(57)【要約】【課題】電動機の固定子のコイル内部に設置された巻線温度検出器の交換を可能にする。【解決手段】電動機は、回転子と、固定子１６と、固定子巻線の温度を検出するための巻線温度検出器３６とを備える。さらに、巻線を巻き回して形成した固定子１６のコイルエンド部３２内に、一端がコイルエンド部３２内に位置し且つ他端が固定子１６のコイルの外に位置するように、管部材３４を埋設し、管部材３４の一端においてコイルエンド部３２内の巻線に接触するように管部材３４内に巻線温度検出器３６を挿入し、巻線温度検出器３６から延びるリード線３８を管部材３４の他端から固定子１６のコイルの外に延出させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子巻線の温度を検出するための巻線温度検出器を備えた電動機であって、
固定子巻線を巻き回して形成した固定子コイル内に、一端が前記固定子コイル内に位置し且つ他端が前記固定子コイルの外に位置するように、管部材を埋設し、前記管部材の前記一端において前記固定子コイル内の固定子巻線に接触するように前記管部材内に前記巻線温度検出器を挿入し、前記巻線温度検出器から延びるリード線を前記管部材の前記他端から前記固定子コイルの外に延出させたことを特徴とする巻線温度検出器を備えた電動機。
【請求項２】
前記管部材は、前記固定子コイルのコイルエンド部内に埋設される、請求項１に記載の巻線温度検出器を備えた電動機。
【請求項３】
前記巻線温度検出器から延びる前記リード線が、前記管部材の他端において、固定具によって前記管部材に固定されている、請求項１又は請求項２に記載の巻線温度検出器を備えた電動機。
【請求項４】
前記リード線は、前記管部材内への前記巻線温度検出器の挿入時に前記リード線が屈曲することを防止するに十分な剛性を有する材料から形成されている、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の巻線温度検出器を備えた電動機。
【請求項５】
前記管部材の内径は、前記管部材の内部で前記リード線が屈曲することを許容しない寸法である、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の巻線温度検出器を備えた電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子巻線の温度を検出するための巻線温度検出器を備えた電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機では、サーミスタなどの巻線温度検出器によって、主たる熱の発生源である固定子のコイルを構成する巻線の温度を検出し、検出された温度情報に基づいて、電動機を過熱から保護したり、電動機に流す電流を制御したりすることが一般的である。このような巻線温度検出器は、大別して、コイルが収容される固定子コアのスロット内に配置される場合と、固定子の巻線のコイルエンド部の表面上に配置される場合と、固定子の巻線のコイルエンド部内に配置される場合とがある（特許文献１から特許文献４を参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１は、固定子のコイル温度を検出可能な温度検出センサをコイル上又はコイルに巻き込んで設置した電動機を開示している。また、特許文献２は、回転電機の固定子巻線を構成する複数の素線導体間の素線間絶縁体に導入溝を形成して、この導入溝内に、ホトルミネセンスからなる温度検出素子を配置すると共に、光照射器から導入溝内の温度検出素子へ照射された光と光を照射された温度検出素子から放出される光とを伝送する光ファイバを配置し、温度検出素子から放出される光によって素線導体の温度を計測するようにした温度検出装置を開示している。また、特許文献３は、固定子巻線を覆うブラケットに取り付けたセンサ保持部材の先端に巻線過熱保護用センサを取り付けて、ブラケット、センサ保持部材、センサをモジュール化して一体的なものにし、ブラケットを固定子に取り付けることにより、自動的にセンサが固定子巻線の表面に圧接されるようにした電動機を開示している。また、特許文献４は、固定子コアと巻線のコイルエンド部とのトンネル状間隙にガイドで固定された温度検出素子を挿入、固定した電動機を開示している。
【０００４】
上述したような巻線温度検出器を備えた電動機では、電動機の運転中に巻線温度検出器が故障すると、温度検出ができなくなって、電動機を過熱から保護したり、電動機に流す電流の制御をしたりできなくなるため、巻線温度検出器の交換が必要になる。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２１９０５８号公報
【特許文献２】特開平８−８００１１号公報
【特許文献３】特開２００３−３２９６４号公報
【特許文献４】特開２００３−９２８５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
固定鉄心のスロット内に巻線温度検出器を配置する場合、巻線の温度検出の精度については問題ないが、スロット内の限られたスペースにコイルと巻線温度検出器とを配置しなければならず、巻線温度検出器の分だけスロット内のスペースのコイル占有率が減少するため、スロット内への巻線温度検出器の配置には工夫が必要になる。例えば、特許文献２に開示される電動機のように、コイルを構成する巻線すなわち素線導体が平角線の場合には、スロット内に整列して配置された素線導体の４隅の面取部又はフィレットによって隣合う素線導体間に形成される空間を巻線温度検出器の挿入溝として利用することが可能となる。しかしながら、素線導体が丸線の場合には、隣合う素線導体の間に規則的に空間を確保することは困難である。特に丸線の素線導体を複数本の束にしてコイル状に巻き回す場合には、隣合う素線導体の間に巻線温度検出器を挿入するための溝として利用可能な空間を規則的に確保することは困難である。このため、スロット内に巻線温度検出器を挿入するための空間を別に確保しなければならず、コイルの占有率を減らすことになる。また、スロット内に巻線温度検出器を配置する場合、一般に、巻線温度検出器から延びるリード線が長くなり、巻線温度検出器の交換の際にも巻線温度検出器をスロットから取り出すまでの距離が長くなるため、取り出し作業が手間となる。
【０００７】
また、固定子の巻線のコイルエンド部（巻線からなるコイルの端部）の表面に巻線温度検出器を配置する場合、巻線温度検出器の交換は、比較的容易となる。しかしながら、巻線温度検出器はコイルエンド部の表面の温度を検出しているに過ぎず、コイルの巻線の温度を正確に測定することはできない。また、巻線温度検出器が固定子のコイルの巻線以外の部分にも接触しているため、本来の目的である固定子のコイルエンド部の巻線の温度検出の精度が悪くなる。例えば、特許文献３の電動機では、センサがセンサ保持部材に取り付けられておりコイルエンド部の巻線に加えてセンサ保持部材にも接触しているため、正確にコイルエンド部の巻線の温度を検出することはできない。また、特許文献４の電動機では、温度検出素子を挿入する空間がコイルエンドの巻線とステータコアとによって形成されており、空間の周囲の一部がステータコアによって構成されているので、同様に、温度検出素子によって検出される温度を正確に検出することはできない。
【０００８】
したがって、固定子の巻線の温度検出を精度よく行うためには、巻線温度検出器はコイルエンド部の内部に配置されることが望ましい。しかしながら、コイルエンド部の内部に巻線温度検出器を配置すると、固定子のコイルを分解しない限り巻線温度検出器を交換することができない。このため、固定子のコイルエンド部の内部に巻線温度検出器を配置している場合に巻線温度検出器が故障すると、固定子全体を交換することが必要となり、多大な修理費用と修理時間を要することになる問題がある。また、この問題を回避するために、予備の巻線温度検出器を固定子のコイルエンド部内に予め配置した電動機も実用化されているが、予備の巻線温度検出器の分だけコストが増加し、また、コイルエンド部の寸法が大きくなってしまう別の問題が生じる。さらに、予備の巻線温度検出器が故障した場合には、やはり固定子全体を交換する必要があることに変わりはない。
【０００９】
よって、本発明の目的は、上記従来技術に存する問題を解決して、電動機の固定子のコイル内部に設置された巻線温度検出器の交換を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明によれば、固定子巻線の温度を検出するための巻線温度検出器を備えた電動機であって、固定子巻線を巻き回して形成した固定子コイル内に、一端が前記固定子コイル内に位置し且つ他端が前記固定子コイルの外に位置するように、管部材を埋設し、前記管部材の前記一端において前記固定子コイル内の固定子巻線に接触するように前記管部材内に前記巻線温度検出器を挿入し、前記巻線温度検出器から延びるリード線を前記管部材の前記他端から前記固定子コイルの外に延出させた巻線温度検出器を備えた電動機が提供される。
【００１１】
本発明の電動機では、固定子コイル内に埋設された管部材内に巻線温度検出器が配置されているので、リード線を引っ張ることで容易に固定子コイル内から巻線温度検出器を取り出すことができる。また、固定子コイル内へ予め定められた距離だけ巻線温度検出器を挿入すれば固定子コイル内に位置する管部材の端部にて巻線温度検出器が固定子コイル内の巻線に接触して配置されるので、巻線温度検出器の設置も容易である。
【００１２】
上記電動機では、前記管部材は、前記固定子コイルのコイルエンド部内に埋設されることが好ましい。
【００１３】
また、前記巻線温度検出器から延びる前記リード線が、前記管部材の他端において、固定具によって前記管部材に固定されていることが好ましい。
【００１４】
前記リード線は、前記管部材内への前記巻線温度検出器の挿入時に前記リード線が屈曲することを防止するに十分な剛性を有する材料から形成されていることが好ましい。また、前記管部材の内径は、前記管部材の内部で前記リード線が屈曲することを許容しない寸法であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電動機によれば、管部材を通して、巻線温度検出器の取り出し及び設置を行うことができるので、電動機の運転中に巻線温度検出器が故障した場合でも、固定子のコイルを分解することなく、巻線温度検出器の交換を容易に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１は本発明の電動機の固定子の概略図、図２は本発明の電動機の断面図である。
最初に、図２を参照して本発明の電動機１０の全体構成を説明する。電動機１０は、回転シャフト１２を有する回転子１４と、所定間隔を開けて回転子１４の周囲を取り囲む固定子１６と、固定子１６の少なくとも中心軸線方向の両端面を保護するハウジング１８とを備える。
【００１７】
回転子１４は、公知の任意のタイプのものとすることができ、特に限定されない。例えば、回転子１４は、ハウジング１８に回転可能に支持された回転シャフト１２と、回転シャフト１２に固定された回転子コア２０と、回転子コア２０の外周部に周方向に等間隔で設けられた磁石２２とを備える。また、回転子１４の磁石２２は、回転子コア２０の外周面に固定又は外周部に埋め込まれた永久磁石でもよく、回転子コア２０の外周部に取り付けられた電磁石であってもよい。図２に示されている実施形態では、回転子コア２０の表面に永久磁石２２が固定されたタイプの回転子１４が使用されている。
【００１８】
一方、固定子１６は、略円筒状の内周面を有する固定子コア２４と、巻線を巻き回して構成され固定子コア２４の内周面に周方向に等間隔で設けられた複数のスロット内にそれぞれ配置されたコイル２６とを備える。
【００１９】
ハウジング１８は、固定子１６の中心軸線Ｏ方向前側を向いた端面を保護する前部ハウジング１８ａと、固定子１６の中心軸線Ｏ方向後側を向いた端面を保護する後部ハウジング１８ｂとを含む。前部ハウジング１８ａが前側軸受２８を介して回転子１４の回転シャフト１２の前側部分を回転可能に支持している一方、後部ハウジング１８ｂが後側軸受３０を介して回転子１４の回転シャフト１２の後側部分を回転可能に支持しており、回転子１４が回転シャフト１２を中心として固定子１６の内部で回転できるようになっている。
【００２０】
さらに、本実施形態の電動機１０では、図１に示されているように、固定子１６の巻線のコイルエンド部（巻線からなるコイルの軸線方向の両端部）３２に管部材３４が埋設されており、管部材３４内にはコイルエンド部３２の巻線の温度を検出するための巻線温度検出器３６が配置されている。
【００２１】
管部材３４は、その一端部（以下、内側端部と記載する。）がコイルエンド部３２内に位置し且つ他端部（以下、外側端部と記載する。）がコイルエンド部３２の外に位置するように配置されている。また、管部材３４は、巻線温度検出器３６及びそのリード線３８が通過できる大きさの通路を内部に有した管形状の部材であればよく、例えば、可撓性のチューブであってもよく、剛性を有したパイプであってもよい。コイルエンド部３２内への管部材３４の埋設は、例えば管部材３４の一端部を巻線のコイルエンド部３２に隣接して配置した状態でさらに巻線を外側へ巻き回していくことにより行えばよい。他の方法によって管部材３４をコイルエンド部３２に埋設してもよいことはもちろんである。
【００２２】
巻線温度検出器３６は、巻線の温度を検出できるものであれば任意のものとすることができ、例えばサーミスタや熱電対素子などを巻線温度検出器３６として使用することができる。巻線温度検出器３６は、管部材３４の内側端部で巻線に接触するように配置される。一方、巻線温度検出器３６から延びるリード線３８は、管部材３４内を通って、管部材３４の外側端部からコイル２６の外へ引き出され、ドライバなどの制御装置（図示せず）に接続される。また、巻線温度検出器３６のリード線３８は、任意の固定手段によって、管部材３４の外側端部において管部材３４に固定される。固定手段として、熱収縮チューブや弾性キャップなどの固定部材４０を用いることができる。このようにリード線３８を管部材３４に固定することにより、管部材３４内で巻線温度検出器３６が移動することを防止し、巻線温度検出器３６がコイルエンド部３２の巻線に密着した状態を維持する効果が得られる。
【００２３】
巻線温度検出器３６のリード線３８は、管部材３４の途中で屈曲しない十分な剛性を有する線材から形成されることが好ましい。管部材３４内の巻線温度検出器３６によって巻線の温度を精度よく検出するためには、巻線温度検出器３６が管部材３４の内側端部に到達して巻線に密着した状態を維持していなければならない。上述したような剛性を有する線材からリード線３８が形成されていれば、リード線３８を管部材３４の外側端部に固定するだけで、管部材３４内で巻線温度検出器３６の位置が保持されて、巻線温度検出器が管部材３４の内側端部でコイルエンド部３２の巻線に密着した状態が維持され、巻線温度の検出精度を高く保つことが可能になる。また、管部材３４内に巻線温度検出器３６を挿入する際にも、リード線３８を管部材３４内に所定距離だけ押し込めば巻線温度検出器３６を管部材３４の内側端部に到達させてコイルエンド部３２の巻線に密着させることができるようになる。
【００２４】
また、管部材３４の内径は、リード線３８の線径よりも大きくなければならないが、その差を必要最小限にするように管部材３４の内径及びリード線３８の線径を選択すれば、リード線３８が管部材３４の途中で屈曲することを防止することができる。これにより、リード線３８を管部材３４の外側端部に固定するだけで、管部材３４内における巻線温度検出器３６の位置が保持されて、巻線温度検出器３６がコイルエンド部３２の巻線に密着した状態が維持され、巻線温度の検出精度を高く保つことが可能になる。また、管部材３４内に巻線温度検出器３６を挿入する際にも、リード線３８を管部材３４内に所定距離だけ押し込めば巻線温度検出器３６を管部材３４の内側端部に到達させてコイルエンド部３２の巻線に密着させることができるようになる。
【００２５】
次に、図１及び図２に示される電動機１０の巻線温度検出器３６の交換手順について説明する。
巻線温度検出器３６が故障した場合には、管部材３４の外側端部に対する巻線温度検出器３６のリード線３８の固定を解除した後、管部材３４内からリード線３８を引き出すことにより巻線温度検出器３６を管部材３４内から取り出す。次に、新しい巻線温度検出器３６を先頭にして管部材３４に巻線温度検出器３６を挿入し、リード線３８を予め定められた距離だけ管部材３４内に押し込むことにより巻線温度検出器３６を管部材３４の内側端部に到達させてコイルエンド部３２の巻線に密着させる。この状態で、固定部材４０によって管部材３４の外側端部にリード線３８を固定する。固定部材４０が再利用できない場合には、新しい固定部材４０を使用する。このようにして巻線温度検出器３６の交換が行われる。
【００２６】
固定子のコイル内部に巻線温度検出器を備えた電動機では、固定子のコイル内に直接埋設されたり結束されるなどしてコイルに直接的に固定されていたため、固定子のコイルを分解しない限り巻線温度検出器を交換することができず、コイルごと交換する必要があった。しかしながら、本発明の巻線温度検出器３６を備えた電動機１０では、固定子１６のコイルエンド部３２内に埋設された管部材３４を通してコイルエンド部３２の巻線に巻線温度検出器３６を密着させて配置しているので、管部材３４を通して、コイルエンド部３２内からの巻線温度検出器３６の取り出し及びコイルエンド部３２内への巻線温度検出器３６の挿入、配置を行うことができる。したがって、電動機１０の運転中に巻線温度検出器３６が故障した場合でも、固定子１６のコイル２６の分解を行うことなく、コイルエンド部３２の巻線に密着した巻線温度検出器３６の交換を行うことができる。
【００２７】
以上、図示された実施形態を参照して本発明の電動機１０を説明したが、本発明は図示された実施形態に限定されるものではない。例えば、図示される実施形態では、管部材３４は、固定子１６のコイル２６のコイルエンド部３２内に埋設されているが、固定子１６のコイル２６のコイルエンド部３２以外の部分、例えばスロット内のコイル部分に埋設することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の電動機の固定子の概略図である。
【図２】本発明の電動機の断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０    電動機
１２    回転シャフト
１４    回転子
１６    固定子
２６    コイル
３２    コイルエンド部
３４    管部材
３６    巻線温度検出器
３８    リード線
４０    固定部材
【図１】
2009303309.tif 000003
【図２】
2009303309.tif 000004