JP2014155312A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接部に発生する応力を低減できる回転電機を提供する。
【解決手段】
固定子コイル１３８からの這い回しコイルを保持する樹脂部材５００を有し、樹脂部材５００が、這い回しコイルと溶接部を介して接続されるリード線５６０を保持する固定部材５１０を備えるように回転電機１００を構成する。固定部材５１０が、第１の銅板突出部５４０Ａと第２の銅板突出部５４０Ｂとの２箇所で固定部材５１０から突出する銅板５４０を備え、這い回しコイルの一端と第１の銅板突出部５４０Ａの先端とが溶接され、リード線の一端と第２の銅板突出部５４０Ｂの先端とが溶接されるように構成してもよい。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転電機に関する。

固定子からの口出しコイルと端子を接続するためコイルを溶融させて接続する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

溶接で接続せずに直接コイルを這い回す方法では、這い回す口出しコイルが長くなり、後工程で干渉が起こるため、このように最終工程で溶接によって取り付ける方法が取られている。

特開２０１１−２５９６５４号公報

回転電機の運転時などに、振動や冷熱などにより口出しコイルとコイルの溶接部に応力が発生し、変形や破損が生じる可能性がある。

そこで、本発明は、溶接部に発生する応力を低減できる接続端子およびその接続端子を備えた回転電機を提供する。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、固定子コイルからの這い回しコイルを保持する樹脂部材を有する回転電機において、前記樹脂部材が、前記這い回しコイルと溶接部を介して接続されるリード線を保持する固定部材を備えることを特徴とする。

本発明によれば、溶接部に発生する応力を低減できる回転電機を提供できる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

回転電機の全体構成を示す模式図である。 回転電機の固定子を示す斜視図である（実施例１）。 回転電機の固定子を示す斜視図である（実施例２）。

以下、図面を用いて実施例を説明する。
なお、以下の説明において、「軸方向」は回転電機の回転軸に沿った方向を指す。周方向は回転電機の回転方向に沿った方向を指す。「径方向」は回転電機の回転軸を中心としたときの動径方向（半径方向）を指す。「内周側」は径方向内側（内径側）を指し、「外周側」はその逆方向、すなわち径方向外側（外径側）を指す。
［実施例１］
本実施例に係る回転電機は、自動車の走行に使用するのが好適な回転電機である。ここで、回転電機を使用するいわゆる電気自動車には、エンジンと回転電機の両方を備えるハイブリッドタイプの電気自動車（ＨＥＶ）と、エンジンを用いないで回転電機のみで走行する純粋な電気自動車（ＥＶ）とがあるが、以下に説明する回転電機は両方のタイプに利用できるので、ここでは代表してハイブリッドタイプの自動車に用いられる回転電機に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施例に係る回転電機１００の全体構成を示す模式図である。図１では、回転電機１００の一部分を断面とすることで、回転電機１００の内部を示している。

回転電機１００は、図１に示すように、ケース１０の内部に配設されるものであり、ハウジング１１２と、ハウジング１１２に固定される固定子鉄心１３２を有する固定子１３０と、この固定子内に回転自在に配設される回転子１５０と、を備えている。ケース１０は、エンジンのケースや変速機のケースによって構成される。

この回転電機１００は、永久磁石内蔵型の三相同期モータである。回転電機１００は、固定子鉄心１３２に巻回される固定子コイル１３８に三相交流電流が供給されることで、回転子１５０を回転させる電動機として作動する。また、回転電機１００は、エンジンによって駆動されると、発電機として作動して三相交流の発電電力を出力する。つまり、回転電機１００は、電気エネルギーに基づいて回転トルクを発生する電動機としての機能と、機械エネルギーに基づいて発電を行う発電機としての機能の両方を有しており、自動車の走行状態によって上記機能を選択的に利用することができる。

ハウジング１１２に固定された固定子１３０は、ハウジング１１２に設けられたフランジ１１５がボルト１２によりケース１０に締結されることで、ケース１０内に固定保持されている。

回転子１５０は、ケース１０の軸受け１４Ａ、１４Ｂにより支承されるシャフト１１８に固定されており、固定子鉄心１３２の内側において回転可能に保持されている。

固定子コイル１３８は、図１に示すように、全体で３系統（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のコイルが固定子鉄心１３２に密着して装着されている。そして、固定子コイル１３８を構成する３系統のコイルは、スロット４２０によって相互に適正な間隔をもって配列される。

固定子コイル１３８における一方のコイルエンドには、Ｕ、Ｖ、Ｗ三相それぞれの固定子コイル１３８の入出力用の導体である交流端子４１、４２、４３と、中性点結線用導体（図示せず）と、が引き出されている。なお、回転電機１００の組み立てにおける作業性向上のために、三相交流電力を受けるための交流端子４１、４２、４３は、コイルエンドから固定子鉄心１３２の軸方向外方に突出するように配置されている。そして、固定子１３０は、この交流端子４１、４２、４３を介して電力変換装置（図示せず）に接続されることで、交流電力が供給されるようになっている。

三相交流電流が固定子コイル１３８に供給されることにより固定子１３０に回転磁界が発生すると、この回転磁界が回転子１５０の永久磁石１５４に作用して磁石トルクが発生する。つまり、回転子１５０には、この磁石トルクに加えて、上述のリラクタンストルクが発生するので、回転子１５０には上述の磁石トルクとリラクタンストルクとの両方のトルクが回転トルクとして作用し、大きな回転トルクを得ることができる。

次に、本発明の特徴である補強部について、図２、図３を参照して説明する。図２は、本発明の第１の実施例に係る回転電機１００の固定子１３０の一部の斜視図である。

Ｕ、Ｖ、Ｗ三相それぞれの固定子コイル１３８の入出力用の導体である交流端子４１、４２、４３と、中性点結線用導体（図示せず）と、が引き出されている側のコイルエンドの軸方向上部に、樹脂部材５００が設けられている。樹脂部材５００には、固定子コイル１３８に電気的につながる配線５２１がモールドされている。樹脂部材５００の径方向外側には、リード線５６０を保持する固定部材５１０が設けられている。

固定部材５１０の内部には、銅板５４０が樹脂モールドされている。銅板５４０は、固定部材５１０の径方向内側で軸方向に突出する第１の銅板突出部５４０Ａと、固定部材５１０の径方向外側で軸方向に突出する第２の銅板突出部５４０Ｂとを有している。固定部材５１０は、配線５２１を通すための第１の貫通孔を銅板突出部５４０Ａ付近に、リード線５６０を軸方向に通すための第２の貫通孔を銅板突出部５４０Ｂ付近に有している。

第１の貫通孔を通して配線５２１の一端を、第２の貫通孔を通してリード線５６０の一端をそれぞれ引き出す。そして、配線５２１の一端と第１の銅板突出部５４０Ａの先端とを溶接し、溶接部５２０Ａを形成する。また、リード線５６０の一端と第２の銅板突出部５４０Ｂの先端とを溶接し、溶接部５２０Ｂを形成する。

なお、リード線５６０は丸線だけでなく平角線でもよい。

配線５２１（すなわち固定子からの這い回しコイル）を、固定部材５１０にモールドされた銅板５４０を介してリード線５６０と接続することにより、配線５２１とリード線５６０と固定部材５１０により保持することができ、振動や冷熱により溶接部５２０Ａ、５２０Ｂに発生する応力を低減することができる。

なお、銅板５４０は省略可能である。この場合、リード線５６０と固定子からの這い回しコイルと固定部材５１０により保持し、リード線５６０と固定子からの這い回しコイルとを直接接続すればよい。
［実施例２］
本発明の別の実施例を説明する。特に説明しない部分は実施例１と同様である。

本実施例では、実施例１で説明した固定部材５１０の径方向外側の端部から銅板５４０を引き出して第２の銅板突出部５４０Ｂとする。径方向に引き出された第２の銅板突出部５４０Ｂは、途中で軸方向に屈曲し、この軸方向に屈曲した部分でリード線５６０とをリング５３０で加締めた後、リード線５６０の一端と第２の銅板突出部５４０Ｂの先端とを溶接し、溶接部５２０Ｂを形成する。

なお、この第２の銅板突出部５４０Ｂの軸方向への屈曲は、リード線５６０との溶接部５２０Ｂを軸方向に設け、溶接作業を容易にするために行っている。

リング５３０を介して接続することにより、振動や冷熱により溶接部に発生する応力を低減することができる。

本実施例では、リング５３０は板厚０．５〜１．５ｍｍ程度の銅板の板材であるが、ろう材を貼り付けしたクラッド材でもよい。

また、実施例１と同様に銅板５４０は省略可能であり、固定子からの這い回しコイルを、リング５３０を介してリード線５６０と直接接続してもよい。

溶接しやすいように固定子の軸方向と平行にリード線５６０が配置されている。溶接するときに電極が配置しやすく作業性が向上する。

溶接は溶融接合であり、主にＴＩＧ溶接やレーザ溶接などである。

以上説明した各実施例では、溶接部５２０Ａ、５２０Ｂの高さは、溶接部５２０Ａ毎、溶接部５２０Ｂ毎に、それぞれ３つともほぼ同じ高さであるため、同一の溶接装置で溶接することができる。また、各実施例では、固定部材５１０において固定子１３０の軸方向にリード線５６０が突出するように配置している。このように、溶接部５２０Ａ、５２０Ｂが軸方向を向くように配線５２１やリード線を配置することで、溶接するときに電極を配置しやすく、作業性を向上させることができる。

なお、配線５２１やリード線５６０を周方向や径方向に突出させる、すなわち溶接部５２０Ａ、５２０Ｂが周方向や径方向を向くように構成してもよい。この構成において銅板５４０を用いる場合は、配線５２１やリード線５６０の突出方向に合わせ、第１の銅板突出部５４０Ａや第２の銅板突出部５４０Ｂの突出方向や屈曲方向を周方向や径方向に変更する。

各実施例では、固定部材５１０を樹脂部材５００と一体成形しているが、固定部材５１０と樹脂部材５００とを別々に成形し、嵌合部などを介して接続する構成にしてもよい。また、各実施例では、固定部材５１０は樹脂部材５００と同じ絶縁材料で構成されているが、異なる絶縁材料で構成してもよい。さらに、銅板５４０は導電部材であればよく、銅製の板状部材に限るものではない。

リード線５６０は固定子１３０を回転させるときなどに、治具等に干渉するおそれがあり、さらにリード線５６０が曲がってしまうおそれがある。このため、下流工程でリード線５６０と銅板５４０を接続することで、作業性を向上させることができる。また、リード線５６０を、複数の直線部および屈曲部から構成された折り曲げ構造の導体で構成することにより、用途に応じたさまざまな形に変更することができ、多機種に適用することが可能となる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１０ ケース
１４Ａ 軸受け
１４Ｂ 軸受け
４１ 交流端子
４２ 交流端子
４３ 交流端子
１００ 回転電機
１１２ ハウジング
１１５ フランジ
１３０ 固定子
１３２ 固定子鉄心
１３８ 固定子コイル
１５０ 回転子
１５２ 回転子鉄心
２００ コア溶接部
５００ 樹脂部材
５１０ 固定部材
５２０Ａ 溶接部
５２０Ｂ 溶接部
５３０ リング
５４０ 銅板
５４０Ａ 第１の銅板突出部
５４０Ｂ 第２の銅板突出部
５６０ リード線

Claims (6)

1. 固定子コイルからの這い回しコイルを保持する樹脂部材を有する回転電機において、
   前記樹脂部材が、前記這い回しコイルと溶接部を介して接続されるリード線を保持する固定部材を備える回転電機。
2. 請求項１に記載の回転電機において、
   前記固定部材が、第１の銅板突出部と第２の銅板突出部との２箇所で当該固定部材から突出する銅板を備え、
   前記這い回しコイルの一端と前記第１の銅板突出部の先端とが溶接され、
   前記リード線の一端と前記第２の銅板突出部の先端とが溶接された回転電機。
3. 請求項１に記載の回転電機において、
   前記這い回しコイルと前記リード線とを加締めるリングを有する回転電機。
4. 請求項２に記載の回転電機において、
   前記第２の銅板突出部と、前記リード線とを加締めるリングを有する回転電機。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の回転電機において、
   前記溶接部が軸方向を向いている回転電機。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の回転電機において、
   前記リード線は、複数の直線部および屈曲部から構成された折り曲げ構造の導体で構成されている回転電機。