特許 7662361 回転電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-07

(45)【発行日】2025-04-15

(54)【発明の名称】回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 11/25 20160101AFI20250408BHJP

【ＦＩ】

H02K11/25

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021041634

(22)【出願日】2021-03-15

(65)【公開番号】P2022141371

(43)【公開日】2022-09-29

【審査請求日】2024-02-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110003410

【氏名又は名称】弁理士法人テクノピア国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100116942

【弁理士】

【氏名又は名称】岩田 雅信

(74)【代理人】

【識別番号】100167704

【弁理士】

【氏名又は名称】中川 裕人

(72)【発明者】

【氏名】石井 達也

【審査官】津久井 道夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１７８２５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－２０２６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１０６２５１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １１／２５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定子と前記固定子に対して回転される回転子とを備えた回転電機であって、
前記固定子は複数のスロットが周方向に離隔して形成されたステータコアと前記スロットにそれぞれ挿入されることにより前記ステータコアに取り付けられる複数のコイルとを有し、
前記ステータコアは複数の電磁鋼板が積層されて成り、
少なくとも一つの前記電磁鋼板には前記スロットに挿入された前記コイルに押圧されることにより弾性変形される弾性変形部が設けられ、
前記弾性変形部が一つの前記電磁鋼板に設けられ、
前記複数の電磁鋼板が積層された方向を積層方向としたときに、
前記複数の電磁鋼板のうち前記積層方向における一端に位置する前記電磁鋼板が端部側鋼板とされ、
前記弾性変形部が前記端部側鋼板に設けられ、
前記弾性変形部に前記コイルの温度を検出する温度検出子が取り付けられ、
前記コイルは前記スロットに挿入される挿入部と前記ステータコアから突出される突出部とを有し、
前記温度検出子は前記弾性変形部が弾性変形された状態で前記突出部に接触される
回転電機。

【請求項2】

前記突出部が前記弾性変形部に近付く方向に屈曲された状態で前記温度検出子に接触される
請求項１に記載の回転電機。

【請求項3】

前記弾性変形部の両側に位置された前記突出部が同じ方向に屈曲された状態で前記温度検出子に接触される
請求項１又は請求項２に記載の回転電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、固定子と固定子に対して回転される回転子とを備える回転電機についての技術分野に関する。

【背景技術】

【0002】

回転電機の固定子として、ステータコアとステータコアに装着されたコイルとを有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１に記載された回転電機においては、駆動時に温度が上昇するコイルの温度を検出する温度検出子が、コイルに近接または接触された状態でステータコアの収容溝に収容され、接着剤を用いて取り付けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１７０９２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、温度検出子が接着剤を用いて取り付けられている場合には、接着剤とコイルの絶縁被膜との相性により温度検出子とコイルの良好な接触状態が確保できない虞がある。また、温度検出子とコイルの間に接着剤が入り込んでいる場合には、コイルの温度に関する検出精度が低下する虞もある。

【0006】

そこで、本発明は、接着剤を用いることなくコイルに温度検出子を確実に接触させると共に、コイルの温度の検出精度を高めることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一実施の形態は、固定子と前記固定子に対して回転される回転子とを備えた回転電機であって、前記固定子は複数のスロットが周方向に離隔して形成されたステータコアと前記スロットにそれぞれ挿入されることにより前記ステータコアに取り付けられる複数のコイルとを有し、前記ステータコアは複数の電磁鋼板が積層されて成り、少なくとも一つの前記電磁鋼板には前記スロットに挿入された前記コイルに押圧されることにより弾性変形される弾性変形部が設けられ、前記弾性変形部が一つの前記電磁鋼板に設けられ、前記複数の電磁鋼板が積層された方向を積層方向としたときに、前記複数の電磁鋼板のうち前記積層方向における一端に位置する前記電磁鋼板が端部側鋼板とされ、前記弾性変形部が前記端部側鋼板に設けられ、前記弾性変形部に前記コイルの温度を検出する温度検出子が取り付けられ、前記コイルは前記スロットに挿入される挿入部と前記ステータコアから突出される突出部とを有し、前記温度検出子は前記弾性変形部が弾性変形された状態で前記突出部に接触されるものである。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、スロットに挿入されたコイルによって弾性変形部が弾性変形された状態で突出部に温度検出子が接触されるため、接着剤を用いることなくコイルに温度検出子を確実に接触させることができると共に、温度検出子のコイルへの安定した接触状態が確保されて温度検出子による検出精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図２乃至図１０と共に本発明回転電機の実施の形態を示すものであり、本図は車両の概略構成を示す図である。

【図2】回転電機の分解斜視図である。

【図3】ステータコアの斜視図である。

【図4】電磁鋼板の正面図である。

【図5】端部側鋼板の正面図である。

【図6】図７乃至図１０と共にコイルと弾性変形部と温度検出子の状態を示す概念図であり、本図はコイルがスロットに挿入された状態を示す図である。

【図7】コイルが屈曲された状態を示す図である。

【図8】コイルが屈曲された別の状態を示す図である。

【図9】変形例においてコイルがスロットに挿入された状態を示す図である。

【図10】変形例においてコイルが屈曲された状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本発明の回転電機を実施するための形態について添付図面を参照して説明する。

【0011】

<車両の概略構成>
先ず、車両の概略構成を説明する（図１参照）。

【0012】

車両１００は、例えば、ハイブリッド電気自動車であり、回転電機１０１とエンジン（内燃機関）１０２を有している。回転電機１０１とエンジン１０２には図示しないトルクコンバーターや摩擦クラッチ等によって変速機１０３が接続されている。尚、車両１００が電気自動車である場合には、エンジン１０２は設けられていない。

【0013】

変速機１０３にはデファレンシャル装置１０４が接続されている。デファレンシャル装置１０４は、例えば、リアデファレンシャル装置であり、デファレンシャル装置１０４には図示しない左右の後輪駆動軸が連結され、後輪駆動軸にはそれぞれ後輪１０５、１０５が連結されている。回転電機１０１やエンジン１０２の駆動力はデファレンシャル装置１０４及び後輪駆動軸を介して後輪１０５、１０５に伝達される。

【0014】

尚、上記では後輪が駆動される２輪駆動（２ＷＤ）タイプの車両１００の車両の概略構成を説明したが、前輪が駆動される２輪駆動（２ＷＤ）タイプや４輪駆動（４ＷＤ）の車両の場合には、デファレンシャル装置１０４に代えて、又はデファレンシャル装置１０４とともにフロントデファレンシャル装置が設けられる。フロントデファレンシャル装置が設けられる場合にはフロントデファレンシャル装置に図示しない左右の前輪駆動軸が連結され、前輪駆動軸にはそれぞれ前輪１０６、１０６が連結される。この場合には、回転電機１０１やエンジン１０２の駆動力はフロントデファレンシャル装置及び前輪駆動軸を介して前輪１０６、１０６に伝達される。

【0015】

<回転電機の構成>
続いて、図２を参照して回転電機１０１の構成を説明する。

【0016】

回転電機１０１は、ハウジング１と固定子２と回転子３を有している。回転子３はハウジング１と固定子２に対して回転される。

【0017】

ハウジング１は、一方に開口された箱状のケース体４とケース体４の開口４ａを閉塞するカバー体５とを有している。ハウジング１の内部空間は、固定子２が収納される収納空間１ａとして形成されている。

【0018】

ケース体４の開口４ａと反対側の端部における略中央部には支持孔４ｂが形成されている。ケース体４の内面側には支持孔４ｂの周囲に図示しない環状の固定溝が形成されている。

【0019】

カバー体５の略中央部には支持孔４ｂと同じ方向に貫通された支持孔５ａが形成されている。カバー体５には支持孔５ａの周囲にケース体４側に開口された図示しない環状の固定溝が形成されている。

【0020】

固定子２は、円筒状のステータコア６と、ステータコア６に取り付けられた複数のコイル７とを有している。ステータコア６は、複数の電磁鋼板８が積層されて形成されている。

【0021】

回転子３は、回転支点となるシャフト３ａとシャフト３ａに外嵌された円筒状のロータコア３ｂとを有している。ロータコア３ｂは、例えば、複数の電磁鋼板が積層されて形成されている。ロータコア３ｂの内部には、図示しない磁石等の磁性体が配置されている。

【0022】

シャフト３ａはベアリング９、９に支持されている。ベアリング９、９はそれぞれケース体４とカバー体５にそれぞれ形成された固定溝に嵌め込まれ外輪が固定されている。ベアリング９、９にはそれぞれシャフト３ａの両端寄りの部分が挿通され、シャフト３ａの両端部はそれぞれケース体４の支持孔４ｂとカバー体５の支持孔５ａに挿入されて支持されている。ベアリング９、９は、回転子３の荷重を受けてシャフト３ａの回転を円滑に行う機能を有している。

【0023】

続いて、図２乃至図７を参照して固定子２の構成を詳述する。上記したように、固定子２はステータコア６と複数のコイル７とを有している。

【0024】

ステータコア６は、円筒状のヨーク部１０と、ヨーク部１０から径方向における内側に突出された複数のティース部１１と、ヨーク部１０から径方向における外側に突出された取付部１２、１２、１２とを有している（図３参照）。

【0025】

複数のティース部１１は周方向に等間隔に離隔して位置されている。周方向において隣り合うティース部１１、１１の間の空間は、コイル７が挿入されるスロット１３として形成されている。

【0026】

取付部１２、１２、１２にはそれぞれ取付孔１２ａ、１２ａ、１２ａが形成されている。ステータコア６は、取付孔１２ａに挿通される図示しない締結具によってハウジング１に取り付けられる。

【0027】

電磁鋼板８は、略円環状の環状部８ａと、環状部８ａから径方向における内側に突出された複数の突部８ｂと、環状部８ａから径方向における外側に突出された取付片８ｃ、８ｃ、８ｃとを有している（図４及び図５参照）。複数の電磁鋼板８が積層された状態で、複数の環状部８ａによってヨーク部１０が構成され、複数の突部８ｂによってティース部１１が構成され、複数の取付片８ｃによって取付部１２が構成される。

【0028】

複数の突部８ｂは周方向に離隔して位置されている。周方向において隣り合う突部８ｂ、８ｂの間の空間は切欠８ｄとして形成されている。複数の電磁鋼板８が積層された状態で、複数の切欠８ｄによってスロット１３が構成される。

【0029】

取付片８ｃには取付孔１２ａを構成する孔部８ｅが形成されている。

【0030】

複数の電磁鋼板８のうち積層方向における一端に位置する電磁鋼板８は端部側鋼板８Ｘとして設けられている（図５参照）。

【0031】

端部側鋼板８Ｘには電磁鋼板８の構成に加えて弾性変形部１４が設けられている（図５参照）。弾性変形部１４は、例えば、突部８ｂと一体に形成され、突部８ｂから隣り合う突部８ｂ側に突出されている。弾性変形部１４は、突部８ｂの径方向における外周寄りの位置から突出されている。

【0032】

弾性変形部１４の先端部には温度検出子１５が取り付けられている。温度検出子１５は、例えば、サーミスタであり、後述するようにコイル７の一部に接触された状態で、コイル７の温度を検出する機能を有している。

【0033】

複数のコイル７はそれぞれ一部がスロット１３に挿入されてステータコア６に取り付けられている（図２参照）。コイル７は、例えば、セグメントコイルである。コイル７は、例えば、それぞれＵ相コイル又はＶ相コイル又はＷ相コイルとして機能する。

【0034】

コイル７は、積層方向において端部側鋼板８Ｘが位置する側とは逆側の端部である他端部側からスロット１３に挿入される。コイル７は、スロット１３に挿入される挿入部２０と、ステータコア６から突出される突出部３０とを有している（図６及び図７参照）。

【0035】

コイル７は弾性変形部１４が位置されたスロット１３（切欠８ｄ）に挿入されるときに弾性変形部１４をステータコア６の軸方向における外側に押圧し、弾性変形部１４が先端側へ行くに従ってステータコア６から遠ざかる方向へ弾性変形される（図６参照）。尚、コイル７のうち弾性変形部１４を押圧するコイルをコイル７Ｘとする。弾性変形部１４が弾性変形された状態で、温度検出子１５はコイル７Ｘの突出部３０に弾性変形部１４の弾性によって押し付けられて接触される。

【0036】

コイル７がスロット１３に挿入された状態において、各コイル７の突出部３０は挿入部２０に対して屈曲される（図７参照）。尚、コイル７Ｘと周方向において隣り合うコイル７、７の突出部３０、３０は、コイル７Ｘの突出部３０Ｘが屈曲される方向と同じ方向に屈曲される。

【0037】

突出部３０は、屈曲された状態において、挿入部２０に連続された基端部３１と、基端部３１に連続され基端部３１に対して屈曲された第１の屈曲部３２と、第１の屈曲部３２に連続された傾斜部３３と、傾斜部３３に連続され傾斜部３３に対して屈曲された第２の屈曲部３４と、第２の屈曲部３４に連続された先端部３５とによって構成される。基端部３１と先端部３５はそれぞれステータコア６の軸方向に延び、傾斜部３３は先端部３５側へ行くに従ってステータコア６から遠ざかる状態に傾斜された略直線状にされている。尚、コイル７Ｘにおける突出部３０を突出部３０Ｘとし、傾斜部３３を傾斜部３３Ｘとする。

【0038】

第１の屈曲部３２と第２の屈曲部３４の屈曲方向は反対方向にされ、第１の屈曲部３２はステータコア６から遠ざかる方向に凸になるように屈曲され、第２の屈曲部３４はステータコア６に近付く方向に凸になるように屈曲されている。

【0039】

コイル７の先端部３５は、図示しない別のコイルの先端部と溶接等によって接合される。

【0040】

尚、突出部３０のこのような屈曲形状は、例えば、複数の突出部３０の基端側の部分と先端側の部分とをそれぞれ図示しない第１の治具と第２の治具によって保持し、第２の治具を第１の治具に対してステータコア６の周方向に移動させることにより形成することが可能である。

【0041】

全ての突出部３０が屈曲された状態において、コイル７Ｘの突出部３０Ｘは、傾斜部３３Ｘが弾性変形部１４に近付く方向へ屈曲されている。従って、弾性変形されていた弾性変形部１４が傾斜部３３Ｘによって押圧されてさらに弾性変形され、温度検出子１５が弾性変形部１４の弾性によって傾斜部３３Ｘにより強い力で押し付けられる。

【0042】

上記のように回転電機１０１において、温度検出子１５は弾性変形部１４が弾性変形された状態で突出部３０（突出部３０Ｘ）に接触される（図６及び図７参照）。

【0043】

これにより、スロット１３に挿入されたコイル７によって弾性変形部１４が弾性変形された状態で突出部３０に温度検出子１５が接触される。従って、接着剤を用いることなくコイル７に温度検出子１５を確実に接触させることができると共に、温度検出子１５のコイル７への安定した接触状態が確保されて温度検出子１５による検出精度を高めることができる。また、温度検出子１５の検出精度が高められることで、コイル７の温度に応じた回転電機１０１の出力制限が過度に行われることが防止されるため、電費の向上を図ることができる。

【0044】

加えて、スロット１３にコイル７を挿入する工程で弾性変形部１４を弾性変形させて温度検出子１５をコイル７に接触させることができるため、温度検出子１５をコイル７に接触させるための専用の工程や専用の部品が不要となり、回転電機１０１の製造工程数及び部品点数を削減することができる。従って、回転電機１０１の製造コストを低減することができる。また、温度検出子１５をコイル７に接触させるための構造をステータコア６の外周部に設ける必要がないため、回転電機１０１の小型化を図ることができる。

【0045】

尚、ステータコア６に対するコイル７の取り付け方法は、例えば、分布巻きの他に集中巻き等であってもよい。

【0046】

また、回転電機１０１においては、弾性変形部１４が一つの電磁鋼板８に設けられている。これにより、スロット１３に挿入されたコイル７によって一つの弾性変形部１４が変形される。従って、コイル７の挿入時に電磁鋼板８から付与される負荷が小さいため、コイル７の挿入が行い易くなり、回転電機１０１の組立性の向上を図ることができる。

【0047】

但し、弾性変形部１４は複数の電磁鋼板８に設けられていてもよい。例えば、弾性変形部１４がステータコア６を構成する全ての電磁鋼板８に設けられている場合には、弾性変形部１４が設けられた端部側鋼板８Ｘと弾性変形部１４が設けられていない電磁鋼板８とを各別に製造する必要がないため、ステータコア６を容易かつ低コストで製造することができる。

【0048】

さらに、回転電機１０１においては、複数の電磁鋼板８のうち積層方向における一端部に位置する電磁鋼板８が端部側鋼板８Ｘとされ、弾性変形部１４が端部側鋼板８Ｘに設けられている。これにより、積層方向における一端に位置された電磁鋼板８（端部側鋼板８Ｘ）に温度検出子１５が取り付けられる。従って、温度検出子１５に対する配線をステータコア６の内部に挿入する作業を行う必要がなく、弾性変形部１４に取り付けられた温度検出子１５に対する配線作業を容易に行うことができる。

【0049】

尚、回転電機１０１においては、一つのスロット１３に複数のコイル７が径方向に並んだ状態で挿入される。しかしながらこのような構成においては、弾性変形部１４が並んだ状態で挿入されたコイル７、７間に位置されてしまうと、弾性変形部１４がコイル７によって押圧されず弾性変形されない虞がある。一方、スロット１３は外径側に行くに従って周方向における幅が広くなる形状に形成されているため、スロット１３内のコイル７は外径側に変位しやすい。そこで、上記したように、回転電機１０１においては、弾性変形部１４が突部８ｂの径方向における外周寄りの位置から突出されている。このように弾性変形部１４がスロット１３の径方向における外周寄りに位置されることで、コイル７、７間に弾性変形部１４が位置され難くなり、弾性変形部１４をコイル７によって確実に押圧して弾性変形させることができる。

【0050】

また、回転電機１０１においては、突出部３０（突出部３０Ｘ）が弾性変形部１４に近付く方向に屈曲された状態で温度検出子１５に接触される（図７参照）。これにより、弾性変形部１４の変形の程度が大きくなった状態で温度検出子１５が突出部３０に接触される。従って、温度検出子１５のコイル７に対する一層安定した接触状態を確保することができる。加えて、全ての突出部３０を屈曲させる工程で突出部３０Ｘが屈曲されるため、突出部３０Ｘを屈曲させる専用の工程や専用の部品が不要となり、回転電機１０１の製造工程数を増加させることなくコイル７に温度検出子１５を確実に接触させることができる。

【0051】

尚、上記には、突出部３０（突出部３０Ｘ）の傾斜部３３Ｘが温度検出子１５に接触される例を示したが、弾性変形部１４に近付く方向に屈曲された突出部３０の他の部分が温度検出子１５に接触されていてもよい。例えば、第１の屈曲部３２又は第２の屈曲部３４が温度検出子１５に接触されていてもよい。但し、傾斜部３３Ｘが温度検出子１５に接触されることにより、傾斜部３３Ｘが略直線状に形成されているため、突出部３０が弾性変形部１４には接触するが温度検出子１５には接触しないような状態になり難く、温度検出子１５のコイル７に対する安定した接触状態を確保することができる。

【0052】

また、上記には、弾性変形部１４の両側に位置された突出部３０、３０のうち一方の突出部３０が温度検出子１５に接触される例を示したが、弾性変形部１４の両側に位置された突出部３０、３０が温度検出子１５に接触されていてもよい（図８参照）。

【0053】

図８では、弾性変形部１４を挟んでコイル７Ｘの反対側に位置するコイル７をコイル７Ｙとして示している。温度検出子１５は、コイル７Ｘとコイル７Ｙの突出部３０、３０が同じ方向に屈曲された状態で、例えば、コイル７Ｘの傾斜部３３Ｘとコイル７Ｙの第１の屈曲部３２に接触される。

【0054】

このように、弾性変形部１４の両側に位置された突出部３０、３０が同じ方向に屈曲された状態で温度検出子１５に接触されることにより、温度検出子１５が両側から突出部３０、３０に挟まれる。従って、例えば、振動等が生じた場合においても温度検出子１５がコイル７から離れ難くなり、温度検出子１５のコイル７に対するより一層安定した接触状態を確保することができる。

【0055】

<変形例>
上記には、弾性変形部１４が電磁鋼板８（端部側鋼板８Ｘ）に設けられている例を示したが、弾性変形部１４は電磁鋼板８とは別部材として設けられていてもよい（図９及び図１０参照）。

【0056】

図９及び図１０に示す例では、一部がスロット１３に挿入されてステータコア６に取り付けられる薄板状の検出子取付板５０に弾性変形部１４が設けられている。尚、検出子取付板５０に設けられた弾性変形部１４を弾性変形部１４Ａとする。

【0057】

検出子取付板５０は、スロット１３に挿入されて取り付けられる被取付部５１と、被取付部５１に連続された弾性変形部１４Ａとを有している。弾性変形部１４Ａは、弾性変形される前の状態で、被取付部５１に対して、例えば、略直角に折り曲げられている。弾性変形部１４Ａの先端部には温度検出子１５が取り付けられている。

【0058】

被取付部５１はコイル７がスロット１３に挿入される方向とは逆の方向からスロット１３に挿入されて取り付けられる。コイル７Ｘがスロット１３に挿入されると、弾性変形部１４Ａはコイル７Ｘに押圧されることで弾性変形され、温度検出子１５がコイル７Ｘの突出部３０Ｘに弾性変形部１４Ａの弾性によって押し付けられる（図９参照）。

【0059】

この状態で突出部３０Ｘが屈曲されると、弾性変形部１４Ａは傾斜部３３Ｘにより押圧されてさらに弾性変形され、温度検出子１５が弾性変形部１４Ａの弾性によって傾斜部３３Ｘにより強い力で押し付けられる（図１０参照）。このとき温度検出子１５は、例えば、コイル７Ｘの傾斜部３３Ｘ又は傾斜部３３Ｘとコイル７Ｙの第１の屈曲部３２に接触される。

【0060】

このように、弾性変形部１４Ａが端部側鋼板８Ｘの代わりに検出子取付板５０に設けられた場合においても、スロット１３に挿入されたコイル７によって弾性変形部１４Ａが弾性変形された状態で突出部３０に温度検出子１５が接触される。従って、接着剤を用いることなくコイルに温度検出子１５を確実に接触させることができると共に、温度検出子１５のコイルへの安定した接触状態が確保されて温度検出子１５による検出精度を高めることができる。また、ステータコア６を弾性変形部１４が設けられていない形状の複数の電磁鋼板８のみによって構成することができるため、ステータコア６の製造において端部側鋼板８Ｘを製造する必要がなく、ステータコア６を低コストで製造することができる。

【符号の説明】

【0061】

１ ハウジング
２ 固定子
３ 回転子
６ ステータコア
７ コイル
８ 電磁鋼板
８Ｘ 端部側鋼板
１３ スロット
１４ 弾性変形部
１５ 温度検出子
３０ 突出部
１０１ 回転電機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】