(57)【要約】【課題】回転電機のサイズを変更することなく、ステータコイルにおけるコア軸方向中央側に配置された部分の温度を検出することが可能な温度検出装置を提供する。【解決手段】コイル２０の温度を検出する温度検出装置１は、互いに平行に配置される一対の帯状金属板３と、当該一対の帯状金属板３の長手方向一方側の先端領域において一対の帯状金属板３の間に取り付けられる感熱素子５と、一対の帯状金属板３の長手方向他方側の基端領域において一対の帯状金属板３を互いに固定するホルダ７と、を備え、当該ホルダ７がステータコア１１からコア軸方向に突出したコイルエンド部２２に配置され、一対の帯状金属板３がスロット１２内に配置された線状導体のコア径方向ロータ側の面に沿ってコア軸方向に延在すると共に、線状導体との間に絶縁材を介して配置され、感熱素子５がホルダ７に対してステータコア１１のコア軸方向中央側に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のコア基準面を有するステータコアにおける、前記コア基準面の軸方向をコア軸方向、前記コア基準面の周方向をコア周方向、前記コア基準面の径方向をコア径方向として、
コア軸方向に延在するスロットがコア周方向に複数分散配置されてなる前記ステータコアと、前記ステータコアに巻装される線状導体により構成されるコイルと、を備えた回転電機用のステータに取り付けられ、前記コイルの温度を検出する温度検出装置であって、
互いに平行に配置される一対の帯状金属板と、
前記一対の帯状金属板の長手方向一方側の先端領域において前記一対の帯状金属板の間に取り付けられる感熱素子と、
前記一対の帯状金属板の長手方向他方側の基端領域において前記一対の帯状金属板を互いに固定するホルダと、を備え、
前記ホルダが、前記ステータコアからコア軸方向に突出したコイルエンド部に配置され、
前記一対の帯状金属板が、前記スロット内に配置された前記線状導体に沿ってコア軸方向に延在すると共に、前記線状導体との間に絶縁材を介して配置され、
前記感熱素子が、前記ホルダに対して前記ステータコアのコア軸方向中央側に配置されている温度検出装置。
【請求項２】
前記コア径方向における前記ステータと対をなすロータ側をコア径方向ロータ側として、前記一対の帯状金属板が、前記スロット内に配置された前記線状導体のコア径方向ロータ側の面に沿ってコア軸方向に延在すると共に、前記線状導体のコア径方向ロータ側の面との間に絶縁材を介して配置される請求項１に記載の温度検出装置。
【請求項３】
前記コア径方向におけるロータとは反対側をコア径方向反ロータ側として、
前記一対の帯状金属板は、前記ホルダが設けられる前記基端領域に、コア周方向に沿って互いに離れる方向に延在する一対の周方向延在部と、当該一対の周方向延在部の周方向離間側端部からコア径方向反ロータ側に向ってそれぞれ延在する一対の径方向延在部と、を備え、
一対の前記径方向延在部に、外部接続用導線が接続される請求項１又は２に記載の温度検出装置。
【請求項４】
前記ホルダが、前記ステータコアからコア軸方向に突出した突出線状導体のコア径方向ロータ側の面に対して更にコア径方向ロータ側に配置される本体部と、当該本体部からコア径方向反ロータ側へ延在し、前記突出線状導体を間に挟むように配置される一対の脚部と、を有して、絶縁材で構成され、
前記一対の帯状金属板における一対の前記周方向延在部が共に前記本体部に保持され、一対の前記径方向延在部が一対の前記脚部にそれぞれ保持されている請求項３に記載の温度検出装置。
【請求項５】
前記一対の帯状金属板の前記先端領域における対向する一対の側縁のそれぞれに切欠状凹部が形成され、
前記感熱素子が、前記切欠状凹部内に配置されている請求項１から４のいずれか一項に記載の温度検出装置。
【請求項６】
前記感熱素子が、前記ステータコアのコア軸方向中央部に配置されている請求項１から５のいずれか一項に記載の温度検出装置。
【請求項７】
前記感熱素子が一対の端子を備え、前記一対の端子の一方が前記一対の帯状金属板の一方の前記先端領域に電気的に接続され、前記一対の端子の他方が前記一対の帯状金属板の他方の前記先端領域に電気的に接続されている請求項１から６のいずれか一項に記載の温度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状のコア基準面を有するステータコアにおける、コア軸方向に延在するスロットがコア周方向に複数分散配置されてなるステータコアと、当該ステータコアに巻装される線状導体により構成されるコイルと、を備えた回転電機用のステータに取り付けられ、コイルの温度を検出する温度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な機器に亘って駆動用の動力源の一つとして回転電機が用いられている。このような回転電機として、コイルを有するステータと永久磁石を有するロータとを備えたものが知られている。また、回転電機は被駆動側の機器から大きな出力が要求されることが多々あることから、回転電機の各部、特にコイルや永久磁石からの発熱量が大きくなってしまう。このような発熱の原因の一つとして銅損や鉄損が挙げられる。
【０００３】
銅損はコイルに電流を流した場合に当該電流の大小に拘らず常に発生する損失であり、コイルに流れる電流の２乗に比例して増加する。一方、鉄損はヒステリシス損とうず電流損とからなり、磁性材料を交番磁界の中においた際に発生する損失である。ヒステリシス損は鉄心の磁区が交番磁界によって磁界の向きを変える時に発生する損失であり、うず電流損は導体の内部において磁束が変化しているところで発生するうず電流に起因する損失である。これらの損失が熱エネルギー、即ちジュール熱として発散されるため、回転電機のコイルや永久磁石が発熱することとなる。
【０００４】
このような発熱が過度に進行すると、コイルにおいては、コイルを構成する導体を互いに絶縁する絶縁ワニスや各相コイル間を互いに絶縁する絶縁紙が絶縁破壊される可能性がある。このため、回転電機の回転を制御する制御部には、コイルの温度変化（温度上昇）に伴い、回転電機に供給する電流を制御してコイルの温度上昇を抑制する機能を備えるものがある。このようなコイルの温度変化は、例えば下記に出典を示す特許文献１に記載される技術を用いて検出することができる。また、被測温体の温度を検出する技術として特許文献２に記載されるものもある。
【０００５】
特許文献１に記載の回転電機は、当該回転電機が有するステータコアの軸方向一端側に、コイルエンドを軸方向外側から覆うように絶縁樹脂材で形成された端子台が備えられる。この端子台の軸方向端面には溝が形成され、コイルの温度を測定するための円筒状のサーミスタが、この溝に嵌合して設けられる。
【０００６】
特許文献２に記載の温度検出器は、絶縁物成形体からなる保持体で細長金属体の基部を支持して構成される。この細長金属体の一方の面の先端には、感熱素子が固定される。感熱素子のリード線は、細長金属体の面に沿って保持体側に延出して設けられ、保持体に設けられた外部出力線に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１３１７７５号公報
【特許文献２】特開２０００−１９０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載のサーミスタは、コイルエンド部に配置された状態でコイルの温度を検出する。ところで、コイルにおけるステータコアの軸方向中央側に配置される部分は、ステータコアの内部に入っているため、コイルエンド部に比べて冷却が難しく、また、ロータが回転することによるうず電流損による発熱も大きい。このため、ステータコアの軸方向中央部のコイルの温度はコイルエンド部の温度よりも高くなる場合が多い。このため、コイルエンド部において行われる温度測定の結果を用いて回転電機に供給する電流を制御しても、ステータコアの軸方向中央部のコイルの温度は、本来制御すべき温度より高くなっている可能性がある。
【０００９】
そこで、特許文献１に記載の技術を利用し、円筒状のサーミスタをステータコアの内周面に軸方向に沿って形成されるスロットの軸方向中央部に挿入してコイルの温度を検出することが考えられる。しかしながら、スロットに円筒状のサーミスタを挿入するためには、スロット内の導体量を減らす必要があり、導体量を減らすと占積率が低下するので、回転電機の性能が低下する。このような性能の低下を補うためには、回転電機のサイズを大きくする必要がある。
【００１０】
また、特許文献２に記載の温度検出器は、複写機やプリンタ装置等の加熱ローラーの表面を傷付けることなく、当該加熱ローラーの表面温度を検出することを目的とする技術である。このため、当該特許文献２に記載の温度検出器を、そのままステータコアの軸方向中央側のコイルの温度検出用に適用することはできない。
【００１１】
そこで、回転電機のサイズを変更することなく、ステータコイルにおけるコア軸方向中央側に配置された部分の温度を検出することが可能な温度検出装置の実現が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る温度検出装置の特徴構成は、円筒状のコア基準面を有するステータコアにおける、前記コア基準面の軸方向をコア軸方向、前記コア基準面の周方向をコア周方向、前記コア基準面の径方向をコア径方向として、コア軸方向に延在するスロットがコア周方向に複数分散配置されてなる前記ステータコアと、前記ステータコアに巻装される線状導体により構成されるコイルと、を備えた回転電機用のステータに取り付けられ、前記コイルの温度を検出するために、互いに平行に配置される一対の帯状金属板と、前記一対の帯状金属板の長手方向一方側の先端領域において前記一対の帯状金属板の間に取り付けられる感熱素子と、前記一対の帯状金属板の長手方向他方側の基端領域において前記一対の帯状金属板を互いに固定するホルダと、を備え、前記ホルダが、前記ステータコアからコア軸方向に突出したコイルエンド部に配置され、前記一対の帯状金属板が、前記スロット内に配置された前記線状導体に沿ってコア軸方向に延在すると共に、前記線状導体との間に絶縁材を介して配置され、前記感熱素子が、前記ホルダに対して前記ステータコアのコア軸方向中央側に配置されている点にある。
【００１３】
ここで、「回転電機」とは、モータ（電動機）、ジェネレータ（発電機）、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。
【００１４】
このような特徴構成によれば、スロット内に配置された線状導体のコア軸方向中央側に感熱素子を配置することができるので、他の部分に比べて高温になり易いスロット内のコイルの温度を検出することができる。また、一対の帯状金属板を用いて感熱素子をコア軸方向中央側に設置するので、温度センサの厚さ（径方向高さ）を小さくすることができるため、スロット内のわずかな隙間を利用して配置することが可能となる。このため、温度検出装置を配置するためにスロット内の導体量を減らす必要が無く、スロットのサイズを大きくする必要も無い。したがって、回転電機のサイズや性能を変更することなく、コイルの温度を検出することができる。また、感熱素子は、金属からなる一対の帯状金属板に取り付けられてステータコアのコア軸方向中央側へ配置されるので、温度検出装置の機械的強度も十分確保できる。このため、温度検出装置を回転電機に組み付ける際、過度に慎重になることなく容易に行うことができる。更に、一対の帯状金属板が、絶縁材を介して線状導体に配置されるので、一対の帯状金属板と線状導体との短絡を防止できる。また、一対の帯状金属板を互いに固定するホルダをコイルエンド部に配置しているので、スロット内の線状導体に沿って配置する部分を小さくすることができる。
【００１５】
前記コア径方向における前記ステータと対をなすロータ側をコア径方向ロータ側として、前記一対の帯状金属板が、前記スロット内に配置された前記線状導体のコア径方向ロータ側の面に沿ってコア軸方向に延在すると共に、前記線状導体のコア径方向ロータ側の面との間に絶縁材を介して配置されると好適である。
【００１６】
このような構成とすれば、最もロータ側に配置されたコイルに面して感熱素子を配置することができるので、ロータの回転に伴って生じるコイル内のうず電流によって最も高温になり易い、スロット内における最もロータ側に配置されたコイルの温度を検出することができる。また、スロット内の線状導体とロータとの間のわずかな隙間を利用して配置することが可能となるため、より一層温度検出装置を配置するためにスロット内の導体量を減らす必要が無く、スロットのサイズを大きくする必要も無い。
【００１７】
また、前記コア径方向におけるロータとは反対側をコア径方向反ロータ側として、前記一対の帯状金属板は、前記ホルダが設けられる前記基端領域に、コア周方向に沿って互いに離れる方向に延在する一対の周方向延在部と、当該一対の周方向延在部の周方向離間側端部からコア径方向反ロータ側に向ってそれぞれ延在する一対の径方向延在部と、を備え、一対の前記径方向延在部に、外部接続用導線が接続されると好適である。
【００１８】
このような構成とすれば、ステータコアのコア径方向ロータ側の表面に沿って配置される感熱素子と外部接続用導線とを、コイルエンド部を構成する線状導体と干渉することなく、接続することができる。したがって、温度検出装置を備えるために、回転電機の形状変更を要しないので、温度検出装置を既存の回転電機にも利用することが可能となる。
【００１９】
また、前記ホルダが、前記ステータコアからコア軸方向に突出した突出線状導体のコア径方向ロータ側の面に対して更にコア径方向ロータ側に配置される本体部と、当該本体部からコア径方向反ロータ側へ延在し、前記突出線状導体を間に挟むように配置される一対の脚部と、を有して、絶縁材で構成され、前記一対の帯状金属板における一対の前記周方向延在部が共に前記本体部に保持され、一対の前記径方向延在部が一対の前記脚部にそれぞれ保持されていると好適である。
【００２０】
このような構成とすれば、ホルダが絶縁材で構成されているので、一対の帯状金属体とコイルとの間の電気的絶縁性を確保することができる。また、本体部と一対の脚部とで線状導体を三方向から囲むような形状で構成されているので、ホルダを利用して感熱素子の位置決めを容易に行うことができる。
【００２１】
また、前記一対の帯状金属板の前記先端領域における対向する一対の側縁のそれぞれに切欠状凹部が形成され、前記感熱素子が、前記切欠状凹部内に配置されていると好適である。
【００２２】
このような構成とすれば、感熱素子の周囲を一対の帯状金属板で囲うことができるので、組み付け時の感熱素子の破損を抑制できる。
【００２３】
また、前記感熱素子が、前記ステータコアのコア軸方向中央部に配置されていると好適である。
【００２４】
このような構成とすれば、ステータコイルの中で最も高温になり易いコア軸方向中央部の温度を適切に検出することができる。
【００２５】
また、前記感熱素子が一対の端子を備え、前記一対の端子の一方が前記一対の帯状金属板の一方の前記先端領域に電気的に接続され、前記一対の端子の他方が前記一対の帯状金属板の他方の前記先端領域に電気的に接続されていると好適である。
【００２６】
このような構成とすれば、一対の金属板を、強度の確保に利用するだけでなく、感熱素子の配線として利用することができる。したがって、別途配線を設ける必要がないので、温度検出装置の構成を簡素にできるとともに、スロット内の線状導体に沿って配置する部分を薄型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ステータの内周面の一部を示す斜視図である。
【図２】温度検出装置の配置形態を概略的に示す図である。
【図３】軸方向導体部を断面とするホルダの配置について示す図である。
【図４】温度検出装置の上方斜視図である。
【図５】温度検出装置の側方断面図である。
【図６】温度検出装置の上観図である。
【図７】温度検出装置の下観図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明に係る温度検出装置１は、ステータコア１１とコイル２０とを備えた回転電機用のステータ１０に取り付けられ、コイル２０の温度を検出する。より具体的には、温度検出装置１は、ステータコア１１の軸方向に延在するスロット１２に、線状導体を巻装して構成されたコイル２０の温度を検出することが可能なように構成されている。以下、このような温度検出装置１について図面に基づいて説明する。図１には、本実施形態に係る温度検出装置１が備えられるステータ１０の内周面（一部）の斜視図が示される。図２には、温度検出装置１の配置形態を概略的に示す図が示される。図３には、ホルダ７の配置について示される。
【００２９】
１．ステータの構成
まず、理解を容易にするために、以下のように各方向を定義する。本実施形態では、温度検出装置１は、円環板状のステータコア１１を積層して構成されたステータ１０に設けられるコイル２０の温度を検出する。このような円環板状からなる円筒状のステータコア１１の軸方向端面をコア基準面とする。以下では、このような円筒状のコア基準面を有するステータコア１１において、コア基準面の軸方向をコア軸方向、コア基準面の周方向をコア周方向、コア基準面の径方向をコア径方向として説明する。ここで、「円筒状のコア基準面」とは、スロット１２の配置や構成に関して基準となる仮想的な面である。本実施形態では、図１に示すように、互いに周方向に隣接するスロット１２間に位置するティースの径方向内側の端面を含む仮想的な円筒状の面であるコア内周面を定義することができ、この円筒状のコア内周面を本発明における「円筒状のコア基準面」とすることができる。また、円筒状のコア内周面と同心であって、軸方向視における断面形状が当該コア内周面の軸方向視における断面形状と相似の関係にある円筒状の面（仮想面を含む）も、本発明における「円筒状のコア基準面」になり得る。例えば、本実施形態では、ステータコア１１は円筒状に形成されているため、ステータコア１１の外周面を「円筒状のコア基準面」とすることもできる。
【００３０】
ステータ１０は、回転電機が収容されるケースの内周面に締結ボルト（図示せず）により固定されるステータコア１１と、当該ステータコア１１に巻装されるコイル２０とを備えて構成される。コイル２０は、ステータコア１１のコア軸方向端部から突出するコイルエンド部２２を備えている。
【００３１】
ステータコア１１は、複数枚の電磁鋼板を積層して構成されており、略円筒形状に形成されている。また、ステータコア１１は、コア軸方向に延在するスロット１２がコア周方向に複数分散配置されて構成される。本実施形態では、スロット１２はステータコア１１の内周面側に開口するように設けられる場合の例を用いて説明する。したがって、図１に示されるように、ステータコア１１の内周面には、そのコア軸方向に延びる複数のスロット１２がコア周方向に沿って所定間隔で設けられる。各スロット１２は互いに同じ断面形状であって、所定の幅及び深さを有している。本実施形態では、ステータコア１１には、その全周で４８個のスロット１２が設けられている。
【００３２】
コイル２０は、ステータコア１１に巻装される線状導体により構成される。図１に示すように、本実施形態では、線状導体は、延在方向（通電方向に等しい）に直交する面における断面形状が矩形状の導体で構成されている。この線状導体を構成する材料は、例えば銅やアルミニウム等とすることができる。また、線状導体として、細線の集合である「より線」により１本の導体を構成したものを用いることもできる。このような線状導体により、後述するスロット導体部２１、軸方向導体部２３、周方向導体部２４が形成される。図１に示されるように、コイル２０は、ステータコア１１の各スロット１２に挿入される複数のスロット導体部２１と、上記コイルエンド部２２とを有している。コイル２０のコイルエンド部２２は、スロット導体部２１からコア軸方向に延出する軸方向導体部２３と、異なるスロット間を周方向につないで２つの軸方向導体部２３同士を接続する周方向導体部２４とを有して構成されている。
【００３３】
本実施形態においては、コイル２０の線状導体は、ステータコア１１に巻装可能な所定形状に予め形成されており、図１及び図３に示されるように、ステータコア１１の各スロット１２には、コイル２０を形成する線状導体が複数本挿入される。なお、本実施形態では、各スロット１２に５本の線状導体が挿入され、コイル２０を形成する線状導体は矩形断面を有している。当該５本の線状導体は上述のスロット導体部２１に相当し、スロット１２の内部においてコア径方向に一列に並んで整列配置される。そして、スロット導体部２１に連続してコア軸方向に延出し、ステータコア１１からコア軸方向に突出している線状導体の部分により、コイルエンド部２２の軸方向導体部２３が構成される。この軸方向導体部２３においては、５本の線状導体は、一列に並んだ状態を保ちながら、コア軸方向に略平行な状態となっている。そして、この軸方向導体部２３の軸方向外側（ステータコア１１から離れる側）で周方向に屈曲されて周方向導体部２４が形成される。また、軸方向導体部２３は、コア軸方向導体部２３同士がコア周方向に重なることなく配置される。本実施形態では、コイルエンド部２２を構成する線状導体のうち、スロット導体部２１とコア周方向位置が同じ部分を軸方向導体部２３とする。
【００３４】
また、本実施形態においては、回転電機は三相交流で駆動される回転電機であり、コイル２０も三相構成（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）で形成されている。そして、隣接する２つのスロットに同じ相の線状導体が５本ずつ挿入される。
【００３５】
図１に示されるように、異なる相の周方向導体部２４の一部が径方向に隣接対向して周方向に重複するように配置される。そして、異なる相の周方向導体部２４の間での電気的絶縁性を確保するため、異なる相の周方向導体部２４の重なり合った部分に絶縁シート（図示せず）が介装される。絶縁シートは、例えばアラミド繊維とポリエチレンテレフタラートを貼り合わせたもの等の電気的絶縁性及び耐熱性の高い材料で成形したシート等を用いることができる。
【００３６】
また、図１に示されるように、コア周方向に隣接する２つの軸方向導体部２３間の空隙である導体間空隙２５が、コア周方向に沿って所定間隔で形成され、当該導体間空隙２５のコア周方向における幅がコア軸方向においてほぼ一様になっている。そして、この導体間空隙２５に、後述するホルダ７の一対の脚部４４が挿入して配置される。
【００３７】
また、図１に示されるように、スロット１２の内部には、一部がステータコア１１のコア軸方向端部より突出するようにスロット内絶縁シート１５が挿入される。このスロット内絶縁シート１５は、スロット１２に配置されるスロット導体部２１とスロット１２との間、すなわち、スロット導体部２１をコア周方向両側及びコア径方向外側から覆うように挿入される。本実施形態では、スロット内絶縁シート１５は、例えばアラミド繊維とポリエチレンテレフタラートを貼り合わせたもの等の電気的絶縁性及び耐熱性の高い材料で成形したシート等を用いることができる。
【００３８】
２．温度検出装置の構成
本発明に係る温度検出装置１は、コイル２０の温度変化を正確に検出するために、ステータコア１０のコア軸方向中央部におけるコイル２０の温度、すなわち、スロット導体部２１のコア軸方向中央部における温度を検出する。このため、本温度検出装置１は、図２に示されるように、感熱素子５（後述する）がコア軸方向中央部に配置される。ここで、図２には温度検出装置１が備えられる回転電機をコア径方向外側から見た図が示される。図２における上下方向が、上述のコア軸方向に相当する。温度検出装置１は、一対の帯状金属板３、感熱素子５、ホルダ７、外部接続用導線９を備えて構成される。図４にはこのような温度検出装置１の上方斜視図が示され、図５には側方断面図が示される。また、図６には上観図が示され、図７には下観図が示される。
【００３９】
図１及び図４に示されるように、本実施形態に係る帯状金属板３は、一対からなり、互いに平行に配置される。この帯状金属板３は、帯状の薄い金属板で形成される。この金属板としては、例えばステンレスや銅やアルミニウム等の導電性及び折り曲げ強度の強い材料を用いることができる。本実施形態に係る帯状金属板３は、当該帯状金属板３の先端領域における対向する一対の側縁３Ａのそれぞれに切欠状凹部３Ｂが形成される。上述のように一対の帯状金属板３は、帯状に形成される。このような帯状の長手方向一方側は先端領域として規定される。なお、先端領域とは、先端のみに限定されるものではなく、先端から帯状金属板３に沿って所定距離だけ離れた位置も含むものであり、例えば先端から１／３の領域、或いは１／５の領域に設定される。対向する一対の側縁３Ａとは、平行に配置された一対の帯状金属板３の側面部に相当する。本実施形態では、先端領域の一対の側縁３Ａに、図４（ｂ）に示されるように半円状に切り欠いた切欠状凹部３Ｂが形成される。
【００４０】
感熱素子５は、一対の帯状金属板３の長手方向一方側の先端領域において一対の帯状金属板３の間に取り付けられる。また、上述のように一対の帯状金属板３は、互いに平行に配置されている。感熱素子５は、このような互いに平行に配置されている一対の帯状金属板３の先端領域において、一対の帯状金属板３の間に取り付けられる。より詳しくは、感熱素子５は、上述の切欠状凹部３Ｂ内に配置される。すなわち、感熱素子５は、帯状金属板３の板厚方向において当該帯状金属板３と重複しないように配置される。これにより、感熱素子５が、帯状金属板３を介することなく、スロット導体部２１から直接、熱を受けることが可能となる。したがって正確なコイル２０の温度を検出することが可能となっている。
【００４１】
感熱素子５は、所謂サーミスタを用いると好適である。サーミスタとは、例えば、負の温度係数を有し、温度が上がると抵抗値が下がるＮＴＣサーミスタや、正の温度係数を有し、温度が上がると抵抗値が上がるＰＴＣサーミスタがある。例えば、このようなサーミスタと温度係数の小さい抵抗器とを直列接続、或いは直並列接続したものに定電圧を印加し、サーミスタと抵抗器との間の中点の電圧を測定することによりサーミスタに作用する温度、すなわちサーミスタが配置される環境温度の変化を検出することが可能である。本実施形態では、感熱素子５には、サーミスタのみが設けられ、他の抵抗器は温度検出装置１外に設けられる。
【００４２】
また、本実施形態では、感熱素子５は、一対の端子５Ａを備えて構成される。この一対の端子５Ａの一方が、一対の帯状金属板３の一方の先端領域に電気的に接続される。また、一対の端子５Ａの他方は、一対の帯状金属板３の他方の先端領域に電気的に接続される。それぞれの接続は、例えば半田付けなどの溶接により行うことが可能である。この一対の端子５Ａの一方に上述の定電圧が印加される。また、一対の端子５Ａの他方は、サーミスタを介した電流が出力される。すなわち、当該電流が上述の抵抗器を流れることにより、温度変化に応じた電圧を得ることができる。このような構成とすることにより、一対の帯状金属板３を配線として利用することができる。したがって、別途配線を設ける必要がないので、温度検出装置１の構成を簡素にできるとともに、スロット１２内の線状導体に沿って配置する部分を薄型化できる。
【００４３】
ここで、本温度検出装置１は、上述のようにステータ１０のコイル２０の温度の変化を検出する。このステータ１０は、当該ステータ１０と対をなすロータ（図示せず）とともに回転電機を構成する。以下の説明では、コア径方向におけるロータ側をコア径方向ロータ側として説明する。本実施形態では、ロータはステータ１０の内周側に配置される。したがって、コア径方向ロータ側はコア径方向内側に相当する。また、コア径方向におけるロータとは反対側をコア径方向反ロータ側として説明する。すなわち、本実施形態では、コア径方向反ロータ側はコア径方向外側に相当する。
【００４４】
一対の帯状金属板３は、スロット１２内に配置された線状導体のコア径方向ロータ側の面に沿ってコア軸方向に延在して配置される。上述のように、スロット１２内には線状導体としてスロット導体部２１が配置される。このスロット導体部２１は、図１に示されるようにスロット１２内をコア軸方向に延在して配置される。一対の帯状金属板３は、このように配置されるスロット導体部２１のコア径方向ロータ側の面に沿ってコア軸方向に延在して配置される。
【００４５】
ここで、上述のように一対の帯状金属板３は、導電性の金属材料から構成される。一方、スロット導体部２１を構成する線状導体も導電性の金属材料から構成されるが、絶縁材で被覆されている。このため、上述のように当該一対の帯状金属板３をスロット導体部２１に、そのまま配置しても絶縁性は確保できるが、線状導体には高電圧が印加される。そこで、一対の帯状金属板３の絶縁性を強化するために、一対の帯状金属板３は、線状導体（スロット導体部２１）のコア径方向ロータ側の面との間に絶縁材を介して配置される。本実施形態では、後述するように、一対の帯状金属板３におけるホルダ７より先端側の領域の全周囲にシート状の絶縁材（絶縁シート９０）が巻きつけられた構成としている。
【００４６】
ホルダ７は、一対の帯状金属板３の長手方向他方側の基端領域において一対の帯状金属板３を互いに固定する。長手方向他方側の基端領域とは、帯状金属板３において上述の感熱素子５が設けられる側に対して、長手方向反対側である。なお、基端領域とは、基端のみに限定されるものではなく、基端から板状金属板３に沿って所定距離だけ離れた位置も含むものである。ホルダ７は、このような基端領域において、帯状金属板３を固定する。
【００４７】
このようなホルダ７は、図１に示されるように、ステータコア１１からコア軸方向に突出したコイルエンド部２２に配置される。また、ホルダ７には、一対の帯状金属板３が固定される。したがって、図２に示されるように、上述の感熱素子５は、ホルダ７に対してステータコア１１のコア軸方向中央側に配置される。より好適には、感熱素子５は、ステータコア１１のコア軸方向中央部に配置される。ここで、ステータコア１１のコア軸方向中央は、冷却が容易なコイルエンド部２２から離れているため冷却が難しく高温になり易い。この構成によれば、コイル２０における高温になり易い部分の温度を適切に検出することが可能となる。
【００４８】
３．帯状金属板の形状
図４に示すように、一対の帯状金属板３は、互いに平行に配置され、直線状に形成された本体部３０、周方向延在部３１、及び径方向延在部３２を備えて構成される。周方向延在部３１は、ホルダ７が設けられる基端領域に、コア周方向に沿って互いに離れる方向に延在するように一対で設けられる。ここで、本実施形態では、一対の帯状金属板３は、ステータコア１１の内周面（ロータ側面）に沿って配置されている。このため、周方向延在部３１は、一対の帯状金属板３の本体部３０の基端部（コア軸方向外側端部）からステータコア１１の内周面に沿ってコア周方向に延びるように形成されている。このような周方向延在部３１は、一対で設けられ、コア周方向に互いに反対方向へ延在するように形成されている。
【００４９】
径方向延在部３２は、一対の周方向延在部３１の周方向離間側端部からコア径方向反ロータ側に向かってそれぞれ延在するように一対で設けられる。上述のように一対の周方向延在部３１は、それぞれ帯状金属板３の本体部３０の基端部からコア周方向に沿って延在するように配置される。したがって、一対の周方向延在部３１の周方向離間側端部とは、一対の周方向延在部３１のそれぞれにおける帯状金属板３の本体部３０から周方向に離れる側の部分が相当する。径方向線材部３２は、このような部分から、コア径方向反ロータ側に向かってそれぞれ延在するように設けられる。ここで、上述のように周方向延在部３１は、帯状金属板３の本体部３０と同様に、ステータコア１の内周面に沿った面を有して形成されている。一方、径方向延在部３２は、コア径方向反ロータ側に向かって延在するように配置される。すなわち、径方向延在部３２は、図１に示されるように、ステータコア１１のコア軸方向端面に平行な面を有して構成される。したがって、径方向延在部３２は、周方向延在部３１の周方向離間側端部において、コア軸方向端面に平行な方向に延在するように折り曲げられた折曲部３３を有して、一対で構成される。ここで、本実施形態に係る一対の帯状金属板３は、板厚方向に対する折り曲げは、この折曲部３３でのみ行われる。したがって、帯状金属板３は予め平面視でクランク状に形成された平板金属を折り曲げるだけ加工することができるので、製造コストを低減できる。
【００５０】
このような一対の径方向延在部３２には、外部接続用導線９が接続される。ここで、上述のように、感熱素子５が有する一対の端子５Ａの一方は、一対の帯状金属板３の一方の先端領域に電気的に接続され、一対の端子５Ａの他方は、一対の帯状金属板３の他方の先端領域に電気的に接続される。外部接続用導線９は一対で構成され、一対の帯状金属板３を介して感熱素子５の一対の端子５Ａにそれぞれ接続される。したがって、上述のような感熱素子５に印加される定電圧は外部接続用導線９の一方を介して印加される。また、感熱素子５からの電流は、外部接続用導線９の他方を介して外部に出力される。
【００５１】
また、一対の帯状金属板３は、ホルダ７より先端側に位置する本体部３０の全周囲が絶縁シート９０により覆われている。これにより、一対の帯状金属板３とスロット導体部２１との絶縁性は確保されている。このような絶縁シート９０としては、例えばポリイミドのシート等を用いることが可能である。なお、本温度検出装置１が備えられるステータ１０及びロータには冷却用のオイルが供給される場合がある。このオイルに金属片が混入すると、一対の帯状金属板３間、又は感熱素子５の一対の端子５Ａ間が短絡される可能性がある。絶縁シート９０は、このような異物による短絡を防止する機能も有する。なお、図１においては、図を見易くするために絶縁シート９０の記載は省略している。また、各図に示される絶縁シート９０は、説明を分かり易くするために厚さを誇張して記載したものであり、各図に示されるものに限定されるものではない。すなわち、絶縁シート９０の厚さを、帯状金属板３の厚さより薄くすることも可能であるし、厚くすることも可能である。
【００５２】
４．ホルダの形状
上述のように、図３には、軸方向導体部２３を断面としてホルダ７の配置構成が示される。図３に示されるように、ホルダ７は、本体部４１、及び脚部４４を備えて構成される。本体部４１は、ステータコア２１からコア軸方向に突出した軸方向導体部２３のコア径方向ロータ側（コア径方向内側）の面に対して更にコア径方向ロータ側に配置される。本実施形態では、軸方向導体部２３が本発明における突出線状導体に相当する。ホルダ７の本体部４１は、後述する一対の脚部４４間をつなぐようにコア周方向に延在して設けられている。
【００５３】
また、脚部４４は、本体部４１からコア径方向反ロータ側へ延在し、軸方向導体部２３を間に挟むように配置され、一対で構成される。また、突出線状導体とは軸方向導体部２３である。したがって、脚部４４は、本体部４１からコア径方向外側へ延在し、軸方向導体部２３を挟むように一対で構成される。上述のように、隣接する２つの軸方向導体部２３間には、導体間空隙２５が構成される。脚部４４は、図３に示されるように、隣接する２つの導体間空隙２５に一対の脚部４４が挿入されて備えられる。このようなホルダ７は、絶縁材で構成される。
【００５４】
また、図３及び図５に示されるように、本体部４１は、一対の帯状金属板３における一対の周方向延在部３１を共に保持する。また、一対の脚部４４は、一対の径方向延在部３２をそれぞれ保持する。ここで、図５−図７に示されるように、一対の脚部４４には、ホルダ７の厚み方向（回転電機に配置された場合におけるコア軸方向）に貫通してステータコア１１側に開口する開口部４５が設けられる。本実施形態では、開口部４５は、円形と四角形とを組み合わせた形状で構成されている。また、脚部４４は、コア軸方向でステータコア１１とは反対側の面及びコア径方向反ロータ側に開口する、コア軸方向視において四角形状の溝状部４７が形成されている。上述の径方向延在部３２は、この溝状部４７まで延在して設けられる。このようにホルダ７を構成することにより、溝状部４７内に外部接続用導線９の一端部を配置することができ、開口部４５を介してコア軸方向下側から径方向延在部３２を支持しつつ、溝状部４７で径方向延在部３２と外部接続用導線９とを溶接することにより、外部接続用導線９を一対の径方向延在部３２と電気的に接続することが可能となる。
【００５５】
５．温度検出装置の設置
以下では、本温度検出装置をステータ１０に設置する工程について簡単に説明する。まず、ホルダ７の本体部をスロット導体部２１からコア軸方向に突出する軸方向導体部２３のコア径方向内側の面に当接するように配置するとともに、一対の脚部４４の間に当該軸方向導体部２３を挟むように配置する。次に、帯状金属板３の本体部３０が、スロット導体部２１のコア径方向ロータ側の面に接するようにジグで押さえながら、絶縁ワニスを含浸する。その後、絶縁ワニスを乾燥させて、温度検出装置１をステータ１１のコア径方向内側に固定する。このように工程を経て、適切に温度検出装置１をステータ１１に設置することができる。
【００５６】
このように本温度検出装置１によれば、スロット１２内に配置された線状導体のコア軸方向中央側に感熱素子５を配置することができるので、他の部分に比べて高温になり易い部分のコイル２０の温度を検出することができる。また、一対の帯状金属板３を用いて感熱素子５をコア軸方向中央側に設置するので、スロット１２内の線状導体とロータとの間のわずかな隙間を利用して配置することが可能となる。このため、温度検出装置１を配置するためにスロット１２内の導体量を減らす必要が無く、スロット１２のサイズを大きくする必要も無い。したがって、回転電機のサイズや性能を変更することなく、コイル２０の温度を検出することができる。また、感熱素子５は、金属からなる一対の帯状金属板３に取り付けられてステータコア１１のコア軸方向中央側へ配置されるので、温度検出装置１の機械的強度も十分確保できる。このため、温度検出装置１を回転電機に組み付ける際、過度に慎重になることなく容易に行うことができる。更に、一対の帯状金属板３が、絶縁材を介して線状導体に配置されるので、一対の帯状金属板３と線状導体との短絡を防止できる。また、一対の帯状金属板３を互いに固定するホルダ７をコイルエンド部２２に配置しているので、スロット１２内の線状導体に沿って配置する部分を小さくすることができる。
【００５７】
〔その他の実施形態〕
（１）上記実施形態では、コア軸方向内周側にロータが設けられるステータ１１のコイル２０の温度を検出する場合の例を挙げて説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。コア軸方向外周側にロータが設けられるステータ１１のコイル２０の温度を検出する場合に、本温度検出装置１を適用することも当然に可能である。係る場合には、ステータ１１の外周面側に開口するように設けられたスロット１２にスロット導体部２１が設けられ、スロット導体部２１のコア径方向外側の面に対して、感熱素子５を設けることにより、上述と同様に、コイル２０の温度を適切に検出することが可能である。
【００５８】
（２）上記実施形態では、帯状金属板３は、周方向延在部３１と径方向延在部３２とを備えて構成されるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。周方向延在部３１及び径方向延在部３２の少なくとも一方を備えずに構成することも当然に可能である。
【００５９】
（３）上記実施形態では、径方向延在部３２に外部接続用導線９が接続されるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。径方向延在部３２に代えて、外部接続用導線９を周方向延在部３１に接続するように構成することも可能である。
【００６０】
（４）上記実施形態では、ホルダ７が、本体部４１と一対の脚部４４とを備えて構成されるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば、脚部４４を一方のみ備えることにより、ホルダ７を本体部４１と一方の脚部４４とで構成することも可能である。この場合には、一方の脚部４４に一対の周方向延在部３１及び一対の径方向延在部３２を備え、一対の径方向延在部３２のそれぞれに外部接続用導線９を設けることも可能である。
【００６１】
（５）上記実施形態では、一対の帯状金属板３の先端領域に切欠状凹部３Ｂが形成され、感熱素子５が切欠状凹部３Ｂ内に配置されるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。切欠状凹部３Ｂを備えることなく、感熱素子５を配置することも当然に可能である。
【００６２】
（６）上記実施形態では、感熱素子５の一対の端子５Ａが、それぞれ一対の帯状金属板３に電気的に接続されるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。感熱素子５の一対の端子５Ａを一対の帯状金属板３に電気的に接続せず、一対の端子５Ａと外部接続用導線９との間を別途設けられる配線で接続することも当然に可能である。このような場合、帯状金属板３が金属材料で構成されているので、温度検出装置１の強度を確保するのに利用できる。
【００６３】
（７）上記実施形態では、感熱素子５が、ステータコア１１のコア軸方向中央部に配置されているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。感熱素子５の配置場所は、コア軸方向中央部のみに限定されるものではなく、ホルダ７に対してコア軸方向中央側であれば、ステータコア１１内のコイル２０の温度を適切に検出することが可能である。
【００６４】
（８）上記実施形態では、感熱素子５がサーミスタを用いて構成されるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば、感熱素子５としてトランジスタやダイオードや熱伝対を用いることも可能であるし、その他、温度により変化する特性を有する素子で感熱素子５を構成することも当然に可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、円筒状のコア基準面を有するステータコアにおける、コア軸方向に延在するスロットがコア周方向に複数分散配置されてなるステータコアと、当該ステータコアに巻装される線状導体により構成されるコイルと、を備えた回転電機用のステータに取り付けられ、コイルの温度を検出する温度検出装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１：温度検出装置
３：帯状金属板
３Ａ；側縁
３Ｂ：切欠状凹部
５：感熱素子
７：ホルダ
９：外部接続用導線
１０：ステータ
１１：ステータコア
１２：スロット
２０：コイル
２１：スロット導体部
２２：コイルエンド部
２３：軸方向導体部（突出線状導体）
２４：周方向導体部
３０：本体部
３１：周方向延在部
３２：径方向延在部
４１：本体部
４４：脚部
【図１】
2011203066.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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