JPWO2022185841A5 - - Google Patents

Description

本開示は、ステータ及びこれを備えたモータに関する。

近年、産業、車載用途でモータの需要は高まっている。その中で、モータの効率向上、低コスト化が要望されている。

モータの効率を向上する手法の一つとして、ステータのスロット内に配置されるコイルの占積率を向上させることが知られている。コイルの占積率を向上させることで、モータの駆動時に、コイルに流れる電流に起因する損失を抑制できる。コイルの占積率を向上させる手法として、銅材を用いた鋳造コイルをスロット内に配置する構成が提案されている（例えば特許文献１を参照）。

また、モータの効率向上のための別の手法として、スロット内に配置されるコイルにオイル等の冷媒を噴射することで、コイルを冷却する構成が知られている（例えば、特許文献２を参照）。この場合、コイルを冷却することで、コイルに流れる電流に起因する損失を抑制できる。

ところで、モータの動作中に最も熱が発生するのは、大電流が流れる部品、例えば、ステータ中のコイルである。コイルのうち、ステータのスロットに収容される部分は、インシュレータ等を介してステータコアに接している。よって、コイルの当該部分で発生した熱は、ステータコアを介して外部に放散される。

一方、コイルには、スロットの外部にはみ出した部分（以下、コイルエンドと呼ぶことがある。）が存在する。コイルエンドは、コイルにおけるそれ以外の部分よりも熱が放散されにくく、熱がこもりやすくなる。このため、コイルエンドで損失がより多く発生してしまう。

このことを考慮して、特許文献２には、オイルポンプ及び供給管を通じてコイルエンドに冷媒としてオイルを噴射する構成が開示されている。

しかし、この場合、冷媒の噴射の仕方によっては、ステータ内の一部のコイルでは、冷媒が十分に吹きかけられず、冷却されにくくなってしまう。コイルを十分に冷却しようとすると、冷媒の供給量が非常に多くなってしまう。

ステータ内のすべてのコイルに対し、冷媒を噴射して冷却する場合は、冷媒の供給管の構造が複雑になってしまう。それぞれのコイルエンドに対し、均等に冷媒を供給しようとすると、供給圧を大幅に高める必要があり、冷媒を供給するポンプが大型化してしまう。

独国特許出願公開第１０２０１２２１２６３７号明細書 特開平０８－１３０８５６号公報

本開示はかかる点に鑑みてなされたものである。本開示の目的は、冷媒による冷却が不十分なコイルをステータの内部に含む場合に、当該コイルの放熱性が確保されたステータ及びこれを備えたモータを提供することにある。

上記目的を達成するため、本開示に係るステータは、軸心を囲うように形成されるとともに複数の歯部を有するステータコアと、前記複数の歯部のそれぞれに装着されたコイルと、を備えたモータのステータであって、前記コイルは、断面が四角形の導線が巻回され、ｎターン（ｎは２以上の整数）積層されてなり、前記複数の歯部は、前記モータの周方向に沿って、互いに間隔をあけて前記ステータコアの内周にそれぞれ接続されており、前記周方向に配置された複数の前記コイルのうち、１つの前記コイルにおいて、前記コイルにおける前記軸心が延伸する方向である軸方向の端部であるコイルエンドの高さが、他の前記コイルと異なる。

複数の前記コイルのうち、前記コイルエンドの高さが互いに同じであるコイル群の間に、前記コイル群と前記コイルエンドの高さが異なる前記コイルが、１つ配置されていてもよい。

本開示に係るモータは、前記軸方向に延伸する回転軸を有するロータと、前記ロータと同軸にかつ前記ロータと所定の間隔をあけて設けられた前記ステータと、前記ステータと前記ロータとを内部に収容するモータケースと、１つの前記コイルに向けて冷媒を供給する冷却装置を備え、前記冷却装置は、前記冷媒を吐出するポンプと、前記ポンプに接続されて前記モータケースの内部に延び、前記ポンプから吐出された前記冷媒を前記コイルに向けて供給する供給管を、を有する。

前記供給管は、前記冷媒を前記軸方向に噴射する第２噴射口を有することが好ましい。

前記軸方向が重力方向と交差するように前記モータが用いられるとき、前記供給管は、前記冷媒を前記重力方向で上側から噴射する第１噴射口をさらに有することが好ましい。

前記冷媒が直接に噴射される前記コイルの前記コイルエンドの高さは、前記冷媒が直接に噴射されない前記コイルの前記コイルエンドの高さよりも低いことが好ましい。

前記コイルエンドは、前記軸方向の一方の端部である第１コイルエンドと、他方の端部である第２コイルエンドとを有し、前記冷媒は、前記第１コイルエンドに向けて噴射されることが好ましい。

前記冷媒は、前記第１コイルエンド及び前記第２コイルエンドの両方に向けて噴射されることが好ましい。

前記第１コイルエンドの表面積は、前記第２コイルエンドの表面積よりも小さくてもよい。

前記第１コイルエンドの表面積は、前記第２コイルエンドの表面積よりも大きくてもよい。

特に、本開示に係るモータは、モータの軸方向が、重力方向と交差するように用いられることが好ましい。

本開示によれば、冷媒による冷却が不十分なコイルをステータの内部に含む場合に、当該コイルの放熱性を確保できる。したがって、ステータ全体、ひいてはモータを効率良く冷却できる。

図１Ａは、実施形態１に係るモータの軸方向の断面模式図である。 図１Ｂは、実施形態１に係るモータの径方向の断面模式図である。 図２は、実施形態１に係るモータの軸方向から見たステータの模式図である。 図３は、コイルの第ｋターンを径方向から見た模式図である。 図４Ａは、図２のＩＶＡ－ＩＶＡ線での断面図である。 図４Ｂは、図２のＩＶＢ－ＩＶＢ線での断面図である。 図５は、変形例１に係るステータを軸方向から見た模式図である。 図６は、変形例２に係るモータの軸方向の断面模式図である。 図７は、変形例２に係るモータのステータの要部の断面模式図である。 図８は、実施形態２に係るモータの軸方向の断面模式図である。 図９は、実施形態２に係る別のモータの軸方向の断面模式図である。 図１０は、図９に示すモータのステータの要部の断面模式図である。 図１１は、他の変形例のモータの軸方向の断面模式図である。 図１２は、さらなる他の変形例のモータの軸方向の断面模式図である。

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

（実施形態１）
［モータの構成］
図１Ａは、実施形態１に係るモータ１０００の軸方向の断面模式図である。図１Ｂは、実施形態１に係るモータ１０００の径方向の断面模式図である。なお、以降の説明において、モータ１０００の半径方向を「径方向」と、外周方向を「周方向」と、モータ１０００の回転軸２１０に含まれる軸心が延伸する方向（図１Ｂにおける紙面と垂直な方向）を「軸方向」とそれぞれ呼ぶことがある。径方向において、モータ１０００の軸心側を内または内側と、外周側を外または外側と呼ぶことがある。図１Ａに示すモータ１０００は、径方向が重力方向と平行となるように、図示しない設備または機器に取り付けられている。この場合の「平行」とは、モータ１０００の製造公差や機器等への取り付け公差を含んで平行という意味であり、径方向と重力方向とが厳密な意味で平行であることまでは要求されない。

軸方向において、エンドプレート３１０が設けられた側を上または上側と、その反対側を下または下側と呼ぶことがある。なお、軸方向から見て、モータ１０００の軸心は、回転軸２１０の軸心に一致する。

図１Ａ、図１Ｂに示すように、モータ１０００は、ステータ１００と、ロータ２００と、モータケース３００と、エンドプレート３１０とを有している。モータ１０００には、冷却装置４００が取り付けられている。ステータ１００及びロータ２００の構造の詳細については後で述べる。

モータケース３００は、上部に開口を有する有底筒状の金属製部材である。エンドプレート３１０は、モータケース３００の開口を塞ぐように設けられた板状の金属製部材である。エンドプレート３１０は樹脂製部材でもよい。

冷却装置４００は、オイルポンプ４１０と供給管４２０とを有している。供給管４２０は、中空構造の金属製部材である。供給管４２０は、主管４３０と枝管４４０とを有している。供給管４２０の一端がオイルポンプ４１０に接続されている。主管４３０は、ステータ１００の径方向外側を通って、モータケース３００の内部に延びている。主管４３０は、エンドプレート３１０の内部で分岐している。分岐した枝管４４０がモータケース３００の内部に延びている。よって、モータケース３００の内部には、供給管４２０の端部が２箇所配設されている。主管４３０の端部には第１噴射口４３１が設けられている。枝管４４０の端部には第２噴射口４４１が設けられている。第１噴射口４３１は、第１コイルエンド４１ａの径方向外側に配置されている。第２噴射口４４１は、第１コイルエンド４１ａの軸方向上側に配置されている。

供給管４２０は、金属製部材を用いてもよい。例えば、供給管４２０は、樹脂製部材で形成できる。樹脂製部材で形成された供給管４２０は、高い絶縁性を期待できる。

ここで、第１コイルエンド４１ａは、コイル４０の軸方向上側の端部である。第１コイルエンド４１ａは、前述したように、コイル４０のうちスロット３０の外側にはみ出した部分である。第２コイルエンド４１ｂは、コイル４０の軸方向下側の端部である。第２コイルエンド４１ｂは、コイル４０のうちスロット３０の外側にはみ出した部分である。供給管４２０は、モータケース３００の外部で分岐していてもよいし、内部で分岐していてもよい。

オイルポンプ４１０が駆動されると、オイルポンプ４１０から吐出された冷媒であるオイルが、供給管４２０を通ってモータケース３００の内部に圧送される。第１噴射口４３１及び第２噴射口４４１の両方から、オイルが第１コイルエンド４１ａに向けて噴射され、第１コイルエンド４１ａが冷却される。図１Ａから明らかなように、第１噴射口４３１から第１コイルエンド４１ａの径方向外側面に向けて、オイルが噴射される。第２噴射口４４１から第１コイルエンド４１ａの軸方向上側面に向けて、オイルが噴射される。なお、第１コイルエンド４１ａに噴射されたオイルは、モータケース３００の内部であって、モータ１０００の軸心よりも重力方向で下方に位置する部分に溜まる。噴射されたオイルは、さらに図示しないオイル溜めに回収される。

なお、第１噴射口４３１は主管４３０の端部に、第２噴射口４４１は枝管４４０の端部にそれぞれに複数設けられている。複数のコイル４０の第１コイルエンド４１ａに向けてオイルが噴射される（例えば、図２を参照）。なお、モータケース３００の内部に位置する主管４３０及び枝管４４０のそれぞれの端部は、周方向に所定の長さだけ延びていてもよい。

図１Ｂに示すように、ステータ１００は、円環状のヨーク２０と、ヨーク２０の内周に接続され、当該内周に沿って等間隔に設けられた複数のティース（歯部）１０と、を有している。ティース１０が接続されたヨーク２０を、ステータコア１１０と呼ぶことがある。

ステータ１００は、さらに、周方向に隣り合うティース１０の間にそれぞれ設けられたスロット３０と、スロット３０内に収容されたコイル４０とを有している。ステータ１００は、ロータ２００の径方向外側に、ロータ２００と一定の間隔をあけて配置されている。

ティース１０とヨーク２０は、それぞれ、例えば、ケイ素等を含有した電磁鋼板を打ち抜き加工した後に積層して形成される。コイル４０は、インシュレータ５０（図４Ａ、図４Ｂを参照）を挟んで、複数のティース１０のそれぞれに装着されて、スロット３０内に収容されている。前述したように、コイル４０は、コイルエンド４１として、第１コイルエンド４１ａと第２コイルエンド４１ｂとを有している。コイル４０の形状については、後で詳述する。

コイル４０に流れる電流の位相に応じて、コイル４０をコイルＵ１～Ｕ４，Ｖ１～Ｖ４，Ｗ１～Ｗ４とそれぞれ呼ぶことがある。

ロータ２００は、回転軸２１０と、回転軸２１０を軸心に有するロータコア２２０と、複数の磁石２３０とを有している。複数の磁石２３０は、ロータコア２２０の内部に埋設され、ステータ１００に対向してＮ極、Ｓ極が回転軸２１０の外周方向に沿って交互に配置されている。なお、磁石２３０の材料や形状や材質については、モータ１０００の出力等に応じて適宜変更し得る。また、ロータコア２２０は、例えば、ケイ素等を含有した電磁鋼板を打ち抜き加工した後に積層して形成される。

コイルＵ１～Ｕ４，Ｖ１～Ｖ４，Ｗ１～Ｗ４はそれぞれ直列に接続されている。互いに電気角で１２０°の位相差を有するＵ，Ｖ，Ｗ相の３相の電流がそれぞれコイルＵ１～Ｕ４，Ｖ１～Ｖ４，Ｗ１～Ｗ４に供給されて励磁される。その結果、ステータ１００に回転磁界が発生する。この回転磁界と、ロータ２００に設けられた磁石２３０が発生する磁界との間で相互作用を生じてトルクが発生し、回転軸２１０が軸受３２０に支持されて回転する。

本開示は、ステータ１００にコイルＵ１～Ｕ４，Ｖ１～Ｖ４，Ｗ１～Ｗ４をそれぞれ並列に接続する構成または他の接続構成にしたとしても、同様の作用効果を奏することができる。

［ステータの要部及びコイルの構成］
図２は、軸方向から見たステータの模式図である。図３は、コイルの第ｋターンを径方向から見た模式図である。図４Ａは、図２のＩＶＡ－ＩＶＡ線での断面図である。図４Ｂは、図２のＩＶＢ－ＩＶＢ線での断面図である。なお、説明の便宜上、図２及び図４Ａ，４Ｂにおいて、ヨーク２０の図示を省略している。また、コイル４０の巻回数、つまり、ターン数を５としているが特にこれに限定されない。コイル４０のターン数はｎ（ｎは２以上の整数）であればよい。

図２に示すように、コイル４０は、銅等からなる導線が螺旋状に巻回されてなる部品である。コイル４０は、当該導線が成形されてなる成形コイルである。なお、図示しないが、コイル４０を構成する導線の表面には絶縁被膜が形成されている。

なお、本願明細書における「成形コイル」は、幅及び厚さが一定の導線が螺旋状に巻回されただけのコイルを含まない。

成形コイルは、例えば、長さ、幅または厚みが異なる複数の長方形の板材を準備し、これらの板材を冷間圧接、溶接、またはそのほかの方法で接合することで形成される。板材の材質は、銅またはアルミ等の低抵抗材料である。

あるいは、成形コイルは、銅等を溶融して鋳型に流し込む、いわゆる鋳造により形成されてもよい。幅または厚さを予め途中で異なるように形成した板状の導線を所定の位置で曲げ加工することで、成形コイルが形成されてもよい。あるいは、幅及び厚さが一定の板状の導線を所定の部位で圧延加工して、途中で幅または厚さを変更した後に螺旋状に巻回して、成形コイルが形成されてもよい。要するに、導線を巻回する以外にさらに別の加工を加えるか、あるいは、単に巻き回すのとは異なる工法で成形コイルは形成される。

コイル４０は、成形コイルであるため、後で述べるように、各ターンの形状をそれぞれ自由に変更することができる。

図３に示すように、コイル４０の第ｋターン（ｋは整数で１≦ｋ≦ｎ）の外形は、径方向から見て４つの辺部を有する四角環状である。互いに対向し周方向に延びる２つの辺部が、それぞれコイルエンド４１に相当する。前述したように、軸方向上側に位置するコイルエンド４１が第１コイルエンド４１ａである。軸方向下側に位置するコイルエンド４１が第２コイルエンド４１ｂである。また、互いに対向し軸方向に延びる２つの辺部４２が、スロット３０の内部に収容される。

本実施形態では、第１ターンは、モータ１０００の軸心に近い側に位置し、第ｎターンは、ヨーク２０に近い側に位置している。つまり、第１ターンの径方向外側に第ｎターンが配置されている。

図２に示すように、周方向に沿って等間隔で配置された１２個のコイル４０の配置順をＩ～ＸＩＩとする。位置Ｉ，ＩＩ及びＸＩＩにそれぞれ配置されたコイル４０の第１コイルエンド４１ａに向けて、供給管４２０の第１噴射口４３１及び第２噴射口４４１からそれぞれオイルが噴射される。

本実施形態では、ステータ１００内でのコイル４０の位置によって、第１コイルエンド４１ａの高さが異なっている。

具体的には、位置Ｉ～ＩＩＩ及びＶ～ＩＸ、さらに位置ＸＩ，ＸＩＩにそれぞれ配置されたコイル４０では、図４Ａに示すように、第１コイルエンド４１ａの高さがＨ１である一方、第２コイルエンド４１ｂの高さはＨ２（＞Ｈ１）である。また、それ以外の位置、つまり、位置ＩＶ及びＸにそれぞれ配置されたコイル４０では、図４Ｂに示すように、第１コイルエンド４１ａ及び第２コイルエンド４１ｂの高さがともにＨ２である。

前述したように、位置Ｉ，ＩＩ及びＸＩＩにそれぞれ配置されたコイル４０の第１コイルエンド４１ａには、冷媒であるオイルが直接噴射される。また、位置ＩＩＩ及びＸＩにそれぞれ配置されたコイル４０の第１コイルエンド４１ａには、隣接した位置ＩＩ及びＸＩＩに配置されたコイル４０からそれぞれオイルが流れ込みやすい。したがって、位置Ｉ～ＩＩＩ，ＸＩ及びＸＩＩにそれぞれ配置されたコイル４０では、オイルとの熱交換により、第１コイルエンド４１ａが冷却される。よって、コイル４０の温度上昇が抑制される。

前述したように、コイル４０に噴射されたオイルは、モータケース３００の内部であって、モータ１０００の軸心よりも重力方向で下方に位置する部分に一旦溜められる。このため、位置Ｖ～ＩＸにそれぞれ位置するコイル４０は、溜まったオイルに直接接触して冷却される。したがって、コイル４０の温度上昇が抑制される。

一方、位置ＩＶ及びＸにそれぞれ配置されたコイル４０では、重力の影響で、隣接した位置ＩＩＩ及びＸＩに配置されたコイル４０からのオイル流入量が小さくなる。これらのコイル４０は、モータケース３００の内部であって、モータ１０００の軸心近傍に配置されている。このため、モータケース３００の内部に溜まったオイルとの接触面積が、位置Ｖ～ＩＸにそれぞれ位置するコイル４０に比べて大幅に小さくなる。これらのことにより、位置ＩＶ及びＸにそれぞれ配置されたコイル４０では、第１コイルエンド４１ａの冷却が不十分となり、コイル４０の温度が上昇しやすくなる。よって、コイル４０での損失が増加し、モータ１０００の効率を低下させる要因となりうる。

そこで、本実施形態では、オイルによって冷却されにくい位置ＩＶ及びＸにそれぞれ配置されたコイル４０において、第１コイルエンド４１ａの高さ（＝Ｈ２）を、他の位置に配置されたコイル４０の第１コイルエンド４１ａの高さ（＝Ｈ１＜Ｈ２）よりも高くしている。

このようにすることで、位置ＩＶ及びＸにそれぞれ配置されたコイル４０において、第１コイルエンド４１ａの表面積及び体積を大きくし、他の位置に配置されたコイル４０の第１コイルエンド４１ａでの放熱量よりも大きくすることができる。このことにより、位置ＩＶ及びＸにそれぞれ配置されたコイル４０の温度上昇を抑制できる。また、ステータ１００に配置された複数のコイル４０全体で温度上昇を抑制できるため、モータ１０００の効率低下を抑制できる。

なお、第１コイルエンド４１ａの高さが、他の位置のコイル４０よりも高くなるコイル４０は、前述した例に限られない。オイルによる冷却効率が低いコイル４０において、第１コイルエンド４１ａの高さが、他の位置のコイル４０よりも高くなるようにすればよい。例えば、モータケース３００の内部でのオイルが溜まる量が少なければ、位置Ｖ及びＩＸにそれぞれ配置されたコイル４０も、オイルによる冷却が不十分となりうる。そのような場合、位置Ｖ及びＩＸにそれぞれ配置されたコイル４０の第１コイルエンド４１ａの形状は、図４Ａに示したのと同じとなる。また、位置ＩＩＩ及びＸＩにそれぞれ配置されたコイル４０に流れるオイルの量が少なければ、これらのコイル４０における第１コイルエンド４１ａの形状も、図４Ａに示したのと同じとなる。

［効果等］
以上説明したように、本実施形態に係るステータ１００は、軸心を囲うように形成されるとともに複数のティース（歯部）１０を有するステータコア１１０と、複数のティース１０のそれぞれに装着されたコイル４０と、を少なくとも備えている。

コイル４０は、断面が四角形の導線が巻回され、ｎターン（ｎは２以上の整数）積層されてなる。

複数のティース１０は、モータ１０００の外周方向である周方向に沿って、互いに間隔をあけてステータコア１１０の内周にそれぞれ接続されている。モータ１０００の軸心が延伸する方向である軸方向は、重力方向と交差している。

周方向に配置された複数のコイル４０のうち、少なくとも１つのコイルにおいて、コイル４０における軸方向の端部であるコイルエンド４１の高さ、本実施形態では、第１コイルエンド４１ａの高さが、他のコイル４０と異なっている。具体的には、オイルによる第１コイルエンド４１ａの冷却が不十分となりうるコイル４０では、第１コイルエンド４１ａの高さＨ２を、オイルによる第１コイルエンド４１ａが十分に冷却されるコイル４０の第１コイルエンド４１ａの高さＨ１よりも高くしている。

このようにすることで、第１コイルエンド４１ａの表面積及び体積を大きくし、他の位置に配置されたコイル４０の第１コイルエンド４１ａでの放熱量よりも大きくすることができる。このことにより、ステータ１００に配置された複数のコイル４０全体で温度上昇を抑制できるため、モータ１０００の効率低下を抑制できる。

また、ステータ１００内のすべてのコイル４０にオイルを吹き付ける必要が無くなるため、オイルの供給管４２０の構造が簡素化される。オイルの供給圧を低く抑えられ、オイルポンプ４１０が大型化するのを抑制できる。また、オイルの吐出量を低減できる。これらのことにより、冷却装置４００、ひいてはモータ１０００のコストを低減できる。

コイル４０が前述の成形コイルであるため、所望の位置のコイル４０において、第１コイルエンド４１ａの高さを容易に変更することができる。

本実施形態に係るモータ１０００は、回転軸２１０を軸心に有するロータ２００と、ロータ２００と同軸にかつロータ２００と所定の間隔をあけて設けられたステータ１００と、ステータ１００とロータ２００とを内部に収容するモータケース３００と、を少なくとも備えている。

モータ１０００は、少なくとも１つのコイル４０に向けて冷媒であるオイルを供給する冷却装置４００をさらに備えている。

冷却装置４００は、オイルを吐出するオイルポンプ（ポンプ）４１０と、オイルポンプ４１０に接続されてモータケース３００の内部に延び、オイルポンプ４１０から吐出されたオイルをコイル４０の第１コイルエンド４１ａに向けて供給する供給管４２０を、を有している。

本実施形態によれば、冷却装置４００から供給されたオイルをコイル４０に噴射して、モータ１０００における主な発熱源であるコイル４０を確実に冷却することができる。このことにより、コイル４０で発生する熱的損失を抑制でき、モータ１０００の効率を高められる。

また、複数のコイル４０のうち、オイルによる冷却が十分でないコイル４０では、第１コイルエンド４１ａの高さＨ２を、オイルにより冷却されたコイル４０の第１コイルエンド４１ａの高さＨ１よりも高くしている。さらに言うと、オイルが直接に噴射さないコイル４０の第１コイルエンド４１ａの高さＨ２を、オイルが直接に噴射されるコイル４０の第１コイルエンド４１ａの高さＨ１よりも高くしている。このことにより、オイルによる冷却が十分でないコイル４０において、第１コイルエンド４１ａからの放熱量を高められる。よって、ステータ１００に配置された複数のコイル４０全体で温度上昇を抑制できる。また、モータ１０００の効率低下を抑制できる。

また、供給管４２０の構造が簡素化されるとともに、オイルポンプ４１０が大型化するのを抑制できる。また、オイルの吐出量を低減できる。これらのことにより、冷却装置４００、ひいてはモータ１０００のコストを低減できる。

供給管４２０は、オイルを軸方向に噴射する第２噴射口４４１を有している。このようにすることで、第１コイルエンド４１ａのうち、表面積の大きい領域に対してオイルを確実に吹き付けることができる。また、供給管４２０は、オイルを重力方向で上側から噴射する第１噴射口４３１をさらに有しているのが好ましい。このようにすることで、第１コイルエンド４１ａをオイルで確実に冷却できる。

コイルエンド４１は、軸方向の一方の端部である第１コイルエンド４１ａと、他方の端部である第２コイルエンド４１ｂとを有している。オイルは、少なくとも第１コイルエンド４１ａに向けて噴射される。

また、第１コイルエンド４１ａにオイルが供給され、第２コイルエンド４１ｂにオイルが供給されない場合、前述したように、第１コイルエンド４１ａの高さがＨ１のコイル４０と、第１コイルエンド４１ａの高さがＨ２（＞Ｈ１）のコイル４０とが混在する。一方、複数のコイル４０のそれぞれで、第２コイルエンド４１ｂの高さは同じ値（＝Ｈ２）に設定される。

このようにすることで、ステータ１００内のすべてのコイル４０において、オイルが供給されない第２コイルエンド４１ｂでの放熱量を高められる。このことにより、ステータ１００に配置された複数のコイル４０全体で温度上昇を抑制でき、モータ１０００の効率低下を抑制できる。

＜変形例１＞
図５は、変形例１に係るステータ１００を軸方向から見た模式図である。なお、説明の便宜上、図５及び以降に示す各図面において、実施形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

本変形例のステータ１００、ひいてはモータ１０００は、オイルが直接噴射されるコイル４０の位置が、実施形態１のステータ１００、ひいてはモータ１０００と異なっている。具体的には、図５に示すように、位置Ｉ，ＩＩＩ及びＸＩにそれぞれ配置されたコイル４０にオイルが直接噴射される。この場合、位置Ｉ，ＩＩＩ及びＸＩにそれぞれ配置されたコイル４０は、図４Ａに示すものと同様の形状となっている。一方、位置Ｉと位置ＩＩＩの間に位置する位置ＩＩに配置されたコイル４０では、図４Ｂに示すものと同様に、第１コイルエンド４１ａの高さがＨ２となっている。また、位置Ｘと位置ＸＩＩの間に位置する位置ＸＩに配置されたコイル４０においても、図４Ｂに示すものと同様に、第１コイルエンド４１ａの高さがＨ２となっている。

第１コイルエンド４１ａの高さがＨ２となるコイル４０の位置は、図５に示す例に特に限定されない。複数のコイル４０のうち、第１コイルエンド４１ａの高さが互いに同じであるコイル群の間に、当該コイル群と第１コイルエンド４１ａの高さが異なるコイル４０が、少なくとも１つ配置されていればよい。

つまり、本変形例においても、オイルが直接に噴射さないコイル４０の第１コイルエンド４１ａの高さＨ２を、オイルが直接に噴射されるコイル４０の第１コイルエンド４１ａの高さＨ１よりも高くしている。このことにより、オイルによる冷却が十分でないコイル４０において、第１コイルエンド４１ａからの放熱量を高め、ステータ１００に配置された複数のコイル４０全体で温度上昇を抑制できる。また、モータ１０００の効率低下を抑制できる。

＜変形例２＞
図６は、変形例２に係るモータ１０００の軸方向の断面模式図である。図７は、変形例２に係るモータ１０００のステータ１００の要部の断面模式図である。なお、説明の便宜上、図６，図７及び以降に示す各図面において、実施形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図６に示す本変形例のモータ１０００は、供給管４２０の形状が、図１Ａに示す実施形態１のモータ１０００と異なる。具体的には、主管４３０はステータ１００とモータケース３００との間を通って、第２コイルエンド４１ｂの径方向外側まで延びている。一対の第１噴射口のうち一方の第１噴射口４３１は、主管４３０の中間部分であって、第１コイルエンド４１ａの径方向外側に配置されている。一対の第１噴射口のうち他方の第１噴射口４３２は、主管４３０の中間部分であって、第２コイルエンド４１ｂの径方向外側に配置されている。したがって、一対の第１噴射口４３１，４３２から噴射されたオイルは、第１コイルエンド４１ａ及び第２コイルエンド４１ｂのそれぞれの径方向外側面に吹き付けられる。

図６に示すように、主管４３０の端部から別の枝管４５０がモータ１０００の軸心に向けて延びている。枝管４５０の端部には、一対の第２噴射口４４１、４５１のうち第２コイルエンド４１ｂの軸方向下側面に対向する第２噴射口４５１が設けられている。したがって、一対の第２噴射口４４１、４５１のうち第１コイルエンド４１ａに対向する第２噴射口４４１から噴射されたオイルは、第１コイルエンド４１ａの軸方向上側面に吹き付けられ、第２コイルエンド４１ｂに対向する第２噴射口４５１から噴射されたオイルは、第２コイルエンド４１ｂの軸方向下側面に吹き付けられる。

本変形例において、位置Ｉ～ＩＩＩ、Ｖ～ＩＸ、及び位置ＸＩ，ＸＩＩにそれぞれ配置されたコイル４０では、図７に示すように、第１コイルエンド４１ａ及び第２コイルエンド４１ｂの高さがそれぞれＨ１（＜Ｈ２）に設定される。

本変形例によれば、第１コイルエンド４１ａだけでなく、第２コイルエンド４１ｂにも、冷媒であるオイルを噴射することができる。また、位置ＩＶ及びＸにそれぞれ配置されたコイル４０に比べてオイルによる冷却効率が高くなる位置のコイル４０において、第１コイルエンド４１ａだけでなく、第２コイルエンド４１ｂの高さも低くなっている。

このようにすることで、実施形態１に示す構成が奏するのと同様の効果を奏することができる。すなわち、オイルによる冷却が十分でないコイル４０において、第１コイルエンド４１ａ及び第２コイルエンド４１ｂからの放熱量を高めることができる。ステータ１００に配置された複数のコイル４０全体で温度上昇を抑制できる。また、モータ１０００の効率低下を抑制できる。

また、オイルの吐出量を低減できるため、オイルポンプ４１０が大型化するのを抑制できる。このことにより、冷却装置４００、ひいてはモータ１０００のコストを低減できる。

なお、実施形態１に示す構成では、供給管４２０を第２コイルエンド４１ｂの近傍まで引き回していない。このため、モータケース３００内での供給管４２０の配置空間を小さくできる。このことにより、図６に示す構成に比べて、図１Ａに示す破線で囲まれる部分だけモータ１０００の体積を小さくできる。よって、モータ１０００を小型化できる。

（実施形態２）
図８は、実施形態２に係るモータ１０００の軸方向の断面模式図である。図９は、実施形態２に係る別のモータ１０００の軸方向の断面模式図である。図１０は、図９に示すモータ１０００のステータ１００の要部の断面模式図である。

図８に示すモータ１０００は、実施形態１に示すモータ１０００と同様の構成である。ただし、冷媒であるオイルが吹き付けられない第２コイルエンド４１ｂの表面積を、オイルが吹き付けられる第１コイルエンド４１ａの表面積よりも大きくしている。さらに、第２コイルエンド４１ｂの体積が、第１コイルエンド４１ａの体積よりも大きくなっていてもよい。

このようにすることで、放熱面積を第１コイルエンド４１ａよりも第２コイルエンド４１ｂの方を大きくできる。このため、第２コイルエンド４１ｂでの放熱量を高められる。一方、放熱面積が小さく、熱がこもりやすい第１コイルエンド４１ａに対しては、オイルが噴射されるため、オイルとの熱交換により第１コイルエンド４１ａからの放熱量を大きくできる。つまり、第２コイルエンド４１ｂへのオイルの噴射を不要としつつ、コイル４０で発生した熱を確実に放散できる。よって、モータ１０００の効率を高められる。また、オイルの吐出量を低減できるため、オイルポンプ４１０を小型化できる。よって、冷却装置４００、ひいてはモータ１０００のコストを低減できる。

本実施形態によれば、モータケース３００内での供給管４２０の配置空間を小さくできることは、変形例２で述べたのと同様である。このことにより、図６に示す構成に比べて、図８に示す破線で囲まれる部分だけモータ１０００の体積を小さくできる。よって、モータ１０００を小型化できる。また、第１コイルエンド４１ａの体積を第２コイルエンド４１ｂの体積よりも小さくできる。このため、モータ１０００の軸方向のサイズを小さくできる。よって、モータ１０００を小型化できる。

第２コイルエンド４１ｂの表面積は、第２コイルエンド４１ｂからの必要とされる放熱量に応じて適宜設定される。また、第１コイルエンド４１ａの表面積が第２コイルエンド４１ｂの表面積よりも小さくなる範囲で、第１コイルエンド４１ａ及び第２コイルエンド４１ｂの形状は適宜変更しうる。

図９に示すように、モータ１０００において、冷媒であるオイルが吹き付けられる第１コイルエンド４１ａの表面積を、オイルが吹き付けられない第２コイルエンド４１ｂの表面積よりも大きくしてもよい。第１コイルエンド４１ａの体積が、第２コイルエンド４１ｂの体積よりも大きくなっていてもよい。

コイルエンド４１から外部雰囲気に熱を放散させるよりも、コイルエンド４１に直接オイルを噴射する方が、コイル４０からの放熱量を確実に大きくできる。よって、図９に示すように、第２コイルエンド４１ｂよりも表面積が大きい第１コイルエンド４１ａにオイルを噴射して、コイル４０を積極的に冷却する場合がある。

図１０は、図９に示すモータ１０００のステータ１００の要部の断面模式図である。具体的には、図２に示す位置Ｉ～ＩＩＩ及びＶ～ＩＸ、さらに位置ＸＩ，ＸＩＩにそれぞれ配置されたコイル４０に対応している。

図１０に示すように、コイル４０では、第１コイルエンド４１ａの高さがＨ３（＞Ｈ２）である一方、第２コイルエンド４１ｂの高さはＨ２（＞Ｈ１）である。このようにすることで、オイルによって積極的に冷却されるコイル４０において、第１コイルエンド４１ａの表面積及び体積を第２コイルエンド４１ｂの表面積及び体積よりも大きくすることができる。ただし、第１コイルエンド４１ａの表面積及び体積を第２コイルエンド４１ｂの表面積及び体積よりも大きくする構造は、図１０に示す例に特に限定されない。また、図示しないが、位置ＩＶ及びＸにそれぞれ配置されたコイル４０の形状は、図４Ｂに示したのと同様である。

図９，図１０に示す例においても、第２コイルエンド４１ｂへのオイルの噴射を不要としつつ、コイル４０で発生した熱を確実に放散でき、モータ１０００の効率を高められる。オイルの吐出量を低減できるため、オイルポンプ４１０を小型化できる。よって、冷却装置４００、ひいてはモータ１０００のコストを低減できる。さらに、モータケース３００内での供給管４２０の配置空間を小さくできる。よって、モータ１０００を小型化できる。

図１０に示すコイル４０において、第１コイルエンド４１ａの表面積が第２コイルエンド４１ｂの表面積よりも大きくなる範囲で、第１コイルエンド４１ａ及び第２コイルエンド４１ｂの形状は適宜変更しうる。

図９に示すモータ１０００において、ステータ１００内のすべてのコイル４０の形状が、図４Ａに示すものと同様であってもよい。つまり、すべてのコイル４０において、第１コイルエンド４１ａの高さが、第２コイルエンド４１ｂの高さよりも低くなるようにしてもよい。また、図１０に示すモータ１０００において、ステータ１００内のすべてのコイル４０の形状が、図１０に示すのと同様であってもよい。つまり、すべてのコイル４０において、第１コイルエンド４１ａの高さが、第２コイルエンド４１ｂの高さよりも高くなるようにしてもよい。

（その他の実施形態）
実施形態１，２及び変形例１，２に示す構成要素を適宜組み合わせて、新たな実施形態とすることもできる。例えば、図７に示す変形例２のコイル４０を、実施形態１または変形例１に示すステータ１００及びモータ１０００に適用してもよい。

本願明細書では、１つのコイル４０において、コイルエンド４１の高さを各ターンで同じとしたが、各ターンでそれぞれ異なっていてもよい。あるいは、１または複数のターンで同じである一方、残りのターンで異なっていてもよい。

本願明細書では、３相１２スロットのモータ１０００を例に取って説明した。しかし、特にこれに限定されず、他の構造、例えば、３相６スロットのモータ１０００であってもよい。

供給管４２０の構造も図１Ａや図６に示した例に特に限定されない。例えば、第１噴射口４３１，４３２が省略されてもよい。あるいは、枝管４４０，４５０及び第２噴射口４４１，４５１が省略されてもよい。

本開示のモータ１０００の構造は、実施形態１，２及び変形例１，２に示す例に限定されず、さらに別の構造を取りうる。

図１１、他の変形例のモータの軸方向の断面模式図である。図１２は、さらなる他の変形例のモータの軸方向の断面模式図である。

上記実施形態１、２等において、供給管４２０は、主管４３０と枝管４４０とを有しているものを用いて説明した。供給管４２０は、１本だけで形成してもよい。例えば、図１１に示すように、供給管４２０は、図１Ａに示す主管４３０のみを用いる形状としてもよい。あるいは、供給管は、枝管４４０のみを用いる形状としてもよい。

冷却装置４００は、モータ１０００が被設置物に取り付けられる方向に応じて、モータ１０００に取り付けられる方向を変更してもよい。

例えば、図１２に示すように、モータ１０００は、重力方向と軸方向とが同方向となるよう設置されることがある。このような場合、図１２に示すように、オイルポンプ４１０が径方向の外周側に設置されていてもよい。この場合、供給管４２０は、図１Ａに示す枝管４４０と同様に、エンドプレート３１０の内部を通って、モータケース３００の内部に延びている。なお、図１２に示すように、第１噴射口４３１は、重力方向でコイル４０の上側に位置していれば、上述した実施形態１、２等と同様の作用効果を奏することができる。

本開示のステータは、コイルを冷媒で冷却する場合に、ステータ内の各コイルでの放熱性を確保できる。したがって、高効率のモータに適用する上で有用である。

１０ ティース（歯部）
２０ ヨーク
３０ スロット
４０ コイル
４１ コイルエンド
４１ａ 第１コイルエンド
４１ｂ 第２コイルエンド
４２ 辺部
５０ インシュレータ
１００ ステータ
１１０ ステータコア
２００ ロータ
２１０ 回転軸
２２０ ロータコア
２３０ 磁石
３００ モータケース
３１０ エンドプレート
３２０ 軸受
４００ 冷却装置
４１０ オイルポンプ（ポンプ）
４２０ 供給管
４３０ 主管
４３１，４３２ 第１噴射口
４４０，４５０ 枝管
４４１，４５１ 第２噴射口
１０００ モータ

Claims (10)

1. 軸心を囲うように形成されるとともに複数の歯部を有するステータコアと、前記複数の歯部のそれぞれに装着されたコイルと、を備えたモータのステータであって、
   前記コイルは、断面が四角形の導線が巻回され、ｎターン（ｎは２以上の整数）積層されてなり、
   前記複数の歯部は、前記モータの周方向に沿って、互いに間隔をあけて前記ステータコアの内周にそれぞれ接続されており、
   前記周方向に配置された複数の前記コイルのうち、１つの前記コイルにおいて、前記コイルにおける前記軸心が延伸する方向である軸方向の端部であるコイルエンドの高さが、他の前記コイルと異なるステータ。
2. 請求項１に記載のステータにおいて、
   複数の前記コイルのうち、前記コイルエンドの高さが互いに同じであるコイル群の間に、前記コイル群と前記コイルエンドの高さが異なる前記コイルが、１つ配置されているステータ。
3. 前記軸方向に延伸する回転軸を有するロータと、
   前記ロータと同軸にかつ前記ロータと所定の間隔をあけて設けられた請求項１または２に記載のステータと、
   前記ステータと前記ロータとを内部に収容するモータケースと、
   １つの前記コイルに向けて冷媒を供給する冷却装置とを備え、
   前記冷却装置は、
   前記冷媒を吐出するポンプと、
   前記ポンプに接続されて前記モータケースの内部に延び、前記ポンプから吐出された前記冷媒を前記コイルに向けて供給する供給管を、を有するモータ。
4. 請求項３に記載のモータにおいて、
   前記供給管は、前記冷媒を前記軸方向に噴射する第２噴射口を有するモータ。
5. 請求項４に記載のモータにおいて、前記軸方向が重力方向と交差するように前記モータが用いられるとき、
   前記供給管は、前記冷媒を前記重力方向で上側から噴射する第１噴射口をさらに有するモータ。
6. 請求項４または５に記載のモータにおいて、
   前記冷媒が直接に噴射される前記コイルの前記コイルエンドの高さは、前記冷媒が直接に噴射されない前記コイルの前記コイルエンドの高さよりも低いモータ。
7. 請求項４～６のいずれか１項に記載のモータにおいて、
   前記コイルエンドは、前記軸方向の一方の端部である第１コイルエンドと、他方の端部である第２コイルエンドとを有し、
   前記冷媒は、前記第１コイルエンドに向けて噴射されるモータ。
8. 請求項７に記載のモータにおいて、
   前記冷媒は、前記第１コイルエンド及び前記第２コイルエンドの両方に向けて噴射されるモータ。
9. 請求項７または８に記載のモータにおいて、
   前記第１コイルエンドの表面積は、前記第２コイルエンドの表面積よりも小さいモータ。
10. 請求項７または８に記載のモータにおいて、
    前記第１コイルエンドの表面積は、前記第２コイルエンドの表面積よりも大きいモータ。

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