JP5681026B2 - 固定子および回転電機 - Google Patents
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Description
請求項4に係る発明は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の固定子と、固定子の内周側に隙間をあけて回転可能に配設された回転子とを備え、三相交流電力で駆動される全閉構造の回転電機であって、回転子は、積層鉄心と導体等で構成されるが、回転周方向に沿って交互にNS極を形成する永久磁石、または直流電流で励磁されてNS極を形成する界磁巻線を有しておらず、固定子巻線は、複数のセグメント導体が互いに接続されてなるセグメント型コイルであって、スロットに1列に配置される第1および第2コイル導体と、スロット外に延び出して配置されたコイルエンドとを含んで構成されることを特徴とする回転電機である。
本実施の形態に係る回転電機は、電気自動車やハイブリッド自動車の走行に使用するのが好適な回転電機であって、かご型回転子を備える誘導電動機や永久磁石を有する回転子を備える同期電動機である。以下、ハイブリッド自動車に用いられる誘導電動機を例に説明する。
図1に示すように、ハイブリッド自動車(以下、車両)100には、エンジン120と、第1の回転電機200と、第2の回転電機202と、バッテリ180とが搭載されている。
図2は、図1の電力変換装置600の回路図である。電力変換装置600には、第1の回転電機200のための第1のインバータ装置と、第2の回転電機202のための第2のインバータ装置とが設けられている。第1のインバータ装置は、パワーモジュール610と、パワーモジュール610の各パワー半導体素子21のスイッチング動作を制御する第1の駆動回路652と、回転電機200の電流を検知する電流センサ660とを備えている。駆動回路652は駆動回路基板650に設けられている。
回転電機200,202の構造について図面を参照して説明する。第1の回転電機200と第2の回転電機202とはほぼ同様の構造であるため、以下、第1の回転電機200の構造を代表例として説明する。なお、以下に示す構造は回転電機200,202の双方に採用されている必要はなく、一方だけに採用されていてもよい。
ハウジングは、フロントブラケット213と、リアブラケット214と、フロントブラケット213およびリアブラケット214によって前後から挟持されるように保持されている円筒状のセンターブラケット217とを含んで構成される。
回転子250は、円環状の電磁鋼板を積層してなる回転子鉄心252に多数の導体バーと一対のエンドリング256とを組み付けて、回転子250の軸方向両端部においてエンドリング256と導体バーとを溶接により接合した組立式のかご形回転子である。本実施の形態における回転電機200の回転子250は、回転周方向に沿って交互にNS極を形成する永久磁石、または直流電流で励磁されてNS極を形成する界磁巻線を有していない。
図4に示すように、固定子230は、円筒状の固定子鉄心232と固定子巻線240とを備え、図3に示すように、回転子250と僅かな隙間をあけて配置されている。
(1)固定子230のスロット236は、幅の異なる第1導体収容部236aおよび第2導体収容部236bを有し、第1導体収容部236aと第2導体収容部236bとは傾斜壁によって連設されているため、スロット236に装着される絶縁紙の損傷が防止される。その結果、絶縁信頼性の高い回転電機200,202を提供することができる。
(1)固定子巻線240の結線方式は、上記した実施の形態に限定されない。回転電機200,202の駆動電圧によっては、シングルスター結線としてもよい
(5)毎極毎相スロット数は3に限定されることもなく、3未満であってもよいし、4以上となるように固定子巻線240を巻き回してもよい。
(6)回転電機は、誘導電動機に限定されることなく同期電動機であってもよい。
(7)固定子巻線240は全節巻で固定子鉄心232に装着する場合に限定されない。短節巻で固定子巻線240を巻き回してもよい。
(9)コイル導体241は、径方向に1列に配置される場合に限定されない。径方向に2列に配置してもよい。
(10)固定子巻線に用いられる導体の形状は円形状に限らず、矩形状の平角線を使用した場合にも適用することもできる。
Claims (4)
- 三相交流式の回転電機の固定子であって、
円筒状の固定子鉄心と、
前記固定子鉄心の内周側に形成される複数のスロットに絶縁紙を介在させて装着される固定子巻線とを備え、
前記複数のスロットの各々は、内周側の幅狭の第1導体収容部と、前記第1導体収容部に傾斜壁により連設された外周側の幅広の第2導体収容部とを有し、
前記固定子巻線は、前記第1導体収容部に挿通される第1コイル導体と、前記第2導体収容部に挿通される第2コイル導体とを含んで構成されており、
前記第1コイル導体は、その周方向寸法が前記第1導体収容部の幅に対応した値であり、
前記第2コイル導体は、その周方向寸法が前記第2導体収容部の幅に対応した値であり、
前記第2コイル導体の断面積は、前記第1コイル導体の断面積よりも大きく、
前記第1導体収容部の側壁と前記傾斜壁、ならびに、前記第2導体収容部の側壁と前記傾斜壁とは鈍角で繋がっており、
前記第1導体収容部は、周方向に幅狭で対向し、径方向に略平行に延在する一対の第1側壁で画成され、
前記第2導体収容部は、周方向に幅広で対向し、径方向に略平行に延在する一対の第2側壁で画成され、
前記第1側壁と前記第2側壁は、外径方向に互いに広がるように傾斜する一対の前記傾斜壁により連設されており、
前記固定子巻線は、相ごとにそれぞれ2以上の系統の相巻線群を有し、
前記2以上の系統の相巻線群は、並列に接続され、
各々の系統において、前記相巻線群は、前記第1コイル導体による複数の周回巻線と前記第2コイル導体による複数の周回巻線とが接続されてなり、
各々の系統において、互いに接続される前記第1コイル導体による周回巻線の数と、互いに接続される前記第2コイル導体による周回巻線の数とが同じであることを特徴とする固定子。 - 請求項1に記載の固定子において、
前記第1導体収容部の側壁と前記傾斜壁との境界、ならびに、前記第2導体収容部の側壁と前記傾斜壁との境界は曲面とされていることを特徴とする固定子。 - 請求項1または請求項2に記載の固定子において、
前記複数のスロットの各々に1枚の絶縁紙が挿通され、
前記絶縁紙は、前記スロットと前記第1および第2コイル導体との間、ならびに、前記第1コイル導体と前記第2コイル導体との間に配置されていることを特徴とする固定子。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の固定子と、
前記固定子の内周側に隙間をあけて回転可能に配設された回転子とを備え、
三相交流電力で駆動される全閉構造の回転電機であって、
前記回転子は、積層鉄心と導体等で構成されるが、回転周方向に沿って交互にNS極を
形成する永久磁石、または直流電流で励磁されてNS極を形成する界磁巻線を有しておらず、
前記固定子巻線は、複数のセグメント導体が互いに接続されてなるセグメント型コイルであって、前記スロットに1列に配置される前記第1および第2コイル導体と、前記スロット外に延び出して配置されたコイルエンドとを含んで構成されることを特徴とする回転電機。
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