JP2004120905A

JP2004120905A - モータの渡り線構造体及び該渡り線構造体を用いるステータ構造

Info

Publication number: JP2004120905A
Application number: JP2002281562A
Authority: JP
Inventors: Sukeyuki Fujiwara; 藤原　資之
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】モータ効率を容易に向上でき、取り扱いが容易でステータを簡単かつ確実に組み立てることができ、モータの生産性向上が図れる渡り線構造体、及びモータの小型化及び軽量化が図れるモータのステータ構造を提供する。
【解決手段】渡り線構造体１は、モータのステータコア１２に装着されたコイル同士を電気的に接続する複数の渡り線部材２、３を有し、各渡り線部材には円弧状の渡り線部２ａ、３ａとコイル１４−１〜１４−２４に電気的に結合される複数本の脚部２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃ、３ｄとを一体に設けて、これらの渡り線部材を絶縁部材４、５を介してリング状に一体化して構成し、渡り線構造体１の全ての渡り線部を、コイルと脚部との電気的結合部よりもステータコア１２の端面側に位置させる。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータのステータコアに装着されたコイル同士を電気的に接続する渡り線構造体及びこの渡り線構造体を用いるステータ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ステータコアに巻装したコイル同士を電気的に接続する渡り線構造として、コイルを構成する導線を渡り線としても使用してコイル同士を接続する構造のものが知られている。
【０００３】
ところが、この渡り線構造では、ステータコアの軸方向において渡り線がコイルよりも突き出た状態となるために、ステータの軸方向寸法が大きくなり、その結果、モータが大型化し、重量も増えることになる。なお、モータの小型化及び軽量化を図るために、コイルよりも突き出た渡り線を外部より加圧してステータコア側に強制することも行なわれているが、この場合には渡り線やコイルが損傷を受けて、ステータが不良品となる場合がある。
【０００４】
また、コイルと渡り線とが同一の導線からなるため、コイル巻き線機が大掛かりとなって設備費が嵩むことが懸念されると共に、特に導線の断面積が小さい場合には、渡り線での電気抵抗が大きくなってコイルに充分な電流を流すことができず、そのため各コイルでの発生磁界が小さくなって効率の良いモータが得られなくなる。
【０００５】
このような渡り線構造における課題を解決し得るものとして、例えば図７に斜視図を示すようなステータ構造が提案されている。このステータ構造では、ステータコア５１に巻装する各コイル部材５２と、コイル部材同士を接続する各渡り線部材５３とを別部材とし、各渡り線部材５３は渡り線部５４とその両端部に一体に形成した脚部５５、５５とを有して構成し、その両脚部５５を各々クリップ５６を介して所要の２本のコイル部材５２に電気的に結合することにより、各結合部分よりも全ての渡り線部５４をステータコア５１に近い側に位置させるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
このステータ構造によると、コイル部材５２と渡り線部材５３とを別部材として、両者の結合部分よりも渡り線部５４をステータコア５１に近い側に位置させるようにしているので、ステータの軸方向寸法が小さくでき、モータの小型化及び軽量化が可能になると共に、渡り線部材５３の断面積を大きくして電気抵抗を小さくできるので、コイル部材５２に充分な電流を流すことができ、モータ効率を高めることが可能となる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−３００６８７号公報（
【０００８】〜
【０００９】、図１）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示した従来のステータ構造にあっては、各渡り線部材５３が構造的に分離されているため、その取り扱いが面倒になると共に、ステータの組み立てにあたっては、渡り線部材５３を一個ずつ、その両脚部５５を各々クリップ５６を介して２個のコイル部材５２に結合することになるため、組み立て作業が面倒になり、モータの生産性が低下し、コストアップを招くことが懸念される。
【００１１】
また、各渡り線部材５３は、その両脚部５５においてコイル部材５２に結合されるため、渡り線部材５３の重量がコイル部材５２との結合部に集中することになる。このため、特にコイル部材５２が変形し易い場合には、渡り線部材５３が不安定となることも懸念される。
【００１２】
従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の第１の目的は、モータ効率を容易に向上できると共に、取り扱いが容易でステータを簡単かつ確実に組み立てることができ、モータの生産性を向上でき、コストダウンが図れる渡り線構造体を提供することにある。
【００１３】
更に、本発明の第２の目的は、上記の渡り線構造体を用い、モータの小型化及び軽量化が図れるモータのステータ構造を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成する請求項１に記載のモータの渡り線構造体の発明は、モータのステータコアに装着されたコイル同士を電気的に接続する複数の渡り線部材を有するモータの渡り線構造体において、上記各渡り線部材は、円弧状の渡り線部と該渡り線部に一体に設けられて上記コイルに電気的に結合される複数本の脚部とを有し、これら複数の渡り線部材を絶縁部材を介してリング状に一体化したことを特徴とする。
【００１５】
請求項１の発明によると、各渡り線部材がコイルと別体になっているので、渡り線部材の電気抵抗を小さくしてモータ効率を向上することが可能になると共に、複数の渡り線部材が構造体として一体化されているので、取り扱いが容易となり、ステータの組み立てを簡単かつ確実に行なうことができ、モータの生産性の向上及びコストダウンがもたらされる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１のモータの渡り線構造体において、上記各渡り線部材の少なくとも上記渡り線部は、表面絶縁処理されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項２の発明によると、各渡り線部材は少なくとも渡り線部が表面絶縁処理されているので、隣接する渡り線部材同士を直接重ね合わせて渡り線構造体のステータ軸方向の厚さを薄くでき、これによりモータの小型化及び軽量化がもたらされる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２のモータの渡り線構造体において、上記複数の渡り線部材は、各々２本の脚部を有する複数のメインバスバーと、３本の脚部を有する１個の中性点バスバーとを含むことを特徴とする。
【００１９】
請求項３の発明によると、渡り線構造体が渡り線部材として３本の脚部を有する中性点バスバーを有しているので、３相交流モータ用のステータを簡単に組み立てることが可能となる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項のモータの渡り線構造体において、上記絶縁部材は２個の絶縁リングを有し、これら２個の絶縁リング間に上記各渡り線部材の上記渡り線部を保持したことを特徴とする。
【００２１】
請求項４の発明によると、２個の絶縁リング間に複数の渡り線部材の各渡り線部を保持して渡り線構造体を構成するので、渡り線構造体を簡単に製造することが可能となる。
【００２２】
上記第２の目的を達成する請求項５に記載のモータのステータ構造の発明は、ステータコアと、該ステータコアに装着された複数のコイルと、これらのコイル同士を電気的に接続する請求項１〜４のいずれか１項に記載の渡り線構造体とを有し、上記渡り線構造体の全ての上記渡り線部を、上記コイルと上記脚部との電気的結合部よりも上記ステータコアの端面側に位置させたことを特徴とする。
【００２３】
請求項５の発明によると、渡り線構造体の全ての渡り線部が、コイルと脚部との電気的結合部よりもステータコアの端面側に位置するので、ステータの軸方向寸法が小さくなり、モータの小型化及び軽量化がもたらされる。また、渡り線構造体を使用するので、これをステータ端面に容易に支持することもできる。従って、特にコイルが変形し易い場合には、渡り線構造体をステータ端面に支持することで、ステータを簡単かつ確実に組み立てることが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるモータの渡り線構造体及びそれを用いるステータ構造の各実施の形態について、図１乃至図６を参照して説明する。
【００２５】
図１乃至図３は本発明によるモータの渡り線構造体の実施の形態を示すもので、図１は全体構成の斜視図であり、図２は渡り線部材としてのメインバスバーの斜視図であり、図３は同じく中性線バスバーの斜視図である。
【００２６】
本実施の形態の渡り線構造体１は、３相８極の交流モータに使用されるものであって、各々渡り線部材である２１個のメインバスバー２及び１個の中性点バスバー３と、絶縁部材である２個の絶縁リング４、５とを有している。なお、図１では、後述するＵ相用の８個のコイルを直列に接続する７個のメインバスバーを符号２Ｕ−１〜２Ｕ−７で示し、後述するＶ相用の８個のコイルを直列に接続する７個のメインバスバーを符号２Ｖ−１〜２Ｖ−７で示し、後述するＷ相用の８個のコイルを直列に接続する７個のメインバスバーを符号２Ｗ−１〜２Ｗ−７で示している。
【００２７】
各メインバスバー２は、図２に示すように、円弧状の渡り線部２ａと、その両端部の内周側に立脚して各々コイルと電気的に結合される２本の脚部２ｂ、２ｃとが一体に設けられ、少なくとも渡り線部２ａは表面を絶縁処理を施す。なお、脚部２ｂ、２ｃの間隔は、同一相の隣接する２個のコイル間隔とほぼ等しくする。
【００２８】
また、中性点バスバー３は、図３に示すように、円弧状の渡り線部３ａと、その両端部及び中央部の内周側に一体に立脚して各々コイルと電気的に結合される３本の脚部３ｂ、３ｃ、３ｄとを有し、少なくとも渡り線部３ａは表面を絶縁処理を施す。なお、脚部３ｂ、３ｃ、３ｄの各々の間隔は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の隣接する順次の３個のコイルの各々の間隔とほぼ等しくする。
【００２９】
これらのメインバスバー２及び中性点バスバー３は、各々の渡り線部２ａ、３ａの部分を２個の絶縁リング４と５の間に層状に保持して一体化し、これによりリング状の渡り線構造体１を構成する。本実施の形態では、絶縁リング４の表面に第１層としてＵ相用のメインバスバー２Ｕ−１〜２Ｕ−７及び中性点バスバー３を接着固定し、この第１層上にＶ相用のメインバスバー２Ｖ−１〜２Ｖ−７を第２層として接着固定し、更に第２層上にＷ相用のメインバスバー２Ｗ−１〜２Ｗ−７を第３層として接着固定し、この第３層上に絶縁リング５を接着固定して渡り線構造体１を形成する。
【００３０】
このように、本実施の形態の渡り線構造体１によると、ステータの３相８極を形成するコイルの全ての渡り線部材を一体化したので、取り扱いが容易になり、３相８極交流モータのステータを簡単かつ確実に組み立てることができ、モータの生産性を向上することができ、コストダウンを図ることができる。
【００３１】
また、各渡り線部材は、コイルとは別体となっているので、渡り線部材の材質や断面積を適宜設定して電気抵抗を容易に小さくすることができ、これによりモータ効率を向上することができる。また、２個の絶縁リング４と５間に、各相の渡り線部材を相単位で層状に重ねて一体化するので、渡り線構造体１を簡単に製造することができると共に、渡り線構造体１のステータ軸方向厚さを薄くでき、モータを小型化及び軽量化することができる。
【００３２】
図４乃至図６は本発明によるモータのステータ構造の実施の形態を示すもので、図４は全体構成の斜視図であり、図５は図４の部分拡大斜視図であり、図６はコイルの結線図である。
【００３３】
本実施の形態のステータ構造は、図１に示した渡り線構造体１を用いる３相８極の電気自動車用交流モータに適用するもので、ステータ枠１１の内部にはステータコア１２が保持されており、このステータコア１２には各々スロットを介して２４個のステータティース１３−１〜１３−２４が等間隔に形成され、これらのステータティース１３−１〜１３−２４には各々コイル１４−１〜１４−２４が２層巻きで巻装されている。
【００３４】
ここでは、説明の便宜上、コイル１４−１、１４−４、１４−７、１４−１０、１４−１３、１４−１６、１４−１９、１４−２２をＵ相用とし、コイル１４−２、１４−５、１４−８、１４−１１、１４−１４、１４−１７、１４−２０、１４−２３をＶ相用とし、コイル１４−３、１４−６、１４−９、１４−１２、１４−１５、１４−１８、１４−２１、１４−２４をＷ相用とする。
【００３５】
本実施の形態では、図１に示した渡り線構造体１を、コイル接続用の脚部２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃ、３ｄがステータ軸方向において外側に向くように、コイル１４−１〜１４−２４の外周側に装着し、脚部２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃ、３ｄの各々に、対応するコイルのコイル端を電気的に結合して、コイル１４−１〜１４−２４を２１個のメインバスバー２及び１個の中性点バスバー３を介して図６に示すように接続する。
【００３６】
即ち、Ｕ相用のメインバスバー２Ｕ−１〜２Ｕ−７により８個のＵ相用のコイルを直列に接続し、Ｖ相用のメインバスバー２Ｖ−１〜２Ｖ−７により８個のＶ相用のコイルを直列に接続し、Ｗ相用のメインバスバー２Ｗ−１〜２Ｗ−７により８個のＷ相用のコイルを直列に接続し、更に中性点バスバー３によりＵ相コイル１４−２２、Ｖ相コイル１４−２３及びＷ相コイル１４−２４の残りのコイル端（Ｏ）を接続し、Ｕ相コイル１４−１、Ｖ相コイル１４−２及びＷ相コイル１４−３の残りのコイル端（Ｉ）は給電用とする。
【００３７】
このようにして、渡り線構造体１におけるメインバスバー２及び中性点バスバー３の全ての渡り線部２ａ、３ａを、コイル１４−１〜１４−２４と脚部２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃ、３ｄとの各々の電気的結合部よりもステータコア１２の端面側に位置させる。なお、各脚部とコイル端との電気的結合は、リベット等による締結や超音波等による溶接などにより行なう。
【００３８】
このように、本実施の形態のステータ構造によると、図１に示した渡り線構造体１を用い、その全ての渡り線部２ａ、３ａを、コイル１４−１〜１４−２４と脚部２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃ、３ｄとの各々の電気的結合部よりもステータコア１２の端面側に位置させるようにしたので、ステータの軸方向寸法を小さくできる。従って、３相８極の電気自動車用交流モータを小型化及び軽量化することができる。また、全ての渡り線部材が一体化された渡り線構造体１を用いることで、ステータの組み立てが容易となり、モータの生産性が向上でき、大幅なコストダウンを図ることができると共に、組み立ての自動化も容易に可能となる。更に、コイル１４−１〜１４−２４と渡り線構造体１とを別々に製造できる、いわゆるサブアッセンブリが可能になることから、コイルの巻き線機を簡単にでき、設備費を低減することができる。
【００３９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では、３相８極の電気自動車用交流モータに使用する渡り線構造及びステータ構造について説明したが、本発明はコイル同士を電気的に接続する渡り線を使用する各種モータに適用することができ、適用するモータに応じて渡り線部材の数や形状等を変更することができる。また、ステータ構造において、渡り線構造体はステータコアの端面に接着等により固定することもできる。このようにすれば、コイルが変形し易い場合でも、コイルに不要な機械的負荷を与えることなく、ステータを簡単かつ確実に組み立てることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるモータの渡り線構造体によれば、複数の渡り線部材をコイルとは別体として絶縁部材を介してリング状に一体化したので、その取り扱いが容易となり、ステータを簡単かつ確実に組み立てることができ、モータの生産性の向上及びコストダウンを図ることができると共に、渡り線部材の材質や断面積を適宜設定して電気抵抗を容易に小さくすることができるので、モータ効率を向上することができる。
【００４１】
また、本発明によるモータのステータ構造によれば、上記の渡り線構造体を用い、その全ての渡り線部材の渡り線部を、コイルとの電気的結合部よりもステータコアの端面側に位置させるようにしたので、ステータの軸方向寸法が小さくでき、モータを小型化及び軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるモータの渡り線構造体の実施の形態の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示すメインバスバーの斜視図である。
【図３】同じく、中性線バスバーの斜視図である。
【図４】本発明によるモータのステータ構造の一実施の形態の全体構成を示す斜視図である。
【図５】図４の部分拡大斜視図である。
【図６】図４に示すステータ構造におけるコイルの結線図である。
【図７】従来のステータ構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　　　　　渡り線構造体
２　　　　　メインバスバー
２ａ　　　　渡り線部
２ｂ、２ｃ　脚部
２Ｕ−１〜２Ｕ−７　　Ｕ相用メインバスバー
２Ｖ−１〜２Ｖ−７　　Ｖ相用メインバスバー
２Ｗ−１〜２Ｗ−７　　Ｗ相用メインバスバー
３　　　　　中性点バスバー
３ａ　　　　渡り線部
３ｂ、３ｃ、３ｄ　　脚部
４、５　　　絶縁リング
１１　　　　ステータ枠
１２　　　　ステータコア
１３−１〜１３−２４　　ステータティース
１４−１〜１４−２４　　コイル

Claims

モータのステータコアに装着されたコイル同士を電気的に接続する複数の渡り線部材を有するモータの渡り線構造体において、
上記各渡り線部材は、円弧状の渡り線部と該渡り線部に一体に設けられて上記コイルに電気的に結合される複数本の脚部とを有し、これら複数の渡り線部材を絶縁部材を介してリング状に一体化したことを特徴とするモータの渡り線構造体。
上記各渡り線部材の少なくとも上記渡り線部は、表面絶縁処理されていることを特徴とする請求項１に記載のモータの渡り線構造体。
上記複数の渡り線部材は、各々２本の脚部を有する複数のメインバスバーと、３本の脚部を有する１個の中性点バスバーとを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のモータの渡り線構造体。
上記絶縁部材は２個の絶縁リングを有し、これら２個の絶縁リング間に上記各渡り線部材の上記渡り線部を保持したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータの渡り線構造体。
ステータコアと、該ステータコアに装着された複数のコイルと、これらのコイル同士を電気的に接続する請求項１〜４のいずれか１項に記載の渡り線構造体とを有し、上記渡り線構造体の全ての上記渡り線部を、上記コイルと上記脚部との電気的結合部よりも上記ステータコアの端面側に位置させたことを特徴とするモータのステータ構造。