JP2016063593A - 回転電機のステータ - Google Patents

Abstract

【課題】コイルエンド部の接合部間の絶縁を確保しつつ、コイルエンド部の効率的な冷却を行う。
【解決手段】各絶縁紙３０は、外周側端部がステータ周方向に隣接する最外周の接合部３２−１間を通り、外周側端部から内周側端部にかけて、ステータ径方向に隣接する接合部間であってステータ径方向位置が互いに異なる複数箇所の接合部間（接合部３２−１，３２−２間及び接合部３２−２，３２−３間）を外周側から内周側へ順次一方向側の隣接周に向かって通り、内周側端部がステータ周方向に隣接する最内周の接合部３２−３間を通る。ステータ周方向に隣接する絶縁紙３０間に冷媒通路４０が形成され、冷却油のステータ径方向の流れが絶縁紙３０により妨げられることなく、コイルエンド部の温度ばらつきを抑制して効率的な冷却を行うことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転電機のステータに関し、特に、ステータコアにコイルが巻装されたステータに関する。

下記特許文献１の回転電機のステータでは、コイルは、ステータコアより軸方向外側に張り出したコイルエンド部に、コイル線同士の接合部を複数有し、径方向に隣接する接合部間の絶縁を行うために、円周状の絶縁紙を配置している。

特開２０１２−３４４５３号公報 特開２０１３−３４３３０号公報 特開２００９−５４６４号公報

特許文献１では、コイルエンド部に冷媒を供給して冷却を行う際に、冷媒の径方向の流れが円周状の絶縁紙により妨げられる。その結果、コイルエンド部の効率的な冷却を行うことが困難である。

本発明に係る回転電機のステータは、コイルエンド部の接合部間の絶縁を確保しつつ、コイルエンド部の効率的な冷却を行うことを目的とする。

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。

本発明に係る回転電機のステータは、ステータコアにコイルが巻装された回転電機のステータであって、コイルは、ステータコアより軸方向外側に張り出したコイルエンド部に、コイル線同士の接合部を複数有し、複数の接合部が周方向及び径方向に互いに間隔をおいて配列され、複数の絶縁紙が周方向に互いに間隔をおいて配置され、各絶縁紙は、外周側端部が周方向に隣接する最外周の接合部間を通り、外周側端部から内周側端部にかけて、径方向に隣接する接合部間であって径方向位置が互いに異なる複数箇所の接合部間を外周側から内周側へ順次一方向側の隣接周に向かって通り、内周側端部が周方向に隣接する最内周の接合部間を通り、周方向に隣接する絶縁紙間に冷媒通路を形成することを要旨とする。

本発明によれば、コイルエンド部の接合部間の絶縁を絶縁紙により確保しつつ、冷媒の径方向の流れが絶縁紙により妨げられることなく、コイルエンド部の効率的な冷却を行うことができる。

本発明の実施形態に係る回転電機のステータの軸方向から見た構成例を示す図である。 図１のＡ部の拡大図である。 ステータコア及びセグメントコイルの構成例を示す斜視図である。 従来の絶縁紙を円周状に配置した場合の冷却油の流れを説明する図である。

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。

図１〜３は、本発明の実施形態に係る回転電機のステータの概略構成を示す図である。図１はステータ軸方向から見た構成例を示し、図２は図１のＡ部の拡大図を示し、図３はステータコア２１及びセグメントコイル２２の構成例を示す。ステータは、ステータコア２１と、ステータコア２１に巻装されたセグメントコイル２２とを含んで構成される。ステータコア２１は、ステータ周方向に沿って延びる環状のヨーク２３と、ヨーク２３の内周面よりステータ径方向内側（図示しないロータ側）へ突出する複数のティース２４とを含む。複数のティース２４はステータ周方向に互いに間隔をおいて（等間隔で）配置されている。ステータ周方向に隣接するティース２４間にスロット２５が形成され、複数のスロット２５がステータ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２４及び各スロット２５は、ステータ軸方向に沿って延びている。

セグメントコイル２２は、ステータコア２１のスロット２５を通って各ティース２４に装着されている。セグメントコイル２２は、ステータコア２１（ティース２４及びヨーク２３）よりステータ軸方向一方側（軸方向外側）に張り出したコイルエンド部に、コイル線同士の溶接による接合部３２を複数有し、複数の接合部３２がステータ周方向及び径方向に互いに間隔をおいて配列されている。図１，２の例では、ステータ径方向において３個の接合部３２が配列され、ステータ周方向において２４個の接合部３２が配列されている。ただし、ステータ径方向に配列される接合部３２の数は、図１，２の例に限られるものではなく、例えば４個以上であってもよい。同様に、ステータ周方向に配列される接合部３２の数も、図１，２の例に限られるものではない。以下の説明において、ステータ径方向に配列された３個の接合部３２を区別する必要がある場合は、図２に示すように、外周側から内周側へ順に、３２−１，３２−２，３２−３の符号を用いて説明する。

セグメントコイル２２のコイルエンド部の冷却を行うために、コイルエンド部の外周側には、圧送パイプ１２がステータ周方向に沿って設けられており、液体冷媒としての冷却油が圧送パイプ１２内に供給される。圧送パイプ１２には、コイルエンド部と対向する複数の冷媒吐出口１２ａがステータ周方向に互いに間隔をおいて形成されており、図１，２の矢印ａに示すように、各冷媒吐出口１２ａから吐出した冷却油がコイルエンド部に供給されることで、コイルエンド部の冷却が行われる。さらに、ステータの内周側に配置されロータとともに回転するロータシャフト１６の内部に形成された空間１７にも冷却油が供給される。ロータシャフト１６にも、コイルエンド部と対向する複数の冷媒吐出口１６ａがステータ周方向に互いに間隔をおいて形成されており、図１，２の矢印ｂに示すように、ロータ回転時の遠心力により各冷媒吐出口１６ａから吐出した冷却油がコイルエンド部に供給されることによっても、コイルエンド部の冷却が行われる。ただし、コイルエンド部の冷却を行う際には、ロータシャフト１６から冷却油を供給することなく圧送パイプ１２だけから冷却油を供給してもよいし、圧送パイプ１２を省略してロータシャフト１６だけから冷却油を供給してもよい。

コイルエンド部の接合部３２間の電気的絶縁を行うために、複数の絶縁紙３０がコイルエンド部に設けられている。各絶縁紙３０は、絶縁シートを曲げ加工して形成される。絶縁シートには、例えば樹脂製のシートやフィルムが好適に用いられるが、電気的絶縁性を確保でき、曲げ加工が容易な可撓性を有していれば、例えば不織布等の他の薄い材料が用いられてもよい。また、絶縁シートは、一層構造であってもよいし、例えば基材層上に接着層等が積層された複数層構造であってもよい。

複数の絶縁紙３０はステータ周方向に互いに間隔をおいて放射状に配置されている。図１，２の例では、ステータ周方向に配列された接合部３２の数と同数である２４枚の絶縁紙３０がステータ周方向に等間隔で配置されている。各絶縁紙３０はコイルエンド部に例えば接着等により固定される。各絶縁紙３０は、外周側端部がステータ周方向に隣接する最外周の接合部３２−１間を通り、内周側端部がステータ周方向に隣接する最内周の接合部３２−３間を通り、外周側端部と内周側端部間においてステータ周方向に隣接する接合部３２−２間を通る。これによって、ステータ周方向に隣接する接合部３２間の絶縁を行う。

さらに、ステータ径方向に配列された接合部３２の数をｎ（ｎは３以上の整数）とすると、各絶縁紙３０は、外周側端部から内周側端部にかけて、ステータ径方向に隣接する接合部３２間であってステータ径方向位置が互いに異なる（ｎ−１）箇所の接合部３２間を外周側から内周側へ順次一方向側の隣接周に向かって通る。ｎ＝３である図１，２の例では、各絶縁紙３０は、外周側端部から内周側端部にかけて、ステータ径方向に隣接する接合部３２−１，３２−２間、及びステータ径方向に隣接する接合部３２−２，３２−３間を順に通る。これによって、各絶縁紙３０は、ステータ径方向に隣接する接合部３２間の絶縁を（ｎ−１）箇所（図１，２の例では２箇所）のステータ径方向位置にて行う。図１，２の例では、各絶縁紙３０は、ステータ周方向に隣接する接合部３２−１間、ステータ径方向に隣接する接合部３２−１，３２−２間、ステータ周方向に隣接する接合部３２−２間、ステータ径方向に隣接する接合部３２−２，３２−３間、及びステータ周方向に隣接する接合部３２−３間を順に通る。このように、各絶縁紙３０は、ステータ周方向に隣接する接合部３２間と、ステータ径方向に隣接する接合部３２間を交互に通る。

ここで、ステータ径方向に隣接する接合部３２間の絶縁を行うために、例えば図４に示すように絶縁紙３０−１，３０−２を円周状に配置した従来の場合を考えると、図４の矢印ｃに示すように圧送パイプ１２からの冷却油の流れが外周側の絶縁紙３０−１により妨げられ、図４の矢印ｄに示すようにロータシャフト１６からの冷却油の流れが内周側の絶縁紙３０−２により妨げられる。そのため、絶縁紙３０−１，３０−２間の領域には冷却油が十分に供給されずに、コイルエンド部の温度にステータ径方向のばらつきが生じる。その結果、コイルエンド部の効率的な冷却を行うことが困難となる。

これに対して本実施形態では、ステータ周方向に隣接する絶縁紙３０間に冷媒通路４０が形成され、この冷媒通路４０は、ステータ径方向に関して、最外周接合部３２−１の位置から接合部３２−２の位置を介して最内周接合部３２−３の位置まで繋がる。そのため、圧送パイプ１２やロータシャフト１６から冷却油を冷媒通路４０内に供給してコイルエンド部の冷却を行う際には、冷却油のステータ径方向の流れが絶縁紙３０により妨げられることなく、図２の矢印ａや矢印ｂに示すように、ステータ径方向の全領域に渡ってコイルエンド部に冷却油を供給することができる。その結果、コイルエンド部の温度ばらつきを抑制して効率的な冷却を行うことができる。

さらに、本実施形態では、絶縁紙３０によって、ステータ径方向に隣接する接合部３２間の絶縁だけでなく、ステータ周方向に隣接する接合部３２間の絶縁も行うことができる。その結果、金属異物等による相間絶縁信頼性を向上させることができる。

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。

１２ 圧送パイプ、１２ａ，１６ａ 冷媒吐出口、１６ ロータシャフト、２１ ステータコア、２２ セグメントコイル、２３ ヨーク、２４ ティース、２５ スロット、３０ 絶縁紙、３２（３２−１〜３２−３） 接合部、４０ 冷媒通路。

Claims (1)

1. ステータコアにコイルが巻装された回転電機のステータであって、
   コイルは、ステータコアより軸方向外側に張り出したコイルエンド部に、コイル線同士の接合部を複数有し、複数の接合部が周方向及び径方向に互いに間隔をおいて配列され、
   複数の絶縁紙が周方向に互いに間隔をおいて配置され、
   各絶縁紙は、
   外周側端部が周方向に隣接する最外周の接合部間を通り、
   外周側端部から内周側端部にかけて、径方向に隣接する接合部間であって径方向位置が互いに異なる複数箇所の接合部間を外周側から内周側へ順次一方向側の隣接周に向かって通り、
   内周側端部が周方向に隣接する最内周の接合部間を通り、
   周方向に隣接する絶縁紙間に冷媒通路を形成する、回転電機のステータ。

Images