JP5223261B2 - 回転電機の分割コアステータ - Google Patents

Description

本発明は、回転電機の分割コアステータ及び分割コアステータ製造方法に関する。

複数の分割コアから構成される回転電機の分割コアステータでは、各分割コアに巻回されたコイルから引出される引出し線をバスバーやプリント基板に接続する。しかしながら、上記した回転電機では、複雑な構造のバスバーやプリント基板などによって引出し線を互いに結線するため、部品点数が多くなってコストが増大する。

特許文献１に記載の分割コアステータでは、隣接する分割コアからの引出し線同士を簡素な構造のターミナルによって相互に接続する。そのため、バスバーやプリント基板などの専用部品が不要となって、部品点数を削減することができる。
特開２００３−３３３７８１号公報

ところで、特許文献１に記載の分割コアステータでは、コイルからの引出し線同士をターミナルによって間接的に結線するので、分割コアステータ製造時にこのターミナルを削減することができない。また、ターミナルと隣接する２つの分割コアからの引出し線とをそれぞれ接続するため、１つのターミナルで２回の引出し線を接続する必要があり、組立工数を低減することができないという問題がある。

そこで、本発明では、部品点数を削減するとともに、製造時の組立工数を低減することができる回転電機の分割コアステータ及び分割コアステータ製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、コイル（５０）が巻き回されたインシュレータ（６０）を有する分割コア（４０）と、前記分割コア（４０）を円環状に配置して、隣接する分割コア（４０）のコイル（５０）を相互に接続する分割コアステータ（３０）であって、前記分割コア（４０）は、前記分割コア（４０）のコイル（５０）から引出され、隣接する一方の分割コア（４０）のコイル（５０）と接続する略Ｕ字形状の接続部（５２ｄ）と、隣接する他方の分割コア（４０）のコイル（５０）の接続部（５２ｄ）が掛かる受け部（５２ａ）とを有するコイル引出し線（５２）と、前記インシュレータ（６０）に形成され、接続時に前記コイル引出し線（５２）の位置決めを行う位置決め手段（６６、６７）と、を備える。

本発明によれば、隣接する２つの分割コアのコイル引出し線を相互に直接結線するので、バスバーやプリント基板などの専用部品が不要となり、分割コアステータ製造時の部品点数を削減することができ、コストダウンを図ることが可能となる。また、引出し線を１回結線するだけでよく、従来技術のようにターミナルを介して引出し線同士を結線する場合よりも分割コアステータ製造時における組立工数を低減することが可能となる。さらに、インシュレータのフランジに切欠きを形成するので、コイル引出し線の位置決めを確実に行うことができる。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して第１の実施形態について説明する。

図１は、分割コアステータ３０を有する回転電機１００の構成を示す概略図である。

回転電機１００は、円筒形状のケース１０の内部にロータ２０と分割コアステータ３０とを備える。

ロータ２０は、ロータコア２１と回転軸２２とから構成される。このロータ２０は、ケース１０の内部に回転自在に収装される。ロータ２０の回転軸２２は、円柱形状のロータコア２１の中心軸上に貫通して配置される。

分割コアステータ３０は、入力端子Ｕ、Ｖ、Ｗと複数の分割コア４０とを備える３相Ｙ型結線のステータである。複数の分割コア４０は、ケース１０の内部にロータ２０の外周を取り囲むように円環状に配置される。

分割コア４０は、鋼板を積層して一体化した積層鋼板に巻き回されるコイル５０と、積層鋼板とコイル５０とを絶縁するインシュレータ６０とを有する。なお、分割コア４０の詳細については後述する。

分割コア４０のコイル５０は、絶縁被膜を有するエナメル線である。このコイル５０からは、分割コア４０が円環状に配置されたときの外径側（以下「ステータ外径側」という）に、外径側引出し線５１が引出される。また、分割コア４０が円環状に配置されたときの内径側（以下「ステータ内径側」という）に、内径側引出し線５２が引出される。外径側引出し線５１は円環状の入力線バスバー（図示せず）によって入力端子Ｕ、Ｖ、Ｗのいずれかに接続される。また、内径側引出し線５２は、隣接する分割コア４０の内径側引出し線５２に互いに直接的に接続されてＹ型結線の中性点を形成する。

このように構成される回転電機１００は、ロータ２０が分割コアステータ３０に対して回転することによって、モータやジェネレータなどとして機能する。

次に、分割コア４０の構成について図２を参照して説明する。

図２は、分割コアステータ３０を構成する分割コア４０を示す図である。

分割コア４０は、図２（Ａ）に示すように、電磁鋼板を積層してかしめた積層鋼板４１と、分割コア４０が円環状に配置されたときの径方向（以下「ステータ径方向」）側面を覆うインシュレータ６０とを備える。

このインシュレータ６０は、フランジ６１、６２と、巻枠６３と、突出部６４とから構成される。

インシュレータ６０は、ステータ外径側に外径側フランジ６１を形成する。同様に、ステータ内径側に内径側フランジ６２を形成する。そして、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、外径側フランジ６１と内径側フランジ６２との間の巻枠６３にエナメル線を巻き回して、コイル５０を形成する。また、外径側フランジ６１にはコイル５０からの外径側引出し線５１を通す切欠き６５が形成され、内径側フランジ６２にも同様にコイル５０からの内径側引出し線５２を通す切欠き６６が形成される。

突出部６４は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、内径側フランジ６２からステータ径方向の内径側に向かって突出形成される。突出部６４は、分割コア４０が円環状に配置されたときの周方向（以下「ステータ周方向」）に形成された第１溝６７と第２溝６８とを有する。この第１溝６７は、分割コアステータ３０を組立てたときに隣接する分割コア４０の第２溝６８と組み合わさって、コイル５０から引出される内径側引出し線５２をステータ周方向にガイドする。

また、本実施形態の分割コア４０において、コイル５０から引き出される内径側引出し線５２は、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）に示すように、ステータ内径側に向かって延びる根元部５２ａと、根元部５２ａからステータ周方向へと湾曲する湾曲部５２ｂと、湾曲部５２ｂからステータ周方向に延びる延設部５２ｃと、延設部５２ｃの先端に形成される略Ｕ字形状の先端部５２ｄとを有する。そして、この略Ｕ字形状の先端部５２ｄが、隣接する分割コア４０の内径側引出し線５２と接続する。

上記した構成の分割コア４０によって分割コアステータ３０を組み立てたときの内径側引出し線５２の結線構造について図３を参照して説明する。以下では、隣接する２つの分割コアの構成を区別するため、説明の便宜上、例えば隣接する一方の分割コアを分割コア４０−１、他方の分割コアを分割コア４０−２のように構成番号に「−１」又は「−２」を付す。

図３は、分割コアステータ３０において、隣接する２つの分割コア４０−１、４０−２からの内径側引出し線５２−１、５２−２を相互に接続するときの結線構造を示す図である。図３（Ａ）は、分割コアステータ３０の内径側引出し線５２−１、５２−２の近傍を拡大した図である。また、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）を矢印Ｂ側から見たときの図を示す。

分割コア４０−１のコイル５０−１から引出された内径側引出し線５２−１は、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、内径側フランジ６２−１の切欠き６６−１を通って、突出部６４−１に形成された第１溝６７−１と隣接する分割コア４０−２の突出部６４−２に形成された第２溝６８−２とによってステータ周方向にガイドされる。このようにガイドされた内径側引出し線５２−１は図中下側に押し下げられ、内径側引出し線５２−１の先端部５２ｄ−１が隣接する分割コア４０−２の内径側引出し線５２−２の根元部５２ａ−２に掛かり電気的に接続する。このように内径側引出し線５２−１の先端部５２ｄ−１の略Ｕ形状がフックとしての機能を果たし、内径側引出し線５２−１、５２−２が直接的に接続される。

ここで、図３（Ｂ）に示すように、内径側引出し線５２−１の先端部５２ｄ−１において、略Ｕ字形状の入口部５２ｅ−１の隙間Ａは、エナメル線の直径よりも小さく設定する。このように先端部５２ｄ−１の入口部５２ｅ−１の隙間Ａを素線直径よりも小さくすると、内径側引出し線５２−１がスプリングバックにより図中上方に引っ張られたとしても、隣接する分割コア４０−２の内径側引出し線５２−２からの外れが抑制される。

上述した回転電機１００では、以下のようにして分割コアステータ３０を製造する。

図４は、回転電機１００の分割コアステータ３０の製造方法を示す図である。

まず、図４（Ａ）に示すように、分割コア４０のコイル５０から外径側引出し線５１と内径側引出し線５２とを引出す。そして、内径側引出し線５２に、ステータ内径側に向かって延びる根元部５２ａと、根元部５２ａらステータ周方向へと湾曲する湾曲部５２ｂと、湾曲部５２ｂから周方向に延びる延設部５２ｃと、略Ｕ字形状の先端部５２ｄとを形成する。また、内径側引出し線５２の先端部５２ｄでは、図４（Ａ）の波線Ａで示す部分の素線の絶縁被覆が除去される。

先端部５２ｄの素線の被覆を除去した後、分割コア４０を円環状に配置して（図１参照）、図４（Ｂ）に示すように、分割コア４０−１からの内径側引出し線５２−１の延設部５２ｃ−１と先端部５２ｄ−１とを押し下げる。そうすると、内径側引出し線５２−１の延設部５２ｃ−１は、分割コア４０−１の第１溝６７−１と分割コア４０−２の第２溝６８−２とによってステータ周方向に案内され、先端部５２ｄ−１は隣接する分割コア４０−２の内径側引出し線５２−２の根元部５２ａ−２に接続する（接続工程）。このとき、内径側引出し線５２−１は、切欠き６６−１や第１溝６７−１や第２溝６８−２によって位置決めされる（位置決め工程）。

その後、図４（Ｃ）に示すように、内径側引出し線５２−１、５２−２を相互に接続した状態で、先端部５２ｄ−１の絶縁被覆を除去した部分を圧着かしめ電極２００によって圧着通電して、接続部分を加熱する。これにより、隣接する分割コア４０−１、４０−２の内径側引出し線５２−１、５２−２を電気的に接続し（結線工程）、回転電機１００の分割コアステータ３０を製造する。なお、結線工程は接続工程の後に行うようにしたが、接続工程と同時に行うようにしてもよい。

以上により、第１実施形態の分割コアステータは下記の効果を得ることができる。

隣接する２つの分割コア４０−１、４０−２の内径側引出し線５２−１、５２−２を直接的に結線するので、複雑な構成となるバスバーやプリント基板などの専用部品が不要となり、分割コアステータ製造時の部品点数を削減することができ、コストダウンを図ることが可能となる。また、内径引出し線５２−１、５２−２を１回結線するだけでよく、従来技術のようにターミナルを介して引出し線同士を結線する場合よりも分割コアステータ３０の製造時における組立工数を低減することが可能となる。

また、一方の分割コア４０−１の内径側引出し線５２−１の先端部５２ｄ−１を略Ｕ字形状とし、隣接する他方の分割コア４０−２の内径側引出し線５２−２の根元部５２ａ−２に掛けるようにしたため、内径側引出し線外れを抑制することができる。

さらに、インシュレータ６０の内径側フランジ６２の切欠き６６によって内径側引出し線５２を下側から保持するとともに、突出部６４に形成した第１溝６７と第２溝６８とによって内径側引出し線５２をステータ周方向にガイドするようにしたので、内径側引出し線５２の位置決めを確実に行うことができる。

（第２実施形態）
図５は、分割コアステータ３０の第２実施形態を示す図である。

分割コアステータ３０の構成は第１実施形態とほぼ同様であるが、分割コア４０のインシュレータ６０の突出部６４の構成において一部相違する。つまり、突出部６４に突起７０を設けるようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。なお、以下では、隣接する２つの分割コアの構成を区別するため、説明の便宜上、例えば隣接する一方の分割コアを分割コア４０−１、他方の分割コアを分割コア４０−２のように構成番号に「−１」又は「−２」を付す。

図５に示すように、分割コア４０−１のインシュレータ６０−１の突出部６４−１には、積層鋼板４１−１の積層方向と同方向に突出する突起７０−１が形成される。この突起７０−１の端面７１−１は、内径側引出し線５２−１の湾曲部５２ｂ−１に図中下側から当接する。そのため、図５のように、一方の分割コア４０−２の内径側引出し線５２−２を、隣接する他方の分割コア４０−１の内径側引出し線５２−１に接続するときに、内径側引出し線５２−２を押し下げても、内径側引出し線５２−１の湾曲部５２ｂ−１の高さが確実に保持される。

このように、第２実施形態では、インシュレータ６０−１の突出部６４−１に突起７０−１を形成して、内径側引出し線５２−１の湾曲部５２ｂ−１を支持するようにしたので、内径側引出し線５２−１、５２−２同士の接続が容易となり、さらに第１実施形態よりも内径側引出し線５２−１、５２−２の位置決めを確実に行うことができる。

（第３実施形態）
図６は、分割コアステータ３０の第３実施形態を示す図である。

分割コアステータ３０の構成は第１実施形態とほぼ同様であるが、分割コア４０のインシュレータ６０の突出部６４の構成において一部相違する。つまり、突出部６４に位置決め穴８０を設けるようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。なお、以下では、隣接する２つの分割コアの構成を区別するため、説明の便宜上、例えば隣接する一方の分割コアを分割コア４０−１、他方の分割コアを分割コア４０−２のように構成番号に「−１」又は「−２」を付す。

図６に示すように、分割コア４０−１のインシュレータ６０−１の突出部６４−１には、位置決め穴８０−１が形成される。この位置決め穴８０−１の径は、エナメル線の直径と略同程度に設定されている。そして、第３実施形態では、一方の分割コア４０−２の内径側引出し線５２−２の先端部５２ｄ−２を、隣接する他方の分割コア４０−１の内径側引出し線５２−１に掛けて結線するだけでなく、その内径側引出し線５２−２の端５２ｆ−２を位置決め穴８０−１に挿入する。そのため、第３実施形態では、内径側引出し線５２−１、５２−２の位置決めを確実に行うことができる。

また、位置決め穴８０−１に内径側引出し線５２−１の端５２ｆ−１を挿入することで、結線工程において内径側引出し線５２−１、５２−２同士の接続部分を手などで押さえて圧着通電する必要がなく、内径側引出し線５２−１、５２−２を相互に接続した状態に保持したまま結線することができるようになって、分割コアステータ３０の組立工数を低減できる。

本発明は上記した実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなし得ることは明白である。

回転電機の分割コアステータの第１実施形態を示す図である。 分割コアステータを構成する分割コアを示す図である。 隣接する２つの分割コアからの引出し線の結線構造を示す図である。 分割コアステータの製造方法を示す図である。 回転電機の分割コアステータの第２実施形態を示す図である。 回転電機の分割コアステータの第３実施形態を示す図である。

符号の説明

１００ 回転電機
２００ 圧着かしめ電極
２０ ロータ
３０ 分割コアステータ
４０ 分割コア
４１ 積層鋼板
５０ コイル
５１ 外径側引出し線
５２ 内径側引出し線（コイル引出し線）
５２ａ 根元部
５２ｂ 湾曲部
５２ｃ 延設部
５２ｄ 先端部
６０ インシュレータ
６１ 外径側フランジ
６２ 内径側フランジ（フランジ）
６４ 突出部
６５、６６ 切欠き（位置決め手段）
６７ 第１溝（位置決め手段）
６８ 第２溝（位置決め手段）
７０ 突起（位置決め手段）
８０ 位置決め穴（位置決め手段）

Claims (6)

1. コイルが巻き回されたインシュレータを有する分割コアと、その分割コアを円環状に配置して、隣接する分割コアのコイルを相互に接続する分割コアステータであって、
   前記分割コアは、
   前記分割コアのコイルから引出され、隣接する一方の分割コアのコイルと接続する略Ｕ字形状の接続部と、隣接する他方の分割コアのコイルの接続部が掛かる受け部とを有するコイル引出し線と、
   前記インシュレータに形成され、接続時に前記コイル引出し線の位置決めを行う位置決め手段と、
   を備えることを特徴とする分割コアステータ。
2. 前記位置決め手段は、前記コイルが巻き回される前記インシュレータのコイル巻枠部の端部に形成されたフランジに設けられ、前記コイル引出し線をステータ径方向に通す切欠きを備える、ことを特徴とする請求項１に記載の分割コアステータ。
3. 前記位置決め手段は、前記フランジから前記コイルが形成される側とは反対方向に突出形成された突出部に設けられ、前記切欠きを通った前記コイル引出し線をステータ周方向に案内する溝をさらに備える、ことを特徴とする請求項２に記載の分割コアステータ。
4. 前記位置決め手段は、前記突出部に形成され、前記コイル引出し線の先端を挿入する挿入穴をさらに備える、ことを特徴とする請求項３に記載の分割コアステータ。
5. コイルが巻き回されたインシュレータを有する分割コアと、その分割コアを円環状に配置して、隣接する分割コアのコイルを相互に接続する分割コアステータ製造方法であって、
   前記分割コアのコイルから引出されたコイル引出し線の略Ｕ字形状の接続部を、隣接する分割コアの引出し線の受け部に接続する接続工程と、
   前記コイル引出し線の接続時に、前記インシュレータに形成された前記コイル引出し線の位置決め手段によって位置決めする位置決め工程と、
   を備えることを特徴とする分割コアステータ製造方法。
6. 前記位置決めした状態で、前記コイル引出し線の接続部を電極によって圧着通電して結線する結線工程をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項５に記載の分割コアステータ製造方法。

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