JP2007267569A

JP2007267569A - 回転電機のバスバー絶縁構造

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Publication number: JP2007267569A
Application number: JP2006093144A
Authority: JP
Inventors: Seiji Hoshika; 誠司星加
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: US7557478B2; JP5176283B2; CN101047327A; US20070232094A1; CN101047327B

Abstract

【課題】コイル同士を結線するバスバーを回転電機に絶縁下に取り付けるにあたり、組立作業の効率化と、バスバーの小型化と、コスト低減とを図る。
【解決手段】ステータ２の内径側に複数設けたティースを囲繞するインシュレータ部３には、バスバー導線９を支持するバスバー絶縁部６を同一素材で一体に取り付ける。バスバー絶縁部６には、円弧状に延在する複数の突条８を同心円となるよう同一素材で一体に取り付ける。これら突条９，９間にはそれぞれバスバー導線９を介挿し、突条８は各バスバー導線９同士が短絡しないよう絶縁する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のコイルを具えた回転電機に取り付けられて、それぞれのコイルを結線するバスバーに関するものである。

回転電機は、電機子となるコイルを複数具えてなるところ、これらコイルを繋いで電流を流すための結線構造であるバスバーが必要になる。このバスバーには、コイルに通電するために十分な断面積および絶縁性能が要求される一方で、小型かつ低コストであることが望ましい。
バスバーに関する発明としては従来、例えば特許文献１〜特許文献３に記載のごときものが知られている。
特許文献１に記載の回転機器は、ステータの一部である円筒形状のアウタコアに、コイルとなる巻線を複数配置し、それぞれのコイルには、棒状の巻線端末を取り付けて、これら巻線端末をアウタコア端部に突出させる。アウタコア端部には、合成樹脂で形成された円盤形状の台座を配置する。この台座には前記の巻線端末の位置に対応した貫通孔が配設されており、台座をアウタコアに取り付けると、前記巻線端末が台座から突出するようにしたものである。台座にはさらに、前記突出した巻線端末同士を連結する連結片（バスバーに相当）と嵌合する案内嵌合溝を配設する。つまりこの台座はコイルの結線構造としての役目と、バスバーである連結片を絶縁する役目と、該バスバーを支持する役目を果たす。
特許文献２に記載のモータ用ステータの接続リングは、ステータコアに巻き付けられた導線（コイルに相当）同士を電気的に接続する接続リング（バスバーに相当）を、断面が長方形となる平角線で形成する。
特許文献３に記載の回転電機は、コイルが巻回された分割コアを、周方向に複数配列し、
各分割コアからコイルの素線を延出させて、周方向で隣接する分割コアの該延出部同士をターミナルという金属製金具で中性線を電気的に接続する。
特開２００１−３２０８４８号公報特開平１１−２９９１５９号公報特開２００３−３３３７８１号公報

しかし、上記従来のようなバスバーと、その絶縁構造および支持構造にあっては、以下に説明するような問題を生ずる。つまり特許文献１に記載の回転機器にあっては、アウタコア端部に円盤状の台座を取り付ける構造であるため、結線構造を含めたアウタコア端部形状が大型化してしまい、特に回転電機が軸方向に大きくなって、前述した小型化の要望に反することとなる。
また、特許文献２に記載の接続リングにあっては、絶縁のためのコーティングに多数の工数を必要とする。つまり、コーティングが平角線の角部に乗りにくいため、複数回のコーティング作業を要する。そうすると、コスト高となってしまい、前述した低コストの要望に反することとなる。
また、特許文献３に記載の回転電機にあっては、インシュレータを成形する作業に加えて、ターミナルの周囲に絶縁用のシール剤を注入し、ターミナルを絶縁するという後作業をしなければならない。さらに、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各導線からなる従来一般の入力線バスバーを回転電機ケース（または中空ハウジング）に取り付ける作業もしなければならない。したがって、作業工数が増大してコスト増の原因となる。

本発明は、上述の実情に鑑み、取り付けが容易であって、絶縁のための後作業が不要であって、小型化およびコスト低下に寄与することができるバスバーの絶縁構造を提案するものである。

この目的のため本発明によるバスバーの絶縁構造は、請求項１に記載のごとく、
コイルが巻回されたティースを周方向に複数配設し、これらティースおよびコイル間にインシュレータを介在させ、該コイル同士を複数の導線からなるバスバーで結線した回転電機において、
前記インシュレータに、前記導線をそれぞれ絶縁下に支持するバスバー絶縁部を設けたことを特徴としたものである。

かかる本発明の構成によれば、それぞれのティースおよびコイル間に介在させたインシュレータは絶縁性能を有するところ、このインシュレータと同じ材料でバスバーの各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相等）導線同士を相互に絶縁することができ、さらには、このインシュレータがコイルのみならずバスバーをも一体に支持することから、
インシュレータの成形作業において、バスバーを絶縁下に支持する構造も一体に成形することができ、バスバー支持部の小型化および、組立作業の省力化に寄与することが可能となる。
したがって、特許文献１に記載された円盤状の台座のように、大型な部材を別体で設ける必要がない。また、特許文献２に記載された接続リングのように、バスバーを構成する各導線に対してそれぞれ絶縁性能を付与する必要がなくなる。また、特許文献３に記載された回転電機のようにシール剤を注入して絶縁するという後作業を不要とし、従来一般のバスバーを別途組み立てておき、回転電機ケース（または中空ハウジング）に取り付ける作業も不要となる。
この結果、回転電機の小型化および作業工数の低減に基づくコスト低下を達成することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施例になるバスバー絶縁構造を軸方向からみた状態を示す正面図である。なお図１は、ステータにティース（ともに図示せず）を１２個設けた回転電機の実施例を示す。この実施例になるバスバー絶縁構造は、周方向に分割した１２個の絶縁セグメント１からなる。

図２は、この絶縁セグメントの１個を取り出し、その軸方向端部を拡大して示す斜視図である。薄板鋼板を軸方向に積層して形成したステータ２は、円周方向に配列したセグメントである。つまりステータ２は図１および図２に示すように、各セグメント毎に分離して組み立てられる。この他にも、図には示さなったが、円周方向に延在する円環を積層しておき、この中空円筒体に絶縁セグメントを個々に取り付けてもよい。ステータ２の内周側には図には表れないティースを設け、このティースを内径方向に指向させる。このティースの全周を樹脂製の絶縁セグメント１で囲繞し、各ティース毎に個々に囲繞した当該部位をインシュレータ部３と称する。インシュレータ部３の内径端には、壁状のインシュレータ部４を径方向とは直角に延設する。同様に、インシュレータ部３の外径側には、壁状のインシュレータ部５を径方向とは直角に延設する。これらインシュレータ部４およびインシュレータ部５も図には表れないティースの周囲に亘って設けられる。インシュレータ部３と、インシュレータ部４と、インシュレータ部５とで形成される区画には、図示しないコイルを巻回する。これにより、ステータ２のティース全周には、コイルを巻回して、このティースに対してこのコイルの三方３，４，５を完全に絶縁する。

絶縁セグメント１のうち上記インシュレータ部５より外径側にある部位をバスバー絶縁部６と称する。バスバー絶縁部６は、図示しないコイル同士を結線して３相交流回転電機であれば３本乃至中性線を含めた４本からなるバスバー（ブズバーともいう）を、絶縁下に支持する。バスバー絶縁部６は、ステータ２の軸方向端部を被覆する扇形状部７と、この扇形状部７に立設した３本の突条８（８ｉ，８ｍ，８ｏ）を具える。３本の壁状の突条８は弧状に延在して、同心円となるよう配置される。

３本ある壁状の突条８のうち内径側の突条８ｉと、突条８ｉよりも内径方向にある上記のインシュレータ部５との間には、バスバーを構成する導線９のうちの１本を介挿する。また、内径側の突条８ｉと突条８ｉよりも外径方向にある突条８ｍとの間にはバスバーを構成する導線９のうちの１本を介挿する。また、上記の突条８ｍと突条８ｍよりも外径方向にある突条８ｏとの間にはバスバーを構成する導線９のうちの１本を介挿する。樹脂製の突条８は僅かに弾性変形可能であって、２本の突条８，８間に１本のバスバー導線９を支持する。
図２に示すこれら３本のバスバー導線９は、図１に示すように円環状とする。なお、回転電機の組立の際には、これら絶縁セグメント１をステータ２に取り付けて、円周方向の配列が完成すると、円環状のバスバー導線を突条８，８同士の間に介挿する。あるいは、この他にも、周方向に突条８と同じ長さ寸法に分割された弧状のバスバー導線を、予め絶縁セグメント１に介挿しておき、その後、この絶縁セグメントを円周方向に配列して、これら弧状のバスバー同士を接続するものであっても良い。

説明を図２に戻すと、上述のようにバスバー絶縁部６の扇形状部７は、ステータ２に対してバスバー導線９を絶縁する。また、バスバー絶縁部６の突条８は各導線９同士を相互に絶縁する。また、インシュレータ部５は図示しないコイルに対してバスバー導線９を絶縁する。また、外径側の突条８ｏは外径側のバスバー導線９を外部から絶縁する。

バスバー導線９は、内径方向にある図示しないコイルと結線される。この結線箇所を図３および図４に示す。バスバー導線９には図３に示すように、各コイル毎に接続端子１０を１個ないし２個立設する。なお好ましくは、接続端子１０の先端を、隣り合う突条８同士間によって形成される溝（つまりバスバー導線９が配設される溝）内の比較的浅い位置に位置せしめる。

一方、インシュレータ部３，４，５の全周にコイルを巻回すると、図４に示すようにこのコイルの端部１１を壁状のインシュレータ部５を乗り越えて、上記の接続端子１０の先端まで延在させる。そしてコイル端部１１と接続端子１０とを環状などの中空円筒形状のスリーブ１２などでかしめて電気的に接続する。ここで好ましくは、スリーブ１２を隣り合う突条８同士間によって形成される溝（つまりバスバー導線９が配設される溝）内に位置せしめる。

なお、バスバー導線９と図示しないコイルとの結線にあっては、上述した図３および図４に示すものの他、図５に示すようなものであってもよい。つまり、接続端子１０の先端を、Ｕ字状に形成する。そして、このＵ字形状部１３に、コイル端部１１を位置せしめて、Ｕ字形状部１３の両端をかしめることにより、コイル端部１１と接続端子１０とを電気的に接続してもよい。ここで好ましくは、上記のかしめ作業によって、コイル端部１１と接続端子１０との接続箇所を、隣り合う突条８同士間によって形成される溝（つまりバスバー導線９が配設される溝）内に位置せしめる。

あるいは、上述した図３〜図５に示すものの他、図６に示すようなものであってもよい。つまり、接続端子１０の代わりにコ字状の接続端子１４を、バスバー導線９に一体形成する。そして、このコ字状の凹部１５をバスバー導線９とは反対方向に指向させておく。なお好ましくは、接続端子１４の先端を、隣り合う突条８同士間によって形成される溝（つまりバスバー導線９が配設される溝）内の比較的浅い位置に位置せしめる。そして、この凹部１５にコイル端部１１を圧入して、コイル端部１１と接続端子１４とを電気的に接続してもよい。

上述した図１〜図２に示す実施例では、ティースの全周に設けたインシュレータ部３，４，５に、バスバー導線９をそれぞれ絶縁下に支持するバスバー絶縁部６を設けたことから、このインシュレータ部３，４，５およびバスバー絶縁部６を、一度の射出成形で製作することが可能となり、作業効率の向上を図ることができる。
また、バスバー絶縁部６に設けた突条８，８同士間に、バスバー導線９を挿入することによりバスバーの設置を行うことができて、組立作業が容易になる。
したがってコスト上、有利な回転電機を製作することができる。

次に本発明の第２実施例となる回転電機のバスバー絶縁構造について説明する。図７は、バスバー絶縁構造の絶縁セグメントの１個を取り出し、その軸方向端部を拡大して示す斜視図である。この第２実施例では、図１および図２に示す突条の代わりに、突起を設けたことを特徴とする。

そこで、図７においては、上述した第１実施例と共通する要素には、同一の符号を付して説明を省略し、異なる要素には新たに符号を付して説明をする。
バスバー絶縁部６のうち、ステータ２の軸方向端部を被覆する扇形状部７には、６本の突起１６（１６ｉ，１６ｍ，１６ｏ）を立設する。これら６本の突起１６は、扇形状部７の周方向両端部にそれぞれ３本ずつ配置される。そして、これら３本の突起１６は、インシュレータ部５から外径方向に向けて順次、突起１６ｉ，突起１６ｍ，突起１６ｏと配置される。

図７に示すように、径方向に配列した３本の突起１６およびインシュレータ部５の隙間には、円弧を描くよう延在して同心円となる３本のバスバー導線９を介挿する。バスバー導線９は、突起１６の幅寸法だけ相互に離間されて、これらバスバー導線９同士が短絡しないように絶縁される。
なお、図７には示さなかったが、バスバー導線９には、絶縁セグメント１毎に、コイルとの結線のための接続端子１０等（図３〜図６）を設ける。

かかる本発明の構成によっても、図２および前述した第１実施例と同様に、インシュレータ部３，４，５およびバスバー絶縁部６を一度に樹脂成形することが可能となり、製作効率の向上を図ることができる。さらにバスバー絶縁部６に設けた突起１６，１６同士間に、バスバー導線９を挿入することによりバスバーの設置を行うことができて、組立作業が容易になる。
したがってコスト上、有利な回転電機を製作することができる。

上述した第１実施例の突条８（図１〜図２）、および第２実施例の突起１６（図１〜図２）は、バスバー導線９を挟むよう支持するところ、これらバスバー導線９がバスバー絶縁部６から離れて突条８または突起１６から抜け出ることが懸念される。そこで、図８に示すように、突条８または突起１６の先端に、抜け止め手段としてフック１７を形成してもよい。フック１７は突条８または突起１６の先端に向かって滑らかな形状であって、突条８または突起１６の根元に向かって突き出した鉤状とする。これにより、軸方向外方から突起１６，１６（突条８，８）間へのバスバー導線９の介挿を容易にし、かつ、介挿されたバスバー導線９が、軸方向外方へ抜け出ることを困難にする。

また、上述した第１実施例および第２実施例の絶縁セグメント１は、図１に示すように周方向に配列してなるところ、周方向で隣接する絶縁セグメント１同士で相互に接続することが、本発明のバスバー絶縁構造の信頼性を高めることに資する。
そこで好ましくは、図２に示すバスバー絶縁部６の周方向両端１７を、周方向両端１７，１７同士で相互に係合可能に突出させて、図９に示すような段差状の突出部１８を設け、これら隣接する周方向端１７，１７同士を重ね合わせるよう接続する。また図７に示す第２実施例でも好ましくは、インシュレータ部５および扇形状部７の周方向端１７にそれぞれ段差状の突出部１８（図９）を設ける。

これにより、図９に示す接続した状態で、隣り合う絶縁セグメント１，１のバスバー絶縁部６，６同士が外れ難くして、バスバー絶縁部６同士に相対移動させる外力が作用したとしても、バスバー絶縁部６同士のずれに対抗してバスバー導線９の絶縁性能を確保することができる。なお図９に示す他、図には示さなかったが、周方向に突き出させた凹凸を係合するよう嵌め合わせる接続であってもよい。

ところで、上記した第１および第２実施例によれば、インシュレータ部３，４，５に、３本のバスバー導線９，９，９をそれぞれ絶縁下に支持するバスバー絶縁部６を設けたことから、
それぞれのティースおよびコイル間に介在させたインシュレータ部３，４，５は絶縁性能を有するところ、これらインシュレータ部３，４，５と同じ材料でバスバーの各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相等）導線９，９，９同士を相互に絶縁することができ、さらには、インシュレータ部３，４，５と一体成形された絶縁セグメント１がコイルのみならずバスバー導線９をも一体に支持することから、絶縁性能を具えたバスバー絶縁部６の小型化および、バスバー組立作業の省力化に寄与することが可能となる。また、この絶縁セグメント１を一度の射出成形で製作できるので、インシュレータ部３，４，５およびバスバー絶縁部６を製作する作業およびこれらを接続する作業を、同時にすることができ、作業効率の向上を図ることができる。また、バスバー絶縁部６に設けた突条８，８同士間に、バスバー導線９を挿入することによりバスバーの設置を行うことが可能となり、従来行われていたシール剤の注入作業を不要にして、絶縁のための作業を簡略化することができる。

具体的には、バスバー絶縁（支持）部６は、バスバー導線９間に介在してこれら導線９，９同士を相互に離間する図２に示すような突条８であり、または、図７に示すような突起１６である。

また上記の各実施例では、図８に示すように突起１６または突条８の先端に、バスバー導線９がこれら突起１６または突条８同士間から抜け出すことを防止するフック１７を設けて抜け止め手段としたことから、
バスバー絶縁部６が確実にバスバー導線９を支持することができる。

また上記の各実施例では、図１に示すようにインシュレータ部３，４，５を、各ティース毎に個々に形成して絶縁セグメント１とし、これらインシュレータ部３，４，５を周方向に配列して隣り合うバスバー絶縁部６，６同士を相互に接続する。
これにより、絶縁構造の射出成形のための金型を、セグメント単位まで小さくすることが可能となり、金型費用を低減することができる。隣り合うバスバー絶縁部６，６同士が外れ難くして、バスバー絶縁部６，６同士で些少の相対移動が生じても、バスバー導線９の絶縁を確保することができる。

具体的には図９に示すように、前記バスバー絶縁部６，６のうち前記接続される周方向端１７を、周方向に互いに突き出させて突出部１８を設け、該双方の突出部１８同士が重なり合うようにしたことから、バスバー導線９を確実に絶縁することができる。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨に逸脱しない範囲において種々変更が加えられうるものである。

本発明の第１実施例および第２実施例に共通するバスバー絶縁構造を軸方向からみた状態を示す正面図である。同第１実施例の絶縁セグメントの１個を取り出し、その軸方向端部を拡大して示す斜視図である。バスバー導線の接続端子を示す斜視図である。バスバー導線の接続端子にコイル端部を接続した状態を示す斜視図である。他の例になるバスバー導線の接続端子を示す斜視図である。更に他の例になるバスバー導線の接続端子を示す斜視図である。本発明の第２実施例になる絶縁セグメントの軸方向端部を拡大して示す斜視図である。同第１実施例および第２実施例に共通するバスバー導線抜け止め手段を周方向からみた側面図である。バスバー絶縁部の周方向端を、隣り合う絶縁セグメント同士で接続する状態を示す模式図である。

符号の説明

１絶縁セグメント
２ステータ
３，４，５インシュレータ部（コイル絶縁部材）
６バスバー絶縁部（バスバー支持部）
７扇形状部
８突条
９バスバー導線
１０接続端子
１１コイル端部
１２スリーブ
１３ U字形状部
１４接続端子
１５凹部
１６突起
１７フック
１８段差状の突出部

Claims

コイルが巻回されたティースを周方向に複数配設し、これらティースおよびコイル間にインシュレータを介在させ、該コイル同士を複数の導線からなるバスバーで結線した回転電機において、
前記インシュレータに、前記導線をそれぞれ絶縁下に支持するバスバー絶縁部を設けたことを特徴とする回転電機のバスバー絶縁構造。
請求項１に記載の回転電機のバスバー絶縁構造において、前記バスバー絶縁部は、前記導線間に介在して該導線同士を相互に離間する突起または突条であることを特徴とする回転電機のバスバー絶縁構造。
請求項２に記載の回転電機のバスバー絶縁構造において、
前記突起または突条に、前記導線が該突起または突条同士間から抜け出すことを防止する抜け止め手段を設けたことを特徴とする回転電機のバスバー絶縁構造。
請求項１〜３に記載の回転電機のバスバー絶縁構造において、
前記インシュレータを、各ティース毎に個々に形成し、これらインシュレータを周方向に配列して隣り合う前記バスバー絶縁部同士を相互に接続したことを特徴とする回転電機のバスバー絶縁構造。
請求項４に記載の回転電機のバスバー絶縁構造において、
前記バスバー絶縁部のうち前記接続される箇所を、周方向に互いに突き出させて、該双方の突出箇所同士が重なり合うようにしたことを特徴とする回転電機のバスバー絶縁構造。