JP7001706B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機に関する。

回転電機にサーミスタ等のセンサ素子を取り付け、固定子コイルの温度を検出する技術が周知である。こうしたセンサ素子の取り付けに関して、特許文献１には、固定子コイルの接続部を収容する器状の樹脂箱において、サーミスタ素子に接続されたセンサ配線を保持するためのスナップ片が形成されている回転電機のステータが開示されている。

特開２０１２－９８２０４号公報

上記特許文献１に記載の取り付け方法では、回転電機にサーミスタを取り付ける際に、センサ配線をスナップ片に押し込んで固定する必要がある。そのため、作業性に改善の余地がある。

本発明による回転電機は、回転子と、複数のコイルが設けられた固定子と、前記コイルの温度を検出するセンサ素子と、前記センサ素子に接続されたリード線と、前記リード線の延伸方向を規制するガイド機構と、を備え、前記センサ素子は、前記複数のコイルのうち互いに隣接する二つのコイル間に挿入されており、前記リード線の一方の端部は、前記センサ素子に接続されており、前記リード線の他方の端部は、前記固定子の外部に引き出されており、前記リード線は、前記一方の端部から前記固定子の軸方向に沿って延伸した第１の延伸部と、前記第１の延伸部から前記固定子の外周側に向かう方向に屈曲した第１の屈曲部と、前記第１の屈曲部から前記固定子の径方向に沿って、前記固定子の外周側に向かう方向に延伸した第２の延伸部と、前記第２の延伸部から前記軸方向に屈曲した第２の屈曲部と、前記第２の屈曲部から前記軸方向に沿って延伸し、前記固定子の外部に引き出された第３の延伸部と、を有し、前記ガイド機構は、前記第１の延伸部よりも前記固定子の外周側に配置されており、前記第２の屈曲部における前記リード線の屈曲状態が維持されるように、前記第３の延伸部における前記リード線の延伸方向を規制する。

本発明によれば、回転電機にセンサ素子を取り付ける際の作業性を改善することができる。

本発明の一実施形態に係る回転電機の分解図である。 本発明の一実施形態に係る回転電機におけるステータの外観図である。 比較例によるサーミスタの取り付け構造を示す図である。 比較例によるサーミスタの取り付け構造を示す図である。 本発明の一実施形態によるサーミスタの取り付け構造を示す図である。 本発明の一実施形態によるサーミスタの取り付け構造を示す図である。 本発明の一実施形態に係るリード線の屈曲状態を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る回転電機１００の分解図である。図１に示す回転電機１００は、ロータ２００とステータ３００により構成されている。回転電機１００は、たとえば自動車の発電機または駆動用モータとして使用される。これらのモータでは高出力化が求められており、高出力化に伴って構成部品の温度環境は過酷となっている。

回転子であるロータ２００は、ステータ３００の内側に配置され、回転軸を中心に回転駆動する。ロータ２００には永久磁石が内蔵されており、スキューが施されている。

固定子であるステータ３００は、複数の分割コアを組み合わせて構成されている。ステータ３００の各コアには、巻線を券回したコイルが形成されている。これにより、ステータ３００に複数のコイルが設けられている。

図２は、本発明の一実施形態に係る回転電機１００におけるステータ３００の外観図である。ステータ３００は、円筒形状のハウジング３１０内に集中巻ステータ３２０を配置して形成される。ハウジング３１０の外周部には、貫通穴３１２がそれぞれ形成された複数のタブ３１１が設けられている。タブ３１１の貫通穴３１２にボルトなどの締結部材を貫通させて車両のトランスミッションケース等に締結することにより、ステータ３００が車両に固定される。集中巻ステータ３２０は、複数の集中巻コイル３２１が環状に組まれて構成されている。ステータ３００の一端側には、集中巻コイル３２１を相互に結線するための結線板５００が配置されている。なお、結線板５００は、集中巻ステータ３２０の軸方向の一端側をカバーするカバー部材としても作用する。

ステータ３００には、集中巻コイル３２１の温度を検出するためのサーミスタ４００が取り付けられる。サーミスタ４００は、集中巻ステータ３２０を構成する複数の集中巻コイル３２１のうち、互いに隣接する二つの集中巻コイル３２１の間に挿入して配置される。サーミスタ４００は、ステータ３００の内部に配置されて集中巻コイル３２１の温度を検出するセンサ素子として作用する半導体素子４１０（図６参照）と、ステータ３００の内部から結線板５００と集中巻ステータ３２０の間を通って外部に引き出されているリード線４２０と、半導体素子４１０が接続されているのとは反対側のリード線４２０の端部に設けられたコネクタ４３０とを有している。コネクタ４３０には、回転電機１００が車両に搭載された際に、不図示の外部回路が接続される。

次に図３、４を参照して、本発明の比較例を説明する。図３、４は、比較例によるサーミスタ４００の取り付け構造を示す図である。なお、図４は図３のＡ－Ａ断面図である。

図３、４に示す比較例では、半導体素子４１０からステータ３００の軸方向に沿って延伸するリード線４２０が、結線板５００の手前でステータ３００の外周側に向かって屈曲されている。屈曲されたリード線４２０は、ステータ３００の径方向に沿って延伸し、結線板５００と集中巻コイル３２１の軸方向端部の間を通ってステータ３００の外部に引き出されている。なお、半導体素子４１０は周囲温度に応じて抵抗値が変化するものであり、集中巻コイル３２１の温度を検出するために、二つの集中巻コイル３２１の間に挿入して配置されている。

上記の比較例では、コネクタ４３０を外部回路のコネクタに噛み合わせる際に、コネクタ４３０に接続されたリード線４２０が径方向に引っ張られることで、半導体素子４１０が集中巻コイル３２１間から引き抜かれる方向、すなわち半導体素子４１０に対して図４の上向き方向に力が加わることがある。ここで、半導体素子４１０は二つの集中巻コイル３２１の間に挿入して配置されているが、一定の位置で動かないように固定されているわけではない。そのため、半導体素子４１０が引き抜かれ、サーミスタ４００がステータ３００から抜けてしまうという事態が発生する恐れがある。

そこで、本発明の一実施形態に係る回転電機１００では、リード線４２０を複数回屈曲させてその屈曲状態を維持することにより、リード線４２０が引っ張られてもサーミスタ４００がステータ３００から抜け難いようにしている。以下では図５、６、７を参照して、本発明の一実施形態を説明する。図５、６は、本発明の一実施形態によるサーミスタ４００の取り付け構造を示す図であり、図７は、本発明の一実施形態に係るリード線４２０の屈曲状態を示す図である。なお、図６は図５のＢ－Ｂ断面図であり、図７は図６からサーミスタ４００を取り出して示した図である。

本実施形態によるサーミスタ４００の取り付け構造は、半導体素子４１０から延びたリード線４２０が結線板５００と集中巻コイル３２１の軸方向端部の間を通ってステータ３００の外部に引き出されている点では、前述の比較例と同様である。すなわち、半導体素子４１０からステータ３００の軸方向に沿って延伸するリード線４２０が、結線板５００の手前でステータ３００の外周側に向かって屈曲されている。屈曲されたリード線４２０は、ステータ３００の径方向に沿って延伸し、結線板５００と集中巻コイル３２１の軸方向端部の間を通ってステータ３００の外部に引き出されている。半導体素子４１０は、二つの集中巻コイル３２１の間に挿入して配置されている。

本実施形態では、ステータ３００の外部に引き出されたリード線４２０が、さらに結線板５００の径方向端部において、ステータ３００の軸方向に屈曲している。軸方向に屈曲されたリード線４２０は、結線板５００に設けられたフック５１０を通って軸方向に延伸し、コネクタ４３０に接続する。

上記のように、リード線４２０は、半導体素子４１０とコネクタ４３０の間に二箇所の屈曲部を有している。すなわち、図７に示すように、リード線４２０は、半導体素子４１０に接続された一方の端部からステータ３００の軸方向に沿って延伸した第１延伸部４２１と、第１延伸部４２１からステータ３００の外周側に向かう方向に屈曲した第１屈曲部４２２と、第１屈曲部４２２からステータ３００の径方向に沿って延伸した第２延伸部４２３と、第２延伸部４２３からステータ３００の軸方向に屈曲した第２屈曲部４２４と、第２屈曲部４２４からステータ３００の軸方向に沿って延伸し、ステータ３００の外部に引き出された第３延伸部４２５とを有している。

図７に示したリード線４２０の各部のうち、第３延伸部４２５は、結線板５００に設けられたフック５１０を通ってステータ３００の外部に引き出される。図５、６に示すように、フック５１０は、リード線４２０の太さよりも大きい内径を有しており、リード線４２０をガイドする、すなわち移動可能な状態で保持するガイド機構として作用する。そのため、リード線４２０の第３延伸部４２５はフック５１０によって固定されることなく、その延伸方向がステータ３００の軸方向に規制される。これにより、リード線４２０の弾性によって生じる復元力に関わらず、第２屈曲部４２４におけるリード線４２０の屈曲状態が維持される。なお、第１屈曲部４２２におけるリード線４２０の屈曲状態は、比較例と同様に、第１延伸部４２１が集中巻コイル３２１の間を通ると共に、第２延伸部４２３が結線板５００と集中巻コイル３２１の軸方向端部の間を通ることで維持される。

また、第２延伸部４２３が結線板５００と集中巻コイル３２１の軸方向端部の間を通り、第１屈曲部４２２を経由して第１延伸部４２１に繋がっているため、リード線４２０の弾性力により、結線板５００から第１屈曲部４２２を軸方向（半導体素子４１０の挿入方向）に押し付けるように力が働く。すなわち、半導体素子４１０は、結線板５００によりリード線４２０を介して挿入方向に押し付けられている。

以上説明したように、本実施形態によるサーミスタ４００の取り付け構造では、リード線４２０が複数の屈曲部を有しており、半導体素子４１０が挿入方向に押し付けられている。これにより、コネクタ４３０を外部回路のコネクタに噛み合わせる際に、コネクタ４３０に接続されたリード線４２０が引っ張られても、その引っ張り力は、リード線４２０が有する弾性力や、リード線４２０と結線板５００の間の摩擦力によって吸収され、半導体素子４１０が集中巻コイル３２１間から引き抜かれる方向に力が加わることがない。そのため、半導体素子４１０を固定しなくても、半導体素子４１０が引き抜かれてサーミスタ４００がステータ３００から抜けてしまうという事態を回避することが可能となる。したがって、リード線４２０を這い回す際の作業性を損なうことなく、サーミスタ４００を確実に回転電機１００に取り付けることができる。

以上説明した本発明の一実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

（１）回転電機１００は、ロータ２００と、複数の集中巻コイル３２１が設けられたステータ３００と、集中巻コイル３２１の温度を検出するセンサ素子である半導体素子４１０と、半導体素子４１０に接続されたリード線４２０と、リード線４２０の延伸方向を規制するガイド機構であるフック５１０とを備える。半導体素子４１０は、複数の集中巻コイル３２１のうち互いに隣接する二つの集中巻コイル３２１間に挿入されている。リード線４２０の一方の端部は半導体素子４１０に接続されており、リード線４２０の他方の端部はステータ３００の外部に引き出されている。リード線４２０は、複数の屈曲部を有しており、フック５１０は、屈曲部におけるリード線４２０の屈曲状態が維持されるように、ステータ３００の外部に引き出されたリード線４２０の延伸方向を規制する。このようにしたので、半導体素子４１０を固定せずにステータ３００からの引き抜きを防止し、回転電機１００に半導体素子４１０を取り付ける際の作業性を改善することができる。

（２）リード線４２０は、一方の端部からステータ３００の軸方向に沿って延伸した第１延伸部４２１と、第１延伸部４２１からステータ３００の外周側に向かう方向に屈曲した第１屈曲部４２２と、第１屈曲部４２２からステータ３００の径方向に沿って延伸した第２延伸部４２３と、第２延伸部４２３から軸方向に屈曲した第２屈曲部４２４と、第２屈曲部４２４から軸方向に沿って延伸し、ステータ３００の外部に引き出された第３延伸部４２５とを有する。フック５１０は、第２屈曲部４２４におけるリード線４２０の屈曲状態が維持されるように、第３延伸部４２５におけるリード線４２０の延伸方向を規制する。このようにしたので、リード線４２０の引っ張りによって半導体素子４１０が集中巻コイル３２１間から引き抜かれる方向に力が加わるのを防止できる。

（３）回転電機１００は、ステータ３００の軸方向の一端側に設置されたカバー部材である結線板５００をさらに備える。リード線４２０において、第１延伸部４２１は集中巻コイル３２１間に配置され、第２延伸部４２３は集中巻コイル３２１と結線板５００の間に配置される。このようにしたので、リード線４２０の引っ張り力をリード線４２０と結線板５００の間の摩擦力によって吸収し、半導体素子４１０が集中巻コイル３２１間から引き抜かれる方向に力が加わるのを防止できる。

（４）フック５１０は結線板５００に設けられているため、部品点数を増やすことなく、回転電機１００がフック５１０を備えることができる。

（５）フック５１０は、リード線４２０を移動可能な状態で保持することにより、リード線４２０の延伸方向を規制する。このようにしたので、回転電機１００に半導体素子４１０を取り付ける際の作業性を確保しつつ、リード線４２０の屈曲状態を維持することができる。

（６）リード線４２０は弾性を有するため、リード線４２０が引っ張られた際にリード線４２０と結線板５００の間に生じる摩擦力を高めることができる。そのため、リード線４２０に加えられた引っ張り力を効果的に吸収し、半導体素子４１０が集中巻コイル３２１間から引き抜かれる方向に力が加わるのを防止できる。

（７）半導体素子４１０は、リード線４２０を介して挿入方向に押し付けられている。すなわち、リード線４２０は、結線板５００により半導体素子４１０の挿入方向に押し付けられている。このようにしたので、半導体素子４１０を固定せずに、半導体素子４１０が集中巻コイル３２１間に挿入された状態を維持することができる。

なお、以上説明した本発明の一実施形態では、リード線４２０が二箇所の屈曲部を有している例を示したが、リード線４２０が三箇所以上の屈曲部を有していてもよい。リード線４２０が半導体素子４１０とコネクタ４３０の間に複数の屈曲部を有しており、サーミスタ４００が回転電機１００に取り付けられているときにリード線４２０の屈曲状態が適切に維持されていれば、本発明を適用可能である。

また、以上説明した本発明の一実施形態では、リード線４２０の太さよりも大きい内径を有するフック５１０をリード線４２０のガイド機構として用いる例を示したが、他の構造のガイド機構を採用してもよい。たとえば、第３延伸部４２５の延伸方向に沿って配置された溝などを用いることが可能である。さらに、スナップ機構等を用いてリード線４２０を固定して保持することも可能である。すなわち、リード線４２０の屈曲状態を適切に維持できれば、どのようなガイド機構であっても適用可能である。

以上説明した本発明の一実施形態では、リード線４２０のガイド機構として作用するフック５１０を結線板５００に設けた例を示したが、結線板５００とは別の部材でリード線４２０のガイド機構を構成してもよい。また、結線板５００とは別のカバー部材により、集中巻ステータ３２０の軸方向の一端側をカバーする場合は、このカバー部材にリード線４２０のガイド機構を設けてもよい。

以上説明した実施形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１００…回転電機、２００…ロータ、３００…ステータ、３１０…ハウジング、３２０…集中巻ステータ、３２１…集中巻コイル、４００…サーミスタ、４１０…半導体素子、４２０…リード線、４２１…第１延伸部、４２２…第１屈曲部、４２３…第２延伸部、４２４…第２屈曲部、４２５…第３延伸部、４３０…コネクタ、５００…結線板、５１０…フック

Claims (5)

1. 回転子と、
   複数のコイルが設けられた固定子と、
   前記コイルの温度を検出するセンサ素子と、
   前記センサ素子に接続されたリード線と、
   前記リード線の延伸方向を規制するガイド機構と、を備え、
   前記センサ素子は、前記複数のコイルのうち互いに隣接する二つのコイル間に挿入されており、
   前記リード線の一方の端部は、前記センサ素子に接続されており、
   前記リード線の他方の端部は、前記固定子の外部に引き出されており、
   前記リード線は、
   前記一方の端部から前記固定子の軸方向に沿って延伸した第１の延伸部と、
   前記第１の延伸部から前記固定子の外周側に向かう方向に屈曲した第１の屈曲部と、
   前記第１の屈曲部から前記固定子の径方向に沿って、前記固定子の外周側に向かう方向に延伸した第２の延伸部と、
   前記第２の延伸部から前記軸方向に屈曲した第２の屈曲部と、
   前記第２の屈曲部から前記軸方向に沿って延伸し、前記固定子の外部に引き出された第３の延伸部と、を有し、
   前記ガイド機構は、前記第１の延伸部よりも前記固定子の外周側に配置されており、前記第２の屈曲部における前記リード線の屈曲状態が維持されるように、前記第３の延伸部における前記リード線の延伸方向を規制する、回転電機。
2. 請求項１に記載の回転電機において、
   前記固定子の軸方向の一端側に設置されたカバー部材をさらに備え、
   前記第１の延伸部は、前記二つのコイル間に配置され、
   前記第２の延伸部は、前記コイルと前記カバー部材の間に配置され、
   前記ガイド機構は、前記カバー部材の外縁部に設けられており、
   前記ガイド機構は、前記固定子の外周側に開口する切り欠き部を有する、回転電機。
3. 請求項２に記載の回転電機において、
   前記リード線は、前記カバー部材により前記センサ素子の挿入方向に押し付けられており、
   前記センサ素子は、前記リード線を介して前記挿入方向に押し付けられている、回転電機。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の回転電機において、
   前記ガイド機構は、前記リード線を移動可能な状態で保持することにより、前記リード線の延伸方向を規制する、回転電機。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の回転電機において、
   前記リード線は弾性を有する、回転電機。

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