JP2018061323A - 回転電機の端子化電線 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で強度や信頼性が高い回転電機の端子化電線を提供する。【解決手段】回転電機のステータ５に形成されたスロットに挿通されてコイル１３を形成するとともに、接続孔３３を有する端子３５が設けられた回転電機の端子化電線３０であって、端部がスロットの外部に延出して端子３５を形成する複数の平角線３１を備え、複数の平角線３１それぞれの端部には、平角線３１の主面３１ａが接続孔３３の軸方向を向いた状態で、平角線３１が接続孔３３の周方向に湾曲している座面形成部４３が設けられ、端子３５の座面部３７は、複数の平角線３１それぞれの座面形成部４３によって形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、回転電機の端子化電線に関する。

回転電機では、各相のコイルが外部電源に各別に電気的に接続されることで、外部電源から各相のコイルに電力が供給される。
ところで、この種の回転電機において、コイルを形成する電線を、例えば下記特許文献１や特許文献２に記載された端子化電線のように加工することで、接続孔を有する端子を電線に直接、形成することが考えられる。

特開平０４−２４９８７５号公報 特開２０１４−５６７８６号公報

しかしながら、上記特許文献に記載の発明を適用した前記電線では、部品点数の削減、およびそれに伴う溶接回数の削減によって工数の低減や熱影響の抑制を図ることが期待できるものの、強度や信頼性の向上に改善の余地がある。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で強度や信頼性が高い回転電機の端子化電線を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、回転電機（例えば、実施形態における回転電機１）のステータ（例えば、実施形態におけるステータ５）に形成されたスロット（例えば、実施形態におけるスロット２３）に挿通されてコイル（例えば、実施形態におけるコイル１３）を形成するとともに、接続孔（例えば、実施形態における接続孔３３）を有する端子（例えば、実施形態における端子３５）が設けられた回転電機の端子化電線（例えば、実施形態における回転電機の端子化電線３０、４０、５０、６０、７０）であって、端部が前記スロットの外部に延出して前記端子を形成する複数の平角線（例えば、実施形態における平角線３１）を備え、前記複数の平角線それぞれの端部には、前記平角線の主面（例えば、実施形態における主面３１ａ）が前記接続孔の軸方向を向いた状態で、前記平角線が前記接続孔の周方向に湾曲している座面形成部（例えば、実施形態における座面形成部４３）が設けられ、前記端子の座面部（例えば、実施形態における座面部３７）は、前記複数の平角線それぞれの前記座面形成部によって形成されている。

請求項２に係る発明では、前記複数の平角線それぞれの前記座面形成部は、前記軸方向に重ね合わされている。

請求項３に係る発明では、前記複数の平角線それぞれの前記座面形成部は、前記接続孔の径方向に並設されている。

請求項４に係る発明では、前記端子の根元部（例えば、実施形態における根元部３９）では、前記複数の平角線の端部において前記座面形成部よりも前記スロット側に位置する部分が一体に捻転されている。

請求項５に係る発明では、前記端子の根元部では、前記複数の平角線の端部において前記座面形成部よりも前記スロット側に位置する部分が並設され、前記複数の平角線のうちの少なくとも１つには、前記座面形成部から延長され、前記根元部に一体に巻回される巻回部（例えば、実施形態における巻回部５１）が設けられている。

請求項６に係る発明では、前記複数の平角線それぞれの端部では、被覆膜から芯線が露出している。

請求項１に記載した発明によれば、端子の座面部が、複数の平角線それぞれの座面形成部によって形成されている。座面形成部では、平角線の主面が接続孔の軸方向を向いた状態で、平角線が接続孔の周方向に湾曲している。したがって、単に平角線を湾曲させるという、別部材が不要で容易な作業で加工可能な簡単な構成を採用して端子の強度を確保することができる。さらに、平角線の主面を利用することで座面部の平面度を高め、座面部に安定して軸力を加えることが可能になり、端子の信頼性を向上させることができる。
また、複数の平角線それぞれの端部に、座面形成部が形成されている。したがって、例えば、三相交流（多相交流）において同相の平角線それぞれの端部に座面形成部を形成し、これらの座面形成部によって１つの端子の座面部を形成すること等ができる。

請求項２に記載した発明によれば、複数の平角線それぞれの座面形成部が、接続孔の軸方向に重ね合わされている。したがって、端子の軸方向の強度を高めることができる。

請求項３に記載した発明によれば、複数の平角線それぞれの座面形成部が、接続孔の径方向に並設されている。したがって、端子の座面部を広く確保することが可能になり、例えば、端子の信頼性を効果的に向上させること等ができる。

請求項４に記載した発明によれば、端子の根元部において、複数の平角線の端部において座面形成部よりもスロット側に位置する部分が一体に捻転されている。したがって、根元部の強度を高めるとともに、複数の平角線間の電気的な接続を確保し易くすることができる。

請求項５に記載した発明によれば、複数の平角線のうちの少なくとも１つに、巻回部が設けられている。したがって、根元部の強度を高めるとともに、複数の平角線間の電気的な接続を確保し易くすることができる。

請求項６に記載した発明によれば、複数の平角線それぞれの端部において、被覆膜から芯線が露出している。したがって、例えば、接続孔に挿通されるボルトと、端子と、の間の電気的な接続を確保し易くすることができる。

本発明の第１実施形態に係る回転電機の端子化電線を含む回転電機の全体構成を示す断面図である。 第１実施形態に係るステータを示す斜視図である。 第１実施形態に係るステータにおける要部を示す正面図である。 第１実施形態に係る回転電機の端子化電線における要部を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る回転電機の端子化電線における要部を示す正面図である。 本発明の第３実施形態に係る回転電機の端子化電線における要部を示す斜視図である。 本発明の第４実施形態に係る回転電機の端子化電線における要部を示す正面図である。 本発明の第５実施形態に係る回転電機の端子化電線における要部を示す正面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
［回転電機］
図１は、第１実施形態に係る回転電機の端子化電線３０を含む回転電機１の全体構成を示す概略構成図（断面図）である。
図１に示す回転電機１は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車のような車両に搭載される走行用モータである。但し、本発明の構成は、走行用モータに限らず、発電用モータやその他用途のモータ、又は車両用以外の回転電機（発電機を含む）にも適用可能である。

回転電機１は、ケース３と、ステータ５と、ロータ７と、出力シャフト９と、を備えている。
出力シャフト９は、ケース３に回転可能に支持されている。
ロータ７は、出力シャフト９に外嵌された筒状に形成されている。なお、以下の説明では、出力シャフト９の軸線Ｃに沿う方向を単に軸方向といい、軸線Ｃに直交する方向を径方向といい、軸線Ｃ周りの方向を周方向という場合がある。

図２は、ステータ５の一部を示す斜視図である。
図２に示すように、ステータ５は、ステータコア１１と、ステータコア１１に装着されたコイル１３と、を備えている。

ステータコア１１は、ロータ７（図１参照）を径方向の外側から取り囲む筒状に形成されている。具体的に、ステータコア１１は、筒状のコア本体１９と、ティース部２１と、を有している。
コア本体１９は、上述したケース３（図１参照）の内周面に嵌合等により固定されている。
ティース部２１は、コア本体１９の内周面から径方向の内側に向けて突出している。ティース部２１は、周方向に間隔をあけて複数形成されている。そして、周方向で隣り合うティース部２１間には、コイル１３が挿通されるスロット２３が形成されている。すなわち、スロット２３は、ステータ５に形成されていて、ステータコア１１を軸方向に貫通している。

コイル１３は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相により構成された３相コイルである。コイル１３は、回転電機の端子化電線３０によって形成されている。回転電機の端子化電線３０は、スロット２３に挿通されてコイル１３を形成する。回転電機の端子化電線３０は、端部がスロット２３の外部に延出する複数の平角線３１を備えている。平角線３１の断面視形状としては、例えば、サイズが３．０８×１．４７の矩形状を採用することができる。平角線３１の断面視において、平角線３１の主面３１ａの幅は、平角線３１の側面３１ｂの幅よりも大きい。

本実施形態では、平角線３１は、セグメントコイル２４を形成している。本実施形態の各相のコイル１３は、対応する複数のセグメントコイル２４が互いに接続されることで形成されている。各セグメントコイル２４は、ステータコア１１のスロット２３に挿入されてステータコア１１に装着されている。複数のセグメントコイル２４のうち、各相のコイル１３の端部を除く途中部分を形成する同相のセグメントコイル２４同士は、ステータコア１１に対して軸方向の一方において、ＴＩＧ溶接やレーザ溶接等で接合されている。複数のセグメントコイル２４のうち、各相のコイル１３の端部を形成する６本（３相×２）のセグメントコイル２４（平角線３１）の端部は、他のセグメントコイル２４の端部よりも長く引き出されている。

図３は、第１実施形態に係るステータ５における要部を示す正面図である。図４は、第１実施形態に係る回転電機の端子化電線３０における要部を示す斜視図である。
図３および図４に示すように、回転電機の端子化電線３０には、接続孔３３を有する端子３５が設けられている。端子３５は、複数の平角線３１（セグメントコイル２４）の端部によって形成されている。本実施形態では、端子３５は、全体で３つ設けられている。端子３５は、２本の平角線３１の端部によって形成されている。２本の平角線３１それぞれの端部では、被覆膜から芯線が露出している。端子３５を形成する２本の平角線３１は、例えば、同相の平角線３１とされている。これにより、図示しない外部電源と各相のコイル１３とが、各端子３５を介して電気的に接続される。コイル１３には、端子３５を通じて外部電源から電力が供給される。

図４に示すように、端子３５は、座面部３７と、根元部３９と、中継部４１と、を備えている。
座面部３７は、環状に形成され、正面視において真円環状をなす。接続孔３３は、座面部３７の内側に位置する部分とされている。接続孔３３には、図示しないボルトの軸部が挿通される。座面部３７には、前記ボルトの頭部が押し付けられる。座面部３７は、前記頭部と、前記軸部に螺着されたナットと、の間に挟み込まれる。ボルトとしては、いわゆるＭ６ボルト等を採用することができる。接続孔３３の内径は、例えば７ｍｍとすることができる。座面部３７の外径は、例えば１４ｍｍとすることができる。

根元部３９は、座面部３７から、接続孔３３の径方向の外側に向けて直線状に延びている。以下では、根元部３９が延びる方向を長さ方向Ｌ、正面視において長さ方向Ｌに直交する方向を幅方向Ｗという。根元部３９の幅方向Ｗの大きさ（幅）は、座面部３７の外径よりも小さい。根元部３９は、座面部３７から長さ方向Ｌに離間している。
中継部４１は、座面部３７と根元部３９とを接続している。中継部４１は、正面視においてＶ字状に形成されている。中継部４１は、長さ方向Ｌに沿って根元部３９から座面部３７に向かうに従い、幅方向Ｗに広がっている。

１つの端子３５を形成する２本の平角線３１それぞれの端部には、座面形成部４３が設けられている。端子３５の座面部３７は、２本の平角線３１それぞれの座面形成部４３によって形成されている。
座面形成部４３では、平角線３１の主面３１ａが接続孔３３の軸方向を向いた状態で、平角線３１が接続孔３３の周方向に湾曲している。１つの端子３５を形成する２本の平角線３１のうち、一方の平角線３１の座面形成部４３（以下、「第１形成部４３ａ」という。）と、他方の平角線３１の座面形成部４３（以下、「第２形成部４３ｂ」という。）と、は、正面視において、互いに周方向に沿う反対方向に向けて湾曲されている。座面形成部４３は、いずれも周方向に複数周回（図示の例では２周回）にわたって湾曲されている。

２本の平角線３１それぞれの座面形成部４３は、接続孔３３の軸方向に重ね合わされている。座面部３７の表面と裏面とは、互いに異なる平角線３１の座面形成部４３によって形成されている。接続孔３３の内周面は、平角線３１の側面３１ｂによって形成されている。２つの座面形成部４３は、接続孔３３の軸方向に重ね合わせた状態で潰し成型することにより固定してもよく、潰し成型せずに前記ボルトで締め上げることにより固定してもよい。２つの座面形成部４３を固定する形態としては、２本の平角線３１間の電気的な接続（導通）が確保されている多様な形態を採用することができる。

端子３５の根元部３９では、２本の平角線３１の端部において座面形成部４３よりもスロット２３側に位置する部分が並設されている。２本の平角線３１は、互いの側面３１ｂが突き合わされるように幅方向Ｗに並んだ状態で、長さ方向Ｌに真直に延びている。
端子３５の中継部４１では、２本の平角線３１が、長さ方向Ｌに沿って根元部３９から座面部３７に向かうに従い、幅方向Ｗに互いに離間している。

なお、図１に示すように、コイル１３のうち、前記端子３５を形成しない平角線３１の端部の全体（ステータコア１１から軸方向に突出した部分）や、前記端子３５を形成する平角線３１の端部におけるスロット２３側の一部には、粉体塗装が施されている（図１における粉体塗装部５５）。粉体塗装部５５は、例えば絶縁性の粉体粒子（粉体塗料）が流動性を有した状態で供給され、その粉体粒子がさらに加熱されて熱硬化することで形成される。

以上説明したように、本実施形態に係る回転電機の端子化電線３０によれば、端子３５の座面部３７が、２本の平角線３１それぞれの座面形成部４３によって形成されている。座面形成部４３では、平角線３１の主面３１ａが接続孔３３の軸方向を向いた状態で、平角線３１が接続孔３３の周方向に湾曲している。したがって、単に平角線３１を湾曲させるという、別部材が不要で容易な作業で加工可能な簡単な構成を採用して端子３５の強度を確保することができる。さらに、平角線３１の主面３１ａを利用することで座面部３７の平面度を高め、座面部３７に安定して軸力を加えることが可能になり、端子３５の信頼性を向上させることができる。

また、２本の平角線３１それぞれの端部に、座面形成部４３が形成されている。したがって、例えば、三相交流（多相交流）において同相の平角線３１それぞれの端部に座面形成部４３を形成し、これらの座面形成部４３によって１つの端子３５の座面部３７を形成すること等ができる。

また、２本の平角線３１それぞれの座面形成部４３が、接続孔３３の軸方向に重ね合わされている。したがって、端子３５の軸方向の強度を高めることができる。
また、２本の平角線３１それぞれの端部において、被覆膜から芯線が露出している。したがって、例えば、前記ボルトと端子３５との間の電気的な接続を確保し易くすることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態の回転電機の端子化電線４０を、図５を参照して説明する。
なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。

図５は、第２実施形態に係る回転電機の端子化電線４０における要部を示す正面図である。
本実施形態に係る回転電機の端子化電線４０では、端子３５の根元部３９が一体に捻転されている。根元部３９では、２本の平角線３１の端部において座面形成部４３よりもスロット２３側に位置する部分が一体に捻転されている。根元部３９は、２本の平角線３１が一組となり捻転されている。

以上説明したように、本実施形態に係る回転電機の端子化電線４０によれば、端子３５の根元部３９において、２本の平角線３１の端部において座面形成部４３よりもスロット２３側に位置する部分が一体に捻転されている。したがって、根元部３９の強度を高めるとともに、２本の平角線３１間の電気的な接続を確保し易くすることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明に係る第３実施形態の回転電機の端子化電線５０を、図６を参照して説明する。
なお、この第３実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。

図６は、第３実施形態に係る回転電機の端子化電線５０における要部を示す斜視図である。
本実施形態に係る回転電機の端子化電線５０では、座面部３７と根元部３９とが直結されている。
２つの平角線３１それぞれの座面形成部４３は、接続孔３３の径方向に並設されている。２つの平角線３１はそれぞれ、接続孔３３の周方向に１周回にわたって湾曲されている。正面視において、第１形成部４３ａは、第２形成部４３ｂの内側に配置されている。第１形成部４３ａの外径は、第２形成部４３ｂの内径と同等であり、第１形成部４３ａの外周面は、第２形成部４３ｂの内周面に当接している。

２本の平角線３１のうちの少なくとも１つには、巻回部５１が設けられている。巻回部５１は、座面形成部４３から延長されている。巻回部５１は、座面形成部４３の両端部のうち、根元部３９と反対側に位置する端部（以下、「先端部５３」という。）から延長されている。本実施形態では、２本の平角線３１のうちの１つ（第２形成部４３ｂ）のみに巻回部５１が設けられている。巻回部５１は、根元部３９に一体に巻回される。巻回部５１は、根元部３９を幅方向Ｗに横断した後、接続孔３３の軸方向に折り曲げられて幅方向Ｗに折り返された状態で、根元部３９に巻回されている。

以上説明したように、本実施形態に係る回転電機の端子化電線５０によれば、２本の平角線３１それぞれの座面形成部４３が、接続孔３３の径方向に並設されている。したがって、端子３５の座面部３７を広く確保することが可能になり、例えば、端子３５の信頼性を効果的に向上させること等ができる。
また、２本の平角線３１のうちの少なくとも１つに、巻回部５１が設けられている。したがって、根元部３９の強度を高めるとともに、２本の平角線３１間の電気的な接続を確保し易くすることができる。

（第４実施形態）
次に、本発明に係る第４実施形態の回転電機の端子化電線６０を、図７を参照して説明する。
なお、この第４実施形態においては、第３実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。

図７は、第４実施形態に係る回転電機の端子化電線６０における要部を示す正面図である。
本実施形態に係る回転電機の端子化電線６０では、正面視における座面部３７が、真円環状であるのに代えて、長さ方向Ｌに長い環状をなす。座面部３７は、根元部３９から長さ方向Ｌに離間するに従い漸次、幅方向Ｗに大きくなった後、漸次、幅方向Ｗに小さくなっている。座面部３７は、Ｖ字状部６１と、Ｕ字状部６３と、が組み合わされてなる。Ｖ字状部６１およびＵ字状部６３のうち、Ｖ字状部６１が、長さ方向Ｌに沿って根元部３９側に位置している。

巻回部５１は、２本の平角線３１のうちの１つのみに設けられているのに代えて、２本の平角線３１両方に設けられている。２つの巻回部５１はそれぞれ、座面形成部４３の先端部５３から、根元部３９を幅方向Ｗに挟む反対側まで互いに引き出された後、根元部３９を幅方向Ｗに横断するように交互に巻回される。根元部３９に交互に巻回された２つの巻回部５１は、根元部３９の表面上、または裏面上において、長さ方向Ｌに交互に配置されている。

以上説明したように、本実施形態に係る回転電機の端子化電線６０によれば、前記第３実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第５実施形態）
次に、本発明に係る第５実施形態の回転電機の端子化電線７０を、図８を参照して説明する。
なお、この第５実施形態においては、第４実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。

図８は、第５実施形態に係る回転電機の端子化電線７０における要部を示す正面図である。
本実施形態に係る回転電機の端子化電線７０では、第１形成部４３ａと第２形成部４３ｂとが、正面視において、互いに周方向に沿う反対方向に向けて湾曲されているのに代えて、周方向に沿う同一方向に向けて湾曲されている。これにより、２つの座面形成部４３における先端部５３が近接する。２つの巻回部５１は、並設された状態で根元部３９に巻回されている。

以上説明したように、本実施形態に係る回転電機の端子化電線７０によれば、前記第４実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、前記実施形態では、端子３５が２本の平角線３１の端部によって形成されているが、本発明はこれに限られない。例えば、３本以上の平角線３１の端部によって形成されていてもよい。
コイル１３の構成は、適宜変更することが可能である。例えば、コイル１３は、セグメントコイル２４に限らず、ティース部２１に巻回する等の方法でステータコア１１に装着しても構わない。また、本実施形態のコイル１３は、分布巻きによりステータコア１１に装着されているが、この構成のみに限らず、集中巻きによりステータコア１１に装着されていても構わない。コイル１３には、複数の平角線３１を有する他の端子化電線を適宜採用することが可能である。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１ 回転電機
５ ステータ
１３ コイル
２３ スロット
３０、４０、５０、６０、７０ 回転電機の端子化電線
３１ 平角線
３１ａ 主面
３３ 接続孔
３５ 端子
３７ 座面部
３９ 根元部
４３ 座面形成部
５１ 巻回部

Claims (6)

1. 回転電機のステータに形成されたスロットに挿通されてコイルを形成するとともに、接続孔を有する端子が設けられた回転電機の端子化電線であって、
   端部が前記スロットの外部に延出して前記端子を形成する複数の平角線を備え、
   前記複数の平角線それぞれの端部には、前記平角線の主面が前記接続孔の軸方向を向いた状態で、前記平角線が前記接続孔の周方向に湾曲している座面形成部が設けられ、
   前記端子の座面部は、前記複数の平角線それぞれの前記座面形成部によって形成されている回転電機の端子化電線。
2. 前記複数の平角線それぞれの前記座面形成部は、前記軸方向に重ね合わされている請求項１に記載の回転電機の端子化電線。
3. 前記複数の平角線それぞれの前記座面形成部は、前記接続孔の径方向に並設されている請求項１に記載の回転電機の端子化電線。
4. 前記端子の根元部では、前記複数の平角線の端部において前記座面形成部よりも前記スロット側に位置する部分が一体に捻転されている請求項１から３のいずれか１項に記載の回転電機の端子化電線。
5. 前記端子の根元部では、前記複数の平角線の端部において前記座面形成部よりも前記スロット側に位置する部分が並設され、
   前記複数の平角線のうちの少なくとも１つには、前記座面形成部から延長され、前記根元部に一体に巻回される巻回部が設けられている請求項１から４のいずれか１項に記載の回転電機の端子化電線。
6. 前記複数の平角線それぞれの端部では、被覆膜から芯線が露出している請求項１から５のいずれか１項に記載の回転電機の端子化電線。

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