JP4138823B2 - Motor stator structure - Google Patents
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Description
本発明は、鉄心の周囲に巻線を巻回した複数のコイルを軸線を中心に環状に配置してステータを構成し、各コイルの巻線の一方の端部どうしを結線端子を介して結線するモータのステータ構造に関する。 According to the present invention, a stator is configured by arranging a plurality of coils each having a winding wound around an iron core in an annular shape around an axis, and one end of each winding of each coil is connected via a connection terminal. The present invention relates to a motor stator structure.
一般に、直流ブラシレスモータのステータは、鉄心の外周にインシュレータを介して巻線を巻回した複数のU相コイル、V相コイル、W相コイルを円周方向に順番に配置して構成されている。各コイルの径方向内端から引き出した巻線の端部はアース(中性点)を形成すべく一体に結線される。 In general, a stator of a direct current brushless motor is configured by sequentially arranging a plurality of U-phase coils, V-phase coils, and W-phase coils, which are wound around an outer periphery of an iron core via an insulator, in the circumferential direction. . The ends of the windings drawn from the radially inner ends of the coils are connected together to form a ground (neutral point).
本出願人は自己の出願に係る特願2005−254569号において、各コイルから引き出した平角線よりなる巻線の端部をU字状に屈曲し、隣接する2個のコイルの巻線の前記U字状の屈曲部どうしを結線端子の両端にフュージングにより結線することで、前記中性点を形成するものを提案している。 In Japanese Patent Application No. 2005-254696, the applicant of the present application bent the end portion of a winding made of a rectangular wire drawn from each coil into a U-shape, and the windings of two adjacent coils. It has been proposed to form the neutral point by connecting U-shaped bent portions to both ends of a connection terminal by fusing.
ところで円形の断面を有する丸線は屈曲させる場合に方向性を持たないが、矩形状の断面を有する平角線は、その表面に直交する二つの方向には容易に屈曲可能であるが、上記二つの方向に対して傾斜する方向に屈曲させるのは難しい。従って、巻線に平角線を採用すると、各コイルから引き出した巻線の端部をU字状に屈曲する作業を完全に機械化することができず、手作業が必要になるために加工コストが大幅に増加する問題がある。 By the way, a round wire having a circular cross section has no directionality when bent, but a rectangular wire having a rectangular cross section can be easily bent in two directions perpendicular to the surface. It is difficult to bend in a direction inclined with respect to one direction. Therefore, if a flat wire is used for the winding, the work of bending the end of the winding drawn from each coil into a U-shape cannot be completely mechanized, and manual processing is required, resulting in a processing cost. There is a problem that increases significantly.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、モータのステータの各コイルの巻線の端部をU字状に屈曲することなく中性点に結線できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to enable connection to a neutral point without bending the winding end of each coil of a stator of a motor into a U shape.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、鉄心の周囲に巻線を巻回した複数のコイルを軸線を中心に環状に配置してステータを構成し、各コイルの巻線の一方の端部どうしを結線端子を介して結線するモータのステータ構造において、屈曲した線材で概ね環状に形成した中性点バスリングをステータの内周部に沿って配置し、中性点バスリングは円周方向に交互に延びる複数の大径部および複数の小径部と、大径部および小径部を径方向に接続する複数の渡り部とを備え、各巻線の前記端部は径方向に延びて隣接する二つの渡り部の間に位置し、前記結線端子の一端は前記巻線の前記端部に結線されるとともに他端は前記渡り部に結線されることを特徴とするモータのステータ構造が提案される。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a stator is formed by arranging a plurality of coils each having a winding wound around an iron core in an annular shape around an axis, and each coil In a stator structure of a motor in which one end of each winding is connected via a connection terminal, a neutral point bus ring formed in an annular shape with a bent wire is arranged along the inner periphery of the stator, The sex point bus ring includes a plurality of large-diameter portions and a plurality of small-diameter portions that alternately extend in the circumferential direction, and a plurality of bridging portions that connect the large-diameter portions and the small-diameter portions in the radial direction, and the end portions of the windings Is located between two adjacent crossovers extending in the radial direction, and one end of the connection terminal is connected to the end of the winding and the other end is connected to the crossover. A motor stator structure is proposed.
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記中性点バスリングの隣接する二つの渡り部の一方から大径部に連なる折曲部は、コイルからの巻線の引出部よりも径方向外側に位置しており、前記折曲部の内側に前記巻線の引出部をポッティングするノズルを挿入する空間が形成されることを特徴とするモータのステータ構造が提案される。
According to the invention described in claim 2, in addition to the configuration of
また請求項3に記載された発明によれば、請求項1または請求項2の構成に加えて、前記コイルの巻線は平角線で構成され、前記中性点バスリングは丸線で構成されることを特徴とするモータのステータ構造が提案される。 According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect, the winding of the coil is composed of a rectangular wire, and the neutral point bus ring is composed of a round wire. A stator structure for a motor is proposed.
尚、実施の形態の第1、第2第1渡り部41c,41dは本発明の渡り部に対応する。
In addition, the 1st, 2nd
請求項1の構成によれば、ステータの内周部に沿って配置された中性点バスリングが、円周方向に延びる大径部と、径方向に延びる渡り部と、円周方向に延びる小径部と、径方向に延びる渡り部とを交互に備えており、コイルから引き出された巻線の端部は径方向に延びて隣接する二つの渡り部の間に位置し、結線端子の一端は巻線の端部に結線されるとともに他端は渡り部に結線されるので、巻線の端部をU字状に屈曲させることなく中性点バスリングに結線することで中性点を形成することを可能にし、巻線を屈曲させる加工コストを削減することができる。しかも中性点バスリングの二つの渡り部と巻線の端部とは何れも径方向に延びているため、前記渡り部および端部を結線端子に結線する作業が容易である。
According to the configuration of
また請求項2の構成によれば、中性点バスリングの隣接する二つの渡り部の一方から大径部に連なる折曲部をコイルからの巻線の引出部よりも径方向外側に位置させ、折曲部の内側にポッティング用のノズルを挿入する空間が形成したので、中性点バスリングに邪魔されずにノズルを挿入して巻線の引出部をポッティングすることができる。 According to the second aspect of the present invention, the bent portion connected to the large-diameter portion from one of the two adjacent crossing portions of the neutral point bus ring is positioned radially outside the lead-out portion of the winding from the coil. Since the space for inserting the nozzle for potting is formed inside the bent portion, the lead portion of the winding can be potted by inserting the nozzle without being obstructed by the neutral point bus ring.
また請求項3の構成によれば、巻線を平角線で構成したので、コイルの占績率を高めることができるだけでなく、屈曲することが難しい平角線をU字状に曲げ加工する必要がなくなるのでコストの削減効果が大きくなる。また中性点バスリングを丸線で構成したので、それを所定の形状に屈曲させる加工が容易になる。 According to the third aspect of the present invention, since the winding is composed of a rectangular wire, not only can the coil occupancy rate be increased, but there is no need to bend the rectangular wire that is difficult to bend into a U shape. Therefore, the cost reduction effect is increased. In addition, since the neutral point bus ring is configured by a round wire, it is easy to bend it into a predetermined shape.
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1〜図10は本発明の実施の形態を示すもので、図1はハイブリッド車両のパワーユニットの縦断面図、図2は図1の2−2線矢視図、図3は図2の3部拡大図、図4は図3の4−4線拡大断面図、図5は図3の5−5線拡大断面図、図6は図3の6−6線拡大断面図、図7は中性点バスリングの正面図、図8は結線端子の斜視図、図9は巻線の端部処理工程の説明図、図10はフュージング工程の説明図である。 1 to 10 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a power unit of a hybrid vehicle, FIG. 2 is a view taken along line 2-2 in FIG. 1, and FIG. 4 is an enlarged sectional view taken along line 4-4 of FIG. 3, FIG. 5 is an enlarged sectional view taken along line 5-5 of FIG. 3, FIG. 6 is an enlarged sectional view taken along line 6-6 of FIG. 8 is a front view of a sex point bus ring, FIG. 8 is a perspective view of a connection terminal, FIG. 9 is an explanatory view of a winding end processing step, and FIG. 10 is an explanatory view of a fusing step.
図1に示すように、ハイブリッド車両のパワーユニットは、エンジンEおよびトランスミッションT間に配置された直流ブラシレスモータMを備える。エンジンEのシリンダブロック11およびクランクケース12の右側面にモータケース13、トルクコンバータケース14およびミッションケース15が結合されており、シリンダブロック11およびクランクケース12間に支持されたクランクシャフト16の軸端にモータMのロータ17が固定される。ロータ17の外周に固定した複数の永久磁石18…に環状のステータ19の内周が所定のエアギャップを介して対向しており、ステータ19の外周に嵌合する環状の取付ブラケット20が複数本のボルト21…でモータケース13に固定される。
As shown in FIG. 1, the power unit of the hybrid vehicle includes a DC brushless motor M arranged between the engine E and the transmission T. A motor case 13, a
トルクコンバータケース14に収納されたトルクコンバータCは、タービンランナー22とポンプインペラ23とを備えており、タービンランナー22に結合されてポンプインペラ23を覆うサイドカバー24がドライブプレート25を介してモータMのロータ17に接続される。トルクコンバータCのポンプインペラ23は、ミッションケース15に支持されたメインシャフト26の左端に結合される。
The torque converter C housed in the
図2および図3に示すように、モータMのステータ19は、同一構造を有する複数個(実施の形態では18個)のコイル31…を円周方向に結合してなり、図3には18個のコイル31…のうちの3個が完全に示される。各々のコイル31は、多数の鋼板を積層した鉄心32(図1参照)の外周を合成樹脂製のインシュレータ(ボビン)33で覆い、そのインシュレータ33に巻線34を複数層に巻回してなる。巻線34は断面が矩形状の平角線で構成されており、インシュレータ33に巻き付けられた状態で隣接する巻線34間に形成される空間を最小限に抑えて占績率を高めるようになっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
18個のコイル31…は、円周方向に交互に配置された各6個のU相コイル31(U)…、V相コイルコイル31(V)…およびW相コイル31(W)…からなり、U相コイル31(U)…にU相電流を供給し、V相コイル31(V)…にV相電流を供給し、W相コイル31(W)…にW相電流を供給すべく、ステータ19の外周部にU相バスリング35、V相バスリング36およびW相バスリング37が設けられる。各バスリング35,36,37は金属線を環状に屈曲させたもので、その両端部が重ねられてU相、V相、W相の給電端子38,39,40にそれぞれ接続される。尚、図2および図3において、U相、V相、W相バスリング35,36,37を区別するために、3段階の濃淡を付けて表現している。
The 18
U相バスリング35には3個おきに配置されたU相コイル31(U)…の巻線34の一端が結線端子43を介して結線され、V相バスリング36には3個おきに配置されたV相コイル31(V)…の巻線34の一端が結線端子43を介して結線され、W相バスリング37には3個おきに配置されたW相コイル31(W)…の巻線34の一端が結線端子43を介して結線される。
One end of the
次に、図3〜図8に基づいて、18個のコイル31…の巻線34…の他端の結線について説明する。各6個のU相、V相、W相コイル31(U)…,31(V)…,31(W)…について、その巻線34…の他端は共通の中性点バスリング41に同じ構造で結線される。
Next, the connection of the other end of the
即ち、インシュレータ33は巻線34が巻回される本体部33aから径方向内側に延びる延出部33bを備えており、延出部33bから径方向外側に位置する外側隔壁33cと径方向内側に位置する内側隔壁33dとが軸方向に突出する。隣接する二つのコイル31,31をどうしを結合したとき、二つの外側隔壁33c,33cの対向する端部どうしは接触し、二つの内側隔壁33d,33dの対向する端部どうしは僅かにオーバーラップする。従って、18個のコイル31…を結合してステータ19を構成したとき、18個の外側隔壁33c…と18個の内側隔壁33d…との間に環状の溝が形成される。
That is, the
インシュレータ33の外側隔壁33cの円周方向の一端寄りの位置には、巻回された巻線34の端部34aを引き出すための引出部34bが通過するU字状の巻線用切欠33eと、中性点バスリング41が通過するU字状のバスリング用切欠33fとが形成される。インシュレータ33の内側隔壁33dには、外側隔壁33cの前記バスリング用切欠33fの径方向内側に対向する位置に、中性点バスリング41が通過するU字状のバスリング用切欠33gが形成される。また外側隔壁33cの径方向内側には結線端子固定壁33hが突設されており、結線端子固定壁33hにはU字状の係止溝33iが形成される。
At a position near one end in the circumferential direction of the
結線端子42は、板状に形成された固定部42aと、固定部42aの一端に形成された溝状のバスリング結線部42bと、固定部42aの他端に形成された溝状の巻線結線部42cとを備えており、固定部42aの中央に係止突起42dが形成される。結線端子42の固定部42aは外側隔壁33cと結線端子固定壁33hとの隙間に挿入され、その際に固定部42aに設けた係止突起42dが結線端子固定壁33hに設けた係止溝33iに係合することで脱落しないように位置決めされる。
The
中性点バスリング41は丸線を1カ所で開放する概ね環状に形成したもので、円周方向に延びる複数の大径部41a…と、円周方向に延びる複数の小径部41b…と、大径部41a…および小径部41b…の対向する一端部間を径方向に接続する複数の第1渡り部41c…と、大径部41a…および小径部41b…の対向する他端部間を径方向に接続する複数の第2渡り部41d…とを備える。
The neutral
次に、上記構成を備えたステータ19の組立手順を説明する。
Next, an assembly procedure of the
図9(A)に示すように、インシュレータ33の外周に巻回すべき巻線34を、インシュレータ33の内側隔壁33dの一方の端部から外側隔壁33cの巻線用切欠33eを通過させ、巻線34の捨て線部34cに矢印Aで示す張力を与えて緩まないように固定した状態で、インシュレータ33の径方向内側部分から巻線34を巻回する。続いて、図9(B)に示すように、巻線34の巻き始めの端部34a、つまりインシュレータ33の外側隔壁33cおよび内側隔壁33dの間で巻線34をカットし、不要になった捨て線部34cを除去する。また巻線34の巻き終りの端部34dから先の不要部分も同様にしてカットする。
As shown in FIG. 9A, the winding 34 to be wound around the outer periphery of the
このようにして巻線34の巻回を終えた18個のコイル31…を環状に組み合わせた後、図3に示すように、巻線34の巻き始めの端部34aをインシュレータ33に固定した結線端子42の巻線結線部42cに嵌合させてフュージングにより結線するとともに、中性点バスリング41の第1、第2渡り部41c,41dを前記結線端子42のバスリング結線部42bに嵌合させてフュージングにより結線する。
After the 18 coils 31, which have finished winding the winding 34 in this way, are combined in an annular shape, the winding 34 is connected to the
このとき、中性点バスリング41の第1、第2渡り部41c,41dはインシュレータ33の外側隔壁33cのバスリング用切欠33fおよび内側隔壁33dのバスリング用切欠33gに嵌合して位置決めされ、巻線34の巻き始めの端部34aは外側隔壁33cの巻線用切欠33eに嵌合して位置決めされるが、それら中性点バスリング41の第1、第2渡り部41c,41dおよび巻線34の端部34aはインシュレータ33の外側隔壁33cおよび内側隔壁33dと直交する方向に延びているため、図10に示すように、一対の開閉自在なフュージング用電極44,45でバスリング結線部42bあるいは巻線結線部42cを潰して溶着する際に、前記フュージング用電極44,45が外側隔壁33cや内側隔壁33dと干渉することが防止される。
At this time, the first and
しかして、各コイル31の巻線34の巻き始め側の端部34aを中性点において結線する際に、中性点バスリング41を用いない従来のものでは巻線34の端部を引出部34bから径方向内向きに折り曲げた後に、更にU字状を成すように2回折り曲げる必要があったが、本実施の形態によれば、前記巻き始め側の端部34aを引出部34bに対して1回だけ径方向内向きに折り曲げるだけで済むため、折り曲げ加工の面倒な平角線よりなる巻線34を採用した場合であっても、その加工工数を削減してコストダウンに寄与することができる。
Thus, when connecting the
尚、巻線34の巻き終わり側では、結線端子43の一端を巻線34の巻き終りの端部34dにフュージングにより結線し、結線端子43の他端をU相バスリング35、V相バスリング36およびW相バスリング37の何れかにフュージングにより結線する。
On the winding end side of the winding 34, one end of the
続いて、結線部を合成樹脂で固めて断線に対する機械的な耐久性や腐食に対する化学的な耐久性を高めるためのポッティング処理を行う。即ち、図4に示すように、ポッティング用のノズル46をインシュレータ33の外側隔壁33cおよび内側隔壁33dの間に挿入して未硬化の合成樹脂を注入する。外側隔壁33cおよび内側隔壁33dに囲まれた環状の空間に注入された合成樹脂が硬化すると、その内部に結線端子42…が埋め込まれてポッティング47が完了する。
Subsequently, a potting process is performed to harden the connection portion with a synthetic resin and increase the mechanical durability against disconnection and the chemical durability against corrosion. That is, as shown in FIG. 4, the potting
このとき、隣接するインシュレータ33の外側隔壁33cの端部どうしおよび内側隔壁33dの端部どうしが相互に接触しているため、インシュレータ33,33どうしの接続部からの合成樹脂の漏れが防止される。特に、内側隔壁33dの端部どうしはオーバーラップしているため、その部分からの合成樹脂の漏れが一層確実に防止される。また外側隔壁33cには巻線用切欠33eおよびバスリング用切欠33fが形成され、内側隔壁33dにはバスリング用切欠33gが形成されるが、それらの切欠33e〜33gには巻線34の端部34aあるいは中性点バスリング41の第1、第2渡り部41c,41dが嵌合しているため、そこからの合成樹脂の漏れも最小限に抑えられる。
At this time, the end portions of the
本実施の形態では、図9(A)に示すように、巻線34を内側隔壁33dの一方の端部から外側隔壁33cの巻線用切欠33eを通過させてから巻き始めているが、仮に、内側隔壁33dにも巻線用切欠を形成して巻線34を通過させると、以下のような不具合が発生する。即ち、巻線34の巻回が終わった後に捨て線部34cを切除すると、外側隔壁33cの巻線用切欠33eは巻線34の端部34aにより塞がれた状態になるが、捨て線部34cを切除されたことで内側隔壁33dの巻線用切欠は塞がれずに開放したままとなり、この状態でポッティング47を行うと、前記開放した巻線用切欠から大量に合成樹脂が漏れてしまう問題がある。
In this embodiment, as shown in FIG. 9 (A), the winding 34 is started to wind from passing through the winding
しかしながら本実施の形態では、内側隔壁33dに巻線用切欠を形成せず、内側隔壁33dの端部を通して巻線34の捨て線部34cを引き出しているので、上記合成樹脂の漏れの問題は発生しない。
However, in this embodiment, the winding notch is not formed in the
また外側隔壁33cおよび内側隔壁33dに挟まれた領域以外に、外側隔壁33cよりも径方向外側の領域にある巻線34の引出部34bも、その位置が移動しないようにポッティング48で固定される(図4参照)。このとき、巻線34の引出部34bを覆うように中性点バスリング41の大径部41aが位置していると、ポッティング用のノズル46を挿入できなくなるが、大径部41aと第1渡り部41cとの折曲部41eを径方向外側に延ばしてポッティング用のノズル46を挿入する空間を確保したので、巻線34の引出部34bを確実にポッティング48することができる。
In addition to the region sandwiched between the
尚、巻線34の巻き終わり側の端部34dとU相バスリング35、V相バスリング36およびW相バスリング37とが結線端子43を介して結線される部分もポッティングされる。
A portion where the
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、実施の形態では巻線34に平角線を採用しているが、丸線を採用することも可能である。 For example, in the embodiment, a rectangular wire is used for the winding 34, but a round wire may be used.
また実施の形態では中性点バスリング41の一部が開放しているが、それを完全に閉じた環状に形成しても良い。
Further, in the embodiment, a part of the neutral
19 ステータ
31 コイル
32 鉄心
34 巻線
34a 端部
34b 引出部
41 中性点バスリング
41a 大径部
41b 小径部
41c 第1渡り部(渡り部)
41d 第2渡り部(渡り部)
41e 折曲部
42 結線端子
46 ノズル
48 ポッティング
L 軸線
19
41d Second transition part (transition part)
Claims (3)
屈曲した線材で概ね環状に形成した中性点バスリング(41)をステータ(19)の内周部に沿って配置し、中性点バスリング(41)は円周方向に交互に延びる複数の大径部(41a)および複数の小径部(41b)と、大径部(41a)および小径部(41b)を径方向に接続する複数の渡り部(41c,41d)とを備え、各巻線(34)の前記端部(34a)は径方向に延びて隣接する二つの渡り部(41c,41d)の間に位置し、前記結線端子(42)の一端は前記巻線(34)の前記端部(34a)に結線されるとともに他端は前記渡り部(41c,41d)に結線されることを特徴とするモータのステータ構造。 A plurality of coils (31) each having a winding (34) wound around an iron core (32) are annularly arranged around the axis (L) to constitute a stator (19), and each coil (31) is wound. In the stator structure of the motor in which one end (34a) of the wire (34) is connected via the connection terminal (42),
A neutral point bus ring (41) formed in an annular shape by a bent wire is arranged along the inner peripheral portion of the stator (19), and the neutral point bus ring (41) is a plurality of alternately extending in the circumferential direction. A large diameter portion (41a) and a plurality of small diameter portions (41b), and a plurality of crossover portions (41c, 41d) for connecting the large diameter portion (41a) and the small diameter portion (41b) in the radial direction, 34) is located between two adjacent crossing portions (41c, 41d) extending in the radial direction, and one end of the connection terminal (42) is the end of the winding (34). A stator structure for a motor, characterized in that it is connected to a portion (34a) and the other end is connected to the crossover portion (41c, 41d).
The winding (34) of the coil (31) is composed of a flat wire, and the neutral point bus ring (41) is composed of a round wire. The stator structure of the motor.
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