WO2010067680A1 - 車両用回転電機 - Google Patents

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浦野　広暁
靖治 竹綱
智史 村田
安晃 田原
賢司 石田
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    • H02K9/193—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil with provision for replenishing the cooling medium; with means for preventing leakage of the cooling medium

Definitions

  • the present invention relates to a vehicular rotating electrical machine cooled by a refrigerant, and more particularly to a terminal block to which a temperature sensor for measuring the temperature of a coil end in the vehicular rotating electrical machine is attached.
  • Rotating electrical machines such as motors and generators used in electric vehicles, hybrid vehicles, and the like generate coils due to iron loss and resistance. Therefore, the rotating electrical machines are provided with cooling means such as air cooling or refrigerant.
  • cooling means such as air cooling or refrigerant.
  • the rotating electrical machine generates heat due to long-term use or overload, and may overheat when cooling with the refrigerant is insufficient. For this reason, conventionally, the temperature of each part of the rotating electrical machine is measured, and when the measured temperature exceeds a predetermined temperature, control such as limiting the load on the rotating electrical machine or stopping the rotating electrical machine is performed.
  • a three-phase AC type rotating electrical machine controlled by an inverter is often used. Since this rotating electrical machine is integrated with an engine and a gear mission and mounted on a vehicle, a cooling method is adopted in which oil as a refrigerant is circulated inside the rotating electrical machine.
  • oil as a refrigerant is circulated inside the rotating electrical machine.
  • Patent Document 1 discloses that the insulating layer on the outer surface of the neutral point fixed to the coil end of the vehicular rotating electric machine is protected to reduce the size of the vehicular rotating electric machine and at the same time accurately measure the coil temperature. Techniques for performing are disclosed.
  • Patent Document 2 discloses a temperature sensor in which a position sensor of a temperature sensor fixed to a coil end is prevented from being displaced and a coil is molded with resin for the purpose of protecting the coil and inserted into a hole formed in the resin part.
  • a rotating electric machine having the following is disclosed.
  • the temperature sensor can be prevented from being misaligned by supporting the temperature sensor on the inner peripheral surface defined by the hole portion of the coil molded by resin, and the temperature measurement is not disturbed. Temperature measurement is possible.
  • the temperature sensor inserted into the hole of the coil needs to be brought into close contact with the hole and filled with the adhesive, and the terminal block for fixing the U phase, V phase, and W phase extending from the coil Since it is necessary to attach separately, it has been desired to further reduce the number of parts and the number of mounting steps.
  • the present invention relates to a terminal block for attaching a temperature sensor for measuring the temperature of a coil end to a rotating electrical machine for a vehicle, and provides a terminal block capable of suppressing temperature measurement disturbance and reducing the number of parts and the number of mounting steps. For the purpose.
  • a rotating electrical machine for a vehicle includes a coil provided on a cylindrical stator and a resin-molded coil end in a rotating electrical machine for a vehicle cooled by a refrigerant.
  • a temperature sensor for detecting the temperature a temperature sensor is housed in a hole formed in the coil end; and the temperature sensor is brought into contact with the coil end with a predetermined load; and a terminal block for connecting a terminal extending from the coil; It is characterized by having.
  • the terminal block includes an inflow suppressing member that covers the temperature sensor from the outer circumferential direction of the coil end and suppresses the inflow of the refrigerant around the temperature sensor. .
  • the terminal block is provided with a refrigerant pool and a refrigerant channel that passes from the refrigerant pool to the lower part of the terminal block, and the refrigerant channel provided inside the terminal block is used as the refrigerant. It is characterized by flowing.
  • the refrigerant flow path is disposed at a predetermined distance from the temperature sensor so that the temperature sensor stably measures the temperature of the central portion of the coil end. It is characterized by that.
  • the refrigerant pool of the terminal block is arranged above the refrigerant flow path, and the refrigerant flows down the refrigerant flow path due to gravity.
  • FIG. 1 shows a configuration of a rotating electrical machine 100 for a vehicle incorporated in a vehicle transmission.
  • the rotating electrical machine 100 is driven by a three-phase alternating current, and is provided in a stator core 13, a mold resin 12 covering a coil wound around the stator core 13, a rotor core 40, a shaft 11 provided in the rotor core 40, and a coil end portion.
  • the terminal block 20 and the case 30 covering the rotating electrical machine 100 are provided.
  • a plurality of power cables extending from the terminal block 20 are drawn out of the case 30 through a case terminal box 31.
  • the temperature sensor 22 is fixed to the hole of the mold resin 12 by the terminal block 20, and the temperature sensor 22 measures the temperature near the heat generation source.
  • FIG. 2 shows the structure of the A-A ′ cross section of the rotating electrical machine 100 shown in FIG.
  • the rotor core 40 of the rotating electrical machine 100 has a shaft 11 at the center and a plurality of permanent magnets 41 arranged on the outer periphery.
  • the stator core 13 is disposed outside the rotor core 40, and U-phase, V-phase, and W-phase coils 42 are wound around the stator core 13, and the coil ends are connected to corresponding electrodes of the terminal block 20.
  • An oil discharge port 32 for cooling is provided on the upper side of the rotating electrical machine, and the coil end and the terminal block 20 are cooled by the oil transmitted along the outer periphery of the coil end, and the oil is collected in an oil reservoir 39 on the lower side of the rotating electrical machine. It is done.
  • FIG. 3 shows the configuration of the terminal block 20 in the rotating electrical machine 100.
  • coil terminals such as U-phase, V-phase, and W-phase are provided on the upstream side of the oil, and the temperature sensor 22 is disposed on the downstream side thereof.
  • an oil inflow suppressing member (14, 15) is provided that seals the outer periphery of the temperature sensor 22 and suppresses the inflow of oil.
  • the oil flow path 29 also contributes to cooling of the stator and realizes preset heat dissipation even in a portion where heat dissipation is limited by the terminal block 20.
  • a pressing member 23 that is an elastic body such as a spring or rubber is provided between the temperature sensor 22 and the base 21 of the terminal block 20, and the temperature sensor 22.
  • a seal 27 is provided to prevent oil from entering the cable.
  • FIG. 4 shows the temperature sensor mounting structure of the terminal block 20 and the oil flow.
  • One of the characteristic features of the present invention is that not only the surface of the terminal block 20 but also the oil reservoir 28 shown in FIG. This is because the inside of the terminal block 20 is cooled by adopting a structure in which the flow is made to flow.
  • the oil flows around the terminal block 20, and the oil collected in the oil reservoir 28 of FIG. 1 flows through the oil flow path 29 by gravity. Furthermore, since the terminal block 20 has a plurality of oil flow paths 29, not only the surface of the terminal block 20 but also the mold resin 12 covered with the terminal block 20 can be cooled. Note that the temperature sensor 22 can optimize the shape of the terminal block 20 and the oil flow path 29 so that the temperature measurement 22 is not disturbed by a change in cooling due to oil, so that the maximum temperature can be accurately measured. In addition, it is possible to reduce the man-hours for attaching the temperature sensor 22.
  • FIGS. 5A to 5C show temperature sensor mounting structures according to other embodiments.
  • FIG. 5A shows a configuration in which the temperature sensor 22 is pressed against the mold resin 12 by a spring 51 with little change in pressing force due to temperature change.
  • FIG. 5B although the pressing force slightly changes depending on the temperature change, it can be integrated with the terminal block 20 by the flange shape provided at the bottom of the elastic body 52 and the concave portion holding the temperature sensor 22. It is possible to reduce the installation man-hours.
  • FIG. 5C shows a configuration in which the temperature sensor 22 is held on the terminal block 20 by a large O-ring 53 so that a pressing force can be obtained.
  • the temperature sensor for measuring the temperature of the coil end is pressed against the mold resin with an appropriate load and held, and the cooling around the temperature sensor is kept constant.
  • a terminal block capable of suppressing the measurement disturbance of the temperature sensor and reducing the number of parts and the number of mounting steps.

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Abstract

　回転電機１００は、三相交流によって駆動され、ステータコア１３と、ステータコアに巻かれたコイルを覆うモールド樹脂１２と、ロータコア４０と、ロータコア４０に設けられたシャフト１１と、コイルエンド部に設けられた端子台２０と、回転電機１００を覆うケース３０と、を有している。端子台２０から伸びる複数のパワーケーブルはケース端子箱３１を介してケース３０外に引き出されている。また、温度センサ２２は端子台２０によってモールド樹脂１２の穴部に固定され、発熱源近傍の温度を測定する。

Description

車両用回転電機
　本発明は、冷媒によって冷却される車両用回転電機に関し、特に、車両用回転電機におけるコイルエンドの温度を測定する温度センサを取り付ける端子台に関する。
　電気自動車やハイブリッド自動車等に使用されるモータや発電機などの回転電機は、鉄損や抵抗によりコイルが発熱することから、回転電機には空冷や冷媒などによる冷却手段が設けられている。しかし、回転電機は長期の使用や過負荷などにより発熱し、冷媒による冷却が不十分な場合には過熱する場合がある。このため、従来から回転電機の各部の温度を測定し、測定した温度が予め決められた温度を超える場合には回転電機の負荷の制限や回転電機を停止させる等の制御を行っている。
　一般的に車両用回転電機では、インバータによって制御される三相交流型の回転電機が多く用いられている。この回転電機はエンジン及びギヤミッションなどと共に一体化されて車両に搭載されているため、回転電機の内部に冷媒であるオイルを循環させて冷却する方法がとられている。回転電機の温度を測定する場合、コイルが固定子鉄心のスロットから露出するコイルエンド部の温度を測定する方法が容易であるため、コイルエンドの温度測定が多く用いられている。しかし、コイルエンドなどに温度センサを取り付けると温度センサにかかったオイルにより実際の温度より低く又は高く測定されてしまうことがあった。
　そこで、特許文献１には、車両用回転電機のコイルエンドに固定された中性点の外面の絶縁層を保護して車両用回転電機の小型化を図ると同時に、精度の良いコイルの温度測定を行う技術が開示されている。また、特許文献２には、コイルエンドに固定された温度センサの位置ズレを防止すると共に、コイルの保護を目的としてコイルを樹脂によりモールドし、樹脂部に形成された穴部に挿入した温度センサを有する回転電機が開示されている。
特開２００８－２９１２７号公報 特開２００８－１３６３２４号公報
　上述した特許文献２によれば、樹脂によりモールドしたコイルの穴部で規定された内周面で温度センサを支持することにより温度センサの位置ズレを抑制することができ、温度測定乱れのないコイルの温度測定が可能となる。しかし、この方法では、コイルの穴部に挿入した温度センサを穴部に密着させて接着剤で全周を埋める必要があると共に、コイルから伸びるＵ相，Ｖ相，Ｗ相を固定する端子台を別途取り付ける必要があるため、部品点数及び取り付け工数のさらなる低減が望まれていた。
　そこで、本発明は、コイルエンドの温度を測定する温度センサを車両用回転電機に取り付ける端子台に関し、温度測定乱れを抑制すると共に、部品点数及び取り付け工数を減らすことが可能な端子台を提供することを目的とする。
　以上のような目的を達成するために、本発明に係る車両用回転電機は、冷媒によって冷却される車両用回転電機において、円筒状のステータに設けられたコイルと、樹脂モールドされたコイルエンドの温度を検出する温度センサと、コイルエンドに形成された穴部に温度センサが収容され、温度センサをコイルエンドに予め決められた荷重で接触させると共に、コイルから伸びる端子を接続する端子台と、を有することを特徴とする。
　また、本発明に係る車両用回転電機において、端子台は、コイルエンドの円周方向外側より温度センサを覆うと共に、温度センサ周囲に冷媒の流入を抑制する流入抑制部材を有することを特徴とする。
　また、本発明に係る車両用回転電機において、端子台には冷媒溜まりと、冷媒溜まりから端子台下部に抜ける冷媒流路と、が設けられ、端子台の内部に設けられた冷媒流路を冷媒が流れることを特徴とする。
　また、本発明に係る車両用回転電機において、冷媒流路は、温度センサがコイルエンドの中心部位の温度を安定して測定するために温度センサから予め決められた距離だけ離間して配置されたことを特徴とする。
　さらに、本発明に係る車両用回転電機において、端子台の冷媒溜まりは、冷媒流路の上側に配置され、冷媒が重力により冷媒流路を流れ落ちることを特徴とする。
　本発明を用いることにより、コイルエンドの温度を測定する温度センサを確実に保持し、温度センサの温度測定乱れを抑制すると共に、部品点数及び取り付け工数を減らすことが可能な端子台を提供することができるという効果がある。
本発明の実施形態に係る車両用回転電機の構成を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る車両用回転電機の断面構造を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る端子台の構成を説明する説明図である。 本実施形態に係る端子台の温度センサ取り付け構造を説明する説明図である。 その他の実施形態に係る温度センサ取り付け構造を説明する説明図である。
　以下、本発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
　図１は車両のトランスミッションに組み込まれた車両用の回転電機１００の構成を示している。回転電機１００は、三相交流によって駆動され、ステータコア１３と、ステータコア１３に巻かれたコイルを覆うモールド樹脂１２と、ロータコア４０と、ロータコア４０に設けられたシャフト１１と、コイルエンド部に設けられた端子台２０と、回転電機１００を覆うケース３０と、を有している。端子台２０から伸びる複数のパワーケーブルはケース端子箱３１を介してケース３０外に引き出されている。また、温度センサ２２は端子台２０によってモールド樹脂１２の穴部に固定され、その温度センサ２２は発熱源近傍の温度を測定する。
　図２は図１に示した回転電機１００のＡ－Ａ’断面の構造を示している。回転電機１００のロータコア４０は、中心にシャフト１１と、外周部に配置された複数の永久磁石４１とを有している。ロータコア４０の外側には、ステータコア１３が配置され、ステータコア１３にはＵ相，Ｖ相，Ｗ相のコイル４２が巻かれ、そのコイル端は端子台２０の対応する各電極に接続されている。また、回転電機の上側には冷却用のオイル吐出口３２が設けられ、コイルエンド外周を伝わったオイルによってコイルエンドと端子台２０とが冷却され、オイルは回転電機下側のオイル溜まり３９で集められる。
　図３には回転電機１００における端子台２０の構成が示されている。本発明で特徴的な事項の一つは、オイル上流側にＵ相，Ｖ相，Ｗ相等のコイル端子を設け、その下流側に温度センサ２２を配置したことである。さらに、温度センサ２２の外周部を密閉してオイルの流入を抑制するオイル流入抑制部材（１４，１５）を設けている。このような構成とすることで、温度センサ２２に直接オイルがかかることを防止すると共に、予め決められたオイル流路２９でオイルを流すことにより温度センサ２２の温度測定乱れを抑制することである。このオイル流路２９は、ステータの冷却にも寄与し、端子台２０により放熱が制限される部分であっても予め設定された放熱を実現している。
　図３の温度センサ２２は、温度センサ２２の先端部で温度を検出するため、モールド樹脂１２の中心部に挿入される。温度センサ２２の先端部をモールド樹脂１２に密着させるために、温度センサ２２と端子台２０の基部２１との間にバネやゴムなどの弾性体である押し当て部材２３を設けると共に、温度センサ２２のケーブルからオイルが侵入することを防止するためのシール２７を設けている。このような構成にすることで、寸法ばらつき・熱膨張による寸法変化及び回転電機による振動が過大であっても安定した接触を保つことが可能となる。
　図４は端子台２０の温度センサ取り付け構造と、オイルの流れを示している。本発明で特徴的な事項の一つは、端子台２０の表面だけでなく、その内部を冷却するために図１に示したオイル溜まり２８と、オイル溜まり２８で集めたオイルをオイル流路２９に流す構造にすることで端子台２０の内部を冷却したことである。
　図４に示すように、オイルは端子台２０の周囲を流れると共に、図１のオイル溜まり２８で集められたオイルが重力によりオイル流路２９を流れることになる。さらに、端子台２０は複数のオイル流路２９を有しているため、端子台２０の表面だけではなく、端子台２０で覆われたモールド樹脂１２も冷却することが可能となる。なお、温度センサ２２がオイルによる冷却の変化で温度測定乱れを発生しないように、端子台２０の形状とオイル流路２９とを最適化することで、最高温度を正確に測定することを可能にし、温度センサ２２の取り付け工数の低減も可能としている。
　図５（Ａ）～（Ｃ）には、その他の実施形態に係る温度センサ取り付け構造が示されている。図５（Ａ）は、温度センサ２２を温度変化による押し当て力の変化が少ないバネ５１によってモールド樹脂１２に押し当てる構成である。図５（Ｂ）は、温度変化により押し当て力は若干変化するものの、弾性体５２の底部に設けたフランジ形状と温度センサ２２を保持する凹部により端子台２０と一体化することが可能であり、取り付け工数の低減が可能である。また、図５（Ｃ）は、押し当て力を得ることができるように大型のオーリング５３により温度センサ２２を端子台２０に保持する構成である。
　以上、上述したように、本実施形態に係る端子台を用いることにより、コイルエンドの温度を測定する温度センサを適切な荷重でモールド樹脂に押し当てて保持し、温度センサの回りの冷却を一定に保つ構造にしたことで温度センサの測定乱れを抑制すると共に、部品点数及び取り付け工数を減らすことが可能な端子台を提供することが可能となる。
　１１　シャフト、１２　モールド樹脂、１３　ステータコア、１４，１５　オイル流入抑制部材、２０　端子台、２１　基部、２２　温度センサ、２３　押し当て部材、２７　シール、２９　オイル流路、３０　ケース、３１　ケース端子箱、４０　ロータコア、４１　永久磁石、４２　コイル、５１　バネ、５２　弾性体 、５３　オーリング、１００　回転電機。

Claims (5)

  1. 　冷媒によって冷却される車両用回転電機において、
    　円筒状のステータに設けられたコイルと、
    　樹脂モールドされたコイルエンドの温度を検出する温度センサと、
    　コイルエンドに形成された穴部に温度センサが収容され、温度センサをコイルエンドに予め決められた荷重で接触させると共に、コイルから伸びる端子を接続する端子台と、
    　を有することを特徴とする車両用回転電機。
  2. 　請求項１に記載の車両用回転電機において、
    　端子台は、
    　コイルエンドの円周方向外側より温度センサを覆うと共に、温度センサ周囲に冷媒の流入を抑制する流入抑制部材を有することを特徴とする車両用回転電機。
  3. 　請求項２に記載の車両用回転電機において、
    　端子台には冷媒溜まりと、冷媒溜まりから端子台下部に抜ける冷媒流路と、が設けられ、端子台の内部に設けられた冷媒流路を冷媒が流れることを特徴とする車両用回転電機。
  4. 　請求項２に記載の車両用回転電機において、
    　冷媒流路は、温度センサがコイルエンドの中心部位の温度を安定して測定するために温度センサから予め決められた距離だけ離間して配置されたことを特徴とする車両用回転電機。
  5. 　請求項３に記載の車両用回転電機において、
    　端子台の冷媒溜まりは、冷媒流路の上側に配置され、冷媒が重力により冷媒流路を流れ落ちることを特徴とする車両用回転電機。
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