JP3661589B2

JP3661589B2 - モータまたは発電機

Info

Publication number: JP3661589B2
Application number: JP2000353869A
Authority: JP
Inventors: 俊雄菊池; 真一郎北田; 雄太郎金子
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-11-21
Filing date: 2000-11-21
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2020-11-21
Also published as: EP1209796A2; EP1209796B1; EP1209796A3; JP2002165410A; US6472780B2; DE60138081D1; US20020067086A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータまたは発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば車載用のモータや発電機では、コイルへの通電によるステータの発熱を抑制するため、ステータを冷却する構造を備えたものがある。例えば、特開平１０−３３６９６６号公報には、ステータをロータの軸方向に貫く冷却液流路を備え、この冷却液流路に冷却液（冷媒）を流通させることにより、ステータを冷却する構成が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようにステータをロータ軸方向に貫通する冷却液流路を備えた構成では、冷却液がステータに直接的に接触するので、効果的な冷却を行うことができる。しかしながら、このような構成では、ステータ内に、好ましくない渦電流が発生してしまう恐れがある。つまり、電磁鋼板をロータ軸方向に積層してステータを構成している場合、冷却液流路の内壁面は絶縁処理が不十分であることが多いので、水のような導電性の高い冷却液を冷却液流路に流通させると、積層された電磁鋼板同士が冷却液を介して電気的に短絡されてしまい、渦電流が発生してしまう。
【０００４】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、ステータの冷却を効果的に行いうるとともに、ステータ内の渦電流発生を防止しうるモータまたは発電機を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、回転軸回りで回転自在のロータと、複数の金属板を前記ロータの回転軸方向に積層してなるステータコアと、このステータコアに巻回されるコイルと、前記ロータ、ステータコア、コイルを収容するケースと、を備えたモータまたは発電機において、前記ステータコアの前記ケース側の基端部の左右両端に、前記ケースの内周面と係合するよう前記ケース側に突起する係合部を設け、前記ロータの回転軸方向に延びる冷却液通路を、前記係合部の間でその内壁面の少なくとも一部が前記ステータコアの一部で構成されるように形成し、この冷却液通路に冷却液としてオイルを流通させて前記ステータコアを冷却する。
【０００６】
第２の発明では、前記冷却液通路は、前記ステータコアを前記ロータの回転軸方向に貫通する貫通孔である。
【０００７】
第３の発明では、前記複数の金属板は、コイルが巻回されるティース部と、このティース部の基端側の基端部とを備え、前記貫通孔は前記基端部に形成される。
【０００８】
第４の発明では、前記冷却液通路は、前記ステータコアが収容されるケースの内周面と、前記ステータコアの外周面との間に形成される。
【００１０】
【発明の作用および効果】
第１、第２の発明では、冷却液通路（第２の発明では、ステータコアをロータの回転軸方向に貫通する貫通孔）に冷却液であるオイルを流通させることにより、コイルへの通電によって発熱したステータを冷却するが、冷却液通路の少なくとも一部はステータコアの一部によって構成されているので、ステータコアはオイルと直接的に接触して冷却されることになり、効果的な冷却を行うことができる。そして、冷却液としては導電性の小さなオイルが用いられているので、オイルがステータコアと直接接触したとしても、積層された複数の金属板同士がオイルを介して短絡してしまうことはなく、ステータに渦電流が発生してしまうことはない。また、ステータコアとケースを周方向に固定されるように係合する係合部を備えたので、ステータコアとケースの間に冷却液通路が形成されたことによって、ステータコアとケースとの接触部分が少なくなったとしても、ステータコアはケースに対して周方向に確実に固定され、ロータを回転駆動したときのトルク反力を確実に受け止めることができる。
【００１１】
第３の発明では、貫通孔は金属板の基端部に形成されるので、貫通孔の存在が、ティース部に巻回されたコイルの周囲に発生する磁束の流れの主要部分を阻害することはない。
【００１２】
第４の発明では、冷却液通路はケースの内周面とステータコアの外周面との間に形成されるので、冷却液通路を流通するオイルはケースにも直接的に接触する。このため、ケースへの伝熱が良好となり、ケースからの放熱効果を高めることができる。また、冷却液通路形成のための加工は、ステータコアの外周面に行えばよいので、加工も容易である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
図１は、モータまたは発電機の一部を示す断面図の一例である。
【００１６】
図示されるように、モータまたは発電機は、ケース１内に、ロータ（回転子）２、ステータ（固定子）３を収容して構成される。
【００１７】
ロータ２は、略円筒状の部材で、回転軸２Ａの回りで自転可能に、ケース１に取り付けられている。なお、回転軸２Ａは、図面に垂直方向に延びている。
【００１８】
ステータ３は、ステータコア４にコイル５を巻回してなる環状の部材であって、ロータ２の外周に配設され、ケース１の内周面１Ａに固定されている。なお、本実施の形態では、ステータコア４のケース１への固定は、焼きばめ等の方法で行えばよい。
【００１９】
ステータコア４は、複数の電磁鋼板１０から形成される。電磁鋼板１０は、表面に絶縁被膜が施された略Ｔ字型の鋼製の板であり、そのＴ字型下部は、コイル５が巻回されるティース部１１となっている。また、各電磁鋼板１０は、Ｔ字型上部の左右に張り出した基端部１２において、隣接する電磁鋼板１０と係合し、ロータ２外周を取り囲む円環を構成している。このように形成された電磁鋼板１０の円環が、ロータ２の回転軸２Ａ方向に積層されることにより、ステータコア４が形成される。
【００２０】
ステータコア４の各電磁鋼板１０の基端部１１には、積層された複数の電磁鋼板１０を貫いて、ロータ２の回転軸２Ａ方向に延びる貫通孔２１が形成されている。この貫通孔２１は、冷却液（冷媒）であるオイルが流通する冷却液通路となる。
【００２１】
貫通孔２１は、ティース部１１に巻回されたコイル５の周囲に発生する磁束の流れの主要部分を阻害しないような位置に形成される。具体的には、貫通孔２１は、基端部１１の略中央に、ステータコア４の周方向に長い長穴形状で形成される。これにより、モータの性能が低下することがないようにできる。なお、図には、コイル５周囲の磁束の流れを、矢印で示す。
【００２２】
つぎに作用を説明する。
【００２３】
モータは、ステータ３のコイル５に通電することにより、ロータ２を回転軸２Ａの回りで回転駆動する。また、発電機は、ロータ２を回転させることにより、コイル５に電流を発生させる。このようにしてコイル５に流れる電流により、ステータ３は発熱するが、この発熱を抑えるために、ステータコア４の貫通孔２１に、冷却液を流通させる。
【００２４】
この場合、冷却液として水を流したならば、貫通孔２１の内壁面に対しても完全な絶縁処理を施さない限り、貫通孔２１を流通する水を介して、積層された電磁鋼板１０同士が電気的に短絡されてしまい、貫通孔２１の周囲に渦電流が発生してしまう。そこで、本発明では、冷却液としてオイルを流通させる。オイルは電気伝導度が小さく、電磁鋼板１０同士を電気的に短絡させることはないので、貫通孔２１内壁に特に絶縁処理を施さなくとも、その流通により、渦電流が発生することはない。これにより、冷却液であるオイルがステータコア４に直接的に接触することによる高い冷却効果を、ステータコア４に渦電流を発生させることなく達成できる。
【００２５】
図２には、本発明の第１の実施の形態におけるモータまたは発電機の一部を示す。
【００２６】
本実施の形態は、上記図１に示した形態と比較して、オイルが流通する冷却液通路２２が、ステータコア４の外周面とケース１内周面との間に形成される点でのみ異なっている。
【００２７】
詳しく説明すると、ステータコア４を構成する各電磁鋼板１０の基端部１２の左右両端には、ケース１側（ティース部１１と反対側）に突起する係合凸部１３が形成されている。電磁鋼板１０の外周面において、この左右両側の係合凸部１３に挟まれた部分が凹部１４となり、この凹部１４とケース１の内周面１Ａとにより、冷却液通路２２が形成される。
【００２８】
本実施の形態では、この冷却液通路２２にオイルが流通することにより、ステータコア４はオイルと直接的に接触して効果的に冷却されるが、この場合にも、冷却液がオイルであることから、積層された電磁鋼板１０が電気的に短絡してしまうことはなく、渦電流が発生することはない。また、冷却液通路２２を流通するオイルは、ケース１にも直接的に接触するので、ケース１への伝熱が良好となり、ケース１からの放熱効果を高めることができる。
【００２９】
また、電磁鋼板１０両端の各係合凸部１３は、ケース１の内周面１Ａに形成された係合凹部１Ｂに係合する。これにより、係合凸部１３と係合凹部１Ｂは、ステータコア４とケース１とを周方向に固定する係合部を構成している。
【００３０】
このような係合部を備えたのは以下の理由による。ステータコア４の外周面とケース１の内周面１Ａの間に冷却液通路２２を設けると、ステータコア４とケース１との接触部が少なくなり、ステータコア４をケース１に固定する力が小さくなる恐れがある。そこで、本実施の形態では、ステータコア４とケース１を係合する係合部（係合凸部１１３、係合凹部１Ｂ）を設けることにより、ステータコア４とケース１を周方向に確実に固定し、ロータ２を回転駆動したときのトルク反力で、ステータコア４がケース１に対して周方向に動いてしまわないようになっている。
【００３１】
図３には、本発明の第２の実施の形態を示す。
【００３２】
この実施の形態は、上記第１の実施の形態において、ステータコア４とケース１との回り止めを、キー３１を用いて行ったものであり、他の点では上記第１の実施の形態と共通する。つまり、この実施の形態では、係合凸部１３の先端面と、ケース１の内周面１Ａに、キー３１用の溝を形成し、この溝にキー３１を差し込むことにより、回り止めをしている。このような形態によっても、上記第２の実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【００３３】
なお、ステータコア４とケース１の係合部は、上記第２、第３の実施の形態のものに限られず、例えばコッタ、ピン等の係合用部材を用いた係合部等、ステータコア４とケース１の回り止めをするものであれば、いかなる形態のものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】例として示すモータまたは発電機の一部の図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示すモータまたは発電機の一部の図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示すモータまたは発電機の一部の図である。

Claims

回転軸回りで回転自在のロータと、複数の金属板を前記ロータの回転軸方向に積層してなるステータコアと、
このステータコアに巻回されるコイルと、
前記ロータ、ステータコア、コイルを収容するケースと、
を備えたモータまたは発電機において、
前記ステータコアの前記ケース側の基端部の左右両端に、前記ケースの内周面と係合するよう前記ケース側に突起する係合部を設け、
前記ロータの回転軸方向に延びる冷却液通路を、前記係合部の間でその内壁面の少なくとも一部が前記ステータコアの一部で構成されるように形成し、
この冷却液通路に冷却液としてオイルを流通させて前記ステータコアを冷却することを特徴とするモータまたは発電機。
前記冷却液通路は、前記ステータコアを前記ロータの回転軸方向に貫通する貫通孔であることを特徴とする請求項１に記載のモータまたは発電機。
前記複数の金属板は、コイルが巻回されるティース部と、このティース部の基端側の基端部とを備え、前記貫通孔は前記基端部に形成されることを特徴とする請求項２に記載のモータまたは発電機。
前記冷却液通路は、前記ステータコアが収容されるケースの内周面と、前記ステータコアの外周面との間に形成されることを特徴とする請求項１に記載のモータまたは発電機。