JP2014128095A

JP2014128095A - 動力線固定部材

Info

Publication number: JP2014128095A
Application number: JP2012282317A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Haruno; 健太郎春野; Yuki Sanga; 雄輝山河
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2014-07-07

Abstract

【課題】三相回転電機の動力線端に設けられた締結部について、一度合わせた位置を容易に保持することができる動力線固定部材を提供する。
【解決手段】動力線固定部材２０は、三相回転電機１０のコイル端子１７を端子台４０へ電気的に接続する動力線１８を保持するものであり、各動力線１８が嵌合して固定される３つの拘束孔２２を有し、各動力線１８を含んで配置される固定基板２１と、固定基板２１に設けられ、三相回転電機側に設けられた２つの位置決め基準部に対応する２つの端子位置出し穴２３と、を備え、動力線１８が動力線固定部材２０と端子台４０に締結される締結部１９との間で自身の可撓性によって変形しない範囲で、動力線１８の一端の近くに配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、三相回転電機のコイル端子を端子台へ電気的に接続する動力線を保持する動力線固定部材に関する。

モータなどの回転電機には、電源から電力を供給するための動力線が接続されている。動力線は、一端がステータコアに巻回された巻線コイルから引き出されるコイル端子に溶接によって接続され、他端に設けられた締結部がモータケースに取り付けられた端子台にボルトで締結されている。なお、ハイブリッド車両などの電動車両に搭載されるモータは、通常、三相モータであり、この三相モータでは、各相の巻線コイルからそれぞれ引き出される３つのコイル端子に、３本の対応する動力線がそれぞれ接続されている。

締結部を端子台にボルトで締結する場合、ボルトが時計回りに回されることにより、動力線には締結部を中心に時計回りの回転力が作用する。この回転力が動力線の一端であるコイル端子の溶接部に作用し、溶接部が破断するおそれがある。

各動力線の中間部で各動力線を拘束することにより、締結部を端子台にボルトで締結するときの回転力を３つのコイル端子の溶接部に分散する動力線の固定部材が用いられている（特許文献１）。

特開２０１１−２５９６５４号公報

一般に、動力線の締結部を端子台に締結する場合、締結部を１つずつ端子台へ移動して位置決めをする。特許文献１に記載の固定部材を用い、各締結部の位置を端子台に締結する場合の位置関係に合わせたとしても、固定部材と締結部とは離れており、動力線が可撓性を有することから、締結時には各締結部と端子台との位置関係が変化してしまう。したがって、特許文献１に記載の固定部材を用いたとしても、端子台への締結時には締結部ごとに位置決めが必要となる。

本発明は、三相回転電機の動力線端に設けられた締結部について、一度合わせた位置を容易に保持することを目的とする。

本発明の動力線固定部材は、三相回転電機のコイル端子を端子台へ電気的に接続する動力線を保持するものであり、動力線は各相に対応した３本が設けられ、各動力線の一端には端子台に締結される締結部が設けられ、動力線固定部材は、各動力線が嵌合して固定される３つの拘束孔を有し、各動力線を含んで配置される固定基板と、固定基板に設けられ、三相回転電機側に設けられた２つの位置決め基準部に対応する２つの端子位置出し穴と、を備え、動力線が動力線固定部材と締結部との間で自身の可撓性によって変形しない範囲で、動力線の一端の近くに配置されていること、を特徴とする。

本発明は、三相回転電機の動力線端に設けられた締結部について、一度合わせた位置を容易に保持することができ、端子台に締結する場合に締結部と端子台との位置決めを容易にするという効果を奏する。

本発明の第１実施形態における回転電機のステータコイル端を端子台に接続する構成を示す図である。本発明の第２実施形態の動力線固定部材を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態における回転電機のステータコイル端を端子台に接続する構成を示している。図１に示すように、回転電機１０は、図示しないモータケース内に円筒状のステータ１１と、ステータ１１の内側に設けられたロータ１３と、を備えている。また、回転電機１０は、図示しない軸受に回転可能に支持され、ロータ１３を回転可能にするシャフト１４を備えている。

ステータ１１は、複数の電磁鋼板を積層して構成されたステータコア１５と、ステータコア１５に巻回されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するステータコイル（巻線コイル）１６と、を備える。巻線コイル１６のコイルエンドには、各相の巻線コイル１６に対応するコイル端子１７Ｕ、１７Ｖ、１７Ｗが引き出されている。コイル端子１７Ｕ、１７Ｖ、１７Ｗには、対応する動力線１８Ｕ、１８Ｖ、１８Ｗの一端がそれぞれ溶接されている。なお、以下では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する各構成要素の説明において、相ごとに区別する必要がない場合には、Ｕ、Ｖ、Ｗの記載を省略する。

動力線１８の他端には、モータケースに設置された端子台４０に締結される締結部１９が設けられている。締結部１９は、端子台４０の対応する締結位置に図示しないボルトによって締結される。このような構成により、動力線１８は、回転電機１０のコイル端子１７を端子台４０へ電気的に接続している。なお、本実施形態の動力線１８は、断面が矩形状の導体単線である。

図１に示すように、三本の動力線１８は、動力線固定部材２０により固定保持されている。動力線固定部材２０は、絶縁性の樹脂で形成されており、固定基板２１と、２つの端子位置出し穴２３と、を備えている。固定基板２１は、動力線１８Ｕ、１８Ｖ、１８Ｗが嵌合して固定される３つの拘束孔２２を有し、動力線１８Ｕ、１８Ｖ、１８Ｗを含んで配置されている。端子位置出し穴２３は、固定基板２１に設けられ、回転電機１０側、たとえばモータケースに設けられた図示しない２つの位置決め基準部に対応して設けられている。図１に示すように、端子位置出し穴２３は、１つが動力線１８Ｗに隣接して設けられ、もう１つが動力線１８Ｖと１８Ｕとの間に設けられている。動力線固定部材２０は、動力線１８が動力線固定部材２０と締結部１９との間で、動力線１８自身の可撓性によって変形しないように、締結部１９側の動力線端の近くに配置されている。すなわち、動力線１８の幅に対して動力線１８の動力線固定部材２０と締結部１９との間の長さが比較的短いため、当該区間での動力線１８の変形が抑制され、一度合わせた締結部１９の位置を容易に保持することができる。本実施形態では、動力線１８の幅に対する動力線固定部材２０と締結部１９との間の長さは、２〜４倍が適しており、より好ましくは２〜３倍である。

次に、本実施形態の動力線固定部材２０の製造方法および取り付け方法について説明する。動力線固定部材２０は、形状に合わせた型枠に絶縁性の樹脂を流し込むことによって形成される。動力線固定部材２０の形成後、各動力線１８を、締結部１９とは反対側の端部から、それぞれ対応する拘束孔２２に挿し込む。動力線１８は、固定基板２１内を通過させられ、締結部１９が所定の位置に来るまで拘束孔２２を通過させられる。締結部１９の所定の位置は、上述したように、動力線１８が動力線固定部材２０と締結部１９との間で動力線１８自身の可撓性によって変形しない範囲で設定されている。その後、拘束孔２２の両端を熱かしめすることによって、動力線１８は動力線固定部材２０により固定保持される。

動力線固定部材２０は、次のように製造および取り付けされてもよい。ここでは、動力線固定部材２０は、回転電機１０と対面しない側（図１の手前側）の第１分割体と、回転電機１０と対面する側（図１の奥側）の第２分割体と、に分けられた２つの部品から構成されている。動力線固定部材２０の第１分割体と第２分割体とは、それぞれの形状に合わせた型枠に絶縁性の樹脂を流し込むことによって、それぞれ形成される。第１分割体には、端子位置出し穴２３を構成する２つの貫通孔が形成されている。第２分割体には、端子位置出し穴２３を構成する２つの貫通孔と、拘束孔２２を構成する３つの凹部と、が形成されている。このように形成された動力線固定部材２０の各分割体を、動力線１８に取り付ける。まず、第２分割体に形成された拘束孔２２を構成する凹部に対応する動力線１８を嵌め込む。次に、第１分割体の２つの貫通孔と第２分割体の２つの貫通孔とが一致するように第１分割体と第２分割体とを合わせ、熱溶着によりこれらを結合して動力線固定部材２０を形成する。このようにして、動力線１８は動力線固定部材２０により固定保持される。なお、本実施形態では第２分割体のみに拘束孔２２を構成する凹部を形成したが、第１分割体のみ、または第１分割体と第２分割体の両方に拘束孔２２を構成する凹部を形成してもよい。

動力線固定部材２０は、次のように製造および取り付けされてもよい。動力線固定部材２０の形状に合わせた型枠に動力線１８を所定の位置に配置し、型枠に絶縁性の樹脂を流し込む。このようにして、動力線固定部材２０の製造と動力線１８への取り付けを同時に行うことができ、動力線１８は動力線固定部材２０により固定保持される。

次に、上述のように動力線固定部材２０が取り付けられた動力線１８の一端を、対応するコイル端子１７へ移動して溶接する。次に、動力線固定部材２０の端子位置出し穴２３に図示しない端子位置出し用ピンをそれぞれ挿入する。各端子位置出し用ピンをモータケースに設けられた対応する位置決め基準部へ移動し、位置決め基準部に設けられた凹部に端子位置出し用ピンの先端を挿し込む。このようにして動力線固定部材２０を移動すると締結部１９が端子台４０の対応する締結位置に位置合わせされるので、締結部１９を端子台４０にボルトによって締結する。

なお、動力線固定部材２０を２つの部品から構成する場合、および動力線固定部材２０の製造と動力線１８への取り付けとを同時に行う動力線固定部材２０の製造方法の場合は、動力線１８の一端をコイル端子１７への溶接を動力線固定部材２０の製造より前に行ってもよい。

以上のように、本実施形態に係る動力線固定部材２０によれば、動力線固定部材２０と締結部１９との間に配置される動力線１８が極力短くされており、この動力線１８の変形を抑制することができる。その結果、動力線固定部材２０との関係において一度合わせた締結部１９の位置を容易に保持することができ、締結部１９を端子台４０に締結する場合に、締結部１９と端子台４０との位置合わせを容易にすることができる。また、端子部１７と端子台４０との位置決めが、動力線１８に接触することなく、動力線固定部材２０を移動することによってできるため、動力線１８を覆うエナメル皮膜などの被覆材が損傷することを抑制することができる。また、拘束孔２２によって動力線１８間の距離を一定以上に保つことができ、動力線１８の各相間の絶縁距離を適切に保つことができる。また、締結部１９を端子台４０にボルトで締結する場合に生ずる締結部１９を中心とした時計回りの回転力を動力線１８Ｕ、１８Ｖ、１８Ｗに分散することができ、動力線１８とコイル端子１７との各溶接箇所へ加わる回転力を抑制することができる。

また、締結部１９を端子台４０に締結した後、端子位置出し用ピンを取り外し、端子位置出し穴２３に動力線１８を冷却するための冷却パイプを挿入してもよい。このような構成にすることによって、通電時に発熱する動力線１８を適切に冷却することができる。また、本実施形態では、動力線固定部材２０の位置合わせを行う場合に端子位置出し用ピンを端子位置出し穴２３に挿入したが、端子位置出し穴２３から対応する位置決め基準部が見えるように動力線固定部材２０を移動して位置合わせを行ってもよい。

次に、図２を参照して、本発明の第２実施形態の動力線固定部材について説明する。図２に示すように、動力線５１は、第１の動力線固定部材６０と第２の動力線固定部材６５とにより保持されている。動力線５１は、断面が矩形状の導体単線である。

まず、第１の動力線固定部材６０について説明する。第１の動力線固定部材６０は、第１実施形態の動力線固定部材２０と同様に、絶縁性の樹脂で形成されており、固定基板６１と、端子位置出し穴６３とを備えている。第１の動力線固定部材６０は、第１実施形態の動力線固定部材２０と同様の製造方法および取り付け方法により、動力線５１に取り付けられる。また、第１の動力線固定部材６０は、動力線５１が第１の動力線固定部材６０と締結部５２との間で動力線５１自身の可撓性によって変形しないように、締結部５２が設けられる動力線５１の一端の近くに配置されている。すなわち、動力線５１の幅に対して動力線５１の第１の動力線固定部材６０と締結部５２との間の長さが比較的短いため、当該区間での動力線５１の変形が抑制され、一度合わせた締結部５２の位置を容易に保持することができる。本実施形態では、動力線５１の幅に対する動力線固定部材６０と締結部５２との間の長さは、２〜４倍が適しており、より好ましくは２〜３倍である。

図２に示すように、動力線５１Ｕの動力線固定部材６０と締結部５２Ｕとの間は、他の動力線５１Ｗ、５１Ｖの動力線固定部材６０と締結部５２Ｖ、５２Ｗと比較して大きくなっている。このようにしても、動力線５１Ｕを動力線固定部材６０と締結部５２Ｕとの間を曲げているため、動力線５１Ｕの当該区間における可撓性を抑制し、締結部５２Ｕの位置合わせ後の変形が抑制されている。なお、第１の動力線固定部材６０と締結部５２との位置関係は、締結部５２を端子台に締結することを考慮し、第１の動力線固定部材６０の長手方向への移動を抑制することの方が端子位置出し穴６３の軸方向への移動を抑制することよりも重要である。図２に示すように、動力線５２は、第１の動力線固定部材６０の長手方向が端子位置軸出し穴６３の軸方向よりも長い断面矩形状に形成されている。

次に、第２の動力線固定部材６５について説明する。図２に示すように、第２の動力線固定部材６５は、締結部５２が設けられる側と反対側の動力線の他端近くに配置されている。第２の動力線固定部材６５は、動力線５１が嵌合して固定される３つの拘束孔６６を有し、動力線５１を含んで配置されている。

第２の動力線固定部材６５の製造方法と取り付け方法について説明する。第１実施形態の動力線固定部材２０と同様に、３つの製造方法と取り付け方法を採ることができる。第１に、型枠に絶縁性の樹脂を流し込んで第２の動力線固定部材６５を形成し、その後、動力線５１を対応する拘束孔６６に挿し込み、所定位置まで通過させることによって動力線５１を第２の動力線固定部材６５に固定保持する。第２に、第２の動力線固定部材６５を２分割して形成し、一方の分割体に形成された拘束孔６６を構成する凹部に対応する動力線５１を嵌め込み、分割体を合わせて結合することによって、第２の動力線固定部材６５を形成し、動力線５１を第２の動力線固定部材６５に固定保持する。第３に、第２の動力線固定部材６５の形状に合わせた型枠に動力線５１を所定位置に配置し、型枠に絶縁性の樹脂を流し込むことで、第２の動力線固定部材６５の製造と動力線５１への取り付けを同時に行う。第２の動力線固定部材６５を形成後、動力線５１を拘束孔６６に挿し込む場合は、動力線５１の一端をステータコイルのコイル端子に溶接する前に第２の動力線固定部材６５を取り付ける。第２の動力線固定部材６５を２分割する場合と動力線５１への取り付けと一体的に行う場合は、動力線５１の一端をコイル端子に溶接する前後のいずれで第２の動力線固定部材６５を取り付けてもよい。

本実施形態に係る第１の動力線固定部材６０によれば、第１実施形態の動力線固定部材２０と同様の効果を奏することができる。また、第２の動力線固定部材６５によれば、動力線５１をコイル端子の溶接後に第１の動力線固定部材６０を移動する場合、第２の動力線固定部材６５によって第１の動力線固定部材６０の移動により生ずる力がコイル端子と動力線５１との溶接箇所の１相だけに集中することを抑制できる。

第２の動力線固定部材６５をモータケースやステータコアに固定してもよく、この場合は、第１の動力線固定部材６０の移動より生ずる力を第２の動力線固定部材６５と動力線５１によって分散し、コイル端子と動力線５１との溶接箇所に力が加わることを抑止することができ、より適切に溶接箇所を保護することができる。

なお、本発明の各実施形態の動力線の断面形状は矩形状として説明したが、断面が円形状であってもよい。また、各動力線固定部材は、上述した以外の方法によって固定されてもよく、たとえば、動力線を拘束孔に通した後、拘束孔端に近い位置で動力線を曲げ加工することによって、各動力線固定部材が移動することを防止することもできる。また、各動力線固定部材は、熱溶着以外によって結合されてもよく、たとえば接着剤を用いて結合されてもよい。

１０回転電機、１１ステータ、１３ロータ、１４シャフト、１５ステータコア、１６巻線コイル、１７コイル端子、１８動力線、１９締結部、２０動力線固定部材、２１固定基板、２２拘束孔、２３端子位置出し穴、４０端子台、５１動力線、５２締結部、６０第１の動力線固定部材、６１固定基板、６３端子位置出し穴、６５第２の動力線固定部材、６６拘束孔

Claims

三相回転電機のコイル端子を端子台へ電気的に接続する動力線を保持する動力線固定部材であって、
動力線は各相に対応した３本が設けられ、各動力線の一端には端子台に締結される締結部が設けられ、
動力線固定部材は、
各動力線が嵌合して固定される３つの拘束孔を有し、各動力線を含んで配置される固定基板と、
固定基板に設けられ、三相回転電機側に設けられた２つの位置決め基準部に対応する２つの端子位置出し穴と、
を備え、
動力線が動力線固定部材と締結部との間で自身の可撓性によって変形しない範囲で、動力線の一端の近くに配置されていること、
を特徴とする動力線固定部材。