JP2008312276A

JP2008312276A - 電動機

Info

Publication number: JP2008312276A
Application number: JP2007154891A
Authority: JP
Inventors: Takenori Hashimoto; 武典橋本; Akira Uno; 公宇野; Tomoaki Maeda; 智明前田
Original assignee: Top KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp; Top KK
Priority date: 2007-06-12
Filing date: 2007-06-12
Publication date: 2008-12-25
Anticipated expiration: 2027-06-12
Also published as: JP5060839B2

Abstract

【課題】ステータに対するロータの組立の自由度を高めるようにした電動機を提供する。
【解決手段】この電動機は永久磁石を有するロータの外側に配置されるステータ２３を有しており、ステータ２３は複数のステータセグメント２５を円形に配置して形成される。ステータセグメント２５に装着されるインシュレータ３１にはヨークに対応させて配線支持部３７ａ，３７ｂが設けられている。配線支持部３７ａに並列に形成された保持溝４１〜４３にはＵ相、Ｖ相およびＷ相の３つの給電用のバスバー５１〜５３が挿入され、配線支持部３７ｂに形成された保持溝４４には中点接続用のバスバー５４が挿入されている。それぞれのバスバー５１〜５４は断面が長方形であり、それぞれの長辺は回転軸と並行となっている。
【選択図】図８

Description

本発明は車両駆動用として用いられる電動機に関し、特に、コイル同士をバスバーによって結線するようにした三相交流式の同期電動機に関する。

車両の駆動源として電動機が搭載される車両には、電動機のみを駆動源として電動機の出力を駆動輪に伝達するようにした電気自動車と、動力源としてエンジンと電動機の両方を備えたハイブリッド車両とがある。ハイブリッド車両にはエンジンにより発電機を駆動してバッテリに充電し、バッテリを電源とする電動機の動力を駆動輪に伝達するようにしたタイプと、エンジンと電動機の両方の動力を駆動輪に伝達できるようにしたタイプとがある。

このような車両駆動用の電動機としては、三相交流式の同期電動機が使用されている。このタイプの電動機は永久磁石を有し回転軸が設けられるロータと、ロータを囲むようにロータの外側に配置される固定子鉄心つまりステータコアを備えたステータとを有している。ステータコアは環状ないし円筒形状のヨークとこれに一体に設けられ回転中心軸に向けて径方向に突出する複数のティースとを有し、それぞれのティースには固定子巻線つまりコイルが巻き付けられる。このタイプの電動機はコイルが回転しないので、ブラシと整流子が不要なブラシレスモータとなり、ロータの回転位置を検出してそれぞれのコイルへの通電が制御される。それぞれのコイルはＵ相、Ｖ相およびＷ相の３つのグループに分けられており、グループ毎に相互に１２０度の位相を持った単相交流であって電圧および周期が等しい電力がそれぞれのコイルに供給される。

コイルの巻線方式としては、コイルを少なくとも３つのスロットを渡らせるようにしてティースに巻き付けるようにした分布巻と、各々のティースに直接コイルを巻き付けるようにした集中巻とがある。集中巻はステータの端部から突出するコイル端の長さが短くなる等の利点があるので、車両駆動用には集中巻の電動機が多用されている。

車両駆動用に使用される電動機は、車載バッテリを電源としているので、バッテリからの直流をインバータにより所定周期の交流に変換して電動機の各コイルに電力が供給されることになる。コイルの結線方法は主にスター結線が採用されており、集中巻きされた各コイルの一端部は中点側端子を介して相互に接続され、各コイルの他端部は電源側端子を介して電源に接続される。

各中点側端子の接続と、各グループ毎の電源側端子の接続とをそれぞれワイヤにより行うことなく、環状のバスバーにより行うようにしている。バスバーとしては、それぞれのコイルの中点側端子に接続される中点接続用のバスバーと、それぞれのグループにおけるコイルの電源側端子に接続されるとともに電源に電気的に接続される三相分の電源接続用のバスバーとがステータに装着されることになる。特許文献１にはステータコアに取り付けられるインシュレータに、外周面が絶縁樹脂により被覆された三相分のバスバーを軸方向に積層してステータの一方の端部側に位置させて装着するようにした電動機が記載されている。
特開２００１−２５１９８号公報

上記従来の電動機においては、三相分の電源接続用のバスバーはステータの外周側つまりヨーク側に配置され、中点接続用のバスバーはステータの内周側に配置されている。ステータの内周側はコイルが巻き付けられるティースとなっており、ロータとステータとの間隙は小さく設定されているので、ステータの内周側にバスバーを配置すると、バスバーを支持する部材をステータの内周面からロータ側に張り出させる必要がある。

このため、それぞれのバスバーが装着される配線支持部が径方向に大型となるだけでなく、電動機の製造時にロータとステータとを組み合わせる際に、ロータのステータに対する組み付け方向がステータの一方側からに制限されることになり、組立の自由度が少ないという問題点がある。

本発明の目的はステータに対するロータの組立の自由度を高めるようにした電動機を提供することにある。

本発明の他の目的はステータの径方向寸法を小型化し得るようにした電動機を提供することにある。

本発明の電動機は、永久磁石を有し回転軸が設けられるロータと、当該ロータの外側に配置されコイルが設けられるステータとを有する電動機であって、それぞれ前記コイルが巻き付けられるティースが一体に設けられ円周方向に伸びるヨーク片を有する複数のステータセグメントを円形に配置して形成されるステータコアと、前記ステータコアの端面を覆う端面壁を有し、それぞれの前記ステータセグメントに装着されるインシュレータと、前記端面壁に前記ヨーク片に対応させて設けられるとともに保持溝が形成される配線支持部と、前記コイルの給電側端子に接続されるコイル接続端子と電源側の給電端子とが設けられ、それぞれ前記保持溝に挿入されるＵ相、Ｖ相およびＷ相の断面長方形の３つの給電用のバスバーと、前記コイルの中点側端子に接続されるコイル接続端子が設けられ、前記保持溝に挿入される断面長方形の中点用のバスバーとを有し、それぞれの前記バスバーの長辺は前記回転軸と並行であることを特徴とする。

本発明の電動機は、前記ステータセグメントの一方の端面を覆う端面壁の第１の配線支持部に相互に並行に３つの保持溝を形成し、前記ステータセグメントの他方の端面を覆う端面壁の第２の配線支持部に１つの保持溝を形成し、前記第１の配線支持部に形成された３つの前記保持溝にそれぞれ前記コイルの給電側端子に接続されるコイル接続端子が設けられた給電用のバスバーを挿入し、前記第２の配線支持部に形成された１つの前記保持溝に前記コイルの中点側端子に接続されるコイル接続端子が設けられた中点接続用のバスバーを挿入することを特徴とする。

本発明の電動機は、前記ステータセグメントの一方の端面を覆う端面壁の第１の配線支持部に相互に並行に３つの保持溝を形成し、前記ステータセグメントの他方の端面を覆う端面壁の第２の配線支持部に１つの保持溝を形成し、前記第１の配線支持部に形成された３つの前記保持溝にそれぞれ前記コイルの給電側端子に接続されるコイル接続端子が設けられた２本給電用のバスバーと前記コイルの中点側端子に接続されるコイル接続端子が設けられた中点接続用のバスバーとを挿入し、前記第２の配線支持部に形成された１つの前記保持溝に前記コイルの給電側端子に接続されるコイル接続端子が設けられた給電用のバスバーを挿入することを特徴とする。

本発明の電動機は、前記ステータセグメントの一方の端面を覆う端面壁の第１の配線支持部に相互に並行に２つの保持溝を形成し、前記ステータセグメントの他方の端面を覆う端面壁の第２の配線支持部に相互に並行に２つの保持溝を形成し、前記第１の配線支持部に形成された２つの前記保持溝にそれぞれ前記コイルの給電側端子に接続されるコイル接続端子が設けられた給電用のバスバーを挿入し、前記第２の配線支持部に形成された２つの前記保持溝に前記コイルの給電側端子に接続されるコイル接続端子が設けられた給電用のバスバーと前記コイルの中点側端子に接続されるコイル接続端子が設けられた中点接続用のバスバーとを挿入することを特徴とする。

本発明によれば、インシュレータにはステータコアのヨークに対応させて配線支持部が設けられており、配線支持部に形成された保持溝にバスバーを挿入するようにしたので、バスバーがステータの内周面から径方向内方に迫り出すことがないので、ロータとステータとを組み立てる際には、ロータをステータの軸方向のいずれの側からも挿入して組み立てることができる。これにより、ステータに対するロータの組立の自由度を高めることができる。

ステータの一方の端部側に３つのバスバーを配置し、他方の端部側に１つのバスバーを配置することにより、ステータの両端部にバスバーを分散して配置すると、ステータコアの径方向の寸法を小さくすることができる。ステータの両端部にバスバーを２つずつ配置すると、よりステータコアの径方向の寸法を小さくすることができる。このようにステータコアの径方向寸法を小さくすることによって電動機の小型化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基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である電動機の外観を示す斜視図であり、図２は図１の縦断面図であり、図３は図１の横断面図である。

この電動機は車両に搭載されて駆動輪に動力を伝達するために使用される三相交流式の同期電動機であり、車両に取り付けられるハウジング１０を有している。図２に示すように、ハウジング１０はほぼ円筒形状となったハウジング本体１０ａと、このハウジング本体１０ａの一端部に一体となって設けられハウジング本体１０ａの一端部を閉塞する端板部１０ｂとを備えている。ハウジング本体１０ａは端板部１０ｂが設けられた閉塞端部に対して反対側が開口され、開口端部にはカバー１０ｃが図示しないボルトにより取り付けられるようになっており、開口端部はカバー１０ｃにより閉塞される。端板部１０ｂはハウジング本体１０ａの端部内周面に連なっており、端板部１０ｂの径方向中心部には軸受１１を支持する軸受取付部１２が環状に設けられている。一方、カバー１０ｃの径方向中心部には軸受１３を支持する軸受取付部１４が環状に設けられ、回転主軸１５がそれぞれの軸受１１，１３により両端部で回転自在に支持されており、回転主軸１５の先端部はカバー１０ｃから外方に突出し、後端部は端板部１０ｂにより覆われている。

ハウジング本体１０ａには、閉塞端部側に開口させて冷媒通路１６が軸方向に伸びて形成されており、冷媒通路１６はハウジング本体１０ａのカバー１０ｃ側の端部側で閉塞されている。ハウジング本体１０ａの端面には、冷媒通路１６の開口端部を帯状に覆う環状の通路カバー１７が装着され、通路カバー１７には、図１に示すように冷媒流入口１８と冷媒流出口１９とが隣り合って取り付けられており、冷媒流入口１８から流入した冷却液は冷媒通路１６内を流れて電動機を冷却した後に冷媒流出口１９から排出される。

ハウジング１０は、図２に示すように、端板部１０ｂが一体となったハウジング本体１０ａとカバー１０ｃとにより形成されているが、ハウジング１０の構造としては、これに限られず、円筒形状のハウジング本体１０ａの両端面にカバーを取り付けるようにするタイプがある。その場合には、ハウジング本体１０ａの右側の端面には、図２に示す端板部１０ｂと通路カバー１７とが一体となったカバーが取り付けられることになる。

回転主軸１５には、図３に示すようにロータ２１が設けられ、このロータ２１には８つの永久磁石つまりマグネット２２が設けられており、この電動機は８極の三相交流電動機となっている。ただし、ロータ２１に１０個の永久磁石を１０個設けると、１０極の電動機となる。ハウジング本体１０ａの内部には全体的にほぼ円筒形状の固定子つまりステータ２３がロータ２１の外周面を覆うように取り付けられており、ステータ２３は電磁鋼板を積層して形成される固定鉄心つまりステータコア２４を有している。

ステータコア２４は図３に示すように１２個のステータセグメント２５により形成されており、１つのステータセグメント２５は円周方向に伸びたヨーク片２６とこれに対して回転主軸１５に向けて横方向に突出してヨーク片２６と一体となったティース２７とを有するほぼＴ字型の鋼板製のコアシートを積層することにより形成される。コアシートを所定枚数積層することにより形成されるステータセグメント２５は、図２において符号Ｍで示す軸方向寸法を有している。ステータコア２４は１２個のステータセグメント２５をそれぞれのヨーク片２６の円周方向両側の突き当て面で突き当ててヨーク片２６を円形に配置することにより形成されており、全てのヨーク片２６により円形のヨーク２８が形成される。

ヨーク片２６の円周方向の一方の端面には、図３に示すように凸部２９ａが設けられ、他方の端面には凹部２９ｂが設けられている。したがって、ほぼＴ字形状にプレス加工により製造されたコアシートを所定枚数積層することによりブロック状に組み立てられる各々のステータセグメント２５をヨーク片２６の凸部２９ａと凹部２９ｂとを嵌め合わせることにより円形のヨーク２８を有するステータコア２４が形成される。

図４はステータコアの図２における左端面を示す拡大正面図であり、図５（Ａ）は１つのコイル組立体を示す正面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の右側面図であり、図６はインシュレータを示す分解斜視図であり、図７はコイル組立体相互間に装着される樹脂製のスペーサを示す斜視図であり、図８（Ａ）は図４における８Ａ−８Ａ線に沿う拡大断面図であり、（Ｂ）はステータの変形例における（Ａ）と同様の部分を示す断面図であり、図９は図４における９−９線に沿う拡大断面図である。

図５に示すように、それぞれのステータセグメント２５にボビン状のインシュレータ３１を装着し、インシュレータ３１を介してティース２７の外側にコイル３２を巻き付けることにより１つのコイル組立体３３が形成される。この電動機は図４に示すように１２個のコイル組立体３３を有しており、これらのコイル組立体３３によりステータ２３を組み立てる際には、コイル組立体３３のヨーク片２６の端面同士を突き合わせるとともに円周方向に隣り合うヨーク片２６の凸部２９ａと凹部２９ｂが嵌め合わせされる。この電動機は１２個のコイル組立体３３を有しており、ステータコア２４は１２個のティース２７を有しているので、この電動機はスロット数が１２となっている。ただし、スロット数はこれに限られることなく、必要とする出力特性等に応じてコイル組立体３３の数つまりティース２７の数を選択することによって１８スロットや２４スロットなどの他のスロット数に設定することができる。

図６に示すように、インシュレータ３１はそれぞれ樹脂により成形される２つのインシュレータ半体３１ａ，３１ｂにより構成されている。一方のインシュレータ半体３１ａはステータセグメント２５の軸方向一方側の端部、図２においては左側の端部から装着され、他方のインシュレータ半体３１ｂはステータセグメント２５の軸方向他方側の端部、図２において右側の端部から装着される。それぞれのインシュレータ半体３１ａ，３１ｂは、図２および図６に示すようにステータセグメント２５の端面を覆う端面壁３４ａ，３４ｂと、ティース２７の円周方向両側面を覆う側面壁３５ａ，３５ｂとを有している。側面壁３５ａ，３５ｂにはそれぞれに対してほぼ直角となってヨーク片２６の内面を部分的に覆う外側フランジ３６ａ，３６ｂが一体となって連なっている。

端面壁３４ａ，３４ｂにはそれぞれ軸方向に突出して配線支持部３７ａ，３７ｂが設けられており、それぞれの配線支持部３７ａ，３７ｂはステータセグメント２５のヨーク片２６の位置に対応している。さらに、それぞれのインシュレータ半体３１ａ，３１ｂにおいては、それぞれの端面壁３４ａ，３４ｂと側面壁３５ａ，３５ｂの径方向内側部分に内側フランジ３８ａ，３８ｂが一体に連なって設けられている。このような形状の２つのインシュレータ半体３１ａ，３１ｂにより一対のボビン状のインシュレータ３１が形成される。ステータコア２４は１２個のステータセグメント２５により形成されるので、ステータコア２４は１２個のインシュレータ３１を有している。

それぞれのステータセグメント２５に両端部側からインシュレータ半体３１ａ，３１ｂを装着した状態のもとでインシュレータ半体３１ａ，３１ｂを介してティース２７の外側にはコイル３２が直接巻き付けられ、図５に示すように、１つのコイル組立体３３が形成される。このように、ステータコア２４を複数のステータセグメント２５に分割された状態のもとでそれぞれのステータセグメント２５のティース２７にインシュレータ３１を介してコイル３２を巻き付けることにより各々のコイル組立体３３が形成されるので、この電動機は分割コア型の集中巻となる。１２個のコイル組立体３３をヨーク片２６の両端の凸部２９ａと凹部２９ｂとを嵌め合わせることによって、全てのヨーク片２６により円形のヨーク２８が形成される。ヨーク片２６を相互に突き当て面の部分で突き当てた状態のもとでヨーク片２６相互を溶接接合すると、全てのヨーク片２６が一体となった円形のヨーク２８が形成される。

図５および図６に示すように、一方のインシュレータ半体３１ａの配線支持部３７ａには、３つの保持溝４１〜４３が相互に並行となって形成されている。それぞれの保持溝４１〜４３は、ヨーク片２６の接線方向、つまりロータ２１の回転中心軸の半径線に対して直角な方向を向いて真っ直ぐに伸びた直線溝となっている。これにより、１２個のインシュレータ３１に形成される直線溝によって、各々の配線支持部３７ａの間の部分が角部となった多角形の保持溝４１〜４３が同心状に並行に形成される。他方のインシュレータ半体３１ｂの配線支持部３７ｂには、１つの保持溝４４が保持溝４３の半径位置に対応して形成されている。この保持溝４４も他の保持溝４１〜４３と同様に、ヨーク片２６の接線方向を向いて真っ直ぐに伸びた直線溝となっており、１２個のインシュレータ３１に形成された直線溝によって、各々の配線支持部３７ｂの間の部分が角部となった多角形の保持溝４４が形成される。図示する場合にはコイル３２の数が１２個なので、全てのインシュレータ３１により構成される保持溝４１〜４４により全体的に正１２角形の保持溝が形成される。

円周方向に相互に隣り合う配線支持部３７ａの間には、図７に示す樹脂製の角部用のスペーサ４５ａが組み込まれるようになっている。図７に示すように、スペーサ４５ａは円周方向に向けて折れ曲がって伸びるとともに円周方向の両端部に薄肉部が設けられた４つの仕切り壁４６〜４９を有し、仕切り壁相互間には保持溝４１〜４３に対応してそれぞれに連通する３つの保持溝４１〜４３が形成されている。スペーサ４５ａはその薄肉部を配線支持部３７ａの円周方向の端部に重ねるようにしてコイル組立体３３の配線支持部３７ａの相互間に組み込まれることになる。

図１０はステータと電源接続用のバスバーを示す分解斜視図であり、コイルを取り除いた状態で示されている。図１１は中点接続用のバスバーを示す斜視図であり、図１２は３本の電源接続用のバスバーが同心状に配置された状態を示す正面図であり、図１３（Ａ）〜（Ｃ）は電源接続用のバスバーの展開図であり、図１３（Ｄ）は図１３（Ａ）における１３Ｄ−１３Ｄ線に沿う断面図であり、図１４はコイルの結線図である。

図１０に示すように、それぞれの配線支持部３７ａの相互間にスペーサ４５ａを組み込むと、スペーサ４５ａを含めて配線支持部３７ａにより全体的に１２角形となって配線を支持する環状部分が形成される。インシュレータ半体３１ｂの配線支持部３７ｂの相互間にも、図１０に示すように、スペーサ４５ｂが組み込まれるようになっており、このスペーサ４５ｂには配線支持部３７ｂの保持溝４４に対応してこれに連通する保持溝が形成されている。ただし、スペーサ４５ａの部分を配線支持部３７ａに一体に形成するようにしても良く、配線支持部３７ｂについてもスペーサ４５ｂの部分を一体に形成するようにしても良い。

保持溝４１〜４３にはそれぞれ電源接続用のバスバー５１〜５３が挿入され、保持溝４４には中点接続用のバスバー５４が挿入される。図５においてコイル３２の一方の端部は電源側端子３２ａとなっており、他方の端部は中点側端子３２ｂとなっており、それぞれの端子３２ａ，３２ｂが伸ばされた状態で示されているが、両端部は折り曲げられて電源側端子３２ａは３つの電源側のバスバー５１〜５３のいずれかに接続され、中点側端子３２ｂは中点接続用のバスバー５４に接続されることになる。

それぞれのバスバー５１〜５４は、銅合金などの金属からなる所定長さの帯状の部材を折り曲げることにより形成され、それぞれ配線支持部３７ａ，３７ｂの保持溝４１〜４４に挿入される複数の直線部と直線部相互間の複数の折曲部とを有しており、折曲部はスペーサ４５ａ，４５ｂの保持溝４１〜４４に挿入される。図１０および図１２に示されるように、配線支持部３７ａに並行に形成された３つの保持溝４１〜４３のうち径方向最外側の保持溝４１に挿入されるバスバー５１はＷ相用となっており、その基端部には給電端子５１ｗが設けられるとともにコイル３２の電源側端子３２ａに接続されるコイル接続端子５１ｃが所定の間隔毎に４つ設けられている。３つの保持溝４１〜４３のうち最内側の保持溝４３に挿入されるバスバー５３はＶ相用となっており、その基端部には給電端子５３ｖが設けられるとともにコイル３２の電源側端子３２ａに接続されるコイル接続端子５３ｃが所定の間隔毎に４つ設けられている。同様に、中間の保持溝４２に挿入されるＵ相用のバスバー５２の基端部には、給電端子５２ｕが設けられるとともにコイル３２の電源側端子３２ａに接続されるコイル接続端子５２ｃが所定の間隔毎に４つ設けられている。

図１１に示す中点接続用のバスバー５４は、配線支持部３７ｂに形成された保持溝４４に挿入されるようになっており、それぞれコイル３２の中点側端子３２ｂに接続される１２個のコイル接続端子５４ｃが設けられ、正１２角形となっている。

それぞれのバスバー５１〜５４は、横断面形状が長方形となっており、その長辺が回転主軸１５と並行となるようにして保持溝４１〜４４に挿入される。図８（Ａ）に示すように電源接続用のバスバー５１〜５３はステータコア２４の一端部側にヨーク２８に対応して配置され、中点接続用のバスバー５４はステータコア２４の他端部側にヨーク２８に対応して配置されているので、全てのバスバー５１〜５４をステータコア２４の一方の端部側に配置する場合に比して、ステータコア２４の径方向の寸法を短くすることができ、電動機を小型化することが可能となる。

しかも、それぞれの配線支持部３７ａ，３７ｂはステータセグメント２５のヨーク片２６の位置に対応して設けられているので、バスバー５１〜５４が挿入される配線支持部３７ａ，３７ｂはステータコア２４の内周面よりも内方に迫り出していない。これにより、ステータコア２４の内部にロータ２１を組み込む際には、配線支持部３７ａ，３７ｂとロータ２１との干渉を避けることができる。したがって、図２においてステータコア２４の左側からロータ２１を組み込む際には、ロータ２１が配線支持部３７ａに干渉することがない。特に、前述したように、円筒形状のハウジング本体の両端にカバーを装着するようにしたタイプのハウジングを有する電動機においては、ロータ２１をステータコア２４の内部に図２における左側からと右側からのいずれからでも配線支持部３７ａ，３７ｂと干渉させることなく組み込むことができる。

上述したように、配線支持部３７ａの３つの保持溝４１〜４３には電源接続用のバスバー５１〜５３が挿入され、配線支持部３７ｂの保持溝４４に中点接続用のバスバー５４が挿入されるようになっているが、ステータ２３の形態としては、中点接続用のバスバー５４を配線支持部３７ａの３つの保持溝４１〜４３のいずれかに挿入するようにしたタイプもある。その場合には、３つの電源接続用のバスバー５１〜５３のうちの２つと、中点接続用のバスバー５４とが配線支持部３７ａに形成された保持溝４１〜４３に挿入され、他の１つのバスバーが配線支持部３７ｂの保持溝４４に挿入されることになる。

図８（Ｂ）はステータ２３の変形例を示す断面図であり、このタイプのステータ２３は配線支持部３７ａに２つの保持溝４１，４２が形成され、配線支持部３７ｂにも同様に２つの保持溝４３，４４が形成されたタイプとなっている。したがって、４つのバスバー５１〜５４のうちいずれか２つが配線支持部３７ａの保持溝４１，４２に挿入され、他のいずれか２つが配線支持部３７ｂの保持溝４３，４４に挿入されることになる。このように、ステータセグメント２５の両端部に保持溝を２つずつ形成すると、図８（Ａ）の場合よりもステータコア２４の径方向の寸法を短くすることができ、電動機をより小型化することができる。

電源接続用のバスバー５１〜５３には、図１３に示すように、それぞれ基端部側に給電端子５１ｗ，５２ｕ，５３ｖが設けられており、金属板をプレス加工することによりそれぞれ図示する形状に打ち抜かれ、破線で示す部分で折り曲げるとともにコイル接続端子の部分を湾曲させることによって図１０に示す形状に加工される。このように、それぞれの電源接続用のバスバー５１〜５３は、給電端子５１ｗ，５２ｕ，５３ｖが基端部に設けられているので、長手方向の中央部にそれぞれの給電端子５１ｗ，５２ｕ，５３ｖを設ける場合に比して、金属板からプレス加工により部品取りを行う際に、スクラップ部を少なくして歩留まり良く効率的にそれぞれのバスバー５１〜５３を製造することができる。

３本の電源接続用のバスバー５１〜５３は、図１０および図１２に示すように、それぞれ給電端子５１ｗ，５２ｕ，５３ｖが設けられた基端部と先端部との間には開口部が設けられ、環状に連なったクローズ型ではなくオープン型となっており、それぞれの給電端子５１ｗ，５２ｕ，５３ｖが隣り合うようにして保持溝４１〜４３に挿入される。最外側の保持溝４１に挿入されるバスバー５１と、最内側の保持溝４３に挿入されるバスバー５３は、それぞれの先端部が径方向に隣り合うようにして基端部から先端部に向けて図１０において反時計方向に伸びている。これに対し、中間の保持溝４２に挿入されるバスバー５２は、基端部から先端部に向けて時計方向に伸びており、バスバー５２の先端部が他の２つのバスバー５１，５３の基端部側となっている。

保持溝４１よりも内側の保持溝４２に挿入されるバスバー５２は、その給電端子５２ｕがこれよりも径方向外方のバスバー５１の開口部を径方向に横切るようにその開口部に対応させて保持溝４２に配置されている。同様に、保持溝４１，４２よりも内側の保持溝４３に挿入されるバスバー５３は、その給電端子５３ｖがこれよりも径方向外方のバスバー５１，５２の開口部を径方向に横切るようにそれぞれの開口部に対応させて保持溝４３に配置されている。したがって、バスバー５１よりも内側となる２本のバスバー５２，５３はそれぞれ径方向外方のバスバーを跨がないように径方向に伸びているので、樹脂モールドによりバスバー５１〜５３を覆うように封止することなく、相互の電気的接続を回避することができ、簡単な構造で絶縁性を持たせることができる。しかも、それぞれのバスバー５１〜５４は多角形の保持溝４１〜４４に対応させて直線部と折曲部とを有しているので、バスバー５１〜５４を保持溝４１〜４４に挿入する際にインシュレータ３１に対する位置決めを容易に行うことができ、組立能率を高めることができる。さらに、バスバー５１〜５４は円弧部を有していないので、それぞれのバスバー５１〜５４を円形とする場合に比して長さを短くすることができ、バスバー５１〜５４の材料費を低減することができる。さらにバスバー５１〜５３は、環状となっておらず開口部が設けられたオープン型となっているので、それぞれのバスバー５１〜５３をクローズ型とする場合に比して材料費を低減することができる。このようにバスバー５１〜５４の材料費を低減することができるので、ステータ２３の製造コストを低減することができる。

図１０および図１２に示すように、中間の保持溝４２に挿入されるバスバー５２は、その先端部が他のバスバー５１，５３の基端部側となるように配置されているが、３つのバスバー５１〜５３をそれぞれの先端部が径方向に揃うように、それぞれのバスバー５１〜５３を基端部から先端部に向けて時計方向あるいは反時計方向に伸ばすようにしても良く、その場合にも径方向内側のバスバーの給電端子が外側のバスバーの開口部を径方向に横切るようにすることになる。

それぞれのバスバー５１〜５４には係合爪５５が設けられている。係合爪５５はバスバー５１〜５４にコの字形状のスリットを形成し、図１３（Ｄ）に示すように係合爪５５の先端部がバスバー５１〜５４の表面から突出するように折り曲げられており、係合爪５５の先端はそれぞれのバスバー５１〜５４のコイル接続端子５１ｃ〜５４ｃが設けられた側を向いている。したがって、それぞれのバスバー５１〜５４を保持溝４１〜４４に挿入すると、係合爪５５は弾性により保持溝４１〜４４の内面に係合し、バスバー５１〜５４が保持溝４１〜４４から抜けることを防止できる。これにより、樹脂モールドによりバスバー５１〜５４を覆うことなく、バスバー５１〜５４の抜け止めを図ることができ、ステータ２３の軽量化と低コスト化を達成することができる。図１３に示すように、係合爪５５はバスバー５１〜５４のそれぞれの直線部に設けられているが、バスバー５１〜５４に形成される係合爪５５の数は任意の数とすることができる。

図９に示すように、ステータコア２４の各ヨーク片２６相互間の突き当て部に対応する部分はインシュレータ３１の隙間に対応しておりインシュレータ３１によって覆われておらず、各バスバー５１〜５４にはステータコア２４の端面に露出する部分がある。それぞれのバスバー５１〜５４には各ヨーク片２６の突き当て部に対応させて凹部５６が形成されており、ヨーク片２６と各バスバー５１〜５４の凹部５６との間の間隔Ｄ1は、他の部分の間隔Ｄ0よりも大きく設定されている。これにより、インシュレータ３１の隙間を介してステータコア２４の端面に露出する部分の絶縁が確実に行われることになる。

図１３に示すように、それぞれのバスバー５１〜５３の長さをＬ1〜Ｌ3とすると、径方向外側の保持溝に挿入されるバスバーはそれよりも内側の保持溝に挿入されるバスバーよりも長くなる。つまり、長さはＬ1＞Ｌ2＞Ｌ3となる。しかも、それぞれのバスバー５１〜５３に設けられた各コイル接続端子５１ｃ〜５３ｃ相互間の距離はバスバー５１〜５３によって相違しており、径方向外側のバスバーにおける各コイル接続端子５１ｃ〜５３ｃ相互間の距離がそれよりも内側のバスバーにおける端子相互間の距離よりも長くなる。例えば、コイル接続端子５１ｃ相互間の距離は、コイル接続端子５２ｃ相互間の距離よりも長い。そこで、外周側のバスバーの断面積はそれよりも内周側のバスバーの断面積よりも大きく設定されている。例えば、それぞれのバスバー５１〜５３の幅寸法を図１３に示すようにＢ1〜Ｂ3とすると、それぞれの幅寸法はＢ1＞Ｂ2＞Ｂ3に設定されている。これにより、各コイル相互間における電気抵抗を均一化させることができ、回転主軸１５を円滑に回転させることができる。図１３に示すように、各コイル３２間の電気抵抗均一化のために各バスバー５１〜５３により幅寸法Ｂ1〜Ｂ3を相違させているが、厚み寸法を相違させることによっても断面積を相違させることができる。

それぞれのバスバー５１〜５３は所定の長さの帯状の部材を折り曲げることにより形成され、それぞれの基端部に給電端子５１ｗ，５２ｕ，５３ｖが設けられており、それぞれのコイル接続端子５１ｃ〜５３ｃは基端部からの距離が相違することになる。したがって、図１４に示すように、バスバー５１のコイル接続端子５１ｃに接続される４つのコイル３２は相互に給電端子５１ｗからの距離が相違しており、他のバスバー５２，５３についても同様である。そこで、それぞれのバスバー５１〜５３の断面積を給電端子５１ｗ，５２ｕ，５３ｖからの距離に応じて相違させ、給電端子から離れた先端部側の断面積が基端部側の断面積よりも大きく設定されている。例えば、バスバー５１の長手方向の位置に応じた幅寸法をＢ1ａ〜Ｂ1ｃとすると、Ｂ1ａ＜Ｂ1ｂ＜Ｂ1ｃに設定されている。同様に、バスバー５２についてもＢ2ａ＜Ｂ2ｂ＜Ｂ2ｃに設定され、バスバー５３についてもＢ3ａ＜Ｂ3ｂ＜Ｂ3ｃに設定されている。これにより、各バスバー５１〜５３に接続されるコイル接続端子５１ｃ〜５３ｃの給電端子５１ｗ，５２ｕ，５３ｖからの距離が相違しても、各コイルと給電端子との間の電気抵抗を均一化させることができ、回転主軸１５を円滑に回転させることができる。図１３に示すように、各コイル３２間の電気抵抗均一化のために各バスバー５１〜５３について、基端部から先端部に向かうに従って幅寸法を相違させているが、厚み寸法を相違させることによっても断面積を相違させることができる。

上述した電動機は電気自動車に搭載されて車両の駆動源として使用されるが、エンジンとともに車両に搭載されるハイブリッド車両の電動機としても使用することができる。このように電動機が車両の駆動用として使用される場合には、車載バッテリの直流をインバータにより所定の周波数の交流に変換してＵ相、Ｖ相およびＷ相を構成するそれぞれのコイル３２に電力が供給される。電気自動車やハイブリッド車両に搭載される電動機は、バッテリ等の電源からの電力により車両を駆動するだけでなく、車両制動時の回生エネルギーを回収したり、エンジンにより駆動されてバッテリに充電したりするために発電機としての機能を有している。発電機として機能させるときには発生した交流はインバータにより直流に変換されてバッテリに充電される。

それぞれの電源接続用の給電端子５１ｗ，５２ｕ，５３ｖは、図１に示すように、ハウジング１０の外部に取り付けられた接続端子６１〜６３に接続されており、それぞれの接続端子６１〜６３は図示しないインバータにケーブルを介して接続されるようになっている。これらの接続端子６１〜６３に隣り合って温度センサの出力端子６４がハウジング１０に設けられており、冷媒通路１６を流れる冷媒の温度を検出する温度センサの検出信号は出力端子６４を介して図示しない制御部に送られる。図２に示すように、ハウジング１０内には回転主軸１５の回転角度を検出するためのレゾルバ６５が設けられ、レゾルバ６５に接続された信号線の出力端子６６が図１に示すように端板部１０ｂの外面に取り付けられている。レゾルバ６５からの信号に基づいてロータ２１の回転位置が検出され、制御部によってＵ相、Ｖ相およびＷ相の各コイル３２に対する電流の切換が制御される。したがって、この電動機はブラシレス電動機となっている。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、上述した電動機は電気自動車に適用されるが、動力源として電動機とエンジンの両方を備えたハイブリッド車両にもこの電動機を適用することができる。また、図示するそれぞれのバスバー５１〜５４は多角形形状となっているが、それぞれを円形としても良く、その場合には配線支持部３７ａ，３７ｂに形成される保持溝４１〜４４は直線状ではなく円弧形状となる。

本発明の一実施の形態である電動機の外観を示す斜視図である。図１の縦断面図である。図１の横断面図である。ステータの図２における左端面を示す拡大正面図である。（Ａ）は１つのコイル組立体を示す正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の右側面図である。インシュレータを示す分解斜視図である。コイル組立体相互間に装着される樹脂製のスペーサを示す斜視図である。（Ａ）は図４における８Ａ−８Ａ線に沿う拡大断面図であり、（Ｂ）はステータの変形例における（Ａ）と同様の部分を示す断面図である。図４における９−９線に沿う拡大断面図である。ステータコアと電源接続用のバスバーを示す分解斜視図である。中点接続用のバスバーを示す斜視図である。３本の電源接続用のバスバーが同心状に配置された状態を示す正面図である。（Ａ）〜（Ｃ）は電源接続用のバスバーを示す展開図であり、（Ｄ）は（Ａ）における１３Ｄ−１３Ｄ線に沿う拡大断面図である。コイルの結線図である。

符号の説明

１０ハウジング
１０ａハウジング本体
１５回転主軸
２１ロータ
２３ステータ
２４ステータコア
２５ステータセグメント
２６ヨーク片
２７ティース
２８ヨーク
３１インシュレータ
３２コイル
３２ａ電源側端子
３２ｂ中点側端子
３３コイル組立体
３４ａ，３４ｂ端面壁
３７ａ，３７ｂ配線支持部
４１〜４４保持溝
４５ａ，４５ｂスペーサ
５１〜５４バスバー
５１ｃ〜５３ｃコイル接続端子
５１ｗ，５２ｕ，５３ｖ給電端子
５５係合爪
５６凹部

Claims

永久磁石を有し回転軸が設けられるロータと、当該ロータの外側に配置されコイルが設けられるステータとを有する電動機であって、
それぞれ前記コイルが巻き付けられるティースが一体に設けられ円周方向に伸びるヨーク片を有する複数のステータセグメントを円形に配置して形成されるステータコアと、
前記ステータコアの端面を覆う端面壁を有し、それぞれの前記ステータセグメントに装着されるインシュレータと、
前記端面壁に前記ヨーク片に対応させて設けられるとともに保持溝が形成される配線支持部と、
前記コイルの給電側端子に接続されるコイル接続端子と電源側の給電端子とが設けられ、それぞれ前記保持溝に挿入されるＵ相、Ｖ相およびＷ相の断面長方形の３つの給電用のバスバーと、
前記コイルの中点側端子に接続されるコイル接続端子が設けられ、前記保持溝に挿入される断面長方形の中点用のバスバーとを有し、
それぞれの前記バスバーの長辺は前記回転軸と並行であることを特徴とする電動機。
請求項１記載の電動機において、前記ステータセグメントの一方の端面を覆う端面壁の第１の配線支持部に相互に並行に３つの保持溝を形成し、前記ステータセグメントの他方の端面を覆う端面壁の第２の配線支持部に１つの保持溝を形成し、前記第１の配線支持部に形成された３つの前記保持溝にそれぞれ前記コイルの給電側端子に接続されるコイル接続端子が設けられた給電用のバスバーを挿入し、前記第２の配線支持部に形成された１つの前記保持溝に前記コイルの中点側端子に接続されるコイル接続端子が設けられた中点接続用のバスバーを挿入することを特徴とする電動機。
請求項１記載の電動機において、前記ステータセグメントの一方の端面を覆う端面壁の第１の配線支持部に相互に並行に３つの保持溝を形成し、前記ステータセグメントの他方の端面を覆う端面壁の第２の配線支持部に１つの保持溝を形成し、前記第１の配線支持部に形成された３つの前記保持溝にそれぞれ前記コイルの給電側端子に接続されるコイル接続端子が設けられた２本給電用のバスバーと前記コイルの中点側端子に接続されるコイル接続端子が設けられた中点接続用のバスバーとを挿入し、前記第２の配線支持部に形成された１つの前記保持溝に前記コイルの給電側端子に接続されるコイル接続端子が設けられた給電用のバスバーを挿入することを特徴とする電動機。
請求項１記載の電動機において、前記ステータセグメントの一方の端面を覆う端面壁の第１の配線支持部に相互に並行に２つの保持溝を形成し、前記ステータセグメントの他方の端面を覆う端面壁の第２の配線支持部に相互に並行に２つの保持溝を形成し、前記第１の配線支持部に形成された２つの前記保持溝にそれぞれ前記コイルの給電側端子に接続されるコイル接続端子が設けられた給電用のバスバーを挿入し、前記第２の配線支持部に形成された２つの前記保持溝に前記コイルの給電側端子に接続されるコイル接続端子が設けられた給電用のバスバーと前記コイルの中点側端子に接続されるコイル接続端子が設けられた中点接続用のバスバーとを挿入することを特徴とする電動機。