JP2013172486A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルの占積率及び冷却効率の双方に優れた回転電機を実現する。
【解決手段】コア２と当該コア２に巻装されたコイル３とを備える回転電機１００。コイル３が、複数本の導体素線とその周囲を被覆する可撓性の絶縁被覆材とを備える被覆導線により構成され、被覆導線は、絶縁被覆材の内側に被覆内隙間を有し、被覆導線が、コイルの冷却用の油を収容する油収容空間Ｏに配置されていると共に、被覆内隙間と油収容空間Ｏとを連通する連通部４７を更に有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、コアと当該コアに巻装されたコイルとを備える回転電機に関する。

様々な機器において、駆動用の動力源の１つとして回転電機が用いられている。回転電機は、一般に、コイルを有するステータとロータとを備えて構成される。このような回転電機では、被駆動側の機器を駆動するために磁界を発生させるべくコイルに電流を流すと、銅損や鉄損等による損失が熱エネルギー（ジュール熱）として発散されるため、コイルが発熱する。回転電機のエネルギ効率を高めるためにはコイルの発熱を効率的に抑制することが求められ、そのための各種の構造が提案されている。例えば特開２００７−３１２５６９号公報（特許文献１）には、コイルエンド部の周囲に設けられた環状の油管に、その内部を通って供給される油をコイルエンド部に向けて放出させるための放出孔を形成した冷却装置が記載されている。特許文献１の回転電機では、放出孔から放出される油をコイルエンド部へと導き、油とコイルを構成する導線との熱交換によりコイルを冷却する。

ところで、例えば特開２０１１−９１９４３号公報（特許文献２）に記載されているように、コイルを構成する導線として、複数本の導体素線とその周囲を被覆する可撓性の絶縁被覆材とを備える被覆導線が用いられる場合がある。このような被覆導線を用いることで、スロット形状に応じてコイルの外形を変形させることが容易となり、比較的容易にコイルの占積率を高めることができる。

しかし、特許文献２に示される被覆導線では、仮に複数本の導体素線と絶縁被覆材とが互いに密着し合う状態であったとしても、絶縁被覆材の内側には、絶縁被覆材と導体素線との間又は導体素線どうしの間に、必然的に多少の空隙が生じてしまう。このような空隙を構成する空気は熱伝導率が低く、空隙は断熱層として機能する。そのため、特許文献２の被覆導線を用いて構成された回転電機に対して、例えば特許文献１の冷却構造を適用したとしても、油と絶縁被覆材内の導体素線との間の熱交換効率はあまり高くなく、コイルの冷却効果は限定的であった。

特開２００７−３１２５６９号公報 特開２０１１−９１９４３号公報

そこで、コイルの占積率及び冷却効率の双方に優れた回転電機の実現が望まれる。

本発明に係る、コアと当該コアに巻装されたコイルとを備える回転電機の特徴構成は、前記コイルが、複数本の導体素線とその周囲を被覆する可撓性の絶縁被覆材とを備える被覆導線により構成され、前記被覆導線は、前記絶縁被覆材の内側に被覆内隙間を有し、前記被覆導線が、前記コイルの冷却用の油を収容する油収容空間に配置されていると共に、前記被覆内隙間と前記油収容空間とを連通する連通部を更に有する点にある。

ここで、複数本の導体素線の周囲とは、被覆導線の延在方向に直交する平面での断面の周囲のことである。また、「回転電機」は、モータ（電動機）、ジェネレータ（発電機）、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。

この特徴構成によれば、複数本の導体素線とその周囲を被覆する可撓性の絶縁被覆材とを備える被覆導線を用いることで、その外形を変形させることが容易となる。よって、スロット形状に応じたコイル形状とすることが容易となり、コイルの占積率を高めることが容易となる。また、被覆導線が絶縁被覆材の内外を連通する連通部を有するので、当該連通部を介して、絶縁被覆材の外側の油収容空間内の油を、その内側の被覆内隙間へと導くことができる。よって、被覆内隙間に存在する空気の少なくとも一部を、当該空気よりも熱伝導率の高い油で置換することができるので、油と絶縁被覆材内の導体素線との間の熱交換効率を全体として向上させることができる。従って、コイルの冷却効率を向上させることができる。

ここで、前記油収容空間に前記油を噴出する油供給部が備えられ、前記連通部が、前記油供給部からの油の噴出方向の先に配置されていると好適である。

この構成によれば、油供給部から噴出される油を効率的に連通部へと供給することができる。よって、絶縁被覆材の内側の被覆内隙間に、効率的に油を導くことができる。従って、コイルの冷却効率を更に向上させることができる。

また、前記連通部が、鉛直方向で、通常の使用状態における前記油の油面レベルより下に配置されていると好適である。

この構成によれば、回転電機の通常の使用状態において、連通部が油中に浸った状態となるので、油収容空間に貯留されている油を確実に連通部へと供給することができる。よって、絶縁被覆材の内側の被覆内隙間に、確実に油を導くことができる。従って、コイルの冷却効率を更に向上させることができる。

また、前記被覆導線の一部に、前記絶縁被覆材が除去されて導電性の圧着部材が圧着されている圧着部が設けられ、前記連通部が、前記圧着部において前記絶縁被覆材が除去された部分と前記絶縁被覆材との境界部により形成されていると好適である。

回転電機のコイルを構成する被覆導線は、一般に、例えば端子部材等を介して、電源としての蓄電装置に電気的に接続される。また、回転電機が複数相のコイルを備える場合には、各相コイルが互いに電気的に接続される場合がある。上記の構成によれば、それらの各接続部を、絶縁被覆材を除去して圧着部材を圧着した圧着部により、比較的簡易な構成で実現することができる。また、そのような圧着部を構成するために絶縁被覆材の一部を除去した部分を利用して、被覆導線と端子部材との接続部に、特別な工程を要することなく連通部を設けることができる。

また、前記コイルは、前記コアから当該コアの軸方向に突出するコイルエンド部を有し、前記被覆導線における前記コイルエンド部を構成する部分に、前記連通部が設けられていると好適である。

この構成によれば、回転電機の駆動によって発熱するコイルの一部であるコイルエンド部を、直接的に冷却することができる。また、被覆導線におけるコイルエンド部を構成する部分は、例えばコアに巻装される部分に比べて油収容空間に対する露出度が高いため、連通部を設ける位置を上記のようにすることで、連通部に対して効率的に油を供給することができる。よって、冷却対象となるコイルを効率的に冷却することができる。

また、前記連通部が、前記絶縁被覆材を厚さ方向に貫通する貫通孔により構成されていると好適である。

この構成によれば、被覆内隙間と油収容空間とを連通する連通部を適切に構成できる。また、全周に亘って絶縁被覆材を除去して導体素線を全面的に露出させるのではなく、絶縁被覆材を部分的に除去して貫通孔を形成するので、被覆導線において要求される絶縁性能を維持しつつ、連通部を適切に構成することができる。

実施形態に係る回転電機の斜視図 ステータの部分拡大断面図 回転電機の制御系の回路図 被覆導線の構造を示す斜視図 被覆導線の構造を示す断面図 動力線端子と被覆導線との接続部の斜視図 回転電機の軸方向に沿った断面図 被覆導線の他の形態を示す斜視図 被覆導線の他の形態を示す斜視図 被覆導線の他の形態を示す斜視図

本発明に係る回転電機の実施形態について、図面を参照して説明する。ここでは、本発明を、車両（車輪）の駆動力源としての回転電機１００に適用した場合を例として説明する。回転電機１００は、図７に示すようにケース（例えば駆動装置ケース等）６内に収容されており、ケース６内に形成された油収容空間Ｏに配置されている。また、回転電機１００のステータ１のコイル３は、図４に示すように、複数本の導体素線４１とその周囲を被覆する可撓性の絶縁被覆材４６とを備える被覆導線４により構成されている。このような構成において、被覆導線４は、絶縁被覆材４６の内側に被覆内隙間Ｇを有すると共に、被覆内隙間Ｇと油収容空間Ｏとを連通する連通部４７を更に有する点に特徴を有している。以下、回転電機１００の全体構成、被覆導線４の構成、ケース６内における回転電機１００の配置構成の順に詳細に説明する。

なお、以下の説明では、特に断らない限り、「軸方向Ｌ」、「周方向Ｃ」、「径方向Ｒ」は、後述するステータコア２の円筒状のコア基準面２１（例えばステータコア２の内周面）の軸心を基準として定義している。

１．回転電機の全体構成
本実施形態に係る回転電機１００の全体構成について、図１〜図３を参照して説明する。図１に示すように、回転電機１００は、ステータ１と、このステータ１の径方向Ｒの内側に回転可能に設けられたロータ５とを備えている。ステータ１は、ステータコア２と、このステータコア２に巻装されたコイル３とを備えている。なお、図１では、ステータコア２から軸方向Ｌに突出するコイル３の部分であるコイルエンド部３２については、一部のみを示して他の部分の図示を省略している。図１では、残りのスロット２２の軸方向Ｌの端部には、コイル３を構成する複数本の被覆導線４の断面が表れている。また、図１では、ロータ５の一部を透視的に描いている。

ステータコア２は、磁性材料を用いて形成されている。図１に示すように、ステータコア２は、円筒状のコア基準面２１の周方向Ｃに分散配置された複数のスロット２２と、周方向Ｃに互いに隣接する２つのスロット２２の間に形成された複数のティース２３とを有する。「円筒状のコア基準面２１」は、スロット２２の配置や構成に関して基準となる仮想的な面である。本実施形態では、複数のティース２３の径方向Ｒの内側の端面を含む仮想的な円筒状の面（コア内周面）をコア基準面２１としている。なお、ステータコア２の径方向Ｒの外側の面（コア外周面）等をコア基準面２１としても良い。

複数のスロット２２は、周方向Ｃに沿って一定間隔で分散配置されている。各スロット２２は、軸方向Ｌに延びると共に、ステータコア２の軸心から放射状に径方向Ｒに延びるように形成されている。各スロット２２は、互いに同じ形状とされており、軸方向Ｌ及び径方向Ｒに延びると共に周方向Ｃに所定の幅を有する溝状に形成されている。各スロット２２は、径方向Ｒの内側に開口（コア内周面に開口）している。図２に示すように、各スロット２２の径方向Ｒの内側の開口幅は、それよりスロット２２の奥側（径方向Ｒの外側）の部分に比べて狭くなっている。このように、本実施形態に係るステータコア２は、セミオープン型のスロット２２を有する。なお、各スロット２２には、絶縁粉体塗装の塗膜等により形成されるスロット絶縁部２４が設けられている。更に、各スロット２２の径方向Ｒの内側の開口部には、当該開口部を塞ぐための閉塞部材２５が配置されている。

複数のティース２３は、それぞれ周方向Ｃに隣接する２つのスロット２２の間に形成され、周方向Ｃに沿って一定間隔で分散配置されている。各ティース２３は、互いに同じ形状とされており、軸方向Ｌ及び径方向Ｒに延びると共に周方向Ｃに所定の幅を有する厚板状に形成されている。図２に示すように、本実施形態では、各ティース２３は、当該ティース２３における周方向Ｃを向く２つの側面が互いに平行となるように形成されている。すなわち、本実施形態におけるステータコア２は、平行ティースを有する。

このため、図２に示すように、各スロット２２は、周方向Ｃの幅が径方向Ｒの外側へ向かうに従って次第に広くなるように形成されている。具体的には、各スロット２２は、周方向Ｃに互いに対向すると共に径方向Ｒの外側へ向かうに従って互いの間隔が広くなるように形成された２つの平面を有する。また、各スロット２２は、上記の２つの平面よりも径方向Ｒの外側に形成されて軸方向Ｌに延びる、断面円弧状の面を有する。各スロット２２には、複数本（本例では６本）の被覆導線４が配置されている。これら複数本の被覆導線４は、隣り合うものどうしが互いに接する状態で、径方向Ｒに沿って一列に並ぶように配置されている。また、同じスロット２２内に配置された複数本の被覆導線４は、互いに異なる断面形状を有している。

図３に示すように、回転電機１００は、インバータ装置ＩＮを介して蓄電装置（バッテリやキャパシタ等）Ｂに電気的に接続されている。インバータ装置ＩＮは、直流電力と交流電力との間の電力変換を行うインバータ回路を備えており、必要に応じて電圧変換を行うコンバータ回路を併備しても良い。また、回転電機１００は多相交流（本例では三相交流）で駆動される交流電動機であり、ステータ１のコイル３は、位相が互いに異なる交流電流が流れる３つのコイル（Ｕ相コイル３ｕ，Ｖ相コイル３ｖ，Ｗ相コイル３ｗ）を有する。各相のコイル３ｕ，３ｖ，３ｗは、それぞれ動力線端子３８を介してインバータ装置ＩＮに電気的に接続されると共に、中性点Ｎ（中性点端子３９）を介して互いに電気的に接続されている。

このように、コイル３は、互いに異なる３相のコイル３ｕ，３ｖ，３ｗを有する。これに応じて、ステータコア２には、Ｕ相用、Ｖ相用、及びＷ相用のスロット２２が、周方向Ｃに沿って繰り返し現れるように配置されている。なお、毎極毎相あたりのスロット数（周方向Ｃに沿って繰り返し現れる各相用のスロット２２の数）や、毎相あたりの磁極数、交流電力の相数は、回転電機１００に要求される出力特性等を考慮して適宜設定することができる。これらそれぞれの設定数に基づいて、ステータコア２に設けられるスロット２２の個数が決定される。

各相のコイル３は、被覆導線４をステータコア２に巻き付けて構成される。この場合における、ステータコア２への被覆導線４の巻き方としては、公知の各種巻装方法を適用することができる。例えば、重ね巻及び波巻のいずれか一方と集中巻及び分布巻のいずれか一方との組み合わせにより被覆導線４をステータコア２に巻き付けて、コイル３を構成することができる。

本実施形態では、被覆導線４により構成される各相のコイル３のうち、ステータコア２のスロット２２内に配置される部分を、コイル辺部３１という（図１及び図２を参照）。各コイル辺部３１は、軸方向Ｌに沿って延びる直線状に形成されている。また、コイル３のうち、ステータコア２から当該ステータコア２の軸方向Ｌに突出する部分を、コイルエンド部３２という（図１を参照）。コイルエンド部３２は、周方向Ｃに互いに所定間隔を隔てた位置にある２つのスロット２２に配置されたコイル辺部３１間をつなぐ部分となっている。つまり、各相のコイル３は、被覆導線４の延在方向Ａに沿って、スロット２２内に配置されるコイル辺部３１と、ステータコア２から軸方向Ｌに突出するコイルエンド部３２とが、交互に繰り返し現れるように構成されている。なお、被覆導線４は、コイル３を実質的に構成するコイル辺部３１及びコイルエンド部３２以外にも、これらと動力線端子３８や中性点端子３９とをつなぐリード線部３４（図７等を参照）を有している。

電機子としてのステータ１の径方向Ｒの内側には、永久磁石や電磁石を備えた界磁としてのロータ５が、ステータ１に対して相対回転可能に配置される。そして、ステータ１から発生する回転磁界によりロータ５が回転する。すなわち、本実施形態に係る回転電機１００は、インナーロータ型で回転界磁型の回転電機となっている。

２．被覆導線の構成
次に、コイル３を構成する被覆導線４について説明する。被覆導線４は、各相のコイル３を構成する導体であり、この被覆導線４をステータコア２に巻装することにより、コイル３が構成される。図４及び図５に示すように、この被覆導線４は、複数本の導体素線４１とその周囲を被覆する可撓性の絶縁被覆材４６とを有する。

導体素線４１は、例えば銅やアルミニウム等の金属材料により構成された線状の導体である。本実施形態では、導体素線４１として、裸線を用いている。ここで、「裸線」とは、表面が絶縁体により覆われていないむき出しの導体素線４１のことである。すなわち、この裸線でなる導体素線４１は、銅やアルミニウム等の導体の表面が絶縁体によって覆われておらず、導体表面がむき出しになっている。なお、導体の表面が酸化してできる酸化皮膜は弱い電気的絶縁性を有する場合があるが、このような酸化皮膜はここでいう絶縁体には含まれない。つまり、導体の表面に酸化皮膜が形成されたものも、ここでは裸線でなる導体素線４１に含まれる。

なお、導体素線４１が裸線として構成されずに、その表面に樹脂（例えばポリアミドイミド樹脂やポリイミド樹脂等）等の電気的絶縁材料からなる絶縁皮膜が形成されていても好適である。このような絶縁皮膜は、後述する絶縁被覆材４６とは異なり、各導体素線４１の表面を覆う皮膜として形成される。

また、図５に示すように、本実施形態では、各導体素線４１は、延在方向Ａに直交する平面である延在直交平面Ｐ（図４を参照）での断面形状が円形状のものが用いられる。導体素線４１の直径（素線径）は比較的小径であり、例えば０．２ｍｍ以下のものが好適に用いられる。そして、複数本の導体素線４１が集合して、導体素線束４２が構成される。本実施形態では、複数本の導体素線４１を撚って束ねることにより、導体素線束４２が構成されている。なお、導体素線束４２を構成する導体素線４１の本数は、最終的な被覆導線４の太さ（断面積）と各導体素線４１の太さ（断面積）及び形状とに基づいて設定することができる。

絶縁被覆材４６は、可撓性を有する電気的絶縁部材であり、導体素線束４２を構成する複数本の導体素線４１の周囲を被覆するように設けられている。ここで、複数本の導体素線４１（導体素線束４２）の周囲とは、延在直交平面Ｐでの導体素線束４２の断面の周囲（外周）のことであり、導体素線束４２の延在方向Ａの端部は含まれない。すなわち、絶縁被覆材４６は、導体素線束４２の周囲の全周を覆うと共に、導体素線束４２の延在方向Ａの端部に設けられた後述する動力線端子３８や中性点端子３９の部分を除いて、基本的には延在方向Ａに沿った全域を覆うように設けられている。なお、導体素線４１の延在方向は、被覆導線４の延在方向Ａと等しいため、ここでは、導体素線４１や導体素線束４２の延在方向も同じ符号「Ａ」で表している。

絶縁被覆材４６としては、可撓性を有すると共に電気的絶縁性を有する材質が用いられ、例えば、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリフェニレンスルファイド等の各種合成樹脂が用いられる。ここで、「可撓性」とは、曲げたり撓ませたりすることができる性質のことである。また、本実施形態に係る絶縁被覆材４６は、被覆導線４を曲げたり撓ませたりしてステータコア２に巻き付けるために必要十分な伸縮性を有しておれば良く、伸縮性はあまり高くなくても良い。ここで、「伸縮性」とは、伸びたり縮んだりすることができる性質のことである。また、絶縁被覆材４６を構成する材料は、後述する通電カシメに供されることを考慮すれば、熱可塑性（加熱により軟化する性質）を有していると好適である。このような絶縁被覆材４６は、本実施形態では、導体素線束４２の周囲を包む可撓性のシート状部材又は筒状部材によって構成されている。

図５に示すように、絶縁被覆材４６の内側では、各導体素線４１は、完全には互いに密着し合うことなく集合している。これら複数本の導体素線４１どうしの間には、被覆内隙間Ｇが形成される。すなわち、被覆導線４は、絶縁被覆材４６の内側に被覆内隙間Ｇを有している。このような被覆内隙間Ｇは、軸方向Ｌに延びる比較的大きい隙間として形成される。例えば、その周囲が互いに密接する複数（例えば３本）の導体素線４１の外表面によって囲まれて軸方向Ｌに延びるように形成される隙間を「線間隙間」として定義すると、被覆内隙間Ｇはそのような線間隙間よりも大きい隙間として形成される。被覆内隙間Ｇは、そのような線間隙間が、互いに所定間隔を空けて隣接する導体素線４１の間を介して互いにつながったものとして形成される。

また、本実施形態では、導体素線束４２と絶縁被覆材４６とが完全には接着されず、非接着状態とされる。そのため、導体素線４１どうしの間だけでなく、導体素線４１と絶縁被覆材４６との間にも被覆内隙間Ｇが形成される。各導体素線４１は、被覆内隙間Ｇを介して互いに離間して配置されることで、大きな外力が作用しなくても容易に、互いに相対移動可能となっている。絶縁被覆材４６の内側の複数本の導体素線４１は、それぞれ被覆導線４の径方向及び周方向の少なくとも一方に、互いに相対移動可能となっている。なお、延在直交平面Ｐでの断面における、絶縁被覆材４６内の断面積に対する被覆内隙間Ｇの断面積の割合（隙間割合）は、例えば５％〜５０％、その中でも１５％〜３０％等とすることができる。

以上のように、本実施形態に係る被覆導線４では、絶縁被覆材４６は可撓性を有しているため、当該絶縁被覆材４６は容易に変形可能である。これに加えて、絶縁被覆材４６の内側に被覆内隙間Ｇが存在するので、この被覆内隙間Ｇの部分において導体素線４１どうしが相対移動可能となり、絶縁被覆材４６の材質によらずにその外形を比較的自由に変形させることができる。これにより、被覆導線４（複数本の導体素線４１及び絶縁被覆材４６）は、延在直交平面Ｐでの断面形状を比較的自由に変形可能となっている（図２も参照）。すなわち、スロット２２の形状に応じた絶縁被覆材４６の変形に追従して、その内部の被覆内隙間Ｇの部分において導体素線４１どうしが相対移動することで、被覆導線４の断面形状を容易に変形可能である。これにより、コイル３の外形をスロット２２の形状に応じた形状とすることができ、コイル３の占積率を高めることができる。

被覆導線４は、絶縁被覆材４６の内外を連通する連通部４７を有している。連通部４７は、絶縁被覆材４６の内側の被覆内隙間Ｇと、絶縁被覆材４６の外側の、ケース６内の油収容空間Ｏとを連通している。本実施形態では、このような連通部４７は、基本的には、絶縁被覆材４６を当該絶縁被覆材４６の厚さ方向に貫通する孔部（貫通孔）により構成されている。すなわち、連通部４７は、絶縁被覆材４６の厚さ方向から見て、閉曲線によって囲まれた状態で絶縁被覆材４６を貫通する貫通孔として構成されている（図６も参照）。ここで、「閉曲線」とは、絶縁被覆材４６の厚さ方向から見て少なくとも閉じた囲み線であることを表し、その一部に直線部分や折線部分等を有していても良い。なお、絶縁被覆材４６が全周に亘って除去されており、当該除去された部分（被覆除去部）により絶縁被覆材４６が延在方向Ａに分断されているような形態は、ここでいう貫通孔には含まれない。但し、そのような構成に限定されず、貫通孔ではなく被覆除去部として連通部４７が構成されても良い。

図６及び図７に示すように、各相のコイル３を構成する被覆導線４は、それぞれリード線部３４の一方側の端部に、当該被覆導線４に接続された動力線端子３８を有する。動力線端子３８は、例えばアルミニウム等の金属材料により構成された導電性部材である。本実施形態では、動力線端子３８は、挿通孔が形成された平板部３８ａと、当該平板部３８ａと一体的に形成された筒状部３８ｂとを有する。平板部３８ａの挿通孔に挿通されるボルトにより、インバータ装置ＩＮとのインターフェースとなる端子台８１（図７を参照）に動力線端子３８が固定される。また、筒状部３８ｂには、被覆導線４（リード線部３４）の端部が、絶縁被覆材４６が部分的に除去された状態で挿入される。図６に示すように、本例では、絶縁被覆材４６の周方向の所定範囲及び延在方向Ａの所定範囲を占める部分が切り出されて除去され、矩形状の連通部４７が形成された状態で挿入されている。この状態で、通電カシメにより、被覆導線４と動力線端子３８とが電気的に接続されている。

ここで、通電カシメは、接続対象部材を例えばタングステン電極等の一対の電極（図示せず）で挟持し、予め定められた大きさの圧力で加圧してかしめつつ、電極間に通電して接続する方法である。この通電カシメでは、通電された電極はジュール熱を発して急激に発熱し、その熱は動力線端子３８を介して被覆導線４（絶縁被覆材４６）に伝達される。本実施形態では、このような通電カシメにより、絶縁被覆材４６が全周に亘って除去されると共に、動力線端子３８の筒状部３８ｂが圧着されて複数本の導体素線４１と動力線端子３８とが電気的に接続される。本実施形態では、動力線端子３８が本発明における「圧着部材」に相当し、当該動力線端子３８においてカシメにより圧着されている筒状部３８ｂの部分が圧着部３６となる。

上述したように、本実施形態では、連通部４７が、被覆導線４と動力線端子３８との接続部に設けられている。すなわち、連通部４７が、圧着部３６において絶縁被覆材４６が予め除去された部分（先行的除去部）と絶縁被覆材４６との境界部により形成されている。また、本実施形態では、通電カシメにより、圧着部３６において絶縁被覆材４６が全周に亘って除去される。そのため、圧着部３６において絶縁被覆材４６が事後的に除去された部分（後発的除去部）と絶縁被覆材４６との境界部により形成される部分を、連通部４７に含めても良い。本実施形態では、連通部４７が、圧着部３６における先行的除去部及び後発的除去部の双方により構成されている。

なお、ここでは被覆導線４（リード線部３４）と動力線端子３８との電気的な接続についてのみ説明したが、被覆導線４（リード線部３４）と中性点端子３９との電気的な接続についても、同様の構成を採用することができる。つまり、筒状部を有する導電性の中性点端子３９を用いて、通電カシメにより、各相コイルを構成する被覆導線４を相互に電気的に接続することができる。この場合、中性点端子３９が本発明における「圧着部材」に相当し、当該中性点端子３９において圧着されている筒状部の部分が圧着部３６となる。そして、中性点端子３９の周辺部分においても、連通部４７が、圧着部３６において絶縁被覆材４６が除去された部分（先行的除去部及び後発的除去部の双方）と絶縁被覆材４６との境界部により形成される。

連通部４７は、動力線端子３８の周辺部分や中性点端子３９の周辺部分に限らず、被覆導線４における任意の位置に設けられて良い。但し、ステータコア２との間の電気的絶縁性や異相のコイル３間の電気的絶縁性を確保することを考慮すれば、連通部４７は、ステータコア２や他の被覆導線４に近接する部分ではなく、被覆導線４における油収容空間Ｏに臨む部分（油収容空間Ｏへの露出部）に設けられることが好ましい。本実施形態では、図６及び図７に示すように、被覆導線４における油収容空間Ｏに臨む、リード線部３４の中間部にも、連通部４７が設けられている。一方、本実施形態では、スロット２２内に配置されるコイル辺部３１や、被覆導線４どうしが重なって配置されるコイルエンド部３２には、連通部４７は設けられていない。

３．ケース内における回転電機の配置構成
次に、ケース６内における回転電機１００の各部の配置構成について説明する。図７に示すように、ケース６は、回転電機１００の軸方向Ｌの一方側（図７の右側）を覆う第一支持壁６１と、回転電機１００の軸方向Ｌの他方側（図７の左側）を覆う第二支持壁６２と、回転電機１００の外周を覆う周壁６３とを備えている。本例では、第一支持壁６１と周壁６３とが一体的に形成されると共に、第二支持壁６２を構成するカバー部材がボルト（図示せず）等によって周壁６３に固定されている。

回転電機１００のステータ１はケース６に固定されている。本実施形態では、複数の円環板状の部材を積層して形成された円筒状のステータコア２が、その外周面を周壁６３に当接させた状態で当該周壁６３に固定されている。図示の例では、周壁６３における他の部分よりも小径に形成された部分（小径部）に当接した状態で、ステータコア２が固定されている。このステータコア２にコイル３が巻装されており、当該コイル３におけるコイルエンド部３２が、ステータコア２に対して軸方向Ｌの両側に突出している。すなわち、ステータ１は、ステータコア２に対して軸方向Ｌの両側に配置された一対のコイルエンド部３２を有する。

ロータ５は、ステータ１の径方向内側に回転自在に支持されている。ロータ５は、複数の円環板状の部材を積層して形成された円筒状のロータコア５ａと、当該ロータコア５ａと一体回転するように固定されたロータ軸６５とを有する。また、ロータ軸６５の軸方向Ｌの一方側の端部には有底の凹部が形成され、この凹部に、第一支持壁６１を貫通して配置された連結軸６６の端部が挿入されている。ロータ軸６５と連結軸６６とは互いに嵌合し、これらは一体的に回転する。そして、ロータ５は、ロータ軸６５及び連結軸６６を介して、ロータコア５ａの両側で、支持軸受６８によりケース６（第一支持壁６１及び第二支持壁６２）に回転自在に支持されている。

ケース６（ここでは特に周壁６３）の内部には、ケース内油路（図示せず）が形成されている。ケース内油路は、少なくとも周壁６３における鉛直方向Ｖでの上部領域（最上部を含む周方向Ｃの所定範囲内の領域）を軸方向Ｌに延びるように形成されている。本実施形態では、周壁６３の軸方向Ｌのほぼ全域に亘って延びるように、ケース内油路が形成されている。また、周壁６３には、ケース内油路から連通してケース６内の油収容空間Ｏに開口する油噴出口５２が形成されている。本実施形態では、このような油噴出口５２が、軸方向Ｌに所定間隔を隔てて複数（本例では４つ）形成されている。これらの油噴出口５２は、鉛直方向Ｖで、コイル３より上に配置されている。本実施形態では、これらのケース内油路及び複数の油噴出口５２により、ケース６経由の油供給部（第一油供給部）５１が構成されている。

本例における４つの油噴出口５２を、ここでは軸方向Ｌの一方側から他方側に向かって順に、第一油噴出口５２ａ〜第四油噴出口５２ｄとして区別して表す。第一油噴出口５２ａ及び第二油噴出口５２ｂは、径方向Ｒに見てコイルエンド部３２と重複する部分を有する位置に配置されている。なお、２つの部材の配置に関して、「ある方向に見て重複する部分を有する」とは、その視線方向に平行な仮想直線を当該仮想直線に直交する各方向に移動させた場合に、当該仮想直線が２つの部材の双方に交わる領域が少なくとも一部に存在することを表す。本実施形態では、第一油噴出口５２ａ及び第二油噴出口５２ｂは、径方向Ｒに見て一対のコイルエンド部３２のそれぞれと重複する部分を有する位置に配置されている。また、第三油噴出口５２ｃは、径方向Ｒに見て、リード線部３４の中間部に設けられた連通部４７と重複する部分を有する位置に配置されている。第四油噴出口５２ｄは、径方向Ｒに見て、動力線端子３８と被覆導線４との接続部に設けられた連通部４７と重複する部分を有する位置に配置されている。

ロータ軸６５及び連結軸６６の内部には、これらに亘って軸方向Ｌに延びる軸方向油路７２が形成されている。軸方向油路７２は、連結軸６６から見て、軸方向Ｌで少なくともロータコア５ａを超える位置まで軸方向Ｌに沿って延びるように形成されている。また、ロータ軸６５の内部には、軸方向油路７２とロータ軸６５の外側の油収容空間Ｏとを連通するように径方向Ｒに延びる径方向油路７３が形成されている。径方向油路７３は、軸方向油路７２から径方向Ｒに沿って延びてロータ軸６５の外周面に開口している。このような径方向油路７３が少なくとも２つ、軸方向Ｌでロータコア５ａの両側に分かれて形成されている。本実施形態では、ロータコア５ａの軸方向Ｌの両側における、それぞれ同じ軸方向Ｌ位置かつ異なる周方向Ｃ位置に、２つの径方向油路７３がそれぞれ形成されている。本実施形態では、これらの軸方向油路７２及び複数の径方向油路７３により、ロータ軸６５経由の油供給部（第二油供給部）７１が構成されている。

ロータ軸６５の外周面における径方向油路７３の開口部は、コイルエンド部３２に対して径方向Ｒの内側の、径方向Ｒに見てコイルエンド部３２と重複する部分を有する位置に配置されている。本実施形態では、ロータコア５ａに対して軸方向Ｌの両側の径方向油路７３のそれぞれの開口部は、径方向Ｒに見て一対のコイルエンド部３２のそれぞれと重複する部分を有する位置に配置されている。

ケース内油路及び軸方向油路７２は、それぞれオイルポンプ（図示せず）に連通している。オイルポンプから吐出される油の一部は、第一油供給部５１のケース内油路を通って流れ、その後、油噴出口５２から油収容空間Ｏに噴出される。本例では、鉛直方向Ｖの下側に向かって噴出される（図７の破線矢印を参照）。また、オイルポンプから吐出される油の他の一部は、第二油供給部７１の軸方向油路７２及び径方向油路７３を通って流れ、その後、ロータ軸６５の外周面の開口部から油収容空間Ｏに噴出される。本例では、ロータ軸６５から、径方向Ｒの外側に向かって噴出される（図７の破線矢印を参照）。

ここで、本実施形態では、上述したように第一油噴出口５２ａ及び第二油噴出口５２ｂは、径方向Ｒに見てコイルエンド部３２と重複する部分を有する位置に配置されている。また、ロータ軸６５における径方向油路７３の開口部も、径方向Ｒに見てコイルエンド部３２と重複する部分を有する位置に配置されている。すなわち、本実施形態では、一対のコイルエンド部３２はいずれも、第一油供給部５１及び第二油供給部７１からの油の噴出方向の先に配置されている。このため、第一油供給部５１及び第二油供給部７１から噴出される油を、コイル３の冷却用の油として、効率的にコイルエンド部３２に供給することができる。よって、コイル３（ここではコイルエンド部３２）を効果的に冷却することができる。

また、本実施形態では、上述したように第三油噴出口５２ｃ及び第四油噴出口５２ｄはそれぞれ、径方向Ｒに見て、被覆導線４（リード線部３４）に設けられた連通部４７と重複する部分を有する位置に配置されている。すなわち、本実施形態では、ロータ軸６５よりも鉛直方向Ｖの上側に設けられた動力線端子３８側の連通部４７はいずれも、第一油供給部５１からの油の噴出方向の先に配置されている。このため、第一油供給部５１から噴出される油を、効率的に連通部４７へと供給することができる。

なお、本実施形態では、ロータ軸６５よりも鉛直方向Ｖの下側に設けられた中性点端子３９側の連通部４７は、鉛直方向Ｖで、通常の使用状態における油の油面レベルＬｖより下に配置されている。ここで、「通常の使用状態」とは、本実施形態のように車両の駆動力源としての使用の場合には、例えば平坦な路上での車両の定速走行状態（予め定められた速度域内での走行を含む概念）や走行停止状態を例示することができる。このような位置に連通部４７を配置することで、回転電機１００の通常の使用状態において、中性点端子３９側の連通部４７を定常的に油中に浸った状態とすることができる。よって、ケース６の底部に貯留されている油を確実に連通部４７へと供給することができる。

連通部４７に供給された油は、当該連通部４７を介して、絶縁被覆材４６の内側の被覆内隙間Ｇに到達する。このようにして、結果的に、第一油供給部５１から噴出される油やケース６の底部に貯留されている油を、効率的に被覆内隙間Ｇへと供給することができる。被覆内隙間Ｇに到達した油は、被覆内隙間Ｇ内において毛細管現象により導体素線４１どうしの間を浸透し、空気に置き換わる。すなわち、被覆内隙間Ｇに存在していた空気の少なくとも一部（好ましくは５０％以上、その中でも特に８０％以上）が、当該空気よりも熱伝導率の高い油で置換される。よって、油と導体素線４１との間の熱交換効率を全体として向上させることができ、コイル３の冷却効率を向上させることができる。

また、油は導体素線４１どうしの間を浸透し、各導体素線４１の表面に油膜を形成する。すなわち、各導体素線４１の表面に、当該導体素線４１を構成する金属材料よりも電気伝導率（誘電率）の低い油で形成された油膜が、絶縁層として形成される。よって、本実施形態のように裸線でなる導体素線４１を有する被覆導線４を用いた場合であっても、事後的に、各導体素線４１の表面に比較的高い電気的絶縁性を付与することができる。これにより、コイル３に電流が流れる際に、導体素線４１の表面に生じる渦電流による損失（鉄損）を低減することができるという利点もある。よって、回転電機１００のエネルギ効率を更に高めることができる。

４．その他の実施形態
最後に、本発明に係る回転電機の、その他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記の実施形態では、油収容空間Ｏに油を噴出する油供給部として、第一油供給部５１及び第二油供給部７１の双方が備えられている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、上記の実施形態において、第一油供給部５１のみが備えられた構成としても好適である。なお、第二油供給部７１のみが備えられた構成とすることも可能であり、この場合、径方向Ｒに見て、被覆導線４（リード線部３４）に設けられた連通部４７と重複する部分を有する位置にも、第二油供給部７１を構成する径方向油路７３の開口部が設けられていると好適である。すなわち、それらの連通部４７が、第二油供給部７１からの油の噴出方向の先に配置されていると好適である。なお、第一油供給部５１及び第二油供給部７１の双方が備えられることなく、全ての連通部４７が油面レベルＬｖより下に配置された構成とすることも可能である。

（２）上記の実施形態では、第三油噴出口５２ｃ及び第四油噴出口５２ｄが、径方向Ｒに見て連通部４７と重複する部分を有する位置に配置されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、それらが、径方向Ｒに見て連通部４７とは重複しない位置（異なる軸方向Ｌ位置）に配置された構成としても良い。この場合、第三油噴出口５２ｃ及び第四油噴出口５２ｄは、油を放射状に散布するための噴射構造を備えると好適である。このような噴射構造は、例えばケース内油路側に形成された比較的小径の孔部と、ケース内油路から油収容空間Ｏに向かうに従って開口面積が次第に大きくなるように形成された傾斜面とにより構成することができる。このような噴射構造を有する第三油噴出口５２ｃ及び第四油噴出口５２ｄから、軸方向Ｌ及び周方向Ｃの所定範囲に広がるように噴霧状に油が噴出される。この場合、その一部の油の噴出方向の先に連通部４７が配置されていると好適である。

（３）上記の実施形態では、動力線端子３８側の連通部４７がロータ軸６５よりも鉛直方向Ｖの上側に設けられると共に、中性点端子３９側の連通部４７がロータ軸６５よりも鉛直方向Ｖの下側に設けられた構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されず、これらの配置関係を逆転させても良い。この場合、中性点端子３９側の連通部４７に対しても、第一油供給部５１や第二油供給部７１から噴出される油を供給する構成とすることができる。また、動力線端子３８側の連通部４７を鉛直方向Ｖでロータ軸６５と油面レベルＬｖとの間に配置し、当該連通部４７に第二油供給部７１から噴出される油を供給する構成とすることができる。或いは、ケース６の底部に貯留されている油の純度次第では、動力線端子３８側の連通部４７を油面レベルＬｖより下に配置することも可能である。

（４）上記の実施形態では、連通部４７が、コイル３を構成する各部分のうちのリード線部３４にのみ設けられている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、例えばリード線部３４に代えて又はこれに加えて、被覆導線４におけるコイルエンド部３２を構成する部分に連通部４７が設けられた構成としても良い。この場合、互いに重なり合って配置される被覆導線４どうしの間の電気的絶縁性を適切に確保する観点からは、コイルエンド部３２における油収容空間Ｏへの露出部に、連通部４７が設けられていると好適である。このようにすれば、連通部４７を通って被覆内隙間Ｇに供給される油により、コイルエンド部３２における導体素線４１をより直接的に冷却することができる。なお、スロット絶縁部２４等によるコイル３とスロット２２との間の電気的絶縁性次第では、被覆導線４におけるコイル辺部３１を構成する部分に連通部４７が設けられた構成とすることも可能である。

（５）上記の実施形態では、連通部４７が、絶縁被覆材４６が部分的に除去されてなる先行的除去部と、通電カシメによって絶縁被覆材４６が全周に亘って除去されてなる後発的除去部との双方により構成される例について説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、例えば連通部４７が、絶縁被覆材４６が部分的に除去されてなる先行的除去部のみにより構成されても良い。また、絶縁被覆材４６が当初から全周に亘って除去されて先行的除去部が構成され、連通部４７が、圧着部３６におけるその先行的除去部のみにより構成されても良い。これらの場合には、被覆導線４と動力線端子３８（中性点端子３９）との電気的な接続は、通電カシメではなく、通常のカシメ操作により行っても良い。

（６）上記の実施形態では、連通部４７が、絶縁被覆材４６の周方向の所定範囲及び延在方向Ａの所定範囲を占める矩形状に形成された構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、連通部４７の具体的形状は、各種のものを採用することができる。この場合、例えば連通部４７を、図８に示すように延在方向Ａに沿って延びるスリット状の貫通孔として形成したり、図９に示すようにスポット的に形成される小孔（図示の例では円形孔となっているが、角形孔等としても良い）として形成したりしても良い。なお、これらの図においては、導体素線４１を省略して描いている。また、図１０に示すように、絶縁被覆材４６の一部を切り出すのではなく、当該絶縁被覆材４６の内外を連通するように形成された切り込みからなる切込部として、連通部４７が形成されても良い。このような切込部として形成される連通部４７は、電気的絶縁性を比較的確保しやすく、かつ、被覆導線４の屈曲部分では切込部による開口面積が広がって油も通り易くなる。そこで、被覆導線４におけるコイルエンド部３２を構成する部分に連通部４７を設ける場合には、その連通部４７を切込部として形成しても好適である。なお、これらの図に示すように、同じ延在方向Ａ位置（図９に示すようにある程度の幅を有する概念）に、複数の連通部４７が形成されて良い。

（７）上記の実施形態では、被覆導線４が、絶縁被覆材４６の内側に導体素線４１どうしが相対移動可能な被覆内隙間Ｇを有している構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、被覆導線４が、絶縁被覆材４６の内側に、そのような被覆内隙間Ｇを有することなく上述した線間隙間のみを有する構成としても良い。このような構成の被覆導線４を用いて構成された回転電機１００でも、本発明を適用することで、線間隙間を構成する空気の少なくとも一部を油で置換することができるので、上記の実施形態と同様にコイル３の冷却効率を向上させることができる。

（８）上記の実施形態では、本発明に係る回転電機を、インナーロータ型の回転電機１００に適用した例について説明した。しかし、本発明の適用対象はこれに限定されない。すなわち、ステータ１に対して径方向Ｒの外側にロータ５が配置されるアウターロータ型の回転電機１００を適用対象としても良い。或いは、ラジアルギャップ型の回転電機１００に限らず、アキシャルギャップ型の回転電機１００を適用対象とすることも可能である。更に、回転電機１００のロータ５がコイルを備える場合にも、本発明を適用することが可能である。すなわち、そのロータ５のコイルを被覆導線４により構成すると共に、当該被覆導線４が、絶縁被覆材４６の内外を連通する連通部４７を有する構成とすることができる。

（９）上記の実施形態では、本発明に係る回転電機を、車両の駆動力源としての回転電機１００に適用した例について説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、例えば空気調和装置に備えられる電動機等、車両駆動用以外の他の用途に用いられる回転電機１００に対しても、本発明を適用することが可能である。

（１０）その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、本願の特許請求の範囲に記載されていない構成に関しては、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

本発明は、コアと当該コアに巻装されたコイルとを備える回転電機に利用することができる。

１００ ：回転電機
２ ：ステータコア（コア）
３ ：コイル
４ ：被覆導線
３２ ：コイルエンド部
３６ ：圧着部
３８ ：動力線端子（圧着部材）
４１ ：導体素線
４６ ：絶縁被覆材
４７ ：連通部（被覆除去部、貫通孔）
５１ ：第一油供給部
７１ ：第二油供給部
Ｌ ：軸方向
Ｃ ：周方向
Ｒ ：径方向
Ｖ ：鉛直方向
Ｇ ：被覆内隙間
Ｏ ：油収容空間
Ｌｖ ：油面レベル

Claims (6)

1. コアと当該コアに巻装されたコイルとを備える回転電機であって、
   前記コイルが、複数本の導体素線とその周囲を被覆する可撓性の絶縁被覆材とを備える被覆導線により構成され、
   前記被覆導線は、前記絶縁被覆材の内側に被覆内隙間を有し、
   前記被覆導線が、前記コイルの冷却用の油を収容する油収容空間に配置されていると共に、前記被覆内隙間と前記油収容空間とを連通する連通部を更に有する回転電機。
2. 前記油収容空間に前記油を噴出する油供給部が備えられ、
   前記連通部が、前記油供給部からの油の噴出方向の先に配置されている請求項１に記載の回転電機。
3. 前記連通部が、鉛直方向で、通常の使用状態における前記油の油面レベルより下に配置されている請求項１又は２に記載の回転電機。
4. 前記被覆導線の一部に、前記絶縁被覆材が除去されて導電性の圧着部材が圧着されている圧着部が設けられ、
   前記連通部が、前記圧着部において前記絶縁被覆材が除去された部分と前記絶縁被覆材との境界部により形成されている請求項１から３のいずれか一項に記載の回転電機。
5. 前記コイルは、前記コアから当該コアの軸方向に突出するコイルエンド部を有し、
   前記被覆導線における前記コイルエンド部を構成する部分に、前記連通部が設けられている請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機。
6. 前記連通部が、前記絶縁被覆材を厚さ方向に貫通する貫通孔により構成されている請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電機。

Images