WO2022038827A1 - 回転電機のステータ、回転電機及びホイール - Google Patents

回転電機のステータ、回転電機及びホイール Download PDF

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WO2022038827A1
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coil
stator
electric machine
rotary electric
coil end
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Inventor
大祐 佐藤
健 徳山
Original Assignee
株式会社日立製作所
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/24—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors

Definitions

  • the present invention relates to a rotary electric machine stator, a rotary electric machine, and a wheel.
  • Patent Document 1 states, "In the stator of the rotary electric machine of the present invention, the winding has a rectangular cross-sectional shape in the direction perpendicular to the axis, and the overall shape when unfolded is meandering like a crank.
  • the conductor is composed of a straight portion laminated in the slot and a cross section connecting the straight portions and projecting from both side surfaces of the stator core in the axial direction. . ".”
  • the motor (rotary electric machine) is required to improve the cooling performance as the heat generation density of the coil increases.
  • the heat transfer area at the end of the coil is small because there are welded parts of the coil, and the effect of direct oil cooling can be sufficiently obtained. There wasn't.
  • An object of the present invention is to provide a stator, a rotary electric machine, and a wheel of a rotary electric machine capable of suppressing the thermal resistance and the electric resistance of the coil end portion.
  • the present invention includes a stator core having a plurality of slots, an in-slot coil portion arranged inside the slot, and a coil end portion provided outside the slot.
  • a coil is provided, and the coil end portion is provided along the axial direction of the coil portion in the slot, and is formed thinner in the radial direction than the coil portion in the slot. It is composed of a second coil end portion connecting the first coil end portions adjacent to the second coil end portion, and the axial width of the second coil end portion is larger than the circumferential width of the in-slot coil portion.
  • the thermal resistance and the electrical resistance of the coil end portion can be suppressed. Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
  • FIG. 1st Embodiment It is a perspective view of the main part of the motor (rotary electric machine) according to 1st Embodiment. It is a perspective view of the coil used for the motor shown in FIG. It is an enlarged view of the main part of the stator shown in FIG. It is a schematic assembly drawing of the coil shown in FIG. It is an assembly schematic diagram of the stator shown in FIG. It is a figure for demonstrating the operation of the coil end part shown in FIG. It is sectional drawing of a stator. It is a perspective view of the coil used for the motor by 2nd Embodiment. It is a perspective view of the coil used for the motor by 3rd Embodiment. It is a front view of the stator used for the motor by 3rd Embodiment.
  • the present embodiment relates to a direct oil-cooled motor (rotary electric machine) for driving an automobile as an example.
  • FIG. 1 is a perspective view of a main part of a motor 1 (rotary electric machine) according to the first embodiment.
  • the motor 1 is mainly composed of a rotor 2 and a stator 3.
  • the rotor 2 is composed of a rotor core and a magnet, and rotates on the outer circumference of the stator 3.
  • the stator 3 is composed of a stator core and a coil 31, and is fixed to the stator 3.
  • the coil 31 is cooled by directly contacting a liquid refrigerant (cooling oil or the like).
  • FIG. 2 is a perspective view of the coil 31 used in the motor 1 (rotary electric machine) according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a main part of the stator 3 showing a state in which the coil 31 is housed in a plurality of slots 34 of the stator 3.
  • the coil 31 includes an in-slot coil portion 311 arranged inside the slot 34 and a coil end portion 312 provided outside the slot 34.
  • the first coil end portion 312A is formed along the axial direction from the inside of the slot 34 and is thinner than the inside of the slot 34.
  • the second coil end portion 312B connects the adjacent first coil end portions 312A, and is formed wider than in the slot 34.
  • the coil end portion 312 is provided along the axial direction of the in-slot coil portion 311 and is formed thinner in the radial direction than the in-slot coil portion 311. It is composed of a second coil end portion 312B connecting adjacent first coil end portions 312A.
  • the axial width (length) of the second coil end portion 312B is larger than the circumferential width (length) of the in-slot coil portion 311.
  • the coil 31 is made of a conductive material.
  • the coil end portion 312 is thinly processed by, for example, press working, but the processing method is not limited to this. In this embodiment, the thickness of the first coil end portion 312A and the second coil end portion 312B in the radial direction are the same.
  • the stator core 30 is composed of a teeth 32 and a core back 33.
  • the teeth 32 and the core back 33 are made of a magnetic material.
  • the coil end surface 35 is a surface of the axial end portion of the stator core 30.
  • the slot 34 is a gap between adjacent teeth 32.
  • the coil end portion 312 is formed (arranged) along the circumferential direction of the stator core 30.
  • Thermal resistance is reduced by expanding the heat transfer area of the coil end portion 312. Further, the electric resistance is reduced by expanding the coil cross-sectional area of the coil end portion 312.
  • FIG. 4 is a schematic assembly diagram of the coil 31.
  • the coil 31 is assembled by stacking and welding each turn.
  • the weld is at the end of the coil for each turn.
  • a concentrated wave winding it is formed concentrated in the slots between the phases (for example, between the UV phase, the VW phase, and the WU phase).
  • the coil 31 of the present embodiment is composed of the coils of the first turn to the Nth turn (N: a natural number of 2 or more) to be laminated.
  • N a natural number of 2 or more
  • the circumferential length of each turn is determined by the number of poles and the number of slots of the motor 1.
  • the coil end portion 312 of the coil of the adjacent turn and the coil end surface 35 indicating the surface of the axial end portion of the stator core 30 form a flow path through which the refrigerant that comes into contact with the coil 31 flows along the circumferential direction of the stator core 30. (Fig. 3).
  • FIG. 5 is a schematic assembly diagram of the stator 3
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the coil end portion 312.
  • the space 313 is a gap formed in the coil 31 in the radial direction.
  • the teeth 32 are radially inserted into the space 313.
  • the core back 33 is joined (fixed) to the teeth 32 through the space 313 of the coil 31.
  • one of the teeth 32 and the core back 33 may be provided with a convex portion, and the other may be provided with a concave portion or the like that fits with the convex portion.
  • the teeth 32 and the core back 33 may be fixed with an adhesive or the like.
  • the refrigerant flows through the gap formed between the rares (layers) of the coil end portion 312.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the stator 3 showing the details of the flow path of the refrigerant.
  • the slot seal 36 closes the slot opening.
  • the slot seal 36 is preferably formed of, for example, a material having oil resistance, heat resistance and non-conductivity such as resin and rubber.
  • the frame 37 covers the shaft end side and the inner peripheral side of the stator 3, and forms a flow path with the coil 31 and the coil end surface 35. In the flow path 38, the refrigerant flows in the circumferential direction.
  • the frame 37 is made of a metal such as aluminum or stainless steel (SUS) in order to ensure mechanical strength.
  • the stator 3 includes a frame 37 that covers the shaft end side and the inner peripheral side of the stator core 30.
  • a coil end surface 35 showing the surface of the axial end of the stator core 30 and an internal surface of the frame 37 facing the coil end surface 35 form a flow path for flowing a refrigerant that comes into contact with the coil 31 along the circumferential direction of the stator core 30.
  • the refrigerant supply / discharge port 39 is formed on the inner peripheral side of the frame 37, and the refrigerant is supplied through the refrigerant supply / discharge port 39.
  • the refrigerant supply / discharge port 39 means a refrigerant suction port or a refrigerant discharge port.
  • the refrigerant inlet and outlet may be provided separately.
  • the thermal resistance and the electrical resistance of the coil end portion 312 can be suppressed.
  • FIG. 8 is a perspective view of the coil 31 used in the motor 1 (rotary electric machine) according to the second embodiment.
  • the coil 31 of the present embodiment includes a step 314. Since the components other than the coil 31 are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the step 314 is formed so that the shaft end side of the coil end portion 312 is thin and the stator core side is thick.
  • the coil end portion 312 includes a step 314 formed thicker on the inner side in the axial direction than on the outer side in the axial direction. This reduces the electrical resistance of the coil 31.
  • FIG. 9 is a perspective view of the coil 31, and FIG. 10 is a front view of the stator 3.
  • the coil 31 of the present embodiment includes a recess 315. Since the components other than the coil 31 are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the recess 315 is formed on the coil surface in the axial direction.
  • the in-slot coil portion 311 includes a recess 315 formed along the axial direction.
  • the recess 315 is formed on the coil surface in the axial direction and serves as a flow path for the refrigerant.
  • the recesses 315 are provided at both ends of the coil portion 311 in the slot in the width direction (circumferential direction).
  • the teeth 32 formed between the slots 34 adjacent to each other in the circumferential direction and the recesses 315 form a flow path for flowing the refrigerant to be brought into contact with the coil 31 along the axial direction.
  • the refrigerant flows in the axial direction through the recess 315 formed in the coil 31 as a flow path.
  • the coil portion 311 in the slot can be cooled.
  • FIG. 11 is a developed view of the coil 31 used in the motor 1 (rotary electric machine) according to the fourth embodiment.
  • the difference from the first embodiment is that in the coil 31 of the present embodiment, a plurality of turns are formed at once. Since the components other than the coil 31 are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the coil 31 is formed so that a plurality of turns are formed at once, bent at the second coil end portion 312B between turns, and the coils of each turn overlap in the radial direction.
  • the coil of the first turn to the coil of the Nth turn are integrally formed.
  • the second coil end portion 312B connecting the coils of adjacent turns comprises a bent portion 312B_1. Since the thickness of the second coil end portion 312B is thin, it is easy to bend. In addition, productivity is improved because the welding process is not required.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a stator 3 used in the motor 1 (rotary electric machine) according to the fifth embodiment.
  • the stator 3 of the present embodiment includes an insulating spacer 40. Since the components other than the insulating spacer 40 are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the insulating spacer 40 is made of an insulating material and is installed on a frame 37 facing the end of the coil shaft.
  • the stator 3 includes an insulating spacer 40 installed on the inner surface of the frame 37 facing the coil end surface 35.
  • the insulating spacer 40 narrows the flow path of the refrigerant, increases the flow rate of the refrigerant, and improves the cooling performance. If the inner wall of the metal frame 37 is piled up on the coil 31 side in the axial direction, an electric discharge may occur between the inner wall of the frame 37 and the coil 31, so the insulating spacer 40 is formed of an insulating material.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a main part of the stator 3 used in the motor 1 (rotary electric machine) according to the sixth embodiment.
  • the difference from the first embodiment is the positional relationship between the welded portion 316 of the coil 31 and the refrigerant supply / discharge port 39.
  • the description is omitted because it is the same as the first embodiment except for the positional relationship between the welded portion 316 of the coil 31 and the refrigerant supply / discharge port 39.
  • the refrigerant supply / discharge port 39 is formed on the frame 37 located on the inner circumference of the welded portion 316 of the coil 31. Welded points 316 are joined by welding the coil ends of each turn. In the case of a concentrated wave winding, it is formed concentrated in the slots 34 between the phases.
  • the refrigerant supply / discharge port 39 is a through hole formed in the frame 37 located on the inner circumference of the welded portion 316. The refrigerant flows radially in the vicinity of the welded portion 316 and then flows circumferentially between the coils.
  • the coil 31 includes a welded portion 316 (welded portion) for welding the coils of adjacent turns.
  • the frame 37 is provided with a refrigerant supply / discharge port 39 (refrigerant suction port or discharge port) leading to the welded portion 316 on the inner peripheral side.
  • the welded portion 316 prevents the refrigerant from flowing in the circumferential direction, but by installing the refrigerant supply / discharge port 39 on the inner peripheral side, the refrigerant in the vicinity of the welded portion 316 flows in the radial direction, so that the welded portion 316 flows. Cooling performance is improved without hindering.
  • FIG. 14 is a schematic view of a wheel using a motor 1 (rotary electric machine) provided with the stator 3 according to any one of the first to sixth embodiments. Since the driving force of the motor 1 in which the thermal resistance and the electric resistance are suppressed is directly transmitted to the wheel, energy loss can be reduced.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications.
  • the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations.
  • it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment.

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Abstract

本発明の課題は、コイルエンド部の熱抵抗と電気抵抗を抑制することができる回転電機のステータ、回転電機及びホイールを提供することである。コイルは、スロットの内部に配置されるスロット内コイル部と、スロットの外部に設けられるコイルエンド部を備える。コイルエンド部は、スロット内コイル部の軸方向に沿って設けられ、かつスロット内コイル部よりも径方向において薄く形成される第１コイルエンド部と、周方向に隣り合う第１コイルエンド部を繋ぐ第２コイルエンド部と、により構成される。第２コイルエンド部の軸方向の幅は、スロット内コイル部の周方向の幅よりも大きい。

Description

回転電機のステータ、回転電機及びホイール
　本発明は、回転電機のステータ、回転電機及びホイールに関する。
　導体の占積率を高めることができる回転電機の固定子（ステータ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、「この発明の回転電機の固定子では、巻線は、軸線に対して垂直方向の断面形状が矩形形状であるとともに、展開したときの全体形状がクランク状に蛇行した形状である導体で構成され、導体は、スロット内に積層された直線部と、この直線部同士を接続しているとともに固定子鉄心の両側面から軸線方向に突出した渡り部とから構成されている。」と記載されている。
特開2001-145286号公報
　特許文献１に記載されるような技術では、コイルエンド部と直線部の断面積をほぼ等しくしている。しかし、コイルエンド部は内側の方が電流密度が高く、断面積を等しくすると銅損が増大するという問題がある。
　また、モータ（回転電機）はコイルの発熱密度増加に伴って、冷却性能向上が求められている。しかし、コイルに冷却油を直接接触させて冷却する直接油冷方式では、コイルの溶接箇所などがあるため、コイルエンド部の伝熱面積が小さく、直接油冷の効果を十分に得ることができなかった。
　本発明の目的は、コイルエンド部の熱抵抗と電気抵抗を抑制することができる回転電機のステータ、回転電機及びホイールを提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明は、複数のスロットを有するステータコアと、前記スロットの内部に配置されるスロット内コイル部と、前記スロットの外部に設けられるコイルエンド部と、により構成されるコイルと、を備え、前記コイルエンド部は、前記スロット内コイル部の軸方向に沿って設けられ、かつ前記スロット内コイル部よりも径方向において薄く形成される第１コイルエンド部と、周方向に隣り合う前記第１コイルエンド部を繋ぐ第２コイルエンド部と、により構成され、前記第２コイルエンド部の軸方向の幅は、前記スロット内コイル部の周方向の幅よりも大きい。
　本発明によれば、コイルエンド部の熱抵抗と電気抵抗を抑制することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
第１の実施形態によるモータ（回転電機）の要部斜視図である。 図１に示すモータに用いられるコイルの斜視図である。 図１に示すステータの要部拡大図である。 図１に示すコイルの組立概略図である。 図１に示すステータの組立概略図である。 図３に示すコイルエンド部の作用を説明するための図である。 ステータの断面図である。 第２の実施形態によるモータに用いられるコイルの斜視図である。 第３の実施形態によるモータに用いられるコイルの斜視図である。 第３の実施形態によるモータに用いられるステータの正面図である。 第４の実施形態によるモータに用いられるコイルの展開図である。 第５の実施形態によるモータに用いられるステータの断面図である。 第６の実施形態によるモータに用いられるステータの要部断面図である。 第１～第６の実施形態のいずれかのステータを備えたモータを用いたホイールの模式図である。
　以下、図面を用いて、本発明の実施形態によるモータ（回転電機）のステータの構成を説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。
　［第１の実施形態］
　本実施形態は、一例として、自動車を駆動する直接油冷方式のモータ（回転電機）に関する。
　（全体構成）
　図１は、第１の実施形態によるモータ１（回転電機）の要部斜視図である。モータ１は、主として、ロータ２とステータ３から構成される。ロータ２は、ロータコアと磁石で構成され、ステータ３の外周を回転する。ステータ３は、ステータコアとコイル３１で構成され、固定されている。コイル３１は、液体の冷媒（冷却油等）に直接接触して冷却される。
　（コイルの構成）
　次に、図２及び図３を用いて、コイル３１の構成を詳細に説明する。図２は、第１の実施形態によるモータ１（回転電機）に用いられるコイル３１の斜視図である。図３は、ステータ３の複数のスロット３４にコイル３１が収納された状態を示すステータ３の要部拡大図である。
　図２に示すように、コイル３１は、スロット３４の内部に配置されるスロット内コイル部３１１と、スロット３４の外部に設けられるコイルエンド部３１２を備える。第１コイルエンド部３１２Ａは、スロット３４内から軸方向に沿っており、スロット３４内よりも薄く形成される。第２コイルエンド部３１２Ｂは、隣り合う第１コイルエンド部３１２Ａを繋いでおり、スロット３４内よりも幅広く形成される。
　換言すれば、コイルエンド部３１２は、スロット内コイル部３１１の軸方向に沿って設けられ、かつスロット内コイル部３１１よりも径方向において薄く形成される第１コイルエンド部３１２Ａと、周方向に隣り合う第１コイルエンド部３１２Ａを繋ぐ第２コイルエンド部３１２Ｂと、により構成される。第２コイルエンド部３１２Ｂの軸方向の幅（長さ）は、スロット内コイル部３１１の周方向の幅（長さ）よりも大きい。
　コイル３１は、導電性材料で形成される。コイルエンド部３１２は、例えば、プレス加工で薄く加工されるが、加工方法はこれに限定されない。なお、本実施形態では、第１コイルエンド部３１２Ａと第２コイルエンド部３１２Ｂの径方向の厚さは同じである。
　図３に示すように、ステータコア３０は、ティース３２と、コアバック３３と、により構成される。ティース３２とコアバック３３は、磁性材料で形成される。コイルエンド面３５は、ステータコア３０の軸方向端部の面である。スロット３４は、隣り合うティース３２間の隙間である。コイルエンド部３１２は、ステータコア３０の周方向に沿って形成（配置）される。
　コイルエンド部３１２の伝熱面積が拡大することで熱抵抗が低減する。また、コイルエンド部３１２のコイル断面積が拡大することで電気抵抗が低減する。
　（コイルの組立方法）
　図４は、コイル３１の組立概略図である。コイル３１は、各ターンを積み上げ、溶接して組み立てられる。溶接箇所は、各ターンのコイル端部となる。集中波巻の場合、相間（例えば、ＵＶ相間、ＶＷ相間、ＷＵ相間）のスロットに集中して形成される。
　本実施形態のコイル３１は、積層される１ターン目のコイルからＮターン目（Ｎ：２以上の自然数）のコイルにより構成される。なお、図４の例では、ターン数は４であるが、これに限定されない。各ターンの周方向の長さは、モータ１の極数、スロット数によって決まる。
　隣接するターンのコイルのコイルエンド部３１２と、ステータコア３０の軸方向端部の面を示すコイルエンド面３５と、によりステータコア３０の周方向に沿ってコイル３１に接触させる冷媒を流す流路が形成される（図３）。
　（ステータの組立方法）
　次に、図５及び図６を用いてステータ３の組立方法を説明する。図５はステータ３の組立概略図であり、図６はコイルエンド部３１２の作用を説明するための図である。
　図５に示すように、スペース３１３は、コイル３１に径方向で形成された隙間である。ティース３２は、スペース３１３に径方向に差し込まれる。コアバック３３は、コイル３１のスペース３１３を通したティース３２と接合（固定）される。なお、ティース３２とコアバック３３のうち一方に凸部を設け、他方に凸部と嵌合する凹部等を設けてもよい。あるいはティース３２とコアバック３３を接着剤等により固定してもよい。
　図６に示すように、本実施形態のコイルエンド部３１２によれば、冷媒はコイルエンド部３１２のレア（層）間に形成された隙間を流れる。
　（冷媒の流路の詳細）
　図７は、冷媒の流路の詳細を示すステータ３の断面図である。スロットシール３６は、スロット開口部を閉塞する。スロットシール３６は、例えば、樹脂、ゴム等の耐油性、耐熱性及び非導電性を有する材料で形成されることが好ましい。
　フレーム３７は、ステータ３の軸端側、内周側を覆い、コイル３１、コイルエンド面３５で流路を形成する。流路３８では、冷媒が周方向に流れる。フレーム３７は、機械的な強度を確保するため、例えば、アルミ、ステンレス（ＳＵＳ）等の金属で形成される。
　換言すれば、ステータ３は、ステータコア３０の軸端側及び内周側を覆うフレーム３７を備える。ステータコア３０の軸方向端部の面を示すコイルエンド面３５と、それに対向するフレーム３７の内部の面と、によりステータコア３０の周方向に沿ってコイル３１に接触させる冷媒を流す流路が形成される。
　冷媒給排口３９は、フレーム３７の内周側に形成され、ここを介して冷媒が供給される。冷媒給排口３９をフレーム３７の内周側に形成することにより、モータ１（回転電機）の径を小さくすることができる。また、モータ１をインホイールモータとしてホイールに適用するときに、径方向の干渉を避けることができる。なお、冷媒給排口３９は、冷媒の吸入口又は排出口を意味する。冷媒の吸入口と排出口を別々に設けてもよい。
　以上説明したように、本実施形態によれば、コイルエンド部３１２の熱抵抗と電気抵抗を抑制することができる。
　［第２の実施形態］
　図８は、第２の実施形態によるモータ１（回転電機）に用いられるコイル３１の斜視図である。第１の実施形態との相違点は、本実施形態のコイル３１は段差３１４を備えることである。なお、コイル３１以外の構成要素は、第１の実施形態と同じであるため説明を省略する。
　図８に示すように、段差３１４は、コイルエンド部３１２の軸端側を薄く、ステータコア側を厚くするように形成される。換言すれば、コイルエンド部３１２は、軸方向の外側より軸方向の内側において厚く形成される段差３１４を備える。これにより、コイル３１の電気抵抗が低減される。
　［第３の実施形態］
　次に、図９及び図１０を用いて第３の実施形態によるモータ１（回転電機）に用いられるコイル３１とその作用を説明する。図９は、コイル３１の斜視図であり、図１０は、ステータ３の正面図である。第１の実施形態との相違点は、本実施形態のコイル３１は凹部３１５を備えることである。なお、コイル３１以外の構成要素は、第１の実施形態と同じであるため説明を省略する。
　図９に示すように、凹部３１５はコイル表面に軸方向に形成される。換言すれば、スロット内コイル部３１１は、軸方向に沿って形成される凹部３１５を備える。コイル３１に軸方向の凹部３１５を形成することで、コイル３１の凹部３１５を冷媒の流路とする。軸方向に冷媒が流れることで、スロット３４内のコイル３１を冷却でき、冷却性能が向上する。
　図１０に示すように、凹部３１５は、コイル表面に軸方向に形成され、冷媒の流路となる。凹部３１５は、スロット内コイル部３１１の幅方向（周方向）の両端に設けられる。周方向に隣り合うスロット３４の間に形成されるティース３２と、凹部３１５と、により軸方向に沿ってコイル３１に接触させる冷媒を流す流路が形成される。その結果、冷媒はコイル３１に形成された凹部３１５を流路として、軸方向に流れる。これにより、スロット内コイル部３１１を冷却することができる。
　［第４の実施形態］
　図１１は、第４の実施形態によるモータ１（回転電機）に用いられるコイル３１の展開図である。第１の実施形態との相違点は、本実施形態のコイル３１では、複数のターンが一括に形成されることである。なお、コイル３１以外の構成要素は、第１の実施形態と同じであるため説明を省略する。
　図１１に示すように、コイル３１は、複数のターンが一括に形成され、ターン間の第２コイルエンド部３１２Ｂで折り曲げられ、各ターンのコイルが径方向に重なるように形成される。換言すれば、１ターン目のコイルからＮターン目のコイルは、一体に形成される。隣接するターンのコイルを接続する第２コイルエンド部３１２Ｂは、折り曲げ部３１２Ｂ＿１を備える。第２コイルエンド部３１２Ｂの厚みは薄いため、折り曲げ易い。また、溶接工程が不要となるため、生産性が向上する。
　［第５の実施形態］
　図１２は、第５の実施形態によるモータ１（回転電機）に用いられるステータ３の断面図である。第１の実施形態との相違点は、本実施形態のステータ３は、絶縁スペーサ４０を備えることである。なお、絶縁スペーサ４０以外の構成要素は、第１の実施形態と同じであるため説明を省略する。
　絶縁スペーサ４０は、絶縁材料で形成され、コイル軸端に面するフレーム３７に設置される。換言すれば、ステータ３は、コイルエンド面３５に対向するフレーム３７の内部の面に設置される絶縁スペーサ４０を備える。絶縁スペーサ４０により、冷媒の流路が狭くなり、冷媒の流速が増加して冷却性能が向上する。なお、金属製のフレーム３７の内壁を軸方向のコイル３１側に盛るとフレーム３７の内壁とコイル３１との間で放電するおそれがあるため、絶縁スペーサ４０を絶縁材料で形成した。
　［第６の実施形態］
　図１３は、第６の実施形態によるモータ１（回転電機）に用いられるステータ３の要部断面図である。第１の実施形態との相違点は、コイル３１の溶接箇所３１６と冷媒給排口３９の位置関係である。なお、コイル３１の溶接箇所３１６と冷媒給排口３９の位置関係以外は、第１の実施形態と同じであるため説明を省略する。
　本実施形態では、冷媒給排口３９をコイル３１の溶接箇所３１６の内周に位置するフレーム３７に形成する。溶接箇所３１６は、各ターンのコイル端部を溶接して接合する。集中波巻の場合、相間のスロット３４に集中して形成される。冷媒給排口３９は、溶接箇所３１６の内周に位置するフレーム３７に形成された貫通孔である。冷媒は、溶接箇所３１６の近傍を径方向に流れた後、コイル間を周方向に流れる。
　換言すれば、コイル３１は、隣接するターンのコイルを溶接する溶接箇所３１６（溶接部）を備える。フレーム３７は、内周側に溶接箇所３１６に通じる冷媒給排口３９（冷媒の吸入口又は排出口）を備える。
　溶接箇所３１６は冷媒が周方向に流れることを妨げるが、冷媒給排口３９を内周側に設置することで、溶接箇所３１６の近傍の冷媒は径方向に流れるため、溶接箇所３１６は流れを妨げず、冷却性能が向上する。
　（ホイール）
　図１４は、第１～第６の実施形態のいずれかのステータ３を備えたモータ１（回転電機）を用いたホイールの模式図である。熱抵抗と電気抵抗を抑制したモータ１の駆動力がホイールへ直接伝達されるため、エネルギー損失を低減することができる。
　なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
１…モータ、２…ロータ、３…ステータ、３０…ステータコア、３１…コイル、３１１…スロット内コイル部、３１２…コイルエンド部、３１２Ａ…第１コイルエンド部、３１２Ｂ…第２コイルエンド部、３１２Ｂ＿１…折り曲げ部、３１３…スペース、３１４…段差、３１５…凹部３１６…溶接箇所、３２…ティース、３３…コアバック、３４…スロット、３５…コイルエンド面、３６…スロットシール、３７…フレーム、３８…流路、３９…冷媒給排口、４０…絶縁スペーサ

Claims (13)

  1. 　複数のスロットを有するステータコアと、
    　前記スロットの内部に配置されるスロット内コイル部と、前記スロットの外部に設けられるコイルエンド部と、により構成されるコイルと、を備え、
    　前記コイルエンド部は、
    　前記スロット内コイル部の軸方向に沿って設けられ、かつ前記スロット内コイル部よりも径方向において薄く形成される第１コイルエンド部と、
    　周方向に隣り合う前記第１コイルエンド部を繋ぐ第２コイルエンド部と、により構成され、
    　前記第２コイルエンド部の軸方向の幅は、
    　前記スロット内コイル部の周方向の幅よりも大きい
    　ことを特徴とする回転電機のステータ。
  2. 　請求項１に記載の回転電機のステータであって、
    　前記コイルエンド部は、
    　前記ステータコアの周方向に沿って形成される
    　ことを特徴とする回転電機のステータ。
  3. 　請求項２に記載の回転電機のステータであって、
    　前記コイルは、
    　積層される１ターン目のコイルからＮターン目（Ｎ：２以上の自然数）のコイルにより構成され、
    　隣接するターンのコイルの前記コイルエンド部と、前記ステータコアの軸方向端部の面を示すコイルエンド面と、により前記ステータコアの周方向に沿って前記コイルに接触させる冷媒を流す流路が形成される
    　ことを特徴とする回転電機のステータ。
  4. 　請求項１に記載の回転電機のステータであって、
    　前記コイルエンド部は、
    　軸方向の外側より軸方向の内側において厚く形成される段差を備える
    　ことを特徴とする回転電機のステータ。
  5. 　請求項１に記載の回転電機のステータであって、
    　前記スロット内コイル部は、
    　軸方向に沿って形成される凹部を備える
    　ことを特徴とする回転電機のステータ。
  6. 　請求項５に記載の回転電機のステータであって、
    　前記凹部は、
    　前記スロット内コイル部の幅方向の両端に設けられる
    　ことを特徴とする回転電機のステータ。
  7. 　請求項６に記載の回転電機のステータであって、
    　周方向に隣り合う前記スロットの間に形成されるティースと、前記凹部と、により軸方向に沿って前記コイルに接触させる冷媒を流す流路が形成される
    　ことを特徴とする回転電機のステータ。
  8. 　請求項３に記載の回転電機のステータであって、
    　前記１ターン目のコイルから前記Ｎターン目のコイルは、一体に形成され、
    　隣接するターンのコイルを接続する前記第２コイルエンド部は、
    　折り曲げ部を備える
    　ことを特徴とする回転電機のステータ。
  9. 　請求項１に記載の回転電機のステータであって、
    　前記ステータコアの軸端側及び内周側を覆うフレームを備え、
    　前記ステータコアの軸方向端部の面を示すコイルエンド面と、それに対向する前記フレームの内部の面と、により前記ステータコアの周方向に沿って前記コイルに接触させる冷媒を流す流路が形成される
    　ことを特徴とする回転電機のステータ。
  10. 　請求項９に記載の回転電機のステータであって、
    　前記コイルエンド面に対向する前記フレームの内部の面に設置される絶縁スペーサを備える
    　ことを特徴とする回転電機のステータ。
  11. 　請求項９に記載の回転電機のステータであって、
    　前記コイルは、
    　隣接するターンのコイルを溶接する溶接部を備え、
    　前記フレームは、
    　内周側に前記溶接部に通じる冷媒の吸入口又は排出口を備える
    　ことを特徴とする回転電機のステータ。
  12. 　請求項１に記載のステータを備えた回転電機。
  13. 　請求項１２に記載の回転電機を用いたホイール。
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