JP5985046B2 - モータ固定子 - Google Patents

Description

この発明は、モータ固定子に係り、特に車両用モータの固定子巻線に接続され、この固定子巻線に電流を供給する結線部材を備えたモータ固定子に関するものである。

一般に、モータ固定子に装備されてモータの固定子巻線に電流を供給する結線部材を構成するにあたり、モータ固定子に対する振動が問題となる。特に車両用モータではモータ固定子に外部から強力な振動が加わるため、モータ固定子に巻装された固定子巻線に接続されて電流を供給する結線部材に高い耐振性能が要求され、結線部材の剛性を高くする必要がある。
また、他の問題として絶縁が挙げられる。この絶縁の問題についても、製造時に混入するか、あるいはモータの使用時にモータ内部へ浸入する金属異物などによって、結線部材を構成するバスバー同士の短絡がたびたび生じるためその対策が必要である。

上記問題に対し従来においては、例えば特開２００３−１３４７２８号公報（特許文献１）に開示されているように、結線部材をインサートモールドにより一体成形して樹脂部材で絶縁し、固定する手法が用いられている。

特開２００３−１３４７２８号公報

しかし、近年、モータ容量が増大して出力密度も高まっているため、より大電流、高耐熱に対応した結線部材が必要とされている。そのために上記従来技術のように、結線部材をインサートモールドにより一体成形して樹脂部材で絶縁し、固定するのみでは、結線部材を構成するバスバーが大型化し、モータサイズが大きくなる問題がある。この問題を解決するため、より小型で薄型な結線部材のニーズは高く、モータの固定子巻線との接続部も含めて結線部材を小型化する工夫が必要となっている。

この発明は、上記問題を解決するためになされたもので、より高出力密度化に対応し、固定子巻線との接続部も含めて高い信頼性を有しつつ小型化した結線部材を備えたモータ固定子を提供するものである。

この発明に係るモータ固定子は、薄板を積層して形成すると共に、径方向に突出する突極を複数有する固定子鉄心と、上記固定子鉄心の各突極に巻装される固定子巻線と、上記固定子巻線に接続され、該固定子巻線に電流を供給する結線部材と、を備えたモータ固定子であって、
上記結線部材は、帯状導体を該帯状導体の厚み方向に円弧状に形成したバスバーの一つあるいは複数を絶縁性樹脂で被覆すると共に、少なくとも上記固定子巻線のコイルエンド対向部を覆うように構成されており、
上記バスバーには溶接部を設け、上記溶接部を、幅方向に突出する突出部と、該突出部から厚み方向に折曲した第１の曲げ部と、さらに先端部を幅方向の戻る方向に折曲した第２の曲げ部から構成し、上記固定子巻線の端末と上記第２の曲げ部の先端部が溶接されているモータ固定子において、
上記固定子巻線の端末は、上記第２の曲げ部に隣接して上記帯状導体の幅方向に折曲されていると共に、上記第２の曲げ部の先端の高さは、上記円弧状の領域よりも低くなっており、上記端末と上記第２の曲げ部の先端部の長さが揃うように構成されていることを特徴とするものである。

この発明に係るモータ固定子によれば、固定子巻線に接続され、該固定子巻線に電流を供給する結線部材は、一つあるいは複数の帯状導体を該帯状導体の厚み方向に円弧状に形成したバスバーを、少なくとも上記固定子巻線のコイルエンド対向部を覆うように絶縁性樹脂で被覆して構成されると共に、上記バスバーは溶接部を有し、上記溶接部には幅方向
に突出する突出部と、該突出部から厚み方向に円弧の外向きに折曲された第１の曲げ部と、さらに先端部が幅方向の戻る方向に折曲された第２の曲げ部が形成され、上記固定子巻線の端末と上記第２の曲げ部の先端部を溶接するので、高出力密度化に対応し、固定子巻線との接続部も含めて高い信頼性を有しつつ小型化した結線部材を備えたモータ固定子を得ることができる。

この発明の上記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下のこの発明の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。

この発明の実施の形態１に係るモータ固定子の分解斜視図である。 この発明の実施の形態１に係るモータ固定子の結線部材を構成するバスバーの斜視図である。 この発明の実施の形態１に係るモータ固定子の結線部材を構成するバスバーの組立体を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係るモータ固定子の結線部材の断面図である。 この発明の実施の形態１に係るモータ固定子の斜視図である。

以下、この発明に係るモータ固定子の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るモータ固定子の分解斜視図である。図１において、モータ固定子１０は、けい素鋼板などの薄板を例えばプレスで打ち抜いて多数枚積層すると共に、径方向に突出する突極を複数有する分割固定子鉄心（以下、固定子鉄心という。）１と、分割された複数の固定子鉄心１を例えば焼きバメによって保持するフレーム２と、固定子鉄心１の各突極に絶縁のためのエナメル被覆を介して巻装される固定子巻線３と、固定子巻線３と固定子鉄心１の間を絶縁するインシュレータ４と、固定子巻線３の端末３ａに接続され、固定子巻線３に３相電力を供給する結線部材５を備えている。なお、結線部材５は後述するように、複数のバスバーで構成されており、このバスバーを絶縁性樹脂６で一体的に被覆して形成されている。

図２は、結線部材５を構成するバスバーの斜視図である。バスバー７は、打ち抜き成形で加工された帯状導体からなり、この帯状導体を厚み方向に円弧状に丸めて形成されている。バスバー７は、固定子巻線３とＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接により接続される複数の溶接部８（図２では４個）を備えている。この溶接部８は、バスバー７の幅方向に突出した突出部８ａと、突出部８ａから厚み方向に円弧の外向きに折曲された第１の曲げ部８ｂと、さらに先端部が幅方向の戻る方向に折曲された第２の曲げ部８ｃを有する形状、即ち、図２において底部を上面にした箱型形状に形成されている。

結線部材５は、上記のように形成されたバスバー７を、例えば３相の電力を固定子巻線３に供給する相用のバスバー７を３本と、中性点を接続する中性点用のバスバー７を１本の合計４本用意し、この４本のバスバー７を図３の組立図のように、円弧状のバスバー７の厚さ方向に所定間隙を介して重ねて配設することにより形成されている。なお、各バスバー７の溶接部８は、固定子巻線３の端末３ａと対向する位置に形成される。また、各バスバー７の溶接部８に形成された第１の曲げ部８ｂは、それぞれのバスバー７の溶接部８に形成された第２の曲げ部８ｃが同一円弧上に位置するように、当該バスバー７の配設位置により異なる長さに形成されている。なお、本実施の形態では、３相の電力を固定子巻線３に供給する相用のバスバー７を３本、中性点を接続する中性点用のバスバー７を１本
の合計４本のバスバー７を用意したが、バスバー７の本数は、固定子巻線３の回路構成により異なる。

そして、図３に示すように、厚さ方向に所定間隙を介して重ねて配設された複数本の円弧状のバスバー７は、それぞれを絶縁および固定するために、図１に示すように絶縁性樹脂６により一体成形される。即ち、図３に示す円弧状のバスバー７の厚さ方向に所定間隙を介して重ねて配設された複数本のバスバー７は、図示しない射出成形型に固定され、射出成形型内に絶縁性樹脂６を注入してインサートモールドにより一体成形される。この成形時に各バスバー７は、少なくとも第２の曲げ部８ｃを除いて絶縁性樹脂６で被覆される。なお、本実施の形態では、第２の曲げ部８ｃと、第１の曲げ部８ｂの第２の曲げ部８ｃとの繋がり部を除いて全て絶縁性樹脂６で被覆している。図４は、結線部材５の断面図で、絶縁性樹脂６で被覆されたバスバー７の図３のＡ部における配設状態を示している。

次に、前述の方法で成形した結線部材５を固定子鉄心１に組付ける方法について説明する。図５は、結線部材５を固定子鉄心１に組付けた状態を示す図である。図５から理解されるように、結線部材５を固定子鉄心１に組付けるには、結線部材５をバスバー７に形成された溶接部８の第２の曲げ部８ｃが、固定子巻線３の端末３ａと当接し、所謂、拝み形状を形成するように、端末３ａが突出する方向の固定子巻線３の上部に組付ける。後述するように、固定子巻線３の端末３ａとバスバー７に形成された溶接部８の第２の曲げ部８ｃの先端部をＴＩＧ溶接するのであるが、組付け時にその溶接部の先端が鉛直上方を向くように組付ける。この際、結線部材５とインシュレータ４を固定するために、接着剤によって結線部材５の絶縁性樹脂６の部分とインシュレータ４を接着する。

上記のように、結線部材５を固定子鉄心１に組付けたのち、固定子巻線３の端末３ａとバスバー７に形成された溶接部８の第２の曲げ部８ｃの先端部をＴＩＧ溶接する。なお、このとき、固定子巻線３の端末３ａは、それぞれ結線部材５の下部から鉛直上方に立ち上げて各バスバー７のそれぞれの溶接部８に隣接するように曲げ成形されており、固定子巻線３の端末３ａと溶接部８の第２の曲げ部８ｃの先端部の長さが揃うように調節され、ＴＩＧ溶接により接合される。

なお、固定子巻線３の端末３ａとバスバー７に形成された溶接部８の第２の曲げ部８ｃの先端部の溶接手法は、ＴＩＧ溶接に限らず、電子ビーム溶接のような他の手法でもよいが、ＴＩＧ溶接であれば、安定した溶接強度と品質が得られる効果がある。また、結線部材５を固定子鉄心１に組付ける際に、結線部材５を固定子巻線３のコイルエンド部分の上側ではなく、コアバックの上側に配設してもよく、同様の軸長短縮効果を得ることができる。なお、結線部材５を固定子巻線３のコアバックの上側に配設する場合、バスバー７に形成する溶接部８は、第１の曲げ部８ｂをバスバー７の厚み方向に円弧の内向きに折曲するのが効果的である。

以上のように、実施の形態１に係るモータ固定子によれば、次の効果を得ることができる。即ち、
（１）固定子巻線３の端末３ａとバスバー７に形成された溶接部８の第２の曲げ部８ｃの先端部の溶接を、結線部材５の半径方向の横側で行うことができると共に、結線部材５の幅方向の長さに対し、溶接部８の第２の曲げ部８ｃの長さを短くすることで、溶接部８が結線部材５の幅方向端部から突出しない。このためモータ固定子１０、即ち、モータの軸長を短く抑えることができ高出力密度化に寄与する。
（２）バスバー７に形成された溶接部８が、厚み方向に折曲されてから幅方向の戻る方向に折曲されているため、金型の上下の型割りのみとなり、インサート金型構成の妨げにならない。
（３）バスバー７相互間の絶縁距離を絶縁性樹脂６で確保できる。
（４）結線部材５の内部への異物混入を防止することができ、絶縁信頼性を向上することができる。
（５）バスバー７を絶縁性樹脂６で一体的に被覆して結線部材５を構成することにより、剛性が高く、共振周波数が高い、従って振動に対する信頼性が高いモータ固定子を得ることができる。
（６）バスバー７は、溶接部８に形成された第２の曲げ部８ｃと、第１の曲げ部８ｂの第２の曲げ部８ｃとの繋がり部を除いて全て絶縁性樹脂６で被覆されるので、固定子巻線３のコイルエンドとの絶縁が可能である。また、結線部材５を固定子鉄心１に組付ける際にバスバー７が抜け落ちることがない。
（７）バスバー７を、溶接部８に形成された第２の曲げ部８ｃと、第１の曲げ部８ｂの第２の曲げ部８ｃとの繋がり部を除いて全て絶縁性樹脂６で被覆することは、金型構成上容易で、固定子巻線３との絶縁に必要な分だけ被覆部分を延ばすことができる。これにより絶縁距離を形成することができる。
（８）結線部材５を固定子鉄心１に組付ける際、一方向から結線部材５を組付けるので、固定子巻線３の端末３ａとバスバー７に形成された溶接部８の先端部を溶接する際に、溶接機材を一方向から挿入可能となる。従って、設備構成が容易になり、溶接などの後作業が容易となる。
（９）固定子巻線３の端末３ａとバスバー７の溶接部８に形成された第２の曲げ部８ｃの先端部をＴＩＧ溶接すると共に、溶融部を真上から見える状態で溶接できるので、画像検査による溶接部分の品質管理が容易となり、生産性の向上を図ることができる。更に、ＴＩＧ溶接のため溶接品質が安定する。

以上、この発明の実施の形態１に係るモータ固定子について説明したが、この発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

Claims (2)

1. 薄板を積層して形成すると共に、径方向に突出する突極を複数有する固定子鉄心と、上記固定子鉄心の各突極に巻装される固定子巻線と、上記固定子巻線に接続され、該固定子巻線に電流を供給する結線部材と、を備えたモータ固定子であって、
   上記結線部材は、帯状導体を該帯状導体の厚み方向に円弧状に形成したバスバーの一つあるいは複数を絶縁性樹脂で被覆すると共に、少なくとも上記固定子巻線のコイルエンド対向部を覆うように構成されており、
   上記バスバーには溶接部を設け、上記溶接部を、幅方向に突出する突出部と、該突出部から厚み方向に折曲した第１の曲げ部と、さらに先端部を幅方向の戻る方向に折曲した第２の曲げ部から構成し、上記固定子巻線の端末と上記第２の曲げ部の先端部が溶接されているモータ固定子において、
   上記固定子巻線の端末は、上記第２の曲げ部に隣接して上記帯状導体の幅方向に折曲されていると共に、上記第２の曲げ部の先端の高さは、上記円弧状の領域よりも低くなっており、上記端末と上記第２の曲げ部の先端部の長さが揃うように構成されていることを特徴とするモータ固定子。
2. 上記バスバーは、少なくとも上記第２の曲げ部を除いて上記絶縁性樹脂で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ固定子。

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