JP2016208578A

JP2016208578A - 回転電機

Info

Publication number: JP2016208578A
Application number: JP2015084137A
Authority: JP
Inventors: 竜一木虎; Ryuichi Kotora
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-04-16
Filing date: 2015-04-16
Publication date: 2016-12-08
Anticipated expiration: 2035-04-16
Also published as: CN106059160B; CN106059160A; JP6058062B2; US10193420B2; US20160308406A1

Abstract

【課題】各バスバーからの放熱性を向上させ、高出力化を図ることができる回転電機を得る。【解決手段】この電動機は、ロータ１の外周を囲ったステータコア８と、このステータコア８を囲った円環状のフレーム３と、ステータコア８に巻装された各相コイル部と、ステータコア８の片側端面側に全周にわたって設けられ各相コイル部と電気的に接続されて各相コイル部に配電する複数のバスバー１８、１９及び２０と、複数のバスバー１８、１９及び２０を収納したホルダ１７と、一端部がバスバー１８、１９及び２０と対面し、他端部がホルダ１７からジャケット４の外周面に接触しているプレート２４と、を備え、プレート２４は、バスバー１８、１９及び２０からの熱を前記一端部から前記他端部に導く。【選択図】図２

Description

この発明は、ステータコアの片側端面側に全周にわたって設けられ、各相コイル部に配電する複数のバスバーを備えた回転電機に関する。

従来、ロータの外周を囲ったステータコアと、このステータコアを囲った円環状のフレームと、前記ステータコアに巻装された各相コイル部と、前記ステータコアの片側端面側に全周にわたって設けられ前記各相コイル部と電気的に接続されて前記各相コイル部に配電する複数のバスバーと、を備えた回転電機が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特許第５０９４５０５号公報特開２００６-１５８１９９号公報

しかしながら、これらの回転電機では、各相コイル部に配電する各バスバーの放熱性に対する対策が講じられてなく、高出力化の障害になっているという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、各バスバーの放熱性が向上し、高出力化を図ることができる回転電機を得ることを目的とする。

この発明に係る回転電機は、
ロータの外周を囲ったステータコアと、
このステータコアを囲った円環状のフレームと、
前記ステータコアに巻装された各相コイル部と、
前記ステータコアの片側端面側に全周にわたって設けられ前記各相コイル部と電気的に接続されて前記各相コイル部に配電する複数のバスバーと、
複数の前記バスバーを収納したホルダと、
一端部が前記バスバーと対面し、他端部が前記ホルダから前記フレームの外径側の外部に露出したプレートと、を備え、
前記プレートは、前記バスバーからの熱を前記一端部から前記他端部に導く。

この発明に係る回転電機によれば、一端部がバスバーと対面し、他端部がホルダからフレームの外径側の外部に露出し、バスバーからの熱を一端部から他端部に導くプレートを備えているので、バスバーの放熱性が向上する。

この発明の実施の形態１の電動機を示す斜視図である。図１の電動機の正断面図であり図２の要部拡大図である。図２のプレートを示す斜視図である。この発明の実施の形態１のプレートの変形例を示す斜視図である。この発明の実施の形態１のプレートの他の変形例を示す斜視図である。この発明の実施の形態１のプレートのさらに他の変形例を示す斜視図である。この発明の実施の形態２の電動機の要部を示す断面図である。図８のプレートを示す斜視図である。この発明の実施の形態２のプレートの変形例を示す斜視図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１の電動機を示す斜視図、図２は図１の電動機の正断面図であり、この電動機は、電動車両の車輪付近に配置されたインナーロータ型三相ブラシレス電動機である。
回転電機である電動機は、ロータ１と、このロータ１との間に一定の空隙を介してロータ１の外周を囲って設けられたステータ２と、このステータ２の外周を囲い、ステータ２を保持、固定するフレーム３と、このフレーム３の外周空隙を介して囲い、フレーム３とともに冷媒である冷却水の通路を形成するジャケット４と、を備えている。

ロータ１は、シャフト５と、このシャフト５に嵌着された積層鋼板が積層されて構成されたロータコア６と、このロータコア６の外周面に設けられた磁極を形成する永久磁石（図示せず）と、を有している。

ステータ２は、円環状のステータコア８と、このステータコア８に巻装されたステータコイル９と、を有している。
ステータコア８は３ｎ個（整数）の分割コア１０から構成されている。積層鋼板で構成された分割コア１０は、円弧状のバックヨーク部（図示せず）とバックヨーク部の内周面において周方向の中央部からステータ２の中心軸線に向け径方向の内側に突出したティース１２と、を有している。
ステータコイル９は、Ｕ相に対応するＵ相コイル部１３と、Ｖ相に対応するＶ相コイル部１４と、Ｗ相に対応するＷ相コイル部１５と、をそれぞれ複数有している。
各Ｕ相コイル部１３、各Ｖ相コイル部１４、各Ｗ相コイル部１５は、分割コア１０のティース１２にインシュレータ２２を介して巻線が集中巻きで巻回されて構成されている。また、各Ｕ相コイル部１３、各Ｖ相コイル部１４、各Ｗ相コイル部１５は、それぞれ２本ずつ巻線の巻始めと、巻終わりの両端部であるコイル端子１６が上方向に突出している。

ステータコア８の上方には、円環状で中空のボルダ１７が設けられている。このホルダ１７内には、それぞれリング状の第１バスバー１８、第２バスバー１９及び第３バスバー２０が径方向に並んで配置され、その内部に充填された絶縁性樹脂によりホルダ１７と一体化されている。
また、ホルダ１７内のバスバー１８、１９及び２０の径方向の外側には、複数の熱伝導性である鉄系のプレート２４が周方向に等分間隔で配置されている。この複数のプレート２４の一端部は、ホルダ１７内の絶縁性樹脂によりホルダ１７と一体化されている。このプレート２４の他端部は、外部に露出してジャケット４の周面に当接している。
各相コイル部１３、１４及び１５の各コイル端子１６は、第１バスバー１８、第２バスバー１９及び第３バスバー２０に連結部２３を介して電気的に接続されている。
そして、ステータコイル９は、例えば周方向並び順に、Ｕ相コイル部１３、Ｖ相コイル部１４、Ｗ相コイル部１５・・・・で配置され、またそれぞれのＵ相コイル部１３、Ｖ相コイル部１４、Ｗ相コイル部１５がデルタ形結線されて、三相交流巻線を構成している。

図３は、図２の要部拡大図、図４は図２のプレート２４を示す斜視図である。
このプレート２４は、Ｔの字形状をしており、周方向に延びたバスバー１８、１９及び２０と同方向に両側が対向して延びた吸熱部２５と、ジャケット４の周面に当接した放熱部２６と、この放熱部２６と吸熱部２５とを接続した応力緩和部２７とから構成されている。

上記実施の形態１の電動機では、給電部（図示せず）を通じて各バスバー１８、１９及び２０に通電することで各相コイル部１３、１４及び１５に電流が流れる。
その結果、ステータコア８には回転磁界が発生し、この回転磁界に引っ張られるようにしてロータ１が回転し、またロータ１と一体のシャフト５も回転し、そのトルクは外部に伝達される。

この実施の形態の電動機によれば、このプレート２４の吸熱部２５は、周方向に延びたバスバー１８、１９及び２０と同方向に対向して延びているので、互いの対向面積が増大し、バスバー１８、１９及び２０の放熱性が向上し、高出力化を図ることができる。
また、プレート２４の吸熱部２５は、内部に冷水が流れるジャケット４と当接しているので、プレート２４は、積極的に冷却され、１８、１９及び２０の放熱性がさらに向上する。
また、プレート２４は、放熱部２６と吸熱部２５との間に縦長の応力緩和部２７を有しているので、ホルダ１７内の絶縁性樹脂と鉄系部材であるプレート２４との間の線膨脹係数の差により生じるプレート２４での熱応力が応力緩和部２７で緩和される。

また、プレート２４の吸熱部２５は、径方向に並んで配置された複数のバスバー１８、１９及び２０のうち最外径側の第１バスバー１８と対面しているので、プレート２４を途中折曲することなくそのまま放熱部２６をジャケット１４に接触させることができる。
また、ホルダ１７内には、絶縁性樹脂が充填されているので、各プレート２４の吸熱部２５と第１バスバー１８との間では確実に絶縁距離が確保される。

なお、図５に示すように、図４のものと比較してプレート２４の吸熱部２５を周方向にバスバー１８、１９及び２０に沿って平行に延長することで、各バスバー１８、１９及び２０との対向面積を大きくし、その結果吸熱部２５の吸熱性をより向上させることができる。
また、図６に示すように、図４のＴの字形状のプレート２４を上下反転したプレート２４でもよい。
この場合、吸熱部２５よりも放熱部２６の面積が大きくなり、図４のプレート２４と比較して放熱部２６の放熱性が増大する。

さらに、図７に示すように、プレート２４一端部である吸熱部２５を両側が周方向にバスバー１８、１９及び２０に沿って平行に延長した円弧形状にし、またプレート２４の他端部である放熱部２６も両側が周方向にジャケット４の外周面に沿って延びた円弧形状にしてもよい。
このものの場合、吸熱部２５の吸熱性、放熱部２６の放熱性が共に増大し、バスバー１８、１９及び２０の放熱性がより増大する。

実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２の電動機の要部を示す断面図、図９は、図８のプレート２４を示す斜視図である。
この実施の形態では、プレート２４の一端部である上部は、直角に折曲されて各バスバー１８、１９及び２０の下側に位置し、各バスバー１８、１９及び２０の下側端面と対面している。この上部は、両側が各バスバー１８、１９及び２０の周方向に沿って平行に延びている。
他の構成は、実施の形態１の電動機と同じである。

この実施の形態では、実施の形態１のプレート２４と同様の効果を得ることができる。
また、実施の形態１のプレート２４は、吸熱部２５が第１バスバー１８に対面していたのに対して、この実施の形態のプレート２４は、各バスバー１８、１９及び２０の下側端面と対面しているので、各バスバー１８、１９及び２０は、それぞれ同等に放熱される。

なお、図１０に示すように、吸熱部２５、応力緩和部２７及び放熱部２６が同一幅のプレート２４であってもよい。
この場合、プレート２４の材料の歩留まりが向上し、製造コストを削減できる。

なお、上記各実施の形態では、車両に搭載された三相ブラシレス電動機について説明したが、勿論このものは一例であり、車両に限らず、家電製品等に搭載されてもよい。
また、ステータコイル９は、各相コイル部１４、１５及び１６がデルタ形結線された三相交流巻線であったが、各相コイル部１４、１５及び１６がＹ形結線されたものであってもよい。
また、ステータコア８は、複数の分割コア１０で構成されているが、一体のステータコアであってもよい。

また、プレート２４の一端部は、隣接した各バスバー１８、１９及び２０間に配置してもよいし、最内径側の第３バスバー２０と対面してもよい。
また、各バスバー１８、１９及び２０は、径方向に並んで配置されていたが、各バスバー１８、１９及び２０を軸線方向に並んで配置した電動機であってもよい。
また、プレート２４の他端部である下端部が、内部に冷却水が流れるジャケット５の外表面に面接触しているが、離間したものであってもよい。
また、ジャケット５の無い電動機であってもよい。この場合には、プレート２４の他端部である下部が外部に露出してフレーム３の外周面に接触しており、この下部を通じて各バスバー１８、１９及び２０の熱はフレーム３を介して外気に放出される。
また、ホルダ１７の内部に絶縁性樹脂が充填されていないものであってもよい。
また、この発明は、回転電機である発電機にも適用できる。

１ロータ、２ステータ、３フレーム、４ジャケット、５シャフト、６ロータコア、８ステータコア、９ステータコイル、１０分割コア、１２ティース、１３Ｕ相コイル部、１４Ｖ相コイル部、１５Ｗ相コイル部、１６コイル端子、１７ホルダ、１８第１バスバー、１９第２バスバー、２０第３バスバー、２２インシュレータ、２３連結部、２４プレート、２５吸熱部（一端部）、２６放熱部（他端部）、２７応力緩衝部。

Claims

ロータの外周を囲ったステータコアと、
このステータコアを囲った円環状のフレームと、
前記ステータコアに巻装された各相コイル部と、
前記ステータコアの片側端面側に全周にわたって設けられ前記各相コイル部と電気的に接続されて前記各相コイル部に配電する複数のバスバーと、
複数の前記バスバーを収納したホルダと、
一端部が前記バスバーと対面し、他端部が前記ホルダから前記フレームの外径側の外部に露出したプレートと、を備え、
前記プレートは、前記バスバーからの熱を前記一端部から前記他端部に導く回転電機。
前記プレートの前記一端部は、径方向に並んで配置された複数の前記バスバーのうち最外径側の前記バスバーと対面している請求項１に記載の回転電機。
前記プレートの前記一端部は、両側が周方向に前記バスバーに沿って平行に延びた円弧形状である請求項２に記載の回転電機。
前記プレートは、前記一端部が径方向に並んで配置された複数の前記バスバーの各端面と対面した断面Ｌ字形状である請求項１に記載の回転電機。
前記プレートの前記一端部は、両側が周方向に複数の前記バスバーに沿って平行に延びた円弧形状である請求項４に記載の回転電機。
さらに、前記フレームの外周に冷媒が流通する空隙を形成して囲ったジャケットを備えている請求項１〜５の何れか１項に記載の回転電機。
前記プレートの前記他端部は、前記ジャケットの外周面に接触している請求項６に記載の回転電機。
前記プレートの前記他端部は、両側が周方向に前記ジャケットの外周面に沿って延びた円弧形状である請求項７に記載の回転電機。
前記ホルダ内には、絶縁性樹脂が充填されている請求項１〜８の何れか１項に記載の回転電機。
前記回転電機は、車両に搭載されたインナーロータ型三相ブラシレス電動機である請求項１〜９の何れか１項に記載の回転電機。