(57)【要約】      （修正有）【課題】スロット内のコイル線の温度上昇を抑制すること。【解決手段】ステータコアのティースに巻回されるコイル線３０がスロット内に収容される。コイル線３０は、導電体によって形成されるパイプ材３２と、パイプ材３２中に充填され、低融点金属を用いた蓄熱材３４と、を含む。パイプ材は、導電度が高い導電体、例えば銅で構成される。蓄熱材は、低融点金属、例えばはんだ合金、錫などから構成されるが、その他の低融点合金でもよい。【選択図】図４
2020089232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアのティースに巻回されるコイル線がスロット内に収容されるステータであって、
前記コイル線は、
導電体によって形成されるパイプ材と、
前記パイプ材中に充填され、低融点金属を用いた蓄熱材と、
を含む、
ステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータコアのティースに巻回されるコイル線がスロット内に収容されるステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の駆動用モータは、大出力であり、発熱が問題になる。そこで、モータ内部のステータコイルや、ロータを冷却するために冷媒が循環される。
【０００３】
特許文献１では、ステータコイルをステータコアに固定するためのワニスに潜熱蓄熱材が配合されており、ステータコイルの発熱を潜熱蓄熱材の融解潜熱で吸収する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２５７６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ステータコアのスロットにはステータコイルのコイル線が充填されるため、空隙が少ない。このため、冷媒が吹きかけられても、十分な量の冷媒をコイル線に接触させることが困難な場合も多い。従って、冷媒によって十分な冷却を行うことができず、通電時にスロット内のコイル線が高温になりやすい。金属は温度上昇によって抵抗値が上昇するため、発熱量が多くなりモータ損失が大きくなってしまう。
【０００６】
このため、スロット内のコイル線の温度上昇を効果的に抑制することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ステータコアのティースに巻回されるコイル線がスロット内に収容されるステータであって、前記コイル線は、導電体によって形成されるパイプ材と、前記パイプ材中に充填され、低融点金属を用いた蓄熱材と、を含む。
【０００８】
また、前記パイプ材の前記導電体は、銅であるとよい。
【０００９】
また、前記ティースに巻回される前記コイル線は、ワニスによってステータコアに固定されているとよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、コイル線の蓄熱材の融解潜熱によって、コイル線の温度上昇を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係るステータの概略構成を示す斜視図である。
【図２】導体セグメントの構成を示す図である。
【図３】図１のステータにおいて、Ｕ相のコイル線の様子を示す概略斜視図である。
【図４】本実施形態に係るコイル線３０（１６，１８，２０）の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図５】コイル線の変形例を示す図である。
【図６】コイル線の他の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。
【００１３】
「ステータの構成」
図１は、実施形態に係るステータの概略構成を示す斜視図である。本実施形態のステータは、例えば電動モータ、発電機等の回転電機を構成するために使用される。
【００１４】
ステータ１０は、環状の磁性材料製のステータコア１４と、ステータコア１４に分布巻きで巻装された複数相であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のコイル線１６，１８，２０とを備える。ステータ１０の使用時には、ステータ１０の径方向内側に、回転軸に固定されたロータ（図示せず）を配置し、ステータ１０とロータとを径方向に対向させることでラジアル型の回転電機を構成する。ステータコア１４は、例えば、磁性粉末を加圧成形してなる圧粉磁心、または電磁鋼板等の金属板の積層体等により構成されている。ステータコア１４は、内周面の周方向複数個所に放射状に形成されたスロット１２を有する。ステータコア１４において、スロット１２の間で半径方向内側に突出する部分がティースである。
【００１５】
ここで、各相のコイル線１６，１８，２０は、導体セグメント２２を連結してなる。図２に導体セグメント２２の構成を示す。このように、導体セグメント２２は、全体として略Ｕ字形状を有し、一対の脚部４０とこれを連結する連結部４２を有する。そして、このような導体セグメント２２の一対の脚部４０がそれぞれ別のスロット１２に挿入され、ステータコア１４から突出した脚部４０の先端部を折り曲げて、他の導体セグメント２２の脚部４０の先端に接続されることでコイル線１６，１８，２０をそれぞれ形成する。
【００１６】
そして、ステータコア１４の周方向に複数の導体セグメント２２を少なくとも一周分（本実施形態の場合は２周分）連結することにより各相のコイル線１６，１８，２０（図１）が構成されている。図１では、「ｕ」「ｖ」「ｗ」の符号を付した部分が、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相を表している。
【００１７】
図３は、図１のステータ１０において、１相分であるＵ相分のコイル線１６がステータコア１４に巻装された様子を示す概略斜視図である。各相のコイル線１６，１８，２０（以下、代表してＵ相のコイル線１６で説明する。）は、それぞれ周方向の幅が予め定められた８個の単位コイルを導体セグメント２２によって構成し、これを環状に連結するようにステータコア１４に巻装する。図３においては、Ｃ１〜Ｃ８が１周目の単位コイルであり、Ｃ９〜Ｃ１６が２周目の単位コイルであり、Ｃ３，Ｃ１５は、図示を省略している。
なお、１周目と２周目とは、１スロット分ずれている。なお、Ｖ相、Ｗ相のコイル線１８，２０も同様にして形成される。
【００１８】
このようにして、コイル線１６，１８，２０は、直線部分がステータコア１４のスロット１２内に半径方向に積層された状態で収容され、ステータコア１４の軸方向端面の外側（図１における上側および下側）において周方向に伸びており、この部分がコイルエンド４４，４８を構成している。そして、コイル線１６，１８，２０がステータコア１４のティースに巻回された場合には、ワニスを塗布することによって、コイル線１６，１８，２０をステータコア１４に固定する。
【００１９】
「線材の構成」
上述のように、コイル線１６，１８，２０は、スロット１２内に密集した状態で積層されている。使用状態においては、ステータ１０に対し、冷媒（例えば、ＡＴＦ（Automatic transmission fluid））が掛けられ、コイル線１６，１８，２０の冷却が図られる。しかし、スロット１２内にはコイル線１６，１８，２０が収容されており、空隙が少なく、スロット１２内に収容されたコイル線１６，１８，２０には冷媒が掛かりにくい。従って、モータ出力が大きい場合には、コイル線１６，１８，２０の電流密度が高くなり、コイル線１６，１８，２０の発熱、モータ損失が大きくなる。また、コイル線１６，１８，２０の温度が上昇することで、抵抗が高くなりモータ損失がさらに大きくなってしまう。
【００２０】
図４は、本実施形態に係るコイル線１６，１８，２０および導体セグメント２２の一部の構成を示す図であり、図において、コイル線１６，１８，２０をコイル線３０としてある。なお、図４（ａ）は斜視図、図４（ｂ）は断面図である。
【００２１】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、コイル線３０は、平角線で断面（長手方向軸と直交する面での断面）は、略四角形状（四隅が面取りされている四角形状）である。そして、コイル線３０は、外側の表皮を構成するパイプ材３２と、このパイプ材３２の内部に充填される蓄熱材３４とからなっている。パイプ材３２は、導電度が高い導電体、例えば銅で構成される。一方、蓄熱材３４は、低融点金属、例えばはんだ合金、錫などから構成されるが、その他の低融点合金でもよい。また、はんだ合金は、基本的には錫と鉛を主成分とした合金であるが、鉛を含まないものでもよい。蓄熱材３４は、融点が錫程度であり、導電率が高いものが好適である。
【００２２】
このような構成によって、モータの運転状態により、コイル線１６，１８，２０に大電流が流れ、融点以上になった場合には、蓄熱材３４が融解する。この際に融解潜熱で温度上昇が抑制される。従って、ステータの冷却性能を向上することができる。
【００２３】
なお、パイプ材３２の内部空間の全部に蓄熱材３４を充填する必要はなく、図５に示すように、内部空間に複数の線材（例えば銅製）３６を挿入してもよい。また、図６に示すように、パイプ材３２の内部空間を複数の部分に分割し、そこに蓄熱材３４を充填してもよい。
【符号の説明】
【００２４】
１０  ステータ、１２  スロット、１４  ステータコア、１６，１８，２０，３０  コイル線、２２  導体セグメント、３２  パイプ材、３４  蓄熱材、３６  線材、４０  脚部、４２  連結部、４４，４８コイルエンド。
【図１】
2020089232.tif 000003
【図２】
2020089232.tif 000004
【図３】
2020089232.tif 000005
【図４】
2020089232.tif 000006
【図５】
2020089232.tif 000007
【図６】
2020089232.tif 000008