JP6525058B2 - 回転電機用のステータ - Google Patents

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Description

本発明は、回転電機用のステータに関する。
回転電機用のステータとして、特開2007−97262号公報(特許文献1)に記載されたものが知られている。特許文献1には、スロットにおける径方向の内側部分に配置される内側コイル(100)と、スロットにおける径方向の外側部分に配置される外側コイル(200)とを備える構成において、内側コイル(100)と外側コイル(200)とを直列接続するためのコイル間渡り線(300)の配置自由度を高めるための技術が開示されている。具体的には、コイル間渡り線(300)における2つの斜行渡り部(303,304)を接続する頭部渡り部(305)に、周方向の延在方向を逆向きにするための方向転換部を備えることで、当該2つの斜行渡り部(303,304)の斜行方向を周方向の同じ向きとすることを可能としている。これにより、従来のコイル間渡り線では配置することができなかった位置にコイル間渡り線(300)を配置することが可能になると記載されている。
ところで、上記のようなコイル間渡り線(300)だけでなく、コイルエンド部の軸方向の外側の端部には、例えば、中性点を形成するための中性点端子や、電源に接続するための動力線端子が配置される場合がある。中性点端子には、少なくともコイルの相数に応じた複数本の渡り部(渡り線)が接続され、1つの相コイルが互いに並列接続される複数のコイル部を備える場合や、複数本の線状導体を束ねてコアに巻装する場合等には、動力線端子にも複数本の渡り部が接続され得る。このような複数本の渡り部を中性点端子或いは動力線端子においてかしめ等により結線する場合、一般に、複数本の渡り部の向きを揃える必要がある。複数本の渡り部の向きを揃えるために、例えば特許文献1に記載のコイル間渡り線(300)の方向転換部のような、周方向の延在方向を逆向きにするための折り返し部を渡り部に形成することが考えられる。しかしながら、この場合、折り返しのためのスペースが必要となるために、中性点端子或いは動力線端子をコイルエンド部から軸方向に離して配置せざるを得ず、その分だけステータが軸方向に大型化するおそれがある。
特開2007−97262号公報(段落0037〜0041、図3〜図5)
そこで、製造コストの増大を避けつつ、軸方向の小型化を図ることが可能な回転電機用のステータの実現が望まれる。
上記に鑑みた、軸方向に延びるスロットが周方向に複数形成されているコアと、前記コアに巻装されるコイルと、を備えた回転電機用のステータの特徴構成は、前記コイルは、前記スロット内に配置されるスロット収容部と、前記コアから前記軸方向に突出するコイルエンド部と、前記スロット収容部から延出して前記コイルエンド部よりも前記軸方向の外側に配置され、中性点を形成するための中性点端子に接続される第一渡り部及び電源に接続するための動力線端子に接続される第二渡り部の少なくとも一方である複数本の渡り部と、を備え、前記周方向の一方側を周方向第一側として、前記渡り部のそれぞれは、前記スロット収容部との接続部分から前記コイルエンド部の前記軸方向の端面であるコイルエンド端面に沿って前記周方向第一側に向かって延びるように配置されている点にある。
上記の特徴構成によれば、渡り部のそれぞれが、スロット収容部との接続部分からコイルエンド端面に沿って周方向第一側に向かって延びるように、すなわち、周方向における互いに同じ側に向かって延びるように配置される。よって、例えば、複数本の第一渡り部が接続される中性点端子をコイルエンド部よりも軸方向の外側に配置する場合に、複数本の第一渡り部のそれぞれを、中性点端子の配設位置に応じた周方向位置まで延びるように配置するだけで、複数本の第一渡り部の周方向の向きを揃えることができる。すなわち、周方向の延在方向を逆向きにするための折り返し部を第一渡り部に形成することなく、中性点端子において複数本の第一渡り部を結線することが可能となる。従って、そのような折り返し部が第一渡り部に形成される場合に比べて、中性点端子をコイルエンド端面に近づけて配置して、ステータの軸方向の小型化を図ることができる。同様に、例えば、複数本の第二渡り部が接続される動力線端子をコイルエンド部よりも軸方向の外側に配置する場合に、複数本の第二渡り部のそれぞれを、動力線端子の配設位置に応じた周方向位置まで延びるように配置するだけで、複数本の第二渡り部の周方向の向きを揃えることができる。すなわち、周方向の延在方向を逆向きにするための折り返し部を第二渡り部に形成することなく、動力線端子において複数本の第二渡り部を結線することが可能となる。従って、そのような折り返し部が第二渡り部に形成される場合に比べて、動力線端子をコイルエンド端面に近づけて配置して、ステータの軸方向の小型化を図ることができる。なお、渡り部のそれぞれを、スロット収容部との接続部分からコイルエンド端面に沿って周方向第一側に向かって延びるように配置するだけのため、特別な加工を必要とせず、製造コストに大きくは影響しない。
以上のことから、上記の構成によれば、製造コストの増大を避けつつ、軸方向の小型化を図ることが可能な回転電機用のステータを実現することができる。
回転電機用のステータのさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の実施形態の説明によってより明確となる。
実施形態に係るコイルの渡り部及び温度検出装置のコアに対する配置構成を模式的に示す図である。 実施形態に係るコアの軸方向視図である。 実施形態に係るコイルの結線図である。 図1におけるIV−IV断面図である。 実施形態に係る複数本の渡り部の配置構成を示す展開図である。 比較例に係る複数本の渡り部の配置構成を示す展開図である。 その他の実施形態に係るコイルの渡り部及び温度検出装置のコアに対する配置構成を模式的に示す図である。 その他の実施形態に係る複数本の渡り部の配置構成を示す展開図である。
回転電機用のステータの実施形態について、図面を参照して説明する。なお、「回転電機」は、モータ(電動機)、ジェネレータ(発電機)、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。また、本明細書では、寸法、配置方向、配置位置等に関する用語は、誤差(製造上許容され得る程度の誤差)による差異を有する状態も含む概念として用いている。
以下の説明では、特に区別して明記している場合を除き、「軸方向L」、「周方向C」、及び「径方向R」は、コア10を基準として、言い換えれば、コア10の軸心A(図1参照)を基準として定義している。そして、「周方向第一側C1」は、周方向Cの一方側であり、「周方向第二側C2」は、周方向第一側C1とは反対側(周方向Cの他方側)である。
回転電機用のステータ1は、図1に示すように、コア10と、コア10に巻装されるコイル20とを備えている。また、詳細は後述するが、本実施形態では、ステータ1は、コイル20の温度を検出する温度検出装置70を備えている。コア10は、磁性材料を用いて形成される。例えば、複数枚の磁性体板(例えば、ケイ素鋼板等の電磁鋼板)を積層してコア10が形成され、或いは、磁性材料の粉体を加圧成形してなる圧粉材を主な構成要素としてコア10が形成される。また、コイル20は、線状の導体である線状導体(導体線)を用いて構成される。線状導体は、銅やアルミニウム等の導電性を有する材料により構成され、線状導体の表面には、樹脂等の電気的絶縁性を有する材料からなる絶縁皮膜が形成されている。本実施形態では、線状導体として、延在方向に直交する断面の形状が円形状の線状導体を用いている。なお、図1では、後述するコイルエンド部35の図示を簡略化し、コイルエンド部35の外周面(径方向Rの外側面)及び内周面(径方向Rの内側面)のみを示している。また、図1では、後述する渡り部40について、渡り部40のそれぞれの周方向Cの配置領域を明確にすべく、複数本の渡り部40を、径方向Rの互いに異なる位置において周方向Cに沿って延びるように示している。なお、実際は、複数本の渡り部40は、軸方向Lに見て交差する部分を有するように配置され得る。また、複数本の渡り部40は、図4に模式的に示すように、隣接する渡り部40同士が接触或いは近接するように配置される。
本実施形態では、ステータ1は、回転界磁型の回転電機用のステータであり、電機子として機能する。ステータ1から発生する磁界により、永久磁石や電磁石等を備えた界磁としてのロータ(図示せず)が回転する。本実施形態では、ステータ1は、インナロータ型の回転電機用のステータであり、ロータは、コア10に対して径方向Rの内側に配置される。ステータ1は、例えば、車輪の駆動力源等として車両に搭載される回転電機用のステータとされる。
図2に示すように、コア10には、軸方向Lに延びるスロット11が周方向Cに複数形成されている。複数のスロット11は、周方向Cに分散配置されている。スロット11のそれぞれは、軸方向Lの両側に開口部を有する。また、スロット11のそれぞれは、径方向Rに延びるように形成され、本実施形態では、径方向Rの内側に開口部を有する。本実施形態では、ステータ1は、三相交流で駆動される回転電機用のステータであり、コア10には、U相用のスロット11、V相用のスロット11、及びW相用のスロット11が、周方向Cに沿って繰り返し現れるように配置されている。本実施形態では、毎極毎相あたりのスロット数が“2”であり、コア10には、各相用のスロット11が周方向Cに沿って2つずつ繰り返し現れるように配置されている。また、本実施形態では、毎相あたりの磁極数が“6”(磁極対数が“3”)であり、図2に示すように、コア10には合計で36(=2×6×3)個のスロット11が配置されている。なお、図1、図2、及び図5では、理解を容易にすべく、周方向第二側C2に向かって順に付したスロット番号を、各スロット11に対応させて示している。周方向Cに隣接するスロット11の間にはティース12が形成される。複数のティース12のそれぞれの径方向Rの内側の端面によって、コア10の内周面(軸心Aと同心の円筒面)が形成される。
コイル20は、スロット11内に配置されるスロット収容部30(コイル辺部)と、コア10から軸方向Lに突出するコイルエンド部35と、渡り部40とを備えている。本実施形態では、ステータ1は、三相交流で駆動される回転電機に用いられ、コイル20は、U相コイル20U、V相コイル20V、及びW相コイル20Wの、3つの相コイルを備えている。スロット収容部30は、図4に示すように、スロット11内を軸方向Lに延びるように配置される。1つのスロット11の内部には複数本のスロット収容部30が配置されるが、図4では1本のスロット収容部30のみを代表的に示している。コイル20は、一対のスロット収容部30をコア10に対して軸方向Lの外側において接続する接続部31を備えている。接続部31は、図2に示すように、互いに異なるスロット11(本例では、スロットピッチの5倍だけ互いに離れた一対のスロット11)にそれぞれ配置された一対のスロット収容部30を接続する。なお、図2では、コア10に対する各相のコイル20(U相コイル20U、V相コイル20V、及びW相コイル20W)の配置構成の理解を容易にすべく、一対のスロット11をつなぐ1つの線分によって、当該一対のスロット11にそれぞれ配置される一対のスロット収容部30を接続する複数本の接続部31をまとめて示している。
複数本の接続部31の集合によって、コイルエンド部35が形成される。すなわち、コイルエンド部35は、接続部31の集合であり、接続部31の集合体の外形によって、コイルエンド部35の外形が定まる。図4には、コイルエンド部35を構成する一部の接続部31のみを示している。コイルエンド部35は、コア10から軸方向Lに突出するように、コア10に対して軸方向Lの両側に形成される。図4に示すように、本実施形態では、U相コイル20Uの接続部31の径方向Rの配置領域が、V相コイル20Vの接続部31の径方向Rの配置領域と、W相コイル20Wの接続部31の径方向Rの配置領域との間に設定されている。
渡り部40は、図4及び図5に示すように、スロット収容部30から延出してコイルエンド部35よりも軸方向Lの外側(コア10とは反対側)に配置される。すなわち、渡り部40は、図5に示すように、スロット収容部30との接続部分40aを備え、渡り部40における接続部分40aに対してスロット収容部30とは反対側の部分が、コイルエンド部35に対して軸方向Lの外側に配置されている。ここでは、渡り部40におけるコイルエンド部35の内部に存在する部分、言い換えれば、渡り部40におけるコイルエンド端面35aよりも軸方向Lの内側(コア10側)の部分を、接続部分40aとしている。ここで、コイルエンド端面35aは、コイルエンド部35の軸方向Lの端面(軸方向Lの外側の端面)である。図5では、渡り部40のそれぞれの周方向Cの配置領域を明確にすべく、複数本の渡り部40を、軸方向Lの互いに異なる位置において周方向Cに沿って延びるように示している。なお、実際は、図4に示すように、渡り部40のそれぞれは、径方向Rに見て他の渡り部40と重複する部分を有するように配置され得る。本実施形態では、渡り部40は、スロット収容部30と一体的に形成されている。すなわち、接続部分40aを介して互いに接続される渡り部40とスロット収容部30とは、1本の連続する線状導体を成形することで形成されている。
コイル20は、第一渡り部41及び第二渡り部42の少なくとも一方である複数本の渡り部40を備えている。すなわち、複数本の渡り部40には、第一渡り部41及び第二渡り部42の少なくとも一方が含まれる。ここで、第一渡り部41は、図1に示すように、中性点50(図3参照)を形成するための中性点端子51に接続される渡り部40である。第一渡り部41は、接続部分40aとして第一接続部分41aを備える。また、第二渡り部42は、電源(図示せず)に接続するための動力線端子52に接続される渡り部40である。第二渡り部42は、接続部分40aとして第二接続部分42aを備える。本実施形態では、コイル20は、複数の相コイル(本例ではU相コイル20U、V相コイル20V、及びW相コイル20W)がスター結線されて構成されており、複数本の渡り部40には、第一渡り部41及び第二渡り部42の双方が含まれる。すなわち、本実施形態では、コイル20は、複数本の第一渡り部41と複数本の第二渡り部42との双方を備えている。図1に示すように、本実施形態では、複数本の第二渡り部42のそれぞれは、コイルエンド部35に対して径方向Rの一方側(本実施形態では、径方向Rの外側)に引き出される引出部43を介して、動力線端子52に接続される。なお、図1に示すように、本実施形態では、動力線端子52はコイルエンド部35に対して径方向Rの一方側(本実施形態では、径方向Rの外側)に配置されるが、図5及び後に参照する図8では、各渡り部40の構成の理解を容易にすべく、動力線端子52をコイルエンド部35に対して軸方向Lの外側に配置している。図1及び図5に示すように、本実施形態では、中性点端子51の全体が、コイルエンド部35よりも軸方向Lの外側であって、軸方向Lに見てコア10と重複する領域内(径方向Rにおけるコア10の内周面とコア10の外周面との間)に配置されている。また、本実施形態では、動力線端子52の全体が、軸方向Lに見てコア10と重複しないように配置されている。
図1に示すように、渡り部40のそれぞれは、スロット収容部30との接続部分40aからコイルエンド端面35aに沿って周方向第一側C1に(すなわち、周方向Cにおける互いに同じ側に)向かって延びるように配置されている。なお、ここで着目している渡り部40は、温度検出装置70の測温部71と、コア10に対して軸方向Lの同じ側に配置される渡り部40である。すなわち、コア10に対して測温部71と軸方向Lの同じ側に配置される渡り部40のそれぞれが、接続部分40aからコイルエンド端面35aに沿って周方向第一側C1に向かって延びるように配置されている。また、本実施形態では、第一渡り部41及び第二渡り部42の双方が、コア10に対して測温部71と軸方向Lの同じ側に配置されている。そして、コア10に対して測温部71と軸方向Lの同じ側に配置される第一渡り部41のそれぞれが、第一接続部分41aからコイルエンド端面35aに沿って周方向第一側C1に向かって延びるように配置されていると共に、コア10に対して測温部71と軸方向Lの同じ側に配置される第二渡り部42のそれぞれが、第二接続部分42aからコイルエンド端面35aに沿って周方向第一側C1に向かって延びるように配置されている。
本実施形態では、コイル20は、複数の相コイル(本例では、U相コイル20U、V相コイル20V、及びW相コイル20W)がスター結線されて構成されている。そのため、コイル20は、各相のそれぞれに対応して少なくとも1本の第一渡り部41を備えると共に、各相のそれぞれに対応して少なくとも1本の第二渡り部42を備える。本実施形態では、図3に示すように、相コイルのそれぞれは、互いに並列接続される2つのコイル部60を備えている。なお、本実施形態では、コイル部60は、複数の同心巻部61(重ね巻部)を互いに直列接続して構成されている。ここで、コイル部60は、一端部に第一渡り部41を備え、他端部に第二渡り部42を備える。よって、本実施形態では、コイル20は、各相のそれぞれに対応して(2×M)本の第一渡り部41を備えると共に、各相のそれぞれに対応して(2×M)本の第二渡り部42を備える。すなわち、本実施形態では、コイル20は、(6×M)本の第一渡り部41と(6×M)本の第二渡り部42とを備え、合計で(12×M)本の渡り部40を備える。なお、“M”は、線状導体を束ねてコア10に巻装する場合の、1束を構成する線状導体の本数である。すなわち、“M”は1以上の整数である。例えば、2本の線状導体を束ねてコア10に巻装する場合には、M=2となる。図1等では簡略化のため、M=1である場合の構成を示している。図1に一例を示すように、コイル20に備えられる複数の渡り部40のそれぞれの接続部分40aは、周方向Cに分散配置される。
図4に示すように、本実施形態では、温度検出装置70の測温部71は、コイルエンド端面35aと渡り部40との間に配置される。測温部71は、例えば、結束部材、粘着テープ、接着剤等を用いてコイルエンド部35に固定される。なお、図1では、測温部71の配置位置の理解を容易にすべく、測温部71を渡り部40に対して紙面手前側に示している。測温部71が検出した検出信号は、信号線72を介して回転電機制御装置等の制御装置(図示せず)に出力される。測温部71には、例えば、サーミスタ素子や熱電対(具体的には熱電対の接点)等の感熱素子(図示せず)が設けられる。なお、サーミスタ素子は、温度の変化に応じて抵抗値が変化する素子である。本実施形態では、図1及び図4に示すように、測温部71は、柱状の外形を有する。当該柱の延びる方向を第一方向Dとする。なお、ここでは、測温部71の外形が円柱状である場合を例として示しているが、測温部71が、角柱状(例えば四角柱状)或いは直方体状の外形を有していても良い。例えば、測温部71が、感熱素子が保護部材(例えば、保護チューブ等)で覆われた構造を有する場合には、当該保護部材の外形によって測温部71の外形が定まる。保護部材は、例えば、合成樹脂(例えばフッ素樹脂等)によって形成されたものを用いることができる。
図1に示すように、本実施形態では、測温部71は、第一方向Dが周方向Cに沿う向きで配置されている。本実施形態では、第一方向Dは直線に沿う方向である。そのため、本実施形態では、「第一方向Dが周方向Cに沿う」とは、第一方向Dと、測温部71が配置される周方向Cの位置(例えば、周方向Cの中心位置)における周方向Cに沿う円弧の接線との、軸方向L視での交差角が、予め定められた角度以下(例えば10度以下)であることを意味する。例えば、測温部71を、第一方向Dが上記接線と平行となる向きで配置することができる。なお、第一方向Dが円弧に沿う方向となる場合には、測温部71が配置される周方向Cの位置(例えば、周方向Cの中心位置)における第一方向Dが沿う円弧の接線と、周方向Cの当該位置における周方向Cに沿う円弧の接線との、軸方向L視での交差角が、予め定められた角度以下(例えば10度以下)であることを、「第一方向Dが周方向Cに沿う」の定義とすることができる。
本実施形態では、図4に示すように、測温部71は、複数本の渡り部40とコイルエンド端面35a(具体的には、コイルエンド端面35aを構成する複数本の接続部31)とにより全周に亘って囲まれるように配置されている。具体的には、コア10の軸心Aを含むと共に測温部71を通る断面(図4参照)において、測温部71が、複数本の渡り部40とコイルエンド端面35aを構成する複数本の接続部31とにより全周に亘って囲まれるように配置されている。ここで、「全周に亘って囲む」とは、測温部71の中心を通って第一方向Dに延びる軸(中心軸)を基準とする周方向を対象周方向として、測温部71の周囲の空間を対象周方向に沿ってN分割(Nは3以上の整数)した場合に、分割された各空間のそれぞれに少なくとも1本の渡り部40又は接続部31が存在することを意味する。“N”の数が大きくなるに従って、測温部71を囲む渡り部40の密度が高くなる。本例では、測温部71の中心軸から当該中心軸を基準とする径方向の外側に向かって延びる放射線が、当該中心軸を基準とする周方向のいずれの方向に向かう放射線であっても渡り部40又は接続部31に交差するように、測温部71が配置されている。
本実施形態では、図4に示すように、測温部71は、コイルエンド端面35aに接するように配置される。なお、測温部71とコイルエンド端面35aとの間に接着剤が介在していても良い。本実施形態では、測温部71は、コイルエンド端面35aにおける径方向Rの中央部分(本例では、U相コイル20Uの接続部31によって形成される部分)に接するように配置されている。そして、測温部71を軸方向Lの外側及び径方向Rの両側から覆うように、複数本の渡り部40が配置される。この際、できるだけ多くの渡り部40を測温部71に接触させると好適である。測温部71と渡り部40との接触面積を大きく確保するために、測温部71の第一方向Dに直交する断面の径は、1本の渡り部40の径よりも大きいことが好ましい。例えば、測温部71の第一方向Dに直交する断面の径を、1本の渡り部40の径の2倍から3倍の範囲内の値とすることができる。
上記のように、本実施形態では、測温部71は、複数本の渡り部40とコイルエンド端面35aを構成する複数本の接続部31とにより全周に亘って囲まれるように配置されている。温度検出装置70によるコイル20の温度の検出性能(温度の精度や温度の追従性等)の向上を図るべく、測温部71を囲むように配置される渡り部40の本数が多いことが好ましい。この点に関し、上述したように、コア10に対して測温部71と軸方向Lの同じ側に配置される渡り部40のそれぞれは、接続部分40aからコイルエンド端面35aに沿って周方向第一側C1に向かって延びるように配置されている。そして、本実施形態では、周方向第一側C1に向かって、測温部71、複数の引出部43、中性点端子51の順に配置されている。そのため、図5から明らかなように、周方向Cの各位置に配置される渡り部40の本数は、複数の引出部43の周方向Cの配置領域に到達するまでの間、中性点端子51から周方向第一側C1に向かうに従って増加する。そして、中性点端子51を基準として最も周方向第一側C1に配置された接続部分40aと、複数の引出部43との間の周方向Cの領域では、コイル20に備えられる全ての渡り部40(本実施形態では、(12×M)本の渡り部40)が配置される。これにより、測温部71を囲むように配置される接続部31の本数を多く確保することが容易となっている。
上記のように、測温部71を囲むように配置される接続部31の本数を多く確保することが容易となることは、図6に示す比較例を参照すると明らかである。なお、図6に示す比較例は本開示に係るステータの実施例ではないが、理解を容易にすべく、図5と同様の符号を付している。図6に示す比較例では、図5に示す例とは異なり、中性点端子51に対して周方向第一側C1であって複数の引出部43に対して周方向第二側C2の周方向Cの位置を境界として、中性点端子51と当該境界との周方向Cの間に接続部分40aが配置される渡り部40を、接続部分40aからコイルエンド端面35aに沿って周方向第二側C2に向かって延びるように配置している。そのため、図6に示す比較例では、周方向Cの各位置に配置される渡り部40の本数は、中性点端子51と上記境界との周方向Cの間では、周方向第一側C1に向かうに従って減少し、上記境界と複数の引出部43との周方向Cの間では、周方向第一側C1に向かうに従って増加する。この結果、図6に示す比較例では、コイル20に備えられる全ての渡り部40が配置されるような周方向Cの領域は存在せず、測温部71を囲むように配置することが可能な接続部31の最大の本数が、図5に示す例に比べて少なくなる。
図5を参照して説明したように、本実施形態に係るステータ1では、周方向Cの各位置に配置される渡り部40の本数が、複数の引出部43の周方向Cの配置領域に到達するまでの間、中性点端子51から周方向第一側C1に向かうに従って増加する。この点に鑑みて、測温部71から周方向第一側C1に向かって180度以下の周方向Cの範囲内に、複数の引出部43が配置される構成とすると、測温部71から周方向第一側C1に向かって180度以下の周方向Cの範囲内にいずれの引出部43も配置されない場合に比べて、より多くの本数の渡り部40が配置された周方向Cの位置に、測温部71を配置することが可能となる。本実施形態では、測温部71から周方向第一側C1に向かって180度以下の周方向Cの範囲内に、全ての引出部43(本実施形態では、(6×M)個の引出部43)が配置されている。本実施形態では、図1及び図5に示すように、中性点端子51を基準として最も周方向第一側C1に配置された接続部分40aと、複数の引出部43との間の周方向Cの位置に、すなわち、最も多くの本数の渡り部40が配置される周方向Cの位置に、測温部71が配置されている。
上記のように、コア10に対して測温部71と軸方向Lの同じ側に配置される渡り部40のそれぞれを、接続部分40aからコイルエンド端面35aに沿って周方向第一側C1に向かって延びるように配置することで、ステータ1の軸方向Lの小型化を図ることができるという利点もある。以下、この点について説明する。中性点端子51には、コイル20に備えられる相コイルの数と、各相コイルに備えられるコイル部60の数(各相コイルにおける並列回路数)と、上述した“M”の値とを積算した値と同数(図1に示す例では6本)の第一渡り部41が接続される。すなわち、中性点端子51には、比較的多くの第一渡り部41が接続される。そのため、中性点端子51は、比較的大きな部材となり、一般に、中性点端子51が軸方向Lに最も高い部位(言い換えれば、コア10から最も軸方向Lに離れた部位)となる。中性点端子51は、例えば、同一方向側(図1に示す例では周方向第二側C2)から挿入された複数の第一渡り部41をかしめて固定するスリーブ状部材とされる。また、中性点端子51は、図1及び図5に示すように、コイルエンド端面35aに対して軸方向Lの外側に配置されることが多い。そのため、中性点端子51とコイルエンド端面35aとの軸方向Lの離間距離に応じてステータ1の軸方向Lの寸法が決まりやすく、ステータ1の軸方向Lの小型化の観点から、中性点端子51とコイルエンド端面35aとの離間距離を短く抑えることが望ましい。
この点に関し、図5を、図6に示す比較例と比較すると明らかなように、本実施形態に係るステータ1では、コア10に対して測温部71と軸方向Lの同じ側に配置される渡り部40のそれぞれを、接続部分40aからコイルエンド端面35aに沿って周方向第一側C1に向かって延びるように配置することで、中性点端子51とコイルエンド端面35aとの間に配置される渡り部40の本数を少なく抑えることができ、図5に示す例では、中性点端子51とコイルエンド端面35aとの間に渡り部40が配置されない構成となっている。これにより、中性点端子51をコイルエンド端面35aに近づけて配置して、ステータ1の軸方向Lの小型化を図ることが可能となっている。なお、測温部71が配置される周方向Cの位置では、図4に示すように、測温部71の軸方向Lの幅に応じて、渡り部40の軸方向Lの配置領域が軸方向Lの外側に拡大する。しかし、この場合でも、渡り部40の軸方向Lの配置領域の軸方向Lの外側端は、一般に、中性点端子51の軸方向Lの外側の端部よりもコア10側に位置するため、測温部71が配置される周方向Cの位置における渡り部40の軸方向Lの配置領域の拡大による問題は生じ難い。
更に、図6に示す比較例の場合には、接続部分40aからコイルエンド端面35aに沿って周方向第二側C2に向かって延びる渡り部40には、中性点端子51と接続するために、周方向Cの延在方向を逆向きにするための折り返し部44が形成される。これに対して、本実施形態に係るステータ1では、図5から明らかなように、このような折り返し部44は形成されないため、この点からも、中性点端子51をコイルエンド端面35aに近づけて配置することが容易となっている。すなわち、コア10に対して測温部71と軸方向Lの同じ側に配置される渡り部40のそれぞれを、接続部分40aからコイルエンド端面35aに沿って周方向Cにおける互いに同じ側に向かって延びるように配置することで、渡り部40に形成される、延在方向を変更する(逆向きにする)ための折り返し部を少なくし、或いは、渡り部40に折り返し部が形成されない構成とすることができる。この結果、渡り部40が配置される軸方向Lの領域を小さく抑えて(すなわち、渡り部40を軸方向Lに小さくして)、ステータ1の軸方向Lの小型化を図ることが可能となっている。
〔その他の実施形態〕
回転電機用のステータのその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。
(1)上記の実施形態では、温度検出装置70の測温部71が、コイルエンド端面35aと渡り部40との間に配置される構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、温度検出装置70の測温部71が、他の位置に配置される構成とすることもできる。例えば、温度検出装置70の測温部71が、コイルエンド部35の径方向Rの端面(例えば、径方向Rの外側の端面)に接するように配置される構成や、温度検出装置70の測温部71が、複数本の渡り部40の集合体に対して軸方向Lの外側から接するように配置される構成等とすることができる。また、上記の実施形態では、ステータ1が温度検出装置70を備える構成を例として説明したが、ステータ1が温度検出装置70を備えない構成とすることもできる。
(2)上記の実施形態では、中性点端子51の全体が、コイルエンド部35よりも軸方向Lの外側であって、軸方向Lに見てコア10と重複する領域内に配置される構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、中性点端子51の少なくとも一部が、軸方向Lに見てコア10と重複しないように配置される構成とすることもできる。
(3)上記の実施形態では、動力線端子52の全体が、軸方向Lに見てコア10と重複しないように配置される構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、第二渡り部42に引出部43が備えられず、動力線端子52の一部又は全体が、コイルエンド部35よりも軸方向Lの外側であって、軸方向Lに見てコア10と重複する領域内に配置される構成とすることもできる。この場合でも、以下に説明するように、ステータ1の軸方向Lの小型化を図ることが可能となる。
上記の実施形態についての説明から明らかなように、各相の動力線端子52には、各相コイルに備えられるコイル部60の数(各相コイルにおける並列回路数)と、上述した“M”の値(線状導体の1束を構成する線状導体の本数)とを積算した値と同数の第二渡り部42が接続される。すなわち、各相の動力線端子52には、複数本の第二渡り部42が接続される場合がある。この点に関し、上記の実施形態で説明したように、複数本の第二渡り部42のそれぞれは、第二接続部分42aからコイルエンド端面35aに沿って周方向第一側C1に向かって延びるように配置されるため、動力線端子52として、同一方向側から挿入された複数の第二渡り部42をかしめて固定する部材を用いる場合に、周方向Cの延在方向を逆向きにするための折り返し部(図6で示した折り返し部44と同様の部分)がいずれの第二渡り部42にも形成されない構成とすることができる。これにより、動力線端子52をコイルエンド端面35aに近づけて配置して、ステータ1の軸方向Lの小型化を図ることが可能となる。
(4)上記の実施形態では、測温部71から周方向第一側C1に向かって180度以下の周方向Cの範囲内に、全ての引出部43が配置された構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、測温部71から周方向第一側C1に向かって180度以下の周方向Cの範囲内に、コイル20に備えられる複数の引出部43のうちの一部の複数又は単数の引出部43が配置される構成とすることもできる。また、測温部71から周方向第一側C1に向かって180度以下の周方向Cの範囲内に、いずれの引出部43も配置されない構成とすることもできる。例えば、コイル20に備えられる渡り部40の本数や、渡り部40のそれぞれの接続部分40aの周方向Cの配置位置によっては、このような構成としても、測温部71を囲むように配置される接続部31の本数を適切に確保することができる。
(5)上記の実施形態では、周方向第一側C1に向かって、測温部71、複数の引出部43、中性点端子51の順に配置された構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、図7及び図8に一例を示すように、周方向第一側C1に向かって、測温部71、中性点端子51、複数の引出部43の順に配置される構成とすることもできる。この場合、測温部71から周方向第一側C1に向かって180度以下の周方向の範囲内に、中性点端子51が配置される構成とすることで、測温部71から周方向第一側C1に向かって180度以下の周方向の範囲内に中性点端子51が配置されない場合に比べて、より多くの本数の渡り部40が配置された周方向Cの位置に、測温部71を配置することが可能となる。なお、コイル20に備えられる渡り部40の本数や、渡り部40のそれぞれの接続部分40aの周方向Cの配置位置によっては、測温部71から周方向第一側C1に向かって180度以下の周方向Cの範囲内に中性点端子51が配置されない構成とすることも可能である。
なお、図7及び図8に示す例では、上記の実施形態とは異なり、中性点端子51とコイルエンド端面35aとの間に渡り部40(第二渡り部42)が配置される。すなわち、この例では、中性点端子51の全体が、コイルエンド部35に加えて渡り部40(第二渡り部42)よりも軸方向Lの外側であって、軸方向Lに見てコア10と重複する領域内に配置される。この場合であっても、上述した折り返し部44が形成されない分だけ、中性点端子51をコイルエンド端面35aに近づけて配置して、ステータ1の軸方向Lの小型化を図ることができる。
(6)上記の実施形態では、第一渡り部41及び第二渡り部42の双方が、コア10に対して測温部71と軸方向Lの同じ側に配置されると共に、コア10に対して測温部71と軸方向Lの同じ側に配置される渡り部40のそれぞれが、接続部分40aからコイルエンド端面35aに沿って周方向第一側C1に向かって延びるように配置される構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、コア10に対して測温部71と軸方向Lの同じ側に、第一渡り部41及び第二渡り部42の双方が配置される場合であっても、すなわち、コア10に対して軸方向Lの同じ側に第一渡り部41及び第二渡り部42の双方が配置される場合であっても、「渡り部40のそれぞれが、接続部分40aからコイルエンド端面35aに沿って周方向第一側C1に向かって延びるように配置される」という場合の「渡り部40」が、第一渡り部41及び第二渡り部42のいずれか一方のみとなる構成とすることもできる。すなわち、この場合、「第一渡り部41及び第二渡り部42の少なくとも一方である複数本の渡り部40」は、第一渡り部41及び第二渡り部42のうちの一方であると解釈する。例えば、第一渡り部41及び第二渡り部42の双方が、コア10に対して測温部71と軸方向Lの同じ側に配置される場合に、第一渡り部41のそれぞれと、一部の第二渡り部42とが、接続部分40aからコイルエンド端面35aに沿って周方向第一側C1に向かって延びるように配置されると共に、残りの第二渡り部42が、接続部分40aからコイルエンド端面35aに沿って周方向第二側C2に向かって延びるように配置される構成とすることができる。例えば、周方向第一側C1に向かって、測温部71、複数の引出部43、中性点端子51の順に配置される構成において、複数の引出部43と中性点端子51との周方向Cの間に第二接続部分42aが配置される第二渡り部42が、第二接続部分42aからコイルエンド端面35aに沿って周方向第二側C2に向かって延びるように配置される構成とすることができる。
(7)上記の実施形態では、コイル20が、複数本の第一渡り部41と複数本の第二渡り部42との双方を備える構成を例として説明した。すなわち、コイル20が、複数の相コイルがスター結線されて構成される例について説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、コイル20が、複数の相コイルがデルタ結線されて構成されても良い。この場合、コイル20は、第一渡り部41及び第二渡り部42のうちの第二渡り部42のみを備える。
(8)上記の実施形態では、相コイルのそれぞれが、互いに並列接続される2つのコイル部60を備えた構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、相コイルのそれぞれが、互いに並列接続される3つ以上のコイル部60を備える構成や、相コイルのそれぞれが、1つのコイル部60のみを備える構成とすることもできる。
(9)上記の実施形態では、コイル20を構成する線状導体として、延在方向に直交する断面の形状が円形状の線状導体を用いた構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、コイル20を構成する線状導体として、延在方向に直交する断面の形状が多角形状(例えば四角形状等)の線状導体を用いても良い。
(10)上記の実施形態では、ステータ1が、インナロータ型の回転電機用のステータである構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、ステータ1が、アウタロータ型の回転電機用のステータであっても良い。この場合、引出部43は、第二渡り部42をコイルエンド部35に対して径方向Rの内側に引き出すように構成される。
(11)その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で単なる例示に過ぎないと理解されるべきである。従って、当業者は、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜、種々の改変を行うことが可能である。
〔上記実施形態の概要〕
以下、上記において説明した回転電機用のステータの概要について説明する。
軸方向(L)に延びるスロット(11)が周方向(C)に複数形成されているコア(10)と、前記コア(10)に巻装されるコイル(20)と、を備えた回転電機用のステータ(1)であって、前記コイル(20)は、前記スロット(11)内に配置されるスロット収容部(30)と、前記コア(10)から前記軸方向(L)に突出するコイルエンド部(35)と、前記スロット収容部(30)から延出して前記コイルエンド部(35)よりも前記軸方向(L)の外側に配置され、中性点(50)を形成するための中性点端子(51)に接続される第一渡り部(41)及び電源に接続するための動力線端子(52)に接続される第二渡り部(42)の少なくとも一方である複数本の渡り部(40)と、を備え、前記周方向(C)の一方側を周方向第一側(C1)として、前記渡り部(40)のそれぞれは、前記スロット収容部(30)との接続部分(40a)から前記コイルエンド部(35)の前記軸方向(L)の端面であるコイルエンド端面(35a)に沿って前記周方向第一側(C1)に向かって延びるように配置されている。
上記の構成によれば、渡り部(40)のそれぞれが、スロット収容部(30)との接続部分(40a)からコイルエンド端面(35a)に沿って周方向第一側(C1)に向かって延びるように、すなわち、周方向(C)における互いに同じ側に向かって延びるように配置される。よって、例えば、複数本の第一渡り部(41)が接続される中性点端子(51)をコイルエンド部(35)よりも軸方向(L)の外側に配置する場合に、複数本の第一渡り部(41)のそれぞれを、中性点端子(51)の配設位置に応じた周方向(C)位置まで延びるように配置するだけで、複数本の第一渡り部(41)の周方向(C)の向きを揃えることができる。すなわち、周方向(C)の延在方向を逆向きにするための折り返し部を第一渡り部(41)に形成することなく、中性点端子(51)において複数本の第一渡り部(41)を結線することが可能となる。従って、そのような折り返し部が第一渡り部(41)に形成される場合に比べて、中性点端子(51)をコイルエンド端面(35a)に近づけて配置して、ステータ(1)の軸方向(L)の小型化を図ることができる。同様に、例えば、複数本の第二渡り部(42)が接続される動力線端子(52)をコイルエンド部(35)よりも軸方向(L)の外側に配置する場合に、複数本の第二渡り部(42)のそれぞれを、動力線端子(52)の配設位置に応じた周方向(C)位置まで延びるように配置するだけで、複数本の第二渡り部(42)の周方向(C)の向きを揃えることができる。すなわち、周方向(C)の延在方向を逆向きにするための折り返し部を第二渡り部(42)に形成することなく、動力線端子(52)において複数本の第二渡り部(42)を結線することが可能となる。従って、そのような折り返し部が第二渡り部(42)に形成される場合に比べて、動力線端子(52)をコイルエンド端面(35a)に近づけて配置して、ステータ(1)の軸方向の小型化を図ることができる。なお、渡り部(40)のそれぞれを、スロット収容部(30)との接続部分(40a)からコイルエンド端面(35a)に沿って周方向第一側(C1)に向かって延びるように配置するだけのため、特別な加工を必要とせず、製造コストに大きくは影響しない。
以上のことから、上記の構成によれば、製造コストの増大を避けつつ、軸方向(L)の小型化を図ることが可能な回転電機用のステータ(1)を実現することができる。
ここで、前記中性点端子(51)の全体及び前記動力線端子(52)の全体の少なくとも一方が、前記コイルエンド部(35)よりも前記軸方向(L)の外側であって、前記軸方向(L)に見て前記コア(10)と重複する領域内に配置されていると好適である。
この構成によれば、ステータ(1)が占有する径方向(R)の領域を小さく抑えることが可能となる。なお、このような配置構成を採用した場合であっても、上述したように中性点端子(51)或いは動力線端子(52)をコイルエンド端面(35a)に近づけて配置することができるため、ステータ(1)の軸方向(L)の小型化を図りつつ、ステータ(1)が占有する径方向(R)の領域を小さくすることが可能となる。
また、前記コイル(20)の温度を検出する温度検出装置(70)を更に備え、前記温度検出装置(70)の測温部(71)が、前記コイルエンド端面(35a)と前記渡り部(40)との間に配置されていると好適である。
この構成では、温度検出装置(70)の測温部(71)が、コイルエンド端面(35a)と渡り部(40)との間に配置される。この場合、測温部(71)を少なくとも部分的に囲むように渡り部(40)を配置することで、測温部(71)がコイル(20)を構成する導体線以外の温度による影響を受けることを少なくして、温度検出装置(70)によるコイル温度の検出性能を適切に確保することが可能となる。この点に関し、上記のように、渡り部(40)のそれぞれが、スロット収容部(30)との接続部分(40a)からコイルエンド端面(35a)に沿って周方向第一側(C1)に向かって延びるように、すなわち、周方向(C)における互いに同じ側に向かって延びるように配置される。よって、周方向(C)の各位置に配置される渡り部(40)の本数が、周方向第一側(C1)に向かうに従って増加する構成とすることができ、この結果、温度検出装置(70)の測温部(71)を、当該測温部(71)を少なくとも部分的に囲むために必要な本数の渡り部(40)が配置された位置に配置することが可能となる。これにより、温度検出装置(70)によるコイル温度の検出性能を適切に確保することが可能となる。
ここで、前記コイル(20)は、複数本の前記第一渡り部(41)と複数本の前記第二渡り部(42)との双方を備え、複数本の前記第二渡り部(42)のそれぞれは、前記コイルエンド部(35)に対して径方向(R)の一方側に引き出される引出部(43)を介して、前記動力線端子(52)に接続され、前記周方向第一側(C1)に向かって、前記測温部(71)、複数の前記引出部(43)、前記中性点端子(51)の順に配置され、前記測温部(71)から前記周方向第一側(C1)に向かって180度以下の前記周方向(C)の範囲内に、複数の前記引出部(43)が配置されている構成とすると好適である。
この構成によれば、周方向第一側(C1)に向かって、測温部(71)、複数の引出部(43)、中性点端子(51)の順に配置されるため、周方向(C)の各位置に配置される渡り部(40)の本数は、複数の引出部(43)の周方向(C)の配置領域に到達するまでの間、中性点端子(51)から周方向第一側(C1)に向かうに従って増加する。そして、上記の構成によれば、測温部(71)から周方向第一側(C1)に向かって180度以下の周方向(C)の範囲内に、複数の引出部(43)が配置されるため、測温部(71)から周方向第一側(C1)に向かって180度以下の周方向(C)の範囲内にいずれの引出部(43)も配置されない場合に比べて、より多くの本数の渡り部(40)が配置された周方向(C)の位置に測温部(71)を配置することが可能となる。この結果、測温部(71)を少なくとも部分的に囲むように渡り部(40)を配置することが容易となる。
或いは、前記コイル(20)は、複数本の前記第一渡り部(41)と複数本の前記第二渡り部(42)との双方を備え、複数本の前記第二渡り部(42)のそれぞれは、前記コイルエンド部(35)に対して径方向(R)の一方側に引き出される引出部(43)を介して、前記動力線端子(52)に接続され、前記周方向第一側(C1)に向かって、前記測温部(71)、前記中性点端子(51)、複数の前記引出部(43)の順に配置され、前記測温部(71)から前記周方向第一側(C1)に向かって180度以下の前記周方向(C)の範囲内に、前記中性点端子(51)が配置されている構成とすると好適である。
この構成によれば、周方向第一側(C1)に向かって、測温部(71)、中性点端子(51)、複数の引出部(43)の順に配置されるため、周方向(C)の各位置に配置される渡り部(40)の本数は、中性点端子(51)の周方向(C)の配置領域に到達するまでの間、複数の引出部(43)から周方向第一側(C1)に向かうに従って増加する。そして、上記の構成によれば、測温部(71)から周方向第一側(C1)に向かって180度以下の周方向(C)の範囲内に、中性点端子(51)が配置されるため、測温部(71)から周方向第一側(C1)に向かって180度以下の周方向(C)の範囲内に中性点端子(51)が配置されない場合に比べて、より多くの本数の渡り部(40)が配置された周方向(C)の位置に測温部(71)を配置することが可能となる。この結果、測温部(71)を少なくとも部分的に囲むように渡り部(40)を配置することが容易となる。
また、前記測温部(71)が、複数本の前記渡り部(40)と前記コイルエンド端面(35a)とにより全周に亘って囲まれるように配置されている構成とすると好適である。
この構成によれば、温度検出装置(70)による温度の検出対象であるコイル(20)を構成する導体線(渡り部(40)、及びコイルエンド端面(35a)を構成する導体線)によって、測温部(71)を全周に亘って囲むことができるため、測温部(71)がコイル(20)を構成する導体線以外の温度による影響を受けることをより一層少なくして、温度検出装置(70)によるコイル温度の検出性能の向上を図ることができる。
また、前記測温部(71)は、第一方向(D)に延びる柱状の外形を有し、前記測温部(71)は、前記第一方向(D)が前記周方向(C)に沿う向きで配置されている構成とすると好適である。
この構成によれば、渡り部(40)がコイルエンド端面(35a)に沿って延びる方向に第一方向(D)が沿う向きで、測温部(71)を配置することができる。よって、測温部(71)を第一方向(D)の全域に亘って渡り部(40)によって少なくとも部分的に囲むことが容易となり、コイル温度の検出性能の向上を図ることができる。
1:ステータ
10:コア
11:スロット
20:コイル
30:スロット収容部
31:接続部
35:コイルエンド部
35a:コイルエンド端面
40:渡り部
40a:接続部分
41:第一渡り部
42:第二渡り部
43:引出部
50:中性点
51:中性点端子
52:動力線端子
70:温度検出装置
71:測温部
C:周方向
C1:周方向第一側
D:第一方向
L:軸方向
R:径方向

Claims (5)

  1. 軸方向に延びるスロットが周方向に複数形成されているコアと、前記コアに巻装されるコイルと、を備えた回転電機用のステータであって、
    前記コイルは、前記スロット内に配置されるスロット収容部と、前記コアから前記軸方向に突出するコイルエンド部と、前記スロット収容部から延出して前記コイルエンド部よりも前記軸方向の外側に配置され、中性点を形成するための中性点端子に接続される第一渡り部及び電源に接続するための動力線端子に接続される第二渡り部の少なくとも一方である複数本の渡り部と、を備え、
    前記周方向の一方側を周方向第一側として、前記渡り部のそれぞれは、前記スロット収容部との接続部分から前記コイルエンド部の前記軸方向の端面であるコイルエンド端面に沿って前記周方向第一側に向かって延びるように配置され
    前記コイルの温度を検出する温度検出装置を更に備え、
    前記温度検出装置の測温部が、前記コイルエンド端面と前記渡り部との間に配置され、
    前記測温部が、複数本の前記渡り部と前記コイルエンド端面とにより全周に亘って囲まれるように配置されている回転電機用のステータ。
  2. 前記中性点端子の全体及び前記動力線端子の全体の少なくとも一方が、前記コイルエンド部よりも前記軸方向の外側であって、前記軸方向に見て前記コアと重複する領域内に配置されている請求項1に記載の回転電機用のステータ。
  3. 前記コイルは、複数本の前記第一渡り部と複数本の前記第二渡り部との双方を備え、
    複数本の前記第二渡り部のそれぞれは、前記コイルエンド部に対して径方向の一方側に引き出される引出部を介して、前記動力線端子に接続され、
    前記周方向第一側に向かって、前記測温部、複数の前記引出部、前記中性点端子の順に配置され、
    前記測温部から前記周方向第一側に向かって180度以下の前記周方向の範囲内に、複数の前記引出部が配置されている請求項1又は2に記載の回転電機用のステータ。
  4. 前記コイルは、複数本の前記第一渡り部と複数本の前記第二渡り部との双方を備え、
    複数本の前記第二渡り部のそれぞれは、前記コイルエンド部に対して径方向の一方側に引き出される引出部を介して、前記動力線端子に接続され、
    前記周方向第一側に向かって、前記測温部、前記中性点端子、複数の前記引出部の順に配置され、
    前記測温部から前記周方向第一側に向かって180度以下の前記周方向の範囲内に、前記中性点端子が配置されている請求項1又は2に記載の回転電機用のステータ。
  5. 前記測温部は、第一方向に延びる柱状の外形を有し、
    前記測温部は、前記第一方向が前記周方向に沿う向きで配置されている請求項からのいずれか一項に記載の回転電機用のステータ。
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