JP6798439B2 - Stator - Google Patents
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Description
本発明は、回転電機のステータコイルを冷却するためのステータの構造に関する。 The present invention relates to a stator structure for cooling a stator coil of a rotary electric machine.
ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両に搭載された回転電機は、使用時に高温になるため、冷却される。回転電機はケース内に収容され、ケースの上部から冷媒が供給されて回転電機の上から下に向かって流れることで、冷媒がステータコイルに接触してそれを冷却する。 Rotating electric machines mounted on electric vehicles such as hybrid vehicles and electric vehicles are cooled because they become hot during use. The rotary electric machine is housed in the case, and the refrigerant is supplied from the upper part of the case and flows from the top to the bottom of the rotary electric machine, so that the refrigerant comes into contact with the stator coil and cools it.
特許文献1には、ステータコアの軸方向の端面に設置されたステータカフサの外周表面に、冷媒をステータコイルのコイルエンドへと導く複数のガイド溝を形成した構造が開示されている。ステータカフサのガイド溝により、冷媒がコイルエンドへと流れ易くなり、ステータコイルが良好に冷却される。 Patent Document 1 discloses a structure in which a plurality of guide grooves for guiding a refrigerant to a coil end of a stator coil are formed on an outer peripheral surface of a stator cuffer installed on an axial end surface of a stator core. The guide groove of the stator cuffer facilitates the flow of refrigerant to the coil end, and the stator coil is cooled well.
特許文献1のように、ステータカフサの外周表面にガイド溝を形成しても、多くの冷媒はステータコアの外周面を通って下へ流れ落ちてしまい、冷媒を十分にステータコイルのコイルエンドに導けない可能性がある。 Even if a guide groove is formed on the outer peripheral surface of the stator cuff as in Patent Document 1, many refrigerants flow down through the outer peripheral surface of the stator core, and the refrigerant cannot be sufficiently guided to the coil end of the stator coil. There is sex.
本発明は、ステータコアの外周面を流れる冷媒をコイルエンドに十分に導き、ステータコイルの冷却性能を向上することを目的とする。 An object of the present invention is to sufficiently guide the refrigerant flowing on the outer peripheral surface of the stator core to the coil end and improve the cooling performance of the stator coil.
本発明のステータは、円筒状のヨーク、前記ヨークの内周面から内方へ突出する複数のティース及び各ティース間に形成された複数のスロットを有するステータコアと、前記ステータコアの軸方向端面に設置され、前記ステータコアの複数の前記スロットに対応したカフサスロットを有するステータカフサと、前記ステータコアの複数の前記スロット、および、前記ステータカフサの複数の前記カフサスロットを通って巻かれたステータコイルと、を備え、冷媒によって前記ステータコイルのコイルエンドが冷却されるステータであって、前記ステータカフサは、前記ステータカフサの軸方向端面から外方に突出し、前記ステータコアの外周面上を軸方向に向かって伸びるリブであって、前記ステータコアの外周面上を流れる前記冷媒を前記コイルエンドへと導く冷媒導入リブを備える、ことを特徴とする。 The stator of the present invention is installed on a cylindrical yoke, a plurality of teeth protruding inward from the inner peripheral surface of the yoke, a stator core having a plurality of slots formed between the teeth, and an axial end surface of the stator core. A stator cuffer having cuffs slots corresponding to the plurality of slots of the stator core, a plurality of the slots of the stator core, and a stator coil wound through the plurality of cuffs slots of the stator cuffer are provided by a refrigerant. A stator in which the coil end of the stator coil is cooled, and the stator cuffer is a rib that projects outward from the axial end surface of the stator cuffer and extends axially on the outer peripheral surface of the stator core. It is characterized by including a refrigerant introduction rib that guides the refrigerant flowing on the outer peripheral surface of the stator core to the coil end.
本発明によれば、ステータカフサが冷媒導入リブを備えることにより、ステータコアの外周面上を流れる冷媒が十分にコイルエンドへと導かれ、ステータコイルの冷却性能が向上する。 According to the present invention, when the stator cuffer is provided with the refrigerant introduction rib, the refrigerant flowing on the outer peripheral surface of the stator core is sufficiently guided to the coil end, and the cooling performance of the stator coil is improved.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態の回転電機100を冷却する冷却装置80の概略を示す構成図である。本実施形態の回転電機100および冷却装置80は、ハイブリッド車両や電気自動車などの電動車両に搭載されている。回転電機100は、力行時にはバッテリ(不図示)から供給された電力によりモータとして機能して電動車両の車輪を駆動し、制動時には発電機として機能して回生エネルギーを回収し、バッテリを充電する。回転電機100は、モータ或いは発電機として動作した際に高温になるため、冷却装置80により冷却される。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a
図1に示すように、回転電機100はケース81内に収容されている。回転電機100は、ロータ90とステータ10とを備えている。ロータ90は、ケース81に対して回転可能に支持されている駆動軸92に接続されている。ロータ90には複数の永久磁石(不図示)が配設されている。ステータ10は、内周側が空隙を空けてロータ90と対向配置された状態で、ケース81に保持されている。ステータ10は、後述するようにステータコイル30を備えている。ステータコイル30に駆動電流が供給され、この駆動電流によってステータコイル30に発生した電磁力により、ステータ10に対してロータ90が回転する。
As shown in FIG. 1, the rotary
図1に示すように、冷却装置80は、ケース81内に冷媒を供給することで、ステータコイルを含む回転電機の構成部品を冷却する。なお、冷媒は、例えば、ATF(Automatic Transmission Fluid)と呼ばれる冷却油である。冷却装置80は、ケース81の外部に設けられた冷媒流路82と、冷媒流路82に接続されケース81内部の上端に設けられた冷媒パイプ83とを備えている。冷媒パイプ83は、駆動軸92の軸方向に延びて存在している。冷媒流路82は、冷媒ポンプ85を有し、ケース81の下部に溜まった冷媒を吸引して、冷媒パイプ83に循環供給する。冷媒パイプ83は、冷媒を下方に噴出させる噴出口84を有しており、その噴出口84から冷媒を噴出することで、冷媒が流下しながら回転電機100に接触し、ステータコイルを含む回転電機100の構成部品が冷却される。ステータコイル等を冷却した後の冷媒は、再びケース81の下部に溜まることになる。
As shown in FIG. 1, the
次に、本実施形態の回転電機100のステータ10について詳しく説明する。図2は、本実施形態のステータ10の分解斜視図である。図2に示すように、ステータ10は、ステータコア20と、ステータコア20の軸方向両端を覆うステータカフサ40,50と、ステータコア20に巻装されるステータコイル30(セグメントコイル)とを備えている。
Next, the
ステータコア20は、多数の電磁鋼板を積層して構成されている。ステータコア20は、ステータ周方向に沿って延びる環状のヨーク21と、ヨーク21の内周面から内方へ突出する複数のティース22とを備えている。複数のティース22はステータ周方向に互いに等間隔で配置されている。ステータ周方向に隣接するティース22の間にスロット23が形成され、複数のスロット23がステータ周方向に互いに等間隔で配置されている。各ティース22及び各スロット23は、ステータ軸方向に沿って延びている。
The
ステータコア20のステータ軸方向他方側端面及び一方側端面には、一対のステータカフサ40,50がそれぞれ装着されている。ステータカフサ40は、絶縁性の樹脂成形部材であり、例えば、エポキシ樹脂から形成されている。ステータカフサ40は、ステータ軸方向他方側端面のヨークに接する外周側環状部材41と、ステータコア20のティース22の内側先端に接する内周側環状部材42と、外周側環状部材41と内周側環状部材42とを連結する複数の半径方向部材43とを備えている。
A pair of
図2に示すように、半径方向部材43は、ステータコア20のティース22に対応して設けられており、ティース22と同様に周方向に互いに等間隔で配置されて、ステータコア20のティース22を覆っている。隣接する半径方向部材43の間にはカフサスロット44が形成され、このカフサスロット44はステータコア20のスロット23の位置に対応している。
As shown in FIG. 2, the
ステータカフサ50はステータカフサ40と同様の構成であり、ステータカフサ40を裏返してステータ軸方向一方側端面に配置したものである。そのため、各図において、ステータカフサ50の各部にはステータカフサ40に対応する符号を付して各部の説明を省略する。
The
本実施形態のステータコイル30はセグメントコイルであり、セグメントコイルは、ステータコア20の周方向における全てのスロット23に挿入された複数の導体セグメント31によって構成される。なお、図2には、一対の導体セグメント31しか示されていないが、導体セグメント31はステータコア20の全てのスロット23に挿入される。
The
導体セグメント31はU字形状であり、2つの直線状の脚31aと、これらを連結する湾曲部31bとを備えている。導体セグメント31の脚31aを、ステータカフサ50のカフサスロット54、ステータコア20のスロット23及びステータカフサ40のカフサスロット44に挿入したときに、脚31aはカフサスロット44から突出する長さを有している。脚31aのカフサスロット44から突出した部分は折り曲げられ、他の導体セグメント31の脚31aと接合される。
The
図2に示すように、ステータカフサ40,50は、ステータ周方向に間隔をあけて、ステータ軸方向の内側に伸びたリブ(冷媒導入リブ60)を複数有している。本実施形態では、ステータカフサ40,50の各々は、6つの冷媒導入リブ60を有している。図3は、ステータカフサ40が取り付けられたステータ10の拡大斜視図である。図3では、1つの冷媒導入リブ60のみが示されている。図3に示すように、冷媒導入リブ60は、ステータカフサ40の外周側環状部材41の軸方向端面から外方に突出し、径方向外側に向かった後、ステータコア20の外周面上を軸方向内側に向かって伸びている。
As shown in FIG. 2, the
図4は、本実施形態のステータ10の斜視図であり、図5は、本実施形態のステータ10の概略側面図である。図4では、ステータコイルが省略して描かれている。
FIG. 4 is a perspective view of the
図4に示すように、本実施形態では、2つのステータカフサ40,50は、互いの冷媒導入リブ60がステータ軸方向において向かい合うように、ステータコア20に設置される。また、図4に示すように、本実施形態では、下側に位置する冷媒導入リブ60に比べて、上側に位置する冷媒導入リブ60の方が、軸方向内側へ伸びる長さが短くなっている。これにより、冷媒が、上側に位置する冷媒導入リブ60の間を通って、下側に位置する冷媒導入リブ60に到達し易くなっている。
As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the two
図4,5には、冷媒の流れが太線の黒矢印により示されている。冷媒パイプの噴出口から噴出された冷媒は、ステータコア20の外周面上を上側から下側に向かって流れる。そして、ステータコア20の外周面上に位置する各冷媒導入リブ60の上側に冷媒が流れてくると、冷媒は、冷媒導入リブ60の上側を通って、ステータの軸方向端面に向けて導かれる。それにより、図5に示すように、冷媒は、ステータコイルのコイルエンド34に導かれる。なお、コイルエンド34は、ステータカフサの軸方向端面から突出したステータコイルの部分である。このように、冷媒導入リブ60によって、ステータコア20の外周面上を流れる冷媒がコイルエンド34へと導かれる。それにより、コイルエンド34が冷媒によって十分に冷却される。
In FIGS. 4 and 5, the flow of the refrigerant is indicated by a thick black arrow. The refrigerant ejected from the outlet of the refrigerant pipe flows on the outer peripheral surface of the
以上説明した本実施形態のステータ10によれば、ステータカフサ40,50が冷媒導入リブ60を備えることにより、ステータコア20の外周面上を流れる冷媒が十分にコイルエンド34へと導かれる。よって、ステータコイルの冷却性能を向上することができる。
According to the
以上説明した実施形態のステータ10では、1つのステータカフサに6つの冷媒導入リブ60を設けたが、その他の数の冷媒導入リブ60を設けるものであっても当然によい。
In the
以上説明した実施形態のステータ10では、下側に位置する冷媒導入リブ60に比べて、上側に位置する冷媒導入リブ60の方が、軸方向内側へ伸びる長さが短くなっていた。しかし、冷媒導入リブ60の軸方向内側へ伸びる長さはそれに限定されない。例えば、全ての冷媒導入リブ60の軸方向内側へ伸びる長さを同じにしてもよい。
In the
10 ステータ、20 ステータコア、21 ヨーク、22 ティース、23 スロット、30 ステータコイル、31 導体セグメント、31a 脚、31b 湾曲部、34 コイルエンド、40,50 ステータカフサ、41,51 外周側環状部材、42,52 内周側環状部材、43,53 半径方向部材、44,54 カフサスロット、60 冷媒導入リブ、80 冷却装置、81 ケース、82 冷媒流路、83 冷媒パイプ、84 噴出口、85 冷媒ポンプ、90 ロータ、92 駆動軸、100 回転電機。 10 refrigerant, 20 stator core, 21 yoke, 22 teeth, 23 slots, 30 stator coils, 31 conductor segments, 31a legs, 31b curved parts, 34 coil ends, 40,50 stator cuffs, 41,51 outer peripheral annular members, 42,52 Inner circumference side annular member, 43,53 radial member, 44,54 cuffs slot, 60 refrigerant introduction rib, 80 cooling device, 81 case, 82 refrigerant flow path, 83 refrigerant pipe, 84 outlet, 85 refrigerant pump, 90 rotor, 92 drive shaft, 100 rotating electric machine.
Claims (1)
前記ステータコアの軸方向端面に設置され、前記ステータコアの複数の前記スロットに対応したカフサスロットを有するステータカフサと、
前記ステータコアの複数の前記スロット、および、前記ステータカフサの複数の前記カフサスロットを通って巻かれたステータコイルと、を備え、冷媒によって前記ステータコイルのコイルエンドが冷却されるステータであって、
前記ステータカフサは、
前記ステータカフサの軸方向端面から外方に突出し、前記ステータコアの外周面上を軸方向に向かって伸びるリブであって、前記ステータコアの外周面上を流れる前記冷媒を前記コイルエンドへと導く冷媒導入リブを備える、
ことを特徴とするステータ。 A cylindrical yoke, a plurality of teeth protruding inward from the inner peripheral surface of the yoke, and a stator core having a plurality of slots formed between the teeth.
A stator cuffer installed on the axial end face of the stator core and having cuffer slots corresponding to a plurality of the slots of the stator core.
A stator comprising a plurality of the slots of the stator core and a stator coil wound through the plurality of cuffer slots of the stator cuffer, wherein the coil end of the stator coil is cooled by a refrigerant.
The stator cuffer
A rib that protrudes outward from the axial end surface of the stator cuff and extends axially on the outer peripheral surface of the stator core, and is a refrigerant introduction rib that guides the refrigerant flowing on the outer peripheral surface of the stator core to the coil end. With,
A stator characterized by that.
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