JP4971025B2 - 回転電機用ステータ - Google Patents

Description

この発明は、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車等に組み込まれる回転電機用ステータに関する。

ハイブリッド自動車や燃料電池自動車は、駆動装置や回生ブレーキとして回転電機を使用する。この回転電機に組み込まれるステータとして、環状のヨークとそのヨークから径方向内方に延出するティースとからなるステータコアと、そのステータコアのティースにインシュレータを介して巻回されるコイルと、ステータコアと同心に配置されたリング状のバスバーユニットとを有する回転電機用ステータが知られている（特許文献１）。

この回転電機用ステータは、ステータコアのティースに巻回された巻回部からヨーク側に引き出されたコイルの巻き始め端末と巻き終わり端末のうちの一方の端末が、バスバーユニットに組み込まれた給電用バスバーから内周側に延出する給電端子に接続され、他方の端末が、バスバーユニットに組み込まれた中性点バスバーから内周側に延出する中性点端子に接続されている。
特開２００６−６７７４０号公報

しかし、この回転電機用ステータは、ステータ軸方向に見て給電用バスバーと中性点バスバーがヨークと重なる位置に配置されているので、ステータ軸方向のヨークの厚さを大きくして磁路の断面積を確保しようとした場合、ステータの軸方向の厚さが大きくなり、他の部品の設置スペースが不足しやすいという問題があった。

この発明が解決しようとする課題は、ステータ軸方向のヨークの厚さがティースよりも大きい回転電機用ステータの省スペース化を図ることである。

上記の課題を解決するために、環状のヨークとそのヨークから径方向内方に延出するティースとからなるステータコアと、そのステータコアの前記ティースにインシュレータを介して巻回されるコイルと、前記ステータコアと同心に配置されたリング状のバスバーユニットとを有する回転電機用ステータであって、前記ヨークは、前記ティースよりもステータ軸方向の厚さが大きく、前記バスバーユニットは、バスバーユニットに組み込まれた給電用バスバーから外周側に延出する給電端子と、バスバーユニットに組み込まれた中性点バスバーから外周側に延出する中性点端子とを有し、前記コイルは、前記ティースに巻回された巻回部から巻き始め端末と巻き終わり端末が前記ヨーク側に引き出され、その巻き始め端末と巻き終わり端末のうちの一方の端末が前記給電端子に接続され、他方の端末が前記中性点端子に接続された構成を回転電機用ステータに採用した。

この回転電機用ステータは、次の構成を加えるとより好ましいものとなる。
１）前記給電端子と前記中性点端子が、ステータ周方向に見てステータ軸方向に開放するＵ状の接続部を同一円周上に有し、その各接続部をステータ径方向にかしめて前記コイルの端末に接続する。
２）前記給電端子と前記中性点端子が、ステータ径方向に見てステータ軸方向に開放するＵ状の接続部を同一円周上に有し、その各接続部をステータ周方向にかしめて前記コイルの端末に接続する。

この発明の回転電機用ステータは、コイルの端末が、ティースに巻回された巻回部からヨーク側に引き出され、その端末に接続される給電端子と中性点端子が、給電用バスバーと中性点バスバーから外周側に延出しているので、給電用バスバーと中性点バスバーがステータ軸方向に見てティースと重なり、ティースよりもステータ軸方向の厚さが大きいヨークとは重ならない。そのため、ステータの軸方向の厚さが大きくなりにくく、ステータの設置スペースを抑えることができる。

また、前記給電端子と前記中性点端子が、ステータ周方向に見てステータ軸方向に開放するＵ状の接続部を同一円周上に有し、その各接続部をステータ径方向にかしめて前記コイルの端末に接続するようにしたものは、給電端子とコイル端末の接続と、中性点端子とコイル端末の接続とを、同一円周上で同一方向にかしめて行なうことができるので、バスバーユニットとコイルの接続の作業性に優れる。

同様に、前記給電端子と前記中性点端子が、ステータ径方向に見てステータ軸方向に開放するＵ状の接続部を同一円周上に有し、その各接続部をステータ周方向にかしめて前記コイルの端末に接続するようにしたものも、給電端子とコイル端末の接続と、中性点端子とコイル端末の接続とを、同一円周上で同一方向にかしめて行なうことができるので、バスバーユニットとコイルの接続の作業性に優れる。

図１および図２に、この発明の第１実施形態の回転電機用ステータを示す。この回転電機用ステータは、円環状に配置した分割ステータ１と、その分割ステータ１を外周から締め付ける筒状のハウジング２と、各分割ステータ１に電力を供給するリング状のバスバーユニット３とからなる。

図３および図４に示すように、分割ステータ１は、円弧状のヨーク４と、ヨーク４からステータ径方向内方に延出するティース５とからなる分割コア６を有し、ティース５には、インシュレータ７を介してコイル８が巻回されている。分割コア６は、金属磁性粉末の圧粉体からなり、図２に示すように分割ステータ１を円環状に配置した状態で、ヨーク４が連なって環状のヨーク９を構成する。また、ヨーク４は、ティース５よりもステータ軸方向の厚さが大きくなっており、これにより、ヨーク９が形成する磁路の断面積を確保している。

インシュレータ７は、図４に示すように、ティース５に装着される筒部１０と、筒部１０の一端と他端にそれぞれ形成されたフランジ部１１，１２と、ステータ外周側のフランジ部１２から外周側に延出してヨーク９の軸方向端面に重なる延出部１３とを有する。筒部１０とフランジ部１１，１２と延出部１３はいずれも絶縁材料からなる。

延出部１３には、図３に示すように、ステータ周方向に対向する１対の巻き始め端末係止片１４Ａ，１４Ａと、ステータ周方向に対向する１対の巻き終わり端末係止片１４Ｂ，１４Ｂが形成され、各巻き始め端末係止片１４Ａと各巻き終わり端末係止片１４Ｂには、一端が開放したスリット１５Ａ，１５Ｂがそれぞれ形成されている。

コイル８は、ティース５に巻回された巻回部８Ｃから巻き始め端末８Ａと巻き終わり端末８Ｂがヨーク４側に引き出され、巻き始め端末８Ａが、ステータ周方向に延びた状態で巻き始め端末係止片１４Ａのスリット１５Ａに係止され、巻き終わり端末８Ｂも、ステータ周方向に延びた状態で巻き終わり端末係止片１４Ｂのスリット１５Ｂに係止されている。

バスバーユニット３には、図５に示すように、３相交流のＵ，Ｖ，Ｗ相に対応する給電用バスバー１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗと、給電用バスバー１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗの外周側に配置される中性点バスバー１６Ｎが組み込まれ、各給電用バスバー１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗには給電端子１７Ｂが、中性点バスバー１６Ｎには中性点端子１７Ａがそれぞれ溶接されている。

中性点端子１７Ａは、図３に示すように、中性点バスバー１６Ｎから外周側に延出する延出部１８Ａと、延出部１８Ａに連なる接続部１９Ａとからなる。接続部１９Ａは、ステータ周方向に見てステータ軸方向に開放するＵ状に形成されており、ステータ径方向にかしめることによって、スリット１５Ａに係止されたコイルの巻き始め端末８Ａに接続される。

給電端子１７Ｂも、中性点端子１７Ａと同様に、給電用バスバー１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗから外周側に延出する延出部１８Ｂと、延出部１８Ｂに連なる接続部１９Ｂとからなる。接続部１９Ｂは、ステータ周方向に見てステータ軸方向に開放するＵ状に形成されており、ステータ径方向にかしめることによって、スリット１５Ｂに係止されたコイルの巻き終わり端末８Ｂに接続される。また、各給電端子１７Ｂの接続部１９Ｂは、図５に示すように、中性点端子１７Ａの接続部１９Ａと同一円周上に配置されている。

この回転電機用ステータは、たとえば次のようにして組み立てることができる。まず、分割コア６にインシュレータ７を介してコイル８を巻回し、コイル８の巻き始め端末８Ａを巻き始め端末係止片１４Ａのスリット１５Ａに係止させるとともに、コイルの巻き終わり端末８Ｂを巻き終わり端末係止片１４Ｂのスリット１５Ｂに係止させる。このようにして形成された分割ステータ１を円環状に配置し、その外周にハウジング２を焼き嵌めする。つづいて、バスバーユニット３を分割ステータ１と同心に配置して、コイルの巻き始め端末８Ａを各中性点端子１７Ａの接続部１９Ａ内に導入するとともに、コイルの巻き終わり端末８Ｂを各給電端子１７Ｂの接続部１９Ｂ内に導入する。その後、中性点端子１７Ａの接続部１９Ａをかしめてコイルの巻き始め端末８Ａと接合するとともに、給電端子１７Ｂの接続部１９Ｂをかしめてコイルの巻き終わり端末８Ｂと接合する。

この回転電機用ステータは、図６に示すように、給電用バスバー１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗと中性点バスバー１６Ｎがティース５とステータ軸方向に重なるように配置されており、ティース５よりもステータ軸方向の厚さの大きいヨーク９とは重ならない。そのため、ステータの軸方向の厚さが抑えられ、ステータの設置スペースが小さい。

また、中性点端子１７Ａの接続部１９Ａと給電端子１７Ｂの接続部１９Ｂとが同一円周上にあり、かつ、かしめる方向が同一なので、中性点端子１７Ａと巻き始め端末８Ａの接続と、給電端子１７Ｂと巻き終わり端末８Ｂの接続とを同じ動作で行なうことができ、バスバーユニット３とコイル８の接続の作業性がよい。

図７に、この発明の第２実施形態の回転電機用ステータを示す。このステータは、第１実施形態と同様の構成であるが、インシュレータ７、中性点端子１７Ａ、給電端子１７Ｂの形状がそれぞれ異なる。

すなわち、インシュレータ７の延出部１３には、ステータ径方向に対向する１対の巻き始め端末係止片２０Ａと、ステータ径方向に対向する１対の巻き終わり端末係止片２０Ｂが形成され、各巻き始め端末係止片２０Ａと各巻き終わり端末係止片２０Ｂに、一端が開放したスリット２１Ａ，２１Ｂがそれぞれ形成されている。

また、コイルの巻き始め端末８Ａが、ステータ径方向に延びた状態で巻き始め端末係止片２０Ａのスリット２１Ａに係止され、巻き終わり端末８Ｂも、ステータ径方向に延びた状態で巻き終わり端末係止片２０Ｂのスリット２１Ｂに係止されている。

中性点端子１７Ａは、中性点バスバー１６Ｎから外周側に延出する延出部２２Ａと、延出部に連なる接続部２３Ａとからなる。接続部２３Ａは、ステータ径方向に見てステータ軸方向に開放するＵ状に形成されており、ステータ周方向にかしめることによって、スリット２１Ａに係止されたコイルの巻き始め端末８Ａに接続される。

給電端子１７Ｂも、給電用バスバー１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗから外周側に延出する延出部２２Ｂと、延出部に連なる接続部２３Ｂとからなる。接続部２３Ｂは、ステータ径方向に見てステータ軸方向に開放するＵ状に形成されており、ステータ周方向にかしめることによって、スリット２１Ｂに係止されたコイルの巻き終わり端末８Ｂに接続される。また、接続部２３Ａと接続部２３Ｂは同一円周上に配置されている。

この回転電機用ステータも、第１実施形態と同様に、給電用バスバー１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗと中性点バスバー１６Ｎがティース５とステータ軸方向に重なるように配置されており、ティース５よりもステータ軸方向の厚さの大きいヨーク９とは重ならない。そのため、ステータの軸方向の厚さが抑えられ、ステータの設置スペースが小さい。

また、中性点端子１７Ａの接続部２３Ａと給電端子１７Ｂの接続部２３Ｂとが同一円周上にあり、かつ、かしめる方向が同一なので、中性点端子１７Ａと巻き始め端末８Ａの接続と、給電端子１７Ｂと巻き終わり端末８Ｂの接続とを同じ動作で行なうことができ、バスバーユニット３とコイル８の接続の作業性がよい。

また、巻き始め端末係止片２０Ａが、コイルの巻き始め端末８Ａをステータ径方向に延びた状態に係止するので、コイルの巻き始め端末８Ａは、コイルの巻回部８Ｃから直線状に延びた状態から一箇所曲げるだけで巻き始め端末係止片２０Ａに係止させることができ、コイルの巻き始め端末８Ａの係止の作業性がよい。同様に、巻き終わり端末係止片２０Ｂが、コイルの巻き終わり端末８Ｂをステータ径方向に延びた状態に係止するので、コイルの巻き終わり端末８Ｂも一箇所曲げるだけで巻き終わり端末係止片２０Ｂに係止させることができる。

上記実施形態では、ヨーク４の厚さがティース５よりも大きい分割コア６を円環状に配置することによって、環状のヨーク９と、ヨーク９から径方向内方に延出するティース５とからなるステータコアを形成しているが、環状の電磁鋼板の積層体でステータコアを一体に形成し、ヨークの積層数をティースの積層数よりも多くすることによって、ヨークのステータ軸方向の厚さをティースよりも大きくしてもよい。要は、ステータコアが、環状のヨークとそのヨークから径方向内方に延出するティースとからなり、ヨークのステータ軸方向の厚さがティースよりも大きければよい。

また、上記実施形態では、コイルの巻き始め端末８Ａを中性点端子１７Ａに接続するとともにコイルの巻き終わり端末８Ｂを給電端子１７Ｂに接続しているが、コイルの巻き始め端末８Ａを給電端子１７Ｂに接続するとともにコイルの巻き終わり端末８Ｂを中性点端子１７Ａに接続するようにしてもよい。

図では、２本のコイルを並列に巻回しているが、１本のコイルを巻回するようにしてもよい。

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、上記した意味ではなく、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。

この発明の第１実施形態の回転電機用ステータを示す平面図 図１の回転電機用ステータの軸直角断面図 図１の回転電機用ステータの分解斜視図 図３の分割ステータをステータ軸を含む平面に沿って切断した状態の斜視図 図１の回転電機用ステータのバスバーユニットの平面図 図１の回転電機用ステータのステータ軸を含む平面に沿った断面図 この発明の第２実施形態の回転電機用ステータを示す分解斜視図

符号の説明

３ バスバーユニット
４ ヨーク
５ ティース
７ インシュレータ
８ コイル
８Ａ 巻き始め端末
８Ｂ 巻き終わり端末
８Ｃ 巻回部
９ ヨーク
１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗ 給電用バスバー
１６Ｎ 中性点バスバー
１７Ａ 中性点端子
１７Ｂ 給電端子
１９Ａ，１９Ｂ 接続部
２３Ａ，２３Ｂ 接続部

Claims (2)

1. 環状のヨーク（９）とそのヨーク（９）から径方向内方に延出するティース（５）とからなるステータコアと、そのステータコアの前記ティース（５）にインシュレータ（７）を介して巻回されるコイル（８）と、前記ステータコアと同心に配置されたリング状のバスバーユニット（３）とを有する回転電機用ステータであって、前記ヨーク（９）は、前記ティース（５）よりもステータ軸方向の厚さが大きく、前記バスバーユニット（３）は、バスバーユニット（３）に組み込まれた給電用バスバー（１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗ）から外周側に延出する給電端子（１７Ｂ）と、バスバーユニット（３）に組み込まれた中性点バスバー（１６Ｎ）から外周側に延出する中性点端子（１７Ａ）とを有し、前記コイル（８）は、前記ティース（５）に巻回された巻回部（８Ｃ）から巻き始め端末（８Ａ）と巻き終わり端末（８Ｂ）が前記ヨーク側に引き出され、その巻き始め端末（８Ａ）と巻き終わり端末（８Ｂ）のうちの一方の端末が前記給電端子（１７Ｂ）に接続され、他方の端末が前記中性点端子（１７Ａ）に接続され、
   前記給電端子（１７Ｂ）と前記中性点端子（１７Ａ）が、ステータ周方向に見てステータ軸方向に開放するＵ状の接続部（１９Ｂ，１９Ａ）を同一円周上に有し、その各接続部（１９Ｂ，１９Ａ）がステータ径方向にかしめて前記コイルの端末（８Ｂ，８Ａ）に接続される回転電機用ステータ。
2. 環状のヨーク（９）とそのヨーク（９）から径方向内方に延出するティース（５）とからなるステータコアと、そのステータコアの前記ティース（５）にインシュレータ（７）を介して巻回されるコイル（８）と、前記ステータコアと同心に配置されたリング状のバスバーユニット（３）とを有する回転電機用ステータであって、前記ヨーク（９）は、前記ティース（５）よりもステータ軸方向の厚さが大きく、前記バスバーユニット（３）は、バスバーユニット（３）に組み込まれた給電用バスバー（１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗ）から外周側に延出する給電端子（１７Ｂ）と、バスバーユニット（３）に組み込まれた中性点バスバー（１６Ｎ）から外周側に延出する中性点端子（１７Ａ）とを有し、前記コイル（８）は、前記ティース（５）に巻回された巻回部（８Ｃ）から巻き始め端末（８Ａ）と巻き終わり端末（８Ｂ）が前記ヨーク側に引き出され、その巻き始め端末（８Ａ）と巻き終わり端末（８Ｂ）のうちの一方の端末が前記給電端子（１７Ｂ）に接続され、他方の端末が前記中性点端子（１７Ａ）に接続され、
   前記給電端子（１７Ｂ）と前記中性点端子（１７Ａ）が、ステータ径方向に見てステータ軸方向に開放するＵ状の接続部（２３Ｂ，２３Ａ）を同一円周上に有し、その各接続部（２３Ｂ，２３Ａ）がステータ周方向にかしめて前記コイルの端末（８Ｂ，８Ａ）に接続される回転電機用ステータ。

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