JP2009106003A

JP2009106003A - 回転電機

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Publication number: JP2009106003A
Application number: JP2007272962A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Endo; 康浩遠藤; Eiji Yamada; 英治山田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2007-10-19
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2027-10-19
Also published as: JP4301334B2; WO2009051161A1; US20100207466A1; CN101828323A; US8269387B2; DE112008002806B4; CN101828323B; DE112008002806T5

Abstract

【課題】複数の分割ステータコアを備えた回転電機において、部品点数の低減を図ることができると共に、回転電機の中心軸方向の長さが低減された回転電機を提供する。
【解決手段】回転電機１００は、ステータコアにコイル線２３０Ｕ１〜２３０Ｗ６の一部が巻回されて形成されたコイル１３１Ｕ１〜１３１Ｗ６を含む環状のステータを備え、コイル線２３０Ｕ１〜２３０Ｗ６は、ステータティースに巻回されたコイル１３１Ｕ１〜１３１Ｗ６と、コイル１３１Ｕ１〜１３１Ｗ６の一方の端部からヨーク部上に引き出された端子部１３５Ｕ１〜１３５Ｗ６と、コイル１３１Ｕ１〜１３１Ｗ６の他方の端部から引き出されてヨーク部上を延び、コイル１３１Ｕ１〜１３１Ｗ６に対してステータの周方向に離れて設けられた他のコイル１３１Ｕ１〜１３１Ｗ６を含む他のコイル線２３０Ｕ１〜２３０Ｗ６の端子部１３５Ｕ１〜１３５Ｗ５に接続された配線１３４Ｕ１〜１３４Ｗ５とを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は回転電機に関し、特に、複数の分割ステータコアを備えた回転電機であって、部品点数の低減および小型化が図られた回転電機に関する。

従来から、巻線の装着の容易化等を図るために、各種回転電機が提案されている。たとえば、特開２００４−１５９４２７号公報に記載されたブラシレスモータは、放射状に延びるティースと、各ティースの径方向内方側端部を連結すると共に、一端を閉塞する底部が形成されたキャンとを備え、各ティースに巻線が巻回されている。各巻線をティースに装着する際には、予め巻回され、複数のコイルが形成された巻線をティースに装着することで、複数のティースに同時にコイルを装着している。そして、所定のティースから他のティースに渡る渡り線を、キャンの底部に沿って配設する。

これにより、たとえば、各ティースに巻回された各巻線をバスバ等の結線部材で接続した場合よりも、部品点数の低減を図ることができると共に、結線の容易化が図られている。

また、特開２００２−１９９６４４号公報に記載された３相モータにおいては、３相のコイルから構成されたコイル集合体を含むステータを備えている。そして、各コイルの中性点を導電材料から形成されたバスバに接続し、このバスバをコイル集合体の外側に配置している。このように、コイル集合体の外周にバスバを配置することで、中性点の結線の束および中性点がコイル集合体の軸方向に隣接することがなく、モータの軸長の低減が図られている。
特開２００４−１５９４２７号公報特開２００２−１９９６４４号公報

しかし、特開２００４−１５９４２７号公報に記載されブラシレスモータにおいては、キャンが必須の構成となっており、備品点数の低減を図ることができず、さらに、渡り線がこのキャンの底部に配設されており、軸長の低減を十分に図ることができない。

特開２００２−１９９６４４号公報に記載された３相モータにおいては、コイルは、分布巻が採用されている。一般に、この分布巻においては、コイルのと占積率が低く、さらに、１つのコイル長の長さが長いため、銅損が大きくなっている。

そこで、このような問題を解決する手段として、たとえば、ステータコアを複数の分割ステータコアで構成し、各分割ステータコアにコイルを巻回し、コイルが巻回された分割ステータコアを環状に配置してステータを構成する方法が考えられる。この手法においては、各分割ステータコアごとにコイルを巻回するので、コイルの占積率の向上を図ることができ、さらに、コイル長の長さを低減することができ、銅損の低減を図ることができる。

しかし、このように複数の分割ステータコアを備えた回転電機においては、各分割ステータコアに装着された各コイルを接続する必要がある。各コイルを接続する手法としては、たとえば、環状の配電部材を、ステータに対して、ステータの中心軸方向に隣り合う位置に配置して、この配電部材を介して各コイルを接続する手法が考えられる。

しかし、このような配電部材を配置したのでは、回転電機の中心軸方向の長さが長くなり、さらに、部品点数が多くなるという問題が生じる。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数の分割ステータコアを備えた回転電機において、部品点数の低減を図ることができると共に、回転電機の中心軸方向の長さが低減された回転電機を提供することである。

本発明に係る回転電機は、回転可能に設けられたロータと、ロータの周囲に配置され、環状に形成されたステータコア、およびステータコアにコイル線の一部が巻回されて形成された巻線部を含む環状のステータとを備える。

そして、上記ステータコアは、ステータの周方向に複数配列された分割ステータコアを含み、分割ステータコアは、ステータの周方向に延びるヨーク部と、該ヨーク部からロータに向けて突出し、巻線部が装着されたステータティースとを含む。そして、上記コイル線は、ステータティースに巻回された巻線部と、巻線部の一方の端部からヨーク部上に引き出された引出部と、巻線部の他方の端部から引き出されてヨーク部上を延び、巻線部に対してステータの周方向に離れて設けられた他の巻線部を含む他のコイル線の引出部に接続された配線部とを含む。

好ましくは、上記配線部は、巻線部のうち、ステータの径方向外方側の端部からヨーク部上に引き出され、引出部は、巻線部のうち、ステータの径方向内方側の端部からヨーク部上に引き出される。

好ましくは、上記ステータティースに装着され、コイル線とステータティースとを絶縁する絶縁部材をさらに備える。そして、上記絶縁部材は、ステータティースを受け入れ可能な貫通孔が形成されたステータティース受入部と、該ステータティース受入部から張り出すように形成され、ヨーク部の内周面に沿う張出部とを含む。そして、上記張出部には、巻線部からヨーク部上に配線部を案内する案内部が形成される。

好ましくは、上記絶縁部材は、配線部および引出部とヨーク部との間を絶縁するヨーク絶縁部を含む。好ましくは、上記コイル線は、該コイル線の延在方向に対して垂直な断面形状が方形形状とされ、巻線部は、ステータティースのうち、ヨーク部側に位置する基部からステータの径方向内方に位置する先端部に向けて巻き重ねて構成される。好ましくは、上記コイル線は、第１位相の交流電力が供給される第１コイル線および該第１コイル線に接続された第２コイル線と、第２位相の交流電力が供給される第３コイル線および該第３コイル線に接続された第４コイル線とを含む。

そして、上記第３コイル線の第３巻線部は、第１コイル線の第１巻線部に対して、ステータの周方向に隣り合う位置に設けられ、第２コイル線の第２巻線部は、第３コイル線の第３巻線部に対して第１巻線部と反対側に配置される。さらに、上記第４コイル線の第４巻線部は、第２巻線部に対して、第３巻線部と反対側に配置され、第１コイル線の第１配線部は、第３巻線部の外周側を通り、第２コイル線の第２引出部に接続される。上記第３コイル線の第３配線部は、第２巻線部の外周側を通り、第４コイル線の第４引出部に接続され、第３コイル線の第３引出部は、第１配線部とヨーク部との間をステータの径方向外方に向けて延び、第１配線部よりステータの径方向外方側にて、第１配線部を受け入れるように、ステータの中心軸方向に屈曲する。そして、上記第２コイル線の第２引出部は、第３配線部とヨーク部との間をステータの径方向外方に向けて延び、第３配線部よりステータの径方向外方側にて、第３配線部を受け入れるように、ステータの中心軸方向に向けて屈曲する。

本発明に係る回転電機によれば、回転電機の部品点数の低減を図ることができると共に、回転電機の中心軸方向の長さを低減することができる。

本発明の実施の形態に係る回転電機について、図１から図１４を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。

図１は、本発明の実施の形態に係る回転電機１００の断面図である。この図１に示すように、回転電機１００は、回転中心線Ｏを中心に回転可能に支持された回転シャフト１１０と、この回転シャフト１１０に固設されたロータ１２０と、このロータ１２０の周囲に環状に配置されたステータ１３０とを備えている。

ロータ１２０は、筒状に形成されたロータコア１２１と、このロータコア１２１に形成され回転中心線Ｏ方向に延びる磁石挿入孔１２６内に挿入された永久磁石１２２とを備えている。なお、ロータコア１２１は、たとえば、複数の電磁鋼板を積層して構成したり、または、圧粉磁心などによって構成したりする。また、永久磁石１２２は、磁石挿入孔１２６内に充填された樹脂１２４によって磁石挿入孔１２６内に固定されている。

図２は、ステータ１３０の斜視図である。この図２に示すようにステータ１３０は、回転中心線Ｏを中心に環状に配置された複数の分割ステータコア１５０と、この分割ステータコア１５０に巻回されたコイル１３１とを備えている。

図３は、各コイル１３１の接続状態を示すステータ１３０の平面図である。図４は、各分割ステータコア１５０の斜視図である。この図３において、回転電機１００は、図示されないインバータおよびコンバータを介してバッテリからの電力が供給されており、バッテリからの直流電力がインバータおよびコンバータによって三相交流電力に変換されて、回転電機１００に供給されている。

各分割ステータコア１５０は、ステータ１３０の周方向に沿って延びるヨーク部１５２と、このヨーク部１５２から図１に示すロータ１２０に向けて突出するステータティース１５１とを備えている。

図３に示す回転電機１００は、Ｕ相の交流電力が供給されるＵ相外部端子部１３６Ｕと、Ｖ相の交流電力が供給されるＶ相外部端子部１３６Ｖと、Ｗ相の交流電力が供給されるＷ相外部端子部１３６Ｗとを備えている。

そして、複数の分割ステータコア１５０Ｖ１，１５０Ｕ１，１５０Ｗ１〜１５０Ｖ６，１５０Ｕ６，１５０Ｗ６がステータ１３０の周方向に配列している。各分割ステータコア１５０Ｖ１，１５０Ｕ１，１５０Ｗ１〜１５０Ｖ６，１５０Ｕ６，１５０Ｗ６には、各々コイル線２３０Ｖ１，２３０Ｕ１，２３０Ｗ１〜２３０Ｖ６，２３０Ｕ６，２３０Ｗ６の一部が巻回されて形成されたコイル１３０Ｖ１，１３０Ｕ１，１３０Ｗ１〜１３０Ｖ６，１３０Ｕ６，１３０Ｗ６が装着されている。そして、各コイル線２３０Ｖ１，２３０Ｕ１，２３０Ｗ１〜２３０Ｖ６，２３０Ｕ６，２３０Ｗ６は、上記コイル１３０Ｖ１，１３０Ｕ１，１３０Ｗ１〜１３０Ｖ６，１３０Ｕ６，１３０Ｗ６と、このコイル１３０Ｖ１，１３０Ｕ１，１３０Ｗ１〜１３０Ｖ６，１３０Ｕ６，１３０Ｗ６の内端部に接続された端子部１３５Ｖ１，１３５Ｕ１，１３５Ｗ１〜１３５Ｖ５，１３５Ｕ５，１３５Ｗ５と、コイル１３０Ｖ１，１３０Ｕ１，１３０Ｗ１〜１３０Ｖ６，１３０Ｕ６，１３０Ｗの外端部に接続された配線１３４Ｖ１，１３４Ｕ１，１３４Ｗ１〜１３４Ｕ５，１３４Ｗ５とを備えている。

コイル線２３０Ｖ１のＶ相端子部１３５Ｖ１に、コイル線２３０Ｖ２のＶ相配線１３４Ｖ１が接続されて、Ｖ相コイル１３１Ｖ１とＶ相コイル１３１Ｖ２とが接続されている。コイル線２３０Ｖ２のＶ相端子部１３５Ｖ２に、コイル線２３０Ｖ３のＶ相配線１３４Ｖ２が接続されて、Ｖ相コイル１３１Ｖ２とＶ相コイル１３１Ｖ３とが電気的に接続されている。コイル線２３０Ｖ３のＶ相端子部１３５Ｖ３に、コイル線２３０Ｖ４のＶ相配線１３４Ｖ３が接続されて、Ｖ相コイル１３１Ｖ３とＶ相コイル１３１Ｖ４とが電気的に接続されている。コイル線２３０Ｖ４のＶ相端子部１３５Ｖ４に、コイル線２３０Ｖ５のＶ相配線１３４Ｖ４が接続されて、Ｖ相コイル１３１Ｖ４とＶ相コイル１３１Ｖ５とが電気的に接続されている。コイル線２３０Ｖ５のＶ相端子部１３５Ｖ５に、コイル線２３０Ｖ６のＶ相配線１３４Ｖ５が接続されており、Ｖ相コイル１３１Ｖ５とＶ相コイル１３１Ｖ６とが電気的に接続されている。

コイル線２３０Ｕ１のＵ相端子部１３５Ｕ１に、コイル線２３０Ｕ２のＵ相配線１３４Ｕ１が接続されて、Ｕ相コイル１３１Ｕ１とＵ相コイル１３１Ｕ２とが接続されている。コイル線２３０Ｕ２のＵ相端子部１３５Ｕ２に、コイル線２３０Ｕ３のＵ相配線１３４Ｕ２が接続されて、Ｕ相コイル１３１Ｕ２とＵ相コイル１３１Ｕ３とが電気的に接続されている。コイル線２３０Ｕ３のＵ相端子部１３５Ｕ３に、コイル線２３０Ｕ４のＵ相配線１３４Ｕ３が接続されて、Ｕ相コイル１３１Ｕ３とＵ相コイル１３１Ｕ４とが電気的に接続されている。コイル線２３０Ｕ４のＵ相端子部１３５Ｕ４に、コイル線２３０Ｕ５のＵ相配線１３４Ｕ４が接続されて、Ｕ相コイル１３１Ｕ４とＵ相コイル１３１Ｕ５とが電気的に接続されている。コイル線２３０Ｕ５のＵ相端子部１３５Ｕ５に、コイル線２３０Ｕ６のＵ相配線１３４Ｕ５が接続されており、Ｕ相コイル１３１Ｕ５とＵ相コイル１３１Ｕ６とが電気的に接続されている。

コイル線２３０Ｗ１のＷ相端子部１３５Ｗ１に、コイル線２３０Ｗ２のＷ相配線１３４Ｗ１が接続されて、Ｗ相コイル１３１Ｗ１とＷ相コイル１３１Ｗ２とが接続されている。コイル線２３０Ｗ２のＷ相端子部１３５Ｗ２に、コイル線２３０Ｗ３のＷ相配線１３４Ｗ２が接続されて、Ｗ相コイル１３１Ｗ２とＷ相コイル１３１Ｗ３とが電気的に接続されている。コイル線２３０Ｗ３のＷ相端子部１３５Ｗ３に、コイル線２３０Ｗ４のＷ相配線１３４Ｗ３が接続されて、Ｗ相コイル１３１Ｗ３とＷ相コイル１３１Ｗ４とが電気的に接続されている。コイル線２３０Ｗ４のＷ相端子部１３５Ｗ４に、コイル線２３０Ｗ５のＷ相配線１３４Ｗ４が接続されて、Ｗ相コイル１３１Ｗ４とＷ相コイル１３１Ｗ５とが電気的に接続されている。コイル線２３０Ｗ５のＷ相端子部１３５Ｗ５に、コイル線２３０Ｗ６のＷ相配線１３４Ｗ５が接続されており、Ｗ相コイル１３１Ｗ５とＷ相コイル１３１Ｗ６とが電気的に接続されている。

これにより、Ｖ相コイル１３１Ｖ１〜１３１Ｖ６が電気的に接続され、Ｕ相コイル１３１Ｕ１〜１３１Ｕ６が電機的に接続され、さらに、Ｗ相コイル１３１Ｗ１〜１３１Ｗ６が電気的に接続されることになる。

ここで、コイル線２３０Ｖ６は、中性点端子部１４１Ｖを備えており、コイル線２３０Ｕ６は、中性点端子部１４１Ｕを備えており、中性点端子部１４１Ｖと中性点端子部１４１Ｕとは互いに中性点接続配線１３８によって接続されている。さらに、コイル線２３０Ｗ６は、中性点端子部１４１Ｗを備えており、この中性点端子部１４１Ｗと中性点端子部１４１Ｕとは互いに、中性点接続配線１３７によって接続されている。そして、これら、中性点端子部１４１Ｖ，１４１Ｕ，１４１Ｖと中性点接続配線１３７および中性点接続配線１３８とによって中性点１４０が構成されている。

ここで、各Ｖ相コイル１３１Ｖ１〜１３１Ｖ６は、各Ｕ相コイル１３１Ｕ１〜１３１Ｕ６に対して、ステータ１３０の周方向に隣接している。さらに、各Ｗ相コイル１３１Ｗ１〜１３１Ｗ６は、各Ｕ相コイル１３１Ｕ１〜１３１Ｕ６に対して、各Ｖ相コイル１３１Ｖ１〜１３１Ｖ６と反対側に配置されている。

Ｗ相コイル１３１Ｗ６から引き出されたＷ相配線１３４Ｗ５は、Ｕ相コイル１３１Ｕ６、Ｖ相コイル１３１Ｖ６およびＷ相コイル１３１Ｗ５に対して、径方向外方側に位置する各分割ステータコア１５０Ｕ６，１５０Ｖ６，１５０Ｗ５のヨーク部上を延びている。そして、Ｗ相コイル１３１Ｗ６の引き出し位置からＷ相端子部１３５Ｗ５に向かうにしたがって、ステータ１３０の径方向外方側に向けて変位し、Ｗ相端子部１３５Ｗ５に接続されている。

このＷ相コイル１３１Ｗ６に対して、Ｗ相配線１３４Ｗ５の延在方向に隣接するＵ相コイル１３１Ｕ６から引き出されたＵ相配線１３４Ｕ５は、Ｖ相コイル１３１Ｖ６、Ｗ相コイル１３１Ｗ５およびＵ相コイル１３１Ｕ５に対して、径方向外方側に位置する各分割ステータコア１５０Ｖ６，１５０Ｗ５，１５０Ｕ５のヨーク部上を延びている。

そして、Ｕ相配線１３４Ｕ５は、Ｖ相コイル１３１Ｖ６およびＷ相コイル１３１Ｗ５の径方向外方側では、Ｗ相配線１３４Ｗ５に対して径方向内方側を通ると共に、Ｕ相端子部１３５Ｕ５に向かうにしたがって、径方向外方側に向けて変位し、Ｕ相端子部１３５Ｕ５に接続されている。

さらに、Ｕ相コイル１３１Ｕ６に対してＵ相配線１３４Ｕ５の延在方向に隣接するＶ相コイル１３１Ｖ６から引き出されたＶ相配線１３４Ｖ５は、Ｗ相コイル１３１Ｗ５、Ｕ相コイル１３１Ｕ５およびＶ相コイル１３１Ｖ５の径方向外方側に位置する各分割ステータコア１５０Ｗ５，１５０Ｕ５，１５０Ｖ５のヨーク部上を延びている。

そして、Ｖ相配線１３４Ｖ５は、Ｗ相コイル１３１Ｗ５の径方向外方側では、Ｗ相配線１３４Ｗ５およびＵ相配線１３４Ｕ５に対して径方向内方側を通り、さらに、Ｕ相コイル１３１Ｕ５に対して径方向外方側では、Ｕ相配線１３４Ｕ５の径方向内方側を通る。

このＶ相配線１３４Ｖ５においても、Ｖ相コイル１３１Ｖ６からの引き出し部からＶ相端子部１３５Ｖ５に向かうにしたがって、径方向外方側に向けて変位し、Ｖ相端子部１３５Ｖ５に接続されている。さらに、Ｖ相コイル１３１Ｖ６に対してＶ相配線１３４Ｖ５の延在方向に隣接するＷ相コイル１３１Ｗ５から引き出されたＷ相配線１３４Ｗ４は、Ｕ相コイル１３１Ｕ５、Ｖ相コイル１３１Ｖ５およびＷ相コイル１３１Ｗ４の径方向外方側に位置する分割ステータコア１５０Ｕ５，１５０Ｖ５，１５０Ｗ４のヨーク部上を延びている。そして、Ｗ相配線１３４Ｗ４は、Ｕ相コイル１３１Ｕ５に対して径方向外方側では、Ｕ相配線１３４Ｕ５およびＶ相配線１３４Ｖ５に対して径方向内方側を通り、さらに、Ｖ相コイル１３１Ｖ５に対して径方向外方側では、Ｖ相配線１３４Ｖ５の径方向内方側を通っている。このＷ相配線１３４Ｗ４においても、Ｗ相コイル１３１Ｗ５からの引き出し位置からＷ相端子部１３５Ｗ４に向かうに従って、径方向外方に向けて変位し、そして、Ｗ相配線１３４Ｗ４に接続されている。そして、他の配線についても、上記Ｗ相配線１３４Ｗ５、Ｕ相配線１３４Ｕ５、Ｖ相配線１３４Ｖ５、Ｗ相配線１３４Ｗ４と同様に配設されている。

このように、各コイル線２３０Ｖ２，２３０Ｕ２，２３０Ｗ２〜２３０Ｖ６，２３０Ｕ６，２３０Ｗ６の各配線１３４Ｖ１，１３４Ｕ１，１３４Ｗ１〜１３４Ｖ５，１３４Ｕ５，１３４Ｗ５が、周方向に離れて設けられたコイル１３０Ｖ１，１３０Ｕ１，１３０Ｗ１〜１３０Ｖ６，１３０Ｕ６，１３０Ｗ６同士を接続しており、従来の回転電機のように、各コイルを接続する接続配線等が不要となり、回転電機１００の部品点数の低減を図ることができる。

さらに、各配線１３４Ｖ１，１３４Ｕ１，１３４Ｗ１〜１３４Ｖ５，１３４Ｕ５，１３４Ｗ５は、ステータ１３０の径方向に互いにずれるように配設されており、互いに回転中心線Ｏ方向に重ならないため、回転電機１００の回転中心線Ｏ方向の高さが低く抑えられている。

図５は、コイル線２３０Ｕ５の詳細を示す斜視図である。図５に示すように、コイル線２３０Ｕ５は、図４に示す分割ステータコア１５０Ｕ５のステータティース１５１Ｕ５に巻回されたＵ相コイル１３１Ｕ５と、このＵ相コイル１３１Ｕ５の径方向内方側の端部から分割ステータコア１５０Ｕ５のヨーク部１５２Ｕ５上に引き出されたＵ相端子部１３５Ｕ５と、Ｕ相コイル１３１Ｕ５の径方向外方側の端部から引き出されたＵ相配線１３４Ｕ４とを備えている。

そして、Ｕ相端子部１３５Ｕ５は、Ｕ相コイル１３１Ｕ５の径方向内方端部である内周端部１８１Ｕ５から引き出されており、この内周端部１８１Ｕ５からステータ１３０の径方向外方に向けて延びる径方向延在部１８２Ｕ５と、この径方向延在部１８２Ｕ５からヨーク部１５２の端面に向けて垂下する垂下部１８３Ｕ５と、垂下部１８３Ｕ５の下端部からステータ１３０の径方向外方に向けて延びる底部１８４Ｕ５と、この底部１８４Ｕ５の端部から回転中心線Ｏ方向に立ち上がる立上部１８５Ｕ５とを備えている。

内周端部１８１Ｕ５は、回転中心線Ｏ方向に向けて延び、Ｕ相端子部１３５Ｕ５は、コイル線２３０Ｕ５のうち、内周端部１８１Ｕ５よりも端部側を屈曲して構成されている。このように、回転中心線Ｏ方向に向けて延びる内周端部１８１Ｕ５より端部側に位置する部分を屈曲して、Ｕ相端子部１３５Ｕを構成することで、Ｕ相端子部１３５Ｕ５を構成するときの屈曲回数を低減することができる。

そして、Ｕ相端子部１３５Ｕ５の垂下部１８３Ｕ５、底部１８４Ｕ５および立上部１８５Ｕ５とによってＶ相配線１３４Ｖ５およびＷ相配線１３４Ｗ４を受け入れ可能な受入部１９０Ｕ５が規定されている。この受入部１９０Ｕ５は、上方に向けて開口するように形成されており、底部１８４Ｕ５は、Ｖ相配線１３４Ｖ５およびＷ相配線１３４Ｗ４と、分割ステータコア１５０Ｕ５のヨーク部１５２Ｕ５との間をステータ１３０の径方向に向けて延びている。

Ｕ相配線１３４Ｕ４は、コイル線２３０Ｕ５の一部がステータティース１５１Ｕ５に巻回されて形成されたＵ相コイル１３１Ｕ５の径方向外方側の端部からヨーク部１５２Ｕ５上に引き出されて形成されている。このＵ相配線１３４Ｕ４は、Ｕ相コイル１３１Ｕ５の径方向外方に位置する端部であって、ステータ１３０の径方向に向けて延びている部分から引き出されている。これにより、Ｕ相配線１３４Ｕ４を構成するために、コイル線２３０Ｕ５の端部側を屈曲する屈曲回数が低減されている。すなわち、Ｕ相端子部１３５Ｕ５を、内周端部１８１Ｕ５から引き出して形成すると共に、Ｕ相配線１３４Ｕ４をＵ相コイル１３１Ｕ５の外周端部から引き出して形成することで、コイル線２３０Ｕ５の屈曲回数を低減することができ、コイル線２３０Ｕ５を容易に構成することができる。

そして、Ｕ相配線１３４Ｕ４の先端部側には、回転中心線Ｏ方向に向けて屈曲し、周方向に隣り合うコイル線２３０Ｕ４のＵ相端子部１３５Ｕ４に接続される接続部１８６Ｕ４が形成されている。

ここで、立上部１８５Ｕ４の表面のうち、接続部１８６Ｕ４と接触する部分と、接続部１８６Ｕ４の表面のうち、立上部１８５Ｕ４と接触する部分とでは、コイル線２３０Ｕ５およびコイル線２３０Ｕ４の表面に形成された絶縁被膜が取られており、互いに電気的に接続されている。なお、接続部１８６Ｕ４は、立上部１８５Ｕ４の径方向内方側の内側面に接触している。そして、たとえば、立上部１８５Ｕ４と、接続部１８６Ｕ４とは互いに半田つけなどで接着させてもよい。

また、同様に立上部１８５Ｕ５にも、Ｕ相コイル１３１Ｕ５に対して、Ｕ相配線１３４Ｕ４の延在方向と反対側に位置するＵ相コイル１３１Ｕ６から引き出されたＵ相配線１３４Ｕ５の接続部１８６Ｕ５が接続されている。

コイル線２３０Ｕ５は、コイル線２３０Ｕ５の延在方向に対して垂直な断面形状が方形形状とされている。そして、Ｕ相コイル１３１Ｕ５は、図４に示すステータティース１５１Ｕ５のうち、ヨーク部１５２Ｕ５側に位置する基部側から、ステータティース１５１Ｕ５のうち、ステータ１３０の径方向内方側に位置する先端部に向かうように、巻き重ねられて構成されている。これにより、断面形状が円形のコイル線と比較して占積率を向上させることができる。

なお、図５を用いて、コイル線２３０Ｕ５の構成について説明したが、他のコイル線２３０Ｖ１，２３０Ｕ１，２３０Ｗ１，２３０Ｖ２，２３０Ｕ２，２３０Ｗ２，２３０Ｖ３，２３０Ｕ３，２３０Ｗ３，２３０Ｖ４，２３０Ｕ４，２３０Ｗ４，２３０Ｖ５，２３０Ｗ５も同様に構成されている。

図６は、コイル線２３０Ｕ６の詳細を示す斜視図である。この図６に示すように、コイル線２３０Ｕ６は、分割ステータコア１５０のステータティース１５１に装着されるＵ相コイル１３１Ｕ６と、このＵ相コイル１３１Ｕ６の内周端部１８１Ｕ６から引き出された中性点端子部１４１Ｕと、この中性点端子部１４１Ｕの端部から周方向に延びる中性点接続配線１３８と、Ｕ相コイル１３１Ｕ６の外周側端部から引き出されたＵ相配線１３４Ｕ５とを備えている。

中性点端子部１４１Ｕには、コイル線２３０Ｗ６の中性点接続配線１３７が接続されており、さらに、中性点接続配線１３８は、中性点端子部１４１Ｖの周方向内方側の側面に接続されている。Ｕ相配線１３４Ｕ５の先端部は、回転中心線Ｏ方向に向けて屈曲する接続部１８６Ｕ５が形成されており、この接続部１８６Ｕ５が立上部１８５Ｕ５の径方向内方側の側面に接続されている。

中性点端子部１４１Ｕは、内周端部１８１Ｕ６の端部からステータ１３０の径方向外方に向けて引き出された径方向延在部１８２Ｕ６と、この径方向延在部１８２Ｕ６の端部に接続され、ヨーク部１５２の端面に向けて垂下する垂下部１８３Ｕ６と、垂下部１８３Ｕ６の端部に接続された底部１８４Ｕ６と、底部１８４Ｕ６の端部に接続され、回転中心線Ｏ方向に立ち上がる立上部１８５Ｕ６とを備えている。

この中性点端子部１４１Ｕは、Ｗ相配線１３４Ｗ５を受け入れるように、上方に向けて開口しており、底部１８４Ｕ６は、分割ステータコアのヨーク部と、Ｗ相配線１３４Ｗ５との間を延びている。

なお、図６を用いて、コイル線２３０Ｕ６について説明したが、他のコイル線２３０Ｖ６およびコイル線２３０Ｗ６も同様に構成されている。

さらに、図７は、図５に示すコイル線２３０Ｕ５のＵ相コイル１３１Ｕ５が装着された分割ステータコア１５０Ｕ５およびこの分割ステータコア１５０Ｕ５に装着されたインシュレータ１６０Ｕ５の斜視図である。分割ステータコア１５０Ｕ５は、ステータ１３０の周方向に延びるヨーク部１５２Ｕ５と、このヨーク部１５２Ｕ５からロータ１２０に向けて突出するステータティース１５１Ｕ５とを備えている。

この分割ステータコア１５０Ｕ５には、絶縁部材から構成されたインシュレータ１６０Ｕ５が装着されており、分割ステータコア１５０Ｕ５と、コイル線２３０Ｕ５とが絶縁されている。このインシュレータ１６０Ｕ５は、ステータティース１５１Ｕ５を受け入れ可能な貫通孔１７０Ｕ５が形成されティース受入部１６１Ｕ５と、このティース受入部１６１Ｕ５からヨーク部１５２Ｕ５の内表面に沿って延びる張出部１６２Ｕ５とを備えている。

さらに、インシュレータ１６０Ｕ５は、張出部１６２Ｕ５の径方向外方側の周面から、径方向外方に向けて張出し、ヨーク部１５２Ｕ５の回転中心線Ｏ方向に配列する端面を覆うヨーク絶縁部１６３Ｕ５，１６４Ｕ５を備えている。

図４および図７において、ティース受入部１６１Ｕ５は、ステータティース１５１Ｕ５の側面を支持する側壁部１６５Ｕ５，１６６Ｕ５と、ステータティース１５１Ｕ５の上端面および下端面を支持する上壁部１６８Ｕ５および下壁部１６７Ｕ５とを備えている。上壁部１６８Ｕ５の上端部には、上方に向けて突出し、Ｕ相コイル１３１Ｕ５の内周面を支持する突起部１７２Ｕ５が形成されており、下壁部１６７Ｕ５にも、下方に向けて突出し、Ｕ相コイル１３１Ｕ５の内周面を支持する突起部１７１Ｕ５が形成されている。

張出部１６２Ｕ５は、ステータティース１５１Ｕ５に装着されたＵ相コイル１３１Ｕ５の径方向外方側の端面を支持すると共に、ヨーク部１５２Ｕ５とＵ相コイル１３１Ｕ５との絶縁が図られている。そして、この張出部１６２Ｕ５は、ティース受入部１６１に装着されたＵ相コイル１３１Ｕ５からＵ相配線１３４Ｕ５をヨーク部１５２Ｕ５側に案内すると共に、Ｕ相配線１３４Ｕ５を支持する配線導入部１７３Ｕ５を備えている。そして、Ｕ相配線１３４Ｕ５は、張出部１６２Ｕ５に形成された配線導入口１７４Ｕ５からヨーク絶縁部１６４Ｕ５上に引き出されている。

ここで、ヨーク絶縁部１６４Ｕ５は、このヨーク絶縁部１６４Ｕ５上に配設されるＵ相配線１３４Ｕ５、Ｕ相端子部１３５Ｕ５、Ｖ相配線１３４Ｖ５およびＷ相配線１３４Ｗ４と、分割ステータコア１５０Ｕ５との絶縁を確保している。

図８は、分割ステータコア１５０Ｕ５の平面図であり、図９は、径方向外方側から見た分割ステータコア１５０Ｕ５の背面図である。図８に示すように、インシュレータ１６０Ｕ５のヨーク絶縁部１６４Ｕ５には、固定部材２００Ｕ５が形成されている。この固定部材２００Ｕ５は、固定部２０１Ｕ５と、この固定部２０１Ｕ５に対して径方向外方側に間隔を隔てて形成された固定部２０２Ｕ５と、固定部２０２Ｕ５よりも径方向外方側に間隔を隔てて形成された固定部２０３Ｕ５とを備えている。

図１０は、Ｕ相コイル１３１Ｕ５およびその近傍における平面図である。この図１０に示すように、Ｗ相端子部１３５Ｗ内をＵ相配線１３４Ｕ５とＶ相配線１３４Ｖ５とが通り、さらに、Ｗ相コイル１３１Ｗ５からＷ相配線１３４Ｗ４が引き出されている。

そして、Ｗ相配線１３４Ｗ４は、固定部２０１Ｕ５によって支持されており、Ｖ相配線１３４Ｖ５は、固定部２０１Ｕ５および固定部２０２Ｕ５によって支持されている。さらに、Ｕ相配線１３４Ｕ５は、固定部２０２Ｕ５と固定部２０３Ｕ５とによって支持されている。このように、各Ｕ相配線１３４Ｕ５、Ｖ相配線１３４Ｖ５およびＷ相配線１３４Ｗ４は、それぞれ固定部材２００Ｕ５によって固定されており、位置ずれすることがされている。

このように構成された回転電機１００においては、図３に示すＵ相外部端子部１３６ＵにＵ相交流電力が供給されて、Ｕ相コイル１３１Ｕ１〜１３１Ｕ６にＵ相交流電力が供給される。また、Ｖ相外部端子部１３６Ｖには、Ｖ相交流電力が供給され、Ｖ相コイル１３１Ｖ１〜１３１Ｖ６にＵ相交流電力が供給されされる。さらに、Ｗ相外部端子部１３６Ｗには、Ｗ相交流電力が供給され、Ｗ相コイル１３１Ｗ１〜１３１Ｗ６にＷ相交流電力が供給される。このように、各位相が異なる交流電力が各コイルに供給されることで、図１に示すロータ１２０が回転する。

本実施の形態に係る回転電機１００の製造方法について、図１１、図１２および適宜図１から図１０のいずれかを用いて、説明する。図１１は、回転電機１００の製造過程中の状態を示す斜視図であり、図１２は、図１１に示された状態の次の工程を示す斜視図である。

これら図１１および図１２に示すように回転電機１００は、各Ｕ相配線１３４Ｕ，Ｖ相配線１３４Ｖ，Ｗ相配線１３４Ｗの延在方向と反対方向（本実施の形態においては、時計回りの方向）に順次、コイルが装着された分割ステータコア１５０を上方から嵌めることで環状のステータ１３０を形成する。

たとえば、図１１は、コイル線２３０Ｖ１，２３０Ｕ１，２３０Ｗ１〜２３０Ｖ５，２３０Ｕ５がそれぞれ巻回された、分割ステータコア１５０Ｖ１，１５０Ｕ１，１５０Ｗ１〜１５０Ｖ５，１５０Ｕ５がステータ１３０の周方向に沿って組み立てられている。

そして、図１２は、図１１に示す状態から新たに、コイル線２３０Ｗ５が組みつけられた分割ステータコア１５０Ｗ５を組み付けたときの状態である。

分割ステータコア１５０Ｗ５は、図１２に示すように、回転電機１００の矢印Ａ方向から組み付けられる。

Ｗ相配線１３４Ｗ４は、Ｗ相コイル１３１Ｗ５から引き出され、固定部材２００Ｕ５、固定部材２００Ｖ５および固定部材２００Ｗ５によって固定され、さらに、Ｕ相端子部１３５Ｕ５およびＶ相端子部１３５Ｖ４によって規定された凹部内を通る。そして、Ｗ相配線１３４Ｗ４の先端部がＷ相端子部１３５Ｗ４の内周面と接続する。

ここで、図８において、固定部材２００Ｕ５を構成する固定部２０１Ｕ５と、固定部２０２Ｕ５と、固定部２０３Ｕ５とは上記のように間隔を隔てて形成されており、Ｗ相配線１３４Ｗ４を上方から固定部２０１Ｕ５の側面側にはめ込むことができる。

また、他の固定部材２００Ｖ５および固定部材２００Ｗ５も、固定部材２００Ｕ５と同様に構成されており、分割ステータコア１５０Ｗ５を矢印Ａ方向からはめ込むことで、容易に、Ｗ相配線１３４Ｗ４を固定することができる。

さらに、Ｕ相端子部１３５Ｕ５およびＶ相端子部１３５Ｖ４によって規定された凹部は、矢印Ａ方向から進入するＷ相配線１３４Ｗ４を受け入れ可能なように開口しており、矢印Ａ方向から分割ステータコア１５０Ｗ５を挿入したとしても、Ｗ相配線１３４Ｗ４と、Ｕ相端子部１３５Ｕ５およびＶ相端子部１３５Ｖ４とが干渉することが抑制されている。

そして、Ｗ相配線１３４Ｗ５を固定部材２００Ｕ５、固定部材２００Ｖ５および固定部材２００Ｗ５によって位置決めすることで、Ｗ相端子部１３５Ｗ５の内周面と、Ｗ相配線１３４Ｗ４の先端部とを正確に接触させることができ、容易に、Ｗ相配線１３４Ｗ４とＷ相端子部１３５Ｗ４との接続を行うことができる。

このように順次各割ステータコア１５０Ｖ１，１５０Ｕ１，１５０Ｗ１〜１５０Ｖ８，１５０Ｕ８，１５０Ｗ８を順次装着することで、容易にステータ１３０を構成することができる。その後、このステータ１３０をモータケースに固定すると共に、ステータ１３０の内周側にロータ１２０を配置することで回転電機１００を製造することができる。

なお、上記図１１および図１２に示す例においては、各配線の延在方向と反対方向に向けて新たに分割ステータコア１５０を矢印Ａ方向から挿入して、回転電機１００を構成することとしているが、これに限られない。

図１３は、回転電機１００の製造過程の状態を示す斜視図であり、図１４は、図１３に示された状態の次の工程を示す斜視図である。

この図１３に示された状態においては、コイル線２３０Ｖ６，２３０Ｕ６，２３０Ｗ６が装着された分割ステータコア１５０Ｖ１，１５０Ｕ１，１５０Ｗ１が配列している。そして、図１４に示すように、配線１３４Ｖ５，１３４Ｕ５，１３４Ｗ５の延在方向前方側に分割ステータコア１５０Ｗ５を矢印Ｂ方向から挿入し、装着してもよい。

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、上記した実施の形態の説明ではなくて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。

本発明は、回転電機に関し、特に複数の分割ステータコアを備えた回転電機に好適である。

本発明の実施の形態に係る回転電機の断面図である。ステータの斜視図である。各コイルの接続状態を示すステータの平面図である。各分割ステータコアの斜視図である。コイル線の詳細を示す斜視図である。コイル線の詳細を示す斜視図である。図５に示すコイル線のＵ相コイルが装着された分割ステータコアおよびこの分割ステータコアに装着されたインシュレータの斜視図である。分割ステータコアの平面図である。径方向外方側から見た背面図である。Ｕ相コイルおよびその近傍における平面図である。回転電機の製造過程の状態を示す斜視図である。図１１に示された状態の次の工程を示す斜視図である。回転電機の製造過程の状態を示す斜視図である。図１３に示された状態の次の工程を示す斜視図である。

符号の説明

１００回転電機、１１０回転シャフト、１２０ロータ、１２１ロータコア、１２２永久磁石、１２４樹脂、１２６磁石挿入孔、１３０ステータ、１３１ＵＵ相コイル、１３１ＶＶ相コイル、１３１ＷＷ相コイル、１３４ＵＵ相配線、１３４ＶＶ相配線、１３４ＷＷ相配線、１３５ＵＵ相端子部、１３５ＶＶ相端子部、１３５ＷＷ相端子部、１３６ＵＵ相外部端子部、１３６ＶＶ相外部端子部、１３６ＷＷ相外部端子部、１４０中性点、１５０分割ステータコア、１５１ステータティース、１５２ヨーク部、１６０インシュレータ、１６１ティース受入部、１６２張出部、１６３ヨーク絶縁部、１６４ヨーク絶縁部。

Claims

回転可能に設けられたロータと、
前記ロータの周囲に配置され、環状に形成されたステータコア、および前記ステータコアにコイル線の一部が巻回されて形成された巻線部を含む環状のステータとを備え、
前記ステータコアは、前記ステータの周方向に複数配列された分割ステータコアを含み、前記分割ステータコアは、前記ステータの周方向に延びるヨーク部と、該ヨーク部から前記ロータに向けて突出し、前記巻線部が装着されたステータティースとを含み、
前記コイル線は、前記ステータティースに巻回された前記巻線部と、前記巻線部の一方の端部から前記ヨーク部上に引き出された引出部と、前記巻線部の他方の端部から引き出されて前記ヨーク部上を延び、前記巻線部に対して前記ステータの周方向に離れて設けられた他の巻線部を含む他のコイル線の引出部に接続された配線部とを含む、回転電機。
前記配線部は、前記巻線部のうち、前記ステータの径方向外方側の端部から前記ヨーク部上に引き出され、前記引出部は、前記巻線部のうち、前記ステータの径方向内方側の端部から前記ヨーク部上に引き出される、請求項１に記載の回転電機。
前記ステータティースに装着され、前記コイル線と前記ステータティースとを絶縁する絶縁部材をさらに備え、
前記絶縁部材は、前記ステータティースを受け入れ可能な貫通孔が形成されたステータティース受入部と、該ステータティース受入部から張り出すように形成され、前記ヨーク部の内周面に沿う張出部とを含み、
前記張出部には、前記巻線部から前記ヨーク部上に前記配線部を案内する案内部が形成された、請求項１または請求項２に記載の回転電機。
前記絶縁部材は、前記配線部および前記引出部と前記ヨーク部との間を絶縁するヨーク絶縁部を含む、請求項３に記載の回転電機。
前記コイル線は、該コイル線の延在方向に対して垂直な断面形状が方形形状とされ、前記巻線部は、前記ステータティースのうち、前記ヨーク部側に位置する基部から前記ステータの径方向内方に位置する先端部に向けて巻き重ねて構成された、請求項１から請求項４のいずれかに記載の回転電機。
前記コイル線は、第１位相の交流電力が供給される第１コイル線および該第１コイル線に接続された第２コイル線と、第２位相の交流電力が供給される第３コイル線および該第３コイル線に接続された第４コイル線とを含み、
前記第３コイル線の第３巻線部は、前記第１コイル線の第１巻線部に対して、前記ステータの周方向に隣り合う位置に設けられ、
前記第２コイル線の第２巻線部は、前記第３コイル線の第３巻線部に対して前記第１巻線部と反対側に配置され、
前記第４コイル線の第４巻線部は、前記第２巻線部に対して、前記第３巻線部と反対側に配置され、
前記第１コイル線の第１配線部は、前記第３巻線部の外周側を通り、前記第２コイル線の第２引出部に接続され、
前記第３コイル線の第３配線部は、前記第２巻線部の外周側を通り、前記第４コイル線の第４引出部に接続され、
前記第３コイル線の第３引出部は、前記第１配線部と前記ヨーク部との間を前記ステータの径方向外方に向けて延び、前記第１配線部より前記ステータの径方向外方側にて、前記第１配線部を受け入れるように、前記ステータの中心軸方向に屈曲し、
前記第２コイル線の第２引出部は、前記第３配線部と前記ヨーク部との間を前記ステータの径方向外方に向けて延び、前記第３配線部より前記ステータの径方向外方側にて、前記第３配線部を受け入れるように、前記ステータの中心軸方向に向けて屈曲する、請求項１から請求項５のいずれかに記載の回転電機。