JP2006296104A - モータのステータ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 モータのステータを大型化することなくＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリングとコイルの巻線とを結線する。
【解決手段】 環状に配置された複数のコイル３１のインシュレータ３２の軸線方向の一側面にそれぞれ固定したバスリングホルダ４０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリング支持溝４０ａ，４０ｂ，４０ｃにＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリング４３，４４，４５を嵌合させて保持し、隣接するバスリングホルダ４０間のスペースを利用してＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリング４３，４４，４５を対応するコイル３１の巻線３４の端部に結線端子４１を介して結線したので、その結線部がステータの径方向外端から外側に突出したり、バスリングホルダ４０の軸線方向端面から外側に突出することがなくなり、ステータの径方向寸法や軸線方向の寸法が大型化するのを回避してモータ全体の小型化に寄与することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、鉄心の周囲にインシュレータを介して巻線を巻回した複数のコイルを軸線を中心に環状に配置してステータを構成し、ステータに沿って配置したＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリングの何れかに各コイルの巻線の端部を結線したモータのステータ構造に関する。

直流ブラシレスモータのステータを構成する複数のコイルの巻線の端部をＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリングの何れかに結線すべく、ステータの側面に沿って固定した環状の結線板の３本の溝の内部にＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリングをそれぞれ収納し、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相バスリングから径方向内外に突出する端子片の先端を対応するコイルの巻線に結線したものが、下記特許文献１により公知である。
特開平１１−１８３４５号公報

ところで上記従来のものは、環状の結線板がステータの側面の全体を覆っているため、結線板の３本の溝の内部に収納したＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリングから径方向外側に突出する端子片とコイルの巻線とを該結線板の外部で結線する必要があり、その結線スペースを確保するためにステータの寸法が大型化する問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、モータのステータを大型化することなくＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリングとコイルの巻線とを結線することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、鉄心の周囲にインシュレータを介して巻線を巻回した複数のコイルを軸線を中心に環状に配置してステータを構成し、ステータに沿って配置したＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリングの何れかに各コイルの巻線の端部を結線したモータのステータ構造において、インシュレータの前記軸線方向の一側面に固定したバスリングホルダのＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリング支持溝にＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリングをそれぞれ嵌合させて保持し、円周方向に隣接するバスリングホルダ間でＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリングを対応するコイルの巻線の端部に結線したことを特徴とするモータのステータ構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、金属線よりなるＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリングの一部をＵ字状に屈曲させて径方向に突出する結線部を形成し、これらの結線部を対応するコイルの巻線の端部に結線したことを特徴とするモータのステータ構造が提案される。

請求項１の構成によれば、環状に配置された複数のコイルのインシュレータの軸線方向の一側面にそれぞれ固定したバスリングホルダのＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリング支持溝にＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリングを嵌合させて保持し、円周方向に隣接するバスリングホルダ間のスペースを利用してＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリングとコイルの巻線との結線を行うので、、その結線部がステータの径方向外端から外側に突出したり、バスリングホルダの軸線方向端面から外側に突出することがなくなり、ステータの径方向寸法や軸線方向の寸法が大型化するのを回避してモータ全体の小型化に寄与することができる。

請求項２の構成によれば、金属線よりなるＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリングの一部を屈曲させて径方向にＵ字状に突出させた結線部を対応するコイルの巻線の端部に結線したので、簡単な加工で部品点数を増加させることなくＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリングに結線部を設けて製造コストの削減に寄与することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図７は本発明の一実施例を示すもので、図１はハイブリッド車両のパワーユニットの縦断面図、図２は図１の２−２線拡大矢視図、図３は図２の３部拡大図、図４は図３の４−４線断面図、図５はコイル単体の斜視図、図６はバスリングの斜視図、図７は結線端子の斜視図である。

図１に示すように、ハイブリッド車両のパワーユニットは、エンジンＥおよびトランスミッションＴ間に配置された直流ブラシレスモータＭを備える。エンジンＥのシリンダブロック１１およびクランクケース１２の右側面にモータケース１３、トルクコンバータケース１４およびミッションケース１５が結合されており、シリンダブロック１１およびクランクケース１２間に支持されたクランクシャフト１６の軸端にモータＭのロータ１７が固定される。ロータ１７の外周に固定した複数の永久磁石１８…に環状のステータ１９が所定のエアギャップを介して対向しており、ステータ１９の外周に嵌合する環状の取付ブラケット２０が複数本のボルト２１…でモータケース１３に固定される。

トルクコンバータケース１４に収納されたトルクコンバータＣは、タービンランナー２２とポンプインペラ２３とを備えており、タービンランナー２２に結合されてポンプインペラ２３を覆うサイドカバー２４がドライブプレート２５を介してモータＭのロータ１７に接続される。トルクコンバータＣのポンプインペラ２３は、ミッションケース１５に支持されたメインシャフト２６の左端に結合される。

図２〜図５に示すように、モータＭのステータ１９は、同一構造を有する複数個（実施例では２４個）のコイル３１…を円周方向に結合してなり、図３には２４個のコイル３１…のうちの３個が完全に示される。各々のコイル３１は、多数の鋼板を積層した鉄心３２（図４および図５参照）の外周を合成樹脂製のインシュレータ（ボビン）３３で覆い、そのインシュレータ３３に巻線３４を複数層に巻回してなる。鉄心３２の径方向の外端部は、その円周方向の両端部に凸部３２ａおよび凹部３２ｂを備えており、それらの凸部３２ａおよび凹部３２ｂが交互に嵌合することで円周方向に結合される。

インシュレータ３３は、鉄心３２に対して取り付け可能になるように、割り面ｐ（図５参照）でモータＭの軸線Ｌ（図１参照）方向に２分割される。インシュレータ３３は巻線３４が巻き付けられるインシュレータ本体部３５と、インシュレータ本体部３５の径方向両端に設けられた外側フランジ３６および内側フランジ３７と、外側フランジ３６の軸線Ｌ方向一端に突設された外側結線端子支持部３８と、内側フランジ３７の軸線Ｌ方向一端に突設された内側結線端子支持部３９とを備える。

外側結線端子支持部３８には結線端子挿入溝３８ａと、バスリングホルダ係止孔３８ｂと、巻線案内溝３８ｃと、第１、第２バスリング案内溝３８ｄ，３８ｅとが形成される。また内側結線端子支持部３９には結線端子挿入溝３９ａと、バスリングホルダ係止孔３９ｂと、第１〜第３巻線案内溝３９ｃ〜３９ｅとが形成される。バスリングホルダ４０は合成樹脂で一体成形された板状の部材であって、その表面に軸線Ｌを囲む円周方向に延びるＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリング支持溝４０ａ，４０ｂ，４０ｃと、その径方向両端に突設された一対の係止突起４０ｄ，４０ｅとを備える。バスリングホルダ４０は、その径方向外側の係止突起４０ｄが外側結線端子支持部３８のバスリングホルダ係止孔３８ｂに係合し、その径方向内側の係止突起４０ｅが内側結線端子支持部３９のバスリングホルダ係止孔３９ｂに係合することで、インシュレータ３３の軸線Ｌ方向一端側に固定される。バスリングホルダ係止孔３８ｂ，３９ｂと係止突起４０ｄ，４０ｅとの係合でバスリングホルダ４０を固定するので、その着脱が容易である。

図７に示すように金属製の外側結線端子４１は中央の固定部４１ａの両端に第１、第２結線部４１ｂ，４１ｃを備えており、固定部４１ａを外側結線端子支持部３８の結線端子挿入溝３８ａに圧入することで固定される。また金属製の内側結線端子４２は中央の固定部４２ａの両端に第１、第２結線部４２ｂ，４２ｃを備えており、固定部４２ａを内側結線端子支持部３９の結線端子挿入溝３９ａに圧入することで固定される。

図３および図６に示すように、２４個のコイル３１…にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流を供給すべく、直径が僅かに異なるＵ相バスリング４３、Ｖ相バスリング４４およびＷ相バスリング４５が設けられる。各バスリング４３，４４，４５は金属線を環状に屈曲させたもので、その両端部が重ねられて給電端子４３ａ，４４ａ，４５ａに接続される。

各バスリング４３，４４，４５は、３個おきのコイル３１…に向かって径方向外側にＵ字状に突出する結線部４３ｂ…，４４ｂ…，４５ｂ…を備えており、隣接する結線部４３ｂ…，４４ｂ…，４５ｂ…間が円周方向に延びる支持部４３ｃ…，４４ｃ…，４５ｃ…により接続される。最も径方向外側に位置するＵ相バスリング４３の支持部４３ｃ…には、径方向中間に位置するＶ相バスリング４４の結線部４４ｂ…との干渉を回避し、かつ最も径方向内側に位置するＷ相バスリング４５の結線部４５ｂ…との干渉を回避するためのＵ字状の逃げ部４４ｄ…が形成される。径方向中間に位置するＶ相バスリング４４の支持部４４ｃ…には、径方向内側に位置するＷ相バスリング４５の結線部４５ｂ…との干渉を回避するためのＵ字状の逃げ部４５ｄ…が形成される。最も径方向内側に位置するＷ相バスリング４５の支持部４５ｃ…には逃げ部は形成されていない。この構造により、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相バスリング４３，４４，４５を基本的に同一平面内に配置することができる。

しかして、ステータ１９に設けた２４個のバスリングホルダ４０…のＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリング支持溝４０ａ…，４０ｂ…，４０ｃ…に、それぞれＵ相バスリング４３、Ｖ相バスリング４４およびＷ相バスリング４５の支持部４３ｃ…，４４ｃ…，４５ｃ…が嵌合して正しい位置に保持される。

各コイル３１の巻線３４の結線は次のようにして行われる。

先ず、図３および図５に示すように、各コイル３１の巻線３４の径方向内側の端部は第３巻線案内溝３９ｅを通過して内側給電端子４２の第２結線部４２ｃに結線された後に、第２、第１巻線案内溝３９ｄ，３９ｃを通過して隣のコイル３１の内側給電端子４２の第１結線部４２ｂに結線される。その結果、全てのコイル３１…の巻線３４…の径方向内側の端部は一体に結線されてアースを構成する。一方、各コイル３１の巻線３４の径方向外側の端部は巻線案内溝３８ｃを通過して外側給電端子４１の第１結線部４１ｂに結線され、また外側給電端子４１の第２結線部４１ｃには第１、第２バスリング案内溝３８ｄ，３８ｅに案内されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリング４３，４４，４５の結線部４３ｂ，４４ｂ，４５ｂのいずれかが結線される。その結果、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相バスリング４３，４４，４５の結線部４３ｂ，４４ｂ，４５ｂには、それぞれ３個おきのコイル３１…の巻線３４…の径方向外側の端部が結線されることになる。

従って、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相バスリング４３，４４，４５の給電端子４３ａ，４４ａ，４５ａから１２０°位相がずれた電流を供給すると、２４個のコイル３１…が異なる位相で励磁されてステータ１９に回転磁界が形成されることで、永久磁石１８…との間に電磁力が作用してロータ１７が回転する。

以上のように、円周方向に隣接するバスリングホルダ４０…に挟まれたスペースを利用してＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリング４３，４４，４５とコイル２１…の巻線３４…とを結線するので、その結線部がステータ１９の径方向外端から外側に突出したり、バスリングホルダ４０…の軸線Ｌ方向端面から外側に突出することがなくなり（図４参照）、ステータ１９の径方向寸法や軸線Ｌ方向の寸法が大型化するのを回避してモータＭ全体の小型化に寄与することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施例ではＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリング４３，４４，４５をコイル２１…の巻線３４…の径方向外側の端部に結線しているいが、それをコイル２１…の巻線３４…の径方向内側の端部に結線しても良い。

ハイブリッド車両のパワーユニットの縦断面図 図１の２−２線拡大矢視図 図２の３部拡大図 図３の４−４線断面図 コイル単体の斜視図 バスリングの斜視図 結線端子の斜視図

符号の説明

１９ ステータ
３１ コイル
３２ 鉄心
３３ インシュレータ
３４ 巻線
４０ バスリングホルダ
４０ａ Ｕ相バスリング支持溝
４０ｂ Ｖ相バスリング支持溝
４０ｃ Ｗ相バスリング支持溝
４３ Ｕ相バスリング
４３ｂ 結線部
４４ Ｖ相バスリング
４４ｂ 結線部
４５ Ｗ相バスリング
４５ｂ 結線部
Ｌ 軸線

Claims (2)

1. 鉄心（３２）の周囲にインシュレータ（３３）を介して巻線（３４）を巻回した複数のコイル（３１）を軸線（Ｌ）を中心に環状に配置してステータ（１９）を構成し、ステータ（１９）に沿って配置したＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリング（４３，４４，４５）の何れかに各コイル（３１）の巻線（３４）の端部を結線したモータのステータ構造において、
   インシュレータ（３３）の前記軸線（Ｌ）方向の一側面に固定したバスリングホルダ（４０）のＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリング支持溝（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）にＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリング（４３，４４，４５）をそれぞれ嵌合させて保持し、円周方向に隣接するバスリングホルダ（４０）間でＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリング（４３，４４，４５）を対応するコイル（３１）の巻線（３４）の端部に結線したことを特徴とするモータのステータ構造。
2. 金属線よりなるＵ相、Ｖ相、Ｗ相バスリング（４３，４４，４５）の一部をＵ字状に屈曲させて径方向に突出する結線部（４３ｂ，４４ｂ，４５ｂ）を形成し、これらの結線部（４３ｂ，４４ｂ，４５ｂ）を対応するコイル（３１）の巻線（３４）の端部に結線したことを特徴とする、請求項１に記載のモータのステータ構造。
   

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