JP2000069715A - 温度センサ付き回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コイルエンドとの間の機械的密着性及び伝熱性
に優れる温度センサをもつ回転電機を提供すること。 【解決手段】温度センサ５は、コア１の径方向に隣接し
て延在してコイルエンド２ｄの一部をなす渡り導体部２
２の折り曲げ端部２２ａの間に挟持されているので、コ
イルエンド２ｄとの間の機械的密着性及び伝熱性に優れ
る温度センサをもつ回転電機を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温度センサ付き回
転電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の温度センサ付き回転電機では、温
度センサをコイルエンドに設けるのが一般的である。こ
れは、スロット内への温度センサ挿入が困難であること
と、コイルの温度が回転電機の各部温度の中で相当に高
温となることと、コイル温度が所定レベルを超えると、
コイルの絶縁樹脂が劣化してその電気絶縁性が悪化する
ためである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コイル
エンドに装着する従来の温度センサでは、温度センサの
機械的固定強度を確保することが容易でないという問題
と、コイルエンドと温度センサとの間の伝熱抵抗が大き
いので温度検出精度とその応答性の一層の向上が必要で
あるという二つの解決すべき問題があった。以下、更に
詳しく説明する。

【０００４】まず、温度センサの機械的固定について説
明すると、温度センサは、コア（たとえばステータコ
ア）にコイル（たとえばステータコイル）を巻装した
後、コイルに耐熱性が良好な接着剤で接着される。しか
し、コイルエンドは冷却風や電磁振動やなどにより振動
するので、更に温度センサとコイルエンドとの間の熱膨
張率差により熱ストレスが繰り返しこの接着剤層に作用
するなどの理由により、温度センサがコイルエンドから
剥離する場合が生じる。

【０００５】また、温度センサには略平板形状のサーミ
スタなどを用いるのが一般的であるが、温度センサが接
着されるコイルエンドの渡り導体は通常は断面円形であ
り、このために温度センサとコイルエンドとの間の接触
境界部の対面面積の増大が難しく、更に、接着剤層から
なる接触境界部の平均厚さも大きく、このため、温度セ
ンサとコイルエンドとの間の伝熱抵抗の低減が容易でな
かった。これら両者の間の伝熱抵抗が大きいと、温度セ
ンサの表面積の残る部分が冷却空気流で冷却されるため
にコイル温度と温度センサの検出温度との間の温度検出
誤差が増大するという問題や、コイル温度の上昇に対す
る温度センサの検出温度の追従遅れが生じてしまうとい
う問題を派生させてしまう。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、コイルエンドとの間の機械的密着性及び伝熱性に
優れる温度センサをもつ回転電機を提供することをその
目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の回転電機の波巻
き巻線によれば、温度センサは、コアの径方向に隣接し
て延在してコイルエンドの一部をなす一対の導体板の間
に挟持されているので、コイルエンドとの間の機械的密
着性及び伝熱性に優れる温度センサをもつ回転電機を実
現することができる。

【０００８】更に説明すると、この構成では、コイルエ
ンドは、厚さ方向が略径方向に一致する姿勢で延設され
た導体板からなる複数の渡り導体部をコアの径方向に積
層してなる。したがって、まず、コアの径方向に互いに
隣接する一対の導体板の間に温度センサを配置すれば、
温度センサはこれら導体板によりサンドイッチされるの
で導体板により良好に機械的支持されることができる。
また、温度センサは両導体板と良好に密着するので両者
間の伝熱抵抗を低減できる。更に、温度センサはそのほ
とんど全表面を導体板により覆われるので、冷却空気流
などが温度センサに当たることがなく、冷却空気流によ
り温度センサが無用に冷却されることがない。その上、
径方向に隣接する導体板はスロット内で径方向相対変位
不能に固定されるので、コイルエンドの径方向に隣接す
る一対の導体板間に温度センサを介設すると、これら導
体板は温度センサにより径方向に弾性変形することにな
り、その反力として温度センサは両導体板により強く圧
迫されて、その機械固定性が一層向上し、その伝熱抵抗
は一層低減される。

【０００９】なお、この明細書でいう径方向に隣接する
一対の導体板とは、同じ導体板を折り曲げて作成されて
もよい。請求項２記載の構成によれば請求項１記載の温
度センサ付き回転電機において更に、一対の導体板は温
度センサを所定の挟圧力で挟持するので、高価な耐熱性
接着剤を用いる必要がなく、その結果として材料費及び
作業工数の低減、及び伝熱抵抗の低減を実現することが
できる。

【００１０】請求項３記載の構成によれば請求項１又は
２記載の温度センサ付き回転電機において更に、温度セ
ンサは、一対の主面が両導体板に個別に密着する略平板
形状を有するので、伝熱抵抗の一層の低減及び温度セン
サの良好な挟持を実現することができる。請求項４記載
の構成によれば請求項１乃至３のいずれか記載の温度セ
ンサ付き回転電機において更に、渡り導体部は、折り曲
げられてコアの径方向へ重なる形状をもつ渡り導体部の
折り曲げ端部の間に挟持されるので、挟持が簡単、確実
となる。

【００１１】

【発明を実施するための態様】本発明の好適な態様を以
下の実施例により説明する。

【００１２】

【実施例１】本発明の波巻き巻線を固定子巻線に適用し
た三相モータの実施例を説明する。図１はこのモータの
固定子の平面図を示し、図２は正面図を示し、図３はこ
の固定子の図１とは異なる面からみた平面図を示し、図
４はこの固定子を用いたモータの軸方向断面図を示し、
図５〜図１２に固定子コイル作成手順を示す。

【００１３】１は薄板状の電極鋼板を積層した固定子コ
アで、内径側に開口する多数のスロットを有する。各ス
ロット内には、星型接続された三相二層波巻き型の固定
子コイル（以下、単にコイルともよぶ）２が巻装されて
おり、スロット入り口部には、コイルのスロットからの
飛出しを防止する板状のウエッジ４が嵌着されている。
また、スロットの内周部にはコイル２とコア１とを絶縁
するインシュレータ３が挿入されている。

【００１４】コイル２は、スロット内に挿入される直線
状のスロット導体部２１と、スロット導体部２１と一体
に形成される渡り導体部２２とを有し、渡り導体部２２
の両端は、２スロット挟んだ両側のスロットに挿入され
る一対のスロット導体部２１の同一端部に個別に接続さ
れている。コイル２は、図１に示すように、三つの相コ
イル２ａ、２ｂ、２ｃからなり、スロット導体部２１
は、図５に示すように、各相コイル２ａ、２ｂ、２ｃの
始端２３〜２５からみて離れる往き方向へ延在する往き
導体部２１ａと、各相コイル２ａ、２ｂ、２ｃの始端２
３〜２５からみて近づく還り方向へ延在する還り導体部
２１ｂとからなる。したがって、スロット両側のコイル
エンド部２ｄは、正確にはスロット導体部２１の両側の
端部と渡り導体部２２とで構成され、各渡り導体部２２
は、図１に示すように、スロット導体部２１に対して周
方向へ斜めに折れ曲がっており、渡り導体部２２の中央
部で折り曲げられて径方向に重なる折り曲げ端部２２ａ
を各一個づつ有する。 以下、コイル２について更に詳
しく説明する。

【００１５】コイル２は、図５に示すように、１スロッ
トピッチずつ離れて平行に配列された６本のコイル導体
２０１〜２０６を有し、コイル導体２０１、２０４が相
コイル２ａを構成し、コイル導体２０３、２０６が相コ
イル２ｂを構成し、コイル導体２０２、２０５が相コイ
ル２ｃを構成している。各コイル導体２０１〜２０６は
固定子コア１の径方向に薄く周方向に広い略角形断面形
状を有している。

【００１６】また、第ｍ（ｍは整数）番目のコイル導体
の第ｎ（ｎは整数）番目のスロット導体部２１は、第ｍ
番目のコイル導体の第ｎ−１番目又は第ｎ＋１番目のス
ロット導体部２１が収容されるスロットに対して電気角
１８０度離れたスロット、すなわち、３スロットピッチ
離れたスロットに収容されている。なお、この３スロッ
トピッチ離れたスロットには、第ｍ−３番目又は第ｍ＋
３番目のコイル導体のスロット導体部２１とともに収容
される。

【００１７】更に、６本のコイル導体２０１〜２０６の
各始端のうち、２、４、６番目の始端は互いに短絡され
て中性点とされ、残る１、３、５番目の始端は、三相星
型接続された各相コイル２ａ、２ｂ、２ｃの端子をな
す。コイル導体２０１〜２０６の具体的な製造方法につ
いて図５〜図１２にに示す作製手順を参照して説明す
る。

【００１８】まず、図５に示すように、６本のコイル導
体２０１〜２０６を１スロットピッチずつ離れて平行に
配置する。スロット導体部２１及び渡り導体部２２はそ
れぞれ直線帯状に形成されており、渡り導体部２２はス
ロット導体部２１に対して適当な角度（ここでは約６０
度）で斜設されている。なお、２３はコイル導体２０１
の始端であり、２４はコイル導体２０３の始端であり、
２５はコイル導体２０５の始端であり、２６はコイル導
体２０２の始端であり、２７はコイル導体２０４の始端
であり、２８はコイル導体２０６の始端である。

【００１９】次に、図６に示すように、コイル導体２０
１〜２０６の始端２３〜２８から数えて最初の６個の渡
り導体部２２をその中央部（図５に破線で示す）で、最
初のスロット導体部２１が下となるように（谷折りで）
折り曲げる。なお、図５において、各コイル導体２０１
〜２０６の始端２３〜２８から数えて最初のスロット導
体部２１と次のスロット導体部２１とは３スロットピッ
チ離れて形成されており、これによりコイル導体２０１
の二番目のスロット導体部２１はコイル導体２０４の最
初のスロット導体部２１の上に重なり、以下同様に、コ
イル導体２０２の二番目のスロット導体部２１はコイル
導体２０５の最初のスロット導体部２１の上に重なり、
コイル導体２０３の二番目のスロット導体部２１はコイ
ル導体２０６の最初のスロット導体部２１の上に重な
る。

【００２０】次に、図７に示すように、コイル導体２０
１〜２０６の始端２３〜２８から数えて二番目の６個の
渡り導体部２２をその中央部（図６に破線で示す）で、
二番目のスロット導体部２１が三番目のスロット導体部
２１の上となるように（山折りで、すなわち本発明でい
う最初の折り曲げ方向と同一回転方向へ）折り曲げる。
これによりコイル導体２０１の三番目のスロット導体部
２１はコイル導体２０４の二番目のスロット導体部２１
の下に重なり、以下同様に、コイル導体２０２の三番目
のスロット導体部２１はコイル導体２０５の二番目のス
ロット導体部２１の下に重なり、コイル導体２０３の三
番目のスロット導体部２１はコイル導体２０６の二番目
のスロット導体部２１の下に重なる。これにより、三番
目のスロット導体部２１は最初のスロット導体部２１と
スロット内で同じ深さ（最も深い位置）に無理なく収容
される。

【００２１】以下、図８に示すように、順次、谷折り、
山折り、谷折りと同一回転方向へ折り曲げることによ
り、６本のコイル導体２０１〜２０６を各スロットに２
層に収容する。その結果、ロータ磁極数から１を引いた
回数だけ折り曲げることにより、各コイル導体２０１〜
２０６は一周することになり、スロット内に２層に２タ
ーン分のコイルが形成される。

【００２２】次に、図９に示すように、いままでと反対
回転方向へ（すなわち上記最初の２ターン形成の最後の
折り曲げが谷折りとなるので、再び谷折りで）折り曲げ
る。これにより、その後のスロット導体部２１はスロッ
ト内で３、４層目に円滑に配置されることができる。以
下、図１０に示すように、順次、谷折り、山折り、谷折
りと最初の２ターンと反対回転方向へ折り曲げることに
より、６本のコイル導体２０１〜２０６を各スロットに
４層に収容する。その結果、再度、ロータ磁極数から１
を引いた回数だけ折り曲げることにより、各コイル導体
２０１〜２０６は次の一周を行うことになり、スロット
内に４層に４ターン分のコイルが形成される。以下、必
要なターン数が上記と同じ手順で作製される。

【００２３】次に、所定ターンを作製した後、図１０に
示すように、コイル導体２０１〜２０６の最終渡り導体
部２２ｂは、いままでの渡り導体部２２に対して約半分
の長さとされ、かつ、コイル導体２０４〜２０６の最終
渡り導体部２２ｂはそれ以外の渡り導体部２２及び最終
渡り導体部２２ｂと線対称方向に斜設されている。その
結果、図１２に示すように、コイル導体２０１、２０４
の最終渡り導体部２２ｂの先端部は重なり、コイル導体
２０２、２０５の最終渡り導体部２２ｂの先端部は重な
り、コイル導体２０３、２０６の最終渡り導体部２２ｂ
の先端部は重なり、これら重なり部分を溶接することに
より、三相ステータコイルが形成されることになる。更
に具体的に説明すれば、図１１に示すようにコイル導体
２０１〜２０３の折り曲げを行い、その後、図１２に示
すようにコイル導体２０４〜２０６の折り曲げを行っ
て、上記重なりを形成し、溶接すればよい。

【００２４】次に、上述のように作製されたコイル２を
固定子コア１の各スロットに挿入され、次に又はスロッ
ト挿入前にコイル導体２０２、２０４、２０６の始端を
短絡して中性点とする。次に、この実施例の特徴をなす
温度センサ５の取り付けについて図３、図４を参照して
以下に説明する。

【００２５】温度センサ５は、略薄円盤状のサーミスタ
からなり、一つの渡り導体部２２の軸方向先端部からな
る折り曲げ端部２２ａに折り込まれている。なお、この
折り込みは、図５〜図１２に示すコイル作製工程中にて
該当する折り曲げ端部２２ａの作製時に行ってもよく、
又は折り曲げ端部２２ａの作製後に挿入してもよい。こ
の実施例では、温度センサ５は単に折り曲げ端部２２ａ
の間に挟持されるのみであり接着剤は用いないが、折り
曲げ端部２２ａが温度センサ５を締め付けるので機械的
に強固に固定され、また温度センサ５から折り曲げ端部
２２ａへの伝熱抵抗も小さくすることができる。

【００２６】この温度センサ５付き固定子を用いたモー
タを図４に示す。６はハウジング、７はシャフト、８は
界磁コイル９をもつロータ、１０は三相のステータコイ
ル２の引き出し線である。この実施例では、温度センサ
５の引き出し線は、三相のステータコイル２の引き出し
線１０と同一方向すなわちリヤ方向へ引き出されるの
で、端末処理が容易となる。

【００２７】

【変形態様】上記実施例では、温度センサ５を渡り導体
部２２の折り曲げ端部２２ａ内に折り込んだが、たとえ
ば図３に示すＣ点で径方向に隣接する一対の渡り導体部
２２、２２の間に挿入することもでき、同様の効果を奏
することができる。コイル導体２０１〜２０６はあらか
じめ渡り導体部２２をスロット導体部２１に対して斜設
するのではなく、折り曲げ時に屈曲して渡り導体部２２
としてもよい。

【００２８】６本のコイル導体２０１〜２０６でたとえ
ば偶数ターン分のコイル（本発明でいうコイル群）を作
り、更に他の６本のコイル導体でたとえば偶数ターン分
のコイル（本発明でいうコイル群）を作り、これらコイ
ル群同士を半分の長さの渡り導体部２２を重ねて溶接す
る手法などにより接続してもよい。コイル導体２０１と
２０４、コイル導体２０２と２０５、コイル導体２０３
と２０６と上述したそれぞれの最終渡り導体部で折り曲
げて作製してから、図５から順にコイル成形してもよ
い。

【００２９】更に、コイル導体２０２、２０４、２０６
の始端を短絡する代わりにデルタ接続を行うことも可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の波巻き巻線を固定子巻線に適用した
三相モータの実施例における固定子の平面図である。

【図２】 図１に示す固定子の正面図である。

【図３】 図１に示す固定子の図１と異なる方向からみ
た平面図である。

【図４】 図３に示す固定子を用いたモータの軸方向断
面図である。

【図５】 図１、図２に示す固定子コイルの作成手順を
示す工程図である。

【図６】 図１、図２に示す固定子コイルの作成手順を
示す工程図である。

【図７】 図１、図２に示す固定子コイルの作成手順を
示す工程図である。

【図８】 図１、図２に示す固定子コイルの作成手順を
示す工程図である。

【図９】 図１、図２に示す固定子コイルの作成手順を
示す工程図である。

【図１０】 図１、図２に示す固定子コイルの作成手順
を示す工程図である。

【図１１】 図１、図２に示す固定子コイルの作成手順
を示す工程図である。

【図１２】 図１、図２に示す固定子コイルの作成手順
を示す工程図である。

【符号の説明】

１は固定子コア、２はコイル、５は温度センサ、２１は
スロット導体部、２２は渡り導体部、２２ａは折り曲げ
端部、２２ｂは最終渡り導体部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コアの各スロットに交互に挿通される往き
   導体部及び還り導体部からなるスロット導体部と、前記
   スロット導体部と一体に形成されて前記往き導体部及び
   還り導体部の同一側端部を接続する渡り導体部とを備え
   るコイル導体を有し、温度センサがコイルエンドに配設
   されてなる温度センサ付き回転電機において、 前記コイルエンドは、厚さ方向が略径方向に一致する姿
   勢で延設された導体板からなる前記渡り導体部を前記コ
   アの径方向に積層してなり、 前記温度センサは、前記コアの径方向に隣接して延在す
   る一対の前記導体板の間に挟持されることを特徴とする
   温度センサ付き回転電機。
2. 【請求項２】請求項１記載の温度センサ付き回転電機に
   おいて、 前記一対の導体板は前記温度センサを所定の挟圧力で接
   着剤を介することなく挟持することを特徴とする温度セ
   ンサ付き回転電機。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の温度センサ付き回転
   電機において、 前記温度センサは、一対の主面が前記両導体板に個別に
   密着する略平板形状を有することを特徴とする温度セン
   サ付き回転電機。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれか記載の温度セン
   サ付き回転電機において、 前記渡り導体部は、折り曲げられてコアの径方向へ重な
   る形状をもつ折り曲げ端部を有し、 前記温度センサは、前記折り曲げ端部の間に挟持される
   ことを特徴とする回転電機の波巻き巻線。