JP2016129446A - Rotary electric machine stator - Google Patents
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Description
本発明は、ステータコアとステータコイルとを含む回転電機用ステータに関する。 The present invention relates to a stator for a rotating electrical machine including a stator core and a stator coil.
回転電機では、ステータに巻回される環状コイルに電流が流れると、環状コイルに熱が発生し、環状コイルの温度が上昇する。環状コイルの温度が所定温度以上に上昇すると、例えば、ステータを構成する部品の一部が熱により損傷する可能性がある。このため、例えば、環状コイルに接続される中性線に温度センサを接触させて、環状コイルの温度を検出し、検出温度が所定の温度以上になれば、ステータに巻回される環状コイルに供給する電流を遮断し、環状コイルの温度上昇を防止するといった対応が求められる。 In a rotating electrical machine, when a current flows through an annular coil wound around a stator, heat is generated in the annular coil and the temperature of the annular coil rises. When the temperature of the annular coil rises above a predetermined temperature, for example, a part of the components constituting the stator may be damaged by heat. For this reason, for example, a temperature sensor is brought into contact with a neutral wire connected to the annular coil to detect the temperature of the annular coil, and if the detected temperature exceeds a predetermined temperature, the annular coil wound around the stator is There is a demand for measures to cut off the current to be supplied and prevent the temperature of the annular coil from rising.
本発明に関連する技術として、例えば、特許文献1には、ステータコアのティースに巻回される複数相の環状コイルと、各相の環状コイルを電気的に接続する中性点接続部材に接触して設けられ、この中性点接続部材を介して各相の環状コイルの温度を検出する温度センサとを備えた回転電機のステータが記載されている。 As a technique related to the present invention, for example, in Patent Document 1, a plurality of annular coils wound around the teeth of a stator core and a neutral point connecting member that electrically connects each phase annular coil are contacted. And a temperature sensor for detecting the temperature of the annular coil of each phase through the neutral point connecting member.
ところで、複数相のステータコイルを有する回転電機のステータでは、各相のステータコイルがそれぞれ2グループに分かれて並列接続され、各相ステータコイルの各グループが別々の中性点接続部材を介してそれぞれ電気的に接続される場合がある。このように2つの中性点接続部材を含むステータコイルの構成において、上記特許文献1に記載される技術を適用すると各中性点接続部材に対応して2つの温度センサが必要になり、コストや組付けの点で不利となる。 By the way, in a stator of a rotating electrical machine having a multi-phase stator coil, each phase stator coil is divided into two groups and connected in parallel, and each group of each phase stator coil is connected via a separate neutral point connecting member. May be electrically connected. Thus, in the configuration of the stator coil including two neutral point connecting members, if the technique described in Patent Document 1 is applied, two temperature sensors are required for each neutral point connecting member, and the cost is reduced. And disadvantageous in terms of assembly.
本発明の目的は、複数の中性線部材を備えるステータコイルの温度を1つの温度センサで各相コイルの過度な温度を検出できる回転電機用ステータを提供することにある。 The objective of this invention is providing the stator for rotary electric machines which can detect the excessive temperature of each phase coil with the temperature of the stator coil provided with several neutral wire members with one temperature sensor.
本発明に係る回転電機用ステータは、円環状のヨーク、および、このヨークの周方向の複数個所で径方向に突出して設けられている複数のティースを有するステータコアと、前記ステータコアのティースに巻装される3つの相コイルからなるステータコイルと、前記ステータコイルの温度を検出する温度センサと、を備える回転電機用ステータであって、前記相コイル部は、各相入力端子に各一方側端部が並列接続される第1コイル群および第2コイル群をそれぞれ含み、前記各相コイル部の第1コイル群の他方側端部は第1中性線部材を介して互いに接続され、前記各相コイル部の第2コイル群の他方側端部は第2中性線部材を介して互いに接続され、前記温度センサは前記第1中性線部材と前記第2中性線部材とに接触して配置されているものである。 A stator for a rotating electrical machine according to the present invention includes an annular yoke, a stator core having a plurality of teeth protruding in a radial direction at a plurality of locations in the circumferential direction of the yoke, and wound around the teeth of the stator core. A stator for a rotating electrical machine comprising a stator coil composed of three phase coils and a temperature sensor for detecting the temperature of the stator coil, wherein the phase coil portion is connected to each phase input terminal at each one end. Are connected in parallel, and the other end of the first coil group of each phase coil portion is connected to each other via a first neutral wire member, The other end of the second coil group of the coil portion is connected to each other via a second neutral wire member, and the temperature sensor is in contact with the first neutral wire member and the second neutral wire member. Arranged It is intended.
本発明に係る回転電機用ステータにおいて、前記第1および第2中性線部材は前記ステータコイルのコイルエンドにおいて周方向位置が重なるとともに径方向位置がずれて配置されており、前記温度センサは前記第1および第2中性線部材の間に挟持されて配置されていてもよい。 In the stator for a rotating electrical machine according to the present invention, the first and second neutral wire members are arranged such that circumferential positions thereof overlap and radial positions deviate at a coil end of the stator coil. It may be sandwiched between the first and second neutral wire members.
この場合、前記第1および第2中性線部材はステータの周方向に延伸する周方向延伸部をそれぞれ含み、前記温度センサは前記第1中性線部材の周方向の中央部分と前記第2中性線部材の周方向の中央部分との間に挟持されて配置されていてもよい。 In this case, the first and second neutral wire members each include a circumferentially extending portion extending in the circumferential direction of the stator, and the temperature sensor includes a circumferential central portion of the first neutral wire member and the second neutral member. It may be disposed so as to be sandwiched between a central portion in the circumferential direction of the neutral wire member.
本発明に係る回転電機用ステータによれば、第1中性線部材と第2中性線部材とに接触して温度センサを配置しているため、1つの温度センサで各中性線部材を介して各相コイルの過度な温度上昇を検出することができる。これにより、コスト抑制と組付性向上を図れる。 According to the stator for a rotating electrical machine according to the present invention, since the temperature sensor is disposed in contact with the first neutral wire member and the second neutral wire member, each neutral wire member is disposed by one temperature sensor. Thus, an excessive temperature rise of each phase coil can be detected. Thereby, cost reduction and assembly | attachment property improvement can be aimed at.
以下に、本発明に係る実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this description, specific shapes, materials, numerical values, directions, and the like are examples for facilitating the understanding of the present invention, and can be appropriately changed according to the application, purpose, specification, and the like. In addition, when a plurality of embodiments and modifications are included in the following, it is assumed from the beginning that these characteristic portions are used in appropriate combinations.
図1は、回転電機用ステータ(以下、適宜に「ステータ」とだけいう)10を示す斜視図である。ステータ10は、略円筒状をなしており、その内側に図示しないロータがギャップを介して回転自在に設けられることで回転電機が構成される。
FIG. 1 is a perspective view showing a stator for a rotating electrical machine (hereinafter simply referred to as “stator” as appropriate) 10. The
ステータ10は、ステータコア12と、ステータコイル14とを備える。ステータコア12は、円環状のヨーク16と、ヨーク16から径方向に突出して設けられている複数のティース18とを有する。ティース18は、ヨーク16の周方向に関して等間隔の複数個所に形成されている。
The
図2は、ステータコア12を構成する複数の分割コア17のティース18に各コイル20が巻回されている様子を示す拡大斜視図である。本実施形態のステータコア12は、複数の分割コア17を円環状に配置して構成されている。各分割コア17は、ティース18がステータ10の径方向内側を向くように、ステータ周方向に沿って環状に配置される。そして、円環状に配列された複数の分割コア17の外周に図示しない金属製の円筒部材を例えば焼嵌め等で固定することによって、各分割コア17が締結固定される。
FIG. 2 is an enlarged perspective view showing a state in which the
図2に示すように、複数の分割コア17のティース18にはコイル20が集中巻で巻回されている。本実施形態では、コイル20は、導電性及び熱伝導性に優れた金属、例えば、銅線等からなる角形導線で構成される。また、コイル20は、両端部を除く周囲に、ポリアミドイミド等により構成されるエナメル樹脂等からなる絶縁部材によって被覆されている。各コイル20の両端部は、接続端子22としてステータ軸方向の一方側のコイルエンド19に引き出されている。これらの接続端子22は、図1に示すように各コイル20同士をバスバー15で接続するか、または、後述する中性線部材を接続するために用いられる。
As shown in FIG. 2, a
なお、上記ステータ10のステータコア12は、複数の分割コア17を用いて構成するものとして説明したが、その他の方法で構成してもよい。例えば、ステータコア12は、円環状に打ち抜き加工された電磁鋼板等の金属板のステータ軸方向に積層して一体に連結することにより構成されてもよい。
In addition, although the
図3は、図1に示したステータコイル14の結線状態を概略的に示す図である。図3において、各相入力端子24U,24V,24Wは、図示しないインバータに接続されて、ステータコイル14に対して三相交流電力が入出力される端子である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a connection state of the
本実施形態のステータ10は、例えば三相交流同期型の回転電機に用いられる。したがって、本実施形態におけるステータコイル14は、U相コイル、V相コイルおよびW相コイルの3つの相コイルによって構成されている。ここでは、本実施形態では12個のコイル20が周方向に並んで配列されており、各相コイルがそれぞれ4つのコイル20によって構成される例について説明するが、もちろん、その他の個数であってもよい。以下では、No.1〜No.12の各コイル20がステータ周方向に沿って並んでいるものとして説明する。
The
図3に示すように、U相コイルは、U相入力端子24Uに各一方側端部が並列接続された第1コイル群U1および第2コイル群U2によって構成される。第1コイル群U1は、No.1とNo.4のコイル20がバスバー15(図1参照)を介して直列接続されて構成されている。第2コイル群U2は、No.10とNo.7のコイル20がバスバー15を介して直列接続されて構成されている。
As shown in FIG. 3, the U-phase coil includes a first coil group U1 and a second coil group U2 each having one end connected in parallel to the
V相コイルは、V相入力端子24Vに各一方側端部が並列接続された第1コイル群V1および第2コイル群V2によって構成される。第1コイル群V1は、No.2とNo.5のコイル20がバスバー15を介して直列接続されて構成されている。第2コイル群V2は、No.11とNo.8のコイル20がバスバー15を介して直列接続されて構成されている。
The V-phase coil is configured by a first coil group V1 and a second coil group V2 each having one end connected in parallel to the V-
W相コイルは、W相入力端子24Wに各一方側端部が並列接続された第1コイル群W1および第2コイル群W2によって構成される。第1コイル群W1は、No.3とNo.6のコイル20がバスバー15を介して直列接続されて構成されている。第2コイル群W2は、No.12とNo.9のコイル20がバスバー15を介して直列接続されて構成されている。
The W-phase coil is configured by a first coil group W1 and a second coil group W2 each having one end connected in parallel to the W-
なお、本実施形態では各相コイルの第1および第2コイル群がそれぞれ2つのコイル20を含んで構成される例について説明するが、上記第1および第2コイル群がそれぞれ3つ以上のコイル20を含んで構成されてもよい。
In the present embodiment, an example in which each of the first and second coil groups of each phase coil includes two
U相、V相およびW相の各相コイルの各第1コイル群U1,V1,W1の他方側端部26U,26V,26Wは、第1中性線部材28によって互いに電気的に接続されている。また、各相コイルの各第2コイル群U2,V2,W2の他方側端部30U,30V,30Wは、第2中性線部材32によって互いに電気的に接続されている。そして、第1および第2中性線部材28,32の両方に接触した状態で1つの温度センサ34が設けられている。
The
図4は、図1に示したステータ10のステータコイル14に設けられる2つの中性線部材と温度センサとを示す斜視図である。図4に示すように、第1中性線部材28と第2中性線部材32は、ステータ10のコイルエンド19において、周方向位置がほぼ重なる位置であって径方向位置がずれて配置されている。
FIG. 4 is a perspective view showing two neutral wire members and a temperature sensor provided in the
また、第1および第2中性線部材28,32は、例えば銅線等の金属導体にエナメル樹脂等による絶縁部材を被覆した角形導線で形成される。そして、第1および第2中性線部材28,32では、上記各相コイルの第1および第2コイル群の他方側端部26U,26V,26W,30U,30V,30Wに接続される軸方向延伸部の先端部分については、上記絶縁部材が除去されて金属導体が露出した状態になっている。
Moreover, the 1st and 2nd
第1中性線部材28は、U相コイルの第1コイル群U1の他方側端部26Uに接続される軸方向延伸部28aと、この軸方向延伸部28aから折れ曲がって周方向に延伸する周方向延伸部28bと、この周方向延伸部28bから軸方向に折れ曲がってV相コイルの第1コイル群V1の他方側端部26Vに接続される軸方向延伸部28cと、この軸方向延伸部28cの先端で折り返してから周方向に折れ曲がって更に延伸する周方向延伸部28dと、この周方向延伸部28dから軸方向に折れ曲がって延伸してW相コイルの第1コイル群W1の他方側端部26Wに接続される軸方向延伸部28eとを有する。このような第1中性線部材28は、1本の角形導線を折り曲げ形成することによって形成することができる。また、各相コイルの第1コイル群U1,V1,W1の各他方側端部26U,26V,26Wと第1中性線部材28の各軸方向延伸部28a,28c,28eとは、例えばTIG溶接等の溶接によってそれぞれ接続されている。
The first
第2中性線部材32は、U相コイルの第2コイル群U2の他方側端部30Uに接続される軸方向延伸部32aと、この軸方向延伸部32aから折れ曲がって周方向に延伸する周方向延伸部32bと、この周方向延伸部32bから軸方向に折れ曲がってV相コイルの第2コイル群V2の他方側端部30Vに接続される軸方向延伸部32cと、この軸方向延伸部32cの先端で折り返してから周方向に折れ曲がって更に延伸する周方向延伸部32dと、この周方向延伸部32dから一旦U字状に折り返してから軸方向に折れ曲がって延伸してW相コイルの第2コイル群W2の他方側端部30Wに接続される軸方向延伸部32eとを有する。このような第2中性線部材32もまた、1本の角形導線を折り曲げ形成することによって形成することができる。また、各相コイルの第2コイル群U2,V2,W2の各他方側端部30U,30V,30Wと第2中性線部材32の各軸方向延伸部32a,32c,32eとは、例えばTIG溶接等の溶接によってそれぞれ接続されている。
The second
温度センサ34は、第1中性線部材28および第2中性線部材32の両方に接触して配置されている。温度センサ34には、例えばサーミスタを好適に用いることができる。本実施形態では、温度センサ34は、第1中性線部材28の周方向延伸部28dと第2中性線部材32の周方向延伸部32bとに挟持されて保持されている。
The
温度センサ34の周囲を樹脂モールドで覆って第1および第2中性線部材28,32に対する温度センサ34の固定をより確実なものとしてもよい。あるいは、温度センサ34の接着剤で第1および第2中性線部材28,32に接着固定するか、温度センサ34の周囲にテープや糸を巻いて第1および第2中性線部材28,32に固定してもよい。
The
このように温度センサ34を挟んだ状態で第1および第2中性線部材28,32が一体に固定されることで、第1および第2中性線部材28,32および温度センサ34を含む構造の固有振動周波数が高くなる。その結果、ステータ10が組み込まれた回転電機が駆動されてロータが回転動作するとき、第1および第2中性線部材28が振動しにくくなり、騒音の発生を抑制することができる。また、下記するように第1中性線部材28および第2中性線部材32の各中央部分を温度センサ34を介して固定することで、振幅が大きくなる箇所を押さえることができより効果的である。
In this way, the first and second
さらに、温度センサ34は、ステータ周方向に関し、第1中性線部材28の中央部分と第2中性線部材32の中央部分との間に接触して固定されるのが好ましい。このような位置に温度センサ34を配置することで、各相コイルの第1および第2コイル群U1,U2,V1,V2,W1,W2の各他方側端部26U,26V,26W,30U,30V,30Wまでの伝熱抵抗がほぼ等しくなるため、上記第1および第2コイル群U1,U2,V1,V2,W1,W2が過度に昇温したときの温度検出感度を同等にすることができる。
Furthermore, it is preferable that the
上述したように、本実施形態の回転電機用ステータ10によれば、各相コイルが第1および第2コイル群からそれぞれ構成され、各相コイルの第1コイル群U1,V1,W1が第1中性線部材28で互いに接続され、各相コイルの第2コイル群U2,V2,W2が第2中性線部材32で互いに接続されるステータコイル14において、1つの温度センサ34を第1および第2中性線部材28,32に接触して配置している。これにより、1つの温度センサ34で第1および第2中性線部材28,32を介して各相コイルの過度な昇温を検出することができる。この場合、温度センサ34は、第1および第2中性線部材28,32の両方に接触配置されているため、どちらか高温の中性線部材の温度が検出されることになるが、いずれかのコイル群で過度な昇温が生じている状態を検出できれば足りるので問題はない。このように1つの温度センサ34で2つの中性線部材28,32を介して各相コイルの温度検出を行うことができるので、ステータ10のコスト抑制および組付け性向上を図れる。
As described above, according to the
なお、本発明は上述した実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲内において種々の変更や改良が可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications thereof, and various modifications and improvements can be made within the matters described in the claims of the present application and the equivalent scope thereof.
例えば、上記においては第1中性線部材28の周方向延伸部28dと第2中性線部材32の周方向延伸部32bとの間に温度センサ34を挟持して配置したが、これに限定されるものではない。図5に示すように、第1中性線部材28の軸方向延伸部28cと第2中性線部材32の軸方向延伸部32cとをステータ周方向に並べて配置し、各軸方向延伸部28c,32cで温度センサ34を挟持して配置するようにしてもよい。
For example, in the above description, the
10 回転電機用ステータ、12 ステータコア、14 ステータコイル、15 バスバー、16 ヨーク、17 分割コア、18 ティース、19 コイルエンド、20 コイル、22 接続端子、24U U相入力端子、24V V相入力端子、24W W相入力端子、26U,26V,26W (第1コイル群の)他方側端部、30U,30V,30W (第2コイル群の)他方側端部、28 第1中性線部材、28a,28c,28e,32a,32c,32e 軸方向延伸部、28b,28d,32b,32d 周方向延伸部、32 第2中性線部材、34 温度センサ、U1,V1,W1 (各相コイルの)第1コイル群、U2,V2,W2 (各相コイルの)第2コイル群。 10 Stator for Rotating Electric Machine, 12 Stator Core, 14 Stator Coil, 15 Bus Bar, 16 Yoke, 17 Divided Core, 18 Teeth, 19 Coil End, 20 Coil, 22 Connection Terminal, 24U U Phase Input Terminal, 24V V Phase Input Terminal, 24W W-phase input terminal, 26U, 26V, 26W (the first coil group) on the other end, 30U, 30V, 30W (the second coil group) on the other end, 28 first neutral wire members, 28a, 28c , 28e, 32a, 32c, 32e Axial extension part, 28b, 28d, 32b, 32d Circumferential extension part, 32 Second neutral wire member, 34 Temperature sensor, U1, V1, W1 (for each phase coil) Coil group, U2, V2, W2 (second phase coil) second coil group.
Claims (3)
前記ステータコアのティースに巻装される3つの相コイルからなるステータコイルと、
前記ステータコイルの温度を検出する温度センサと、
を備える回転電機用ステータであって、
前記相コイル部は、各相入力端子に各一方側端部が並列接続される第1コイル群および第2コイル群をそれぞれ含み、前記各相コイル部の第1コイル群の他方側端部は第1中性線部材を介して互いに接続され、前記各相コイル部の第2コイル群の他方側端部は第2中性線部材を介して互いに接続され、前記温度センサは前記第1中性線部材と前記第2中性線部材とに接触して配置されている、
回転電機用ステータ。 An annular yoke, and a stator core having a plurality of teeth provided projecting radially at a plurality of locations in the circumferential direction of the yoke;
A stator coil comprising three phase coils wound around the teeth of the stator core;
A temperature sensor for detecting the temperature of the stator coil;
A stator for a rotating electrical machine comprising:
The phase coil portion includes a first coil group and a second coil group, each of which is connected in parallel to each phase input terminal, and the other end portion of the first coil group of each phase coil portion is The other side ends of the second coil group of each phase coil portion are connected to each other via a second neutral wire member, and the temperature sensor is connected to the first neutral wire member. Arranged in contact with the sex wire member and the second neutral wire member,
Stator for rotating electrical machines.
前記第1および第2中性線部材は前記ステータコイルのコイルエンドにおいて周方向位置が重なるとともに径方向位置がずれて配置されており、前記温度センサは前記第1および第2中性線部材の間に挟持されて配置されている、回転電機用ステータ。 The stator for a rotating electrical machine according to claim 1,
The first and second neutral wire members are arranged such that circumferential positions thereof overlap and radial positions deviate at a coil end of the stator coil, and the temperature sensor includes the first and second neutral wire members. A stator for a rotating electrical machine that is sandwiched between the stators.
前記第1および第2中性線部材はステータの周方向に延伸する周方向延伸部をそれぞれ含み、前記温度センサは前記第1中性線部材の周方向の中央部分と前記第2中性線部材の周方向の中央部分との間に挟持されて配置されている、回転電機用ステータ。 The stator for a rotating electrical machine according to claim 2,
The first and second neutral wire members each include a circumferentially extending portion extending in the circumferential direction of the stator, and the temperature sensor includes a central portion in the circumferential direction of the first neutral wire member and the second neutral wire. A stator for a rotating electrical machine that is sandwiched and disposed between a central portion in a circumferential direction of a member.
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