特開 2024-176066 ステータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024176066

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】ステータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/24 20060101AFI20241212BHJP

   H02K 3/34 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

H02K3/24 P

H02K3/34 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023094284

(22)【出願日】2023-06-07

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】水野 峻史

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 智則

【テーマコード（参考）】

5H603

5H604

【Ｆターム（参考）】

5H603AA12

5H603AA14

5H603BB01

5H603BB07

5H603BB09

5H603BB12

5H603CA01

5H603CA05

5H603CB02

5H603CC11

5H604BB01

5H604BB08

5H604BB14

5H604CC01

5H604CC05

5H604CC16

5H604DB26

5H604PB02

(57)【要約】

【課題】コイルの冷却効果を増大できるステータを提供する。
【解決手段】モータは、円筒状のヨーク３１及びヨーク３１の内周面から延びるとともにヨーク３１の周方向において間隔を空けて配置された複数のティース３２を有するステータコア３０と、ティース３２に巻回されたコイル４０と、ヨーク３１の周方向に隣り合うコイル４０の間に配置されるとともに、ヨーク３１の周方向において間隔を空けて並ぶ２つの絶縁部５２とを備えている。各絶縁部５２には、貫通孔５２ａが設けられている。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒状のヨーク及び前記ヨークの内周面又は外周面から延びるとともに前記ヨークの周方向において間隔を空けて配置された複数のティースを有するステータコアと、
前記ティースに巻回されたコイルと、
前記ヨークの周方向に隣り合う前記コイルの間に配置されるとともに、前記ヨークの周方向において間隔を空けて並ぶ複数の絶縁部と、
を備えるステータであって、
複数の前記絶縁部にはそれぞれ、貫通孔が設けられていることを特徴とするステータ。

【請求項2】

前記貫通孔は、前記ヨークの軸方向に配列されている請求項１に記載のステータ。

【請求項3】

前記ヨークの周方向に隣り合う前記絶縁部において、一方の前記絶縁部に設けられた前記貫通孔と、他方の前記絶縁部に設けられた前記貫通孔とは、前記ヨークの軸方向において互い違いに配置されている請求項２に記載のステータ。

【請求項4】

前記ヨークの周方向に隣り合う前記絶縁部の間隔は、前記ヨークの軸方向において変化している請求項１～３の何れか一項に記載のステータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステータに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載のモータは、ステータコアと、コイルと、コイル間絶縁体とを有するステータを備えている。ステータコアは、円筒状のヨークと、複数のティースとを有している。複数のティースは、ヨークの内周面から延びるとともにヨークの周方向において間隔を空けて配置されている。コイルは、ティースに巻回されている。コイル間絶縁体は、ヨークの周方向において隣り合うコイルの間に配置されている。コイル間絶縁体は、ヨークの周方向において間隔を空けて並ぶ一対のコイル間挿入部を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１７９７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

コイルを冷却するため、ステータを収容するハウジング内に冷媒ガスを流すことがある。冷媒ガスは、ヨークの周方向に隣り合うコイルの間を通過する際、コイルと熱交換する。これにより、コイルは冷却される。このとき、一対のコイル間挿入部の間を通る冷媒ガスはコイルに接触しない。このため、一対のコイル間挿入部の間を通る冷媒ガスによるコイルの冷却効果は小さい。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記問題点を解決するためのステータは、円筒状のヨーク及び前記ヨークの内周面又は外周面から延びるとともに前記ヨークの周方向において間隔を空けて配置された複数のティースを有するステータコアと、前記ティースに巻回されたコイルと、前記ヨークの周方向に隣り合う前記コイルの間に配置されるとともに、前記ヨークの周方向において間隔を空けて並ぶ複数の絶縁部と、を備えるステータであって、複数の前記絶縁部にはそれぞれ、貫通孔が設けられていることを要旨とする。

【0006】

上記構成によれば、ヨークの周方向に隣り合う絶縁部の間を通る冷媒ガスは、貫通孔を通ることによりコイルと絶縁部との間に流入することで、コイルと熱交換する。このため、絶縁部の間を通る冷媒ガスによるコイルの冷却効果が増大する。また、ヨークの周方向に隣り合うコイルの間において冷媒ガスが乱流化しやすくなる。このため、冷媒ガスとコイルとの熱交換量が増大する。したがって、コイルの冷却効果が増大する。

【0007】

上記ステータにおいて、前記貫通孔は、前記ヨークの軸方向に配列されていてもよい。
上記構成によれば、冷媒ガスは、絶縁部の間及び絶縁部とコイルとの間を行き来しながら、ヨークの周方向に隣り合うコイルの間を通過する。したがって、コイルの冷却効果がより増大する。

【0008】

上記ステータにおいて、前記ヨークの周方向に隣り合う前記絶縁部において、一方の前記絶縁部に設けられた前記貫通孔と、他方の前記絶縁部に設けられた前記貫通孔とは、前記ヨークの軸方向において互い違いに配置されていてもよい。

【0009】

上記構成によれば、一方の絶縁部に設けられた貫通孔と他方の絶縁部に設けられた貫通孔とがヨークの軸方向において同じ位置に配置されている場合と比較して、冷媒ガスは、ヨークの軸方向と交差する方向に流れやすくなる。したがって、コイルの冷却効果がさらに増大する。

【0010】

上記ステータにおいて、前記ヨークの周方向に隣り合う前記絶縁部の間隔は、前記ヨークの軸方向において変化していてもよい。
上記構成によれば、ヨークの周方向に隣り合う絶縁部の間隔がヨークの軸方向において一定である場合と比較して、絶縁部の間から絶縁部とコイルとの間に、又は絶縁部とコイルとの間から絶縁部の間に冷媒ガスが流れやすくなる。したがって、コイルの冷却効果がより増大する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、コイルの冷却効果を増大できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、実施形態のモータを示す断面図である。

【図2】図２は、実施形態のステータを示す正面図である。

【図3】図３は、実施形態の２つの絶縁部を構成する絶縁板を示す展開図である。

【図4】図４は、実施形態のステータを示す断面図である。

【図5】図５は、変更例の２つの絶縁部を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、ステータを具体化した一実施形態を図１～図４にしたがって説明する。本実施形態のステータは、モータに用いられる。
＜モータ＞
図１に示すように、モータ１０は、ハウジング１１と、ロータ１２と、回転軸１３と、ステータ１４とを備えている。

【0014】

ハウジング１１は、ハウジング本体２１とカバー２２とを備えている。ハウジング本体２１は、有底円筒状である。ハウジング本体２１は、円板状の底壁２１ａと、底壁２１ａの外周部から延出する円筒状の周壁２１ｂとを有している。カバー２２は、ハウジング本体２１の開口を閉塞している。ハウジング本体２１の内面とカバー２２の内面とによって、ロータ１２、回転軸１３、及びステータ１４を収容する収容室Ｓが区画されている。

【0015】

ハウジング本体２１には、ハウジング１１外から収容室Ｓ内に冷媒ガスを導入するための冷媒入口１１ａが設けられている。本実施形態では、冷媒入口１１ａは、底壁２１ａに設けられている。また、カバー２２には、収容室Ｓ内からハウジング１１外に冷媒ガスを排出するための冷媒出口１１ｂが設けられている。冷媒ガスは、例えば、フロンや空気である。

【0016】

ロータ１２は、円筒状のロータコア１２ａと、図示しない永久磁石とを有している。回転軸１３は、ロータコア１２ａに挿通されている。回転軸１３は、ロータコア１２ａに固定されている。回転軸１３は、ロータコア１２ａと一体的に回転する。回転軸１３の両端部は、軸受１６を介してハウジング１１に回転可能に支持されている。ロータコア１２ａの軸方向及び回転軸１３の軸方向は、周壁２１ｂの軸方向と一致している。ステータ１４は、ロータ１２の外側に配置されている。つまり、本実施形態のモータ１０は、ロータ１２がステータ１４の内側に配置されたインナロータ型のモータである。

【0017】

＜ステータ＞
図２に示すように、ステータ１４は、ステータコア３０と、複数のコイル４０と、絶縁部５２とを有している。

【0018】

ステータコア３０は、円筒状のヨーク３１と、複数のティース３２とを有している。
図１に示すように、ヨーク３１の軸方向は、ハウジング本体２１の周壁２１ｂの軸方向と一致している。ヨーク３１の外周面は、周壁２１ｂの内周面に固定されている。したがって、ステータ１４は、ハウジング１１に固定されている。

【0019】

図２に示すように、各ティース３２は、ヨーク３１の内周面からヨーク３１の中心に向かって延びている。複数のティース３２は、ヨーク３１の周方向において間隔を空けて配置されている。

【0020】

各コイル４０は、ティース３２に巻回されている。なお、コイル４０とティース３２との間には、図示しないインシュレータが設けられている。インシュレータにより、コイル４０とティース３２とは絶縁されている。各コイル４０は、ヨーク３１の周方向においてティース３２の両側に位置する一対のコイル主部４１と、ヨーク３１の軸方向においてティース３２の両側に位置する一対のコイルエンド４２とを有している。

【0021】

＜絶縁部＞
本実施形態の絶縁部５２は、ヨーク３１の内側に配置されている。絶縁部５２は、ヨーク３１の軸方向において延在している。絶縁部５２は、ヨーク３１の周方向に隣り合うコイル４０の間に２つずつ配置されている。

【0022】

２つの絶縁部５２のうち、一方の絶縁部５２は、ヨーク３１の周方向に隣り合うコイル４０のうち、一方のコイル４０と対向している。また、２つの絶縁部５２のうち、他方の絶縁部５２は、ヨーク３１の周方向に隣り合うコイル４０のうち、他方のコイル４０と対向している。２つの絶縁部５２は、ヨーク３１の周方向に隣り合うコイル４０を絶縁している。各絶縁部５２とコイル４０との間には、隙間が設けられている。

【0023】

２つの絶縁部５２は、ヨーク３１の周方向において間隔を空けて並んでいる。本実施形態では、ヨーク３１の周方向に隣り合う２つの絶縁部５２の間隔は、ヨーク３１の径方向内側から外側に向かうにつれて徐々に狭くなっている。本実施形態の２つの絶縁部５２は、Ｖ字状に配置されている。一方の絶縁部５２においてヨーク３１の径方向外側に位置する端部と、他方の絶縁部５２においてヨーク３１の径方向外側に位置する端部とは、互いに繋がっている。

【0024】

図３に示すように、本実施形態の２つの絶縁部５２は、１枚の絶縁板５０を折曲線Ｌで折り曲げることによって形成されている。絶縁板５０において折曲線Ｌに対して一方側に位置する部分が、２つの絶縁部５２のうちの一方の絶縁部５２となる。絶縁板５０において折曲線Ｌに対して他方側に位置する部分が、２つの絶縁部５２のうちの他方の絶縁部５２となる。

【0025】

図４に示すように、本実施形態では、ヨーク３１の周方向に隣り合う２つの絶縁部５２の間隔は、ヨーク３１の軸方向において一定である。
図３及び図４に示すように、各絶縁部５２には、複数の貫通孔５２ａが設けられている。本実施形態の各貫通孔５２ａは、丸孔である。複数の貫通孔５２ａは、ヨーク３１の軸方向に配列されている。一方の絶縁部５２に設けられた貫通孔５２ａと他方の絶縁部５２に設けられた貫通孔５２ａとは、ヨーク３１の軸方向において異なる位置に配置されている。一方の絶縁部５２に設けられた貫通孔５２ａと他方の絶縁部５２に設けられた貫通孔５２ａとは、ヨーク３１の軸方向において互い違いに配置されている。一方の絶縁部５２に設けられた貫通孔５２ａは、他方の絶縁部５２における貫通孔５２ａが設けられていない部分と対向している。また、他方の絶縁部５２に設けられた貫通孔５２ａは、一方の絶縁部５２における貫通孔５２ａが設けられていない部分と対向している。このため、ヨーク３１の周方向に隣り合うコイル４０の間には、少なくとも一方の絶縁部５２が介在している。これにより、ヨーク３１の周方向に隣り合うコイル４０の絶縁が確保される。

【0026】

［本実施形態の作用］
本実施形態の作用を説明する。
冷媒ガスは、冷媒入口１１ａから収容室Ｓ内に導入される。収容室Ｓ内に導入された冷媒ガスは、ヨーク３１の周方向に隣り合うコイル４０の間を通過する。ヨーク３１の周方向に隣り合うコイル４０の間には、２つの絶縁部５２が配置されている。冷媒ガスの一部は、コイル４０と絶縁部５２との間に流入することにより、コイル４０と熱交換する。また、冷媒ガスの一部は、２つの絶縁部５２の間に流入する。各絶縁部５２には、貫通孔５２ａが設けられている。このため、２つの絶縁部５２の間に流入した冷媒ガスは、貫通孔５２ａを通ることによりコイル４０と絶縁部５２との間に流入することで、コイル４０と熱交換する。このように各絶縁部５２に貫通孔５２ａが設けられていることにより、絶縁部５２とコイル４０との間に流入した冷媒ガスだけでなく、２つの絶縁部５２の間に流入した冷媒ガスもコイル４０の冷却に寄与する。したがって、コイル４０の冷却効果が増大する。

【0027】

例えば、各絶縁部５２に貫通孔５２ａが設けられていない場合、冷媒ガスは、絶縁部５２とコイル４０との間、及び２つの絶縁部５２の間をヨーク３１の軸方向に沿って直線状に流れる。このため、ヨーク３１の周方向に隣り合うコイル４０の間において冷媒ガスが乱流化しにくい。これに対し、本実施形態では、各絶縁部５２に貫通孔５２ａが設けられていることにより、ヨーク３１の周方向に隣り合うコイル４０の間において冷媒ガスが乱流化しやすい。一般に、熱交換量Ｑは、熱伝達率ｈに比例する。熱伝達率ｈは、気体が乱流化するほど大きくなる。したがって、本実施形態のようにヨーク３１の周方向に隣り合うコイル４０の間において冷媒ガスが乱流化しやすくなることにより、コイル４０と冷媒ガスとの熱交換量Ｑが大きくなる。これによっても、コイル４０の冷却効果が増大する。

【0028】

さらに、本実施形態では、各絶縁部５２に設けられた貫通孔５２ａは、ヨーク３１の軸方向に配列されている。このため、冷媒ガスは、例えば、図４において矢印で示すように、コイル４０と絶縁部５２との間、及び２つの絶縁部５２の間を行き来しながら、ヨーク３１の周方向に隣り合うコイル４０の間を通過する。したがって、コイル４０の冷却効果がより増大する。

【0029】

冷媒ガスは、ヨーク３１の周方向に隣り合うコイル４０の間を流れた後、冷媒出口１１ｂから収容室Ｓ外に排出される。
［本実施形態の効果］
本実施形態の効果を説明する。

【0030】

（１）ヨーク３１の周方向に隣り合うコイル４０の間には、ヨーク３１の周方向において間隔を空けて並ぶ２つの絶縁部５２が設けられている。２つの絶縁部５２にはそれぞれ、貫通孔５２ａが設けられている。この構成によれば、ヨーク３１の周方向に隣り合う絶縁部５２の間を通る冷媒ガスは、貫通孔５２ａを通ることによりコイル４０と絶縁部５２との間に流入することで、コイル４０と熱交換する。このため、絶縁部５２の間を通る冷媒ガスによるコイル４０の冷却効果が増大する。また、ヨーク３１の周方向に隣り合うコイル４０の間において冷媒ガスが乱流化しやすくなる。このため、冷媒ガスとコイル４０との熱交換量が増大する。したがって、コイル４０の冷却効果が増大する。

【0031】

（２）各絶縁部５２において、貫通孔５２ａは、ヨーク３１の軸方向に配列されている。この構成によれば、冷媒ガスは、２つの絶縁部５２の間、及び絶縁部５２とコイル４０との間を行き来しながら、ヨーク３１の周方向に隣り合うコイル４０の間を通過する。したがって、コイル４０の冷却効果がより増大する。

【0032】

（３）２つの絶縁部５２において、一方の絶縁部５２に設けられた貫通孔５２ａと、他方の絶縁部５２に設けられた貫通孔５２ａとは、ヨーク３１の軸方向において互い違いに配置されている。この構成によれば、一方の絶縁部５２に設けられた貫通孔５２ａと他方の絶縁部５２に設けられた貫通孔５２ａとがヨーク３１の軸方向において同じ位置に配置されている場合と比較して、冷媒ガスは、ヨーク３１の軸方向と交差する方向に流れやすくなる。したがって、コイル４０の冷却効果がさらに増大する。また、ヨーク３１の周方向に隣り合うコイル４０の間には、少なくとも一方の絶縁部５２が介在する。このため、ヨーク３１の周方向に隣り合うコイル４０の絶縁を確保することができる。

【0033】

（４）コイル主部４１は、ヨーク３１の周方向においてティース３２の間に位置しているため、コイルエンド４２と比較して冷却しにくい部分である。本実施形態では、ヨーク３１の周方向に隣り合うコイル４０の間に配置される絶縁部５２に貫通孔５２ａを設けることにより、冷却しにくいコイル主部４１も冷却することができる。

【0034】

［変更例］
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施できる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施できる。

【0035】

○ ヨーク３１の周方向に隣り合うコイル４０の間には、３つ以上の絶縁部５２がヨーク３１の周方向において間隔を空けて並ぶように配置されていてもよい。この場合も各絶縁部５２には貫通孔５２ａが設けられる。

【0036】

○ 各絶縁部５２に設けられる貫通孔５２ａの形状、数、及び大きさはそれぞれ、適宜変更されてもよい。
○ 各絶縁部５２における貫通孔５２ａの配置は適宜変更されてもよい。

【0037】

例えば、ヨーク３１の軸方向に配列された貫通孔５２ａは、ヨーク３１の径方向において複数列設けられていてもよい。
例えば、ヨーク３１の周方向に隣り合うコイル４０の絶縁が確保されるのであれば、一方の絶縁部５２に設けられた貫通孔５２ａと他方の絶縁部５２に設けられた貫通孔５２ａとは、ヨーク３１の軸方向において同じ位置に配置されていてもよい。

【0038】

○ 上記実施形態では、ヨーク３１の周方向に隣り合う絶縁部５２の間隔は、ヨーク３１の径方向内側から外側に向かうにつれて徐々に狭くなっていたが、これに限定されない。ヨーク３１の周方向に隣り合う絶縁部５２の間隔は、ヨーク３１の径方向内側から外側に向かうにつれて広くなっていてもよいし、ヨーク３１の径方向において一定であってもよい。

【0039】

○ ヨーク３１の周方向において隣り合うコイル４０の間に配置される複数の絶縁部５２はそれぞれ、別部材であってもよい。
○ ヨーク３１の周方向に隣り合う絶縁部５２の間隔は、ヨーク３１の軸方向において変化していてもよい。

【0040】

図５に示すように、ヨーク３１の周方向に隣り合う絶縁部５２の間隔は、ヨーク３１の軸方向において冷媒入口１１ａ側から冷媒出口１１ｂ側に向かって狭くなっていてもよい。この場合、ヨーク３１の周方向に隣り合う絶縁部５２の間隔がヨーク３１の軸方向において一定である場合と比較して、２つの絶縁部５２の間から絶縁部５２とコイル４０との間に冷媒ガスが流れやすくなる。したがって、コイル４０の冷却効果がより増大する。

【0041】

ヨーク３１の周方向に隣り合う絶縁部５２の間隔は、ヨーク３１の軸方向において冷媒入口１１ａ側から冷媒出口１１ｂ側に向かって広くなっていてもよい。この場合、ヨーク３１の周方向に隣り合う絶縁部５２の間隔がヨーク３１の軸方向において一定である場合と比較して、絶縁部５２とコイル４０との間から２つの絶縁部５２の間に冷媒ガスが流れやすくなる。したがって、コイル４０の冷却効果がより増大する。

【0042】

なお、ヨーク３１の軸方向における各絶縁部５２の端部のうち、絶縁部５２の間隔が狭くなる側の端部は、図５に示すように互いに離れていてもよいし、互いに接触していてもよい。

【0043】

○ モータ１０は、ロータ１２がステータ１４の外側に配置されるアウタロータ型のモータであってもよい。この場合、各ティース３２は、ヨーク３１の外周面から延びる。

【符号の説明】

【0044】

１４…ステータ、３０…ステータコア、３１…ヨーク、３２…ティース、４０…コイル、５２…絶縁部、５２ａ…貫通孔。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】