(57)【要約】【課題】温度検出素子が故障した場合に、より簡単に温度検出素子を取り替えることを可能とする回転電機を提供することである。【解決手段】回転電機１は、周方向複数個所に設けられるスロット１２を有するステータコア１４と、ステータコア１４に巻装されるセグメント環状部１６，１８，２０と、セグメント環状部１６，１８，２０のうち、セグメント環状部１６，１８，２０が互いに接続される中性点側の端部に接続される中性線５２と、中性線５２に設けられる温度検出素子６０と、セグメント環状部１６，１８，２０に含まれる同相の導体セグメント２８同士を溶接するための同相溶接部３３と、中性線５２と、上記中性点側の端部とを溶接するための中性線溶接部５１ｖ，５１ｗと、を備え、中性線溶接部５１ｖ，５１ｗが同相溶接部３３よりも長く設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向複数個所に設けられるスロットを有するステータコアと、
前記ステータコアに巻装される複数相のセグメント環状部と、
前記複数相のセグメント環状部のうち、前記複数相のセグメント環状部が互いに接続される中性点側の端部に接続される中性線と、
前記中性線に設けられる温度検出素子と、
前記複数相のセグメント環状部に含まれる同相の導体セグメント同士を溶接するための同相溶接部と、
前記中性線と、前記中性点側の端部とを溶接するための中性線溶接部と、
を備え、
前記中性線溶接部が前記同相溶接部よりも長く設定されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機において、
前記中性線溶接部は、軸方向に突出していることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１に記載の回転電機において、
前記中性線溶接部は、径方向に突出していることを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機では、ステータに巻装されるコイルに電流が流れると、コイルに熱が発生し、ステータの温度が上昇する。ステータ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、温度検出素子をステータ等に設置し、ステータの温度を検出し、検出温度が所定の温度以上になれば、ステータに巻装されるコイルに供給する電流を遮断し、ステータの温度上昇を防止するといった対応が求められる。
【０００３】
本発明に関連する技術として、例えば、特許文献１には、内周側に回転子を回転自在に収容する回転電機の固定子が開示されている。この回転電機の固定子は、固定子コアと、固定子コアに設置された固定子巻線と、固定子巻線の各相の中性点を電気的に接続する中性点端子と、温度検出素子と、中性点端子に設けられ、温度検出素子を覆う金属製の伝熱部と、を備えることが述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３１７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の構成によれば、コイルの温度変化を温度検出素子により検出することが可能であるが、当該温度検出素子は中性点端子と一体化されている。このため、温度検出素子が故障した場合には、温度検出素子のみを取り替えることが困難であり、回転電機ごと取り替えるといった大掛かりな対応が必要となる。
【０００６】
本発明の目的は、温度検出素子が故障した場合に、より簡単に温度検出素子を取り替えることを可能とする回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る回転電機は、周方向複数個所に設けられるスロットを有するステータコアと、前記ステータコアに巻装される複数相のセグメント環状部と、前記複数相のセグメント環状部のうち、前記複数相のセグメント環状部が互いに接続される中性点側の端部に接続される中性線と、前記中性線に設けられる温度検出素子と、前記複数相のセグメント環状部に含まれる同相の導体セグメント同士を溶接するための同相溶接部と、前記中性線と、前記中性点側の端部とを溶接するための中性線溶接部と、を備え、前記中性線溶接部が前記同相溶接部よりも長く設定されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る回転電機において、前記中性線溶接部は、軸方向に突出していることが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係る回転電機において、前記中性線溶接部は、径方向に突出していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、中性線溶接部が同相溶接部よりも長く設定されているため、中性線溶接部の溶接代が十分に確保されている。これにより、当該溶接代を利用して、より簡単に新しい温度検出素子へと交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ステータを備える回転電機を示す図である。
【図２】導体セグメントを示す図である。
【図３】図１のステータにおいて、１相分であるＵ相分のセグメント環状部がステータコアに巻装された様子を示す概略斜視図である。
【図４】Ｕ相分のセグメント環状部を取り出して示した図である。
【図５】図４のセグメント環状部のうち、１周目要素を取り出して示す図である。
【図６】図４のセグメント環状部のうち、１周目要素をステータコアに配置する様子を説明する模式図である。
【図７】図４のセグメント環状部のうち、２周目要素をステータコアに配置する様子を説明する模式図である。
【図８】各相のセグメント環状部の巻き終わりの端部（ＯＵＴ部分）を接続する中性線を示す図である。
【図９】各相のセグメント環状部の巻き終わりの端部（ＯＵＴ部分）を接続する中性線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に図面を用いて、図１〜図９を用いて、本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。また、以下では、全ての図面において、同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
図１は、ステータ１０を備える回転電機１を示す図である。ステータ１０は、環状の磁性材料製のステータコア１４と、ステータコア１４に分布巻きで巻装された複数相であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のセグメント環状部１６，１８，２０とを備える。ステータ１０の使用時には、ステータ１０の径方向内側に、回転軸に固定されたロータ（図示せず）を配置し、ステータ１０とロータとを径方向に対向させることでラジアル型の回転電機１を構成する。ステータコア１４は、例えば、磁性粉末を加圧成形してなる圧粉磁心、または電磁鋼板等の金属板の積層体等により構成されている。ステータコア１４は、内周面の周方向複数個所に放射状に形成されたスロット１２を有する。
【００１４】
各相のセグメント環状部１６，１８，２０は、それぞれ環状に複数のステータコイルであるセグメントコイル２２を連結してなり、互いに連結される１周目要素２４（図６）及び２周目要素２６（図７）を含む巻線である。また、各セグメントコイル２２は、略Ｕ字形の導体セグメント２８を複数個並べて複数の導体セグメント２８が互いに接続される、すなわち接合されることによりコイル状に形成される。図２は、導体セグメント２８を示す図である。各導体セグメント２８は、幅方向（図２の左右方向）両端部に２つのスロット１２（図１）にそれぞれ挿入される直線部３０を有する２本の平行な脚部３２と、脚部３２の一端同士を連結するターン部３４とを有する。ターン部３４は、２つの脚部３２のうち、片側（図２の左側）の脚部３２の一端（図２の下端）から、脚部３２の長さ方向に対し傾斜する方向に連結された片側傾斜部４０と、他側（図２の右側）の脚部３２の一端（図２の下端）から、脚部３２の長さ方向に対し、片側傾斜部４０とは反対側に傾斜する方向に連結された他側傾斜部４２と、片側傾斜部４０及び他側傾斜部４２同士を連結する連結部４４とを有する。また、導体セグメント２８は、両端部を除く導体線３６の周囲に、ポリアミドイミド等により構成されるエナメル樹脂等の絶縁部である絶縁被膜３８が被覆されている。
【００１５】
すなわち、ステータ１０（図１）は、いわゆる「セグメントコイル巻き型」と呼ばれるもので、断面矩形の平角線等の角線である導体線３６が絶縁被膜３８により被覆されてなるコイル素線をコイル状に形成したセグメントコイル２２（図１）を複数個設けている。そして、ステータコア１４の周方向に複数のセグメントコイル２２を少なくとも一周分（本実施形態の場合は２周分）連結することにより各相のセグメント環状部１６，１８，２０（図１）が構成されている。図１では、「ｕ」「ｖ」「ｗ」の符号を付した部分が、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相を表している。
【００１６】
図３は、図１のステータ１０において、１相分であるＵ相分のセグメント環状部１６がステータコア１４に巻装された様子を示す概略斜視図である。各相のセグメント環状部１６，１８，２０（以下、代表してＵ相のセグメント環状部１６で説明する。）は、それぞれ周方向の幅が予め定められた単位コイル間隔Ｄ１（図５）である８個の単位コイルであるセグメントコイル２２を環状に連結するようにステータコア１４に巻装したものを１周目要素２４としてステータコア１４を１周りさせ、続いて同様に８個のセグメントコイル２２を環状に連結するようにステータコア１４に巻装したものを２周目要素２６としてステータコア１４を１周りさせることにより、セグメント環状部１６が構成されている。この場合、１周目要素２４を配置するスロット１２と、２周目要素２６を配置するスロット１２とは、周方向に１つずつずらしている。
【００１７】
図４は、Ｕ相分のセグメント環状部１６を取り出して示した図である。なお、Ｖ相、Ｗ相のセグメント環状部１８，２０の基本形状は、Ｕ相の場合と同様である。Ｕ相のセグメント環状部１６は、コイル素線をコイル状に形成した単位コイルであるセグメントコイル２２を１６個組み合わせて構成している。図４で、Ｃ１、Ｃ２・・・Ｃ１６と示しているのは、１６個のセグメントコイル２２を区別するためのコイル番号で、Ｕ相セグメント環状部１６の巻き始めが１番目単位コイルであるセグメントコイルＣ１で、巻き終わりが１６番目単位コイルであるセグメントコイルＣ１６である。
【００１８】
図４に示すように、セグメントコイルＣ１に隣接してセグメントコイルＣ２を配置し、以下Ｃ３、Ｃ４・・・Ｃ１６と順次隣接して配置し、周方向に２周している。このため、コイル番号をｉとして、ｉ番目コイルと（ｉ＋８）番目コイルとは、１スロット分ずれているが一部径方向に重なり合うように配置されている。
【００１９】
図５は、図４のセグメント環状部１６のうち、１周目要素２４を取り出して示す図である。セグメント環状部１６の１周目要素２４は、８個のセグメントコイル２２が環状に連結されることにより構成されている。各セグメントコイル２２は、複数の導体セグメント２８から構成される。図５では、セグメントコイル２２のうち、２周目要素２６（図７参照）の９番目から１６番目までのセグメントコイル２２の図示を省略しているが、基本形状は図５の１周目要素２４の形状と同様で、配置位置が１周目要素２４に対し周方向にずれている。
【００２０】
図６は、図４のセグメント環状部１６のうち、１周目要素２４をステータコア１４に配置する様子を説明する模式図である。図７は、図４のセグメント環状部１６のうち、２周目要素２６をステータコア１４に配置する様子を説明する模式図である。図７では、図６の１周目要素２４の図を省略している。なお、図６、図７では、ステータコア１４の平面図と、その外側の複数のセグメントコイル２２とを示している。セグメントコイル２２は、いくつかのスロット１２をまたいで周方向に離れた２つのスロット１２に挿入するように、ステータコア１４の周方向複数個所に巻装している。この２つのスロット１２は、予め定めた単位コイル間隔Ｄ１で離れている。以下、セグメントコイル２２は、コイル番号を付して説明する場合がある。図６に示す、セグメントコイルＣ１は、セグメント環状部１６（図４）の巻き始めで、回転電機１の動力線側である入力端子側（ＩＮ側）に接続されている。
【００２１】
セグメントコイルＣ１は、スロットＳ４とＳ１０との間にコイル素線を複数回巻回してコイル状に形成している。この巻き始めは、入力端子側であるステータコア１４の外周側であり、外周側から内周側に向かうようにスロット１２にコイル状に巻装される。次いで、セグメントコイルＣ１の巻き終わりでセグメントコイルＣ２に接続される。すなわち、セグメントコイルＣ１の巻き終わりでスロットＳ１０から単位コイル間隔Ｄ１離れたスロットＳ１６に渡り、スロットＳ１０とＳ１６との間にコイル素線を複数回巻回してコイル状に形成することで、セグメントコイルＣ２を構成している。次いで順次これを繰り返してセグメントコイルＣ１からセグメントコイルＣ８までを形成することにより１周目要素２４が構成される。
【００２２】
１周目要素２４の巻き終わりは、ステータコア１４の最外周側で、図７に示す２周目要素２６のセグメントコイルＣ９に接続される。このとき、セグメントコイルＣ９は、セグメントコイルＣ１から１スロット分ずれて、スロットＳ３とＳ９との間にわたって複数回巻回されることによりコイル状に形成されている。次いで、セグメントコイルＣ９の巻き終わりでセグメントコイルＣ１０に接続される。すなわち、セグメントコイルＣ９の巻き終わりでスロットＳ９から単位コイル間隔Ｄ１離れたスロットＳ１５に渡り、スロットＳ９とＳ１５との間にコイル素線を複数回巻回してコイル状に形成することで、セグメントコイルＣ１０を構成している。次いで順次これを繰り返してセグメントコイルＣ９からセグメントコイルＣ１６までを形成することにより２周目要素２６が構成される。
【００２３】
また、セグメントコイルＣ１６の巻き終わりは、ステータコア１４の最外周側から取り出され、回転電機１の中性点に接続される。図７では、セグメントコイルＣ１６の巻き終わりがＯＵＴ（中性点側）として示されている。このように、セグメント環状部１６の１周目要素２４と２周目要素２６とが配置されるスロット１２は、周方向にずれている。以上は、Ｕ相のセグメント環状部１６について説明したが、Ｖ相、Ｗ相のセグメント環状部１８，２０についても同様に構成するとともに、図１に示すように、Ｖ相セグメント環状部１８を配置するスロット１２を周方向に２つずつずらし、Ｗ相セグメント環状部２０を配置するスロット１２を、周方向にさらに２つずつずらす。
【００２４】
このような各相のセグメント環状部１６，１８，２０を構成する際に、上記の図２に１つを示した複数の略Ｕ字形の導体セグメント２８を使用している。すなわち、導体セグメント２８を複数連結することにより１つのセグメントコイル２２を構成し、このセグメントコイル２２を複数接続、すなわち連結することにより各相のセグメント環状部１６，１８，２０を構成している。この場合、各導体セグメント２８は、両端部に単位コイル間隔Ｄ１と同じ間隔で設けられた２本の平行な脚部３２を有し、各脚部３２の一端をターン部３４で連結している。各セグメントコイル２２（図１）を構成する場合、導体セグメント２８を複数本、例えば５本を使用し、予め一定に定めた単位コイル間隔Ｄ１で配置される２つのスロット１２の径方向に沿って整列させるように、ステータコア１４の軸方向片側（図１の下側）から軸方向他側（図１の上側）に向け挿入する。そして、各導体セグメント２８の２つの脚部３２の先端部で、ステータコア１４の軸方向他側面から突出した部分を曲げ形成する、すなわち互いに周方向（「周方向」とは、特に断らない限り、ステータの周方向を言う。）に対向する側に折り曲げる。また、１つの導体セグメント２８の片側の脚部３２の先端部で軸方向（図１の上下方向）に向くように曲げた部分と、この１つの導体セグメント２８に径方向（「径方向」とは、特に断らない限り、ステータの径方向を言う。）に隣り合う他の導体セグメント２８の他側の脚部３２の先端部で軸方向に向くように曲げた部分とをＴＩＧ溶接等の溶接により接続する。このように１つの導体セグメント２８の片側の脚部３２と、この１つの導体セグメント２８に径方向に隣り合う他の導体セグメント２８の他側の脚部３２とを接続する。そして、これを各導体セグメント２８で繰り返すことにより、コイル状のセグメントコイル２２を形成する。
【００２５】
また、図１に示すように、ステータコア１４に各相のセグメント環状部１６，１８，２０を組み付けた状態で、各セグメントコイル２２のうち、ステータコア１４の軸方向両端面からそれぞれ外側に突出する部分により軸方向両側の２つのコイルエンドである、ターン部側コイルエンド４６と接合部側コイルエンド４８とが形成されている。片側コイルエンドである、ターン部側コイルエンド４６は、各セグメントコイル２２のターン部３４側部分により形成される。接合部側コイルエンド４８は、各セグメントコイル２２の接合部側である、各脚部３２（図２）の先端側部分により形成される。
【００２６】
また、各導体セグメント２８のターン部側コイルエンド４６を形成する部分は、軸方向の外側（図１の下側）に向かうほど周方向片側に向かう方向に傾斜する片側傾斜部４０と、片側傾斜部４０に連結部４４により連結され、軸方向の外側に向かうほど周方向他側に向かう方向に傾斜する他側傾斜部４２とを含む。
【００２７】
また、ステータ１０には、図１に示されるように、環状セグメント１６，１８，２０を中性点に接続する中性線５０，５２が取り付けられる。図８は、各相のセグメント環状部１６，１８，２０の巻き終わりの端部（ＯＵＴ部分）に接続される中性線５０，５２を示す図である。中性線５０は、Ｕ相のセグメント環状部１６とＶ相のセグメント環状部１８とを電気的に接続する。また、中性線５２は、Ｖ相のセグメント環状部１８とＷ相のセグメント環状部２０とを電気的に接続する。また、中性線５０，５２は、後述するように接合される部分である両端部５０ａ，５２ａを除く導体線の周囲に、ポリアミドイミド等により構成されるエナメル樹脂等の絶縁被膜５０ｂ，５２ｂが被覆されている。
【００２８】
ここで、中性線５０，５２の拡大図を用いて、同相溶接部３３、中性線溶接部５１ｖ，５１ｗについて説明する。同相溶接部３３は、上記のように隣り合う導体セグメント２８、すなわち同相の導体セグメント２８同士を接続するための溶接代である。中性線溶接部５１ｗは、Ｗ相のセグメント環状部２０の巻き終わりの端部２０ｅと中性線５２のＷ相側の端部５２ａとをＴＩＧ溶接等の溶接をするための溶接代である。ここで、中性線溶接部５１ｗは、図８に示されるように、ステータ１０の軸方向に突出している。また、中性線溶接部５１ｗは、同相溶接部３３よりも長く設定されている。ここで、同相溶接部３３の長さを１とした場合に、中性線溶接部５１ｗは、同相溶接部３３の長さが２というように２倍の長さを有することが好ましい。
【００２９】
中性線溶接部５１ｖは、Ｖ相のセグメント環状部１８の巻き終わりの端部１８ｅと中性線５２のＶ相側の端部５２ａと中性線５０のＶ相側の端部５０ａとを重ね合わせてＴＩＧ溶接等の溶接をするための溶接代である。また、中性線溶接部５１ｖもステータ１０の軸方向に突出し、同相溶接部３３の長さの２倍の長さを有する。また、中性線５２には、温度センサ６０が取り付けられており、中性線５２の温度を検出して、当該検出温度は回転電機１全体を制御する制御装置（図示せず）に伝達される。これにより、温度センサ６０が所定の温度以上の温度を検出すれば、当該制御装置により各相のセグメント環状部１６，１８，２０への電流供給を遮断する等の対応を行うことができる。ここで、温度センサ６０としては、例えば、温度と抵抗との関係を利用して温度を検出するサーミスタ等の温度検出素子を用いることができる。なお、ここでは、温度センサ６０は、中性線５２に設けられるものとして説明したが、中性線５０に設けられてもよく、中性線５０，５２の両方に設けられていてもよい。
【００３０】
続いて、上記構成の回転電機１のステータ１０の作用について説明する。ステータ１０では、温度センサ６０が、中性線５２の温度、すなわち回転電機１の温度を検出している。ここで、仮に、温度センサ６０が故障してしまった場合には、温度センサ６０を新しく取り替える必要があるが、ステータ１０によれば中性線溶接部５１ｖと中性線溶接部５１ｗは、同相溶接部３３よりも長く、再溶接が可能な程に十分な溶接代が確保されている。このため、一旦故障した温度センサ６０と中性線５２の溶接を剥がした後で、中性線５２と温度センサ６０を新しいものに変えて再度溶接することができる。したがって、ステータ１０によれば、温度センサ６０が故障した場合であっても、温度センサ６０と中性線５２の交換のみで足りるため、より簡単に温度センサ６０の交換を行うことができる。
【００３１】
次に、ステータ１０の変形例であるステータ１１について説明する。ステータ１１とステータ１０との相違点は、中性線溶接部５１ｖ，５１ｗが突出している向きである。図９は、ステータ１１において、各相のセグメント環状部１６，１８，２０の巻き終わりの端部（ＯＵＴ部分）を接続する中性線５０，５２を示す図である。ステータ１１の中性線溶接部５１ｖ，５１ｗは、ステータ１０の径方向に突出している。これにより、仮にステータ１１のコイルエンド４８上に他の部材等を配置する必要がある場合であっても、当該部材との間の相互干渉を防止できるとともに十分な絶縁距離も確保することができる。
【００３２】
また、中性線溶接部５１ｖ，５１ｗの長さは、上記ステータ１０と同様に、同相溶接部３３よりも長く設定されている。そして、ステータ１１においても中性線溶接部５１ｕ，５１ｖの溶接代が十分確保されているので、仮に、温度センサ６０が故障してしまった場合であっても、温度センサ６０及び中性線５２を新しいものに変えて再度溶接することができる。したがって、ステータ１１によっても、ステータ１０と同様に、より簡単に温度センサ６０の交換を行うことができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  回転電機、１０，１１  ステータ、１２  スロット、１４  ステータコア、１６  Ｕ相のセグメント環状部、１８  Ｖ相のセグメント環状部、２０             Ｗ相のセグメント環状部、２２  セグメントコイル、２４  １周目要素、２６  ２周目要素、２８  導体セグメント、３０  直線部、３２  脚部、３３  同相溶接部、３４  ターン部、３６  導体線、３８  絶縁被膜、４０  片側傾斜部、４２  他側傾斜部、４４  連結部、４６  ターン部側コイルエンド、４８  接合部側コイルエンド、５０，５２  中性線、５１ｖ，５１ｗ  中性線溶接部、６０  温度センサ。
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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