JP7084327B2 - 回転機 - Google Patents

Description

本発明は、バスバーモジュールとステータのコイルエンドとが接着剤で固定された回転機に関する。

ステータの端部にあるコイルエンドに対向してバスバーモジュールが設けられた回転機が知られている。例えば、特許文献１に記載の回転機がそれである。

特開２０１６－２５７４３号公報

特許文献１に記載の回転機では、バスバーモジュールは取付ピンによりステータのコア部に取り付けられ、これによりコイルエンドに対向してバスバーモジュールが設けられている。ここで、回転機の作動中のノイズ、振動、又は共振を抑制するため、バスバーモジュールとコイルエンドとを接着剤により固定することが考えられる。しかし、塗布された硬化前の接着剤がコイルエンドの巻線間に浸透してしまい、バスバーモジュールとコイルエンドとが接着剤で固定できないおそれがある。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、バスバーモジュール及びコイルエンドの接着剤による固定の信頼性を向上できる回転機を提供することにある。

本発明の要旨とするところは、軸心方向に突出したコイルエンドを有する円筒状のステータと、前記コイルエンドの前記軸心方向における外側端面に対向して設けられたバスバーモジュールと、を備える回転機であって、（ａ）前記バスバーモジュールの本体における前記軸心方向に対する径方向の端部には、前記軸心方向に貫通する貫通溝が複数設けられ、前記貫通溝における前記軸心方向に対する径方向の端部側の開口を閉じるように前記本体と一体に形成されたブリッジが設けられ、（ｂ）前記ブリッジを包んだ状態且つ前記ブリッジ及び前記コイルエンドを架橋した状態で硬化した接着剤によって、前記バスバーモジュールと前記コイルエンドとが固定されていることにある。

本発明の回転機によれば、（ａ）前記バスバーモジュールの本体における前記軸心方向に対する径方向の端部には、前記軸心方向に貫通する貫通溝が複数設けられ、前記貫通溝における前記軸心方向に対する径方向の端部側の開口を閉じるように前記本体と一体に形成されたブリッジが設けられ、（ｂ）前記ブリッジを包んだ状態且つ前記ブリッジ及び前記コイルエンドを架橋した状態で硬化した接着剤によって、前記バスバーモジュールと前記コイルエンドとが固定されている。このように、硬化した接着剤がブリッジを包み且つバスバーモジュール及びコイルエンドを架橋しているため、バスバーモジュール及びコイルエンドの接着剤による固定の信頼性が向上する。

ここで、好適には本発明において、前記軸心方向において、前記ブリッジの外側端面と前記コイルエンドの外側端面との間の距離は、前記本体の外側端面と前記コイルエンドの外側端面との間の距離よりも短い。このようにブリッジの外側端面の方が、本体の外側端面よりもコイルエンドの外側端面に近い。そのため、貫通溝においてブリッジの外側端面側から塗布された硬化前の接着剤は、ブリッジの外側端面側からブリッジの径方向内側端面及び径方向外側端面（貫通溝側の端面）を包みながら下側にあるコイルエンド側にわたって垂れることとなり、ブリッジを包んだ状態且つブリッジ及びコイルエンドを架橋した状態で硬化した接着剤が容易に形成される。

本発明の実施例に係る電動機の概略構成を説明する断面図である。 図１に示すバスバーモジュールの一部についての斜視図及び平面図であって、（ａ）はバスバーモジュールの斜視図であり、（ｂ）はコイルエンドとは反対側から見たバスバーモジュールの平面図である。 図１に示すバスバーモジュールを周方向に展開して矢印Ａ方向から見た模式図であって、（ａ）は接着剤を塗布する前の状態であり、（ｂ）は塗布した接着剤が硬化した後であってバスバーモジュールとコイルエンドとが固定された状態である。 図３（ｂ）に示すバスバーモジュールを矢印Ｂ方向から見た模式図である。

以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比及び形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明の実施例に係る電動機１０の概略構成を説明する断面図である。電動機１０は、例えばハイブリッドカーや電気自動車（ＥＶ）等の車両駆動用の電動機であり、ステータ２０、ロータ３０、シャフト４０、バスバーモジュール５０、及びハウジング８０を備える。なお、電動機１０は、本発明における「回転機」に相当する。

ステータ２０は軸心Ｃを中心とする円筒状であり、ステータコア部２２、ステータ歯部２４、スロット２６、及び巻線２８を備える。ステータコア部２２及びステータ歯部２４は、高透磁率の磁性材料である。ステータコア部２２は環状の部材である。ステータコア部２２の内周面から径方向の内方側に、ステータ歯部２４が複数個突出している。ステータ歯部２４は、軸心Ｃ方向に伸びている。周方向に互いに隣接するステータ歯部２４の間には、溝状の空間であるスロット２６が形成されている。それぞれのスロット２６には、それらスロット２６間のステータ歯部２４を電磁石とするためにリボン状銅板などの長手状導体板が絶縁被覆された巻線２８が巻装されてコイルが形成されている。ステータ２０に形成されたスロット２６から巻線２８が軸心Ｃ方向に突出している部分が、コイルエンド２８ａである。コイルエンド２８ａは、スロット２６から巻線２８が軸心Ｃ方向に外側端面２８ｓまで突出している。軸心Ｃ方向において、コイルエンド２８ａはステータ２０の一端部側及び他端部側にある。

ロータ３０は、ステータ２０の径方向の内方側に空隙を介してステータ２０の軸心Ｃと同心に配置されている。

シャフト４０は、ロータ３０の径方向中心部を貫通し、ロータ３０の両端から軸心Ｃ方向にそれぞれ伸びている。

電動機１０では、例えばステータ２０の巻線２８が巻装されたコイルに位相の異なる交流が印加されることで回転磁界が生成され、この回転磁界に対してロータ３０が吸引・反発させられることによってロータ３０が回転させられる。シャフト４０は、ロータ３０と一体的に回転させられる。

非回転部材であるハウジング８０は、ステータ２０、ロータ３０、シャフト４０、及びバスバーモジュール５０をその内部に収容し、ステータ２０を連結して固定している。ハウジング８０は、軸受を介してシャフト４０を支持している。シャフト４０の両端部は、ハウジング８０の外部にも伸びている。

図２は、図１に示すバスバーモジュール５０の一部についての斜視図及び平面図であって、（ａ）はバスバーモジュール５０の斜視図であり、（ｂ）はコイルエンド２８ａとは反対側から見たバスバーモジュール５０の平面図である。図２（ａ）は、軸心Ｃ方向に対する径方向内側、且つ、軸心Ｃ方向においてコイルエンド２８ａ側から見た斜視図であり、図２（ｂ）は、軸心Ｃ方向においてコイルエンド２８ａとは反対側から見た平面図である。

バスバーモジュール５０は、樹脂製の本体５２がその内部に巻線２８に電流を流す複数本の導体板（バスバー）を内蔵して成形されている。軸心Ｃ方向におけるコイルエンド２８ａとは反対側から見た平面図（図１に示す矢印Ａ方向から見た平面図）では、本体５２がコイルエンド２８ａの外側端面２８ｓに対向するように軸心Ｃを中心として円弧状又は円環状の形状とされている。例えば、バスバーモジュール５０内の導体板は、Ｕ相バスバー、Ｖ相バスバー、及びＷ相バスバーや中性線バスバーである。バスバーモジュール５０は、バスバーモジュール５０内の各導体板の端部であって本体５２から露出しているそれぞれの電極端子５８を有する。これら電極端子５８は、図１に示すようにコイルエンド２８ａの端子７０に溶接される。また、バスバーモジュール５０内の各導体板は、本体５２から露出している不図示の三相端子をそれぞれ有する。ステータ２０に巻線２８が巻装されたコイルには、バスバーモジュール５０内の各導体板（三相端子及び電極端子５８を含む）を介して電流が流され、ステータ２０には回転磁界が生成される。

バスバーモジュール５０の本体５２の軸心Ｃ方向に対する径方向内側端部には、軸心Ｃ方向に貫通する貫通溝５６が複数設けられている。後述するように貫通溝５６の開口には、硬化後の接着剤９０中においてアンカーとして機能するブリッジ５４が、貫通溝５６の開口の一部を閉じるように本体５２と一体に形成されている。貫通溝５６はバスバーモジュール５０の本体５２における軸心Ｃ方向に対する径方向の内側端部に設けられ、ブリッジ５４は本体５２のその径方向の内側端部側に設けられている。すなわち、貫通溝５６は、バスバーモジュール５０の本体５２の前記径方向内側の端部においてその径方向の内方側に開口され、その開口の一部がブリッジ５４によって閉じられている。

図１に示すように、バスバーモジュール５０は、軸心Ｃ方向においてコイルエンド２８ａの外側端面２８ｓに対向して固設されている。コイルエンド２８ａを構成する巻線２８は前述のように長手状導体板が絶縁被覆されたものであるため、コイルエンド２８ａは比較的粗く構成されており、コイルエンド２８ａの外側端面２８ｓには平坦面が少なく、後述の図４に示すように、バスバーモジュール５０と外側端面２８ｓとの間に隙間がある。

図３は、図１に示すバスバーモジュール５０を周方向に展開して矢印Ａ方向から見た模式図であって、（ａ）は接着剤９０を塗布する前の状態であり、（ｂ）は塗布した接着剤９０が硬化した後であってバスバーモジュール５０とコイルエンド２８ａとが固定された状態である。図４は、図３（ｂ）に示すバスバーモジュール５０を矢印Ｂ方向から見た模式図である。矢印Ｂは、軸心Ｃ方向に対する径方向内方側から径方向外方側に向かう方向である。

前述したように、バスバーモジュール５０の本体５２には、軸心Ｃ方向に貫通する貫通溝５６が複数設けられ、貫通溝５６の開口には、硬化後の接着剤９０中においてアンカーとして機能するブリッジ５４が貫通溝５６の開口の一部を閉じるように本体５２と一体に形成されている。ブリッジ５４は、貫通溝５６の開口の一部を閉じるように貫通溝５６の相対向する内壁面の前記開口側を周方向に接続する１本の柱状の構造である。軸心Ｃ方向において、ブリッジ５４の外側端面５４ｓとコイルエンド２８ａの外側端面２８ｓとの間の距離Ｒ２は、本体５２の外側端面５２ｓとコイルエンド２８ａの外側端面２８ｓとの間の距離Ｒ１よりも短い。すなわち、貫通溝５６の開口には、ブリッジ５４が貫通溝５６の相対向する一対の側壁面のうちコイルエンド２８ａ側に架け渡されるように本体５２と一体に形成されている。なお、外側端面５２ｓは、本体５２において軸心Ｃ方向におけるコイルエンド２８ａとは反対側の面であり、外側端面５４ｓは、ブリッジ５４において軸心Ｃ方向におけるコイルエンド２８ａとは反対側の面である。なお、図３及び図４では、比較のためにブリッジ５４が無い貫通溝６６も合わせて図示している。

バスバーモジュール５０を鉛直線上側とし、コイルエンド２８ａを鉛直線下側とした状態（軸心Ｃ方向が鉛直線方向と同じである状態）で、貫通溝５６の上側（ブリッジ５４の外側端面５４ｓ側）から塗布された硬化前の接着剤９０は、ブリッジ５４の外側端面５４ｓ側からブリッジ５４の軸心Ｃ方向に対する径方向の内側端面及び外側端面（貫通溝５６側の端面）を包みながら下側にあるコイルエンド２８ａ側に垂れる。そして硬化前の接着剤９０の一部は、接着剤９０ａとしてコイルエンド２８ａの巻線２８間に浸透する。このように塗布された硬化前の接着剤９０は、ブリッジ５４に絡まって保持されるため、硬化した接着剤９０は、ブリッジ５４を包んだ状態且つブリッジ５４及びコイルエンド２８ａを架橋した状態（ブリッジ５４及びコイルエンド２８ａにわたった状態）となる。すなわち、ブリッジ５４を包んだ状態且つブリッジ５４及びコイルエンド２８ａを架橋した状態で硬化した接着剤９０によって、バスバーモジュール５０とコイルエンド２８ａとが固定されている。接着剤９０は、例えば高粘度ワニスである。

一方、バスバーモジュール５０を鉛直線上側とし、コイルエンド２８ａを鉛直線下側とした状態で、貫通溝６６の上側から塗布された硬化前の接着剤９２は、その接着剤９２が絡まって保持されるブリッジ５４が無いため、硬化前の接着剤９２は貫通溝５６に比較してコイルエンド２８ａ側に垂れやすくコイルエンド２８ａの巻線２８間に接着剤９２ａとして浸透してしまう。そのため、バスバーモジュール５０とコイルエンド２８ａとは硬化した接着剤９２によっては固定されていない状態となってしまう。特に、巻線２８が前述した長手状導体板のような太い所謂平角線の場合には、細い所謂丸線の場合に比べてコイルエンド２８ａの巻線２８間の隙間が大きくなりやすく、塗布された硬化前の接着剤９２はコイルエンド２８ａの巻線２８間に浸透しやすい。

本実施例によれば、（ａ）バスバーモジュール５０の本体５２の軸心Ｃ方向に対する径方向の内側端部には、軸心Ｃ方向に貫通する貫通溝５６が複数設けられ、貫通溝５６における軸心Ｃ方向に対する径方向の内側端部側の開口の一部を閉じるようにバスバーモジュール５０の本体５２と一体に形成されたブリッジ５４が設けられ、（ｂ）ブリッジ５４を包んだ状態且つブリッジ５４及びコイルエンド２８ａを架橋した状態で硬化した接着剤９０によって、バスバーモジュール５０とコイルエンド２８ａとが固定されている。このように、硬化した接着剤９０がブリッジ５４を包み且つバスバーモジュール５０及びコイルエンド２８ａにわたっているため、ブリッジ５４がアンカーとして機能してバスバーモジュール５０及びコイルエンド２８ａの接着剤９０による固定の信頼性が向上する。また、バスバーモジュール５０の前記径方向の内方側からバスバーモジュール５０の本体５２の前記径方向の内側端部に設けられたブリッジ５４が硬化した接着剤９０で包まれていることを軸心Ｃ側からカメラによって画像検査することによって、バスバーモジュール５０及びコイルエンド２８ａが硬化した接着剤９０により固定されていることが容易に確認できる。好適には、接着剤９０が着色されていると、上述の画像検査の検出精度が向上する。

本実施例によれば、軸心Ｃ方向において、ブリッジ５４の外側端面５４ｓとコイルエンド２８ａの外側端面２８ｓとの間の距離Ｒ２は、本体５２の外側端面５２ｓとコイルエンド２８ａの外側端面２８ｓとの間の距離Ｒ１よりも短い。このようにブリッジ５４の外側端面５４ｓの方が、本体５２の外側端面５２ｓよりもコイルエンド２８ａの外側端面２８ｓに近い。そのため、貫通溝５６の上側（ブリッジ５４の外側端面５４ｓ側）から塗布された硬化前の接着剤９０は、ブリッジ５４の外側端面５４ｓ側からブリッジ５４における軸心Ｃ方向に対する径方向の内側端面及び外側端面（貫通溝５６側の端面）を包みながら下側にあるコイルエンド２８ａまで架橋して垂れることとなり、ブリッジ５４を包んだ状態且つブリッジ５４及びコイルエンド２８ａを架橋した状態で硬化した接着剤９０が容易に形成される。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

前述の実施例では、バスバーモジュール５０及びコイルエンド２８ａが硬化した接着剤９０で固定されるのは電動機１０であったが、これに限らない。本発明の適用対象は、電動機、発電機、又は電動機機能と発電機機能とを併せ持つ所謂モータジェネレータなどの回転機であれば良い。

前述の実施例では、図１に示す矢印Ａ方向から見た平面図では、バスバーモジュール５０の本体５２は、コイルエンド２８ａの外側端面２８ｓに対向するように軸心Ｃを中心として円弧状又は円環状の形状とされていたが、これに限らない。例えば、バスバーモジュール５０の本体５２は、バスバーモジュール５０のブリッジ５４がコイルエンド２８ａの外側端面２８ｓに対向していれば、図１に示す矢印Ａ方向から見た平面図において長方形など他の形状であっても良い。長方形のような形状であっても、ブリッジ５４を包んだ状態且つブリッジ５４及びコイルエンド２８ａを架橋した状態で硬化した接着剤９０によって、バスバーモジュール５０とコイルエンド２８ａとが固定されれば、バスバーモジュール５０及びコイルエンド２８ａの接着剤９０による固定の信頼性が向上するなど前述の実施例１と同様の効果を奏する。

前述の実施例では、貫通溝５６はバスバーモジュール５０の本体５２の軸心Ｃ方向に対する径方向の内側端部に設けられ、ブリッジ５４は本体５２の前記径方向の内側端部側に設けられていたが、これに限らない。例えば、貫通溝５６がバスバーモジュール５０の本体５２の前記径方向の外側端部に設けられ、ブリッジ５４が本体５２の前記径方向の外側端部側に設けられても良い。このように貫通溝５６が本体５２の前記径方向の内側端部及び前記径方向の外側端部のいずれかの前記径方向の端部に設けられれば、前述の実施例と同様の効果を奏する。

前述の実施例では、軸心Ｃ方向において、ブリッジ５４の外側端面５４ｓとコイルエンド２８ａの外側端面２８ｓとの間の距離Ｒ２は、本体５２の外側端面５２ｓとコイルエンド２８ａの外側端面２８ｓとの間の距離Ｒ１よりも短かったが、これに限らない。例えば、距離Ｒ２が距離Ｒ１と同じであっても良い。距離Ｒ２が距離Ｒ１と同じである場合、ブリッジ５４は貫通溝５６の開口を全て閉じるように本体５２と一体に形成された形状となる。距離Ｒ２が距離Ｒ１と同じあっても、塗布された硬化前の接着剤９０がブリッジ５４に絡まって保持され、ブリッジ５４を包んだ状態且つブリッジ５４及びコイルエンド２８ａを架橋した状態で硬化した接着剤９０によってバスバーモジュール５０とコイルエンド２８ａとが固定されれば、ブリッジ５４がアンカーとして機能して接着剤９０による固定の信頼性が向上する。

前述の実施例では、ブリッジ５４は、本体５２に形成された貫通溝５６の開口の一部を閉じるように貫通溝５６の相対向する内壁面の前記開口側を周方向に接続する１本の柱状の構造であったが、これに限らない。例えば、ブリッジ５４は、その中間部が開放された一対の突起のように前記相対向する内壁面を接続していない構造であっても良いし、格子状など他の形状であっても良い。要するに、ブリッジ５４は、アンカーとしての機能を発揮する形状であれば良い。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：電動機（回転機）
２０：ステータ
２６：スロット
２８：巻線
２８ａ：コイルエンド
５０：バスバーモジュール
５２：本体
５４：ブリッジ
５６：貫通溝
９０：接着剤
Ｃ：軸心

Claims (1)

1. 軸心方向に突出したコイルエンドを有する円筒状のステータと、前記コイルエンドの前記軸心方向における外側端面に対向して設けられたバスバーモジュールと、を備える回転機であって、
   前記バスバーモジュールの本体における前記軸心方向に対する径方向の端部には、前記軸心方向に貫通する貫通溝が複数設けられ、前記貫通溝における前記軸心方向に対する径方向の端部側の開口を閉じるように前記本体と一体に形成されたブリッジが設けられ、
   前記ブリッジを包んだ状態且つ前記ブリッジ及び前記コイルエンドを架橋した状態で硬化した接着剤によって、前記バスバーモジュールと前記コイルエンドとが固定されている
   ことを特徴とする回転機。

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