JP3596510B2

JP3596510B2 - Rotating electric machine stator

Info

Publication number: JP3596510B2
Application number: JP2001312258A
Authority: JP
Inventors: 俊雄菊池; 真一郎北田; 雄太郎金子; 孝恒吉
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-10-10
Filing date: 2001-10-10
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2021-10-10
Also published as: JP2003125548A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、回転電機のステータ、特にステータコアの冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転電機の冷却で最も重要となるのは、稼動時に発熱量の多いステータコイルの冷却であり、次いで重要となるのは、例えば永久磁石式同期電動機の場合には磁石、誘導電動機の場合にはかご型導体の冷却である。
【０００３】
このうち、ステータコイルを冷却する技術には、特開平４−３６４３４３号に示される手法、すなわち、ステータスロットの開口部を樹脂層で閉塞し、スロット内部の空間を冷却通路として利用する手法がある。この技術によれば、冷却液（例えばオイル）でステータコイルを直接冷却することが可能であり、しかも、液体の冷却液がステータ〜ロータ間のギャップに入り込まないので、ロータ回転時のフリクション増加が避けられる。
【０００４】
一方、ロータに配設した磁石あるいはかご型導体等を冷却する場合、例えばロータ軸を中空構造としてロータ内部に冷却液を供給することが考えられる。しかしながらこの場合、ロータの外周部に配設される磁石あるいはかご型導体の近くまで冷却液を導く通路をロータコア内部に形成する必要が生じ、ロータの構造が複雑になるという問題のほか、広い回転速度範囲で使用される電動機の場合、ロータ回転に伴う遠心力の影響が大きく変化するので、冷却液の流量を常に所望の流量とするのが非常に困難になるという問題が生じる。
【０００５】
このような問題により、ロータに配設した磁石あるいはかご型導体を十分に冷却できないときには、ステータコアの特にロータと近接するティース部先端の温度を下げることが有効となる。ステータコアの温度が十分に低ければ、磁石あるいはかご型導体等で発生した熱がステータコアへ逃げ、磁石あるいはかご型導体等の加熱が防止できる。
【０００６】
【発明が解決しようとしている問題点】
しかしながら、特開平４−３６４３４３号に示される冷却構造においても、冷却液とステータコアとの接触面積は極く僅かであり、ステータコアの温度を十分に低下させることは困難である。
【０００７】
そこで、本発明は、ステータコアの温度を十分に低下することのできる回転電機のステータ構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【問題点を解決するための手段】
第１の発明は、ステータコアのティース部の周囲に絶縁体を配置し、その外側にコイルを巻装した回転電機のステータ構造において、前記絶縁体のうちティース部の軸方向の両側面に沿って配置した絶縁体側板と、前記ティース部側面と、の間に設けた隙間に冷却液を導く冷却通路を形成し、前記隙間のステータコア軸方向両端を冷却液を導くように開口した。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記絶縁体側板の前記ティース部との対峙面に前記ティース部と当接する突起部を複数形成した。
【００１０】
第３の発明は、第１または２の発明において、前記絶縁体のうち前記ティース部の軸方向端面に配置した絶縁体端板と、前記絶縁体側板との外側にコイルを集中巻きしてコイル部を形成し、かつこのコイル部の先端を前記ティース部の先端よりも短く設定し、前記ティース部端面側に前記冷却通路と連通する開口を形成する。
【００１１】
第４の発明は、第３の発明において、前記絶縁体側板と前記絶縁体端板とを組み合わせて一体に形成する。
【００１２】
第５の発明は、コイルを巻装したステータコアのティース部の周囲の少なくとも一部に、前記コイルと前記ステータコアが非接触となるように絶縁体を配置した回転電機のステータ構造において、前記ステータコアと前記コイルとの間に隙間を設け、この隙間に冷却液を導く冷却通路を形成し、前記隙間のステータコア軸方向両端を冷却液を導くように開口した。
【００１３】
第６の発明は、第５の発明において、前記絶縁体のうち前記ティース部の軸方向端面に配置した絶縁体端板が前記ティース部の周方向幅よりも大きくなるように形成した。
【００１４】
第７の発明は、第６の発明において、前記絶縁体端板の両側に折曲部を形成し、前記ティース部の端面に前記絶縁体端板を嵌合した。
【００１５】
第８の発明は、第６または７の発明において、前記絶縁体端板に前記ステータコアと前記コイルの間に形成した隙間に連通する開口を設け、冷却液を導く冷却通路を形成した。
【００１６】
【作用及び効果】
第１の発明によれば、絶縁体のうちティース部の軸方向の両側面に沿って配置した絶縁体側板と、ティース部側面と、の間に設けた隙間に冷却液を導く冷却通路を形成し、隙間のステータコア軸方向両端を冷却液を導くように開口したので、ステータコアを直接冷却することができ、ステータの冷却効率を向上することができる。
【００１７】
第２の発明によれば、絶縁体側板のティース部との対峙面にティース部と当接する突起部を複数形成することで、コイルを巻くことにより絶縁体側板とステータコアの間に形成した隙間がつぶされるのを防ぎ、その結果、冷却通路がつぶれるのを防止することができる。
【００１８】
第３の発明によれば、集中巻により形成したコイル部の先端がティース部の先端よりも短く設定され、ティース部端面側で冷却通路と連通する開口を形成することで、積極的に冷却通路内へ冷却水を流すことができるので、冷却効率が向上する。
【００１９】
第４の発明によれば、前記絶縁体側板と前記絶縁体端板とを組み合わせて一体に形成することで、絶縁体を設置する作業効率が向上する。
【００２０】
第５の発明によれば、コイルとステータコアが非接触となるように絶縁体を配置した回転電機のステータ構造において、前記ステータコアとコイルとの間に隙間を設け、この隙間のステータコア軸方向両端を冷却液を導くように開口することで、ステータコアを直接冷却することができるので、ステータコアの冷却効率が向上しステータの温度を十分に低下させることができる。
【００２１】
第６の発明によれば、ティース部の軸方向端面に配置した絶縁体端板がティース部の周方向幅よりも大きくなるように形成することで、ティース部側面とコイル間に隙間を形成し冷却液を導くことができるので、直接ティース部の効率のよい冷却を行うことができる。
【００２２】
第７の発明によれば、絶縁体端板の両側に折曲部を形成し、ティース部の端面に前記絶縁体端板を嵌合することで、ティース部両側面に形成した冷却通路を確保することができる。
【００２３】
第８の発明によれば、前記絶縁体端板に開口を設け、前記ティース部と前記コイルの隙間に冷却液を導く冷却通路を形成することで、積極的に冷却液を冷却通路に導くことができるので、冷却効率を向上することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明の第一の実施形態を説明する。ここでは、回転電機を永久磁石式同期電動機とし、電動機の縦断面を図１に、横断面を図２に示す。
【００２５】
図１において、回転電機のケース１は、円筒板１Ａとこの円筒板１Ａの軸方向両端の開口を閉塞する側板１Ｂ、１Ｃから形成する。
【００２６】
ケース１内に周方向に均等に永久磁石６が配置された円柱形のロータ２を収容する。ロータ２は、その回転軸２Ａの両端をそれぞれベアリング３を介して側板１Ｂ、１Ｃに支持することにより、回転軸２Ａを中心に回転自在となっている。
【００２７】
円筒板１Ａの内周面には、円筒形のステータ５を、ロータ２の外周を取り囲むように配置する。ステータ５の内周面とロータ２の外周面との間には、ロータ２が回転するための所定の隙間を設ける。
【００２８】
ステータ５の軸方向の両端とケース１の内側には、環状空間からなる冷却ジャケット１０、１１を形成する。冷却ジャケット１０には円筒板１Ａを貫通するオイル供給口１６を介して、冷却用オイルを供給する。この冷却オイルは、ステータ５内に形成された冷却通路２９（図２参照）を流通して、反対側の冷却ジャケット１１へ導かれ、冷却ジャケット１１に形成した円筒板１Ａを貫通するオイル排出口１７から外部へ排出される。前記冷却ジャケット１０と１１を形成するために、ステータ５の両端からその内周面の延長上にシール部１４を設ける。このシール部１４は、ステータ内周面にもロータ２の外周との間に均一なエアギャップ２１を形成するように形成されると共に、その両端がケース１の側板１Ｂ，１Ｃまで達するように形成し、ケース１の円筒板１Ａの内周とステータ５の両端との間に環状の空間を区画形成する。
【００２９】
また、図２に示すように、ステータ５をステータコア２０と、このステータコア２０の周囲に巻装されるコイル３０とから構成する。
【００３０】
ステータコア２０は、所定個数（本実施の形態では１２個）の分割コア２１を円環状に連ねる分割コア構造にて形成する。ここで、本実施形態では、ステータコアを分割コアとしたが分割されていない環状のステータコアを用いてもよい。各分割コア２１は略Ｔ字型の電磁鋼板をロータ２の回転軸２Ａ方向（図２の紙面に垂直方向）に所定枚数積層して形成する。
【００３１】
ステータコア２０（分割コア２１）を、ケース１の円筒板１Ａの内周面に沿うリング状のバックコア部２２と、このバックコア部２２からステータコア２０の内周半径方向に突出するティース部２３とから形成する。
【００３２】
バックコア部２２の周方向に均等に設けられたティース部２３の間の凹部（溝部）をスロット２５とする。コイル３０は各ティース部２３に集中巻きされることにより、スロット２５内部に収容された状態となっている。このスロット２５を前記冷却ジャケット１０からの冷却用のオイルを通す冷却通路２９とするために、スロット２５のロータ２の外周に面した開口部に、開口部を閉塞するプレート４０を装着する。このプレート４０の内周側を前述したシール部１４で覆い、冷却通路２９のシール性を確保する。
【００３３】
このように冷却用のオイルを冷却通路２９に流す際にステータコア２０を直接冷却するために、ステータコア２０の周囲に設置される絶縁体側板２７および絶縁体端板２８を図３のように形成する。
【００３４】
絶縁体側板２７および絶縁体端板２８は、コイル３０が直接ステータコア２０に接触しないようコイル３０が巻き回されるステータコア２０の周囲に設置する。ここで、絶縁体側板２７はステータコア２０の回転軸方向の両側面を、絶縁体端板２８は回転面に平行なステータコア２０の両端面を覆うように配置され、コイル３０とステータコア２０の直接的な接触を防いでいる。通常、このような絶縁体側板２７および絶縁体端板２８としては紙（絶縁紙）が使われることが多いが、本発明では所定の断面形状を持たせるため、樹脂等で成形した板状部材を使用する。絶縁体側板２７の回転軸方向の長さはステータコア２０の軸方向の長さ、あるいはこれにエンドプレート３１の厚み分を加えた長さと等しくなっている。
【００３５】
絶縁体側板２７は、ロータ回転の径方向に沿って延びる縦部３２と回転の周方向に沿って延びる横部３３とからなる略Ｌ字状の断面形状を有している。縦部３２のステータコア２０に接触する面の上下端にステータコア２０に向かって突起４ａ、４ｂを形成することにより、ティース部２３と対峙する面に凹部（隙間）３４ａを形成する。この凹部３４ａをステータ冷却通路３５とし、ティース部２３の側面と絶縁体側板２７との間に冷却液を流すことでティース部２３を直接冷却する。なお、絶縁体側板２７はティース部２３の左右に一対づつ配置され、ステータ冷却通路３５はティース部２３の両側に形成される。ティース部２３を軸方向から見た時に、絶縁体端板２８はティース部２３の端面と同一形状とすることで、絶縁体端板２８の両側と絶縁体側板２７との間に開口ができ冷却ジャケット１０からの冷却液の一部がステータ冷却通路３５に流入する。
【００３６】
図３では、コイル３０を巻装した状態での絶縁体側板２７の配置を分かりやすく示すために間隔をあけてコイル３０の線材を図示しているが、コイル３０の巻装方式を集中巻きとする場合、コイル線材間にこの隙間はほとんど存在しない。よって、冷却液がコイル３０の線材の間を通ってステータ冷却通路３５へ流入または流出することはほとんどない。
【００３７】
このため、本実施形態では、絶縁体側板２７の縦部３２の寸法よりもティース部２３のコイル巻装範囲の寸法を短くし、縦部３２のティース部２３の先端側の端部が、コイル３０よりもティース部２３先端側へ突出するように形成する。これにより、ステータ冷却通路３５の開口部全体がコイル３０によって覆われることがないので、ステータ冷却通路３５内の冷却液の流れが確保でき、ステータコア２０を直接冷却液で冷却することができる。特にティース部２３の先端の温度を十分に下げることができるので、永久磁石６で発生した熱をステータコア２０に逃すことができ、永久磁石６の過熱を防止することができる。
【００３８】
第２の実施形態の主としてティース部２３、コイル３０および絶縁体側板２７の詳細を図４に示す。第１の実施形態では、冷却液のステータ冷却通路３５を絶縁体側板２７の縦部３２に形成したが、第２の実施形態では横部３３に形成する。
【００３９】
横部３３の縦部３２と接続していない方の端にバックコア部２２側に向かって突起４ｃを形成し、縦部３２はティース部２３の側面に密着させる。このように突起４ｃを形成することにより、絶縁体側板２７のバックコア部２２側の面に凹部３４ｂを形成し、この凹部３４ｂよりバックコア部２２と絶縁体側板２７の間に隙間を設けてステータ冷却通路３６を形成する。この絶縁体側板２７の下方からコイル３０の巻装範囲とする。これにより、ステータコア２０を冷却液で直接冷却することのできるステータ冷却通路３６を簡単な構造で形成することができる。
【００４０】
第３の実施形態のティース部２３、コイル３０および絶縁体側板２７の詳細を図５に示す。ここでは、絶縁体側板２７の縦部３２及び横部３３の双方にステータ冷却通路３７を形成する。
【００４１】
絶縁体側板２７の縦部３２及び横部３３のそれぞれお互いに接続していない方の端に、ティース部２３に向けて突起４ａ、４ｃを形成する。これにより、縦部３２及び横部３３に沿った凹部３４ｃが形成され、この凹部３４ｃとステータコア２０のティース部２３及びバックコア部２２との隙間をステータ冷却通路３７とすることで、ステータコア２０と冷却液の接触面積が広くすることが可能となり、その分だけ冷却効率を向上できる。
【００４２】
第４の実施形態のティース部２３、コイル３０および絶縁体側板２７の詳細を図６に示す。
【００４３】
第４の実施形態では、第１の実施形態の絶縁体側板２７において、ティース部２３の側面に対峙する縦部３２の一面に、一定間隔に複数の突起部１８を設けた。突起部１８の高さは、突起部４ａ、４ｂと同じであり、本実施形態では突起部１８を上下二段に形成し、上段と下段の隣り合う突起部１８の間隔が同じであり、かつその間隔の半分の長さだけ水平方向にずらして形成した。また、突起部１８の上下方向の幅は、上段・下段を合わせても絶縁体側板２７の上下方向の幅より小さくした。このように、突起部１８を径方向に関して連続させずに所定間隔をあけて設置するので、ティース部２３側面と絶縁体側板２７の間をステータコア２０の軸方向に冷却液が流れを妨げることがない。
【００４４】
このように突起部１８を設けることで、コイル３０を巻いた時に絶縁体側板２７に設けた隙間がつぶれるのを防止することができ、冷却液を確実に流すことができる。突起部１８は回転軸方向に沿ってジグザグに、接触することなく設置する。これにより冷却液の流れが留まることなく、直接ステータコア２０を冷却できる。
【００４５】
第５の実施形態のティース部２３、コイル３０および絶縁体端板２８の詳細を図７に示す。
【００４６】
第５の実施形態では、ステータ５両端に設けた回転端面に平行なステータコア２０の面を覆う絶縁体端板２８の周方向の幅を、ティース部２３の周方向の幅よりも大きくする。これにより、コイル３０を巻いた時に、コイル３０とティース部２３の間に隙間を確保し、ステータコア２０が冷却液に直接漬かりステータコア２０を冷やすことができる。このように形成するとコイル３０の巻圧はティース部２３の両端の絶縁体端板２８で支持することができるので、絶縁体側板２７の縦部３２を用いず、横部３３と絶縁体端板２８のみで所定のステータ冷却通路３５を形成できる。
【００４７】
また、絶縁体端板２８の両側の断面を直角に折曲し、両折曲部２８ａをステータコア２０のティース部２３の端部に嵌合するように形成し、絶縁体端板２８をステータコア２０に固定する。これにより、コイル３０とステータコア２０との間に設けたステータ冷却通路３５を所定の形状に維持することができ、冷却液を確実にコイル３０とステータコア２０の間に流し込むことができる。
【００４８】
さらに、ステータコア２０とコイル３０の隙間に冷却液を流し込む一対の冷却孔１９を、周方向の幅をティース部２３よりも大きくした絶縁体端板２８に設ける。冷却孔１９は冷却通路３５に連通させ、ここでは、ステータコア２０とコイル３０の間に流れ込みやすいように絶縁体端板２８の周方向両端に形成する。これにより、コイル３０とステータコア２０の間に形成した両方の隙間（ステータ冷却通路３５）に連通した冷却孔１９を冷却液の入出口とすることができ、積極的に冷却液をステータ冷却通路３５に流して、ステータコア２０の冷却性能を向上させることができる。
【００４９】
第６の実施形態のティース部２３とコイル３０の詳細を図８に示す。
【００５０】
第６の実施形態では、図６の絶縁体側板２７と図７の絶縁体端板２８を組み合わせて、２つの絶縁体４２ａ、４２ｂにより形成する。つまり、ティース部２３の軸方向の側面の全体に突起を有した絶縁体側板２７と、ティース部２３の軸方向両端のティース部２３よりも周方向に幅が広く、またステータコア２０に対する位置決めを設けた絶縁体端板２８を一体化する。これにより、絶縁体側板２７、絶縁体端板２８を設置するための作業効率を向上させると共にステータコア２０を直接冷却液で冷やすことができる。ここで、本実施形態では絶縁体４２ａ、４２ｂを軸方向中央部で分割したコの字形状にしたが、絶縁体側板２７と絶縁体端板２８をそれぞれ１つずつ組み合わせたＬ字形状に形成してもよい。
【００５１】
なお、本実施形態では、永久磁石式同期電動機に適用した例を示したが、誘導電動機でもＳＲモータでも、その他のモータにも適用できる。また、ステータコアを分割構造のものとしたが、一体構造のものでもよく、さらに、回転電機を電動機としたが発電機にも適用できる。
【００５２】
このように、本発明は上記実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲以内で様々な変更が成し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に用いる同電機の縦断面図であり。
【図２】本発明の実施形態に用いるステータとロータの横断面図である。
【図３】第１の実施形態におけるステータコアの詳細図である。（ａ）はティース部を端部から
見た図である。（ｂ）はティース部を側面からみた図である。（ｃ）はティース部の周方
向の断面図である。
【図４】第２の実施形態におけるステータコアの詳細図である。（ａ）はティース部を端部から
見た図である。（ｂ）はティース部を側面からみた図である。（ｃ）はティース部の周方
向の断面図である。
【図５】第３の実施形態におけるステータコアの詳細図である。（ａ）はティース部を端部から
見た図である。（ｂ）はティース部を側面からみた図である。（ｃ）はティース部の周方
向の断面図である。
【図６】第４の実施形態における絶縁体側板の詳細図である。（ａ）は絶縁体側板を端部からみ
た図である。（ｂ）は絶縁体側板を側面からみた図である。
【図７】第５の実施形態におけるステータコアの詳細図である。（ａ）はティース部を端部から
見た図である。（ｂ）はティース部を側面からみた図である。（ｃ）はティース部の周方
向の断面図である。
【図８】第６の実施形態におけるステータコアの詳細図である。（ａ）はティース部を端部から
見た図である。（ｂ）はティース部を側面からみた図である。（ｃ）はティース部の周方
向の断面図である。
【符号の説明】
５ステータ
１８突起部
１９冷却液孔
２０ステータコア
２２バックコア部
２３ティース部
２７絶縁体側板
２８絶縁体端板
３０コイル
３５ステータ冷却通路
３６ステータ冷却通路
３７ステータ冷却通路
４２ａ絶縁体
４２ｂ絶縁体[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a stator for a rotating electric machine, and more particularly to a cooling structure for a stator core.
[0002]
[Prior art]
The most important thing in cooling the rotating electric machine is to cool the stator coil, which generates a large amount of heat during operation.The next important thing is, for example, a magnet in the case of a permanent magnet synchronous motor and a magnet in the case of an induction motor. Cooling of the cage conductor.
[0003]
Among them, the technique for cooling the stator coil includes a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-364343, that is, a technique in which the opening of the status lot is closed with a resin layer and the space inside the slot is used as a cooling passage. . According to this technique, it is possible to directly cool the stator coil with the cooling liquid (for example, oil), and further, since the liquid cooling liquid does not enter the gap between the stator and the rotor, the friction increases when the rotor rotates. can avoid.
[0004]
On the other hand, when cooling a magnet or a cage conductor disposed on the rotor, for example, it is conceivable to supply a cooling liquid to the inside of the rotor by making the rotor shaft hollow. However, in this case, it is necessary to form a passage for guiding the coolant to the vicinity of a magnet or a cage conductor disposed on the outer periphery of the rotor, inside the rotor core. In the case of an electric motor used in the speed range, the effect of the centrifugal force accompanying the rotation of the rotor greatly changes, so that there is a problem that it is very difficult to always maintain a desired flow rate of the coolant.
[0005]
Due to such a problem, when the magnet or the cage conductor disposed on the rotor cannot be sufficiently cooled, it is effective to lower the temperature of the teeth of the stator core, particularly at the tips of the teeth near the rotor. If the temperature of the stator core is sufficiently low, the heat generated by the magnet or the cage conductor escapes to the stator core, and the heating of the magnet or the cage conductor can be prevented.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, even in the cooling structure disclosed in JP-A-4-364343, the contact area between the coolant and the stator core is extremely small, and it is difficult to sufficiently reduce the temperature of the stator core.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a stator structure of a rotating electric machine that can sufficiently lower the temperature of a stator core.
[0008]
[Means for solving the problem]
According to a first aspect of the present invention, in a stator structure of a rotating electrical machine in which an insulator is arranged around a tooth portion of a stator core and a coil is wound around the outer periphery thereof, the insulator extends along both side surfaces of the tooth portion in the axial direction. A cooling passage for guiding the cooling liquid was formed in a gap provided between the arranged insulator side plate and the side surface of the teeth portion, and both ends of the gap in the axial direction of the stator core were opened to guide the cooling liquid.
[000 9 ]
According to a second aspect , in the first aspect, a plurality of protrusions that are in contact with the teeth are formed on a surface of the insulator side plate facing the teeth.
[00 10 ]
In a third aspect based on the first or second aspect, the coil is formed by intensively winding a coil on the outer side of the insulator end plate disposed on the axial end surface of the teeth portion of the insulator and the insulator side plate. And a tip of the coil portion is set shorter than a tip of the tooth portion, and an opening communicating with the cooling passage is formed on an end surface of the tooth portion.
[00 11]
A fourth invention, in the third invention is formed integrally by combining with the insulator plate and the insulator end plate.
[00 12 ]
According to a fifth aspect of the present invention, in a stator structure of a rotating electric machine, an insulator is disposed at least partially around a tooth portion of a stator core around which a coil is wound so that the coil and the stator core are not in contact with each other. A gap was provided between the coil and the coil, a cooling passage for guiding the coolant was formed in the gap, and both ends of the gap in the axial direction of the stator core were opened to guide the coolant.
[00 13 ]
In a sixth aspect based on the fifth aspect, the insulator end plate disposed on the axial end surface of the tooth portion of the insulator is formed to be larger than the circumferential width of the tooth portion.
[00 14 ]
In a seventh aspect based on the sixth aspect , bent portions are formed on both sides of the insulator end plate, and the insulator end plate is fitted to an end face of the teeth portion.
[00 15 ]
In an eighth aspect based on the sixth or seventh aspect , an opening communicating with the gap formed between the stator core and the coil is provided in the insulator end plate to form a cooling passage for guiding a coolant.
[00 16]
[Action and effect]
According to the first aspect of the invention, the cooling passage that guides the coolant to a gap provided between the insulator side plate disposed along both axial sides of the teeth portion of the insulator and the side surface of the teeth portion is formed. Since both ends of the gap in the axial direction of the stator core are opened so as to guide the coolant, the stator core can be directly cooled, and the cooling efficiency of the stator can be improved.
[00 17]
According to the second aspect, by forming a plurality of projections on the surface of the insulator side plate facing the teeth, the gap formed between the insulator side plate and the stator core by winding a coil is formed. It is possible to prevent the cooling passage from being crushed, and as a result, to prevent the cooling passage from being crushed.
[00 18 ]
According to the third aspect , the tip of the coil portion formed by the concentrated winding is set shorter than the tip of the tooth portion, and the opening that communicates with the cooling passage is formed on the end face side of the tooth portion, so that the cooling passage is positively formed. Since cooling water can be flowed into the inside, cooling efficiency is improved.
[00 19 ]
According to the fourth aspect, the insulator side plate and the insulator end plate are combined and integrally formed, so that the work efficiency of installing the insulator is improved.
[00 20 ]
According to the fifth aspect , in the stator structure of the rotating electrical machine in which the insulator is arranged so that the coil and the stator core are not in contact with each other, a gap is provided between the stator core and the coil, and both ends of the gap in the stator core axial direction are formed. Since the opening is formed so as to guide the cooling liquid , the stator core can be directly cooled, so that the cooling efficiency of the stator core is improved and the temperature of the stator can be sufficiently reduced.
[00 21 ]
According to the sixth aspect, a gap is formed between the side surface of the tooth portion and the coil by forming the insulator end plate disposed on the axial end surface of the tooth portion to be larger than the circumferential width of the tooth portion. Since the cooling liquid can be guided, efficient cooling of the teeth portion can be directly performed.
[00 22 ]
According to the seventh aspect, the bent portions are formed on both sides of the insulator end plate, and the insulator end plates are fitted to the end surfaces of the teeth portion, thereby securing the cooling passages formed on both side surfaces of the teeth portion. can do.
[00 23 ]
According to the eighth aspect of the present invention, by providing an opening in the insulator end plate and forming a cooling passage for guiding the cooling liquid in the gap between the teeth portion and the coil, the cooling liquid is positively guided to the cooling passage. Therefore, the cooling efficiency can be improved.
[00 24 ]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Here, the rotating electric machine is a permanent magnet type synchronous motor, and a longitudinal section and a transverse section of the motor are shown in FIG. 1 and FIG.
[00 25]
In FIG. 1, a case 1 of a rotating electrical machine is formed of a cylindrical plate 1A and side plates 1B and 1C that close openings at both axial ends of the cylindrical plate 1A.
[00 26]
The case 1 accommodates the cylindrical rotor 2 in which the permanent magnets 6 are evenly arranged in the circumferential direction. The rotor 2 is rotatable about the rotation shaft 2A by supporting both ends of the rotation shaft 2A on the side plates 1B and 1C via bearings 3, respectively.
[00 27]
On the inner peripheral surface of the cylindrical plate 1A, a cylindrical stator 5 is arranged so as to surround the outer periphery of the rotor 2. A predetermined gap for rotating the rotor 2 is provided between the inner peripheral surface of the stator 5 and the outer peripheral surface of the rotor 2.
[00 28 ]
Cooling jackets 10 and 11 each formed of an annular space are formed at both ends of the stator 5 in the axial direction and inside the case 1. Cooling oil is supplied to the cooling jacket 10 through an oil supply port 16 penetrating through the cylindrical plate 1A. The cooling oil flows through a cooling passage 29 (see FIG. 2) formed in the stator 5, is guided to the cooling jacket 11 on the opposite side, and passes through a cylindrical plate 1 </ b> A formed in the cooling jacket 11. 17 to the outside. In order to form the cooling jackets 10 and 11, seal portions 14 are provided on both ends of the stator 5 and on the extension of the inner peripheral surface thereof. The seal portion 14 is formed such that a uniform air gap 21 is formed between the inner peripheral surface of the stator and the outer periphery of the rotor 2 and both ends thereof reach the side plates 1B and 1C of the case 1. Then, an annular space is defined between the inner periphery of the cylindrical plate 1A of the case 1 and both ends of the stator 5.
[00 29 ]
As shown in FIG. 2, the stator 5 includes a stator core 20 and a coil 30 wound around the stator core 20.
[00 30 ]
The stator core 20 is formed in a split core structure in which a predetermined number (12 in the present embodiment) of split cores 21 are connected in an annular shape. Here, in the present embodiment, the stator core is a divided core, but an annular stator core that is not divided may be used. Each divided core 21 is formed by laminating a predetermined number of substantially T-shaped electromagnetic steel sheets in the direction of the rotating shaft 2A of the rotor 2 (the direction perpendicular to the plane of FIG. 2).
[00 31 ]
The stator core 20 (split core 21) includes a ring-shaped back core 22 along the inner peripheral surface of the cylindrical plate 1 </ b> A of the case 1, and teeth 23 projecting from the back core 22 in the radial direction of the inner periphery of the stator core 20. Formed from
[00 32]
The recesses (grooves) between the teeth 23 provided evenly in the circumferential direction of the back core 22 are referred to as slots 25. The coil 30 is housed inside the slot 25 by being concentratedly wound around each of the teeth portions 23. In order to make the slot 25 a cooling passage 29 through which cooling oil from the cooling jacket 10 passes, a plate 40 for closing the opening is attached to the opening of the slot 25 facing the outer periphery of the rotor 2. The inner peripheral side of the plate 40 is covered with the above-described seal portion 14 to secure the sealing property of the cooling passage 29.
[00 33 ]
In order to directly cool the stator core 20 when the cooling oil flows through the cooling passage 29, the insulator side plate 27 and the insulator end plate 28 provided around the stator core 20 are formed as shown in FIG. .
[00 34]
The insulator side plate 27 and the insulator end plate 28 are installed around the stator core 20 around which the coil 30 is wound so that the coil 30 does not directly contact the stator core 20. Here, the insulator side plates 27 are arranged so as to cover both side surfaces of the stator core 20 in the rotation axis direction, and the insulator end plates 28 are arranged so as to cover both end surfaces of the stator core 20 parallel to the rotation surface. To prevent delicate contact. Usually, paper (insulating paper) is often used as the insulator side plate 27 and the insulator end plate 28, but in the present invention, in order to have a predetermined sectional shape, a plate-like member formed of resin or the like is used. Use The length of the insulator side plate 27 in the rotation axis direction is equal to the length of the stator core 20 in the axial direction or a length obtained by adding the length of the end plate 31 to the length of the stator core 20.
[00 35]
The insulator side plate 27 has a substantially L-shaped cross section including a vertical portion 32 extending along the radial direction of the rotor rotation and a horizontal portion 33 extending along the circumferential direction of the rotation. By forming projections 4a and 4b toward the stator core 20 at the upper and lower ends of the surface of the vertical portion 32 that contacts the stator core 20, a concave portion (gap) 34a is formed on the surface facing the teeth portion 23. The recesses 34 a are used as the stator cooling passages 35, and the teeth 23 are directly cooled by flowing a coolant between the side surfaces of the teeth 23 and the insulator side plate 27. The insulator side plates 27 are arranged in pairs on the left and right sides of the teeth 23, and the stator cooling passages 35 are formed on both sides of the teeth 23. When the teeth portion 23 is viewed from the axial direction, the insulator end plate 28 has the same shape as the end surface of the teeth portion 23, so that an opening can be formed between both sides of the insulator end plate 28 and the insulator side plate 27 for cooling. Part of the cooling liquid from the jacket 10 flows into the stator cooling passage 35.
[00 36]
In FIG. 3, the wires of the coil 30 are illustrated at intervals so as to clearly show the arrangement of the insulator side plates 27 in a state where the coil 30 is wound. In this case, there is almost no gap between the coil wires. Therefore, the cooling liquid hardly flows into or out of the stator cooling passage 35 between the wires of the coil 30.
[00 37]
For this reason, in the present embodiment, the dimension of the coil winding range of the teeth portion 23 is shorter than the dimension of the vertical portion 32 of the insulator side plate 27, and the end of the tooth portion 23 of the vertical portion 32 on the tip side is It is formed so as to protrude more toward the distal end side of the teeth portion 23 than 30. Thus, the entire opening of the stator cooling passage 35 is not covered by the coil 30, so that the flow of the coolant in the stator cooling passage 35 can be secured, and the stator core 20 can be directly cooled by the coolant. In particular, since the temperature at the tips of the teeth 23 can be sufficiently reduced, the heat generated by the permanent magnets 6 can be released to the stator core 20, and the permanent magnets 6 can be prevented from overheating.
[00 38]
FIG. 4 mainly shows details of the teeth portion 23, the coil 30, and the insulator side plate 27 of the second embodiment. In the first embodiment, the stator cooling passage 35 for the coolant is formed in the vertical portion 32 of the insulator side plate 27, but in the second embodiment, it is formed in the horizontal portion 33.
[00 39]
A protrusion 4c is formed on the end of the horizontal portion 33 that is not connected to the vertical portion 32, toward the back core portion 22, and the vertical portion 32 is brought into close contact with the side surface of the teeth portion 23. By forming the projections 4c in this way, a recess 34b is formed on the surface of the insulator side plate 27 on the side of the back core 22, and a gap is provided between the back core 22 and the insulator side plate 27 from the recess 34b. The stator cooling passage 36 is formed. The winding range of the coil 30 is set from below the insulator side plate 27. Thus, the stator cooling passage 36 that can directly cool the stator core 20 with the coolant can be formed with a simple structure.
[00 40 ]
FIG. 5 shows details of the teeth 23, the coil 30, and the insulator side plate 27 of the third embodiment. Here, the stator cooling passages 37 are formed in both the vertical portion 32 and the horizontal portion 33 of the insulator side plate 27.
[00 41 ]
Protrusions 4a and 4c are formed toward the teeth 23 at the ends of the insulator side plate 27 that are not connected to each other of the vertical portion 32 and the horizontal portion 33. Thereby, a concave portion 34c is formed along the vertical portion 32 and the horizontal portion 33, and a gap between the concave portion 34c and the teeth portion 23 and the back core portion 22 of the stator core 20 is defined as a stator cooling passage 37, so that the stator core 20 The contact area of the coolant can be increased, and the cooling efficiency can be improved accordingly.
[00 42]
FIG. 6 shows details of the teeth 23, the coil 30, and the insulator side plate 27 of the fourth embodiment.
[00 43]
In the fourth embodiment, in the insulator side plate 27 of the first embodiment, a plurality of protrusions 18 are provided at regular intervals on one surface of the vertical portion 32 facing the side surface of the teeth 23. The height of the projection 18 is the same as the height of the projections 4a and 4b. In the present embodiment, the projections 18 are formed in two stages, upper and lower, and the interval between the adjacent projections 18 in the upper stage and the lower stage is the same, and It was formed by being shifted in the horizontal direction by half the length of the interval. The width of the protrusion 18 in the vertical direction is smaller than the width of the insulator side plate 27 in the vertical direction even when the upper and lower stages are combined. As described above, since the projections 18 are arranged at predetermined intervals without being continuous in the radial direction, the coolant may not flow in the axial direction of the stator core 20 between the side surfaces of the teeth 23 and the insulator side plate 27. Absent.
[00 44]
By providing the projections 18 in this manner, it is possible to prevent the gap provided in the insulator side plate 27 from being crushed when the coil 30 is wound, and to reliably flow the cooling liquid. The protruding portions 18 are installed in zigzag along the rotation axis direction without contact. Thus, the stator core 20 can be directly cooled without stopping the flow of the coolant.
[00 45]
FIG. 7 shows details of the teeth 23, the coil 30, and the insulator end plate 28 of the fifth embodiment.
[00 46]
In the fifth embodiment, the circumferential width of the insulator end plate 28 that covers the surface of the stator core 20 that is provided at both ends of the stator 5 and that is parallel to the rotating end surfaces is larger than the circumferential width of the teeth 23. Thus, when the coil 30 is wound, a gap is secured between the coil 30 and the teeth portion 23, and the stator core 20 can be directly immersed in the cooling liquid to cool the stator core 20. When formed in this manner, the winding pressure of the coil 30 can be supported by the insulator end plates 28 at both ends of the teeth portion 23. Therefore, the horizontal portion 33 and the insulator end plate are not used without using the vertical portion 32 of the insulator side plate 27. A predetermined stator cooling passage 35 can be formed by only 28.
[00 47]
Further, the cross sections on both sides of the insulator end plate 28 are bent at a right angle, and both bent portions 28 a are formed so as to fit to the ends of the teeth 23 of the stator core 20. Fixed to. Thereby, the stator cooling passage 35 provided between the coil 30 and the stator core 20 can be maintained in a predetermined shape, and the coolant can be reliably flowed between the coil 30 and the stator core 20.
[00 48]
Further, a pair of cooling holes 19 through which a cooling liquid flows into a gap between the stator core 20 and the coil 30 are provided in the insulator end plate 28 having a circumferential width larger than that of the teeth 23. The cooling holes 19 communicate with the cooling passage 35, and are formed here at both ends in the circumferential direction of the insulator end plate 28 so as to easily flow between the stator core 20 and the coil 30. Thereby, the cooling holes 19 communicating with both gaps (stator cooling passages 35) formed between the coil 30 and the stator core 20 can be used as the inlet and outlet of the cooling liquid, and the cooling liquid is positively supplied to the stator cooling passages 35. And the cooling performance of the stator core 20 can be improved.
[ 0049 ]
FIG. 8 shows details of the teeth 23 and the coil 30 of the sixth embodiment.
[00 50]
In the sixth embodiment, the insulator side plate 27 of FIG. 6 and the insulator end plate 28 of FIG. 7 are combined to be formed by two insulators 42a and 42b. In other words, the insulator side plate 27 having a projection on the entire axial side surface of the tooth portion 23, the width in the circumferential direction being wider than the tooth portions 23 at both axial ends of the tooth portion 23, and positioning with respect to the stator core 20. The integrated insulator end plate 28 is integrated. Thereby, the work efficiency for installing the insulator side plate 27 and the insulator end plate 28 can be improved, and the stator core 20 can be cooled directly with the coolant. Here, in the present embodiment, the insulators 42a and 42b are formed in a U-shape divided at the center in the axial direction. However, the insulator side plate 27 and the insulator end plate 28 are formed into an L-shape in which one each is combined. May be.
[00 51]
In this embodiment, an example in which the present invention is applied to a permanent magnet type synchronous motor is described. However, the present invention can be applied to an induction motor, an SR motor, and other motors. Although the stator core has a split structure, the stator core may have an integral structure, and the rotating electric machine is an electric motor, but the present invention can also be applied to a generator.
[00 52]
As described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and it goes without saying that various changes can be made within the scope of the technical idea described in the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the electric machine used in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a stator and a rotor used in the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a detailed view of a stator core according to the first embodiment. (A) is the figure which looked at the teeth part from the end part. (B) is the figure which looked at the teeth part from the side. (C) is a sectional view of the teeth portion in the circumferential direction.
FIG. 4 is a detailed view of a stator core according to a second embodiment. (A) is the figure which looked at the teeth part from the end part. (B) is the figure which looked at the teeth part from the side. (C) is a sectional view of the teeth portion in the circumferential direction.
FIG. 5 is a detailed view of a stator core according to a third embodiment. (A) is the figure which looked at the teeth part from the end part. (B) is the figure which looked at the teeth part from the side. (C) is a sectional view of the teeth portion in the circumferential direction.
FIG. 6 is a detailed view of an insulator side plate according to a fourth embodiment. (A) is the figure which looked at the insulator side plate from the edge part. (B) is the figure which looked at the insulator side plate from the side surface.
FIG. 7 is a detailed view of a stator core according to a fifth embodiment. (A) is the figure which looked at the teeth part from the end part. (B) is the figure which looked at the teeth part from the side. (C) is a sectional view of the teeth portion in the circumferential direction.
FIG. 8 is a detailed view of a stator core according to a sixth embodiment. (A) is the figure which looked at the teeth part from the end part. (B) is the figure which looked at the teeth part from the side. (C) is a sectional view of the teeth portion in the circumferential direction.
[Explanation of symbols]
5 Stator 18 Projection 19 Coolant hole 20 Stator core 22 Back core 23 Teeth 27 Insulator side plate 28 Insulator end plate 30 Coil 35 Stator cooling passage 36 Stator cooling passage 37 Stator cooling passage 42a Insulator 42b Insulator

Claims

In a stator structure of a rotating electric machine in which an insulator is arranged around teeth portions of a stator core and a coil is wound around the outside thereof,
An insulator side plate disposed along both axial sides of the teeth portion of the insulator, and the teeth portion side surface, forming a cooling passage that guides a cooling liquid to a gap provided between the insulator side plates,
A stator for a rotating electrical machine, wherein both ends of the gap in the axial direction of the stator core are opened so as to guide coolant .

2. The stator of the rotating electric machine according to claim 1 , wherein a plurality of protrusions that contact the teeth are formed on a surface of the insulator side plate that faces the teeth. 3.

A coil is formed by winding a coil around the insulator end plate disposed on the axial end surface of the teeth portion of the insulator and the insulator side plate, and the tip of the coil portion is 3. The stator of the rotating electric machine according to claim 1, wherein an opening communicating with the cooling passage is formed on an end face side of the teeth portion, the opening being shorter than a tip of the portion.

The stator for a rotating electric machine according to claim 3 , wherein the insulator side plate and the insulator end plate are combined to be integrally formed.

In a stator structure of a rotating electric machine, an insulator is disposed at least partially around a tooth portion of a stator core around which a coil is wound, such that the coil and the stator core are not in contact with each other.
Providing a gap between the stator core and the coil, forming a cooling passage for guiding the coolant to the gap,
A stator for a rotating electrical machine, wherein both ends of the gap in the axial direction of the stator core are opened so as to guide coolant .

The stator of the rotating electric machine according to claim 5 , wherein an insulator end plate of the insulator disposed on an axial end face of the tooth portion is formed to be larger than a circumferential width of the tooth portion.

The stator of a rotating electric machine according to claim 6 , wherein bent portions are formed on both sides of the insulator end plate, and the insulator end plate is fitted to an end surface of the teeth portion.

The stator of a rotating electric machine according to claim 6 or 7 , wherein an opening communicating with a gap formed between the stator core and the coil is provided in the insulator end plate to form a cooling passage for guiding a coolant.