(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアのティースにコイルを巻装し、隣り合うティース間に形成されるスロットに巻装したコイルを収容すると共に、スロット内部に軸方向に冷媒通路を形成した回転電機において、
前記ステータコアは同一形状の電磁鋼板材の薄板が積層されて形成されており、
前記ステータコアとは別体の絶縁体によって前記冷媒通路の断面積を上流側と比べて下流側で小さくしたステータを備えた
ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記冷媒通路の断面積を変化させない場合の前記冷媒通路の入口側と出口側のコイルの温度差に応じて、前記冷媒通路の断面積を上流側と比べて下流側で小さくした
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記絶縁体は、ティースの側面とコイルとの間に介装される絶縁部材であって、
前記絶縁部材の厚みを上流側と比べて下流側で厚くした
ことを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記絶縁体は、前記スロットの内周または外周の開口部を閉塞する閉塞部材であって、
前記閉塞部材の厚みを上流側と比べて下流側で厚くした
ことを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は回転電機に関する、特に回転電機のステータの冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の回転電機として、ステータを効率よく冷却するために、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た、例えば特開平４−３６４３４３号公報にようなものが知られている。このような冷媒通路を構成することで、発熱体であるステータコイルやステータが、冷媒通路を流通する冷媒と直接接触して冷却されるので、高い冷却性能が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとしている問題点】
このような従来の回転電機の冷却構造においては、スロットの開口部に断面形状が一定の中子を配置し、スロット開口部に配置した中子の外側とステータ内周とを樹脂材料で被った後、中子を取り出すことで冷媒通路を形成している。この場合は、コイルから発生した熱を運搬するべきスロット壁面の冷媒の流速は、スロット入口側からスロット出口側に向かって徐々に遅くなる。その結果、冷媒温度はスロット入口側よりスロット出口側で高くなり、コイルの冷却むらが発生するという問題点があった。
【０００４】
そこで本発明は、このようなコイルの冷却むらを低減した回転電機を提供することを目的とする。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】
第１の発明は、ステータコアのティースにコイルを巻装し、隣り合うティース間に形成されるスロットに巻装したコイルを収容すると共に、スロット内部に軸方向に冷媒通路を形成した回転電機において、前記ステータコアは同一形状の電磁鋼板材の薄板が積層されて形成されており、前記ステータコアとは別体の絶縁体によって前記冷媒通路の断面積を上流側と比べて下流側で小さくしたステータを備えた。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明において、前記冷媒通路の断面積を変化させない場合の前記冷媒通路の入口側と出口側のコイルの温度差に応じて、前記冷媒通路の断面積を上流側と比べて下流側で小さくした。
【０００７】
第３の発明は、第１または２の発明において、前記絶縁体は、ティースの側面とコイルとの間に介装される絶縁部材であって、前記絶縁部材の厚みを上流側と比べて下流側で厚くした。
【０００８】
第４の発明は、第１または２の発明において、前記絶縁体は、前記スロットの内周または外周の開口部を閉塞する閉塞部材であって、前記閉塞部材の厚みを上流側と比べて下流側で厚くした。
【０００９】
【作用及び効果】
冷媒通路の断面積を上流側と比べて下流側で小さくしたので、下流側で冷媒の流速が増す。これより、下流側の壁面で冷媒の流速が遅くなる領域を減らしコイルから発生する熱を効率良く除去することができるので、コイルの冷却むらを低減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態における回転電機１００が車体骨格部材２００の前部に搭載された構造を図１に示す。
【００１１】
回転電機１００は、車の走行中の振動を直接回転電機に伝えないように設けられたフロントマウント２０１およびリヤマウント（図示されていない）を介し、それぞれフロントメンバー２０２とフロントサスペンションメンバー（図示されていない）に取り付けられて車体に連結されている。また、回転電機１００はトランスアクスル２０３とは一般的なボルト・ナットで締結されており、回転電機のロータシャフト（図示されていない）は、スプラインで嵌合されており、回転電機の駆動がトランスアクスル２０３を介して車軸を回転させることとなる。
【００１２】
次に、本実施形態に用いる回転電機１００の構成を説明する。図２には回転電機１００の縦断面を、図３には図２におけるＢ1−Ｂ1が示す位置の横断面の一部を、図４には図２におけるＢ2−Ｂ2が示す位置の横断面の一部を示す。
【００１３】
ロータ９０を、鋼材からなるロータシャフト９１と、電磁銅板材からなる薄板が積層されたロータコア９２と、非磁性体からなる端板９３ａおよび９３ｂと、永久磁石９４から構成する。円柱形状のロータシャフト９１の周囲に円筒形状のロータコア９２を配置し、ロータコア９２には軸方向に平行に永久磁石９４を埋め込む。永久磁石９４は複数個埋め込まれ、回転面上でロータコア９２の周方向に均等に配置する。ロータコア９２および永久磁石９４の軸方向の両端に端板９３ａ、９３ｂを配置する。ロータコア９２と端板９３ａおよび９３ｂを、一定圧で押圧された状態でロータシャフト９１に焼嵌め圧入して、永久磁石９４をロータコア９２に挿入接着した後、端板９３ａおよび９３ｂはロータシャフト９１に溶接固定してロータ９０を形成する。
【００１４】
また、ロータ９０がフロントカバー１０１ａとリヤカバー１０１ｂに支持されるように、ロータシャフト９１にベアリング１０４ａ、１０４ｂを備える。ロータシャフト９１の一端はフロントカバー１０１ａを貫通してロータ９０の回転を外部に伝える。このときロータ９０を回転可能とするために、フロントカバー１０１ａとロータシャフト９１との間には回転空隙を設けるが、この回転空隙からダストが入り込まないように、フロントカバー１０１ａにはダストシール１０５を取り付ける。
【００１５】
一方、回転空隙を介してロータ９０の周囲に配置されるステータ１を、円筒形上のケース１０６に圧入固定する。ケース１０６の前後面にはフロントカバー１０１ａとリヤカバー１０１ｂを取り付け、それぞれの取り付け面にはＯリング１０２ａと１０２ｂを装着し、一般的なボルト（図示されていない）で締結する。また、フロントカバー１０１ａとリヤカバー１０１ｂには、それぞれ凹状のシールリング１０３ａと１０３ｂを装着し、凹部に冷媒密閉プレート４を挿入することで、コイルエンド室１０９と１１０を形成する。ここで、冷媒密閉プレート４はステータ１の内周面延長上に配置する。
【００１６】
ステータ１を、電磁鋼板材の薄板が積層されたステータコア２と、絶縁体からなるインシュレータ５と、銅線からなるコイル３と、絶縁材からなる冷媒密閉プレート４から構成する。本実施形態のステータコア２は周方向に均等に分割されたリング形状のバックコア２ｂと、バックコア２ｂから中心に向かって突出したティース２ａから構成する。ティース２ａには、インシュレータ５を介してコイル３を巻装する。インシュレータ５を略コの字形状に構成し、バックコア２ｂおよびティース２ａの側面に沿って配置する。インシュレータ５の凹部に収容されるコイル３の巻装方式を集中巻きとする。
【００１７】
隣り合うティース２ａの隙間で形成されるスロット２４の内周側の開口部付近には、開口部を閉塞するようにアンダープレート６を配設する。アンダープレート６の外側面上には冷媒密閉プレート４として樹脂を充填する。このとき、樹脂の成形圧によりアンダープレート６はインシュレータ５に密接することとなり、これにより樹脂が冷媒通路２４ａ内に漏れ出すのを防ぐ。このように、アンダープレート６と冷媒密閉プレート４とにより閉塞された軸方向のスロット２４内の空間を、冷媒の流通する冷媒通路２４ａとする。
【００１８】
冷却油をオイルポンプ（図示されていない）から回転電機１００の供給口１０７に圧送して、ステータ１のコイルエンド側室１０９を満たす。その後、ステータ１のスロット２４内に形成した冷媒通路２４ａを通過して、ステータ１のコイルエンド側室１１０に供給される。コイルエンド側室１１０を満たした後、吐出口１０８よりオイルクーラー（図示されていない）に供給される。冷却油がコイルエンド側室１０９と、冷媒通路２４ａと、コイルエンド側室１１０を通過することで、ステータコア２とコイル３の過熱を抑制することとなる。
【００１９】
このような回転電機において、スロット２４に形成される冷媒通路２４ａの断面を図３、４のように形成した。図３は上流側Ｂ1−Ｂ1の断面であり、図４は下流側Ｂ2−Ｂ2の断面である。
【００２０】
インシュレータ５のティース２ａに沿った底部５ａの厚さｔiを、上流側の図３においてはｔ1、下流側の図４においてはｔ2とすると、ｔ1＜ｔ2となるようにインシュレータ５を形成する。
【００２１】
ティース２ａを一部切り取った時（Ｄ−Ｄ）のステータ１の断面を図５に示す。ここでは、低部５ａの厚さｔiを上流から下流にいくに従って、徐々に厚くなるように形成する。これにより、冷媒通路の幅Ｌは上流から下流にいくに従って徐々に狭くなり、つまりは冷媒通路２４ａの断面積を下流にゆくに従って徐々に縮小する。
【００２２】
このようなインシュレータ５の勾配は、ステータコア２に装着される事前に金型で成形する。ここで、インシュレータ５ａの勾配は、図６に示すように、冷媒通路２４ａの断面積に勾配が設けられていないときのスロット入口２５ａとスロット出口２５ｂでのコイル温度の差に応じて適宜設定する。
【００２３】
このように、入口２５ａから出口２５ｂに向かって冷媒通路２４ａの断面積を暫時縮小することで、冷媒通路２４ａ内を流れる冷却油はスロット入口２５ａから出口２５ｂにいくにしたがって流速が増す。これにより、出口２５ｂ側の壁面で冷却油の流速が小さくなるのを抑え、コイル３から発生する熱を効率良く取り除くことができるので、コイル３の冷却むらを低減することができる。このとき、冷媒通路２４ａの断面積の縮小割合を、冷媒通路２４ａの断面積２４ａに勾配が設けられていないときのスロット入口２５ａとスロット出口２５ｂでのコイル３の温度の差に応じて設定することで、冷却性能を冷却油流れ方向についてさらに均一化することができる。
【００２４】
また、冷媒通路２４ａ内の断面積を変化させる手段として、ティース２ａの側面とコイルとの間に介装する絶縁部材としてのインシュレータ５の底部５ａを下流ほど厚くすることで、部品点数を増加せずに安価に製造することができる。
【００２５】
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態の上流側Ｂ1−Ｂ1の断面を図７に、下流側Ｂ2−Ｂ2の断面を図８に示す。
【００２６】
スロット２４の開口部を閉塞する冷媒密閉プレート４の厚みｔpを、上流側（図７）でｔ3、下流側（図８）でｔ4としたとき、ｔ3＜ｔ4となるように形成した。
【００２７】
ここで、アンダープレート６（第１の実施形態）によりスロット２４の開口部を閉塞してもよいが、本実施形態ではアンダープレート６の替わりに中子３０（図９）を用いて樹脂充填（冷媒密閉プレート４の形成）を行う。すなわち、中子３０の背面３０ａをインシュレータ５に密着させて配置し、中子３０とティース２ａの側面とステータ１内側に配置する金型とで区画形成される空間に樹脂を充填する。これを硬化させて冷媒密閉プレート４を形成した後、中子３０を抜き取って冷媒通路２４ａを形成する。この中子３０に、下流にいくにしたがって径方向の厚さが薄くなる勾配を設けておけば、冷媒密閉プレート４の厚みを下流側ほど厚くすることができる。
【００２８】
このように、冷媒密閉プレート４の厚みを下流側ほど厚くすることがで、冷媒通路の断面積を下流側ほど小さくすることができる。これにより、下流側の冷却油の流速を増加することができ、冷却油の流れ方向についてのコイル３の冷却むらを低減することができる。
【００２９】
また、アンダープレート６の替わりに中子３０を用いて樹脂充填（冷媒密閉プレート４の形成）を行い、樹脂充填後には中子３０を抜き取るので、部品点数が少なく、また回転電機を軽量化することができる。
【００３０】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の回転電機を搭載する車輌の概略構成図である。
【図２】第１の実施形態における回転電機の縦断面の構成図である。
【図３】第１の実施形態における回転電機の上流側の横断面の構成図である。
【図４】第１の実施形態における回転電機の下流側の横断面の構成図である。
【図５】第１の実施形態におけるステータティースを周方向に切断した時の断面の構成図である。
【図６】第１の実施形態におけるスロットの勾配を設定するためのマップである。
【図７】第２の実施形態における回転電機の上流側の横断面の構成図である。
【図８】第２の実施形態における回転電機の下流側の横断面の構成図である。
【図９】第２の実施形態に用いる中子の形状を表す図である。
【符号の説明】
１    ステータ
２    ステータコア
２ａ  ティース
３    コイル
４    冷媒密閉プレート（閉塞部材）
５    インシュレータ（絶縁部材）
６    アンダープレート
２４    スロット
２４ａ  冷媒通路
２５ａ  スロット入口
２５ｂ  スロット出口
【図１】
0003896883.tif 000002
【図２】
0003896883.tif 000003
【図３】
0003896883.tif 000004
【図４】
0003896883.tif 000005
【図５】
0003896883.tif 000006
【図６】
0003896883.tif 000007
【図７】
0003896883.tif 000008
【図８】
0003896883.tif 000009
【図９】
0003896883.tif 000010