JP2012130203A - 回転電機のバスバーモジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】回転電機のステータのコイルの導線を相ごとに接続する複数のバスバーを一体としたバスバーモジュールをステータ近傍にコンパクトに収める。
【解決手段】バスバーモジュール26を円弧形状とし、コイルエンドの、回転電機の軸線方向に隣接する部分に配置する。バスバーモジュール26内部において、U,V,W相および中性点のバスバー36U ,36V ,36W ,36N は、上下に2本ずつ2段に配置される。
【選択図】図4
【解決手段】バスバーモジュール26を円弧形状とし、コイルエンドの、回転電機の軸線方向に隣接する部分に配置する。バスバーモジュール26内部において、U,V,W相および中性点のバスバー36U ,36V ,36W ,36N は、上下に2本ずつ2段に配置される。
【選択図】図4
Description
本発明は、回転電機のステータのコイル導線を相ごとに接続するバスバーを含むバスバーモジュールに関する。
電動機は、相対的に移動可能な二つの部材の一方に電力を供給して磁界を形成し、他方の部材を前記磁界との相互作用により移動させる電気機器である。逆に、後者の部材を移動させることにより前者の部材から電力を取り出すことができ、これが発電機である。つまり、電動機と発電機は、同一の機械的構造を有する。以下の説明において、電動機と発電機の総称として「回転電機」を用いる。
回転電機の二つの部材のうち、固定された部材(ステータ)にコイルを配列し、このコイルにより移動する磁界、例えば回転する磁界を形成し、この磁界との相互作用により、もう一方の部材(ロータ)を移動(回転)させる回転電機が知られている。ステータに配列される複数のコイルを三組に分け、それぞれに位相が120°異なる電力を供給する三相の回転電機が知られている。また、各相のコイルが、更にいくつかの組に分けられ、この組み分けされたコイルのそれぞれは、コイルに電力を供給するための共通の導体に接続される構造が知られている。この共通の導体は、板または棒形状であり、このような形状の導体はバスバーと呼ばれている。
回転電機のコイルをバスバーで接続する技術が下記特許文献1に記載されている。
バスバーは、相ごとに必要であり、三相の回転電機であれば相ごとに1本ずつ3本、コイルの中性点側の端を接続するために1本の計4本を要する場合がある。また、これらのバスバー間の絶縁も必要となる。これらのバスバーをステータ近傍にコンパクトに配置する必要がある。
本発明は、複数のバスバーを一体としたバスバーモジュールにおいて、各バスバー間の絶縁性を確保しつつ、小形とすることを目的とする。
本発明に係る回転電機のバスバーモジュールは、当該回転電機のコイルエンドの、回転電機の軸線方向に隣接する部分に配置され、隣接するコイルエンドに沿った円弧形状を有し、複数のバスバーは、回転電機の軸線方向に2段に重ねて配置される。バスバーモジュールは、さらに、バスバー同士を絶縁し、かつバスバーを覆う絶縁材を有する。
絶縁部材は、バスバーモジュールの円弧に沿う方向に交差する断面において、十字の部分と、この十字の横画の両端に配置された縦画の部分とからなる断面形状を有するバスバー間絶縁部材と、このバスバー間絶縁部材の十字により区切られた4つの区画にそれぞれ1個のバスバーを配置した状態で、バスバー間絶縁部材および各バスバーを一体に覆う外側絶縁部材とを有してよく、さらにバスバー間絶縁部材の十字の縦画部分は、外側絶縁部材から突出するようにしてよい。
上記のバスバーモジュールは、以下の行程に従って製造することができる。まず、バスバー間絶縁部材を樹脂成形により形成する。次に、バスバー間絶縁部材の十字により区切られた4つの区画のそれぞれにバスバーを配置し、これを成形型内に立てられたピンにより支持して、この成形型内に配置する。成形型内に樹脂を導入し、インサート成形を行う。
バスバーを2段に重ねて配置することにより、コイルエンド隣接部分の狭い空間にバスバーモジュールを配置することが可能となった。また、上述の形状を有するバスバー間絶縁部材により絶縁性を高めることができる。
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図1は、回転電機のステータ10の外観を示す斜視図である。ステータ10は、概形が円環または円筒状のステータコア12を有し、ステータコア12の内周には、周方向に磁極14が配列されている。ステータコア12の外周を囲むように、円筒形のステータケース16が配置される。ステータケース16は、薄板鋼板で作製される。
磁極14には、導線が巻回されてコイル18が形成されている。コイル18を形成する導線をコイル導線と記す。図1に示すように、コイル導線の端20が、コイルエンド部分より図1中で上方に突出している。このステータ10においては、U相、V相、W相のそれぞれのコイルが2組設けられ、コイル導線の端20が計12本となっている。コイル導線の端20は、相ごとに、また中性点側の端同士が電気的に接続される。また、U相、V相、W相のそれぞれのコイル導線の端20の1本ずつに、三相交流電力を供給するための動力線22が示されている。また、動力線22は、回転電機で発電した場合、この発電された電力を外部に送出する機能も有する。
図2は、本実施形態の回転電機のステータの要部を示す。コイル18は省略して描かれており、特にコイルエンド24は、コイル導線の1本1本を描くことをせず、方形断面の円環として表している。コイルエンド24の、回転電機の回転軸線の方向において隣接する部分、図2においてはコイルエンド24の上方の部分に、バスバーモジュール26が配置されている。バスバーモジュール26は、コイルエンド24の円弧形状に沿って延びる本体28と、本体から突出し、コイルを形成するコイル導線の端20と接続される端子30を有する。また、動力線22と溶接等により接続される接続板32を保持する保持部34が本体28から突出して設けられている(図3参照)。接続板32は、相数と同じく3個が設けられている。本体28の内部には、バスバーモジュール26の円弧に沿って延びるバスバーが配置され、バスバーの端が本体28より突出して端子30を形成している。バスバーモジュールの本体28の径方向の寸法、すなわち幅は、コイルエンド24の径方向の幅以下であり、保持部34を含むバスバーモジュール26全体の幅もステータコア12の幅の中に収まっている。
図3は、バスバーモジュール26の拡大図である。端子30は、U相のコイル導線に接続されるものが符号30U1,30U2、V相のコイル導線に接続されるものが符号30V1,30V2、W相のコイル導線に接続されるものが符号30W1,30W2、各相のコイル導線の中性点側の端に接続される端子が符号30N1,30N2,30N3で示されている。バスバーモジュールの外周側には、接続板32を保持する保持部34が設けられている。接続板32は、略J字形であって、J字の短い方の辺の部分を周方向外側に向けて保持されている。この短辺に動力線22が接続される。3個の接続板32は、各相ごとに2個の端子の一方に不図示の接続線で接続される。
図4は、U,V,W相と、中性点とに対応する4本のバスバー36が並行して配置される位置におけるバスバーモジュール26の断面図、例えば図3のA−A線で示す断面図である。4本のバスバー36を区別する必要がある場合、U,V,W相,中性点のバスバーにそれぞれ36U ,36V ,36W ,36N の符号を付して説明する。バスバーモジュール26は、バスバー36同士を絶縁し、かつバスバー36を覆って外部と絶縁するために絶縁部材38を含む。絶縁部材38は、主にバスバー間を絶縁するバスバー間絶縁部材40と、バスバー36およびバスバー間絶縁部材40を一体に覆う外側絶縁部材42を含む。バスバー間絶縁部材40は、十字の部分44(以下、十字部分44と記す。)と、十字の横画の両端に接続されて設けられた縦画の部分46(以下、端部縦画部分46と記す。)を有する。縦横の方向については、回転電機の軸線方向を縦、これに直交する方向を横として説明する。十字部分44で区切られた4つの区画48(図5参照)にバスバー36が収められる。このとき、バスバー36は、十字部分44の縦画と、端部縦画部分46の間にちょうど収まる。十字部分44の縦画は、外側絶縁部材42から突出している。
以下の説明において、十字の部分44で区切られた個々の区画48を、図5に示されるように符号48-1,48-2,48-3,48-4を用いて記す。図5において、下側にステータのコイルエンド24が位置し、左側がステータの内側になる。
図6は、バスバー36U ,36V ,36W ,36N の個々の形状を示す図である。図6(a)は、上側の層、すなわち区画48-1,48-2が属する層を示し、図6(b)は、下側の層、すなわち区画48-3,48-4が属する層を示している。U相のバスバー36U は、下側の層の内側の区画48-3に配置される。V相のバスバー36V は、上側の層に配置され、端子30V1から、内側の区画48-1を横切り、外側の区画48-2を通って、再び内側の区画48-1を横切り端子30V2に達する。W相のバスバー36W は、端子30W1から、区画48-1に沿って延び、端子30U2の位置を過ぎた位置で、上側の層から下側の層に移り、区画48-3を通って端子30W2まで達している。中性点のバスバー36は、下側、外側の区画48-4を通って延びる。このように、バスバー36は、バスバーモジュールの本体28内で2本ずつ上下2段に重ねて配置されている。
上下のバスバーの間、つまり図4ではU相バスバー36U とW相バスバー36W の間、および中性点のバスバー36N とV相バスバー36V の間では、バスバー間絶縁部材の十字部分44に加え、端部縦画部分46が設けられていることにより沿面距離が十分に確保できる。バスバー間絶縁部材が、十字部分44だけであると、横画の両端では、上下のバスバーの沿面距離が不足する。外側絶縁部材で覆ったとしても、バスバー間絶縁部材と外側絶縁部材の間の隙間が形成される場合があり、絶縁不良となる可能性がある。バスバー間絶縁部材において、十字部分44と一体に端部縦画部分46を設けることにより、絶縁不良を抑制することができる。左右のバスバーの間、つまり図4ではU相バスバー36U と中性点のバスバー36N の間、およびW相バスバー36W とV相バスバー36V の間では、十字の部分44の縦画部分が、外側絶縁部材42の上面および下面から突出する程度長くされることで、沿面距離が確保されている。
図7は、バスバーモジュールの製作工程を示す図である。射出成形、注入成形、押出成形等の樹脂成形法により、バスバー間絶縁部材40を形成する(図7(a))。区画48内にバスバー36を配置する(図7(b))。バスバー36とバスバー間絶縁部材40を一体にした状態で成形型50,52内に配置する。このとき、成形型50,52に立てられたピン54を上下方向からバスバー36に当接させ、一体となったバスバー36とバスバー間絶縁部材40を成形型50,52内の所定位置に保持する(図7(c))。そして、型内のキャビティ56に樹脂を導入して、インサート成形によりバスバーモジュール26が形成される(図4参照)。なお、キャビティ56内に導入された樹脂が外側絶縁部材42を形成する。ピン54は、バスバーモジュールの円弧に沿う方向に複数を配置する。ピン54の部分には外側絶縁部材42が形成されないので、ピン間の距離は、沿面距離が確保できる距離とする。
バスバー36を、回転電機の軸線方向において2段に配置することにより、バスバーモジュール26をコイルエンド24の径方向の幅内に収めることができ、ステータから突出する部分を減らすことができた。また、バスバー間絶縁部材の形状により沿面距離を確保することができた。
10 ステータ、12 ステータコア、18 コイル、24 コイルエンド、26 バスバーモジュール、30 端子、36 バスバー、38 絶縁部材、40 バスバー間絶縁部材、42 外側絶縁部材、44 十字部分、46 端部縦画部分、48 区画、50,52 成形型、54 ピン。
Claims (3)
- 回転電機のステータコアに券回されたコイルの導線を相ごとに接続する複数のバスバーを一体としたバスバーモジュールであって、
当該バスバーモジュールは、前記コイルのコイルエンドの、回転電機の軸線方向に隣接する部分に配置され、かつ、隣接するコイルエンドに沿った円弧形状を有し、
前記バスバーは、回転電機の軸線方向に2段に重ねて配置され、
さらに、前記バスバー同士を絶縁し、かつバスバーを覆う絶縁部材を有する、
バスバーモジュール。 - 請求項1に記載のバスバーモジュールであって、
前記絶縁部材は、
円弧に沿う方向に交差する断面において、十字の部分と、当該十字の横画の両端に配置された縦画の部分とからなる断面形状を有するバスバー間絶縁部材と、
バスバー間絶縁部材の十字により区切られた4つの区画にそれぞれ1個のバスバーを配置した状態で、バスバー間絶縁部材および各バスバーを一体に覆う外側絶縁部材と、
を有し、
バスバー間絶縁部材の十字の縦画部分は、外側絶縁部材から突出している、
バスバーモジュール。 - 請求項2に記載のバスバーモジュールを製造する方法であって、
前記バスバー間絶縁部材を樹脂を成形して形成する行程と、
バスバー間絶縁部材の十字により区切られた4つの区画のそれぞれにバスバーを配置する行程と、
バスバーが配置されたバスバー間絶縁部材を、成形型内に立てられたピンにより支持して前記成形型内に配置する行程と、
前記成形型内に樹脂を導入し、インサート成形を行う行程と、
を有する、バスバーモジュールの製造方法。
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WO2017199736A1 (ja) | 2016-05-16 | 2017-11-23 | Kyb株式会社 | バスバーユニット及び回転電機 |
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