JP5768323B2 - 回転電機のステータ - Google Patents

Description

本発明は、電動機や発電機などの回転電機のステータに関し、より詳細には、ステータコイルに電源を供給する給電部の構造に関する。

ハイブリッド車や電気自動車に搭載される発電電動機などの回転電機には、コイルを有するステータを外周側に配置し、磁石を有するロータを内周側に配置したインナーロータ回転磁石形のものが多用されている。この種の回転電機のステータは、半径方向内向きに突出する複数の磁極ティースを有する円筒状のステータコアと、各磁極ティースに導線を巻回して構成したコイルと、各コイルと各磁極ティースとの間に介在して電気絶縁を担う筒状の絶縁ボビンとを備えるのが一般的である。また、給電部として、例えば特許文献１に開示されるように、ステータコアの軸方向外側にバスリングと呼ばれるリング状の導体を配置して各コイルに電源を供給する構造が用いられている。

特許文献１に開示された回転電機の集配電構造は、同一相のコイルを接続する複数相のバスリングと、バスリングの所定周方向位置を挟持固定する複数の挟持部材とを備え、複数の挟持部材が同一形状であることを特徴としている。これにより、集配電構造の構成に要する部品点数および費用を削減し、製造工程に煩雑な手間がかかることを防止し、生産性を向上できる、とされている。

特許文献１に限らず一般的に、バスリングは相ごとに設けられ、これらバスリングが相互に接触しないように挟持部材が用いられる。また、電源は電力ケーブルを用いて引き込まれるので、受け渡しの用の端子台が必要になる。この端子台とバスリングとを接続するためにバスバーが用いられる。バスバーも相互に接触しないように配置されている。一方、各相コイルの巻き終わりを結んで中性点とするために、リング状の中性点バスリングが用いられることもある。各相コイルの巻き始めおよび巻き終わりの端部は、溶接やネジ止めなどにより、バスリングの所定部位に接合される。

特開２００９−２６１０９４号公報

ところで、バスリングやバスバーを用いることで複数相の各コイルに電源を供給できるが、これらバス部材は高価である。なぜなら、バスリングやバスバーは、比較的高価な銅線や銅板を原材とし、曲げ加工や打ち抜き加工、さらには絶縁塗装加工などの手間をかけて製造しているからである。また、挟持部材などバス部材を支持して電気絶縁を確保するための部材点数が多く、組立作業にも多くの手間がかかっていた。加えて、各コイルの両側の端部を接合する接合点数が多く、接合作業も繁雑になっていた。以上説明したように、給電部にはバスリングやバスバー以外にも多数の部材点数が必要とされ、かつ多くの製造工数が必要とされていた、

また、各相間および対地間の電気絶縁性能を確保するために所定の空間絶縁距離および沿面絶縁距離が必要となるので、挟持部材などの大きさや形状、組立作業方法などにさまざまな制約が生じていた。このため、給電部の軸方向寸法が大きくなりがちであり、ステータの大形化の一因にもなっていた。

本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたもので、バスリングを始めとする部品点数および部品費用を削減するとともに製造工数を削減し、さらには電気絶縁性能を確保しつつ軸方向寸法を小さくした給電部を備える回転電機のステータを提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決する請求項１に係る回転電機のステータの発明は、周方向に間隔をあけて配置され半径方向に突出する複数の磁極ティースを有する円筒状のステータコアと、該ステータコアの各前記磁極ティースに導線を巻回して構成したコイルと、各該コイルと各前記磁極ティースとの間に介在する筒状の絶縁ボビンと、前記ステータコアの軸方向外側に配置されて各前記コイルを電気的に外部と接続する給電部と、を備える回転電機のステータにおいて、前記給電部は、各前記コイルを構成する前記導線の巻き始めおよび巻き終わりの少なくとも一方を予め所定長さだけ長くして設けた引き回し線と、各該引き回し線を収容して配策する溝部を形成した絶縁部材とを有し、前記絶縁部材は、前記絶縁ボビンを前記ステータコアの軸方向外側まで延在させて周方向に二分したボビン延長部と、各前記ボビン延長部から半径方向外向きに立設されて前記溝部が形成された溝形成用基部と、を含み、前記二分したボビン延長部の間に半径方向に傾斜する引き回し溝が形成され、二分したうちの一方のボビン延長部は、内周側が半径方向に傾斜して前記引き回し溝の外側の面となり、かつ前記引き回し溝に臨む周方向端部に丸みを有し、前記溝形成用基部と前記ボビン延長部との間に屈曲用孔および屈曲用溝の少なくとも一方が形成され、前記引き回し線の一部は、前記引き回し溝を通り抜け、前記屈曲用孔および前記屈曲用溝の少なくとも一方を通り、Ｕ字状に屈曲して前記溝部へと配策されることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１において、複数相でそれぞれ並列接続された複数個のコイルを備え、前記給電部の前記絶縁部材の前記溝部は、相ごとに形成されかつ各相の複数個のコイルの各前記引き回し線を収容して配策することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または２において、複数の前記絶縁部材を前記ステータコアの軸方向外側に環状に配置し、各絶縁部材の外周側または軸方向外側に複数の前記溝部を離隔して並行に形成したことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、三相でそれぞれ並列接続された複数個のコイルを備え、前記溝形成用基部の外周側に三相の溝部が下段、中段、および上段に離隔して並行に形成され、前記溝形成用基部と前記ボビン延長部との間の下側に前記屈曲用孔が形成され、上側に前記屈曲用溝が形成され、第１相の引き回し線は、前記引き回し溝を通り抜けＵ字状に屈曲して下段の溝部へと配策され、第２相の引き回し線は、前記引き回し溝を通り抜け前記屈曲用孔を通り抜けてＵ字状に屈曲し中段の溝部へと配策され、第３相の引き回し線は、前記引き回し溝を通り抜け前記屈曲用孔を通り抜けさらに前記屈曲用溝を通ってＵ字状に屈曲し上段の溝部へと配策されることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記絶縁部材に形成された前記溝部は、溝部入口を狭隘にしたカエシ部を有することを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項２〜５のいずれか一項において、前記各相の複数個のコイルの各前記引き回し線の末端を一括して接合するとともに外部との接続を可能とする端子を有することを特徴とする。

請求項１に係る回転電機のステータの発明では、ステータコアと、コイルと、絶縁ボビンと、給電部とを備える回転電機のステータにおいて、給電部は、各コイルを構成する導線の巻き始めおよび巻き終わりの少なくとも一方を予め所定長さだけ長くして設けた引き回し線と、各引き回し線を収容して配策する溝部を形成した絶縁部材とを有している。これにより、引き回し線を配策することで各コイルを電気的に外部と接続することができ、従来用いていた高価なバスリングを不要にできる。したがって、給電部の部品点数を削減でき、部品費用を大幅に削減できる。
さらに、絶縁ボビンを延在させて給電部の絶縁部材を一体的に形成している。したがって、従来のバスリングを挟持する挟持部材の代わりに用いる絶縁部材を別体で設ける必要がなくなり、部品点数および部品費用を大幅に削減できるとともに、組立作業も簡素化されて製造工数を削減できる。
さらに、二分したボビン延長部の間の引き回し溝を使用して、コイルの引き回し線を配策することができる。加えて、溝形成用基部とボビン延長部との間に屈曲用孔および屈曲用溝の少なくとも一方が形成され、引き回し線の一部は、引き回し溝を通り抜け、屈曲用孔および屈曲用溝の少なくとも一方を通り、Ｕ字状に屈曲して溝部へと配策される。これにより、引き回し線が溝部に達するまでの間において、隣接する他相引き回し線や他相コイルとの絶縁距離を確保できる。また、引き回し線の配策が容易になって製造工数を削減できる。

請求項２に係る発明では、複数相でそれぞれ並列接続された複数個のコイルを備え、給電部の絶縁部材の溝部は、相ごとに形成されかつ各相の複数個のコイルの引き回し線を収容して配策している。これにより、引き回し線を配策することで複数相の複数個の各コイルに電源を供給でき、従来複数相にそれぞれ用いていた高価なバスリングを不要にできる。したがって、給電部の部品点数を削減でき、部品費用を大幅に削減できる。

請求項３に係る発明では、複数の絶縁部材をステータコアの軸方向外側に環状に配置し、各絶縁部材の外周側または軸方向外側に複数の溝部を離隔して並行に形成している。したがって、並行する溝部により引き回し線の他相間の空間絶縁距離および沿面絶縁距離が確保され、良好な電気絶縁性能を確保できる。また、これにより給電部の軸方向寸法を小さくすることができ、ステータの軸方向長の削減に寄与できる。

さらに、請求項４に係る発明では、第１相の引き回し線は、引き回し溝を利用して配策され、第２相の引き回し線は、引き回し溝および屈曲用孔を利用して配策され、第３相の引き回し線は、引き回し溝、屈曲用孔、および屈曲用溝を利用して配策される。上述のように、引き回し溝や屈曲用孔および屈曲用溝を利用することで、引き回し線相互間や他相コイルとの絶縁距離を確保して配策することができる。

請求項５に係る発明では、絶縁部材に形成された溝部は、溝部入口を狭隘にしたカエシ部を有している。したがって、引き回し線を溝部に確実に収容できて作業信頼性が向上するとともに、一旦引き回し線を収容すれば逸脱し難いので配策作業が行いやすくなって製造工数を削減できる。

請求項６に係る発明では、各相の複数個のコイルの各前記引き回し線の末端を一括して接合するとともに外部との接続を可能とする端子を有している。これにより、バスリングだけでなくバスバーも不要にでき、給電部の部品点数および部品費用を大幅に削減できる。また、従来各コイルのそれぞれの端部ごとに必要であった接合作業を相ごとに一括して行うので、接合点数が減少して製造工数を削減できる。

第１実施形態の回転電機のステータを説明する図であり、（１）は軸線延長方向からみた平面図、（２）は側面図である。 第１実施形態において、１個の分割コアおよび絶縁ボビンを説明する斜視図である。 第１実施形態において、３相各５個のコイルの結線を示す結線図である。 図１（１）の矢印Ｃ方向から見た給電部の斜視図である。 図１（１）のＤ−Ｄ矢視断面で示されるステータの部分断面図である。 図４の矢印Ｅ方向から見た給電部の部分拡大図である。 第２実施形態の回転電機のステータを説明する断面図である。

本発明の第１実施形態の回転電機のステータについて、図１〜図６を参考にして説明する。図１は、第１実施形態の回転電機のステータ１を説明する図であり、（１）は軸線ＡＸ延長方向からみた平面図、（２）は側面図である。回転電機は、外周側にステータ１、内周側に図略のロータを配置し、軸線ＡＸを中心として概ね軸対称の構造を有している。図１に示されるように、ステータ１は、ステータコア２およびコイル３を備えている。また、ステータ１は、ステータコア２の軸方向外側すなわち図１（２）の側面図の左側に給電部６を備えている。

ステータコア２は、１５等分割された分割コア２１を周方向に配置して円筒状に構成されている。図２は、１個の分割コア２１および絶縁ボビン５を説明する斜視図である。分割コア２１は、略Ｔ字状の磁性鋼板が図中の上下方向に積層されて構成されたものであり、半径方向内向きに突出する磁極ティース２２を有している。

コイル３は、各分割コア２１の磁極ティース２２に、導線を巻回して構成されている。３相各５個つまり合計１５個のコイル３の配置は、図１（１）に示されるように、反時計回りにＶ相第１コイル３Ｖ１、Ｗ相第１コイル３Ｗ１、Ｕ相第１コイル３Ｕ１、Ｖ相第２コイル３Ｖ２、Ｗ相第２コイル３Ｗ２、（途中略）、Ｗ相第５コイル３Ｗ５、Ｕ相第５コイル３Ｕ５の順番となっている。 図３は、３相各５個のコイル３の結線を示す結線図である。図示されるように、同一相の５個のコイル３Ｕ１〜３Ｕ５、３Ｖ１〜３Ｖ５、３Ｗ１〜３Ｗ５は並列接続され、三相全体ではスター結線（Ｙ結線）されている。同一相の５個のコイル３Ｕ１〜３Ｕ５、３Ｖ１〜３Ｖ５、３Ｗ１〜３Ｗ５の各印加端は、端子４Ｕ、４Ｖ、４Ｗ、により一括して接合されている。また、Ｕ相第１コイル３Ｕ１、Ｖ相第１コイル３Ｖ１、およびＷ相第１コイル３Ｗ１の各中性端は、第１接続部材４Ｎ１で結ばれて中性点になっている。同様に、各相の第２〜第５コイルの中性端も、それぞれ第２〜第５接続部材４Ｎ２〜４Ｎ５で結ばれて中性点になっている。図３には、第１および第５接続部材４Ｎ１、４Ｎ５とその結線を示し、残りの接続部材４Ｎ２〜４Ｎ４とその結線は省略している。

絶縁ボビン５は、各コイル３と各磁極ティース２２との間にそれぞれ介在している。図２に示されるように、絶縁ボビン５は、上側ボビン５１および下側ボビン５５からなっている。上側ボビン５１は、磁極ティース２２の概ね上側半分を覆う筒状部５１１と、筒状部５１１の内周側から拡がる内側鍔部５１２と、筒状部５１１の外周側から拡がる外側鍔部５１３とを有している。筒状部５１１、内側鍔部５１２、および外側鍔部５１３の図中下部は、部材厚さが約半分に加工されて上側嵌合部５２が形成されている。同様に、下側ボビン５５は、磁極ティース２２の概ね下側半分を覆う筒状部５５１と、筒状部５５１の内周側から拡がる内側鍔部５５２と、筒状部５５１の外周側から拡がる外側鍔部５５３とを有し、各部５５１、５５２、５５３の図中上部の部材厚さを約半分とした下側嵌合部５６が形成されている。

図２中の矢印Ｂで示されるように上側ボビン５１を下降させると、上側ボビン５１の上側嵌合部５２と下側ボビン５５の下側嵌合部５６とがオーバラップして嵌合するようになっている。嵌合によって絶縁ボビン５は筒状となる。絶縁ボビン５は、導線を巻回してコイル３を構成する際に巻き型の役割を果たすとともに、コイル３と磁極ティース２２との間の電気絶縁を担っている。

給電部６は、ステータコア２の軸方向外側に配置されており、各コイル３を電気的に外部と接続する部位である。給電部６は、各コイル３を構成する導線を予め所定長さだけ長くした引き回し線、および引き回し線を収容して配策する溝部を形成した本発明の絶縁部材に相当する給電絶縁部８を有している。

給電部６を構成する引き回し線は、各コイル３を構成する導線の巻き始めの印加端を予め所定長さだけ長くして設けた配策用の部位である。図１（１）に示されるように、Ｕ相第１コイル３Ｕ１のＵ相第１引き回し線７Ｕ１は、コイル３Ｕ１から半径方向外向きに出た後、さらに給電部６の外側まで半径方向外向きに配策されている。Ｕ相第２コイル３Ｕ２のＵ相第２引き回し線７Ｕ２は、コイル３Ｕ２から半径方向外向きに出た後、Ｕ字状に屈曲して給電部６の外周を図中時計回りに配策されている。さらに、Ｕ相第２引き回し線７Ｕ２は、Ｕ相第１コイル３Ｕ１の外周でＵ相第１引き回し線７Ｕ１に出会い、これと並行し給電部６の外側まで半径方向外向きに配策されている。同様に、Ｕ相第３コイル３Ｕ３のＵ相第３引き回し線７Ｕ３も、コイル３Ｕ３から半径方向外向きに出た後、Ｕ字状に屈曲して給電部６の外周を図中時計回りに配策されている。さらに、Ｕ相第３引き回し線７Ｕ３は、Ｕ相第１コイル３Ｕ１の外周でＵ相第１引き回し線７Ｕ１およびＵ相第２引き回し線７Ｕ２に出会い、これらと並行し給電部６の外側まで半径方向外向きに配策されている。

一方、Ｕ相第４コイル３Ｕ４のＵ相第４引き回し線７Ｕ４、およびＵ相第５コイル３Ｕ５のＵ相第５引き回し線７Ｕ５は、コイル３Ｕ４、３Ｕ５から半径方向外向きに出た後、滑らかに屈曲して給電部６の外周を逆方向、つまり図中反時計回りに配策されている。さらに、Ｕ相第４引き回し線７Ｕ４およびＵ相第５引き回し線７Ｕ５は、Ｕ相第１コイル３Ｕ１の外周でＵ相第１引き回し線７Ｕ１〜Ｕ相第３引き回し線７Ｕ３に出会い、これらと並行し給電部６の外側まで半径方向外向きに配策されている。結局、５本のＵ相第１〜Ｕ相第５引き回し線７Ｕ１〜７Ｕ５は、Ｕ相第１コイル３Ｕ１の外周で出会ったのち、並行して給電部６の外側まで半径方向外向きに配策されている。さらに、５本のＵ相第１〜Ｕ相第５引き回し線７Ｕ１〜７Ｕ５の各末端は、Ｕ相端子４Ｕを用いて一括され、圧着接合されている。

Ｖ相においても、Ｕ相と概ね同じように配策されている。すなわち、Ｖ相第１コイル３Ｖ１のＶ相第１引き回し線７Ｖ１は、コイル３Ｖ１から半径方向外向きに出た後、さらに給電部６の外側まで半径方向外向きに配策されている。Ｖ相第２コイル３Ｖ２のＶ相第２引き回し線７Ｖ２、およびＶ相第３コイル３Ｖ３のＶ相第３引き回し線７Ｖ３は図中時計回りに配策され、Ｖ相第４コイル３Ｖ４のＶ相第４引き回し線７Ｖ４、およびＶ相第５コイル３Ｖ５のＶ相第５引き回し線７Ｖ５は逆方向の図中反時計回りに配策されている。５本のＶ相第１〜Ｖ相第５引き回し線７Ｖ１〜７Ｖ５は、Ｖ相第１コイル３Ｖ１の外周で出会ったのち、並行して給電部６の外側まで半径方向外向きに配策されている。５本のＶ相第１〜Ｖ相第５引き回し線７Ｖ１〜７Ｖ５の各末端は、Ｖ相端子４Ｖを用いて一括され、圧着接合されている。

Ｗ相においても、Ｕ相と概ね同じように配策されている。すなわち、Ｗ相第１コイル３Ｗ１のＷ相第１引き回し線７Ｗ１は、コイル３Ｗ１から半径方向外向きに出た後、さらに給電部６の外側まで半径方向外向きに配策されている。Ｗ相第２コイル３Ｗ２のＷ相第２引き回し線７Ｗ２、およびＷ相第３コイル３Ｗ３のＷ相第３引き回し線７Ｗ３は図中時計回りに配策され、Ｗ相第４コイル３Ｗ４のＷ相第４引き回し線７Ｗ４、およびＷ相第５コイル３Ｗ５のＷ相第５引き回し線７Ｗ５は逆方向の図中反時計回りに配策されている。５本のＷ相第１〜Ｗ相第５引き回し線７Ｗ１〜７Ｗ５は、Ｗ相第１コイル３Ｗ１の外周で出会ったのち、並行して給電部６の外側まで半径方向外向きに配策されている。５本のＷ相第１〜Ｗ相第５引き回し線７Ｗ１〜７Ｗ５の各末端は、Ｗ相端子４Ｗを用いて一括され、圧着接合されている。

各相の端子４Ｕ〜４Ｗは、図略の端子台に接続され、外部と接続できるようになっている。したがって、回転電機がモータである場合、端子台に電源供給用の電力ケーブルを接続して、各相コイル３Ｕ１〜３Ｕ５、３Ｖ１〜３Ｖ５、３Ｗ１〜３Ｗ５に電力を供給することができる。また、回転電機がジェネレータである場合、端子台に電源取出し用の電力ケーブルを接続して、各相コイル３Ｕ１〜３Ｕ５、３Ｖ１〜３Ｖ５、３Ｗ１〜３Ｗ５から電力を取り出すことができる。

また、図１（１）に示されるように、Ｕ相第１コイル３Ｕ１を構成する導線の巻き終わりはＵ相第１中性端７ＵＮ１とされ、Ｗ相第１コイル３Ｗ１の上側まで配策されている。Ｖ相第１コイル３Ｖ１およびＷ相第１コイル３Ｗ１を構成する各導線の巻き終わりは、Ｖ相第１中性端７ＶＮ１およびＷ相第１中性端７ＷＮ１とされ、両方ともＷ相第１コイル３Ｗ１の上側まで配策されている。各相の第１中性端７ＵＮ１〜７ＷＮ１の末端は、第１接続部材４Ｎ１で一括され、圧着接合されている。同様に、各相の第２〜第５中性端は、それぞれ第２〜第５接続部材４Ｎ２〜４Ｎ５で一括され、圧着接合されている。

給電部６を構成する給電絶縁部８は、図２に示されるように絶縁ボビン５と一体的に形成されている。詳述すると、上側ボビン５１の外側鍔部５１３のうち分割コア２１よりも軸方向外側まで延在する部分に、給電絶縁部８が一体的に形成されている。したがって、給電絶縁部８は、分割コア２１およびコイル３と同数の１５個となる。

さらに、図４および図５を参考にして、給電部６を詳述する。図４は、図１（１）の矢印Ｃ方向から見た給電部６の斜視図である。また、図５は、図１（１）のＤ−Ｄ矢視断面で示されるステータ１の部分断面図である。図４に示されるように、１５個の給電絶縁部８Ｖ３、８Ｗ３、８Ｕ３は、それぞれ分割コア２１の軸方向外側に配置され、全体として環状に配置されている。図２に示されるように、給電絶縁部８は、上側ボビン５１の外側鍔部５１３に連なるとともに軸線ＡＸ方向および周方向に広がる板状のボビン延長部８１、ボビン延長部８１から半径方向外向きに設けられて分割コア２１の軸方向端面に当接する板状のコア当接部８３、ボビン延長部８１およびコア当接部８３と直交するように立設された２個の溝形成用基部８４、８５などにより形成されている。

図４に示されるように、各給電絶縁部８Ｖ３、８Ｗ３、８Ｕ３のボビン延長部８１の周方向の中央付近には、半径方向に傾斜して引き回し溝８２が形成されている。引き回し溝８２の幅は、引き回し線を配策するための十分な寸法とされている。引き回し溝８２によってボビン延長部８１は二分され、それぞれに溝形成用基部８４Ｗ３、８４Ｕ３、８５Ｖ３、８５Ｗ３、８５Ｕ３が立設されている。一方のボビン延長部８１（図２の右側）は、内周側が半径方向に傾斜して引き回し溝８２の外側の面となっている。かつ、一方のボビン延長部８１は、引き回し溝８２に臨む周方向端部（図４で引き回し溝８２の左手前側に位置する端部）に丸みを有している。なお、引き回し溝８２は、引き回し線を貫通させて配策する引き回し孔とすることもできる。あるいは、複数の給電絶縁部８が周方向に隣接する間に、引き回し線を配策する引き回し間隙を確保するようにしてもよい。

図中左右の溝形成用基部８４Ｗ３、８４Ｕ３、８５Ｖ３、８５Ｗ３、８５Ｕ３の半径方向外側の面には、半径方向内側に向けて三相の溝部８６Ｖ、８６Ｗ、８６Ｕが上段、中段、および下段に離隔して並行に形成されている。溝部８６Ｖ、８６Ｗ、８６Ｕの高さ位置は各相で同一とされており、収容する各相の引き回し線が互いに並行するようになっている。また、図５に示されるように、各相溝部８６Ｖ、８６Ｗ、８６Ｕは、引き回し線を２本収容できる深さを有している。さらに、各相溝部８６Ｖ、８６Ｗ、８６Ｕは、溝部入口を狭隘にしたカエシ部８７を有している。また、隣接するＶ相溝部８６ＶとＷ相溝部８６Ｗとの離隔距離ＤＩ、およびＷ相溝部８６ＷとＵ相溝部８６Ｕとの離隔距離ＤＩは、電気絶縁性能上必要とされる寸法が確保されている。

さらに、図４中の右側の溝形成用基部８５Ｖ３、８５Ｗ３、８５Ｕ３には、図６に示される屈曲用孔８８および屈曲用溝８９が形成されている。図６は、図４の矢印Ｅ方向から見た給電部６の部分拡大図である。屈曲用孔８８は、溝形成用基部８５がボビン延長部８１およびコア当接部８３に合する箇所に設けられた矩形の孔である。屈曲用溝８９は、溝形成用基部８５がボビン延長部８１に接する箇所に設けられた溝である。屈曲用孔８８および屈曲用溝８９は、引き回し線を通して屈曲させる十分な広さを有している。

次に、引き回し線の配策方法を説明する。図４において、Ｕ相第３コイル３Ｕ３のＵ相第３引き回し線７Ｕ３は、コイル３Ｕ３から半径方向外向きに出た後、給電絶縁部８Ｕ３の引き回し溝８２を通り抜け、コア当接部８３の上側でＵ字状に屈曲し、溝形成用基部８４Ｕ３のＵ相溝部８６Ｕへと配策されている。以降、Ｕ相第３引き回し線７Ｕ３は、環状に配設されている給電絶縁部８のＵ相溝部８６Ｕに順次収容されて周方向に配策される。

また、Ｗ相第３コイル３Ｗ３のＷ相第３引き回し線７Ｗ３は、コイル３Ｗ３から半径方向外向きに出た後、給電絶縁部８Ｗ３の引き回し溝８２を通り抜け、溝形成用基部８５Ｗ３の屈曲用孔８８を通り抜けてＵ字状に屈曲し、溝形成用基部８４Ｗ３のＷ相溝部８６Ｗへと配策されている。そして、図６に示されるように、Ｗ相第３引き回し線７Ｗ３はＷ相溝部８６Ｗに収容される。以降、Ｗ相第３引き回し線７Ｗ３は、環状に配設されている給電絶縁部８のＷ相溝部８６Ｗに順次収容されて周方向に配策される。なお、図６には、Ｕ相第３引き回し線７Ｕ３がＵ相溝部８６Ｕに収容されて配策される状況も示されている。

Ｖ相第３コイル３Ｖ３のＶ相第３引き回し線７Ｖ３は、コイル３Ｖ３から半径方向外向きに出た後、給電絶縁部８Ｗ３の引き回し溝８２を通り抜け、溝形成用基部８５Ｖ３の屈曲用孔８８を通り抜けさらに屈曲用溝８９を通ってＵ字状に屈曲し、溝形成用基部のＶ相溝部へと配策されている。以降、Ｖ相第３引き回し線７Ｗ３は、環状に配設されている給電絶縁部８のＶ相溝部８６Ｖに順次収容されて周方向に配策される。上述のように、引き回し溝８２や屈曲用孔８８および屈曲用溝８９を利用することで、引き回し線７Ｕ３、７Ｗ３、７Ｖ３相互間や他相コイルとの絶縁距離を確保して配策することができる。

三相の第２コイル３Ｕ２〜３Ｗ２の各第２引き回し線７Ｕ２〜７Ｗ２も、概ね同様に配策される。三相の第１コイル３Ｕ〜３Ｗ１の第１引き回し線７Ｕ１〜７Ｗ１は、コイル３Ｕ１〜３Ｗ１から半径方向外向きに出た後、溝部８６Ｕ〜８６Ｗには収容されず、端子４Ｕ〜４Ｗに向かい半径方向外向きに配策される。一方、三相の第４および第５コイル３Ｕ４〜３Ｗ４、３Ｕ５〜３Ｗ５の各引き回し線７Ｕ４〜７Ｗ４、７Ｕ５〜７Ｗ５では、配策方向が図４とは逆回転方向になる。したがって、各引き回し線７Ｕ４〜７Ｗ４、７Ｕ５〜７Ｗ５をＵ字状に屈曲させる必要がなくなり、滑らかに屈曲させて溝部８６Ｖ、８６Ｗ、８６Ｕへと配策できる。

一方、Ｕ相第３コイル３Ｕ３のＵ相第３中性端７ＵＮ３は、図４に示されるように、自コイル３Ｕ３の図中上側を通り、一旦半径方向内側へ抜け、Ｗ相第３コイル３Ｗ３の上側まで配策されている。Ｖ相第３コイル３Ｖ３のＶ相第３中性端７ＵＮ３も、自コイル３Ｖ３の図中上側を通り、一旦半径方向内側へ抜け、Ｗ相第３コイル３Ｗ３の上側まで配策されている。Ｗ相第３コイル３Ｗ３のＷ相第３中性端７ＷＵＮ３は、自コイル３Ｗ３の図中上側を通って配策されている。三相の第３中性端７ＵＮ〜７ＷＮ３の末端は、第３接続部材４Ｎ３で一括され、圧着接合されている。

また、図１（１）のＤ−Ｄ矢視断面を示す図５には、各相溝部８６Ｖ、８６Ｗ、８６Ｕが引き回し線を収容している状況が例示されている。詳述すると、Ｖ相溝部８６Ｖは、Ｖ相第３コイル３Ｖ３のＶ相第３引き回し線７Ｖ３を収容している。Ｗ相溝部８６Ｗは、Ｗ相第２コイル３Ｗ２のＷ相第２引き回し線７Ｗ２、およびＷ相第３コイル３Ｗ３のＷ相第３引き回し線７Ｗ３を並べて収容している。Ｕ相溝部８６Ｕは、Ｕ相第２コイル３Ｕ２のＵ相第２引き回し線７Ｕ２、およびＵ相第３コイル３Ｕ３のＵ相第３引き回し線７Ｕ３を並べて収容している。図５は引き回し線の収容状況の一例であり、各相溝部８６Ｖ、８６Ｗ、８６Ｕが収容する引き回し線の本数は、周方向の位置により変化する。

以上説明した第１実施形態の回転電機のステータでは、三相各５個のコイル３Ｕ１〜３Ｕ５、３Ｖ１〜３Ｖ５、３Ｗ１〜３Ｗ５を構成する導線の巻き始めの印加端を予め所定長さだけ長くして引き回し線７Ｕ１〜７Ｕ５、７Ｖ１〜７Ｖ５、７Ｗ１〜７Ｗ５とし、各引き回し線７Ｕ２〜７Ｕ５、７Ｖ２〜７Ｖ５、７Ｗ２〜７Ｗ５を給電絶縁部８、８Ｕ３〜８Ｗ３の溝部８６Ｕ〜８６Ｗに収容して端子４Ｕ〜４Ｗまで配策している。これにより、従来用いていた高価なバスリングおよびバスバーが不要になる。また、端子４Ｕ〜４Ｗは、相ごとに５本の引き回し線を一括して圧着接合するので、接合点数は従来の１５点から３点に減少する。さらに、絶縁ボビン５を構成する上側ボビン５１を軸方向に延在させて給電絶縁部８、８Ｖ３、８Ｗ３、８Ｕ３を一体的に形成している。したがって、給電部６の部品点数および部品費用を大幅に削減できるとともに、組立作業も簡素化されて製造工数を削減できる。

また、並行する各相溝部８６Ｖ、８６Ｗ、８６Ｕの離隔距離ＤＩにより引き回し線の他相間の空間絶縁距離および沿面絶縁距離が確保されている。さらに、各給電絶縁部８、８Ｖ３、８Ｗ３、８Ｕ３は、半径方向外向きに引き回し線を配策する引き回し溝８２と、引き回し線をＵ字状に屈曲させるための屈曲用孔８８および屈曲用溝８９を有している。したがって、引き回し線７Ｕ１〜７Ｕ５、７Ｖ１〜７Ｖ５、７Ｗ１〜７Ｗ５相互や他相コイルとの絶縁距離が保たれ、良好な絶縁性能を確保できる。これにより給電部６の軸方向寸法を小さくでき、ステータ１の軸方向長の削減に寄与できる。さらに、各給電絶縁部８、８Ｖ３、８Ｗ３、８Ｕ３８の引き回し溝８２や、各相溝部８６Ｕ〜８６Ｗの溝部入口のカエシ部８７などにより、引き回し線７Ｕ１〜７Ｕ５、７Ｖ１〜７Ｖ５、７Ｗ１〜７Ｗ５の配策作業が容易になり製造工数を削減できる。

次に、給電絶縁部に形成した溝部の形状が異なる第２実施形態の回転電機のステータについて、図７を参考にして、第１実施形態と異なる点を主に説明する。図７は、第２実施形態の回転電機のステータ１０を説明する断面図である。第２実施形態において、ステータ１０の基本的な構造は図１〜図３を用いて説明した第１実施形態と概ね同様であり、各相溝部９６Ｖ、９６Ｗ、９６Ｕの形状が異なっている。図示されるように、第２実施形態の各相溝部９６Ｖ、９６Ｗ、９６Ｕは、給電部６０を構成する給電絶縁部８０の溝形成用基部８４０の半径方向外側の面から半径方向内側に向かい傾斜して形成されている。三相の溝部９６Ｖ、９６Ｕ、９６Ｕが離隔して並行している点、引き回し線を２本収容できる深さを有する点、溝部入口にカエシ部８７が設けられている点、および相間の離隔距離ＤＩが確保されている点は第１実施形態と同様である。

なお、各相溝部は、給電絶縁部８０の溝形成用基部８４０の半径方向外側の面でなく、軸方向外側の面８４１に形成することもできる、このとき、ボビン延長部８１に形成した引き回し溝８２や、溝形成用基部８５に形成した屈曲用孔８８および屈曲用溝８９は、適宜変形することができる。第２実施形態における配策方法は第１実施形態と概ね同じであり、作用および効果も同様であるので、説明は省略する。

また、第１および第２実施形態において、絶縁ボビン５と一体に形成した複数の給電絶縁部８（絶縁部材）を環状に配置しているが、これに限定されない。すなわち、絶縁部材は絶縁ボビン５とは別体であってもよく、また、複数でなくひとつの環状の部材としてもよい。さらに、コイルの印加端側の引き回し線７Ｕ１〜７Ｕ５、７Ｖ１〜７Ｖ５、７Ｗ１〜７Ｗ５のみを各相溝部８６Ｖ、８６Ｗ、８６Ｕに収容しているが、中性点用溝部を形成して中性点側の引き回し線を収容してもよい。また、デルタ結線（Δ結線）コイルあるいは単相コイルの両方の印加端の引き回し線を溝部に収容するようにしてもよい。さらに、本発明は、軸心側に配置されて磁極ティースが半径方向外向きに突出するインナーステータに実施することもできる。本発明は、その他様々な変形や応用が可能である。

１、１０：回転電機のステータ
２：ステータコア ２１：分割コア ２２：磁極ティース
３：コイル
３Ｕ１〜３Ｕ５：Ｕ相第１〜Ｕ相第５コイル
３Ｖ１〜３Ｖ５：Ｖ相第１〜Ｖ相第５コイル
３Ｗ１〜３Ｗ５：Ｗ相第１〜Ｗ相第５コイル
４Ｕ〜４Ｗ：Ｕ相〜Ｗ相端子 ４Ｎ１〜４Ｎ５：第１〜第５接続部材
５：絶縁ボビン ５１：上側ボビン ５５：下側ボビン
６：給電部
７Ｕ１〜７Ｕ５：Ｕ相第１〜Ｕ相第５引き回し線
７Ｖ１〜７Ｖ５：Ｖ相第１〜Ｖ相第５引き回し線
７Ｗ１〜７Ｗ５：Ｗ相第１〜Ｗ相第５引き回し線
８、８Ｖ３、８Ｗ３、８Ｕ３、８０：給電絶縁部（絶縁部材）
８１：ボビン延長部 ８２：引き回し溝 ８３：コア当接部
８４、８４Ｕ３、８４Ｗ３、８４０：溝形成用基部
８５，８５Ｕ３、８５Ｖ３、８５Ｗ３：溝形成用基部
８６Ｕ〜８６Ｗ：Ｕ相〜Ｗ相溝部
８７：カエシ部 ８８：屈曲用孔 ８９：屈曲用溝
９６Ｕ〜９６Ｗ：Ｕ相〜Ｗ相溝部（第２実施形態）

Claims (6)

1. 周方向に間隔をあけて配置され半径方向に突出する複数の磁極ティースを有する円筒状のステータコアと、該ステータコアの各前記磁極ティースに導線を巻回して構成したコイルと、各該コイルと各前記磁極ティースとの間に介在する筒状の絶縁ボビンと、前記ステータコアの軸方向外側に配置されて各前記コイルを電気的に外部と接続する給電部と、を備える回転電機のステータにおいて、
   前記給電部は、各前記コイルを構成する前記導線の巻き始めおよび巻き終わりの少なくとも一方を予め所定長さだけ長くして設けた引き回し線と、各該引き回し線を収容して配策する溝部を形成した絶縁部材とを有し、
   前記絶縁部材は、前記絶縁ボビンを前記ステータコアの軸方向外側まで延在させて周方向に二分したボビン延長部と、各前記ボビン延長部から半径方向外向きに立設されて前記溝部が形成された溝形成用基部と、を含み、
   前記二分したボビン延長部の間に半径方向に傾斜する引き回し溝が形成され、二分したうちの一方のボビン延長部は、内周側が半径方向に傾斜して前記引き回し溝の外側の面となり、かつ前記引き回し溝に臨む周方向端部に丸みを有し、
   前記溝形成用基部と前記ボビン延長部との間に屈曲用孔および屈曲用溝の少なくとも一方が形成され、
   前記引き回し線の一部は、前記引き回し溝を通り抜け、前記屈曲用孔および前記屈曲用溝の少なくとも一方を通り、Ｕ字状に屈曲して前記溝部へと配策されることを特徴とする回転電機のステータ。
2. 請求項１において、複数相でそれぞれ並列接続された複数個のコイルを備え、
   前記給電部の前記絶縁部材の前記溝部は、相ごとに形成されかつ各相の複数個のコイルの各前記引き回し線を収容して配策することを特徴とする回転電機のステータ。
3. 請求項１または２において、複数の前記絶縁部材を前記ステータコアの軸方向外側に環状に配置し、各絶縁部材の外周側または軸方向外側に複数の前記溝部を離隔して並行に形成したことを特徴とする回転電機のステータ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項において、三相でそれぞれ並列接続された複数個のコイルを備え、前記溝形成用基部の外周側に三相の溝部が下段、中段、および上段に離隔して並行に形成され、
   前記溝形成用基部と前記ボビン延長部との間の下側に前記屈曲用孔が形成され、上側に前記屈曲用溝が形成され、
   第１相の引き回し線は、前記引き回し溝を通り抜けＵ字状に屈曲して下段の溝部へと配策され、
   第２相の引き回し線は、前記引き回し溝を通り抜け前記屈曲用孔を通り抜けてＵ字状に屈曲し中段の溝部へと配策され、
   第３相の引き回し線は、前記引き回し溝を通り抜け前記屈曲用孔を通り抜けさらに前記屈曲用溝を通ってＵ字状に屈曲し上段の溝部へと配策されることを特徴とする回転電機のステータ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項において、前記絶縁部材に形成された前記溝部は、溝部入口を狭隘にしたカエシ部を有することを特徴とする回転電機のステータ。
6. 請求項２〜５のいずれか一項において、前記各相の複数個のコイルの各前記引き回し線の末端を一括して接合するとともに外部との接続を可能とする端子を有することを特徴とする回転電機のステータ。

Images