(57)【要約】  ステータおよびこのステータを備える回転電機において、ステータの組み立て工程時に発生する引出線の応力を抑制して、コイルの絶縁性を確保する。ステータ１４は、ステータコア２０と、ステータコア２０に巻き付けられたコイル２８と、コイル２８から引き出される引出線３６と、引出線３６と外部回路の接続端子３４との間に設けられる動力線３８とを有する。引出線３６と動力線３８は、弾性変形可能な弾性バスバー４０を介して電気的に接続される。この構成により、ステータ１４の組み立て工程時にコイル２８と接続端子３４との相対的な位置がずれたとしても、弾性バスバー４０がそのずれを吸収して、引出線３６に発生する応力を抑制することができる。
2012090295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアと、
ステータコアに巻き付けられたコイルと、
コイルから引き出される引出線と、
引出線と外部回路の接続端子との間に設けられる動力線と、
を有するステータにおいて、
引出線と動力線は、弾性変形可能な弾性バスバーを介して電気的に接続される、
ことを特徴とするステータ。
【請求項２】
請求項１に記載のステータにおいて、
コイルは三相交流式であり、
各相の弾性バスバーを絶縁部材により一体化したモジュール部材を有する、
ことを特徴とするステータ。
【請求項３】
請求項１に記載のステータにおいて、
弾性バスバーは、板状の導体を折り曲げて形成される、
ことを特徴とするステータ。
【請求項４】
請求項２に記載のステータにおいて、
モジュール部材は、径方向におけるコイルエンドの両側に位置する端末をそれぞれ接続する端末バスバーを含む、
ことを特徴とするステータ。
【請求項５】
請求項１に記載のステータを備える回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はステータおよびこのステータを備える回転電機に関し、特に、ステータのコイルと端子との接続構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機は、ロータと、ロータの周囲に配置されたステータとを有する。ステータは、コイルを有し、このコイルに電流が流れることにより回転磁界が発生する。この回転磁界とロータとの間に働く電磁的作用により、ロータが回転する。【０００３】
下記特許文献１には、ステータコアと、このステータコアに巻き付けられたコイルと、コイルから引き出された引出線とを有するステータが記載されている。このようなステータにおいては、高強度のエポキシ樹脂などのワニスをコイルに含浸させて、コイルの機械的強度を上昇させるとともに、絶縁性を確保している。【０００４】
下記特許文献２には、ステータコアと、このステータコアに巻き付けられたコイルと、コイルの引出線と、引出線と外部回路とを接続する接続端子とを有するステータが記載されている。引出線には、湾曲した曲げ部が形成されている。この曲げ部が、ステータと接続端子との相対的な位置変化によって口出線に生じる応力を吸収し、口出線の損傷を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３５０３８１号公報
【特許文献２】特開２００２−２４７８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１及び２に記載されるようなステータにおいては、コイルの引出線が、銅などの導体である動力線を介して外部回路の接続端子に接続される例がある。このようなステータを組み立てる場合、コイルと接続端子との相対的な位置が決定する前に、動力線の一端とコイルの引出線の先端とが溶接により固定される。そして、位置が決定した接続端子に対して、動力線の他端が位置合わせされ、ボルト等を介して固定される。この固定時のおける動力線の位置合わせにより、引出線が引っ張られる、あるいは圧縮されるので、この引出線に応力が発生する。引出線における応力の発生により、引出線の基端に位置するコイルと、ワニスに固着されるコイルの皮膜、例えば熱可塑性樹脂とが剥れてしまい、絶縁不良が生じてしまう可能性がある。【０００７】
本発明の目的は、ステータの組み立て工程においてコイルの引出線に発生する応力を抑制して、コイルの絶縁性を確保することができるステータおよびこのステータを備える回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ステータコアと、ステータコアに巻き付けられたコイルと、コイルから引き出される引出線と、引出線と外部回路の接続端子との間に設けられる動力線と、を有するステータにおいて、引出線と動力線は、弾性変形可能な弾性バスバーを介して電気的に接続されることを特徴とする。【０００９】
また、コイルは三相交流式であり、各相の弾性バスバーを絶縁部材により一体化したモジュール部材を有することができる。【００１０】
また、弾性バスバーは、板状の導体を折り曲げて形成されることが好適である。【００１１】
また、モジュール部材は、径方向におけるコイルエンドの両側に位置する端末をそれぞれ接続する端末バスバーを含むことが好適である。【００１２】
また、上記ステータを備える回転電機であることが好適である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のステータおよびこのステータを備える回転電機によれば、ステータの組み立て工程においてコイルの引出線に発生する応力を抑制して、コイルの絶縁性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る回転電機の構成を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線による回転電機の断面図である。
【図３】軸方向から見たステータ端部の部分詳細図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線によるステータの断面図である。
【図５】図３のＣ−Ｃ線によるステータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係るステータおよびこのステータを備える回転電機の実施形態について、図１，２を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る回転電機の構成を示す図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線によるステータの断面図である。
【００１６】
本実施形態の回転電機１０は、三相交流式の回転電機であり、例えば車両の原動機として用いられる。回転電機１０は、ロータ１２と、ステータ１４と、これらを収容するケース（図示せず）とを有する。ケースの内周面にステータ１４が配置され、このステータ１４の内周にロータ１２が回転可能に配置される。
【００１７】
ロータ１２は、回転シャフト１６と同心の円筒状の磁性体であり、例えば電磁鋼板を軸方向に積層して構成される。ロータ１２には、図１に示されるように、永久磁石１８が周方向に８個配置される。なお、永久磁石１８の数は一例である。本実施形態においては、永久磁石１８は、ロータ１２に軸方向に延びて形成された孔内に埋め込まれる。しかし、これに限定されず、永久磁石１８は、ロータ１２の外周に配置されてもよい。回転シャフト１６は、ケースに配置される軸受（図示せず）により回転可能に支持される。また、本実施形態においては、ロータ１２が電磁鋼板を積層して構成される場合について説明したが、この構成に限定されず、ロータ１２が圧粉磁心から成形されるものであってもよい。
【００１８】
ステータ１４は、ロータ１２の周囲に僅かな隙間を空けて配置される。ステータ１４は、中空の円筒形状をしたステータコア２０と、ステータコア２０を周囲から取り囲み、ステータコア２０を固定する筒体２２とを有する。
【００１９】
ステータコア２０は磁性体であり、例えば電磁鋼板を軸方向に積層して形成される。具体的には、ステータコア２０は、薄板状の電磁鋼板をプレスで打ち抜いて、打ち抜かれた電磁鋼板を軸方向に所定の枚数積層して、積層された複数の電磁鋼板を加圧カシメ等の処理を施して結合され形成される。なお、本実施形態においては、ステータコア２０が電磁鋼板を積層して構成される場合について説明したが、この構成に限定されず、ステータコア２０が圧粉磁心から成形されるものであってもよい。
【００２０】
ステータコア２０は、環状のヨーク２０ａと、このヨーク２０ａの内周から径方向内側に向けて突出し、円周方向に所定の間隔をおいて配置されたティース２４とを有する。ティース２４の間の、溝状の空間であるスロット２６には、銅などの導体が通される。この導体が、スロット２６を通しつつ、ティース２４に巻きつけられることでコイル２８（図２に示す）を形成する。コイル２８を形成する導体の表面には、絶縁性を考慮して、熱可塑性樹脂、例えばポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）が皮膜される。
【００２１】
コイル２８には、導体が、あるスロット２６から他のスロット２６に橋渡しされる、いわゆるコイルエンド２８ａと呼ばれる部分がある。コイルエンド２８ａは、図２に示されるように軸３０方向におけるステータコア２０の端部から突出して位置する。コイルエンド２８ａ側からコイル２８内部に向けてワニスを浸透及び充填させることで、コイル２８の機械的強度と絶縁性を確保する。
【００２２】
筒体２２は、略円筒形の形状であり、この形状の内径がステータコア２０の外径より小さくなるように、すなわち締め代を考慮して形成される。筒体２２は、焼き嵌めまたは圧入より、ステータコア２０を締め付けて固定する。筒体２２には、図２に示されるように、軸３０方向における端部に、径方向外側に延びるフランジ部３２が形成される。このフランジ部３２は、ボルト等の締結部材を介してケースに固定される。
【００２３】
このように構成される回転電機１０においては、コイル２８への通電により、ステータ１４に回転磁界が発生し、この回転磁界に吸引される力が永久磁石１８を有するロータ１２に発生して、ロータ１２が回転する。
【００２４】
次に、本実施形態におけるステータ１４のコイル２８と接続端子３４との接続構造について、図３から５を用いて説明する。図３は、軸３０方向から見たステータ１４端部の部分詳細図である、図４は、図３のＢ−Ｂ線によるステータ１４の断面図であり、図５は、図３のＣ−Ｃ線によるステータ１４の断面図である。
【００２５】
ステータ１４は、外部回路の接続端子３４と、コイル２８から引き出される引出線３６と、接続端子３４と引出線３６との間に設けられる動力線３８とを有する。引出線３６と動力線３８は、弾性変形可能な弾性バスバー４０を介して電気的に接続される。引出線３６，動力線３８および弾性バスバー４０はそれぞれ導体である。
【００２６】
接続端子３４は、バッテリなどの電源に接続される外部回路とコイル２８とを接続する端子である。接続端子３４はケースに設けられる。接続端子３４は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相からなる３個の端子で構成される。
【００２７】
引出線３６は、図４に示されるように、径方向外側のコイルエンド２８ａから引き出される。引出線３６は、これの基端がコイルエンド２８ａに対してワニスで固着され、先端が軸３０方向外側に延びて形成される。引出線３６は、上述の接続端子３４に対応するように、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相からなる３本の導体を含む。
【００２８】
動力線３８は、図３に示されるように、ボルトなどの固定部材を介して接続端子３４に固定可能な固定金具３８ａを有する。動力線３８も、上述の接続端子３４に対応するように、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相からなる３本の導体を含む。
【００２９】
弾性バスバー４０は、弾性変形可能なように導体を折り曲げて形成される。具体的には、図４に示されるように、弾性バスバー４０は、断面Ｕ字状に形成される。弾性バスバー４０の一端は、引出線３６の先端に対して例えば溶接により接続される。一方、弾性バスバー４０の他端は、動力線３８の端部に対して例えば溶接により接続される。弾性バスバー４０も、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相からなる３本の導体を含む。
【００３０】
このように引出線３６と動力線３８との間に、弾性変形可能な弾性バスバー４０が電気的に接続されることにより、ステータ１４の組み立て工程において引出線３６に発生する応力を抑制して、コイル２８の絶縁性を確保することができる。
【００３１】
具体的には、ステータ１４を組み立てる場合、コイル２８と接続端子３４との相対的な位置が決定する前に、引出線３６と弾性バスバー４０と動力線３８とが溶接によりそれぞれ接続される。そして、ケースにステータ１４が固定され、ステータ１４と接続端子３４との相対的な位置が決定した後に、動力線３８の固定金具３８ａがボルト等を介して接続端子３４に固定される。この固定時のおける動力線３８の固定金具３８ａと接続端子３４の位置合わせにより、動力線３８本体が引っ張られる、あるいは圧縮されるので、この動力線３８に応力が発生する。本実施形態におけるステータ１４においては、この動力線３８における応力が弾性バスバー４０の弾性変形により吸収されるので、引出線３６に発生する応力が抑制される。よって、従来技術のような引出線３６の基端の皮膜と、引出線３６本体である導体との剥離が抑制され、その結果、コイル２８の絶縁性を確保することができる。
【００３２】
さらに、本実施形態のステータ１４は、各相の弾性バスバー４０を絶縁部材により一体化したモジュール部材４２を有することを特徴とする。絶縁部材は熱可塑性の樹脂、例えば芳香族ナイロン（ＰＡ６Ｔ）であり、樹脂モールド成形によりモジュール部材４２が形成される。
【００３３】
このように３本の弾性バスバー４０が絶縁部材により一体化されることにより、引出線３６に発生する応力をさらに抑制することができる。つまり、ステータ１４の組み立て工程において、少なくとも１本の動力線３８に発生した応力は、その動力線３８に接続される弾性バスバー４０で吸収されて低減される。そして、吸収されない応力は、その弾性バスバー４０から絶縁部材を介して他の弾性バスバー４０に伝達され、そこで吸収される。つまり、モジュール部材４２は、動力線３８に発生した応力を分散させて、３本の弾性バスバー３８で吸収することができる。また、モジュール部材４２が熱可塑性の樹脂を含むので、この樹脂により動力線３８の応力を吸収することもできる。
【００３４】
また、モジュール部材４２は、径方向におけるコイルエンド２８ａの両側に位置する端末４４をそれぞれ接続する端末バスバー４６を含む。端末４４と端末バスバー４６は、それぞれ導体である。
【００３５】
端末４４は、図５に示されるように、径方向外側と内側のコイルエンド２８ａからそれぞれ引き出される。端末４４は、これの基端がコイルエンド２８ａに対してワニスで固着され、先端が軸３０方向外側に延びて形成される。端末４４は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相からなる３組の導体を含む。
【００３６】
端末バスバー４６は、弾性バスバー４０と同様に、弾性変形可能なように導体を折り曲げて形成される。具体的には、図５に示されるように、端末バスバー４６は、断面Ｕ字状に形成される。端末バスバー４６の一端は、径方向外側の端末４４の先端に対して例えば溶接により接続される。一方、端末バスバー４６の他端は、径方向内側の端末４４の先端に対して例えば溶接により接続される。端末バスバー４６も、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相からなる３本の導体を含む。
【００３７】
モジュール部材４２は、各相の端末バスバー４６を絶縁部材により一体化し、すなわち樹脂モールド成形により形成される。この構成により、引出線３６に発生する応力をさらに抑制することができる。つまり、ステータ１４の組み立て工程において、動力線３８の応力が、その動力線３８に接続される弾性バスバー４０から絶縁部材を介して他の弾性バスバー４０に伝達されるとともに、端末バスバー４６にも伝達されてそこで吸収される。つまり、モジュール部材４２は、動力線３８に発生した応力をより多くの弾性可能なバスバー４０，４６に分散させて、そこで吸収することができ、結果として、引出線３６に発生する応力をさらに抑制することができる。また、この構成によれば、回転電機１０の動作時に発生する振動も各バスバー４０，４６に分散させて、そこで吸収することができ、結果として、引出線３６に発生する応力を抑制することができる。
【００３８】
また、このようなモジュール部材４２を採用することにより、コイルエンド２８ａから引き出される引出線３６と端末４４、特にこれらの先端の位置決めが容易になり、ステータ１４の組み立て工程における手間を省くことができる。
【００３９】
本実施形態においては、接続端子３４，引出線３６，動力線３８，弾性バスバー４０，端末４４および端末バスバー４６がＵ相，Ｖ相，Ｗ相に対応する数を有する場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されず、さらに中性点の端子または導体を含むこともできる。
【００４０】
本実施形態においては、弾性バスバー４０が断面Ｕ字状に形成される場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。弾性バスバー４０が弾性変形可能な形状であれば、その他の形状、例えば断面Ｓ字状に形成されてもよい。
【００４１】
本実施形態においては、端末バスバー４６が断面Ｕ字状に形成される場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。端末バスバー４６が弾性変形可能な形状であれば、その他の形状であってもよい。
【００４２】
また、本実施形態では、図３に示されるように、端末バスバー４６が、径方向において互いに対向する端末４４を電気的に接続する場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。端末バスバー４６は、径方向において対向しない、すなわち周方向にずれて配置される２つの端末４４を接続することもできる。この場合、端末バスバー４６は、モジュール部材４２の絶縁部材内を周方向に延びるように設けられる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  回転電機、１４  ステータ、２０  ステータコア、２８  コイル、２８ａ  コイルエンド、３４  接続端子、３６  引出線、３８  動力線、４０  弾性バスバー、４２  モジュール部材、４４  端末、４６  端末バスバー。
【図１】
2012090295.tif 000003
【図２】
2012090295.tif 000004
【図３】
2012090295.tif 000005
【図４】
2012090295.tif 000006
【図５】
2012090295.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成23年5月12日(2011.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアと、
ステータコアに巻き付けられたコイルと、
コイルから引き出される引出線と、
引出線と外部回路の接続端子との間に設けられる動力線と、
を有するステータにおいて、
コイルは三相交流式であり、
引出線、動力線および弾性変形可能な弾性バスバーを相毎に有し、
相毎に引出線と動力線が弾性バスバーを介して電気的に接続され、
各相の弾性バスバーを絶縁部材により一体化したモジュール部材を有する、
ことを特徴とするステータ。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
請求項１に記載のステータにおいて、
弾性バスバーは、板状の導体を折り曲げて形成される、
ことを特徴とするステータ。
【請求項４】
請求項１に記載のステータにおいて、
モジュール部材は、径方向におけるコイルエンドの両側に位置する端末をそれぞれ接続する弾性変形可能な端末バスバーを含む、
ことを特徴とするステータ。
【請求項５】
請求項１に記載のステータを備える回転電機。
【手続補正書】
【提出日】平成25年11月29日(2013.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアと、
ステータコアに巻き付けられたコイルと、
コイルから引き出される引出線と、
引出線と外部回路の接続端子との間に設けられる動力線と、
を有するステータにおいて、
コイルは三相交流式であり、
引出線、動力線および弾性変形可能な弾性バスバーを相毎に有し、
相毎に引出線と動力線が弾性バスバーを介して電気的に接続され、
各相の弾性バスバーを絶縁部材により一体化したモジュール部材を有し、
モジュール部材は、樹脂モールド成形により形成されるとともに、ステータコアに対して間隔を空けて設けられる、
ことを特徴とするステータ。
【請求項２】
請求項１に記載のステータにおいて、
弾性バスバーは、板状の導体を折り曲げて形成される、
ことを特徴とするステータ。
【請求項３】
請求項１に記載のステータにおいて、
モジュール部材は、径方向におけるコイルエンドの両側に位置する端末をそれぞれ接続する弾性変形可能な端末バスバーを含む、
ことを特徴とするステータ。
【請求項４】
請求項１に記載のステータを備える回転電機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は、ステータコアと、ステータコアに巻き付けられたコイルと、コイルから引き出される引出線と、引出線と外部回路の接続端子との間に設けられる動力線と、を有するステータにおいて、引出線、動力線および弾性変形可能な弾性バスバーを相毎に有し、相毎に引出線と動力線が弾性変形可能な弾性バスバーを介して電気的に接続され、各相の弾性バスバーを絶縁部材により一体化したモジュール部材を有し、モジュール部材は、樹脂モールド成形により形成されるとともに、ステータコアに対して間隔を空けて設けられることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2012090295.tif 000008
2012090295.tif 000009
2012090295.tif 000010
2012090295.tif 000011
2012090295.tif 000012