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JP2013055798A - Weld structure of bus bar - Google Patents

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JP2013055798A
JP2013055798A JP2011192406A JP2011192406A JP2013055798A JP 2013055798 A JP2013055798 A JP 2013055798A JP 2011192406 A JP2011192406 A JP 2011192406A JP 2011192406 A JP2011192406 A JP 2011192406A JP 2013055798 A JP2013055798 A JP 2013055798A
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JP
Japan
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bus bar
stator
coil
stator coil
bus
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JP2011192406A
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Japanese (ja)
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Atsushi Nagasawa
厚志 長沢
Satoru Takasaki
哲 高崎
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

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  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a stress working on a welded portion between a bus bar and a coil with a simple structure.SOLUTION: In a bus bar module including a plurality of bus bars 24, the bus bars are bent into a substantially L shape in cross section or the like to be in contact with a stator coil 14 at at least two points or two surfaces. Of the bus bars 24 included in one bus bar module, at least two are bent in different directions for welding.

Description

本発明は、バスバーの溶接構造に関する。   The present invention relates to a welded structure of a bus bar.

ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両は一般に、モータおよび発電機として機能し得る回転電機を備える。回転電機は一般に、固定子としてのステータと、ステータに対して所定のギャップを隔てて回転する回転子としてのロータとを備える。ステータは、ステータコアと、ステータコアに巻回された複数のステータコイルとを含む。   A vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle generally includes a rotating electrical machine that can function as a motor and a generator. A rotating electrical machine generally includes a stator as a stator and a rotor as a rotor that rotates with a predetermined gap with respect to the stator. The stator includes a stator core and a plurality of stator coils wound around the stator core.

ステータコアに巻回されたステータコイルの端部は、例えば、板状や棒状などの導体からなるバスバーと溶接により電気的に接合され、結線される(例えば、特許文献1)。   The end portion of the stator coil wound around the stator core is electrically joined and connected to a bus bar made of a conductor such as a plate or a rod by welding (for example, Patent Document 1).

特開2004−64954号公報JP 2004-64954 A

本発明は、バスバーとコイルとの溶接部分に作用する応力を、簡単な構成により低減することができるバスバーの溶接構造を提供する。   The present invention provides a welded structure of a bus bar that can reduce stress acting on a welded portion between the bus bar and a coil with a simple configuration.

本発明は、回転電機のステータを巻回するように装着されるステータコイルの結線に用いる、複数のバスバーを含むバスバーモジュールにおいて、前記ステータの端面に沿って配置されるバスバーのうち、第1のバスバーをステータコイルと二点または二面以上で接触するように折り曲げて溶接し、前記第1のバスバーとは異なる第2のバスバーをステータコイルと二点または二面以上で接触するように、前記第1のバスバーとは異なる方向に折り曲げて溶接した、バスバーの溶接構造である。   The present invention relates to a bus bar module including a plurality of bus bars used for connecting a stator coil mounted so as to wind a stator of a rotating electrical machine. Of the bus bars arranged along the end face of the stator, The bus bar is bent and welded to be in contact with the stator coil at two points or two or more sides, and the second bus bar different from the first bus bar is in contact with the stator coil at two points or two or more sides. It is a welded structure of a bus bar that is bent and welded in a direction different from that of the first bus bar.

バスバーとコイルとの溶接部分に作用する応力を、簡単な構成により低減することができる。   The stress acting on the welded portion between the bus bar and the coil can be reduced with a simple configuration.

本発明の実施の形態におけるバスバーの溶接構造の構成の概略について示した模式図である。It is the schematic diagram shown about the outline of the structure of the welding structure of the bus-bar in embodiment of this invention. バスバーとコイルとの配置例について示した断面図である。It is sectional drawing shown about the example of arrangement | positioning of a bus-bar and a coil. ステータの構成の概略の一例について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating an example of the outline of a structure of a stator. 従来のバスバーの溶接構造について例示した模式図である。It is the schematic diagram illustrated about the welding structure of the conventional bus bar. 従来のバスバーとコイルとの配置について例示した断面図である。It is sectional drawing illustrated about arrangement | positioning of the conventional bus-bar and a coil.

以下、図面を用いて説明する。なお、各図面において同じ構成については同じ符号を付し、場合によってはその説明を省略する。また、図面中および各図面間における各部材の寸法比は必ずしも実際の寸法比に一致していない。   Hereinafter, it demonstrates using drawing. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted in some cases. Further, the dimensional ratio of each member in the drawings and between the drawings does not necessarily match the actual dimensional ratio.

図3を用いて、一般的なステータの構成の概略について説明する。ステータコア12は、ステータコア12の外側部分を構成するヨーク(図示せず)から径方向(または図示しないロータ方向)内側に突出するように形成された複数のステータティース16と、ステータティース16間に配置された複数のスロット18と、スロット18のそれぞれに挿入され、ステータコア12に巻回するように装着されたステータコイル14と、ステータコイル14を当該回転電機の外部の回路と電気的に接続するためのバスバーモジュール120と、をそれぞれ備える。   A general configuration of a stator will be described with reference to FIG. The stator core 12 is disposed between a plurality of stator teeth 16 formed so as to protrude inward in a radial direction (or a rotor direction not shown) from a yoke (not shown) constituting an outer portion of the stator core 12, and the stator teeth 16. A plurality of slots 18, a stator coil 14 inserted in each of the slots 18 and mounted to be wound around the stator core 12, and the stator coil 14 for electrically connecting to a circuit outside the rotating electrical machine. Bus bar module 120.

ステータコイル14は例えば、複数の相コイル(例えば、U相コイル、V相コイル、W相コイルからなる三相コイルなど)を構成する複数の巻線により形成させることができる。ステータコイル14として、例えば、丸線、角線、平角線など、種々の断面形状を有するコイル線を適用することができる。本明細書においては、以下、断面略矩形のいわゆる角線を例に挙げて説明する。   The stator coil 14 can be formed by, for example, a plurality of windings constituting a plurality of phase coils (for example, a three-phase coil including a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil). As the stator coil 14, for example, coil wires having various cross-sectional shapes such as round wires, square wires, and flat wires can be applied. In the present specification, a so-called square line having a substantially rectangular cross section will be described below as an example.

ステータコア12に巻回するように装着された複数相のステータコイル14は、ステータコア12の端部から図示しないロータの軸方向に突出する図示しないコイルエンド部分において、複数のステータティース16およびスロット18にわたり分布するように配置させた、いわゆる分布巻構造を構成することができる。また、各相コイルをステータコイル14に集中的に巻回するように配置させた、いわゆる集中巻構造など、他のいかなる巻線構造を適用することもできる。   The multi-phase stator coil 14 mounted so as to be wound around the stator core 12 includes a plurality of stator teeth 16 and slots 18 at coil end portions (not shown) protruding from the end of the stator core 12 in the axial direction of the rotor (not shown). A so-called distributed winding structure arranged so as to be distributed can be formed. Further, any other winding structure such as a so-called concentrated winding structure in which each phase coil is arranged to be wound around the stator coil 14 in a concentrated manner can be applied.

バスバーモジュール120は、例えば樹脂など、電気絶縁性を有するホルダー22と、ホルダー22に固定された、導電性を有する複数のバスバー124とを含み、ホルダー22は、ステータ10に固定されている。バスバーモジュール120の形状およびバスバー124の配置は、ステータコイル14の巻線構造に応じて同相のステータコイル14を適切に結線するように適宜設計することが可能であるが、一般に、ステータ10の端面に沿って配置されている。以下、従来のバスバーの溶接構造について図4,5を用いて説明する。   The bus bar module 120 includes an electrically insulating holder 22 such as a resin, and a plurality of conductive bus bars 124 fixed to the holder 22, and the holder 22 is fixed to the stator 10. The shape of the bus bar module 120 and the arrangement of the bus bar 124 can be appropriately designed so as to appropriately connect the stator coils 14 having the same phase in accordance with the winding structure of the stator coil 14. Are arranged along. Hereinafter, a conventional welding structure of a bus bar will be described with reference to FIGS.

ステータの端面から突出するステータコイル14の一方端28およびその近傍には、平板状のバスバー124が、公知の溶接手段により溶接され、接合されている。図4に例示する溶接構造においては、ステータコイル14およびバスバー124の末端部分に溶接部130が形成されている。溶接部130の配置や形状は、適用する溶接手法に応じて適宜変更しうる。   A flat bus bar 124 is welded and joined to the one end 28 of the stator coil 14 protruding from the end face of the stator and the vicinity thereof by a known welding means. In the welded structure illustrated in FIG. 4, a weld 130 is formed at the end portions of the stator coil 14 and the bus bar 124. The arrangement and shape of the welded portion 130 can be appropriately changed according to the welding technique to be applied.

バスバーモジュールを用いて、ステータコイルとバスバーとを溶接した溶接構造を有する回転電機を、例えば車両などの移動体に搭載し、駆動および/または走行させる場合について考察する。図4,5に例示するように、ステータコイル14とバスバー124とは一般に、1つの面で接触するように溶接されている。このとき、ステータコイル14とバスバー124との接合面に平行に振動する場合には、ステータコイル14とバスバー124とを接合する溶接部130に応力が発生する。このため、使用条件等により、溶接部130での溶接強度を超えた過大な応力が発生すると、例えば、バスバー124からステータコイル14が剥離または脱落してしまうおそれがある。   Consider a case where a rotating electric machine having a welded structure in which a stator coil and a bus bar are welded using a bus bar module is mounted on a moving body such as a vehicle and driven and / or driven. As illustrated in FIGS. 4 and 5, the stator coil 14 and the bus bar 124 are generally welded so as to be in contact with one surface. At this time, in the case where the stator coil 14 and the bus bar 124 vibrate parallel to the joint surface, stress is generated in the welded portion 130 that joins the stator coil 14 and the bus bar 124. For this reason, if an excessive stress exceeding the welding strength at the welded portion 130 occurs due to use conditions or the like, the stator coil 14 may be peeled off or dropped from the bus bar 124, for example.

そこで、本発明の実施の形態においては、バスバー124に代えて、図1に示すように断面略L字状に折り曲げられたような形状を有するバスバー24を適用する。ステータコイル14の一方端28およびその近傍には、略L字状のバスバー24が、例えばTIG溶接やレーザ溶接など、公知の溶接手段により溶接され、少なくともステータコイル14およびバスバー24の末端部分には、溶接部30が形成されている。このとき、ステータコイル14は、バスバー24と2つの面で接触するように溶接されている。   Therefore, in the embodiment of the present invention, instead of the bus bar 124, a bus bar 24 having a shape that is bent into a substantially L-shaped cross section as shown in FIG. 1 is applied. A substantially L-shaped bus bar 24 is welded to one end 28 of the stator coil 14 and the vicinity thereof by known welding means such as TIG welding or laser welding, and at least to the end portions of the stator coil 14 and the bus bar 24. A weld 30 is formed. At this time, the stator coil 14 is welded so as to contact the bus bar 24 on two surfaces.

本実施の形態において、ステータコイル14とバスバー24との2つの接触面のうち、一方の接触面に平行に振動する場合であっても、ステータコイル14とバスバー24とを接合する他方の接触面が存在することにより、溶接部30に発生する応力が低減される。   In the present embodiment, of the two contact surfaces of the stator coil 14 and the bus bar 24, the other contact surface that joins the stator coil 14 and the bus bar 24 even when vibrating in parallel with one of the contact surfaces. Due to the presence of the stress, the stress generated in the welded portion 30 is reduced.

図2は、本発明の実施の形態におけるバスバーの溶接構造を説明するために、ステータコイルとバスバーとの配置関係を例示したものである。なお、図2ではステータコイルおよびバスバーを断面視しており、その溶接部の図示は省略している。   FIG. 2 exemplifies the positional relationship between the stator coil and the bus bar in order to describe the welded structure of the bus bar in the embodiment of the present invention. In FIG. 2, the stator coil and the bus bar are viewed in cross section, and the welded portions are not shown.

図2(a)〜(d)において、断面矩形状のステータコイル14に対し、その配置関係が異なるバスバー24a〜24dがそれぞれ溶接、固定されている。複数のバスバーをホルダーに固定してバスバーモジュールを作製する場合において、バスバーの形状をすべて同一ではなく、例えば図2(a)〜(d)に例示するバスバー24a〜24dのうち、2つ以上を選択して構成すると、溶接部に発生する応力がさらに低減される。このため、バスバーからのステータコイルの剥離または脱落をより効果的に防止または抑制することができる。   2A to 2D, bus bars 24a to 24d having different arrangement relationships are welded and fixed to the stator coil 14 having a rectangular cross section. When a bus bar module is manufactured by fixing a plurality of bus bars to a holder, the shape of the bus bars is not all the same. For example, two or more of the bus bars 24a to 24d illustrated in FIGS. When selected and configured, the stress generated in the weld is further reduced. For this reason, peeling or dropping off of the stator coil from the bus bar can be more effectively prevented or suppressed.

上述したように、バスバーモジュールには、複数のバスバーを配置することができる。2つのバスバーを並列させたバスバーモジュールにおいて、例えば、図2(a)、(c)に示すバスバー24aおよびバスバー24c、図2(b)、(d)に示すバスバー24bおよびバスバー24dなど、互いに反対方向に折り曲げたように形成された2つのバスバーを並べて配置することが好適であるが、これに限定されるものではなく、任意に選択することができる。   As described above, a plurality of bus bars can be arranged in the bus bar module. In a bus bar module in which two bus bars are arranged in parallel, for example, the bus bar 24a and the bus bar 24c shown in FIGS. 2 (a) and 2 (c), the bus bar 24b and the bus bar 24d shown in FIGS. The two bus bars formed so as to be bent in the direction are preferably arranged side by side, but the present invention is not limited to this and can be arbitrarily selected.

なお、ステータコイルの断面形状が円形や楕円形など、バスバーとの接触面の少なくとも一部に曲面を有する場合には、ステータコイルと二点または二面以上で接触するように各バスバーの一部または全体を適宜屈曲または湾曲させることにより、導電性を確保することが好適である。   In addition, when the cross-sectional shape of the stator coil has a curved surface on at least a part of the contact surface with the bus bar, such as a circle or an ellipse, a part of each bus bar is in contact with the stator coil at two points or two or more surfaces. Alternatively, it is preferable to ensure conductivity by appropriately bending or bending the whole.

本発明は、バスバーを用いてステータコイルを結線させるステータにおいて利用することが可能である。   The present invention can be used in a stator in which a stator coil is connected using a bus bar.

10 ステータ、12 ステータコア、14 ステータコイル、16 ステータティース、18 スロット、22 ホルダー、24,24a,24b,24c,24d,124 バスバー、28 一方端、30,130 溶接部、120 バスバーモジュール。   10 stators, 12 stator cores, 14 stator coils, 16 stator teeth, 18 slots, 22 holders, 24, 24a, 24b, 24c, 24d, 124 bus bars, 28 one end, 30, 130 welds, 120 bus bar modules.

Claims (1)

回転電機のステータを巻回するように装着されるステータコイルの結線に用いる、複数のバスバーを含むバスバーモジュールにおいて、
前記ステータの端面に沿って配置されるバスバーのうち、第1のバスバーをステータコイルと二点または二面以上で接触するように折り曲げて溶接し、前記第1のバスバーとは異なる第2のバスバーをステータコイルと二点または二面以上で接触するように、前記第1のバスバーとは異なる方向に折り曲げて溶接したことを特徴とするバスバーの溶接構造。
In a bus bar module including a plurality of bus bars used for connecting a stator coil mounted so as to wind a stator of a rotating electrical machine,
Of the bus bars arranged along the end face of the stator, the first bus bar is bent and welded so as to be in contact with the stator coil at two points or two or more sides, and is different from the first bus bar. A welding structure of a bus bar, wherein the welding is bent and welded in a direction different from that of the first bus bar so as to be in contact with the stator coil at two points or two or more surfaces.
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