JP4810334B2 - モータのステータ構造 - Google Patents

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モータの軸線を中心に環状に配置してステータを構成し、各コイルから前記ステータの径方向内向きに引き出した巻線の端部を、各コイル毎に設けた結線端子を介して共通の中性点バスリングに結線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中性点を形成するものを提案している。

ところで、コイルの巻線の端部をＵ字状に屈曲する作業は面倒でコストが嵩むため、ステータの内周部に沿って環状の中性点バスリングを配置し、各コイルからステータの径方向内向きに直線的に引き出した巻線の端部を前記中性点バスリングに結線端子を介して結線することで、巻線の端部をＵ字状に屈曲する作業を廃止することが考えられる。

しかしながら、上述のように中性点バスリングを用いて中性点を形成する場合、中性点バスリングの形状が円形であると、そこに結線される結線端子の位置が円周方向に僅かにずれただけで該結線端子の角度が変化してしまうため、その結線端子に巻線の端部を結線するときに位置決めが面倒になって作業工数が増加する可能性がある。

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端部を結線端子を介して中性点バスリングに結線する作業を容易化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、鉄心の周囲に巻線を巻回した複数のコイルをモータの軸線を中心に環状に配置してステータを構成し、各コイルから前記ステータの径方向内向きに引き出した巻線の端部を、各コイル毎に設けた結線端子を介して共通の中性点バスリングに結線するモータのステータ構造であって、前記中性点バスリングは、前記複数のコイルと同数の直線部が屈曲部を挟んで連続する多角形状であって、その各々の直線部が、各直線部に対応するコイルの中心軸と前記軸線とを通る平面と直交するようにそれぞれ配置されており、各々の前記結線端子は、各コイルに対応した前記直線部に結線されるバスリング結線部と、前記バスリング結線部よりも前記ステータの径方向外方側に配置されて該バスリング結線部の前記直線部への結線後に各コイルの前記巻線の端部に結線される巻線結線部とを備えた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の特徴に加えて、各々の前記結線端子の前記バスリング結線部および前記巻線結線部は、前記ステータの周方向で互いに離間した位置に配置されてい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。

更に、請求項３に記載された発明によれば、請求項１または２の特徴に加えて、各々の前記コイルは、前記巻線と前記鉄心との間を絶縁するインシュレータを備え、前記インシュレータは、前記巻線が巻回される本体部から前記ステータの径方向内側に延びる延出部と、前記ステータの径方向で離間するようにして前記延出部から前記ステータの軸方向に突出する外側隔壁および内側隔壁とを備え、前記外側隔壁および前記内側隔壁の間に形成される空間に前記中性点バスリングが配置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。

請求項１の構成によれば、ステータを構成する各コイルからステータの径方向内向きに引き出した巻線の端部に各コイル毎に設けた結線端子を介して結線される共通の中性点バスリングが、直線部が屈曲部を挟んで連続する多角形状であるため、結線端子のバスリング結線部を中性点バスリングの直線部に結線する位置が円周方向に多少ずれても、その結線端子の角度が変化することがない。従って、結線端子の巻線結線部を巻線の端部に結線する際に、結線端子の巻線結線部と巻線の端部との角度のずれがなくなって結線作業が容易になる。

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８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接触する。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には、巻回された巻線３４の端部３４ａが通過するＵ字状の切欠３３ｅが形成される。

中性点バスリング４１は丸線をコイル３１の数に対応する１８角形に屈曲させたもので、１８個の直線部４１ａ…と、それらの直線部４１ａ…どうしを接続する１８個の屈曲部４１ｂ…とを備え、これらの直線部４１ａ…が、各直線部４１ａ…に対応する各コイルの中心軸Ｌ′…とモータＭの軸線Ｌとを通る平面と直交するようにそれぞれ配置される。結線端子４２は、板状に形成された本体部４２ａと、本体部４２ａの一端に形成された溝状のバスリング結線部４２ｂと、本体部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、バスリング結線部４２ｂの方向と巻線結線部４２ｃの方向とは９０°を成している。そして中性点バスリング４１の各直線部４１ａに、それぞれ結線端子４２のバスリング結線部４２ｂがフュージングにより結線される。この状態で、結線端子４２の巻線結線部４２ｃは、バスリング結線部４２ｂよりもステータ１９の径方向外方側に配置され、その方向は中性点バスリング４１の直線部４１ａに対して９０°で交差していると共に、バスリング結線部４２ｂおよび巻線結線部４２ｃは、ステータ１９の周方向で互いに離間した位置に配置されている。

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。

鉄心３２を覆うインシュレータ３３の外周に巻線３４を巻回した１８個のコイル３１…を円周方向に結合して環状のステータ１９を構成するとともに、中性点バスリング４１の１８個の直線部４１ａ…に予め１８個の結線端子４２のバスリング結線部４２ｂ…をフュージングにより結線しておく。続いて、前記中性点バスリング４１をインシュレータ３３…の外側隔壁３３ｃ…および内側隔壁３３ｄ…の間の環状の空間に挿入し、各コイル３１…の巻線３４…の端部３４ａ…を結線端子４２…の巻線結線部４２ｃ…に係合させ、それら巻線結線部４２ｃ…をフュージングにより巻線３４…の端部３４ａ…に結線する。

このように、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３４ａ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、折り曲げ加工が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。

また中性点バスリング４１をコイル３１…の数と同数の直線部４１ａを備える多角形（１８角形）状とし、その各々の直線部４１ａを、各直線部４１ａに対応するコイル３１の中心軸Ｌ′とモータＭの軸線Ｌとを通る平面と直交するようにそれぞれ配置して、その直線部４１ａに結線端子４２を結線するので、結線端子４２の位置が多少円周方向にずれても該結線端子４２は平行移動するだけで角度は変化せず、従って結線端子４２の巻線結線部４２ｃに巻線３４の端部３４ａを係合させる作業をスムーズに行うことができる。仮に中性点バスリング４１が円形であるとすると、結線端子４２の位置が多少円周方向にずれただけで該結線端子４２の角度が変化してしまい、従って結線端子４２の巻線結線部４２ｃに巻線３４の端部３４ａを係合させる作業をスムーズに行うことができなくなる。

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、その内部に中性点バスリング４１および結線端子４２…が埋め込まれてポッティング４７が完了する。

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（図３参照）。そして巻線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。

また実施の形態では中性点バスリング４１が端部を持たない完全な環状に形成されているが、中性点バスリング４１は１カ所が開放していても良い。但し、中性点バスリング４１を完全な環状に形成すると、その剛性が高まって形状が安定するために結線作業が更に容易になる。

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

１９ ステータ
３１ コイル
３２ 鉄心
３３ インシュレータ
３３ａ 本体部
３３ｂ 延出部
３３ｃ 外側隔壁
３３ｄ 内側隔壁
３４ 巻線
３４ａ 端部
４１ 中性点バスリング
４１ａ 直線部
４１ｂ 屈曲部
４２ 結線端子
４２ｂ バスリング結線部
４２ｃ 巻線結線部
Ｌ モータの軸線
Ｌ′ 各コイルの中心軸
Ｍ モータ

Claims (3)

1. 鉄心（３２）の周囲に巻線（３４）を巻回した複数のコイル（３１）をモータ（Ｍ）の軸線（Ｌ）を中心に環状に配置してステータ（１９）を構成し、各コイル（３１）から前記ステータ（１９）の径方向内向きに引き出した巻線（３４）の端部（３４ａ）を、各コイル（３１）毎に設けた結線端子（４２）を介して共通の中性点バスリング（４１）に結線するモータのステータ構造であって、
   前記中性点バスリング（４１）は、前記複数のコイル（３１）と同数の直線部（４１ａ）が屈曲部（４１ｂ）を挟んで連続する多角形状であって、その各々の直線部（４１ａ）が、各直線部（４１ａ）に対応するコイル（３１）の中心軸（Ｌ′）と前記軸線（Ｌ）とを通る平面と直交するようにそれぞれ配置されており、
   各々の前記結線端子（４２）は、各コイル（３１）に対応した前記直線部（４１ａ）に結線されるバスリング結線部（４２ｂ）と、前記バスリング結線部（４２ｂ）よりも前記ステータ（１９）の径方向外方側に配置されて該バスリング結線部（４２ｂ）の前記直線部（４１ａ）への結線後に各コイル（３１）の前記巻線（３４）の端部（３４ａ）に結線される巻線結線部（４２ｃ）とを備えたことを特徴とするモータのステータ構造。
2. 各々の前記結線端子（４２）の前記バスリング結線部（４２ｂ）および前記巻線結線部（４２ｃ）は、前記ステータ（１９）の周方向で互いに離間した位置に配置されてい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。
3. 各々の前記コイル（３１）は、前記巻線（３４）と前記鉄心（３２）との間を絶縁するインシュレータ（３３）を備え、前記インシュレータ（３３）は、前記巻線（３４）が巻回される本体部（３３ａ）から前記ステータ（１９）の径方向内側に延びる延出部（３３ｂ）と、前記ステータ（１９）の径方向で離間するようにして前記延出部（３３ｂ）から前記ステータ（１９）の軸方向に突出する外側隔壁（３３ｃ）および内側隔壁（３３ｄ）とを備え、前記外側隔壁（３３ｃ）および前記内側隔壁（３３ｄ）の間に形成される空間に前記中性点バスリング（４１）が配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載のモータのステータ構造。

Images