JP6587022B1 - 回転電機の液冷構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】平角導線を使用したコイルであっても、冷却効率の低下を抑制することができる回転電機の液冷構造を提供する。【解決手段】ステータ１０のステータコア１１の周方向に隣り合うティース部１１ｂの間にそれぞれ位置するようにボビン１２の幅方向両側にステータ１０の軸方向に沿ってガイドブロックウォール１２Ａｃをそれぞれ設け、コイル１３とガイドブロックウォール１２Ａｃとの間に隙間を形成する一方、隣り合うボビン１２のガイドブロックウォール１２Ａｃの間を閉塞させるようにガイドブロックウォール１２Ａｃ同士を隣接させた。【選択図】図１

Description

本発明は、モータや発電機等の回転電機のステータのコイルを冷却液で冷却する回転電機の液冷構造に関する。
モータや発電機等の回転電機のステータのコイルを冷却液で冷却する回転電機の液冷構造としては、例えば、下記特許文献１に記載されているものがある。この構造は、コイルをそれぞれ装着した複数の分割ステータコアをロータの周方向へ環状に配列したステータコアに対して、隣り合う分割ステータコアの間やコイルの間に対向するようにオイルの噴射孔を配置して、当該噴射孔から上記間へ向けてロータの軸方向に沿ってオイルを噴射してコイルを冷却するようにしている。
特開２０１０−０５７２６１号公報
前記特許文献１に記載されている構造においては、分割ステータコアに回転電機の半径方向内方へ向って突出するインシュレータをそれぞれ設けて、隣り合う分割ステータコアの間の小径側の隙間をインシュレータで塞ぐようにすることにより、隣り合う分割ステータコアの間やコイルの間に軸方向の油路を形成している。
このようにして形成される油路は、円形断面をなす丸導線からなるコイルであると、回転電機の径方向内側と外側とで巻き数を異ならせることが容易にできるため、隣り合うコイルの間の油路を回転電機の径方向で一定の大きさにすることが簡単にできるものの、四角形断面をなす平角導線からなるコイルであると、回転電機の径方向内側と外側とで巻き数を異ならせることが難しいため、隣り合うコイルの間の油路が、回転電機の径方向内側よりも外側ほど大きくなってしまい、オイルの流通に無駄を生じ、冷却効率の低下を引き起こしてしまうおそれがあった。
このようなことから、本発明は、平角導線を使用したコイルであっても、冷却効率の低下を抑制することができる回転電機の液冷構造を提供することを目的とする。
前述した課題を解決するための、本発明に係る回転電機の液冷構造は、環状をなすステータコアのヨーク部の内周に周方向に沿って複数突設されたティース部に、コイルを装着されたボビンをそれぞれ取り付けられたステータの隣り合う当該ティース部の間へ向けて当該ステータの軸方向から冷却液を送給することにより、当該コイルを冷却する回転電機の液冷構造であって、前記ステータの周方向に隣り合う前記ティース部の間にそれぞれ位置するように前記ボビンの幅方向両側に当該ステータの軸方向に沿ってガイドブロックウォールをそれぞれ設け、前記コイルと前記ガイドブロックウォールとの間に隙間を形成する一方、隣り合う前記ボビンの前記ガイドブロックウォールの間を閉塞させるように当該ガイドブロックウォール同士を隣接させたことを特徴とする。
また、本発明に係る回転電機の液冷構造は、上述した回転電機の液冷構造であって、前記ガイドブロックウォールの、前記ステータの周方向の厚さが、当該ステータの径方向内側よりも外側ほど厚くなるように、当該ガイドブロックウォールの、前記ステータの周方向外側に位置する面がテーパ状に傾斜していることを特徴とする。
また、本発明に係る回転電機の液冷構造は、上述した回転電機の液冷構造であって、前記コイルが、四角形断面の平角導線からなることを特徴とする。
本発明に係る回転電機の液冷構造によれば、ステータの周方向に隣り合うティース部の間でボビンのガイドブロックウォール同士が隣接してガイドブロックウォールの間を閉塞していることから、冷却液の大部分が、コイルとガイドブロックウォールとの間の隙間に流入してガイドブロックウォールで案内されながら流通することによりコイルを全体的に冷却するようになるので、冷却液を無駄に流通させることなくコイルの冷却に有効に利用することができ、冷却効率の低下を大きく抑制することができる。
本発明に係る回転電機の液冷構造の要部の概略図であり、Ａが側面図、ＢがＡの矢線Ｂ方向から見た図、ＣがＡの矢線Ｃ方向から見た図である。 図１のボビン及びコイルの構造図であり、Ａが平面図、ＢがＡの矢線Ｂ方向から見た図、ＣがＡの矢線Ｃ方向から見た図である。 図２のボビン及びコイルの分解斜視図である。 図１の噴射管の概略構造図である。
本発明に係る回転電機の液冷構造の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。
〈主な実施形態〉
本発明に係る回転電機の液冷構造の主な実施形態を図１〜４に基づいて説明する。
図１において、１０はステータ、１１はステータコア、１２はボビン、１３はコイル、２１は噴射管である。
ステータ１０は、コイル１３を装着されたボビン１２が、環状をなすステータコア１１の内周に周方向に沿って複数取り付けられたものであり、外周側がケーシングの内部に固定保持されると共に、内周側にロータが同軸をなして配設されるようになっている。
ステータコア１１は、鉄等の磁性材料からなり、環状をなすヨーク部１１ａと、ヨーク部１１ａの内周に周方向に沿って複数設けられて径方向内側へ向かって突出するティース部１１ｂとを有している。
ボビン１２は、樹脂等の絶縁材料からなり、コイル１３を装着されることによりコイル１３を保持し、ステータコア１１のティース部１１ｂに嵌合されることによりステータコア１１に取り付けられるようになっている。
前記ボビン１２は、図２，３に示すように、コイル１３を装着されるオーバル形状の筒型をなす装着部１２Ａａと、装着部１２Ａａに装着されたコイル１３を覆うように装着部１２Ａａの一方側の端部（ステータコア１１の径方向外側へ位置する端部）の周縁に装着部１２Ａａの径方向外側（ステータコア１１の周方向で離反する方向）へ向かって突設された四角形状のフランジ部１２Ａｂとを有するボビン本体１２Ａを具えると共に、ステータコア１１のティース部１１ｂに内面側が嵌合すると共にボビン本体１２Ａの装着部１２Ａａの内側に外面側が嵌合するオーバル形状の筒型をなす取付部１２Ｂａと、ボビン本体１２Ａの装着部１２Ａａに装着されたコイル１３を覆うように、取付部１２Ｂａの、前記装着部１２Ａａと嵌合される側と反対側の端部（ステータコア１１の径方向内側へ位置する端部）の周縁に当該取付部１２Ｂａの径方向外側（ステータコア１１の周方向で離反する方向）へ向かって突設された四角形状のフランジ部１２Ｂｂとを有するボビン補助体１２Ｂを具えている。
さらに、前記ボビン１２は、前記ボビン本体１２Ａの前記フランジ部１２Ａｂの幅方向（ステータコア１１の周方向で離反する方向）両側に前記装着部１２Ａａの長手方向（ステータコア１１の軸方向）に沿って設けられて当該装着部１２Ａａの他方の端部側（ステータコア１１の径方向内側へ位置する端部側）へ向かって突出するガイドブロックウォール１２Ａｃを有している。
このガイドブロックウォール１２Ａｃは、ステータコア１１の周方向の厚さである幅方向（装着部１２Ａａの短手方向）の厚さ（長さ）が、フランジ部１２Ａｂに連結している端部側である基端側（装着部１２Ａａの前記一端側）であるステータコア１１の径方向外側ほど、フランジ部１２Ａｂから突出している端部側である先端側（装着部１２Ａａの他端側）であるステータコア１１の径方向内側よりも厚く（長く）なるように、ステータコア１１の周方向外側の面である幅方向（装着部１２Ａａの短手方向）外側の面がテーパ状に傾斜している。
つまり、ステータコア１１の各ティース部１１ｂにボビン１２の取付部１２Ｂａを差し込んでそれぞれ取り付けると、ステータコア１１の周方向に隣り合うティース部１１ｂの間にボビン１２のガイドブロックウォール１２Ａｃがそれぞれ位置することにより、隣り合う当該ボビン１２の当該ガイドブロックウォール１２Ａｃの間を閉塞させるように当該ガイドブロックウォール１２Ａｃ同士を隣接できる形状になっているのである。
コイル１３は、四角形断面をなす平角導線からなり、ボビン１２の装着部１２Ａａに装着されて、フランジ部１２Ａｂ，１２Ｂｂで覆われると共に、ガイドブロックウォール１２Ａｃとの間にステータコア１１の周方向（装着部１２Ａａの短手方向）で一定の間隔の隙間が形成されるように設定されている。
噴射管２１は、図１，４に示すように、ステータコア１１の周方向に隣り合うティース部１１ｂの各間を周方向で連絡するように環状をなしてステータコア１１の一端側に対向配設され、ステータコア１１の軸方向一端側からステータコア１１の隣り合うティース部１１ｂの各間へ向けてステータコア１１の軸方向に沿って冷却液を噴射するノズル孔２１ａが複数形成されている。
このような本実施形態に係る回転電機の液冷構造においては、噴射管２１の内部に冷却液を送給すると、冷却液がノズル孔２１ａから噴射され、ステータ１０の周方向に隣り合うコイル１３の各間へステータ１０の軸方向一端側から供給される。
このとき、ステータ１０の周方向に隣り合うコイル１３の各間でボビン１２のガイドブロックウォール１２Ａｃ同士が隣接して当該ガイドブロックウォール１２Ａｃの間を閉塞していることから、噴射管２１のノズル孔２１ａから噴射された冷却液は、その大部分が、コイル１３とガイドブロックウォール１２Ａｃとの間の一定の間隔の隙間にステータコア１１の軸方向一端側から流入し、当該ガイドブロックウォール１２Ａｃで案内されながらステータコア１１の軸方向他端側へ向かって流通するようになる。
このため、噴射管２１のノズル孔２１ａから噴射された冷却液は、そのほとんどがステータ１０のコイル１３に接触してコイル１３を全体的に冷却することができる。
したがって、本実施形態によれば、平角導線を使用したコイル１３であっても、噴射管２１のノズル孔２１ａから噴射された冷却液を無駄に流通させることなくコイル１３の冷却に有効に利用することができるので、冷却効率の低下を大きく抑制することができる。
本発明に係る回転電機の液冷構造は、冷却液を無駄に流通させることなくコイルの冷却に有効に利用することができ、冷却効率の低下を大きく抑制することができるので、産業上、極めて有効に利用することができる。
１０ ステータ
１１ ステータコア
１１ａ ヨーク部
１１ｂ ティース部
１２ ボビン
１２Ａ ボビン本体
１２Ａａ 装着部
１２Ａｂ フランジ部
１２Ａｃ ガイドブロックウォール
１２Ｂ ボビン補助体
１２Ｂａ 取付部
１２Ｂｂ フランジ部
１３ コイル
２１ 噴射管
２１ａ ノズル孔

Claims (3)

  1. 環状をなすステータコアのヨーク部の内周に周方向に沿って複数突設されたティース部に、コイルを装着されたボビンをそれぞれ取り付けられたステータの隣り合う当該ティース部の間へ向けて当該ステータの軸方向から冷却液を送給することにより、当該コイルを冷却する回転電機の液冷構造であって、
    前記ステータの周方向に隣り合う前記ティース部の間にそれぞれ位置するように前記ボビンの幅方向両側に当該ステータの軸方向に沿ってガイドブロックウォールをそれぞれ設け、
    前記コイルと前記ガイドブロックウォールとの間に隙間を形成する一方、
    隣り合う前記ボビンの前記ガイドブロックウォールの間を閉塞させるように当該ガイドブロックウォール同士を隣接させた
    ことを特徴とする回転電機の液冷構造。
  2. 請求項１に記載の回転電機の液冷構造であって、
    前記ガイドブロックウォールの、前記ステータの周方向の厚さが、当該ステータの径方向内側よりも外側ほど厚くなるように、当該ガイドブロックウォールの、前記ステータの周方向外側に位置する面がテーパ状に傾斜している
    ことを特徴とする回転電機の液冷構造。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の回転電機の液冷構造であって、
    前記コイルが、四角形断面の平角導線からなる
    ことを特徴とする回転電機の液冷構造。
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