JPWO2020175349A1 - 回転電機の温度検出素子の取付構造 - Google Patents

Abstract

温度検出素子の交換や保守点検等を容易に行うことができる回転電機の温度検出素子の取付構造を提供する。外部機器との接続を行う接続線２１Ａ〜２１Ｃを内部に有するようにステータのコイルエンドを樹脂でモールド成形した樹脂モールド部１０を有するモータのサーミスタ３０の取付構造であって、樹脂モールド部１０の外面に形成されてサーミスタ３０の本体３１を接続線２１Ａ〜２１Ｃに接近させるように本体３１を内側に着脱可能に保持する取付溝１１Ａ，１１Ｂと、樹脂モールド部１０に着脱可能に取り付けられて取付溝１１Ａ，１１Ｂを跨ぐように配設されるカバー１４と、カバー１４の内側に着脱可能に取り付けられて取付溝１１Ａ，１１Ｂ内の本体３１を取付溝１１Ａ，１１Ｂの底面１１Ａａ，１１Ｂａへ向けて付勢する板ばね１５とを備えている。

Description

本発明は、外部機器との接続を行う接続線を内部に有するようにステータのコイルエンドを樹脂でモールド成形した樹脂モールド部を有する回転電機の温度検出素子の取付構造に関し、特に、電気自動車に使用される走行用のモータに適用すると有効なものである。

電気自動車に使用される走行用のモータは、高トルク性能が要求され、高出力化が求められていることから、発熱量が大きく、高温になり易くなっている。そこで、モータの温度状態を把握するため、外部機器との接続を行う接続線の周辺に温度検出素子を取り付けるようにしている。

例えば、下記特許文献１，２においては、端子を取り付ける端子台に対してブラケットを介して温度センサをボルトで固定している。

特開２０１８−０４２３０３号公報 特開２０１８−０４２３６９号公報

前記特許文献１，２に記載されている発明では、ボルトで温度センサを固定するようにしているため、温度センサの保守点検や損傷による交換等の際に工具を用いてボルトを着脱しなければならず、非常に手間がかかってしまっていた。

このような問題は、電気自動車に使用される走行用のモータに温度センサを取り付ける場合に限らず、その他の電動機や発電機等の回転電機に温度検出素子を取り付ける場合であれば、同様にして生じ得ることである。

このようなことから、本発明は、温度検出素子の交換や保守点検等を容易に行うことができる回転電機の温度検出素子の取付構造を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための、本発明に係る回転電機の温度検出素子の取付構造は、外部機器との接続を行う接続線を内部に有するようにステータのコイルエンドを樹脂でモールド成形した樹脂モールド部を有する回転電機の温度検出素子の取付構造であって、前記樹脂モールド部の外面に形成されて前記温度検出素子を前記接続線に接近させるように当該温度検出素子を内側に着脱可能に保持する取付溝と、前記樹脂モールド部に着脱可能に取り付けられて前記取付溝を跨ぐように配設されるカバーと、前記カバーの内側に着脱可能に取り付けられて前記取付溝内の前記温度検出素子を当該取付溝の底面へ向けて付勢する付勢部材とを備えていることを特徴とする。

また、本発明に係る回転電機の温度検出素子の取付構造は、上述した回転電機の温度検出素子の取付構造であって、前記カバーが、前記付勢部材を保持する天井板と、前記天井板の一方の縁端側と他方の縁端側とで対向するように当該天井板にそれぞれ突設されて当該天井板に基端側を連結された一対の壁板と、前記壁板の先端側の対向方向外側面にそれぞれ突設された係合爪とを備えてなり、前記取付溝を間に位置させるように前記樹脂モールド部に対をなして立設されて前記カバーの前記係合爪と着脱可能に係合する係合孔をそれぞれ形成されたブラケットを有していることを特徴とする。

また、本発明に係る回転電機の温度検出素子の取付構造は、上述した回転電機の温度検出素子の取付構造であって、前記付勢部材が、切欠溝を形成された板ばねであり、前記カバーが、前記天井板の内面に突設されて前記板ばねの付勢方向に沿う方向を中心とする軸回りの回動を規制するように当該板ばねの前記切欠溝を着脱可能に差し込まれる位置決め突起と、前記天井板の内面に突設されて前記板ばねの前記切欠溝を前記位置決め突起に押し付けるように当該板ばねに係合する押さえ突起とを備えていることを特徴とする。

また、本発明に係る回転電機の温度検出素子の取付構造は、上述した回転電機の温度検出素子の取付構造であって、前記樹脂モールド部に形成されて前記温度検出素子の導線を着脱可能に挟持する挟持部を有していることを特徴とする。この挟持部は、前記取付溝の左右の内側面にそれぞれ膨出形成され、前記取付溝の前記導線側の端面よりも前記温度検出素子側に形成することが好ましい。

また、本発明に係る回転電機の温度検出素子の取付構造は、上述した回転電機の温度検出素子の取付構造であって、前記樹脂モールド部の前記取付溝の前記底面と前記接続線との間の長さｔが３００〜４５０μｍであることを特徴とする。このとき前記樹脂モールド部は、前記取付溝の両サイドに肉盛り部を備えてもよい。この肉盛り部は、前記温度検出素子の導線と前記カバーとの間に配置されていることが好ましい。

また、本発明に係る回転電機の温度検出素子の取付構造によれば、工具を使用しなくても、樹脂モールド部に対して温度検出素子を着脱することが簡単にできるので、温度検出素子の交換や保守点検等を容易に行うことができ、作業効率を向上させることができる。

実施例１に係る回転電機の温度検出素子の取付構造の要部を示す外観斜視図。 図１の断面図である。 図１の一部分解斜視図である。 図３の樹脂モールド部の抽出拡大図である。 図３のカバー及び板ばねの分解斜視図である。 実施例２に係る回転電機の温度検出素子の取付構造の外観構成図。 同 サーミスタの外観構成図。 同 取付溝の部位を示す斜視図。 実施例３に係る回転電機の温度検出素子の取付構造の構成図。

本発明に係る回転電機の温度検出素子の取付構造の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は、図面に基づいて説明する以下の実施例１〜３のみに限定されるものではない。

<実施例１>
まず、図１〜５に基づき実施例１を説明する。ここでは本発明に係る回転電機の温度検出素子の取付構造が、電気自動車に使用される走行用の三相交流のモータへのサーミスタの取付に適用されている。

図１，２に示すように、三相交流のモータのステータのコイルエンドをポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）等の耐熱性の樹脂でモールド成形した樹脂モールド部１０の内部には、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各相に対応してコイルに基端側を接続された銅製の平角形の接続線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃが、モータの回転軸の周方向（図２中、紙面垂直方向）に沿って長手方向を向けると共に当該回転軸の軸方向（図２中、左右方向）に沿って並ぶようにして配置されており、当該接続線２１Ａ〜２１Ｃは、先端側が、樹脂モールド部１０の外部に位置する各相の端子を介してバッテリ等の外部機器にそれぞれ接続するようになっている。

前記樹脂モールド部１０の、モータの回転軸の径方向外側の外面には、温度検出素子である平坦形のサーミスタ３０の本体（感温部）３１を内側に着脱可能に保持する凹形に形成された位置決め用の取付溝１１Ａ，１１Ｂが、当該回転軸の周方向に沿って長手方向を向けると共に並列する前記接続線２１Ａ〜２１Ｃの間の各上にそれぞれ位置するように当該回転軸の軸方向に沿って並んで形成されており、当該取付溝１１Ａ，１１Ｂは、その底面（温度測定面）１１Ａａ，１１Ｂａと前記接続線２１Ａ〜２１Ｃとの間の長さ（厚さ）ｔが、３００〜４５０μｍ（３００≦ｔ≦４５０μｍ）となっている。

なぜなら、前記取付溝１１Ａ，１１Ｂの底面１１Ａａ，１１Ｂａと前記接続線２１Ａ〜２１Ｃとの間の長さ（厚さ）ｔが、３００μｍ未満であると（ｔ＜３００μｍ）、十分な絶縁性能を発現しにくくなって好ましくなく、４５０μｍを超えると（ｔ＞４５０μｍ）、当該間での樹脂による熱流束が増大して、接続線２１Ａ〜２１Ｃの温度を正確に計測しにくくなって好ましくないからである。

図１，３，４に示すように、前記樹脂モールド部１１の各取付溝１１Ａ，１１Ｂの長手方向一方端側の当該取付溝１１Ａ，１１Ｂの短手方向両端側（取付溝１１Ａ,１１Ｂの左右の内側面の一方端側）には、サーミスタ３０の導線（リード線）３２を着脱可能に挟持する膨出部１２Ａ，１２Ｂが対をなすようにしてそれぞれ設けられおり、対をなす当該膨出部１２Ａ，１２Ｂは、円弧面を互いに対向させるように形成されている。このように対向する膨出部１２Ａ，１２Ｂにより、本実施例では挟持部を構成している。

図１〜４に示すように、前記樹脂モールド部１０の、モータの回転軸の軸方向両端側（図２中、左右端側）には、当該回転軸の径方向外側（図２中、上側）へ向けて突出する一対のブラケット１３が前記取付溝１１Ａ，１１Ｂを対向間に位置させるようにして立設されている。前記ブラケット１３には、前記回転軸の周方向（図２中、紙面垂直方向）に沿って長手方向を向けて当該回転軸の軸方向（図２中、左右方向）に貫通する係合孔１３ａがそれぞれ形成されている。

図１〜３，５に示すように、前記樹脂モールド部１０の前記取付溝１１Ａ，１１Ｂ上には、コ字形をなすＰＰＳ等の耐熱性の樹脂からなるカバー１４が当該取付溝１１Ａ，１１Ｂを跨ぐようにして配設されており、当該カバー１４は、天井板１４ａと、天井板１４ａの一方の縁端側と他方の縁端側とで対向するように当該天井板１４ａにそれぞれ突設されて当該天井板１４ａに基端側を連結された一対の壁板１４ｂと、前記壁板１４ｂの先端側（図２中、下側）の対向方向外側面にそれぞれ突設されて前記樹脂モールド部１０の前記ブラケット１３の前記係合孔１３ａに着脱可能に係合する係合爪１４ｃとを有している。

前記カバー１４の内側には、前記樹脂モールド部１０の前記取付溝１１Ａ，１１Ｂ内に入れられたサーミスタ３０の本体３１を当該取付溝１１Ａ，１１Ｂの底面１１Ａａ，１１Ｂａへ向けて付勢して押し付ける付勢部材であるＳＵＳ３０４の鋼等からなる板ばね１５が配設されている。

前記カバー１４の前記天井板１４ａの内面には、前記板ばね１５に形成された凹形の切欠溝１５ａを着脱可能に差し込まれる位置決め突起１４ｄと、当該板ばね１５の当該切欠溝１５ａを当該位置決め突起１４ｄに押し付けるように当該板ばね１５に係合する押さえ突起１４ｅとがそれぞれ突設されており、上記位置決め突起１４ｄは、上記板ばね１５の付勢方向（図２中、下方向）に沿う方向を中心とする軸回りでの当該板ばね１５の回動を規制するように、当該板ばね１５の前記切欠溝１５ａと係合する角形を有している。

このような本実施形態に係るモータのサーミスタ３０の取付構造においては、まず、前記樹脂モールド部１０の取付溝１１Ａ，１１Ｂ内にサーミスタ３０の本体３１をそれぞれ載置して導線３２を膨出部１２Ａ，１２Ｂでそれぞれ挟持する。

これと併せて、カバー１４の位置決め突起１４ｄに板ばね１５の切欠溝１５ａを差し込んで当該位置決め突起１４ｄに当該切欠溝１５ａを押し付けるように当該位置決め突起１４ｄと押さえ突起１４ｅとの間に板ばね１５を挟み込むと、板ばね１５がカバー１４の天井板１４ａに対して簡単に位置決め保持されて固定される。

そして、カバー１４の係合爪１４ｃを樹脂モールド部１０のブラケット１３の係合孔１３ａに係合させるように当該カバー１４を当該ブラケット１３に取り付けると、板ばね１５が、サーミスタ３０の本体３１を樹脂モールド部１０の取付溝１１Ａ，１１Ｂの底面１１Ａａ，１１Ｂａに押し付けるように付勢して当該本体３１を当該取付溝１１Ａ，１１Ｂの内部に密接させると共に、カバー１４の係合爪１４ｃをブラケット１３の係合孔１３ａの内面に押し付けるように付勢して当該カバー１４を当該ブラケット１３に密接させる。

これにより、モータに各種方向から振動が加わっても、カバー１４を樹脂モールド部１０に対して確実に固定することができると共に、サーミスタ３０の本体３１を取付溝１１Ａ，１１Ｂに対して確実に固定することができる。

そして、サーミスタ３０の損傷による交換や保守点検等を行う場合には、カバー１４の壁板１４ｂの先端側（図２中、下端側）を互いに接近させるように当該壁板１４ｂに力を加えると、樹脂モールド部１０のブラケット１３の係合孔１３ａからカバー１４の係合爪１４ｃが容易に外れ、カバー１４及び板ばね１５を樹脂モールド部１０から取り外すことが簡単にできる。

これにより、樹脂モールド部１０の膨出部１２Ａ，１２Ｂの間からサーミスタ３０の導線３２を取り外して取付溝１１Ａ，１１Ｂ内から本体３１を取り出すことができ、樹脂モールド部１０からサーミスタ３０を容易に取り出すことができる。

したがって、本実施例によれば、工具を使用しなくても、樹脂モールド部１０に対してサーミスタ３０を着脱することが簡単にできるので、サーミスタ３０の交換や保守点検等を容易に行うことができ、作業効率を向上させることができる。

また、板ばね１５が、サーミスタ３０の本体３１を樹脂モールド部１０の取付溝１１Ａ，１１Ｂの底面１１Ａａ，１１Ｂａに押し付けるように付勢して当該本体３１を当該取付溝１１Ａ，１１Ｂの内部に密接させると共に、カバー１４の係合爪１４ｃをブラケット１３の係合孔１３ａの内面に押し付けるように付勢して当該カバー１４を当該ブラケット１３に密接させるので、モータに各種方向から振動が加わっても、カバー１４を樹脂モールド部１０に対して確実に固定することができると共に、サーミスタ３０の本体３１を取付溝１１Ａ，１１Ｂに対して確実に固定することができ、耐振動性を向上させることができる。

また、カバー１４の位置決め突起１４ｄに板ばね１５の切欠溝１５ａを差し込んで当該位置決め突起１４ｄに当該切欠溝１５ａを押し付けるように当該位置決め突起１４ｄと押さえ突起１４ｅとの間に板ばね１５を挟み込むことにより、板ばね１５をカバー１４の天井板１４ａに対して簡単に位置決め保持して固定することができるので、モータに各種方向から振動が加わっても、板ばね１５の位置ずれを防止することができ、耐振動性を向上させることができる。

また、樹脂モールド部１０の取付溝１１Ａ，１１Ｂの底面１１Ａａ，１１Ｂａと接続線２１Ａ〜２１Ｃとの間の長さ（厚さ）ｔが、３００〜４５０μｍ（３００≦ｔ≦４５０μｍ）であるので、十分な絶縁性能を発現しつつ、当該間での樹脂による熱流束の増大を防ぐことができ、接続線２１Ａ〜２１Ｃの温度をより正確且つ迅速に検出することができる。

なお、本実施例は電気自動車に使用される走行用のモータへのサーミスタ３０の取付構造に適用した場合について説明したが、その他の電動機や発電機等の回転電機に温度検出素子を取り付ける場合であれば、同様に適用することが可能である。

<実施例２>
つぎに図６〜８に基づき実施例２を説明する。実施例２は、取付溝１１Ａ,１１Ｂの溝形状に関する。実施例１では、サーミスタ（感温部）３０の本体３１を取付溝１１Ａ,１１Ｂにカバー１４で固定する方法が採用されている。

ところが、本体３１を渡り線４０（図６参照）から引き抜くような引張荷重が導線３２に加わると、本体３１の端面４３が取付溝１１Ａ,１１Ｂの端面１１Ａｂ，１１Ｂｂと接触するまで引っ張られ、本体３１と渡り線４０との間に隙間が生じ、正確なモータコイル温度の正確な推定が難しくなるおそれがある。

そこで実施例２では前記隙間の原因、即ち本体３１と渡り線４０との間に隙間が発生することの防止を図った。具体的には、図８に示すように、膨出部１２Ａ,１２Ｂの形成位置を取付溝１１Ａ,１１Ｂの底面１１Ａａ，１１Ｂａ側に移動させた。ここでは膨出部１２Ａ,１２Ｂは、底面１１Ａａ，１１Ｂａに応じた位置に形成され、取付溝１１Ａ,１１Ｂの導線３２側（渡り線４０の反対側）の端面１１Ａｂ，１１Ｂｂよりも本体３１側（渡り線４０側）に形成されている。

この構成によれば、導線３２に前記引張荷重が加わった場合に本体３１の端面４３が膨出部１２Ａ,１２Ｂに衝突し、本体３１の導線３２側への引張が規制される。したがって、前記両面４３・１１Ａｂ，１１Ｂｂの接触まで本体３１が引っ張られることはなく、これにより前記隙間が解消されてモータコイル温度の正確な推定が可能となる。なお、実施例２でも実施例１と同様にカバー１４を用いて本体３１を取付溝１１Ａ，１１Ｂに対して固定するものとする。

<実施例３>
最後に図９に基づき実施例３を説明する。実施例３は、サーミスタ３０の本体３１の抜け防止を図っている。

実施例１では、図２に示すように、カバー１４と取付溝１１Ａ,１１Ｂの開口上端部４４との間に大きな隙間Ｓ１が形成されている。そのため、組立時に板ばね１５のばね力による押付力を越えた引張荷重が導線３２に加わると本体３１が抜けるおそれがあり、実施例３では本体３１を抜け難くする構造を提案する。

具体的には樹脂モールド部１０は、取付溝１１Ａ,１１Ｂの両サイド（取付溝１１Ａ，１１Ｂの開口上端部）４４に樹脂製の肉盛り部４５が一体成型されている。この肉盛り部４５は、カバー１４と導線３２と間に縦断面略長方形状に立設され、両者１４・３２間の隙間Ｓ２が隙間Ｓ１よりも狭められている。

したがって、組立時に導線３２に板ばね１５の前記押付力を越えた引張荷重が発生したとしても肉盛り部４５に干渉され、本体３１が抜け難くなる。これによりサーミスタ３０の脱落に配慮しながら組み立てる必要がなく、組立の効率が向上する。なお、実施例２と同様に膨出部１２Ａ,１２Ｂの形成位置を取付溝１１Ａ,１１Ｂの底面１１Ａａ，１１Ｂａ側に移動させる構成としてもよいものとする。

本発明に係る回転電機の温度検出素子の取付構造は、温度検出素子の交換や保守点検等を容易に行うことができ、作業効率を向上させることができるので、産業上、極めて有益に利用することができる。

１０ 樹脂モールド部
１１Ａ，１１Ｂ 取付溝
１１Ａａ，１１Ｂａ 底面
１１Ａｂ，１１Ｂｂ 取付溝の端面
１２Ａ，１２Ｂ 膨出部
１３ ブラケット
１３ａ 係合孔
１４ カバー
１４ａ 天井板
１４ｂ 壁板
１４ｃ 係合爪
１４ｄ 位置決め突起
１４ｅ 押さえ突起
１５ 板ばね
１５ａ 切欠溝
２１Ａ〜２１Ｃ 接続線
３０ サーミスタ
３１ 本体
３２ 導線
４０ 渡り線
４１ ステータコア
４２ 平角線コイル
４３ 本体の端面
４５ 肉盛り部

Claims (7)

1. 外部機器との接続を行う接続線を内部に有するようにステータのコイルエンドを樹脂でモールド成形した樹脂モールド部を有する回転電機の温度検出素子の取付構造であって、
   前記樹脂モールド部の外面に形成されて前記温度検出素子を前記接続線に接近させるように当該温度検出素子を内側に着脱可能に保持する取付溝と、
   前記樹脂モールド部に着脱可能に取り付けられて前記取付溝を跨ぐように配設されるカバーと、
   前記カバーの内側に着脱可能に取り付けられて前記取付溝内の前記温度検出素子を当該取付溝の底面へ向けて付勢する付勢部材と
   を備えていることを特徴とする回転電機の温度検出素子の取付構造。
2. 請求項１に記載の回転電機の温度検出素子の取付構造であって、
   前記カバーが、
   前記付勢部材を保持する天井板と、
   前記天井板の一方の縁端側と他方の縁端側とで対向するように当該天井板にそれぞれ突設されて当該天井板に基端側を連結された一対の壁板と、
   前記壁板の先端側の対向方向外側面にそれぞれ突設された係合爪と
   を備えてなり、
   前記取付溝を間に位置させるように前記樹脂モールド部に対をなして立設されて前記カバーの前記係合爪と着脱可能に係合する係合孔をそれぞれ形成されたブラケットを有している
   ことを特徴とする回転電機の温度検出素子の取付構造。
3. 請求項２に記載の回転電機の温度検出素子の取付構造であって、
   前記付勢部材が、切欠溝を形成された板ばねであり、
   前記カバーが、
   前記天井板の内面に突設されて前記板ばねの付勢方向に沿う方向を中心とする軸回りの回動を規制するように当該板ばねの前記切欠溝を着脱可能に差し込まれる位置決め突起と、
   前記天井板の内面に突設されて前記板ばねの前記切欠溝を前記位置決め突起に押し付けるように当該板ばねに係合する押さえ突起と
   を備えている
   ことを特徴とする回転電機の温度検出素子の取付構造。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回転電機の温度検出素子の取付構造であって、
   前記樹脂モールド部に形成されて前記温度検出素子の導線を着脱可能に挟持する挟持部を有している
   ことを特徴とする回転電機の温度検出素子の取付構造。
5. 前記挟持部は、前記取付溝の左右の内側面にそれぞれ膨出形成され、前記取付溝の前記導線側の端面よりも前記温度検出素子側に形成されている
   ことを特徴とする請求項４記載の回転電機の温度検出素子の取付構造。
6. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の回転電機の温度検出素子の取付構造であって、
   前記樹脂モールド部の前記取付溝の前記底面と前記接続線との間の長さｔが３００〜４５０μｍである
   ことを特徴とする回転電機の温度検出素子の取付構造。
7. 前記樹脂モールド部は、前記取付溝の両サイドに肉盛り部を備え、
   前記肉盛り部は、前記温度検出素子の導線と前記カバーとの間に配置されている
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の回転電機の温度検出素子の取付構造。

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