JP2004215358A

JP2004215358A - Polyphase motor device

Info

Publication number: JP2004215358A
Application number: JP2002380300A
Authority: JP
Inventors: Yasuharu Taketsuna; 靖治竹綱; Kenji Harada; 健司原田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polyphase motor device capable of cooling a coil with a simple structure and without using a resin mold. <P>SOLUTION: This polyphase motor device 100 is provided with a rotor shaft 30, a rotor core 40, a magnet 41, a stator core 50, the coil 51, a fan 60, a thermally conductive insulating member 70, and a bus bar 80. One end 51a of the coil 51 is connected to a crimp terminal 52, and the other end is connected to the bus bar 80. The bus bar 80 constitutes a neutral point. The thermally conductive insulating member 70 is installed in contact with the coil 51, and the bus bar 80 is installed in contact with the thermally conductive insulating member 70. The fan 60 is fixed to one end of the rotor shaft 30. When the polyphase motor device 100 is driven, the rotor shaft 30 rotates, and the fan 60 generates an airflow in the direction of an arrow 31 so as to forcibly cool the bus bar 80. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ステータコイルを簡単な構造で冷却可能な多相モータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータ等の回転電機は、回転磁界を発生させるための複数のコイルを備えた中空円筒状のアウターコアと、当該アウターコアの内側に設けられ、アウターコアによって発生された回転磁界の作用により回転トルクを発生する複数の永久磁石を備えたインナーコアとを含む。一般的な回転電機では、アウターコアがハウジング等に固定されたステータを形成し、当該ステータに対してインナーコアがロータを形成する。
【０００３】
たとえば、回転電機が三相構成の場合、コイルは、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルに分類され、各相のコイルの巻始め側には、電力供給を行なう電力ケーブル端子台からのＵ相電力線、Ｖ相電力線およびＷ相電力線がそれぞれ接続される。一方、各相コイルの巻終り側は、中性点を形成するための中性点バスバーが接続される。
【０００４】
このような三相モータにおいて、中性点バスバーを介してＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを冷却する冷却機構が特開２０００−１９７３１１号公報に開示されている。図２２は、特開２０００−１９７３１１号公報に開示されているステータの端面を示す。
【０００５】
図２２を参照して、ステータ１０は、アウターコア１２と、コイル１６ａ，１６ｂとを含む。アウターコア１２は、中空の円筒形状を有する。コイル１６ａ，１６ｂは、アウターコア１２の内周に等間隔で配置されたティース１４を跨ぐように配置された回転磁界発生用のコイルである。コイル１６ａ，１６ｂは、ティース１４を跨いで隣接するティース１４間に形成された略扇型形状のスロットに容易に挿入できるように、別工程で巻き型等を用いて巻回される。そして、コイル１６ａは、略台形形状の断面形状を有し、コイル１６ｂは、略平行四辺形形状の断面形状を有する。
【０００６】
各コイル１６ａ，１６ｂは、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルに分類される。各相コイルの巻始め側（Ｕ^＋，Ｖ^＋，Ｗ^＋）は、それぞれ、Ｕ相電力線１８ａ、Ｖ相電力線１８ｂ、およびＷ相電力線１８ｃを介して電力供給端子台（図示せず）に接続される。
【０００７】
一方、各相コイルの巻終り側（Ｕ⁻，Ｖ⁻，Ｗ⁻）は、略リング状の中性点用バスバー２０から突出した接続片２０ａにビス止め等により電気的に接続され、中性点を形成する。
【０００８】
そして、コイル１６ａ，１６ｂおよび中性点用バスバー２０を樹脂モールドすることにより、コイル１６ａ，１６ｂを固定する。この場合、樹脂モールドは、コイル１６ａ，１６ｂと中性点用バスバー２０との間に挿入され、中性点用バスバー２０は、樹脂モールドに接する。
【０００９】
一方、中性点用バスバー２０は、中空形状から成り、流入口２０ｂおよび流出口２０ｃを有する。そして、オイルタンク（図示せず）からポンプ等を用いて圧送される絶縁オイルは、流入口２０ｂから中性点用バスバー２０に流入し、流出口２０ｃから再びオイルタンクに戻される。
【００１０】
絶縁オイルは、中性点用バスバー２０を通過中に接続片２０ａに接続されたコイル１６ａ，１６ｂの巻終り側を介してコイル１６ａ，１６ｂで発生した熱を吸収する。その結果、コイル１６ａ，１６ｂは冷却される。また、接続片２０ａ以外の部分でも、樹脂モールドに伝導した熱は、中性点用バスバー２０の表面を介して吸収される。そして、熱を吸収した絶縁オイルは、中性点用バスバー２０の流出口２０ｃから排出される。
【００１１】
このように、特開２０００−１９７３１１号公報に開示された冷却機構は、中性点用バスバー２０中に絶縁オイルを循環させることにより、コイル１６ａ，１６ｂの巻終り側、およびコイル１６ａ，１６ｂに接する樹脂モールドを介してコイル１６ａ，１６ｂを冷却する。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−１９７３１１号公報
【００１３】
【特許文献２】
特開平５−２９２７０３号公報
【００１４】
【特許文献３】
特開平１１−２０６１８３号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のコイルの冷却機構では、冷却媒体である絶縁オイルが循環する中性点用バスバーは、コイルの巻終り側および樹脂モールドを介してコイルで発生した熱を吸収するため、冷却機構が複雑になる可能性がある。
【００１６】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、樹脂モールドを使用せずに簡単な構造でコイルを冷却可能な多相モータ装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明によれば、多相モータ装置は、ロータと、ステータと、バスバーと、絶縁部材と、冷却部とを備える。バスバーは、ステータのステータコイルの一方端が接続され、モータ中性点を構成する。そして、バスバーは、リング形状からなる。絶縁部材は、ステータコイルとバスバーとの間に、ステータコイルおよびバスバーに接して設けられる。そして、絶縁部材は、熱伝導性を有する。冷却部は、バスバーを冷却する。
【００１８】
好ましくは、冷却部は、バスバーの外面に冷却用流体を供給する流体供給部である。
【００１９】
好ましくは、バスバーは、外面に流体の流れを乱す小突起を有する。
好ましくは、小突起のピッチと小突起の高さとの比は、７〜１０：１である。
【００２０】
好ましくは、バスバーは、ヒートシンク構造から成る。
好ましくは、冷却部は、熱伝導性を有するもう１つの絶縁部材と、冷却水循環部とを含む。そして、バスバーは、もう１つの絶縁部材を介して冷却水循環部に放熱する。
【００２１】
好ましくは、冷却部は、当該多相モータの下部に設けられた油たまりと、油たまりに溜められた油とを含む。そして、バスバーは、油たまりに溜められた油に侵っている。
【００２２】
好ましくは、冷却部は、バスバーカバーと、冷媒とを含む。バスバーカバーは、バスバーを内包する。冷媒は、バスバーカバー内に供給される。
【００２３】
好ましくは、バスバーは、その表面に撥水性物質を塗布され、またはその表面を撥水性物質によってコーティングされる。
【００２４】
好ましくは、絶縁部材およびもう１つの絶縁部材は、基準値よりも大きい熱伝導率を有する。
【００２５】
この発明によれば、コイルの一方端が接続され、中性点を構成するリング形状のバスバーは、コイルで発生した熱を絶縁部材を介して受ける経路とコイルの一方端から直接流入する経路との２つの経路を持つ。そして、バスバーは、冷却部によって強制冷却されることによってコイルからの熱を放熱する。
【００２６】
したがって、この発明によれば、樹脂モールドを使用せずに簡単な構成でコイルを冷却できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２８】
［実施の形態１］
図１を参照して、実施の形態１による多相モータ装置１００は、ロータシャフト３０と、ロータコア４０と、磁石４１と、ステータコア５０と、コイル５１と、ファン６０と、熱伝導性絶縁部材７０と、バスバー８０とを備える。
【００２９】
ロータコア４０は、ロータシャフト３０の周りに固定されている。磁石４１は、ロータコア４０の外周部に配置される。ステータコア５０は、ロータコア４０に対向してロータコア４０の外側に配置される。そして、ステータコア５０は、多相モータ装置１００のハウジング（図示せず）に固定される。コイル５１は、ステータコア５０に巻回される。そして、コイル５１は、一方端（端子）５１ａが圧着端子５２に接続され、他方端がバスバー８０に接続される。圧着端子５２は、電力線（図示せず）を介して電力を受ける。
【００３０】
ファン６０は、ロータシャフト３０の一方端に固定される。そして、ファン６０は、ロータシャフト３０の回転に伴って回転し、矢印３１で示す方向に空気流を発生する。
【００３１】
熱伝導性絶縁部材７０は、リング形状から成り、コイル５１に接して配置される。熱伝導性絶縁部材７０は、たとえば、６Ｗ／ｍＫ程度の熱伝導率を有する。この熱伝導率は、樹脂モールドの熱伝導率（１Ｗ／ｍＫ）よりも大きい。また、熱伝導性絶縁部材７０は、たとえば、０．３〜０．５ｍｍの範囲の厚さを有する。バスバー８０は、リング形状から成り、熱伝導性絶縁部材７０に接して配置される。そして、バスバー８０は、コイル５１で発生した熱を熱伝導性絶縁部材７０と、中性点を形成するためにバスバー８０に接続されたコイル５１の銅線とを介して受け、ファン６０によって発生された空気流によって強制冷却される。
【００３２】
図２は、三相モータのステータの端面を示す。図２を参照して、コイル５１０〜５１７は、Ｕ相コイルを構成し、コイル５２０〜５２７は、Ｖ相コイルを構成し、コイル５３０〜５３７は、Ｗ相コイルを構成する。コイル５１０〜５１７，５２０〜５２７，５３０〜５３７の各々は、略円弧形状から成る。コイル５１０〜５１７は、最外周に配置される。コイル５２０〜５２７は、コイル５１０〜５１７の内側であって、それぞれ、コイル５１０〜５１７に対して円周方向に一定距離だけずれた位置に配置される。コイル５３０〜５３７は、コイル５２０〜５２７の内側であって、それぞれ、コイル５２０〜５２７に対して円周方向に一定距離だけずれた位置に配置される。
【００３３】
コイル５１０〜５１７，５２０〜５２７，５３０〜５３７の各々は、対応する複数のティースの各々に直列に巻回される。たとえば、コイル５１０は、ティース１〜５に対応する。そして、コイル５１０は、ティース１〜５の全体に外周から所定回数巻回されて形成される。
【００３４】
コイル５１１〜５１７，５２０〜５２７，５３０〜５３７についても、それぞれ対応するティースにコイル５１０と同じようにして形成される。
【００３５】
コイル５１０〜５１３は、直列に接続され、一方端が端子Ｕ１であり、他方端が中性点ＵＮ１である。コイル５１４〜５１７は、直列に接続され、一方端が端子Ｕ２であり、他方端が中性点ＵＮ２である。
【００３６】
コイル５２０〜５２３は、直列に接続され、一方端が端子Ｖ１であり、他方端が中性点ＶＮ１である。コイル５２４〜５２７は、直列に接続され、一方端が端子Ｖ２であり、他方端が中性点ＶＮ２である。
【００３７】
コイル５３０〜５３３は、直列に接続され、一方端が端子Ｗ１であり、他方端が中性点ＷＮ１である。コイル５３４〜５３７は、直列に接続され、一方端が端子Ｗ２であり、他方端が中性点ＷＮ２である。
【００３８】
図３は、図２に示す結線図の展開図を示す。図２においては、Ｕ相コイルを構成するコイル５１０〜５１７の２つの端子（Ｕ，Ｕ）を識別するために、Ｕ１，Ｕ２とし、Ｖ相コイルを構成するコイル５２０〜５２７の２つの端子（Ｖ，Ｖ）を識別するために、Ｖ１，Ｖ２とし、Ｗ相コイルを構成するコイル５３０〜５３７の２つの端子（Ｗ，Ｗ）を識別するために、Ｗ１，Ｗ２としたが、実際は、１つの端子Ｕ，Ｖ，Ｗである。
【００３９】
図４は、図１に示す多相モータ装置１００をファン６０側から見た平面図を示す。直列に接続されたコイル５１０〜５１３の一方端Ｕ１と、直列に接続されたコイル５１４〜５１７の一方端Ｕ２とは、端子５１Ｕを構成する。直列に接続されたコイル５２０〜５２３の一方端Ｖ１と、直列に接続されたコイル５２４〜５２７の一方端Ｖ２とは、端子５１Ｖを構成する。直列に接続されたコイル５３０〜５３３の一方端Ｗ１と、直列に接続されたコイル５３４〜５３７の一方端Ｗ２とは、端子５１Ｗを構成する。そして、端子５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗは、それぞれ、圧着端子５２Ｕ，５２Ｖ，５２Ｗに接続される。
【００４０】
直列に接続されたコイル５１０〜５１３の他方端は、バスバー８０に接続され、中性点ＵＮ１を構成する。直列に接続されたコイル５１４〜５１７の他方端は、バスバー８０に接続され、中性点ＵＮ２を構成する。
【００４１】
直列に接続されたコイル５２０〜５２３の他方端は、バスバー８０に接続され、中性点ＶＮ１を構成する。直列に接続されたコイル５２４〜５２７の他方端は、バスバー８０に接続され、中性点ＶＮ２を構成する。
【００４２】
直列に接続されたコイル５３０〜５３３の他方端は、バスバー８０に接続され、中性点ＷＮ１を構成する。直列に接続されたコイル５３４〜５３７の他方端は、バスバー８０に接続され、中性点ＷＮ２を構成する。
【００４３】
バスバー８０への他方端子の接続は、溶接、半田付け、およびビス止め等のいずれかの方法により行なわれる。
【００４４】
つまり、バスバー８０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルの中性点を構成する。
【００４５】
Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを構成するコイル５１０〜５１７，５２０〜５２７，５３０〜５３７は、図２に示すように円形に配置されるので、バスバー８０は、図４に示すように所定の幅ＷＤを有するリング形状から成る。所定の幅ＷＤは、コイル５１０〜５１７，５２０〜５２７，５３０〜５３７が配置される領域をカバーできるように決定される。
【００４６】
再び、図１を参照して、多相モータ装置１００が駆動されると、インバータ（図示せず）によってコイル５１（Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルから成る。）に電流が流され、ステータコア５０およびコイル５１は、回転用磁界を発生する。そして、ロータコア４０および磁石４１は、ステータコア５０およびコイル５１からの回転用磁界を受け、ステータコア５０の内側で回転する。
【００４７】
これにより、ロータシャフト３０およびファン６０が回転する。そして、ファン６０は、空気流を発生し、バスバー８０を強制冷却する。バスバー８０は、電流が流れることによりコイル５１に発生した熱を、熱伝導性絶縁部材７０や中性点を形成するためにバスバー８０に接続されたコイル５１の銅線を介して吸収し、その吸収した熱を空気流によって強制冷却されることにより放出する。
【００４８】
このように、多相モータ装置１００においては、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルの中性点を構成し、かつ、コイル５１で発生した熱を受けるバスバー８０を、モータを駆動することにより発生した空気流によって強制冷却する。したがって、樹脂モールドを使用せずに簡単な構成でコイル５１を冷却できる。
【００４９】
また、多相モータ装置１００は、次の特徴を有する。多相モータ装置１００においては、コイル５１とバスバー８０との距離は、熱伝導性絶縁部材７０の厚さで決定される。そして、熱伝導性絶縁部材７０は、上述したように０．３〜０．５ｍｍの範囲の厚さを有するので、コイル５１とバスバー８０との距離を小さくでき、また、コイル５１とバスバー８０との距離を径方向にわたって均一にできるという特徴がある。
【００５０】
これに対して、樹脂モールドを使用した場合、バスバーとコイルとの間に樹脂を充填する必要があるため、バスバーとコイルとの距離を小さくすることが困難である。樹脂モールドを使用する場合、バスバーとコイルとを成形器にセットし、樹脂を射出成形する。したがって、バスバーとコイルとの距離を小さくすると、射出成形するときの圧力が大きくなり、成形装置が大型化するなどのコストアップの問題が生じたり、あるいはバスバーとコイルとの位置決めが困難になるという問題が生じ得る。その結果、バスバーとコイルとの距離を、ある程度大きく設定する必要がある。
【００５１】
多相モータ装置１００においては、樹脂モールドを使用しないので、これらの問題はなく、簡単は構成でコイルを冷却できる。
【００５２】
図５は、実施の形態１による多相モータ装置の他の例を示す。図５を参照して、多相モータ装置１０１は、ロータシャフト３０と、ロータコア４０と、磁石４１と、ステータコア５０と、コイル５１と、熱伝導性絶縁部材７１と、バスバー８１とを備える。
【００５３】
ロータシャフト３０、ロータコア４０、磁石４１、ステータコア５０およびコイル５１については上述したとおりである。熱伝導性絶縁部材７１は、断面形状が鉤型形状から成り、コイル５１の２つの端面に接するように配置される。バスバー８１は、断面形状が鉤型形状から成り、熱伝導性絶縁部材７１に接するように配置される。そして、バスバー８１は、多相モータ装置１０１の外部に設けられたコンプレッサー９０からの空気流を配管９１を介して受ける。
【００５４】
熱伝導性絶縁部材７１およびバスバー８１がコイル５１に接する面積は、熱伝導性絶縁部材７０およびバスバー８０がコイル５１に接する面積よりも大きいので、多相モータ装置１０１においては、さらに、コイル５１の冷却能力を高くできる。
【００５５】
上記においては、バスバー８０，８１を強制冷却する媒体は、空気流であると説明したが、この発明においては、これに限らず、バスバー８０，８１は、絶縁オイル等の油によって冷却されてもよい。この場合、ポンプ等の圧送手段を用いて油をバスバー８０，８１に吹き付ける。
【００５６】
［実施の形態２］
図６を参照して、実施の形態２による多相モータ装置１０２は、多相モータ装置１００のファン６０を削除し、バスバー８０をバスバー８２に代えたものであり、その他は、多相モータ装置１００と同じである。バスバー８２は、その表面に突起物８２１を有する。突起物８２１の高さｈに対する突起物８２１のピッチＰの比（Ｐ／ｈ）は、７〜１０の範囲である。７〜１０の範囲の比は、流体を矢印３２の方向に流した場合に乱流が発生する比である。バスバー８２の表面で乱流が発生することにより、バスバー８２の冷却効果がさらに向上する。
【００５７】
突起物８２１の断面形状は、三角形、四角形、台形、および鋸歯形のいずれの形状であってもよい。
【００５８】
図７は、バスバー８２の平面図である。突起物８２１が同心円状に形成される。
【００５９】
再び、図６を参照して、コンプレッサー９０からの空気流は、配管９１を介してバスバー８２の突起物８２１に吹き付けられる。そして、空気流は、バスバー８２の表面で乱流を起こし、バスバー８２を強制冷却する。これにより、コイル５１は冷却される。
【００６０】
空気に代えて絶縁オイル等の油をバスバー８２の突起物８２１に吹き付けてもよい。
【００６１】
その他は、実施の形態１と同じである。
［実施の形態３］
図８を参照して、実施の形態３による多相モータ装置１０３は、多相モータ装置１０２のバスバー８２をバスバー８３に代えたものであり、その他は、多相モータ装置１０２と同じである。
【００６２】
バスバー８３は、ヒートシンクから成る。コンプレッサー９０からの空気流は、配管９１を介してバスバー８３へ吹き付けられる。そして、空気流は、ヒートシンク状のバスバー８３を強制冷却する。
【００６３】
また、実施の形態３による多相モータ装置は、図９に示す多相モータ装置１０４であってもよい。図９を参照して、多相モータ装置１０４は、多相モータ装置１０２の熱伝導性絶縁部材７０を熱伝導性絶縁部材７１に代え、バスバー８２をバスバー８４に代えたものであり、その他は、多相モータ装置１０２と同じである。
【００６４】
熱伝導性絶縁部材７１については上述したとおりである。バスバー８４は、略鉤型形状から成り、熱伝導性絶縁部材７１の面７１ａ側を多板化した構造を有する。そして、空気流は、バスバー８４の多板化した構造部分に吹き付けられる。
【００６５】
さらに、実施の形態３による多相モータ装置は、図１０に示す多相モータ装置１０５であってもよい。図１０を参照して、多相モータ装置１０５は、多相モータ装置１０２のバスバー８２をバスバー８５に代えたものであり、その他は、多相モータ装置１０２と同じである。
【００６６】
バスバー８５は、その表面にフィンを有する。そして、フィンは、四角フィン、三角フィンおよびピンフィンのいずれかであればよい。バスバー８５の表面に形成されるフィンの個数は、多相モータ装置１０５の使用条件に応じて設定される。
【００６７】
上述したように、実施の形態３による多相モータ装置１０３〜１０５は、中性点を構成するバスバーをヒートシンク化または多板化し、またはバスバーの表面にフィンを形成した。したがって、放熱面積が増加し、コイル５１の冷却能力がさらに向上する。
【００６８】
その他は、実施の形態１と同じである。
［実施の形態４］
図１１を参照して、実施の形態４による多相モータ装置１０６は、多相モータ装置１００のファン６０を削除し、熱伝導性絶縁部材７２およびウォータージャケット９２を追加したものであり、その他は、多相モータ装置１００と同じである。熱伝導性絶縁部材７２は、円形形状から成り、バスバー８０に接して配置される。
【００６９】
ウォータージャケット９２は、壁９２１が熱伝導性絶縁部材７２に接するように配置される。そして、壁９２１は、冷却水９２２によって冷却される。
【００７０】
多相モータ装置１０６においては、コイル５１で発生した熱は、熱伝導性絶縁部材７０および中性点を形成するためにバスバーに接続された銅線、バスバー８０、熱伝導性絶縁部材７２、および壁９２１を介して冷却水９２２へ伝達される。したがって、コイル５１で発生した熱の伝導経路が増加するため、コイル５１の冷却能力が向上する。
【００７１】
また、実施の形態４による多相モータ装置は、図１２に示す多相モータ装置１０７であってもよい。図１２を参照して、多相モータ装置１０７は、多相モータ装置１０１に熱伝導性絶縁部材７３およびウォータージャケット９３を追加したものであり、その他は、多相モータ装置１０１と同じである。
【００７２】
熱伝導性絶縁部材７３は、バスバー８１の面８１ａに接して配置される。ウォータージャケット９３は、その壁９３１が熱伝導性絶縁部材７３に接するように配置される。そして、壁９３１は、冷却水９３２によって冷却される。
【００７３】
多相モータ装置１０７においては、コイル５１で発生した熱は、熱伝導性絶縁部材７１および中性点を形成するためにバスバーに接続された銅線、バスバー８１、熱伝導性絶縁部材７３および壁９３１を介して冷却水９３２に伝達される。したがって、コイル５１で発生した熱の伝導経路が増加するため、コイル５１の冷却能力が向上する。
【００７４】
このように、実施の形態４による多相モータ装置は、コイル５１で発生した熱の伝達経路をウォータージャケットおよび熱伝導性絶縁部材を用いて増加させることによりコイル５１の冷却能力を高めることを特徴とする。
【００７５】
その他は、実施の形態１と同じである。
［実施の形態５］
図１３を参照して、実施の形態５による多相モータ装置１０８は、多相モータ装置１０６にヒートパイプ９４を追加したものであり、その他は、多相モータ装置１０６と同じである。
【００７６】
ヒートパイプ９４は、バスバー８０とウォータージャケット９２の壁９２１との間に設けられる。そして、ヒートパイプ９４は、コイル５１で発生してバスバー８０に伝達された熱をウォージャケット９２の壁９２１に伝達する。
【００７７】
ヒートパイプ９４は、熱輸送量が多いため、多相モータ装置１０８においては、コイル５１の冷却能力がさらに向上する。
【００７８】
ヒートパイプ９４の数は、多相モータ装置１０８の使用条件に応じて設定される。すなわち、多相モータ装置１０８がコイル５１での発熱が多い条件で使用される場合、ヒートパイプ９４の数は多く設定され、多相モータ装置１０８がコイル５１での発熱が少ない条件で使用される場合、ヒートパイプ９４の数は少なく設定される。
【００７９】
また、実施の形態５による多相モータ装置は、図１４に示す多相モータ装置１０９であってもよい。図１４を参照して、多相モータ装置１０９は、多相モータ装置１０７の熱伝導性絶縁部材７３を削除し、ヒートパイプ９５を追加したものであり、その他は、多相モータ装置１０７と同じである。
【００８０】
ヒートパイプ９５は、バスバー８１の面８１ａとウォータージャケット９３の壁９３１との間に設けられる。そして、ヒートパイプ９５は、コイル５１で発生してバスバー８１に伝達された熱をウォージャケット９３の壁９３１に伝達する。なお、ヒートパイプ９５の数は、多相モータ装置１０９の使用条件に応じて決定される。
【００８１】
さらに、実施の形態５による多相モータ装置は、図１５に示す多相モータ装置１１０であってもよい。図１５を参照して、多相モータ装置１１０は、多相モータ装置１０８のヒートパイプ９４をヒートパイプ９６に代えたものであり、その他は、多相モータ装置１０８と同じである。
【００８２】
ヒートパイプ９６は、一方端がバスバー８０に接し、他方端がウォータージャケット９２の壁９２１を貫通して冷却水９２２と接する。したがって、ヒートパイプ９６は、冷却水９２２によって直接冷却されるため、コイル５１の冷却能力がさらに向上する。なお、ヒートパイプ９６の数は、多相モータ装置１１０の使用条件に応じて決定される。
【００８３】
このように、実施の形態５による多相モータ装置は、バスバーとウォータージャケットとの間にヒートパイプを設けることによりコイルを冷却することを特徴とする。そして、ヒートパイプを用いてバスバーとウォータージャケットを接続する冷却機構は、バスバーとウォータージャケットの壁との距離が長い場合にも有効である。
【００８４】
その他は、実施の形態１と同じである。
［実施の形態６］
図１６を参照して、実施の形態６による多相モータ装置１１１は、多相モータ装置１０１のコイル５１、熱伝導性絶縁部材７１およびバスバー８１の一部が油９８に浸漬したものである。油９８は、ケース９７に溜まる。多相モータ装置１１１においては、熱伝導性絶縁部材７１およびバスバー８１は、油９８によって直接冷却される。なお、油９８は、絶縁油が好適である。
【００８５】
ケース９７は、たとえば、ギヤ類の潤滑用油溜りである。したがって、熱伝導性絶縁部材７１およびバスバー８１の一部を油９８に浸漬することにより、強制冷却手段を新たに設けなくてもコイル５１の冷却能力を高めることができる。
【００８６】
多相モータ装置１１１においては、油９８をさらに循環させることも可能である。図１７を参照して、油９８を循環させる例について説明する。多相モータ装置１１２は、トランスミッション１３４内に配置される。そして、トランスミッション１３４の下部には、オイルパン９７Ａが設けられる。ギヤ類の潤滑用の油９８Ａは、オイルパン９７Ａに溜まる。そして、コイル５１、熱伝導性絶縁部材７０およびバスバー８０の一部は、油９８Ａに浸漬される。
【００８７】
オイルポンプ９９は、オイルパン９７Ａから油９８Ａをくみ上げ、そのくみ上げた油をポート１３１〜１３３から多相モータ装置１１２内へ吐出する。ポート１３１，１３２から吐出された油は、バスバー８０を冷却し、ポート１３３から吐出された油は、ロータシャフトベアリングの潤滑用に用いられる。
【００８８】
そして、バスバー８０等の冷却または潤滑に用いられた油は、重力によりオイルパン９７Ａに戻る。このようにしてオイルパン９７Ａに溜まった油９８Ａは、循環され、バスバー８０の冷却およびロータシャフトベアリングの潤滑用に用いられる。
【００８９】
なお、ポート１３１，１３２は、径方向に複数設けてもよい。
また、実施の形態６による多相モータ装置は、図１８に示す多相モータ装置１１３であってもよい。図１８を参照して、多相モータ装置１１３は、多相モータ装置１１１にフィン１３５を追加したものであり、その他は、多相モータ装置１１１と同じである。
【００９０】
多相モータ装置１１３においては、油９８に浸漬されたバスバー８１の表面にフィン１３５が設けられる。これにより、油９８との接触面積が増加し、バスバー８１は、さらに冷却される。
【００９１】
このように、実施の形態６による多相モータ装置は、コイル５１、熱伝導性絶縁部材７０，７１およびバスバー８０，８１の一部を油９８，９８Ａに浸漬することによりコイル５１の冷却能力をさらに高めることを特徴とする。
【００９２】
その他は、実施の形態１と同じである。
［実施の形態７］
図１９を参照して、実施の形態７による多相モータ装置１１４は、多相モータ装置１０３の熱伝導性絶縁部材７０を削除し、バスバーカバー１３６，１３７を追加したものであり、その他は、多相モータ装置１０３と同じである。
【００９３】
バスバーカバー１３６，１３７は、バスバー８３を覆う。そして、バスバーカバー１３７は、流入口１３８を有し、バスバーカバー１３６は、流出口１３９を有する。また、バスバーカバー１３６，１３７は、熱伝導性を有する絶縁部材から成り、コイル５１に接する。
【００９４】
バスバーカバー１３６，１３７は、リング形状から成り、一体的に作製されるが、図１９においては説明の便宜上、異なる符号が付されている。また、コイル５１の端部は、バスバーカバー１３６，１３７を貫通してバスバー８３に接続され、中性点を構成する。そして、コイル５１の端部がバスバーカバー１３６，１３７を貫通する部分はシールされている。
【００９５】
冷却油は、流入口１３８からバスバーカバー１３７内に入り、バスバー８３とバスバーカバー１３６，１３７との間隙を循環する。これにより、バスバー８３は、冷却油によって冷却される。そして、バスバー８３から熱を奪った冷却油は、流出口１３９から排出される。
【００９６】
バスバー８３は、ヒートシンクから成るため、冷却油との接触面積が増加する。また、バスバー８３は、バスバーカバー１３６，１３７によって密閉されるため、コイル５１から伝達された熱を冷却油へ効率良く放熱する。その結果、バスバー８３に冷却油をかけたり、噴霧する場合に比べ、コイル５１の冷却能力がさらに向上する。
【００９７】
なお、多相モータ装置１１４において、流入口１３８をバスバーカバー１３６に取付け、流出口１３９をバスバーカバー１３７に取付けてもよい。
【００９８】
また、実施の形態７による多相モータ装置は、図２０に示す多相モータ装置１１５であってもよい。図２０を参照して、多相モータ装置１１５は、多相モータ装置１１４のバスバー８３をバスバー８０に代え、バスバーカバー１３６，１３７をバスバーカバー１４０，１４１に代えたものであり、その他は、多相モータ装置１１４と同じである。
【００９９】
バスバー８０は、コイル５１から離れた位置に配置される。バスバーカバー１４０，１４１は、ビス１４５〜１４８によってステータコア５０に固定され、コイル５１およびバスバー８０を密閉する。そして、バスバーカバー１４１は、流入口１４２を有し、バスバーカバー１４０は、流出口１４３を有する。
【０１００】
バスバーカバー１４０，１４１は、リング形状から成り、一体的に作製されるが、図２０においては説明の便宜上、異なる符号が付されている。
【０１０１】
冷却油は、流入口１４２からバスバーカバー１４１内に入り、バスバー８０とバスバーカバー１４０，１４１との間隙を循環する。これにより、バスバー８０は、冷却油によって冷却される。そして、バスバー８０から熱を奪った冷却油は、流出口１４３から排出される。
【０１０２】
コイル５１およびバスバー８０は、バスバーカバー１４０，１４１によって一体的に密閉されるため、コイル５１から伝達された熱を冷却油へ効率良く放熱する。その結果、バスバー８０に冷却油をかけたり、噴霧する場合に比べ、コイル５１の冷却能力がさらに向上する。
【０１０３】
なお、多相モータ装置１１５において、流入口１４２をバスバーカバー１４０に取付け、流出口１４３をバスバーカバー１４１に取付けてもよい。
【０１０４】
このように、実施の形態７による多相モータ装置は、バスバー８３またはバスバー８０およびコイル５１を密閉することにより、コイル５１の冷却能力を高めることを特徴とする。
【０１０５】
その他は、実施の形態１と同じである。
［実施の形態８］
図２１を参照して、実施の形態８による多相モータ装置１１８は、多相モータ装置１００のファン６０を削除し、バスバー８０をバスバー８６に代えたものであり、その他は、多相モータ装置１００と同じである。
【０１０６】
バスバー８６は、バスバー８０と、撥水性物質１５５とを含む。撥水性物質１５５は、バスバー８０の表面に塗布またはコーティングされる。そして、撥水性物質１５５は、ベンジルメルカプタン、オレイン酸、オクタデカンチオールおよびテフロン（Ｒ）のいずれかから成る。
【０１０７】
トランスミッション内のギヤ油等は、高速回転しているギヤによって掻き揚げられたり、オイルポンプによる圧送のために、トランスミッションの空間部分では、蒸気の状態で存在する。したがって、蒸気の状態で存在するギヤ油は、バスバー８０の表面に形成された撥水性物質１５５によって滴状凝縮し易くなる。そして、滴状凝縮の熱伝達係数は、一般的に大きいため、バスバー８０を効率的に冷却できる。その結果、コイル５１の冷却能力を向上できる。
【０１０８】
実施の形態８においては、バスバー８０に代えてバスバー８１〜８５のいずれかを用いてバスバー８６を構成してもよい。
【０１０９】
このように、実施の形態８による多相モータ装置は、バスバーの表面に撥水性物質を塗布またはコーティングしてコイルの冷却能力を向上することを特徴とする。
【０１１０】
その他は、実施の形態１と同じである。
なお、上記の実施の形態１〜実施の形態８においては、３相モータを例にして説明したが、この発明は、３相モータに限らず、６相モータ等であってもよく、一般的には、多相モータであればよい。
【０１１１】
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、上記した実施の形態の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。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１による多相モータ装置の概略断面図である。
【図２】図１に示す多相モータ装置のステータの平面図である。
【図３】図２に示す結線図の展開図である。
【図４】図１に示す多相モータ装置をファン側から見た平面図である。
【図５】実施の形態１による多相モータ装置の他の概略断面図である。
【図６】実施の形態２による多相モータ装置の概略断面図である。
【図７】図６に示すバスバーの平面図である。
【図８】実施の形態３による多相モータ装置の概略断面図である。
【図９】実施の形態３による多相モータ装置の他の概略断面図である。
【図１０】実施の形態３による多相モータ装置のさらに他の概略断面図である。
【図１１】実施の形態４による多相モータ装置の概略断面図である。
【図１２】実施の形態４による多相モータ装置の他の概略断面図である。
【図１３】実施の形態５による多相モータ装置の概略断面図である。
【図１４】実施の形態５による多相モータ装置の他の概略断面図である。
【図１５】実施の形態５による多相モータ装置のさらに他の概略断面図である。
【図１６】実施の形態６による多相モータ装置の概略断面図である。
【図１７】実施の形態６による多相モータ装置の応用例を示す概略断面図である。
【図１８】実施の形態６による多相モータ装置の他の概略断面図である。
【図１９】実施の形態７による多相モータ装置の概略断面図である。
【図２０】実施の形態７による多相モータ装置の他の概略断面図である。
【図２１】実施の形態８による多相モータ装置の概略断面図である。
【図２２】従来のモータにおけるステータの平面図である。
【符号の説明】
１〜５，１４ティース、１０ステータ、１６ａ，１６ｂ，５１，５１０〜５１７，５２０〜５２７，５３０〜５３７コイル、１８ａＵ相電力線、１８ｂＶ相電力線、１８ｃＷ相電力線、２０中性点用バスバー、２０ａ接続片、２０ｂ，１３８，１４２流入口、２０ｃ，１３９，１４３流出口、３０ロータシャフト、３１，３２矢印、４０ロータコア、４１磁石、５０ステータコア、５１ａ，５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗ端子、５２，５２Ｕ，５２Ｖ，５２Ｗ圧着端子、６０ファン、７０〜７２熱伝導性絶縁部材、７１ａ，８１ａ面、８０〜８６バスバー、９０コンプレッサー、９１配管、９２，９３ウォータージャケット、９４〜９６ヒートパイプ、９７ケース、９７Ａオイルパン、９８，９８Ａ油、９９オイルポンプ、１３１〜１３３ポート、１３４トランスミッション、１３５フィン、１３６，１３７，１４０，１４１バスバーカバー、１４５〜１４８ビス、１５５撥水性物質、９２１，９３１壁、９２２，９３２冷却水、１００〜１１５，１１８多相モータ装置、８２１突起物。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-phase motor device capable of cooling a stator coil with a simple structure.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a rotating electric machine such as a motor has a hollow cylindrical outer core having a plurality of coils for generating a rotating magnetic field, and a rotating magnetic field generated by the outer core, provided inside the outer core. An inner core provided with a plurality of permanent magnets for generating rotational torque. In a general rotating electric machine, an outer core forms a stator fixed to a housing or the like, and an inner core forms a rotor with respect to the stator.
[0003]
For example, when the rotating electric machine has a three-phase configuration, the coils are classified into a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil. The U-phase power line, the V-phase power line, and the W-phase power line are connected respectively. On the other hand, a neutral point bus bar for forming a neutral point is connected to the winding end side of each phase coil.
[0004]
In such a three-phase motor, a cooling mechanism for cooling a U-phase coil, a V-phase coil and a W-phase coil via a neutral point bus bar is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-1973111. FIG. 22 shows an end face of a stator disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-1973111.
[0005]
Referring to FIG. 22, stator 10 includes outer core 12, and coils 16a and 16b. The outer core 12 has a hollow cylindrical shape. The coils 16a and 16b are coils for generating a rotating magnetic field arranged so as to straddle the teeth 14 arranged at equal intervals on the inner periphery of the outer core 12. The coils 16a and 16b are wound using a winding die or the like in a separate step so that the coils 16a and 16b can be easily inserted into the substantially fan-shaped slots formed between the adjacent teeth 14 across the teeth 14. The coil 16a has a substantially trapezoidal cross section, and the coil 16b has a substantially parallelogram cross section.
[0006]
Each of the coils 16a and 16b is classified into a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil. Starting winding of each phase coil (U ⁺ , V ⁺ , W ⁺ ) Are connected to a power supply terminal block (not shown) via a U-phase power line 18a, a V-phase power line 18b, and a W-phase power line 18c, respectively.
[0007]
On the other hand, the winding end side (U ⁻ , V ⁻ , W ⁻ ) Is electrically connected to a connection piece 20a protruding from the substantially ring-shaped neutral point bus bar 20 by screwing or the like to form a neutral point.
[0008]
Then, the coils 16a and 16b and the neutral point bus bar 20 are resin-molded to fix the coils 16a and 16b. In this case, the resin mold is inserted between the coils 16a and 16b and the neutral point bus bar 20, and the neutral point bus bar 20 contacts the resin mold.
[0009]
On the other hand, the neutral point bus bar 20 has a hollow shape, and has an inlet 20b and an outlet 20c. The insulating oil pumped from an oil tank (not shown) using a pump or the like flows into the neutral point bus bar 20 from the inflow port 20b, and is returned to the oil tank from the outflow port 20c.
[0010]
The insulating oil absorbs heat generated in the coils 16a and 16b through the ends of the coils 16a and 16b connected to the connection piece 20a while passing through the neutral point bus bar 20. As a result, the coils 16a and 16b are cooled. In addition, the heat conducted to the resin mold is absorbed through the surface of the neutral point bus bar 20 in portions other than the connection piece 20a. The insulating oil that has absorbed the heat is discharged from the outlet 20 c of the neutral point bus bar 20.
[0011]
As described above, the cooling mechanism disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-1973111 circulates the insulating oil through the neutral point bus bar 20 so that the winding ends of the coils 16a and 16b and the coils 16a and 16b The coils 16a and 16b are cooled via the resin mold in contact.
[0012]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-1973111
[0013]
[Patent Document 2]
JP-A-5-292703
[0014]
[Patent Document 3]
JP-A-11-206183
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional coil cooling mechanism, the neutral point busbar through which the insulating oil as the cooling medium circulates absorbs the heat generated in the coil through the winding end side of the coil and the resin mold. Can be complicated.
[0016]
Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a polyphase motor device capable of cooling a coil with a simple structure without using a resin mold.
[0017]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
According to the present invention, a multi-phase motor device includes a rotor, a stator, a bus bar, an insulating member, and a cooling unit. The bus bar is connected to one end of the stator coil of the stator, and forms a motor neutral point. The bus bar has a ring shape. The insulating member is provided between the stator coil and the bus bar in contact with the stator coil and the bus bar. And the insulating member has thermal conductivity. The cooling unit cools the bus bar.
[0018]
Preferably, the cooling unit is a fluid supply unit that supplies a cooling fluid to the outer surface of the bus bar.
[0019]
Preferably, the bus bar has small protrusions on its outer surface that disrupt the flow of fluid.
Preferably, the ratio between the pitch of the small protrusions and the height of the small protrusions is 7 to 10: 1.
[0020]
Preferably, the bus bar has a heat sink structure.
Preferably, the cooling unit includes another insulating member having thermal conductivity and a cooling water circulation unit. Then, the bus bar radiates heat to the cooling water circulation unit via another insulating member.
[0021]
Preferably, the cooling section includes an oil pool provided at a lower portion of the polyphase motor, and oil stored in the oil pool. And the bus bar is affected by the oil stored in the oil pool.
[0022]
Preferably, the cooling unit includes a bus bar cover and a refrigerant. The busbar cover includes the busbar. The coolant is supplied into the bus bar cover.
[0023]
Preferably, the bus bar has its surface coated with a water-repellent substance, or its surface is coated with a water-repellent substance.
[0024]
Preferably, the insulating member and the other insulating member have a thermal conductivity higher than a reference value.
[0025]
According to the present invention, one end of the coil is connected, and the ring-shaped bus bar constituting the neutral point has a path for receiving heat generated by the coil via the insulating member and a path for directly flowing in from one end of the coil. It has two routes. The bus bar radiates heat from the coil by being forcibly cooled by the cooling unit.
[0026]
Therefore, according to the present invention, the coil can be cooled with a simple configuration without using a resin mold.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions have the same reference characters allotted, and description thereof will not be repeated.
[0028]
[Embodiment 1]
Referring to FIG. 1, a multi-phase motor device 100 according to the first embodiment includes a rotor shaft 30, a rotor core 40, a magnet 41, a stator core 50, a coil 51, a fan 60, and a heat conductive insulating member 70. And a bus bar 80.
[0029]
The rotor core 40 is fixed around the rotor shaft 30. The magnet 41 is arranged on the outer periphery of the rotor core 40. Stator core 50 is arranged outside rotor core 40 so as to face rotor core 40. The stator core 50 is fixed to a housing (not shown) of the multi-phase motor device 100. The coil 51 is wound around the stator core 50. The coil 51 has one end (terminal) 51 a connected to the crimp terminal 52 and the other end connected to the bus bar 80. The crimp terminal 52 receives power via a power line (not shown).
[0030]
The fan 60 is fixed to one end of the rotor shaft 30. Then, the fan 60 rotates with the rotation of the rotor shaft 30 and generates an airflow in the direction indicated by the arrow 31.
[0031]
The heat conductive insulating member 70 has a ring shape and is arranged in contact with the coil 51. Thermal conductive insulating member 70 has a thermal conductivity of, for example, about 6 W / mK. This thermal conductivity is larger than the thermal conductivity (1 W / mK) of the resin mold. Further, heat conductive insulating member 70 has a thickness in the range of, for example, 0.3 to 0.5 mm. The bus bar 80 has a ring shape and is arranged in contact with the heat conductive insulating member 70. The bus bar 80 receives the heat generated by the coil 51 through the heat conductive insulating member 70 and the copper wire of the coil 51 connected to the bus bar 80 to form a neutral point, and generates the heat by the fan 60. It is forcibly cooled by the flow of air.
[0032]
FIG. 2 shows an end face of the stator of the three-phase motor. Referring to FIG. 2, coils 510 to 517 configure a U-phase coil, coils 520 to 527 configure a V-phase coil, and coils 530 to 537 configure a W-phase coil. Each of the coils 510 to 517, 520 to 527, and 530 to 537 has a substantially arc shape. The coils 510 to 517 are arranged on the outermost periphery. The coils 520 to 527 are arranged inside the coils 510 to 517 at positions displaced from the coils 510 to 517 by a predetermined distance in the circumferential direction. The coils 530 to 537 are arranged inside the coils 520 to 527 at positions shifted from the coils 520 to 527 by a predetermined distance in the circumferential direction.
[0033]
Each of coils 510-517, 520-527, 530-537 is wound in series around each of the corresponding teeth. For example, coil 510 corresponds to teeth 1-5. The coil 510 is formed by being wound around the teeth 1 to 5 a predetermined number of times from the outer periphery.
[0034]
The coils 511 to 517, 520 to 527, and 530 to 537 are also formed on the corresponding teeth in the same manner as the coil 510.
[0035]
The coils 510 to 513 are connected in series, one end is a terminal U1, and the other end is a neutral point UN1. The coils 514 to 517 are connected in series, one end is a terminal U2, and the other end is a neutral point UN2.
[0036]
The coils 520 to 523 are connected in series, one end is a terminal V1, and the other end is a neutral point VN1. The coils 524 to 527 are connected in series, one end is a terminal V2, and the other end is a neutral point VN2.
[0037]
The coils 530 to 533 are connected in series, one end is a terminal W1, and the other end is a neutral point WN1. The coils 534 to 537 are connected in series, one end is a terminal W2, and the other end is a neutral point WN2.
[0038]
FIG. 3 shows a development of the connection diagram shown in FIG. In FIG. 2, two terminals (U, U) of the coils 510 to 517 constituting the U-phase coil are identified as U1 and U2, and two terminals (520 to 527 of the coils 520 to 527 constituting the V-phase coil are identified. V, V2 to identify the two terminals (W, W) of the coils 530 to 537 constituting the W-phase coil. Terminals U, V and W.
[0039]
FIG. 4 is a plan view of the multi-phase motor device 100 shown in FIG. 1 as viewed from the fan 60 side. One end U1 of the coils 510 to 513 connected in series and one end U2 of the coils 514 to 517 connected in series constitute a terminal 51U. One end V1 of coils 520 to 523 connected in series and one end V2 of coils 524 to 527 connected in series constitute terminal 51V. One end W1 of coils 530 to 533 connected in series and one end W2 of coils 534 to 537 connected in series constitute terminal 51W. Then, the terminals 51U, 51V, 51W are connected to the crimp terminals 52U, 52V, 52W, respectively.
[0040]
The other ends of the coils 510 to 513 connected in series are connected to the bus bar 80 and constitute a neutral point UN1. The other ends of the coils 514 to 517 connected in series are connected to the bus bar 80 and constitute a neutral point UN2.
[0041]
The other ends of the coils 520 to 523 connected in series are connected to the bus bar 80 and constitute a neutral point VN1. The other ends of the coils 524 to 527 connected in series are connected to the bus bar 80 and constitute a neutral point VN2.
[0042]
The other ends of the coils 530 to 533 connected in series are connected to the bus bar 80 to form a neutral point WN1. The other ends of the coils 534 to 537 connected in series are connected to the bus bar 80 and constitute a neutral point WN2.
[0043]
The connection of the other terminal to the bus bar 80 is performed by any method such as welding, soldering, and screwing.
[0044]
That is, the bus bar 80 forms a neutral point of the U-phase coil, the V-phase coil, and the W-phase coil.
[0045]
The coils 510 to 517, 520 to 527, 530 to 537 constituting the U-phase coil, the V-phase coil and the W-phase coil are arranged in a circle as shown in FIG. And a ring shape having a predetermined width WD. The predetermined width WD is determined so as to cover an area where the coils 510 to 517, 520 to 527, 530 to 537 are arranged.
[0046]
Referring to FIG. 1 again, when multi-phase motor device 100 is driven, an electric current flows through coil 51 (comprising a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil) by an inverter (not shown). , Stator core 50 and coil 51 generate a rotating magnetic field. The rotor core 40 and the magnet 41 receive a rotating magnetic field from the stator core 50 and the coil 51, and rotate inside the stator core 50.
[0047]
Thereby, the rotor shaft 30 and the fan 60 rotate. Then, the fan 60 generates an airflow and forcibly cools the bus bar 80. The bus bar 80 absorbs heat generated in the coil 51 due to the flow of electric current through the heat conductive insulating member 70 and the copper wire of the coil 51 connected to the bus bar 80 to form a neutral point. The absorbed heat is released by being forcibly cooled by an air flow.
[0048]
As described above, in the multi-phase motor device 100, the bus bar 80, which forms a neutral point of the U-phase coil, the V-phase coil, and the W-phase coil and receives the heat generated by the coil 51, drives the motor. Forced cooling by the air flow generated by Therefore, the coil 51 can be cooled with a simple configuration without using a resin mold.
[0049]
The multi-phase motor device 100 has the following features. In polyphase motor device 100, the distance between coil 51 and bus bar 80 is determined by the thickness of heat conductive insulating member 70. Since the heat conductive insulating member 70 has a thickness in the range of 0.3 to 0.5 mm as described above, the distance between the coil 51 and the bus bar 80 can be reduced. Is characterized in that the distance can be made uniform in the radial direction.
[0050]
On the other hand, when a resin mold is used, it is necessary to fill the resin between the bus bar and the coil, so that it is difficult to reduce the distance between the bus bar and the coil. When using a resin mold, the bus bar and the coil are set in a molding machine, and the resin is injection-molded. Therefore, when the distance between the bus bar and the coil is reduced, the pressure at the time of injection molding increases, which causes a problem of cost increase such as an increase in the size of the molding apparatus, or the difficulty in positioning the bus bar and the coil. Problems can arise. As a result, it is necessary to set the distance between the bus bar and the coil large to some extent.
[0051]
In the polyphase motor device 100, since no resin mold is used, these problems do not occur, and the coil can be cooled with a simple configuration.
[0052]
FIG. 5 shows another example of the polyphase motor device according to the first embodiment. Referring to FIG. 5, polyphase motor device 101 includes rotor shaft 30, rotor core 40, magnet 41, stator core 50, coil 51, heat conductive insulating member 71, and bus bar 81.
[0053]
The rotor shaft 30, the rotor core 40, the magnet 41, the stator core 50, and the coil 51 are as described above. The heat conductive insulating member 71 has a hook-shaped cross section and is arranged so as to be in contact with the two end faces of the coil 51. The bus bar 81 has a hook-shaped cross section and is arranged so as to be in contact with the heat conductive insulating member 71. The bus bar 81 receives an airflow from a compressor 90 provided outside the multi-phase motor device 101 via a pipe 91.
[0054]
Since the area where the heat conductive insulating member 71 and the bus bar 81 contact the coil 51 is larger than the area where the heat conductive insulating member 70 and the bus bar 80 contact the coil 51, in the polyphase motor device 101, The cooling capacity can be increased.
[0055]
In the above description, the medium for forcibly cooling the bus bars 80 and 81 is described as an air flow. However, the present invention is not limited to this, and the bus bars 80 and 81 may be cooled by oil such as insulating oil. Good. In this case, oil is sprayed onto the bus bars 80 and 81 using a pumping means such as a pump.
[0056]
[Embodiment 2]
Referring to FIG. 6, a multi-phase motor device 102 according to the second embodiment has a configuration in which fan 60 of multi-phase motor device 100 is deleted and bus bar 80 is replaced with bus bar 82. Same as 100. The bus bar 82 has a protrusion 821 on its surface. The ratio (P / h) of the pitch P of the protrusion 821 to the height h of the protrusion 821 is in the range of 7 to 10. The ratio in the range of 7 to 10 is a ratio at which a turbulent flow occurs when the fluid flows in the direction of arrow 32. By generating turbulence on the surface of the bus bar 82, the cooling effect of the bus bar 82 is further improved.
[0057]
The cross-sectional shape of the protrusion 821 may be any of a triangle, a quadrangle, a trapezoid, and a sawtooth shape.
[0058]
FIG. 7 is a plan view of the bus bar 82. The protrusion 821 is formed concentrically.
[0059]
Referring again to FIG. 6, the airflow from compressor 90 is blown onto protrusion 821 of bus bar 82 via pipe 91. Then, the air flow causes a turbulent flow on the surface of the bus bar 82 to forcibly cool the bus bar 82. Thereby, the coil 51 is cooled.
[0060]
Oil such as insulating oil may be sprayed on the protrusions 821 of the bus bar 82 instead of air.
[0061]
The rest is the same as the first embodiment.
[Embodiment 3]
Referring to FIG. 8, polyphase motor device 103 according to Embodiment 3 is the same as polyphase motor device 102 except that bus bar 82 of polyphase motor device 102 is replaced with bus bar 83.
[0062]
The bus bar 83 is composed of a heat sink. The airflow from the compressor 90 is blown to the bus bar 83 via the pipe 91. Then, the air flow forcibly cools the heat-sink-shaped bus bar 83.
[0063]
Further, the multi-phase motor device according to the third embodiment may be a multi-phase motor device 104 shown in FIG. Referring to FIG. 9, polyphase motor device 104 has a configuration in which thermal conductive insulating member 70 of polyphase motor device 102 is replaced with thermal conductive insulating member 71, and bus bar 82 is replaced with bus bar 84. , The same as the multi-phase motor device 102.
[0064]
The heat conductive insulating member 71 is as described above. The bus bar 84 has a generally hook shape, and has a structure in which the surface 71 a side of the heat conductive insulating member 71 is multi-plated. Then, the airflow is blown to the multi-plate structure portion of the bus bar 84.
[0065]
Further, the multi-phase motor device according to the third embodiment may be a multi-phase motor device 105 shown in FIG. Referring to FIG. 10, polyphase motor device 105 is the same as polyphase motor device 102 except that bus bar 82 of polyphase motor device 102 is replaced with bus bar 85.
[0066]
The bus bar 85 has fins on its surface. The fin may be any one of a square fin, a triangle fin, and a pin fin. The number of fins formed on the surface of the bus bar 85 is set according to the use conditions of the multi-phase motor device 105.
[0067]
As described above, in the polyphase motor devices 103 to 105 according to Embodiment 3, the bus bar forming the neutral point is formed into a heat sink or a multi-plate, or fins are formed on the surface of the bus bar. Therefore, the heat radiation area increases, and the cooling capacity of the coil 51 further improves.
[0068]
The rest is the same as the first embodiment.
[Embodiment 4]
Referring to FIG. 11, polyphase motor device 106 according to Embodiment 4 is obtained by removing fan 60 of polyphase motor device 100 and adding heat conductive insulating member 72 and water jacket 92. , The same as the multi-phase motor device 100. The heat conductive insulating member 72 has a circular shape and is arranged in contact with the bus bar 80.
[0069]
The water jacket 92 is arranged so that the wall 921 is in contact with the heat conductive insulating member 72. Then, the wall 921 is cooled by the cooling water 922.
[0070]
In the polyphase motor device 106, heat generated in the coil 51 is transferred to the heat conductive insulating member 70 and a copper wire connected to the bus bar to form a neutral point, the bus bar 80, the heat conductive insulating member 72, and The water is transmitted to the cooling water 922 via the wall 921. Therefore, the conduction path of the heat generated in the coil 51 increases, and the cooling capacity of the coil 51 improves.
[0071]
Further, the polyphase motor device according to Embodiment 4 may be a polyphase motor device 107 shown in FIG. Referring to FIG. 12, a multi-phase motor device 107 is obtained by adding a heat conductive insulating member 73 and a water jacket 93 to poly-phase motor device 101, and is otherwise the same as multi-phase motor device 101.
[0072]
Heat conductive insulating member 73 is arranged in contact with surface 81 a of bus bar 81. The water jacket 93 is arranged such that the wall 931 is in contact with the heat conductive insulating member 73. Then, the wall 931 is cooled by the cooling water 932.
[0073]
In the multi-phase motor device 107, heat generated in the coil 51 is transferred to the heat conductive insulating member 71 and the copper wire connected to the bus bar to form a neutral point, the bus bar 81, the heat conductive insulating member 73, and the wall. It is transmitted to cooling water 932 via 931. Therefore, the conduction path of the heat generated in the coil 51 increases, and the cooling capacity of the coil 51 improves.
[0074]
Thus, the multi-phase motor device according to the fourth embodiment is characterized in that the cooling path of coil 51 is enhanced by increasing the transmission path of the heat generated in coil 51 using the water jacket and the heat conductive insulating member. And
[0075]
The rest is the same as the first embodiment.
[Embodiment 5]
Referring to FIG. 13, a multi-phase motor device 108 according to the fifth embodiment is the same as multi-phase motor device 106 except that heat pipe 94 is added to multi-phase motor device 106.
[0076]
The heat pipe 94 is provided between the bus bar 80 and the wall 921 of the water jacket 92. Then, the heat pipe 94 transmits heat generated in the coil 51 and transmitted to the bus bar 80 to the wall 921 of the war jacket 92.
[0077]
Since the heat pipe 94 has a large heat transport amount, the cooling capacity of the coil 51 in the multiphase motor device 108 is further improved.
[0078]
The number of heat pipes 94 is set according to the use conditions of the multi-phase motor device 108. That is, when the multi-phase motor device 108 is used under the condition that the heat generated by the coil 51 is large, the number of the heat pipes 94 is set large, and the multi-phase motor device 108 is used under the condition that the heat generated by the coil 51 is small. In this case, the number of heat pipes 94 is set small.
[0079]
Further, the polyphase motor device according to the fifth embodiment may be a polyphase motor device 109 shown in FIG. Referring to FIG. 14, polyphase motor device 109 is obtained by removing heat conductive insulating member 73 of polyphase motor device 107 and adding heat pipe 95, and otherwise has the same configuration as polyphase motor device 107. It is.
[0080]
The heat pipe 95 is provided between the surface 81 a of the bus bar 81 and the wall 931 of the water jacket 93. The heat pipe 95 transmits the heat generated in the coil 51 and transmitted to the bus bar 81 to the wall 931 of the war jacket 93. Note that the number of heat pipes 95 is determined according to the use conditions of the multi-phase motor device 109.
[0081]
Further, the polyphase motor device according to the fifth embodiment may be a polyphase motor device 110 shown in FIG. Referring to FIG. 15, a multi-phase motor device 110 is the same as multi-phase motor device 108 except that heat pipe 94 of multi-phase motor device 108 is replaced with heat pipe 96.
[0082]
The heat pipe 96 has one end in contact with the bus bar 80 and the other end in contact with the cooling water 922 through the wall 921 of the water jacket 92. Therefore, since the heat pipe 96 is directly cooled by the cooling water 922, the cooling capacity of the coil 51 is further improved. Note that the number of heat pipes 96 is determined according to the use conditions of the multi-phase motor device 110.
[0083]
As described above, the polyphase motor device according to Embodiment 5 is characterized in that the coil is cooled by providing the heat pipe between the bus bar and the water jacket. The cooling mechanism that connects the bus bar and the water jacket using the heat pipe is effective even when the distance between the bus bar and the wall of the water jacket is long.
[0084]
The rest is the same as the first embodiment.
Embodiment 6
Referring to FIG. 16, a polyphase motor device 111 according to the sixth embodiment is such that a part of coil 51, heat conductive insulating member 71 and bus bar 81 of polyphase motor device 101 is immersed in oil 98. Oil 98 accumulates in case 97. In polyphase motor device 111, heat conductive insulating member 71 and bus bar 81 are directly cooled by oil 98. The oil 98 is preferably an insulating oil.
[0085]
The case 97 is, for example, a lubricating oil reservoir for gears. Therefore, by immersing a part of the heat conductive insulating member 71 and the bus bar 81 in the oil 98, the cooling capacity of the coil 51 can be increased without newly providing a forced cooling unit.
[0086]
In the multi-phase motor device 111, the oil 98 can be further circulated. An example in which the oil 98 is circulated will be described with reference to FIG. The multi-phase motor device 112 is arranged in the transmission 134. An oil pan 97A is provided below the transmission 134. The oil 98A for lubricating gears accumulates in the oil pan 97A. Then, a part of the coil 51, the heat conductive insulating member 70 and the bus bar 80 is immersed in the oil 98A.
[0087]
The oil pump 99 pumps up the oil 98A from the oil pan 97A and discharges the pumped oil into the multi-phase motor device 112 from the ports 131 to 133. The oil discharged from the ports 131 and 132 cools the bus bar 80, and the oil discharged from the port 133 is used for lubricating the rotor shaft bearing.
[0088]
Then, the oil used for cooling or lubrication of the bus bar 80 and the like returns to the oil pan 97A by gravity. The oil 98A accumulated in the oil pan 97A in this manner is circulated and used for cooling the bus bar 80 and lubricating the rotor shaft bearing.
[0089]
Note that a plurality of ports 131 and 132 may be provided in the radial direction.
The polyphase motor device according to Embodiment 6 may be a polyphase motor device 113 shown in FIG. Referring to FIG. 18, polyphase motor device 113 is obtained by adding fins 135 to polyphase motor device 111, and the rest is the same as multiphase motor device 111.
[0090]
In the multi-phase motor device 113, fins 135 are provided on the surface of the bus bar 81 immersed in the oil 98. Thereby, the contact area with the oil 98 increases, and the bus bar 81 is further cooled.
[0091]
As described above, the polyphase motor device according to Embodiment 6 reduces the cooling capacity of coil 51 by immersing part of coil 51, heat conductive insulating members 70 and 71 and bus bars 80 and 81 in oils 98 and 98A. It is characterized by further increasing.
[0092]
The rest is the same as the first embodiment.
Embodiment 7
Referring to FIG. 19, polyphase motor device 114 according to the seventh embodiment is obtained by removing heat conductive insulating member 70 of multiphase motor device 103 and adding bus bar covers 136 and 137. This is the same as the multi-phase motor device 103.
[0093]
The bus bar covers 136 and 137 cover the bus bar 83. The busbar cover 137 has an inflow port 138, and the busbar cover 136 has an outflow port 139. In addition, the bus bar covers 136 and 137 are made of an insulating member having thermal conductivity, and are in contact with the coil 51.
[0094]
The busbar covers 136 and 137 have a ring shape and are integrally manufactured, but are denoted by different reference numerals in FIG. 19 for convenience of explanation. The end of the coil 51 penetrates through the bus bar covers 136 and 137 and is connected to the bus bar 83 to form a neutral point. The portion where the end of the coil 51 penetrates the bus bar covers 136 and 137 is sealed.
[0095]
The cooling oil enters the bus bar cover 137 from the inflow port 138 and circulates through the gap between the bus bar 83 and the bus bar covers 136 and 137. Thereby, the bus bar 83 is cooled by the cooling oil. Then, the cooling oil that has taken heat from the bus bar 83 is discharged from the outlet 139.
[0096]
Since the bus bar 83 is made of a heat sink, the contact area with the cooling oil increases. Further, since the bus bar 83 is sealed by the bus bar covers 136 and 137, the heat transmitted from the coil 51 is efficiently radiated to the cooling oil. As a result, the cooling capacity of the coil 51 is further improved as compared with the case where the cooling oil is sprayed or sprayed on the bus bar 83.
[0097]
In the multi-phase motor device 114, the inflow port 138 may be attached to the busbar cover 136, and the outflow port 139 may be attached to the busbar cover 137.
[0098]
Further, the polyphase motor device according to Embodiment 7 may be a polyphase motor device 115 shown in FIG. Referring to FIG. 20, a multi-phase motor device 115 has a configuration in which bus bar 83 of multi-phase motor device 114 is replaced with bus bar 80, and bus bar covers 136 and 137 are replaced with bus bar covers 140 and 141. It is the same as the phase motor device 114.
[0099]
Bus bar 80 is arranged at a position distant from coil 51. Busbar covers 140 and 141 are fixed to stator core 50 by screws 145 to 148, and seal coil 51 and busbar 80. The bus bar cover 141 has an inlet 142, and the bus bar cover 140 has an outlet 143.
[0100]
The busbar covers 140 and 141 have a ring shape and are integrally formed, but are denoted by different reference numerals in FIG. 20 for convenience of description.
[0101]
The cooling oil enters the bus bar cover 141 from the inflow port 142 and circulates through the gap between the bus bar 80 and the bus bar covers 140 and 141. Thereby, the bus bar 80 is cooled by the cooling oil. Then, the cooling oil that has taken heat from the bus bar 80 is discharged from the outlet 143.
[0102]
Since the coil 51 and the bus bar 80 are integrally sealed by the bus bar covers 140 and 141, the heat transmitted from the coil 51 is efficiently radiated to the cooling oil. As a result, the cooling capacity of the coil 51 is further improved as compared with the case where the cooling oil is applied or sprayed to the bus bar 80.
[0103]
In the multi-phase motor device 115, the inlet 142 may be attached to the bus bar cover 140, and the outlet 143 may be attached to the bus bar cover 141.
[0104]
As described above, the polyphase motor device according to Embodiment 7 is characterized in that the cooling capability of coil 51 is enhanced by sealing bus bar 83 or bus bar 80 and coil 51.
[0105]
The rest is the same as the first embodiment.
Embodiment 8
Referring to FIG. 21, a polyphase motor device 118 according to the eighth embodiment has a configuration in which fan 60 of polyphase motor device 100 is eliminated and bus bar 80 is replaced with bus bar 86. Same as 100.
[0106]
The bus bar 86 includes the bus bar 80 and the water repellent material 155. The water repellent material 155 is applied or coated on the surface of the bus bar 80. The water-repellent substance 155 is made of any one of benzyl mercaptan, oleic acid, octadecanethiol, and Teflon (R).
[0107]
The gear oil or the like in the transmission exists in a vapor state in a space portion of the transmission due to being scooped up by a gear rotating at a high speed or being pumped by an oil pump. Therefore, the gear oil existing in a vapor state is easily dropped and condensed by the water-repellent substance 155 formed on the surface of the bus bar 80. Since the heat transfer coefficient of the droplet condensation is generally large, the bus bar 80 can be efficiently cooled. As a result, the cooling capacity of the coil 51 can be improved.
[0108]
In the eighth embodiment, bus bar 86 may be configured using any of bus bars 81 to 85 instead of bus bar 80.
[0109]
As described above, the polyphase motor device according to Embodiment 8 is characterized in that the water repellent substance is applied or coated on the surface of the bus bar to improve the cooling capacity of the coil.
[0110]
The rest is the same as the first embodiment.
In the first to eighth embodiments, a three-phase motor has been described as an example. However, the present invention is not limited to a three-phase motor, and may be a six-phase motor. May be any polyphase motor.
[0111]
The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description of the embodiments, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a polyphase motor device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a plan view of a stator of the multi-phase motor device shown in FIG.
FIG. 3 is a developed view of the connection diagram shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a plan view of the polyphase motor device shown in FIG. 1 as viewed from a fan side.
FIG. 5 is another schematic sectional view of the polyphase motor device according to the first embodiment.
FIG. 6 is a schematic sectional view of a polyphase motor device according to a second embodiment.
FIG. 7 is a plan view of the bus bar shown in FIG. 6;
FIG. 8 is a schematic sectional view of a polyphase motor device according to a third embodiment.
FIG. 9 is another schematic cross-sectional view of the polyphase motor device according to the third embodiment.
FIG. 10 is still another schematic cross-sectional view of the polyphase motor device according to Embodiment 3.
FIG. 11 is a schematic sectional view of a polyphase motor device according to a fourth embodiment.
FIG. 12 is another schematic cross-sectional view of the polyphase motor device according to the fourth embodiment.
FIG. 13 is a schematic sectional view of a polyphase motor device according to a fifth embodiment.
FIG. 14 is another schematic cross-sectional view of the polyphase motor device according to the fifth embodiment.
FIG. 15 is still another schematic sectional view of the polyphase motor device according to the fifth embodiment.
FIG. 16 is a schematic sectional view of a polyphase motor device according to a sixth embodiment.
FIG. 17 is a schematic sectional view showing an application example of the polyphase motor device according to the sixth embodiment.
FIG. 18 is another schematic sectional view of the polyphase motor device according to the sixth embodiment.
FIG. 19 is a schematic sectional view of a polyphase motor device according to a seventh embodiment.
FIG. 20 is another schematic sectional view of the polyphase motor device according to the seventh embodiment.
FIG. 21 is a schematic sectional view of a polyphase motor device according to an eighth embodiment.
FIG. 22 is a plan view of a stator in a conventional motor.
[Explanation of symbols]
1 to 5, 14 teeth, 10 stator, 16a, 16b, 51, 510 to 517, 520 to 527, 530 to 537 coil, 18a U-phase power line, 18b V-phase power line, 18c W-phase power line, 20 bus bar for neutral point , 20a connecting piece, 20b, 138, 142 inlet, 20c, 139, 143 outlet, 30 rotor shaft, 31, 32 arrow, 40 rotor core, 41 magnet, 50 stator core, 51a, 51U, 51V, 51W terminal, 52, 52U, 52V, 52W crimp terminal, 60 fan, 70 to 72 heat conductive insulating member, 71a, 81a surface, 80 to 86 bus bar, 90 compressor, 91 piping, 92, 93 water jacket, 94 to 96 heat pipe, 97 case , 97A oil pan, 98,98A oil, 99 oil pump, 13 1 to 133 ports, 134 transmissions, 135 fins, 136, 137, 140, 141 busbar covers, 145 to 148 screws, 155 water repellent materials, 921, 931 walls, 922, 932 cooling water, 100 to 115, 118 polyphase motors Device, 821 protrusions.

Claims

Rotor and
A stator,
One end of a stator coil of the stator is connected, and a ring-shaped bus bar constituting a motor neutral point;
Between the stator coil and the bus bar, an insulating member having thermal conductivity provided in contact with the stator coil and the bus bar,
A multi-phase motor device comprising: a cooling unit that cools the bus bar.

The multi-phase motor device according to claim 1, wherein the cooling unit is a fluid supply unit that supplies a cooling fluid to an outer surface of the bus bar.

The multi-phase motor device according to claim 2, wherein the bus bar has a small protrusion on the outer surface that disturbs the flow of the fluid.

4. The multi-phase motor device according to claim 3, wherein a ratio between a pitch of the small protrusions and a height of the small protrusions is 7 to 10: 1. 5.

The multi-phase motor device according to claim 1, wherein the bus bar has a heat sink structure.

The cooling unit includes:
Another insulating member having thermal conductivity;
Cooling water circulation section,
The multi-phase motor device according to claim 1, wherein the bus bar radiates heat to the cooling water circulation unit via the another insulating member.

The cooling unit includes:
An oil puddle provided at the lower part of the polyphase motor;
Oil stored in the oil pool,
The multi-phase motor device according to claim 1, wherein the bus bar is affected by oil accumulated in the oil pool.

The cooling unit includes:
A busbar cover including the busbar,
The multi-phase motor device according to claim 1, further comprising: a refrigerant supplied into the bus bar cover.

8. The multi-phase motor device according to claim 1, wherein the bus bar has a surface coated with a water-repellent substance or a surface coated with the water-repellent substance. 9.

The polyphase motor device according to any one of claims 1 to 9, wherein the insulating member and the another insulating member have a thermal conductivity greater than a reference value.