JP4188393B2 - モータのステータ構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄心の周囲にインシュレータを介して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同士を結線端子を介して結線した部分を合成樹脂でポッティングするモータのステータ構造に関する。

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。

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巻線の端部をインシュレータの外側隔壁および内側隔壁の間で結線端子により結線することで中性点を形成するものを提案している。

ところで、巻線や結線端子の断線や腐食を防止すべく、インシュレータの前記外側隔壁および内側隔壁の間に形成される空間は合成樹脂によりポッティングされる。この場合、外側隔壁および内側隔壁には巻線が通過する切欠が形成されるが、この切欠はそこを通過する巻線により塞がれた状態にあるため、外側隔壁および内側隔壁の間に形成される空間に充填された硬化前の合成樹脂が前記切欠から漏れることは殆どない。

しかしながら、コイルから引き出した巻線には巻回作業中に張力を与えるための捨て線部が連なっており、この捨て線部が外側隔壁および内側隔壁の切欠を通過する場合には、次のような不具合が発生する。即ち、捨て線部はコイルの巻回完了後に最終的に不要になるために、外側隔壁および内側隔壁の間で巻線を切断することで捨て線部は廃棄される。この場合、捨て線部を通過させるために内側隔壁に形成された切欠は、ポッティング時に巻線により塞がれることなく開放しているため、その切欠から合成樹脂が漏れ出してしまい、それを拭き取る作業が必要となる問題がある。

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結部分を合成樹脂でポッティングする際に、その合成樹脂の漏れを防止することを目的とする。

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、鉄心の周囲にインシュレータを介して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、インシュレータは径方向内側部分に円周方向に延びる外側隔壁および内側隔壁を備え、コイルから引き出した巻線を前記外側隔壁および内側隔壁の間で切断して結線端子により相互に結線し、隣接するインシュレータ同士が接触したときに前記外側隔壁および内側隔壁により囲まれる環状の空間に前記結線端子を覆うように合成樹脂でポッティングするモータのステータ構造において、前記外側隔壁および内側隔壁のうち、前記外側隔壁だけに巻線を通過させる巻線用切欠が形成され、隣接するインシュレータ同士が接触したときに前記内側隔壁の端部同士がオーバーラップす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。

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、前記コイルから引き出した切断前の巻線は前記外側隔壁の巻線用切欠および前記内側隔壁の端部を通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。

請求項１の構成によれば、インシュレータの径方向内側部分に設けられて円周方向に延びる外側隔壁および内側隔壁のうち、外側隔壁だけに巻線を通過させる巻線用切欠が形成され、しかも隣接するインシュレータ同士が接触したときに内側隔壁の端部同士がオーバーラップするので、巻線を外側隔壁および内側隔壁の間で切断した複数のコイルを環状に配置してステータを構成し、巻線の端部同士を結線端子で結線した後に外側隔壁および内側隔壁間の環状の空間を合成樹脂でポッティングする際に、その環状の空間から前記合成樹脂が漏れるのを防止することができる。なぜならば、外側隔壁の巻線用切欠はコイルから引き出した巻線が通過することにより塞がれ、かつ内側隔壁は巻線用切欠を持たない上、隣接するインシュレータ同士が接触したときに内側隔壁の端部同士がオーバーラップするからである。

また請求項２の構成によれば、コイルから引き出した切断前の巻線を外側隔壁の巻線用切欠および内側隔壁の端部を通すので、切断前の巻線を内側隔壁に邪魔されずに径方向内側に延ばして巻回のための張力を与えることができる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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同士を結合したとき、二つの外側隔壁３３ｃ，３３ｃの対向する端部同士は接触し、二つの内側隔壁３３ｄ，３３ｄの対向する端部同士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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

このとき、隣接するインシュレータ３３の外側隔壁３３ｃの端部同士および内側隔壁３３ｄの端部同士が相互に接触しているため、インシュレータ３３，３３同士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の端部同士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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

ハイブリッド車両のパワーユニットの縦断面図 図１の２−２線矢視図 図２の３部拡大図 図３の４−４線拡大断面図 図３の５−５線拡大断面図 図３の６−６線拡大断面図 中性点バスリングの正面図 結線端子の斜視図 巻線の端部処理工程の説明図 フュージング工程の説明図

符号の説明

３１ コイル
３２ 鉄心
３３ インシュレータ
３３ｃ 外側隔壁
３３ｄ 内側隔壁
３３ｅ 巻線用切欠
３４ 巻線
４２ 結線端子
４７ ポッティング
Ｌ 軸線

Claims (2)

1. 鉄心（３２）の周囲にインシュレータ（３３）を介して巻線（３４）を巻回した複数のコイル（３１）を軸線（Ｌ）を中心に環状に配置してステータ（１９）を構成し、インシュレータ（３３）は径方向内側部分に円周方向に延びる外側隔壁（３３ｃ）および内側隔壁（３３ｄ）を備え、コイル（３１）から引き出した巻線（３４）を前記外側隔壁（３３ｃ）および内側隔壁（３３ｄ）の間で切断して結線端子（４２）により相互に結線し、隣接するインシュレータ（３３）同士が接触したときに前記外側隔壁（３３ｃ）および内側隔壁（３３ｄ）により囲まれる環状の空間に前記結線端子（４２）を覆うように合成樹脂でポッティング（４７）するモータのステータ構造において、
   前記外側隔壁（３３ｃ）および内側隔壁（３３ｄ）のうち、前記外側隔壁（３３ｃ）だけに巻線（３４）を通過させる巻線用切欠（３３ｅ）が形成され、
   隣接するインシュレータ（３３）同士が接触したときに前記内側隔壁（３３ｄ）の端部同士がオーバーラップすることを特徴とする、モータのステータ構造。
2. 前記コイル（３１）から引き出した切断前の巻線（３４）は前記外側隔壁（３３ｃ）の巻線用切欠（３３ｅ）および前記内側隔壁（３３ｄ）の端部を通ることを特徴とする、請求項１に記載のモータのステータ構造。

Images