JP2015149863A

JP2015149863A - 回転電機のステータ

Info

Publication number: JP2015149863A
Application number: JP2014022524A
Authority: JP
Inventors: 利典大河内; Toshinori Okochi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-02-07
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2015-08-20

Abstract

【課題】コイル温度の良好な検出精度を維持しながら、温度センサ周りの大きさを低減することである。【解決手段】回転電機のステータ１０は、複数のコイル１４と、コイル１４同士、及びコイル１４と図示しない電源とを接続する接続導線と、温度センサ３０とを備える。接続導線の少なくとも一部には、互いに略等断面積を有するように長手方向に沿って分割された分割部２３が設けられ、温度センサ３０は、分割部２３に挟持されている。温度センサ３０が取り付けられる接続導線は、例えば中性線２０である。【選択図】図２

Description

本発明は、回転電機のステータに関する。

回転電機のステータには、コイル温度を検出する温度センサが設けられている。例えば、特許文献１は、コイルに接続された中性線に曲げ部を設け、当該曲げ部に温度センサを挟み込んだ回転電機のステータを開示している。特許文献１では、温度センサが中性線に接触した状態で固定されることによりコイル温度を正確に検出することができると記載されている。

特開２０１３−２２５９５９号公報

しかし、特許文献１のステータでは、中性線を折り曲げて温度センサが取り付けられる曲げ部を形成するため、温度センサ周り（温度センサの取り付け部）が大きくなって嵩張るという課題がある。即ち、本発明の目的は、コイル温度の良好な検出精度を維持しながら、温度センサ周りの小型化を図ることである。

本発明者は、中性線等の接続導線を分割し、分割した部分に温度センサを挟み込むことで、接続導線を折り曲げて温度センサを固定する場合に比べて温度センサ周りの大きさを低減することに成功した。また、分割された各部分が略等断面積を有するように長手方向に沿って接続導線を分割することで、例えば分割された各部分の電流密度を等しくすることができる。これにより、分割された各部分の発熱密度が略等しくなり、コイル温度の正確な検出が可能になる。

即ち、本発明に係る回転電機のステータは、複数のコイルと、前記コイル同士、及び前記コイルと電源とを接続する接続導線と、温度センサとを備える回転電機のステータであって、前記接続導線の少なくとも一部には、互いに略等断面積を有するように長手方向に沿って分割された分割部が設けられ、前記温度センサが前記分割部に挟持されていることを特徴とする。

本発明に係る回転電機のステータによれば、コイル温度の良好な検出精度を維持しながら、温度センサ周りの大きさを低減することができる。

本発明の実施形態の一例である回転電機のステータを示す図である。本発明の実施形態の一例である回転電機のステータにおいて、各中性点端子に取り付けられた中性線を示す図である。図２のＡＡ線断面図である。

図面を参照しながら、本発明の実施形態の一例について、以下詳細に説明する。
実施形態において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは現物と異なる場合がある。具体的な寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。なお、本明細書において、「略＊＊」とは、略同一を例に挙げて説明すると、全く同一はもとより実質的に同一と認められる状態を含む意図である。

本実施形態では、回転電機のステータとして、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を構成する複数のコイル１４（多相コイル）を備え、各相コイルの一方の端子が中性線２０，２１によりＹ結線されたステータ１０を例示する。但し、本発明が適用可能な回転電機のステータは、これに限定されず、例えば各相コイルの一方の端子がデルタ結線されたステータや、３相交流型以外の回転電機のステータであってもよい。ステータ１０は、車載用の回転電機に好適であるが、用途はこれに限定されない。

また、本実施形態では、中性線２０に温度センサ３０が取り付けられた構造を例示する。但し、温度センサが取り付けられる接続導線は、これに限定されず、例えばコイルと電源とを接続する動力線や、コイル同士を接続する中性線以外の導線であってもよい。

図１は、本発明の実施形態の一例であるステータ１０を示す図である。
図１に示すように、ステータ１０は、複数のティース１３を有するステータコア１１と、ティース１３に固定された複数のコイル１４とを備える。ステータコア１１は、例えば略円筒形状のバックヨーク１２と、バックヨーク１２の内周面からステータコア１１の径方向内側に突出した複数のティース１３とで構成される。ティース１３は、バックヨーク１２の内周に沿って略等間隔で設けられることが好適である。

コイル１４は、上記のように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を構成する複数の相コイル（Ｕ相コイル１４ｕ、Ｖ相コイル１４ｖ、Ｗ相コイル１４ｗ）を含む。コイル１４は、例えば導線が複数のティース１３に跨って巻回された分布巻型コイルである。但し、コイル１４の構造は、特に限定されず、導線が個々のティース１３に巻回されてなる集中巻型であってもよい。

ステータ１０は、Ｕ相コイル１４ｕ、Ｖ相コイル１４ｖ、Ｗ相コイル１４ｗのそれぞれの一方の端子に接続された動力線１５を備える。動力線１５は、各相コイルの一方の端子と、図示しない３相電源とを接続する接続導線である。また、ステータ１０は、コイル１４同士を接続する接続導線として中性線２０，２１を備える。詳しくは後述するように、中性線２０の少なくとも一部には、互いに略等断面積を有するように長手方向に沿って分割された分割部２３が設けられ、温度センサ３０が分割部２３に挟持されている。

温度センサ３０は、中性線２０を介して、ステータ１０における主な発熱源であるコイル１４の温度を検出する。中性線２０は導線であるから熱伝導性が高く、中性線２０にはコイル１４の温度が容易に伝わる。このため、温度センサ３０を中性線２０に取り付けることで、コイル１４の温度を検出することができる。温度センサ３０としては、従来公知の小型センサ、例えばサーミスタを用いることが好適である。

以下、図２及び図３をさらに参照し、温度センサ３０周りの構造について詳説する。
図２は、各中性点端子に取り付けられた中性線２０，２１を示す図である。図３は、図２のＡＡ線断面図であって、中性線２０の長手方向に対して直交する方向の断面を示す。

図２に示すように、中性線２０は、Ｕ相コイル１４ｕの他方の端子であるＵ相中性点端子２２ｕと、Ｖ相コイル１４ｖの他方の端子であるＶ相中性点端子２２ｖとを接続する。中性線２１は、Ｖ相中性点端子２２ｖと、Ｗ相コイル１４ｗの他方の端子であるＷ相中性点端子２２ｗとを接続する。中性線２０，２１の各端部は、各中性点端子に対して、それぞれ溶接されることが好適である。図２に示す例では、中性線２１がＶ相中性点端子２２ｖに直接溶接されており、中性線２０は中性線２１に溶接されている。即ち、中性線２０は、中性線２１を介してＶ相中性点端子２２ｖに接続されている。

中性線２０，２１は、例えば長手方向両端部の近傍が同じ方向に曲げられた略コの字形状を有する。中性線２０，２１の中間部は、例えばステータコア１１の円弧形状に対応して、湾曲部又は屈曲部を有する。中性線２０，２１には、長手方向に対して直交する方向の断面が略四角形状の平角線を用いることが好適である。

図２及び図３に示すように、中性線２０は、その少なくとも一部が、互いに略等断面積を有するように長手方向（電流の流れ方向）に沿って分割されている。中性線２０は、２本に分割されることが好適であり、第１半部２４と第２半部２５とに分割された分割部２３を有する。第１半部２４、第２半部２５は、長手方向に対して直交する方向の断面Ａ₂₄，Ａ₂₅の面積が互いに略同一である。これにより、第１半部２４と第２半部２５の電流密度を互いに略同一とすることができる。断面Ａ₂₄，Ａ₂₅の面積は、完全に同一とすることが理想的であるが、実質的に同一と認められる程度の相違、例えば５％程度の相違（断面Ａ₂₄の面積＝断面Ａ₂₅の面積×０．９５〜１．０５）があってもよい。

中性線２０は、長手方向の全長にわたって２本に分割されていてもよく、温度センサ３０が取り付けられる部分だけが２本に分割されていてもよい。図２に示す例は、前者の場合であり、中性線２０が長手方向の全長にわたって第１半部２４と第２半部２５とに分割されている。つまり、断面Ａ₂₄，Ａ₂₅の面積が略同一である２本の平角線を用いて中性線２０が構成されている。この場合も、各中性点端子に溶接される長手方向両端部は、第１半部２４と第２半部２５が互いに接合されて一体化していることが好適である。

中性線２１は、分割部を有さない１本の導線から構成されている点で、中性線２０と異なる。例えば、中性線２０，２１の長さは互いに略同一であり、中性線２１の長手方向に対して直交する方向の断面Ａ₂₁（図示せず）の面積は、中性線２０を構成する第１半部２４、第２半部２５の断面Ａ₂₄，Ａ₂₅の面積の和と略同一である。即ち、中性線２０の断面Ａ₂₄，Ａ₂₅の各面積は、中性線２１の断面Ａ₂₁の面積の約１／２である。

温度センサ３０は、中性線２０の分割部２３に挟持されている。即ち、断面Ａ₂₄，Ａ₂₅の面積が互いに略同一である第１半部２４と第２半部２５との間に温度センサ３０が挟み込まれた状態で固定されている。これにより、中性線２０の温度を正確に検出できると共に、温度センサ３０周りの大きさを低減することができる。温度センサ３０は、各中性点端子に対する中性線２０の溶接を容易にする等の観点から、中性線２０の長手方向中央部又はその近傍に固定されることが好適である。

第１半部２４、第２半部２５は、いずれも温度センサ３０に強く接触していることが好ましく、他の部材を用いることなく温度センサ３０を固定することも可能である。第１半部２４、第２半部２５は、少なくとも温度センサ３０が挟持される部分において互いに離間しているが、その間隔は温度センサ３０の厚みと略同一に設定され、中性線２０と温度センサ３０との間に隙間は形成されない。なお、接着剤や樹脂モールド等を用いて温度センサ３０の固定性を高めることは好適である。

温度センサ３０の固定構造は、例えば第２半部２５と対向する第１半部２４の面上に温度センサ３０を配置してから、当該面上に第２半部２５を配置することによって形成できる。或いは、第１半部２４と第２半部２５の間に温度センサ３０を差し込んで、温度センサ３０の固定構造を形成してもよい。中性線２０の一部だけが分割されている場合は、後者の方法が適用される。

以上のように、ステータ１０によれば、中性線２０を分割し、第１半部２４と第２半部２５の間に温度センサ３０を挟み込むことで、中性線を折り曲げて温度センサを固定する場合に比べて温度センサ３０周りの大きさを低減することができる。また、第１半部２４と第２半部２５は、断面Ａ₂₄，Ａ₂₅の面積が互いに略同一であるから、各々の電流密度を略同一とすることができる。これにより、第１半部２４と第２半部２５の発熱密度も互いに略同一となる。つまり、温度センサ３０には、第１半部２４、第２半部２５から略同一の温度が伝わるため、コイル温度の正確な検出が可能になる。

上記実施形態は適宜設計変更でき、上述した以外にも種々の変形例が考えられる。
例えば、断面積は互いに相違するが、抵抗値は略同一である２本の導線を用いて１つの中性線を構成してもよい。この場合も、当該中性線の各導線の間に温度センサを挟持することで、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、中性線２０に取り付けられた温度センサ３０に加えて、中性線２１や動力線１５を分割し、当該分割部に第２の温度センサを取り付けてもよい。

１０ステータ、１１ステータコア、１２バックヨーク、１３ティース、１４コイル、１４ｕＵ相コイル、１４ｖＶ相コイル、１４ｗＷ相コイル、１５動力線、２０，２１中性線、２２ｕＵ相中性点端子，２２ｖＶ相中性点端子，２２ｗＷ相中性点端子、２３分割部、２４第１半部、２５第２半部、３０温度センサ

Claims

複数のコイルと、
前記コイル同士、及び前記コイルと電源とを接続する接続導線と、
温度センサと、
を備える回転電機のステータであって、
前記接続導線の少なくとも一部には、互いに略等断面積を有するように長手方向に沿って分割された分割部が設けられ、
前記温度センサが、前記分割部に挟持されている、回転電機のステータ。