JPWO2017195481A1 - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、以下の各実施形態を説明する回転電機として、電気自動車を駆動する回転電機を用いる。この回転電機を使用する電気自動車には、エンジンと回転電機の両方を備えるハイブリッドタイプの電気自動車(HEV)と、エンジンを用いず回転電機のみで走行する純粋な電気自動車(EV)とがあるが、以下に説明する回転電機は両方のタイプに利用できるので、ここではハイブリッドタイプの自動車用の回転電機を例示する。
図1は、本実施形態に係る回転電機1の全体構成を示す断面図である。図1では、回転電機1を断面とすることで、回転電機1の内部を図示している。
回転電機1は、回転子5と固定子11とを備えている。回転子5は、シャフト8の中心部に回転子鉄心6を備え、回転子鉄心6には複数の永久磁石7が配置されている。回転子鉄心6は、厚さ0.2〜0.5mm程度の電磁鋼板を打ち抜き加工により成形し、成形された電磁鋼板を積層した積層鋼板からなる。
回転子5は固定子11の内周側に、僅かなギャップを介して対向配置されている。回転子5は、そのシャフト8がフロントベアリング9およびリアベアリング10の内輪に挿通され、回転自在に支持されている。
フロントブラケット3には、フロントベアリング9が、リアブラケット4にはリアベアリング10が装着され、その内周面をシャフト8が挿通し、回転子5を回転自在に支持している。
反対に、U字形セグイメントコイル17の巻回ピッチ角度θを磁極ピッチより小さくした場合は、U字形セグメントコイル17の山形部173の軸方向の高さを低くできるため、セグメントコイル山形部173側のコイルエンドの高さを低くすることができる。
次に第1の実施形態について、図17〜図21を参照して説明する。図17は、結線板14の斜視図である。図18は、結線板14の正面図である。図19は、結線板14のエリアを分割した正面図である。図20は、図19のB−B断面図である。図21は、結線板14の絶縁部材を透視した接続導体の配置図である。
第1エリアは、U字形セグメントコイル端部175より固定子鉄心12の端部12bに向けて軸方向にみた場合、固定子鉄心12と重なる部分である。そして、第1エリアは、U字形セグメントコイル端部175と接続導体群の端部1431が接続されるエリアであり、U字形セグメントコイル端部175が径方向に整列され装着できる矩形形状の貫通孔1411が設けられている(図17、18参照)。
異相間接続導体146は、固定子鉄心12の複数のスロットを跨いで異なる相のU字形セグメントコイル端部175間を接続するが、第2エリアは、この時に周方向に異相間接続導体146を配置するためのスペースとなるエリアである。
第2エリアでは、絶縁部材141は固定子鉄心12の端部12bに向かって軸方向に伸び、複数の入出力接続導体144と異相間接続導体146が、軸方向に電気的絶縁が保たれる距離で立体交差され、入出力接続導体144と異相間接続導体146とを絶縁部材141で覆っている。
また、接続導体群の配線は、スロット内導体数4本で8極3相48スロットの回転電機1の固定子11の一例であり、回転電機の仕様、スロット内の各相の導体線の配置により変わるものである。
以上、本実施形態によれば、固定子巻線のコイルエンド部の高さおよび固定子巻線の種類を最小限に抑え、生産性が良く、小型高出力の回転電機を提供することができる。
次に第2の実施形態について、図22〜図27を参照して説明する。図22は、固定子11の結線板14側からみた斜視図である。図23は、固定子11の側面図である。図24は、結線板14の斜視図である。図25は、結線板14の正面図である。図26は、結線板14の絶縁部材を透視した接続導体の配置図である。図27は、結線板14のエリアを分割した正面図である。
本実施形態では、図22に示すように、結線板14の上面以外の接続については、固定子鉄心12のスロット内の第1層目と第2層目に装着される内側のU字形セグメントコイル17aの径方向に隣接するU字形セグメントコイル端部175同士を接続する。さらに、固定子鉄心12のスロット内の第3層目と第4層目に装着される内側のU字形セグメントコイル17bの径方向に隣接するU字形セグメントコイル端部175同士を接続する。
本実施形態によれば、固定子巻線のコイルエンド部の高さおよび固定子巻線の種類を最小限に抑え、生産性が良く、小型高出力の回転電機を提供することができる。
次に第3の実施形態について、図28〜図33を参照して説明する。図28は、固定子11の結線板側からみた斜視図である。図29は、固定子11の側面図である。図30は、結線板14の斜視図である。図31は、結線板14の正面である。図32は、結線板14の絶縁部材141を透視した接続導体の配置図である。図33は、結線板14のエリアを分割した正面図である。
接続導体群の端部1431とU字形セグメントコイル端部175の最内径側(固定子鉄心12のスロット内の第1層)と最外径側(固定子鉄心12のスロット内の第4層)の径方向に隣接する端部を接続する。接続導体群の端部1431と隣接しないU字形セグメントコイル端部175については、径方向に隣接するU字形セグメントコイル端部175同士を接続することで、固定子11として電気回路が構成される。
第1エリアは、U字形セグメントコイル端部175と接続導体群の端部1431が接続されるエリアであり、U字形セグメントコイル端部175が径方向に整列され装着できる矩形形状の貫通孔1411(図32参照)が設けられている。
また、第2エリアは、入出力接続導体144を第3エリアに通すエリアであり、異相間接続導体146と接触しないように、電気的絶縁の距離を保って配置される。
本実施形態によれば、固定子巻線のコイルエンド部の高さおよび固定子巻線の種類を最小限に抑え、生産性が良く、小型高出力の回転電機を提供することができる。
(1)回転電機1は、固定子鉄心12と、複数のセグメントコイル17により構成される固定子巻線13と、固定子巻線13のセグメントコイル17の異なる相を繋ぐ異相間接続導体146および固定子巻線13の同相のセグメントコイル17をつなぐ同相間接続導体145を固定する結線板14と、を備え、固定子巻線13は、固定子鉄心12の軸方向に対して一方側に複数のセグメントコイル17の互いの端部が接続されるコイル接続部18を有し、結線板14は、固定子鉄心12に対して、コイル接続部18が配置された側に配置される。これにより、固定子巻線13のセグメントコイル17の種類を最小限に抑え、回転電機の小型化と共に生産性に優れた固定子を備えた回転電機1を提供することができる。
2 センターハウジング
3 フロントブラケット
4 リアブラケット
5 回転子
6 回転子鉄心
7 永久磁石
8 シャフト
9 フロントベアリング
10 リアベアリング
11 固定子
12 固定子鉄心
121 ティース
122 スロット
123 コアバック
12a 固定子鉄心のU字形セグメントコイル山形形状部側の端面
12b 固定子鉄心のU字形セグメントコイル端部側の端面
13 固定子巻線
14 結線板
141 絶縁部材
14a 台座部
1413 接続導体収納部
1414 接続部
142 接続端子
143 接続導体群
1431 接続導体群端部
144 入出力接続導体
145 同相間接続導体
146 異相間接続導体
1461 中性点
15 絶縁紙
16 ケーブル
17 U字形セグメントコイル
171 U字形セグメントコイルの第1直線部
172 U字形セグメントコイルの第2直線部
173 U字形セグメントコイルの山形形状部
174 U字形セグメントコイルの頭部
175 U字形セグメントコイルの端部
1751 U字形セグメントコイルの第1端部
1752 U字形セグメントコイルの第2端部
17a 内径側U字形セグメントコイル
17b 外径側U字形セグメントコイル
18 コイル接続部
Claims (11)
- 固定子鉄心と、
複数のセグメントコイルにより構成される固定子巻線と、
前記固定子巻線のセグメントコイルの異なる相を繋ぐ異相間接続導体および前記固定子巻線の同相のセグメントコイルをつなぐ同相間接続導体を固定する結線板と、を備え、
前記固定子巻線は、前記固定子鉄心の軸方向に対して一方側に前記複数のセグメントコイルの互いの端部が接続されるコイル接続部を有し、
前記結線板は、前記固定子鉄心に対して、前記コイル接続部が配置された側に配置される回転電機。 - 請求項1に記載の回転電機において、
前記結線板は、前記複数のセグメントコイルの端部を貫通させる貫通孔を形成し、前記固定子鉄心の軸方向に対して、前記貫通孔を貫通したセグメントコイルの前記コイル接続部と前記固定子鉄心の端部との間の第1空間に配置される回転電機。 - 請求項2に記載の回転電機において、
前記結線板に固定されて前記セグメントコイルに接続され、前記回転電機の外部へ電流を入出力する入出力接続導体を備え、
前記固定子鉄心の外径内側に位置する前記入出力接続導体は、前記第1空間内に配置される回転電機。 - 請求項1または2に記載の回転電機において、
前記結線板に固定されて前記セグメントコイルに接続され、前記回転電機の外部へ電流を入出力する入出力接続導体を備え、
前記固定子鉄心の外径外側に位置する前記結線板には、前記入出力接続導体の一部を支持する台座部を有する回転電機。 - 請求項1に記載の回転電機において、
前記複数のセグメントコイルは、互いに接続された端部が前記固定子鉄心の径方向に並べられ、
前記結線板には、前記セグメントコイルの互いに接続された端部を貫通させる貫通孔が形成される回転電機。 - 請求項3に記載の回転電機において、
前記固定子鉄心の外径内側に位置する前記入出力接続導体は、前記固定子鉄心の径方向に対応する前記セグメントコイルの径方向の面に接続される回転電機。 - 請求項6に記載の回転電機において、
前記固定子鉄心の外径内側に位置する前記入出力接続導体は、前記固定子鉄心の周方向に並べられた前記複数のセグメントコイルの間に配置される回転電機。 - 請求項6に記載の回転電機において、
前記固定子鉄心の外径外側に位置する前記入出力接続導体は、前記固定子鉄心から遠ざかる方向に屈曲され、前記異相間接続導体および前記同相間接続導体よりも前記固定子鉄心から遠くの位置に配置される回転電機。 - 請求項6に記載の回転電機において、
前記入出力接続導体は、前記異相間接続導体および前記同相間接続導体よりも前記固定子鉄心に近くの位置に配置される回転電機。 - 請求項2に記載の回転電機において、
前記結線板に固定されている前記異相間接続導体、および前記同相間接続導体の端部は、前記結線板の貫通孔に対して周方向に隣接して軸方向に引き出されて配置され、
前記結線板の接続導体の端部と固定子巻線のセグメントコイル端部とが周方向に隣接し、互いに接続される回転電機。 - 請求項2に記載の回転電機において、
前記結線板に固定されている前記異相間接続導体、および前記同相間接続導体の端部は、前記結線板の貫通孔に対して径方向に隣接して軸方向に引き出され、
前記結線板の接続導体の端部と固定子巻線のセグメントコイル端部とが径方向に隣接し、互いに接続される回転電機。
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