JP4005532B2 - 回転電機のコイル端末回路構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機や発電機等の回転電機のコイルの巻線端部同士を結線するコイル端末回路構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータ等の電気機械のステータにおけるコイル巻線の結線構造が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されたコイル巻線の結線構造は、各相で同一形状の相別導電部材を１つずつ用い、電気絶縁状態で軸方向に積層し固定したものである。
【０００３】
しかしながら、特許文献１の結線構造では、積層した各層の相別導電部材が全て同一形状であるため、コイル数が多くなった場合に、直列と並列のコイルを各種組合わせた多種類の結線パターンに適用することができない。
【０００４】
また、相別導電部材と巻線端末の位置が各層ごとに軸方向にずれるため、結線の位置決めや半田等の接合作業がしにくい。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−２３３４８３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術を考慮したものであって、直列及び並列を含む多種類のコイル結線パターンに対し適用可能で、コイル巻線端部の位置決めや接合作業が容易にできる回転電機のコイル端末回路構造の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、ロータ外周のステータに円周方向に複数のコイルを円環状に並べて形成し、各コイルの巻線端部同士をステータの軸方向端部で結線する３相回転電機のコイル端末回路構造において、相ごとにコイルの巻線端部同士を結線する相別端末部材を軸方向に積層して３層構造とし、前記相別端末部材は、同心円の二重の円弧に沿った複数の結線パターン片からなることを特徴とする回転電機のコイル端末回路構造を提供する。
【０００８】
この構成によれば、直列及び並列接続を含む多種類のコイル結線パターンに対し、３相の相別端末部材を軸方向に積層して各層ごとに結線を簡素化できる。
【０００９】
本発明ではさらに、ロータ外周のステータに円周方向に複数のコイルを円環状に並べて形成し、各コイルの巻線端部同士をステータの軸方向端部で結線する３相回転電機のコイル端末回路構造において、３層の前記相別端末部材が軸方向の同じ位置で前記巻線端部と接合されたことを特徴とする回転電機のコイル端末回路構造を提供する。
【００１０】
この構成によれば、３層の相別端末部材とコイル巻線端部との結線位置が同じ軸方向の位置に揃えられるため、接合作業が容易にできる。
【００１１】
好ましい構成例では、前記相別端末部材は、各巻線端部に対応して軸に直角に放射方向外側に突出する端子片を有し、各端子片の端部に巻線端部を挟む溝が形成されたことを特徴としている。
【００１２】
この構成によれば、コイル巻線端部が相別端末部材の溝、例えばＶ溝に挟まれるため結線部の位置決めが容易にできる。
【００１３】
好ましい構成例では、前記端子片を軸と平行に折り曲げ、前記巻線端部を軸に直角に放射方向外側に突出させた状態で、前記３層の相別端子部材をステータ端部に組み付けることにより、前記溝を巻線端部に圧接させたことを特徴としている。
【００１４】
この構成によれば、コイル巻線端部を回転軸に対し直角に放射方向外側に折り曲げて突出させ、このコイル巻線端部に対し直角方向から相別端末部材の端子片を押付けてその溝内にコイル巻線端部を係入させるため、位置決めが容易にできるとともに、端子片と巻線端部とを圧接した状態で確実に接合できる。
【００１５】
本発明ではさらに、ロータ外周のステータに円周方向に複数のコイルを円環状に並べて形成し、各コイルの巻線端部同士をステータの軸方向端部で結線する３相回転電機のコイル端末回路構造において、相ごとにコイルの巻線端部同士を結線する相別端末部材を、帯状材を円形又は円弧状に曲げることにより形成し、３相の相別端末部材を半径方向に重ねて配置したことを特徴とする回転電機のコイル端末回路構造を提供する。
【００１６】
この構成によれば、軸方向の寸法を短縮してコイル巻線端部を結線することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る同期電動機の断面図である。
この実施形態の電動機１は、３相のブラシレス型電動機であり、ロータ２と、ステータ３と、磁極位置検出器４と、図では上側に配置した上カバー５と、下カバー６とにより構成される。
【００１８】
ロータ２は、電動機１の回転軸であるロータ軸７と、このロータ軸７にセレーション７ａ（又はローレット加工）により固定されたロータコア８と、このロータコア８の外側面に装着された複数のマグネット９とにより構成される。ロータコア８は円筒形状であり、その外周側面の円周に沿って複数のマグネット９が取付けられる。ロータコア８は、薄板の積層体又は金属ブロックである。
【００１９】
ステータ３は、薄板の積層体からなるステータヨーク１４と、上下のインシュレータ１３と、インシュレータ１３を介してステータヨーク１４に巻回されたコイル４０とにより構成される。ステータヨーク１４は、ロータコア８の外周を囲むリング状であり、円周に沿って複数（例えば１２個、１６個あるいは１８個）の磁極歯（不図示）が内周に向けて円環状に並べてマグネット９に対向するように突出して一体に形成される。各磁極歯間にスロット（不図示）が形成され、各スロットに円環状インシュレータ１３の下面側にスロット数に応じて一体成形された挿入片が上下方向から挿入され、インシュレータ１３がステータヨーク１４に固定保持される。上下のインシュレータ１３を介してコイル巻線（不図示）が各磁極歯の両側のスロットを通して上下に巻き回されて複数のコイル４０が円環状に並べて形成される。
【００２０】
各コイル４０ごとに２つある巻線端部４１は、ロータ軸７と直角に放射方向外側に折り曲げられて、上側のインシュレータ１３の外壁の切欠き（図２参照）通してその外側に突出する。
【００２１】
ステータ３の上端部上側に端末回路ユニット１０が装着される。端末回路ユニット１０は、３相Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に対応した相別端末部材３９を軸方向に積層して３層構造としたものである。これら３層の相別端末部材３９は樹脂材料によりインサートモールド成型されて一体化される。
【００２２】
各相別端末部材３９は、各相のコイルの巻始め及び巻終りの巻線端部に結線するための複数の端子片１２を外周側に放射状に突出して有する。各端子片１２の端部は直角に屈曲して軸と平行に形成される。この端子片１２の屈曲端部が各コイル４０の巻線端部４１と係合して接合される。この場合、巻線端部４１の軸方向の位置は、全てのコイル４０とも同じ位置である。この巻線端部４１の位置に揃うように、３層の相別端末部材３９の端子片１２の屈曲端部の位置が同じ位置に揃えられる。３層の相別端末部材３９は、それぞれＵ，Ｖ，Ｗ各相の外部取出し端子１１に接続される。
【００２３】
端末回路ユニット１０とステータ３は、モールド樹脂１５により一体形成される。上カバー５は、樹脂モールド１５の上端部に固定される。下カバー６は、樹脂モールド１５の下端部に磁極位置検出器４のホルダ２４とともに固定される。ロータ軸７は、上端部がベアリング１８を介して上カバー５に支持され、下端部がベアリング２３を介してホルダ２４に支持される。
【００２４】
図２は、相別端末部材と巻線端部の接合部の正面図である。
図示したように、インシュレータ１３に切欠き４３が形成され、この切欠き４３を通して巻線端部４１がインシュレータ１３の外周側に取り出される。相別端末部材３９の端子片１２の端部にＶ溝４２が形成される。端末回路ユニット１０をステータ３に取付けることにより、端子片１２が巻線端部４１側に押圧され、Ｖ溝４２内に巻線端部４１が挟み込まれて圧接する。
【００２５】
なお、巻線端部を挟む溝はＶ字状の溝に限らず、Ｕ字状その他の切り欠き形状であって、巻線端部の絶縁被覆を切り欠きのエッジで傷付けて導通を確保できる形状であればよい。
【００２６】
この圧接した状態で、ヒュージング又はタングステンによるＴＩＧ溶接を行って各端子片１２と巻線端部４１を接合する。この場合、巻線端部４１をＶ溝４２内に圧接させるため、位置決めが容易にできるとともに圧接状態で位置が確実に固定保持されるため、接合の信頼性が高まる。また、接合位置が軸方向で同一位置に揃えられるため、ヒュージング等の接合作業が容易にできる。
【００２７】
図３〜図１０に本発明の実施形態に係る端末回路構造を示す。これらの実施形態は、１８個のコイルを有する電動機における３６本のコイル巻線端子に対する端末回路構造を示す。
【００２８】
図３は、３層に重ねた状態の本発明の実施形態の結線図であり、図４は、図３実施形態の各層ごとの相別端末部材の結線図である。この実施形態は、２コイルシリーズ３パラ接続の結線を示し、３相Ｕ，Ｖ，Ｗの各相が２個の直列コイルの組を３組並列に接続したものである。これにより、図１５又は図１６に示す２コイルシリーズ３パラ接続のコイル結線構造ができる。
【００２９】
図３に示すように、１〜３６の番号を付した３６本の端子片が放射状に突出する。これらの端子片１〜３６は、３層の相別端末部材により点線で示すように結線される。すなわち、端子片１〜３６は、図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、３層の各層でそれぞれ結線される。各層とも、相別端末部材は、二重の同心円の円弧を構成する複数のパターン片からなり、各パターン片に巻線端部同士を接続すべき端子片１〜３６が選択されて放射状に突出して形成されている。
【００３０】
図５は、３層に重ねた状態の本発明の別の実施形態の結線図であり、図６は、図５実施形態の各層ごとの相別端末部材の結線図である。この実施形態は、３コイルシリーズ２パラ接続の結線を示し、３相Ｕ，Ｖ，Ｗの各相が３個の直列コイルの組を２組並列に接続したものである。これにより、図１３又は図１４に示す３コイルシリーズ２パラ接続のコイル結線構造ができる。
【００３１】
図５に示すように、１〜３６の番号を付した３６本の端子片が放射状に突出する。これらの端子片１〜３６は、３層の相別端末部材により点線で示すように結線される。すなわち、端子片１〜３６は、図６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、３層の各層でそれぞれ結線される。各層とも、相別端末部材は、二重の同心円の円弧を構成する複数のパターン片からなり、各パターン片に巻線端部同士を接続すべき端子片１〜３６が選択されて放射状に突出して形成されている。
【００３２】
図７は、３層に重ねた状態の本発明の別の実施形態の結線図であり、図８は、図７実施形態の各層ごとの相別端末部材の結線図である。この実施形態は、６パラ接続の結線を示し、３相Ｕ，Ｖ，Ｗの各相が６個のコイルを並列に接続したものである。これにより、図１７又は図１８に示す６パラ接続のコイル結線構造ができる。
【００３３】
図７に示すように、１〜３６の番号を付した３６本の端子片が放射状に突出する。これらの端子片１〜３６は、３層の相別端末部材により点線で示すように結線される。すなわち、端子片１〜３６は、図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、３層の各層でそれぞれ結線される。（Ｃ）に示す層の相別端末部材は、二重の同心円の円弧を構成する複数のパターン片からなり、各パターン片に巻線端部同士を接続すべき端子片１〜３６が選択されて放射状に突出して形成されている。
【００３４】
図９は、３層に重ねた状態の本発明の別の実施形態の結線図であり、図１０は、図９実施形態の各層ごとの相別端末部材の結線図である。この実施形態は、６コイルシリーズ接続の結線を示し、３相Ｕ，Ｖ，Ｗの各相が６個のコイルを直列に接続したものである。これにより、図１１又は図１２に示す６コイルシリーズ接続のコイル結線構造ができる。
【００３５】
図９に示すように、１〜３６の番号を付した３６本の端子片が放射状に突出する。これらの端子片１〜３６は、３層の相別端末部材により点線で示すように結線される。すなわち、端子片１〜３６は、図１０（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、３層の各層でそれぞれ結線される。各層の相別端末部材は、同径の円の円弧を構成する複数のパターン片からなり、各パターン片に巻線端部同士を接続すべき端子片１〜３６が選択されて放射状に突出して形成されている。
【００３６】
図１１〜図１８は、３相電動機のコイルの結線例を示す。これらは、１８個のコイルからなるステータにおける結線例である。
【００３７】
図１１は、６コイルシリーズ接続のＹ結線の回路図である。図１２は、６コイルシリーズ接続のΔ結線の回路図である。図１３は、３コイルシリーズ２パラ接続のＹ結線の回路図である。図１４は、３コイルシリーズ２パラ接続のΔ結線の回路図である。図１５は、２コイルシリーズ３パラ接続のＹ結線の回路図である。図１６は、２コイルシリーズ３パラ接続のΔ結線の回路図である。図１７は、６パラ接続のＹ結線の回路図である。図１８は、６パラ接続のΔ結線の回路図である。
【００３８】
図から分かるように、Ｙ結線の場合には、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の６個のコイルの組同士を共通に接続する共通点（回路図の中心位置）Ｃが存在する。この共通点Ｃを含むパターン片は、前述の３層の端末回路ユニットの相別端末部材のうちいずれか１層に形成してもよいし、又は別の層として形成してもよい。この共通点Ｃのパターン片を別の層とする場合、ステータの３層の端末回路ユニット取付側の端部と反対側の端部に取付けてもよい。
【００３９】
前述の図３〜図１０と同様の相別端末部材によりこれらの図１１〜図１８の回路が形成可能である。
【００４０】
図１９は、本発明の別の実施形態の端末回路構造の構成説明図であり、図２０は、図１９の端末回路構造をステータと組合わせた状態の側面図である。
【００４１】
この実施形態は、端末回路ユニット１０内に積層された３層構造の相別端末部材（不図示）の各端子片１２の端部に、軸方向から見てＶ字形状の接続片４４を形成したものである。ステータ３側のコイル４０の巻線端部４１は、各端子片１２の接続片４４に挟まれてヒュージング等で接合される。この場合、巻線端部４１をＶ字接続片４４内に挟んだ後Ｖ字接続片４４をかしめて巻線端部４１を固定保持することが望ましい。
【００４２】
図２１〜図３１は、本発明の別の構成の実施形態を示す。
図２１は本発明に係る端末回路ユニットをステータに取付けた状態の上面図とＢ−Ｂ視の側面図であり、図２２はＣ−Ｃ視の側面図と下面図である。
【００４３】
この実施形態は、後述のように帯状の板材を円弧状に巻いて各相の相別端末部材３９ａ〜３９ｃを形成し、これらを同心円状に半径方向に重ねて３相Ｕ，Ｖ，Ｗの端末回路ユニット１０を形成したものである。各相別端末部材３９ａ〜３９ｃは、複数の端子片４５を有し、各端子片４５にコイル４０の巻線端部４１が接合される。
【００４４】
図２３は、半径方向に積層した相別端子部材３９ａ，３９ｂ，３９ｃ及び共通端子部材３９ｄの全体上面図である。
【００４５】
図２４は、図２３の相別端子部材３９ａの上面図であり、図２５は、その展開図である。
【００４６】
図示したように、相別端子部材３９ａは、帯状の板材を円弧状に巻いたものであり、端子片４５及び外部接続端子１１が同じ板材から一体形成される。外部接続端子１１は、図２５（Ａ）に示すように、最初から帯材と直角方向に切り起こした形状であってもよいし、あるいは（Ｂ）に示すように、帯材端部を直角に折り曲げて形成してもよい。（Ｂ）のように折り曲げ形成することにより、板材を効率よく使用できる。
【００４７】
図２６は、図２３の相別端子部材３９ｂの上面図であり、図２７は、その展開図である。
【００４８】
図示したように、相別端子部材３９ｂは、帯状の板材を円弧状（略半円状）に巻いたものであり、端子片４５及び外部接続端子１１が同じ板材から一体形成される。外部接続端子１１は、図２７に示すように、帯材端部を直角に折り曲げて形成する。
【００４９】
図２８は、図２３の相別端子部材３９ｃの上面図であり、図２９は、その展開図である。
【００５０】
図示したように、相別端子部材３９ｃは、帯状の板材を円弧状に巻いたものであり、端子片４５及び外部接続端子１１が同じ板材から一体形成される。外部接続端子１１は、図２９に示すように、最初から帯材と直角方向に切り起こした形状であってもよいし、あるいは図２７で説明したように、帯材端部を直角に折り曲げて形成してもよい。
【００５１】
図３０は、図２３の共通端子部材３９ｄの上面図であり、図３１は、その展開図である。
【００５２】
図示したように、共通端子部材３９ｄは、帯状の板材を円弧状に巻いたものであり、端子片４５が同じ板材から一体形成される。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、直列及び並列接続を含む多種類のコイル結線パターンに対し、３相の相別端末部材を軸方向に積層して各層ごとに結線を簡素化できる。
【００５４】
また、３層の前記相別端末部材が軸方向の同じ位置で前記巻線端部と接合された構成によれば、３層の相別端末部材とコイル巻線端部との結線位置が同じ軸方向の位置に揃えられるため、接合作業が容易にできる。
【００５５】
また、前記相別端末部材は、各巻線端部に対応して軸に直角に放射方向外側に突出する端子片を有し、各端子片の端部に巻線端部を挟むＶ溝が形成された構成によれば、コイル巻線端部が相別端末部材のＶ溝に挟まれるため結線部の位置決めが容易にできる。
【００５６】
さらに、前記端子片を軸と平行に折り曲げ、前記巻線端部を軸に直角に放射方向外側に突出させた状態で、前記３層の相別端子部材をステータ端部に組み付けることにより、前記Ｖ溝を巻線端部に圧接させた構成によれば、コイル巻線端部を回転軸に対し直角に放射方向外側に折り曲げて突出させ、このコイル巻線端部に対し直角方向から相別端末部材の端子片を押付けてそのＶ溝内にコイル巻線端部を係入させるため、位置決めが容易にできるとともに、端子片と巻線端部とを圧接した状態で確実に接合できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る電動機の断面図。
【図２】 本発明に係る相別端子部材と巻線端部の接合部の正面図。
【図３】 ３層に重ねた状態の本発明の実施形態の結線図。
【図４】 図３の実施形態の各層ごとの結線図。
【図５】 ３層に重ねた状態の本発明の別の実施形態の結線図。
【図６】 図５の実施形態の各層ごとの結線図。
【図７】 ３層に重ねた状態の本発明の別の実施形態の結線図。
【図８】 図７の実施形態の各層ごとの結線図。
【図９】 ３層に重ねた状態の本発明の別の実施形態の結線図。
【図１０】 図９の実施形態の各層ごとの結線図。
【図１１】 ６コイルシリーズ接続のＹ結線の回路図。
【図１２】 ６コイルシリーズ接続のΔ結線の回路図。
【図１３】 ３コイルシリーズ２パラ接続のＹ結線の回路図。
【図１４】 ３コイルシリーズ２パラ接続のΔ結線の回路図。
【図１５】 ２コイルシリーズ３パラ接続のＹ結線の回路図。
【図１６】 ２コイルシリーズ３パラ接続のΔ結線の回路図。
【図１７】 ６パラ接続のＹ結線の回路図。
【図１８】 ６パラ接続のΔ結線の回路図。
【図１９】 本発明の別の実施形態の端末回路構造の構成説明図。
【図２０】 図１９の端末回路構造をステータと組合わせた状態の側面図。
【図２１】 本発明の実施形態に係る端末回路ユニットをステータに取付けた状態の上面図と側面図。
【図２２】 本発明の実施形態に係る端末回路ユニットをステータに取付けた状態の側面図と下面図。
【図２３】 半径方向に積層した相別端子部材の全体上面図。
【図２４】 図２３の１つの相の相別端子部材の上面図。
【図２５】 図２４の相別端子部材の展開図。
【図２６】 図２４の相別端子部材と別の相の相別端子部材の上面図。
【図２７】 図２６の相別端子部材の展開図。
【図２８】 図２４の相別端子部材とさらに別の相の相別端子部材の上面図。
【図２９】 図２８の相別端子部材の展開図。
【図３０】 図２３の共通端子部材の上面図。
【図３１】 図３０の共通端子部材の展開図。
【符号の説明】
１：電動機、２：ロータ、３：ステータ、４：磁極位置検出器、
５：上カバー、６：下カバー、７：ロータ軸、７ａ：セレーション、
８：ロータコア、９：マグネット、１０：端末回路ユニット、
１１：外部接続端子、１２：端子片、１３：インシュレータ、
１４：ステータヨーク、１５：モールド樹脂、１６：インサートナット、
１７：ボルト、１８：ベアリング、１９：回転磁極部材、２０：固定磁極部材、
２１：コイル、２２：ナット、２３：ベアリング、２４：ホルダ、
２５：ボルト、２６：ボルト、２７：取付孔、２９：キャップ、
３９，３９ａ〜３９ｃ：相別端子部材、４０：コイル、４１：巻線端部、
４２：Ｖ溝、４３：切欠き、４４：Ｖ字接続片、４５：端子片。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機や発電機等の回転電機のコイルの巻線端部同士を結線するコイル端末回路構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータ等の電気機械のステータにおけるコイル巻線の結線構造が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されたコイル巻線の結線構造は、各相で同一形状の相別導電部材を１つずつ用い、電気絶縁状態で軸方向に積層し固定したものである。
【０００３】
しかしながら、特許文献１の結線構造では、積層した各層の相別導電部材が全て同一形状であるため、コイル数が多くなった場合に、直列と並列のコイルを各種組合わせた多種類の結線パターンに適用することができない。
【０００４】
また、相別導電部材と巻線端末の位置が各層ごとに軸方向にずれるため、結線の位置決めや半田等の接合作業がしにくい。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−２３３４８３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術を考慮したものであって、直列及び並列を含む多種類のコイル結線パターンに対し適用可能で、コイル巻線端部の位置決めや接合作業が容易にできる回転電機のコイル端末回路構造の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、ロータ外周のステータに円周方向に複数のコイルを円環状に並べて形成し、各コイルの巻線端部同士をステータの軸方向端部で結線する３相回転電機のコイル端末回路構造において、相ごとにコイルの巻線端部同士を結線する相別端末部材を軸方向に積層して３層構造とし、前記相別端末部材は、同心円の二重の円弧に沿った複数の結線パターン片からなることを特徴とする回転電機のコイル端末回路構造を提供する。
【０００８】
この構成によれば、直列及び並列接続を含む多種類のコイル結線パターンに対し、３相の相別端末部材を軸方向に積層して各層ごとに結線を簡素化できる。
【０００９】
本発明ではさらに、ロータ外周のステータに円周方向に複数のコイルを円環状に並べて形成し、各コイルの巻線端部同士をステータの軸方向端部で結線する３相回転電機のコイル端末回路構造において、３層の前記相別端末部材が軸方向の同じ位置で前記巻線端部と接合されたことを特徴とする回転電機のコイル端末回路構造を提供する。
【００１０】
この構成によれば、３層の相別端末部材とコイル巻線端部との結線位置が同じ軸方向の位置に揃えられるため、接合作業が容易にできる。
【００１１】
好ましい構成例では、前記相別端末部材は、各巻線端部に対応して軸に直角に放射方向外側に突出する端子片を有し、各端子片の端部に巻線端部を挟む溝が形成されたことを特徴としている。
【００１２】
この構成によれば、コイル巻線端部が相別端末部材の溝、例えばＶ溝に挟まれるため結線部の位置決めが容易にできる。
【００１３】
好ましい構成例では、前記端子片を軸と平行に折り曲げ、前記巻線端部を軸に直角に放射方向外側に突出させた状態で、前記３層の相別端子部材をステータ端部に組み付けることにより、前記溝を巻線端部に圧接させたことを特徴としている。
【００１４】
この構成によれば、コイル巻線端部を回転軸に対し直角に放射方向外側に折り曲げて突出させ、このコイル巻線端部に対し直角方向から相別端末部材の端子片を押付けてその溝内にコイル巻線端部を係入させるため、位置決めが容易にできるとともに、端子片と巻線端部とを圧接した状態で確実に接合できる。
【００１５】
本発明ではさらに、ロータ外周のステータに円周方向に複数のコイルを円環状に並べて形成し、各コイルの巻線端部同士をステータの軸方向端部で結線する３相回転電機のコイル端末回路構造において、相ごとにコイルの巻線端部同士を結線する相別端末部材を、帯状材を円形又は円弧状に曲げることにより形成し、３相の相別端末部材を半径方向に重ねて配置したことを特徴とする回転電機のコイル端末回路構造を提供する。
【００１６】
この構成によれば、軸方向の寸法を短縮してコイル巻線端部を結線することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る同期電動機の断面図である。
この実施形態の電動機１は、３相のブラシレス型電動機であり、ロータ２と、ステータ３と、磁極位置検出器４と、図では上側に配置した上カバー５と、下カバー６とにより構成される。
【００１８】
ロータ２は、電動機１の回転軸であるロータ軸７と、このロータ軸７にセレーション７ａ（又はローレット加工）により固定されたロータコア８と、このロータコア８の外側面に装着された複数のマグネット９とにより構成される。ロータコア８は円筒形状であり、その外周側面の円周に沿って複数のマグネット９が取付けられる。ロータコア８は、薄板の積層体又は金属ブロックである。
【００１９】
ステータ３は、薄板の積層体からなるステータヨーク１４と、上下のインシュレータ１３と、インシュレータ１３を介してステータヨーク１４に巻回されたコイル４０とにより構成される。ステータヨーク１４は、ロータコア８の外周を囲むリング状であり、円周に沿って複数（例えば１２個、１６個あるいは１８個）の磁極歯（不図示）が内周に向けて円環状に並べてマグネット９に対向するように突出して一体に形成される。各磁極歯間にスロット（不図示）が形成され、各スロットに円環状インシュレータ１３の下面側にスロット数に応じて一体成形された挿入片が上下方向から挿入され、インシュレータ１３がステータヨーク１４に固定保持される。上下のインシュレータ１３を介してコイル巻線（不図示）が各磁極歯の両側のスロットを通して上下に巻き回されて複数のコイル４０が円環状に並べて形成される。
【００２０】
各コイル４０ごとに２つある巻線端部４１は、ロータ軸７と直角に放射方向外側に折り曲げられて、上側のインシュレータ１３の外壁の切欠き（図２参照）通してその外側に突出する。
【００２１】
ステータ３の上端部上側に端末回路ユニット１０が装着される。端末回路ユニット１０は、３相Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に対応した相別端末部材３９を軸方向に積層して３層構造としたものである。これら３層の相別端末部材３９は樹脂材料によりインサートモールド成型されて一体化される。
【００２２】
各相別端末部材３９は、各相のコイルの巻始め及び巻終りの巻線端部に結線するための複数の端子片１２を外周側に放射状に突出して有する。各端子片１２の端部は直角に屈曲して軸と平行に形成される。この端子片１２の屈曲端部が各コイル４０の巻線端部４１と係合して接合される。この場合、巻線端部４１の軸方向の位置は、全てのコイル４０とも同じ位置である。この巻線端部４１の位置に揃うように、３層の相別端末部材３９の端子片１２の屈曲端部の位置が同じ位置に揃えられる。３層の相別端末部材３９は、それぞれＵ，Ｖ，Ｗ各相の外部取出し端子１１に接続される。
【００２３】
端末回路ユニット１０とステータ３は、モールド樹脂１５により一体形成される。上カバー５は、樹脂モールド１５の上端部に固定される。下カバー６は、樹脂モールド１５の下端部に磁極位置検出器４のホルダ２４とともに固定される。ロータ軸７は、上端部がベアリング１８を介して上カバー５に支持され、下端部がベアリング２３を介してホルダ２４に支持される。
【００２４】
図２は、相別端末部材と巻線端部の接合部の正面図である。
図示したように、インシュレータ１３に切欠き４３が形成され、この切欠き４３を通して巻線端部４１がインシュレータ１３の外周側に取り出される。相別端末部材３９の端子片１２の端部にＶ溝４２が形成される。端末回路ユニット１０をステータ３に取付けることにより、端子片１２が巻線端部４１側に押圧され、Ｖ溝４２内に巻線端部４１が挟み込まれて圧接する。
【００２５】
なお、巻線端部を挟む溝はＶ字状の溝に限らず、Ｕ字状その他の切り欠き形状であって、巻線端部の絶縁被覆を切り欠きのエッジで傷付けて導通を確保できる形状であればよい。
【００２６】
この圧接した状態で、ヒュージング又はタングステンによるＴＩＧ溶接を行って各端子片１２と巻線端部４１を接合する。この場合、巻線端部４１をＶ溝４２内に圧接させるため、位置決めが容易にできるとともに圧接状態で位置が確実に固定保持されるため、接合の信頼性が高まる。また、接合位置が軸方向で同一位置に揃えられるため、ヒュージング等の接合作業が容易にできる。
【００２７】
図３〜図１０に本発明の実施形態に係る端末回路構造を示す。これらの実施形態は、１８個のコイルを有する電動機における３６本のコイル巻線端子に対する端末回路構造を示す。
【００２８】
図３は、３層に重ねた状態の本発明の実施形態の結線図であり、図４は、図３実施形態の各層ごとの相別端末部材の結線図である。この実施形態は、２コイルシリーズ３パラ接続の結線を示し、３相Ｕ，Ｖ，Ｗの各相が２個の直列コイルの組を３組並列に接続したものである。これにより、図１５又は図１６に示す２コイルシリーズ３パラ接続のコイル結線構造ができる。
【００２９】
図３に示すように、１〜３６の番号を付した３６本の端子片が放射状に突出する。これらの端子片１〜３６は、３層の相別端末部材により点線で示すように結線される。すなわち、端子片１〜３６は、図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、３層の各層でそれぞれ結線される。各層とも、相別端末部材は、二重の同心円の円弧を構成する複数のパターン片からなり、各パターン片に巻線端部同士を接続すべき端子片１〜３６が選択されて放射状に突出して形成されている。
【００３０】
図５は、３層に重ねた状態の本発明の別の実施形態の結線図であり、図６は、図５実施形態の各層ごとの相別端末部材の結線図である。この実施形態は、３コイルシリーズ２パラ接続の結線を示し、３相Ｕ，Ｖ，Ｗの各相が３個の直列コイルの組を２組並列に接続したものである。これにより、図１３又は図１４に示す３コイルシリーズ２パラ接続のコイル結線構造ができる。
【００３１】
図５に示すように、１〜３６の番号を付した３６本の端子片が放射状に突出する。これらの端子片１〜３６は、３層の相別端末部材により点線で示すように結線される。すなわち、端子片１〜３６は、図６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、３層の各層でそれぞれ結線される。各層とも、相別端末部材は、二重の同心円の円弧を構成する複数のパターン片からなり、各パターン片に巻線端部同士を接続すべき端子片１〜３６が選択されて放射状に突出して形成されている。
【００３２】
図７は、３層に重ねた状態の本発明の別の実施形態の結線図であり、図８は、図７実施形態の各層ごとの相別端末部材の結線図である。この実施形態は、６パラ接続の結線を示し、３相Ｕ，Ｖ，Ｗの各相が６個のコイルを並列に接続したものである。これにより、図１７又は図１８に示す６パラ接続のコイル結線構造ができる。
【００３３】
図７に示すように、１〜３６の番号を付した３６本の端子片が放射状に突出する。これらの端子片１〜３６は、３層の相別端末部材により点線で示すように結線される。すなわち、端子片１〜３６は、図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、３層の各層でそれぞれ結線される。（Ｃ）に示す層の相別端末部材は、二重の同心円の円弧を構成する複数のパターン片からなり、各パターン片に巻線端部同士を接続すべき端子片１〜３６が選択されて放射状に突出して形成されている。
【００３４】
図９は、３層に重ねた状態の本発明の別の実施形態の結線図であり、図１０は、図９実施形態の各層ごとの相別端末部材の結線図である。この実施形態は、６コイルシリーズ接続の結線を示し、３相Ｕ，Ｖ，Ｗの各相が６個のコイルを直列に接続したものである。これにより、図１１又は図１２に示す６コイルシリーズ接続のコイル結線構造ができる。
【００３５】
図９に示すように、１〜３６の番号を付した３６本の端子片が放射状に突出する。これらの端子片１〜３６は、３層の相別端末部材により点線で示すように結線される。すなわち、端子片１〜３６は、図１０（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、３層の各層でそれぞれ結線される。各層の相別端末部材は、同径の円の円弧を構成する複数のパターン片からなり、各パターン片に巻線端部同士を接続すべき端子片１〜３６が選択されて放射状に突出して形成されている。
【００３６】
図１１〜図１８は、３相電動機のコイルの結線例を示す。これらは、１８個のコイルからなるステータにおける結線例である。
【００３７】
図１１は、６コイルシリーズ接続のＹ結線の回路図である。図１２は、６コイルシリーズ接続のΔ結線の回路図である。図１３は、３コイルシリーズ２パラ接続のＹ結線の回路図である。図１４は、３コイルシリーズ２パラ接続のΔ結線の回路図である。図１５は、２コイルシリーズ３パラ接続のＹ結線の回路図である。図１６は、２コイルシリーズ３パラ接続のΔ結線の回路図である。図１７は、６パラ接続のＹ結線の回路図である。図１８は、６パラ接続のΔ結線の回路図である。
【００３８】
図から分かるように、Ｙ結線の場合には、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の６個のコイルの組同士を共通に接続する共通点（回路図の中心位置）Ｃが存在する。この共通点Ｃを含むパターン片は、前述の３層の端末回路ユニットの相別端末部材のうちいずれか１層に形成してもよいし、又は別の層として形成してもよい。この共通点Ｃのパターン片を別の層とする場合、ステータの３層の端末回路ユニット取付側の端部と反対側の端部に取付けてもよい。
【００３９】
前述の図３〜図１０と同様の相別端末部材によりこれらの図１１〜図１８の回路が形成可能である。
【００４０】
図１９は、本発明の別の実施形態の端末回路構造の構成説明図であり、図２０は、図１９の端末回路構造をステータと組合わせた状態の側面図である。
【００４１】
この実施形態は、端末回路ユニット１０内に積層された３層構造の相別端末部材（不図示）の各端子片１２の端部に、軸方向から見てＶ字形状の接続片４４を形成したものである。ステータ３側のコイル４０の巻線端部４１は、各端子片１２の接続片４４に挟まれてヒュージング等で接合される。この場合、巻線端部４１をＶ字接続片４４内に挟んだ後Ｖ字接続片４４をかしめて巻線端部４１を固定保持することが望ましい。
【００４２】
図２１〜図３１は、本発明の別の構成の実施形態を示す。
図２１は本発明に係る端末回路ユニットをステータに取付けた状態の上面図とＢ−Ｂ視の側面図であり、図２２はＣ−Ｃ視の側面図と下面図である。
【００４３】
この実施形態は、後述のように帯状の板材を円弧状に巻いて各相の相別端末部材３９ａ〜３９ｃを形成し、これらを同心円状に半径方向に重ねて３相Ｕ，Ｖ，Ｗの端末回路ユニット１０を形成したものである。各相別端末部材３９ａ〜３９ｃは、複数の端子片４５を有し、各端子片４５にコイル４０の巻線端部４１が接合される。
【００４４】
図２３は、半径方向に積層した相別端子部材３９ａ，３９ｂ，３９ｃ及び共通端子部材３９ｄの全体上面図である。
【００４５】
図２４は、図２３の相別端子部材３９ａの上面図であり、図２５は、その展開図である。
【００４６】
図示したように、相別端子部材３９ａは、帯状の板材を円弧状に巻いたものであり、端子片４５及び外部接続端子１１が同じ板材から一体形成される。外部接続端子１１は、図２５（Ａ）に示すように、最初から帯材と直角方向に切り起こした形状であってもよいし、あるいは（Ｂ）に示すように、帯材端部を直角に折り曲げて形成してもよい。（Ｂ）のように折り曲げ形成することにより、板材を効率よく使用できる。
【００４７】
図２６は、図２３の相別端子部材３９ｂの上面図であり、図２７は、その展開図である。
【００４８】
図示したように、相別端子部材３９ｂは、帯状の板材を円弧状（略半円状）に巻いたものであり、端子片４５及び外部接続端子１１が同じ板材から一体形成される。外部接続端子１１は、図２７に示すように、帯材端部を直角に折り曲げて形成する。
【００４９】
図２８は、図２３の相別端子部材３９ｃの上面図であり、図２９は、その展開図である。
【００５０】
図示したように、相別端子部材３９ｃは、帯状の板材を円弧状に巻いたものであり、端子片４５及び外部接続端子１１が同じ板材から一体形成される。外部接続端子１１は、図２９に示すように、最初から帯材と直角方向に切り起こした形状であってもよいし、あるいは図２７で説明したように、帯材端部を直角に折り曲げて形成してもよい。
【００５１】
図３０は、図２３の共通端子部材３９ｄの上面図であり、図３１は、その展開図である。
【００５２】
図示したように、共通端子部材３９ｄは、帯状の板材を円弧状に巻いたものであり、端子片４５が同じ板材から一体形成される。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、直列及び並列接続を含む多種類のコイル結線パターンに対し、３相の相別端末部材を軸方向に積層して各層ごとに結線を簡素化できる。
【００５４】
また、３層の前記相別端末部材が軸方向の同じ位置で前記巻線端部と接合された構成によれば、３層の相別端末部材とコイル巻線端部との結線位置が同じ軸方向の位置に揃えられるため、接合作業が容易にできる。
【００５５】
また、前記相別端末部材は、各巻線端部に対応して軸に直角に放射方向外側に突出する端子片を有し、各端子片の端部に巻線端部を挟むＶ溝が形成された構成によれば、コイル巻線端部が相別端末部材のＶ溝に挟まれるため結線部の位置決めが容易にできる。
【００５６】
さらに、前記端子片を軸と平行に折り曲げ、前記巻線端部を軸に直角に放射方向外側に突出させた状態で、前記３層の相別端子部材をステータ端部に組み付けることにより、前記Ｖ溝を巻線端部に圧接させた構成によれば、コイル巻線端部を回転軸に対し直角に放射方向外側に折り曲げて突出させ、このコイル巻線端部に対し直角方向から相別端末部材の端子片を押付けてそのＶ溝内にコイル巻線端部を係入させるため、位置決めが容易にできるとともに、端子片と巻線端部とを圧接した状態で確実に接合できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る電動機の断面図。
【図２】 本発明に係る相別端子部材と巻線端部の接合部の正面図。
【図３】 ３層に重ねた状態の本発明の実施形態の結線図。
【図４】 図３の実施形態の各層ごとの結線図。
【図５】 ３層に重ねた状態の本発明の別の実施形態の結線図。
【図６】 図５の実施形態の各層ごとの結線図。
【図７】 ３層に重ねた状態の本発明の別の実施形態の結線図。
【図８】 図７の実施形態の各層ごとの結線図。
【図９】 ３層に重ねた状態の本発明の別の実施形態の結線図。
【図１０】 図９の実施形態の各層ごとの結線図。
【図１１】 ６コイルシリーズ接続のＹ結線の回路図。
【図１２】 ６コイルシリーズ接続のΔ結線の回路図。
【図１３】 ３コイルシリーズ２パラ接続のＹ結線の回路図。
【図１４】 ３コイルシリーズ２パラ接続のΔ結線の回路図。
【図１５】 ２コイルシリーズ３パラ接続のＹ結線の回路図。
【図１６】 ２コイルシリーズ３パラ接続のΔ結線の回路図。
【図１７】 ６パラ接続のＹ結線の回路図。
【図１８】 ６パラ接続のΔ結線の回路図。
【図１９】 本発明の別の実施形態の端末回路構造の構成説明図。
【図２０】 図１９の端末回路構造をステータと組合わせた状態の側面図。
【図２１】 本発明の実施形態に係る端末回路ユニットをステータに取付けた状態の上面図と側面図。
【図２２】 本発明の実施形態に係る端末回路ユニットをステータに取付けた状態の側面図と下面図。
【図２３】 半径方向に積層した相別端子部材の全体上面図。
【図２４】 図２３の１つの相の相別端子部材の上面図。
【図２５】 図２４の相別端子部材の展開図。
【図２６】 図２４の相別端子部材と別の相の相別端子部材の上面図。
【図２７】 図２６の相別端子部材の展開図。
【図２８】 図２４の相別端子部材とさらに別の相の相別端子部材の上面図。
【図２９】 図２８の相別端子部材の展開図。
【図３０】 図２３の共通端子部材の上面図。
【図３１】 図３０の共通端子部材の展開図。
【符号の説明】
１：電動機、２：ロータ、３：ステータ、４：磁極位置検出器、
５：上カバー、６：下カバー、７：ロータ軸、７ａ：セレーション、
８：ロータコア、９：マグネット、１０：端末回路ユニット、
１１：外部接続端子、１２：端子片、１３：インシュレータ、
１４：ステータヨーク、１５：モールド樹脂、１６：インサートナット、
１７：ボルト、１８：ベアリング、１９：回転磁極部材、２０：固定磁極部材、
２１：コイル、２２：ナット、２３：ベアリング、２４：ホルダ、
２５：ボルト、２６：ボルト、２７：取付孔、２９：キャップ、
３９，３９ａ〜３９ｃ：相別端子部材、４０：コイル、４１：巻線端部、
４２：Ｖ溝、４３：切欠き、４４：Ｖ字接続片、４５：端子片。
Claims (2)
- ロータ外周のステータに円周方向に複数のコイルを円環状に並べて形成し、各コイルの巻線端部同士をステータの軸方向端部で結線する３相回転電機のコイル端末回路構造において、
相ごとにコイルの巻線端部同士を結線する相別端末部材を軸方向に積層して３層構造とし、
前記相別端末部材は、同心円の二重の円弧に沿った複数の結線パターン片からなり、
３層の前記相別端末部材が軸方向の同じ位置で前記巻線端部と接合され、
前記相別端子部材は、各巻線端部に対応して軸に直角に放射方向外側に突出する端子片を有し、各端子片の端部に巻線端部を挟む溝が形成され、
前記端子片を軸と平行に折り曲げ、
前記巻線端部を軸に直角に放射方向外側に突出させた状態で、前記３層の相別端末部材をステータ端部に組み付けることにより、前記溝を巻線端部に圧接させ、
前記３層の相別端末部材は樹脂材料によりインサートモールド成型されて一体化され、
前記巻線端部は、前記コイルに備わるインシュレータに形成された切欠き内に保持された状態で、前記溝に圧接されることを特徴とする回転電機のコイル端末回路構造。 - ロータ外周のステータに円周方向に複数のコイルを円環状に並べて形成し、各コイルの巻線端部同士をステータの軸方向端部で結線する３相回転電機のコイル端末回路構造において、
相ごとにコイルの巻線端部同士を結線する相別端末部材を、帯状材を円形又は円弧状に曲げることにより形成し、
３相の相別端末部材を半径方向に重ねて配置し、
前記相別端末部材に巻線端部を挟む端子片が略矩形形状に前記帯状部材と同一平面上に一体形成され、
前記巻線端部は軸方向に突出し、前記端子片を折り曲げて前記巻線端部と接続することを特徴とする回転電機のコイル端末回路構造。
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