JP6058062B2 - 回転電機 - Google Patents
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Description
この発明は、ステータコアの片側端面側に全周にわたって設けられ、各相コイル部に配電する複数のバスバーを備えた回転電機に関する。
従来、ロータの外周を囲ったステータコアと、このステータコアを囲った円環状のフレームと、前記ステータコアに巻装された各相コイル部と、前記ステータコアの片側端面側に全周にわたって設けられ前記各相コイル部と電気的に接続されて前記各相コイル部に配電する複数のバスバーと、を備えた回転電機が知られている(例えば、特許文献1及び2参照)。
しかしながら、これらの回転電機では、各相コイル部に配電する各バスバーの放熱性に対する対策が講じられてなく、高出力化の障害になっているという問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、各バスバーの放熱性が向上し、高出力化を図ることができる回転電機を得ることを目的とする。
この発明に係る回転電機は、
ロータの外周を囲ったステータコアと、
このステータコアを囲った円環状のフレームと、
前記ステータコアに巻装された各相コイル部と、
前記ステータコアの片側端面側に全周にわたって設けられ前記各相コイル部と電気的に接続されて前記各相コイル部に配電する複数のバスバーと、
複数の前記バスバーを収納したホルダと、
一端部が前記バスバーと対面し、他端部が前記ホルダから前記フレームの外径側の外部に露出したプレートと、を備え、
前記プレートは、前記バスバーからの熱を前記一端部から前記他端部に導く。
ロータの外周を囲ったステータコアと、
このステータコアを囲った円環状のフレームと、
前記ステータコアに巻装された各相コイル部と、
前記ステータコアの片側端面側に全周にわたって設けられ前記各相コイル部と電気的に接続されて前記各相コイル部に配電する複数のバスバーと、
複数の前記バスバーを収納したホルダと、
一端部が前記バスバーと対面し、他端部が前記ホルダから前記フレームの外径側の外部に露出したプレートと、を備え、
前記プレートは、前記バスバーからの熱を前記一端部から前記他端部に導く。
この発明に係る回転電機によれば、一端部がバスバーと対面し、他端部がホルダからフレームの外径側の外部に露出し、バスバーからの熱を一端部から他端部に導くプレートを備えているので、バスバーの放熱性が向上する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1の電動機を示す斜視図、図2は図1の電動機の正断面図であり、この電動機は、電動車両の車輪付近に配置されたインナーロータ型三相ブラシレス電動機である。
回転電機である電動機は、ロータ1と、このロータ1との間に一定の空隙を介してロータ1の外周を囲って設けられたステータ2と、このステータ2の外周を囲い、ステータ2を保持、固定するフレーム3と、このフレーム3の外周空隙を介して囲い、フレーム3とともに冷媒である冷却水の通路を形成するジャケット4と、を備えている。
図1は、この発明の実施の形態1の電動機を示す斜視図、図2は図1の電動機の正断面図であり、この電動機は、電動車両の車輪付近に配置されたインナーロータ型三相ブラシレス電動機である。
回転電機である電動機は、ロータ1と、このロータ1との間に一定の空隙を介してロータ1の外周を囲って設けられたステータ2と、このステータ2の外周を囲い、ステータ2を保持、固定するフレーム3と、このフレーム3の外周空隙を介して囲い、フレーム3とともに冷媒である冷却水の通路を形成するジャケット4と、を備えている。
ロータ1は、シャフト5と、このシャフト5に嵌着された積層鋼板が積層されて構成されたロータコア6と、このロータコア6の外周面に設けられた磁極を形成する永久磁石(図示せず)と、を有している。
ステータ2は、円環状のステータコア8と、このステータコア8に巻装されたステータコイル9と、を有している。
ステータコア8は3n個(整数)の分割コア10から構成されている。積層鋼板で構成された分割コア10は、円弧状のバックヨーク部(図示せず)とバックヨーク部の内周面において周方向の中央部からステータ2の中心軸線に向け径方向の内側に突出したティース12と、を有している。
ステータコイル9は、U相に対応するU相コイル部13と、V相に対応するV相コイル部14と、W相に対応するW相コイル部15と、をそれぞれ複数有している。
各U相コイル部13、各V相コイル部14、各W相コイル部15は、分割コア10のティース12にインシュレータ22を介して巻線が集中巻きで巻回されて構成されている。また、各U相コイル部13、各V相コイル部14、各W相コイル部15は、それぞれ2本ずつ巻線の巻始めと、巻終わりの両端部であるコイル端子16が上方向に突出している。
ステータコア8は3n個(整数)の分割コア10から構成されている。積層鋼板で構成された分割コア10は、円弧状のバックヨーク部(図示せず)とバックヨーク部の内周面において周方向の中央部からステータ2の中心軸線に向け径方向の内側に突出したティース12と、を有している。
ステータコイル9は、U相に対応するU相コイル部13と、V相に対応するV相コイル部14と、W相に対応するW相コイル部15と、をそれぞれ複数有している。
各U相コイル部13、各V相コイル部14、各W相コイル部15は、分割コア10のティース12にインシュレータ22を介して巻線が集中巻きで巻回されて構成されている。また、各U相コイル部13、各V相コイル部14、各W相コイル部15は、それぞれ2本ずつ巻線の巻始めと、巻終わりの両端部であるコイル端子16が上方向に突出している。
ステータコア8の上方には、円環状で中空のボルダ17が設けられている。このホルダ17内には、それぞれリング状の第1バスバー18、第2バスバー19及び第3バスバー20が径方向に並んで配置され、その内部に充填された絶縁性樹脂によりホルダ17と一体化されている。
また、ホルダ17内のバスバー18、19及び20の径方向の外側には、複数の熱伝導性である鉄系のプレート24が周方向に等分間隔で配置されている。この複数のプレート24の一端部は、ホルダ17内の絶縁性樹脂によりホルダ17と一体化されている。このプレート24の他端部は、外部に露出してジャケット4の周面に当接している。
各相コイル部13、14及び15の各コイル端子16は、第1バスバー18、第2バスバー19及び第3バスバー20に連結部23を介して電気的に接続されている。
そして、ステータコイル9は、例えば周方向並び順に、U相コイル部13、V相コイル部14、W相コイル部15・・・・で配置され、またそれぞれのU相コイル部13、V相コイル部14、W相コイル部15がデルタ形結線されて、三相交流巻線を構成している。
また、ホルダ17内のバスバー18、19及び20の径方向の外側には、複数の熱伝導性である鉄系のプレート24が周方向に等分間隔で配置されている。この複数のプレート24の一端部は、ホルダ17内の絶縁性樹脂によりホルダ17と一体化されている。このプレート24の他端部は、外部に露出してジャケット4の周面に当接している。
各相コイル部13、14及び15の各コイル端子16は、第1バスバー18、第2バスバー19及び第3バスバー20に連結部23を介して電気的に接続されている。
そして、ステータコイル9は、例えば周方向並び順に、U相コイル部13、V相コイル部14、W相コイル部15・・・・で配置され、またそれぞれのU相コイル部13、V相コイル部14、W相コイル部15がデルタ形結線されて、三相交流巻線を構成している。
図3は、図2の要部拡大図、図4は図2のプレート24を示す斜視図である。
このプレート24は、Tの字形状をしており、周方向に延びたバスバー18、19及び20と同方向に両側が対向して延びた吸熱部25と、ジャケット4の周面に当接した放熱部26と、この放熱部26と吸熱部25とを接続した応力緩和部27とから構成されている。
このプレート24は、Tの字形状をしており、周方向に延びたバスバー18、19及び20と同方向に両側が対向して延びた吸熱部25と、ジャケット4の周面に当接した放熱部26と、この放熱部26と吸熱部25とを接続した応力緩和部27とから構成されている。
上記実施の形態1の電動機では、給電部(図示せず)を通じて各バスバー18、19及び20に通電することで各相コイル部13、14及び15に電流が流れる。
その結果、ステータコア8には回転磁界が発生し、この回転磁界に引っ張られるようにしてロータ1が回転し、またロータ1と一体のシャフト5も回転し、そのトルクは外部に伝達される。
その結果、ステータコア8には回転磁界が発生し、この回転磁界に引っ張られるようにしてロータ1が回転し、またロータ1と一体のシャフト5も回転し、そのトルクは外部に伝達される。
この実施の形態の電動機によれば、このプレート24の吸熱部25は、周方向に延びたバスバー18、19及び20と同方向に対向して延びているので、互いの対向面積が増大し、バスバー18、19及び20の放熱性が向上し、高出力化を図ることができる。
また、プレート24の吸熱部25は、内部に冷水が流れるジャケット4と当接しているので、プレート24は、積極的に冷却され、18、19及び20の放熱性がさらに向上する。
また、プレート24は、放熱部26と吸熱部25との間に縦長の応力緩和部27を有しているので、ホルダ17内の絶縁性樹脂と鉄系部材であるプレート24との間の線膨脹係数の差により生じるプレート24での熱応力が応力緩和部27で緩和される。
また、プレート24の吸熱部25は、内部に冷水が流れるジャケット4と当接しているので、プレート24は、積極的に冷却され、18、19及び20の放熱性がさらに向上する。
また、プレート24は、放熱部26と吸熱部25との間に縦長の応力緩和部27を有しているので、ホルダ17内の絶縁性樹脂と鉄系部材であるプレート24との間の線膨脹係数の差により生じるプレート24での熱応力が応力緩和部27で緩和される。
また、プレート24の吸熱部25は、径方向に並んで配置された複数のバスバー18、19及び20のうち最外径側の第1バスバー18と対面しているので、プレート24を途中折曲することなくそのまま放熱部26をジャケット14に接触させることができる。
また、ホルダ17内には、絶縁性樹脂が充填されているので、各プレート24の吸熱部25と第1バスバー18との間では確実に絶縁距離が確保される。
また、ホルダ17内には、絶縁性樹脂が充填されているので、各プレート24の吸熱部25と第1バスバー18との間では確実に絶縁距離が確保される。
なお、図5に示すように、図4のものと比較してプレート24の吸熱部25を周方向にバスバー18、19及び20に沿って平行に延長することで、各バスバー18、19及び20との対向面積を大きくし、その結果吸熱部25の吸熱性をより向上させることができる。
また、図6に示すように、図4のTの字形状のプレート24を上下反転したプレート24でもよい。
この場合、吸熱部25よりも放熱部26の面積が大きくなり、図4のプレート24と比較して放熱部26の放熱性が増大する。
また、図6に示すように、図4のTの字形状のプレート24を上下反転したプレート24でもよい。
この場合、吸熱部25よりも放熱部26の面積が大きくなり、図4のプレート24と比較して放熱部26の放熱性が増大する。
さらに、図7に示すように、プレート24一端部である吸熱部25を両側が周方向にバスバー18、19及び20に沿って平行に延長した円弧形状にし、またプレート24の他端部である放熱部26も両側が周方向にジャケット4の外周面に沿って延びた円弧形状にしてもよい。
このものの場合、吸熱部25の吸熱性、放熱部26の放熱性が共に増大し、バスバー18、19及び20の放熱性がより増大する。
このものの場合、吸熱部25の吸熱性、放熱部26の放熱性が共に増大し、バスバー18、19及び20の放熱性がより増大する。
実施の形態2.
図8は、この発明の実施の形態2の電動機の要部を示す断面図、図9は、図8のプレート24を示す斜視図である。
この実施の形態では、プレート24の一端部である上部は、直角に折曲されて各バスバー18、19及び20の下側に位置し、各バスバー18、19及び20の下側端面と対面している。この上部は、両側が各バスバー18、19及び20の周方向に沿って平行に延びている。
他の構成は、実施の形態1の電動機と同じである。
図8は、この発明の実施の形態2の電動機の要部を示す断面図、図9は、図8のプレート24を示す斜視図である。
この実施の形態では、プレート24の一端部である上部は、直角に折曲されて各バスバー18、19及び20の下側に位置し、各バスバー18、19及び20の下側端面と対面している。この上部は、両側が各バスバー18、19及び20の周方向に沿って平行に延びている。
他の構成は、実施の形態1の電動機と同じである。
この実施の形態では、実施の形態1のプレート24と同様の効果を得ることができる。
また、実施の形態1のプレート24は、吸熱部25が第1バスバー18に対面していたのに対して、この実施の形態のプレート24は、各バスバー18、19及び20の下側端面と対面しているので、各バスバー18、19及び20は、それぞれ同等に放熱される。
また、実施の形態1のプレート24は、吸熱部25が第1バスバー18に対面していたのに対して、この実施の形態のプレート24は、各バスバー18、19及び20の下側端面と対面しているので、各バスバー18、19及び20は、それぞれ同等に放熱される。
なお、図10に示すように、吸熱部25、応力緩和部27及び放熱部26が同一幅のプレート24であってもよい。
この場合、プレート24の材料の歩留まりが向上し、製造コストを削減できる。
この場合、プレート24の材料の歩留まりが向上し、製造コストを削減できる。
なお、上記各実施の形態では、車両に搭載された三相ブラシレス電動機について説明したが、勿論このものは一例であり、車両に限らず、家電製品等に搭載されてもよい。
また、ステータコイル9は、各相コイル部14、15及び16がデルタ形結線された三相交流巻線であったが、各相コイル部14、15及び16がY形結線されたものであってもよい。
また、ステータコア8は、複数の分割コア10で構成されているが、一体のステータコアであってもよい。
また、ステータコイル9は、各相コイル部14、15及び16がデルタ形結線された三相交流巻線であったが、各相コイル部14、15及び16がY形結線されたものであってもよい。
また、ステータコア8は、複数の分割コア10で構成されているが、一体のステータコアであってもよい。
また、プレート24の一端部は、隣接した各バスバー18、19及び20間に配置してもよいし、最内径側の第3バスバー20と対面してもよい。
また、各バスバー18、19及び20は、径方向に並んで配置されていたが、各バスバー18、19及び20を軸線方向に並んで配置した電動機であってもよい。
また、プレート24の他端部である下端部が、内部に冷却水が流れるジャケット5の外表面に面接触しているが、離間したものであってもよい。
また、ジャケット5の無い電動機であってもよい。この場合には、プレート24の他端部である下部が外部に露出してフレーム3の外周面に接触しており、この下部を通じて各バスバー18、19及び20の熱はフレーム3を介して外気に放出される。
また、ホルダ17の内部に絶縁性樹脂が充填されていないものであってもよい。
また、この発明は、回転電機である発電機にも適用できる。
また、各バスバー18、19及び20は、径方向に並んで配置されていたが、各バスバー18、19及び20を軸線方向に並んで配置した電動機であってもよい。
また、プレート24の他端部である下端部が、内部に冷却水が流れるジャケット5の外表面に面接触しているが、離間したものであってもよい。
また、ジャケット5の無い電動機であってもよい。この場合には、プレート24の他端部である下部が外部に露出してフレーム3の外周面に接触しており、この下部を通じて各バスバー18、19及び20の熱はフレーム3を介して外気に放出される。
また、ホルダ17の内部に絶縁性樹脂が充填されていないものであってもよい。
また、この発明は、回転電機である発電機にも適用できる。
1 ロータ、2 ステータ、3 フレーム、4 ジャケット、5 シャフト、6 ロータコア、8 ステータコア、9 ステータコイル、10 分割コア、12 ティース、13 U相コイル部、14 V相コイル部、15 W相コイル部、16 コイル端子、17 ホルダ、18 第1バスバー、19 第2バスバー、20 第3バスバー、22 インシュレータ、23 連結部、24 プレート、25 吸熱部(一端部)、26 放熱部(他端部)、27 応力緩衝部。
Claims (8)
- ロータの外周を囲ったステータコアと、
このステータコアを囲った円環状のフレームと、
前記ステータコアに巻装された各相コイル部と、
前記ステータコアの片側端面側に全周にわたって設けられ前記各相コイル部と電気的に接続されて前記各相コイル部に配電する複数のバスバーと、
複数の前記バスバーを収納したホルダと、
一端部が前記バスバーと対面し、他端部が前記ホルダから前記フレームの外径側の外部に露出したプレートと、を備え、
前記フレームの外周に冷媒が流通する空隙を形成して囲ったジャケットを備え
前記プレートの前記他端部は、前記ジャケットの外周面に接触し、
前記プレートは、前記バスバーからの熱を前記一端部から前記他端部に導く回転電機。 - 前記プレートの前記一端部は、径方向に並んで配置された複数の前記バスバーのうち最外径側の前記バスバーと対面している請求項1に記載の回転電機。
- 前記プレートの前記一端部は、両側が周方向に前記バスバーに沿って平行に延びた円弧形状である請求項2に記載の回転電機。
- 前記プレートは、前記一端部が径方向に並んで配置された複数の前記バスバーの各端面と対面した断面L字形状である請求項1に記載の回転電機。
- 前記プレートの前記一端部は、両側が周方向に複数の前記バスバーに沿って平行に延びた円弧形状である請求項4に記載の回転電機。
- 前記プレートの前記他端部は、両側が周方向に前記ジャケットの外周面に沿って延びた円弧形状である請求項1〜5の何れか1項に記載の回転電機。
- 前記ホルダ内には、絶縁性樹脂が充填されている請求項1〜6の何れか1項に記載の回転電機。
- 前記回転電機は、車両に搭載されたインナーロータ型三相ブラシレス電動機である請求項1〜7の何れか1項に記載の回転電機。
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