ステータコイルアッセンブリ
【課題】コンパクト化を図りながら放熱量を増大させて冷却性能を向上させたステータコイルアッセンブリを提供する。
【解決手段】第１のコイルピース２と第２のコイルピース３を所定のコイルパターンとなるように係止する係止部（４）が形成された絶縁部材５と、を有し、第１のコイルピース２および第２のコイルピース３によりコイルループが形成されたステータコイルアッセンブリ１であって、第１のコイルピース２および第２のコイルピース３から絶縁され絶縁部材５の内部に埋設された伝熱部８１を有する伝熱部材８と、伝熱部材８に流れようとする誘導電流の経路を遮断するように伝熱部材８に形成されたスリットと、を備えた。
【解決手段】第１のコイルピース２と第２のコイルピース３を所定のコイルパターンとなるように係止する係止部（４）が形成された絶縁部材５と、を有し、第１のコイルピース２および第２のコイルピース３によりコイルループが形成されたステータコイルアッセンブリ１であって、第１のコイルピース２および第２のコイルピース３から絶縁され絶縁部材５の内部に埋設された伝熱部８１を有する伝熱部材８と、伝熱部材８に流れようとする誘導電流の経路を遮断するように伝熱部材８に形成されたスリットと、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータコイルアッセンブリに係り、特に、アキシャルギャップ型の回転電機に使用されるステータコイルアッセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アキシャルギャップ型の回転電機（電動機および発電機）のステータコイルでは、大電流を流して高トルクを得るために導体の厚さを増やしたり、多層化したりする技術が知られている。
このようなステータコイルでは、大電流を流すことによる導体の発熱を防止するため、例えば、絶縁シートを介して導体の表面に熱伝達部材を貼り付けてコイルの内周部に設けた冷却装置まで熱を伝達して冷却するものがある（例えば、特許文献１）。
また、冷却性能を向上させるため、コイル部材の両側にウォータジャケット等の冷却構造を設けたステータコイルがある（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１８３０７２号公報（図１、段落００５８）
【特許文献２】特開２００８−６１３７５号公報（図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のステータコイルでは、より大電量を流して高出力を得ようとすると、導体の厚さをさらに厚くしたり、多層化したりする必要があるため、導体の厚さ方向（回転電機の軸方向）の伝熱効率の低下を招き、必要な放熱量を確保することが困難になるという問題があった（図１０（ａ）参照）。また、冷却性能を向上させるためにコイルプレートの両側に冷却構造を設けると、軸方向のサイズが増大してしまうという問題があった（図１０（ｂ）参照）。
【０００５】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、コンパクト化を図りながら放熱量を増大させて冷却性能を向上させたステータコイルアッセンブリを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、導電材料からなる第１のコイルピースと、導電材料からなる第２のコイルピースと、前記第１のコイルピースと前記第２のコイルピースを所定のコイルパターンとなるように係止する係止部が形成された絶縁部材と、を有し、前記第１のコイルピースおよび前記第２のコイルピースによりコイルループが形成されたステータコイルアッセンブリであって、前記第１のコイルピースおよび前記第２のコイルピースから絶縁され前記絶縁部材の内部に埋設された伝熱部を有する伝熱部材と、この伝熱部材に流れようとする誘導電流の経路を遮断するように当該伝熱部材に形成されたスリットと、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
かかる構成によれば、前記第１のコイルピースと前記第２のコイルピースを係止する絶縁部材の内部に伝熱部材の伝熱部を埋設したことで絶縁信頼性を向上して絶縁が確保でき、通電時における第１のコイルピースと第２のコイルピース周辺からの発熱（例えば、磁束伝達部材からの発熱等も含む）を共通の伝熱経路となる伝熱部に効率よく伝達することができる。このようにして、伝熱部により効率よくまとめて回収した熱を放熱させて冷却することで、伝熱効率を高め放熱量を増大させて冷却性能を向上させることが可能となる。
【０００８】
そして、共通の伝熱経路となる伝熱部を備えたことで、コイルループを形成するコイルプレートを多層化した場合であっても、多層化による伝熱効率およびスペース効率の低下を抑制することができるため、多層化に適用しやすく、放熱量を増大させて冷却性能を向上させることができる。
【０００９】
また、絶縁部材に埋設した伝熱部材に誘導電流を遮断するスリットを備えたことで、伝熱部材に鎖交する磁束による誘導電流を遮断することができる。このため、伝熱部材として熱伝導率が良好な銅、アルミニウム、およびこれらの合金からなる導電性金属材料を使用することが可能となり、放熱量を増大させることができる。その為コイルの許容電流密度を高く設定でき、より高い出力を得ることができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のステータコイルアッセンブリであって、前記第１のコイルピースは、前記絶縁部材の表裏をなす一方の面に形成された前記係止部に係止され、前記第２のコイルピースは、前記一方の面と表裏をなす他方の面に形成された前記係止部に係止され、前記伝熱部は、前記第１のコイルピースと前記第２のコイルピースの間に配設されていること、を特徴とする。
【００１１】
かかる構成によれば、絶縁部材の表裏面をなす一方の面に第１のコイルピースを係止し、他方の面に第２のコイルピースを係止することで、第１のコイルピースと第２のコイルピースの絶縁信頼性を高めることができる。そして、絶縁部材の内部に伝熱部を埋設することで、コイルプレートを厚み方向に積層する多層構造を採用してもコイルループ毎に（独立して）設けられた個別の伝熱部材を介して放熱を促進することができるため、大電流時における伝熱効率の低下を効果的に抑制することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のステータコイルアッセンブリであって、前記第１のコイルピースおよび前記第２のコイルピースを形成する前記コイルピースは、当該コイルピースの長尺状の中間部と、この中間部の一方の端部から前記コイルループの周方向の一方に曲折して形成された第１曲折部と、前記中間部の他方の端部から前記コイルループの周方向の他方に曲折して形成された第２曲折部と、を備え、前記コイルパターンは、波巻き形状であることを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、波巻き形状のコイルパターンを形成することで、必要最小限の導体長に設定でき、かつ、同一平面内におけるコイルピースによる導体占有率を高めて効率よく大電流を流すことができるため、高出力化を実現することができる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のステータコイルアッセンブリであって、前記伝熱部材は、外縁部または内縁部に前記コイルループから発生した熱を冷却する放熱部を備え、前記発生した熱を前記伝熱部から前記放熱部に伝達して冷却すること、を特徴とする。
【００１５】
かかる構成によれば、前記発生した熱を前記伝熱部から前記放熱部に伝達して冷却することで、冷却能力を高めた放熱部から効率的に冷却することができるため、冷却性能をさらに向上させることが可能となる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載のステータコイルアッセンブリであって、前記放熱部は、前記熱を冷却する冷媒の循環流路と、この循環流路に前記冷媒を導入する冷媒入口と、前記循環流路から前記冷媒を排出する冷媒出口と、を備え、前記冷媒入口および冷媒出口は、前記外縁部または内縁部に配設されていることを特徴とする。
【００１７】
かかる構成によれば、前記外縁部または内縁部に冷媒入口と冷媒出口が配設されたことで、冷媒供給口との接続を軸方向において行うことができ、径方向への容積増大を抑えることができる。
【００１８】
請求項６に係る発明は、請求項４に記載のステータコイルアッセンブリであって、前記スリットは、前記外縁部および内縁部のうち前記放熱部が設けられていない前記外縁部または内縁部に形成されていること、を特徴とする。
【００１９】
かかる構成によれば、放熱部が設けられていない縁部にスリットを形成することで、誘導電流の経路を遮断することができる。
【００２０】
請求項７に係る発明は、請求項４に記載のステータコイルアッセンブリであって、前記放熱部を前記伝熱部材の外縁部に備え、前記スリットを前記伝熱部材の内縁部に備えていることを特徴とする。
【００２１】
かかる構成によれば、外縁部に放熱部を備えたことで、放熱部の容量を確保しやすく、内縁部から外縁部に熱が伝達されるため熱の篭りを防止して伝熱効率を高め放熱量を増大させることが可能となる。
【００２２】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載のステータコイルアッセンブリであって、前記伝熱部材は、前記外縁部が周方向で連続し、前記外縁部から前記内縁部まで延び当該内縁部で前記誘導電流を遮断する開口部が形成された櫛歯形状となるように前記スリットを備えていることを特徴とする。
【００２３】
かかる構成によれば、構成が簡易な櫛歯形状とすることで、製作性が向上し工数削減を図ることができる。また、外縁部が周方向で連続しているため、外縁部に放熱部を設けた場合には、伝熱面積を拡大して伝熱効率を向上させることができる。
【００２４】
請求項９に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のステータコイルアッセンブリであって、前記スリットは、前記伝熱部材の外縁部から内縁部まで延び当該内縁部で前記誘導電流を遮断する開口部が形成された内縁部側のスリットと、前記内縁部から前記外縁部まで延び当該外縁部で前記誘導電流を遮断する開口部が形成された外縁部側のスリットと、を交互に備えていることを特徴とする。
【００２５】
本発明に係る前記スリットは、誘導電流を遮断できるものであれば種々の形態が可能であり、内縁部側のスリットと外縁部側のスリットとを交互に備えたものでもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係るステータコイルアッセンブリは、コンパクト化を図りながら放熱量を増大させて冷却性能の向上を図ることができるため、高トルク用の回転電機をコンパクトに構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るステータコイルアッセンブリの半分を切断した状態を示す斜視図であり、（ａ）は３層のコイルプレートを分離した状態、（ｂ）は組み付けた状態を示す。
【図２】本発明に係る第１のコイルプレートの半分を切断した状態を示す斜視図であり、（ａ）は伝熱部材の構成を示し、（ｂ）は第１のコイルプレートからコイルピースを分離した状態を示す分解図である。
【図３】本発明に係る第１のコイルプレートの構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図４】本発明に係る第１のコイルピースと第２のコイルピースの重ね方を説明するための分解斜視図である。
【図５】本発明に係るコイルループにおける電流の流れを説明するための模式的な斜視図である。
【図６】本発明に係る伝熱部材による冷媒の循環の様子を説明するための分解斜視図である。
【図７】本発明に係る伝熱部材における放熱の様子を説明するための模式的断面図である。
【図８】本発明に係る伝熱部の厚さと放熱量および許容トルクとの関係を示す図である。
【図９】本発明に係る伝熱部材の変形例を説明するための斜視図であり、（ａ）は放熱部を内縁部に配設したもの、（ｂ）はスリットが内縁部から外縁部にジグザグに形成されたものを示す。
【図１０】従来例に係る放熱の様子を示す断面図であり、（ａ）は片側に放熱部がある場合、（ｂ）は両側に放熱部がある場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の実施形態に係るステータコイルアッセンブリ１について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
ステータコイルアッセンブリ１は、図１に示すように、偏平な円環形状をなし、第１のコイルプレート１ａ、第２のコイルプレート１ｂ、および第３のコイルプレート１ｃからなる３層のコイルプレート１ａ，１ｂ，１ｃを厚さ方向に積層して構成されている。そして、ステータコイルアッセンブリ１の外縁部には、円周方向に沿って配設された放熱部８２を有し（図６参照）、放熱部８２には冷媒入口用リング８３と、冷媒シール用カバー８４と、を備えている。そして、冷媒入口用リング８３には、冷媒入口８２ａおよび冷媒出口８２ｂが形成されている。
【００２９】
なお、説明の便宜上、冷媒入口８２ａおよび冷媒出口８２ｂがある第１のコイルプレート１ａの側をステータコイルアッセンブリ１の表側といい、第３のコイルプレート１ｃの側を裏側といい、各コイルプレート１ａ，１ｂ，１ｃについても同様に表面および裏面という場合があるが特に表側と裏側で限定的に解釈されるものではない。
【００３０】
３層のコイルプレート１ａ，１ｂ，１ｃの構成について説明するが、３層のコイルプレート１ａ，１ｂ，１ｃは、同様の構成であるので、以下、第１のコイルプレート１ａについて主として図２から図４を参照しながら説明する。図２から図４は、第１のコイルプレートの構成を説明するための斜視図である。
【００３１】
なお、３層のコイルプレート１ａ，１ｂ，１ｃには、それぞれ各層において図示しないＵ相、Ｖ相、およびＷ相の３相のコイルループがそれぞれ形成され、給電接続端子ＢＢ（図１）を備えているが、３相のコイルループは、それぞれ同様の構成であるため、説明の便宜上、１相のみを抜き出して以下説明する。
【００３２】
第１のコイルプレート１ａは、図２と図３に示すように、表側に配設された第１のコイルピース２（図２（ｂ）参照）と、裏側に配設された第２のコイルピース３（図２（ｂ）参照）と、第１のコイルピース２と第２のコイルピース３を絶縁するように係止する係止部である凹部４が形成された絶縁部材５（図２（ｂ））と、第１のコイルピース２と第２のコイルピース３を連結して導通させる層間接合部材である連結ピン６（図３（ａ）、図４参照）と、絶縁部材５の内部に埋設された伝熱部８１および放熱部８２（図２（ａ）参照）を有する伝熱部材８と、この伝熱部材８に形成され誘導電流を遮断するスリット８１ａと、を備えている。
【００３３】
図２（ｂ）に示すように、第１のコイルピース２は、絶縁部材５の表裏をなす一方の面（表面）に形成された凹部４に嵌め込んで係止され、第２のコイルピース３は、表裏をなす他方の面（裏面）に形成された凹部４（不図示）に嵌め込んで係止されている（図１（ａ）、図４を併せて参照）。凹部４は、図２（ｂ）に示すように、第１のコイルピース２および第２のコイルピース３を構成するコイルピースの形状に適合するように形成された溝である。
【００３４】
なお、本実施形態においては、係止部を凹部４としたが、これに限定されるものではなく、凸部や壁部に突き当てたり、凸部やボス部に嵌め込んだりして第１のコイルピース２および第２のコイルピース３を係止することもできる。
【００３５】
第１のコイルピース２は、導電材料であるアルミニウムまたはアルミニウム合金、銅、銅合金からなり、図４に示すように、長尺状に形成された中間部２ａと、この中間部２ａの一方（外縁側）の端部からコイルループＣＲ（図５参照）の周方向の一方（反時計回り方向）に曲折して形成された第１曲折部２ｂと、第１曲折部２ｂの先端部に形成された第１接合孔２ｃと、中間部２ａの他方（内縁側）の端部からコイルループＣＲの周方向の他方（時計回り方向）に曲折して形成された第２曲折部２ｄと、第２曲折部２ｄの先端部に形成された第２接合孔２ｅと、を備えている（図３参照）。
また、第１のコイルピース２には、給電入力端子Ａ１を有するコイルピース２１と、給電出力端子Ａ４を有するコイルピース２２が含まれて構成されている（図５参照）。
【００３６】
第２のコイルピース３は、導電材料であるアルミニウムまたはアルミニウム合金、銅、銅合金からなり、第１のコイルピース２と同形状をなしているが、図４に示すように、絶縁部材５に係止された状態では第１のコイルピース２に対して表裏の関係にある。このため、紙面手前側から見ると、第１のコイルピース２と第２のコイルピース３は、左右対称になるようにそれぞれ表面の凹部４および裏面の凹部４（不図示）に配設されている。なお、図４では、説明の便宜上、裏側が見えるように絶縁部材５（図２（ｂ））を省略している。
また、第２のコイルピース３には、第２のコイルプレート１Ｂに接続される接続端子Ａ２および接続端子Ａ３をそれぞれ有するコイルピース３１，３２が含まれて構成されている（図５参照）。
【００３７】
すなわち、第２のコイルピース３は、図４に示すように紙面手前側から見ると、長尺状に形成された中間部３ａと、この中間部３ａの一方（外縁側）の端部からコイルループＣＲ（図５参照）の周方向の一方（反時計回り方向）に曲折して形成された第１曲折部３ｂと、第１曲折部３ｂの先端部に形成された第１接合孔３ｃと、中間部３ａの他方（内縁側）の端部からコイルループＣＲの周方向の他方（時計回り方向）に曲折して形成された第２曲折部３ｄと、第２曲折部３ｄの先端部に形成された第２接合孔３ｅと、を備えている。
【００３８】
そして、図４に示すように、第１のコイルピース２の中間部２ａと第２のコイルピース３の中間部３ａが、絶縁部材５（図示省略）を挟んだ状態で径方向でちょうど重なるようにそれぞれ表面および裏面に配設され、外縁部では第１接合孔２ｃと第２接合孔３ｃが合わさって重なり連結ピン６で連結され、内縁部では第２接合孔２ｅと第２接合孔３ｅが重なり連結ピン６で連結されている。
このようにして、連結ピン６で連結された第１のコイルピース２および第２のコイルピース３によりコイルループＣＲ（図５参照）が構成される。
【００３９】
なお、本実施形態においては、第１のコイルピース２と第２のコイルピース３を連結ピン６で連結したが、これに限定されるものではなく、第１のコイルピース２または第２のコイルピース３に両者を連結する連結部を形成したり、絶縁部材５に予めインサートして配設したりすることもできる。
【００４０】
絶縁部材５は、図３に示すように、円環板状で合成樹脂等の絶縁材料により構成され、伝熱部材８の伝熱部８１（図２（ａ）参照）を被覆するように内部に埋設して、それぞれ第１のコイルピース２、第２のコイルピース３、および伝熱部材８を絶縁している（図２（ｂ）参照）。
そして、絶縁部材５には、表面に第１のコイルピース２が係止される凹部４（図２（ｂ）参照）が一定の間隔で形成され、裏面には第２のコイルピース３が係止される凹部４（不図示）が一定の間隔で形成されている。
【００４１】
ここで、伝熱部材８が埋設される絶縁部材５の材質は、確実な絶縁耐力を持った、より高い熱伝達率を有する材料を採択することが望ましい。また、第１および第２のコイルピース２，３と伝熱部材８との間に位置する絶縁層５ａ（図７参照）は、伝熱効率を考慮して、極力薄く設定されるのが望ましい。
【００４２】
なお、絶縁部材５に伝熱部材８を埋設するように被覆する製造方法としては、伝熱部材８を樹脂成形型にインサートした状態で溶融した絶縁部材５を流して成形するいわゆるインサートモールド法が好適である。そして、インサートモールド法では、伝熱部材８にアンカー孔８１ｂ（図２（ａ）参照）を形成することで伝熱部材８を絶縁部材５内に強固に安定して保持することができる。
【００４３】
以上のようにして、３層のコイルプレート１ａ，１ｂ，１ｃにおいて、第１のコイルプレート１ａと同様にして連結ピン６により（図４参照）、第１のコイルピース２と第２のコイルピース３とを連結し、３層のコイルプレート１ａ，１ｂ，１ｃを接続端子Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４で連結することで、図５に示すように、コイルループＣＲが形成される。
【００４４】
伝熱部材８は、図２（ａ）に示すように、熱伝導率が良好な銅、アルミニウム、およびこれらの合金からなり、円環板状をなして形成され、放射状に形成されたリブ形状をなした伝熱部８１と、伝熱部８１に形成されたスリット８１ａと、伝熱部８１から伝達された熱を冷媒ＣＬ（図６参照）に伝達して冷却する放熱部８２と、を備えている。
【００４５】
このように、伝熱部８１は、リブ形状をなして構成したことで、第１のコイルピース２、第２のコイルピース３、および周辺に配設される磁束伝達部材（不図示）から発生する熱を放熱部８２に効率的に伝達することができる。
【００４６】
伝熱部８１は、内縁部の周方向で離隔し外縁部の放熱部８２で周方向に連続するように形成されたスリット８１ａを備えたことで、例えば熱伝導率が良好な銅、アルミニウム、およびこれらの合金からなる導電性材料を使用しても渦電流の発生を抑制することができる。このように、伝熱部材８に熱伝導率が良好な導電性材料を使用することで、放熱量を増大させて冷却性能を向上させながら磁束密度を高めて高出力を得ることができるステータコイルアッセンブリ１を実現している。
【００４７】
すなわち、図２（ａ）に示すように、伝熱部材８には、コイルループの通電電流による磁束変化や図示しないロータ磁石の回転による磁束変化などにより誘導電流ｉ１，ｉ２が発生する。この誘導電流ｉ１，ｉ２は、図示しないロータに流れる磁束Ｆ１，Ｆ２の変化を妨げる方向に流れようとするが、この誘導電流ｉが流れると伝熱部材８が発熱し、トルク特性の低下を招くため、誘導電流ｉの流れを遮断するように内縁部の周方向で離隔するスリット８１ａが形成されている。
なお、スリット８１ａは、内縁部から外縁部に向かうにつれて幅が広くなるような三角形をなしている。このため、内縁部では周方向に離隔した状態で、スリット８１ａの中央部には強磁性体からなる磁束伝達部材（不図示）を挿入して磁束Ｆ１，Ｆ２をロータ（不図示）に効率的に伝達することができる。
【００４８】
放熱部８２は、図６（ａ）に示すように、伝熱部材８の外縁部に形成された冷媒ＣＬの循環流路８２ｃと、循環流路８２ｃに冷媒供給装置（不図示）から冷媒ＣＬを供給する冷媒入口８２ａと、循環流路８２ｃから冷媒ＣＬを排出して冷媒供給装置に戻す冷媒出口８２ｂと、を備え、冷媒入口８２ａと冷媒出口８２ｂは、それぞれ外縁部における互いに対向する位置に配設されている。
なお、冷媒入口８２ａと冷媒出口８２ｂを互いに対向する位置に配設させなくとも、例えば、冷媒入口８２ａを冷媒出口８２ｂよりも下方に配置することで単純な構造でエア抜きを行うことができる。
【００４９】
かかる構成により、冷媒入口８２ａから導入された冷媒ＣＬは、図６（ｂ）に示すように、第１のコイルプレート１ａの外縁部に形成された貫通孔８５ａを通って外縁部の表裏面の周方向に沿って反対の方向に向かうように流れ、外縁部の１８０度反対側の位置まで流れる。
同様に、第２のコイルプレート１ｂおよび第３のコイルプレート１ｃの外縁部に形成された貫通孔８５ｂ，８５ｃを通って外縁部の表裏面の周方向に沿って反対の方向に向かうように流れ、外縁部の１８０度反対側の位置まで流れる。
【００５０】
続いて、３層のコイルプレート１ａ，１ｂ，１ｃにより形成された波巻き形状のコイルループＣＲにおける電流の流れについて、図５を参照しながら説明する。
第１のコイルプレート１ａの図の下段（表側）の給電入力端子Ａ１に入力（ＩＮ）された電流Ｉは、図の下段の第１のコイルピース２（Ｉ１）から図の上段（裏側）の第２のコイルピース３（Ｉ２）というように交互に連結ピン６を通って、時計回りＲに（Ｉ３）一巡して接続端子Ａ２に導入される。
【００５１】
そして、この接続端子Ａ２と第２のコイルプレート１ｂの接続端子Ｂ１が図示しないコネクトワッシャにより接続されているため、接続端子Ａ２に導入された電流Ｉは、第１のコイルプレート１ａの場合と同様に（Ｉ４〜Ｉ６）、第２のコイルプレート１ｂでも時計回りに一巡して接続端子Ｂ２に導入される。同様に、第３のコイルプレート１ｃでも接続端子Ｃ１から時計回りに一巡して接続端子Ｃ２に導入される。
【００５２】
また、第３のコイルプレート１ｃにおける接続端子Ｃ２と接続端子Ｃ３が図示しないコネクトワッシャにより接続されているため、接続端子Ｃ２に導入された電流Ｉは、今度は第３のコイルプレート１Ｃ上で、第２のコイルピース３（Ｉ７）から第１のコイルピース２（Ｉ８）というように交互に連結ピン６を通って、反時計回りＬに一巡して（Ｉ９）接続端子Ｃ４に導入される。
【００５３】
そして、この接続端子Ｃ４と第２のコイルプレート１ｂの接続端子Ｂ３が図示しないコネクトワッシャにより接続されているため、接続端子Ｂ３に導入された電流Ｉは、第３のコイルプレート１ｃの場合と同様に、第２のコイルプレート１ｂでも反時計回りに一巡して接続端子Ｂ４に導入される。同様に、第１のコイルプレート１ａでも接続端子Ｂ４から接続端子Ａ３に導入された電流Ｉは接続端子Ａ３から反時計回りに一巡して出力端子Ａ４に到達して給電出力端子Ａ４から出力（ＯＵＴ）される。
【００５４】
このようにして、３層の各コイルプレート１ａ，１ｂ，１ｃにおいて、時計回りおよび反時計回りに電流が流れるため、第１のコイルピース２の中間部２ａと第２のコイルピース３の中間部３ａでは、同じ方向（それぞれ外縁部に向かう方向または内縁部に向かう方向）に電流が流れるため、磁束の向きも一致し磁界が相互に強め合うように合成される。
【００５５】
ここで、図８を参照しながら、伝熱部８１（図２（ａ）参照）の厚さと放熱量およびコイルの電流値との関係について説明する。図８は、縦軸にコイルの発熱量および伝熱部材８の放熱量（Ｗ）、横軸にコイルの電流値（Ａｒｍｓ）をとって、伝熱部８１の厚さと放熱量およびコイルの電流値との関係を示した図である。
【００５６】
本発明の実施形態に係るステータコイルアッセンブリ１の仕様は、適用される回転電機の用途や出力特性等に応じて適宜設定されるが、伝熱部８１の厚さｔを変更することで放熱量を適宜調整することができる。
つまり、伝熱部８１の厚さをｔとしてコイルの平均温度Ｔを８０℃から、１００℃、１２０℃、１４０℃まで増加すると、コイルの電流値が増大するとともに２次曲線的にコイルの発熱量が増加するが、コイルの発熱量は８０℃（１０Ｗ）よりも１４０℃（１２Ｗ）の方が約２割程度上昇する。このコイルの発熱量を伝熱部材８（図２（ａ）参照）により放熱させて熱平衡させるように設計される。
【００５７】
例えば、コイルの平均温度を１４０℃に設定して、伝熱部８１の厚さを基準の厚さｔから２．５ｔまで変化させたときの伝熱部材８の放熱量は、基準の厚さｔでは約５．１〜４．８Ｗ程度であるが、１．５ｔでは７．８〜６．９Ｗ程度、２ｔでは１０．２〜９．２Ｗ程度、２．５ｔでは１３〜１１．５Ｗ程度となる。
【００５８】
したがって、コイルの発熱量と伝熱部８１からの放熱量とを１４０℃で熱平衡させるようにすると、伝熱部８１の厚さｔにおけるコイルの電流値を基準の電流値Ｐとすると、１．５ｔでは１．２２Ｐ、２ｔでは１．３８Ｐ、２．５ｔでは１．５２Ｐとなる。このように、ステータコイルアッセンブリ１は、伝熱部８１の厚さを変更するだけで放熱量を自由に変えることができるため、モータの仕様（発熱量）に合わせた熱設計が可能である。
【００５９】
以上のようにして構成されたステータコイルアッセンブリ１の作用について、主として図６と図７を参照しながら説明する。
図６に示すように、冷媒入口８２ａから導入された冷媒ＣＬは、外縁部の１８０度反対側の位置まで流れて、外縁部の１８０度反対側の位置に形成された貫通孔８５ｃ′，８５ｂ′，８５ａ′（図６（ａ）参照）を通って冷媒出口８２ｂから排出され冷媒供給装置（不図示）に戻る。そして、通電時における第１のコイルピース２と第２のコイルピース３、およびその周辺の磁束伝達部材（不図示）からの発熱を伝熱部８１から放熱部８２に伝達して冷却している。
【００６０】
このため、ステータコイルアッセンブリ１では、伝熱部８１により効率よくまとめて回収した熱を放熱させて冷却することで、伝熱効率を高め放熱量を増大させて冷却性能を向上させることが可能となる。
また、伝熱部材８が埋設される絶縁部材５は、確実な絶縁耐力を持った、より高い熱伝達率を有する材料が採択され、第１および第２のコイルピース２，３と伝熱部材８との間に位置する絶縁層５ａ（図７参照）は、極力薄く設定されているので、高い伝熱効率が確保されている。
したがって、図７に示すように、共通の伝熱経路となる伝熱部８１を絶縁部材５の内部に埋設し高い伝熱効率を確保したことで、コイルループＣＲ（図５）を形成するコイルプレート１ａ，１ｂ，１ｃを多層化した場合であっても、コイルプレート１ａ，１ｂ，１ｃごとに設けた個別の伝熱部８１を介して放熱部８２に伝達することができるため、多層化による伝熱効率およびスペース効率の低下を抑制することができる。このため、ステータコイルアッセンブリ１は、多層化に適用しやすく、放熱量を増大させて冷却性能を向上させることができる。
【００６１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施することが可能である。
例えば、本実施形態においては、伝熱部材８の外縁部に放熱部８２を配設し内縁部に誘導電流を遮断するスリット８１ａを形成したが（図２（ａ）参照）、これに限定されるものではなく、図９（ａ）に示すように、伝熱部材８０の内縁部に放熱部８２０を配設し外縁部に誘導電流を遮断するスリット８１０ａ（誘導電流遮断スリット）を形成してもよい。
【００６２】
また、図９（ｂ）に示すように、伝熱部材８０′の誘導電流遮断スリットは、伝熱部材８０′の外縁部から内縁部まで延び内縁部で誘導電流を遮断する開口部（離隔部）が形成された内縁部側のスリット８１０ａ′と、内縁部から外縁部まで延び外縁部で誘導電流を遮断する開口部（離隔部）が形成された外縁部側のスリット８１１ａ′と、を交互に備えた内縁部から外縁部にわたってジグザグ状に形成されたスリット８１０ａ′，８１１ａ′でもよい。
つまり、伝熱部材８０′における放熱部８２０′および誘導電流を遮断するスリット８１０ａ′，８１１ａ′は、回転電機の仕様に応じて適宜レイアウトや形状を変更することが可能である。
【００６３】
また、本実施形態においては、波巻き形状のコイルパターンを採用したが、これに限定されるものではなく、コイルピースの形状やコイルパターンは回転電機の仕様に応じて適宜種々の形態を採用することができる。
【００６４】
また、本実施形態においては、放熱部８２に冷媒ＣＬを循環させて冷却したが、これに限定されるものではなく、放熱部８２の冷却能力は、使用される回転電機の仕様によって適宜設定されるものであり、特別な冷却構造を有しないような自然放熱を促す空冷装置でもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１ ステータコイルアッセンブリ
１ａ 第１のコイルプレート
１ｂ 第２のコイルプレート
１ｃ 第３のコイルプレート
２ 第１のコイルピース
３ 第２のコイルピース
４ 凹部（係止部）
５ 絶縁部材
６ 連結ピン
８，８０，８０′ 伝熱部材
８１ 伝熱部
８１ａ，８１０ａ，８１０ａ′，８１１ａ′ スリット
８２，８２０ 放熱部
８２ａ 冷媒入口
８２ｂ 冷媒出口
８２ｃ 循環流路
ｔ 伝熱部の厚み
ｉ１，ｉ２ 誘導電流
ＣＲ コイルループ
ＣＬ 冷媒
Ｆ１ 磁束
Ｉ 電流
Ｐ 電流値
Ｔ 平均温度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータコイルアッセンブリに係り、特に、アキシャルギャップ型の回転電機に使用されるステータコイルアッセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アキシャルギャップ型の回転電機（電動機および発電機）のステータコイルでは、大電流を流して高トルクを得るために導体の厚さを増やしたり、多層化したりする技術が知られている。
このようなステータコイルでは、大電流を流すことによる導体の発熱を防止するため、例えば、絶縁シートを介して導体の表面に熱伝達部材を貼り付けてコイルの内周部に設けた冷却装置まで熱を伝達して冷却するものがある（例えば、特許文献１）。
また、冷却性能を向上させるため、コイル部材の両側にウォータジャケット等の冷却構造を設けたステータコイルがある（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１８３０７２号公報（図１、段落００５８）
【特許文献２】特開２００８−６１３７５号公報（図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のステータコイルでは、より大電量を流して高出力を得ようとすると、導体の厚さをさらに厚くしたり、多層化したりする必要があるため、導体の厚さ方向（回転電機の軸方向）の伝熱効率の低下を招き、必要な放熱量を確保することが困難になるという問題があった（図１０（ａ）参照）。また、冷却性能を向上させるためにコイルプレートの両側に冷却構造を設けると、軸方向のサイズが増大してしまうという問題があった（図１０（ｂ）参照）。
【０００５】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、コンパクト化を図りながら放熱量を増大させて冷却性能を向上させたステータコイルアッセンブリを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、導電材料からなる第１のコイルピースと、導電材料からなる第２のコイルピースと、前記第１のコイルピースと前記第２のコイルピースを所定のコイルパターンとなるように係止する係止部が形成された絶縁部材と、を有し、前記第１のコイルピースおよび前記第２のコイルピースによりコイルループが形成されたステータコイルアッセンブリであって、前記第１のコイルピースおよび前記第２のコイルピースから絶縁され前記絶縁部材の内部に埋設された伝熱部を有する伝熱部材と、この伝熱部材に流れようとする誘導電流の経路を遮断するように当該伝熱部材に形成されたスリットと、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
かかる構成によれば、前記第１のコイルピースと前記第２のコイルピースを係止する絶縁部材の内部に伝熱部材の伝熱部を埋設したことで絶縁信頼性を向上して絶縁が確保でき、通電時における第１のコイルピースと第２のコイルピース周辺からの発熱（例えば、磁束伝達部材からの発熱等も含む）を共通の伝熱経路となる伝熱部に効率よく伝達することができる。このようにして、伝熱部により効率よくまとめて回収した熱を放熱させて冷却することで、伝熱効率を高め放熱量を増大させて冷却性能を向上させることが可能となる。
【０００８】
そして、共通の伝熱経路となる伝熱部を備えたことで、コイルループを形成するコイルプレートを多層化した場合であっても、多層化による伝熱効率およびスペース効率の低下を抑制することができるため、多層化に適用しやすく、放熱量を増大させて冷却性能を向上させることができる。
【０００９】
また、絶縁部材に埋設した伝熱部材に誘導電流を遮断するスリットを備えたことで、伝熱部材に鎖交する磁束による誘導電流を遮断することができる。このため、伝熱部材として熱伝導率が良好な銅、アルミニウム、およびこれらの合金からなる導電性金属材料を使用することが可能となり、放熱量を増大させることができる。その為コイルの許容電流密度を高く設定でき、より高い出力を得ることができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のステータコイルアッセンブリであって、前記第１のコイルピースは、前記絶縁部材の表裏をなす一方の面に形成された前記係止部に係止され、前記第２のコイルピースは、前記一方の面と表裏をなす他方の面に形成された前記係止部に係止され、前記伝熱部は、前記第１のコイルピースと前記第２のコイルピースの間に配設されていること、を特徴とする。
【００１１】
かかる構成によれば、絶縁部材の表裏面をなす一方の面に第１のコイルピースを係止し、他方の面に第２のコイルピースを係止することで、第１のコイルピースと第２のコイルピースの絶縁信頼性を高めることができる。そして、絶縁部材の内部に伝熱部を埋設することで、コイルプレートを厚み方向に積層する多層構造を採用してもコイルループ毎に（独立して）設けられた個別の伝熱部材を介して放熱を促進することができるため、大電流時における伝熱効率の低下を効果的に抑制することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のステータコイルアッセンブリであって、前記第１のコイルピースおよび前記第２のコイルピースを形成する前記コイルピースは、当該コイルピースの長尺状の中間部と、この中間部の一方の端部から前記コイルループの周方向の一方に曲折して形成された第１曲折部と、前記中間部の他方の端部から前記コイルループの周方向の他方に曲折して形成された第２曲折部と、を備え、前記コイルパターンは、波巻き形状であることを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、波巻き形状のコイルパターンを形成することで、必要最小限の導体長に設定でき、かつ、同一平面内におけるコイルピースによる導体占有率を高めて効率よく大電流を流すことができるため、高出力化を実現することができる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のステータコイルアッセンブリであって、前記伝熱部材は、外縁部または内縁部に前記コイルループから発生した熱を冷却する放熱部を備え、前記発生した熱を前記伝熱部から前記放熱部に伝達して冷却すること、を特徴とする。
【００１５】
かかる構成によれば、前記発生した熱を前記伝熱部から前記放熱部に伝達して冷却することで、冷却能力を高めた放熱部から効率的に冷却することができるため、冷却性能をさらに向上させることが可能となる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載のステータコイルアッセンブリであって、前記放熱部は、前記熱を冷却する冷媒の循環流路と、この循環流路に前記冷媒を導入する冷媒入口と、前記循環流路から前記冷媒を排出する冷媒出口と、を備え、前記冷媒入口および冷媒出口は、前記外縁部または内縁部に配設されていることを特徴とする。
【００１７】
かかる構成によれば、前記外縁部または内縁部に冷媒入口と冷媒出口が配設されたことで、冷媒供給口との接続を軸方向において行うことができ、径方向への容積増大を抑えることができる。
【００１８】
請求項６に係る発明は、請求項４に記載のステータコイルアッセンブリであって、前記スリットは、前記外縁部および内縁部のうち前記放熱部が設けられていない前記外縁部または内縁部に形成されていること、を特徴とする。
【００１９】
かかる構成によれば、放熱部が設けられていない縁部にスリットを形成することで、誘導電流の経路を遮断することができる。
【００２０】
請求項７に係る発明は、請求項４に記載のステータコイルアッセンブリであって、前記放熱部を前記伝熱部材の外縁部に備え、前記スリットを前記伝熱部材の内縁部に備えていることを特徴とする。
【００２１】
かかる構成によれば、外縁部に放熱部を備えたことで、放熱部の容量を確保しやすく、内縁部から外縁部に熱が伝達されるため熱の篭りを防止して伝熱効率を高め放熱量を増大させることが可能となる。
【００２２】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載のステータコイルアッセンブリであって、前記伝熱部材は、前記外縁部が周方向で連続し、前記外縁部から前記内縁部まで延び当該内縁部で前記誘導電流を遮断する開口部が形成された櫛歯形状となるように前記スリットを備えていることを特徴とする。
【００２３】
かかる構成によれば、構成が簡易な櫛歯形状とすることで、製作性が向上し工数削減を図ることができる。また、外縁部が周方向で連続しているため、外縁部に放熱部を設けた場合には、伝熱面積を拡大して伝熱効率を向上させることができる。
【００２４】
請求項９に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のステータコイルアッセンブリであって、前記スリットは、前記伝熱部材の外縁部から内縁部まで延び当該内縁部で前記誘導電流を遮断する開口部が形成された内縁部側のスリットと、前記内縁部から前記外縁部まで延び当該外縁部で前記誘導電流を遮断する開口部が形成された外縁部側のスリットと、を交互に備えていることを特徴とする。
【００２５】
本発明に係る前記スリットは、誘導電流を遮断できるものであれば種々の形態が可能であり、内縁部側のスリットと外縁部側のスリットとを交互に備えたものでもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係るステータコイルアッセンブリは、コンパクト化を図りながら放熱量を増大させて冷却性能の向上を図ることができるため、高トルク用の回転電機をコンパクトに構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るステータコイルアッセンブリの半分を切断した状態を示す斜視図であり、（ａ）は３層のコイルプレートを分離した状態、（ｂ）は組み付けた状態を示す。
【図２】本発明に係る第１のコイルプレートの半分を切断した状態を示す斜視図であり、（ａ）は伝熱部材の構成を示し、（ｂ）は第１のコイルプレートからコイルピースを分離した状態を示す分解図である。
【図３】本発明に係る第１のコイルプレートの構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図４】本発明に係る第１のコイルピースと第２のコイルピースの重ね方を説明するための分解斜視図である。
【図５】本発明に係るコイルループにおける電流の流れを説明するための模式的な斜視図である。
【図６】本発明に係る伝熱部材による冷媒の循環の様子を説明するための分解斜視図である。
【図７】本発明に係る伝熱部材における放熱の様子を説明するための模式的断面図である。
【図８】本発明に係る伝熱部の厚さと放熱量および許容トルクとの関係を示す図である。
【図９】本発明に係る伝熱部材の変形例を説明するための斜視図であり、（ａ）は放熱部を内縁部に配設したもの、（ｂ）はスリットが内縁部から外縁部にジグザグに形成されたものを示す。
【図１０】従来例に係る放熱の様子を示す断面図であり、（ａ）は片側に放熱部がある場合、（ｂ）は両側に放熱部がある場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の実施形態に係るステータコイルアッセンブリ１について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
ステータコイルアッセンブリ１は、図１に示すように、偏平な円環形状をなし、第１のコイルプレート１ａ、第２のコイルプレート１ｂ、および第３のコイルプレート１ｃからなる３層のコイルプレート１ａ，１ｂ，１ｃを厚さ方向に積層して構成されている。そして、ステータコイルアッセンブリ１の外縁部には、円周方向に沿って配設された放熱部８２を有し（図６参照）、放熱部８２には冷媒入口用リング８３と、冷媒シール用カバー８４と、を備えている。そして、冷媒入口用リング８３には、冷媒入口８２ａおよび冷媒出口８２ｂが形成されている。
【００２９】
なお、説明の便宜上、冷媒入口８２ａおよび冷媒出口８２ｂがある第１のコイルプレート１ａの側をステータコイルアッセンブリ１の表側といい、第３のコイルプレート１ｃの側を裏側といい、各コイルプレート１ａ，１ｂ，１ｃについても同様に表面および裏面という場合があるが特に表側と裏側で限定的に解釈されるものではない。
【００３０】
３層のコイルプレート１ａ，１ｂ，１ｃの構成について説明するが、３層のコイルプレート１ａ，１ｂ，１ｃは、同様の構成であるので、以下、第１のコイルプレート１ａについて主として図２から図４を参照しながら説明する。図２から図４は、第１のコイルプレートの構成を説明するための斜視図である。
【００３１】
なお、３層のコイルプレート１ａ，１ｂ，１ｃには、それぞれ各層において図示しないＵ相、Ｖ相、およびＷ相の３相のコイルループがそれぞれ形成され、給電接続端子ＢＢ（図１）を備えているが、３相のコイルループは、それぞれ同様の構成であるため、説明の便宜上、１相のみを抜き出して以下説明する。
【００３２】
第１のコイルプレート１ａは、図２と図３に示すように、表側に配設された第１のコイルピース２（図２（ｂ）参照）と、裏側に配設された第２のコイルピース３（図２（ｂ）参照）と、第１のコイルピース２と第２のコイルピース３を絶縁するように係止する係止部である凹部４が形成された絶縁部材５（図２（ｂ））と、第１のコイルピース２と第２のコイルピース３を連結して導通させる層間接合部材である連結ピン６（図３（ａ）、図４参照）と、絶縁部材５の内部に埋設された伝熱部８１および放熱部８２（図２（ａ）参照）を有する伝熱部材８と、この伝熱部材８に形成され誘導電流を遮断するスリット８１ａと、を備えている。
【００３３】
図２（ｂ）に示すように、第１のコイルピース２は、絶縁部材５の表裏をなす一方の面（表面）に形成された凹部４に嵌め込んで係止され、第２のコイルピース３は、表裏をなす他方の面（裏面）に形成された凹部４（不図示）に嵌め込んで係止されている（図１（ａ）、図４を併せて参照）。凹部４は、図２（ｂ）に示すように、第１のコイルピース２および第２のコイルピース３を構成するコイルピースの形状に適合するように形成された溝である。
【００３４】
なお、本実施形態においては、係止部を凹部４としたが、これに限定されるものではなく、凸部や壁部に突き当てたり、凸部やボス部に嵌め込んだりして第１のコイルピース２および第２のコイルピース３を係止することもできる。
【００３５】
第１のコイルピース２は、導電材料であるアルミニウムまたはアルミニウム合金、銅、銅合金からなり、図４に示すように、長尺状に形成された中間部２ａと、この中間部２ａの一方（外縁側）の端部からコイルループＣＲ（図５参照）の周方向の一方（反時計回り方向）に曲折して形成された第１曲折部２ｂと、第１曲折部２ｂの先端部に形成された第１接合孔２ｃと、中間部２ａの他方（内縁側）の端部からコイルループＣＲの周方向の他方（時計回り方向）に曲折して形成された第２曲折部２ｄと、第２曲折部２ｄの先端部に形成された第２接合孔２ｅと、を備えている（図３参照）。
また、第１のコイルピース２には、給電入力端子Ａ１を有するコイルピース２１と、給電出力端子Ａ４を有するコイルピース２２が含まれて構成されている（図５参照）。
【００３６】
第２のコイルピース３は、導電材料であるアルミニウムまたはアルミニウム合金、銅、銅合金からなり、第１のコイルピース２と同形状をなしているが、図４に示すように、絶縁部材５に係止された状態では第１のコイルピース２に対して表裏の関係にある。このため、紙面手前側から見ると、第１のコイルピース２と第２のコイルピース３は、左右対称になるようにそれぞれ表面の凹部４および裏面の凹部４（不図示）に配設されている。なお、図４では、説明の便宜上、裏側が見えるように絶縁部材５（図２（ｂ））を省略している。
また、第２のコイルピース３には、第２のコイルプレート１Ｂに接続される接続端子Ａ２および接続端子Ａ３をそれぞれ有するコイルピース３１，３２が含まれて構成されている（図５参照）。
【００３７】
すなわち、第２のコイルピース３は、図４に示すように紙面手前側から見ると、長尺状に形成された中間部３ａと、この中間部３ａの一方（外縁側）の端部からコイルループＣＲ（図５参照）の周方向の一方（反時計回り方向）に曲折して形成された第１曲折部３ｂと、第１曲折部３ｂの先端部に形成された第１接合孔３ｃと、中間部３ａの他方（内縁側）の端部からコイルループＣＲの周方向の他方（時計回り方向）に曲折して形成された第２曲折部３ｄと、第２曲折部３ｄの先端部に形成された第２接合孔３ｅと、を備えている。
【００３８】
そして、図４に示すように、第１のコイルピース２の中間部２ａと第２のコイルピース３の中間部３ａが、絶縁部材５（図示省略）を挟んだ状態で径方向でちょうど重なるようにそれぞれ表面および裏面に配設され、外縁部では第１接合孔２ｃと第２接合孔３ｃが合わさって重なり連結ピン６で連結され、内縁部では第２接合孔２ｅと第２接合孔３ｅが重なり連結ピン６で連結されている。
このようにして、連結ピン６で連結された第１のコイルピース２および第２のコイルピース３によりコイルループＣＲ（図５参照）が構成される。
【００３９】
なお、本実施形態においては、第１のコイルピース２と第２のコイルピース３を連結ピン６で連結したが、これに限定されるものではなく、第１のコイルピース２または第２のコイルピース３に両者を連結する連結部を形成したり、絶縁部材５に予めインサートして配設したりすることもできる。
【００４０】
絶縁部材５は、図３に示すように、円環板状で合成樹脂等の絶縁材料により構成され、伝熱部材８の伝熱部８１（図２（ａ）参照）を被覆するように内部に埋設して、それぞれ第１のコイルピース２、第２のコイルピース３、および伝熱部材８を絶縁している（図２（ｂ）参照）。
そして、絶縁部材５には、表面に第１のコイルピース２が係止される凹部４（図２（ｂ）参照）が一定の間隔で形成され、裏面には第２のコイルピース３が係止される凹部４（不図示）が一定の間隔で形成されている。
【００４１】
ここで、伝熱部材８が埋設される絶縁部材５の材質は、確実な絶縁耐力を持った、より高い熱伝達率を有する材料を採択することが望ましい。また、第１および第２のコイルピース２，３と伝熱部材８との間に位置する絶縁層５ａ（図７参照）は、伝熱効率を考慮して、極力薄く設定されるのが望ましい。
【００４２】
なお、絶縁部材５に伝熱部材８を埋設するように被覆する製造方法としては、伝熱部材８を樹脂成形型にインサートした状態で溶融した絶縁部材５を流して成形するいわゆるインサートモールド法が好適である。そして、インサートモールド法では、伝熱部材８にアンカー孔８１ｂ（図２（ａ）参照）を形成することで伝熱部材８を絶縁部材５内に強固に安定して保持することができる。
【００４３】
以上のようにして、３層のコイルプレート１ａ，１ｂ，１ｃにおいて、第１のコイルプレート１ａと同様にして連結ピン６により（図４参照）、第１のコイルピース２と第２のコイルピース３とを連結し、３層のコイルプレート１ａ，１ｂ，１ｃを接続端子Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４で連結することで、図５に示すように、コイルループＣＲが形成される。
【００４４】
伝熱部材８は、図２（ａ）に示すように、熱伝導率が良好な銅、アルミニウム、およびこれらの合金からなり、円環板状をなして形成され、放射状に形成されたリブ形状をなした伝熱部８１と、伝熱部８１に形成されたスリット８１ａと、伝熱部８１から伝達された熱を冷媒ＣＬ（図６参照）に伝達して冷却する放熱部８２と、を備えている。
【００４５】
このように、伝熱部８１は、リブ形状をなして構成したことで、第１のコイルピース２、第２のコイルピース３、および周辺に配設される磁束伝達部材（不図示）から発生する熱を放熱部８２に効率的に伝達することができる。
【００４６】
伝熱部８１は、内縁部の周方向で離隔し外縁部の放熱部８２で周方向に連続するように形成されたスリット８１ａを備えたことで、例えば熱伝導率が良好な銅、アルミニウム、およびこれらの合金からなる導電性材料を使用しても渦電流の発生を抑制することができる。このように、伝熱部材８に熱伝導率が良好な導電性材料を使用することで、放熱量を増大させて冷却性能を向上させながら磁束密度を高めて高出力を得ることができるステータコイルアッセンブリ１を実現している。
【００４７】
すなわち、図２（ａ）に示すように、伝熱部材８には、コイルループの通電電流による磁束変化や図示しないロータ磁石の回転による磁束変化などにより誘導電流ｉ１，ｉ２が発生する。この誘導電流ｉ１，ｉ２は、図示しないロータに流れる磁束Ｆ１，Ｆ２の変化を妨げる方向に流れようとするが、この誘導電流ｉが流れると伝熱部材８が発熱し、トルク特性の低下を招くため、誘導電流ｉの流れを遮断するように内縁部の周方向で離隔するスリット８１ａが形成されている。
なお、スリット８１ａは、内縁部から外縁部に向かうにつれて幅が広くなるような三角形をなしている。このため、内縁部では周方向に離隔した状態で、スリット８１ａの中央部には強磁性体からなる磁束伝達部材（不図示）を挿入して磁束Ｆ１，Ｆ２をロータ（不図示）に効率的に伝達することができる。
【００４８】
放熱部８２は、図６（ａ）に示すように、伝熱部材８の外縁部に形成された冷媒ＣＬの循環流路８２ｃと、循環流路８２ｃに冷媒供給装置（不図示）から冷媒ＣＬを供給する冷媒入口８２ａと、循環流路８２ｃから冷媒ＣＬを排出して冷媒供給装置に戻す冷媒出口８２ｂと、を備え、冷媒入口８２ａと冷媒出口８２ｂは、それぞれ外縁部における互いに対向する位置に配設されている。
なお、冷媒入口８２ａと冷媒出口８２ｂを互いに対向する位置に配設させなくとも、例えば、冷媒入口８２ａを冷媒出口８２ｂよりも下方に配置することで単純な構造でエア抜きを行うことができる。
【００４９】
かかる構成により、冷媒入口８２ａから導入された冷媒ＣＬは、図６（ｂ）に示すように、第１のコイルプレート１ａの外縁部に形成された貫通孔８５ａを通って外縁部の表裏面の周方向に沿って反対の方向に向かうように流れ、外縁部の１８０度反対側の位置まで流れる。
同様に、第２のコイルプレート１ｂおよび第３のコイルプレート１ｃの外縁部に形成された貫通孔８５ｂ，８５ｃを通って外縁部の表裏面の周方向に沿って反対の方向に向かうように流れ、外縁部の１８０度反対側の位置まで流れる。
【００５０】
続いて、３層のコイルプレート１ａ，１ｂ，１ｃにより形成された波巻き形状のコイルループＣＲにおける電流の流れについて、図５を参照しながら説明する。
第１のコイルプレート１ａの図の下段（表側）の給電入力端子Ａ１に入力（ＩＮ）された電流Ｉは、図の下段の第１のコイルピース２（Ｉ１）から図の上段（裏側）の第２のコイルピース３（Ｉ２）というように交互に連結ピン６を通って、時計回りＲに（Ｉ３）一巡して接続端子Ａ２に導入される。
【００５１】
そして、この接続端子Ａ２と第２のコイルプレート１ｂの接続端子Ｂ１が図示しないコネクトワッシャにより接続されているため、接続端子Ａ２に導入された電流Ｉは、第１のコイルプレート１ａの場合と同様に（Ｉ４〜Ｉ６）、第２のコイルプレート１ｂでも時計回りに一巡して接続端子Ｂ２に導入される。同様に、第３のコイルプレート１ｃでも接続端子Ｃ１から時計回りに一巡して接続端子Ｃ２に導入される。
【００５２】
また、第３のコイルプレート１ｃにおける接続端子Ｃ２と接続端子Ｃ３が図示しないコネクトワッシャにより接続されているため、接続端子Ｃ２に導入された電流Ｉは、今度は第３のコイルプレート１Ｃ上で、第２のコイルピース３（Ｉ７）から第１のコイルピース２（Ｉ８）というように交互に連結ピン６を通って、反時計回りＬに一巡して（Ｉ９）接続端子Ｃ４に導入される。
【００５３】
そして、この接続端子Ｃ４と第２のコイルプレート１ｂの接続端子Ｂ３が図示しないコネクトワッシャにより接続されているため、接続端子Ｂ３に導入された電流Ｉは、第３のコイルプレート１ｃの場合と同様に、第２のコイルプレート１ｂでも反時計回りに一巡して接続端子Ｂ４に導入される。同様に、第１のコイルプレート１ａでも接続端子Ｂ４から接続端子Ａ３に導入された電流Ｉは接続端子Ａ３から反時計回りに一巡して出力端子Ａ４に到達して給電出力端子Ａ４から出力（ＯＵＴ）される。
【００５４】
このようにして、３層の各コイルプレート１ａ，１ｂ，１ｃにおいて、時計回りおよび反時計回りに電流が流れるため、第１のコイルピース２の中間部２ａと第２のコイルピース３の中間部３ａでは、同じ方向（それぞれ外縁部に向かう方向または内縁部に向かう方向）に電流が流れるため、磁束の向きも一致し磁界が相互に強め合うように合成される。
【００５５】
ここで、図８を参照しながら、伝熱部８１（図２（ａ）参照）の厚さと放熱量およびコイルの電流値との関係について説明する。図８は、縦軸にコイルの発熱量および伝熱部材８の放熱量（Ｗ）、横軸にコイルの電流値（Ａｒｍｓ）をとって、伝熱部８１の厚さと放熱量およびコイルの電流値との関係を示した図である。
【００５６】
本発明の実施形態に係るステータコイルアッセンブリ１の仕様は、適用される回転電機の用途や出力特性等に応じて適宜設定されるが、伝熱部８１の厚さｔを変更することで放熱量を適宜調整することができる。
つまり、伝熱部８１の厚さをｔとしてコイルの平均温度Ｔを８０℃から、１００℃、１２０℃、１４０℃まで増加すると、コイルの電流値が増大するとともに２次曲線的にコイルの発熱量が増加するが、コイルの発熱量は８０℃（１０Ｗ）よりも１４０℃（１２Ｗ）の方が約２割程度上昇する。このコイルの発熱量を伝熱部材８（図２（ａ）参照）により放熱させて熱平衡させるように設計される。
【００５７】
例えば、コイルの平均温度を１４０℃に設定して、伝熱部８１の厚さを基準の厚さｔから２．５ｔまで変化させたときの伝熱部材８の放熱量は、基準の厚さｔでは約５．１〜４．８Ｗ程度であるが、１．５ｔでは７．８〜６．９Ｗ程度、２ｔでは１０．２〜９．２Ｗ程度、２．５ｔでは１３〜１１．５Ｗ程度となる。
【００５８】
したがって、コイルの発熱量と伝熱部８１からの放熱量とを１４０℃で熱平衡させるようにすると、伝熱部８１の厚さｔにおけるコイルの電流値を基準の電流値Ｐとすると、１．５ｔでは１．２２Ｐ、２ｔでは１．３８Ｐ、２．５ｔでは１．５２Ｐとなる。このように、ステータコイルアッセンブリ１は、伝熱部８１の厚さを変更するだけで放熱量を自由に変えることができるため、モータの仕様（発熱量）に合わせた熱設計が可能である。
【００５９】
以上のようにして構成されたステータコイルアッセンブリ１の作用について、主として図６と図７を参照しながら説明する。
図６に示すように、冷媒入口８２ａから導入された冷媒ＣＬは、外縁部の１８０度反対側の位置まで流れて、外縁部の１８０度反対側の位置に形成された貫通孔８５ｃ′，８５ｂ′，８５ａ′（図６（ａ）参照）を通って冷媒出口８２ｂから排出され冷媒供給装置（不図示）に戻る。そして、通電時における第１のコイルピース２と第２のコイルピース３、およびその周辺の磁束伝達部材（不図示）からの発熱を伝熱部８１から放熱部８２に伝達して冷却している。
【００６０】
このため、ステータコイルアッセンブリ１では、伝熱部８１により効率よくまとめて回収した熱を放熱させて冷却することで、伝熱効率を高め放熱量を増大させて冷却性能を向上させることが可能となる。
また、伝熱部材８が埋設される絶縁部材５は、確実な絶縁耐力を持った、より高い熱伝達率を有する材料が採択され、第１および第２のコイルピース２，３と伝熱部材８との間に位置する絶縁層５ａ（図７参照）は、極力薄く設定されているので、高い伝熱効率が確保されている。
したがって、図７に示すように、共通の伝熱経路となる伝熱部８１を絶縁部材５の内部に埋設し高い伝熱効率を確保したことで、コイルループＣＲ（図５）を形成するコイルプレート１ａ，１ｂ，１ｃを多層化した場合であっても、コイルプレート１ａ，１ｂ，１ｃごとに設けた個別の伝熱部８１を介して放熱部８２に伝達することができるため、多層化による伝熱効率およびスペース効率の低下を抑制することができる。このため、ステータコイルアッセンブリ１は、多層化に適用しやすく、放熱量を増大させて冷却性能を向上させることができる。
【００６１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施することが可能である。
例えば、本実施形態においては、伝熱部材８の外縁部に放熱部８２を配設し内縁部に誘導電流を遮断するスリット８１ａを形成したが（図２（ａ）参照）、これに限定されるものではなく、図９（ａ）に示すように、伝熱部材８０の内縁部に放熱部８２０を配設し外縁部に誘導電流を遮断するスリット８１０ａ（誘導電流遮断スリット）を形成してもよい。
【００６２】
また、図９（ｂ）に示すように、伝熱部材８０′の誘導電流遮断スリットは、伝熱部材８０′の外縁部から内縁部まで延び内縁部で誘導電流を遮断する開口部（離隔部）が形成された内縁部側のスリット８１０ａ′と、内縁部から外縁部まで延び外縁部で誘導電流を遮断する開口部（離隔部）が形成された外縁部側のスリット８１１ａ′と、を交互に備えた内縁部から外縁部にわたってジグザグ状に形成されたスリット８１０ａ′，８１１ａ′でもよい。
つまり、伝熱部材８０′における放熱部８２０′および誘導電流を遮断するスリット８１０ａ′，８１１ａ′は、回転電機の仕様に応じて適宜レイアウトや形状を変更することが可能である。
【００６３】
また、本実施形態においては、波巻き形状のコイルパターンを採用したが、これに限定されるものではなく、コイルピースの形状やコイルパターンは回転電機の仕様に応じて適宜種々の形態を採用することができる。
【００６４】
また、本実施形態においては、放熱部８２に冷媒ＣＬを循環させて冷却したが、これに限定されるものではなく、放熱部８２の冷却能力は、使用される回転電機の仕様によって適宜設定されるものであり、特別な冷却構造を有しないような自然放熱を促す空冷装置でもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１ ステータコイルアッセンブリ
１ａ 第１のコイルプレート
１ｂ 第２のコイルプレート
１ｃ 第３のコイルプレート
２ 第１のコイルピース
３ 第２のコイルピース
４ 凹部（係止部）
５ 絶縁部材
６ 連結ピン
８，８０，８０′ 伝熱部材
８１ 伝熱部
８１ａ，８１０ａ，８１０ａ′，８１１ａ′ スリット
８２，８２０ 放熱部
８２ａ 冷媒入口
８２ｂ 冷媒出口
８２ｃ 循環流路
ｔ 伝熱部の厚み
ｉ１，ｉ２ 誘導電流
ＣＲ コイルループ
ＣＬ 冷媒
Ｆ１ 磁束
Ｉ 電流
Ｐ 電流値
Ｔ 平均温度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電材料からなる複数の第１のコイルピースと、
導電材料からなる第２のコイルピースと、
前記第１のコイルピースと前記第２のコイルピースを所定のコイルパターンとなるように係止する係止部が形成された絶縁部材と、を有し、前記第１のコイルピースおよび前記第２のコイルピースによりコイルループが形成されたステータコイルアッセンブリであって、
前記第１のコイルピースおよび前記第２のコイルピースから絶縁され前記絶縁部材の内部に埋設された伝熱部を有する伝熱部材と、
この伝熱部材に流れようとする誘導電流の経路を遮断するように当該伝熱部材に形成されたスリットと、
を備えたことを特徴とするステータコイルアッセンブリ。
【請求項２】
前記第１のコイルピースは、前記絶縁部材の表裏をなす一方の面に形成された前記係止部に係止され、前記第２のコイルピースは、前記一方の面と表裏をなす他方の面に形成された前記係止部に係止され、
前記伝熱部は、前記第１のコイルピースと前記第２のコイルピースの間に配設されていること、
を特徴とする請求項１に記載のステータコイルアッセンブリ。
【請求項３】
前記第１のコイルピースおよび前記第２のコイルピースを形成する前記コイルピースは、波巻き形状からなり、当該コイルピースの長尺状の中間部と、この中間部の一方の端部から前記コイルループの周方向の一方に曲折して形成された第１曲折部と、前記中間部の他方の端部から前記コイルループの周方向の他方に曲折して形成された第２曲折部と、
を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステータコイルアッセンブリ。
【請求項４】
前記伝熱部材は、外縁部または内縁部に前記コイルループから発生した熱を冷却する放熱部を備え、
前記発生した熱を前記伝熱部から前記放熱部に伝達して冷却すること、
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のステータコイルアッセンブリ。
【請求項５】
前記放熱部は、前記熱を冷却する冷媒の循環流路と、
この循環流路に前記冷媒を導入する冷媒入口と、
前記循環流路から前記冷媒を排出する冷媒出口と、を備え、
前記冷媒入口および冷媒出口は、前記外縁部または内縁部における互いに対向する位置に配設されていることを特徴とする請求項４に記載のステータコイルアッセンブリ。
【請求項６】
前記スリットは、前記外縁部および内縁部のうち前記放熱部が設けられていない前記外縁部または内縁部に形成されていること、
を特徴とする請求項４に記載のステータコイルアッセンブリ。
【請求項７】
前記放熱部を前記伝熱部材の外縁部に備え、前記スリットを前記伝熱部材の内縁部に備えていることを特徴とする請求項４に記載のステータコイルアッセンブリ。
【請求項８】
前記伝熱部材は、前記外縁部が周方向で連続し、前記外縁部から前記内縁部まで延び当該内縁部で前記誘導電流を遮断する開口部が形成された櫛歯形状となるように前記スリットを備えていることを特徴とする請求項７に記載のステータコイルアッセンブリ。
【請求項９】
前記スリットは、前記伝熱部材の外縁部から内縁部まで延び当該内縁部で前記誘導電流を遮断する開口部が形成された内縁部側のスリットと、前記内縁部から前記外縁部まで延び当該外縁部で前記誘導電流を遮断する開口部が形成された外縁部側のスリットと、を交互に備えていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のステータコイルアッセンブリ。
【請求項１】
導電材料からなる複数の第１のコイルピースと、
導電材料からなる第２のコイルピースと、
前記第１のコイルピースと前記第２のコイルピースを所定のコイルパターンとなるように係止する係止部が形成された絶縁部材と、を有し、前記第１のコイルピースおよび前記第２のコイルピースによりコイルループが形成されたステータコイルアッセンブリであって、
前記第１のコイルピースおよび前記第２のコイルピースから絶縁され前記絶縁部材の内部に埋設された伝熱部を有する伝熱部材と、
この伝熱部材に流れようとする誘導電流の経路を遮断するように当該伝熱部材に形成されたスリットと、
を備えたことを特徴とするステータコイルアッセンブリ。
【請求項２】
前記第１のコイルピースは、前記絶縁部材の表裏をなす一方の面に形成された前記係止部に係止され、前記第２のコイルピースは、前記一方の面と表裏をなす他方の面に形成された前記係止部に係止され、
前記伝熱部は、前記第１のコイルピースと前記第２のコイルピースの間に配設されていること、
を特徴とする請求項１に記載のステータコイルアッセンブリ。
【請求項３】
前記第１のコイルピースおよび前記第２のコイルピースを形成する前記コイルピースは、波巻き形状からなり、当該コイルピースの長尺状の中間部と、この中間部の一方の端部から前記コイルループの周方向の一方に曲折して形成された第１曲折部と、前記中間部の他方の端部から前記コイルループの周方向の他方に曲折して形成された第２曲折部と、
を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステータコイルアッセンブリ。
【請求項４】
前記伝熱部材は、外縁部または内縁部に前記コイルループから発生した熱を冷却する放熱部を備え、
前記発生した熱を前記伝熱部から前記放熱部に伝達して冷却すること、
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のステータコイルアッセンブリ。
【請求項５】
前記放熱部は、前記熱を冷却する冷媒の循環流路と、
この循環流路に前記冷媒を導入する冷媒入口と、
前記循環流路から前記冷媒を排出する冷媒出口と、を備え、
前記冷媒入口および冷媒出口は、前記外縁部または内縁部における互いに対向する位置に配設されていることを特徴とする請求項４に記載のステータコイルアッセンブリ。
【請求項６】
前記スリットは、前記外縁部および内縁部のうち前記放熱部が設けられていない前記外縁部または内縁部に形成されていること、
を特徴とする請求項４に記載のステータコイルアッセンブリ。
【請求項７】
前記放熱部を前記伝熱部材の外縁部に備え、前記スリットを前記伝熱部材の内縁部に備えていることを特徴とする請求項４に記載のステータコイルアッセンブリ。
【請求項８】
前記伝熱部材は、前記外縁部が周方向で連続し、前記外縁部から前記内縁部まで延び当該内縁部で前記誘導電流を遮断する開口部が形成された櫛歯形状となるように前記スリットを備えていることを特徴とする請求項７に記載のステータコイルアッセンブリ。
【請求項９】
前記スリットは、前記伝熱部材の外縁部から内縁部まで延び当該内縁部で前記誘導電流を遮断する開口部が形成された内縁部側のスリットと、前記内縁部から前記外縁部まで延び当該外縁部で前記誘導電流を遮断する開口部が形成された外縁部側のスリットと、を交互に備えていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のステータコイルアッセンブリ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２４４６０３（Ｐ２０１１−２４４６０３Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１４８７４（Ｐ２０１０−１１４８７４）
【出願日】平成２２年５月１９日（２０１０．５．１９）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１９日（２０１０．５．１９）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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