JP2021052467A - 回転電機用配線部材 - Google Patents

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Abstract

【課題】金型が導電線に干渉することによる絶縁不良を抑制し、かつ、樹脂漏れによるバリの発生を抑制可能な回転電機用配線部材を提供する。【解決手段】複数の導電線2を有し、回転電機10におけるステータ11のコイルエンド113と端子台13の電極132とを接続する回転電機用配線部材1であって、複数の導電線2を保持する保持部3を備え、保持部3は、複数の導電線2の長手方向の一部において、複数の導電線2の全周を覆うように設けられたホルダ6と、ホルダ6の一部を覆うように樹脂をモールドしてなる樹脂モールド部7と、を有し、樹脂モールド部7で覆われていないホルダ6の露出部分である金型締付部61が、樹脂モールド部7の周縁を囲むように配置されている。【選択図】図2

Description

本発明は、回転電機用配線部材に関する。
回転電機におけるステータのコイルエンドと端子台の電極とを接続する回転電機用配線部材が知られている。このような回転電機用配線部材として、複数の導電線と、複数の導電線を覆うように樹脂をモールドしてなる樹脂モールド部と、を備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2018−164387号公報
樹脂モールド部を有する回転電機用配線部材においては、樹脂モールド部を形成する際に、金型で導電線を挟み込む。この際に、金型が導電線に干渉して導電線の絶縁体が損傷し、絶縁不良が発生してしまうおそれがある。
また、金型と導電線との間の隙間から樹脂が漏れ出してしまい、バリと呼称される薄い樹脂膜が形成されてしまうおそれがある。このバリは、振動等により剥落し、回転電機に異物として入り込んでしまうおそれがあるため、できるだけバリが発生しないよう樹脂漏れを抑制することが望まれる。
そこで、本発明は、金型が導電線に干渉することによる絶縁不良を抑制し、かつ、樹脂漏れによるバリの発生を抑制可能な回転電機用配線部材を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決することを目的として、複数の導電線を有し、回転電機におけるステータのコイルエンドと端子台の電極とを接続する回転電機用配線部材であって、前記複数の導電線を保持する保持部を備え、前記保持部は、前記複数の導電線の長手方向の一部において、前記複数の導電線の全周を覆うように積層して設けられた複数のホルダと、前記複数のホルダの一部を覆うように樹脂をモールドしてなり、前記複数のホルダを一体化する樹脂モールド部と、を有し、前記樹脂モールド部で覆われていない前記ホルダの露出部分が、前記樹脂モールド部の周縁を囲むように配置されている、回転電機用配線部材を提供する。
本発明によれば、金型が導電線に干渉することによる絶縁不良を抑制し、かつ、樹脂漏れによるバリの発生を抑制可能な回転電機用配線部材を提供できる。
本発明の一実施の形態に係る回転電機用配線部材を備えた回転電機の構成例を示し、(a)は全体図、(b)は(a)の部分拡大図である。 (a),(b)は、回転電機用配線部材の斜視図である。 樹脂モールド部を省略した斜視図である。 図2(a)のA−A線断面図である。 回転電機用配線部材の一部を拡大した斜視図である。 ホルダの分解斜視図である。 ホルダの分解斜視図である。 第2のU相リード線と第2分割ホルダを示す斜視図である。
[実施の形態]
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る回転電機用配線部材を備えた回転電機の構成例を示し、(a)は全体図、(b)は(a)の部分拡大図である。回転電機10は、電気自動車や所謂ハイブリッド車等の電力によって駆動される車両に搭載される。以下の説明では、回転電機10が電動機として用いられる場合について説明するが、回転電機10を発電機として用いることも可能である。
回転電機10は、ロータ(回転子)12と、ロータ12を囲うように配置されたステータ(固定子)11と、端子台13と、を備えている。ロータ12は、軟磁性金属からなるロータコア121に複数の磁石122が埋め込まれて構成されており、中心部に挿通されたシャフト123と共に回転する。ステータ11は、軟磁性金属からなるステータコア111と、複数のコイル片112とを有している。
以下の説明では、シャフト123の回転軸線Oに平行な方向を軸方向といい、回転軸線Oを通りかつ回転軸線Oに対して垂直な方向を径方向といい、軸方向及び径方向に対して垂直な方向を周方向という。また、以下の説明では、説明の便宜上、ステータコア111の軸方向両側のうち、回転電機用配線部材1が配置された側を上側といい、その反対側を下側という。ただし、この上側及び下側は、車両に搭載された状態における鉛直方向の上下を特定するものではない。
図示していないが、ステータコア111は、円筒状のバックヨークと、バックヨークから径方向内方に向かって突出した複数のティースとを一体に有している。周方向に隣り合うティースの間には、スロットが形成されている。それぞれのコイル片112は、ステータコア111のスロットに収容され保持されている。
また、コイル片112は、銅やアルミニウム等の良導電性を有する導電性金属112Mと、導電性金属112Mの表面を被覆する電気絶縁性の被覆層112Iからなる。本実施の形態では、導電性金属112Mが断面矩形状の平角単線であり、被覆層112Iがエナメル被覆からなる。コイル片112の端部であるコイルエンド113では、被覆層112Iが除去されて導電性金属112Mが露出している。各コイル片112は、コイルエンド113同士が溶接され、電気角の位相が所定角度ずれた2組の三相(U相,V相,及びW相)固定子巻線を構成している。
また、回転電機10は、ステータ11を収容するハウジング(図略)と、ハウジングに固定された端子台13と、を備えている。端子台13は、ハウジングに固定された樹脂からなる基台131と、コントローラから三相交流電流が供給される3つの電極132とを有している。
さらに、回転電機10は、本実施の形態に係る回転電機用配線部材1を備えている。回転電機用配線部材1は、ステータ11のコイルエンド113と端子台13の電極132とを接続するための部材である。以下、回転電機用配線部材1の詳細について説明する。
(回転電機用配線部材1)
図2(a),(b)は、回転電機用配線部材1の斜視図である回転電機用配線部材1は、複数の導電線2と、複数の導電線2を保持する保持部3と、を備えている。
本実施の形態では、回転電機用配線部材1は、6本の導電線2と3つの端子4とを備え、端子台13の3つの電極132と各相のコイル片112のコイルエンド113とをそれぞれ接続する。なお、回転電機用の配線部材としては、導電線が環状に形成された所謂バスリングが知られているが、本実施の形態に係る回転電機用配線部材1は、バスリングとは異なり、導電線2が環状に形成されていない非環状の配線部材である。また、6本の導電線2は、自身の形状を保持できる程度に剛性が高い。また、6本の導電線2は、その長手方向に垂直な断面形状が円形状に形成されている。
6本の導電線2は、第1及び第2のU相リード線21,22と、第1及び第2のV相リード線23,24と、第1及び第2のW相リード線25,26と、からなる。各導電線2は、それぞれが導電性金属からなる導電体2Mと、導電体2Mの表面を被覆する電気絶縁性の被覆層2Iと、を有している。導電性金属としては、例えば銅あるいは銅合金を好適に用いることができる。被覆層2Iとしては、エナメル被膜を好適に用いることができる。導電体2Mは、単線(撚線ではない単一の金属導体)であり、本実施の形態では、断面円形状の丸単線がプレス加工により所定の形状に成形されている。ただし、断面矩形状の平角単線により導電体2Mを形成してもよい。
3つの端子4は、U相端子41、V相端子42、及びW相端子43からなる。U相端子41は、端子台におけるU相の電極に接続される板部411と、第1及び第2のU相リード線21,22の一端部が共に加締められる加締め部412とを有している。板部411には、ボルト挿通孔410が形成されており、ボルト挿通孔410に挿通されるボルト(図略)によって、端子台におけるU相の電極に板部411が接続される。同様に、V相端子42は、端子台におけるV相の電極に接続される板部421と、第1及び第2のV相リード線23,24の一端部が共に加締められる加締め部422とを有している。板部421には、ボルト挿通孔420が形成されており、ボルト挿通孔420に挿通されるボルト(図略)によって、端子台におけるV相の電極に板部421が接続される。また同様に、W相端子43は、端子台におけるW相の電極に接続される板部431と、第1及び第2のW相リード線25,26の一端部が共に加締められる加締め部432とを有している。板部431には、ボルト挿通孔430が形成されており、ボルト挿通孔430に挿通されるボルト(図略)によって、端子台におけるW相の電極に板部431が接続される。
各導電線2の他端部(端子4と反対側の端部)では、所定の長さ範囲にわたって被覆層2Iが除去され、導電体2Mが露出した接続部5が設けられている。接続部5は、不活性ガスを用いたアーク放電による溶接方法の一種であるTIG(Tungsten Inert Gas)溶接により、対応するコイル片112のコイルエンド113に溶接される。なお、接続部5におけるコイルエンド113との対向面は、プレス加工により平面状とされている。
図3は、樹脂モールド部を省略した斜視図であり、図4は、図2(a)のA−A線断面図である。図5は、回転電機用配線部材の一部を拡大した斜視図である。図6及び図7は、ホルダの分解斜視図であり、図8は、第2のU相リード線22と第2分割ホルダを示す斜視図である。
保持部3は、複数の導電線2を一体に保持するものであり、ホルダ6と、ホルダ6の一部を覆うように樹脂をモールドしてなる樹脂モールド部7と、を有している。
ホルダ6は、複数の導電線2の長手方向の一部において、複数の導電線2の全周を覆うように設けられており、複数の導電線2を配線形状に保持している。本実施の形態では、ホルダ6は、複数の分割ホルダ6a〜6dを上下に積層して構成されている。ここでは、ホルダ6が、上方から下方にかけて(ステータコア111から離れた側から、ステータコア111に近い側にかけて)、第1分割ホルダ6a、第2分割ホルダ6b、第3分割ホルダ6c、及び第4分割ホルダ6dの4つの分割ホルダ6a〜6dを備える場合について説明するが、ホルダ6の分割数はこれに限定されない。
樹脂モールド部7は、複数の分割ホルダ6a〜6dの周囲を覆い、複数の分割ホルダ6a〜6dを一体化するように設けられている。ホルダ6及び樹脂モールド部7としては、導電線2を保持するために剛性を有する材質からなることが望ましい。また、樹脂モールド部7のモールド時の熱によりホルダ6と樹脂モールド部7とを溶融一体化させるために、ホルダ6と樹脂モールド部7とは同じ材質からなることが好ましい。具体的には、ホルダ6及び樹脂モールド部7としては、例えばPPS(ポリフェニレンサルファイド)からなるものを用いることができる。
本実施の形態に係る回転電機用配線部材1では、樹脂モールド部7で覆われていないホルダ6の露出部分が、樹脂モールド部7の周縁を囲むように配置されている。つまり、本実施の形態では、樹脂モールド部7は、ホルダ6のみに接触しており、導電線2に直接接触していない。
以下、樹脂モールド部7の周縁に配置されたホルダ6の露出部分を金型締付部61と呼称する。金型締付部61は、樹脂モールド部7のモールドの際に、金型に挟み込まれる部分である。ホルダ6が金型締付部61を有することにより、樹脂モールド部7のモールドの際に金型で導電線2を挟み込む必要がなくなるために、金型が導電線2に干渉して導電線2が損傷してしまうことが抑制される。さらに、従来のように金型で導電線2を挟み込む場合には、導電線2の損傷を抑制するために強い力で導電線2挟み込むことができず、樹脂漏れによりバリが形成されやすくなってしまうが、本実施の形態によれば、ホルダ6が破損しない程度であれば比較的強い力で金型により金型締付部61を挟み込むことが可能になり、樹脂漏れのおそれが低減される。
金型締付部61は、樹脂モールド部7を設ける部分である凹状の樹脂モールド成形部62の周縁を取り囲むように、フランジ状に形成されている。樹脂モールド部7のモールド時には、金型締付部61を金型で挟み込みつつ、樹脂モールド成形部62に樹脂を流し込み、樹脂モールド成形部62を覆うように樹脂モールド部7を形成する。
本実施の形態では、複数の樹脂モールド部7が、互いに離間して形成されている。ここでは、4つの樹脂モールド部7が形成されている場合を示しているが、樹脂モールド部7の数はこれに限定されない。複数の樹脂モールド部7を、互いに離間して形成することで、複数の分割ホルダ6a〜6dを十分な強度で一体化しつつも、樹脂モールド部7に用いる樹脂の量を低減し、低コスト化を図ることができる。
本実施の形態では、導電線2の全周を覆うように保持部3(ホルダ6)を設けるため、保持部3で覆われた部分における導電線2の放熱性が低下してしまう可能性がある。そこで、本実施の形態では、ホルダ6に、導電線2を冷却するための冷却液を通す冷却液通路63を形成した。例えば、回転電機10が油冷式のモータである場合、回転電機10には冷却液としてATF(Automatic Transmission Fluid)等の冷却油が供給される。この冷却油を冷却液として用い、ホルダ6の冷却液通路63に通すことで、保持部3で覆われた導電線2の冷却を行うことが可能になる。
本実施の形態では、導電線2の冷却効果をより高めるために、冷却液通路63は、冷却液が導電線2の外周面に接するように、導電線2の周囲に形成されている。より具体的には、各分割ホルダ6a〜6dには、導電線2を収容する収容溝64がそれぞれ形成されており、当該収容溝64の内周面と導電線2の外周面との間の空間が、冷却液を通すための冷却液通路63となっている。
また、収容溝64には、収容溝64の内壁から収容溝64内に突出し、導電線2の外周面に当接して導電線2を保持する保持突起65が設けられている。保持突起65の先端面は導電線2の外周面に沿って湾曲した形状となっており、導電線2を2つの分割ホルダ6a〜6dで上下から挟み込むことで、上下の分割ホルダ6a〜6dの保持突起65により導電線2が挟み込まれ、導電線2の位置規制が行われる。なお、保持突起65が形成されていない部分の収容溝64の内周面には、基本的に導電線2に接触していない。ただし、製造公差等による導電線2の形状の変動の影響によって、保持突起65が形成されていない部分の収容溝64の内周面に、導電線2の一部が接触していてもよい。
なお、導電線2を屈曲させる部分では、製造公差等により導電線2の形状が特に安定しないことが考えられる。そのため、導電線2の屈曲部分と対応する位置に保持突起65を設けると、導電線2の形状変動の影響により導電線2をホルダ6に収容することが困難となるおそれがある。そこで、本実施の形態では、保持突起65は、導電線2の直線部分を保持するように構成されており、導電線2の屈曲部分と対応する位置には保持突起65が設けられていない。
また、保持突起65は、導電線2の周方向において離間して設けられており、周方向に隣り合う保持突起65間の空間が、冷却液を通すための冷却液通路63となっている。本実施の形態では、導電線2の周方向に離間して4つの保持突起65を形成しており、保持突起65を設けた位置においては、各保持突起65の間に4つの冷却液通路63が形成されている。4つの冷却液通路63は、導電線2の上下及び左右の位置に形成されており、断面視で略矩形状に形成されている。ただし、冷却液通路63の形状は矩形状に限定されず、例えば半円形状等であってもよい。
さらに、ホルダ6には、冷却液通路63に冷却液を導入または排出するための冷却液出入口66が複数形成されている。本実施の形態では、冷却液出入口66の一部は、保持部3から延出される各導電線2の延出部分の周囲に開口するように形成されており、保持部3から端子4側に延出される導電線2の周囲に開口する端子側冷却液出入口66aと、保持部3からコイルエンド113側に延出される導電線2の周囲に開口するコイル側冷却液出入口66bと、を有している。また、冷却液出入口66は、最も上側(ステータコア111と反対側)に設けられた第1分割ホルダ6aを上下に貫通するように形成され上方に開口する貫通孔66cを有している。本実施の形態では、貫通孔66cより冷却液を導入し、各端子側冷却液出入口66a及び各コイル側冷却液出入口66bから冷却液を排出するようにした。冷却液が滴下される供給口の直下に貫通孔66cがくるように回転電機用配線部材1を配置するよう構成することで、貫通孔66cを介して冷却液通路63に冷却液を効率よく供給することが可能になる。本実施の形態では、樹脂モールド部7で覆われる部分、すなわち樹脂モールド成形部62と当該樹脂モールド成形部62を覆う樹脂モールド部7とを貫通するように貫通孔66cを形成したが、樹脂モールド部7で覆われないホルダ6の露出部分に貫通孔66cを設けてもよい。
なお、冷却液の導入口は貫通孔66cに限定されず、例えば、端子側冷却液出入口66aやコイル側冷却液出入口66bから冷却液を導入するように構成してもよい。また、本実施の形態では、端子4に向かうU相リード線21,22及びV相リード線23,24を保持部3から上方に延出し、端子4に向かうW相リード線25,26を保持部3から側方(軸方向と垂直な方向)に延出している。そのため、U相リード線21,22及びV相リード線23,24に対応する端子側冷却液出入口66aは上方に開口するように設けられ、W相リード線25,26に対応する端子側冷却液出入口66aは側方に開口するように設けられている。また、U相リード線21,22及びV相リード線23,24に対応する端子側冷却液出入口66aは、2本の導電線2をまとめて収容するよう長円形状(角丸楕円形状)に形成されており、W相リード線25,26に対応する端子側冷却液出入口66aは、保持突起65間の冷却液通路63の端部がそのまま露出した形状となっており、各導電線2の上下左右に設けられている。コイル側冷却液出入口66bは、保持突起65間の冷却液通路63の端部がそのまま露出した形状となっており、各導電線2の上下左右に設けられている。なお、端子側冷却液出入口66aやコイル側冷却液出入口66bの開口方向、形状等については、導電線2の配線形状等に応じて適宜変更可能である。
本実施の形態では、保持部3は、導電線2が上下に並んだ状態で保持するように構成されており、各導電線2に対応する冷却液通路63(収容溝64)も上下に並んで配置されている。上下の冷却液通路63は、第2及び第3分割ホルダ6b,6cを上下方向に貫通する連絡流路63aを介して連通されており、連絡流路63aを介して各導電線2に対応する冷却液通路63に冷却液が供給されるように構成されている。なお、ホルダ6の具体的な構造はこれに限定されず、導電線2の配線形状等に応じて適宜変更可能である。
(実施の形態の作用及び効果)
以上説明したように、本実施の形態に係る回転電機用配線部材1では、保持部3は、複数の導電線2の長手方向の一部において、複数の導電線2の全周を覆うように設けられたホルダ6と、ホルダ6の一部を覆うように樹脂をモールドしてなる樹脂モールド部7と、を有し、樹脂モールド部7で覆われていないホルダ6の露出部分である金型締付部61が、樹脂モールド部7の周縁を囲むように配置されている。
このように構成することで、樹脂モールド部7のモールドの際に金型で金型締付部61を挟み込みつつモールドを行うことが可能になり、金型が導電線2に干渉して導電線2が損傷してしまうことが抑制される。また、ホルダ6の一部である金型締付部61を比較的強い力で金型により挟み込むことが可能になり、樹脂漏れのおそれが低減される。その結果、樹脂漏れによるバリの発生が抑制され、バリがはく離することによる回転電機10への異物混入が抑制される。
(実施の形態のまとめ)
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
[1]複数の導電線(2)を有し、回転電機(10)におけるステータ(11)のコイルエンド(113)と端子台(13)の電極(132)とを接続する回転電機用配線部材(1)であって、前記複数の導電線(2)を保持する保持部(3)を備え、前記保持部(3)は、前記複数の導電線(2)の長手方向の一部において、前記複数の導電線(2)の全周を覆うように設けられたホルダ(6)と、前記ホルダ(6)の一部を覆うように樹脂をモールドしてなる樹脂モールド部(7)と、を有し、前記樹脂モールド部(7)で覆われていない前記ホルダ(6)の露出部分(61)が、前記樹脂モールド部(7)の周縁を囲むように配置されている、回転電機用配線部材(1)。
[2]前記ホルダ(6)には、前記導電線(2)を冷却するための冷却液を通す冷却液通路(63)が形成されている、[1]に記載の回転電機用配線部材(1)。
[3]前記冷却液通路(63)は、前記冷却液が前記導電線(2)の外周面に接するように、前記導電線(2)の周囲に形成されている、[2]に記載の回転電機用配線部材(1)。
[4]前記ホルダ(6)には、前記冷却液通路(63)に前記冷却液を導入または排出するための冷却液出入口(66)が複数形成されている、[2]または[3]に記載の回転電機用配線部材(1)。
[5]複数の前記樹脂モールド部(7)が、互いに離間して形成されている、[1]乃至[4]の何れか1項に記載の回転電機用配線部材(1)。
[6]前記ホルダ(6)は、複数の分割ホルダ(6a〜6d)を積層して構成されており、前記樹脂モールド部(7)は、前記複数の分割ホルダ(6a〜6d)の周囲を覆い、前記複数の分割ホルダ(6a〜6d)を一体化するように設けられている、[1]乃至[5]の何れか1項に記載の回転電機用配線部材(1)。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では言及していないが、各分割ホルダ6a〜6dを積層する際に、位置合わせを行うための突起や穴等が各分割ホルダ6a〜6dに設けられていてもよい。
1…回転電機用配線部材
2…導電線
3…保持部
4…端子
5…接続部
6…ホルダ
6a…第1分割ホルダ
6b…第2分割ホルダ
6c…第3分割ホルダ
6d…第4分割ホルダ
61…金型締付部
62…樹脂モールド成形部
63…冷却液通路
64…収容溝
65…保持突起
66…冷却液出入口
66a…端子側冷却液出入口
66b…コイル側冷却液出入口
66c…貫通孔
7…樹脂モールド部
10…回転電機
11…ステータ
112…コイル片
113…コイルエンド
13…端子台
132…電極

Claims (6)

  1. 複数の導電線を有し、回転電機におけるステータのコイルエンドと端子台の電極とを接続する回転電機用配線部材であって、
    前記複数の導電線を保持する保持部を備え、
    前記保持部は、
    前記複数の導電線の長手方向の一部において、前記複数の導電線の全周を覆うように設けられたホルダと、
    前記ホルダの一部を覆うように樹脂をモールドしてなる樹脂モールド部と、を有し、
    前記樹脂モールド部で覆われていない前記ホルダの露出部分が、前記樹脂モールド部の周縁を囲むように配置されている、
    回転電機用配線部材。
  2. 前記ホルダには、前記導電線を冷却するための冷却液を通す冷却液通路が形成されている、
    請求項1に記載の回転電機用配線部材。
  3. 前記冷却液通路は、前記冷却液が前記導電線の外周面に接するように、前記導電線の周囲に形成されている、
    請求項2に記載の回転電機用配線部材。
  4. 前記ホルダには、前記冷却液通路に前記冷却液を導入または排出するための冷却液出入口が複数形成されている、
    請求項2または3に記載の回転電機用配線部材。
  5. 複数の前記樹脂モールド部が、互いに離間して形成されている、
    請求項1乃至4の何れか1項に記載の回転電機用配線部材。
  6. 前記ホルダは、複数の分割ホルダを積層して構成されており、
    前記樹脂モールド部は、前記複数の分割ホルダの周囲を覆い、前記複数の分割ホルダを一体化するように設けられている、
    請求項1乃至5の何れか1項に記載の回転電機用配線部材。
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