JP2023175243A - 回転電機のステータ - Google Patents

Abstract

【課題】外部へと延出したハーネス線の取り回しが容易になる回転電機のステータを提供すること。【解決手段】回転電機のステータ１は、磁性体であるステータコア２０と、ステータコア２０に巻装された三相のセグメントコイル２２と、ステータコア２０より軸方向外側に張り出したコイルエンド１３の位置で三相のセグメントコイル２２のそれぞれに接続された中性線バスバ４２と、中性線バスバ４２に取り付けられた温度センサ５０と、温度センサ５０に接続されたハーネス線５２と、を有し、ハーネス線５２には磁石５４が取り付けられている。【選択図】図２

Description

本開示は回転電機のステータに関する。

回転電機の固定子であるステータの１つの構造として、ステータコアと、ステータコアに巻装された三相のセグメントコイルと、を有するものが知られている。このような回転電機において、セグメントコイルの温度を検出するための温度センサをセグメントコイルに接続された中性線バスバに取り付ける構成が特許文献１に開示されている。

特許文献１には、回転電機のステータの温度センサと外部端子との接続構造であって、前記ステータは、ステータコアと、ステータコアに巻装された三相のコイルとを含むステータ本体と、前記ステータコアより軸方向外側に張り出したコイルエンドの位置で前記三相のコイルのそれぞれに接続された中性線バスバと、を備え、前記中性線バスバには前記温度センサが固定配置され、前記中性線バスバの表面には、温度センサコネクタが配置され、前記外部端子にはハーネス線が取り付けられ、前記ハーネス線における前記外部端子とは反対側の端にはハーネスコネクタが取り付けられ、前記ハーネスコネクタは前記温度センサコネクタと嵌合するように構成されている。

特開２０１９－１９３３６０号公報

ステータの温度センサを有する回転電機では、温度センサに接続されたハーネス線がステータの外部へと延出している場合、ステータの組み立て工程において当該ハーネス線の取り回し（配策）を行う必要がある。これに対し、特許文献１には、ハーネス線の取り回しに伴う手作業を削減できることが記載されている。しかしながら、特許文献１に記載される技術では、ハーネス線の取り回しに伴う手作業を削減するために、余分なコネクタやハーネス線を配策するためのブラケット等が必要となり、部品点数が増加するという問題があった。

本開示は、このような問題を解決するためになされたものであり、外部へと延出したハーネス線の取り回しが容易になる回転電機のステータを提供することを目的とするものである。

一実施の形態にかかる回転電機のステータは、磁性体であるステータコアと、ステータコアに巻装された三相のセグメントコイルと、ステータコアより軸方向外側に張り出したコイルエンドの位置で三相のセグメントコイルのそれぞれに接続された中性線バスバと、中性線バスバに取り付けられた温度センサと、温度センサに接続されたハーネス線と、を有し、ハーネス線には磁石が取り付けられている。

また、一実施の形態にかかる回転電機のステータは、略円筒状に形成されるステータコアと、ステータコアに巻装された三相のセグメントコイルと、ステータコアより軸方向外側に張り出したコイルエンドの位置で三相のセグメントコイルのそれぞれに接続された中性線バスバと、中性線バスバに取り付けられた温度センサと、温度センサに接続されたハーネス線と、を有し、ステータコアは、他の部分よりも径方向外側に突出した大径部を有する。

本開示により、外部へと延出したハーネス線の取り回しが容易になる回転電機のステータを提供することができる。

実施の形態１にかかるステータの概略構成を示す斜視図である。 図１に示すステータの組立工程でのハーネス線の取り回しについて説明する模式図である。 実施の形態２にかかるステータの組立工程でのハーネス線の取り回しについて説明する模式図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本開示の実施の形態について説明する。ただし、本開示が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。図中に示したものは、全体の一部であり、図示しないその他の構成が実際には多く含まれる。

まず、図１を参照して本実施形態にかかるステータ１（固定子）の概略構成について説明する。図１は、実施の形態１にかかるステータの概略構成を示す斜視図である。以下の説明において、ステータ１の中心軸線が延在する方向を軸方向（Ｚ軸方向）とし、ステータ１の中心軸線の中心から放射状に延在する方向を径方向とし、ステータ１の中心軸線を中心として円周状に延在する方向を周方向とする。なお、ステータ１及びステータコア２０の中心軸線は一致するものとする。

図１に示すステータ１は、ロータと組み合わされて回転電機を構成する。ステータ１は、例えば電気自動車（ＢＥＶ：Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）やハイブリッド車（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等の車両に搭載される回転電機に適用される。図１に示すように、ステータ１は、ステータコア２０と、ステータコア２０に巻装されたセグメントコイル２２と、中性線バスバ４２と、を備える。ステータコア２０は、鋼材等の磁性材料により構成される磁性体である。本実施形態において、ステータコア２０は、略円筒状の電磁鋼板２１が軸方向に複数積層されてなる。ステータコア２０を構成する各電磁鋼板２１は、略同一形状を有し、打ち抜き加工等によりそれぞれ形成することができる。ステータコア２０は、周方向に沿って延びる環状のヨーク２３と、ヨーク２３の内周面より径方向内側へ突出する複数のティース２４と、を含む。複数のティース２４は、周方向に互いに間隔をおいて配置され、周方向に隣接するティース２４間にスロットが形成されている。

セグメントコイル２２は、三相のセグメントコイル２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗからなる。三相のセグメントコイル２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗは、ティース２４間のスロットを通って各ティース２４に装着されている。三相のセグメントコイル２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗは、周方向位置が互いに異なるスロットを通ってステータコア２０（ティース２４及びヨーク２３）より軸方向一方側（Ｚ軸方向外側）に張り出したコイルエンド１３同士が周方向に曲げ加工されて接合されている。

三相のセグメントコイル２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗは、それぞれ、コイルエンド端部３２Ｕ、３２Ｖ、３２Ｗを有する。コイルエンド端部３２Ｕ、３２Ｖ、３２Ｗは、ステータコア２０より軸方向一方側に張り出したコイルエンド１３の位置に周方向に互いに間隔をおいて配置され、軸方向に沿って延びている。コイルエンド端部３２Ｕ、３２Ｖ、３２Ｗには、中性線バスバ４２が電気的に接続される。

中性線バスバ４２は、三相のセグメントコイル２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗのそれぞれのコイルエンド１３の位置と電気的に接続されている。中性線バスバ４２には、コイルエンド端部４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗが設けられている。中性線バスバ４２のコイルエンド端部４２Ｕは、セグメントコイル２２Ｕのコイルエンド端部３２Ｕと溶接により接合される。同様に、中性線バスバ４２のコイルエンド端部４２Ｖは、セグメントコイル２２Ｖのコイルエンド端部３２Ｖと溶接により接合され、中性線バスバ４２のコイルエンド端部４２Ｗは、セグメントコイル２２Ｗのコイルエンド端部３２Ｗと溶接により接合されている。これにより、三相のセグメントコイル２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗがスター結線される。

中性線バスバ４２は、例えば、銅線等の金属導体にエナメル樹脂等による絶縁部材を被覆した角形導線で形成される。中性線バスバ４２は、コイルエンド端部４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗにおいて上記絶縁部材が除去されて金属導体が露出した状態になっている。

中性線バスバ４２には、セグメントコイル２２の温度を検出するための温度センサ５０が取り付けられている。温度センサ５０としては、例えば、サーミスタや熱電対を用いることができる。温度センサ５０は、例えば樹脂などのモールド材でモールドされた状態で中性線バスバ４２に固定されている。温度センサ５０には、ハーネス線５２の一端が接続されている。

ステータ１を含む回転電機において、ハーネス線５２はステータ１の外部であって回転電機を内部に収容するモータケース内に配策される。ハーネス線５２は、温度センサ５０と外部端子との間を電気的に接続する低圧ワイヤーハーネスである。外部端子は、例えばモータケースに設けられ、ステータ１及び温度センサ５０に電力を供給する。ハーネス線５２の他端には外部端子に接続可能なコネクタ５３が取り付けられている。

ここで、ステータ１の組み立てを行なう際の各工程では、作業に支障が出ないように、温度センサ５０からステータ１の外部へ延出したハーネス線５２の取り回しを行う必要がある。例えばコイルエンド１３の溶接工程では、溶接箇所に対してハーネス線５２が干渉することがないようにハーネス線５２を取り回す必要がある。また、例えばコイルエンド１３の溶接検査工程、粉体・ワニス浸漬工程（絶縁処理工程）、及び搬送前検査工程では、ステータ１を反転させたときにハーネス線５２が垂れ下がってしまうことがないようにハーネス線５２を取り回す必要がある。

そこで、本実施形態にかかるステータ１において、ハーネス線５２は、ステータコア２０に着脱可能に構成されている。本実施形態では、ハーネス線５２の途中に固定部材として磁石５４が取り付けられている。磁石５４は、例えば接着剤などを用いてハーネス線５２に固定されている。これにより、ハーネス線５２は、磁石５４を介してステータコア２０に着脱可能に構成されている。なお、磁石５４よりコネクタ５３側のハーネス線５２の垂れ下がりを抑制する観点からは、ハーネス線５２のコネクタ５３寄りの位置に磁石５４を配置することが好ましい。

図２は、図１に示すステータの組立工程でのハーネス線の取り回しについて説明する模式図である。なお、図２では、図１に示すステータ１の各構成要素を簡略化して示している。図２に示すように、ステータ１の組み立てが終わり、温度センサ５０と外部端子とを接続するときまで、ハーネス線５２に取り付けられた磁石５４をステータコア２０（例えば、ステータコア２０の外周面）に吸着させておくことができる。よって、ステータ１の組み立て工程において、作業毎に求められる適切な位置にハーネス線５２を容易に取り回すことができる。

また、ステータ１を含む回転電機は、ハイブリッド車の車両に搭載されて車輪を駆動する駆動源として用いられるトランスアクスルＡｓｓｙに組み込むことができる。トランスアクスルＡｓｓｙは、ステータ１を含む回転電機の他に、変速機やディファレンシャルギヤ等のギヤ機構を含む動力伝達装置をトランスアクスルケース内に収容して構成される。モータケースとして機能するトランスアクスルケース内には、ステータ１を含む回転電機が１つ又は複数収容されている。

トランスアクスルＡｓｓｙに組み込む場合、ステータ１を含む回転電機を動力伝達装置とともに一体化するトランスアクスルＡｓｓｙの組み立て工程において、温度センサ５０とトランスアクスルケースに設けられた外部端子とを接続するときまで、ハーネス線５２に取り付けられた磁石５４をステータコア２０に吸着させておくことができる。このように、トランスアクスルＡｓｓｙの組み立て工程においても、ステータ１の組み立て工程と同様に、作業毎に求められる適切な位置にハーネス線５２を容易に取り回すことができるため、生産性が向上する。

さらに、本実施形態によれば、コネクタ５３とは別の余分なコネクタや、ハーネス線５２を配策するためのブラケット等が必要ないため、部品点数の増加を抑制でき、ステータ１の小型化及びコストの低減を実現するこができる。

実施の形態２
図３を参照して、本実施形態にかかるステータ１００について説明する。図３は、実施の形態２にかかるステータの組立工程でのハーネス線の取り回しについて説明する模式図である。図３は、実施の形態１にかかるステータ１を示す図２に対応する。なお、実施の形態１と重複する部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態においてステータ１００は、軸方向（図３におけるＺ軸方向）に積層された複数の電磁鋼板２１のうちの少なくとも１つの形状が異なる略円筒状のステータコア２００を有するとともに、磁石５４が省かれている。ステータ１００を構成するステータコア２００は、軸方向によって円筒の直径が異なっており、軸方向の一方側から他方側（図３において、Ｚ軸方向の上側から下側）に向かって小径部２０１、大径部２０２、及び小径部２０３を有している。

ステータコア２００は、互いに形状の異なる２種類の電磁鋼板２１が軸方向に積層されることにより、略円筒状に形成されている。２種類の電磁鋼板２１の一方は、略円筒状に形成され、径方向の直径Ｄ１を有する電磁鋼板２１ａである。２種類の電磁鋼板２１の他方は、略円筒状に形成され、径方向の直径Ｄ２を有する電磁鋼板２１ｂである。電磁鋼板２１ａの直径Ｄ１は、電磁鋼板２１ｂの直径Ｄ２より大きい。ステータコア２００を構成する各電磁鋼板２１ａ、２１ｂは、打ち抜き加工等によりそれぞれ形成することができる。

ステータコア２００は、少なくとも１枚の電磁鋼板２１ａと複数の電磁鋼板２１ｂとを有している。図３に示すステータコア２００は、軸方向における中央付近に１枚の電磁鋼板２１ａが介在しつつ複数の電磁鋼板２１ｂが積層されている。そのため、小径部２０１、２０３は、それぞれ複数の電磁鋼板２１ｂが積層されることにより形成され、小径部２０１、２０３間に配置される大径部２０２は電磁鋼板２１ａにより形成される。すなわち、大径部２０２の直径Ｄ１は小径部２０１、２０３の各直径Ｄ２より大きく、大径部２０２は、ステータコア２００における他の部分である小径部２０１、２０３よりも径方向外側に突出している。

なお、電磁鋼板２１ａの積層数は、ステータ１００の体格や重量などを考慮して適宜設定される。また、電磁鋼板２１ａ、２１ｂの合計の積層数は、ステータ１００の仕様に応じたステータコア２００の軸方向に沿った所要の高さに基づいて適宜設定される。

そして、本実施形態にかかるステータ１００において、温度センサ５０からステータ１００の外部へ延出したハーネス線５２は、ステータコア２００に着脱可能に構成されいている。本実施形態では、ハーネス線５２は、大径部２０２にボルト締結されたブラケット等の固定部材を介して大径部２０２に着脱可能に構成されている。図３に示す例では、ハーネス線５２の途中に取り付けられたブラケットを大径部２０２の外周部にボルトによって締結している。一方、ハーネス線５２を大径部２０２から取り外す場合は、ハーネス線５２と大径部２０２とのボルトによる締結を解除すればよい。

なお、ステータコア２００の軸方向において大径部２０２が形成される位置、及び大径部２０２の径方向外側への突出量は、ハーネス線５２の長さ等を考慮して適宜設定するとよい。

本実施形態では、ステータ１００の組み立てが終わり、温度センサ５０と外部端子とを接続するときまで、ハーネス線５２の途中の部分を大径部２０２に固定しておくことができる。また、ステータ１００を含む回転電機をトランスアクスルＡｓｓｙに組み込む場合も同様に、トランスアクスルＡｓｓｙの組み立て工程において、温度センサ５０と外部端子とを接続するときまで、ハーネス線５２の途中の部分を大径部２０２に固定しておくことができる。よって、本実施形態によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。

なお、本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、本開示は、それぞれの実施形態を適宜組み合わせて実施されてもよい。

１、１００ ステータ
１３ コイルエンド
２０、２００ ステータコア
２１、２１ａ、２１ｂ 電磁鋼板
２２、２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗ セグメントコイル
２３ ヨーク
２４ ティース
３２Ｕ、３２Ｖ、３２Ｗ コイルエンド端部
４２ 中性線バスバ
４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗ コイルエンド端部
５０ 温度センサ
５２ ハーネス線
５３ コネクタ
５４ 磁石
２０１、２０３ 小径部
２０２ 大径部

Claims (2)

1. 磁性体であるステータコアと、
   前記ステータコアに巻装された三相のセグメントコイルと、
   前記ステータコアより軸方向外側に張り出したコイルエンドの位置で前記三相のセグメントコイルのそれぞれに接続された中性線バスバと、
   前記中性線バスバに取り付けられた温度センサと、
   前記温度センサに接続されたハーネス線と、
   を有し、
   前記ハーネス線には磁石が取り付けられている回転電機のステータ。
2. 略円筒状に形成されるステータコアと、
   前記ステータコアに巻装された三相のセグメントコイルと、
   前記ステータコアより軸方向外側に張り出したコイルエンドの位置で前記三相のセグメントコイルのそれぞれに接続された中性線バスバと、
   前記中性線バスバに取り付けられた温度センサと、
   前記温度センサに接続されたハーネス線と、
   を有し、
   前記ステータコアは、他の部分よりも径方向外側に突出した大径部を有する回転電機のステータ。

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