JP2010028923A

JP2010028923A - 回転電機

Info

Publication number: JP2010028923A
Application number: JP2008184877A
Authority: JP
Inventors: Makoto Abe; 阿部　　誠
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2008-07-16
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2010-02-04

Abstract

【課題】コイルエンド部及び引出線の温度上昇を抑制する。
【解決手段】回転電機１のハウジング９には、回転電機１の軸方向に孔１２が設けられている。孔１２は、回転電機１の巻線４から引出線１３を引き出す引出管１４に連通している。コイルエンド部５ａ，５ｂからは、それぞれ１本以上の引出線１３が引き出されている。引出線１３は、孔１２に挿通され、引出管１４から回転電機１の外部へ引き出されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定子に巻線を有する回転電機における引出線の配索に関する。

モータの発熱は、主として巻線の電気抵抗による銅損と磁性体の鉄損からなる。これらの発熱は、固定子コアやハウジングを介して外部へ放熱される。しかし、巻線の温度上昇は、主要な放熱経路である固定子コアまでの距離が長い巻線端部（コイルエンド）において最も大きくなる。このため、モータにオイルポンプを併設し、冷却油を循環させてモータを冷却する技術が知られている（例えば、特許文献１）。
特開２００６−１９７７７２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の回転電機では、複数の引出線が集中配置されているために、発熱源が集中し、巻線端部の温度が更に上昇するという問題点があった。

上記問題点を解決するために本発明は、固定子を収容するハウジングの回転電機軸方向に孔を設け、巻線の引出線を軸方向の両巻線端部に配分して、前記孔を介してハウジングの外部へ前記複数の引出線を引き出すようにした。

本発明によれば、巻線端部から引き出す引出線を両巻線端部に配分しているので発熱源が分散し、さらにハウジングに設けた孔を介して引出線をハウジング外部へ引き出しているので、孔を介して引出線から放熱することができ、巻線端部及び引出線の温度上昇を抑制することができるという効果がある。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、以下に説明する各実施例は、特に限定されないが、電気自動車やハイブリッド車の駆動用に好適な回転電機である。

図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る回転電機の実施例１の構造を説明する断面図である。図１（ｂ）は回転電機軸方向の断面、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。

回転電機１は、固定子コア２と、固定子コア２の溝３に巻回された巻線４と、出力軸６と、出力軸６に固着されたロータ７とを備えている。

固定子コア２は、これとほぼ同じ長さの略円筒形のハウジング９に納められている。ハウジング９の図中左側の開口部は、軸受８を備えるブラケット１０により覆われている。同様にハウジング９の図中右側の開口部は、軸受８を備えるブラケット１１により覆われている。出力軸６は、軸受８により軸支されている。また巻線４には、巻線４の図中左側（出力軸６側）端部であるコイルエンド部５ａと、巻線４の図中左側（反出力軸側）端部であるコイルエンド部５ｂが形成されている。

ハウジング９には、回転電機１の軸方向に孔１２が設けられている。孔１２は、回転電機１の巻線４から引出線１３を引き出す引出管１４に連通している。コイルエンド部５ａ，５ｂからは、それぞれ１本以上の引出線１３が引き出されている。引出線１３は、孔１２に挿通され、引出管１４から回転電機１の外部へ引き出されている。

次に、図２を参照して実施例１における引出線１３の接続の詳細を説明する。回転電機１を車両駆動用の回転電機とした場合、その結線方式には、中性点を有する星形結線（Ｙ結線）が採用されることが多い。従って、以下の説明では、図１の引出線１３を３相の各相毎のリード線と、各相から中性点へ引き出すための中継線とに区別して説明する。

図２は、各コイルエンド部５ａ，５ｂから引き出されるリード線及び中継線の端子台１５への接続を示す結線図である。端子台１５は、ハウジング９の外部に設けられ、Ｕ相端子１６と、Ｖ相端子１７と、Ｗ相端子１８と、中性点端子１９とを備えている。

本実施例１は、三相巻線のＵ相とＷ相の引出線を出力軸６側のコイルエンド部５ａから引き出し、Ｖ相を反出力軸側のコイルエンド部５ｂから引き出す例である。

出力軸６側のコイルエンド部５ａからＵ相リード線２０ａ、Ｗ相リード線２２ａ、Ｕ相中継線２３ａ、及びＷ相中継線２５ａを引き出している。反出力軸側のコイルエンド部５ｂからは、Ｖ相リード線２１ａ、Ｖ相中継線２４ａを引き出している。

そして、端子台１５のＵ相端子１６にはＵ相リード線２０ａ、Ｖ相端子１７にはＶ相リード線２１ａ、Ｗ相端子１８にはＷ相リード線２２ａがそれぞれ接続されている。中性点端子１９には、３本の中継線、即ち、Ｕ相中継線２３ａ、Ｖ相中継線２４ａ、Ｗ相中継線２５ａが接続されている。

図５は、あるモータの銅損１ｋＷ発生時の各部の温度上昇を示す図である。図中、□印が本実施例であり、△印が従来のモータ内で中性点を接続する引出方法を用いた参考例である。参考例に比べて、本実施例では、コイルエンド部のリード線下で、１０Ｋ程度の温度低下が認められた。またモータ内で中性点を接続する参考例に比べて、実施例は中性点最高温度が６．６Ｋ低下している。コイルエンド頂点及び外周を通じて、参考例の最高温度に比べて実施例の最高温度が５．６Ｋ低下している。

１００％の電流で６０Ｋ温度が上昇するモータの場合、発熱を銅損のみとすると、６０Ｋより５Ｋ低い５５Ｋ温度上昇するのに必要な電流は、１００×√（５５／６０）≒９５．７％となる。従って、モータのトルクが電流に比例する領域では、本実施例を適用しない場合と同じ温度まで温度上昇を許すとすれば、本実施例により約４．３％モータのトルクを増加させることができる。

以上説明したように本実施例によれば、一方のコイルエンド部５ａから、Ｕ相及びＷ相の引出線を引き出し、他方のコイルエンド部５ｂから、Ｖ相の引出線を引き出すように、両コイルエンド部５ａ、５ｂに引出線を配分して、引出線の一方のコイルエンド部への集中を避けることにより、引出線の発熱を分散させ、引出線の温度上昇を抑制することができるという効果がある。

また、本実施例によれば、ハウジング９の回転電機軸方向に孔１２を設け、この孔１２を介してハウジングの外部へ複数の引出線１３を引き出しているために、孔１２を介して、引出線の発熱を放散させ、引出線の温度上昇を抑制することができるという効果がある。

さらに、本実施例によれば、引出線を回転電機の両コイルエンド部に配分しているために、両コイルエンド部の寸法が均一化され、回転電機内の容積を有効利用することができ、回転電機の小型化を図ることができるという効果がある。

次に、本発明に係る回転電機の実施例２を説明する。実施例２の回転電機の構造は、図１に示した実施例１の構造と同様である。本実施例は、引出線の引出方法が実施例１とは異なる。実施例２は、各相の引出線を半分ずつに分け、それぞれ出力軸側のコイルエンド部と、反出力軸側のコイルエンド部から引き出す配索である。

図３は、各コイルエンド部５ａ，５ｂから引き出されるリード線及び中継線の端子台１５への接続を示す結線図である。端子台１５への接続を示す結線図である。端子台１５はハウジングの外部に設けられ、Ｕ相端子１６と、Ｖ相端子１７と、Ｗ相端子１８と、中性点端子１９とを備えている。

コイルエンド部５ａからは、Ｕ相リード線２０ａ、Ｖ相リード線２１ａ、Ｗ相リード線２２ａ、Ｕ相中継線２３ａ、Ｖ相中継線２４ａ、及びＷ相中継線２５ａを引き出している。コイルエンド部５ｂからは、Ｕ相リード線２０ｂ、Ｖ相リード線２１ｂ、Ｗ相リード線２２ｂ、Ｕ相中継線２３ｂ、Ｖ相中継線２４ｂ、及びＷ相中継線２５ｂを引き出している。

そして、端子台１５のＵ相端子１６にはＵ相リード線２０ａ、Ｕ相リード線２０ｂ、Ｖ相端子１７にはＶ相リード線２１ａ、Ｖ相リード線２１ｂ、Ｗ相端子１８にはＷ相リード線２２ａ、Ｗ相リード線２２ｂがそれぞれ接続されている。中性点端子１９には、６本の中継線、即ち、Ｕ相中継線２３ａ、Ｕ相中継線２３ｂ、Ｖ相中継線２４ａ、Ｖ相中継線２４ｂ、Ｗ相中継線２５ａ、及びＷ相中継線２５ｂが接続されている。

以上説明した本実施例２においても、実施例１と同様な効果がある。

図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る回転電機の実施例３の構造を説明する断面図である。図１（ｂ）は回転電機軸方向の断面、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。

本実施例は、図１に示した実施例１の回転電機に、冷却媒体として冷却油２８を供給する給油管２６と、回転電機１を冷却して温度上昇した冷却油２８を排出する排油管２７ａ、２７ｂを追加した実施例である。その他の構成は、図１に示した実施例１と同様であるので、同じ構成要素には、同じ符号を付与して、重複する説明を省略する。

給油管２６は、ハウジング９の上部に設けられている。排油管２７ａはブラケット１０の下部に、排油管２７ｂはブラケット１１の下部に、それぞれ設けられている。冷却油２８は、図示しないオイルクーラで冷却され、同じく図示しないオイルポンプで給油管２６へ供給されるものとする。尚、冷却油は冷却媒体の一例であり、冷却油に限らず、回転電機１を構成する各部材に対して無害な冷却媒体であれば、どのような冷却媒体でも使用可能である。

給油管２６は、引出線１３を挿通する孔１２に連通し、孔１２が冷却媒体である冷却油２８の供給経路の一部を兼ねている。

給油管２６から孔１２を通ってブラケット１０，１１の内部へ達した冷却油２８は、油滴２９となって、コイルエンド部５ａ、５ｂを冷却しながら落下し、ブラケット１０，１１内部の下方に一旦溜まる。そしてブラケット１０，１１と熱交換した後、ブラケット１０，１１の下部に設けられた排油管２７ａ、２７ｂから回転電機１の外部へ排出され、図示しないオイルクーラへ戻り、再循環する。

このように、孔１２を冷却油２８の供給経路とすることにより、最も温度が低い冷却油２８で引出線１３を効率的に冷却することができる。また、次に温度の低い冷却油２８でコイルエンド部５ａ，５ｂを効率的に冷却することができる。

本実施例３における引出線１３の引出方法は、実施例１，２と同様に、図２、図３に示した引出方法を利用することができる。

以上説明した本実施例によれば、実施例１の効果に加えて、最も温度が低い冷却媒体で引出線を効率的に冷却することができ、次に温度が低い冷却媒体でコイルエンド部全体を効率的に冷却することができるという効果がある。

（ｂ）は、本発明に係る回転電機の実施例１における軸方向の断面、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。実施例１における引出線の引出方法を説明する結線図である。実施例２における引出線の引出方法を説明する結線図である。（ｂ）は、本発明に係る回転電機の実施例３における軸方向の断面、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。あるモータの銅損１ｋＷ発生時の各部の温度上昇を説明する図である。

符号の説明

１…回転電機、２…固定子コア、３…溝、４…巻線、５ａ、５ｂ…コイルエンド部（巻線端部）、６…出力軸、７…回転子、８…軸受、９…ハウジング、１０…ブラケット、１１…ブラケット、１２…孔、１３…引出線、１４…引出管、１５…端子台、２６…給油管、２７ａ、２７ｂ…排油管、２８…冷却油、２９…油滴。

Claims

固定子に巻線を有する回転電機において、
固定子を収容するハウジングの回転電機軸方向に孔を設け、
巻線端部から引き出される複数の引出線を回転電機軸方向の両巻線端部に配分し、
前記孔を介してハウジングの外部へ前記複数の引出線を引き出したことを特徴とする回転電機。
前記孔は、回転電機を冷却する冷却媒体の供給経路の少なくとも一部を兼ねることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。