JP6657258B2 - 固定子、回転電機 - Google Patents
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Description
する巻線と、前記巻線の前記口出し導体との接続部を有する端子部材と、を備え、前記端
子部材の前記接続部は、前記口出し導体を固定する巻部側接続部と、前記巻部側接続部よ
りも前記口出し導体の先端側を固定する先端側接続部とを有し、前記巻部側接続部および
前記先端側接続部は、それぞれ、基部および前記基部に一体に形成され、前記口出し導体
の一面および前記一面に対向する他面を挟み込む挟持片を有し、前記挟持片は、前記口出
し導体の一面側から他面側に向けて屈曲される折り返し部と、前記折り返し部よりも前記
基部側に位置する第1挟持部と、前記折り返し部よりも先端側に位置する第2挟持部と、
を有し、前記巻部側接続部の前記挟持片の前記第1挟持部と前記第2挟持部とは、前記口
出し導体を間に挟んで、第1の方向に互いに対向して配置され、前記先端側接続部の前記
挟持片の前記第1挟持部と前記第2挟持部とは、前記口出し導体の先端側を間に挟んで、
前記第1の方向に互いに対向して配置され、前記巻部側接続部の前記挟持片の前記折り返
し部と、前記先端側接続部の前記挟持片の前記折り返し部とは、前記第1の方向および前
記口出し導体の延在方向とそれぞれ直交する方向において、前記口出し導体に対して互い
に逆方向に配置され、前記巻部側接続部の前記挟持片の先端部から前記折り返し部までの中間点と、前記先端側接続部の前記挟持片の先端部から前記折り返し部までの中間点とは、前記第1の方向および前記口出し導体の延在方向とそれぞれ直交する方向において、互いにずれた位置にある。
本発明の第2の態様によると、回転電機は、上記第1の態様の固定子を備えている。
以下の説明では、回転電機の一例として、ハイブリッド電気自動車用の回転電機を用いる。また、以下の説明において、「軸方向」は回転電機の回転軸に沿った方向を指す。周方向は回転電機の回転方向に沿った方向を指す。「径方向」は回転電機の回転軸を中心としたときの動径方向(半径方向)を指す。「内周側」は径方向内側(内径側)を指し、「外周側」はその逆方向、すなわち径方向外側(外径側)を指す。
ここで説明する実施形態は、回転電機の固定子における口出し導体と端子部材の固定構造に関するものである。回転電機は、電動機、発電機および電動機/発電機等を含み、円筒状をなす固定子と、この固定子の内周側に所定の間隙を隔てて配置された回転子等を備えている。
固定子は、回転方向に極性が交互に異なるように配置された複数の磁極を有するものであって、円筒状をなす固定子コアと、この固定子コアに巻装され、相巻線を構成する複数の固定子コイルを有している。例えば、三相交流型の回転電機では、固定子コアの周方向に沿って円環状に設けられたU相、V相、W相等の各固定子コイルが、固定子コアの径方向に配列されている。
本発明の実施形態によれば、各相の固定子コイルは外部接続用の口出し導体を有し、該口出し導体の端部には、金属等の導電性部材により形成された端子部材を接合した端子構造部を設ける。端子部材は、口出し導体の巻線側に接続される巻部側接続部と、巻部側接続部よりも口出し導体の先端側に接続される先端側接続部とを有する。口出し導体は、端子部材の巻部側接続部と巻部側接続部とは別に設けられた先端側接続部との複数箇所の接続部により接続されるため、口出し導体と端子部材の固定強度が増強され、接続の信頼性が向上する。
図1〜図6を参照して本発明の第1の実施形態を説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る回転電機を搭載したハイブリッド電気自動車のブロック図である。
車両1には、車両動力源としてのエンジン2と回転電機3とが搭載されている。図1では、1つの回転電機3が図示されている。しかし、車両1に複数の回転電機3を搭載するようにしてもよい。複数の回転電機3は、例えば、電動機、発電機または電動機/発電機等、異なる機能を有するものであってもよい。また、一方の回転電機は発電及び車両の駆動の双方を行い、他方の回転電機は車両の駆動を担うというように、各回転電機の役割が異なるものであってもよい。
回転電機3はケース7の内部に収容配置されている。図1に示すように回転電機3がエンジン2と変速機4の間に配置される構成では、ケース7は、エンジン2のケースや変速機4のケースを利用して構成される。また、回転電機3が変速機4内に搭載される構成では、ケース7は、変速機4のケースを利用して構成される。
固定子100は、複数のスロット105が内周側に形成された固定子コア(固定子鉄心とも呼ぶ)101と、固定子コア101に巻装されるU相、V相、およびW相を構成する相巻線である3相の固定子コイル102とを有している。固定子コイル102は無酸素銅や有酸素銅により形成されている。有酸素銅の場合は、例えば、酸素含有率がおよそ10ppm以上から1000ppm程である。無酸素銅の場合は、通常、6N(シックスナイン)レベルの銅により形成される。固定子コア101の内周側のスロット105は、所定の周方向ピッチで周方向に等間隔おきに配列されている。各スロット105は、それぞれ、固定子コア101の軸方向に貫通して形成されている。固定子コア101の内周側には、軸方向に延在する複数のスリット108が形成されている。
固定子コイル102の端部には、U相、V相およびW相毎に、外部接続用の端子構造部120が設けられている。各相の固定子コイル102は端子構造部120を介して外部接続機器との電力授受を行うことができる。
図4に図示されるように、端子構造部120は、口出し導体109と、口出し導体109を固定する端子部材110とにより構成されている。口出し導体109は、例えば、無酸素銅や有酸素銅により形成されており、本体部109aと、先端部109bと、本体部109aと先端部109bとの境界部109cとを有する。口出し導体109は、丸線でも角線でもよい。本体部109aは、不図示の他端側にて固定子コイル102に接続される。先端部109bは、本体部109aより径小または幅狭に形成されている。境界部109cは、本体部109a側から先端部109b側に向けて先細りとなる傾斜状に形成されている。
巻部側接続部111は、基部115の左方側に折り返し部111bを有している。巻部側接続部111は、折り返し部111bで折り返され、口出し導体109の本体部109aを挟み込んだ状態で、該口出し導体109の本体部109aに電気的に接続され、かつ、該口出し導体109の本体部109aを固定している。
先端側接続部112は、基部115の右方側に折り返し部112bを有している。先端側接続部112は、折り返し部112bで折り返され、口出し導体109の先端部109bを挟み込んだ状態で、該口出し導体109の先端部109bに電気的に接続され、かつ、該口出し導体109の先端部109bを固定している。すなわち、端子部材110の先端側接続部112と口出し導体109の先端部109bとは接合されている。
つまり、端子部材110は、巻部側接続部111および先端側接続部112の2箇所の接続部において、口出し導体109を固定している。
端子部材110の巻部側接続部111は、基部115から、基部115の左方側に基部115にほぼ直交する方向に延在された巻部側挟持片111aを有している。端子部材110の先端側接続部112は、基部115から、基部115の右方側に基部115にほぼ直交する方向に延在された先端側挟持片112aを有している。
端子部材110の先端側接続部112は、基部115の右方側に、基部115にほぼ直交する方向に延在された先端側挟持片112aを有している。端子部材110の先端側挟持片112aの一面には、被接続部材である口出し導体109よりも融点の低い材料により形成された接合部材116が設けられている。接合部材116は、先端側挟持片112aが延在されている長さの全長に亘り設けられており、かつ、基部115の側縁部まで延在して設けられている。口出し導体109が銅により形成されている場合、接合部材116は、例えば、はんだ、リン銅ろう等により形成される。口出し導体109は、接合部材116が圧延して接合されたクラッド材としてもよい。
図6を参照して、端子部材110の先端側接続部112と口出し導体109の先端部109bとを接合する方法を説明する。
端子部材110の先端側挟持片112aを、接合部材116側を内側にして、延在方向のほぼ中間部で屈曲して折り返し、口出し導体109の先端部109bを挟み込んで、該先端部109bの上下両面に接触させる。抵抗溶接機40の電極401を、口出し導体109の先端部109bを挟み込んだ先端側挟持片112aの上部側および下部側から所定の圧力で加圧し、この状態で電極401間に電流を流す。これにより、接合部材116および口出し導体109の先端部109bの表面が発熱し、溶融する。接合部材116と口出し導体109の先端部109bの表面との間に合金層が生成され、口出し導体109の先端部109bと端子部材110の先端側接続部112とが接合される。抵抗溶接機40の電極401の材料は、タングステン(W)系またはモリブデン(Mo)系を用いることができる。
(1)端子部材110の接続部113は、口出し導体109を接続する巻部側接続部111と、巻部側接続部111よりも口出し導体109の先端側を固定する先端側接続部112とを有する。つまり、端子部材110は、口出し導体109を、口出し導体109の延在方向における異なる2つの位置で電気的に接続し、かつ、固定する。このため、振動等の外力により接続部113に作用する応力が分散されて小さくなると共に、接続部113における接続強度を大きくすることができ、これによって、接続の信頼性を向上することができる。
図7は、本発明の第2の実施形態を示し、端子部材110Aと口出し導体109とが固定された端子構造部120Aを示す正面図であり、図8は図7に図示された端子部材110Aの展開図である。
第2の実施形態では、口出し導体109の本体部109aの表面に絶縁膜117が設けられた構造を有している。但し、絶縁膜117は、口出し導体109の先端部109bには設けられていない。また、第2の実施形態では、端子部材110Aの巻部側接続部111および先端側接続部112は、それぞれ、基部115の左右両側に折り返し部111b、112bを有している。
巻部側接続部111および先端側接続部112は、それぞれ、図7に図示されるように、基部115の左右両側の折り返し部111bまたは折り返し部112bで折り返され、基部115のほぼ中央部で口出し導体109の本体部109aまたは先端部109bを固定する。口出し導体109と端子部材110Aの接合方法は、口出し導体109の本体部109aと端子部材110Aの巻部側接続部111とを加締める際、絶縁膜117を介在して行う以外は、第1の実施形態と同様である。また、第2の実施形態における端子構造部120Aの他の構造は、第1の実施形態の端子構造部120と同様である。
従って、第2の実施形態においても、第1の実施形態の効果(1)〜(4)を奏する。
また、第2の実施形態では、口出し導体109の本体部109aと端子部材110Aの巻部側接続部111との間に、口出し導体109および端子部材110Aのいずれよりも熱伝導率が低い絶縁材料を介装した。このため、端子部材110Aの先端部109bと口出し導体109の先端部109bとを接合する際、口出し導体109への外部からの入熱を一層、抑制することができ、効果(4)をより高めることができる。
図9は、本発明の第3の実施形態の端子部材の展開図である。
第3の実施形態では、端子部材110Bは、巻部側接続部111の巻部側挟持片111aおよび先端側接続部112の先端側挟持片112aの両部材が基部115の延在方向に直交する方向の同じ側に延在された構造を有する。
先端側接続部112の先端側挟持片112aには、第1の実施形態と同様、接合部材116が設けられている。第3の実施形態における端子部材110Bの他の構造は、第1の実施形態の端子部材110と同様である。
また、第3の実施形態においても、第2の実施形態と同様、口出し導体109の表面に絶縁膜117(図7参照)を設けることができる。
101 固定子コア
102 固定子コイル
106 導体
107 引出し線部
109 口出し導体
109a 本体部
109b 先端部
110、100A、100B 端子部材
111 巻部側接続部
111a 巻部側挟持片
111b 折り返し部
112 先端側接続部
112a 先端側挟持片
112b 折り返し部
113 接続部
114 外部接続部
116 接合部材
117 絶縁膜
120、120A 端子構造部
Claims (7)
- 固定子コアに巻装され端部に口出し導体を有する巻線と、
前記巻線の前記口出し導体との接続部を有する端子部材と、を備え、
前記端子部材の前記接続部は、前記口出し導体を固定する巻部側接続部と、前記巻部側接続部よりも前記口出し導体の先端側を固定する先端側接続部とを有し、
前記巻部側接続部および前記先端側接続部は、それぞれ、基部および前記基部に一体に形成され、前記口出し導体の一面および前記一面に対向する他面を挟み込む挟持片を有し、
前記挟持片は、前記口出し導体の一面側から他面側に向けて屈曲される折り返し部と、前記折り返し部よりも前記基部側に位置する第1挟持部と、前記折り返し部よりも先端側に位置する第2挟持部と、を有し、
前記巻部側接続部の前記挟持片の前記第1挟持部と前記第2挟持部とは、前記口出し導体を間に挟んで、第1の方向に互いに対向して配置され、
前記先端側接続部の前記挟持片の前記第1挟持部と前記第2挟持部とは、前記口出し導体の先端側を間に挟んで、前記第1の方向に互いに対向して配置され、
前記巻部側接続部の前記挟持片の前記折り返し部と、前記先端側接続部の前記挟持片の前記折り返し部とは、前記第1の方向および前記口出し導体の延在方向とそれぞれ直交する方向において、前記口出し導体に対して互いに逆方向に配置され、
前記巻部側接続部の前記挟持片の先端部から前記折り返し部までの中間点と、前記先端側接続部の前記挟持片の先端部から前記折り返し部までの中間点とは、前記第1の方向および前記口出し導体の延在方向とそれぞれ直交する方向において、互いにずれた位置にある、固定子。 - 請求項1に記載された固定子であって、
前記巻部側接続部の前記挟持片の前記中間点と、前記先端側接続部の前記挟持片の前記
中間点とは、前記口出し導体の中心線に対して互いに逆方向に配置されている、固定子。 - 請求項2に記載された固定子であって、
前記巻部側接続部の前記挟持片の前記中間点から前記中心線までの距離と、前記先端側
接続部の前記挟持片の前記中間点から前記中心線までの距離とが等しい、固定子。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載された固定子であって、
前記端子部材の前記先端側接続部は、金属溶融接合により前記口出し導体と接続され、
前記端子部材の前記巻部側接続部は、金属溶融接合とは異なる結合により前記口出し導
体に固定される、固定子。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載された固定子であって、
前記口出し導体から前記端子部材の前記巻部側接続部に伝熱される熱量は、前記口出し
導体から前記端子部材の前記先端側接続部に伝熱される熱量よりも小さい、固定子。 - 請求項5に記載された固定子であって、
前記端子部材の前記巻部側接続部と前記口出し導体間に、前記巻部側接続部から前記口
出し導体に伝導する熱量を小さくする層が介在されている、固定子。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の固定子を備える回転電機。
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