JP6850219B2 - Stator core - Google Patents
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Description
本発明は、効率的に冷却可能なステータコアに関する。 The present invention relates to a stator core that can be cooled efficiently.
回転電機のステータは、ステータコアに巻線が巻回されて構成されている。ステータは、回転電機が作動する際の銅損や渦電流損失などによる発熱で温度が上昇する。このため、冷媒供給パイプからステータコアの外周面に冷却油などの冷媒を滴下して冷却する方式が知られている。冷媒の滴下による冷却方式は、冷媒がステータコアの外周面を伝ってすぐに流れ落ちてしまうため冷媒が均等にゆきわたらず、ステータコアの外周面のうち、特に積厚が長いステータでは端部に対して中央部で十分な冷却効果が得られない場合があった。特許文献1には、外周に切り欠きを設けた多数の珪素鋼板を積層し、該切り欠きを周方向に連続させて螺旋状の冷媒通路を形成するようにした液冷モータが開示されている。 The stator of a rotary electric machine is configured by winding a winding around a stator core. The temperature of the stator rises due to heat generated by copper loss and eddy current loss when the rotary electric machine operates. Therefore, a method is known in which a refrigerant such as cooling oil is dropped from the refrigerant supply pipe to the outer peripheral surface of the stator core to cool the refrigerant. In the cooling method by dropping the refrigerant, the refrigerant flows down immediately along the outer peripheral surface of the stator core, so that the refrigerant does not spread evenly. In some cases, a sufficient cooling effect could not be obtained in the central part. Patent Document 1 discloses a liquid-cooled motor in which a large number of silicon steel plates having notches on the outer periphery are laminated and the notches are continuous in the circumferential direction to form a spiral refrigerant passage. ..
しかしながら、特許文献1に記載の液冷モータによると、ステータコアの外周に、切り欠きを連続させた螺旋状の冷媒通路を配置しているが、螺旋溝では、冷媒がすぐに流れ落ちてしまい、ステータコアから冷媒への受熱時間が十分に確保できず、冷却が不十分になる可能性がある。また、高温になり易いステータコア中央部の冷却能力が不足する可能性があった。 However, according to the liquid-cooled motor described in Patent Document 1, a spiral refrigerant passage having continuous notches is arranged on the outer periphery of the stator core, but the refrigerant immediately flows down in the spiral groove, and the stator core There is a possibility that sufficient cooling time may not be secured due to the heat receiving from the refrigerant to the refrigerant, resulting in insufficient cooling. In addition, there is a possibility that the cooling capacity of the central portion of the stator core, which tends to become hot, is insufficient.
本発明の目的は、安価、かつ簡単な構造で、高い冷却性能を有するステータコアを提供することである。 An object of the present invention is to provide a stator core having high cooling performance with an inexpensive and simple structure.
上記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、
複数の鋼板(例えば、後述の実施形態での鋼板11)が積層されて構成されたステータコア(例えば、後述の実施形態でのステータコア10)であって、
該ステータコアの外周面(例えば、後述の実施形態での外周面15)には、前記ステータコアの軸方向中央部を含む領域に冷媒を貯留する冷媒貯留部(例えば、後述の実施形態での冷媒貯留部S)が形成され、
前記鋼板は、
第1領域(例えば、後述の実施形態での第1領域P1)の外周面に第1凹部(例えば、後述の実施形態での凹部17B)が形成された第1鋼板と、
前記第1領域とは異なる第2領域(例えば、後述の実施形態での第2領域P2)の外周面に第2凹部(例えば、後述の実施形態での凹部17A)が形成された第2鋼板と、を含み、
前記第1鋼板と前記第2鋼板とが重ねて配置されることで、前記冷媒貯留部が形成され、
前記第1凹部及び前記第2凹部は、前記ステータコアの軸方向中央部が周方向に窪んだV字形状を有する。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is
It is a stator core (for example, the
On the outer peripheral surface of the stator core (for example, the outer
The steel plate is
A first steel plate in which a first recess (for example, a
A second steel sheet in which a second recess (for example, a
By arranging the first steel plate and the second steel plate so as to overlap each other, the refrigerant storage portion is formed.
It said first recess and said second recess, that the central portion in the axial direction of the stator core having a V-shaped recessed in the circumferential direction.
また、請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の発明において、
前記冷媒貯留部には、周方向に向かって滑らかに傾斜する傾斜面(例えば、後述の実施形態での傾斜面22)が接続されている。
Further, in the invention according to claim 2 , in the invention according to claim 1 ,
An inclined surface (for example, an
請求項1に記載の発明によれば、ステータコアの外周面にはステータコアの軸方向中央部を含む領域に冷媒を貯留する冷媒貯留部が形成されているので、これまで冷却しづらかったステータコアの軸方向中央部の外周面を適切に冷却することができる。
また、第1領域の外周面に第1凹部が形成された第1鋼板と、第2領域の外周面に第2凹部が形成された第2鋼板とが重ねて配置されることで外周面に冷媒貯留部が形成されるので、ステータコアの表面積を増やし放熱能力を向上させながら、冷媒貯留部に留まる冷媒によりステータコアの外周面を適切に冷却することができる。
さらに、第1凹部及び第2凹部は、ステータコアの軸方向中央部が周方向に窪んだV字形状を有するので、これまで冷却しづらかったステータコアの軸方向中央部の外周面を適切に冷却することができる。
According to the first aspect of the present invention, since the refrigerant storage portion for storing the refrigerant is formed in the region including the axially central portion of the stator core on the outer peripheral surface of the stator core, the shaft of the stator core which has been difficult to cool up to now. The outer peripheral surface of the central portion in the direction can be appropriately cooled.
Further, the first steel plate having the first concave portion formed on the outer peripheral surface of the first region and the second steel plate having the second concave portion formed on the outer peripheral surface of the second region are arranged so as to overlap each other on the outer peripheral surface. Since the refrigerant storage portion is formed, the outer peripheral surface of the stator core can be appropriately cooled by the refrigerant remaining in the refrigerant storage portion while increasing the surface area of the stator core and improving the heat dissipation capacity.
Further, since the first recess and the second recess have a V-shape in which the central portion in the axial direction of the stator core is recessed in the circumferential direction, the outer peripheral surface of the central portion in the axial direction of the stator core, which has been difficult to cool up to now, is appropriately cooled. be able to.
請求項2に記載の発明によれば、冷媒貯留部には、周方向に向かって滑らかに傾斜する傾斜面が接続されているので、冷媒の排出性を向上させ、冷媒貯留部に冷媒が滞留し続けることを防止できる。 According to the second aspect of the present invention, since the refrigerant storage unit is connected to an inclined surface that inclines smoothly in the circumferential direction, the discharge property of the refrigerant is improved and the refrigerant stays in the refrigerant storage unit. It can be prevented from continuing to do so.
以下、本発明の各実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態のステータコアの斜視図である。図1に示すように、本実施形態のステータコア10は、電磁鋼板などの複数の鋼板11(図2参照)が積層されて形成され、略円環状のステータコア本体12と、ステータコア本体12の外周部に周方向等間隔で設けられ複数(図に示す実施例では4個)のステータコア固定部13と、を有する。ステータコア固定部13には、ステータコア10を不図示の筺体などに固定するためのボルトが挿通されるボルト貫通孔14が設けられている。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of the stator core of the first embodiment. As shown in FIG. 1, the
また、ステータコア10は中心線O(不図示のロータの回転軸線)が水平面に対し傾斜した姿勢で配置される。ステータコア10の上方(図1の例では右上方)には、冷媒供給パイプ25が配置されており、該冷媒供給パイプ25から冷却油などの冷媒Rがステータコア10の後述の外周部右上面31に滴下される。
Further, the
図2は図1に示すステータコアを構成する鋼板の正面図である。図2に示すように、鋼板11には、周方向で異なる位相に溝16A、16Bが設けられている。具体的には、各ステータコア固定部13間に形成されたステータコア本体12の4つの外周面15の内、1つのステータコア固定部13Aを挟んで円周方向両側に配置された一対の外周面15A,15Bに、それぞれ周方向でステータコア固定部13Aに近い領域に一対の溝16A,16Bが切り欠かれて形成されている。
FIG. 2 is a front view of the steel plate constituting the stator core shown in FIG. As shown in FIG. 2, the
より具体的には、ステータコア固定部13Aの周方向一方(図2において左上側)の外周面15Aに、この外周面15Aの中間部とステータコア10の中心線Oとを結ぶ周方向中心線CLからステータコア固定部13Aに向かってα°の領域に溝16Aが形成されており、ステータコア固定部13Aの周方向他方(図2において右上側)の外周面15Bに、この外周面15Bの中間部とステータコア10の中心線Oとを結ぶ周方向中心線CLからステータコア固定部13Aに向かってα°の領域に溝16Bが形成されている。
More specifically, from the circumferential center line CL connecting the intermediate portion of the outer
図3(a)に示すように、複数の鋼板11は、位相を揃えて積層することで溝16A,16Bにより外周面15A,15Bに積層方向に延びる凹部17A,17Bが形成される。そして、図3(b)に示すように、積層された複数の鋼板11を積層方向の略中央で2つのブロックB1,B2に分割し、ブロックB2をブロックB1に対して90°回転(図3では時計まわり)させて組み付ける(転積)ことで図1に示すステータコア10が形成される。
As shown in FIG. 3A, the plurality of
なお、以下の説明において、ブロックB1のステータコア固定部13Aが位置するステータコア固定部13を頂部固定部30と呼び、ブロックB1の外周面15Bが位置する外周面を外周部右上面31と呼び、ブロックB1の外周面15Aが位置する外周面を外周部左上面32と呼ぶ。
In the following description, the stator
冷媒供給パイプ25が配置された、図1のステータコア10の外周部右上面31に着目すると、ブロックB1の凹部17Bが周方向中心線CLに対し頂部固定部30の近位側の第1領域P1に形成され、ブロックB2の凹部17Aが周方向中心線CLに対し頂部固定部30の遠位側の第2領域P2に形成される。即ち、ステータコア10の外周部右上面31には、周方向中心線CLを挟んで周方向でオフセットし、且つブロックB1とブロックB2との境界面Mを挟んで軸方向でオフセットするように、ブロックB1の凹部17BとブロックB2の凹部17Aとが形成される。
Focusing on the upper right
図1に戻って、冷媒供給パイプ25から滴下する冷却油などの冷媒がステータコア10の外周部右上面31に滴下されると、冷媒は、ブロックB1の凹部17Bに流れるとともに、ブロックB2の凹部17Aに流れる。ブロックB2の凹部17Aに流入した冷媒は、ステータコア10の軸方向中央部に位置するブロックB1とブロックB2との境界面MとブロックB2の凹部17Aとで形成される段差によって形成される冷媒貯留部Sに留まる。このように冷媒が冷媒貯留部Sに一定の時間留まることで、ステータコア10との間で熱を授受してステータコア10の外周面、特に外周面の軸方向中央部を効果的に冷却する。
Returning to FIG. 1, when a refrigerant such as cooling oil dripping from the
また、ステータコア10の表面積は、凹部17A,17Bを設けることで増大するので、放熱による冷却に寄与する。本実施形態では、転積回数が1回の場合を示したが、複数回の転積も可能であり、転積回数が多いほど、即ち、ブロックB1とブロックB2とが積み重なるほど表面積が増大して放熱効率が向上する。なお、図1のステータコア10の外周部左上面32には、ブロックB1の凹部17Aのみが形成されているが、ステータコア10の外周部左上面32にも冷媒供給パイプ25が配置される場合、図2のステータコア10において、外周部左下面にも凹部を形成することで、図1のステータコア10の左上面にもブロックB2の凹部とブロックB1の端面とによって冷媒貯留部Sを形成することができる。なお、第2実施形態以降の説明においても、ステータコア10の外周部右上面にのみ冷媒貯留部Sが形成される場合を例に説明する。
Further, since the surface area of the
以上説明したように、本実施形態に係るステータコア10によれば、ステータコア10の外周面15にはステータコア10の軸方向中央部を含む領域に冷媒を貯留する冷媒貯留部Sが形成されているので、これまで冷却しづらかったステータコア10の軸方向中央部の外周面を適切に冷却することができる。
As described above, according to the
また、第1領域P1の外周面に凹部17Bが形成されたブロックB1と、第2領域P2の外周面に凹部17Aが形成された第2ブロックB2とが重ねて配置されることで外周面15に冷媒貯留部Sが形成されるので、ステータコア10の表面積を増やし放熱能力を向上させながら、冷媒貯留部Sに留まる冷媒によりステータコア10の外周面15を適切に冷却することができる。
Further, the block B1 having the
また、ステータコア10の断面形状は、積層方向で異なるので、凹部17A,17Bの位置でトルク波形が異なる波形となってトルクリップルが低減する効果も有する。
Further, since the cross-sectional shape of the
また、ブロックB1を構成する鋼板11とブロックB2を構成する鋼板11は同一形状であって、ブロックB1とブロックB2とを転積することで凹部17A、17Bの位相が異なるように配置されるので、鋼板11の打ち抜き型が一種類でよく製造コストの増加を抑制できる。
Further, since the
(第2実施形態)
図4は、第2実施形態のステータコアの斜視図であり、図5は、図4に示すステータコアを構成する鋼板の正面図である。第2実施形態のステータコアが第1実施形態のステータコアと異なる点は、溝の形状、及び転積回数である。この点以外は第1実施形態と同様であるので、図1と同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a perspective view of the stator core of the second embodiment, and FIG. 5 is a front view of the steel plate constituting the stator core shown in FIG. The difference between the stator core of the second embodiment and the stator core of the first embodiment is the shape of the groove and the number of rolls. Since this point is the same as that of the first embodiment, the same or equivalent parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals or equivalent reference numerals to simplify or omit the description.
本実施形態の鋼板11では、図5に示すように、溝16C、16Dが、ステータコア固定部13Aに近い側の溝端部からβ°(2α°>β°>α°)の領域、即ちステータコア固定部13Aに近い側の溝端部から周方向中心線CL(図2参照)を超えた領域に形成されている。
In the
複数の鋼板11は、位相を揃えて積層することで溝16C,16Dにより外周面15A,15Bに積層方向に延びる凹部17C,17Dが形成される。そして、積層された複数の鋼板11を積層方向で4つのブロックB1〜B4に分割し、ブロックB2をブロックB1に対して90°回転(図4では時計まわり)させ、続いてブロックB3をこのブロックB2に対して90°回転(図4では反時計まわり)させ、ブロックB4をこのブロックB3に対して90°回転(図4では時計まわり)させて組み付ける(転積)ことで図4に示すステータコア10が形成される。即ち、第2実施形態のステータコア10は、ブロックB1〜B4が3回転積されて形成されている。
By laminating the plurality of
冷媒供給パイプ25が配置された、図4のステータコア10の外周部右上面31に着目すると、ブロックB1、B3の凹部17Dが周方向中心線CLに対し頂部固定部30の近位側の第1領域P1に形成され、ブロックB2、B4の凹部17Cが周方向中心線CLに対し頂部固定部30の遠位側の第2領域P2に形成される。即ち、ステータコア10の外周部右上面31には、周方向中心線CLを挟んで周方向でオフセットし、且つ各ブロックB1〜B4の境界面Mを挟んで軸方向でオフセットするように、凹部17C、17Dが形成される。
Focusing on the upper right
本実施形態では、鋼板11に形成される溝16C、16Dが周方向中心線CLを超えた領域に形成されるので、ブロックB1〜B4の凹部17C、17Dが軸方向に連続するように形成される。
In the present embodiment, since the
冷媒供給パイプ25から滴下する冷却油などの冷媒がステータコア10の外周部右上面31に滴下されると、冷媒は、ブロックB1〜B4の凹部17C、17Dに流れる。ブロックB2の凹部17Cに流入した冷媒は、ブロックB1とブロックB2との境界面MとブロックB2の凹部17Cとに形成される段差によって形成される冷媒貯留部Sに留まり、ブロックB4の凹部17Cに流入した冷媒は、ブロックB3とブロックB4との境界面MとブロックB4の凹部17Cとに形成される段差によって形成される冷媒貯留部Sに留まる。このように冷媒が冷媒貯留部Sに一定の時間留まることで、ステータコア10との間で熱を授受してステータコア10の外周面、特に外周面の軸方向中央部を効果的に冷却する。
When a refrigerant such as cooling oil dripping from the
以上説明したように、本実施形態に係るステータコア10によれば、ステータコア10の外周面15にはステータコア10の軸方向中央部を含む領域に冷媒を貯留する冷媒貯留部Sが形成されているので、これまで冷却しづらかったステータコア10の軸方向中央部の外周面を適切に冷却することができる。なお、ステータコア10の軸方向中央部とは、ステータコア10の端面から離間した部分を意味し、ステータコア10の両端面から等距離に位置する部分のみを意味するものではない。
As described above, according to the
また、第1領域P1の外周面に凹部17Dが形成されたブロックB1、B3と、第2領域P2の外周面に凹部17Cが形成されたブロックB2、B4とが重ねて配置されることで外周面15に冷媒貯留部Sが形成されるので、ステータコア10の表面積を増やし放熱能力を向上させながら、冷媒貯留部Sに留まる冷媒によりステータコア10の外周面15を適切に冷却することができる。
Further, the blocks B1 and B3 having the
また、凹部17C、17Dが組み合わされて冷媒貯留部Sが複数設けられることで、冷却能力を向上させることができる。
Further, by combining the
また、ブロックB2の冷媒貯留部Sには、多くの冷媒が貯留して効果的に冷却するが、滞留時間が長すぎると冷媒の温度が高くなって冷却効果が低減する虞がある。このため、適切な時間滞留した後、排出されることが望ましい。したがって、図6に示すように、冷媒の下流側となる凹部17Cの壁20に傾斜面22を設けて、適宜の滞留時間後に冷媒を排出することが好ましい。
Further, a large amount of refrigerant is stored in the refrigerant storage portion S of the block B2 and effectively cooled, but if the residence time is too long, the temperature of the refrigerant may rise and the cooling effect may be reduced. Therefore, it is desirable that the product is discharged after staying for an appropriate period of time. Therefore, as shown in FIG. 6, it is preferable to provide an
また、図7に示すように、軸方向に連続する凹部17C,17Dの内部には、鋼板11のばらけ防止のため、鋼板11を一体に溶接する溶接部19が設けられていてもよい。溶接部19は、軸方向に連続する凹部17C,17D内を通る1本の直線で形成することができ、凹部が螺旋状やリング状に形成された従来のステータコアにおける溶接部が、斜めや段付きとなる溶接部と比較して容易に形成することができる。
Further, as shown in FIG. 7, a welded
なお、溶接部19は、凹部17C,17Dの内部に径方向外方に突出する突起部(図示せず)を設け、該突起部を溶接するようにしてもよい。溶接部19が凹部17C,17D内にあることで、溶接部19がステータコア10の外周面15から突出することがなく、ステータコア10のレイアウトの自由度が向上する。
The welded
さらに、冷媒が側方から噴射される場合には、凹部17C,17Dに冷媒の噴射側が低くなる勾配や段差を設けて、冷媒の滞留時間を増やすようにしてもよい。
Further, when the refrigerant is injected from the side, the
(第3実施形態)
図8は、第3実施形態のステータコア10の斜視図である。第3実施形態のステータコア10では、ステータコア10の外周部右上面31に凹部17が周方向に窪む略V字形に形成される。なお、第1実施形態と同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
(Third Embodiment)
FIG. 8 is a perspective view of the
図4に示すように、本実施形態のステータコア10は、周方向長さが同じ長さの溝16が、周方向位相を互い異ならせて、例えば、周方向位相が所定角度ずつ大きく形成された多数の鋼板11を、溝16の周方向位相が次第に大きくなる順、及び次第に小さくなる順に積層することで、周方向に窪む略V字形の凹部17が形成されている。
As shown in FIG. 4, in the
凹部17を周方向に窪む略V字形にすることで、滴下した冷媒がV字形の谷部26の近傍に形成される冷媒貯留部Sに集中し、谷部26の近傍を重点的に冷却することが可能となる。谷部26の位置及び数は、鋼板11の積層順を変更すれば自由に設定することができる。従って、谷部26を軸方向中央に設定すれば、高温になり易いステータコア10の軸方向中央部の外周面15を適切に冷却することができる。
By forming the
また、V字形の谷部26は、1つに限定されず、複数設けることもでき、冷却したい部位を狙って効果的に冷却することが可能となる。
Further, the V-shaped
以上説明したように、本実施形態に係るステータコア10によれば、凹部17は、軸方向中央部が周方向に窪んだV字形状を有するので、これまで冷却しづらかったステータコア10の軸方向中央部の外周面15を適切に冷却することができる。
As described above, according to the
尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
なお、第1及び第2実施形態では、同一形状の鋼板を転積することで異なる領域に凹部を形成することで冷媒貯留部を形成したが、必ずしも同一形状の鋼板を転積する必要はなく、異なる形状の鋼板を積層することで異なる領域に凹部を形成し、それにより冷媒貯留部を形成してもよい。即ち、第1鋼板と第2鋼板とは同一形状であってもよく、異形状であってもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified, improved, and the like.
In the first and second embodiments, the refrigerant storage portions are formed by forming recesses in different regions by rolling steel sheets of the same shape, but it is not always necessary to roll steel sheets of the same shape. , A recess may be formed in a different region by laminating steel plates having different shapes, thereby forming a refrigerant storage portion. That is, the first steel plate and the second steel plate may have the same shape or different shapes.
10 ステータコア
11 鋼板
15 外周面
17〜17D 凹部
19 溶接部
22 傾斜面
P1 第1領域
P2 第2領域
S 冷媒貯留部
10
Claims (2)
該ステータコアの外周面には、前記ステータコアの軸方向中央部を含む領域に冷媒を貯留する冷媒貯留部が形成され、
前記鋼板は、
第1領域の外周面に第1凹部が形成された第1鋼板と、
前記第1領域とは異なる第2領域の外周面に第2凹部が形成された第2鋼板と、を含み、
前記第1鋼板と前記第2鋼板とが重ねて配置されることで、前記冷媒貯留部が形成され、
前記第1凹部及び前記第2凹部は、前記ステータコアの軸方向中央部が周方向に窪んだV字形状を有する、ステータコア。 It is a stator core composed of a plurality of steel plates laminated together.
On the outer peripheral surface of the stator core, a refrigerant storage portion for storing the refrigerant is formed in a region including the axially central portion of the stator core .
The steel plate is
A first steel plate having a first recess formed on the outer peripheral surface of the first region,
A second steel plate in which a second recess is formed on an outer peripheral surface of a second region different from the first region is included.
By arranging the first steel plate and the second steel plate so as to overlap each other, the refrigerant storage portion is formed.
Said first recess and said second recess, that the central portion in the axial direction of the stator core having a V-shaped recessed in the circumferential direction, the stator core.
前記冷媒貯留部には、周方向に向かって滑らかに傾斜する傾斜面が接続されている、ステータコア。 The stator core according to claim 1.
A stator core to which an inclined surface smoothly inclined in the circumferential direction is connected to the refrigerant storage portion.
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