(57)【要約】【課題】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【解決手段】  ステータは、複数のスロットを有するステータコア２０と、ステータコア２０の軸方向端面に設置され、ステータコアの複数の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４０，５０と、ステータコア２０の複数のスロットおよびステータカフサの複数の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、冷媒によってステータコイルのコイルエンド３４が冷却される。ステータカフサ４０，５０は、ステータカフサ４０，５０の軸方向端面から外方に突出し、ステータコア２０の外周面上を軸方向に向かって伸びるリブであって、ステータコア２０の外周面上を流れる冷媒をコイルエンド３４へと導く冷媒導入リブ６０を備える。【選択図】図５
2019030098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
ことを特徴とするステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１３０７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【発明の効果】
【０００８】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】回転電機を冷却する冷却装置の概略を示す構成図である。
【図２】ステータの分解斜視図である。
【図３】ステータカフサが取り付けられたステータの拡大斜視図である。
【図４】ステータにおける冷媒の流れを示す斜視図である。
【図５】ステータにおける冷媒の流れを示す概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【符号の説明】
【００２８】
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。
【図１】
2019030098.tif 000003
【図２】
2019030098.tif 000004
【図３】
2019030098.tif 000005
【図４】
2019030098.tif 000006
【図５】
2019030098.tif 000007