JP2015201917A

JP2015201917A - 回転電機のステータ

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Publication number: JP2015201917A
Application number: JP2014077881A
Authority: JP
Inventors: 友貴壱岐; Tomotaka Iki
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2014-04-04
Filing date: 2014-04-04
Publication date: 2015-11-12
Anticipated expiration: 2034-04-04
Also published as: JP6140632B2

Abstract

【課題】コイルを効率的に冷却可能な、構成部品の増加及び大型化を抑制可能な回転電機のステータを提供すること。【解決手段】ステータコア１２１に取り付けられるコイルは、スロット１２３に挿入される複数のスロットコイル１２５と、ステータコア１２１の軸方向端面よりも軸方向外側において、複数のスロットコイル１２５間を接続する接続コイル１４０とを有する。絶縁材料によって形成され、接続コイル１４０を収容するベースプレート１３１Ｌ、１３１Ｒは、ステータコア１２１の軸方向端面よりも軸方向外側に設けられ、ベースプレート１３１Ｌ、１３１Ｒの内部には、冷媒の通過する冷媒通路１６１が回転電機の軸を中心とする円周方向に延びて形成される。【選択図】図１０

Description

本発明は、電気自動車又はハイブリッド自動車等に搭載可能な回転電機のステータに関する。

特許文献１には、回転電機に影響を及ぼすことなくコイルを効率的に冷却することができる回転電機のステータについて記載されている。図１６は、特許文献１に記載された回転電機における、ベースプレート組立体の側面に冷却プレートが配設されたステータの斜視図である。図１７は、図１６に示す冷却プレートを備えたステータの要部縦断面図である。図１６及び図１７に示すステータ１０のコイルは、ステータコア２０の複数のスロットにそれぞれ挿入され、略直線状に延びる複数のスロットコイル２６，２７と、ベースプレート組立体３０Ｌ、３０Ｒのベースプレートにそれぞれ配置されて同相のスロットコイル２６，２７同士を接続して渡り部を構成する複数の接続コイル４１ａ，４２ａとを有する。渡り部を構成する外側接続コイル４１ａの少なくとも一部は、絶縁性を有する樹脂によって形成されたベースプレートの軸方向端面から露出し、冷却プレート６０と直接的に又は間接的に面接触する。冷却プレート６０には、内部に冷媒を循環させるための冷媒通路６３が形成され、冷媒供給装置から圧送される冷媒を例えば図１６に示す矢印Ｃ方向に循環させることで、一対の冷却プレート６０が接触するステータ１０の外側接続コイル４１ａ（渡り部）を介してステータ１０を積極的に冷却することができる。

特開２０１３−０２７１７３号公報

特許文献１に記載された回転電機は、ステータ１０とは別体の冷却プレート６０にステータ１０からの熱を伝熱させることで冷却する構成である。このため、回転電機の構成部品が増加すると共に、冷却プレート６０のサイズだけ回転電機が軸方向に大型化してしまう。

本発明の目的は、コイルを効率的に冷却可能な、構成部品の増加及び大型化を抑制可能な回転電機のステータを提供することである。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
複数のスロット（例えば、後述の実施形態でのスロット１２３）を有するステータコア（例えば、後述の実施形態でのステータコア１２１）と、
前記ステータコアに取り付けられるコイル（例えば、後述の実施形態でのスロットコイル１２５、接続コイル１４０）と、を備えた回転電機のステータ（例えば、後述の実施形態でのステータ１１０）であって、
前記コイルは、前記スロットに挿入される複数のスロットコイル（例えば、後述の実施形態でのスロットコイル１２５）と、前記ステータコアの軸方向端面よりも軸方向外側において、前記複数のスロットコイル間を接続する接続コイル（例えば、後述の実施形態での接続コイル１４０）と、を有し、
絶縁材料によって形成され、前記接続コイルを収容する絶縁プレート（例えば、後述の実施形態でのベースプレート１３１Ｌ、１３１Ｒ、２３１Ｒ）が、前記ステータコアの軸方向端面よりも軸方向外側に設けられ、
前記絶縁プレートの内部には、冷媒の通過する冷媒通路（例えば、後述の実施形態での冷媒通路１６１）が前記回転電機の軸を中心とする円周方向における一方側から他方側に向かって延びて形成される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記接続コイルは、軸方向に異なる位置に配置された外側接続コイル（例えば、後述の実施形態での外側接続コイル１４１、１４１ａ、１４１ｂ）及び内側接続コイル（例えば、後述の実施形態での内側接続コイル１４２、１４２ａ、１４２ｂ）を含み、
前記絶縁プレートは、軸方向外側面に前記外側接続コイルを収容する外側収容部（例えば、後述の実施形態での外側面溝１３７、１３７ａ）と、軸方向内側面に前記内側接続コイルを収容する内側収容部（例えば、後述の実施形態での内側面溝１３８、１３８ａ）と、を有し、
前記冷媒通路は、前記外側収容部と前記内側収容部の間で前記円周方向に延びて形成される。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記冷媒通路は、前記絶縁プレートの前記接続コイルを収容する収容部に連通して、前記冷媒が前記接続コイルと直接接触する開口部（例えば、後述の実施形態での開口部１６３）を有する。

また、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記冷媒通路は、前記外側収容部に連通して、前記冷媒が前記外側接続コイルと直接接触する第１開口部（例えば、後述の実施形態での外側開口部１６３ａ）と、前記内側収容部に連通して、前記冷媒が前記内側接続コイルと直接接触する第２開口部（例えば、後述の実施形態での内側開口部１６３ｂ）と、を有する。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、
前記第１開口部及び前記第２開口部は、前記回転電機の軸方向から見たときに互いに重ならない位置に形成される。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、
前記絶縁プレートは、一対の分割絶縁プレートを軸方向に接合することによって構成され、
前記冷媒通路は、前記一対の分割絶縁プレートの少なくとも一方の接合面に形成された前記円周方向に延びる溝によって構成される。

請求項１の発明によれば、接続コイルを収容するための絶縁プレートの内部に冷媒通路が設けられているため、ステータの冷却能力を担保しつつ、冷却のための別体の機構を設けた構成と比較して、回転電機の構成部品の増加及び大型化を抑制することができる。
また、冷媒通路は接続コイルを収容した絶縁プレートの内部に形成されているため、冷媒通路を通過する冷媒によって接続コイルを効率的に冷却することができる。
さらに、冷媒通路は円周方向における一方側から他方側に向かって延びているため、円周方向に並んだ複数の接続コイルのそれぞれを冷却することができる。その結果、冷却効率の低い接続コイルの発生を抑制できる。

請求項２の発明によれば、外側収容部に収容された外側接続コイル及び内側収容部に収容された内側接続コイルの間を冷媒通路が延びるため、冷媒通路の構成の複雑化を抑制しつつ、外側接続コイル及び内側接続コイルの両方を冷媒によって冷却することができる。

請求項３の発明によれば、絶縁プレートに収容された接続コイルに冷媒が直接接触するため、接続コイルを効率的に冷却することができる。
できる。

請求項４の発明によれば、絶縁プレートに収容された外側接続コイル及び内側接続コイルに冷媒が直接接触するため、外側接続コイル及び内側接続コイルの両方を効率的に冷却することができる。

請求項５の発明によれば、外側接続コイルと内側接続コイルが軸方向で対向しないため、絶縁プレート内における外側接続コイルと内側接続コイルの間の絶縁距離を確保できる。このため、第１開口部と第２開口部を冷媒通路の内周面に設けても、絶縁性能の低下を抑制することができる。

請求項６の発明によれば、接合面に溝が設けられた一対の分割絶縁プレートを接合すれば絶縁プレートの内部に冷媒通路が設けられるため、当該冷媒通路を内部に有する絶縁プレートを容易に形成することができる。

本発明に係る回転電機のステータの斜視図である。図１に示すステータの分解斜視図である。（ａ）は図２に示す一方のベースプレート組立体の分解斜視図、（ｂ）は他方のベースプレート組立体の分解斜視図である。スロットコイルの斜視図である。図１に示すステータの縦断面図であり、図６のＡ−Ａ線断面図である。図３（ａ）に示す一方のベースプレート組立体の正面図である。図３（ａ）に示す一方のベースプレート組立体の裏面図である。ダブルスロットタイプのセグメント化された複数相のコイルの斜視図である。複数相のコイルの構成を示す模式図である。一方のベースプレートの軸方向での断面を含む、当該ベースプレートの内側面側からの一部拡大斜視図である。一方のベースプレートの裏面図である。図３（ｂ）に示すベースプレート組立体の軸方向での断面を含む、当該ベースプレート組立体の内側面側からの一部拡大斜視図である。冷媒通路内の流路にわたるベースプレートの径方向断面図である。（ａ）は他のベースプレートの正面図、（ｂ）は他のベースプレートの裏面図である。内側面側から見た他のベースプレートの一部拡大図である。特許文献１に記載された回転電機における、ベースプレート組立体の側面に冷却プレートが配設されたステータの斜視図である。図１６に示す冷却プレートを備えたステータの要部縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１、図２及び図５に示すように、本実施形態の回転電機のステータ１１０は、ステータコア組立体１２０と、一対のベースプレート組立体１３０Ｌ、１３０Ｒと、を備え、ベースプレート組立体１３０Ｌ、１３０Ｒが、ステータコア組立体１２０の両側に配置されて組み付けられている。ステータコア組立体１２０とベースプレート組立体１３０Ｌ、１３０Ｒとの間には、例えば、シリコンシートなどの絶縁シート１６５が配置され、ステータコア組立体１２０とベースプレート組立体１３０Ｌ、１３０Ｒとを絶縁している。

ステータコア組立体１２０は、ステータコア１２１と、複数（図に示す実施形態では４８個）のスロットコイル１２５と、を備える。

ステータコア１２１は、例えば、プレス抜きされた複数枚の珪素鋼板が積層されて構成され、その径方向内側に、４８個のティース１２２と、隣接するティース１２２，１２２間に形成される４８個のスロット１２３とを備える。スロット１２３は、ステータコア１２１の軸方向に貫通して形成され、軸方向から見てステータコア１２１の径方向に長い略長円形状に形成され、開口部１２４がステータコア１２１の内周面に開口している。

スロットコイル１２５は、図４も参照して、同一形状及び同一長さを有する外径側スロットコイル１２６と内径側スロットコイル１２７とが、後述する接続コイル１４０の厚さ分だけ軸方向にずらされて並列配置され、両端を除く周囲が射出成形された樹脂などの絶縁材１２８で被覆されて一体に形成されている。具体的に、外径側スロットコイル１２６及び内径側スロットコイル１２７の長さは、ステータコア１２１の軸方向長さと両ベースプレート組立体１３０Ｌ、１３０Ｒの厚さの和から接続コイル１４０の１枚分の厚さを差し引いた長さに設定され、それぞれの両端には、接続コイル１４０の厚さと略等しい長さの小径部１２６ａ、１２７ａが形成されている。

外径側スロットコイル１２６及び内径側スロットコイル１２７からなる複数（図に示す実施形態では４８個）のスロットコイル１２５は、図５に示すように、外径側スロットコイル１２６が径方向外方となるようにステータコア１２１の径方向に並べられて、ステータコア１２１の４８個のスロット１２３にそれぞれ挿入されてステータコア１２１の周方向に並べられ、ステータコア組立体１２０を構成する。

外径側スロットコイル１２６は、ステータコア１２１の一方の端面１２１ａ（図５においては左端面）からベースプレート組立体１３０Ｌの厚さだけ小径部１２６ａが突出し、他方の端面１２１ｂ（図５においては右端面）から接続コイル１４０の略１枚分の厚さだけ、小径部１２６ａが突出して、スロット１２３に挿入されている。

また、内径側スロットコイル１２７は、ステータコア１２１の一方の端面１２１ａから接続コイルの略１枚分の厚さだけ、小径部１２７ａが突出し、他方の端面１２１ｂからベースプレート組立体１３０Ｒの厚さだけ小径部１２７ａが突出してスロット１２３に挿入されている。外径側スロットコイル１２６及び内径側スロットコイル１２７と、ステータコア１２１のスロット１２３と、の間には、両スロットコイル１２６、１２７を被覆する絶縁材１２８が介在してステータコア１２１との絶縁が確保されている。従って、外径側スロットコイル１２６と内径側スロットコイル１２７とは、互いの両端部の軸方向位置が異なるように、軸方向にずらした状態で絶縁材１２８によって被覆される。

外径側スロットコイル１２６及び内径側スロットコイル１２７を被覆する絶縁材１２８は、スロット１２３よりも僅かに大きな略同一形状を有しており、圧入によってスロット１２３へ容易に固定できる。また、外径側スロットコイル１２６及び内径側スロットコイル１２７は、従来の巻回された巻線からなるコイルと比較して太いので、スロット１２３への占積率が向上する効果も有する。

ステータコア組立体１２０の両側にそれぞれ配置されるベースプレート組立体１３０Ｌ、１３０Ｒは、図３（ａ），（ｂ）に示すように、ベースプレート１３１Ｌ、１３１Ｒと、複数の接続コイル１４０と、を備える。なお、ベースプレート組立体１３０Ｒは、後述する接続端子部を備えない点、溝及び接続コイルの形状を除き、その他の構成はベースプレート組立体１３０Ｌと同一であるので、以後、主にベースプレート組立体１３０Ｌについて説明する。

ベースプレート１３１Ｌは、絶縁性を有する樹脂（非磁性材）によって成形され、図１及び図２に示すように、ステータコア１２１と略等しい内外径を有する略円環状部材であり、図中上方部分には径方向外方に扇状に延びる展開部１３１ａが設けられている。展開部１３１ａには、外部機器などに接続するための接続端子部が形成される。

ベースプレート１３１Ｌの内径側には、ステータコア１２１のスロット１２３に挿入された各スロットコイル１２５の外径側スロットコイル１２６及び内径側スロットコイル１２７にそれぞれ対応して、４８対の外径側貫通孔１３２及び内径側貫通孔１３３が、ベースプレート１３１Ｌを貫通して形成されている。

対となる外径側貫通孔１３２と内径側貫通孔１３３とは、ベースプレート１３１Ｌの中心Ｏから径方向に延びる同一の直線Ｌ上に位置し、更に、この直線Ｌ上、且つベースプレート１３１Ｌの外径側には、外周側孔１３４が形成されてベースプレート１３１Ｌの外側面１３５と内側面１３６（図５参照）とを連通する。また、展開部１３１ａが形成される円周方向位置では、外周側孔１３４の位置より更に径方向外方で展開部１３１ａに位置する１２個の接続端子接合孔１３９が形成されている。

図５から図７に示すように、ベースプレート１３１Ｌの外側面１３５と内側面１３６には、それぞれ外側面１３５及び内側面１３６に開口する断面略コの字型の複数（４８個）の外側面溝１３７及び内側面溝１３８が、インボリュート曲線に沿って円周方向に近接して形成され、さらに、外側面溝１３７と内側面溝１３８の間に周方向に連続する冷媒通路１６１が形成されている。冷媒通路１６１の詳細については後述する。互いに隣接する各外側面溝１３７間、及び各内側面溝１３８間は、ベースプレート１３１Ｌから立設する壁１３１ｂによって隔離され、また、軸方向において対向する外側面溝１３７と内側面溝１３８とは隔壁１３１ｃによって隔離され、それぞれ電気的に絶縁される。
また、ベースプレート１３１Ｌは、後述する外側接続コイル１４１と内側接続コイル１４２の厚さに対応する外側面溝１３７と内側面溝１３８との各溝深さと、隔壁１３１ｃの厚さと、冷媒通路１６１の軸方向の長さとの合計に略等しい軸方向幅に設定される。

ベースプレート組立体１３０Ｌでは、図６に示すように、ベースプレート１３１Ｌの各外側面溝１３７は、正面視において、外径側貫通孔１３２と、この外径側貫通孔１３２から時計方向に３個分離間した外径側貫通孔１３２を通る直線Ｌ上に形成される外周側孔１３４とを接続するように、インボリュート曲線に沿って湾曲して形成されている。但し、複数の外側面溝１３７の内、展開部１３１ａに向かって延びる１２個の外側面溝１３７ａは、外径側貫通孔１３２から時計方向に３個分離間した外径側貫通孔１３２を通る直線Ｌ上までインボリュート状に延びた後、径方向に屈曲して接続端子接合孔１３９に接続する。

また、図７に示すように、ベースプレート１３１Ｌの各内側面溝１３８は、正面視において、内径側貫通孔１３３と、この内径側貫通孔１３３から時計方向に（図６側から見て反時計方向に）３個分離間した内径側貫通孔１３３を通る直線Ｌ上に形成される外周側孔１３４とを、外径側貫通孔１３２を避けて屈曲しながら接続するように形成されている。但し、複数の内側面溝１３８の内、展開部１３１ａに向かって延びる１２個の内側面溝１３８ａは、内径側貫通孔１３３から時計方向に（図６側から見て反時計方向に）３個分離間した内径側貫通孔１３３を通る直線Ｌ上まで同様に屈曲して延びた後、径方向に屈曲して接続端子接合孔１３９に接続する。

即ち、図６に示すように、時計方向（又は反時計方向）に６個離間して位置する外径側貫通孔１３２と内径側貫通孔１３３とは、外側面溝１３７及び内側面溝１３８が共通に連続する外周側孔１３４を介して接続されている。また、共通の接続端子接合孔１３９に接続する一対の外側面溝１３７ａと内側面溝１３８ａとは、時計方向（又は反時計方向）に６個離間する外径側貫通孔１３２と内径側貫通孔１３３とを接続している。

なお、ベースプレート組立体１３０Ｒでは、ベースプレート１３１Ｒの各外側面溝１３７は、上述したベースプレート１３１Ｌの各内側面溝１３８と同様の形状を有し、ベースプレート１３１Ｒの各内側面溝１３８は、上述したベースプレート１３１Ｌの各外側面溝１３７と同様の形状を有する。

接続コイル１４０は、銅などの導電材料によって板状に形成されており、外側面溝１３７、１３７ａにそれぞれ挿入される外側接続コイル１４１（１４１ａ、１４１ｂ）と、内側面溝１３８、１３８ａにそれぞれ挿入される内側接続コイル１４２（１４２ａ、１４２ｂ）と、に分けることができる。なお、ここで言う外側接続コイル１４１とは、ステータコア組立体１２０とベースプレート組立体１３０とが組み付けられたとき、ステータ１１０の軸方向外側となる接続コイル１４０のことであり、内側接続コイル１４２とは、ステータ１１０の軸方向内側となる接続コイル１４０のことである。

外側接続コイル１４１ａは、図６に示すように、外側面溝１３７と同一形状のインボリュート曲線に沿って形成されており、その両端部には、結合孔１４３ａ、１４３ｂが形成されている。結合孔１４３ａは、外径側スロットコイル１２６の小径部１２６ａと略等しい直径を有し、結合孔１４３ｂは、後述する外側接続コイル１４１ａと内側接続コイル１４２ａとを接続する図３（ａ），（ｂ）に示す接続ピン１４５と略等しい直径を有する。また、外側接続コイル１４１ｂは、外側面溝１３７ａと同一形状に湾曲して形成されており、その両端部には、結合孔１４３ａと、接続端子孔１４３ｃが形成されている。

内側接続コイル１４２ａは、図７に示すように、内側面溝１３８と同一形状のインボリュート曲線に沿って形成されており、その両端部には、結合孔１４４ａ、１４４ｂが形成されている。結合孔１４４ａは、内径側スロットコイル１２７の小径部１２７ａと略等しい直径を有し、結合孔１４４ｂは、接続ピン１４５と略等しい直径を有する。また、内側接続コイル１４２ｂは、内側面溝１３８ａと同一形状に湾曲して形成されており、その両端部には、結合孔１４４ａと、接続端子孔１４４ｃが形成されている。

従って、ベースプレート１３１Ｌの接続端子接合孔１３９の部分を除いて、各外径側スロットコイル１２６にそれぞれ接続される内側接続コイル１４２ａと外側接続コイル１４１ａ、１４１ｂは、インボリュート曲線に沿って形成され、各内径側スロットコイル１２７にそれぞれ接続される内側接続コイル１４２ａ，１４２ｂと外側接続コイル１４１ａは、インボリュート曲線に沿って形成されるとともに、該インボリュート曲線の内径側において内径側貫通孔１３３から外径側貫通孔１３２を迂回するように径方向外方に延びる。

外側接続コイル１４１ａ、１４１ｂは外側面溝１３７、１３７ａにそれぞれ挿入され、また、内側接続コイル１４２ａ、１４２ｂは内側面溝１３８、１３８ａにそれぞれ挿入されている。そして、各外周側孔１３４には、銅、アルミニウムなどからなる導電性の接続ピン１４５が挿入されて外側接続コイル１４１ａと内側接続コイル１４２ａとを電気的に接続する。

これにより、時計方向（又は反時計方向）に６個離間して位置する外側接続コイル１４１ａの結合孔１４３ａと、内側接続コイル１４２ａの結合孔１４４ａとが、外側接続コイル１４１ａ、接続ピン１４５、及び内側接続コイル１４２ａを介して電気的に接続された状態でベースプレート組立体１３０Ｌ、１３０Ｒが構成される。
なお、本実施形態のような接続ピン１４５を設ける代わりに、外側接続コイル１４１ａと内側接続コイル１４２ａのいずれか一方に接続ピン１４５と同等形状の突出部を一体に形成し、外側接続コイル１４１ａと内側接続コイル１４２ａの他方に設けられた結合孔１４３ｂ、１４４ｂに挿入することで、外側接続コイル１４１ａと内側接続コイル１４２ａとを電気的に接続してもよい。

このように構成された一対のベースプレート組立体１３０Ｌ、１３０Ｒは、ステータコア組立体１２０の両側の所定位置に位置決めして配置して組み付けられる。図５に示すように、ステータコア１２１の一方の端面１２１ａ側（図中左側）に配置されたベースプレート組立体１３０Ｌにおいて、外径側スロットコイル１２６の小径部１２６ａが、外側接続コイル１４１ａ、１４１ｂの結合孔１４３ａに挿入されると共に、内径側スロットコイル１２７の小径部１２７ａが、内側接続コイル１４２ａ、１４２ｂの結合孔１４４ａに挿入された後、それぞれかしめられて固定される。即ち、外側接続コイル１４１ａ、１４１ｂ及び内側接続コイル１４２ａ、１４２ｂは、同相（例えば、Ｕ相）のスロットコイル１２５同士を接続してコイル１５０の渡り部を構成する。

また、ステータコア１２１の他方の端面１２１ｂ側（図中右側）に配置されたベースプレート組立体１３０Ｒにおいては、外径側スロットコイル１２６の小径部１２６ａが、内側接続コイル１４２ａの結合孔１４４ａに挿入されると共に、内径側スロットコイル１２７の小径部１２７ａが、外側接続コイル１４１ａの結合孔１４３ａに挿入された後、それぞれかしめられて固定される。即ち、外側接続コイル１４１ａ、１４１ｂ及び内側接続コイル１４２ａ、１４２ｂは、同相（例えば、Ｕ相）のスロットコイル１２５同士を接続してコイル１５０の渡り部を構成する。

従って、同一スロット１２３に配置された外径側スロットコイル１２６及び内径側スロットコイル１２７に関して、外径側スロットコイル１２６の一端側（図中左側）で接続された外側接続コイル１４１ａは、径方向外方、且つ、時計回りに延びて同相の内側接続コイル１４２ａに接続され、外径側スロットコイル１２６の他端側（図中右側）で接続された内側接続コイル１４２ａは、径方向外方、且つ、反時計回りに延びて同相の外側接続コイル１４１ａに接続される。また、内径側スロットコイル１２７の一端側（図中左側）で接続された内側接続コイルは、径方向外方、且つ、反時計回りに延びて同相の外側接続コイル１４１ａに接続され、内径側スロットコイル１２７の他端側（図中右側）で接続された外側接続コイル１４１ａは、径方向外方、且つ、時計回りに延びて同相の内側接続コイル１４２ａに接続される。

このようにステータ１１０は、ステータコア組立体１２０の両側に一対のベースプレート組立体１３０Ｌ、１３０Ｒを組みつけることで構成され、これによりセグメント化されたコイル１５０が、同一構造を有する各相２つのコイルループ（Ｕ相コイル１５０Ｕ、Ｖ相コイル１５０Ｖ、及びＷ相コイル１５０Ｗ）と、同一構造を有する各相２つのコイルループ（Ｕ相コイル１５０Ｕ、Ｖ相コイル１５０Ｖ、及びＷ相コイル１５０Ｗ）とを含む２組の各相４つのコイルループを形成する（図８及び図９参照）。なお、１つのスロット１２３内に配置される、絶縁材１２８で被覆された外径側スロットコイル１２６と内径側スロットコイル１２７は、同一相の２つのコイルループの一部を形成する。図８は、理解を容易にするためステータからセグメント化された複数相（ＵＶＷ相）のコイルを抜き出して示す斜視図、図９は、複数相のコイルの構成を示す模式図である。

Ｕ相コイルを例に各相の結線態様について図９を参照しながらより詳細に説明すると、Ｕ相コイルを構成する４つのコイルループは、２つのコイルループ（Ｕループ）が連続して時計方向に波巻きされるとともに、２つのコイルループ（Ｕループ）が連続して反時計方向に波巻きされている。１つのスロット１２３内に配置される、絶縁材１２８で被覆された外径側スロットコイル１２６と内径側スロットコイル１２７とは、Ｕループを構成するコイルとＵループを構成するコイルとからなっており、電流の流れ方向が同一方向となっている。

例えば、１つのＵループに着目すると、図９に太い実線で示すように、Ｕ相のスロット１２３に配置された外径側スロットコイル１２６の軸方向一端（図の右手側）から、内側接続コイル１４２ａ、外側接続コイル１４１ａの順に接続されて、次のＵ相のスロット１２３における、内径側スロットコイル１２７に接続される。その後、内径側スロットコイル１２７の軸方向他端（図の左手側）から、内側接続コイル１４２ａ、外側接続コイル１４１ａの順に接続されて、さらに次のＵ相のスロット１２３における、外径側スロットコイル１２６に接続される。以降、この接続構成を繰り返してＵループが形成されている。

同様に、１つのＵループに着目すると、図９に破線で示すように、Ｕ相のスロット１２３に配置された外径側スロットコイル１２６の軸方向一端（図の左手側）から、外側接続コイル１４１ａ、内側接続コイル１４２ａの順に接続されて、次のＵ相のスロット１２３における、内径側スロットコイル１２７に接続される。その後、内径側スロットコイル１２７の軸方向他端（図の右手側）から、外側接続コイル１４１ａ、内側接続コイル１４２ａの順に接続されて、さらに次のＵ相のスロット１２３における、外径側スロットコイル１２６に接続される。以降、この接続構成を繰り返してＵループが形成されている。ＵループとＵループは直列に結線されている。

同様に、他の２相に関しても、Ｖ相コイルとＶ相コイル（Ｗ相コイルとＷ相コイル）を構成する４つのコイルループは、反対方向に波巻きされた２つのＶループ（Ｗループ）と２つのＶループ（Ｗループ）が直列に結線され、１つのスロット１２３内に配置される外径側スロットコイル１２６と内径側スロットコイル１２７とはＶループ（Ｗループ）を構成するコイルとＶループ（Ｗループ）を構成するコイルとからなっており、電流の流れ方向が同一方向となっている。これらＵ相コイル１５０Ｕ（Ｕ相コイル１５０Ｕ）、Ｖ相コイル１５０Ｖ（Ｖ相コイル１５０Ｖ）、及びＷ相コイル１５０Ｗ（Ｗ相コイル１５０Ｗ）は、スター結線されている。

以下、本実施形態のベースプレート１３１Ｌ，１３１Ｒの構造及び冷媒通路１６１について説明する。なお、ベースプレート１３１Ｌは、接続端子部が形成される展開部１３１を備える点、並びに、外側接続コイル１４１ｂを挿入するための外側面溝１３７ａ及び内側接続コイル１４２ｂを挿入するための内側面溝１３８ａを備える点を除き、その他の構成はベースプレート１３１Ｌと同一であるので、以後、主にベースプレート１３１Ｒについて説明する。図１０は、ベースプレート１３１Ｒの軸方向での断面を含む、ベースプレート１３１Ｒの内側面１３６側からの一部拡大斜視図である。図１１は、ベースプレート１３１Ｒの裏面図である。図１２は、ベースプレート組立体１３０Ｒの軸方向での断面を含む、ベースプレート組立体１３０Ｒの内側面１３６側からの一部拡大斜視図である。

ベースプレート１３１Ｒの内部には、軸方向において外側面溝１３７と内側面溝１３８の間に、冷媒を循環させるための冷媒通路１６１が形成されている。冷媒通路１６１は、回転電機の軸を中心とする円周方向に略円環状に形成されており、ベースプレート１３１Ｒの全周に亘って形成されている。また、冷媒通路１６１には、図１０に示すように、外側面溝１３７の各々及び内側面溝１３８の各々に部分的に連通した開口部１６３が設けられている。したがって、図１０に示すように、冷媒通路１６１を循環する冷媒は、外側面溝１３７に挿入された外側接続コイル１４１及び内側面溝１３８に挿入された内側接続コイル１４２の開口部１６３に面した各部分に直接接触する。

図１３は、冷媒通路１６１内の流路にわたるベースプレート１３１ＲのＢ−Ｂ線断面図である。図１３に示すように、ベースプレート１３１Ｒの外周面には、ベースプレート１３１Ｒの中心Ｏを挟んだ上下位置に、冷媒通路１６１と連通する供給口１６６ａ及び排出口１６６ｂが形成されている。供給口１６６ａからは、図示しないオイルポンプ等からの圧力によって冷媒通路１６１に冷媒が供給され、排出口１６６ｂからは、冷媒通路１６１を循環した冷媒が流出する。なお、供給口１６６ａは、回転電機が車両に組み付けられた状態で中心Ｏよりも下側に位置するよう設けられ、排出口１６６ｂは、回転電機が車両に組み付けられた状態で中心Ｏよりも上側に位置するよう設けられることが好ましい。但し、冷媒がオイルポンプ等からの圧力によって供給されない場合、供給口１６６ａと排出口１６６ｂの上下位置の関係は逆でも良い。

ベースプレート１３１Ｒは、一体に形成しても、軸方向に分割可能な一対の分割ベースプレートから構成しても良い。ベースプレート１３１Ｒが一対の分割ベースプレートから構成される場合、図１０のＢ−Ｂ線で分割可能な一対の分割ベースプレートは、熱圧着又は熱融着により軸方向に接合される。図１３に示すように、各分割ベースプレートの接合面には、外周側孔１３４と外径側貫通孔１３２の間に、円周方向に延びる溝１６７が形成され、一対の分割ベースプレートが接合されると、各分割ベースプレートの溝１６７が対向して冷媒通路１６１を形成する。

冷媒通路１６１に設けられる開口部１６３は、外側面溝１３７に連通する外側開口部１６３ａと、内側面溝１３８に連通する内側開口部１６３ｂとに分けられる。図１０〜図１３に示した例では、外側開口部１６３ａ及び内側開口部１６３ｂが軸方向から見て重なる位置に設けられているが、軸方向から見て重ならない位置に設けられても良い。図１４（ａ），（ｂ）は、外側開口部１６３ａ及び内側開口部１６３ｂがそれぞれ軸方向から見て重ならない位置に設けられたベースプレート２３１Ｒの正面図と裏面図である。なお、図１４（ａ）が正面図であり、図１４（ｂ）が裏面図である。図１４（ａ），（ｂ）に示す構成のベースプレート２３１Ｒでは、図１５に示すように、回転電機の軸方向から見て外側開口部１６３ａ及び内側開口部１６３ｂが互いに重ならない。図１５は、内側面１３６側から見たベースプレート２３１Ｒの一部拡大図である。図１５に示す構成によれば、外側接続コイル１４１と内側接続コイル１４２が軸方向で対向しないため、ベースプレート２３１Ｒ内における外側接続コイル１４１と内側接続コイル１４２の間の絶縁距離を確保できる。このため、外側開口部１６３ａと内側開口部１６３ｂを冷媒通路１６１に設けても、絶縁性能の低下を抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態の回転電機のステータ１１０によれば、ベースプレート１３１Ｌ、１３１Ｒの内部に冷媒通路１６１が設けられているため、冷媒通路１６１を循環する冷媒によってステータ１１０を冷却することができると共に、冷却のためのステータ１１０のサイズアップは、軸方向における冷媒通路１６１の幅だけに抑えることができる。また、冷媒通路１６１はベースプレート１３１Ｌ、１３１Ｒの内部に形成されているため、冷媒通路１６１を循環する冷媒によって接続コイル１４０を効率的に冷却することができる。また、冷媒通路１６１はベースプレート１３１Ｌ、１３１Ｒの全周に亘って形成されているため、円周方向に並んだ接続コイル１４０のそれぞれが略均一に冷却される。

また、冷媒通路１６１は外側面溝１３７と内側面溝１３８の間に形成された略円環状の簡単な構成であり、冷媒通路１６１を循環する冷媒によって、外側接続コイル１４１及び内側接続コイル１４２の両方を冷却することができる。また、冷媒通路１６１の内周面には外側面溝１３７及び内側面溝１３８にそれぞれ連通する開口部１６３が設けられているため、外側接続コイル１４１及び内側接続コイル１４２の両方を効率的に冷却することができる。さらに、ベースプレート１３１Ｌ、１３１Ｒは、接合面に溝が形成された一対の分割ベースプレートを接合して形成されるため、当該溝によって冷媒通路１６１を容易に形成することができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上記実施形態では、接続端子接合孔３９を１２個形成したが、これに限らず、接続端子接合孔３９を６個形成し、隣り合う同相の接続コイル同士を接続してもよい。
また、一対のベースプレート組立体３０Ｌ、３０Ｒの軸方向外側に絶縁性のカバーを配置してもよく、樹脂等で被覆してもよい。

なお、本発明のステータ１０は、上記した円周方向に隣接する２つのスロット毎に同相のコイルが配置されるダブルスロットタイプに限定されず、円周方向の１つのスロット毎に各相のコイルが配置されるシングルスロットタイプのステータ或いは円周方向に隣接する３つのスロット毎に同相のコイルが配置されるトリプルスロットタイプのステータとすることもできる。

１１０回転電機のステータ
１２０ステータコア組立体
１２１ステータコア
１２３スロット
１２５スロットコイル
１２６外径側スロットコイル
１２７内径側スロットコイル
１２８絶縁材
１３０Ｌ、１３０Ｒベースプレート組立体
１３１Ｌ、１３１Ｒ、２３１Ｒベースプレート
１３２外径側貫通孔
１３３内径側貫通孔
１３５外側面
１３６内側面
１３７、１３７ａ外側面溝（溝）
１３８、１３８ａ内側面溝（溝）
１４０接続コイル（渡り部）
１４１、１４１ａ、１４１ｂ外側接続コイル（渡り部）
１４２、１４２ａ、１４２ｂ内側接続コイル（渡り部）
１５０コイル
１５０ＵＵ相コイル
１５０ＶＶ相コイル
１５０ＷＷ相コイル
１６１冷媒通路
１６３開口部
１６３ａ外側開口部
１６３ｂ内側開口部

Claims

複数のスロットを有するステータコアと、
前記ステータコアに取り付けられるコイルと、を備えた回転電機のステータであって、
前記コイルは、前記スロットに挿入される複数のスロットコイルと、前記ステータコアの軸方向端面よりも軸方向外側において、前記複数のスロットコイル間を接続する接続コイルと、を有し、
絶縁材料によって形成され、前記接続コイルを収容する絶縁プレートが、前記ステータコアの軸方向端面よりも軸方向外側に設けられ、
前記絶縁プレートの内部には、冷媒の通過する冷媒通路が前記回転電機の軸を中心とする円周方向における一方側から他方側に向かって延びて形成された、回転電機のステータ。
請求項１に記載の回転電機のステータであって、
前記接続コイルは、軸方向に異なる位置に配置された外側接続コイル及び内側接続コイルを含み、
前記絶縁プレートは、軸方向外側面に前記外側接続コイルを収容する外側収容部と、軸方向内側面に前記内側接続コイルを収容する内側収容部と、を有し、
前記冷媒通路は、前記外側収容部と前記内側収容部の間で前記円周方向に延びて形成された、回転電機のステータ。
請求項１に記載の回転電機のステータであって、
前記冷媒通路は、前記絶縁プレートの前記接続コイルを収容する収容部に連通して、前記冷媒が前記接続コイルと直接接触する開口部を有する、回転電機のステータ。
請求項２に記載の回転電機のステータであって、
前記冷媒通路は、前記外側収容部に連通して、前記冷媒が前記外側接続コイルと直接接触する第１開口部と、前記内側収容部に連通して、前記冷媒が前記内側接続コイルと直接接触する第２開口部と、を有する、回転電機のステータ。
請求項４に記載の回転電機のステータであって、
前記第１開口部及び前記第２開口部は、前記回転電機の軸方向から見たときに互いに重ならない位置に形成された、回転電機のステータ。
請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電機のステータであって、
前記絶縁プレートは、一対の分割絶縁プレートを軸方向に接合することによって構成され、
前記冷媒通路は、前記一対の分割絶縁プレートの少なくとも一方の接合面に形成された前記円周方向に延びる溝によって構成される、回転電機のステータ。