JP2012005326A - 車両用回転電機の配線部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 ステータの外径が従来より小さく曲げ加工性に優れた車両用回転電機の配線部品を提供すること。
【解決手段】 導体の線材で形成された各相の複数のセグメントワイヤ２７〜２９が円周方向２６に配置されて構成されるワイヤコイル１３〜１５（車両用回転電機の配線部品）であって、セグメントワイヤ２７〜２９は、端部４２に半径方向２１へ鈍角４４で折曲される直線部４５（突出直線部）と、直線部４５の先端に回転軸方向２５へ折曲される立上部３１と、を備え、立上部３１は、円周方向２６に隣接するセグメントワイヤ２７〜２９の立上部３１と導通すること、を特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、電気自動車やハイブリッドカー等のパワートレインに使用される車両用回転電機の配線部品に関する。

車両用回転電機のステータは、ステータのコイル占有率を高める為、あらかじめ銅線を巻いた分割コアを円周方向に複数個配置して構成される。分割コアのコイル端部は配線部品に結線され、各分割コアは配線部品により配電される。

従来技術として、導線で形成された複数のセグメントワイヤを円周方向に配置して配線部品を構成するものがある。セグメントワイヤの両端には半径方向の突出部が形成され、突出部の先端に回転軸方向の立上部が形成される。立上部と隣接するセグメントワイヤの立上部は、電力供給端子により接合する（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１０-１１０１４４号公報

しかしながら、特許文献１では突出部と立上部の曲げ部円弧の径を確保する為、突出部の半径方向の突出量が増大し、配線部品の外径が大きくなる問題がある。また、曲げ部が三次元の形状となり、曲げ加工性が低下する問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、外径が従来より小さく曲げ加工性に優れた配線部品を提供することを目的とする。

本発明の第１の課題解決手段は、導体の線材で形成された複数のセグメントワイヤが円周方向に配置されて構成される車両用回転電機の配線部品であって、前記セグメントワイヤは、端部に半径方向へ鈍角で折曲される突出直線部と、該突出直線部の先端に前記車両用回転電機の回転軸方向へ折曲される立上部と、を備え、該立上部は、円周方向に隣接する前記セグメントワイヤの前記立上部と導通すること、を特徴とする。

本発明の第２の課題解決手段は、前記立上部は、円周方向に隣接する前記セグメントワイヤの前記立上部と溶融することにより導通すること、を特徴とする。

本発明の第３の課題解決手段は、前記配線部品は、前記回転軸方向に複数個配置されること、を特徴とする。

本発明の第４の課題解決手段は、前記車両用回転電機は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相から構成される回転電機であって、前記３相の各前記立上部の先端は、前記回転軸方向に垂直な１つの平面上に位置すること、を特徴とする。

本発明の第５の課題解決手段は、前記立上部は、円周方向に隣接する前記セグメントワイヤの前記立上部と端子により接合すること、を特徴とする。

本発明の第６の課題解決手段は、前記セグメントワイヤは、絶縁被膜されていること、を特徴とする。

本発明では、突出部を半径方向に鈍角に折曲して直線部を形成する為、曲げ部円弧径を確保しつつ突出部の半径方向突出量を従来より減らすことができ、ステータの外径を抑えることができる。また、曲げ部円弧径の両側に直線部が確保される為、汎用加工機の適用が可能となり、曲げ加工性が向上する。

また、立上部同士を溶融により導通する為、確実かつ強固に接合できる。

また、配線部品を回転軸方向に配置する為、多相化してもステータの外径を抑えることができる。

また、各相の配線部品の立上部の先端の回転軸方向の高さを揃えることにより、コイル端部との接合位置を同じにできるため、各相で共通化された分割コアを使用できる。

また、立上部同士を端子で接合することにより、分割コアのコイル端部との接合が容易となる。

また、突出部を半径方向に鈍角に折曲して直線部を形成する為、曲げ部円弧径を確保でき、セグメントワイヤに絶縁被膜を施しても、セグメントワイヤの絶縁被膜を損傷せず絶縁性を確保できる。

実施形態に係る車両用回転電機のステータを示す平面図である。 実施形態に係る車両用回転電機のステータの部分拡大平面図である。 実施形態に係るバスリングの平面図である。 実施形態に係るバスリングの内部を半径方向外方から見た部分斜視説明図である。 実施形態に係るＵ相セグメントワイヤの斜視図である。 実施形態に係るＵ相セグメントワイヤの正面図である。 実施形態に係るＵ相セグメントワイヤの平面図である。

以下、本発明の配線部品を備えた車両用回転電機について説明する。

図１は、実施形態に係る車両用回転電機のステータ１を示す平面図であり、図２は、図１のＡ部の拡大図である。説明の為、図２では、後述の絶縁樹脂材料を充填していない。分割コア２は、けい素鋼板を積層し、樹脂箱３を取付けることにより構成され、ステータハウジング４の内周面５に１相当り１０個（計３０個）ずつ均等に保持されている。各分割コア２には、エナメル被膜された銅線が巻かれ、コイル６が形成される。各コイル６に配電する為の円環状のバスリング７は、ステータハウジング４の内周面５に分割コア２と隣接して配置される。また、樹脂箱３とバスリング７により形成される収容空間８に絶縁用樹脂材料が充填される。

図３は、実施形態に係るバスリング７の平面図である。バスリング７は、ともに樹脂等の絶縁材により環状に形成されたアウタクリップ１１とインナクリップ１２とを備えており、互いに嵌合している。また、Ｕ相ワイヤコイル１３、Ｖ相ワイヤコイル１４及びＷ相ワイヤコイル１５は、アウタクリップ１１とインナクリップ１２とにより保持され、各相のワイヤコイル１３〜１５には、各コイル６へ電力を供給する為の電力供給端子１６が接合されている。さらに、アウタクリップ１１の３か所からは、図示しない外部の制御回路の各相に接続されるＵ相外部端子１７、Ｖ相外部端子１８及びＷ相外部端子１９が延出している。各相の外部端子１７〜１９は、バスリング７内において各相のワイヤコイル１３〜１５とそれぞれ接続される。

図４は、実施形態に係るバスリング７の内部を半径方向２１外方から見た部分斜視説明図であるが、説明の為アウタクリップ１１を取外している。インナクリップ１２の外周面に、円環状のＵ相溝２２、Ｖ相溝２３及びＷ相溝２４が回転軸方向２５に並んで形成され、各溝にＵ相ワイヤコイル１３、Ｖ相ワイヤコイル１４及びＷ相ワイヤコイル１５が、接触しないようにそれぞれ絶縁されながら保持される。Ｕ相ワイヤコイル１３は、円周方向２６に配置された複数のＵ相セグメントワイヤ２７から構成され、同様に、Ｖ相ワイヤコイル１４はＶ相セグメントワイヤ２８から、Ｗ相ワイヤコイル１５はＷ相セグメントワイヤ２９から構成される。以下、Ｕ相ワイヤコイル１３についてのみ説明するが、Ｖ相及びＷ相も同様である。

Ｕ相セグメントワイヤ２７の回転軸方向２５へ立上げられた立上部３１同士は、電力供給端子１６によりかしめられて接合し、さらに、立上部先端３２は溶接される。電力供給端子１６は、Ｕ相セグメントワイヤ２７の立上部３１にかしめられたかしめ部３３と、かしめ部３３からバスリング７の半径方向２１内方へと延びたコイル係合部３４とを有している。コイル係合部３４の先端は、逆Ｕ字状に形成されており図示しないコイル一端と熱かしめにより導通して係合し、図示しないコイル他端は図示しない中性点バスリングに接続される。また、立上部３１の回転軸方向２５の突出高さは、異なる相でも回転軸方向２５に揃えられる。

図５、図６、図７は実施形態に係るＵ相セグメントワイヤ２７のそれぞれ斜視図、正面図、平面図である。各Ｕ相セグメントワイヤ２７には、エナメル被膜された銅線が円弧状に屈曲されて円弧状の本体部４１が形成され、両方の端部４２が第一折曲部４３で半径方向２１に鈍角４４で折曲されて直線部４５が形成されている。さらに、それぞれの直線部４５には、半径方向２１に突出した第二折曲部４６で、回転軸方向２５に延出するように折曲されて、立上部３１が形成されている。

制御回路からの励磁電流は、図示しない導線を介してＵ相外部端子１７に供給され、Ｕ相外部端子１７と接続するＵ相ワイヤコイル１３を通り、各電力供給端子１６を介して各コイル６へ供給される。Ｖ相及びＷ相へも同様に励磁電流が供給される。各相の励磁電流が時間的に変化することによりステータ１に回転磁界が生成し、生成した回転磁界が図示しないロータの永久磁石に作用する。ロータは、回転磁界の周波数に同期して回転し、回転電機は、電動機として作動する。一方、回転電機が発電機として作動する場合は、永久磁石を搭載したロータが外部動力により回転し、磁束変化に伴う電磁誘導によりステータ１の各コイル６に起電力が発生する。

Ｕ相セグメントワイヤ２７の端部４２を半径方向２１に鈍角４４に折曲する為、半径方向２１の突出量増加によるステータ１の外径拡大を招くことなく、直線部４５を確保できる。また、直線部４５が確保されることにより、第一折曲部４３と第二折曲部４６の曲率を抑制でき、絶縁被膜を損傷する虞が低下するとともに、汎用曲げ加工機の適用が可能となり、曲げ加工性が向上する。さらに、Ｕ相セグメントワイヤ２７の直線部４５は、本体部４１に対し直角に折曲される場合、第一折曲部４３同士が隣接する。そのため、本体部４１の長さは精度が必要となるが、鈍角４４で折曲する場合、本体部４１の円周方向２６の相対位置のズレをＵ相セグメントワイヤ２７の変形により吸収でき、加工精度を緩和できる。また、第一折曲部４３を鈍角４４で折曲する為、直角に折曲する場合よりも折曲角度を少なくでき、使用する銅線の長さも低減できる。

また、隣接する立上部３１同士を溶接により接合する為、確実かつ強固に接合できるだけでなく、母材同士が融合する為電気抵抗の増加を抑制でき、運転効率を向上することができるとともにジュール熱による発熱を抑えることもできる。また、電気抵抗のばらつきを抑えることができ、回転時のトルク変動を抑制できるとともに、電位差の発生を低減し電磁ノイズを抑制できる。

また、各相のワイヤコイル１３〜１５を回転軸方向２５に配置する為、多相化してもステータ１の外径を抑えることができ、バスリング７としてユニット化することにより組付性が向上する。

また、各相のワイヤコイル１３〜１５の立上部先端３２の高さを揃えること、換言すれば３相の各立上部先端３２は、回転軸方向２５に垂直な１つの平面上に位置することにより、分割コア２を各相で共通化できる。さらに、係合部３４の回転軸方向２５の位置も同一となる為、かしめ易くなり組付性が向上する。

また、電力供給端子１６を立上部３１に設置することにより、電力供給端子１６の円周方向２６の位置決めが用意となる。さらに、電力供給端子１６で隣接する立上部３１同士を接合することにより、各相のセグメントワイヤ２７〜２９を仮組みでき、バスリング７を組立てる際の組付性が向上する。

また、第一折曲部４３及び第二折曲部４６の曲率を抑えることができる為、各相のセグメントワイヤ２７〜２９にエナメル被膜を施しても、エナメル被膜を損傷せず絶縁性を確保できる。

実施形態では、セグメントワイヤは、本体部が円弧状であるが多角形や直線であってもよく、セグメントワイヤ同士は、電力供給端子のかしめと溶接により接合されているが、熱かしめやはんだ付けであってもよい。また、セグメントワイヤの両端は、対称形状であるが非対称形状であってもよい。さらに、ワイヤコイルは、集中巻のステータに使用されているが、分布巻のステータに使用してもよく、多相永久磁石同期機のステータのみならず、単相同期機、誘導機、ＳＲモータ、直流機に用いても良い。

１ ステータ
２ 分割コア
６ コイル
１３ Ｕ相ワイヤコイル（車両用回転電機の配線部品）
１４ Ｖ相ワイヤコイル（車両用回転電機の配線部品）
１５ Ｗ相ワイヤコイル（車両用回転電機の配線部品）
１６ 電力供給端子（端子）
２１ 半径方向（半径方向）
２５ 回転軸方向（回転軸方向）
２６ 円周方向（円周方向）
２７ Ｕ相セグメントワイヤ（セグメントワイヤ）
２８ Ｖ相セグメントワイヤ（セグメントワイヤ）
２９ Ｗ相セグメントワイヤ（セグメントワイヤ）
３１ 立上部（立上部）
４１ 本体部
４２ 端部（端部）
４４ 鈍角（鈍角）
４５ 直線部（突出直線部）

Claims (6)

1. 導体の線材で形成された複数のセグメントワイヤが円周方向に配置されて構成される車両用回転電機の配線部品であって、
   前記セグメントワイヤは、端部に半径方向へ鈍角で折曲される突出直線部と、
   該突出直線部の先端に前記車両用回転電機の回転軸方向へ折曲される立上部と、を備え、
   該立上部は、円周方向に隣接する前記セグメントワイヤの前記立上部と導通する
   車両用回転電機の配線部品。
2. 前記立上部は、円周方向に隣接する前記セグメントワイヤの前記立上部と溶融することにより導通する
   請求項１に記載の車両用回転電機の配線部品。
3. 前記配線部品は、前記回転軸方向に複数個配置される
   請求項１又は２に記載の車両用回転電機の配線部品。
4. 前記車両用回転電機は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相から構成される回転電機であって、
   前記３相の各前記立上部の先端は、前記回転軸方向に垂直な１つの平面上に位置する
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用回転電機の配線部品。
5. 前記立上部は、円周方向に隣接する前記セグメントワイヤの前記立上部と端子により接合する
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両用回転電機の配線部品。
6. 前記セグメントワイヤは、絶縁被膜されている
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の車両用回転電機の配線部品。

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