JP6659235B2 - ステータ - Google Patents

Description

本発明は、環状に配列された複数のコアに複数相の巻線が巻回されるとともに、複数の集配電部材を固定する固定部を備える回転電機のステータに関する。

通常、コア（鉄心）の周囲に巻線が巻回されるとともに、複数の巻線が環状に配置されたステータが、例えば、三相交流モータのステータとして用いられている。三相交流モータは、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の三相からなり、各相の巻線（コイル）には、モータ電流を供給するための集配電部材が接続されている。

例えば、特許文献１に開示されているモータのステータ構造では、屈曲した線材で概ね環状に形成した中性点バスリングが、ステータの内周部に沿って配置されている。中性点バスリングは、円周方向に交互に延びる複数の大径部及び複数の小径部と、前記大径部及び前記小径部を径方向に接続する複数の渡り部とを備えている。そして、各巻線の端部は、径方向に延びて隣接する二つの渡り部の間に位置し、結線端子の一端は、前記巻線の前記端部に結線されるとともに、他端は、前記渡り部に結線されている。

さらに、中性点バスリングの隣接する二つの渡り部の一方から大径部に連なる折曲部は、コイルからの巻線の引出部よりも径方向外側に位置し、前記折曲部の内側に前記巻線の引出部が樹脂ポッティングされている。

特開２００８−１７５８２号公報

しかしながら、上記の特許文献１では、樹脂ポッティング処理及び加熱硬化処理のために、多数の工程及び設備が必要である。従って、生産効率の低下や生産コストの高騰が惹起するというおそれがある。

本発明は、この種の課題を解決するものであり、複数の集配電部材を容易且つ確実に固定することができるとともに、生産効率の向上及び生産コストの削減を有効に図ることが可能なステータを提供することを目的とする。

本発明は、回転電機のステータに関するものである。このステータは、環状に配列された複数のコアと、前記コアに巻回された複数相の巻線と、前記複数相の巻線に電流を集配電するリング形状の複数の集配電部材と、前記複数の集配電部材を固定する固定部と、を備えている。

複数の集配電部材は、所定の配列方向に沿って互いに当接するように配置されるとともに、固定部は、前記所定の配列方向に沿って配置された前記複数の集配電部材の中、少なくとも１つの集配電部材を押圧する押圧部位を備えている。

また、このステータでは、固定部は、所定の配列方向に沿って延在する壁部からなり、前記壁部の先端側には、複数の集配電部材の中、該壁部の先端側に配置される前記集配電部材を押圧する押圧部位が設けられることが好ましい。

さらに、このステータでは、壁部は、集配電部材の内径側に配置されるとともに、押圧部位は、該集配電部材を前記内径側から押圧することが好ましい。

さらにまた、このステータでは、押圧部位は、壁部の先端側で集配電部材に近接する方向に突出することが好ましい。

また、このステータでは、押圧部位は、壁部の根元側から先端側に向かうに従って、集配電部材側に近接するように傾斜する傾斜面を有することが好ましい。

さらに、このステータでは、押圧部位の厚さは、壁部の根元側の厚さよりも薄いことが好ましい。

さらにまた、このステータでは、壁部は、集配電部材の内径側に配置される内周壁部と、前記集配電部材の外径側に配置される外周壁部と、を備えることが好ましい。その際、内周壁部と外周壁部とは、径方向に沿って互いに対向するように形成されることが好ましい。

また、このステータでは、複数の壁部は、円周方向に沿って所定の間隔ずつ離間して形成されることが好ましい。

さらに、このステータでは、壁部は、コアと巻線との間に介装される絶縁部材に形成されるとともに、前記壁部は、前記コアを構成するティース部に対して円周方向にずれた位置に配置されることが好ましい。

本発明では、複数の集配電部材が互いに当接するように配置されるとともに、前記複数の集配電部材の中、少なくとも１つの集配電部材が、固定部の押圧部位により押圧されている。このため、押圧部位により押圧されている少なくとも１つの集配電部材は、他の集配電部材と互いに当接することにより、又は、複数の前記集配電部材がそれぞれ押圧部位により押圧されることにより、振動や位置ずれが抑制されている。

従って、複数の集配電部材は、振動や位置ずれを良好に抑制することができる。これにより、複数の集配電部材を容易且つ確実に固定することができるとともに、生産効率の向上及び生産コストの削減を有効に図ることが可能になる。

本発明の実施形態に係るステータを組み込むモータの概略斜視説明図である。 前記ステータの正面説明図である。 前記ステータと集配電部材との分解斜視説明図である。 前記ステータの要部分解斜視説明図である。 前記ステータの、図２中、Ｖ−Ｖ線断面図である。 比較例１の説明図である。 比較例２の説明図である。

図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係るステータ１０を組み込むモータ（回転電機）１２は、図示しないロータを収容して、例えば、三相交流式のブラシレスモータを構成する。

ステータ１０は、例えば、複数枚の電磁鋼板が軸方向（矢印Ａ方向）に積層された複数個、例えば、１２個のコア１４を備えるとともに、前記コア１４は、環状に配置される。各コア１４には、インシュレータ（絶縁部材）１６が装着される。なお、コア１４の数は、用途等に応じて種々変更可能である。コア１４は、円周方向に延在するヨーク部１４ｙと、前記ヨーク部１４ｙの内周側に設けられ径方向に延在する幅狭なティース部１４ｔとを設ける。

各コア１４には、インシュレータ１６を介装してＷ相の巻線１８Ｗ、Ｖ相の巻線１８Ｖ及びＵ相の巻線１８Ｕが、順次、巻回されることにより、Ｗ相コアアセンブリ１４Ｗ、Ｖ相コアアセンブリ１４Ｖ及びＵ相コアアセンブリ１４Ｕが得られる。Ｗ相コアアセンブリ１４Ｗ、Ｖ相コアアセンブリ１４Ｖ及びＵ相コアアセンブリ１４Ｕは、それぞれ４個ずつ形成される。

図１〜図３に示すように、それぞれ銅等の良導電性の線状金属に絶縁被覆を施して形成される環状のＷ相バスリング２０、Ｖ相バスリング２２、Ｕ相バスリング２４及びＮ相（中性点）バスリング２６が設けられる。

インシュレータ１６は、図４に示すように、コア１４と巻線１８Ｗ（１８Ｖ及び１８Ｕ）との間に介装される巻回部１６ａを有する。巻回部１６ａの内周側には、内側板部１６ｂが一体成形されるとともに、前記巻回部１６ａの外周側には、外側板部１６ｃが一体成形される。外側板部１６ｃには、前記外側板部１６ｃと直交する板形状を有し、円周方向に延在するフランジ部１６ｄが一体成形される。

フランジ部１６ｄには、Ｗ相バスリング２０、Ｖ相バスリング２２、Ｕ相バスリング２４及びＮ相バスリング２６（以下、単に集配電部材ともいう）を固定する固定部２８と、複数個のガイド部２９とが一体成形される。固定部２８は、壁部として、複数の集配電部材の内径側に配置される内周壁部２８ａと、前記複数の集配電部材の外径側に配置される外周壁部２８ｂとを備える。固定部２８は、複数の集配電部材の所定の配列方向（ステータ軸方向）（矢印Ａ方向）に沿って延在する。

固定部２８では、図５に示すように、内周壁部２８ａと外周壁部２８ｂとの間に、Ｗ相バスリング２０が配置され、前記Ｗ相バスリング２０に重なってＶ相バスリング２２が配置される。Ｖ相バスリング２２には、Ｕ相バスリング２４が重なって配置されるとともに、前記Ｕ相バスリング２４には、Ｎ相バスリング２６が重なって配置される。Ｎ相バスリング２６は、最も軸方向外方に位置して配設される。

図４及び図５に示すように、内周壁部２８ａは、複数の集配電部材の中、少なくとも１つの集配電部材、本実施形態では、最も軸方向外方に配置されるＮ相バスリング２６を押圧する押圧部位２８ａａを設ける。内周壁部２８ａは、フランジ部１６ｄに連結される根元２８ａｂから一定の厚さｔ１を維持してステータ軸方向に延在する支持部位２８ａｃを有する。支持部位２８ａｃの先端には、段部２８ａｄが設けられることにより、押圧部位２８ａａは、集配電部材、特にＮ相バスリング２６に近接する方向に突出し、前記Ｎ相バスリング２６を内径側から押圧する。

図５に示すように、押圧部位２８ａａの厚さｔ２は、支持部位２８ａｃの厚さｔ１よりも薄く設定される（厚さｔ２＜厚さｔ１）。押圧部位２８ａａは、支持部位２８ａｃの根元側から先端側に向かうに従って、Ｎ相バスリング２６側に近接するように傾斜する傾斜面２８ａａｓを有する。内周壁部２８ａと外周壁部２８ｂとの隙間ｈは、集配電部材の直径ｄよりも大きな寸法に設定される（直径ｄ＜隙間ｈ）。

図２に示すように、固定部２８は、コア１４を構成するティース部１４ｔに対して円周方向にずれた位置に配置される。ステータ１０では、複数の固定部２８は、円周方向に沿って所定の間隔ずつ離間して形成される。

巻線１８Ｗは、Ｗ相バスリング２０により電流の集配電（集電及び配電）がなされ、巻線１８Ｖは、Ｖ相バスリング２２により電流の集配電がなされ、巻線１８Ｕは、Ｕ相バスリング２４により電流の集配電がなされる。

Ｗ相バスリング２０の両端には、Ｗ相給電端子３０Ｗが接続され、Ｖ相バスリング２２の両端には、Ｖ相給電端子３０Ｖが接続され、Ｕ相バスリング２４の両端には、Ｕ相給電端子３０Ｕが接続される。

図２及び図３に示すように、Ｗ相バスリング２０は、各巻線１８Ｗの一方の端部１８Ｗａに接続される接続部２０ｓを周方向の４カ所に設ける。接続部２０ｓは、Ｗ相バスリング２０の環状部位から中央に向かってＵ次状に突出し、Ｕ次の内側底部に位置して端部１８Ｗａがヒュージングされる。

Ｖ相バスリング２２は、各巻線１８Ｖの一方の端部１８Ｖａに接続される接続部２２ｓを周方向の４カ所に設ける。接続部２２ｓは、Ｖ相バスリング２２の環状部位から中央に向かってＵ次状に突出し、Ｕ次の内側底部に位置して端部１８Ｖａがヒュージングされる。Ｕ相バスリング２４は、各巻線１８Ｕの一方の端部１８Ｕａに接続される接続部２４ｓを周方向の４カ所に設ける。接続部２４ｓは、Ｕ相バスリング２４の環状部位から中央に向かってＵ次状に突出し、Ｕ次の内側底部に位置して端部１８Ｕａがヒュージングされる。

Ｎ相バスリング２６は、１２個の接続部２６ｓと、複数の位置決め部２６ａとを備える。接続部２６ｓは、Ｎ相バスリング２６の環状部位から中央に向かってＵ次状に突出する。各接続部２６ｓには、巻線１８Ｗの他方の端部１８Ｗｂ、巻線１８Ｖの他方の端部１８Ｖｂ及び巻線１８Ｕの他方の端部１８Ｕｂが、順次、ヒュージングされる。

次に、集配電部材を組み付ける作業について、説明する。

４個のコア１４には、インシュレータ１６が装着されるとともに、前記インシュレータ１６に巻線１８Ｗが巻回されて４個のＷ相コアアセンブリ１４Ｗが形成される。他の４個のコア１４には、インシュレータ１６が装着されるとともに、前記インシュレータ１６に巻線１８Ｖが巻回されて４個のＶ相コアアセンブリ１４Ｖが形成される。さらに別の４個のコア１４には、インシュレータ１６が装着されるとともに、前記インシュレータ１６に巻線１８Ｕが巻回されて４個のＵ相コアアセンブリ１４Ｕが形成される。

図２及び図３に示すように、Ｗ相コアアセンブリ１４Ｗ、Ｖ相コアアセンブリ１４Ｖ及びＵ相コアアセンブリ１４Ｕは、この順で互いに円弧状に配置されるとともに、この配置を４組繰り返すことにより、環状のステータ１０が形成される。

図２に示すように、Ｗ相コアアセンブリ１４Ｗでは、巻線１８Ｗの端部１８Ｗａ、１８Ｗｂが前記巻線１８Ｗの外部に引き出されてステータ１０の軸方向に屈曲される。Ｖ相コアアセンブリ１４Ｖでは、巻線１８Ｖの端部１８Ｖａ、１８Ｖｂが前記巻線１８Ｖの外部に引き出されてステータ１０の軸方向に屈曲される。Ｕ相コアアセンブリ１４Ｕでは、巻線１８Ｕの端部１８Ｕａ、１８Ｕｂが前記巻線１８Ｕの外部に引き出されてステータ１０の軸方向に屈曲される。

次いで、ステータ１０には、Ｗ相バスリング２０が取り付けられる。Ｗ相バスリング２０は、各インシュレータ１６の固定部２８及び複数個のガイド部２９に案内されて環状に配置される。その際、Ｗ相バスリング２０の各接続部２０ｓのＵ次状の開口部には、各巻線１８Ｗの端部１８Ｗａが配置される。

さらに、ステータ１０には、Ｗ相バスリング２０に重なるようにして、Ｖ相バスリング２２が取り付けられた後、前記Ｖ相バスリング２２に重なるようにして、Ｕ相バスリング２４が取り付けられる。その際、Ｖ相バスリング２２の各接続部２２ｓのＵ次状の開口部には、各巻線１８Ｖの端部１８Ｖａが配置されるとともに、Ｕ相バスリング２４の各接続部２４ｓのＵ次状の開口部には、各巻線１８Ｕの端部１８Ｕａが配置される。

ステータ１０には、Ｕ相バスリング２４に重なるようにして、Ｎ相バスリング２６が取り付けられる。Ｎ相バスリング２６では、各接続部２６ｓのＵ次状の開口部には、巻線１８Ｗの端部１８Ｗｂ、巻線１８Ｖの端部１８Ｖｂ及び巻線１８Ｕの端部１８Ｕｂが、順次、配置される。

Ｗ相バスリング２０の接続部２０ｓと巻線１８Ｗの端部１８Ｗａは、ヒュージングにより電気的に接続される。同様に、Ｖ相バスリング２２の接続部２２ｓと巻線１８Ｖの端部１８Ｖａ、及びＵ相バスリング２４の接続部２４ｓと巻線１８Ｕの端部１８Ｕａは、それぞれヒュージングにより電気的に接続される。

次いで、Ｎ相バスリング２６の所定の接続部２６ｓと巻線１８Ｗの端部１８Ｗｂは、ヒュージングにより電気的に接続される。Ｎ相バスリング２６の所定の接続部２６ｓと巻線１８Ｖの端部１８Ｖｂは、ヒュージングにより電気的に接続され、前記Ｎ相バスリング２６の所定の接続部２６ｓと巻線１８Ｕの端部１８Ｕｂは、ヒュージングにより電気的に接続される。

この場合、本実施形態では、複数の集配電部材が、互いに当接するように配置されるとともに、前記複数の集配電部材の中、少なくとも１つの集配電部材であるＮ相バスリング２６が、固定部２８の押圧部位２８ａａにより押圧されている。このため、図５に示すように、押圧部位２８ａａにより押圧されているＮ相バスリング２６は、他の集配電部材と互いに当接することにより、振動や位置ずれが抑制されている。又は、複数の集配電部材は、それぞれ押圧部位２８ａａにより押圧されるようにしてもよく、同様に振動や位置ずれが抑制されている。

従って、複数の集配電部材は、振動や位置ずれを良好に抑制することが可能になる。これにより、複数の集配電部材を容易且つ確実に固定することができるとともに、生産効率の向上及び生産コストの削減を有効に図ることが可能になるという効果が得られる。

また、固定部２８は、ステータ軸方向（矢印Ａ方向）に沿って延在する内周壁部２８ａ及び外周壁部２８ｂを備えている。そして、内周壁部２８ａの先端側には、複数の集配電部材の中、該内周壁部２８ａの先端側に配置されるＮ相バスリング２６を押圧する押圧部位２８ａａが設けられている。

このため、Ｎ相バスリング２６に付与される押圧力、又は該Ｎ相バスリング２６と押圧部位２８ａａとの摩擦力により、Ｕ相バスリング２４、Ｖ相バスリング２２及びＷ相バスリング２０の振動や位置ずれを抑制することができる。しかも、最先端のＮ相バスリング２６を押圧することにより、Ｕ相バスリング２４、Ｖ相バスリング２２及びＷ相バスリング２０の軸方向外側への変位、すなわち、飛び出しを効果的に抑制することが可能になる。

さらに、内周壁部２８ａは、Ｗ相バスリング２０、Ｖ相バスリング２２、Ｕ相バスリング２４及びＮ相バスリング２６の内径側に配置されるとともに、押圧部位２８ａａは、前記Ｎ相バスリング２６を前記内径側から押圧している。従って、各集配電部材の太さや軸心からの半径のばらつきを考慮して、内周壁部２８ａ及び外周壁部２８ｂの位置や厚さｔ１、ｔ３を設定することで、該ばらつきに影響されることがなく、適正な押圧力を付与することができる。しかも、内周壁部２８ａ及び外周壁部２８ｂに過大な応力が作用することを抑制することが可能になる。

さらにまた、押圧部位２８ａａは、内周壁部２８ａの先端側でＮ相バスリング２６に近接する方向に突出している。例えば、図６の比較例１では、内周壁部２ａ及び外周壁部２ｂ間全体に、Ｗ相バスリング２０、Ｖ相バスリング２２、Ｕ相バスリング２４及びＮ相バスリング２６の締め代を設けている。その際、各集配電部材の太さや軸心からの半径のばらつきにより、根元３ａ、３ｂには、過大な応力が発生するおそれがある。

これに対して、本願発明では、内周壁部２８ａ及び外周壁部２８ｂが、根元側のＷ相バスリング２０に接触して反ってしまうことを確実に抑制しながら、最先端位置のＮ相バスリング２６を押圧することができる。

また、押圧部位２８ａａは、支持部位２８ａｃの根元側から先端側に向かうに従って、Ｎ相バスリング２６側に近接するように傾斜する傾斜面２８ａａｓを有している。例えば、図７の比較例２では、内周壁部４ａがＷ相バスリング２０、Ｖ相バスリング２２、Ｕ相バスリング２４及びＮ相バスリング２６側に傾斜する一方、外周壁部４ｂが垂直姿勢に配置されている。その際、各集配電部材の太さや軸心からの半径のばらつきにより、内周壁部４ａが、例えば、Ｖ相バスリング２２やＵ相バスリング２４に当接して反ってしまうおそれがある。これにより、内周壁部４ａに過大な応力が作用するとともに、最先端のＮ相バスリング２６に所望の押圧力が付与されないという問題がある。

これに対して、本願発明では、押圧部位２８ａａに傾斜面２８ａａｓを設けている。このため、最先端のＮ相バスリング２６の位置が所定の位置からずれていても、傾斜面２８ａａｓは、前記Ｎ相バスリング２６に確実に当接して適切な押圧力を付与することが可能になる。

さらに、押圧部位２８ａａの厚さｔ２は、根元側である支持部位２８ａｃの厚さｔ１よりも薄く設定されている。従って、内周壁部２８ａの先端である押圧部位２８ａａの剛性を低減させることができ、前記押圧部位２８ａａが変形し易くなる。これにより、押圧部位２８ａａは、Ｎ相バスリング２６に当接する際に、撓み易くなり、支持部位２８ａｃの根元２８ａｂに応力が集中することを良好に抑制することが可能になる。

さらにまた、固定部２８は、複数の集配電部材の内径側に配置される内周壁部２８ａと、前記複数の集配電部材の外径側に配置される外周壁部２８ｂとを備えている。その際、内周壁部２８ａと外周壁部２８ｂとは、径方向に沿って互いに対向するように形成されている。このため、Ｗ相バスリング２０、Ｖ相バスリング２２、Ｕ相バスリング２４及びＮ相バスリング２６を一層確実に位置決めすることができる。

また、複数の固定部２８は、円周方向に沿って所定の間隔ずつ離間して形成されている。従って、複数の押圧部位２８ａａでＮ相バスリング２６を押圧することが可能になり、前記Ｎ相バスリング２６をより安定的に固定することができる。

さらに、固定部２８は、コア１４と巻線１８Ｗ（１８Ｖ及び１８Ｕ）との間に介装されるインシュレータ１６に形成されている。そして、固定部２８は、コア１４を構成するティース部１４ｔに対して円周方向にずれた位置に配置されている。これにより、集配電部材の引き出し部が周方向中央から引き出される際にも、前記引き出し部と固定部２８とが干渉することがなく、インシュレータ１６を共用することが可能になる。

１０…ステータ １２…モータ
１４…コア １４ｔ…ティース部
１４ｙ…ヨーク部 １６…インシュレータ
１８Ｕ、１８Ｖ、１８Ｗ…巻線 ２０…Ｗ相バスリング
２０ｓ、２２ｓ、２４ｓ、２６ｓ…接続部
２２…Ｖ相バスリング ２４…Ｕ相バスリング
２６…Ｎ相バスリング ２８…固定部
２８ａ…内周壁部 ２８ａａ…押圧部材
２８ａａｓ…傾斜面 ２８ａｂ…根元
２８ａｃ…支持部位 ２８ａｄ…段部
２８ｂ…外周壁部

Claims (9)

1. 環状に配列された複数のコアと、
   前記コアに巻回された複数相の巻線と、
   前記複数相の巻線に電流を集配電するリング形状の複数の集配電部材と、
   前記複数の集配電部材を固定する固定部と、
   を備える回転電機のステータであって、
   前記複数の集配電部材は、所定の配列方向に沿って互いに当接するように配置されるとともに、
   前記固定部は、前記所定の配列方向に沿って配置された前記複数の集配電部材の中、少なくとも１つの集配電部材を押圧する押圧部位を備え、
   前記固定部は、前記所定の配列方向に沿って延在する壁部からなり、
   前記壁部の先端側には、前記複数の集配電部材の中、該壁部の先端側に配置される前記集配電部材を押圧する前記押圧部位が設けられ、
   前記押圧部位の厚さは、前記壁部の根元側の厚さよりも薄いことを特徴とするステータ。
2. 請求項１記載のステータにおいて、前記壁部は、互いに対向して配置された第１壁部及び第２壁部を有し、
   前記第１壁部は、前記所定の配列方向に沿って突出した支持部位と、前記支持部位の先端部から前記第２壁部側に向かって斜めに延出するとともに前記第２壁部から離間した板状の前記押圧部位とを有することを特徴とするステータ。
3. 請求項２記載のステータにおいて、前記第１壁部と前記第２壁部との対向方向における前記支持部位と前記第２壁部との間の隙間は、前記集配電部材の直径よりも大きいことを特徴とするステータ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のステータにおいて、前記壁部は、前記集配電部材の内径側に配置されるとともに、
   前記押圧部位は、該集配電部材を前記内径側から押圧することを特徴とするステータ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のステータにおいて、前記押圧部位は、前記壁部の先端側で前記集配電部材に近接する方向に突出することを特徴とするステータ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のステータにおいて、前記押圧部位は、前記壁部の根元側から先端側に向かうに従って、前記集配電部材側に近接するように傾斜する傾斜面を有することを特徴とするステータ。
7. 請求項２記載のステータにおいて、前記壁部は、前記集配電部材の内径側に配置される前記第１壁部である内周壁部と、
   前記集配電部材の外径側に配置される前記第２壁部である外周壁部と、
   を備え、
   前記内周壁部と前記外周壁部とは、径方向に沿って互いに対向するように形成されることを特徴とするステータ。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のステータにおいて、複数の前記壁部は、円周方向に沿って所定の間隔ずつ離間して形成されることを特徴とするステータ。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のステータにおいて、前記壁部は、前記コアと前記巻線との間に介装される絶縁部材に形成されるとともに、
   前記壁部は、前記コアを構成するティース部に対して円周方向にずれた位置に配置されることを特徴とするステータ。

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