JP2022151972A - モータ - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化を実現できるモータを提供する。【解決手段】本発明のモータの一つの態様は、中心軸線Jを中心として回転可能なロータと、ロータの径方向外側に配置されるステータ2と、ステータの軸方向一方側に配置される第1バスバー70,80,90および第2バスバー10と、を備える。ステータは、複数の導体が直列に連結された複数の導体連結体を有する巻線部30と、導体連結体が通る複数のスロットが設けられるステータコアと、を有する。巻線部は、ステータコアの軸方向一方側に位置するコイルエンドを有する。導体連結体は、コイルエンドの径方向の最外周に位置する第1末端部63および第2末端部64を有する。第1バスバーは、第1末端部に接続される。第2バスバーは、第2末端部に接続される。第1バスバーは、コイルエンドの軸方向一方側に位置する。第2バスバーは、コイルエンドの径方向外側に位置する。【選択図】図6
Description
本発明は、モータに関する。
モータの高効率化を目的として、複数のセグメントコイルを用いた巻線構造の検討が進められている。このようなモータには、セグメントコイルに接続されるステータに電流を供給するバスバーが接続される。特許文献1には、コイルエンドの径方向外側に配置されるバスバーモジュールが開示されている。このバスバーモジュールの接続部は、コイルエンドの径方向外側に集中しているため、接続工程が簡素化されている。
近年、モータのさらなる高電圧化が求められており、電流量の増加に合わせた幅広なバスバーが採用される場合がある。従来構造において、幅広なバスバーを採用すると、バスバーモジュールが径方向に大型化し、バスバーモジュールがコアバックより外側にはみ出てモータの大型化に繋がる虞がある。
本発明は、上記事情に鑑みて、小型化を実現できるモータを提供することを目的の一つとする。
本発明のモータの一つの態様は、中心軸線を中心として回転可能なロータと、前記ロータの径方向外側に配置されるステータと、前記ステータの軸方向一方側に配置される第1バスバーおよび第2バスバーと、を備える。前記ステータは、複数の導体が直列に連結された複数の導体連結体を有する巻線部と、前記導体連結体が通る複数のスロットが設けられるステータコアと、を有する。前記巻線部は、前記ステータコアの軸方向一方側に位置するコイルエンドを有する。前記導体連結体は、前記コイルエンドの径方向の最外周に位置する第1末端部および第2末端部を有する。前記第1バスバーは、前記第1末端部に接続される。前記第2バスバーは、前記第2末端部に接続される。前記第1バスバーは、前記コイルエンドの軸方向一方側に位置する。前記第2バスバーは、前記コイルエンドの径方向外側に位置する。
本発明の一つの態様によれば、小型化を実現できるモータを提供できる。
各図に適宜示すZ軸方向は、正の側を「上側」とし、負の側を「下側」とする上下方向である。各図に適宜示す中心軸線Jは、Z軸方向と平行であり、上下方向に延びる仮想線である。以下の説明においては、中心軸線Jの軸方向、すなわち上下方向と平行な方向を単に「軸方向」と呼び、上側を「軸方向一方側」と呼び、下側を「軸方向他方側」と呼ぶ場合がある。また、中心軸線Jを中心とする径方向を単に「径方向」と呼ぶ場合がある。
さらに、中心軸線Jを中心とする周方向を単に「周方向」と呼び、上側から見て時計回りの方向を「周方向一方側」と呼び、上側から見て反時計回りの方向を「周方向他方側」と呼ぶ場合がある。
さらに、中心軸線Jを中心とする周方向を単に「周方向」と呼び、上側から見て時計回りの方向を「周方向一方側」と呼び、上側から見て反時計回りの方向を「周方向他方側」と呼ぶ場合がある。
なお、上下方向、上側、および下側とは、単に各部の配置関係等を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。さらに、軸方向一方側、および軸方向他方側として説明する方向は、互いに入れ替えた場合であっても、実施形態の効果を再現可能である。同様に、周方向一方側θ1、および周方向他方側θ2として説明する方向は、互いに入れ替えた場合であっても、実施形態の効果を再現可能である。
<モータ>
図1は、本実施形態のモータ1の断面模式図である。
本実施形態のモータ1は、インナーロータ型のモータである。また、本実施形態のモータ1は、三相の交流モータである。モータ1の中心は、中心軸線Jである。
図1は、本実施形態のモータ1の断面模式図である。
本実施形態のモータ1は、インナーロータ型のモータである。また、本実施形態のモータ1は、三相の交流モータである。モータ1の中心は、中心軸線Jである。
図1に示すように、モータ1は、ロータ3と、ステータ2と、相用バスバーモジュール(第1のバスバーモジュール)5Aと、中性点用バスバーモジュール(第2のバスバーモジュール)5Bと、ベアリングホルダ4と、これらを収容するハウジング1aと、を備える。
<ロータ>
ロータ3は、中心軸線Jを中心として回転可能である。ロータ3は、環状のステータ2の径方向内側に配置される。すなわち、ロータ3は、径方向においてステータ2に対向する。ロータ3は、シャフト3aと、ロータマグネット3bと、ロータコア3cと、を有する。
ロータ3は、中心軸線Jを中心として回転可能である。ロータ3は、環状のステータ2の径方向内側に配置される。すなわち、ロータ3は、径方向においてステータ2に対向する。ロータ3は、シャフト3aと、ロータマグネット3bと、ロータコア3cと、を有する。
シャフト3aは、中心軸線Jに沿って軸方向に延びている。シャフト3aは、例えば、中心軸線Jを中心として軸方向に延びる円柱状である。シャフト3aは、2つのベアリング3pによって中心軸線J回りに回転可能に支持されている。
図2は、図1のII-II線に沿うモータ1の断面図である。
ロータコア3cは、電磁鋼板を積層して構成される。ロータコア3cは、軸方向に延びる筒状である。ロータコア3cの内周面は、シャフト3aの外周面に固定される。ロータコア3cには、ロータマグネット3bが挿入され固定される保持孔3hが設けられる。
ロータコア3cは、電磁鋼板を積層して構成される。ロータコア3cは、軸方向に延びる筒状である。ロータコア3cの内周面は、シャフト3aの外周面に固定される。ロータコア3cには、ロータマグネット3bが挿入され固定される保持孔3hが設けられる。
ロータマグネット3bは、径方向においてステータ2と対向する。ロータマグネット3bは、ロータコア3cに埋め込まれた状態で保持される。本実施形態のロータマグネット3bは、8極(8ポール)である。ロータ3のポール数は本実施形態に限定さない。また、ロータマグネット3bは、円環状のリングマグネットなど他の形態のマグネットであってもよい。
<ステータ>
ステータ2は、ロータ3と隙間を介して径方向に対向する。本実施形態においてステータ2は、ロータ3の径方向外側に配置される。ステータ2は、ステータコア20と、巻線部30と、複数の絶縁紙6と、を備える。
ステータ2は、ロータ3と隙間を介して径方向に対向する。本実施形態においてステータ2は、ロータ3の径方向外側に配置される。ステータ2は、ステータコア20と、巻線部30と、複数の絶縁紙6と、を備える。
ステータコア20は、中心軸線Jを中心とする環状である。ステータコア20は、軸方向に沿って積層された複数の電磁鋼板からなる。ステータコア20は、中心軸線Jを中心とする円筒状のコアバック部21と、コアバック部21から径方向内側に向かって延びる複数のティース部22と、を有する。
複数のティース部22は、周方向に等間隔に並ぶ。ティース部22の径方向内側の先端部には、アンブレラ部22aが設けられる。アンブレラ部22aは、ティース部22に対し周方向の両側に突出している。すなわち、アンブレラ部22aの周方向の寸法は、ティース部22の周方向の寸法よりも大きい。アンブレラ部22aの径方向内側を向く面は、ロータ3の外周面と径方向に隙間を介して対向する。
ティース部22には、巻線部30が装着される。周方向に隣り合うティース部22同士の間には、スロットSが設けられる。すなわち、ステータコア20には、周方向に並ぶ複数のスロットSが設けられる。
スロットS内には、巻線部30の導体50が収容される。また、スロットS内には、絶縁紙6が1つずつ配置される。絶縁紙6は、スロットS内において、巻線部30とステータコア20との絶縁を確保する。
1つのスロットSには、径方向に並ぶ8層のレイヤが設けられる。1つのスロット内において、それぞれのレイヤには、それぞれ1つの導体50が配置される。スロットS内には、8つの導体50が径方向に沿って1列に並ぶ。
スロットSは、径方向内側に開口する開口部29hを有する。開口部29hは、隣り合うティース部22の先端に位置するアンブレラ部22a同士の間に位置する。開口部29hの周方向に沿う幅寸法は、導体50の周方向に沿う寸法より小さい。このため、導体50は、開口部29hを通過し難く、導体50のステータコア20からの離脱が抑制される。
本実施形態において、ステータコア20は、48個のティース部22を有する。すなわち、本実施形態のステータ2は、48スロットである。なお、ステータ2のスロット数は、ロータマグネット3bの極数および巻線部30の巻き方に応じて適宜設定される。
図3は、本実施形態の巻線部30、相用バスバーモジュール5A、および中性点用バスバーモジュール5Bが構成する回路を示す模式図である。
本実施形態の巻線部30は、複数(本実施形態では12個)の導体連結体60を有しセグメントコイルを構成する。12個の導体連結体60は、4個のU相導体連結体60Uと、4個のV相導体連結体60Vと、4個のW相導体連結体60Wと、に分類される。
本実施形態の巻線部30は、複数(本実施形態では12個)の導体連結体60を有しセグメントコイルを構成する。12個の導体連結体60は、4個のU相導体連結体60Uと、4個のV相導体連結体60Vと、4個のW相導体連結体60Wと、に分類される。
また、後段で詳細に説明するが、相用バスバーモジュール5Aは、3個の相用バスバー(第1バスバー)70、80、90を有し、中性点用バスバーモジュール5Bは、1個の中性点用バスバー(第2バスバー)10を有する。3個の相用バスバー70、80、90は、U相用バスバー70とV相用バスバー80とW相用バスバー90とに分類される。
U相導体連結体60U、V相導体連結体60V、およびW相導体連結体60Wは、中性点用バスバー10および相用バスバー70、80、90によってY結線がなされる。本実施形態では、各相の4個の導体連結体60に対応する4個のY結線が構成され、それぞれのY結線が並列接続される。すなわち、巻線部30は、相用バスバーモジュール5A、および中性点用バスバーモジュール5Bによって4Y結線がなされる。
なお、本実施形態では、巻線部30が同相の4本の導体連結体60を有する場合について説明した。しかしながら、巻線部30が少なくとも2つの導体連結体60を有し、これらが周方向に隣り合うスロットSを通過する連結体対69を構成すれば、本実施形態と同様の巻線構成をとることができる。したがって、複数の導体連結体60は、Mを自然数として2×MのY結線がなされていればよい(本実施形態において、M=2)。
導体連結体60は、第1末端部63および第2末端部64を有する。第1末端部63および第2末端部64は、導体連結体60の一方および他方の末端にそれぞれ設けられる。導体連結体60は、第1末端部63と第2末端部64との間で、ステータコア20に装着されて各相のコイルを構成する。導体連結体60は、第1末端部63および第2末端部64において相用バスバーモジュール5Aおよび中性点用バスバーモジュール5Bに接続される。
4個のU相導体連結体60U、4個のV相導体連結体60V、および4個のW相導体連結体60Wの第2末端部64は、1つの中性点用バスバー10に接続される。これにより、12個の導体連結体60の第2末端部64は、同電位となり中性点を構成する。すなわち、中性点用バスバー10は、3相回路の中性点を構成する。
4個のU相導体連結体60Uの第1末端部63は、U相用バスバー70に接続される。4個のV相導体連結体60Vの第1末端部63は、V相用バスバー80に接続される。4個のW相導体連結体60Wの第1末端部63は、W相用バスバー90に接続される。相用バスバー70、80、90には、それぞれ120°毎に位相をずらした交流電流が流される。
同相の4個の導体連結体60のうち2個の導体連結体60は、互いに隣り合うスロットSを通過してステータコア20に装着される。本明細書において、互いに隣り合うスロットSを通過する2個の導体連結体60を、連結体対69と呼ぶ。また、以下の説明において、連結体対69をなす2個の導体連結体60を互いに区別する場合、一方を第1の導体連結体60Aと呼び、他方を第2の導体連結体60Bと呼ぶ。
図4は、連結体対69をなす2個の導体連結体60の巻き線構成を示す模式図である。
図4に示すように、導体連結体60は、複数の導体50が直列に連結されて構成される。それぞれの導体50は、平角線が屈曲されて構成されている。そのため、丸線を用いる場合に比べて、スロットSにおいける導体50の占積率を向上させることができる。なお、本明細書において「平角線」とは、断面形状が四角形状または略四角形状の線材である。本明細書において「略四角形状」とは、四角形状の角部が丸みを帯びた角丸の四角形状を含む。図示は省略するが、本実施形態において導体50は、表面にエナメルの被膜を有する。
図4に示すように、導体連結体60は、複数の導体50が直列に連結されて構成される。それぞれの導体50は、平角線が屈曲されて構成されている。そのため、丸線を用いる場合に比べて、スロットSにおいける導体50の占積率を向上させることができる。なお、本明細書において「平角線」とは、断面形状が四角形状または略四角形状の線材である。本明細書において「略四角形状」とは、四角形状の角部が丸みを帯びた角丸の四角形状を含む。図示は省略するが、本実施形態において導体50は、表面にエナメルの被膜を有する。
導体連結体60を構成する複数の導体50は、末端用導体51と、ヘアピン導体52と、と、第1の折り返し用導体54と、第2の折り返し用導体55と、に分類される。
各種の導体50は、軸方向(Z方向)に沿って直線状に延びる直線部50a、50b、50cと、下側(軸方向他方側)の端部に位置する連結部50jと、を少なくとも有する。直線部50a、50b、50cは、スロットSを通過する。すなわち、導体連結体60は、直線部50a、50b、50cにおいて、スロットSに収容される。導体連結体60は、直線部50a、50b、50c以外の領域で、ステータコア20の上側および下側に延び出る。ステータコア20の上側および下側から延び出る部分は、ステータコア20のコイルエンド30e(図1参照)を構成する。
なお、直線部50aは、第1直線部50a、第2直線部50b、および第3直線部50cに分類される。第1直線部50aは、渡り部50d又は末端部63、64に連なる直線部である。第2直線部50bおよび第3直線部50cは、折り返し部50f、50gの一端又は他端に連なる直線部である。
連結部50jは、他の導体50の連結部50jに連結される。一対の導体50の連結部50j同士は、溶接などの接合手段によって互いに接合される。連結部50jは、導体50をステータコア20に装着した後に周方向に折り曲げられ、他の導体50の連結部50jに溶接される。ステータコア20に装着前の導体50において、連結部50jは、直線部50a、50b、50cに連続する直線状である。導体50は、ステータコア20の上側(軸方向一方側)から、連結部50jおよび直線部50a、50b、50cをスロットSに挿入することで、ステータコア20に取り付けられる。導体50は、連結部50jが周方向に折り曲げられ、他の連結部50jに溶接されることで、ステータコア20から軸方向に離脱することが抑制される。
本実施形態のステータ2は、ステータコア20のスロットSに対して、複数の導体50を上側から挿入するとともに、下側で接合することで、組み立てることができる。このため、複雑な組み立て工程を必要とせず、組み立て工程を簡素化できる。
次に、各種の導体50について説明する。
末端用導体51は、末端部63、64と、直線部50aと、連結部50jと、をそれぞれ1つずつ有する。末端部63、64は、末端用導体51の上側の端部に位置する。末端部63、64は、直線部50aに対し周方向に折り曲げられる。末端用導体51において、末端部63、64と連結部50jとは、直線部50aに対して延びる方向が周方向の反対側である。末端用導体51において、末端部63、64は、直線部50aの上端から周方向一方側θ1に延び、連結部50jは、直線部50aの下端から周方向他方側θ2に延びる。
末端用導体51は、末端部63、64と、直線部50aと、連結部50jと、をそれぞれ1つずつ有する。末端部63、64は、末端用導体51の上側の端部に位置する。末端部63、64は、直線部50aに対し周方向に折り曲げられる。末端用導体51において、末端部63、64と連結部50jとは、直線部50aに対して延びる方向が周方向の反対側である。末端用導体51において、末端部63、64は、直線部50aの上端から周方向一方側θ1に延び、連結部50jは、直線部50aの下端から周方向他方側θ2に延びる。
末端部63、64には、中性点用バスバー10、U相用バスバー70、V相用バスバー80、およびW相用バスバー90のうち、何れか1つが接続される。2つの末端部63、64は、それぞれ導体連結体60の両端部に設けられる。2つの末端部63、64のうち、一方は第1末端部63であり、他方は第2末端部64である。
ヘアピン導体52は、2つの直線部50aと、2つの連結部50jと、1つの渡り部50dと、を有する。渡り部50dは、ヘアピン導体52の上端部に配置される。渡り部50dは、2つの直線部50a同士を渡す。すなわちヘアピン導体52において、2つの直線部50aは、渡り部50dを介して互いに繋がる。ヘアピン導体52において、2つの連結部50jは、それぞれ異なる直線部50aの下端に繋がる。複数の渡り部50dは、ステータコア20の上側(軸方向一方側)の端面から突出する。
ヘアピン導体52において、2つの直線部50a同士は、毎極スロット数sで並ぶ。ここで、毎極スロット数sとは、ロータ3とステータ2との組み合わせにおいて、ロータ3の1つの磁極間に配置されるステータ2のスロットSの数を意味する。毎極スロット数sは、(ステータ2の全スロット数)/(ロータ3の磁極数)で算出される。本実施形態において、ロータ3の磁極数は8であり、ステータ2のスロット数は48であるため、毎極スロット数sは6である。ヘアピン導体52において、2つの直線部50a同士は、6スロット分だけ周方向に離間している。
ヘアピン導体52において、2つの連結部50jは、折り曲げられる方向が周方向において互いに反対側である。2つの連結部50jのうち、周方向一方側θ1に位置する一方は直線部50aの下端から周方向他方側θ2に延び、周方向他方側θ2に位置する他方は直線部50aの下端から周方向一方側θ1に延びる。第1の導体連結体60Aおよび第2の導体連結体60Bには、それぞれ12個のヘアピン導体52が設けられる。
第1の折り返し用導体54は、2つの直線部50b、50cと、2つの連結部50jと、1つの第1の折り返し部(折り返し部)50fと、を有する。第2の折り返し用導体55は、2つの直線部50b、50cと、2つの連結部50jと、1つの第2の折り返し部(折り返し部)50gと、を有する。第1の折り返し部50fおよび第2の折り返し部50gは、それぞれ第1の折り返し用導体54又は第2の折り返し用導体55の上端部に配置される。
第1の折り返し部50fおよび第2の折り返し部50gは、2つの直線部50b、50c同士を渡す。すなわち第1の折り返し用導体54および第2の折り返し用導体55において、2つの直線部50b、50cは、それぞれ第1の折り返し部50f又は第2の折り返し部50gを介して互いに繋がる。
第1の折り返し用導体54および第2の折り返し用導体55において、2つの連結部50jは、周方向一方側θ1に折り曲げられる。すなわち、第1の折り返し用導体54および第2の折り返し用導体55において、2つの連結部50jは、それぞれ直線部50b、50cの下端から周方向一方側θ1に延びる。
第1の折り返し用導体54および第2の折り返し用導体55は、それぞれ2つの直線部50b、50cを有する。2つの直線部50b、50cのうち周方向一方側θ1側に位置する一方は第2直線部50bであり、周方向他方側θ2側に位置する一方は、第3直線部50cである。
第1の折り返し用導体54と第2の折り返し用導体55において、それぞれの2つの直線部50b、50c同士の距離は、互いに異なる。第1の折り返し用導体54において、第2直線部50bと第3直線部50cとは、周方向において、毎極スロット数s+1(本実施形態では7スロット)で並ぶ。一方で、第2の折り返し用導体55において、第2直線部50bと第3直線部50cとは、周方向において毎極スロット数s-1(本実施形態では5スロット)で並ぶ。このため、第1の折り返し部50fは、第2の折り返し部50gと比較して、周方向への渡り量が2スロット分だけ大きい。第1の導体連結体60Aには1個の第1の折り返し用導体54が設けられる。一方で、第2の導体連結体60Bには1個の第2の折り返し用導体55が設けられる。
次に、第1の導体連結体60Aおよび第2の導体連結体60Bの巻き線構成について説明する。
第1の導体連結体60Aにおいて、2つの末端用導体51は、それぞれ第1の導体連結体60Aの両端に配置され、略中間に第1の折り返し用導体54が配置される。第1の導体連結体60Aは、第1末端部63から第1の折り返し部50fに至るまでの間に、周方向他方側θ2に向かって6スロット毎に波巻きされる。また、第1の導体連結体60Aは、第1の折り返し部50fから第2末端部64に至るまでの間に、周方向一方側θ1に向かって6スロット毎に波巻きされる。
第1の導体連結体60Aにおいて、2つの末端用導体51は、それぞれ第1の導体連結体60Aの両端に配置され、略中間に第1の折り返し用導体54が配置される。第1の導体連結体60Aは、第1末端部63から第1の折り返し部50fに至るまでの間に、周方向他方側θ2に向かって6スロット毎に波巻きされる。また、第1の導体連結体60Aは、第1の折り返し部50fから第2末端部64に至るまでの間に、周方向一方側θ1に向かって6スロット毎に波巻きされる。
ここで、第1の導体連結体60Aにおいて、第1末端部63と第1の折り返し部50fとの間で、周方向他方側θ2に波巻きされる領域を、第1部分61と呼ぶ。また、第1の導体連結体60Aにおいて、第1の折り返し部50fと第2末端部64との間で、周方向一方側θ1に波巻きされる領域を、第2部分62と呼ぶ。すなわち、第1の導体連結体60Aは、第1末端部63と、第1末端部63から周方向他方側θ2に波巻きされる第1部分61と、第1部分61の周方向他方側θ2の端部に接続される第1の折り返し部50fと、第1の折り返し部50fから周方向一方側θ1に波巻きされる第2部分62と、第2部分62の周方向一方側θ1の端部に接続される第2末端部64と、を有する。
第2の導体連結体60Bにおいて、2つの末端用導体51は、それぞれ第2の導体連結体60Bの両端の末端に配置され、略中間に第2の折り返し用導体55が配置される第2の導体連結体60Bは、第1末端部63から第2の折り返し部50gに至るまでの間(第1部分61)に、周方向他方側θ2に向かって6スロット毎に波巻きされる。また、第2の導体連結体60Bは、第2の折り返し部50gから第2末端部64である第2末端部64に至るまでの間(第2部分62)に、周方向一方側θ1に向かって6スロット毎に波巻きされる。すなわち、第2の導体連結体60Bは、第1末端部63と、第1末端部63から周方向他方側θ2に波巻きされる第1部分61と、第1部分61の周方向他方側θ2の端部に接続される第2の折り返し部50gと、第2の折り返し部50gから周方向一方側θ1に波巻きされる第2部分62と、第2部分62の周方向一方側θ1の端部に接続される第2末端部64と、を有する。
本実施形態の導体連結体60は、第1部分61および第2部分62において、毎極スロット数sで波巻きされる。すなわち、導体連結体60は、全節巻きでステータコア20に装着される。このため、本実施形態によれば、同一のスロットS内に配置される複数の導体50は、全て同相の導体連結体60の一部である。したがって、本実施形態によれば、異なる相の導体連結体60を1つのスロットS内で絶縁する必要がなく、絶縁の確保が容易となる。
本実施形態において、巻線部30は、第1末端部63、第2末端部64、渡り部50d、および折り返し部50f、50gを有する。第1末端部63、第2末端部64、渡り部50d、および折り返し部50f、50gは、ステータコア20の上側でコイルエンド30eを構成する。一方で、連結部50jは、ステータコア20の下側でコイルエンド30eを構成する。第1末端部63および第2末端部64は、コイルエンド30eの最外周に配置される。すなわち、第1末端部63および第2末端部64は、複数の渡り部50dの径方向外側に位置する。第1末端部63は、ステータコア20から上側(軸方向一方側)に延びて、相用バスバー70、80、90に接続される。同様に、第2末端部64は、ステータコア20から上側(軸方向一方側)に延びて、中性点用バスバー10に接続される。
本実施形態によれば、折り返し部50f、50gは、コイルエンド30eの最内周に配置される。すなわち、折り返し部50f、50gは、複数の渡り部50dの径方向内側に配置される。このため、折り返し部50f、50gの配策領域として、コイルエンド30eの径方向内側の領域を使用することができ、コイルエンド30eの上下方向の寸法を小型できる。
さらに、本実施形態によれば、折り返し部50f、50gがコイルエンド30eの最内周に位置することで、2つの末端部63、64をコイルエンド30eの最外周に位置させることができる。すなわち、本実施形態によれば、第1末端部63および第2末端部64は、最外層のレイヤから延び出る。したがって、中性点用バスバー10と第1末端部63との接続工程、および相用バスバー70、80、90と第2末端部64との接続工程をコイルエンド30eに対し径方向から行うことができ、モータ1の製造工程を簡素化できる。
図4に示すように、第1の導体連結体60Aと第2の導体連結体60Bとは、それぞれの折り返し部50f、50gにおいて、通過するスロットSの周方向の順序が反対となる。第1の導体連結体60Aの第1末端部63は、第2の導体連結体60Bの第1末端部63の周方向一方側に位置する。また、第1の導体連結体60Aの第2末端部64は、第2の導体連結体60Bの第2末端部64の周方向他方側に位置する。U相の連結体対69、V相の連結体対69、およびW相の連結体対69は、周方向他方側θ2に向かってこの順で並んで配置される。
<相用バスバーモジュールおよび中性点用バスバーモジュール>
図1に示すように、相用バスバーモジュール5Aおよび中性点用バスバーモジュール5Bは、ステータ2の上側に配置される。より具体的には、相用バスバーモジュール5Aは、コイルエンド30eの直上に配置される。また、中性点用バスバーモジュール5Bは、コアバック部21の上側かつコイルエンド30eの径方向外側に配置される。したがって、相用バスバーモジュール5Aは、コイルエンド30eと軸方向に対向し、中性点用バスバーモジュール5Bは、コイルエンド30eと径方向に対向する。
なお、本明細書において「直上」とは、上側かつ上下方向から見て少なくとも一部が重なって配置されることを意味する。したがって、相用バスバーモジュール5Aは、コイルエンド30eより上側、かつ上下方向から見てコイルエンド30eに重なって配置される。
図1に示すように、相用バスバーモジュール5Aおよび中性点用バスバーモジュール5Bは、ステータ2の上側に配置される。より具体的には、相用バスバーモジュール5Aは、コイルエンド30eの直上に配置される。また、中性点用バスバーモジュール5Bは、コアバック部21の上側かつコイルエンド30eの径方向外側に配置される。したがって、相用バスバーモジュール5Aは、コイルエンド30eと軸方向に対向し、中性点用バスバーモジュール5Bは、コイルエンド30eと径方向に対向する。
なお、本明細書において「直上」とは、上側かつ上下方向から見て少なくとも一部が重なって配置されることを意味する。したがって、相用バスバーモジュール5Aは、コイルエンド30eより上側、かつ上下方向から見てコイルエンド30eに重なって配置される。
図5は、本実施形態のステータ2、相用バスバーモジュール5Aおよび中性点用バスバーモジュール5Bの斜視図である。図6は、本実施形態のステータ2、相用バスバーモジュール5Aおよび中性点用バスバーモジュール5Bの平面図である。図7は、相用バスバーモジュール5Aの斜視図である。図8は、中性点用バスバーモジュール5Bの斜視図である。なお、図7および図8において、第1保持部材5cおよび第2保持部材5dの図示が省略されている。
図6に示すように、相用バスバーモジュール5Aおよび中性点用バスバーモジュール5Bは、それぞれ周方向に沿って延びる。相用バスバーモジュール5Aの周方向位置と中性点用バスバーモジュール5Bの周方向位置とは、互いに重なる。
(相用バスバーモジュール)
図7に示すように、相用バスバーモジュール5Aは、相用バスバー70、80、90と第1保持部材5cを有する。すなわち、モータ1は、相用バスバー70、80、90と第1保持部材5cとを有する。相用バスバー70、80、90は、プレス加工によって成形される板状である。
図7に示すように、相用バスバーモジュール5Aは、相用バスバー70、80、90と第1保持部材5cを有する。すなわち、モータ1は、相用バスバー70、80、90と第1保持部材5cとを有する。相用バスバー70、80、90は、プレス加工によって成形される板状である。
相用バスバー70、80、90は、それぞれ第1本体部71、81、91と、入力端子部78、88、98と、複数の第1端子部79、89、99と、を有する。それぞれの相用バスバー70、80、90の第1本体部71、81、91同士は、同形状である。また、それぞれの相用バスバー70、80、90の複数の入力端子部78、88、98同士は、同形状である。一方で、それぞれの相用バスバー70、80、90の複数の第1端子部79、89、99同士は、形状が異なる。
第1本体部71、81、91は、周方向に沿って円弧状に延びる。第1本体部71、81、91は、それぞれ軸方向を板厚方向とする板状である。相用バスバー70、80、90は、第1本体部71、81、91において軸方向に積層される。3つの第1本体部71、81、91は、U相用バスバー70、V相用バスバー80、W相用バスバー90の順で上側から下側に並ぶ。3つの第1本体部71、81、91は、それぞれ周方向に沿って円弧状に延びる。3つの第1本体部71、81、91は、周方向においてずらされて配置される。したがって、相用バスバーモジュール5Aには、3つの第1本体部71、81、91のうち3つが積層される領域と、2つが積層される領域と、1つのみが配置される領域と、の3種類の領域が周方向に並んで設けられる。
相用バスバー70、80、90は、それぞれ2つの第1端子部79、89、99を有する。2つの第1端子部79、89、99は、それぞれの相用バスバー70、80、90の周方向の両端部に配置される。
1つの第1端子部79、89、99には、それぞれ2つの第1末端部63が接続される。したがって、1つの相用バスバー70、80、90には、4つの第1末端部63が接続される。
第1端子部79、89、99は、第1本体部71、81、91の外縁から径方向外側および上側に延び出る。3つの相用バスバー70、80、90の第1端子部79、89、99の上端部の位置は互いに一致する。上述したように、3つの相用バスバー70、80、90の第1本体部71、81、91は、上下方向の位置が互いに異なる。このため、相用バスバー70、80、90の第1端子部79の上下方向の突出寸法は、互いに異なる。すなわち、U相用バスバー70、V相用バスバー80、W相用バスバー90の第1端子部79の上下方向の突出寸法は、この順で大きくなる。
図9は、図5の領域IXの拡大図である。
図9を基に第1端子部99の構成について説明する。なお、図示を省略するが、他の相用バスバー70、80の第1端子部79、89についても、図9に示す第1端子部99と同様の構成を有する。
図9を基に第1端子部99の構成について説明する。なお、図示を省略するが、他の相用バスバー70、80の第1端子部79、89についても、図9に示す第1端子部99と同様の構成を有する。
第1端子部99は、第1本体部91から延び出る延出部74と、延出部74の上端部に位置する端子本体76と、を有する。端子本体76は、軸方向(上下方向)を板幅方向として周方向に延びる帯状の板部である。端子本体76は、周方向両端部を径方向外側にU字状に折り曲げられている。端子本体76の周方向の両端部の折り曲げられた部分は、第1把持部75を構成する。すなわち、第1端子部99は、それぞれ互いに向かい合って開口するU字状の2つの第1把持部75を有する。
第1把持部75は、第1末端部63を径方向両側から開口内で挟む。第1把持部75と第1末端部63とは、互いに溶接される。これにより、第1末端部63は、相用バスバー70、80、90に電気的に接続される。
本実施形態において、それぞれの第1端子部99には、2つの第1末端部63が接続される。図9に示すW相用バスバー90の第1端子部99に接続される2個の導体連結体60は、周方向に隣り合うスロットSを通過してステータコア20に装着されるW相の2つの導体連結体60の第1末端部63である。U相、V相についても同様であり、第1端子部79、89、99は、周方向に隣り合うスロットSから延び出る同相の2つの第1末端部と接続される。
本実施形態によれば、第1端子部99は、周方向において互いに開口を対向させる2つの第1把持部75においてそれぞれ第1末端部63に接続される。このため、抵抗溶接用の電極によって、2つの第1把持部75を、同時に径方向両側から挟むことができる。抵抗溶接によって、第1把持部75と第1末端部63とを2か所で同時に溶接することができ、接続工程を簡素化できる。
図5に示すように、本実施形態によれば、同相の2つの第1末端部63を1つの第1端子部79、89、99に接続できる。このため、相用バスバー70、80、90において、第1端子部79、89、99の数を減らすことができ、相用バスバー70、80、90の形状を簡素化できる。さらに、2つの第1末端部63同士を近づけて配置することで全体として、相用バスバー70、80、90を周方向に小型化できる。
図7に示すように、相用バスバー70、80、90の入力端子部78、88、98は、それぞれの第1本体部71、81、91の内縁から上側に向かって延び出る。また、入力端子部78、88、98は、別途用意される他のバスバー(図示略)を介してインバータ(図示略)に接続される。それぞれの相用バスバー70、80、90において、入力端子部78、88、98は、周方向において2つの第1端子部79、89、99の間に配置される。
第1保持部材5cは、絶縁性の樹脂部材からなる。第1保持部材5cは、相用バスバー70、80、90の一部を埋め込むインサート成形によって成形される。これにより、第1保持部材5cは、3つの相用バスバー70、80、90を保持する。
第1保持部材5cは、相用バスバー70、80、90の第1本体部71、81、91を埋め込み、第1端子部79、89、99および入力端子部78、88、98を露出させる。第1保持部材5cの樹脂部材は、相用バスバー70、80、90の第1本体部71、81、91の間に入り込んでいる。すなわち、軸方向に積層される第1本体部71、81、91同士の間には、絶縁性の樹脂部材が介在する。これにより、第1本体部71、81、91同士を近づけて配置しても、第1本体部71、81、91同士の絶縁を確保できる。
第1保持部材5cは、第1本体部71、81、91を埋め込む部分から下側(軸方向他方側)に延び出る3つの第1脚部(脚部)5fおよび1つの第2脚部(脚部)5gを有する。第1脚部5fは、第1本体部71、81、91に対して径方向外側に位置する。第1脚部5fの下端は、コアバック部21の上面(軸方向一方側を向く面)に接触する。また、第2脚部5gは、第1本体部71、81、91に対して径方向内側に位置する。第2脚部5gの下端は、ティース部22の上面に位置する。これにより、相用バスバーモジュール5Aは、ステータコア20に搭載される。
(中性点用バスバーバスバーモジュール)
図8に示すように、中性点用バスバーモジュール5Bは、中性点用バスバー10と第2保持部材5dを有する。すなわち、モータ1は、中性点用バスバー10と第2保持部材5dとを有する。中性点用バスバー10は、プレス加工によって成形される板状である。中性点用バスバー10は、第2本体部11と、複数の第2端子部19と、を有する。第2本体部11は、周方向に沿って円弧状に延びる。第2本体部11は、径方向を板厚方向とする板状である。
図8に示すように、中性点用バスバーモジュール5Bは、中性点用バスバー10と第2保持部材5dを有する。すなわち、モータ1は、中性点用バスバー10と第2保持部材5dとを有する。中性点用バスバー10は、プレス加工によって成形される板状である。中性点用バスバー10は、第2本体部11と、複数の第2端子部19と、を有する。第2本体部11は、周方向に沿って円弧状に延びる。第2本体部11は、径方向を板厚方向とする板状である。
中性点用バスバー10には、6つの第2端子部19が設けられる。1つの第2端子部19には、2つの第2末端部64が接続される。したがって、中性点用バスバー10には、12個の第2末端部64が接続される。6つの第2端子部19は、それぞれの相用バスバー70、80、90の周方向に沿って等間隔に配置される。第2端子部19は、第2本体部11の上端縁から上側に延び出る。6つの中性点用バスバー10の第2端子部19の上端部の位置は互いに一致する。
図9に示すように、第2端子部19は、第1端子部99と同様の形状を有する。第2端子部19は、第2本体部11から延び出る延出部14と、延出部14の上端部に位置する端子本体16と、を有する。端子本体16は、軸方向(上下方向)を板幅方向として周方向に延びる帯状の板部である。端子本体16は、周方向両端部を径方向内側にU字状に折り曲げられている。第2端子部19の端子本体16の折り曲げられる方向と、第1端子部99の折り曲げられる方向とは、径方向において反対である。端子本体16の周方向の両端部の折り曲げられた部分は、第2把持部15を構成する。すなわち、第2端子部19は、互いに向かい合って開口するU字状の2つの第2把持部15を有する。
第2把持部15は、第2末端部64を径方向両側から開口内で挟む。第2把持部15と第2末端部64とは、互いに溶接される。これにより、第2末端部64は、中性点用バスバー10に電気的に接続される。第2端子部19は、第1端子部79と同様に、抵抗溶接用の電極によって、2つの第2把持部15を、同時に径方向両側から挟むことができるため、第2把持部15と第2末端部64とを2か所で同時に溶接することができ、接続工程を簡素化できる。
本実施形態において、1つの第2端子部19には、2つの第2末端部64が接続される。第2端子部19に接続される2個の導体連結体60は、周方向に隣り合うスロットSを通過してステータコア20に装着される同相の2つの導体連結体60(図4に示す連結体対69)の第2末端部64である。すなわち、本実施形態によれば、同相の2つの第2末端部64を1つの第2端子部19に接続できる。このため、中性点用バスバー10において、第2端子部19の数を減らすことができ、中性点用バスバー10の形状を簡素化できる。さらに、2つの第2末端部64同士を近づけて配置することで全体として、中性点用バスバー10を周方向に小型化できる。
図6に示すように、相用バスバー70、80、90の第1端子部79、89、99は、それぞれ、第1末端部63に径方向内側から接続される。また、中性点用バスバー10の第2端子部19は、第2末端部64に径方向外側から接続される。すなわち、第1端子部79、89、99と第2端子部19とは、末端部63、64に対して径方向の反対側から接続される。本実施形態によれば、第1端子部79、89、99と第2端子部19とが近づきすぎることを抑制することができ、第1端子部79、89、99と第2端子部19との絶縁を確保し易い。加えて、第1端子部79、89、99と第1末端部63との接続位置、および第2端子部19と第2末端部64との接続位置を、中心軸線Jを中心とする同一円周上に配置しやすく、接続工程を簡素化できる。
本実施形態によれば、第1端子部79、89、99および第2端子部19は、周方向において交互に並ぶ。このため、第1端子部79、89、99同士を周方向において十分に離間させて配置しやすく、第1端子部79、89、99同士の間の絶縁を確保し易い。
図5に示すように、本実施形態によれば、第1末端部63および第2末端部64は、上側に延びてそれぞれ上端部で第1端子部79、89、99又は第2端子部19に接続される。また、第1末端部63と第1端子部79、89、99との接続位置は、第2末端部64と第2端子部19との接続位置よりも、上側に位置する。このため、第1端子部79、89、99と第2端子部19とを周方向に近づけて配置しても、軸方向において離れているため、これらの間の直線的な距離を確保できる。これにより、第1端子部79、89、99と第2端子部19と間の絶縁を確保することができる。
第2保持部材5dは、絶縁性の樹脂部材からなる。第2保持部材5dは、中性点用バスバー10の一部を埋め込むインサート成形によって成形される。これにより、第2保持部材5dは、中性点用バスバー10を保持する。第2保持部材5dは、コアバック部21の上面(軸方向一方側を向く面)に接触する。すなわち、中性点用バスバーモジュール5Bは、ステータコア20に搭載される。
第2保持部材5dは、径方向外側に突出する2つの固定部5eを有する。2つの固定部5eは、周方向に沿って並ぶ。固定部5eは、モータ1を収容する図示略のハウジングに固定される。図6に示すように、固定部5eは、軸方向からみてコアバック部21の外縁から径方向外側に突出する。
本実施形態によれば、相用バスバーモジュール5Aは、コイルエンド30eの上側に位置する。すなわち、相用バスバー70、80、90は、コイルエンド30eの上側に位置する。また、中性点用バスバーモジュール5Bは、コイルエンド30eの径方向外側に位置する。すなわち、中性点バスバー10は、コイルエンド30eの径方向外側に位置する。本実施形態では、相用バスバー70、80、90と中性点用バスバー10とが、コイルエンド30eの径方向外側および上側に分けて配置される。このため、相用バスバー70、80、90と中性点用バスバー10とを、ともにコイルエンド30eの上側又は径方向外側に配置する場合と比較して、モータ1を軸方向および径方向に小型化できる。
特に本実施形態では、コイルエンド30eの径方向外側に配置される中性点用バスバーモジュール5Bの径方向の厚さ寸法を、コアバック部21の径方向の厚さ寸法より小さくできる。これによって、図6に示すように、相用バスバーモジュール5Aおよび中性点用バスバーモジュール5Bが、ステータコア20の軸方向への投影面積から突出することを抑制でき、結果的にモータ1の小型化を図ることができる。
本実施形態によれば、コイルエンド30eに対して軸方向に配置される相用バスバー70、80、90は、第1本体部71、81、91の板厚方向を軸方向として配置される。このため、モータ1の軸方向寸法の大型化が効果的に抑制される。また、コイルエンド30eに対し径方向に配置される中性点用バスバー10は、第2本体部11の板厚方向を径方向として配置される。このため、モータ1の径方向寸法の大型化が効果的に抑制される。
本実施形態によれば、相用バスバーモジュール5Aの複数の相用バスバー70、80、90は、第1本体部71、81、91において軸方向に積層される。このため、コイルエンド30eに対し軸方向に配置される相用バスバーモジュール5Aが、複数のU相用バスバー70、80、90を有していても、軸方向に大型化し難い。結果的に、モータ1の軸方向寸法の大型化を抑制できる。
なお、相用バスバーモジュール5Aおよび中性点用バスバーモジュール5Bのコイルエンド30eに対する配置は、本実施形態と反対としてもよい。この場合について、図10を基に変形例として説明する。
<変形例>
図10は、変形例のモータ101の一部を示す断面模式図である。
図10に示すように、変形例のモータ101は、中性点用バスバー(第1バスバーモジュール)105Aと、相用バスバーモジュール(第2バスバーモジュール)5Bと、を有する。中性点用バスバーモジュール105Aは、コイルエンド30eの上側に位置し、相用バスバーモジュール105Bは、コイルエンド30eの径方向外側に位置する。
図10は、変形例のモータ101の一部を示す断面模式図である。
図10に示すように、変形例のモータ101は、中性点用バスバー(第1バスバーモジュール)105Aと、相用バスバーモジュール(第2バスバーモジュール)5Bと、を有する。中性点用バスバーモジュール105Aは、コイルエンド30eの上側に位置し、相用バスバーモジュール105Bは、コイルエンド30eの径方向外側に位置する。
中性点用バスバーモジュール105Aは、中性点用バスバー110を有する。中性点用バスバー110は、軸方向を板厚方向とする板状の本体部111と、第1端子部119を有する。
一方で、相用バスバーモジュール105Bは、複数(本実施形態では3つ)の相用バスバー170、180、190を有する。それぞれの相用バスバー170、180、190は、径方向を板厚方向とする板状の本体部171、181、191と、第2端子部179と、を有する。複数の相用バスバー170、180、190は、本体部171、181、191において径方向に積層される。
本変形例によれば、コイルエンド30eの径方向外側に配置されるバスバーの個数が3個であり、コイルエンド30eの上側に配置されるバスバーの個数が1個である。このため、上述の実施形態と比較して、径方向には大型化し軸方向に小型化したモータ10を提供できる。本変形例の中性点用バスバーモジュール105Aおよび相用バスバーモジュール105Bは、コアバック部21の径方向の寸法が比較的大きく、コイルエンド30eの上側のスペースに制約があるモータ101に、好適に採用される。
以上に、本発明の実施形態および変形例を説明したが、各実施形態および変形例における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。例えば、上述の実施形態において、モータが三相モータである場合について説明したが、五相モータなどの他のモータであってもよい。
1…モータ、2…ステータ、3…ロータ、5A…相用バスバーモジュール(第1のバスバーモジュール)、5B…中性点用バスバーモジュール(第2のバスバーモジュール)、10…中性点用バスバー(第2バスバー)、11…第2本体部(本体部)、15…第2把持部、19…第2端子部、20…ステータコア、30…巻線部、30e…コイルエンド、50…導体、50f…折り返し部、50f…第1の折り返し部(折り返し部)、50g…第2の折り返し部(折り返し部)、60…導体連結体、63…第1末端部、64…第2末端部、70,80,90…相用バスバー(第1バスバー)、71,81,91…第1本体部(本体部)、75…第1把持部、79,89,99…第1端子部、J…中心軸線、S…スロット
Claims (12)
- 中心軸線を中心として回転可能なロータと、
前記ロータの径方向外側に配置されるステータと、
前記ステータの軸方向一方側に配置される第1バスバーおよび第2バスバーと、を備え、
前記ステータは、
複数の導体が直列に連結された複数の導体連結体を有する巻線部と、
前記導体連結体が通る複数のスロットが設けられるステータコアと、を有し、
前記巻線部は、前記ステータコアの軸方向一方側に位置するコイルエンドを有し、
前記導体連結体は、前記コイルエンドの径方向の最外周に位置する第1末端部および第2末端部を有し、
前記第1バスバーは、前記第1末端部に接続され、
前記第2バスバーは、前記第2末端部に接続され、
前記第1バスバーは、前記コイルエンドの軸方向一方側に位置し、
前記第2バスバーは、前記コイルエンドの径方向外側に位置する、
モータ。 - 前記第1バスバーは、前記第1末端部に径方向内側から接続される第1端子部を有し、
前記第2バスバーは、前記第2末端部に径方向外側から接続される第2端子部を有し、
前記第1端子部および前記第2端子部は、周方向において交互に並ぶ、
請求項1に記載のモータ。 - 前記第1末端部および前記第2末端部は、軸方向一方側に延びてそれぞれ上端部で前記第1端子部又は前記第2端子部に接続され、
前記第1末端部と前記第1端子部との接続位置は、前記第2末端部と前記第2端子部との接続位置よりも、軸方向一方側に位置する、
請求項2に記載のモータ。 - 前記第1バスバーは、軸方向を板厚方向とする板状の第1本体部を有し、
前記第2バスバーは、径方向を板厚方向とする板状の第2本体部を有する、
請求項1~3の何れか一項に記載のモータ。 - 前記第1バスバーを複数有し、
複数の前記第1バスバーは、前記第1本体部において軸方向に積層される、
請求項4に記載のモータ。 - 前記導体連結体は、前記コイルエンドの最内周に位置する折り返し部を有する、
請求項1~5の何れか一項に記載のモータ。 - 前記巻線部は、前記第1バスバーおよび前記第2バスバーによって4Y結線がなされる、
請求項6に記載のモータ。 - 複数の前記導体連結体のうち、同相の2つは周方向に隣り合うスロットを通過し、
前記第1バスバーは、周方向に隣り合うスロットから延び出る同相の2つの前記第1末端部と接続される第1端子部を有し、
前記第2バスバーは、周方向に隣り合うスロットから延び出る同相の2つの前記第2末端部と接続される第2端子部を有する、
請求項7に記載のモータ。 - 前記第1端子部は、互いに向かい合って開口するU字状の2つの第1把持部を有し、それぞれの前記第1把持部は前記第1末端部を開口内で挟み、
前記第2端子部は、互いに向かい合って開口するU字状の2つの第2把持部を有し、それぞれの前記第2把持部は前記第2末端部を開口内で挟む、
請求項8に記載のモータ。 - 前記第1把持部と前記第1末端部とは、互いに溶接され、
前記第2把持部と前記第2末端部とは、互いに溶接される、
請求項9に記載のモータ。 - 前記第1バスバーを保持する絶縁性の第1保持部材を有し、
前記第1保持部材は、軸方向他方側に延びて前記ステータコアの軸方向一方側を向く面に接触する複数の脚部を有する、
請求項1~10の何れか一項に記載のモータ。 - 前記第2バスバーを保持する絶縁性の第2保持部材を有し、
前記第2保持部材は、前記ステータコアの軸方向一方側を向く面に接触する、
請求項1~11の何れか一項に記載のモータ。
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- 2022-03-28 CN CN202210311450.7A patent/CN115149672A/zh active Pending
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