WO2011104764A1 - 回転機および回転機の製造方法 - Google Patents

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WO2011104764A1
WO2011104764A1 PCT/JP2010/001327 JP2010001327W WO2011104764A1 WO 2011104764 A1 WO2011104764 A1 WO 2011104764A1 JP 2010001327 W JP2010001327 W JP 2010001327W WO 2011104764 A1 WO2011104764 A1 WO 2011104764A1
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WO
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phase
coil
rotating machine
teeth
bus bar
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PCT/JP2010/001327
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English (en)
French (fr)
Inventor
有田秀哲
生武芳貴
赤木一平
井上正哉
三宅俊彦
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • H02K3/522—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only for generally annular cores with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
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    • H02K19/02—Synchronous motors
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans

Definitions

  • the present invention relates to a rotating machine that drives a large output (for example, 1 kW or more) under a low voltage and a method of manufacturing the rotating machine, such as an electric supercharger for automobiles, which has a remarkable skin effect, and that has high output (for example, 1 kW or more). Regarding the mounting of phase coils.
  • the rotating machine used for the electric supercharger for automobiles has a low temperature due to the radiant heat from the rotating shaft and heat transfer from the turbine housing because the temperature of the exhaust gas entering the turbine side of the engine is 750 ° C or higher.
  • the temperature difference from the high temperature to the high temperature is exposed to a wide range of operating temperatures of 300 ° C.
  • the end points of the stator bar conductors and coils are fixed, the bar conductors and coils expand due to thermal fluctuations, which destroys or deforms the coating or insulation, causing a failure such as a short circuit.
  • a rotating machine in an electric supercharger for automobiles, a rotating machine is used.
  • a coil wound around each tooth of a stator is a coil end projecting in the axial direction from the stator core laminated end face. Part. Therefore, when the coil end portion becomes large, the distance between the rotating shafts of the turbocharger becomes long, and the natural frequency of the rotating shaft decreases, and the rotation speed of about 100,000 to 200,000 rotations / minute, especially like an automobile supercharger. This is a major problem for rotating machines operating at speed.
  • An object of the rotating machine according to the present invention is to simply realize a holding structure that can withstand vibration in a vehicle while absorbing a thermal dimensional change of a phase coil. Moreover, the manufacturing method of the rotary machine which concerns on this invention aims at implement
  • a rotating machine is disposed so as to surround a rotor rotatably supported in a housing and a rotor outer periphery with a predetermined gap, and is arranged at an equiangular pitch in the circumferential direction.
  • a rotating machine having a stator in which a phase coil is wound in a slot of a stator iron core having teeth, and supplying power to each of the plurality of phase coils, each of the plurality of phase coils mounted on the teeth has a rotating shaft A mounting portion that can be displaced in the axial direction is provided.
  • the coil since the coil has a mounting portion that can be displaced in the axial direction of the rotating shaft, the phase coil can be deformed in the axial direction in response to a thermal dimensional change, and heat Residual stress and stress destruction of the phase coil due to stress can be prevented.
  • a rotating machine manufacturing method includes a rotor that is rotatably supported in a housing, and a rotor outer periphery surrounded by a predetermined gap, and is arranged at an equiangular pitch in the circumferential direction.
  • the phase coil has a U-shaped plate shape. A coil, and the U-shaped plate coil is inserted and assembled to the fixed teeth from the inner diameter side of the stator. According to the method for manufacturing a rotating machine according to the present invention, the phase coil can be easily and reliably attached to the teeth.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows typically the structure of the electric supercharger for motor vehicles using the rotary machine which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a perspective view which shows the structure of the stator of the rotary machine which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is the perspective view which fractured
  • Embodiment 1 of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
  • Embodiment 1 FIG. 1 to 6 a supercharger 1 for an automobile using a rotating machine according to the present invention is disposed in an intake pipe 2 and compresses air supplied to an engine (not shown),
  • a turbine 5 disposed in the exhaust pipe 4 and driven by exhaust gas flowing through the exhaust pipe 4 and a rotating machine 10 having a rotation function and a power generation function are provided.
  • a rotating machine 10 is rotatably supported by a bearing 12 in a housing 11, a rotating shaft 13 that couples the compressor 3 and the turbine 5, a rotor 14 that is coaxially attached to the rotating shaft 13, and a housing 11.
  • a stator 18 disposed so as to surround the rotor 14, a field coil 35 as a coil for generating a magnetomotive force, and a housing 11 that houses the rotor 14, the stator 18, and the field coil 35. It has.
  • the rotating machine 10 has a structure in which arc bus bars 40 to 43 are radially stacked on the outer periphery of the housing 11 in the radial direction and does not protrude from both end surface positions of the stator core 19. Further, the lead conductor plate 27 and the arc bus bar 40 do not interfere with the exhaust pipe 4.
  • the stator 18 includes a stator core 19 disposed so as to surround the rotor 14, and a stator coil 22 as a torque generation drive coil wound around the stator core 19. ing.
  • the field coil 35 is drawn out from the hole 11b of the housing 11, and a field coil terminal 36 is connected to the leading end.
  • the shape of the field coil terminal 36 is not limited to the shape shown in the figure, and may be any shape as long as it can supply power.
  • the field coil 35 is formed by winding a conductor wire in a cylindrical shape, and is interposed between the core backs 20 a and 21 a of the first and second stator cores 20 and 21.
  • a rotating shaft 13 that integrally fixes the first and second magnetic bodies 15 and 16 and the partition wall 17 is pivotally supported by the bearing 12.
  • the stator core 19 includes a first stator core 20 and a second stator core 21 that are manufactured by laminating and integrating a large number of magnetic steel plates formed in a predetermined shape.
  • the first stator core 20 is a cylindrical core back 20a, and first teeth that project radially inward from the inner peripheral surface of the core back 20a and are provided at six equiangular pitches in the circumferential direction.
  • a tooth 20b which is a first slot that opens to the inner peripheral side, is defined between the teeth 20b adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the second stator core 21 is made in the same shape as the first stator core 20, and is formed in a cylindrical core back 21a and radially inwardly projecting from the inner peripheral surface of the core back 21a, etc.
  • the teeth 21b that are six second teeth provided at an angular pitch are provided, and slots 21c that are second slots that open to the inner periphery are defined between the teeth 21b adjacent in the circumferential direction.
  • the first and second stator cores 20 and 21 are disposed between the axial thickness separations of the partition wall 17 with the circumferential positions of the teeth 20b and 21b coincided with each other, and the first and second magnetic bodies 15 and 16, respectively. Go.
  • the phase coil 23 is a U-shaped plate coil formed of only a copper plate in a U-shape, and a lead conductor plate 27 and a lead conductor plate 28 are integrally coupled to the U-shaped opening end.
  • the lead conductor plates 27 and 28 are fixed to the housing 11 with screws 50. At this time, the housing 11, the screw 50, and the lead conductor plates 27 and 28 are insulated.
  • the difference between the lead conductor plate 27 and the lead conductor plate 28 is that, after the lead conductor plate 27 is drawn out, a space for connection is made and the lead conductor plate 28 is bent. In this way, by being drawn out by the parallel plates, it is possible to reduce an increase in resistance due to the skin effect of the current in the rotating machine that conducts a high-frequency large current.
  • fixing methods such as welding, brazing, and soldering are assumed, but other methods may be used for electrical connection.
  • each of the lead conductor plates 27 and 28 and the stator core 19 is performed by insulating plates 24, 25 and 26 (see FIG. 6) interposed therebetween.
  • the insulating plates 24, 25, and 26 may be made of any insulating paper containing an inorganic material or resin, as long as the insulation is maintained.
  • the lead conductor plates 27 and 28 are integrated with a fixing elastic body 29 attached to a substantially central portion in a laminated state insulated by the insulating plates 24, 25 and 26, and the housing is interposed via the fixing elastic body 29. 11 is elastically held with respect to 11.
  • the lead conductor plates 27 and 28 of the first embodiment have secured the connection space by bending the lead conductor plate 28, the length of each of the lead conductor plates 27 and 28 is changed, and the mounting portion is changed.
  • the wire can be connected only by a punched shape without bending or other processing by a method such as punching with a hole.
  • the lead conductor plates 27 and 28 and the phase coil 23 of the first embodiment can be configured to be continuous and integrated by bending a single conductor plate. The number of parts can be reduced.
  • FIG. 3 only the one-phase coil 23 wound in a concentrated manner around the pair of teeth 20b and 21b is shown, but the stator coil 22 is actually connected to the six pairs of teeth 20b and 21b.
  • the U-phase, V-phase, and W-phase three-phase coils 23 are sequentially repeated twice and wound in concentrated winding.
  • the lead conductor plates 27 and 28 connected to the start and end of winding of the phase coil 23 are parallel to each other with respect to the plane formed by the long sides of the rectangular section, and the plane is the axis of the rotary shaft 13. It is drawn out to the outside from a drawer port 11 a that extends in the radial direction along the end surface of the first stator core 20 so as to be orthogonal to the core and is formed in the outer peripheral wall of the housing 11.
  • the components other than the lead conductor plates 27 and 28 of the phase coil 23 may be a stranded wire in which a large number of enamel windings are twisted, or a U-shaped winding composed only of a copper plate. The effect of the first embodiment can be obtained even with a configuration of a copper plate and a large number of windings.
  • the rotor 14 is produced by laminating and integrating a predetermined number of magnetic steel plates and the first and second magnetic bodies 15 and 16 produced by laminating and integrating a plurality of magnetic steel plates formed in a predetermined shape, for example, And a disk-shaped partition wall 17 having a rotation shaft insertion hole (not shown) drilled at the axial center position.
  • the first and second magnetic bodies 15 and 16 are formed in the same shape, and have cylindrical base portions 15a and 16a each having a rotation shaft insertion hole 14a drilled at an axial center position, and diameters from the outer peripheral surfaces of the base portions 15a and 16a. It is composed of four salient poles 15b and 16b which are provided so as to protrude outward in the direction and extend in the axial direction and are provided at equiangular pitches in the circumferential direction.
  • the first and second magnetic bodies 15 and 16 are arranged with a semi-salient pitch shifted in the circumferential direction and are disposed in close contact with each other via the partition wall 17 and are inserted into the rotation shaft insertion holes 14a. 13 to be fixed.
  • the outer diameter of the partition wall 17 corresponds to the outer diameter of the first and second magnetic bodies 15 and 16 (the outer diameter of the salient poles 15b and 16b).
  • FIG. 8 is an exploded perspective view showing the inner bobbins 31 and 32 and the outer cover 33.
  • the inner bobbin 31 has six cylindrical portions 31a each having a substantially triangular cross section provided at equal circumferential intervals. Each cylindrical part 31a is connected at the one end side by a convex part 31b.
  • the inner bobbin 32 has six cylindrical portions 32a each having a substantially triangular cross section provided at equal circumferential intervals, and the cylindrical portions 32a are connected to each other by convex portions 32b on one end side. ing.
  • the inner bobbins 31 and 32 are attached by covering the cylindrical portions 31a and 32a on the teeth 20b and 21b.
  • the outer cover 33 is composed of an assembly of six outer covers 33. As shown in FIG. 9, each outer cover 33 has a columnar body having a substantially triangular cross section so that it can be inserted between the rear surface of the phase coil 23 and the slot, and a groove 33a is formed over the entire length thereof. An outward convex portion 33b is formed. The outer cover 33 is inserted and attached between the back surface of the phase coil 23 and the slots 20c and 21c until the outward convex portion 33b comes into contact with the U-shaped bent portion (mounting portion) of the phase coil 23.
  • the stator coil restraining clip 34 that restrains and holds the outer cover 33 is composed of a cylindrical portion 34a and a portion 34b that is open in a square shape. Is inserted into the cylindrical hole 11e vacated on the end face of the first stator core 20, the part 34b opened in the shape of a letter C engages with the inner edge of the groove 33a of the outer cover 33, and the outer cover 33 is fixed in the circumferential direction and the radial direction.
  • the cylindrical portion 31a of the inner bobbin 31 is put on the teeth 20b of the upper first stator core 20, and the convex portions 31b are inserted until they contact the end surfaces of the teeth 20b.
  • the cylindrical portion 32a of the inner bobbin 32 is covered with the tooth 21b of the lower second stator core 21, and the convex portion 32b is inserted until it abuts against the end surface of the tooth 21b.
  • the material of the inner bobbins 31 and 32 is a resin mixed with inorganic materials and the like, it can withstand high temperatures and can maintain insulation. It is only necessary that insulation can be maintained even in the configured sintered body.
  • a phase coil 23 formed in a U-shape and integrally connected with the lead-out conductor plate 27 and the lead-out conductor plate 28 at the U-shaped opening end is positioned on the inner diameter side of the stator, and the solid line in FIG.
  • the teeth 20b and 21b are assembled from the outside of the cylindrical portions 31a and 32a of the inner bobbins 31 and 32 as shown by chain lines.
  • the other phase coil 23 is also assembled outside the other opposing teeth 20b and 21b in the same process.
  • the outer cover 33 is inserted between the rear surface of the phase coil 23 and the slot from the lower side of the drawing and is positioned between the adjacent phase coils 23. Then, as shown in FIG. 12, the outward convex portion 33 b is brought into contact with the U-shaped bent portion (mounting portion) of the phase coil 23 to cover the U-shaped bent portion. Since the outer cover 33 covers the U-shaped bent portion of the phase coil 23, it is possible to maintain insulation between the phase coils 23 and the housing 11 of the rotating machine.
  • the cylindrical portion 34 a of the stator coil restraining clip 34 is inserted into the cylindrical hole 11 e vacated on the end face of the first stator core 20, and the portion 34 b opened in the letter C is formed in the groove 33 a of the outer cover 33.
  • the outer cover 33 is fixed in the circumferential direction and the radial direction by engaging with the inner edge. Further, the inner diameter side of the outer cover 33 functions to hold the phase coil 23 and the inner bobbins 31 and 32 so as not to move to the inner diameter.
  • FIG. 11 is a view of the stator core 19 as seen from the inner diameter side of the stator after the phase coil 23, the inner bobbins 31 and 32, and the lead conductor plates 27 and 28 are assembled to the stator core 19.
  • FIG. The stator core 19 is disposed on the back side of the convex portion 31 b of the inner bobbin 31, and the stator core 19 is disposed on the front side of the convex portion 32 b of the inner bobbin 32.
  • phase coil 23 is mounted on the teeth by the mounting portion that can be displaced in the axial direction of the rotating shaft, the residual stress and stress breakdown of the phase coil 23 due to heat stress. Can be prevented.
  • phase coil 23 is a U-shaped plate coil, and is assembled to the teeth via the inner bobbins 31 and 32 and is configured to be mounted by a mounting portion that can be displaced in the axial direction of the rotary shaft 13. Even in a high current state, even when a large thermal deformation occurs, it can be displaced greatly in the axial direction, so that it can be used in a high temperature state.
  • the outer cover 33 is disposed in the slot on the back surface of the phase coil 23 to be assembled to the teeth via the inner bobbins 31 and 32 and has an elastic member that presses the outer cover 33 in the circumferential direction, the phase coil It is possible to suppress the deformation in the radial direction of 23 and deform only in the axial direction. Further, since the outer cover 33 is formed of a resin material having an electrical insulation function and the elastic member is a metal material, it is possible to correct the circumferential coil deformation while maintaining the insulation of the phase coil 23. Become.
  • the elastic member is a substantially annular leaf spring, and a part or all of the elastic material is accommodated on the radial stator core side at the slot position. Since it becomes possible to generate a pressing force evenly and the assembly becomes easy, it is possible to increase productivity and reduce the cost.
  • the phase coil 23 is a U-shaped plate coil, and this phase coil 23 is inserted and assembled to the teeth 20b and 21b from the inner diameter side of the stator, so that the phase coil 23 can be easily and reliably attached to the teeth 20b and 21b. can do.
  • connection of the power feed line that feeds power to the phase coil 23 assembled to the teeth 20b and 21b through the lead conductor plates 27 and 28 is performed by a normal rotating machine.
  • connection method of the electric wires may be used, the connection of the feeder line using the bus bar having a rectangular cross section for obtaining the eddy current reduction effect and the wiring resistance reduction effect will be described below.
  • the U-phase arc bus bar 40 includes a semicircular arc-shaped base portion 40a and a pair of protruding terminals 40b extending radially outward from the inner periphery of the base portion 40a.
  • the V-phase arc bus bar 41 has a semicircular arc-shaped base portion 41a and a pair of protruding terminals 41b extending radially outward from the inner periphery of the base portion 41a.
  • the W-phase arc bus bar 42 has a semicircular arc-shaped base portion 42a and a pair of protruding terminals 42b extending radially outward from the inner periphery of the base portion 42a.
  • the V-phase bus bar 43 serves as a power supply terminal for supplying electric power, and has a power supply terminal 43a and a protruding terminal 43b at the arcuate base end.
  • the W-phase bus bar 44 serves as a power feeding terminal for feeding power, and has a power feeding terminal 44a and a protruding terminal 44b at the arcuate base end.
  • the neutral point connection bus bar 45 includes an arc-shaped base portion 45a and three protruding terminals 45b extending radially outward at an angular pitch of 60 degrees from the inner periphery of the base portion 45a.
  • U-phase bus bar in which the lead conductor plates 27 and 28 are integrated.
  • the U-phase bus bar, the U-phase arc bus bar 40, the V-phase arc bus bar 41, the W-phase arc bus bar 42, the V-phase bus bar 43, the W-phase bus bar 44 and the neutral point connection bus bar 45 are formed by press-molding a copper thin plate, for example. Fabricated and covered with an insulating resin such as enamel.
  • the U-phase arc bus bar 40, the V-phase arc bus bar 41, and the W-phase arc bus bar 41 are located at the outer periphery of the housing 11 and at positions that do not protrude from both axial end surface positions of the stator core 19, and the base portions 40 a, 41 a, 42 a Coaxially and spaced apart from each other by a predetermined distance in the radial direction, they are stacked in parallel.
  • the bases 40 a, 41 a, and 42 a are arranged so that a plane constituted by long sides of a rectangular cross section is parallel to the axis of the rotary shaft 13.
  • the bases 40a, 41a, and 42a are arranged so that the protruding terminals 40b, 41b, and 42b are shifted from each other by 120 degrees in the circumferential direction.
  • the neutral point connecting bus bar 45 has its base portion 45a spaced apart from the base portion 41a by a predetermined distance in the radial direction so that the protruding terminals 45b are protruding terminals 40b of the base portions 40a, 41a and 42a when viewed from the axial direction. , 41b, and 42b.
  • the V-phase bus bar 43 has a protruding terminal 43b that overlaps with the protruding terminal 41b of the V-phase arc bus bar 41 when viewed from the axial direction, and the power supply terminal 43a extends in a direction perpendicular to the base 41a when viewed from the axial direction.
  • the V-phase arc bus bar 41 is spaced apart in the radial direction.
  • the W-phase bus bar 44 has a protruding terminal 44b that overlaps with the protruding terminal 42b of the W-phase arc bus bar 42 when viewed from the axial direction, and the power supply terminal 44a extends in a direction perpendicular to the base 42a when viewed from the axial direction.
  • the W-phase circular arc bus bar 42 is spaced apart in the radial direction.
  • the U-phase bus bar has a protruding terminal that overlaps with the protruding terminal 40b of the U-phase arc bus bar 40 when viewed from the axial direction, and the feeding terminal extends in the vertical direction of the base 40a when viewed from the axial direction.
  • the U-phase circular arc bus bar is spaced apart in the radial direction.
  • the power supply terminals 43a and 44a are parallel to each other in a plane formed by the long sides of the rectangular cross section, and the plane formed by the long sides of the rectangular cross section is parallel to the axis of the rotary shaft 13. It is arranged.
  • the end of the lead conductor 27 connected to one phase coil 23 constituting the U phase and drawn out of the housing 11 is connected to one protruding terminal 40 b of the U phase arc bus bar 40. Is done.
  • the end of the lead conductor plate 28 connected to the other phase coil 23 constituting the U phase and drawn out of the housing 11 is connected to the other protruding terminal 40b of the U phase arc bus bar 40, and the lead conductor plate 27 is connected to a U-phase protruding terminal 45 b of the neutral point connection bus bar 45.
  • two phase coils 23 which constitute U phase are connected in series.
  • the end of the lead conductor plate 28 connected to one phase coil 23 constituting the V phase and drawn out of the housing 11 is connected to the protruding terminal 43 b of the V phase bus bar 43, and the lead conductor plate 27. Is connected to one protruding terminal 41 b of the V-phase arc bus bar 41.
  • the end of the lead conductor plate 28 connected to the other phase coil 23 constituting the V phase and drawn out of the housing 11 is connected to the other protruding terminal 41b of the V phase arc bus bar 41, and the lead conductor plate 27 is connected to the V-phase protruding terminal 45 b of the neutral point connection bus bar 45.
  • the two phase coils 23 which comprise V phase are connected in series.
  • the end of the lead conductor plate 28 connected to one phase coil 23 constituting the W phase and drawn out of the housing 11 is connected to the protruding terminal 44 b of the W phase bus bar 44, and the lead conductor plate 27. Is connected to one protruding terminal 42 b of the W-phase arc bus bar 42. An end of the lead conductor plate 28 connected to the other phase coil 23 constituting the W phase and drawn out of the housing 11 is connected to the other protruding terminal 42b of the W phase arc bus bar 42, and the lead conductor plate 27 is connected to the W-phase protruding terminal 45 b of the neutral point connection bus bar 45.
  • the two phase coils 23 constituting the W phase are connected in series. And each phase coil 23 of U phase, V phase, and W phase is Y-connected, and stator coil 22 is constituted.
  • the insulating resin layer is removed from the electrical connection portions of the lead conductor plates 27 and 28, the U-phase arc bus bar 40, the V-phase arc bus bar 41, the W-phase arc bus bar 42, and the neutral point connection bus bar 45. And those electrical connection parts are insulation-coated after connection.
  • These insulating coats may be an insulating resin such as enamel, and there is no problem if they are further insulated and packed in a laminate.
  • the stator 18 can be made thin and the axial length of the housing 11 can be shortened as much as possible. And the outermost diameter of a rotary machine can be suppressed by arrange
  • the power supply terminals 43a and 44a of the U-phase arc bus bar 40, the V-phase arc bus bar 41, and the W-phase arc bus bar 42 are configured with long sides having a rectangular cross section. Are connected to the inverter through power supply lines such as parallel plate conductors or three-phase twisted wires arranged in parallel with each other.
  • the rotating machine 10 When the field coil 35 is energized, it flows from the salient poles 15b of the first magnetic body 15 to the first stator core 20 and then flows in the axial direction, as indicated by arrows in FIG. A magnetic flux ⁇ returning from 21 to the salient pole 16b of the second magnetic body 16 is formed.
  • the magnetic flux ⁇ since the salient poles 15b and 16b of the first and second magnetic bodies 15 and 16 are shifted by a half salient pole pitch in the circumferential direction, when viewed from the axial direction, the magnetic flux ⁇ has a circumference between the N pole and the S pole. It acts as if it were arranged alternately in the direction. Accordingly, the rotating machine 10 operates as a non-commutator motor and magnetically operates in the same manner as an 8-pole 6-slot concentrated winding type permanent magnet rotating electrical machine.
  • turbo lag direct current power of a battery (not shown) is converted into alternating current power by an inverter and supplied to the rotating machine 10 via the feeder line, and the rotating machine 10 is driven as the rotating machine. Thereby, the compressor 3 is driven rapidly and generation
  • the exhaust gas has fluid energy higher than the power necessary for supercharging the supercharger 1 for the automobile.
  • the rotating machine 10 is operated as a generator, the inverter is operated in the regeneration mode, and the fluid energy is regenerated. The regenerated energy is supplied to the battery and the vehicle load.
  • the rotating machine according to the present invention can realize a holding structure that can withstand vibration while absorbing the dimensional change of the phase coil 23 due to heat transfer from the exhaust gas that reaches 750 ° C. or higher after combustion input to the turbine. It is effective when applied as a rotating machine for turbo and turbo assist that drives at high speed and drives a large amount of power under a low voltage.

Landscapes

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  • Power Engineering (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Abstract

　ハウジング１１内に回転自在に軸支された回転子１４と、回転子外周を所定の空隙を以って囲繞するように配置され、周方向に等角ピッチで配列されたティースを有する固定子鉄心２０，２１のスロット２０ｂ，２１ｂに相コイル２３が巻回された固定子１９を有し、複数の相コイル２３にそれぞれ電力供給される回転機において、相コイル２３が回転軸１３の軸方向に変位可能な装着部によって装着されているので、相コイル２３は熱収縮可能であり、コイル保護が可能である。

Description

回転機および回転機の製造方法
　この発明は、例えば自動車用電動式過給機のような、表皮効果が顕著な高速回転でかつ大出力（例えば１ｋＷ以上）を低電圧下において駆動する回転機および回転機の製造方法に関し、特に相コイルの装着に関する。
　自動車用電動式過給機に使用される回転機は、エンジンではタービン側に入る排気ガスの温度は７５０℃以上にもなることから、回転軸からの輻射熱やタービンハウジングからの伝熱により、低温から高温までの温度差が３００℃の広範囲な使用温度下に晒されることになる。この場合固定子の棒導体やコイルの端点が固定されていると、この棒導体やコイルは熱変動により膨張して被覆もしくは絶縁材を破壊もしくは変形させ、これを要因として短絡などの故障を生じさせる。例えば、銅の一般的な線膨張係数が１６．８×１０-6／℃であるため、長さ３０ｍｍの長さの棒導体でΔＴ(温度変化)が３００℃では、棒導体の長さは０．１５ｍｍ変化する。
　特に、自動車用電動式過給機においては、回転機を用いるが、通常の回転機と同様に固定子の各ティースに巻き線したコイルは、固定子コア積層端面から軸方向に張り出したコイルエンド部を有する。したがって、このコイルエンド部が大きくなると、過給機の回転軸間距離が長く、回転軸の固有振動数が低下し、特に自動車用過給機のように１０～２０万回転／分程度の回転速度で運転される回転機では大きな問題となる。
　これを回避するため、自動車用電動式過給機の外部で回転機を駆動させて軸受距離を短くする工夫が必要となる。さらに、その効果が顕著となるには１～２ｋＷ前後の入出力が必要である。しかし、一方で自動車用として標準的な１２Ｖもしくは２４Ｖ系電源で構成する場合には、１００Ａ～３００Ａ程度の電流が必要となる。
　従って、従来の一般的な産業用回転機のごとく回転機内部で、インバータからの給電線と３相コイルとの結線や３相コイル間の結線をモータ内部で行うと、大電流配線のために接続結線部が大型化し、コイルエンド部にはさらにスペースが必要となる。これらを考慮して、特許文献１では平板結線および回転機を外部配置することにより、軸受距離を短くする工夫がなされている。
特開２００６－３２０１４３号公報
　この発明に係る回転機は、相コイルの熱的な寸法変化を吸収しながら車載での振動にも耐えうる保持構成を簡素に実現することを目的とする。
　また、この発明に係る回転機の製造方法は、相コイルの組み付けを容易、且つ、確実に実現することを目的とする。
　この発明に係る回転機は、ハウジング内に回転自在に軸支された回転子と、回転子外周を所定の空隙を以って囲繞するように配置され、周方向に等角ピッチで配列されたティースを有する固定子鉄心のスロットに相コイルが巻回された固定子を有し、複数の相コイルにそれぞれ電力供給される回転機において、ティースに装着された複数の相コイルにそれぞれ回転軸の軸方向に変位可能な装着部を設けたものである。
　この発明に係る回転機よれば、コイルが回転軸の軸方向に変位可能な装着部を有する構成であるから、相コイルは熱的な寸法変化に対し、軸方向に変形することができ、ヒートストレスによる相コイルの残留応力やストレス破壊を防止することができる。
　この発明に係る回転機の製造方法は、ハウジング内に回転自在に軸支された回転子と、回転子外周を所定の空隙を以って囲繞するように配置され、周方向に等角ピッチで配列されたティースを有する固定子鉄心のスロットに相コイルが巻回された固定子を有し、複数の相コイルにそれぞれ電力供給される回転機の製造方法において、相コイルはＵ字型板状コイルであり、前記Ｕ字型板状コイルを前記固定ティースに、固定子内径側から挿入組み付けるものである。
　この発明に係る回転機の製造方法によれば、相コイルを容易、且つ、確実にティースに装着することができる。
この発明の実施の形態１に係る回転機を使用した自動車用電動式過給機の構成を模式的に示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係る回転機の固定子の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る回転機の構成を示す一部を破断した斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る回転機の構成部品を示す分解斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る回転機の構成部品を示す分解斜視図である。 一相の相コイルに引き出し導体板を組み付けた状態を示す斜視図である。 一相の相コイルとこれに組み付ける引き出し導体板および絶縁板を示す分解斜視図である。 一相の相コイルと引き出し導体板を一体構成した状態を示す斜視図である。 内側ボビンと外側カバーとの関係を示す斜視図である。 外側カバーの斜視図である。 相コイルを固定子鉄心に対する組み付け工程を示す説明図である。 固定子内径側より相コイルと引き出しコイルおよびボビンを見た説明図である。 固定子鉄心に固定されている状態での外側カバーと固定子コイル拘束クリップを示す平面図である。 各相円弧バスバー、給電端子を有するバスバーおよび中性点接続用バスバーの分解斜視図である。
　以下、この発明に係る実施の形態１を図面について詳細に説明する。
実施の形態１．
　図１～図６において、この発明に係る回転機を使用した自動車用過給機１は、吸気配管２に配設され、エンジン（図示せず）に供給される空気を圧縮するコンプレッサ３と、排気配管４に配設され、排気配管４内を流通する排気ガスにより駆動されるタービン５と、回転機能と発電機能とを備える回転機１０とを備える。
　回転機１０は、ハウジング１１内に軸受１２により回転自在に支持され、コンプレッサ３とタービン５とを連結する回転軸１３と、回転軸１３に同軸に取り付けられた回転子１４と、ハウジング１１内に回転子１４を囲繞するように配設された固定子１８と、界磁起磁力発生用コイルとしての界磁コイル３５と、回転子１４、固定子１８および界磁コイル３５を収納するハウジング１１とを備えている。
　また、この回転機１０は、ハウジング１１の径方向外周に円弧バスバー４０から４３を径方向に積層し、固定子鉄心１９の両端面位置から突出しない構造となっているため、図１に示すように、引き出し導体板２７および円弧バスバー４０が排気配管４に干渉しない。
　ここで、固定子１８は回転子１４を囲繞するように配設された固定子鉄心１９と、この固定子鉄心１９に巻装されたトルク発生用駆動コイルとしての固定子コイル２２とで構成されている。
　界磁コイル３５はハウジング１１の穴１１ｂより外部に引き出されており、その引き出された先に界磁コイル端子３６が接続されている。この界磁コイル端子３６の形状は図示の形状に限らず、電力供給可能な端子であれば、どのような形状でもよい。また、界磁コイル３５は、導体線を円筒状に巻回したものであり、第１および第２固定子鉄心２０，２１のコアバック２０ａ，２１ａ間に介装されている。第１および第２磁性体１５，１６と隔壁１７とを一体に固着する回転軸１３が軸受１２に軸支される。
　固定子鉄心１９は、所定形状に成形された多数枚の磁性鋼板を積層一体化して作製された第１固定子鉄心２０および第２固定子鉄心２１を備える。第１固定子鉄心２０は、円筒状のコアバック２０ａと、コアバック２０ａの内周面から径方向内方に突設されて周方向に等角ピッチで６つ設けられた第１ティースであるティース２０ｂとを備え、周方向に隣り合うティース２０ｂ間に、内周側に開口する第１スロットであるスロット２０ｃが画成されている。
　第２固定子鉄心２１は、第１固定子鉄心２０と同一形状に作製され、円筒状のコアバック２１ａと、コアバック２１ａの内周面から径方向内方に突設されて周方向に等角ピッチで６つ設けられた第２ティースであるティース２１ｂとを備え、周方向に隣り合うティース２１ｂ間に、内周側に開口する第２スロットであるスロット２１ｃが画成されている。第１および第２固定子鉄心２０，２１は、ティース２０ｂ，２１ｂの周方向位置を一致させて、隔壁１７の軸方向厚み分離間して配置され、それぞれ第１および第２磁性体１５，１６を囲繞する。
　相コイル２３は銅板のみでＵ字型に形成されたＵ字型板コイルであって、このＵ字型開口端に引き出し導体板２７と引き出し導体板２８を一体に結合されている。この引き出し導体板２７，２８はハウジング１１にネジ５０にて固定する構造となっている。このときハウジング１１およびネジ５０と引き出し導体板２７，２８の間は絶縁が施されている。
　引き出し導体板２７と引き出し導体板２８との差異は、引き出された後に、結線するためのスペースを空け、引き出し導体板２８が折り曲げられている点である。このように、並行平板により引き出されることにより、高周波大電流を通電する回転機において、電流の表皮効果による抵抗の増加を低減することが可能となる。相コイル２３と引き出し導体板２７，２８との結合は、溶接やロウ付け、半田付けなどによる固定方法が想定されるが、それ以外の方法でも電気的に接合されればよい。
　引き出し導体板２７，２８のそれぞれの絶縁および固定子鉄心１９との絶縁は、間に介在させた絶縁板２４，２５，２６（図６参照）により行われる。絶縁板２４，２５，２６の材質は、無機質が入った絶縁紙でも樹脂製のものでも絶縁が保たれるものであれば問題ない。引き出し導体板２７，２８は、絶縁板２４，２５，２６で絶縁された積層状態において、略中央部に取付けられた固定用弾性体２９で一体化され、この固定用弾性体２９を介してハウジング１１に対して弾性保持される構造となっている。
　また、この実施の形態１の引き出し導体板２７と２８は、引き出し導体板２８を折曲げることにより結線スペースを確保したが、引き出し導体板２７と２８のそれぞれの長さを変更し、取付け部を穴で抜くなどの方法により、折り曲げなどの加工なく打抜きの形状のみで結線可能である。
　また、この実施の形態１の引き出し導体板２７と２８および相コイル２３は、図７に示すように、1枚の導体板を折り曲げて連続かつ一体に構成することもでき、このように構成すると部品点数の削減が可能となる。
　図３では、１対のティース２０ｂ，２１ｂに集中巻きに巻回された１相の相コイル２３のみを示しているが、固定子コイル２２は、実際には、６対のティース２０ｂ，２１ｂに対して、順次Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相の相コイル２３を２回繰り返して、集中巻きに巻回して構成されている。
　相コイル２３の巻き始めおよび巻き終わりに接続された引き出し導体板２７，２８は、断面矩形の長辺で構成される平面を相対して互いに平行な状態で、かつ該平面を回転軸１３の軸心と直交させて、第１固定子鉄心２０の端面に沿って、径方向に延設してハウジング１１の外周壁に穿設された引き出し口１１ａから外部に引き出されている。ここで、相コイル２３の引き出し導体板２７、２８を除く構成部品は、多数のエナメル巻線が撚られた撚り線であっても、銅板のみで構成されたU字型巻線であっても、銅板と多本数の巻線という構成であってもこの実施の形態１の効果を得ることができる。
　回転子１４は、例えば所定形状に成形された多数枚の磁性鋼板を積層一体化して作製された第１および第２磁性体１５，１６と、所定枚の磁性鋼板を積層一体化して作製され、軸心位置に回転軸挿入孔（図示せず）が穿設された円盤状の隔壁１７とを備える。
　第１および第２磁性体１５，１６は、同一形状に作製され、軸心位置に回転軸挿入孔１４ａが穿設された円筒状の基部１５ａ，１６ａと、基部１５ａ，１６ａの外周面から径方向外方に突設され、かつ軸方向に延設されて、周方向に等角ピッチで４つ設けられた突極１５ｂ，１６ｂとから構成されている。第１および第２磁性体１５，１６は、周方向に半突極ピッチずらして、隔壁１７を介して相対して互いに密接して配置され、それらの回転軸挿入孔１４ａに挿通された回転軸１３に固着されて構成されている。隔壁１７の外径は第１および第２磁性体１５，１６の外径（突極１５ｂ，１６ｂの外径）に一致している。
　図８は内側ボビン３１、３２と外側カバー３３を示す分解斜視図であり、内側ボビン３１は夫々円周状等間隔に設けられた６個の断面略三角形状の筒部３１ａを有し、その各筒部３１ａは一端側において隣接同士が凸部３１ｂで連結構成されている。また、内側ボビン３２は夫々円周状等間隔に設けられた６個の断面略三角形状の筒部３２ａを有し、その各筒部３２ａは一端側において隣接同士が凸部３２ｂで連結構成されている。この内側ボビン３１、３２は筒部３１ａ，３２ａをティース２０ｂ，２１ｂに被せて取付ける。
　外側カバー３３は６個の外側カバー３３の集合体で構成されている。各外側カバー３３は図９に示すように、相コイル２３背面とスロットの間に挿入できるように断面略三角形状の柱体をなし、その全長に渡り溝部３３ａが形成され、その一端側には外向きの凸部３３ｂが形成されている。この外側カバー３３は外向きの凸部３３ｂが相コイル２３のＵ字型折り曲げ部（装着部）に当接するまで相コイル２３の背面とスロット２０ｃ，２１ｃとの間に挿入して取り付ける。
　外側カバー３３を拘束保持する固定子コイル拘束クリップ３４は、図４ｂ、図１２に示すように、円筒状の部分３４ａとハの字に開いた部分３４ｂにより構成されており、円筒上の部分３４ａは第１固定子鉄心２０の端面に空いている円筒状の穴１１ｅに差し込まれると、ハの字に開いた部分３４ｂが外側カバー３３の溝部３３ａの内部縁部に係合して、外側カバー３３を周方向および径方向に固定する。
　以下、図１０～図１２について相コイル２３の組み付け工程について説明する。まず、上側の第１固定子鉄心２０のティース２０ｂに内側ボビン３１の筒部３１ａを被せ、凸部３１ｂをティース２０ｂの端面に当接するまで挿入する。また、同様に下側の第２固定子鉄心２１のティース２１ｂに内側ボビン３２の筒部３２ａを被せ、凸部３２ｂがティース２１ｂの端面に当接するまで挿入する。このとき、内側ボビン３１，３２の材質は、無機質等が混在した樹脂であれば、高温にも耐えることができ、絶縁を保つことが可能であるが、無機質が混在しない樹脂でも、無機質のみで構成された焼結体でも絶縁を保つことが可能であればよい。
　この状態において、Ｕ字型に形成され、このＵ字型開口端に引き出し導体板２７と引き出し導体板２８を一体に結合させた相コイル２３を、固定子内径側に位置させ、図１０の実線状態から第１固定子鉄心２０の端面に向かって矢印Ａ方向に移動させ、引き出し導体板２８が第１固定子鉄心２０の端面に当接した後は、矢印Ｂ方向に移動させて、対向するティース２０ｂ，２１ｂに内側ボビン３１、３２の筒部３１ａ，３２ａの外側から鎖線示のように組み付ける。以下、同様の工程で他の相コイル２３も他の対向するティース２０ｂ，２１ｂの外側に組み付ける。
　次いで、図１１においては、図の下側から外側カバー３３を相コイル２３背面とスロットの間に挿入して隣接する相コイル２３間に位置させる。そして、図１２に示すように、外向きの凸部３３ｂを相コイル２３のＵ字型折り曲げ部（装着部）に当接させて該Ｕ字型折り曲げ部を覆う状態とする。外側カバー３３が相コイル２３のＵ字型折り曲げ部を覆うことで、相コイル２３同士および回転機のハウジング１１との絶縁を保つことができる。
　そして、固定子コイル拘束クリップ３４の円筒状部分３４ａを第１固定子鉄心２０の端面に空いている円筒状の穴１１ｅに差し込み、ハの字に開いた部分３４ｂを外側カバー３３の溝部３３ａの内部縁部に係合させて、外側カバー３３を周方向および径方向に固定する。また外側カバー３３の内径側が相コイル２３および内側ボビン３１、３２を内径に移動しないように、抱え込むように機能する。
　上記の構造とすることにより、固定子鉄心１９と相コイル２３の絶縁を保ち、且つ、軸方向反引き出し導体板側は熱伸びなどの寸法変化を許容することができる。しかしながら、径方向および周方向には、固定構造となっているため、内周方向に相コイル２３および各ボビン３１，３２が飛び出ない。
　なお、図１１は固定子鉄心１９に相コイル２３および内側ボビン３１，３２および引き出し導体板２７，２８を組み付けた後、固定子内径側より固定子鉄心１９を見た図である。内側ボビン３１の凸部３１ｂの紙面裏側に固定子鉄心１９が配置され、内側ボビン３２の凸部３２ｂの紙面表側に固定子鉄心１９が配置されている。
　以上のように実施の形態１によれば、相コイル２３が回転軸の軸方向に変位可能な装着部によってティースに装着された構成であるから、ヒートストレスによる相コイル２３の残留応力やストレス破壊を防止することができる。
　また、相コイル２３はＵ字状板コイルであって、内側ボビン３１，３２を介してティースに組み付け、且つ、回転軸１３の軸方向に変位可能な装着部によって装着構成したので、高温環境、高電流状態においても、大きな熱変形が生じる場合でも、軸方向に大きく変位させることが可能となるため、高温状態での使用が可能となる。
　また、内側ボビン３１，３２を介してティースに組み付ける相コイル２３背面のスロットに外側カバー３３が配設され、この外側カバー３３を円周方向に押圧する弾性部材を有する構成であるので、相コイル２３の径方向変形を抑制し、軸方向のみに変形させることが可能となる。
　また、外側カバー３３は電気的絶縁機能を有する樹脂材料にて成形され、弾性部材は金属材料であるので、相コイル２３の絶縁を維持したまま円周方向のコイル変形を矯正することが可能となる。
　また、弾性部材は略円環状板ばねであり、スロット位置の径方向固定子鉄心側に弾性材料の一部若しくは全部を収納した構成としたので、外側カバー３３に対して軸方向の広い範囲で均等に押力を発生させることが可能となり、組み付けも容易となるため、生産性に富み低コスト化が可能となる。
　また、相コイル２３はＵ字型板状コイルであり、この相コイル２３をティース２０ｂ，２１ｂに固定子内径側から挿入組み付けるので、相コイル２３を容易、且つ、確実にティース２０ｂ，２１ｂに装着することができる。
　なお、上記のように実施の形態１では、ティース２０ｂ，２１ｂに組み付けた相コイル２３に対し、引き出し導体板２７，２８を通じて給電する給電線の接続は、通常の回転機で行なわれている給電線の接続の仕方でも良いが、渦電流低減効果、配線抵抗低減効果を得る断面矩形のバスバーを用いた給電線の接続について、以下、説明する。
　図４ａ、図１３において、Ｕ相円弧バスバー４０は、半円弧状の基部４０ａと、基部４０ａの内周から相対して径方向外方に延設された一対の突起状端子４０ｂとを有する。
　Ｖ相円弧バスバー４１は、半円弧状の基部４１ａと、基部４１ａの内周から相対して径方向外方に延設された一対の突起状端子４１ｂとを有する。
　Ｗ相円弧バスバー４２は、半円弧状の基部４２ａと、基部４２ａの内周から相対して径方向外方に延説された一対の突起状端子４２ｂとを有する。
　Ｖ相バスバー４３は電力を給電する給電端子をなし、円弧状の基部端部に給電端子４３ａと、突起状端子４３ｂとを有する。
　Ｗ相バスバー４４は電力を給電する給電端子をなし、円弧状の基部端部に給電端子４４ａと、突起状端子４４ｂとを有する。
　中性点接続用バスバー４５は、円弧形の基部４５ａと、基部４５ａの内周から６０度の角度ピッチで径方向外方に延設された3つの突起状端子４５ｂとを有する。
　また、図示しないが、引き出し導体板２７，２８が一体となったＵ相バスバーを有する。
　Ｕ相バスバー、Ｕ相円弧バスバー４０、Ｖ相円弧バスバー４１、Ｗ相円弧バスバー４２、Ｖ相バスバー４３、Ｗ相バスバー４４および中性点接続用バスバー４５は、例えば、銅薄板をプレス成形して作製され、エナメルなどの絶縁樹脂が被覆されている。
　Ｕ相円弧バスバー４０、Ｖ相円弧バスバー４１、Ｗ相円弧バスバー４２は、ハウジング１１の外周、且つ、固定子鉄心１９の軸方向両端面位置より突出しない位置で、基部４０ａ，４１ａ，４２ａを、同軸に、かつ径方向に所定距離離間して互いに並行に積層配設される。この時、基部４０ａ，４１ａ，４２ａは、断面矩形の長辺で構成される平面が回転軸１３の軸心と並行するように配列される。また、基部４０ａ，４１ａ，４２ａは突起状端子４０ｂ、４１ｂ、４２ｂが互いに周方向に１２０度ずれるように配列されている。また、中性点接続用バスバー４５は、その基部４５ａを基部４１ａに対して径方向に所定距離離間させて、突起状端子４５ｂが軸方向から見て基部４０ａ，４１ａ，４２ａの突起状端子４０ｂ、４１ｂ、４２ｂと重なるように配設される。
　Ｖ相バスバー４３は、突起状端子４３ｂが軸方向から見てＶ相円弧バスバー４１の突起状端子４１ｂと重なり、給電端子４３ａが軸方向から見て基部４１ａの垂直方向に延出するように、Ｖ相円弧バスバー４１に対して径方向に離間して配設される。
　Ｗ相バスバー４４は、突起状端子４４ｂが軸方向から見てＷ相円弧バスバー４２の突起状端子４２ｂと重なり、給電端子４４ａが軸方向から見て基部４２ａの垂直方向に延出するように、Ｗ相円弧バスバー４２に対して径方向に離間して配設される。
　図示されていないが、Ｕ相バスバーは、突起状端子が軸方向から見てＵ相円弧バスバー４０の突起状端子４０ｂと重なり、給電端子が軸方向から見て基部４０ａの垂直方向に延出するように、Ｕ相円弧バスバーに対して径方向に離間して配設される。
　給電端子４３ａ，４４ａは、断面矩形の長辺で構成される平面を相対して互いに並行な状態で、かつ断面矩形の長辺で構成される該平面を回転軸１３の軸心と平行させて配列されている。
　図示していないが、Ｕ相を構成する一方の相コイル２３に接続され、ハウジング１１の外部に引き出された引き出し導体２７の端部が、Ｕ相円弧バスバー４０の一方の突起状端子４０ｂに接続される。Ｕ相を構成する他方の相コイル２３に接続され、ハウジング１１の外部に引き出された引き出し導体板２８の端部が、Ｕ相円弧バスバー４０の他方の突起状端子４０ｂに接続され、引き出し導体板２７の端部が、中性点接続用バスバー４５のＵ相用の突起状端子４５ｂに接続される。これにより、Ｕ相を構成する２つの相コイル２３が直列接続される。
　また、Ｖ相を構成する一方の相コイル２３に接続され、ハウジング１１の外部に引き出された引き出し導体板２８の端部が、Ｖ相バスバー４３の突起状端子４３ｂに接続され、引き出し導体板２７の端部が、Ｖ相円弧バスバー４１の一方の突起状端子４１ｂに接続される。
Ｖ相を構成する他方の相コイル２３に接続され、ハウジング１１の外部に引き出された引き出し導体板２８の端部が、Ｖ相円弧バスバー４１の他方の突起状端子４１ｂに接続され、引き出し導体板２７の端部が、中性点接続用バスバー４５のＶ相用の突起状端子４５ｂに接続される。これにより、Ｖ相を構成する２つの相コイル２３が直列接続される。
　さらに、Ｗ相を構成する一方の相コイル２３に接続され、ハウジング１１の外部に引き出された引き出し導体板２８の端部が、Ｗ相バスバー４４の突起状端子４４ｂに接続され、引き出し導体板２７の端部が、Ｗ相円弧バスバー４２の一方の突起状端子４２ｂに接続される。
Ｗ相を構成する他方の相コイル２３に接続され、ハウジング１１の外部に引き出された引き出し導体板２８の端部が、Ｗ相円弧バスバー４２の他方の突起状端子４２ｂに接続され、引き出し導体板２７の端部が、中性点接続用バスバー４５のＷ相用の突起状端子４５ｂに接続される。これにより、Ｗ相を構成する２つの相コイル２３が直列接続される。そして、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の各相コイル２３がＹ結線され、固定子コイル２２が構成される。
　なお、引き出し導体板２７，２８、Ｕ相円弧バスバー４０、Ｖ相円弧バスバー４１、Ｗ相円弧バスバー４２および中性点接続用バスバー４５の電気的接続部では、絶縁樹脂層が除去されている。そして、それらの電気的接続部は接続後、絶縁コートされる。これらの絶縁コートは、エナメルなどの絶縁樹脂でもよく、さらに絶縁された状態で、ラミネート状にパッキングされたものであっても問題はない。
　このようにバスバーを配置することにより、固定子１８を薄く構成してハウジング１１の軸長を限りなく短くすることが可能である。そして、バスバーを同心円状に配置することにより、回転機の最外径を抑制可能である。また、バスバー断面矩形の長辺で構成される平面をハウジング１１に近接させることにより、相コイル２３や引き出し導体板２７、２８やバスバーでの損失による発生した熱を、大気による自然対流での冷却のみでなく、ハウジング１１による吸熱効果で放熱することが可能となる。
　このように構成された回転機１０では、図示していないが、Ｕ相円弧バスバー４０、Ｖ相円弧バスバー４１、およびＷ相円弧バスバー４２の給電端子４３ａ、４４ａが、断面矩形の長辺で構成される平面を相対して互いに平行な状態に配列された平行平板導体もしくは３相ツイスト線などの給電線を介してインバータに接続される。
　つぎに、このように構成された回転機１０の動作について説明する。
　界磁コイル３５に通電されると、図３に矢印で示されるように、第１磁性体１５の突極１５ｂから第１固定子鉄心２０に流れ、その後軸方向に流れ、第２固定子鉄心２１から第２磁性体１６の突極１６ｂに戻る磁束Φが形成される。この時、第１および第２磁性体１５，１６の突極１５ｂ，１６ｂが周方向に半突極ピッチずれているので、磁束Φは、軸方向から見ると、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に配置されたように作用する。これにより、回転機１０は、無整流子モータとして動作し、磁気的には、８極６スロットの集中巻き方式の永久磁石式回転電機と同様に動作する。
　ここで、自動車用過給機１の動作について説明する。
　通常状態では、吸気ガスが、吸気配管２を介してエンジンに供給され、エンジンの内部で燃焼される。燃焼後の９００℃にもなる排気ガスが、排気配管４を介して外部に排気される。タービン５は、排気配管４を流通する排気ガスにより駆動される。タービン５の回転駆動により、回転軸１３に固着されたコンプレッサ３が回転駆動され、吸気ガスが大気圧以上に過給される。
　そして、例えば、車両の運転者がアクセル操作によって加速しようとした場合、エンジンが所定の回転数以上となり、かつ排気ガスが十分な流体パワーを得るまでの間の１～２秒程度は、十分な動力をタービン５に与えることができず、コンプレッサ３の反応が遅れ、いわゆるターボラグという現象を生じる。そこで、バッテリ（図示せず）の直流電力をインバータにより交流電力に変換して、給電線を介して回転機１０に供給し、回転機１０を回転機として駆動する。これにより、コンプレッサ３が迅速に駆動され、ターボラグの発生が抑制される。
　また、車両の高速走行或いは高負荷走行時には、排気ガスは自動車用過給機１に対して過給に必要な動力以上の流体エネルギーを有する。その場合、回転機１０を発電機として動作させ、インバータを回生モードで動作させて、流体エネルギーを回生する。回生されたエネルギーは、バッテリおよび車載負荷に供給される。
　なお、Ｙ結線された相コイル２３には、例えばＵ相入力時はＵ相バスバーに流れる電流方向に対し、Ｖ相バスバー４３，Ｗ相バスバー４４には逆方向の電流が流れる。このため、上記のように、各相のバスバー４０～４２と中性点用接続バスバー４５を積層配置することで、Ｕ相入力時にＵ相バスバーに流れる電流方向に対し、Ｖ相バスバー４３，Ｗ相バスバー４４には逆方向の電流が流れることになり、互いの漏洩フラックスの打ち消し効果が期待でき、漏洩フラックス削減によりハウジング１１内での渦電流損を低減でき、ハウジング１１の発熱を抑制できる。
　この発明に係る回転機は、タービンに入力される燃焼後の７５０℃以上にもなる排気ガスからの伝熱による相コイル２３の寸法変化を吸収しながら振動にも耐える保持構成を実現できるから、高速回転、且つ、大電力を低電圧下で駆動するターボ用、ターボアシスト用の回転機として適用して有効である。

Claims (7)

  1. 　ハウジング内に回転自在に軸支された回転子と、前記回転子外周を所定の空隙を以って囲繞するように配置され、周方向に等角ピッチで配列されたティースを有する固定子鉄心のスロットに相コイルが巻回された固定子を有する回転機において、前記ティースに装着する複数の前記相コイルにそれぞれ回転軸の軸方向に変位可能な装着部を設けたことを特徴とする回転機。
  2. 　請求項１記載の回転機において、相コイルはＵ字状板コイルであって、ティースに内側ボビンを介して回転軸の軸方向に変位可能に装着する装着部を備えたことを特徴とする回転機。
  3. 　請求項１記載の回転機において、ティースに内側ボビンを介して装着したＵ字型板コイル背面のスロットに外側カバーを配設され、この外側カバーを円周方向に押圧する弾性部材を有することを特徴とする回転機。
  4. 　請求項３記載の回転機において、外側カバーは電気的絶縁機能を有する樹脂材料にて成形され、弾性部材は金属材料であることを特徴とする回転機。
  5. 　請求項３記載の回転機において、弾性部材は略円環状板ばねであり、スロット位置の径方向固定子鉄心側に前記弾性部材の一部若しくは全部を収納したことを特徴とする回転機。
  6. 　ハウジング内に回転自在に軸支された回転子と、前記回転子外周を所定の空隙を以って囲繞するように配置され、周方向に等角ピッチで配列されたティースを有する固定子鉄心のスロットに相コイルが巻回された固定子を有し、複数の相コイルにそれぞれ電力供給される回転機の製造方法において、前記コイルはＵ字型板状コイルであり、前記Ｕ字型板状コイルを前記ティースに、その内径側から挿入組み付けることを特徴とする回転機の製造方法。
  7. 　請求項６記載の回転機の製造方法において、相コイルはＵ字状板コイルであって、このＵ字状板コイルと引き出し端子を同一部材で一体形成したことを特徴とする回転機の製造方法。
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