JP2017192201A - 回転電機のステータ - Google Patents

Abstract

【課題】冷却性能の向上を図ることができる回転電機のステータを提供する。【解決手段】回転電機のステータ３は、スロット４３を有したステータコア２１と、セグメント化されたコイル２２の一部としてスロット４３内に配置されたコイルバー３１とを備え、コイルバー３１の長手方向に沿う冷媒通路５６がスロット４３内に設けられたことを特徴とする。【選択図】図６

Description

本発明は、回転電機のステータに関するものである。

従来、回転電機のステータを冷却する構造として、空冷、油冷、および水冷の各種冷却構造が提案されている。例えば、ステータコアの外部に配置されたコイルの渡り部に水冷式の冷却プレートを接触させる構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、同じくステータコアの外部に配置されたコイルエンド部を冷却液によって冷却する構造が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１３−２７１７３号公報 特開２０１０−１６６７１０号公報

ところで近年、回転電機のさらなる高出力化が期待されている。このとき、回転電機では電流をより多く流すこととなり、ステータコアのスロット内に位置するコイル部（以下、スロット内コイル部と称する）の中央部が表面から冷却し難いこともあって最も高温になる。さらに、スロット内コイル部における中央部の温度上昇の程度によっては、回転電機の高出力化が制限される場合がある。このため、スロット内コイル部の冷却性能をさらに高めることが望ましい。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、冷却性能の向上を図ることができる回転電機のステータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載した発明では、回転電機のステータ（例えば、実施形態におけるステータ３）は、スロット（例えば、実施形態におけるスロット４３）を有したステータコア（例えば、実施形態におけるステータコア２１）と、セグメント化されたコイル（例えば、実施形態におけるコイル２２）の一部として前記スロット内に配置されたコイル部（例えば、実施形態におけるコイルバー３１）とを備え、前記コイル部の長手方向に沿う冷媒通路（例えば、実施形態における冷媒通路５６）が前記スロット内に設けられたことを特徴とする。

請求項２に記載した発明では、前記ステータコアは、前記スロットに臨むスロット壁部（例えば、実施形態におけるスロット壁部４５）を有し、前記冷媒通路は、それぞれ前記スロット内に配置された前記コイル部（例えば、実施形態における外径側コイルバー３１Ａ）と別のコイル部（例えば、実施形態における内径側コイルバー３１Ｂ）との間、または前記コイル部と前記スロット壁部との間に設けられ、前記ステータコアを貫通した貫通路であることを特徴とする。

請求項３に記載した発明では、前記冷媒通路は、前記スロット内に配置された絶縁部材（例えば、実施形態における絶縁部材５０）によって形成されたことを特徴とする。

請求項４に記載した発明では、前記冷媒通路は、前記コイル部の長手方向において一方から他方に向けて進むに従い断面積が広くなることを特徴とする。

請求項５に記載した発明では、前記冷媒通路と、前記ステータコアの周方向で前記冷媒通路の隣に位置した別の冷媒通路（例えば、実施形態における冷媒通路５６）とは、前記ステータコアの軸方向における冷媒の流れ方向が互いに逆向きであることを特徴とする。

請求項６に記載した発明では、前記冷媒通路は、少なくとも一部が前記ステータコアの外部に位置して冷媒が導入される冷媒受け部（例えば、実施形態における冷媒受け部５７）を有したことを特徴とする。

請求項７に記載した発明では、前記冷媒通路は、毛細管現象によって冷媒を導くウィック（例えば、実施形態におけるウィック８５）によって形成されたことを特徴とする。

請求項１に記載した発明によれば、コイル部の長手方向に沿ってスロット内に設けられた冷媒通路に冷媒を供給することで、コイルのなかで最も高温になりやすいスロット内コイル部の中央部を効率的に冷却することができる。これにより、ステータの冷却性能の向上を図ることができる。その結果、さらなる高出力化を可能にする回転電機を提供することができる。

請求項２に記載した発明によれば、冷媒通路が複数のコイル部の間またはコイル部とスロット壁部との間に設けられてステータコアを貫通した貫通路であるため、冷媒通路に供給された冷媒がスロット内コイル部の中央部近くに達することができる。これにより、スロット内コイル部の中央部をさらに効率的に冷却することができる。また、冷媒通路がステータコアを貫通していると、ステータコアの一面側から冷媒通路に供給された冷媒がステータコアの内部を通過してステータコアの他面側から排出されるので、冷媒通路内での冷媒の流れやすさを高めることができる。冷媒の流れやすさを高めることができると、温度が低い冷媒をスロット内コイル部の中央部近くに供給することができるため、スロット内コイル部の中央部をさらに効率的に冷却することができる。

請求項３に記載した発明によれば、スロット内に配置される絶縁性の構造材によって冷媒通路が形成されるため、冷媒通路の位置や形状が安定しやすい。また、絶縁機能と冷却機能とを合わせ一体化することで、省スペース化および低コスト化が図られる。

請求項４に記載した発明によれば、冷媒通路の断面積がコイル部の長手方向において一方から他方に向けて進むに従い広くなるため、冷媒通路に供給された冷媒の排出性を高めることができる。冷媒の排出性を高めることができると、温度が低い冷媒をスロット内コイル部の中央部近くにさらに供給しやすくなるため、スロット内コイル部の中央部をさらに効率的に冷却することができる。また、冷媒通路に形成される傾斜面が金型中子の抜き勾配を兼ねていると、冷媒通路を形成する絶縁部材の製造性を高めることができる。

請求項５に記載した発明によれば、ステータコアの周方向で隣り合う２つ冷媒通路の冷媒の流れ方向が互いに逆向きであるため、ステータコアの軸方向におけるステータコアおよびコイル部の熱ムラを少なくすることができる。これにより、スロット内コイル部をさらに効率的に冷却することができる。

請求項６に記載した発明によれば、ステータコアの外部に位置して冷媒が導入される冷媒受け部を冷媒通路が有するため、冷媒通路に流入する冷媒の量を増やすことができる。これにより、スロット内コイル部の中央部をさらに効率的に冷却することができる。

請求項７に記載した発明によれば、毛細管現象によって冷媒を導くウィックによって冷媒通路が形成されるため、空間による冷媒通路を設けることが困難な場合においても、冷媒通路を形成することができる。また、車両駆動用モータに利用した際には、車両の斜面走行時や旋回走行時などで冷媒供給に偏りが生じた場合でも、ウィックの端部が冷媒に接することで冷媒通路が形成され、冷却性が確保される。これらにより、スロット内コイル部の中央部を効率的に冷却することができる。

第１の実施形態の回転電機の全体構成を示す断面図である。 第１の実施形態のステータを一部分解して示す斜視図である。 第１の実施形態のステータコア組立体を一部分解して示す斜視図である。 第１の実施形態のベースプレート組立体を一部分解して示す斜視図である。 第１の実施形態のコイルバーユニットを示す図である。 第１の実施形態のステータを示す断面図である。 第１の実施形態のコイルバーユニットの製造時の様子を示す断面図である。 第１の実施形態の複数のコイルバーユニットを示す斜視図である。 第１の実施形態の２種類のコイルバーユニットを示す図である。 第２の実施形態のコイルバーユニットを示す正面図である。 図１０中に示されたコイルバーユニットのＦ１１−Ｆ１１線に沿う断面図である。 第３の実施形態のコイルバーユニットを示す断面図である。 実施形態のステータの変形例を示す断面図である。 実施形態のステータの別の変形例を示す断面図である。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお以下の説明では、略同じまたは類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それらの重複する説明は省略する場合がある。

（第１の実施形態）
まず、図１から図９を参照し、第１の実施形態のステータ３について説明する。
図１は、本実施形態のステータ３を含む回転電機１の全体構成を示す断面図である。
回転電機１は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車のような車両に搭載される走行用モータである。ただし、本実施形態の構成は、上記例に限らず、発電用モータやその他用途のモータ、または車両用以外の回転電機（発電機を含む）にも適用可能である。本実施形態の回転電機１は、例えば分布巻モータであるがこれに限らず、集中巻モータでもよい。

図１に示すように、回転電機１は、ケース２と、ステータ３と、ロータ４と、出力シャフト５とを備える。
ケース２は、例えばステータ３およびロータ４を収容する筒状に形成されている。
ステータ３は、環状に形成されて、例えばケース２の内周面に取り付けられている。ステータ３は、後述するステータコア２１と、ステータコア２１に取り付けられたコイル２２とを有し、ロータ４に対して回転磁界を作用させる。
ロータ４は、例えば、ロータコアと、ロータコアに取り付けられた磁石とを有し、ステータ３の内側で回転駆動される。
出力シャフト５は、ロータ４に接続されてロータ４の回転を駆動力として出力する。

ここで、ステータコア２１の軸方向Ｚ、径方向Ｒ、および周方向θ（図２参照）について定義する。ステータコア２１の軸方向Ｚは、出力シャフト５の回転中心軸Ｃと略平行に延びた方向である。ステータコア２１の径方向Ｒは、回転中心軸Ｃから放射状に離れる方向およびその反対方向（回転中心軸Ｃに近付く方向）である。ステータコア２１の周方向θは、回転中心軸Ｃから一定の距離を保ちながら回転中心軸Ｃの周りを回転する方向である。

次に、本実施形態のステータ３の構成について説明する。
図２は、ステータ３を一部分解して示す斜視図である。
図２に示すように、本実施形態のステータ３は、ステータコア組立体１１と、一対のベースプレート組立体１２Ａ，１２Ｂとを含む。本実施形態のステータ３は、ステータコア組立体１１および一対のベースプレート組立体１２Ａ，１２Ｂがそれぞれ個別に組み立てられた後に互いに連結されることで形成される。

例えば本実施形態のステータ３のコイル２２は、セグメント化された複数相のコイルであり、ステータコア組立体１１に含まれる複数のコイルバー３１と、ベースプレート組立体１２Ａ，１２Ｂに含まれる複数のコネクタコイル３２とに分割されている。そして、コイル２２は、ステータコア組立体１１の複数のコイルバー３１と、ベースプレート組立体１２Ａ，１２Ｂの複数のコネクタコイル３２とが互いに連結されることで形成されている。なお本願で言う「セグメント化」とは、コイル２２が複数の部材に分割されて成形されるとともに、前記複数の部材が互いに連結されることでコイル２２が形成されることを意味する。すなわち「セグメント化」とは、コイル２２がコイルバー３１とコネクタコイル３２とに分割されている場合に限らず、異なるスロット４３に配置される複数のコイル部が互いに分割されている場合なども含む。なお本願では、セグメント化された要素を「コイル部」、コイル部の集合体を「コイル」と称する。

以下に、本実施形態のステータコア組立体１１およびベースプレート組立体１２Ａ，１２Ｂについて詳しく説明する。
まず、ステータコア組立体１１について説明する。
図３は、ステータコア組立体１１を一部分解して示す斜視図である。
図３に示すように、ステータコア組立体１１は、ステータコア２１と、それぞれ２つのコイルバー３１を含む複数のコイルバーユニット３５とを有する。

ステータコア２１は、ロータ４を囲む環状に形成されている。ステータコア２１は、例えば複数枚の電磁鋼鈑が軸方向Ｚに積層されることで形成されてもよいし、周方向θに分割された複数のピースが互いに連結されることで形成されてもよい。ステータコア２１は、環状のヨーク部４１と、複数のティース部４２と、複数のスロット４３とを有する。複数のティース部４２は、ヨーク部４１からステータコア２１の径方向Ｒの内側に向けて突出している。各スロット４３は、ステータコア２１の周方向θにおいて互いに隣り合う２つのティース部４２の間に形成されている。各スロット４３は、ステータコア２１の軸方向Ｚにステータコア２１を貫通している。ヨーク部４１およびティース部４２の各々は、スロット４３に臨むスロット壁部４５を有する。すなわち、スロット壁部４５は、スロット４３内に露出する壁部である。

複数のコイルバー３１の各々は、セグメント化されたコイル２２の一部として直線状に形成されてスロット４３内に配置されている。複数のコイルバー３１は、銅などの導電材料で形成されている。複数のコイルバー３１の各々は、「コイル部」、「第１コイル部」、および「スロット内コイル部」のそれぞれ一例である。複数のコイルバー３１は、複数の外径側コイルバー（第１コイルバー）３１Ａと、複数の内径側コイルバー（第２コイルバー）３１Ｂとを含む。複数の外径側コイルバー３１Ａは、周方向θに並べて配置されている。複数の内径側コイルバー３１Ｂは、複数の外径側コイルバー３１Ａの内周側に位置し、周方向θに並べて配置されている。言い換えると、外径側コイルバー３１Ａと内径側コイルバー３１Ｂとは、径方向Ｒで並んでいる。

図３に示すように、外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂは、例えば互いに略同一形状および略同一長さを有する。外径側コイルバー３１Ａと内径側コイルバー３１Ｂとは、後述するコネクタコイル３２の厚さ分だけ軸方向Ｚに互いにずらされて配置されている。外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂは、それぞれ軸方向Ｚでステータコア２１を貫通している。また、外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂの両端部には、コネクタコイル３２の厚さと略等しい長さの小径部（接続部）３１ｅが設けられている。本実施形態では、外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂは、それぞれ軸方向Ｚに沿う角柱状に形成されている。

本実施形態では、１本の外径側コイルバー３１Ａと１本の内径側コイルバー３１Ｂとが絶縁部材５０によって一体に保持されることで、コイルバーユニット３５が形成されている。すなわち、本実施形態で言うコイルバーユニット３５とは、１本の外径側コイルバー３１Ａと、１本の内径側コイルバー３１Ｂと、絶縁部材５０とを含む。絶縁部材５０は、例えば絶縁性を有した合成樹脂によって形成されている。本実施形態では、絶縁部材５０は、外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂと一体成形（例えばインサート成形）されることで、外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂと一体に設けられている。なお、絶縁部材５０は、外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂとは別体として成形されるとともに、嵌合や接着または締結部材による固定などによって外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂと一体化されてもよい。

図３に示すように、絶縁部材５０は、外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂの両端部を除く外周面をそれぞれ覆っている。絶縁部材５０は、外径側コイルバー３１Ａとステータコア２１との間、および内径側コイルバー３１Ｂとステータコア２１との間に位置することで、外径側コイルバー３１Ａとステータコア２１との間、および内径側コイルバー３１Ｂとステータコア２１との間を電気的に絶縁している。また、絶縁部材５０は、外径側コイルバー３１Ａと内径側コイルバー３１Ｂとを互いに離れた位置に保持することで、外径側コイルバー３１Ａと内径側コイルバー３１Ｂとの間を電気的に絶縁している。例えば、絶縁部材５０の外形は、スロット４３の内面形状よりも僅かに大きく形成されている。これにより、絶縁部材５０がスロット４３に圧入されること、あるいは絶縁部材５０表面への接着剤塗布により接着固定されることで、コイルバーユニット３５がスロット４３に容易に固定される。そして、複数のコイルバーユニット３５は、複数のスロット４３に分かれて取り付けられることで、周方向θに並べて配置されている。

次に、ベースプレート組立体１２Ａ，１２Ｂについて説明する。
図２に示すように、一対のベースプレート組立体１２Ａ，１２Ｂは、軸方向Ｚにおいてステータコア組立体１１の両側に分かれて配置されている。また、一対のベースプレート組立体１２Ａ，１２Ｂとステータコア組立体１１との間には、シリコンシートなどの絶縁シート１３（図６参照）が配置されている。絶縁シート１３は、ベースプレート組立体１２Ａ，１２Ｂとステータコア組立体１１との間を電気的に絶縁している。なお、一方のベースプレート組立体１２Ｂは、外部機器などに接続される接続端子部を備えない点を除き、他方のベースプレート組立体１２Ａと略同じである。このため以下では、ベースプレート組立体１２Ａを代表して説明する。

図４は、ベースプレート組立体１２Ａを一部分解して示す斜視図である。
図４に示すように、ベースプレート組立体１２Ａは、ベースプレート６０と、複数のコネクタコイル３２とを有する。

ベースプレート６０は、ステータコア２１と略同じ内径および外径を有した略円環状に形成されている。ベースプレート６０は、例えば絶縁性を有した合成樹脂で形成されている。ベースプレート６０は、ステータ３の外部に向いた外面６０ａと、外面６０ａとは反対側に位置してステータコア２１に面した内面６０ｂとを有する。また、ベースプレート６０は、開口部６１、接続孔６２、外面溝６３、および内面溝６４を有する。

開口部６１は、ベースプレート６０の内周端部に設けられている。開口部６１は、軸方向Ｚにベースプレート６０を貫通している。開口部６１には、外径側コイルバー３１Ａの小径部３１ｅおよび内径側コイルバー３１Ｂの小径部３１ｅが挿入される。なお、ベースプレート６０またはコイルバーユニット３５の絶縁部材５０は、開口部６１の内側で外径側コイルバー３１Ａと内径側コイルバー３１Ｂとの間を電気的に絶縁する壁部を有してもよい。また、開口部６１は、コイルバーユニット３５の後述する冷媒通路５６に連通する。すなわち、開口部６１は、ステータ３の外部から冷媒通路５６に冷媒（例えば絶縁油）を供給する供給口、または冷媒通路５６を通った冷媒をステータ３の外部に排出する排出口として機能する。

接続孔６２は、ベースプレート６０の外周端部に設けられている。接続孔６２は、軸方向Ｚにベースプレート６０を貫通している。接続孔６２には、後述する接続ピン６５が挿入される。外面溝６３は、ベースプレート６０の外面６０ａに設けられている。外面溝６３は、例えばインボリュート曲線に沿う外形を有し、周方向θにおいて互いに離れて配置された開口部６１と接続孔６２との間を繋いでいる。一方で、内面溝６４は、ベースプレート６０の内面６０ｂに設けられている。内面溝６４は、周方向θにおいて外面溝６３とは反対方向に向けて延びている。内面溝６４は、例えばインボリュート曲線に沿う外形を有し、周方向θにおいて互いに離れて配置された開口部６１と接続孔６２との間を繋いでいる。

複数のコネクタコイル３２は、銅などの導電材料で形成されている。複数のコネクタコイル３２の各々は、「第２コイル部」および「スロット外コイル部」のそれぞれ一例である。また、複数のコネクタコイル３２は、複数の外側コネクタコイル３２Ａと、複数の内側コネクタコイル３２Ｂとを含む。複数の外側コネクタコイル３２Ａは、それぞれ外面溝６３に収容される。外側コネクタコイル３２Ａの一方の端部は、開口部６１に配置されて外径側コイルバー３１Ａの小径部３１ｅに接続される。外側コネクタコイル３２Ａの他方の端部は、接続孔６２に配置されて接続ピン６５に接続される。一方で、複数の内側コネクタコイル３２Ｂは、それぞれ内面溝６４に収容される。内側コネクタコイル３２Ｂの一方の端部は、開口部６１に配置されて内径側コイルバー３１Ｂの小径部３１ｅに接続される。内側コネクタコイル３２Ｂの他方の端部は、接続孔６２に配置されて接続ピン６５に接続される。

以上のような構成により、あるスロット４３に配置された外径側コイルバー３１Ａは、外側コネクタコイル３２Ａ、接続ピン６５、および内側コネクタコイル３２Ｂを介して、別のスロット（例えば周方向θで６個離れたスロット４３）に配置された内径側コイルバー３１Ｂに電気的に接続されている。これにより、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のうちそれぞれ同相に属する複数の外径側コイルバー３１Ａおよび複数の内径側コイルバー３１Ｂが順次連結され、分布巻のコイル２２が形成されている。

次に、本実施形態のステータ３に設けられた冷媒通路５６について説明する。
図５は、本実施形態のコイルバーユニット３５を示す図である。
図５に示すように、各コイルバーユニット３５の絶縁部材５０は、第１ホルダ部５１と、第２ホルダ部５２と、通路形成部５３とを有する。第１ホルダ部５１は、外径側コイルバー３１Ａの外周面に沿う環状に形成されて外径側コイルバー３１Ａを保持している。第２ホルダ部５２は、内径側コイルバー３１Ｂの外周面に沿う環状に形成されて内径側コイルバー３１Ｂを保持している。

通路形成部５３は、第１ホルダ部５１と第２ホルダ部５２との間に配置されている。通路形成部５３は、一対の支持壁５５ａ，５５ｂと、冷媒通路５６とを有する。一対の支持壁５５ａ，５５ｂは、第１ホルダ部５１と第２ホルダ部５２とが並ぶ方向に延びて、互いに離間して配置された第１ホルダ部５１と第２ホルダ部５２とを接続している。一対の支持壁５５ａ，５５ｂは、第１ホルダ部５１と第２ホルダ部５２とが並ぶ方向とは交差する方向で互いに離間している。そして、冷媒通路５６は、一対の支持壁５５ａ，５５ｂの間の空間によって形成されている。これにより、冷媒通路５６は、第１ホルダ部５１と第２ホルダ部５２との間（外径側コイルバー３１Ａと内径側コイルバー３１Ｂとの間）に形成されて、スロット４３内に設けられている。

図６は、本実施形態のステータ３を示す断面図である。
図６に示すように、冷媒通路５６は、外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂの長手方向（軸方向Ｚ）に沿って設けられている。本実施形態では、冷媒通路５６は、軸方向Ｚにおいてステータコア２１を貫通した貫通路である。冷媒通路５６は、外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂの各々の軸方向Ｚの中央部に対して、径方向Ｒで隣り合う。

また、図５に示すように、本実施形態の通路形成部５３は、ステータ３の外部から供給される冷媒を受ける冷媒受け部５７を有する。例えば、冷媒は、ステータ３の上方から下方に向けて供給される（図８参照）。冷媒受け部５７は、第１ホルダ部５１および第２ホルダ部５２の端部に比べて軸方向Ｚに突出している。これにより、冷媒受け部５７の少なくとも一部は、ステータコア２１の外部に配置されている。例えば、冷媒受け部５７の少なくとも一部は、ベースプレート組立体１２Ａ（またはベースプレート組立体１２Ｂ）の内部（例えば開口部６１）に挿入されている。また、冷媒受け部５７は、底壁５７ａと、底壁５７ａの両端部から起立した一対の側壁５７ｂ，５７ｃとを有し、上方が開放された凹部を形成している。冷媒受け部５７は、上方から供給される冷媒の流れ方向を変化させ、冷媒を冷媒通路５６の内部に向けて導く。

また、図５に示すように、冷媒通路５６は、外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂの長手方向（軸方向Ｚ）において一方から他方に向けて進むに従い断面積（流路断面積、冷媒の流れ方向とは略直交した方向の断面積）が徐々に広くなる。言い換えると、冷媒通路５６は、天井面５６ａと、天井面５６ａに対して傾斜した底面５６ｂとを有する。底面５６ｂは、冷媒受け部５７が設けられた冷媒通路５６の一端部から他端部に向けて進むに従い、徐々に低くなるように傾斜している。底面５６ｂが傾斜していることで、冷媒通路５６内の冷媒は、冷媒通路５６の下流側の端部に向けて自重によって流れることができる。例えば、底面５６ｂは、冷媒通路５６の軸方向Ｚの全長に亘って傾斜している。

図７は、コイルバーユニット３５の製造時の様子を示す断面図である。
図７に示すように、冷媒通路５６は、外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂに対して絶縁部材５０が一体成形されるときに、例えば金型中子７１が挿入されることで形成されている。このとき、冷媒通路５６の底面５６ｂは、天井面５６ａに対して傾斜していることで、絶縁部材５０に対する金型中子７１の抜き勾配としても機能する。

図８は、本実施形態の複数のコイルバーユニット３５を示す斜視図である。
図８に示すように、周方向θで隣り合う複数のコイルバーユニット３５は、底面５６ｂの傾斜方向を互いに逆向きにして配置されている。言い換えると、周方向θで隣り合う複数のコイルバーユニット３５は、軸方向Ｚにおける冷媒の流れ方向を互いに逆向きにして配置されている。すなわち、本実施形態では、第１方向に冷媒が流れるコイルバーユニット３５と、第１方向とは反対方向である第２方向に冷媒が流れるコイルバーユニット３５とが、周方向θにおいて交互に配置されている。

図９は、本実施形態に用いられる２種類のコイルバーユニット３５を示す図である。
図９に示すように、複数のコイルバーユニット３５は、第１仕様のコイルバーユニット３５Ａ（以下、第１コイルバーユニット３５Ａと称する）と、第２仕様のコイルバーユニット３５Ｂ（以下、第２コイルバーユニット３５Ｂと称する）とを含む。

第１仕様のコイルバーユニット３５Ａは、絶縁部材５０として第１絶縁部材５０Ａを有する。第１絶縁部材５０Ａの冷媒受け部５７は、外径側コイルバー３１Ａと内径側コイルバー３１Ｂとが並ぶ方向とは交差する（例えば略直交する）方向に沿う底壁５７ａと、この底壁５７ａの両端部から上方に向けて起立した一対の側壁５７ｂ，５７ｃとを有する。

一方で、第２仕様のコイルバーユニット３５Ｂは、絶縁部材５０として第２絶縁部材５０Ｂを有する。第２絶縁部材５０Ｂの冷媒受け部５７は、外径側コイルバー３１Ａと内径側コイルバー３１Ｂとが並ぶ方向に沿う底壁５７ａと、この底壁５７ａの両端部から上方に向けて起立した一対の側壁５７ｂ，５７ｃとを有する。

ここで、図９に示すように、ステータコア２１は、例えば４つの領域（第１領域Ａ１、第２領域Ａ２、第３領域Ａ３、および第４領域Ａ４）に区分される。第１領域Ａ１は、それぞれ回転中心軸Ｃを通るとともに水平面に対して４５°の角度で延びた一対の仮想線（第１仮想線Ｌ１および第２仮想線Ｌ２）の両方よりも上方に位置する領域である。第２領域Ａ２は、第１仮想線Ｌ１よりも下方に位置し、第２仮想線Ｌ２よりも上方に位置する領域である。第３領域Ａ３は、第１仮想線Ｌ１および第２仮想線Ｌ２の両方よりも下方に位置する領域である。第４領域Ａ４は、第１仮想線Ｌ１よりも上方に位置し、第２仮想線Ｌ２よりも下方に位置する領域である。

そして本実施形態では、第１領域Ａ１および第３領域Ａ３に位置するスロット４３には、冷媒受け部５７を上方に向けた姿勢で第１コイルバーユニット３５Ａが取り付けられている。なお、冷媒受け部５７を上方に向けるとは、底壁５７ａと側壁５７ｂ，５７ｃとによって３方向が囲まれた空間部の残りの一方を上方（直上または斜め上方）に向けることを意味する。一方で、第２領域Ａ２および第４領域Ａ４のスロット４３には、冷媒受け部５７を上方に向けた姿勢で第２コイルバーユニット３５Ｂが取り付けられている。これにより、第１から第４の領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４のスロット４３に取り付けられたコイルバーユニット３５の冷媒受け部５７は、全て上方に向く。

次に、本実施形態のステータ３の作用について説明する。
図６および図９に示すように、ステータ３には、上方から下方に向けて冷媒が供給される。冷媒の一例は、例えばＡＴ（オートマチックトランスミッション）のトランスミッションにおいて潤滑および動力伝達などに用いられる作動油である。

そして図６に示すように、上方から供給された冷媒の一部は、一方のベースプレート組立体１２Ａ（またはベースプレート組立体１２Ｂ）の開口部６１に入り、冷媒受け部５７から冷媒通路５６に流入する。冷媒通路５６に流入した冷媒は、軸方向Ｚに沿ってスロット４３内を流れ、外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂの軸方向Ｚの中央部の近傍を通過する。この過程で、冷媒は、外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂの中央部から熱を奪う。冷媒通路５６を通過した冷媒は、他方のベースプレート組立体１２Ｂ（またはベースプレート組立体１２Ａ）からステータ３の外部に排出される。

このような構成によれば、ステータ３の冷却性能の向上を図ることができる。すなわち本実施形態では、スロット４３内に設けられた冷媒通路５６に冷媒を供給することで、ステータ３のコイル２２のなかで最も高温になりやすい外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂをスロット４３内で直接に冷却することができる。これにより、例えばステータコア２１の外部に配置されたコイル部を冷却することで熱伝導によってコイルバー３１Ａ，３１Ｂを冷却する場合に比べて、コイルバー３１Ａ，３１Ｂを効率的に冷却することができる。これにより、ステータ３の冷却性能の向上を図ることができる。

本実施形態では、冷媒通路５６は、外径側コイルバー３１Ａと内径側コイルバー３１Ｂとの間に設けられてステータコア２１を貫通した貫通路である。このような構成によれば、冷媒通路５６に供給された冷媒を、コイル２２のなかでも最も高温になる外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂの軸方向Ｚの中央部近くに導くことができる。これにより、外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂの中央部をより効率的に冷却することができる。また、冷媒通路５６がステータコア２１を貫通していると、ステータコア２１の一面側から冷媒通路５６に供給された冷媒がステータコア２１の内部を通過してステータコア２１の他面側から排出される。このため、冷媒通路５６内で冷媒の流れやすさを高めることができ、温度が低い冷媒を外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂの中央部近くに供給することができる。これにより、ステータ３の冷却性能のさらなる向上を図ることができる。

本実施形態では、スロット４３内に配置される絶縁部材５０によって冷媒通路５６が形成されるため、冷媒通路５６の位置や形状が安定しやすい。また、外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂの絶縁性を確保するための絶縁部材５０によって冷媒通路５６が形成されると、スロット４３内に配置される部品点数を少なくすることができ、占積率を向上させることができる。また、外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂに対して絶縁部材５０が一体成形されていると、外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂをスロット４３に挿入する作業によって冷媒通路５６をスロット４３内に配置することができる。これにより、冷媒通路５６を設けるとともに、組立性に優れたステータ３を提供することができる。

本実施形態では、冷媒通路５６が傾斜した底面５６ｂを有する。このような構成によれば、冷媒通路５６に供給された冷媒の排出性を高めることができ、温度が低い冷媒を外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂの中央部近くに供給することができる。また、冷媒通路５６の傾斜した底面５６ｂが金型中子７１の抜き勾配を兼ねていると、冷媒通路５６を形成する絶縁部材５０の製造性を高めることができる。

本実施形態では、ステータコア２１の周方向θで並べられた複数のコイルバーユニット３５は、冷媒の流れ方向が互いに交互に逆向きになるように配置されている。このような構成によれば、ステータコア２１の軸方向Ｚにおけるステータコア２１およびコイルバー３１Ａ，３１Ｂの熱ムラを少なくすることができる。これにより、ステータ３の冷却性能のさらなる向上を図ることができる。

本実施形態では、冷媒通路５６は、ステータコア２１の外部に位置して冷媒が導入される冷媒受け部５７を有する。このような構成によれば、冷媒通路５６に流入する冷媒の量を増やすことができる。これにより、ステータ３の冷却性能のさらなる向上を図ることができる。

（第２の実施形態）
次に、図１０および図１１を参照し、第２の実施形態のステータ３について説明する。本実施形態のステータ３は、外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂの一部が冷媒通路５６に直接に露出した点で第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態の構成と同様である。

図１０は、本実施形態のコイルバーユニット３５を示す正面図である。
図１０に示すように、本実施形態では、絶縁部材５０は、外径側コイルバー３１Ａと冷媒通路５６との間、および内径側コイルバー３１Ｂと冷媒通路５６との間に壁を有しない。外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂは冷媒通路５６に直接に露出している。これにより、外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂは、冷媒通路５６を流れる冷媒に直接に接することができる。例えば、外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂは、絶縁部材５０の軸方向Ｚの全長に亘って冷媒通路５６に露出している。

図１１は、図１０に示されたコイルバーユニット３５のＦ１１−Ｆ１１線に沿う断面図である。図１１に示すように、本実施形態では、冷媒通路５６の一対の支持壁５５ａ，５５ｂの内面に傾斜面８１が設けられている。傾斜面８１は、コイルバー３１の長手方向において一方から他方に向けて進むに従い冷媒通路５６の断面積が徐々に広くなるように傾斜している。傾斜面８１は、金型中子７１の抜き勾配として機能する。

このような構成によれば、金属などに比べて熱伝導率が劣る絶縁部材５０を間に介在させることなく、外径側コイルバー３１Ａおよび内径側コイルバー３１Ｂが発する熱を冷媒によって直接に奪うことができる。これにより、ステータ３の冷却性能をさらに向上させることができる。

（第３の実施形態）
次に、図１２を参照し、第３の実施形態のステータ３について説明する。本実施形態のステータ３は、冷媒通路５６がウィックによって形成された点で第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態の構成と同様である。

図１２は、本実施形態のコイルバーユニット３５を示す断面図である。
図１２に示すように、本実施形態では、毛細管現象によって冷媒を導くウィック８５によって冷媒通路５６が形成されている。ウィック８５は、例えば外径側コイルバー３１Ａと内径側コイルバー３１Ｂとの間に配置されている。ウィック８５は、軸方向Ｚにおいて絶縁部材５０を貫通している。ウィック８５は、一体成形（例えばインサート成形）によって絶縁部材５０と一体に設けられている。例えば、ウィック８５は、金網によって形成されるものでもよく、焼結金属によって形成されるものでもよい。ウィック８５は、毛細管現象によって冷媒を流動させるものであればよく、特定の構成のものに限定されない。

このような構成によれば、空間による冷媒通路５６を設けることが困難な場合でも、冷媒通路５６を形成することができる。

以上、第１から第３の実施形態のステータ３について説明したが、実施形態の構成は上記例に限られない。例えば、図１３に示すように、冷媒通路５６は、複数のコイルバー３１Ａ，３１Ｂの間に代えて、コイルバー３１とスロット壁部４５との間に設けられてもよい。例えば、冷媒通路５６は、コイルバー３１と、ヨーク部４１のスロット壁部４５との間に設けられる。また上記に代えて、冷媒通路５６は、コイルバー３１と、ティース部４２のスロット壁部４５との間に設けられてもよい。

また、冷媒通路５６は、軸方向Ｚでステータコア２１を貫通した貫通路に限定されない。例えば、図１４に示すように、冷媒通路５６は、軸方向Ｚでステータ３の途中で止まっていてもよい。この場合、冷媒通路５６には、例えば冷媒の流れ方向を規定する仕切り９１が設けられてもよい。
また、冷媒通路５６は、コイルバー３１と一体成形された絶縁部材５０によって形成されるものに限定されない。例えば、冷媒通路５６は、絶縁材料で形成されたパイプをスロット４３内に差し込むことなどによって形成されてもよい。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態等に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の変形及び置換を加えることができる。例えば、本発明が適用可能なステータは、特定の巻線形式や特定の巻線形状に限定されるものではなく、基本的にはあらゆる種類の巻線形式およびあらゆる種類の巻線形状にも適用可能である。また、コイルバーは上述のように銅などの導電材料で形成されているが、被膜の付いたマグネットワイヤを用いてもよい。

１…回転電機、３…ステータ、２１…ステータコア、２２…コイル、３１…コイルバー（コイル部）、４３…スロット、４５…スロット壁部、５０…絶縁部材、５６…冷媒通路、８５…ウィック。

Claims (7)

1. スロットを有したステータコアと、
   セグメント化されたコイルの一部として前記スロット内に配置されたコイル部と、
   を備え、
   前記コイル部の長手方向に沿う冷媒通路が前記スロット内に設けられたことを特徴とする回転電機のステータ。
2. 前記ステータコアは、前記スロットに臨むスロット壁部を有し、
   前記冷媒通路は、それぞれ前記スロット内に配置された前記コイル部と別のコイル部との間、または前記コイル部と前記スロット壁部との間に設けられ、前記ステータコアを貫通した貫通路であることを特徴とする請求項１に記載の回転電機のステータ。
3. 前記冷媒通路は、前記スロット内に配置された絶縁部材によって形成されたことを特徴とする請求項２に記載の回転電機のステータ。
4. 前記冷媒通路は、前記コイル部の長手方向において一方から他方に向けて進むに従い断面積が広くなることを特徴とする請求項３に記載の回転電機のステータ。
5. 前記冷媒通路と、前記ステータコアの周方向で前記冷媒通路の隣に位置した別の冷媒通路とは、前記ステータコアの軸方向における冷媒の流れ方向が互いに逆向きであることを特徴とする請求項３に記載の回転電機のステータ。
6. 前記冷媒通路は、少なくとも一部が前記ステータコアの外部に位置して冷媒が導入される冷媒受け部を有したことを特徴とする請求項３に記載の回転電機のステータ。
7. 前記冷媒通路は、毛細管現象によって冷媒を導くウィックによって形成されたことを特徴とする請求項２に記載の回転電機のステータ。