JP2010110035A - 交流回転電機の端子台 - Google Patents

Abstract

【課題】交流回転電機の結線構造の改良によって、端子間の絶縁状態を維持しつつ端子台等、ひいては回転電機を小型化する。
【解決手段】三相交流回転電機の三相の動力線の端末及び中性線の端末を、端子台３０の樹脂製のベース３０ａにモジュールにより一体化された対応する各端子３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗ，３２に、カシメ加工により結線する際に、各結線部３１ｕ，３１ｖ，３１ｗ，３２ｎを、各端子の延設方向に対して互い違いの位置で結線し、隣接する端子相互の最短距離となる一方の端子の結線部と、他方の端子の非結線部との間の部分との間を絶縁距離Ｌｚとするようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は、交流回転電機の複数本の動力線の端末を、端子に結線する端子台に関する。

特許文献１には、三相交流回転電機の三相の動力線および中性線(以下、纏める場合はリード線と称する)の端末を、端子台に固定される各端子にカシメ加工して結線し、これら各端子を、端子台に固定された外部接続端子と接続し、前記端子台を、ステータ収納ケースを外側に突出させて形成した端子台収納部内に収納して固定する技術が開示されている。

このように、端子台を介して外部接続端子と接続することで、接続位置を容易に位置決めすることができ、端末処理を効率よく行うことができる。
特開２００８−１２５１７０号

ところで、前記リード線の各端末が結線される各端子は、隣接する端子間の電位差に対して絶縁状態を確保する必要がある。特許文献１では、端子台の隣接する端子間に絶縁壁を設けて絶縁することも開示されているが、端子台の形状が複雑となり、製造コストが嵩む。

この場合、リード線の端末と端子との結線部は、端末と端子とが合体して膨らみ、さらに、端子配列方向に沿って偏平とするカシメ加工を行うこと等により、隣接する結線部相互間が最も近接しやすい。

したがって、絶縁壁等を設けない場合には、結線部相互間を絶縁状態が維持される距離（絶縁距離）以上に確保する必要があり、これによって、前記端子台、ひいては、これらをケース内に収納する回転電機の小型化が制約される。

本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、端子台に固定保持される各端子の、リード線端末との結線部の配置、形状を改良することにより、端子間の絶縁状態を維持しつつ端子台、ひいては回転電機を小型化することを目的とする。

このため第１の発明は、交流回転電機の複数の動力線の各端末を、列設された複数の端子にそれぞれ結線させて固定保持する交流回転電機の端子台において、複数の端子を、動力線端末との結線部側がほぼ同一な面内に含まれるように配列し、前記結線部を、隣接する結線部同士が前記端子の延伸方向において非重合となるようにオフセットされた位置に配設する構成とした。

また、第２の発明は、同様の端子台において、前記複数の端子を、ほぼ同一な面内に含まれるように配列し、複数の端子を、動力線端末との結線部側がほぼ同一な面内に含まれるように配列し、前記結線部を、端子に形成した円筒部内に前記動力線の端末を挿入し、該円筒部を前記面に対し各端子の軸周りに直角な方向もしくは同一側に傾斜する方向に沿って偏平になるようにカシメ加工して形成する構成とした。

第１の発明によれば、隣接する動力線端末との結線部同士が、端子の延伸方向において非重合となるようにオフセットした位置に配設されることにより、端子配列方向において隣接する一方の端子の結線部と、他方の端子の非結線部との間の部分と、の間を絶縁距離以上に確保すればよいので、端子相互間を接近させることができ、端子間の絶縁状態を維持しつつ端子台、ひいては回転電機を小型化できる。

第２の発明によれば、各端子の結線部が、カシメ加工により、複数の端子を含む面に対し、各端子の軸周りに直角な方向、もしくは同一側に傾斜する方向に沿って偏平となるため、結線部相互間の距離を増大させることができる。これにより、端子相互間を接近させることができ、端子間の絶縁状態を維持しつつ端子間距離を短縮して端子台、ひいては回転電機を小型化できる。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。本実施形態では、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される三相交流回転電機に適用したものを示す。かかる自動車等に適用されるものに限らないことは勿論である。

図１は、本発明にかかる端末台によりリード線を結線したステータを、組み立てて三相交流回転電機とし、該回転電機をインバータと接続する概要を示す。

図において、ステータ１１は、複数枚の電磁鋼板が積層されて一体的に接着されて形成された円環形状のステータコア１１ａに所定の間隔でスロットが形成され、これらスロット内に、三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）のコイル１１ｂが装着されて構成されている。

前記ステータ１１と、ステータ１１の中心に回転可能に配置されるロータ１２とが、ケース１３に収容されて三相交流回転電機１０が構成されている。

回転電機１０の各相のコイル１１ｂは、インバータ１４を介してバッテリ１５に接続される。

そして、回転電機１０が走行駆動用等の電動機として機能するときは、バッテリ１５からの直流電力を、前記インバータ１４によって三相交流電力に変換した後、各相のコイル１１ｂへ供給することにより、ロータ１２を回転させる。また、回転電機１０が車両減速時等に発電機として機能するときは、回転電機１０から発電した三相交流電力を、インバータ１４によって直流電力に変換してバッテリ１５に蓄電する。

ここで、ステータ１１からはＵ相コイルの動力線２０Ｕ、Ｖ相コイルの動力線２０Ｖ、Ｗ相コイルの動力線２０Ｗと、中性線２１とが引き出されている。これらの動力線２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗ、および中性線２１の各端末は、リード線結線用の端子台３０に固定された各端子３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗおよび３２に、カシメ加工によって結線される。端子台３０は、端子３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗを、樹脂製のベース３１ａにモジュールで一体化して形成される。

端子３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗは、ベース３１ａの一方の側縁から突出して起立する各端部に、動力線２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗ、および中性線２１の各端末との結線部３１ｕ，３１ｖ，３１ｗ，３２ｎが形成され、ベース３１ａの他方の側縁から突出する各端部には、後述する端子基盤４０の各端子と接続するためのボルト挿通孔が形成されている。

前記ケース１３の一部を外側に突出させて形成した端子台収容部１３Ａ内には、図２に示すように、端子基盤４０が1対のボルト４２により、所定位置に収納固定されている。

端子基盤４０は、樹脂製のベース４０ａの上面に、各端子４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗを固定して形成される。各端子４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗには、前記ステータ側の対応する各端子３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗと接続するためのボルト挿通孔が形成されている。

そして端子台３０を、端子台収容部１３Ａ内の所定位置に収納すると、端子台３０の端縁部から突出する各相の端子３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗを、端子基盤４０の対応する各相の端子４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗ上に接合し、重合するボルト挿通孔にボルト４３を通して締結することにより接続される。前記端子基盤４０の各端子４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗは、インバータ１４から引き出された各相の動力線１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗに、コネクタ１６を介して接続される（図１参照）。

次に、前記端子台３０におけるリード線の結線構造を詳細に説明する。

図３は、前記端子台３０の各端子３１，３２の詳細を示す。高導電性を有した銅板等をプレスで打ち抜き形成された端子は、結線部を構成する一端部が軸方向と直角な方向に帯状に延設され、他端部に、前記ボルト挿通孔３１ｂ，３２ｂが形成されている。

前記帯状部分を丸め、両端縁相互をロウ付け等で固定して円筒部３１ｂを形成すると共に、中間部を、９０°屈曲してＬ字状とし、各端子３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗおよび３２を、リード線端末との結線部側がほぼ同一面に含まれるように配列された状態で、該屈曲部の近傍からボルト挿通孔の手前までの部分が樹脂製のベース３１ａによってモールドされる。

分類巻きの三相コイルで構成されたステータ１１では、各動力線２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗが２４〜３６本程度のエナメル線の束で構成され、これら動力線２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗの各端末（エナメル線の束）２０ｕ，２０ｖ，２０ｗを、前記各動力線用の端子３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗの円筒部３１ｂ内に挿入した後、該円筒部３１ｂを端子３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗおよび３２を含む面に沿って偏平な面が形成されるように、カシメ加工して結線する。

一方、中性線２１は、中性点から引き出される３本（３相分）を集合した端末（動力線の３倍のエナメル線の束）２１ｎを中性線２１用の端子３２の円筒部３２ｂ内に挿入した後、該円筒部３２ｂを、同様にカシメ加工して結線する。

ここで、本実施形態では、図４に示すように、３本の動力線２０及び中性線２１の各端末２０ｕ，２０ｖ，２０ｗ，２１ｎと結線する各端子３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗ、３２の結線部３１ｕ，３１ｖ，３１ｗ，３２ｎを、ベース３１ａからの高さを、交互に高位置、低位置とするように配設する。

詳細には、結線部３１ｕ，３１ｖ，３１ｗ，３２ｎを、複数の端子３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗ、３２を含む面に沿って各端子の延伸方向と直角な２つの平行な線上に交互に配設し、隣接する結線部３１ｕと結線部３１ｖ同士、結線部３１ｖと結線部３１ｗ同士、結線部３１ｗと結線部３２ｎ同士が、各端子の延設方向において非重合となるように、オフセットされた位置に配設する。

具体的には、図３に示すように、前記各端子３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗおよび３２の屈曲部から結線部を形成する円筒部３１ｃ，３２ｃまでの長さを、交互に異なる長さＬ１，Ｌ２とすることで構成する。

上記のように各結線部を配設して、端子配列方向において隣接する端子相互の最短距離となる部分を、一方の端子の結線部と、他方の端子の非結線部との間の部分に設定されるようにする。

このようにすれば、図４（Ａ）に示すように、前記最短距離を絶縁距離Ｌｚとすればよいので、同図（Ｃ）の従来例のように隣接する結線部同士が各端子の延設方向において重合して該結線部相互間が最短距離となる場合に比較し、端子並び方向の長さをΔａ短縮でき、端子台３０ひいては回転電機１０を小型化できる。なお、隣接する結線部相互が、端子の延設方向においても絶縁距離Ｌｚ以上離れるようにする。

図５（Ａ）、（Ｂ）は、第２、第３の実施形態を示し、結線部の上方から見た状態を示す。

同図（Ａ）に示す第２の実施形態では、動力線２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗ及び中性線２１と結線される各端子５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗおよび５２の結線部５１ｕ，５１ｖ，５１ｗおよび５２ｎは、端子台５０のベース５０ａからの高さは同一に配設しているが、各結線部５１ｕ，５１ｖ，５１ｗおよび５２ｎを、カシメ加工して形成される偏平な面が、端子５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗおよび５２の結線部側を含む面に対し、各端子の軸周りに直角な方向に偏平となるようにカシメ加工する。

同図（Ｂ）に示す第３の実施形態では、各結線部５１ｕ’，５１ｖ’，５１ｗ’および５２ｎ’を、端子５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗおよび５２を含む面に対し、各端子の軸周りに同一側に傾斜する方向に偏平となるようにカシメ加工する。

なお、第２，第３の実施形態のように、カシメ加工によって偏平となる方向を変更した場合でも、結線部を構成する円筒部のロウ付け箇所が折り曲げ位置と重ならないように設定することが強度上望ましい。

以上の構成により、隣接する結線部５１ｕ，５１ｖ，５１ｗおよび５２ｎ（５１ｕ’，５１ｖ’，５１ｗ’および５２ｎ’）相互間の距離が増大し、結線部よりベース５０ａ（５０ａ'）側の非結線部相互の距離を最短距離とすることができ、該最短距離を絶縁距離Ｌｚとすればよいので、端子並び方向の長さをΔｂ短縮でき、端子台ひいては回転電機をさらに小型化できる。

また、以上の実施形態は、端子間の絶縁壁等を有しない構造であるため、製造コストも押さえられる。

さらに、以上の実施形態では、リード線端末を結線する各端子を端子台３０，５０で一体化したため、端子基盤４０の各端子と、容易に位置合わせして接続することができる。端子台収納部１３Ａの内壁に、端子台３０，５０，５０’および端子基盤４０を位置決めする係合部を形成しておけば、これらの取付作業も容易に行える。

一方、簡易的には、リード線端末を結線した各端子を、端子台収納部に固定された端子基盤の各端子に、ボルト締め等で直接接続して固定保持する構成とした端子台としてもよく、このものでも、上記各実施形態のように各端子のリード線端末との結線部の位置、偏平となる方向を設定することで、絶縁状態を維持しつつ位置決め固定することができる。

また、以上の実施形態では、複数の動力線用端子と中性線用端子との結線部側を同一面にあるように一列に配列し、中性線用端子の結線部とこれに隣接する動力線用端子の結線部とについても、複数の動力線用端子の結線部同士と同様の配置または偏平となる方向の設定としたため、シンプルな構造に形成でき、端子台の製造コストを低減できる。

一方、中性線の端末は、上述したように、動力線の３倍のエナメル線束をカシメ加工するため、結線部が動力線より大きくなる場合もあり、また、動力線端子はインバータ側端子と接続する必要があり、特に、コネクタを介して簡易に接続する構造とする場合など、一列に配列すべき要求があるのに対し、中性線端子はインバータ側端子との接続は不要であるから、特に、動力線端子と同一列に配置する必要はない。

そこで、例えば、図６に示す第４の実施形態のように、中性線用端子６２のみを、端子台６０の動力線用端子６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗを含む面に対し、ケース１３側に近づけてオフセットした位置に配置するなどして、中性線用端子６２と隣接する動力線用端子６１Ｗとの絶縁距離Ｌｚを確保するようにしてもよい。この場合、端子台収納部１３Ａを、ケース１３からの突出方向が回転電機の径方向に対してオフセットするように形成することで、上記各端子の端子台収納部内１３Ａでのレイアウトが容易となると共に、端子台収納部１３Ａの横幅、奥行きを、より短縮でき、ひいては、ハウジングＨ内の制約されたスペースに回転電機をコンパクトに収納することができる（図示一点鎖線は、端子台収納部をケースの径方向に突出させた場合を示す）。

実施形態にかかる三相交流回転電機及び周辺機器との接続の概略構成を示す組立分解斜視図。 同上実施形態の端子台収納部を示す平面図である。 同じくリード線端末が結線される端子および端子台形成の過程を示す図。 第１の実施形態にかかるステータ側の端子台構造を、従来例と比較して示す図。 第２，第３の実施形態にかかるステータ側の端子台構造を、従来例と比較して示す図。 第４の実施形態の端子台収納部及び全体システムにおける配置の概要を示す平面図。

符号の説明

１０…三相交流回転電機、１１…ステータ、１１ａ…ステータコア、１１ｂ…コイル、１３…ケース、１３Ａ…端子台収納部、１４…インバータ、１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗ…インバータの動力線、１５…バッテリ、１６…コネクタ、２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗ…動力線、２０ｕ，２０ｖ，２０ｗ…動力線の端末、２１…中性線、２１ｎ…中性線の端末、３０…ステータ側の端子台、３０ａ…ベース、３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗ…各動力線と結線される端子、３１ｂ…円筒部、３２…中性線と結線される端子、４０…端子基盤、４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗ…インバータ接続側の端子、４２…ボルト、４３…ボルト、５０…端子基盤、５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗ…各動力線と結線される端子、５２…中性線と結線される端子、５０’…端子基盤、５１Ｕ’，５１Ｖ’，５１Ｗ’…各動力線と結線される端子、５２’…中性線と結線される端子、６０…端子台、６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗ…各動力線と結線される端子、６２…中性線と結線される端子、

Claims (8)

1. 交流回転電機の複数の動力線の各端末を、列設された複数の端子にそれぞれ結線させて固定保持する交流回転電機の端子台であって、
   前記複数の端子は、前記端子の前記動力線端末との結線部側がほぼ同一な面内に含まれて配列され、
   前記結線部は、隣接する結線部同士が前記端子の延伸方向において非重合となるようにオフセットされた位置に配設される交流回転電機の端子台。
2. 前記結線部は、前記端子に形成された円筒部内に前記動力線の端末を挿入し、該円筒部を、前記面に沿って偏平になるようにカシメ加工して形成される請求項１に記載の交流回転電機の端子台。
3. 前記交流回転電機は三相以上の多相交流回転電機であり、各結線部は、前記面に沿って各端子の延伸方向と直角な２つの平行な線上に交互に配設される請求項１または請求項２に記載の交流回転電機の端子台。
4. 前記端子台は、前記面内に、端子列の一端側の端子に隣接して前記交流回転電機の中性線の端末と結線される端子を含み、該中性線端末と結線される端子の結線部と、隣接する動力線端末と結線される端子の結線部とは、前記端子延設方向において非重合となるようにオフセットされた位置に配設される請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の交流回転電機の端子台。
5. 交流回転電機の複数の動力線の各端末を、列設された複数の端子にそれぞれ結線させて固定保持する交流回転電機の端子台であって、
   前記複数の端子は、前記端子の前記動力線端末との結線部側がほぼ同一な面内に含まれて配列され、
   前記結線部は、前記端子に形成された円筒部内に前記動力線の端末を挿入し、該円筒部を前記面に対し各端子の軸周りに直角な方向もしくは同一側に傾斜する方向に沿って偏平になるようにカシメ加工して形成される交流回転電機の端子台。
6. 前記端子台は、前記交流回転電機の中性線の端末と結線される端子を含み、該端子の中性線端末との結線部は、前記面からオフセットされた位置に配設される請求項１〜請求項３、請求項５のいずれか１つに記載の交流回転電機の端子台。
7. 前記複数の端子は、樹脂製のベースにモールドして固定される請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の交流回転電機の端子台。
8. 前記交流回転電機は、ハイブリッド自動車または電気自動車に搭載される請求項１〜請求項７のいずれか１つ交流回転電機の端子台。

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