回転電機用ステータ
【課題】冷却油によるステータの冷却性能向上とステータコアへのコイル固定を両立した回転電機用ステータを提供する。
【解決手段】冷却油によってコイルが冷却される回転電機用ステータは、コイルのコイルエンド部の径方向内側および軸方向外側を壁部で覆って径方向外側に開放した周方向冷却液路を形成するガイド部材を備える。ガイド部材は、周方向に分かれた複数の分割ガイド要素から構成される。分割ガイド要素は、それぞれ、ステータコアの端面に形成された係止凹部に係止されて分割ガイド要素をステータコアに固定する係止爪と、コイル１４のスロット内コイル部１４ｂを径方向外側へ押し付けるコイル保持部２８ａ，２８ｂとを有する。コイル保持部２８ａ，２８ｂのスロット内コイル部１４ｂと接触する表面には、冷却油を軸方向に流通させる溝状の軸方向冷却液路３４が形成されている。
【解決手段】冷却油によってコイルが冷却される回転電機用ステータは、コイルのコイルエンド部の径方向内側および軸方向外側を壁部で覆って径方向外側に開放した周方向冷却液路を形成するガイド部材を備える。ガイド部材は、周方向に分かれた複数の分割ガイド要素から構成される。分割ガイド要素は、それぞれ、ステータコアの端面に形成された係止凹部に係止されて分割ガイド要素をステータコアに固定する係止爪と、コイル１４のスロット内コイル部１４ｂを径方向外側へ押し付けるコイル保持部２８ａ，２８ｂとを有する。コイル保持部２８ａ，２８ｂのスロット内コイル部１４ｂと接触する表面には、冷却油を軸方向に流通させる溝状の軸方向冷却液路３４が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機用ステータに係り、特に、ステータコアに巻装されたコイルを冷却液にて冷却する回転電機用ステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステータコアのティース部にコイルが巻装されてなる筒状のステータと、ステータの内側に回転可能に設けられたロータとを備える回転電機が知られている。この回転電機では、通電によって発熱するコイルを冷却するために、ステータの上方から冷却液である例えば冷却油を掛けてコイルとステーテコアを冷却することが行われている。
【０００３】
例えば、特開２００８−１７８２４３号公報（特許文献１）には、内部に磁石が配設されたロータと、ロータを回転させるシャフトと、コイルが配設されてロータの外周側に設けられたステータとを有するモータにおいて、ロータ内の磁石を冷却する冷却オイルを流通させる流通路であって一方端が開放端である磁石冷却用オイル流通路と、ステータの端部にシャフトの延伸方向に沿って突設されてロータの回転時に磁石冷却用オイル流通路の開放端より放出されるオイルの温度を測定する温度センサと、この温度センサの出力に基づき磁石の温度を推定する推定手段とを有する磁石温度推定装置が開示されている。この磁石温度推定装置が適用されるモータでは、軸方向が水平に設置された状態でモータ上方に設けられたオイル流通路から冷却用オイルを放出してステータの外周に掛け流すことにより、コイルを含むステータを冷却することが記載されている。
【０００４】
また、特開平５−３１００４８号公報（特許文献２）には、モータを収容するケース内に油室を形成し、この油室から油吐出口を介して冷却油を環状のコイルエンド部の上部に向けて吐出し、冷却する構成を備えた車両用駆動装置が記載されている。
【０００５】
さらに、特開２００３−９２８４８号公報（特許文献３）には、コイルが収容されたスロットの内周側の開口部を絶縁性のアンダープレートと、その上に可塑樹脂材料を充填して形成された密閉プレートとによって閉塞してスロット内部に冷却通路を形成し、この冷却通路に冷却液を流通させることで強制冷却するようにした回転電機の冷却構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１７８２４３号公報
【特許文献２】特開平５−３１００４８号公報
【特許文献３】特開２００３−９２８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように冷却オイル等の冷却液をステータのコイルエンド部の上部に供給して冷却する場合、モータの軸方向が水平方向に沿って配置された状態では略環状をなすコイルエンド部、または、コイルエンド部を覆って成形された環状のモールド樹脂部の外表面を伝って下方にながれるとき、冷却液が重力作用によって外周表面から接線方向に滴下してしまうために鉛直方向下部に位置するコイルエンド部への冷却液の供給量が相対的に少なくなり、冷却性能に影響を与えていた。
【０００８】
これに対して、特許文献１に記載されるように回転するシャフト内から径方向外側へ冷却液を吐出する構成にすれば環状をなすコイルエンド部の内周面にも冷却液を供給可能であるが、ステータの冷却構造が複雑になるという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２のコイル冷却構造では、モータの最上部に位置するコイルエンド部の下方を覆うカバーらしきものが図１に示されており、このカバーによって冷却油がコイルエンド部の内周面に接触するようにも見えるが、ステータのスロット内に位置するコイル部分についての冷却が十分ではない。
【００１０】
さらに、特許文献３の回転電機の冷却構造では、コイルエンド部を液密状に覆って冷却液室し、この冷却室に冷却液を満たすことによりスロット内にも冷却液を強制的に流通させるものであるが、スロット開口部にアンダープレートを挿入するとともに更にその上に可塑樹脂材料の充填によって密閉プレートを形成するという冷却構造の構成は製造が煩雑で且つ高コストになる。
【００１１】
さらにまた、上記特許文献１ないし３のいずれにおいても、ステータコアに対するコイルの固定をモールド樹脂成形等によって別途行う必要がある。
【００１２】
本発明の目的は、回転電機の軸方向が水平方向に沿って配置された状態で冷却液が環状のコイルエンド部の上部に供給されたときに、上方より供給された冷却液によるコイルおよびステータコアの冷却性能を向上させるとともに、ステータコアに対するコイルの固定も可能にした回転電機用ステータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、冷却液によってコイルが冷却される回転電機用ステータであって、内周に複数のティース部が径方向内方に向かって突設されている筒状のステータコアと、前記ステータコアのティース部の周囲に巻装され、前記ステータコアの端面から軸方向外側へ突出するコイルエンド部と前記ティース部間に形成されたスロット内に位置するスロット内コイル部とを含むコイルと、前記コイルエンド部の径方向内側および軸方向外側を壁部で覆って径方向外側に開放した周方向冷却液路を形成するガイド部材とを備え、前記ガイド部材は、周方向に分かれた複数の分割ガイド要素から構成され、前記分割ガイド要素は、それぞれ、ステータコアの端面に形成された係止凹部に係止されて前記分割ガイド要素を前記ステータコアに固定する係止爪と、前記ステータコアの軸方向全体にわたって延伸して前記スロット内コイル部を径方向外側へ押し付けるコイル保持部とを有し、前記コイル保持部の前記スロット内コイル部と接触する表面には、冷却液を軸方向に流通させる溝状の軸方向冷却液路が形成されているものである。
【００１４】
本発明に係る回転電機用ステータにおいて、前記分割ガイド要素は、軸方向両端側に径方向外側へ向いて突設されたコイル固定部をさらに有し、前記係止爪によって前記ステータコアに固定された状態で前記ティース部の端面と前記コイルエンド部のコイル導線との間に挿入されて前記コイルの軸方向の位置決めを行うものであってもよい。
【００１５】
この場合、前記コイル固定部は、前記係止爪の近傍周囲で軸方向外側を囲んで配置されており、前記係止爪が前記ステータコアの端面に係止されようとするときに軸方向外側へ弾性変形する係止爪の変位を規制するストッパとして機能してもよい。
【００１６】
また、本発明に係る回転電機用ステータにおいて、前記コイル保持部は、前記ステータコアのティース部の内径側先端部を受入れ可能な矩形状の開口部を含み、前記開口部の縁部と前記ティース部との間に前記冷却液が漏出しない程度の隙間が形成されていてもよい。
【００１７】
この場合、前記分割ガイド要素が前記ステータコアの内周に環状に組み付けられた状態で、周方向に隣接する２つの分割ガイド要素のコイル保持部の間に前記冷却液が漏出しない程度の隙間が形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る回転電機用ステータでは、ステータの上方から供給されて周方向冷却液路に受け取られた冷却液を、軸方向冷却液路を介してスロット側に誘導して流すことにより、コイルエンド部の内周面およびスロット内コイル部に冷却液を接触させて効果的に冷却することができる。また、係止爪によってステータコアに固定された分割ガイド要素のコイル保持部でコイルをスロット内に押し込んで保持することにより、ステータコアに対してコイルを固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態である回転電機用ステータを示す斜視図である。
【図２】ステータのティース部近傍を拡大して示す断面図である。
【図３】図２のＡ部の拡大図である。
【図４】分割ガイド要素の全体を示す斜視図である。
【図５】分割ガイド要素の軸方向一端側を拡大して示す斜視図である。
【図６】分割ガイド要素の係止爪がステータコアに係止されるときの様子を示す図である。
【図７】分割ガイド要素の係止爪がステータコアに係止されるときの様子を図６に続いて示す図である。
【図８】分割ガイド要素のコイル固定部がコイルエンド部とステータコアとの間に挿入された状態を示す図である。
【図９】分割ガイド要素に形成された貫通穴の平面図である。
【図１０】図９のＤ−Ｄ断面を示す断面である。
【図１１】分割ガイド要素の貫通穴とコイルエンド部との重なり具合を示す断面図である。
【図１２】ステータの下部において冷却油がガイド部材の貫通穴に流れ込む様子を示す図である。
【図１３】ガイド部材を設けていない従来の冷却油によるステータ冷却構造を説明するための図である。
【図１４】分割ガイド要素の軸方向一方側の端部を図５に示す矢印Ｅ方向から見た斜視図である。
【図１５】冷却油が周方向冷却油路から軸方向冷却油路へと誘導される様子を示す図である。
【図１６】周方向冷却油路を流れる冷却油が径方向内側に誘導される様子を示す図である。
【図１７】ガイド部材が取り付けられたステータのコイルエンド部を径方向外側から見たときの状態を平面展開して部分的に示す図である。
【図１８】ガイド部材を構成する分割ガイド要素がステータコアに組み付けられる様子を示す図である。
【図１９】環状に並んで装着される分割ガイド要素のうち最後の１つが組み付けられるときに隣接する分割ガイド要素間でオーバーラップ部が生じる状態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明に係る実施の形態（以下、実施形態という）について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。
【００２１】
以下においては、冷却液が例えばＡＴＦ（オートマチックトランスミッションフルード（登録商標））等の冷却油であるものとして説明するが、油以外の冷却液（例えば冷却水）が用いられてもよい。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態である回転電機用ステータ（以下、適宜に「ステータ」とだけいう）１０を示す斜視図である。本実施形態のステータ１０を備える回転電機は、例えば車両の動力源として、軸芯が水平方向にほぼ沿った姿勢で搭載されている。そのため、ステータ１０の軸芯位置を通る水平方向の中央境界線（または中央境界面）Ｈが図１に一点鎖線で示されている。以下においては、この中央境界線Ｈよりも上方にある部分を上部といい、中央境界線Ｈよりも下方に位置する部分を下部という。
【００２３】
図１に示されるステータ１０には、上方から冷却油が破線矢印方向に流下されて供給され、コイルを含むステータが冷却される構造になっている。図１では、コイルエンド部を見易くするために、ガイド部材１６を構成する分割ガイド要素１７のうちの２つが省略されている。
【００２４】
ステータ１０は、ステータコア１２と、コイル１４と、ガイド部材１６とを備える。
【００２５】
ステータコア１２は、円環状に打ち抜き加工された電磁鋼板を軸方向に多数枚積層して、かしめ等の固定方法によって一体に連結して構成される筒状の部材である。ステータコア１２の外周には、図示しない取付ボルトを挿通するボルト穴が貫通形成された取付部１８が軸方向に延伸して膨出形成されている。なお、ステータコア１２は、電磁鋼板積層体で構成されるものに限定されず、樹脂コーティングされた磁性粉をバインダーを混合して加圧成形された圧粉材で構成してもよい。また、ステータコア１２は、複数の分割コアを環状に配列して構成されるステータコアであってもよい。
【００２６】
ステータコア１２は、周方向に連なるバックヨーク部２０と、バックヨーク部２０の内周から径方向内側へ向けて突出した複数のティース部２２とを有する。複数のティース部２２は、周方向に均等な間隔で配置されている。本実施形態では、１５個のティース部２２が形成されている例を示す。
【００２７】
ステータコア１２において周方向に隣り合うティース部２２の間には、それぞれ、スロット２４が形成されている。本実施形態ではスロット２４もまた、ティース部２２と同数だけ形成されている。スロット２４は、ステータコア１２の軸方向両側の端面に開口するとともにステータコア１２の内周で軸方向にわたって開口する溝である。
【００２８】
コイル１４は、ステータコア１２のティース部２２の周囲に巻かれて装着されている。本実施形態のステータ１０では、各ティース部２２の周囲にコイル１４がそれぞれ巻装された、いわゆる集中巻の例を示す。ただし、これに限定されるものではなく、コイルが分布巻によってステータコアに巻装されていてもよい。
【００２９】
図２は、ステータ１０のティース部２２近傍を拡大して示す断面図であり、図３は図２におけるＡ部の拡大図である。図１，２に示すように、ティース部２２に巻装されたコイル１４は、ティース部２２の端面（すなわちステータコア１２の端面）から軸方向外側に突出したコイルエンド部１４ａと、ティース部２２間のスロット２４内に位置するスロット内コイル部１４ｂとを含む。本実施形態では、ティース部２２は略台形状の断面形状を有して形成されている。
【００３０】
本実施形態のコイル１４は、絶縁被覆された矩形断面を有する角線型のコイル導線により形成されている。具体的には、コイル１４は、コイル導線の巻始め端部から所定巻き数だけ径方向内側方向へ密着または近接して巻きされた後、径方向および周方向に２重巻きされて同じ巻き数だけ径方向外側方向へ向かって並べて密着または近接して巻かれて巻終わり端部となっている。このように巻かれているコイル１４は、巻き型の周囲に巻線機でコイル導線を巻き付けることによって形成されたものを、ステータコア１２の内周側からティース部２２の周囲に挿入して装着することができる。
【００３１】
本実施形態のステータ１０が三相交流モータに適用される場合、ティース部２２の周囲に装着されたコイル１４の巻始め端部および巻終わり端部は、周方向に２つ置きごとのコイル１４と溶接等によって接続される。これにより、５つのコイル１４が直列に電気接続されてＵ相コイルが形成される。同様にしてＶ相コイルおよびＷ相コイルも形成される。そして、三相コイルの各一端部が中性点で共通接続され、各他端部１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗがコイルエンド部１４ａから軸方向に引き出されて入出力用端子となっている。入出力用端子には、例えばリング状の接続端子が溶接等により連結される（図１８参照）。
【００３２】
なお、コイルは、上記のものに限定されず、種々の形態を採り得る。例えば、コイルは、丸型導線を巻いて形成されてもよい。また、コイルは、巻線機から繰り出されるコイル導線をティース部に周囲に直に巻いて形成されてもよい。さらに、コイルは、略Ｕ字状をなす導体セグメントの２つの脚部を周方向に隣り合うか又は離れたスロットに軸方向一方側から挿入して、軸方向他方側に突出した導体セグメントの脚部を周方向および径方向の少なくとも何れかの方向へ折り曲げて別の導体セグメントの脚部と溶接等で接続していくことにより構成されるものであってもよい。
【００３３】
図１を再び参照すると、ガイド部材１６は、ステータコア１２の内周部に環状に取り付けられている。ガイド部材１６は、周方向に複数に分かれた分割ガイド要素１７が環状に連続して設置されることにより構成されている。本実施形態では、ステータコア１２のティース部２２に対応する１５個の分割ガイド要素１７によってガイド部材１６が構成されている。
【００３４】
図４は、分割ガイド要素１７の全体を示す斜視図である。分割ガイド要素１７は、樹脂成形品によって好適に構成される。分割ガイド要素１７は、径方向に沿って延びる径方向壁部２６ａ，２６ｂを軸方向両端に備えるとともに、径方向壁部２６ａ，２６ｂ間を繋いで軸方向に延びる軸方向壁部２８を備える。
【００３５】
本実施形態では、径方向壁部２６ａ，２６ｂと軸方向壁部２８とが略Ｌ字状をなして、コイルエンド部１４ａの径方向内側および軸方向外側を覆っている。なお、各壁部２６ａ，２６ｂ，２８は、種々の形状を採り得る。例えば、径方向壁部２６ａ，２６ｂは、必ずしも径方向に沿っていなくてもよく、軸方向に傾斜していてもよいし、あるいは、径方向壁部２６ａ，２６ｂと軸方向壁部２８とがテーパ部または湾曲部を介してつながっていてもよい。
【００３６】
軸方向壁部２８には、細長い矩形状の開口部３０が貫通して形成されている。この開口部３０は、分割ガイド要素１７がステータコア１２に取り付けられたときにティース部２２の径方向内側先端部２３を受入れ可能な大きさおよび形状に形成されている。また、図３に示すように、分割ガイド要素１７の開口部３０は、ティース部２２との間に形成される隙間３２から冷却油がステータ内周側へ漏出しない程度の寸法になるよう設定されている。
【００３７】
具体的には、冷却油としてＡＴＦを用いた場合、隙間３２を約０．２ｍｍ程度に設定すればＡＴＦがスロット２４側から漏出しないことが確認されている。このように隙間３２を設けることで、冷却油の漏出を防止しながら、ティース部２２の先端２３に干渉することなく分割ガイド要素１７をステータコア１２に容易に組み付けることができる。
【００３８】
図３，４に示すように、分割ガイド要素１７の軸方向壁部２８は、開口部３０が形成されることによって軸方向にそれぞれ延びる２つの壁部分２８ａ，２８ｂに分かれている。そして、各壁部分２８ａ，２８ｂにおいて、コイル１４との接触面となる表面には、溝状の冷却油路３４がステータコア１２の軸方向全長以上にわたって延伸して形成されている。このような冷却油路３４が形成されていることで、図３に示すように軸方向壁部２８の壁部分２８ａ，２８ｂがスロット２４に挿入されたコイル１４のスロット内コイル部１４ｂとぴったりと接触して配置されても、冷却油路３４を介して冷却油を軸方向に流してスロット内コイル部１４ｂを効果的に冷却することができる。
【００３９】
また、ステータコア１２に組み付けられて周方向に隣り合う２つの分割ガイド要素１７の軸方向壁部２８ａ，２８ｂ間にも上記隙間３２と同程度の隙間３６が形成されるようにしている。これにより、分割ガイド要素１７を周方向に順次に並べてステータコア１２に組み付けていくときに、軸方向壁部２８同士が互いに干渉することなく容易に組み付けられるとともに、冷却油がスロット２４から内周側へ漏出するのを防止することができる。
【００４０】
なお、上記隙間３２，３６の寸法は、冷却油の粘性に応じて適宜に変更可能であり、粘性が大きい程に大きな寸法に設定しても冷却油の漏出を防止できる。ただし、冷却油の粘性が高くなるほどに狭い隙間（例えば軸方向冷却油路３４、スロット内コイル部１４ｂを構成するコイル導線間の隙間等）に流れ込みにくくなるため、コイルに対する冷却性能も考慮してその寸法を定めればよい。
【００４１】
図４を参照すると、分割ガイド要素１７の軸方向壁部２８の両端部分であってステータコア１２の端面から外側へ突出する部分３８には、係止爪４０およびコイル固定部４２がそれぞれ立設されている。係止爪４０およびコイル固定部４２は、開口部３０を挟んで軸方向に対向して配置されている。
【００４２】
図５は、分割ガイド要素１７の軸方向一端側を拡大して示す斜視図である。図６および図７は、係止爪４０がステータコア１２のティース部２２に係止されるときの様子を示す図である。
【００４３】
図５に示すように、係止爪４０の先端部には、傾斜面４０ａを有するフック部４０ｂが形成されている。一方、ステータコア１２のティース部２２の端面には、係止凹部４４が形成されている。これにより、分割ガイド要素１７がステータコア１２に内周側から組み付けられるとき、図６に示すように、傾斜面４０ａに案内されてフック部４０ｂがティース２２の端面に乗り上げることによって係止爪４０が軸方向外側へ弾性変形する。このとき、係止爪４０に近接して設けられているコイル固定部４２は、係止爪４０が弾性変形によって過度に変位するのを規制するストッパとして機能する。これにより、係止爪４０が過度に変形することによる破損が防止される。
【００４４】
そして、分割ガイド要素１７が矢印Ｂで示す径方向外側へ押し込まれて移動して、係止爪４０のフック部４０ｂが係止凹部４４の位置に到達したとき、係止爪４０の弾性復元力によってフック部４０ｂが係止凹部４４に矢印Ｃ方向へ嵌り込む。このようにティース部２２の軸方向両端において係止爪４０が係止凹部４４に係止されることによって、分割ガイド要素１７がステータコア１２に対して固定される。このとき、軸方向壁部２８ａ，２８ｂは、図２に示すように、スロット２４内に入り込んでコイル１４のスロット内コイル部１４ｂをコイル導線のスプリングバック力に抗してバックヨーク部２０に向けて押し付けて保持および固定するコイル保持部となる。
【００４５】
図８は、コイル固定部４２がコイルエンド部１４ａとステータコア１２のティース部２２との間に挿入された状態を示す図である。図５，８を参照すると、上記のように係止爪４０のストッパおよび保護部材として機能するコイル固定部４２は、略コ字状の横断面形状を有するとともに、軸方向壁部２８の端部３８で径方向外側へ向いて突設されている。また、コイル固定部４２は、係止爪４０によってステータコア１２に固定された状態でティース部２２の端面とコイルエンド部１４ａのコイル導線との間に挿入されてコイル１４の軸方向に位置決めする機能も有する。さらに、コイル固定部４２は、係止爪４０とほぼ同じ高さで且つ周囲を囲っていることで、細く延伸する係止爪４０を保護する機能も有する。
【００４６】
具体的には、分割ガイド要素１７がステータコア１２の内周側から組み付けられるとき、コイル固定部４２がコイルエンド部１４ａを構成するコイル導線とティース部２２の端面との間に形成される隙間に軸方向の両側においてそれぞれ挿入（または圧入）される。これにより、コイルエンド部１４ａを含むコイル１４の軸方向位置が決められた状態になる。したがって、このコイル固定部４２の軸方向位置決め作用と、分割ガイド要素１７の軸方向壁部２８によるコイル保持作用とによって、コイル１４がステータコア１２にしっかりと固定される。
【００４７】
なお、コイル固定部４２の挿入側端部に傾斜面４６（または湾曲面）を形成してもよい。このようにすれば、コイル固定部４２をコイルエンド部１４ａとティース部２２の端面との間に挿入する作業をより容易に行えるようになる。また、コイルエンド部１４ａの軸方向内側の表面に接触することとなるコイル固定部４２の側面４８を軸方向内側すなわちステータコア１２側へ例えば数度程度傾けて形成してもよい。これにより、コイルエンド部１４ａとティース端面との間の隙間に多少のばらつきがあってもコイル固定部４２がしっかりと圧入されることでコイル１４の軸方向の位置決めを確実に行うことができる。
【００４８】
図８に示すように、分割ガイド要素１７がステータコア１２に組み付けられたとき、コイルエンド部１４ａは、分割ガイド要素１７の軸方向壁部２８によって径方向内側が覆われるとともに、分割ガイド要素１７の径方向壁部２６ｂによって軸方向外側が覆われる。そして、コイルエンド部１４ａと径方向壁部２６ａとの間に冷却油路５０が形成される。この冷却油路５０は、すべての分割ガイド要素１７が取り付けられてガイド部材１６が環状に組み立てられたときに環状に連なることによって周方向冷却油路となる。ここで、径方向壁部２６ａ，２６ｂは、必ずしもコイルエンド部１４ａの径方向全幅に亘って延伸していなくてもよく、軸方向視でコイルエンド部１４ａの外周側部分が覆われていない状態であってもよい。
【００４９】
冷却油路５０の幅Ｗ１は、冷却油の粘性等に応じて適宜に設定可能であるが、冷却油としてＡＴＦを用いた場合には例えば０．３〜０．５ｍｍ程度に設定されるのが好ましい。このように設定することで、ステータ１０の上方から供給される冷却油が少量であっても冷却油路５０を介して周方向に円滑に流れて隣接するコイルエンド部１４ａに供給することができる。加えて、ステータ１０の下部においても冷却油路５０から冷却油が鉛直下方へ滴下するのを抑制することができ、ステータ１０の下部に位置するコイルエンド部１４ａおよびこれを含むコイル１４に対する冷却性能を向上させることができる。
【００５０】
図４に示すように、分割ガイド要素１７において軸方向壁部２８の端部３８であって径方向壁部２６ａ，２６ｂとコイル固定部４２との間には、例えば長方形状等の貫通穴５２がそれぞれ形成されている。図４には、軸方向他方側にある１つの貫通穴５２だけが示されている。貫通穴５２の形状は、長方形、正方形等の矩形状に限定されるものではなく、円形、三角形等の他の形状であってもよい。
【００５１】
このような貫通穴５２が形成された分割ガイド要素１７が環状に連なって構成されるガイド部材１６は、図１に示すように複数（本実施形態では１５個）の貫通穴５２が周方向に等間隔で形成されたものになる。
【００５２】
また、図５，８に示されるように、分割ガイド要素１７における軸方向壁部２８の端部３８の内周側表面には、貫通穴５２に対応する位置で軸方向と直交する方向に延伸するガイド溝５４が形成されている。このような分割ガイド要素１７が環状に連なって構成されるガイド部材１６では、図１に示すように周方向に環状に連続したガイド溝５４が複数の貫通穴５２をつなぐように形成されたものになる。
【００５３】
図９は、分割ガイド要素１７に形成された貫通穴５２の平面図であり、図１０は図９のＤ−Ｄ断面を示す断面である。なお、図９，１０では、径方向壁部およびコイル固定部等の図示が省略されている。
【００５４】
貫通穴５２は、ステータ１０の上部においては周方向の冷却油路５０から冷却油を径方向外側から内側へと通して冷却油をステータ内周に供給する一方、ステータ１０の下部においては冷却油を径方向内側から外側から通してコイルエンド部１４ａおよび冷却油路５０に供給する機能を有する。
【００５５】
したがって、図９に示すように、分割ガイド要素１７において、貫通穴５２と径方向壁部２６ａとの間の幅Ｗ２および貫通穴５２とコイル固定部４２との間の幅Ｗ３が例えば１ｍｍ以上になると、冷却液の粘性および供給量等にもよるが、冷却液の表面張力の影響により貫通穴５２に冷却油が進入しにくくなる。そのため、貫通穴５２の冷却油進入側の開口縁部５６ａをＲ形状に形成するのが好ましい。また、この場合、ステータ１０に対する分割ガイド要素１７の取付位置によって貫通穴５２内の冷却液の流れ方向が異なることから、貫通穴５２の両方の開口縁部５６ａ，５６ｂをＲ形状に形成するのが好ましい。これにより、冷却油の表面張力による影響を抑えて冷却油を貫通穴５２へと確実に流入させることができ、ステータ１０の上部における内周側への冷却油の供給、および、ステータ１０の下部における外周側への冷却液の供給を安定して実現することができる。
【００５６】
なお、貫通穴５２の開口縁部は、上記Ｒ形状に代えて面取り形状としてもよい。また、ガイド溝５４に開口する貫通穴５２の縁部は、ガイド溝５４が貫通穴５２と同一幅に形成されている場合には周方向に面する開口縁部だけをＲ形状とすればよい。
【００５７】
図１１は、分割ガイド要素１７の貫通穴５２とコイルエンド部１４ａとの重なり具合を示す断面図である。貫通穴５２が形成されている軸方向壁部２８は、コイルエンド部１４ａに接触して配置されており、貫通穴５２の一部がコイルエンド部１４ａによって塞がれた状態になっていることが好ましい。具体的には、コイルエンド部１４ａが貫通穴５２の一部にかかった位置にあり、貫通穴５２の塞がれていない部分５３を介して冷却油が流れるようにしている。そして、貫通穴５２の塞がれていない部分５３の幅Ｗ４は、上記冷却油路５０の場合と同様に例えば０．３〜０．５ｍｍとするのが好ましい。このように設定することで、ステータ１０の上部においては冷却油が必要以上に内周側へ流れ込むのを抑制して、冷却油路５０における周方向への冷却油の供給を適度に確保することができる。また、このように貫通穴５２の一部がコイルエンド部１４ａと重なった位置に形成されることによって、ステータ１０の下部においては貫通穴５２から外周側へ流れた冷却油がコイルエンド部１４ａを伝って流れ落ちることができ、コイルエンド部１４ａを確実に冷却することができる。
【００５８】
図１２は、ステータ１０の下部において冷却油が貫通穴５２に流れ込む様子を示す図であり、図１３は、ガイド部材を設けていない従来のステータ冷却構造を説明するための図である。
【００５９】
図１３に示すように、ガイド部材が設けられていないステータでは、上方に配置された冷却油供給パイプ１０２の吐出口１０４から放出された冷却油がステータ１００の最上部近辺に流れ落ちて供給される。
【００６０】
そして、冷却油は、ステータコア１０６の外周面や、略環状をなすコイルエンド部１０８の外周面（コイルエンド部がモールド樹脂によって環状に覆われている場合にはモールド樹脂部の外周面）に沿って流れ落ちる。しかし、ステータ１００の軸芯を含む中央境界面Ｈを境としてその下部では冷却油が重力作用によって外周面から接線方向（矢印１１０方向）に滴下してしまう傾向にある。そのため、ステータ１００の下部に位置するコイルエンド部１０８の下部に位置するコイルエンド部１０８ａの外周面への冷却液の供給量が相対的に少なくなる。また、環状をなすコイルエンド部１０８の軸方向端面１０８ｂおよび内周面１０８ｃ上にも冷却油が流れにくかった。これにより、図１３にハッチングで示す領域への冷却油の供給および接触が十分に行えず、コイルの冷却性能に影響を与えていた。
【００６１】
これに対し、本実施形態では、図１３に示すような冷却油供給パイプの吐出口から放出されてステータ１０上に流れ落ちた冷却油は、四方八方に広がって流れることでステータコア１２の外周面を介して間接的に、あるいは、直接にコイルエンド部１４ａへと流れる。なお、冷却油は、ステータ１０を収容するケースに形成された冷却油供給口から流下されて上方から供給されてもよい。
【００６２】
本実施形態のガイド部材１６は、コイルエンド部１４ａの径方向内側および軸方向外側を覆っているが、径方向外側には開放しているため、コイルエンド部１４ａに流れた冷却油はガイド部材１６の周方向冷却油路５０に受け入れられてコイルエンド部１４ａに接触して流れることができる。また、周方向冷却油路５０に受け取られた冷却油は、周方向冷却油路５０に沿って隣接するコイルエンド部１４ａへと供給されて接触する。
【００６３】
その一方、ステータ１０の上部において周方向冷却油路５０に受け取られた冷却油の一部は、貫通穴５２を介してステータ１０の内周側へ流れる。そして、冷却油は、ガイド溝５４を伝って周方向に流れてステータ１０の下部へと流れる。
【００６４】
ステータ１０の下部では、図１３に示すように、ガイド溝５４に沿って流れてきた冷却油が貫通穴５２から外周側へ破線矢印で示すように流れ出てコイルエンド部１４ａと直に接触して流れ落ちる。加えて、上述したように周方向冷却油路５０が所定幅Ｗ１に設定されていることで、冷却油が周方向冷却油路５０に沿ってステータ１０の下部まで流れるのを可能にすることができる。これらによって、中央水平線Ｈよりも下部に位置するコイルエンド部１４ａにも冷却油を効果的に供給することができ、コイル１４の周方向にわたる冷却性能を向上させることができる。
【００６５】
また、ガイド部材１６によって形成される周方向冷却油路５０に受け入れられた冷却油の一部は、分割ガイド要素１７の軸方向壁部２８に形成された軸方向冷却油路３４を介してスロット２４内に流入することができる。これにより、コイルエンド部１４ａの内周面およびスロット内コイル部１４ｂに冷却油を直に接触させて流すことができ、コイル１４の軸方向にわたる冷却性能も向上させることができる。
【００６６】
さらに、本実施形態のステータ１０では、冷却油のガイド構造であるガイド部材１６が複数の分割ガイド要素１７をステータ内周側から組み付けて環状に構成されており、各分割ガイド要素１７がステータコア１２に係止されることによってコイル１４をステータコア１２に対して固定する機能も果たしている。したがって、コイルをステータコアに固定する等のために行われているコイルエンド部のモールド樹脂成形を省くことができ、その分、製造コストおよび製造工数を低減できる。この場合、コイルエンド部１４ａに冷却油が直に接触して流れることになるため、冷却性能向上に対する寄与がより大きくなる。
【００６７】
このように本実施形態のステータ１０によれば、コイル１４の全体に冷却油を直に接触させて冷却することができるためコイル１４およびこれを含むステータ１０の冷却性能が大幅に向上し、回転電機の熱による損失を低減することができる。上記のようにコイル１４の全体に冷却油が接触するように供給されることは、解析結果および実験結果によって確認されている。
【００６８】
また、ガイド部材１６によって少量の冷却油でコイルの冷却を効果的に行えるため、使用する冷却油量を削減することができる。
【００６９】
さらに、ガイド部材１６を構成する分割ガイド要素１７の製造および組付けが簡易であり、かつ、コイル固定のためのモールド樹脂成形等も廃止できるため、冷却構造を有するステータの製造の容易化とコストダウンを図れる。
【００７０】
次に、図１４〜１６を参照して、本実施形態のステータ１０に用いる分割ガイド要素１７の変形例について説明する。図１４は、分割ガイド要素１７の軸方向一方側の端部を図５に示す矢印Ｅ方向から見た斜視図である。図１５は、冷却油が周方向冷却油路５０から軸方向冷却油路３４へと誘導される様子を示す図である。また、図１６は、周方向冷却油路５０を流れる冷却油が径方向内側に誘導される様子を示す図である。
【００７１】
図１４に示すように、分割ガイド要素１７の径方向壁部２６ａにおいてコイルエンド部１４ａに対向する内面、すなわち、周方向冷却油路５０を形成する表面には、コイルエンド部１４ａとの間を流れる冷却油の流れ方向を誘導する誘導部が形成されている。
【００７２】
具体的には、径方向壁部２６ａの内面には、径方向視で三角状に突出した突出リブ６０が形成されている。突出リブ６０の端部は、軸方向壁部２８につながって形成されている。そして、突出リブ６０は、図１５に示すように、コイルエンド部１４ａとの間を周方向に流れる冷却油を、周方向に隣り合う２つのコイルのコイルエンド部１４ａ間に軸方向へ流すように誘導する誘導部として機能する。これにより、軸方向冷却油路３４等を介してのスロット２４内への冷却油の供給が促進され、スロット内コイル部１４ｂの冷却性能をより高めることができる。
【００７３】
また、径方向壁部２６ａの内面には、軸方向視で三角状に突出した突出リブ６２が形成されている。突出リブ６２の頂部が径方向内側に向き、突出リブ６２が径方向壁部２６ａの端面と面一になっている。そして、突出リブ６２は、図１６中の矢印線６４で示すように、径方向壁部２６ａとコイルエンド部１４ａとの間の冷却油路５０を周方向に流れる冷却油を、コイルエンド部１４ａを構成するコイル導線の並び方向である径方向側へ誘導する誘導部として機能する。これにより、特にステータ１０の下部において、冷却油路５０を周方向に沿って流れ落ちようとする冷却油を径方向内側へと誘導することで径方向内側に位置するコイル導線に接触させて流すことができ、コイルエンド部１４ａでの径方向に関する冷却性能をより高めることができる。
【００７４】
次に、図１７ないし１９を併せて参照して、分割ガイド要素１７の径方向壁部２６ａ，２６ｂの構成と、分割ガイド要素１７の組付けについて説明する。
【００７５】
図１７は、ガイド部材１６が取り付けられたステータ１０のコイルエンド部１４ａを径方向外側から見たときの状態を平面展開して部分的に示す図である。図１８は、ガイド部材１６を構成する分割ガイド要素１７がステータコア１２に組み付けられる様子を示す図である。また、図１９は、環状に並んで装着される分割ガイド要素のうち最後の１つが組み付けられるときに隣接する分割ガイド要素間で干渉部が生じる状態を説明するための図である。
【００７６】
図４，１８等を参照すると、分割ガイド要素１７において軸方向一方側に設けられた径方向壁部２６ａは、略台形状をなす板部により構成されている。径方向壁部２６ａには、分割ガイド要素１７がステータコア１２の内周側から組み付けられて環状のガイド部材１６が構成されたとき、周方向に隣り合う２つの分割ガイド要素１７の径方向壁部２６ａの周方向端部同士が軸方向にずれた位置で周方向に重なって配置されるように段差を設けてある。
【００７７】
詳しくは、図１７に示すように、略台形状をなす径方向壁部２６ａの周方向一方側の端部２７ａは、コイルエンド部１４ａに対向する内面側に段差６６が形成されていることにより、その厚みが周方向中央位置に比べて約半分未満に薄く形成されている。これに対し、径方向壁部２６ａの周方向他方側の端部２７ｂは、コイルエンド部１４ａとの対向面とは反対側の外表面に段差６８が形成されていることにより、その厚みが周方向中央位置に比べて約半分以下に薄く形成されている。
【００７８】
このようにしたことで、分割ガイド要素１７をステータコア１２の内周側から組み付けて環状のガイド部材１６を構成するとき、周方向に隣り合う２つの分割ガイド要素１７の径方向壁部２６ａの周方向端部２７ａ，２７ｂ同士が軸方向にずれた位置で周方向に重なって配置されることが可能になる。
【００７９】
より詳しくは、径方向壁部２６ａに関して、周方向一端側の端部２７ａが軸方向外側に配置され、周方向他端側の端部２７ｂが軸方向内側（すなわちステータコア１２側）に配置され、両方の端部２７ａ，２７ｂ同士が周方向に重なり合っている。この重なり具合は、ガイド部材１６を構成するすべての分割ガイド要素１７について同様にしている。
【００８０】
図１９に示すように、略台形状をなす径方向壁部について上記のように重ねる工夫をしていないと、最後の１つの分割ガイド要素１７ａをステータコア１２に組み付けようとしたとき、周方向両側に隣接する分割ガイド要素１７ａの径方向壁部同士で干渉部ＯＬ１，ＯＬ２ができるために、最後の１つの分割ガイド要素だけ径方向壁部を他の分割ガイド要素とは異なる形状にしないと同じ方向から取り付けることができなくなる。
【００８１】
これに対し、本実施形態の分割ガイド要素１７では、上記のように周方向に隣り合う２つの分割ガイド要素１７の径方向壁部２６ａの周方向端部２７ａ，２７ｂ同士が軸方向にずれた位置で周方向に重なって配置されるようにしたことで、全ての分割ガイド要素１７を同一のものにしながらステータコア１２の内周側から環状に組み付けることが可能になる。したがって、分割ガイド要素を１種類にできることで部品数を減らしてコスト削減できる。また、全ての分割ガイド要素１７の組付方向がステータコア１２の内周側から径方向外側に向けて組み付けるというように揃うことから、組付性が向上し自動化が容易となる利点がある。
【００８２】
また、軸方向に重なった周方向端部２７ａ，２７ｂ間には、周方向冷却油路５０から冷却油が漏出しない程度の隙間が形成されるのが好ましい。このようにすることで、ステータ１０の上方から供給されて冷却油路５０に受け取られる冷却油量を減少させることなく周方向へと流すことができ、周方向に関するコイルエンド部１４ａの冷却性能の向上につながるとともに、組付け時の誤差やばらつき等による径方向壁部同士の干渉を抑制することができる。
【００８３】
ここで、図４を再び参照すると、分割ガイド要素１７の軸方向他端側の径方向壁部２６ｂは、上記略台形状の径方向壁部２６ａよりも幅狭の略長方形状に形成されている。これは、ステータコア１２のティース部２２に巻装されたコイル１４から引き出されるコイル導線の端部を軸方向に延出させるための逃がしを形成するためである。
【００８４】
ただし、コイル１４から引き出されるコイル導線の端部をコイルエンド部１４ａから径方向外側へ一旦曲げてから軸方向に延出させるようにすれば、軸方向両端の径方向壁部２６ａ，２６ｂを上記のような略台形状に形成することができる。これにより、軸方向他端側の周方向冷却油路５０が軸方向一旦側と同様に周方向に切れ目無く形成されることとなり、軸方向他端側のコイルエンド部１４ａについての冷却性能が一層向上する。
【００８５】
なお、上記において実施形態およびその変形例について説明したが、本発明に係る回転電機用ステータは上記実施形態等の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載される発明の要旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更または改良が可能である。
【００８６】
例えば、上記においては、分割ガイド要素１７の径方向壁部２６ａについて段差６６，６８を形成する表面を異ならせているが、同じ表面の周方向両端側に段差を形成してもよい。この場合、２種類の分割ガイド要素を同数だけ準備して、それらを交互に環状に組み付けてガイド部材が構成されることになる。
【符号の説明】
【００８７】
１０ 回転電機用ステータ、１２ ステータコア、１４ コイル、１４ａ コイルエンド部、１４ｂ スロット内コイル部、１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗ Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相コイル端部、１６ ガイド部材、１７ 分割ガイド要素、１８ 取付部、２０ バックヨーク部、２２ ティース部、２３ 径方向内側先端部、２４ スロット、２６ａ，２６ｂ 径方向壁部、２７ａ，２７ｂ 周方向端部、２８ 軸方向壁部、２８ａ，２８ｂ 壁部分、３０ 開口部、３２，３６ 隙間、３４ 軸方向冷却油路、３８ 軸方向壁部の端部、４０ 係止爪、４０ａ 傾斜面、４０ｂ フック部、４２ コイル固定部、４４ 係止凹部、４６ 傾斜面、４８ 側面、５０ 周方向冷却油路、５２ 貫通穴、５３ 貫通穴の一部分、５４ ガイド溝、５６ａ，５６ｂ 開口縁部、６０，６２ 突出リブ、６６，６８ 段差、Ｈ 中央境界線または中央境界面、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４ 幅。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機用ステータに係り、特に、ステータコアに巻装されたコイルを冷却液にて冷却する回転電機用ステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステータコアのティース部にコイルが巻装されてなる筒状のステータと、ステータの内側に回転可能に設けられたロータとを備える回転電機が知られている。この回転電機では、通電によって発熱するコイルを冷却するために、ステータの上方から冷却液である例えば冷却油を掛けてコイルとステーテコアを冷却することが行われている。
【０００３】
例えば、特開２００８−１７８２４３号公報（特許文献１）には、内部に磁石が配設されたロータと、ロータを回転させるシャフトと、コイルが配設されてロータの外周側に設けられたステータとを有するモータにおいて、ロータ内の磁石を冷却する冷却オイルを流通させる流通路であって一方端が開放端である磁石冷却用オイル流通路と、ステータの端部にシャフトの延伸方向に沿って突設されてロータの回転時に磁石冷却用オイル流通路の開放端より放出されるオイルの温度を測定する温度センサと、この温度センサの出力に基づき磁石の温度を推定する推定手段とを有する磁石温度推定装置が開示されている。この磁石温度推定装置が適用されるモータでは、軸方向が水平に設置された状態でモータ上方に設けられたオイル流通路から冷却用オイルを放出してステータの外周に掛け流すことにより、コイルを含むステータを冷却することが記載されている。
【０００４】
また、特開平５−３１００４８号公報（特許文献２）には、モータを収容するケース内に油室を形成し、この油室から油吐出口を介して冷却油を環状のコイルエンド部の上部に向けて吐出し、冷却する構成を備えた車両用駆動装置が記載されている。
【０００５】
さらに、特開２００３−９２８４８号公報（特許文献３）には、コイルが収容されたスロットの内周側の開口部を絶縁性のアンダープレートと、その上に可塑樹脂材料を充填して形成された密閉プレートとによって閉塞してスロット内部に冷却通路を形成し、この冷却通路に冷却液を流通させることで強制冷却するようにした回転電機の冷却構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１７８２４３号公報
【特許文献２】特開平５−３１００４８号公報
【特許文献３】特開２００３−９２８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように冷却オイル等の冷却液をステータのコイルエンド部の上部に供給して冷却する場合、モータの軸方向が水平方向に沿って配置された状態では略環状をなすコイルエンド部、または、コイルエンド部を覆って成形された環状のモールド樹脂部の外表面を伝って下方にながれるとき、冷却液が重力作用によって外周表面から接線方向に滴下してしまうために鉛直方向下部に位置するコイルエンド部への冷却液の供給量が相対的に少なくなり、冷却性能に影響を与えていた。
【０００８】
これに対して、特許文献１に記載されるように回転するシャフト内から径方向外側へ冷却液を吐出する構成にすれば環状をなすコイルエンド部の内周面にも冷却液を供給可能であるが、ステータの冷却構造が複雑になるという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２のコイル冷却構造では、モータの最上部に位置するコイルエンド部の下方を覆うカバーらしきものが図１に示されており、このカバーによって冷却油がコイルエンド部の内周面に接触するようにも見えるが、ステータのスロット内に位置するコイル部分についての冷却が十分ではない。
【００１０】
さらに、特許文献３の回転電機の冷却構造では、コイルエンド部を液密状に覆って冷却液室し、この冷却室に冷却液を満たすことによりスロット内にも冷却液を強制的に流通させるものであるが、スロット開口部にアンダープレートを挿入するとともに更にその上に可塑樹脂材料の充填によって密閉プレートを形成するという冷却構造の構成は製造が煩雑で且つ高コストになる。
【００１１】
さらにまた、上記特許文献１ないし３のいずれにおいても、ステータコアに対するコイルの固定をモールド樹脂成形等によって別途行う必要がある。
【００１２】
本発明の目的は、回転電機の軸方向が水平方向に沿って配置された状態で冷却液が環状のコイルエンド部の上部に供給されたときに、上方より供給された冷却液によるコイルおよびステータコアの冷却性能を向上させるとともに、ステータコアに対するコイルの固定も可能にした回転電機用ステータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、冷却液によってコイルが冷却される回転電機用ステータであって、内周に複数のティース部が径方向内方に向かって突設されている筒状のステータコアと、前記ステータコアのティース部の周囲に巻装され、前記ステータコアの端面から軸方向外側へ突出するコイルエンド部と前記ティース部間に形成されたスロット内に位置するスロット内コイル部とを含むコイルと、前記コイルエンド部の径方向内側および軸方向外側を壁部で覆って径方向外側に開放した周方向冷却液路を形成するガイド部材とを備え、前記ガイド部材は、周方向に分かれた複数の分割ガイド要素から構成され、前記分割ガイド要素は、それぞれ、ステータコアの端面に形成された係止凹部に係止されて前記分割ガイド要素を前記ステータコアに固定する係止爪と、前記ステータコアの軸方向全体にわたって延伸して前記スロット内コイル部を径方向外側へ押し付けるコイル保持部とを有し、前記コイル保持部の前記スロット内コイル部と接触する表面には、冷却液を軸方向に流通させる溝状の軸方向冷却液路が形成されているものである。
【００１４】
本発明に係る回転電機用ステータにおいて、前記分割ガイド要素は、軸方向両端側に径方向外側へ向いて突設されたコイル固定部をさらに有し、前記係止爪によって前記ステータコアに固定された状態で前記ティース部の端面と前記コイルエンド部のコイル導線との間に挿入されて前記コイルの軸方向の位置決めを行うものであってもよい。
【００１５】
この場合、前記コイル固定部は、前記係止爪の近傍周囲で軸方向外側を囲んで配置されており、前記係止爪が前記ステータコアの端面に係止されようとするときに軸方向外側へ弾性変形する係止爪の変位を規制するストッパとして機能してもよい。
【００１６】
また、本発明に係る回転電機用ステータにおいて、前記コイル保持部は、前記ステータコアのティース部の内径側先端部を受入れ可能な矩形状の開口部を含み、前記開口部の縁部と前記ティース部との間に前記冷却液が漏出しない程度の隙間が形成されていてもよい。
【００１７】
この場合、前記分割ガイド要素が前記ステータコアの内周に環状に組み付けられた状態で、周方向に隣接する２つの分割ガイド要素のコイル保持部の間に前記冷却液が漏出しない程度の隙間が形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る回転電機用ステータでは、ステータの上方から供給されて周方向冷却液路に受け取られた冷却液を、軸方向冷却液路を介してスロット側に誘導して流すことにより、コイルエンド部の内周面およびスロット内コイル部に冷却液を接触させて効果的に冷却することができる。また、係止爪によってステータコアに固定された分割ガイド要素のコイル保持部でコイルをスロット内に押し込んで保持することにより、ステータコアに対してコイルを固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態である回転電機用ステータを示す斜視図である。
【図２】ステータのティース部近傍を拡大して示す断面図である。
【図３】図２のＡ部の拡大図である。
【図４】分割ガイド要素の全体を示す斜視図である。
【図５】分割ガイド要素の軸方向一端側を拡大して示す斜視図である。
【図６】分割ガイド要素の係止爪がステータコアに係止されるときの様子を示す図である。
【図７】分割ガイド要素の係止爪がステータコアに係止されるときの様子を図６に続いて示す図である。
【図８】分割ガイド要素のコイル固定部がコイルエンド部とステータコアとの間に挿入された状態を示す図である。
【図９】分割ガイド要素に形成された貫通穴の平面図である。
【図１０】図９のＤ−Ｄ断面を示す断面である。
【図１１】分割ガイド要素の貫通穴とコイルエンド部との重なり具合を示す断面図である。
【図１２】ステータの下部において冷却油がガイド部材の貫通穴に流れ込む様子を示す図である。
【図１３】ガイド部材を設けていない従来の冷却油によるステータ冷却構造を説明するための図である。
【図１４】分割ガイド要素の軸方向一方側の端部を図５に示す矢印Ｅ方向から見た斜視図である。
【図１５】冷却油が周方向冷却油路から軸方向冷却油路へと誘導される様子を示す図である。
【図１６】周方向冷却油路を流れる冷却油が径方向内側に誘導される様子を示す図である。
【図１７】ガイド部材が取り付けられたステータのコイルエンド部を径方向外側から見たときの状態を平面展開して部分的に示す図である。
【図１８】ガイド部材を構成する分割ガイド要素がステータコアに組み付けられる様子を示す図である。
【図１９】環状に並んで装着される分割ガイド要素のうち最後の１つが組み付けられるときに隣接する分割ガイド要素間でオーバーラップ部が生じる状態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明に係る実施の形態（以下、実施形態という）について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。
【００２１】
以下においては、冷却液が例えばＡＴＦ（オートマチックトランスミッションフルード（登録商標））等の冷却油であるものとして説明するが、油以外の冷却液（例えば冷却水）が用いられてもよい。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態である回転電機用ステータ（以下、適宜に「ステータ」とだけいう）１０を示す斜視図である。本実施形態のステータ１０を備える回転電機は、例えば車両の動力源として、軸芯が水平方向にほぼ沿った姿勢で搭載されている。そのため、ステータ１０の軸芯位置を通る水平方向の中央境界線（または中央境界面）Ｈが図１に一点鎖線で示されている。以下においては、この中央境界線Ｈよりも上方にある部分を上部といい、中央境界線Ｈよりも下方に位置する部分を下部という。
【００２３】
図１に示されるステータ１０には、上方から冷却油が破線矢印方向に流下されて供給され、コイルを含むステータが冷却される構造になっている。図１では、コイルエンド部を見易くするために、ガイド部材１６を構成する分割ガイド要素１７のうちの２つが省略されている。
【００２４】
ステータ１０は、ステータコア１２と、コイル１４と、ガイド部材１６とを備える。
【００２５】
ステータコア１２は、円環状に打ち抜き加工された電磁鋼板を軸方向に多数枚積層して、かしめ等の固定方法によって一体に連結して構成される筒状の部材である。ステータコア１２の外周には、図示しない取付ボルトを挿通するボルト穴が貫通形成された取付部１８が軸方向に延伸して膨出形成されている。なお、ステータコア１２は、電磁鋼板積層体で構成されるものに限定されず、樹脂コーティングされた磁性粉をバインダーを混合して加圧成形された圧粉材で構成してもよい。また、ステータコア１２は、複数の分割コアを環状に配列して構成されるステータコアであってもよい。
【００２６】
ステータコア１２は、周方向に連なるバックヨーク部２０と、バックヨーク部２０の内周から径方向内側へ向けて突出した複数のティース部２２とを有する。複数のティース部２２は、周方向に均等な間隔で配置されている。本実施形態では、１５個のティース部２２が形成されている例を示す。
【００２７】
ステータコア１２において周方向に隣り合うティース部２２の間には、それぞれ、スロット２４が形成されている。本実施形態ではスロット２４もまた、ティース部２２と同数だけ形成されている。スロット２４は、ステータコア１２の軸方向両側の端面に開口するとともにステータコア１２の内周で軸方向にわたって開口する溝である。
【００２８】
コイル１４は、ステータコア１２のティース部２２の周囲に巻かれて装着されている。本実施形態のステータ１０では、各ティース部２２の周囲にコイル１４がそれぞれ巻装された、いわゆる集中巻の例を示す。ただし、これに限定されるものではなく、コイルが分布巻によってステータコアに巻装されていてもよい。
【００２９】
図２は、ステータ１０のティース部２２近傍を拡大して示す断面図であり、図３は図２におけるＡ部の拡大図である。図１，２に示すように、ティース部２２に巻装されたコイル１４は、ティース部２２の端面（すなわちステータコア１２の端面）から軸方向外側に突出したコイルエンド部１４ａと、ティース部２２間のスロット２４内に位置するスロット内コイル部１４ｂとを含む。本実施形態では、ティース部２２は略台形状の断面形状を有して形成されている。
【００３０】
本実施形態のコイル１４は、絶縁被覆された矩形断面を有する角線型のコイル導線により形成されている。具体的には、コイル１４は、コイル導線の巻始め端部から所定巻き数だけ径方向内側方向へ密着または近接して巻きされた後、径方向および周方向に２重巻きされて同じ巻き数だけ径方向外側方向へ向かって並べて密着または近接して巻かれて巻終わり端部となっている。このように巻かれているコイル１４は、巻き型の周囲に巻線機でコイル導線を巻き付けることによって形成されたものを、ステータコア１２の内周側からティース部２２の周囲に挿入して装着することができる。
【００３１】
本実施形態のステータ１０が三相交流モータに適用される場合、ティース部２２の周囲に装着されたコイル１４の巻始め端部および巻終わり端部は、周方向に２つ置きごとのコイル１４と溶接等によって接続される。これにより、５つのコイル１４が直列に電気接続されてＵ相コイルが形成される。同様にしてＶ相コイルおよびＷ相コイルも形成される。そして、三相コイルの各一端部が中性点で共通接続され、各他端部１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗがコイルエンド部１４ａから軸方向に引き出されて入出力用端子となっている。入出力用端子には、例えばリング状の接続端子が溶接等により連結される（図１８参照）。
【００３２】
なお、コイルは、上記のものに限定されず、種々の形態を採り得る。例えば、コイルは、丸型導線を巻いて形成されてもよい。また、コイルは、巻線機から繰り出されるコイル導線をティース部に周囲に直に巻いて形成されてもよい。さらに、コイルは、略Ｕ字状をなす導体セグメントの２つの脚部を周方向に隣り合うか又は離れたスロットに軸方向一方側から挿入して、軸方向他方側に突出した導体セグメントの脚部を周方向および径方向の少なくとも何れかの方向へ折り曲げて別の導体セグメントの脚部と溶接等で接続していくことにより構成されるものであってもよい。
【００３３】
図１を再び参照すると、ガイド部材１６は、ステータコア１２の内周部に環状に取り付けられている。ガイド部材１６は、周方向に複数に分かれた分割ガイド要素１７が環状に連続して設置されることにより構成されている。本実施形態では、ステータコア１２のティース部２２に対応する１５個の分割ガイド要素１７によってガイド部材１６が構成されている。
【００３４】
図４は、分割ガイド要素１７の全体を示す斜視図である。分割ガイド要素１７は、樹脂成形品によって好適に構成される。分割ガイド要素１７は、径方向に沿って延びる径方向壁部２６ａ，２６ｂを軸方向両端に備えるとともに、径方向壁部２６ａ，２６ｂ間を繋いで軸方向に延びる軸方向壁部２８を備える。
【００３５】
本実施形態では、径方向壁部２６ａ，２６ｂと軸方向壁部２８とが略Ｌ字状をなして、コイルエンド部１４ａの径方向内側および軸方向外側を覆っている。なお、各壁部２６ａ，２６ｂ，２８は、種々の形状を採り得る。例えば、径方向壁部２６ａ，２６ｂは、必ずしも径方向に沿っていなくてもよく、軸方向に傾斜していてもよいし、あるいは、径方向壁部２６ａ，２６ｂと軸方向壁部２８とがテーパ部または湾曲部を介してつながっていてもよい。
【００３６】
軸方向壁部２８には、細長い矩形状の開口部３０が貫通して形成されている。この開口部３０は、分割ガイド要素１７がステータコア１２に取り付けられたときにティース部２２の径方向内側先端部２３を受入れ可能な大きさおよび形状に形成されている。また、図３に示すように、分割ガイド要素１７の開口部３０は、ティース部２２との間に形成される隙間３２から冷却油がステータ内周側へ漏出しない程度の寸法になるよう設定されている。
【００３７】
具体的には、冷却油としてＡＴＦを用いた場合、隙間３２を約０．２ｍｍ程度に設定すればＡＴＦがスロット２４側から漏出しないことが確認されている。このように隙間３２を設けることで、冷却油の漏出を防止しながら、ティース部２２の先端２３に干渉することなく分割ガイド要素１７をステータコア１２に容易に組み付けることができる。
【００３８】
図３，４に示すように、分割ガイド要素１７の軸方向壁部２８は、開口部３０が形成されることによって軸方向にそれぞれ延びる２つの壁部分２８ａ，２８ｂに分かれている。そして、各壁部分２８ａ，２８ｂにおいて、コイル１４との接触面となる表面には、溝状の冷却油路３４がステータコア１２の軸方向全長以上にわたって延伸して形成されている。このような冷却油路３４が形成されていることで、図３に示すように軸方向壁部２８の壁部分２８ａ，２８ｂがスロット２４に挿入されたコイル１４のスロット内コイル部１４ｂとぴったりと接触して配置されても、冷却油路３４を介して冷却油を軸方向に流してスロット内コイル部１４ｂを効果的に冷却することができる。
【００３９】
また、ステータコア１２に組み付けられて周方向に隣り合う２つの分割ガイド要素１７の軸方向壁部２８ａ，２８ｂ間にも上記隙間３２と同程度の隙間３６が形成されるようにしている。これにより、分割ガイド要素１７を周方向に順次に並べてステータコア１２に組み付けていくときに、軸方向壁部２８同士が互いに干渉することなく容易に組み付けられるとともに、冷却油がスロット２４から内周側へ漏出するのを防止することができる。
【００４０】
なお、上記隙間３２，３６の寸法は、冷却油の粘性に応じて適宜に変更可能であり、粘性が大きい程に大きな寸法に設定しても冷却油の漏出を防止できる。ただし、冷却油の粘性が高くなるほどに狭い隙間（例えば軸方向冷却油路３４、スロット内コイル部１４ｂを構成するコイル導線間の隙間等）に流れ込みにくくなるため、コイルに対する冷却性能も考慮してその寸法を定めればよい。
【００４１】
図４を参照すると、分割ガイド要素１７の軸方向壁部２８の両端部分であってステータコア１２の端面から外側へ突出する部分３８には、係止爪４０およびコイル固定部４２がそれぞれ立設されている。係止爪４０およびコイル固定部４２は、開口部３０を挟んで軸方向に対向して配置されている。
【００４２】
図５は、分割ガイド要素１７の軸方向一端側を拡大して示す斜視図である。図６および図７は、係止爪４０がステータコア１２のティース部２２に係止されるときの様子を示す図である。
【００４３】
図５に示すように、係止爪４０の先端部には、傾斜面４０ａを有するフック部４０ｂが形成されている。一方、ステータコア１２のティース部２２の端面には、係止凹部４４が形成されている。これにより、分割ガイド要素１７がステータコア１２に内周側から組み付けられるとき、図６に示すように、傾斜面４０ａに案内されてフック部４０ｂがティース２２の端面に乗り上げることによって係止爪４０が軸方向外側へ弾性変形する。このとき、係止爪４０に近接して設けられているコイル固定部４２は、係止爪４０が弾性変形によって過度に変位するのを規制するストッパとして機能する。これにより、係止爪４０が過度に変形することによる破損が防止される。
【００４４】
そして、分割ガイド要素１７が矢印Ｂで示す径方向外側へ押し込まれて移動して、係止爪４０のフック部４０ｂが係止凹部４４の位置に到達したとき、係止爪４０の弾性復元力によってフック部４０ｂが係止凹部４４に矢印Ｃ方向へ嵌り込む。このようにティース部２２の軸方向両端において係止爪４０が係止凹部４４に係止されることによって、分割ガイド要素１７がステータコア１２に対して固定される。このとき、軸方向壁部２８ａ，２８ｂは、図２に示すように、スロット２４内に入り込んでコイル１４のスロット内コイル部１４ｂをコイル導線のスプリングバック力に抗してバックヨーク部２０に向けて押し付けて保持および固定するコイル保持部となる。
【００４５】
図８は、コイル固定部４２がコイルエンド部１４ａとステータコア１２のティース部２２との間に挿入された状態を示す図である。図５，８を参照すると、上記のように係止爪４０のストッパおよび保護部材として機能するコイル固定部４２は、略コ字状の横断面形状を有するとともに、軸方向壁部２８の端部３８で径方向外側へ向いて突設されている。また、コイル固定部４２は、係止爪４０によってステータコア１２に固定された状態でティース部２２の端面とコイルエンド部１４ａのコイル導線との間に挿入されてコイル１４の軸方向に位置決めする機能も有する。さらに、コイル固定部４２は、係止爪４０とほぼ同じ高さで且つ周囲を囲っていることで、細く延伸する係止爪４０を保護する機能も有する。
【００４６】
具体的には、分割ガイド要素１７がステータコア１２の内周側から組み付けられるとき、コイル固定部４２がコイルエンド部１４ａを構成するコイル導線とティース部２２の端面との間に形成される隙間に軸方向の両側においてそれぞれ挿入（または圧入）される。これにより、コイルエンド部１４ａを含むコイル１４の軸方向位置が決められた状態になる。したがって、このコイル固定部４２の軸方向位置決め作用と、分割ガイド要素１７の軸方向壁部２８によるコイル保持作用とによって、コイル１４がステータコア１２にしっかりと固定される。
【００４７】
なお、コイル固定部４２の挿入側端部に傾斜面４６（または湾曲面）を形成してもよい。このようにすれば、コイル固定部４２をコイルエンド部１４ａとティース部２２の端面との間に挿入する作業をより容易に行えるようになる。また、コイルエンド部１４ａの軸方向内側の表面に接触することとなるコイル固定部４２の側面４８を軸方向内側すなわちステータコア１２側へ例えば数度程度傾けて形成してもよい。これにより、コイルエンド部１４ａとティース端面との間の隙間に多少のばらつきがあってもコイル固定部４２がしっかりと圧入されることでコイル１４の軸方向の位置決めを確実に行うことができる。
【００４８】
図８に示すように、分割ガイド要素１７がステータコア１２に組み付けられたとき、コイルエンド部１４ａは、分割ガイド要素１７の軸方向壁部２８によって径方向内側が覆われるとともに、分割ガイド要素１７の径方向壁部２６ｂによって軸方向外側が覆われる。そして、コイルエンド部１４ａと径方向壁部２６ａとの間に冷却油路５０が形成される。この冷却油路５０は、すべての分割ガイド要素１７が取り付けられてガイド部材１６が環状に組み立てられたときに環状に連なることによって周方向冷却油路となる。ここで、径方向壁部２６ａ，２６ｂは、必ずしもコイルエンド部１４ａの径方向全幅に亘って延伸していなくてもよく、軸方向視でコイルエンド部１４ａの外周側部分が覆われていない状態であってもよい。
【００４９】
冷却油路５０の幅Ｗ１は、冷却油の粘性等に応じて適宜に設定可能であるが、冷却油としてＡＴＦを用いた場合には例えば０．３〜０．５ｍｍ程度に設定されるのが好ましい。このように設定することで、ステータ１０の上方から供給される冷却油が少量であっても冷却油路５０を介して周方向に円滑に流れて隣接するコイルエンド部１４ａに供給することができる。加えて、ステータ１０の下部においても冷却油路５０から冷却油が鉛直下方へ滴下するのを抑制することができ、ステータ１０の下部に位置するコイルエンド部１４ａおよびこれを含むコイル１４に対する冷却性能を向上させることができる。
【００５０】
図４に示すように、分割ガイド要素１７において軸方向壁部２８の端部３８であって径方向壁部２６ａ，２６ｂとコイル固定部４２との間には、例えば長方形状等の貫通穴５２がそれぞれ形成されている。図４には、軸方向他方側にある１つの貫通穴５２だけが示されている。貫通穴５２の形状は、長方形、正方形等の矩形状に限定されるものではなく、円形、三角形等の他の形状であってもよい。
【００５１】
このような貫通穴５２が形成された分割ガイド要素１７が環状に連なって構成されるガイド部材１６は、図１に示すように複数（本実施形態では１５個）の貫通穴５２が周方向に等間隔で形成されたものになる。
【００５２】
また、図５，８に示されるように、分割ガイド要素１７における軸方向壁部２８の端部３８の内周側表面には、貫通穴５２に対応する位置で軸方向と直交する方向に延伸するガイド溝５４が形成されている。このような分割ガイド要素１７が環状に連なって構成されるガイド部材１６では、図１に示すように周方向に環状に連続したガイド溝５４が複数の貫通穴５２をつなぐように形成されたものになる。
【００５３】
図９は、分割ガイド要素１７に形成された貫通穴５２の平面図であり、図１０は図９のＤ−Ｄ断面を示す断面である。なお、図９，１０では、径方向壁部およびコイル固定部等の図示が省略されている。
【００５４】
貫通穴５２は、ステータ１０の上部においては周方向の冷却油路５０から冷却油を径方向外側から内側へと通して冷却油をステータ内周に供給する一方、ステータ１０の下部においては冷却油を径方向内側から外側から通してコイルエンド部１４ａおよび冷却油路５０に供給する機能を有する。
【００５５】
したがって、図９に示すように、分割ガイド要素１７において、貫通穴５２と径方向壁部２６ａとの間の幅Ｗ２および貫通穴５２とコイル固定部４２との間の幅Ｗ３が例えば１ｍｍ以上になると、冷却液の粘性および供給量等にもよるが、冷却液の表面張力の影響により貫通穴５２に冷却油が進入しにくくなる。そのため、貫通穴５２の冷却油進入側の開口縁部５６ａをＲ形状に形成するのが好ましい。また、この場合、ステータ１０に対する分割ガイド要素１７の取付位置によって貫通穴５２内の冷却液の流れ方向が異なることから、貫通穴５２の両方の開口縁部５６ａ，５６ｂをＲ形状に形成するのが好ましい。これにより、冷却油の表面張力による影響を抑えて冷却油を貫通穴５２へと確実に流入させることができ、ステータ１０の上部における内周側への冷却油の供給、および、ステータ１０の下部における外周側への冷却液の供給を安定して実現することができる。
【００５６】
なお、貫通穴５２の開口縁部は、上記Ｒ形状に代えて面取り形状としてもよい。また、ガイド溝５４に開口する貫通穴５２の縁部は、ガイド溝５４が貫通穴５２と同一幅に形成されている場合には周方向に面する開口縁部だけをＲ形状とすればよい。
【００５７】
図１１は、分割ガイド要素１７の貫通穴５２とコイルエンド部１４ａとの重なり具合を示す断面図である。貫通穴５２が形成されている軸方向壁部２８は、コイルエンド部１４ａに接触して配置されており、貫通穴５２の一部がコイルエンド部１４ａによって塞がれた状態になっていることが好ましい。具体的には、コイルエンド部１４ａが貫通穴５２の一部にかかった位置にあり、貫通穴５２の塞がれていない部分５３を介して冷却油が流れるようにしている。そして、貫通穴５２の塞がれていない部分５３の幅Ｗ４は、上記冷却油路５０の場合と同様に例えば０．３〜０．５ｍｍとするのが好ましい。このように設定することで、ステータ１０の上部においては冷却油が必要以上に内周側へ流れ込むのを抑制して、冷却油路５０における周方向への冷却油の供給を適度に確保することができる。また、このように貫通穴５２の一部がコイルエンド部１４ａと重なった位置に形成されることによって、ステータ１０の下部においては貫通穴５２から外周側へ流れた冷却油がコイルエンド部１４ａを伝って流れ落ちることができ、コイルエンド部１４ａを確実に冷却することができる。
【００５８】
図１２は、ステータ１０の下部において冷却油が貫通穴５２に流れ込む様子を示す図であり、図１３は、ガイド部材を設けていない従来のステータ冷却構造を説明するための図である。
【００５９】
図１３に示すように、ガイド部材が設けられていないステータでは、上方に配置された冷却油供給パイプ１０２の吐出口１０４から放出された冷却油がステータ１００の最上部近辺に流れ落ちて供給される。
【００６０】
そして、冷却油は、ステータコア１０６の外周面や、略環状をなすコイルエンド部１０８の外周面（コイルエンド部がモールド樹脂によって環状に覆われている場合にはモールド樹脂部の外周面）に沿って流れ落ちる。しかし、ステータ１００の軸芯を含む中央境界面Ｈを境としてその下部では冷却油が重力作用によって外周面から接線方向（矢印１１０方向）に滴下してしまう傾向にある。そのため、ステータ１００の下部に位置するコイルエンド部１０８の下部に位置するコイルエンド部１０８ａの外周面への冷却液の供給量が相対的に少なくなる。また、環状をなすコイルエンド部１０８の軸方向端面１０８ｂおよび内周面１０８ｃ上にも冷却油が流れにくかった。これにより、図１３にハッチングで示す領域への冷却油の供給および接触が十分に行えず、コイルの冷却性能に影響を与えていた。
【００６１】
これに対し、本実施形態では、図１３に示すような冷却油供給パイプの吐出口から放出されてステータ１０上に流れ落ちた冷却油は、四方八方に広がって流れることでステータコア１２の外周面を介して間接的に、あるいは、直接にコイルエンド部１４ａへと流れる。なお、冷却油は、ステータ１０を収容するケースに形成された冷却油供給口から流下されて上方から供給されてもよい。
【００６２】
本実施形態のガイド部材１６は、コイルエンド部１４ａの径方向内側および軸方向外側を覆っているが、径方向外側には開放しているため、コイルエンド部１４ａに流れた冷却油はガイド部材１６の周方向冷却油路５０に受け入れられてコイルエンド部１４ａに接触して流れることができる。また、周方向冷却油路５０に受け取られた冷却油は、周方向冷却油路５０に沿って隣接するコイルエンド部１４ａへと供給されて接触する。
【００６３】
その一方、ステータ１０の上部において周方向冷却油路５０に受け取られた冷却油の一部は、貫通穴５２を介してステータ１０の内周側へ流れる。そして、冷却油は、ガイド溝５４を伝って周方向に流れてステータ１０の下部へと流れる。
【００６４】
ステータ１０の下部では、図１３に示すように、ガイド溝５４に沿って流れてきた冷却油が貫通穴５２から外周側へ破線矢印で示すように流れ出てコイルエンド部１４ａと直に接触して流れ落ちる。加えて、上述したように周方向冷却油路５０が所定幅Ｗ１に設定されていることで、冷却油が周方向冷却油路５０に沿ってステータ１０の下部まで流れるのを可能にすることができる。これらによって、中央水平線Ｈよりも下部に位置するコイルエンド部１４ａにも冷却油を効果的に供給することができ、コイル１４の周方向にわたる冷却性能を向上させることができる。
【００６５】
また、ガイド部材１６によって形成される周方向冷却油路５０に受け入れられた冷却油の一部は、分割ガイド要素１７の軸方向壁部２８に形成された軸方向冷却油路３４を介してスロット２４内に流入することができる。これにより、コイルエンド部１４ａの内周面およびスロット内コイル部１４ｂに冷却油を直に接触させて流すことができ、コイル１４の軸方向にわたる冷却性能も向上させることができる。
【００６６】
さらに、本実施形態のステータ１０では、冷却油のガイド構造であるガイド部材１６が複数の分割ガイド要素１７をステータ内周側から組み付けて環状に構成されており、各分割ガイド要素１７がステータコア１２に係止されることによってコイル１４をステータコア１２に対して固定する機能も果たしている。したがって、コイルをステータコアに固定する等のために行われているコイルエンド部のモールド樹脂成形を省くことができ、その分、製造コストおよび製造工数を低減できる。この場合、コイルエンド部１４ａに冷却油が直に接触して流れることになるため、冷却性能向上に対する寄与がより大きくなる。
【００６７】
このように本実施形態のステータ１０によれば、コイル１４の全体に冷却油を直に接触させて冷却することができるためコイル１４およびこれを含むステータ１０の冷却性能が大幅に向上し、回転電機の熱による損失を低減することができる。上記のようにコイル１４の全体に冷却油が接触するように供給されることは、解析結果および実験結果によって確認されている。
【００６８】
また、ガイド部材１６によって少量の冷却油でコイルの冷却を効果的に行えるため、使用する冷却油量を削減することができる。
【００６９】
さらに、ガイド部材１６を構成する分割ガイド要素１７の製造および組付けが簡易であり、かつ、コイル固定のためのモールド樹脂成形等も廃止できるため、冷却構造を有するステータの製造の容易化とコストダウンを図れる。
【００７０】
次に、図１４〜１６を参照して、本実施形態のステータ１０に用いる分割ガイド要素１７の変形例について説明する。図１４は、分割ガイド要素１７の軸方向一方側の端部を図５に示す矢印Ｅ方向から見た斜視図である。図１５は、冷却油が周方向冷却油路５０から軸方向冷却油路３４へと誘導される様子を示す図である。また、図１６は、周方向冷却油路５０を流れる冷却油が径方向内側に誘導される様子を示す図である。
【００７１】
図１４に示すように、分割ガイド要素１７の径方向壁部２６ａにおいてコイルエンド部１４ａに対向する内面、すなわち、周方向冷却油路５０を形成する表面には、コイルエンド部１４ａとの間を流れる冷却油の流れ方向を誘導する誘導部が形成されている。
【００７２】
具体的には、径方向壁部２６ａの内面には、径方向視で三角状に突出した突出リブ６０が形成されている。突出リブ６０の端部は、軸方向壁部２８につながって形成されている。そして、突出リブ６０は、図１５に示すように、コイルエンド部１４ａとの間を周方向に流れる冷却油を、周方向に隣り合う２つのコイルのコイルエンド部１４ａ間に軸方向へ流すように誘導する誘導部として機能する。これにより、軸方向冷却油路３４等を介してのスロット２４内への冷却油の供給が促進され、スロット内コイル部１４ｂの冷却性能をより高めることができる。
【００７３】
また、径方向壁部２６ａの内面には、軸方向視で三角状に突出した突出リブ６２が形成されている。突出リブ６２の頂部が径方向内側に向き、突出リブ６２が径方向壁部２６ａの端面と面一になっている。そして、突出リブ６２は、図１６中の矢印線６４で示すように、径方向壁部２６ａとコイルエンド部１４ａとの間の冷却油路５０を周方向に流れる冷却油を、コイルエンド部１４ａを構成するコイル導線の並び方向である径方向側へ誘導する誘導部として機能する。これにより、特にステータ１０の下部において、冷却油路５０を周方向に沿って流れ落ちようとする冷却油を径方向内側へと誘導することで径方向内側に位置するコイル導線に接触させて流すことができ、コイルエンド部１４ａでの径方向に関する冷却性能をより高めることができる。
【００７４】
次に、図１７ないし１９を併せて参照して、分割ガイド要素１７の径方向壁部２６ａ，２６ｂの構成と、分割ガイド要素１７の組付けについて説明する。
【００７５】
図１７は、ガイド部材１６が取り付けられたステータ１０のコイルエンド部１４ａを径方向外側から見たときの状態を平面展開して部分的に示す図である。図１８は、ガイド部材１６を構成する分割ガイド要素１７がステータコア１２に組み付けられる様子を示す図である。また、図１９は、環状に並んで装着される分割ガイド要素のうち最後の１つが組み付けられるときに隣接する分割ガイド要素間で干渉部が生じる状態を説明するための図である。
【００７６】
図４，１８等を参照すると、分割ガイド要素１７において軸方向一方側に設けられた径方向壁部２６ａは、略台形状をなす板部により構成されている。径方向壁部２６ａには、分割ガイド要素１７がステータコア１２の内周側から組み付けられて環状のガイド部材１６が構成されたとき、周方向に隣り合う２つの分割ガイド要素１７の径方向壁部２６ａの周方向端部同士が軸方向にずれた位置で周方向に重なって配置されるように段差を設けてある。
【００７７】
詳しくは、図１７に示すように、略台形状をなす径方向壁部２６ａの周方向一方側の端部２７ａは、コイルエンド部１４ａに対向する内面側に段差６６が形成されていることにより、その厚みが周方向中央位置に比べて約半分未満に薄く形成されている。これに対し、径方向壁部２６ａの周方向他方側の端部２７ｂは、コイルエンド部１４ａとの対向面とは反対側の外表面に段差６８が形成されていることにより、その厚みが周方向中央位置に比べて約半分以下に薄く形成されている。
【００７８】
このようにしたことで、分割ガイド要素１７をステータコア１２の内周側から組み付けて環状のガイド部材１６を構成するとき、周方向に隣り合う２つの分割ガイド要素１７の径方向壁部２６ａの周方向端部２７ａ，２７ｂ同士が軸方向にずれた位置で周方向に重なって配置されることが可能になる。
【００７９】
より詳しくは、径方向壁部２６ａに関して、周方向一端側の端部２７ａが軸方向外側に配置され、周方向他端側の端部２７ｂが軸方向内側（すなわちステータコア１２側）に配置され、両方の端部２７ａ，２７ｂ同士が周方向に重なり合っている。この重なり具合は、ガイド部材１６を構成するすべての分割ガイド要素１７について同様にしている。
【００８０】
図１９に示すように、略台形状をなす径方向壁部について上記のように重ねる工夫をしていないと、最後の１つの分割ガイド要素１７ａをステータコア１２に組み付けようとしたとき、周方向両側に隣接する分割ガイド要素１７ａの径方向壁部同士で干渉部ＯＬ１，ＯＬ２ができるために、最後の１つの分割ガイド要素だけ径方向壁部を他の分割ガイド要素とは異なる形状にしないと同じ方向から取り付けることができなくなる。
【００８１】
これに対し、本実施形態の分割ガイド要素１７では、上記のように周方向に隣り合う２つの分割ガイド要素１７の径方向壁部２６ａの周方向端部２７ａ，２７ｂ同士が軸方向にずれた位置で周方向に重なって配置されるようにしたことで、全ての分割ガイド要素１７を同一のものにしながらステータコア１２の内周側から環状に組み付けることが可能になる。したがって、分割ガイド要素を１種類にできることで部品数を減らしてコスト削減できる。また、全ての分割ガイド要素１７の組付方向がステータコア１２の内周側から径方向外側に向けて組み付けるというように揃うことから、組付性が向上し自動化が容易となる利点がある。
【００８２】
また、軸方向に重なった周方向端部２７ａ，２７ｂ間には、周方向冷却油路５０から冷却油が漏出しない程度の隙間が形成されるのが好ましい。このようにすることで、ステータ１０の上方から供給されて冷却油路５０に受け取られる冷却油量を減少させることなく周方向へと流すことができ、周方向に関するコイルエンド部１４ａの冷却性能の向上につながるとともに、組付け時の誤差やばらつき等による径方向壁部同士の干渉を抑制することができる。
【００８３】
ここで、図４を再び参照すると、分割ガイド要素１７の軸方向他端側の径方向壁部２６ｂは、上記略台形状の径方向壁部２６ａよりも幅狭の略長方形状に形成されている。これは、ステータコア１２のティース部２２に巻装されたコイル１４から引き出されるコイル導線の端部を軸方向に延出させるための逃がしを形成するためである。
【００８４】
ただし、コイル１４から引き出されるコイル導線の端部をコイルエンド部１４ａから径方向外側へ一旦曲げてから軸方向に延出させるようにすれば、軸方向両端の径方向壁部２６ａ，２６ｂを上記のような略台形状に形成することができる。これにより、軸方向他端側の周方向冷却油路５０が軸方向一旦側と同様に周方向に切れ目無く形成されることとなり、軸方向他端側のコイルエンド部１４ａについての冷却性能が一層向上する。
【００８５】
なお、上記において実施形態およびその変形例について説明したが、本発明に係る回転電機用ステータは上記実施形態等の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載される発明の要旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更または改良が可能である。
【００８６】
例えば、上記においては、分割ガイド要素１７の径方向壁部２６ａについて段差６６，６８を形成する表面を異ならせているが、同じ表面の周方向両端側に段差を形成してもよい。この場合、２種類の分割ガイド要素を同数だけ準備して、それらを交互に環状に組み付けてガイド部材が構成されることになる。
【符号の説明】
【００８７】
１０ 回転電機用ステータ、１２ ステータコア、１４ コイル、１４ａ コイルエンド部、１４ｂ スロット内コイル部、１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗ Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相コイル端部、１６ ガイド部材、１７ 分割ガイド要素、１８ 取付部、２０ バックヨーク部、２２ ティース部、２３ 径方向内側先端部、２４ スロット、２６ａ，２６ｂ 径方向壁部、２７ａ，２７ｂ 周方向端部、２８ 軸方向壁部、２８ａ，２８ｂ 壁部分、３０ 開口部、３２，３６ 隙間、３４ 軸方向冷却油路、３８ 軸方向壁部の端部、４０ 係止爪、４０ａ 傾斜面、４０ｂ フック部、４２ コイル固定部、４４ 係止凹部、４６ 傾斜面、４８ 側面、５０ 周方向冷却油路、５２ 貫通穴、５３ 貫通穴の一部分、５４ ガイド溝、５６ａ，５６ｂ 開口縁部、６０，６２ 突出リブ、６６，６８ 段差、Ｈ 中央境界線または中央境界面、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４ 幅。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却液によってコイルが冷却される回転電機用ステータであって、
内周に複数のティース部が径方向内方に向かって突設されている筒状のステータコアと、
前記ステータコアのティース部の周囲に巻装され、前記ステータコアの端面から軸方向外側へ突出するコイルエンド部と前記ティース部間に形成されたスロット内に位置するスロット内コイル部とを含むコイルと、
前記コイルエンド部の径方向内側および軸方向外側を壁部で覆って径方向外側に開放した周方向冷却液路を形成するガイド部材と、を備え、
前記ガイド部材は、周方向に分かれた複数の分割ガイド要素から構成され、前記分割ガイド要素は、それぞれ、ステータコアの端面に形成された係止凹部に係止されて前記分割ガイド要素を前記ステータコアに固定する係止爪と、前記ステータコアの軸方向全体にわたって延伸して前記スロット内コイル部を径方向外側へ押し付けるコイル保持部とを有し、
前記コイル保持部の前記スロット内コイル部と接触する表面には、冷却液を軸方向に流通させる溝状の軸方向冷却液路が形成されている、
回転電機用ステータ。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機用ステータにおいて、
前記分割ガイド要素は、軸方向両端側に径方向外側へ向いて突設されたコイル固定部をさらに有し、前記係止爪によって前記ステータコアに固定された状態で前記ティース部の端面と前記コイルエンド部のコイル導線との間に挿入されて前記コイルの軸方向の位置決めを行うことを特徴とする回転電機用ステータ。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機用ステータにおいて、
前記コイル固定部は、前記係止爪の近傍周囲で軸方向外側を囲んで配置されており、前記係止爪が前記ステータコアの端面に係止されようとするときに軸方向外側へ弾性変形する係止爪の変位を規制するストッパとして機能することを特徴とする回転電機用ステータ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の回転電機用ステータにおいて、
前記コイル保持部は、前記ステータコアのティース部の内径側先端部を受入れ可能な矩形状の開口部を含み、前記開口部の縁部と前記ティース部との間に前記冷却液が漏出しない程度の隙間が形成されるように形成されていることを特徴とする回転電機用ステータ。
【請求項５】
請求項４に記載の回転電機用ステータにおいて、
前記分割ガイド要素が前記ステータコアの内周に環状に組み付けられた状態で、周方向に隣接する２つの分割ガイド要素のコイル保持部に間に前記冷却液が漏出しない程度の隙間が形成されていることを特徴とする回転電機用ステータ。
【請求項１】
冷却液によってコイルが冷却される回転電機用ステータであって、
内周に複数のティース部が径方向内方に向かって突設されている筒状のステータコアと、
前記ステータコアのティース部の周囲に巻装され、前記ステータコアの端面から軸方向外側へ突出するコイルエンド部と前記ティース部間に形成されたスロット内に位置するスロット内コイル部とを含むコイルと、
前記コイルエンド部の径方向内側および軸方向外側を壁部で覆って径方向外側に開放した周方向冷却液路を形成するガイド部材と、を備え、
前記ガイド部材は、周方向に分かれた複数の分割ガイド要素から構成され、前記分割ガイド要素は、それぞれ、ステータコアの端面に形成された係止凹部に係止されて前記分割ガイド要素を前記ステータコアに固定する係止爪と、前記ステータコアの軸方向全体にわたって延伸して前記スロット内コイル部を径方向外側へ押し付けるコイル保持部とを有し、
前記コイル保持部の前記スロット内コイル部と接触する表面には、冷却液を軸方向に流通させる溝状の軸方向冷却液路が形成されている、
回転電機用ステータ。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機用ステータにおいて、
前記分割ガイド要素は、軸方向両端側に径方向外側へ向いて突設されたコイル固定部をさらに有し、前記係止爪によって前記ステータコアに固定された状態で前記ティース部の端面と前記コイルエンド部のコイル導線との間に挿入されて前記コイルの軸方向の位置決めを行うことを特徴とする回転電機用ステータ。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機用ステータにおいて、
前記コイル固定部は、前記係止爪の近傍周囲で軸方向外側を囲んで配置されており、前記係止爪が前記ステータコアの端面に係止されようとするときに軸方向外側へ弾性変形する係止爪の変位を規制するストッパとして機能することを特徴とする回転電機用ステータ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の回転電機用ステータにおいて、
前記コイル保持部は、前記ステータコアのティース部の内径側先端部を受入れ可能な矩形状の開口部を含み、前記開口部の縁部と前記ティース部との間に前記冷却液が漏出しない程度の隙間が形成されるように形成されていることを特徴とする回転電機用ステータ。
【請求項５】
請求項４に記載の回転電機用ステータにおいて、
前記分割ガイド要素が前記ステータコアの内周に環状に組み付けられた状態で、周方向に隣接する２つの分割ガイド要素のコイル保持部に間に前記冷却液が漏出しない程度の隙間が形成されていることを特徴とする回転電機用ステータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１３−１３２２８（Ｐ２０１３−１３２２８Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４４１２８（Ｐ２０１１−１４４１２８）
【出願日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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