JP2005130665A

JP2005130665A - 回転電機のステータ

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Publication number: JP2005130665A
Application number: JP2003366005A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Aiba; 司合葉; Kenichi Omagari; 賢一大曲; Eiji Shirato; 英治白土
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-10-27
Filing date: 2003-10-27
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2023-10-27
Also published as: JP4292050B2

Abstract

【課題】コイルの端部と導電体との位置決め及び結線を容易に行う。
【解決手段】ステータコア１４に設けられたコイル１２の端部２０ａ、２０ｂは内径方向に突出し、ステータコア１４の内径側に装着される導電体ユニット１６の接続端子２４は外径方向に突出する。接続端子２４の開口部５１は時計方向に向いている。導電体ユニット１６をステータコア１４に対して軸方向から挿入したのち、時計方向に回転することにより、端部２０ａ、２０ｂはそれぞれ開口部５１に挿入するように装着され、接続端子２４と端部２０ａ、２０ｂとが工具によって電気的に接続される。工具は、穴部４２ａ、４２ｂを通して軸方向から接続端子２４に当接される。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のコイルが環状に配設されたステータコアと、該ステータコアに対して同軸状に配設される導電体ユニットとを有する回転電機のステータに関する。

従来、回転電機のステータにおけるコイルの結線構造は、各相の導電体を電気的に絶縁状態として積層固定した結線用ユニットを形成し、ステータコアのティースに巻回したコイルから導出する導線を結線用ユニットの外周部に所定間隔で形成した略Ｕ字状の固定部に圧着または融着（はんだ付け等）により接続するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような結線構造によれば、全体形状を小型化することができて好適である。

特開平６−２３３４８３号公報

ところで、従来技術によれば、結線用ユニットの固定部をコイルの端部から軸方向に突出する複数の導線に対して位置決めしながら組み合わせなければならないことから、作業が多少困難となることがある。

結線作業を容易に行うために、例えば、前記導線を径外方にいったん屈曲させ、結線用ユニットを挿入してから該導線を径内方の固定部に戻すという方法も考えられるが、この方法を適用する場合には比較的長時間を要する。

また、コイルが巻回される絶縁体（インシュレータ）に中間端子を設け、該中間端子を介してコイルの端部と結線用ユニットとを接続する方法も考えられるが、この方法の場合には、中間端子としての部品点数が増加するとともに中間端子をコイルの端部と接続するための作業工程が増加する。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、コイルの端部と導電体との位置決めが容易であって、しかも容易に結線を行うことができ、部品点数の少ない回転電機のステータを提供することを目的とする。

本発明に係る回転電機のステータは、複数のコイルが環状に配設されたステータコアと、該ステータコアに対して同軸状に配設される導電体ユニットとを有する回転電機のステータにおいて、前記コイルの端部は前記ステータコアの径方向に突出し、前記導電体ユニットは、前記端部に対向する径方向に突出し、周方向に開口部が設けられる複数の接続部を備え、前記ステータコアは、前記導電体ユニットと軸方向に当接し、前記導電体ユニットを回転可能に支持する軸方向位置決め部を備え、前記ステータコア及び前記導電体ユニットは、相互の回転位置決め用の回転止め係合部を有し、前記導電体ユニットは、前記軸方向位置決め部に対して軸方向から挿入されたのち、前記開口部の開口している方向へ回転されることにより、前記ステータコアと前記導電体ユニットとを前記回転止め係合部で係止するとともに、前記端部がそれぞれ前記接続部の前記開口部に挿入するように装着され、前記接続部と前記端部とが電気的に接続されていることを特徴とする。

このように、導電体ユニットをステータコアに対して軸方向から挿入した後、接続部の開口部の開口している方向へ回転させることにより、コイルの端部をそれぞれ開口部へ挿入させ、ステータコアと導電体ユニットとの回転位置決めを容易且つ確実に行うことができる。従って、コイルの端部と導電体との位置決めが容易であって、しかも容易に結線を行うことができる。また、中間端子等が不要であり部品点数が少ない。

また、前記ステータコア及び前記導電体ユニットは、相互の軸方向のずれを防止する抜け止め係合部を有するとよい。これにより、ステータコアと導電体ユニットとの軸方向の位置決めを容易且つ確実に行うことができる。

さらに、前記ステータコアは、前記接続部と前記端部とを電気的に接続させるための工具を挿入可能で軸方向に連通する穴部を有するとよい。

さらにまた、前記導電体ユニットの側面には、該導電体ユニットを前記ステータコアに装着する際に前記端部を前記開口部まで誘導するための誘導溝が設けられているとよい。

本発明に係る回転電機のステータによれば、導電体ユニットをステータコアに対して軸方向から挿入した後、接続部の開口部の方向へ回転させることにより、コイルの端部をそれぞれ開口部へ挿入させることができる。従って、コイルの端部と導電体との位置決めが容易であって、しかも容易に結線を行うことができる。また、コイルの端部と導電体とは直接接続されることから、中間端子等が不要であり部品点数が少ない。

以下、本発明に係る回転電機のステータについて実施の形態を挙げ、添付の図１〜図１０を参照しながら説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係るステータ１０はモータや発電機等の回転電機に適用されるものであり、１２個のコイル１２が環状に配設されたステータコア１４と、該ステータコア１４に対して内径側に同軸状に配設される導電体ユニット１６とを有する。ステータコア１４は、コイル１２毎に対応した１２個のコア単体が環状に連結して構成されている。

図２及び図５に示すように、各コイル１２は、ティース１３に対して合成樹脂で形成されるインシュレータ１８を介して導線（例えば、エナメル被覆を有する銅線）が巻回されることにより構成されており、その一方の端部２０ａと他方の端部２０ｂは、それぞれステータコア１４の周方向に並びながら内径方向に突出している。端部２０ａ及び２０ｂは、それぞれインシュレータ１８の内径側上面端に設けられた切欠き１８ａ及び１８ｂによって内径方向に向くように保持されている。各コイル１２の端部２０ａ、２０ｂは、それぞれ等間隔に並び環状に配設されている。

ステータ１０は、いわゆる星形結線方式で結線されており、一方の端部２０ａは並び順にＵ相の端子２２ａ（図１参照）、Ｖ相の端子２２ｂ及びＷ相の端子２２ｃにそれぞれ接続されている。他方の端部２０ｂは、相互に接続されて中性点を構成している。

インシュレータ１８は、導電体ユニット１６の下面と軸方向に当接して支持する台座（軸方向位置決め部）２６を備え、前記端子２２ａ及び２２ｂは、台座２６の上方（ステータ１０の軸方向で、図２、図３、図４及び図９における上方）に配置されている。台座２６は、最も内径側で軸方向の幅が薄い第１台座２８と、該第１台座２８からみて外径側に隣接する第２台座３０とからなる。

第２台座３０は第１台座２８よりも軸方向の幅が厚くなっており、第１台座２８と第２台座３０との境に形成される段差面３２の径は、後述する導電体ユニット１６の本体５０（図３参照）の外周径と同一に設定されている。段差面３２には、端部２０ａの略直下の箇所を中心として、周方向の幅がやや広く深さの浅い第１凹部３４と、端部２０ａと端部２０ｂの略中間部で周方向の幅が狭く深さの浅い第２凹部３６とが設けられており、第１凹部３４と第２凹部３６との間は幅の狭い隔壁（回転止め係合部）３８となっている。第１凹部３４は、上部が第２台座３０の上面に対して直接的につながっており、上方に開口している。第２凹部３６は上部に隔壁（抜け止め係合部）４０を有し、該隔壁４０により上方が覆われている。

第２台座３０における端部２０ａ及び端部２０ｂの下方には、それぞれ軸方向に連通する穴部４２ａ及び穴部４２ｂが設けられている。穴部４２ａ及び穴部４２ｂは、それぞれ後述する工具１００を挿入可能な大きさに設定されている。

第１台座２８の上面を基準としたと端部２０ａ及び２０ｂの高さはＨ１であり、第２凹部３６の高さはＨ２である。

図３及び図４に示すように、導電体ユニット１６は、絶縁体としての合成樹脂で形成された円柱状の本体５０がベースとなっており、端部２０ａ及び２０ｂと逆の径方向、つまり外径方向に突出する略Ｕ字状の接続端子（接続部）２４を備える。該接続端子２４は、端部２０ａ及び２０ｂに対応して２４個設けられ、略Ｕ字状の開口部５１はそれぞれ同一の周方向に向いている。上面から見た場合、該開口部５１は時計方向に向いている。側面５０ａの下面を基準とした開口部５１との高さはＨ１である。導電体ユニット１６の中心部には軸方向に連通する孔が設けられている。

本体５０の側面５０ａには、周方向において１つおきの１２個の接続端子２４の近傍に突起５２が設けられている。各突起５２は、側面５０ａの下面を基準として上方に向けて延在しており、その高さはＨ２である。

導電体ユニット１６をステータコア１４に対して装着する際、各突起５２は前記第１凹部３４に挿入され、その後、導電体ユニット１６を回転させたときに各突起５２は前記第２凹部３６に係合する。このように、各突起５２は、第２凹部３６に係合可能な程度に、周方向の幅及び径方向の突出量は小さく設定されている。

また、本体５０の側面５０ａには、導電体ユニット１６をステータコア１４に装着する際に端部２０ａ及び２０ｂの最先端部５４を側面５０ａの下部から開口部５１まで誘導するための浅い誘導溝５６が設けられている。該誘導溝５６は、側面５０ａの下部から軸方向上方に沿って延在し、高さＨ１の箇所で周方向に曲がり、開口部５１の箇所まで延在している。

図３及び図５に示すように、導電体ユニット１６における本体５０の上面には前記端子２２ａ、２２ｂ、２２ｃが絶縁隔壁を介して設けられている。本体５０の内部には、絶縁体によって互いに隔離された環状の導体である４枚のバスバー５８ａ、５８ｂ、５８ｃ及び５８ｄが設けられている。バスバー５８ａはＵ相に相当し、端子２２ａ及び５つおきの４つの接続端子２４につながっている。バスバー５８ｂはＶ相に相当し、端子２２ｂ及び５つおきの４つの接続端子２４につながっている。バスバー５８ｃはＷ相に相当し、端子２２ｃ及び５つおきの４つの接続端子２４につながっている。バスバー５８ｄは中性点に相当し、１つおきの１２個の接続端子２４につながっている。バスバー５８ａ、５８ｂ及び５８ｃは接続端子２４を介して端部２０ａに接続され、バスバー５８ｄは接続端子２４を介して端部２０ｂに接続される。

次に、このように構成されるステータコア１４及び導電体ユニット１６を組み立ててステータ１０を形成する手順について図６〜図９を参照しながら説明する。

先ず、ステータコア１４の中心部に対して導電体ユニット１６を同軸状に上方から載置する。このとき、導電体ユニット１６の各突起５２が段差面３２の第１凹部３４に対して上方から挿入されるように導電体ユニット１６の角度を調整し、導電体ユニット１６の側面５０ａを段差面３２に沿わせながら載置する。導電体ユニット１６の本体５０は第１台座２８に回転可能に支持・載置され、導電体ユニット１６のステータコア１４に対する軸方向の位置が決定される。このとき、端部２０ａ、２０ｂ及び接続端子２４は、第１台座２８上面を基準とした軸方向の高さ（つまり、高さＨ１）が一致する。

また、図６に示すように、各接続端子２４は、端部２０ａ及び２０ｂの略中間部に配置される。さらに、端部２０ａ及び２０ｂの最先端部５４（図４参照）は、誘導溝５６に沿って導電体ユニット１６の側面５０ａを軸方向に誘導される。

次に、図７に示すように、第１台座２８の上面において、導電体ユニット１６を接続端子２４の開口部５１の開口している方向、つまり時計方向に回転させる。これにより、突起５２は第１凹部３４内を移動して端面である隔壁３８に当接する。

次いで、図８に示すように、第１台座２８の上面において、導電体ユニット１６をさらに時計方向に強い力で回転させることにより、突起５２は隔壁３８を乗り超えて第２凹部３６に係合され、導電体ユニット１６は固定される。

つまり、第２凹部３６は周方向の幅が狭いことから突起５２は周方向に移動することがなく回転止めとして作用し、特に、隔壁３８が存在することから突起５２が第１凹部３４の方向に戻ってしまうことがない。また、第２凹部３６及び突起５２はそれぞれ高さがＨ２であることから軸方向のずれが防止され、特に、隔壁４０（図２参照）が存在することから突起５２が上方に引き抜かれてしまうことがない。

また、第２凹部３６を突起５２よりもやや小さく設定してもよい。この場合、第２凹部３６と突起５２は強い摩擦力で係合され、導電体ユニット１６をより確実に固定することができる。

さらに、このとき、端部２０ａ及び２０ｂの最先端部５４（図４参照）は、誘導溝５６に沿って導電体ユニット１６の側面５０ａを周方向に誘導されて、端部２０ａ及び２０ｂは、接続端子２４の開口部５１に対して十分奥まで挿入される。

次に、図９に示すように、接続端子２４と端部２０ａ、２０ｂとを電気的に接続させるため、工具１００及び１０２により接続端子２４を圧着、加熱する。つまり、工具１００は下方から穴部４２ａ及び４２ｂを通して接続端子２４の下面に対して容易に当接させることができ、工具１０２は上方から接続端子の上面に当接させることができる。この後、工具１００及び１０２により接続端子２４を挟み、圧着、加熱して接続端子２４と端部２０ａ、２０ｂとを電気的に接続させることができる。なお、図９においては、理解を容易にするために、導電体ユニット１６の本体５０の図示を省略している。

接続端子２４及び端部２０ａ、２０ｂは、ステータコア１４に対して導電体ユニット１６を接続するために機械的な強度を持たせるようにしてもよい。仮に端部２０ａ及び２０ｂが細く、機械的強度が小さい場合であっても、ステータコア１４と導電体ユニット１６とは第２凹部３６及び突起５２によって強固に固定されるとともにずれが防止され、接続端子２４及び端部２０ａ、２０ｂに荷重がかかることを防止できる。

上述したように、本実施の形態に係る回転電機のステータ１０によれば、導電体ユニット１６をステータコア１４に対して軸方向から挿入した後、接続端子２４の開口部５１の方向へ回転させることにより、コイル１２の端部２０ａ及び２０ｂがそれぞれ開口部５１へ挿入するように装着されて組み立てられている。従って、接続端子２４と端部２０ａ及び２０ｂとの位置決め及び結線が容易である。また、端部２０ａ、２０ｂと接続端子２４とは直接接続されることから、中間端子等が不要であり部品点数が少ない。

さらに、端部２０ａ、２０ｂが径方向に突出するとともに、導電体ユニット１６はステータコア１４の内径側に設けられることから、ステータ１０の軸方向の高さを小さく設定することができる。

なお、ステータ１０は、中性点を有する星形結線方式として説明したが、Δ結線方式であってもよい。この場合には、導電体ユニット１６内のバスバー５８ａ〜５８ｄの接続をΔ結線とすればよい。また、端部２０ａ、２０ｂ及び接続端子２４は軸方向の位置が第１台座２８からＨ１の高さで一致しているもとして説明したが、例えば、端部２０ａと端部２０ｂとの高さをずらし、これに対応して接続端子２４も交互に２つの異なる高さに設定してもよい。

さらに、上記のステータ１０は、コイル１２の端部２０ａ及び２０ｂが内径側に突出し、導電体ユニット１６の接続端子２４が対向するように外径側に突出しているが、図１０に示すステータ１０ａのように、端部２１ａ及び２１ｂが外径側に突出し、導電体ユニット１６ａの接続端子２４ａが対向するように内径側に突出するものであっても同様の効果を奏する。

また、前記のとおり、ステータコア１４における段差面３２の隔壁４０は導電体ユニット１６の抜け止めとして作用するが、導電体ユニット１６の突起５２とステータコア１４の浅い第２凹部３６とが堅固に係合する場合には、第２凹部３６を上面まで連通させ、隔壁４０を省略してもよい。このようにする場合、第２凹部３６に合わせて突起５２を長くするとよい。

導電体ユニット１６の側面５０ａにおける誘導溝５６は、端部２０ａ及び２０ｂを開口部５１まで誘導する作用を奏するが、開口部５１が比較的広い場合には、端部２０ａ及び２０ｂは誘導溝５６を省略してもよい。これにより、側面５０ａがより平滑な面となり、本体５０の金型を製作しやすい。

本発明に係る回転電機のステータは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本実施の形態に係る回転電機のステータの平面図である。ステータコアの一部拡大斜視図である。導電体ユニットの斜視図である。導電体ユニットの一部拡大斜視図である。ステータの一部拡大断面図である。ステータコアに対して導電体ユニットを軸方向から挿入して載置した状態を示す一部拡大平面図である。ステータコアに対して導電体ユニットを時計方向に回転した状態を示す一部拡大平面図である。ステータコアに対して導電体ユニットを係合させた状態を示す一部拡大平面図である。接続端子をコイルの端部とを接続する工程を示すステータの一部拡大斜視図である。本実施の形態に係る回転電機のステータの変形例の平面図である。

符号の説明

１０、１０ａ…ステータ１２…コイル
１４…ステータコア１６、１６ａ…導電体ユニット
１８…インシュレータ
２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂ…端部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ…端子
２４、２４ａ…接続端子２６…台座
２８…第１台座３０…第２台座
３２…段差面３４…第１凹部
３６…第２凹部３８、４０…隔壁
４２ａ、４２ｂ…穴部５０…本体
５０ａ…側面５１…開口部
５２…突起５４…最先端部
５６…誘導溝１００、１０２…工具

Claims

複数のコイルが環状に配設されたステータコアと、該ステータコアに対して同軸状に配設される導電体ユニットとを有する回転電機のステータにおいて、
前記コイルの端部は前記ステータコアの径方向に突出し、
前記導電体ユニットは、前記端部に対向する径方向に突出し、周方向に開口部が設けられる複数の接続部を備え、
前記ステータコアは、前記導電体ユニットと軸方向に当接し、前記導電体ユニットを回転可能に支持する軸方向位置決め部を備え、
前記ステータコア及び前記導電体ユニットは、相互の回転位置決め用の回転止め係合部を有し、
前記導電体ユニットは、前記軸方向位置決め部に対して軸方向から挿入されたのち、前記開口部の開口している方向へ回転されることにより、前記ステータコアと前記導電体ユニットとを前記回転止め係合部で係止するとともに、前記端部がそれぞれ前記接続部の前記開口部に挿入するように装着され、前記接続部と前記端部とが電気的に接続されていることを特徴とする回転電機のステータ。
請求項１記載の回転電機のステータにおいて、
前記ステータコア及び前記導電体ユニットは、相互の軸方向のずれを防止する抜け止め係合部を有することを特徴とする回転電機のステータ。
請求項１記載の回転電機のステータにおいて、
前記ステータコアは、前記接続部と前記端部とを電気的に接続させるための工具を挿入可能で軸方向に連通する穴部を有することを特徴とする回転電機のステータ。
請求項１記載の回転電機のステータにおいて、
前記導電体ユニットの側面には、該導電体ユニットを前記ステータコアに装着する際に前記端部を前記開口部まで誘導するための誘導溝が設けられていることを特徴とする回転電機のステータ。