JP2018148622A - ステータコアにおける巻線の結線構造 - Google Patents

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真臣 森下
Maomi Morishita
真臣 森下
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Abstract

【課題】絶縁性を確保しつつ、回転軸方向の長さを抑える。【解決手段】ステータコイル5(5U、5V、5W)の各々から外径側に引き出された巻線50の始端501(501U、501V、501W)を、周方向で隣接するステータコイル5とステータコイル5の間で、給電用の結線端子7(7U、7V、7W)と接続し、ステータコイル5(5U、5V、5W)の各々から内径側に引き出された巻線50の終端502(502U、502V、502W)を、周方向で隣接する他のステータコイル5(5U、5V、5W)から引き出した巻線50の終端502(502U、502V、502W)側に接続し、ステータコイル5(5U、5V、5W)の各々の巻線50の終端502(502U、502V、502W)側を周方向で繋いで中性点用のバスを形成した構成のステータコア4における巻線50の結線構造1とした。【選択図】図1

Description

本発明は、ステータコアにおける巻線の結線構造に関する。
ハイブリット車両用などに用いられる3相モータは、複数のステータティースを内周に有する筒状のステータヨークと、各ステータティースに巻き回した巻線からなるコイルと、から構成されたステータコアを有している。
特許文献1には、集中巻きされた巻線からなる各相のコイルに、バスリングを用いて配電する集中配電部材が開示されている。
特開2010−141953号公報
この特許文献1に開示された3相モータでは、各相のコイルの巻線の始端と他端が、コイルの外径側から引き出されて、3相モータの回転軸方向に延びている。
巻線の始端は、コイルから回転軸方向に離れた位置で、給電用のバスリングから回転軸方向に延びる結線端子に接続されている。
また、巻線の終端は、コイルから回転軸方向に離れた位置で、中性点用のバスリングから回転軸方向に延びる結線端子に接続されている。
各相のコイルの巻線の始端と終端を、コイルから回転軸方向に離れた位置で、対応するバスリングの結線端子に接続する場合、各結線端子の絶縁性を確保する必要がある。
この場合、回転軸周りの周方向における結線端子の間隔を広げて、各結線端子の絶縁性を確保することが考えられるが、バスリング(モータ)が大径化するため好ましくない。
そのため、結線端子と巻線との接続点の位置を回転軸方向で離すことで絶縁性を確保することになるが、この場合には、モータの回転軸方向の長さが長くなってしまう。
そのため、絶縁性を確保しつつ、モータの回転軸方向の長さを抑えることが求められている。
本発明は、
筒状のヨークと、
前記ヨークの内周から突出する複数のティースと、
前記複数のティースの各々に巻線を巻回して構成した複数のコイルと、を有すると共に、前記複数のコイルが前記ヨークの中心軸回りの周方向に所定間隔で並んだステータコアにおける巻線の結線構造であって、
前記コイルの各々から外径側に引き出された前記巻線の始端は、前記周方向で隣接するコイルとコイルの間で、給電用の結線端子と接続されており、
前記コイルの各々から内径側に引き出された前記巻線の終端は、前記周方向で隣接する他のコイルから引き出した巻線の終端側に接続されており、前記コイルの各々の巻線の終端側が周方向で繋がれて中性点用のバスを形成している構成とした。
本発明によれば、各コイルの終端が内径側に引き出されているので、各コイルの外径側に引き出された巻線の数が半減する。これにより、外径側に引き出された巻線の始端と、給電用の結線端子との接続点を周方向に間隔をあけて配置できる。
よって、接続点を、中心軸方向にずらして配置する必要が無いので、絶縁性を確保しつつ、モータの回転軸方向の長さを抑えることができる。
実施の形態にかかる結線構造を説明する図である。 実施の形態にかかる結線構造を説明する図である。
以下、本発明の実施の形態を、3相(U相、V相、W相)のブラシレスモータ(モータ2)のステータコイル5から引き出した巻線50の結線構造1に適用した場合を例に挙げて説明する。
図1は、実施の形態にかかる結線構造1を説明する図である。図1の(a)は、結線構造1を採用したモータ2の要部拡大図であり、(b)は、ステータコイル5(5U、5W)回りの拡大図であり、(c)は、(b)におけるA−A断面図である。なお、図1の(a)では、図中右端のステータティース部42に巻回した巻線50の一部の図示を省略して表示している。また、図1の(a)、(b)では、配電部材6の内壁部61と外壁部62の位置を判りやすくするために、ハッチングを付して示している。
図1に示すように、モータ2は、3相(U相、V相、W相)のブラシレスモータであり、中心軸X周りに回転するロータ3と、ロータの外周を囲むステータコア4と、ステータコア4の各ステータコイル5(5U、5V、5W)に配電するための配電部材6と、を有している。
ステータコア4は、円筒状のステータヨーク部41と、ステータヨーク部41の内周から内径側に突出する複数のステータティース部42と、複数のステータティース部42の各々に巻線50を巻回して構成した複数のステータコイル5(5U、5V、5W)と、を有している。
ステータヨーク部41においてステータティース部42は、ステータヨーク部41の中心軸X周りの周方向に等間隔で複数設けられており、ステータティース部42の各々には、絶縁部材(図示せず)を介して、エナメル加工された巻線50が集中巻きされている。
実施の形態では、ステータティース部42に巻回された巻線50ごとに1つのステータコイル5を構成しており、ステータコア4が有する複数のステータコイル5は、三相のコイル(U相のステータコイル5U、V相のステータコイル5V、W相のステータコイル5W)から構成されている。
ステータコア4では、U相のステータコイル5Uと、V相のステータコイル5Vと、W相のステータコイル5Wとが、この順番で中心軸X周りの周方向に並んでいる。なお、U相のステータコイル5Uと、V相のステータコイル5Vと、W相のステータコイル5Wとの並び順は、この態様に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
以下の説明では、U相のステータコイル5Uと、V相のステータコイル5Vと、W相のステータコイル5Wとを特に区別しない場合には、単純にステータコイル5と標記する。
各ステータコイル5(5U、5V、5W)では、ステータティース部42に巻き回された巻線50の始端501(501U、501V、501W)側が、外径側に引き出されており、終端502(502U、502V、502W)側が内径側に引き出されている。
なお、巻線50の始端501(501U、501V、501W)と終端502(502U、502V、502W)とを特に区別しない場合には、単純に始端501、終端502と標記する。
巻線50の終端502側は、周方向で隣接する他のステータコイル5側(図1の(a)では左側)に延びており、他のステータコイル5から引き出された巻線50に接続されている。
実施の形態では、各ステータコイル5から引き出された巻線50の終端502が、周方向で隣接する他のステータコイル5の内径側で、当該他のステータコイル5から引き出された巻線50の終端502側に接続されて、中性点用のバスを形成している。この中性点用のバスは、中心軸X方向でロータ3の側方に位置している。
巻線50の始端501側は、ステータコイル5の外径側に位置するステータヨーク部41に沿って周方向延びており、巻線50の始端501は、周方向で隣接するコイルとコイルの間で、配電部材6側の結線端子7(7U、7V、7W)に接続されている。
配電部材6は、中心軸方向から見て環状を成す配線収容部60を有している。
図1の(c)に示すように、配線収容部60は、ステータコア4の外周を囲む内壁部61と、この内壁部61の外周を所定間隔で囲む外壁部62と、内壁部61と外壁部62とを接続する底壁部63と、を有している。
中心軸X方向において配線収容部60では、給電用の配線65(65U、65V、65W)を収容する空間Sが、内壁部61と外壁部62との間に形成されている。
配線65は、U相のステータコイル5Uに給電するための配線65Uと、V相のステータコイル5Vに給電するための配線65Vと、W相のステータコイル5Wに給電するための配線65Wを、複数本ずつ備えている(図1の(a)参照)。
外壁部62には、配線65(65U、65V、65W)を径方向外側に引き出すための開口621(図1の(b)参照)が設けられており、この開口621から径方向外側に引き出された配線65(65U、65V、65W)は、それぞれ図示しないインバータに接続されている。
モータ2の駆動時には、車載バッテリ(図示せず)の直流電圧が、インバータ(図示せず)により交流電圧に変換されて、各相のステータコイル5(U相のステータコイル5U、V相のステータコイル5V、W相のステータコイル5W)に給電されるようになっている。
内壁部61では、中心軸回りの周方向に所定間隔で切欠部611が設けられている。
中心軸X方向から見て切欠部611は、周方向で隣接するステータコイル5とステータコイル5とに跨がる範囲に設けられている。
切欠部611の各々には、中心軸X方向から結線端子7(7U、7V、7W)の脚部71が差し込まれており、各結線端子7(7U、7V、7W)の脚部71は、周方向で隣接するステータコイル5とステータコイル5の間で、配線収容部60で支持されている。
図1の(c)に示すように、各結線端子7(7U、7V、7W)の脚部71は、中心軸X方向に所定長さW2を有しており、この長さW2は、配電部材6の中心軸X方向の全長(長さW1)よりも短い長さに設定されている。
各脚部71の先端には、中心軸X方向から見てU字形状を成す接続片72が設けられている。中心軸X方向から見て接続片72は、脚部71の両側から内径側に延びており、接続片72では、中心軸X側(内径側)の内周に、ステータコイル5(5U、5V、5W)から引き出した巻線50の始端501が半田付けされている。
なお、接続片72の形状は、U字形状に限定されるものではなく、巻線50との接続が可能な形状であれば良い。また、巻線50の始端501と接続片72との接続方法も半田付けに限定されるものではなく、巻線50と接続片72とを確実に接続できる方法であれば、カシメ、溶着、ヒュージングなどの他の方法でも良い。
中心軸Xの径方向から見て各結線端子7は、中心軸X方向で配電部材6の外側まで突出しておらず、配電部材6に隠れている。
そのため、各結線端子7と巻線50の始端501の接続点は、配電部材6(内壁部61)の内径側に位置している。
各結線端子7(7U、7V、7W)には、内壁部61と外壁部62との間の空間Sから引き出した配線65(65U、65V、65W)が接続されている。
例えば、W相のステータコイル5Wの巻線50が接続された結線端子7Wには、W相のステータコイル5Wに給電するための配線65Wが接続されている(図1の(c)参照)。
配線65(65U、65V、65W)は、それぞれ絶縁体で被覆された金属線であり、他の配線65(65U、65V、65W)と短絡させることなく、空間S内の任意の位置に配置できるようになっている。
そのため、配線65(65U、65V、65W)は、他の配線65(65U、65V、65W)との短絡を考慮することなく、切欠部611から内壁部61の内径側に引き出して、対応する結線端子7(7U、7V、7W)に接続できるようになっている。
よって、内壁部61の外側を迂回して配線65を設ける必要が無く、配線収容部60の中心軸X方向の厚みW1の範囲内で、結線端子7と配線65とを接続できるようになっている。
このように、各結線端子7(7U、7V、7W)は、配線収容部60の中心軸X方向の厚みの範囲内で、対応する配線65(65U、65V、65W)と、対応する巻線50の始端501(501U、501V、501W)に接続されている。
そのため、配電部材6とステータコア4の中心軸X方向の大型化が抑制されている。
以上のとおり、実施の形態では、
(1)筒状のステータヨーク部41(ヨーク)と、
ステータヨーク部41の内周から突出する複数のステータティース部42(ティース)と、
複数のステータティース部42の各々に巻線50を巻回して構成した複数のステータコイル5(5U、5V、5W)と、を有すると共に、複数のステータコイル5(5U、5V、5W)がステータヨーク部41の中心軸X回りの周方向に所定間隔で並んだステータコア4における巻線50の結線構造1であって、
ステータコイル5(5U、5V、5W)の各々から外径側に引き出された巻線50の始端501(501U、501V、501W)は、周方向で隣接するステータコイル5とステータコイル5の間で、給電用の結線端子7(7U、7V、7W)と接続されており、
ステータコイル5(5U、5V、5W)の各々から内径側に引き出された巻線50の終端502(502U、502V、502W)は、周方向で隣接する他のステータコイル5(5U、5V、5W)から引き出した巻線50の終端502(502U、502V、502W)側に接続されており、ステータコイル5(5U、5V、5W)の各々の巻線50の終端502(502U、502V、502W)側が周方向で繋がれて中性点用のバスを形成している構成とした。
このように構成すると、各ステータコイル5(5U、5V、5W)の終端502(502U、502V、502W)が内径側に引き出されているので、各ステータコイル5(5U、5V、5W)の外径側に引き出された巻線50の数が半減する。これにより、外径側に引き出された巻線50の始端501(501U、501V、501W)と、給電用の結線端子7(7U、7V、7W)との接続点を周方向に間隔をあけて配置できる。
これにより、接続点を、電機部品間の絶縁距離を確保するなどで、中心軸X方向にずらして配置する必要が無いので、絶縁性を確保しつつ、モータ2の回転軸(中心軸X)方向の長さを抑えることができる。
(2)中心軸X方向から見て環状を成す配電部材6をさらに有しており、
配電部材6では、環状の内壁部61と、内壁部61の外周を所定間隔で囲む環状の外壁部62との間に、給電用の配線65(65U、65V、65W)が複数収容されており、
内壁部61には、中心軸X回りの周方向に間隔をあけて複数の切欠部611が設けられており、切欠部611を通って内径側に引き出された配線65(65U、65V、65W)が、対応する結線端子7(7U、7V、7W)に接続されている構成とした。
このように構成すると、配線65(65U、65V、65W)を対応する結線端子7(7U、7V、7W)に接続する際に、中心軸X方向における内壁部61の外側を迂回して配線65を設ける必要が無く、配線収容部60の中心軸X方向の厚みの範囲内で、結線端子7と配線65とを接続できる。
特に、配線65(65U、65V、65W)は、それぞれ絶縁体で被覆された金属線であるので、配線65(65U、65V、65W)を、他の配線65(65U、65V、65W)と短絡させることなく、空間S内の任意の位置に配置できる。
そのため、配線65(65U、65V、65W)を、他の配線65(65U、65V、65W)との短絡を考慮することなく、切欠部611から内壁部61の内径側に引き出して、対応する結線端子7(7U、7V、7W)に接続できる。
(3)結線端子7(7U、7V、7W)は、中心軸X方向の配電部材6の長さW1よりも短い長さW2を有しており、
中心軸Xの径方向から見て結線端子7(7U、7V、7W)は、当該結線端子7(7U、7V、7W)の少なくとも一部が、配電部材6に重なった位置、あるいは配電部材6に隠れる位置に設けられている構成とした。
このように構成すると、各結線端子7(7U、7V、7W)を、配線収容部60の中心軸X方向の厚みの範囲内で、対応する配線65(65U、65V、65W)と、対応する巻線50の始端501(501U、501V、501W)に接続できる。
これにより、配電部材6とステータコア4の中心軸X方向の大型化が抑制できる。
図2は、変形例にかかる結線構造1Aを説明する図である。図2の(a)は、結線構造1Aを採用したモータ2の要部拡大図であり、(b)は、(a)におけるA−A断面図である。なお、図2の(a)では、図中右端のステータティース部42に巻回した巻線50の一部の図示を省略して表示している。また、図2の(a)では、配電部材6の内壁部61と外壁部62の位置を判りやすくするために、ハッチングを付して示している。
前記した実施の形態では、ステータコイル5(5U、5V、5W)の各々から内径側に引き出された巻線50の終端502(502U、502V、502W)は、周方向で隣接する他のステータコイル5(5U、5V、5W)から引き出した巻線50の終端502(502U、502V、502W)側に接続されており、ステータコイル5(5U、5V、5W)の各々の巻線50の終端502(502U、502V、502W)側が周方向で繋がれて中性点用のバスを形成している構成とした。
図2に示すように、ステータコイル5(5U、5V、5W)の内径側に中性点用のバスリング9を設けて、ステータコイル5(5U、5V、5W)の各々から内径側に引き出された巻線50の終端502(502U、502V、502W)を、バスリング9から中心軸X方向に延びる結線端子8(8U、8V、8W)の接続片に82に、それぞれ半田付けにより接続するようにしても良い。
このように、
(4)筒状のステータヨーク部41(ヨーク)と、
ステータヨーク部41の内周から突出する複数のステータティース部42(ティース)と、
複数のステータティース部42の各々に巻線50を巻回して構成した複数のステータコイル5(5U、5V、5W)と、を有すると共に、複数のステータコイル5(5U、5V、5W)がステータヨーク部41の中心軸X回りの周方向に所定間隔で並んだステータコア4における巻線50の結線構造1Aであって、
ステータコイル5(5U、5V、5W)の各々から外径側に引き出された巻線50の始端501(501U、501V、501W)は、周方向で隣接するステータコイル5とステータコイル5の間で、給電用の結線端子7(7U、7V、7W)と接続されており、
ステータコイル5(5U、5V、5W)の各々から内径側に引き出された巻線50の終端502(502U、502V、502W)は、
ステータコイル5(5U、5V、5W)の内径側を周方向に沿って延びる中性点用のバスリング9に接続されている構成とした。
このように構成することによっても、外径側に引き出された巻線50の始端501(501U、501V、501W)と、給電用の結線端子7(7U、7V、7W)との接続点を周方向に間隔をあけて配置できる。
これにより、接続点を、中心軸X方向にずらして配置する必要が無いので、絶縁性を確保しつつ、モータ2の回転軸(中心軸X)方向の長さを抑えることができる。
以上、本願発明の実施の形態を説明したが、本願発明は、これら実施の形態に示した態様の範囲に限定されるものではない。
例えば、前記した実施の形態では、接続片72がU字形状である場合を例示したが、接続片72の形状は、U字形状に限定されるものではなく、巻線50との接続が可能な形状であれば良い。
また、巻線50の始端501と接続片72との接続や、巻線50の終端502と接続片に82との接続を、それぞれ半田付けにより接続する場合を例示したが、確実に接続できる方法であれば、カシメ、溶着、ヒュージングなどの他の方法でも良い。
1 結線構造
2 モータ
3 ロータ
4 ステータコア
41 ステータヨーク部(ヨーク)
42 ステータティース部(ティース)
5(5U、5V、5W) ステータコイル(コイル)
50 巻線
501 始端
502 終端
6 配電部材
60 配線収容部
61 内壁部
611 切欠部
62 外壁部
621 開口
63 底壁部
65(65U、65V、65W) 配線
7(7U、7V、7W) 結線端子
71 脚部
72 接続片
8(8U、8V、8W) 結線端子
9 バスリング(バス)
S 空間
W1、W2 長さ
X 中心軸

Claims (4)

  1. 筒状のヨークと、
    前記ヨークの内周から突出する複数のティースと、
    前記複数のティースの各々に巻線を巻回して構成した複数のコイルと、を有すると共に、前記複数のコイルが前記ヨークの中心軸回りの周方向に所定間隔で並んだステータコアにおける巻線の結線構造であって、
    前記コイルの各々から外径側に引き出された前記巻線の始端は、前記周方向で隣接するコイルとコイルの間で、給電用の結線端子と接続されており、
    前記コイルの各々から内径側に引き出された前記巻線の終端は、前記周方向で隣接する他のコイルから引き出した巻線の終端側に接続されており、前記コイルの各々の巻線の終端側が周方向で繋がれて中性点用のバスを形成していることを特徴とするステータコアにおける巻線の結線構造。
  2. 筒状のヨークと、
    前記ヨークの内周から突出する複数のティースと、
    前記複数のティースの各々に巻線を巻回して構成した複数のコイルと、を有すると共に、前記複数のコイルが前記ヨークの中心軸回りの周方向に所定間隔で並んだステータコアにおける巻線の結線構造であって、
    前記コイルの各々から外径側に引き出された前記巻線の始端は、前記周方向で隣接するコイルとコイルの間で、給電用の結線端子と接続されており、
    前記コイルの各々から内径側に引き出された前記巻線の終端は、
    前記複数のコイルの内径側を前記周方向に沿って延びるバスに接続されていることを特徴とするステータコアにおける巻線の結線構造。
  3. 前記中心軸方向から見て環状を成す配電部材をさらに有しており、
    前記配電部材では、環状の内壁部と、前記内壁部の外周を所定間隔で囲む環状の外壁部との間に、給電用の配線が複数収容されており、
    前記内壁部には、前記中心軸回りの周方向に間隔をあけて複数の切欠部が設けられており、前記切欠部を通って内径側に引き出された配線が、対応する結線端子に接続されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のステータコアにおける巻線の結線構造。
  4. 前記結線端子は、前記中心軸方向の前記配電部材の長さよりも短い長さを有しており、
    前記中心軸の径方向から見て前記結線端子は、当該結線端子の少なくとも一部が、前記配電部材に重なった位置に設けられていることを特徴とする請求項3に記載のステータコアにおける巻線の結線構造。
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