JP2008148481A - 導線、電機子およびモータ、並びに、端子への導線接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導線の取り扱いを容易とし、また、導線と端子との接続を容易とする。
【解決手段】モータの電機子では、Ｕ字型の角形導線２１２ａがコイルの形成に用いられる。角形導線２１２ａは、断面形状が矩形の角形線部２１２７、および、角形線部２１２７の端面２１２８の外周縁よりも内側から突出する円錐台状の接合端部２１２６を備える。これにより、角形導線２１２ａとバスバー２１３２との接続において、バスバー２１３２の切欠部２１３２ｂに接合端部２１２６が挿入される際に、接合端部２１２６がバスバー２１３２等に引っかかることを防止して角形導線２１２ａの取り扱いを容易とすることができる。また、バスバー２１３２の接合部２１３２ａが角形線部２１２７の端面２１２８に当接することにより、バスバー２１３２の角形導線２１２ａに対する位置決めを容易に行うことができ、角形導線２１２ａとバスバー２１３２との接続を容易とすることができる。
【選択図】図１３

Description

本発明は、導線、当該導線を用いた電機子、および、当該電機子を備えるモータ、並びに、端子への導線接続方法に関する。

近年、省エネルギーや排気ガス問題の改善等の環境負荷低減を目的とした車両の開発が盛んに行われている。このような車両に搭載される環境負荷を低減する機構の１つとして、車両が停止している際にエンジンを自動的に停止することにより、エンジンから排出される二酸化炭素の量を減らすアイドリングストップが知られている。ここで、車両の冷暖房装置において、コンプレッサがエンジンにより駆動される場合、アイドリングストップによりエンジンが停止されることにより冷暖房装置も停止してしまう。そこで、冷暖房装置のコンプレッサを電動式とし、当該コンプレッサを車載バッテリーにより駆動することにより、エンジンの停止中であっても冷暖房装置を駆動することが可能となる。このような車載の電動コンプレッサには高い信頼性が求められるため、電機子の内側に配置されたロータコアに永久磁石が埋め込まれたＩＰＭ（interior permanent magnet（埋込磁石））モータ等が当該コンプレッサとして利用されることが好ましい。また、車内スペースの確保や燃費の改善、排気ガスの削減等の観点から、当該モータは小型かつ大出力であることが求められている。

自動車に搭載される電動コンプレッサは、比較的低電圧の車載バッテリにより大きな出力を実現することが要求されるため、電機子のコイルに流れる電流は必然的に大きなものとなる。そこで、このようなモータでは、コイルからの発熱量が過大になることを防止するために、断面積が大きく電気抵抗が小さい平角線（すなわち、断面形状が矩形の導線）がコイルの形成に用いられる。

ところで、平角線をステータコアのティースに巻回することは困難であるため、例えば、特許文献１の遊星歯車式減速機内蔵スタータでは、Ｕ字状コイル要素の２つの挿入部（脚部）を、電機子の２つのスロットに中心軸方向に沿って挿入し、当該２つの挿入部の端部である第１エンド部を整流子のライザの溝に接続することにより一重のコイルが形成される。当該Ｕ字状コイル要素では、外径がスロットの幅より大きい丸線の素線の一部を加圧成形することにより矩形断面の２つの挿入部が形成され、２つの挿入部を接続する第２エンド部の断面形状が素線と同様の円形とされる。また、各挿入部の第１エンド部の断面形状は、素線を加圧成形した矩形とされる場合もあり、素線同様の円形とされる場合もある。

特許文献２の整流子型回転電機でも、特許文献１と同様に、Ｕ字状の電機子コイルのスロット挿入部の断面形状が正方形とされ、スロット挿入部を接続するコイルエンドの断面形状が円形とされる。また、各スロット挿入部の端部である線端部の断面形状も円形とされ、線端部の直径はスロット挿入部の断面の一辺の長さ以下とされる。
特開平４−２４４７５２号公報 特開平６−１４１４９６号公報

ところで、特許文献１のＵ字状コイル要素では、各挿入部の端部である第１エンド部が円柱状とされるため、第１エンド部をライザの溝に挿入する際に、第１エンド部が溝の周囲の部分に引っかかってしまい、コイル要素の取り扱いが困難となってしまう恐れがある。特許文献２の電機子コイルでも同様に、スロット挿入部の端部である線端部が円柱状とされるため、コイル要素の取り扱いが困難となってしまう恐れがある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、導線の取り扱いを容易とすることを主な目的としており、また、導線と端子との接続を容易とすることも目的としている。

請求項１に記載の発明は、導線であって、断面形状が矩形の角形線部と、前記角形線部の一の端面の外周縁よりも内側から突出するとともに前記端面から離れるに従って直径が漸次減少する円錐台状であり、端子への接合に利用される接合端部とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の導線であって、前記角形線部の側面が絶縁体により被覆されており、前記接合端部の側面に導電体が露出している。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の導線であって、前記接合端部が、断面が矩形であって側面が絶縁体により被覆された導線部材の端部を切削することにより形成される。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の導線であって、前記角形線部の前記端面とは反対側の端面に前記接合端部と同様のもう１つの接合端部をさらに備える。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の導線であって、前記角形線部が、屈曲部と、前記屈曲部の両側から前記接合端部および前記もう１つの接合端部に向かう互いに平行な２つの直線部とを備える。

請求項６に記載の発明は、電動式モータの電機子であって、所定の中心軸を中心として放射状に配置された複数のティースを有するステータコアと、前記複数のティース上に形成されたコイルとを備え、請求項５に記載の複数の導線の複数の直線部が、前記複数のティースの間に収容され、前記複数の直線部の端部に設けられた複数の接合端部を複数の端子を介して前記中心軸を中心とする周方向に接続することにより、前記コイルが形成される。

請求項７に記載の発明は、電動式のモータであって、請求項６に記載の電機子を有するステータ部と、前記ステータ部に取り付けられた軸受機構と、前記電機子との間で前記中心軸を中心とするトルクを発生する界磁用磁石を有するとともに、前記軸受機構を介して前記中心軸を中心に前記ステータ部に対して回転可能に支持されるロータ部とを備える。

請求項８に記載の発明は、端子への導線接続方法であって、ａ）断面形状が矩形の角形線部、および、前記角形線部の一の端面の外周縁よりも内側から突出する円柱状、または、前記角形線部の前記端面の外周縁よりも内側から突出するとともに前記端面から離れるに従って直径が漸次減少する円錐台状の接合端部を備える導線を準備する工程と、ｂ）端子に形成された穴部または切欠部に前記導線の前記接合端部を挿入し、前記穴部または前記切欠部の周囲の部位を前記角形線部の前記端面に当接させる工程と、ｃ）導電体が露出している前記接合端部の側面を前記端子に接合する工程とを備える。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の端子への導線接続方法であって、前記穴部または前記切欠部の内側面が少なくとも円筒面の一部を備え、前記接合端部が円錐台状である。

請求項１０に記載の発明は、請求項８または９に記載の端子への導線接続方法であって、前記ｃ）工程において、前記接合端部と前記端子とが溶接により接合される。

請求項１１に記載の発明は、請求項８ないし１０のいずれかに記載の端子への導線接続方法であって、前記ａ）工程において、断面が矩形であって側面が絶縁体により被覆された導線部材の端部を切削することにより前記接合端部が形成される。

本発明では、導線の取り扱いを容易とすることができる。請求項４および１２の発明では、導線の製造を容易とすることができる。請求項５の発明では、導線の取り扱いをより容易とすることができる。請求項９の発明では、導線と端子との接続を容易とすることができる。請求項１０および１１の発明では、導線と端子とを強固に接合することができる。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る電動式のモータ１の外観を示す平面図であり、図２は、モータ１を示す縦断面図である。図２では、図１に示すモータ１の中心軸Ｊ１を含む面における断面を示しており、また、当該断面よりも手前側および奥側の構成の一部も併せて示している。モータ１は、いわゆるアイドリングストップ（すなわち、車両が停止している際にエンジンを自動的に停止する機構）が搭載された車両等において、冷暖房装置のコンプレッサとして利用される３相交流モータであり、図１および図２に示すように、中心軸Ｊ１方向の長さが外径の約２倍である縦長のモータである。

図２に示すように、モータ１はインナーロータ型のモータであり、固定組立体であるステータ部２、回転組立体であるロータ部３、ステータ部２に取り付けられるとともにロータ部３を中心軸Ｊ１を中心にステータ部２に対して回転可能に支持する軸受機構４、ロータ部３のステータ部２に対する角度位置を検出する装置であるレゾルバ部５、および、これらの構成を内部に収容する略有底円筒状のハウジング６を備える。以下の説明では、便宜上、中心軸Ｊ１に沿ってレゾルバ部５側を上側、ステータ部２およびロータ部３側を下側として説明するが、中心軸Ｊ１は必ずしも重力方向と一致する必要はない。

ステータ部２は、ハウジング６の内周面に取り付けられる電機子２１を備え、電機子２１は、薄板状の珪素鋼板が積層されて形成されたステータコア２１１を備える。図３は、ステータコア２１１を示す平面図である。図３に示すように、ステータコア２１１は、中心軸Ｊ１を中心として放射状に配置された複数（本実施の形態では、２４本）のティース２１１１、および、複数のティース２１１１の中心軸Ｊ１と反対側の端部を一体的に保持する略円環状のコアバック２１１２を備える。

図４は、電機子２１のステータコア２１１、および、ステータコア２１１に取り付けられる複数（本実施の形態では、４８本）の導線２１２を示す斜視図である。図４に示すように、複数の導線２１２は、複数のティース２１１１間の複数（本実施の形態では、２４個）のスロット２１１３において中心軸Ｊ１に平行に伸びる部位を有する。複数の導線２１２は、図５．Ａおよび図５．Ｂに示す角形導線２１２ａおよび丸形導線２１２ｂをそれぞれ複数有する。以下の説明では、角形導線２１２ａと丸形導線２１２ｂとを区別する必要がない場合には、角形導線２１２ａおよび丸形導線２１２ｂをまとめて導線２１２と呼ぶ。なお、後述するように、角形導線２１２ａの両端部の断面形状は円形とされるが、図４では、角形導線２１２ａの両端部を、断面形状が矩形であるものとして簡略化して描いている（図１１．Ａないし図１１．Ｃにおいても同様）。

図５．Ａに示すように、角形導線２１２ａは、断面形状が矩形のＵ字型導線（すなわち、Ｕ字型の平角線）であり、図５．Ｂに示すように、丸形導線２１２ｂは、断面形状が円形のＵ字型導線（すなわち、Ｕ字型の丸線）である。本実施の形態では、丸形導線２１２ｂの直径は３．１６ｍｍ以上３．２４ｍｍ以下とされる。また、本実施の形態では、角形導線２１２ａの断面積は１２．３ｍｍ^２以上とされ、丸形導線２１２ｂの断面積よりも大きくされる。

図５．Ａおよび図５．Ｂに示すように、角形導線２１２ａおよび丸形導線２１２ｂはそれぞれ、ステータコア２１１の２つの異なるスロット２１１３（図４参照）にそれぞれ収容されるとともに中心軸Ｊ１に平行に伸びる２本の直線部２１２１、および、２本の直線部２１２１の中心軸Ｊ１方向における下側（すなわち、図２に示すハウジング６の底部側）の端部の間において屈曲しつつ２本の直線部２１２１の当該端部をステータコア２１１の下側にて一体的に接続する屈曲部２１２２を備える。角形導線２１２ａおよび丸形導線２１２ｂはそれぞれ、直線状の導線を中央部近傍にて屈曲することによりＵ字型に成形される。

複数の導線２１２の両端部２１２３（すなわち、２本の直線部２１２１の屈曲部２１２２側とは反対側の端部）は、図４に示すように、ステータコア２１１の上側（すなわち、ハウジング６の底部とは反対側の開口側）において、ステータコア２１１の各スロット２１１３から上向きに突出する。各導線２１２の両端部２１２３（すなわち、丸形導線２１２ｂの端部２１２３、および、後述する角形導線２１２ａの接合端部２１２６）では、導線２１２の表面を被覆する厚さ数μｍの絶縁体（例えば、ポリイミドアミド）の膜が予め除去されて側面に導電体が露出しており、当該両端部２１２３は、後述するバスバー２１３２の接合部２１３２ａ（図９．Ａないし図９．Ｆ参照）と接合される接合部とされる。

図６は、角形導線２１２ａの一部を拡大して示す斜視図であり、図６では、角形導線２１２ａの一方の端部２１２３近傍のみを示している。角形導線２１２ａの他方の端部２１２３近傍の形状も、図６に示す形状と同様とされる。

角形導線２１２ａの両端部２１２３はそれぞれ、図６に示すように、側面に導電体が露出している略円柱状の（すなわち、断面形状が円形である）部位２１２６を備え、当該部位２１２６は後述する各バスバープレート２１３１の導電性の端子であるバスバー２１３２にＴＩＧ溶接により接合される。以下の説明では、バスバー２１３２への接合に利用される部位２１２６を、「接合端部２１２６」という。また、角形導線２１２ａの接合端部２１２６以外の部位２１２７（すなわち、断面形状が矩形の部位）を、「角形線部２１２７」という。角形線部２１２７の側面は絶縁体の膜により被覆されている。

角形導線２１２ａでは、図６に示すように、一の接合端部２１２６が、角形線部２１２７の一の端面２１２８の外周縁よりも内側からから突出しており、当該接合端部２１２６と同様のもう１つの接合端部が、角形線部２１２７の端面２１２８とは反対側の端面に設けられる。換言すれば、角形導線２１２ａでは、角形線部２１２７が屈曲部２１２２、および、屈曲部２１２２の両側から２つの接合端部２１２６に向かう互いに平行な２本の直線部２１２１を備え、各直線部２１２１の端部には接合端部２１２６が設けられている。

各接合端部２１２６は、角形線部２１２７の接合端部２１２６側の端面２１２８から離れるに従って直径が漸次減少する円錐台状であり、接合端部２１２６の角形線部２１２７側の外周縁は、角形線部２１２７の外周縁よりも内側に位置する。したがって、接合端部２１２６の伸びる方向のいずれの位置においても、接合端部２１２６の伸びる方向に垂直な断面（円形断面）は、角形線部２１２７の伸びる方向に垂直な断面（矩形断面）よりも小さくなる。接合端部２１２６は、断面形状が矩形の（すなわち、角形線部２１２７と同形状の断面を有する）導線部材の端部が切削され、当該端部の側面を被覆する絶縁体の膜と共に当該端部の角部が除去されることにより形成される。

図７．Ａは、ステータコア２１１および導線２１２（すなわち、角形導線２１２ａおよび丸形導線２１２ｂ）を示す断面図である。図７．Ａでは、図示の都合上、ステータコア２１１および導線２１２の断面を平行斜線を付すことなく示している。図７．Ａに示すように、電機子２１では、ステータコア２１１の各スロット２１１３において、２本の角形導線２１２ａの直線部２１２１（図５．Ａ参照）と２本の丸形導線２１２ｂの直線部２１２１（図５．Ｂ参照）とが中心軸Ｊ１を中心とする径方向に配列されており、丸形導線２１２ｂは角形導線２１２ａの中心軸Ｊ１側に配置されている。

図７．Ｂは、図７．Ａに示すステータコア２１１および導線２１２の一部を拡大して示す図である。図７．Ｂに示すように、角形導線２１２ａのスロット２１１３に収容される部位の断面は、中心軸Ｊ１（図７．Ａ参照）を中心とする径方向に（略）平行な２つの短辺２１２４、および、２つの短辺２１２４に略垂直な（すなわち、中心軸Ｊ１を中心とする周方向に（略）平行な）２つの長辺２１２５を備える。また、各スロット２１１３の中心軸Ｊ１側の端部近傍では、スロット２１１３の内側面（すなわち、当該スロット２１１３を挟む２つのティース２１１１の側面）が、最も中心軸Ｊ１側に配置された丸形導線２１２ｂのスロット２１１３に収容される部位の外側面に沿うように湾曲している。換言すれば、各スロット２１１３の内側面は、上記丸形導線２１２ｂの外側面に沿う湾曲部２１１４を備える。

図２に示すように、電機子２１は、中心軸Ｊ１方向においてステータコア２１１の上側に配置されて複数のＵ字型の導線２１２の端部２１２３（図４参照）と接続されるバスバーユニット２１３をさらに備え、バスバーユニット２１３は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環状であって中心軸Ｊ１方向に積層された６枚の端子台であるバスバープレート２１３１を備える。以下の説明では、６枚のバスバープレート２１３１をそれぞれ区別して呼ぶ場合には、バスバーユニット２１３における下側（すなわち、ステータコア２１１側）に配置されるものから順に、バスバープレート２１３１ａ〜２１３１ｆと呼ぶ。

図８．Ａないし図８．Ｆは、バスバープレート２１３１ａ〜２１３１ｆを示す平面図である。図８．Ａないし図８．Ｆに示すように、各バスバープレート２１３１（すなわち、バスバープレート２１３１ａ〜２１３１ｆ）は、中心軸Ｊ１方向に関して同じ位置にて周方向に配列された複数の導電体の端子であるバスバー２１３２、および、中心軸Ｊ１を中心とする略円環状であって当該複数のバスバー２１３２が一体的に固定される絶縁体（本実施の形態では、樹脂）の端子保持部であるバスバーホルダ２１３３を備える。

各バスバープレート２１３１では、複数のバスバー２１３２が、バスバーホルダ２１３３の外周縁よりも内側にてバスバーホルダ２１３３に固定される。各バスバー２１３２は、２つ（または３つ）の接合部２１３２ａを備え、接合部２１３２ａには、角形導線２１２ａの接合端部２１２６、または、丸形導線２１２ｂの端部２１２３が挿入される切欠部２１３２ｂが形成されている。切欠部２１３２ｂの内側面２１３２ｃは、中心軸Ｊ１方向に伸びる円筒面の一部を有している。換言すれば、切欠部２１３２ｂの内側面２１３２ｃの一部（すなわち、中心軸Ｊ１から離れている側の領域）が、中心軸Ｊ１方向に伸びる円筒面の一部となっている。

図２に示すバスバーユニット２１３では、６枚のバスバーホルダ２１３３にそれぞれ保持されたバスバー群が、中心軸Ｊ１方向において互いに異なる位置に配置され、複数の導線２１２の一部にそれぞれ接続される。電機子２１では、６枚のバスバープレート２１３１の複数のバスバー２１３２（図８．Ａないし図８．Ｆ参照）により、複数の導線２１２の端部２１２３（図４参照）がステータコア２１１の上側において周方向に直列に接続されることにより、ステータコア２１１の複数のティース２１１１（図３参照）上に（複数の）コイル２１４が形成される。換言すれば、コイル２１４は、複数のバスバー２１３２、および、複数のバスバー２１３２を介して接続された複数の導線２１２を備える。

電機子２１では、図４に示す複数のティース２１１１のうち、連続する３本のティース２１１１に１ターンを巻回する分布巻きにより各コイル２１４（図２参照）が形成されており、１本の導線２１２の２本の直線部２１２１（図５．Ａおよび図５．Ｂ参照）が挿入される２つのスロット２１１３の間には、他の導線２１２の直線部２１２１が挿入される他の２つのスロット２１１３が挟まれる。本実施の形態では、各コイル２１４のターン数は２とされ、それぞれ１本の角形導線２１２ａおよび丸形導線２１２ｂ（図５．Ａおよび図５．Ｂ参照）が接続されることにより形成される。電機子２１では、複数の角形導線２１２ａおよび複数の丸形導線２１２ｂが交互に接続されてコイル２１４が形成されており、コイル２１４はバスバーユニット２１３（図２参照）を介して外部電源と接続される。

図８．Ａないし図８．Ｆに示すバスバープレート２１３１ａ〜２１３１ｆの外径（すなわち、各バスバープレートに外接する仮想円の直径）はそれぞれ、ステータコア２１１（図３参照）の外径よりも小さいため、複数のバスバー２１３２、および、各バスバー２１３２の導線との接合部２１３２ａは、ステータコア２１１の外周縁よりも内側（すなわち、中心軸Ｊ１側）に配置される。したがって、複数の導線２１２と複数のバスバー２１３２の接合部２１３２ａとは、ステータコア２１１の外周縁よりも中心軸Ｊ１側において接合される。本実施の形態では、バスバープレート２１３１ａ〜２１３１ｆの複数のバスバー２１３２と導線２１２との接合はＴＩＧ溶接により行われる。

図２に示すロータ部３は、中心軸Ｊ１を中心とするシャフト３１、シャフト３１の周囲に圧入等により取り付けられた略円筒状のロータコア３２、ロータコア３２に保持されてそれぞれが中心軸Ｊ１に平行に伸びる薄板状の永久磁石である複数の界磁用磁石３３、および、ロータコア３２の中心軸Ｊ１方向の両端面を覆う略円板状のロータカバー３４を備える。ロータコア３２は、薄板状の磁性体の鋼板（すなわち、電磁鋼板）が中心軸Ｊ１方向に積層されて形成されており、その外周面は電機子２１と対向する。また、ロータカバー３４は、非磁性体（例えば、樹脂やアルミニウム）により形成されており、ボルト等によりロータコア３２に固定されて界磁用磁石３３の中心軸Ｊ１方向の移動を規制する。モータ１では、中心軸Ｊ１を中心とする環状の電機子２１の中心軸Ｊ１側に界磁用磁石３３が配置されており、電機子２１と界磁用磁石３３との間で中心軸Ｊ１を中心とする回転力（トルク）を発生する。

図９．Ａは、ロータコア３２および界磁用磁石３３を示す平面図である。図９．Ａに示すように、ロータコア３２には、中心軸Ｊ１に平行であってロータコア３２を貫通する複数（本実施の形態では、１６個）の磁石保持穴３２１が形成されており、当該複数の磁石保持穴３２１のそれぞれに薄板状の界磁用磁石３３が挿入されることにより、複数の界磁用磁石３３が、ロータコア３２の外周面よりも中心軸Ｊ１側において中心軸Ｊ１を中心とする円周上に配置される。本実施の形態では、１個の磁石保持穴３２１に挿入される界磁用磁石３３が中心軸Ｊ１方向に４分割されている。以下の説明では、１個の磁石保持穴３２１に挿入される４分割された界磁用磁石３３をまとめて１個の界磁用磁石３３として取り扱う。１６個の界磁用磁石３３は、それぞれの主面をロータコア３２の外周面側（すなわち、図２に示す電機子２１側）に向けて配列される。

ロータ部３では、ロータコア３２の外周面に向けて開いたＶ字状に配置される隣接する２つの界磁用磁石３３において、電機子２１に対向する磁極の極性が等しくされ（以下、「同極配置」と呼ぶ。）、当該２つの界磁用磁石３３により１つのポールが形成される。換言すれば、複数の界磁用磁石３３において、電機子２１に対向する磁極の極性が、中心軸Ｊ１を中心とする周方向において２個ずつ変更される。本実施の形態では、ロータ部３のポール数は８とされる。

ロータコア３２では、電機子２１に対向する磁極の極性が互いに異なる（以下、「異極配置」と呼ぶ。）とともに隣接する１対の界磁用磁石３３（以下、「界磁用磁石対」という。）の間の部位３２２（すなわち、中心軸Ｊ１に向けて開いたＶ字状に配置される隣接する界磁用磁石対の中心軸Ｊ１から遠い側の端部の間の部位）に、当該界磁用磁石対が挿入される２つの磁石保持穴３２１から独立した穴部３２３が形成される。中心軸Ｊ１に平行に伸びる穴部３２３は、異極配置された複数の界磁用磁石対の間（すなわち、ロータ部３のポール間）に１つずつ形成されるため、本実施の形態では、８個の穴部３２３が、中心軸Ｊ１を中心とする円周上に等ピッチにて配列される。８個の穴部３２３の形状は全て等しく、また、隣接する２つの磁石保持穴３２１に対する相対位置も等しい。

モータ１のロータコア３２では、異極配置された界磁用磁石３３間の部位３２２に穴部３２３が形成されることにより、当該部位３２２における磁気抵抗が増大する。これにより、異極配置された界磁用磁石３３間における磁気短絡（いわゆる、磁束漏れ）が抑制され、モータ１の効率が向上される。このように、モータ１では、ロータコア３２の穴部３２３が形成された部位３２２が、いわゆるフラックスバリアの役割を果たす。以下の説明では、部位３２２を「フラックスバリア部３２２」といい、穴部３２３を「フラックスバリア穴３２３」という。

図９．Ｂは、ロータコア３２の１つのフラックスバリア穴３２３近傍を拡大して示す図である。図９．Ｂに示すように、フラックスバリア穴３２３は、異極配置された界磁用磁石対の間のフラックスバリア部３２２において、周方向両側の２つの界磁用磁石３３の最近接部を結ぶ面３３３（すなわち、２つの界磁用磁石３３の中心軸Ｊ１（図９．Ａ参照）側の主面３３１の互いに対向するエッジを結ぶ面３３３であり、図９．Ｂ中に二点鎖線にて示す。）と、ロータコア３２の外周面との間に形成され、ロータコア３２を中心軸Ｊ１方向に貫通する。フラックスバリア穴３２３の断面形状は略三角形であり、中心軸Ｊ１方向において一定である。

磁石保持穴３２１のフラックスバリア穴３２３側の端部では、当該磁石保持穴３２１に保持される界磁用磁石３３の側面３３２から、隣接するフラックスバリア穴３２３に向かって広がる隙間３２４が設けられる。また、磁石保持穴３２１のフラックスバリア穴３２３とは反対側の端部（すなわち、同極配置される隣接する２つの界磁用磁石３３の互いに対向する側の端部）では、磁石保持穴３２１の内側面と当該磁石保持穴３２１に保持される界磁用磁石３３の側面３３２との間に隙間３２５が設けられる。

隙間３２４および隙間３２５はそれぞれ、界磁用磁石３３の主面３３１に略垂直な２つの側面３３２のおよそ半分と対向する。また、界磁用磁石３３の各側面３３２の残り半分は磁石保持穴３２１の内側面と当接しており、これにより、磁石保持穴３２１内における界磁用磁石３３の周方向の動きが規制される。

各フラックスバリア穴３２３の略三角形状の断面は、ロータコア３２の外周面に略平行な辺、および、各フラックスバリア穴３２３に隣接する２つの界磁用磁石３３の互いに対向する側面３３２に略平行な２辺を有する。各フラックスバリア穴３２３とロータコア３２の外周面との間の最短距離Ｄ１、および、各フラックスバリア穴３２３に隣接する２つの磁石保持穴３２１と各フラックスバリア穴３２３との間のそれぞれの最短距離Ｄ２，Ｄ３は等しくされる。

軸受機構４は、図２に示すように、ロータ部３のロータコア３２の上側および下側においてシャフト３１に取り付けられる上部ベアリング４１および下部ベアリング４２、並びに、上部ベアリング４１が収容されるとともにハウジング６に固定されるベアリングホルダ４３を備える。下部ベアリング４２は、ハウジング６の底部中央に設けられた円筒状の側壁を有する収容部の内部に収容される。

次に、モータ１の製造の流れについて説明する。図１０．Ａおよび図１０．Ｂは、モータ１の製造の流れを示す図である。また、図１１．Ａないし図１１．Ｃは、製造途上のモータ１を示す正面図であり、図１２．Ａおよび図１２．Ｂは、製造途上のモータ１を示す平面図である。

モータ１が製造される際には、まず、断面形状が矩形の導線部材の両端部を切削するとともに中央部近傍において屈曲させることにより、２つの接合端部２１２６を有するＵ字型の角形導線２１２ａが形成される。また、断面形状が円形の導線部材を中央部近傍において屈曲させることにより、Ｕ字型の丸形導線２１２ｂが形成される（ステップＳ１１）。

角形導線２１２ａおよび丸形導線２１２ｂが準備されると、図３に示すステータコア２１１の中心軸Ｊ１方向の両側から、樹脂等の絶縁体により形成されたインシュレータが挿入されてステータコア２１１に装着されることにより、複数のティース２１１１の側面および上下面、並びに、コアバック２１１２の上下面が絶縁体により被覆される。続いて、ステータコア２１１の複数のスロット２１１３に、複数の導線２１２のそれぞれの２本の直線部２１２１（図５．Ａおよび図５．Ｂ参照）がステータコア２１１の下側から挿入され、図４に示すように各導線２１２の端部２１２３がステータコア２１１の上側に突出した状態とされる（ステップＳ１２）。

導線２１２の挿入が終了すると、図８．Ａに示すバスバープレート２１３１ａが、図１１．Ａに示すように、ステータコア２１１の上側（すなわち、複数の導線２１２の端部２１２３側）に配置され、図１２．Ａに示すように、バスバープレート２１３１ａの各バスバー２１３２の切欠部２１３２ｂ（図８．Ａ参照）に、導線２１２の端部２１２３（すなわち、角形導線２１２ａの接合端部２１２６または丸形導線２１２ｂの端部２１２３）がそれぞれ挿入される。このとき、角形導線２１２ａの接合端部２１２６が挿入されるバスバー２１３２の切欠部２１３２ｂの周囲の部位（すなわち、接合部２１３２ａ）は、図１３に示すように、角形線部２１２７の接合端部２１２６側の端面２１２８に当接する（ステップＳ１３）。

そして、バスバー２１３２の接合部２１３２ａと丸形導線２１２ｂの端部２１２３との各組み合わせ、および、バスバー２１３２の接合部２１３２ａと角形導線２１２ａの接合端部２１２６との各組み合わせに対してＴＩＧ溶接が行われ、丸形導線２１２ｂの端部２１２３の側面、および、角形導線２１２ａの接合端部２１２６の側面がバスバー２１３２に接合されてバスバープレート２１３１ａの複数のバスバー２１３２と複数の導線２１２の一部とが接合される（ステップＳ１４）。

次に、図８．Ｂに示すバスバープレート２１３１ｂが、図１１．Ｂに示すように、ステータコア２１１上に配置されたバスバープレート２１３１ａ上に重ねられ、図１２．Ｂに示すように、バスバープレート２１３１ｂの各バスバー２１３２の切欠部２１３２ｂ（図８．Ｂ参照）に、導線２１２の端部２１２３（すなわち、角形導線２１２ａの接合端部２１２６または丸形導線２１２ｂの端部２１２３）がそれぞれ挿入される。このとき、角形導線２１２ａの接合端部２１２６が挿入されるバスバー２１３２の切欠部２１３２ｂの周囲の部位（すなわち、接合部２１３２ａ）は、上記と同様に、角形線部２１２７の接合端部２１２６側の端面２１２８に当接する（ステップＳ１５）。バスバープレート２１３１ｂの複数のバスバー２１３２は、バスバープレート２１３１ａの複数のバスバー２１３２のステータコア２１１とは反対側において、バスバープレート２１３１ａの複数のバスバー２１３２の一部と中心軸Ｊ１方向に関して重なるように配置される。

ここで、バスバープレート２１３１ａおよびバスバープレート２１３１ａの複数のバスバー２１３２を第１端子台および第１端子と捉え、バスバープレート２１３１ｂおよびバスバープレート２１３１ｂの複数のバスバー２１３２を第２端子台および第２端子と捉えた場合、モータ１では、第２端子台が第１端子台上に重ねられ、複数の第２端子が、中心軸Ｊ１方向に関して複数の第１端子の一部と重なっている。

バスバープレート２１３１ｂでは、バスバープレート２１３１ａの接合と同様に、バスバー２１３２の接合部２１３２ａと導線２１２の端部２１２３との各組み合わせに対してＴＩＧ溶接が行われ、バスバープレート２１３１ｂの複数のバスバー２１３２と複数の導線２１２の一部とが接合される（ステップＳ１６）。

以下、同様に、全てのバスバープレート２１３１が導線２１２と接合されるまで（ステップＳ１７）、次のバスバープレート２１３１を接合済みのバスバープレート２１３１上に重ねて当該バスバープレート２１３１のバスバー２１３２と複数の導線２１２の一部とをＴＩＧ溶接により接合する工程が繰り返され（ステップＳ１５〜Ｓ１７）、図１１．Ｃに示すように、バスバーユニット２１３（すなわち、ステータコア２１１上に積層された６枚のバスバープレート２１３１）を有する電機子２１が形成される。バスバーユニット２１３では、各バスバープレート２１３１の複数のバスバー２１３２（図８．Ａないし図８．Ｆ参照）が、他のバスバープレート２１３１の複数のバスバー２１３２の一部と中心軸Ｊ１方向において重なる。

全ての（本実施の形態では、６枚の）バスバープレート２１３１が導線２１２と接合されて電機子２１の製造が終了すると、加熱されたハウジング６（図２参照）に対して、電機子２１が複数の導線２１２の屈曲部２１２２側から挿入され、焼き嵌めにより電機子２１がハウジング６の内部に固定される（ステップＳ１８）。続いて、略円環板状のコイルカバーがハウジング６の内部に取り付けられ、電機子２１のバスバーユニット２１３の上側が覆われる。

次に、図２に示すロータ部３、並びに、ロータ部３のシャフト３１に取り付けられた上部ベアリング４１および下部ベアリング４２が、ハウジング６内部の電機子２１の内側（すなわち、中心軸Ｊ１側）に挿入される（ステップＳ１９）。ロータ部３の組み立て、並びに、シャフト３１への上部ベアリング４１および下部ベアリング４２の取り付けは、上述の電機子２１の組み立て（ステップＳ１１〜Ｓ１７）とは独立して、電機子２１の組み立てよりも前または後に、あるいは、電機子２１の組み立てと並行して行われる。

ロータ部３が電機子２１の内側に挿入されると、ベアリングホルダ４３が電機子２１の上側（すなわち、ハウジング６の開口側）においてハウジング６に固定され（ステップＳ２０）、その後、ベアリングホルダ４３の上側においてレゾルバ部５がハウジング６に固定されることにより、モータ１の製造が終了する（ステップＳ２１）。

以上に説明したように、モータ１の電機子２１では、角形導線２１２ａの接合端部２１２６が、角形線部２１２７の端面２１２８の外周縁よりも内側から突出する円錐台状とされることにより、接合端部２１２６をステータコア２１１のスロット２１１３やバスバー２１３２の切欠部２１３２ｂ等に挿入する際に、接合端部２１２６がステータコア２１１やバスバー２１３２等に引っかかることを防止して角形導線２１２ａの取り扱いを容易とすることができる。また、角形導線２１２ａでは、両端部２１２３に接合端部２１２６が設けられることにより、角形導線２１２ａの取り扱いをより容易とすることができる。

モータ１では、角形導線２１２ａが屈曲部２１２２と２本の直線部２１２１とを有するＵ字型とされることにより、バスバー２１３２との接合前の角形導線２１２ａをステータコア２１１のスロット２１１３内に挿入した状態で容易に保持することができる（丸形導線２１２ｂにおいても同様）。その結果、角形導線２１２ａの取り扱いをより容易とすることができ、電機子２１およびモータ１の製造を容易とすることができる。また、角形導線２１２ａの接合端部２１２６は、側面が絶縁体の膜に被覆された矩形断面の導線部材の端部が切削されることにより形成されるため、当該端部における絶縁体の膜の除去と接合端部２１２６の形成とを同時に行うことができ、角形導線２１２ａの製造を容易とすることができる。

角形導線２１２ａでは、角形線部２１２７の側面が絶縁体により被覆され、接合端部２１２６の側面に導電体が露出していることにより、角形導線２１２ａにおける電気的な接続部が他の部位から明確に区別されるため、角形導線２１２ａとバスバー２１３２との接続を容易とすることができる。

また、角形導線２１２ａとバスバー２１３２との接合時に、バスバー２１３２の接合部２１３２ａが角形線部２１２７の端面２１２８に当接することにより、バスバー２１３２の角形導線２１２ａに対する位置決めを容易に行うことができ、角形導線２１２ａとバスバー２１３２との接続をより容易とすることができる。さらには、ステータコア２１１に対してバスバープレート２１３１を位置決めすることにより、角形導線２１２ａの屈曲部２１２２のステータコア２１１からの高さを容易に決定することができる（すなわち、角形導線２１２ａの屈曲部２１２２のステータコア２１１に対する位置決めを容易に行うことができる。）。

電機子２１では、導線２１２（すなわち、角形導線２１２ａおよび丸形導線２１２ｂ）とバスバー２１３２との接合が溶接により行われることにより、導線２１２とバスバー２１３２とを強固に接合することができ、電機子２１およびモータ１の信頼性を向上することができる。また、バスバー２１３２の切欠部２１３２ｂの内側面２１３２ｃの一部が、径が一定である円筒面の一部とされ、角形導線２１２ａの接合端部２１２６が円錐台状とされることにより、切欠部２１３２ｂに接合端部２１２６を挿入した際に、切欠部２１３２ｂの内側面２１３２ｃと接合端部２１２６の外側面との間に隙間が生じる。その結果、角形導線２１２ａとバスバー２１３２との接合時に溶接材料（例えば、溶接棒や接合端部２１２６の一部）が当該隙間に流れ込むため、角形導線２１２ａの接合端部２１２６とバスバー２１３２の接合部２１３２ａとをより強固に接合することができ、電機子２１およびモータ１の信頼性をより向上することができる。このように、モータ１は、高い信頼性を要求される車両の冷暖房装置のコンプレッサとして特に好ましく利用することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

例えば、角形導線２１２ａの接合端部２１２６は、必ずしもバスバー２１３２の切欠部２１３２ｂに挿入される必要はなく、図１４に示すように、バスバー２１３２の接合部２１３２ａに形成された穴部２１３２ｄに挿入されてもよい。角形導線２１２ａとバスバー２１３２とが接合される際には、穴部２１３２ｄの周囲の部位が角形線部２１２７の端面２１２８に当接した状態でＴＩＧ溶接が行われることにより、バスバー２１３２の角形導線２１２ａに対する位置決めを容易に行うことができ、角形導線２１２ａとバスバー２１３２との接続を容易とすることができる。

この場合、穴部２１３２ｄの内側面２１３２ｃが、径が一定な円筒面状とされることにより、円錐台状の接合端部２１２６の外側面と穴部２１３２ｄの内側面２１３２ｃとの間に隙間が生じ、接合時に溶接材料が当該隙間に流れ込むため、角形導線２１２ａの接合端部２１２６とバスバー２１３２の接合部２１３２ａとを強固に接合することができる。このように、バスバー２１３２の切欠部２１３２ｂまたは穴部２１３２ｄの内側面２１３２ｃが少なくとも円筒面の一部を備える場合、円錐台状の接合端部２１２６と当該バスバー２１３２とを強固に接合することができる。

また、角形導線２１２ａの接合端部２１２６は、必ずしも円錐台状とされる必要はなく、角形線部２１２７の端面２１２８の外周縁よりも内側から突出する円柱状とされてもよい。円柱状の接合端部がバスバー２１３２の切欠部２１３２ｂに挿入され、切欠部２１３２ｂの周囲の部位が角形線部２１２７の端面２１２８に当接した状態でＴＩＧ溶接が行われることにより、バスバー２１３２の角形導線２１２ａに対する位置決めを容易に行うことができ、角形導線２１２ａとバスバー２１３２との接続を容易とすることができる。

この場合、バスバー２１３２の接合部２１３２ａに形成された切欠部２１３２ｂの内側面２１３２ｃをテーパ面とする（すなわち、切欠部２１３２ｂの内側面２１３２ｃの径を、角形線部２１２７の端面２１２８から離れるに従って大きくする）ことにより、接合端部２１２６と切欠部２１３２ｂの内側面２１３２ｃとの間に溶接材料が流れ込む隙間が形成され、角形導線２１２ａとバスバー２１３２との接合を強固なものとすることができる。なお、円柱状の接合端部が、バスバー２１３２に形成された穴部２１３２ｄに挿入されてバスバー２１３２と接合されてもよい。この場合、穴部２１３２ｄの内側面をテーパ面とする、または、穴部２１３２ｄの径を接合端部の径よりも大きくすることが好ましい。

上記実施の形態に係るモータの製造では、角形導線２１２ａ（および丸形導線２１２ｂ）とバスバー２１３２との接合は、必ずしもＴＩＧ溶接により行われる必要はなく、他の溶接方法や銀ロウ付け等により行われてもよい。

角形導線２１２ａでは、ステータコア２１１の各スロット２１１３に収容される部位である直線部２１２１の断面形状が矩形であれば、屈曲部２１２２の断面形状は、必ずしも矩形とされる必要はない。ただし、直線部２１２１および屈曲部２１２２の断面形状を同一とすることにより、角形導線２１２ａの製造を簡素化することができる。

上記実施の形態に係る電機子では、角形導線２１２ａをＵ字型にするための屈曲部２１２２の形成が困難である場合等、直線状の角形導線をステータコア２１１の上下にてバスバー２１３２により接続することによりコイルが形成されてもよい。また、コイルの形成には、必ずしも丸形導線２１２ｂを用いる必要はなく、角形導線２１２ａのみがバスバー２１３２により接続されてコイルが形成されてもよい。

上記実施の形態に係るモータは、必ずしも界磁用磁石３３が電機子の内側に配置されたインナーロータ型である必要はなく、界磁用磁石３３が電機子の外側に配置されたアウターロータ型であってもよい。また、モータは、車両の冷暖房装置のコンプレッサ以外に、いわゆるハイブリッドカー（すなわち、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と電動式モータの双方により駆動される車両）や電気自動車等の車両の駆動源として利用されてもよく、その他、様々な装置やその駆動源として利用されてよい。

第１の実施の形態に係るモータの平面図である。 モータの縦断面図である。 ステータコアの平面図である。 ステータコアおよび導線の斜視図である。 角形導線の斜視図である。 丸角形導線の斜視図である。 角形導線の一部を拡大して示す斜視図である。 ステータコアおよび導線の断面図である。 １つのスロットを拡大して示す図である。 バスバープレートの平面図である。 バスバープレートの平面図である。 バスバープレートの平面図である。 バスバープレートの平面図である。 バスバープレートの平面図である。 バスバープレートの平面図である。 ロータコアおよび界磁用磁石の平面図である。 フラックスバリア穴近傍を拡大して示す図である。 モータの製造の流れを示す図である。 モータの製造の流れを示す図である。 製造途上のモータを示す正面図である。 製造途上のモータを示す正面図である。 製造途上のモータを示す正面図である。 製造途上のモータを示す平面図である。 製造途上のモータを示す平面図である。 角形導線およびバスバーの一部を拡大して示す斜視図である。 角形導線とバスバーとの接続の他の例を示す斜視図である。

符号の説明

１ モータ
２ ステータ部
３ ロータ部
４ 軸受機構
２１ 電機子
３３ 界磁用磁石
２１１ ステータコア
２１２ａ 角形導線
２１４ コイル
２１１１ ティース
２１２１ 直線部
２１２２ 屈曲部
２１２６ 接合端部
２１２７ 角形線部
２１２８ 端面
２１３２ バスバー
２１３２ａ 接合部
２１３２ｂ 切欠部
２１３２ｃ 内側面
２１３２ｄ 穴部
Ｊ１ 中心軸
Ｓ１１〜Ｓ２１ ステップ

Claims (11)

1. 導線であって、
   断面形状が矩形の角形線部と、
   前記角形線部の一の端面の外周縁よりも内側から突出するとともに前記端面から離れるに従って直径が漸次減少する円錐台状であり、端子への接合に利用される接合端部と、
   を備えることを特徴とする導線。
2. 請求項１に記載の導線であって、
   前記角形線部の側面が絶縁体により被覆されており、
   前記接合端部の側面に導電体が露出していることを特徴とする導線。
3. 請求項２に記載の導線であって、
   前記接合端部が、断面が矩形であって側面が絶縁体により被覆された導線部材の端部を切削することにより形成されることを特徴とする導線。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の導線であって、
   前記角形線部の前記端面とは反対側の端面に前記接合端部と同様のもう１つの接合端部をさらに備えることを特徴とする導線。
5. 請求項４に記載の導線であって、
   前記角形線部が、
   屈曲部と、
   前記屈曲部の両側から前記接合端部および前記もう１つの接合端部に向かう互いに平行な２つの直線部と、
   を備えることを特徴とする導線。
6. 電動式モータの電機子であって、
   所定の中心軸を中心として放射状に配置された複数のティースを有するステータコアと、
   前記複数のティース上に形成されたコイルと、
   を備え、
   請求項５に記載の複数の導線の複数の直線部が、前記複数のティースの間に収容され、前記複数の直線部の端部に設けられた複数の接合端部を複数の端子を介して前記中心軸を中心とする周方向に接続することにより、前記コイルが形成されることを特徴とする電機子。
7. 電動式のモータであって、
   請求項６に記載の電機子を有するステータ部と、
   前記ステータ部に取り付けられた軸受機構と、
   前記電機子との間で前記中心軸を中心とするトルクを発生する界磁用磁石を有するとともに、前記軸受機構を介して前記中心軸を中心に前記ステータ部に対して回転可能に支持されるロータ部と、
   を備えることを特徴とするモータ。
8. 端子への導線接続方法であって、
   ａ）断面形状が矩形の角形線部、および、前記角形線部の一の端面の外周縁よりも内側から突出する円柱状、または、前記角形線部の前記端面の外周縁よりも内側から突出するとともに前記端面から離れるに従って直径が漸次減少する円錐台状の接合端部を備える導線を準備する工程と、
   ｂ）端子に形成された穴部または切欠部に前記導線の前記接合端部を挿入し、前記穴部または前記切欠部の周囲の部位を前記角形線部の前記端面に当接させる工程と、
   ｃ）導電体が露出している前記接合端部の側面を前記端子に接合する工程と、
   を備えることを特徴とする端子への導線接続方法。
9. 請求項８に記載の端子への導線接続方法であって、
   前記穴部または前記切欠部の内側面が少なくとも円筒面の一部を備え、前記接合端部が円錐台状であることを特徴とする端子への導線接続方法。
10. 請求項８または９に記載の端子への導線接続方法であって、
    前記ｃ）工程において、前記接合端部と前記端子とが溶接により接合されることを特徴とする端子への導線接続方法。
11. 請求項８ないし１０のいずれかに記載の端子への導線接続方法であって、
    前記ａ）工程において、断面が矩形であって側面が絶縁体により被覆された導線部材の端部を切削することにより前記接合端部が形成されることを特徴とする端子への導線接続方法。

Images