JP7487638B2 - 回転電機及び電機子 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機及び電機子に関する。

回転電機は、多相の電機子巻線が電機子コアに巻装された電機子を有する。この電機子巻線として、従来、Ｕ字形状のコイルセグメントの両脚部を、電機子コアのスロットに対して、軸方向一方側から差し込み、他方側において突出したコイルセグメントの脚部同士を接続することにより、構成するものが知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１の電機子巻線では、周方向において離れたコイルセグメントに対してインバータなどと接続される動力線と接続する際、バスバーを利用して接続している。

特許第４０６９４２５号公報

ところで、特許文献１では、バスバー群を樹脂モールドした端子台をコイルエンドに接続して固定している。より詳しくは、コイルエンドから軸方向外側に突出する複数のコイル端部を、それぞれ端子台のバスバーに接合することにより、複数のコイル端部によって端子台を支えるように、取り付けている。

しかしながら、電機子巻線の材質や太さなどは、モータの規格（大きさや出力など）により定められており、コイル端部は、その電機子巻線に応じて強度がある程度定められてしまう。このため、端子台を支えるには強度不足となる場合があり、外力によって、振動や変形が生じる虞があった。また、構造上、コイル端部とバスバーの接合部に対して、振動などによる負荷が直接加わるため、接合が外れてしまう虞もあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、バスバーユニットを好適に固定し、振動や変形を抑制することができる回転電機及び電機子を提供することを主たる目的とする。

上記課題を解決するための第１の手段は、多相の電機子巻線が電機子コアに巻装された電機子を有する回転電機において、周方向に離間した電機子巻線の巻線端部を接続するバスバーユニットを有し、前記バスバーユニットは、前記電機子コアのバックヨークに対して複数のピンによって固定されている。

これにより、バスバーユニットをバックヨークに固定して、バスバーユニットの振動を抑制することができる。また、バスバーユニットはバックヨークに固定されているため、巻線端部とバスバーとの接合部に振動などの負荷が直接加わることを抑制することができる。また、ピンは、ネジに比較して、細長く形成することが容易であるため、バックヨークに固定する際、通過磁束の邪魔となることを抑制することができる。また、バックヨークのように狭い領域であっても、固定することができる。

第２の手段は、第１の手段において、前記バスバーユニットには、複数の前記ピンのうち第１ピンが挿通される挿通孔が前記電機子の軸方向に沿って形成された第１取付部材が取り付けられており、前記第１ピンは、前記第１取付部材の前記挿通孔に挿通され、その先端が、前記電機子コアに設けられた第１ピン孔に圧入されており、前記第１ピンの一端には、鍔状に形成された頭部が設けられ、前記第１取付部材は、前記電機子コア側に向かって前記第１ピンの頭部により軸方向に押圧されることによって、前記電機子コアに圧接している。

これにより、第１取付部材を電機子コアに圧接させて、バスバーユニットと電機子コアとがずれないようにすることができる。このため、バスバーユニットの振動や、バスバーユニットがずれて巻線端部とバスバーユニットとの接合部に負荷が加わることを抑制することができる。また、バスバーユニットを構成する材料よりも固い材料を第１取付部材に採用することができるため、ずれや振動をより抑制することができる。

第３の手段は、第２の手段において、前記バスバーユニットは、円弧状に形成されており、前記第１取付部材は、前記バスバーユニットの周方向両端にそれぞれ取り付けられており、前記第１ピン孔の間隔は、前記電機子コアに固定される前の前記バスバーユニットの周方向両端に設けられた前記挿通孔の間隔と異なっている。

これにより、バスバーユニットを撓ませて、弾性力が発揮した状態でバスバーユニットを電機子コアに固定することができる。これにより、バスバーユニットが振動することを抑制できる。また、挿通孔とピンとの摩擦力を向上させて、バスバーユニットが電機子コアに対してずれることを抑制することができる。

第４の手段は、第２又は第３の手段において、前記バスバーユニットは、円弧状に形成されており、前記第１取付部材は、前記バスバーユニットの両端において、周方向に沿って取り付けられており、前記第１取付部材の前記挿通孔は、前記第１ピンの径方向への移動を規制する一方で、周方向への移動を許容するように、周方向に沿って細長く形成されている。

第１取付部材は、バスバーユニットの両端において、周方向に沿って取り付けられているため、径方向外側に突出することがなくなり、小型化することが可能なる。また、挿通孔に周方向への遊びを設けたため、バスバーの周方向位置を調整しやすくなっており、バスバーユニットを固定しやすくなる。例えば、巻線端部とバスバーとを接合する際、位置調整を行いやすくなっている。

第５の手段は、第２～第４のうちいずれかの手段において、前記バスバーユニットは、円弧状に形成されており、前記バスバーユニットには、周方向において端部よりも中央側の部分において、径方向外側へ凹む逃げ部が形成されており、前記逃げ部内に、径方向に凹む係合凹部を有する第２取付部材が取り付けられており、複数のピンのうち第２ピンの一端には、鍔状に形成された頭部が設けられ、前記第２ピンは、前記第２取付部材に対して軸方向にその頭部が係合するように、前記電機子コアに設けられた第２ピン孔にその先端部が圧入されており、前記第２取付部材は、前記電機子コア側に向かって前記第２ピンの頭部により軸方向に押圧されることによって、前記電機子コアに圧接しており、前記第２ピン孔に圧入された前記第２ピンの胴部は、前記係合凹部内に収容され、周方向に係合可能となっている。

係合凹部により、周方向にピンと係合するため、バスバーユニットが電機子コアに対して周方向に移動することを抑制することができる。これにより、巻線端部とバスバーとの接合が外れてしまうことを抑制できる。

第６の手段は、第５の手段において、前記バスバーユニットが前記電機子コアに固定される前において、前記係合凹部から前記挿通孔までの間隔は、前記第１ピン孔から前記第２ピン孔までの間隔と異なる。

これにより、バスバーユニットを電機子コアに固定する際、係合凹部から挿通孔までの間におけるバスバーユニットを撓ませることができ、振動を抑制することができる。

第７の手段は、第１～第６のうちいずれかの手段において、前記電機子コアには、周方向において前記電機子巻線が挿入されるスロットが複数設けられており、前記ピンが固定されるピン孔は、前記バックヨークにおいて前記スロット間に設けられている。

これにより、ピン孔が、バックヨークを通過する磁束の邪魔となることを防止することができる。また、スロット間における電機子コアの径方向の厚さ寸法は、スロット部分における電機子コアの径方向の厚さ寸法に比較して、大きい。このため、ピン孔を設けても十分な強度を確保することができる。

第８の手段は、第１～第７のうちいずれかの手段において、前記バスバーユニットには、前記電機子コアの側に突出し、弾性変形可能な緩衝部材が設けられており、前記緩衝部材は、その先端が前記電機子コアに当接可能に構成されている。

この緩衝部材により、バスバーユニットの振動を抑制することができる。

第９の手段は、第１～第８のうちいずれかの手段において、前記電機子コアには、前記ピンが圧入されるピン孔が設けられており、前記ピン孔の径は、前記ピンの先端部の径よりも小さい。

これにより、確実にピンを圧入固定することが可能となる。

第１０の手段は、第１～第９のうちいずれかの手段において、前記ピンの一端には、鍔状に形成された頭部が設けられ、前記頭部の座面又は胴部には、周り止めが形成されている。
これにより、ピンが回転して、緩むことを防止することができる。

第１１の手段は、第１～第１０のうちいずれかの手段において、前記バスバーユニットは、周方向に離間した同相の電機子巻線の巻線端部を接続するバスバーを備える。

第１２の手段は、多相の電機子巻線が電機子コアに巻装された電機子において、周方向に離間した同相の電機子巻線の巻線端部を接続するバスバーユニットを有し、前記バスバーユニットは、前記電機子コアのバックヨークに対して複数のピンによって固定されている。

これにより、バスバーユニットをバックヨークに固定して、バスバーユニットの振動を抑制することができる。また、バスバーユニットはバックヨークに固定されているため、巻線端部とバスバーとの接合部に振動などの負荷が直接加わることを抑制することができる。また、ピンは、ネジに比較して、細長く形成することが容易であるため、バックヨークに固定する際、通過磁束の邪魔となることを抑制することができる。また、バックヨークのように狭い領域であっても、固定することができる。

固定子の平面図。 固定子鉄心の平面図。 固定子巻線の結線を示す図。 バスバーの積層状態を示す斜視図。 バスバーユニットの斜視図。 バスバーユニットの斜視図。 バスバーユニットにおいて、第１取付部材を示す拡大斜視図。 第１取付部材を示す斜視図。 バスバーユニットにおいて、第１取付部材を示す拡大斜視図。 バスバーユニットにおいて、第２取付部材を示す拡大斜視図。 バスバーユニットの底面を示す斜視図。

以下、本発明に係る回転電機の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態及び変形例相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。この実施形態の回転電機としてのモータは、車両用電動機として用いられる。

本実施形態のモータは、永久磁石界磁型のものであり、具体的には３相巻線を有する永久磁石界磁型同期機である。モータは、図１に示す電機子としての円筒形状の固定子１０や、固定子１０の径方向内側に配置される回転子（図示略）など、を備える。本実施形態において、回転子は、周知の構成でよく、例えば、ＩＰＭ型（Interior Permanent Magnet：埋め込み磁石型）の回転子であっても、ＳＰＭ型（Surface Permanent Magnet：表面磁石側）の回転子であってもよい。また、回転子として、界磁巻線側の回転子を採用してもよい。回転子は、固定子１０に対して、回転軸を中心にして回転可能に配置されている。

以下、本実施形態において、軸方向とは、固定子１０の軸方向、つまり、回転子の回転軸の軸方向のことを示す（図において矢印Ｙ１で示す）。径方向とは、固定子１０の径方向、つまり、回転子の回転軸の径方向のことを示す（図において矢印Ｙ２で示す）。周方向とは、固定子１０の周方向、つまり、回転子の回転軸の周方向のことを示す（図において矢印Ｙ３で示す）。

図１及び図２に示すように、固定子１０は、円環状をなし、回転子の外周側において径方向に対向して配置される電機子コアとしての固定子鉄心２０（ステータコア）と、固定子鉄心２０に巻装された電機子巻線としての固定子巻線３０（ステータコイル）と、固定子巻線３０の巻線端部を接続するバスバーユニット４０と、を有している。

図２に示すように、固定子鉄心２０は、円環状のバックヨーク（バックコア）２１と、バックヨーク２１から径方向内側へ突出し周方向に所定距離を隔てて配列された複数のティース２２とを有し、隣り合うティース２２の間にスロット２３（ステータスロット）が形成されている。固定子鉄心２０においてスロット２３は周方向に等間隔に設けられ、そのスロット２３に固定子巻線３０が巻装される。

次に、固定子巻線３０について説明する。固定子巻線３０は、略矩形断面（平角断面）の一定太さの電気導体を略Ｕ字状に成形した分割導体としての導体セグメント３５を、スロット２３に挿入し、それらの端部を接続して構成されている。なお、導体セグメント３５の端部を接続して、固定子巻線３０を構成することは、周知であるため、詳細な説明を省略する。

このように構成されることにより、本実施形態では、図３に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の固定子巻線３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗが形成される。各相の固定子巻線３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗは、それぞれ４つの部分巻線３１Ｕ～３４Ｕ，３１Ｖ～３４Ｖ，３１Ｗ～３４Ｗが並列に接続（４パラレル）されることにより、構成されている。そして、各相の固定子巻線３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗは、Ｙ結線（スター結線）されている。

この固定子巻線３０は、図示しないインバータ等の電力交換器を介して、組電池などの電源に接続されており、電源から電力（交流電力）が供給されることで磁束を発生する。固定子巻線３０において、インバータなどに接続されている動力線は、バスバーユニット４０を介して各相の固定子巻線３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗに接続されている。同様に、固定子巻線３０は、バスバーユニット４０を介してＹ結線されている。

次に、バスバーユニット４０について詳しく説明する。図４に示すように、バスバーユニット４０は、同相の巻線端部同士を接続するバスバーとしての各相バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗと、固定子巻線３０の中性線（中性点）を形成する中性線バスバー４５と、を有する。そして、図５に示すように、バスバーユニット４０は、各相バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗと、中性線バスバー４５と、が積層された状態で全体が樹脂部材６０により覆われ、一体化されて構成されている。

そして、図１に示すように、バスバーユニット４０は、固定子鉄心２０に対して、固定部材としての複数のピン１０１，１０３を介して固定されている。その際、バスバーユニット４０は、固定子鉄心２０の軸方向における一方側に配置される。その際、バスバーユニット４０は、固定子巻線３０の径方向外側においてバックヨーク２１の径方向の寸法範囲内であって、かつ、コイルエンドの軸方向の寸法範囲内に配置される。コイルエンドとは、固定子巻線３０のうち、固定子鉄心２０から軸方向に突出する部分のことである。

次に、図４に基づいて、各相バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗについて説明する。各相バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗは、断面矩形状の平角線により形成されており、長辺同士が対向するように、軸方向に積層されている。つまり、最も面積が広い主面同士が対向するように、各相バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗは、軸方向に積層されている。各相バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗは、軸方向にそれぞれ所定距離離間しており、その間に樹脂部材６０を介在させて、絶縁状態で積層されている。

本実施形態において、各相バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗのうち、Ｖ相バスバー４０Ｖが軸方向において最も固定子鉄心２０の側に近い位置に配置されており、Ｕ相バスバー４０Ｕが軸方向において最も固定子鉄心２０の側に遠い位置に配置されている。そして、Ｗ相バスバー４０Ｗは、軸方向においてＶ相バスバー４０ＶとＵ相バスバー４０Ｕとの間に配置されている。このため、各相バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗの関係性において、Ｖ相バスバー４０Ｖは、下層のバスバーとなり、Ｗ相バスバー４０Ｗは、中間層のバスバーとなり、Ｕ相バスバー４０Ｕは、上層のバスバーとなる。

次に、Ｖ相バスバー４０Ｖについて説明する。Ｖ相バスバー４０Ｖは、軸方向から見た場合、円弧状に形成されており、その周方向端部は、周方向においてほぼ１８０度の角度で離間している。Ｖ相バスバー４０Ｖの周方向端部には、Ｖ相の部分巻線３１Ｖ～３４Ｖの巻線端部に対して、それぞれ接続される接続端子４１Ｖ～４４Ｖが設けられている。４つの接続端子４１Ｖ～４４Ｖのうち、周方向両端のうち一端側には、２つの接続端子４１Ｖ，４２Ｖが設けられ、他端側には、残りの２つの接続端子４３Ｖ，４４Ｖが設けられている。つまり、接続端子４１Ｖ，４２Ｖは、接続端子４３Ｖ，４４Ｖに対して周方向において１８０度の角度で離間している。なお、接続端子４１Ｖと接続端子４２Ｖとの間の角度は、スロット２３の角度に相当する。接続端子４３Ｖと接続端子４４Ｖとの間の角度も同様である。

各接続端子４１Ｖ～４４Ｖは、Ｖ相バスバー４０Ｖの外周に設けられている。そして、各接続端子４１Ｖ～４４Ｖは、Ｖ相バスバー４０Ｖの外周から、軸方向において固定子鉄心２０とは反対側に延びるように形成されている。より詳しくは、各接続端子４１Ｖ～４４Ｖは、Ｖ相バスバー４０Ｖの外周から、径方向外側に突出した後、軸方向に屈曲している。各接続端子４１Ｖ～４４Ｖの先端部分は、細くなっており、この先端部分に巻線端部がそれぞれ溶接などにより接続（接合）されている。

次に、Ｗ相バスバー４０Ｗについて説明する。Ｗ相バスバー４０Ｗは、軸方向から見た場合、円弧状に形成されており、その周方向端部は、周方向においてほぼ１８０度の角度で離間している。Ｗ相バスバー４０Ｗの周方向端部には、Ｗ相の部分巻線３１Ｗ～３４Ｗの巻線端部に対して、それぞれ接続される接続端子４１Ｗ～４４Ｗが設けられている。接続端子４１Ｗ～４４Ｗは、接続端子４１Ｖ～４４Ｖと同様に設けられている。

また、Ｗ相バスバー４０Ｗは、周方向においてＶ相バスバー４０Ｖに対して、反時計回り方向に所定角度αずらして、Ｖ相バスバー４０Ｖの軸方向の上側（固定子鉄心２０とは反対側）に積層されている。このため、Ｗ相バスバー４０Ｗの周方向両端のうち一端側は、Ｖ相バスバー４０Ｖと重ならないようになっている。つまり、周方向両端のうち一端側は、Ｗ相バスバー４０ＷがＶ相バスバー４０Ｖよりも反時計回り方向へ所定角度αだけ突出しており、他端側は、Ｖ相バスバー４０ＶがＷ相バスバー４０Ｗよりも時計回り方向へ所定角度αだけ突出している。

次に、Ｕ相バスバー４０Ｕについて説明する。Ｕ相バスバー４０Ｕは、軸方向から見た場合、円弧状に形成されており、その周方向端部は、周方向においてほぼ１８０度の角度で離間している。Ｕ相バスバー４０Ｕの周方向端部には、Ｕ相の部分巻線３１Ｕ～３４Ｕの巻線端部に対して、それぞれ接続される接続端子４１Ｕ～４４Ｕが設けられている。接続端子４１Ｕ～４４Ｕは、接続端子４１Ｗ～４４Ｗ，４１Ｖ～４４Ｖと同様に設けられている。

また、Ｕ相バスバー４０Ｕは、周方向においてＷ相バスバー４０Ｗに対して、時計回り方向に所定角度α×２だけずらして、Ｗ相バスバー４０Ｗの軸方向の上側（固定子鉄心２０とは反対側）に積層されている。つまり、Ｕ相バスバー４０Ｕは、Ｖ相バスバー４０Ｖに対して、時計回り方向に所定角度αずらして、配置されている。

次に中性線バスバー４５について説明する。中性線バスバー４５は、１対設けられており、それぞれ円弧状に形成されている。中性線バスバー４５は、各相バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗよりも短く、例えば、周方向において所定角度α×２程度の大きさである。

中性線バスバー４５は、周方向に分かれて配置されている。中性線バスバー４５のうち第１の中性線バスバー４５１は、周方向において、各相バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗよりも少しだけ突出するように配置されている。より詳しくは、第１の中性線バスバー４５１は、周方向一端側において各相バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗのうち最も突出するＷ相バスバー４０Ｗよりも周方向に決められた角度だけずらして配置されている。そして、中性線バスバー４５のうち第２の中性線バスバー４５２は、周方向において第１の中性線バスバー４５１の反対側、つまり、１８０度ずれた位置に配置されている。

第１の中性線バスバー４５１には、部分巻線３１Ｕ，３２Ｕ，３１Ｖ，３２Ｖ，３１Ｗ，３２Ｗの巻線端部と接続される接続端子５１が６つ設けられている。なお、図３に示すように、第１の中性線バスバー４５１に接続される部分巻線３１Ｕ，３２Ｕ，３１Ｖ，３２Ｖ，３１Ｗ，３２Ｗの巻線端部とは、各相バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗに接続される巻線端部とは反対側の端部である。

各接続端子５１は、図４に示すように、各相毎に対となるように、周方向において所定角度αを空けて、設けられている。各接続端子５１は、第１の中性線バスバー４５１の内周に設けられている。そして、各接続端子５１は、第１の中性線バスバー４５１の内周から、軸方向において固定子鉄心２０とは反対側に延びるように形成されている。より詳しくは、各接続端子５１は、第１の中性線バスバー４５１の内周から、径方向内側に突出した後、軸方向に屈曲している。各接続端子５１の先端部分に巻線端部がそれぞれ溶接などにより接続（接合）されている。また、図６に示すように、第１の中性線バスバー４５１には、温度センサ８０が固定されている。

第２の中性線バスバー４５２には、第１の中性線バスバー４５１と同様に、部分巻線３３Ｕ，３４Ｕ，３３Ｖ，３４Ｖ，３３Ｗ，３４Ｗの巻線端部と接続される６つの接続端子５２が設けられている。なお、図３に示すように、第２の中性線バスバー４５２に接続される部分巻線３３Ｕ，３４Ｕ，３３Ｖ，３４Ｖ，３３Ｗ，３４Ｗの巻線端部とは、各相バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗに接続される巻線端部とは反対側の端部である。

図４に示すように、各接続端子５２は、各接続端子５１と同様にして設けられている。そして、第２の中性線バスバー４５２は、第１の中性線バスバー４５１の各接続端子５１に対して、回転中心を中心として各接続端子５２が対称となるように、第１の中性線バスバー４５１から周方向に離れて配置されている。

そして、中性線バスバー４５及び各相バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗが積層された状態で全体が樹脂部材６０により覆われることにより、これらが一体化されて、バスバーユニット４０が構成されている。図５に示すように、樹脂部材６０は、各バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗ，４５を覆う際、それらの接続端子４１Ｕ～４４Ｕ，４１Ｖ～４４Ｖ，４１Ｗ～４４Ｗ，５１，５２を覆わないようにしている。つまり、各接続端子４１Ｕ～４４Ｕ，４１Ｖ～４４Ｖ，４１Ｗ～４４Ｗ，５１，５２は、樹脂部材６０から径方向内側又は外側に突出し、その露出した状態で軸方向に沿って延びるように設けられている。

樹脂部材６０は、周方向において、各バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗ，４５を覆うように、円弧状に設けられている。樹脂部材６０は、各バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗ，４５を覆う際、軸方向において各バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗ，４５の間を埋めるように、樹脂を介在させている。これにより、軸方向において、各バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗ，４５の間の距離を一定に保ち、絶縁を行うようになっている。

また、図６に示すように、樹脂部材６０は、第１の中性線バスバー４５１に固定された温度センサ８０の一部を覆うように構成されている。また、樹脂部材６０の周方向端部には、温度センサ８０の導線８１を仮止めするフック６１がそれぞれ設けられている。

次に、このように構成されたバスバーユニット４０の固定子鉄心２０への固定態様について詳しく説明する。前述したように、バスバーユニット４０は、固定子鉄心２０に対して、複数のピン１０１，１０３を介して固定されている（図１参照）。

具体的には、図１及び図６に示すように、バスバーユニット４０の樹脂部材６０の周方向両端には、第１取付部材１１１が設けられている。第１取付部材１１１は、鉄、アルミ、ステンレス等、樹脂よりも固い材料にて構成されている。この第１取付部材１１１には、軸方向に沿って挿通孔１１２が形成されている。この挿通孔１１２を介して、バスバーユニット４０は、複数のピン１０１，１０３のうち第１ピン１０１により固定されている。

第１取付部材１１１についてより詳しく説明する。第１取付部材１１１は、図１及び図６に示すように、軸方向から見たとき、略Ｕ字形状に構成されている。そして、第１取付部材１１１の開口端を樹脂部材６０の周方向端部に埋め込むようにして、第１取付部材１１１は、樹脂部材６０に固定されている。その際、第１取付部材１１１の開口端の両方が、樹脂部材６０に埋め込まれる。このため、図１及び図６に示すように、軸方向から見た場合、第１取付部材１１１及び樹脂部材６０によって囲まれることにより、軸方向に沿って挿通する挿通孔１１２がバスバーユニット４０の周方向端部に形成されることとなる。

第１取付部材１１１は、その開口方向が周方向に沿うようにして取り付けられる。このため、挿通孔１１２は、周方向に沿って長細く設けられている。また、第１取付部材１１１は、樹脂部材６０の周方向端部にそれぞれ取り付けられる。このため、挿通孔１１２も、バスバーユニット４０の周方向端部にそれぞれ設けられることとなる。

また、図５及び図７に示すように、第１取付部材１１１の軸方向の長さ寸法は、樹脂部材６０に固定された際、樹脂部材６０の軸方向における底面６０ａ（固定子鉄心２０の側の面）よりも固定子鉄心２０の側（軸方向下側）に突出するように設定されている。なお、図８に示すように、第１取付部材１１１は、開口端から突出部１１３が周方向に突出しており、この突出部１１３が樹脂部材６０に埋め込まれることにより、第１取付部材１１１の軸方向における位置決めがされている。

複数のピンのうち第１ピン１０１は、軸方向に沿って、この挿通孔１１２にそれぞれ挿通される。図２に示すように、固定子鉄心２０には、第１ピン１０１に対応する第１ピン孔２５が形成されており、第１ピン１０１は、その第１ピン孔２５に圧入される。この第１ピン孔２５は、バックヨーク２１においてスロット２３の間に設けられている。また、第１ピン孔２５の径は、第１ピン１０１の先端部の径よりも小さい。また、図７に示すように、第１ピン１０１の頭部１０２の座面又は胴部には、周り止めが形成されている。

第１ピン１０１が第１ピン孔２５に圧入される際、図９に示すように、第１ピン１０１の軸方向一端に設けられた鍔状の頭部１０２が第１取付部材１１１の軸方向における上部（固定子鉄心２０とは反対側の部分）に係合し、第１取付部材１１１を軸方向下側に押圧している。そして、第１取付部材１１１の軸方向における下部（固定子鉄心２０側の部分）は、固定子鉄心２０に圧接されている。つまり、第１ピン１０１は、軸方向において、バスバーユニット４０を固定子鉄心２０に対して移動不能となるように、固定している。

また、図１に示すように、挿通孔１１２は、周方向に沿って長細く形成され、その短手方向の幅は、第１ピン１０１の胴部の直径とほぼ同じとなっている。このため、第１ピン１０１は、周方向において異なる２か所において、挿通孔１１２に対して径方向に係合し、バスバーユニット４０を固定子鉄心２０に対して径方向に移動不能となるように、固定している。

また、バスバーユニット４０が固定される前において、バスバーユニット４０の周方向両端に設けられた挿通孔１１２の離間距離Ｌ１（図６参照）と、第１ピン孔２５の離間距離Ｌ２（図２参照）は、一致していない。具体的には、挿通孔１１２の離間距離Ｌ１のほうが、第１ピン孔２５の離間距離Ｌ２よりも長く設定されている。

このため、バスバーユニット４０の周方向両端に設けられた挿通孔１１２を介して第１ピン１０１が第１ピン孔２５に圧入されると、バスバーユニット４０は、周方向両端が周方向に沿って近づくように撓むこととなる。これにより、バスバーユニット４０には周方向に広がるような弾性力を発揮する状態で、固定子鉄心２０に固定されることとなる。

また、図１や図６に示すように、バスバーユニット４０の内周側において、周方向の中央部側の位置には、径方向外側へ凹む逃げ部６２が形成されている。当該逃げ部６２は、バスバーユニット４０が、その幅寸法を維持したまま、一部分が径方向外側に屈曲（スライド）することにより、構成されている。なお、図４等に示すように、当該逃げ部６２が形成される箇所では、バスバーユニット４０と同様に、その内部における各相バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗも、その幅寸法を維持したまま、一部分が径方向外側に屈曲（スライド）している。これらの逃げ部６２は、一対設けられており、回転中心を中心として、それぞれ第１取付部材１１１の１８０度反対側に配置されている。

当該逃げ部６２が形成されることにより、軸方向から見たとき、逃げ部６２においては、バスバーユニット４０とバックヨーク２１とが重複せず、バックヨーク２１が軸方向に露出するようになっている。そして、当該逃げ部６２によって形成されたスペースには、第２取付部材１２１が取り付けられている。なお、複数のピンのうち第２ピン１０３が固定される箇所（第２ピン孔２６）において、バスバーユニット４０は、当該箇所を避けるように径方向外側に逃げるように逃げ部６２が設けられているともいえる。

第２取付部材１２１は、鉄、アルミ、ステンレス等、樹脂よりも固い材料にて構成されている。そして、第２取付部材１２１は、図６や図１０に示すように、周方向に沿って設けられ、軸方向に立設する板状の部材であり、その周方向中央には、径方向内側に凹む係合凹部１２２が形成されている。軸方向から見た場合、図１に示すように、第２取付部材１２１は、径方向内側に凹むＵ字形状の係合凹部１２２を有し、その係合凹部１２２の開口端の外側から周方向に沿って突出するフランジ部を有するように構成されている。この第２取付部材１２１の周方向両端は、それぞれ樹脂部材６０の内部に埋め込まれることにより、樹脂部材６０に固定されている。

図１０に示すように、第２取付部材１２１の軸方向の長さ寸法は、樹脂部材６０に固定された際、樹脂部材６０の軸方向における底面６０ａ（固定子鉄心２０の側の面）よりも固定子鉄心２０の側（軸方向下側）に突出するように設定されている。具体的には、軸方向において、第２取付部材１２１の下部の位置が、第１取付部材１１１の下部の位置と同程度となるように第２取付部材１２１の軸方向の長さ寸法が設定されている。

なお、図１０に示すように、第２取付部材１２１は、周方向両端からそれぞれ周方向に突出する突出部１２３（破線で示す）が設けられており、この突出部１２３が樹脂部材６０に埋め込まれることにより、第２取付部材１２１の軸方向における位置決めがされる。

そして、複数のピンのうち第２ピン１０３は、第２ピン孔２６に圧入される。第２ピン孔２６は、第１ピン孔２５に対して、回転中心を中心として、１８０度反対側に設けられている。この第２ピン孔２６は、バックヨーク２１においてスロット２３の間に設けられている。また、第２ピン孔２６の径は、第２ピン１０３の先端部の径よりも小さい。また、第１ピン１０１と同様に、第２ピン１０３の頭部１０４の座面又は胴部には、周り止めが形成されている。

第２ピン１０３が第２ピン孔２６に圧入される際、図１０に示すように、第２ピン１０３の軸方向一端に設けられた鍔状の頭部１０４が第２取付部材１２１の軸方向における上部に係合し、第２取付部材１２１を軸方向下側に押圧している。そして、第２取付部材１２１の軸方向における下部（固定子鉄心２０側の部分）は、固定子鉄心２０に圧接されている。つまり、第２ピン１０３は、軸方向において、バスバーユニット４０を固定子鉄心２０に対して移動不能となるように、固定している。

また、その際、当該第２ピン１０３の胴部は、第２取付部材１２１の係合凹部１２２の内側に収容され、径方向に係合可能に配置される。このため、第２ピン１０３は、周方向において、樹脂部材６０、つまり、バスバーユニット４０を固定子鉄心２０に対して移動不能となるように、固定している。

図１１に示すように、樹脂部材６０の軸方向における底面６０ａ（固定子鉄心２０の側の面）には、緩衝部材としての複数の脚部６４が軸方向に突出するように設けられている。具体的には、脚部６４は、樹脂部材６０の周方向両端部、逃げ部６２の周方向両側、及び樹脂部材６０の周方向端部と逃げ部６２との間に、それぞれ設けられている。これらの脚部６４の底面は、取付部材１１１，１２１が樹脂部材６０に固定された際、軸方向において取付部材１１１，１２１の下部と同程度の位置、若しくはわずかに下部よりも短くなるように、その長さが設定されている（図７や図９参照）。

これらの脚部６４は、樹脂部材６０が径方向に撓んだ場合、固定子鉄心２０に当接し、径方向への大きく撓むことを抑制する。例えば、周方向端部と逃げ部６２との間に設けられた脚部６４は、樹脂部材６０のうち、周方向端部と逃げ部６２との間の部分が、径方向に撓んだ場合、固定子鉄心２０に当接し、径方向への大きく撓むことを抑制する。また、例えば、一対の逃げ部６２の間に設けられた脚部６４は、樹脂部材６０のうち、一対の逃げ部６２の間の部分が、径方向に撓んだ場合、固定子鉄心２０に当接し、径方向への大きく撓むことを抑制する。

また、これらの脚部６４は、樹脂部材６０と一体成型され、樹脂製であるため、弾性力を有する。このため、脚部６４が当接した際、その衝撃を吸収し、バスバーユニット４０が揺れることを抑制することが可能となる。

上記実施形態によれば、以下の優れた効果を有する。

バスバーユニット４０は、固定子鉄心２０のバックヨーク２１に対してピン１０１，１０３によって固定されている。これにより、バスバーユニット４０をバックヨーク２１に固定して、バスバーユニット４０の振動を抑制することができる。また、バスバーユニット４０はバックヨーク２１に固定されているため、固定子巻線３０の巻線端部と各相バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗとの接合部に振動などの負荷が直接加わることを抑制することができる。また、ピン１０１，１０３は、ネジに比較して、細長く形成することが容易であるため、バックヨーク２１に固定する際、通過磁束の邪魔となることを抑制することができる。また、バックヨーク２１のように狭い領域であっても、固定することができる。

第１ピン１０１は、バスバーユニット４０の周方向端部に取り付けられた第１取付部材１１１の挿通孔１１２に挿通され、その先端が、固定子鉄心２０に設けられた第１ピン孔２５に圧入されている。その際、第１取付部材１１１は、軸方向下側（固定子鉄心２０の側）に向かって第１ピン１０１の頭部１０２により軸方向に押圧されることによって、固定子鉄心２０に圧接している。これにより、バスバーユニット４０と固定子鉄心２０とがずれないようにすることができる。また、バスバーユニット４０の振動や、バスバーユニット４０がずれて巻線端部との接合部に負荷が加わることを抑制することができる。また、バスバーユニット４０を構成する樹脂よりも固い材料（例えば、アルミや鉄）を第１取付部材１１１に採用することができるため、ずれや振動をより抑制することができる。

バスバーユニット４０が固定される前において、バスバーユニット４０の周方向両端に設けられた挿通孔１１２の離間距離Ｌ１（図６参照）と、第１ピン孔２５の離間距離Ｌ２（図２参照）は、一致していない。具体的には、挿通孔１１２の離間距離Ｌ１のほうが、第１ピン孔２５の離間距離Ｌ２よりも長く設定されている。

このため、バスバーユニット４０の周方向両端に設けられた挿通孔１１２を介して第１ピン１０１が第１ピン孔２５に圧入されると、バスバーユニット４０は、周方向両端が周方向に沿って近づくように撓むこととなる。これにより、バスバーユニット４０には周方向に広がるような弾性力を発揮する状態で、固定子鉄心２０に固定されることとなる。したがって、その弾性力によりバスバーユニット４０が振動することを抑制できる。また、挿通孔１１２と第１ピン１０１との摩擦力を向上させて、バスバーユニット４０が固定子鉄心２０に対して位置ずれすることを抑制することができる。

第１取付部材１１１は、バスバーユニット４０の周方向両端において、周方向に沿って取り付けられているため、径方向外側に突出することがなくなり、小型化することが可能なる。

また、第１取付部材１１１の挿通孔１１２は、第１ピン１０１の径方向への移動を規制する一方で、周方向への移動を許容するように、周方向に沿って細長く形成されている。つまり、挿通孔１１２に周方向への遊びを設けたため、バスバーユニット４０の周方向位置を調整しやすくなっており、バスバーユニット４０を固定しやすくなる。例えば、巻線端部と各相バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗとを接合する際、位置調整を行いやすくなっている。

逃げ部６２の内側に、径方向に凹む係合凹部１２２を有する第２取付部材１２１が取り付けられており、第２ピン１０３は、第２取付部材１２１に対して軸方向にその頭部１０４が係合するように、第２ピン孔２６にその先端部が圧入されている。その際、第２ピン孔２６に圧入された第２ピン１０３の胴部は、係合凹部１２２内に収容され、周方向に係合している。このため、バスバーユニット４０が固定子鉄心２０に対して周方向に移動することを抑制することができる。したがって、巻線端部と各相バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗとの接合が外れてしまうことを抑制できる。

第１ピン孔２５及び第２ピン孔２６は、バックヨーク２１においてスロット２３の間に設けられている。これにより、第１ピン孔２５及び第２ピン孔２６が、バックヨーク２１を通過する磁束の邪魔となることを防止することができる。また、スロット２３間における固定子鉄心２０の径方向の厚さ寸法は、スロット２３が設けられている部分における径方向の厚さ寸法に比較して、大きい。つまり、ティース２２が設けられている箇所のほうが、スロット２３が設けられている箇所に比較して、径方向の厚さ寸法が大きい。このため、第１ピン孔２５及び第２ピン孔２６を設けても十分な強度を確保することができる。

バスバーユニット４０には、固定子鉄心２０の側に突出し、弾性変形可能な緩衝部材としての複数の脚部６４が設けられている。これらの脚部６４は、樹脂部材６０が径方向に撓んだ場合、固定子鉄心２０に当接し、径方向への大きく撓むことを抑制する。このため、バスバーユニット４０が径方向に大きく撓んで、巻線端部と各相バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗとの接合が外れてしまうことを抑制できる。

また、これらの脚部６４は、樹脂部材６０と一体成型され、樹脂製であるため、弾性力を有する。このため、脚部６４が当接した際、その衝撃を吸収し、バスバーユニット４０が揺れることを抑制することが可能となる。

第１ピン孔２５及び第２ピン孔２６の径は、ピン１０１，１０３の先端部の径よりも小さい。これにより、確実にピンを圧入固定することが可能となる。ピン１０１，１０３の頭部１０２，１０４の座面又は胴部には、周り止めが形成されている。これにより、ピン１０１，１０３が回転して、緩むことを防止することができる。

（変形例）
上記実施形態において、その構成の一部を変更してもよい。以下、上記実施形態の変形例について説明する。

・上記実施形態では、バスバーユニット４０に、中性線バスバー４５を含ませて、各相バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗと一体化していたが、一体化しなくてもよい。

・上記実施形態において、各相バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗが積層される順序は、任意に変更してもよい。また、周方向において所定角度ずつずらして配置されていたが、ずらさなくてもよい。

・上記実施形態において、接続端子４１Ｕ～４４Ｕ，４１Ｖ～４４Ｖ，４１Ｗ～４４Ｗは、各相バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗの内周側に設けてもよい。また、接続端子４１Ｕ～４４Ｕ，４１Ｖ～４４Ｖ，４１Ｗ～４４Ｗは、各相バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗの内周側及び外周側にそれぞれ１つずつ以上設けてもよい。これにより、バスバーユニット４０を小型化し、固定子巻線３０との接続を強固にすることができる。

・上記実施形態において、回転電機としてのモータは、車両用電動機として用いられるが、車両用に限定する必要はなく、例えば、航空機の電動機など、他の用途に利用される電動機として用いられてもよい。

・上記実施形態において、挿通孔１１２は、第１取付部材１１１が樹脂部材６０に取り付けられて形成されていたが、第１取付部材に挿通孔を設けてもよい。例えば、第１取付部材を板状の部材で構成し、当該第１取付部材を貫通させて、挿通孔を設けるようにしてもよい。また、樹脂部材６０に挿通孔１１２に設けてもよい。

・上記実施形態において、挿通孔１１２の形状は、任意に変更してもよい。例えば、第１ピン１０１の胴部の径とほぼ同じ径の挿通孔を設けてもよい。

・上記実施形態において、係合凹部１２２は、径方向内側に凹むように形成されていたが、径方向外側に凹むようにして形成されていてもよい。

・上記実施形態において、バスバーユニット４０が固定される前、バスバーユニット４０の周方向両端に設けられた挿通孔１１２の離間距離Ｌ１と、第１ピン孔２５の離間距離Ｌ２は、同じでもよい。また、挿通孔１１２の離間距離Ｌ１のほうが、第１ピン孔２５の離間距離Ｌ２よりも短く設定されていてもよい。

・上記実施形態では、バスバーユニット４０が固定される前において、係合凹部１２２から挿通孔１１２までの間隔Ｌ３（図６参照）は、第１ピン孔２５から第２ピン孔２６までの間隔Ｌ４（図２参照）と異なっていてもよい。これにより、バスバーユニット４０を固定する際、係合凹部１２２から挿通孔１１２までの間におけるバスバーユニット４０を撓ませることができる。つまり、弾性力を発揮させた状態でバスバーユニット４０を固定することができ、振動を抑制することができる。

なお、本実施形態のように、係合凹部１２２が、径方向内側に凹むように形成されている場合、係合凹部１２２から挿通孔１１２までの間隔Ｌ３は、第１ピン孔２５から第２ピン孔２６までの間隔Ｌ４よりも長いことが望ましい。これにより、第２ピン１０３を係合凹部１２２の内部に確実に収容させ、係合させることができる。

・上記実施形態において、脚部６４は、軸方向において、第１取付部材１１１及び第２取付部材１２１よりも下側（固定子鉄心２０の側）に突出してもよい。これにより、第１取付部材１１１及び第２取付部材１２１を介して、バスバーユニット４０がピン１０１，１０３により固定された場合、脚部６４を弾性変形させた状態で、固定子鉄心２０に確実に圧接させることができる。これにより、バスバーユニット４０の撓みをより確実に抑制することができる。

１０…固定子、２０…固定子鉄心、２１…バックヨーク、３０…固定子巻線、４０…バスバーユニット、１０１…第１ピン、１０３…第２ピン。

Claims (12)

1. 多相の電機子巻線（３０）が電機子コア（２０）に巻装された電機子（１０）を有する回転電機において、
   周方向に離間した電機子巻線の巻線端部を接続するバスバーユニット（４０）を有し、
   前記バスバーユニットは、前記電機子コアのバックヨーク（２１）に対して複数のピン（１０１，１０３）によって固定されており、
   前記バスバーユニットは、同相の巻線端部同士を接続する複数のバスバーが積層された状態で樹脂部材により覆われ、一体化されて構成されたものであり、
   前記バスバーユニットには、複数の前記ピンのうち第１ピン（１０１）が挿通される挿通孔（１１２）が前記電機子の軸方向に沿って形成された第１取付部材（１１１）が取り付けられており、
   前記第１ピンは、前記第１取付部材の前記挿通孔に挿通され、その先端が、前記電機子コアに設けられた第１ピン孔（２５）に圧入されており、
   前記第１ピンの一端には、鍔状に形成された頭部（１０２）が設けられ、
   前記第１取付部材は、前記電機子コア側に向かって前記第１ピンの頭部により軸方向に押圧されることによって、前記電機子コアに圧接している、回転電機。
2. 前記バスバーユニットは、円弧状に形成されており、
   前記第１取付部材は、前記バスバーユニットの周方向両端にそれぞれ取り付けられており、
   前記バスバーユニットの周方向両端のうち第１端に設けられた第１取付部材の挿通孔に挿通される第１ピンが圧入される第１ピン孔の最外径から、前記バスバーユニットの周方向両端のうち第２端に設けられた第１取付部材の挿通孔に挿通される第１ピンが圧入される第１ピン孔の最外径までの間における離間距離（Ｌ２）は、前記バスバーユニットの周方向両端のうち第１端に設けられた第１取付部材の挿通孔の周方向端部と、前記バスバーユニットの周方向両端のうち第２端に設けられた第１取付部材の挿通孔の周方向端部との間における離間距離（Ｌ１）と異なっている請求項１に記載の回転電機。
3. 前記バスバーユニットは、円弧状に形成されており、
   前記第１取付部材は、前記バスバーユニットの両端において、周方向に沿って取り付けられており、
   前記第１取付部材の径方向への移動が規制される一方で、周方向への移動が許容されるように、前記第１取付部材の前記挿通孔が、周方向に沿って細長く形成されている、請求項１又は２に記載の回転電機。
4. 前記バスバーユニットは、円弧状に形成されており、
   前記バスバーユニットには、周方向において端部よりも中央側の部分において、径方向外側へ凹む逃げ部（６２）が形成されており、
   前記逃げ部内に、径方向内側に凹む係合凹部（１２２）を有する第２取付部材（１２１）が取り付けられており、
   複数のピンのうち第２ピン（１０３）の一端には、鍔状に形成された頭部（１０４）が設けられ、
   前記第２ピンは、前記第２取付部材に対して軸方向にその頭部が係合するように、前記電機子コアに設けられた第２ピン孔にその先端部が圧入されており、
   前記第２取付部材は、前記電機子コア側に向かって前記第２ピンの頭部により軸方向に押圧されることによって、前記電機子コアに圧接しており、
   前記第２ピン孔に圧入された前記第２ピンの胴部は、前記係合凹部内に収容され、周方向に係合可能となっている請求項１～３のうちいずれか１項に記載の回転電機。
5. 前記バスバーユニットが前記電機子コアに固定される前において、前記係合凹部の内側端部から前記挿通孔の周方向端部までの間における最短離間距離（Ｌ３）は、前記第１ピン孔の最外径から前記第２ピン孔の最外径までの間における最短離間距離（Ｌ４）と異なる請求項４に記載の回転電機。
6. 前記電機子コアには、周方向において前記電機子巻線が挿入されるスロット（２３）が複数設けられており、
   前記ピンが固定されるピン孔は、前記バックヨークにおいて前記スロット間に設けられている請求項１～５のうちいずれか１項に記載の回転電機。
7. 前記バスバーユニットには、前記電機子コアの側に突出し、弾性変形可能な緩衝部材（６４）が設けられており、前記緩衝部材は、その先端が前記電機子コアに当接可能に構成されている請求項１～６のうちいずれか１項に記載の回転電機。
8. 多相の電機子巻線（３０）が電機子コア（２０）に巻装された電機子（１０）を有する回転電機において、
   周方向に離間した電機子巻線の巻線端部を接続するバスバーユニット（４０）を有し、
   前記バスバーユニットは、前記電機子コアのバックヨーク（２１）に対して複数のピン（１０１，１０３）によって固定されており、
   前記バスバーユニットには、前記電機子コアの側に突出し、弾性変形可能な緩衝部材（６４）が設けられており、前記緩衝部材は、その先端が前記電機子コアに当接可能に構成されている回転電機。
9. 前記電機子コアには、前記ピンが圧入されるピン孔が設けられており、前記ピン孔の径は、前記ピンの先端部の径よりも小さい請求項１～８のうちいずれか１項に記載の回転電機。
10. 前記ピンの一端には、鍔状に形成された頭部が設けられ、
    前記頭部の座面又は胴部には、周り止めが形成されている請求項１～９のうちいずれか１項に記載の回転電機。
11. 前記バスバーユニットは、周方向に離間した同相の電機子巻線の巻線端部を接続するバスバー（４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗ）を備える請求項１～１０のうちいずれか１項に記載の回転電機。
12. 多相の電機子巻線（３０）が電機子コア（２０）に巻装された電機子（１０）において、
    周方向に離間した同相の電機子巻線の巻線端部を接続するバスバーユニット（４０）を有し、
    前記バスバーユニットは、前記電機子コアのバックヨーク（２１）に対して複数のピン（１０１，１０３）によって固定されており、
    前記バスバーユニットは、同相の巻線端部同士を接続する複数のバスバーが積層された状態で樹脂部材により覆われ、一体化されて構成されたものであり、
    前記バスバーユニットには、複数の前記ピンのうち第１ピン（１０１）が挿通される挿通孔（１１２）が前記電機子の軸方向に沿って形成された第１取付部材（１１１）が取り付けられており、
    前記第１ピンは、前記第１取付部材の前記挿通孔に挿通され、その先端が、前記電機子コアに設けられた第１ピン孔（２５）に圧入されており、
    前記第１ピンの一端には、鍔状に形成された頭部（１０２）が設けられ、
    前記第１取付部材は、前記電機子コア側に向かって前記第１ピンの頭部により軸方向に押圧されることによって、前記電機子コアに圧接している、電機子。

Images