(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアの各スロットに交互に挿通される往き導体部及び還り導体部からなるスロット導体部と、前記スロット導体部と一体に形成されて前記往き導体部及び還り導体部の同一側端部を接続する渡り導体部とを備えるコイル導体を有し、温度センサがコイルエンドに配設されてなる温度センサ付き回転電機において、
前記コイルエンドは、厚さ方向が略径方向に一致する姿勢で延設された導体板からなる前記渡り導体部を前記コアの径方向に積層してなり、
前記渡り導体部は、折り曲げられてコアの径方向へ重なる形状をもつ折り曲げ端部を有し、
前記温度センサは、折り曲げられて前記コアの径方向に隣接して延在する前記折り曲げ端部の一対の前記導体板の間に折り込まれて締め付けられていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１記載の温度センサ付き回転電機において、
前記一対の導体板は前記温度センサを所定の挟圧力で接着剤を介することなく挟持することを特徴とする温度センサ付き回転電機。
【請求項３】
請求項１又は２記載の温度センサ付き回転電機において、
前記温度センサは、一対の主面が前記両導体板に個別に密着する略平板形状を有することを特徴とする温度センサ付き回転電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度センサ付き回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の温度センサ付き回転電機では、温度センサをコイルエンドに設けるのが一般的である。これは、スロット内への温度センサ挿入が困難であることと、コイルの温度が回転電機の各部温度の中で相当に高温となることと、コイル温度が所定レベルを超えると、コイルの絶縁樹脂が劣化してその電気絶縁性が悪化するためである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コイルエンドに装着する従来の温度センサでは、温度センサの機械的固定強度を確保することが容易でないという問題と、コイルエンドと温度センサとの間の伝熱抵抗が大きいので温度検出精度とその応答性の一層の向上が必要であるという二つの解決すべき問題があった。以下、更に詳しく説明する。
【０００４】
まず、温度センサの機械的固定について説明すると、温度センサは、コア（たとえばステータコア）にコイル（たとえばステータコイル）を巻装した後、コイルに耐熱性が良好な接着剤で接着される。しかし、コイルエンドは冷却風や電磁振動やなどにより振動するので、更に温度センサとコイルエンドとの間の熱膨張率差により熱ストレスが繰り返しこの接着剤層に作用するなどの理由により、温度センサがコイルエンドから剥離する場合が生じる。
【０００５】
また、温度センサには略平板形状のサーミスタなどを用いるのが一般的であるが、温度センサが接着されるコイルエンドの渡り導体は通常は断面円形であり、このために温度センサとコイルエンドとの間の接触境界部の対面面積の増大が難しく、更に、接着剤層からなる接触境界部の平均厚さも大きく、このため、温度センサとコイルエンドとの間の伝熱抵抗の低減が容易でなかった。これら両者の間の伝熱抵抗が大きいと、温度センサの表面積の残る部分が冷却空気流で冷却されるためにコイル温度と温度センサの検出温度との間の温度検出誤差が増大するという問題や、コイル温度の上昇に対する温度センサの検出温度の追従遅れが生じてしまうという問題を派生させてしまう。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、コイルエンドとの間の機械的密着性及び伝熱性に優れる温度センサをもつ回転電機を提供することをその目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、コアの各スロットに交互に挿通される往き導体部及び還り導体部からなるスロット導体部と、前記スロット導体部と一体に形成されて前記往き導体部及び還り導体部の同一側端部を接続する渡り導体部とを備えるコイル導体を有し、温度センサがコイルエンドに配設されてなる温度センサ付き回転電機において、前記コイルエンドは、厚さ方向が略径方向に一致する姿勢で延設された導体板からなる前記渡り導体部を前記コアの径方向に積層してなり、前記渡り導体部は、折り曲げられてコアの径方向へ重なる形状をもつ折り曲げ端部を有し、前記温度センサは、折り曲げられて前記コアの径方向に隣接して延在する前記折り曲げ端部の一対の前記導体板の間に折り込まれて締め付けられていることを特徴としている。
本発明の回転電機の波巻き巻線によれば、温度センサは、コアの径方向に隣接して延在してコイルエンドの一部をなす一対の導体板の間に折り込まれて締め付けられるので、コイルエンドとの間の機械的密着性及び伝熱性に優れる温度センサをもつ回転電機を実現することができる。
【０００８】
更に説明すると、この構成では、コイルエンドは、厚さ方向が略径方向に一致する姿勢で延設された導体板からなる複数の渡り導体部をコアの径方向に積層してなる。したがって、まず、コアの径方向に互いに隣接する一対の導体板の間に温度センサを配置すれば、温度センサはこれら導体板によりサンドイッチされるので導体板により良好に機械的支持されることができる。また、温度センサは両導体板と良好に密着するので両者間の伝熱抵抗を低減できる。更に、温度センサはそのほとんど全表面を導体板により覆われるので、冷却空気流などが温度センサに当たることがなく、冷却空気流により温度センサが無用に冷却されることがない。その上、径方向に隣接する導体板はスロット内で径方向相対変位不能に固定されるので、コイルエンドの径方向に隣接する一対の導体板間に温度センサを介設すると、これら導体板は温度センサにより径方向に弾性変形することになり、その反力として温度センサは両導体板により強く圧迫されて、その機械固定性が一層向上し、その伝熱抵抗は一層低減される。
【０００９】
請求項２記載の構成によれば請求項１記載の温度センサ付き回転電機において更に、一対の導体板は温度センサを所定の挟圧力で挟持するので、高価な耐熱性接着剤を用いる必要がなく、その結果として材料費及び作業工数の低減、及び伝熱抵抗の低減を実現することができる。
【００１０】
請求項３記載の構成によれば請求項１又は２記載の温度センサ付き回転電機において更に、温度センサは、一対の主面が両導体板に個別に密着する略平板形状を有するので、伝熱抵抗の一層の低減及び温度センサの良好な挟持を実現することができる。
【００１１】
【発明を実施するための態様】
本発明の好適な態様を以下の実施例により説明する。
【００１２】
【実施例１】
本発明の波巻き巻線を固定子巻線に適用した三相モータの実施例を説明する。図１はこのモータの固定子の平面図を示し、図２は正面図を示し、図３はこの固定子の図１とは異なる面からみた平面図を示し、図４はこの固定子を用いたモータの軸方向断面図を示し、図５〜図１２に固定子コイル作成手順を示す。
【００１３】
１は薄板状の電極鋼板を積層した固定子コアで、内径側に開口する多数のスロットを有する。各スロット内には、星型接続された三相二層波巻き型の固定子コイル（以下、単にコイルともよぶ）２が巻装されており、スロット入り口部には、コイルのスロットからの飛出しを防止する板状のウエッジ４が嵌着されている。また、スロットの内周部にはコイル２とコア１とを絶縁するインシュレータ３が挿入されている。
【００１４】
コイル２は、スロット内に挿入される直線状のスロット導体部２１と、スロット導体部２１と一体に形成される渡り導体部２２とを有し、渡り導体部２２の両端は、２スロット挟んだ両側のスロットに挿入される一対のスロット導体部２１の同一端部に個別に接続されている。コイル２は、図１に示すように、三つの相コイル２ａ、２ｂ、２ｃからなり、スロット導体部２１は、図５に示すように、各相コイル２ａ、２ｂ、２ｃの始端２３〜２５からみて離れる往き方向へ延在する往き導体部２１ａと、各相コイル２ａ、２ｂ、２ｃの始端２３〜２５からみて近づく還り方向へ延在する還り導体部２１ｂとからなる。したがって、スロット両側のコイルエンド部２ｄは、正確にはスロット導体部２１の両側の端部と渡り導体部２２とで構成され、各渡り導体部２２は、図１に示すように、スロット導体部２１に対して周方向へ斜めに折れ曲がっており、渡り導体部２２の中央部で折り曲げられて径方向に重なる折り曲げ端部２２ａを各一個づつ有する。  以下、コイル２について更に詳しく説明する。
【００１５】
コイル２は、図５に示すように、１スロットピッチずつ離れて平行に配列された６本のコイル導体２０１〜２０６を有し、コイル導体２０１、２０４が相コイル２ａを構成し、コイル導体２０３、２０６が相コイル２ｂを構成し、コイル導体２０２、２０５が相コイル２ｃを構成している。各コイル導体２０１〜２０６は固定子コア１の径方向に薄く周方向に広い略角形断面形状を有している。
【００１６】
また、第ｍ（ｍは整数）番目のコイル導体の第ｎ（ｎは整数）番目のスロット導体部２１は、第ｍ番目のコイル導体の第ｎ−１番目又は第ｎ＋１番目のスロット導体部２１が収容されるスロットに対して電気角１８０度離れたスロット、すなわち、３スロットピッチ離れたスロットに収容されている。なお、この３スロットピッチ離れたスロットには、第ｍ−３番目又は第ｍ＋３番目のコイル導体のスロット導体部２１とともに収容される。
【００１７】
更に、６本のコイル導体２０１〜２０６の各始端のうち、２、４、６番目の始端は互いに短絡されて中性点とされ、残る１、３、５番目の始端は、三相星型接続された各相コイル２ａ、２ｂ、２ｃの端子をなす。
コイル導体２０１〜２０６の具体的な製造方法について図５〜図１２にに示す作製手順を参照して説明する。
【００１８】
まず、図５に示すように、６本のコイル導体２０１〜２０６を１スロットピッチずつ離れて平行に配置する。スロット導体部２１及び渡り導体部２２はそれぞれ直線帯状に形成されており、渡り導体部２２はスロット導体部２１に対して適当な角度（ここでは約６０度）で斜設されている。なお、２３はコイル導体２０１の始端であり、２４はコイル導体２０３の始端であり、２５はコイル導体２０５の始端であり、２６はコイル導体２０２の始端であり、２７はコイル導体２０４の始端であり、２８はコイル導体２０６の始端である。
【００１９】
次に、図６に示すように、コイル導体２０１〜２０６の始端２３〜２８から数えて最初の６個の渡り導体部２２をその中央部（図５に破線で示す）で、最初のスロット導体部２１が下となるように（谷折りで）折り曲げる。なお、図５において、各コイル導体２０１〜２０６の始端２３〜２８から数えて最初のスロット導体部２１と次のスロット導体部２１とは３スロットピッチ離れて形成されており、これによりコイル導体２０１の二番目のスロット導体部２１はコイル導体２０４の最初のスロット導体部２１の上に重なり、以下同様に、コイル導体２０２の二番目のスロット導体部２１はコイル導体２０５の最初のスロット導体部２１の上に重なり、コイル導体２０３の二番目のスロット導体部２１はコイル導体２０６の最初のスロット導体部２１の上に重なる。
【００２０】
次に、図７に示すように、コイル導体２０１〜２０６の始端２３〜２８から数えて二番目の６個の渡り導体部２２をその中央部（図６に破線で示す）で、二番目のスロット導体部２１が三番目のスロット導体部２１の上となるように（山折りで、すなわち本発明でいう最初の折り曲げ方向と同一回転方向へ）折り曲げる。これによりコイル導体２０１の三番目のスロット導体部２１はコイル導体２０４の二番目のスロット導体部２１の下に重なり、以下同様に、コイル導体２０２の三番目のスロット導体部２１はコイル導体２０５の二番目のスロット導体部２１の下に重なり、コイル導体２０３の三番目のスロット導体部２１はコイル導体２０６の二番目のスロット導体部２１の下に重なる。これにより、三番目のスロット導体部２１は最初のスロット導体部２１とスロット内で同じ深さ（最も深い位置）に無理なく収容される。
【００２１】
以下、図８に示すように、順次、谷折り、山折り、谷折りと同一回転方向へ折り曲げることにより、６本のコイル導体２０１〜２０６を各スロットに２層に収容する。その結果、ロータ磁極数から１を引いた回数だけ折り曲げることにより、各コイル導体２０１〜２０６は一周することになり、スロット内に２層に２ターン分のコイルが形成される。
【００２２】
次に、図９に示すように、いままでと反対回転方向へ（すなわち上記最初の２ターン形成の最後の折り曲げが谷折りとなるので、再び谷折りで）折り曲げる。これにより、その後のスロット導体部２１はスロット内で３、４層目に円滑に配置されることができる。
以下、図１０に示すように、順次、谷折り、山折り、谷折りと最初の２ターンと反対回転方向へ折り曲げることにより、６本のコイル導体２０１〜２０６を各スロットに４層に収容する。その結果、再度、ロータ磁極数から１を引いた回数だけ折り曲げることにより、各コイル導体２０１〜２０６は次の一周を行うことになり、スロット内に４層に４ターン分のコイルが形成される。以下、必要なターン数が上記と同じ手順で作製される。
【００２３】
次に、所定ターンを作製した後、図１０に示すように、コイル導体２０１〜２０６の最終渡り導体部２２ｂは、いままでの渡り導体部２２に対して約半分の長さとされ、かつ、コイル導体２０４〜２０６の最終渡り導体部２２ｂはそれ以外の渡り導体部２２及び最終渡り導体部２２ｂと線対称方向に斜設されている。その結果、図１２に示すように、コイル導体２０１、２０４の最終渡り導体部２２ｂの先端部は重なり、コイル導体２０２、２０５の最終渡り導体部２２ｂの先端部は重なり、コイル導体２０３、２０６の最終渡り導体部２２ｂの先端部は重なり、これら重なり部分を溶接することにより、三相ステータコイルが形成されることになる。更に具体的に説明すれば、図１１に示すようにコイル導体２０１〜２０３の折り曲げを行い、その後、図１２に示すようにコイル導体２０４〜２０６の折り曲げを行って、上記重なりを形成し、溶接すればよい。
【００２４】
次に、上述のように作製されたコイル２を固定子コア１の各スロットに挿入され、次に又はスロット挿入前にコイル導体２０２、２０４、２０６の始端を短絡して中性点とする。
次に、この実施例の特徴をなす温度センサ５の取り付けについて図３、図４を参照して以下に説明する。
【００２５】
温度センサ５は、略薄円盤状のサーミスタからなり、一つの渡り導体部２２の軸方向先端部からなる折り曲げ端部２２ａに折り込まれている。なお、この折り込みは、図５〜図１２に示すコイル作製工程中にて該当する折り曲げ端部２２ａの作製時に行ってもよく、又は折り曲げ端部２２ａの作製後に挿入してもよい。
この実施例では、温度センサ５は単に折り曲げ端部２２ａの間に挟持されるのみであり接着剤は用いないが、折り曲げ端部２２ａが温度センサ５を締め付けるので機械的に強固に固定され、また温度センサ５から折り曲げ端部２２ａへの伝熱抵抗も小さくすることができる。
【００２６】
この温度センサ５付き固定子を用いたモータを図４に示す。
６はハウジング、７はシャフト、８は界磁コイル９をもつロータ、１０は三相のステータコイル２の引き出し線である。
この実施例では、温度センサ５の引き出し線は、三相のステータコイル２の引き出し線１０と同一方向すなわちリヤ方向へ引き出されるので、端末処理が容易となる。
【００２７】
【変形態様】
上記実施例では、温度センサ５を渡り導体部２２の折り曲げ端部２２ａ内に折り込んだが、たとえば図３に示すＣ点で径方向に隣接する一対の渡り導体部２２、２２の間に挿入することもでき、同様の効果を奏することができる。
コイル導体２０１〜２０６はあらかじめ渡り導体部２２をスロット導体部２１に対して斜設するのではなく、折り曲げ時に屈曲して渡り導体部２２としてもよい。
【００２８】
６本のコイル導体２０１〜２０６でたとえば偶数ターン分のコイル（本発明でいうコイル群）を作り、更に他の６本のコイル導体でたとえば偶数ターン分のコイル（本発明でいうコイル群）を作り、これらコイル群同士を半分の長さの渡り導体部２２を重ねて溶接する手法などにより接続してもよい。
コイル導体２０１と２０４、コイル導体２０２と２０５、コイル導体２０３と２０６と上述したそれぞれの最終渡り導体部で折り曲げて作製してから、図５から順にコイル成形してもよい。
【００２９】
更に、コイル導体２０２、２０４、２０６の始端を短絡する代わりにデルタ接続を行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の波巻き巻線を固定子巻線に適用した三相モータの実施例における固定子の平面図である。
【図２】  図１に示す固定子の正面図である。
【図３】  図１に示す固定子の図１と異なる方向からみた平面図である。
【図４】  図３に示す固定子を用いたモータの軸方向断面図である。
【図５】  図１、図２に示す固定子コイルの作成手順を示す工程図である。
【図６】  図１、図２に示す固定子コイルの作成手順を示す工程図である。
【図７】  図１、図２に示す固定子コイルの作成手順を示す工程図である。
【図８】  図１、図２に示す固定子コイルの作成手順を示す工程図である。
【図９】  図１、図２に示す固定子コイルの作成手順を示す工程図である。
【図１０】  図１、図２に示す固定子コイルの作成手順を示す工程図である。
【図１１】  図１、図２に示す固定子コイルの作成手順を示す工程図である。
【図１２】  図１、図２に示す固定子コイルの作成手順を示す工程図である。
【符号の説明】
１は固定子コア、２はコイル、５は温度センサ、２１はスロット導体部、２２は渡り導体部、２２ａは折り曲げ端部、２２ｂは最終渡り導体部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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