(57)【要約】【課題】コイルの発熱を速やかに逃すためのコアおよびステータを提供する。【解決手段】ティース部１２の軸方向ｚの両端面（コイルエンド側の両端面）には、ロータ側の側面である内側面１２ａに開口する溝１４ａ，１４ｂが形成されている。溝１４ａ，１４ｂは、ヨーク部１１に延びて、さらに、ヨーク部１１の外周面１１ａまで貫通している。ロータが回転すると、ロータの表面に沿って流れる冷媒がティース部１２の溝１４ａ，１４ｂにも流れ込むので、溝１４ａ，１４ｂの壁面や、溝１４ａ，１４ｂの天井面に相当するコイルの内面からも、冷媒に熱が放出され、放熱機能が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機のロータの周囲に配置されるステータのコアであって、
ヨーク部と、該ヨーク部から前記ロータ側に突出するティース部とを備え、
前記ティース部の端面には、前記ロータ側の側面に開口する溝が形成されている、コア。
【請求項２】
請求項１記載のコアにおいて、
前記溝は、前記ヨーク部の外周面まで貫通している、コア。
【請求項３】
請求項１または２記載のコアにおいて、
前記溝は、前記ティース部のコイルエンド側の端面に形成されている、コア。
【請求項４】
請求項３記載のコアにおいて、
前記溝は、前記ティース部のコイルエンド側の両端面に、それぞれ形成されている、コア。
【請求項５】
請求項1〜４のうちいずれか1つに記載のコアと、
前記コアの前記ティース部に巻回されたコイルと、
を備えているステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアおよびステータに係り、特に放熱性の向上対策に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車，ハイブリッド車，ロボットなどの新技術の進展に伴い、それらの駆動用の回転電機（モータや発電機）のステータに要求される性能が高度化してきている。たとえば、電気自動車やハイブリッド車においては、大電流を流すことやコンパクト化が求められている。
【０００３】
ステータは、コアとコアに巻回されたコイルとを備えており、大電流化を図るには、コイルに流す電流を増やすことが求められるが、コイルに流す電流を増やす場合、コイル径を太くすると、コイル線材の剛性増大によるコイル巻きの困難さ、および渦損が増大するために、複数の細いコイルをコアに巻き付ける構造がしばしば採用されている。
【０００４】
たとえば、特許文献１に開示されるように、分割コアのスロット領域に敷設されたインシュレータにスロット領域を２つの部分スロット領域に分割する隔壁を設けて、各部分スロット領域に個別にコイルを巻き付けることにより、高密度のコイル構造を実現しようとするものがある。
【特許文献１】特開平１１−２７８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献1のような構造のステータにおいては、発熱したコイルの発熱の主な放熱経路は、コイル→コイルのモールド樹脂→コアを経て、コアのロータ側側面から回転電機内を流通する冷媒に放熱される経路となる。しかしながら、ステータにおけるコイル構造のコンパクト化を図りつつ、大電流化を進めると、コイルに急激かつ大量の発熱が生じた場合、速やかにコアのロータ側側面まで熱を伝達させるのが困難となり、モールド樹脂を劣化させるなど、信頼性の低下を招くおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、コイルの発熱を速やかに逃すためのコアおよびこのコアを備えたステータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のコアは、回転電機のロータの周囲に配置されるステータのコアであって、ティース部の端面に、前記ロータ側の側面に開口する溝を形成したものである。
【０００８】
これにより、このコアを取り付けた回転電機において、回転電機のロータが回転すると、回転電機内の冷媒がロータの外側面に沿って流通し、さらにコアのティース部の溝に流れ込むことになる。したがって、大電流化や高密度化によって、コイルが急激に大量に発熱しても、コアのロータ側側面だけでなく、コイルに近接している部位からも、いわば短縮された放熱路を介しても、冷媒に放熱されるので、速やかな放熱が可能となる。よって、信頼性の低下を防止することができる。
本発明のコアは、環状のコアを複数個に分割した分割コアであってもよいし、環状のコアを単体で構成したものであってもよい。
【０００９】
上記溝がヨーク部の外周面まで貫通していることにより、冷媒の流れがよりスムーズになり、放熱性がさらに向上する。
【００１０】
また、上記溝は、ティース部のコイルエンド側の端面に形成されていることが好ましく、ティース部のコイルエンド側の両端面に、それぞれ形成されていることがより好ましい。
【００１１】
本発明のステータは、上記コアのティース部にコイルを巻回したものであって、これにより、大電流化や高密度化によって急激かつ大量の発熱が生じても、速やかに放熱することが可能なステータが得られる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のコアまたはステータによると、大電流化や高密度化による急激かつ大量の発熱が生じても、速やかに放熱することで、信頼性の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、発明の実施の形態における分割コア１０の形状を示す斜視図である。図２は、発明の実施の形態に係る分割ステータ３０の正面図である。図３は、発明の実施の形態に係るステータ４０の全体構造を概略的に示す斜視図である。図４は、発明の実施の形態に係るモータ５０の主要部を示す斜視図である。
【００１４】
図４に示すように、モータ５０は、ロータ４１と、ロータ４１の周囲を囲むステータ４０とを備えている。ロータ４１は、概略的には、図４に示す軸方向ｚに平行な中心軸を有し、周方向θに回転する円柱体である。また、ステータ４０は、分割ステータ３０を周方向θに組み立てて構成され、ロータ４１とは半径方向ｒにおいてほぼ一定の間隙を隔てる円筒体である。したがって、ステータ４０の中心軸は、ロータ４１の中心軸とほぼ一致している。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態に係る分割コア１０は、周方向θに伸びるヨーク部１１と、ヨーク部１１からロータ４１に向かう半径方向ｒに突出したティース部１２とを有している。                                                                       本実施の形態では、分割コア１０は、絶縁被膜を有する磁性粉末を圧縮成形して形成される，いわゆる圧粉コア構造を採用しているが、多数の磁性鋼板を積層する積層鋼板構造を採用してもよい。
【００１６】
ここで、本実施の形態の特徴として、ティース部１２の軸方向ｚの両端面（コイルエンド側の両端面）には、ロータ側の側面である内側面１２ａに開口する溝１４ａ，１４ｂが形成されている。溝１４ａ，１４ｂは、ヨーク部１１に延びて、さらに、ヨーク部１１の外周面１１ａまで貫通している。
【００１７】
本実施の形態においては、ティース部１２およびヨーク部１１の軸方向ｚの寸法は、４５ｍｍ〜６５ｍｍ程度であり、ヨーク部１１の周方向θの寸法は、３０ｍｍ〜４０ｍｍ程度であり、ティース部１２の先端における周方向θの寸法は、１５ｍｍ〜２５ｍｍ程度であり、ティース部１２の基端における周方向θの寸法は、２０ｍｍ〜３０ｍｍ程度であり、ヨーク部１１の半径方向ｒの寸法は、５ｍｍ〜１５ｍｍ程度であり、ティース部１２の半径方向ｒの寸法は、１５ｍｍ〜２５ｍｍ程度である。
【００１８】
そして、溝１４ａ，１４ｂの幅（周方向θの寸法）は、５ｍｍ〜１０ｍｍ程度であり、深さ（軸方向ｚの寸法）は、１５ｍｍ〜２５ｍｍ程度である。
【００１９】
図２に示すように、分割ステータ３０は、分割コア１０のティース部１２の周囲を囲むコイル２０を有している。そして、ティース部１２に設けられた溝１４ａ，１４ｂは、コイル２０によって覆われている。
【００２０】
また、本実施の形態では、コイル２０は、樹脂によりモールドされており、いわゆるカセットコイルとして構成されている。モールド樹脂の材料としては、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンスルフィド），ＬＣＰ樹脂（液晶ポリマー），エポキシ樹脂などが用いられる。
ただし、カセットコイル構造ではなく、コイル２０をティース部１２の外周に巻回していくことにより、形成された構造であってもよい。
【００２１】
本実施の形態では、コイル２０は、ほぼ円形の断面を有しているが、たとえば平角線であってもよいし、複数のコイル線を集合させた構造を有していてもよい。また、平角線の場合、ティース部１２の外周面に沿って巻回されていてもよいし、いわゆるエッジワイズ形状であってもよい。
【００２２】
図４の拡大断面図に示すように、コイル２０に電流が流れ、ロータ４１が回転すると、ロータ４１の表面に沿って冷媒が流れる。したがって、コイル２０で発生した熱は、ティース部１２のロータ側の側面である内側面１２ａやコイル２０の外表面から冷媒に放出される。
【００２３】
さらに、本実施の形態では、冷媒がティース部１２の溝１４ａ，１４ｂにも流れ込むので、溝１４ａ，１４ｂの壁面や、溝１４ａ，１４ｂの天井面に相当するコイル２０の内面からも、冷媒に熱が放出される。したがって、モータ５０を搭載した車の加速時などにおいて、コイル２０の急激な電流の増大により、コイル２０の発熱が急激に増大したときにも、ティース部１２の内側面１２ａやコイル２０の外表面だけでなく、溝１４ａ，１４ｂの壁面やコイル２０の内面など、いわば短縮された放熱経路を通じて速やかに放熱することが可能となる。よって、コイル線の被覆絶縁膜の劣化などを防止することができ、信頼性の低下を防止することができる。
【００２４】
また、溝１４ａ，１４ｂからヨーク部１１のコイルエンド側端面やコイル２０の背面に冷媒が流通するので、放熱機能がより高められる。溝１４ａ，１４ｂがヨーク部１１の外周面１１ａまで貫通していることにより、さらに放熱機能が高められる。
【００２５】
ただし、溝１４ａ，１４ｂは必ずしもヨーク部１１の外周面１１ａまで貫通している必要はない。図１，図２に示す構造の場合、溝１４ａ，１４ｂが貫通していなくても、溝１４ａ，１４ｂの途中からヨーク部１１のコイルエンド側端面やコイル２０の背面に冷媒が流通するからである。
【００２６】
（変形例１）
図５は、実施の形態の変形例１に係る分割コア１０の形状を示す斜視図である。本変形例においては、溝１４ａ，１４ｂから分岐してティース部１２のコイルサイド面１２ｂまで貫通する溝１４ｃ，１４ｄが形成されている。溝１４ａ，１４ｂの後方がふさがっていて、ヨーク部１１の外周面１１ａまで貫通していなくてもよい。
本変形例では、溝１４ｃ，１４ｄにも冷媒が流通することで、さらに放熱機能が向上することになる。
【００２７】
（変形例２）
図６は、実施の形態の変形例２に係る分割コア１０の形状を示す斜視図である。本変形例では、ヨーク部１１がティース部１２よりも軸方向ｚに突出した構造となっている。そして、ヨーク部１１の軸方向ｚの上端面１１ｂ，下端面１１ｃに、ヨーク部１１の周方向θの側面１１ｄまで貫通する溝１４ｅ，１４ｆが形成されている。なお、溝１４ａ，１４ｂの後方がふさがっていて、ヨーク部１１の外周面１１ａまで貫通していなくてもよい。
【００２８】
本変形例では、溝１４ｅ，１４ｆにも冷媒が流れ込み、分割ステータ３０を組み立てた環状のステータ４０において（図３，図４参照）、冷媒がステータ４０全体に周方向θに循環することで、さらに放熱機能が向上することになる。
【００２９】
（その他の実施形態）
溝１４ａ〜１４ｆの断面形状は、実施の形態やその変形例のように、矩形である必要はなく、半円形など各種形状であってもよい。
【００３０】
溝１４ａ〜１４ｆは、実施の形態やその変形例のように、１つの面に単一である必要はなく、細溝を多数個形成するなど、同じ面に複数個形成されていてもよい。
【００３１】
また、図１，図５および図６に示す構造において、ヨーク部１１の外周面１１ａにおいて、２つの溝１４ａ，１４ｂを接続する溝が形成されていてもよい。その場合には、冷媒が分割コア１１の回りを循環可能になり、放熱機能がさらに向上する。
【００３２】
上記実施の形態およびその変形例では、分割コア１０や分割ステータ３０を環状に組み立てた構造を採用したが、単体のコアやステータ構造を採用してもよい。
【００３３】
上記実施の形態では、ステータ４０をモータの一部として使用した例について説明したが、本発明のステータ４０は、モータだけでなく、発電機などの回転電機一般に用いることができる。
【００３４】
上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明のコアおよびステータは、産業用モータ、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車，ロボットなどに配置されるモータや発電機に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施の形態に係る分割コアの形状を示す斜視図である。
【図２】発明の実施の形態に係る分割ステータの正面図である。
【図３】発明の実施の形態に係るステータの構造を概略的に示す斜視図である。
【図４】発明の実施の形態に係るモータの主要部を示す斜視図である。
【図５】実施の形態の変形例１に係る分割コアの形状を示す斜視図である。
【図６】実施の形態の変形例２に係る分割コアの形状を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０    分割コア
１１    ヨーク部
１１ａ  外周面
１１ｂ  上端面
１１ｃ  下端面
１１ｄ  側面
１２    ティース部
１２ａ  内側面
１２ｂ  コイルサイド面
１４ａ〜１４ｆ  溝
２０    コイル
３０    分割ステータ
４０    ステータ
４１    ロータ
５０    モータ
【図１】
2009225515.tif 000003
【図２】
2009225515.tif 000004
【図３】
2009225515.tif 000005
【図４】
2009225515.tif 000006
【図５】
2009225515.tif 000007
【図６】
2009225515.tif 000008