(57)【要約】【課題】冷媒通路内を流れる冷媒の流れが層流となることを防止し、放熱性能を高める。【解決手段】第１の平角線コイル１７１ａと第２の平角線コイル１７１ｂとの間の前記間隙内を冷媒が流れるように構成された第１冷媒通路１１８を有し、第１冷媒通路１１８に面する第１平角線１７１ａの筋目１７２ａの方向と第２平角線１７１ｂの筋目１７２ｂの方向が交差するように、巻線巻回部１１６の外形が形成されている。交差する筋目によって、冷媒の流れが乱されて、冷媒による放熱性能が高まる。【選択図】            図７
2004297987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のティース部を備える円環状の固定子コアと、
前記ティース部の表面を覆って、当該ティース部とともに巻線巻回部を構成する絶縁部材と、
前記巻線巻回部に第１平角線を積層巻回してなる第１の平角線コイルと、
前記巻線巻回部に第２平角線を積層巻回してなり前記第１の平角線コイルとの間で巻回軸線方向に沿って間隔を設けて配置された第２の平角線コイルと、
前記第１の平角線コイルと第２の平角線コイルとの間の前記間隙内を冷媒が流れるように構成された第１冷媒通路と、を有し、
第１冷媒通路に面する前記第１平角線の筋目の方向と前記第２平角線の筋目の方向が交差するように、前記巻線巻回部の外形が形成されていることを特徴とする電動機用固定子。
【請求項２】
前記固定子コアは、略円弧状面を有するバックティース部と当該バックティース部から径方向に向かって突出した前記ティース部とを有する分割コアを複数連結して構成されており、
前記第１の平角線コイルは、前記巻線巻回部の第１部分に積層巻回されている一方、前記第２の平角線コイルは、前記巻線巻回部の第２部分に積層巻回されており、
前記巻線巻回部の前記第１部分の外形は、一側面側においては中央から上方へずれた位置で最大に突出するとともに当該一側面の反対面に位置する他側面側においては中央から下方へずれた位置で最大に突出する第１非対称形状を有しており、
前記巻線巻回部の前記第２部分の外形は、前記一側面側においては中央から下方へずれた位置で最大に突出するとともに前記他側面側においては中央から上方へずれた位置で最大に突出する第２非対称形状を有しており、
前記巻線巻回部の前記第１部分の外形および前記第２部分の外形に応じて、前記第１冷媒通路に面する第１平角線の筋目の方向と第２平角線の筋目の方向とが交差するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動機用固定子。
【請求項３】
前記絶縁部材が、前記第１部分に対応する部分では、前記一側面側において中央から上方へずれた位置で最大の厚さを有するととともに前記他端面側において中央から下方へずれた位置で最大の厚さを有しており、前記第２部分に対応する部分では、前記一側面側において中央から下方へずれた位置で最大の厚さを有するととともに前記他端面側において中央から上方へずれた位置で最大の厚さを有しており、
当該絶縁部材の厚さに依拠して前記巻線巻回部の前記第１部分および前記第２部分の外形がそれぞれ前記第１非対称形状および前記第２非対称形状となることを特徴とする請求項２に記載の電動機用固定子。
【請求項４】
前記分割コアは、電磁鋼板を積層して構成されていることを特長とする請求項３に記載の電動機用固定子。
【請求項５】
前記ティース部の外形が、前記第１部分に対応する部分では前記第１非対称形状に相似しているとともに、前記第２部分に対応する部分では前記第２非対称形状に相似しており、前記隣接するティースとの間の溝であるスロット側において前記絶縁部材の厚さは略均一であり、
当該ティース部の外形に依拠して、前記巻線巻回部の前記第１部分および前記第２部分の外形がそれぞれ前記第１非対称形状および第２非対称形状となることを特徴とする請求項２に記載の電動機用固定子。
【請求項６】
前記分割コアは、圧粉成型によって形成されていることを特徴とする請求項５に記載の電動機用固定子。
【請求項７】
前記絶縁部材は、さらに前記ティース部側から前記バックティース部側に拡がったフランジ部を有しており、
前記第１平角線コイルおよび第２平角線コイルのうちで前記フランジ部に隣接する側の平角線コイルと当該フランジ部との間に形成される間隙内に冷媒が流れるように構成された第２冷媒通路を有し、
当該第２冷媒通路に面する前記フランジ部の表面には、当該第２冷媒通路に面する前記平角線の筋目の方向と交差する方向に伸延した複数のスリットが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電動機用固定子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の電動機用固定子を用いたことを特徴とする電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機用固定子およびこの固定子を用いた電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機の１つとして、固定子側にコイルを設けたタイプの電動機がある。例えば、固定子に設けられた各ティース部（歯部）に、平角線を巻回して平角線コイルを形成した電動機が知られている（たとえば、特許文献１参照）。ここで、平角線とは、一般に扁平な導線であり、角部が取られて丸められている略矩形の断面形状を持つ導線である。
【０００３】
たとえば、ティース部に対して巻回軸方向に沿って間隙を設けて２列の平角線を巻回した電動機が知られている。このような電動機の場合、２列の平角線コイル間の間隙が冷媒用の冷媒通路として利用される。この結果、冷媒をコイルに直接的に接するように流通させることができ、コイルを冷却することができる。
【０００４】
しかしながら、このように構成される冷媒通路の断面形状は、位置によらず一定である。このため、何らの方策もない場合には、この間隙を流れる冷媒の流れが層流となりやすい。冷媒が層流となって流れる場合には、冷媒（流体）の各部分で、隣あった流体部分が混じりあうことなく、層状に動く。このため冷却すべきコイル表面に接する冷媒が限定されてしまい、コイルからの放熱性能の更なる向上が望めないおそれがある。
【０００５】
したがって、放熱性能をより一層高めるためには、この冷媒通路を流れる冷媒の流れが層流となることを防止し、冷媒の各部分が相互に混じりあいながら流れるように構成することが望ましい。
【０００６】
一方、本発明に直接関係するものではないが、本発明に関連する技術として、巻線が巻回される部分である各巻線巻回部（ティース部と、ティース部の表面を覆う絶縁部材で構成される）の外形を非対称形状に形成した技術が知られている（たとえば、特許文献２参照）。この技術は、隣接する巻線巻回部間で互いのコイル間の干渉をできる限り防止し、隣接する巻線巻回部の間の溝部であるスロット内への巻線の占積率を高めるものである。しかしながら、この技術では、上述のような冷媒通路内で冷媒の流れが層流となってしまうことを防止することは意図されていない。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−２４３０３６号公報
【特許文献２】
特開２００３−７９０８０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたものである。したがって、本発明の目的は、巻線巻回部に巻回軸方向に沿って間隙を設けて２列の平角線コイルを配置するとともに、この２列の平角線コイル間の間隙を冷媒を流すための冷媒通路として利用するタイプの固定子において、冷媒通路内を流れる冷媒の流れが層流となることを防止し、放熱性能を高めることことができる固定子を提供することである。
【０００９】
さらに、本発明の他の目的は、冷媒通路内を流れる冷媒の流れが層流となることを防止した固定子を適用することによって放熱性能を高めた電動機を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するための本発明は、以下の構成を有する。
【００１１】
（１）本発明の電動機用固定子は、複数のティース部を備える円環状の固定子コアと、前記ティース部の表面を覆って、当該ティース部とともに巻線巻回部を構成する絶縁部材と、前記巻線巻回部に第１平角線を積層巻回してなる第１の平角線コイルと、前記巻線巻回部に第２平角線を積層巻回してなり前記第１の平角線コイルとの間で巻回軸線方向に沿って間隔を設けて配置された第２の平角線コイルと、前記第１の平角線コイルと第２の平角線コイルとの間の前記間隙内を冷媒が流れるように構成された第１冷媒通路と、を有し、第１冷媒通路に面する前記第１平角線の筋目の方向と前記第２平角線の筋目の方向が交差するように、前記巻線巻回部の外形が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
（２）前記固定子コアは、略円弧状面を有するバックティース部と当該バックティース部から径方向に向かって突出した前記ティース部とを有する分割コアを複数連結して構成されており、前記第１の平角線コイルは、前記巻線巻回部の第１部分に積層巻回されている一方、前記第２の平角線コイルは、前記巻線巻回部の第２部分に積層巻回されており、前記巻線巻回部の前記第１部分の外形は、一側面側においては中央から上方へずれた位置で最大に突出するとともに当該一側面の反対面に位置する他側面側においては中央から下方へずれた位置で最大に突出する第１非対称形状を有しており、前記巻線巻回部の前記第２部分の外形は、前記一側面側においては中央から下方へずれた位置で最大に突出するとともに前記他側面側においては中央から上方へずれた位置で最大に突出する第２非対称形状を有しており、前記巻線巻回部の前記第１部分の外形および前記第２部分の外形に応じて、前記第１冷媒通路に面する第１平角線の筋目の方向と第２平角線の筋目の方向とが交差するように構成されている。
【００１３】
（３）本発明の電動機は、上記の電動機用固定子を用いたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の電動機用固定子によれば、第１冷媒通路に面する前記第１平角線の筋目の方向と前記第２平角線の筋目の方向が交差するように、前記巻線巻回部の外形が形成されているので、冷媒通路内を流れる冷媒の流れが層流となることを防止し、放熱性能を高めることことができる。
【００１５】
本発明の電動機によれば、上記の電動機用固定子を用いているので、電動機の運転時における放熱性能が高まり、電動機の高性能化を実現することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の固定子は、一つの巻線巻回部（ティース部とティース部の表面を覆う絶縁部材とから構成される）に対して、巻回軸線方向にそって所定の間隙を持たせて第１平角線および第２平角線を積層巻回してなる２列の平角線コイルと、この２列の平角線コイル間の隙内を冷媒が流れるようにして構成された冷媒通路とを有するものである。そして、本発明の固定子では、この冷却部材に面する第１平角線の筋目の方向と第２平角線の筋目の方向とが交差するように、第１平角線および第２平角線が巻回される巻線巻回部の各部分の外形（電動機の軸方向に対して垂直に切断した断面形状）を互いに異なる非対称形状としている。以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明を適用した電動機の固定子の外観構成を示す斜視図である。
【００１８】
本実施の形態の固定子１は、略円環状をしている。この固定子１は、複数の分割コア１１１を互いに連結して構成されている。具体的には、固定子１は、１つの磁極ごとに分割コア１１１に分割されている。
【００１９】
図２は、図１に示される分割コア１１１の断面を示す図である。分割コア１１１は、一般的に図２に示される形状に打ち抜かれた複数の電磁鋼板が積層されて、カシメまたはレーザー溶接などにより結合されたものである。分割コア１１１は、略円弧状面１１２を有するバックティース部１１３と、バックティース部１１３から径方向に向かって突出したティース部１１４とを備えている。
【００２０】
このバックティース部１１３は、複数の分割コア１１１が固定子１として組み立てられる際に、隣接する分割コア１１１のバックティース部１１３と相互に連結されて円環状の磁路を形成するものである。本実施の形態のバックティース部１１３は、ティース部１１４が設けられている中央付近で径方向の幅Ｗ１が最大となり、両端に近づくにつれて径方向の幅Ｗ２が小さくなっている。
【００２１】
一方、ティース部１１４は、図示していない回転子表面に向かって径方向の磁路を形成するものである。図２に示すように、ティース部１１４の表面の少なくとも一部は、絶縁部材（絶縁キャップ）１１５で覆われており、ティース部１１４と絶縁部材１１５とは、巻線（第１平角線および第２平角線）が巻回されるべき巻線巻回部１１６を形成している。
【００２２】
そして、この巻線巻回部１１６には、第１平角線を積層巻回してなる第１平角線コイル１１７ａと、第２平角線を積層巻回してなる第２平角線コイル１１７ｂとが設けられる。具体的には、第１平角線および第２平角線は、それぞれ、絶縁部材１１５を介してティース部１１４に巻回される。
【００２３】
第１平角線コイル１１７ａと第２平角線コイル１１７ｂとは、図２に示されるとおり、巻回軸線方向に沿って所定の間隙を設けて配置されている。たとえば、この間隙の幅は、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度である。そして、この第１平角線コイル１１７ａと第２平角線コイル１１７ｂとの間の間隙が、冷媒を通すための第１冷媒通路１１８として用いられる。なお、第１冷媒通路１１８についての詳細は、後述する。
【００２４】
次に、第１平角線コイル１１７ａと第２平角線コイル１１７ｂとの電気的な接続について説明する。図３は、図２に示される分割コアの上面図を示している。
【００２５】
図３に示されるように、第１平角線コイル１１７ａと第２平角線コイル１１７ｂとが設けられる巻線巻回部１１６の表面には、導電性材料で構成された渡線１２０が設けられている。渡線１２０は、第１平角線コイル１１７ａと第２平角線コイル１１７ｂとを電気的に接続する電線である。
【００２６】
渡線１２０は、絶縁部材１１５の表面に設けられた渡線溝（後述）内に装着されている。そして、エナメル絶縁被覆された第１平角線は、その先端部分の被覆が剥されており、当該先端部分が渡線１２０と接合されている。そして、第１平角線を一の巻回方向に積層巻回することによって、第１平角線コイル１１７ａが構成されている。一方、エナメル絶縁被覆された第２平角線は、その先端部分の被覆が剥されており、当該先端部分が渡線１２０と接合されている。そして、第２平角線を第１平角線の巻回方向とは逆向きの巻回方向に積層巻回することによって、第２平角線コイル１１７ｂが構成されている。なお、第１平角線および第２平角線と渡線１２０との間の接合には、たとえば、超音波接合などが用いられている。この結果、第１平角線コイル１１７ａと第２平角線コイル１１７ｂとが電気的に接続されている。
【００２７】
次に、第１冷媒通路１１８に冷媒を集中的に流すための封止部材について説明する。図４は、２つの分割コアが連結されている状態を示す上面図である。
【００２８】
図４に示されるように、隣接する磁極における各平角線コイルの間の空間には、封止部材１１９が設けられている。この封止部材１１９は、隣接する磁極間の空間を埋め立てている。この結果、冷媒が第１平角線コイル１１７ａと第２平角線コイル１１７ｂとの間の間隙を主として流れるようになり、第１冷媒通路１１８が構成される。具体的には、第１冷媒通路１１８は、第１および第２の平角線コイル１１７ａ，１１７ｂと、巻線巻回部１１６の側面と、封止部材１１９とによって囲まれた空間として構成される。そして、第１冷媒通路１１８には、第１平角線および第２平角線が面することとなる。
【００２９】
次に、ティース部１１４の形状、絶縁部材１１５の形状、および、これらティース部１１４と絶縁部材１１５からなる最終的な巻線巻回部１１６の外形（断面形状）について説明する。
【００３０】
図５は、図３に示される分割コア１１１をＡ−Ａ切断線に沿って切断した断面図であり、図６は、図３に示される分割コア１１１をＢ−Ｂ切断線に沿って切断した断面図である。具体的には、図５は、巻線巻回部１１６において第１平角線が巻回される部分（以下、「第１部分」という）１１６ａの断面図を示しており、図６は、巻線巻回部１１６において第２平角線が巻回される部分（以下「第２部分」という）１１６ｂの断面図を示している。
【００３１】
本実施の形態の分割コア１１１は、上述したとおり、同形の電磁鋼板を複数枚にわたって整列するように積層して構成されている。したがって、ティース部１１４の第１部分１１６ａに対応する部分（図５）および第２部分１１６ｂに対応する部分（図６）は、ともに側面側（スロット側：隣接するティース部１１４との間の溝側）に突出した形状をしておらず、側面側の面は、略平面となっている。具体的には、ティース部１１４の外形は、第１部分１１６ａに対応する部分も、第２部分１１６ｂに対応する部分も、ともに略矩形状であり、両側のスロット側の面は互いに線対象である。
【００３２】
次に、絶縁部材１１５を説明する。本実施の形態の絶縁部材１１５は、たとえば、図５および図６に示されるとおり、第１キャップ１１５ａと第２キャップ１１５ｂとから構成されている。第１キャップ１１５ａと第２キャップ１１５ｂは、ともに、断面が略コの字型形状をしている。これらの第１キャップ１１５ａと第２キャップ１１５ｂとは、ティース部１１４を挟み込みつつ、嵌め合わされて、絶縁部材１１５を構成する。
【００３３】
なお、絶縁部材１１５のうち第１キャップ１１５ａおよび第２キャップ１１５ｂの少なくとも一つの表面付近には、上記した渡線１２０を埋め込むための渡線溝１２１が形成されており、この渡線溝１２１内に上述した渡線１２０が装着されている。
【００３４】
絶縁部材１１５の厚さは、位置により変化している。具体的には、絶縁部材１１５は、第１部分１１６ａに対応する部分では（図５）、一の側面側（図５および図６では、左側面側）において、中央から上方へずれた位置で最大の厚さを有するとともに、一側面の反対側である他の側面側（図５および図６では、右側面側）において、中央から下方へずれた位置で最大の厚さを有する。
【００３５】
一方、第２部分１１６ｂに対応する部分では（図６）、絶縁部材１１５は、一の側面側において、中央から下方へずれた位置で最大の厚さを有するとともに、他の側面側において、中央から上方へずれた位置で最大の厚さを有する。なお、一側面側および他側面側において、絶縁部材１１５の最大の厚さを示す部位は夫々一箇所であり、絶縁部材１１５は、この部位から離れるにしたがって厚さが滑らかに変化するように構成されることが望ましい。
【００３６】
このように、巻線巻回部１１６の第１部分１１６ａおよび第２部分１１６ｂに対応する各部分で、絶縁部材１１５の厚さは左右非対称となっており、しかも、第１部分１１６ａの対応部分と第２部分１１６ｂの対応部分とでは、絶縁部材１１５の厚さの最大部分の位置が逆となっている。この点は、本実施形態の固定子の特徴部分の一つである。
【００３７】
なお、本明細書中では、電動機の軸線に沿う方向を上下方向と定義する。したがって、本実施の形態のように電磁鋼板を積層して部活コア１１１が形成されている場合は、積層方向が上下方向となる。
【００３８】
次に、以上のような絶縁部材１１５とティース部１１４とからなる最終的な巻線巻回部１１６の外形について説明する。本実施の形態では、ティース部１１４自体は矩形型であり対称形状をしているので、上述した絶縁部材１１５の厚さに依拠して、最終的な巻線巻回部１１６の外形が非対称形状となる。図５に示されるとおり、巻線巻回部１１６の第１部分１１６ａの外形は、一側面側においては中央から上方へずれた位置で最大に突出するとともに他側面側においては中央から下方にずれた位置で最大に突出しており、滑らかに湾曲するといった形状（第１非対称形状という）を有しており、巻線巻回部１６の第２部分１１６ｂの外形は、一側面側においては中央から下方へずれた位置で最大に突出するとともに他側面側においては中央から上方へずれた位置で最大に突出しており、滑らかに湾曲するといった形状（第２非対称形状という）を有している。
【００３９】
本実施の形態では、図５に示されるとおり、第１平角線が積層巻回される第１部分１１６ａの両側面（スロット側の面）の外形が相互に非対称形状（線対称ではない形状）となるように形成されている。また、図６に示されるように、第２平角線が積層巻回される第２部分１１６ｂの両側面の外形についても相互に非線対称となるように形成されている。そして、第１部分１１６ａの外形と第２部分１１６ｂとの外形とは、突出位置が逆となっている。なお、ロータ１を構成するすべての分割コア１１１の巻線巻回部１１６において、第１部分１１６ａの形状を第１非対称形状とし、第２部分１１６ｂの形状を第２非対称形状としている。
【００４０】
このように巻線巻回部１１６の第１部分１１６ａの外形を第１非対称形状とし、第２部分１１６ｂの外形を第２非対称形状とすることによって、上述した第１冷媒通路１１８に面する第１平角線および第２平角線の筋目方向が以下のように構成される。
【００４１】
図７は、第１冷媒通路１１８付近の拡大図を示す。第１平角線１７１ａおよび第２平角線１７１ｂは、それぞれ巻線巻回部１１６（具体的には、絶縁部材１１５の表面）の第１部分１１６ａおよび第２部分１１６ｂに密に積層巻回される。この結果、第１部分１１６ａおよび第２部分１１６ｂの外形に応じて、第１平角線１７１ａの筋目１７２ａおよび第２平角線の筋目１７２ｂも湾曲して伸延される。ここで、筋目１７２ａ，１７２ｂとは、平角線の面と面とが接する線をいう。第１平角線１７１ａおよび第２平角線１７１ｂは、ともに通常の平角線と同様に角が丸められている。そのため、平角線を積層巻回すると、角が丸められている部分が重なり、複数のＶ字溝形状の筋目１７２ａ，１７２ｂが夫々平角線の厚さ間隔で構成される。
【００４２】
そして、巻線巻回部１１６の第１部分１１６ａの外形と第２部分１１６ｂの外形とで、突出位置が逆に形成されているために、第１冷媒通路１１８において、第１平角線１７１ａの筋目１７２ａ方向と、第２平角線１７１ｂの筋目１７２ｂの方向とが交差するように、第１平角線コイル１１７ａおよび第２平角線コイル１１７ｂを構成することができる。
【００４３】
このように、第１冷媒通路１１８に面する第１平角線１７１ａの筋目１７２ａの方向と前記第２平角線１７１ｂの筋目１７２ｂの方向が交差するように、巻線巻回部１１６の外形が非対称形状に形成されている点は、本実施の形態の固定子１の特徴点の一つである。
【００４４】
以上のように構成される本実施の形態の固定子は、以下のように機能する。
【００４５】
まず、固定子１に冷媒を流すと、封止部材１１９によって隣接磁極間の空間が埋め立てられているため、冷媒は、第１冷媒通路１１８を集中して流れる。この結果、放熱対称となる第１平角線コイル１１７ａと第２平角線コイル１１７ｂに接触しながら冷媒が流れる。
【００４６】
そして、第１冷媒通路１１８に面するＶ字状の溝として機能する筋目１７２ａ，１７２ｂが互いに交差する方向に伸延されているため、これら筋目１７２ａ，１７２ｂの効果によって、第１冷媒通路１１８を流れる冷媒に攪拌力が加わる。すなわち、冷媒の流れが捻られることによって、冷媒の流れが乱される。したがって、冷媒（流体）が層流となって流れることが防止される。この結果、隣あった流体部分が層状に動くことなく混じりあうため、第１平角線コイル１１７ａおよび第２平角線コイル１１７ｂの表面に接する冷媒が制限されることがなくなり、放熱性能が向上する。このため、ロータ１を電動機に用いた場合の性能向上にも寄与する。
【００４７】
なお、図２、図５、および図６に示された巻線巻回部１１６の構成では、巻線巻回部１１６のバックティース部側（根元側）を第１部分１１６ａとし、巻線巻回部１１６の先端側を第２部分１１６ｂとして説明したが、本実施の形態はこの場合に限られない。すなわち、巻線巻回部１１６の根元側を第２部分１１６ｂとし、巻線巻回部１１６の先端側を第１部分１１６ａとしてもよい。この場合は、巻線巻回部１１６の先端側の部分の外形が上記の第１非対称形状となり、巻線巻回部１１６の根元側の部分の外形が上記の第２非対称形状となる。この変形例を図８に示す。
【００４８】
以上のように、本発明の第１の実施の形態を説明したが、本実施の形態のロータ１によれば、以下の効果が得られる。
【００４９】
本実施の形態によれば、第１冷媒通路１１８に面する前記第１平角線１７１ａの筋目１７２ａの方向と第２平角線１７１ｂの筋目１７２ｂの方向が交差するように構成される。したがって、交差する筋目１７２ａ，１７２ｂによって第１冷媒通路１１８内の冷媒の流れが乱されるので、流れの乱れにより放熱性能を向上することができる。
【００５０】
また、巻線巻回部１１６の第１部分１１６ａの外形および第２部分１１６ｂの外形に応じて、第１冷媒通路１１８に面する第１平角線１７１ａの筋目１７２ａの方向と第２平角線１７１ｂの筋目１７２ｂの方向とが交差するように構成されている。したがって、このような巻線巻回部１１６に第１平角線１７１ａおよび第２平角線１７１ｂを密に積層巻回するだけで、第１平角線１７１ａの筋目１７２ａの方向と第２平角線１７１ｂの筋目１７２ｂの方向とを交差させることができので、筋目１７２ａと筋目１７２ｂを交差させるための付加的な構成を必要とせず、従来の巻回方式を採用することができる。
【００５１】
絶縁材料の厚さに依拠して巻線巻回部１１６の第１部分１１６ａおよび第２部分１１６ｂの外形がそれぞれ第１非対称形状および第２非対称形状となる。したがって、電磁鋼板を積層して分割コア１１１を構成する場合のようにティース部１１４の外形が対称形状の場合であっても、冷媒の流れが層流となることを防止することができる。
【００５２】
（第２の実施の形態）
上記の実施の形態では、第１冷媒通路に面する第１平角線の筋目の方向と第２平角線の筋目の方向とが交差するように、絶縁部材の厚さを位置により変化させることによって、巻線巻回部の第１部分の外形および第２部分の外形をそれぞれ第１非対称形状および第２非対称形状とする場合を説明した。
【００５３】
本実施の形態では、第１の実施の形態の場合と異なり、絶縁部材によって覆われるティース部の外形が、第１部分および第２部分に対応する部分において、それぞれ第１非対称形状および第２非対称形状と相似となるように構成される場合を説明する。本実施の形態では、このティース部の外形に依拠して、巻線巻回部の第１部分の外形および第２部分の外形がそれぞれ第１非対称形状および第２非対称形状となる。
【００５４】
なお、本実施の形態における固定子の外観構成、第１平角線コイルおよび第２平角線コイルの構成、封止部材の構成、第１冷媒通路付近の構成は、第１の実施の形態における図１、図２、図３、図４、および図７に示されたものと略同様である。したがって、詳しい説明を省略する。また、第１の実施の形態の場合と同様の部材については、共通した部材番号を用いて説明する。
【００５５】
図９は、本実施の形態の分割コアの斜視図を示す。なお、図９に示される分割コアは、絶縁部材２１５、第１平角線コイル１１７ａ、および第２平角線コイル１１７ｂが装着される前段階の分割コアを示している。
【００５６】
図９に示されるとおり、本実施の形態の分割コア２１１は、電磁鋼板を積層して構成されたものではなく、粉末状の軟磁性材料を成型（以下「圧粉成型」という）することによって形成されている。これは圧粉成型を用いて分割コアを形成するほうが、電磁鋼板を積層して分割コアを形成する場合と比べて、自由な形状に分割コア２１１を形成できることによる。このような観点から、本実施の形態では、圧粉成形を用いて、図９に示されるような非対称形状の外形をしたティース部２１４を有する分割コア２１１が作製される。
【００５７】
分割コア２１１は、図９に示されるとおり、略円弧状面２１２を有するバックティース部２１３と、バックティース部２１３から径方向に向かって突出したティース部２１４とを有している。この点は、第１の実施の形態の場合と同様である。
【００５８】
ティース部２１４には、第１平角線が積層巻回される第１部分２１６ａに対応する部分２１４ａと、第２平角線が積層巻回される第２部分２１６ｂに対応する部分２１４ｂとを有する。そして、第１部分２１６ａおよび第２部分２１６ｂに対応する各部分２１４ａ，２１４ｂの外形は、それぞれ第１の実施の形態で説明した第１非対称形状および第２非対称形状に相似した形状をしている。
【００５９】
図１０は、図９に示される第２の実施の形態の分割コア２１１に絶縁部材（絶縁部材）２１３を装着したものを示した図である。ティース部２１４において、少なくとも第１部分２１６ａおよび第２部分２１６ｂに対応する部分２１４ａ，２１４ｂの表面は、絶縁部材２１５で覆われている。そして、このティース部２１４と、絶縁部材２１５とによって、巻線巻回部２１６が構成される。
【００６０】
ティース部２１４と絶縁部材２１５とからなる巻線巻回部２１６の外形について、以下に詳細に説明する。図１１は、巻線巻回部２１６の第１部分２１６ａの断面図を示しており、図１２は、巻線巻回部２１６の第２部分２１６ｂの断面図を示している。図１１および図１２は、第１の実施の形態における図５および図６にそれぞれ対応するものである。
【００６１】
まず、ティース部２１４の外形について説明する。ここで、ティース部２１４の外形は、第１部分２１６ａに対応する部分２１４ａでは（図１１）、一側面側（図１１および図１２では、左側面側）において、中央から上方へずれた位置で最大に突出するとともに、当該一側面の反対面に位置する他側面側（図１１および図１２では、右側面側）において、中央から下方にずれた位置で最大に突出しており、滑らかに湾曲した形状（すなわち、上述の第１非対称形状に相似した形状）を有している。一方、ティース部２１４の外形は、第２部分２１６ｂに対応する部分２１４ｂでは（図１２）、一側面側において、中央から下方へずれた位置で最大に突出するとともに、他側面側において、中央から上方にずれた位置で最大に突出しており、滑らかに湾曲するといった形状（すなわち、上述の第２非対称形状に相似した形状）を有している。
【００６２】
次に、絶縁部材２１５を説明する。絶縁部材２１５は、樹脂で形成される。本実施の形態の絶縁部材２１５は、たとえば、図９に示された分割コア２１１を樹脂成形型に投入した状態で樹脂を流し込んで成形するといったインサート樹脂成形することにより形成される。インサート樹脂成形によれば、分割コア２１１の表面上に絶縁部材２１５が成形されると同時に、分割コア２１１と絶縁部材２１５とを溶着させることができる。
【００６３】
特に、隣接する他の磁極のティース部との間のスロット側の面では、ティース部２１４の表面を覆う絶縁部材２１５の厚さが位置によらず略一定となることが望ましい。特に、スロット側の面では、絶縁部材２１５は比較的に薄肉に形成される。この場合、絶縁部材２１５がスロット部を占める厚さを減少させて、巻線の占積率を向上することができる。なお、本実施の形態においても、第１の実施形態と同様に第１キャップと第２キャップとを別体として構成しておき、第１キャップと第２キャップが、ティース部２１４を挟み込みつつ嵌め合わされて絶縁部材２１５を構成するようにしてもよい。
【００６４】
次に、以上のような絶縁部材２１５とティース部２１４とからなる最終的な巻線巻回部２１６の外形について説明する。本実施の形態では、ティース部２１４において、第１部分２１６ａに対応する部分２１４ａ自体が第１非対称形状の相似形であり、第２部分２１６ｂに対応する部分２１４ｂ自体が第２非対称形状の相似形である。また、これらのティース部２１４を覆う絶縁部材２１５の厚さはスロット側の面において位置によらず略一定である。したがって、このようなティース部２１４の外形自体に依拠して、巻線巻回部２１６の第１部分２１６ａの外形が、第１非対称形状をとなり、巻線巻回部２１６ｂの第２部分２１６ｂの形状が、第２非対称形状となる。
【００６５】
本実施の形態によっても、第１の実施の形態の図７に示されるとおり、巻線巻回部２１６の外形に応じて、第１冷媒通路１１８に面する第１平角線１７１ａの筋目１７２ａ方向と第２平角線１７１ｂの筋目１７２ｂの方向とが交差するように、第１平角線コイル１１７ａおよび第２平角線コイル１１７ｂを構成することができる。この結果、第１冷媒通路１１８を通過する冷媒の流れが層流となることを防止でき、放熱性能を向上することができる。
【００６６】
以上のように、本発明の第２の実施の形態のロータ１によれば、第１の実施の形態で述べた効果に加えて、以下の効果を奏する。
【００６７】
ティース部２１４の外形が、第１部分１１６ａに対応する部分では第１非対称形状に相似しているとともに第２部分１１６ｂに対応する部分では第２非対称形状に相似しており、当該ティース部２１４の外形に依拠して、巻線巻回部１１６の第１部分１１６ａおよび第２部分１１６ｂの外形がそれぞれ第１非対称形状および第２非対称形状となる。したがって、巻線巻回部１１６の外形を非対称とするために、スロット側の面で絶縁部材２１５の厚さを局所的に厚くする必要がなくなる。この結果、ティース部２１４の断面積を大きくし、またはスロット面積を広くすることができ、電動機の性能が向上する。
【００６８】
（第３の実施の形態）
第１および第２の実施形態では、第１冷媒通路を設ける場合を説明したが、本実施の形態では、第１冷媒通路の他に第２冷媒通路を設ける場合を説明する。なお、本実施の形態における固定子の外観構成は、第１の実施の形態において図１に示される外観構成と同様であるので、詳しい説明を省略する。また、第１または第２の実施の形態と同様の部材については、共通した部材番号を用いて説明する。
【００６９】
図１３は、本実施の形態の固定子を構成する分割コア３１１の断面を示す図である。第１平角線コイル１１７ａ、第２平角線コイル１１７ｂ、第１冷媒通路１１８、封止部材１１９、渡線１２０の各構成は、第１の実施形態の場合と略同様である。また、ティース部３１４と絶縁部材３１５とから形成される巻線巻回部１１６では、第１部分１１６ａの外形が上述した第１非対称形状をしており、第２部分１１６ｂの外形が上述した第２非対称形状をしている。このような巻線巻回部１１６は、第１または第２の実施形態で説明されたように構成される。
【００７０】
本実施の形態では、分割コア３１１のバックティース部３１３において、ティース部３１４の根元の部分を除き、円環状の周方向にわたって幅Ｗが等しくなっている。この結果、バックティース部３１３とティース部３１４とがなす角部には、略三角形の空間が形成されている。
【００７１】
絶縁部材３１５は、上記の第１または第２の実施形態の場合と異なり、バックティース部３１３側まで拡がったフランジ部３２２を有している。フランジ部３２２は、上記の角部に設けられた略三角形の空間に伸延している。
【００７２】
フランジ部３２２の一の面（バックティース側の面）は、バックティース部３１３のティース部３１４側の面と接している。そして、フランジ部３２２の反対側の面（以下「対向面」という）は、第１平角線コイル１１７ａと対向している。そして、フランジ部２２の対向面と第１平角線コイル１１７ａとの間には間隙が設けられている。
【００７３】
なお、本実施の形態では、第１平角線コイル１１７ａがフランジ部３２２に近接して配置されているが、第２平角線コイル１１７ｂがフランジ部３２２に近接している場合もある。この場合では、第２平角線コイル１１７ｂとフランジ部３２２との間に間隙が設けられている。すなわち、第１および第２平角線コイル１１７ａ，１１７ｂのうちでフランジ部３２２に近接する側の平角線コイルと、フランジ部３２２との間に間隙が形成されている。以下の説明では、第１平角線コイル１１７ａがフランジ部３２２に隣接する場合を例にとって説明する。
【００７４】
以上のように形成された平角線コイル１１７ａとフランジ部３２２との間の間隙が、冷媒を通すための第２冷媒通路３２３として用いられる。具体的には、封止部材１１９によって、隣接する磁極間の空間が埋められている。この結果、冷媒は、第１冷媒通路１１８のみならず、第１平角線コイル１１７ａとフランジ部３２２との間の間隙も流れるようになり、第２冷媒通路３２３が構成される。このような第２冷媒通路３２３は、第１平角線コイル１１７ａと、フランジ部３２２の対向面、巻線巻回部１１６の側面と、封止部材１１９とによって囲まれた空間として構成される。
【００７５】
このような第２冷媒通路３２３に面する平角線の筋目１７２ａも湾曲して伸延されている。そして、本実施の形態では、この第２冷媒通路３２３に面するフランジ部３２２の表面（すなわち、対向面の表面）には、以下の図１４に示されるとおり、この第２冷媒通路３２３に面する平角線の筋目１７２ａの方向と交差する方向に伸延した複数のスリット（スリット）３２４が設けられている。
【００７６】
図１４は、図１３に示される絶縁部材３１５を示した斜視図である。図１４に示されるとおり、組立て時に第２冷媒通路に面することとなるフランジ部３２２表面には、複数のスリット３２４が形成されている。たとえば、絶縁部材３１５を樹脂を用いて成形する際に、複数のスリット３２４が形成される。
【００７７】
複数のスリット３２４は、Ｖ字状溝を形成する筋目１７２ａの方向と交差するように伸延されていればよいが、より好ましくは、電動機の軸線方向に対して傾きをもって非平行に設けられている。また、図１４に示される絶縁部材３１５は、一体成形品として形成されている。しかしながら、絶縁部材３１５は、第１の実施形態で説明したように上下二つの第１キャップおよび第２キャップとから形成されていてもよいし、第２の実施の形態で説明したようにインサート樹脂成形により形成されていてもよい。
【００７８】
以上のように構成される本実施の形態の固定子は、以下のように機能する。
【００７９】
まず、固定子１に冷媒を流すと、封止部材１１９によって隣接磁極間の空間が埋め立てられているため、冷媒は、第１冷媒通路１１８のみならず第２冷媒通路３２３にも流れる。この結果、第２冷媒通路３２３においても、平角線コイル１１７ａに接触しながら冷媒が流れる。このように熱交換に使用される面積が増えるため、放熱性能がさらに向上される。
【００８０】
そして、第２冷媒通路３２３に面するＶ字状の溝として機能する筋目１７２ａ，と、フランジ部３２２の表面に設けられた複数のスリット３２４とが互いに交差する方向に伸延されているため、これら筋目１７２ａとスリット３２４との効果によって、第２冷媒通路３２３を流れる冷媒にも攪拌力が加わる。したがって、第２冷媒通路３２３を流れる冷媒においても、冷媒の流れが捻られることによって、冷媒の流れが乱される。このように、第１冷媒通路３１８のみならず第２冷媒通路３２３においても、冷媒が層流となって流れることが防止される。この結果、隣あった流体部分が層状に動くことなく混じりあうため、第２冷媒通路３２３に面する平角線コイル１１７ａの表面に接する冷媒が制限されることがなくなり、放熱性能が向上する。このため、ロータ１を電動機に用いた場合の性能向上にも寄与する。
【００８１】
以上のように、本発明の第３の実施の形態を説明したが、本実施の形態のロータ１によれば、以下の効果が得られる。
【００８２】
第２冷媒通路３２３に面するフランジ部３２２の表面には、第２冷媒通路３２３に面する平角線１７１ａ（または１７１ｂ）の筋目１７２ａ（または１７２ｂ）の方向と交差する方向に伸延した複数のスリット３２４が設けられているので、第２冷媒通路３２３を設けたことによる伝熱面積の増大とともに、第２冷媒通路３２３においても冷媒の流れが層流となることを防止できるので、放熱性能が大幅に向上する。
【００８３】
（第４の実施の形態）
図１５は第４の実施の形態における電動機を示す断面図である。
【００８４】
第４の実施形態では、前述した第３の実施形態による固定子を用いた電動機である。
【００８５】
この電動機７では、固定子１の内側に回転子７１が配設されている。回転子７１は、電磁鋼板が積層された回転子コア７３と、回転子コア７３に圧入結合されたシャフト７４からなる。ここで、回転子コア７３には、たとえば、永久磁石７５が挿入されている。回転子７１は、カバー７２に組み込まれたベアリング７７により支持されている。
【００８６】
一方、固定子１は、カバー７２、ケース８１、およびシールドプレート８２によって封止されている。カバー７２には冷媒の流入口９１と吐出口９２がそれぞれ設けられている。
【００８７】
この電動機７において、冷媒は、カバー７２の流入口９１から供給され、カバー７２とケース８１とシールドプレート８２によって形成された冷媒溜り室９３から第１冷媒通路１１８および第２冷媒通路３２３を通過して、冷媒溜り室９４へ抜け、吐出口９２から吐出される。
【００８８】
これにより、冷媒が第１平角線コイル１１７ａおよび第２平角線コイル１１７ｂから発生する熱を抜熱する。特に、固定子として前述した第３の実施の形態による固定子１を用いているので、冷媒の流れが層流となることを防止することができ、冷却効率が高くなる。
【００８９】
なお、本第４の実施の形態では、上述した第３の実施の形態による固定子１を用いた電動機として説明したが、第１または第２の実施の形態による固定子を用いてもよいことは明らかである。また、本実施の形態では、回転子内部に永久磁石を設けた電動機としているが、本発明の電動機は、この場合に限られず、誘導電動機などであってもよい。
【００９０】
以上のように、第４の実施の形態に示された電動機によれば、第１〜第３の実施形態で説明したような放熱性能の高い電動機用固定子を用いているので、電動機の運転時における放熱性能が高まり、電動機の高速回転化および高トルク化などの高性能化を実現することができる。
【００９１】
以上本発明を適用した実施の形態を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。たとえば、第１〜第３の実施形態では、分割コアを連結して固定子を構成する場合を示したが、本発明は、この場合に限られない。分割コア型ではない固定子であっても、各ティース部において、ティース部の表面を覆って当該ティース部とともに巻線巻回部を構成する絶縁部材を設け、第１冷媒通路に面する前記第１平角線の筋目の方向と前記第２平角線の筋目の方向が交差するように、前記巻線巻回部の外形が形成された固定子を提供することができる。特に巻線巻回部の第１部分と第２部分とを上述したように第１非対称形状および第２非対称形状とすることにより、第１冷媒通路に面する第１平角線の筋目の方向と前記第２平角線の筋目の方向を交差させるように構成することで、冷媒の流れが層流となることを防止することができる。また、第１平角線と第２平角線の巻回方向などは、適宜に変更することができることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の電動機用固定子の外観構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示される１つの分割コアの要部を示す断面図である。
【図３】図２に示される分割コアの上面図である。
【図４】第１の実施の形態の絶縁部材を示す斜視図である。
【図５】図２に示される分割コアの巻線巻回部の第１部分の断面図である。
【図６】図２に示される分割コアの巻線巻回部の第２部分の断面図である
【図７】図２に示される第１冷媒通路付近の拡大図である。
【図８】巻線巻回部の外形の他の例を説明するための分割コアの斜視図である。
【図９】第２の実施形態の固定子を構成する分割コアの斜視図である。
【図１０】図９に示される分割コアに絶縁部材を装着した状態を示す斜視図である。
【図１１】図１０に示される分割コアの巻線巻回部の第１部分の断面図である。
【図１２】図１０に示される分割コアの巻線巻回部の第２部分の断面図である。
【図１３】第３の実施形態の固定子を構成する分割コアの断面図である。
【図１４】図１３に示される絶縁部材３１５の斜視図である。
【図１５】本発明の固定子を用いた電動機の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１…固定子、
７…電動機、
１１１，２１１，３１１…分割コア、
１１２，２１２…略円弧状面、
１１３，２１３，３１３…バックティース部、
１１４，２１４，３１４…ティース部、
１１５，２１５，３１５…絶縁部材、
１１６、２１６…巻線巻回部、
１１６ａ，２１６ａ…巻線巻回部の第１部分、
１１６ｂ，２１６ｂ…巻線巻回部の第２部分、
１１７ａ…第１平角線コイル、
１１７ｂ…第２平角線コイル、
１１８…第１冷媒通路、
１７１ａ…第１平角線、
１７１ｂ…第２平角線、
１７２ａ…第１平角線の筋目、
１７２ｂ…第２平角線の筋目、
３２２…フランジ部、
３２３…第２冷媒通路、
３２４…スリット
【図１】
2004297987.tif 000003
【図２】
2004297987.tif 000004
【図３】
2004297987.tif 000005
【図４】
2004297987.tif 000006
【図５】
2004297987.tif 000007
【図６】
2004297987.tif 000008
【図７】
2004297987.tif 000009
【図８】
2004297987.tif 000010
【図９】
2004297987.tif 000011
【図１０】
2004297987.tif 000012
【図１１】
2004297987.tif 000013
【図１２】
2004297987.tif 000014
【図１３】
2004297987.tif 000015
【図１４】
2004297987.tif 000016
【図１５】
2004297987.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成15年4月10日(2003.4.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004297987.tif 000018
【図２】
2004297987.tif 000019
【図３】
2004297987.tif 000020
【図４】
2004297987.tif 000021
【図５】
2004297987.tif 000022
【図６】
2004297987.tif 000023
【図７】
2004297987.tif 000024
【図８】
2004297987.tif 000025
【図９】
2004297987.tif 000026
【図１０】
2004297987.tif 000027
【図１１】
2004297987.tif 000028
【図１２】
2004297987.tif 000029
【図１３】
2004297987.tif 000030
【図１４】
2004297987.tif 000031
【図１５】
2004297987.tif 000032