JP2008278704A - 回転電機用ステータ、そのコイル端末とバスバー用端子との接続構造及びその接続方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】バスバー16U、16V、16W、16Nの引出端子19A、19Bとコイル端末8A、8Bとの接続カシメ力のバスバーへの影響を少なくする。
【解決手段】ステータコア1と同一心の同一円周cに沿うように引き回した各相のコイル端末に、各バスバーからの引出端子のU字状接続片22をカシメ接続する。各コイル端末8A、8Bを支持する対の係止片14A1、14A2、14B1、14B2のコイル引き出し方向前方のもの14A2、14B2は、その端末8A、8Bをスリット15A、15Bを介して遊びを持って支持しているため、その遊びでもって、コイル端末8A、8Bが、接続片22両端の対向片の折れ曲がり線とコイル端末の線方向が一致するように動いて、バスバー端子19A、19Bが動くことを極力抑える。このため、その端子19A、19Bに加わる力は、コイル端末が不動である場合に比べて少なくなり、バスバー端子19A、19Bとバスバー16W・・との接続不良が生じにくい。
【選択図】図4
【解決手段】ステータコア1と同一心の同一円周cに沿うように引き回した各相のコイル端末に、各バスバーからの引出端子のU字状接続片22をカシメ接続する。各コイル端末8A、8Bを支持する対の係止片14A1、14A2、14B1、14B2のコイル引き出し方向前方のもの14A2、14B2は、その端末8A、8Bをスリット15A、15Bを介して遊びを持って支持しているため、その遊びでもって、コイル端末8A、8Bが、接続片22両端の対向片の折れ曲がり線とコイル端末の線方向が一致するように動いて、バスバー端子19A、19Bが動くことを極力抑える。このため、その端子19A、19Bに加わる力は、コイル端末が不動である場合に比べて少なくなり、バスバー端子19A、19Bとバスバー16W・・との接続不良が生じにくい。
【選択図】図4
Description
この発明は、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車等に組み込まれる回転電機用ステータ、そのステータのコイル端末とバスバー用端子との接続構造、及びその接続方法に関する。
ハイブリッド自動車や燃料電池自動車は、駆動装置や回生ブレーキとして回転電機を使用する。この回転電機に組み込まれるステータの一例として、この発明の一実施形態を示す図1〜図3を参照して説明すると、リング状のヨーク9とそのヨーク9から径方向内方に延出するティース5とからなるステータコア1と、そのステータコア1の各ティース5にインシュレータ7を介して巻回されるコイル8と、ステータコア1と同一心に配置されたリング状のバスバーユニット3とを有する回転電機用ステータが知られている(特許文献1参照)。
特開2006−67740号公報
この回転電機用ステータAにおいて、上記各巻き始め端末8A及び各巻き終わり端末8Bは、ステータコア1と同一心の同一円周cに沿うように引き回され、その各コイル8の巻き始め端末8A又は巻き終わり端末8Bにバスバーユニット3の給電用バスバー16W、16V、16Uから引き出された給電端子19Bが接続され、各コイル8の巻き終わり端末8B又は巻き始め端末8Aにバスバーユニット3の中性点バスバー16Nから引き出された中性点端子19Aが接続される。
このように、各給電端子及び各中性点端子と各コイル端末との各接続を、同一円周c上で行なうことにより、その同一円周c上に接続治具を移動させることができる等から、その接続作業性が優れるものとなる。
このように、各給電端子及び各中性点端子と各コイル端末との各接続を、同一円周c上で行なうことにより、その同一円周c上に接続治具を移動させることができる等から、その接続作業性が優れるものとなる。
また、バスバーユニット3は、各バスバー16W、16V、16U、16Nを絶縁層を介して重ねて一体化したものが一般的であり(特許文献2:符号16、特許文献3:符号20)、ステータコア1の側面に対向して設けたりしている(特許文献2図2、特許文献3図4参照)。
特開平06−233483号公報
特開2004−56873号公報
この従来の回転電機用ステータにおける給電端子19B及び中性点端子19Aと各コイル8の端末8B、8Aとの接続は、各バスバーから板片状の給電及び中性点端子を引き出し、その各端子の引き出し端部を下向きU字状に屈曲させ、そのU字状接続片内にコイルの端末を入れてその接続片をカシメることによって行っている。そのとき、コイル端末は、その引き出し方向で対向する対の端末係止片にそのスリット内に挿入することによってその対の端末係止片の間に架け渡し状態で係止されている(特許文献1 図3、図7参照)。
その従来のコイル端末の係止状態は、対の両端末係止片のスリットにコイル端末を不動に圧入して係止強度を高めている。
その従来のコイル端末の係止状態は、対の両端末係止片のスリットにコイル端末を不動に圧入して係止強度を高めている。
その両端末係止片間に架け渡されたコイル端末に上記U字状接続片をカシメて接続する際、その接続片のU字状両端の対向片を、その接続部がその中程で折れ曲がって扁平に潰れるようにカシメることとなるが、そのカシメ時、前記折れ曲がり線が前記コイル端末の線方向に一致する場合は希である。このため、そのカシメ作用に伴って、その折れ曲がり線とコイル端末の線方向ができるだけ一致するように、コイル端末及び接続片(バスバーの端子)がその一致する方向に動くこととなる。
このとき、上述のように、コイル端末が不動であると、接続片が動かざるを得ず、接続片が動けば、通常、その接続片の動く方向はバスバー端子の引き出し方向であって、その方向にカシメ力が作用し、端子とバスバーとの接続不良を生じさせる等の恐れがある。
このとき、上述のように、コイル端末が不動であると、接続片が動かざるを得ず、接続片が動けば、通常、その接続片の動く方向はバスバー端子の引き出し方向であって、その方向にカシメ力が作用し、端子とバスバーとの接続不良を生じさせる等の恐れがある。
また、U字状接続片を、平面視、端子の引き出し方向と同一軸上において形成すると、U字状接続片は引き出し軸線から上側にならざるを得ず(特許文献1図3参照)、その接続片が上側になった分、ステータの軸方向が長くなり、その長さの縮小を要求される場合には障害となる。
なお、そのカシメ力のバスバーへの影響、接続片が端子の引き出し方向と同一軸上での問題は、TIG溶接等による接続片とコイル端末との他の接続態様においても同様である(図12参照)。
なお、そのカシメ力のバスバーへの影響、接続片が端子の引き出し方向と同一軸上での問題は、TIG溶接等による接続片とコイル端末との他の接続態様においても同様である(図12参照)。
さらに、特許文献1、3のバスバーユニットは、給電端子と中性点端子に、コイルの巻回部からヨーク側に引き出されたコイルの端末を接続したときに、給電用バスバーと中性点バスバーがステータの軸方向から見てヨークと重なった配置となる。このため、このバスバーユニットは、ヨークが形成する磁路の断面積を十分に確保するために、ティースに比べヨークをステータ軸方向に厚くした場合(本願図3参照)、その厚くなったヨークの上にさらにバスバーユニットが載ることとなって、ステータの軸方向の厚さが大きくなる。
この発明は、バスバーから引き出した端子とコイル端末とのカシメ等による接続時のその接続力のバスバーへの影響を少なくすることを第1の課題、その接続部の構造等によるステータの軸方向長さの短縮化を図ることを第2の課題とする。
上記の第1の課題を解決するために、この発明は、従来と同様に、コイル端末を対の端末係止片にそのスリットに挿入することにより支持する際、その対の端末係止片のコイル端末の引き出し方向手前のものは、その端末をスリットを介して不動に支持するとともに、引き出し方向前方のものは、その端末をスリットを介して遊び(ゆとり)を持って支持するようにしたのである。
コイル端末を対の端末係止片で架け渡し状に支持すれば、通常、その対の端末係止片にコイル端末は屈曲して係止され、その屈曲状態は対の端末係止片の支持点で維持されるため、引き抜き力に対しては、その屈曲によるスリット内面との摩擦力及び一方の端末係止片への圧入によって十分に抗することができる。このため、その端末を引き出し方向手前の端末係止片でそのスリットを介して不動に支持すれば、引き出し方向前方の端末係止片は、その端末をスリットを介して遊びを持って支持しても、支持強度には影響しない。
一方、両端末係止片間に架け渡されたコイル端末に接続片をカシメたり、溶接等したりして接続する際は、コイル端末は、その引き出し方向の手前の一の端末係止片で確実に支持された状態で、その支持点より先の部分は、他の端末係止片の遊びをもった支持により、その遊びの範囲内において前記接続片とコイル端末の線方向が一致するように動き得るため、バスバーの端子は動く必要はなく、その接続時の端子に加わる力は、コイル端末が不動である場合に比べて少なくなる。
一方、両端末係止片間に架け渡されたコイル端末に接続片をカシメたり、溶接等したりして接続する際は、コイル端末は、その引き出し方向の手前の一の端末係止片で確実に支持された状態で、その支持点より先の部分は、他の端末係止片の遊びをもった支持により、その遊びの範囲内において前記接続片とコイル端末の線方向が一致するように動き得るため、バスバーの端子は動く必要はなく、その接続時の端子に加わる力は、コイル端末が不動である場合に比べて少なくなる。
上記第2の課題を達成する手段としては、上記各バスバーを上記ステータコアの側面に沿うように並列に配置するようにしたのである。
一般的に、リング状ステータコアの径方向は、回転電機(ステータ)の大型化に伴って長くなり、それに伴ってステータコアの側面も広くなるため、その側面に沿うように並列に配置すれば、並列したバスバーによるステータの軸方句の拡大はそのバスバーの厚みのみである。このため、ステータの小型化には有利となる。
このとき、その並列配置のバスバーをステータコアのティース部分に設けるようにすれば、ヨークが厚くなっても、ティース上のその厚くなったスペースにバスバーが設置されることとなるため、ステータの小型化には有利となる。
一般的に、リング状ステータコアの径方向は、回転電機(ステータ)の大型化に伴って長くなり、それに伴ってステータコアの側面も広くなるため、その側面に沿うように並列に配置すれば、並列したバスバーによるステータの軸方句の拡大はそのバスバーの厚みのみである。このため、ステータの小型化には有利となる。
このとき、その並列配置のバスバーをステータコアのティース部分に設けるようにすれば、ヨークが厚くなっても、ティース上のその厚くなったスペースにバスバーが設置されることとなるため、ステータの小型化には有利となる。
上記各課題を達成する具体的は構成としては、回転電機のリング状ステータコアの各コイルの端末と、リング状バスバーの端子とを、前記ステータコアの側面上で接続する接続構造において、前記ステータコアの側面上のそのステータコアと同一心の同一円周に沿って、その円周上で対向する対の端末係止片が、各コイルの端末と各バスバーの端子との接続数に応じて設けられ、この各端末係止片は、それぞれ各コイル端末が挿入されて係止されるスリットが形成されており、各コイル端末は、ステータコア側面上の前記同一円周に沿うように引き回され、対向する端末係止片のスリットに挿入されてその対の端末係止片の間に架け渡し状態で係止されており、かつ、その対の端末係止片のコイル端末の引き出し方向手前のものは、その端末をスリットを介して不動に支持するとともに、引き出し方向前方のものは、その端末をスリットを介して遊びを持って支持しており、前記各バスバー端子の接続片が前記同一円周に沿う対の端末係止片間の各コイル端末に接続されている構成を採用することができる。
上記バスバー端子の接続片とコイル端末との接続手段としては、カシメ、接着、溶接等の周知のものを採用できる。カシメによる場合、接続片の形状としては、従来公知の種々のものが考え得るが、例えば、ティース側面に開口が向くU字状のものとすることができる。
その接続片がU字状のものの場合、上記バスバーの各端子の前記接続片内に上記同一円周に沿う上記各コイルの端末が入り込んで、その各端末に前記接続片がカシメられて接続されている構成とすることができる。
また、溶接には、周知のTIG溶接等を採用でき、その場合、接続片は平板片状等とし得る(図12参照)。
その接続片がU字状のものの場合、上記バスバーの各端子の前記接続片内に上記同一円周に沿う上記各コイルの端末が入り込んで、その各端末に前記接続片がカシメられて接続されている構成とすることができる。
また、溶接には、周知のTIG溶接等を採用でき、その場合、接続片は平板片状等とし得る(図12参照)。
これらの構成において、上記バスバーの端子は、上記ステータコアの径方向に引き出され、さらに上記同一円周に沿うように屈曲し、その屈曲端の接続片に前記コイルの端末を接続するようにすれば、その接続時の力は、端子の前記同一円周に沿うように屈曲した部分から引き出し部分を介してバスバーに加わることとなり、その屈曲した部分の引き出し部分に対する撓み等により、その接続力は少なからず緩和されて引き出し部分を介してバスバーに伝わるため、従来に比べて、接続力がバスバーに加わり難く、端子とバスバーとの接続不良が生じる恐れは少なくなる。
このとき、上記バスバーの端子を、上記ステータコアの径方向に引き出し、そのステータコアに向かってその軸方向に屈曲してさらに上記同一円周に沿うように屈曲すれば、その先端に設ける接続片は、そのステータコアに向かってその軸方向に屈曲した部分によっても、上記接続力の緩衝が行われる。
このとき、上記バスバーの端子を、上記ステータコアの径方向に引き出し、そのステータコアに向かってその軸方向に屈曲してさらに上記同一円周に沿うように屈曲すれば、その先端に設ける接続片は、そのステータコアに向かってその軸方向に屈曲した部分によっても、上記接続力の緩衝が行われる。
また、各バスバーからの引き出し端子の上記同一円周に沿うように屈曲した部分は、端子の引き出し方向から横方向にずれることとなって、その先端に設ける接続片は、その横方向にずれた屈曲した部分に対して上下方向の任意の位置に設けることができるため(本願図3、図11参照)、端子の引き出し軸線に対して極力上側になることを抑制できる。このため、従来のその接続片が端子の引き出し軸線に対し上側になった分、ステータの軸方向が長くなることを極力無くすことができる。すなわち、上記第2の課題を達成する。
このコイルの端末とバスバー用端子との接続構造は、各相のバスバーとコイル端末のそれぞれの接続に個別に適用できるが、例えば、U相のバスバーの端子とコイル端末との接続に適用して、他の接続は従来周知の他の態様としたり、給電用バスバーの各端子とコイル端末との接続に適用して、中性点バスバーの端子とコイル端末との接続は従来周知の他の態様としたりすることができるが、その給電用バスバー及び中性点バスバーの全ての端子とコイル端末との接続に適用することが好ましい。このようにすれば、各接続点が同一円周上とすることができる等の利点が生じる。
その給電用バスバー及び中性点バスバーの全ての端子とコイル端末との接続にこの発明の接続構造を適用した場合、その接続構造は、バスバー用端子が、各相のコイル毎に給電するリング状バスバー及び各コイルを接続する中性点バスバーから引き出した給電端子及び中性点端子からなり、コイル端末は巻き始め端末又は各巻き終わり端末となって、その各給電端子及び各中性点端子の接続片に上記同一円周に沿う各巻き始め端末又は各巻き終わり端末が接続される構成となる。
その給電用バスバー及び中性点バスバーの全ての端子とコイル端末との接続にこの発明の接続構造を適用した場合、その接続構造は、バスバー用端子が、各相のコイル毎に給電するリング状バスバー及び各コイルを接続する中性点バスバーから引き出した給電端子及び中性点端子からなり、コイル端末は巻き始め端末又は各巻き終わり端末となって、その各給電端子及び各中性点端子の接続片に上記同一円周に沿う各巻き始め端末又は各巻き終わり端末が接続される構成となる。
このようなステータのコイルとバスバーとの接続構造は、各バスバーがユニット化されていると、そのユニットをリング状ステータコアに設けるだけで容易になし得るようにすることができる。例えば、そのユニットは、上記各コイル毎に給電するリング状バスバーと、前記各コイルを接続する中性点バスバーとからなって、その各バスバーから給電端子及び中性点端子がステータコアの径方向にそれぞれ引き出され、その各給電端子及び中性点端子は、その引き出されてさらに屈曲して同一円の周方向に沿うように屈曲したり、又は、その引き出されて上記ステータコアに向かってその軸方向に屈曲した後、さらに屈曲して同一円の周方向に沿うように屈曲したりして、その屈曲端に巻き始め端末又は巻き終わり端末に向かって開口するU字状接続片を有したものとして、そのユニットをステータコアに同一軸に設けた際、ステータコアと同一心の上記同一円の周方向に沿うように引き回された各巻き始め端末及び各巻き終わり端末が各給電端子及び各中性点端子の接続片内に入り込む構成とし得る。
このバスバーユニットにおいて、各バスバーは、棒材からなって、ホルダー内に相互に電気絶縁されて上記ステータコア側面に沿うように並列に配置されている構成とすることができる。棒状バスバーには、断面真円状、同楕円状、多角形状等の各種の断面形状のものを採用できる。
金属板材からの打ち抜きによる形成は材料無駄が多いが、棒材は、引き抜きなどによって形成されるため、その打ち抜き品に比べれば、はるかに安価である。また、棒材は、保形性があるため、環状へのフォーミングも容易である。
上記電気絶縁は、上記ホルダーに設けた各バスバー間の隔壁により行なったり、バスバーをなす棒材に絶縁被覆して絶縁被覆電線(ケーブル)とし、その絶縁被覆により行なったりすることができる。後者の場合には、各コイルとバスバーの接続部においては、その接続のために、バスバーの絶縁が剥がされるため、隔壁を設けてその接続部の電気絶縁を図るとよい。但し、その接続部においても、他のバスバーの絶縁被覆でもって、各バスバー間の絶縁が維持されれば、隔壁を設ける必要はない。
金属板材からの打ち抜きによる形成は材料無駄が多いが、棒材は、引き抜きなどによって形成されるため、その打ち抜き品に比べれば、はるかに安価である。また、棒材は、保形性があるため、環状へのフォーミングも容易である。
上記電気絶縁は、上記ホルダーに設けた各バスバー間の隔壁により行なったり、バスバーをなす棒材に絶縁被覆して絶縁被覆電線(ケーブル)とし、その絶縁被覆により行なったりすることができる。後者の場合には、各コイルとバスバーの接続部においては、その接続のために、バスバーの絶縁が剥がされるため、隔壁を設けてその接続部の電気絶縁を図るとよい。但し、その接続部においても、他のバスバーの絶縁被覆でもって、各バスバー間の絶縁が維持されれば、隔壁を設ける必要はない。
また、バスバーの各端子は、バスバーとは別物とし、上記各屈曲部を平板状に戻した形状を平板から打ち抜き、その打ち抜き片を各屈曲部において屈曲させて形成されたものとすると良い(本願図11(c)から(b)参照)。平板からの製作は容易であり、その平板からなる端子のカシメ等による接続作用は、棒材に比べると容易である(本願図10参照)。
これらのバスバーユニットは、リング状ステータコアと、そのステータコアのティースに各相毎に巻回されたコイルと、ステータコアに同一軸に設けられたリング状バスバーユニットとから成る回転電機用ステータにおけるそのリング状バスバーユニットに使用することができ、その際の回転電機用ステータは、上記各コイルの巻き始め端末又は巻き終わり端末が、ステータコアと同一心の同一円周に沿うように引き回され、各給電端子及び各中性点端子の接続片に上記同一円周に沿う各巻き始め端末又は各巻き終わり端末が接続された構成となる。
これらのバスバーユニットは、リング状ステータコアと、そのステータコアのティースに各相毎に巻回されたコイルと、ステータコアに同一軸に設けられたリング状バスバーユニットとから成る回転電機用ステータにおけるそのリング状バスバーユニットに使用することができ、その際の回転電機用ステータは、上記各コイルの巻き始め端末又は巻き終わり端末が、ステータコアと同一心の同一円周に沿うように引き回され、各給電端子及び各中性点端子の接続片に上記同一円周に沿う各巻き始め端末又は各巻き終わり端末が接続された構成となる。
この構成において、そのバスバーユニットをステータコアの各ティースの側面上に重ねた態様とすれば、上述のように、ヨークが厚くなっても、ティース上のその厚くなったスペースにバスバーが設置されることとなるため、ステータの小型化には有利となる。
このとき、各巻き始め端末及び各巻き終わり端末は、ステータコアのヨークの側面上のそのステータコアと同一心の同一円周に沿うように引き出され、給電端子及び中性点端子は、ステータコアの径方向に引き出されてそのステータコアのヨークの側面に至り、そのヨークの側面に向かってその軸方向に屈曲し、さらに上記同一円周に沿うように屈曲している構成を採用することができる。
このとき、各巻き始め端末及び各巻き終わり端末は、ステータコアのヨークの側面上のそのステータコアと同一心の同一円周に沿うように引き出され、給電端子及び中性点端子は、ステータコアの径方向に引き出されてそのステータコアのヨークの側面に至り、そのヨークの側面に向かってその軸方向に屈曲し、さらに上記同一円周に沿うように屈曲している構成を採用することができる。
また、リング状ステータコアの各コイルと、ステータコアに同一軸に設けられた前記各コイル毎に給電するリング状バスバー及び前記各コイルを接続する中性点バスバーとから成る回転電機用ステータにあっては、各コイルの巻き始め端末及び巻き終わり端末と、各リング状バスバーから引き出した給電端子及び中性点端子との接続を、上記の各接続構造とすることができる。
さらに、その回転電機用ステータにおける各コイルの巻き始め端末及び巻き終わり端末と、各リング状バスバーから引き出した給電端子及び中性点端子とを接続する方法にあっては、各リング状バスバーを一体にするとともにその各バスバーから給電端子及び中性点端子を引き出してバスバーユニットとし、そのバスバーユニットをステータコアの側面に載置し、その載置に伴い、前記各U字状接続片内に各巻き始め端末及び各巻き終わり端末を入れ、その後、各接続片の両片を近づけてカシメ、そのカシメにより、接続片を各巻き始め端末及び各巻き終わり端末に接続する構成を採用することができる。
このとき、上記U字状接続片の上記ステータの軸心側の一片が下向きになっているとともに、他の片を前記一片に対して90度以上開いた状態として、その状態で、バスバーユニットを前記ステータコアの側面に載置するようにすれば、上記バスバーユニットをステータコアの側面への載置に伴う、各接続片内への各巻き始め端末及び各巻き終わり端末の挿入が円滑となって、その作業の自動化に有利となる。
また、各接続片をカシメた後、そのカシメ部に通電することにより、その通電個所が軟化して上記両片の密着力が増すと共に、接続片(端子)とコイル端末が抵抗溶接されて、電気的接合力が向上する。
また、各接続片をカシメた後、そのカシメ部に通電することにより、その通電個所が軟化して上記両片の密着力が増すと共に、接続片(端子)とコイル端末が抵抗溶接されて、電気的接合力が向上する。
この発明は、以上のように、コイル端末を動き得るようにしたので、バスバーの端子とコイル端末のカシメによる接続時、そのカシメ力のバスバーへの影響を少なくすることができる。
また、各バスバーをステータコアの側面に沿うように並列に配置することにより、ステータの軸方向長さの短縮化を図ることができる。
また、各バスバーをステータコアの側面に沿うように並列に配置することにより、ステータの軸方向長さの短縮化を図ることができる。
図1乃至図5に、この発明の一実施形態の回転電機用ステータAを示す。この回転電機用ステータAは、図4に示す分割コア6を円環状に配置したリング状ステータコア1と、そのステータコア1を外周から締め付ける筒状のハウジング2と、リング状のバスバーユニット3とからなる。
その分割コア6は、図3および図4に示すように、バックヨーク4と、そのバックヨーク4からステータA径方向内方に延出するティース5とから成り、ティース5にインシュレータ7を介してコイル8が巻回されている。分割コア6は、金属磁性粉末の圧粉体の成型品からなり、図2に示すように分割コア6を円環状に配置した状態で、バックヨーク4が連なってリング状のヨーク(ステータコアヨーク)9を構成する。また、バックヨーク4は、ティース5よりもステータ軸方向の厚さが大きくなっており、これにより、ヨーク9が形成する磁路の大きな断面積を確保している。
インシュレータ7は、図3に示すように、ティース5に装着される筒部10と、その筒部10の一端と他端にそれぞれ形成されたフランジ部11、12と、ステータ外周側のフランジ部12から外周側に延出してバックヨーク4の軸方向端面に重なる延出部13からなる。筒部10とフランジ部11、12と延出部13はいずれも絶縁材料の樹脂の一体成型品からなる。
延出部13には、図3に示すように、ステータA(ステータコア1)と同一心の同一円周c(図1、図4参照)上で対向する対の巻き始め端末係止片14A1、14A2と、同じくその同一円周c上で対向する1対の巻き終わり端末係止片14B1、14B2が設けられ、各巻き始め端末係止片14A1、14A2と各巻き終わり端末係止片14B1、14B2に一端が開放したステータAの軸方向に長いスリット15A、15Bがそれぞれ形成されている。各係止片14A1、14A2、14B1、14B2が同一円周cに沿って対向することにより、各スリット15A、15Bは、ステータコア1と同一心の同一円周c上に位置する。
コイル8は、ティース5に巻回された巻回部8Cから巻き始め端末8Aと巻き終わり端末8Bがバックヨーク4側に引き回され、巻き始め端末8Aが、ステータAの周方向に延びた状態で、対の両巻き始め端末係止片14A1、14A2にそのスリット15A、15Aに挿入することにより架け渡し状態で係止され、巻き終わり端末8Bも、ステータA周方向に延びた状態で、対の巻き終わり端末係止片14B1、14B2にそのスリット15B、15Bに挿入することにより架け渡し状態で係止される。
このとき、各スリット15A、15Bがステータコア1と同一心の同一円周c上に位置しているため、スリット15A、15Bに嵌め込まれた各端末8A、8Bは前記ステータコア1と同一心の同一円周c上に位置する(同一円周cに沿う)。
また、その対の端末係止片14A1、14A2、14B1、14B2において、コイル端末の引き出し方向手前のもの(図4において手前側14A1、14B1)は、図5(a)に示すように、そのスリット15A、15Bの奥の幅tがコイル8の径より小さく設定されてその側縁がコイル8に食い込んでコイル端末8A、8Bを不動に支持し、一方、引き出し方向前方のもの(図4において手前側14A2、14B2)は、図5(b)に示すように、そのスリット15A、15Bの奥の幅tがコイル8の径より少し大きく設定されて、コイル8がそのスリット15A、15B内においてコイル端末8A、8Bを横方向に移動可能に、すなわち遊びを持って支持する。
また、その対の端末係止片14A1、14A2、14B1、14B2において、コイル端末の引き出し方向手前のもの(図4において手前側14A1、14B1)は、図5(a)に示すように、そのスリット15A、15Bの奥の幅tがコイル8の径より小さく設定されてその側縁がコイル8に食い込んでコイル端末8A、8Bを不動に支持し、一方、引き出し方向前方のもの(図4において手前側14A2、14B2)は、図5(b)に示すように、そのスリット15A、15Bの奥の幅tがコイル8の径より少し大きく設定されて、コイル8がそのスリット15A、15B内においてコイル端末8A、8Bを横方向に移動可能に、すなわち遊びを持って支持する。
バスバーユニット3は、図6、図7に示すように、外周側から内周側に向けて順に同心配置された棒材からなるリング状の給電用バスバー16U、16V、16Wと、各給電用バスバー16U、16V、16Wよりも外周側に配置された同じく棒材からなるリング状の中性点バスバー16Nと、各給電用バスバー16U、16V、16Wと中性点バスバー16Nを保持するホルダー17とからなる。給電用バスバー16U、16V、16Wには、3相交流のU、V、W相の電源に接続される一次側端子18U、18V、18Wがそれぞれ設けられている。中性点バスバー16Nを最内側(給電用バスバー16Wの内側)とすることができる。この実施形態では、棒状部材をリング状にフォーミングして各バスバー16U、16V、16W、16Nを形成するとともに、そのリング状とした棒状部材の両端部をステータAの径方向に引き出すことによって、各端子18U、18V、18Wを形成している。
また、バスバーユニット3には、給電用バスバー16Uから外周側に延出する給電端子19Bと、給電用バスバー16Vから外周側に延出する給電端子19Bと、給電用バスバー19Wから外周側に延出する給電端子19Bとが周方向に順に設けられ、隣り合う給電端子19B、19Bの間に、中性点バスバー16Nから外周側に延出する中性点端子19Aが設けられている。これらの端子19A、19Bは、下記各屈曲部を平板状に戻した形状を平板から打ち抜き、その打ち抜き片を各屈曲部において屈曲させて形成される(図11(b)、(c)参照)。各端子19A、19Bは各バスバー16U、16V、16W、16Nに溶接等によって接続固定される。
各中性点端子19A及び給電端子19Bは、図7、図8、図11に示すように、各バスバー16U、16V、16W、16Nから外周側に延出する(引き出された)延出部20、20と、延出部20、20から、上記同一円周cに沿うように屈曲し、その屈曲部21、21の端に上記巻き始め端末8A又は巻き終わり端末8Bに向かって開口するU字状接続片22、22が形成されており、その接続片22、22をステータAの径方向にカシメることによって、スリット15A、15Bに係止されたコイル8の端末8A、8Bに接続される。
ホルダー17は、図7に示すように、給電用バスバー16Uと中性点バスバー16Nの間に、ステータ周方向に延びる隔壁23を有する。隔壁23は、給電用バスバー16Uから延出する給電端子19Bの位置から、その給電端子19Bに対して周方向に隣り合う中性点端子19Aの位置まで延びており、隔壁23のステータ軸方向端面には、周方向に連続する溝24が形成されている。
この隔壁23に溝24が形成されていることにより、給電用バスバー16Uと中性点バスバー16Nの間の沿面距離が大きく、給電用バスバー16Uと中性点バスバー16Nの絶縁の信頼性に優れたものとなる。
この隔壁23に溝24が形成されていることにより、給電用バスバー16Uと中性点バスバー16Nの間の沿面距離が大きく、給電用バスバー16Uと中性点バスバー16Nの絶縁の信頼性に優れたものとなる。
この回転電機用ステータAは、例えば、次のようにして組み立てる。まず、分割コア6にインシュレータ7を介してコイル8を巻回し、コイル8の巻き始め端末8Aを巻き始め端末係止片14A1、14A2のスリット15Aに係止させるとともに、コイル8の巻き終わり端末8Bを巻き終わり端末係止片14B1、14B2のスリット15Bに係止させる。
このとき、対の端末係止片14A1、14A2、14B1、14B2において、コイル端末の引き回し方向手前のもの(14A1、14B1)は、そのスリット15A、15Bの奥の幅tがコイル8の径より小さく設定されているため、その側縁がコイル8に食い込んでコイル8を不動に支持し、一方、引き出し方向前方のもの(14A2、14B2)、そのスリット15A、15Bの奥の幅tがコイル8の径より少し大きく設定されているため、コイル8がそのスリット15A、15B内において遊びを持って支持される。
このコイル8付き分割コア6を円環状に配置し、その外周にハウジング2を焼き嵌めしてリング状ステータコア1を構成する。
このとき、対の端末係止片14A1、14A2、14B1、14B2において、コイル端末の引き回し方向手前のもの(14A1、14B1)は、そのスリット15A、15Bの奥の幅tがコイル8の径より小さく設定されているため、その側縁がコイル8に食い込んでコイル8を不動に支持し、一方、引き出し方向前方のもの(14A2、14B2)、そのスリット15A、15Bの奥の幅tがコイル8の径より少し大きく設定されているため、コイル8がそのスリット15A、15B内において遊びを持って支持される。
このコイル8付き分割コア6を円環状に配置し、その外周にハウジング2を焼き嵌めしてリング状ステータコア1を構成する。
つぎに、図8の矢印で示すように、このステータコア1の上にバスバーユニット3を同一軸に配置して、図9に示すように、コイル8の巻き始め端末8Aに各中性点端子19Aの接続片22を当てがうとともに、コイルの巻き終わり端末8Bに各給電端子19Bの接続片22を当てがう。
このとき、接続片22は、そのステータコア1の軸心側の一片22Aが下向きになっているとともに、他の片22Bが前記一片に対して90度以上開いたものであるため、バスバーユニット3をステータコア1の上に同一軸に配置する際、各接続片22内に各巻き始め端末8A及び各巻き終わり端末8Bを円滑に挿入できる。
このとき、接続片22は、そのステータコア1の軸心側の一片22Aが下向きになっているとともに、他の片22Bが前記一片に対して90度以上開いたものであるため、バスバーユニット3をステータコア1の上に同一軸に配置する際、各接続片22内に各巻き始め端末8A及び各巻き終わり端末8Bを円滑に挿入できる。
その後、図10に示すように、カシメ治具31を一の接続片22に臨ませ、その治具31の一片31AをU字状接続片22の対向する一方の片22Aの後側(ステータAの径方向内側)に位置させると共に、治具31の他の片31Bを他方の片22Bの上に位置させ、同図(b)〜同図(d)に示すように、治具31の一片31Aで接続片22の一方の片22Aの下縁を支えつつ、治具31の他の片31Bで接続片22の他方の片22Bを一方の片22Aに向かって塑性変形させてカシメ、さらに、そのカシメ部に通電して軟化させるとともに、接続片22とコイル端末8A、8Bを抵抗溶接して、接続片22をコイル端末8A、8Bに強固に接続する。
このとき、各コイル端末8A、8Bを支持する対の係止片14A1、14A2、14B1、14B2のコイル引き回し方向前方のもの14A2、14B2は、その端末8A、8Bをスリット15A、15Bを介して遊びを持って支持しているため、その遊びでもって、コイル端末8A、8Bが、U字状接続片22両端の対向片22A、22Bの折れ曲がり線a(図10(a)参照)とコイル端末8A、8Bの線方向が一致するように動いて、バスバー端子19A、19Bが動くことを極力抑えるため、その端子19A、19Bに加わる力は、コイル端末8A、8Bが不動である場合に比べて少なくなる。このため、バスバー端子19A、19Bとバスバー16W・・との接続不良が生じにくい。
特に、接続片22の両対向片22A、22Bが90度以上開いているため、そのカシメ時、接続片22の両対向片22A、22Bの折れ曲がり線aとコイル端末8A、8Bの線方向が一致し難いが、上記のように、コイル端末8A、8Bが一致するように動き得るため、バスバー端子19A、19Bが動くことを極力抑えて、バスバー端子19A、19Bとバスバー16W・・との接続不良が生じにくい。また、図10から理解できるように、移動スペースのある他の片22Bを移動させてカシメるため、そのカシメ作業も円滑である。
なお、接続片22とコイル端末8A、8Bのカシメ接続部は、導電性接着剤の塗布などによって、その接続を強固にすると共に導電性を高めることが好ましい。
なお、接続片22とコイル端末8A、8Bのカシメ接続部は、導電性接着剤の塗布などによって、その接続を強固にすると共に導電性を高めることが好ましい。
この実施形態におけるコイル引き出し方向前方の係止片14A2、14B2は、その端末8A、8Bをスリット15A、15B内の横方向のみならず、上下方向にも遊びを持って支持しているため、その上下方向の力に対してもその方向への移動によってその力を緩和する作用が発揮される。この遊び方向は、カシメ方向を考慮して、横方向、上下方向、斜め方向等を適宜に選択する。
また、そのカシメ時、そのカシメ力は、上記同一円周cに沿う屈曲部21から延出部20を介してバスバー16W、16V、16U、16Nに加わることとなり、その屈曲部21の延出部20に対する撓み・変形等により、そのカシメ力は少なからず緩和されて延出部20を介してバスバー16W、16V、16U、16Nに伝わるため、端子19A、19Bとバスバー16W、16V、16U、16Nとの接続不良が生じる恐れは少ない。
さらに、各端子19A、19Bの接続片22及び各端末8A,8Bが同一円周c上にあり、かつ、カシメる方向(ステータAの径方向)が同一なので、カシメ治具31を、同一円周上に動かすだけで、中性点端子19Aと巻き始め端末8Aの接続、及び給電端子19Bと巻き終わり端末8Bの接続を同じ動作で行なうことができるため、コイル8への接続の作業性がよい。
さらに、各端子19A、19Bの接続片22及び各端末8A,8Bが同一円周c上にあり、かつ、カシメる方向(ステータAの径方向)が同一なので、カシメ治具31を、同一円周上に動かすだけで、中性点端子19Aと巻き始め端末8Aの接続、及び給電端子19Bと巻き終わり端末8Bの接続を同じ動作で行なうことができるため、コイル8への接続の作業性がよい。
この各端子19A、19Bとコイル端末8A、8Bの接続状態は、図3に示すように、給電用バスバー16U、16V、16Wと中性点バスバー16N(バスバーユニット3)が各ティース5の上に重なった配置となって、バックヨーク4(ヨーク9)とは重なっていない。そのため、バックヨーク4のステータ軸方向の厚さがティース5のそれに対して大きくても、ステータAの軸方向の厚さが大きくなりにくく、ステータAの設置スペース(ステータAの軸方向長さ)を抑えることができる。
上記実施形態では、分割コア6を金属磁性粉末の圧粉体からなる成型品としたので、バックヨーク4の厚さをティース5よりも大きいものとすることは容易であるが、リング状の電磁鋼板の積層体でステータコア1を形成し、そのステータコア1のバックヨーク4(ヨーク9)の積層数をティース5の積層数よりも多くすることによって、ステータA軸方向のヨーク9の厚さをティース5よりも大きくしたステータコア1とすることができる。分割コア6も同様な電磁鋼板の積層体として、その分割コア6によりステータコア1とすることもできる。
また、上記実施形態では、コイル8の巻き始め端末8Aを中性点端子19Aに接続するとともにコイルの巻き終わり端末8Bを給電端子19Bに接続しているが、コイルの巻き始め端末8Aを給電端子19Bに接続するとともにコイル8の巻き終わり端末8Bを中性点端子19Aに接続するようにすることができる。
さらに、上記の実施形態では、2本のコイルを並列に巻回しているが、1本のコイル8を巻回するようにしてもよく、逆に、3本以上とすることもできる。
接続片22とコイル端末8A、8Bの接続態様としては、上記カシメ以外の周知のものを採用でき、例えば、図12に示すように、TIG溶接によることもできる。すなわち、接続片22は平板片状とし、同図(b)に示すように、接続片22にコイル端末8A、8Bを沿わせて、TIG溶接機Eにより両者を溶接する。この場合、コイル端末8A、8Bは、ステータコア1の周方向又は上記同一円周cに沿うように引き回した後、図12に示すように立ち上げてもよく、また、引き回さずに立ち上げても良い。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 ステータコア
3 バスバーユニット
4 バックヨーク
5 ティース
6 分割コア
8 コイル
8A、8B コイルの端末
9 ステータコアヨーク
14A1、14B1 コイル引き出し方向手前のコイル端末係止片
14A2、14B2 コイル引き出し方向前方のコイル端末係止片
15A、15B コイル端末係止片のスリット
16U、16V、16W 給電用バスバー
16N 中性点バスバー
17 ホルダー
19B 給電端子
19A 中性点端子
20 端子の引き出し部(延出部)
21 屈曲部
22 接続片
22A 接続片の一片
22B 接続片の他片
31 カシメ治具
3 バスバーユニット
4 バックヨーク
5 ティース
6 分割コア
8 コイル
8A、8B コイルの端末
9 ステータコアヨーク
14A1、14B1 コイル引き出し方向手前のコイル端末係止片
14A2、14B2 コイル引き出し方向前方のコイル端末係止片
15A、15B コイル端末係止片のスリット
16U、16V、16W 給電用バスバー
16N 中性点バスバー
17 ホルダー
19B 給電端子
19A 中性点端子
20 端子の引き出し部(延出部)
21 屈曲部
22 接続片
22A 接続片の一片
22B 接続片の他片
31 カシメ治具
Claims (5)
- 回転電機のリング状ステータコア(1)の各コイル(8)の巻き始め端末(8A)及び巻き終わり端末(8B)と、前記ステータコア(1)に同一軸に設けた上記各コイル(8)毎に給電するリング状バスバー(16U、16V、16W)から引き出した給電端子(19B)及び同じく前記ステータコア(1)に同一軸に設けた前記各コイル(8)を接続するリング状バスバー(16N)から引き出した中性点端子(19A)とを、前記ステータコア(1)の側面上で接続する接続構造であって、
上記ステータコア(1)の側面上のそのステータコア(1)と同一心の同一円周(c)に沿って、その円周(c)上で対向する対の端末係止片(14A1、14A2、14B1、14B2)が、上記各コイル(8)の端末(8A、8B)と各バスバー(16U、16V、16W、16N)の端子(19B、19A、)との接続数に応じて設けられ、この各端末係止片(14A1、14A2、14B1、14B2)は、それぞれ各コイル(8)の端末(8A、8B)が挿入されて係止されるスリット(15A、15B)が形成されており、
上記各コイル(8)の端末(8A、8B)は、上記ステータコア(1)側面上の上記同一円周(c)に沿うように引き回され、上記対向する対の端末係止片(14A1、14A2、14B1、14B2)のスリット(15A、15B)に挿入されてその対の端末係止片(14A1、14A2、14B1、14B2)の間に架け渡し状態で係止されており、
かつ、その対の端末係止片(14A1、14A2、14B1、14B2)の上記コイル(8)の端末(8A、8B)の引き回し方向手前のもの(14A1、14B1、)は、その端末(8A、8B)をスリット(15A、15B)を介して不動に支持するとともに、引き回し方向前方のもの(14A2、14B2)は、その端末(8A、8B)をスリット(15A、15B)を介して遊びを持って支持しており、
上記各バスバー端子(19A、19B)の接続片(22)が上記同一円周(c)に沿う上記対の端末係止片(14A1、14A2、14B1、14B2)間の各コイル端末(8A、8B)に接続されていることを特徴とする回転電機用ステータのバスバー用端子とコイル端末との接続構造。 - 上記接続片(22)を上記コイル(8)の端末(8A、8B)に向かって開口するU字状のものとし、上記バスバー(16U、16V、16W、16N)の各端子(19A、19B)の前記接続片(22)内に上記同一円周(c)に沿う前記各コイル(8)の端末(8A、8B)が入り込んで、その各端末(8A、8B)に前記接続片(22)がカシメられて接続されていることを特徴とする請求項1に記載の回転電機用ステータのバスバー用端子とコイル端末との接続構造。
- リング状ステータコア(1)と、そのステータコア(1)の各ティース(5)のコイル(8)と、前記ステータコア(1)に同一軸に設けられた前記各コイル(8)毎に給電するリング状バスバー(16U、16V、16W)及び前記各コイル(8)を接続する中性点バスバー(16N)とから成る回転電機用ステータ(A)であって、
上記各コイル(8)の巻き始め端末(8A)及び巻き終わり端末(8B)と、上記各リング状バスバー(16U、16V、16W、16N)から引き出した給電端子(19B)及び中性点端子(19A)との接続を、請求項1又は2に記載の接続構造としたことを特徴とする回転電機用ステータ。 - 請求項2に記載の接続構造とした請求項3に記載の回転電機用ステータにおける上記各コイル(8)の巻き始め端末(8A)及び巻き終わり端末(8B)と、上記各リング状バスバー(16U、16V、16W、16N)から引き出した給電端子(19B)及び中性点端子(19A)とを接続する方法であって、
上記各リング状バスバー(16U、16V、16W、16N)を一体にするとともにその各バスバー(16U、16V、16W、16N)から上記給電端子(19B)及び中性点端子(19A)を引き出してバスバーユニット(3)を構成し、
そのバスバーユニット(3)を上記ステータコア(1)の側面に載置し、その載置に伴い、前記各接続片(22)内に上記各巻き始め端末(8A)及び各巻き終わり端末(8B)を入れ、
その後、上記接続片(22)の両片(22A、22B)を近づけてカシメるとともに通電し、そのカシメ及び通電により、接続片(22)を各巻き始め端末(8A)及び各巻き終わり端末(8B)に接続するようにした回転電機用ステータにおけるコイル端末とバスバー用端子との接続方法。 - 上記接続片(22)の上記ステータ(A)の軸心側の一片(22A)が下向きになっているとともに、他の片(22B)を前記一片(22A)に対して90度以上開いた状態として、その状態で、上記バスバーユニット(3)を前記ステータコア(1)の側面に載置するようにしたことを特徴とする請求項4に記載の回転電機用ステータのバスバー用端子とコイル端末との接続方法。
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