JP7209765B2

JP7209765B2 - 回転電機

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Publication number: JP7209765B2
Application number: JP2021080149A
Authority: JP
Inventors: 文貴戸塚; 正哉井上; 健久保田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-05-11
Filing date: 2021-05-11
Publication date: 2023-01-20
Anticipated expiration: 2041-05-11
Also published as: CN115333272A; JP2022174390A

Description

本願は、回転電機に関するものである。

回転電機は、様々な分野で使用が拡大されており、近年ますます高出力化が求められている。回転電機の構成として、ロータの外周を囲うように配置されたステータが設けられているものがある。ステータには鉄心と、この鉄心を囲った円環状のフレームと、鉄心に巻装された複数組の各相の巻線がステータに設けられており、複数の駆動回路から駆動電流が供給される回転電機が知られている。複数の駆動回路から電流を供給することで、回転電機の出力向上を図ることができる（例えば特許文献１および特許文献２）。

特開２０００－１７５４２０号公報特開２００１－１５７４８７号公報

特許文献１および特許文献２に記載された回転電機では、複数組のコイルに複数の駆動回路から電流を供給する技術が開示されている。これらの回転電機では、各組のコイルに配電する結線板、ターミナル（外部端子）の発熱への対策について触れられていない。出力を拡大した回転電機においては、コイルの各巻き線に電流を供給する電流経路が発熱する問題が発生し、高出力化の障害となっている。

複数の駆動回路から電流を供給する回転電機では、複数組の巻線に配電する相ごとに設けられた結線板と、各結線板に電流を供給するターミナルが設けられている。大電流が流れることによって、結線板およびターミナルが発熱する。結線板およびターミナルは、過熱状態が継続すると機能の劣化および寿命の短縮の原因となることがある。このため、結線板およびターミナルの発熱を抑制し回転電機の出力向上に備えることが望ましい。

本願は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、複数相の巻線が複数組設けられたステータに電流を供給する経路における発熱の問題を解決するためになされたものである。複数相の巻線が複数組設けられたステータに電流を供給する結線板およびターミナルの発熱を低減し、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。

本願に係る回転電機は、
複数組の複数相の巻線が円環状に配置されたコイル部、
コイル部を囲う円筒状のハウジング、
コイル部の軸方向の一方側かつコイル部の外周側に同心円状に配置され、各組の各相の巻線に対応して設けられ、巻線に接続された円弧状の複数の結線板、
結線板のそれぞれに接続されハウジングに絶縁体を介して配置された複数のターミナル、
ハウジングにターミナルを固定し、ターミナルからハウジングに熱伝達する端子台、を備えたステータを有するものである。

本願に係る回転電機によれば、複数相の巻線が複数組設けられたステータに各組ごとに円弧状の複数の結線板を介して電流を供給することで結線板およびターミナルの発熱を低減し、回転電機の高出力化を図ることができる。

実施の形態１に係る回転電機の断面図である。実施の形態１に係る回転電機のステータの斜視図である。実施の形態１に係る回転電機のステータのコイルの斜視図である。実施の形態１に係る回転電機のステータのインシュレータの斜視図である。実施の形態１に係る回転電機のステータのインシュレータの上面図である。実施の形態１に係る回転電機のステータのターミナル保持溝が設けられたインシュレータの上面図である。実施の形態１に係る回転電機のステータの結線板の斜視図である。実施の形態１に係る回転電機のステータの結線板の拡大図である。実施の形態１に係る回転電機のステータの第一の組立図である。実施の形態１に係る回転電機のステータの第二の組立図である。実施の形態１に係る回転電機のステータのインシュレータの第一の断面図である。実施の形態１に係る回転電機のステータの第三の組立図である。実施の形態１に係る回転電機のステータのインシュレータの第二の断面図である。実施の形態１に係る回転電機のステータの結線板のコイル接続部を示す斜視図である。実施の形態１に係る回転電機のステータのターミナルの斜視図である。実施の形態１に係る回転電機のステータの結線板とターミナルの接続を示す斜視図である。実施の形態１に係る回転電機のステータの結線板とコイルの接続を示す第一の模式図である。実施の形態１に係る回転電機のステータの結線板とコイルの接続を示す第二の模式図である。実施の形態１に係る回転電機のステータの結線板とコイルの接続を示す第三の模式図である。実施の形態１に係る回転電機のステータのインシュレータの溝部に収容される結線板の配置を示す斜視図である。実施の形態２に係る回転電機のステータのターミナルの取り付けを示す断面図である。実施の形態３に係る回転電機のステータのターミナルの取り付けを示す断面図である。

以下、本願の実施の形態について図面を参照して説明する。

１．実施の形態１
＜回転電機の構成＞
図１は実施の形態１に係る回転電機１００を、回転軸４０１の軸心に沿った面で切断した断面図である。回転電機１００は、有底円筒状のフレーム２１１およびフレーム２１１の開口部を塞口する端板２１２を有したハウジング２１０によって囲まれている。ハウジング２１０はジャケット２１３を有し、フレーム２１１とジャケット２１３に囲まれた部分には冷媒である冷却水の通路として冷媒流路２１５が形成されている。

フレーム２１１の円筒部に内嵌状態にステータ３００が固定されている。ステータ３００は固定子とも呼ぶ。フレーム２１１の底部および端板２１２に、ベアリング２を介してロータ４００が回転可能に支持されている。ロータ４００は回転子とも呼ぶ。ロータ４００は、ステータ３００の内周側に配設されている。なお、図１の断面図では主にステータ３００の構成を説明するために、ロータ４００の領域を縮小しステータ３００の領域を拡大して描いている。

ステータ３００は磁束を発生する複数のコイル３１０と、複数のコイル３１０に電流を分配する結線板３２０を備えている。磁束を通過させるステータ鉄心３３０は、複数のティース３３１（図２に記載）に分割される。ティース３３１ごとに巻線３１２が巻き回されてコイル３１０を構成している。ステータ３００は複数の相ごとにコイル３１０を有し、相ごとに設けられた結線板３２０から、相ごとに給電される。図１では、三相のコイル３１０を有する回転電機１００の場合について例示している。しかし、２相の回転電機、４相以上の回転電機にも本願に記載した技術は適用できる。コイル３１０、結線板３２０、ステータ鉄心３３０はそれぞれインシュレータ３１１によって電気的に絶縁されている。

結線板３２０は、円環状のステータ３００の軸方向の一方側（図１では上側）に設置されており、インシュレータ３１１によって保持されている。結線板３２０には、結線板３２０に給電するための板状のターミナル３４０が接続されている。ターミナル３４０は、ステータ３００の容器であるフレーム２１１の外周側に保持されている。ターミナル３４０には、外部からの給電線（例えば、制御回路との接続線）が接続される給電側接続部３４３（図１５に記載。給電線は図示省略）が設けられている。一部のインシュレータ３１１ａにはターミナル保持溝３１９（図６、図１６に記載）が設けられ、ターミナル３４０が保持されている。

ロータ４００は、永久磁石式ロータである。円筒状のロータ鉄心４０２には、その軸心位置に回転軸４０１が挿着されている。ロータ鉄心４０２の外周面側には、永久磁石４０３が埋設されている。永久磁石４０３は、周方向に所定のピッチで配列されて磁極を構成する。

ロータ４００はこのような永久磁石式ロータに限定されず、絶縁しないロータ導体をロータ鉄心４０２のスロットに収納して両側を短絡環で短絡した、いわゆるかご形ロータを用いてもよい。また、巻線をロータ鉄心４０２に形成したスロットに装着した巻線形ロータを用いてもよい。

＜ステータの構成＞
図２は、実施の形態１に係る回転電機１００のステータ３００の斜視図である。図３は、実施の形態１に係る回転電機１００のステータ３００のコイル３１０の斜視図である。結線板３２０は、各コイル３１０の組ごとに３相分となる３枚が設けられており、それぞれの相のコイル３１０に接続されている。各組の３枚の結線板３２０への接続に対応してターミナル３４０が各組に３ヶ所に設けられている。ここでは３相の場合について例示しているが、２相の回転電機、４相以上の回転電機であってもよい。

ステータ３００はコイル３１０が等ピッチに配列されて円環状に構成される。コイル３１０は、ステータ鉄心３３０が周方向に分割されたティース３３１と、ティース３３１に巻回された巻線３１２を備える。個々のコイル３１０は、周方向に等ピッチに放射状に並んだティース３３１とティース３３１を外径側で連結するヨーク３３２を備えている。

複数の鋼板を積層して構成されたステータ鉄心３３０に対し、ステータ鉄心３３０の上側に絶縁材でできたインシュレータ３１１を被せ、ステータ鉄心３３０の下側に絶縁材でできた下側インシュレータ３２４を被せている。インシュレータ３１１と下側インシュレータ３２４に、絶縁被膜の付いた導体線である巻線３１２を巻回している。巻線３１２は銅線、アルミ線、またはその他の導体を用いても良い。端末線３１３が軸方向に引き出されている。

ステータ鉄心３３０はヨーク３３２で周方向にティース３３１と同数個に分割されている。実施の形態１では、周方向に分割したステータコアを用いた例を示している。しかし、すべてのステータ鉄心３３０がヨーク３３２で繋がり一体となっているステータコアを用いてもよい。また、ヨーク３３２を薄肉で連結し、直線状に展開できるステータコアを用いることもできる。

ティース３３１ごとに、巻線３１２とステータ鉄心３３０を電気的に隔離するために、ポリフェニレンサルファイド樹脂、メタ系アラミド繊維等の絶縁材料を用いたシート状のスロットセル３１４を当て、ステータ鉄心３３０の上下端にインシュレータ３１１、下側インシュレータ３２４を被せて固定する。スロットセル３１４の固定は、ステータ鉄心３３０の側面に両面テープを付けることで固定しても良い。

＜インシュレータ＞
図４は、実施の形態１に係る回転電機１００のステータ３００のインシュレータ３１１の斜視図である。図５は、実施の形態１に係る回転電機１００のステータ３００のインシュレータ３１１の上面図である。図６は、実施の形態１に係る回転電機１００のステータ３００のターミナル保持溝３１９が設けられたインシュレータ３１１ａの上面図である。

インシュレータ３１１は、巻線３１２が巻回される胴部３１５と巻線３１２を所定の位置に配置するための壁部３１６を備えている。壁部３１６のヨーク３３２側には、結線板３２０を配置するクシ歯状の溝部３１８を有するホルダ部３１７が設けられている。

ホルダ部３１７の結線板３２０を保持する溝部３１８の底は接着材を収める凹部となっている。実施の形態１では、ホルダ部３１７をインシュレータ３１１のヨーク３３２側に配置した例を示しているが、ロータ４００側に配置してもよい。

図６に示すターミナル保持溝３１９が設けられたインシュレータ３１１ａは、ターミナル３４０を固定する位置にインシュレータ３１１に替えて使用される。ターミナル保持溝３１９にターミナル３４０を挟み込んで固定し、ターミナル３４０と結線板３２０の位置を正確に調整することができる。

＜結線板＞
図７は、実施の形態１に係る回転電機１００のステータ３００の結線板３２０の斜視図である。図８は、実施の形態１に係る回転電機１００のステータ３００の結線板３２０の拡大図である。図８は、図７のＡ部を拡大した図である。

実施の形態１では、後述するように三相の交流駆動に対応した給電がふた組の制御回路である第一制御回路１０１、第二制御回路１０２からそれぞれ並行して各コイル３１０に対して行われる。そのため、結線板３２０は結線板３２０－Ｕ、３２０－Ｖ、３２０－Ｗ、３２０－Ｘ、３２０－Ｙおよび３２０－Ｚの６個用いられることになる。各相の結線板３２０は、同心円状に設けられ類似形状を有する。ここでは、ひとつの結線板３２０の例について説明する。

実施の形態１に係る回転電機１００のステータ３００の結線板３２０は高出力化に対応し、大電流を用いた駆動に用いられる。大電流を供給するため、板状配線、いわゆるバスバー配線が用いられる。バスバー配線のための結線板３２０は帯状の導材をプレスで打ち抜き、加工することで製造される。

結線板３２０はインシュレータ３１１、３１１ａのホルダ部３１７に保持されて、図７に示されるように円弧状に成型される。実施の形態１では、円環上に設置された各コイル３１０が半周ごとにふた組に分けて給電されることから、結線板３２０は略半円の円弧状となる。

第一制御回路１０１、第二制御回路１０２の組数もしくはターミナル３４０の個数に応じて、３６０度をその組数もしくは個数で割った角度領域に相当する円弧状のバスバー配線により結線板３２０は構成される。Ｎ組のコイル３１０に対する結線板３２０は、３６０度／Ｎの角度領域のコイル３１０に給電可能に形成される。なお、制御回路の個数がＮより少ないもしくは単一の場合であっても、ターミナル３４０の個数をＮ個として、Ｎ組に分けて結線板３２０によって各コイル３１０に給電してもよい。あるいは、上側アーム、下側アームなどを備えた複数のドライバ回路から、複数組のコイル３１０に給電する構成としてもよい。その場合、単一の制御回路が単一のドライバ回路を制御する構成としてもよいが、単一の制御回路が複数のドライバ回路を制御する構成としてもよい。

結線板３２０には、帯状の導材が円弧状に成型された本体部分に対して、図７および図８の上方側の端部にコイル接続部３２１および給電部３２２が設けられている。コイル接続部３２１は端末線３１３と接続し、結線板３２０からコイル３１０の巻線３１２に給電する。給電部３２２はターミナル３４０と接続し、ターミナル３４０を介して電力が供給される。Ｎ組のコイル３１０に対する結線板３２０は３６０度／Ｎに足らない角度領域の円弧形状であってもよい。結線板３２０がそれぞれ備えた給電部３２２からコイル接続部３２１に電流を配電できればよいからである。

図７では、１つの結線板３２０に接続されるコイル３１０の数が６個であることに対応して、コイル接続部３２１は６カ所に設けられている。これらコイル接続部３２１と給電部３２２は結線板３２０の本体部分よりステータ３００の軸方向上方に引き出されて突出部を形成している。給電部３２２は、一対の突出部が隣接して設けられ、一対の突出部の間には凹形状が設けられている。また、各突出部の先端部には面取りが設けられ、後述するターミナル３４０（図１５）に設けられる開口部３４１への差し込みが容易となるよう構成されている。そして、ターミナル３４０の二つの開口部３４１の間に設けられる径方向突出部３４２が、一対の給電部３２２により挟み込まれて固定される。

ターミナル３４０と結線板３２０が接続される位置については、結線板３２０の全長に対して中央付近に配置してもよい。結線板３２０に流れる電流を均等に分配することによって、局所的な電流密度の増加による発熱が発生することを防止するためである。具体的には、結線板３２０に接続されるコイル接続部３２１の数が偶数である場合もしくは奇数である場合に対応して、給電部３２２の両側に配置されるコイル接続部３２１の数が同数もしくは差が１の数とすることで、結線板３２０の両側に分配される電流の大きさを均一化できる。

結線板３２０には、図７および図８の下方側にインシュレータ３１１と結合する固定部３２３が設けられている。この固定部３２３は、結線板３２０本体部分よりステータ３００の軸方向の他方側（図７、図８では下方）に引き出された突出部である。

＜ステータの組立＞
図９は、実施の形態１に係る回転電機１００のステータ３００の第一の組立図である。ステータ鉄心３３０にインシュレータ３１１、下側インシュレータ３２４などを組み付けて巻線３１２を巻き回したコイル３１０を３６個円環状に並べた状態を示している。この状態をコイル部３６０と称する。

図１０は、実施の形態１に係る回転電機１００のステータ３００の第二の組立図である。コイル３１０が円環状に並べられた状態のコイル部３６０は、フレーム２１１に圧入され一体化されている。ここで、一体化する際にステータ鉄心３３０同士を溶接、接着等の方法で一体化してもよい。

図１１は、実施の形態１に係る回転電機１００のステータ３００のインシュレータ３１１の第一の断面図である。コイル３１０に組み付けられたインシュレータ３１１を、回転電機１００の回転軸４０１の軸心に沿った面で切断した断面図である。

コイル３１０がフレーム２１１に圧入され一体化された後に、結線板３２０をインシュレータ３１１に固定する準備をする。インシュレータ３１１の結線板３２０を保持する溝部３１８の底は接着材を収める凹部となっている。図１１は、ノズル５０１を用いて接着剤５００を注入する様子を示している。

図１２は、実施の形態１に係る回転電機１００のステータ３００の第三の組立図である。インシュレータ３１１の溝部３１８の底に接着材を注入した後に、結線板３２０を円弧形状とし固定部３２３を溝部３１８に挿入するように組み立てる。図１２では、Ｕ相用結線板３２０－Ｕと、Ｘ相用結線板３２０－Ｘが挿入される前の状態を示している。

図１３は、実施の形態１に係る回転電機１００のステータ３００のインシュレータ３１１の第二の断面図である。コイル３１０に組み付けられたインシュレータ３１１を、結線板３２０に沿った面で切断した断面図である。このときのインシュレータ３１１の溝部３１８と、結線板３２０の固定部３２３および接着剤液面５００ａの状態が示されている。

結線板３２０の固定部３２３が接着剤５００の注入領域内に入った状態で接着剤５００が硬化されることになる。その結果、結線板３２０の固定部３２３が、溝部３１８の底の凹部内で硬化した接着剤５００により固定され、インシュレータ３１１と結線板３２０が一体化される。

＜コイルの接続＞
図１４は、実施の形態１に係る回転電機１００のステータ３００の結線板３２０のコイル接続部３２１を示す斜視図である。結線板３２０のコイル接続部３２１とコイル３１０の端末線３１３を接続した状態を示す。軸方向に引き出された端末線３１３がステータ３００の径方向外側に曲げられ、はんだ付、ろう付け、ヒュージングなどの工法でコイル接続部３２１と電気的に接続される。

＜ターミナル＞
図１５は、実施の形態１に係る回転電機１００のステータ３００のターミナル３４０の斜視図である。ターミナル３４０は、給電側となる円筒状のフレーム２１１の軸方向（ステータ３００の軸方向）に延在する面より結線板３２０への接続部分となるステータ３００の半径方向内側に延在するように折り曲げて構成されている。言い換えれば、ターミナル３４０は、結線板３２０と結合する開口部３４１からステータ３００の半径方向外側へ突出した後、軸方向の他方側に延長され給電側接続部３４３を設けた板状部を有する。

ターミナル３４０の結線板３２０への接続部分には、スリット状の開口部３４１が設けられている。結線板３２０の給電部３２２が開口部３４１に差し込まれることで、開口部３４１と給電部３２２が嵌合される。

実施の形態１では、結線板３２０の給電部３２２が一対の突出部を隣接して配置した構成を採っている。ターミナル３４０には一対の開口部３４１が、ターミナル３４０の幅方向の両側端部より切り欠き形状に設けられている。この一対の開口部３４１の間にはターミナル３４０の幅が狭くなった部分に径方向突出部３４２が設けられている。径方向突出部３４２はステータ３００の径方向に突出して延在している。

開口部３４１の長手方向はステータ３００の周方向に延在して設けられる。ターミナル３４０の一対の開口部３４１の間の幅、すなわち径方向突出部３４２の幅と、結線板３２０の給電部３２２の一対の突出部の間隔を同等以下（中間ばめ、または締りばめ）に設計してもよい。そして、各開口部３４１の短手方向の幅と給電部３２２の厚み（板厚）についても同等以下（中間ばめ、または締りばめ）に設計してもよい。そのようにすれば、結線板３２０の給電部３２２がターミナル３４０の開口部３４１に差し込まれることで、給電部３２２と開口部３４１とが強固に固定され、溶接、接着などの工程を省いて信頼性の高い電気的接続および熱伝導性を維持することができる。よって、組み立てコストの低減と、電気的伝導性、熱伝導性の向上を進めることができる。

ターミナル３４０の板状の平面部はステータ３００の軸方向の他方側（図１５の下側）に突出している。板状の平面部には給電側接続部３４３が設けられており、第一制御回路１０１または第二制御回路１０２から電流を供給される。

また、ターミナル３４０の材質については、金属製の板材を選択する場合が多い。電気的に接続するための導体としての機能が優れているからである。そして、ターミナル３４０には、結線板３２０などで発生した熱を放熱部分まで伝導させる機能を持たせている。さらに、ターミナル３４０の電気抵抗値が高いとターミナル３４０自体からの発熱も大きくなる。これらのことから、ターミナル３４０には金属製の板材を選択する場合が多く、特に導電性と熱伝導性が高い金属材料が望ましい。

具体的には、銀、銅、金、アルミ、ニッケル、白金などの比較的純度が高い材料がターミナル３４０には望ましい。しかし、コストを考慮して、ここではターミナル３４０には銅製材料を用いることとする。コスト面および強度面からステンレス鋼を用いることができるが、導電性と熱伝導の両面で上記の例示した金属材料のほうが適している。ステンレス鋼を用いる場合は、少なくとも銅めっきをしたもの、つまり、表面に銅めっき部が設けられたステンレス鋼が望ましい。

＜ターミナルの接続＞
図２に示されるように、ターミナル３４０は円環状のフレーム２１１に対して互いに離れた位置に一対配置されることになる。結線板３２０などで発生した熱、ターミナル３４０自体から発生した熱についてターミナル３４０を介して放熱部分まで伝導させる。そのために、一対のターミナル３４０は、それぞれ放熱部分に対して伝熱可能に接続される。より具体的には、例えば、一対のターミナル３４０は、フレーム２１１に対して、伝熱性が高い絶縁部材を伝熱経路として間に介して配置される構成を採ることが望ましい。ここで、フレーム２１１は回転電機１００のステータ３００の外周を覆うハウジング２１０の一部であり、結線板３２０およびターミナル３４０の熱はハウジング２１０に放熱される。

図１６は、実施の形態１に係る回転電機１００のステータ３００の結線板３２０とターミナル３４０の接続を示す斜視図である。ターミナル３４０の径方向突出部３４２は、結線板３２０に設けられた一対の突出部の間にできる凹形状に挟み込まれて嵌合される。嵌合された部分は、はんだ、ろう付け、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gus）溶接などの工法によって電気的に接続されてもよい。

ターミナル３４０はインシュレータ３１１ａに設けられたターミナル保持溝３１９で保持され、インシュレータ３１１ａを介してフレーム２１１に熱伝導を行う。インシュレータ３１１ａは熱伝導性の高い絶縁部材である。これによって、結線板３２０などで発生した熱、ターミナル３４０自体から発生した熱についてターミナル３４０を介してフレーム２１１に放熱される。インシュレータ３１１ａとフレーム２１１との間は、フレーム２１１へのステータ３００の圧入によって密着される構造とすればよい。インシュレータ３１１ａをフレーム２１１へ接着または溶着などによって固定してもよい。

ターミナル３４０はインシュレータ３１１ａに設けられたターミナル保持溝３１９で保持される。インシュレータ３１１ａにターミナル３４０が保持されているため、ターミナル３４０の設置位置を変更したい場合は、容易に設置位置を変更できる。ステータ３００のターミナル保持溝３１９を有さないインシュレータ３１１と、ターミナル保持溝３１９を有するインシュレータ３１１ａの位置を入れ替えればよいからである。そして、ターミナル３４０の設置位置に合わせて、結線板３２０の給電部３２２の位置を変更すればよい。また、ターミナル３４０の位置をそのままにして、結線板３２０の給電部３２２の位置を変更し、ターミナル３４０が接続される結線板３２０を変更することができる。それによって、ターミナル３４０の接続されるコイル３１０の組、コイル３１０の相を変更することも可能となる。

＜コイルの配置＞
図１７は、実施の形態１に係る回転電機１００のステータ３００の結線板３２０とコイル３１０の接続を示す第一の模式図である。図１７は接続回路と結線板３２０とコイル３１０の配置を示している。図１８は図１７と異なる配置を示す第二の模式図である。図１９は、図１７、図１８と異なる配置を示す第三の模式図である。図２０は、実施の形態１に係る回転電機１００のステータ３００のインシュレータ３１１の溝部３１８に収容される結線板３２０の配置を示す斜視図である。

実施の形態１では、第一制御回路１０１、第二制御回路１０２によって各三相ずつのコイル３１０を並列に接続する構成としている。対角に配置された２組の制御回路から各三相の合計６個のターミナル３４０に給電される。そして、ターミナル３４０から結線板３２０、結線板３２０からコイル３１０へと配電される。

図１７、１８、１９では、ひと組のコイル群は第一から第六のグループに分かれており、グループごとに三相のコイル３１０から成る。具体的には第一制御回路１０１に接続された第一組のコイル群は、第一グループのコイルがＵ１、Ｖ１、Ｗ１、第二グループのコイルがＵ２、Ｖ２、Ｗ２、第三グループのコイルがＵ３、Ｖ３、Ｗ３、第四グループのコイル３１０がＵ４、Ｖ４、Ｗ４、第五グループのコイルがＵ５、Ｖ５、Ｗ５、第六グループのコイルがＵ６、Ｖ６、Ｗ６である。第二制御回路１０２に接続された第二組のコイル群は、第一グループのコイルがＸ１、Ｙ１、Ｚ１、第二グループのコイルがＸ２、Ｙ２、Ｚ２、第三グループのコイルがＸ３、Ｙ３、Ｚ３、第四グループのコイルがＸ４、Ｙ４、Ｚ４、第五グループのコイルがＸ５、Ｙ５、Ｚ５、第六グループのコイルがＸ６、Ｙ６、Ｚ６である。各相の第一グループから第六グループの６個のコイルは、同一相の巻線が６個のティースに分散して巻装されている。

各組の第一グループから第六グループまでのコイル３１０の巻線３１２はそれぞれ相ごとに同一の結線板３２０に接続され、同時に駆動される。第一組のＵ層のコイル３１０の巻線３１２は結線板３２０－Ｕに、第一組のＶ層のコイル３１０の巻線３１２は結線板３２０－Ｖに、第一組のＷ層のコイル３１０の巻線３１２は結線板３２０－Ｗに接続される。第二組のＸ層のコイル３１０の巻線３１２は結線板３２０－Ｘに、第二組のＹ層のコイル３１０の巻線３１２は結線板３２０－Ｙに、第二組のＺ層のコイル３１０の巻線３１２は結線板３２０－Ｚに接続される。各組に複数のグループのコイル３１０を設けることでステータ３００の極数を増加させ、回転電機１００の回転を安定させ滑らかにすることができる。また、コイル３１０の巻線３１２の断線などの故障に対する故障耐性を向上することもできる。このような場合であっても、組ごとに各相のコイル３１０をまとめて配置することで、結線板３２０の長さを短縮することができる。

図２０に示すように、各相の結線板３２０を収容するためにインシュレータ３１１、３１１ａには径方向に異なる位置に設けられた３箇所の溝部３１８が設けられている。３箇所の溝部３１８には、結線板３２０－Ｕ、３２０－Ｖ、３２０－Ｗまたは、３２０－Ｘ、３２０Ｙ、３２０Ｚがそれぞれ収容される。具体的には、径方向内側の溝部３１８に結線板３２０－Ｕと結線板３２０－Ｘ、径方向中央の溝部３１８に結線板３２０－Ｖと結線板３２０－Ｙ、径方向外側の溝部３１８に結線板３２０－Ｗと結線板３２０－Ｚが収容される。

ふた組の制御回路に接続される結線板３２０の各制御回路に接続されるコイル３１０が、組ごとに集約して配置されている。そのため、各制御回路の相数（３相）と同じ数の溝部３１８に全ての結線板３２０を収容することができる。これにより、実施の形態１のステータ３００のサイズを大型化することなく構成可能となり、回転電機１００の小型化、軽量化に貢献できる。

図１７、１８、１９では、コイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１のようにグループごとに各相のコイル３１０がまとまって配置されている。しかし、グループごとのまとまった配置とはせず、異なるグループのコイル３１０と混在させて配置してもよい。同一の組のコイル３１０への配線が円弧状の結線板３２０の範囲で達成できれば良いからである。組ごとに結線板３２０が設けられており、結線板３２０を短くするためには組ごとのコイル３１０の配置がまとまっていればよい。

各々の制御回路に接続される各組のコイル３１０は、制御回路の組数をＮとしたとき、３６０度／Ｎの角度領域に組ごとに集約して配置されている。制御回路の組数が２の場合、１８０度の領域内に配置される。図１７に示されるように、各組のコイル３１０が集約して配置されることで、各組のコイル３１０が離散して配置される構造と比べて結線板３２０の長さを短くすることができる。

結線板３２０の長さが短くなることで電流の通過する経路が短くなり、通電による結線板３２０の発熱を低減することができる。また、結線板３２０の熱伝導が行われる経路も短くなるので結線板３２０のターミナル３４０を介したフレーム２１１への放熱が促進される。結線板３２０の温度が低下することで、ターミナル３４０の温度も低下させることができる。よって結線板３２０およびターミナル３４０の発熱を低減し、回転電機１００の高出力化を図ることができる。

また、結線板３２０の長さを短くすることができるとともに、必要以上に結線板３２０の断面積を増やすことなく電流密度を低減することができることとなる。これらにより、結線板３２０を軽量化し、結線板３２０の材料コストを削減することができる。よって、回転電機１００の軽量化、コスト削減に貢献できることとなる。

図１８のように、各結線板３２０にターミナル３４０が接続する給電部３２２の位置を、結線板３２０の端部に設けることもできる。図１９のように、ふた組の制御回路を隣接して配置することもできる。このような配置であっても、各結線板３２０の長さを短くできるので、結線板３２０およびターミナル３４０の発熱を低減し、回転電機１００の高出力化を図ることができる。

図１７のように、各結線板３２０にターミナル３４０が接続する給電部３２２の位置は、結線板３２０の円弧長さ方向の中央部であることがより望ましい。給電部３２２から各コイル３１０に向かって結線板３２０を流れる電流を均等に分配することによって、局所的な電流密度の増加による発熱が発生することを防止するためである。ここでいう、中央部は、厳密な意味の中央ではなく略中央であればよい。結線板３２０の端部に給電部３２２を設けた場合に対して改善できれば良いからである。

結線板３２０に接続されるコイル接続部３２１の数が偶数である場合もしくは奇数である場合に対応して、給電部３２２の両側に配置されるコイル接続部３２１の数が同数もしくは差が１の数とすることで、結線板３２０の両側に分配される電流の大きさを均一化できる。

２．実施の形態２
図２１は、実施の形態２に係る回転電機１００ａのステータ３００ａのターミナル３４０の取り付けを示す断面図であり、回転電機１００ａの回転軸４０１に沿って切断した断面を示す（回転電機１００ａは不図示）。ターミナル３４０をインシュレータ３１１ａではなく端子台３５０を用いて保持する構造が、実施の形態１とは異なる。

端子台３５０を接着剤、ボルト締め、嵌合などの方法でフレーム２１１に固定する構成とする。これによって、ターミナル保持溝３１９を有するインシュレータ３１１ａの使用が不要となる。そして、インシュレータをインシュレータ３１１の一種類に共通化することができる。部品の種類を減らし、部品の製造コスト、管理コストを低減することができるので回転電機１００のコスト低減にも寄与する。また、ターミナル３４０の設置位置の変更に際して、インシュレータ３１１ａの設置位置を考慮する必要がなくなる。ターミナル３４０の設置位置の変更に際して、結線板３２０の位置または形状の変更と端子台３５０のフレーム２１１への取付位置の変更だけで対応できるので、設計の自由度が向上し、工数変更の増加が削減できる。

端子台３５０を熱伝導性の高い絶縁材料で形成し、ターミナル３４０、フレーム２１１と十分な接触面積を確保することで結線板３２０およびターミナル３４０の発熱を低減し、回転電機１００ａの高出力化を図ることができる。ここで、フレームは回転電機１００ａのステータ３００ａの外周を覆うハウジング２１０の一部であり、結線板３２０およびターミナル３４０の熱はハウジング２１０に放熱される。

３．実施の形態３．
図２２は実施の形態３に係る回転電機１００ｂのステータ３００ｂのターミナル３４０の取り付けを示す断面図であり、回転電機１００ｂの回転軸４０１に沿って切断した断面を示す（回転電機１００ｂは不図示）。実施の形態２ではターミナル３４０を固定する端子台３５０をフレーム２１１に設置する構成としたが、実施の形態３では、ターミナル３４０を固定する端子台３５０ａをジャケット２１３に設置する構成とした。端子台３５０ａを接着剤、ボルト締め、嵌合などの方法でジャケット２１３に固定する構成とする。ターミナル３４０を端子台３５０ａを介してジャケット２１３に接続させる。ターミナル３４０の熱をジャケット２１３に伝熱させることができ、放熱性を向上できる。

フレーム２１１の円筒部分には、冷媒流路２１５が設けられている。フレーム２１１の円筒部の外周側にジャケット２１３を設け、フレーム２１１とジャケット２１３で囲まれた部分が冷媒流路２１５を構成する。この冷媒流路２１５は冷却媒体が流れ、回転電機１００ｂの温度上昇を抑制することができる。

図２２では、ジャケット２１３をフレーム２１１と別部品とした例を示した。ジャケット２１３は、フレーム２１１に溶接して組み付けることができる。また、鋳造、鍛造などによってジャケット２１３をフレーム２１１と一体に形成してもよい。フレーム２１１、ジャケット２１３はともに回転電機１００ｂのステータ３００ｂの外周を覆うハウジング２１０の一部である。

ターミナル３４０から伝達された熱は、放熱部分として機能するハウジング２１０におけるジャケット２１３に端子台３５０ａを介して伝達される。ハウジング２１０内部には、ジャケット２１３とフレーム２１１で構成された流路に冷媒が流れている。ハウジング２１０に導かれた熱は冷媒を介して伝搬され、効率的に放熱が行われる。これによって、ターミナル３４０あるいは結線板３２０の放熱性をより向上することが可能となる。

本願は、様々な例示的な実施の形態および実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１００、１００ａ、１００ｂ回転電機、１０１第一制御回路、１０２第二制御回路、２１０ハウジング、２１１フレーム、２１３ジャケット、２１５冷媒流路、３００、３００ａ、３００ｂステータ、３１０コイル、３１１、３１１ａインシュレータ、３１２巻線、３２０結線板、３４０ターミナル、３５０、３５０ａ端子台、３６０コイル部

Claims

複数組の複数相の巻線が円環状に配置されたコイル部、
前記コイル部を囲う円筒状のハウジング、
前記コイル部の軸方向の一方側かつ前記コイル部の外周側に同心円状に配置され、各組の各相の前記巻線に対応して設けられ、前記巻線に接続された円弧状の複数の結線板、
前記結線板のそれぞれに接続され前記ハウジングに絶縁体を介して配置された複数のターミナル、
前記ハウジングに前記ターミナルを固定し、前記ターミナルから前記ハウジングに熱伝達する端子台、を備えたステータを有する回転電機。
複数の制御回路を備え、
前記巻線は、組ごとに異なる前記制御回路に前記ターミナルを介して接続された請求項１に記載の回転電機。
異なる組の前記巻線に前記結線板を介して接続された前記ターミナルどうしは、周方向に離れて配置された請求項１または２に記載の回転電機。
前記巻線は、組ごとに周方向にまとまって配置された請求項１から3のいずれか一項に記載の回転電機。
３６０度を組数で除した角度の領域ごとに、各組の巻線がまとまって配置された請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機。
前記結線板は、円弧長さ方向の中央部で前記ターミナルに接続された請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電機。
前記コイル部に前記複数の結線板を同心円状に固定するインシュレータを備えた請求項１から６のいずれか一項に記載の回転電機。
前記インシュレータは、前記結線板を固定する溝を有する請求項７に記載の回転電機。
前記ターミナルは、前記インシュレータに設けられたターミナル保持部によって固定された請求項７または８に記載の回転電機。
前記ハウジングは、内部に冷媒流路が設けられた請求項１から９のいずれか一項に記載の回転電機。
各組の各相の前記巻線は、それぞれ、複数のティースに分散して巻装されている請求項１から１０のいずれか一項に記載の回転電機。