(57)【要約】【課題】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。【解決手段】ステータコア１０は、複数の鋼板１１が積層されて構成される。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。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の鋼板が積層されて構成されたステータコアであって、
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ている、ステータコア。
【請求項２】
請求項１に記載のステータコアであって、
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ている、ステータコア。
【請求項３】
請求項２に記載のステータコアであって、
前記第１鋼板と前記第２鋼板は同一形状であって、
前記第１鋼板と前記第２鋼板とを転積することで、前記第１凹部及び前記第２凹部の位相が異なる、ステータコア。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のステータコアであって、
前記第１凹部及び前記第２凹部には、前記鋼板同士を連結する溶接部が軸方向に亘って形成されている、ステータコア。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項に記載のステータコアであって、
前記第１凹部と前記第２凹部が組み合わされて前記冷媒貯留部が複数設けられている、ステータコア。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のステータコアであって、
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が接続されている、ステータコア。
【請求項７】
請求項２に記載のステータコアであって、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、効率的に冷却可能なステータコアに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２６４８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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）が形成されている。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
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ている。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、
前記第１鋼板と前記第２鋼板は同一形状であって、
前記第１鋼板と前記第２鋼板とを転積することで、前記第１凹部及び前記第２凹部の位相が異なる。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、
前記第１凹部及び前記第２凹部には、前記鋼板同士を連結する溶接部（例えば、後述の実施形態での溶接部１９）が軸方向に亘って形成されている。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれかに記載の発明において、
前記第１凹部と前記第２凹部が組み合わされて前記冷媒貯留部が複数設けられている。
【００１１】
また、請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれか１項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。
【００１２】
また、請求項７に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、
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。
【発明の効果】
【００１３】
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。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、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。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、第１鋼板と第２鋼板は同一形状であるので、鋼板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。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、外周面が窪んだ第１凹部及び第２凹部に鋼板同士を連結する溶接部が設けられることで、外周面からの溶接部の張り出しを防止できる。また、第１凹部及び第２凹部においてステータコアの表面積が増えるので冷却能力が向上する。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、第１凹部と前記第２凹部が組み合わされて冷媒貯留部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。
【００１８】
請求項６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。
【００１９】
請求項７に記載の発明によれば、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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態のステータコアの斜視図である。
【図２】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３】図１に示すステータコアの組立方法を説明する説明図である。
【図４】第２実施形態のステータコアの斜視図である。
【図５】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。
【図６】図３のＡ部分の拡大図である。
【図７】第２実施形態の変形例のステータコアの斜視図である。
【図８】第３実施形態のステータコアの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
（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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
（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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
（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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【符号の説明】
【００５４】
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
【図１】
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【図２】
2019022368.tif 000004
【図３】
2019022368.tif 000005
【図４】
2019022368.tif 000006
【図５】
2019022368.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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