JP6458647B2 - 回転電機のコイル線接合構造、及び、回転電機のコイル線接合方法 - Google Patents
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Description
前記バスバー本体部は、ステータの外周に沿うように形成されている。
前記溝部は、バスバー本体部に形成されると共にステータ径方向の外側に向かって開放し、コイル線が挿入している。
前記コイル線押さえ部は、溝部の開口端部に形成され、コイル線のステータ周方向の幅寸法よりも溝部のステータ周方向の開口寸法を狭くする。
前記立設部は、ステータ軸方向に沿って延在している。
前記拡大形状部は、立設部に形成され、溝部の内面形状よりも外方に突出し、バスバー本体部のステータ軸方向の第1側面と、バスバー本体部のステータ軸方向の第2側面との少なくとも一方に接触する。
そのため、コイル線押さえ部によって、ステータ径方向に沿ったバスバーとコイル線との相対的な動き、すなわちコイル線の溝部開放方向へ向かう動きを規制することができる。一方、拡大形状部によって、ステータ軸方向に沿ったバスバーとコイル線との相対的な動きを規制することができる。さらに、コイル線が溝部に挿入されていることで、ステータ周方向に沿ったバスバーとコイル線との相対的な動きを規制することができる。
これにより、コイル線が、バスバーに対してステータの径方向、軸方向、周方向のすべての方向に動くことを防止できる。この結果、回転電機の使用に伴う振動等が生じても、バスバーに接合したコイル線を外れにくくすることができる。
まず、本発明のコイル線接合構造を適用する回転電機について説明する。
前記第1ボビン部材12a及び前記第2ボビン部材12bは、ほぼ対面同一に形成されている。そして、第1ボビン部材12aの開放接合縁12cと、第2ボビン部材12bの開放接合縁12dを、当接させつつ接合することによって一体化し、一つのボビン12を構成する。なお、一つのボビン12によって一つのティース11bを被覆する。
そして、コイル線13の一端部13b及び他端部13cは、いずれもボビン12に形成した挿通路12kを介してステータ径方向の外側に引き出されており、それぞれバスバーアッシ20に接合されるバスバー接合部14を有している。
前記立設部14aは、ステータ径方向に沿ってステータ11の外側に引き出した一端部13b(又は他端部13c)を屈曲し、ステータ軸方向に沿って延在することで形成される。
前記挿入部14bは、立設部14aの一部であり、後述するバスバー本体部31に形成された溝部34に挿入される部分である。
また、「溝部34の内面形状」とは、コイル線13が入り込む溝部34の内面をステータ軸方向に沿って見たときの形状である。また、「内面形状よりも外方に突出」とは、溝部34よりも、ステータ径方向に対して平行な方向に出ていることであり、ステータ軸方向から見たとき、第1,第2拡径部14c,14dの外縁部は、少なくとも一部が溝部34から出ている。
ここで、U相バスバー21、V相バスバー22、W相バスバー23は、同一の形状を呈している。また、N相バスバー24は、U相バスバー21等とは同一形状ではないものの、基本的な形状はほぼ同一である。このため、V相バスバー22、W相バスバー23、及びN相バスバー24については、詳細な説明を省略し、U相バスバー21についてのみ詳細に説明する。
前記バスバー本体部31は、図6に示すように、ステータ軸方向の寸法を抑制するため、ステータ軸方向の厚さH1よりも、ステータ径方向の幅H2の方が大きくなるように設定された鋼板である。このバスバー本体部31は、図5に示すように、ステータ11の外周に沿って環状に形成され、一端部31cと他端部31dとが対向している。なお、N相バスバー24では、このバスバー本体部31が切れ目のない円環状となっている。
そして、このバスバー本体部31の中間部には、外部からの受電用の配線を締結するためのボルト(不図示)を挿通する端子部31eが形成されている。この端子部31eは、ボルトを挿通するために、バスバー本体部31の中間部を、ステータ径方向の外側に向かってU字状に突出させつつ、ステータ軸方向とステータ径方向に沿って2回折り返すことで形成されている。なお、N相バスバー24には、端子部31eは形成されていない。
また、この溝部34のステータ周方向の最大幅寸法W1(内径寸法)は、コイル線13の挿入部14bの直径寸法Rとほぼ同じ大きさに設定されている。これにより、溝部34に挿入されたコイル線13は、ステータ周方向にほとんどがたつくことはない。
また、この絶縁紙25は、複数の円弧状の個片を環状に並べて、円環形状を形成している。このとき、互いに隣接する個片の端部は、重なり合い、隙間が空かないようにしている。
なお、各バスバー21,22,23,24には、それぞれ凸形状部33が形成されており、頂点部33aには溝部34が予め形成されている。
なお、図7Aでは、一本のコイル線13の一端部13bのみを示しているが、全てのコイル線13の一端部13b及び他端部13cをそれぞれ所定角度θだけ折り曲げる。また、図7Aでは、一つのバスバー本体部31の一部のみを示しているが、バスバー本体部31は、バスバーアッシ20として他のバスバー本体部31や絶縁紙25と積層している上、ステータ11のコイルエンドに載置されている。
ここで、コイル線押圧治具40は、図7Bに示すように、コイル線13を挟んで配置される第1押し治具40a、第1受け治具40bと、第2押し治具40c、第2受け治具40dと、を有している。ここで、第1押し治具40aと第2押し治具40cとは、バスバー本体部31のステータ軸方向の厚さH1に所定の余裕代を加えた分の隙間Sを開けて、立設部14aの軸線方向に並んで配置される。また、第1受け治具40bと第2受け治具40dとは、バスバー本体部31のステータ軸方向の厚さH1に所定の余裕代を加えた分の隙間Sを開けて、立設部14aの軸線方向に並んで配置される。
なお、後述するように、コイル線13は、第1押し治具40aと第1受け治具40bによって形成される第1拡径部14cと、第2押し治具40cと第2受け治具40dによって形成される第2拡径部14dと、の間に生じる挿入部14bが溝部34に挿入される。つまり、コイル線13のうち、第1押し治具40aと第1受け治具40bによって挿入部14bとコイル線先端部との間を押し潰し、第1拡径部14cが形成される。また、コイル線13のうち、第2押し治具40cと第2受け治具40dによって挿入部14bとコイル部13aとの間を押し潰し、第2拡径部14dが形成される。
このため、コイル線13に対する各治具40a〜40dの位置は、図示しない位置決め機構によって適切な位置に設定される。
そして、第1押し治具40aと第1受け治具40bの間にコイル線13を挟み込んで押し潰す(加圧成形する)と共に、第2押し治具40cと第2受け治具40dの間にコイル線13を挟み込んで押し潰す(加圧成形する)。これにより、ステータ周方向にコイル線形が拡大され、第1拡径部14cと第2拡径部14dとが形成される。(図7C参照)。
このとき、コイル線13のうち、第1拡径部14cと第2拡径部14dの間に残された挿入部14bを溝部34に挿入して嵌め込む。
これにより、第1拡径部14cがバスバー本体部31の上面31aに接触し、第2拡径部14dがバスバー本体部31の下面31bに接触する。
ここで、バスバー変形治具41は、バスバー本体部31の上面31aに接触する一対の可動歯41c,41cを有する上側治具41aと、バスバー本体部31の下面31bに接触する一対の可動歯41d,41dを有する下側治具41bと、を備えている。すなわち、バスバー変形治具41をセットすると、バスバー本体部31は、上側治具41aと下側治具41bによって、ステータ軸方向に沿って挟み込まれることとなる。
また、上側治具41aの一対の可動歯41c,41cは、水平方向に互いに近接可能となっている。また、下側治具41bの一対の可動歯41d,41dも、水平方向に互いに近接可能となっている。
一般的に、回転電機では、ステータアッシ10の内側に配置されたロータ(不図示)が回転すると、このステータアッシ10及びロータを収納するケース(不図示)や、それを支持する支持部材(不図示)等が振動し、この振動がステータアッシ10に伝達されることが分かっている。そして、ステータアッシ10に振動が伝達されると、コイル線13を巻回したステータ11と、バスバーアッシ20とが相対的に移動することになる。つまり、コイル線13の一端部13bや他端部13cが、バスバー本体部31に対して、ステータ軸方向に移動したり、ステータ径方向に移動したりする。
一方、このとき、図8(a),(b)に示すように、コイル線13の先端部がストレート形状であったり、バスバー本体部31に形成した溝部34の開口端部34aの開口寸法W3がコイル線13の直径寸法Rとほぼ同程度であったりすると、たとえバスバー本体部31とコイル線13とをヒュージング等で接合していても、溝部34からコイル線13が脱落し、コイル線13とバスバー本体部31との接合が外れてしまうおそれがあった。
そのため、溝部34の開口端部34aに対して第1,第2拡径部14c,14dが重複してしまうことがなくなり、バスバー本体部31と第1,第2拡径部14c,14dのうち、溝部34から外方に出た部分は、全てバスバー本体部31の上面31a又は下面31bと接触することができる。これにより、コイル線13のステータ軸方向への移動を確実に規制して、溝部34からのコイル線13の抜けを、さらに安定的に防止することができる。
そのため、コイル線13とバスバー本体部31との位置関係が、ステータ軸方向に沿っていずれの方向にずれたとしても、コイル線13とバスバー本体部31とが確実に干渉できる。この結果、コイル線13のステータ軸方向への移動をさらに確実に規制して、溝部34からのコイル線13の抜けを、さらに安定的に防止することができる。
実施例1において、バスバーアッシ20のU相バスバー21等のバスバー本体部31が有するコイル線接合部32に対し、ステータ11のコイル線13を接合するには、まず、バスバーセット工程において、コイル線13の一端部13b及び他端部13cを、ステータ径方向の外側に引き出すと共に、バスバーアッシ20をステータ11に載置する。そして、拡大形状部形成工程において、第1,第2拡径部14c,14dを形成すると共に、コイル線13の一端部13b及び他端部13cのそれぞれをステータ軸方向に沿うように折り曲げて立設部14aを形成する(図7A,図7B参照)。
次に、コイル線挿入工程において、コイル線13の挿入部14bをバスバー本体部31に形成した溝部34に挿入する(図7C参照)。最後に、溝部閉鎖工程において、溝部34の開口端部34aのステータ周方向の両側を近接させ、この開口端部34aを開口内側に引き延ばし、押さえ片35を形成する(図7D,7E参照)
また、押さえ片35を形成する際、バスバー変形治具41の上側治具41aと下側治具41bとの間にバスバー本体部31を挟み込み、このバスバー変形治具41を用いて溝部34の開口端部34aの両側を引き延ばす。
これにより、入熱を伴うことなく第1,第2拡径部14c,14dと押さえ片35を形成することができる。このため、絶縁紙25に熱による影響を与えることがなくなり、絶縁性を適切に保持することができる。
さらに、コイル線押圧治具40及びバスバー変形治具41は、いずれもステータ径方向の外側からの動作によって第1,第2拡径部14c,14dや押さえ片35を形成することができる。そのため、バスバーアッシ20やステータ11の内側に治具を配置させる必要がなく、容易に接合することができる。
そのため、コイル線13とバスバー本体部31との位置関係が、ステータ軸方向に沿っていずれの方向にずれたとしても、コイル線13とバスバー本体部31とが干渉できる。この結果、コイル線13のステータ軸方向への移動をさらに確実に規制して、溝部34からのコイル線13の抜けを、さらに安定的に防止することができる。
これにより、コイル線13が溝部34への挿入方向に沿って押しつぶされ、第1、第2拡径部14c,14dは、いずれもコイル線挿入方向に対して直交する方向に広がり、長手方向がステータ周方向に沿うことになる。つまり、第1、第2拡径部14c,14dの最大外径寸法を、ステータ周方向に沿った方向に設定することができ、第1,第2拡径部14c,14dの一対の外縁部位14cA,14cB,14dA,14dBが、ステータ周方向に沿って溝部34の内面形状よりも外方に突出する。
これにより、溝部34の開口端部34aに対して第1,第2拡径部14c,14dが重複してしまうことがなくなり、バスバー本体部31と第1,第2拡径部14c,14dのうち、溝部34から出る部分は、全てバスバー本体部31の上面31a又は下面31bと接触することができる。これにより、コイル線13のステータ軸方向への移動を確実に規制して、溝部34からのコイル線13の抜けを、さらに安定的に防止することができる。
実施例1の回転電機のコイル線接合構造、及び、コイル線接合方法にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
前記バスバー(バスバーアッシ20)は、前記ステータ11の外周に沿ったバスバー本体部31と、
前記バスバー本体部31に形成されると共にステータ径方向の外側に向かって開放し、前記コイル線13が挿入した溝部34と、
前記溝部34の開口端部34aに形成され、前記コイル線13のステータ周方向の幅寸法(直径寸法R)よりも前記溝部34のステータ周方向の開口寸法W3を狭くするコイル線押さえ部(押さえ片35)と、を有し、
前記コイル線13は、ステータ軸方向に沿って延在した立設部14aと、
前記立設部14aに形成され、前記溝部34の内面形状よりも外方に突出し、前記バスバー本体部31のステータ軸方向の第1側面(上面31a)及び前記バスバー本体部31のステータ軸方向の第2側面(下面31b)に接触する拡大形状部(第1拡径部14c,第2拡径部14d)と、を有する構成とした。
これにより、バスバー(バスバーアッシ20)に対して、コイル線13がステータ11の径方向、軸方向、周方向のすべての方向に動くことを防止でき、バスバー(バスバーアッシ20)に接合したコイル線13を外れにくくすることができる。
これにより、(1)の効果に加え、コイル線13のステータ軸方向への移動を確実に規制して、溝部34からのコイル線13の抜けを、さらに安定的に防止することができる。
これにより、(1)又は(2)の効果に加え、コイル線13とバスバー本体部31との位置関係が、ステータ軸方向に沿っていずれの方向にずれたとしても、コイル線13とバスバー本体部31とを確実に干渉させることができ、溝部34からのコイル線13の抜けを、さらに安定的に防止することができる。
前記コイル線13を押し潰し、前記ステータ11の外周に沿ったバスバー本体部31に形成されると共にステータ径方向の外側に向かって開放した溝部34の内面形状よりも外方に突出する拡大形状部(第1拡径部14c,第2拡径部14d)を形成する拡大形状部形成工程(図7B)と、
前記溝部34の内側に前記コイル線13を挿入するコイル線挿入工程(図7C)と、
前記コイル線13が挿入された前記溝部34の開口端部34aの両側を、ステータ周方向に沿って近接させ、前記開口端部34aのステータ周方向の開口寸法W3を、前記コイル線13のステータ周方向の幅寸法(直径寸法R)よりも狭める溝部閉鎖工程(図7D,図7E)と、
を備える構成とした。
これにより、バスバー(バスバーアッシ20)に対して、コイル線13がステータ11の径方向、軸方向、周方向のすべての方向に動くことを防止でき、バスバー(バスバーアッシ20)に接合したコイル線13を外れにくくすることができる。
これにより、(4)の効果に加え、コイル線13を溝部34への挿入方向に直交する方向であるステータ周方向に押し広げ、拡大形状部(第1拡径部14c,第2拡径部14d)の長径寸法R1,R2をステータ周方向に設定することができる。このため、拡大形状部(第1拡径部14c,第2拡径部14d)の外縁部位14cA,14cB,14dA,14dBが、ステータ周方向に沿って溝部34の内面形状よりも外方に突出し、溝部34からのコイル線13の抜けを、さらに安定的に防止することができる。
これにより、(4)又は(5)の効果に加え、コイル線13とバスバー本体部31との位置関係が、ステータ軸方向に沿っていずれの方向にずれたとしても、コイル線13とバスバー本体部31とを確実に干渉させることができ、溝部34からのコイル線13の抜けを、さらに安定的に防止することができる。
この場合では、溝部34に挿入される挿入部14bの位置が決まってから第1,第2拡径部14c,14dを形成することになる。そのため、第1,第2拡径部14c,14dが溝部34に干渉し、コイル線13が溝部34に挿入できないといったことがなくなる。
しかしながら、例えばコイル線13を溝部34に挿入し、押さえ片35を形成してから第1,第2拡径部14c,14dを形成してもよい。すなわち、コイル線挿入工程→溝部閉鎖工程→拡大形状部形成工程の順であってもよい。さらに、上述のように、コイル線13を溝部34に挿入し、第1,第2拡径部14c,14dを形成してから押さえ片35を形成してもよい。つまり、コイル線挿入工程→拡大形状部形成工程→溝部閉鎖工程の順であってもよい。
このように、各工程の順序については実施例1に限定されるものではなく、「溝部閉鎖工程」の前に「コイル線挿入工程」があれば、ステータ11やバスバーアッシ20の形状や大きさ、また使用する治具の形状等に応じて適宜設定することができる。
さらに、この第1,第2拡径部14c,14dの長径方向をステータ周方向に沿った方向に設定していなくてもよい。
11 ステータ
11a ステータ本体部
11b ティース
11c ステータコア
12 ボビン
13 コイル線
14 バスバー接合部
14a 立設部
14b 挿入部
14c 第1拡径部
14d 第2拡径部
20 バスバーアッシ
21 U相バスバー
22 V相バスバー
23 W相バスバー
24 N相バスバー
25 絶縁紙
31 バスバー本体部
31a 上面(ステータ軸方向の第1側面)
31b 下面(ステータ軸方向の第2側面)
32 コイル線接合部
33 凸形状部
34 溝部
34a 開口端部
35 押さえ片(コイル線押さえ部)
Claims (6)
- 円筒状のステータの各ティースに巻回された複数のコイル線のうち、同一相のコイル線をバスバーに電気的に接合する回転電機のコイル線接合構造において、
前記バスバーは、前記ステータの外周に沿ったバスバー本体部と、
前記バスバー本体部に形成されると共にステータ径方向の外側に向かって開放し、前記コイル線が挿入した溝部と、
前記溝部の開口端部に形成され、前記コイル線のステータ周方向の幅寸法よりも前記溝部のステータ周方向の開口寸法を狭くするコイル線押さえ部と、を有し、
前記コイル線は、ステータ軸方向に沿って延在した立設部と、
前記立設部に形成され、前記溝部の内面形状よりも外方に突出し、前記バスバー本体部のステータ軸方向の第1側面と、前記バスバー本体部のステータ軸方向の第2側面との少なくとも一方に接触する拡大形状部と、を有する
ことを特徴とする回転電機のコイル線接合構造。 - 請求項1に記載された回転電機のコイル線接合構造において、
前記拡大形状部は、前記コイル線の軸中心を挟んだ一対の外縁部位が、ステータ周方向に沿って前記溝部の内面形状よりも外方に突出する
ことを特徴とする回転電機のコイル線接合構造。 - 請求項1又は請求項2に記載された回転電機のコイル線接合構造において、
前記拡大形状部は、前記溝部に挿入される挿入部を挟み、前記バスバー本体部のステータ軸方向の第1側面に接触する第1拡大形状部と、前記バスバー本体部のステータ軸方向の第2側面に接触する第2拡大形状部と、を有する
ことを特徴とする回転電機のコイル線接合構造。 - 円筒状のステータの各ティースに巻回された複数のコイル線のうち、同一相のコイル線をバスバーに電気的に接合する回転電機のコイル線接合方法において、
前記コイル線を押し潰し、前記ステータの外周に沿ったバスバー本体部に形成されると共にステータ径方向の外側に向かって開放した溝部の内面形状よりも外方に突出する拡大形状部を形成する拡大形状部形成工程と、
前記溝部の内側に前記コイル線を挿入するコイル線挿入工程と、
前記コイル線が挿入された前記溝部の開口端部の両側を、ステータ周方向に沿って近接させ、前記開口端部のステータ周方向の開口寸法を、前記コイル線のステータ周方向の幅寸法よりも狭める溝部閉鎖工程と、
を備えることを特徴とする回転電機のコイル線接合方法。 - 請求項4に記載された回転電機のコイル線接合方法において、
前記拡大形状部形成工程では、前記コイル線の前記溝部への挿入方向に沿って前記コイル線を押し潰し、ステータ周方向にコイル線形を拡大する
ことを特徴とする回転電機のコイル線接合方法。 - 請求項4又は請求項5に記載された回転電機のコイル線接合方法において、
前記拡大形状部形成工程では、前記コイル線のうち、前記溝部に挿入される挿入部とコイル線先端部との間を押し潰し、前記バスバー本体部のステータ軸方向の第1側面に接触する第1拡大形状部を形成すると共に、前記コイル線のうち、前記挿入部と前記ティースに巻回したコイル部との間を押し潰し、前記バスバー本体部のステータ軸方向の第2側面に接触する第2拡大形状部を形成する
ことを特徴とする回転電機のコイル線接合方法。
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