JP2021191173A - 渡り線ユニット、ステータ、及び回転機 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性を向上させ、且つ渡り線の温度を精度良く検出することができる渡り線ユニットを提供する。【解決手段】長さ方向の一端部にコイルが接続され、且つ他端部に電源が入力される渡り線３６Ｕ、３６Ｖ、３６Ｗと、渡り線に固定される温度検出素子３７、３８とを備える渡り線ユニット３５において、渡り線が、丸線からなり、且つ長さ方向の一部領域に平坦な平坦部３６Ｕ１、３６Ｖ１、３６Ｗ１を備え、温度検出素子が、平坦部に直接接触する態様で固定される。【選択図】図９

Description

本発明は、渡り線ユニット、ステータ、及び回転機に関する。

従来、ステータに搭載される渡り線ユニットとして、長さ方向の一端部に対し、ステータコアに巻き付けられた巻線が接続され、且つ長さ方向の他端部に電源が入力される渡り線と、渡り線に固定される温度検出素子とを備えるものが知られている。

例えば、特許文献１に記載の渡り線ユニットは、巻線たるコイルと、渡り線たる中性線と、温度検出素子とを備える。中性線は平角線からなり、その長さ方向の一端部にコイルが接続され、且つ長さ方向の他端部に電源が入力される。温度検出素子は、型部材によって成型された樹脂内に封止され、樹脂を介して中性線に固定される。

特開２０１８−１２１３８９号公報

特許文献１に記載の渡り線ユニットにおいては、変形し難い平角線からなる中性線（渡り線）を所定の形状に成形することに手間を要して、生産性を低下させてしまうという課題がある。また、中性線と温度検出素子との間に介在する樹脂において熱損失が発生することから、中性線の温度の検出精度を低下させてしまうという課題もある。

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、生産性を向上させ、且つ渡り線の温度を精度良く検出することができる渡り線ユニット、ステータ、及び回転機を提供することである。

本発明の一態様は、長さ方向の一端部に対し、ステータコアに巻き付けられた巻線が接続され、且つ前記長さ方向の他端部に電源が入力される渡り線と、前記渡り線に固定される温度検出素子とを備える渡り線ユニットであって、前記渡り線が、丸線からなり、且つ前記長さ方向の一部領域に平坦な平坦部を備え、前記温度検出素子が、前記平坦部に直接接触する態様で固定されることを特徴とするものである。

本発明によれば、渡り線ユニットの生産性を向上させ、且つ渡り線の温度を精度良く検出することができるという優れた効果がある。

実施形態に係るモータにおけるモータカバーを取り外した状態を示す斜視図である。 モータカバー、及びフランジを取り外した状態の同モータを示す斜視図である。 モータカバー、及び電装カバーを取り外した状態の同モータをリア側から示す斜視図である。 同モータのステータをリア側から示す斜視図である。 同ステータをフロント側から示す斜視図である。 同ステータの渡り線ユニットを示す斜視図である。 同渡り線ユニットにおける、Ｕ相用の渡り線、Ｖ相用の渡り線、及びＷ相用の渡り線の封止領域を示す斜視図である。 Ｕ相用、Ｖ相用、Ｗ相用の渡り線の封止領域を、第１温度検出素子、及び第２温度検出素子とともに示す斜視図である。 同渡り線ユニットのモールド樹脂の横断面を各渡り線及び各温度検出素子とともに示す断面斜視図である。

以下、各図を用いて、本発明を適用した回転機としてのモータの一実施形態について説明する。
図１は、モータカバーを取り外した状態のモータ１を示す斜視図である。図２は、モータカバー、及びフランジ（図１の３）を取り外した状態のモータ１を示す斜視図である。モータ１は、ハウジング２、フランジ３、シャフト９、ロータ（回転子）１０、ステータ（固定子）２０、電装カバー８０等を備える。

軸状のシャフト９は、円筒状のロータ１０のロータコアの中心に設けられたシャフト穴を回転軸線Ａの方向に貫通し、ロータ１０の回転軸線Ａ上に位置する。シャフト９は、ロータ１０とともに回転軸線Ａを中心にして回転駆動する。以下、回転軸線Ａの延在方向、及びこれに平行な方向を、単に軸方向という。

シャフト９の軸方向における両端部のうち、駆動出力側の端部（モータギヤなどが固定される端部）は、ロータ１０の端面から突出する。以下、軸方向における両側のうち、駆動出力側となる方をフロント側、反対側をリア側という。また、回転軸線Ａを中心にした周方向を単に周方向という。また、回転軸線Ａを中心にした径方向を単に径方向という。

ハウジング２におけるフロント側の端には、ハウジング２の外周面よりも径方向に突出するフランジ３が固定される。フランジ３のフロント側には、不図示のモータカバーがボルト止めされる。モータカバーは、シャフト穴を備え、シャフト９の駆動出力側の端部を貫通させて外部に露出させる。円筒状のハウジング２における軸方向の両端のそれぞれは、開口を備える。これら開口のうち、フロント側の開口は、前述のモータカバーによって塞がれる。また、リア側の開口は、電装カバー８０によって塞がれる。

鋳造品からなるハウジング２は、ロータ１０及びステータ２０を収容するモータハウジングとして機能し、内周面で円筒状のステータ２０を保持する。円筒状のロータ１０は、ハウジング２に保持されているステータ２０の中空内に収容される。ロータ１０は、磁石埋込型（ＩＰＭ：埋込磁石型（ＩＰＭ：Ｉｎｔｅｒｉｏｒ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）のロータであるが、表面磁石型（ＳＰＭ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）のロータであってもよい。また、ロータ１０は、永久磁石を備えないロータであってもよい。

図３は、モータカバー、及び電装カバー（図１の８０）を取り外した状態のモータ１をリア側から示す斜視図である。ハウジング２よりもリア側には、電装部が配置され、この電装部は、電装カバー（図２の８０）によって覆われる。電装部には、ロータ１０の回転速度を検出する回転検出器（レゾルバ）３０、渡り線ユニット３５等が配置される。

図４は、ステータ２０をリア側から示す斜視図である。図５は、ステータ２０をフロント側から示す斜視図である。ステータ２０は、円筒状のステータコア２１と、ステータコア２１に巻き付けられた巻線としての複数のコイル２２と、渡り線ユニット３５とを備える。ステータコア２１の内周面には、径方向の外側から内側に向けて突出し、且つ軸方向に延びる複数のティース（歯部）２１ａが、周方向に所定の間隔で並ぶ態様で配置される。

図６は、渡り線ユニット３５を示す斜視図である。渡り線ユニット３５は、三相交流電源におけるＵ相用の渡り線３６Ｕ、Ｖ相用の渡り線３６Ｖ、Ｗ相用の渡り線３６Ｗ、Ｕ相用の端子４０Ｕ、Ｖ相用の端子４０Ｖ、Ｗ相用の端子４０Ｗなどを備える。渡り線３６Ｕ、渡り線３６Ｖ、渡り線３６Ｗのそれぞれは、４本ずつ配置される。４本の渡り線３６Ｕのうち、２本は、長さ方向の一端側を周方向に延在させ、且つ他方側をフロント側からリア側に向けて延在させる形状に成形される。かかる形状に対し、回転軸線（図１のＡ）を中心とした点対称の形状で、他の２本の渡り線３６Ｕが成形される。渡り線３６Ｖ及び渡り線３６Ｗも、渡り線３６Ｕと同様に成形される。

Ｕ相は本発明における第１相の一例であり、Ｖ相は本発明における第２相の一例であり、Ｗ相は本発明における第３相の一例であるが、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相と、第１相、第２相、第３相との関係は、前述の一例に限られない。

渡り線３６Ｕ、渡り線３６Ｖ、渡り線３６Ｗのそれぞれは、丸線（断面が円状の電線）としてのエナメル線からなる。丸線としてのエナメル線からなる渡り線３６Ｕ、渡り線３６Ｖ、渡り線３６Ｗのそれぞれは、平角線（断面が矩形状の電線）からなる渡り線に比べて変形し易いことから、容易に成形される。よって、実施形態に係るモータ１によれば、渡り線３６Ｕ、渡り線３６Ｖ、及び渡り線３６Ｗを容易に成形して、渡り線ユニット３５の生産性を向上させることができる。

４本の渡り線３６Ｕのそれぞれにおける長さ方向の一端部には、Ｕ相用のコイル（２２）が接続される。また、４本の渡り線３６Ｕのそれぞれにおける他端部には、端子４０Ｕがカシメによって固定される。端子４０Ｕには、外部電源から出力されるＵ相電源が入力される。４本の渡り線３６Ｖのそれぞれにおける長さ方向の一端部には、Ｖ相用のコイル（２２）が接続される。また、４本の渡り線３６Ｖのそれぞれにおける他端部には、端子４０Ｖがカシメによって固定される。端子４０Ｖには、外部電源から出力されるＶ相電源が入力される。４本の渡り線３６Ｗのそれぞれにおける長さ方向の一端部には、Ｗ相用のコイル（２２）が接続される。また、４本の渡り線３６Ｗのそれぞれにおける他端部には、端子４０Ｗがカシメによって固定される。端子４０Ｗには、外部電源から出力されるＷ相電源が入力される。

渡り線ユニット３５は、モールド樹脂３９、後述の第１温度検出素子（サーミスタ）、及び後述の第２温度検出素子（サーミスタ）を備える。

４本の渡り線３６Ｕのうちの２本における長さ方向の一部領域、４本の渡り線３６Ｖのうちの２本における長さ方向の一部領域、及び４本の渡り線３６Ｗのうちの２本における一部領域は、封止体としてのモールド樹脂３９によって覆われて封止される。以下、各渡り線におけるモールド樹脂３９によって覆われる領域を、封止領域という。

図７は、渡り線３６Ｕ、渡り線３６Ｖ、及び渡り線３６Ｗの封止領域を示す斜視図である。図示のように、４本の渡り線３６Ｕのうちの１本は、平坦な平坦部３６Ｕ１を封止領域に備える。また、４本の渡り線３６Ｖのうちの１本は、平坦な平坦部３６Ｖ１を封止領域に備える。また、４本の渡り線３６Ｗのうちの１本は、平坦な平坦部３６Ｗ１を封止領域に備える。平坦部３６Ｕ１、平坦部３６Ｖ１、平坦部３６Ｗ１のそれぞれは、プレス加工によって成形されたものである。

図８は、渡り線３６Ｕ、渡り線３６Ｖ、及び渡り線３６Ｗの封止領域を、第１温度検出素子３７、及び第２温度検出素子３８とともに示す斜視図である。第１温度検出素子３７、第２温度検出素子３８の形状は、図示のように扁平形状である。第１温度検出素子３７は、渡り線３６Ｕの平坦部３６Ｕ１と、渡り線３６Ｖの平坦部３６Ｖ１との間に挟み込まれて、平坦部３６Ｕ１及び平坦部３６Ｖ１に直接接触する態様で配置される。また、第２温度検出素子３８は、渡り線３６Ｖの平坦部３６Ｖ１と、渡り線３６Ｗの平坦部３６Ｗ１との間に挟み込まれて、平坦部３６Ｖ１及び平坦部３６Ｗ１に直接接触する態様で配置される。

渡り線ユニット３５においては、特許文献１に記載の渡り線ユニットとは異なり、第１温度検出素子３７と平坦部３６Ｕ１との間、及び第１温度検出素子３７と平坦部３６Ｖ１との間に、樹脂を介在させない。このため、平坦部３６Ｕ１及び平坦部３６Ｖ１の熱は、樹脂による熱損失を生ずることなく、第１温度検出素子３７に良好に伝わる。よって、実施形態に係るモータ１によれば、渡り線３６Ｕ及び渡り線３６Ｖの温度を第１温度検出素子３７によって精度良く検出することができる。

また、渡り線ユニット３５においては、特許文献１に記載の渡り線ユニットとは異なり、第２温度検出素子３８と平坦部３６Ｖ１との間、及び第２温度検出素子３８と平坦部３６Ｗ１との間に、樹脂を介在させない。このため、平坦部３６Ｖ１及び平坦部３６Ｗ１の熱は、樹脂による熱損失を生ずることなく、第２温度検出素子３８に良好に伝わる。よって、実施形態に係るモータ１によれば、渡り線３６Ｖ及び渡り線３６Ｗの温度を第２温度検出素子３８によって精度良く検出することができる。

第１温度検出素子３７は、扁平形状であることで、円柱形状である場合に比べて、平坦部３６Ｕ１及び平坦部３６Ｖ１との接触面積を大きくして、単位時間あたりの熱伝導量を多くする。これにより、第１温度検出素子３７は、渡り線３６Ｕ及び渡り線３６Ｖの温度変化を迅速且つ精度良く検出することができる。第２温度検出素子３８も、第１温度検出素子３７と同様の理由により、渡り線３６Ｖ及び渡り線３６Ｗの温度変化を迅速且つ精度良く検出することができる。

図９は、モールド樹脂３９の横断面を各渡り線及び各温度検出素子とともに示す断面斜視図である。モールド樹脂３９は、次のような態様で成型される。即ち、平坦部３６Ｕ１と平坦部３６Ｖ１との間に第１温度検出素子３７を挟み込ませ、平坦部３６Ｖ１と平坦部３６Ｗ１との間に第２温度検出素子３８を挟み込ませ、且つ各平坦部（３６Ｕ１、３６Ｖ１、３６Ｗ１）及び各温度検出素子（３７、３８）を封止する態様である。このような態様により、モールド樹脂３９は、第１温度検出素子３７を平坦部３６Ｕ１及び平坦部３６Ｖ１に良好に密着させ、且つ第２温度検出素子３８を平坦部３６Ｖ１及び平坦部３６Ｗ１に良好に密着させた状態を維持する。モータ１によれば、前述の状態を維持することで、各渡り線（３６Ｕ、３６Ｖ、３６Ｗ）の温度を長期間に渡って安定して検出することができる。

モールド樹脂３９を成型する方法としては、射出成型が挙げられる。射出成型の型としては、平坦部３６Ｕ１に対して径方向の外側から突き当たる位置決めピンと、平坦部３６Ｗ１に対して径方向の内側から突き当たる位置決めピンとを備えるものを用いることが望ましい。かかる型を用いることで、型を容易に位置決めするとができる。加えて、平坦部３６Ｕ１と平坦部３６Ｖ１との間に第１温度検出素子３７を確実に挟み込ませ、且つ平坦部３６Ｖ１と平坦部３６Ｗ１との間に第２温度検出素子３８を確実に挟み込ませた状態で、各平坦部及び各温度検知素子を樹脂封止することができる。

回転機としてのモータ１に本発明を適用した例について説明したが、回転機としての発電機（ダイナモ）にも本発明の適用が可能である。

本発明は上述の実施形態に限られず、本発明の構成を適用し得る範囲内で、実施形態とは異なる構成を採用することもできる。本発明は、以下に説明する態様毎に特有の作用効果を奏する。

〔第１態様〕
第１態様は、長さ方向の一端部に対し、ステータコア（例えば、ステータコア２１）に巻き付けられた巻線（例えば、コイル２２）が接続され、且つ前記長さ方向の他端部に電源が入力される渡り線（例えば、渡り線３６Ｕ、３６Ｖ、３６Ｗ）と、前記渡り線に固定される温度検出素子（例えば、第１温度検出素子３７、第２温度検出素子３８）とを備える渡り線ユニット（例えば、渡り線ユニット３５）であって、前記渡り線が、丸線（例えば、エナメル線）からなり、且つ前記長さ方向の一部領域に平坦な平坦部（例えば平坦部３６Ｕ１、３６Ｖ１、３６Ｗ１）を備え、前記温度検出素子が、前記平坦部に直接接触する態様で固定されることを特徴とするものである。

第１態様によれば、丸線からなる変形容易な渡り線を、平角線からなる渡り線に比べて、容易に成形することが可能であるので、渡り線ユニットの生産性を向上させることができる。また、第１態様によれば、互いに接触する渡り線と温度検出素子との間に樹脂を介在させないことから、樹脂による熱損失を回避して、渡り線の温度を精度良く検出することができる。

〔第２態様〕
第２態様は、第１態様の構成を備え、前記温度検出素子の形状が、扁平形状であることを特徴とする渡り線ユニットである。

第２態様によれば、扁平形状の温度検出素子が、円柱形状の温度検出素子に比べて、渡り線の平坦部との接触面積を大きくして、単位時間あたりの熱伝導量を多くすることで、渡り線の温度変化を迅速且つ精度良く検出することができる。

〔第３態様〕
第３態様は、第２態様の構成と、前記温度検出素子及び前記平坦部を封止する態様で成型された封止体（例えばモールド樹脂３９）を備えることを特徴とする渡り線ユニットである。

第３態様によれば、封止体により、温度検出素子と渡り線の平坦部とを密着させた状態を維持することができる。

〔第４態様〕
第４態様は、第３態様の構成を備える。また、第４態様は、前記温度検出素子として、少なくとも第１温度検出素子及び第２温度検出素子を備え、前記渡り線として、三相電源の第１相電源が入力される第１相用の渡り線（例えば渡り線３６Ｕ）と、第２相電源が入力される第２相用の渡り線（例えば渡り線３６Ｖ）と、第３相電源が入力される第３相用の渡り線（例えば渡り線３６Ｗ）とを備え、前記封止体が、第１相用の渡り線の前記平坦部（例えば平坦部３６Ｕ１）と、第２相用の渡り線の前記平坦部（例えば平坦部３６Ｖ１）との間に扁平状の前記第１温度検出素子を挟み込ませ、第２相用の渡り線の前記平坦部と、第３相用の渡り線の前記平坦部（例えば平坦部３６Ｗ１）との間に扁平状の前記第２温度検出素子を挟み込ませ、且つ第１相用の渡り線の前記平坦部、前記第１温度検出素子、第２相用の渡り線の前記平坦部、前記第２温度検出素子、及び第３相用の渡り線の前記平坦部を封止する態様で成型されることを特徴とする渡り線ユニットである。

第４態様において、封止体は、第１温度検出素子を第１相用の平坦部及び第２相用の平坦部に良好に密着させ、且つ第２温度検出素子を第２相用の平坦部及び第３相用の平坦部に良好に密着させた状態を維持する。第４態様によれば、前述の状態を維持することで、各渡り線の温度を精度良く、且つ長期間に渡って安定して検出することができる。

〔第５態様〕
第５態様は、ステータコアと、前記ステータコアに巻き付けられた巻線と、渡り線及び温度検出素子を具備する渡り線ユニットとを備えるステータ（例えばステータ２０）であって、前記渡り線ユニットが、第１態様〜第４態様の何れかの渡り線ユニットであることを特徴とするステータである。

第５態様によれば、渡り線ユニットの生産性を高めることで、ステータの生産性を高めることができる。

〔第６態様〕
第６態様は、回転軸線（例えば回転軸線Ａ）を中心にして回転するロータ（例えばロータ１０）と、前記ロータの中心を貫通するシャフト（例えばシャフト９）と、回転軸線を中心にした周方向に沿って前記ロータを囲むステータとを備える回転機（例えばモータ１）であって、前記ステータが、第５態様のステータであることを特徴とする回転機である。

第６態様によれば、ステータの生産性を高めることで、モータ１の生産性を高めることができる。

１：モータ（回転機）、 ９：シャフト、 １０：ロータ、 ２１ａ：ステータコア、 ２０：ステータ、 ２２：コイル（巻線）、 ３５：渡り線ユニット、 ３６Ｕ：渡り線（第１相用の渡り線）、 ３６Ｖ：渡り線（第２相用の渡り線）、 ３６Ｗ：渡り線（第３相用の渡り線）、 ３６Ｕ１：平坦部、 ３６Ｖ１：平坦部、 ３６Ｗ１：平坦部、 ３７：第１温度検出素子、 ３８：第２温度検出素子、 ３９：モールド樹脂（封止体）、 Ａ：回転軸線

Claims (6)

1. 長さ方向の一端部に対し、ステータコアに巻き付けられた巻線が接続され、且つ前記長さ方向の他端部に電源が入力される渡り線と、
   前記渡り線に固定される温度検出素子とを備える渡り線ユニットであって、
   前記渡り線が、丸線からなり、且つ前記長さ方向の一部領域に平坦な平坦部を備え、
   前記温度検出素子が、前記平坦部に直接接触する態様で固定される
   ことを特徴とする渡り線ユニット。
2. 前記温度検出素子の形状が、扁平形状である
   ことを特徴とする請求項１に記載の渡り線ユニット。
3. 前記温度検出素子及び前記平坦部を封止する態様で成型された封止体を備える
   ことを特徴とする請求項２に記載の渡り線ユニット。
4. 前記温度検出素子として、少なくとも第１温度検出素子及び第２温度検出素子を備え、
   前記渡り線として、三相電源の第１相電源が入力される第１相用の渡り線と、第２相電源が入力される第２相用の渡り線と、第３相電源が入力される第３相用の渡り線とを備え、
   前記封止体が、第１相用の渡り線の前記平坦部と、第２相用の渡り線の前記平坦部との間に扁平状の前記第１温度検出素子を挟み込ませ、第２相用の渡り線の前記平坦部と、第３相用の渡り線の前記平坦部との間に扁平状の前記第２温度検出素子を挟み込ませ、且つ第１相用の渡り線の前記平坦部、前記第１温度検出素子、第２相用の渡り線の前記平坦部、前記第２温度検出素子、及び第３相用の渡り線の前記平坦部を封止する態様で成型される
   ことを特徴とする請求項３に記載の渡り線ユニット。
5. ステータコアと、前記ステータコアに巻き付けられた巻線と、渡り線及び温度検出素子を具備する渡り線ユニットとを備えるステータであって、
   前記渡り線ユニットが、請求項１乃至４の何れか１項に記載の渡り線ユニットである
   ことを特徴とするステータ。
6. 回転軸線を中心にして回転するロータと、前記ロータの中心を貫通するシャフトと、回転軸線を中心にした周方向に沿って前記ロータを囲むステータとを備える回転機であって、
   前記ステータが、請求項５のステータである
   ことを特徴とする回転機。
   
   

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