JP2016063628A - Rotary electric machine - Google Patents

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康二 吉原
Koji Yoshihara
康二 吉原
清 上辻
Kiyoshi Kamitsuji
清 上辻
浅海 周
Shu Asaumi
周 浅海
渡辺 隆男
Takao Watanabe
隆男 渡辺
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the number of the components of a signal slip ring for measuring the temperatures of a plurality of parts of a rotor coil of a rotary electric machine and to reduce the friction of a brush disposed in contact with the signal slip ring.SOLUTION: A rotary electric machine 101 comprises: a first thermistor mounted on a first coil 12 and having a first conducting wire 81 and a second conducting wire 83a; a second thermistor 86 having the first conducting wire 82 and the second conducting wire 83b; a signal slip ring 71 connected to the first thermistor 85 and second thermistor 86; and brushes 54a, 54b disposed in contact with the signal slip ring 71. The second conducting wires 83a, 83b are connected to a common conducting wire 84. The signal slip ring 71 is divided into a first separated body 71a and second separate body 71b connected to the first conducting wires 81, 82, respectively, and a third separate body 71c connected to a common conducting wire 84.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

この発明は、回転電機に関し、特にハイブリッド自動車に搭載されるダブルロータ型の回転電機に関する。   The present invention relates to a rotating electric machine, and more particularly to a double rotor type rotating electric machine mounted on a hybrid vehicle.

一般に、ハイブリッド自動車に搭載される回転電機は、エンジンによって回転駆動されるインナーロータと、インナーロータの周りに回転可能に配置されるアウターロータと、アウターロータの周りに配置されるステータとを有する。ステータのコイルにはインバータから三相交流電流が供給され、これによって発生する回転磁界によりアウターロータが回転し、アウターロータが機械的に接続する車軸を介して車両の車輪が駆動される。一方、ステータに電力を供給する蓄電池の充電率が下がった時は、回転子としてのインナーロータはエンジンによって回転駆動されるとともに発電を行う。   Generally, a rotating electrical machine mounted on a hybrid vehicle includes an inner rotor that is rotationally driven by an engine, an outer rotor that is rotatably disposed around the inner rotor, and a stator that is disposed around the outer rotor. A three-phase alternating current is supplied from the inverter to the stator coil, and the outer rotor is rotated by the rotating magnetic field generated thereby, and the wheels of the vehicle are driven through the axle that is mechanically connected to the outer rotor. On the other hand, when the charging rate of the storage battery that supplies electric power to the stator decreases, the inner rotor as the rotor is driven to rotate by the engine and generates electric power.

ここで、回転電機の駆動中にインナーロータのコイルの温度を計測する場合、コイルにサーミスタや熱電対等の温度検出手段を設け、温度検出手段からの信号を外部に取出さなくてはならない。このような場合、インナーロータと外部との電力のやり取りに用いられる電力用スリップリングの他に、温度検出手段の信号を外部に取り出すための信号用スリップリングが必要となる。そして一般に、温度測定のための信号用スリップリングは、図6に示すように、1つの温度検出手段に対して2個設けられる。具体的には、図6の回転電機201では、U相、V相、W相にそれぞれ対応する3個の電力用スリップリング170に隣接して、2個の信号用スリップリング171が設けられている。2個の信号用スリップリング171は、インナーロータ110のコイル112に取り付けられた温度検出手段186に対応している。   Here, when the temperature of the coil of the inner rotor is measured while the rotating electrical machine is being driven, temperature detection means such as a thermistor or a thermocouple must be provided in the coil, and a signal from the temperature detection means must be taken out to the outside. In such a case, in addition to the power slip ring used for the exchange of power between the inner rotor and the outside, a signal slip ring for taking out the signal of the temperature detecting means to the outside is required. In general, two signal slip rings for temperature measurement are provided for one temperature detecting means, as shown in FIG. Specifically, in the rotating electric machine 201 of FIG. 6, two signal slip rings 171 are provided adjacent to three power slip rings 170 corresponding to the U phase, the V phase, and the W phase, respectively. Yes. The two signal slip rings 171 correspond to the temperature detecting means 186 attached to the coil 112 of the inner rotor 110.

ここで、コイルの温度分布等を把握するためにコイルの二箇所以上の温度を計測する場合があるが、このような場合、温度検出手段の数に応じて信号用スリップリングの数は2個ずつ軸方向に増加してしまう。そのため、信号用スリップリングの数が増える分、回転電機が軸方向に大きくなってしまうという問題があった。   Here, in order to grasp the coil temperature distribution or the like, the temperature at two or more locations of the coil may be measured. In such a case, the number of signal slip rings is two according to the number of temperature detecting means. It will increase in the axial direction. Therefore, there is a problem that the rotating electrical machine becomes larger in the axial direction as the number of signal slip rings increases.

そこで、特許文献1に記載される回転電機では、コイルの二箇所の温度を計測するに当たり、周方向に4個の分割体に分割された温度測定用のスリップリングが用いられている。この温度測定用のスリップリングの4個の分割体には、2個のサーミスタが有するそれぞれ2本の導線、すなわち全部で4本の導線が各々電気的に接続するため、1個のスリップリングを介して2個のサーミスタから温度測定用の信号を取り出すことができる。   Therefore, in the rotating electrical machine described in Patent Document 1, a temperature measurement slip ring that is divided into four divided bodies in the circumferential direction is used in measuring the temperature at two locations of the coil. The four split members of the temperature measuring slip ring are each connected to two conductors of two thermistors, that is, a total of four conductors are electrically connected to each other. Thus, a temperature measurement signal can be taken out from the two thermistors.

特開2000−146713号公報JP 2000-146713 A

しかしながら、特許文献1の回転電機では、周方向において温度測定用のスリップリングがサーミスタの数の倍数分だけ分割されているので、1個のスリップリングあたりの部品点数が多くなってしまう。また、互いに隣接する分割体同士の接続箇所には隙間が存在するため、ブラシの先端部分が接続箇所の隙間に引っ掛かり、ブラシの摩耗が早くなってしまうおそれもあった。   However, in the rotating electric machine of Patent Document 1, since the temperature measurement slip ring is divided by a multiple of the number of thermistors in the circumferential direction, the number of parts per slip ring increases. In addition, since there is a gap at the connection location between the adjacent divided bodies, the tip of the brush may be caught in the gap at the connection location, and the wear of the brush may be accelerated.

この発明はこのような問題を解決するためになされ、回転子のコイルの複数箇所の温度を測定するための信号用スリップリングの部品点数を抑え、信号用スリップリングに接触するブラシの摩耗を低減することができる回転電機を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and reduces the number of parts of the signal slip ring for measuring the temperature at a plurality of locations of the rotor coil, thereby reducing the wear of the brush contacting the signal slip ring. It is an object of the present invention to provide a rotating electrical machine that can be used.

上記の課題を解決するために、この発明に係る回転電機は、回転子と、回転子を一体回転可能に支持する回転シャフトと、回転子に設けられる回転子コイルと、回転子コイルに取り付けられるとともに、各々、第一導線及び第二導線を有する複数の温度検出手段と、回転シャフトに一体回転可能に取り付けられるとともに、温度検出手段に電気的に接続する信号用スリップリングと、信号用スリップリングに接触する一対のブラシとを備え、複数の温度検出手段の第二導線は1つの共通導線に接続し、信号用スリップリングは、周方向に複数の分割体に分割され、複数の分割体のうち1つの分割体は共通導線に電気的に接続し、その他の分割体の各々は第一導線の各々に電気的に接続する。
これにより、分割体の個数が低減するとともに分割体同士の隙間も減る。そのため、ブラシが分割体同士の隙間に接触する頻度が減って、ブラシの摩耗の度合いが小さくなる。
In order to solve the above-described problems, a rotating electrical machine according to the present invention is attached to a rotor, a rotating shaft that supports the rotor so as to be integrally rotatable, a rotor coil provided in the rotor, and the rotor coil. And a plurality of temperature detecting means each having a first conducting wire and a second conducting wire, a signal slip ring which is attached to the rotary shaft so as to be integrally rotatable and electrically connected to the temperature detecting means, and a signal slip ring A pair of brushes in contact with each other, the second conductors of the plurality of temperature detecting means are connected to one common conductor, and the signal slip ring is divided into a plurality of divided bodies in the circumferential direction. One of the divided bodies is electrically connected to the common conducting wire, and each of the other divided bodies is electrically connected to each of the first conducting wires.
Thereby, the number of the divided bodies is reduced and the gap between the divided bodies is also reduced. Therefore, the frequency with which the brush contacts the gap between the divided bodies decreases, and the degree of wear of the brush decreases.

また、この発明に係る回転電機の複数の温度検出手段は、第一温度検出手段及び第二温度検出手段から構成され、複数の分割体は、互いに隣接する第一分割体、第二分割体及び第三分割体から構成され、第一分割体は第一温度検出手段の第一導線に電気的に接続し、第二分割体は第二温度検出手段の第二導線に電気的に接続し、第三分割体は共通導線に電気的に接続してもよい。   The plurality of temperature detection means of the rotating electrical machine according to the present invention includes a first temperature detection means and a second temperature detection means, and the plurality of divided bodies are a first divided body, a second divided body, and It is composed of a third divided body, the first divided body is electrically connected to the first conductor of the first temperature detecting means, the second divided body is electrically connected to the second conductor of the second temperature detecting means, The third divided body may be electrically connected to the common conductor.

この発明に係る回転電機によれば、回転子のコイルの複数箇所の温度を測定するための信号用スリップリングの部品点数を抑え、信号用スリップリングに接触するブラシの摩耗を低減することができる。   According to the rotating electrical machine of the present invention, it is possible to suppress the number of parts of the signal slip ring for measuring the temperature at a plurality of locations of the rotor coil, and to reduce the wear of the brush contacting the signal slip ring. .

この発明の実施の形態に係る回転電機の構造を示す断面側面図である。1 is a sectional side view showing a structure of a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention. 図1に示す回転電機において、第一サーミスタ及び第二サーミスタと信号用スリップリングとインバータとの電気的接続の様子を模式的に示す図である。In the rotary electric machine shown in FIG. 1, it is a figure which shows typically the mode of the electrical connection of a 1st thermistor, a 2nd thermistor, a signal slip ring, and an inverter. 図3(i)は、図1に示す回転電機の駆動に伴い、信号用スリップリングの分割体とブラシとの接触状態が変化する様子を示す図である。また、図3(ii)は、図3(i)に示す接続状態の変化に伴って推移する、インバータの端子A及び端子Bと信号用スリップリング側の配線との接続関係を示す表である。FIG. 3I is a diagram illustrating a state in which the contact state between the split body of the signal slip ring and the brush changes as the rotating electrical machine illustrated in FIG. 1 is driven. FIG. 3 (ii) is a table showing the connection relationship between the terminals A and B of the inverter and the wiring on the signal slip ring side, which changes with the change in the connection state shown in FIG. 3 (i). . 図1に示す回転電機におけるインバータと第一サーミスタ又は第二サーミスタとの電気的な接続関係を、図3(i)に示す信号用スリップリングの分割体とブラシとの接触状態に対応して、各々模式的に示す図である。The electrical connection relationship between the inverter and the first thermistor or the second thermistor in the rotating electrical machine shown in FIG. 1 corresponds to the contact state between the signal slip ring split body and the brush shown in FIG. It is a figure showing each typically. 図3(i)に示す信号用スリップリングの分割体とブラシとの接触状態の変化に伴う、インバータの端子Aと端子Bとの間の電位差Vthの変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the electric potential difference Vth between the terminal A of an inverter, and the terminal B with the change of the contact state of the division body of a signal slip ring shown in FIG.3 (i), and a brush. 従来の例による回転電機の構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the rotary electric machine by the conventional example.

以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
図1を参照すると、回転電機101は、ハウジング1とハウジング1を貫通して両端が外部に延びる金属製の回転シャフト40とを有している。回転シャフト40はハウジング1に回転可能に支持されている。また、回転シャフト40の一方の端部40aはエンジン(図示せず)に機械的に連結される。また、回転電機101は、インナーロータ10、アウターロータ20及びステータ30を備える。インナーロータ10,アウターロータ20及びステータ30は、それぞれ略円筒形状であり、同心円状に順次内側から外側に向かって配置されている。インナーロータ10は、回転シャフト40に一体回転可能に支持されている。すなわち、インナーロータ10は回転シャフト40を介して車両のエンジンに機械的に連結するとともに、エンジンの駆動に伴って回転駆動することができる。また、インナーロータ10は、回転シャフト40に固定される第一コア11と、第一コア11の両端にその周方向に沿って配設される第一コイル12とを有する。ここで、第一コイル12の内側には、第一サーミスタ85及び第二サーミスタ86が回転シャフト40を挟んで互いに対向する位置に取り付けられている。第一サーミスタ85は、第一コイル12におけるU相の温度を検出し、第二サーミスタ86は、第一コイル12におけるV相の温度を検出する。また、第一サーミスタ85は、第一導線81及び第二導線83aを有し、第二サーミスタ86は、第一導線82及び第二導線83bを有する。そして、第一導線81,82及び第二導線83a,83bは回転シャフト40の内部を通って延びている。ここで、第一サーミスタ85の第二導線83aと第二サーミスタ86の第二導線83bとは、互いに回転シャフト40の内部で1本の共通導線84に接続する。第一導線81,82及び共通導線84は、回転シャフト40の内部を端部40bに向かって延び、後述する信号用スリップリング71に接続する。
なお、インナーロータ10は回転子を構成する。また、第一コイル12は回転子コイルを構成する。また、第一サーミスタ85は第一温度検出手段を構成し、第二サーミスタ86は第二温度検出手段を構成する。すなわち、温度検出手段は第一温度検出手段としての第一サーミスタ85及び第二温度検出手段としての第二サーミスタ86から構成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
Referring to FIG. 1, the rotating electrical machine 101 includes a housing 1 and a metal rotating shaft 40 that penetrates the housing 1 and extends at both ends to the outside. The rotating shaft 40 is rotatably supported by the housing 1. One end 40a of the rotating shaft 40 is mechanically connected to an engine (not shown). The rotating electrical machine 101 includes an inner rotor 10, an outer rotor 20, and a stator 30. The inner rotor 10, the outer rotor 20, and the stator 30 each have a substantially cylindrical shape, and are arranged concentrically in order from the inside toward the outside. The inner rotor 10 is supported on the rotary shaft 40 so as to be integrally rotatable. That is, the inner rotor 10 can be mechanically connected to the vehicle engine via the rotary shaft 40 and can be driven to rotate as the engine is driven. The inner rotor 10 includes a first core 11 that is fixed to the rotary shaft 40 and first coils 12 that are disposed at both ends of the first core 11 along the circumferential direction thereof. Here, a first thermistor 85 and a second thermistor 86 are attached to the inside of the first coil 12 at positions facing each other with the rotary shaft 40 interposed therebetween. The first thermistor 85 detects the temperature of the U phase in the first coil 12, and the second thermistor 86 detects the temperature of the V phase in the first coil 12. The first thermistor 85 has a first conductor 81 and a second conductor 83a, and the second thermistor 86 has a first conductor 82 and a second conductor 83b. The first conducting wires 81 and 82 and the second conducting wires 83a and 83b extend through the inside of the rotary shaft 40. Here, the second conducting wire 83 a of the first thermistor 85 and the second conducting wire 83 b of the second thermistor 86 are connected to one common conducting wire 84 inside the rotating shaft 40. The first conductors 81 and 82 and the common conductor 84 extend inside the rotary shaft 40 toward the end 40b and are connected to a signal slip ring 71 described later.
The inner rotor 10 constitutes a rotor. The first coil 12 constitutes a rotor coil. The first thermistor 85 constitutes a first temperature detection means, and the second thermistor 86 constitutes a second temperature detection means. That is, the temperature detection means is composed of a first thermistor 85 as the first temperature detection means and a second thermistor 86 as the second temperature detection means.

また、アウターロータ20は、第二コア21と、第二コア21にその周方向に沿って環状に埋め込まれる永久磁石22,23と、第二コア21を両端から挟み込んで支持する皿形状の一対のロータブラケット24,25を有している。アウターロータ20はロータブラケット24,25を介して回転シャフト40に相対的に回転可能に取り付けられる。よって、アウターロータ20はインナーロータ10に対向するとともに相対回転可能に設けられる。また、永久磁石22は、第二コア21の内周部にインナーロータ10と対向して配設され、永久磁石23は、第二コア21の外周部にステータ30と対向して配設される。また、ロータブラケット25には、回転シャフト40の周囲を囲むようにして設けられた略円筒状の出力軸60が接続されている。この出力軸60には、ピニオンギヤ5が一体となって回転するように固定して接続され、ピニオンギヤ5は、車両の車輪(図示せず)を駆動する車軸(図示せず)に機械的に連結する。   The outer rotor 20 includes a second core 21, a pair of permanent magnets 22 and 23 embedded in the second core 21 in an annular shape along the circumferential direction thereof, and a pair of dish-shaped members that sandwich and support the second core 21 from both ends. Rotor brackets 24 and 25. The outer rotor 20 is rotatably attached to the rotary shaft 40 via the rotor brackets 24 and 25. Therefore, the outer rotor 20 is provided so as to face the inner rotor 10 and be relatively rotatable. The permanent magnet 22 is disposed on the inner peripheral portion of the second core 21 so as to face the inner rotor 10, and the permanent magnet 23 is disposed on the outer peripheral portion of the second core 21 so as to face the stator 30. . The rotor bracket 25 is connected to a substantially cylindrical output shaft 60 provided so as to surround the periphery of the rotary shaft 40. The pinion gear 5 is fixedly connected to the output shaft 60 so as to rotate integrally therewith, and the pinion gear 5 is mechanically coupled to an axle (not shown) that drives a vehicle wheel (not shown). To do.

また、ステータ30は、アウターロータ20に対向して設けられるとともに、ハウジング1の内側に回転不能に取り付けられている。ステータ30は、ステータコア31と、ステータコア31の両端にその周方向に沿って配設された第二コイル32とを有する。   The stator 30 is provided to face the outer rotor 20 and is attached to the inside of the housing 1 so as not to rotate. The stator 30 includes a stator core 31 and second coils 32 disposed at both ends of the stator core 31 along the circumferential direction thereof.

また、ハウジング1の外部において、回転シャフト40の端部40bには、電力用スリップリング部70及び信号用スリップリング71が一体回転可能に取り付けられている。電力用スリップリング部70は、順次ハウジング1側に向かうように並べられる3個の電力用スリップリング70a,70b,70cからなる。電力用スリップリング70a,70b,70cは、インナーロータ10の第一コイル12と電気的に接続している。また、これらの電力用スリップリング70a,70b,70cには、それぞれブラシ51,52,53が接触している。なお、電力用スリップリング70a,70b,70c及びブラシ51,52,53は、それぞれ、三相交流電流のU相、V相、W相に対応している。
また、信号用スリップリング71は、電力用スリップリング部70のうち最もハウジング1に近い電力用スリップリング70cのさらにハウジング1側に隣接して設けられる。信号用スリップリング71には、互いに180度離間して対向する一対のブラシ54a,54bが接触している。また、信号用スリップリング71には第一サーミスタ85の第一導線81,第二サーミスタ86の第一導線82及び共通導線84が接続しているので、信号用スリップリング71は第一サーミスタ85及び第二サーミスタ86と電気的に接続する。
ここで、ブラシ51,52,53,54a及び54bのそれぞれには、インバータ6が電気的に接続している。すなわち、インナーロータ10の第一コイル12は、電力用スリップリング部70及びブラシ51,52,53を介してインバータ6と電気的に接続している。さらに、第一サーミスタ85及び第二サーミスタ86も信号用スリップリング71及びブラシ54a,54bを介してそれぞれインバータ6と電気的に接続している。また、インバータ6にはステータ30の第二コイル32、蓄電池7及びECU3がそれぞれ電気的に接続している。
Further, outside the housing 1, a power slip ring part 70 and a signal slip ring 71 are attached to an end part 40 b of the rotary shaft 40 so as to be integrally rotatable. The power slip ring portion 70 includes three power slip rings 70a, 70b, and 70c that are sequentially arranged toward the housing 1 side. The power slip rings 70 a, 70 b and 70 c are electrically connected to the first coil 12 of the inner rotor 10. Further, brushes 51, 52 and 53 are in contact with these power slip rings 70a, 70b and 70c, respectively. The power slip rings 70a, 70b, 70c and the brushes 51, 52, 53 correspond to the U-phase, V-phase, and W-phase of the three-phase AC current, respectively.
Further, the signal slip ring 71 is provided adjacent to the housing 1 side of the power slip ring 70 c closest to the housing 1 in the power slip ring portion 70. The signal slip ring 71 is in contact with a pair of brushes 54a and 54b facing each other with a spacing of 180 degrees. The signal slip ring 71 is connected to the first conductor 81 of the first thermistor 85, the first conductor 82 of the second thermistor 86, and the common conductor 84. The second thermistor 86 is electrically connected.
Here, the inverter 6 is electrically connected to each of the brushes 51, 52, 53, 54a and 54b. That is, the first coil 12 of the inner rotor 10 is electrically connected to the inverter 6 via the power slip ring part 70 and the brushes 51, 52, 53. Further, the first thermistor 85 and the second thermistor 86 are also electrically connected to the inverter 6 via the signal slip ring 71 and the brushes 54a and 54b, respectively. The inverter 6 is electrically connected to the second coil 32 of the stator 30, the storage battery 7, and the ECU 3.

次に、信号用スリップリング71の詳細な構造を、図2を参照して説明する。
信号用スリップリング71は、周方向に各々約120度ずつの範囲を占めるように互いに隣接して配置された3個の分割体である第一分割体71a、第二分割体71b及び第三分割体71cに分割されている。ここで、第一分割体71aと第二分割体71bとの境界は接続箇所72とする。また、第二分割体71bと第三分割体71cとの境界は接続箇所73とする。さらに、第三分割体71cと第一分割体71aとの境界は接続箇所74とする。接続箇所72〜74には僅かに隙間が存在する。
Next, the detailed structure of the signal slip ring 71 will be described with reference to FIG.
The signal slip ring 71 includes three divided bodies arranged adjacent to each other so as to occupy a range of about 120 degrees in the circumferential direction, a first divided body 71a, a second divided body 71b, and a third divided body. The body 71c is divided. Here, the boundary between the first divided body 71 a and the second divided body 71 b is a connection location 72. In addition, the boundary between the second divided body 71b and the third divided body 71c is a connection point 73. Further, the boundary between the third divided body 71 c and the first divided body 71 a is a connection point 74. There is a slight gap between the connection points 72 to 74.

第一サーミスタ85の第一導線81は第一分割体71aに接続する。また、第二サーミスタ86の第一導線82は第二分割体71bに接続する。さらに、第一サーミスタ85及び第二サーミスタ86の共通導線84は第三分割体71cに接続する。
また、ブラシ54a,54bは、3個の分割体71a〜71cのうち、常に少なくとも2個の分割体に接触する。さらに、ブラシ54aはインバータ6の端子Aに電気的に接続し、ブラシ54bはインバータ6の端子Bに電気的に接続する。インバータ6において端子Bはグラウンドに接地する。ここで、端子Bと端子Aとの電位差は電圧Vthとする。
なお以下の説明において、第一分割体71aと第一サーミスタ85とを電気的に接続する第一導線81を配線αとする。また、同様に、第二分割体71bと第二サーミスタ86とを電気的に接続する第一導線82を配線βとする。さらに、第三分割体71cと第一サーミスタ85及び第二サーミスタ86とを電気的に接続する第二導線83a,83b及び共通導線84を配線γとする。
The first conducting wire 81 of the first thermistor 85 is connected to the first divided body 71a. The first conductor 82 of the second thermistor 86 is connected to the second divided body 71b. Furthermore, the common conducting wire 84 of the first thermistor 85 and the second thermistor 86 is connected to the third divided body 71c.
Further, the brushes 54a and 54b always come into contact with at least two divided bodies among the three divided bodies 71a to 71c. Further, the brush 54 a is electrically connected to the terminal A of the inverter 6, and the brush 54 b is electrically connected to the terminal B of the inverter 6. In the inverter 6, the terminal B is grounded. Here, the potential difference between the terminal B and the terminal A is a voltage Vth.
In the following description, the first conductor 81 that electrically connects the first divided body 71a and the first thermistor 85 is referred to as a wiring α. Similarly, the first conductor 82 that electrically connects the second divided body 71b and the second thermistor 86 is defined as a wiring β. Furthermore, the second conductors 83a and 83b and the common conductor 84 that electrically connect the third divided body 71c, the first thermistor 85, and the second thermistor 86 are defined as a wiring γ.

次に、図1を参照して回転電機101の全体的な動作について説明する。なお、以下の説明において、回転電機101が発電を行わずに車輪を駆動している状態の時の車両の走行をEVモード走行という。また、回転電機101が発電を行うと同時に車輪を駆動している状態の時の車両の走行をRE(range extend)モード走行という。
まず、車両がEVモード走行を行っている時の回転電機101の動作について説明する。
蓄電池7からインバータ6を介してステータ30の第二コイル32に三相交流電流が流れる。これによって、第二コイル32とアウターロータ20の永久磁石23との間で回転磁界が発生する。そして、ステータ30の第二コイル32とアウターロータ20の永久磁石23との間に発生する回転磁界により、アウターロータ20は回転運動を開始し、出力軸60及びピニオンギヤ5を介して車両の車輪が駆動される。
Next, the overall operation of the rotating electrical machine 101 will be described with reference to FIG. In the following description, traveling of the vehicle when the rotating electrical machine 101 is driving the wheels without generating power is referred to as EV mode traveling. In addition, traveling of the vehicle when the rotating electrical machine 101 generates power and simultaneously drives the wheels is referred to as RE (range extended) mode traveling.
First, the operation of the rotating electrical machine 101 when the vehicle is traveling in the EV mode will be described.
A three-phase alternating current flows from the storage battery 7 to the second coil 32 of the stator 30 via the inverter 6. As a result, a rotating magnetic field is generated between the second coil 32 and the permanent magnet 23 of the outer rotor 20. The outer rotor 20 starts to rotate due to a rotating magnetic field generated between the second coil 32 of the stator 30 and the permanent magnet 23 of the outer rotor 20, and the vehicle wheels are rotated via the output shaft 60 and the pinion gear 5. Driven.

次に、車両がREモード走行を行っている時の回転電機101の動作について説明する。なお、車両は、蓄電池7の充電率が一定値以下となった場合にREモード走行を行う。
蓄電池7からインバータ6を介してステータ30の第二コイル32に三相交流電流が供給されると第二コイル32とアウターロータ20の永久磁石32との間で回転磁界が発生する。この回転磁界によって、EVモード走行時と同様にアウターロータ20は回転運動をし、出力軸60及びピニオンギヤ5を介して車両の車輪を駆動する。一方、インナーロータ10は、エンジンによって回転シャフト40を介して回転駆動されている。そのため、アウターロータ20の永久磁石22と対向して回転するインナーロータ10の第一コイル12には、誘導電流が発生する。そして、第一コイル12に発生した電力は、電力用スリップリング部70、ブラシ51,52,53及びインバータ6を介して、蓄電池7に蓄えられる。
Next, the operation of the rotating electrical machine 101 when the vehicle is traveling in the RE mode will be described. The vehicle travels in the RE mode when the charging rate of the storage battery 7 becomes a certain value or less.
When a three-phase alternating current is supplied from the storage battery 7 to the second coil 32 of the stator 30 via the inverter 6, a rotating magnetic field is generated between the second coil 32 and the permanent magnet 32 of the outer rotor 20. By this rotating magnetic field, the outer rotor 20 rotates in the same manner as during EV mode traveling, and drives the wheels of the vehicle via the output shaft 60 and the pinion gear 5. On the other hand, the inner rotor 10 is rotationally driven by the engine via the rotating shaft 40. Therefore, an induced current is generated in the first coil 12 of the inner rotor 10 that rotates to face the permanent magnet 22 of the outer rotor 20. The electric power generated in the first coil 12 is stored in the storage battery 7 via the power slip ring part 70, the brushes 51, 52, 53 and the inverter 6.

また次に、第一サーミスタ85及び第二サーミスタ86によるインナーロータ10の第一コイル12の温度測定方法について、図2〜5を参照して説明する。
まず、回転シャフト40の回転に伴って、信号用スリップリング71とブラシ54a,54bとの接触位置は図3(i)の状態R1〜R6に示すように変化する。例えば、状態R1では、ブラシ54aは信号用スリップリング71の第三分割体71cに接触し、ブラシ54bは第二分割体71bに接触する。従って、図3(ii)の表に示すように、インバータ6の端子Aは配線γに電気的に接続し、端子Bは配線βに電気的に接続する。そして次に、回転シャフト40が時計回りに約60度回転し、状態R2に移るとブラシ54aは第三分割体71cに接触し、ブラシ54bは第一分割体71aに接触する。すなわち、図3(ii)に示すように、インバータ6の端子Aは配線γに接続し、端子Bは配線αに接続する。さらに次に、状態R3に移るとブラシ54aは第二分割体71bに接触し、ブラシ54bは第一分割体71aに接触する。すなわち、図3(ii)に示すように、インバータ6の端子Aは配線βに接続し、端子Bは配線αに接続する。同様に、状態R4では、インバータ6の端子Aは配線βに接続し、端子Bは配線γに接続する。また次に、状態R5では、インバータ6の端子Aは配線αに接続し、端子Bは配線γに接続する。さらに次に、状態R6では、インバータ6の端子Aは配線αに接続し、端子Bは配線βに接続する。
Next, a method for measuring the temperature of the first coil 12 of the inner rotor 10 using the first thermistor 85 and the second thermistor 86 will be described with reference to FIGS.
First, as the rotary shaft 40 rotates, the contact position between the signal slip ring 71 and the brushes 54a and 54b changes as shown in states R1 to R6 in FIG. For example, in the state R1, the brush 54a contacts the third divided body 71c of the signal slip ring 71, and the brush 54b contacts the second divided body 71b. Therefore, as shown in the table of FIG. 3 (ii), the terminal A of the inverter 6 is electrically connected to the wiring γ, and the terminal B is electrically connected to the wiring β. Next, when the rotary shaft 40 rotates about 60 degrees clockwise and moves to the state R2, the brush 54a contacts the third divided body 71c, and the brush 54b contacts the first divided body 71a. That is, as shown in FIG. 3 (ii), the terminal A of the inverter 6 is connected to the wiring γ, and the terminal B is connected to the wiring α. Next, when the state R3 is entered, the brush 54a contacts the second divided body 71b, and the brush 54b contacts the first divided body 71a. That is, as shown in FIG. 3 (ii), the terminal A of the inverter 6 is connected to the wiring β, and the terminal B is connected to the wiring α. Similarly, in the state R4, the terminal A of the inverter 6 is connected to the wiring β, and the terminal B is connected to the wiring γ. Next, in the state R5, the terminal A of the inverter 6 is connected to the wiring α, and the terminal B is connected to the wiring γ. Next, in the state R6, the terminal A of the inverter 6 is connected to the wiring α, and the terminal B is connected to the wiring β.

さらに、第一サーミスタ85又は第二サーミスタ86とインバータ6の端子A及び端子Bとの接続状態の変化を図4(a)〜(c)を用いて説明する。
まず、信号用スリップリング71とブラシ54a,54bとが図3(i)に示す状態R1又はR4の接触位置にある時、インバータ6の端子A及び端子Bは、図4(a)に示すように第二サーミスタ86と電気的に接続している状態となる。また、信号用スリップリング71とブラシ54a,54bとが状態R2又はR5の接触位置にある時は、インバータ6の端子A及び端子Bは、図4(b)に示すように第一サーミスタ85と電気的に接続している。さらに、状態R3又はR6の時は、図4(c)に示すように第一サーミスタ85と第二サーミスタ86とは互いに直列に配列され、インバータ6の端子A及び端子Bに電気的に接続している。
Further, changes in the connection state between the first thermistor 85 or the second thermistor 86 and the terminals A and B of the inverter 6 will be described with reference to FIGS.
First, when the signal slip ring 71 and the brushes 54a and 54b are in the contact position of the state R1 or R4 shown in FIG. 3 (i), the terminal A and the terminal B of the inverter 6 are as shown in FIG. 4 (a). The second thermistor 86 is electrically connected. When the signal slip ring 71 and the brushes 54a and 54b are in the contact position in the state R2 or R5, the terminal A and the terminal B of the inverter 6 are connected to the first thermistor 85 as shown in FIG. Electrically connected. Further, in the state R3 or R6, as shown in FIG. 4C, the first thermistor 85 and the second thermistor 86 are arranged in series with each other and are electrically connected to the terminal A and the terminal B of the inverter 6. ing.

従って、図3(i)に示す状態R1〜R6のような信号用スリップリング71とブラシ54a,54bとの接触位置の変化に伴い、電圧Vthは図5に示すように変化する。ここで、ECU3は状態R2及びR5の電圧Vthに基づいて、第一サーミスタ85によって検出された第一コイル12のU相の温度を算出する。また、ECU3は状態R1及びR4の電圧Vthに基づいて、第二サーミスタ86によって検出された第一コイル12のV相の温度を算出する。なお、状態R3及びR6の時は、図4(c)に示すように第一サーミスタ85と第二サーミスタ86とが信号用スリップリング71を介して直列的に接続されるため、第一コイル12の温度を電圧Vthに基づいて測定することはできない。状態R3及びR6の時は、図5に示すように電圧Vthが急上昇する。従って、ECU3は、電圧Vthが通常では達しえない値を取る範囲、すなわち状態R3及びR6において電圧Vthを無視するものとする。   Accordingly, the voltage Vth changes as shown in FIG. 5 in accordance with the change in the contact position between the signal slip ring 71 and the brushes 54a and 54b as in the states R1 to R6 shown in FIG. Here, the ECU 3 calculates the U-phase temperature of the first coil 12 detected by the first thermistor 85 based on the voltages Vth of the states R2 and R5. Further, the ECU 3 calculates the temperature of the V phase of the first coil 12 detected by the second thermistor 86 based on the voltages Vth of the states R1 and R4. In the states R3 and R6, the first thermistor 85 and the second thermistor 86 are connected in series via the signal slip ring 71 as shown in FIG. Cannot be measured based on the voltage Vth. In the states R3 and R6, the voltage Vth rapidly increases as shown in FIG. Therefore, the ECU 3 ignores the voltage Vth in a range where the voltage Vth takes a value that cannot normally be reached, that is, in the states R3 and R6.

以上より、この実施の形態1に係る回転電機101では、信号用スリップリング71は複数の分割体71a〜71cに分割される。そして、第一分割体71aは第一サーミスタ85の第一導線81に、第二分割体71bは第二サーミスタ86の第一導線82に、第三分割体71cは第一サーミスタ85及び第二サーミスタ86の共通導線84に各々接続する。これにより、1個の信号用スリップリング71によって、インナーロータ10の第一コイル12のU相及びV相に対応する二箇所の温度を測定することができる。従って、第一コイル12のU相又はV相のみの温度が急激に上昇した場合、回転電機101の駆動に異常が生じたことを検出することができる。また、第一コイル12の温度分布を把握することもできる。具体的には、第一サーミスタ85及び第二サーミスタ86が取り付けられた第一コイル12の二箇所の温度のうち高い方の温度が許容温度を越えていないかどうかを判断することができる。
また、第一サーミスタ85の第二導線83a及び第二サーミスタ86の第二導線83bは1本の共通導線84に接続し、共通導線84は1個の第三分割体71cのみに接続する。従って、従来であれば、信号用スリップリング71の分割体の数は第一サーミスタ85及び第二サーミスタ86の第一導線及び第二導線の各々に対応して4個になるところ、3個の分割体によって第一コイル12の二箇所の温度を測定することができる。従って、回転電機101の部品点数を減らすことができる。また、分割体同士の接続箇所の数も減るため、ブラシ54a,54bの先端部分が分割体71a〜71c同士の接続箇所72,73,74に存在する隙間に引っ掛かる頻度が減り、ブラシ54a,54bの摩耗が低減される。
As described above, in the rotary electric machine 101 according to the first embodiment, the signal slip ring 71 is divided into the plurality of divided bodies 71a to 71c. The first divided body 71a is the first conductor 81 of the first thermistor 85, the second divided body 71b is the first conductor 82 of the second thermistor 86, and the third divided body 71c is the first thermistor 85 and the second thermistor. 86 common conductors 84 are connected to each other. Thereby, the temperature of two places corresponding to the U-phase and V-phase of the first coil 12 of the inner rotor 10 can be measured by one signal slip ring 71. Therefore, when the temperature of only the U-phase or the V-phase of the first coil 12 rapidly increases, it can be detected that an abnormality has occurred in the driving of the rotating electrical machine 101. Further, the temperature distribution of the first coil 12 can also be grasped. Specifically, it can be determined whether the higher temperature of the two temperatures of the first coil 12 to which the first thermistor 85 and the second thermistor 86 are attached does not exceed the allowable temperature.
The second conductor 83a of the first thermistor 85 and the second conductor 83b of the second thermistor 86 are connected to one common conductor 84, and the common conductor 84 is connected to only one third divided body 71c. Therefore, conventionally, the number of divided bodies of the signal slip ring 71 is four corresponding to each of the first conductor and the second conductor of the first thermistor 85 and the second thermistor 86. The temperature of two places of the first coil 12 can be measured by the divided body. Therefore, the number of parts of the rotating electrical machine 101 can be reduced. In addition, since the number of connection points between the divided bodies is reduced, the frequency at which the tip portions of the brushes 54a and 54b are caught in the gaps existing in the connection points 72, 73, and 74 between the divided bodies 71a to 71c is reduced, and the brushes 54a and 54b. Wear is reduced.

なお、実施の形態において、温度検出手段にはサーミスタが用いられているが、これに限られず、熱電対を用いてもよい。
また、温度検出手段で検出する第一コイル12の箇所は、U相及びV相に対応する部分に限定されず、U相、V相、W相のうち任意の2相に対応する箇所であればよい。また、第一コイル12の3箇所以上に温度検出手段がもうけられ、信号用スリップリング71が4個以上の分割体に分割されてもよい。
In the embodiment, the thermistor is used as the temperature detecting means, but the present invention is not limited to this, and a thermocouple may be used.
Further, the location of the first coil 12 detected by the temperature detecting means is not limited to the portion corresponding to the U phase and the V phase, and may be a location corresponding to any two phases of the U phase, the V phase, and the W phase. That's fine. Further, temperature detecting means may be provided at three or more locations of the first coil 12, and the signal slip ring 71 may be divided into four or more divided bodies.

10 インナーロータ(回転子)、12 第一コイル(回転子コイル)、40 回転シャフト、54a,54b ブラシ、71 信号用スリップリング、71a 第一分割体(分割体)、71b 第二分割体(分割体)、71c 第三分割体(分割体)、81,82 第一導線、83a,83b 第二導線、84 共通導線、85 第一サーミスタ(第一温度検出手段)、86 第二サーミスタ(第二温度検出手段)、101 回転電機。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Inner rotor (rotor), 12 1st coil (rotor coil), 40 rotation shaft, 54a, 54b brush, 71 signal slip ring, 71a 1st division body (division body), 71b 2nd division body (division) Body), 71c third divided body (divided body), 81, 82 first conductor, 83a, 83b second conductor, 84 common conductor, 85 first thermistor (first temperature detecting means), 86 second thermistor (second) Temperature detecting means), 101 rotating electric machine.

Claims (2)

回転子と、
前記回転子を一体回転可能に支持する回転シャフトと、
前記回転子に設けられる回転子コイルと、
前記回転子コイルに取り付けられるとともに、各々、第一導線及び第二導線を有する複数の温度検出手段と、
前記回転シャフトに一体回転可能に取り付けられるとともに、前記温度検出手段に電気的に接続する信号用スリップリングと、
前記信号用スリップリングに接触する一対のブラシとを備え、
前記複数の温度検出手段の前記第二導線は1つの共通導線に接続し、
前記信号用スリップリングは、周方向に複数の分割体に分割され、
前記複数の分割体のうち1つの前記分割体は前記共通導線に電気的に接続し、その他の前記分割体の各々は前記第一導線の各々に電気的に接続する回転電機。
A rotor,
A rotating shaft that supports the rotor so as to be integrally rotatable;
A rotor coil provided in the rotor;
A plurality of temperature detecting means attached to the rotor coil and each having a first conductor and a second conductor;
A signal slip ring which is attached to the rotary shaft so as to be integrally rotatable, and is electrically connected to the temperature detecting means;
A pair of brushes in contact with the signal slip ring,
The second conductors of the plurality of temperature detecting means are connected to one common conductor;
The signal slip ring is divided into a plurality of divided bodies in the circumferential direction,
One rotating body among the plurality of divided bodies is electrically connected to the common conducting wire, and each of the other divided bodies is electrically connected to each of the first conducting wires.
前記複数の温度検出手段は、第一温度検出手段及び第二温度検出手段から構成され、
前記複数の分割体は、互いに隣接する第一分割体、第二分割体及び第三分割体から構成され、
前記第一分割体は前記第一温度検出手段の前記第一導線に電気的に接続し、
前記第二分割体は前記第二温度検出手段の前記第二導線に電気的に接続し、
前記第三分割体は前記共通導線に電気的に接続する請求項1に記載の回転電機。
The plurality of temperature detection means includes a first temperature detection means and a second temperature detection means,
The plurality of divided bodies are composed of a first divided body, a second divided body, and a third divided body that are adjacent to each other.
The first divided body is electrically connected to the first conductor of the first temperature detecting means,
The second divided body is electrically connected to the second conducting wire of the second temperature detecting means,
The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the third divided body is electrically connected to the common conducting wire.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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