(57)【要約】【課題】冷媒の滞留時間の減少を抑制する。【解決手段】ステータ１４は、複数のスロット２５が形成されたステータコア２１と、複数のスロット２５に挿し通される複数のコイル２２と、スロット２５の外部でコイル２２と接続される導電端子部材３１、中性点導電部材３２、及び連結導電部材３３と、を備える。導電端子部材３１、中性点導電部材３２、及び連結導電部材３３の各々の表面上には、冷媒Ｆを滞留させる凹部４１又はガイド部が設けられている。回転電機は、ステータ１４と、ステータ１４の内側に配置されるロータと、少なくとも導電端子部材３１、中性点導電部材３２、及び連結導電部材３３の各々に向かって冷媒Ｆを供給する冷媒供給部１５と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスロットが形成されたステータコアと、
前記複数のスロットに挿し通される複数のコイルと、
前記スロットの外部で前記コイルと接続される導電部材と、
を備え、
前記導電部材は、冷媒を滞留させる滞留手段を備える、
ことを特徴とするステータ。
【請求項２】
前記滞留手段は、
前記導電部材の表面上から突出するガイド部である、
ことを特徴とする請求項１に記載のステータ。
【請求項３】
前記滞留手段は、
前記導電部材の表面上に設けられる凹部である、
ことを特徴とする請求項１に記載のステータ。
【請求項４】
前記導電部材は、
前記複数のコイルの中性点又は前記コイルの連結端に接続される、
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載のステータ。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載のステータと、
前記ステータの内側に配置されるロータと、
少なくとも前記導電部材に向かって前記冷媒を供給する冷媒供給手段と、
を備える、
ことを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータ及び回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動機のステータのコイルエンドに対して径方向の外周側及び内周側に配置される各環状油管からコイルエンドに向かって冷却油を放出して、コイル及び電動機を冷却する冷却装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１２５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術に係る冷却装置において、コイルエンドに供給された冷却油はコイルの表面上を重力によって鉛直方向下方に流れ落ちるので、コイルエンドにおける冷却油の滞留時間は冷却油の粘度に応じて変化し易い。これにより、冷却油の温度上昇に伴って粘度が低下した場合に、コイルエンドにおける冷却油の滞留時間が過度に短くなって所望の冷却性能を確保することが困難になるおそれがある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、冷媒の滞留時間の減少を抑制することが可能なステータ及び回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係るステータ（例えば、実施形態でのステータ１４）は、複数のスロット（例えば、実施形態でのスロット２５）が形成されたステータコア（例えば、実施形態でのステータコア２１）と、前記複数のスロットに挿し通される複数のコイル（例えば、実施形態でのコイル２２）と、前記スロットの外部で前記コイルと接続される導電部材（例えば、実施形態での導電端子部材３１、中性点導電部材３２、及び連結導電部材３３）と、を備え、前記導電部材は、冷媒（例えば、実施形態での冷媒Ｆ）を滞留させる滞留手段（例えば、実施形態での凹部４１又はガイド部４２）を備える。
【０００７】
（２）上記（１）に記載のステータでは、前記滞留手段は、前記導電部材の表面上から突出するガイド部（例えば、実施形態でのガイド部４２）であってもよい。
【０００８】
（３）上記（１）に記載のステータでは、前記滞留手段は、前記導電部材の表面上に設けられる凹部（例えば、実施形態での凹部４１）であってもよい。
【０００９】
（４）上記（１）から（３）の何れか１つに記載のステータでは、前記導電部材は、前記複数のコイルの中性点（例えば、実施形態での第２接続部２８ｅ）又は前記コイルの連結端（例えば、実施形態での第２接続部２７ｅ）に接続されてもよい。
【００１０】
（５）本発明の一態様に係る回転電機は、上記（１）から（４）の何れか１つに記載のステータ（例えば、実施形態でのステータ１４）と、前記ステータの内側に配置されるロータ（例えば、実施形態でのロータ１３）と、少なくとも前記導電部材に向かって前記冷媒を供給する冷媒供給手段（例えば、実施形態での冷媒供給部１５）と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
上記（１）によれば、滞留手段は冷媒を滞留させるので、導電部材における冷媒の滞留時間を長くすることができ、冷媒による冷却性能を向上させることができる。
【００１２】
上記（２）の場合、ガイド部は導電部材の表面上から冷媒が流れ落ちることを抑制するので、導電部材における冷媒の滞留時間を長くすることができ、冷媒による冷却性能を向上させることができる。
【００１３】
上記（３）の場合、凹部は導電部材の表面上から冷媒が流れ落ちることを抑制するので、導電部材における冷媒の滞留時間を長くすることができ、冷媒による冷却性能を向上させることができる。
【００１４】
上記（４）の場合、複数のコイルが接続される中性点において導電部材に対する冷却性能を向上させることができ、複数のコイルを効率よく冷却することができる。また、各コイルの連結端において導電部材に対する冷却性能を向上させることができ、各コイルを効率よく冷却することができる。
【００１５】
上記（５）によれば、冷媒供給手段は、滞留手段を備える導電部材に効率よく冷媒を供給することができ、冷媒による冷却性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る回転電機の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る回転電機におけるステータの一部の構成を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る回転電機におけるステータのセグメントコイルを示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る回転電機における複数のセグメントコイルの接続例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る回転電機におけるステータの上部の構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施形態に係る回転電機における中性点導電部材の構成例を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施形態の第１変形例に係る回転電機における中性点導電部材の構成例を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施形態の第２変形例に係る回転電機における中性点導電部材の構成例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の回転電機の一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００１８】
本実施形態による回転電機は、例えば、電動車両等の車両に搭載されている。電動車両は、電気自動車、ハイブリッド車両、及び燃料電池車両等である。電気自動車は、バッテリを動力源として駆動する。ハイブリッド車両は、バッテリ及び内燃機関を動力源として駆動する。燃料電池車両は、燃料電池を動力源として駆動する。回転電機は、駆動時にバッテリから供給される電力によって回転駆動力を発生させる。回転電機は、発電時に回転軸に入力される回転駆動力によって回生電力を発生させる。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る回転電機１０の構成を模式的に示す断面図である。
図１に示すように、回転電機１０は、ケース１１と、シャフト１２と、ロータ１３と、ステータ１４と、冷媒供給部１５と、を備えている。例えば、回転電機１０は、インナーロータ型であり、３相交流のブラシレスＤＣモータである。３相は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相である。
ケース１１は、シャフト１２を中心軸Ｃの軸周りに回転可能に支持するとともに、ロータ１３、ステータ１４、及び冷媒供給部１５を内部に収容している。
シャフト１２は、ケース１１の内部においてロータ１３に取り付けられるとともに、ケース１１の外部において他の機器に接続されている。
ロータ１３は、シャフト１２に固定されるロータコアと、ロータコアに装着される界磁用の複数の永久磁石と、を備えている。
【００２０】
図２は、本発明の実施形態に係る回転電機１０におけるステータ１４の一部の構成を拡大して示す断面図である。
図２に示すように、ステータ１４は、ステータコア２１と、複数のコイル２２と、を備えている。
ステータコア２１は、例えば、中心軸Ｃに平行な軸方向に積層される複数枚の電磁鋼板によって形成されている。ステータコア２１は、一体的に構成されるヨーク部２３及び複数のティース部２４を備えている。ヨーク部２３の外形は、円環状に形成されている。複数のティース部２４は、ヨーク部２３の内周面上における周方向に所定間隔を置いた位置から径方向内方に向かって突出している。周方向で隣り合う各２つのティース部２４の間には、コイル２２が挿し通されるスロット２５が形成されている。スロット２５は、いわゆるオープンスロットであり、軸方向にステータコア２１を貫通するとともに、径方向内方に向かって開放されている。
【００２１】
複数のコイル２２は、例えば、３相の各相において並列に接続される２つのコイル２２（例えば、Ｕ相における第１及び第２のコイル２２など）を備えている。各コイル２２は、直列的に接続される複数のセグメントコイル２６を備えている。
【００２２】
図３は、本発明の実施形態に係る回転電機１０におけるステータ１４のセグメントコイル２６を示す斜視図である。
図３に示すように、各セグメントコイル２６は、交互に積層される各２つの第１セグメント導体２７及び第２セグメント導体２８を備えている。第１セグメント導体２７及び第２セグメント導体２８の各々の外形は、相互にほぼ同一のＵ字形状と、Ｕ字形状の両端において相互に異なる方向に曲げられた湾曲形状と、に形成されている。
【００２３】
第１セグメント導体２７は、相互に異なる第１及び第２のスロット２５に挿入される第１挿入部２７ａ及び第２挿入部２７ｂと、第１挿入部２７ａ及び第２挿入部２７ｂの各々の第１の端部を接続する渡り部２７ｃと、第１挿入部２７ａ及び第２挿入部２７ｂの各々の第２の端部から相互に近づくように延びる第１接続部２７ｄ及び第２接続部２７ｅと、を備えている。
第２セグメント導体２８は、相互に異なる第１及び第２のスロット２５に挿入される第１挿入部２８ａ及び第２挿入部２８ｂと、第１挿入部２８ａ及び第２挿入部２８ｂの各々の第１の端部を接続する渡り部２８ｃと、第１挿入部２８ａ及び第２挿入部２８ｂの各々の第２の端部から相互に離れるように延びる第１接続部２８ｄ及び第２接続部２８ｅと、を備えている。
第１セグメント導体２７の第１挿入部２７ａ及び第２挿入部２７ｂ、並びに渡り部２７ｃの外形と、第２セグメント導体２８の第１挿入部２８ａ及び第２挿入部２８ｂ、並びに渡り部２８ｃの外形とは、ほぼ同一形状に形成されている。第１セグメント導体２７の第１接続部２７ｄ及び第２接続部２７ｅの外形と、第２セグメント導体２８の第１接続部２８ｄ及び第２接続部２８ｅとの外形とは、相互に異なる形状に形成されている。
【００２４】
１つのコイル２２を構成する複数のセグメントコイル２６は、各セグメントコイル２６が周方向に所定数（例えば、５つ）のスロット２５を挟んで配置される他のセグメントコイル２６と接続されることによって、直列的に接続されている。
【００２５】
図４は、本発明の実施形態に係る回転電機１０における複数のセグメントコイル２６の接続例を示す図である。
図４に示すように、例えば、第１セグメントコイル２６ａに対して、周方向の両側に所定数のスロット２５を置いて配置される第２及び第３セグメントコイル２６ｂ，２６ｃの場合、第１セグメントコイル２６ａの第１セグメント導体２７の第１接続部２７ｄは、第２セグメントコイル２６ｂの第２セグメント導体２８の第１接続部２８ｄに接続されている。第１セグメントコイル２６ａの第１セグメント導体２７の第２接続部２７ｅは、第３セグメントコイル２６ｃの第２セグメント導体２８の第２接続部２８ｅに接続されている。第１セグメントコイル２６ａの第２セグメント導体２８の第１接続部２８ｄは、第３セグメントコイル２６ｃの第１セグメント導体２７の第１接続部２７ｄに接続されている。第１セグメントコイル２６ａの第２セグメント導体２８の第２接続部２８ｅは、第２セグメントコイル２６ｂの第１セグメント導体２７の第２接続部２７ｅに接続されている。相互に接続される２つの第１接続部２７ｄ，２８ｄ同士、及び２つの第２接続部２７ｅ，２８ｅ同士は、径方向に隣接して配置されている。
【００２６】
図２に示すように、各スロット２５には、例えば、２つの異なるセグメントコイル２６における、第１のセグメントコイル２６の各２つの第１挿入部２７ａ及び第１挿入部２８ａと、第２のセグメントコイル２６の各２つの第２挿入部２７ｂ及び第２挿入部２８ｂとが、径方向に積層されるように配置されている。つまり、各スロット２５には、４つの第１セグメント導体２７及び４つの第２セグメント導体２８が、径方向に８つの層に整列するように配置されている。各スロット２５において、各２つの第１挿入部２７ａ及び第１挿入部２８ａは径方向の内周側に配置され、各２つの第２挿入部２７ｂ及び第２挿入部２８ｂは径方向の外周側に配置されている。
【００２７】
図５は、本発明の実施形態に係る回転電機１０におけるステータ１４の上部の構成を示す斜視図である。
図５に示すように、各セグメントコイル２６において、軸方向の第１方向側におけるスロット２５の外部に配置される渡り部２７ｃ，２８ｃは第１のコイルエンド２２ａを形成し、軸方向の第２方向側におけるスロット２５の外部に配置される第１接続部２７ｄ，２８ｄ及び第２接続部２７ｅ，２８ｅは第２のコイルエンド２２ｂを形成している。
【００２８】
各コイル２２の両端のうち第１端（例えば、コイル２２の第１端部に配置されるセグメントコイル２６の第２セグメント導体２８の第２接続部２８ｅなど）は、入出力用の接続端であり、各相の導電端子部材３１（例えば、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の導電端子部材３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗ）に接続されている。各コイル２２の両端のうち第２端（例えば、コイル２２の第２端部に配置されるセグメントコイル２６の第２セグメント導体２８の第２接続部２８ｅなど）は、Ｙ結線における中性点用の接続端であり、複数のコイル２２に対して共通の中性点導電部材３２に接続されている。
【００２９】
各コイル２２において、径方向に隣接せずに周方向に離れて配置されていながら相互に連結されるべき複数の連結端（例えば、コイル２２の第２端部及び第２端部周辺に配置される異なるセグメントコイル２６の第１セグメント導体２７の第２接続部２７ｅ同士など）が設けられている場合、各連結端は連結導電部材３３（例えば、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の連結導電部材３３Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗ）によって連結されている。                  
各相の導電端子部材３１、中性点導電部材３２、及び複数の連結導電部材３３の各々の外形は、例えば、板状に形成されている。各相の導電端子部材３１、中性点導電部材３２、及び複数の連結導電部材３３の各々は、例えば、銅板などである。各相の導電端子部材３１、中性点導電部材３２、及び複数の連結導電部材３３の各々は、例えば、ステータ１４の鉛直方向の上部における第２のコイルエンド２２ｂに配置され、厚さ方向をほぼ径方向と平行にするように配置されている。
【００３０】
各相の導電端子部材３１、中性点導電部材３２、及び複数の連結導電部材３３の各々において、径方向の外周側に向かう表面は、冷媒Ｆが滴下又は噴射される冷却面を成している。各冷却面の外形は、冷媒Ｆを滞留させる形状に形成されている。
【００３１】
図６は、本発明の実施形態に係る回転電機１０における中性点導電部材３２の構成例を示す斜視図である。
図６に示すように、例えば、中性点導電部材３２の表面３２Ａ上の少なくとも一部には、曲げ加工などによって形成される凹部４１が設けられている。凹部４１は、例えば、中性点導電部材３２の短手方向において中央部が凹むようにしてＶ字状又はＵ字状に湾曲する表面３２Ａによって形成されている。これにより、中性点導電部材３２の表面３２Ａ上に供給された冷媒Ｆは凹部４１に滞留するので、例えば凹部４１が形成されていない場合に比べて、表面３２Ａ上における冷媒Ｆの滞留時間は長くなっている。
【００３２】
冷媒供給部１５は、例えば、ケース１１に設けられ、ステータ１４に対して鉛直方向の上方に配置されている。冷媒供給部１５は、例えば、軸方向に延びる管状部材１５ａを備えている。管状部材１５ａの内部は、ケース１１に形成された冷媒流路（図示略）と通じており、ポンプ（図示略）によって冷媒流路を流通する冷媒Ｆが管状部材１５ａの内部に流入する。管状部材１５ａには、少なくとも第２のコイルエンド２２ｂにおける各相の導電端子部材３１、中性点導電部材３２、及び複数の連結導電部材３３の各々に臨むように開口する複数の吐出孔（図示略）が形成されている。さらに、管状部材１５ａには、第１のコイルエンド２２ａに臨むように開口する複数の吐出孔（図示略）が形成されている。管状部材１５ａの内部を流れる冷媒Ｆは、各吐出孔から各相の導電端子部材３１、中性点導電部材３２、及び複数の連結導電部材３３の各々に向かって吐出される。冷媒Ｆは、例えば、ＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｆｌｕｉｄ：自動変速機油）等の潤滑油である。
【００３３】
上述したように、本実施形態のステータ１４によれば、中性点導電部材３２の表面３２Ａ上に形成される凹部４１は、冷媒Ｆを滞留させ、表面３２Ａ上から冷媒Ｆが流れ落ちることを抑制するので、中性点導電部材３２における冷媒Ｆの滞留時間を長くすることができ、冷媒Ｆによる冷却性能を向上させることができる。これにより、複数のコイル２２が接続されて発熱し易い中性点導電部材３２に対する冷却性能を向上させ、複数のコイル２２を効率よく冷却することができる。
【００３４】
また、例えば、中性点導電部材３２に対して追加的な部材を必要とせずに、曲げ加工などによって凹部４１を形成することができるので、重量の増大及び構成に要する費用の増大を抑制することができる。
また、本実施形態の回転電機１０によれば、冷媒供給部１５は、凹部４１が形成された中性点導電部材３２に効率よく冷媒Ｆを供給することができ、冷媒Ｆによるステータ１４に対する冷却性能を向上させることができる。
【００３５】
以下、実施形態の変形例について説明する。
上述した実施形態において、中性点導電部材３２の表面３２Ａ上に凹部４１が設けられるとしたが、これに限定されない。
【００３６】
図７は、本発明の実施形態の第１変形例に係る回転電機１０における中性点導電部材３２の構成例を示す斜視図である。
図７に示すように、第１変形例に係る中性点導電部材３２の表面３２Ａ上の少なくとも一部には、曲げ加工などによって形成されるガイド部４２が、表面３２Ａ上から突出するように設けられている。ガイド部４２は、例えば、中性点導電部材３２の短手方向における両端部３２ａ，３２ｂのうち、軸方向において相対的にステータコア２１から遠い側の端部３２ａ、又は冷媒Ｆの吐出方向において相対的に下流側の端部３２ａ、に設けられている。
【００３７】
この第１変形例によれば、ガイド部４２は、冷媒Ｆを滞留させ、表面３２Ａ上の端部３２ａから冷媒Ｆが流れ落ちることを抑制するので、中性点導電部材３２における冷媒Ｆの滞留時間を長くすることができ、冷媒Ｆによる冷却性能を向上させることができる。また、ガイド部４２は、軸方向において相対的にステータコア２１から遠い側、又は冷媒Ｆの吐出方向において相対的に下流側に設けられることによって、中性点導電部材３２の表面３２Ａから冷媒Ｆの飛沫が発生する場合であっても、飛沫の飛散を抑制することができる。
【００３８】
上述した第１変形例において、中性点導電部材３２の表面３２Ａ上の端部３２ａにガイド部４２が設けられるとしたが、これに限定されない。
【００３９】
図８は、本発明の実施形態の第２変形例に係る回転電機１０における中性点導電部材３２の構成例を示す斜視図である。
図８に示すように、第２変形例に係る中性点導電部材３２の表面３２Ａ上の少なくとも一部には、曲げ加工などによって形成される複数、例えば一対のガイド部４２，４２が、表面３２Ａ上から突出するように設けられている。一対のガイド部４２，４２は、例えば、中性点導電部材３２の短手方向における両端部３２ａ，３２ｂ、つまり軸方向において相対的にステータコア２１から遠い側及び近い側の端部３２ａ，３２ｂ、又は冷媒Ｆの吐出方向において相対的に下流側及び上流側の端部３２ａ，３２ｂに設けられている。
【００４０】
この第２変形例によれば、一対のガイド部４２，４２は、表面３２Ａ上の両端部３２ａ，３２ｂから冷媒Ｆが流れ落ちることを抑制するので、表面３２Ａの全域に亘って冷媒Ｆを滞留させることができ、中性点導電部材３２における冷媒Ｆの滞留時間を長くすることができるとともに、冷媒Ｆによる冷却性能を向上させることができる。
【００４１】
なお、上述した実施形態、第１変形例、及び第２変形例においては、中性点導電部材３２に設けられる凹部４１及びガイド部４２について説明したが、これに限定されず、各相の導電端子部材３１及び複数の連結導電部材３３の各々にも、中性点導電部材３２と同様に、凹部４１及びガイド部４２の各々が設けられてもよい。これにより、複数のコイル２２を効率よく冷却することができる。
【００４２】
なお、上述した実施形態において、ステータコア２１は、周方向に配列される複数の分割コアが順次に連結されることによって形成されてもよい。
なお、上述した実施形態において、コイル２２は、複数のセグメントコイル２６を備えるとしたが、これに限定されない。コイル２２は、他の形態の巻線であってもよい。
なお、上述した実施形態において、スロット２５は、径方向内方の端部が閉塞された、いわゆるクローズドスロットであってもよい。
なお、上述した実施形態において、回転電機１０は車両に搭載されるとしたが、これに限定されず、他の機器に搭載されてもよい。
【００４３】
本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４４】
１０…回転電機、１１…ケース、１２…シャフト、１３…ロータ、１４…ステータ、１５…冷媒供給部（冷媒供給手段）、２１…ステータコア、２２…コイル、２２ａ…第１のコイルエンド、２２ｂ…第２のコイルエンド、２３…ヨーク部、２４…ティース部、２５…スロット、２６…セグメントコイル、２７…第１セグメント導体、２７ｅ…第２接続部（連結端）、２８…第２セグメント導体、２８ｅ…第２接続部（中性点）、３１…導電端子部材、３２…中性点導電部材、３３…連結導電部材、４１…凹部（滞留手段）、４２…ガイド部（滞留手段）、Ｆ…冷媒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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