(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースの内周にステータコアを収容し、コイルを巻いたステータのスロットのステータ内周面への開口部を閉塞してスロット内部に冷媒が導かれる冷媒通路を形成した回転電機において、前記スロットの開口部を塞ぐアンダープレートをスロットに配置し、前記ステータの端面にステータ内周面よりも大径の非磁性材からなる保護筒部を結合し、この保護筒部及び前記アンダープレートの内側に樹脂成型により一体化した状態の樹脂内層を形成し、これら保護筒部と樹脂内層からなる仕切部材で前記ケースの内側に前記冷媒通路と連通する環状空間を区画したことを特徴とする回転電機の冷却構造。
【請求項２】
前記保護筒部の内周面には凹凸部が形成される請求項１に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項３】
前記保護筒部の端部を前記ステータのエンドプレートに嵌合する嵌合部を形成した請求項１または２に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項４】
前記保護筒部の端部を前記ステータの内周面の開口部に配置したアンダープレートの端面に嵌合する嵌合部を形成した請求項１または２に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項５】
前記保護筒部の端部を前記ステータのエンドプレートと嵌合すると共に、ステータの内周面に配置したアンダープレートの端部とも嵌合する嵌合部を形成した請求項１または２に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項６】
前記エンドプレートとアンダープレートが共に樹脂内層に対して接着性のよい非磁性材で形成される請求項５に記載の回転電機の冷却構造。
【請求項７】
ケースの内周にステータコアを収容し、コイルを巻いたステータのスロットのステータ内周面への開口部を閉塞してスロット内部に冷媒通路を形成し、この冷媒通路と連通し冷媒が導かれる環状空間をステータの端部に形成した回転電機の冷却構造において、前記スロットの開口部を塞ぐアンダープレートをスロットに配置し、前記ステータの端面にステータ内周面よりも大径の非磁性材からなる保護筒部を結合し、この保護筒部の内周と所定の間隙をもち、かつステータ内周を貫通するように金型を配置し、保護筒部及びアンダープレートと金型の間の環状空間に樹脂材料を充填したのち、金型を取り除いて前記保護筒部及びアンダープレートの内側に一体化した状態の樹脂内層を形成し、保護筒部と樹脂内層とからなる仕切部材と、ケース内周との間に前記環状空間を形成することを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転電機の冷却構造及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転電機（モータ、または発電機、またはモータ兼発電機）において、ステータを効率良く冷却するために、ステータのスロット（ステータコイルが収装される溝部）の内部を冷媒通路として冷媒（たとえば冷却用オイル）を流し、発熱部位であるステータコイルやステータを直接冷却できるようにしたものが特開平４−３６４３４３号公報に提案されている。
【０００３】
この特開平４−３６４３４３号公報の回転電機では、ステータ内周側とスロット内部にそれぞれ金型を配置し、ステータコアと金型によって画成された空間にエンジニアプラスチック材料を射出・充填して、これを硬化させることでスロット開口部を閉塞し、内部に冷媒通路を形成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この場合ステータコアにはコイルが巻装されているため、エンジニアプラスチック材料を射出・充填した後に、挿入した金型を抜き取るが、このうちとくに外側の金型を抜き取る際にコイルと接触し、巻線の絶縁被覆を損傷させる可能性があり、コイル、ひいては回転電機の品質保持から問題があった。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、ケースの内周にステータコアを収容し、コイルを巻いたステータのスロットのステータ内周面への開口部を閉塞してスロット内部に冷媒が導かれる冷媒通路を形成した回転電機において、前記スロットの開口部を塞ぐアンダープレートをスロットに配置し、前記ステータの端面にステータ内周面よりも大径の非磁性材からなる保護筒部を結合し、この保護筒部及び前記アンダープレートの内側に樹脂成型により一体化した状態の樹脂内層を形成し、これら保護筒部と樹脂内層からなる仕切部材で前記ケースの内側に前記冷媒通路と連通する環状空間を区画したことを特徴とする冷却構造。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、前記保護筒部の内周面には凹凸部が形成される。
【０００８】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記保護筒部の端部を前記ステータのエンドプレートに嵌合する嵌合部を形成した。
【０００９】
第４の発明は、第１または第２の発明において、前記保護筒部の端部を前記ステータの内周面の開口部に配置したアンダープレートの端面に嵌合する嵌合部を形成する。
【００１０】
第５の発明は、第１または第２の発明において、前記保護筒部の端部を前記ステータのエンドプレートと嵌合すると共に、ステータの内周面に配置したアンダープレートの端部とも嵌合する嵌合部を形成する。
【００１１】
第６の発明は、第５の発明において、前記エンドプレートとアンダープレートが共に樹脂内層に対して接着性のよい非磁性材で形成される。
【００１２】
第７の発明は、ケースの内周にステータコアを収容し、コイルを巻いたステータのスロットのステータ内周面への開口部を閉塞してスロット内部に冷媒通路を形成し、この冷媒通路と連通し冷媒が導かれる環状空間をステータの端部に形成した回転電機の冷却構造において、前記スロットの開口部を塞ぐアンダープレートをスロットに配置し、前記ステータの端面にステータ内周面よりも大径の非磁性材からなる保護筒部を結合し、この保護筒部の内周と所定の間隙をもち、かつステータ内周を貫通するように金型を配置し、保護筒部及びアンダープレートと金型の間の環状空間に樹脂材料を充填したのち、金型を取り除いて前記保護筒部及びアンダープレートの内側に一体化した状態の樹脂内層を形成し、保護筒部と樹脂内層とからなる仕切部材と、ケース内周との間に前記環状空間を形成することを特徴とする製造方法。
【００１３】
【発明の作用および効果】
第１あるいは第７の発明において、非磁性材の保護筒部の内側には樹脂内層が一体的に樹脂成型されるが、この内層筒部は、金型を用いて例えば樹脂の射出成型により形成され、このときステータ内周側の金型があれば、樹脂内層に相当する樹脂充填空間は、外側の保護筒部との間で形成されるので、外側の金型が不要で、また金型が不要となる結果、成型後に外側金型を抜き出すときに生じやすいステータのコイルとの接触も生じなくなる。このため、コイルの絶縁被膜の損傷、断線などが確実に防止できる。
【００１４】
第２の発明では、保護筒部の内周の凹凸部により、その内側に充填される樹脂内層との密着性が高められる。
【００１５】
第３、第４、第５、第６の発明によれば、保護筒部とステータコアのエンドプレートないしはアンダープレートとの結合性が高められる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面にしたがって本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１、図２に回転電機（モータ、または発電機、またはモータ兼発電機）の全体構成を示す。
【００１８】
図１において、回転電機のケース１は、円筒板１Ａと、この円筒板１Ａの軸方向両端の開口を閉塞する側板１Ｂ、１Ｃからなる。
【００１９】
ケース１内には、円柱形のロータ２が収容される。ロータ２は、その回転軸２Ａの両端がそれぞれベアリング３を介して側板１Ａ、１Ｂに支持され、回転軸２Ａを中心に回転自在となっている。
【００２０】
円筒板１Ａの内周面には、円筒形のステータ５が、ロータ２の外周を取り囲むように配置される。ステータ５の内周面とロータ２の外周面との間には、所定の間隙が設けられている。
【００２１】
ステータ５の軸方向の両端とケース１の内側との間には、環状空間からなる冷却ジャケット１０、１１が形成される。冷却ジャケット１０には円筒板１Ａを貫通するオイル供給口１６を介して冷却用オイルが供給される。この冷却オイルは、ステータ５内に形成された冷媒通路２９（図２参照）を流通して、反対側の冷却ジャケット１１へ導かれる。この冷却オイルは、冷却ジャケット１１に形成されて円筒板１Ａを貫通するオイル排出口１７から外部へ排出される。
【００２２】
図２に示すように、ステータ５は、ステータコア２０と、このステータコア２０の周囲に巻装されるコイル３０とから構成される。
【００２３】
スタータコア２０は、所定個数（本実施の形態では１２個）の分割コア２１を、円環状に連ねて構成される（分割コア構造）。各分割コア２１は、略Ｔ字型の電磁鋼板を、ロータ２の回転軸２Ａ方向（図２の紙面に垂直方向）に所定枚数積層して形成される。
【００２４】
ステータコア２０（分割コア２１）は、ケース１の円筒板１Ａ内周面に沿うリング状のバックコア部２２と、このバックコア部２２からステータコア２０の内周側半径方向に突出するティース部２３とを備える（ただし図３参照）。
【００２５】
隣接するティース部２３の間の凹部（溝部）はスロット２５となり、コイル３０は、各ティース部２３に集中巻きされることにより、スロット２５内部に収容された状態となっている。
【００２６】
このスロット２５を前記冷却ジャケット１０からの冷却用のオイルを通す冷媒通路２９とするために、スロット２５のロータ２の外周に面した開口部２７には、アンダープレート４０が装着される（ただし図７参照）。なお、アンダープレート４０はティース部２３の先端付近の両側面に設けた、軸方向に延びる突条部２８Ａと２８Ｂとの間に挿入保持され、後述するように、その外側（ロータ側）にはステータ内周面と同一面となるように樹脂材料が充填され、樹脂内層５０が形成され、冷媒通路２９が密封される。
【００２７】
前記冷却ジャケット１０と１１を形成するために、ステータ５の両端からその内周面の延長上に筒状の仕切部材１４が設けられ、この仕切部材１４は保護筒部１５とその内側に一体的に形成される樹脂内層１６とで形成される。この仕切部材１４はケース１の側板１Ｂ、１Ｃまで達して、ケース１の円筒板１Ａの内周とステータ５の両端との間に、環状の空間である冷却ジャケット１０、１１を区画形成している。
【００２８】
仕切部材１４は、保護筒部１５の内側に樹脂材料の射出成型により、ステータ５と一体的に形成されるのであるが、仕切部材１４とステータ５との密着性を高め、また樹脂成型時に金型によりステータ５のコイル３０の損傷を防ぐために、次のようにして構成される。
【００２９】
図３から図１０を参照して、この構成及び製造方法を詳しく説明する。
【００３０】
図３のステータコア２０のティース部２３と同幅の図４に示すような、エンドプレート３１が、図５に示すように、ステータ５の軸方向の両端に密着して配置され、コイル３０はこのエンドプレート３１の外側からステータコア２０に巻き回される。これにより、エンドプレート３１は積層された電磁鋼板よりなるステータコア２０と一体的に結合される。
【００３１】
図６、図７に示すように、このようにしてコイル３０を巻装したステータコア２０の各ティース部２３の両側には、前記したアンダープレート４０を装着してスロット２５の開口部２７を閉塞する。
【００３２】
一方、図８にも示すように、各エンドプレート３１の端面に設けた溝３１Ａには非磁性材からなる、例えばステンレスの円筒状の保護筒部１５が嵌合する。この保護筒部１５はステータ内周面と同心状に配置され、また保護筒部１５の内周面には、凹凸部として、環状の２つの溝１７が形成される。
【００３３】
そして、ステータ５の内周に密接する円柱状の内金型６１を貫通配置し、このとき内金型６１と保護筒部１５の間には所定の間隙をもたせて環状空間Ａを区画形成する。
【００３４】
また、同時に、ステータコア２０のスロット２５に配置した前記アンダープレート４０と内金型６１との間に区画形成される軸方向に延びる複数の空間Ｂを、その両端部において保護筒部１５の内側の前記環状空間Ａとのみ連通するようにさせる。
【００３５】
なお、図９に示すように、アンダープレート４０の端面にも、保護筒部１５の端部と嵌合する嵌合溝４０Ａを設け、この溝４０Ａにアンダープレート４０を嵌合することにより、保護筒部１５の結合性をなお一層高めることができる。
【００３６】
この場合、エンドプレート３１には溝３１Ａを設けずに、単に保護筒部１５の端面を接触させても良いが、エンドプレート３１に溝３１Ａを設けて、ここにも保護筒部１５の端部を嵌合すると、ステータ内周の全周で均等に高い結合強度を発揮する。
【００３７】
このようにして内金型６１をステータ５の内周にセットした状態で、この内金型６１と保護筒部１５との間の金型空間に樹脂材料を充填することにより、図１０に示すように、ステータ５の両端に樹脂内層１６が、またスロット開口部２７にはステータ内周面に一致する樹脂内層５０が、互いに一体化した状態で樹脂の射出成型により形成される。
【００３８】
この射出成型後に内金型６１は軸方向に抜き出されるが、保護筒部１５はそのまま残り、これとその内側の樹脂内層１６とにより仕切部材１４が形成される。
【００３９】
ところで、内金型６１を抜き取る際に、内金型６１はステータ５のコイル３０と直接的に接触することがないため、従来のように、コイル３０と金型が接触する心配がなく、このためコイル３０の絶縁被膜が損傷したり断線したりすることなどが確実に防止できる。
【００４０】
なお、保護筒部１５の内周面には環状の溝１７が形成され、その内側樹脂内層１６との密着性が高められ、また保護筒部１５とエンドプレート３１とは溝３１Ａを介して嵌合しているためその結合性が高く、さらにエンドプレート３１をステータコア２０を構成する電磁鋼板よりも樹脂内層１６との密着性のよい非磁性材で形成することで、これらの間の密着性も高められ、また樹脂内層１６はステータ内周面のスロット開口部２７を埋める樹脂内層５０とも一体に強固に結合されることになり、これらの結果、仕切部材１４とステータ５との結合強度、および接合面の液密性も高まり、冷却ジャケット１０と１１と、これらの間を接続する冷媒通路２９とを流れるステータ５の冷却用オイルが、ステータコア２０と仕切部材１４、樹脂内層５０との接合面から漏れ出ることも確実に防止できる。
【００４１】
本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の技術的思想の範囲内において、さまざまな変更が可能であることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における回転電機を示す断面図である。
【図２】同じく図１のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図３】ステータコアの正面図である。
【図４】エンドプレートの正面図である。
【図５】ステータコアに巻線を施した状態を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図６】同じくステータコアをケースに装着した状態を示す一部の断面図である。
【図７】同じくステータコアにアンダープレートを装着した状態を示す一部の断面図である。
【図８】同じくステータコアに金型をセットした状態を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図９】同じくステータコアに金型をセットした状態を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図１０】同じく樹脂成型後のステータコアの状態を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
１  ケース、
１Ａ  円筒板
１Ｂ  側板
１Ｃ  側板
５  ステータ
１０  冷却ジャケット
１１  冷却ジャケット
１４  仕切部材
１５  保護筒部
１６  樹脂内層
１６Ａ  溝
２０  ステータコア
２１  分割コア
２５  スロット
２７  開口部
２９  冷媒通路
３０  コイル
３１  エンドプレート
３１Ａ  嵌合溝
４０  アンダープレート
４０Ａ  嵌合溝
５０  樹脂内層
【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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【図９】
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【図１０】
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