JP6204188B2 - 回転電機のステータ - Google Patents

Description

本発明は、回転電機のステータに関し、特に、三相のコイルが中性点接続導体により接続されたステータに関する。

下記特許文献１では、平板状の金属部材を円環状にプレス加工した中性点接続導体を用いて三相のコイルを接続している。

特開２０１３−１０２５９６号公報 特開２０１３−９４９５号公報

三相のコイルを接続するための中性点接続導体は、形状が複雑になりやすく、製造工程も複雑化しやすい。特許文献１の中性点接続導体も、平板状の金属部材を円環状にプレス加工する必要があり、製造工程が複雑化する。

本発明は、三相のコイルを接続するための中性点接続導体の製造を容易化することを目的とする。

本発明に係る回転電機のステータは、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る回転電機のステータは、ステータコアと、ステータコアに巻装された三相のコイルと、三相のコイルのそれぞれに接続される中性点接続導体と、を備え、中性点接続導体は、１つの線状の導体が曲げられて構成され、導体が折り返されて２重に重なる重なり部を有し、三相のコイルが中性点接続導体の両端部と重なり部にそれぞれ接続されていることを要旨とする。この構成によれば、三相のコイルを接続するための中性点接続導体を、１つの線状の導体を曲げることで形成することができ、製造を容易化することができる。

本発明の一態様では、重なり部のステータ軸方向端部に導体の折り返しによる湾曲部が形成され、湾曲部が中性点接続導体の両端部よりステータ軸方向に張り出していることが好適である。この構成によれば、中性点バスバの重なり部が湾曲部でコイルと接合されることによる接合性の低下を防ぐことができ、中性点バスバの重なり部とコイルとの接合性を向上させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、三相のコイルを接続するための中性点接続導体の製造を容易化することができる。

本発明の実施形態に係るステータの全体構成例を示す斜視図である。 ステータコア２１及びセグメントコイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗの構成例を示す図である。 中性点バスバ４２の構成例を示す図である。 セグメントコイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗの接続端子３２Ｕ−１，３２Ｖ−１，３２Ｗ−１と中性点バスバ４２との接続例を示す図である。 セグメントコイル２２Ｖの接続端子３２Ｖ−１と中性点バスバ４２の重なり部４２Ｖとの接続例を示す図である。 セグメントコイル２２Ｖの接続端子３２Ｖ−１と中性点バスバ４２の重なり部４２Ｖとの接合性が低下する例を示す図である。 中性点バスバ４２とセグメントコイル２２Ｗの構成例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

図１〜３は、本発明の実施形態に係る回転電機のステータの概略構成を示す図である。図１はステータ全体構成の斜視図を示し、図２はステータコア２１及びセグメントコイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗの構成例を示し、図３は中性点バスバ４２の構成例を示す。図１，２では、ステータ周方向に関してステータコア２１及びセグメントコイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗの構成の図示を一部省略しているが、図示を省略している残りの部分の構成は、図示している部分と同様の構成である。

ステータは、ステータコア２１と、ステータコア２１に巻装された三相のセグメントコイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗと、三相のセグメントコイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗの一端部同士を中性点として結合する、つまり三相のセグメントコイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２ＷをＹ結線（スター結線）するための中性点バスバ（中性点接続導体）４２とを含んで構成される。ステータコア２１は、ステータ周方向に沿って延びる円環状のヨーク２３と、ヨーク２３の内周面よりステータ径方向内側（図示しないロータ側）へ突出する複数のティース２４とを含む。複数のティース２４はステータ周方向に互いに間隔をおいて（等間隔で）配置されている。ステータ周方向に隣接するティース２４間にスロットが形成され、セグメントコイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗはスロットを通ってティース２４に巻装されている。セグメントコイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗの導体は矩形断面であり、例えば長方形断面の平角線が用いられるが、略正方形断面の角線が用いられてもよい。セグメントコイル２２Ｕにおいては、ステータ周方向位置の異なるスロットを通ってステータコア２１（ティース２４及びヨーク２３）よりステータ軸方向一方側に張り出したコイルエンド部がステータ周方向に曲げ加工され、コイルエンド部の先端部同士が接合されている。同様に、セグメントコイル２２Ｖ，２２Ｗにおいても、ステータコア２１よりステータ軸方向一方側に張り出したコイルエンド部の先端部同士が接合されている。セグメントコイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗの各接合部３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗは、ステータ軸方向に沿って延びている。

中性点バスバ４２は、三相のセグメントコイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗのそれぞれと電気的に接続されている。中性点バスバ４２の導体も矩形断面であり、例えば長方形断面の平角線が用いられるが、略正方形断面の角線が用いられてもよい。図１，２の例では、セグメントコイル２２Ｕの接合部３２Ｕの１つ、セグメントコイル２２Ｖの接合部３２Ｖの１つ、及びセグメントコイル２２Ｗの接合部３２Ｗの１つを、中性点バスバ４２との接続端子３２Ｕ−１，３２Ｖ−１，３２Ｗ−１としてそれぞれ用いている。セグメントコイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗの接続端子３２Ｕ−１，３２Ｖ−１，３２Ｗ−１は、ステータ周方向に互いに間隔をおいて配置され、ステータ軸方向長さが互いに等しく、ステータ軸方向位置が互いに一致する。

本実施形態では、中性点バスバ４２は、１本の連続した線状の導体が曲げ加工されて構成されている。中性点バスバ４２は、その一端部４２Ｕと他端部４２Ｗとの間に、導体が折り返されて２重に重なる重なり部４２Ｖを有する。中性点バスバ４２は、両端部４２Ｕ，４２Ｗ及び重なり部４２Ｖ以外は、絶縁皮膜４２Ｉにより導体が覆われている。中性点バスバ４２の一端部４２Ｕと他端部４２Ｗは、ステータ周方向に互いに間隔をおいて配置され、ステータ軸方向に沿って延びている。中性点バスバ４２の一端部４２Ｕ及び他端部４２Ｗ（絶縁皮膜４２Ｉで覆われていない導体部分）は、ステータ軸方向長さが互いに等しく、ステータ軸方向位置が互いに一致する。重なり部４２Ｖは、ステータ周方向において一端部４２Ｕと他端部４２Ｗとの間の位置に配置されている。重なり部４２Ｖは、ステータ軸方向に沿って延びており、導体がステータ径方向に２重に重ねられ、重なり部４２Ｖのステータ軸方向一方側の端部には、導体の折り返しによる湾曲部４２Ｒが形成される。湾曲部４２Ｒを含めた重なり部４２Ｖ（絶縁皮膜４２Ｉで覆われていない導体部分）のステータ軸方向長さＬ２は、一端部４２Ｕ及び他端部４２Ｗ（絶縁皮膜４２Ｉで覆われていない導体部分）のステータ軸方向長さＬ１より長く、重なり部４２Ｖ（湾曲部４２Ｒ）が一端部４２Ｕ及び他端部４２Ｗよりステータ軸方向一方側に張り出している。なお、図３の例では、モールド樹脂により覆われたサーミスタ（温度センサ）４６が中性点バスバ４２に付設されており、サーミスタ４６によりセグメントコイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗの温度を計測することが可能である。ただし、サーミスタ４６を省略することも可能である。

三相のセグメントコイル２２Ｕ，２２Ｗ，２２Ｖは、中性点バスバ４２の両端部４２Ｕ，４２Ｗ及び重なり部４２Ｖにそれぞれ電気的に接続されている。例えば図１，４に示すように、セグメントコイル２２Ｕの接続端子３２Ｕ−１と中性点バスバ４２の一端部４２Ｕが溶接により接合され、セグメントコイル２２Ｖの接続端子３２Ｖ−１と中性点バスバ４２の重なり部４２Ｖが溶接により接合され、セグメントコイル２２Ｗの接続端子３２Ｗ−１と中性点バスバ４２の他端部４２Ｗが溶接により接合されている。これによって、三相のセグメントコイル２２Ｕ，２２Ｗ，２２ＶがＹ結線される。その際には、図４，５に示すように、湾曲部４２Ｒが接続端子３２Ｖ−１よりステータ軸方向一方側に張り出した状態で、重なり部４２Ｖと接続端子３２Ｖ−１が溶接により接合される。

中性点バスバ４２においては、一端部４２Ｕに対しステータ軸方向他方側に位置するバスバ部分４２Ａが一端部４２Ｕよりステータ径方向外側に位置するよう曲げられ、重なり部４２Ｖに対しステータ軸方向他方側に位置するバスバ部分４２Ｂが重なり部４２Ｖよりステータ径方向外側に位置するよう曲げられている。そして、ステータ周方向に沿って延びるバスバ部分４２Ｄを介してバスバ部分４２Ａ，４２Ｂ同士が接続され、バスバ部分４２Ａからバスバ部分４２Ｄにかけてステータ軸方向他方側からステータ周方向一方側へ曲げられ、バスバ部分４２Ｄからバスバ部分４２Ｂにかけてステータ周方向一方側からステータ軸方向一方側へ曲げられている。同様に、他端部４２Ｗに対しステータ軸方向他方側に位置するバスバ部分４２Ｃが他端部４２Ｗよりステータ径方向外側に位置するよう曲げられており、ステータ周方向に沿って延びるバスバ部分４２Ｅを介してバスバ部分４２Ｂ，４２Ｃ同士が接続されている。

以上説明した本実施形態によれば、セグメントコイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗの接続端子３２Ｕ−１，３２Ｖ−１，３２Ｗ−１に接続するための中性点バスバ４２を、１つの連続した線状の導体を曲げ加工するだけで形成することができる。したがって、三相のセグメントコイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２ＷをＹ結線するための中性点バスバ４２の製造が容易となる。

なお、中性点バスバ４２の重なり部４２Ｖをセグメントコイル２２Ｖの接続端子３２Ｖ−１に溶接により接合する場合に、図６に示すように、ステータ軸方向端部に形成された湾曲部４２Ｒで接続端子３２Ｖ−１とのステータ径方向距離が離れると、湾曲部４２Ｒと接続端子３２Ｖ−１との溶接による接合性が低下しやすくなる。これに対して本実施形態の中性点バスバ４２では、湾曲部４２Ｒも含めた重なり部４２Ｖ（絶縁皮膜４２Ｉで覆われていない導体部分）のステータ軸方向長さＬ２が両端部４２Ｕ，４２Ｗ（絶縁皮膜４２Ｉで覆われていない導体部分）のステータ軸方向長さＬ１より長く、湾曲部４２Ｒが両端部４２Ｕ，４２Ｗよりステータ軸方向に張り出している。これによって、湾曲部４２Ｒが接続端子３２Ｖ−１よりステータ軸方向に張り出した状態で重なり部４２Ｖと接続端子３２Ｖ−１を接合しても、湾曲部４２Ｒ以外の重なり部４２Ｖで接続端子３２Ｖ−１との接合長さを、中性点バスバ４２の両端部４２Ｕ，４２Ｗとセグメントコイル２２Ｕ，２２Ｗの接続端子３２Ｕ−１，３２Ｗ−１との接合長さと同様に、十分確保することができる。したがって、中性点バスバ４２の重なり部４２Ｖとセグメントコイル２２Ｖの接続端子３２Ｖ−１との溶接による接合性を向上させることができる。

また、中性点バスバ４２においては、一端部４２Ｕに対しステータ軸方向他方側に位置するバスバ部分４２Ａが一端部４２Ｕよりステータ径方向外側に位置するよう曲げられていることで、図７に示すように、バスバ部分４２Ａとセグメントコイル（図７の例ではセグメントコイル２２Ｗ）との干渉を回避することができる。同様に、重なり部４２Ｖに対しステータ軸方向他方側に位置するバスバ部分４２Ｂが重なり部４２Ｖよりステータ径方向外側に位置するよう曲げられ、他端部４２Ｗに対しステータ軸方向他方側に位置するバスバ部分４２Ｃが他端部４２Ｗよりステータ径方向外側に位置するよう曲げられていることで、バスバ部分４２Ｂ，４２Ｃとセグメントコイルとの干渉を回避することができる。したがって、セグメントコイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗの形状を変更することなく、中性点バスバ４２とセグメントコイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗとの干渉を回避することができる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

２１ ステータコア、２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗ セグメントコイル、２３ ヨーク、２４ ティース、３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗ 接合部、３２Ｕ−１，３２Ｖ−１，３２Ｗ−１ 接続端子、４２ 中性点バスバ、４２Ｉ 絶縁皮膜、４２Ｒ 湾曲部、４２Ｕ 一端部、４２Ｖ 重なり部、４２Ｗ 他端部、４６ サーミスタ。

Claims (1)

1. ステータコアと、
   ステータコアに巻装された三相のコイルと、
   三相のコイルのそれぞれに接続される中性点接続導体と、
   を備え、
   中性点接続導体は、１つの線状の導体が曲げられて構成され、導体が折り返されて２重に重なる重なり部を有し、
   三相のコイルが中性点接続導体の両端部と重なり部にそれぞれ接続され、
   重なり部のステータ軸方向端部に導体の折り返しによる湾曲部が形成され、湾曲部が中性点接続導体の両端部よりステータ軸方向に張り出している、回転電機のステータ。

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