JP4292956B2 - 電動機 - Google Patents

Description

この発明は、電動機に関し、特に、配置スペースを小さくできる電動機に関するものである。

ステータとロータとを備える電動機においては、パワーケーブルがステータコアに巻回されたステータコイルに接続され、電流がステータコイルに流される。パワーケーブルがステータコイルに接続される場合、ステータコイルのコイルエンドから引き出されたリード線の端子がパワーケーブルの端子と接続される。

そして、リード線が、電動機の一方端においてステータコイルのコイルエンドからロータの径方向に引き出され、ステータの外周面側から径方向に沿ってケース内に挿入されたパワーケーブルに接続された電動機が知られている（特許文献１）。この電動機においては、リード線は、断面が直線形状の接続部を有する端子に接続される。そして、端子の接続部がねじによってパワーケーブルの端子に接続されることによって、リード線がパワーケーブルに接続される。
特開平１１−９８７５５号公報 特開平９−６９３２７号公報 特開平１１−１６７８３３号公報

しかし、従来の電動機のように、ロータの径方向に引き出されたリード線は、ロータの径方向およびロータの回転軸方向に移動し得るので、端子台を用いてリード線とパワーケーブルとを接続する場合、リード線が移動してもパワーケーブルと接続可能にするためには、端子台が径方向に大きくなる。その結果、電動機の配置スペースが大きくなるという問題がある。

そこで、径方向に小型化した電動機を作製するために、リード線をロータの回転軸方向に引き出すことが考えられる。

しかし、リード線をロータの回転軸方向に引き出した場合、リード線は、回転軸方向に移動できないので、リード線の端部の位置が回転軸方向に変化してもパワーケーブルに接続可能とするためには、端子台を回転軸方向に移動可能にする必要がある。その結果、電動機の配置スペースが回転軸方向に大きくなるという問題がある。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、配置スペースを小さくできる電動機を提供することである。

この発明によれば、電動機は、ステータと、ロータと、動力線と、端子台と、端子部材とを備える。ロータは、ステータに対して回転自在に設けられる。動力線は、ステータのステータコイルのコイルエンドからロータの回転軸方向に取出される。端子部材は、ロータの回転軸方向からロータの径方向へ屈曲した略くの字形状からなり、動力線を端子台に接続する。そして、端子部材は、ロータの回転軸方向に配置され、動力線に接続された動力線接続部と、ロータの径方向に配置され、端子台に固定された端子台固定部とを含む。

好ましくは、電動機は、ステータの外周側に設けられたケースをさらに備える。そして、端子台は、ケースの外周面よりも内周側に配置される。

好ましくは、端子台固定部は、ロータの径方向に延びた長孔を有し、長孔に挿入されたねじ部材によって端子台の一主面に固定される。

好ましくは、端子台固定部は、ステータのステータコアの回転軸方向における端面から動力線の端までの第１の長さに応じて変えられる第２の長さをロータの径方向に有する。

好ましくは、第２の長さは、第１の長さが相対的に長くなれば相対的に長くなり、第１の長さが相対的に短くなれば相対的に短くなる。

好ましくは、動力線接続部は、ステータのステータコアの回転軸方向における端面から動力線の端までの第１の長さに応じて変えられる第２の長さをロータの回転軸方向に有する。端子台固定部は、第１の長さに応じて変えられる第３の長さをロータの径方向に有する。

好ましくは、第２の長さは、第１の長さが相対的に長くなれば相対的に短くなり、第１の長さが相対的に短くなれば相対的に長くなる。第３の長さは、第１の長さが相対的に長くなれば相対的に長くなり、第１の長さが相対的に短くなれば相対的に短くなる。

好ましくは、第１の長さは、コイルエンドのワニス含浸後の長さである。

この発明による電動機は、ステータコイルのコイルエンドからロータの回転軸方向に引き出された動力線と、ロータの回転軸方向から径方向に略くの字形状に屈曲され、動力線を端子台に接続する端子部材とを備え、端子部材は、ロータの回転軸方向に配置された動力線接続部とロータの径方向に配置された端子台固定部とによって動力線を端子台に固定するので、動力線をロータの回転軸方向に取り出すタイプの電動機において回転軸方向のサイズは小さくなる。

したがって、この発明によれば、ロータの回転軸方向における電動機の配置スペースを小さくできる。

また、この発明による電動機は、ステータの外周側に設けられたケースをさらに備え、端子台は、ケースの外周面よりも内周側に配置されるので、端子台がケースの外周面からはみ出さない。その結果、ロータの回転軸方向および径方向における電動機のサイズは小さくなる。

したがって、この発明によれば、ロータの回転軸方向および径方向における電動機の配置スペースを小さくできる。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中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返さない。

図１は、この発明の実施の形態による電動機の概略断面図である。図１を参照して、電動機１００は、ロータ１０と、ステータ２０と、ケース４０と、端子台５０と、端子部材６０と、ねじ７０とを備える。

ロータ１０は、ステータ２０の内周側にステータ２０に対して回転自在に設けられる。そして、ロータ１０は、ロータシャフト１１と、ロータコア１２と、磁石１３とからなる。ロータコア１２は、ロータシャフト１１の周りに固定されている。磁石１３は、ロータコア１２の外周部に配置される。

ステータ２０は、ステータコア２１と、ステータコイル２２とからなる。ステータコア２１は、ロータコア１２に対向してロータコア１２の外側に配置される。そして、ステータコア２１は、ケース４０に固定される。ステータコイル２２は、ステータコア２１に巻回される。そして、ステータコイル２２は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルからなる。

Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルからなるステータコイル２２は、ステータコア２１に巻回された後にステータコア２１の端面２１Ａまたは２１Ｂに近づくように圧縮成形される。その後、ステータコイル２２のコイルエンド２２Ａ，２２Ｂは、ワニス含浸により形状が固定される。

動力線３０は、コイルエンド２２Ａからロータ１０の回転軸方向ＤＲ１に取出される。ケース４０は、ロータ１０およびステータ２０を収納する。端子台５０は、ロータ１０の径方向ＤＲ２に沿ってケース４０の外周面４０Ｂからはみ出さないように配置され、ケース４０の一方端４０Ａに固定される。

端子部材６０は、ロータ１０の回転軸方向ＤＲ１から径方向ＤＲ２へ屈曲した略くの字形状からなる。端子部材６０は、一方端が動力線３０に接続され、他方端がねじ７０によって端子台５０に固定される。すなわち、端子部材６０は、動力線３０を端子台５０に接続する。また、端子部材６０は、端子台５０上でパワーケーブル（図示せず）に接続されている。これにより、電流がステータコイル２２に供給される。

図２は、図１に示すＡ方向から見たステータ２０の平面図である。図２を参照して、コイル５１０〜５１７は、ステータコイル２２のＵ相コイルを構成し、コイル５２０〜５２７は、ステータコイル２２のＶ相コイルを構成し、コイル５３０〜５３７は、ステータコイル２２のＷ相コイルを構成する。コイル５１０〜５１７，５２０〜５２７，５３０〜５３７の各々は、略円弧形状から成る。

コイル５１０〜５１７は、最外周に配置される。コイル５２０〜５２７は、コイル５１０〜５１７の内側であって、それぞれ、コイル５１０〜５１７に対して円周方向に一定距離だけずれた位置に配置される。コイル５３０〜５３７は、コイル５２０〜５２７の内側であって、それぞれ、コイル５２０〜５２７に対して円周方向に一定距離だけずれた位置に配置される。

コイル５１０〜５１７，５２０〜５２７，５３０〜５３７の各々は、対応する複数のティースの各々に直列に巻回される。たとえば、コイル５１０は、ティース１〜５に対応し、ティース１〜５の全体に外周から所定回数巻回されて形成される。

コイル５１１〜５１７，５２０〜５２７，５３０〜５３７についても、それぞれ対応するティースにコイル５１０と同じようにして形成される。

コイル５１０〜５１３は、直列に接続され、一方端が端子Ｕ１であり、他方端が中性点ＵＮ１である。コイル５１４〜５１７は、直列に接続され、一方端が端子Ｕ２であり、他方端が中性点ＵＮ２である。

コイル５２０〜５２３は、直列に接続され、一方端が端子Ｖ１であり、他方端が中性点ＶＮ１である。コイル５２４〜５２７は、直列に接続され、一方端が端子Ｖ２であり、他方端が中性点ＶＮ２である。

コイル５３０〜５３３は、直列に接続され、一方端が端子Ｗ１であり、他方端が中性点ＷＮ１である。コイル５３４〜５３７は、直列に接続され、一方端が端子Ｗ２であり、他方端が中性点ＷＮ２である。

図３は、図１に示す端子部材６０の斜視図および平面図である。図３を参照して、端子部材６０は、動力線接続部６１と、端子台固定部６２とからなる。動力線接続部６１は、ロータ１０の回転軸方向ＤＲ１に配置される。そして、かしめ部６１０によって動力線３０の一方端をかしめることにより、動力線接続部６１は、動力線３０に接続される。

端子台固定部６２は、ロータ１０の径方向ＤＲ２に配置される。そして、端子台固定部６２は、ロータ１０の径方向ＤＲ２に延びた長孔６２０を有する。長孔６２０は、ねじ７０によって端子台固定部６２を端子台５０に固定するための孔である。

端子部材６０は、ロータ１０の回転軸方向ＤＲ１に配置された直線状の端子部材８０を線ＬＮ１で回転軸方向ＤＲ１から径方向ＤＲ２へ屈曲させることにより作製される。

図４は、図１に示す端子台５０、端子部材６０およびねじ７０のロータシャフト１１側から見た斜視図である。図４を参照して、ステータコイル２２がＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルからなることに対応して、動力線３０は、動力線３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃからなり、端子部材６０は、端子部材６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃからなり、ねじ７０は、ねじ７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃからなる。

端子部材６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃは、それぞれ、動力線３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを端子台５０に接続する。動力線３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、それぞれ、ステータコイル２２のＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルから取り出される。端子部材６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃの各々は、端子部材６０と同じ構造からなる。端子部材６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃは、一方端がそれぞれ動力線３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃに接続され、他方端がそれぞれねじ７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃによって端子台５０の一主面５０Ａに固定される。

このように、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルから取り出された動力線３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、それそれ、端子部材６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃによって端子台５０に接続される。

図５は、図１に示すステータコア２１、コイルエンド２２Ａ、動力線３０および端子部材６０の拡大図である。図５を参照して、端子台５０の一主面５０Ａは、ステータコア２１の端面２１Ａから距離Ｌ１の位置ＰＳ０に存在する。なお、距離Ｌ１は、コイルエンド２２Ａ，２２Ｂのワニス含浸後の距離である。直線状の端子部材８０は、ステータコイル２２がステータコア２１に巻回され、圧縮成形された後に、回転軸方向ＤＲ１に取り出された動力線３０に取り付けられる。その後、コイルエンド２２Ａのワニス含浸が行なわれる。

そうすると、ワニス含浸後のコイルエンド２２Ａの形状によって、ステータコア２１の端面２１Ａから動力線３０の端までの距離は、距離Ｌ２，Ｌ３（＜Ｌ２），Ｌ４（＜Ｌ３）と変化する。

ステータコア２１の端面２１Ａから動力線３０の端までの距離が距離Ｌ２である場合、端子部材８０は、位置ＰＳ０に一致する位置ＰＳ１で回転軸方向ＤＲ１から径方向ＤＲ２に屈曲され、端子部材６０が形成される。この場合、端子部材６０の動力線接続部６１は、回転軸方向ＤＲ１に長さＬ５を有し、端子台固定部６２は、径方向ＤＲ２に長さＬ６を有する（図５の（ａ）参照）。

また、ステータコア２１の端面２１Ａから動力線３０の端までの距離が距離Ｌ３である場合、端子部材８０は、位置ＰＳ０に一致する位置ＰＳ２で回転軸方向ＤＲ１から径方向ＤＲ２に屈曲され、端子部材６０が形成される。この場合、端子部材６０の動力線接続部６１は、回転軸方向ＤＲ１に長さＬ７（＞Ｌ５）を有し、端子台固定部６２は、径方向ＤＲ２に長さＬ８（＜Ｌ６）を有する（図５の（ｂ）参照）。

さらに、ステータコア２１の端面２１Ａから動力線３０の端までの距離が距離Ｌ４である場合、端子部材８０は、位置ＰＳ０に一致する位置ＰＳ３で回転軸方向ＤＲ１から径方向ＤＲ２に屈曲され、端子部材６０が形成される。この場合、端子部材６０の動力線接続部６１は、回転軸方向ＤＲ１に長さＬ９（＞Ｌ７）を有し、端子台固定部６２は、径方向ＤＲ２に長さＬ１０（＜Ｌ８）を有する（図５の（ｃ）参照）。

したがって、動力線接続部６１の長さは、ステータコア２１の端面２１Ａから動力線３０の端までの距離が距離Ｌ２、距離Ｌ３および距離Ｌ４と相対的に短くなれば、距離Ｌ５、距離Ｌ７および距離Ｌ９と相対的に長くなり、ステータコア２１の端面２１Ａから動力線３０の端までの距離が距離Ｌ４、距離Ｌ３および距離Ｌ２と相対的に長くなれば、距離Ｌ９、距離Ｌ７および距離Ｌ５と相対的に短くなる。

また、端子台固定部６２の長さは、ステータコア２１の端面２１Ａから動力線３０の端までの距離が距離Ｌ２、距離Ｌ３および距離Ｌ４と相対的に短くなれば、距離Ｌ６、距離Ｌ８および距離Ｌ１０と相対的に短くなり、ステータコア２１の端面２１Ａから動力線３０の端までの距離が距離Ｌ４、距離Ｌ３および距離Ｌ２と相対的に長くなれば、距離Ｌ１０、距離Ｌ８および距離Ｌ６と相対的に長くなる。

そして、このように、端子台固定部６２の長さが変化しても、端子台固定部６２は、径方向ＤＲ２に延びた長孔６２０を有するので、端子部材６０は、ねじ７０によって端子台５０に固定され得る。

図６は、図１に示す電動機１００の製造工程図である。図６を参照して、ステータコイル２２をステータコア２１に巻回し、その後、コイルエンド２２Ａ，２２Ｂを圧縮成形してステータ２０を作製する。そして、ステータコア２１をケース４０に固定することによりその作製したステータ２０をケース４０に収納する。その後、ステータ２０の内周側にロータ１０を挿入する。そして、動力線３０をコイルエンド２２Ａから回転軸方向ＤＲ１に取り出し、端子部材８０を動力線３０の端に取り付ける（図６の（ａ）参照）。

直線形状からなる端子部材８０の動力線３０への取付けにより、端子部材８０の位置は、おおまかに決定される。

端子部材８０を動力線３０に取り付けると、コイルエンド２２Ａ，２２Ｂをワニス含浸する。そして、冶具１５および１６によって端子部材８０を挟み、冶具１７を矢印１８の方向に移動させて端子部材８０の直線部分８１を回転軸方向ＤＲ１から径方向ＤＲ２に略くの字形状に屈曲させる（図６の（ｂ）参照）。

この場合、端子部材８０の屈曲位置ＰＳＷは、ステータコア２１の端面２１Ａからの距離が距離Ｌ１になるように決定される。つまり、屈曲位置ＰＳＷは、端子台５０の一主面５０Ａの位置ＰＳ０に一致するように決定される。したがって、端子部材８０を冶具１５，１６によって挟む場合、冶具１５の一主面１５Ａが位置ＰＳ０に一致するように冶具１５，１６によって端子部材８０を挟む。

端子部材８０の屈曲が終了すると、端子台５０をケース４０の外周面４０Ｂからはみ出さないようにケース４０の一方端４０Ａに固定する。そして、端子部材６０の端子台固定部６２の長孔６２０にねじ７０を挿入し、端子台固定部６２を端子台５０に固定する（図６の（ｃ）参照）。これにより、電動機１００が作製される。

上述したように、コイルエンド２２Ａ，２２Ｂのワニス含浸が終了した後に、端子部材８０の屈曲位置ＰＳＷを端子台５０の一主面５０Ａの位置ＰＳ０に一致するように決定するので、端子部材６０の位置を精度良く決定できる。

また、端子部材６０の端子台固定部６２は、長孔６２０を有する端子部材８０の直線部分８１を屈曲して形成されるので、屈曲位置ＰＳＷが変化しても、端子部材６０の端子台固定部６２をねじ７０によって端子台５０に固定できる。

さらに、動力線３０は、回転軸方向ＤＲ１に取り出され、端子部材６０は、端子部材８０の直線部分８１を端子台５０の一主面５０Ａに一致する位置ＰＳＷで回転軸方向ＤＲ１から径方向ＤＲ２に屈曲させて作製されるので、端子部材６０を端子台５０に固定するために端子台５０を回転軸方向ＤＲ１に移動させる必要がなく、電動機１００を回転軸方向ＤＲ１および径方向ＤＲ２に小さくできる。

図７は、ハイブリッド自動車に搭載されるトランスミッションの概略ブロック図である。図７を参照して、トランスミッション２００は、エンジン２１０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、シャフト２２０とを備える。モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２１０と連結される。そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２１０を駆動し、またはエンジン２１０の動力により発電する。エンジン２１０およびモータジェネレータＭＧ２は、シャフト２２０に連結される。シャフト２２０は、駆動輪（図示せず）に連結される。

トランスミッション２００においては、エンジン２１０は、モータジェネレータＭＧ１によって起動され、シャフト２２０を介して駆動輪を駆動する。モータジェネレータＭＧ１は、起動されたエンジン２１０の動力によって発電する。また、モータジェネレータＭＧ２は、シャフト２２０を介して駆動輪を駆動するとともに、ハイブリッド自動車の回生制動時、駆動輪の動力により発電する。

トランスミッション２００は、ＦＲ系の自動車に搭載されるトランスミッションである。そして、トランスミッション２００は、座席間等の小さいスペースに配置される。したがって、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転軸方向ＤＲ１の寸法ＬＧ１１，ＬＧ２１および径方向ＤＲ２の寸法ＬＧ１２，ＬＧ２２を小さくする必要がある。

上述した電動機１００は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２としてトランスミッション２００に用いられる。電動機１００は、上述したように、回転軸方向ＤＲ１および径方向ＤＲ２に寸法を小さくできるので、小さいスペースに配置されるトランスミッション２００用のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に適している。

なお、上記においては、端子部材６０は、長孔６２０を有すると説明したが、これに限らず、端子部材６０は、屈曲位置ＰＳＷが変動してもねじ７０によって端子台５０に固定可能な開口部を有していればよい。

今回開示された実施の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、上記した実施の形態の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。

この発明は、ステータコイルのコイルエンドからロータの回転軸方向に引き出された電動機において、配置スペースを小さくできる電動機に適用される。

この発明の実施の形態による電動機の概略断面図である。 図１に示すＡ方向から見たステータの平面図である。 図１に示す端子部材の斜視図および平面図である。 図１に示す端子台、端子部材およびねじのロータシャフト側から見た斜視図である。 図１に示すステータコア、コイルエンド、動力線および端子部材の拡大図である。 図１に示す電動機の製造工程図である。 ハイブリッド自動車に搭載されるトランスミッションの概略ブロック図である。

符号の説明

１〜５ ティース、１０ ロータ、１１ ロータシャフト、１２ ロータコア、１３ 磁石、１５〜１７ 冶具、１５Ａ，５０Ａ 一主面、１８ 矢印、２０ ステータ、２１ ステータコア、２１Ａ，２１Ｂ ステータコアの端面、４０Ａ ケースの一方端、２２ ステータコイル、２２Ａ，２２Ｂ コイルエンド、３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 動力線、４０ ケース、４０Ｂ 外周面、５０ 端子台、６０，６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，８０ 端子部材、６１ 動力線接続部、６２ 端子台固定部、７０，７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ ねじ、８１ 直線部、１００ 電動機、２００ トランスミッション、２１０ エンジン、２２０ シャフト、５１０〜５１７，５２０〜５２７，５３０〜５３７ コイル、６１０ かしめ部、６２０ 長孔。

Claims (8)

1. ステータと、
   前記ステータに対して回転自在に設けられたロータと、
   前記ステータのステータコイルのコイルエンドから前記ロータの回転軸方向に取出された動力線と、
   端子台と、
   前記ロータの回転軸方向から前記ロータの径方向へ屈曲した略くの字形状からなり、前記動力線を前記端子台に接続する端子部材とを備え、
   前記端子部材は、
   前記ロータの回転軸方向に配置され、前記動力線に接続された動力線接続部と、
   前記ロータの径方向に配置され、前記端子台に固定された端子台固定部とを含み、
   前記端子台固定部は、前記ステータのステータコアの前記回転軸方向における端面から前記動力線の端までの第１の長さに応じて変えられる第２の長さを前記ロータの径方向に有する、電動機。
2. 前記ステータの外周側に設けられたケースをさらに備え、
   前記端子台は、前記ケースの外周面よりも内周側に配置される、請求項１に記載の電動機。
3. 前記端子台固定部は、前記ロータの径方向に延びた長孔を有し、前記長孔に挿入されたねじ部材によって前記端子台の一主面に固定される、請求項１または請求項２に記載の電動機。
4. 前記第２の長さは、前記第１の長さが相対的に長くなれば相対的に長くなり、前記第１の長さが相対的に短くなれば相対的に短くなる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動機。
5. ステータと、
   前記ステータに対して回転自在に設けられたロータと、
   前記ステータのステータコイルのコイルエンドから前記ロータの回転軸方向に取出された動力線と、
   端子台と、
   前記ロータの回転軸方向から前記ロータの径方向へ屈曲した略くの字形状からなり、前記動力線を前記端子台に接続する端子部材とを備え、
   前記端子部材は、
   前記ロータの回転軸方向に配置され、前記動力線に接続された動力線接続部と、
   前記ロータの径方向に配置され、前記端子台に固定された端子台固定部とを含み、
   前記動力線接続部は、前記ステータのステータコアの前記回転軸方向における端面から前記動力線の端までの第１の長さに応じて変えられる第２の長さを前記ロータの回転軸方向に有し、
   前記端子台固定部は、前記第１の長さに応じて変えられる第３の長さを前記ロータの径方向に有する、電動機。
6. 前記ステータの外周側に設けられたケースをさらに備え、
   前記端子台は、前記ケースの外周面よりも内周側に配置される、請求項５に記載の電動機。
7. 前記端子台固定部は、前記ロータの径方向に延びた長孔を有し、前記長孔に挿入されたねじ部材によって前記端子台の一主面に固定される、請求項５または請求項６に記載の電動機。
8. 前記第２の長さは、前記第１の長さが相対的に長くなれば相対的に短くなり、前記第１の長さが相対的に短くなれば相対的に長くなり、
   前記第３の長さは、前記第１の長さが相対的に長くなれば相対的に長くなり、前記第１の長さが相対的に短くなれば相対的に短くなる、請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の電動機。

Images