JP2015097450A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の削減や組み立て工数の削減を可能にする回転電機を提供する。
【解決手段】実施形態に係るブラシレスモータ（回転電機）は、複数の分割コアのそれぞれに突設されたティースに相コイルが巻回された複数のステータ片２４が軸心に対して周方向に環状に配列されてなるステータ１６と、ステータ１６と同軸で当該ステータ１６に対向して配置されるロータと、を備える回転電機である。この回転電機のステータ１６は、相コイルの相種類ごとに給電を行うとともに各相の複数のステータ片２４と結合し、複数の分割コアの環状配列を維持する円環板状の複数のＷ相用バスバー２６Ｗ、Ｖ相用バスバー２６Ｖ、Ｕ相用バスバー２６Ｕ及びコモン用バスバー２６Ｃ（バスバー２６）を有する。
【選択図】図６

Description

本発明の実施形態は、回転電機の構造に関する。

従来、ブラシレスモータにおいて、コイルが巻回されるステータを複数に分割した分割コアを採用するものがある。この分割コアは、例えば、コイルを巻回するティースごとに分割することで、コイル巻回を容易にすると共に占積率を高めてモータ性能を向上させる一手段として利用されることがある。

特開２００８−２７８６９１号公報

しかし、従来の分割コアを利用したブラシレスモータの場合、個々の分割コアを円環状に配列して、その配列状態を維持する必要がある。そのため、円環状のハウジングの内周側に焼き嵌めや接着剤を用いて固定したり、個々の分割コアの側面等に溶接を施して接合したりする分割コアの固定作業が必要であった。このような作業は、部品点数の増加やブラシレスモータの組み立て工数の増大を招く原因の１つになっていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、部品点数の削減や組み立て工数の削減を可能にする回転電機を提供することを目的の１つとする。

実施形態に係る回転電機は、複数の分割コアのそれぞれに突設されたティースに相コイルが巻回された複数のステータ片が軸心に対して周方向に環状に配列されてなるステータと、前記ステータと同軸で当該ステータに対向して配置されるロータと、を備える回転電機であって、前記ステータは、前記相コイルの相種類ごとに給電を行うとともに各相の複数のステータ片と結合し、前記複数の分割コアの環状配列を維持する円環板状の複数のバスバーを有する。この態様によると、バスバーは、個々の分割コアの環状配列を維持するように結合する。つまり、個々のステータ片はバスバーによって、配列が固定されてステータの環状形状を維持できる。また、バスバーは、ステータの環状形状を維持すると共に、各相コイルにその相ごとの給電が可能なので、当該バスバーによる結合を行うことにより分割コアの固定機能と給電機能の両方を同時に実現することが可能となり、部品点数の削減及び回転電機の組み立て工数の削減に寄与できる。

実施形態に係る回転電機の前記複数のバスバーは、前記ステータの一端面及び他端面に振り分けて配置されてもよい。この態様によれば、ステータ片の環状配列を維持するバスバーがステータの一端面と他端面の両方に存在して、環状配列を一端側及び他端側から固定するので、ステータの環状配列の維持をより強固にすることができる。

実施形態に係る回転電機の前記複数のバスバーは、Ｕ相用バスバー、Ｖ相用バスバー、Ｗ相用バスバーおよびコモン用バスバーを含み、前記ステータの一端面または他端面の一方側にＵ相用バスバー、Ｖ相用バスバー、Ｗ相用バスバーを配置し、他方側にコモン用バスバーを配置するようにしてもよい。この態様によれば、ステータの一端面または他端面の一方側はＵ相用バスバー、Ｖ相用バスバー、Ｗ相用バスバーが全て配置される。その結果、全てのステータ片の一方端がいずれかのバスバーによって結合固定される。同様に、ステータの他方側は、コモン用バスバーよって、全てのステータ片の他方端がコモン用バスバーによって結合固定される。つまり、全てのステータ片がその両端でバスバーによって結合固定されるので、ステータの環状配列の維持をより強固にバランスよく実現できる。また、全てのバスバーをステータの一面側に配置する場合に比べて、バスバーとステータ片の接合ポイント数が一端面側と他端面側で分散できるので、接合作業が容易になり作業工数の軽減に寄与できる。

本実施形態に係る回転電機の前記Ｕ相用バスバー、前記Ｖ相用バスバー、前記Ｗ相用バスバー及び前記コモン用バスバーは、前記ステータの端面においてその内周側で接続対象となる前記相コイルの端部と接合されるようにしてもよい。この態様によれば、バスバーとステータ片との接合部分がステータの外径からはみ出てしまうことを抑制できるので、回転電機の大型化抑制に寄与できる。

本実施形態に係る回転電機の前記ステータ片は、前記相コイルを支持するインシュレータと、当該インシュレータに植設されると共に前記相コイルの端部が電気的に接続されるターミナルと、を含み、前記バスバーは、接続対象となる相コイルの位置に対応する接合部を有し、当該バスバーは、相対応するステータ片のターミナルと前記接合部とを接合して前記複数の分割コアの環状配列を維持するようにしてもよい。この態様によれば、ターミナルとバスバーを結合するのみで、相コイルへの給電とステータの環状形状を維持するための強固な固定が同時に可能となり、部品点数の削減及び回転電機の組み立て工数の削減に寄与できる。

本実施形態に係る回転電機の前記ステータ片は、前記相コイルを支持するインシュレータを有し、前記バスバーは、接続対象となる相コイルの位置に対応する接合部を有し、前記バスバーは、前記接合部を相対応するステータ片のインシュレータの一部と接合して前記複数の分割コアの環状配列を維持するとともに、当該接合部は対応する相コイルの端部と電気的に接続されるようにしてもよい。この態様によれば、バスバーの接合部とインシュレータとが直接結合するとともに、その接合部に相コイルの端部が電気的に接続される。その結果、ステータ片側で相コイルの端部を中継する部材が不要になり、部品点数の削減ができるとともに、組み立て工程の削減に寄与できる。

本実施形態に係る回転電機の前記ステータの端面と前記バスバーとの間に挿入され、前記ステータを構成する前記複数のステータ片を円環状に整列させる整列誘導部を有する円環状の位置決め部材を含んでもよい。この態様によれば、整列誘導部材によりバスバーと結合される前の個々のステータ片の環状配列が容易になり、組み立て作業効率が向上できる。

本実施形態に係る回転電機の前記位置決め部材は、相対応する前記ステータ片及び前記バスバーの位相を決める位相決め部を有してもよい。この態様によれば、整列誘導部によって環状配列されるステータ片と、位相決め部によって位相が定められるバスバーとの相対位置の位置決めが位置決め部材によって精度よく実現できる。その結果、高精度のステータ片の環状配列により、ステータの堅牢化ができる。

本実施形態に係る回転電機の前記複数のバスバーは、Ｕ相用バスバー、Ｖ相用バスバー、Ｗ相用バスバーおよびコモン用バスバーを含み、前記Ｕ相用バスバー、Ｖ相用バスバー、Ｗ相用バスバーのうち少なくとも１つと前記コモン用バスバーを前記ステータの端部の一方側に配置する場合、前記コモン用バスバーと前記相コイルのそれぞれのコモン側の端部は、前記ステータの外周側または内側の一方で接続され、他のバスバーと前記相コイルのそれぞれの非コモン側の端部は前記コモン用バスバーの接続位置より前記ステータの端部における内側または外側で接続されるようにしてもよい。この態様によれば、ステータの端部の一方側に、コモン用バスバーとそれ以外のバスバーを配置する場合でも、接合部が２重構造となるので、コモン用バスバーとそれ以外のバスバーとが互いに干渉することなく配置できる。その結果、接合部が接合される位置のバリエーションが増加し、設計自由度の向上に寄与できる。

図１は、実施形態に係る回転電機の断面図である。 図２は、実施形態に係る回転電機のステータの斜視図である。 図３は、実施形態に係る回転電機のステータを構成する分割コアアッセンブリの分解斜視図である。 図４は、実施形態に係る回転電機のステータを構成する相コイルの斜視図である。 図５は、実施形態に係る回転電機のステータを構成するステータ片の斜視図である。 図６は、実施形態に係る回転電機のステータの分解斜視図である。 図７は、実施形態に係る回転電機のステータを構成するステータ片の環状配列をコモン用バスバーの配置側から見た斜視図である。 図８は、実施形態に係る回転電機のステータを構成するステータ片の環状配列をＵ相用バスバー、Ｖ相用バスバー、Ｗ相用バスバーの配置側から見た斜視図である。 図９（ａ）〜（ｆ）は、実施形態に係る回転電機のステータにおいて、積層配置されるＵ相用バスバー、Ｖ相用バスバー、Ｗ相用バスバー、絶縁リング及び位置決め部材の斜視図である。 図１０（ａ）、（ｂ）は、実施形態に係る回転電機のステータにおいて積層配置されるコモン用バスバー及び位置決め部材の斜視図である。 図１１（ａ）〜（ｃ）は、実施形態に係る回転電機のステータを構成するステータ片がバスバーによって環状配列され固定された状態を示す上面図、側面図、下面図である。 図１２（ａ）、（ｂ）は、実施形態に係る回転電機のステータを構成するステータ片の環状配列をガイドする位置決め部材であり、コモン用バスバーの配置側について説明する部分拡大図である。 図１３（ａ）、（ｂ）は、実施形態に係る回転電機のステータを構成するステータ片の環状配列をガイドする位置決め部材であり、Ｕ相用バスバー、Ｖ相用バスバー、Ｗ相用バスバーの配置側について説明する部分拡大図である。 図１４は、実施形態に係る回転電機のステータを構成するステータ片の環状配列を維持するために他の実施形態を説明する斜視図である。 図１５は、実施形態に係る回転電機のステータを構成するステータ片の環状配列を維持するバスバーの配置バリエーションを説明する斜視図である。

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、あくまで一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能であるとともに、基本的な構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）を得ることが可能である。

図１は、本実施形態の回転電機の一例として示すブラシレスモータ１０の概略断面図である。図１のブラシレスモータ１０は一例としてインナーロータタイプの構造を示している。ブラシレスモータ１０は、ロータ１２と一体化された回転シャフト１４及びロータ１２を環囲するように配置されるステータ１６、ロータ１２または回転シャフト１４の回転角度（位置）を検出する回転検出部１８を主な構成部品とする。

ロータ１２は、例えば回転シャフト１４の外周面にその周方向に沿って固定された永久磁石１２ａを含み、当該永久磁石１２ａはＳ極とＮ極が回転シャフト１４の周方向に交互に着磁されている。なお、ロータ１２は、永久磁石１２ａがその内部に埋め込まれたタイプでもよい。

回転シャフト１４は、例えば中空円筒形状の金属製で、ベアリング２０を介してハウジング２２に支持されている。ハウジング２２は、例えば樹脂製で、上蓋２２ａ、外壁部２２ｂ、底蓋２２ｃから構成され、ロータ１２、回転シャフト１４、ステータ１６及び回転検出部１８等を収納している。ステータ１６は、後述するが複数のステータ片を環状配列して中空の円筒形状を形成して、内周側にロータ１２及び回転シャフト１４を包含する。すなわち、ロータ１２は、ステータ１６と同軸で当該ステータ１６に対向して配置されている。

回転検出部１８は、例えば、レゾルバを利用可能であり、回転シャフト１４の回転角度を検出する。また、他の実施形態では、回転検出部１８として、ホール素子を利用することも可能である。いずれの場合も、回転シャフト１４またはロータ１２の回転状態を検出して、ステータ１６を構成する複数の相コイル、例えば、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルに対する給電状態を切り替る場合に用いられる。相コイルに対する給電状態を切り替えることによりステータ１６に回転磁界を発生させる。その結果、回転磁界とロータ１２の永久磁石の磁界との相互作用により、ステータ１６に対してロータ１２を回転させる。なお、回転検出部１８としてホール素子を用いる場合は、ホール素子が小型で配置スペースに自由度があるためロータ１２の近傍に配置することもできる。その場合、ブラシレスモータ１０の軸方向の短小化に寄与することができる。

図２は、ステータ１６の斜視図である。前述したように、本実施形態のブラシレスモータ１０のステータ１６は、複数のステータ片２４が軸心（回転シャフト１４の中心）に対して周方向に環状に配列されて構成されている。本実施形態の場合は、Ｕ相用のステータ片２４、Ｖ相用のステータ片２４、Ｗ相用のステータ片２４が存在して、それぞれ６個ずつ、合計で１８個のステータ片２４が環状配列している。そして、相コイルの相種類ごとに給電を行うＵ相用バスバー２６Ｕ、Ｖ相用バスバー２６Ｖ、Ｗ相用バスバー２６Ｗ及びコモン用バスバー２６Ｃ（不図示）によりステータ片２４の環状配列の状態が維持されるように固定されている。なお、Ｕ相用バスバー２６Ｕ、Ｖ相用バスバー２６Ｖ、Ｗ相用バスバー２６Ｗ及びコモン用バスバー（２６Ｃ）を特に区別しない場合には、単にバスバー２６と称する。

図２においては、Ｕ相用バスバー２６Ｕ、Ｖ相用バスバー２６Ｖ及びＷ相用バスバー２６Ｗが、ステータ１６の一端面側（図２中上面側）に配置されている。Ｕ相用バスバー２６Ｕの給電端子２６Ｕａ、Ｖ相用バスバー２６Ｖの給電端子２６Ｖａ及びＷ相用バスバー２６Ｗの給電端子２６Ｗａは、例えばポリアミド系樹脂等で構成される絶縁カバー２８ａの切り欠きから露出して、図示しない給電ラインに接続される。なお、バスバー２６は、給電端子２６Ｕａ，２６Ｖａ，２６Ｗａ以外の大部分が絶縁カバー２８ａによって覆われて、絶縁性を向上させる。同様に、ステータ１６の他端側（図２中下面側）には、例えばポリアミド系樹脂製の絶縁カバー２８ｂが配置され、コモン用バスバー２６Ｃ（不図示）に対する絶縁性を向上させる。

図３は、ステータ片２４を構成する分割コアアッセンブリ３０の分解斜視図である。分割コアアッセンブリ３０は、分割コア３２、分割インシュレータ３４ａ，３４ｂ、ターミナル３６ａ，３６ｂを含んで構成されている。

分割コア３２は、一例として略Ｔ字形状の薄板電磁鋼板を複数枚積層した後、溶接等により相互接合して一体化した積層体コアを用いることができる。分割コア３２の略Ｔ字形状の両腕部分がヨーク３２ａとなり、ステータ片２４が環状配列した場合に隣接する分割コア３２のヨーク３２ａと結合されて磁路を形成する。分割コア３２の略Ｔ字形状の足部分はティース３２ｂとなり、この部分に装着された分割インシュレータ３４ａ，３４ｂを介して、図４に示すような形状の相コイル３８を形成するように巻線が所定回数巻回される。分割コア３２のティース３２ｂは単独であり、巻線時には他のティース３２ｂと干渉しないので、密な巻線が容易に実現可能となり、ステータ片２４を環状配列させた際に隣接するティース３２ｂとの間に形成されるスロットにおける占積率を高めることができる。

分割インシュレータ３４ａ，３４ｂは、例えばポリアミド系樹脂で形成され、ティース３２ｂに巻回される巻線との間で絶縁性を高めるための絶縁部材として機能する。また、分割インシュレータ３４ａ，３４ｂは、ターミナル３６ａ，３６ｂを支持する支持部材として機能する。ターミナル３６ａ，３６ｂは、相コイル３８と電気的な接続を行う端子として機能する。分割インシュレータ３４ａ，３４ｂは、ティース３２ｂに巻回される巻線と接触する部分、つまり、ティース３２ｂの側面、ヨーク３２ａにおけるティース３２ｂとの接続側面、ティース３２ｂの端部に形成されたフランジ３２ｃにおけるティース３２ｂとの接続側面を覆うような形状の樹脂部材とすることができる。本実施形態のように、分割インシュレータ３４ａ，３４ｂを２分割構成とすることで、分割コア３２の両端側から装着可能となり、巻線との接触面を全て覆うことができる。

ターミナル３６ａ，３６ｂは、銅板や銅合金板等の金属材料を所定の形状に打ち抜き成型した後、相コイル３８の端部を絡げるフック部３６ｃを曲げ加工等により形成する。そして、脚部３６ｄを分割インシュレータ３４ａ，３４ｂに形成された固定孔３４ｃに圧入されたり、挿入後に接着や溶着等を実施されたりすることで強固に固定される。なお、ターミナル３６ａ，３６ｂにおいて、固定孔３４ｃに挿入される部分には、例えば爪部が形成され、容易に固定孔３４ｃから抜け落ちないようになっている。また、フック部３６ｃに相コイル３８の巻線端部が側方から挿入された後、例えば溶接（一例として、ヒュージング溶接、熱かしめ）等により強固に固定される。

図３に示すように、分割コア３２に対して、一方側に装着される分割インシュレータ３４ａと他方側に装着される分割インシュレータ３４ｂとは同一形状の部品とすることができる。また、分割インシュレータ３４ａ，３４ｂに装着されるターミナル３６ａ，３６ｂも同一形状の部品とすることができる。つまり、構成部品の共用化が可能になり、製造コストの低減に寄与することができる。

なお、本実施形態の場合、固定孔３４ｃは、分割インシュレータ３４ａ，３４ｂにおいて、分割コア３２のフランジ３２ｃ側、つまり、ステータ片２４が環状配列されて円環状のステータ１６を構成した場合の内周側に形成されている。本実施形態の場合、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の相コイル３８はスター結線で接続され、ターミナル３６ａ，３６ｂは、相コイル３８の各巻線端部が電機的に接続される。各相コイル３８の中性点側の巻線端部はターミナル３６ｂに接続され、ターミナル３６ａには、いずれかの相コイル３８の非中性点側が接続される。また、ターミナル３６ａ，３６ｂは、複数のステータ片２４が環状配列した場合にバスバー２６と結合されて、配列状態を維持し、ステータ片２４同士を強固に固定し一体化するための固定部材として機能する。

図３に示す分割コアアッセンブリ３０が完成した後、巻線（マグネットワイヤ）を図４に示すような形状になるように、分割インシュレータ３４ａ，３４ｂが装着されたティース３２ｂに巻回する。そして、前述したように、巻線端部をターミナル３６ａ，３６ｂにそれぞれ絡げてヒュージング溶接等により固定して、図５に示すようなステータ片２４を完成させる。なお、本実施形態では、図５に示すようなステータ片２４を１８個準備して、環状配列させることでステータ１６を構成する。

図６は、ステータ１６の分解斜視図である。本実施形態のステータ１６は、１８個のステータ片２４の環状配列体を中心として、当該環状配列体の一方端側に、位置決め部材４０、Ｕ相用バスバー２６Ｕ、絶縁リング４２、Ｖ相用バスバー２６Ｖ、絶縁リング４２、Ｗ相用バスバー２６Ｗ、絶縁カバー２８ａの順に各部材が積層配置されている。一方、環状配列体の他方端側には、位置決め部材４０、コモン用バスバー２６Ｃ、絶縁カバー２８ｂの順に各部材が積層配置されている。

図７は、ステータ片２４を環状配列させた状態の斜視図である。前述したように、各ステータ片２４における分割コア３２のヨーク３２ａの両端部は、分割インシュレータ３４ａ，３４ｂに覆われることなく露出しているので、環状配列させた場合、ヨーク３２ａの端部同士が接触して良好な磁路を形成する。ステータ片２４の環状の配列精度は、配列時に接触する分割コア３２のヨーク３２ａの接触面形状によって定まる。したがって、分割コア３２に装着される分割インシュレータ３４ａ，３４ｂのターミナル３６ａ，３６ｂもステータ片２４の配列精度に応じた精度で環状配列される。ただし、この状態では、各ステータ片２４は何ら拘束を受けていないので環状配列を維持できない。

本実施形態では、前述したように、各ステータ片２４の相コイル３８に給電を行うバスバー２６をステータ片２４の固定骨格として利用すると共に、ステータ片２４の両端面から固定支持することで、個別構成のステータ片２４を一体化された環状配列体としている。

図８には、ステータ片２４の環状配列体の一方端側に、位置決め部材４０、Ｕ相用バスバー２６Ｕ、絶縁リング４２、Ｖ相用バスバー２６Ｖ、絶縁リング４２、Ｗ相用バスバー２６Ｗを順に積層してステータ片２４を一体に結合した状態が示されている。つまり、各バスバー２６の接合部４４（図９参照）と各ステータ片２４のターミナル３６ａが、例えば溶接（一例として、プロジェクション溶接等）によって、強固に結合された状態が示されている。

本実施形態において、複数のステータ片２４、すなわち複数の分割コア３２はＵ相用バスバー２６Ｕ、Ｖ相用バスバー２６Ｖ、Ｗ相用バスバー２６Ｗによって、一方端側が固定される。同様に、コモン用バスバー２６Ｃ（一部図示）によって他方端側が固定される。その結果、複数のステータ片２４、すなわち複数の分割コア３２は、相互に強固に固定（固着）されて、強固な円環配列形状が実現できる。なお、前述したように、ターミナル３６ａ，３６ｂもステータ片２４（分割コア３２）の環状配列にしたがって、円環配列されるため、バスバー２６と各ターミナル３６ａまたはターミナル３６ｂとの溶接をスムーズに行うことができる。また、本実施形態において、バスバー２６は、Ｗ相用バスバー２６Ｗ、Ｖ相用バスバー２６Ｖ、Ｕ相用バスバー２６Ｕ及びコモン用バスバー２６Ｃが環状配列されたステータ片２４の一方側に集合配置されるのではなく、Ｗ相用バスバー２６Ｗ、Ｖ相用バスバー２６Ｖ、Ｕ相用バスバー２６Ｕが一方側、コモン用バスバー２６Ｃが他方側に分散配置される。その結果、各ターミナル３６ａ，３６ｂについて、環状配列方向にスペース的な余裕ができる。したがって、ターミナル３６ａやターミナル３６ｂの環状配列方向の幅を大きくしたり、各ターミナル３６ａ，３６ｂの間隔を広げたりすることが可能になる。その結果、各バスバー２６（接合部４４）と、ターミナル３６ａ，３６ｂの接合（溶接）作業が容易になり，作業効率の向上に寄与できる。

図９（ａ）〜図９（ｆ）は、複数のステータ片２４を環状に一体化する場合に使用するステータ片２４の一端側に配置するバスバー２６、隣接するバスバー２６同士の絶縁を行う絶縁リング４２及び位置決め部材４０の個別の形状を説明するための斜視図である。具体的には、積層上層側から順に、図９（ａ）に示すＷ相用バスバー２６Ｗ、図９（ｂ）に示す絶縁リング４２、図９（ｃ）に示すＶ相用バスバー２６Ｖ、図９（ｄ）に示す絶縁リング４２、図９（ｅ）に示すＵ相用バスバー２６Ｕ、図９（ｆ）に示す位置決め部材４０である。図９（ａ）に示すＷ相用バスバー２６Ｗ、図９（ｃ）に示すＶ相用バスバー２６Ｖ、図９（ｅ）に示すＵ相用バスバー２６Ｕの基本構成は同じである。例えば、銅板や銅合金板を所定の形状に打ち抜き加工した後、曲げ加工を行い、ターミナル３６ａと結合する複数の接合部４４をリング状の基部４６の内周側から略垂直に立ち上げる。また、Ｗ相用バスバー２６Ｗの場合は基部４６の外周側から給電端子２６Ｗａを接合部４４と同方向に立ち上げる。同様に、Ｖ相用バスバー２６Ｖの場合は基部４６から給電端子２６Ｖａを立ち上げ、Ｕ相用バスバー２６Ｕの場合は基部４６から給電端子２６Ｕａを立ち上げる。

なお、給電端子２６Ｗａ、給電端子２６Ｖａ及び給電端子２６Ｕａは、ステータ１６をブラシレスモータ１０として組み立てた場合の給電ラインの配索との関係を考慮して、両者の接合（例えば、プロジェクション溶接等）がし易い形状とすることが望ましい。また、給電端子２６Ｗａ、給電端子２６Ｖａ及び給電端子２６Ｕａの基部４６からの立ち上げ姿勢（方向や角度）は給電ラインとの接合が行い易いように決めることが望ましい。本実施形態の場合、給電端子２６Ｗａ、給電端子２６Ｖａ及び給電端子２６Ｕａは、接合面を同一平面（回転シャフト１４の中心軸と平行な平面）上に存在させるように、各給電端子の立ち上がり脚の形状が個々に定められている。

本実施形態の場合、前述したように、３相１８スロットのステータ１６となるので、Ｗ相用バスバー２６Ｗ、Ｖ相用バスバー２６Ｖ、Ｕ相用バスバー２６Ｕにおける接合部４４は、それぞれ、給電端子２６Ｗａ、給電端子２６Ｖａ、給電端子２６Ｕａの位置を基準にして等間隔（６０°）で配置されている。したがって、Ｗ相用バスバー２６Ｗ、Ｖ相用バスバー２６Ｖ、Ｕ相用バスバー２６Ｕが積層された場合に、図８に示すように、給電端子２６Ｗａ、給電端子２６Ｕａ、給電端子２６Ｖａが横一列に隣接して整列する。また、１８個の接合部４４が、互いに干渉することなくステータ片２４の環状配列方向に整列する。

図９（ｂ）に示す絶縁リング４２は、Ｗ相用バスバー２６ＷとＶ相用バスバー２６Ｖの間の絶縁を行うためのもので、例えば、ポリアミド系樹脂で形成されるリング状の部材である。同様に、図９（ｄ）に示す絶縁リング４２は、Ｖ相用バスバー２６ＶとＵ相用バスバー２６Ｕの間の絶縁を行うためのもので、例えば、ポリアミド系樹脂で形成されるリング状の部材である。絶縁リング４２は、バスバー２６の基部４６と実質的に同一の形状であり、積層する際に、バスバー２６の基部４６から立ち上がる接合部４４や給電端子２６Ｗａ等と干渉しないように構成されている。なお、図９の場合、バスバー２６と絶縁リング４２は別体で構成する例を示しているが、例えば、絶縁リング４２をバスバー２６の裏面側（接合部４４が立ち上がる側とは反対側）に貼り付けて一体部品としてもよい。また、バスバー２６の裏面側に絶縁樹脂をコーティング等により付着させてもよい。このように、バスバー２６と絶縁リング４２を一体化することにより組み立て工数や部品点数の低減に寄与することができる。

図９（ｆ）に示す位置決め部材４０は、例えば、ポリアミド系樹脂で形成されたリング状（円環状）の部材であり、ステータ片２４の端面とＵ相用バスバー２６Ｕとの間に挿入されて絶縁リング４２と同様に、Ｕ相用バスバー２６Ｕと各ステータ片２４の端面との間の絶縁を行う。また、位置決め部材４０は、複数のステータ片２４を円環状に整列させるときに各ステータ片２４の配列位置を誘導する整列誘導部４８を有する。さらに、各相コイル３８の相種類とＷ相用バスバー２６Ｗ、Ｖ相用バスバー２６Ｖ及びＵ相用バスバー２６Ｕとの位相を決める位相決め部５０を有する。

整列誘導部４８は、位置決め部材４０におけるリング状の基部５２の外周側から径方向外側に向かい延設されたアーム部４８ａと、当該アーム部４８ａの先端部でステータ片２４の分割インシュレータ３４ａ側に突出する突起部４８ｂを有する。本実施形態の場合、整列誘導部４８は、ステータ片２４の数と同数の１８個が基部５２の外周面に等間隔（２０°）で形成されている。整列誘導部４８のアーム部４８ａ及び突起部４８ｂの詳細は後述する。

一方、位相決め部５０は、位置決め部材４０のリング状の基部５２の内周面側で基部５２からＵ相用バスバー２６Ｕに向かって、略垂直に立ち上がる。本実施形態の場合、位相決め部５０は、ステータ片２４の数と同数の１８個が基部５２の内周面に等間隔（２０°）で形成されている。位相決め部５０の詳細は後述する。

図１０（ａ）、図１０（ｂ）は、複数のステータ片２４を環状に一体化する場合に使用するステータ片２４の他端側に配置する位置決め部材４０（図１０（ａ））及びコモン用バスバー２６Ｃ（図１０（ｂ））の斜視図である。位置決め部材４０は、図９（ｆ）で説明した位置決め部材４０と同一のもので、図１０（ａ）の場合、整列誘導部４８の突起部４８ｂを上方に向けて描かれている。したがって、位置決め部材４０は、各ステータ片２４とコモン用バスバー２６Ｃとの間に挿入され、両者間の絶縁を行う。また、位置決め部材４０は、複数のステータ片２４を円環状に整列させるときに各ステータ片２４の配列位置を誘導する整列誘導部４８を有する。コモン用バスバー２６Ｃとともに用いる位置決め部材４０にも位相決め部５０が形成されているが、コモン用バスバー２６Ｃは１枚なので、ターミナル３６ｂとコモン用バスバー２６Ｃの位相決めに用いられる。なお、コモン用バスバー２６Ｃとターミナル３６ｂとの位相合わせは容易であるため位相決め部５０を省略してもよい。

図１０（ｂ）に示すコモン用バスバー２６Ｃも他のバスバー２６と同様に、例えば銅板や銅合金板から所定の形状に打ち抜かれた後、曲げ加工等により接合部４４が基部４６の内周側から当該基部４６に対して略垂直に立ち上げ形成されている。なお、コモン用バスバー２６Ｃの場合は、全ての相コイル３８のコモン側のターミナル３６ｂと接続されるため接合部４４は、等間隔（２０°）で１８個形成されている。なお、他の実施形態では、コモン用バスバーを複数枚で構成してもよい。例えば３枚で構成する場合、Ｗ相用バスバー２６Ｗ等と同様に接合部４４は６０°間隔で形成され、積層されることになる。この場合、複数のコモン用バスバーの間に絶縁リング４２を介在させてもさせなくてもよい。また、この場合、位置決め部材４０の位相決め部５０は、複数のコモン用バスバーの位相を定める機能を果たす。コモン用バスバー２６Ｃも他のバスバー２６と同様に、ターミナル３６ｂとプロジェクション溶接等によって強固に接合される。

図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、ステータ片２４が各バスバー２６によって環状配列され固定された状態を示す上面図、側面図、下面図である。図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示すように、各位置決め部材４０の整列誘導部４８は、環状配列されたステータ片２４において隣接する分割インシュレータ３４ａまたは隣接する分割インシュレータ３４ｂの間に形成された空間に進入して、ステータ片２４の環状配列を整える機能を果たす。

図１２（ａ）、図１２（ｂ）は、コモン用バスバー２６Ｃの配置側の位置決め部材４０の位置決め姿勢を説明する部分拡大図である。図１２（ａ）、図１２（ｂ）及び図３に示すように、分割インシュレータ３４ｂの端部の一方側（図１２（ｂ）中右側）に第１段部５４が形成され、他方側（図１２（ｂ）中左側）に第１段部５４及びそれより掘り下がった第２段部５６が形成されている。そして、ステータ片２４が環状配列された場合、隣接する分割インシュレータ３４ｂの第１段部５４が同一の高さとなり、整列誘導部４８のアーム部４８ａが着座する。さらに、第２段部５６と隣接する分割インシュレータ３４ｂの側面とで画成される溝部に整列誘導部４８の突起部４８ｂが係合する。このように、隣接する分割インシュレータ３４ｂと整列誘導部４８とが順次着座及び係合することで、位置決め部材４０の整列誘導部４８の形成ピッチに従い分割インシュレータ３４ｂ、つまりステータ片２４（分割コア３２）の環状配列がなされる。この状態で、コモン用バスバー２６Ｃの接合部４４とターミナル３６ｂ（図１１（ｃ）参照）との溶接を行うことで、環状配列したステータ片２４の一端側の固定が完了する。

図１３（ａ）、図１３（ｂ）は、Ｗ相用バスバー２６Ｗ、Ｖ相用バスバー２６Ｖ、Ｕ相用バスバー２６Ｕの配置側の位置決め部材４０の位置決め姿勢を説明する部分拡大図である。この場合も、図１３（ａ）、図１３（ｂ）及び図３に示すように、分割インシュレータ３４ａの端部の一方側（図１３（ｂ）中右側）に第１段部５４が形成され、他方側（図１３（ｂ）中左側）に第１段部５４及びそれより掘り下がった第２段部５６が形成されている。そして、ステータ片２４が環状配列された場合、隣接する分割インシュレータ３４ａの第１段部５４が同一の高さとなり、整列誘導部４８のアーム部４８ａが着座する。さらに、第２段部５６と隣接する分割インシュレータ３４ａの側面とで画成される溝部に整列誘導部４８の突起部４８ｂが係合する。このように、隣接する分割インシュレータ３４ａと整列誘導部４８とが順次着座及び係合することで、位置決め部材４０の整列誘導部４８の形成ピッチに従い分割インシュレータ３４ａ、つまりステータ片２４（分割コア３２）の環状配列がなされる。この状態で、Ｕ相用バスバー２６ＵをＵ相コイル３８に対応する位置に装着させて、ターミナル３６ａと接合部４４との溶接を行う。続いて、絶縁リング４２を介して、Ｖ相用バスバー２６ＶをＶ相コイル３８に対応する位置に装着させて、ターミナル３６ａと接合部４４との溶接を行う。さらに、絶縁リング４２を介して、Ｗ相用バスバー２６Ｗを装着させて、Ｗ相用バスバー２６Ｗの接合部４４とをＷ相コイル３８に対応するターミナル３６ａとの溶接を行う。なお、Ｕ相用バスバー２６Ｕ、Ｖ相用バスバー２６Ｖ、Ｗ相用バスバー２６Ｗをそれぞれ積層させる場合、位置決め部材４０から上方（バスバー２６の積層側）に向かって突出形成された位相決め部５０によって、各バスバー２６の接合部４４の位置が定められる。この場合、各バスバー２６の給電端子２６Ｕａ、給電端子２６Ｖａ、給電端子２６Ｗａを図８に示すように直線配列するように位置合わせしつつ、位相決め部５０により接合部４４の位置を定めることにより、Ｕ相用バスバー２６Ｕ、Ｖ相用バスバー２６Ｖ、Ｗ相用バスバー２６Ｗの位相合わせが容易に完了する。

このように、環状配列した複数のステータ片２４の両端側で、バスバー２６の接合部４４とターミナル３６ａ，３６ｂとを溶接することで、図１１（ｂ）に示すように強固に結合されて一体化されたステータ片２４の環状配列体が完成する。つまり、各バスバー２６は、各相コイル３８に対する給電する機能と、複数のステータ片２４を一体化する機能の両方を実現することができる。そして、給電機能と一体化機能を実現するための接合（溶接）を１工程で行うことができる。その結果、従来、給電機能と一体化機能を実現するための接合（溶接）を別工程（２工程）で行っていた場合に比べて、工数の低減が可能になる。また、Ｗ相用バスバー２６Ｗ、Ｖ相用バスバー２６Ｖ、Ｕ相用バスバー２６Ｕをステータ片２４の環状配列体の一方側、コモン用バスバー２６Ｃを他方側に配置することにより、全てのバスバーを一方側に配置していた場合に比べて、各バスバー２６の接合部４４間のピッチを広くすることが可能で、溶接作業を容易に行うことができるという利点も生じる。

図１４は、本実施形態の変形例を説明する図である。上述した実施形態では、例えば図３等に示すように、分割インシュレータ３４ａ，３４ｂがターミナル３６ａ，３６ｂを備え、ターミナル３６ａ，３６ｂを介してステータ片２４とバスバー２６とが接合される例を示した。図１４に示す変形例では、バスバー１２６と分割インシュレータ３４ａ，３４ｂ、つまりステータ片２４とを直接接合する例である。この例の場合、例えばＵ相用バスバー１２６Ｕにおいて、分割インシュレータ３４ａと接合するための接合部１４４は、リング状の基部１４６の外周側から分割インシュレータ３４ａに向かって延設されている。接合部１４４は、分割インシュレータ３４ａに形成された固定孔３４ｃに圧入（接着、溶着）され固定される。一方、相コイル３８の端部と電気的に接続されるターミナル１３６ａが、基部１４６の内周側から接合部１４４とは逆方向に立ち上がられている。また、ターミナル１３６ａには、相コイル３８の端部を絡げるフック部１３６ｃが形成され、相コイル３８の端部がヒュージング溶接される。他のバスバー１２６も同様な構成である。

また、コモン用バスバー１２６Ｃも分割インシュレータ３４ｂの固定孔３４ｃに対応する位置に接合部１４４が形成される。そして、ステータ片２４と接合する際には、接合部１４４が、分割インシュレータ３４ｂの固定孔３４ｃに圧入（接着、溶着）され固定される。なお、相コイル３８のコモン側の端部は、接合部１４４に絡げてもよいし、Ｕ相用バスバー１２６Ｕと同様に、端部を絡げるためのターミナルを別途設けてもよい。

このように、図１４に示す変形例においては、分割インシュレータ３４ａ，３４ｂに設けるターミナル３６ａ，３６ｂを削減しつつ、環状配列されたステータ片２４をバスバー１２６を用いて、両端方向から強固に固定して環状配列を維持することができる。つまり、部品点数の削減及び組み立て工数の削減に寄与することができる。なお、図１４では、Ｕ相用バスバー１２６Ｕ（バスバー１２６）に接合部１４４とターミナル１３６ａを設ける例を示しているが、接合部１４４にターミナル１３６ａの機能を持たせて、相コイル３８の端部を接合部１４４の一部に絡げるようにしてターミナル１３６ａを省略してもよい。

図１４においては、図示を省略しているが、Ｕ相用バスバー１２６Ｕとステータ片２４の間及びコモン用バスバー１２６Ｃとステータ片２４の間には、位置決め部材４０が挿入され、ステータ片２４の位置決め及び絶縁を行う。

図１５は、本実施形態の他の変形例を説明する図である。図６等で説明した構造は、Ｗ相用バスバー２６Ｗ、Ｖ相用バスバー２６ＶおよびＵ相用バスバー２６Ｕをステータ片２４の一方側に集約配置し、コモン用バスバー２６Ｃを他方側に配置した。一方、図１５は、Ｕ相用バスバー２６ＵまたはＶ相用バスバー２６ＶまたはＷ相用バスバー２６Ｗのうち少なくとも１つとコモン用バスバー２６Ｃとをステータ片２４の一方側に積層配置する例である。図１５は、Ｕ相用バスバー２６Ｕとコモン用バスバー２６Ｃを同じ側に配置する例である。この場合、ステータ片１２４の基本構成は、図３に示す例と同じであるが、一方側、図１５の場合は分割インシュレータ１３４ａにターミナル３６ａ，３６ｂを配置し、分割インシュレータ１３４ｂにターミナル３６ｂを配置しない点で異なる。例えば、ステータ片１２４の内周側にＵ相用バスバー２６Ｕと接合するためのターミナル３６ａを圧入または、挿入後に接着や溶着等を実施することで強固に固定する。また、ステータ片１２４の外周側にコモン用バスバー２６Ｃと接合するためのターミナル３６ｂを圧入または、挿入後に接着や溶着等を実施することで強固に固定する。この場合、Ｕ相用バスバー２６Ｕは、図９（ｅ）に示すものと同じものが利用可能である。一方、コモン用バスバー２６Ｃは、Ｕ相用バスバー２６Ｕの外周側に配置されることになるため、コモン用バスバー２６Ｃの直径はＵ相用バスバー２６Ｕの直径よりターミナル３６ａとターミナル３６ｂの径方向の間隔分だけ大きくなっている。各接合部４４の配列は、ステータ片１２４が環状配列したときの周方向ピッチに対応した等間隔とする。

このようなステータ片１２４を利用する場合、各バスバー２６の様々な配置バリエーションが可能になる。例えば、ステータ片１２４の一方側にＵ相用バスバー２６Ｕ及びコモン用バスバー２６Ｃを配置し、他方側にＷ相用バスバー２６Ｗ及びＶ相用バスバー２６Ｖを配置する。この場合、ステータ片１２４の他方側は、図３と同様にターミナル３６ｂが１本だけ配置される。また、別の例では、ステータ片１２４の一方側にＶ相用バスバー２６Ｖ及びコモン用バスバー２６Ｃを配置し、他方側にＷ相用バスバー２６Ｗ及びＵ相用バスバー２６Ｕを配置する。また、ステータ片１２４の一方側に例えばＷ相用バスバー２６Ｗ及びコモン用バスバー２６Ｃを配置し、他方側にＵ相用バスバー２６Ｕ及びＶ相用バスバー２６Ｖを配置する。また、別の例では、ステータ片１２４の一方側に全てのバスバー２６（Ｕ相用バスバー２６Ｕ、Ｖ相用バスバー２６Ｖ、Ｗ相用バスバー２６Ｗ、コモン用バスバー２６Ｃ）を配置する。そして、ステータ片１２４の他方側には、ステータ片１２４の固定を行う機能のみを有するダミーのバスバー（必ずしも導電体である必要はなく、例えば樹脂材料でもよい）を配置するようにしてもよい。また、別の実施形態においては、ステータ片１２４の一方側に全てのバスバー２６（Ｕ相用バスバー２６Ｕ、Ｖ相用バスバー２６Ｖ、Ｗ相用バスバー２６Ｗ、コモン用バスバー２６Ｃ）を配置することで、ステータ片２４の環状配列の維持固定が十分にできる場合には、他端側での固定を省略してもよいし、例えば、絶縁カバー２８ｂによる簡易的な固定（環状配列の保持）を行うようにしてもよい。

このような構成とすることにより、ブラシレスモータ１０へ給電を行う給電ラインのレイアウトに応じて、給電端子２６Ｕａ、給電端子２６Ｗａ、給電端子２６Ｖａ及びコモン用端子の位置が選択可能となり、ブラシレスモータ１０の設計自由度の向上に寄与できる。なお、図１５の例では、Ｕ相用バスバー２６Ｕ用のターミナル３６ａを内周側に配置し、コモン用バスバー２６Ｃ用のターミナル３６ｂを外周側に配置したが、逆の配置としてもよい。この場合は、Ｗ相用バスバー２６Ｗ、Ｖ相用バスバー２６Ｖ用のターミナル３６ａも外周側に配置することになる。

上述した各実施形態及び変形例においては、インナーロータタイプのブラシレスモータ１０を示したが、アウターロータタイプのブラシレスモータにも本実施形態の構造は適用可能であり、同様の効果を得ることができる。

また、上述した各実施形態及び変形例においては、１８個のステータ片２４を環状配列する例を示したが、ステータ片２４の配置数は要求されるブラシレスモータ１０の性能に応じて適宜選択可能であり、例えば、３の倍数個のステータ片２４を環状配列可能であり、同様の効果を得ることができる。特に、ステータ片２４の配列数が多くなる場合には、各バスバー２６の配置を、ステータ片２４の両端に分散配置することにより、接合部４４の配置ピッチに余裕を持たせることが可能となり、設計時のサイズ的制約を緩和できたり、組み立て時の作業性の向上に寄与することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…ブラシレスモータ、１２…ロータ、１６…ステータ、２４…ステータ片、２６…バスバー、２６Ｕ…Ｕ相用バスバー、２６Ｖ…Ｖ相用バスバー、２６Ｗ…Ｗ相用バスバー、２６Ｃ…コモン用バスバー、３２…分割コア、３２ｂ…ティース、３４ａ，３４ｂ…分割インシュレータ、３６ａ，３６ｂ…ターミナル、３８…相コイル、４０…位置決め部材、４４…接合部、４８…整列誘導部、５０…位相決め部。

Claims (9)

1. 複数の分割コアのそれぞれに突設されたティースに相コイルが巻回された複数のステータ片が軸心に対して周方向に環状に配列されてなるステータと、前記ステータと同軸で当該ステータに対向して配置されるロータと、を備える回転電機であって、
   前記ステータは、前記相コイルの相種類ごとに給電を行うとともに各相の複数のステータ片と結合し、前記複数の分割コアの環状配列を維持する円環板状の複数のバスバーを有する回転電機。
2. 前記複数のバスバーは、前記ステータの一端面及び他端面に振り分けて配置される請求項１に記載の回転電機。
3. 前記複数のバスバーは、Ｕ相用バスバー、Ｖ相用バスバー、Ｗ相用バスバーおよびコモン用バスバーを含み、前記ステータの一端面または他端面の一方側にＵ相用バスバー、Ｖ相用バスバー、Ｗ相用バスバーを配置し、他方側にコモン用バスバーを配置する請求項２に記載の回転電機。
4. 前記Ｕ相用バスバー、前記Ｖ相用バスバー、前記Ｗ相用バスバー及び前記コモン用バスバーは、前記ステータの端面においてその内周側で接続対象となる前記相コイルの端部と接合される請求項３に記載の回転電機。
5. 前記ステータ片は、前記相コイルを支持するインシュレータと、当該インシュレータに植設されると共に前記相コイルの端部が電気的に接続されるターミナルと、を含み、
   前記バスバーは、接続対象となる相コイルの位置に対応する接合部を有し、当該バスバーは、相対応するステータ片のターミナルと前記接合部とを接合して前記複数の分割コアの環状配列を維持する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
6. 前記ステータ片は、前記相コイルを支持するインシュレータを有し、
   前記バスバーは、接続対象となる相コイルの位置に対応する接合部を有し、前記バスバーは、前記接合部を相対応するステータ片のインシュレータの一部と接合して前記複数の分割コアの環状配列を維持するとともに、当該接合部は対応する相コイルの端部と電気的に接続される請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
7. 前記ステータの端面と前記バスバーとの間に挿入され、前記ステータを構成する前記複数のステータ片を円環状に整列させる整列誘導部を有する円環状の位置決め部材を含む請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機。
8. 前記位置決め部材は、相対応する前記ステータ片及び前記バスバーの位相を決める位相決め部を有する請求項７に記載の回転電機。
9. 前記複数のバスバーは、Ｕ相用バスバー、Ｖ相用バスバー、Ｗ相用バスバーおよびコモン用バスバーを含み、前記Ｕ相用バスバー、Ｖ相用バスバー、Ｗ相用バスバーのうち少なくとも１つと前記コモン用バスバーを前記ステータの端部の一方側に配置する場合、前記コモン用バスバーと前記相コイルのそれぞれのコモン側の端部は、前記ステータの外周側または内側の一方で接続され、他のバスバーと前記相コイルのそれぞれの非コモン側の端部は前記コモン用バスバーの接続位置より前記ステータの端部における内側または外側で接続される請求項１に記載の回転電機。

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