JP6569439B2 - 回転電機のステータ - Google Patents

Description

本発明は、回転電機のステータに関し、特に、ステータコアのティースからコイルが抜けることを防止する抜け止め手段を備えたステータに関する。

回転電機のステータは、ステータコアと、ステータコアのティースに巻き回されたコイルを備える。ティースからコイルが抜けることを防止するために、例えば特許文献１、２では、コイルエンドを内周側から押さえるリング部材を設けている。

特開平１０−５１９８７号公報 特開２００２−７８２９９号公報

ところで、コイルエンドにリング部材を設けると、リング部材の厚みのために、リング部材の内周面がティースの内周面よりも径方向内側に突出して段差が形成される。

ステータ及びその内側に設けられるロータ（図示せず）にはオイル等の冷却液が供給され、特にロータに供給された冷却液は遠心力によりステータコアの内周側に飛散する。飛散した冷却液は、ティース間のスロットに流れたりステータコア軸方向に流れるが、後者の流れについては段差がこれを堰き止めてしまい、冷却液の排出が滞る。その結果、ステータコアの内周側に冷却液溜まりが形成され、ロータは回転の際に冷却液溜まりを引き摺りながら回転しなければならず、いわゆる引き摺り損失が発生する。

本発明に係る回転電機のステータは、円環状のステータヨークと前記ステータヨークから内周側に突き出る複数のティースを有するステータコアと、前記ティースに巻き回されたコイルと、コイルエンドの内周側に配置されたコイル抜け止め用のリング部材と、を備える。前記リング部材の内周面のうち、前記ティースに対応する箇所には、幅方向に亘る溝が形成されている。

本発明によれば、リング部材による冷却液の堰き止めが抑制される。

本実施形態に係るステータを例示する分解斜視図である。 本実施形態に係るステータの組み立て後の構成を示す斜視図である。

図１、図２に本実施形態に係る回転電機のステータ１０を例示する。なお、図１では、説明の都合上、一部のティース２０にはコイル１４を取り付けていない。図１、図２に示す回転電機は、例えば電気車両やハイブリッド車両の駆動源として用いられる。

ステータ１０は、ステータコア１２、コイル１４、及びリング部材１６ａ，１６ｂを備える。ステータコア１２は、例えば電磁鋼板等の磁性体薄板を絶縁体を挟んで積層させた積層鋼板から構成される。

ステータコア１２は、円環状のステータヨーク１８と、ステータヨーク１８から内周側に突き出る複数のティース（極歯）２０を有する。ティース２０はステータヨーク１８の周方向に沿って所定間隔を空けて配置される。隣り合うティース２０，２０間にはスロット２２が形成される。

例えばティース２０の突出高さ（径方向高さ）は、コイル１４の径方向厚みよりも大となるように、つまりティース２０にコイル１４を巻装させたときにコイル１４の内周面よりもティース２０の内周面が内周側に突き出るように、ティース２０及びコイル１４が形成される。

コイル１４は、ティース２０に巻き回される導線部材である。コイル１４は例えば絶縁被覆された導線から構成される。図１、図２に示す例では、単層巻の集中巻コイルが示されているが、これに代えて、多層巻の集中巻コイルであっても、分布巻コイルであってもよい。なお、コイル１４とティース２０との導通を防ぐため、両者の間に絶縁紙（図示せず）を挟んでもよい。

リング部材１６ａ，１６ｂは、コイル１４のティース２０からの抜けを防止する抜け止め部材である。リング部材１６ａ，１６ｂは、ティース２０，２０間で磁気回路が繋がらないように、非磁性材料から構成される。またリング部材１６ａ，１６ｂは、コイル１４，１４間の導通を防ぐために、絶縁材料から構成される。例えばリング部材１６ａ，１６ｂは、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、芳香族ナイロン樹脂コンパウンド等の樹脂材料から構成される。

上述したように、ティース２０の突出高さ（径方向高さ）は、コイル１４の径方向厚さより大となるように構成されており、ステータコア１２の内周側から見ると、コイル１４からティース２０が突き出すような構成となる。したがって、リング部材１６ａ，１６ｂをティース２０の内周面２８に配置してもリング部材１６ａ，１６ｂとコイル１４との間に隙間ができてリング部材１６ａ，１６ｂはコイル１４の押さえ部材として機能しない。このことから、ティース２０から外れたところにリング部材１６ａ，１６ｂが配置される。

具体的には、ステータコア１２の軸方向両端に突き出る（はみ出す）コイルエンド２４ａ，２４ｂの内周側にリング部材１６ａ，１６ｂが配置される。リング部材１６ａ，１６ｂの外径は、コイルエンド２４ａ，２４ｂの配置等に応じて定められる。例えば、ステータ１０を側面視したとき、コイルエンド２４ａ，２４ｂの内周面を繋ぐと多角形となる。この多角形の内接円の直径をリング部材１６ａ，１６ｂの外径とする。このようにすることで、リング部材１６ａ，１６ｂがコイルエンド２４ａ，２４ｂの内周面に密着し、コイル１４のティース２０からの抜けが防止される。

また、図２の拡大図に示すように、リング部材１６ａ，１６ｂの厚みにより、リング部材１６ａ，１６ｂの内周面２６がティース２０の内周面２８よりも径方向内側に突出することで段差３４が形成され、ティース２０の内周面２８にある冷却液３０の軸方向に沿った流れを堰き止めてしまう。ステータコア１２の軸方向両端にあるコイルエンド２４ａ，２４ｂにリング部材１６ａ，１６ｂが設けられていることから、ティース２０の内周面２８にある冷却液３０は、ステータコア１２の軸方向両端で堰き止められる。

そこで本実施形態では、リング部材１６ａ，１６ｂの内周面２６のうち、ティース２０に対応する箇所に、幅方向に亘る溝３２を形成している。溝３２は、例えば周方向に沿って複数形成される。ティース内周面２８にある冷却液３０は、この溝３２を介してステータコア１２の外部に排出される。

溝３２の幅及び深さは、冷却液３０の排出量やリング部材１６ａ，１６ｂの強度等を基に定められる。例えば溝３２の幅はティース２０の周方向長さの１０％以上１００％以下となるように定められる。また、溝３２の深さについて、図１に示すように、溝３２の形成箇所におけるリング部材１６ａ，１６ｂの厚さＴｄが、コイル１４からのティース２０の突出長さＨｔｃ（ティース内周面高さとコイル内周面高さとの差分）以下となるように、溝３２を形成する。また、溝３２の形成箇所におけるリング部材１６ａ，１６ｂの厚さＴｄは、溝３２が形成されていない箇所の厚さの例えば１０％以上５０％以下となるように定められる。

図１、２に示す実施形態では、溝３２は、リング部材１６ａ，１６ｂの周方向に沿って複数形成される。例えば、ティース２０と同数の溝３２を形成してこれを周方向に均等配置してよい。この場合において、ステータ１０の組み立てに際して、溝３２をティース２０の内周面２８に位置合わせするようにリング部材１６ａ，１６ｂを配置することが好適である。このようにすることで、ティース２０の内周面２８に溜まった冷却液３０が溝３２を経由してステータコア１２外部に排出される。

１０ ステータ、１２ ステータコア、１４ コイル、１６ａ，１６ｂ リング部材、１８ ステータヨーク、２０ ティース、２２ スロット、２４ａ，２４ｂ コイルエンド、２６ リング部材内周面、２８ ティース内周面、３０ 冷却液、３２ 溝、３４ 段差。

Claims (1)

1. 円環状のステータヨークと、前記ステータヨークから内周側に突き出る複数のティースを有するステータコアと、
   前記ティースに巻き回されたコイルと、
   コイルエンドの内周側に配置され、自身の内周面が前記ティースの内周面よりも径方向内側に突出することで前記ティースの内周面にある冷却液の軸方向の流れを堰き止める段差が形成される、コイル抜け止め用のリング部材と、
   を備え、
   前記リング部材の内周面のうち、前記ティースに対応する箇所には、前記リング部材の幅方向に亘る溝が形成され、当該溝の形成される箇所において、前記リング部材の厚さが、前記コイルからの前記ティースの突出高さ以下となるように、前記溝が形成されることを特徴とする、回転電機のステータ。
   

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