JP6225873B2

JP6225873B2 - 電動機の結線構造

Info

Publication number: JP6225873B2
Application number: JP2014210810A
Authority: JP
Inventors: 哲也杉本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-10-15
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2034-10-15
Also published as: JP2016082675A

Description

本発明は、ステータにおいて、Ｕ相コイルとＶ相コイルとＷ相コイルとが環状に配置されて、デルタ結線された電動機の結線構造に関するものである。

従来、このような分野の技術として、特開２０１３−３８９４９号公報がある。この公報に記載された電動機のステータは、ステータコアとインシュレータとコイルとで主として構成されている。コイルは、ステータコアのティースに巻かれ、Ｕ相のコイルとＶ相のコイルとＷ相のコイルとが環状に配置され、デルタ結線されている。そして、デルタ結線を構成するために、Ｕ相コイルから引き出されたコイルの一端部とＷ相コイルから引き出されたコイルの一端部とが結線され、Ｖ相コイルから引き出されたコイルの一端部と別のＵ相コイルから引き出されたコイルの他端部とが結線され、別のＷ相コイルから引き出されたコイルの他端部と別のＶ相コイルから引き出されたコイルの他端部とが結線されている。そして、各結線にあたって、各コイルの端部は、端子台まで引き回される。端子台には３本のターミナルが固定され、端子台に固定された折り曲げ片の折り曲げによって、コイルの各端部は端子台に固定される。

特開２０１３−３８９４９号公報

しかしながら、前述した従来のステータのデルタ結線方法において、各コイルの端部は、端子台のターミナルまで引き回されるので、配線が複雑化し、しかもターミナルに一体的に設けられた折り曲げ片によりコイルの端部のカシメが必要になるので、組立作業性を悪くしている。

本発明は、デルタ結線において配線の単純化や組立作業性の向上を図るようにした電動機の結線構造を提供することを目的とする。

本発明は、第１のＵ相コイルと第１のＶ相コイルと第１のＷ相コイルとからなる第１のコイル群と、第２のＵ相コイルと第２のＶ相コイルと第２のＷ相コイルとからなる第２のコイル群と、が隣接して配置された電動機の結線構造であって、
前記第１のＵ相コイルの始端と前記第２のＷ相コイルの終端とに当接するように延在する第１のリード部と、
前記第１のＶ相コイルの始端と前記第２のＵ相コイルの終端とが接続されるように延在する第２のリード部と、
前記第１のＷ相コイルの始端と前記第２のＶ相コイルの終端とが接続されるように延在する第３のリード部と、を備える。

この電動機の結線構造においては、１本の第１のリード部で第１のＵ相コイルの始端と第２のＷ相コイルの終端とを掛け渡し、１本の第２のリード部で第１のＶ相コイルの始端と第２のＵ相コイルの終端とを掛け渡し、１本の第３のリード部で第１のＷ相コイルの始端と第２のＶ相コイルの終端とを掛け渡しているので、このようなデルタ結線の結線部において配線の単純化が図られ、これに伴って、溶接を利用した組立作業性の向上を図ることができる。

また、前記第１〜第３のリード部は、端子台から突出するように延在し、前記第１〜第３のリード部には、第１〜第３のターミナルがそれぞれ接続されている。
端子台から第１〜第３のリード部を突出させるような構成は、ターミナル付きの端子台ユニットを構成させることができる。

また、前記第１〜第３のリード部は、回転軸線に対して実質的に直交するように延在し、前記第１のリード部と前記第２のリード部とは、前記回転軸線に対して直交する平面上で並置され、前記第３のリード部は、前記第１及び第２のリード部を横切るように延在する。
このような構成は、第１〜第３のリード部を這い回す際の省スペース化を達成させている。

また、前記第１のＵ相コイル、前記第１のＶ相コイル及び前記第１のＷ相コイルの前記各始端は、前記回転軸線に対して直交するように折り曲げられて、前記第１〜第３のリード部に当接している。
このような構成を採用すると、当接部分が点接触にならず、線又は面接触になるので、溶接によって当接部分を確実に接合させることができる。

また、前記第１〜第３のリード部と、前記第１のＵ相、前記第１のＶ相及び前記第１のＷ相の前記コイルの前記始端との当接部分には、前記回転軸線の延在方向からティグ溶接が施工されている。
上方又は下方からティグ溶接することができるので、溶接を利用した組立作業性の向上が図られる。

また、前記第２のＵ相コイル、前記第２のＶ相コイル及び前記第２のＷ相コイルの前記終端と前記第１〜第３のリード部の折曲げ先端部とは、前記回転軸線の延在方向に延在して互いに当接している。
このような構成を採用すると、当接部分が点接触にならず、線又は面接触になるので、溶接によって当接部分を確実に接合させることができる。

また、第１〜第３の前記各リード部の前記折曲げ先端部と、前記第２のＵ相、前記第２のＶ相及び前記第２のＷ相の前記コイルの前記終端との当接部分には、前記回転軸線の延在方向からティグ溶接が施工されている。
上方又は下方からティグ溶接することができるので、溶接を利用した組立作業性の向上が図られる。

本発明によれば、デルタ結線において配線の単純化や組立作業性の向上が可能になる。

本発明に係る電動機のステータの一実施形態を示す斜視図である。ステータの平面図である。三種類のコイルを示す斜視図である。端子台ユニットを示す平面図及び正面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る電動機の結線構造の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１及び図２に示されるように、電動機用のステータ１は、ハイブリッド車両を駆動するモータやジェネレータとして利用される。なお、ハイブリット車両以外にも、電気自動車や燃料電池車にも利用される。

ステータ１は、環状のステータコア２と、ステータコア２に固定された三種類のコイル１１，１２，１３（図３参照）とを備える。ステータコア２は、環状なバックヨーク４と、バックヨーク４の内周面から突出するように形成されたティース５と、を有し、複数のティース５は、環状に配列されている。各コイル１１，１２，１３の中央中空部分に各ティース５を差し込むように、各コイル１１，１２，１３はティース５に装着されている。コイル１１，１２，１３は、エッジワイズコイルであり、平角線の短辺を内径面として環状に巻いたものであり、単品としてユニット化されており、ティース５の先端側から嵌めるようにしてステータコア２に装着される。

ステータ１には、三種類の第１〜第３のコイル１１，１２，１３が利用されている。第１のコイル１１は、メインのコイルとして利用され、第２及び第３のコイル１２，１３は、端子台６近傍に配置されて、デルタ結線の結線部Ｓを作り出すために利用される。

図３（ａ）に示されるように、第１のコイル１１の巻部１１ａは、長方形状になるように巻かれている。コイル１１の結線部１１ｂ，１１ｃは、巻部１１ａの上部において左右の前側と後側とからそれぞれ突出している。コイル１１の一方の短い結線部１１ｂは、回転軸線Ｌの延在方向に突出し、コイル１１の他方の長い結線部１１ｃは、バスバー部として延在する。このバスバー部１１ｃは、回転軸線Ｌに対して直交する方向に延在して、Ｕ相結線、Ｖ相結線及びＷ相結線を作り出すために、コイル１１を２個飛ばしながらコイル１１の結線部１１ｂに順次接続させるための長さを有している。

図３（ｂ）に示されるように、第２のコイル１１の巻部１２ａは、長方形状になるように巻かれている。コイル１２の結線部１２ｂ，１２ｃは、巻部１２ａの上部において左右の前側と後側とからそれぞれ突出している。コイル１２の一方の短い結線部１２ｂは、回転軸線Ｌの延在方向に突出し、コイル１２の他方の長い結線部１２ｃは、バスバー部として延在する。このバスバー部１２ｃは、回転軸線Ｌに対して直交する方向に延在する。なお、この第２のコイル１２は、第１のコイル１１と異なり、結線部１２ｂの先端１２ｄは、回転軸線Ｌに対して直交する方向に折り曲げられて、デルタ結線の結線部Ｓで始端をなす。

図３（ｃ）に示されるように、第３のコイル１３の巻部１３ａは、長方形状になるように巻かれている。コイル１３の結線部１３ｂ，１３ｃは、巻部１３ａの上部において左右の前側と後側とから回転軸線Ｌの延在方向にそれぞれ突出している。なお、第３のコイル１３の結線部１３ｃは、デルタ結線の結線部Ｓで終端をなす。

図１及び図２に示されるように、Ｕ相結線、Ｖ相結線及びＷ相結線を作り出すために、第１のコイル１１を環状に並置させ、バスバー部１１ｃを利用して、第１のコイル１１を２個飛ばしで結線させている。この場合、一方の第１のコイル１１のバスバー部１１ｃと他方の第１のコイル１１の結線部１１ｂとが溶接により接合されている。

９個の第１のコイル１１を並置した場合、並べられた第１のコイル１１の両端に、端子台６に沿って３個の第２のコイル１２が第１のコイル群Ｐ１として並置され、第１のコイル群Ｐ１に隣接して、３個の第３のコイル１３が第２のコイル群Ｐ２として並置されている。第１のコイル群Ｐ１において、図２の左から第１のＶ相コイル１２Ｖと第１のＵ相コイル１２Ｕと第１のＷ相コイル１２Ｗとが順に並べられている。また、第２のコイル群Ｐ２において、図２の左から第２のＶ相コイル１３Ｖと第２のＵ相コイル１３Ｕと第２のＷ相コイル１３Ｗとが順に並べられている。

次に、デルタ結線を可能にする端子台ユニット２０について説明する。

図１、図２及び図４に示されるように、端子台ユニット２０は、ステータコア２の外周に沿って固定されるブロック状の端子台６と、第１のＵ相コイル１２Ｕの始端１２ｄ１と第２のＷ相コイル１３Ｗの終端１３ｃ３とに当接するように延在する第１のリード部２１と、第１のＶ相コイル１２Ｖの始端１２ｄ２と第２のＵ相コイル１３Ｕの終端１３ｃ１とが接続されるように延在する第２のリード部２２と、第１のＷ相コイル１２Ｗの始端１２ｄ３と第２のＶ相コイル１３Ｖの終端１３ｃ２とが接続されるように延在する第３のリード部２３と、を備えている。

第１のリード部２１は、回転軸線Ｌに対して実質的に直交するように延在すると共に、ステータコア２の外周に沿うように折り曲げられている。端子台６から突出する第１のリード部２１は、始端１２ｄ１に当接した後、Ｖ字状に屈曲して終端１３ｃ３まで延在する。同様に、端子台６から突出する第２のリード部２２は、始端１２ｄ２に当接した後、Ｖ字状に屈曲して終端１３ｃ１まで延在する。そして、第１のリード部２１と第２のリード部２２とは、回転軸線Ｌに対して直交する平面上で並置されている。このような構成は、第１及び第２のリード部２１，２２の這い回しの省スペース化を達成させている。

これに対して、第３のリード部２３は、回転軸線Ｌに対して直交する平面上で第１及び第２のリード部２１，２２の下を略直交するように延在すると共に、始端１２ｄ３に当接した後、直線的に終端１３ｃ２まで延在する。この第３のリード部２３は、第１及び第２のリード部２１，２２の長さに比べて最も短くなっている。

第１〜第３のリード部２１，２２，２３は、端子台６を貫通するように突出する。第１のリード部２１において、端子台６から突出する外側部分の先端には第１のターミナル２４が固定されている。また、第２のリード部２２において、端子台６から突出する外側部分の先端には第２のターミナル２５が固定されている。同様に、第３のリード部２３において、端子台６から突出する外側部分の先端には第３のターミナル２６が固定されている。

第１のＵ相コイル１２Ｕ、第１のＶ相コイル１２Ｖ及び第１のＷ相コイル１２Ｗの各始端１２ｄ１〜１２ｄ３は、回転軸線Ｌに対して直交するように折り曲げられると共に、端子台６に近接した位置で第１〜第３のリード部２１〜２３に当接している。このような構成を採用すると、当接部分が点接触にならず、線又は面接触になるので、当接部分を溶接によって確実に接合させることができる。そして、第１〜第３のリード部２１〜２３と、第１のＵ相、第１のＶ相及び第１のＷ相のコイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの始端１２ｄ１〜１２ｄ３との当接部分には、回転軸線Ｌの延在方向からティグ溶接が施工されている。この場合、上方からティグ溶接を施工することができるので、溶接を利用した機械的な組立作業性の向上が図られる。

図４に示されるように、第１〜第３のリード部２１，２２，２３の折曲げ先端部２１ａ，２２ａ，２３ａは、回転軸線Ｌの延在方向に配置される。つまり、第１のリード部２１，２２，２３の本体部２１ｂ，２２ｂ，２３ｂは、回転軸線Ｌに対して直交する方向に延在し、折り曲げ先端部２１ａ，２２ａ，２３ａは、本体部２１ｂ，２２ｂ，２３ｂに対して直角に折り曲げられている。

これに対して、第２のＵ相コイル１３Ｕ、第２のＶ相コイル１３Ｖ及び第２のＷ相コイル１３Ｗの終端１３ｃ１〜１３ｃ３は、折り曲げ先端部２１ａ，２２ａ，２３ａと同じ方向に延在して、互いに当接させられている。このような構成を採用すると、当接部分が点接触にならず、線又は面接触になるので、当接部分を溶接によって確実に接合させることができる。

そして、第１〜第３の各リード部２１，２２，２３の折曲げ先端部２１ａ，２２ａ，２３ａと、第２のＵ相コイル１３Ｕ、第２のＶ相コイル１３Ｖ及び第２のＷ相コイル１３Ｗの終端１３ｃ１〜１３ｃ３との当接部分には、回転軸線Ｌの延在方向からティグ溶接が施工されている。この場合、上方からティグ溶接を施工することができるので、溶接を利用した機械的な組立作業性の向上が図られる。

前述したような端子台ユニット２０を利用すると、デルタ結線の結線部Ｓにおいて配線の単純化が図られ、これに伴って、溶接を利用した組立作業性の向上を図ることができる。この端子台ユニット２０は、デルタ結線の結線部Ｓを作り出す場合に最適であり、特に、コイル１１，１２，１３がエッジワイズコイルで形成されて、ステータ１の組立を自動化する場合に最適である。

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、下記のような種々の変形が可能である。

溶接の例としては、ティグ溶接に限らず、ロウ付けやレーザ溶接であってもよい。また、ステータの構成によっては、下方から溶接を施工する場合もある。

１…ステータ２…ステータコア６…端子台１１，１２，１３…コイル１２Ｕ…第１のＵ相コイル１２Ｖ…第１のＶ相コイル１２Ｗ…第１のＷ相コイル１２ｄ１…始端１２ｄ２…始端１２ｄ３…始端１３Ｕ…第２のＵ相コイル１３Ｖ…第２のＶ相コイル１３Ｗ…第２のＷ相コイル１３ｃ１…終端１３ｃ２…終端１３ｃ３…終端２０…端子台ユニット２１…第１のリード部２２…第２のリード部２３…第３のリード部２１ａ，２２ａ，２３ａ…折り曲げ先端部２４…第１のターミナル２５…第２のターミナル２６…第３のターミナルＬ…回転軸線Ｐ１…第１のコイル群Ｐ２…第２のコイル群Ｓ…結線部

Claims

第１のＵ相コイルと第１のＶ相コイルと第１のＷ相コイルとからなる第１のコイル群と、第２のＵ相コイルと第２のＶ相コイルと第２のＷ相コイルとからなる第２のコイル群と、が隣接して配置された電動機の結線構造であって、
前記第１のＵ相コイルの始端と前記第２のＷ相コイルの終端とが接続されるように延在する第１のリード部と、
前記第１のＶ相コイルの始端と前記第２のＵ相コイルの終端とが接続されるように延在する第２のリード部と、
前記第１のＷ相コイルの始端と前記第２のＶ相コイルの終端とが接続されるように延在する第３のリード部と、を備え、
前記第１〜第３のリード部は、回転軸線に対して実質的に直交するように延在し、前記第１のリード部と前記第２のリード部とは、前記回転軸線に対して直交する平面上で並置され、前記第３のリード部は、前記第１及び第２のリード部を横切るように延在する、
電動機の結線構造。
前記第１〜第３のリード部は、端子台から突出するように延在し、前記第１〜第３のリード部には、第１〜第３のターミナルがそれぞれ接続されている、
請求項１記載の電動機の結線構造。
前記第１のＵ相コイル、前記第１のＶ相コイル及び前記第１のＷ相コイルの前記各始端は、前記回転軸線に対して直交するように折り曲げられて、前記第１〜第３のリード部に当接している、
請求項１又は２記載の電動機の結線構造。
前記第１〜第３のリード部と、前記第１のＵ相コイル、前記第１のＶ相コイル及び前記第１のＷ相コイルの前記始端との当接部分には、前記回転軸線の延在方向からティグ溶接が施工されている、
請求項３記載の電動機の結線構造。
前記第２のＵ相コイル、前記第２のＶ相コイル及び前記第２のＷ相コイルの前記終端と前記第１〜第３のリード部の折曲げ先端部とは、前記回転軸線の延在方向に延在して互いに当接している、
請求項１〜４の何れか一項記載の電動機の結線構造。
第１〜第３の前記各リード部の前記折曲げ先端部と、前記第２のＵ相コイル、前記第２のＶ相コイル及び前記第２のＷ相コイルの前記終端との当接部分には、前記回転軸線の延在方向からティグ溶接が施工されている、
請求項５記載の電動機の結線構造。