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公開番号2025009008
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023111700
出願日2023-07-06
発明の名称巻線界磁型回転電機
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02K 19/36 20060101AFI20250109BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ロータの軸方向端部に配置されるコンデンサについて界磁巻線からの受熱による不具合の発生を抑制する。
【解決手段】巻線界磁型回転電機において、ロータ60は、周方向に並ぶ磁極ごとに設けられた主極部を有するロータコアと、主極部に巻回された界磁巻線70とを有する。ロータ60は、界磁巻線に接続された複数のコンデンサ91を有する回路モジュール102を備えている。回路モジュール102は、界磁巻線70のコイルエンド部CEに軸方向に対向する位置に設けられている。コンデンサ91は、誘電体151と内部電極152とが積層された積層型コンデンサであり、誘電体151及び内部電極152の積層方向がロータ60の軸方向に直交する向きとなるように配置されている。
【選択図】図16
特許請求の範囲【請求項１】
ステータ巻線（５２）を有するステータ（５０）と、
周方向に並ぶ磁極ごとに設けられ径方向に突出する主極部（６２）を有するロータコア（６１）と、前記主極部に巻回された界磁巻線（７０）とを有するロータ（６０）と、を備え、
前記界磁巻線に界磁電流を誘起させるための高周波電流が前記ステータ巻線に流れる巻線界磁型回転電機（４０）であって、
前記ロータは、前記界磁巻線に接続された複数のコンデンサ（９１，９２）を有する回路モジュール（１０２）を備え、
前記回路モジュールは、前記界磁巻線において前記ロータコアよりも軸方向外側となるコイルエンド部に軸方向に対向する位置に設けられており、
前記コンデンサは、誘電体（１５１）と電極（１５２）とが積層された積層型コンデンサであり、前記誘電体及び前記電極の積層方向が前記ロータの軸方向に直交する向きで配置されている、巻線界磁型回転電機。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記回路モジュールには、周方向に並べて前記複数のコンデンサが配置されており、
前記各コンデンサにおける前記積層方向が、前記ロータの軸方向及び周方向の両方に直交する向きになっている、請求項１に記載の巻線界磁型回転電機。
【請求項３】
前記回路モジュールは整流用のダイオード（９３）を有し、前記コンデンサと前記ダイオードとが並べて配置されており、
前記ダイオードの隣となる前記コンデンサの前記積層方向が、前記ロータの軸方向に直交し、かつ前記ダイオードとの並び方向に直交する向きになっている、請求項１又は２に記載の巻線界磁型回転電機。
【請求項４】
前記回路モジュールは整流用のダイオード（９３）を有し、前記コンデンサと前記ダイオードとが並べて配置されており、
前記界磁巻線のコイルエンド部から前記ダイオードまでの軸方向の離間距離が、前記コイルエンド部から前記コンデンサまでの軸方向の離間距離よりも大きい、請求項１又は２に記載の巻線界磁型回転電機。
【請求項５】
前記回路モジュールは整流用のダイオード（９３）を有し、前記コンデンサと前記ダイオードとが周方向に並ぶ位置に配置されており、
周方向において前記コンデンサと前記ダイオードとの間の離間距離は、前記コンデンサどうしの離間距離よりも大きい、請求項１又は２に記載の巻線界磁型回転電機。
【請求項６】
前記回路モジュールは整流用のダイオード（９３）を有し、前記コンデンサと前記ダイオードとが周方向に並ぶ位置に配置されており、
前記コンデンサは、バスバー（１４１～１４３）を介して前記界磁巻線に電気的に接続されており、
前記バスバーは、前記界磁巻線との接続部である接続端子（１４１ａ～１４３ａ）を有し、その接続端子が、前記ダイオードに最も近い前記コンデンサから離れた位置に設けられている、請求項１又は２に記載の巻線界磁型回転電機。
【請求項７】
前記コンデンサは、樹脂材によりモールドされている、請求項１又は２に記載の巻線界磁型回転電機。

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、巻線界磁型回転電機に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
巻線界磁型回転電機において、ロータは、周方向に並ぶ磁極ごとに設けられた複数の主極部（磁気突極部）を有するロータコアと、主極部に巻回された界磁巻線と、を有する。また、ロータの軸方向端部に、電気部品として回路モジュールが設けられた構成が知られている（例えば特許文献１参照）。回路モジュールはコンデンサを有し、界磁巻線とコンデンサとにより共振回路が形成されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１２４１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のとおり巻線界磁型回転電機においてコンデンサを有する回路モジュールをロータの軸方向端部に設けた構成では、発熱源である界磁巻線からコンデンサに対して熱が伝わり、その熱に起因してコンデンサの変形等が生じることが懸念される。具体的には、積層型コンデンサを使用する場合において誘電体と電極とが軸方向に積層されていると、軸方向においてコンデンサ内部で温度差が生じやすく、界磁巻線に近い部位で相対的に大きい膨張が生じる。これにより、高温側のコンデンサ端部で熱膨張による変形が生じ、クラック等の不具合に至ることが懸念される。
【０００５】
本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ロータの軸方向端部に配置されるコンデンサについて界磁巻線からの受熱による不具合の発生を抑制することができる巻線界磁型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】
本開示は、
ステータ巻線を有するステータと、
周方向に並ぶ磁極ごとに設けられ径方向に突出する主極部を有するロータコアと、前記主極部に巻回された界磁巻線とを有するロータと、を備え、
前記界磁巻線に界磁電流を誘起させるための高周波電流が前記ステータ巻線に流れる巻線界磁型回転電機であって、
前記ロータは、前記界磁巻線に接続された複数のコンデンサを有する回路モジュールを備え、
前記回路モジュールは、前記界磁巻線において前記ロータコアよりも軸方向外側となるコイルエンド部に軸方向に対向する位置に設けられており、
前記コンデンサは、誘電体と電極とが積層された積層型コンデンサであり、前記誘電体及び前記電極の積層方向が前記ロータの軸方向に直交する向きで配置されている。
【０００７】
巻線界磁型回転電機において、界磁巻線のコイルエンド部に軸方向に対向する位置に回路モジュールが設けられている構成では、回路モジュールのコンデンサに対して界磁巻線からの熱の影響が及ぶ。特に誘電体と電極とが積層された積層型コンデンサでは、積層方向との関係でコンデンサ内部の熱の伝わり方に差があるため、コンデンサ内部の温度差が生じることが懸念される。この点を考慮し、コンデンサを、誘電体及び電極の積層方向がロータの軸方向に直交する向きとなるように配置する構成とした。この場合、コンデンサにおいて熱伝達率の異なる誘電体と電極とがそれぞれ軸方向に延びる向きになるため、誘電体と電極とがそれぞれ軸方向に直交する向きとなる場合とは異なり、コンデンサ内部の温度分布の均一化を図ることができる。これにより、コンデンサにおいて熱膨張差に起因する変形が抑制される。その結果、ロータの軸方向端部に配置されるコンデンサについて界磁巻線からの受熱による不具合の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
回転電機の制御システムの全体構成図。
インバータ及びその周辺構成を示す図。
ロータ及びステータの横断面図。
ロータが備える電気回路を示す図。
ロータの全体の構成を示す斜視図。
ロータの分解斜視図。
ロータの縦断面図。
ロータ主部において、巻線ユニットを分解して示す斜視図。
ロータ主部の横断面図。
回路モジュールの斜視図。
部品ホルダの斜視図。
コンデンサ及びダイオードの配置態様を示す斜視図。
バスバーの斜視図。
コンデンサ、ダイオード及びバスバーの配置態様を示す斜視図。
各バスバーと界磁巻線との電気的な接続を示す図。
回路モジュールにおけるコンデンサの配置状態を模式的に示す縦断面図。
各コンデンサとダイオードとの配置態様を示す平面図。
コンデンサとダイオードとの配置態様を示す縦断面図。
第１バスバー及び第２バスバーの概略構成を示す平面図。
回路モジュールにおけるコンデンサ配置状態を模式的に示す縦断面図。
別例において各コンデンサとダイオードとの配置態様を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示に係る回転電機を具体化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。回転電機は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両において走行動力源として用いられる。
【００１０】
まず、図１を用いて、回転電機を備える制御システムについて説明する。制御システムは、直流電源１０、インバータ２０、制御装置３０及び回転電機４０を備えている。回転電機４０は、巻線界磁型の同期機である。例えば、回転電機４０、インバータ２０及び制御装置３０は機電一体型駆動装置として構成されていてもよいし、回転電機４０、インバータ２０及び制御装置３０それぞれが各コンポーネントで構成されていてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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