(57)【要約】【課題】  コイル断線しない信頼性の高い回転電機を提供する。【解決手段】  回転電機の固定子鉄心１として複数設けたティース２にボビン３を介して固定子コイル４を巻回し、複数の固定子コイル４を所定回路に接続構成する複数バスリング５とバスリング５を絶縁固定するコネクションリング６から構成される固定子において、コネクションリング６の線膨張率を固定子鉄心１の線膨張率と同じまたは近づけたことによりコイル断線しない固定子を有する回転電機。【選択図】図３
2009201203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心として複数設けたティースにボビンを介して巻回された固定子コイルと、該固定子コイルを所定回路に接続構成するための複数のバスリングと、該バスリングを絶縁固定するコネクションリングとから構成される回転電機において、前記コネクションリングの線膨張率を前記固定子鉄心の線膨張率と同等もしくは近似させたことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
固定子鉄心として複数設けたティースにボビンを介して巻回された固定子コイルと、該固定子コイルを所定回路に接続構成するための複数のバスリングと、該バスリングを絶縁固定するコネクションリングとから構成される回転電機において、前記コネクションリングの線膨張率を前記固定子コイルの線膨張率と同等もしくは近似させたことを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１または２記載において、コネクションリングと固定子鉄心と固定子コイルのそれぞれの線膨張率は同等もしくは近似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、回転電機に係る。
【背景技術】
【０００２】
一般に、固定子鉄心として複数設けたティースにボビンを介して巻回された固定子コイルと、該固定子コイルを所定回路に接続構成するための複数のバスリングと、該バスリングを絶縁固定するコネクションリングとから構成し、固定子コイルの接続を簡単にした回転電機が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１８３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記回転電機はハイブリッドカーに搭載され、その走行用として用いられる状況下にあって、回転電機の冷却のために、オートトランスミッション液（以下ＡＴＦと称す）を直接、回転電機の発熱部、すなわち固定子鉄心や固定子コイルに任意の圧力で任意量を吹き付け、回転電機内を循環しながら冷却する方式である。
【０００５】
ここで、前記ＡＴＦの温度は、周囲温度やエンジンの使われ方に依存されることから、低温から高温まで広範囲にわたって変化する。
【０００６】
一例では、ＡＴＦ温度は−３０℃から１３０℃まで、任意サイクルで変化する。
【０００７】
固定子発熱部は、上記温度のＡＴＦが吹き付けられるため、固定子構成部品は、この温度の影響を直接的に受ける。特に従来技術で用いた銅の線膨張率は１.１×１０-5／Ｋである。またコネクションリングはポリフェニレンサルファイド（以下ＰＰＳという）を用いており、その線膨張率は流れ方向と直角方向とで異なりそれぞれ２.７×１０-5／Ｋと３.５×１０-5／Ｋである。従ってコネクションリングの線膨張率が全周よりも３倍程度大きい。コネクションリングは、ＡＴＦの温度が低温と高温の間で変化する際に、コネクションリングに作用する膨張と収縮が、固定子コイルのそれより大きくなる。また、温度変化幅が大きいため、コネクションリングとコイルの間に大きな熱応力が生じ、コネクションリングに保持されている固定子コイルが、その熱応力によって大きな引張力や曲げ力を受ける。
【０００８】
本発明の目的は、このような疲労破壊を考慮して、ＡＴＦ温度の如何に関係なく、熱応力を低減し信頼性の高い回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、固定子鉄心として複数設けたティースにボビンを介して巻回された固定子コイルと、該固定子コイルを所定回路に接続構成するための複数のバスリングと、該バスリングを絶縁固定するコネクションリングとから構成される回転電機において、前記コネクションリングの線膨張率を前記固定子鉄心の線膨張率と同等もしくは近似させたものである。
【００１０】
本発明の好ましくは、固定子鉄心として複数設けたティースにボビンを介して巻回された固定子コイルと、該固定子コイルを所定回路に接続構成するための複数のバスリングと、該バスリングを絶縁固定するコネクションリングとから構成される回転電機において、前記コネクションリングの線膨張率を前記固定子コイルの線膨張率と同等もしくは近似させたことである。
【００１１】
本発明の好ましくは、コネクションリングと固定子鉄心と固定子コイルのそれぞれの線膨張率が同等もしくは近似していることである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、信頼性の高い回転電機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に示す実施形態は、コネクションリングの線膨張率を固定子鉄心の線膨張率と同等もしくは近似させることにより、回転電機内部の温度変化があっても異種材料から成る部品間に働く熱応力を小さくし、信頼性の高い堅固な回転電機を提供するものである。
【００１４】
また、コネクションリングの線膨張率を固定子コイルの線膨張率と同等もしくは近似させることにより、回転電機内部の温度変化があっても異種材料から成る部品間に働く熱応力を小さくし、信頼性の高い堅固な回転電機を提供するものである。
【００１５】
図１，図２，図３において本発明の実施形態を説明する。
【００１６】
固定子鉄心１は複数に分割した固定子鉄心片１ａで構成され、固定子鉄心片１ａは、背部１ｂとティース２を形成する。鉄心片１ａを所定長さに積層したものに、ボビン３を介して固定子コイル４を任意数巻回し、固定子コイルひとつの単位を構成する。固定子コイルの単位は、ハウジング７の内周に沿って円周方向に装着される。固定子コイルは、巻始め４ａと巻終り４ｂを有し、複数の巻始め同士を一緒に、かつ巻終り同士を一緒に接続することで、固定子の任意の並列回路を構成する。回転電機が３相の場合、固定子コイルは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相があって、それぞれ各相の巻始め同士と各相の巻終り同士を接続することにより、３相固定子の任意回路を構成する。例えば、Ｕ相コイルの巻終りを、別のＵ相コイルの巻始めと接続する場合は、並列回路は構成されず、固定子としては３相平衡した１回路の固定子となる。
【００１７】
スター結線の場合、バスリング５は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相と中性線の４本からなる。Ｕ相のバスリング５ｕは、ハウジング内周に配列された複数のＵ相固定子鉄心片コイルの巻始め同士を一緒に接続するため、固定子内径と同心円状の円環として形成し、その断面は、固定子コイルと同等かそれ以上の直径または太さをもつ丸または四角または異形断面とする。
【００１８】
固定子コイルの巻始めは、バスリングを断面方向に貫通し、貫通したコイルは充分な長さをバスリングから突出させ、図示しない工具等を用いてバスリングとコイルを機械的にかしめた後、ＴＩＧ溶接やプラズマ溶接等により、電気的に堅固に接続固着する。
【００１９】
複数のＵ相固定子コイルは、図２で示すように、ハウジング内周に一定間隔で配列されるため、バスリングに設ける固定子コイルが貫通する穴も、円周上にあって配列等間隔に設けられる。
【００２０】
また、Ｖ相バスリングもＵ相バスリングと同様に構成される。以下Ｗ相バスリングも同様に構成される。一方、中性線バスリングは、各相の巻終り同士を接続するものであり、そのため、固定子コイルが貫通する穴数が、各相のものより３倍多く設けられている以外は概ね同様に構成される。
【００２１】
以上のように構成した４種類のバスリングは、固定子内径と同心円状にあって、例えばＵ相，Ｖ相，Ｗ相，中性線の順にその直径が一定間隔で小さくなるようにコネクションリング６に装着する。尚、この順番を特定するものではない。
【００２２】
コネクションリング６は、複数バスリングを同心円状に一定間隔配置保持され、かつ各相のバスリング同士が電気的絶縁を保つように絶縁壁を設けて保持するものである。
【００２３】
また、各相バスリングは、外部電源と通電が容易に行えるように口出し端子を各相持っている。５５Ｕは、Ｕ相口出し端子を示す。中性線バスリングは、固定子コイル巻終りである３相の中性線側固定子コイルを短絡するための機能であることから口出し端子は持たない。
【００２４】
バスリング各相口出し端子に、外部電源から通電するとバスリングには、電圧が印加され、電流が流れる。そのため各３相バスリングそれぞれ５ｕ，５ｖ，５ｗと中性線バスリング５ｎは、それぞれが一定の絶縁空間距離と絶縁沿面距離を保ち、大きな電圧が印加されても長期に亘り絶縁耐力が維持できるよう適切な絶縁が施された構造のコネクションリングに装着される。
【００２５】
バスリング５は、コネクションリング６に同心円状に装着され、各相バスリング径方向の間には、一定幅の絶縁壁６Ｕ，６Ｖ，６Ｗ，６Ｎ，６ＮＮがあり、例えばＵ相バスリングとＶ相バスリング間を前記絶縁壁で隔てられていて一定の絶縁空間距離と絶縁沿面距離を確保する。次に、コネクションリングにあってバスリングが装着される部位は、固定子コイルの巻始めまたは巻終りがコネクションリングを軸方向に貫通できるよう、予め複数の貫通穴を円周上等間隔に設けておく。
【００２６】
次に、固定子コイルとバスリングとコネクションリングの構成を図３を用いて述べる。固定子コイルは、固定子鉄心と一体でハウジング７の内周に装着され、固定子コイルの巻始めと巻終りはコネクションリング６に設けられた貫通穴を通り、更にバスリング５に予め設けた貫通穴を通り、固定子コイルはバスリングと機械的堅固にかしめられ後、ＴＩＧ溶接やプラズマ溶接などで電気的確実に接続される。
【００２７】
前記コネクションリングは、その機能から電気絶縁物で構成しなければならず、量産に適する材料を選択する必要がある。そのため、コネクションリングを銅を用いて構成する訳にはいかない。本実施形態では、材質はＰＰＳのままで、線膨張率ができるだけ銅の線膨張率に近いものを採用することが好ましい。例えば、ガラス繊維に無機フィラーで強化したポリプラスチック株式会社のグレード名フォートロン６５６５Ａ７という材料は、線膨張率が流れ方向／直角方向で１／３×１０-5であるため、その要求をよく満足する。
【００２８】
コネクションリングの線膨張率が銅の線膨張率に近いと、ＡＴＦの温度変化を受けても、線膨張率の違いが小さいため熱膨張や熱収縮が小さくなり、その結果熱応力が小さくなる。従って、ＡＴＦの温度変化により熱応力が変動してもコネクションリングに固着された固定子コイルは疲労破壊に至らず、コイルが断線しない。
【００２９】
尚、本実施形態による線膨張率の小さいＰＰＳは、上記メーカ以外でも扱っており汎用性のある材料であるため、入手性に困難はなく、選定が自由であり、量産にあたっても問題はない。
【００３０】
上記実施形態によれば、コネクションリングの線膨張率を固定子鉄心または固定子コイルの線膨張率と同じにするか、または近づけたことにより、回転電機内部の温度変化があっても異種材料から成る部品間に働く熱応力が小さくなり、熱影響の少ない固定子コイルが得られるため、信頼性の高い堅固な回転電機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例における固定子の断面図。
【図２】図１の実施例における固定子のうちコネクションリングとバスリングを取り除いた固定子の正面図。
【図３】図１の正面図。
【符号の説明】
【００３２】
１  固定子鉄心
１ａ  固定子鉄心片
１ｂ  固定子鉄心背部
２  ティース
３  ボビン
４  固定子コイル
５  バスリング
６  コネクションリング
７  ハウジング
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009201203.tif 000005