JP2016010166A - Stator of rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体冷媒吐出口が設けられたロータ外周面と空隙を空けて対向配置される回転電機のステータに関する。 The present invention relates to a stator of a rotating electrical machine that is disposed to face a rotor outer peripheral surface provided with a liquid refrigerant discharge port with a gap.
下記特許文献1〜3では、ロータの冷却を行うために、軸心からロータ内に液体冷媒を導入し、ロータ内に導入された液体冷媒をロータ外周面の吐出口からロータとステータ間の空隙へ放出している。 In Patent Documents 1 to 3 listed below, in order to cool the rotor, liquid refrigerant is introduced into the rotor from the shaft center, and the liquid refrigerant introduced into the rotor is discharged from the discharge port on the outer peripheral surface of the rotor between the rotor and the stator. Has been released.
特許文献1〜3において、ロータ外周面の吐出口から放出された液体冷媒が、ステータのコイルが通るスロット内に浸入すると、ロータとステータ間の空隙を流動する冷却油が減少する。その場合は、冷却効率の低下を招きやすくなる。 In Patent Documents 1 to 3, when the liquid refrigerant discharged from the discharge port on the outer peripheral surface of the rotor enters the slot through which the stator coil passes, the cooling oil flowing in the gap between the rotor and the stator decreases. In that case, the cooling efficiency is likely to decrease.
本発明は、ステータのスロット内に液体冷媒が浸入することによる冷却効率の低下を抑制することを目的とする。 An object of this invention is to suppress the fall of the cooling efficiency by liquid refrigerant infiltrating into the slot of a stator.
本発明に係る回転電機のステータは、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。 The stator of the rotating electrical machine according to the present invention employs the following means in order to achieve the above-described object.
本発明に係る回転電機のステータは、液体冷媒吐出口が設けられたロータ外周面と空隙を空けて対向配置される回転電機のステータであって、ロータ外周面へ向けて突出する複数のティースが周方向に互いに間隔をおいて配置され、周方向に隣接するティース間にスロットが形成されたステータコアと、スロットを通ってステータコアに巻装されたコイルと、を備え、周方向に隣接するティース先端部間に、コイルにおける液体冷媒吐出口と対向する部分を遮蔽するための遮蔽部が設けられていることを要旨とする。 A stator of a rotating electrical machine according to the present invention is a stator of a rotating electrical machine that is disposed so as to face a rotor outer peripheral surface provided with a liquid refrigerant discharge port with a gap, and has a plurality of teeth protruding toward the rotor outer peripheral surface. Teeth tips adjacent to each other in the circumferential direction are provided with a stator core that is spaced apart from each other in the circumferential direction and has a slot formed between adjacent teeth in the circumferential direction, and a coil wound around the stator core through the slot. The gist is that a shielding portion for shielding a portion of the coil facing the liquid refrigerant discharge port is provided between the portions.
本発明によれば、ロータ外周面の液体冷媒吐出口から吐出した液体冷媒がステータのスロット内に浸入するのを遮蔽部により抑制することができるので、ロータとステータ間の空隙を流動する液体冷媒の減少を防ぎ、冷却効率の低下を抑制することができる。 According to the present invention, since the liquid refrigerant discharged from the liquid refrigerant discharge port on the outer peripheral surface of the rotor can be prevented from entering the slots of the stator, the liquid refrigerant that flows in the gap between the rotor and the stator. Can be prevented, and a decrease in cooling efficiency can be suppressed.
以下、本発明を実施するための形態(以下実施形態という)を図面に従って説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
図1〜3は本発明の実施形態に係るステータ10を備える回転電機の概略構成を示す図である。図1はロータ回転軸16aと直交する方向から見たステータ10及びロータ20の構成例を示し、図2はロータ回転軸16aに沿った方向から見たステータ10及びロータ20の構成例を示し、図3は径方向内側から見たステータ10の構成例を示す。図2,3では、周方向に関してステータ10及びロータ20の構成の一部を図示しているが、図示を省略している残りの部分の構成は、図示している部分と同様の構成である。
1-3 is a figure which shows schematic structure of a rotary electric machine provided with the
回転電機は、回転が固定されたステータ10と、ステータ10に対し相対回転可能なロータ20と、ロータ20とともに回転するロータシャフト16とを備え、ロータ回転軸16aと直交する径方向においてステータ10とロータ20が所定の微小空隙を空けて対向配置されている。ステータ10は、ロータ20の外周側に配置され、ロータ20の外周面20aと空隙を空けて対向配置されている。
The rotating electrical machine includes a
ロータシャフト16は、その内部に空間17が形成された筒形状であり、ロータシャフト16の外周面にはロータ20が取り付けられている。ロータシャフト16の内部空間17には、液体冷媒としての冷却油が供給される。ロータ20は、ロータコア21と、ロータコア21に配設された複数の永久磁石22とを含む。ロータコア21には、複数の磁石挿入孔23がロータ周方向に互いに間隔をおいて(等間隔で)形成されている。各永久磁石22は、各磁石挿入孔23に挿入されることでロータコア21内に埋設される。図2の例では、磁石挿入孔23が一対でV字状に形成され、各一対のV字状の永久磁石22により磁極が構成される。ただし、磁石挿入孔23(永久磁石22)の形状はV字状以外であってもよい。
The
ロータコア21には、ロータシャフト16の内部空間17に供給された冷却油をロータ20とステータ10間の空隙まで導くための冷却油通路51が径方向に延びて設けられている。冷却油通路51の径方向内側端部は、ロータシャフト16の内部空間17と連通する。冷却油通路51の径方向外側端部は、ロータ20の外周面20aに開口する冷却油吐出口52として機能し、ロータ20とステータ10間の空隙に連通する。ロータ20において、磁極の周方向中央位置(V字の谷位置)を通る磁石磁束の方向をd軸(磁束軸)とし、周方向に隣接する磁極間の位置(d軸と電気角で90°ずれた位置)をq軸(トルク軸)とすると、図2の例では、冷却油通路51がq軸に設けられている。ただし、冷却油通路51については、例えばd軸に設ける等、q軸以外の位置に設けることも可能である。
The
ステータ10は、ステータコア11と、ステータコア11に巻装されたコイル12とを含んで構成される。ステータコア11は、周方向に沿って延びる円環状のヨーク13と、各々がヨーク13よりロータ外周面20aへ向けて径方向内側に突出する複数のティース14とを含む。複数のティース14は周方向に互いに間隔をおいて(等間隔で)配置されている。周方向に隣接するティース14間にスロット15が形成され、複数のスロット15が周方向に互いに間隔をおいて(等間隔で)配置されている。各ティース14及び各スロット15は回転軸方向に沿って延びており、各ティース14の先端部(径方向内側端部)14aがロータ20の外周面20aと空隙を空けて径方向に対向配置されている。コイル12はスロット15を通ってステータコア11(各ティース14)に巻装されている。ここでのコイル12の巻装方式については、特に限定されるものではなく、例えば分布巻であってもよいし、集中巻であってもよい。
The
本実施形態では、周方向に隣接するティース14の先端部14a間に、コイル12における冷却油吐出口52と対向する部分を遮蔽するための遮蔽部35が設けられている。遮蔽部35は、例えば樹脂等の絶縁材料により構成することができ、周方向に隣接するティース14の先端部14a間に嵌合されて固定される。遮蔽部35がロータ20の外周面20aに設けられた冷却油吐出口52と径方向に対向するように、遮蔽部35の回転軸方向位置は冷却油吐出口52の回転軸方向位置に一致する。遮蔽部35の回転軸方向幅は、冷却油吐出口52の回転軸方向幅と比較して同じにするか若干広くする。電磁鋼板を回転軸方向に複数積層してロータコア21を構成する場合は、数枚程度の電磁鋼板で冷却油吐出口52を形成することが好ましい。コイル12におけるスロット15を通る部分は、冷却油吐出口52と径方向に対向する回転軸方向位置では、遮蔽部35により遮蔽されているが、冷却油吐出口52と径方向に対向しない回転軸方向位置(冷却油吐出口52に対し回転軸方向にずれている位置)では、遮蔽部35により遮蔽されずに、ロータ20とステータ10間の空隙に面する。
In this embodiment, the
ロータ20(永久磁石22)の冷却を行うために、ロータシャフト16の内部空間17に供給された冷却油は、ロータ回転時の遠心力によって冷却油通路51を径方向外側へ流れる。冷却油通路51を通過した冷却油は、ロータ20の外周面20aに設けられた冷却油吐出口52から遠心力によって吐出し、ロータ20とステータ10間の空隙に流出してから排出される。このようにしてロータ20の冷却を行う際に、冷却油吐出口52から噴出した冷却油がコイル12に直撃すると、冷却油の噴射圧や冷却油に混入した異物によりコイル12が損傷を受ける可能性がある。また、冷却油吐出口52から噴出した冷却油がスロット15内に浸入すると、ロータ20とステータ10間の空隙での冷却油が減少して冷却性能が低下する原因となり、さらに、ロータ20とステータ10間の空隙からの冷却油の排出性(流れ)が悪化して引き摺り損失が増加する原因となる。
In order to cool the rotor 20 (permanent magnet 22), the cooling oil supplied to the
これに対して本実施形態では、コイル12における冷却油吐出口52と対向する部分が遮蔽部35により保護されている。そのため、冷却油吐出口52から噴出した冷却油がコイル12に直撃するのを遮蔽部35により防ぐことができる。したがって、冷却油の直撃によるコイル12の損傷を防ぐことができ、コイル12の絶縁信頼性及び耐久信頼性を向上させることができる。さらに、冷却油吐出口52から噴出した冷却油がスロット15内に浸入するのを遮蔽部35により抑制することができ、ロータ20とステータ10間の空隙での冷却油の減少及び排出性低下を抑制することができる。したがって、ロータ20の冷却効率を向上させることができるとともに、引き摺り損失を低減することができる。また、コイル12における冷却油吐出口52と対向しない部分は、ロータ20とステータ10間の空隙に面しているため、ロータ20とステータ10間の空隙を流れる冷却油によりコイル12の冷却を行うことができる。
On the other hand, in this embodiment, the part facing the cooling
次に、遮蔽部の他の構成例について説明する。図4〜6に示す構成例では、周方向に隣接するティース14の先端部14a同士が遮蔽部35を介して連結されており、ステータコア11のティース14と遮蔽部35を一体化している。ここで、図4は径方向内側から見たステータ10の他の構成例を示し、図5は図4のA−A断面に相当する図を示し、図6は図4のB−B断面に相当する図を示す。ステータコア11の遮蔽部35は、冷却油吐出口52と径方向に対向するように、回転軸方向位置が冷却油吐出口52の回転軸方向位置に一致する。コイル12におけるスロット15を通る部分は、冷却油吐出口52と径方向に対向する回転軸方向位置では、ステータコア11の遮蔽部35により遮蔽されているが、冷却油吐出口52と径方向に対向しない回転軸方向位置では、ステータコア11の遮蔽部35により遮蔽されずに、ロータ20とステータ10間の空隙に面する。コイル12は回転軸方向から挿入するか、ステータコア11を分割コアとする。
Next, another configuration example of the shielding unit will be described. 4-6, the front-end |
また、図7,8に示す構成例では、各スロット25内には絶縁紙30が挿入されており、コイル12はスロット15を通ってステータコア11(各ティース14)に絶縁紙30を介して巻装されている。ここで、図7は図4のA−A断面に相当する図を示し、図8は図4のB−B断面に相当する図を示す。絶縁紙30は、コイル12より径方向内側(ロータ外周面20a側)へ張り出し、コイル12における冷却油吐出口52と対向する部分を遮蔽するための遮蔽部35を有する。絶縁紙30の遮蔽部35は、周方向に隣接するティース14の先端部14a間に配置され、冷却油吐出口52と径方向に対向するように、回転軸方向位置が冷却油吐出口52の回転軸方向位置に一致する。コイル12におけるスロット15を通る部分は、冷却油吐出口52と径方向に対向する回転軸方向位置では、絶縁紙30の遮蔽部35により遮蔽されているが、冷却油吐出口52と径方向に対向しない回転軸方向位置では、絶縁紙30の遮蔽部35により遮蔽されずに、ロータ20とステータ10間の空隙に面する。
7 and 8, an insulating
図4〜6に示す構成例、及び図7,8に示す構成例でも、冷却油吐出口52から噴出した冷却油がコイル12に直撃したりスロット15内に浸入するのを遮蔽部35により抑制することができる。
In the configuration examples shown in FIGS. 4 to 6 and the configuration examples shown in FIGS. 7 and 8, the shielding
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態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。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to such embodiment at all, and it can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary of this invention. Of course.
10 ステータ、11 ステータコア、12 コイル、13 ヨーク、14 ティース、15 スロット、16 ロータシャフト、20 ロータ、21 ロータコア、22 永久磁石、23 磁石挿入孔、30 絶縁紙、35 遮蔽部、51 冷却油通路、52 冷却油吐出口。 10 stator, 11 stator core, 12 coil, 13 yoke, 14 teeth, 15 slot, 16 rotor shaft, 20 rotor, 21 rotor core, 22 permanent magnet, 23 magnet insertion hole, 30 insulating paper, 35 shielding portion, 51 cooling oil passage, 52 Cooling oil outlet.
Claims (1)
ロータ外周面へ向けて突出する複数のティースが周方向に互いに間隔をおいて配置され、周方向に隣接するティース間にスロットが形成されたステータコアと、
スロットを通ってステータコアに巻装されたコイルと、
を備え、
周方向に隣接するティース先端部間に、コイルにおける液体冷媒吐出口と対向する部分を遮蔽するための遮蔽部が設けられている、回転電機のステータ。 A stator of a rotating electrical machine that is disposed to face a rotor outer peripheral surface provided with a liquid refrigerant discharge opening with a gap,
A plurality of teeth projecting toward the outer circumferential surface of the rotor are arranged at intervals in the circumferential direction, and a stator core in which slots are formed between adjacent teeth in the circumferential direction;
A coil wound around the stator core through the slot;
With
A stator for a rotating electrical machine, wherein a shielding portion for shielding a portion of the coil facing the liquid refrigerant discharge port is provided between tip portions adjacent to each other in the circumferential direction.
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