JP5911034B1 - 回転電機のステータ - Google Patents

Abstract

【課題】各相のコイルと各相のバスバーとの接合部の耐久性を向上させることができる回転電機のステータを得る。【解決手段】このモータのステータは、ロータの外周を囲ったステータコアと、このステータコアに巻装された各相のコイルと、前記ステータコアの片側端面に全周にわたって設けられ前記コイルと電気的に接続された配電装置１６と、を備えている。配電装置１６は、各相の前記コイルと電気的に接続された各相のバスバー２２と、各相のバスバー２２を囲って設けられているとともに、隣接したバスバー２２間を絶縁する隔壁部２１を有し、またステータコアの軸線方向の外側に開口部Ａを有する樹脂ホルダ２０と、開口部Ａを覆った樹脂カバー２３と、を備えている。樹脂ホルダ２０は、開口部Ａの外径側縁部に径方向に折曲したリブ３０が形成されている。【選択図】図４

Description

この発明は、ロータの外周を囲ったステータコアと、このステータコアに巻装された各相のコイルと、前記ステータコアの片側端面に全周にわたって設けられ前記コイルと電気的に接続された配電装置と、を備えた回転電機のステータに関する。

エンジン及びモータを搭載するハイブリッド車両においては、エンジンとトランスミッション間に挟み込まれる薄型扁平型のブラシレスモータが多く採用されている。
また、その際、モータは、既存車両への搭載性を考慮して、ステータは大径かつ軸長が短いものが好ましく、そのため、多くの場合にコイルエンドの短縮が図れる集中巻が採用される。

集中巻を採用した場合、ステータコアに巻装された各相のコイル同士の電気的接続を行うための配電用の各相のバスバー、及びその各相のバスバーを収納する樹脂ホルダを有する配電装置が必要となる。
しかしながら、上記薄型扁平型ブラシレスモータの場合には、ステータの外径が大きいことから、ステータの片側端面にリング状に配置された配電装置の外径も大きく、さらに各相のコイルと各相のバスバーとの接合部も外径側に配置されるので、振動印加時の接合部の振動変位が大きくなり、その結果として接合部の破断等の不具合が発生する場合がある。

この問題を解決する手段として、配電装置とステータコアとの間に樹脂を介在させることで、配電装置全体の振動を抑制し、各相のコイルと各相のバスバーとの接合部の振動耐久性を高めた回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１４８１７５号公報

しかしながら、この回転電機の場合、多量の樹脂を使用しなければならないという問題点があった。
また、この樹脂を充填する部位は、鉄心のコアバック部に形成された突起が挿入される、結線リングの支持部の鉄心に対向する面に形成された凹部である。即ち、樹脂は所定の位置に充填しなければならず、面倒な工程が増加するという問題点もあった。
さらに、樹脂は、熱サイクルや、絶縁油等の冷媒により、接着力の低下が顕著となる場合があり、そのような場合には、配電装置の耐振性が著しく低下してしまうという問題点もあった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、樹脂を追加することなく、配電装置全体の剛性を高めることで、各相のコイルと各相のバスバーとの接合部の耐久性を向上させることができる回転電機のステータを得ることを目的とする。

この発明に係る回転電機は、ロータの外周を囲ったステータコアと、このステータコアに巻装された各相のコイルと、前記ステータコアの片側端面に全周にわたって設けられ前記コイルと電気的に接続された配電装置と、を備えた回転電機のステータであって、
前記配電装置は、各相の前記コイルと電気的に接続された各相のバスバーと、
各相の前記バスバーを囲って設けられているとともに、隣接した前記バスバー間を絶縁する隔壁部を有し、また前記ステータコアの軸線方向の外側に開口部を有する樹脂ホルダと、
前記開口部を覆った樹脂カバーと、を備え、
前記樹脂ホルダは、前記開口部の最外径側の最外径側縁部の先端部から径外側方向に折曲したリブが全周にわたって形成され、
前記リブは、先端部にＬ字状に折曲されて形成された溝部を有しており、
前記樹脂カバーは、周縁部が前記溝部に嵌着しており、
また、前記ステータコアは、複数の分割コアが周方向に沿って密接して構成され、
複数の前記分割コアを収納した円筒形状のフレームは、前記樹脂ホルダのホルダフランジに固定される、起立した取付フランジを有し、
この取付フランジは、前記リブと対向している。

この発明に係る回転電機のステータによれば、樹脂ホルダは、開口部の外径側縁部に径方向に折曲したリブが形成されているので、樹脂を追加することなく、配電装置全体の剛性を高めることができ、各相のコイルと各相のバスバーとの接合部の耐久性を向上させることができる。

この発明の実施の形態１のステータが組み込まれたモータを示す断面図である。 図１のステータの示す斜視図である。 図２の配電装置を示す切り欠き斜視図である。 図３の要部断面図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１のステータ１が組み込まれたモータを示す断面図、図２は図１のステータ１を示す斜視図である。
なお、図２のステータ１では、フレーム１１と配電装置１６とが周方向においてずらして示されている。
回転電機であるこのモータは、ハイブリット車両に搭載された薄型扁平型のブラシレスモータである。
このモータは、ステータ１と、このステータ１の内側に配置されたロータ２と、を備え、これらは、ベース３とカバー４からなるハウジング５に収納されている。
ステータ１では、積層鋼板によって構成された複数の分割コア７がリング状のフレーム１１に圧入されて構成されたステータコア６を備えている。
このステータコア６には、各相のコイル９がＹ形結線された三相交流巻線が巻装されている。
複数の分割コア７は、周方向に密接しており、隣接した分割コア７間にはスロットが形成されている。
各分割コア７には、ボビン８を介してＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相のコイル９が巻装されている。電線の集中巻きで構成された各相のコイル９は、周方向に沿って、Ｕ相、Ｖ相及びＶ相の順序で繰り返し配置されている。また、各相のコイル９は、分割コア７の軸線方向の両端面から軸線方向に突出したコイルエンド１０を有している。
また、ステータコア６のカバー４側の端面であって外周側には、各相のコイル９に給電を行う配電装置１６が設けられている。

ロータ２は、シャフト１２と、このシャフト１２が圧入したボス部１４を介して固定され積層鋼板によって構成されたロータコア１３と、このロータコア１３に埋設された永久磁石（図示せず）と、を備えている。ハウジング５のカバー４とボス部１４との間には軸受１５が圧入されており、ステータコア６との間で所定の隙間を有するロータ２は、シャフト１２とともに回転する。

図３は図２の配電装置１６を示す切り欠き斜視図、図４は図３の要部断面図である。
配電装置１６は、各分割コア７から軸線方向に延出した各相のコイル９の端末線が接続された各相のバスバー２２と、各相のバスバー２２間を絶縁する隔壁部２１及びステータコア６の軸線方向の外側に開口部Ａを有する樹脂ホルダ２０と、開口部Ａを覆った樹脂カバー２３と、各相のコイル９の端末線と各相のバスバー２２とが接合する各接合部の中間にそれぞれ配置され隣接した接合部を電気的に隔離する複数の仕切り部３４と、を備えている。各仕切り部３４は、樹脂カバー２３の内周側から外周側まで径方向に延びている。
樹脂ホルダ２０の周縁部には、各相の給電端子部２４を有する端子台２５が設けられている。この各相の給電端子部２４は、端子台２５の内部で各相のバスバー２２と接続されている。
各隔壁部２１のうち、最外径側隔壁部３３は、全周にわたってステータ１の軸線方向に沿って突出している。この最外径側隔壁部３３の先端部には、径外側方向に９０°折曲したリブ３０が設けられている。この全周にわたって形成されたリブ３０の先端部には、Ｌ字状に折曲されて形成された溝部３１が形成されている。
この溝部３１には、樹脂カバー２３の周縁部が嵌着されている。

樹脂ホルダ２０は、フレーム１１の取付フランジ２６にホルダフランジ２７をネジ止めすることでフレーム１１に固定されている。
この起立した取付フランジ２６は、根元部で曲面部２８を有し、またリブ３０と対向している。
また、フレーム１１の内周面と、樹脂ホルダ２０の最外径側隔壁部３３との間では、全周にわたって隙間Ｂが形成されている。
なお、取付フランジ２６は、一対対向して設けられており、またそれぞれ２個の穴が形成されているが、そのうち一方の穴はホルダフランジ２７との固定に用いられる穴であり、他方の穴は、ハウジング５にステータ１を組み付ける際、カバー４に取り付けたピンと協同してステータ１のハウジング５に対する位置決めに供される穴である。
なお、取付フランジ２６に隣接したステータフランジ３２は、カバー４にステータ１を固定するために供されるものである。

上記実施の形態１のステータ１が組み込まれたモータでは、外部から端子台２５の給電端子部２４を通じて各相のバスバー２２に給電することで、各相のコイル９に電流が流れる。
その結果、ステータコア６には回転磁界が発生し、この回転磁界に引っ張られるようにしてロータ２が回転し、またロータ２と一体のシャフト１２も回転し、そのトルクは外部に伝達される。

この実施の形態１によるステータ１によれば、樹脂ホルダ２０は、各相のバスバー２２をステータコア６の軸線方向の外側の形成された開口部Ａの外径側縁部に、径方向外側に折曲したリブ３０が形成されているので、樹脂ホルダ２０の剛性を向上させることができ、各相のバスバー２２自体の加振による変位を抑制することができ、各相のコイル９と各相のバスバー２２との間の接合部での破断を防止することができる。

また、リブ３０は、径方向外側に折曲し、かつ先端部に溝部３１を有し、樹脂ホルダ２０のこの溝部３１に樹脂カバー２３の周縁部が嵌着しているので、樹脂カバー２３と一体の仕切り部３４の位置が安定化し、各相のコイル９と各相のバスバー２２との最適な沿面距離を長期間にわたって維持することができる。

また、複数の分割コア７が圧入された円筒形状のフレーム１１は、起立した取付フランジ２６を有しており、リブ３０はこの取付フランジ２６と対向しているので、両者で挟まれた空間が冷媒である空気が流通する通路を構成し、リブ３０に沿って空気は円滑に流れ、各相のコイル９及び各相のバスバー２２の冷却性能が向上する。

また、フレーム１１の内周面と、樹脂ホルダ２０の外周面との間には、隙間Ｂが形成されているので、各相のコイル９及び各相のバスバー２２の冷却性能が向上する。
また、フレーム１１の起立部２９の根元部では曲面部２８が形成されており、空気は円滑に隙間Ｂを流通することができる。

なお、上記実施の形態では、ハイブリット車両に搭載された薄型扁平型のブラシレスモータに組み込まれたステータ１について説明したが、勿論このものは一例であり、発電機のステータ、発電電動機のステータであっても適用できる。
また、ステータコア６は、複数の分割コア７がフレーム１１に圧入されて構成されたが、フレーム１１を用いない、一体のステータコアであってもよい。
また、リブ３０は、径方向の外側に折曲されたが、径方向の内側に折曲されたものであっても樹脂ホルダの剛性を向上させることができる。

１ ステータ、２ ロータ、３ ベース、４ カバー、５ ハウジング、６ ステータコア、７ 分割コア、８ ボビン、９ コイル、１０ コイルエンド、１１ フレーム、１２ シャフト、１３ ロータコア、１４ ボス部、１５ 軸受、１６ 配電装置、２０ 樹脂ホルダ、２１ 隔壁部、２２ バスバー、２３ 樹脂カバー、２４ 給電端子部、２５ 端子台、２６ 取付フランジ、２７ ホルダフランジ、２８ 曲面部、３０ リブ、３１ 溝部、３２ ステータフランジ、３３ 最外径側隔壁部、Ａ 開口部、Ｂ 隙間。

Claims (4)

1. ロータの外周を囲ったステータコアと、このステータコアに巻装された各相のコイルと、前記ステータコアの片側端面に全周にわたって設けられ前記コイルと電気的に接続された配電装置と、を備えた回転電機のステータであって、
   前記配電装置は、各相の前記コイルと電気的に接続された各相のバスバーと、
   各相の前記バスバーを囲って設けられているとともに、隣接した前記バスバー間を絶縁する隔壁部を有し、また前記ステータコアの軸線方向の外側に開口部を有する樹脂ホルダと、
   前記開口部を覆った樹脂カバーと、を備え、
   前記樹脂ホルダは、前記開口部の最外径側の最外径側縁部の先端部から径外側方向に折曲したリブが全周にわたって形成され、
   前記リブは、先端部にＬ字状に折曲されて形成された溝部を有しており、
   前記樹脂カバーは、周縁部が前記溝部に嵌着しており、
   また、前記ステータコアは、複数の分割コアが周方向に沿って密接して構成され、
   複数の前記分割コアを収納した円筒形状のフレームは、前記樹脂ホルダのホルダフランジに固定される、起立した取付フランジを有し、
   この取付フランジは、前記リブと対向している回転電機のステータ。
2. 前記フレームの内周面と、前記樹脂ホルダの外周面との間には、隙間が形成されている請求項１に記載の回転電機のステータ。
3. 前記隙間の前記取付フランジ側では、前記ステータコアの軸線方向の外側に向かって拡大した曲面部が形成されている請求項２に記載の回転電機のステータ。
4. 薄型扁平型のブラシレスモータに組み込まれている請求項１〜３の何れか１項に記載の回転電機のステータ。

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