(57)【要約】【課題】コネクタ位置にかかわらずリード線の配索距離をステータの半周以下に短くすることができるステータコイルの温度センサ固定構造を提供する。【解決手段】ステータコイルの温度センサ固定構造２４は、ステータコイル１２の中性点を構成する中性点接続部材４０と、ステータコイルの温度を検出する温度センサ５４と、温度センサ５４のサーミスタ素子５４ａを中性点接続部材４０に固定する固定部材６０とを備える。中性点接続部材４０はＵ字状に折り曲げられた感温コイル部４４ｄを有する。固定部材６０は、中性点接続部材４０の感温コイル部４４ｄに挟み保持された状態で一体に固定する本体６２と、サーミスタ素子５４ａから延出するリード線５４ｂを反対方向に折り返して配索するときリード線５４ｂを本体６２のリード線収納部６２ｃの表面に沿って保持するように本体６２に着脱自在に取り付けられる蓋部材６４とを含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコイルの中性点を構成する中性線と、
前記ステータコイルの温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの温度検出部を前記ステータコイルの中性線に固定する固定部材と、を備えるステータコイルの温度センサ固定構造であって、
前記中性線はステータ周方向に沿ってＵ字状に折り曲げられた感温コイル部を有し、
前記固定部材は、前記温度センサの温度検出部が前記中性線の感温コイル部に挟み保持された状態で一体に固定する本体と、前記温度検出部から延出するリード線を反対方向に折り返して配索するとき前記リード線を前記本体のリード線収納部の表面に沿って保持するように前記本体に着脱自在に取り付けられる蓋部材とを含む、
ステータコイルの温度センサ固定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機のステータコイルに対する温度センサの固定構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特許文献１には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相コイルを電気的に接続する中性線においてＵ字状の曲げ部に温度センサが挟まれた状態で固定部材によって固定された回転電機用ステータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２２５９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
回転電機が動力源として車両に搭載されるとき、ステータコイルに取り付けられた温度センサから延出するリード線を配索する方向が車両構造によって異なる場合がある。そのため、温度センサから延出するリード線が接続されるべきコネクタ位置がステータ周方向に関して遠い位置（すなわちステータの周方向に半周以上離れた位置）にある場合には、リード線の配索距離が長くなってコスト高になるとともに、リード線の配索作業が煩雑になるという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、コネクタ位置にかかわらずリード線の配索距離をステータの半周以下に短くすることができるステータコイルの温度センサ固定構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るステータコイルの温度センサ固定構造は、ステータコイルの中性点を構成する中性線と、前記ステータコイルの温度を検出する温度センサと、前記温度センサの温度検出部を前記ステータコイルの中性線に固定する固定部材と、を備えるステータコイルの温度センサ固定構造であって、前記中性線はステータ周方向に沿ってＵ字状に折り曲げられた感温コイル部を有し、前記固定部材は、前記温度センサの温度検出部が前記中性線の感温コイル部に挟み保持された状態で一体に固定する本体と、前記温度検出部から延出するリード線を反対方向に折り返して配索するとき前記リード線を前記本体の表面に沿って保持するように前記本体に着脱自在に取り付けられる蓋部材とを含むものである。
【０００７】
この構成によれば、温度センサのリード線を接続するコネクタ位置がステータ周方向に関して温度センサの温度検出部から遠い場合には、リード線をその延出方向とは反対方向に折り返して配索することで、リード線の配索距離を短くすることができる。他方、上記コネクタ位置がリード線の延出方向に沿ったステータ周方向に関して近くに位置する場合には、リード線を折り返すことなく延出方向に沿って配索すれば良く、このときは蓋部材を省略できる。したがって、いずれの場合でもコネクタ位置に関わらず温度センサのリード線の配索距離を短くすることができ、コスト低減とリード線の配索作業容易化を図れる。
【０００８】
また、リード線を折り返して配索する場合、固定部材の本体に着脱可能に取り付けられた蓋部材によってリード線が固定部材の本体表面に沿って保持されるため、リード線の折り返し部分がその周囲にあるステータコア等に接触することがない。したがって、振動等によってリード線の折り返し部がステータコア等に擦れて損傷するのを防止することができる。
【０００９】
本発明に係るステータコイルの温度センサ固定構造において、前記固定部材の本体には、前記リード線を覆って取り付けられた前記蓋部材よりも突出する複数の突出部が設けられており、前記突出部の各端面が前記中性線をステータコイルに接続固定する際の位置決め用治具に当接する位置出し面を構成してもよい。
【００１０】
この構成によれば、固定部材の蓋部材を取り付けた側の面を中性線位置決め用治具の位置出し面として利用することができ、その結果、上記治具を固定部材に安定して取り付けて中性線の位置決めを正確に行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るステータコイルの温度センサ固定構造によれば、コネクタ位置にかかわらずリード線の配索距離をステータの半周以下に短くすることができ、コスト低減とリード線配索作業の容易化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る実施の形態である温度センサ固定構造を含む回転電機のステータを示す斜視図である。
【図２】図１のステータのステータコアを構成する複数の分割コアのティースに各コイルが巻回されている様子を示す拡大斜視図である。
【図３】図１のステータにおける各コイルの結線図である。
【図４】本実施形態の温度センサ固定構造を構成する中性点接続部材、温度センサ、および、固定部材の拡大図である。
【図５】本実施形態において、中性点接続部材が各コイルの中性点端子に取り付けられている様子を示す図である。
【図６】温度センサが固定部材によって中性点接続部材に接続されている様子を図４に示すＡ方向から見た平面図である。
【図７】温度センサが固定部材によって中性点接続部材に固定されている様子を図４に示すＢ方向から見た斜視図である。
【図８】（ａ）は温度センサが固定部材によって中性点接続部材に取り付けられている状態を示す図７とは反対側から見た斜視図であり、（ｂ）は固定部材の本体から蓋部材を取り外した状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図面を用いて、実施の形態を詳細に説明する。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。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態である温度センサ固定構造２４を備える回転電機のステータ１０を示す図である。ステータ１０は、ステータコア１１と、ステータコイル１２（Ｕ相環状コイル１２Ｕ、Ｖ相環状コイル１２ＶおよびＷ相環状コイル１２Ｗ）と、温度センサ固定構造２４とを備える。このうち、温度センサ固定構造２４は、ステータコイル１２の中性点を構成する中性点接続部材４０と、中性点接続部材４０においてステータコイル１２の温度を検出する温度センサ（不図示）と、中性線接続部材４０に温度センサを一体に固定する固定部材（不図示）とから構成される。なお、図１に示されていない温度センサおよび固定部材については後に詳述する。
【００１５】
図２は、ステータコア１１を構成する複数の分割コア２８のティース２８ａに各コイル３０が巻回されている様子を示す拡大斜視図である。複数の分割コア２８は、各ティース２８ａがステータ１０の径方向内側を向くように、ステータ１０の周方向に沿って環状に配置される。図２に示すように、複数の分割コア２８のティース２８ａにはコイル３０が巻回されている。コイル３０は、導電性および熱伝導性に優れた金属、例えば、銅等で構成される。コイル３０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３０の両端部は、各コイル３０同士を接続するために用いられる各接続端子３４としてコイルエンド３２上に引き出されている。なお、ステータコア１１は、円環状に打抜き加工された電磁鋼板を軸方向に多数積層して構成されてもよい。
【００１６】
図３は、各コイル３０の結線関係を示す図である。本実施の形態においては、各コイル３０をＵ相コイル３０Ｕ、Ｖ相コイル３０ＶおよびＷ相コイル３０Ｗに割り当てる。ここでは、Ｕ相コイル３０Ｕ、Ｖ相コイル３０ＶおよびＷ相コイル３０Ｗの合計は１５個であるものとして説明するが、もちろん、その他の個数であってもよい。以下では、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５の各コイル３０がステータ１０の周方向に沿って並んでいるものとして説明する。
【００１７】
Ｕ相コイル３０Ｕは、Ｎｏ．３、Ｎｏ．６、Ｎｏ．９、Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１５に対応する位置に配置される。そして、Ｕ相コイル３０ＵのＵ相接続端子３４ＵがそれぞれＵ相接続部材２０Ｕによって直列に接続されることで、ステータコア１１のティース２８ａに巻回されるＵ相環状コイル１２Ｕが形成される。このとき、Ｕ相環状コイル１２Ｕの一端はＵ相入力端子３６Ｕとして引き出され、Ｕ相環状コイル１２Ｕの他端はＵ相中性点端子３８Ｕとして引き出される。
【００１８】
Ｖ相コイル３０Ｖは、Ｎｏ．２、Ｎｏ．５、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１４に対応する位置に配置される。また、Ｗ相コイル３０Ｗは、Ｎｏ．１、Ｎｏ．４、Ｎｏ．７、Ｎｏ．１０、Ｎｏ．１３に対応する位置に配置される。これらについてもＵ相コイル３０Ｕと同様に、各Ｖ相コイル３０Ｖおよび各Ｗ相コイル３０ＷのＶ相接続端子３４ＶおよびＷ相接続端子３４ＷがそれぞれＶ相接続部材２０Ｖ、Ｗ相接続部材２０Ｗによって直列に接続されることで、ステータコア１１のティース２８ａに巻回されるＶ相環状コイル１２ＶおよびＷ相環状コイル１２Ｗが形成される。
【００１９】
各相入力端子接続部材（不図示）は、それぞれの一方端がＵ相入力端子３６Ｕ、Ｖ相入力端子３６ＶおよびＷ相入力端子３６Ｗに接続され、それぞれの他方端が３相交流電力を出力するインバータ（不図示）に接続される。
【００２０】
温度センサ固定構造２４の一部を構成する中性点接続部材４０は、各コイル３０のコイルエンド３２上に配置されている。中性点接続部材４０は、導電性および熱伝導性に優れた金属、例えば、銅等で構成される。中性点接続部材４０は、ＵＶ相中性点接続部４２およびＶＷ相中性点接続部４４を一体に含んでいる。
【００２１】
ＵＶ相中性点接続部４２は、一方端がＵ相中性点端子３８Ｕに接続され、他方端がＶ相中性点端子３８Ｖに接続される。ＶＷ相中性点接続部４４は、一方端がＷ相中性点端子３８Ｗに接続され、他方端がＶ相中性点端子３８Ｖ、すなわちＵＶ相中性点接続部４２の他方端に接続される。中性点接続部材４０のＶＷ相中性点接続部４４には、固定部材によって温度センサが取り付けられている。
【００２２】
図４は、本実施形態の温度センサ固定構造２４を構成する中性点接続部材４０、温度センサ５４および固定部材６０の斜視図である。図５は、中性点接続部材４０が各中性点端子３８に接続固定されている様子を示す図である。図６は、温度センサ５４が固定部材６０によって中性点接続部材４０に固定されている様子をＡ方向（図４参照）から見た平面図である。
【００２３】
上述したように中性点接続部材４０は、ＵＶ相中性点接続部４２およびＶＷ相中性点接続部４４を有する。本実施形態では、ＵＶ相中性点接続部４２およびＶＷ相中性点接続部４４は、１本の平角導線を曲げ加工して形成されている。
【００２４】
ＵＶ相中性点接続部４２は、図６に示すように、Ｕ相中性点端子３８ＵとＶ相中性点端子３８Ｖとの間に渡って延びる本体部４２ａと、本体部４２ａから略垂直方向に向かってそれぞれ略Ｓ字状に曲げられた第1延伸部４２ｂおよび第２延伸部４２ｃとを有する。
【００２５】
ＶＷ相中性点接続部４４は、Ｖ相中性点端子３８ＶとＷ相中性点端子３８Ｗとの間に渡って延びる本体部４４ａと、本体部４４ａから略垂直方向に向かってそれぞれ略Ｓ字状に曲げられた第１延伸部４４ｂおよび第２延伸部４４ｃとを有する。ＶＷ相中性点接続部４４の第２延伸部４４ｃは、ＵＶ相中性点接続部４２の第２延伸部４２ｃに折れ曲がって連続している。さらに、ＶＷ相中性点接続部４４は、本体部４４ａと第１延伸部４４ｂとの間にステータ周方向に沿ってＵ字状に折り曲げられた感温コイル部４４ｄを有している。この感温コイル部４４ｄは、温度センサ５４の温度検出部であるサーミスタ素子５４ａを密接して挟み保持するための部分である。
【００２６】
温度センサ５４は、中性点接続部材４０を介してステータコイル１２の温度を検出する機能を有する。温度センサ５４は、ＶＷ相中性点接続部４４の感温コイル部４４ｄに取り付けられるサーミスタ素子５４ａと、サーミスタ素子５４ａから延出するリード線５４ｂと、リード線５４ｂを被覆する被覆材５４ｃと、リード線５４ｂの端部に取り付けられた端子５４ｄとを備える。サーミスタ素子５４ａは、例えば、ニッケル、マンガン、コバルト、鉄等の酸化物を混合して焼結することにより形成され、温度と抵抗との線形性の関係を利用することで温度を検出する温度検出部である。リード線５４ｂは、サーミスタ素子５４ａからステータ周方向に２本延出しており（図７参照）、その端部に端子５４ｄが接続されている。リード線５４の端子５４ｄは、温度センサ固定構造２４がステータ１０に組み込まれて回転電機を構成するとき、ステータ１０またはその近傍に設けられたコネクタ（不図示）に接続される信号出力用の端子である。
【００２７】
上述した回転電機のステータ１０では、Ｕ相環状コイル１２Ｕ、Ｗ相環状コイル１２ＷおよびＶ相環状コイル１２Ｖの少なくとも何れかのコイル温度が上昇したとき、これらに接続される中性点接続部４０の温度上昇も上昇する。その結果、ステータコイル１２の温度上昇を温度センサ１４によって検知することができる。温度センサ１４によって検出されたステータコイル１２の温度はリード線５４ｂの端子５４ｄから外部に送信され、例えばステータコイル１２を流れる電流の制御等に用いられる。
【００２８】
次に、図７および図８を参照して、温度センサ固定構造２４の固定部材６０について説明する。図７は、温度センサ５４が固定部材６０によって中性点接続部材４０に取り付けられている状態をＢ方向（図４参照）から見た斜視図である。図８（ａ）は、温度センサ５４が固定部材６０によって中性点接続部材４０に取り付けられている状態を示す図７と反対側から見た斜視図である。図８（ｂ）は、固定部材６０の本体６２から蓋部材６４を取り外した状態を示す斜視図である。
【００２９】
固定部材６０は、温度センサ５４のサーミスタ素子５４ａを中性点接続部材４０に一体に固定する本体６２と、リード線５４ｂを覆って保持する蓋部材６４とを備えている。
【００３０】
以下の説明において、本体６２の各側面部のうち、リード線５４ｂおよびＶＷ相中性点接続部４４の本体部４４ａが突き出している側面部を右側面部１６２とし、その反対側の側面を左側面部１６４とする。また、固定部材６０の本体６２において、ＶＷ相中性点接続部４４の第１延伸部４４ｂが突き出している側面を上側面部１６６とし、その反対側の側面を下側面部１６８とする。なお、各側面部における「右」「左」「上」「下」との表現は理解を平易なものとするためのものであって、実際の使用状態における方向を規定するものではない。
【００３１】
固定部材６０の本体６２は、略直方体状に形成されている。また、本体６２は、４つの柱状突出部６２ａ、１つのＴ字状突出部６２ｂ、および凹部６２ｃを下側面部１６８に有している。４つの柱状突出部６２ａは、下側面部１６８の略中央部から右側面部１６２寄りの位置にかけて長手方向と直交する方向の両側に２つずつ配置されている。これらの４つの突出部６２ａによって囲まれた領域は、後述するように折り返されたリード線５４ｂが収納される収納部６２ｃとなっている。
【００３２】
図８（ｂ）に示すように、Ｔ字状突出部６２ｂは、下側面部１６８の左側面部１６４側の端部中央に突出して形成されている。収納部６２ｃには、本体６２の右側面部１６２から延出する２本のリード線５４ｂが延出方向（矢印Ｃ方向）とは反対方向に折り返された状態で収納されている。そして、２本のリード線５４ｂは、本体６２の収納部６２ｃの表面に沿って配索されるようにＴ字状突出部６２ｂに係合されている。
【００３３】
一方、蓋部材６４は、本体６２の下側面部１６８に対して着脱自在に取り付けられている。蓋部材６４は、リード線５４ｂの折り返された部分を覆って保護するとともに本体６２の表面に沿ってリード線５４ｂを保持するカバー部材である。
【００３４】
続いて、上記の構成からなる温度センサ固定構造２４の製造および組付けについて説明する。まず、中性点接続部材４０のＶＷ相中性点接続部４４の感温コイル部４４ｄに、温度センサ５４のサーミスタ素子５４ａが密接に挟み保持された状態に組み付ける。次いで、中性点接続部材４０の感温コイル部４４ｄとサーミスタ素子５４ａとを金型の内部に配置し、例えば、エポキシ樹脂等を注入して硬化させる射出成型を行う。これにより、感温コイル部４４ｄおよびサーミスタ素子５４ａの周囲に本体６２が成形され、サーミスタ素子５４ａが中性点接続部材４０に一体に固定される。
【００３５】
次に、固定部材６０の本体６２から延出するリード線５４ｂを延出方向（矢印Ｃ方向、以下に同じ）とは反対方向に折り返して、下側面部１６８の収納部６２ｃに収納する。そして、２本のリード線５４ｂをＴ字状突出部６２ｂの張り出した部分の下にそれぞれ係合させて配索した後、収納部６２ｃに収納されたリード線５４ｂを覆うようにして蓋部材６４を本体６２に取り付ける。これにより、中性点接続部材４０に温度センサ５４が一体に固定された温度センサ固定構造２４が出来上がる。その後、図６に示すように、中性点接続部材４０の各延伸部４２ｂ，４４ｂ，４４ｃ（４２ｃ）を各相環状コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの中性点端子３８に溶接等によって接続固定する。
【００３６】
上記のようにステータ１０に組付けられた本実施形態の温度センサ固定構造２４では、温度センサ５４のリード線５４ｂを接続するコネクタ位置がステータ１０の周方向に関してサーミスタ素子５４ａから遠い場合には、リード線５４ｂをその延出方向とは反対方向に折り返して配索することで、リード線５４ｂの配索距離を短くすることができる。一方、上記コネクタ位置がリード線５４ｂの延出方向に沿ったステータ周方向に関して近くに位置する場合には、リード線５４ｂを折り返すことなく延出方向に沿って配索すれば良く、このときは蓋部材６４を省略できる。したがって、いずれの場合でもコネクタ位置に関わらず温度センサ５４のリード線５４ｂの配索距離をステータ１０の半周以下に短くすることができ、コスト低減とリード線の配索作業容易化を図れる。
【００３７】
また、リード線５４ｂを折り返して配索する場合、固定部材６０の本体６２に着脱自在に取り付けられた蓋部材によってリード線５４ｂが固定部材６０の本体６２の表面に沿って保持されるため、リード線５４ｂの折り返し部分がその周囲にあるステータコア等に接触することがない。したがって、被覆材５４ｃで覆われずに露出したリード線５４ｂの折り返し部分が振動等にその周囲にあるステータコア等に擦れて損傷するのを防止することができる。
【００３８】
続いて、固定部材６０の位置決め機能について説明する。固定部材６０が取り付けられた中性点接続部材４０は、上述のように各中性点端子３８に、例えば、溶接等の加工によって固定される。この際、固定部材６０の柱状突出部６２ａおよびＴ字状突出部６２ｂの各端面１６０は、同一平面内に位置するように下側面部１６８からの突出高さが設定されている。一方、蓋部材６４は、本体６２の下側面部１６８に装着した状態で、各柱状突出部６２ａおよびＴ字状突出部６２ｂよりも突出しないように形成されている。換言すれば、各突出部６２ａ，６２ｂの突出高さが蓋部材６４よりも高くなるよう設定されている。
【００３９】
これにより、各柱状突出部６２ａおよびＴ字状突出部６２ｂの各端面１６０は、中性点接続部材４０を各相環状コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの各中性点端子３８に溶接等する際に用いる中性線用の位置決め治具と当接する位置出し面として利用することができる。また、本体６２の右側面部１６２および左側面部１６４も上記治具の位置出し面として利用できる。このため、３つの異なる表面１６０，１６２，１６４に当接することで治具を固定部材６０に安定した状態で取り付けることができる。その結果、この治具を用いて中性点接続部材４０をステータ１０に対して正確に位置決めすることができ、中性点接続部材４０を各相環状コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの各中性点端子３８に対して正確に溶接固定することができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、固定部材６０の本体６２に関して、右側面部１６２と、左側面部１６４と、柱状突出部６２ａおよびＴ字状突出部６２ｂの各端面１６０が形成する平面とを合わせた３つ異なる表面を治具の位置出し面として利用する例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、上記以外の組み合わせの３つの表面を治具の位置出し面として用いてもよいし、あるいは、２つの表面だけを用いて治具の位置出しを行うようにしてもよい。
【００４１】
また、本実施形態では、固定部材６０は、４つの柱状突出部６２ａと、Ｔ字状突出部６２ｂとを合わせた合計５個の突出部の各端面が中性線位置決め用治具の１つの位置出し面をなす例を挙げているが、突出部の数、形状、大きさは適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０  ステータ、１１  ステータコア、１２  ステータコイル、３０Ｕ  Ｕ相コイル、３０Ｖ  Ｖ相コイル、３０Ｗ  Ｗ相コイル、２４  温度センサ固定構造、４０  中性点接続部材（中性線）、４２  ＵＶ相中性点接続部、４４  ＶＷ相中性点接続部、４４ｄ  感温コイル部、５４  温度センサ、５４ａ  サーミスタ素子、５４ｂ  リード線、５４ｃ  被覆材、５４ｄ  端子、６０  固定部材、６２  本体、６２ａ  柱状突出部、６２ｂ  Ｔ字状突出部、６２ｃ  収納部、６４  蓋部材。
【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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