JP7283265B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、回転電機に関するものである。 The present invention relates to rotating electric machines.
回転電機の駆動時の固定子の発熱対策として、例えば固定子が内接するハウジングの外周面にフィン形状の放熱部を備えるものが周知である(例えば特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art As a countermeasure against heat generated by a stator when a rotating electric machine is driven, for example, a fin-shaped heat radiating portion is provided on the outer peripheral surface of a housing in which the stator is inscribed (see, for example, Patent Document 1).
ハウジングの外周面には、放熱部とは別に取付部等の機能部が設けられることが多い。すなわち、取付孔を有する取付部等の機能部が位置する部位は、機能部のない他の部位と比べて熱抵抗が高く、放熱性能が低くなりがちである。つまり、ハウジングの周方向において熱抵抗が一様でないため、ハウジングに対する固定子の周方向位置の設定によっては、固定子の冷却に差が生じ得るといったことが課題としてあった。 Functional parts such as a mounting part are often provided on the outer peripheral surface of the housing in addition to the heat radiating part. That is, the portion where the functional portion is located, such as the mounting portion having the mounting hole, tends to have higher thermal resistance and lower heat dissipation performance than other portions without the functional portion. In other words, since the heat resistance is not uniform in the circumferential direction of the housing, there is a problem that the cooling of the stator may differ depending on the setting of the circumferential position of the stator with respect to the housing.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、固定子の効率的な冷却を可能とした回転電機を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a rotating electric machine capable of efficiently cooling a stator.
上記課題を解決する回転電機は、導線(22x)が固定子コア(21)のティース(21b)に巻装されてなる3相コイル(22)を備え、前記3相コイルへの3相駆動電流の供給に基づいて回転磁界を発生させる固定子(11)と、前記固定子が内接して固定されるハウジング(30)とを含んで構成される回転電機(10)であって、前記固定子は、前記導線への通電に基づく発熱量が周方向に一様でない構成をなすとともに、前記ハウジングは、熱抵抗が周方向に一様でない構成をなすものであり、前記固定子の発熱量の大きい領域(B1,B2)が前記ハウジングの熱抵抗の低い領域(A0)となるように、前記固定子と前記ハウジングとの互いの周方向位置が設定される。 A rotary electric machine that solves the above problems includes a three-phase coil (22) in which a conductor (22x) is wound around teeth (21b) of a stator core (21), and a three-phase drive current to the three-phase coil and a housing (30) in which the stator is inscribed and fixed, wherein the stator is is configured such that the amount of heat generated by the conducting wire is not uniform in the circumferential direction, and the housing has a configuration in which the thermal resistance is not uniform in the circumferential direction. The relative positions of the stator and the housing in the circumferential direction are set such that the large areas (B1, B2) are the low heat resistance areas (A0) of the housing.
上記構成によれば、発熱量が周方向に一様でない固定子と、熱抵抗が周方向に一様でないハウジングとを組み合わせる回転電機において、固定子の発熱量の大きい領域がハウジングの熱抵抗の低い領域となるように、固定子とハウジングとの互いの周方向位置が設定される。これにより、固定子からハウジングへの熱伝導が効率的に行われ、固定子の効率的な冷却が可能となる。 According to the above configuration, in a rotary electric machine in which a stator whose heat generation amount is not uniform in the circumferential direction and a housing whose thermal resistance is not uniform in the circumferential direction are combined, a region of the stator where the heat generation amount is large is the heat resistance of the housing. The relative circumferential positions of the stator and the housing are set so as to provide a low area. As a result, heat is efficiently conducted from the stator to the housing, enabling efficient cooling of the stator.
以下、回転電機の一実施形態について説明する。
図1に示すように、本実施形態の回転電機10は、3相駆動電流の供給に基づいて回転駆動するブラシレスモータにて構成されている。回転電機10は、固定子11と回転子12とを含む各種構成部品をハウジング30の内部空間に収容してなる。固定子11は円環状をなしハウジング30の円筒部に内接して固定され、回転子12は固定子11の径方向内側に回転可能に配置されている。本実施形態の回転電機10では、固定子11は96磁極、回転子12は32磁極に設定されている。
An embodiment of a rotating electrical machine will be described below.
As shown in FIG. 1, the rotary
固定子11は、磁性金属製の固定子コア21と、固定子コア21に巻装されるコイル22とを備える。固定子コア21は、円環部21aと、円環部21aの内周縁から径方向内側に延びる複数のティース21bとを有している。ティース21bは、周方向等間隔に96個設けられている。隣接するティース21b間は、ティース21bに巻回するコイル22の導線22xを収容するためのスロット21cとして機能する。スロット21cは、ティース21bと同様、96個設けられている。本実施形態の導線22xは、断面矩形状の平角線を用いている。スロット21cは、平角線よりなる導線22xの1本分の幅となっている。
The
コイル22は、分布巻きの1つである波巻きにて3個のティース21bに跨がるようにして巻装されている。また、コイル22は、3相駆動電流の供給に対応してU相、V相及びW相の3相コイルにて構成されている。さらに、コイル22は、U相、V相及びW相の各相において2並列接続となっており、それぞれU相第1コイル22u1、U相第2コイル22u2、V相第1コイル22v1、V相第2コイル22v2、W相第1コイル22w1、及びW相第2コイル22w2を備える。なお、本実施形態の固定子11は、1つの相で32極、回転子12の磁極数と等倍である、所謂1倍スロット構造にて構成されている。1倍スロット構造を採る固定子11は、コイル22部分の軽量化等で有利である。本実施形態のコイル22の具体的な巻回態様については、以下のようになっている。
The
図2(a)を用いてコイル22の具体的な巻回態様を説明するにあたり、固定子11の96個のスロット21cにスロット番号「1」~「96」を付し、U相第1及び第2コイル22u1,22u2の巻始め位置をスロット番号「1」とする。
2(a), the 96
[U相第1及び第2コイル22u1,22u2について]
図2(a)及び図3に示すように、U相第1コイル22u1では、巻始め位置のスロット番号「1」から3スロット毎で「1」「4」「7」・・・「49」の順に導線22xをスロット21cに挿入しつつ往路側の波巻きが行われ、スロット番号「49」を折返部22uaとして「49」・・・「7」「4」「1」と往路と同一の3スロット毎で往路の逆順にて復路側の波巻きが行われる。再び、波巻き2往復目として、スロット番号「1」を折返部22ubとして「1」「4」「7」・・・「49」と往路側の波巻きが行われ、スロット番号「49」を折返部22uaとして「49」・・・「7」「4」「1」と復路側の波巻きが行われる。さらに、波巻き3往復目として、2往復目と同様な1往復の波巻きが行われる。波巻きが3往復行われることで、各スロット21c内には径方向に6本の導線22xが1列に並ぶ配置となる。なお、U相第1コイル22u1では、スロット番号「4」が巻終わり位置である。スロット番号「4」まで戻ってきた導線22xは、スロット番号「1」には向かわずそのスロット番号「4」を巻終わり位置として導出されて、中性点部材23に接続される。
[U-phase first and second coils 22u1 and 22u2]
As shown in FIGS. 2(a) and 3, in the U-phase first coil 22u1, the slot number "1" at the winding start position is "1", "4", "7", . While the
U相第2コイル22u2では、上記したように、U相第1コイル22u1と同様、導線22xの巻始め位置はスロット番号「1」からである。また、U相第1コイル22u1の波巻きの往路側を固定子11の反時計回り方向とした場合、U相第2コイル22u2の波巻きの往路側はU相第1コイル22u1とは逆の時計回り方向である。
In the U-phase second coil 22u2, as in the U-phase first coil 22u1, the winding start position of the
すなわち、U相第2コイル22u2では、スロット番号「1」から3スロット毎で「1」「94」「91」・・・「49」の順に導線22xをスロット21cに挿入しつつ往路側の波巻きが行われ、スロット番号「49」を折返部22uaとして「49」・・・「91」「94」「1」と往路と同一の3スロット毎で往路の逆順にて復路側の波巻きが行われる。再び、波巻き2往復目として、スロット番号「1」を折返部22ubとして「1」「94」「91」・・・「49」と往路側の波巻きが行われ、スロット番号「49」を折返部22uaとして「49」・・・「91」「94」「1」と復路側の波巻きが行われる。さらに、波巻き3往復目として、2往復目と同様な1往復の波巻きが行われる。なお、U相第2コイル22u2では、スロット番号「94」が巻終わり位置である。スロット番号「94」まで戻ってきた導線22xは、スロット番号「1」には向かわずそのスロット番号「94」を巻終わり位置として、導出されて中性点部材23に接続される。
That is, in the U-phase second coil 22u2, the
つまり、本実施形態では、同相で並列接続をなすU相第1及び第2コイル22u1,22u2は、互いに180°対向位置にあるスロット番号「1」「49」を通る直線、この場合固定子11の中心点O1をも通る直線L1に対し、第1コイル22u1が反時計回り方向側の半周の巻装範囲に、第2コイル22u2が時計回り方向側の半周の巻装範囲に設けられている。U相第1及び第2コイル22u1,22u2は、スロット番号「1」「49」を通る直線L1を対称軸とする線対称の巻回態様にて構成されている。
That is, in the present embodiment, the U-phase first and second coils 22u1 and 22u2 that are in-phase and parallel-connected are connected to a straight line passing through the slot numbers "1" and "49" located opposite each other by 180°, in this case the
また、対称軸である直線L1上に位置するスロット番号「1」「49」は、U相第1及び第2コイル22u1,22u2の波巻きの各折返部22ub,22uaであるが、第1及び第2コイル22u1,22u2の導線22xが3本ずつ、スロット番号「1」「49」のスロット21c内にそれぞれ混在する。スロット21c内における導線22xは、その巻回過程でスロット21c内の径方向外側から内側に向けて並ぶが、スロット番号「1」では、第1コイル22u1側の導線22xが最も径方向外側に位置し、次に第2コイル22u2側の導線22xが位置というように交互に並び、最も径方向内側に第2コイル22u2側の導線22xが位置する。一方、スロット番号「49」では、第2コイル22u2側の導線22xが最も径方向外側に位置し、次に第1コイル22u1側の導線22xが位置というように交互に並び、最も径方向内側に第1コイル22u1側の導線22xが位置する。スロット番号「1」「49」の各折返部22ub,22uaについては、第1及び第2コイル22u1,22u2の導線22xの配置態様を逆としている。
Further, the slot numbers "1" and "49" located on the straight line L1, which is the axis of symmetry, are the wave-wound folded portions 22ub and 22ua of the U-phase first and second coils 22u1 and 22u2. Three
なお、スロット番号「1」「49」の各折返部22ub,22uaにおいて、U相第1及び第2コイル22u1,22u2の導線22xを1本毎で交互に、かつスロット番号「1」「49」で逆の配置とするには、例えば第1及び第2コイル22u1,22u2の導線22xの巻回が次のように行われる。
In addition, in each of the folded portions 22ub and 22ua with the slot numbers "1" and "49", the
スロット番号「1」において、先ず、第1コイル22u1側の導線22xが挿入され、第1コイル22u1側の導線22xをスロット21c内の最も径方向外側に配置する。次いで、そのまま第1コイル22u1側の波巻き1往復目の往路巻きが行われ、スロット番号「49」の直前で第1コイル22u1の巻回を待機する。次いで、スロット番号「1」において、第2コイル22u2側の導線22xが挿入され、第2コイル22u2側の導線22xをスロット21c内における径方向外側から2番目に配置する。次いで、そのまま第2コイル22u2側の波巻き1往復目の往路巻きが行われ、スロット番号「49」にて折返す。その際、スロット番号「49」において、第2コイル22u2側の導線22xがスロット21c内の最も径方向外側の配置となる。さらにそのまま第2コイル22u2側の波巻き1往復目の復路巻きが行われ、スロット番号「1」の直前で第2コイル22u2の巻回を待機する。
In the slot number "1", first, the
次いで、スロット番号「49」の直前で待機していた第1コイル22u1の巻回が再開され、スロット番号「49」にて折返す。その際、スロット番号「49」において、第1コイル22u1側の導線22xがスロット21c内における径方向外側から2番目の配置となる。さらにそのまま第1コイル22u1側の波巻き1往復目の復路巻きが行われ、スロット番号「1」にて折返す。その際、スロット番号「1」において、第1コイル22u1側の導線22xがスロット21c内における径方向外側から3番目の配置となる。さらにそのまま第1コイル22u1側の波巻き2往復目の往路巻きが行われ、スロット番号「49」の直前で第1コイル22u1の巻回を待機する。
Next, the winding of the first coil 22u1 that was on standby immediately before the slot number "49" is restarted and turned back at the slot number "49". At this time, in the slot number "49", the
次いで、スロット番号「1」の直前で待機していた第2コイル22u2の巻回が再開され、スロット番号「1」にて折返す。その際、スロット番号「1」において、第2コイル22u2側の導線22xがスロット21c内における径方向外側から4番目の配置となる。さらにそのまま第2コイル22u2側の波巻き2往復目の往路巻きが行われ、スロット番号「49」にて折返す。その際、スロット番号「49」において、第2コイル22u2側の導線22xがスロット21c内における径方向外側から3番目の配置となる。さらにそのまま第2コイル22u2側の波巻き2往復目の復路巻きが行われ、スロット番号「1」の直前で第2コイル22u2の巻回を待機する。
Next, the winding of the second coil 22u2 that was on standby just before the slot number "1" is restarted and turned back at the slot number "1". At this time, in the slot number "1", the
そして、このような巻回を繰り返すことで、スロット番号「1」「49」の各折返部22ub,22uaにおいて、U相第1及び第2コイル22u1,22u2の導線22xが1本毎で交互に、かつスロット番号「1」「49」で逆の配置となるように構成される。
By repeating such winding, the
[V相第1及び第2コイル22v1,22v2について]
図2(a)及び図4に示すように、V相第1及び第2コイル22v1,22v2の巻回態様については、スロット番号が相違する以外、U相第1及び第2コイル22u1,22u2の巻回態様と同様である。以下に適宜省略して説明する。
[Regarding V-phase first and second coils 22v1 and 22v2]
As shown in FIGS. 2A and 4, the V-phase first and second coils 22v1 and 22v2 are wound in the same manner as the U-phase first and second coils 22u1 and 22u2 except that the slot numbers are different. It is the same as the winding mode. Description will be omitted as appropriate below.
V相第1コイル22v1では、導線22xが巻始め位置のスロット番号「3」から挿入されて3スロット毎で「3」「6」「9」・・・「51」の順に反時計回り方向に向けて往路側の波巻きが行われ、スロット番号「51」を折返部22vaとして「51」・・・「9」「6」「3」と往路と逆順の復路側の波巻きが行われる。V相第1コイル22v1の波巻きも同様に往路側の折返部22vaと復路側の折返部22vbとの間で3往復行われ、導線22xはスロット番号「6」を巻終わり位置として導出されて、中性点部材23に接続される。
In the V-phase first coil 22v1, the
V相第2コイル22v2では、導線22xがV相第1コイル22v1と同じくスロット番号「3」から挿入されて3スロット毎で「3」「96」「93」・・・「51」の順にV相第1コイル22v1とは逆の時計回り方向に向けて往路側の波巻きが行われ、スロット番号「51」を折返部22vaとして「51」・・・「93」「96」「3」と往路と逆順の復路側の波巻きが行われる。V相第2コイル22v2の波巻きも同様に往路側の折返部22vaと復路側の折返部22vbとの間で3往復行われ、導線22xはスロット番号「96」を巻終わり位置として導出されて、中性点部材23に接続される。
In the V-phase second coil 22v2, the
つまり、V相第1及び第2コイル22v1,22v2についても、互いに180°対向位置にあるスロット番号「3」「51」を通り固定子11の中心点O1をも通る直線L2に対し、第1コイル22v1が反時計回り方向側の半周の巻装範囲に、第2コイル22v2が時計回り方向側の半周の巻装範囲に設けられている。V相第1及び第2コイル22v1,22v2は、スロット番号「3」「51」を通る直線L2を対称軸とする線対称の巻回態様にて構成されている。
That is, for the V-phase first and second coils 22v1 and 22v2 as well, the straight line L2 passing through the slot numbers "3" and "51" located opposite each other by 180° and also passing through the center point O1 of the
また、スロット番号「3」「51」の波巻きの各折返部22vb,22vaにおいて、V相第1及び第2コイル22v1,22v2の導線22xが1本毎で交互に、かつスロット番号「3」「51」で逆の配置となるように上記U相と同様にして構成される。
In each of the wave-wound folded portions 22vb and 22va with slot numbers "3" and "51", the
[W相第1及び第2コイル22w1,22w2について]
図2(a)及び図5に示すように、W相第1及び第2コイル22w1,22w2の巻回態様についても、U相第1及び第2コイル22u1,22u2やV相第1及び第2コイル22v1,22v2の巻回態様とおおよそ同様である。但し、W相第1及び第2コイル22w1,22w2では、スロット番号が相違する以外にも若干の相違点がある。U相第1及び第2コイル22u1,22u2の巻始め位置はともにスロット番号「1」、V相第1及び第2コイル22v1,22v2の巻始め位置はともにスロット番号「3」であったが、W相第1及び第2コイル22w1,22w2の巻始め位置はそれぞれスロット番号「5」「95」と異なっている。一方で、U相第1及び第2コイル22u1,22u2の巻終わり位置はそれぞれスロット番号「4」「94」、V相第1及び第2コイル22v1,22v2の巻終わり位置はそれぞれスロット番号「6」「96」と異なっていたが、W相第1及び第2コイル22w1,22w2の巻終わり位置はともにスロット番号「2」としている。これらの他、以下に適宜省略して説明する。
[Regarding W-phase first and second coils 22w1 and 22w2]
As shown in FIGS. 2A and 5, the winding modes of the W-phase first and second coils 22w1 and 22w2 are also different from the U-phase first and second coils 22u1 and 22u2 and the V-phase first and second coils 22u1 and 22u2. This is approximately the same as the winding mode of the coils 22v1 and 22v2. However, the W-phase first and second coils 22w1 and 22w2 have some differences other than the slot numbers. The winding start positions of the U-phase first and second coils 22u1 and 22u2 are both slot number "1", and the winding start positions of the V-phase first and second coils 22v1 and 22v2 are both slot number "3". The winding start positions of the W-phase first and second coils 22w1 and 22w2 are different from slot numbers "5" and "95", respectively. On the other hand, the winding end positions of the U-phase first and second coils 22u1 and 22u2 are respectively slot numbers "4" and "94", and the winding end positions of the V-phase first and second coils 22v1 and 22v2 are respectively slot number "6". ' and '96', the winding end positions of the W-phase first and second coils 22w1 and 22w2 are both slot number '2'. In addition to these, the description will be omitted as appropriate below.
W相第1コイル22w1では、導線22xが巻始め位置のスロット番号「5」から挿入されて3スロット毎で「5」「8」「11」・・・「50」の順に反時計回り方向に向けて往路側の波巻きが行われ、スロット番号「50」を折返部22waとして「50」・・・「8」「5」、さらにスロット番号「2」まで往路と逆順の復路側の波巻きが行われる。W相第1コイル22w1の波巻きも同様に往路側の折返部22waと復路側の折返部22wbとの間で3往復行われ、導線22xはスロット番号「2」を巻終わり位置として導出されて、中性点部材23に接続される。
In the W-phase first coil 22w1, the
W相第2コイル22w2では、導線22xがW相第1コイル22w1と巻始め位置の異なるスロット番号「95」から挿入されて3スロット毎で「95」「92」「89」・・・「50」の順にW相第1コイル22w1とは逆の時計回り方向に向けて往路側の波巻きが行われ、スロット番号「50」を折返部22waとして「50」・・・「92」「95」、さらにスロット番号「2」まで往路と逆順の復路側の波巻きが行われる。W相第2コイル22w2の波巻きも同様に往路側の折返部22waと復路側の折返部22wbとの間で3往復行われ、導線22xはW相第1コイル22w1と同じくスロット番号「2」を巻終わり位置として導出されて、中性点部材23に接続される。
In the W-phase second coil 22w2, the
つまり、W相第1及び第2コイル22w1,22w2についても、互いに180°対向位置にあるスロット番号「2」「50」を通り固定子11の中心点O1をも通る直線L3に対し、第1コイル22w1が反時計回り方向側の半周の巻装範囲に、第2コイル22w2が時計回り方向側の半周の巻装範囲に設けられている。W相第1及び第2コイル22w1,22w2は、スロット番号「2」「50」を通る直線L3を対称軸とする線対称の巻回態様にて構成されている。
That is, for the W-phase first and second coils 22w1 and 22w2 as well, the straight line L3 passing through the slot numbers "2" and "50" located opposite each other by 180° and passing through the center point O1 of the
また、スロット番号「2」「50」の波巻きの各折返部22wb,22waにおいて、W相第1及び第2コイル22w1,22w2の導線22xが1本毎で交互に、かつスロット番号「2」「50」で逆の配置となるように上記U相及びV相と同様にして構成される。
In each of the wave-wound folded portions 22wb and 22wa with slot numbers "2" and "50", the
こうして、U相第1及び第2コイル22u1,22u2、V相第1及び第2コイル22v1,22v2、及びW相第1及び第2コイル22w1,22w2が固定子コア21に巻装されてなる。そして、U相巻始め位置のスロット番号「1」からともに延びるU相第1及び第2コイル22u1,22u2の一端の導線22xはU相給電端子24uに接続され、V相巻始め位置のスロット番号「3」からともに延びるV相第1及び第2コイル22v1,22v2の一端の導線22xはV相給電端子24vに接続される。W相巻始め位置のスロット番号「5」「95」からそれぞれ延びるW相第1及び第2コイル22w1,22w2の一端の導線22xはW相給電端子24wにともに接続される。また、上記したが、U相巻終わり位置のスロット番号「4」「94」からそれぞれ延びるU相第1及び第2コイル22u1,22u2の他端の導線22xは中性点部材23に接続され、V相巻終わり位置のスロット番号「6」「96」からそれぞれ延びるV相第1及び第2コイル22v1,22v2の他端の導線22xについても同じく中性点部材23に接続される。W相巻終わり位置のスロット番号「2」からともに延びるW相第1及び第2コイル22w1,22w2の他端の導線22xについても同じく中性点部材23に接続される。つまり、本実施形態の固定子11は、図2(b)に示すように、同相で2並列接続をなす3相Y結線のコイル22を備えて構成されている。
Thus, U-phase first and second coils 22u1 and 22u2, V-phase first and second coils 22v1 and 22v2, and W-phase first and second coils 22w1 and 22w2 are wound around the
本実施形態のハウジング30は、図1及び図6に示すように、自身の円筒部の外周面に例えば固定子11のティース21bの数と同じく96個の放熱フィン31を備えている。各放熱フィン31は、ハウジング30の外周面の周方向に互いに間隔を有して並設されている。各放熱フィン31は、それぞれ外周面から径方向外側に突出し、軸方向に沿った板状をなしている。このような放熱フィン31を有するハウジング30は、同じく外周面に対して例えば4箇所に取付部32を備えている。各取付部32は、ハウジング30の外周面の周方向に互いに間隔を有して並設されている。各取付部32は、各放熱フィン31に対して粗いピッチで設けられている。各取付部32は、それぞれ外周面から例えば略半円状に径方向外側に突出し、軸方向に所定長さをなしている。各取付部32は、それぞれ円形状の取付孔32aを有しており、複数部品からなるハウジング30の部品同士を互いにねじ止めする場合に用いられたり、回転電機10を図示略の被取付部材に対してねじ止めする場合等に用いられるものである。
As shown in FIGS. 1 and 6, the
また、各取付部32は、例えば4個分の放熱フィン31の基端部に設けられている。ここで、回転電機10の外形形状を円形状とするため、各放熱フィン31の先端部である径方向外側端部は、周方向全体で同一円周上に位置する設定としている。そのため、各取付部32を基端部に有する放熱フィン31においては、取付部32のない他の部位の放熱フィン31と比べて、径方向長さが小さい所謂背低で表面積が小さいものとなる。つまり、取付部32を基端部に有する放熱フィン31においては、取付部32のない他の部位と比べて放熱性能が低くなりがちである。つまり、本実施形態のハウジング30は、周方向において放熱性能が一様でないものとなっている。
Further, each mounting
つまり、図6に示すように、ハウジング30の周方向において、基端部に取付部32を有する放熱フィン31が存在する領域が熱抵抗の高い領域A1であり、その領域A1の中でも取付孔32a、すなわち空隙が存在する領域が熱抵抗のより高い領域A2である。熱抵抗が高いということは、固定子11から放熱フィン31への伝熱経路の熱伝導性が低いことであり、放熱性能が低いことを意味する。一方、放熱フィン31のみが存在する領域A0は、取付部32が位置する領域A1と比べて熱抵抗の低い領域であり、放熱性能が高いことを意味する。
That is, as shown in FIG. 6, in the circumferential direction of the
このように熱抵抗が周方向に一様でない構造のハウジング30に対し、回転電機10の駆動時における固定子11の発熱量についても周方向に一様でないものとなっている。具体的には、固定子11において例えばU相のスロット番号「1」付近を代表として説明すると、スロット番号「1」の折返部22ub側から見て第1及び第2コイル22u1,22u2を構成する導線22xを波巻き1往復したとき、その折返部22ubにおいて径方向に近接する1往復した導線22x間の電位差は大きい。そのため、第1コイル22u1側では、折返部22ubから反時計回り方向の1磁極分、具体的には折返部22ubから反時計回り方向のティース21bの3個分の領域B1の発熱量は大きい。また、第2コイル22u2側についても、折返部22ubから時計回り方向の1磁極分の領域B2の発熱量は大きい。これは、折返部22ua側についても同様である。つまり、U相において、折返部22ua,22ubを含む第1及び第2コイル22u1,22u2の1磁極の領域B1,B2は、他のU相の磁極と比べて発熱量が大きいものとなっている。
In contrast to the
このことは、図1等に示すU相、V相及びW相第1及び第2コイル22u1~22w2の各折返部22ua~22wbの全部について言える。そのため、本実施形態では、固定子11の発熱量の大きい各コイル22u1~22w2における各折返部22ua~22wbを含む1磁極の領域B1,B2がハウジング30の熱抵抗の低い領域A0となるように、換言すれば、各コイル22u1~22w2の各折返部22ua~22wbを含む1磁極の領域B1,B2とハウジング30の熱抵抗の高い領域A1とが周方向にずれるような配置関係に設定されている。
This applies to all of the folded portions 22ua to 22wb of the U-phase, V-phase and W-phase first and second coils 22u1 to 22w2 shown in FIG. Therefore, in the present embodiment, the one magnetic pole regions B1 and B2 including the folded portions 22ua to 22wb of the coils 22u1 to 22w2 that generate a large amount of heat of the
本実施形態の作用について説明する。
回転電機10の回転駆動を行う際、図示略の制御回路から3相駆動電流がU相、V相及びW相給電端子24u,24v,24wを通じて固定子11のコイル22に供給される。コイル22に供給された3相駆動電流に基づき固定子11では回転磁界が発生し、固定子11にて発生した回転磁界に基づき回転子12が回転する。
The operation of this embodiment will be described.
When the rotary
回転電機10の駆動時において、固定子11では、U相、V相及びW相第1及び第2コイル22u1~22w2への通電に基づいて導線22xが発熱する。導線22xの熱は、固定子コア21からハウジング30に伝達され、放熱フィン31から大気に放出されることで、固定子11が冷却されるようになっている。本実施形態では特に、固定子11の発熱量の大きい各コイル22u1~22w2の各折返部22ua~22wbを含む1磁極の領域B1,B2がハウジング30の熱抵抗の低い領域A0に配置されるため、固定子11からハウジング30の放熱フィン31への熱伝導が効率的に行われ、固定子11の効率的な冷却が可能となっている。
When the rotary
本実施形態の効果について説明する。
(1)本実施形態の回転電機10は、発熱量が周方向に一様でない固定子11と、熱抵抗が周方向に一様でないハウジング30との組み合わせとなっている。そして、固定子11の発熱量の大きい領域、すなわちU相、V相及びW相第1及び第2コイル22u1~22w2における各折返部22ua~22wbを含む1磁極の領域B1,B2が、ハウジング30の熱抵抗の低い領域、すなわち取付部32のない放熱フィン31のみを有する領域A0となるように、固定子11とハウジング30との互いの周方向位置が設定されている。これにより、固定子11からハウジング30への熱伝導が効率的に行われ、固定子11の効率的な冷却を図ることができる。
Effects of the present embodiment will be described.
(1) The rotary
(2)本実施形態の固定子11において、同相で並列接続の第1及び第2コイル22u1~22w2は、固定子11の周方向に分離した互いに同等で反時計回り方向側及び時計回り方向側の半周の巻装範囲にそれぞれ巻装され、半周の各巻装範囲の境界部が分布巻きの往復の折返部22ua~22wbとして構成される。つまり、同相で並列接続の第1及び第2コイル22u1~22w2は、それぞれ自身の導線22xを詰めて配置可能でその一方側に径方向位置が偏ることなく同様な巻回態様とできるため、一方側のコイル22u1~22w2に鎖交磁束が偏ることを抑制できる。これにより、同相の並列接続のコイル22u1~22w2間に発生し得る循環電流の抑制、ひいては回転電機10の損失の抑制を簡易な構成にて実現することができる。
(2) In the
(3)折返部22ua~22wbにおいて、第1及び第2コイル22u1~22w2の導線22xが混在して径方向に1列に並ぶ配置であり、第1及び第2コイル22u1~22w2の導線22xが導線1本毎で交互となるように配置される。これにより、折返部22ua~22wbの影響により生じ得る鎖交磁束の偏りをより小さく抑制することができる。つまり、同相の並列接続のコイル22u1~22w2間に発生し得る循環電流の一層の抑制に寄与することができる。
(3) In the folded portions 22ua to 22wb, the
また、折返部22ua~22wbにおいて、第1及び第2コイル22u1~22w2の導線22xの交互の配置態様をその2箇所で逆の配置とされる。これにより、折返部22ua~22wbの影響により生じ得る鎖交磁束の偏りが逆の配置同士で相殺されるため、鎖交磁束の偏りをより一層小さく抑制することができる。つまり、同相の並列接続のコイル22u1~22w2間に発生し得る循環電流のより一層の抑制に寄与することができる。
Also, in the folded portions 22ua to 22wb, the alternate arrangement of the
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・ハウジング30の熱抵抗の高い領域A1(A2)は、取付孔32aを有する取付部32であったが、これに限定されるものではない。
This embodiment can be implemented with the following modifications. This embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
- Although the area A1 (A2) of the
例えば、図7に示す態様は、固定子コア21の外周縁に矩形状の溝部33と、これに対応してハウジング30の内周面に同じく矩形状の溝部34とを設け、両方の溝部33,34に跨がるようにキー部材35を挿入し、固定子11とハウジング30との回り止めを行う構造をなすものである。溝部33,34は、取付孔32aと同様、空隙であり、熱抵抗の高くなる領域A1であるため、各コイル22u1~22w2の各折返部22ua~22wbを含む1磁極の領域B1,B2と周方向にずれるように設定するのが好ましい。
For example, in the embodiment shown in FIG. 7, a
また、固定子コア21を積層型としたときの積層前後のコア材の溶接に溝部33を用いるようにしたものも、同じく溝部33が熱抵抗の高くなる領域A1であるため、各コイル22u1~22w2の各折返部22ua~22wbを含む1磁極の領域B1,B2と周方向にずれるように設定するのが好ましい。
Also, when the
・ハウジング30の外周面に放熱フィン31を備えるものであったが、放熱部はこれに限らず、放熱フィン31を省略したものや冷却流体を用いるもの等、その他の構造のものに適宜変更してもよい。また、放熱フィン31を96個設けたが、フィンの個数はこれに限らず、適宜変更してもよい。また、放熱フィン31を固定子コア21の円環部21aの外周面に設け、ハウジング30を省略してもよい。この場合、固定子コア21の円環部21aがハウジングの機能を兼ねてもよい。
・Although the outer peripheral surface of the
・各折返部22ua~22wbについて、U相、V相及びW相の各第1及び第2コイル22u1~22w2の導線22xが1本毎で交互となるように、さらに一方側と他方側とで逆の配置としたが、適宜変更してもよい。例えば、一方側と他方側とで導線22xの交互の配置を逆とせず、同じ配置としてもよい。また、導線22xを1本毎に交互に配置するのではなく、2本以上毎に交互に配置してもよい。また、導線22xをコイル単位毎に交互に配置してもよい。
For each of the folded portions 22ua to 22wb, the
・固定子11を96磁極、回転子12を32磁極としたが、これ以外の磁極数にて構成したものであってもよい。またその際、導線22xを3個のティース21b、3個のスロット21c毎に巻装したが、これについても磁極数に合わせて適宜変更してもよい。
- Although the
・同相で2並列接続であったが、同相で4並列以上の接続態様であってもよい。
・コイル22u1~22w2の巻回態様についても図2の態様は一例であり、適宜変更してもよい。また、コイル22u1~22w2はY結線としたが、Δ結線であってもよい。
- Although two parallel connections were made in the same phase, four or more parallel connections in the same phase may be used.
・The winding manner of the coils 22u1 to 22w2 is also an example, and may be changed as appropriate. Also, although the coils 22u1 to 22w2 are Y-connected, they may be delta-connected.
・上記以外で回転電機10の構成を適宜変更してもよい。
上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。
(イ)3相コイルは、同相で2並列接続の第1及び第2コイルにて構成されている、回転電機。
- You may change the structure of the rotary
Technical ideas that can be grasped from the above embodiment and modifications will be described.
(a) A rotating electric machine in which the three-phase coil is composed of two parallel-connected first and second coils in the same phase.
(ロ)折返部において、隣接の巻装範囲のコイルの導線が混在して径方向に1列に並ぶ配置であり、隣接のコイルの導線が導線1本毎又はコイル単位毎で交互となる配置にて構成された、回転電機。 (b) At the folded portion, the conductor wires of the coils in the adjacent winding range are mixed and arranged in a row in the radial direction, and the conductor wires of the adjacent coils are arranged alternately for each conductor wire or for each coil unit. A rotating electrical machine composed of
(ハ)折返部は、偶数箇所設けられるものであり、一方側の組と他方側の組とで隣接のコイルの交互の配置態様を逆として構成された、回転電機。 (c) A rotating electrical machine in which an even number of folded portions are provided, and the alternate arrangement of adjacent coils is reversed between the set on one side and the set on the other side.
10…回転電機、11…固定子、21…固定子コア、21b…ティース、21c…スロット、22…コイル(3相コイル)、22x…導線、22u1,22v1,22w1…第1コイル(コイル)、22u2,22v2,22w2…第2コイル(コイル)、22ua,22ub,22va,22vb,22wa,22wb…折返部、30…ハウジング、31…放熱フィン、32…取付部、32a…取付孔、33,34…溝部、A0…熱抵抗の低い領域、A1,A2…熱抵抗の高い領域、B1,B2…折返部を含む1磁極の領域(発熱量の大きい領域)。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記固定子が内接して固定されるハウジング(30)と
を含んで構成される回転電機(10)であって、
前記固定子は、前記導線への通電に基づく発熱量が周方向に一様でない構成をなすとともに、前記ハウジングは、熱抵抗が周方向に一様でない構成をなすものであり、
前記固定子の発熱量の大きい領域(B1,B2)が前記ハウジングの熱抵抗の低い領域(A0)となるように、前記固定子と前記ハウジングとの互いの周方向位置が設定されており、
前記固定子は、前記導線が複数の前記ティースに跨がる分布巻きにて巻装されるものであり、前記3相コイルの同相内で複数のコイルが並列接続されてなり、
前記同相で並列接続の複数のコイル(22u1,22u2,22v1,22v2,22w1,22w2)は、並列接続のコイル毎に同等で前記固定子の周方向に分離して設定された各巻装範囲において、同相に割当てのスロット(21c)に対してそれぞれ往復の前記分布巻きにて巻装されるとともに、前記各巻装範囲の境界部を前記分布巻きの往復の折返部(22ua,22ub,22va,22vb,22wa,22wb)として構成されるものであり、
前記固定子の発熱量の大きい領域は、前記各コイルの前記折返部を含む1磁極の領域(B1,B2)を少なくとも有する、回転電機。 A three-phase coil (22) is provided in which a conducting wire (22x) is wound around teeth (21b) of a stator core (21), and a rotating magnetic field is generated based on the supply of a three-phase drive current to the three-phase coil. a stator (11) that causes
A rotating electric machine (10) including a housing (30) in which the stator is inscribed and fixed,
The stator has a configuration in which the amount of heat generated by the energization of the conductor wire is not uniform in the circumferential direction, and the housing has a configuration in which the heat resistance is not uniform in the circumferential direction,
Circumferential positions of the stator and the housing are set so that areas (B1, B2) of the stator having a large amount of heat generated become areas (A0) of the housing having a low thermal resistance,
The stator is wound by distributed winding in which the conductor wire straddles the plurality of teeth, and a plurality of coils are connected in parallel within the same phase of the three-phase coil,
The plurality of in-phase and parallel-connected coils (22u1, 22u2, 22v1, 22v2, 22w1, 22w2) are equal for each parallel-connected coil and set separately in the circumferential direction of the stator in each winding range, The slots (21c) assigned to the same phase are respectively wound by the reciprocating distributed winding, and the boundaries of the respective winding ranges are the reciprocating folded portions (22ua, 22ub, 22va, 22vb, 22ua, 22ub, 22va, 22vb, 22wa, 22wb),
The rotary electric machine , wherein the region of the stator where the amount of heat generated is large has at least one magnetic pole region (B1, B2) including the folded portion of each coil.
前記固定子が内接して固定されるハウジング(30)と
を含んで構成される回転電機(10)であって、
前記固定子は、前記導線への通電に基づく発熱量が周方向に一様でない構成をなすとともに、前記ハウジングは、熱抵抗が周方向に一様でない構成をなすものであり、
前記固定子の発熱量の大きい領域(B1,B2)が前記ハウジングの熱抵抗の低い領域(A0)となるように、前記固定子と前記ハウジングとの互いの周方向位置が設定されており、
前記ハウジングは、外周面に複数の放熱フィン(31)を有し、前記放熱フィンのみが存在する領域が前記熱抵抗の低い領域であり、
前記熱抵抗の低い領域とは反対の熱抵抗の高い領域(A1,A2)は、取付孔(32a)を有する取付部(32)、前記固定子との回り止めを行うキー部材(35)の挿通に用いる溝部(33,34)、前記固定子コアを積層型としたときの積層前後のコア材の溶接に用いる溝部(33)のうち少なくとも1つを含む、回転電機。 A three-phase coil (22) is provided in which a conducting wire (22x) is wound around teeth (21b) of a stator core (21), and a rotating magnetic field is generated based on the supply of a three-phase drive current to the three-phase coil. a stator (11) that causes
a housing (30) in which the stator is inscribed and fixed;
A rotating electrical machine (10) comprising
The stator has a configuration in which the amount of heat generated by the energization of the conductor wire is not uniform in the circumferential direction, and the housing has a configuration in which the heat resistance is not uniform in the circumferential direction,
Circumferential positions of the stator and the housing are set so that areas (B1, B2) of the stator having a large amount of heat generated become areas (A0) of the housing having a low thermal resistance,
The housing has a plurality of radiating fins (31) on its outer peripheral surface, and the area where only the radiating fins are present is the low thermal resistance area,
The high thermal resistance areas (A1, A2) opposite to the low thermal resistance area include a mounting portion (32) having a mounting hole (32a) and a key member (35) for preventing rotation with the stator. A rotary electric machine comprising at least one of grooves (33, 34) used for insertion and grooves (33) used for welding core materials before and after lamination when the stator core is of a laminated type.
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