JP5685847B2 - Electric motor system - Google Patents

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Description

本発明は電動機システムに関する。   The present invention relates to an electric motor system.

特許文献1には、突極部(ティース)とスロットとを有するステータを備え、突極部にインシュレータを介してコイルを巻きつけた回転電機が開示されている。   Patent Document 1 discloses a rotating electrical machine that includes a stator having a salient pole portion (tooth) and a slot, and a coil is wound around the salient pole portion via an insulator.

特開2009−130958号公報JP 2009-130958 A

しかしながら、前述した従来例の回転電機のように突極部にコイルを巻きつけるものは、隣接するスロット間でコイルを行き来させる必要があり、突極部の軸方向上端面及び下端面に巻きつけられたコイル(以下「エンドコイル」という。)が存在する。エンドコイルは、ロータを回転させるために必要な回転磁界をステータに発生させるのに寄与せず、漏洩磁界の発生源となる。そのため、インバータ等の各種電気部品を突極部の軸方向端部近傍に配置しようとしても、その漏洩磁界によってノイズや渦電流損失が発生するために配置できず、回転電機やインバータを含む電動機システムが大型化するという問題点があった。   However, in the case where the coil is wound around the salient pole portion like the conventional rotating electric machine described above, it is necessary to move the coil back and forth between adjacent slots, and the coil is wound around the upper end surface and the lower end surface in the axial direction of the salient pole portion. Coil (hereinafter referred to as “end coil”). The end coil does not contribute to generating a rotating magnetic field necessary for rotating the rotor in the stator, and becomes a source of leakage magnetic field. Therefore, even if various electric parts such as inverters are arranged near the end of the salient pole in the axial direction, noise and eddy current loss occur due to the leakage magnetic field, and the electric motor system including the rotating electric machine and the inverter However, there was a problem of increasing the size.

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、電動機システムを小型化することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such problems, and aims to reduce the size of an electric motor system.

本発明は、円環状のバックヨーク部とバックヨーク部の内周面から突出する複数の突極部とを有するステータと、ステータによって外周を覆われ、ステータに発生させた回転磁界によって回転するロータと、突極部間に挿入される導体棒と、を備え、導体棒のロータ回転軸方向端部に設けた半導体素子によって導体棒を流れる電流の向きを交互に切り替え、ステータに回転磁界を発生させる電動機システムである。   The present invention relates to a stator having an annular back yoke portion and a plurality of salient pole portions protruding from an inner peripheral surface of the back yoke portion, and a rotor whose outer periphery is covered by the stator and rotated by a rotating magnetic field generated in the stator. And a conductor rod inserted between the salient pole portions, and the direction of the current flowing through the conductor rod is alternately switched by a semiconductor element provided at the end of the conductor rod in the rotor rotation axis direction, and a rotating magnetic field is generated in the stator. This is an electric motor system.

本発明によれば、突極部にコイルを巻きつけるのではなく、突極部間に導体棒を挿入する構成としたので、突極部のロータ回転軸方向端部に漏洩磁界の発生源となるエンドコイルが存在しない。そのため、ステータのロータ回転軸方向端部の近傍に半導体素子等の電気部品を設けることができ、電動機システムの小型化を図ることができる。   According to the present invention, since the conductor rod is inserted between the salient pole parts instead of winding the coil around the salient pole parts, the leakage magnetic field generating source is disposed at the end of the salient pole part in the rotor rotation axis direction. There is no end coil. Therefore, electrical parts such as semiconductor elements can be provided in the vicinity of the rotor rotation axis direction end portion of the stator, and the motor system can be miniaturized.

本発明の第1実施形態によるステータを示す図である。It is a figure which shows the stator by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による導体棒とパワーモジュールとで構成される電気回路を示す図である。It is a figure which shows the electric circuit comprised by the conductor rod and power module by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による回転電機の断面図である。It is sectional drawing of the rotary electric machine by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による回転電機を搭載した電動車両の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electric vehicle carrying the rotary electric machine by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるステータを示す図である。It is a figure which shows the stator by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による導体棒とパワーモジュールとで構成される電気回路を示す図である。It is a figure which shows the electric circuit comprised with the conductor rod and power module by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による回転電機を搭載した電動車両の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electric vehicle carrying the rotary electric machine by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による導体棒とその製造方法について説明する図である。It is a figure explaining the conductor rod and its manufacturing method by 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態による導体棒の斜視図である。It is a perspective view of the conductor bar by a 4th embodiment of the present invention. 本発明の第4実施形態による両端にパワーモジュールを設けた導体棒の斜視図である。It is a perspective view of the conductor bar which provided the power module in the both ends by 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態による回転電機の断面図である。It is sectional drawing of the rotary electric machine by 5th Embodiment of this invention. 従来例による回転電機を搭載した電動車両の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electric vehicle carrying the rotary electric machine by a prior art example.

以下、図面等を参照して本発明の各実施形態について説明する。なお、以下の説明において、「軸方向」とは、回転電機10の回転軸6の軸方向をいうものとする。   Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, “axial direction” refers to the axial direction of the rotating shaft 6 of the rotating electrical machine 10.

(第1実施形態)
図1は、本実施形態によるステータ1を示す図である。図1(A)は、ステータ1の全体構成を示す斜視図であり、図1(B)は、ステータ1の一部を示す分解斜視図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a stator 1 according to the present embodiment. FIG. 1A is a perspective view showing the overall configuration of the stator 1, and FIG. 1B is an exploded perspective view showing a part of the stator 1.

ステータ1は、薄い電磁鋼板を軸方向に積層して一体化したものであり、円環状のバックヨーク部11と、バックヨーク部11の内周面から突出する突極部12と、を備える。突極部12は、バックヨーク部11の周方向に所定の間隔を空けて複数形成され、隣接する突極部間に形成されるスロット13に平板状の導体棒2が挿入される。   The stator 1 is formed by laminating and integrating thin electromagnetic steel plates in the axial direction, and includes an annular back yoke portion 11 and salient pole portions 12 protruding from the inner peripheral surface of the back yoke portion 11. A plurality of salient pole portions 12 are formed at predetermined intervals in the circumferential direction of the back yoke portion 11, and the flat conductor rod 2 is inserted into a slot 13 formed between adjacent salient pole portions.

導体棒2は、突極部12に当接する側面に絶縁層が形成され、その軸方向両端にパワーモジュール3が設けられる。導体棒2の軸方向長さは、導体棒2をスロット13に挿入したときにスロット13から軸方向にはみ出ないように、突極部12の軸方向の長さよりも短くなっている。   The conductor rod 2 is formed with an insulating layer on the side surface in contact with the salient pole portion 12, and the power module 3 is provided at both axial ends thereof. The axial length of the conductor rod 2 is shorter than the axial length of the salient pole portion 12 so that the conductor rod 2 does not protrude from the slot 13 when the conductor rod 2 is inserted into the slot 13.

図2は、導体棒2とパワーモジュール3とで構成される電気回路を示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing an electric circuit composed of the conductor rod 2 and the power module 3.

図2に示すように、パワーモジュール3は、2つの半導体スイッチと、2つのダイオードと、を備え、これらを組み合わせて2つのスイッチSW1、SW2が形成される。   As shown in FIG. 2, the power module 3 includes two semiconductor switches and two diodes, and these switches are combined to form two switches SW1 and SW2.

各パワーモジュール3は、直流電源のプラス端子及びマイナス端子に接続されるとともに、導体棒2にも電気的に接続されており、導体棒2の両端の2つのパワーモジュール3でHブリッジのドライバ回路を構成して導体棒2に流れる電流の向きを切り替える。   Each power module 3 is connected to a plus terminal and a minus terminal of a DC power source and is also electrically connected to the conductor rod 2, and an H-bridge driver circuit is formed by two power modules 3 at both ends of the conductor rod 2. The direction of the current flowing through the conductor rod 2 is switched.

具体的には、導体棒2の一端側(図中上側)のパワーモジュール3のスイッチSW1をON、スイッチSW2をOFFにし、他端側(図中下側)のパワーモジュール3のスイッチSW1をOFF、スイッチSW2をONにすると、導体棒2の一端側から他端側に向けて矢印Aの方向に電流が流れる。逆に、導体棒2の一端側のパワーモジュール3のスイッチSW1をOFF、スイッチSW2をONにし、他端側のパワーモジュール3のスイッチSW1をON、スイッチSW2をOFFにすると、導体棒2の他端側から一端側に向けて矢印Bの方向に電流が流れる。各パワーモジュール3のスイッチSW1、SW2のON、OFFの切り替えは、入力信号として半導体スイッチ31にパルス波を入力し、そのパルス波のデューティー比を変化させることで行う。   Specifically, the switch SW1 of the power module 3 on one end side (upper side in the figure) of the conductor rod 2 is turned on, the switch SW2 is turned off, and the switch SW1 of the power module 3 on the other end side (lower side in the figure) is turned off. When the switch SW2 is turned on, a current flows in the direction of arrow A from one end side of the conductor rod 2 toward the other end side. Conversely, when the switch SW1 of the power module 3 on one end side of the conductor rod 2 is turned off, the switch SW2 is turned on, the switch SW1 of the power module 3 on the other end side is turned on, and the switch SW2 is turned off, A current flows in the direction of arrow B from the end side toward the one end side. The switches SW1 and SW2 of each power module 3 are switched on and off by inputting a pulse wave to the semiconductor switch 31 as an input signal and changing the duty ratio of the pulse wave.

図3は、本実施形態による導体棒2が挿入されたステータ1を用いた回転電機10の断面図である。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the rotating electrical machine 10 using the stator 1 in which the conductor rod 2 according to the present embodiment is inserted.

図3に示すように、回転電機10は円筒状のハウジング4を備え、ハウジング4の軸方向両端に設けられたベアリング5によって回転軸6が回転自在に支持される。   As shown in FIG. 3, the rotating electrical machine 10 includes a cylindrical housing 4, and the rotating shaft 6 is rotatably supported by bearings 5 provided at both ends in the axial direction of the housing 4.

回転軸6には、回転軸6と一体となって回転するロータ7が固定される。ロータ7の外周部には、複数の永久磁石が周方向に互いに所定の間隔を空けて埋め込まれている。   A rotor 7 that rotates integrally with the rotation shaft 6 is fixed to the rotation shaft 6. A plurality of permanent magnets are embedded in the outer peripheral portion of the rotor 7 at predetermined intervals in the circumferential direction.

そして、このロータ7の外周を覆うようにステータ1がハウジング4に固定される。   The stator 1 is fixed to the housing 4 so as to cover the outer periphery of the rotor 7.

パワーモジュール3は、ステータ1の両端から軸方向に突出しており、両端の各パワーモジュール3は、ハウジング4に設けられたドライバ部8を介して直流電源に接続される。ドライバ部8は、ステータ1の軸方向両端のパワーモジュール3に隣接して配置され、各パワーモジュール3の半導体スイッチに入力する入力信号を生成する。   The power module 3 protrudes in the axial direction from both ends of the stator 1, and each power module 3 at both ends is connected to a DC power source via a driver portion 8 provided in the housing 4. The driver unit 8 is disposed adjacent to the power modules 3 at both ends in the axial direction of the stator 1, and generates an input signal to be input to the semiconductor switch of each power module 3.

回転電機10は上記のように構成され、導体棒2の両端に設けられたパワーモジュール3のスイッチSW1、SW2を切り替えることで、導体棒2に流れる電流の方向を切り替えてステータ1に回転磁界を発生させ、ロータ7の永久磁石を吸着するとともに反発させてロータ7を回転させる。これにより、ロータ7とともに回転軸6が回転する。   The rotating electrical machine 10 is configured as described above, and by switching the switches SW1 and SW2 of the power module 3 provided at both ends of the conductor rod 2, the direction of the current flowing through the conductor rod 2 is switched and a rotating magnetic field is applied to the stator 1. The rotor 7 is rotated by attracting and repelling the permanent magnet of the rotor 7. Thereby, the rotating shaft 6 rotates together with the rotor 7.

図4は、本実施形態による回転電機10を搭載した電動車両の概略構成図である。なお、比較例として、突極部にコイル102を巻きつけて構成される回転電機100を搭載した電動車両の概略構成図を図12に示す。   FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle equipped with the rotating electrical machine 10 according to the present embodiment. As a comparative example, FIG. 12 shows a schematic configuration diagram of an electric vehicle equipped with a rotating electrical machine 100 configured by winding a coil 102 around a salient pole portion.

図12に示すように、比較例の電動車両では、直流電源200と回転電機100との間にインバータ300を別途設け、直流電源200からの直流をインバータ300によって3相交流に変換して回転電機100のコイル101に流し、回転電機100を駆動する。   As shown in FIG. 12, in the electric vehicle of the comparative example, an inverter 300 is separately provided between the DC power source 200 and the rotating electrical machine 100, and the DC from the DC power source 200 is converted into a three-phase AC by the inverter 300. The rotary electric machine 100 is driven by flowing through 100 coils 101.

ここで、比較例による回転電機100は、ステータ101の軸方向両端部にエンドコイルが存在する。エンドコイルは、通電時に突極部のロータ側の磁極をN極又はS極にするための磁界、すなわちロータ107を回転させるために必要な回転磁界を発生させるのに寄与せず、漏洩磁界の発生源となる。   Here, the rotating electrical machine 100 according to the comparative example has end coils at both axial ends of the stator 101. The end coil does not contribute to generating a magnetic field for turning the magnetic pole on the rotor side of the salient pole part to N pole or S pole when energized, that is, a rotating magnetic field necessary for rotating the rotor 107. It becomes a source.

そのため、インバータ300を回転電機100の近く、特にステータ101の軸方向両端部の近傍に配置すると、その漏洩磁界によってインバータ構成部品で渦電流損失が生じるとともに、ドライバ回路にノイズの影響が出るおそれがある。   For this reason, if the inverter 300 is disposed near the rotating electrical machine 100, particularly in the vicinity of both axial end portions of the stator 101, the leakage magnetic field may cause eddy current loss in the inverter components, and the driver circuit may be affected by noise. is there.

したがって、図12に示すように、漏洩磁界の影響を避けるために回転電機100から離れた位置にインバータ300を別途設ける必要があり、回転電機100とインバータ300とを含めた電動機システムの小型化を図ることができなかった。   Therefore, as shown in FIG. 12, in order to avoid the influence of the leakage magnetic field, it is necessary to separately provide the inverter 300 at a position away from the rotating electrical machine 100, and the motor system including the rotating electrical machine 100 and the inverter 300 can be downsized. I couldn't plan.

これに対して、図4に示すように本実施形態による回転電機10を使用した場合は、エンドコイルが存在しないため、回転電機内のステータ1の軸方向両端部の近傍(導体棒2の両端)にインバータに相当するパワーモジュール3及びドライバ部8を設けることができる。そして、直流電源20からの直流を直接回転電機内の各パワーモジュール3に流して回転電機10を駆動させることができる。そのため、直流電源20と回転電機10との間にインバータを別途設ける必要はなく、電動機システムの小型化を図ることができる。   On the other hand, when the rotating electrical machine 10 according to the present embodiment is used as shown in FIG. 4, there is no end coil, so the vicinity of both axial ends of the stator 1 in the rotating electrical machine (both ends of the conductor rod 2). ) Can be provided with a power module 3 and a driver unit 8 corresponding to an inverter. The direct current from the direct current power source 20 can be directly supplied to each power module 3 in the rotating electrical machine to drive the rotating electrical machine 10. Therefore, it is not necessary to separately provide an inverter between the DC power supply 20 and the rotating electrical machine 10, and the motor system can be reduced in size.

なお、本実施形態による電動車両において、ステータ1の軸方向一端側(図中右側)に配置された各パワーモジュール3は、プラス電線とマイナス電線とで構成される第1給電線21aによって、ドライバ部8を介して直流電源20と接続される。一方、ステータ1の軸方向他端側(図中左側)に配置された各パワーモジュール3は、同じくプラス電線とマイナス電線とで構成される第2給電線21bによって、ドライバ部8を介して直流電源20と接続される。   In the electric vehicle according to the present embodiment, each power module 3 disposed on one axial end side (right side in the drawing) of the stator 1 is driven by a first feeder line 21a composed of a positive electric wire and a negative electric wire. It is connected to the DC power source 20 via the unit 8. On the other hand, each power module 3 arranged on the other axial end side (left side in the figure) of the stator 1 is connected to the DC power via the driver unit 8 by the second power supply line 21b that is also composed of a positive wire and a negative wire. Connected to the power supply 20.

以上説明した本実施形態によれば、ステータ1の突極部12にコイルを巻きつけるのではなく、導体棒2をステータ1のスロット13に挿入し、導体棒2の両端に取り付けたパワーモジュール3によって導体棒2を流れる電流の向きを切り替えることでステータ1に回転磁界を発生させ、ロータ7を回転させる。そのため、比較例の回転電機100のようにエンドコイルが存在しない。   According to the present embodiment described above, the power module 3 is formed by inserting the conductor rod 2 into the slot 13 of the stator 1 and attaching it to both ends of the conductor rod 2 instead of winding the coil around the salient pole portion 12 of the stator 1. By switching the direction of the current flowing through the conductor rod 2, a rotating magnetic field is generated in the stator 1 and the rotor 7 is rotated. Therefore, there is no end coil as in the rotating electrical machine 100 of the comparative example.

そのため、漏洩磁界の影響が少なく、回転電機内のステータ1の軸方向両端部の近傍(導体棒2の両端)にインバータに相当するパワーモジュール3及びドライバ部8を設けることができる。したがって、インバータを別途に設ける必要がないので、電動機システムの小型化を図ることができる。   Therefore, the influence of the leakage magnetic field is small, and the power module 3 and the driver unit 8 corresponding to the inverter can be provided in the vicinity of both axial ends of the stator 1 in the rotating electrical machine (both ends of the conductor rod 2). Therefore, since it is not necessary to provide an inverter separately, the motor system can be downsized.

また、導体棒2の軸方向の長さを突極部12の軸方向の長さよりも短くして、導体棒2がスロット13に完全に収まるようにした。そのため、導体棒2が突極部12の上端面及び下端面から軸方向に突出することがないので、より確実に漏洩磁界の発生を抑制できる。   Further, the length of the conductor rod 2 in the axial direction is made shorter than the length of the salient pole portion 12 in the axial direction so that the conductor rod 2 can be completely accommodated in the slot 13. Therefore, since the conductor rod 2 does not protrude in the axial direction from the upper end surface and the lower end surface of the salient pole portion 12, generation of a leakage magnetic field can be suppressed more reliably.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本発明の第2実施形態は、導体棒2をコの字形状にした点で第1実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。なお、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment of the present invention is different from the first embodiment in that the conductor rod 2 has a U-shape. Hereinafter, the difference will be mainly described. In addition, the description which overlaps using the same code | symbol to the part which fulfill | performs the same function as 1st Embodiment mentioned above is abbreviate | omitted suitably.

図5は、本実施形態によるステータ1を示す図である。図5(A)は、ステータ1の全体構成を示す斜視図であり、図5(B)は、ステータ1の一部を示す分解斜視図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating the stator 1 according to the present embodiment. FIG. 5A is a perspective view showing the overall configuration of the stator 1, and FIG. 5B is an exploded perspective view showing a part of the stator 1.

図5(B)に示すように、本実施形態による導体棒2はコの字形状をしており、突極部12を挟むように、隣接するスロット13a,13bに挿入される。そして、導体棒2の両端にパワーモジュール3がそれぞれ設けられる。そのため、導体棒2をスロット13に挿入したときに、ステータ1の軸方向一端側にのみパワーモジュール3が配置されることになる。   As shown in FIG. 5B, the conductor rod 2 according to the present embodiment has a U shape, and is inserted into the adjacent slots 13a and 13b so as to sandwich the salient pole portion 12. And the power module 3 is provided in the both ends of the conductor rod 2, respectively. Therefore, when the conductor rod 2 is inserted into the slot 13, the power module 3 is disposed only on one end side in the axial direction of the stator 1.

図6は、本実施形態による導体棒2とパワーモジュール3とで構成される電気回路を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing an electric circuit composed of the conductor rod 2 and the power module 3 according to the present embodiment.

図6に示すように、本実施形態でも導体棒2の両端の2つのパワーモジュール3でHブリッジのドライバ回路を構成して導体棒2に流れる電流の向きを切り替える。具体的には、導体棒2の一端側(図中左側)のパワーモジュール3のスイッチSW1をON、スイッチSW2をOFFにし、他端側(図中右側)のパワーモジュール3のスイッチSW1をOFF、スイッチSW2をONにすると、導体棒2の一端側から他端側に向けて矢印Aの方向に電流が流れる。逆に、導体棒2の一端側のパワーモジュール3のスイッチSW1をOFF、スイッチSW2をONにし、他端側のパワーモジュール3のスイッチSW1をON、スイッチSW2をOFFにすると、導体棒2の他端側から一端側に向けて矢印Bの方向に電流が流れる。   As shown in FIG. 6, also in this embodiment, the two power modules 3 at both ends of the conductor rod 2 constitute an H-bridge driver circuit to switch the direction of the current flowing through the conductor rod 2. Specifically, the switch SW1 of the power module 3 on one end side (left side in the figure) of the conductor rod 2 is turned on, the switch SW2 is turned off, and the switch SW1 of the power module 3 on the other end side (right side in the figure) is turned off. When the switch SW2 is turned on, a current flows in the direction of arrow A from one end side of the conductor rod 2 toward the other end side. Conversely, when the switch SW1 of the power module 3 on one end side of the conductor rod 2 is turned off, the switch SW2 is turned on, the switch SW1 of the power module 3 on the other end side is turned on, and the switch SW2 is turned off, A current flows in the direction of arrow B from the end side toward the one end side.

図7は、本実施形態による導体棒2が挿入されたステータ1を用いた回転電機10を搭載した電動車両の概略構成図である。   FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle equipped with a rotating electrical machine 10 using the stator 1 in which the conductor rod 2 according to the present embodiment is inserted.

図7に示すように、本実施形態による回転電機10は、ステータ1の軸方向一端側(図中右側)にのみパワーモジュール3及びドライバ部8が配置される。そのため、パワーモジュール3に接続される給電線が第1給電線21aのみでよい。   As shown in FIG. 7, in the rotating electrical machine 10 according to the present embodiment, the power module 3 and the driver unit 8 are disposed only on one axial end side (right side in the drawing) of the stator 1. Therefore, the power supply line connected to the power module 3 may be only the first power supply line 21a.

以上説明した本実施形態によれば、ステータ1の軸方向一端側にはエンドコイルが存在しないため、回転電機内のステータ1の軸方向一端部の近傍(導体棒2の一端)にインバータに相当するパワーモジュール3及びドライバ部8を設けることができる。そのため、インバータを別途に設ける必要がないので、電動機システムの小型化を図ることができる。   According to the present embodiment described above, since there is no end coil on one end side in the axial direction of the stator 1, it corresponds to an inverter in the vicinity of one end portion in the axial direction of the stator 1 in the rotating electrical machine (one end of the conductor rod 2). The power module 3 and the driver unit 8 can be provided. Therefore, it is not necessary to provide an inverter separately, so that the motor system can be reduced in size.

またステータ1の軸方向一端側にのみパワーモジュール3及びドライバ部8が配置されるので、直流電源20とパワーモジュール3とを電気的に接続するための給電線が第1給電線21aのみでよい。   In addition, since the power module 3 and the driver unit 8 are disposed only on one axial end side of the stator 1, the power supply line for electrically connecting the DC power supply 20 and the power module 3 may be only the first power supply line 21a. .

(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。本発明の第3実施形態は、導体棒2の構成が第1実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The third embodiment of the present invention is different from the first embodiment in the configuration of the conductor rod 2. Hereinafter, the difference will be mainly described.

ステータ1の各スロット13に1本の導体棒2を挿入して構成される回転電機10の場合、導体棒2の横断面積は、比較例の回転電機100のように突極部12に複数回巻きつけられるコイル101の横断面積よりも大きくなる。そのため、導体棒内で生じる渦電流損失はコイル内で生じる渦電流損失よりも大きくなりやすい。   In the case of the rotating electrical machine 10 configured by inserting one conductor rod 2 into each slot 13 of the stator 1, the cross-sectional area of the conductor rod 2 is set to the salient pole portion 12 a plurality of times as in the rotating electrical machine 100 of the comparative example. It becomes larger than the cross-sectional area of the coil 101 to be wound. Therefore, the eddy current loss that occurs in the conductor rod tends to be larger than the eddy current loss that occurs in the coil.

導体棒2での渦電流損失を抑制するには、互いに絶縁処理を施した素線を束ねて導体棒2を製造する、又は、表面を絶縁した薄い導体板を積層して導体棒2を製造するなどの方法が考えられるが、いずれも製造方法が煩雑となりコストがかかる。そこで、以下の方法で導体棒2を製造することで、渦電流の発生を抑制できる導体棒2を簡便に製造することができる。   In order to suppress the eddy current loss in the conductor rod 2, the conductor rod 2 is manufactured by bundling the mutually insulated wires, or the conductor rod 2 is manufactured by laminating thin conductor plates whose surfaces are insulated. However, in any case, the manufacturing method becomes complicated and costs increase. Then, the conductor bar 2 which can suppress generation | occurrence | production of an eddy current can be simply manufactured by manufacturing the conductor bar 2 with the following method.

図8は、本実施形態による導体棒2とその製造方法について説明する図である。   FIG. 8 is a diagram for explaining the conductor rod 2 and the manufacturing method thereof according to the present embodiment.

本実施形態では、まず初めに図8(A)に示すように、軸方向に複数のスリット21が設けられた銅やアルミニウムなどの導体棒2を、スロット13の形状よりも大きくなるように押し出し成型によって製造する。   In this embodiment, first, as shown in FIG. 8A, the conductor rod 2 such as copper or aluminum provided with a plurality of slits 21 in the axial direction is extruded so as to be larger than the shape of the slot 13. Manufactured by molding.

次に図8(B)に示すように、スリット21を含めた導体棒2の側面に四フッ化エチレン樹脂(PTEF)などの有機系コーティングや無機系コーティングを施し、絶縁層22を形成する。   Next, as shown in FIG. 8B, an organic coating such as tetrafluoroethylene resin (PTEF) or an inorganic coating is applied to the side surface of the conductor rod 2 including the slit 21 to form the insulating layer 22.

最後に図8(C)に示すように、絶縁層22を形成した導体棒2をスロット13の形状にあわせて絞り成型を行うことで、スロット13に挿入される導体棒2が製造される。   Finally, as shown in FIG. 8C, the conductor rod 2 formed with the insulating layer 22 is drawn according to the shape of the slot 13, whereby the conductor rod 2 to be inserted into the slot 13 is manufactured.

これにより、導体棒2の内部に絶縁部23が形成されるので、渦電流の発生を抑制できる。また、製造方法としても押し出し成型後に絞り成型を行うだけなので、容易に導体棒2を製造することができる。   Thereby, since the insulation part 23 is formed inside the conductor rod 2, generation | occurrence | production of an eddy current can be suppressed. In addition, as a manufacturing method, only the draw molding is performed after the extrusion molding, so that the conductor rod 2 can be easily manufactured.

(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について説明する。本発明の第4実施形態は、導体棒2の内部に軸方向に貫通する貫通孔24を設けた点で第1実施形態と相違する。以下、図9及び図10を参照してその相違点を中心に説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The fourth embodiment of the present invention is different from the first embodiment in that a through hole 24 penetrating in the axial direction is provided inside the conductor rod 2. Hereinafter, the difference will be mainly described with reference to FIGS. 9 and 10.

図9は、本実施形態による導体棒2の斜視図である。図10は、本実施形態による両端にパワーモジュール3を設けた導体棒2の斜視図である。   FIG. 9 is a perspective view of the conductor rod 2 according to the present embodiment. FIG. 10 is a perspective view of the conductor rod 2 provided with the power module 3 at both ends according to the present embodiment.

前述したように、導体棒内で生じる渦電流損失はコイル内で生じる渦電流損失よりも大きくなりやすい。そこで本実施形態では、図9に示すように、導体棒2の内部に軸方向に貫通する2つの貫通孔24を設けた。これにより、導体棒内での渦電流の発生を抑制できるので、導体棒内での渦電流損失を軽減することができる。   As described above, the eddy current loss occurring in the conductor rod tends to be larger than the eddy current loss occurring in the coil. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 9, two through holes 24 that penetrate in the axial direction are provided inside the conductor rod 2. Thereby, since generation | occurrence | production of the eddy current in a conductor rod can be suppressed, the eddy current loss in a conductor rod can be reduced.

そして、図10に示すように、本実施形態では貫通孔24を形成した導体棒2の両端に設けられたパワーモジュール3に換気孔31を設けた。これにより、導体棒2の内部に空気を通流させることができる。そのため、導体棒2を冷却することができ、導体棒内での渦電流損失をより軽減することができる。   As shown in FIG. 10, in this embodiment, the ventilation holes 31 are provided in the power module 3 provided at both ends of the conductor rod 2 in which the through holes 24 are formed. As a result, air can be passed through the conductor rod 2. Therefore, the conductor rod 2 can be cooled, and eddy current loss in the conductor rod can be further reduced.

(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態について説明する。本発明の第5実施形態は、ステータ1、導体棒2、パワーモジュール3、及びドライバ部8を樹脂9によって封止して一体化した点で第2実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. The fifth embodiment of the present invention is different from the second embodiment in that the stator 1, the conductor rod 2, the power module 3, and the driver portion 8 are sealed and integrated with a resin 9. Hereinafter, the difference will be mainly described.

図11は、本実施形態による回転電機10の断面図である。   FIG. 11 is a cross-sectional view of the rotating electrical machine 10 according to the present embodiment.

図11に示すように、本実施形態では、コの字形の導体棒2がスロット13に挿入されたステータ1と、導体棒2の両端に設けられてステータ1の軸方向一端側(図中右側)に配置されたパワーモジュール3と、パワーモジュール3に隣接して配置されるドライバ部8と、を樹脂9によって封止した。これにより、ステータ1、導体棒2、パワーモジュール3、及びドライバ部8を一体化できるので、ハウジング4への組み付けが容易になる。   As shown in FIG. 11, in this embodiment, a U-shaped conductor rod 2 is inserted into a slot 13, and one end side in the axial direction of the stator 1 is provided at both ends of the conductor rod 2 (right side in the figure). The power module 3 arranged in () and the driver unit 8 arranged adjacent to the power module 3 were sealed with a resin 9. Thereby, since the stator 1, the conductor rod 2, the power module 3, and the driver part 8 can be integrated, the assembly | attachment to the housing 4 becomes easy.

また、各部で発生した熱を、樹脂9を介してハウジング4に伝達することができるので、放熱性能を向上させることができる。   Moreover, since the heat generated in each part can be transmitted to the housing 4 through the resin 9, the heat dissipation performance can be improved.

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.

1 ステータ
2 導体棒
3 パワーモジュール(半導体素子)
7 ロータ
11 バックヨーク部
12 突極部
24 貫通孔
1 Stator 2 Conductor Rod 3 Power Module (Semiconductor Element)
7 Rotor 11 Back yoke part 12 Salient pole part 24 Through hole

Claims (5)

円環状のバックヨーク部と、前記バックヨーク部の内周面から突出する複数の突極部と、を有するステータと、前記ステータによって外周を覆われ、前記ステータに発生させた回転磁界によって回転するロータと、前記突極部間隔離して挿入される平板状の導体棒と、前記導体棒のロータ回転軸方向端部に設けられ、前記ステータに回転磁界が発生するように前記導体棒を流れる電流の向きを交互に切り替える半導体素子と、を備える電動機システム。 A stator having an annular back yoke portion and a plurality of salient pole portions projecting from an inner peripheral surface of the back yoke portion; an outer periphery is covered by the stator, and is rotated by a rotating magnetic field generated in the stator. rotor and a flat plate-like conductor rods to be inserted in isolation between every said salient pole portion, provided on the rotor rotation axis direction end portion of the conductor rod, the conductor rod to the rotating magnetic field is generated in the stator And a semiconductor element that alternately switches the direction of the current flowing through the motor system. 前記半導体素子は、前記導体棒のロータ回転軸方向両端側に設けられる、ことを特徴とする請求項1に記載の電動機システム。   The electric motor system according to claim 1, wherein the semiconductor element is provided on both ends of the conductor rod in the rotor rotation axis direction. 円環状のバックヨーク部と、前記バックヨーク部の内周面から突出する複数の突極部と、を有するステータと、前記ステータによって外周を覆われ、前記ステータに発生させた回転磁界によって回転するロータと、隣接する前記突極部間に、前記突極部を挟むように挿入されるコの字形状の導体棒と、前記導体棒のロータ回転軸方向端部に設けられ、前記ステータに回転磁界が発生するように前記導体棒を流れる電流の向きを交互に切り替える半導体素子と、を備え、前記導体棒の両端部を、前記ステータのロータ回転軸方向一端側にのみ配置することを特徴とする電動機システム。A stator having an annular back yoke portion and a plurality of salient pole portions projecting from an inner peripheral surface of the back yoke portion; an outer periphery is covered by the stator, and is rotated by a rotating magnetic field generated in the stator. A U-shaped conductor rod inserted so as to sandwich the salient pole portion between the rotor and the adjacent salient pole portion, and provided at the end of the conductor rod in the rotor rotation axis direction, and rotated by the stator A semiconductor element that alternately switches the direction of the current flowing through the conductor rod so that a magnetic field is generated, and both ends of the conductor rod are arranged only on one end side in the rotor rotation axis direction of the stator, Electric motor system. 前記導体棒は、内部にロータ回転軸方向に貫通する貫通孔を備える、ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1つに記載の電動機システム。     4. The electric motor system according to claim 1, wherein the conductor rod includes a through-hole penetrating in the rotor rotation axis direction. 5. 前記導体棒のロータ軸回転方向の長さは、前記突極部のロータ軸回転方向の長さよりも短い、ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1つに記載の電動機システム。
5. The electric motor according to claim 1, wherein the length of the conductor rod in the rotor shaft rotation direction is shorter than the length of the salient pole portion in the rotor shaft rotation direction. 6. system.
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JPH09331694A (en) * 1996-06-10 1997-12-22 Toshiba Corp Inverter motor
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