JP2019161716A - 回転電機のステータ - Google Patents

Abstract

【課題】コイルの引出線と動力線との接続部の破損を抑制できる回転電機のステータを提供する。
【解決手段】回転電機のステータ１０は、ステータコア１２と、ステータコア１２に巻回された三相コイル１４と、三相コイル１４の各相のコイルのそれぞれから引き出され、ステータコア１２の軸方向端面５６から突出し径方向外方に引き出された引出線１６と、各相の引出線１６のそれぞれが接続された各相の動力線１８であり、一方の端部２４に外部回路の接続端子３０に接続される端子２０が設けられた各相の動力線１８と、ステータコア１２の軸方向端面５６から突出した三相コイル１４を覆う絶縁性の樹脂モールド２２と、を有する。各相の動力線１８の他方の端部２６は、樹脂モールド２２の中に入り込み固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機のステータ、特にステータコイル（三相コイル）の引出線とそれが接続された動力線に関する。

従来、ハイブリッド自動車や電気自動車などの電動車両に搭載され、電動機や発電機として機能する回転電機が知られている。回転電機は、ロータと、ロータの外周側に配置されたステータとを備える。ステータは、ステータコアと、ステータコアに巻回された三相コイル（Ｕ、Ｖ、Ｗ相のコイル）とを備える。

Ｕ、Ｖ、Ｗ相の各コイルへの駆動電流入力、或いは、各コイルからの誘起電流出力のために、各コイルから引出線が引き出されている。各相の引出線は、ステータコアの軸方向端面から突出し径方向外方に引き出されており、各相の動力線を介して、バッテリ等が接続された外部回路の接続端子に接続されている。各相の引出線が、各相の動力線の一端に溶接等で接続され、各相の動力線の他端に設けられた端子が、外部回路の接続端子に接続される構造である。特許文献１には、引出線（特許文献１では「引き出し部」と言う）について開示がある。

特開２０１７−１２７１３２号公報

引出線と動力線とが構成する線の長さは長いため、車両振動などによりそれが大きな振幅で振動し、引出線と動力線との接続部が破損する虞がある。

本発明の目的は、コイルの引出線を動力線を介して外部回路の接続端子に接続する回転電機のステータにおいて、引出線と動力線との接続部の破損を抑制することにある。

本発明の回転電機のステータは、ステータコアと、前記ステータコアに巻回された三相コイルと、前記三相コイルの各相のコイルのそれぞれから引き出され、前記ステータコアの軸方向端面から突出し径方向外方に引き出された引出線と、各相の前記引出線のそれぞれが接続された各相の動力線であり、一方の端部に外部回路の接続端子に接続される端子が設けられた各相の動力線と、前記ステータコアの軸方向端面から突出した前記三相コイルを覆う絶縁性の樹脂モールドと、を有する回転電機のステータであって、各相の前記動力線の他方の端部は、前記樹脂モールドの中に入り込み固定されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、動力線の一方の端部が端子を介して外部回路の接続端子に固定されることに加えて、他方の端部が樹脂モールドの中に入り込み固定されるため、車両振動などに対する動力線の振動を抑制できる。それにより、引出線と動力線との接続部の振動を抑制することができ、接続部の破損を抑制することができる。

回転電機のステータの斜視図である。 ステータコアの上面図である。 導体セグメントをステータコアのスロットへ挿通する様子を示す図である。 ステータの回路構成を示す図である。 図１の引出線と動力線の接続状態を示す図である。 別の実施形態におけるステータの回路構成を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態における回転電機のステータ１０の斜視図である。図１に示すように、ステータ１０は、ステータコア１２と、ステータコア１２に巻回された三相コイル１４（Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル）とを備える。

図２は、ステータコア１２の上面図である。図２に示すように、ステータコア１２は、環状のヨーク５０と、ヨーク５０の内周面から径方向内方に突出し周方向に間隔において配置された複数のティース５２と、各ティース５２の間に形成されたスロット５４とを有する。ステータコア１２は電磁鋼板を積層することで形成されている。

三相コイル１４は、図３に示すＵ字状の導体セグメント５８を多数用いて形成されている。導体セグメント５８は、平角導線であり、導電率の高い銅等の金属（導体）の周囲に絶縁層が被膜されて構成される。三相コイル１４は、例えば、以下に示す手順で形成される。ステータコア１２の予め定められた２つのスロット５４に、図３に示すように、導体セグメント５８の２つの脚６０をステータコア１２の軸方向下側から挿通する。これを多数の導体セグメント５８について行う。これにより、図１に示すように、ステータコア１２の軸方向端面５６から複数の導体セグメントの脚の一部（リード部６２）が突出する。ステータコア１２の周方向に並ぶ導体セグメントのリード部６２を時計方向または反時計方向の一定方向に倒し込み、それらの径方向に隣接する導体セグメントのリード部６２を当該一定方向とは逆の方向に倒し込む。これにより、図１に示すように、接合対象である２つのリード部の端部６４が径方向に接して並ぶ。リード部の端部６４は絶縁層が剥離されて導体が露出しており、２つのリード部の端部６４同士をレーザ溶接等により電気的に接合することで、三相コイル１４が形成される。リード部の端部６４の接合部（溶接部６６）は、他の溶接部６６との絶縁性を確保するために樹脂モールド２２で覆われる。本実施形態のステータ１０は、樹脂モールド２２に後述する動力線の一部が入り込み固定される特徴を有する。

次に、回転電機のステータ１０の回路構成について説明する。図４は、本実施形態における回転電機のステータ１０の回路構成を示す図である。三相コイル１４は、Ｕ相コイル１４Ｕ、Ｖ相コイル１４Ｖ、及びＷ相コイル１４Ｗから構成される。三相コイル１４は、Ｙ結線されており、各相コイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗへの駆動電流入力、或いは、各相コイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗからの誘起電流出力のために、各相コイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗの端部から引出線１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗが引き出されている。各相の引出線１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗのそれぞれは、接続部３８Ｕ，３８Ｖ，３８Ｗで動力線１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗのそれぞれに電気的に接続されている。各相の動力線１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗの端部には端子２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗが設けられており、それらの各々が、バッテリ等が接続された外部回路の接続端子３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの各々に接続されている。

次に、引出線および動力線の構造について説明する。図１に示すように、各相の引出線１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗのそれぞれは、ステータコア１２の軸方向端面５６から突出し径方向外方に引き出されている。例えば、引出線１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗのそれぞれは、各相コイルの端部に接続された導体セグメントのリード部６２が、径方向外方に曲げ加工されたものである。各相の引出線１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗは、各相の動力線１８に接続されている。図１には、Ｖ相，Ｗ相の動力線が描かれていないが、Ｕ相の動力線１８Ｕと同様の構造でＶ相，Ｗ相の動力線が存在する。各相の引出線、動力線、それらの接続構造や固定構造は同様であるため、以降、Ｕ，Ｖ，Ｗ相を区別せずに説明をする。

図１に示すように、動力線１８は、例えば、所定の厚みを有する板状部材から短冊状に切り出した部材を、階段状に曲げ加工したものである。動力線１８は、金属製（導体）である。動力線１８は、ステータコア１２の軸方向に延びており、端子２０が設けられた一方の端部２４（図１の下側の端部）はステータコア１２の側面の脇にあり、他方の端部２６（図１の上側の端部）はステータコア１２の径方向内方に入り込んでステータコア１２の端面５６の上側にある。動力線１８の端部２４に設けられた端子２０は、ボルトが通される固定孔を有する固定金具である。

引出線１６の先端は、動力線１８の側面３４に隅肉溶接されて接続部３８が形成されており、引出線１６が動力線１８に電気的に接続されている。なお、隅肉溶接は、動力線１８の軸方向の位置が調整された状態で行われる。すなわち、隅肉溶接は、動力線１８の端部２４に設けられた端子２０の位置が目標位置（外部回路の接続端子３０に接する位置）に合わせられた状態で行われる。

隅肉溶接後に、ステータコア１２の端面から突出した三相コイル１４の部分（コイルエンド）が、金型にインサートされて、コイルエンドに絶縁性の樹脂モールド２２が形成される。本実施形態では、三相コイル１４のコイルエンドと共に動力線１８の端部２６が金型にインサートされ、樹脂モールド２２が形成されている。それにより、樹脂モールド２２の中に動力線１８の端部２６が入り込んでいる。図５に示すように、動力線１８の端部２６から引出線１６側に向かった所定長の動力線１８の部分が、樹脂モールド２２の中に入り込んでいる。樹脂モールド２２が形成された後、動力線１８の反対側の端部２４に設けられた固定金具（端子２０）が外部回路の接続端子３０にボルト締結されている。

次に、本実施形態の回転電機のステータ１０の作用効果について説明する。

本実施形態の回転電機のステータ１０は、動力線１８の一方の端部２４が端子２０を介して外部回路の接続端子３０に固定されていることに加えて、他方の端部２６が樹脂モールド２２の中に入り込み固定されている。そのため、車両振動などに対して動力線１８の振動を効果的に抑制することができる。それにより、引出線１６と動力線１８との接続部３８の振動を抑制することができ、接続部３８の破損を抑制することができる。

従来、引出線１６と動力線１８とが構成する線の長さが長いため、車両振動などによりそれが大きな振幅で振動し、引出線１６と動力線１８との接続部３８が破損する虞があった。特に、車両振動などに対して共振が発生した際には、接続部３８が非常に大きな振幅で振動する虞があった。しかし、上記したように、本実施形態の回転電機のステータ１０は、動力線１８の両端が固定されることで動力線１８の振動が抑えられるため、動力線１８に形成された引出線１６との接続部３８の破損を抑制できる。特に、本実施形態のように、接続部３８の近傍にある動力線１８の部分が樹脂モールド２２で固定される場合には、接続部３８の振動を効果的に抑制することができ、接続部３８の破損を抑制できる。

なお、例えば引出線１６と動力線１８との接続部３８をステータコア１２の端面５６の上側に形成し、接続部３８も樹脂モールド２２の中に入れ込んでもよい。また、その場合には、引出線１６の全体を、樹脂モールド２２の中に入れ込んでもよい。このようにすれば、接続部３８の破損をさらに効果的に抑制することができる。

本実施形態の回転電機のステータ１０は、引出線１６を、動力線１８の側面３４に隅肉溶接する。このように隅肉溶接することにより、図５に示すように、引出線１６のステータコア１２の端面５６からの高さｈが、各相のコイル毎、或いは、回転電機の個体毎にばらついても、動力線１８の側面３４上での隅肉溶接する位置を変えることで、そのばらつきを吸収することが可能である。

本実施形態の回転電機のステータ１０は、動力線１８の端部２６が樹脂モールド２２の中に入り込んで固定される。そのため、動力線１８の反対側の端部２４にある端子２０が外部回路の接続端子３０に固定される前の製造過程においても、引出線１６と動力線１８との振動が抑制され、接続部３８の破損を抑制することができる。

以上説明した実施形態では、１相のコイルの引出線は１本であった。しかし、図６に示すように、コイルが並列接続されている場合には、１相のコイルの引出線が２本になり、２本の引出線（例えば図６の１６Ｕ１，１６Ｕ２）が１本の動力線（例えば図６の１８Ｕ）に接続されることになる。その場合には、例えば、図１において、１本目の引出線（例えば図６の１６Ｕ１）を動力線１８の側面３４に隅肉溶接し、２本目の引出線（例えば図６の１６Ｕ２）を動力線１８の反対側の側面３６に隅肉溶接することができる。

１０ ステータ、１２ ステータコア、１４ 三相コイル、１４Ｕ，１４Ｕ１，１４Ｕ２ Ｕ相コイル、１４Ｖ Ｖ相コイル、１４Ｗ Ｗ相コイル、１６，１６Ｕ，１６Ｕ１，１６Ｕ２，１６Ｖ，１６Ｗ 引出線、１８，１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗ 動力線、２０，２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗ 端子（固定金具）、２２ 樹脂モールド、２４，２６ 端部、３０，３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ 接続端子、３４，３６ 側面、３８，３８Ｕ，３８Ｖ，３８Ｗ 接続部、５０ ヨーク、５２ ティース、５４ スロット、５６ 端面、５８ 導体セグメント、６０ 脚、６２ リード部、６４ リード部の端部、６６ 溶接部。

Claims (1)

1. ステータコアと、
   前記ステータコアに巻回された三相コイルと、
   前記三相コイルの各相のコイルのそれぞれから引き出され、前記ステータコアの軸方向端面から突出し径方向外方に引き出された引出線と、
   各相の前記引出線のそれぞれが接続された各相の動力線であり、一方の端部に外部回路の接続端子に接続される端子が設けられた各相の動力線と、
   前記ステータコアの軸方向端面から突出した前記三相コイルを覆う絶縁性の樹脂モールドと、を有する回転電機のステータであって、
   各相の前記動力線の他方の端部は、前記樹脂モールドの中に入り込み固定されている、
   ことを特徴とする回転電機のステータ。