JP2004135446A

JP2004135446A - 回転電機の給電線構造

Info

Publication number: JP2004135446A
Application number: JP2002298611A
Authority: JP
Inventors: Minoru Arimitsu; 有満　　稔; Shuzo Miyake; 三宅　周三
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2004-04-30
Anticipated expiration: 2022-10-11
Also published as: JP3669357B2

Abstract

【課題】外部の配線例えばレゾルバ配線や周囲の電子機器に影響せず、ノイズの原因となる問題は完全に解消することができる回転電機の給電線構造を提供する。
【解決手段】複合電流によって駆動される複数のロータ２、３を有する回転電機のステータ１を構成する複数の電機子コイル１７に、複数の電機子コイル１７に各々対応した複数のバスバーを介して複合電流を供給するための給電線構造１０１、１０２であって、複数のバスバーにおいて電流総和がゼロとなるようなバスバーの組を複数選択し、選択したバスバーの組毎に、バスバーを電気的接触が無いように近接させ、絶縁性の材料で一体化する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複合電流によって駆動される複数のロータを有する回転電機のステータを構成する複数の電機子コイルに、複数のバスバーを介して複合電流を供給するための給電線構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コイルを有するステータと、ステータの半径方向外方に配置されたアウターロータと、ステータの半径方向内方に配置されたインナーロータと、ステータを固定支持するとともにアウターロータとインナーロータとを互いに同時に所定回転軸線上に回転自在に支持するハウジングとを備える同軸回転電機は、すでに開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この従来の回転電機では、アウターロータとインナーロータへ各別に磁力線を与えて、アウターロータとインナーロータを各別に回転させるために、ステータを構成する複数の電機子コイルに複合電流を供給する必要がある。しかし、中心に回転軸を含む回転電機内部は、高温となるとともに配線を行う充分な空間的スペースがない。そのため、複数の電機子コイルの各部に給電線を直接接続することは、温度の点及びスペースの点で難しかった。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１４１０３号公報（図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人は、この従来の回転電機において、板状のバスバーを複数枚絶縁体を介して積層した給電線構造を、一例として提案している。この給電線構造は、絶縁性の材料で一体化することで、レイアウト空間を有効に利用でき、スペースの問題を解消できるとともに、バスバーの表面積を大きくできることから、複合電流のピーク時のバスバー発熱による温度上昇を抑えることができ、温度の問題も解消することができる。
【０００６】
しかしながら、スペースの関係で複合電流を供給する複数のバスバーを一体化した給電線構造を採用することができず、複数のバスバーを２つ以上の組（例えば６個のバスバーを各３個ずつの２組）に分割して、狭いスペースにも使用できる給電線構造を採る必要がある場合がある。この場合、バスバーを流れる電流によって分割した各組毎の給電線構造の周囲に外部磁界が生じ、その外部磁界が外部の配線例えばレゾルバ配線や周辺の電子機器に影響し、ノイズの原因となる問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記課題を有利に解決した回転電機の給電線構造を提供することを目的とするものであり、この発明の回転電機の給電線構造は、複合電流によって駆動される複数のロータを有する回転電機のステータを構成する複数の電機子コイルに、該複数の電機子コイルに各々対応した複数のバスバーを介して複合電流を供給するための給電線構造であって、前記複数のバスバーにおいて電流総和がゼロとなるようなバスバーの組を複数選択し、選択したバスバーの組毎に、バスバーを電気的接触が無いように近接させ、絶縁性の材料で一体化することを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の効果】
この発明の回転電機の給電線構造にあっては、複数のバスバーにおいて電流総和がゼロとなるようなバスバーの組を選択し、選択したバスバーの組毎に、バスバーを電気的接触が無いように近接させ、絶縁性の材料で一体化することで、各バスバーの組はそれぞれ外部に対して磁界を発生しないため、外部の配線例えばレゾルバ配線や周囲の電子機器に影響せず、ノイズの原因となる問題は完全に解消することができる。また、絶縁性の材料で一体化することで、レイアウト空間を有効に利用できるとともに、バスバーの表面積を大きくできることから、複合電流のピーク時のバスバー発熱による温度上昇を抑えることができる。
【０００９】
なお、この発明の回転電機の給電線構造においては、前記一体化されたバスバーの周囲を導電性の金属で覆った構造にしてもよい。このように構成すれば、導電性の金属をグラウンドレベルに接続することで、内部の一体化されたバスバーに対し強固なシールド効果を発揮することができる。
【００１０】
また、この発明の回転電機の給電線構造においては、前記導電性の金属と前記回転電機のケースまたは支持部材とを電気的かつ機械的に接続した構造にしてもよい。このように構成すれば、強固なシールド効果に加えて、一体化されたバスバーの支持が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、ラビニョオ型遊星歯車列と組み合わされて車両用ハイブリッド変速機を構成する、この発明の対象となる回転電機の一実施形態としての複合電流多層モータを示す。この複合電流多層モータに、この発明の回転電機の給電線構造を適用することができる。図１に示す構成の複合電流多層モータは、一個の円環状のステータ１と、その半径方向内方および外方にそれぞれ互いに同軸の所定回転軸線Ｃ上にて回転自在に配置したインナーロータ２およびアウターロータ３とよりなる三重構造とし、これらをハウジング４内に収納して構成する。
【００１２】
ここにおけるインナーロータ２およびアウターロータ３はそれぞれ、電磁鋼板などをプレス成形して造った板材のロータ軸線方向への積層になる積層コア２４，２５を具え、これら積層コア２４，２５に、ロータ軸線方向に貫通する永久磁石を円周方向等間隔に配置して設けた構成となす。
【００１３】
そしてハウジング４内へのインナーロータ２およびアウターロータ３の収納に当たっては、アウターロータ３は、積層コア２５の外周にトルク伝達シェル５を駆動結合して具え、該トルク伝達シェル５の両端をそれぞれベアリング７，８によりハウジング４に回転自在に支持し、トルク伝達シェル５をベアリング７の側でアウターロータシャフト９に結合する。
【００１４】
インナーロータ２は積層コア２４の中心に、内部に上記アウターロータシャフト９を回転自在に貫通した中空のインナーロータシャフト１０を貫通して具え、これらインナーロータ２の積層コア２４およびインナーロータシャフト１０間を駆動結合する。そしてインナーロータシャフト１０の中間部をベアリング１２により、固定のステータブラケット１３内に回転自在に支持し、一端部（図１では左端部）をベアリング１４によりトルク伝達シェル５の対応端壁に回転自在に支持する。
【００１５】
ステータ１は、電磁鋼板をプレス成形して造ったＩ字状のステータ鋼板をステータ軸線方向に積層してなる多数のステータピースを具える。個々のステータピースには、アウターロータ側ヨークおよびインナーロータ側ヨーク間におけるティースの箇所において図１に示す如く電磁コイル１７を巻線し、これらコイル巻線済のステータピースを同一円周方向等間隔に、つまり円形に配列してステータコアとなし、このステータコアをステータ軸線方向両側のブラケット１３，１８間にボルト１９で挟持すると共に全体的に樹脂２０でモールドすることにより一体化してステータ１を構成する。なお、樹脂２０内には隣り合うステータピース１６間において冷却液通路４１を軸線方向に形成し、上記したボルト１９はその冷却液通路４１の半径方向内方および外方にそれぞれ位置させる。ここで、各ボルト１９はそれに螺合したナット１９ａによって締め上げられる。このボルト・ナットによる締め上げ構造をリベットピンによる締め上げ構造としても良いことはいうまでもない。
【００１６】
なお、このモータの駆動に当たっては、回転センサ４８および回転センサ４７が検出するインナーロータ２およびアウターロータ３の回転位置、つまりこれらに上記のごとく設けられる永久磁石の位置に応じた両ロータ２，３用の駆動電流を複合して得られる複合電流をステータ１の電磁コイル１７に供給し、これにより両ロータ２，３用の回転磁界をステータに個別に発生させることで、回転磁界に同期してロータ２，３を個別に回転駆動させることができる。
【００１７】
複合電流をステータ１の電磁コイル１７に供給するために、本発明の回転電機の給電線構造では、バスバーを使用する。すなわち、ハウジング４の回転軸Ｃの周囲に設けた固定ボルト５８を利用したコネクタに対し、その外側に、ストライプ状のバスバーを複数枚絶縁体を介して積層したアウター給電線構造１０１を形成するとともに、その内側に、中心に回転軸の通過する円形の空間を有する円板状のバスバーを複数枚絶縁体を介して積層したインナー給電線構造１０２を形成する。そして、外部から、例えば３相で６種類の電流からなる複合電流を、アウター給電線構造１０１、給電線１０３、固定ボルト５８を利用したコネクタ、給電線１０４、インナー給電線構造１０２を介して、ステータ１を構成する各別に電磁コイル１７を巻線した多数のステータピースの各々に、供給するよう構成している。
【００１８】
図２はアウター給電線構造１０１を説明するために図１の右側面から見た状態を示す図である。図２に示す例では、３個のターミナル１１１を１組とし、２組で６個のターミナル１１１でアウター給電線構造１０１を構成している。そして、全部で６個のターミナル１１１を介して、３相で６種類の複合電流を供給している。各ターミナル１１１は、固定ボルト５８をカバーする保護カバー１１２とバスバーとしての給電線１０３から構成されている。３個のターミナル１１１から各別に延びる３個の給電線１０３は、アウター給電線構造１０１の本体部１１３において、図面に垂直な方向に３に絶縁体（図示せず）を介して積層されている。本体部１１３は、反時計回りに回転軸に対し２度屈曲した状態で延在している。また、本体部１１３は、ターミナル１１１を装着した端部とは反対側の端部で、外部ターミナル１１４を装着している。そして、外部ターミナル１１４に対し、ハウジング４の取付面１１５の外側で、複合電流を供給できるよう構成されている。
【００１９】
本発明の回転電機の給電線構造における最大の特徴は、このアウター給電線構造１０１の本体部１１３におけるバスバーとしての給電線１０３の積層構造にある。すなわち、６種類の複合電流を、各３個のバスバーから構成される２組に分けた給電線構造で供給する際、その３個のバスバーの組をどのようにして選択するかに、本発明の特徴がある。以下、本体部１１３におけるバスバーとしての給電線１０３の積層構造について説明する。
【００２０】
図３は本発明の回転電機の給電線構造で供給する複合電流の一例の（擬似）フェーザ図である。図３に示す例では、Ｉ１〜Ｉ６の６種類の複合電流を供給するものとする。図３から、供給すべき６種類の複合電流を供給する６個のバスバーの全てを一体する場合は、６種類の電流総和は常にゼロとなるため、外部磁界の問題を考える必要はないことがわかる。しかし、スペースの点で６層のバスバーを一体化した給電線構造を採用できず、例えば、図２に示したアウター給電線構造１０１のように、６個のバスバーを３個ずつの２組に分割して給電線構造を構成しなければならない場合がある。
【００２１】
そのような場合、本発明では、電流総和がゼロとなるようなバスバーの組を選択する。すなわち、図３において、実線で示した電流Ｉ２、Ｉ４、Ｉ６の組は電流総和がゼロとなり、破線で示した電流Ｉ１、Ｉ３、Ｉ５の組も電流総和がゼロとなり、いずれの組の上記選択の対象となることがわかる。そのため、６個のバスバーを、電流Ｉ２、Ｉ４、Ｉ６が流れる３個のバスバーの組と、電流Ｉ１、Ｉ３、Ｉ５が流れる３個のバスバーの組との２組に分割する。そして、各組毎に３個のバスバーを絶縁材料を介して積層することで、本発明の回転電機の給電線構造を得ることができる。
【００２２】
図４に３個のバスバーとなる給電線１０３を絶縁材料１１６を介して一体化して構成した例を示す。図４に示す例では、従来、３個のバスバーの電流総和がゼロでない場合に発生する破線で示した外部磁界を、完全になくすことができ、ノイズの発生をなくすことができる。
【００２３】
図５は本発明の回転電機の給電線構造の他の例の構成を示す図である。図５に示す例では、バスバーとなる３個の給電線１０３を絶縁材料１１６を介して一体化してアウター給電線構造１０１を構成する。そして、アウター給電線構造１０１の周囲を導電性の金属１２１で覆うとともに、導電性の金属１２１と回転電機のケース１２２とを、金属製の取付部材１２３をボルト１２４で電気的かつ機械的に固定している。このように構成することで、内部の一体化されたバスバーに対し強固なシールド効果を発揮できるとともに、一体化されたバスバーの支持が可能となる。
【００２４】
なお、図５に示す例では、導電性の金属１２１によるシールドに加えて、取付部材１２３とボルト１２４との支持も行っているが、導電性の金属１２１によるシールドのみでも、その金属１２１をグラウンドレベルに接続することで、シールド効果を得ることができる。また、一体化したバスバーをケース１２２に取り付けたが、その他の部材例えば回転電機の支持部材に取り付けることができることはいうまでもない。
【００２５】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものではない。例えば、上述した例では、６個のバスバーを３個ずつ２組に分割したが、供給すべき複合電流の状態に応じて、バスバーの数は６個に限定されるものではなく、６個以外の数でもよく、組数および各組のバスバーの個数も２組、３個に限定されるものではなく、２組、３個以外の組数および個数でもよい。また、上述した例では、本発明の回転電機の給電線構造をアウター給電線構造１０１に対して適用した例を示したが、インナー給電線構造１０２に適用しても良いことはいうまでもない。ただ、インナー給電線構造１０２を設ける箇所は、アウター給電線構造１０１を設ける箇所と比較して、スペースの余裕があるため、通常は、６個のバスバーを一体化した１組の給電線構造をとることが多く、わざわざ本発明を適用して分割しなくても給電線構造を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ラビニョオ型遊星歯車列と組み合わされて車両用ハイブリッド変速機を構成する、この発明の同軸回転電機の一実施形態としての複合電流多層モータを示す縦断側面図である。
【図２】アウター給電線構造を説明するために図１の右側面から見た状態を示す図である。
【図３】本発明の回転電機の給電線構造で供給する複合電流の一例の（擬似）フェーザ図である。
【図４】３個のバスバーを一体化した構成の一例を示す図である。
【図５】本発明の回転電機の給電線構造の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１０１　アウター給電線構造
１０２　インナー給電線構造
１０３、１０４　給電線
１１１　ターミナル
１１２　保護カバー
１１３　本体部
１１４　外部ターミナル
１１５　取付面
１１６　絶縁材料
１２１　金属
１２２　ケース
１２３　取付部材
１２４　ボルト

Claims

複合電流によって駆動される複数のロータを有する回転電機のステータを構成する複数の電機子コイルに、該複数の電機子コイルに各々対応した複数のバスバーを介して複合電流を供給するための給電線構造であって、前記複数のバスバーにおいて電流総和がゼロとなるようなバスバーの組を複数選択し、選択したバスバーの組毎に、バスバーを電気的接触が無いように近接させ、絶縁性の材料で一体化することを特徴とする回転電機の給電線構造。
前記一体化されたバスバーの周囲を導電性の金属で覆った構造を有する請求項１記載の回転電機の給電線構造。
前記導電性の金属と前記回転電機のケースまたは支持部材とを電気的かつ機械的に接続した構造を有する請求項２記載の回転電機の給電線構造。