CN105471128A - 旋转电机定子 - Google Patents

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Abstract

三相驱动型的旋转电机定子(10)在定子芯(12)的齿(16)卷绕有各相绕组(20)。在定子芯(12)的多个槽(18)中的、直接连结于动力端子(30)的1相绕组与直接连结于中性点的其他相绕组相邻配置的特定槽(17)中，在两相绕组相邻的间隙(50)配置有相间距离确保构件(52)，在设置于相间距离确保构件(52)的插入孔(54)插入温度传感器(56)。

Description

旋转电机定子
优先权请求
本发明请求2014年9月30日申请的日本专利申请第2014-199783的优先权，原申请的说明书、附图和摘要通过完全参照而包含于此。
技术领域
本发明涉及旋转电机定子，尤其涉及在定子的1个槽中相邻配置有不同相绕组的旋转电机定子。
背景技术
绕组设置在旋转电机定子上。在绕组上设有绝缘覆盖膜，但若绝缘覆盖膜热劣化，则容易产生绝缘破坏。因此，为了检测定子绕组的温度而使用温度传感器。
例如，在日本特开2011－254628中，对于温度传感器向定子绕组安装的构造，公开了例如：以跨过在分割芯中经由绝缘片(insulator)卷绕的绕组的方式设置具有二条腿的U字形的温度传感器支架。在这里，在温度传感器支架的一侧的腿上插入温度传感器，在该腿的绕组侧的壁设置开口而测定温度。
在日本特开2010－141962中，作为在装设于旋转电机的定子的温度传感器不产生错位的构造，公开了例如：在各个分割芯上卷绕有U相绕组、V相绕组、W相绕组的某一方，使温度传感器与用于对在周向上配置的同相绕组进行连接的连接线之一卡合。例如，在温度传感器卡合于W相连接线时，配置成温度传感器的前方到达U相绕组和与其相邻的V相绕组之间的间隙的定子径向中央部的上方。
在三相驱动型旋转电机的定子中，具有在定子的1个槽相邻配置有不同相的绕组的情况。若不同相的绕组间的电位差即相间电位差较高，则存在绕组的绝缘覆盖膜被破坏的情况。尤其是，若绕组暴露于高温而热劣化，则容易在具有较高的相间电位差的绕组间产生绕组的绝缘破坏。因此在配置有相间电位差较高的2个绕组的槽中，希望防止绝缘破坏并对该槽中绕组的温度进行检测。
发明内容
本发明的目的在于提供能够在配置有相间电位差最高的2个绕组的槽中防止产生绕组的绝缘破坏、在配置有相间电位差最高的2个绕组的槽中进行绕组温度的检测的旋转电机定子。
本发明的一方面所涉及的旋转电机定子具备：定子芯，其包含环状的背磁轭、从背磁轭向内周侧突出并沿着内周面配置的多个齿和作为相邻的齿之间的空间的多个槽；各相绕组，其由卷绕于定子芯的齿的多个U相绕组、多个V相绕组和多个W相绕组构成，多个同一相的绕组各自互相串联连接，串联连接的一端连接于同一相的动力端子，串联连接的另一端与其他各相的串联连接的另一端互相连接而形成中性点；相间距离确保构件，其在多个槽中的、直接连结于动力端子的1相绕组与直接连结于中性点的其他相绕组相邻配置的槽中，配置于两相绕组相邻的间隙；以及温度传感器，其插入于在相间距离确保构件设置的插入孔。
在本发明上述方面的旋转电机定子中，插入孔可从旋转电机定子的绕组端部侧沿着定子的轴向设置于相间距离确保构件；温度传感器可固定于相间距离确保构件的插入孔内。
上述构成的旋转电机定子，将三相的各相绕组卷绕于定子芯的齿，并具备相间距离确保构件，该相间距离确保构件在多个槽中的、直接连结于动力端子的1相绕组与直接连结于中性点的其他相绕组相邻配置的槽中，配置于这2个绕组相邻的间隙。直接连结于动力端子的1相绕组与直接连结于中性点的其他相绕组之间的相间电位差在三相的各相绕组中取最大值。在该1相绕组与其他相绕组之间配置相间距离确保构件，所以能够有效地防止产生绕组的绝缘破坏。
另外，在旋转电机定子中，温度传感器插入于在相间距离确保构件设置的插入孔，所以能够在配置有相间电位差最高的2个绕组的槽中进行绕组温度的检测。
另外，在旋转电机定子中，插入孔从旋转电机定子的绕组端部侧沿着定子的轴向设置于相间距离确保构件，温度传感器固定于相间距离确保构件的插入孔内。即，相间距离确保构件也兼具温度传感器保持构件的功能，所以构造变得简单。
附图说明
将在下文参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业上的重要性，在附图中相同的附图标记表示相同的要素，其中：
图1(a)是将端子台重叠于本发明的实施方式的旋转电机定子的沿着轴向的大致中央的位置处的截面而表示的图，图1(b)是图1(a)中的沿着B-B线的概略剖视图。
图2是卷绕于图1(a)的旋转电机定子的三相的各相绕组的连接图。
图3是在图1(a)中配置有温度传感器的槽的剖视图。
具体实施方式
以下使用附图对本发明的实施方式进行详细说明。以下叙述车辆搭载用的旋转电机的定子，但这是用于说明的例示，也可以用于车辆搭载用以外的用途。以下的齿的数量、槽的数量、绕组的卷绕数等是用于说明的例示，能够根据旋转电机定子的规格而适当变更。以下，在全部的附图中对同样的要素赋予同一符号，将重复的说明省略。
图1(a)和图1(b)是旋转电机定子10的构成图。以下，只要没有特别否定，就将旋转电机定子10称为定子10。图1(a)是将端子台40的配置重叠于定子10的沿着轴向的大致中央的位置处的截面来表示的图，(b)是沿着(a)中的B-B线的概略剖视图。在(b)中，示出了定子10的轴向。另外，(a)相当于沿着(b)中的A-A线的截面。
定子10构成为包含定子芯12和卷绕于定子芯12的各相绕组20。旋转电机是在车辆动力运行时作为电动机发挥功能、在车辆制动时作为发电机发挥功能的车辆搭载用的电动发电机，是三相旋转电机。旋转电机由定子10和隔着预定间隙配置在定子10的内周侧的转子构成。
定子芯12为环状的磁性体部件，构成为包含外周侧的基部14(背磁轭)、从基部14向内径侧突出的多个齿16、作为相邻的齿16之间的空间的槽18。该定子芯12使用将多个包含齿16、槽18而成形为预定形状的圆环状的磁性体薄板层叠而成的部件。作为磁性体薄板，可使用电磁钢板。也可代替磁性体薄板的层叠体而使用将磁性粉末一体化成形为预定形状的部件。
在三相旋转电机中，各相绕组20由U相绕组22、V相绕组24、W相绕组26构成。定子芯12中的齿16的数量为3的倍数，在图1(a)的例中，齿16的数量为15。在该情况下，卷绕有U相绕组22的齿16为5个，卷绕有V相绕组24的齿16为5个，卷绕有W相绕组26的齿16为5个。在各相绕组20的卷绕方法中具有分布卷绕与集中卷绕，但在这里，采用在1个齿16上仅卷绕1相绕组的集中卷绕。在图1(a)的1个齿16上，仅卷绕有1相绕组，彼此同相的相邻的各相绕组20之间通过未图示的连接线连接。
各相绕组20插通槽18而卷绕于齿16。卷绕于齿16的各相绕组20从定子芯12的轴向端部突出，形成绕组端部28、29。在图1(a)和图1(b)中省略图示，但在槽18中，在齿16与各相绕组20之间配置有绝缘片19(参照图3)。
该各相绕组20由带绝缘覆盖膜的导线构成。作为带绝缘覆盖膜的导线的线材，可使用铜线、铜锡合金线、镀银铜锡合金线等，作为绝缘覆盖膜，可使用聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺、聚酰亚胺、聚酯、甲醛等漆(enamel)覆盖膜。
在图1(a)中，对卷绕有U相绕组22的5个齿16，分别赋予(U1)、(U2)、(U3)、(U4)、(U5)的符号。对齿16的符号赋予括号，以下，将卷绕于5个齿16的U相绕组22分别称为U1、U2、U3、U4、U5，这是为了对U相绕组22与卷绕U相绕组22的齿16进行区别。同样，对卷绕有V相绕组24的5个齿16，分别赋予(V1)、(V2)、(V3)、(V4)、(V5)的符号，对卷绕有W相绕组26的5个齿16，分别赋予(W1)、(W2)、(W3)、(W4)、(W5)的符号。
在定子芯12的沿着周向的15个齿16中，每隔2个配置有卷绕有U相绕组22的5个齿16。同样，卷绕有V相绕组24的5个齿16和卷绕有W相绕组26的5个齿16也在定子芯12的沿着周向的15个齿16中分别每隔2个地配置。
图2是关于在各相绕组20中分别卷绕于15个齿16的15个绕组即U1～U5、V1～V5、W1～W5的连接图。如图2所示，同一相的5个绕组各自互相串联连接，串联连接的一端连接于同一相的动力端子、串联连接的另一端与其他各相的串联连接的另一端互相连接而形成中性点N。
例如，U相绕组22中，将U1～U5互相串联连接，串联连接的一端的绕组U1的一端连接于U相的动力端子32，串联连接的另一端的绕组U5的另一端连接于中性点38。同样，V相绕组24中，将V1～V5互相串联连接，串联连接的一端的绕组V1的一端连接于V相的动力端子34，串联连接的另一端的绕组V5的另一端连接于中性点38。W相绕组26中，将W1～W5互相串联连接，串联连接的一端的绕组W1的一端连接于W相的动力端子34，串联连接的另一端的绕组W5的另一端被连接于中性点38。
返回图1(b)，动力端子32、34、36的3个动力端子30从绕组端部28引出，经端子台40连接于未图示的外部的控制电路等。
在15个槽18的每个槽中，相邻配置有不同相的绕组。例如，在图1(b)中，在(W5)的齿16与(U1)的齿16之间的槽18中，W相绕组W5与U相绕组U1相邻配置。同样，在(U1)的齿16与(V1)的齿16之间的槽18中，U相绕组U1与V相绕组V1相邻配置，在(V1)的齿16与(W1)的齿16之间的槽18中，V相绕组V1与W相绕组W1相邻配置。
在1个槽18中相邻配置有不同相的绕组时，在该相邻的绕组之间产生相间电位差。在图1(b)的例中，在(W5)的齿16与(U1)的齿16之间的槽18中，在W相绕组W5与U相绕组U1之间产生相间电位差，在(U1)的齿16与(V1)的齿16之间的槽18中，在U相绕组U1与V相绕组V1之间产生相间电位差，在(V1)的齿16与(W1)的齿16之间的槽18中，在V相绕组V1与W相绕组W1之间产生相间电位差。
参照图2，对这3个相间电位差进行比较，W相绕组W5与U相绕组U1之间的相间电位差为U相的动力端子32与中性点38之间的电位差，所以成为作为相间电位差的最大值ΔVMAX。此外，在理论上，能够产生最大值ΔVMAX的槽18是连接于V相的动力端子34的V相绕组V1与连接于中性点38的U相绕组U5或W相绕组W5相邻配置的槽18，以及连接于W相的动力端子36的W相绕组W1与连接于中性点38的U相绕组U5或V相绕组V5相邻配置的槽18。但是，具有该可能性的2个槽18在图1(a)的15个槽18中均不存在。因此，W相绕组W5与U相绕组U1相邻配置的槽18是产生相间电位差的最大值ΔVMAX的唯一的槽18。因此，为了将产生相间电位差的最大值ΔVMAX的唯一的槽18与其他的14个槽18进行区别开，将其称为特定槽17。
在特定槽17中，在产生相间电位差的最大值ΔVMAX的1个绕组与其他相绕组相邻的间隙中，配置有确保相间距离的构件。在图1(b)的例中，在产生相间电位差的最大值ΔVMAX的W相绕组W5与U相绕组U1相邻的间隙50中，配置有相间距离确保构件52。图3是沿着特定槽17中的A-A线的概略剖视图。
相间距离确保构件52，沿着定子10的轴向，在一侧的绕组端部28的上面与另一侧的绕组端部29的下面之间的整个长度上配置。在定子10的径向上，在W相绕组W5与U相绕组U1卷绕于齿16的径向的整个长度上配置。在图3的例中，W相绕组W5与U相绕组U1分别沿着齿16的径向卷绕10段、沿着周向卷绕2层，所以相间距离确保构件52，以与W相绕组W5的卷绕2层的外周侧绕组和U相绕组U1的卷绕2层的外周侧绕组接触的方式，在一侧的绕组端部28的上面与另一侧的绕组端部29的下面之间的整个长度上配置。在径向上，如图3所示，以至少1部分与10段绕组全部接触的方式配置。
该相间距离确保构件52使用将具有电绝缘性的材料成形为预定厚度而得到的部件。作为材料，可使用环氧系树脂、聚硅氧烷系树脂。预定厚度可基于定子10的绝缘耐压规格来确定。另外，例如，若仅将液状的树脂滴入在将W相绕组W5与U相绕组U1分别卷绕于齿16后产生的间隙50而使其固化，则相间距离不会变为一定，不足以在W相绕组W5与U相绕组U1之间确保预定的相间距离。但是，在将相间距离确保构件52配置于间隙50后、为了将其固定于间隙50而滴入液状的树脂并使其固化，这一点作为固定手段而言是优选的。
这样，通过在产生相间电位差的最大值ΔVMAX的绕组之间配置相间距离确保构件52，在定子10中能够有效地防止绕组的绝缘破坏。
插入孔54是设置于相间距离确保构件52、插入有温度传感器56的孔。插入孔54从定子10的一侧的绕组端部28的上面侧沿着定子10的轴向而具有相间距离确保构件52的轴向长度的大致1/2的孔深度。
温度传感器56是对产生相间电位差的最大值ΔVMAX的W相绕组W5、U相绕组U1的温度进行检测的绕组温度检测单元。温度传感器56配置于在相间距离确保构件52设置的插入孔54。
作为该温度传感器56，可使用热敏电阻器。温度传感器56所检测的绕组温度，经从热敏电阻器引出的信号线58而向未图示的控制电路等传送。温度传感器56与信号线58固定于相间距离确保构件52的插入孔54内。作为固定手段，将插入孔54的内径设定得比温度传感器56的外径稍小，将温度传感器56按入插入孔54而通过嵌入力固定。也可以代替于此而将带信号线58的温度传感器56插入于插入孔54后将树脂粘接剂等注入插入孔54，将带信号线58的温度传感器56固定于插入孔54。
若绕组温度高，则绕组的绝缘覆盖膜容易热劣化而绝缘破坏。若热劣化的绕组是产生相间电位差的最大值ΔVMAX的绕组，则绝缘覆盖膜的绝缘破坏的可能性进一步升高。通过在相间距离确保构件52设置温度传感器56，能够对产生相间电位差的最大值ΔVMAX的绕组进行绕组温度的检测，能够有效地防止定子10中的绕组的绝缘破坏。相间距离确保构件52兼具确保产生相间电位差的最大值ΔVMAX的W相绕组W5与U相绕组U1之间的距离的功能和保持温度传感器56的功能，所以无需用于在产生相间电位差的最大值ΔVMAX的W相绕组W5与U相绕组U1之间配置温度传感器56的特别的配置构件。

Claims (3)

1.一种旋转电机定子，其特征在于，具备：
定子芯，其包含环状的背磁轭、从背磁轭向内周侧突出并沿着内周面配置的多个齿和作为相邻的齿之间的空间的多个槽；
各相绕组，其由卷绕于定子芯的齿的多个U相绕组、多个V相绕组和多个W相绕组构成，多个同一相的绕组各自互相串联连接，串联连接的一端连接于同一相的动力端子，串联连接的另一端与其他各相的串联连接的另一端互相连接而形成中性点；
相间距离确保构件，其在多个槽中的、直接连结于动力端子的1相绕组与直接连结于中性点的其他相绕组相邻配置的槽中，配置于两相绕组相邻的间隙；以及
温度传感器，其插入于在相间距离确保构件设置的插入孔。
2.根据权利要求1所述的旋转电机定子，其中，
插入孔从旋转电机定子的绕组端部侧沿着定子的轴向设置于相间距离确保构件，
温度传感器固定于相间距离确保构件的插入孔内。
3.根据权利要求1所述的旋转电机定子，其中，
所述相间距离确保构件由具有电绝缘性的材料形成。
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