JP2014116993A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】大電流が流すことができ且つ背丈の低いバスリングを用いることで、軸長短縮効果があり、ＴＩＧ溶接時の溶接入熱や放電による影響を受けずに品質を確保できる固定子の結線構造を得る。
【解決手段】多相の固定子巻線コイル８が巻装された固定子１、この固定子１に対向して配置された回転子３、固定子巻線コイル８の各相巻線端末部８ａを接続する接続部１１ｅを有し導電性帯状材よりなるバスリング１１、及びこのバスリング１１が各相ごとに絶縁隔離して収納された環状絶縁ホルダ１２を備え、環状絶縁ホルダ１２は、固定子１の外周側に位置する固定子コアバック部１０に配設されているものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、電動機や発電機等の回転電機に関するものである。

従来の回転電機の固定子の結線構造としては、固定子コイルエンド部やインシュレータなどの上方で結線板を構成するもの（特許文献１、特許文献６など）がよく知られている。

特開２０１１−１８２５１２号公報 特開２０１０−１４１９６７号公報 特許第４５１９１９１号公報 特許第４９３９２４４号公報 特開２０１０−１１６９０号公報 特開２００８−２２００２７号公報

ＥＶ、ＨＥＶ用の回転電機の結線板に求められる課題は、大電流が流すことができ且つ背丈の低いバスリングを用いてモータ軸長を下げることである。溶接方法としては、大電流且つ高耐熱コイルであることから、抵抗溶接は困難である。
ろう付け、ハンダ付け等は、量産性が悪く、端子コネクタは部品点数が増えるため不適当であると思われる。そのため、ＴＩＧ溶接が好適であるが、バスリング（ターミナル）は熱容量大で熱伝導良のため、接合電線の周囲に被膜が形成されている場合、溶接入熱によって絶縁が劣化する可能性がある。
さらに放電によって、バスバーやコイルの絶縁を劣化させる可能性もある。量産性の観点からは、電極を支えるためのスペースが必要であり、多極モータでは端末線の数が多く、低背のバスリングに適さないと思われる。自動化をするためには、バスバーが剛体であり溶接位置を安定させる必要がある。
この発明は、前記の事情を鑑みてなされたものであって、その目的は、軸長短縮効果があり、ＴＩＧ溶接時の溶接入熱や放電による影響を受けずに品質を確保でき、自動化しやすい固定子の結線板構造を提供することである。

この発明に係わる回転電機は、多相の固定子巻線コイルが巻装された固定子、この固定子に対向して配置された回転子、上記固定子巻線コイルの各相巻線端末部を接続する接続部を有し導電性帯状材よりなるバスリング、及びこのバスリングが各相ごとに絶縁隔離して収納された環状絶縁ホルダを備え、上記環状絶縁ホルダは、上記固定子の外周側に位置する固定子コアバック部に配設されているものである。

環状絶縁ホルダを固定子のコイルエンド真上に配設せずに、コアバック側（外径側）に配設することで、コイルエンド上に結線板を配設するよりも、軸長短縮することができ、また、接続部を軸方向端部にすることで放電による絶縁劣化の影響を抑えつつ、接合強度を確保でき、品質を改善することができ、また、接続部の配置箇所に自由度が増すので自動化した場合に、電極把持部のクランプが容易になる効果がある。

この発明の実施の形態１における回転電機の要部を模式的に示した部分断面図である。 この発明の実施の形態１における回転電機の固定子部分の一部を模式的に示した部分断面図である。 図２の結線部部分を拡大して示した断面図で、（ａ）はバスリングに切欠け部を設けた場合の断面図、（ｂ）はバスリングに切欠け部を設けなかった場合の断面図である。 この発明の実施の形態１における回転電機のバスリングを示し、（ａ）はバスリングの全体を示した斜視図、（ｂ）はバスリングの一部である立上り部を拡大して示した斜視図である。 この発明の実施の形態２における回転電機の固定子部分の一部を模式的に示した部分断面図である。

以下、図面に基づいて、この発明の各実施の形態を説明する。
なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。

実施の形態１．
以下、図１〜図４に基づいて実施の形態１における回転電機を説明する。
図１、図２において、回転電機は、多相の固定子巻線コイル８（後述）が巻装された固定子１、この固定子１に対向して配置された回転子３、これら回転子３、固定子１を収納するハウジング部を形成する第１フレーム４と第２フレーム５等で構成されている。

固定子１は、金属製円筒状フレーム９に焼きバメ等で固定され円環状に配置されたモータ固定子コア６、このモータ固定子コア６に装着されたインシュレータ７、このインシュレータ７にそれぞれ巻回された各相の固定子巻線コイル８、この固定子巻線コイル８の各相から回転子３の軸方向に導出された巻線コイル端末部８ａ、この巻線コイル端末部８ａを接続する接続部１１ｅ（後述）を有し導電性帯状材で加工された、配電部品である環状のバスリング１１、及び固定子１の外周側の位置すなわち固定子コアバック部１０の上面に配設され、バスリング１１を各相ごとに絶縁隔離して収納する環状絶縁ホルダ１２等で構成されている。なお、図１、２中の２は、固定子巻線コイル８の結線部を示している。

また、バスリング１１は、図１〜３に示すように環状絶縁ホルダ１２内に各Ｕ、Ｖ、Ｗ相ごとに各々別個に格納されており、その１本ずつがそれぞれ壁１３を隔てて格納されているが、少なくとも内外径方向のどちらかが開放、すきまをもたせた状態で保持され沿面距離を取ることで絶縁性が確保されている。

バスリング１１の接続部１１ｅは、図４に示すように、バスリング本体１１ａの短手方向の外側端面部から回転子３の軸方向に逆立ち状に突出した逆Ｌ形立上り部１１ｂに、次のようにして形成されている。
この逆Ｌ形立上り部１１ｂは、バスリング本体１１ａと一体に形成され、逆Ｌ形立上り部１１ｂの突出端部である水平延在部１１ｃは、回転子３の径方向軸心側に向かって曲成（曲成部１１ｄ）され、その水平延在部１１ｃの先端部に、上記の接続部１１ｅ、すなわち巻線コイル端末部８ａとの接合溶接部が形成されている。

この水平延在部１１ｃの長さ（縦横比＝Ｌ１：Ｌ２）は、他相用のバスリング１１の上部を通過させるための、各相のバスリング本体１１ａと巻線コイル端末部８ａとの離間距離によって決定される。なお、接続部（溶接部）１１ｅは、固定子巻線コイル８の外周部
であり、巻線コイル端末部８ａとの接合部形状が、周方向から電極把持部によって挟み込まれることを想定し、薄く軸方向に長い縦横比を有している。
なおまた、接続部（溶接部）１１ｅに対する巻線コイル端末部８ａの接合は、ＴＩＧ溶接によって行われる。

上記構成のように、環状絶縁ホルダ１２は、コイルエンド部（巻線コイルの最外層部）８ｃの真上に配設せずに、固定子コアバック部１０側（外径側）に配設されているので、コイルエンド部８ｃ上に、環状絶縁ホルダ１２を配設するよりも軸長短縮することが可能となる。
また、バスリング１１と固定子巻線コイル８の接続部（溶接部）１１ｅの位置を軸方向の端部とすることで、放電による絶縁劣化の影響を少なくでき品質が向上する。
溶接部の品質にしても、溶接部を軸方向の軸端部で溶接することで、放電による周辺絶縁性の劣化の恐れがある範囲を縮小することができ、放電による絶縁劣化の影響を抑えることができる。
また自動化を見据えた場合、接続部（溶接部）１１ｅを構成する逆Ｌ形立上り部１１ｂの水平延在部１１ｃは、薄く軸方向に長い縦横比を有しているため、自動化した場合に、ＴＩＧ溶接用電極把持部の周方向からのクランプが容易になっている。

実施の形態１では、環状絶縁ホルダ１２が固定子コアバック部１０に配設されることで、従来からよく知られている結線板ホルダを固定子巻線コイルのコイルエンド部や、インシュレータの背中などの上方に配設される場合よりも、バスリング１１のみを曲げて接合しているため、軸長が短縮できるモータ組立体を提供できる。

また、この実施の形態１では、図４に示すように、バスリング１１には、逆Ｌ形立上り部１１ｂの溶接個所である接続部（溶接部）１１ｅの近傍に、回転子３の軸方向に連通する切欠き部１１ｆ、１１ｇが設けられている。
このように、巻線コイル端末部８ａとバスリング１１の接合部（接続部１１ｅ）の近傍に切欠き部１１ｆ、１１ｇを設けることで、バスリング側の熱容量を局所的に小さくすることができ、より少ない入熱量で接合（溶接）ができるようになるため、周囲の絶縁被膜を劣化させる範囲が少なくなり、溶接入熱による絶縁劣化の懸念が小さくなる利点がある。
また、軸方向の切欠き部１１ｆ、１１ｇを設けることで、接合する際の溶接熱が接合近傍部へ伝導することを抑制して、溶接熱を局所的に加えることができ、接合強度を確保でき、品質を改善することができる。

さらに切欠き部１１ｆ、１１ｇを設けることで、接続部（溶接部）１１ｅ近傍部分への伝熱の影響が抑えられ切欠きが無い場合と同じ溶かし代を確保することができ、切欠き導入部分と同じ量を軸長短縮することができる。
さらにバスリング１１の接合部（接続部１１ｅ）の近傍を切欠き部１１ｆ、１１ｇとすることで、軸長短縮することができるモータ組立体を提供することができる。

バスリング１１は、プレスによる打ち抜きだけでなく、平角線からも製作が可能であり、逆Ｌ形立上り部１１ｂの曲成部１１ｄを曲げ加工で、また切欠き部１１ｆ、１１ｇを切削加工で製作することができる。
このようにバスリング１１は、平角銅線の曲げ加工によって作製でき、このため銅板を打ち抜くことなく得ることができ、材料のロスが少なく歩留まりを向上させることができる。また軸長や、自動化のしやすいモータ組立体の提供ができるほかに、サイズだけではなく安価なモータ組立体の提供を行うことができる。

実施の形態２．
実施の形態２は、図５に示すように、固定子巻線コイル８の巻線端末部のうち、片側例えば巻終わり線８ｂのみを反結線側に移し、すべての巻終わり線（各固定子巻線コイル８の巻き終わり線）のみが、接続部（溶接部）１１ｅの反対側で接合されることで中性点を構成したものである。

結線側で、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相と中性点をすべて処理しようとする場合、径方向の幅が必要となるが、図５のように中性点のみを反結線側で処理することで薄幅化でき、環状絶縁ホルダ１２を固定子コアバック部１０側に配設することが容易となる。
また、中性点の接続を反結線側に分けることで、ＴＩＧ溶接時に電極把持部が接続部（溶接部）１１ｅをクランプする際、そのクランプするスペースがより大きく確保することができ、自動化しやすくなる。さらに、図５のように、固定子巻線コイルの巻終わり線８ｂを反結線側に移し、中性点を構成することができるので、環状絶縁ホルダ１２に必要な外径方向の幅も抑制することができるモータ組立体を提供することができる。

なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 固定子、 ２ 結線部、 ３ 回転子、 ４ 第１フレーム、
５ 第２フレーム、 ６ モータ固定子コア、 ７ インシュレータ、
８ 固定子巻線コイル、 ８ａ 各相の巻線コイル端末部、
８ｂ 固定子巻線コイルの巻終わり線、
８ｃ コイルエンド部（巻線コイルの最外層部）、
９ 金属製円筒状フレーム、 １０ 固定子コアバック部、
１１ 環状のバスリング、 １１ａ バスリング本体、
１１ｂ 立上り部、 １１ｃ 水平延在部、 １１ｄ 曲成部、
１１ｅ 接続部（溶接部）、 １１ｆ、１１ｇ 切欠き形状部、
１２ 環状絶縁ホルダ（絶縁保持部材）。

この発明に係わる回転電機は、多相の固定子巻線コイルが巻装された固定子、この固定子に対向して配置された回転子、上記固定子巻線コイルの各相巻線端末部を接続する接続部を有し導電性平角線材よりなるバスリング、及びこのバスリングが各相ごとに絶縁隔離して収納され、上記固定子の外周側に位置する固定子コアバック部に配設された環状絶縁ホルダを備え、上記バスリングは、バスリングの短手方向の外側端面部から上記回転子の軸方向に逆立ち状に突出し水平延在部を有する逆Ｌ形立上り部が形成され、且つ上記水平延在部を、上記回転子の径方向軸心側に向かって曲成することによって、コイルの巻線端末部を接続するためにＴＩＧ溶接する溶接部を形成すると共にこの溶接部の近傍部に、上記回転子の軸方向に横断する切欠き部を切削加工で形成したものである。

Claims (5)

1. 多相の固定子巻線コイルが巻装された固定子、この固定子に対向して配置された回転子、
   上記固定子巻線コイルの各相巻線端末部を接続する接続部を有し導電性帯状材よりなるバスリング、及びこのバスリングが各相ごとに絶縁隔離して収納された環状絶縁ホルダを備え、上記環状絶縁ホルダは、上記固定子の外周側に位置する固定子コアバック部に配設されていることを特徴とする回転電機。
2. 上記バスリングの接続部は、上記バスリングの短手方向の外側端面部から上記回転子の軸方向に逆立ち状に突出した逆Ｌ形立上り部によって形成されると共にこの立上り部の突出端部は、上記回転子の径方向軸心側に向かって曲成され、上記固定子巻線コイルの巻線端末部をＴＩＧ溶接する溶接部としたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 上記逆Ｌ形立上り部の溶接個所近傍に、上記回転子の軸方向に連通する切欠き部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
4. 上記固定子巻線コイルの巻線端末部のうち、すべての巻終わり線のみが、上記接続部の反対側の固定子コアバック部で中性点接続されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
5. 上記バスリングは、平角線で構成され、曲げ加工で上記突出端部の曲成部を形成し、且つ切削加工で上記切欠き部を形成したことを特徴とする請求項３に記載の回転電機。

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