JP3669357B2 - Electric wire structure of rotating electrical machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複合電流によって駆動される複数のロータを有する回転電機のステータを構成する複数の電機子コイルに、複数のバスバーを介して複合電流を供給するための給電線構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、コイルを有するステータと、ステータの半径方向外方に配置されたアウターロータと、ステータの半径方向内方に配置されたインナーロータと、ステータを固定支持するとともにアウターロータとインナーロータとを互いに同時に所定回転軸線上に回転自在に支持するハウジングとを備える同軸回転電機は、すでに開示されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
この従来の回転電機では、アウターロータとインナーロータへ各別に磁力線を与えて、アウターロータとインナーロータを各別に回転させるために、ステータを構成する複数の電機子コイルに複合電流を供給する必要がある。しかし、中心に回転軸を含む回転電機内部は、高温となるとともに配線を行う充分な空間的スペースがない。そのため、複数の電機子コイルの各部に給電線を直接接続することは、温度の点及びスペースの点で難しかった。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−14103号公報(図2)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人は、この従来の回転電機において、板状のバスバーを複数枚絶縁体を介して積層した給電線構造を、一例として提案している。この給電線構造は、絶縁性の材料で一体化することで、レイアウト空間を有効に利用でき、スペースの問題を解消できるとともに、バスバーの表面積を大きくできることから、複合電流のピーク時のバスバー発熱による温度上昇を抑えることができ、温度の問題も解消することができる。
【0006】
しかしながら、スペースの関係で複合電流を供給する複数のバスバーを一体化した給電線構造を採用することができず、複数のバスバーを2つ以上の組(例えば6個のバスバーを各3個ずつの2組)に分割して、狭いスペースにも使用できる給電線構造を採る必要がある場合がある。この場合、バスバーを流れる電流によって分割した各組毎の給電線構造の周囲に外部磁界が生じ、その外部磁界が外部の配線例えばレゾルバ配線や周辺の電子機器に影響し、ノイズの原因となる問題があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記課題を有利に解決した回転電機の給電線構造を提供することを目的とするものであり、この発明の回転電機の給電線構造は、電流総和が常にゼロとなる複合電流によって駆動される複数のロータを有する回転電機のステータを構成する複数の電機子コイルに、該複数の電機子コイルに各々対応した複数のバスバーを介して複合電流を供給するための給電線構造であって、前記複合電流を夫々の組での電流総和がゼロとなるよう2以上の組に分け、2組以上に分けた複合電流を供給するバスバーの組を複数選択し、選択したバスバーの組毎に、バスバーを電気的接触が無いように近接させ、絶縁性の材料で一体化することを特徴とするものである。
【0008】
【発明の効果】
この発明の回転電機の給電線構造にあっては、複数のバスバーにおいて電流総和がゼロとなるようなバスバーの組を選択し、選択したバスバーの組毎に、バスバーを電気的接触が無いように近接させ、絶縁性の材料で一体化することで、各バスバーの組はそれぞれ外部に対して磁界を発生しないため、外部の配線例えばレゾルバ配線や周囲の電子機器に影響せず、ノイズの原因となる問題は完全に解消することができる。また、絶縁性の材料で一体化することで、レイアウト空間を有効に利用できるとともに、バスバーの表面積を大きくできることから、複合電流のピーク時のバスバー発熱による温度上昇を抑えることができる。
【0009】
なお、この発明の回転電機の給電線構造においては、前記一体化されたバスバーの周囲を導電性の金属で覆った構造にしてもよい。このように構成すれば、導電性の金属をグラウンドレベルに接続することで、内部の一体化されたバスバーに対し強固なシールド効果を発揮することができる。
【0010】
また、この発明の回転電機の給電線構造においては、前記導電性の金属と前記回転電機のケースまたは支持部材とを電気的かつ機械的に接続した構造にしてもよい。このように構成すれば、強固なシールド効果に加えて、一体化されたバスバーの支持が可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図1は、ラビニョオ型遊星歯車列と組み合わされて車両用ハイブリッド変速機を構成する、この発明の対象となる回転電機の一実施形態としての複合電流多層モータを示す。この複合電流多層モータに、この発明の回転電機の給電線構造を適用することができる。図1に示す構成の複合電流多層モータは、一個の円環状のステータ1と、その半径方向内方および外方にそれぞれ互いに同軸の所定回転軸線C上にて回転自在に配置したインナーロータ2およびアウターロータ3とよりなる三重構造とし、これらをハウジング4内に収納して構成する。
【0012】
ここにおけるインナーロータ2およびアウターロータ3はそれぞれ、電磁鋼板などをプレス成形して造った板材のロータ軸線方向への積層になる積層コア24,25を具え、これら積層コア24,25に、ロータ軸線方向に貫通する永久磁石を円周方向等間隔に配置して設けた構成となす。
【0013】
そしてハウジング4内へのインナーロータ2およびアウターロータ3の収納に当たっては、アウターロータ3は、積層コア25の外周にトルク伝達シェル5を駆動結合して具え、該トルク伝達シェル5の両端をそれぞれベアリング7,8によりハウジング4に回転自在に支持し、トルク伝達シェル5をベアリング7の側でアウターロータシャフト9に結合する。
【0014】
インナーロータ2は積層コア24の中心に、内部に上記アウターロータシャフト9を回転自在に貫通した中空のインナーロータシャフト10を貫通して具え、これらインナーロータ2の積層コア24およびインナーロータシャフト10間を駆動結合する。そしてインナーロータシャフト10の中間部をベアリング12により、固定のステータブラケット13内に回転自在に支持し、一端部(図1では左端部)をベアリング14によりトルク伝達シェル5の対応端壁に回転自在に支持する。
【0015】
ステータ1は、電磁鋼板をプレス成形して造ったI字状のステータ鋼板をステータ軸線方向に積層してなる多数のステータピースを具える。個々のステータピースには、アウターロータ側ヨークおよびインナーロータ側ヨーク間におけるティースの箇所において図1に示す如く電磁コイル17を巻線し、これらコイル巻線済のステータピースを同一円周方向等間隔に、つまり円形に配列してステータコアとなし、このステータコアをステータ軸線方向両側のブラケット13,18間にボルト19で挟持すると共に全体的に樹脂20でモールドすることにより一体化してステータ1を構成する。なお、樹脂20内には隣り合うステータピース16間において冷却液通路41を軸線方向に形成し、上記したボルト19はその冷却液通路41の半径方向内方および外方にそれぞれ位置させる。ここで、各ボルト19はそれに螺合したナット19aによって締め上げられる。このボルト・ナットによる締め上げ構造をリベットピンによる締め上げ構造としても良いことはいうまでもない。
【0016】
なお、このモータの駆動に当たっては、回転センサ48および回転センサ47が検出するインナーロータ2およびアウターロータ3の回転位置、つまりこれらに上記のごとく設けられる永久磁石の位置に応じた両ロータ2,3用の駆動電流を複合して得られる複合電流をステータ1の電磁コイル17に供給し、これにより両ロータ2,3用の回転磁界をステータに個別に発生させることで、回転磁界に同期してロータ2,3を個別に回転駆動させることができる。
【0017】
複合電流をステータ1の電磁コイル17に供給するために、本発明の回転電機の給電線構造では、バスバーを使用する。すなわち、ハウジング4の回転軸Cの周囲に設けた固定ボルト58を利用したコネクタに対し、その外側に、ストライプ状のバスバーを複数枚絶縁体を介して積層したアウター給電線構造101を形成するとともに、その内側に、中心に回転軸の通過する円形の空間を有する円板状のバスバーを複数枚絶縁体を介して積層したインナー給電線構造102を形成する。そして、外部から、例えば3相で6種類の電流からなる複合電流を、アウター給電線構造101、給電線103、固定ボルト58を利用したコネクタ、給電線104、インナー給電線構造102を介して、ステータ1を構成する各別に電磁コイル17を巻線した多数のステータピースの各々に、供給するよう構成している。
【0018】
図2はアウター給電線構造101を説明するために図1の右側面から見た状態を示す図である。図2に示す例では、3個のターミナル111を1組とし、2組で6個のターミナル111でアウター給電線構造101を構成している。そして、全部で6個のターミナル111を介して、3相で6種類の複合電流を供給している。各ターミナル111は、固定ボルト58をカバーする保護カバー112とバスバーとしての給電線103から構成されている。3個のターミナル111から各別に延びる3個の給電線103は、アウター給電線構造101の本体部113において、図面に垂直な方向に3に絶縁体(図示せず)を介して積層されている。本体部113は、反時計回りに回転軸に対し2度屈曲した状態で延在している。また、本体部113は、ターミナル111を装着した端部とは反対側の端部で、外部ターミナル114を装着している。そして、外部ターミナル114に対し、ハウジング4の取付面115の外側で、複合電流を供給できるよう構成されている。
【0019】
本発明の回転電機の給電線構造における最大の特徴は、このアウター給電線構造101の本体部113におけるバスバーとしての給電線103の積層構造にある。すなわち、6種類の複合電流を、各3個のバスバーから構成される2組に分けた給電線構造で供給する際、その3個のバスバーの組をどのようにして選択するかに、本発明の特徴がある。以下、本体部113におけるバスバーとしての給電線103の積層構造について説明する。
【0020】
図3は本発明の回転電機の給電線構造で供給する複合電流の一例の(擬似)フェーザ図である。図3に示す例では、I1〜I6の6種類の複合電流を供給するものとする。図3から、供給すべき6種類の複合電流を供給する6個のバスバーの全てを一体する場合は、6種類の電流総和は常にゼロとなるため、外部磁界の問題を考える必要はないことがわかる。しかし、スペースの点で6層のバスバーを一体化した給電線構造を採用できず、例えば、図2に示したアウター給電線構造101のように、6個のバスバーを3個ずつの2組に分割して給電線構造を構成しなければならない場合がある。
【0021】
そのような場合、本発明では、電流総和がゼロとなるようなバスバーの組を選択する。すなわち、図3において、実線で示した電流I2、I4、I6の組は電流総和がゼロとなり、破線で示した電流I1、I3、I5の組も電流総和がゼロとなり、いずれの組の上記選択の対象となることがわかる。そのため、6個のバスバーを、電流I2、I4、I6が流れる3個のバスバーの組と、電流I1、I3、I5が流れる3個のバスバーの組との2組に分割する。そして、各組毎に3個のバスバーを絶縁材料を介して積層することで、本発明の回転電機の給電線構造を得ることができる。
【0022】
図4に3個のバスバーとなる給電線103を絶縁材料116を介して一体化して構成した例を示す。図4に示す例では、従来、3個のバスバーの電流総和がゼロでない場合に発生する破線で示した外部磁界を、完全になくすことができ、ノイズの発生をなくすことができる。
【0023】
図5は本発明の回転電機の給電線構造の他の例の構成を示す図である。図5に示す例では、バスバーとなる3個の給電線103を絶縁材料116を介して一体化してアウター給電線構造101を構成する。そして、アウター給電線構造101の周囲を導電性の金属121で覆うとともに、導電性の金属121と回転電機のケース122とを、金属製の取付部材123をボルト124で電気的かつ機械的に固定している。このように構成することで、内部の一体化されたバスバーに対し強固なシールド効果を発揮できるとともに、一体化されたバスバーの支持が可能となる。
【0024】
なお、図5に示す例では、導電性の金属121によるシールドに加えて、取付部材123とボルト124との支持も行っているが、導電性の金属121によるシールドのみでも、その金属121をグラウンドレベルに接続することで、シールド効果を得ることができる。また、一体化したバスバーをケース122に取り付けたが、その他の部材例えば回転電機の支持部材に取り付けることができることはいうまでもない。
【0025】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものではない。例えば、上述した例では、6個のバスバーを3個ずつ2組に分割したが、供給すべき複合電流の状態に応じて、バスバーの数は6個に限定されるものではなく、6個以外の数でもよく、組数および各組のバスバーの個数も2組、3個に限定されるものではなく、2組、3個以外の組数および個数でもよい。また、上述した例では、本発明の回転電機の給電線構造をアウター給電線構造101に対して適用した例を示したが、インナー給電線構造102に適用しても良いことはいうまでもない。ただ、インナー給電線構造102を設ける箇所は、アウター給電線構造101を設ける箇所と比較して、スペースの余裕があるため、通常は、6個のバスバーを一体化した1組の給電線構造をとることが多く、わざわざ本発明を適用して分割しなくても給電線構造を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ラビニョオ型遊星歯車列と組み合わされて車両用ハイブリッド変速機を構成する、この発明の同軸回転電機の一実施形態としての複合電流多層モータを示す縦断側面図である。
【図2】 アウター給電線構造を説明するために図1の右側面から見た状態を示す図である。
【図3】 本発明の回転電機の給電線構造で供給する複合電流の一例の(擬似)フェーザ図である。
【図4】 3個のバスバーを一体化した構成の一例を示す図である。
【図5】 本発明の回転電機の給電線構造の他の例を示す図である。
【符号の説明】
101 アウター給電線構造
102 インナー給電線構造
103、104 給電線
111 ターミナル
112 保護カバー
113 本体部
114 外部ターミナル
115 取付面
116 絶縁材料
121 金属
122 ケース
123 取付部材
124 ボルト[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a feed line structure for supplying a composite current to a plurality of armature coils constituting a stator of a rotating electrical machine having a plurality of rotors driven by a composite current via a plurality of bus bars.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a stator having a coil, an outer rotor disposed radially outward of the stator, an inner rotor disposed radially inward of the stator, a stator fixedly supported, and the outer rotor and inner rotor are mutually connected. A coaxial rotating electric machine including a housing that is rotatably supported on a predetermined rotation axis at the same time has already been disclosed (for example, see Patent Document 1).
[0003]
In this conventional rotating electrical machine, it is necessary to supply a composite current to a plurality of armature coils constituting the stator in order to give magnetic lines of force separately to the outer rotor and the inner rotor and to rotate the outer rotor and the inner rotor separately. is there. However, the interior of the rotating electrical machine including the rotating shaft at the center becomes high temperature and there is not enough space for wiring. For this reason, it is difficult to directly connect a power supply line to each part of the plurality of armature coils in terms of temperature and space.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-14103 (FIG. 2)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present applicant has proposed, as an example, a feed line structure in which a plurality of plate-like bus bars are stacked via an insulator in this conventional rotating electric machine. This feed line structure is integrated with an insulating material to effectively use the layout space, solve the space problem, and increase the surface area of the bus bar. The temperature rise can be suppressed, and the temperature problem can be solved.
[0006]
However, it is impossible to adopt a feeder structure in which a plurality of bus bars for supplying a composite current are integrated because of space, and two or more sets of bus bars (for example, three bus bars each having three bus bars). In some cases, it is necessary to adopt a feeder line structure that can be used in a narrow space. In this case, an external magnetic field is generated around the power supply line structure of each group divided by the current flowing through the bus bar, and the external magnetic field affects external wiring such as resolver wiring and surrounding electronic equipment, causing noise. was there.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to provide a feeder line structure for a rotating electrical machine that advantageously solves the above problems. The feeder line structure for a rotating electrical machine according to the present invention is based on a composite current whose current sum is always zero . A feed line structure for supplying a composite current to a plurality of armature coils constituting a stator of a rotating electrical machine having a plurality of driven rotors via a plurality of bus bars respectively corresponding to the plurality of armature coils. The composite current is divided into two or more groups so that the sum of currents in each group becomes zero, and a plurality of bus bar groups that supply the composite current divided into two or more groups are selected, and each selected bus bar group is selected. Further, the bus bars are brought close to each other so as not to make electrical contact, and are integrated with an insulating material.
[0008]
【The invention's effect】
In the feeder line structure of the rotating electrical machine of the present invention, a set of bus bars is selected such that the current sum is zero in a plurality of bus bars, and the bus bars are not electrically contacted for each selected set of bus bars. By bringing them close together and integrating with an insulating material, each bus bar pair does not generate a magnetic field to the outside, so it does not affect external wiring such as resolver wiring and surrounding electronic equipment, and causes noise. This problem can be solved completely. Further, by integrating with an insulating material, the layout space can be used effectively and the surface area of the bus bar can be increased, so that the temperature rise due to bus bar heat generation at the peak of the composite current can be suppressed.
[0009]
The feeder line structure of the rotating electrical machine according to the present invention may have a structure in which the periphery of the integrated bus bar is covered with a conductive metal. If comprised in this way, a strong shielding effect can be exhibited with respect to an internal integrated busbar by connecting a conductive metal to a ground level.
[0010]
Moreover, in the feeder line structure of the rotating electrical machine of the present invention, the conductive metal and the rotating electrical machine case or support member may be electrically and mechanically connected. If comprised in this way, in addition to the strong shielding effect, the support of the integrated bus-bar will be attained.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a composite current multilayer motor as an embodiment of a rotating electrical machine that is an object of the present invention, which is combined with a Ravigneaux planetary gear train to constitute a hybrid transmission for a vehicle. The composite electric current multi-layer motor can be applied with the feed line structure of the rotating electrical machine of the present invention. A composite current multilayer motor having the configuration shown in FIG. 1 includes an annular stator 1 and an inner rotor 2 disposed rotatably on a predetermined rotation axis C coaxial with each other in the radial direction inward and outward thereof. A triple structure composed of the outer rotor 3 is formed and housed in the housing 4.
[0012]
Each of the inner rotor 2 and the outer rotor 3 includes laminated
[0013]
When the inner rotor 2 and the outer rotor 3 are housed in the housing 4, the outer rotor 3 is provided with a torque transmission shell 5 drivingly coupled to the outer periphery of the laminated
[0014]
The inner rotor 2 is provided at the center of the laminated
[0015]
The stator 1 includes a large number of stator pieces formed by laminating I-shaped stator steel plates made by press-forming electromagnetic steel plates in the stator axial direction. Each stator piece is wound with an
[0016]
In driving the motor, the rotors 2 and 3 according to the rotational positions of the inner rotor 2 and the outer rotor 3 detected by the
[0017]
In order to supply the composite current to the
[0018]
FIG. 2 is a view showing a state seen from the right side of FIG. 1 in order to explain the outer
[0019]
The greatest feature of the feeder line structure of the rotating electrical machine of the present invention is the laminated structure of the
[0020]
FIG. 3 is a (pseudo) phasor diagram of an example of the composite current supplied by the feeder line structure of the rotating electrical machine of the present invention. In the example shown in FIG. 3, it is assumed that six types of composite currents I1 to I6 are supplied. From FIG. 3, when all six bus bars that supply six types of composite currents to be supplied are integrated, the total of the six types of currents is always zero, so there is no need to consider the problem of external magnetic fields. Understand. However, in terms of space, it is not possible to adopt a feeder line structure in which six layers of bus bars are integrated. For example, like the outer
[0021]
In such a case, the present invention selects a set of bus bars such that the current sum is zero. That is, in FIG. 3, the current sum I2, I4, I6 indicated by the solid line is zero, and the current sum I1, I3, I5 indicated by the broken line is zero. It turns out that it becomes the object of. For this reason, the six bus bars are divided into two sets, a set of three bus bars through which currents I2, I4, and I6 flow and a set of three bus bars through which currents I1, I3, and I5 flow. And the feeder line structure of the rotary electric machine of this invention can be obtained by laminating | stacking three bus bars for each group through an insulating material.
[0022]
FIG. 4 shows an example in which the
[0023]
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of another example of the feeder line structure of the rotating electrical machine of the present invention. In the example shown in FIG. 5, the outer
[0024]
In the example shown in FIG. 5, the mounting
[0025]
As mentioned above, although demonstrated based on the example of illustration, this invention is not limited to the above-mentioned example. For example, in the above-described example, six bus bars are divided into two sets of three, but the number of bus bars is not limited to six according to the state of the composite current to be supplied. The number of groups and the number of bus bars in each group are not limited to two or three, and may be other than two or three. In the above-described example, the example in which the feeder line structure of the rotating electrical machine of the present invention is applied to the outer
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal side view showing a composite current multilayer motor as an embodiment of a coaxial rotating electrical machine according to the present invention, which is combined with a Ravigneaux type planetary gear train to constitute a hybrid transmission for a vehicle.
FIG. 2 is a diagram showing a state viewed from the right side of FIG. 1 in order to explain an outer feeder line structure.
FIG. 3 is a (pseudo) phasor diagram of an example of a composite current supplied by the feeder line structure of the rotating electrical machine of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a configuration in which three bus bars are integrated.
FIG. 5 is a view showing another example of the feeder line structure of the rotating electrical machine of the present invention.
[Explanation of symbols]
101 Outer
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