JP5989496B2 - 回転電機のステータ用のバスリング - Google Patents

Description

本発明は、回転電機のステータにおける３相のコイルについて、各相の複数の単コイルを並列に接続するバスリングに関する。

３相のコイルをステータコアのスロットに配置して形成されるステータにおいては、各相のコイルの端部をそれぞれ結束するために、導体からなるバスリングを用いることが行われている。このバスリングは、各相のコイルを形成する複数の単コイルを並列に接続する際に用いられている。
例えば、特許文献１のバスリングは、複数の導電線材を互いに軸方向に位置を違えて配列し、各導電線材に、その径方向へ延出するよう曲折された延出部を形成して構成している。このバスリングは、固定子の端面に沿って取り付けられる。また、導電線材に、延出部から軸方向へ突出する門形の曲折部を形成し、固定子の固定子歯に巻回される巻線を曲折部に接続している。これにより、回転電機を小型化させている。

また、例えば、特許文献２のモータの配電部品においては、接続体の板状の導体本体にコイル接続端子を一体に設け、導体本体を絶縁材料からなる環状ホルダの溝に挿入することが記載されている。また、接続体は、銅板からなる接続体材料に対して打抜き加工を行い、コイル接続端子を形成するための突出部を設けて形成されている。

特許第４６３６１９２号公報 特開２００９−１１８５７５号公報

しかしながら、特許文献１のバスリングにおいては、複数の巻線が各曲折部に接続され、バスリングには、複数の巻線への電流の全体が流れることになる。そのため、バスリングを、複数の巻線の全体に流れる電流を見込んで、太くする必要がある。
また、特許文献２の配電部品においては、打抜き加工が行われるため、材料の歩留りが悪くなる。また、異なる種類の回転電機を形成する場合、あるいは回転電機の仕様が変わった場合に、配電部品の形状変更が大掛かりになり、配電部品を製造する設備の汎用化が困難である。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、細線化及び歩留りの向上を図ることができ、製造設備の汎用化を図ることができる回転電機のステータ用のバスリングを提供しようとして得られたものである。

本発明の一態様は、ステータコアのスロットにＵ相、Ｖ相及びＷ相の３相のコイルを配置して形成される回転電機のステータにおいて、各相のコイルごとに同相の複数の単コイルを並列に接続して、該同相の複数の単コイルの軸方向一端側が結束されたケーブル端子部を形成するバスリングであって、
該バスリングは、上記ステータの軸方向端部に配置され、略同一の断面積が連続し、同相の各単コイルから上記ケーブル端子部までそれぞれ個別に形成された各相の条線を、互いに平行に重ね合わせて形成されており、かつ、上記ケーブル端子部に近づくに従って、重ね合わされる上記条線の本数が増加しており、
各相の上記条線は、上記ケーブル端子部を挟む周方向の両側に均等の数が配置されており、
各相の上記ケーブル端子部は、同相の上記条線から引き伸ばされた部分が互いに平行に重ね合わされて形成されており、
各相の上記条線において、上記引き伸ばされた部分と、該引き伸ばされた部分から周方向の一方側に位置する部分と、上記引き伸ばされた部分から周方向の他方側に位置する部分とは、１本の導体によって形成されていることを特徴とする回転電機のステータ用のバスリングにある（請求項１）。

上記回転電機のステータ用のバスリングは、各相のコイルを形成する各単コイルについて個別に条線を設け、この条線を互いに平行に重ね合わせて形成している。そのため、各条線は各単コイルに流れる電流を許容できればよく、各条線の太さをできるだけ細くすることができる。
また、全長に亘って略同一の断面積が連続する条線を用いることにより、材料に打抜き加工を行う必要がなく、バスリングを製造する材料の歩留まりを向上させることができる。また、バスリングは、条線を折り曲げて形成することができる。そのため、異なる種類の回転電機を形成する場合、あるいは回転電機の仕様が変わった場合であっても、条線の長さ、条線を折り曲げる位置等を変更することによって容易に対応することができ、バスリングを製造する設備の汎用化を図ることができる。

それ故、上記回転電機のステータ用のバスリングによれば、細線化及び歩留りの向上を図ることができ、製造設備の汎用化を図ることができる。

実施例にかかる、回転電機のステータを示す斜視図。 実施例にかかる、３相のコイルがステータコアに配置された組付体に対し、中性点用バスリング、絶縁体及び３相のバスリングを配置する状態を示す斜視図。 実施例にかかる、Ｕ相の単コイルの全体を並列接続する複数の条線によるＵ相のバスリングを示す斜視図。 実施例にかかる、同相の複数の単コイルのうち、ケーブル端子部から最も遠い単コイルに接続される条線を示す斜視図。 実施例にかかる、同相の複数の単コイルのうち、ケーブル端子部から２番目に遠い単コイルに接続される条線を示す斜視図。 実施例にかかる、同相の複数の単コイルのうち、ケーブル端子部に最も近い単コイルに接続される条線を示す斜視図。 実施例にかかる、３相の単コイルを、各相のバスリング及び中性点用バスリングによってスター結線する状態を示す配線図。

上述した回転電機のステータ用のバスリングにおける好ましい実施の形態につき説明する。
上記回転電機のステータ用のバスリングにおいて、上記バスリングは、完全なリング形状には形成されておらず、上記ケーブル端子部とは反対側の周方向位置が切り離された円弧形状に形成されている。回転電機は、電動機、発電機、モータジェネレータ等として用いられるものである。

また、上記条線は、略長方形状又は扁平形状の断面を有しており、上記バスリングは、上記条線における広い方の側面を互いに平行に対面させて形成されていてもよい（請求項２）。
この場合には、複数の条線をコンパクトに重ね合わせることが容易になり、バスリングの小型化を図ることができる。

また、上記バスリングは、上記ケーブル端子部を挟む周方向の両側に均等の数だけ上記各条線を接続するよう構成されている。
これにより、バスリングを構成する条線を重ね合わせた配置を一層容易にして、バスリングの形成を容易にすることができる。

また、上記バスリングは、上記単コイルの一端側が接続される部分に、Ｕ字状に折り返された接続部を有していてもよい（請求項３）。
この場合には、Ｕ字状の接続部に単コイルの端部を挟み込んで接合することができ、バスリングへの単コイルの接合が容易である。

以下に、回転電機のステータ用のバスリングにかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例の回転電機のステータ１用のバスリング４Ｕ，４Ｖ，４Ｗは、図１、図２に示すごとく、ステータコア２のスロット２１にＵ相、Ｖ相及びＷ相の３相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを配置して形成される回転電機のステータ１において、各相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗごとに複数の単コイル３１を並列に接続して、該各相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの一端側を結束したケーブル端子部４２を形成するためのものである。

図３に示すごとく、各相のバスリング４Ｕ，４Ｖ，４Ｗは、ステータ１の軸方向端部（３相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗのコイルエンド部）に配置され、略同一の断面積が連続し、各単コイル３１からケーブル端子部４２までそれぞれ個別に形成された条線４１Ａ〜４１Ｃを、互いに平行に重ね合わせて形成されている。また、各相のバスリング４Ｕ，４Ｖ，４Ｗの条線４１Ａ〜４１Ｃは、ケーブル端子部４２に近づくに従って、重ね合わされる本数が増加している。

以下に、本例の本例の回転電機のステータ１用のバスリング４Ｕ，４Ｖ，４Ｗにつき、図１〜図７を参照して詳説する。
図１、図３に示すごとく、ステータコア２には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗが順次繰り返し同じ数だけ配置されている。各相のバスリング４Ｕ，４Ｖ，４Ｗは、２つの他相の単コイル３１を飛ばす状態で、各単コイル３１のコイル端部３１１Ａをケーブル端子部４２へ結束する条線４１Ａ〜４１Ｃを重ね合わせて形成されている。

図２に示すごとく、３相のバスリング４Ｕ，４Ｖ，４Ｗは、回転電機のステータ１における軸方向一端側の端部において、３相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗそれぞれについて、３本が配置される。３相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗはスター結線されるものであり（図７参照）、ステータ１における軸方向一端側の端部には、中性点を形成する中性点用バスリング５も配置される。各バスリング４Ｕ，４Ｖ，４Ｗ及び中性点用バスリング５は、導通性の良い、銅、アルミニウム等の導体によって形成されている。
なお、図７は、３相の単コイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを、各相のバスリング４Ｕ，４Ｖ，４Ｗ及び中性点用バスリング５によってスター結線する状態を配線図として示す。同図において、中性点を符号Ｘによって示す。

図１、図２に示すごとく、ステータ１の軸方向一端側の端部には、各バスリング４Ｕ，４Ｖ，４Ｗの各相間の絶縁性を確保するための絶縁体６が配置されている。絶縁体６は、径方向に４段に分かれて配置される。そして、内外周の絶縁体６同士の間に形成される隙間にバスリング４Ｕ，４Ｖ，４Ｗがそれぞれ配置され、最外周側の絶縁体６の外周側に中性点用バスリング５が配置される。
なお、図２は、３相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗがステータコア２に配置された組付体１０に対し、中性点用バスリング５、絶縁体６、３相のバスリング４Ｕ，４Ｖ，４Ｗを配置する状態を示す。

中性点用バスリング５は、互いに隣接する他相の単コイル３１を順次接続するリング形状に形成されている。中性点用バスリング５は、各相の単コイル３１の中性点側のコイル端部３１１Ｂを接続する複数の接続部５１を周方向に等間隔に有している。３相のバスリング４Ｕ，４Ｖ，４Ｗ及び中性点用バスリング５はともに、ケーブル端子部４２が設けられた周方向位置とは反対側の周方向位置において切り離されており、円弧形状に形成されている。
本例の３相のバスリング４Ｕ，４Ｖ，４Ｗは、ステータ１の軸方向一端側の端部において、径方向に重なるように配置されている。これ以外にも、３相のバスリング４Ｕ，４Ｖ，４Ｗは、ステータ１の軸方向一端側の端部において、軸方向に重なるように配置することもできる。

図３は、Ｕ相の単コイル３１の全体を並列接続する複数の条線４１Ａ〜４１ＣによるＵ相のバスリング４Ｕを示す。同図に示すごとく、Ｕ相のバスリング４Ｕは、単コイル３１の一端側が接続される部分に、Ｕ字状に折り返された接続部４３を有している。この接続部４３は、条線４１Ａ〜４１Ｃの端部において、ステータコア２の軸方向に直交する平面方向において折曲げ加工を行って形成されている。各接続部４３は、径方向に伸びる径方向部分４３０の先端部において、内周側部分４３１と外周側部分４３２とを互いに対向させる状態で形成されている。各条線４１Ａ〜４１Ｃにおいて、各接続部４３は、Ｕ字状に折り返す方向が周方向の同じ側に位置するように形成されている。

そして、図１、図３に示すごとく、軸方向外方に引き出される２つの単コイル３１のコイル端部３１１Ａを、接続部４３の内周側部分４３１と外周側部分４３２との間に挟み込み、ヒュージング等の溶接を行って、２つのコイル端部３１１Ａと接続部４３とを接合することができる。なお、Ｖ相及びＷ相のバスリング４Ｖ，４Ｗは、ステータコア２の周方向に沿って配置される外径、及び接続部４３の径方向部分４３０の長さ等が異なる以外は、Ｕ相のバスリング４Ｕと同様の形状を有している。

図３に示すごとく、本例の３相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗは、同相のコイル３Ｕ（３Ｖ又は３Ｗ）ごとにそれぞれ６つの単コイル３１を並列に接続して形成されている。同相の各単コイル３１に接続される複数の条線４１Ａ〜４１Ｃは、ケーブル端子部４２から最も遠い単コイル３１に接続される条線４１Ａが最も内周側に配置され、ケーブル端子部４２に近い単コイル３１に接続される条線４１Ｂ，４１Ｃになるほど外周側に配置されて、内外周に互いに重ね合わされている。

ここで、図４は、同相の複数の単コイル３１のうち、ケーブル端子部４２から最も遠い単コイル３１に接続される条線４１Ａを示す。図５は、同相の複数の単コイル３１のうち、ケーブル端子部４２から２番目に遠い単コイル３１に接続される条線４１Ｂを示す。図６は、同相の複数の単コイル３１のうち、ケーブル端子部４２に最も近い単コイル３１に接続される条線４１Ｃを示す。

図３に示すごとく、本例の条線４１Ａ〜４１Ｃは、断面略長方形状の角線であり、各相のバスリング４Ｕ，４Ｖ，４Ｗは、条線４１Ａ〜４１Ｃにおける広い方の側面を互いに平行に対面させて形成されている。各相のバスリング４Ｕ，４Ｖ，４Ｗは、ケーブル端子部４２を挟む周方向の両側に均等の数だけ各条線４１Ａ〜４１Ｃを接続するよう構成されている。

図４に示すごとく、本例のケーブル端子部４２は、周方向に伸びる条線４１Ａ〜４１Ｃの端部を径方向に引き伸ばして形成されている。本例においては、ケーブル端子部４２を中心として、周方向の一方側においてケーブル端子部４２から最も遠くに位置する単コイル３１に接続される条線４１Ａと、周方向の他方側においてケーブル端子部４２から最も遠くに位置する単コイル３１に接続される条線部分４１Ａとが１本の導体で形成されている。この１本の導体による条線４１Ａは、ケーブル端子部４２を形成する位置において円形状に屈曲して、ビス等を挿通させることができる取付部４２１を形成している。
また、図５、図６に示すごとく、他の条線４１Ｂ，４１Ｃについても、条線４１Ａと同様に１本の導体で形成されている。

なお、各条線４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃは、１つの単コイル３１に対して１本ずつ用い、ケーブル端子部４２において圧着端子等を用いて結束することもできる。この場合、取付部４２１は、圧着端子等の取付部となる。
また、絶縁体６を用いる代わりに、各相のバスリング４Ｕ，４Ｖ，４Ｗの各条線４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃをまとめて巻き付ける絶縁テープ等の絶縁部材を用いることもできる。この場合には、絶縁体６を用いないことにより、ステータ１の小型化を図ることができる。

本例の回転電機のステータ１用のバスリング４Ｕ，４Ｖ，４Ｗは、各相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを形成する各単コイル３１について個別に条線４１Ａ〜４１Ｃを設け、この条線４１Ａ〜４１Ｃを互いに平行に重ね合わせて形成している。そのため、各条線４１Ａ〜４１Ｃは各単コイル３１に流れる電流を許容できればよく、各条線４１Ａ〜４１Ｃの太さをできるだけ細くすることができる。
また、全長に亘って略同一の断面積が連続する条線４１Ａ〜４１Ｃを用いることにより、材料に打抜き加工を行う必要がなく、バスリング４Ｕ，４Ｖ，４Ｗを製造する材料の歩留まりを向上させることができる。また、バスリング４Ｕ，４Ｖ，４Ｗは、条線４１Ａ〜４１Ｃを折り曲げて形成することができる。そのため、異なる種類の回転電機を形成する場合、あるいは回転電機の仕様が変わった場合であっても、条線４１Ａ〜４１Ｃの長さ、条線４１Ａ〜４１Ｃを折り曲げる位置等を変更することによって容易に対応することができ、バスリング４Ｕ，４Ｖ，４Ｗを製造する設備の汎用化を図ることができる。

それ故、本例の回転電機のステータ１用のバスリング４Ｕ，４Ｖ，４Ｗによれば、細線化及び歩留りの向上を図ることができ、製造設備の汎用化を図ることができる。

１ 回転電機のステータ
２ ステータコア
２１ スロット
３Ｕ，３Ｖ，３Ｗ ３相のコイル
３１ 単コイル
４Ｕ，４Ｖ，４Ｗ ３相のバスリング
４１Ａ〜４１Ｃ 条線
４２ ケーブル端子部
４３ 接続部

Claims (3)

1. ステータコアのスロットにＵ相、Ｖ相及びＷ相の３相のコイルを配置して形成される回転電機のステータにおいて、各相のコイルごとに同相の複数の単コイルを並列に接続して、該同相の複数の単コイルの軸方向一端側が結束されたケーブル端子部を形成するバスリングであって、
   該バスリングは、上記ステータの軸方向端部に配置され、略同一の断面積が連続し、同相の各単コイルから上記ケーブル端子部までそれぞれ個別に形成された各相の条線を、互いに平行に重ね合わせて形成されており、かつ、上記ケーブル端子部に近づくに従って、重ね合わされる上記条線の本数が増加しており、
   各相の上記条線は、上記ケーブル端子部を挟む周方向の両側に均等の数が配置されており、
   各相の上記ケーブル端子部は、同相の上記条線から引き伸ばされた部分が互いに平行に重ね合わされて形成されており、
   各相の上記条線において、上記引き伸ばされた部分と、該引き伸ばされた部分から周方向の一方側に位置する部分と、上記引き伸ばされた部分から周方向の他方側に位置する部分とは、１本の導体によって形成されていることを特徴とする回転電機のステータ用のバスリング。
2. 請求項１に記載の回転電機のステータ用のバスリングにおいて、上記条線は、略長方形状又は扁平形状の断面を有しており、
   上記バスリングは、上記条線における広い方の側面を互いに平行に対面させて形成されていることを特徴とする回転電機のステータ用のバスリング。
3. 請求項１又は２に記載の回転電機のステータ用のバスリングにおいて、該バスリングは、上記単コイルの一端側が接続される部分に、Ｕ字状に折り返された接続部を有していることを特徴とする回転電機のステータ用のバスリング。

Images