JP2015095944A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】ボビンの巻き始めと巻き終わりを、確実にバスバーの所定の位置に這いまわし、バスバーの接合部位に位置あわせが出来る、自動化に適し組立て性の改善に効果のある回転電機を提供する。【解決手段】集中巻き方式の回転電機において、ステータコア３はオープンスロットであり、ステータコア３のそれぞれのティース３１に挿入されるボビン１，２を有し、ボビン１，２は、エナメル線４が巻きつけられるボビン部とバスバーが嵌め込まれるバスバー溝部５とが一体的に構成され、バスバー溝部５がステータコア３のバックヨーク上に位置するように構成されていることを特徴とする回転電機。【選択図】図３

Description

本発明は回転電機に関するものである。

回転電機（電動機（モータ）や発電機（ジェネレータ）、又は両者の機能を併せ持つ電気機械）の内、集中巻き方式の回転電機の場合、一般的に、ステータに挿入された各ボビンのエナメル線端末を、複数本のバスバーで、モータ駆動回路に成るように、コイル同士を連結しモータとする例が多くなってきている。この場合、各ボビンのエナメル線の巻き始めと、巻き終わりをそのバスバーまで這いまわし、何らかの方法で結合してなければならない。

通常、このエナメル線の巻き初め、巻き終わりの終端は、バスバーまでの空間を引き回し、接合を行う。しかし、バスバー接続部の位置決め精度や、コイル終端のエナメル線の取り出し位置のばらつきなどで、それぞれの位置あわせの自動化などは簡単ではない。

前記のように、バスバーはボビンと別に設置し、リング形状などの形状として、さらに、それぞれのバスバーの絶縁を確保する為、各バスバー間に絶縁材や溝を取り付け、各バスバーを収める容器構造などにする例が一般的である。さらに、例えばバスバーのリング自体（以下バスバーリングと称する）の実装位置として、モータ軸方向のボビンの上部（上空）などを使用すると、全体として回転電機の軸方向長さが長くなってしまう。

この対応策として、ボビンとステータのヨーク部（以下バックヨークと称する）にバスバーリングを実装することで、モータの長手方向を短く出来、扁平モータを実現できる為、このバックヨークに、バスバーリングを実装する構造が有利である。このバックヨークを使用する場合は、一般的にバスバーを薄い板状にして、実装スペースを確保し、エナメル線の終端は、この複数のバスバーの上部を跨いで、バスバーに設けた突起などに絡げて、電気的、機械的接合を行っているが、やはり両者の位置あわせや、エナメル線を空中配線するなど、作業面、品質面の不安が残る。

そこで、このバックヨークにバスバーリングを実装する方式で、かつ、自動化も容易で原価低減につながる方式が待望されている。

特開２０１２−２２２８７５号公報 特許第４６９７１５号公報 特開２０１０−１３６４７３号公報

特許文献１乃至３の方式では、何れもボビンから飛び出た巻き始めと巻き終わりのエナメル線を、バスバーの上面を這いまわしてバスバーに接続する方式のため、ボビンから飛び出したエナメル線の腰の強度の影響を受けたりして、バスバーの所定の穴などの位置に、エナメル線を自動で這いまわすことは簡単ではない。

また、特許文献１や２は、バスバーリングとボビンが別構造体である為、さらに位置決め精度が要求され、自動化を困難にしている。

そこで本発明は、ボビンの巻き始めと巻き終わりを、確実にバスバーの所定の位置に這いまわし、バスバーの接合部位に位置あわせが出来る、自動化に適し組立て性の改善に効果のある回転電機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、集中巻き方式の回転電機において、ステータコアはオープンスロットであり、前記ステータコアのそれぞれのティースに挿入されるボビンを有し、前記ボビンは、エナメル線が巻きつけられるボビン部とバスバーが嵌め込まれるバスバー溝部とが一体的に構成され、前記バスバー溝部が前記ステータコアのバックヨーク上に位置するように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ボビンの巻き始めと巻き終わりを、確実にバスバーの所定の位置に這いまわし、バスバーの接合部位に位置あわせが出来る、自動化に適し組立て性の改善に効果のある回転電機を提供することができる。

反扇形バスバー溝付きボビンを示す図。 扇形バスバー溝付きボビンを示す図。 バスバー組み付け前の回転電機の構成を示す図。 バスバー組み付け後の回転電機の構成を示す図。 バスバーの構造例を示す図。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

図１及び図２により、本発明の１つの基本構造であるバスバー溝付きボビンを示す。このバスバー溝付きボビンを、オープンスロットのステータコアの各ティースに交互に実装することで回転電機の電磁誘導発生部を構成する。

図１及び図２は、エナメル線を巻きつけるためのボビン部及びバスバーをはめ込む為のバスバー溝部を一体化したバスバー溝付きボビンＡ（符号１）及びバスバー溝付きボビンＢ（符号２）、エナメル線の巻き始めをボビンに実装する為のエナメル線巻き始め導入溝６、エナメル線の巻き終わりをボビンに実装する為のエナメル線巻き終わり導入溝７、バスバー溝付きボビンＡ及びＢをステータに実装後、バスバーを実装する為のバスバー溝５を示す。このバスバーを実装することで、バスバー溝付きボビンＡ（符号１），Ｂ（符号２）が、オープンスロットのコアから抜けなくなるストッパの役目を果たす。また、バスバー溝付きボビンＡ及びＢを実装時、それぞれのボビンの組合せの段差などが発生することを防止する為のボビン引っ掛け用凹凸８（見える側が凸、反対側が凹）を示す。

図１及び図２において、（Ａ）はエナメル線の実装前、（Ｂ）はエナメル線４（点線で図示）の実装後を示している。（Ｂ）においては、エナメル線４はボビンに巻きつけられ、エナメル線巻き始め出っ張り部９、エナメル線巻き終わり出っ張り部１０が、それぞれ軸方向に突出している。

バスバー溝とボビンを一体化したことで、ボビンに巻きつけたエナメル線などの絶縁保持、固定、及び放熱性を向上させるためのワニスを、バスバーにも同時に塗布することが可能になる。ワニス導入溝１１は、この時にワニスがバスバー全体に行き渡る様にするためのものであり、バスバー溝付きボビンのバスバー溝部の、各バスバー間を絶縁する壁及び／又はバスバー溝部とボビン部とを隔てる壁との一部を径方向に対して斜めに切り取る形で設けられている。なお、バスバーの固定をエナメル線のワニスとは別の樹脂などで行う場合は、ワニス導入溝１１は不要である。

図３の（Ａ）部は、ステータコア３に、バスバー溝付きボビンＡ（符号１），Ｂ（符号２）を実装した状態を示す。

始めに、外周側（バスバー溝部）が扇形に広がっている符号２のバスバー溝付きボビンＢを、オープンスロットのステータコア３に形成されたティース３１に、１つ置きに挿入する。符号２のバスバー溝付きボビンの挿入が完了したら、符号１の外周側（バスバー溝部）が反扇形のバスバー溝付きボビンＡを、残りのコア部に挿入する。これにより、円筒形状の回転電機のバックヨーク上に、バスバー溝を、円環状に隙間無く実装することが出来る。

図３の（Ｂ）部は、図３の（Ａ）部のバスバー溝部に実装する、複数のバスバーを示す。この場合の、バスバーは、中心側の中性線を含み、合計４本のバスバーで構成される。なお、バスバーの本数は、電磁誘導回路を構成する回路により本数が異なる場合もあるので、この本数にあわせて、バスバーの実装用の溝の数を決定する。

なお、図３の（Ａ）のバスバーの場合、符号４のエナメル線の巻き始め、巻き終わりの線の出っ張り部分の位置にあわせ、バスバーをＵ字型に折り曲げた構造になっている。このバスバーをバスバー溝付きボビンに実装後、エナメル線の巻き始め、巻き終わりをＵ字部に差し込み、図４の通り、Ｕ字部を、通電カシメしたり、超音波溶着したりして電気的、機械的に結合する例である。

このほか、図示はしていないが、エナメル線の接続位置にあわせ、バスバーに突起を設け、ここにエナメル線を絡げるなどして、上記の方式などで固定する方法などもある。

この場合でも、バスバーの近傍にエナメル線が突出しているので、位置合わせが極めて容易に出来る。

バスバー１２に関し、その形状の例を図５に示す。（Ａ），（Ｂ）は、バスバー１２のＡ部の拡大図である。（Ａ）は、バスバーに丸線を使用した場合の例である。エナメル線の巻き始めや巻き終わりの接続部を折り曲げ、さらに、エナメル線を引っ掛けた後、通電カシメや超音波溶着などがしやすいように、折り曲げ部をさらに、内側に折り曲げた例である。

さらに、予めバスバーの折り曲げ部内部を、凹凸上にキズをつけておく。これにより通電カシメや超音波接合する場合、エナメル線の皮膜があっても、結合強度や電気的結合に有利なよう、工夫した例である。

また（Ｂ）は、バスバーが平角線の場合の例である。この場合も、（Ａ）の例と同様に、折り曲げ構造として、さらにエナメル線があたる部分を凹凸上にキズをつけ（Ａ）と同様な効果を狙っている。

以上説明した如く、本発明は、オープンスロットのステータコアの１つずつに、集中巻き方式でエナメル線を巻きつけたボビンを装着するタイプの回転電機に関し、コアとエナメル線の間のボビンについて、そのボビンのエナメル線の巻き始めと、巻き終わりの取り出し部分と、バスバーとの位置あわせの改善、及び、その接合を簡便にするボビン形状に関するものである。具体的には、各ボビンを所定の電磁誘導回路にする為のバスバーの装着溝を、１つずつのボビンに併せ持たせて、かつバスバーとの接続位置と各ボビンの巻き始め、巻き終わりの接合位置を合致させ、位置あわせなどの作業性を簡便にする構造とする、新しい集中巻き構造の回転電機である。

本発明では、ボビンと、バスバーを実装するバスバーリングを、一体化し（以下バスバー溝付きボビンと称する）、かつバスバー溝付きボビンに巻きつけたエナメル線の巻き始めと巻き終わりは、バスバー溝部の軸方向下部を通るように溝を切っておき、ここに、このエナメル線を這いまわし、各接合すべき所定のバスバーの位置に、エナメル線の巻き初めと、巻き終わりをバスバーリング上面に突起上に飛び出させることで、バスバーとエナメル線の位置合わせを容易にする。

また、ステータをオープンスロットにすることで、バスバーリングとボビンが一体構造（バスバー溝付きボビン）でも、ボビンをコアに挿入する前に、エナメル線をボビンに巻線することが出来、このためエナメル線の巻きつけ作業と、上記バスバーリング底面の溝への引き回しが単独で出来、巻きつけ作業の自動化が容易になる。

また、このオープンスロットのステータコアに、バスバー溝付きボビンをステータのコア部に、挿入実装していくことで、バックヨーク側に連続したバスバーリングが形成できる。なお、回転電機は円筒形状の為、バスバーリング部を、この円周にあわせ放射形状にすると、相互のバスバー溝付きボビンが干渉しあい、コア側から全てのボビンを実装できなくなる。この問題点を解決する為、バスバー溝付きボビンのバスバーリング部を、扇形と反扇形状の２種類準備し、ステータのコアへのボビンの挿入に際しては、初めに扇形状のボビンを１つおきに挿入しておき、その後反扇形状のバスバー溝付きボビンを残りのコアに挿入することで、最終的に連続したバスバーリングを形成させることが出来る。

また、バスバー溝付きボビンの溝部に、バスバーリングの接続部とボビンのエナメル線接続部の位置合わせをした状態で、バスバーリングを実装する。このことで、各バスバー溝付きボビンが、一体化固定化され、ボビンの抜け止めの役割も果たすことが出来る。

また、ステータがオープンスロットタイプで集中巻き方式を採用した回転電機に関し、バスバーの実装部と、コイル巻きつけボビンを一体化し、かつボビンのエナメル線を、バスバー実装部のリングの下側をくぐらせることで、バスバーとエナメル線末端の接続位置の、位置合わせを簡便にし、自動化も容易に出来る構造に出来る。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…バスバー溝付きボビンＢ
２…バスバー溝付きボビンＡ
３…ステータコア
４…エナメル線
５…バスバー溝
６…エナメル線巻き始め導入溝
７…エナメル線巻き終わり導入溝
８…ボビン引っ掛け用凹凸
９…エナメル線巻き始め出っ張り部
１０…エナメル線巻き終わり出っ張り部
１１…ワニス導入溝
１２…バスバー
３１…ティース

Claims (6)

1. 集中巻き方式の回転電機において、
   ステータコアはオープンスロットであり、
   前記ステータコアのそれぞれのティースに挿入されるボビンを有し、
   前記ボビンは、エナメル線が巻きつけられるボビン部とバスバーが嵌め込まれるバスバー溝部とが一体的に構成され、前記バスバー溝部が前記ステータコアのバックヨーク上に位置するように構成されていることを特徴とする回転電機。
2. 請求項１に記載の回転電機において、
   前記ボビンが、前記バスバー溝部が反扇形の第１のボビンと、前記バスバー溝部が扇形の第２のボビンとの２種類からなり、
   隣接する前記ティースに、前記第１のボビンと前記第２のボビンとが交互に挿入されることにより、円環状のバスバー溝を構成することを特徴とする回転電機。
3. 請求項２に記載の回転電機において、
   前記ボビンが、前記バスバー溝部の軸方向下部を通るエナメル線巻き始め導入溝及びエナメル線巻き終わり導入溝を備え、
   前記エナメル線の巻きはじめを前記エナメル線巻き始め導入溝に、前記エナメル線の巻き終わりを前記エナメル線巻き終わり導入溝に這いまわしたことを特徴とする回転電機。
4. 請求項２に記載の回転電機において、
   前記ボビンの前記バスバー溝部が、各バスバー間を絶縁する壁の一部、又は、前記バスバー溝部と前記ボビン部とを隔てる壁の一部に、径方向に斜めに設けられたワニス導入溝を備えていることを特徴とする回転電機。
5. 請求項２に記載の回転電機において、
   前記バスバーの、前記エナメル線との接続部が、Ｕ字形に形成され、かつ、当該Ｕ字形部の内側に凹凸が設けられ、
   前記Ｕ字形部の内側にエナメル線が配置され、前記バスバーと前記エナメル線とが電気的に接合されていることを特徴とする回転電機。
6. 請求項２に記載の回転電機において、
   全ての前記ボビンをステータに挿入後、所定の本数のバスバーを前記バスバー溝にはめ込むことで、前記ボビンが前記ティースから抜けなくなることを特徴とする回転電機。