(57)【要約】【課題】ステータのスロット内に液体冷媒が浸入することによる冷却効率の低下を抑制する。【解決手段】周方向に隣接するティース１４の先端部１４ａ間に遮蔽部３５が設けられ、コイル１２における冷却油吐出口５２と対向する部分が遮蔽部３５により遮蔽されている。そのため、冷却油吐出口５２から噴出した冷却油がスロット１５内に浸入するのを遮蔽部３５により抑制することができ、冷却油がロータ２０とステータ１０間の空隙を流動する。したがって、ロータ２０の冷却効率を向上させることができるとともに、引き摺り損失を低減することができる。【選択図】図２
2016010166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体冷媒吐出口が設けられたロータ外周面と空隙を空けて対向配置される回転電機のステータであって、
ロータ外周面へ向けて突出する複数のティースが周方向に互いに間隔をおいて配置され、周方向に隣接するティース間にスロットが形成されたステータコアと、
スロットを通ってステータコアに巻装されたコイルと、
を備え、
周方向に隣接するティース先端部間に、コイルにおける液体冷媒吐出口と対向する部分を遮蔽するための遮蔽部が設けられている、回転電機のステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体冷媒吐出口が設けられたロータ外周面と空隙を空けて対向配置される回転電機のステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１〜３では、ロータの冷却を行うために、軸心からロータ内に液体冷媒を導入し、ロータ内に導入された液体冷媒をロータ外周面の吐出口からロータとステータ間の空隙へ放出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２８５２２号公報
【特許文献２】特開２００８−２２８５２３号公報
【特許文献３】特開２００６−６７７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１〜３において、ロータ外周面の吐出口から放出された液体冷媒が、ステータのコイルが通るスロット内に浸入すると、ロータとステータ間の空隙を流動する冷却油が減少する。その場合は、冷却効率の低下を招きやすくなる。
【０００５】
本発明は、ステータのスロット内に液体冷媒が浸入することによる冷却効率の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る回転電機のステータは、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明に係る回転電機のステータは、液体冷媒吐出口が設けられたロータ外周面と空隙を空けて対向配置される回転電機のステータであって、ロータ外周面へ向けて突出する複数のティースが周方向に互いに間隔をおいて配置され、周方向に隣接するティース間にスロットが形成されたステータコアと、スロットを通ってステータコアに巻装されたコイルと、を備え、周方向に隣接するティース先端部間に、コイルにおける液体冷媒吐出口と対向する部分を遮蔽するための遮蔽部が設けられていることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ロータ外周面の液体冷媒吐出口から吐出した液体冷媒がステータのスロット内に浸入するのを遮蔽部により抑制することができるので、ロータとステータ間の空隙を流動する液体冷媒の減少を防ぎ、冷却効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るステータを備える回転電機のロータ回転軸と直交する方向から見た概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るステータを備える回転電機のロータ回転軸に沿った方向から見た概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るステータの径方向内側から見た概略構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るステータの径方向内側から見た他の概略構成を示す図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面に相当するステータの他の概略構成を示す図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ断面に相当するステータの他の概略構成を示す図である。
【図７】図４のＡ−Ａ断面に相当するステータの他の概略構成を示す図である。
【図８】図４のＢ−Ｂ断面に相当するステータの他の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１１】
図１〜３は本発明の実施形態に係るステータ１０を備える回転電機の概略構成を示す図である。図１はロータ回転軸１６ａと直交する方向から見たステータ１０及びロータ２０の構成例を示し、図２はロータ回転軸１６ａに沿った方向から見たステータ１０及びロータ２０の構成例を示し、図３は径方向内側から見たステータ１０の構成例を示す。図２，３では、周方向に関してステータ１０及びロータ２０の構成の一部を図示しているが、図示を省略している残りの部分の構成は、図示している部分と同様の構成である。
【００１２】
回転電機は、回転が固定されたステータ１０と、ステータ１０に対し相対回転可能なロータ２０と、ロータ２０とともに回転するロータシャフト１６とを備え、ロータ回転軸１６ａと直交する径方向においてステータ１０とロータ２０が所定の微小空隙を空けて対向配置されている。ステータ１０は、ロータ２０の外周側に配置され、ロータ２０の外周面２０ａと空隙を空けて対向配置されている。
【００１３】
ロータシャフト１６は、その内部に空間１７が形成された筒形状であり、ロータシャフト１６の外周面にはロータ２０が取り付けられている。ロータシャフト１６の内部空間１７には、液体冷媒としての冷却油が供給される。ロータ２０は、ロータコア２１と、ロータコア２１に配設された複数の永久磁石２２とを含む。ロータコア２１には、複数の磁石挿入孔２３がロータ周方向に互いに間隔をおいて（等間隔で）形成されている。各永久磁石２２は、各磁石挿入孔２３に挿入されることでロータコア２１内に埋設される。図２の例では、磁石挿入孔２３が一対でＶ字状に形成され、各一対のＶ字状の永久磁石２２により磁極が構成される。ただし、磁石挿入孔２３（永久磁石２２）の形状はＶ字状以外であってもよい。
【００１４】
ロータコア２１には、ロータシャフト１６の内部空間１７に供給された冷却油をロータ２０とステータ１０間の空隙まで導くための冷却油通路５１が径方向に延びて設けられている。冷却油通路５１の径方向内側端部は、ロータシャフト１６の内部空間１７と連通する。冷却油通路５１の径方向外側端部は、ロータ２０の外周面２０ａに開口する冷却油吐出口５２として機能し、ロータ２０とステータ１０間の空隙に連通する。ロータ２０において、磁極の周方向中央位置（Ｖ字の谷位置）を通る磁石磁束の方向をｄ軸（磁束軸）とし、周方向に隣接する磁極間の位置（ｄ軸と電気角で９０°ずれた位置）をｑ軸（トルク軸）とすると、図２の例では、冷却油通路５１がｑ軸に設けられている。ただし、冷却油通路５１については、例えばｄ軸に設ける等、ｑ軸以外の位置に設けることも可能である。
【００１５】
ステータ１０は、ステータコア１１と、ステータコア１１に巻装されたコイル１２とを含んで構成される。ステータコア１１は、周方向に沿って延びる円環状のヨーク１３と、各々がヨーク１３よりロータ外周面２０ａへ向けて径方向内側に突出する複数のティース１４とを含む。複数のティース１４は周方向に互いに間隔をおいて（等間隔で）配置されている。周方向に隣接するティース１４間にスロット１５が形成され、複数のスロット１５が周方向に互いに間隔をおいて（等間隔で）配置されている。各ティース１４及び各スロット１５は回転軸方向に沿って延びており、各ティース１４の先端部（径方向内側端部）１４ａがロータ２０の外周面２０ａと空隙を空けて径方向に対向配置されている。コイル１２はスロット１５を通ってステータコア１１（各ティース１４）に巻装されている。ここでのコイル１２の巻装方式については、特に限定されるものではなく、例えば分布巻であってもよいし、集中巻であってもよい。
【００１６】
本実施形態では、周方向に隣接するティース１４の先端部１４ａ間に、コイル１２における冷却油吐出口５２と対向する部分を遮蔽するための遮蔽部３５が設けられている。遮蔽部３５は、例えば樹脂等の絶縁材料により構成することができ、周方向に隣接するティース１４の先端部１４ａ間に嵌合されて固定される。遮蔽部３５がロータ２０の外周面２０ａに設けられた冷却油吐出口５２と径方向に対向するように、遮蔽部３５の回転軸方向位置は冷却油吐出口５２の回転軸方向位置に一致する。遮蔽部３５の回転軸方向幅は、冷却油吐出口５２の回転軸方向幅と比較して同じにするか若干広くする。電磁鋼板を回転軸方向に複数積層してロータコア２１を構成する場合は、数枚程度の電磁鋼板で冷却油吐出口５２を形成することが好ましい。コイル１２におけるスロット１５を通る部分は、冷却油吐出口５２と径方向に対向する回転軸方向位置では、遮蔽部３５により遮蔽されているが、冷却油吐出口５２と径方向に対向しない回転軸方向位置（冷却油吐出口５２に対し回転軸方向にずれている位置）では、遮蔽部３５により遮蔽されずに、ロータ２０とステータ１０間の空隙に面する。
【００１７】
ロータ２０（永久磁石２２）の冷却を行うために、ロータシャフト１６の内部空間１７に供給された冷却油は、ロータ回転時の遠心力によって冷却油通路５１を径方向外側へ流れる。冷却油通路５１を通過した冷却油は、ロータ２０の外周面２０ａに設けられた冷却油吐出口５２から遠心力によって吐出し、ロータ２０とステータ１０間の空隙に流出してから排出される。このようにしてロータ２０の冷却を行う際に、冷却油吐出口５２から噴出した冷却油がコイル１２に直撃すると、冷却油の噴射圧や冷却油に混入した異物によりコイル１２が損傷を受ける可能性がある。また、冷却油吐出口５２から噴出した冷却油がスロット１５内に浸入すると、ロータ２０とステータ１０間の空隙での冷却油が減少して冷却性能が低下する原因となり、さらに、ロータ２０とステータ１０間の空隙からの冷却油の排出性（流れ）が悪化して引き摺り損失が増加する原因となる。
【００１８】
これに対して本実施形態では、コイル１２における冷却油吐出口５２と対向する部分が遮蔽部３５により保護されている。そのため、冷却油吐出口５２から噴出した冷却油がコイル１２に直撃するのを遮蔽部３５により防ぐことができる。したがって、冷却油の直撃によるコイル１２の損傷を防ぐことができ、コイル１２の絶縁信頼性及び耐久信頼性を向上させることができる。さらに、冷却油吐出口５２から噴出した冷却油がスロット１５内に浸入するのを遮蔽部３５により抑制することができ、ロータ２０とステータ１０間の空隙での冷却油の減少及び排出性低下を抑制することができる。したがって、ロータ２０の冷却効率を向上させることができるとともに、引き摺り損失を低減することができる。また、コイル１２における冷却油吐出口５２と対向しない部分は、ロータ２０とステータ１０間の空隙に面しているため、ロータ２０とステータ１０間の空隙を流れる冷却油によりコイル１２の冷却を行うことができる。
【００１９】
次に、遮蔽部の他の構成例について説明する。図４〜６に示す構成例では、周方向に隣接するティース１４の先端部１４ａ同士が遮蔽部３５を介して連結されており、ステータコア１１のティース１４と遮蔽部３５を一体化している。ここで、図４は径方向内側から見たステータ１０の他の構成例を示し、図５は図４のＡ−Ａ断面に相当する図を示し、図６は図４のＢ−Ｂ断面に相当する図を示す。ステータコア１１の遮蔽部３５は、冷却油吐出口５２と径方向に対向するように、回転軸方向位置が冷却油吐出口５２の回転軸方向位置に一致する。コイル１２におけるスロット１５を通る部分は、冷却油吐出口５２と径方向に対向する回転軸方向位置では、ステータコア１１の遮蔽部３５により遮蔽されているが、冷却油吐出口５２と径方向に対向しない回転軸方向位置では、ステータコア１１の遮蔽部３５により遮蔽されずに、ロータ２０とステータ１０間の空隙に面する。コイル１２は回転軸方向から挿入するか、ステータコア１１を分割コアとする。
【００２０】
また、図７，８に示す構成例では、各スロット２５内には絶縁紙３０が挿入されており、コイル１２はスロット１５を通ってステータコア１１（各ティース１４）に絶縁紙３０を介して巻装されている。ここで、図７は図４のＡ−Ａ断面に相当する図を示し、図８は図４のＢ−Ｂ断面に相当する図を示す。絶縁紙３０は、コイル１２より径方向内側（ロータ外周面２０ａ側）へ張り出し、コイル１２における冷却油吐出口５２と対向する部分を遮蔽するための遮蔽部３５を有する。絶縁紙３０の遮蔽部３５は、周方向に隣接するティース１４の先端部１４ａ間に配置され、冷却油吐出口５２と径方向に対向するように、回転軸方向位置が冷却油吐出口５２の回転軸方向位置に一致する。コイル１２におけるスロット１５を通る部分は、冷却油吐出口５２と径方向に対向する回転軸方向位置では、絶縁紙３０の遮蔽部３５により遮蔽されているが、冷却油吐出口５２と径方向に対向しない回転軸方向位置では、絶縁紙３０の遮蔽部３５により遮蔽されずに、ロータ２０とステータ１０間の空隙に面する。
【００２１】
図４〜６に示す構成例、及び図７，８に示す構成例でも、冷却油吐出口５２から噴出した冷却油がコイル１２に直撃したりスロット１５内に浸入するのを遮蔽部３５により抑制することができる。
【００２２】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  ステータ、１１  ステータコア、１２  コイル、１３  ヨーク、１４  ティース、１５  スロット、１６  ロータシャフト、２０  ロータ、２１  ロータコア、２２  永久磁石、２３  磁石挿入孔、３０  絶縁紙、３５  遮蔽部、５１  冷却油通路、５２  冷却油吐出口。
【図１】
2016010166.tif 000003
【図２】
2016010166.tif 000004
【図３】
2016010166.tif 000005
【図４】
2016010166.tif 000006
【図５】
2016010166.tif 000007
【図６】
2016010166.tif 000008
【図７】
2016010166.tif 000009
【図８】
2016010166.tif 000010