JP5788055B1 - 車両用回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータ内周部より吐出された冷却油を捕捉し、コイルエンド間へと導き、コイル相間の冷却性を高めることができる車両用回転電機を得る。【解決手段】車両用回転電機は、ロータの外周面に対向して配置され、複数に分割されたコアを有するステータと、コアにコイルが巻回され、コアの軸方向端面に突出して形成されたコイルエンドと、コアの径方向外周側に配置された配電部品と、配電部品を保護するカバーと、を有し、カバーの内周部は、径方向においてコイルエンドの最外周部よりも内側に配置され、かつコイルエンド側に向かって傾斜している傾斜部を有するものである。【選択図】図４

Description

この発明は、車両用回転電機に関し、特に、ステータのコイルを冷却する構造を有する車両用回転電機に関するものである。

従来の車両用回転電機において、ステータのコイル通電時の温度上昇を抑制するため、冷却油をコイル部分に直接吐出する方法が提案されている。その中でも、中空シャフト等を利用して、ロータの内部から冷却油を飛散させて、ステータの軸方向の両側に構成されているコイルエンド部分を狙って冷却をおこなっている形態が数多く報告されている。

特開２０１０−５７２６１号公報

しかしながら、ステータの巻線仕様として、集中巻が採用されている多極扁平型モータの場合には、ロータの内部から冷却油がかかることで、コイルエンド部の温度上昇は抑制できるが、コイルの相間の軸方向中間部位の温度は、冷却油が直接かからず、コイルエンド部と比較すると冷却効果が低く、コイル温度が高くなる傾向がある。その結果、局所的にコイルの熱劣化が進行してしまう懸念がある。
その課題を解決するために、上記特許文献１においては、コイルエンド上部に噴射孔を設けて、コイルエンドの相間を直接冷却する方法が提案されている。この方法を用いることで、冷却の難しいコイルの相間を冷却することができる。しかし、この方法を実施する場合には、ステータ上部に多数の孔を設けた部品を構成する必要があり、部品点数の増加及び流路の設置による加工工程数の増加を招いてしまうという問題がある。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、ロータ内周部より吐出された冷却油を捕捉して、コイルエンド間の谷部へと導き、温度の高くなる傾向のあるコイルの相間の冷却性を高めることができる車両用回転電機を得るものである。
また、スロット内のコイルを均等に冷却することができ、ステータの耐熱寿命を延ばすことが可能な車両用回転電機を得るものである。

この発明に係わる車両用回転電機は、ロータと、前記ロータの外周面に対向して配置され、複数に分割されたコアを有するステータと、前記複数のコアにそれぞれコイルが巻回され、前記複数のコアの軸方向端面に突出して形成された複数のコイルエンドと、前記複数のコアの径方向外周側に配置された配電部品と、前記配電部品を保護するカバーと、を有し、前記カバーの内周部には、径方向において前記コイルエンドの最外周部よりも内側に配置され、かつ前記ロータの内周部より供給される冷却油を複数の前記コイルエンド間に導くガイドを有するものである。

この発明の車両用回転電機によれば、ステータの配電部品を保護するカバーの内周部に、ロータの内周部より供給される冷却油を複数のコイルエンド間に導くガイドを設けることにより、ロータ内周部より吐出された冷却油を捕捉して、コイルエンド間の谷部へと導き、温度の高くなる傾向のあるコイルの相間の冷却性を高めることができる。

この発明の実施の形態１における車両用回転電機の構造を示す断面図である。 この発明の実施の形態１における車両用回転電機のステータの構造を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１における車両用回転電機のステータの構造を示す上面図である。 図３における上面図のＡ−Ａ線断面図である。 この発明の実施の形態１における車両用回転電機のステータのスロット部分の詳細を示す上面図である。 この発明の実施の形態１における車両用回転電機のステータのスロット部分の詳細を示す拡大図である。 この発明の実施の形態１における車両用回転電機に挿入する絶縁紙のスロットに入る前の状態を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１における車両用回転電機に挿入する絶縁紙のスロットに挿入後の状態を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１における車両用回転電機のステータの配電部品のカバーの詳細を示す斜視図である。

実施の形態１．
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１における車両用回転電機の構造を示す断面図である。図１に示すように、車両用回転電機４０は、ステータ１とロータ３とを備えている。ロータ３の外周側には、積層鋼板によって構成されているロータコア３１が配置され、その内部に永久磁石３２が配置されている。また、ロータコア３１は、内周部をロータボス部３３の外周に圧入されて固定されている。また、ステータ１は、リング状のフレーム４の内周に積層鋼板によって構成されているステータコア１０を圧入して構成されている。ステータコア１０の内周とロータコア３１の外周の間には、所定の隙間が設けられている。
さらに、ロータ３は、ロータボス部３３の内周に配置された軸受５によって、ハウジング２に対して回転可能に保持されている。車両用回転電機４０は、外部からのハーネスによって、ステータ１への給電を行い、回転磁界を発生させることによって、ロータ３を回転駆動し、発生したトルクを伝達する構造となっている。

図２は、この発明の実施の形態１における車両用回転電機のステータの構造を示す斜視図である。実施の形態１のステータ１は、図２に示すように、複数の分割コア１１にコイル１２が集中的に巻回されたものが、円周状に整列されてステータ１の巻線部を構成する。分割コア１１が整列された状態において、複数の分割コア１１の間に囲まれた範囲には、スロット１１ａが形成される。スロット１１ａは、隣り合う分割コア１１に挟まれた間の領域である。また、ステータ１は、分割コア１１の端面に突出して形成され湾曲された形状を持つコイルエンド１３を有している。分割コア１１の半径方向外周側に配置された配電部品１４に、コイル１２の端末線が接合されることによって、配電部品１４内部に構成されたバスバー１４ａとコイル１２との電気的接続が行われる。さらに、１つのバスバー１４ａから突出した給電端子部に外部より通電することによって、車両用回転電機４０を駆動することが可能になる。配電部品１４には、内部のバスバー１４ａの保護用として、カバー１５が設置されている。

図３は、この発明の実施の形態１における車両用回転電機のステータの構造を示す上面図である。図３に示すように、配電部品１４に設置されるカバー１５の内周部は、半径方向においてコイルエンド１３の最外周よりも内側になるような構造となっている。
図４は、この発明の実施の形態１における車両用回転電機のステータを示す断面図であり、より詳細には、図３における上面図のＡ−Ａ線の断面図である。コイル１２が巻線された分割コア１１が、円環状に整列された後に配電部品１４が固定され、端末溶接されることによって、ステータ１が完成する。配電部品１４の内部には、配電用のバスバー１４ａが配置されており、各々のバスバー１４ａには給電用の端子が構成されている。

配電部品１４には、各々のバスバー１４ａを保護するためのカバー１５が設置されており、バスバー１４ａと所定の距離を置いて設置されている。このカバー１５の内周部の先端部には、コイルエンド１３側に向かって傾斜しているガイド部１９が形成されている。傾斜部を有するガイド部１９は、隣り合う分割コア１１間に対応する位置のカバー１５に設けられている。車両用回転電機４０内部のロータ３によって飛散された冷却油は、このガイド部１９によって捕捉され、コイルエンド１３に吐出される。特に、このガイド部１９によって捕捉された冷却油は、分割コア１１間の各相のコイル１２の間に集中して吐出される。これにより、コイル全体の冷却性を向上させることができる。

図５は、この発明の実施の形態１における車両用回転電機のステータのスロット部分の詳細を示す上面図である。図５に示すとおり、隣り合う分割コア１１の間のスロット１１ａは、開口部１７を有している。絶縁紙１６は、各々の分割コア１１のコイル１２の外形部を覆うように配置されている。絶縁紙１６は、分割コア１１の勘合面近傍では、湾曲した状態で組合わさっている。
図６は、この発明の実施の形態１における車両用回転電機のステータのスロット部分の詳細を示す拡大図である。図６に示すように、絶縁紙１６は、分割コア１１間に囲まれたスロット１１ａの外周方向に向かって、Ｒ部分を有して湾曲している。図６において、分割コア１１間に囲まれた領域には、２枚の絶縁紙１６が挿入されている。

また、開口部１７に絶縁紙１６を挿入することにより、スロット１１ａ内において、隣り合う２つのコイル１２の外形部と絶縁紙１６とによって囲まれる２つの開口部１７ａが形成される。また、スロット１１ａの最外周部と絶縁紙１６とによって、１つの開口部１７ｂが形成される。
以上により、配電部品１４を保護するカバー１５の内周部の先端部に設けられたガイド部１９によって、捕捉された冷却油をこれらの開口部１７ａ、１７ｂにそれぞれに分散して導いている。この構造により、コイルの冷却効果の均一化を図ることができ、コイル内の局所的な温度分布の発生を防ぐことができる。結果として、ステータ１の耐熱寿命を延ばすことが可能になる。また、絶縁紙１６に油が浸透することによって、絶縁紙１６自体の絶縁耐力も向上させることができる。

図７は、この発明の実施の形態１における車両用回転電機に挿入する絶縁紙のスロットに入る前の状態を示す斜視図である。また、図８は、この発明の実施の形態１における車両用回転電機に挿入する絶縁紙のスロットに挿入後の状態を示す斜視図である。図６で示したスロット部分の拡大図においては、図８で示した状態の絶縁紙１６が２枚挿入されている。絶縁紙１６は、例えばポリフェニレンサルファイド樹脂(polyphenylene sulfide)などの薄い膜で構成されている。
また、図６に示すように、分割コア１１によって構成されたスロット１１ａの最外周部と絶縁紙１６とによって囲われた開口部１７ｂにおいて、絶縁紙１６は、外周方向に向かって屈曲している。この構造により、開口部１７ｂは、スロット１１ａの外周方向に向かって拡大される傾向を有する。このため、吐出された冷却油は、鉄損により発熱した分割コア１１の軸方向の内部にまで浸透するので、分割コア１１の発熱を抑えることが可能になる。

図９は、この発明の実施の形態１における車両用回転電機のステータの配電部品のカバーの詳細を示す斜視図である。図９に示すように、配電部品１４に設置されたカバー１５は、その内周部において、ガイド部１９と凹部１８を有している。ガイド部１９は、分割コア１１と分割コア１１の間に対応する位置のカバー１５に形成されている。また、凹部１８は、コイルエンド１３の頂部付近に対応する位置のカバー１５に形成されている。つまり、カバー１５は、コイルエンド１３の頂部付近においては凹部１８を有しており、ガイド部１９を構成しない形状となっている。
このため、ロータ３によって飛散された冷却油は、コイルエンド１３の頂部においては、コイル１２よりも外周の部分に向かって吐出されて、発熱の大きい配電部品１４の内部のバスバー１４ａを冷却することができる。また、冷却油が配電部品１４に当たって反射することから、外周側からコイルエンド１３を冷却することもでき、より高い冷却効果を得ることが可能になる。

以上のように、実施の形態１における車両用回転電機によれば、ステータ１の配電部品１４を保護するカバー１５の内周部の先端部に、コイルエンド１３側に向かって傾斜している傾斜部であるガイド部１９を設けたので、ロータ３内部より吐出された冷却油を捕捉しコイル１２の相間部に導くことによって、温度の高くなる傾向のあるコイルの相間の冷却性を高めることができる。
また、スロット１１ａ内の絶縁紙１６によって、開口部１７の範囲を仕切ることで、回転方向による冷却むらを防止してより均等な冷却が可能となる。
さらにまた、スロット１１ａ内に開口部１７を設けるので、絶縁紙１６の周方向の両側に絶縁性を有した冷却油を溜めることができ、コイルの冷却性を向上させるとともに、コイル被膜、及び絶縁紙の絶縁耐力を向上させることができる。

また、実施の形態１における車両用回転電機によれば、開口部１７ｂは、スロット１１ａ内の外周方向に向かって、その面積が拡大されているので、遠心力により冷却油は外周方向に勢いを持つため、より多くの冷却油をスロット１１ａ内の開口部１７ｂに導くことが可能となる。これにより、吐出された冷却油は、鉄損により発熱した分割コア１１の軸方向の内部にまで浸透するので、分割コア１１の発熱を抑えることが可能になり、大きな冷却効果が得られる。
さらにまた、ステータ１のコイルエンド１３の頂部付近に対応したカバー１５の内周部には、凹部を設けたので、内周から吐出された冷却油は、コイルエンド１３より外周側へ飛ばされ、バスバー及び巻線内部に飛散して、冷却の難しいコイル内層部を冷却することが可能になる。
なお、この発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ ステータ、２ ハウジング、３ ロータ、４ フレーム、５ 軸受、１０ ステータコア、１１ 分割コア、１１ａ スロット、１２ コイル、１３ コイルエンド、１４ 配電部品、１４ａ バスバー、１５ カバー、１６ 絶縁紙、１７ 開口部、１７ａ コイル外形と絶縁紙の開口部、１７ｂ スロット外周と絶縁紙の開口部、１８ 凹部、１９ ガイド部、３１ ロータコア、３２ 永久磁石、３３ ロータボス部、４０ 車両用回転電機。

Claims (6)

1. ロータと、
   前記ロータの外周面に対向して配置され、複数に分割されたコアを有するステータと、
   前記複数のコアにそれぞれコイルが巻回され、前記複数のコアの軸方向端面に突出して形成された複数のコイルエンドと、
   前記複数のコアの径方向外周側に配置された配電部品と、
   前記配電部品を保護するカバーと、を有し、
   前記カバーの内周部には、径方向において前記コイルエンドの最外周部よりも内側に配置され、かつ前記ロータの内周部より供給される冷却油を複数の前記コイルエンド間に導くガイドを有することを特徴とする車両用回転電機。
2. 前記ガイドは、隣り合う前記複数のコア間に対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用回転電機。
3. 前記コイルエンドの頂部付近に対応した前記カバーの前記内周部には、凹部が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用回転電機。
4. 隣り合う前記コアの間に囲まれた範囲に設けられたスロットと、
   前記コイルの側面を覆うように前記スロットの内側に挿入され、前記スロットの外周方向に向かって湾曲している絶縁紙と、を有し、
   隣り合う前記コアの間には、前記スロットの最外周部と前記コイルの外形部と前記絶縁紙とにより仕切られた開口部を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用回転電機。
5. 前記開口部は、前記コイルの外形部と前記絶縁紙によって囲まれた第１の開口部と、
   前記スロットの最外周部と前記絶縁紙によって囲まれた第２の開口部とを有することを特徴とする請求項４に記載の車両用回転電機。
6. 前記第２の開口部は、前記スロットの内側の外周方向に向かって拡大されていることを特徴とする請求項５に記載の車両用回転電機。