JP2017153198A

JP2017153198A - 回転電機

Info

Publication number: JP2017153198A
Application number: JP2016031573A
Authority: JP
Inventors: 剛秋山; Takeshi Akiyama; 好晴内藤; Yoshiharu Naito
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-02-23
Filing date: 2016-02-23
Publication date: 2017-08-31

Abstract

【課題】導線とバスバーとの接続を確実に保持する。【解決手段】筒状の固定子鉄心１１と、前記固定子鉄心１１の径方向内側に巻装される固定子巻線１２とを備えた回転電機であって、前記固定子巻線１２が、導線が巻回されて成る複数のコイルセグメント２１と、複数の前記コイルセグメント２１を電気的に接続するバスバー３１とを有するものであり、前記コイルセグメント２１が、前記固定子鉄心１１の軸方向一方側へ突出する導線端部２１ｂを有するものであり、前記バスバー３１が、前記固定子鉄心１１の周方向に沿う弧状の渡り部３１ａと、前記渡り部３１ａから径方向外側へ向けて突出する端子部３１ｃとを有するものであり、前記端子部３１ｃが、前記導線端部２１ｂを挿通可能な挿通穴５２ａを有して成る。【選択図】図２

Description

本発明は、渡り線としてのバスバーを備えた回転電機に関する。

回転電機には、所定の電流が供給されることによって回転磁界を生じる固定子（ステータ）と、この固定子に回転自在に保持されて回転磁界によって回転駆動される回転子（ロータ）を備えたものがある。この固定子には、電磁鋼板から成る固定子鉄心（ステータコア）と、当該固定子鉄心に巻装される固定子巻線（ステータコイル）とが設けられており、この固定子巻線に所定の電流が供給されることにより、回転磁界を生じるようになっている。

このような回転電機における固定子巻線には、固定子鉄心に巻回される導線を電気的に接続するバスバーが設けられており、バスバーと導線（巻き始めまたは巻き終わりの端部）は、溶接、ロウ付け、かしめ等の方法によって接合されている。

特開２０１３−１０２５９６号公報

例えば、特許文献１には、各相端子の先端において二股上に設けられた一対の爪部によってコイルの巻き始め端または巻き終わり端（導線の端部）を挟持すると共に、爪部の間に形成された接合部において前記巻き始め端または巻き終わり端と溶接する技術が開示されている。

しかし、単に溶接、ロウ付け、または、かしめ等の方法によって、導線とバスバーとを接合している場合には、当該接合部が剥がれると、導線とバスバーとの接触すなわち電気的な接続が断たれてしまう。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、導線とバスバーとの電気的な接続を確実に保持することを目的とする。

上記課題を解決する第一の発明に係る回転電機は、筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心の径方向内側に巻装される固定子巻線とを備えた回転電機であって、前記固定子巻線が、導線が巻回されて成る複数のコイルセグメントと、複数の前記コイルセグメントを電気的に接続するバスバーとを有するものであり、前記コイルセグメントが、前記固定子鉄心の軸方向一方側へ突出する導線端部を有するものであり、前記バスバーが、前記固定子鉄心の周方向に沿う弧状の渡り部と、前記渡り部から径方向外側へ向けて突出する端子部とを有するものであり、前記端子部が、前記導線端部を挿通可能な挿通穴を有するものであることを特徴とする。

上記課題を解決する第二の発明に係る回転電機は、第一の発明に係る回転電機において、前記端子部が、前記導線端部に沿って軸方向一方側へ延設される内側立設部と、前記内側立設部の先端側から前記導線端部に沿って軸方向他方側へ折り曲げられる折り返し部とを有するものであり、前記挿通穴が、前記折り返し部に形成されるものであることを特徴とする。

上記課題を解決する第三の発明に係る回転電機は、第一または第二の発明に係る回転電機において、前記バスバーが、前記渡り部から軸方向一方側へ延設される軸方向延設部と、前記軸方向延設部から径方向外側へ延設される径方向延設部とを有するものであり、前記端子部が、前記径方向延設部における径方向外側端に設けられるものであることを特徴とする。

第一の発明に係る回転電機によれば、導線端部と端子部との溶接等による接着が剥がれたとしても、導線端部が挿通穴に挿通された状態であるので、導線端部と端子部との接合が外され、コイルセグメントとバスバーとが電気的な接続が断たれることはない。つまり、コイルセグメントとバスバーとを確実に接合し、電気的な接続を確保することができる。
また、コイルセグメントとバスバーとの接合において、導線端部と端子部とを溶接等によって接着する際に、導線端部は挿通穴に挿通されることによって移動が拘束（制限）されているので、導線端部と端子部との接着作業を容易に行うことができる。

第二の発明に係る回転電機によれば、導線端部を、折り返し部における挿通穴へ挿通すると共に、内側立設部と前記導線端部に沿って軸方向他方側へ沿って延設される外側立設部とによって挟持することができるので、コイルセグメントとバスバーとを確実に接合し、電気的な接続を確保することができる。

第三の発明に係る回転電機によれば、複数のバスバーを並べた際に、渡り部と径方向延設部とが軸方向にずれた配置となり、互いに干渉することはない。よって、例えば、複数のバスバーを軸方向にずらすことなく径方向に並べて配置することができる。

実施例１に係る回転電機に備えられる固定子の構造を示す概略斜視図である。実施例１に係る回転電機に備えられる固定子の構造を示す部分縦断面図である。実施例１に係る回転電機に備えられる固定子におけるバスバーユニットを示す平面図である。実施例１に係る回転電機に備えられる固定子におけるバスバーを示す概略斜視図である。

以下に、本発明に係る回転電機の実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることは言うまでもない。

本発明の実施例１に係る回転電機は、略円筒形状から成る固定子１（図１参照）と、この固定子１の径方向内側に回転自在に保持される図示しない回転子とから成る。固定子１においては、図示しない給電部から所定の電流を供給されることによって回転磁界が作られ、この回転磁界によって図示しない回転子が回転駆動される。

本実施例に係る回転電機に備えられる固定子（ステータ）１の構造について、図１から図４を参照して説明する。

図１に示すように、固定子１には、図示しないフレーム等に固定される筒状の固定子鉄心（ステータコア）１１が設けられており、この固定子鉄心１１の径方向内側には、固定子巻線（ステータコイル）１２が巻装されている。

図２に示すように、固定子巻線１２には、所定の電流が供給されることにより磁界を形成する複数のコイルセグメント２１と、これら複数のコイルセグメント２１を電気的に接続するバスバーユニット２２とが設けられている。固定子巻線１２は、これら複数のコイルセグメント２１とバスバーユニット２２とによって、スター結線方式にて結線されている。もちろん、本発明における固定子巻線は、本実施例のようにスター結線方式にて結線されたものに限定されず、デルタ結線等の種々の結線方式にて結線されたものであっても良い。

コイルセグメント２１は、導線を複数巻きすることによって環状に形成されて成り、そのコイルサイド２１ａが固定子鉄心１１の径方向内側（図２においては、左方側）に形成されたスロット１１ａに挿入されている。複数のコイルセグメント２１は、コイルサイド２１ａがスロット１１ａに挿入された状態で、固定子鉄心１１の周方向（図２においては、紙面前後方向）に複数並んで配置されている。

図２および図３に示すように、バスバーユニット２２には、コイルセグメント２１間の渡り線として機能する複数のバスバー３１が設けられており、これら複数のバスバー３１は、樹脂部材３２によって固められている。バスバーユニット２２は、全体として環状に形成されており（図１参照）、固定子１における軸方向一方側（図１および図２においては、上方側）に配置されている。なお、図１においては、図を見やすくするために、固定子鉄心１１および固定子巻線１２等を簡略化して示している。

図３および図４に示すように、バスバー３１は、所定の電流を良好に流すことのできる断面積を有する板材（銅板）から成る。バスバー３１には、固定子鉄心１１の周方向（図１参照）に沿って弧状に湾曲した渡り部３１ａと、この渡り部３１ａの周方向両端に形成されて径方向外側へ突出する延設部３１ｂと、この延設部３１ｂの先端側に形成されてコイルセグメント２１の導線端部２１ｂと接合される端子部３１ｃとが設けられている。

ここで、導線端部２１ｂは、コイルセグメント２１を構成する導線の端部（巻き始め端部または巻き終わり端部）であり、図２に示すように、コイルセグメント２１における一方のコイルエンド２１ｃから軸方向一方側へ向けて突出している。

図３に示すように、バスバーユニット２２において、複数のバスバー３１は、渡り部３１ａが周方向または径方向に所定距離離間すると共に、延設部３１ｂおよび端子部３１ｃが周方向に所定距離離間するように配置されており、樹脂部材３２は、複数のバスバー３１における渡り部３１ａを覆うように設けられている。

つまり、バスバーユニット２２において、複数のバスバー３１は、その配置および樹脂部材３２によって確実に絶縁された状態にある。この状態において、延設部３１ｂは、樹脂部材３２から径方向外側へ向けて（放射状に）突出し、端子部３１ｃは、樹脂部材３２の径方向外側に位置している。

なお、図２から図４に示すように、渡り部３１ａは、軸方向に長い矩形断面から成り、バスバーユニット２２の径方向長さが最小限に抑えられるようになっている。また、延設部３１ｂは、周方向に長い矩形断面から成り、バスバーユニット２２の軸方向長さが最小限に抑えられるようになっている。また、端子部３１ｃは、周方向に長い矩形断面から成り、コイルセグメント２１における導線端部２１ｂとの接続が容易かつ確実になされるようになっている。

図２および図４に示すように、延設部３１ｂには、渡り部３１ａの周方向端部から軸方向他方側（図２および図４においては、下方側）へ延びる軸方向延設部４１と、この軸方向延設部４１の先端部（図２および図４においては、下方側端部）から径方向外側（図２および図４においては、右方側）へ延びる径方向延設部４２とが設けられている。

この構成により、図２に示すように、複数のバスバー３１が径方向に並んで配置された際には、渡り部３１ａと延設部３１ｂ（径方向延設部４２）とは、軸方向にずれた（軸方向における位置を異にした）状態となり、互いに干渉することはない。よって、複数のバスバー３１を軸方向にずらすことなく径方向に並べて配置することができ、バスバーユニット２２の大きさ（軸方向の長さ）を最小限に抑えることができる。

図２および図４に示すように、端子部３１ｃには、径方向延設部４２の先端部（径方向外側端部であって、図２および図４においては右方側端部）から導線端部２１ｂに沿って軸方向一方側（図２および図４においては、上方側）へ延びて当該導線端部２１ｂにおける径方向内側の面と接触し得る内側立設部５１と、この内側立設部５１の先端部（軸方向一方側端部であって、図２および図４においては上方側端部）から導線端部２１ｂに沿って軸方向他方側へ折り曲げられる折り返し部５２と、折り返し部５２から軸方向他方側へ延びて当該導線端部２１ｂにおける径方向外側の面と接触し得る外側立設部５３とが設けられており、折り返し部５２には、コイルセグメント２１の導線端部２１ｂを挿通（挿入）可能な挿通穴５２ａが設けられている。そして、導線端部２１ｂは、挿通穴５２ａに挿通された状態で、端子部３１ｃと溶接されている。

よって、たとえ導線端部２１ｂと端子部３１ｃとの溶接が剥がれたとしても、導線端部２１ｂは挿通穴５２ａに挿通された状態であるので、導線端部２１ｂと端子部３１ｃとの接合が外され、コイルセグメント２１とバスバー３１との電気的な接続が断たれることはない。

また、導線端部２１ｂは、内側立設部５１および外側立設部５３と接触している。つまり、導線端部２１ｂは、径方向両側（内側および外側）において端子部３１ｃと接触しており、導線端部２１ｂ（コイルセグメント２１）と端子部３１ｃ（バスバー３１）との電気的な接続が確保され易い。なお、本実施例におけるコイルセグメント２１とバスバー３１との接合による接触面積は、従来の接合（例えば、特許文献１）による接触面積よりも大きく、十分な電気の供給が可能である。

また、導線端部２１ｂは、内側立設部５１と外側立設部５３とによって挟持され、径方向に押さえられた状態であるので、回転電機の動作等による振動がコイルセグメント２１とバスバー３１との接合（導線端部２１ｂと端子部３１ｃとの溶接）に与える影響を抑えることができる。

本実施例に係る回転電機に備えられる固定子１の製作手順について、図２および図４を参照して説明する。

まず、固定子鉄心１１に対してコイルセグメント２１を取り付ける。つまり、図示しない電磁鋼板を積層して形成した固定子鉄心１１のスロット１１ａにコイルセグメント２１のコイルサイド２１ａを挿入し、固定子鉄心１１の径方向内側に複数のコイルセグメント２１を周方向に並べて配置する（図２参照）。このとき、コイルセグメント２１の導線端部２１ｂが固定子鉄心１１の軸方向一方側へ突出するように組み付ける。

次に、コイルセグメント２１に対してバスバーユニット２２を取り付ける。つまり、複数のコイルセグメント２１における導線端部２１ｂが複数のバスバー３１における挿通穴５２ａに挿入されるように、固定子鉄心１１およびコイルセグメント２１に対してバスバーユニット２２を軸方向一方側から近づけ、導線端部２１ｂ（コイルセグメント２１）と折り返し部５２（バスバー３１）とを溶接する（図４参照）。

このとき、導線端部２１ｂは、挿通穴５２ａに挿通されることによって径方向および周方向への移動が拘束（制限）されているので、導線端部２１ｂと端子部３１ｃとの接合（溶接）を容易に行うことができる。

以上に説明したように、本実施例に係る回転電機によれば、導線端部２１ｂを、端子部３１ｃとの溶接だけでなく、折り返し部５２における挿通穴５２ａへの挿通および内側立設部５１と外側立設部５３とによる挟持によって保持しているので、コイルセグメント２１とバスバー３１とを確実に接合し、電気的な接続を確保することができる。

また、導線端部２１ｂを挿通穴５２ａに挿通した状態でコイルセグメント２１とバスバー３１（バスバーユニット２２）との接合（溶接）作業を行うことにより、当該作業を容易なものとすることができる。もちろん、本発明は、本実施例のようにコイルセグメント２１とバスバー３１とを溶接によって接合（接着）するものに限定されず、ロウ付け等の種々の接合方法によって接着するようにしても良い。

１固定子
１１固定子鉄心
１１ａ固定子鉄心のスロット
１２固定子巻線
２１コイルセグメント
２１ａコイルセグメントのコイルサイド
２１ｂコイルセグメントの導線端部
２１ｃコイルセグメントのコイルエンド
２２バスバーユニット
３１バスバー
３１ａバスバーの渡り部
３１ｂバスバーの延設部
３１ｃバスバーの端子部
３２樹脂部材
４１軸方向延設部
４２径方向延設部
５１内側立設部
５２折り返し部
５２ａ挿通穴
５３外側立設部

Claims

筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心の径方向内側に巻装される固定子巻線とを備えた回転電機であって、
前記固定子巻線が、導線が巻回されて成る複数のコイルセグメントと、複数の前記コイルセグメントを電気的に接続するバスバーとを有するものであり、
前記コイルセグメントが、前記固定子鉄心の軸方向一方側へ突出する導線端部を有するものであり、
前記バスバーが、前記固定子鉄心の周方向に沿う弧状の渡り部と、前記渡り部から径方向外側へ向けて突出する端子部とを有するものであり、
前記端子部が、前記導線端部を挿通可能な挿通穴を有するものである
ことを特徴とする回転電機。
前記端子部が、前記導線端部に沿って軸方向一方側へ延設される内側立設部と、前記内側立設部の先端側から前記導線端部に沿って軸方向他方側へ折り曲げられる折り返し部とを有するものであり、
前記挿通穴が、前記折り返し部に形成されるものである
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
前記バスバーが、前記渡り部から軸方向一方側へ延設される軸方向延設部と、前記軸方向延設部から径方向外側へ延設される径方向延設部とを有するものであり、
前記端子部が、前記径方向延設部における径方向外側端に設けられるものである
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機。