(57)【要約】【課題】電動機を効率よく冷却するための構造に関する。【解決手段】コア２１のティース２２にコイル３を巻装し、隣り合うティース２２間に形成されたスロット２３にコイル３を収容する固定子２と、固定子２の内周側に同軸に配置される回転子１と、固定子２を固定すると共に回転子１を回転可能に支持するケースとを備え、固定子２の内周面に開口したスロット２３の開口部と固定子内周面とを閉塞する固定子内周面閉塞部５によってスロット２３内部に冷媒通路を形成する電動機において、固定子内周面閉塞部５が、スロット２３の開口部のみを閉塞する樹脂モールド層であるスロット開口部閉塞部５１と、固定子内周面の全体を覆う薄膜の部位である固定子内周面被覆部５２と、によって構成した。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアのティースにコイルを巻装し、隣り合う前記ティース間に形成されたスロットに前記コイルを収容する固定子と、前記固定子の内周側に同軸に配置される回転子と、前記固定子を固定すると共に前記回転子を回転可能に支持するケースとを備え、前記固定子の内周面に開口した前記スロットの開口部と固定子内周面とを閉塞する固定子内周面閉塞部によってスロット内部に冷媒通路を形成する電動機において、
前記固定子内周面閉塞部が、前記スロットの開口部のみを閉塞する樹脂モールド層であるスロット開口部閉塞部と、固定子内周面の全体を覆う薄膜の部位である固定子内周面被覆部と、によって構成されていることを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記固定子内周面被覆部が、伸縮性のある素材であることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記固定子内周面被覆部が、前記スロットの開口部閉塞部を成形した後に設置され、前記スロット開口部閉塞部の外側に備えらることを特徴とする請求項１または２に記載の電動機。
【請求項４】
前記固定子内周面閉塞部は、前記固定子を閉塞する部分と前記ケースを閉塞する部分とが一体の部品によって構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の電動機。
【請求項５】
前記固定子内周面閉塞部と前記ケースとの間に、冷媒の漏れを防止するための冷媒漏れ防止部を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の電動機。
【請求項６】
前記固定子内周面閉塞部において、前記固定子内周面被覆部の端面が前記スロットの開口部閉塞部の内部に埋め込まれていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の電動機。
【請求項７】
前記固定子内周面被覆部が、前記スロットの開口部に合わせて凸形状に形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の電動機。
【請求項８】
前記スロットの開口部と前記スロット開口部閉塞部との間に前記スロットの開口部を閉塞する部位を成形する際の漏れを防止するためのプレートを備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機の構造に関し、特に電動機を効率よく冷却するための構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動機において、電動機を効率よく冷却するためには、例えば固定子の巻線の収装される溝部（以下、「スロット」と呼ぶ）の内部を冷媒通路として利用して巻線を直接冷却できるようにしたものが、特許２７１６２８６号に記載の発明で提案されている。この特許２７１６２８６号に記載の発明の電動機では、樹脂材料によって固定子内周面の全体を被覆することでスロット内に冷媒通路を形成し、巻線を直接冷却する構成が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許２７１６２８６号に記載の発明では樹脂材料の充填によって冷媒通路を形成しているが、冷媒の密閉性（シール性）、冷媒の圧力による耐久性を確保するためには樹脂層を厚くする必要があるが、樹脂層を厚くすると固定子と回転子との間隔を広くせざるを得ないので、固定子と磁石との間隔が広くなってしまい、固定子が磁石に対して発生する磁束密度が低下するので、電動機の回転出力性能が悪化してしまう。
【０００４】
これに対して、冷媒通路を金属材料で形成した電動機も知られている。冷媒通路を金属材料にすれば樹脂材料と比較すると耐久性が増すので金属材料を薄くすることができ、樹脂材料と比較して回転子と固定子の間隔を小さくすることができるが、固定子の発生する磁束によって金属材料にうず電流が発生し回転子に対する磁束密度が低下するので、やはり電動機の出力性能が悪化してしまう。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、コアのティースにコイルを巻装し、隣り合う前記ティース間に形成されたスロットに前記コイルを収容する固定子と、前記固定子の内周側に同軸に配置される回転子と、前記固定子を固定すると共に前記回転子を回転可能に支持するケースとを備え、前記固定子の内周面に開口した前記スロットの開口部と固定子内周面とを閉塞する固定子内周面閉塞部によってスロット内部に冷媒通路を形成する電動機において、スロット内冷媒通路の形成を行う部品である固定子内周面閉塞部を、スロットの開口部の冷媒圧力および部品の形状を保つスロット開口部閉塞部と、固定子内周面を薄く覆い冷媒の漏れを防止する固定子内周面被覆部とから構成した。
【０００６】
【発明の作用と効果】
本発明によれば、スロット内冷媒通路の形成を行う部品である固定子内周面閉塞部を、スロットの開口部の冷媒圧力および部品の形状を保つスロット開口部閉塞部と、固定子内周面を薄く覆い冷媒の漏れを防止する固定子内周面被覆部との複数の部品により構成したので、シール性、耐久性、電動機の出力性能を確保することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【０００８】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態の電動機の前後方向の断面を示す図であり、図２は、本発明の第１の実施の形態の電動機の横方向の断面を示す図である。
【０００９】
第１の実施の形態の電動機は、回転子１、固定子２、軸７、ケース９、によって構成されている。
【００１０】
回転子１には永久磁石６が備えられている。この永久磁石６は互いに磁極が相反するよう配置されている。回転子１は固定子２の内側に回転可能に設置されており、外周方向に設けられている固定子２に備えられたコア２１のティース２２に巻かれた巻線３に電流を流すことで発生する回転磁束によって永久磁石６が反力を発生させられ、回転子１の回転軸である軸７を中心に回転するように構成されている。この巻線３は、隣り合うティース２２との間に形成されているスロット２３に収容されている。回転子１と固定子２との間はエアギャップ８と呼ばれる隙間があり、互いに接触しないように設置されている。固定子２は外周面がケース９に保持されており、回転子８は、軸７、ベアリング１１を介してケース９に保持されている。
【００１１】
電動機が回転する際に巻き線３を流れる電流磁束や摩擦などによって熱が発生するが、この熱によって巻き線３や永久磁石６が破壊される可能性がある。また、巻線３の発生する磁束から永久磁石が受け回転力に変換する際の効率が下がり、電動機全体としての効率が下がってしまうため、熱を下げる必要がある。そのため冷媒を用い、冷媒を電動機内に流通させることで熱を冷却する。冷媒はケースを貫通する冷媒入口１２から電動機内部に入り巻線３の側面の冷媒通路４を通過する。この冷媒が巻線３の熱を奪い電動機を冷却する。熱を奪った冷媒は入力側と反対側の冷媒出口１３から出て熱交換器（図示せず）へと流れていく。冷媒は熱交換機によって熱を下げられ、再び冷媒入口１２から電動機へ流通させられる。固定子１とケース９はシール部５によって塞がれており、冷媒はこのシール部にから回転子側に漏れることはない。このシール部５はスロット開口部閉塞部５１と固定子内周面被覆部５２とから構成されている。この構成については後述する。このシール部５はゴムシール１０によってケース９に接合される。
【００１２】
図３は、本発明の第１の実施の形態の電動機の固定子１とケース９との間を塞ぐ部分（以下、「エンドコイル部」と呼ぶ）の拡大図である。
【００１３】
第１の実施の形態では、図３に示すとおり、シール部５を、スロット開口部１４のみを閉塞し、シール部の形状を保ち冷媒の圧力を受ける部位であるスロット開口部閉塞部５１と、冷媒を完全にシールするための部位であって可塑性の材料で構成された固定子内周面被覆部５２（薄膜の部位）と、の複数部品にて構成した。
【００１４】
このシール部５はゴムシール１０によってケース９に接合されているが、図３のようにスロット開口部閉塞部５１を樹脂材料としてケースまで伸ばす形状に加工することで簡易にエンドコイル部もシールすることができる。
【００１５】
本実施の形態の電動機の固定子内周面被覆部５２は、図２のように固定子１とケース９の間のみに設ける構成にしてあるが、図３のように固定子内周面被覆部５２をケースの両端まで設けてもよい。
【００１６】
また、固定子内周面被覆部５２は、例えばスロット開口部閉塞部位５１を樹脂材料にて成形し固定子１に設置した後に、薄膜の材料を固定子１内部に配置して、固定子１内側よりブロア成形、吹き付け等の方法にて圧力をかけ、不要な部分を切断することで固定子内周面被覆部５２を形成し設置することによって、容易に製作することが可能である。
【００１７】
従来の電動機ではスロット開口部１４の寸法（隣り合うティース２２間の距離）は固定子２のコア２１の温度変化（ヒートサイクル）に応じてわずかに変化する。この寸法変化にシール部５の伸縮が追従できなくなると、シール部５とスロット２３との接合面に剥がれが生じてしまう。シール部５の材料として伸縮性に富む材料を採用すれば剥がれを防止することができるが、伸縮性に富む材料を採用した場合には冷媒圧力に対する強度を確保することが難しくなる。
【００１８】
上記のように構成された第１の実施の形態の電動機では、シール部５を、スロット開口部１４のみを閉塞し、シール部５の形状を保ち冷媒の圧力を受ける部位であるスロット開口部閉塞部５１と、冷媒を完全にシールするための部位である固定子内周面被覆部５２との複数部品にて構成したので、シール性と強度及び耐久性を保ちながら電動機の効率の悪化を最小限に抑えることができる。さらに、シール部スロット開口部閉塞部５１とスロット２３との間に剥がれが生じたとしても、この隙間から漏れ出る冷媒は固定子内周面被覆部５２によって確実にシールすることができる。この場合、固定子内周面被覆部５２に冷媒通路内の冷媒の圧力が直接作用することはないので、固定子内周面被覆部５２は非常に薄い薄膜状の素材で充分であり、エアギャップを小さくすることができるので、シール性と強度及び耐久性を保ちながら電動機の効率の悪化を最小限に抑えることができる。
【００１９】
＜第２の実施の形態＞
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る電動機の横方向の断面を示す図であり、図５は、本発明の第２の実施の形態のエンドコイル部の拡大図である。なお、第１の実施の形態と同一の動作をする構成には同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２０】
第２の実施の形態の電動機では、固定子１のシール部５を、エンドコイル部分のシール部５とケース９とをつなぐエンドコイルシール部５３とシール部５とを別部品によって構成している。このエンドコイルシール部５３は巻き線が発生する磁束と回転子２の磁石との間にはないため電動機の動作効率とは関係がないので、エンドコイルシール部５３の材質が例えば金属材料でも電動機の効率に影響が少ない。
【００２１】
上記のように構成された第２の実施の形態の電動機では、第１の実施の形態の電動機の効果に加え、固定子１のシール部５を、エンドコイル部分であるエンドコイルシール部５３だけを別部品により構成したので、固定子のシール部５を短くすることができ、シール部５の強度を向上することができる。さらに、エンドコイルシール部５３を金属材料で構成することができるので、シール部５全体の強度を向上することができる。
【００２２】
＜第３の実施の形態＞
図６は、本発明の第３の実施の形態のエンドコイル部の拡大図を示す。なお、第１の実施の形態と同一の動作をする構成には同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２３】
第３の実施の形態の電動機では、固定子内周面被覆部５２の端面に段差５２ａを設け、スロット開口部閉塞部５１の樹脂材料を成形する際に、固定子内周面被覆部５２内部に埋め込むように成型して設置することで構成している。
【００２４】
上記のように構成された第３の実施の形態の電動機では、第１の実施の形態の電動機の効果に加え、固定子内周面被覆部５２に段差５２ａを設け、段差５２ａをスロット開口部閉塞部位５１の内部に埋め込むよう構成したので、スロット開口部閉塞部５１と固定子内周面被覆部５２との結合が強まり、シール部５全体としての密閉性及び耐久性を向上することができる。
【００２５】
＜第４の実施の形態＞
図７は、第４の実施の形態の電動機の固定子の拡大図である。なお、第１の実施の形態と同一の動作をする構成には同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２６】
第４の実施の形態では、固定子内周面被覆部位５２の外周面を、固定子のコイル部のスロット開口部１４の形状に合わせて凸形状５２ｂ（または凸部）を形成している。
【００２７】
シール部５のスロット開口部１４は内側に流れる冷媒の内圧が大きくかかるが、固定子内周面被覆部５２に凸形状５２ｂを形成することで冷媒の内圧を均等に受け、シール部５全体としての強度、耐久性を向上できる。
【００２８】
上記のように構成された第４の実施の形態の電動機では、第１の実施の形態の電動機の効果に加え、固定子内周面被覆部５２をシール部５のスロット開口部１４に合わせて凸形状にすることで、シール部５全体としての強度、耐久性を向上することができる。
【００２９】
＜第５の実施の形態＞
図８は、第５の実施の形態の電動機の固定子の拡大図である。
【００３０】
なお、第１の実施の形態と同一の動作をする構成には同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００３１】
第５の実施の形態では、固定子のスロット開口部１４にプレート１５を配置している。このプレート１５は、スロット開口部閉塞部５１を樹脂材料にて形成する際に支えの役目をし、巻線３を構成している電磁鋼板が捲れあがることや、スロット開口部１４に傷が付くことを防げる。
【００３２】
上記のように構成された第５の実施の形態の電動機では、第１の実施の形態の電動機の効果に加え、固定子１のスロット開口部１４にプレート１５を配置することで、スロット開口部閉塞部５１を樹脂材料にて成形する際にスロット開口部１４の内部まで金型を差し込むことが不要となり、電磁鋼板が捲れあがることやスロット開口部１４が傷ついたりすることで起こる不具合を防止することができる。
【００３３】
なお、以上のように説明した本発明の電動機は永久磁石式同期電動機であったが、誘導電動機でもＳＲモータでもその他の種類のモータに採用しても本発明の本質は変わらない。また、本発明の電動機の固定子コアは一体構造のものであるが、分割構造の固定子コアでもよい。また、磁石極数は８極としてあるが、他の極数の電動機でも本発明は適用可能である。さらに、本発明では電動機と述べているが、発電機に採用してもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電動機の縦方向の断面を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の電動機の横方向の断面を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態のエンドコイル部の拡大図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の電動機の横方向の断面を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態のエンドコイル部の拡大図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態のエンドコイル部の拡大図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態の固定子の拡大図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態の固定子の拡大図である。
【符号の説明】
１　回転子
２　固定子
３　巻線
４　冷媒通路
５　シール部
６　永久磁石
７　軸
８　エアギャップ
９　ケース
１０　ゴムシール
１１　ベアリング
１２　冷媒入口
１３　冷媒出口
１４　スロット開口部
１５　プレート
２１　コア
２２　ティース
２３　スロット
５１　スロット開口部閉塞部
５２　固定子内面被覆部
５３　エンドコイルシール部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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