JP2013240128A - モータのステータ - Google Patents

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Abstract

【課題】モータのステータのコイル端末束の積層方向において、前記ステータのサイズが大きくなってしまうことを抑制し、且つ中性点結線部を構成する複数相のコイル端末束で生じる銅損を低減できるモータのステータを提供する。
【解決手段】モータのステータ10は、複数組(6組)の複数相(U、V、Wの3相)のコイル18毎に、円周方向に隣接する前記複数相のコイル端末同士が結線されて複数の中性点結線部N1〜N6が形成され、複数の中性点結線部N1〜N6を、ステータ10の円周方向に沿って互いに離間して配置するようにしたので、各中性点結線部N1〜N6のコイル端末の束を、例えば、従来技術に係る18本(中性点結線部1個)から3本(中性点結線部6個)に減らすことができる。
【選択図】図1

Description

この発明は、円周方向に沿って配置された複数のティースと、前記ティースに巻回される複数組の複数相のコイルと、を有し、複数組の複数相の前記コイルに多相交流を流すことによって前記円周方向に回転磁界を発生させ、ロータ(回転子)を回転させるモータのステータに関する。
モータに組み込まれるステータとして、ステータコアを分割したティースと、前記ティースに装着される絶縁部材と、前記絶縁部材を介して前記ティースに巻回されるコイルと、を有する分割コア部を環状に複数配置して形成されるステータが提案されている。
このステータを有するモータでは、従来、各分割コア部のコイル端末を各相の電圧端子に接続されたバスリング(環状導線)に接続する構成が採用されている。
このような構成を採用したモータのステータにおいては、相数に応じた数のバスリングが用意され、同一相のコイルの端末がターミナルを介して1つのバスリングに電気的に接続される。そのため、前記コイルの端末の結線処理に必要な部品が多く、モータのステータの製造コストが増大すると共に、該結線処理の作業が煩雑であるため生産性の低下を招くことが懸念されていた。
製造コストの増大及び生産性の低下を回避するために、バスリングを使用しないステータを備えるモータ、いわゆるバスリングレスモータが提案されている(特許文献1参照)。
図9は、特許文献1に開示されたステータ1010の正面図、図10は、ステータ1010を形成する分割コア部1014の斜視図、図11は、分割コア部1014の一部断面図である。
図9〜図11において、ステータ1010は、6極の3相Y型結線のステータであり、中空状のホルダ(ハウジング)1012と、3相の電圧供給端子U、V、Wと、中性点を形成する中性点端子Nと、ホルダ1012の内周面1012aに沿って18個の分割コア部1014を環状に配置して形成されるステータコア1016とを備えている。
ステータコア1016は、U相、V相、及びW相のコイル1018が時計回りに6回繰り返し並ぶように複数の分割コア部1014を環状に配置して形成されている。
分割コア部1014は、金属板1022を複数枚積層して構成されるティース(分割鉄心)1024と、ティース1024を電気的に絶縁する絶縁部材1026と、絶縁部材1026を介してティース1024に巻回されるコイル素線(コイル導線)1018aにより構成されるコイル1018とを有する。コイル素線1018aは、断面長方形状の平角線・絶縁被覆導線である。
絶縁部材1026は、コイル素線1018aが巻回される巻回部1038(1038a、1038b)と、巻回部1038から矢印B1方向に突出し、コイル素線1018aのコイル端末(各相の電圧供給端子U、V、Wに結線される一端側のコイル端末と、中性点端子Nに結成される他端側のコイル端末)を矢印C方向に沿って電圧供給端子U、V、W及び中性点端子Nの箇所にまで引き回すための引き回し部1040とを有している。
引き回し部1040は、板状部1050と、板状部1050上に形成されるコイル端末収納部1052とから構成される。
コイル端末収納部1052は、巻回部1038に巻回されたコイル素線1018aの一端部側のコイル端末又は他端部側のコイル端末を矢印C方向に収納できるように構成されている。
すなわち、コイル端末収納部1052は、矢印C方向に沿って延在し、平角線のコイル素線1018aの一端部側のコイル端末又は他端部側のコイル端末を収納可能な幅(矢印A方向に沿った長さ)及び深さ(矢印B方向に沿った奥行き)を有するコイル端末保持溝1056〜1059が、矢印A方向に所定間隔で設けられている。
ステータコア1016において、各分割コア部1014では、同一形状の平角線のコイル素線1018aがそれぞれ巻回されてコイル1018を構成する。コイル端末収納部1052では、コイル素線18aの一端部側のコイル端末又は他端部側のコイル端末について、平角線の長辺側を矢印A方向に沿わせた状態で、矢印C方向に引き回し、各コイル端末保持溝1056〜1059に収納する。そのため、各コイル端末保持溝1056〜1059は、略同一の幅(高さ)を有する。
また、図11に示すように、各コイル端末保持溝1056〜1059のうち、最上部のコイル端末保持溝1056の深さは、他のコイル端末保持溝1057〜1059の深さよりも深く形成されている。
具体的に、図9を参照して説明すれば、図9中、U1相〜U3相のコイル1018を構成する3本のコイル素線1018aの一端部側のコイル端末は、反時計回りで電圧供給端子Uに接続され、V1相〜V3相のコイル1018を構成する3本の各コイル素線1018aの一端部側のコイル端末は反時計回りで電圧供給端子Vに接続され、W1相〜W3相のコイル1018を構成する3本の各コイル素線1018aの一端部側のコイル端末は反時計回りで電圧供給端子Wに接続され、U4相〜U6相のコイル1018を構成する3本のコイル素線1018aの一端部側のコイル端末は、時計回りで電圧供給端子Uに接続され、V4相〜V6相のコイル1018を構成する3本の各コイル素線1018aの一端部側のコイル端末は時計回りで電圧供給端子Vに接続され、W4相〜W6相のコイル1018を構成する3本の各コイル素線1018aの一端部側のコイル端末は時計回りで電圧供給端子Wに接続される。
その一方、U1、V1、…、V2、W3のコイル18を構成する9本の各コイル素線1018aの他端部側のコイル端末は反時計回りで中性点端子Nに接続され、U4、V4、…V6、W6のコイル1018を構成する9本の各コイル素線1018aの他端部側のコイル端末は時計回りで中性点端子Nに接続される。
そのため、最も深いコイル端末保持溝1056には、中性点端子Nの近傍において、合計で9本のコイル素線1018aの他端部側のコイル端末が互いにオーバーラップして引き回されて収納される(図11参照)。
特開2012−16100号公報
ところが、このように構成される従来技術に係るモータのステータ1010では、U相、V相、及びW相の全ての相のコイル1018のコイル端末同士を束ねて中性点端子Nの1箇所で結線するようにしているので、コイル端末保持溝1056の深さ(高さ)が深く(高く)なり、コイル端末束の積層方向(矢印A方向)、この場合、モータの径方向の長さにおいてステータ1010のサイズが大きくなってしまうという課題がある。
また、中性点端子Nを形成するコイル端末を引き回す距離が長いため、例えば、W3相の中性点側のコイル端末は図9中、反時計回りに半周程度引き回されて中性点端子Nに接続され、U4相の中性点側のコイル端末は、図9中、時計回りに半周程度引き回されて中性点端子Nに接続される等、コイル端末における銅損が大きくなってしまうという課題がある。
図12は、同様に、モータの径方向の長さにおいてステータのサイズが長くなり、且つコイル端末における銅損が大きいという課題を有する比較例に係る6極モータY結線6並列のステータ2010の一部省略斜視図、図13Aは、ステータ2010を構成する分割コア部2014の電圧供給端子U、V、W近傍での断面図、図13Bは、図13Aの断面図中、渡り線部を拡大した断面図を示している。
図12、図13A及び図13Bにおいて、電圧供給端子U、V、Wの近傍では、絶縁部材2026のコイル端末収納部2052に、ステータコア2016上の絶縁部材2026の巻回部2038に巻回されるコイル2018のコイル端末の各3本のU、V、W相の渡り線と、一点集中結線されるコイル端末の9本の中性点端子Nの渡り線が収納されるので、前記一点集中結線用の中性点端子Nの渡り線を収納するために絶縁部材2026のサイズがコイル端末収納部2052で必要となる。このため、図13Bに示すように、各3本のU、V、W相の渡り線収納部の下部側に絶縁部材2026の不要な空間2030が発生する。
図14は、モータの径方向の長さにおいてステータのサイズが長くなり、且つコイル端末における銅損が大きいという課題を有する他の比較例に係る12極モータY結線12並列のステータ3010を構成する分割コア部3014の電圧供給端子U、V、W近傍での断面図を示している。
この図14例では、電圧供給端子U、V、Wの近傍では、絶縁部材3026のコイル端末収納部3052に、ステータコア3016上の絶縁部材3026の巻回部3038に巻回されるコイル3018のコイル端末の各6本のU、V、W相の渡り線と、18本が一点集中結線される中性点端子Nの渡り線が収納されるので、前記一点集中結線用の中性点端子Nの渡り線を収納するために絶縁部材3026のサイズがコイル端末収納部3052で必要となる。このため、12極モータY結線12並列のステータ3010では、径方向のサイズがさらに大きくなるという課題が発生する。
この発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、コイル端末束の積層方向において、ステータのサイズが大きくなってしまうことを抑制し、且つ中性点結線部を構成する複数相のコイル端末束で生じる銅損を低減することを可能とするモータのステータを提供することを目的とする。
この発明に係るモータのステータは、円周方向に沿って配置された複数のティースと、前記ティースに巻回される複数組の複数相のコイルと、を有し、複数組の前記複数相のコイルの内の各相のコイル毎に、一端側のコイル端末が対応する各相の電圧端子に対して結線され、複数組の前記複数相のコイルの内の各相の前記コイルは、前記ティースに巻回されたコイル巻回部と、前記コイル巻回部から引き出された他端側のコイル端末と、を備えたモータのステータにおいて、複数組の前記複数相のコイル毎に、円周方向に隣接する前記複数相の前記他端側の前記コイル端末同士が結線されて複数の中性点結線部が形成され、複数の前記中性点結線部が、互いに離間して配置されていることを特徴とする。
この発明によれば、円周方向に隣接する複数相のコイル端末同士が結線されて形成された、複数相のコイル毎の複数の中性点結線部が、互いに離間して配置されていることにより、従来技術のように、複数組の複数相のコイル全てのコイル端末同士を束ねて1箇所で結線して中性点結線部を形成する際に、前記中性点結線部を構成する反時計回りの複数相のコイル端末の束と、別の中性点結線部を構成する時計回りの複数相の別のコイル端末の束とが、円周方向において互いにオーバーラップして引き回されてしまうことを抑制できる。
従って、複数組の複数相のコイル全てのコイル端末同士を束ねて1箇所で結線する従来技術に比較して、コイル端末束の積層方向において、ステータのサイズが大きくなってしまうことを抑制できる。
また、複数組の複数相のコイル全てのコイル端末同士を束ねて1箇所で結線する従来技術に比較して、前記中性点結線部を構成する複数相のコイル端末の束と、別の中性点結線部を構成する複数相の別のコイル端末の束とが、円周方向において互いにオーバーラップして引き回されてしまうことを抑制できるため、前記中性点結線部を構成する複数相のコイル端末の束の長さが長くなってしまうことを抑制できる。従って、前記中性点結線部を構成する複数相のコイル端末束で生じる銅損を低減できる。
この場合、前記ステータは、前記ティースに装着される絶縁部材を備え、前記絶縁部材には、少なくとも一端に開口部を備えた溝部が設けられており、前記中性点結線部は、前記溝部に収容されていることを特徴とする。
このように、中性点結線部をティースに装着される絶縁部材の溝部に収容することにより、前記中性点結線部の周囲に対する絶縁性を向上させることができる。
従って、例えば中性点結線部に対して絶縁材料の塗布、あるいは絶縁キャップの装着等を行う場合と比較すると、追加材料、あるいは追加部品が不要となるため、コストの増加を抑制できる。
さらに、前記他端側の前記コイル端末及び前記中性点結線部は、共通の前記溝部に収容されていることが好ましい。
このように、コイル端末及び中性点結線部を共通の溝部に収容することにより、前記中性点結線部を収容するための別の溝部を設ける必要がなく、絶縁部材の構成を簡単にできる。
また、前記中性点結線部は、前記中性点結線部を構成する前記複数相の前記他端側の前記コイル端末の束を前記円周方向の一方側に曲げることにより前記溝部に収容されており、前記複数相の前記他端側の前記コイル端末は、前記円周方向の他方側の前記コイル端末の方が長く形成されていることが好ましい。
中性点結線部を構成する複数相のコイル端末の束を円周方向の一方側に曲げる際に、曲げ半径の外周側に位置するコイル端末に大きな引張応力が発生してしまう恐れがあるが、曲げ半径の外周側に位置するコイル端末の方が長く形成されていることにより、複数相のコイル端末の束を円周方向の一方側に曲げる際に、曲げ半径の外周側に位置するコイル端末において発生する引張応力を低減でき、曲げ半径の外周側に位置するコイル端末が損傷してしまうことを抑制できる。
さらに、前記中性点結線部を構成する前記複数相の前記他端側の前記コイル端末は、前記複数相のコイルの内の円周方向の中央に位置するコイルに対して円周方向の両側に位置する前記コイルから、前記円周方向の中央に位置するコイルに向かって円周方向に引き回されていることが好ましい。
この発明によれば、複数相のコイル毎の複数の中性点結線部が、互いに離間して配置されていることにより、複数組の複数相のコイル全てのコイル端末同士を束ねて1箇所で結線する従来技術に比較して、コイル端末束の積層方向において、ステータのサイズが大きくなってしまうことを抑制できる。
また、前記中性点結線部を構成する複数相のコイル端末の束と、別の中性点結線部を構成する複数相の別のコイル端末の束とが、円周方向において互いにオーバーラップして引き回されてしまうことを抑制できるため、前記中性点結線部を構成する複数相のコイル端末束で生じる銅損を低減できる。
この実施形態に係る、モータのステータの一部省略正面図である。 図1例のステータの回路図である。 図1例のステータの斜視図である。 図4Aは、図1例のステータの一部拡大図である。図4Bは、変形例のステータの一部拡大図である。 図4AのステータのV−V線一部省略断面図である。 図4AのステータのVI−VI線一部省略断面図である。 他の実施形態に係るスタータの図5に対応する一部省略断面図である。 他の実施形態に係るステータの図6に対応する一部省略断面図である。 従来技術に係るステータの正面図である。 図9に示すステータを形成する分割コア部の斜視図である。 図10に示す分割コア部の一部断面図である。 比較例に係るステータの一部省略斜視図である。 図13Aは、図12に示すステータの電圧供給端子近傍での断面図、図13Bは、その電圧供給端子近傍の一部省略拡大断面図である。 他の比較例に係るステータの電圧供給端子近傍での断面図である。
この発明に係るモータのステータについて、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
[実施形態]
図1は、この実施形態に係る6極モータY型結線6並列(Y型結線全並列)の略円筒状のステータ10の一部省略正面図である。回転磁界(界磁)を発生するステータ10は、その内部に設けられる図示しないロータ(回転子)と組み合わされてモータを構成し、例えば、電動車両のモータ(電動機)又はジェネレータ(発電機)として用いられる。前記電動車両としては、バッテリやキャパシタ等の蓄電装置を電力源とする電気自動車、前記蓄電装置と内燃機関を電力源乃至駆動源とするハイブリッド自動車、あるいは、燃料電池と前記蓄電装置を電力源とする燃料電池自動車等が対象とされる。前記ロータは、永久磁石を有する永久磁石回転子、又はリラクタンストルクによって回転する回転子のように、永久磁石を有していない回転子であってもよい。
なお、図1に示したステータ10中、コイル端末収納部52を有する絶縁部材26及び中性点結線部N(N1、N2、…N6)を除く構成要素は、上述した従来技術(図9〜図11)、比較例(図12、図13A及び図13B)、及び他の比較例(図14)の構成と基本的に同様であるので、その詳細な説明は省略する。
ステータ10は、突極巻のステータであり、3相の電圧供給端子U、V、Wと、中性点を形成する6個の中性点結線部N(N1、N2、…、N6)と、複数(図1では18個)の分割コア部14を環状に配置して形成されるステータコア16とを備えている。
ステータコア16は、複数相、ここではU相、V相、W相のコイル18をそれぞれ有する分割コア部14を6つずつ含む。この場合、ステータコア16では、複数の分割コア部14を環状に配置することにより、U相(U1相〜U6相)、V相(V1相〜V6相)、及び、W相(W1相〜W6相)の各コイル18が、図1の反時計回りに、U1、V1、W1、U2、…、U6、V6、W6の順番に並ぶように配置される。すなわち、ステータ10は、円周上に沿って環状に配置された18個のティース24と、各ティース24に巻回される6組の3相のコイル18とを備える。
図2は、上記した3相Y型結線のコイル18を有するステータ10の回路図である。U相、V相、W相のコイル18は、それぞれ全並列に結線されている。U1相〜U6相の一端部側の6本のコイル端末同士がヒュージング処理等により結線されて電圧供給端子Uに接続され、V1相〜V6相の一端部側の6本のコイル端末同士が同様に結線されて電圧供給端子Vに接続され、W1相〜W6相のコイル18の一端部側の6本のコイル端末同士が同様に結線されて電圧供給端子Wに接続される。
U1相、V1相、W1相の他端部側の3本のコイル端末同士がヒュージング処理等により結線されて中性点結線部N1が形成され、U2相、V2相、W2相の他端部側の3本のコイル端末同士が同様に結線されて中性点結線部N2が形成され、U3相、V3相、W3相の他端部側の3本のコイル端末同士が同様に結線されて中性点結線部N3が形成され、U4相、V4相、W4相の他端部側の3本のコイル端末同士が同様に結線されて中性点結線部N4が形成され、U5相、V5相、W5相の他端部側の3本のコイル端末同士が同様に結線されて中性点結線部N5が形成され、U6相、V6相、W6相の他端部側の3本のコイル端末同士が同様に結線されて中性点結線部N6が形成される。
図3は、ステータ10の斜視図である。図4Aは、ステータ10の一部拡大図である。図5は、図4Aのステータ10のV−V線断面図である。図6は、図4Aのステータ10のVI−VI線断面図である。
分割コア部14は、金属板(鋼板)を複数枚積層して構成されるティース24と、ティース24を電気的に絶縁する絶縁部材26と、絶縁部材26を介してティース24に巻回されるコイル素線(コイル導線)18aにより構成されるコイル18とを有する。コイル素線18aは、断面長方形状の平角線である。
絶縁部材26は、可撓性を有する樹脂等の電気絶縁材料で構成されている。絶縁部材26は、コイル素線18aが巻回されるコイル巻回部38(図5参照)と、コイル巻回部38からステータ10の径方向外方に突出し、コイル素線18aのコイル端末(一端部側のコイル端末又は他端部側のコイル端末)をステータ10の円周方向に沿って電圧供給端子U、V、W及び中性点結線部Nの箇所にまで引き回すための引き回し部40とを有している。
引き回し部40は、絶縁部材26のコイル巻回部38に連なる上側外周壁46a(図5参照)から径方向外方に突出するように設けられている。
引き回し部40は、コイル端末収納部52を有する。コイル端末収納部52は、コイル巻回部38に巻回されたコイル素線18aの一端部側のコイル端末又は他端部側のコイル端末を円周方向に収納できるように構成されている。
ステータ10の軸方向外方に形成されているコイル端末収納部52には、平角線のコイル素線18aの一端部側のコイル端末又は他端部側のコイル端末を収納可能な幅を有する4つのコイル端末保持溝56(56a、56b、56c、56d)が、周方向に沿って形成されている。
図5、図6に示すように、軸方向内側のコイル端末保持溝56a、56b、56cの深さは略同一の深さになっているが、軸方向外側のコイル端末保持溝56dの深さは、コイル素線18aの1本の厚み分だけ深く形成されている。
コイル端末保持溝56a〜56cには、互いに同じコイル素線18aの一端部側のコイル端末又は他端部側のコイル端末が引き回され、収納される。
具体的に、U1相〜U6相のコイル18を構成する各コイル素線18aの一端部側の6本のコイル端末は電圧供給端子Uに接続され、V1相〜V6相のコイル18を構成する各コイル素線18aの一端部側の6本のコイル端末は電圧供給端子Vに接続され、W1相〜W6相のコイル18を構成する各コイル素線18aの一端部側の6本のコイル端末は電圧供給端子Wに接続される。
U1相、V1相、W1相のコイル18を構成する各コイル素線18aの他端部側の3本のコイル端末は中性点結線部N1に接続され、U2相、V2相、W2相のコイル18を構成する各コイル素線18aの他端部側の3本のコイル端末は中性点結線部N2に接続され、U3相、V3相、W3相のコイル18を構成する各コイル素線18aの他端部側の3本のコイル端末は中性点結線部N3に接続され、U4相、V4相、W4相のコイル18を構成する各コイル素線18aの他端部側の3本のコイル端末は中性点結線部N4に接続され、U5相、V5相、W5相のコイル18を構成する各コイル素線18aの他端部側の3本のコイル端末は中性点結線部N5に接続され、U6相、V6相、W6相のコイル18を構成する各コイル素線18aの他端部側の3本のコイル端末は中性点結線部N6に接続される。
ここで、図4Aに示すように、中性点結線部N4は、U4相、V4相、W4相のコイル18を構成する各コイル素線18aの他端部側のコイル端末UC4、VC4、WC4(図2参照)が中性点結線部N4(の先端部)でヒュージング処理(コイル素線18aの被覆が熱かしめにより剥がされてコイル端末UC4、VC4、WC4を短絡する処理。)がされた後、図4Aの矢印60に示すように、V4相のコイル18の中央側に倒され、図6に示すように、中性点結線部N4の格納部であるコイル端末保持溝56dに収納される(図1の二点鎖線で示す中性点結線部N4等も参照)。
すなわち、図4Aにおいては、W4相のコイル18の中性点渡り線であるコイル端末WC4が中性点結線部N4の格納部であるV4相のコイル端末保持溝56dを通り(図5参照)、さらに、W4相のコイル18の中性点渡り線であるコイル端末WC4とV相のコイル18のコイル端末VC4と右隣のU4相のコイル18の中性点渡り線であるコイル端末UC4が、V4相のコイル端末保持溝56の図4A中、右上部で合流され、ヒュージング処理により結線されてV4相のコイル18の位置での中性点結線部N4とされた後、矢印60に示すように、V4相のコイル18の中央側に倒され、図6に示すように、中性点結線部N4の格納部であるコイル端末保持溝56dに収納される。この実施形態においてコイル端末保持溝56(56a〜56d)は、外径側端部に開口部が設けられた溝部として構成されているが、少なくとも一端に開口部が設けられていれば良く、例えば軸方向端部に開口部が設けられていても良い。
実際上、図1に示したステータ10において、中性点結線部N1〜N6は、二点鎖線で示すように、コイル端末保持溝56d内に収納される。
[他の実施形態]
図7、図8は、他の実施形態に係る12極モータY結線12並列のステータ110の一部省略断面図であり、図4Aのステータ10のそれぞれ図5、図6の位置の断面に対応する断面図である。なお、他の実施形態に係るステータ110と上記した実施形態に係るステータ10とは、機能的に同形状をしているので、理解の便宜のために、図1に示したステータ10の符号にかっこ書きにてステータ110の符号を記入している。
この場合において、絶縁部材126は、可撓性を有する樹脂等の電気絶縁材料で構成されている。絶縁部材126は、コイル素線18aが巻回されるコイル巻回部38と、コイル巻回部38から径方向外方に突出し、コイル素線18aのコイル端末(一端部側のコイル端末又は他端部側のコイル端末)を円周方向に沿って電圧供給端子U、V、W及び近傍の中性点結線部Nの箇所にまで引き回すための引き回し部140とを有している。
引き回し部140は、上側外周壁46aの上端部近傍から径方向外方に突出するように設けられている。
引き回し部140は、コイル端末収納部152を有する。コイル端末収納部152は、コイル巻回部38に巻回されたコイル素線18aの一端部側のコイル端末又は他端部側のコイル端末を円周方向に収納できるように構成されている。
コイル端末収納部152は、平角線のコイル素線18aの一端部側のコイル端末又は他端部側のコイル端末を収納可能な幅を有する4つのコイル端末保持溝156(156a〜156d)が、ステータ110の軸方向外方に形成されている。
図7、図8に示すように、4つのコイル端末保持溝156a〜156dの深さは、略同一の深さに形成されている。
コイル端末保持溝156a〜156cには、互いに同じコイル素線18aの一端部側のコイル端末又は他端部側のコイル端末が引き回され、収納される。
具体的に、U1相〜U12相のコイル18を構成する各コイル素線18aの一端部側の12本のコイル端末は電圧供給端子Uに接続され、V1相〜V12相のコイル18を構成する各コイル素線18aの一端部側の12本のコイル端末は電圧供給端子Vに接続され、W1相〜W12相のコイル18を構成する各コイル素線18aの一端部側の12本のコイル端末は電圧供給端子Wに接続される。
U1相、V1相、W1相のコイル18を構成する各コイル素線18aの他端部側の3本のコイル端末は中性点結線部N1に接続され、U2相、V2相、W2相のコイル18を構成する各コイル素線18aの他端部側の3本のコイル端末は中性点結線部N2に接続され、以下、同様にして、U12相、V12相、W12相のコイル18を構成する各コイル素線18aの他端部側の3本のコイル端末は中性点結線部N12に接続される。
ここで、図4Aに示したように、中性点結線部N4は、U4相、V4相、W4相のコイル18を構成する各コイル素線18aの他端部側のコイル端末UC4、VC4、WC4が中性点結線部N4でヒュージング処理された後、矢印60に示すように、V4相のコイル18の中央側に倒され、図8に示すように、中性点結線部N4の格納部であるコイル端末保持溝156dに収納される。
すなわち、図4Aに示したのと同様に、図8例では、W4相のコイル18の中性点渡り線であるコイル端末WC4が中性点結線部N4の格納部であるV4相のコイル端末保持溝156dを通り(図7参照)、さらに、W4相のコイル18の中性点渡り線であるコイル端末WC4とV相のコイル18のコイル端末VC4と右隣のU4相のコイル18の中性点渡り線であるコイル端末UC4が、V4相のコイル端末保持溝156の図4Aと同様に、右上部で合流され、ヒュージング処理により結線されてV4相のコイル18の位置での中性点結線部N4とされた後、図4Aの矢印60に示したのと同様に、V4相のコイル18の中央側に倒され、図8に示すように、中性点結線部N4の格納部であるコイル端末保持溝156dに収納される。
他の実施形態に係るステータ110(Y結線12並列)においては、上述した実施形態に係るステータ10(Y結線6並列)に比較して、電圧供給端子U、V、W端子の各端子へのコイル端末の結線数が、6本から12本に増加するが、中性点結線部N1〜N12のコイル端末の結線数は、それぞれ3本と同じ本数になる。なお、他の実施形態においても、コイル端末保持溝156(156a〜156d)は、外径側端部に開口部が設けられた溝部として構成されているが、少なくとも一端に開口部が設けられていれば良く、例えば軸方向端部に開口部が設けられていても良い。
[実施形態及び他の実施形態のまとめ]
この実施形態に係るモータのステータ10(110)は、円周方向に沿って配置された複数のティース24と、ティース24に巻回される複数組(実施形態では6組、他の実施形態では12組)の複数相(U相、V相、W相の3相)のコイル18と、を有し、複数組の前記複数相のコイル18の内の各相のコイル毎に、一端側のコイル端末が対応する各相の電圧端子U、V、Wに対して結線され、複数組の前記複数相のコイル18の内の各相の前記コイル18は、前記ティース24に巻回されたコイル巻回部38と、前記コイル巻回部38から引き出された他端側のコイル端末と、を備えたモータのステータ10(110)である。
モータのステータ10(110)は、複数組の前記複数相のコイル毎に、円周方向に隣接する前記複数相の前記他端側の前記コイル端末同士が結線されて複数の中性点結線部N1〜N6(N1〜N12)が形成され、複数の前記中性点結線部N1〜N6(N1〜N12)が、図1に示すように、前記円周方向に沿って互いに離間して配置されている。
このように、円周方向に隣接する複数相(3相)のコイル端末同士が結線されて形成された、複数相のコイル毎の複数の中性点結線部N1〜N6(N1〜N12)が、互いに離間して配置されていることにより、従来技術のように、複数組の複数相のコイル全てのコイル端末同士を束ねて1箇所で結線して中性点端子N(中性点結線部と同じ)を形成する際に、前記中性点結線部を構成する反時計回りの複数相のコイル端末の束と、別の中性点結線部を構成する時計回りの複数相の別のコイル端末の束とが、円周方向において互いにオーバーラップして引き回されてしまうことを抑制できる。
従って、複数組の複数相のコイル全てのコイル端末同士を束ねて1箇所で結線する従来技術(図9)、比較例(図12)、及び他の比較例(図14){以下、従来技術(図9、図12、図14)ともいう。}に比較して、コイル端末束の積層方向において、ステータ10、110のサイズが大きくなってしまうことを抑制できる。
また、複数組の複数相のコイル全てのコイル端末同士を束ねて1箇所で結線する従来技術(図9、図12、図14)に比較して、前記中性点結線部を構成する複数相のコイル端末の束と、別の中性点結線部を構成する複数相の別のコイル端末の束とが、円周方向において互いにオーバーラップして引き回されてしまうことを抑制できるため、前記中性点結線部を構成する複数相のコイル端末の束の長さが長くなってしまうことを抑制できる。従って、前記中性点結線部を構成する複数相のコイル端末束で生じる銅損を低減できる。
この場合、ステータ10(110)は、ティース24に装着される絶縁部材26(126)を備え、絶縁部材26(126)には、ステータ10(110)の軸方向の少なくとも一端に開口部を備えた溝部であるコイル端末保持溝56(156)が設けられており、中性点結線部N1〜N6(N1〜N12)は、前記溝部であるコイル端末保持溝56(156)に収容されている。
中性点結線部N1〜N6(N1〜N12)をティース24に装着される絶縁部材26(126)の溝部であるコイル端末保持溝56(156)に収容することにより、中性点結線部N1〜N6(N1〜N12)の周囲に対する絶縁性を向上させることができる。
従って、例えば中性点結線部N1〜N6(N1〜N12)に対して絶縁材料の塗布、あるいは絶縁キャップの装着等を行う場合と比較すると、追加材料、あるいは追加部品が不要となるため、コストの増加を抑制できる。
さらに、他端側のコイル端末、例えばコイル端末WC4及び中性点結線部、例えば中性点結線部N4(コイル端末UC4、VC4、WC4)は、図8に示すように、共通の溝部であるコイル端末保持溝156dに収容されていることが好ましい。
このように、コイル端末WC4及び中性点結線部N4(コイル端末UC4、VC4、WC4)を共通の溝部であるコイル端末保持溝56d(156d)に収容することにより、前記中性点結線部を収容するための別の溝部を設ける必要がなく、絶縁部材26(126)の構成を簡単にできる。
また、中性点結線部、例えば中性点結線部N4は、図1及び図4Aに示すように、中性点結線部N4を構成する複数相(U4、V4、W4相)の他端側のコイル端末UC4、VC4、WC4(図2)の束を前記円周方向の一方側(図4A中、矢印60側、コイル端末WC4側)に約90度曲げることにより溝部であるコイル端末保持溝56d(156d)に収容されており、複数相(U4、V4、W4)の前記他端側のコイル端末UC4、VC4、WC4は、前記円周方向の他方側のコイル端末UC4の方が長く形成されていることが好ましい。
この場合、中性点結線部N4を構成する複数相のコイル端末の束を円周方向の一方側に曲げる際に、曲げ半径の外周側に位置するコイル端末UC4に大きな引張応力が発生してしまう恐れがあるが、曲げ半径の外周側に位置するコイル端末UC4の方が長く形成されていることにより、複数相のコイル端末の束を円周方向の一方側に曲げる際に、曲げ半径の外周側に位置するコイル端末UC4において発生する引張応力を低減でき、曲げ半径の外周側に位置するコイル端末UC4が損傷してしまうことを抑制できる。
さらに、中性点結線部、例えば、中性点結線部N4を構成する複数相(U4、V4、W4相)の他端側のコイル端末UC4、VC4、WC4は、図4Aに示すように、複数相(U4、V4、W4相)のコイルの内の円周方向の中央に位置するコイル(V4のコイル)に対して円周方向の両側に位置するコイル(W4のコイルとU4のコイル)から、円周方向の中央に位置するコイル(V4のコイル)に向かって円周方向に引き回されていることが銅損を低減する上で好ましい。
つまり、円周方向の中央に位置するコイル(V4のコイル)のコイル端末VC4に対してではなく、変形例としての図4Bに示すように、円周方向の一方の側に位置するコイル(例えば、W4のコイル)のコイル端末WC4に対して、円周方向の中央に位置するコイル(V4のコイル)のコイル端末VC4と、円周方向の他方の側に位置するコイル(U4のコイル)のコイル端末UC4を引き回すように構成すると、図4A例に比較して、コイル端末UC4に余分なオーバーラップ分OLが発生し、このオーバーラップ分OLだけ銅損が増加してしまう。
この実施形態及び他の実施形態によれば、複数相(U、V、W相)のコイル毎の複数の中性点結線部N1〜N6(N1〜N12)が、互いに離間して配置されていることにより、複数組(ここでは、6組と12組)の複数相(U相、V相、W相の3相)のコイル全てのコイル端末同士を束ねて1箇所で結線する従来技術に比較して、コイル端末束の積層方向において、ステータ10、110のサイズが大きくなってしまうことを抑制できる。
また、中性点結線部N1〜N6(N1〜N12)を構成する複数相のコイル端末の束と、別の中性点結線部N1〜N6(N1〜N12)を構成する複数相の別のコイル端末の束とが、円周方向において互いにオーバーラップして引き回されてしまうことを抑制できるため、中性点結線部N1〜N6(N1〜N12)を構成する複数相のコイル端末束で生じる銅損を低減できる。
この発明は上記した実施形態に限らず、例えば、図6中、破線で囲んだ部分42、及び図8中、破線で囲んだ部分142は、適宜削減可能な部分であり、削減することで、ステータ10、110を径方向に小型化する等、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。
10、110…ステータ 14…分割コア部
18…コイル 24…ティース
26、126…絶縁部材 38…コイル巻回部
40、140…引き回し部
56、56a〜56d、156、156a〜156d…コイル端末保持溝
N1〜N12…中性点結線部 UC4、VC4、WC4…コイル端末

Claims (5)

  1. 円周方向に沿って配置された複数のティースと、
    前記ティースに巻回される複数組の複数相のコイルと、
    を有し、
    複数組の前記複数相のコイルの内の各相のコイル毎に、一端側のコイル端末が対応する各相の電圧端子に対して互いに結線され、
    複数組の前記複数相のコイルの内の各相の前記コイルは、
    前記ティースに巻回されたコイル巻回部と、
    前記コイル巻回部から引き出された他端側のコイル端末と、
    を備えたモータのステータにおいて、
    複数組の前記複数相のコイル毎に、円周方向に隣接する前記複数相の前記他端側の前記コイル端末同士が結線されて複数の中性点結線部が形成され、
    複数の前記中性点結線部が、互いに離間して配置されている
    ことを特徴とするモータのステータ。
  2. 請求項1記載のモータのステータにおいて、
    前記ステータは、
    前記ティースに装着される絶縁部材を備え、
    前記絶縁部材には、少なくとも一端に開口部を備えた溝部が設けられており、
    前記中性点結線部は、前記溝部に収容されている
    ことを特徴とするモータのステータ。
  3. 請求項2記載のモータのステータにおいて、
    前記他端側の前記コイル端末及び前記中性点結線部は、共通の前記溝部に収容されている
    ことを特徴とするモータのステータ。
  4. 請求項2又は3に記載のモータのステータにおいて、
    前記中性点結線部は、前記中性点結線部を構成する前記複数相の前記他端側の前記コイル端末の束を前記円周方向の一方側に曲げることにより前記溝部に収容されており、
    前記複数相の前記他端側の前記コイル端末は、
    前記円周方向の他方側の前記コイル端末の方が長く形成されている
    ことを特徴とするモータのステータ。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のモータのステータにおいて、
    前記中性点結線部を構成する前記複数相の前記他端側の前記コイル端末は、
    前記複数相のコイルの内の円周方向の中央に位置するコイルに対して円周方向の両側に位置する前記コイルから、前記円周方向の中央に位置するコイルに向かって円周方向に引き回されている
    ことを特徴とするモータのステータ。
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