGに侵入することを防止しつつ、ステータコア31のティース31bとコイル32との間に設けられた隙間C1にオイルOLを供給することができる。尚、図示は省略しているが、ティース31bの先端部に形成された突出部Q1,Q2の間はモールド等されており、突出部Q1,Q2の間からオイルOLがエアギャップGに侵入するのを防止する対策が講じられている。   In addition, annular partition members 33 a and 33 b concentric with the rotary shaft 10 are provided at both ends of the stator core 31. The partition members 33a and 33b are provided to separate the space S1 in which the rotor 20 is disposed and the space S2 (refrigerant supply portion) in which the coil end portion 32a is disposed. By separating the spaces S1 and S2 by the partition members 33a and 33b, the cooling oil OL supplied from the oil supply port P1 is prevented from entering the air gap G, and the teeth 31b of the stator core 31 and Oil OL can be supplied to a gap C1 provided between the coil 32 and the coil 32. In addition, although illustration is abbreviate | omitted, between the protrusion parts Q1 and Q2 formed in the front-end | tip part of the teeth 31b is a mold etc., oil OL penetrates into the air gap G from between the protrusion parts Q1 and Q2. Measures are taken to prevent this.

ハウジング40は、胴体部材41、左側壁部材42、及び右側壁部材43からなり、その内部に回転軸10の一部、ロータ20、及びステータ30を収容するとともに、モータ1の外形を成す。胴体部材41は、鉄合金等によって形成されており、軸方向両端が開口している円筒形状の部材である。この胴体部材41の内周面には、上述したステータ30が固定されている。   The housing 40 includes a body member 41, a left side wall member 42, and a right side wall member 43. The housing 40 houses a part of the rotary shaft 10, the rotor 20, and the stator 30, and forms the outer shape of the motor 1. The body member 41 is formed of an iron alloy or the like, and is a cylindrical member that is open at both ends in the axial direction. The stator 30 described above is fixed to the inner peripheral surface of the body member 41.

また、胴体部材41の鉛直方向上部には、外部から供給される冷却用のオイルOL(冷媒)をハウジング40内の空間S2に導くオイル供給口P1が設けられており、胴体部材41の鉛直方向下には、ハウジング40内の空間S2を介したオイルOLをハウジング40外に排出するオイル排出口P2が設けられている。尚、オイル供給口P1及びオイル排出口P2は、冷却効率を高めるため複数箇所に設けられていても良い。   In addition, an oil supply port P1 that guides cooling oil OL (refrigerant) supplied from the outside to the space S2 in the housing 40 is provided in the upper part of the body member 41 in the vertical direction. Below, an oil discharge port P <b> 2 for discharging the oil OL through the space S <b> 2 in the housing 40 to the outside of the housing 40 is provided. The oil supply port P1 and the oil discharge port P2 may be provided at a plurality of locations in order to increase the cooling efficiency.

左側壁部材42及び右側壁部材43は、鉄合金等によって形成された略円板形状の部材であって、その外径が胴体部材41の外径と同程度に設定されており、胴体部材41の左開口部位及び右開口部位を閉塞するようにそれぞれ取り付けられている。これら左側壁部材42及び右側壁部材43の中心部には、回転軸10を支持する軸受B1,B2が介挿される円形形状の穴部がそれぞれ形成されている。   The left side wall member 42 and the right side wall member 43 are substantially disk-shaped members formed of an iron alloy or the like, and the outer diameter thereof is set to be approximately the same as the outer diameter of the body member 41. The left opening portion and the right opening portion are respectively attached so as to be closed. In the central portions of the left side wall member 42 and the right side wall member 43, circular hole portions into which the bearings B1 and B2 supporting the rotating shaft 10 are inserted are formed.

次に、上記構成におけるモータ1の動作について簡単に説明する。外部からの三相交流がモータ1に供給されると、三相交流の各相の電流がステータ30に設けられたコイル32(第1〜第3コイル)に流れ、供給される電流に応じてロータ20の回転方向に沿って回転磁界が形成される。すると、外周に沿って交番磁界が形成されたロータコアがこの回転磁界と相互作用し、吸引力及び反発力が生ずることによりロータ20が回転し、これにより回転軸10がロータ20と一体に回転して回転軸10の回転駆動力が外部に伝達される。   Next, the operation of the motor 1 in the above configuration will be briefly described. When a three-phase alternating current from the outside is supplied to the motor 1, a current of each phase of the three-phase alternating current flows in the coil 32 (first to third coils) provided in the stator 30, according to the supplied current. A rotating magnetic field is formed along the rotation direction of the rotor 20. Then, the rotor core in which an alternating magnetic field is formed along the outer periphery interacts with the rotating magnetic field, and the rotor 20 is rotated by generating an attractive force and a repulsive force. As a result, the rotating shaft 10 rotates integrally with the rotor 20. Thus, the rotational driving force of the rotary shaft 10 is transmitted to the outside.

また、モータ1の駆動時には、不図示のポンプ等によって冷却用のオイルOLがオイル供給口P1に供給されて空間S2内に導かれる。空間S2に導かれたオイルOLは、コイルエンド部32aに滴下されてコイルエンド部32aを伝って下方に移動し、或いはステータコア31のティース31bとコイル32との間に設けられた隙間C1に供給される。これにより、コイル32のコイルエンド部32aがオイルOLによって直接冷却されるとともに、ティース31bに巻回されているコイル32の内周部がオイルOLによって直接冷却されるため、コイル32の全体を効率的に冷却することができる。   When the motor 1 is driven, cooling oil OL is supplied to the oil supply port P1 by a pump (not shown) or the like and guided into the space S2. The oil OL guided to the space S2 is dropped on the coil end portion 32a and moves downward through the coil end portion 32a, or is supplied to a gap C1 provided between the tooth 31b of the stator core 31 and the coil 32. Is done. As a result, the coil end portion 32a of the coil 32 is directly cooled by the oil OL, and the inner peripheral portion of the coil 32 wound around the tooth 31b is directly cooled by the oil OL. Can be cooled.

ここで、ハウジング40の内部は、仕切部材33a,33bによって、ロータ20が配設される空間S1とコイルエンド部32aが配設される空間S2とに分離されているため、オイル供給口P1から空間S2内にオイルOLが供給されても、オイルOLがエアギャップGに侵入するのを防止することができる。尚、コイルエンド部32aを伝って下方に移動したオイルOL及び隙間C1を介して下方に移動したオイルOLは、オイル排出口P2を介して外部に排出される。   Here, the interior of the housing 40 is separated by the partition members 33a and 33b into a space S1 in which the rotor 20 is disposed and a space S2 in which the coil end portion 32a is disposed. Even if the oil OL is supplied into the space S2, the oil OL can be prevented from entering the air gap G. The oil OL that has moved down through the coil end portion 32a and the oil OL that has moved down through the gap C1 are discharged to the outside through the oil discharge port P2.

以上の通り、本実施形態では、断面形状が三角形状、円弧形状、又は矩形形状の凹部R1〜R3をステータコア31のティース31bに形成することで、ティース31bとコイル32との間に隙間C1を設けている。これにより、ティース31bとコイル32との間の隙間C1にオイルOLを供給することが可能になり、コイル32を効率的に冷却することができる。   As described above, in the present embodiment, the clearance C1 is formed between the tooth 31b and the coil 32 by forming the recesses R1 to R3 having a triangular, arc, or rectangular cross-sectional shape in the teeth 31b of the stator core 31. Provided. As a result, oil OL can be supplied to the gap C1 between the tooth 31b and the coil 32, and the coil 32 can be efficiently cooled.

〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態による回転機としてのモータについて説明する。本実施形態のモータは、全体構成が第1実施形態のモータ1とほぼ同様であるが、ステータコア31に設けられるティースの断面形状が第1実施形態のモータ1とは異なる。図5は、本発明の第2実施形態におけるステータの拡大図であって、(a)は斜視透視図であり、(b)はステータに設けられるティースの断面図である。尚、図5においては、図3に示す部材に相当する部材については、同一の符号を付してある。また、図5(a),(b)では、隣接するティース31bに巻回されるコイル32を離間させて図示しているが、これらコイル32は、図3(b)と同様に、接触していても良い。
[Second Embodiment]
Next, a motor as a rotating machine according to a second embodiment of the present invention will be described. The overall configuration of the motor of this embodiment is substantially the same as that of the motor 1 of the first embodiment, but the cross-sectional shape of the teeth provided on the stator core 31 is different from that of the motor 1 of the first embodiment. FIGS. 5A and 5B are enlarged views of the stator according to the second embodiment of the present invention, in which FIG. 5A is a perspective perspective view, and FIG. 5B is a cross-sectional view of teeth provided on the stator. In FIG. 5, members corresponding to those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. 5 (a) and 5 (b), the coils 32 wound around the adjacent teeth 31b are shown separated from each other, but these coils 32 are in contact with each other as in FIG. 3 (b). May be.

図5に示す通り、本実施形態において、ティース31bの根本部は円柱状である。従って、ティース31bの断面形状は円形である。このようにティース31bの断面形状を円形形状にするのは、第1実施形態と同様に、ティース31bの周囲にコイル32が隙間無く高密度に巻回されていても、コイル32を効率的に冷却するためである。つまり、ティース31bの根本部の断面形状を円形にすると、ティース31bの根本部の周囲にはコイル32が円環状に巻回されるため、隣接するティース31bに巻回されるコイル32の間に隙間C2が設けられる。この隙間C2に冷却用のオイルOLを供給すれば、コイル32を直接冷却することができるため、コイル32を効率的に冷却することができる。   As shown in FIG. 5, in this embodiment, the root part of the teeth 31b is cylindrical. Therefore, the cross-sectional shape of the teeth 31b is a circle. In this way, the cross-sectional shape of the teeth 31b is circular, as in the first embodiment, even if the coils 32 are wound around the teeth 31b at a high density without a gap. This is for cooling. That is, when the cross-sectional shape of the root portion of the tooth 31b is circular, the coil 32 is wound around the root portion of the tooth 31b in an annular shape, and therefore, between the coils 32 wound around the adjacent teeth 31b. A gap C2 is provided. If the cooling oil OL is supplied to the gap C2, the coil 32 can be directly cooled, so that the coil 32 can be efficiently cooled.

ここで、図3(b)に示す通り、ティース31bの断面形状が略四角柱状である場合には、ティース31bに巻回されるコイル32の形状が四角環形状になる。このため、隣接するティース31bに巻回されるコイル32が接触していると(或いは、接触するほど近接していると)、コイル32の間にオイルOLを供給することが困難になり、コイル32の冷却効率を高めることはできない。これに対し、本実施形態のように、ティース31bの断面形状を円形にすると、ティース31bに巻回されるコイル32の形状は円環形状になる。すると、仮に隣接するティース31bに巻回されるコイル32が接触していたとしても、コイル32の間に隙間C2が設けられてコイル32の間にオイルOLを供給することが容易になるため、コイル32の冷却効率を高めることができる。   Here, as shown in FIG. 3B, when the cross-sectional shape of the tooth 31b is a substantially quadrangular prism shape, the shape of the coil 32 wound around the tooth 31b is a square ring shape. For this reason, when the coil 32 wound around the adjacent teeth 31b is in contact (or close enough to contact), it becomes difficult to supply the oil OL between the coils 32. The cooling efficiency of 32 cannot be increased. On the other hand, when the cross-sectional shape of the teeth 31b is circular as in the present embodiment, the shape of the coil 32 wound around the teeth 31b becomes an annular shape. Then, even if the coil 32 wound around the adjacent teeth 31b is in contact, the gap C2 is provided between the coils 32 and it becomes easy to supply the oil OL between the coils 32. The cooling efficiency of the coil 32 can be increased.

以上の通り、本実施形態では、ステータコア31のティース31bの断面形状を円形にすることで、隣接するティース31bに巻回されるコイル32の間に隙間C2を設けている。これにより、隣接するティース31bに巻回されるコイル32の間に隙間C2にオイルOLを供給することが可能になり、コイル32を効率的に冷却することができる。尚、ティース31bの断面形状は、円形状以外に楕円形状であっても良い。   As described above, in this embodiment, the gap C2 is provided between the coils 32 wound around the adjacent teeth 31b by making the cross-sectional shape of the teeth 31b of the stator core 31 circular. As a result, oil OL can be supplied to the gap C2 between the coils 32 wound around the adjacent teeth 31b, and the coils 32 can be efficiently cooled. In addition, the cross-sectional shape of the teeth 31b may be an elliptical shape other than the circular shape.

以上、本発明の実施形態による回転機について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、ステータコア31が磁性体からなる板材としての電磁鋼板を複数積層して形成されるものである場合を例に挙げて説明したが、粉状の磁性材料を加圧成型することによって形成されるものであっても良い。   As mentioned above, although the rotary machine by embodiment of this invention was demonstrated, this invention is not restrict | limited to the said embodiment, It can change freely within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the case where the stator core 31 is formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates as plate materials made of a magnetic material has been described as an example. However, a powdered magnetic material is pressure-molded. It may be formed by this.

また、上記第1実施形態ではティース31bとコイル32との間に隙間C1を設け、上記第2実施形態では隣接するティース31bに巻回されるコイル32の間に隙間C2を設ける例について説明したが、これら第1,第2実施形態を組み合わせてもよい。例えば、ティース31bの根本部の断面形状を円形にするとともに根本部の側面に凹部を形成して、ティース31bとコイル32との間の隙間C1と隣接するティース31bに巻回されるコイル32の間の隙間C2とを設けても良い。隙間C1,C2の双方を設けることで、コイル32の冷却効率を更に高めることが可能である。   Moreover, in the said 1st Embodiment, the clearance gap C1 was provided between the teeth 31b and the coil 32, and the said 2nd Embodiment demonstrated the example which provides the clearance gap C2 between the coils 32 wound by the adjacent teeth 31b. However, these first and second embodiments may be combined. For example, the coil 32 wound around the tooth 31b adjacent to the gap C1 between the tooth 31b and the coil 32 is formed by making the cross-sectional shape of the root part of the tooth 31b circular and forming a recess on the side surface of the root part. A gap C2 may be provided between them. By providing both the gaps C1 and C2, the cooling efficiency of the coil 32 can be further increased.

更に、上記実施形態では、電動機の一種であるモータを例に挙げて説明したが、発電機にも本発明を適用することができる。   Furthermore, in the said embodiment, although demonstrated taking the motor which is 1 type of an electric motor as an example, this invention is applicable also to a generator.

1 モータ
10 回転軸
20 ロータ
30 ステータ
31 ステータコア
31b ティース
32 コイル
C1,C2 隙間
OL オイル
R1〜R3 凹部
S2 空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor 10 Rotating shaft 20 Rotor 30 Stator 31 Stator core 31b Teeth 32 Coil C1, C2 Crevice OL Oil R1-R3 Recess S2 Space

Claims (5)

回転軸の周りで回転可能なロータと、該ロータの周りに配置されるステータとを備える回転機において、
前記ステータは、前記ロータの回転方向に沿って配列形成された複数のティースを有するステータコアと、該ティースに巻回されるコイルとを備えており、
前記ティースは、断面形状が前記コイルとの間及び隣接するティースに巻回されるコイルの間の少なくとも一方に隙間が設けられる形状である
ことを特徴とする回転機。
In a rotating machine comprising a rotor rotatable around a rotation axis, and a stator arranged around the rotor,
The stator includes a stator core having a plurality of teeth arranged along the rotation direction of the rotor, and a coil wound around the teeth,
The tooth has a shape in which a clearance is provided in at least one of a cross-sectional shape between the coil and a coil wound around an adjacent tooth.
前記ティースの少なくとも1つの側面には、前記コイルとの間に隙間を設けるための凹部が形成されていることを特徴とする請求項1記載の回転機。   2. The rotating machine according to claim 1, wherein a concave portion for forming a gap with the coil is formed on at least one side surface of the tooth. 前記ティースに形成される前記凹部は、断面形状が三角形状、円弧形状、及び矩形形状の何れかであることを特徴とする請求項2記載の回転機。   3. The rotating machine according to claim 2, wherein the recess formed in the tooth has a cross-sectional shape of any one of a triangular shape, an arc shape, and a rectangular shape. 前記ティースは、断面形状が円形又は楕円形状であることを特徴とする請求項1記載の回転機。   The rotating machine according to claim 1, wherein the teeth have a circular or elliptical cross-sectional shape. 外部からの冷媒を、前記ティースと前記コイルとの間に設けられる隙間及び前記隣接するティースに巻回されるコイル間に設けられる隙間の少なくとも一方に供給する冷媒供給部を備えることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか一項に記載の回転機。   It is provided with a refrigerant supply part which supplies refrigerant from the outside to at least one of a gap provided between the teeth and the coil and a gap provided between the coils wound around the adjacent teeth. The rotating machine according to any one of claims 1 to 4.
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