JP4952111B2

JP4952111B2 - ステータ

Info

Publication number: JP4952111B2
Application number: JP2006200666A
Authority: JP
Inventors: 貴広内山
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2006-07-24
Filing date: 2006-07-24
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2026-07-24
Also published as: JP2008029152A

Description

本発明は、電気自動車やハイブリッド自動車などに用いられるモータのステータに関するものである。

電気自動車やハイブリッド自動車などに用いられるモータのステータとして、リング状に配列されたステータ片にステータコイルを巻回した構造のものが一般的に用いられている。この種のモータは、一般的に三相モータとして構成されており、特許文献１のように、同一相のステータ片に巻回されたステータコイルの一端同士を各相ごとに設けられた電力供給ライン（特許文献１では各相ごとのリング本体）に接続し、各ステータコイルの他端部を共通の接続リングに接続することで、各相ごと電力供給しうる構成となっている。
特開平１１−２９９１５９号公報

ところで、上記のような従来のステータの場合、各ステータコイルと共通の接続リングとを電気的に接続する接続工程が必須となるが、その接続工程を簡易かつ短時間で行いにくいという問題があった。例えば、特許文献１の構成の場合、共通の接続リング（中点接続用リング）に各ステータコイルを接続する際に溶接等を行う必要があり、接続作業が煩雑化かつ長時間化する傾向にあった。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、製造工程の簡易化、短時間化を効果的に図りうるステータを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、それぞれステータコイルが巻回されてなる複数のステータ片をリング状に配列すると共に、同一相のステータコイルの一端部同士を、各相ごとの電力供給路に共通接続してなるモータのステータであって、各ステータコイルにおける前記電力供給路とは反対側の端部にそれぞれ接続され、複数の前記ステータ片の配列に沿ってリング状に配列される複数の端子部材と、複数の前記ステータ片の内周側に嵌合し、各端子部材に押圧される状態で保持される導電性の接続リングと、を備え、前記ステータ片は、その内周側において前記接続リング側に面する壁部が設けられており、当該壁部と前記接続リングとにより前記端子部材が弾性変形状態で挟持されることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のステータにおいて、
前記端子部材及び前記接続リングの少なくともいずれかが弾性変形可能に構成されており、その弾性復帰力により前記端子部材による前記接続リングに対する押圧力が生じることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のステータにおいて、
前記端子部材は、板状の金属部材を折り返してなる接触部を有し、当該接触部を前記壁部と前記接続リングとにより弾性変形状態で挟持することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のステータにおいて、
前記ステータ片は、前記接続リングを前記端子部材と対向させた位置で保持する保持部を備えることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４に記載のステータにおいて、
前記保持部は、前記接続リングの一端部を支持する端部支持部と、前記接続リングの内周部を支持する内周部支持部と、を備えることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項４又は請求項５に記載のステータにおいて、
前記ステータ片は、前記ステータコイルが巻き回されてなる巻回部の内部に配されると共に先端部がロータの外周面と対向するステータコア歯を備え、
前記保持部は、前記ステータコア歯の先端部よりも内側に延出する形態をなしており、
前記接続リングは、前記ロータの回転軸と直交する面方向において当該ロータの外周縁よりも内側の領域に配されていることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のステータにおいて、
前記接続リングの外周部には、各端子部材と対向する平坦面がそれぞれ形成されていることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項７に記載のステータにおいて、
前記接続リングは、金属板材を複数箇所折り曲げることで、前記端子部材に対応した平板部がそれぞれ形成されており、前記平板部の外面が前記平坦面とされていることを特徴とする。

＜請求項１の発明＞
請求項１の発明によれば、ステータコイルに接続された端子部材がリング状に配列され、かつ導電性の接続リングが、複数のステータ片の内周側に嵌合し、各端子部材に押圧される状態で保持される。従って、溶接等を行わずともステータコイルの端部同士を安定的に共通接続することができ、製造工程の簡易化、短時間化を効果的に図りうる好適なステータとなる。
また、各端子部材が安定的に保持され、各端子部材と接続リングとの電気的接続がより安定的に図られることとなる。

＜請求項２の発明＞
請求項２の発明によれば、端子部材及び接続リングの少なくともいずれかの弾性復帰力により端子部材による接続リングに対する押圧力が生じるようになっているため、簡易な構成にて効果的に押圧力が生じることとなる。

＜請求項３の発明＞
請求項３の発明によれば、板状の金属部材を折り返してなる接触部を壁部と接続リングとによって挟持しているため、端子部材の弾性復帰力が接続リングに効果的に作用することとなる。

＜請求項４の発明＞
請求項４の発明によれば、接続リングが端子部材との対向位置において保持部材によって保持されるため、複数の端子部材と接続リングとの接触が安定的に維持されることとなる。

＜請求項５の発明＞
請求項５の発明によれば、端部支持部により接続リングの抜け止めを図ることができる。また、内周部支持部が設けられるため、端子部材による押圧に応じて接続リングが内側に折れ曲がることを効果的に防止できる。

＜請求項６の発明＞
請求項６の発明によれば、ステータコア歯とロータとを適切に対向させつつ接続リングを安定して保持することができる。

＜請求項７の発明＞
請求項７の発明によれば、複数の端子部材と接続リングとが嵌合する際に、各端子部材が接続リングの外周部に形成された平坦面と当接することとなる。従って、端子部材に強い押圧力が生じる場合であっても端子部材が接続リングの外周部に沿って滑りにくく、端子部材と接続リングの外周部との当接状態が安定的に維持されることとなる。

＜請求項８の発明＞
請求項８の発明によれば、平坦面が外周部に形成されてなる接続リングを簡易に構成できる。

＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態１に係るステータを備えたモータを例示する分解斜視図である。図２は、ステータの内部構造を分解して示す分解斜視図である。図３は、ステータの本体ユニットを部分的に示す平面図である。なお、図３では、保持リング２９を省略して示している。また、図４は、本体ユニットの要部断面図である。

１．全体概要
本実施形態に係るステータ５０は、図１に示す３相交流式の同期モータＭに用いられるものである。このモータＭは、例えばハイブリッド車両において内燃エンジンの出力をアシストするものであり、加速時等においてはエンジンの出力をアシストし、車両の減速中は回生制動機能を発揮してバッテリを充電する構成をなしている。

モータＭは、ステータ５０、ステータ５０を収容してエンジン（図示略）に連結されるハウジング６０、エンジンのクランク軸に直結されるロータ７０、ステータカバー８０を備えた構成をなしている。なお、これら以外に、ロータ７０のステータ５０に対する回転位置を検出する回転センサなどの付属部品が設けられるが、これら付属部品については図示を省略している。

ハウジング６０は、ステータ５０がその内部に組み込まれるものであり、その上部には、後述する給電端子３８Ｕ，３８Ｖ，３８Ｗに接続される電力供給路などが配される給電部材収容部６１が設けられており、その底部内側には、モータＭ内に侵入した水を外部に排出するためのドレイン孔６３が開設され、当該ドレイン孔６３が貫通するハウジング６０の底部外側には、外部からの浸水を防止しながら排出を可能にするためのドレインチャンバ６５が形成されている。

ロータ７０は、図１に示すように、ロータ本体７３と、ロータ本体７３の外周部に交互に配置された複数のＮ極磁石７２ＮおよびＳ極磁石７２Ｓと、これらＮ曲磁石７２Ｎ及びＳ曲磁石７２Ｓを覆うように被せられた樹脂製のロータカバー７５とによって構成され、ロータ本体７３の両側面には冷却フィン７３ａが複数設けられている。

図２に示すように、ステータ５０の本体ユニット２０は、複数（本実施形態では、１８個）のステータ片２５がリング状に配列され、かつこれらステータ片２５が保持リング２９の内周部に固定される構成をなしている。

各ステータ片２５は、金属板（例えばケイ素鋼板）を積層して構成されたステータコア歯２３と、ステータコア歯２３の歯部を挟むように対向配置されて相互に嵌合する一対のボビン状インシュレータ２６、２７と、ボビン状インシュレータ２６、２７を介してステータコア歯２３の歯部に巻回されたステータコイル２１とを備えた構成をなしている。なお、保持リング２９およびステータコア歯２３は、運転中のエンジンが発生する熱により両者の嵌合状態が緩まないように、同一材質または熱膨脹係数が実質的に一致する材料同士で形成されている。

図３に示すように、ステータ片２５をリング状に配列した際にステータコアとして機能するステータコア歯２３外周部の両端面には、それぞれ回転軸に沿って半円状凸部２３ａおよび半円状凹部２３ｂが形成されており、隣接配置された各ステータコア歯２３の各凸部２３ａおよび凹部２３ｂは相互に係合している。また、ステータコア歯２３は保持リング２９に対して相対的に位置決めされた状態で固定されている。

ボビン型インシュレータ２７の一端面において、ステータコイル２１の外側には複数の仕切板２７ａが立設されており、各給電リング３３Ｕ、３３Ｖ、３３Ｗは、仕切板２７ａにより仕切られた所定位置に積み上げるように配置されている。各給電リング３３Ｕ、３３Ｖ、３３Ｗには、図２に示したように、給電端子３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗがそれぞれ一か所づつ形成されている。これら給電端子３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗは、各給電リング３３Ｕ、３３Ｖ、３３Ｗへ駆動電流を供給するための図示しないバスバーを介して外部と導通している。

各給電リング３３Ｕ、３３Ｖ、３３Ｗの内周端部には、中心方向に複数の突起状端子３４Ｕ、３４Ｖ、３４Ｗがそれぞれ形成されている。各給電リング３３Ｕ、３３Ｖ、３３Ｗにおいて、各突起状端子３４Ｕ、３４Ｖ、３４Ｗを除く露出面には絶縁樹脂が均一に被着されている。絶縁樹脂材としては、絶縁膜としての機能のみならず、摩擦抵抗が小さいこと、および膜強度が強いことからフッ素系樹脂が好ましい。

図３に示すように、給電リング３３Ｕの各突起状端子３４Ｕには、接続端子２８Ｕの一端がかしめられ、接続端子２８Ｕの他端には、Ｕ相のステータ片２５に巻回されたステータコイル２１の一端２１ａがかしめられている。したがって、２つおきに配置されているＵ相の各ステータ片２５に巻回された各ステータコイル２１Ｕの一端２１ａ同士は、給電リング３３Ｕを介して共通接続されることになる。

同様に、Ｖ相の各ステータ片２５に巻回された各ステータコイル２１の一端２１ａ同士は、給電リング３３Ｖ（および接続端子２８Ｖ）を介して共通接続され、Ｗ相の各ステータ片に巻回された各ステータコイル２１Ｗの一端２１ａ同士は、給電リング３３Ｗ（および接続端子２８Ｗ）を介して共通接続されることになる。

一方、全てのステータ片２５に巻回された各ステータコイル２１の他端２１ｂ同士は、後述する接続リング１００を介して共通接続されている。この接続リング１００はスター結線の中性点に相当するものであり、以下において詳述することする。

２．ステータコイルと接続リングとの接続構造
次に、ステータコイル２１と接続リング１００との接続構造について説明する。
図１、図２に示すように、本実施形態に係るステータ５０は、それぞれステータコイル２１が巻回されてなる複数のステータ片２５をリング状に配置してなり、図２、図３に示すように、同一相のステータコイル２１の一端部（端部２１ａ）同士が、各相ごとの給電リング３３Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗ（共通の電力供給路）にそれぞれ接続されている。即ち、複数のステータコイル２１のうち、Ｕ相のコイルの端部２１ａが給電リング３３Ｕに接続されており、Ｖ相のコイルの端部２１ａは給電リング３３Ｖに接続されている。また、Ｗ相のコイルの端部２１ａは給電リング３３Ｗに接続されている。

一方、各ステータコイル２１における給電リング３３Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗとは反対側の端部２１ｂには、複数の端子部材１１０がそれぞれ接続されている。端子部材１１０は、各ステータ片２５ごとにそれぞれ設けられるものであり、それぞれが複数のステータ片２５の配列に沿うように配されることで、複数の端子部材１１０全体としてリング状配列をなしている。各端子部材１１０は、金属板材を折り曲げた構成をなしており、その一部がステータコイル２１の端部２１ｂを挟持する形態でかしめられ、各端子部材１１０と各ステータコイル２１とが電気的に接続されている。

さらに、リング状に配置される複数の端子部材１１０に押圧されるように金属材料からなる接続リング１００が配置されている。この接続リング１００は、複数のステータ片２５の内周側に嵌合することで、各端子部材１１０による押圧状態が保たれている。この押圧によって複数の端子部材１１０と接続リング１００とが電気的に接続され、接続リング１００がスター結線の中性点を構成することとなる。

また、図４に示すように、端子部材１１０は弾性変形可能に構成されるものであり、この端子部材１１０の弾性復帰力により接続リング１００に対する押圧力が生じるようになっている。即ち、本実施形態では、各ステータ片２５のステータコイル２１の内側において、接続リング１００側に面する壁部１２１が設けられており、この壁部１２１と接続リング１００とにより端子部材１１０が弾性変形状態で挟持される構成をなしている。より具体的には、端子部材１１０は、板状の金属部材を折り返してなる接触部１１１を有しており、この接触部１１１を壁部１２１と接続リング１００とにより弾性変形状態で挟持する構成となっている。

また、ステータ片２５の内周側端部には接続リング１００を端子部材１１０と対向させた位置で保持するべく、端部支持部１２２と内周部支持部１２３とが設けけられている。なお、これら端部支持部１２２及び内周部支持部１２３は「保持部」の一例に相当するものである。端部支持部１２２は、接続リング１００の開口端を支持するものであり、接続リング１００の抜け止め機能を果たしている。また、内周部支持部１２３は、接続リング１００の内周部を支持するものであり、端子部材１１０の弾性復帰力に応じて接続リング１００が内側に屈曲することを防止する機能を果たしている。

ステータ片２５には、ステータコイルが巻き回されてなる巻回部の内部に上述のステータコア歯２３が設けられており、このステータコア歯２３は、ステータ５０の内側に配されるロータ７０の外周面と対向する構成をなしている。このようなステータ片２５において、保持部１２５は、ステータコア歯２３の先端よりも内側に延出する形態をなしており、接続リング１００は、ロータ７０の回転軸と直交する面方向においてロータ７０の外周縁よりも内側の領域に配されている。

図２、図３に示すように、接続リング１００は、金属板材を複数箇所折り曲げることで、端子部材１１０に対応した複数（本実施形態では１８）の平板部１０２がそれぞれ形成されており、平板部１０２の外面が平坦面１０２ａとされている。接続リング１００の外周部に形成される各平坦面１０２ａは、各端子部材１００と対向する位置に配され、各端子部材１００と接触している。

以上のように、本実施形態のステータ５０によれば、ステータコイル２１に接続された端子部材１１０がリング状に配列され、各端子部材１１０が接続リング１００を押圧する状態で当該接続リング１００が保持される。従って、溶接等を行わずとも、ステータコイル２１の端部２１ｂ同士を安定的に共通接続することができ、製造工程の簡易化、短時間化を効果的に図ることができる。

また、端子部材１１０及び接続リング１００の少なくともいずれかを弾性変形可能とし、端子部材１１０及び接続リング１００の少なくともいずれかの弾性復帰力により端子部材１１０による接続リング１００に対する押圧力が生じる構成とすれば、簡易な構成にて効果的に押圧力を生じさせることができる。

また、ステータ片２５は、その内周側において接続リング１００側に面する壁部１２１が設けられており、当該壁部１２１と接続リング１００とにより端子部材１１０が弾性変形状態で挟持されるようになっている。従って、各端子部材１１０が安定的に保持され、各端子部材１１０と接続リング１００との電気的接続がより安定的に図られることとなる。

さらに、端子部材１１０は、板状の金属部材を折り返してなる接触部１１１を有し、当該接触部１１１を壁部１２１と接続リング１００とにより弾性変形状態で挟持している。従って、端子部材１１０の弾性復帰力が接続リング１００に効果的に作用することとなる。

また、ステータ５０は、接続リング１００を端子部材１１０と対向させた位置で保持する保持部１２５を有している。このように接続リング１００が端子部材１１０との対向位置において保持部１２５によって保持されるため、複数の端子部材１１０と接続リング１００との接触が安定的に維持されることとなる。

また、保持部１２５において接続リング１００の端部を支持する端部支持部１２２が設けられているため、接続リング１００の抜け止めが効果的に図られる。さらに、保持部１２５において、接続リング１００の内周部を支持する内周部支持部１２３が設けられているため、端子部材１１０による押圧に応じて接続リング１００が内側に折れ曲がることを効果的に防止できる。

また、保持部１２５は、ステータコア歯２３の先端よりも内側に延出する形態をなしており、接続リング１００は、ロータ７０の回転軸と直交する面方向において当該ロータ７０の外周縁よりも内側の領域に配されている。従って、ステータコア歯とロータとをより近接させて適切に対向させることができ、接続リング１００の径をそれほど大型化することなく安定して保持することができる。

また、複数の端子部材１１０と接続リング１００とが接触する際に、各端子部材１１０が接続リング１００の外周部に形成された平坦面１０２ａと当接するようになっている。従って、端子部材１１０に強い押圧力が生じる場合であっても端子部材１１０が接続リング１００の外周部に沿って滑りにくく、端子部材１１０と接続リング１００の外周部との当接状態が安定的に維持されることとなる。

さらに、接続リング１００は、金属板材を複数箇所折り曲げることで端子部材１１０に対応した平板部１０２をそれぞれ形成している。従って、各端子部材１１０と対向する平坦面１０２ａを外周部に簡易に形成できることとなる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、ハイブリッド車両において内燃エンジンの出力をアシストする交流モータに用いられるステータを例示したが、電気自動車の出力モータのステータなどであってもよい。
（２）上記実施形態では、端子部材１１０が弾性変形し、その弾性復帰力により端子部材１１０による接続リング１００に対する押圧力が生じるようになっているが、端子部材１１０と接続リング１００とが共に弾性変形する構成であってもよい。
（３）上記実施形態では、交流モータのステータを例示したが直流モータのステータとして構成されるものであってもよい。

本発明の実施形態１に係るステータを備えたモータを例示する分解斜視図図１のステータの内部構造を分解して示す分解斜視図図１のステータの本体ユニットを部分的に示す平面図図１のステータの本体ユニットについて図３のＡ−Ａ断面付近を概略的に示す断面図

２１…ステータコイル
２１ａ…端部（ステータコイルの一端部）
２１ｂ…端部（電力供給路とは反対側の端部）
２１ｃ…巻回部
２３…ステータコア歯
２５…ステータ片
３３Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗ…給電リング（電力供給路）
５０…ステータ
７０…ロータ
１００…接続リング
１０２…平板部
１０２ａ…平坦面
１１０…端子部材
１１１…接触部
１２１…壁部
１２２…端部支持部
１２３…内周部支持部
１２５…保持部
Ｍ…モータ

Claims

それぞれステータコイルが巻回されてなる複数のステータ片をリング状に配列すると共に、同一相のステータコイルの一端部同士を、各相ごとの電力供給路に共通接続してなるモータのステータであって、
各ステータコイルにおける前記電力供給路とは反対側の端部にそれぞれ接続され、複数の前記ステータ片の配列に沿ってリング状に配列される複数の端子部材と、
複数の前記ステータ片の内周側に嵌合し、各端子部材に押圧される状態で保持される導電性の接続リングと、
を備え、
前記ステータ片は、その内周側において前記接続リング側に面する壁部が設けられており、当該壁部と前記接続リングとにより前記端子部材が弾性変形状態で挟持されることを特徴とするステータ。
前記端子部材及び前記接続リングの少なくともいずれかが弾性変形可能に構成されており、その弾性復帰力により前記端子部材による前記接続リングに対する押圧力が生じることを特徴とする請求項１に記載のステータ。
前記端子部材は、板状の金属部材を折り返してなる接触部を有し、当該接触部を前記壁部と前記接続リングとにより弾性変形状態で挟持することを特徴とする請求項１又は２に記載のステータ。
前記ステータ片は、前記接続リングを前記端子部材と対向させた位置で保持する保持部を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のステータ。
前記保持部は、前記接続リングの一端部を支持する端部支持部と、前記接続リングの内周部を支持する内周部支持部と、を備えることを特徴とする請求項４に記載のステータ。
前記ステータ片は、前記ステータコイルが巻き回されてなる巻回部の内部に配されると共に先端部がロータの外周面と対向するステータコア歯を備え、
前記保持部は、前記ステータコア歯の先端部よりも内側に延出する形態をなしており、
前記接続リングは、前記ロータの回転軸と直交する面方向において当該ロータの外周縁よりも内側の領域に配されていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のステータ。
前記接続リングの外周部には、各端子部材と対向する平坦面がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のステータ。
前記接続リングは、金属板材を複数箇所折り曲げることで前記端子部材に対応した平板部がそれぞれ形成されており、前記平板部の外面が前記平坦面とされていることを特徴とする請求項７に記載のステータ。