WO2020194619A1 - ステータおよび電動機 - Google Patents

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WO2020194619A1
WO2020194619A1 PCT/JP2019/013430 JP2019013430W WO2020194619A1 WO 2020194619 A1 WO2020194619 A1 WO 2020194619A1 JP 2019013430 W JP2019013430 W JP 2019013430W WO 2020194619 A1 WO2020194619 A1 WO 2020194619A1
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connection terminal
stator
winding
lead wire
insulator
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PCT/JP2019/013430
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English (en)
French (fr)
Inventor
雄一朗 中村
治之 長谷川
伊藤 亨
政洋 湯谷
山本 敦志
貴哉 大平
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Priority to JP2019559850A priority patent/JP6727457B1/ja
Priority to PCT/JP2019/013430 priority patent/WO2020194619A1/ja
Priority to CN201980094368.XA priority patent/CN113615047B/zh
Priority to TW109108933A priority patent/TWI735185B/zh
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28Layout of windings or of connections between windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/46Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • H02K3/522Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only for generally annular cores with salient poles

Definitions

  • the present invention relates to a stator and an electric motor provided with connection terminals.
  • Patent Document 1 discloses a connection terminal in which a winding groove for holding a winding and a lead wire groove for holding a lead wire are formed.
  • the width of the winding groove is smaller than the outer diameter of the winding, and the width of the lead wire groove is smaller than the outer diameter of the lead wire. Therefore, when the winding is inserted into the winding groove, the insulating coating of the winding is scraped off on the inner wall of the winding groove to expose the core wire. Further, when the lead wire is inserted into the lead wire groove, the insulating coating of the lead wire is scraped off on the inner wall of the lead wire groove to expose the lead wire. As a result, the lead wire of the core wire and the lead wire of the winding and the connection terminal come into contact with each other, and the winding and the lead wire and the connection terminal are made conductive.
  • Patent Document 2 discloses a terminal having a notch formed so that the insulating coating at the end of the winding can be peeled off.
  • Patent Document 2 uses a winding in which a plurality of thin core wires are collectively covered with an insulating coating.
  • Patent Document 2 does not disclose at all about peeling the insulating coating of a lead wire in which a stranded wire having a plurality of conducting wires is collectively covered with an insulating coating. Further, Patent Document 2 does not disclose any means for restricting the movement of each core wire in the notch.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a stator in which poor contact between a lead wire and a connection terminal is unlikely to occur.
  • the stator according to the present invention has a core back and a plurality of teeth protruding from the core back.
  • the stator includes an insulator that covers the teeth, a winding that is an insulating conductor whose conductive core wire is covered with an insulating coating, and a lead wire that is an insulating conductor whose conductive stranded wire is collectively covered with an insulating coating. It is provided with a conductive connection terminal fixed to the insulator and conducting the winding and the lead wire, and a resin mold portion for sealing the insulator. At the connection terminal, a first slit for holding the winding and a second slit for holding the lead wire are formed.
  • the width of the first slit is formed to be smaller than the outer diameter of the portion of the winding covered with the insulating coating.
  • the width of the second slit is formed to be smaller than the outer diameter of the portion of the lead wire covered with the insulating coating.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the winding is conducted to the connection terminal, and is a sectional view taken along line IV-IV of the insulator and the connection terminal shown in FIG. It is sectional drawing which shows the state which the winding and the lead wire were conducted to the connection terminal, and is the VV line sectional drawing of the insulator and the connection terminal shown in FIG.
  • Side view which shows the insulator of the stator which concerns on Embodiment 3 of this invention.
  • Perspective view which shows the insulator of the stator which concerns on Embodiment 4 of this invention.
  • Front view showing the connection terminal of the stator according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view of the electric motor 100 including the stator 10 according to the first embodiment of the present invention as viewed along the axial direction.
  • the rotor 20 is shown by dot hatching, and the winding 4 is shown by a broken line.
  • FIG. 1 is a view in which one end 10a along the axial direction of the stator 10 is viewed along the axial direction, omitting the resin mold portion 6 shown in FIG.
  • the electric motor 100 includes a stator 10, a rotor 20, and a frame 30.
  • the electric motor 100 is a three-phase alternating current rotary electric motor in the present embodiment.
  • the stator 10 is formed in a cylindrical shape having a central axis C.
  • the rotor 20 is arranged inside the stator 10. A gap is provided between the rotor 20 and the stator 10.
  • the rotor 20 is connected to a shaft (not shown) and can rotate about the central axis C.
  • the frame 30 is a metal member that constitutes the outer shell of the electric motor 100 and houses the stator 10 and the rotor 20. In the following description, when the direction of each component of the electric motor 100 is described, the axial direction, the radial direction, and the circumferential direction of the stator 10 are referred to.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an electric motor 100 including a stator 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • the stator 10 includes a stator core 1, an insulator 2, a connection terminal 3, a winding 4, a lead wire 5, and a resin mold portion 6.
  • the stator core 1 shown in FIG. 1 is formed by laminating a plurality of thin metal plates.
  • the stator core 1 has a cylindrical core back 11 and a plurality of teeth 12 protruding inward in the radial direction from the inner peripheral surface of the core back 11.
  • the teeth 12 is covered by the insulator 2.
  • the insulator 2 is a resin member that is attached to the stator core 1 and electrically insulates the stator core 1 and the winding 4 from each other.
  • the material of the insulator 2 is not particularly limited as long as it is a resin having an insulating property.
  • the insulator 2 is divided into a plurality of parts. The plurality of insulators 2 are arranged in a ring shape along the circumferential direction.
  • FIG. 3 is a perspective view showing one insulator 2 and a connection terminal 3 included in the stator 10.
  • the insulator 2 has an outer peripheral wall 21, an inner peripheral wall 22 arranged radially inside the outer peripheral wall 21, and a connecting portion 23 connecting the outer peripheral wall 21 and the inner peripheral wall 22.
  • the outer peripheral wall 21 is a portion extending along the circumferential direction.
  • the outer peripheral wall 21 is formed with a first cavity 24 into which the connection terminal 3 is inserted, a second cavity 25 through which the winding 4 passes, and a third cavity 26 through which the lead wire 5 passes.
  • the first cavity 24 extends substantially along the circumferential direction.
  • the second cavity 25 and the third cavity 26 extend along the radial direction and intersect a part of the first cavity 24.
  • the second cavity 25 and the third cavity 26 are arranged at intervals in the circumferential direction.
  • the inner peripheral wall 22 is a portion extending along the circumferential direction.
  • the height of the inner peripheral wall 22 is formed to be lower than the height of the outer peripheral wall 21.
  • the connecting portion 23 extends along the circumferential direction and is a portion around which the winding 4 is wound.
  • the connecting portion 23 connects the outer peripheral wall 21 and the inner peripheral wall 22 at positions that do not interfere with the second cavity 25 and the third cavity 26.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the winding 4 is conducted to the connection terminal 3, and is a sectional view taken along line IV-IV of the insulator 2 and the connection terminal 3 shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the winding 4 and the lead wire 5 are conducted to the connection terminal 3, and is a VV line cross-sectional view of the insulator 2 and the connection terminal 3 shown in FIG.
  • the connection terminal 3 is a conductive metal member fixed to the insulator 2 and conducting the winding 4 and the lead wire 5.
  • the connection terminal 3 is formed by performing a hole-drilling process and a bending process on a single metal plate.
  • the connection terminal 3 is bent in a U shape and has two side walls 34 facing each other and a bottom wall 35 connecting the side walls 34 to each other. By inserting the connection terminal 3 into the first cavity 24, the connection terminal 3 is fixed to the insulator 2.
  • the connection terminal 3 is formed with a first slit 31 for holding the winding 4 and a second slit 32 for holding the lead wire 5.
  • the first slit 31 and the second slit 32 extend from one side wall 34 through the bottom wall 35 to the other side wall 34.
  • the connection terminal 3 is inserted into the first cavity 24
  • the first slit 31 and the second cavity 25 communicate with each other
  • the second slit 32 and the third cavity 26 communicate with each other.
  • Protrusions 33 projecting toward the inner surface of the first cavity 24 are formed at both ends of each side wall 34 along the circumferential direction. The protrusion 33 comes into contact with the inner surface of the first cavity 24 and plays a role of suppressing the connection terminal 3 from coming off from the first cavity 24.
  • the winding 4 is an insulating conductor in which a conductive core wire 41 is covered with an insulating coating 42.
  • the insulating coating 42 is shown by a broken line.
  • the core wire 41 is, for example, a copper wire.
  • Electric power is supplied to the winding 4 from an inverter (not shown) via a lead wire 5.
  • Torque is generated in the motor 100 by the attraction and repulsion of the magnetic flux generated by the current flowing through the winding 4 and the magnetic flux generated by the permanent magnet (not shown) of the rotor 20.
  • a winding 4 is wound around the connecting portion 23 of the insulator 2 to form a plurality of coils 43.
  • the coil 43 is connected to each of the U phase, the V phase, and the W phase.
  • Each coil 43 is a U-phase coil, a V-phase coil, or a W-phase coil.
  • the lead wire 5 is an insulating conductor in which a conductive stranded wire having a plurality of conducting wires 51 is collectively covered with an insulating coating 52.
  • the insulating coating 52 is shown by a broken line.
  • the lead wire 51 is, for example, a copper wire.
  • the lead wire 5 is used for the connection between the inverter and the electric motor 100 (not shown) or the connection between the coils 43. That is, the lead wire 5 is used as a power lead wire, a crossover wire, and a neutral wire.
  • the power lead wire is an electric wire for supplying electric power to each coil 43 from an inverter (not shown).
  • the lead wire 5 arranged in the second slit 32 of the connection terminal 3 is a power lead wire.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a crossover line 53.
  • a lead wire 5 is wired between one coil 43 and the other coil 43 to form a crossover wire 53.
  • the crossover wire 53 is an electric wire for electrically connecting the coils 43 having the same phase. In FIG. 6, only the state in which the crossover wire 53 is connected to one coil 43 is drawn, and the state in which the crossover wire 53 is connected to the other coil 43 is omitted.
  • the two coils 43 are continuously connected by a lead wire 5.
  • the neutral wire is an electric wire for connecting the end points of the coils 43 having different phases.
  • the lead wire 5 connecting the end points of the coils 43 having different phases among the plurality of lead wires 5 is arranged near the inner peripheral wall 22 of the insulator 2.
  • the width of the first slit 31 is formed to be smaller than the outer diameter of the portion of the winding 4 covered with the insulating coating 42. Therefore, when the connection terminal 3 is inserted into the first cavity 24, the insulating coating 42 of the winding 4 is scraped off from the inner wall of the first slit 31 to expose the core wire 41. As a result, the core wire 41 of the winding 4 and the connection terminal 3 come into contact with each other, and the winding 4 and the connection terminal 3 are made conductive. The insulating coating 42 is peeled off and the core wire 41 is conducted to the connection terminal 3 only in the portion of the winding 4 held in the first slit 31.
  • the insulating coating 42 remains except for the portion of the winding 4 that is held in the first slit 31.
  • the width of the second slit 32 is formed to be smaller than the outer diameter of the portion of the lead wire 5 covered with the insulating coating 52. Therefore, when the connection terminal 3 is inserted into the first cavity 24, the insulating coating 52 of the lead wire 5 is scraped off on the inner wall of the second slit 32 to expose the lead wire 51. As a result, the lead wire 51 of the lead wire 5 and the connection terminal 3 come into contact with each other, and the lead wire 5 and the connection terminal 3 are made conductive. Only the portion of the lead wire 5 held in the second slit 32 has the insulating coating 52 peeled off and the lead wire 51 is conducted to the connection terminal 3.
  • Only the portion of the lead wire 5 held in the second slit 32 has a stranded wire having a plurality of lead wires 51 pressed against the inner wall of the second slit 32 with the insulating coating 52 peeled off.
  • the insulating coating 52 remains except for the portion of the lead wire 5 that is held in the second slit 32.
  • a plurality of lead wires 5 may be held in one second slit 32. Further, the winding 4 and the lead wire 5 may be held in the same slit.
  • the resin mold portion 6 is a portion that seals the stator core 1 and the insulator 2.
  • the resin mold portion 6 seals the connection terminal 3.
  • the resin mold portion 6 seals the inside of the first slit 31 and the inside of the second slit 32 of the connection terminal 3, and restricts the movement of the winding 4 and the lead wire 5 with respect to the connection terminal 3. are doing.
  • the region of the resin mold portion 6 is shown by dot hatching.
  • the resin mold portion 6 is made of a resin having no adhesiveness and having an insulating property.
  • the coefficient of linear expansion of the resin mold portion 6 may be set in the relationship of the coefficient of linear expansion of the connection terminal 3 ⁇ 0.8 ⁇ the coefficient of linear expansion of the resin mold 6 ⁇ the coefficient of linear expansion of the connection terminal 3 ⁇ 1.2. preferable. Further, the coefficient of linear expansion of the resin mold portion 6 may be set in the relationship of the coefficient of linear expansion of the insulator 2 ⁇ 0.8 ⁇ the coefficient of linear expansion of the resin mold portion 6 ⁇ the coefficient of linear expansion of the insulator 2 ⁇ 1.2. preferable.
  • connection terminal 3 has one end 10a and the other end 10b along the axial direction.
  • a part of the resin mold portion 6 bulges in a cylindrical shape at one end 10a along the axial direction of the stator 10.
  • a connection terminal 3, a lead wire 5, and the like are arranged at one end 10a of the stator 10 along the axial direction.
  • the connection terminal 3, the lead wire 5, and the like are covered with the resin mold portion 6 shown in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing the other end 10b of the stator 10 along the axial direction.
  • a crossover 53 is arranged at the other end 10b of the stator 10 along the axial direction.
  • the crossover 53 is arranged on the side opposite to the connection terminal 3 along the axial direction of the stator 10.
  • One end 10a along the axial direction of the stator 10 in which the winding 4 and the lead wire 5 are connected by the connection terminal 3 is set as the connection side 40, and the shaft of the stator 10 in which the winding 4 and the lead wire 5 are not connected by the connection terminal 3.
  • the crossover 53 is arranged on the anti-connection side 50.
  • the resin mold portion 6 seals the connection terminal 3, so that the winding 4 and the lead wire 5 are immovably fixed to the connection terminal 3, and the winding 4 and the lead wire 5 are pressure-welded.
  • the condition stabilizes. Therefore, even when the lead wire 5 in which the stranded wire having the plurality of lead wires 51 is collectively covered with the insulating coating 52 is used, the movement of each lead wire 51 in the second slit 32 is restricted by the resin mold portion 6.
  • the lead wire 51 of the lead wire 5 and the connection terminal 3 are difficult to separate due to vibration generated when the electric motor 100 is driven. As a result, it is possible to prevent poor contact between the lead wire 5 and the connection terminal 3 from occurring. Further, the resin mold portion 6 seals the connection terminal 3, so that the heat dissipation of the connection terminal 3 can be improved.
  • the resin mold portion 6 seals the connection terminal 3, so that the winding 4 arranged in the first slit 31 of the connection terminal 3 can be reliably held. Further, when the resin mold portion 6 seals the connection terminal 3, the heat generated by the winding 4 is transmitted to the resin mold portion 6 to dissipate heat, so that the temperature of the winding 4 can be lowered.
  • an insulating conductor in which a plurality of core wires are collectively covered with an insulating coating is a winding.
  • the lead wire 5 is an insulating conductor in which a stranded wire having a plurality of lead wires 51 is collectively covered with an insulating coating 52.
  • the winding of Patent Document 2 is an electric wire for generating magnetic flux, and is different from the lead wire 5 of the present embodiment, which is a power lead wire, a crossover wire 53, or a neutral wire.
  • connection terminal 3 is formed with a first slit 31 for holding the winding 4 and a second slit 32 for holding the lead wire 5, so that the connection terminal 3 can be wound with one connection terminal 3. 4 and the lead wire 5 can be held together.
  • the lead terminal is not required, so that the number of parts can be reduced and the cost can be reduced.
  • the lead wire 5 in which the stranded wire having the plurality of lead wires 51 is collectively covered with the insulating coating 52, the plurality of electric wires constituting the lead wire 5 can be wired together.
  • the lead wire 5 can be easily routed.
  • the insulating coating 52 of the lead wire 5 is scraped off from the inner wall of the second slit 32 and held in the second slit 32 of the lead wires 5.
  • the insulating coating 52 is peeled off only at the portion to be connected, and the lead wire 51 is conducted to the connection terminal 3.
  • the lead wire 5 is covered with the insulating coating 52 except for the portion held in the second slit 32, so that the lead wire 5 can be kept in a bound state.
  • the crossover wire 53 is arranged on the anti-connection side 50, the space on the connection side 40 can be reduced and the size of the electric motor 100 can be reduced. Further, since the crossover wire 53 is arranged on the non-connection side 50, the number of lead wires 5 connecting the coils 43 on the connection side 40 can be reduced.
  • the coefficient of linear expansion of the resin mold portion 6 has a relationship of the coefficient of linear expansion of the connection terminal 3 ⁇ 0.8 ⁇ the coefficient of linear expansion of the resin mold portion 6 ⁇ the coefficient of linear expansion of the connection terminal 3 ⁇ 1.2.
  • the coefficient of linear expansion of the resin mold portion 6 is set in the relationship of the coefficient of linear expansion of the insulator 2 ⁇ 0.8 ⁇ the coefficient of linear expansion of the resin mold portion 6 ⁇ the coefficient of linear expansion of the insulator 2 ⁇ 1.2. , The difference in the coefficient of linear expansion between the resin mold portion 6 and the insulator 2 can be reduced.
  • FIG. 7 is a view of the insulator 2 of the stator 10 according to the second embodiment of the present invention as viewed along the axial direction.
  • the parts that overlap with the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • the center line L is a line along the radial direction that passes through the center of the insulator 2 in the circumferential direction.
  • the insulator 2 according to the second embodiment is formed substantially line-symmetrically with respect to the center line L.
  • the first cavity 24 is arranged in the central portion of the insulator 2 along the circumferential direction.
  • the thickness of the wall surrounding the first cavity 24 is substantially equal with the center line L in between, so that the first cavity 24 is added to the connection terminal 3.
  • the pressure can be made almost even. As a result, it is possible to prevent disconnection when the winding 4 and the lead wire 5 are pressed against the connection terminal 3.
  • the winding 4 is arranged on the left side of the paper surface of FIG. 7, and the lead wire 5 is arranged on the right side of the paper surface of FIG. 7, but the winding 4 and the lead wire 5 may be arranged upside down. .. Further, the insulator 2 may be formed completely line-symmetrically with respect to the center line L.
  • FIG. 8 is a side view showing the insulator 2 of the stator 10 according to the third embodiment of the present invention.
  • the parts that overlap with the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • the height of the inner peripheral wall 22 of the insulator 2 along the axial direction is equivalent to the height of the outer peripheral wall 21 along the axial direction.
  • One end surface 22a along the axial direction of the inner peripheral wall 22 and one end surface 21a along the axial direction of the outer peripheral wall 21 are located on the same plane orthogonal to the axial direction.
  • the one end surface 22a along the axial direction of the inner peripheral wall 22 and the one end surface 21a along the axial direction of the outer peripheral wall 21 are located on the same plane in the axial direction, so that the inner peripheral wall 22 and the outer peripheral wall 22 are located on the same plane.
  • the lead wire 5 can be stably arranged between the wall 21 and the wall 21. Therefore, the pressure contact state of the lead wire 5 with respect to the connection terminal 3 can be stabilized.
  • FIG. 9 is a perspective view showing the insulator 2 of the stator 10 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals are given to the parts that overlap with the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
  • a low wall portion 27 lower than the other portion in the insertion direction of the connection terminal 3 is formed on a part of the outer peripheral wall 21 that surrounds the first cavity 24.
  • the low wall portion 27 is a wall located between the second cavity 25 and the third cavity 26 on the radial outer side of the first cavity 24.
  • FIG. 10 is a front view showing the connection terminal 3 of the stator 10 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals are given to the parts that overlap with the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
  • the insulating coatings 42 and 52 are shown by broken lines.
  • connection terminal 3 One first slit 31 and two second slits 32 are formed in the connection terminal 3 according to the fifth embodiment. In this way, since one winding 4 and two lead wires 5 can be electrically connected together, the number of connection terminals 3 can be reduced and the cost can be reduced.
  • the configuration shown in the above-described embodiment shows an example of the content of the present invention, can be combined with another known technique, and is one of the configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
  • stator core 1 stator core, 2 insulator, 3 connection terminal, 4 winding, 5 lead wire, 6 resin mold part, 10 stator, 10a one end, 10b other end, 11 core back, 12 teeth, 20 rotor, 21 outer wall, 21a one end surface , 22 inner peripheral wall, 22a one end surface, 23 connecting part, 24 first cavity, 25 second cavity, 26 third cavity, 27 low wall part, 30 frame, 31 first slit, 32 second slit, 33 protrusion, 34 Side wall, 35 bottom wall, 40 connection side, 41 core wire, 42 insulation coating, 43 coil, 50 anti-connection side, 51 lead wire, 52 insulation coating, 53 cross wire, 100 electric motor, C center axis, L center line.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Abstract

ステータ(10)は、インシュレータ(2)と、巻線(4)と、リード線(5)と、結線端子(3)と、樹脂モールド部(6)と、を備える。結線端子(3)には、巻線(4)を保持する第1スリッ卜(31)と、リード線(5)を保持する第2スリット(32)と、が形成される。第1スリッ卜(31)の幅は、巻線(4)のうち絶縁被覆(42)で覆われた部位の外径よりも小さく形成される。第2スリット(32)の幅は、リード線(5)のうち絶縁被覆(52)で覆われた部位の外径よりも小さく形成される。巻線(4)のうち第1スリッ卜(31)内に保持される部位は、絶縁被覆(42)が剥がされて芯線(41)が結線端子(3)に導通される。リード線(5)のうち第2スリット(32)内に保持される部位は、絶縁被覆(52)が剥がされて撚り線の導線(51)が結線端子(3)に導通される。樹脂モールド部(6)は、結線端子(3)を封止する。

Description

ステータおよび電動機
 本発明は、結線端子を備えるステータおよび電動機に関する。
 従来、電動機のステータには、巻線とリード線とを導通させる導電性の結線端子が設けられる。例えば、特許文献1には、巻線を保持する巻線溝と、リード線を保持するリード線溝とが形成された結線端子が開示されている。
 巻線溝の幅は、巻線の外径よりも小さく、リード線溝の幅は、リード線の外径よりも小さい。このため、巻線溝内に巻線が挿入される際に、巻線溝の内壁で巻線の絶縁被覆が削り取られて芯線が露出する。また、リード線溝内にリード線が挿入される際に、リード線溝の内壁でリード線の絶縁被覆が削り取られて導線が露出する。これにより、巻線の芯線およびリード線の導線と結線端子とが接触し、巻線およびリード線と結線端子とが導通される。
 また、特許文献2には、巻線の端部の絶縁被覆を剥離できる切り込みが形成された端子が開示されている。特許文献2では、複数の細い芯線が絶縁被覆で一括に覆われた巻線を使用している。
特開2001-197699号公報 特開2002-142416号公報
 複数の導線を有する撚り線が絶縁被覆で一括に覆われたリード線を使用する場合に、リード線溝の内壁でリード線の絶縁被覆が削り取られて撚り線が露出すると、リード線溝内で撚り線の各導線の移動が許容される。このため、電動機の駆動時に発生する振動などで、リード線溝内で各導線の位置が変わることがある。しかしながら、上記特許文献1に開示された技術では、リード線溝内で各導線の移動を規制する手段が何ら講じられていないため、電動機の駆動時に発生する振動などで導線と結線端子とが離れてしまい、リード線と結線端子との接触不良が発生する問題があった。
 上記特許文献2には、複数の導線を有する撚り線が絶縁被覆で一括に覆われたリード線の絶縁被覆を剥離することについて何ら開示されていない。また、上記特許文献2には、切り込み内で各芯線の移動を規制する手段についても何ら開示されていない。
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、リード線と結線端子との接触不良が発生しにくいステータを得ることを目的とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるステータは、コアバックとコアバックから突出する複数のティースとを有する。ステータは、ティースを覆うインシュレータと、導電性の芯線が絶縁被覆で覆われた絶縁導体である巻線と、導電性の撚り線が絶縁被覆で一括に覆われた絶縁導体であるリード線と、インシュレータに固定されて、巻線とリード線とを導通させる導電性の結線端子と、インシュレータを封止する樹脂モールド部と、を備える。結線端子には、巻線を保持する第1スリッ卜と、リード線を保持する第2スリットと、が形成される。第1スリッ卜の幅は、巻線のうち絶縁被覆で覆われた部位の外径よりも小さく形成される。第2スリットの幅は、リード線のうち絶縁被覆で覆われた部位の外径よりも小さく形成される。巻線のうち第1スリット内に保持される部位は、絶縁被覆が剥がされて芯線が結線端子に導通される。リード線のうち第2スリット内に保持される部位は、絶縁被覆が剥がされて撚り線が結線端子に導通される。樹脂モールド部は、結線端子を封止する。
 本発明によれば、リード線と結線端子との接触不良を発生しにくくすることができるという効果を奏する。
本発明の実施の形態1にかかるステータを備える電動機を軸方向に沿って見た図 本発明の実施の形態1にかかるステータを備える電動機を示す斜視図 ステータが備える1つのインシュレータおよび結線端子を示す斜視図 巻線が結線端子に導通された状態を示す断面図であって、図3に示したインシュレータおよび結線端子のIV-IV線断面図 巻線とリード線が結線端子に導通された状態を示す断面図であって、図3に示したインシュレータおよび結線端子のV-V線断面図 渡り線を示す斜視図 本発明の実施の形態2にかかるステータのインシュレータを軸方向に沿って見た図 本発明の実施の形態3にかかるステータのインシュレータを示す側面図 本発明の実施の形態4にかかるステータのインシュレータを示す斜視図 本発明の実施の形態5にかかるステータの結線端子を示す正面図
 以下に、本発明の実施の形態にかかるステータおよび電動機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
 図1は、本発明の実施の形態1にかかるステータ10を備える電動機100を軸方向に沿って見た図である。なお、図1では、説明の便宜上、ロータ20をドットハッチングで示し、巻線4を破線で示している。また、図1は、図2に示す樹脂モールド部6を省略して、ステータ10の軸方向に沿った一端10aを軸方向に沿って見た図である。電動機100は、ステータ10と、ロータ20と、フレーム30と、を備える。電動機100は、本実施の形態では三相交流の回転型電動機である。ステータ10は、中心軸Cを有する円筒形状に形成されている。ロータ20は、ステータ10の内側に配置されている。ロータ20とステータ10との間には、隙間が設けられている。ロータ20は、図示しないシャフトに連結され、中心軸Cを中心に回転可能である。フレーム30は、電動機100の外殻を構成するとともにステータ10およびロータ20を収容する金属製部材である。以下の説明において、電動機100の各構成要素について方向を説明するときには、ステータ10の軸方向、径方向、周方向を基準とする。
 図2は、本発明の実施の形態1にかかるステータ10を備える電動機100を示す斜視図である。図1および図2に示すように、ステータ10は、ステータコア1と、インシュレータ2と、結線端子3と、巻線4と、リード線5と、樹脂モールド部6と、を備える。
 図1に示すステータコア1は、金属製の薄板を複数枚積層して形成されている。ステータコア1は、円筒形状のコアバック11と、コアバック11の内周面から径方向内側に向かって突出する複数のティース12と、を有する。ティース12は、インシュレータ2によって覆われている。
 インシュレータ2は、ステータコア1に取り付けられ、ステータコア1と巻線4とを電気的に絶縁する樹脂製部材である。インシュレータ2の材料は、絶縁性を有する樹脂であれば特に制限されない。インシュレータ2は、複数に分割されている。複数のインシュレータ2は、周方向に沿って環状に配置されている。
 図3は、ステータ10が備える1つのインシュレータ2および結線端子3を示す斜視図である。インシュレータ2は、外周壁21と、外周壁21よりも径方向内側に配置された内周壁22と、外周壁21と内周壁22とを繋ぐ連結部23と、を有する。
 外周壁21は、周方向に沿って延びる部位である。外周壁21には、結線端子3が差し込まれる第1キャビティ24と、巻線4が通過する第2キャビティ25と、リード線5が通過する第3キャビティ26とが形成されている。第1キャビティ24は、概ね周方向に沿って延びている。第2キャビティ25および第3キャビティ26は、径方向に沿って延びて第1キャビティ24の一部と交差している。第2キャビティ25および第3キャビティ26は、周方向に間隔を空けて配置されている。
 内周壁22は、周方向に沿って延びる部位である。内周壁22の高さは、外周壁21の高さよりも低く形成されている。
 連結部23は、周方向に沿って延びて、巻線4が巻き付けられる部位である。連結部23は、第2キャビティ25および第3キャビティ26と干渉しない位置で外周壁21と内周壁22とを繋いでいる。
 図4は、巻線4が結線端子3に導通された状態を示す断面図であって、図3に示したインシュレータ2および結線端子3のIV-IV線断面図である。図5は、巻線4とリード線5が結線端子3に導通された状態を示す断面図であって、図3に示したインシュレータ2および結線端子3のV-V線断面図である。図4および図5に示すように、結線端子3は、インシュレータ2に固定されて、巻線4とリード線5とを導通させる導電性の金属製部材である。図3に示すように、結線端子3は、一枚の金属板に孔開け加工および折曲加工を施すことで形成されている。結線端子3は、U字状に折り曲げられており、対向する2つの側壁34と側壁34同士を繋ぐ底壁35とを有する。結線端子3を第1キャビティ24内に差し込むことで、結線端子3はインシュレータ2に固定される。
 図3および図5に示すように、結線端子3には、巻線4を保持する第1スリット31と、リード線5を保持する第2スリット32とが形成されている。第1スリット31および第2スリット32は、一方の側壁34から底壁35を通って他方の側壁34まで延びている。結線端子3が第1キャビティ24内に差し込まれた状態では、第1スリット31と第2キャビティ25とが連通し、第2スリット32と第3キャビティ26とが連通する。各側壁34の周方向に沿った両端には、第1キャビティ24の内面に向かって突出する突起33が形成されている。突起33は、第1キャビティ24の内面に接触して、第1キャビティ24から結線端子3が抜けることを抑制する役割を果たしている。
 図5に示すように、巻線4は、導電性の芯線41が絶縁被覆42で覆われた絶縁導体である。なお、図5では、説明の便宜上、絶縁被覆42を破線で図示している。芯線41は、例えば、銅線などである。巻線4には、図示しないインバータからリード線5を介して電力が供給される。巻線4に電流が流れることで発生する磁束と、ロータ20の図示しない永久磁石から発生する磁束との吸引および反発によって、電動機100にトルクが発生する。図1に示すように、インシュレータ2の連結部23には、巻線4が巻き付けられて複数のコイル43が形成されている。コイル43は、U相、V相、W相ごとに結線されている。各コイル43は、U相コイル、V相コイルまたはW相コイルとなる。
 図5に示すように、リード線5は、複数本の導線51を有する導電性の撚り線が絶縁被覆52で一括に覆われた絶縁導体である。なお、図5では、説明の便宜上、絶縁被覆52を破線で図示している。導線51は、例えば、銅線などである。リード線5は、図示しないインバータと電動機100との間の接続、または、コイル43間の接続のために使用される。すなわち、リード線5は、電源引き出し線、渡り線および中性線として使用される。電源引き出し線は、図示しないインバータから各コイル43に電力を供給するための電線である。結線端子3の第2スリット32内に配置されるリード線5は、電源引き出し線である。
 図6は、渡り線53を示す斜視図である。一のコイル43と他のコイル43との間には、リード線5が配線されて渡り線53が形成されている。渡り線53は、同相のコイル43間を電気的に接続するための電線である。なお、図6では、渡り線53が一のコイル43に接続される状態のみを描き、他のコイル43に接続される状態を省略している。2つのコイル43は、リード線5で連続して繋がっている。中性線は、異相のコイル43の終点間を接続するための電線である。図示は省略するが、複数本のリード線5のうち異相のコイル43の終点間を接続するリード線5は、インシュレータ2の内周壁22の近くに配置されている。
 第1スリット31の幅は、巻線4のうち絶縁被覆42で覆われた部位の外径よりも小さく形成されている。このため、結線端子3を第1キャビティ24内に差し込む際に、第1スリット31の内壁で巻線4の絶縁被覆42が削り取られて芯線41が露出する。これにより、巻線4の芯線41と結線端子3とが接触し、巻線4と結線端子3とが導通される。巻線4のうち第1スリット31内に保持される部位のみは、絶縁被覆42が剥がされて芯線41が結線端子3に導通されている。巻線4のうち第1スリット31内に保持される部位のみは、絶縁被覆42を剥がされた状態で芯線41が第1スリット31の内壁に圧接されている。巻線4のうち第1スリット31内に保持される部位以外は、絶縁被覆42が残っている。
 第2スリット32の幅は、リード線5のうち絶縁被覆52で覆われた部位の外径よりも小さく形成されている。このため、結線端子3を第1キャビティ24内に差し込む際に、第2スリット32の内壁でリード線5の絶縁被覆52が削り取られて導線51が露出する。これにより、リード線5の導線51と結線端子3とが接触し、リード線5と結線端子3とが導通される。リード線5のうち第2スリット32内に保持される部位のみは、絶縁被覆52が剥がされて導線51が結線端子3に導通されている。リード線5のうち第2スリット32内に保持される部位のみは、絶縁被覆52を剥がされた状態で複数の導線51を有する撚り線が第2スリット32の内壁に圧接されている。リード線5のうち第2スリット32内に保持される部位以外は、絶縁被覆52が残っている。なお、複数のリード線5が1つの第2スリット32内に保持されてもよい。また、巻線4とリード線5が同じスリット内に保持されてもよい。
 図1および図2に示すように、樹脂モールド部6は、ステータコア1およびインシュレータ2を封止する部位である。樹脂モールド部6は、結線端子3を封止する。図5に示すように、樹脂モールド部6は、結線端子3の第1スリット31内および第2スリット32内を封止しており、結線端子3に対する巻線4およびリード線5の移動を規制している。なお、図5では、説明の便宜上、樹脂モールド部6の領域をドットハッチングで図示している。樹脂モールド部6は、接着性がない樹脂で、かつ、絶縁性を有する樹脂で形成されている。樹脂モールド部6の線膨張係数は、結線端子3の線膨張係数×0.8<樹脂モールド部6の線膨張係数<結線端子3の線膨張係数×1.2の関係に設定されることが好ましい。また、樹脂モールド部6の線膨張係数は、インシュレータ2の線膨張係数×0.8<樹脂モールド部6の線膨張係数<インシュレータ2の線膨張係数×1.2の関係に設定されることが好ましい。
 ここで、結線端子3、リード線5、渡り線53および樹脂モールド部6の配置について図1、図2および図6を参照して説明する。図2に示すように、ステータ10は、軸方向に沿った一端10aと他端10bとを有する。ステータ10の軸方向に沿った一端10aには、樹脂モールド部6の一部が円筒状に膨出している。図1に示すように、ステータ10の軸方向に沿った一端10aには、結線端子3、リード線5などが配置されている。結線端子3、リード線5などは、図2に示す樹脂モールド部6で覆われている。図6は、ステータ10の軸方向に沿った他端10bを示す図である。ステータ10の軸方向に沿った他端10bには、渡り線53が配置されている。渡り線53は、ステータ10の軸方向に沿って結線端子3と反対側に配置されている。巻線4とリード線5とが結線端子3で結線するステータ10の軸方向に沿った一端10aを結線側40とし、巻線4とリード線5とが結線端子3で結線しないステータ10の軸方向に沿った他端10bを反結線側50としたときに、渡り線53は、反結線側50に配置されている。
 次に、ステータ10の作用効果について説明する。
 本実施の形態では、樹脂モールド部6が結線端子3を封止することで、巻線4およびリード線5が結線端子3に対して移動不能に固定され、巻線4およびリード線5の圧接状態が安定する。このため、複数の導線51を有する撚り線が絶縁被覆52で一括に覆われたリード線5を使用する場合でも、樹脂モールド部6によって第2スリット32内の各導線51の移動が規制され、電動機100の駆動時に発生する振動などでリード線5の導線51と結線端子3とが離れにくくなる。これにより、リード線5と結線端子3の接触不良を発生しにくくすることができる。また、樹脂モールド部6が結線端子3を封止することで、結線端子3の放熱性を向上させることができる。
 本実施の形態では、樹脂モールド部6が結線端子3を封止することで、結線端子3の第1スリット31内に配置された巻線4を確実に保持することができる。また、樹脂モールド部6が結線端子3を封止することで、巻線4の発熱が樹脂モールド部6に伝わって放熱されるため、巻線4の温度を下げることができる。
 上記した特許文献2では、複数の芯線が絶縁被覆で一括に覆われた絶縁導体が、巻線である。一方で、本実施の形態では、複数の導線51を有する撚り線が絶縁被覆52で一括に覆われた絶縁導体が、リード線5である。特許文献2の巻線は磁束を発生させるための電線であり、電源引き出し線、渡り線53または中性線である本実施の形態のリード線5とは相違する。
 本実施の形態では、結線端子3には、巻線4を保持する第1スリット31と、リード線5を保持する第2スリット32とが形成されることで、一つの結線端子3で巻線4とリード線5をまとめて保持できる。これにより、リード端子が不要になるため、部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。
 本実施の形態では、複数の導線51を有する撚り線が絶縁被覆52で一括に覆われたリード線5を使用することで、リード線5を構成する複数本の電線をまとめて配線できるため、リード線5の取り回しが容易になる。
 本実施の形態では、結線端子3を第1キャビティ24内に差し込む際に、第2スリット32の内壁でリード線5の絶縁被覆52が削り取られ、リード線5のうち第2スリット32内に保持される部位のみは絶縁被覆52が剥がされて導線51が結線端子3に導通される。これにより、リード線5のうち第2スリット32内に保持される部位以外は絶縁被覆52で覆われるため、リード線5の結束状態を保つことができる。
 本実施の形態では、渡り線53が反結線側50に配置されるため、結線側40のスペースを削減して電動機100の小型化を図ることができる。また、渡り線53が反結線側50に配置されるため、結線側40でコイル43間を接続するリード線5の本数を削減することができる。
 本実施の形態では、樹脂モールド部6の線膨張係数は、結線端子3の線膨張係数×0.8<樹脂モールド部6の線膨張係数<結線端子3の線膨張係数×1.2の関係に設定されることで、樹脂モールド部6と結線端子3との線膨張係数の差を小さくすることができる。また、樹脂モールド部6の線膨張係数は、インシュレータ2の線膨張係数×0.8<樹脂モールド部6の線膨張係数<インシュレータ2の線膨張係数×1.2の関係に設定されることで、樹脂モールド部6とインシュレータ2との線膨張係数の差を小さくすることができる。そのため、温度変化が生じた際にも、樹脂モールド部6と結線端子3との間および樹脂モールド部6とインシュレータ2との間に熱膨張差が発生することを抑制でき、巻線4およびリード線5の圧接状態を安定させることができる。
実施の形態2.
 図7は、本発明の実施の形態2にかかるステータ10のインシュレータ2を軸方向に沿って見た図である。なお、実施の形態2では、前記した実施の形態1と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。
 インシュレータ2の周方向の中心を通る径方向に沿う線を中心線Lとする。実施の形態2にかかるインシュレータ2は、中心線Lに対して概ね線対称に形成されている。第1キャビティ24は、インシュレータ2のうち周方向に沿った中央部に配置されている。本実施の形態では、第1キャビティ24がインシュレータ2の中央部に配置されることで、第1キャビティ24を囲う壁の厚さが中心線Lを挟んで概ね等しくなるため、結線端子3に加わる圧力を概ね均等にできる。これにより、巻線4およびリード線5を結線端子3に圧接する際の断線を防ぐことができる。なお、本実施の形態では図7の紙面左側に巻線4を配置し、図7の紙面右側にリード線5を配置したが、巻線4とリード線5を左右逆に配置してもよい。また、インシュレータ2は、中心線Lに対して完全に線対称に形成されてもよい。
実施の形態3.
 図8は、本発明の実施の形態3にかかるステータ10のインシュレータ2を示す側面図である。なお、実施の形態3では、前記した実施の形態1と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。
 インシュレータ2の内周壁22の軸方向に沿った高さは、外周壁21の軸方向に沿った高さと同等である。内周壁22の軸方向に沿った一端面22aと外周壁21の軸方向に沿った一端面21aは、軸方向に直交する同一平面上に位置している。本実施の形態では、内周壁22の軸方向に沿った一端面22aと外周壁21の軸方向に沿った一端面21aとが軸方向において同一平面上に位置することで、内周壁22と外周壁21との間にリード線5を安定して配置できる。このため、結線端子3に対するリード線5の圧接状態を安定させることができる。
実施の形態4.
 図9は、本発明の実施の形態4にかかるステータ10のインシュレータ2を示す斜視図である。なお、実施の形態4では、前記した実施の形態1と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。
 外周壁21のうち第1キャビティ24を囲う壁の一部には、結線端子3の差し込み方向において他部よりも低い低壁部27が形成されている。低壁部27は、第1キャビティ24よりも径方向外側において、第2キャビティ25と第3キャビティ26との間に位置する壁である。第1キャビティ24を囲う壁の一部の高さを他部の高さよりも低くすることで、第1キャビティ24を囲う壁から図示しない結線端子に加わる応力を低減して、図示しない巻線およびリード線に過大な応力が加わることを抑制することができる。また、高温時にインシュレータ2と結線端子3との熱膨張係数の差によって生じる熱応力を低減することもできる。なお、低壁部27の位置は、第1キャビティ24を囲う壁の一部であれば図9に示す位置に限定されない。
実施の形態5.
 図10は、本発明の実施の形態5にかかるステータ10の結線端子3を示す正面図である。なお、実施の形態5では、前記した実施の形態1と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。図10では、説明の便宜上、絶縁被覆42,52を破線で図示している。
 実施の形態5にかかる結線端子3には、1つの第1スリット31と、2つの第2スリット32とが形成されている。このようにすると、1本の巻線4と2本のリード線5とをまとめて導通できるため、結線端子3の数を削減してコストダウンを図ることができる。
 以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
 実施の形態では、本発明を回転型電動機に適用した場合を例示したが、例えばリニアモータに適用することも可能である。
 1 ステータコア、2 インシュレータ、3 結線端子、4 巻線、5 リード線、6 樹脂モールド部、10 ステータ、10a 一端、10b 他端、11 コアバック、12 ティース、20 ロータ、21 外周壁、21a 一端面、22 内周壁、22a 一端面、23 連結部、24 第1キャビティ、25 第2キャビティ、26 第3キャビティ、27 低壁部、30 フレーム、31 第1スリット、32 第2スリット、33 突起、34 側壁、35 底壁、40 結線側、41 芯線、42 絶縁被覆、43 コイル、50 反結線側、51 導線、52 絶縁被覆、53 渡り線、100 電動機、C 中心軸、L 中心線。

Claims (8)

  1.  コアバックと前記コアバックから突出する複数のティースとを有するステータであって、
     前記ティースを覆うインシュレータと、
     導電性の芯線が絶縁被覆で覆われた絶縁導体である巻線と、
     導電性の撚り線が絶縁被覆で一括に覆われた絶縁導体であるリード線と、
     前記インシュレータに固定されて、前記巻線と前記リード線とを導通させる導電性の結線端子と、
     前記インシュレータを封止する樹脂モールド部と、を備え、
     前記結線端子には、前記巻線を保持する第1スリッ卜と、前記リード線を保持する第2スリットと、が形成され、
     前記第1スリッ卜の幅は、前記巻線のうち前記絶縁被覆で覆われた部位の外径よりも小さく形成され、
     前記第2スリットの幅は、前記リード線のうち前記絶縁被覆で覆われた部位の外径よりも小さく形成され、
     前記巻線のうち前記第1スリット内に保持される部位は、前記絶縁被覆が剥がされて前記芯線が前記結線端子に導通され、
     前記リード線のうち前記第2スリット内に保持される部位は、前記絶縁被覆が剥がされて前記撚り線が前記結線端子に導通され、
     前記樹脂モールド部は、前記結線端子を封止することを特徴とするステータ。
  2.  前記インシュレータは、前記ステータの周方向に沿って複数配置され、
     前記インシュレータには、前記巻線が巻き付けられて複数のコイルが形成されており、
     一の前記コイルと他の前記コイルとの間には、前記リード線が配線されて渡り線が形成されており、
     前記結線端子は、前記ステータの軸方向に沿った一端に配置され、
     前記渡り線は、前記ステータの軸方向に沿って前記結線端子と反対側に配置されることを特徴とする請求項1に記載のステータ。
  3.  前記インシュレータには、前記結線端子が差し込まれるキャビティが形成され、
     前記キャビティは、前記インシュレータのうち前記ステータの周方向に沿った中央部に配置されることを特徴とする請求項2に記載のステータ。
  4.  前記インシュレータは、前記キャビティが形成される外周壁と、前記外周壁よりも径方向内側に配置された内周壁と、前記外周壁と前記内周壁とを連結して前記巻線が巻き付けられる連結部と、を有し、
     前記内周壁の高さは、前記外周壁の高さと同等であることを特徴とする請求項3に記載のステータ。
  5.  前記外周壁のうち前記キャビティを囲う壁の一部の高さは、他部の高さよりも低いことを特徴とする請求項4に記載のステータ。
  6.  前記樹脂モールド部の線膨張係数は、前記結線端子の線膨張係数×0.8<前記樹脂モールド部の線膨張係数<前記結線端子の線膨張係数×1.2の関係に設定されることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のステータ。
  7.  前記樹脂モールド部の線膨張係数は、前記インシュレータの線膨張係数×0.8<前記樹脂モールド部の線膨張係数<前記インシュレータの線膨張係数×1.2の関係に設定されることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のステータ。
  8.  請求項1から7のいずれか1項に記載のステータと、
     前記ステータに空隙を介して配置されたロータと、を備えることを特徴とする電動機。
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