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公開番号2021019497
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210215
出願番号2020054547
出願日20200325
発明の名称回転電機
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02K 3/34 20060101AFI20210118BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電機子巻線において良好なる絶縁性を実現する。
【解決手段】固定子巻線は、相あたり複数の部分巻線801からなる相巻線を有している。部分巻線801は、軸方向に延びかつ周方向に所定間隔を離して設けられる一対の中間導線部802と、一対の中間導線部802を環状に接続する渡り部803とを有し、一対の中間導線部802及び各渡り部803にて導線材CRが多重に巻回されて構成されている。部分巻線801における一対の中間導線部802の間には、他相の部分巻線801における一対の中間導線部802のうち一方の中間導線部802が配置されることで、各相の中間導線部802が周方向に所定順序で並べられる。中間導線部802において、他相の部分巻線801における中間導線部802との対向部分にはシート状の絶縁被覆体807が設けられている。
【選択図】 図91
特許請求の範囲【請求項1】
周方向に極性が交互となる複数の磁極を有する界磁子(710)と、
相あたり複数の部分巻線(801)からなる相巻線を有する多相の電機子巻線(731)と、
前記電機子巻線の径方向内側及び径方向外側のうち前記界磁子とは逆側に設けられ、前記複数の部分巻線を支持する支持部材(CA)と、
を備え、前記界磁子及び前記電機子巻線が径方向に互いに対向するように設けられた回転電機(700)であって、
前記部分巻線は、軸方向に延びかつ周方向に所定間隔を離して設けられる一対の中間導線部(802)と、軸方向一端側及び他端側に設けられ前記一対の中間導線部を環状に接続する渡り部(803)とを有し、前記一対の中間導線部及び前記各渡り部にて導線材(CR)が多重に巻回されて構成され、
前記部分巻線における前記一対の中間導線部の間に、他相の前記部分巻線における前記一対の中間導線部のうち一方の中間導線部が配置されることで、各相の前記中間導線部が周方向に所定順序で並べられており、
前記中間導線部において、他相の前記部分巻線における前記中間導線部との対向部分にシート状の絶縁被覆体(807,991)が設けられている回転電機。
続きを表示(約 1,800 文字)【請求項2】
前記中間導線部には、他相の前記部分巻線における前記中間導線部との周方向の対向部分と、前記支持部材との径方向の対向部分とに、前記絶縁被覆体が設けられている請求項1に記載の回転電機。
【請求項3】
前記部分巻線は、前記中間導線部において前記導線材が周方向に複数列で並べられ、かつ径方向に複数列で並べられることで、横断面が略矩形状となるように形成されており、
前記中間導線部には、当該中間導線部における2つの周方向側面と2つの径方向側面とのうち、他相の前記部分巻線における前記中間導線部との対向部分となる前記2つの周方向側面と、前記支持部材との径方向の対向部分となる前記径方向側面とに、前記絶縁被覆体が設けられている請求項1に記載の回転電機。
【請求項4】
前記絶縁被覆体は、軸方向寸法として少なくとも前記中間導線部における軸方向の絶縁被覆範囲の長さを有するフィルム材(FM)を用い、そのフィルム材を、前記中間導線部の周方向に巻装することで設けられている請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転電機。
【請求項5】
前記フィルム材は、フィルム基材(f1)と、そのフィルム基材の両面のうち前記中間導線部の側となる面に設けられ発泡性を有する接着層(f2)とを含み、前記接着層により前記中間導線部に接着された状態で設けられている請求項4に記載の回転電機。
【請求項6】
前記絶縁被覆体は、前記中間導線部の周囲において前記フィルム材の周方向の端部をオーバーラップさせた状態で設けられている請求項4又は5に記載の回転電機。
【請求項7】
前記絶縁被覆体において、周方向に隣り合う前記中間導線部の間に、前記フィルム材がオーバーラップする部分が設けられている請求項6に記載の回転電機。
【請求項8】
周方向に隣り合う前記中間導線部の間において、それら各中間導線部における前記フィルム材のオーバーラップ部分どうしが周方向に重なっていない請求項7に記載の回転電機。
【請求項9】
周方向に隣り合う前記中間導線部の間の離間距離が径方向外側と径方向内側とで相違しており、
前記フィルム材のオーバーラップ部分が、周方向に隣り合う前記中間導線部の間において、前記中間導線部の径方向外側と径方向内側とのうち前記離間距離が大きい側に設けられている請求項7又は8に記載の回転電機。
【請求項10】
前記部分巻線における前記一対の中間導線部は、それら各中間導線部の周方向中心部を通る直線が互いに交差するように設けられ、
周方向に隣り合う前記中間導線部の間において前記離間距離が径方向内側よりも径方向外側の方が大きい構成となっており、
前記フィルム材のオーバーラップ部分が、周方向に隣り合う前記中間導線部の間において、前記中間導線部の径方向外側と径方向内側とのうち径方向外側に設けられている請求項9に記載の回転電機。
【請求項11】
前記絶縁被覆体は、前記中間導線部の周囲において前記フィルム材の周方向の端部をオーバーラップさせない状態で設けられている請求項4又は5に記載の回転電機。
【請求項12】
前記中間導線部の周囲において、周方向に隣り合う前記中間導線部の間に前記フィルム材の切れ目が設けられている請求項11に記載の回転電機。
【請求項13】
周方向に隣り合う前記中間導線部の間において、それら各中間導線部における前記フィルム材の切れ目どうしが周方向に対向していない請求項12に記載の回転電機。
【請求項14】
前記部分巻線において軸方向両側の前記各渡り部には、異相の前記部分巻線における前記渡り部どうしを絶縁する絶縁カバー(811〜814)がそれぞれ装着されており、
前記絶縁被覆体が、前記中間導線部から前記渡り部において前記絶縁カバーにより覆われた部分までの範囲で設けられている請求項1〜13のいずれか1項に記載の回転電機。
【請求項15】
前記部分巻線において軸方向両側の前記各渡り部には、異相の前記部分巻線における前記渡り部どうしを絶縁する絶縁カバー(811〜814)がそれぞれ装着されており、
前記絶縁被覆体が、前記絶縁カバーにより覆われていない範囲で設けられている請求項1〜13のいずれか1項に記載の回転電機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
この明細書における開示は、回転電機に関する。
続きを表示(約 5,200 文字)【背景技術】
【0002】
従来、周方向に極性が交互となる複数の磁極を有する磁石部を含む界磁子と、多相の電機子巻線を有する電機子と、を備える回転電機が知られている。また、電機子巻線を構成する複数の型巻コイルを、一部が重なり合った状態で周方向に配列してなる電機子が知られている(例えば特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2014−230484号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記のごとく複数の型巻コイルが重なり合う状態で配列される電機子巻線では、高い電圧を印加する場合において、異相のコイルどうしの間で絶縁が確保できなくなることが懸念される。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電機子巻線において良好なる絶縁性を実現することができる回転電機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】
【0006】
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。
【0007】
手段1は、
周方向に極性が交互となる複数の磁極を有する界磁子と、
相あたり複数の部分巻線からなる相巻線を有する多相の電機子巻線と、
前記電機子巻線の径方向内側及び径方向外側のうち前記界磁子とは逆側に設けられ、前記複数の部分巻線を支持する支持部材と、
を備え、前記界磁子及び前記電機子巻線が径方向に互いに対向するように設けられた回転電機であって、
前記部分巻線は、軸方向に延びかつ周方向に所定間隔を離して設けられる一対の中間導線部と、軸方向一端側及び他端側に設けられ前記一対の中間導線部を環状に接続する渡り部とを有し、前記一対の中間導線部及び前記各渡り部にて導線材が多重に巻回されて構成され、
前記部分巻線における前記一対の中間導線部の間に、他相の前記部分巻線における前記一対の中間導線部のうち一方の中間導線部が配置されることで、各相の前記中間導線部が周方向に所定順序で並べられており、
前記中間導線部において、他相の前記部分巻線における前記中間導線部との対向部分にシート状の絶縁被覆体が設けられている。
【0008】
上記構成の回転電機において、電機子巻線では、部分巻線における一対の中間導線部の間に、他相の部分巻線における一対の中間導線部のうち一方の中間導線部が配置されるようにして複数の部分巻線が周方向に配置されている。また、中間導線部において、他相の部分巻線における中間導線部との対向部分にシート状(薄膜状)の絶縁被覆体が設けられており、これにより、部分巻線がそれ自身で絶縁性能を確保できるものとなっている。この場合、仮に電機子巻線に高い電圧が印加されてもその絶縁性を維持することができる。つまり、部分巻線ごとに、所望とする絶縁性能を付与することができる。その結果、電機子巻線において良好なる絶縁性を実現することができる。
【0009】
手段2では、手段1において、前記中間導線部には、他相の前記部分巻線における前記中間導線部との周方向の対向部分と、前記支持部材との径方向の対向部分とに、前記絶縁被覆体が設けられている。
【0010】
上記構成によれば、複数の部分巻線よりなる電機子巻線において、周方向に並ぶ中間導線部の間にはそれぞれ2枚分の絶縁被覆体が存在し、径方向に並ぶ中間導線部と支持部材(例えば電機子コア)との間にはそれぞれ1枚分の絶縁被覆体が存在することになる。つまり、電機子巻線における相間絶縁は2枚分の絶縁被覆体により行われ、対地絶縁は1枚分の絶縁被覆体により行われる。この場合、周方向に並ぶ異相の中間導線部どうしの間には中間導線部と支持部材との間よりも大きい電位差が生じうることを考慮しつつ、適切な相間絶縁を実施できる。
【0011】
手段3では、手段1において、前記部分巻線は、前記中間導線部において前記導線材が周方向に複数列で並べられ、かつ径方向に複数列で並べられることで、横断面が略矩形状となるように形成されており、前記中間導線部には、当該中間導線部における2つの周方向側面と2つの径方向側面とのうち、他相の前記部分巻線における前記中間導線部との対向部分となる前記2つの周方向側面と、前記支持部材との径方向の対向部分となる前記径方向側面とに、前記絶縁被覆体が設けられている。
【0012】
上記構成によれば、部分巻線の中間導線部において、導線材が周方向及び径方向にそれぞれ複数列で並べられることで、横断面が略矩形状となるように形成されており、他相の部分巻線における中間導線部との対向部分となる2つの周方向側面と、支持部材(例えば電機子コア)との径方向の対向部分となる径方向側面とに絶縁被覆体が設けられている。本構成では、電機子巻線において、周方向に並ぶ中間導線部の間にはそれぞれ2枚分の絶縁被覆体が存在し、径方向に並ぶ中間導線部と支持部材の間にはそれぞれ1枚分の絶縁被覆体が存在することになる。つまり、電機子巻線における相間絶縁は2枚分の絶縁被覆体により行われ、対地絶縁は1枚分の絶縁被覆体により行われる。この場合、周方向に並ぶ異相の中間導線部どうしの間には中間導線部と支持部材との間よりも大きい電位差が生じうることを考慮しつつ、適切な相間絶縁を実施できる。
【0013】
手段4では、手段1〜3のいずれか1つにおいて、前記絶縁被覆体は、軸方向寸法として少なくとも前記中間導線部における軸方向の絶縁被覆範囲の長さを有するフィルム材を用い、そのフィルム材を、前記中間導線部の周方向に巻装することで設けられている。
【0014】
本構成によれば、中間導線部に対して、少なくともその軸方向の絶縁被覆範囲の長さを有するフィルム材を巻装することで、絶縁被覆体が構成されている。この場合、例えば帯状の絶縁テープを中間導線部に螺旋状に巻回したりする構成に比べて、構成の簡易化を図ることができる。
【0015】
手段5では、手段4において、前記フィルム材は、フィルム基材と、そのフィルム基材の両面のうち前記中間導線部の側となる面に設けられ発泡性を有する接着層とを含み、前記接着層により前記中間導線部に接着された状態で設けられている。
【0016】
上記構成によれば、フィルム材が、発泡性を有する接着層により中間導線部に接着されることで、絶縁被覆体が形成されている。この場合、中間導線部の導線材とフィルム基材との間の隙間を接着剤の発泡により埋めることができ、熱伝導性を高めることができる。
【0017】
手段6では、手段4又は5において、前記絶縁被覆体は、前記中間導線部の周囲において前記フィルム材の周方向の端部をオーバーラップさせた状態で設けられている。
【0018】
この場合、中間導線部の周囲において周方向に絶縁被覆材の切れ目が存在しないため、絶縁性能を高めることができる。また、例えばフィルム材の周方向の端部どうしを接着等により接合することでフィルム材を固定することが可能であり、フィルム材の固定を簡易に実現できる。
【0019】
手段7では、手段6において、前記絶縁被覆体において、周方向に隣り合う前記中間導線部の間に、前記フィルム材がオーバーラップする部分が設けられている。
【0020】
本構成によれば、フィルム材は、中間導線部と支持部材との間ではなく、周方向に隣り合う中間導線部の間でオーバーラップしている。この場合、部分巻線と支持部材との間にフィルム材のオーバーラップ部分を存在させないようにすることができ、それら両者の間の間隔が拡がることを抑制できる。そのため、部分巻線から支持部材への熱伝導性の低下を抑制できる。また、部分巻線と界磁子との間のエアギャップに与える影響も軽減できる。
【0021】
手段8では、手段7において、周方向に隣り合う前記中間導線部の間において、それら各中間導線部における前記フィルム材のオーバーラップ部分どうしが周方向に重なっていない。
【0022】
仮に、周方向に隣り合う各中間導線部においてフィルム材のオーバーラップ部分どうしが周方向に重なっていれば、隣接する中間導線部どうしの間には4枚分のフィルム材が重なる部分が存在することになる。これに対して、上記のとおりフィルム材のオーバーラップ部分どうしが周方向に重なっていない構成にすることで、周方向にフィルム材の重なり枚数を減らし、ひいて電機子巻線における周方向のデッドスペースの増加を抑制できる。
【0023】
手段9では、手段7又は8において、周方向に隣り合う前記中間導線部の間の離間距離が径方向外側と径方向内側とで相違しており、前記フィルム材のオーバーラップ部分が、周方向に隣り合う前記中間導線部の間において、前記中間導線部の径方向外側と径方向内側とのうち前記離間距離が大きい側に設けられている。
【0024】
複数の部分巻線が周方向に並べて設けられる構成では、周方向に並ぶ中間導線部の間において、中間導線部どうしの間の離間距離が径方向外側と径方向内側とで相違し、中間導線部どうしの間が楔状領域となっていることが考えられる。この場合、フィルム材のオーバーラップ部分が、周方向に隣り合う中間導線部の間において、中間導線部の径方向外側と径方向内側とのうち、中間導線部どうしの離間距離が大きい側に設けられている構成とすることで、中間導線部どうしの間の楔状領域を、絶縁被覆を施す領域として有効に用いることができる。
【0025】
手段10では、手段9において、前記部分巻線における前記一対の中間導線部は、それら各中間導線部の周方向中心部を通る直線が互いに交差するように設けられ、周方向に隣り合う前記中間導線部の間において前記離間距離が径方向内側よりも径方向外側の方が大きい構成となっており、前記フィルム材のオーバーラップ部分が、周方向に隣り合う前記中間導線部の間において、前記中間導線部の径方向外側と径方向内側とのうち径方向外側に設けられている。
【0026】
部分巻線において、一対の中間導線部が、それら各中間導線部の周方向中心部を通る直線が互いに交差するように設けられる構成では、周方向において中間導線部どうしの離間距離を均等化することが可能となっている。この場合、周方向に隣り合う中間導線部の間において中間導線部どうしの離間距離が径方向内側よりも径方向外側の方が大きくなる。そのため、フィルム材のオーバーラップ部分が、周方向に隣り合う中間導線部の間において、中間導線部の径方向外側と径方向内側とのうち径方向外側に設けられている構成とすることで、やはり中間導線部どうしの間の楔状領域を、絶縁被覆を施す領域として有効に用いることができる。
【0027】
手段11では、手段4又は5において、前記絶縁被覆体は、前記中間導線部の周囲において前記フィルム材の周方向の端部をオーバーラップさせない状態で設けられている。
【0028】
本構成によれば、フィルム材の周方向の端部をオーバーラップさせないことにより、電機子巻線における周方向のデッドスペースの増加を抑制できる。
【0029】
手段12では、手段11において、前記中間導線部の周囲において、周方向に隣り合う前記中間導線部の間に前記フィルム材の切れ目が設けられている。
【0030】
仮に、中間導線部の周囲において、フィルム材の切れ目、すなわち絶縁被覆体における周方向の切れ目が支持部材との径方向の対向部分に存在していると、電機子巻線の対地絶縁の低下が懸念される。この点、上記のとおりフィルム材の切れ目を、隣接する中間導線部どうしの間に存在させる構成にすることで、対地絶縁を好適に実現できる。
(【0031】以降は省略されています)

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