特許 7591596 回転電機および絶縁部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-20

(45)【発行日】2024-11-28

(54)【発明の名称】回転電機および絶縁部材

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/32 20060101AFI20241121BHJP

   H02K 3/24 20060101ALI20241121BHJP

   H02K 3/34 20060101ALI20241121BHJP

【ＦＩ】

H02K1/32 B

H02K3/24 P

H02K3/34 C

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023033325

(22)【出願日】2023-03-06

(65)【公開番号】P2024125483

(43)【公開日】2024-09-19

【審査請求日】2023-11-24

(73)【特許権者】

【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】大図 達也

(72)【発明者】

【氏名】井上 雅志

【審査官】三澤 哲也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２１００２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１１７０８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５９－３７４９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】国際公開第２０１９／０２３３３６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １／３２

Ｈ０２Ｋ ３／２４

Ｈ０２Ｋ ３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロータおよびステータとを備える回転電機であって、
前記ステータは、
ステータコイルと、
前記ステータコイルを内包する絶縁部材と、
前記絶縁部材に内包された前記ステータコイルが挿入される複数のスロットが形成された環状のステータコアと、
を備え、
前記ステータコアには、複数の前記スロットのそれぞれに冷却媒体を導入する流路が形成され、
前記絶縁部材には、前記スロットに導入された前記冷却媒体を前記絶縁部材により内包された空間に導く導入開口が形成されている、回転電機。

【請求項2】

請求項１に記載の回転電機において、
前記内包された空間に導かれた前記冷却媒体は、前記ステータコイルのコイルエンド方向に流れて該コイルエンドに排出される、回転電機。

【請求項3】

請求項１に記載の回転電機において、
前記流路は、前記ステータコアの外周側領域であるコアバックに形成され、前記スロットのスロット底面に流出口を有し、
前記導入開口は、前記流出口に対向する第１開口領域と、該第１開口領域からステータコア径方向の内周側に伸延する第２開口領域とを有する、回転電機。

【請求項4】

請求項１に記載の回転電機において、
前記流路は、前記ステータコアの外周側領域であるコアバックに形成され、前記スロットのスロット底面に流出口を有し、
前記導入開口は、前記流出口に対向する第１開口領域、および／または、前記スロットのスロット側壁に対向する第２開口領域を有し、
少なくとも前記第１開口領域および前記第２開口領域が対向するスロット壁面には、窪み部が設けられている、回転電機。

【請求項5】

請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の回転電機において、
前記ステータコイルの延在方向において前記導入開口よりも外側の領域には、前記絶縁部材と前記ステータコイルとの隙間を埋める充填材が設けられ、
前記ステータコイルの延在方向において前記導入開口が設けられている領域では、前記絶縁部材と前記ステータコイルとの間に隙間が形成されている、回転電機。

【請求項6】

請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の回転電機において、
前記ステータコイルの延在方向における前記絶縁部材の両端領域には、前記絶縁部材と前記ステータコイルとの隙間を埋める充填材が設けられ、
前記絶縁部材の前記両端領域により挟まれた領域では、前記絶縁部材と前記ステータコイルとの間に隙間が形成されている、回転電機。

【請求項7】

請求項１に記載の回転電機において、
前記導入開口は、前記ステータコイルの延在方向において前記絶縁部材の一端側に配置され、
前記冷却媒体を前記スロットから前記ステータコアの外部へ排出する排出流路と、
前記ステータコイルの延在方向において前記絶縁部材の他端側に配置され、前記内包された空間を流れた前記冷却媒体を前記排出流路へと導く排出開口と、をさらに備える回転電機。

【請求項8】

請求項１に記載の回転電機において、
前記ステータコイルを内包する前記絶縁部材は、
前記スロットのスロット底面およびスロット側壁に対向して配置されるシート状絶縁部材と、
前記スロットのスロット開口に固定される固定部材と、を備える回転電機。

【請求項9】

請求項１に記載の回転電機の前記ステータコアの前記スロットに挿入された前記ステータコイルを内包するシート状の絶縁部材であって、
前記スロットに導入された前記冷却媒体を、前記絶縁部材により内包された空間へ導く導入開口が形成されている、絶縁部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転電機および絶縁部材に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ステータコイルのコイルエンドを冷却する構成として、コイルエンドの上方から冷却媒体を供給する冷却管を備える回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－３４８７３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、上述した回転電機では、コイルエンドに冷却媒体を供給して冷却する構成であるため、スロット内に収納されたコイル部分を含めたステータコイル全体に対する冷却が、不十分となる問題点がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様による回転電機は、ロータおよびステータとを備える回転電機であって、前記ステータは、ステータコイルと、前記ステータコイルを内包する絶縁部材と、前記絶縁部材に内包された前記ステータコイルが挿入される複数のスロットが形成された環状のステータコアと、を備え、前記ステータコアには、複数の前記スロットのそれぞれに冷却媒体を導入する流路が形成され、前記絶縁部材には、前記スロットに導入された前記冷却媒体を前記絶縁部材により内包された空間に導く導入開口が形成されている。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、ステータコイル全体に対する冷却の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、第１の実施形態の回転電機の概略構成を示す図である。

【図2】図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。

【図3】図３は、ステータコア２０ｂを示す図である。

【図4】図４は、図２のＤ１－Ｄ１断面図である。

【図5】図５は、図２のＤ２－Ｄ２断面図である。

【図6】図６は、絶縁部材を示す図である。

【図7】図７は、絶縁部材の他の例を示す図である。

【図8】図８は、変形例１における絶縁部材を示す図である。

【図9】図９は、ステータコイルを内包するように折り曲げた状態の絶縁部材を示す斜視図である。

【図10】図１０は、変形例１におけるＤ２－Ｄ２断面図である。

【図11】図１１は、変形例２における絶縁部材を示す図である。

【図12】図１２は、変形例２におけるＤ２－Ｄ２断面図である。

【図13】図１３は、変形例３における絶縁部材を示す図である。

【図14】図１４は、Ｆ１断面図である。

【図15】図１５は、第２の実施形態の回転電機の概略構成を示す図である。

【図16】図１６は、第２の実施形態におけるＡ－Ａ断面図である。

【図17】図１７は、第２の実施形態における絶縁部材を示す図である。

【図18】図１８は、図１５のＦ２－Ｆ２断面図である。

【図19】図１９は、図１５のＦ３－Ｆ３断面図である。

【図20】図２０は、変形例４における絶縁部材を示す図である。

【図21】図２１は、変形例４におけるＦ２－Ｆ２断面図である。

【図22】図２２は、変形例５におけるＡ－Ａ断面図である。

【図23】図２３は、変形例５における絶縁部材を示す図である。

【図24】図２４は、変形例５における２０ｂ１断面図である。

【図25】図２５は、変形例５における２０ｃ断面図である。

【図26】図２６は、変形例５における２０ｄ断面図である。

【図27】図２７は、楔の他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。また、以下の説明では、同一または類似の要素および処理には同一の符号を付し、重複説明を省略する場合がある。なお、以下に記載する内容はあくまでも本発明の実施の形態の一例を示すものであって、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、他の種々の形態でも実施をすることが可能である。

【0009】

（第１の実施形態）
図１～７は、第１の実施形態の回転電機１を説明する図である。図１は、回転電機１のステータ２およびロータ３を、ロータ３の軸方向に沿ってｚ座標軸の正方向から見た図である。図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。回転電機１は、ケース４と、ケース４内に配置された環状のステータ２と、ステータ２の内周側に配置されたロータ３とを備える。ステータ２は、ステータコア２０（２０ａ，２０ｂ）、ステータコイル２１を備える。

【0010】

図２に示すように、ステータコア２０ａはステータコア２０ｂを挟むように一対設けられている。ステータコア２０ａとステータコア２０ｂとは同一形状である。ステータコア２０ａ，２０ｂは、例えば、電磁鋼板を積層して形成される。また、冷却媒体導入用のステータコア２０ｂについては、圧粉鉄心としたり、樹脂成型で構成したりしても良い。ステータコア２０ａ，２０ｂの内周側の領域には複数のスロット２２が形成されている。図３は、ステータコア２０ｂを示す図である。ステータコア２０ｂは、外形がステータコア２０ａよりも小さい。また、ステータコア２０ｂには、スロット２２のスロット底面２２０とコアバック２００の外周面２０１との間を貫通する流路２４ｂが形成されている。ステータコア２０（２０ａ，２０ｂ）の複数のスロット２２のそれぞれには、ステータコイル２１が収納されている。図示した例では、ステータコイル２１には角線の導体が用いられているが、丸線の導体を用いても良い。

【0011】

各スロット２２にはステータコイル２１のコイル辺を構成する４本のコイル導体が収納されている。スロット２２内には、ステータコイル２１（４本のコイル導体）の周囲を囲むように、すなわち、ステータコイル２１を内包するように、絶縁部材２３が設けられている。絶縁部材２３には、例えば、絶縁紙や合成樹脂シートなどが用いられる。

【0012】

図２に示すように、ケース４には、冷却媒体をケース内に導入する貫通孔４３が形成された冷媒導入部４２が設けられている。貫通孔４３は、ステータコア２０ｂの外周面２０１と対向する位置に設けられている。ステータコア２０ｂの外周面２０１とケース４の内周面とで挟まれた円環状の空間は、冷却媒体の流路２４ａを形成する。流路２４ａは、ケース４の貫通孔４３およびステータコア２０ｂの流路２４ｂと連通している。

【0013】

上述したように、ステータコア２０ｂの流路２４ｂは、流路２４ａと連通している。流路２４ｂは、スロット底面２２０に開口２４０を有する。スロット２２内のスロットコイル２１を内包する絶縁部材２３には、開口２４０と対向する位置に開口２３０が形成されている。

【0014】

図４は、図２のステータコア２０ａの部分のＤ１－Ｄ１断面図である。スロット２２内には、絶縁部材２３により内包されたステータコイル２１が配置されている。絶縁部材２３の内表面側には接着層３０が設けられ、外表面側には発泡層３１が設けられている。絶縁部材２３は、接着層３０によって各ステータコイル２１の外周面に接着される。絶縁部材２３とスロット２２との隙間は、発泡層３１により埋められている。例えば、接着層３０には熱硬化性樹脂等が用いられ、発泡層３１には発泡材に熱硬化性樹脂等を混合したものが用いられる。

【0015】

接着層３０および発泡層３１の各々は、シート状の絶縁部材２３の内表面側および外表面側に予め塗布されている。そして、ステータコイル２１の導体を絶縁部材２３により包む。図４に示すように、ステータコア２０に形成されたスロット２２は、スロット底面２２０と対向する内周側が若干開いた半閉型スロットになっている。絶縁部材２３により内包されたステータコイル２１を、スロット２２に対してステータコア２０の端面側から軸方向に挿入する。その後、接着層３０および発泡層３１の加熱硬化処理を行うことにより、絶縁部材２３とステータコイル２１とが接着されると共に、スロット２２の壁面と絶縁部材２３との隙間が発泡層３１によって埋められる。なお、ステータコイル２１は完全な直線状になっておらず、うねりや反りなどが有る。そのため、隣り合うステータコイル２１の間には、隙間３２ａが生じやすい。

【0016】

図５は、図２のステータコア２０ｂの部分のＤ２－Ｄ２断面図である。Ｄ２－Ｄ２断面図は、図２に示すように流路２４ｂが設けられている部分の断面図である。上述したように、スロット２２のスロット底面２２０には、流路２４ｂの開口２４０が形成されている。絶縁部材２３には、開口２４０に対向する位置に開口２３０が形成されている。そのため、開口２４０が対向する位置には、発泡層３１も存在しない。また、Ｄ２－Ｄ２断面においては、絶縁部材２３とステータコイル２１との間には接着層３０が設けられておらず、隙間３２ｂが生じている。なお、接着層３０の配置領域の詳細については後述する。

【0017】

図６は、シート状の絶縁部材２３を展開したときの内表面側を示す図である。破線Ｌ１～Ｌ５は、絶縁部材２３でステータコイル２１を包む際の折り曲げ箇所を示している。開口２３０が形成されている破線Ｌ２と破線Ｌ３との間の領域が、スロット２２のスロット底面２２０に対向する領域である。開口２３０に対して軸方向左側の領域Ｒ１および軸方向右側の領域Ｒ３には接着層３０が設けられている。開口２３０が配置されている軸方向の中央領域Ｒ２には接着層３０は設けられていない。Ｄ１－Ｄ１断面図（図４）は、図６の領域Ｒ３の部分を図示上下に断面したものである。Ｄ２－Ｄ２断面図（図５）は、図６の領域Ｒ２の部分を断面したものである。なお、図示は省略するが、絶縁部材２３の外表面側には、開口２３０を除く全ての領域に発泡層３１が設けられている。

【0018】

なお、ステータコイル２１を絶縁部材２３で内包する際の包み方については、図４のＤ１－Ｄ１断面図に示すような形態に限定されない。例えば、図７に示すようにシート状の絶縁部材２３を折り曲げて、ステータコイル２１を内包するようにしても良い。

【0019】

（冷却媒体経路の説明）
次いで、冷却媒体が流れる経路について説明する。冷却媒体は、ケース４の貫通孔４３を介して外部から流路２４ａに供給される。冷却媒体としては、例えば、冷却油が用いられる。流路２４ａに供給された冷却媒体は、円環状の流路２４ａ内を周方向に流れて、図５の矢印Ｅ１で示すように各流路２４ｂに流入する。

【0020】

流路２４ｂに流入した冷却媒体は、図５に示すように開口２４０および開口２３０を通って絶縁部材２３とステータコイル２１の間の隙間３２ｂに流入する。そして、矢印Ｅ２に示すように、冷却媒体は、隙間３２ｂ内をステータコア２０の内周側に向かって流れる。さらに、隙間３２ｂの冷却媒体は、ステータコイル２１間の隙間３２ａに侵入する。隙間３２ａ，３２ｂに侵入した冷却媒体は、図２の矢印Ｅ３で示すように隙間３２ａ，３２ｂ（不図示）をコイルエンド方向へと流れる。最終的には、ステータコイル２１のコイルエンドへと排出される。

【0021】

上述したように、流路２４ｂによりスロット２２に導入された冷却媒体は、開口２３０から絶縁部材２３による内包空間の隙間３２ａ，３２ｂへ導かれる。そのため、冷却媒体はステータコイル２１に接触し、ステータコイル２１を直接的に冷却する。その結果、冷却媒体によるステータコイル２１の冷却を効率的に行うことができ、冷却効果の向上を図ることができる。また、冷却媒体は隙間３２ａ，３２ｂをコイルエンド方向に流れて、コイルエンドへと排出される。そのため、コイルエンドが排出された冷却媒体により冷却されると共に、冷却媒体がステータ２とロータ３とのエアギャップに侵入するのを防止することができる。

【0022】

（変形例１）
図８は、変形例１における絶縁部材２３Ａを示す図である。上述した図６の場合と同様に、図８は、絶縁部材２３Ａを展開したときの内表面側を示す。破線Ｌ１～Ｌ５は、絶縁部材２３Ａでステータコイル２１を包む際の折り曲げ箇所を示す。絶縁部材２３Ａでは、上述した開口２３０に代えて開口２３１が中央領域Ｒ２に形成されている。絶縁部材２３Ａの破線Ｌ２と破線Ｌ３との間の領域は、スロット２２のスロット底面２２０に対向する領域である。

【0023】

開口２３１は、スロット底面２２０に対向する開口領域２３１ａと、スロット２２の側壁に対向する開口領域２３１ｂとを有する。接着層３０は、開口２３１を除く絶縁部材２３Ａの内表面の全領域に設けられている。絶縁部材２３Ａの外表面側には、開口２３１を除く全ての領域に発泡層３１が設けられている。

【0024】

図９は、ステータコイル２１を内包するように折り曲げた状態の絶縁部材２３Ａを示す斜視図である。図９では、ステータコイル２１は想像線（二点鎖線）で示した。開口２３１（開口領域２３１ａ，２３１ｂ）は、積層されたステータコイル２１の側面が対向する面まで延在している。そのため、隣接するステータコイル２１の間の隙間３２ａは、開口２３１から見える状態になっている。

【0025】

図１０は、図５において絶縁部材２３に代えて絶縁部材２３Ａを用いた場合のＤ２－Ｄ２断面図を示す。開口２３１は、スロットコイル２１を内包する絶縁部材２３Ａの、スロット２２のスロット底面２２０および図示右側のスロット側壁２２１に対向する面に配置されている。その結果、スロットコイル２１とスロット側壁２２１との間に隙間３２ｃが生じる。流路２４ｂの開口２４０からスロット２２内に流入した冷却媒体は、一点鎖線の矢印Ｅ４で示すように、スロットコイル２１とスロット側壁２２１との隙間３２ｃをスロット底面側からステータコア内周側へと流れる。さらに、隙間３２ｃの冷却媒体は、ステータコイル２１間の隙間３２ａに流入する。そして、図９の矢印Ｅ３で示すように、冷却媒体は隙間３２ａ内を軸方向に沿って両端のコイルエンド方向に流れる。

【0026】

このように、変形例１における開口２３１は、開口２４０と対向する位置からスロット側壁２２１と対向する位置まで延在している。そのため、絶縁部材２３Ａにより内包される空間のステータコア内周側まで冷却媒体が流れやすくなり、内周側の隙間３２ａへの冷却媒体の流入を向上させることができる。その結果、ステータコイル２１に対する冷却媒体の冷却効果を向上させることができる。

【0027】

（変形例２）
図１１は、変形例２における絶縁部材２３Ｂを示す図である。絶縁部材２３Ｂでは、開口２３１が設けられている中央領域Ｒ２には、接着層３０が設けられていない。絶縁部材２３Ｂについてのその他の構成は、図８に示す絶縁部材２３Ａと同様である。図１２は、図５において絶縁部材２３に代えて絶縁部材２３Ｂを用いた場合のＤ２－Ｄ２断面図を示す。図１１に示したように中央領域Ｒ２には接着層３０が設けられていない。そのため、上述した図１０の場合と異なり、ステータコイル２１と絶縁部材２３Ｂとの間に隙間３２ｂが形成されている。

【0028】

流路２４ｂの開口２４０からスロット２２内に流入した冷却媒体は、一点鎖線の矢印Ｅ２，Ｅ４で示すように流れる。このように、変形例２の場合には、変形例１のＥ４の流れに加えてＥ２の流れが生じ、Ｅ２の場合にはステータコイル２１と絶縁部材２３Ｂとの隙間３２ｂに流れ込む。隙間３２ｂの冷却媒体はステータコイル２１間の隙間３２ａに侵入し、隙間３２ａ内を軸方向に沿って両端のコイルエンド方向に流れる。このように、変形例２における絶縁部材２３Ｂでは、開口２３１が設けられている中央領域Ｒ２において隙間３２ｂが形成される。そのため、ステータコイル２１間の隙間３２ａに冷却媒体がより流入しやすくなり、冷却効率の向上を図ることができる。

【0029】

（変形例３）
図１３は、変形例３における絶縁部材２３Ｃを示す図である。絶縁部材２３Ｃを図６に示した絶縁部材２３と比較すると、内表面側に設けられた接着層３０の範囲のみが異なり、その他の構成は絶縁部材２３と同様である。変形例３では、接着層３０は、絶縁部材２３Ｃの軸方向両端の領域Ｒ４にのみ設けられ、中央領域Ｒ２と領域Ｒ４との間の領域Ｒ５には設けられていない。

【0030】

図１４は、スロット２２内に収納された絶縁部材２３Ｃおよびステータコイル２１を、図１３の一点鎖線Ｆ１の部分で断面した場合の断面図（Ｆ１断面図と呼ぶことにする）を示したものである。Ｆ１断面図においては、絶縁部材２３Ｃの内周面側に接着層３０が設けられていないので、絶縁部材２３Ｃとステータコイル２１との間に隙間３２ｂが生じる。そのため、絶縁部材２３Ｃの開口２３１から流入した冷却媒体は、隙間３２ｂ内をステータコイル２１の延在方向（ステータコア軸方向）に拡がる。すなわち、ステータコイル２１の中央領域から両端領域へ冷却媒体が流れ易くなり、冷却媒体によるステータコイル２１の冷却効果をより向上させることができる。

【0031】

なお、図示は省略するが、開口２３１が形成された絶縁部材２３Ｂ（図１１参照）の場合も、図１３に示す絶縁部材２３Ｃの場合と同様に、両端の領域Ｒ４にのみに接着層３０を設けるようにしても良い。そのような構成とすることで、絶縁部材２３Ｃの場合と同様の効果を奏することができる。

【0032】

（第２の実施形態）
図１５は、第２の実施形態の回転電機１Ａの概略構成を示す図である。図１５は回転電機１Ａを側方から見た図であり、ケース４のみを断面図とした。第２の実施形態の回転電機１においては、ステータコア２０は、３つのステータコア２０ａ１，２０ａ２，２０ａ３と２つのステータコア２０ｂ１，２０ｂ２とを備えている。ステータコア２０ａ１～２０ａ３およびステータコア２０ｂ１，２０ｂ２はオープンスロットであり、スロット２２のスロット開口は楔４０（後述する図１６参照）により閉じられている。その他の形状については、ステータコア２０ａ１，２０ａ２，２０ａ３は上述したステータコア２０ａと同一であり、ステータコア２０ｂ１，２０ｂ２は上述したステータコア２０ｂと同一である。ただし、ステータコア２０ａ１，２０ａ２，２０ａ３については、軸方向の長さがステータコア２０ａと異なる。

【0033】

ケース４は、ステータコア２０ｂ１に対応した軸方向位置に、貫通孔４３ａが形成された冷媒導入部４２ａを備える。また、ケース４はステータコア２０ｂ２に対応した軸方向位置に、貫通孔４３ｂが形成された冷媒排出部４２ｂを備える。

【0034】

図１６は、回転電機１Ａを、図１のＡ－Ａ断面図の場合と同様に断面した断面図である。そのため、図１６の断面図も、図１の場合と同様にＡ－Ａ断面図と呼ぶことにする。スロット２２内に収納されたステータコイル２１は、ステータコイル２１の束の三方（スロット開口側を除く三方）を覆う絶縁部材２３Ｄと、残りの一方を覆う楔４０とにより内包されている。楔４０の材料には絶縁材が用いられ、非磁性材料または磁性材料（例えば、磁性材含有樹脂、磁性を有する圧粉樹脂等）のいずれを選択しても良い。

【0035】

冷媒導入部４２ａが設けられた領域のケース内周面とステータコア２０ｂ１の外周面２０１との間には、円環状の流路２４ａ１が形成されている。同様に、冷媒排出部４２ｂが設けられた領域のケース内周面とステータコア２０ｂ２の外周面２０１との間には、円環状の流路２４ａ２が形成されている。流路２４ａ１は、冷媒導入部４２ａの貫通孔４３ａおよびステータコア２０ｂ１の流路２４ｂと連通している。流路２４ａ２は、冷媒排出部４２ｂの貫通孔４３ｂおよびステータコア２０ｂ２の流路２４ｂと連通している。

【0036】

図１７は、絶縁部材２３Ｄを展開したときの内表面側を示す図である。絶縁部材２３Ｄの内表面側の軸方向の両端領域Ｒ６には、発泡層３１が設けられている。折り曲げ箇所を示す破線Ｌ２と破線Ｌ３との間の領域が、スロット２２のスロット底面２２０に対向する領域である。破線Ｌ２よりも図示上側の領域、および、破線Ｌ３よりも図示下側の領域は、スロット２２の側壁に対向する領域である。それらの領域には、両端領域Ｒ６に近接して開口２３２ａ，２３２ｂがそれぞれ設けられている。開口２３２ａの軸方向位置は、絶縁部材２３Ｄをスロット２２に装着したときにステータコア２０ｂ１の流路２４ｂの開口２４０（図１６参照）と対向するように設定されている。一方、開口２３２ｂの軸方向位置は、絶縁部材２３Ｄをスロット２２に装着したときにステータコア２０ｂ２の流路２４ｂの開口２４０（図１６参照）と対向するように設定されている。

【0037】

ステータコイル２１をスロット２２に装着する場合には、先ず、折り曲げた絶縁部材２３Ｄをスロット２２（スロット底面およびスロット側壁）に固定する。固定には接着剤等が用いられる。次いで、その絶縁部材２３Ｄにより囲まれた空間に、ステータコイル２１を配置する。この場合、ステータコイル２１間に隙間が生じるように、各ステータコイル２１を配置するようにしても良い。そして、スロット２２のスロット開口に楔４０を固定する。その後、発泡層３１を加熱硬化させる。この加熱硬化処理によって、流動状態となった発泡材がステータコイル２１間に侵入し、絶縁部材２３Ｄの両端領域Ｒ６におけるステータコイル２１間の隙間は発泡材によって埋められることになる。両端領域Ｒ６の間の領域においては、ステータコイル２１と絶縁部材２３Ｄとの間、および、ステータコイル２１間に隙間（後述する隙間３２ａ，３２ｂ）が生じる。

【0038】

図１６に示すように、ステータコア２０ｂ１，２０ｂ２のスロット２２の内壁には、流路２４ｂの開口２４０が設けられている領域から絶縁部材２３Ｄの開口２３２ａ，２３２ｂが対向する領域にかけて、窪み２２２が形成されている（図１８も参照）。そのため、窪み２２２が設けられているスロット領域においては、絶縁部材２３Ｄとスロット壁面との間に隙間３２ｇ（図１８参照）が形成されることになる。絶縁部材２３Ｄの内表面側の両端領域Ｒ６に設けられている発泡層３１が加熱硬化処理されることで、軸方向両端領域における各ステータコイル２１間の隙間に流れ込んだ発泡材は、隙間を埋めるとともに膨張する。その結果、発泡層３１が設けられていない領域では、ステータコイル２１の周囲に隙間３２ａ，３２ｂが形成される。

【0039】

図１８は、図１５に示す回転電機１ＡのＦ２－Ｆ２断面図である。Ｆ２－Ｆ２断面図はステータコア２０ｂ１の部分を断面する。なお、冷媒排出口４２ｂに対応したステータコア２０ｂ２の部分の断面も、図１８に示すＦ２－Ｆ２断面図と同様である。Ｆ２－Ｆ２断面の部分においては、図１６に示した窪み２２２がスロット２２の壁面に形成されている。そのため、楔４０の近くを除いて、スロット２２の壁面と絶縁部材２３Ｄとの間に隙間３２ｇが形成される。また、Ｆ２－Ｆ２断面においては、絶縁部材２３Ｄの内表面側に発泡層３１が設けられておらず（図１７参照）、ステータコイル２１と周囲の絶縁部材２３Ｄおよび楔４０との間およびステータコイル２１間に隙間３２ｂが生じている。なお、図示は省略しているが、楔４０の周囲には発泡層３１が設けられている。そのため、楔４０が固定されている部分においては、楔４０とステータコア２０との隙間は発泡層３１の発泡材によって封止されている。

【0040】

図１９は、図１５のＦ３－Ｆ３断面図である。Ｆ３－Ｆ３断面図は、ステータコア２０ａ１の部分であって、かつ、図１７の発泡層３１が設けられている左側の両端領域Ｒ６の部分を断面したものである。ステータコイル２１と絶縁部材２３Ｄおよび楔４０との間、および、ステータコイル２１間は発泡層３１の発泡材によって埋められている。

【0041】

図１６，１８において、一点鎖線の矢印は冷却媒体の流れを示す。図１６に示すように、冷媒導入部４２ａの貫通孔４３ａから流路２４ａ１に供給された冷却媒体は、流路２４ａ１内を周方向に流れる。流路２４ａ１内の冷却媒体は、流路２４ａ１に連通する各流路２４ｂを介して、各スロット２２内の隙間３２ｇに流入する。図１８に示すように、隙間３２ｇの冷却媒体は、絶縁部材２３Ｄの開口２３２ａから絶縁部材２３Ｄにより包まれた内側の空間（内包空間）に流入する。

【0042】

このように、窪み２２２を設けて隙間３２ｇを形成することにより、開口２３２ａが設けられている領域の隙間空間が大きくなる。その結果、ステータコイル２１間の隙間３２ａおよび絶縁部材２３Ｄとステータコイル２１との隙間３２ｂに、冷却媒体が流入しやすくなる。絶縁部材２３Ｄの内包空間に流入した冷却媒体は、図１６の一点鎖線の矢印Ｅ５で示すように、隙間３２ａ，３２ｂ内を軸方向に沿って絶縁部材２３Ｄの軸方向反対側（図示左側）へ流れる。

【0043】

絶縁部材２３Ｄの内包空間の軸方向反対側に達した冷却媒体は、矢印Ｅ６で示すように、図示左側の開口２３２ｂを通って絶縁部材２３Ｄの内包空間から窪み２２２の隙間３２ｇに流出する。隙間３２ｇに流出した冷却媒体は、ステータコア２０ｂ２の流路２４ｂを通って流路２４ａ２に流入し、最終的には貫通孔４３ｂを通ってケース４に設けられた冷媒排出部４２ｂから排出される。

【0044】

以上のように、第２の実施形態では、図１６に示すように、コイル両端の隙間が発泡層３１の発泡材で埋められ、両端領域の間の領域において隙間３２ａ，３２ｂを形成した。そのため、開口２３２ａから絶縁部材２３Ｄの内包空間の一端側に流入した冷却媒体は、隙間３２ａ，３２ｂ内を内包空間の他端側へ流れ易くなる。その結果、冷却媒体によるコイル直接冷却の冷却効果向上を図ることができる。

【0045】

また、隙間３２ａ，３２ｂ内を図示左方向に流れた冷却媒体を、絶縁部材２３Ｄの開口２３２ｂからステータコア２０ｂ２の流路２４ｂに導き、ケース４の冷媒排出部４２ｂから外部に排出するようにした。そのため、冷却媒体の回収が容易となると共に、冷却媒体の影響によるフリクション悪化を防止できる。

【0046】

（変形例４）
図２０，２１は、第２の実施形態に関する変形例（変形例４）を説明する図である。図２０は、変形例４における絶縁部材２３Ｅを展開したときの内表面側を示す図である。開口２３３ａ，２３３ｂは、スロット底面が対向する破線Ｌ２，Ｌ３間の領域から、スロット側壁が対向する領域（図示上下の領域）に若干だけ延在している。開口２３３ａ，２３３ｂの軸方向位置は、図１７に示した絶縁部材２３Ｄの開口２３２ａ，２３２ｂの軸方向位置と同一である。絶縁部材２３Ｅの内表面側の両端領域Ｒ６には、発泡層３１が設けられている。

【0047】

図２１は、絶縁部材２３Ｅを用いた場合のＦ２－Ｆ２断面図である。変形例４では、ステータコア２０ｂ１のスロット２２の壁面に設けられた窪み２２２は、開口２３３ａ，２３３ｂが対向する領域に形成されている。その他の構成は、図１８に示すＦ２－Ｆ２断面図と同様である。一点鎖線の矢印は冷却媒体の流れを示す。流路２４ａ１から流路２４ｂを介してスロット２２内に流入した冷却媒体は、窪み２２２とステータコイル２１との間の空間に流れ込んだ後に、開口２３３ａから絶縁部材２３Ｅと楔４０とにより形成される内包空間の一端側に流入する。そして、図１６の矢印Ｅ５の場合と同様に、隙間３２ａ，３２ｂを内包空間の他端側に流れ、開口３３３ｂから流出する。開口３３３ｂから流出した冷却媒体は、ステータコア２０ｂ２の流路２４ｂから流路２４ａ２へ流出し、貫通孔４３ｂを介して冷媒排出部４２ｂから排出される。

【0048】

（変形例５）
図２２は、第２の実施形態に関する変形例５を説明する図である。図２２は、上述した図１６において変形例５の絶縁部材２３Ｆとに置き換えた場合の、ステータコア２０とケース４の構成を示すである。図２２においても、図１６の場合と同様のＡ－Ａ断面図とした。変形例５では、ステータコア２０は９つのステータコア２０ａ４，２０ｂ１，２０ａ５，２０ｃ、２０ｄを備える。まず、軸方向中央にステータコア２０ａ４を配置し、その図示右方向に、ステータコア２０ｂ１、ステータコア２０ａ５、ステータコア２０ｃ、ステータコア２０ｄの順に配置した。一方、中央にステータコア２０ａ４の左側の構成は右側の構成と対称な配置となっており、ステータコア２０ａ４の左方向に、ステータコア２０ｂ１、ステータコア２０ａ５、ステータコア２０ｃ、ステータコア２０ｄが順に配置されている。ケース４の中央に設けられた冷媒導入部４２ａには、一対のステータコア２０ｂ１のそれぞれに対向する一対の貫通孔４３ａが形成されている。ステータコア２０ａ４，２０ａ５の構造（軸垂直断面の形状）は、ステータコア２０ａと同様である。また、ステータコア２０ｃ、２０ｄの構造（軸垂直断面の形状）については後述する。

【0049】

図２３は、絶縁部材２３Ｆを展開したときの内表面側を示す図である。絶縁部材２３Ｆの内表面側には、軸方向の両端領域Ｒ６と中央領域Ｒ７に発泡層３１が設けられている。絶縁部材２３Ｆでは、中央領域Ｒ７の両側に近接して一対の開口２３３ａが設けられ、各両端領域Ｒ６に近接して開口２３３ｂがそれぞれ設けられている。図２２に示すように、絶縁部材２３Ｆをスロット２２内に装着すると、各開口２３３ａはステータコア２０ｂ１の流路２４ｂに対向する。一方、絶縁部材２３Ｆの開口２３３ｂは、ステータコア２０ｃに対向する。

【0050】

図２２に戻って、各ステータコア２０ｂ１のスロット２２の壁面には、開口２３３ａが対向する領域に窪み２２２がそれぞれ形成されている。これらの窪み２２２の形状は、図２１に示した窪み２２２の形状と同一である。図２３の中央領域Ｒ７は、ステータコア２０ａ４のスロット２２内に配置される領域である。また、図２３の両端領域Ｒ６は、ステータコア２０ｄのスロット２２内に配置される領域である。そのため、ステータコア２０ａ４および２０ｄのスロット２２内の絶縁部材２３Ｆと楔４０とにより形成される内包空間においては、ステータコイル２１と絶縁部材２３Ｆおよび楔４０との間、および、ステータコイル２１間の隙間が発泡層３１で埋められ、封止されている。

【0051】

図２４は、ステータコア２０ｂ１における軸に垂直な断面図（２０ｂ１断面図）である。上述したように、ステータコア２０ｂ１のスロット２２には、絶縁部材２３Ｆの開口２３３ａが対向する領域に窪み２２２が設けられている。そのため、開口２３３ａが設けられているスロット領域に、大きな隙間空間が形成されることになる。流路２４ｂからスロット２２に流入した冷却媒体は、この隙間空間に流入した後に、絶縁部材２３Ｆと楔４０とにより形成される内包空間に流入する。内包空間に流入した冷却媒体は、図２２の歯一点鎖線の矢印Ｅ７で示すように、内包空間内の隙間（ステータコイル２１の周囲の隙間３２ａ，３２ｂ）を軸方向端部へと流れる。

【0052】

図２５は、ステータコア２０ｃにおける軸に垂直な断面図（２０ｃ断面図）である。ステータコア２０ｃのスロット２２には、絶縁部材２３Ｆの開口２３３ｂが対向する領域に窪み２２２が設けられている。また、スロット底面に凹部２２３が形成されている。凹部２３３内の空間は、冷却媒体を排出するための流路２４ｄの一部を構成している。一点鎖線の矢印は冷却媒体の流れを示しており、冷却媒体は、絶縁部材２３Ｆの内包空間から開口２３３ｂを通ってスロット２２内へ流出する。スロット２２内に流出した冷却媒体は、窪み２２２の部分から凹部２２３の流路２４ｄに流れ込む。

【0053】

図２６は、ステータコア２０ｄにおける軸に垂直な断面図（２０ｄ断面図）である。ステータコア２０ｄには、ステータコア２０ｃの場合と同様の凹部２２３がスロット底面に形成されている。ステータコア２０ｄの凹部２２３内の空間は、流路２４ｄの残りの一部を構成している。すなわち、図２２に示すように、ステータコア２０ｃの流路２４ｄとステータコア２０ｄの流路とは連通している。絶縁部材２３Ｆの開口２３３ｂからステータコア２０ｃの凹部２２３内の空間に流入した冷却媒体は、流路２４ｄを通ってステータコア２０ｄの端面から排出される。ステータコア２０ｄの端面から排出された冷却媒体は、コイルエンドに流れてコイルエンドを冷却する。

【0054】

このように、変形例６では、冷却媒体をコイル温度の高い中央付近からコイルエンド方向へと流し、さらに、ステータコア２０ｄの端面から排出してコイルエンドへ導くようにした。そのため、冷却媒体によりステータコイル２１の全体が効率よく冷却される。また、冷却媒体がステータ２とロータ３とのエアギャップに侵入するのを防止できるので、冷却媒体によるフリクション悪化を防止することができる。

【0055】

上述のように、第２の実施形態では、楔４０をスロット２２毎に設ける構成とした。しかし、この構成に限らず、例えば、図２７に示すように複数のスロット２２に跨って楔４０を設けるようにしても良い。図２７は、図２６の２０ｄ断面図に相当する断面図である。

【0056】

なお、第２の実施形態では、スロット２２はオープンスロットで、スロット開口に楔４０を固定する構成であったが、第２の実施形態のステータコア２０、ケース４および絶縁部材２３Ｄ～２３Ｆの構成は、第１の実施形態における半閉型のスロット２２の場合にも適用することができる。その場合、第２の実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0057】

以上説明した本発明の実施形態および変形例によれば、以下の作用効果を奏する。

【0058】

・ 図１～６等に示すように、回転電機１のステータ２は、ステータコイル２１と、ステータコイル２１を内包する絶縁部材２３と、絶縁部材２３に内包されたステータコイル２１が挿入される複数のスロット２２が形成された環状のステータコア２０と、を備える。そして、ステータコア２０には、複数の前記スロット２２のそれぞれに冷却媒体を導入する流路２４ａ，２４ｂが形成され、絶縁部材２３には、スロット２２に導入された冷却媒体を絶縁部材２３により内包された空間（例えば、隙間３２ａ，３２ｂ）へ導く導入開口（開口２３０）が形成されている。

【0059】

流路２４ｂによりスロット２２に導入された冷却媒体は、開口２３０から絶縁部材２３により内包された空間の隙間３２ａ，３２ｂへ導かれ、ステータコイル２１に接触する。その結果、ステータコイル２１は冷却媒体により直接冷却され、ステータコイル２１に対する冷却効果の向上を図ることができる。

【0060】

（２）上記（１）において、図９等に示すように、絶縁部材２３Ａにより内包された空間に導かれた冷却媒体は、矢印Ｅ３に示すように、ステータコイル２１のコイルエンド方向に流れてコイルエンドに排出される。その結果、冷却媒体によりコイルエンドも冷却されることになり、冷却媒体を効率的に利用することができる。また、冷却媒体はコイルエンドに排出されるので、冷却媒体がステータ２とロータ３とのエアギャップに侵入して生じるフリクション悪化を、防止することができる。

【0061】

（３）上記（１）において、図８～１０等に示すように、流路２４ｂは、ステータコア２０の外周側領域であるコアバック２００に形成され、スロット２２のスロット底面２２０に開口２４０を有し、開口２３１は、開口２４０に対向する第１の開口領域２３１ａと、第１開口領域２３１ａからステータコア径方向の内周側に伸延する第２の開口領域２３１ｂとを有する。

【0062】

このように、開口２３１は、開口２４０と対向する第１開口領域２３１ａから、スロット側壁２２１と対向する開口領域２３１ｂまで延在しているので、絶縁部材２３Ａにより内包される空間のステータコア内周側まで冷却媒体が流れやすくなる。その結果、内周側の隙間３２ａへの冷却媒体の流入を効率良く行わせることができ、ステータコイル２１に対する冷却媒体の冷却効果を向上させることができる。

【0063】

（４）上記（１）において、図１８，２１等に示すように、流路２４ｂは、ステータコア２０ｂ１の外周側領域であるコアバックに形成され、スロット２２のスロット底面２２０に開口２４０を有する。そして、例えば、図１８に示すように、開口２３２ａはスロット側壁２２１に対向し、スロット底面２２０および開口２３２ａが対向するスロット２２の壁面には窪み２２２が設けられている。また、図２１に示す例では、開口２３３ａは、開口２４０に対向する開口領域およびスロット側壁２２１に対向する開口領域を有し、開口２３３ａが対向するスロット２２の壁面には窪み２２２が設けられている。

【0064】

このように、開口２３２ａ，２３３ａが対向するスロット２２の壁面に窪み２２２を設けることにより、絶縁部材２３Ｄ，２３Ｅの内包領域に冷却媒体がより流入しやすくなる。また、ステータコイル２１の開口２３２ａ，２３３ａに面する部分が、ステータコア２０ｂ１に接触するのを抑制することができ、絶縁性向上を図ることができる。

【0065】

（５）上記（１）～（４）のいずれかにおいて、図４～６等に示すように、ステータコイル２１の延在方向において開口２３０よりも外側の領域Ｒ１，Ｒ３には、絶縁部材２３とステータコイル２１との隙間を埋める充填材（接着層３０）が設けられ、ステータコイル２１の延在方向において開口２３０が設けられている領域Ｒ２では、絶縁部材２３とステータコイル２１との間に隙間が形成されている。

【0066】

領域Ｒ２において絶縁部材２３とステータコイル２１との間に隙間３２ｂが形成されているので、絶縁部材２３により形成される内包空間のステータ内周側の領域に、冷却媒体が流入し易くなる。そのため、ステータコイル冷却の効率向上を図ることができる。

【0067】

（６）上記（１）～（４）のいずれかにおいて、図１３，１４等に示すように、ステータコイル２１の延在方向における絶縁部材２３Ｃの両端の領域Ｒ４には、絶縁部材２３Ｃとステータコイル２１との隙間３２ｂを埋める充填材（接着層３０）が設けられ、絶縁部材２３Ｃの両端の領域Ｒ４により挟まれた領域Ｒ２，Ｒ５では、絶縁部材２３Ｃとステータコイル２１との間に隙間３２ｂ、３２ｄが形成されている。両端の領域Ｒ４の隙間３２ｂを接着層３０で埋めることで、領域Ｒ４間のステータコイル２１が内包された空間の隙間を冷却媒体が流れ易くなる。

【0068】

（７）上記（１）において、図１６，１７に示すように、絶縁部材２３Ｄの開口２３２ａは、ステータコイル２１の延在方向において絶縁部材２３Ｄの一端側に配置され、冷却媒体をスロット２２からステータコア２０の外部へ排出する流路２４ａ２，２４ｂと、ステータコイル２１の延在方向において絶縁部材２３Ｄの他端側に配置され、絶縁部材２３Ｄにより内包された空間（例えば、隙間３２ａ，３２ｂ）を流れた冷却媒体を流路２４ｄへと導く開口２３２ｂと、をさらに備える。このような構成とすることで、隙間３２ａ，３２ｂ内を一端側から他端側に流れた冷却媒体を、流路２４ａ２，２４ｂからステータコア２０の外部に排出することができる。そのため、冷却媒体を回収が容易となると共に、冷却媒体の影響によるフリクション悪化を防止できる。

【0069】

（８）上記（１）において、図１９等に示すように、ステータコイル２１を内包する絶縁部材は、スロット２２のスロット底面２２０およびスロット側壁２２１に対向して配置されるシート状絶縁部材（絶縁部材２３Ｄ）と、スロット２２のスロット開口に固定される固定部材（楔４０）と、を備えるような構成としても良い。なお、固定部材は、ステータコイル２１をスロット内からの離脱を防止できるものであれば、上述した楔４０に限定されるものではない。

【0070】

以上説明した各種の実施の形態や変形例はあくまでも一例であり、発明の特徴を損なわない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0071】

１，１Ａ…回転電機、２…ステータ、３…ロータ、４…ケース、２０，２０ａ，２０ａ１～２０ａ５，２０ｂ，２０ｂ１…ステータコア、２１…ステータコイル、２２…スロット、２３，２３Ａ～２３Ｆ…絶縁部材、２４，２４ａ，２４ａ１，２４ａ２，２４ｂ，２４ｄ…流路、３０…接着層、３１…発泡層、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｇ…隙間、４０…楔、４２，４２ａ…冷媒導入部、４２ｂ…冷媒排出部、４３，４３ａ，４３ｂ…貫通孔、２００…コアバック、２２０…スロット底面、２２１…スロット側壁、２２２…窪み，２２３…凹部、２３０，２３１，２３２ａ，２３２ｂ，２３３ａ，２３３ｂ，２４０…開口、２３１ａ，２３１ｂ…開口領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】