(57)【要約】【課題】  冷却油で電動機のステータコイルを十分に冷却する。【解決手段】  電動機のステータコア２０００は、ステータコア２０００においてステータコイル２０１２が収められるスロットと、ステータコア２０００の外周部とを連通する回転中心軸と垂直な方向の冷却油路を有し、ステータコア２０００の外周方向からスロットへ冷却油を供給し、スロットに供給された冷却油は、スロット内に収められたステータコイルを構成する銅線の空隙に浸透してステータコイルを冷却する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスロットとティースとが交互に形成され、前記スロットにコイルが装着された中空円筒形状のステータと、前記ステータの中空部の内周側に配置された回転自在なロータとから構成される回転電機におけるステータの冷却構造であって、
ステータコアに、前記スロットと前記ステータの外周面とを連通する連通孔を設けた、冷却構造。
【請求項２】
前記ステータコアは、中空円板形状を有する多数の薄板鋼板が積層されて構成され、
各前記鋼板は、複数のスロットとティースとが交互に形成されるとともに、
各前記鋼板において、前記複数のスロットの少なくとも１つのスロットには、前記スロットの外周部と、前記鋼板の外周部とを接続した切欠部により前記連通孔が形成される、請求項１に記載の冷却構造。
【請求項３】
各前記鋼板において形成される切欠部は、ステータコイルに流れる電流により発生する磁束に影響を与えないように形成される、請求項２に記載の冷却構造。
【請求項４】
前記連通孔を通じて、ステータコアの外周側から内周側に、冷却媒体を連通させて、前記スロット内のステータコイルを形成する線材の隙間に前記冷却媒体を浸透させる、請求項１〜３のいずれかに記載の冷却構造。
【請求項５】
複数のスロットとティースとが交互に形成され、前記スロットにコイルが装着された中空円筒形状のステータと、前記ステータの中空部の内周側に配置された回転自在なロータとから構成される回転電機におけるステータの冷却構造であって、
前記ステータコアに、前記コイルと前記ステータコアの外周面とを連通する連通空間を設けた、冷却構造。
【請求項６】
前記連通空間は、前記薄板鋼板の間のギャップであって、
前記ステータコアは、中空円板形状を有する多数の薄板鋼板が積層されて構成され、
各前記薄板鋼板の予め定められた枚数毎に、前記薄板鋼板の間に前記ギャップを設けるためのスペーサが、前記薄板鋼板の間に設けられる、請求項５に記載の冷却構造。
【請求項７】
前記スペーサが、前記薄板鋼板の間に、前記ステータコアの断面形状に対して対称形になるように設けられる、請求項６に記載の冷却構造。
【請求項８】
前記連通空間は複数設けられ、
前記スペーサは前記ステータコアの断面において少なくとも２つ設けられ、前記スペーサは、前記ステータコアの断面において、前記回転電機の回転軸中心が点対象の中心になるように設けられ、
前記冷却構造は、点対象における同じ角度であって、異なる連通空間を形成するスペーサどうしを連接する連接部材をさらに含む、請求項７に記載の冷却構造。
【請求項９】
前記スペーサ、前記連接部材および前記薄板鋼板は、溶接により接合される、請求項８に記載の冷却構造。
【請求項１０】
前記連通空間を通じて、ステータコアの外周側から内周側に、冷却媒体を連通させて、前記スロット内のステータコイルを冷却する、請求項５〜９のいずれかに記載の冷却構造。
【請求項１１】
前記冷却媒体は、冷却油である、請求項４または１０に記載の冷却構造。
【請求項１２】
前記冷却油は、オートマチックトランスミッションフルードである、請求項１１に記載の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ等の回転電機の構造に関し、特に、自動車等の車両に搭載される液冷の回転電機の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両に搭載されるモータや発電機は、回転子（ロータ）と、その周囲に配設されステータコイルが巻き付けられたステータコアとを有する。モータはステータコイルに通電して回転力を得て、発電機はロータの回転によりステータコイルに流れる電流を取り出す。そして、ロータ回転時にステータコイルに電流が流れると、ステータコアやステータコイルが発熱する。これらの発熱は、モータや発電機の内部を貫通する磁束に影響を与え、運転効率を低下させる。運転効率を維持するため、モータや発電機を冷却する必要がある。
【０００３】
このようなモータや発電機は、ハウジングで覆われた形で車両に搭載される。従って、モータや発電機の冷却には、このハウジング内に冷却媒体の通路を設け、通路内を通過する冷媒による冷却、すなわち液冷が適用されることが多い。このとき、電動機のコイルについての絶縁性は確保しておく必要があるため、冷却は、ハウジング内でコイルと非接触の部位に設けられた冷媒路に冷却水を流す方法や、発熱部位近傍に絶縁性のある機械油等を流したり飛沫させたりする方法により行なわれる。機械油等の絶縁性の冷媒を用いる方法は、絶縁性を保持しつつハウジング内に冷媒路を設ける必要がないため、ハウジングを小型化することが可能であり、発熱部位の近傍に冷媒を供給できるため、冷却能力も大きい点で優れている。
【０００４】
また、モータや発電機は、環状のステータの内部に回転自在なロータが収納された構造になっているので、内部に空気層が多く存在している。ステータは、通常、薄い鋼板を複数枚重ねた積層構造を有するため、ステータ自体も多くの空気層を有する。この空気層は、断熱作用を有する。このような空気層を排除すれば、モータや発電機内の熱伝導率を向上させることも可能である。
【０００５】
このような発熱を抑えるための冷却に関する技術が、以下の公報に開示されている。
【０００６】
特開平１１−３１８０５５号公報（特許文献１）は、回転電機内の熱を効率的にハウジング等に伝達し外部に放熱する回転電機の冷却制御装置を開示する。この冷却制御装置は、複数のスロットとティースが内周面に交互に形成されコイルが装着された環状のステータと、ステータの内周部に配置され回転自在なロータとを含む回転電機の冷却制御装置であって、ステータの外周面より内周面に向けて冷却媒体を供給する媒体供給部と、ステータ内部から冷却媒体を回収し一時的に保管する媒体保管部と、媒体供給部とステータと媒体保管部との間で冷却媒体を循環させ、ステータ内の冷却媒体を所定量以下に制御する制御部とを含む。
【０００７】
特許文献１に開示された冷却制御装置によると、発熱源であるコイルおよびステータに冷却媒体を直接供給可能であり、ステータ部分の空気層を排除して、冷却媒体がコイルおよびステータを通過する過程で、発生した熱をステータ外部に効率的に伝達することができる。また、冷却媒体の量を所定量以下に制御することで冷却媒体とロータとの継続的な接触を排除できるので、新たな発熱源を形成することなく効率的に回転電機内で熱伝達を行ない、放熱を行なうことができる。
【０００８】
特開昭５９−２２２０５７号公報（特許文献２）は、振動や加熱にも強い液体冷却固定子を備えた回転電機を開示する。この回転電機は、固定子巻線を収納した複数条の軸方向スロットを内周面側に有する薄板板積層の円筒状の固定子鉄心と、この固定子鉄心の軸方向端部に設けた鉄心端面とほぼ同一形状の端面を有する端板およびその端板内周面側にて鉄心反対側にほぼ円筒状に延出したシールリングからなる端板組立と、固定子鉄心を支承するとともに端板組立のシールリング端部に当接して線輪端部を包被する線輪端部空室を形成する液密の固定子枠と、線輪端部空室に冷却液体を給排する液体出入口と、鉄心内周面およびシールリング内周面にわたって形成した骨材とガラスを成分とするガラス複合体から成る遮断層とを備えて液体冷却固定子を形成した回転電機であって、固定時鉄心と端板組立との間にその両者より軟質の熱膨張緩和部材とを介在させた。
【０００９】
特許文献２に開示された回転電機によると、固定子鉄心と端板組立との間にその両者より軟質の熱膨張緩和部材を介在させ、固定子鉄心内周側から端板組立のシールリングの内周面にわたって、ガラス複合体から成る遮断層を形成したので、回転子との空隙を小にしながら、遮断層破損による液洩れを防止した、高信頼性、高効率の回転電機を実現できる。
【特許文献１】特開平１１−３１８０５５号公報
【特許文献２】特開昭５９−２２２０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した特許文献に開示された回転電機では、以下に示すような問題点がある。
【００１１】
特許文献１に開示された回転電機の冷却制御装置では、回転電機は、円筒形のハウジングの内部に、複数のスロットと複数のティースが内周面に交互に形成された環状のステータと、中心に出力軸として機能するシャフトを有するロータとから構成される。このようなステータおよびロータはプレス加工等によって予め定められた形状に加工された薄板状の電磁鋼板が複数重ね合わせて形成されている。ステータは、プレス加工等によって形成された薄板状の電磁鋼板を複数枚積層して構成されているため、各電磁鋼板間には１／１００ｍｍ程度の隙間が形成される。この隙間に冷却オイルが浸透しながらコイル部分の冷却を行なう。しかしながら、このような回転電機におけるステータの冷却オイルの供給は、電磁鋼板間のわずかな隙間を利用しているのみであり、ステータコイルやステータコアを冷却するのに十分な冷却オイルを供給できるものではない。
【００１２】
特許文献２に開示された回転電機では、固定子線輪（ステータコイルおよびステータコイルエンド）は、固定子枠とシールリング部と遮断層とによって液密に囲まれ、固定子枠の液体出入口を介して冷却液体が給排されて、固定子（ステータ）のスロット空間を冷却液が連通してステータコイルおよびステータコイルエンドを冷却する。しかしながら、このように、固定子線輪を含む固定子の全体の部分を液密に封入することは、その構造が非常に複雑なものになって、製作には非常に多くの工数が必要になる。このため、コストアップにつながる。また、このように加工することは、電動機の重量を増加させることになり、車重の増加は究極的には車両の燃費の悪化につながる。
【００１３】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、固定子にその固定子の外部から冷却媒体を供給して冷却する回転電機において、簡易な構造であって、かつ効率的に固定子を冷却することができる回転電機における固定子の冷却構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の発明に係る回転電機における冷却構造は、複数のスロットとティースとが交互に形成され、スロットにコイルが装着された中空円筒形状のステータと、ステータの中空部の内周側に配置された回転自在なロータとから構成される回転電機におけるステータを冷却する。この冷却構造は、ステータコアに、スロットとステータの外周面とを連通する連通孔を設けたものである。
【００１５】
第１の発明によると、ステータは中空円筒の形状を有し、ロータは、ステータの中空部の内周側に配置される。ステータコイルに電流が流され発生した磁界によりロータが回転し、たとえば車両の駆動力になる。ステータコイルは、ステータに多数設けられたスロットに巻着される。ステータは中空円筒であって、スロットはステータの内周面に開口するように設けられる。第１の発明に係るステータの冷却構造においては、このステータのスロットとステータの外周面とを連通する連通孔を設けた。たとえば、ステータの外周のハウジングに冷却媒体の通路を設けて、この通路から連通孔を介してステータコイルが装着されたスロットに冷却媒体である冷却油を供給する。このようにすると、連通孔が、ステータの外周側の外部から内周側のスロットに連通しているので、冷却油を積極的にスロットに供給できる。その結果、ステータにそのステータの外部から冷却油を供給する回転電機において、簡易な構造で、かつ効率的にステータを冷却することができる。なお、回転電機とは、モータなどの電動機、ジェネレータやオルタネータなどの発電機等を含むものである。
【００１６】
第２の発明に係る回転電機における冷却構造においては、第１の発明の構成に加えて、ステータコアは、中空円板形状を有する多数の薄板鋼板が積層されて構成されたものである。各鋼板は、複数のスロットとティースとが交互に形成されるとともに、各鋼板において、複数のスロットの少なくとも１つのスロットには、スロットの外周部と、鋼板の外周部とを接続した切欠部により連通孔が形成されるものである。
【００１７】
第２の発明によると、一般的には、珪素などの薄板鋼板を多数積層してステータが構成される場合には、各薄板鋼板は中空円板形状であって、その中空部に向かってステータコイルを巻着する多数のスロットが開口されている。さらに、中空円板の外周からスロットに連通する切欠部を有する。この切欠部を通って冷却油がステータの外周方向からスロット内部に供給され、スロットに巻着されたステータコイルを冷却する。このとき、ステータコイルを構成する多数の素線（銅線）の隙間である空気層に冷却油が浸透して、ステータコイルに電流が流れることにより発生したジュール熱による温度上昇が冷却油により抑制される。
【００１８】
第３の発明に係る回転電機における冷却構造においては、第２の発明の構成に加えて、各鋼板において形成される切欠部は、ステータコイルに流れる電流により発生する磁束に影響を与えないように形成されるものである。
【００１９】
第３の発明によると、切欠部はステータに設けられるが、この際にステータコイルに電流を流してステータコアに発生する磁束に影響を与えないように切欠部が設けられるので、回転電機である電動機や発電機の性能を低下させることがない。
【００２０】
第４の発明に係る回転電機における冷却構造においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、連通孔を通じて、ステータコアの外周側から内周側に、冷却媒体を連通させて、スロット内のステータコイルを形成する線材の隙間に冷却媒体を浸透させるものである。
【００２１】
第４の発明によると、ステータコイルを構成する多数の銅線の隙間である空気層に冷却油が浸透して、ステータコイルに電流が流れることにより発生したジュール熱による温度上昇が冷却油により抑制される。
【００２２】
第５の発明に係る回転電機における冷却構造は、複数のスロットとティースとが交互に形成され、スロットにコイルが装着された中空円筒形状のステータと、ステータの中空部の内周側に配置された回転自在なロータとから構成される回転電機におけるステータを冷却する。この冷却構造は、ステータコアに、コイルとステータコアの外周面とを連通する連通空間を設けたものである。
【００２３】
第５の発明によると、ステータは中空円筒の形状を有し、ロータは、ステータの中空部の内周側に配置される。ステータコイルに電流が流され発生した磁界によりロータが回転し、たとえば車両の駆動力になる。ステータコイルは、ステータに多数設けられたスロットに巻着される。ステータは中空円筒であって、スロットはステータの内周面に開口するように設けられる。第５の発明に係るステータの冷却構造においては、このステータコイルとステータの外周面とを連通する連通空間を設けた。たとえば、ステータコアを構成する多数の薄板鋼板の間にスペーサを設けて、薄板鋼板の間に隙間（ギャップ）を設ける。この連通空間を介してステータコイルに冷却媒体である冷却油を供給する。このようにすると、特許文献１のように単に薄板鋼板の１／１００ｍｍ程度の隙間ではなく（磁路形成に影響を及ぼさない範囲で）大きな隙間を設けることができるので、冷却油の通路を大きくすることができる。そのため、連通空間を、ステータの外周側から内周側のステータコイルに連通させる構成としたので、冷却油を積極的にステータコイルに供給できる。その結果、ステータにそのステータの外部から冷却油を供給する回転電機において、簡易な構造で、かつ効率的にステータを冷却することができる。
【００２４】
第６の発明に係る回転電機における冷却構造においては、第５の発明の構成に加えて、連通空間は、薄板鋼板の間のギャップであって、ステータコアは、中空円板形状を有する多数の薄板鋼板が積層されて構成され、各薄板鋼板の予め定められた枚数毎に、薄板鋼板の間にギャップを設けるためのスペーサが、薄板鋼板の間に設けられるものである。
【００２５】
第６の発明によると、薄板鋼板間にスペーサを挿入するだけで連通空間であるギャップを構成するので、簡単な構成で、冷却油をステータコイルに供給するための連通空間を形成することができる。
【００２６】
第７の発明に係る回転電機における冷却構造においては、第６の発明の構成に加えて、スペーサが、薄板鋼板の間に、ステータコアの断面形状に対して対称形になるように設けられるものである。
【００２７】
第７の発明によると、円形の形状を有するステータコアの断面形状において点対称や線対称になるようにスペーサが配置されるので、薄板鋼板の間に挿入されたスペーサによるガタが発生することもない。
【００２８】
第８の発明に係る回転電機における冷却構造においては、第７の発明の構成に加えて、連通空間は複数設けられ、スペーサはステータコアの断面において少なくとも２つ設けられ、スペーサは、ステータコアの断面において、回転電機の回転軸中心が点対象の中心になるように設けられる。冷却構造は、点対象における同じ角度であって、異なる連通空間を形成するスペーサどうしを連接する連接部材をさらに含むものである。
【００２９】
第８の発明によると、たとえば、連通空間は３ヶ所に設けられステータコアは４分割される。また、たとえば、ステータコアの断面においては、基準位置である鉛直上方から６０度ごとにスペーサが設けられ、１ヶ所のギャップを形成するのに薄板鋼板の間に６個のスペーサが用いられる。連接部材は、同じ角度にあるスペーサであって異なるギャップを形成している複数のスペーサ（この例では連通空間であるギャップは３ヶ所であるので３つのスペーサ）を連接する。この例では、連接部材は６本である。このような連接部材を用いてスペーサを連接せしめるととともに、この連接部材を薄板鋼板とも連接することにより、冷却油を連通させるためのギャップを有するステータコアを簡単な構造で形成することができる。
【００３０】
第９の発明に係る回転電機における冷却構造においては、第８の発明の構成に加えて、スペーサ、連接部材および薄板鋼板は、溶接により接合されるものである。
【００３１】
第９の発明によると、スペーサ、連接部材および薄板鋼板は、溶接により接合するので、簡単な構成でステータコアを形成することができ、かつ強固な構成とすることができる。
【００３２】
第１０の発明に係る回転電機における冷却構造においては、第５〜９のいずれかの発明の構成に加えて、連通空間を通じて、ステータコアの外周側から内周側に、冷却媒体を連通させて、スロット内のステータコイルを冷却するものである。
【００３３】
第１０の発明によると、ステータコイルに冷却油が供給されて、ステータコイルに電流が流れることにより発生したジュール熱による温度上昇が冷却油により抑制される。
【００３４】
第１１の発明に係る回転電機における冷却構造においては、第４または１０の発明の構成に加えて、冷却媒体は冷却油であり、第１２の発明に係る回転電機における冷却構造においては、第１１の発明の構成に加えて、冷却油はオートマチックトランスミッションフルードである。
【００３５】
第１１の発明によると、液体である冷却油によりステータを、第１２の発明によると自動変速機のＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）によりステータを、冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
＜第１の実施の形態＞
以下、図面を参照しつつ、本発明の第１の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００３７】
なお、以下の説明においては、本発明における回転電機を電動機として説明するが、本発明は電動機に限定されて適用されるものではない。たとえば、ジェネレータやオルタネータなどの発電機に適用するようにしてもよい。
【００３８】
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る車両に搭載される電動機について説明する。車両には図１に示すように回転軸を水平あるいはほぼ水平な状態にして搭載される。
【００３９】
図１は、このような電動機の横断面図を示す。この電動機は、２つのベアリング１０２０により回転自在に支持されたロータ１０１０と、ロータ１０１０の外周方向に設置された固定子部とから構成される。このロータ１０１０は、ベアリング１０２０により支持され、回転軸１０００を中心として回転して、回転トルクを車両のパワートレーンに伝達する。
【００４０】
ロータ１０１０に対応して、わずかなギャップを介して対向した位置には、ステータコア２０００が設けられる。ステータコア２０００には、回転軸に平行な方向にステータコア２０００を貫通するように設けられたスリットに、コイルが巻着される。このコイルに電流が流されて、ステータコア２０００は、ロータ１０１０を回転させるための磁界を発生させる。このステータコア２０００に巻着されたコイルの端部がステータコイルエンド２０１０として形成されている。これらの構成部品である、回転軸１０００、ロータ１０１０、ベアリング１０２０、ステータコア２０００、ステータコイルエンド２０１０は、ハウジング３０００内に収められている。
【００４１】
ハウジング３０００には、ステータコア２０００の周囲を取り囲むように、ステータコア２０００に冷却油を供給する冷却油供給部３１００が設けられている。この冷却油供給部３１００は、たとえば、オイルポンプにより供給される冷却油を、図示しない油路を通じて、ステータコア２０００に設けられた連通路である冷却油路に供給する。スロットに供給された冷却油は、スロット内の銅線の空隙に浸透して銅線を冷却する。この結果、この冷却油供給部３１００によりステータコア２０００のスロットに供給されたＡＴＦなどの冷却油によりステータコア２０００が冷却される。
【００４２】
図２に、ステータコア２０００の断面の拡大図を示す。図２に示すように、ステータコア２０００には、後述する電磁鋼板２１００を多数積層して構成されたものである。その内部には、ステータコイル２０１２が巻着されたスロットとステータコア２０００の外周面とが連通するように冷却油路２１０２が設けられる。この冷却油路２１０２は、回転軸１０００に垂直な方向に設けられる。図２に示す冷却油路２１０２は、１つしか記載していないが、多数（少なくともスロット数に対応する数）設けられる。
【００４３】
図３にステータコア２０００の斜視図を示す。なお、この図においては、電磁鋼板２１００の厚みをその径方向の寸法に対して大きな比率で記載している（すなわち、径方向の大きさに比較して、実際の電磁鋼板２１００は図３に示すよりも、もっと薄い）。
【００４４】
図３に示すように、中空円板形状の電磁鋼板２１００が多数積層され中空円筒形状のステータコア２０００が構成される。電磁鋼板２１００にはステータコイル２０１２が巻着されるスロット２１１０が設けられ、そのスロット２１１０とステータコア２０００の外周面とを連通させる冷却油路２１０２が設けられている。図３に示す斜視図は、冷却油路２１０２の配置の一例を示す。この図３に示すように、複数枚の電磁鋼板２１００における所定の位置に冷却油路２１０２を設けて、それらを積層してステータコア２０００を構成する。なお、この場合、ステータコイル２０１２に電流を流したときにステータコア２０００に発生する磁路形成に影響がないように、冷却油路２１０２の配置が決定される。
【００４５】
図４に電磁鋼板２１００の正面図を示す。図４に示すように電磁鋼板２１００は、多数のスロット２１１０とティース２１２０とが交互に形成されるとともに、多数のスロット２１１０の中の一つに、スロット２１１０と電磁鋼板２１００の外周面とを連通する冷却油路２１０２が設けられる。
【００４６】
なお、図３および図４に示す電磁鋼板におけるスロット２１１０およびティース２１２０の数および形状は一例であって、本発明はこのような電磁鋼板２１００に限定されるものではない。
【００４７】
図５に、図４の一部分を拡大した図を示す。図５に示すように、電磁鋼板２１００のスロット２１１０には絶縁紙２１１２が設けられている。冷却油路２１０２を介してステータコア２０００の外周面から供給された冷却油は、絶縁紙２１１２からスロット２１１０の内部に巻着されたステータコイル２０１２を構成する銅線間の空隙に供給される。
【００４８】
図６に、図５の一部分を拡大した図を示す。図６に示すように、スロット２１１０には、絶縁紙２１１２に包含されるように、ステータコイル２０１２を形成する多数の銅線２１３０が設けられる。このスロット２１１０には、多数の銅線２１３０とともに、銅線２１３０の間の空隙（空気層）が含まれる。製造時においてステータコイル２０１２をスロット２１１０内に組付けた後にワニス処理が施されて固着されている。また、スロット２１１０内に組付けたステータコイル２０１２がスロット２１１０からはみ出てこないように、回転軸１０００の方向にある程度の長さを有する楔２１５０が設けられる。
【００４９】
図６に示すように銅線２１３０の間の空隙に、冷却油路２１０２を介して冷却油が供給されて、銅線２１３０に冷却油が接触して、銅線２１３０と冷却油との間で熱交換が行なわれ銅線に発生したジュール熱が冷却油により奪われて、ジュール熱による発熱が抑制される。
【００５０】
このように形成された冷却油路２１０２により、冷却油供給部３１００から供給された冷却油がステータコア２０００のスロット２１１０の銅線２１３０の間の空隙２１４０に導かれ、銅線２１３０（ステータコイル２０１２）が冷却される。
【００５１】
以上のような構造を有する電動機における、ステータコア２０００のステータコイル２０１２に電流を流すことにより、スロット２１１０内の銅線２１３０に発生したジュール熱が冷却されることについて説明する。
【００５２】
電動機が回転軸１０００を中心として回転して、車両を駆動するためには、ステータコア２０００のコイルに、所定の電流（たとえば、車両を走行させるために必要とされるトルクを発生するための電流）が流される。このとき、この電流によりステータコア２０００のステータコイル２０１２が発熱する。詳しくは、ジュール熱によりステータコイル２０１２を構成する多数の銅線２１３０が発熱する。
【００５３】
冷却油供給部３１００からステータコア２０００の外周部に設けられた冷却油路２１０２の入口から、ステータコア２０００の内部に、冷却油であるＡＴＦが供給される。ステータコア２０００の冷却油路２１０２は、スロット２１１０の外周側に連通しているので、冷却油がスロット２１１０の内部に浸透される。冷却油は、スロット２１１０内部に巻着されたステータコイル２１０２を構成する銅線２１３０の間の空隙２１４０に浸透して、銅線２１３０に発生したジュール熱を冷却油により冷却される。
【００５４】
以上のようにして、本実施の形態に係る電動機においては、ステータコアのスロットに、ステータコアの外周側に連通する冷却油路を設けた。この冷却油路には冷却油供給部からＡＴＦなどの冷却油が供給される。冷却油路を通ってＡＴＦがスロット内に浸透して、スロットに巻着されたステータコイルを構成する銅線と銅線との間の空隙にＡＴＦが浸透して、銅線と冷却油との間で熱交換が行なわれ、銅線において発生したジュール熱が冷却油により冷却される。その結果、ステータにそのステータの外部から冷却油を供給する回転電機において、簡易な構造で、かつ効率的にステータを冷却することができる。
【００５５】
なお、上述した実施の形態において、ステータコアを多数の電磁鋼板を積層するような構造としたのは一例であって、本発明はこのような多数の電磁鋼板が積層されて形成されたステータコアに限定されるものではない。
【００５６】
＜第２の実施の形態＞
以下、図面を参照しつつ、本発明の第２の実施の形態について説明する。以下に説明する第２の実施の形態に係る電動機は、前述の第１の実施の形態と同様に、車両に搭載され、そのステータ部の冷却構造に特徴を有する。前述の実施の形態に係る電動機においては、ステータコアのスロットに、ステータコアの外周側に連通する冷却油路を設けてＡＴＦなどの冷却油をステータコイルに供給せしめて冷却効率を高めた。本実施の形態に係る電動機においては、多数の電磁鋼板を積層してステータコアを形成するとともに、電磁鋼板の間に溶接可能なスペーサを挿入し、電磁鋼板の間にギャップを設けて、ＡＴＦなどの冷却油をステータコイルに供給せしめて冷却効率を高めた。なお、以下において、本実施の形態に係る電動機と前述の第１の実施の形態に係る電動機と同じ構成を有する部分については、同じ参照符号を付してある。その構造および機能は同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００５７】
図７を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る車両に搭載される電動機について説明する。車両には図７に示すように回転軸を水平あるいはほぼ水平な状態にして搭載される。図７は、このような電動機の横断面図を示す。
【００５８】
図７に示すように、この電動機は、そのステータ部が複数の電磁鋼板を積層して構成される。この積層部分において、予め定められた電磁鋼板の枚数毎に１ヶ所のスペーサが設けられ、電磁鋼板の間に冷却油が供給されるためのギャップを構成する。以下の説明においては、ステータコア４０００の３ヶ所にスペーサを挿入して、ステータコア４０００を４つの部分ステータ（第１ステータ４０１０、第２ステータ４０２０、第３ステータ４０３０、第４ステータ４０４０）にしている。このとき、図７に示すように３ヶ所のギャップ４１００（第１ギャップ４１１０、第２ギャップ４１２０、第３ギャップ４１３０）が形成される。
【００５９】
このギャップ４１００に、冷却油（たとえばＡＴＦ）を浸透させて、ステータコイルを冷却することができる。すなわち、ステータコイルにて発生した銅損を冷却油により冷却する。なお、この銅損による発熱の一部は、ステータコア４０００に熱伝達され、ハウジング３０００から電動機外部へ放熱される。
【００６０】
図８にステータコア４０００の斜視図を示す。なお、この図においては、前述の第１の実施の形態と同様に、電磁鋼板２１００の厚みをその径方向の寸法に対して大きな比率で記載している。
【００６１】
図８に示すように、中空円板形状の電磁鋼板２１００が多数積層され中空円筒形状のステータコア４０００が構成される。電磁鋼板２１００の予め定められた枚数毎にスペーサ４２１０，４２２０，４２３０が設けられ、電磁鋼板２１００の間にギャップ４１００（（第１ギャップ４１１０、第２ギャップ４１２０、第３ギャップ４１３０）が形成されている。このスペーサ４２１０，４２２０，４２３０は、ステータコア４０００の断面において対称になるように（たとえば、６０度の間隔で）設けられる。そのため、たとえばスペーサ４２１０は、円周方向に沿って、このスペーサ４２１０以外に、スペーサ４２１１、スペーサ４２１２、スペーサ４２１３、スペーサ４２１４、スペーサ４２１５が設けられる。
【００６２】
スペーサ４２１０、スペーサ４２２０、スペーサ４２３０は、互いにそれらのスペーサを電磁鋼板２１００に固定するための連接部材４２００が設けられる。これらのスペーサ４２１０、スペーサ４２２０、スペーサ４２３０、電磁鋼板２１００および連接部材４２００は、溶接可能な部材であって、溶接によりギャップを有するステータコア４０００が一体化される。
【００６３】
なお、連接部材４２０１は、図面上では連接部材４２０１に隠れているスペーサ４２１１、スペーサ４２２１、スペーサ４２３１を電磁鋼板２１００に固定するために設けられ、連接部材４２０２は、図面上では連接部材４２０２に隠れているスペーサ４２１２、スペーサ４２２２、スペーサ４２３２を電磁鋼板２１００に固定するために設けられる。このような連接部材が、たとえば６０度毎に設けられている。なお、このようなギャップを形成する場合、ステータコイル２０１２に電流を流したときにステータコア４０００に発生する磁路形成に影響がないようにギャップの間隔、個数、スペーサの大きさ、連接部材の大きさが決定される。
【００６４】
図９に、図８のＡ断面を示す。この断面は、連接部材を含まない断面である。図９に示すように、第１ステータ４０１０と第２ステータ４０２０との間には、第１スペーサ４２１０により第１ギャップ４１１０が設けられ、第２ステータ４０２０と第３ステータ４０３０との間には、第２スペーサ４２２０により第２ギャップ４１２０が設けられ、第３ステータ４０３０と第４ステータ４０４０との間には、第３スペーサ４２３０により第３ギャップ４１３０が設けられている。ギャップ４１００により、ステータコイル２０１２まで冷却油を浸透させることができる。
【００６５】
図１０に、図８のＢ断面を示す。この断面は、連接部材を含む断面である。図１０に示すように、第１ステータ４０１０と第２ステータ４０２０との間には、第１スペーサ４２１０が設けられ、第２ステータ４０２０と第３ステータ４０３０との間には、第２スペーサ４２２０が設けられ、第３ステータ４０３０と第４ステータ４０４０との間には、第３スペーサ４２３０が設けられ、第１スペーサ４２１０、第２スペーサ４２２０および第３スペーサ４２３０は、連接部材４２００と電磁鋼板２１００とに溶接されて、一体化されたステータ４０００が形成されている。
【００６６】
図１１に、電磁鋼板２１００の正面図を、図１２に、電磁鋼板２１００に連接部材４２００とスペーサ４２１０とを併せた正面図を示す。なお、図１１および図１２に示す電磁鋼板におけるスロット２１１０およびティース２１２０の数および形状は一例であって、本発明はこのような電磁鋼板２１００に限定されるものではない。
【００６７】
図１１に示す電磁鋼板２１００は、通常の電磁鋼板であって、電磁鋼板２１００は、多数のスロット２１１０とティース２１２０とが交互に形成される。図１２は、図１１に示した電磁鋼板２１００に、スペーサと連接部材とを併せて記載した図である。図１２に示すように、スペーサと連接部材は、約６０度毎に６ヶ所に設けられる。なお、この位置および個数は限定されるものではない。
【００６８】
図１２には、第１ギャップ４１１０を形成するために、第１ステータ４０１０と第２ステータ４０２０との間に設けられるスペーサおよび連接部材の配置を示す。第１スペーサ４２１０、第２スペーサ４２１１、第３スペーサ４２１２、第４スペーサ４２１３、第５スペーサ４２１４および第６スペーサ４２１５が、ぞれぞれ、第１連接部材４２００、第２連接部材４２０１、第３連接部材４２０２、第４連接部材４２０３、第５連接部材４２０４および第６連接部材４２０５により、同位相において、他のギャップを形成するためのスペーサと電磁鋼板２１００とを溶接にて接合させている。
【００６９】
以上のような構造を有する電動機における、ステータコア４０００のステータコイル２０１２に電流を流すことにより、スロット２１１０内の銅線２１３０に発生したジュール熱が冷却されることについて説明する。
【００７０】
電動機が回転軸１０００を中心として回転して、車両を駆動するためには、ステータコア４０００のコイルに、所定の電流（たとえば、車両を走行させるために必要とされるトルクを発生するための電流）が流される。このとき、この電流によりステータコア４０００のステータコイル２０１２が発熱する。詳しくは、ジュール熱によりステータコイル２０１２を構成する多数の銅線２１３０が発熱する。
【００７１】
ギャップ４１００におけるステータコア４０００の外周部の入口から、ステータコア４０００の内部に、冷却油であるＡＴＦが供給される。ステータコア４０００のギャップ４１００は、ステータコイル２０１２までに連通しているので、冷却油がステータコイル２０１２を冷却する。冷却油は、銅線２１３０に発生したジュール熱を冷却する。
【００７２】
以上のようにして、本実施の形態に係る電動機においては、ステータコアを形成する電磁鋼板の予め定められた枚数毎に所定の間隔のギャップを設けた。このギャップにはＡＴＦなどの冷却油が供給される。このギャップを通ってＡＴＦがステータコイルまで到達して、ステータコイルを構成する銅線と冷却油との間で熱交換が行なわれ、銅線において発生したジュール熱が冷却油により冷却される。その結果、ステータにそのステータの外部から冷却油を供給する回転電機において、簡易な構造で、かつ効率的にステータを冷却することができる。
【００７３】
なお、上述した実施の形態において、ステータコアを多数の電磁鋼板を積層するような構造としたのは一例であって、本発明はこのような多数の電磁鋼板が積層されて形成されたステータコアに限定されるものではない。すなわち、第１のステータコア４０１０、第２のステータコア４０２０、第３のステータコア４０３０、第４のステータコア４０４０が、それぞれ一体的に構成されたものであってもよい。
【００７４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電動機の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るステータ部分の拡大図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るステータ部分の斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る電磁鋼板の正面図である。
【図５】図４の部分拡大図である。
【図６】図５の部分拡大図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る電動機の断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るステータ部分の斜視図である。
【図９】図８のＡ断面におけるステータ部分の拡大図である。
【図１０】図８のＢ断面におけるステータ部分の拡大図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る電磁鋼板の正面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係るギャップを構成するスペーサおよび連接部材を加えた電磁鋼板の正面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０００  回転軸、１０１０  ロータ、１０２０  ベアリング、２０００  ステータコア、２０１０  ステータコイルエンド、２０１２  ステータコイル、２１００  電磁鋼板、２１０２  冷却油路、２１１０  スロット、２１１２  絶縁紙、２１２０  ティース、２１３０  銅線、２１４０  空隙、２１５０  楔、３０００  ハウジング、３１００  冷却油供給部、４０００  ステータコア、４０１０  第１ステータ、４０２０  第２ステータ、４０３０  第３ステータ、４０４０  第４ステータ、４１００  ギャップ、４１１０  第１ギャップ、４１２０  第２ギャップ、４１３０  第３ギャップ、４２００  第１連接部材、４２０１  第２連接部材、４２０２  第３連接部材、４２０３  第４連接部材、４２０４  第５連接部材、４２０５  第６連接部材、４２１０，４２２０,４２３０  第１スペーサ、４２１１  第２スペーサ、４２１２  第３スペーサ、４２１３  第４スペーサ、４２１４  第５スペーサ、４２１５  第６スペーサ。
【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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【図１１】
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【図１２】
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