JP2016144271A - 回転電機の冷却構造 - Google Patents
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Abstract
Description
この種の電動機の固定子は、ヨークから突出したティースにコイルを集中巻き又は分布巻きしており、コイルの銅損で発生する熱、固定子の鉄損で発生する熱を放熱するために、オートマチックトランスミッションフルード (ATF)を用いた直接冷却、外部ケースにウォータジャケットを用いた液冷等が実施されている。
特許文献1においては、鉄芯コアに巻かれた電磁コイルをモールド樹脂でモールド成形して、モールド樹脂の高い熱伝導率化を利用したものがある。
前記特許文献2の技術は、コイルの周面を直接的に冷却できるが、冷媒はコイルと接触する時間が短いので、冷却効率を高めることは困難になる。
本発明は、ティースの巻線を覆う高熱伝導率樹脂製の熱伝導体の内部に冷媒用通路を形成することにより、巻線を効率良く冷却できるようにした回転電機の冷却構造を提供することを目的とする。
第1に、円環状のヨーク2から突出したティース3に巻線5を巻回して固定子1を形成し、このティース3の巻線5間を充填しながら固定子1の軸心方向両側面に高熱伝導率の
樹脂で熱伝導体7をモールド成形し、この熱伝導体7の内部に冷媒流通用の通路8を形成していることを特徴とする。
第3に、前記冷媒用通路8は固定子1の軸心方向の少なくとも一方の側面に、軸心方向視において環形状、螺旋形状、網目形状又は周方向ジグザグ形状に形成していることを特徴とする。
即ち、請求項1に係る発明は、巻線5間を充填しながら固定子の軸心方向両側面に高熱伝導率の樹脂で熱伝導体7をモールド成形することにより、大きい体積の熱伝導体7で巻線5から抵抗少なく熱を奪うことができ、その熱を熱伝導体7内で冷媒用通路8を通る冷媒で効率良く冷却することができる。
請求項3に係る発明は、固定子1の軸心方向の側面は広い面積を有し、その広い面積部分で熱伝導体7の冷却ができ、冷却効率を高くすることができる。
図1〜4に示す第1実施形態において、例えば、永久磁石埋込型ロータを有する同期電動機(回転電機)に適用される固定子1を示しており、固定子1は環状の外部ケース10の内周面に圧入嵌入されている。
固定子1は、環状のヨーク2の内周側にティース3が突出して周方向複数配列され、ティース3には絶縁部材4を介在して巻線5が巻かれており、ティース3及び巻線5の径内端を残して固定子1の全体に高熱伝導率の樹脂で熱伝導体7をモールド成形し、この熱伝導体7の内部に冷媒用通路8を形成している。
固定子1は多数枚の珪素鋼板を積層して形成しており、ティース3は周方向の2面(スロット側の面)と軸方向(固定子の軸心方向)の2面とを有し、断面矩形状になっている。
包囲する二つ割り形状になっている。
なお、ティース3の周方向面及び/又は軸方向面に凸条を形成し、絶縁部材4の内周面にそれら凸条と嵌入する凹条溝を形成して、両者の接触面積をより大きくし、空気層を形成し難くし、またティース3に対して絶縁部材4の嵌合位置を不動になるように構成してもよい。
前記熱伝導体7は、熱伝導率の高い樹脂であり、金型内に固定子1を配置しておいて樹脂を充填することにより、巻線5間にも樹脂が充填され、外形も断面矩形状又はそれ以外の形状に形成される。このモールド成形は固定子1を外部ケース10内に嵌入する前でも後でも行える。
図1〜4に示した冷媒用通路8は4本であり、巻線5及びティース3とオーバラップした位置に3本、ヨーク2とオーバラップした位置に1本配置されている。この4本の冷媒用通路8は、同心円環形状の4本円に巻いており、4本の通路8の一端部に共通の冷媒供給口部材13を設け、4本の他端部に共通の冷媒吐出口部材14を設けている。
前記4本の冷媒用通路8は、1本の通路を4重螺旋に巻いて形成することもでき、その場合は、一端部に冷媒吐出口部材13を接続し、他端部に冷媒吐出口部材14を接続する。
前記冷媒用通路8は、断面形状が円形、小判形、角形、その他の形状でもよく、1本又は複数本にして固定子1の軸心方向の少なくとも一方の側面に配置しておればよく、ヨーク2とオーバラップする位置に配置可能であるが、少なくとも巻線5とオーバラップする位置、コイルエンドを冷却できる位置に配置される。
発熱体である巻線5と冷媒用通路8との間には高熱伝導率樹脂のみであり、熱抵抗が低下するとともに、冷媒用通路8を通る冷媒で熱伝導体7自体を冷却して抵抗熱を奪うことができるので、効率よく冷却できる。しかも、熱伝導体7内に冷媒用通路8を一体成形す
るため、部品点数を削減でき、モールド成形が容易である。
冷媒による冷却効率が向上することは、回転電機におけるフィン等の構造物を削減したり、強制冷却システムを低出力にしたりすることも可能になり、低振動化、低騒音化等も可能になる。
なお、本発明は前記実施形態における各部材の形状及びそれぞれの前後・左右・上下の位置関係は、図1〜5に示すように構成することが最良である。しかし、前記実施形態に限定されるものではなく、部材、構成を種々変形したり、組み合わせを変更したりすることもできる。
2 ヨーク
3 ティース
4 絶縁部材
5 巻線
7 熱伝導体
8 冷媒用通路
Claims (3)
- 円環状のヨーク(2)から突出したティース(3)に巻線(5)を巻回して固定子(1)を形成し、この巻線(5)間を充填しながら固定子の軸心方向両側面に高熱伝導率の樹脂で熱伝導体(7)をモールド成形し、この熱伝導体(7)の内部に冷媒流通用の通路(8)を形成していることを特徴とする回転電機の冷却構造。
- 前記巻線(5)はティース(3)に弾性樹脂製の絶縁部材(4)を介在して集中巻きしており、前記冷媒用通路(8)は巻線(5)とオーバラップして配置していることを特徴とする請求項1に記載の回転電機の冷却構造。
- 前記冷媒用通路(8)は固定子(1)の軸心方向の少なくとも一方の側面に、軸心方向視において環形状、螺旋形状、網目形状又は周方向ジグザグ形状に形成していることを特徴とする請求項1又は2に記載の回転電機の冷却構造。
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