JP2015136242A

JP2015136242A - ステータ通電加熱装置

Info

Publication number: JP2015136242A
Application number: JP2014006666A
Authority: JP
Inventors: 琢磨町野; Takuma Machino
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-01-17
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2015-07-27
Anticipated expiration: 2034-01-17
Also published as: JP6206201B2

Abstract

【課題】スイッチング装置の寿命を長くすることができるステータ通電加熱装置を提供する。
【解決手段】モータのステータコイル１０のＵ相のコイル１０Ｕと、Ｖ相のコイル１０Ｖと、Ｗ相のコイル１０Ｗと、電源２０とを、それぞれ通電経路３０によって接続し、スイッチング装置４０によって通電経路３０のＯＮ又はＯＦＦを切り替え、ステータコイル１０のＵ相のコイル１０Ｕと、Ｖ相のコイル１０Ｖと、Ｗ相のコイル１０Ｗをそれぞれ交互に通電し、ステータコイル１０のＵ相のコイル１０Ｕと、Ｖ相のコイル１０Ｖと、Ｗ相のコイル１０Ｗのコイルを交互に加熱するステータ通電加熱装置１００であって、スイッチング装置４０は、半導体素子によって構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータのステータを通電して加熱するステータ通電加熱装置の技術に関する。

ステータ（固定子）は、モータの構成部品の一つとして公知である。ステータは、ステータコアと、ステータコイルと、から構成されている。例えば、ハイブリッドカーに搭載されるモータでは、ステータコイルが走行中の振動に耐えられるように、ステータコイルにコイル固着剤が塗布される。

ステータコイルにコイル固着剤を塗布する際には、ステータコイルに塗布したコイル固着剤を硬化させるために、ステータコイルの温度を２００℃近くまで昇温する必要がある。従来、ステータコイルを昇温する方法として、ステータコイルを加熱炉内へ投入する、或いは、ステータコイルをＩＨ誘導加熱で加熱する等の加熱方法が公知である（例えば、特許文献１）。しかし、これらの加熱方法は、ステータコイルの温度が２００℃近くになるまで時間を要し、生産効率が悪かった。

そこで、近年では、直接ステータコイルに電流を流してステータコイルを加熱するステータ通電加熱方法が公知である。このようなステータ通電加熱方法において、中性点を持たないデルタ結線のモータ、或いは、構造上中性点に結線できないモータを加熱する場合には、各相のステータコイルをそれぞれ交互に通電し、各相のステータコイルを交互に加熱する必要がある。

図３を用いて、上述した各相のコイルをそれぞれ交互に通電し加熱するステータ通電加熱装置５００（以下、従来のステータ通電加熱装置５００）の構成について説明する。
なお、図３では、従来のステータ通電加熱装置５００の構成を電気回路図によって表している。

従来のステータ通電加熱装置５００は、例えば、デルタ結線のモータのステータコイル５１０において、Ｕ相のコイル５１０Ｕと、Ｖ相のコイル５１０Ｖと、Ｗ相のコイル５１０Ｗと、をそれぞれ交互に通電し加熱する装置である。

従来のステータ通電加熱装置５００は、電源５２０と、通電経路５３０と、スイッチング装置５４０と、を具備している。

電源５２０は、ステータコイル５１０のＵ相のコイル５１０Ｕと、Ｖ相のコイル５１０Ｖと、Ｗ相のコイル５１０Ｗと、にそれぞれ電流を供給する電源である。

通電経路５３０は、通電経路５３０Ｕと、通電経路５３０Ｖと、通電経路５３０Ｗと、から構成されている。通電経路５３０Ｕは、電源５２０から供給される電流をステータコイル５１０のＵ相のコイル５１０Ｕに導く経路である。通電経路５３０Ｖは、電源５２０から供給される電流をステータコイル５１０のＶ相のコイル５１０Ｖに導く経路である。通電経路５３０Ｗは、電源５２０から供給される電流をステータコイル５１０のＷ相のコイル５１０Ｗに導く経路である。

スイッチング装置５４０は、スイッチング装置５４０Ｕと、スイッチング装置５４０Ｖと、スイッチング装置５４０Ｗと、から構成されている。スイッチング装置５４０Ｕは、通電経路５３０Ｕによる通電の接続又は遮断（ＯＮ又はＯＦＦ）を切り替える装置である。スイッチング装置５４０Ｖは、通電経路５３０Ｖによる通電の接続又は遮断（ＯＮ又はＯＦＦ）を切り替える装置である。スイッチング装置５４０Ｗは、通電経路５３０Ｗによる通電の接続又は遮断（ＯＮ又はＯＦＦ）を切り替える装置である。

なお、スイッチング装置５４０（スイッチング装置５４０Ｕ、スイッチング装置５４０及びスイッチング装置５４０Ｗ）は、機械式のスイッチであるマグネットリレーで構成されている。

図４を用いて、従来のステータ通電加熱装置５００の作用について説明する。
なお、図４では、従来のステータ通電加熱装置５００の作用をグラフ図によって表している。また、図４のグラフ図では、横軸で時系列を表し、縦軸でステータコイル５１０のＵ相のコイル５１０Ｕ、Ｖ相のコイル５１０Ｖ及びＷ相のコイル５１０Ｗに流れる電流を表している。

図４に示すように、スイッチング装置５４０Ｕ、スイッチング装置５４０又はスイッチング装置５４０Ｗを交互に切換え、電源５２０から供給される電流を、ステータコイル５１０のＵ相のコイル５１０Ｕ、Ｖ相のコイル５１０Ｖ又はＷ相のコイル５１０Ｗに交互に供給することで、ステータコイル５１０のＵ相のコイル５１０Ｕ、Ｖ相のコイル５１０Ｖ及びＷ相のコイル５１０Ｗが交互に通電され、ステータコイル５１０のＵ相のコイル５１０Ｕ、Ｖ相のコイル５１０Ｖ及びＷ相のコイル５１０Ｗが交互に加熱される。

しかし、従来のステータ通電加熱装置５００のスイッチング装置５４０（スイッチング装置５４０Ｕ、スイッチング装置５４０Ｖ及びスイッチング装置５４０Ｗ）では、大電流を機械的にＯＮ／ＯＦＦしているとともに、機械的なＯＮ／ＯＦＦが頻繁に行われるため、電極部の摩耗や溶着によって装置の寿命が短いものとなっていた。

特開２００８−０７２８２５号公報

本発明の解決しようとする課題は、スイッチング装置の寿命を長くすることができるステータ通電加熱装置を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、モータのステータコイルの各相のコイルと電源とを通電経路によって接続し、スイッチング装置によって該通電経路のＯＮ又はＯＦＦを切り替え、該各相のコイルをそれぞれ交互に通電し、該各相のコイルを交互に加熱するステータ通電加熱装置であって、前記スイッチング装置は、半導体素子によって構成されているものである。

本発明のステータ通電加熱装置によれば、スイッチング装置の寿命を長くすることができる。

ステータ通電加熱装置の構成を示す電気回路図。ステータ通電加熱装置の作用を示すグラフ図。従来のステータ通電加熱装置の構成を示す電気回路図。従来のステータ通電加熱装置の作用を示すグラフ図。

図１を用いて、ステータ通電加熱装置１００の構成について説明する。
なお、図１では、ステータ通電加熱装置１００の構成を電気回路図によって表している。

ステータ通電加熱装置１００は、本発明のステータ通電加熱装置に係る実施形態である。本実施形態のステータ通電加熱装置１００は、デルタ結線のモータのステータコイル５１０において、Ｕ相のコイル１０Ｕと、Ｖ相のコイル１０Ｖと、Ｗ相のコイル１０Ｗと、をそれぞれ交互に通電し加熱する装置である。

本実施形態のステータ通電加熱装置１００は、デルタ結線のモータのステータコイル５１０の各相を交互に通電し加熱する装置としたが、これに限定されない。例えば、スター結線のモータのステータコイルであって、中性点が構造上結線できないもの（例えば、中性点が絶縁されているもの）であっても、本実施形態と同様の作用効果を奏する。

ステータ通電加熱装置１００は、電源２０と、通電経路３０と、スイッチング装置４０と、を具備している。

電源２０は、ステータコイル１０のＵ相のコイル１０Ｕと、Ｖ相のコイル１０Ｖと、Ｗ相のコイル１０Ｗと、にそれぞれ電流を供給する電源である。

通電経路３０は、通電経路３０Ｕと、通電経路３０Ｖと、通電経路３０Ｗと、から構成されている。通電経路３０Ｕは、電源２０から供給される電流をステータコイル１０のＵ相のコイル１０Ｕに導く経路である。通電経路３０Ｖは、電源２０から供給される電流をステータコイル１０のＶ相のコイル１０Ｖに導く経路である。通電経路３０Ｗは、電源２０から供給される電流をステータコイル１０のＷ相のコイル１０Ｗに導く経路である。

スイッチング装置４０は、スイッチング装置４０Ｕと、スイッチング装置４０Ｖと、スイッチング装置４０Ｗと、から構成されている。スイッチング装置４０Ｕは、通電経路３０Ｕによる通電の接続又は遮断（ＯＮ又はＯＦＦ）を切り替える装置である。スイッチング装置４０Ｖは、通電経路３０Ｖによる通電の接続又は遮断（ＯＮ又はＯＦＦ）を切り替える装置である。スイッチング装置４０Ｗは、通電経路３０Ｗによる通電の接続又は遮断（ＯＮ又はＯＦＦ）を切り替える装置である。

ここで、特記すべき事項として、スイッチング装置４０（スイッチング装置４０Ｕ、スイッチング装置４０Ｖ及びスイッチング装置４０Ｗ）は、半導体素子（トランジスタ）によるスイッチング作用が使用されている。本実施形態のトランジスタは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）とされている。

本実施形態のトランジスタは、ＩＧＢＴとされているが、これに限定されない。例えば、ソリッドステート・リレー（ＳＳＲ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＲｅｌａｙ）又はサイリスタ等であっても良い。

図２を用いて、ステータ通電加熱装置１００の作用について説明する。
なお、図２では、ステータ通電加熱装置１００の作用をグラフ図によって表している。また、図２のグラフ図では、横軸で時系列を表し、縦軸でステータコイル１０のＵ相のコイル１０Ｕ、Ｖ相のコイル１０Ｖ及びＷ相のコイル１０Ｗに流れる電流を表している。

図２に示すように、スイッチング装置４０Ｕ、スイッチング装置４０又はスイッチング装置４０ＷのＯＮ・ＯＦＦを交互に切換え、電源２０から供給される電流を、ステータコイル１０のＵ相のコイル１０Ｕ、Ｖ相のコイル１０Ｖ又はＷ相のコイル１０Ｗに交互に供給することで、ステータコイル１０のＵ相のコイル１０Ｕ、Ｖ相のコイル１０Ｖ及びＷ相のコイル１０Ｗが交互に通電され、ステータコイル１０のＵ相のコイル１０Ｕ、Ｖ相のコイル１０Ｖ及びＷ相のコイル１０Ｗが交互に加熱される。

ステータ通電加熱装置１００の効果について説明する。
ステータ通電加熱装置１００によれば、スイッチング装置の寿命を長くすることができる。

すなわち、従来の機械式のスイッチであるマグネットリレーで構成されるスイッチング装置５４０を具備する従来のステータ通電加熱装置５００では、電極部の摩耗や溶着によって装置の寿命が短いものとなっていた。

しかし、本実施形態のトランジスタが使用されているスイッチング装置４０では、部品の劣化が極めて小さいため、スイッチング装置４０の寿命を長くすることができる。

また、本実施形態のトランジスタが使用されているスイッチング装置４０は、従来の機械式のスイッチであるマグネットリレーで構成されるスイッチング装置５４０と比較して、装置の定期交換が不要であって、保全費用が低減できる。

さらに、本実施形態のトランジスタが使用されているスイッチング装置４０は、従来の機械式のスイッチであるマグネットリレーで構成されるスイッチング装置５４０と比較して、故障時に修理・交換を容易に行うことができる。

１０ステータコイル
１０ＵＵ相のコイル
１０ＶＶ相のコイル
１０ＷＷ相のコイル
２０電源
３０Ｕ通電経路（Ｕ相）
３０Ｕ通電経路（Ｖ相）
３０Ｕ通電経路（Ｗ相）
４０スイッチング装置
４０Ｕスイッチング装置（Ｕ相）
４０Ｕスイッチング装置（Ｖ相）
４０Ｕスイッチング装置（Ｗ相）

Claims

モータのステータコイルの各相のコイルと電源とを通電経路によって接続し、スイッチング装置によって該通電経路のＯＮ又はＯＦＦを切り替え、該各相のコイルをそれぞれ交互に通電し、該各相のコイルを交互に加熱するステータ通電加熱装置であって、
前記スイッチング装置は、半導体素子によって構成されている、
ステータ通電加熱装置。