JP2018174675A - 回転電機及び回転電機のステータ - Google Patents
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Abstract
Description
ロータ(例えば、後述の実施形態でのロータ2)と、
ステータ(例えば、後述の実施形態でのステータ10)と、
該ロータの回転数と冷媒送出能力が比例的な関係を有する冷媒ポンプ(例えば、後述の実施形態での冷媒ポンプ5)と、
該冷媒ポンプに接続され、前記ステータに冷媒を供給する冷媒供給部(例えば、後述の実施形態での冷媒供給部6)と、を備える回転電機(例えば、後述の実施形態での回転電機1)であって、
前記ステータは、ステータコア(例えば、後述の実施形態でのステータコア21)と、該ステータコアに取り付けられるコイル(例えば、後述の実施形態でのコイル50)と、を備え、
前記回転電機は、前記ロータの低速回転時に冷媒を前記ステータコアよりも前記コイルのコイルエンド(例えば、後述の実施形態でのコイルエンド11)に積極的に供給し、前記ロータの高速回転時には冷媒を前記コイルエンドよりも前記ステータコアに積極的に供給する冷媒分配部(例えば、後述の実施形態での冷媒分配部70)を備える。
複数のスロット(例えば、後述の実施形態でのスロット23)を有するステータコア(例えば、後述の実施形態でのステータコア21)と、
セグメント化された複数相のコイル(例えば、後述の実施形態でのU相コイル50U、V相コイル50V、及びW相コイル50W)と、を備え、
前記セグメント化された複数相のコイルは、前記ステータコアの複数のスロットにそれぞれ挿入され、略直線状に延びる複数のスロットコイル(例えば、後述の実施形態でのスロットコイル25)と、同相の前記スロットコイル同士を接続して渡り部を構成する複数の接続コイル(例えば、後述の実施形態での接続コイル40)と、を有する、回転電機のステータ(例えば、後述の実施形態でのステータ10)であって、
前記ステータコアの両側には、前記接続コイルを収容する絶縁プレート(例えば、後述の実施形態での絶縁プレート31L、31R)が設けられ、
前記絶縁プレートには、冷媒の低流量時に冷媒を前記ステータコアよりも前記コイルのコイルエンド(例えば、後述の実施形態でのコイルエンド11)に積極的に供給し、冷媒の高流量時に冷媒を前記コイルエンドよりも前記ステータコアに積極的に供給する冷媒分配部(例えば、後述の実施形態での冷媒分配部70)を備える。
前記冷媒分配部は、前記絶縁プレートの外周面に設けられた複数の突起(例えば、後述の実施形態での第1突起部71、第2突起部72)の組み合わせからなる。
前記冷媒分配部は、
周方向に沿った冷媒の流れ方向において上流側から下流側に向かうに従い、前記ステータコアから離間するように傾斜する第1突起部(例えば、後述の実施形態での第1突起部71)と、
該第1突起部の下流側に設けられ、冷媒の流れ方向において上流側から下流側に向かうに従い、前記ステータコアに近接するように傾斜する第2突起部(例えば、後述の実施形態での第2突起部72)と、を備え、
前記第1突起部の高さ(例えば、後述の実施形態での高さH1)は、前記第2突起部の高さより(例えば、後述の実施形態での高さH2)も低い。
前記第2突起部には、前記ステータコアに近接するように傾斜する傾斜部(例えば、後述の実施形態での傾斜部73)と、該傾斜部の前記ステータコア側の端部から周方向に沿って延びる延設部(例えば、後述の実施形態での延設部74)とが一体に形成されている。
前記ステータコアの両側には、それぞれ各スロットに挿入される前記スロットコイルと同数の前記絶縁プレートが設けられ、
前記スロット内において同じ径方向位置に位置する前記スロットコイル同士が前記接続コイルに接続され、且つ、各スロット内において同じ径方向位置に位置する前記スロットコイル同士を接続する前記接続コイルは、前記ステータコアの両側に配置された同じ絶縁プレートに配置されることで分布巻きされており、
前記冷媒分配部は、前記ステータコア側に位置する前記絶縁プレート(例えば、後述の実施形態での第3絶縁プレート313L、313R)に設けられている。
図1は、本発明に係る回転電機の分解斜視図、図2は、回転電機のステータの分解斜視図である。
図1に示すように、回転電機1は、ロータ2と、ステータ10とを備える。ロータ2は、複数の電磁鋼板が積層されてなるロータコア3と、その中心を貫通して不図示のハウジングにより両端が回転自在に支持された回転軸4と、を備え、ステータ10の内周側に回転自在に配設されている。そして、ロータ2は、ステータ10のコイルに通電することにより回転するように構成されている。
[ステータ]
図2に示すように、ステータ10は、ステータコア組立体20と、一対の絶縁プレート組立体30L、30Rと、を備え、絶縁プレート組立体30L、30Rが、ステータコア組立体20の両側に配置されて組み付けられている。
ステータコア組立体20は、ステータコア21と、複数のスロットコイル25と、を備える。
ステータコア21は、例えば、プレス抜きされた複数枚の珪素鋼板が積層されて構成され、その径方向内側に、複数のティース22と、隣接するティース22間に形成される複数のスロット23とを備える。スロット23は、ステータコア21の軸方向に貫通して形成され、軸方向から見てステータコア21の径方向に長い略長円形状に形成され、開口部24がステータコア21の内周面に開口している。なお、ステータコア21の外周部には、ステータコア21を不図示のハウジングに締結する複数の締結部15が設けられている。
各スロット23に挿入されるスロットコイル25は、図3及び図6も参照して、断面長方形状の板状導体である外径側スロットコイル26と中間スロットコイル27と内径側スロットコイル28とを有し、各スロットコイル26,27,28の周囲が射出成形された樹脂などで絶縁されている。
ステータコア組立体20の両側にそれぞれ配置される絶縁プレート組立体30L、30Rは、それぞれ絶縁プレート31L、31Rと、複数の接続コイル40と、を備える。詳細には、絶縁プレート組立体30L、30Rは、軸方向外側から順に、第1絶縁プレート組立体301L、301Rと、第2絶縁プレート組立体302L、302Rと、第3絶縁プレート組立体303L、303Rと、を備える。各絶縁プレート組立体301L、301R、302L、302R、303L、303Rは、それぞれ略円環状の第1絶縁プレート311L、311R、第2絶縁プレート312L、312R、及び第3絶縁プレート313L、313Rと、複数の接続コイル40を有し、略同一構造を有する。
図6に示すように、第1絶縁プレート311R、第2絶縁プレート312R、及び第3絶縁プレート313Rは、絶縁性を有する樹脂(非磁性材)等によって成形された略円環状部材である。第1絶縁プレート311R、第2絶縁プレート312R、及び第3絶縁プレート313Rの内径は、スロット23に挿入された内径側スロットコイル28の内周側をつなぐ仮想円の直径よりわずかに小さくなっている。なお、各絶縁プレート311L、311R、312L、312R、313L、313Rは略同一の構成を有するので、以下では、主として第1絶縁プレート311Rを例に説明する。
図4〜図6に示すように、接続コイル40は、銅などの導電材料によって板状に形成されており、外側面溝37にそれぞれ挿入される外側接続コイル41と、内側面溝38にそれぞれ挿入される内側接続コイル42とに分けることができる。外側接続コイル41及び内側接続コイル42は同一の板厚を有する。なお、ここで言う外側接続コイル41とは、ステータコア組立体20と絶縁プレート組立体30L、30Rとが組み付けられたとき、ステータ10の軸方向外側となる接続コイル40のことであり、内側接続コイル42とは、ステータ10の軸方向内側となる接続コイル40のことである。
互いに当接する、外側接続コイル41の接合部41cと凸状態の内径側スロットコイル28、内側接続コイル42の接合部42cと凹状態の内径側スロットコイル28、及び、外側接続コイル41の接合部41dと内側接続コイル42の接合部42dは、いずれも板厚方向に対して交差する平面状の板表面同士が溶接により、好ましくはレーザー溶接により接合される。このとき、いずれの接合部も、第1絶縁プレート組立体301Rの外面側に露出しているので、容易に接合することができる。このことは、第1絶縁プレート組立体301L、第2絶縁プレート組立体302L、302R、及び第3絶縁プレート組立体303L、303Rでも同様である。
U相の内径側スロットコイル28同士は第1絶縁プレート組立体301L、301RのU相の外側接続コイル41及び内側接続コイル42を介して直列に接続されて第1U相コイル51Uを形成し、U相の中間スロットコイル27同士は第2絶縁プレート組立体302L、302RのU相の外側接続コイル41及び内側接続コイル42を介して直列に接続されて第2U相コイル52Uを形成し、U相の外径側スロットコイル26同士は第3絶縁プレート組立体303L、303RのU相の外側接続コイル41及び内側接続コイル42を介して直列に接続されて第3U相コイル53Uを形成する。そして、第1〜第3U相コイル51U〜53Uが直列に接続されることでU相コイル50Uが形成される。なお、図9は、U相接続コイル50Uの斜視図である。
以下、本発明の特徴である冷媒分配部70について説明する。なお、冷媒分配部70は、絶縁プレート31L、31Rの外周面に設けられているが、絶縁プレート31Lに設けられた冷媒分配部70も絶縁プレート31Rに設けられた冷媒分配部70も同一の構成を有するので、ここでは絶縁プレート31Rに設けられた冷媒分配部70について説明する。
このような構成を有する回転電機1が回転すると、図1に示すように、回転軸4に連結された冷媒ポンプ5が作動して、冷媒を冷媒供給部6から絶縁プレート組立体30L、30Rに滴下させる。冷媒ポンプ5の冷媒吐出流量は、回転速度と比例関係にあるので、冷媒ポンプ5の回転が低速度の間は冷媒の流量が少ない。従って、第3絶縁プレート313L,313Rの外周面に供給された冷媒は、第3絶縁プレート313L,313Rの外周面の円弧面に沿って流下する。
例えば、冷媒分配部70は、上記実施形態で説明した第1突起部71及び第2突起部72の形状に限定されず、回転電機1が低速回転するときには主にコイルエンド11を冷却し、高速回転するときには主にステータコア21を冷却可能であれば、任意の形状が可能である。
また、上記実施形態では、冷媒送出能力がロータ2の回転数と比例的な関係にあり、低速回転領域では冷媒の流量が少なく、高速回転領域では冷媒の流量が多くなる冷媒ポンプ5を用いたが、これに限定されず、常時一定量の冷媒を送出する冷媒ポンプでもよく、冷媒の送出能力を自由に設定可能な電動オイルポンプ等でもよい。
2 ロータ
5 冷媒ポンプ
6 冷媒供給部
10 ステータ
11,11L,11R コイルエンド
21 ステータコア
23 スロット
25 スロットコイル
26 外径側スロットコイル
27 中間スロットコイル
28 内径側スロットコイル
31L,31R 絶縁プレート
40 接続コイル
41 外側接続コイル
42 内側接続コイル
50 コイル
50U U相コイル(コイル)
50V V相コイル(コイル)
50W W相コイル(コイル)
70 冷媒分配部
71 第1突起部(突起)
72 第2突起部(突起)
73 傾斜部
74 延設部
H1 第1突起部の高さ
H2 第2突起部の高さ
Claims (6)
- ロータと、
ステータと、
該ロータの回転数と冷媒送出能力が比例的な関係を有する冷媒ポンプと、
該冷媒ポンプに接続され、前記ステータに冷媒を供給する冷媒供給部と、を備える回転電機であって、
前記ステータは、ステータコアと、該ステータコアに取り付けられるコイルと、を備え、
前記回転電機は、前記ロータの低速回転時に冷媒を前記ステータコアよりも前記コイルのコイルエンドに積極的に供給し、前記ロータの高速回転時には冷媒を前記コイルエンドよりも前記ステータコアに積極的に供給する冷媒分配部を備える、回転電機。 - 複数のスロットを有するステータコアと、
セグメント化された複数相のコイルと、を備え、
前記セグメント化された複数相のコイルは、前記ステータコアの複数のスロットにそれぞれ挿入され、略直線状に延びる複数のスロットコイルと、同相の前記スロットコイル同士を接続して渡り部を構成する複数の接続コイルと、を有する、回転電機のステータであって、
前記ステータコアの両側には、前記接続コイルを収容する絶縁プレートが設けられ、
前記絶縁プレートには、冷媒の低流量時に冷媒を前記ステータコアよりも前記コイルのコイルエンドに積極的に供給し、冷媒の高流量時に冷媒を前記コイルエンドよりも前記ステータコアに積極的に供給する冷媒分配部を備える、回転電機のステータ。 - 請求項2に記載の回転電機のステータであって、
前記冷媒分配部は、前記絶縁プレートの外周面に設けられた複数の突起の組み合わせからなる、回転電機のステータ。 - 請求項3に記載の回転電機のステータであって、
前記冷媒分配部は、
周方向に沿った冷媒の流れ方向において上流側から下流側に向かうに従い、前記ステータコアから離間するように傾斜する第1突起部と、
該第1突起部の下流側に設けられ、冷媒の流れ方向において上流側から下流側に向かうに従い、前記ステータコアに近接するように傾斜する第2突起部と、を備え、
前記第1突起部の高さは、前記第2突起部の高さよりも低い、回転電機のステータ。 - 請求項4に記載の回転電機のステータであって、
前記第2突起部には、前記ステータコアに近接するように傾斜する傾斜部と、該傾斜部の前記ステータコア側の端部から周方向に沿って延びる延設部とが一体に形成されている、回転電機のステータ。 - 請求項2〜5のいずれか1項に記載の回転電機のステータであって、
前記ステータコアの両側には、それぞれ各スロットに挿入される前記スロットコイルと同数の前記絶縁プレートが設けられ、
前記スロット内において同じ径方向位置に位置する前記スロットコイル同士が前記接続コイルに接続され、且つ、各スロット内において同じ径方向位置に位置する前記スロットコイル同士を接続する前記接続コイルは、前記ステータコアの両側に配置された同じ絶縁プレートに配置されることで分布巻きされており、
前記冷媒分配部は、前記ステータコア側に位置する前記絶縁プレートに設けられている、回転電機のステータ。
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