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発明の名称 回転電機およびレゾルバ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−89295(P2007−89295A)
公開日 平成19年4月5日(2007.4.5)
出願番号 特願2005−274372(P2005−274372)
出願日 平成17年9月21日(2005.9.21)
代理人 【識別番号】100064746
【弁理士】
【氏名又は名称】深見 久郎
発明者 水谷 竜彦 / 杉山 智也
要約 課題
冷却性能を高めることができる回転電機を提供する。

解決手段
回転電機は、ロータシャフト1と、ロータシャフト1の外周面111に接触する接着シート101と、ロータシャフト1の外周面101側に設けられ、接着シート101に接触するロータコア2とを備える。接着シート101は接着剤と発泡成分とを含む。
特許請求の範囲
【請求項1】
ロータシャフトと、
前記ロータシャフトの外周面に接触する接着シートと、
前記ロータシャフトの外周面側に設けられ、前記接着シートに接触するロータコアとを備え、
前記接着シートは、接着剤と発泡成分とを含む、回転電機。
【請求項2】
ステータコアと、
前記ステータコアの外周面に接触する接着シートと、
前記ステータコアの外周面側に設けられ、前記接着シートに接触するケースとを備え、
前記接着シートは、接着剤と発泡成分とを含む、回転電機。
【請求項3】
円上に並ぶ複数の分割ステータコアと、
前記隣接する分割ステータコア間に位置して前記分割ステータコアに接触するように半径方向に延びる接着シートと、
前記分割ステータコアの外周面側に設けられて前記分割ステータコアに接触するケースとを備え、
前記接着シートは、接着剤と発泡成分とを含む、回転電機。
【請求項4】
コイルを挿入するスロットが形成されたステータコアと、
前記スロットに挿入される温度検出器と、
前記温度検出器の外周を覆い、前記コイルに接触する接着シートとを備え、
前記接着シートは、接着剤と発泡成分とを含む、回転電機。
【請求項5】
コイルを挿入するスロットが形成されたステータコアと、
前記スロット壁面に接触し、かつ前記コイルに接触する接着シートとを備え、
前記接着シートは、接着剤と発泡成分とを含む、回転電機。
【請求項6】
ロータシャフトと、
前記ロータシャフトの外周面に接触する接着シートと、
前記ロータシャフトの外周面側に設けられ、前記接着シートに接触するロータコアとを備え、
前記接着シートは、接着剤と発泡成分とを含む、レゾルバ。
【請求項7】
ステータコアと、
前記ステータコアの外周面に接触する接着シートと、
前記ステータコアの外周面側に設けられ、前記接着シートに接触するケースとを備え、
前記接着シートは、接着剤と発泡成分とを含む、レゾルバ。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
この発明は、回転電機およびレゾルバに関し、より特定的には、車両に搭載される回転電機およびレゾルバに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、回転電機は、たとえば特開2001−86678号公報(特許文献1)、特開2003−284278号公報(特許文献2)、特開2004−135426号公報(特許文献3)、特開平6−38414号公報(特許文献4)に開示されている。
【特許文献1】特開2001−86678号公報
【特許文献2】特開2003−284278号公報
【特許文献3】特開2004−135426号公報
【特許文献4】特開平6−38414号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
特許文献1では、熱硬化性フィルム状接着剤をリング磁石とシャフトとの間に挿入してクリアランスを一定に保つ技術が開示されている。
【0004】
特許文献2では、ハウジング内周面とコイルの外周面との間に熱接着シートを挿入する技術が開示されている。
【0005】
特許文献3では、ロータとリング磁石との間に低熱膨張材を設ける技術が開示されている。
【0006】
特許文献4では、ロータとリング磁石との間に低熱膨張材料を設ける技術が開示されている。
【0007】
しかしながら、従来の技術では、回転電機を構成する各部材間での熱伝導が不十分であり、放熱が問題となる場合があった。
【0008】
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、回転電機およびレゾルバを構成する各部材間での熱伝導性を向上させ、放熱性を向上させた回転電機およびレゾルバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
この発明の1つの局面に従った回転電機は、ロータシャフトと、ロータシャフトの外周面に接触する接着シートと、ロータシャフトの外周面側に設けられ、接着シートに接触するロータコアとを備え、接着シートは、接着剤と発泡成分とを含む。
【0010】
このように構成された回転電機では、接着シートは接着剤と発泡成分とを含む。このため、接着シートがロータシャフトおよびロータコアに沿った形状で接触し、接触面積の増加を図ることができる。その結果、伝熱面積が大きくなり、放熱性を向上させることができる。
【0011】
この発明の別の局面に従った回転電機は、ステータコアと、ステータコアの外周面に接触する接着シートと、ステータコアの外周面側に設けられ、接着シートに接触するケースとを備え、接着シートは、接着剤と発泡成分とを含む。
【0012】
このように構成された回転電機では、接着シートは接着剤と発泡成分を含むため接着シートはステータコアとケースとに沿った形状でこれらと接触する。そのため、接触面積が大きくなり、伝熱面積を向上させ、放熱性を向上させることができる。
【0013】
この発明の別の局面に従った回転電機は、円上に並ぶ複数の分割ステータコアと、隣接する分割ステータコア間に位置して分割ステータコアに接触するように半径方向に延びる接着シートと、分割ステータコアの外周面側に設けられて分割ステータコアに接触するケースとを備え、接着シートは接着剤と発泡成分とを含む。
【0014】
このように構成された回転電機では、このように構成された回転電機では、接着シートは接着剤と発泡成分を含むため、接着シートは分割ステータコアに沿った形状でこれらと接触する。そのため、接触面積が大きくなり、伝熱面積を向上させ、放熱性を向上させることができる。
【0015】
この発明のさらに別の局面に従った回転電機は、コイルを挿入するスロットが形成されたステータコアと、スロットに挿入される温度検出器と、温度検出器の外周を覆い、コイルに接触する接着シートとを備え、接着シートは接着剤と発泡成分とを含む。
【0016】
このように構成された回転電機では、接着シートは接着剤と発泡成分を含むため、接着シートはコイルと温度検出器に沿った形状でこれらと接触する。そのため、接触面積が大きくなり、伝熱面積を向上させ、放熱性を向上させることができる。
【0017】
この発明のさらに別の局面に従った回転電機は、コイルを挿入するスロットが形成されたステータコアと、スロット壁面に接触し、かつコイルに接触する接着シートとを備え、接着シートは、接着剤と発泡成分とを含む。
【0018】
このように構成された回転電機では、接着シートは接着剤と発泡成分を含むため、接着シートはスロット壁面とコイルとに沿った形状でこれらと接触する。そのため、接触面積が大きくなり、伝熱面積を向上させ、放熱性を向上させることができる。
【0019】
この発明の1つの局面に従ったレゾルバは、ロータシャフトと、ロータシャフトの外周面に接触する接着シートと、ロータシャフトの外周面側に設けられ、接着シートに接触するロータコアとを備え、接着シートは接着剤と発泡成分とを含む。
【0020】
このように構成されたレゾルバでは、接着シートは接着剤と発泡成分とを含む。このため、接着シートがロータシャフトおよびロータコアに沿った形状で接触し、接触面積の増加を図ることができる。その結果、伝熱面積が大きくなり、放熱性を向上させることができる。
【0021】
この発明の別の局面に従ったレゾルバは、ステータコアと、ステータコアの外周面に接触する接着シートと、ステータコアの外周面側に設けられ、接着シートに接触するケースとを備え、接着シートは接着剤と発泡成分とを含む。
【0022】
このように構成されたレゾルバでは、接着シートは接着剤と発泡成分を含むため接着シートはステータコアとケースとに沿った形状でこれらと接触する。そのため、接触面積が大きくなり、伝熱面積を向上させ、放熱性を向上させることができる。
【発明の効果】
【0023】
この発明に従えば、接触面積を増加させることで放熱性を向上させることができる回転電機およびレゾルバ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】
【0024】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。
【0025】
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1に従った回転電機の平面図である。図1を参照して、回転電機100は、ロータ10と、ロータ10の外周に位置するステータ20とを有する。ロータ10はステータ20の内周面にギャップGAPを介して設けられる。ロータ10のロータシャフト1は、ロータコア2に内接するように設けられる。ロータコア2およびエンドプレート4は、環状形状からなる。そして、エンドプレート4は、ロータコア2の端面を覆うように配設され、その内周端部41はロータシャフト1の鍔部11によって環状にかしめられている。
【0026】
ロータ10は、周方向DR2にロータ磁極10A〜10Hを有する。ロータ磁極10Aは、磁石31,32と、磁石保持部33と、空隙34,35とからなる。
【0027】
ロータコア2には、ロータ10の外周に対してほぼV字状の孔30が形成されている。なお、孔30はロータシャフト1の回転軸方向にロータコア2を貫通するように形成される。
【0028】
磁石31,32は、ロータシャフト1の回転軸方向から孔30に挿入され、ロータ10の外周に対してほぼV字状に配置される。磁石保持部33は、ロータ10の回転によって発生する遠心力に対抗して磁石31,32を保持する。
【0029】
空隙34,35は、磁石31,32を孔30に挿入することによってロータコア2の周方向DR2における磁石31,32の両端に形成され、磁石31,32の端部において短絡磁路が形成されるのを防止する。
【0030】
ロータ磁極10B〜10Hの各々は、ロータ磁極10Aと同様の構成からなる。
ステータ20は、周方向DR2にステータ磁極20A〜20Hを有する。ステータ磁極20A〜20Hの各々は、ティースとコイルとからなり(図示せず)、コイルをティースのまわりに巻回することにより形成される。
【0031】
ステータ磁極20A〜20Hは、コイルに電流が流れることにより磁界を発生させる。ロータ10は、ステータ20のステータ磁極20A〜20Hからの磁力がロータ磁極10A〜10Hの磁石31,32に作用することによって周方向DR2に回転する。
【0032】
図2は、図1中のII−II線に沿った断面図である。図2を参照して、回転電機100は、ロータ10と、ステータ20とを備える。ロータ10は、ステータ20の内周側にステータ20に対して回転自在に設けられる。
【0033】
ロータ10は、ロータシャフト1と、ロータコア2と、磁石32と、エンドプレート4とを含む。ロータシャフト1は一体的に形成された鋳物からなる。ロータコア2は、ロータシャフト1の外周側に設けられている。ロータシャフト1とロータコア2との間には接着シート101が設けられる。接着シート101は樹脂と発泡成分とを含んで構成される。ロータコア2は複数の電磁鋼板21をロータシャフト1の回転軸8の方向DR1に積層した構造とされる。磁石32は永久磁石であり、ロータコア2に挿入される。
【0034】
エンドプレート4は、ロータシャフト1の回転軸方向DR1におけるロータコア2の一方の端面に配置される。そして、エンドプレート4の内周端部は、ロータシャフト1の鍔部11によってかしめられる。これにより、エンドプレート4は、固定される。
【0035】
接着シート101は、たとえば基材層、接着層およびカバー層の3層で構成され、カバー層を外すことによって接着層が露出する構成とされる。接着シート101は、たとえば固形エポキシ樹脂、液状エポキシ樹脂およびアミン系硬化剤を含む。固形エポキシ樹脂は可撓性を与えるものであり、液状エポキシ樹脂は熱硬化成分であり、アミン系樹脂はエポキシ硬化剤である。さらに接着シート101には発泡材料が含まれている。この発泡材料は膨張カプセルとして接着シート101内に含まれ、加熱されると急激に体積が膨張するものである。
【0036】
磁石32の成分としては、鉄を主成分とする合金磁石、鉄の酸化物であるフェライト磁石、希土類元素を含む希土類磁石(サマリウム−コバルト磁石、ネオジム磁石など)などがある。
【0037】
図2で示すように、ロータコア2の内周面側には凹凸による孔2131が形成されており、孔2131の表面には、凹部2131aおよび凸部2131bが存在する。この凹部2131aおよび凸部2131bは、製造時の公差などにより生じるものであり、不可避的に発生する。凹部2131aおよび凸部2131bに入り込むように接着シート101が設けられている。
【0038】
次に、図1および図2で示すロータ10の製造方法について説明する。図3は、図2で示すロータコアの製造方法を説明するための断面図である。図3を参照して、ロータ10を製造する場合には、まずロータシャフト1かロータコア2のいずれか一方に接着シート101を貼り付ける。図3で示すように先にロータシャフト1に接着シート101を貼り付けてもよい。図3で示す工程の温度は常温であり、この状態では接着シート101は膨張していない。
【0039】
次に、接着シート101を加熱する。これにより、接着シート101内の発泡成分が膨張して接着シート101の体積が急激に増加する。これにより、接着シート101は凹部2131aを充填し、凹部2131aおよび凸部2131bの表面に沿って孔2131に密着する。膨張と同時に接着シート101の熱硬化成分が作用することで接着シート101が硬化し、ロータシャフト1とロータコア2とが互いに固定される。
【0040】
すなわち、この発明に従った回転電機100のロータ10は、ロータシャフト1と、ロータシャフト1の外周面111に接触する接着シート101と、ロータシャフト1の外周面111側に設けられ、接着シート101に接触するロータコア2とを備える。接着シート101は接着剤と発泡成分とを含む。
【0041】
このように構成されたロータ10を有する回転電機100では、接着シート101が電磁鋼板21からなるロータコア2およびロータシャフト1の広い面と接触するため、ロータコア2からロータシャフト1への熱の伝導量が増加する。その結果、放熱性を向上させることができる。
【0042】
さらに、実施の形態1ではロータシャフト1とロータコア2との間に接着シート101を貼り付け熱硬化させることにより、ロータコア2とロータシャフト1とを固定する。接着シート101の膨張により、ロータコア2とロータシャフト1の隙間がなくなるため、熱伝導性が向上する。さらに、ロータシャフト1とロータコア2は接着により固定され、従来キーによりトルク伝導を行なっていたが、これを廃止することができ、ロータシャフト1およびロータコア2の形状を簡素化することができる。
【0043】
(実施の形態2)
図4は、この発明の実施の形態2に従った回転電機で用いられるステータの断面図である。図4を参照して、この発明の実施の形態2に従ったステータ20は電磁鋼板120を積層することにより構成されるステータコア25と、ステータコア25の外周面251,252に接触する接着シート101,102と、接着シート101,102に接触し、かつステータコア25を覆うケース130とを有する。ステータコア25は円筒形状であり、内部にはロータを挿入するための孔が設けられる。この実施の形態では、ステータコア25は電磁鋼板120を積層することにより構成されているが、これに限られるものではなく、磁性材料の粉末を圧粉成形してステータコア25を形成することも可能である。
【0044】
なお、この点に関しては、実施の形態1におけるロータコア2も電磁鋼板により構成するだけなく、磁性材料の粉末を圧粉成形することにより構成してもよい。
【0045】
円筒の外周面において、ラジアル面である外周面251は円筒形状であり、この外周を取囲むように接着シート101が配置されている。接着シート101はケース130の内表面131に接触し、ケース130にステータコア25を固着する働きを有する。この実施の形態では、スラスト端面である外周面252にも接着シート102が接触しており、接着シート102により、より強力にケース130にステータコア25が固定される。なお、接着シート102の成分は接着シート101と同様であり、接着剤と発泡成分とを含む。また、必要に応じて、接着シート101と接着シート102との材質を変えてもよい。さらに、この実施の形態では、ラジアル面である外周面251,252の両方に接着シート101,102を設けているが、外周面251にのみ接着シート101を設けて外周面252には接着シートを設けなくてもよい。これとは反対に、外周面252にのみ接着シート102を設けて、外周面252に接着シート101を設けなくてもよい。
【0046】
次に、図4で示すステータ20の製造方法について説明する。図5から図8は、図4で示すステータの製造方法を説明するために示すステータコアの斜視図である。
【0047】
図5を参照して、まず、ステータコア25を電磁鋼板により積層して構成する。このとき、ステータコア25の内周にはコイルを巻付けるティース512と、コイルが嵌め合わせられるスロット511とが形成されている。ステータコア25の外周面に接着シート101を巻付ける。図5では、外周面の全面に接着シート101を巻付けて簀巻き形状としている。このように接着シート101で巻かれたステータコア25を図4のケース130に挿入する。その後加熱することにより接着シート101を膨張および硬化することで図4で示すステータ20を形成することができる。
【0048】
なお、上記の方法では、先にステータコア25に接着シート101を接着したが、これに限られるものではなく、ケース130の内表面131側に接着シート101,102を接着し、その後ステータコア25を挿入して接着シート101,102を膨張および硬化させてもよい。
【0049】
図6を参照して、接着シート101を長手方向に延びるように形成し、これをステータコア25の外周面251に螺旋状に巻付けてもよい。このとき、螺旋形状としては、一条の螺旋形状だけでなく、二条または三条などの多数の螺旋で構成してもよい。さらに、図6では、一方向にのみ螺旋が巻付けられているが、二方向、すなわち、右回転と左回転が混在するような螺旋でステータコア25を拘束してもよい。
【0050】
図7を参照して、ステータコア25の外周面251に同心円上に帯状の接着シート101を巻付けることで電磁鋼板から構成されるステータコア25を拘束してもよい。
【0051】
図8を参照して、軸方向に延びるように外周面251に接着シート101を貼り付けてステータコア25を拘束してもよい。図6から図8で示すように接着シート101が貼られたステータコア25は図4中のケース130内に挿入される。その後加熱されることにより接着シート101が膨張および硬化してステータコア25がケース130内に位置決めされる。
【0052】
すなわち、実施の形態2に従った回転電機は、ステータコア25と、ステータコア25の外周面251,252に接触する接着シート101と、ステータコア25の外周面251,252側に設けられ、接着シート101,102に接触するケース130とを備える。接着シート101,102は、接着剤と発泡成分とを含む。
【0053】
従来は、ステータコア25とケース130との間には組付けの関係上隙間が必ずあり、ステータ20とケース130との熱伝導性が低く、冷却能力が低かった。
【0054】
さらに、ステータコア25がケース130に当たらない場所があり、ノイズバイブレーションのばらつき要因となっていた。
【0055】
また、ステータコア25の固定をボルトで行なっていたため、コアのボルト孔を設ける必要があり、歩留まりが悪く部品点数も多かった。
【0056】
実施の形態2に従った構造では、ステータのコア25の外周面251,252に接着シート101を貼り付け、ケース130に挿入した後、接着シート101,102を膨張および熱硬化させることでケース130とステータコア25との隙間を埋めることができる。これにより、熱伝導性が向上する。
【0057】
さらに、ケース130とステータコア25との接触も均一となるため、ノイズバイブレーションのばらつきも改善される。
【0058】
さらに、ステータコア25とケース130とを接着固定できるため、ボルトを設ける必要がない。
【0059】
(実施の形態3)
図9は、この発明の実施の形態3に従った回転電機のステータの断面図である。図9を参照して、この発明の実施の形態3に従った回転電機100は、中央部に設けられるロータシャフト1およびロータコア2からなるロータ10と、ロータ10を取囲むステータ20とから構成される。ステータ20はケース130内に収納される。
【0060】
ケース130の内表面131にステータコア25が接触する。
ステータコア25は複数の分割ステータコア121により構成される。分割ステータコア121は円上に配置され、円周上の所定の位置に配置される。各々の分割ステータコア121は同一の幅(円周方向長さ)を有し、凸形状とされている。分割ステータコア121は電磁鋼板を積層することにより構成される。分割ステータコア121は電磁鋼板を積層することにより構成される。分割ステータコア121の凸部が円の中心に向かうように、すなわちロータシャフト1に向かうように延びている。
【0061】
分割ステータコア121は内周方向へ突出するティース512と、ティース512の両側に設けられるスロット511とを有する。スロット511にU相521U、V相521VおよびW相521Wが巻かれる。U相521U、V相521VおよびW相521Wはそれぞれ銅線を巻くことにより構成され、銅線に電流を流すことにより、磁界が発生し、この磁界によりロータコア2に埋込まれた永久磁石を引き付けることができる。
【0062】
すなわち、この実施の形態に従った回転電機100は3相式回転電機であり、モータまたはジェネレータとして作用する。
【0063】
なお、3相式の回転電機に限らず、その他の交流式の回転電機に本発明を適用することも可能である。
【0064】
さらに、直流モータに本発明を適用することも可能である。
分割ステータコア121の外周面251はケース130の内表面131と接触している。
【0065】
隣り合う分割ステータコア121間には、半径方向に延びるように接着シート101が配置されている。接着シート101は隣り合う分割ステータコア121間だけでなく、分割ステータコア121の外周面251とケース130の内表面131との間に配置されていてもよい。
【0066】
さらに、図9で示す位置からさらに半径方向に接着シート101を延長し、U相251UとV相251Vの間、V相251VとW相251Wとの間およびW相251WとU相251Uとの間にまで接着シート101を延ばしてもよい。
【0067】
さらに、接着シート101が分割ステータコア121に表面に沿って配置されており、U相251U、V相251VおよびW相251Wと分割ステータコア121との間に接着シート101が介在していてもよい。
【0068】
また、U相251U、V相251VおよびW相251Wおよびティース512を覆うように接着シート101を巻付けてもよい。
【0069】
図10は、分割ステータコアの斜視図である。図10を参照して、分割ステータコア121は電磁鋼板122を積層して構成される。なお、分割ステータコア121は、電磁鋼板の積層体で構成するだけでなく、磁性材料の粉末を圧粉成形して形成されていてもよい。複数の電磁鋼板122は厚み方向に積層されるが、各々の電磁鋼板122の製造時の公差が存在するため、積層されて延びる厚み方向の面は平坦な面ではなく、多少の凹凸が生じている。この凹凸を埋めるように接着シート101(図10では示さず)が分割ステータコア121の端面に接触する。
【0070】
実施の形態3に従った回転電機100は、半径方向に分割されており、円上に並ぶ複数の分割ステータコア121と、隣接する分割ステータコア121間に位置して分割ステータコア121に接触するように半径方向に延びる接着シート101と、分割ステータコア121の外周面251側に設けられて分割ステータコア121と接触するケース130とを備え、接着シート101は接着剤と発泡成分とを含む。
【0071】
このように構成された実施の形態3に従った回転電機100は、実施の形態2に従った回転電機と同様の効果がある。
【0072】
(実施の形態4)
図11は、この発明の実施の形態4に従った回転電機の平面図である。図11を参照して、この発明の実施の形態1に従った回転電機100は複数のティース512を有し、その複数のティース512間にはスロット511U,511V,511Wが形成されている環状のステータコア25と、複数のティース512に分布巻きされて、その一部がスロット511U,511V,511Wに位置する複数の巻線相としてのU相521U、V相521VおよびW相521Wとを備える。複数の巻線相であるU相521U、V相521VおよびW相521Wはティース512に直巻きされている。なお、直巻きだけでなくインサータを用いた巻き方法を採用してもよい。
【0073】
モータおよび/またはジェネレータとしての回転電機100は、管状のステータコア25と、ステータコア25の内周面側に向かい合うロータ10とを有する。ステータ20はリング状のステータコア25を有するステータコア25は鉄または鉄合金などの磁性体により構成される。ステータコア25には複数のティース512が設けられており、ティース512の間には、凹部としてのスロット511U,511V,511Wが設けられている。スロット511U,511V,511Wは、ステータコア25の内周側に開口するように設けられる。
【0074】
3相の巻線相であるU相521U、V相521VおよびW相521Wは、ティース512に巻付けられている。具体的には、U相521Uはスロット511Uに嵌り合うようにティース512に巻付けられている。V相521Vはスロット511Vに嵌り合うようにティース512に巻付けられている。W相521Wはスロット511Wに嵌り合うようにティース512に巻付けられている。
【0075】
U相521U、V相521VおよびW相521Wは、互いに円周上でずれるように巻付けられており、U相521U、V相521VおよびW相521Wは、いわゆる「分布巻き」されてステータ20を構成している。
【0076】
ロータ10はロータシャフト1に取付けられたロータコア2と、ロータコア2に埋込まれた磁石32とを有する。ロータコア2は鉄または鉄合金などの磁性体により構成される。磁石32はロータコア2の外周近傍にほぼ等間隔を隔てて配置される。磁石32の数は図11では8個であり、この実施の形態では8極のモータを示しているが、磁極の数はこれに限られるものではなく、さまざまな磁極の数を選択してもよい。
【0077】
図11におけるV相521VとW相521Wとの間に温度検出器としてのサーミスタ151が埋込まれている。サーミスタ151の外周は接着シート101によって取囲まれており、接着シート101がV相521VとW相521Wの両方に接触している。サーミスタ151および接着シート101はスロット511Vに嵌め合わせられている。
【0078】
図12は、図11中のXII−XII線に沿った断面図である。図12を参照して、スロット511V内に温度検出センサ(温度検出器)としてのサーミスタ151が埋込まれ、その外周を接着シート101が覆っている。スロット511内にはV相521が埋込まれており、接着シート101の大部分はV相521Vに接触している。
【0079】
さらにスロット511Vからはみ出るようにW相521Wが設けられており、このはみ出たW相521Wにも接着シート101は直接接触している。
【0080】
図13は、巻線相を取除いた状態でのステータコアの平面図である。図13を参照して、ステータコア25は半径方向に延びる複数のスロット511U,511V,511Wを有する。スロット511U,511V,511Wの間にティース512が位置している。スロット511Vにサーミスタ151と接着シート101が配置される。なお、この配置に限られず、U相またはV相用のスロット511U,511Wにサーミスタ151および接着シート101を設けてもよい。
【0081】
また、サーミスタ151および接着シート101の数は、図13で示したものに限られず、複数のサーミスタ151および接着シート101を異なるスロット511U,511V,511Wに配置してもよい。
【0082】
図14は、図11で示す回転電機の斜視図である。図14を参照して、ステータコア25に巻かれたU相521U、V相521VおよびW相521Wはともにステータコア25の厚み方向に盛り上がっており、立体的に巻線されている。V相521VとW相521Wととの間にサーミスタ151と接着シート101が差し込まれている。なお、サーミスタ151はコンピュータ1001に接続され、サーミスタ151で検出されたステータ20の温度はコンピュータ1001へ伝えられる。
【0083】
このようなステータ20の製造方法は、まず、サーミスタ151に接着シート101を巻付け、これをいずれかのスロットに挿入する。次に、各々のスロットにU相521U、V相521VおよびW相521Wを巻付ける。その後接着シート101を加熱することにより、接着シート101を膨張させて、巻線相と多くの面積で接着シート101を接着するとともに、接着シート101を熱硬化させる。これによりステータ20が完成する。
【0084】
なお、この実施の形態では、図13で示すように、接着シート101はスロット壁面13に直接接触しているが、これに限られず、スロット壁面13に接着シート101が直接接触していなくてもよい。
【0085】
このように構成された回転電機100はコイルを構成するU相521U、V相521VおよびW相521Wを挿入するスロット511U,511V,511Wが形成されたステータコアと、スロット511U,511V,511Wに挿入される温度検出器としてのサーミスタ151と、サーミスタ151の外周を覆い、V相521VおよびW相521Wに接触する接着シート101とを備える。接着シート101は接着剤と発泡成分とを含む。
【0086】
このように構成された回転電機100では、接着シート101が接着剤と発泡成分とを含むため、接着シート101が組付けられた後に膨張してV相251VとW相251Wとの両方に広い面積で接触することができる。その結果、V相251VおよびW相251Wの熱が接着シート101を介して確実にサーミスタ151に伝わり、サーミスタ151が確実にステータ20の温度を検出することができる。
【0087】
(実施の形態5)
図15は、この発明の実施の形態5に従ったステータの平面図である。図15を参照して、この発明の実施の形態5に従ったステータ20はコイルが集中巻きされるステータであり、具体的には、ステータコア25には複数のティース512とスロット511とが設けられ、各々のスロット511にはコイルを構成する巻線相であるU相521U、V相521VおよびW相521Wが配置されている。U相521U、V相521VおよびW相521Wは銅線により構成されており、ティース512に巻付けられている。
【0088】
スロット511にはスロット壁面13に接触するようにサーミスタ151および接着シート101が設けられている。集中巻きの場合、分布巻きに比べて1つのスロット511が大きくなるため、より大きなサーミスタ151および接着シート101を設けることができる。なお、図15ではスロット壁面13に接着シート101が接触しているが、これに限られるものではなく、スロット壁面13に接着シート101が直接接触していなくてもよい。
【0089】
接着シート101はU相521Uに接触している。なお、この構成に限られるものではなく、U相521U、V相521VおよびW相521Wのいずれかに接着シート101が接触していればよい。さらに、接着シート101およびサーミスタ151の個数は、1つに限定されるものではなく、複数のサーミスタ151および接着シート101がそれぞれのスロットに埋込まれてU相521U、V相521VおよびW相521Wに接触していてもよい。
【0090】
このように構成された、実施の形態5に従ったステータ20では、実施の形態4に従ったステータと同様の効果がある。
【0091】
(実施の形態6)
図16は、この発明の実施の形態6に従ったステータコアの一部断面を含む平面図である。図17は、図16中のXVIIで囲んだ部分を拡大して示す斜視図である。図16および図17を参照して、この発明の実施の形態6に従ったステータコア25では、スロット511U,511V,511Wのスロット壁面13に沿うように接着シート101が設けられており、さらにこの接着シート101に接触するようにU相521U、V相521VおよびW相521Wを構成する銅線521が配置されている。図16で示すステータ20では、図11で示す実施の形態4に従ったステータ20と同様にU相521U、V相521VおよびW相521Wが巻線されている。U相521U、V相521VおよびW相521Wはともに銅線521を巻くことにより構成されている。接着シート101はそれぞれの銅線521に広い面積で接触している。図16では、U相521U、V相521VおよびW相521Wのそれぞれに接着シート101が設けられているが、これに限られるものではなく、U相521U、V相521VおよびW相521Wの少なくともいずれかに接着シート101が接触していればよい。
【0092】
U相521UおよびV相521Vを構成する銅線521はステータコア25の厚み方向に延びている。各々の銅線521はスロット511U,511V内に充填されている。
【0093】
スロット壁面13に接触するようにステータコア25に直接的に接着シート101が貼り合わせられている。接着シート101は図17では膨張した後の形状を示しており、銅線521が形成する凹凸形状に嵌り合うような表面形状とされる。
【0094】
なお、図17では、スロット511Uの半径方向開口(ティース512の隣り合う隙間であって、ステータコア25の厚み方向に延びる隙間)を接着シート101が覆っていないが、この隙間を接着シート101が覆うように構成されていてもよい。
【0095】
図18は、図17で示すステータコアの平面図である。図18を参照して、1つのスロット511を拡大して示した場合には、スロット511Uに複数本の銅線521が充填されており、この複数本の銅線521の集合体がU相521Uを構成している。各々の銅線521の直径はDであり、それぞれの銅線521の直径Dはほぼ等しい。
【0096】
銅線521の集合体の外表面は凹凸形状を構成しており、この凹凸形状に嵌り合うように接着シート101が変形している。
【0097】
次に、図16から図18で示すステータコアの製造方法について説明する。まず、ステータコア25のスロット壁面13に接触するように接着シート101を貼り付ける。次に、U相251U、V相251VおよびW相251Wを巻線により構成する。これにより、各々のスロット511U,511V,511WにU相521U、V相521VおよびW相521Wが嵌め合わせられる。この状態で接着シート101を加熱することにより、接着シート101が膨張する。これに伴い接着シート101は図18で示すように各々の銅線521の間に入り込む。さらに、加熱により接着シート101が熱硬化する。
【0098】
この発明の実施の形態6に従ったステータコア25はコイルを構成するU相521U、V相521VおよびW相521Wを挿入するスロット511U,511V,511Wが形成されたステータコア25と、スロット壁面13に接触し、かつU相521U,V相521V,W相521Wに接触する接着シート101とを備える。接着シート101は、接着剤と発泡成分とを含む。
【0099】
このようなステータコア25では、図18で詳細に示されるように、接着シート101は膨張して銅線521の隙間を埋めるように構成されて、広い面積で銅線521およびU相521Uと接触する。その結果、U相521U、V相521VおよびW相521Wからステータコア25への伝熱面積が大きくなり、U相521U、V相521VおよびW相521Wを確実に冷却することが可能となる。
【0100】
(実施の形態7)
図19は、この発明の実施の形態7に従ったステータの一部断面を含む平面図である。図19を参照して、この発明の実施の形態7に従ったステータコア25では、集中巻きのステータ20において、スロット511のスロット壁面13に接触するように接着シート101が設けられている点で、実施の形態6に従ったステータ20と異なる。すなわち、実施の形態7では、分布巻きのステータ20のスロットに接着シート101が設けられていたのに対し、実施の形態7では、図19で示すように、集中巻きのスロット511のスロット壁面13に接触するように接着シート101が設けられている。接着シート101は一方でスロット壁面13に接触し、他方でU相521U、V相521V、W相521Wと直接接触している。
【0101】
接着シート101の他方の面は、U相521U、V相521VおよびW相521Wを構成する銅線521の隙間に入り込んでおり広い面積で銅線521と接触している。
【0102】
図20は、別の局面に従ったステータ20の一部断面を含む平面図である。図20を参照して、隣り合うU相521UとV相521Vとの間、V相521VとW相521Wとの間ならびにW相521WとU相521Uとの間にも接着シート101が設けられていてもよい。この場合、接着シート101は、U相521U、V相521VおよびW相521Wの間の絶縁を確保する役割も果たす。
【0103】
なお、図20では、すべての隣接領域に接着シート101を設けているが、いずれかの隣接領域にのみ接着シート101を設けてもよい。
【0104】
次に、図19および図20で示すステータの製造方法について説明する。図19で示すステータを製造する場合には、まずスロット511のスロット壁面13に接触するように接着シート101を貼り付ける。次に、各々のスロット511にU相521U、V相521VおよびW相521Wを構成する銅線521を巻付ける。その後接着シート101を膨張させる。これにより銅線521間に接着シート101が入り込む。さらに、接着シート101は加熱されることにより熱硬化する。
【0105】
図20で示すステータ20を製造する場合には、接着シート101をスロット511のスロット壁面13に沿うように貼り合わせた後、U相521U、v相521VおよびW相521Wを巻付ける。その後、U相521UとV相521Vとの間、V相521VとW相521Wとの間、およびW相521WとU相521Uとの間にさらに接着シート101を挿入する。その後接着シート101を加熱する。これにより接着シート101はU相521U、V相521VおよびW相521Wを構成する銅線521間に入り込む。すなわち、実施の形態7に従ったステータ20はコイルを構成するU相521U、V相521V、W相521Wをスロット511が形成されたステータコア25と、スロット壁面13に接触し、かつU相521U、V相521VおよびW相521Wに接触する接着シート101とを備え、接着シート101は接着剤と発泡成分とを含む。
【0106】
このように構成された実施の形態7に従ったステータ20では、実施の形態6に従ったステータコアと同様の効果がある。
【0107】
(実施の形態8)
図21は、この発明の実施の形態8に従ったレゾルバが用いられるモータ駆動装置のブロック図である。図21を参照して、この発明の実施の形態8に従ったモータ駆動装置400では、直流電源Bと、インバータ410,420と、コンデンサ430とを備える。レゾルバ440,450と、電流センサ460,470と、制御装置480とを備える。
【0108】
インバータ410は、U相アーム411、V相アーム412およびW相アーム413からなる。U相アーム411、V相アーム412およびW相アーム413は、ノードN1とノードN2との間に並列に接続される。
【0109】
U相アーム411は、直列接続されたNPNトランジスタQ3,Q4からなり、V相アーム412は直列接続されたNPNトランジスタQ5,Q6からなり、W相アーム413は直列接続されたNPNトランジスタQ7,Q8からなる。また、各NPNトランジスタQ3〜Q8のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードD3〜D8がそれぞれ接続されている。
【0110】
インバータ420は、U相アーム421、V相アーム422およびW相アーム423からなる。U相アーム421、V相アーム422およびW相アーム423は、ノードN1とノードN2との間に並列に接続される。U相アーム421は、直列接続されたNPNトランジスタQ9,Q10からなり、V相アーム422は直列接続されたNPNトランジスタQ11,Q12からなり、W相アーム423は直列接続されたNPNトランジスタQ13,Q14からなる。また、各NPNトランジスタQ9〜Q14のコレクタ−エミッタ間には、それぞれエミッタがコレクタ側へ電流を流すダイオードD9〜D11がそれぞれ接続されている。
【0111】
インバータ410の各相アームの中間点は、交流モータM1の各相コイルの各相端に接続されている。インバータ420の各相アームの中間点は、交流モータM2の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータM1,M2は、3相の永久磁石モータであり、U,V,W相の3つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成されている。そして、交流モータM1のU相コイルの他端がNPNトランジスタQ3,Q4の中間点に、V相コイルの他端がNPNトランジスタQ5,Q6の中間点に、W相コイルの他端がNPNトランジスタQ7,Q8の中間点にそれぞれ接続されている。また交流モータM2のU相コイルの他端がNPNトランジスタQ9,Q10の中間点に、V相コイルの他端がNPNトランジスタQ11,Q12の中間点に、W相コイルの他端がNPNトランジスタQ13,Q14の中間点にそれぞれ接続されている。
【0112】
コンデンサ430はノードN1とノードN2との間にインバータ410,420に並列に接続される。
【0113】
直流電源Bはニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池からなる。インバータ410は、制御装置480からの駆動信号DRV1に基づいて、コンデンサ430からの直流電圧を交流電圧に変換して交流モータM1を駆動する。インバータ420は、制御装置480からの駆動信号DRV2に基づいて、コンデンサ430からの直流電圧を交流電圧に変換して交流モータM2を駆動する。
【0114】
コンデンサ430は、直流電源Bからの電流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ410,420に供給する。レゾルバ440は、交流モータM1の回転軸に取付けられており、交流モータM1の回転子の回転角度θbn1を検出して制御装置480へ出力する。レゾルバ450は、交流モータM2の回転軸に取付けられており、交流モータM2の回転子の回転角度θbn2を検出して制御装置480へ出力する。
【0115】
電流センサ460は、交流モータM1に流れるモータ電流MCRT1を検出し、その検出したモータ電流MCRT1を制御装置480へ出力する。電流センサ470は、交流モータM2に流れるモータ電流MCRT2を検出し、その検出したモータ電流MCRT2を制御装置480へ出力する。
【0116】
制御装置480は、レゾルバ440からの回転角度θbn1を補正する。そして、制御装置480は、補正した回転角度θn1と、外部ECU(電子制御装置)からのトルク指令値TR1とを用いてインバータ410のnPNトランジスタQ3〜Q8を駆動するための駆動信号DRV1を生成し、その生成した駆動信号DRV1をNPNトランジスタQ3〜Q8へ出力する。
【0117】
また、制御装置480は、レゾルバ450からの回転角度θbn2を補正する。そして、制御装置480は、補正した回転角度θn2と、外部ECUからのトルク指令値TR2とを用いてインバータ420のNPNトランジスタQ9〜Q14を駆動するための駆動信号DRV2を生成し、その生成した駆動信号DRV2をNPNトランジスタQ9〜Q14へ出力する。
【0118】
図22は、レゾルバの模式図である。図22を参照して、レゾルバ440は、回転センサであり、モータおよびジェネレータの高効率制御のために、磁石位置を高精度で検出するセンサである。レゾルバ440は、レゾルバステータコア441と、レゾルバステータコア441の中央に設けられる回転シャフト443と、回転シャフト443の外周に取付けられた楕円形状のレゾルバロータ442とを有し、レゾルバステータコア441には、少なくとも3つのコイル444A,444B,444Cが設けられる。レゾルバステータコア441とコイル444A,444B,444Cがレゾルバステータ1420を構成している。
【0119】
コイル444Aには、励起用交流電流が流され、これに基づく出力がコイル444A,444Cで検出される。
【0120】
2つの出力用のコイル444B,444Cは、電気的に90°ずつずれて配置される。レゾルバロータ442が楕円形状であるため、レゾルバロータ442が回転すると、レゾルバステータコア441とレゾルバロータ442との距離が変化する。
【0121】
コイル444Aに交流電流を流せば、コイル444B,444Cには、レゾルバロータ442の位置に応じた出力が発生し、この出力の差から絶対位置を検出することができる。一定時間内の位置の変化量をCPU(中央演算ユニット)にて演算することにより、回転センサとしても使用することができる。
【0122】
回転シャフト443と楕円形状のレゾルバロータ442との間には接着シート101が配置されている。接着シート101はレゾルバロータ442を回転シャフト443に確実に固定する。
【0123】
また、レゾルバステータコア441とケース304との間にも接着シート102が介在しており、ケース304にレゾルバステータコア441を確実に固定している。
【0124】
図23は、回転電機に組込まれたレゾルバの断面図である。図23を参照して、レゾルバステータコア441およびレゾルバロータ442から構成されるレゾルバ440が組込まれる回転電機M1(回転電機100)は、回転シャフト443の一方を支持し、回転電機本体を収納するモータケース306と、このモータケース306に取付けられ、回転シャフト443の他方端を支持するモータカバーとして作用するケース304とを有している。レゾルバ440は、回転電機のコイルエンド301間に組込まれて、レゾルバロータ442は回転シャフト443に取付けられて、レゾルバステータコア441はケース304にボルト403aなどを用いて取付けられる。
【0125】
ケース304はリング部305を有し、このフランジ形状のリング部305内に孔310が設けられる。孔310に接着シート102が直接接触している。孔310はテーパ形状となっていてもよい。この孔310に接着シート102およびレゾルバステータコア441が圧入されているため、レゾルバステータコア441は孔310およびリング部305から中心方向に向かって押圧されている。コイルが回転電機のステータコア25に巻かれており、その端部がコイルエンド301である。向かい合うコイルエンド301間にレゾルバステータコア441が配置される。レゾルバステータコア441にはコイル444A,444Cが巻かれている。レゾルバステータコア441はレゾルバロータ442と向かい合っている。
【0126】
レゾルバ440はロータシャフトとしての回転シャフト443と、回転シャフト443の外周面1443に接触する接着シート101と、回転シャフト443の外周面側に設けられて接着シート101に接触するレゾルバロータコア442とを備え、接着シート101は接着剤と発泡成分とを含む。
【0127】
レゾルバ440は、レゾルバステータコア441と、レゾルバステータコア441の外周面1441に接触する接着シート102と、レゾルバステータコア441の外周面1441側に設けられ、接着シート102に接触するケース304とを備える。接着シート102は接着剤と発泡成分とを含む。
【0128】
なお、この実施の形態では回転シャフト443とレゾルバロータ442との間に接着シート101を設け、かつレゾルバステータコア441とケース304との間にも接着シート102を設けたが、接着シート101,102の少なくともいずれか一方を設ければよい。
【0129】
このように構成されたレゾルバでは、回転シャフト443とレゾルバロータ442との間に接着シート101を設けているため、接着シート101により確実に回転シャフト443にレゾルバロータ442を固定することができる。
【0130】
さらに、ケース304とレゾルバステータコア441との間に接着シート102が設けられているため、接着シート102により確実にケース304にレゾルバステータコア441を固定することができる。
【0131】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【0132】
この発明は回転電機およびその回転数を検出するレゾルバの分野で用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【0133】
【図1】この発明の実施の形態1に従った回転電機の平面図である。
【図2】図1中のII−II線に沿った断面図である。
【図3】図2で示すロータコアの製造方法を説明するための断面図である。
【図4】この発明の実施の形態2に従った回転電機で用いられるステータの断面図である。
【図5】図4で示すステータの製造方法を説明するために示すステータコアの斜視図である。
【図6】図4で示すステータの製造方法を説明するために示すステータコアの斜視図である。
【図7】図4で示すステータの製造方法を説明するために示すステータコアの斜視図である。
【図8】図4で示すステータの製造方法を説明するために示すステータコアの斜視図である。
【図9】この発明の実施の形態3に従った回転電機のステータの断面図である。
【図10】分割ステータコアの斜視図である。
【図11】この発明の実施の形態4に従った回転電機の平面図である。
【図12】図11中のXII−XII線に沿った断面図である。
【図13】巻線相を取除いた状態でのステータコアの平面図である。
【図14】図11で示す回転電機の斜視図である。
【図15】この発明の実施の形態5に従ったステータの平面図である。
【図16】この発明の実施の形態6に従ったステータコアの一部断面を含む平面図である。
【図17】図16中のXVIIで囲んだ部分を拡大して示す斜視図である。
【図18】図17で示すステータコアの平面図である。
【図19】この発明の実施の形態7に従ったステータの一部断面を含む平面図である。
【図20】別の局面に従ったステータ20の一部断面を含む平面図である。
【図21】この発明の実施の形態8に従ったレゾルバが用いられるモータ駆動装置のブロック図である。
【図22】レゾルバの模式図である。
【図23】回転電機に組込まれたレゾルバの断面図である。
【符号の説明】
【0134】
1 ロータシャフト、2 ロータコア、21 電磁鋼板、32 磁石、101 接着シート、111 外周面。




 

 


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