特開 2024-172718 回転電機用ステータ

(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】P2024172718

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】回転電機用ステータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/24 20060101AFI20241205BHJP

   H02K 3/34 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

H02K3/24 Z

H02K3/34 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023090617

(22)【出願日】2023-06-01

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100154380

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 隆一

(74)【代理人】

【識別番号】100081972

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 豊

(72)【発明者】

【氏名】井上 雅志

【テーマコード（参考）】

5H603

5H604

【Ｆターム（参考）】

5H603AA13

5H603BB01

5H603BB07

5H603BB09

5H603BB12

5H603CA01

5H603CA05

5H603CB02

5H603CB26

5H603CC05

5H603CD02

5H603CD06

5H603CD12

5H603CD22

5H603CE05

5H604AA03

5H604BB01

5H604BB10

5H604BB14

5H604CC01

5H604CC05

5H604CC15

5H604DB06

5H604PB03

(57)【要約】

【課題】回転電機用ステータのスロットにコイルを容易に固定するとともに、コイルを効率よく冷却する。
【解決手段】回転電機用ステータは、コイルを包囲するようにスロット２２に配置された絶縁部材を備える。周方向複数のスロット２２は、周方向に互いに所定スロット数だけ離れた第１スロット２２Ａと第２スロット２２Ｂとを含み、コイルは、第１スロット２２Ａに配置された直線部２１４と第２スロット２２Ｂに配置された直線部２１５とを一体に有する略Ｕ字状の複数の導体セグメント２１０を有する。回転電機用ステータは、第１スロット２２Ａ内の絶縁部材と直線部２１４との間に充填された発泡体４５をさらに備え、第２スロット２２Ｂ内の絶縁部材と直線部２１５との間に、冷却油が流れる空隙が設けられる。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向に延在する周方向複数のスロットが設けられたステータコアと、
前記スロットに配置されたコイルと、
前記コイルを包囲するように前記スロットに配置された絶縁部材と、を備える回転電機用ステータであって、
前記周方向複数のスロットは、周方向に互いに所定スロット数だけ離れた第１スロットと第２スロットとを含み、
前記コイルは、前記第１スロットに配置された第１コイル部と前記第２スロットに配置された第２コイル部とを一体に有する略Ｕ字状の複数のセグメントコイルを有し、
前記絶縁部材は、前記第１スロットに配置された第１絶縁部材と前記第２スロットに配置された第２絶縁部材とを有し、
前記回転電機用ステータは、前記第１絶縁部材と前記第１コイル部との間に充填された発泡体をさらに備え、
前記第２絶縁部材と前記第２コイル部との間に、冷却媒体が流れる空隙が設けられることを特徴とする回転電機用ステータ。

【請求項2】

請求項１に記載の回転電機用ステータにおいて、
前記発泡体は、予め前記第１絶縁部材のみの表面に設けられた発泡層により構成されることを特徴とする回転電機用ステータ。

【請求項3】

請求項１に記載の回転電機用ステータにおいて、
前記所定スロット数は、所定の奇数であり、
前記発泡体は、前記周方向複数のスロットに周方向１つおきに設けられることを特徴とする回転電機用ステータ。

【請求項4】

請求項１に記載の回転電機用ステータにおいて、
前記複数のセグメントコイルは、第１セグメントコイルと第２セグメントコイルとを含み、
前記第１セグメントコイルの前記第２コイル部と前記第２セグメントコイルの第１コイル部とは、周方向に所定スロット数だけ離れて配置されるとともに、互いに接続され、
前記所定スロット数は、所定の奇数であり、
前記発泡体は、前記周方向複数のスロットに周方向１つおきに設けられることを特徴とする回転電機用ステータ。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の回転電機用ステータにおいて、
前記ステータコアは、前記空隙に冷却媒体を導くように前記第２スロットの周囲に設けられた流路を有することを特徴とする回転電機用ステータ。

【請求項6】

請求項５に記載の回転電機用ステータにおいて、
前記流路は、前記第２スロットの径方向かつ軸方向に延在する側面に設けられることを特徴とする回転電機用ステータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転電機用ステータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、ステータコアに設けられたスロットに絶縁紙が配置されるとともに、絶縁紙の内側にコイルが配置されてなるステータが知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載のステータでは、絶縁紙の一方の表面に発泡材料層が設けられ、発泡材料層を加熱して発泡させることで、コイルに押し付け力を付与してコイルを固定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５８３３８４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１記載のステータのようにスロット内で発泡材料層を発泡させると、コイルの周囲に冷却媒体を流すことができず、コイルを効率的に冷却することが困難である。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様である回転電機用ステータは、軸方向に延在する周方向複数のスロットが設けられたステータコアと、スロットに配置されたコイルと、コイルを包囲するようにスロットに配置された絶縁部材と、を備える。周方向複数のスロットは、周方向に互いに所定スロット数だけ離れた第１スロットと第２スロットとを含み、コイルは、第１スロットに配置された第１コイル部と第２スロットに配置された第２コイル部とを一体に有する略Ｕ字状の複数のセグメントコイルを有し、絶縁部材は、第１スロットに配置された第１絶縁部材と第２スロットに配置された第２絶縁部材とを有し、回転電機用ステータは、第１絶縁部材と第１コイル部との間に充填された発泡体をさらに備え、第２絶縁部材と第２コイル部との間に、冷却媒体が流れる空隙が設けられる。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、ステータのコイルを固定しつつ、コイルを効率的に冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の実施形態に係る回転電機用ステータを含む回転電機の要部構成を示す断面図。

【図2】スロットの構成を示す図１の要部拡大図。

【図3A】スロットに配置される非発泡絶縁部材の構成を示す斜視図。

【図3B】スロットに配置される発泡絶縁部材の構成を示す斜視図。

【図4】本発明の実施形態に係る回転電機用ステータの製造工程を説明する斜視図。

【図5】コイルを構成する導体セグメントの配置の一例を示す図。

【図6】コイルの配置パターンの一例を示す図。

【図7】図６のコイルのうち、Ｕ相コイルの接続形態を示す図。

【図8】図４のVIII-VIII線に沿ったステータコアの断面図。

【図9】本発明の実施形態に係る回転電機用ステータの要部断面図であり、冷却油の流れを示す図。

【図10】第１変形例に係る回転電機用ステータとしての図８の変形例を示す図。

【図11】第１変形例に係る回転電機用ステータの要部断面図であり、冷却油の流れを示す図。

【図12】図１１の矢視XII図。

【図13】第２変形例に係る回転電機用ステータとしての図８の変形例を示す図。

【図14】第２変形例に係る回転電機用ステータの要部断面図であり、冷却油の流れを示す図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図１～図１４を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る回転電機用ステータを含む回転電機１００の要部構成を示す断面図である。回転電機１００は、ハイブリッド車両や電気自動車に搭載され、車両駆動用の電動機として用いることができ、発電機として用いることもできる。なお、回転電機１００は、車両以外に搭載し、種々の用途に用いることもできる。

【0009】

図１は、回転電機１００の要部構成を示す軸線ＣＬ０に直交する断面図である。図１に示すように、回転電機１００は、軸線ＣＬ０を中心に回転するロータ１と、ロータ１の外周面１ａを包囲するようにロータ１の外側に設けられたステータ２とを備える。ステータ２の周囲にはケース３が配置される。以下では、軸線ＣＬ０の延在する方向を軸方向、軸線ＣＬ０から放射状に延びる方向を径方向、軸線ＣＬ０を中心とした円の円周に沿った方向を周方向と定義する。

【0010】

回転電機１００は、例えば埋込磁石型同期モータとして構成される。したがって、ロータ１は、軸線ＣＬ０を中心とした略円環形状のロータコア１０と、ロータコア１０に形成された周方向複数の磁極部（不図示）と、を有する。なお、磁極部には永久磁石が埋設される。ロータコア１０の内周面１０ａには、例えば回転電機１００の出力軸を構成する不図示のロータシャフトが嵌合され、ロータ１はロータシャフトと一体に回転する。ロータ１の外周面１ａはロータコア１０の外周面に相当する。ロータコア１０は、磁性体である金属製の複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層して形成される。

【0011】

ステータ２は、ロータ１の外周面１ａから径方向に所定の間隔を隔てて配置された内周面２０ａを有する軸線ＣＬ０を中心とした略円環状のステータコア２０と、ステータコア２０に取り付けられたコイル２１と、を有する。ステータコア２０は、磁性体である金属製の複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層して構成される。

【0012】

ステータコア２０は、略円筒形状のヨーク２４から径方向内側に向けて周方向等間隔に突設された周方向複数のティース２３を有する。周方向に隣り合うティース２３の間には、内周面２０ａから径方向外側に向けて周方向複数のスロット２２が設けられ、各スロット２２にコイル２１が装着される。なお、図１では、周方向一部のスロット２２のみを示す。スロット２２の総数は例えば４８である。スロット２２の総数は４８より多くてもよく、少なくてもよい。ステータコア２０の外周面２０ｂは、ケース３の内周面３１に液密に嵌合される。

【0013】

コイル２１は、略矩形断面を有する導体である。なお、コイル２１は円形断面を有する導体であってもよい。コイル２１は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを含み、３相コイルとして構成される。Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルは、それぞれＵ相引き出し線、Ｖ相引き出し線およびＷ相引き出し線を介して不図示の電力変換装置等と電気的に接続される。回転電機１００を電動機として用いる場合には、電力変換装置から各コイル２１に３相の交流電力が供給される。これにより、ステータ２に磁界が発生し、この磁界とロータ１の磁極部の永久磁石によって発生する磁界とが相互作用することにより、ロータ１が回転する。その結果、走行駆動力が発生し、車両が走行する。回転電機１００を発電機として用いる場合には、回転電機１００の駆動によって生じた３相の交流電力を、不図示の電力変換装置等に供給する。

【0014】

図２は、図１のステータ２の要部拡大図である。図２に示すように、スロット２２は、ステータコア２０の内周面２０ａに設けられた開口２２１と、開口２２１の径方向外側に設けられた収容部２２２とを有する。収容部２２２は、径方向に延在して互いに対向する一対の側面２２２ａ，２２２ｂと、一対の側面２２２ａ，２２２ｂを接続する径方向外側の底面２２２ｃとを有する。収容部２２２の幅、すなわち一対の側面２２２ａ，２２２ｂ間の距離（周方向長さ）は、径方向外側にわたって一定であり、収容部２２２は、径方向に細長の断面略矩形状に形成される。ティース２３は、径方向内側の先端部に、周方向両側に突設された突出部２３１を有し、一対の突出部２３１（ティース先端部）の間に開口２２１が設けられる。収容部２２２の幅は、開口２２１の幅よりも大きい。

【0015】

スロット２２には、２種類の絶縁部材４１，４２が周方向交互に配置される。絶縁部材４１，４２はいずれも略直方体形状の収容空間ＳＰ１を形成し、絶縁部材４１，４２の内側の収容空間ＳＰ１に、コイル２１を形成する４本の導体セグメント２１０が径方向に並べて配置される。なお、スロット内の導体セグメント２１０の本数は４本より多くてもよく、少なくてもよい。絶縁部材４１は、絶縁機能を有し、発泡接着層を含まない単層ないし複層構造の部材である。絶縁部材４２は、絶縁機能を有し、発泡接着層を含む複層構造の部材である。したがって、絶縁部材４１を非発泡絶縁部材と呼び、絶縁部材４２を発泡絶縁部材と呼ぶことがある。

【0016】

図３Ａは、非発泡絶縁部材４１の全体構成を示す斜視図であり、図３Ｂは、発泡絶縁部材４２の全体構成を示す斜視図である。なお、図３Ａ，図３Ｂで、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、それぞれ軸方向、周方向および径方向に相当する。

【0017】

図３Ａに示すように、非発泡絶縁部材４１は、電気絶縁性を有する樹脂を構成材とした略矩形のシート状の絶縁基材４３を、略矩形の枠形状を呈するように折り曲げて形成される。より詳しくは、非発泡絶縁部材４１は、互いに略平行に延在する一対の側壁４１１，４１２と、互いに略平行に延在する一対の周壁４１３，４１４とを有する。図２に示すように、側壁４１１，４１２は、スロット２２の一対の側面２２２ａ，２２２ｂに対向する。周壁４１３は、スロット２２の底面２２２ｃに対向する。周壁４１４は、スロット２２の開口２２１を塞ぐようにティース２３の一対の突出部２３１の径方向外側の周面に当接する。図３Ａに示すように、周壁４１３の軸方向中央部には、周壁４１３を貫通する略矩形状の開口４１５が設けられる。

【0018】

図３Ｂに示すように、発泡絶縁部材４２も、非発泡絶縁部材４１と同様、略矩形の枠形状を呈するように、略矩形のシート状の絶縁基材４３を折り曲げて形成される。但し、非発泡絶縁部材４１と異なり、発泡絶縁部材４２の絶縁基材４３の表面には、その全面ないしほぼ全面にわたって発泡層４４が形成され、発泡層４４が内側となるように絶縁基材４３が折り曲げられる。発泡層４４は、例えばエポキシ系発泡樹脂材料等の熱硬化型発泡性樹脂材料によって構成される。発泡層４４は、熱可塑性樹脂材料によって構成されてもよい。発泡層４４は、所定温度まで加熱されることにより発泡して膨張し、発泡体となる。これにより、図２に示すように、コイル２１と発泡絶縁部材４２との間の空隙が、発泡体４５で満たされる。なお、以下では便宜上、発泡層４４が発泡体４５となった後は、発泡体４５を発泡絶縁部材４２とは別部材として扱うが、発泡体４５を発泡絶縁部材４２の一部として扱い、発泡絶縁部材４２が発泡体４５を有するとすることもできる。

【0019】

発泡絶縁部材４２は、非発泡絶縁部材４１と同様、互いに略平行に延在する一対の側壁４２１，４２２と、互いに略平行に延在する一対の周壁４２３，４２４とを有する。但し、非発泡絶縁部材４１と異なり、周壁４２３の軸方向中央部に開口は設けられない。図２に示すように、側壁４２１，４２２は、スロット２２の一対の側面２２２ａ，２２２ｂに対向する。周壁４２３は、スロット２２の底面２２２ｃに対向する。周壁４２４は、スロット２２の開口２２１を塞ぐようにティース２３の一対の突出部２３１の径方向外側の周面に当接する。

【0020】

図３Ａ，図３Ｂに示すように、絶縁部材４１、４２の軸方向両端部には、略矩形状の開口４６，４７が設けられ、コイル２１（図２）は、開口４６および開口４７を介してスロット２２の外側に突出する。非発泡絶縁部材４１において、絶縁基材４３の一端部４３１と他端部４３２とは、側壁４１１と周壁４１３との境界部において互いに当接する。発泡絶縁部材４２において、絶縁基材４３の一端部４３１には発泡層４４が設けられず、この絶縁基材４３の一端部４３１と他端部４３２とは、側壁４２１と周壁４２３との境界部において互いに当接する。なお、一端部４３１と他端部４３２とは、他の位置で当接してもよく、互いに重なり合ってもよい。

【0021】

図４は、ステータ２の組立工程の一例を示す斜視図である。図４に示すように、ステータコア２０のスロット２２には、ステータコア２０の一端面２００ａから他端面２００ｂに向けて軸方向に沿って絶縁部材４１，４２が挿入される。すなわち、非発泡絶縁部材４１と発泡絶縁部材４２とが周方向交互に位置するように、絶縁部材４１，４２が挿入される。絶縁部材４１，４２の軸方向長さはステータコア２０の軸方向長さと同一であり、絶縁部材４１、４２はステータコア２０の軸方向端面から突出せずにステータコア２０の内側に配置される。なお、絶縁部材４１，４２の軸方向長さがステータコア２０の軸方向長さよりも長くてもよく、短くてもよい。

【0022】

絶縁部材４１，４２の内側の収容空間ＳＰ１には、軸方向に沿って導体セグメント２１０挿入される。図４には便宜上、２個の導体セグメント２１０が示される。導体セグメント２１０は、互いに平行に延在する一対の脚２１１，２１２と、一対の脚２１１，２１２の端部同士を接続する頂部２１３とを有し、全体が略Ｕ字状を呈する。脚２１１，２１２は、それぞれ頂部２１３に連なる直線部２１４，２１５と、スロット２２に挿入後に屈曲される傾斜部２１６，２１７と、傾斜部２１６，２１７の先端の接合部２１８，２１９と、を含む。導体セグメント２１０は、銅等の導電材料からなる平角線によって形成され、接合部２１８，２１９を除き、絶縁被膜により被覆される。

【0023】

直線部２１４，２１５は、絶縁部材４１，４２の軸方向長さと同一またはそれよりも長尺である。したがって、導体セグメント２１０を収容空間ＳＰ１に挿入した状態では、頂部２１３がステータコア２０の一端面２００ａから突出し、傾斜部２１６，２１７がステータコア２０の他端面２００ｂから突出する。ステータコア２０から突出した導体セグメント２１０の一端側（頂部側）は、クローズ側コイルエンドとなり、他端側（先端側）は、オープン側コイルエンドとなる。

【0024】

導体セグメント２１０の先端の接合部２１８，２１９は、同一の相を構成する他の導体セグメント２１０の先端の接合部２１８，２１９と電気的および物理的に接続される。このように複数の導体セグメント２１０を接続することにより、周方向複数のティース２３を巻回するようにコイル２１が形成される。

【0025】

発泡絶縁部材４２は、絶縁部材４１，４２の内側に導体セグメント２１０が挿入された後、不図示の加熱用治具等を用いて加熱される。例えば、ステータコア２０の内周面２０ａが全周にわたって加熱されることで、全ての発泡絶縁部材４２が同時に加熱される。発泡絶縁部材４２が所定温度まで上昇すると、発泡層４４（図３Ｂ）が発泡して膨張し、図２に示す発泡体４５となる。

【0026】

図５は、スロット２２を周方向に沿って平面に展開した図である。図５には、スロット内に挿入された導体セグメント２１０が模式的に示される。なお、図５では、絶縁部材４１，４２の図示を省略する。図５には、一例として、周方向に隣り合う一対の導体セグメント２１０Ａ，２１０Ｂが示される。

【0027】

図５に示すように、導体セグメント２１０の傾斜部２１６，２１７は周方向に屈曲される。例えば導体セグメント２１０Ａの傾斜部２１６が導体セグメント２１０Ｂ側（周方向外側）に屈曲され、導体セグメント２１０Ｂの傾斜部２１７が導体セグメント２１０Ａ側（周方向外側）に屈曲される。なお、導体セグメント２１０の傾斜部２１６，２１７は、周方向外側ではなく周方向内側に屈曲されてもよい。

【0028】

さらに、導体セグメント２１０Ａ，２１０Ｂは、周方向に隣り合う接合部２１８，２１９が互いに対向するように先端部が屈曲される。互いに対向する導体セグメント２１０Ａの接合部２１９と導体セグメント２１０Ｂの接合部２１８とは、レーザ溶接などによって接合される。これにより複数の導体セグメント２１０が電気的および物理的に接続され、コイル２１が形成される。

【0029】

導体セグメント２１０Ａの直線部２１４，２１５は、周方向に所定スロット数ＳＬ１だけ飛び越えた一対のスロット２２，２２、すなわち第１スロット２２Ａと第２スロット２２Ｂとにそれぞれ挿入される。周方向複数（４８個）のスロット２２を１から順番に番号付けすると、第１スロット２２Ａは奇数番のスロット２２の総称であり、第２スロット２２Ｂは偶数番のスロット２２の総称である。なお、第１スロット２２Ａが偶数番のスロット２２の総称であり、第２スロット２２Ｂが奇数番のスロット２２の総称であってもよい。これにより所定スロット数ＳＬ１が奇数となる。所定スロット数ＳＬ１は例えば５であり、直線部２１４が挿入される第１スロット２２Ａをｎ番スロットとすると、直線部２１５が挿入される第２スロット２２Ｂはｎ＋５番スロットである。なお、所定スロット数ＳＬ１は５以外の奇数であってもよい。

【0030】

また、導体セグメント２１０Ｂの直線部２１４と導体セグメント２１０Ａの直線部２１５とは、周方向に所定スロット数ＳＬ２だけ飛び越えた一対のスロット２２，２２、すなわち奇数番の第１スロット２２Ａと偶数番の第２スロット２２Ｂとにそれぞれ挿入される。例えば直線部２１４が第１スロット２２Ａに、直線部２１５が第２スロットに２２Ｂに挿入される。直線部２１４が第２スロット２２Ｂに、直線部２１５が第１スロット２２Ａに挿入されてもよい。所定スロット数ＳＬ２は例えば７であり、導体セグメント２１０Ａの直線部２１５が挿入される第２スロット２２Ｂを上述したようにｎ＋５番スロットとすると、導体セグメント２１０Ｂの直線部２１４が挿入される第１スロット２２Ａはｎ＋１２番スロットである。なお、所定スロット数ＳＬ２は７以外の奇数であってもよい。

【0031】

このように所定スロット数ＳＬ１を所定の奇数（例えば５）に、所定スロット数ＳＬ２を所定の奇数（例えば７）に設定することで、導体セグメント２１０の一方の直線部２１４が発泡絶縁部材４２（図３Ｂ）の内側に、他方の直線部２１５が非発泡絶縁部材４１（図３Ａ）の内側に挿入されるようになる。これにより、図５に示すように収容空間ＳＰ１内の直線部２１４の周囲の隙間が発泡体４５で満たされ、導体セグメント２１０が拘束される。その結果、発泡体４５を介して導体セグメント２１０をステータコア２０に固定することができ、コイル２１をスロット内の所定位置に保持することができる。

【0032】

図６は、コイル２１の配置パターンの一例を示す図である。図６では、周方向（Ｙ方向）に連続する一部（１５個）のスロット２２を平面に展開して示しており、各スロット２２に、便宜上、１～１５の番号が付されている。各スロット２２には、径方向（Ｚ方向）に４つのコイル２１が配置されるが、これらをＺ方向に沿って内径側から順番に１段目コイル、２段目コイル、３段目コイルおよび４段目コイルと呼ぶ。図６では、Ｖ相のコイル２１（２１Ｖ）が１本の斜線で、Ｗ相のコイル２１（２１Ｗ）が２本の斜線で示される。Ｕ相のコイル２１（２１Ｕ）は斜線なしで示される。

【0033】

図６に示すように、奇数番のスロット２２（１番スロット、３番スロット，・・・，１５番スロット）には、互いに異なる相のコイル２１が配置される。したがって、コイル２１は２相巻きで配置される。なお、偶数番のスロット２２（２番スロット，４番スロット，・・・，１４番スロット）には、互いに同一の相のコイル２１がそれぞれ配置される。

【0034】

より具体的には、１番スロットの１段目および３段目にはＶ相コイル２１Ｖが、２段目および４段目にはＵ相コイル２１Ｕが配置される。２番スロットにはＵ相コイル２１Ｕのみが配置される。３番スロットの１段目および３段目にはＵ相コイル２１Ｕが、２段目および４段目にはＷ相コイル２１Ｗが配置される。４番スロットにはＷ相コイル２１Ｗのみが配置される。５番スロットの１段目および３段目にはＷ相コイル２１Ｗが、２段目および４段目にはＶ相コイル２１Ｖが配置される。６番スロットにはＶ相コイル２１Ｖのみが配置される。１番スロット～６番スロットにおけるコイル２１の配置は、７番スロット以降において繰り返される。すなわち、コイル２１の配置は６スロット毎に周期的に繰り返される。

【0035】

４段目のスロット２２に配置された一部のコイル２１には、Ｕ相引き出し線、Ｖ相引き出し線およびＷ相引き出し線がそれぞれ接続され、これら引き出し線を介してコイル２１に交流電力が供給される。例えば２番スロット４段目および３番スロット４段目のＵ相コイル２１ＵにそれぞれＵ相引き出し線が接続され、４番スロット４段目および５番スロット４段目のＷ相コイル２１ＷにそれぞれＷ相引き出し線が接続され、６番スロット４段目および７番スロット４段目のＶ相コイル２１ＶにそれぞれＶ相引き出し線が接続される。また、４段目のスロット２２に配置された一部のコイル２１には、電気的な中点が接続される。例えば８番スロット４段目および９番スロット４段目のＵ相コイル２１Ｕ、１０番スロット４段目および１１番スロット４段目のＷ相コイル２１Ｗ、および１２番スロット４段目および１３番スロット４段目のＶ相コイル２１Ｖがそれぞれ中点に接続される。

【0036】

図７は、図６のコイル２１のうち、Ｕ相コイル２１Ｕの接続形態を模式的に示す図であり、Ｕ相引き出し線から中点に至る電気回路を、便宜上、前半（Ｕ相引き出し線側）と後半（中点側）とに分けて示している。図中、実線Ｌ１２，Ｌ１４，Ｌ１５，Ｌ１７は、異なる導体セグメント同士の溶接による接続（図５の導体セグメント２１０Ａと導体セグメント２１０Ｂの接続）を、点線Ｌ１１，Ｌ１３，Ｌ１６，Ｌ１８は、導体セグメント２１０の頂部２１３を介しての直線部２１４，２１５の接続（図５の導体セグメント２１０Ａの直線部２１４，２１５の接続）を、それぞれ示す。電流は、例えばＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１８、Ｌ１７、Ｌ１６、Ｌ１５の順番に流れる。図示は省略するが、Ｖ相コイルとＷ相コイルの接続形態も図７と同様である。

【0037】

図７に示すように、７番スロット３段目と１４番スロット４段目、７番スロット１段目と１４番スロットの２段目、２番スロット３段目と９番スロット４段目、２番スロット１段目と９番スロット２段目のＵ相コイル同士が互いに接続される。すなわち、周方向に７スロット飛び越えたコイル同士が互いに接続される。また、２番スロット４段目と７番スロット３段目、２番スロット２段目と７番スロット１段目、９番スロット４段目と１４番スロット３段目、９番スロット２段目と１４番スロット１段目のＵ相コイル同士が互いに接続される。すなわち、周方向に５スロット飛び越えたコイル同士が互いに接続される。

【0038】

図示は省略するが、８番スロット３段目と１５番スロット４段目、８番スロット１段目と１５番スロットの２段目、１番スロット３段目と８番スロット４段目、１番スロット１段目と８番スロット２段目のＵ相コイル同士も互いに接続される。また、３番スロット４段目と８番スロット３段目、３番スロット２段目と８番スロット１段目、８番スロット４段目と１３番スロット３段目、８番スロット２段目と１３番スロット１段目のＵ相コイル同士が互いに接続される。

【0039】

図５には、接合部２１８，２１９を含むオープン側コイルエンド２０１が、便宜上、帯状の範囲で示される。このオープン側コイルエンド２０１には、複数の導体セグメント２１０の接合部２１８，２１９が互いに溶接された後、絶縁処理が施される。例えば電気絶縁性を有する粉体塗料を溶着させる粉体塗装が行われる。粉体塗料は、熱可溶性樹脂を含む粉体であり、溶着させた粉体塗料を硬化させることによりオープン側コイルエンド２０１に絶縁部を形成することができる。

【0040】

このように粉体塗装により絶縁処理が施されることにより、オープン側コイルエンド２０１が固着され、コイル２１を固定することができる。つまり本実施形態では、導体セグメント２１０の脚２１１が、発泡体４５を介してスロット内で固定されるが、これに加え、脚２１１，２１２の先端部であるオープン側コイルエンド２０１が絶縁部を介して固定される。これにより、個々の導体セグメント２１０をステータコア２０に固定することができ、複数の導体セグメント２１０からなるコイル２１をステータコア２０に強固に固定することができる。

【0041】

図２に示すように、本実施形態では、発泡絶縁部材４２とコイル２１との間の空隙が発泡体４５により塞がれるが、非発泡絶縁部材４１とコイル２１との間には空隙ＣＬが設けられたままである。この空隙ＣＬには、ステータ２の外部から冷却油が導かれ、冷却油の流れによりコイル２１が冷却される。以下、この点について説明する。図４に示すように、ステータコア２０の外周面２０ｂには、ステータコア２０の軸方向中央部に、全周にわたって所定深さの溝２００が設けられる。

【0042】

図１に示すように、ステータコア２０の外周面２０ｂはケース３の内周面３１によって液密に覆われる。これにより、溝２００（図１の点線）とケース３の内周面３１との間に、軸線ＣＬ０を中心とした円環状の流路ＰＡ０が形成される。ケース３の外周面には、冷却油供給用のフランジ部３２が設けられる。フランジ部３２は、例えばケース３の外周面の重力方向最上部に設けられる。フランジ部３２には、ケース３を径方向に貫通する貫通孔３２ａが穿設され、貫通孔３２ａを介してケース３の外部空間と流路ＰＡ０とが連通する。

【0043】

図８は、図４のVIII-VIII線に沿ったステータコア２０の単体の断面図である。なお、図８では、ステータコア２０の周方向の一部（３スロット分）のみを示す。図８に示すように、スロット２２は、発泡絶縁部材４２が配置される奇数番の第１スロット２２Ａと、非発泡絶縁部材４１が配置される偶数番の第２スロット２２Ｂとを周方向交互に有する。第１スロット２２Ａは、導体セグメント２１０の脚２１１（直線部２１４）を固定する固定用スロットであり、第２スロット２２Ｂは、冷却油が供給される冷却油用スロットである。

【0044】

ステータコア２０の溝２００の底面には、周方向複数の第２スロット２２Ｂの底面に向けて延在し、ステータコア２０を径方向に貫通する複数の貫通孔２０２が穿設される。換言すると、ステータコア２０には、第２スロット２２Ｂの径方向外側のヨーク２４に、径方向に延在する貫通孔２０２が設けられる。貫通孔２０２は油路を構成する。これによりケース３の貫通孔３２ａ、流路ＰＡ０、およびステータコア２０の貫通孔２０２を介して、ケース３の外部から第２スロット２２Ｂの内部に冷却油を導くことができる。なお、第１スロット２２Ａの径方向外側のヨーク２４に貫通孔は設けられない。このため、ステータコア２０に設けられる貫通孔２０２の面積は最小限に抑えられ、貫通孔２０２を設けたことによる回転電機１００の性能低下を抑えることができる。

【0045】

図９は、図１のケース３の貫通孔３２ａの中心線に沿った軸線ＣＬ０に直交する断面図であり、回転電機１００の要部を拡大して示す図である。図９に矢印で示すように、ケース３の外部から供給された冷却油は、ケース３の貫通孔３２ａを介してステータコア２０の外周面に設けられた流路ＰＡ０に流入する。流路ＰＡ０に流入した冷却油は、流路ＰＡ０に沿って周方向に流れるとともに、ステータコア２０の周方向複数の貫通孔２０２および非発泡絶縁部材４１の開口４１５を介して非発泡絶縁部材４１の内側の収容空間ＳＰ１に流入する。

【0046】

収容空間ＳＰ１に流入した冷却油は、非発泡絶縁部材４１とコイル２１との空隙ＣＬおよび径方向に隣り合うコイル２１同士の空隙ＣＬを通り、軸方向に流れる。そして、非発泡絶縁部材４１の軸方向両端部の開口４６，４７（図３Ａ）を介して収容空間ＳＰ１の外部に流出する。これにより、コイル２１に沿って冷却油が流れ、コイル２１を効率よく冷却することができる。また、開口４６，４７から冷却油が流出するので、オープン側およびクローズ側のコイルエンドを効率よく冷却することができる。

【0047】

このとき、非発泡絶縁部材４１の内側を冷却油が流れることにより、非発泡絶縁部材４１の近傍のステータコア２０が間接的に冷却される。すなわち、非発泡絶縁部材４１の内側における冷却油の流れにより、第２スロット２２Ｂの温度が低下するとともに、矢印Ｑに示すような第１スロット２２Ａ側から第２スロット２２Ｂ側への伝熱により、第１スロット２２Ａ側の温度も低下する。このため、発泡絶縁部材４２の内側に冷却油は流れないが、発泡絶縁部材４２の周囲の温度を低下させることができ、ステータコア２０を周方向に良好に冷却することができる。

【0048】

以上では、非発泡絶縁部材４１の径方向外側の周壁４１３に、冷却油供給用の開口４１５を設けたが、冷却油供給用の開口を、非発泡絶縁部材４１の他の位置に設けてもよい。図１０～図１２は、その一例である回転電機１００の第１変形例を示す図であり、非発泡絶縁部材４１の側面から冷却油を供給する例を示す図である。

【0049】

図１０は、図７の変形例を示すステータコア２０の断面図である。なお、図１０は、図８と異なり、ステータコア２０の軸方向中央部からずれた箇所における断面図であり、ステータコア２０の軸方向中央部の溝２００は点線で示される。図１０に示すように、ステータコア２０の軸方向中央部には、溝２００の底面から径方向内側に向けて細長形状の油孔２０３が設けられる。より詳しくは、油孔２０３は、第１スロット２２Ａの側面２２２ａと第２スロット２２Ｂの側面２２２ｂとの間であり、かつ、第２スロット２２Ｂの近傍に、径方向に延設される。油孔２０３の先端部は、ステータコア２０の内周面２０ａよりも径方向外側に位置する。

【0050】

第２スロット２２Ｂの側面２２２ｂには、径方向３箇所に、軸方向に延在する断面略矩形状の溝２２３が設けられる。これらの溝２２３は、ステータコア２０の軸方向中央部において油孔２０３と連通し、油路を構成する。これによりステータコア２０の貫通孔２０２および溝２２３を介して、第２スロット２２Ｂの側面２２２ｂから第２スロット２２Ｂの内部に冷却油を導くことができる。

【0051】

図１１は、第１変形例に係る回転電機１００の要部を拡大して示す断面図であり、図９と同様、図１のケース３の貫通孔３２ａの中心線に沿った軸線ＣＬ０に直交する断面図である。図１２は、非発泡絶縁部材４１の側壁４１２の正面図（図１１の矢視XII図）である。図１１，図１２に示すように、非発泡絶縁部材４１の径方向外側の周壁４１３には開口が設けられず、側壁４１２に開口４１６が設けられる。より詳しくは、図１２に示すように、側壁４１２には、第２スロット２２Ｂの溝２２３の位置に対応して径方向３箇所に、かつ、軸方向に所定間隔で、略矩形状の複数の開口４１６が設けられる。

【0052】

図１１に矢印で示すように、ケース３の外部から供給された冷却油は、ケース３の貫通孔３２ａを介してステータコア２０の外周面に設けられた流路ＰＡ０に流入する。流路ＰＡ０に流入した冷却油は、流路ＰＡ０に沿って周方向に流れるとともに、ステータコア２０の周方向複数の油孔２０３を通過し、第２スロット２２Ｂの溝２２３に沿って軸方向に流れる。そして、非発泡絶縁部材４１の開口４１６を介して非発泡絶縁部材４１の内側の収容空間ＳＰ１に、第２スロット２２Ｂの側方（周方向一方）から流入する。

【0053】

収容空間ＳＰ１に流入した冷却油は、非発泡絶縁部材４１とコイル２１との空隙ＣＬおよび径方向に隣り合うコイル２１同士の空隙ＣＬを通り、非発泡絶縁部材４１の軸方向両端部の開口４６，４７（図３Ａ）を介して収容空間ＳＰ１の外部に流出する。これによりコイル２１に沿って冷却油が流れ、コイル２１を効率よく冷却することができる。また、オープン側およびクローズ側のコイルエンドを効率よく冷却することができる。

【0054】

また、軸方向に延在する溝２２３に沿って冷却油が流れるので、ステータコア２０の表面に沿って冷却油が流れるようになり、ステータコア２０を効率よく冷却することができる。これにより、第１スロット２２Ａの周囲の温度低下が促進され、ステータ２を周方向全体にわたって良好に冷却することができる。

【0055】

図１３、図１４は、図１０，図１１のさらなる変形例（第２変形例）を示す図である。図１３では、第２スロット２２Ｂの側面２２２ｂに、径方向かつ軸方向に延在する単一の溝２２４が設けられる。溝２２４の軸方向中央部における径方向外側の端面は、油孔２０３に連通し、溝２２４は油路を構成する。第２スロット２２Ｂには、図１２と同一の非発泡絶縁部材４１が装着される。これにより、図１４に示すように、油孔２０３を通過した冷却油が、溝２２４および開口４１６を介して第２スロット２２Ｂの側方から非発泡絶縁部材４１の内側の収容空間ＳＰ１に流入し、収容空間ＳＰ１内を流れる。その結果、収容空間ＳＰ１内のコイル２１を効率よく冷却することができる。この場合、図１２の例に比べ、径方向における溝２２４の面積が大きいため、ステータコア２０と冷却油との接触面積が増大し、ステータコア２０をより効率よく冷却することができる。

【0056】

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）回転電機用のステータ２は、軸方向に延在する周方向複数のスロット２２が設けられたステータコア２０と、スロット２２に配置されたコイル２１と、コイル２１を包囲するようにスロット２２に配置された絶縁部材４１，４２と、を備える（図１，図２）。周方向複数のスロット２２は、周方向に互いに所定スロット数ＳＬ１だけ離れた第１スロット２２Ａと第２スロット２２Ｂとを含む（図５）。コイル２１は、第１スロット２２Ａに配置された直線部２１４と第２スロット２２Ｂに配置された直線部２１５とを一体に有する略Ｕ字状の複数の導体セグメント２１０を有する（図４，図５）。絶縁部材は、第１スロット２２Ａに配置された発泡絶縁部材４２と第２スロット２２Ｂに配置された非発泡絶縁部材４１とを有する（図２，図３Ａ，図３Ｂ）。ステータ２は、発泡絶縁部材４２とコイル２１との間に充填された発泡体４５をさらに備える（図２）。非発泡絶縁部材４１とコイル２１との間には、冷却油が流れる空隙ＣＬが設けられる（図２）。

【0057】

これにより、第１スロット２２Ａに配置された導体セグメント２１０が発泡体４５を介してステータコア２０（第１スロット２２Ａ）に固定されるとともに、第２スロット２２Ｂに配置された導体セグメント２１０が第２スロット２２Ｂを流れる冷却油により冷却される。したがって、コイル２１を良好に固定かつ冷却することができる。また、コイル２１は発泡体４５を介して固定されるので、コイル２１の被覆が損傷することを防止することができ、良好な絶縁性を維持できる。

【0058】

（２）発泡体４５は、予め発泡絶縁部材４２のみの表面に設けられた発泡層４４により構成される（図３Ｂ）。これにより、発泡絶縁部材４２の内側に発泡体４５を容易に充填することができる。また、発泡層４４の加熱前には、発泡絶縁部材４２の内側に広い空間が形成されるので、導体セグメント２１０を発泡絶縁部材４２の内側に容易に挿入することができる。したがって、コイル２１の装着時にコイル２１の被覆が損傷することを防止することができる。

【0059】

（３）所定スロット数ＳＬ１は、所定の奇数（例えば５）である。発泡体４５は、周方向複数のスロット２２に周方向１つおきに設けられる（図２）。これにより、全ての導体セグメント２１０の一方の脚２１１を、発泡体４５を介してステータコア２０に固定することができる。したがって、複数の導体セグメント２１０を接続してなるコイル２１を、ステータコア２０に強固に固定することができる。

【0060】

（４）複数の導体セグメント２１０は、一対の導体セグメント２１０Ａ，２１０Ｂを含む（図５）。導体セグメント２１０Ｂの直線部２１４と導体セグメント２１０Ａの直線部２１５とは、周方向に所定スロット数ＳＬ２だけ離れて配置されるとともに、互いに接合される（図５）。所定スロット数ＳＬ２は所定の奇数（例えば７）であり、発泡体４５は、周方向複数のスロット２２に周方向１つおきに設けられる（図２）。これにより、互いに接続される一対の導体セグメント２１０Ａ，２１０Ｂの脚２１１，２１２の一方（脚２１１）を、発泡体４５を介してステータコア２０に固定することができる。したがって、複数の導体セグメント２１０を接続してなるコイル２１を、ステータコア２０に強固に固定することができる。

【0061】

（５）ステータコア２０は、第２スロット２２Ｂの空隙ＣＬに冷却油を導くように第２スロット２２Ｂの周囲に設けられた流路（溝２２３，２２４）を有する（図１０，図１３）。これにより、第２スロット２２Ｂの周囲を効率よく冷却することができる。また、第２スロット２２Ｂの周囲の温度低下に伴い第１スロット２２Ａの周囲を冷却することも可能である。また、第１スロット２２Ａの周囲に冷却油供給用の流路を設ける必要がないため、ステータコア２０に設けられる流路の面積増加を抑えることができる。その結果、十分な磁路を確保することができ、回転電機１００の性能低下（例えばトルクの低下）を抑制することができる。

【0062】

（６）溝２２３，２２４は、第２スロット２２Ｂの径方向かつ軸方向に延在する側面２２２ｂに設けられる（図１０，図１３）。これにより冷却油が流れる溝２２３，２２４と第１スロット２２Ａとの距離が短くなるため、ステータ２を周方向全体にわたって良好に冷却することができる。

【0063】

なお、上記実施形態（図２）では、第１スロット２２Ａに第１絶縁部材として略直方体形状の発泡絶縁部材４２を、第２スロット２２Ｂに第２絶縁部材として略直方体形状の非発泡絶縁部材４１を配置するようにしたが、第１絶縁部材と第２絶縁部材の構成（全体の形状）は上述したものに限らない。上記実施形態（図５）では、第１スロット２２Ａに配置された直線部２１４（第１コイル部）と第２スロット２２Ｂに配置された直線部２１５（第２コイル部）とを有する略Ｕ字状の導体セグメント２１０によりコイル２１を構成したが、セグメントコイルの構成は上述したものに限らない。

【0064】

上記実施形態では、発泡絶縁部材４２の表面に予め発泡層４４を形成し、発泡層４４により発泡体４５を構成するようにしたが、第１絶縁部材の構成はこれに限らない。第１絶縁部材と第２絶縁部材の表面に接着層を形成するようにしてもよい。上記実施形態では、非発泡絶縁部材４１と導体セグメント２１０の直線部２１５との間に、冷却油が流れる空隙ＣＬを設けたが、他の冷却媒体が流れる空隙を設けてもよく、冷却媒体は冷却油に限らない。上記実施形態では、ステータ２の径方向外側の１箇所からスロット内に冷却油を供給するようにしたが、冷却媒体の供給経路は上述したものに限らない。例えばステータの径方向外側の複数箇所からスロット内に冷却媒体を供給するようにしてもよく、ステータの軸方向外側からスロット内に冷却媒体を供給するようにしてもよい。

【0065】

上記実施形態（図５）では、導体セグメント２１０の一対の脚２１１，２１２が周方向に所定スロット数ＳＬ１（第１所定スロット数）だけ飛び越えて配置されるとともに、所定スロット数ＳＬ１を５に設定したが、第１所定スロット数は５以外の奇数であってもよい。上記実施形態（図５）では、導体セグメント２１０Ａ（第１セグメントコイル）の直線部２１５と導体セグメント２１０Ｂ（第２セグメントコイル）の直線部２１４とが周方向に所定スロット数ＳＬ２（第２所定スロット数）だけ飛び越えて配置されるとともに、所定スロット数ＳＬ２を７に設定したが、第２所定スロット数は７以外の奇数であってもよい。

【0066】

上記実施形態（図１０～図１４）では、第２スロット内の空隙ＣＬに冷却油を導くように第２スロット２２Ｂの側方に流路（溝２２３，２２４）を設けるようにした。すなわち、第２スロット２２Ｂの径方向かつ軸方向に延在する側面２２２ｂに流路を設けるようにしたが、流路の構成は上述したものに限らない。第２スロット２２Ｂの周方向一方でなく、周方向両方に流路が設けるようにしてもよい。

【0067】

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

【符号の説明】

【0068】

２ ステータ、２０ ステータコア、２１ コイル、２２ スロット、２２Ａ 第１スロット、２２Ｂ 第２スロット、４１ 非発泡絶縁部材、４２ 発泡絶縁部材、４４ 発泡層、４５ 発泡体、１００ 回転電機、２１０，２１０Ａ，２１０Ｂ 導体セグメント、２１１，２１２ 脚、２１４，２１５ 直線部、２２２ｂ 側面、ＣＬ 空隙

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】