JP2010166710A - ステータ - Google Patents

Abstract

【課題】コイルエンド部の全体をほぼ均一に冷却することができるとともに、流通させる冷媒の量を増加させた際に、冷却路を流れる冷媒の流速が高くなり冷却効率を向上させることができるステータを提供する。
【解決手段】コイルエンド部１２は、複数のスロット２のそれぞれに挿入されたスロット導体部１１に連続して設けられ、複数のスロット２のそれぞれからステータ軸方向外側へ延出する複数の軸方向導体部１３を備え、コイルエンド部１２の少なくとも外周面を全周にわたって覆う本体部２１と、本体部２１の径方向内側に形成されて複数の軸方向導体部１３を個別に収容する収容室と、当該収容室内に冷媒を導入する導入路２３と、を有するカバー部材２０を備え、収容室の内壁面と軸方向導体部１３との隙間が、導入路２３から導入された冷媒が流通する冷却路であるステータ１。
【選択図】図１

Description

本発明は、周方向に所定間隔で複数設けられ、内周面側に開口するスロットを有する円筒状のステータコアと、前記ステータコアの軸方向端部から突出するコイルエンド部を有するコイルと、を備えるステータに関する。

ステータコアの軸方向端部から突出するコイルエンド部を冷却する方法として、コイルエンド部の外周面に対して上部から冷媒を噴射し、コイルエンド部を冷却する技術が知られている（例えば、下記の特許文献１参照）。特許文献１に記載の構成では、オイルポンプから吐出された冷媒としての油がコイルエンド部の上部に設けられた部屋に供給され、当該部屋の底面に形成された噴射口からコイルエンド部へ向けて油が噴射される。そして、コイルエンド部へ噴射された冷媒は、コイルエンド部から滴下するまでの間に流れる経路中において、コイルエンド部との間での熱交換によりコイルエンド部を冷却する。

特開平８−１３０８５６号公報

しかしながら、上記特許文献１のような構成では、コイルエンド部へ噴射された冷媒がコイルエンド部から滴下するまでの間に流れる経路については何ら制御されていないため、コイルエンド部へ噴射された冷媒は、重力等に従い任意の経路に沿って流れる。そのため、コイルエンド部の全体を均一に冷却することは難しく、コイルエンド部の下部等が局所的に温度が高くなる等の温度むらが生じるおそれがある。
また、冷媒が流れる経路は任意の経路となり得る上に、冷媒がコイルエンド部と熱交換を行う際の冷媒の流速は専ら重力に依存するため、噴射口から噴射する冷媒の量を増加させたとしても、増加させた冷媒の量の分だけ冷媒の流速が高くなり冷却効率が向上するとも限らない。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、コイルエンド部の全体をほぼ均一に冷却することができるとともに、流通させる冷媒の量を増加させた際に、冷却路を流れる冷媒の流速が高くなり冷却効率を向上させることができるステータを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る、周方向に所定間隔で複数設けられ、内周面側に開口するスロットを有する円筒状のステータコアと、前記ステータコアの軸方向端部から突出するコイルエンド部を有するコイルと、を備えるステータの特徴構成は、前記コイルエンド部は、前記複数のスロットのそれぞれに挿入されたスロット導体部に連続して設けられ、前記複数のスロットのそれぞれからステータ軸方向外側へ延出する複数の軸方向導体部を備え、前記コイルエンド部の少なくとも外周面を全周にわたって覆う本体部と、当該本体部の径方向内側に形成されて前記複数の軸方向導体部を個別に収容する収容室と、当該収容室内に冷媒を導入する導入路と、を有するカバー部材を備え、前記収容室の内壁面と前記軸方向導体部との隙間が、前記導入路から導入された冷媒が流通する冷却路とされている点にある。

上記の特徴構成によれば、複数の軸方向導体部のそれぞれにおいて、カバー部材が備える収容室の内壁面との隙間に冷媒が流通する冷却路が形成されるため、全てのスロットに対して略均一に軸方向導体部を冷却することができる。よって、コイルエンド部の全体をほぼ均一に冷却することができ、コイルエンド部における温度むらの発生を抑制することができる。
また、軸方向導体部のそれぞれが収容室に収容されるとともに、導入路から導入された冷媒が流通する冷却路が収容室の内壁面により区画されているため、収容室に供給された冷媒が冷却路以外の経路を流れることは抑制される。よって、導入路へ供給する冷媒の量を増加させた場合に、増加させた冷媒の量に応じて冷却路を流れる冷媒の流速が高くなり冷却効率を向上させることができる。

ここで、前記冷却路は、ステータ径方向内側へ向かって開口する開口部を有する構成とすると好適である。

この構成によれば、軸方向導体部を冷却した後の冷媒をステータ径方向内側へ排出することができ、収容室からの冷媒の排出経路を適切に確保することができる。また、軸方向導体部に連続して設けられている導体部が径方向内側に配設されている場合には、当該導体部へ軸方向導体部を冷却した後の冷媒を供給することができ、軸方向導体部を冷却した後の冷媒を無駄にすることなく当該導体部の冷却に用いることができる。

また、前記冷却路は、前記軸方向導体部のステータ径方向外側面に沿って流れる外周域と、前記軸方向導体部のステータ周方向両側面に沿って流れる側方域と、を有する構成とすると好適である。

この構成によれば、軸方向導体部のステータ径方向外側面とステータ周方向両側面との双方に冷媒を流通させることができるので、冷媒が広い面積で軸方向導体部に接しながら流通する状態にできる。よって、軸方向導体部をより効率的に冷却することが可能となる。

また、前記冷却路は、前記導入路との接続部から下流側へ向かうに従って流路断面積が次第に小さくなる絞り部を有する構成とすると好適である。

この構成によれば、冷却路における絞り部より下流側における冷媒の流速を、導入路における冷媒の流速より高めることができ、冷却効率を更に向上させることができる。

また、前記導入路は、前記本体部における前記ステータコア側の端面に形成された凹溝により構成されていると好適である。

この構成によれば、導入路を本体部と同一の部品とすることができ、部品点数の増加を抑制することができる。また、カバー部材を製造する際の導入路の形成工程を簡素なものとすることができる。

また、前記導入路は、前記収容室の径方向外側を一周する周回路と、当該周回路と前記収容室の内部とをつなぐ接続路とを有する構成とすると好適である。

この構成によれば、周回路に冷媒を供給するだけで、それぞれの収容室に対して冷媒を行き渡らせることができる。

また、前記接続路は、前記収容室の径方向外壁を介して前記周回路と前記収容室内とをつなぐ第一接続路と、隣接する２つの前記収容室間に設けられ、前記周回路から径方向内側に延びて前記収容室の周方向側壁を介して前記収容室内につながる第二接続路とを有する構成とすると好適である。

この構成によれば、収容室内に対して、径方向外壁側及び周方向側壁側の双方から冷媒を供給することができる。従って、収容室内に形成される冷却路の各部に比較的均一に冷媒を供給でき、冷却効率を更に向上させることができる。

また、前記カバー部材は、前記ステータの径方向に沿って放射状に配置され、隣接する２つの軸方向導体部間に挿入される複数の径方向壁部を有し、隣接する２つの径方向壁部間に前記収容室が形成されている構成とすると好適である。

この構成によれば、収容室のステータ周方向の両側における内壁面を、径方向壁部のステータ周方向側面で形成することができ、複数の収容室間を周方向に適切に区画することが可能となる。

また、前記径方向壁部のステータ径方向内側端部に、ステータ周方向に突出し、ステータ軸方向に延びる突条が形成されている構成とすると好適である。

この構成によれば、収容室のステータ径方向内側の端部に、当該端部より径方向外側におけるステータ周方向幅より狭いステータ周方向幅を有する開口部を形成することができる。

また、前記カバー部材の径方向内側に配置され、前記ステータコアの軸方向端部に取り付けられる中空円板状の部材であって、その軸方向厚さの範囲内で、ステータ径方向内側へ向かって開口する前記収容室の開口部を閉塞する封止部材を、更に備える構成とすると好適である。

この構成によれば、冷媒がステータ径方向内側へ流れ、ステータと、ステータの径方向内側に配設されるロータとの間に形成される隙間に浸入するのを抑制することができる。

また、前記封止部材は、外周面に前記複数のスロットと同じ間隔で設けられた複数の封止突部を備え、各封止突部が、前記収容室のそれぞれの前記開口部を閉塞する構成とすると好適である。

この構成によれば、収容室のそれぞれの開口部が閉塞されるため、冷媒がステータ径方向内側へ流れ、ステータと、ステータの径方向内側に配設されるロータとの間に形成される隙間に浸入するのを更に抑制することができる。

また、前記ステータコアの複数のスロットに対応する複数の凹部が内周面側に形成された中空円板状の部材であって、前記ステータコアの軸方向端面と前記カバー部材との間に挟まれて取り付けられるベース部材を、更に備える構成とすると好適である。

この構成によれば、冷却路の軸方向位置を、ベース部材の軸方向厚さを変えることで任意に設定することができる。

また、前記ベース部材の軸方向厚さは、前記スロットに挿入され、一部が前記ステータコアの軸方向端部から突出するように設けられた絶縁シートにおける、前記軸方向端部からの突出量より大きく設定されている構成とすると好適である。

この構成によれば、カバー部材が絶縁シートと接触するのを抑制することができる。従って、冷却路を設計する際に、絶縁シートの影響をほとんど考慮する必要がなく、容易に適切な隙間の冷却路を設定することが可能となる。

また、前記ベース部材に、前記ステータコアの外周面に形成された冷媒供給路と前記カバー部材に設けられた前記導入路とを連通させる連通路が形成されている構成とすると好適である。

この構成によれば、ステータコアの外周面に冷媒供給路が形成されている場合において、当該冷媒供給路からカバー部材の導入路に対して適切に冷媒を供給することができる。

また、前記本体部は、前記コイルエンド部の外周面に加えて、前記コイルエンド部のステータ軸方向端面におけるステータ径方向外側の一部の領域までを覆うように形成されている構成とすると好適である。

この構成によれば、軸方向導体部における収容室内に収容される部分をより大きくすることができるので、軸方向導体部をより確実に冷却することができる。

また、前記コイルエンド部は、前記軸方向導体部と、異なるスロット間を周方向につないで２つの前記軸方向導体部同士を接続する周方向導体部とを有して構成され、前記カバー部材は、軸方向視にて前記軸方向導体部の全体を覆う形状を有する構成とすると好適である。

この構成によれば、軸方向導体部の全体を効果的に冷却することができる。また、冷却路がステータ径方向内側へ向かって開口する開口部を有する構成においては、軸方向導体部を冷却した後の冷媒を周方向導体部に供給することができるため、軸方向導体部だけでなく周方向導体部も効果的に冷却することができる。

また、前記ステータコアの外周面に接する内周面を有する円筒状部材を更に備え、前記ステータコアは、中空円板状の鋼板を積層した積層構造体であり、前記ステータコアの外周面には、積層状態にある前記鋼板を溶接により互いに接合するために軸方向に延びるように形成された溶接溝が形成され、前記円筒状部材の内周面と前記溶接溝とにより、前記ステータコアの外周面を軸方向に流れる冷媒の流路である軸方向流路が形成され、前記軸方向流路が、前記導入路へ冷媒を供給する冷媒供給路となっている構成とすると好適である。

この構成によれば、ステータコアに余分な溝等を設けることなく、ステータコアの外周に軸方向に沿った冷媒の流路を形成することができる。そして、当該流路に冷媒を流すことで、ステータコアの外周面を通してコイルエンド部を冷却するための収容室内に冷媒を適切に供給することができる。

また、前記円筒状部材は、ステータ周方向全域にわたってステータ周方向に延びる周方向凹溝が内周面に形成され、前記ステータコアの外周面と前記周方向凹溝とにより、前記ステータコアの外周面を周方向に流れる冷媒の流路である周方向流路が形成され、前記周方向流路は、前記軸方向流路と交差し、当該交差部で連通している構成とすると好適である。

この構成によれば、円筒状部材の内周面に周方向凹溝を穿つだけで、ステータコアの外周に沿った周方向に延びる冷媒の流路を形成することができる。そして、当該流路に冷媒を流すことで、ステータコアの外周面を良好に冷却することができる。さらに、周方向流路と軸方向流路とは交差し、当該交差部で連通しているため、両流路間での冷媒の流通、混合を実現でき、ステータコアの外周面の冷却と、収容室内への冷媒の供給との双方を適切に実現することができる。

本発明の実施形態に係るステータの軸方向断面図である。 カバー部材を軸方向に移動させた状態におけるステータの斜視図である。 カバー部材を取り外し、円筒状部材を軸方向に移動させた状態におけるステータの斜視図である。 ステータの分解斜視図である。 カバー部材の斜視図である。 図５の一部を拡大して冷却液の流れを示す説明図である。 ベース部材の斜視図である。 封止部材の斜視図である。 封止部材の斜視図である。 カバー部材、ベース部材、及び封止部材を取り付ける前の状態におけるスロット導体部と軸方向導体部との境界付近を径方向内側から見た模式図である。 図１０においてベース部材を取り付けた状態を示す模式図である。 図１１において更にカバー部材を取り付けた状態を示す模式図である。 図１２において更に封止部材を取り付けた状態を示す模式図である。 カバー部材の導入路における冷却液の流れを示す説明図である。 冷媒供給路及び導入路における冷却液の流れを示す説明図である。 ステータの一部拡大断面図である。 図１６におけるＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ断面図である。

本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係るステータ１の軸方向断面図である。図２は、ステータ１が有するカバー部材２０を軸方向に移動させた状態におけるステータ１の斜視図である。図３は、カバー部材２０を取り外し、円筒状部材６０を軸方向に移動させた状態におけるステータ１の斜視図である。図４は、ステータ１の分解斜視図である。これらの図に示されるように、本実施形態に係るステータ１は、コイルエンド部１２を覆うカバー部材２０を備え、当該カバー部材２０は、コイルエンド部１２を形成する複数の軸方向導体部１３を個別に収容する収容室２２を備えている。カバー部材２０は、さらに収容室２２の内部に冷却液を導入する導入路２３を備え、導入路２３から導入された冷却液が、収容室２２の内壁面と軸方向導体部１３との隙間で形成される冷却路３０を流通することで、複数の軸方向導体部１３を個別に冷却するように構成されている。本実施形態においては、冷却液が本発明における冷媒に相当する。冷却液は、例えば油とすることができる。以下、本実施形態に係るステータ１の構成について、ステータ１の概略構成、カバー部材２０の構成、ベース部材５０の構成、封止部材４０の構成、取付順序、ステータ１の冷却機構について、順に詳細に説明する。なお、以下の説明では、特に断らない限り、ステータ１の中心軸心を基準として、軸方向、周方向、径方向が定義されている。

１．ステータの概略構成
ステータ１は、図１〜図４に示されるように、主な構成要素として、ステータコア３、円筒状部材６０、コイル１０、カバー部材２０、ベース部材５０、及び封止部材４０を備えている。

ステータコア３は、図１に示されるように、中空円板状の電磁鋼板６を積層した積層構造体であり、略円筒形状に形成されている。本実施形態においては、電磁鋼板６が本発明における鋼板に相当する。ステータコア３の内周面には、その軸方向に延びる複数のスロット２が周方向に沿って所定間隔で設けられている。各スロット２は互いに同じ断面形状であって、所定の幅及び深さを有して内周面側に開口している。本実施形態においては、ステータコア３には、その全周で計４８個のスロット２が設けられている。そして、スロット２のそれぞれにコイル１０が巻装され、ステータコア３の軸方向端部から突出したコイルエンド部１２が形成される。

図３に示されるように、ステータコア３を構成する複数枚の電磁鋼板６のそれぞれの外径側には、積層状態にある電磁鋼板６を溶接により互いに接合するための径方向内側に引退した凹部が、外周を周方向に略均等に６分割するように６箇所形成されている。そして、電磁鋼板６を積層した状態においては、当該凹部が積層方向（軸方向と同じ）に連なるため、ステータコア３の外周面には軸方向に延びる溶接溝６１が、外周を周方向に略均等に６分割する箇所において、軸方向の全領域に亘って形成される。なお、図３及び図１５に示されるように、溶接溝６１は、互いに隣接して形成された一対の溝部から成っている。

ステータコア３は、例えば焼き嵌め等により、ステータコア３の外周面に接する内周面を有する円筒状部材６０に固定されて収納されている。円筒状部材６０は周方向に均等配置された３つの取付部６６を有している。よって、ステータ１は、円筒状部材６０の取付部６６を介して、ステータ１を収容するためのケース（図示せず）に固定可能に構成されている。

また、図３に示されるように、円筒状部材６０の内周面には、周方向全域に亘って周方向に延びる周方向凹溝６３が形成されている。なお、周方向凹溝６３は、軸方向における複数箇所に形成されている。

コイル１０は、図１及び図４に示されるように、ステータコア３の複数のスロット２のそれぞれに挿入されるスロット導体部１１と、上記コイルエンド部１２とを有している。コイル１０のコイルエンド部１２は、複数のスロット２のそれぞれに挿入されたスロット導体部１１に連続して設けられ、複数のスロット２のそれぞれから軸方向外側へ延出する複数の軸方向導体部１３と、異なるスロット２間を周方向につないで２つの軸方向導体部１３同士を接続する周方向導体部１４とを有して構成されている。

さらに、コイル１０は、ステータコア３に巻装可能な所定形状に予め形成されており、図１に示されるように、ステータコア３の各スロット２には、コイル１０を形成する線状導体が複数本挿入される。なお、本実施形態においては、各スロット２に４本の線状導体が挿入されている。また、コイル１０を形成する線状導体は矩形断面を有している。スロット導体部１１においては、当該４本の線状導体が、スロット２の内部において径方向に一列に並んで整列配置されている。そして、スロット導体部１１に連続して軸方向に延出し、ステータコア３から軸方向に突出している線状導体により、コイルエンド部１２の軸方向導体部１３が構成されている。この軸方向導体部１３においては、４本の線状導体は、一列に並んだ状態を保ちながら、軸方向に略平行な状態から径方向内側に屈曲され、径方向に略平行な状態になるように整列配置されている。なお、図４より明らかなように、軸方向導体部１３は、軸方向導体部１３同士が周方向に重なることなく配置されている。本実施形態では、コイルエンド部１２を構成する線状導体の内、スロット導体部１１と周方向位置が同じ部分を軸方向導体部１３とする。そして、周方向導体部１４においては、スロット２の内部において径方向外側に配置されている２本の線状導体が、ステータコア３の軸方向端部から軸方向外側に所定距離離れた位置において径方向に並んで配置されるとともに、軸方向における当該位置よりステータコア３側の位置において、スロット２の内部において径方向内側に配置されている２本の線状導体が径方向に並んで配置されている。

本実施形態においては、ステータ１は三相交流で駆動される回転電機に用いられるステータであり、コイル１０も三相構成（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）で形成されている。そして、隣接する２つのスロット２に同じ相の線状導体が４本ずつ挿入される。図４に示されるように、隣接する２つのスロット２のそれぞれにおいて径方向外側に配置されている２本の線状導体を併せた計４本の線状導体が、ステータコア３の軸方向端部から軸方向外側に所定距離離れた位置において径方向に並んで配置されているとともに、軸方向における当該位置よりステータコア３側の位置において、隣接する２つのスロット２のそれぞれにおいて径方向内側に配置されている２本の線状導体を併せた計４本の線状導体が径方向に並んで配置されている。

図４に示されるように、位相の異なる周方向導体部１４の一部が周方向に重なり合うように配置されている。そして、位相の異なる周方向導体部１４の間での電気的絶縁性を確保するため、位相の異なる周方向導体部１４の重なり合った部分に相間絶縁シート４が介装されている。相間絶縁シート４は、例えばアラミド繊維とポリエチレンテレフタラートを貼り合わせたもの等の電気的絶縁性及び耐熱性の高い材料で成形したシート等を用いることができる。

また、図４に示されるように、隣接する２つの軸方向導体部１３間には、空隙が形成されている。当該空隙は、周方向に沿って所定間隔で形成され、周方向における幅が軸方向においてほぼ一様になっている。そして、この空隙に、後述するカバー部材２０の径方向壁部２７が挿入される。

２．カバー部材の構成
図５は、カバー部材２０の斜視図である。図５に示されるように、カバー部材２０は、本体部２１、収容室２２、及び導入路２３を備えている。カバー部材２０は、例えば樹脂等の絶縁材料で形成される。

本体部２１は、図１及び図２に示されるように、コイルエンド部１２の外周面を全周に亘って覆うとともに、軸方向視にて、軸方向導体部１３の全体を覆う形状を有している。ここで、コイルエンド部１２の外周面とは、本実施形態では、コイルエンド部１２の複数の軸方向導体部１３における径方向最外周に沿った面である。

収容室２２は、本体部２１の径方向内側に形成されて複数の軸方向導体部１３を個別に収容するための空間であり、軸方向導体部１３と同数だけ形成されている。図５に示されるように、カバー部材２０は、径方向に沿って放射状に配置され、隣接する２つの軸方向導体部１３の間に挿入される複数の径方向壁部２７を有し、隣接する２つの径方向壁部２７の間に収容室２２が形成されている。また、径方向壁部２７の径方向内側端部には、周方向に突出し、軸方向に延びる突条２８が形成されている。そして、隣接する２つの突条２８の間の空間により、収容室２２の開口部が形成されている。よって、収容室２２の開口部の周方向幅は、収容室２２の内部における周方向幅より狭くなっている。

導入路２３は、収容室２２の内部に冷却液を導入するための流路である。図５及び図６に示されるように、本実施形態では、導入路２３は、本体部２１におけるステータコア３側の端面に形成された凹溝により構成されており、収容室２２の径方向外側を一周する周回路２４と、当該周回路２４と収容室２２の内部とをつなぐ接続路２５，２６と、周回路に冷却液を導入するための導入口２９とを有している。なお、図６は、図５の一部を拡大して冷却液の流れを示す説明図である。そして、接続路は、収容室２２の径方向外壁を介して周回路２４と収容室２２の内部とをつなぐ第一接続路２５と、隣接する２つの収容室２２の間に設けられ、周回路２４から径方向内側に延びて収容室２２の周方向側壁を介して収容室２２の内部につながる第二接続路２６とを有して構成されている。また、導入口２９は、上述したステータコア３に形成される溶接溝６１と同数（本実施形態では６個）だけ、外周を周方向に略均一に分割する位置に形成されている。

詳細は後述するが、冷媒供給路６７及び導入路２３における冷却液の流れを示す説明図である図１５に示されるように、導入口２９には、ステータコア３の外周面に形成される軸方向流路６２、及びベース部材５０の連通路５１を介して冷却液が供給される。図６には、導入口２９に供給された冷却液の流通の様子が実線の矢印で示されており、導入口２９に供給された冷却液は、周回路２４に供給され、周回路２４から第一接続路２５及び第二接続路２６を介して収容室２２の内部に供給される。

３．ベース部材の構成
図７は、ベース部材５０の斜視図である。ベース部材５０は、例えば樹脂等の絶縁材料で形成される。図７に示されるように、ベース部材５０は、ステータコア３の複数のスロットに対応する複数の凹部５２が内周面側に形成された中空円板状の部材である。そして、図１及び図４に示されるように、ベース部材５０は、ステータコア３の軸方向端面とカバー部材２０との間に挟まれて取り付けられる。よって、カバー部材２０により形成される冷却路３０の軸方向位置が、ベース部材５０の軸方向厚さにより定められる。

ベース部材５０には、連通路５１が形成されている。連通路５１は、図１５に示されるように、ステータコア３の外周面に形成された軸方向流路６２とカバー部材２０に設けられた導入路２３とを連通させるための流路である。本実施形態では、連通路５１は、軸方向流路６２と導入口２９とを連通させることで、軸方向流路６２を流れる冷却液が収容室２２の内部へ供給されるように構成されている。連通路５１は、導入口２９と同数（本実施形態では６個）だけ外周を周方向に略均等に分割する位置に形成されている。

４．封止部材の構成
図８は、コイルエンド部１２側からの封止部材４０の斜視図である。また、図９は、ステータコア３側からの封止部材４０の斜視図である。封止部材４０は、例えば樹脂等の絶縁材料で形成される。図１に示されるように、封止部材４０は、カバー部材２０の径方向内側に配置され、ステータコア３の軸方向端部に取り付けられる中空円板状の部材である。封止部材４０は、その軸方向厚さの範囲内で、ステータ径方向内側へ向かって開口する収容室２２の開口部を閉塞するための部材である。

図８に示されるように、封止部材４０は、外周面に複数のスロット２と同じ間隔で設けられた複数の封止突部４１を備え、各封止突部４１が、収容室２２のそれぞれの開口部を閉塞するように構成されている。さらに、封止部材４０は、ステータコア３の軸方向端部に取り付けられた状態において、コイルエンド部１２の径方向内側に配設されている線状導体の一部が挿入される複数（本実施形態では２４個）のコイル受け部４２を有している。

５．取付順序
ここで、図１０〜図１３を参照して、カバー部材２０、ベース部材５０、及び封止部材４０の取付順序について説明する。なお、これらの部材は、液密状態が得られるように固定される。図１０は、カバー部材２０、ベース部材５０、及び封止部材４０を取り付ける前の状態におけるスロット導体部１１と軸方向導体部１３との境界付近を径方向内側から見た模式図である。図１１は、図１０においてベース部材５０を取り付けた状態を示す模式図である。図１２は、図１１において更にカバー部材２０を取り付けた状態を示す模式図である。図１３は、図１２において更に封止部材４０を取り付けた状態を示す模式図である。

図１０に示すように、スロット２の内部には、一部がステータコア３の軸方向端部より突出するようにスロット内絶縁シート５が挿入されている。本実施形態においては、スロット内絶縁シート５が本発明における絶縁シートに相当する。スロット内絶縁シート５も、相間絶縁シート４と同様、例えばアラミド繊維とポリエチレンテレフタラートを貼り合わせたもの等の電気的絶縁性及び耐熱性の高い材料で成形したシート等を用いることができる。

図１１に示すように、最初にベース部材５０を、ステータコア３の軸方向端部に取り付ける。なお、ベース部材５０の軸方向厚さは、スロット内絶縁シート５の軸方向端部からの突出量より大きく設定されている。この際、図１５に示されるように、ベース部材５０の連通路５１が後述する軸方向流路６２と連通するよう、ベース部材５０の周方向における位置が定められる。

次に、図１２に示すように、カバー部材２０を、ベース部材５０のステータコア３側と反対側の軸方向端部に取り付ける。この際、図１５に示されるように、カバー部材２０の導入口２９が後述する軸方向流路６２と連通するよう、カバー部材２０の周方向における位置が定められる。ここで、ベース部材５０とカバー部材２０とは液密状態で当接されるため、カバー部材２０の導入口２９に供給された冷却液は、図１４に示されるように、周回路２４、第一接続路２５、及び第二接続路２６のみを流れ、収容室２２の内部に形成された冷却路３０の外周域３１や側方域３２に供給される。なお、図１４は、カバー部材２０の導入路２３における冷却液の流れを示す説明図である。冷却路３０についての詳細は後述する。

最後に、図１３に示すように、封止部材４０をカバー部材２０の径方向内側に取り付ける。図１３に示されるように、封止部材４０が備える封止突部４１が、収容室２２のそれぞれの開口部を閉塞する。なお、封止部材４０の軸方向における位置は、図１及び図１３に示されるように、ステータコア３側の端面が、カバー部材２０のステータコア３側の端面と略一致するように定められる。また、封止部材４０のコイル受け部４２に、コイルエンド部１２を形成する線状導体の内、封止部材４０に最も近接して配設されている２４個の線状導体が挿入されるように、封止部材４０の周方向における位置が定められる。

６．ステータの冷却機構
上述のように、本実施形態に係るステータ１は、円筒状部材６０及びカバー部材２０を備えている。そして、円筒状部材６０により冷媒供給路６７が形成され、カバー部材２０によりコイルエンド部を冷却するための冷却路３０が形成されている。以下に、これらの冷媒供給路６７及び冷却路３０の構成について詳細に説明する。

６−１．冷媒供給路の構成
図１５（ａ）は、冷媒供給路６７における冷却液の流れを示す説明図であり、冷却液の流れを実線の矢印で示してある。本実施形態では、冷媒供給路６７は、軸方向流路６２と周方向流路６４を備えて構成されている。

軸方向流路６２は、円筒状部材６０の内周面と、ステータコア３に形成された溶接溝６１とにより形成され、ステータコア３の外周面を軸方向に流れる冷却液の流路である。上述のように、溶接溝６１はステータコア３の外周面を周方向に略均等に６分割する箇所に形成されており、それぞれの溶接溝６１の配設箇所に軸方向流路６２が形成される。図１５（ａ）には、その内の１つの軸方向流路６２が示されている。そして、軸方向流路６２はステータコア３の軸方向端部において、ベース部材５０の連通路５１を介してカバー部材２０の導入口２９に連通されている。

周方向流路６４は、ステータコア３の外周面と、円筒状部材６０に形成された周方向凹溝６３とにより形成され、ステータコア３の外周面を周方向に流れる冷却液の流路である。上述のように、周方向凹溝６３は軸方向における複数箇所に形成されており、それぞれの周方向凹溝６３の配設箇所に周方向流路６４が形成される。図１５（ａ）には、その内の３つの周方向流路６４が示されている。そして、軸方向流路６２と周方向流路６４は複数の交差部６５において交差し、それぞれの交差部６５において互いに連通するように構成されている。

冷媒供給路６７は以上のように構成されているため、図示しないポンプが作動することにより軸方向流路６２に連通する流路（図示せず）に供給された冷却液は、軸方向流路６２を流れ、ベース部材５０の連通路５１を介してカバー部材２０の導入口２９に供給される。また、軸方向流路６２を流れる冷却液の一部は周方向流路６４に分配され、周方向流路６４を流れる冷却液が、ステータコア３の外周面を冷却する。ステータコア３の外周面を冷却した冷却液は、何れかの交差部６５を介して何れかの軸方向流路６２に流入する。

６−２．冷却路の構成
冷却路３０は、カバー部材２０の収容室２２の内壁面と、軸方向導体部１３との隙間により形成され、導入路２３から導入された冷却液が流通する流路である。すなわち、冷却路３０は、収容室２２の内壁面により区画されている。また、軸方向導体部１３のそれぞれが収容室２２に収容されるため、軸方向導体部１３のそれぞれについてその周囲に冷却路３０が形成される。この冷却路３０には、カバー部材２０の導入路２３を介して冷媒供給路６７から冷却液が供給される。図１５（ｂ）に、カバー部材２０の導入路２３における冷却液の流れを示す。この図において、冷媒供給路６７の軸方向流路６２から供給される冷却液が冷却路３０に流入する際における冷却液の流れが、実線の矢印で示されている。

冷却路３０は、図１４に示されるように、互いに連通する外周域３１と側方域３２を有して形成されており、これらの外周域３１及び側方域３２を冷却液が流れる際に、軸方向導体部１３の冷却が行われる。なお、図１４に示されるように、冷却路３０は軸方向導体部１３の周囲を囲むように形成されている。

外周域３１は、軸方向導体部１３の径方向外側面に沿って冷却液が流れる領域である。ステータ１の一部拡大図である図１６に示されるように、外周域３１は、軸方向導体部１３の径方向外側面に沿って径方向内側に屈曲し、径方向内側へ向かって開口する冷却路３０の開口部に連通している。図１６における実線の矢印は、外周域３１における冷却液の流通の様子を示している。また、図１６におけるＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ断面図である図１７に示されるように、側方域３２は、軸方向導体部１３の周方向両側面に沿って冷却液が流れる領域である。図１７における実線の矢印は、側方域３２における冷却液の流通の様子を示している。側方域３２も、軸方向導体部１３の周方向側面に沿って径方向内側に屈曲し、上記の冷却路３０の開口部に連通している。なお、冷却路３０の開口部は、封止部材４０の封止突部４１によって閉塞されていない収容室２２の開口部と軸方向導体部１３との隙間により形成されている。

図１４に示されるように、導入口２９に供給された冷却液は、周回路２４、第一接続路２５を介して冷却路３０の外周域３１に流入するとともに、第二接続路２６を介して冷却路３０の側方域３２に流入する。そして、冷却路３０に流入したこれらの冷却液は、軸方向導体部１３の径方向外側面や周方向両側面、或いは、軸方向導体部１３を形成する線状導体間の隙間を伝って、内径側に形成された上述した冷却路３０の開口部に向かって流れる。そして、軸方向導体部１３の冷却を行った後の冷却液は、冷却路３０の開口部からカバー部材２０の外側に流出し、周方向導体部１４に供給される。そして、冷却液が周方向導体部１４を伝って流れる際に、周方向導体部１４の冷却が行われる。

また、図１７に示されるように、冷却路３０は、導入路２３との接続部から下流側へ向かうに従って流路断面積が次第に小さくなる絞り部３３を有している。絞り部３３は、それより下流側における冷却液の流速を、それより上流側における冷却液の流速より高めるためのものである。本実施形態では、隣接する２つの径方向壁部２７の間の距離が、ステータコア３側の端面から軸方向外側の所定の位置に向かうにしたがって小さくなるように、径方向壁部２７の周方向における厚みが設定されている。径方向壁部２７の周方向における厚みは、突条２８が形成されている箇所を除く径方向の全域に亘って、上記のように設定されている。なお、冷却路３０の開口部は、径方向壁部２７の突条２８によって形成される収容室２２の開口部と、軸方向導体部１３との隙間により形成されている。よって、絞り部３３は、冷却路３０の開口部を除く径方向全域に亘って形成されている。

なお、絞り部３３の終端部（下流側端部）の位置は、封止部材４０におけるステータコア３側と反対側の端面よりもステータコア３側に位置するように形成される。なお、本実施形態においては、終端部（下流側端部）の位置が、封止部材４０におけるステータコア３側と反対側の端面と略同一の位置とされている。よって、冷却液が絞り部３３を軸方向外側へ向かって流れる際に、冷却液は収容室２２から径方向内側へ向かって逃げることができず、閉じた流路内で流路断面積が絞られることになる。そのため、絞り部３３の下流側へ供給される冷却液の流速を効果的に高めることができる。

〔その他の実施形態〕
（１）上記の実施形態においては、カバー部材２０の本体部２１が、軸方向視にて軸方向導体部１３の全体を覆う形状を有する場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、カバー部材２０の本体部２１が、コイルエンド部１２の軸方向端面における径方向外側の一部の領域を覆う構成とすることも本発明の好適な実施形態の一つである。また、カバー部材２０の本体部２１が、コイルエンド部１２の軸方向端面を覆わず、コイルエンド部１２の外周面のみを覆う構成としても良い。

（２）上記の実施形態においては、径方向壁部２７の径方向内側端部に、周方向に突出し、軸方向に延びる突条２８が形成されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、径方向壁部２７の径方向内側端部に突条２８が形成されていない構成とすることも本発明の好適な実施形態の一つである。

（３）上記の実施形態においては、導入路２３が、収容室２２の径方向外側を一周する周回路２４と、当該周回路２４と収容室２２の内部とをつなぐ接続路とを有して構成されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、導入路２３が周回路２４を有さず、個々の収容室２２に個別に冷却液を供給する構成とすることも本発明の好適な実施形態の一つである。

（４）上記の実施形態においては、接続路は、収容室２２の径方向外壁を介して周回路２４と収容室２２の内部とをつなぐ第一接続路２５と、隣接する２つの収容室２２の間に設けられ、周回路２４から径方向内側に延びて収容室２２の周方向側壁を介して収容室２２の内部につながる第二接続路２６とを有している場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、接続路が、第一接続路２５及び第二接続部２６の何れか一方のみを有する構成とすることも本発明の好適な実施形態の一つである。

（５）上記の実施形態においては、スロット２の内部に挿入されたスロット内絶縁シート５がステータコア３の軸方向端部から突出し、ステータ１が備えるベース部材５０の軸方向厚さが、スロット内絶縁シート５の当該軸方向端部からの突出量より大きく設定されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、スロット内絶縁シート５がステータコア２の軸方向端部からほとんど突出しない構成とすることも本発明の好適な実施形態の一つである。この場合、ステータ１がベース部材５０を備えない構成としても良い。

（６）上記の実施形態においては、ステータ１がベース部材５０を備え、ベース部材５０に、ステータコア３の外周面に形成された冷媒供給路６７とカバー部材２０に設けられた導入路２３とを連通させる連通路５１が形成されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、ステータコア３の外周面に冷媒供給路６７が形成されていない場合等には、ベース部材５０が連通路５１を備えない構成とすることも本発明の好適な実施形態の一つである。また、ステータ１がベース部材５０を備えない構成としても良い。

（７）上記の実施形態においては、ステータ１が封止部材４０を備え、封止部材４０の封止突部４１が、収容室２２の開口部を閉塞する場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、封止部材４０が封止突部４１を備えずに収容室２２の開口部を閉塞する構成とすることも本発明の好適な実施形態の一つである。例えば、封止部材４０の外周面により、収容室２２の開口部を閉塞する構成とすることができる。また、ステータ１が封止部材４０を備えない構成としても良い。

（８）上記の実施形態においては、冷却路３０が、径方向内側へ向かって開口する開口部を有する場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、冷却路３０が、径方向内側ではなく、軸方向外側へ向かって開口する開口部を有する構成、或いは、径方向内側へ向かって開口する開口部及び軸方向外側へ向かって開口する開口部の双方を有する構成とすることも本発明の好適な実施形態の一つである。

（９）上記の実施形態においては、冷却路３０が、軸方向導体部１３の径方向外側面に沿って流れる外周域３１と、軸方向導体部１３の周方向両側面に沿って流れる側方域３２と、を有している場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、冷却路３０が、外周域３１及び側方域３２の何れか一方のみを有する構成とすることも本発明の好適な実施形態の一つである。

（１０）上記の実施形態においては、冷却路３０が、導入路２３との接続部から下流側へ向かうに従って流路断面積が次第に小さくなる絞り部３３を有する場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、冷却路３０が絞り部３３を有さない構成とすることも本発明の好適な実施形態の一つである。

（１１）上記の実施形態においては、導入路２３が、本体部２１におけるステータコア３側の端面に形成された凹溝により構成されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、導入路２３を、本体部２１の内部に設けられた孔により構成したり、本体部２１とは別の部材で構成することも本発明の好適な実施形態の一つである。

（１２）上記の実施形態においては、円筒状部材６０の内周面に周方向凹溝６３が形成され、当該周方向凹溝６３とステータコア３の外周面とにより周方向流路６４が形成されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、円筒状部材６０の内周面に周方向凹溝６３が形成されず、ステータコア３の外周面に周方向流路６４が形成されない構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。

（１３）上記の実施形態においては、円筒状部材６０の内周面と溶接溝６１とにより、ステータコア３の外周面に軸方向流路６２が形成され、軸方向流路６２が、導入路２３へ冷却液を供給する冷媒供給路６７として構成されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、軸方向流路６２が、円筒状部材６０の内周面に形成された軸方向凹溝とステータコア３の外周面とにより形成される構成とすることも本発明の好適な実施形態の一つである。また、冷媒供給路６７が、ステータコア３の外周面に形成された軸方向流路６２ではなく、ステータ１を収容するケースの内部に設けられた流路などで構成されても良い。

（１４）上記の実施形態においては、ステータコア３が円筒状部材６０に収容されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、ステータコア３が円筒状部材６０に収容されず、ケースに直接固定される構成とすることも本発明の好適な実施形態の一つである。

（１５）上記の実施形態においては、コイル１０がステータコア３に巻装可能な所定形状に予め形成されており、コイル１０を形成する線状導体が矩形断面を有している場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、コイル１０を形成する線状導体が、例えば円形等の矩形断面以外の断面形状を有する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。また、コイル１０が、ステータコア３に巻装可能な所定形状に予め形成されていない構成とすることも本発明の好適な実施形態の一つである。

（１６）上記の実施形態においては、ステータ１は三相交流で駆動される回転電機に用いられるステータである場合を例として説明した、しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、ステータ１が、三相交流以外の電力により駆動される回転電機に用いられるステータとすることも本発明の好適な実施形態の一つである。

本発明は、周方向に所定間隔で複数設けられ、内周面側に開口するスロットを有する円筒状のステータコアと、当該ステータコアの軸方向端部から突出するコイルエンド部を有するコイルと、を備える公知の各種ステータに好適に利用することができる。

１：ステータ
２：スロット
３：ステータコア
５：スロット内絶縁シート（絶縁シート）
６：電磁鋼板（鋼板）
１０：コイル
１１：スロット導体部
１２：コイルエンド部
１３：軸方向導体部
１４：周方向導体部
２０：カバー部材
２１：本体部
２２：収容室
２３：導入路
２４：周回路
２５：第一接続路（接続路）
２６：第二接続路（接続路）
２７：径方向壁部
２８：突条
３０：冷却路
３１：外周域
３２：側方域
３３：絞り部
４０：封止部材
４１：封止突部
５０：ベース部材
５１：連通路
５２：凹部
６０：円筒状部材
６１：溶接溝
６２：軸方向流路
６３：周方向凹溝
６４：周方向流路
６５：交差部
６７：冷媒供給路

Claims (18)

1. 周方向に所定間隔で複数設けられ、内周面側に開口するスロットを有する円筒状のステータコアと、前記ステータコアの軸方向端部から突出するコイルエンド部を有するコイルと、を備えるステータであって、
   前記コイルエンド部は、前記複数のスロットのそれぞれに挿入されたスロット導体部に連続して設けられ、前記複数のスロットのそれぞれからステータ軸方向外側へ延出する複数の軸方向導体部を備え、
   前記コイルエンド部の少なくとも外周面を全周にわたって覆う本体部と、当該本体部の径方向内側に形成されて前記複数の軸方向導体部を個別に収容する収容室と、当該収容室内に冷媒を導入する導入路と、を有するカバー部材を備え、
   前記収容室の内壁面と前記軸方向導体部との隙間が、前記導入路から導入された冷媒が流通する冷却路とされているステータ。
2. 前記冷却路は、ステータ径方向内側へ向かって開口する開口部を有する請求項１に記載のステータ。
3. 前記冷却路は、前記軸方向導体部のステータ径方向外側面に沿って流れる外周域と、前記軸方向導体部のステータ周方向両側面に沿って流れる側方域と、を有する請求項１又は２に記載のステータ。
4. 前記冷却路は、前記導入路との接続部から下流側へ向かうに従って流路断面積が次第に小さくなる絞り部を有する請求項３に記載のステータ。
5. 前記導入路は、前記本体部における前記ステータコア側の端面に形成された凹溝により構成されている請求項１から４の何れか一項に記載のステータ。
6. 前記導入路は、前記収容室の径方向外側を一周する周回路と、当該周回路と前記収容室の内部とをつなぐ接続路とを有する請求項１から５の何れか一項に記載のステータ。
7. 前記接続路は、前記収容室の径方向外壁を介して前記周回路と前記収容室内とをつなぐ第一接続路と、隣接する２つの前記収容室間に設けられ、前記周回路から径方向内側に延びて前記収容室の周方向側壁を介して前記収容室内につながる第二接続路とを有する請求項６に記載のステータ。
8. 前記カバー部材は、前記ステータの径方向に沿って放射状に配置され、隣接する２つの軸方向導体部間に挿入される複数の径方向壁部を有し、隣接する２つの径方向壁部間に前記収容室が形成されている請求項１から７の何れか一項に記載のステータ。
9. 前記径方向壁部のステータ径方向内側端部に、ステータ周方向に突出し、ステータ軸方向に延びる突条が形成されている請求項８に記載のステータ。
10. 前記カバー部材の径方向内側に配置され、前記ステータコアの軸方向端部に取り付けられる中空円板状の部材であって、その軸方向厚さの範囲内で、ステータ径方向内側へ向かって開口する前記収容室の開口部を閉塞する封止部材を、更に備える請求項１から９の何れか一項に記載のステータ。
11. 前記封止部材は、外周面に前記複数のスロットと同じ間隔で設けられた複数の封止突部を備え、各封止突部が、前記収容室のそれぞれの前記開口部を閉塞する請求項１０に記載のステータ。
12. 前記ステータコアの複数のスロットに対応する複数の凹部が内周面側に形成された中空円板状の部材であって、前記ステータコアの軸方向端面と前記カバー部材との間に挟まれて取り付けられるベース部材を、更に備える請求項１から１１の何れか一項に記載のステータ。
13. 前記ベース部材の軸方向厚さは、前記スロットに挿入され、一部が前記ステータコアの軸方向端部から突出するように設けられた絶縁シートにおける、前記軸方向端部からの突出量より大きく設定されている請求項１２に記載のステータ。
14. 前記ベース部材に、前記ステータコアの外周面に形成された冷媒供給路と前記カバー部材に設けられた前記導入路とを連通させる連通路が形成されている請求項１２又は１３に記載のステータ。
15. 前記本体部は、前記コイルエンド部の外周面に加えて、前記コイルエンド部のステータ軸方向端面におけるステータ径方向外側の一部の領域までを覆うように形成されている請求項１から１４の何れか一項に記載のステータ。
16. 前記コイルエンド部は、前記軸方向導体部と、異なるスロット間を周方向につないで２つの前記軸方向導体部同士を接続する周方向導体部とを有して構成され、
    前記カバー部材は、軸方向視にて前記軸方向導体部の全体を覆う形状を有する請求項１から１５の何れか一項に記載のステータ。
17. 前記ステータコアの外周面に接する内周面を有する円筒状部材を更に備え、
    前記ステータコアは、中空円板状の鋼板を積層した積層構造体であり、
    前記ステータコアの外周面には、積層状態にある前記鋼板を溶接により互いに接合するために軸方向に延びるように形成された溶接溝が形成され、
    前記円筒状部材の内周面と前記溶接溝とにより、前記ステータコアの外周面を軸方向に流れる冷媒の流路である軸方向流路が形成され、
    前記軸方向流路が、前記導入路へ冷媒を供給する冷媒供給路となっている請求項１から１６の何れか一項に記載のステータ。
18. 前記円筒状部材は、ステータ周方向全域にわたってステータ周方向に延びる周方向凹溝が内周面に形成され、
    前記ステータコアの外周面と前記周方向凹溝とにより、前記ステータコアの外周面を周方向に流れる冷媒の流路である周方向流路が形成され、
    前記周方向流路は、前記軸方向流路と交差し、当該交差部で連通している請求項１７に記載のステータ。

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