(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機のステータコアに装着されたコイル導線同士を接続する少なくとも一つのコイルバスバーと、コイル導線と動力線を接続し、平板部材からなる少なくとも一つの動力線バスバーとを樹脂材料によりモールド成形したバスバーモジュールであって、
コイルバスバーが内包されたバスバーモジュール本体と、
バスバーモジュール本体から延出し、動力線バスバーを支持する少なくとも一つの動力線バスバー支持部であって、動力線バスバーが貫通し、動力線バスバーの一部を内包してこれと結合する結合部材を含む、動力線バスバー支持部と、
を有し、
動力線バスバーは、前記結合部材に内包される部分に、動力線バスバーが結合部材を貫通する方向に対して交差する方向、かつ動力線バスバーの板面が規定する平面内の方向に延びる特徴形状部分を有し、
前記動力線バスバー支持部は、バスバーモジュール本体から延出する２本の腕と、前記２本の腕を結ぶ梁と、を有し、この梁が前記結合部材である、
バスバーモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載のバスバーモジュールであって、前記特徴形状部分は、動力線バスバーの幅方向の側面から突出する突起である、バスバーモジュール。
【請求項３】
請求項１または２に記載のバスバーモジュールであって、前記特徴形状部分は、動力線バスバーにあけられた長穴である、バスバーモジュール。
【請求項４】
請求項１に記載のバスバーモジュールであって、前記特徴形状部分は、動力線バスバーの幅方向の側面に切り込まれた切り欠きである、バスバーモジュール。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のバスバーモジュールであって、動力線バスバーの、コイル導線が接続される部分と、動力線が接続される部分は、互いに前記結合部材に関して反対側に位置する、バスバーモジュール。
【請求項７】
請求項１〜４、６のいずれか１項に記載のバスバーモジュールであって、
動力線バスバーは、略Ｕ字形の形状であり、Ｕ字の底の部分が、前記結合部材に内包される、
バスバーモジュール。
【請求項８】
請求項１〜４、６、７のいずれか１項に記載のバスバーモジュールであって、当該バスバーモジュールは、回転電機の回転軸線方向において、回転電機のステータに隣接して配置される、バスバーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機のコイル導線同士を接続するバスバーおよびコイル導線と動力線を接続するバスバーをモールド成形により一体化したバスバーモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギを回転の運動エネルギに変換する電動機、回転の運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機、さらに電動機と発電機どちらにも機能する電気機器が知られている。以下において、これらの電気機器を回転電機と記す。【０００３】
回転電機は、同軸に配置されて相対的に回転する二つの部材を有する。通常は、一方が固定され、他方が回転する。固定された部材（ステータ）にコイルを配置し、このコイルに電力を供給することにより回転する磁界を形成する。この磁界との相互作用により他方の部材（ロータ）が回転する。ステータに配置されるコイルは、例えば所定の形状に成形されたコイル導線をステータに装着し、その後このコイル導線同士を接続して形成される。【０００４】
下記特許文献１には、複数のコイルをステータの周方向に配列し、それぞれのコイルを形成するコイル導線同士をバスバーによって接続する技術が記載されている。複数のバスバーは、レール部材に形成された溝に収められ、モジュールを構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０１５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
コイルを形成するコイル導線を接続する少なくとも一つのコイルバスバーと、コイル導線と動力線を接続する少なくとも一つの動力線バスバーを樹脂モールド成形により一体としたバスバーモジュールにおいて、動力線バスバーと樹脂の結合力が不足する場合がある。【０００７】
本発明は、動力線バスバーを強固に支持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る回転電機のバスバーモジュールは、回転電機のステータコアに装着されたコイル導線同士を接続する少なくとも一つのコイルバスバーと、コイル導線と動力線を接続し、平板部材からなる少なくとも一つの動力線バスバーとを樹脂材料によりモールド成形したものである。バスバーモジュールは、コイルバスバーを内包するバスバーモジュール本体と、バスバーモジュール本体から延出し、動力線バスバーを支持する動力線バスバー支持部を有する。動力線バスバー支持部は、動力線バスバーが貫通し、かつ動力線バスバーの一部を内包してこれと結合する結合部材を含む。動力線バスバーは、結合部材に内包される部分に、動力線バスバーが結合部材を貫通する方向に対して交差する方向、かつ動力線バスバーの板面が規定する平面内の方向に延びる特徴形状部分を有する。【０００９】
特徴形状部分は、具体的には、動力線バスバーの幅方向の側面から突出する突起であってよい。また、動力線バスバーにあけられた長穴であってよい。さらにまた、動力線バスバーの幅方向の側面に切り込まれた切り欠きであってよい。【００１０】
動力線バスバー支持部は、バスバーモジュール本体から延出する２本の腕と、これら２本の腕を結ぶ梁とを有するものとできる。この場合、動力線バスバーはこの梁を貫通し、この梁が前述の結合部材となる。【００１１】
動力線バスバーの、動力線が接続される部分と、コイル導線が接続される部分とは、互いに結合部材に関して反対側に位置するようにできる。【００１２】
動力線バスバーの形状は、略Ｕ字形の形状とすることができる。この場合、Ｕ字の底の部分が結合部材に内包される。Ｕ字形は、細長い平板部材を、部材の長手方向の中心線を含み、かつ板面に直交する面内で曲げて形成されてよい。【００１３】
バスバーモジュールは、回転電機の回転軸線方向において、ステータに隣接して配置するようにできる。
【発明の効果】
【００１４】
突起、長穴等の特徴形状部分により、動力線バスバーと動力線バスバー支持部の結合性が高まり、動力線バスバーの振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】回転電機のステータを示す斜視図である。
【図２】バスバーモジュールがステータに装着された状態を示す図である。
【図３】バスバーモジュールを単体で示す斜視図である。
【図４】バスバーモジュールの、図３のＡ−Ａ線における断面図である。
【図５】バスバーを収める区画３８を説明するための図である。
【図６】バスバーの形状およびバスバーモジュール内での配置を示す図である。
【図７】動力線バスバー支持部周辺の構造を示す斜視図である。
【図８】動力線バスバー支持部周辺の構造を示す平面図である。
【図９】動力線バスバー支持部周辺の構造の他の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、回転電機のステータ１０の外観を示す斜視図である。但し、後述するバスバーモジュールは省略している。ステータ１０は、概形が円環または円筒状のステータコア１２を有し、ステータコア１２の内周には、磁極となるティース１４が周方向に配列されている。ティース１４にコイル導線１６が巻かれるようにしてステータコアにステータコイル１８が装着されている。この実施形態では、所定の形状に成形された複数のコイル導線１６を、ティース１４の間の空間であるスロット内に挿入し、コイル導線１６同士を溶接して、またはバスバー等の導体を介して接続してステータコイル１８が形成される。より具体的には、コイル導線１６同士を溶接して直接接続させてステータコイル１８の一部となる部分コイルを形成し、この部分コイルのコイル導線１６の端を、バスバーなどのコイル導線とは別の導体を用いて接続してステータコイル１８を形成している。
【００１７】
ステータ１０は、円環または円筒状のステータコア１２にステータコイル１８が装着された状態でも円環または円筒形状を有している。以下、ステータ等の形状について、円環および円筒を簡単のために円環と記す。円環形状のステータ１０の内側に、ロータ（不図示）が配置される。ステータコイル１８に電力を供給することにより、ステータ１０の円環の内側の空間に回転磁界が形成され、この磁界との相互作用によりロータが回転する。このロータの回転の軸線が、回転電機の回転軸線であり、この軸線はステータ１０の円環の中心軸線と一致する。以降の説明において、この回転電機の回転軸線、すなわちステータ１０の円環の中心軸線の延びる方向を回転軸線方向と記す。
【００１８】
図１に示すようにコイル導線の端が、ステータコイル１８から図１中で上方、つまり回転軸線方向に突出している。このステータコイル１８から延びるコイル導線の端部をコイル導線端延部２０と記す。ステータ１０においては、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の相ごとに部分コイルが２組設けられ、それぞれの部分コイルの端であるコイル導線端延部２０が計１２本となっている。コイル導線端延部２０は、相ごとに、また中性点側の端同士が電気的に接続される。また、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれのコイル導線端延部２０の１本ずつに、三相交流電力を供給するための動力線２２が後述するバスバーを介して接続されている。動力線２２は、回転電機で発電をした場合、この発電された電力を外部に送出する機能も有する。
【００１９】
図２および図３は、相ごとにコイル導線１６同士を接続するための電導性材料からなる複数のバスバーを一体化したバスバーモジュール２６を示す図である。図２はステータ１０に装着された状態を示す図、図３はバスバーモジュール２６の単体の状態を示す概略図である。
【００２０】
バスバーモジュール２６は、回転軸線方向において、ステータ１０の側部に、特にステータコイル１８に隣接して配置される。バスバーモジュール２６は、ステータ１０の円環形状に沿って円弧形状に延びるバスバーモジュール本体２８と、この本体２８から突出し、コイル導線端延部２０と接続される端子３０を有する。バスバーモジュール本体２８には、この本体２８の円弧に沿って延びる複数のバスバーが内包されており、このバスバーの端部がバスバーモジュール本体２８から突出して端子３０を形成している。この端子３０をバスバー端延部３０と記す。バスバー端延部３０は、バスバーモジュール本体２８の側面、つまりバスバーモジュール本体２８の長手方向に対し、交差する方向を向く面より突出する。ステータ１０においては、背中合わせの側面、特にバスバーモジュール本体２８の円弧形状の外周側の側面と内周側の側面とに突出する。
【００２１】
さらに、動力線２２と溶接等により接続されるバスバー３２を支持する支持部３４がバスバーモジュール本体２８から突出して設けられている（図３参照）。これらのバスバー３２を以降、動力線バスバー３２と記す。動力線バスバー３２は、相数と同じく３個が設けられている。バスバーモジュール本体２８の径方向の寸法、すなわち幅は、ステータコイル１８の径方向の幅以下であり、支持部３４を含むバスバーモジュール２６全体の幅もステータコア１２の幅の中に収まっている。
【００２２】
ステータコイル１８は、相ごとに二つの部分コイルをバスバーで接続して形成される。二つの部分コイルの各々のコイル導線の一方の端がバスバーと接続され、一方の部分コイルの残りのコイル導線の端が中性点に、他方の部分コイルの残りのコイル導線の端が動力線に接続される。コイル導線同士を接続してステータコイルを形成するバスバーおよびステータコイルの中性点を形成するバスバーを以降、コイルバスバー３６と記す（図４，６参照）。
【００２３】
図３を用いて、コイルバスバーとコイル導線の接続関係について、より具体的に説明する。バスバー端延部３０は、Ｕ相のコイル導線に接続されるものが符号３０U1，３０U2、Ｖ相のコイル導線に接続されるものが符号３０V1，３０V2、Ｗ相のコイル導線に接続されるものが符号３０W1，３０W2、各相のコイル導線の中性点側の端に接続される端子が符号３０N1，３０N2，３０N3で示されている。つまり、Ｕ相の二つの部分コイルの一方は、この部分コイルのコイル導線の一端がバスバー端延部３０U1に接続され、他端が中性点側のバスバー端延部３０N1に接続される。もう一つの部分コイルのコイル導線の一端がバスバー端延部３０U2に接続され、他端が動力線バスバー３２に接続される。Ｖ相、Ｗ相についても同様である。
【００２４】
バスバーモジュール２６の外周側には、動力線バスバー３２を支持する支持部３４が設けられている。図３に示されるように、動力線バスバー３２は、バスバーモジュール本体２８から離れた位置で支持部２４にて支持される。動力線バスバー３２は、例えば、略Ｕ字形である。細長い平板形状の部材を、この部材の長手方向に延びる中心線を含み、かつこの部材の板面に直交する平面内で曲げることによりＵ字形に形成される。Ｕ字形の一方の直線部分に動力線２２が接続され、他方の直線部分には各相のコイル導線１６の残りの１本が接続される。Ｕ字形の左右の直線部分は、長さの違いが許容される。
【００２５】
図４は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相と、中性点とに対応する４本のコイルバスバー３６が並行して配置される位置におけるバスバーモジュール２６の断面図、例えば図３のＡ−Ａ線で示す断面図である。コイルバスバー３６は、いずれも平板形状であり、所定のコイル導線同士を繋ぐために細長い形状をしている。４本のコイルバスバー３６は、上下に２層、左右に２列の２×２の配置で配列されている。なお、この明細書においては、上下方向を回転電機の回転軸線方向とし、ステータに近い側を下、遠い側を上として説明する。また、左右方向は、回転軸線に直交する方向、すなわち回転電機の径方向とし、左を回転電機における内側、右を外側として説明する。これらの方向については、説明の便宜上導入したものであり、実際の装置の配置における方向および向きとは関連しない。また、４本のコイルバスバー３６を区別する必要がある場合、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のコイルバスバーのそれぞれに３６U ，３６V ，３６Wの符号を、また中性点を形成するコイルバスバーに３６N の符号を付して説明する。図示されるように、Ｕ相バスバー３６U が下層左列に、Ｖ相バスバー３６V が上層右列に、Ｗ相バスバー３６W が上層左列に、中性点のバスバー３６N が下層右列に配置される。さらに、２×２の配置の４つの領域のそれぞれを区画３８と記して説明する。図５に示すように、４つの区画を上層左列を区画３８-1、上層右列を区画３８-2、下層左列を区画３８-3、下層左列を区画３８-4と記す。
【００２６】
バスバーモジュール２６は、コイルバスバー３６同士を絶縁し、かつコイルバスバー３６を覆って外部と絶縁するために絶縁部材４０を含む。絶縁部材４０は、例えば樹脂成形品であり、モールド成形によりコイルバスバー３６U ，３６V ，３６W ，３６N を内包し、一体化している。図においては、絶縁部材４０は一体に示されているが、成形の都合により二つまたはそれ以上の部分に分割されてもよい。例えば、絶縁部材４０の「田」の字形の中央の十字の部分を先ず成形し、この十字型の部品に対しコイルバスバーを配置して、これらをさらに樹脂モールドするようして外側の方形の部分を成形するようにできる。絶縁部材４０の材料は、汎用のプラスチックでよく、また使用環境等に応じてエンジニアリングプラスチックやスーパーエンジニアリングプラスチックを採用することもできる。
【００２７】
図６は、コイルバスバー３６U ，３６V ，３６W ，３６N の個々の形状を示す図である。図６（ａ）は、上層、すなわち区画３８-1，３８-2が属する層を示し、図６（ｂ）は、下層、すなわち区画３８-3，３８-4が属する層を示している。個々のコイルバスバー３６U ，３６V ，３６W ，３６N は平板形状の部材を細長く、特に概略円弧形状にしたものであり、板面は、円弧が形成する平面内に位置している。そして、円弧の両端または両端と中間位置にバスバー端延部３０が設けられている。
【００２８】
Ｕ相バスバー３６U は、下層の左側の区画３８-3に配置される。Ｖ相バスバー３６V は、上側の層に配置され、端子３０V1から、左側の区画３８-1を横切り、右側の区画３８-2を通って、再び左側の区画３８-1を横切り端子３０V2に達する。Ｗ相バスバー３６W は、端子３０W1から、区画３８-1に沿って延び、端子３０U2の位置を過ぎた位置で、上層から下層に移り、区画３８-3を通って端子３０W2まで達している。中性点のバスバー３６は、下側、右側の区画３８-4を通って延びる。このように、４本のコイルバスバー３６は、バスバーモジュール本体２８内で２本ずつ上下２層に重ねて、かつ左右に並列して配置されている。
【００２９】
図７は、バスバーモジュール２６の動力線バスバー３２を支持する支持部３４およびその周囲の構造の詳細を示す図である。支持部３４は、バスバーモジュール本体２８の外周側から外側に延びる２本の腕４２と、これらの腕４２の先端同士を結ぶ梁４４を有する。２本の腕４２と梁４４によりＵ字形が形成され、Ｕ字の両端にてバスバーモジュール本体２８に結合している。支持部３４も、バスバーモジュール本体２８のモールド成形と同時に形成される。動力線バスバー３２は梁４４を交差するよう配置される。さらに、動力線バスバー３２は、梁４４を貫通し、これによって梁４４が動力線バスバー３２の一部を内包し、梁４４と動力線バスバー３２が結合する。つまり、支持部３４は、梁４４において、動力線バスバー３２と結合している。前述のように、動力線バスバー３２はＵ字形状を有し、Ｕ字の底の部分４６が、梁４４と交差し、これを貫通している。バスバーモジュール本体２８側のＵ字の直線部分４８は、腕４２、梁４４およびバスバーモジュール本体２８で囲まれた空間を通って上方に延びている。そして、このＵ字の直線部分４８に沿って、コイル導線１６が隣接して延び、これらが溶接等により接続されている。Ｕ字の、反対側の直線部分５０は、コイル導線２２が溶接等により接続されている。
【００３０】
図８は、図７の上方より視た状態を簡易的に示す図である。動力線バスバー３２は、梁４４に内包された、または埋め込まれた部分５２を有する。この内包された部分５２の形状を説明するときに、動力線バスバー３２の延びる方向（図８において左右方向）を長手方向、長手方向に直交する方向であって平板形状の板面が規定する平面内の方向を幅方向（図８におい上下方向）と記す。さらに、長手方向に直交する方向であって板面を貫く方向を厚さ方向（図８において紙面を貫く方向）と記す。
【００３１】
内包された部分５２には、幅方向に延びる形状的な特徴を有する部分が形成されている。また、この幅方向は梁４４の延びる方向（長手方向）でもある。具体的には、動力線バスバー３２の両側面５４から幅方向に延出、または突出する突起５６を有する。図において、突起５６は両側に設けられるが、片側のみに設けられてもよい。突起５６は、梁４４内に全体が埋まっており、突起の側面は梁４４の表面に露出していない。突起５６の形状は、図示する例では方形であるが、台形、三角形、あり型形状（ダブテイル形状）などとすることもできる。さらに、内包された部分５２は、幅方向に延びる形状的特徴を有する部分として長穴５８を有する。突起５６と長穴５８は、いずれか一方のみ設けるようにしてよい。
【００３２】
動力線２２は、外部から延びて動力線バスバー３２に接続されるため、支持されていない部分が長い。このため、外部の振動を拾って、図８中の矢印のように振動する。この振動により、動力線バスバー３２が図８の紙面内で揺動する。突起５６や長穴５８のように幅方向に延びる形状の部分を設けることにより、動力線バスバー３２と支持部３４の結合性が高まり、動力線バスバー３２の振動が抑制される。特に、幅方向に延びていることで、動力線バスバー３２の紙面内の揺動に対して、効果的にこれに対抗することが可能となる。
【００３３】
図９は、幅方向に延びることを特徴とする部分の他の態様を示す図である。幅方向に延びる特徴部分として、動力線バスバー３２は、その側面５４から切り込まれた切り欠き６０を有している。切り欠き６０を設けることにより、動力線バスバー３２と支持部３４の結合性が高まり、動力線バスバー３２の振動が抑制される。特に、幅方向に延びていることで、動力線バスバー３２の紙面内の揺動に対して、効果的にこれに対抗することが可能となる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  ステータ、１６  コイル導線、２２  動力線、２６  バスバーモジュール、２８  バスバーモジュール本体、３２  動力線バスバー、３４  支持部（動力線バスバー支持部）、３６  コイルバスバー、４２  腕、４４  梁、５６  突起、５８  長穴、６０  切り欠き。
【図１】
0005644953.tif 000002
【図２】
0005644953.tif 000003
【図３】
0005644953.tif 000004
【図４】
0005644953.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0005644953.tif 000008
【図８】
0005644953.tif 000009
【図９】
0005644953.tif 000010