特開 2023-42994 回転電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023042994

(43)【公開日】2023-03-28

(54)【発明の名称】回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/19 20060101AFI20230320BHJP

   H02K 3/52 20060101ALI20230320BHJP

【ＦＩ】

H02K9/19 A

H02K3/52 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021150448

(22)【出願日】2021-09-15

(71)【出願人】

【識別番号】000116574

【氏名又は名称】愛三工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山下 修平

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 眞矢

(72)【発明者】

【氏名】今枝 雅稀

【テーマコード（参考）】

5H604

5H609

【Ｆターム（参考）】

5H604AA03

5H604BB08

5H604BB14

5H604CC01

5H604CC05

5H604CC15

5H604CC16

5H604PC03

5H609BB01

5H609BB19

5H609PP02

5H609PP05

5H609PP06

5H609PP09

5H609QQ01

5H609QQ08

(57)【要約】

【課題】簡潔な構成で効率良くバスバーを冷却することができる技術を提供する。
【解決手段】回転電機は、ロータと、前記ロータを囲むステータと、前記ロータと前記ステータを収容するケースと、を備える。前記ケースには、前記ステータの周方向に延びる冷媒流路が設けられている。前記冷媒流路は、前記ステータの軸方向に開口する開口部を備える。前記ステータは、少なくとも１つのコイルに電気的に接続されるバスバーであって前記ステータの周方向に延びる前記バスバーと、前記バスバーを保持する保持部材であって前記ステータの周方向に延びる樹脂製の前記保持部材と、を備える。前記保持部材は、前記冷媒流路の前記開口部を覆う状態で前記ケース内に配置され、前記開口部を封止する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロータと、
前記ロータを囲むステータと、
前記ロータと前記ステータを収容するケースと、を備える回転電機であって、
前記ケースには、前記ステータの周方向に延びる冷媒流路が設けられており、
前記冷媒流路は、前記ステータの軸方向に開口する開口部を備えており、
前記ステータは、少なくとも１つのコイルに電気的に接続されるバスバーであって前記ステータの周方向に延びる前記バスバーと、前記バスバーを保持する保持部材であって前記ステータの周方向に延びる樹脂製の前記保持部材と、を備え、
前記保持部材は、前記冷媒流路の前記開口部を覆う状態で前記ケース内に配置されることにより前記開口部を封止する、回転電機。

【請求項2】

前記ケースに収容された前記ロータと前記ステータを覆うように前記ケースに蓋をするカバーと、
前記カバーと前記ステータの前記保持部材との間に配置された中間部材と、を更に備え、
前記カバーが前記ケースに固定されることにより前記中間部材が前記保持部材に押し当てられ、それにより前記保持部材が前記冷媒流路の前記開口部に押し当てられる、請求項１に記載の回転電機。

【請求項3】

前記保持部材の前記冷媒流路側の面に凹部が設けられている、請求項１または２に記載の回転電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示する技術は、回転電機に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示されている回転電機は、ロータと、ロータを囲むステータと、ステータを囲むフレームと、フレームを囲むジャケットとを備えている。フレームとジャケットにより冷媒流路が形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－２０８５７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の回転電機は、ステータのコイルに電気的に接続されるバスバーを備えている。しかしながら、特許文献１の構成では、バスバーを冷却することが困難である。本明細書は、簡潔な構成で効率良くバスバーを冷却することができる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書に開示する回転電機は、ロータと、前記ロータを囲むステータと、前記ロータと前記ステータを収容するケースと、を備える。前記ケースには、前記ステータの周方向に延びる冷媒流路が設けられている。前記冷媒流路は、前記ステータの軸方向に開口する開口部を備える。前記ステータは、少なくとも１つのコイルに電気的に接続されるバスバーであって前記ステータの周方向に延びる前記バスバーと、前記バスバーを保持する保持部材であって前記ステータの周方向に延びる樹脂製の前記保持部材と、を備える。前記保持部材は、前記冷媒流路の前記開口部を覆う状態で前記ケース内に配置されることにより前記開口部を封止する。

【0006】

この構成によれば、保持部材が冷媒流路の開口部を封止するので、冷媒流路を流れる冷媒により保持部材を介してバスバーを冷却することができる。簡潔な構成で効率良くバスバーを冷却することができる。

【0007】

回転電機は、前記ケースに収容された前記ロータと前記ステータを覆うように前記ケースに蓋をするカバーと、前記カバーと前記ステータの前記保持部材との間に配置された中間部材と、を更に備えていてもよい。前記カバーが前記ケースに固定されることにより前記中間部材が前記保持部材に押し当てられ、それにより前記保持部材が前記冷媒流路の前記開口部に押し当てられてもよい。

【0008】

この構成によれば、冷媒流路から冷媒が漏洩することを抑制することができる。

【0009】

前記保持部材の前記冷媒流路側の面に凹部が設けられていてもよい。

【0010】

この構成によれば、保持部材を介してバスバーを効率良く冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施例の回転電機を模式的に示す斜視図。

【図2】実施例の回転電機のカバーを取り外した状態を模式的に示す斜視図。

【図3】実施例の回転電機のカバーを取り外した状態を模式的に示す上面図。

【図4】実施例の回転電機の一部を模式的に示す斜視図。

【図5】実施例の回転電機の一部を模式的に示す上面図。

【図6】図４のVI－VI断面図。

【図7】図６の部分VIIの拡大図。

【図8】実施例のカバーを模式的に示す裏面図。

【図9】実施例の中間部材を模式的に示す斜視図。

【図10】図７の変形例の断面図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

実施例の回転電機２について図面を参照して説明する。図１は、実施例の回転電機２を模式的に示す斜視図である。図２は、回転電機２のカバー７０を取り外した状態を模式的に示す斜視図である。図３は、回転電機２のカバー７０を取り外した状態を模式的に示す上面図である。図４は、回転電機２の一部を模式的に示す斜視図である。図５は、回転電機２の一部を模式的に示す上面図である。図６は、図４のVI－VI断面図である。図１から図６に示すように、回転電機２は、ロータ１４と、ロータ１４を囲むステータ１２と、ロータ１４とステータ１２を収容するケース５０と、ケース５０に蓋をするカバー７０とを備えている。また、回転電機２は、カバー７０とステータ１２の間に配置されている複数の中間部材９０を備えている。

【0013】

回転電機２は、モータおよび／または発電機として機能する。回転電機２のロータ１４がステータ１２に対して回転する。以下では、回転電機２、ロータ１４およびステータ１２の軸方向を図に示すＺ軸方向として説明する。

【0014】

まず、ケース５０の構成について説明する。ケース５０は、金属から構成されており、底部５２と、本体部５４と、周縁部５６とを備えている。また、ケース５０は、回転電機２の軸方向に開口する開口部５５を備えている。ケース５０の開口部５５は、カバー７０により閉塞される。

【0015】

ケース５０の底部５２は、回転電機２の軸方向においてロータ１４とステータ１２を覆っている。ケース５０の本体部５４は、ステータ１２を囲むようにステータ１２の周囲に配置されている。本体部５４は、ステータ１２の周方向に延びている。

【0016】

図６に示すように、ケース５０の本体部５４には、ステータ１２を冷却するための冷媒流路５１が設けられている。冷媒流路５１は、ステータ１２を囲むようにステータ１２の周囲に配置されている。冷媒流路５１は、ステータ１２の周方向に延びている。ケース５０の外部から供給される冷媒が冷媒流路５１を一巡するように流れる。冷媒流路５１を流れる冷媒によりステータ１２が冷却される。

【0017】

また、図７に示すように、冷媒流路５１は、ステータ１２の軸方向に開口する開口部８０を備えている。開口部８０は、後述する保持部材６０により封止されている。開口部８０は、ステータ１２の周方向に延びている。

【0018】

図１から図６に示すように、ケース５０の周縁部５６は、ステータ１２を囲むようにステータ１２の周囲に配置されている。周縁部５６は、ステータ１２の周方向に延びている。周縁部５６には複数のボルト孔５８が設けられている。複数のボルト孔５８には、それぞれ、締結用のボルト（図示省略）が挿入される。ボルト孔５８に挿入されるボルトによりケース５０とカバー７０が締結される。複数のボルト孔５８は、ステータ１２の周方向に沿って並んでおり、互いに間隔をあけて配置されている。

【0019】

次に、ステータ１２の構成について説明する。ステータ１２は、ロータ１４の周囲に配置されている。ステータ１２は、コア３０と、コア３０に集中巻で巻き回されている複数のコイル２０（複数のＵ相コイル２０ｕ、複数のＶ相コイル２０ｖ、複数のＷ相コイル２０ｗ）とを備えている。また、ステータ１２は、複数のバスバー４０（中性バスバー４０ｎ、Ｕ相バスバー４０ｕ、Ｖ相バスバー４０ｖ、Ｗ相バスバー４０ｗ）と、複数のバスバー４０を保持する保持部材６０とを備えている。

【0020】

ステータ１２のコア３０は、磁性体から略円筒状に構成されている。コア３０の周縁部には、中間部材９０を位置決めするための位置決め部材１００が固定されている（図４，５参照）。位置決め部材１００は、絶縁性及び弾性を有する樹脂（例えば、ゴム）から構成されている。位置決め部材１００には、位置決め用の孔部１０２が設けられている。

【0021】

コア３０は、複数のティース３２を備えている。複数のティース３２は、コア３０の周方向に並んでおり、互いに間隔をあけて配置されている。複数のティース３２には、それぞれコイル２０（２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ）が巻き回されている。複数のコイル２０（２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ）は、ステータ１２の周方向に並んでおり、互いに間隔をあけて配置されている。

【0022】

複数のコイル２０（２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ）のうち、Ｕ相コイル２０ｕは、Ｕ相バスバー４０ｕに電気的に接続されている。同様に、Ｖ相コイル２０ｖは、Ｖ相バスバー４０ｖに電気的に接続されており、Ｗ相コイル２０ｗは、Ｗ相バスバー４０ｗに電気的に接続されている。以下では、複数のコイル２０（２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ）のうち、代表で１個のＶ相コイル２０ｖの構成について説明する。Ｕ相コイル２０ｕとＷ相コイル２０ｗについては、Ｖ相コイル２０ｖと同様の構成については詳細な説明を省略する。

【0023】

１個のＶ相コイル２０ｖは、１本の導線２２が巻き回されることにより構成されている。導線２２は、例えば、丸線または平角線である。導線２２は、例えば、集中巻きやアルファ巻きで巻き回されている。Ｖ相コイル２０ｖの導線２２は、巻線部２４ｖと、巻線部２４ｖから突出する一対の端末部２６ｖ、２６ｎとを備えている。巻線部２４ｖは、コア３０のティース３２の周囲に巻き回されている。巻線部２４ｖは、ティース３２を覆うように配置されている。

【0024】

一対の端末部２６ｖ、２６ｎは、それぞれ、ステータ１２の軸方向（Ｚ方向）に延び、屈曲して、ステータ１２の径方向の外側に向けて延びている。一対の端末部２６ｖ、２６ｎは、それぞれ、バスバー４０の端子部４４に向けて延びている。導線２２の一方の端末部２６ｖは、Ｖ相バスバー４０ｖの端子部４４ｖに接続され、導線２２の他方の端末部２６ｎは、中性バスバー４０ｎの端子部４４ｎに接続される。

【0025】

次に、バスバー４０の構成について説明する。複数のバスバー４０（４０ｎ、４０ｕ、４０ｖ、４０ｗ）は、複数のコイル２０（２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ）を囲むように複数のコイル２０の周囲に配置されている。複数のバスバー４０（４０ｎ、４０ｕ、４０ｖ、４０ｗ）のうち、中性バスバー４０ｎは、Ｕ相コイル２０ｕ、Ｖ相コイル２０ｖ、および、Ｗ相コイル２０ｗのそれぞれに電気的に接続されている。また、中性バスバー４０ｎは、基準電位に接地されている。中性バスバー４０ｎは、基準電位に電気的に接続される接地部４８ｎを備えていてもよい（図３参照）。接地部４８ｎは、例えば、中性バスバー４０ｎの本体部４２ｎからステータ１２の径方向の外側に突出している。

【0026】

複数のバスバー４０（４０ｎ、４０ｕ、４０ｖ、４０ｗ）のうち、Ｕ相バスバー４０ｕは、Ｕ相コイル２０ｕに電気的に接続されている。Ｖ相バスバー４０ｖは、Ｖ相コイル２０ｖに電気的に接続されている。Ｗ相バスバー４０ｗは、Ｗ相コイル２０ｗに電気的に接続されている。また、Ｕ相バスバー４０ｕ、Ｖ相バスバー４０ｖ、および、Ｗ相バスバー４０ｗは、それぞれ、三相交流を生成するインバータを介して電源に電気的に接続されている。Ｕ、Ｖ、Ｗ相のバスバー４０ｕ、４０ｖ、４０ｗは、それぞれ、電源に電気的に接続される電源部４８ｕ、４８ｖ、４８ｗを備えていてもよい（図３参照）。電源部４８ｕ、４８ｖ、４８ｗは、それぞれ、例えば、Ｕ、Ｖ、Ｗ相のバスバー４０ｕ、４０ｖ、４０ｗの本体部４２ｕ、４２ｖ、４２ｗからステータ１２の径方向の外側に突出している。

【0027】

回転電機２では、複数のバスバー４０（４０ｎ、４０ｕ、４０ｖ、４０ｗ）を介して複数のコイル２０（２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ）に三相交流の電力が供給される。以下では、複数のバスバー４０（４０ｎ、４０ｕ、４０ｖ、４０ｗ）のうち、代表で中性バスバー４０ｎの構成について説明する。Ｕ相バスバー４０ｕ、Ｖ相バスバー４０ｖ、Ｗ相バスバー４０ｗについては、中性バスバー４０ｎと同様の構成については詳細な説明を省略する。

【0028】

中性バスバー４０ｎは、導電体から略円環状に構成されている。中性バスバー４０ｎは、本体部４２ｎと、本体部４２ｎから突出する複数の端子部４４ｎとを備えている。本体部４２ｎは、ステータ１２の径方向において複数のコイル２０よりも外側に配置されている。本体部４２ｎは、ステータ１２の周方向に延びている。本体部４２ｎは、ステータ１２の軸方向から視た状態で略円形状に構成されている。複数のバスバー４０（４０ｎ、４０ｕ、４０ｖ、４０ｗ）の本体部４２（４２ｎ、４２ｕ、４２ｖ、４２ｗ）が、ステータ１２の径方向に並んでおり、互いに間隔をあけて配置されている。

【0029】

中性バスバー４０ｎの各端子部４４ｎは、本体部４２ｎと一体的に構成されている。端子部４４ｎの基端部が本体部４２ｎに接続されている。端子部４４ｎは、本体部４２ｎからステータ１２の軸方向に突出している。端子部４４ｎの先端部にコイル２０（例えば、Ｖ相コイル２０ｖ）の導線２２の端末部２６ｎが接続されている。導線２２の端末部２６ｎは、例えば、溶接等の接合方法により端子部４４ｎに接続される。

【0030】

次に、保持部材６０の構成について説明する。保持部材６０は、絶縁性及び弾性を有する樹脂（例えば、ゴム）から構成されている。保持部材６０は、複数のバスバー４０（４０ｎ、４０ｕ、４０ｖ、４０ｗ）を保持している。保持部材６０は、ステータ１２の周方向に延びており、ステータ１２の軸方向から視た状態で略円形状に構成されている。保持部材６０は、複数のコイル２０（２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ）を囲むように複数のコイル２０の周囲に配置されている。

【0031】

保持部材６０には、複数のバスバー４０を保持するための複数の収容凹部６６（中性収容凹部６６ｎ、Ｕ相収容凹部６６ｕ、Ｖ相収容凹部６６ｖ、Ｗ相収容凹部６６ｗ）が設けられている。複数の収容凹部６６は、それぞれ、ステータ１２の周方向に延びており、ステータ１２の軸方向から視た状態で略円形状に構成されている。複数の収容凹部６６は、それぞれ、ステータ１２の軸方向に開口している（ステータ１２の軸方向に凹んでいる）。複数の収容凹部６６（６６ｎ、６６ｕ、６６ｖ、６６ｗ）には、それぞれ、複数のバスバー４０（４０ｎ、４０ｕ、４０ｖ、４０ｗ）の本体部４２（４２ｎ、４２ｕ、４２ｖ、４２ｗ）が収容されている。

【0032】

図６及び図７に示すように、ステータ１２がケース５０内に収容されている状態では、保持部材６０が、ケース５０に設けられている冷媒流路５１の開口部８０を封止する。保持部材６０は、開口部８０を閉塞するようにケース５０内に配置されている。保持部材６０が開口部８０を覆っている。この状態で冷媒が冷媒流路５１を流れることにより、複数のコイル２０（２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ）と複数のバスバー４０（４０ｎ、４０ｕ、４０ｖ、４０ｗ）とが冷却される。

【0033】

次に、カバー７０の構成について説明する。カバー７０は、金属から構成されており、ケース５０の開口部５５を覆っている。即ち、カバー７０は、ケース５０内に配置されているロータ１４とステータ１２を覆っている。

【0034】

図８は、実施例のカバー７０を模式的に示す裏面図である。図８に示すように、カバー７０は、本体部７１と、本体部７１を囲むように本体部７１の周囲に設けられている周縁部７２とを備えている。周縁部７２には複数のボルト孔７８が設けられている。複数のボルト孔７８には、それぞれ、締結用のボルト（図示省略）が挿入される。ボルト孔７８に挿入されるボルトによりケース５０とカバー７０が締結される（図１参照）。複数のボルト孔７８は、ステータ１２の周方向に沿って並んでおり、互いに間隔をあけて配置されている。

【0035】

カバー７０の本体部７１の裏面（ケース５０側の面）には、複数の凸部７４が設けられている。カバー７０がケース５０に締結されている状態では、複数の凸部７４がケース５０側に突出する。複数の凸部７４は、カバー７０とステータ１２の間に配置されている複数の中間部材９０に向けて突出する。カバー７０がケース５０に締結されている状態では、複数の凸部７４は、それぞれ、複数の中間部材９０に押し当てられる。凸部７４が中間部材９０をステータ１２側に押圧する。

【0036】

中間部材９０は、絶縁性及び弾性を有する樹脂（例えば、ゴム）から構成されている。複数の中間部材９０は、ステータ１２の周方向に沿って並んでおり、互いに間隔をあけて配置されている。図９に示すように、中間部材９０は、本体部９２と、本体部９２から突出する位置決め用の凸部９４とを備えている。本体部９２は、ケース５０内に配置されている状態でステータ１２の径方向に延びている（図４参照）。カバー７０がケース５０に締結されている状態では、中間部材９０の本体部９２が保持部材６０に押し付けられる。これにより、保持部材６０の底部６４が冷媒流路５１の開口部８０に押し当てられる。

【0037】

中間部材９０の凸部９４は、本体部９２の先端部に設けられている（図９参照）。凸部９４は、ステータ１２の径方向の内側の先端部に設けられている。凸部９４は、ステータ１２の軸方向に突出している。凸部９４は、中間部材９０がカバー７０と保持部材６０の間に配置されている状態でステータ１２側に突出している。凸部９４は、位置決め部材１００の孔部１０２（図５参照）に挿入される。これにより、中間部材９０が位置決めされる。

【0038】

（効果）
以上、実施例の回転電機２について説明した。以上の説明から明らかなように、上記の回転電機２では、ロータ１４とステータ１２を収容するケース５０に冷媒流路５１が設けられている。冷媒流路５１は、ステータ１２の軸方向に開口する開口部８０を備えている。ステータ１２は、バスバー４０（４０ｎ、４０ｕ、４０ｖ、４０ｗ）を保持する樹脂製の保持部材６０を備えている。保持部材６０は、冷媒流路５１の開口部８０を覆う状態でケース５０内に配置されることにより開口部８０を封止する。

【0039】

この構成によれば、保持部材６０が冷媒流路５１の開口部８０を封止するので、冷媒流路５１を流れる冷媒により、保持部材６０を介してバスバー４０（４０ｎ、４０ｕ、４０ｖ、４０ｗ）を冷却することができる。簡潔な構成で効率良くバスバー４０（４０ｎ、４０ｕ、４０ｖ、４０ｗ）を冷却することができる。

【0040】

回転電機２は、ロータ１４とステータ１２を覆うようにケース５０に蓋をするカバー７０と、カバー７０とステータ１２の保持部材６０との間に配置された中間部材９０とを備えている。カバー７０がケース５０に固定されることにより中間部材９０が保持部材６０に押し当てられ、それにより保持部材６０が冷媒流路５１の開口部８０に押し当てられる。この構成によれば、冷媒流路５１から冷媒が漏洩することを抑制することができる。

【0041】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

【0042】

（変形例）
図１０に示すように、保持部材６０の底部６４の裏面（冷媒流路５１側の面）には、複数の冷却凹部６５が設けられていてもよい。複数の冷却凹部６５は、ステータ１２の軸方向に開口している（ステータ１２の軸方向に凹んでいる）。各冷却凹部６５は、ステータ１２の周方向に延びており、ステータ１２の軸方向から視た状態で略円形状に構成されている。複数の冷却凹部６５は、冷媒流路５１の開口部８０と向かい合っている。この構成によれば、冷却凹部６５に冷媒が入ることにより、保持部材６０を介してバスバー４０（４０ｎ、４０ｕ、４０ｖ、４０ｗ）を効率良く冷却することができる。

【0043】

本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0044】

２：回転電機、１２：ステータ、１４：ロータ、２０：コイル、２２：導線、３０：コア、３２：ティース、４０：バスバー、４２：本体部、４４：端子部、５０：ケース、５１：冷媒流路、５５：開口部、６０：保持部材、６５：冷却凹部、７０：カバー、８０：開口部、９０：中間部材、１００：位置決め部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】