JP2022052254A - ステータ - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で、動力線としてのケーブルの強度を向上させる。【解決手段】ステータ５０は、ステータコア５１と、複数のコイル５４と、複数のケーブル５８とを備えている。ステータコア５１は環状である。複数のコイル５４は、前記ステータコア５１に装着されている。複数のケーブル５８は、前記複数のコイル５４に１対１で対応するように電気的に接続され、前記ステータコア５１の径方向外側に引き出されている。前記複数のケーブル５８は、前記ステータコア５１より径方向外側において、互いに撚り合わされた部分６０を含んでいる。【選択図】図３

Description

本開示は、ステータに関し、特に、電動車両用の回転電機に用いられるステータに関する。

ステータの構成を開示した文献として、特開２０１８－０２３２２２号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載されたステータは、ステータコアと、ステータコアに装着されたコイルと、コイルと外部電源とを接続するバスバーユニットと、を備えている。バスバーユニットは、複数のバスバーと、複数の内側保持部と、外側保持部と、を備えている。複数のバスバーは、回転電機の各相のコイルと外部電源とをそれぞれ電気的に接続する。内側保持部は、複数のバスバーの一部を各別に被覆し、複数のバスバーを各別に保持する。外側保持部は、絶縁材料により形成されるとともに、複数の内側保持部をまとめて被覆して、複数のバスバー同士を電気的に絶縁した状態で成形されている。

特開２０１８－０２３２２２号公報

特許文献１に開示されたステータにおいては、複数のコイルにそれぞれ接続される動力線が、複数の保持部で一体化されたバスバーで構成されている。この動力線の部品点数を削減して簡素化すようとした場合には、動力線としてケーブルを用い、かつ、保持部を用いないことが考えられる。しかしながら、このような動力線においては、ケーブルの強度が十分でない場合がある。

本開示は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で、動力線としてのケーブルの強度を向上させることができるステータを提供することを目的とする。

本開示に基づくステータは、ステータコアと、複数のコイルと、複数のケーブルとを備えている。ステータコアは環状である。複数のコイルは、前記ステータコアに装着されている。複数のケーブルは、前記複数のコイルに１対１で対応するように電気的に接続され、前記ステータコアの径方向外側に引き出されている。前記複数のケーブルは、前記ステータコアより径方向外側において、互いに撚り合わされた部分を含んでいる。

複数のケーブルが互いに撚り合わされた部分の剛性は、複数のケーブルの各々の剛性より大きい。このため、他の部材を用いることなく簡素な構成で、動力線としての複数のケーブルの強度を向上させることができる。

本開示によれば、簡素な構成で、動力線としての複数のケーブルの強度を向上させることができる。

一実施形態に係るステータを備えるモータジェネレータを模式的に示す断面図である。 一実施形態に係るステータの正面図である。 一実施形態に係るステータの部分的な斜視図である。

以下、一実施形態に係るステータについて図を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

図１は、一実施形態に係るステータを備えるモータジェネレータを模式的に示す断面図である。図１に示すように、一実施形態に係るモータジェネレータ１は、ロータ１０と、ステータ５０とを備えている。本実施形態に係るモータジェネレータ１は、電動車両（電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車など）を走行させるためのトルクを発生可能な回転電機である。すなわち、本実施形態に係るモータジェネレータ１は電動車両に搭載され、本実施形態に係るステータ５０は、電動車両の回転電機(モータジェネレータ１)に用いられる。

ロータ１０は、ロータコア１１と、磁石１３とを有する。ロータコア１１は、中心軸Ｃに沿って延びるシャフト１５に固定される。シャフト１５は、ロータコア１１とともに中心軸Ｃを中心に回転する。ロータコア１１は、中心軸Ｃに沿った円筒形状を有する。ロータコア１１は、複数のロータコアプレート１２を中心軸Ｃの軸方向に積層して形成される。ロータコアプレート１２は具体的には電磁鋼板である。磁石１３は、ロータコア１１に埋設される。

ステータ５０は、ロータ１０から見て、中心軸Ｃの径方向外側に配置される。ステータ５０は、ステータコア５１と、複数のコイル５４と、複数のケーブル５８とを備えている。

ステータコア５１は、積層コア部５２と、絶縁部材５３とを含んでいる。積層コア部５２は、複数のステータコアプレートを、中心軸Ｃに沿う方向に積層されて形成される。ステータコアプレートは具体的には電磁鋼板である。以下、複数のステータコアプレートが積層される方向（中心軸Ｃに沿う方向）を、単に「積層方向」という場合がある。

積層コア部５２は、積層方向の一方の端部に位置する端部プレート５２Ａと、積層方向の他方の端部に位置する端部プレート５２Ｂと、端部プレート５２Ａと端部プレート５２Ｂとに挟まれる中間プレート５２Ｃとを含む。

本実施形態においては、端部プレート５２Ａ，５２Ｂの各々に１枚のプレートが含まれ、中間プレート５２Ｃに２枚以上のプレートが含まれる場合を例示するが、端部プレート５２Ａ，５２Ｂおよび中間プレート５２Ｃの各々に含まれるプレート数はこれに限定されない。たとえば、端部プレート５２Ａ，５２Ｂの各々に２枚以上のプレートが含まれるようにしてもよいし、中間プレート５２Ｃに１枚のプレートが含まれるようにしてもよい。

絶縁部材５３は、樹脂製であり、電気を絶縁する特性を有する。絶縁部材５３は、端部プレート５２Ａを覆う絶縁部材５３Ａと、端部プレート５２Ｂを覆う絶縁部材５３Ｂとを含む。

図２は、一実施形態に係るステータの正面図である。図１および図２に示すように、ステータコア５１(積層コア部５２)は、中心軸Ｃを中心とする環状の外形を有しており、より具体的には円環状の外形を有している。積層コア部５２の内周面には、複数のティース５５が周方向に所定間隔を隔てて配列される。絶縁部材５３Ａは、積層コア部５２の積層方向の端部に位置する端部プレート５２Ａの内周部分（ティース部分を含む）を覆うように円環状に形成される。また、絶縁部材５３Ａと同様に、絶縁部材５３Ｂは、積層コア部５２の積層方向の他方の端部に位置する端部プレート５２Ｂの内周部分（ティース部分を含む）を覆うように円環状に配置される。

複数のコイル５４は、ステータコア５１に装着されている。具体的には、コイル５４は、絶縁部材５３Ａ，５３Ｂを介在した状態でステータコア５１(積層コア部５２)のティース５５に巻回される。これにより、コイル５４とステータコア５１とが電気的に絶縁される。

本実施形態において、複数のコイル５４は、具体的には３つのコイルからなり、Ｕ相コイル５４Ｕと、Ｖ相コイル５４Ｖと、Ｗ相コイル５４Ｗとを有している。複数のコイル５４は、いわゆる三相コイルである。Ｕ相コイル５４Ｕは、互いに電気的に接続された小コイルＵ０～Ｕ７を有している。Ｖ相コイル５４Ｖは、互いに電気的に接続された小コイルＶ０～Ｖ７を有している。Ｗ相コイル５４Ｗは、互いに電気的に接続された小コイルＷ０～Ｗ７を有している。

小コイルＵ０～Ｕ７，Ｖ０～Ｖ７，Ｗ０～Ｗ７の各々は、周方向に連続する所定数（図２に示す例では５つ）のティース５５に跨って巻回される。Ｕ相コイルを構成する小コイルＵ０～Ｕ７は、最外周に配置されている。Ｖ相コイル５４Ｖを構成する小コイルＶ０～Ｖ７は、Ｕ相コイル５４Ｕを構成する小コイルＵ０～Ｕ７よりも中心軸Ｃ側であって、それぞれ、Ｕ相コイル５４Ｕを構成する小コイルＵ０～Ｕ７に対して周方向に一定の位相（図２に示す例ではティース２つ分の位相）だけずれた位置に配置されている。Ｗ相コイル５４Ｗを構成する小コイルＷ０～Ｗ７は、Ｖ相コイル５４Ｖを構成する小コイルＶ０～Ｖ７よりも中心軸Ｃ側であって、それぞれ、Ｖ相コイル５４Ｖを構成する小コイルＶ０～Ｖ７に対して周方向に一定の位相（図２に示す例ではティース２つ分の位相）だけずれた位置に配置されている。

なお、コイル５４の巻き方は、図２に示すような複数のティースに跨って巻回する巻き方（いわゆる分布巻き）に限定されず、１つのティースに集中的に巻回する巻き方（いわゆる集中巻き）であってもよい。

図３は、一実施形態に係るステータの部分的な斜視図である。図１から図３に示すように、複数のケーブル５８は、複数のコイル５４に１対１で対応するように電気的に接続され、ステータコア５１の径方向外側に引き出されている。複数のケーブル５８は、導電性材料から構成される導体線と、当該導体線を被覆し、絶縁材料から構成される被覆部とからなる。なお、図３においては、コイル５４および絶縁部材５３は図示していない。

本実施形態において、複数のケーブル５８は、具体的には３つのコイルからなり、Ｕ相ケーブル５８Ｕと、Ｖ相ケーブル５８Ｖと、Ｗ相ケーブル５８Ｗとを有している。Ｕ相ケーブル５８Ｕは、Ｕ相コイル５４Ｕと電気的に接続され、Ｖ相ケーブル５８Ｖは、Ｖ相コイル５４Ｖと電気的に接続され、Ｗ相ケーブル５８Ｗは、Ｗ相コイル５４Ｗと電気的に接続されている。

複数のケーブル５８の各々は、ケーブル５８の延びる方向においてコイル５４側とは反対側の端部に設けられた外部端子５９を有している。複数のケーブル５８は、それぞれの外部端子５９を介して、図示しない三相インバータに電気的に接続される。すなわち、複数のケーブル５８は、ステータ５０を備えるモータジェネレータ１の動力線となる。

そして、複数のケーブル５８は、ステータコア５１より径方向外側において、互いに撚り合わされた部分６０を含んでいる。これにより、当該部分６０の剛性は、複数のケーブル５８の各々の剛性より大きくなる。このため、他の部材を用いることなく簡素な構成で複数のケーブル５８の強度を向上させることができる。また、中心軸Ｃの径方向におけるステータ５０の大きさを比較的小さくすることができる。さらには、ステータ５０に冷却油を吹き付けるなどしてステータ５０を冷却する場合には、上記部分６０の表面を介して冷却油が複数のケーブル５８全体の表面上を伝っていくため、ステータ５０の冷却効率を向上させることができる。さらには、本実施形態に係るステータ５０を備えるモータジェネレータ１が搭載された電動車両が、走行時に振動したときにおいても、当該振動により複数のケーブル５８の共振が、比較的剛性の大きい当該部分６０により抑制さる。このため、動力線としてのケーブル５８が断線することを抑制でき、ステータ５０の信頼性を向上させることができる。

また当該部分６０は、複数のケーブル５８が螺旋状に撚り合わされ形成されるとともに中心軸Ｃの軸方向に沿って延びるように位置している。これにより、中心軸Ｃの径方向におけるステータ５０の大きさをより一層小さくすることができる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ モータジェネレータ、１０ ロータ、１１ ロータコア、１２ ロータコアプレート、１３ 磁石、１５ シャフト、５０ ステータ、５１ ステータコア、５２ 積層コア部、５２Ａ，５２Ｂ 端部プレート、５２Ｃ 中間プレート、５３，５３Ａ，５３Ｂ 絶縁部材、５４ コイル、５４Ｕ Ｕ相コイル、５４Ｖ Ｖ相コイル、５４Ｗ Ｗ相コイル、５５ ティース、５８ ケーブル、５８Ｕ Ｕ相ケーブル、５８Ｖ Ｖ相ケーブル、５８Ｗ Ｗ相ケーブル、５９ 外部端子、６０ 部分、Ｃ 中心軸、Ｕ０～Ｕ７，Ｖ０～Ｖ７，Ｗ０～Ｗ７ 小コイル。

Claims (1)

1. 環状のステータコアと、
   前記ステータコアに装着される複数のコイルと、
   前記複数のコイルに１対１で対応するように電気的に接続され、前記ステータコアの径方向外側に引き出される複数のケーブルとを備え、
   前記複数のケーブルは、前記ステータコアより径方向外側において、互いに撚り合わされた部分を含む、ステータ。

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