WO2010147027A1 - ステータ - Google Patents

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stator
thermistor
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phase
detection element
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Inventor
賢司 石田
英治 山田
Original Assignee
アイシン精機株式会社
トヨタ自動車株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/25Devices for sensing temperature, or actuated thereby

Definitions

  • the present invention relates to a stator used in rotating electrical machines such as motors and generators.
  • a thermistor is used as a temperature detection element.
  • a thermistor is disposed on an insulating base provided at the coil end. ing.
  • Patent Document 2 a space for arranging the thermistor is provided between the coil end connecting substrate and the coil end.
  • the structure provided in a cover is disclosed.
  • Patent Document 3 In the rotating electrical machine for a vehicle disclosed in Japanese Patent Laying-Open No. 2008-29127 (Patent Document 3), a structure is disclosed in which a neutral point insulating case having a sensor holding portion on the lower surface is fixed to a coil end using a band. ing.
  • the present invention has an object to solve the above-mentioned problems, and has a structure capable of obtaining a high-accuracy temperature follow-up property and corresponding to further downsizing of a rotating electrical machine in measuring a coil temperature of a stator by a temperature detection element. It is in providing the stator provided.
  • a stator core having a stator coil wound around the stator teeth is formed by arranging a plurality of rings in a ring, and above the coil end of the stator core. And a bus bar connecting between the in-phase stator cores and a temperature detecting element for detecting the temperature of the stator.
  • the temperature detection element is disposed so as to be sandwiched between the coil end and the bus bar, and the bus bar has a form for holding the temperature detection element.
  • a stator core having a stator coil wound around the stator teeth is formed in a plurality of annular shapes, and the stator core is formed as described above.
  • the temperature detecting element is disposed so as to be sandwiched between the coil end and the neutral point connecting bar, and the neutral point terminal has a form for holding the temperature detecting element.
  • a stator core having a stator coil wound around the stator teeth is formed in a plurality of annular shapes, and the stator core is formed as described above.
  • An input terminal is provided above the coil end and provided in each phase of the stator coil, and a temperature detection element for detecting the temperature of the stator.
  • the temperature detecting element is disposed so as to be sandwiched between the coil end and the input terminal, and the input terminal has a form for holding the temperature detecting element.
  • stator since the temperature of the upper surface of the coil end can be measured, a highly accurate temperature followability can be obtained, and a structure that can cope with further downsizing of the rotating electrical machine is provided.
  • a stator can be provided.
  • FIG. 1 is an overall perspective view showing an external configuration of a stator in Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a partially enlarged perspective view showing a configuration of a stator coil employed in the stator in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a connection diagram of a stator in the first embodiment.
  • 3 is a schematic diagram illustrating a temperature detection element fixing structure according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state before the temperature detection element is attached in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state after the temperature detection element is attached in the first embodiment.
  • 6 is a schematic diagram illustrating a temperature detection element fixing structure according to Embodiment 2.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG. 7 showing a state before the temperature detection element is attached in the second embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG. 7 showing a state after the temperature detection element is attached in the second embodiment.
  • 6 is a schematic diagram showing another fixing structure of the temperature detection element in Embodiment 2.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing still another fixing structure of the temperature detection element in the second embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a temperature detection element fixing structure in a third embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view taken along line XIII in FIG. 12 showing a state after the temperature detection element is attached in the third embodiment.
  • stator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the scope of the present invention is not necessarily limited to the number, amount, and the like unless otherwise specified.
  • the same parts and corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description may not be repeated.
  • the stator 100 has an annular shape, and a plurality of stator cores 101 are arranged in an annular shape.
  • the stator core 101 has a U-phase stator core 101U constituting a U-phase coil, a V-phase stator core 101V constituting a V-phase coil, and a W-phase stator core 101W constituting a W-phase coil. As shown in FIG. 2, each stator core 101 has a stator coil 101b wound around the stator teeth 101a.
  • a bus bar 102 is provided on the coil end 101e of each stator core 101 to connect the coils of the same-phase stator core.
  • a U-phase bus bar 102U that connects between the U-phase stator cores 101U constituting the U-phase coil
  • a V-phase bus bar 102V that connects between the V-phase stator cores 101V that constitute the V-phase coil
  • a W-phase coil A plurality of W-phase bus bars 102W that connect the W-phase stator cores 101W constituting the same are provided.
  • U-phase neutral point terminal 103U At a predetermined position of the coil end 101e of the stator core 101, there are a U-phase neutral point terminal 103U, a V-phase neutral point terminal 103V provided in each phase (U-phase, V-phase, W-phase) of the stator coil 101, and W Phase neutral point terminals 103W are respectively drawn on the coil ends 101e. Furthermore, a neutral point connection bar 103B for connecting the U-phase neutral point terminal 103U, the V-phase neutral point terminal 103V, and the W-phase neutral point terminal 103W is provided.
  • the detailed structures of U-phase neutral point terminal 103U, V-phase neutral point terminal 103V, and W-phase neutral point terminal 103W will be described in detail in Embodiment 2.
  • a U-phase input terminal 104U, a V-phase input terminal 104V, and a W-phase input terminal 104W provided in each phase (U phase, V phase, W phase) of the stator coil 101 are provided.
  • U phase, V phase, W phase are respectively drawn on the coil end 101e.
  • the detailed structure of the U-phase input terminal 104U, the V-phase input terminal 104V, and the input terminal will be described in detail in Embodiment 3.
  • the stator 100 having the above configuration is, as a final form, except for the U-phase input terminals 104U, 104V, and 104W, and the bus bars, neutral point terminals, and the like are covered with the resin mold 110. 1, the bus bar, the neutral point terminal, and the like are not covered with the resin mold 110.
  • FIG. 3 shows a connection diagram of the stator 100 having the above configuration.
  • 15 stator cores 101 are used.
  • As the U-phase stator core 101U constituting the U-phase coil no. 3, no. 6, no. 9, no. 12, no. Fifteen stator cores 101 are connected in series, one end of the coil wire is connected to the U-phase input terminal 104U, and the other end of the coil wire is connected to the U-phase neutral point terminal 103U.
  • V-phase stator core 101V constituting the V-phase coil. 2
  • no. 5, no. 8, no. 11, no. 14 stator cores 101 are connected in series, one end of the coil wire is connected to the V-phase input terminal 104V, and the other end of the coil wire is connected to the U-phase neutral point terminal 103V.
  • thermo sensing element fixing structure With reference to FIGS. 4 to 6, a fixing structure of temperature detecting element 200 for detecting the temperature of stator 100 in the present embodiment will be described.
  • a case where a U-phase bus bar 102U shown by X in FIG. 1 is used will be described as an example.
  • the bus bar is not limited to the U-phase bus bar 102U, and any other bus bar may be used.
  • temperature detection element 200 has a small thermistor 201, and this thermistor 201 is accommodated near the tip of resin tube 203.
  • a signal line 202 connected to the thermistor 201 is drawn from the rear of the tube 203.
  • the thermistor 201 itself has a width of about 1 mm to 3 mm and a length of about 3 mm to 6 mm.
  • the thermistor 201 accommodated in the tube 203 is disposed so as to be sandwiched between the coil end 101e and the U-phase bus bar 102U.
  • the other bus bars have a flat cross section, but the U-phase bus bar 102U for holding the thermistor 201 has an arc shape in cross section with the thermistor 201 side as a recess.
  • the cross-sectional radius (maximum part) of the thermistor 201 is R 0
  • the cross-sectional radius of the tube 203 is R 1
  • the radius of curvature on the inner surface side of the U-phase bus bar 102U is R 2
  • the U-phase bus bar 102U If the distance between the inner surface and the upper end surface of the coil end 101e was L 1, in the present embodiment, to establish a dimensional relationship having a formula (1) and (2) below.
  • the thermistor 201 can receive heat from the upper and lower surfaces of the U-phase bus bar 102U and the coil end 101e. Further, the thermistor 201 can be brought into close contact with the coil end 101e. Thereby, the temperature follow-up property with high accuracy by the thermistor 201 can be realized.
  • the region between the U-phase bus bar 102U and the coil end 101e is a region that has not been conventionally used, it is not necessary to secure a region for separately providing the temperature detection element 200, and the rotating electrical machine can be further reduced in size. It can satisfy the demand for conversion.
  • the position where the temperature detecting element 200 is provided is preferably closer to the inner peripheral side of the stator 100. This is because heat generated in the stator 100 moves from the inside toward the outside. Therefore, the inner peripheral side has a temperature distribution in which the temperature of the stator 100 becomes higher than the outer peripheral side of the stator.
  • thermo mass resin amount of mold resin, electromagnetic steel plate
  • the temperature inside the upper surface of the coil end 101e can be measured, so that a temperature very close to the actual coil temperature can be measured and the temperature followability with high accuracy can be obtained. Is obtained. Further, it is possible to provide a stator having a structure that can cope with further downsizing of the rotating electrical machine.
  • the temperature detection element 200 is firmly held by the U-phase bus bar 102U even when the stator 100 is molded, the temperature detection element 200 does not move and the workability at the time of molding is deteriorated. In addition, the number of manufacturing processes is not increased.
  • thermo sensing element fixing structure A fixing structure of temperature detecting element 200 for detecting the temperature of stator 100 in the present embodiment will be described.
  • a case where the temperature detection element 200 is fixed using the W-phase neutral point terminal 103W and the neutral point connection bar 103B will be described.
  • the form of the temperature detection element 200 is the same as that of the said Embodiment 1, the overlapping description is not repeated.
  • U-phase neutral point terminal 103U and W-phase neutral point terminal 103W are provided so as to extend straight upward (in the rotational axis direction of the rotating electrical machine) at positions inside stator core 101, respectively. ing.
  • a V-phase neutral point terminal 103V located between the U-phase neutral point terminal 103U and the W-phase neutral point terminal 103W is bent outward so that a part thereof is parallel to the upper surface of the coil end 101e.
  • the parallel portion 113V and the upright portion 123V extending upward from the tip of the parallel portion 113V are provided to hold the temperature detection element 200.
  • the neutral point connection bar 103B has a flat plate shape, and the U-phase neutral point terminal 103U, the V-phase neutral point terminal 103V, and the W-phase so that the flat surface in the longitudinal direction is parallel to the upper surface of the coil end 101e. It is attached so as to be connected to the upper end portion of the phase neutral point terminal 103W and the connecting portion 103p.
  • the predetermined dimension is selected so that the distance (L2) between the lower surface of the neutral point connection bar 103B and the upper surface of the coil end 101e is the minimum insulation distance.
  • the temperature detection element 200 is sandwiched between the coil end 101e and the neutral point connection bar 103B, and a gap formed between the lower end of the neutral point connection bar 103B and the upper surface of the coil end 101e, and a parallel portion It is arrange
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state before the temperature detecting element 200 is fixed.
  • the distance between the lower surface of the neutral point connection bar 103B and the upper surface of the parallel portion 113V is L
  • the cross-sectional radius (maximum portion) of the thermistor 201 is R 0
  • the cross-sectional radius of the tube 203 is R 1
  • a dimensional relationship including the following expression (3) is established.
  • the lower surface of the parallel portion 113V and the upper surface of the coil end 101e are set to have a minimum insulation distance (t: about 1 mm to 2 mm).
  • the temperature detection element 200 passes through the gap formed between the lower end of the neutral point connection bar 103B and the upper surface of the coil end 101e and the upper surface of the parallel portion 113V.
  • the thermistor 201 can be pressed against the coil end 101e side by the lower surface of the neutral point connecting bar 103B.
  • the thermistor 201 receives heat from the upper and lower surfaces of the lower surface of the neutral point connection bar 103B and the upper surface of the coil end 101e. Can do. Further, the thermistor 201 can be brought into close contact with the coil end 101e. Thereby, the temperature follow-up property with high accuracy by the thermistor 201 can be realized.
  • the lower region of the neutral point connection bar 103B is a region that has not been conventionally used, it is not necessary to secure a region for separately providing the temperature detection element 200, and there is a demand for further downsizing of the rotating electrical machine. Can be satisfied.
  • the position where the temperature detecting element 200 is provided is preferably closer to the inner peripheral side of the stator for the same reason as in the first embodiment.
  • the U-phase neutral point terminal 103U and the W-phase neutral point terminal 103W located on both sides are respectively bent outward to have a parallel part and an upright part, and in the center. Even if the configuration in which the positioned V-phase neutral point terminal 103V is provided so as to extend straight upward is used, the same effect as described above can be obtained.
  • FIG. 10 shows another form of the neutral point connection bar 103B.
  • the neutral point connection bar 103C has a flat plate shape, and a flat surface in the longitudinal direction thereof stands up with respect to the upper surface of the coil end 101e.
  • the thermistor 201 can be pressed against the coil end 101e side by the lower surface of the neutral point connecting bar 103C.
  • the U-phase neutral point terminal 103U and the W-phase neutral point terminal of the neutral point connecting bar 103C can be lowered to the coil end 101e side.
  • the temperature inside the upper surface of the coil end 101e can be measured, so that a temperature very close to the actual coil temperature can be measured and the temperature followability with high accuracy can be obtained. Is obtained. Further, it is possible to provide a stator having a structure that can cope with further downsizing of the rotating electrical machine.
  • the temperature detection element 200 is firmly held by the U-phase bus bar 102U even when the stator 100 is molded, the temperature detection element 200 does not move and the workability at the time of molding is deteriorated. In addition, the number of manufacturing processes is not increased.
  • Temperature sensing element fixing structure A fixing structure of temperature detecting element 200 for detecting the temperature of stator 100 in the present embodiment will be described. In the present embodiment, a case will be described in which temperature detection element 200 is fixed using U-phase input terminal 104U, V-phase input terminal 104V, and W-phase input terminal 104W shown in FIG. In addition, since the form of the temperature detection element 200 is the same as that of the said Embodiment 1, the overlapping description is not repeated.
  • the U-phase input terminal 104U has a substantially inverted U-shape bent outward on the outer peripheral side of the stator 100.
  • the V-phase input terminal 104V and the W-phase input terminal 104W are arranged so that the temperature detection element 200 is sandwiched between the coil end 101e and the V-phase input terminals 104V and 104W.
  • 104W has a configuration for holding the temperature detection element 200.
  • V-phase input terminals 104V and 104W The specific configuration of the V-phase input terminals 104V and 104W will be described below. Since V-phase input terminal 104V and W-phase input terminal 104W have the same shape, only the shape of V-phase input terminal 104V will be described here.
  • V-phase input terminal 104V is fixed to coil end 101e and extends upward, base portion 104e, dome portion 104d rounded inward with a predetermined radius of curvature from base portion 104e, and the dome portion.
  • a standing portion 104c extending upward from the tip of 104d, a parallel portion 104b extending outward from the standing portion, and a terminal portion 104a extending downward from the tip of the parallel portion 104b and provided with a terminal hole 104h.
  • the cross-sectional radius (maximum portion) of the thermistor 201 is R 0
  • the cross-sectional radius of the tube 203 is R 1 (see FIG. 5)
  • the distance (insulating distance) from the tip of the dome portion 104 d to the upper surface of the coil end 101 e is h 1
  • the protruding length from the upper surface of the coil end 101e of the base portion 104e is h 2
  • the distance from the inner surface of the base portion 104e to the inner surface of the upright portion 104c is h 3
  • the radius of curvature inside the dome portion 104d is R 3
  • the dimensional relationship including the following expressions (4) to (7) is established.
  • the width Q of the V-phase input terminal 104V (see FIG. 12) Q is preferably longer than the length P of the thermistor 201, and the thermistor 201 is included within the width of the V-phase input terminal 104V.
  • the thermistor 201 receives heat from the upper and lower surfaces of the dome portion 104d of the V-phase input terminal 104V and the upper surface of the coil end 101e. It can. Thereby, the temperature follow-up property with high accuracy by the thermistor 201 can be realized.
  • the regions below the V-phase input terminal 104V and the W-phase input terminal 104W are regions that have not been conventionally used, it is not necessary to secure a region for separately providing the temperature detection element 200, and further the rotating electrical machine The demand for downsizing can be satisfied.
  • the temperature of the upper surface of the coil end 101e can be measured, so that a temperature close to the actual coil temperature can be measured and highly accurate temperature followability can be obtained. Further, it is possible to provide a stator having a structure that can cope with further downsizing of the rotating electrical machine.
  • the temperature detection element 200 is firmly held by the V-phase input terminal 104V and the W-phase input terminal 104W, so that the temperature detection element 200 does not move and is molded. The workability is not deteriorated, and the number of manufacturing steps is not increased.
  • temperature detection element 200 is fixed using two of the three U-phase input terminals 104U, V-phase input terminal 104V, and W-phase input terminal 104W will be described. However, it is possible to employ a structure in which the temperature detection element 200 is fixed using any one input terminal, two input terminals selected from the three input terminals, or three input terminals.
  • the present invention is not limited to this, and can be applied to a stator of a rotating electrical machine having a widely similar configuration. It is.
  • stator 101 stator core, 101U U-phase stator core, 101V V-phase stator core, 101W W-phase stator core, 101a stator teeth, 101b stator coil, 101e coil end, 102U U-phase bus bar, 102V V-phase bus bar, 102W W-phase bus bar, 103U U Phase neutral point terminal, 103V V phase neutral point terminal, 103W W phase neutral point terminal, 103B, 103C neutral point connection bar, 104a terminal part, 104b parallel part, 104c standing part, 104d dome part, 104e base part , 104h terminal hole, 104U U-phase input terminal, 104V V-phase input terminal, 104W W-phase input terminal, 113V parallel part, 123V standing part, 200 temperature detection element, 201 thermistor, 202 signal line

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Abstract

 このステータは、チューブ(203)に収容されたサーミスタ(201)を、コイルエンド(101e)とU相バスバー(102U)との間に挟まれるように配置することで、サーミスタ(201)は、U相バスバー(102U)およびコイルエンド(101e)の上面の上下2面からから熱を受けることができる。また、サーミスタ(201)を、ほぼコイルエンド(101e)に密着させることができる。これにより、サーミスタ(201)による高い精度での温度追従性を実現させることができる。その結果、温度検出素子によるステータのコイル温度測定において、精度の高い温度追従性が得られるとともに、回転電機のさらなる小型化に対応することが可能な構造を備えるステータを提供することが可能となる。

Description

ステータ
 この発明は、モータ、ジェネレータ等の回転電機に用いられるステータに関する。
 回転電機においては、ステータのコイル温度を管理することが重要である。ステータのコイル温度を管理するために、温度検出素子としてサーミスタが用いられる。このサーミスタをステータに対して位置決め固定するために、特開平09-312948号公報(特許文献1)に開示される回転電機においては、コイルエンドに設けられた絶縁基台上にサーミスタが配設されている。
 特開2007-82344号公報(特許文献2)に開示されるモータのコイル端末処理装置においては、コイル端を結線処理する基板とコイルエンドとの間において、サーミスタを配置するための空間をコイルエンドカバーに設ける構成が開示されている。
 特開2008-29127号公報(特許文献3)に開示される車両用回転電機においては、下面にセンサ保持部を有する中性点絶縁ケースを、バンドを用いてコイルエンドに固定する構造が開示されている。
特開平09-312948号公報 特開2007-82344号公報 特開2008-29127号公報
 近年、回転電機のさらなる小型化にともない、各種構成部品の設置スペースにも制約が課されている。その結果、サーミスタおよびサーミスタの保持部材の設置スペースを確保することが困難になってきている。また、比較的余裕のあるコイルエンドの側面にサーミスタを設置することも考えられるが、コイルエンドの側面では、コイルの温度上昇を正確に測定することができず、サーミスタによる温度測定における温度追従性に新たな課題が生じる。
 この発明は上記課題を解決することを目的とし、温度検出素子によるステータのコイル温度測定において、精度の高い温度追従性が得られるとともに、回転電機のさらなる小型化に対応することが可能な構造を備えるステータを提供することにある。
 この発明に基づいたステータにおいては、ステータティースの周囲に巻回されるステータコイルを有するステータコアが、複数個環状に配置されることにより形成されるステータであって、上記ステータコアの上記コイルエンドの上方に設けられ、同相の上記ステータコアの間を連結するバスバーと、当該ステータの温度を検出するための温度検出素子とを備えている。
 上記温度検出素子は、上記コイルエンドと上記バスバーとの間に挟まれるように配置され、上記バスバーは、上記温度検出素子を保持する形態を有している。
 この発明に基づいた他の形態のステータにおいては、ステータティースの周囲に巻回されるステータコイルを有するステータコアが、複数個環状に配置されることにより形成されるステータであって、上記ステータコアの上記コイルエンドの上方に設けられ、上記ステータコイルの各相に設けられる中性点端子と、上記中性点端子を連結する中性点連結バーと、当該ステータの温度を検出するための温度検出素子とを備えている。
 上記温度検出素子は、上記コイルエンドと上記中性点連結バーとの間に挟まれるように配置され、上記中性点端子は、上記温度検出素子を保持する形態を有する。
 この発明に基づいた他の形態のステータにおいては、ステータティースの周囲に巻回されるステータコイルを有するステータコアが、複数個環状に配置されることにより形成されるステータであって、上記ステータコアの上記コイルエンドの上方に設けられ、上記ステータコイルの各相に設けられる入力端子と、当該ステータの温度を検出するための温度検出素子とを備えている。
 上記温度検出素子は、上記コイルエンドと上記入力端子との間に挟まれるように配置され、上記入力端子は、上記温度検出素子を保持する形態を有する。
 この発明に基づいたステータによれば、コイルエンドの上面の温度測定が可能であるため、精度の高い温度追従性が得られるとともに、回転電機のさらなる小型化に対応することが可能な構造を備えるステータを提供するが可能となる。
実施の形態1におけるステータの外観構成を示す全体斜視図である。 実施の形態1におけるステータに採用されるステータコイルの構成を示す部分拡大斜視図である。 実施の形態1におけるステータの結線図である。 実施の形態1における温度検出素子の固定構造を示す模式図である。 実施の形態1における温度検出素子の取付け前の状態を示す断面模式図である。 実施の形態1における温度検出素子の取付け後の状態を示す断面模式図である。 実施の形態2における温度検出素子の固定構造を示す模式図である。 実施の形態2における温度検出素子の取付け前の状態を示す、図7中のVIII-VIII線矢視断面模式図である。 実施の形態2における温度検出素子の取付け後の状態を示す、図7中のIX-IX線矢視断面模式図である。 実施の形態2における温度検出素子の他の固定構造を示す模式図である。 実施の形態2における温度検出素子のさらに他の固定構造を示す模式図である。 実施の形態3における温度検出素子の固定構造を示す模式図である。 実施の形態3における温度検出素子の取付け後の状態を示す、図12中のXIII線矢視断面模式図である。
 本発明に基づいた実施の形態におけるステータについて、以下、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
 (実施の形態1)
 (ステータ100の外観構成)
 まず、図1および2を参照して、本実施の形態における、モータやジェネレータ等の回転電機に用いられるステータ100の外観構成について説明する。ステータ100は環状の形態を有し、複数のステータコア101が環状に配列されている。
 ステータコア101は、U相コイルを構成するU相ステータコア101U、V相コイルを構成するV相ステータコア101V、および、W相コイルを構成するW相ステータコア101Wを有している。各ステータコア101は、図2に示すように、ステータティース101aの周囲に巻回されるステータコイル101bを有している。
 各ステータコア101のコイルエンド101eの上には、同相のステータコアのコイルの間を連結するバスバー102が設けられている。具体的には、U相コイルを構成するU相ステータコア101Uの間を連結するU相バスバー102U、V相コイルを構成するV相ステータコア101Vの間を連結するV相バスバー102V、および、W相コイルを構成するW相ステータコア101Wの間を連結するW相バスバー102Wが、それぞれ複数設けられている。
 ステータコア101のコイルエンド101eの所定位置には、ステータコイル101の各相(U相、V相、W相)に設けられるU相中性点端子103U、V相中性点端子103V、および、W相中性点端子103Wが、それぞれコイルエンド101eの上に引き出されている。さらに、U相中性点端子103U、V相中性点端子103V、および、W相中性点端子103Wを連結する中性点連結バー103Bが設けられている。なお、U相中性点端子103U、V相中性点端子103V、および、W相中性点端子103Wの詳細構造については、実施の形態2において詳述する。
 ステータコア101のコイルエンド101eの所定位置には、ステータコイル101の各相(U相、V相、W相)に設けられるU相入力端子104U、V相入力端子104V、および、W相入力端子104Wが、それぞれコイルエンド101eの上に引き出されている。なお、U相入力端子104U、V相入力端子104V、および、入力端子の詳細構造については、実施の形態3において詳述する。
 上記構成からなるステータ100は、最終形態としては、U相入力端子104U,104V,104Wを除き、バスバーおよび中性点端子等は樹脂モールド110により覆われるが、内部構造を明確に示すため、図1においては、バスバーおよび中性点端子等は、樹脂モールド110により覆われていない状態を図示している。
 図3に上記構成からなるステータ100の結線図を示す。本実施の形態においては、15個のステータコア101が用いられている。U相コイルを構成するU相ステータコア101Uとして、No.3、No.6、No.9、No.12、No.15のステータコア101が直列に接続され、コイル線の一端はU相入力端子104Uに連結され、コイル線の他端はU相中性点端子103Uに連結されている。
 V相コイルを構成するV相ステータコア101Vとして、No.2、No.5、No.8、No.11、No.14のステータコア101が直列に接続され、コイル線の一端はV相入力端子104Vに連結され、コイル線の他端はU相中性点端子103Vに連結されている。
 W相コイルを構成するW相ステータコア101Wとして、No.1、No.4、No.7、No.10、No.13のステータコア101が直列に接続され、コイル線の一端は
W相入力端子104Wに連結され、コイル線の他端はU相中性点端子103Wに連結されている。
 (温度検出素子の固定構造)
 図4から図6を参照して、本実施の形態におけるステータ100の温度を検出するための温度検出素子200の固定構造について説明する。本実施の形態においては、図1中のXに示す、U相バスバー102Uを用いた場合を一例として説明する。なお、バスバーであれば、U相バスバー102Uに限定されず、他のいずれのバスバーを用いてもかまわない。
 図4を参照して、本実施の形態においては、温度検出素子200は、小型のサーミスタ201を有し、このサーミスタ201は、樹脂製のチューブ203の先端部近傍に収容されている。チューブ203の後方からは、サーミスタ201に連結された信号線202が引き出されている。サーミスタ201自体の大きさは、幅が約1mm~3mm程度、長さが約3mm~6mm程度の大きさである。
 チューブ203に収容されたサーミスタ201を、コイルエンド101eとU相バスバー102Uとの間に挟まれるように配置する。ここで、他のバスバーは、断面が平板状であるが、サーミスタ201を保持するためのU相バスバー102Uは、サーミスタ201側を凹部とする、断面が円弧形状を有している。
 図5に示すように、サーミスタ201の横断面半径(最大部)をR、チューブ203の横断面半径をR、U相バスバー102Uの内面側の曲率半径をR、U相バスバー102Uの内面とコイルエンド101eの上端面との間の距離をLとした場合、本実施の形態においては、下記の式(1)および式(2)を具備する寸法関係を成立させる。
     R<R<R     ・・・(式1)
     2×R<L<2×R ・・・(式2)
 上記式(1)および式(2)を具備する寸法関係を成立させることで、U相バスバー102Uによりサーミスタ201をコイルエンド101e側に十分押え付けることが可能となる。なお、U相バスバー102Uとコイルエンド101eとが緩衝しないクリアランスL2を確保する。
 (作用・効果)
 以上、本実施の形態におけるステータ100においては、図4および図6に示すように、サーミスタ201は、U相バスバー102Uおよびコイルエンド101eの上面の上下2面からから熱を受けることができる。また、サーミスタ201を、ほぼコイルエンド101eに密着させることができる。これにより、サーミスタ201よる高い精度での温度追従性を実現させることができる。
 また、U相バスバー102Uとコイルエンド101eとの間の領域は、従来用いられていない領域であることから、別途温度検出素子200を設けるための領域を確保する必要がなく、回転電機のさらなる小型化に対する要求を満足させることができる。
 なお、温度検出素子200を設ける位置は、ステータ100の内周側に近い方が好ましい。これは、ステータ100において発生する熱は、内側から外側に向けて熱移動する。そのため、ステータの外周側よりも内周側の方が、ステータ100の温度が高くなる温度分布を有しているからである。
 また、ステータ100の外周側よりも内周側の方が熱吸収部材(熱マス:モールド樹脂
の樹脂量、電磁鋼板)が少ないため、これらの部材により熱が奪われ難いため、より正確なステータのコイルの実温度を検出することができる。さらに、内側の方が、ステータの冷却のため、循環しているATF(冷媒)の影響が少ない。
 このように、本実施の形態におけるステータ100によれば、コイルエンド101e上面の内側の温度測定が可能であるため、コイル実温度に非常に近い温度の測定ができるとともに、精度の高い温度追従性が得られる。また、回転電機のさらなる小型化に対応することが可能な構造を備えるステータを提供するが可能となる。
 また、ステータ100のモールド成形時においても、温度検出素子200は、U相バスバー102Uによりしっかり保持されているため、温度検出素子200が移動することがなく、モールド成形時の作業性を悪化させることや、製造工程数を増加させることもない。
 (実施の形態2)
 次に、図7から図9を参照して、本実施の形態におけるステータについて説明する。なお、ステータの基本構成は、上記実施の形態1と同様であり、相違点は、温度検出素子200の固定構造にある。したがって、以下の説明では、本実施の形態における温度検出素子の固定構造についてのみ詳細に説明する。
 (温度検出素子の固定構造)
 本実施の形態におけるステータ100の温度を検出するための温度検出素子200の固定構造について説明する。本実施の形態においては、図1中に示す、ステータコイル101の各相(U相、V相、W相)に設けられるU相中性点端子103U、V相中性点端子103V、および、W相中性点端子103Wと、中性点連結バー103Bとを用いて、温度検出素子200を固定する場合について説明する。なお、温度検出素子200の形態は、上記実施の形態1の場合と同様であるため、重複する説明は繰り返さない。
 図7に示すように、U相中性点端子103UおよびW相中性点端子103Wはそれぞれ、ステータコア101の内側の位置において、真直ぐに上方(回転電機の回転軸方向)に延びるように設けられている。U相中性点端子103UとW相中性点端子103Wとの間に位置するV相中性点端子103Vは、一部がコイルエンド101eの上面と並行となるように外側に向けて折り曲げられた並行部113Vと、この並行部113Vの先端から上方に向けて延びる起立部123Vとを有し、温度検出素子200を保持する形態を有している。
 中性点連結バー103Bは、平板形状を有し長手方向の平坦面がコイルエンド101eの上面と並行となるように、U相中性点端子103U、V相中性点端子103V、および、W相中性点端子103Wの上端部と連結部103pにおいて連結するように取り付けられている。中性点連結バー103Bの下面とコイルエンド101eの上面との距離(L2)は、最少絶縁距離となるように、所定の寸法が選択される。
 温度検出素子200は、コイルエンド101eと中性点連結バー103Bとの間に挟まれるようにして、中性点連結バー103Bの下端とコイルエンド101eの上面との間に生じる隙間、および並行部113Vの上面を通過するように配設される。
 図8は、温度検出素子200が固定される前の状態を示す断面図である。中性点連結バー103Bの下面と並行部113Vの上面との間隔をL、サーミスタ201の横断面半径(最大部)をR、チューブ203の横断面半径をRとした場合、本実施の形態においては、下記の式(3)を具備する寸法関係を成立させる。また、並行部113Vの
下面とコイルエンド101eの上面とは、最少の絶縁距離(t:約1mm~2mm程度)となるように設定する。
     2×R<L<2×R ・・・(式3)
 これにより、図7および図9に示すように、温度検出素子200を中性点連結バー103Bの下端とコイルエンド101eの上面との間に生じる隙間と、および並行部113Vの上面とを通過するように配設することで、中性点連結バー103Bの下面によりサーミスタ201をコイルエンド101e側に押え付けることが可能となる。
 (作用・効果)
 以上、本実施の形態におけるステータ100においては、図7および図9に示すように、サーミスタ201は、中性点連結バー103Bの下面およびコイルエンド101eの上面の上下2面からから熱を受けることができる。また、サーミスタ201を、ほぼコイルエンド101eに密着させることができる。これにより、サーミスタ201よる高い精度での温度追従性を実現させることができる。
 また、中性点連結バー103Bの下方領域は、従来用いられていない領域であることから、別途温度検出素子200を設けるための領域を確保する必要がなく、回転電機のさらなる小型化に対する要求を満足させることができる。なお、温度検出素子200を設ける位置は、上記実施の形態1の場合と同様の理由から、ステータの内周側に近い方が好ましい。
 また、本実施の形態と異なり、両側に位置するU相中性点端子103UおよびW相中性点端子103Wをそれぞれ、外側に向かって折り曲げて並行部と起立部とを有する構成とし、中央に位置するV相中性点端子103Vを真直ぐに上方に延びるように設ける構成を採用しても、上記と同様の作用効果を得ることができる。
 また、中性点連結バー103Bの他の形態を図10に示す。この中性点連結バー103Cは、平板形状を有しその長手方向の平坦面がコイルエンド101eの上面に対して起立した状態で、U相中性点端子103U、V相中性点端子103V、および、W相中性点端子103Wの上端部と連結部103pにおいて連結するように取り付けられている。この構成の採用によっても、中性点連結バー103Cの下面によりサーミスタ201をコイルエンド101e側に押え付けることが可能となる。
 また、サーミスタ201をコイルエンド101e側に向けてさらに押し付ける必要がある場合には、図11に示すように、中性点連結バー103Cの、U相中性点端子103UおよびW相中性点端子103Wとの連結部103pを、コイルエンド101e側に下げることも可能である。
 このように、本実施の形態におけるステータ100によれば、コイルエンド101e上面の内側の温度測定が可能であるため、コイル実温度に非常に近い温度の測定ができるとともに、精度の高い温度追従性が得られる。また、回転電機のさらなる小型化に対応することが可能な構造を備えるステータを提供するが可能となる。
 また、ステータ100のモールド成形時においても、温度検出素子200は、U相バスバー102Uによりしっかり保持されているため、温度検出素子200が移動することがなく、モールド成形時の作業性を悪化させることや、製造工程数を増加させることもない。
 (実施の形態3)
 次に、図12および図13を参照して、本実施の形態におけるステータについて説明する。なお、ステータの基本構成は、上記実施の形態1と同様であり、相違点は、温度検出素子200の固定構造にある。したがって、以下の説明では、本実施の形態における温度検出素子の固定構造についてのみ詳細に説明する。
 (温度検出素子の固定構造)
 本実施の形態におけるステータ100の温度を検出するための温度検出素子200の固定構造について説明する。本実施の形態においては、図1中に示す、U相入力端子104U、V相入力端子104V、および、W相入力端子104Wを用いて、温度検出素子200を固定する場合について説明する。なお、温度検出素子200の形態は、上記実施の形態1の場合と同様であるため、重複する説明は繰り返さない。
 図12に示すように、U相入力端子104Uは、ステータ100の外周側において外側に向かって折り曲げられた略逆U字形状を有している。一方、V相入力端子104V、および、W相入力端子104Wは、温度検出素子200がコイルエンド101eとV相入力端子104V,104Wとの間に挟まれるように配置するため、V相入力端子104V,104Wは、温度検出素子200を保持する形態を有する。
 V相入力端子104V,104Wの具体的構成について、以下説明する。なお、V相入力端子104VおよびW相入力端子104Wは同一の形状を有しているため、ここでは、V相入力端子104Vの形状のみ説明する。
 図13を参照して、V相入力端子104Vは、コイルエンド101eに固定され、上方に延びるベース部104e、このベース部104eから所定の曲率半径で内側に丸められたドーム部104d、このドーム部104dの先端から上方に延びる起立部104c、この起立部から外側に向かって延びる並行部104b、および、並行部104bの先端から下方に延び、端子穴104hが設けられる端子部104aを有している。
 ここで、サーミスタ201の横断面半径(最大部)をR、チューブ203の横断面半径をR1(図5参照)、ドーム部104dの先端からコイルエンド101eの上面までの距離(絶縁距離)をh、ベース部104eのコイルエンド101eの上面から突出長さをh、ベース部104eの内面から起立部104cの内面までの距離をh、ドーム部104dの内側の曲率半径をRとした場合、本実施の形態においては、下記の式(4)から式(7)を具備する寸法関係を成立させる。また、V相入力端子104Vの幅(図12参照)Qは、サーミスタ201の長さPよりも長く、V相入力端子104Vの幅内にサーミスタ201が含まれるように配置されることが好ましい。
     R<R        ・・・(式4)
     R<h<R     ・・・(式5)
     2×R<h<2×R ・・・(式6)
     h<2×R      ・・・(式7)
 これにより、図12および図13に示すように、温度検出素子200をV相入力端子104VおよびW相入力端子104Wとコイルエンド101eの上面との間に生じる隙間において、サーミスタ201をコイルエンド101e側に押え付けることが可能となる。
 (作用・効果)
 以上、本実施の形態におけるステータ100においては、図13に示すように、サーミスタ201は、V相入力端子104Vのドーム部104d下面およびコイルエンド101eの上面の上下2面からから熱を受けることができる。これにより、サーミスタ201よる高い精度での温度追従性を実現させることができる。
 また、V相入力端子104VおよびW相入力端子104Wの下方領域は、従来用いられていない領域であることから、別途温度検出素子200を設けるための領域を確保する必要がなく、回転電機のさらなる小型化に対する要求を満足させることができる。
 このように、本実施の形態におけるステータ100によれば、コイルエンド101e上面の温度測定が可能であるため、コイル実温度に近い温度の測定ができるとともに、精度の高い温度追従性が得られる。また、回転電機のさらなる小型化に対応することが可能な構造を備えるステータを提供するが可能となる。
 また、ステータ100のモールド成形時においても、温度検出素子200は、V相入力端子104VおよびW相入力端子104Wによりしっかり保持されているため、温度検出素子200が移動することがなく、モールド成形時の作業性を悪化させることや、製造工程数を増加させることもない。
 なお、本実施の形態においては、3つのU相入力端子104U、V相入力端子104V、および、W相入力端子104Wのうち、2つの入力端子を用いて温度検出素子200を固定する場合について説明したが、いずれか一つの入力端子、3つのうちから選択された2つの入力端子、または、3つの入力端子を用いて、温度検出素子200を固定する構造を採用することが可能である。
 上記各実施の形態においては、3相の回転電気に本発明を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、広く同様の構成を有する回転電機のステータに適用することが可能である。
 以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
 100 ステータ、101 ステータコア、101U U相ステータコア、101V V相ステータコア、101W W相ステータコア、101a ステータティース、101b ステータコイル、101e コイルエンド、102U U相バスバー、102V V相バスバー、102W W相バスバー、103U U相中性点端子、103V V相中性点端子、103W W相中性点端子、103B,103C 中性点連結バー、104a 端子部、104b 並行部、104c 起立部、104d ドーム部、104e ベース部、104h 端子穴、104U U相入力端子、104V V相入力端子、104W W相入力端子、113V 並行部、123V 起立部、200 温度検出素子、201 サーミスタ、202 信号線。

Claims (9)

  1.  ステータティース(101a)の周囲に巻回されるステータコイル(101b)を有するステータコア(101)が、複数個環状に配置されることにより形成されるステータ(100)であって、
     前記ステータコア(101)のコイルエンド(101e)の上方に設けられ、同相の前記ステータコア(101)の間を連結するバスバー(102U,102V,102W)と、
     当該ステータ(100)の温度を検出するための温度検出素子(200)と、
    を備え、
     前記温度検出素子(200)は、前記コイルエンド(101e)と前記バスバー(102U)との間に挟まれるように配置され、
     前記バスバー(102U)は、前記温度検出素子(200)を保持する形態を有する、ステータ。
  2.  前記バスバー(102U)は、前記温度検出素子(200)側を凹とする、断面が円弧形状を有している、請求の範囲第1項に記載のステータ。
  3.  前記温度検出素子(200)は、サーミスタ(201)と、前記サーミスタ(201)を収用するチューブ(203)を有し、
     前記サーミスタ(201)の横断面半径をR、前記チューブ(203)の横断面半径をR、前記バスバー(102U)の内面側の曲率半径をR、前記バスバー(102U)の内面と前記コイルエンド(101e)の上端面との間の距離をLとした場合、下記の式(1)および式(2)を具備する寸法関係が成立する、請求の範囲第2項に記載のステータ。
     R<R<R    ・・・式(1)
     2×R<L<2×R・・・式(2)
  4.  ステータティース(101a)の周囲に巻回されるステータコイル(101b)を有するステータコア(101)が、複数個環状に配置されることにより形成されるステータ(100)であって、
     前記ステータコア(101)のコイルエンド(101e)の上方に設けられ、前記ステータコイルの各相に設けられる中性点端子(103U,103V,103W)と、
     前記中性点端子(103U,103V,103W)を連結する中性点連結バー(103B,103C)と、
     当該ステータ(100)の温度を検出するための温度検出素子(200)と、
    を備え、
     前記温度検出素子(200)は、前記コイルエンド(101e)と前記中性点連結バー(103B)との間に挟まれるように配置され、
     前記中性点端子(103V)は、前記温度検出素子(200)を保持する形態を有する、ステータ。
  5.  前記中性点端子(103V)は、一部がコイルエンド(101e)の上面と並行となるように外側に向けて折り曲げられた並行部(113V)を有し、
     前記温度検出素子(200)は、前記コイルエンド(101e)と前記中性点連結バー(103B)との間に挟まれるように配置されるとともに、前記並行部(113V)の上面を通過するように配置される、請求の範囲第4項に記載のステータ。
  6.  前記温度検出素子(200)は、サーミスタ(201)と、前記サーミスタ(201)を収用するチューブ(203)を有し、
     前記サーミスタ(201)の横断面半径をR、前記チューブ(203)の横断面半径をR、前記バスバー(102U)の内面側の曲率半径をR、前記中性点連結バー(103B)の下面と前記並行部(113V)の上面との間隔をLとした場合、下記の式(13)を具備する寸法関係が成立する、請求の範囲第5項に記載のステータ。
     2×R<L<2×R・・・式(3)
  7.  ステータティース(101a)の周囲に巻回されるステータコイル(101b)を有するステータコア(101)が、複数個環状に配置されることにより形成されるステータ(100)であって、
     前記ステータコア(101)のコイルエンド(101e)の上方に設けられ、前記ステータコイルの各相に設けられる入力端子(104U,104V,104W)と、
     当該ステータ(100)の温度を検出するための温度検出素子(200)と、
    を備え、
     前記温度検出素子(200)は、前記コイルエンド(101e)と前記入力端子(104V,104W)との間に挟まれるように配置され、
     前記入力端子(104V,104W)は、前記温度検出素子(200)を保持する形態を有する、ステータ。
  8.  前記入力端子(104V,104W)は、前記コイルエンド(101e)に固定され、上方に延びるベース部(104e)、前記ベース部(104e)から所定の曲率半径で内側に丸められたドーム部(104d)、および前記ドーム部(104d)の先端から上方に延びる起立部(104c)を有する、請求の範囲第7項に記載のステータ。
  9.  前記温度検出素子(200)は、サーミスタ(201)と、前記サーミスタ(201)を収用するチューブ(203)を有し、
     前記サーミスタ(201)の横断面半径をR、前記チューブ203の横断面半径をR、前記ドーム部(104d)の先端から前記コイルエンド(101e)の上面までの距離をh、前記ベース部(104e)の前記コイルエンド(101e)の上面から突出長さをh、前記ベース部(104e)の内面から前記起立部(104c)の内面までの距離をh、前記ドーム部(104d)の内側の曲率半径をRとした場合、下記の式(4)から式(7)を具備する寸法関係が成立する、請求の範囲第8項に記載のステータ。
     R<R        ・・・式(4)
     R<h<R     ・・・式(5)
     2×R<h<2×R ・・・式(6)
     h<2×R      ・・・式(7)
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