WO2014007176A1

WO2014007176A1 - ステータ

Info

Publication number: WO2014007176A1
Application number: PCT/JP2013/067900
Authority: WO
Inventors: 橋本　伸吾; 田中　宏幸; 貴憲太田; 佐藤　真吾; 大地倉繁; 弘貴川浦; 赤尾　憲彦
Original assignee: アイシン・エィ・ダブリュ株式会社; トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2014-01-09
Also published as: EP2833521A4; CN104380579A; EP2833521A1; KR20150014945A; JP2014011937A; US20150123503A1

Abstract

　本発明の一態様は、ステータにおいて、コイルのバスバー部は、平角導体の矩形断面の長手方向がステータコアの中心軸方向と直交するよう形成され、コイルの端末部は、平角導体の矩形断面の長手方向がステータコアの中心軸方向と直交するよう形成され、前記バスバー部は、他のコイルの端末部に接合されている。

Description

ステータ

　本発明は、ステータコアにおける複数のスロット内にコイルを配置してなる回転電機用のステータに関する。

　回転電機（モータ）用のステータに関する従来技術として、特許文献１には、コイルを形成するコイル線（導体）の一方の端部を引き出して形成されている渡線（バスバー部）により、隣り合う同相コイル同士を接続するステータが開示されている。

特開２０１０－１１０１２２号公報

　ここで、特許文献１に開示されたステータでは、コイル間を繋ぐ渡線がステータコアの中心軸方向について最も高い位置にあるので、渡線の構造によってステータの中心軸方向の高さが規定される。しかしながら、渡線はコイル線の矩形断面における長手方向がステータコアの中心軸方向に一致するように形成されているので、結果として、ステータがその中心軸方向について大型化してしまう。

　そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、中心軸方向について小型化を図ることができるステータを提供すること、を課題とする。

　上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、環状のステータコアと、平角導体が環状に巻かれる巻線部と、前記巻線部の前記ステータコアの径方向における一方の端部から引き出されるバスバー部と、前記巻線部の前記ステータコアの径方向における他方の端部から引き出される端末部と、を備え、前記ステータコアに複数装着されるコイルと、を有するステータにおいて、前記バスバー部は、前記平角導体の矩形断面の長手方向が前記ステータコアの中心軸方向と直交するよう形成され、前記端末部は、前記平角導体の矩形断面の長手方向が前記ステータコアの中心軸方向と直交するよう形成され、前記バスバー部は、他の前記コイルの前記端末部に接合されていること、を特徴とする。

　この態様によれば、ステータコアの中心軸方向についてバスバー部と端末部の幅を短縮できるので、コイルエンドの高さを小さくすることができる。また、ステータコアの中心軸方向について、バスバー部と端末部との接合部分を低くできる。そのため、ステータをその中心軸方向について小型化することができる。

　上記の態様においては、前記コイルはエッジワイズコイルであって、前記バスバー部は、前記平角導体をフラットワイズ曲げして前記平角導体の矩形断面の長手方向が前記ステータコアの中心軸方向と直交するよう形成され、前記端末部は、前記平角導体をフラットワイズ曲げして前記平角導体の矩形断面の長手方向が前記ステータコアの中心軸方向と直交するよう形成されていること、が好ましい。

　この態様によれば、エッジワイズコイルを使用するに際して、確実にコイルエンドの高さを小さくすることができる。そのため、エッジワイズコイルを使用するステータについて、その中心軸方向について確実に小型化することができる。

　上記の態様においては、前記バスバー部と他の前記コイルの前記端末部との接合部分を前記ステータコアの径方向に向けて形成していること、が好ましい。

　この態様によれば、ステータコアの径方向から接合用治具によりバスバー部と端末部とを接合することができ、容易に接合作業を行うことができる。そのため、ステータの生産性が向上する。

　上記の態様においては、前記バスバー部は前記巻線部における前記ステータコアの径方向の内側の端部から形成され、前記端末部は前記巻線部における前記ステータコアの径方向の外側の端部から形成されていること、が好ましい。

　この態様によれば、バスバー部と端末部との接合部分をステータコアの径方向の外側の位置にて形成できるので、ステータコアの内周面の内側に組み付けるロータがバスバー部と端末部との接合部分と干渉しない。そのため、ロータの組み付け性がよい。

　上記の態様においては、前記端末部の先端の高さは、前記ステータコアの中心軸方向において、前記バスバー部よりも前記ステータコア側の高さに形成されていること、が好ましい。

　この態様によれば、ステータコアの中心軸方向において、バスバー部の高さを可能な限りステータコア側の高さに形成して低くできる。そのため、コイルエンドの高さをさらに小さくでき、ステータをその中心軸方向についてさらに小型化することができる。

　本発明に係るステータによれば、その中心軸方向について小型化を図ることができる。

ステータの外観斜視図である。図１の要部拡大図である。ステータの上面図である。ステータの側面図である。コイルの単体図（斜視図）である。変形例のステータの外観斜視図である。変形例のコイルの単体図である。

　本実施例のステータ１（固定子）について説明する。図１～図４に示すように、ステータ１は、ステータコア１０と、コイル１２（コイル１２Ｕ、コイル１２Ｖ、コイル１２Ｗ）などを有する。

　ステータコア１０は、環状に形成されており、バックヨーク１４とティース１６を備えている。このステータコア１０は、その周方向について一体的に成形されたものである。ここで、バックヨーク１４は、ステータコア１０の外周側の部分にて環状に形成されている。また、ティース１６は、バックヨーク１４の内周面から径方向の内側に向かって突出するようにして複数形成されている。そして、隣り合うティース１６の間にスロット（不図示）が形成されている。

　コイル１２は、絶縁部材のインシュレータ（不図示）を介して、ステータコア１０のティース１６に集中的に巻かれるようにして複数装着されている。また、コイル１２を形成する平角導体の表面には、隣接する平角導体間の絶縁を確保するためにエナメル加工が施されている。本実施例では一例として、コイル１２は、図５に示すように、エッジワイズコイルである。なお、エッジワイズコイルとは、平角導体の矩形断面における短辺側の一方の面を内径面とし他方の面を外径面として、当該平角導体を短辺側方向に曲げながら巻くことにより成形されたコイルである。また、コイル１２は、図５に示す例においては平角導体を内層と外層の２層に巻いた２層巻コイルであるが、これに限定されず、平角導体を１層に巻いた１層巻コイル、または平角導体を３層に巻いた３層巻コイルであってもよい。

　また、コイル１２として、Ｕ相コイル１２Ｕ、Ｖ相コイル１２Ｖ、Ｗ相コイル１２Ｗを備えている。そして、ステータコア１０の周方向に沿って、Ｕ相コイル１２Ｕ、Ｖ相コイル１２Ｖ、Ｗ相コイル１２Ｗの順に順次配列されており、各Ｕ相コイル１２Ｕ同士、各Ｖ相コイル１２Ｖ同士、各Ｗ相コイル１２Ｗ同士は、それぞれ、間隔をあけてステータコア１０のティース１６に装着されている。そして、隣り合う同相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のうちの同じ相）のコイル１２同士が電気的に接続されている。

　ここで、図１に示す例では、ステータ１は、Ｕ相コイル１２Ｕ１，１２Ｕ２，１２Ｕ３，１２Ｕ４，１２Ｕ５と、Ｖ相コイル１２Ｖ１，１２Ｖ２，１２Ｖ３，１２Ｖ４，１２Ｖ５と、Ｗ相コイル１２Ｗ１，１２Ｗ２，１２Ｗ３，１２Ｗ４，１２Ｗ５とを備えている。そして、ステータコア１０の周方向に沿って、Ｕ相コイル１２Ｕ１、Ｖ相コイル１２Ｖ１、Ｗ相コイル１２Ｗ１、Ｕ相コイル１２Ｕ２、Ｖ相コイル１２Ｖ２、Ｗ相コイル１２Ｗ２、・・・、Ｕ相コイル１２Ｕ５、Ｖ相コイル１２Ｖ５、Ｗ相コイル１２Ｗ５の順に配列されている。

　コイル１２は、より詳しくは、図１～５に示すように、巻線部１８と、バスバー部２０と、端末部２２などを備えている。なお、図１～４においては、巻線部１８を簡略化して表現している。

　巻線部１８は、平角導体が環状に巻かれつつ積層するようにして形成されている部分である。この巻線部１８は、具体的には、内側端面２４と、外側端面２６と、軸方向端面２８と、内側端部３０と、外側端部３２などを備えている。

　内側端面２４は、平角導体の積層方向に形成されている端面であり、コイル１２をステータコア１０に装着するときにステータコア１０の径方向の内側に配置される。外側端面２６は、平角導体の積層方向に形成されている端面であり、コイル１２をステータコア１０に装着するときにステータコア１０の径方向の外側に配置される。軸方向端面２８は、コイル１２をステータコア１０に装着するときにステータコア１０の中心軸方向に配置される端面であり、バスバー部２０や端末部２２が形成される側（リード側）に形成される。なお、コイル１２が２層巻コイルまたは３層巻コイルである場合には、軸方向端面２８は、リード側コイルエンドにおける最も外側の層の平角導体の外周面に相当する。

　内側端部３０は、巻線部１８を形成する平角導体の端部であり、コイル１２をステータコア１０に装着するときにステータコア１０の径方向の内側に配置される。外側端部３２は、巻線部１８を形成する平角導体の端部であり、コイル１２をステータコア１０に装着するときにステータコア１０の径方向の外側に配置される。

　バスバー部２０は、巻線部１８の内側端部３０から平角導体が引き出されて形成されている部分である。このバスバー部２０は、隣り合う同相のコイル１２同士を電気的に接続している。図１に示す例では、バスバー部２０は、１つのＵ相コイル１２Ｕ（例えば、１２Ｕ１）の巻線部１８の内側端部３０から隣り合う他のＵ相コイル１２Ｕ（例えば、１２Ｕ２）に向かうに従って、ステータコア１０の径方向の外側に向かって変位し、他のＵ相コイル１２Ｕの端末部２２に接続している。そして、バスバー部２０は、Ｖ相コイル１２Ｖ同士やＷ相コイル１２Ｗ同士についても、同様に接続している。

　バスバー部２０は、具体的には、接合部３４と、渡り部３６とを備えている。ここで、接合部３４は、バスバー部２０の先端部に形成され、他のコイル１２（隣接する同相のコイル１２）の端末部２２に接合されている部分である。また、渡り部３６は、接合部３４と巻線部１８との間に形成されている部分である。

　端末部２２は、巻線部１８の外側端部３２から平角導体が引き出されて形成されている部分である。この端末部２２においては、平角導体のエナメル被膜が除去されている。そして、端末部２２は、隣接する同相のコイル１２におけるバスバー部２０の接合部３４に接合される。

　なお、不図示であるが、ステータ１は、Ｕ相コイル１２Ｕ５の内側端部３０と、Ｖ相コイル１２Ｖ５の内側端部３０と、Ｗ相コイル１２Ｗ５の内側端部３０とをそれぞれ接続することで中性点を構成している。また、Ｕ相コイル１２Ｕ１の端末部２２と、Ｖ相コイル１２Ｖ１の端末部２２と、Ｗ相コイル１２Ｗ１の端末部２２には、それぞれ外部配線（不図示）が接続されている。

　本実施例では、図４や図５に示すように、端末部２２は、ステータコア１０の中心軸方向に対して直交するように傾いて形成されている。すなわち、端末部２２の中心軸方向は、ステータコア１０の中心軸方向とは一致しておらず、ステータコア１０の中心軸方向に対して直交している。なお、ここで言う「直交」とは、必ずしも９０°の角度を有する必要はなく、多少ずれた角度（例えば、９０°±１０°の範囲内の角度）を有してもよい。

　また、図１～図４に示すように、バスバー部２０は、巻線部１８の内側端部３０にて平角導体をステータコア１０の径方向の外側に向かってフラットワイズ曲げして形成されている。また、端末部２２は、巻線部１８の外側端部３２にて平角導体をステータコア１０の径方向の外側に向かってフラットワイズ曲げして形成されている。ここで、「フラットワイズ曲げ」とは、平角導体の矩形断面における長辺側の一方の面を内径面とし他方の面を外径面として、当該平角導体を長辺側方向に曲げることである。このようにして、バスバー部２０や端末部２２の平角導体の矩形断面の長手方向がステータコア１０の中心軸方向と直交するような構造を採用している。なお、コイル１２の単体図（斜視図）を図５に示す。

　また、端末部２２は、図４に示すように、ステータコア１０の中心軸方向について、バスバー部２０よりもステータコア１０側の位置に形成されている。そして、バスバー部２０の渡り部３６は、巻線部１８の軸方向端面２８との間にクリアランスをあけて巻線部１８の軸方向端面２８の上側（図４の上側）を這うようにして形成されている。

　また、図１～図４に示すように、バスバー部２０の接合部３４と他のコイル１２の端末部２２とを、共にステータコア１０の径方向の外側に向けて形成して、ステータコア１０の中心軸方向について重ね合わせている。このようにして、バスバー部２０の接合部３４と他のコイル１２の端末部２２の接合部分を、ステータコア１０の径方向の外側に向けて形成している。例えば、図２に示すように、Ｗ相コイル１２Ｗ２のバスバー部２０の接合部３４と、Ｗ相コイル１２Ｗ３の端末部２２との接合部分を、ステータコア１０の径方向の外側に向けて形成している。

　以上のような構造のステータ１は、バスバー部２０や端末部２２を予め成形型で図５に示すような所望の形状に成形した複数のコイル１２を、ステータコア１０の内周面の内側からティース１６にインシュレータを介して装着してスロットに挿入することにより製造する。そして、このとき、コイル１２の端末部２２を隣接する他のコイル１２のバスバー部２０の下側にくぐらせて、コイル１２をステータコア１０に装着することができる。例えば、Ｖ相コイル１２Ｖ１やＷ相コイル１２Ｗ１の端末部２２をＵ相コイル１２Ｕ１のバスバー部２０の下側にくぐらせて、Ｖ相コイル１２Ｖ１やＷ相コイル１２Ｗ１をステータコア１０のスロットに挿入してステータコア１０に装着することができる。

　以上のような本実施例のステータ１によれば、以下の効果を得ることができる。ステータ１では、バスバー部２０は、平角導体の矩形断面の長手方向がステータコア１０の中心軸方向と直交するよう形成され、端末部２２は、平角導体の矩形断面の長手方向がステータコア１０の中心軸方向と直交するよう形成されている。そして、バスバー部２０は、ステータコア１０の内径側から外径側へコイルエンド部を跨ぐように配設されながら、他のコイル１２の端末部２２に接合されている。このようにして、バスバー部２０と端末部２２とは、ステータコア１０の中心軸方向に対して横向きに配設されている。そのため、ステータコア１０の中心軸方向についてバスバー部２０と端末部２２の幅を短縮できるので、コイルエンドの高さＨ（図４参照）を小さくすることができる。また、ステータコア１０の中心軸方向について、バスバー部２０と端末部２２との接合部分を低くできる。したがって、ステータ１をその中心軸方向（図４の上下方向）について小型化することができる。

　また、ステータ１は、コイル１２としてエッジワイズコイルを使用している。そして、バスバー部２０は、巻線部１８の内側端部３０にて平角導体をフラットワイズ曲げして、平角導体の矩形断面の長手方向がステータコア１０の中心軸方向と直交するように形成されている。さらに、端末部２２は、巻線部１８の外側端部３２にて平角導体をフラットワイズ曲げして平角導体の矩形断面の長手方向がステータコア１０の中心軸方向と直交するように形成されている。このように、コイル１２としてエッジワイズコイルを使用するに際し、確実にコイルエンドの高さＨを小さくすることができる。そのため、エッジワイズコイルを使用するステータ１について、その中心軸方向について確実に小型化することができる。

　また、バスバー部２０の接合部３４と他のコイル１２の端末部２２の接合部分をステータコア１０の径方向の外側に向けて形成している。そのため、ステータコア１０の径方向の外側から接合用治具（不図示）によりバスバー部２０の接合部３４と端末部２２とを接合することができ、容易に接合作業を行うことができる。そのため、ステータ１の生産性が向上する。

　また、バスバー部２０は巻線部１８におけるステータコア１０の径方向の内側の内側端部３０から平角導体が引き出されて形成され、端末部２２は巻線部１８におけるステータコア１０の径方向の外側の外側端部３２から平角導体が引き出されて形成されている。これにより、バスバー部２０と端末部２２との接合部分をステータコア１０の径方向の外側の位置に形成できるので、ステータコア１０の内周面の内側に組み付けるロータ（不図示）がバスバー部２０と端末部２２との接合部分と干渉しない。そのため、ロータの組み付け性がよい。

　また、ＵＶＷの３相のいずれのコイル１２においても、端末部２２の先端の高さは、ステータコア１０の中心軸方向において、バスバー部２０よりもステータコア１０側の高さに形成されている。そのため、ステータコア１０の中心軸方向において、バスバー部２０の高さを可能な限りステータコア１０側の高さに形成して低くできる。したがって、コイルエンドの高さＨをさらに小さくでき、ステータ１をその中心軸方向についてさらに小型化することができる。

　なお、図６や図７に示すように、変形例として、バスバー部２０が巻線部１８の外側端部３２から平角導体が引き出されて形成され、端末部２２が巻線部１８の内側端部３０から平角導体が引き出されて形成されているステータ１Ａも考えられる。

　なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。

　１　ステータ
　１０　ステータコア
　１２　コイル
　１４　バックヨーク
　１６　ティース
　１８　巻線部
　２０　バスバー部
　２２　端末部
　２４　内側端面
　２６　外側端面
　２８　軸方向端面
　３０　内側端部
　３２　外側端部
　３４　接合部
　３６　渡り部

Claims

　環状のステータコアと、
　平角導体が環状に巻かれる巻線部と、前記巻線部の前記ステータコアの径方向における一方の端部から引き出されるバスバー部と、前記巻線部の前記ステータコアの径方向における他方の端部から引き出される端末部と、を備え、前記ステータコアに複数装着されるコイルと、
　を有するステータにおいて、
　前記バスバー部は、前記平角導体の矩形断面の長手方向が前記ステータコアの中心軸方向と直交するよう形成され、
　前記端末部は、前記平角導体の矩形断面の長手方向が前記ステータコアの中心軸方向と直交するよう形成され、
　前記バスバー部は、他の前記コイルの前記端末部に接合されていること、
　を特徴とするステータ。
　請求項１のステータにおいて、
　前記コイルはエッジワイズコイルであって、
　前記バスバー部は、前記平角導体をフラットワイズ曲げして前記平角導体の矩形断面の長手方向が前記ステータコアの中心軸方向と直交するよう形成され、
　前記端末部は、前記平角導体をフラットワイズ曲げして前記平角導体の矩形断面の長手方向が前記ステータコアの中心軸方向と直交するよう形成されていること、
　を特徴とするステータ。
　請求項１または２のステータにおいて、
　前記バスバー部と他の前記コイルの前記端末部との接合部分を前記ステータコアの径方向に向けて形成していること、
　を特徴とするステータ。
　請求項１乃至３のいずれか１つのステータにおいて、
　前記バスバー部は前記巻線部における前記ステータコアの径方向の内側の端部から形成され、
　前記端末部は前記巻線部における前記ステータコアの径方向の外側の端部から形成されていること、
　を特徴とするステータ。
　請求項１乃至４のいずれか１つのステータにおいて、
　前記端末部の先端の高さは、前記ステータコアの中心軸方向において、前記バスバー部よりも前記ステータコア側の高さに形成されていること、
　を特徴とするステータ。