JP2009065800A - ステータの中点連結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータの複数のコイルの中点連結に要する作業を簡略化することができると共に、中点連結に要する費用の増大を抑制する。
【解決手段】複数相のステータコイルを接続する中点連結部材１４を、導電性の板状部材７１と、複数相の相数と同数のＮ個（例えば、３相に対応して、Ｎ＝３）のステータコイルと板状部材７１とを接続するＮ個のコイル接続端子７２，…，７２とを備えて構成した。板状部材７１を、Ｎ個の平坦部７１ａ，…，７１ａと、（Ｎ−１）個の屈曲部７１ｂ，…，７１ｂとを備えて構成し、周方向で隣接する絶縁ボビン３２，３２同士の接続部周辺の位置において軸方向外方に向かいオフセットするオフセット部７１ｃを板状部材７１に備えた。
【選択図】図５

Description

本発明は、ステータの中点連結構造に関する。

従来、例えばステータを構成する複数の分割鉄心毎に絶縁ボビンを介して巻回された複数のステータコイル同士を接続する中点ターミナルを備えるステータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３１２２０７号公報

ところで、上記従来技術に係るステータの中点ターミナルは、各ステータコイル毎にヒュージング（熱かしめ）がおこなわれる接続部を備え、各ステータコイル毎に周方向の一方および他方で隣り合う２つステータコイルに対し、中央のステータコイルの接続部によって、中央のステータコイルの引出し線の他端よりもずれた位置と、一方のステータコイルの引出し線の他端とが挟持されて接続され、さらに、他方のステータコイルの接続部によって、他方のステータコイルの引出し線の他端よりもずれた位置と、中央のステータコイルの引出し線の他端とが挟持されて接続されることで、各ステータコイル毎に周方向の両側で隣り合う２つのステータコイルが接続されている。しかしながら、この中点ターミナルにおいて、各ステータコイル毎に２本の引出し線を接続部に装着し、ヒュージングをおこなう作業には、煩雑な手間が掛かるという問題がある。
このような問題に対して、例えば各ステータコイルの引出し線の他端を接続するバスリングを設けることによって、接続作業に要する煩雑な手間を低減することができる。しかしながら、この場合には、バスリングの成型およびバスリングの全周に亘る絶縁被覆等に要する費用が嵩むという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ステータの複数のコイルの中点連結に要する作業を簡略化することができると共に、中点連結に要する費用の増大を抑制することが可能なステータの中点連結構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係るステータの中点連結構造は、ステータヨークの周方向の所定間隔毎の位置で径方向に延びる複数のティース（例えば、実施の形態でのティース３１ａ）と、複数の前記ティース毎に絶縁部材（例えば、実施の形態での絶縁ボビン３２）を介して巻回されるコイル（例えば、実施の形態でのステータコイル３４）とを具備する複数相のステータの中点連結構造であって、複数相の前記コイルを接続する中点連結部材（例えば、実施の形態での中点連結部材１４）を備え、前記中点連結部材は、周方向で隣接する前記絶縁部材同士の接続部（例えば、実施の形態での接続部３２Ａ）周辺の位置において軸方向外方に向かいオフセットするオフセット部（例えば、実施の形態でのオフセット部７１ｃ）を備える。

さらに、本発明の第２態様に係るステータの中点連結構造では、前記絶縁部材は、周方向で隣接する前記絶縁部材同士の接続部において径方向に拡張する拡張壁部（例えば、実施の形態での拡張部５３）により形成され、内部に絶縁性樹脂材を充填可能な拡張室（例えば、実施の形態での拡張室５４）を備える。

さらに、本発明の第３態様に係るステータの中点連結構造では、前記中点連結部材は、前記コイルから引き出される引出し線と接続される接続端子（例えば、実施の形態でのコイル接続端子７２）を備え、前記接続端子は、前記ティース毎に前記絶縁部材を介して巻回される前記コイルの周方向中心位置から周方向の何れか一方にずれた位置に配置されている。

さらに、本発明の第４態様に係るステータの中点連結構造では、前記中点連結部材は、前記複数相の相数と同数の前記コイルを接続する。

さらに、本発明の第５態様に係るステータの中点連結構造では、前記絶縁部材は、前記中点連結部材を装着可能な装着溝部（例えば、実施の形態での溝部５０ａ）を備える。

さらに、本発明の第６態様に係るステータの中点連結構造では、任意の自然数ｎによるｎ個の前記コイルを接続する前記中点連結部材は、（ｎ−１）個の屈曲部（例えば、実施の形態での屈曲部７１ｂ）を有する棒状部材（例えば、実施の形態での板状部材７１）からなる。

本発明の第１態様に係るステータの中点連結構造によれば、中点連結部材は軸方向外方に向かいオフセットするオフセット部を備えることから、軸方向内方に存在する導電性部材（例えば、ロータのヨーク等）に対する絶縁性を向上させることができる。

さらに、本発明の第２態様に係るステータの中点連結構造によれば、絶縁部材は接続部において径方向に拡張する拡張室を備え、この拡張室の内部に絶縁性樹脂材を充填可能とされていることから、径方向に短絡経路が形成されることを防止し、所望の絶縁性を確保することができる。

さらに、本発明の第３態様に係るステータの中点連結構造によれば、例えばコイルが断面略長方形の平角線により構成される場合であっても、過剰な捩じれや曲げが形成されることを抑制し、コイル表面の絶縁層が損傷してしまうことを防止しつつ、コイルの引出し線を接続端子に装着することができる。

さらに、本発明の第４態様に係るステータの中点連結構造によれば、例えば複数のコイルの全てを単一の部材により接続する場合に比べて、複数相の相数と同数のコイル毎を接続する各部材によって中点連結部材を構成することにより、中点連結部材の構成に必要とされる材料の総量を低減することができ、中点連結部材の成型および絶縁等に要する費用が嵩むことを防止することができる。

さらに、本発明の第５態様に係るステータの中点連結構造によれば、中点連結部材を装着可能な装着溝部を絶縁部材に備えることにより、中点連結部材に対する所望の絶縁性を容易に確保することができる。

さらに、本発明の第６態様に係るステータの中点連結構造によれば、中点連結部の形状が複雑になることを防止し、中点連結部材の成型および絶縁等に要する費用が嵩むことを防止することができる。

以下、本発明のステータの中点連結構造の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
この実施の形態に係るステータ２は、例えば走行駆動源としてハイブリッド車両や電動車両等の車両に搭載されたモータ１に具備されている。

モータ１は、例えば図１に示すように、円環状のステータ２の内周側にロータ３が配置されたインナロータ型のブラシレスモータとされている。
ステータ２は、例えば図１〜図３に示すように、ステータホルダ１１と、環状に配列された複数のステータ片１２ａ，…，１２ａから成る環状ステータ群１２と、環状の集配電部材１３および中点連結部材１４とを備えている。

ステータホルダ１１は、筒状部２１と、この筒状部２１の回転軸Ｏ方向の一端部において径方向外方に張り出すように設けられたフランジ部２２とを備えている。
ステータホルダ１１は、例えばハウジング（図示略）内に筒状部２１が収容され、フランジ部２２に設けられたボルト装着孔（図示略）に挿通されたボルト（図示略）がハウジングに螺合することによって固定される。
そして、ステータホルダ１１の筒状部２１内には環状ステータ群１２が圧入等によって収容されている。

環状ステータ群１２は、所定数のステータ片１２ａ，…，１２ａが円環状に配列されて構成されている。
各ステータ片１２ａは、例えば略Ｔ字型の複数の珪素鋼板が回転軸Ｏ方向に積層されて構成された分割鉄心３１と、分割鉄心３１に装着される絶縁性樹脂材からなる絶縁ボビン３２と、絶縁ボビン３２に巻回されたステータコイル３４とを備えて構成されている。

分割鉄心３１は、互いの回転軸Ｏ方向の厚さが同等とされたティース３１ａおよびヨーク３１ｂを備え、ティース３１ａの径方向基端部に一体に設けられたヨーク３１ｂの周方向幅は、ティース３１ａの周方向幅よりも大きくなるようにして形成されている。
そして、ヨーク３１ｂの周方向両端面は互いに面接触可能な形状とされ、複数のステータ片１２ａ，…，１２ａが円環状に配列された状態で、周方向で隣り合うヨーク３１ｂ，３１ｂ同士が面接触し、円環状の環状ステータ群１２が形成されるようになっている。
これにより、複数のヨーク３１ｂ，…，３１ｂからなるステータヨークの周方向の所定間隔毎の位置でティース３１ａが径方向に伸びるように配置されている。

絶縁ボビン３２は、例えば分割鉄心３１のティース３１ａに外嵌するボビン部３２ａと、分割鉄心３１の積層方向の一方側においてボビン部３２ａから分割鉄心３１のヨーク３１ｂ側に延出してヨーク３１ｂの回転軸Ｏ方向の端面に接触する集配電用壁部３２ｂと、集配電用壁部３２ｂと同等の積層方向の一方側においてヨーク３１ｂから離間する方向に延出する中点連結用壁部３２ｃとを備えている。

ボビン部３２ａは、径方向の両端部に鍔部４１ａ，４１ｂを備え、鍔部４１ａ，４１ｂ間にステータコイル３４が巻回されている。
そして、集配電用壁部３２ｂおよび中点連結用壁部３２ｃおよび鍔部４１ａ，４１ｂの各周方向両端面は互いに面接触可能な形状とされ、複数のステータ片１２ａ，…，１２ａが円環状に配列された状態で、周方向で隣り合う絶縁ボビン３２，３２同士が面接触するようになっている。

また、集配電用壁部３２ｂは、ヨーク３１ｂの回転軸Ｏ方向の他端面に沿って配置される外周側板部４２と、この外周側板部４２の径方向先端部から、分割鉄心３１から離間する方向（つまり、回転軸Ｏ方向の一方側）に屈曲する２つの外周側天板部４３，４３を備えている。
そして、外周側板部４２と外周側天板部４３，４３と鍔部４１ａとによって囲まれた空間は、集配電部材１３が収容される集配電用空間とされている。
なお、集配電用空間を形成する鍔部４１ａには、回転軸Ｏ方向に延びる外周側切り欠き溝４６が設けられ、ボビン部３２ａに巻回されたステータコイル３４の一方の端部が挿着されるようになっている。

また、中点連結用壁部３２ｃは、回転軸Ｏ方向の他方側において鍔部４１ｂから径方向内方に向かい延出する内周側板部４７と、この内周側板部４７の径方向先端部から回転軸Ｏ方向の一方側に屈曲する内周側天板部４８と、鍔部４１ｂよりも内周側天板部４８に近接した位置で内周側天板部４８と略平行に設けられたブラケット４９とを備えている。
そして、内周側板部４７と内周側天板部４８と鍔部４１ｂとによって囲まれた空間は、中点連結部材１４が収容される中点連結用空間５０とされている。

なお、中点連結用空間５０を形成する鍔部４１ｂには、回転軸Ｏ方向の一方側において、ボビン部３２ａに巻回されたステータコイル３４の周方向中心位置から周方向の一方にずれた位置で回転軸Ｏ方向に延びる内周側切り欠き溝５１と、この内周側切り欠き溝５１に装着されたステータコイル３４を周方向の他方に向かいボビン部３２ａに導入するガイド部５２とが形成されている。
つまり内周側切り欠き溝５１に装着されたステータコイル３４がボビン部３２ａに巻回され始める際の巻線方向の反対方向（つまり、略周方向の一方に向かう方向であって、ボビン部３２ａに巻回されたステータコイル３４の引出し線が伸びる方向）に、ボビン部３２ａの周方向中心位置からずれた位置であって、ステータコイル３４がボビン部３２ａに巻回され始める位置（つまり、ボビン部３２ａに巻回されたステータコイル３４の引出し線の引出し位置）から離間する位置に、内周側切り欠き溝５１が設けられている。そして、この内周側切り欠き溝５１に挿入されたステータコイル３４がガイド部５２に沿って略周方向の他方に向かい装着されることでボビン部３２ａに導入され、ボビン部３２ａに巻回され始めるようになっている。

また、中点連結用空間５０を形成する内周側天板部４８には、周方向の両端部つまり周方向で隣接する絶縁ボビン３２，３２同士の接続部３２Ａにおいて、径方向内方に拡張する拡張部５３が設けられ、周方向で隣接する拡張部５３，５３によって、内部に絶縁性樹脂材を充填可能な拡張室５４が形成されている。

集配電部材１３は、複数相（例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相）の各相毎に複数のステータコイル３４，…，３４を接続する環状のバスリング６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗを備え、複数相の各相毎のバスリング６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗは、互いに略同等形状を有し、環状のリードフレーム６２と、このリードフレーム６２に設けられた給電端子６３と、複数のステータコイル３４，…，３４とリードフレーム６２とを接続する複数の接続端子６４，…，６４と、リードフレーム６２と複数の接続端子６４，…，６４とを樹脂材により固定する複数の樹脂モールド部６５，…，６５とを備えて構成されている。

そして、樹脂モールド部６５は、絶縁ボビン３２の集配電用空間内に収容可能な形状を有し、特に、絶縁ボビン３２の外周側天板部４３，４３間に嵌合可能な周方向幅を有することで、樹脂モールド部６５が外周側天板部４３，４３間に装着された状態で各バスリング６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗの周方向位置が所定位置に位置決め固定され、接続端子６４のコイル接続部６４ａが絶縁ボビン３２の外周側切り欠き溝４６に径方向で対向するように設定されている。そして、接続端子６４のコイル接続部６４ａには、外周側切り欠き溝４６に挿通されて径方向外方に向かうステータコイル３４の一方の端部が装着され、ヒュージング（熱かしめ）により接続される。
これにより、各相のバスリング６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗと対応する相のステータ片１２ａのステータコイル４４が接続され、Ｕ相の各ステータ片１２ａのステータコイル３４の一方の端部同士はバスリング６１Ｕを介して接続され、Ｖ相の各ステータ片１２ａのステータコイル３４の一方の端部同士はバスリング６１Ｖを介して接続され、Ｗ相の各ステータ片１２ａのステータコイル３４の一方の端部同士はバスリング６１Ｗを介して接続される。

中点連結部材１４は、例えば図２〜図６に示すように、導電性の板状部材７１と、複数相の相数と同数のＮ個（例えば、３相に対応して、Ｎ＝３）のステータコイル３４，…，３４と板状部材７１とを接続する複数のＮ個（例えば、３相に対応して、Ｎ＝３）のコイル接続端子７２，…，７２とを備えて構成されている。

板状部材７１は、中点連結用空間５０内において各絶縁ボビン３２の内周側天板部４８およびブラケット４９により径方向の両側から挟み込まれるようにして、内周側天板部４８およびブラケット４９および内周側板部４７により形成される溝部５０ａに装着され、Ｎ個（例えば、Ｎ＝３）のステータコイル３４，…，３４毎に対応して、Ｎ個の平坦部７１ａ，…，７１ａと、（Ｎ−１）個の屈曲部７１ｂ，…，７１ｂとを備え、中点連結用空間５０を形成する内周側天板部４８の周方向の端部、つまり周方向で隣接する絶縁ボビン３２，３２同士の接続部３２Ａ周辺の位置に各屈曲部７１ｂが配置されるように設定されている。そして、各平坦部７１ａには径方向外方（つまり、ステータコイル３４に向かい）に突出するコイル接続端子７２が接続されている。

コイル接続端子７２の先端部は略Ｕ字状に湾曲し、この先端部が絶縁ボビン３２の内周側切り欠き溝５１に径方向で対向するように設定されている。そして、コイル接続端子７２の先端部には、内周側切り欠き溝５１に挿通されて径方向内方に向かうステータコイル３４の他方の端部が装着され、ヒュージング（熱かしめ）により接続される。

これにより、複数のステータコイル３４，…，３４は、複数相の相数と同数のＮ個（例えば、３相に対応して、Ｎ＝３）のステータコイル３４，…，３４を１組とする複数組に区分され、各組毎に総ての相のステータコイル３４，…，３４の他方の端部同士が中点連結部材１４を介して接続される。

さらに、板状部材７１は、中点連結用空間５０を形成する内周側天板部４８の周方向の端部、つまり周方向で隣接する絶縁ボビン３２，３２同士の接続部３２Ａ周辺の位置において、回転軸Ｏ方向外方に向かいオフセットするオフセット部７１ｃを備えている。

上述したように、この実施の形態によるステータ２の中点連結構造によれば、中点連結部材１４の板状部材７１は回転軸Ｏ方向外方に向かいオフセットするオフセット部７１ｃを備え、このオフセット部７１ｃが絶縁ボビン３２，３２同士の接続部３２Ａ周辺の位置に配置されることから、例えば絶縁ボビン３２，３２同士の接続部３２Ａ周辺において相対的に電気的絶縁性が低下する場合であっても、例えば回転軸Ｏ方向内方に存在する導電性部材（例えば、ロータ３のヨーク等）に対し、所望の電気的絶縁性を確保することができる。

さらに、絶縁ボビン３２，３２同士の接続部３２Ａにおいて、内周側天板部４８には径方向内方に拡張する拡張部５３が設けられ、周方向で隣接する拡張部５３，５３によって、内部に絶縁性樹脂材を充填可能な拡張室５４が形成されていることから、例えば導電性部材（例えば、ロータ３のヨーク等）に対し、径方向に短絡経路が形成されることを防止し、所望の電気的絶縁性を確保することができる。

さらに、内周側切り欠き溝５１および内周側切り欠き溝５１に径方向で対向するコイル接続端子７２は、内周側切り欠き溝５１に装着されたステータコイル３４がボビン部３２ａに巻回され始める際の巻線方向の反対方向（つまり、略周方向の一方に向かう方向であって、ボビン部３２ａに巻回されたステータコイル３４の引出し線が伸びる方向）に、ボビン部３２ａの周方向中心位置からずれた位置に配置されていることから、例えばステータコイル３４が断面略長方形の平角線により構成される場合であっても、ボビン部３２ａと内周側切り欠き溝５１およびコイル接続端子７２との間の引出し線において、過剰な捩じれや曲げが形成されることを抑制し、ステータコイル３４の表面に設けられた絶縁層が損傷してしまうことを防止することができる。

さらに、複数のステータコイル３４，…，３４は、複数相の相数と同数のＮ個（例えば、３相に対応して、Ｎ＝３）のステータコイル３４，…，３４を１組とする複数組に区分され、各組毎に総ての相のステータコイル３４，…，３４が中点連結部材１４を介して接続されることから、例えば複数のステータコイル３４，…，３４の総てを単一の部材により接続する場合に比べて、中点連結部材１４の構成に必要とされる材料の総量を低減することができ、中点連結部材１４の成型および絶縁等に要する費用が嵩むことを防止することができる。

さらに、中点連結部材１４の板状部材７１は、絶縁ボビン３２の内周側天板部４８およびブラケット４９および内周側板部４７により形成される溝部に装着されることにより、所望の電気的絶縁性を容易に確保することができる。
さらに、中点連結部材１４の板状部材７１は、Ｎ個（例えば、３相に対応して、Ｎ＝３）のステータコイル３４，…，３４毎に対応して、Ｎ個の平坦部７１ａ，…，７１ａと、（Ｎ−１）個の屈曲部７１ｂ，…，７１ｂとから構成されることで、中点連結部材１４の形状が複雑化することを防止し、中点連結部材１４の成型および絶縁等に要する費用が嵩むことを防止することができる。

本発明の実施の形態に係るモータの平面図である。 図１に示すＡ−Ａ線矢視図である。 図１に示すＢ−Ｂ線矢視図である。 本発明の実施の形態に係るステータの要部拡大平面図である。 本発明の実施の形態に係る中点連結部材および絶縁ボビンの要部斜視図である。 本発明の実施の形態に係る中点連結部材および絶縁ボビンの要部斜視図である。

符号の説明

１ モータ
２ ステータ
１４ 中点連結部材
３１ａ ティース
３２ 絶縁ボビン（絶縁部材）
３２Ａ 接続部
３４ ステータコイル（コイル）
５０ａ 溝部（装着溝部）
５３ 拡張部（拡張壁部）
５４ 拡張室
７１ 板状部材（棒状部材）
７１ａ 屈曲部
７１ｃ オフセット部
７２ コイル接続端子（接続端子）

Claims (6)

1. ステータヨークの周方向の所定間隔毎の位置で径方向に延びる複数のティースと、複数の前記ティース毎に絶縁部材を介して巻回されるコイルとを具備する複数相のステータの中点連結構造であって、
   複数相の前記コイルを接続する中点連結部材を備え、
   前記中点連結部材は、周方向で隣接する前記絶縁部材同士の接続部周辺の位置において軸方向外方に向かいオフセットするオフセット部を備えることを特徴とするステータの中点連結構造。
2. 前記絶縁部材は、周方向で隣接する前記絶縁部材同士の接続部において径方向に拡張する拡張壁部により形成され、内部に絶縁性樹脂材を充填可能な拡張室を備えることを特徴とする請求項１に記載のステータの中点連結構造。
3. 前記中点連結部材は、前記コイルから引き出される引出し線と接続される接続端子を備え、
   前記接続端子は、前記ティース毎に前記絶縁部材を介して巻回される前記コイルの周方向中心位置から周方向の何れか一方にずれた位置に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステータの中点連結構造。
4. 前記中点連結部材は、前記複数相の相数と同数の前記コイルを接続することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１つに記載のステータの中点連結構造。
5. 前記絶縁部材は、前記中点連結部材を装着可能な装着溝部を備えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１つに記載のステータの中点連結構造。
6. 任意の自然数ｎによるｎ個の前記コイルを接続する前記中点連結部材は、（ｎ−１）個の屈曲部を有する棒状部材からなることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１つに記載のステータの中点連結構造。

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