JP2011114903A - 回転電機の固定子及び回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機の固定子の巻線を相別に夫々バスリングを介して結線するものにおいて、固定子の寸法上のデメリットを解消でき、しかも、巻線の占積率の向上を図る。
【解決手段】Ｕ相電源用、Ｖ相電源用及びＷ相電源用バスリング１６、１７及び１８が固定子鉄心２の軸方向の両端部のうちの一方の端部側に配設され、中性点結線用バスリング１９が固定子鉄心２の軸方向の両端部のうちの他方の端部側に配設され、巻線６、７及８の巻き始め側端部６ａ、７ａ及び８ａがＵ相電源用バスリング１６、Ｖ相電源用バスリング１７及びＷ相電源用バスリング１８に接続され、巻線６、７及び８の巻き終わり側端部６ｂ、７ｂ及び８ｂが中性点結線用バスリング１９に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定子鉄心に巻装された巻線を相別に夫々バスリングを介して結線する回転電機の固定子及びこの固定子を備えた回転電機に関する。

従来より、回転電機においては、固定子鉄心に巻装された巻線を相別に夫々バスリングを介して結線するものが供されている。このものでは、Ｕ相結線用バスリングと、Ｖ相結線用バスリング及びＷ相結線用バスリング並びに中性点結線用バスリングを備え、それらのバスリングは、固定子鉄心の軸の一方の端部側に同心円状に配設されている。そして、Ｕ相結線用バスリングには、Ｕ相の巻線の一端部が、Ｖ相結線用バスリングには、Ｖ相の巻線の一端部が、Ｗ相結線用バスリングには、Ｗ相の巻線の一端部が夫々接続されており、中性点結線用バスリングには、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線、及びＷ相の巻線の夫々他端部が共通に接続されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００８−２２６２０号公報

上記従来の回転電機においては、Ｕ相結線用バスリング、Ｖ相結線用バスリング及びＷ相結線用バスリング並びに中性点結線用バスリングが、固定子鉄心の軸方向の一方の端部側に同心円状に配設されているため、その配設スペースが固定子鉄心の軸方向の一方の端部側に必要となり、その結果、固定子の外径寸法が大きくなるという、寸法上のデメリットを有していた。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、固定子鉄心の巻線を相別に夫々バスリングを介して結線するものにおける寸法上のデメリットを解消でき、しかも、巻線の占積率の向上を図ることができる回転電機の固定子及び回転電機を提供することにある。

本発明の回転電機の固定子は、固定子鉄心と、この固定子鉄心の周囲部に多層に巻装されたＵ相、Ｖ相及びＷ相の夫々複数の巻線と、前記固定子鉄心の軸方向の両端部のうちの一方の端側に配設され、前記Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の巻線の巻き始め側端部が夫々接続されたＵ相電源用バスリング、Ｖ相電源用バスリング及びＷ相電源用バスリングと、前記固定子鉄心の軸方向の両端部のうちの他方の端部側に配設され、前記Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の巻線の巻き終わり側端部が接続された中性点結線用バスリングとを具備したことを特徴とする。

本発明の回転電機は、請求項１ないし３のいずれかに記載の固定子と、この固定子の界磁空間に配置された回転子とを備えたことを特徴とする。

本発明の回転電機の固定子によれば、Ｕ相電源用、Ｖ相電源用及びＷ相電源用バスリングと中性点結線用バスリングとが、固定子鉄心の軸方向の両端部のうちの一方の端部側と他方の端部側とに振り分けて配設されているので、それらのバスリングの配設スペースを固定子鉄心の軸方向の一方の端部側にのみ設ける必要がなくて両方の端部側に分けて確保すればよく、従って、固定子の外径寸法を小さくできる。又、前記Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の巻線の巻き始め側端部が夫々Ｕ相電源用バスリング、Ｖ相電源用バスリング及びＷ相電源用バスリングに接続され、前記Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の巻線の巻き終わり側端部が中性点結線用バスリングに接続されているので、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の巻線の外周部は中性点電位とほぼ等しくなり、従って、巻線相互の外周部間の絶縁距離を大きく確保する必要がなくて、巻線の巻回数を多くすることができ、巻線の占積率の向上を図ることができる。

本発明の回転電機によれば、外形寸法が小さくて巻線の占積率の向上を図った固定子を用いるようにしたので、小形にして高出力を得ることができる。

本発明の一実施例を示す、図３のＡ−Ａ断面拡大図 図３のＢ矢視拡大図 固定子全体の正面図 固定子全体の裏面図 図３のＣ部拡大図 図４のＤ部拡大図

以下、本発明の一実施例につき、図面を参照して説明する。この実施例は、本発明を、電気自動車（ハイブリット車を含む）に搭載される回転電機たる駆動電動機に適用した例である。

まず、３相の駆動電動機の固定子１を示した図３及び図４において、環状の多数の珪素鋼板を積層してなる固定子鉄心２には、周囲部（この場合、内周部）に、歯部３が多数設けられており、その各歯部３に、絶縁スプール４（図３）及び絶縁スプール５（図４）を夫々に介してＵ相の巻線６、Ｖ相の巻線７及びＷ相の巻線８が、相別に施されている。この場合、Ｕ相の巻線６、Ｖ相の巻線７及びＷ相の巻線８は、各複数たる８個計２４個設けられており、これらは、矩形状に多層に巻装された巻線と台形状に多層に巻装された巻線とが交互に位置するように設けられている。従って、Ｕ相の巻線６、Ｖ相の巻線７及びＷ相の巻線８も、矩形形状の巻線と台形状の巻線とを交互に有する。

絶縁スプール４、５は、図１及び図２に示すように、固定子鉄心２の歯部３に、軸方向の一方側（図１で右方、図２で上方）と他方側（図１で左方、図２で下方）から装着されたもので、図１及び図２には、この絶縁スプール４、５の合わせ目９が示されている。そして、絶縁スプール４、５の夫々図１に示す固定子鉄心２の内周側には、巻線収納溝１０、１１が形成されており、この巻線収納溝１０、１１に巻線６ないし８（図１及び図２では巻線７）が収納されるようにして、該巻線６ないし８が絶縁スプール４、５に巻装されている。

固定子鉄心２の軸方向の一方の端部側である絶縁スプール４の固定子鉄心２の外周側には、バスリング収納溝１２、１３及び１４が形成されており、固定子鉄心２の軸方向の他方の端部側である絶縁スプール５の固定子鉄心２の外周側には、バスリング収納溝１５が形成されている。この場合、前者のバスリング収納溝１２ないし１４は、固定子鉄心２の径方向に層をなすように配列されて形成されており、従って、これらのバスリング収納溝１２ないし１４は、同心円状に形成されている（図３参照）。又、後者のバスリング収納溝１５は、バスリング収納溝１２ないし１４のうちの最内周側のバスリング収納溝１２と対称的に形成されている（図１参照）。

バスリング収納溝１２には、Ｕ相電源用バスリング１６が挿入されて保持され、バスリング収納溝１３には、Ｖ相電源用バスリング１７が挿入されて保持され、バスリング収納溝１４には、Ｗ相電源用バスリング１８が挿入されて保持されている。かくして、Ｕ相電源用バスリング１６、Ｖ相電源用バスリング１７及びＷ相電源用バスリング１８は、固定子鉄心２の軸方向の両端部のうちの一方の端部側に配設されている。

又、これらのバスリング１６ないし１８は、いずれも平板で固定子鉄心２の全周にわたる円環状をなすものであり、これらが上述のバスリング収納溝１２ないし１４に挿入されて保持される結果、これらのバスリング１６ないし１８も、固定子鉄心２の径方向に層をなすように配列され、且つ、同心円状に配列されている。

バスリング収納溝１５には、中性点結線用バスリング１９が挿入されて保持されており、かくして、中性点結線用バスリング１９が、固定子鉄心２の軸方向の両端部のうちの他方の端部側に配設されている。なお、このバスリング１９も、平板で固定子鉄心２の全周にわたる円環状をなしている。

そして、絶縁スプール４のバスリング収納溝１２ないし１４と前記巻線収納溝１０との間の仕切壁２０には、図２に示すように、固定子鉄心２の周方向（図２で左右）の内方側の両側に、２つの巻線通し溝２１が形成されていて、そのうちの一つの巻線通し溝２１に前記巻線６、７及び８の巻き始め側端部６ａ、７ａ及び８ａ（図１及び図２では巻線７の巻き始め側端部７ａ）が通されている。

そして、前記バスリング１６、１７及び１８の夫々の巻線接続部分には、図３及び図５に示すように、夫々二股の接続部１６ａ、１７ａ及び１８ａが立ち上がり形成されていて、これらの接続部１６ａ、１７ａ及び１８ａに、上述の巻線溝２１を通して巻線６、７及び８の巻き始め側端部６ａ、７ａ及び８ａが差し込まれて接続されている。かくして、Ｕ相ないしＷ相の夫々複数の巻線６ないし８が、相別に夫々バスリング１６ないし１８を介して結線されている。なお、図３及び図５には、バスリング１６、１７及び１８の夫々の電源接続部分に立ち上げて設けられたＵ相、Ｖ相及びＷ相の電源接続端子２２、２３及び２４が示されている。

一方、図１に示す絶縁スプール５のバスリング収納溝１５と前記巻線収納溝１１との間の仕切壁２５には、図２に示すように、固定子鉄心２の周方向（図２で左右）の外方側の両側に、２つの巻線通し溝２６が形成されていて、そのうちの一つの巻線通し溝２６に前記巻線６、７及び８の巻き終わり側端部６ｂ、７ｂ及び８ｂ（図１及び図２では巻線７の巻き終わり側端部７ｂ）が通されている。

そして、前記バスリング１９の巻線接続部分には、図４及び図６に示すように、二股の接続部１９ａが立ち上がり形成されていて、この接続部１９ａに、上述の巻線通し溝２６を通した巻線６、７及び８の巻き終わり側端部６ｂ、７ｂ及び８ｂが差し込まれて接続されている。ところで、前述したように巻線６、７及び８は、矩形状の巻線と台形状の巻線とが交互に配置されて構成される。この場合、矩形状の巻線（図６では例えば巻線６）では、その巻き終わりは固定子鉄心２の内周側になるので、巻き終わり側端部（図６では例えば巻き終わり側端部６ｂ）は固定子鉄心２の内周側から引き出され、台形状の巻線（図６では例えば巻線７）では、その巻終わりは固定子鉄心２の外周側になるので、巻き終わり側端部（図６では例えば巻き終わり側端部７ｂ）は固定子鉄心２の外周側から引き出さるようになる。

このように本実施例によれば、Ｕ相電源用バスリング１６、Ｖ相電源用バスリング１７、及びＷ相電源用バスリング１８が、固定子１の固定子鉄心２の軸方向の両端部のうちの一方の端部側に配設され、中性点結線用バスリング１９が、同固定子鉄心２の軸方向の両端部のうちの他方の端部側に配設されていて、Ｕ相電源用、Ｖ相電源用及びＷ相電源用バスリング１６、１７及び１８と中性点結線用バスリング１９とが、固定子鉄心２の軸方向の両端部のうちの一方の端部側と他方の端部側とに振り分けて配設されているので、それらのバスリング１６ないし１９の配設スペースが固定子鉄心２の軸方向の一方の端部側にのみに設けられることがなくて両方の端部側に分けて確保すればよく、かくして、固定子１の外径寸法を小さくできる。

更に、Ｕ相の巻線６、Ｖ相の巻線７及びＷ相の巻線８の巻き始め側端部６ａ、７ａ及び８ａがＵ相電源用バスリング１６、Ｖ相電源用バスリング１７及びＷ相電源用バスリング１８に接続され、巻線６、７及び８の巻き終わり側端部６ｂ、７ｂ及び８ｂが中性点結線用バスリング１９に接続されているので、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の巻線６、７及び８の外周部はほぼ中性点電位と等しくなり、従って、巻線６、７及び８相互の外周部間の絶縁距離を大きく確保する必要がなくて、巻線６、７及び８の巻回数を多くすることができ、巻線６、７及び８の占積率の向上を図ることができる。

しかも、固定子鉄心２に巻装される巻線６ないし８は、多層の矩形状に巻装される巻線と多層の台形状に巻装される巻線とが交互に位置するように設けられているので、巻線６ないし８は、環状をなす固定子鉄心２に放射状に巻装されても、その外周部の相互間の距離を小さくするように巻回することができ、その分だけ巻線６ないし８の巻回数を多くすことができて、一層占積率の向上を図ることができる。

而して、このように構成された固定子１は、図示はしないが、機枠内に固定され、その固定子１の界磁空間（内周部）に永久磁石形の回転子が配設されて、回転電機たる駆動電動機が構成される。この場合、外形寸法が小さくて巻線６ないし８の占積率の向上を図った固定子１を用いるようにしたので、電気自動車用の駆動電動機としては、小形にして高出力を得ることができて、車載用として最適である。

なお、本発明は上記し且つ図面に示した実施例にのみ限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。
例えば、上記実施例は、本発明を電気自動車の駆動電動機に適用した場合について述べたが、駆動電動機は発電機として兼用するようにしてもよく、又、電気自動車以外に使用される回転電機全般に適用することができる。

又、回転電機としては、回転子を固定子の内周側の界磁空間に配置するインナロータ形に限らず、回転子を固定子の外周側の界磁空間に配置するアウタロータ形にも適用することができる。

図面中、１は固定子、２は固定子鉄心、６はＵ相の巻線、６ａは巻き始め側端部、６ｂは巻き終わり側端部、７はＶ相の巻線、７ａは巻き始め側端部、７ｂは巻き終わり側端部、８はＷ相の巻線、８ａは巻き始め側端部、８ｂは巻き終わり側端部、１６はＵ相電源用バスリング、１７はＶ相電源用バスリング、１８はＷ相電源用バスリング、１９は中性点結線用バスリングを示す。

Claims (4)

1. 固定子鉄心と、
   この固定子鉄心の周囲部に多層に巻装されたＵ相、Ｖ相及びＷ相用の夫々複数の巻線と、
   前記固定子鉄心の軸方向の両端部のうちの一方の端側に配設され、前記Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の巻線の巻き始め側端部が夫々接続されたＵ相電源用バスリング、Ｖ相電源用バスリング及びＷ相電源用バスリングと、
   前記固定子鉄心の軸方向の両端部のうちの他方の端部側に配設され、前記Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の巻線の巻き終わり側端部が接続された中性点結線用バスリングとを具備したことを特徴とする回転電機の固定子。
2. 固定子鉄心の周囲部には、矩形状に巻装される巻線と台形状に巻装される巻線とが交互に位置するように設けられていることを特徴とする請求項１記載の回転電機の固定子。
3. 矩形状の巻線の巻き終わり側端部及び台形状の巻線の巻き終わり側端部は、固定子鉄心の内外周の互いに反対側に導出されていることを特徴とする請求項２記載の回転電機の固定子。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の固定子と、
   この固定子の界磁空間に配置された回転子とを備えたことを特徴とする回転電機。

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