JP2009112114A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】各コイルの端部とバスバーとを接続する集電配電板を備えた回転電機において、集電配電板を簡易な構成としつつも、各コイルの端部とバスバーとの接続部分間の沿面距離を確保することができる回転電機を提供する。
【解決手段】回転電機は、ステータ１４０の一方の軸方向端部１７２から突出するように延び、集電配電板１３０は、コイル１４２の端部を受け入れ可能な複数の貫通孔と、受け入れたコイル１４２の端部と電気的に接続される複数の配線と、該集電配電板１３０の主表面のうち、一方の軸方向端部と対向する第１主表面に形成された凹部または凸部の少なくとも一方と、第１主表面に対して反対側に位置する第２主表面に形成され、各配線を受け入れ可能な溝部とを含み、凹部または凸部の少なくとも一方は、第１主表面のうち、少なくとも貫通孔間に位置する部分に設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機に関し、特に、ステータの一方の軸方向端面に設けられ、複数の配線を含む集電配電板を配置して、ステータコイルを結線すると共に、バスバーに接続した回転電機に関する。

従来から、環状に形成されたステータの一方の軸方向端面に、バスバー配列板や、集中配電部材を配置して、これらバスバー配列板や集中配電板を用いて、各コイルとバスバーとを接続する回転電機が各種提案されている。

たとえば、特開２００５−３２８６６１号公報に記載された回転電機は、ステータの軸方向端面側に設けられ、平板円環状の端子台を備え、この端子台に形成された窓部にコア巻装コイル部から突出する端子が挿入され、コア巻巻装コイルとバスバーとが接続されている。

さらに、特開２００３−１３４７５３号公報に記載されたブラシレスモータは、ステータの一方の軸方向端面側に配置された環状の集中配電板を備え、この集中配電板は、周方向に延びる３つの保持溝と、各保持溝内に収容されたバスバーと、各バスバーに複数設けられ、巻線の端部が接続されるダブを複数備えている。
特開２００５−３２８６６１号公報 特開２００３−１３４７５３号公報

しかし、上記特開２００３−１３４７５３号公報に記載されたブラシレスモータにおいては、集中配電板に複数のタブを設ける必要があり、集中配電板自体の構成が複雑なものとなっている。

さらに、特開２００５−３２８６６１号公報に記載された回転電機においては、各コイル巻装コイルの端子が挿入される窓部間の沿面距離が短いという問題があった。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、各コイルの端部とバスバーとを接続する集電配電板を備えた回転電機において、集電配電板を簡易な構成としつつも、各コイルの端部とバスバーとの接続部分間の沿面距離を確保することができる回転電機を提供することである。

本発明に係る回転電機は、回転可能に支持された回転シャフトと、回転シャフトに固設されたロータと、ロータの周囲に設けられた環状のステータとを備える。そして、上記ステータは、ステータコアと、該ステータコアに巻回された複数のコイルと、ステータの一方の軸方向端部に配置された集電配電板と含み、コイルの両端部は、ステータの一方の軸方向端部から突出するように延び、集電配電板は、コイルの端部を受け入れ可能な複数の貫通孔と、受け入れたコイルの端部と電気的に接続される複数の配線と、該集電配電板の主表面のうち、一方の軸方向端部と対向する第１主表面に形成された凹部または凸部の少なくとも一方と、第１主表面に対して反対側に位置する第２主表面に形成され、各配線を受け入れ可能な溝部とを含む。さらに、上記凹部または凸部の少なくとも一方は、第１主表面のうち、少なくとも貫通孔間に位置する部分に設けられる。

好ましくは、上記電配電板は、環状に形成され、各コイルの一方の端部は、他方の端部に対して、ステータの外周側に位置し、貫通孔は、他方の端部を受け入れ可能とされ、環状に配列する複数の第１貫通孔と、第１貫通孔に対して、ステータの外周側に位置し、各一方の端部を受け入れ可能とされ環状に配列する複数の第２貫通孔とを含む。そして、上記凹部または凸部の少なくとも一方は、第１主表面のうち、第１貫通孔と第２貫通孔との間に位置する部分を通るように環状に形成される。

好ましくは、上記凹部または凸部の少なくとも一方は、ステータの径方向に間隔を隔てて複数配置される。好ましくは、上記溝部のステータの軸方向の深さは、配線のステータの軸方向の高さよりも深くされる。

本発明に係る回転電機によれば、各コイルとバスバーとを接続する集電配電板を簡易な構成とすることができ、さらに、コイルとバスバーとの接続部分間の沿面距離を確保することができる。

本発明の実施の形態に係る回転電機について、図１から図５を用いて、説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。

図１は、本実施の形態に係る回転電機１００の側断面図である。この図１に示すように、回転電機１００は、回転シャフト１１０に固設されたロータ１２０と、このロータ１２０の周囲に設けられ、環状に形成されたステータ１４０と、ステータ１４０の一方の軸方向端面側に配設された集電配電板１３０とを備えている。

ロータ１２０は、回転シャフト１１０に固定されたロータコア１２５と、このロータコア１２５に形成された磁石挿入孔１２６内に挿入された永久磁石１２３と、ロータ１２０の両軸方向端部に設けられたロータエンドプレート１２２とを備えている。なお、磁石挿入孔１２６内には、樹脂１２４が充填されており、永久磁石１２３が固定されている。

ステータ１４０は、環状に形成されたステータコア１４１と、このステータコア１４１に巻回されたコイル１４２とを備えている。

そして、ステータコア１４１は、環状のヨーク部１７０と、ヨーク部１７０の内周面からステータ１４０径方向内方に向けて突出する複数のステータティース１７１とを備えている。ステータティース１７１は、ステータ１４０の周方向に間隔を隔てて複数形成されており、このステータティース１７１にコイル１４２が巻回されている。

図２は、ステータ１４０を回転シャフト１１０の軸方向から平面視したときの平面図である。この図２に示されるように、コイル１４２は、Ｕ相コイル１４３，１４４と、Ｖ相コイル１４５，１４６と、Ｗ相コイル１４７，１４８とを備えている。

そして、Ｕ相コイル１４３の一方の配線端部１６３および配線端部１５３は、ステータ１４０の軸方向に配列する軸方向端面１７２，１７３のうち、一方の軸方向端面１７２から突出するように延びている。

同様に、Ｕ相コイル１４４の配線端部１５４および配線端部１６４と、Ｖ相コイル１４５の配線端部１５５および配線端部１６５と、Ｖ相コイル１４６の配線端部１５６および配線端部１６６と、Ｗ相コイル１４７の配線端部１５７および配線端部１６７と、Ｗ相コイル１４８の配線端部１５８および配線端部１６８とは、いずれも、ステータ１４０の軸方向に配列する軸方向端面１７２，１７３のうち、一方の軸方向端面１７２から突出するように延びている。

図３は、集電配電板１３０を回転シャフト１１０の軸方向から平面視した平面図である。この図３に示すように、集電配電板１３０は、平板円環状に形成されており、たとえば、樹脂やプラスチックなどの絶縁材料から構成されている。この集電配電板１３０の主表面のうち、軸方向端面１７２と対向する主表面１８０Ｂに対して反対側に位置する主表面１８０Ａ（第２主表面）には、各配線端部１５３〜１５８が挿入される貫通孔２５３〜２５８と、各配線端部１６３〜１６８が挿入される貫通孔２６３〜２６８とを備えている。

そして、集電配電板１３０は、貫通孔２５３〜２５８および貫通孔２６３〜２６８内に挿入された各配線端部１５３〜１５８および各配線端部１６３〜１６８と電気的に接続される配線２１０〜２１５を備えており、各配線２１０〜２１５はそれぞれ、溝部２２０〜２２５内に収容されている。

ここで、コイル１４２を構成する配線の表面には、絶縁被膜が形成されており、その一方で、コイル１４２を構成する配線の表面うち、配線２１０〜２１５および各配線２１０〜２１５と接触する部分は、絶縁被膜が剥離しており、各配線端部１５３〜１５８および各配線端部１６３〜１６８と配線２１０〜２１５および各配線２１０〜２１５とが電気的に接続されている。

そして、図２および図３において、Ｕ相コイル１４３の配線端部１６３は、図３に示す外部配線２０１に接続され、Ｖ相コイル１４５の配線端部１６５は、外部配線２０２に接続されて、さらに、Ｗ相コイル１４７の配線端部１６７は、外部配線２０３に接続されている。

ここで、本実施の形態に係る回転電機１００は、たとえば、ハイブリッド車両に搭載され、外部配線２０１，２０２，２０３は、たとえば、ハイブリッド車両に搭載されたインバータやコンバータを介して、バッテリに接続されている。そして、外部配線２０１，２０２，２０３には、それぞれ位相のずれた交流電力が供給されている。すなわち、回転電機１００には、三相交流電力が供給される。

Ｕ相コイル１４３の配線端部１５３は、配線端部１６３に対して、ステータ１４０の径方向内方側に位置しており、配線２１０の一方の端部に接続されている。この配線２１０の他方の端部は、Ｕ相コイル１４４の配線端部１６４に接続されており、Ｕ相コイル１４３と、Ｕ相コイル１４４が電気的に接続されている。

また、Ｖ相コイル１４５の配線端部１５５は、配線端部１６５に対して、ステータ１４０の径方向内方側に位置しており、配線２１１の一方の端部に接続されている。配線２１１の他方の端部は、Ｖ相コイル１４６の配線端部１６６に接続されている。

このため、Ｖ相コイル１４５とＶ相コイル１４６は、電気的に接続されている。
そして、Ｗ相コイル１４７の配線端部１５７は、配線端部１６７に対して、ステータ１４０の径方向内方に位置しており、配線２１３の一方の端部に接続されている。配線２１３の他方の端部は、配線端部１６８に接続されている。このため、Ｗ相コイル１４７とＷ相コイル１４８とが電気的に接続されている。

ここで、Ｕ相コイル１４４の配線端部１５４は、配線端部１６４に対してステータ１４０の径方向内方に位置しており、Ｖ相コイル１４６の配線端部１５６は、配線端部１６６に対してステータ１４０の径方向内方側に位置しており、さらに、Ｗ相コイル１４８の配線端部１５８は、配線端部１６８に対してステータ１４０の径方向内方に位置している。

そして、各配線端部１５４と配線端部１５６とは、配線２１４によって電気的に接続されており、さらに、配線端部１５６と配線端部１５８とは、配線２１５によって電気的に接続されている。すなわち、配線端部１５４と配線端部１５６と配線端部１５８とが電気的に接続されることで、回転電機１００の中性点が構成されている。

このように各Ｕ相コイル１４３〜Ｗ相コイル１４８が接続され、各Ｕ相コイル１４３〜Ｗ相コイル１４８に電力が供給されることで、各Ｕ相コイル１４３〜Ｗ相コイル１４８が励磁して、ロータ１２０が回転する。

ここで、各配線端部１６３，１６４，１６５，１６６，１６７，１６８は、各配線端部１５３，１５４，１５５，１５６，１５７，１５８に対して、ステータ１４０の径方向外方側に位置している。そして、各配線端部１６３，１６４，１６５，１６６，１６７，１６８は、回転シャフト１１０の回転中心線を中心とする仮想円Ｒ１上に配列しており、各配線端部１５３，１５４，１５５，１５６，１５７，１５８も回転シャフト１１０を中心とする仮想円Ｒ２上に配列している。なお、仮想円Ｒ１の径は、仮想円Ｒ２の径よりも大径とされている。

図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。この図４に示すように、集電配電板１３０のうち、軸方向端面１７２と対向する主表面１８０Ｂ（第１主表面）には、コイル１４２に向けて突出する突出部（凸部）２７０が形成されている。

そして、この突出部２７０は、主表面１８０Ｂのうち、貫通孔２６４と貫通孔２５７と間に位置する部分に形成されている。

このため、配線端部１５７と配線２１３との接続部分と、配線端部１６４と配線２１０との接続部分との沿面距離（沿面距離とは、２つの裸充電部間につながる絶縁物の表面に沿った漏電の起こりうる最短距離をいう。）は、配線端部１５７と配線２１３接続部から貫通孔２５７の主表面１８０Ｂ側の開口縁部、突出部２７０の表面、および貫通孔２６４の開口縁部を通って、配線２１０と配線端部１６４との接続部分までの距離となる。このため、突出部２７０が形成されていない場合よりも沿面距離を長く確保することができる。

なお、ステータ１４０の一方の軸方向端面側の集電配電板１３０の主表面１８０Ａ上には、溝部２２０，２２１，２２２が形成されており、各溝部２２０，２２１，２２２の側面を規定する壁部のステータ１４０の軸方向の高さは、配線２１０，２１１，２１３の高さよりも高くされている。さらに、配線２１３が収容された溝部２２３と、配線２１０が収容された溝部２２０との間には、溝部２２１が位置している。このため、配線２１３と配線端部１５７との接続部分と、配線端部１６４と配線２１０との接続部分との間の距離が長く確保されている。

ここで、図３に示すように、突出部２７０は、環状に形成されており、貫通孔２６３と貫通孔２５８との間、貫通孔２６５と貫通孔２５３との間、貫通孔２６７と貫通孔２５５との間、貫通孔２６４と貫通孔２５７との間、貫通孔２６６と貫通孔２５４との間、および貫通孔２６８と貫通孔２５６との間を通るように環状に延びている。

そして、この突出部２７０は、回転シャフト１１０の回転中心線を中心とする仮想円Ｒ３上に形成されている。そして、この仮想円Ｒ３の径は、仮想円Ｒ１の径よりも小さく、仮想円Ｒ２の径よりも大径とされている。

このため、外部配線２０１と配線端部１６３の接続部分と、配線端部１５８と配線２１５との接続部分との間の沿面距離が長く確保されている。

外部配線２０２と配線端部１６５との接続部分と、配線端部１５３と配線２１０との接続部分との沿面距離が長く確保されている。外部配線２０３と配線端部１６７との接続部分と配線２１１と配線端部１５５との接続部分との沿面距離が長く確保されている。配線端部１６４と配線２１０との接続部分と、配線端部１５７と配線２１３との接続部分との間の沿面距離を長く確保することができる。配線端部１６６と配線２１１との接続部分と、配線端部１５４と配線２１４との接続部分との間の沿面距離を確保することができる。そして、配線端部１６８と配線２１３との接続部分と、配線端部１５６と配線２１４，２１５との接続部分との間の沿面距離を確保することができる。

このように、本実施の形態に係る回転電機１００においては、各接続部分間の沿面距離を確保することができる。

図５は、集電配電板１３０の変形例を示す集電配電板１３０の断面図である。この図５に示す例においては、複数の突出部２７１，２７２が、主表面１８０Ｂのうち、貫通孔２５７と貫通孔２６４との間に位置する部分に形成されている。この突出部２７１と突出部２７２とは互いにステータ１４０の径方向に間隔を隔てて形成されており、配線２１３と配線端部１５７との接続部分と、配線端部１６４と配線２１０との接続部分との沿面距離を確保することができる。

さらに、上記のように突出部を形成することで各接続部分の沿面距離が確保する場合に限られず、凹部を主表面１８０Ｂに形成することで、沿面距離を確保するようにしてもよい。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。

本発明は、回転電機に適用することができ、特に、ステータの一方の軸方向端面に設けられた集電配電板に配線を配置して、ステータコイルを結線すると共に、バスバーに接続した回転電機に好適である。

本実施の形態に係る回転電機の側断面図である。 ステータを回転シャフトの軸方向から平面視したときの平面図である。 集電配電板を回転シャフトの軸方向から平面視した平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。 集電配電板の変形例を示す集電配電板の断面図である。

符号の説明

１００ 回転電機、１１０ 回転シャフト、１２０ ロータ、１２２ ロータエンドプレート、１２３ 永久磁石、１２４ 樹脂、１２５ ロータコア、１３０ 集電配電板、１４０ ステータ、１４１ ステータコア、１４２ コイル、１４３，１４４ Ｕ相コイル、１４５，１４６ Ｖ相コイル、１４７，１４８ Ｗ相コイル、１５３，１５４，１５５，１５６，１５７，１５８，１６３，１６４，１６５，１６６，１６７，１６８ 配線端部、１７０ ヨーク部、１７１ ステータティース、２０１，２０２，２０３ 外部配線、２１０，２１１，２１２，２１３，２１４，２１５ 配線、２２０，２２１，２２２，２２３，２２４，２２５ 溝部、２６３，２６４，２６５，２６６，２６７，２６８ 貫通孔。

Claims (4)

1. 回転可能に支持された回転シャフトと、
   前記回転シャフトに固設されたロータと、
   前記ロータの周囲に設けられた環状のステータとを備え、
   前記ステータは、ステータコアと、該ステータコアに巻回された複数のコイルと、前記ステータの一方の軸方向端部に配置された集電配電板とを含み、
   前記コイルの両端部は、前記ステータの一方の軸方向端部から突出するように延び、
   前記集電配電板は、前記コイルの端部を受け入れ可能な複数の貫通孔と、受け入れた前記コイルの端部と電気的に接続される複数の配線と、該集電配電板の主表面のうち、前記一方の軸方向端部と対向する第１主表面に形成された凹部または凸部の少なくとも一方と、前記第１主表面に対して反対側に位置する第２主表面に形成され、各前記配線を受け入れ可能な溝部とを含み、
   前記凹部または凸部の少なくとも一方は、前記第１主表面のうち、少なくとも前記貫通孔間に位置する部分に設けられた、回転電機。
2. 前記集電配電板は、環状に形成され、
   各前記コイルの一方の端部は、他方の端部に対して、前記ステータの外周側に位置し、
   前記貫通孔は、前記他方の端部を受け入れ可能とされ、環状に配列する複数の第１貫通孔と、前記第１貫通孔に対して、前記ステータの外周側に位置し、各前記一方の端部を受け入れ可能とされ環状に配列する複数の第２貫通孔とを含み、
   前記凹部または凸部の少なくとも一方は、前記第１主表面のうち、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔との間に位置する部分を通るように環状に形成された、請求項１に記載の回転電機。
3. 前記凹部または凸部の少なくとも一方は、前記ステータの径方向に間隔を隔てて複数配置された、請求項１または請求項２に記載の回転電機。
4. 前記溝部の前記ステータの軸方向の深さは、前記配線の前記ステータの軸方向の高さよりも深くされた、請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の回転電機。

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