JP2008278691A - インシュレータ、分割ステータ、及び回転電機用ステータ - Google Patents

Abstract

【課題】ティースよりもヨークの方がステータ軸方向の厚さが大きい回転電機用ステータの省スペース化を図るとともに、インシュレータによる絶縁の信頼性を確保する。
【解決手段】ティース５とコイル８との間に組み込まれる筒部１０と、筒部１０のステータ外周側の端に形成されたフランジ部１２と、フランジ部１２からステータ外周側に延出する第１延出部１３と、第１延出部１３からステータ軸方向でコア中心方向に延出する第２延出部１４と、第１延出部１３に設けられた巻き始め端末係止片１６と、第１延出部１３に設けられた巻き終わり端末係止片１８とを有し、フランジ部１２はヨーク９の内周面に重なり、第１延出部１３はヨーク９の軸方向端面に重なり、第２延出部１４はヨーク９の外周面を囲うように延出し、巻き始め端末係止片１６はコイルの巻き始め端末８Ａを係止させ、巻き終わり端末係止片１８はコイルの巻き終わり端末８Ｂを係止させる構成をインシュレータに採用する。
【選択図】図４

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（たとえば電気モータ）のステータに関する。

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内周側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、バスバーユニットに組み込まれた給電用バスバーからステータ内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ステータ内周側に延出する中性点端子を有し、コイルの巻回部からステータ外周側に引き出された巻き始め端末が給電端子に接続され、コイルの巻回部からステータ外周側に引き出された巻き終わり端末が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のバスバーユニットは、給電端子と中性点端子に、コイルの巻回部からステータ外周側に引き出されたコイルの端末を接続したときに、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ヨークと重なった配置となる。そのため、このバスバーユニットは、ティースよりもヨークの方がステータ軸方向の厚さが大きいステータに組み込むと、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。

そこで、この問題を解消するため、給電用バスバーからステータ外周側に給電端子を延出させるとともに、中性点バスバーからステータ外周側に中性点端子を延出させ、その給電端子と中性点端子をコイルの端末に接続するようにすると、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ヨークと重ならないので、ステータ軸方向の厚さを抑えることができるが、この場合、各端子のコイル端末への接続部分がステータ軸方向に見てヨークと重なる位置となるので、各端子のコイル端末への接続部分とヨークの外周との絶縁距離が短くなり、絶縁の信頼性を確保することが難しい。

この発明が解決しようとする課題は、ティースよりもヨークの方がステータ軸方向の厚さが大きい回転電機用ステータの省スペース化を図るとともに、インシュレータによる絶縁の信頼性を確保することである。

上記の課題を解決するために、ステータコアの環状のヨークからステータ内周側に延出するティースとそのティースに巻回されるコイルとの間に組み込まれる筒部と、その筒部のステータ外周側の端に形成されたフランジ部と、そのフランジ部からステータ外周側に延出する第１延出部と、その第１延出部からステータ軸方向でコア中心方向に延出する第２延出部と、前記コイルからステータ外周側に引き出される巻き始め端末が係止される巻き始め端末係止部と、前記コイルからステータ外周側に引き出される巻き終わり端末が係止される巻き終わり端末係止部とを有し、前記フランジ部は前記ヨークの内周面に重なり、前記第１延出部は前記ヨークの軸方向端面に重なり、前記第２延出部は前記ヨークの外周面を囲うように延出する構成をインシュレータに採用した。

また、この発明においては、上記のインシュレータを用いた分割ステータとして、円環状に配置された状態で前記環状のヨークを構成する円弧状のヨークとそのヨークからステータ内周側に延出するティースとからなる分割コアと、その分割コアの前記ティースに装着された上記インシュレータと、そのインシュレータの前記筒部を介して前記分割コアのティースに巻回されたコイルとからなり、前記円弧状のヨークは、前記ティースよりもステータ軸方向の厚さが大きい分割ステータを提供する。

また、この分割ステータを用いた回転電機用ステータとして、円環状に配置された上記の分割ステータと、その各分割ステータを外周から締め付ける筒状のハウジングと、前記各分割ステータのコイルに電力を供給するリング状のバスバーユニットとを有し、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ステータ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ステータ外周側に延出する中性点端子とを有し、前記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回転電機用ステータを提供する。

この発明のインシュレータは、ヨークの軸方向端面に重なる第１延出部に、巻き始め端末係止部と巻き終わり端末係止部が設けられているので、巻き始め端末係止部に係止されたコイルの巻き始め端末と巻き終わり端末係止部に係止されたコイルの巻き終わり端末に、給電用バスバーからステータ外周側に延出する給電端子と、中性点バスバーからステータ外周側に延出する中性点端子とをそれぞれ接続することができ、このとき、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ヨークと重ならないので、ステータ軸方向の厚さを抑えることができる。

また、ヨークの外周面を囲うように延出する第２延出部が、給電端子および中性点端子のコイル端末への接続部分とヨークの外周との間を絶縁するので、絶縁の信頼性が高い。

図１および図２に、この発明の実施形態のインシュレータを組み込んだ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からステータ内周側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、円弧状のヨーク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とコイル８の間に組み込まれる筒部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、ヨーク４の内周面に重なったステータ外周側のフランジ部１２からステータ外周側に延出してヨーク９の軸方向端面に重なる第１延出部１３と、第１延出部からステータ軸方向でコア中心方向に延出してヨーク４の外周面を囲うように延出する第２延出部１４とを有する。筒部１０、フランジ部１１，１２、第１延出部１３、第２延出部１４は、いずれも絶縁材料からなる。

第１延出部１３には、図３に示すように、ステータ周方向に隣り合う巻き始め端末案内片１５と巻き始め端末係止片１６が形成されるとともに、ステータ周方向に隣り合う巻き終わり端末案内片１７と巻き終わり端末係止片１８が形成され、巻き始め端末係止片１６と巻き終わり端末係止片１８には、一端が開放したスリット１９，２０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がステータ外周側に引き出されている。巻き始め端末８Ａは、巻き始め端末案内片１５に引っ掛けられた状態で巻き始め端末係止片１６のスリット１９に係止され、巻き終わり端末８Ｂも、巻き終わり端末案内片１７に引っ掛けられた状態で巻き終わり端末係止片１８のスリット２０に係止されている。

バスバーユニット３は、図５に示すように、外周側から内周側に向けて順に同心配置されたリング状の給電用バスバー２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗと、各給電用バスバー２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗよりも外周側に配置された中性点バスバー２１Ｎと、各給電用バスバー２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗと中性点バスバー２１Ｎを保持するホルダー２２とを有する。給電用バスバー２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗには、３相交流のＵ，Ｖ，Ｗ相の電源に接続される一次側端子２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗがそれぞれ設けられている。

また、バスバーユニット３には、給電用バスバー２１Ｕからステータ外周側に延出する給電端子２４Ｂと、給電用バスバー２１Ｖからステータ外周側に延出する給電端子２４Ｂと、給電用バスバー２１Ｗからステータ外周側に延出する給電端子２４Ｂとがステータ周方向に順に設けられ、隣り合う給電端子２４Ｂ，２４Ｂの間に、中性点バスバー２１Ｎからステータ外周側に延出する中性点端子２４Ａが設けられている。

中性点端子２４Ａは、図６に示すように、中性点バスバー２１Ｎからステータ外周側に延出する延出部２５Ａと、延出部２５Ａに連なる接続部２６Ａとからなる。接続部２６Ａは、図３に示すように、ステータ周方向に見てステータ軸方向に開放するＵ状にかしめることによって、スリット１９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２４Ｂも、中性点端子２４Ａと同様に、給電用バスバー２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗからステータ外周側に延出する延出部２５Ｂと、延出部２５Ｂに連なる接続部２６Ｂとからなる。接続部２６Ｂは、ステータ周方向に見てステータ軸方向に開放するＵ状にかしめることによって、スリット２０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２４Ｂの接続部２６Ｂは、図５に示すように、中性点端子２４Ａの接続部２６Ａ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１６のスリット１９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１８のスリット２０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、中性点端子２４Ａの接続部２６Ａ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２４Ｂの接続部２６Ｂをかしめてコイルの巻き終わり端末８Ｂと接合する。

このインシュレータ７を用いると、図７に示すように、巻き始め端末係止片１６のスリット１９に係止されたコイルの巻き始め端末８Ａと巻き終わり端末係止片１８のスリット２０に係止されたコイルの巻き終わり端末８Ｂに、中性点バスバー２１Ｎからステータ外周側に延出する中性点端子２４Ａと、各給電用バスバー２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗからステータ外周側に延出する給電端子２４Ｂとをそれぞれ接続することができる。このとき、給電用バスバー２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗと中性点バスバー２１Ｎがステータ軸方向に見てヨーク４と重ならないので、ステータ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、ヨーク４の外周面を囲うように延出する第２延出部１４が、中性点端子２４Ａの接続部２６Ａとヨーク９の外周との間を絶縁するとともに、給電端子２４Ｂの接続部２６Ｂとヨーク９の外周との間を絶縁するので、絶縁の信頼性が高い。

上記実施形態では、インシュレータ７を、ヨーク４の厚さがティース５よりも大きい分割コア６のティース５に装着しているが、このインシュレータ７は、環状の電磁鋼板の積層体で構成したステータコアのティースに装着してもよい。

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２４Ａ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２４Ｂに接続しているが、コイルの巻き始め端末８Ａを給電端子２４Ｂ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２４Ａ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コイルの占積率を高めているが、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。

この発明の実施形態のインシュレータを組み込んだ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のバスバーユニットの平面図 図５のバスバーユニットの拡大斜視図 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

符号の説明

１ 分割ステータ
２ ハウジング
３ バスバーユニット
４ ヨーク
５ ティース
６ 分割コア
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
９ ヨーク
１０ 筒部
１２ フランジ部
１３ 第１延出部
１４ 第２延出部
１６ 巻き始め端末係止片
１８ 巻き終わり端末係止片
２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ 給電用バスバー
２１Ｎ 中性点バスバー
２４Ａ 中性点端子
２４Ｂ 給電端子

Claims (3)

1. ステータコアの環状のヨーク（９）からステータ内周側に延出するティース（５）とそのティース（５）に巻回されるコイル（８）との間に組み込まれる筒部（１０）と、その筒部（１０）のステータ外周側の端に形成されたフランジ部（１２）と、そのフランジ部（１２）からステータ外周側に延出する第１延出部（１３）と、その第１延出部（１３）からステータ軸方向でコア中心方向に延出する第２延出部（１４）と、前記第１延出部（１３）に設けられた巻き始め端末係止部（１６）と、前記第１延出部（１３）に設けられた巻き終わり端末係止部（１８）とを有するインシュレータ（７）であって、前記フランジ部（１２）は前記ヨーク（９）の内周面に重なり、前記第１延出部（１３）は前記ヨーク（９）の軸方向端面に重なり、前記第２延出部（１４）は前記ヨーク（９）の外周面を囲うように延出し、前記巻き始め端末係止部（１６）は前記コイルの巻き始め端末（８Ａ）を係止させ、前記巻き終わり端末係止部（１８）は前記コイルの巻き終わり端末（８Ｂ）を係止させるインシュレータ。
2. 円環状に配置された状態で前記環状のヨーク（９）を構成する円弧状のヨーク（４）とそのヨーク（４）からステータ内周側に延出するティース（５）とからなる分割コア（６）と、その分割コア（６）の前記ティース（５）に装着された請求項１に記載のインシュレータ（７）と、そのインシュレータ（７）の前記筒部（１０）を介して前記分割コア（６）のティース（５）に巻回されたコイル（８）とからなる分割ステータ（１）であって、前記円弧状のヨーク（４）は、前記ティース（５）よりもステータ軸方向の厚さが大きい分割ステータ。
3. 円環状に配置された請求項２の分割ステータ（１）と、その各分割ステータ（１）を外周から締め付ける筒状のハウジング（２）と、前記各分割ステータ（１）のコイル（８）に電力を供給する環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（２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ）からステータ外周側に延出する給電端子（２４Ｂ）と、バスバーユニット（３）に組み込まれた中性点バスバー（２１Ｎ）からステータ外周側に延出する中性点端子（２４Ａ）とを有し、前記コイルの巻き始め端末（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（２４Ｂ）に接続され、他方の端末が前記中性点端子（２４Ａ）に接続された回転電機用ステータ。

Images