JP6022896B2 - 回転電機 - Google Patents

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Description

本発明は、回転電機に係り、特に、固定子巻線の温度を測定するのに好適な回転電機に関する。
回転電機の固定子巻線の温度を測定するサーミスタの取り付け方として、例えば、特許文献1に記載のものが知られている。特許文献1は、環状のステータコアと、ステータコアに形成された複数のスロット部と、矩形断面を有し、複数のスロット部に予め定められた巻回方法に従って巻回されてコイル部を形成する複数の平角線材と、複数の平角線材がステータコアの軸方向端面に突き出す部分であるコイルエンド部であって、複数の平角線材がその矩形断面の平面の1つをステータコア端面に平行として、ステータステータコアの周方向に沿って相互に平行に配置されて配置されるコイルエンド部と、コイルエンド部に配置される温度センサと、を備え、コイルエンド部は、ステータコアの周方向に沿って相互に平行に配置される複数の平角線材のうち、ステータコアの径方向に互いに離間間隔を開けて配置される2本の平角線材を、離間間隔の間に配置される他の平角線材に比べ、コイルエンドの軸方向にさらに突き出させて、形成される平行な離間壁空間を有し、温度センサは、コイルエンドの離間壁空間に収納されて配置されることを特徴とする回転電機を開示している。
特開2011−223673号公報
サーミスタの温度測定素子部は、固定子巻線の固定子コイルエンドにおける固定子巻線同士の隙間に収められるのが一般的である。
しかし、サーミスタの温度測定素子部は機械的強度が低いため、チューブや樹脂により保護されているのが一般的である。また、昨今の地球温暖化という問題を回避するために開発が盛んに行われているハイブリッドカーにおいて、車両を駆動する回転電機がトランスミッション内に搭載される場合がる。この場合、回転電機はオートマチックトランスミッションフルード(ATF)に晒されることとなるため、耐油性を確保する上でも、サーミスタの温度測定素子部は何らかの保護部材に覆われていることが多い。
よって、サーミスタの温度測定素子部はある程度の寸法を持っており、固定子巻線同士の隙間に収めるのは容易ではない。
また、分布巻き固定子巻線で構成される固定子においては、固定子巻線の線径が細いため固定子コイルエンドの剛性が低く、サーミスタの温度測定素子部を巻線内に挿入するための隙間を形成することができた。しかし、セグメント導体の固定子巻線で構成される固定子では、固定子巻線の線径が太かったり、平角線であったりすることが一般的である。そのため、固定子コイルエンド及びそれを構成する固定子巻線の剛性が高く、サーミスタの温度測定素子部を挿入するための隙間を形成することができない。
これらのことから、セグメント導体固定子巻線で構成される固定子では、サーミスタの温度測定素子部は、固定子コイルエンド表面の固定子巻線に這わせて設置し、レーシング糸や接着剤により固定するのが一般的である。この取り付け方法は、サーミスタの温度測定素子部が発熱する固定子巻線に完全に囲まれないため、サーミスタの温度検出精度が悪く、固定子巻線温度の急激な変化に対する追従性も悪くなる可能性がある。また、サーミスタの温度測定素子部と固定子巻線の接触状態のばらつきにより、固定子個々の温度検出ばらつきが大きくなることが懸念される。
また、特許文献1の取り付け方においても、サーミスタの温度測定素子部は、固定子巻線の固定子コイルエンド表面に這わせて設置している。そのため、サーミスタの温度測定素子部の三方が固定子巻線に囲まれているものの、一方が固定子巻線の外部にむき出しとなっており、サーミスタの温度検出精度や、固定子巻線温度の急激な変化に対する追従性も良くないことが予想される。そして、サーミスタの温度測定素子部を固定子コイルエンドに設置した後は、レーシング糸や接着剤により固定しなくてはならないことが想像される。
すなわち、これらの従来のサーミスタ取り付け方法では、サーミスタの温度検出精度や、固定子巻線温度の急激な変化に対する追従性が悪く、固定子個々における検出温度のばらつきが発生しやすい問題がある。
本発明の目的は、サーミスタの温度検出精度が向上し、また、固定子巻線温度の急激な変化に対する追従性を向上した回転電機を提供することにある。
上記目的を達成するために、第1の発明は、軸支された回転軸上に構成された回転子と、該回転子の外周に微小隙間を介して配置された固定子とを有し、該固定子は、周方向に複数形成されたスロットを有した固定子コアと、該固定子コアのスロットに挿入される複数のセグメント導体を接続した固定子巻線と、該固定子巻線の温度を測定するサーミスタとを有し、前記セグメント導体は、前記固定子コアの離れた2つのスロット内に収納されるスロット部と、それらを前記スロット部の端部で連結する接続部からなる概略U字の形状をしたU字セグメント導体と、前記スロット内に収納されるスロット部と、スロット部の端部からUVW口出し端子や中性点や渡り部に連結される接続部からなり、前記U字セグメント導体とは形状の異なる異形セグメント導体と、からなり、前記U字セグメント導体と前記異形セグメント導体とを、複数前記固定子コアのスロットに配列することにより、前記U字セグメント導体の接続部と前記異形セグメント導体の接続部とが、前記固定子コア端部に配列されて形成される固定子コイルエンドを形成し、前記サーミスタの温度測定素子部は、隣り合った前記U字セグメント導体と、前記異形セグメント導体の間に形成される隙間から前記固定子コイルエンド内に挿入され、前記固定子コイルエンドの前記U字セグメント導体や前記異形セグメント導体の接続部同士に挟まれた微小隙間の間に収められているものである。
また、第2の発明は、軸支された回転軸上に構成された回転子と、該回転子の外周に微小隙間を介して配置された固定子とを有し、該固定子は、周方向に複数形成されたスロットを有した固定子コアと、該固定子コアのスロットに挿入される複数のセグメント導体を接続した固定子巻線と、該固定子巻線の温度を測定するサーミスタとを有し、前記セグメント導体は、前記固定子コアの離れた2つのスロット内に収納されるスロット部と、それらを前記スロット部の端部で連結する接続部からなる概略U字の形状をしたU字セグメント導体と、前記固定子コアの離れた2つのスロット内に収納されるスロット部と、それらを前記スロット部の端部で連結し、前記U字セグメント導体の接続部とは異なる凸状の形状をした異形接続部からなる異形U字セグメント導体と、からなり、前記U字セグメント導体と前記異形U字セグメント導体とを、複数前記固定子コアのスロットに配列することにより、前記U字セグメント導体の接続部と、前記異形U字セグメント導体の異形接続部とが、前記固定子コア端部に配列されて固定子コイルエンドを形成し、前記サーミスタの温度測定素子部は、隣り合った前記U字セグメント導体と、前記異形U字セグメント導体の間に形成される隙間から前記固定子コイルエンド内に挿入され、前記固定子コイルエンドの前記U字セグメント導体や前記異形U字セグメント導体の接続部または異形接続部同士に挟まれた微小隙間の間に収められているものである

かかる構成により、サーミスタの温度検出精度が向上し、また、固定子巻線温度の急激な変化に対する追従性を向上し得るものとなる。
本発明によれば、サーミスタの温度検出精度が向上し、また、固定子巻線温度の急激な変化に対する追従性を向上し得るものとなる。
本発明の一実施形態による回転電機の全体構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態による回転電機に用いる固定子の構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による回転電機の固定子に用いるU字セグメント導体の構成を示す正面図である。 本発明の一実施形態による回転電機の固定子に用いる異形セグメント導体の構成を示す正面図である。 本発明の一実施形態による回転電機に用いる固定子の構成を示す部分拡大斜視図である。 本発明の一実施形態による回転電機に用いる固定子の要部構成を示す断面図である。 本発明の他の実施形態による回転電機に用いる固定子の構成を示す部分拡大斜視図である。 本発明の他の実施形態による回転電機の固定子に用いるU字セグメント導体の構成を示す正面図である。
以下、図1〜図6を用いて、本発明の一実施形態による回転電機の構成について説明する。
最初に、図1を用いて、本実施形態による回転電機の全体構成について説明する。
図1は、本発明の一実施形態による回転電機の全体構成を示す断面図である。
回転電機100は、軸受け52により軸支された回転軸上に構成された回転子50と、回転子50の外周に微小隙間を介して配置された固定子30を備えている。2個の軸受け52の内一方は、フロントブラケットFBに取り付けられ、他方はリアブラケットRBに取り付けられている。フロントブラケットFBは、円筒状のハウジングHSの一方の開放端に固定され、リアブラケットRBは、ハウジングHSの他方の開放端に固定されている。固定子30は、ハウジングHSの内周側に固定されている。
固定子30は、周方向に複数形成されたスロットを有した固定子コア32と、セグメント導体からなる固定子巻線34と、固定子巻線34の温度を測定するサーミスタ38を備えている。サーミスタ38の温度測定素子部1は、固定子巻線34の固定子コイルエンド36に、取り付けられている。
次に、図2〜図6を用いて、本実施形態による回転電機に用いる固定子の構成について説明する。
図2は、本発明の一実施形態による回転電機に用いる固定子の構成を示す斜視図である。図3は、本発明の一実施形態による回転電機の固定子に用いるU字セグメント導体の構成を示す正面図である。図4は、本発明の一実施形態による回転電機の固定子に用いる異形セグメント導体の構成を示す正面図である。図5は、本発明の一実施形態による回転電機に用いる固定子の構成を示す部分拡大斜視図である。図6は、本発明の一実施形態による回転電機に用いる固定子の要部構成を示す断面図である。なお、各図において、図1と同一符号は、同一部分を示している。
図2に示すように、固定子30は、周方向に複数形成されたスロットを有した固定子コア32と、セグメント導体からなる固定子巻線34と、固定子巻線34の温度を測定するサーミスタ38を備えている。サーミスタ38の温度測定素子部1は、固定子巻線34の固定子コイルエンド36の微小隙間の間に収められている。
固定子巻線34は、概略U字の形状をしたU字セグメント導体3と、U字セグメント導体とは形状の異なる異形セグメント導体5,7,9,11,13,15,17と、を接続して構成される。
図3に示すように、U字セグメント導体3は、図2に示した固定子コア32の離れた2つのスロット内に収納されるスロット部21と、それらをスロット部の端部で連結する接続部23からなり、概略U字の形状をしている。
図4に示すように、異形セグメント導体5,7,9,11A,11B,13,15,17は、図2に示した固定子コア32の離れた2つのスロット内に収納されるスロット部21と、スロットの端部からUVW口出し端子や中性点や渡り部に連結される接続部23からなる。そして、異形セグメント導体5,7,9,11A,11B,13,15,17は、U字セグメント導体とは形状の異なるものであり、図示のように、クランク形状のセグメント導体である。
異形セグメント導体11Aと異形セグメント導体11Bとは、図示の上方の端部で接続され、図2に示した異形セグメント導体11として用いられる。従って、図4に示す異形セグメント導体11Aと異形セグメント導体11Bのように、2部材として構成した後、端部を接続しても良いし、両者が予め接続された形状の1部材として構成しても良いものである。
そして、本実施形態においては、図2に示すように、U字セグメント導体3と異形セグメント導体5,7,9,11,13,15,17を複数固定子コア32のスロットに配列することにより、U字セグメント導体3の接続部23と、異形セグメント導体5,7,9,11,13,15,17の接続部23とが、固定子コア32の端部に配列されて固定子コイルエンド36が形成される。
図2に示す回転電機の固定子は、3相のものである。固定子巻線はスター結線されている。また、各相の固定子巻線は2つの巻線からなり、両者は直列接続されている。
そして、図2に示す固定子コア32が72個のスロットを備えている場合、図3に示したU字セグメント導体3は、72個用いられる。図4に示した異形セグメント導体5,7,9は、3相のUVW口出し端子として用いられるため、それぞれ、1個づつ用いられる。異形セグメント導体11となる、異形セグメント導体11A,11Bは、各相毎の2直列構成とするための渡り部として用いられるため、それぞれ、3個づつ用いられる。異形セグメント導体13,15,17は、中性点として用いられるため、それぞれ1個づつ用いられる。
図5に示すように、固定子コイルエンド36において、U字セグメント導体3と異形セグメント導体11の間には、隙間27がかならず存在する。なお、隙間27は、U字セグメント導体3と異形セグメント導体11の間だけでなく、U字セグメント導体3と異形セグメント導体5の間や、U字セグメント導体3と異形セグメント導体7の間や、U字セグメント導体3と異形セグメント導体9の間や、U字セグメント導体3と異形セグメント導体13の間や、U字セグメント導体3と異形セグメント導体15の間や、U字セグメント導体3と異形セグメント導体17の間にも存在する。
サーミスタの温度測定素子部1は、隣り合ったU字セグメント導体3と、異形セグメント導体11の間に形成される隙間27から固定子コイルエンド36内に挿入され、図2に示すように、固定子コイルエンド36のU字セグメント導体3や異形セグメント導体11の接続部23同士に挟まれた微小隙間の間に収められている。
図6は、サーミスタの温度測定素子部1の位置における断面図を示している。温度測定素子部1は円柱形状である。そして、図6(A)は、温度測定素子部1の円柱形状の中心軸に直交する面における断面図である。図6(B)は、温度測定素子部1の円柱形状の中心軸を含む面における断面図である。
符号DS1で示されるセグメント導体は、図5に示した異形セグメント導体11であり、図5に符号DS1を付して図5と図6の対応関係を明示している。また、符号US1,US2,US3,US4は、それぞれ、図5に示したU字セグメント導体3であり、図5に符号US1,US2,US3,US4を付して図5と図6の対応関係を明示している。
図6(A)(B)から理解されるように、サーミスタの温度測定素子部1は、隣り合ったU字セグメント導体3や異形セグメント導体11に挟まれた微小隙間の間に収められている。
従来の特許文献1記載のものでは、温度測定素子部の三方が固定子巻線に囲まれているが、一方が固定子巻線の外部にむき出しとなっている。それに対して本実施形態のものでは、四方が固定子巻線に囲まれた状態として温度測定素子部1が配置されるため、サーミスタの温度検出精度が向上し、固定子巻線温度の急激な変化に対する追従性も良くなる。
図2では、U字セグメント導体3と、渡りへ接続される異形セグメント導体11の間に形成される隙間27からサーミスタの温度測定素子部1を挿入しているが、それ以外の固定子コイルエンド36における、U字セグメント導体3と異形セグメント導体5,7,9,13,15,17の間に形成される隙間27から挿入してもよいものである。
サーミスタの温度測定素子部が、固定子コイルエンド内に完全に埋め込まれるため、温度測定素子部が発熱する固定子巻線に四方から囲まれることになり、サーミスタの温度検出精度及び実際の固定子巻線温度への追従性を向上させることができる。
また、U字セグメント導体と、異形セグメント導体の間に形成される隙間から固定子コイルエンド内に挿入されるため、サーミスタの温度測定素子部は剛性の高い固定子巻線から安定的に挟まれるため、サーミスタの温度測定素子部の位置が安定し、かつ適切な固定子巻線との接触状態が得られるため、固定子個々に温度検出ばらつきが発生しにくく、またサーミスタの温度測定素子部挿入後は、レーシング糸や接着剤により固定する必要はない。従って、サーミスタの温度測定素子部を固定子へ正確に、かつ安定的に取り付けることができる。
サーミスタの温度測定素子部を挿入するU字セグメント導体と、異形セグメント導体の間に形成される隙間は、固定子巻線の線径が太かったり、平角線であったりすることが一般的であるため、比較的大きな隙間となり、また位置も安定することから、サーミスタの温度測定素子部1を設備により自動で挿入させたり、また手作業による挿入でも作業性を向上させることができる。
これらのことから、固定子巻線へ高い信頼性でサーミスタを取り付けられることができるのである。
本実施形態によれば、サーミスタの温度検出精度が向上し、また、固定子巻線温度の急激な変化に対する追従性を向上することができる。
また、サーミスタの温度測定素子部を固定子へ正確に、かつ安定的に取り付けることができる。
さらに、取り付け作業の自動化または作業性を向上でき、高い信頼性でサーミスタを取り付けられるものとなる。
次に、図7及び図8を用いて、本発明の他の実施形態による回転電機の構成について説明する。なお、本実施形態による回転電機の全体構成は、図1に示したものと同様である。また、本実施形態による回転電機に用いる固定子の構成は、図2に示したものと同様である。
図7は、本発明の他の実施形態による回転電機に用いる固定子の構成を示す部分拡大斜視図である。図8は、本発明の他の実施形態による回転電機の固定子に用いるU字セグメント導体の構成を示す正面図である。
図5に示した例では、72個のU字セグメント導体3を用いていた。それに対して、本実施形態では、71個のU字セグメント導体3と、図8で詳述する1個の異形U字セグメント導体19を用いている。なお、図3に示した異形セグメント導体3,5,7,9,11,13,15,17は、第1の実施形態と同様に用いる。
図7に示すように、U字セグメント導体3と異形U字セグメント導体19とを、複数固定子コア32のスロットに配列することにより、U字セグメント導体3の接続部と、異形U字セグメント導体19の異形接続部とが、固定子コア32端部に配列されて形成される固定子コイルエンド36が構成される。
サーミスタの温度測定素子部1は、隣り合ったU字セグメント導体3と、異形U字セグメント導体19の間に形成される隙間から固定子コイルエンド36内に挿入される。これにより、サーミスタの温度測定素子部1は、固定子コイルエンド36のU字セグメント導体3の接続部23や異形U字セグメント導体19の異形接続部25に挟まれた微小隙間の間に収められている。
図8に示すように、異形U字セグメント導体19は、固定子コア32の離れた2つのスロット内に収納されるスロット部21と、それらをスロット部の端部で連結するための接続部23と、U字セグメント導体3の上側の接続部は異なる形状であり、凸部19Aを有する異形接続部25とからなる。
サーミスタの温度測定素子部が、固定子コイルエンド内に完全に埋め込まれるため、温度測定素子部が発熱する固定子巻線に四方から囲まれることになり、サーミスタの温度検出精度及び実際の固定子巻線温度への追従性を向上させることができる。
また、U字セグメント導体と、異形U字セグメント導体の間に形成される隙間から固定子コイルエンド内に挿入されるため、サーミスタの温度測定素子部は剛性の高い固定子巻線のから安定的に挟まれるため、サーミスタの温度測定素子部の位置が安定し、かつ適切な固定子巻線との接触状態が得られるため、固定子個々に温度検出ばらつきが発生しにくく、またサーミスタの温度測定素子部挿入後は、レーシング糸や接着剤により固定する必要はない。従って、サーミスタの温度測定素子部を固定子へ正確に、かつ安定的に取り付けることができる。
サーミスタの温度測定素子部を挿入するU字セグメント導体と、異形セグメント導体の間に形成される隙間は、固定子巻線の線径が太かったり、平角線であったりすることが一般的であるため、比較的大きな隙間となり、また位置も安定することから、サーミスタの温度測定素子部を設備により自動で挿入させたり、また手作業による挿入でも作業性を向上させることができる。
本実施形態によれば、サーミスタの温度検出精度が向上し、また、固定子巻線温度の急激な変化に対する追従性を向上することができる。
また、サーミスタの温度測定素子部を固定子へ正確に、かつ安定的に取り付けることができる。
さらに、取り付け作業の自動化または作業性を向上でき、高い信頼性でサーミスタを取り付けられるものとなる。
なお、図5及び図7に示したサーミスタの温度測定素子部1は、固定子コイルエンドの、セグメント導体の接続部同士に挟まれた微小隙間の間に収められている。その上で、温度測定素子部1は、ワニスにより固定されている。これにより、サーミスタの温度測定素子部が、固定子コイルエンド内に完全に埋め込まれるため、温度測定素子部が発熱する固定子巻線に四方から囲まれることになり、かつ、ワニスにより固定子巻線からの熱伝達が良くなるため、サーミスタの温度検出精度及び実際の固定子巻線温度への追従性を向上させることができる。
1…サーミスタ温度測定素子部
3…U字セグメント導体
5…異形セグメント導体(U相口出し)
7…異形セグメント導体(V相口出し)
9…異形セグメント導体(W相口出し)
11…異形セグメント導体(渡り)
13…異形セグメント導体(U相中性点)
15…異形セグメント導体(V相中性点)
17…異形セグメント導体(W相中性点)
19…異形U字セグメント導体
21…セグメント導体スロット部
23…セグメント導体接続部
25…セグメント導体異形接続部
27…サーミスタ温度測定素子部挿入隙間
30…固定子
32…固定子コア
34…固定子巻線
36…固定子コイルエンド
38…サーミスタ
50…回転子
52…軸受け
100…回転電機

Claims (3)

  1. 軸支された回転軸上に構成された回転子と、該回転子の外周に微小隙間を介して配置された固定子とを有し、
    該固定子は、周方向に複数形成されたスロットを有した固定子コアと、該固定子コアのスロットに挿入される複数のセグメント導体を接続した固定子巻線と、該固定子巻線の温度を測定するサーミスタとを有し、
    前記セグメント導体は、
    前記固定子コアの離れた2つのスロット内に収納されるスロット部と、それらを前記スロット部の端部で連結する接続部からなる概略U字の形状をしたU字セグメント導体と、
    前記スロット内に収納されるスロット部と、スロット部の端部からUVW口出し端子や中性点や渡り部に連結される接続部からなり、前記U字セグメント導体とは形状の異なる異形セグメント導体と、からなり、
    前記U字セグメント導体と前記異形セグメント導体とを、複数前記固定子コアのスロットに配列することにより、前記U字セグメント導体の接続部と前記異形セグメント導体の接続部とが、前記固定子コア端部に配列されて形成される固定子コイルエンドを形成し、
    前記サーミスタの温度測定素子部は、隣り合った前記U字セグメント導体と、前記異形セグメント導体の間に形成される隙間から前記固定子コイルエンド内に挿入され、前記固定子コイルエンドの前記U字セグメント導体や前記異形セグメント導体の接続部同士に挟まれた微小隙間の間に収められていることを特徴とする回転電機。
  2. 軸支された回転軸上に構成された回転子と、該回転子の外周に微小隙間を介して配置された固定子とを有し、
    該固定子は、周方向に複数形成されたスロットを有した固定子コアと、該固定子コアのスロットに挿入される複数のセグメント導体を接続した固定子巻線と、該固定子巻線の温度を測定するサーミスタとを有し、
    前記セグメント導体は、
    前記固定子コアの離れた2つのスロット内に収納されるスロット部と、それらを前記スロット部の端部で連結する接続部からなる概略U字の形状をしたU字セグメント導体と、
    前記固定子コアの離れた2つのスロット内に収納されるスロット部と、それらを前スロット部の端部で連結し、前記U字セグメント導体の接続部とは異なる凸状の形状をした異形接続部からなる異形U字セグメント導体と、からなり、
    前記U字セグメント導体と前記異形U字セグメント導体とを、複数前記固定子コアのスロットに配列することにより、前記U字セグメント導体の接続部と、前記異形U字セグメント導体の異形接続部とが、前記固定子コア端部に配列されて固定子コイルエンドを形成し、
    前記サーミスタの温度測定素子部は、隣り合った前記U字セグメント導体と、前記異形U字セグメント導体の間に形成される隙間から前記固定子コイルエンド内に挿入され、前記固定子コイルエンドの前記U字セグメント導体や前記異形U字セグメント導体の接続部または異形接続部同士に挟まれた微小隙間の間に収められていることを特徴とする回転電機。
  3. 請求項若しくは請求項のいずれかに記載の回転電機において、
    前記サーミスタの温度測定素子部は、ワニスにより前記セグメント導体の接続部同士に挟まれた微小隙間の間に固定されていることを特徴とする回転電機。
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