CN108352761A - 旋转电机的定子以及旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够抑制固定温度检测计的固定构件的热膨胀/收缩对温度检测元件产生的机械性影响的旋转电机的定子。本发明的旋转电机的定子具备：定子线圈；温度检测部，其具有温度检测元件；保护构件，其覆盖温度检测部，沿长度方向延伸；以及固定构件，其成为相对于定子线圈的温度检测部的定位机构，固定构件具有固定保护构件的夹持部，夹持部在保护构件的长度方向上的与温度检测元件不重叠的位置夹持保护构件。

Description

旋转电机的定子以及旋转电机

技术领域

本发明涉及一种旋转电机的定子以及旋转电机。

背景技术

作为以高响应性、高精度检测定子绕组的温度的旋转电机的定子，已知有以下结构。旋转电机的定子具备：定子铁芯；定子绕组；中性点端子，其将定子绕组的各相的中性点电性连接；温度检测元件；以及大致圆筒状的金属制传热部，其设置在中性点端子上，覆盖温度检测元件(例如，参考专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2008-131775号公报

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1揭示的技术中，大致圆筒状的金属制传热部将温度检测元件覆盖。在该结构中，温度检测元件的大致全周被金属制传热部覆盖。因此，金属在低温时收缩，从而有可能因金属制传热部而导致温度检测元件从全周受到压缩。由于压缩负载，担忧温度检测元件发生龟裂或破损等而导致温度检测精度降低或者无法检测等。此外，由于只是覆盖温度检测元件，因此在高温时，金属的热膨胀会导致温度检测元件与金属制传热部之间产生间隙，温度检测元件有可能从传热部上脱落。也就是说，固定构件的热膨胀/收缩容易对温度检测元件产生机械性影响。

解决问题的技术手段

根据本发明的第1形态，旋转电机的定子具备：定子线圈；温度检测部，其具有温度检测元件；保护构件，其覆盖所述温度检测部，沿长度方向延伸；以及固定构件，其成为使所述温度检测部相对于所述定子线圈定位的定位机构，所述固定构件具有固定所述保护构件的夹持部，所述夹持部在所述保护构件的长度方向上的与所述温度检测元件不重叠的位置夹持所述保护构件。

根据本发明的第2形态，旋转电机的定子具备：定子线圈；温度检测元件；保护构件，其覆盖所述温度检测元件；以及固定构件，其成为使所述温度检测元件相对于所述定子线圈定位的定位机构，所述固定构件具有：夹持部，其夹住所述保护构件；以及相对部，其以在与所述保护构件之间设置空隙的方式与所述保护构件相对，所述温度检测元件配置在隔着所述空隙与所述相对部相对的位置。

根据本发明的第3形态，旋转电机具有根据上述第1形态或第2形态所述的定子。

发明的效果

根据本发明，能够抑制固定构件的热膨胀/收缩对温度检测元件产生的机械性影响。

附图说明

图1为表示旋转电机的整体构成的示意图。

图2为表示作为本发明的第1实施方式的旋转电机的定子的立体图。

图3为表示图2中图示的温度检测计的结构的一例的立体图。

图4为图2的区域IV的放大图。

图5表示图4中图示的温度检测计的固定结构，(A)为侧视图，(B)为(A)的截面示意图，(C)为俯视图。

图6为表示本发明的第2实施方式的立体图。

图7表示本发明的第3实施方式，(A)为对应于第1实施方式中的图4的区域的立体图，(B)为表示(A)中图示的温度检测计的固定结构的截面示意图。

图8表示本发明的第4实施方式，(A)为对应于第1实施方式中的图4的区域的立体图，(B)为表示(A)中图示的温度检测计的固定结构的截面示意图。

图9的(A)、(B)分别为表示温度检测计的变形例的侧面的截面示意图。

具体实施方式

-第1实施方式-

下面，参考图1～图5，对本发明的旋转电机的定子的第1实施方式进行说明。

图1为表示旋转电机的整体构成的示意图。

图1中，通过将旋转电机1的一部分设为截面来展示旋转电机1的内部。

如图1所示，旋转电机1具备：外壳10；定子2，其具有固定在外壳10上的定子铁芯20；以及转子3，其旋转自如地配设在该定子内。旋转电机1的壳体由前托架11、外壳10以及后托架12构成，外壳10与水套13一起构成了旋转电机的冷却水的水通道。

转子3固定在由前托架11的轴承30A、后托架12的轴承30B加以支承的转轴31上，可旋转地保持在定子铁芯20的内侧。

图2为表示作为本发明的第1实施方式的旋转电机的定子的立体图。

定子2具备：具有沿周向形成的多个定子槽的定子铁芯20、定子绕组4、以及测定定子绕组4的温度的温度检测计5。

定子铁芯20沿轴向层叠规定厚度的磁性钢板而形成为环状，且沿内周侧的周向形成有多个沿着轴向的定子槽。

定子绕组4即定子线圈隔着由绝缘树脂材料形成为片状的绝缘体41安装在定子铁芯20的定子槽内。定子绕组4是以如下方式构成：将大致U字形的铜制扁平导体40从轴向插入至定子铁芯20的定子槽内，将扁平导体40的开口侧端部弯折，通过焊接等将扁平导体彼此的弯折部电性连接。

扁平导体40的焊接部位被绝缘树脂材料覆盖。通过像这样以扁平导体40构成定子绕组4，相较于连续多重地卷绕1根圆线导体而言，能使定子铁芯20的两端的线圈端部42处的定子绕组4彼此的间隙较大。但在本发明中，可以通过圆线导体来形成定子绕组4。

图2的定子绕组4为三相Y形接线的绕组，U相定子绕组、V相定子绕组、W相定子绕组由扁平导体40构成。各相的定子绕组4的一端被配置为U相、V相、W相的输出端子43，各相的定子绕组4的另一端构成U相、V相、W相连接在一起的中性点44，由此形成三相交流电路。

在定子绕组4的中性点44，通过固定构件6固定有定子绕组4的温度测量用的温度检测计5。温度检测计5的固定结构的详情将于后文叙述。

温度检测计5具有温度检测元件50(参考图3)。温度检测元件50是由电阻值对应于温度的变化而大幅变化的半导体构成的温度传感器。旋转电机1的控制单元(例如逆变器)通过监视温度检测元件50的电阻值来检测定子绕组4的温度。在检测到的定子绕组4的温度超过规定值的情况下，控制单元限制旋转电机1的性能或者停止旋转电机1，从而防止定子绕组4异常过热。

定子绕组4的温度传递至温度检测计5，由此，温度检测元件50的温度发生变化，从而使得温度检测元件50的电阻值发生变化。在从定子绕组4到温度检测计5的传热性较低的情况下，相对于定子绕组4的温度变化而言，温度检测元件50的温度变化即电阻的变化会发生时滞。

如此，当相对于定子绕组4的温度变化而言温度检测元件50的温度变化发生时滞时，为了防止定子绕组4的过热，需要较小地设定与时滞量相应地限制旋转电机1的性能的定子绕组4的温度的规定值等对策。但如此一来，无法充分发挥旋转电机1所具有的性能。要充分发挥旋转电机1所具有的性能，就必须确保温度检测元件50的温度对定子绕组4的追随性。

图3为表示图2中图示的温度检测计的结构的一例的立体图。使用图3，对定子绕组4上配置的温度检测计的结构进行说明。

温度检测计5例如具备温度检测元件50、将温度检测元件50密封的密封材料51、与温度检测元件50连接的导线52、以及保护构件53。温度检测元件50由对以镍、钴、锰等为主体的过渡金属氧化物进行烧结而成的半导体构成。密封材料51例如由玻璃等硬质原料形成。温度检测元件50及密封材料51构成温度检测元件部55。保护构件53例如具有如下构成：在由树脂等形成的绝缘罩53a的内部装入有覆盖温度检测元件部55的例如环氧树脂等树脂54。保护构件53覆盖与温度检测元件50连接的正负极一对导线52并形成为沿呈直线状延伸的导线52延伸的轴状。导线52与旋转电机1的控制单元(未图示)连接，通过控制单元的控制部来监视温度检测元件50的电阻值。

由于温度检测元件50位于温度检测计5的内部，因此，为了以高响应性高精度的方式检测定子绕组4的温度，较理想为定子绕组4到温度检测计5的热阻较低。也就是说，较理想设为在温度检测计5与定子绕组4之间不设置空隙而使它们直接接触的结构，或者在温度检测计5与定子绕组4之间介入例如金属等导热优异的构件来进行接触。

此外，当压缩等应力从外部施加至温度检测元件部55时，由低弹性的硬质原料构成的密封材料51或者温度检测元件50有可能发生龟裂或破损，可能会因电阻值不良而导致温度检测精度降低或者无法检测。虽然温度检测元件部55的周围有保护构件53，但保护构件53也会因温度而膨胀、收缩，或传递冲击。因此，较理想为避免设为压缩等应力从外部经由保护构件53而施加至温度检测元件部55的结构。

图4为图2的区域IV的放大图，图5表示图4中图示的温度检测计的固定结构，图5的(A)为侧视图，图5的(B)为图5的(A)的截面示意图，图5的(C)为俯视图。

在定子绕组4的上表面设置有用以固定温度检测计5的固定构件6。

固定构件6由金属等具有刚性且导热性优异的构件形成。固定构件6具有：板状的主体部60；接合部61，其自主体部60的一端侧延伸；以及一对前方侧卡压部62a、后方侧卡压部62b，它们以隔开的方式设置在主体部60上。前方侧卡压部62a设置在主体部60与接合部61的交界部附近。后方侧卡压部62b设置在主体部60的与前方侧卡压部62a相反那一侧的端部。前方侧端部62a、后方侧端部62b在卡压前具有细窄的带形状，可以呈弯曲状变形。前方侧端部62a与后方侧端部62b以比温度检测元件部55的长度大的长度隔开。前方侧卡压部62a、后方侧卡压部62b构成通过卡压来夹持温度检测计5的夹持部。

像图4中图示的那样，定子绕组4包含各相的线圈端部即U相中性线44U、V相中性线44V、W相中性线44W。U相、V相、W相的各中性线44U、44V、44W在定子铁芯20的与轴向正交的一端面上以沿着该端面且沿着周向的方式配置。U相、V相、W相的各中性线44U、44V、44W在中性点44通过焊接等而接合在一起。

固定构件6以通过焊接等将其接合部61接合在U相、V相、W相的各中性线44U、44V、44W的端部的状态与各中性线44U、44V、44W同样地沿周向配置在U相、V相、W相的各中性线44U、44V、44W的上表面侧。也可将固定构件6的接合部61与U相、V相、W相的各中性线44U、44V、44W一起在中性点44加以接合。在通过焊接来接合固定构件6与U相、V相、W相的各中性线44U、44V、44W的情况下，固定构件6优选使用与各中性线44U、44V、44W同一成分或者主要成分相同的原料。

再者，将固定构件6接合至U相、V相、W相的各中性线44U、44V、44W也可不通过焊接而是通过卡压。

对固定构件6的固定温度检测计5的方法进行说明。

在固定构件6的接合部61已固定在U相、V相、W相的各中性线44U、44V、44W上的状态下，在固定构件6的主体部60的一面上载置温度检测计5。此时，像图5的(B)、图5的(C)中图示的那样，温度检测计5的温度检测元件部55在保护构件53延伸的长度方向上位于前方侧卡压部62a与后方侧卡压部62b之间。也就是说，作为夹持部的前方侧卡压部62a、后方侧卡压部62b各自与温度检测元件部55不重叠。

在该状态下，将前方侧卡压部62a、后方侧卡压部62b绕在保护构件53的外周，朝固定构件6的主体部60侧挤压保护构件53而进行卡压。由此，如图5的(A)～(C)所示，温度检测计5被固定构件6的前方侧卡压部62a、后方侧卡压部62b夹持而固定。

根据本发明的第1实施方式，取得下述效果。

(1)成为如下结构，即，温度检测计5的温度检测元件部55在保护构件53延伸的方向即长度方向上位于前方侧卡压部62a与后方侧卡压部62b之间，作为夹持部的前方侧卡压部62a、后方侧卡压部62b与温度检测元件部55不重叠。因此，即便固定构件6的主体部60热收缩而压缩温度检测计5，虽然温度检测计5的保护构件53的夹持力即保持力提高，但对温度检测元件部55不会施加直接的压缩负载。因而，即便固定构件6发生热膨胀/收缩，也能抑制温度检测元件50或密封材料51发生龟裂或破损。也就是说，能够抑制对温度检测元件部55产生的机械性影响。

(2)固定构件6的前方侧卡压部62a、后方侧卡压部62b通过卡压等来压缩、保持温度检测计5的保护构件53，从而以压在固定构件6上的状态保持温度检测计5。因此，即便固定构件6热膨胀/收缩，温度检测计5也始终与固定构件6接触。也就是说，即便固定构件6热膨胀/收缩，定子绕组4、固定构件6、温度检测计5之间也不会产生导致热阻增大的空隙，定子绕组4与温度检测计5之间始终能够确保导热优异的状态。

(3)固定构件6的前方侧卡压部62a、后方侧卡压部62b以通过卡压而压在固定构件6的主体部60上的状态压缩、保持温度检测计5。因此，即便在振动等外部负载施加至定子2的情况下，温度检测计5的保持能力也较高，能够抑制温度检测计5的脱落等。

(4)通过焊接将固定构件6与定子绕组4的U相、V相、W相的各中性线44U、44V、44W接合在一起。因此，定子绕组4的温度变化经由固定构件6而迅速传递至温度检测计5。

(5)将温度检测计5与各中性线44U、44V、44W同样地沿周向配置在U相、V相、W相的各线圈端部即中性线44U、44V、44W的上表面侧。因此，与沿定子铁芯20的轴向配置温度检测计5的结构相比，能够降低温度检测计5的高度。此外，在沿定子铁芯20的轴向配置温度检测计5的结构中，必须朝中性线44U、44V、44W极度弯折温度检测计5的导线52，而本实施方式则无此必要。

-第2实施方式-

图6为表示本发明的第2实施方式的立体图。图6中，展示了将温度检测计5的保护构件53的一部分去除而露出温度检测元件部55的状态。

第2实施方式具有如下结构：设置在固定构件6上的一对卡压部62c、62d均设置在主体部60的温度检测元件部55的后方侧。

像图6中图示的那样，固定构件6的一对卡压部62c、62d以相互隔开的方式均设置在主体部60的与接合部61相反那一侧的端部附近。卡压部62c靠温度检测元件部55侧配置，卡压部62d配置在主体部60的端部侧。由温度检测元件50及密封材料51构成的温度检测元件部55以与卡压部62c不重叠的方式配置在卡压部62c的前方侧。

在第2实施方式中，例示的是固定构件6的接合部61接合在U相、V相、W相的各中性相44U、44V、44W接合在一起的中性点44的结构。

第2实施方式中的其他结构与第1实施方式相同，对相对应的构件标注同一符号并省略说明。

在第2实施方式中，也取得第1实施方式的效果(1)～(5)。

-第3实施方式-

图7表示本发明的第3实施方式，图7的(A)为对应于第1实施方式中的图4的区域的立体图，图7的(B)为表示图7的(A)中图示的温度检测计的固定结构的截面示意图。

第3实施方式具备如下结构：固定构件6的卡压部62e形成为在内侧具有中空部的筒形状，在卡压部62e上形成有开口部63，所述开口部63将对应于温度检测元件部55的保护构件55的部分露出。卡压部62e的开口部63位于卡压部62e的长度方向的大致中央部。

卡压部62e设为可以变形的薄壁。要将温度检测计5固定至固定构件6，在卡压部62e的中空部内插通有温度检测计5的状态下挤压筒状的卡压部62e而卡压温度检测计5。卡压部62e例如以如下方式形成：设置从主体部60的一侧面60a延伸而成的矩形部，以与长度方向平行的轴为中心使该矩形部弯曲成圆形。卡压部62e优选朝主体部60侧、换句话说就是从上方朝下方挤压。但也可沿与上下方向正交的方向挤压，或者在径向上大致均匀地挤压。总之，沿与保护构件53延伸的方向即长度方向交叉的方向挤压即可。温度检测计5的温度检测元件部55在长度方向上设定在与卡压部62e的开口部63相对应的位置，成为夹持部即卡压部62e与温度检测元件部55不重叠的结构。

第3实施方式中的其他结构与第1实施方式相同，对相对应的构件标注同一符号并省略说明。

在第3实施方式中，也取得第1实施方式的效果(1)～(5)。

第3实施方式与第1实施方式的相同点在于，是以温度检测元件部55为中央、在其前部及后部通过卡压部62e来夹持温度检测计5的结构。但在第3实施方式中，卡压部62e为一体构件，因此卡压作业进行1次即可，作业的效率性优异。

-第4实施方式-

图8表示本发明的第4实施方式，图8的(A)为对应于第1实施方式中的图4的区域的立体图，图8的(B)为表示图8的(A)中图示的温度检测计的固定结构的截面示意图。

第4实施方式与第3实施方式的相同点在于，固定构件6的卡压部62f为筒形状。但第4实施方式具备如下结构：在卡压部62f上未形成第3实施方式中的开口部63，在长度方向的大致中央部具有沿径向膨出的膨出部64。

像图8的(B)中图示的那样，卡压部62f的膨出部64朝与主体部60相反那一侧膨出。温度检测计5以温度检测元件部55配置在长度方向上的卡压部62f的膨出部64的区域内的状态被卡压在固定构件6上。在该状态下，在温度检测计5与卡压部62f的膨出部64之间形成有空隙S。也就是说，固定构件6的卡压部62f具有：夹持部，其夹住温度检测计5的保护构件53；以及相对部，其以在与保护构件53之间设置空隙S的方式与保护构件53相对，温度检测元件部55配置在隔着空隙S与相对部相对的位置。

卡压部62f可以通过与第3实施方式同样的方法加以制作。但是，需要在从主体部60的一侧面60a延伸而成的矩形部上形成用以形成膨出部64的凹部，之后使该矩形部弯曲成圆形。

要在第4实施方式的固定构件6上固定温度检测计5，就要将温度检测计5插通至卡压部62f的中空部。以温度检测元件部55与卡压部62f的膨出部64相对应的方式对温度检测计5进行定位。继而，在长度方向上的膨出部64的前后的部分挤压卡压部62f而卡压温度检测计5。由此，如图8的(B)所示，获得以温度检测计5的温度检测元件部55配置在长度方向上的卡压部62f的膨出部64的区域内的状态被卡压在固定构件6上的结构。

第4实施方式中的其他结构与第1实施方式相同，对相对应的构件标注同一符号并省略说明。

在第4实施方式中，也取得第1实施方式的效果(1)～(5)。

此外，与第3实施方式一样，卡压部62f是以温度检测元件部55为中央而其前部及后部的部分一体化为1个构件，因此，与第3实施方式一样，作业的效率性优异。

再者，在第4实施方式中，也可将卡压部62f的中空部的直径设为在整个长度方向上活动插装温度检测计5的大小，在已将温度检测计5配置在中空部内的状态下挤压与温度检测元件部55的前后的部分相对应的卡压部62f的部分而进行卡压。根据该方法，卡压部62f的制作变得容易，从而能够降低成本。

上述各实施方式中的温度检测计5仅例示了一例，可以采用其他结构。

图9的(A)、图9的(B)分别为表示温度检测计的变形例的侧面的截面示意图。

图9的(A)所示的温度检测计5A具备温度检测元件50、将温度检测元件50密封的密封材料51、与温度检测元件50连接的导线52、以及覆盖密封材料51及导线52的保护构件57。温度检测元件50及密封材料51构成温度检测元件部55。温度检测计5A不同于图3所示的温度检测计5，保护构件57没有绝缘罩53a，仅由树脂构成。

图9的(B)所示的温度检测计5B具备温度检测元件50、与温度检测元件50连接的导线52、以及覆盖温度检测元件50及导线52的保护构件57。温度检测计5B不同于温度检测计5A，不具备将温度检测元件50密封的密封材料51。也就是说，在温度检测计5B中，温度检测元件50构成温度检测元件部55。温度检测计5B因不具备密封材料51，因此不存在密封材料51发生龟裂或破损的情况。因此，在使用温度检测计5B的情况下，卡压部62a～62f配置于在保护构件53、57的长度方向上与温度检测元件50不重叠的位置即可。

上文中，对各种实施方式及变形例进行了说明，但本发明并不限定于这些内容。在本发明的技术思想的范围内想到的其他形态也包含在本发明的范围内。

符号说明

1旋转电机

2定子

4定子绕组

5、5A、5B温度检测计

6固定构件

44中性点

44U U相中性线

44V V相中性线

44W W相中性线

50温度检测元件

51密封材料

53保护构件

53a绝缘罩

54树脂

55温度检测元件部

57保护构件

62a前方卡压部

62b后方卡压部

62c～62f卡压部

63开口部

S空隙。

Claims (8)

1.一种旋转电机的定子，其特征在于，具备：

定子线圈；

温度检测部，其具有温度检测元件；

保护构件，其覆盖所述温度检测部，并沿长度方向延伸；以及

固定构件，其成为使所述温度检测部相对于所述定子线圈定位的的定位机构，

所述固定构件具有固定所述保护构件的夹持部，

所述夹持部在所述保护构件的长度方向上的与所述温度检测元件不重叠的位置夹持所述保护构件。

2.根据权利要求1所述的旋转电机的定子，其特征在于，

所述温度检测部具有覆盖所述温度检测元件的密封材料，

所述保护构件具有覆盖所述密封材料的树脂和覆盖所述树脂的绝缘罩，

所述夹持部从与所述保护构件的长度方向交叉的方向夹住所述绝缘罩。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机的定子，其特征在于，

所述夹持部由第1夹持部和第2夹持部构成，所述第2夹持部在与所述第1夹持部之间形成用于露出所述温度检测部的露出空间。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转电机的定子，其特征在于，

所述定子线圈包含构成各相的定子线圈的中性点的中性线而构成，所述固定构件与所述中性线连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的旋转电机的定子，其特征在于，

所述固定构件在所述定子线圈的线圈端部沿周向配置。

6.根据权利要求1所述的旋转电机的定子，其特征在于，

所述夹持部在与所述温度检测元件相对的位置具有开口部。

7.一种旋转电机的定子，其特征在于，具备：

定子线圈；

温度检测元件；

保护构件，其覆盖所述温度检测元件；以及

固定构件，其成为使所述温度检测元件相对于所述定子线圈定位的定位机构，

所述固定构件具有：夹持部，其夹住所述保护构件；以及相对部，其以在与所述保护构件之间设置空隙的方式与所述保护构件相对，

所述温度检测元件配置在隔着所述空隙与所述相对部相对的位置。

8.一种旋转电机，其特征在于，

具有根据权利要求1～7中任一项所述的定子。