(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状のヨーク部から内周方向に突出する複数のティースを有するステータコアと、
各ティースに巻回されるコイルと、
ステータ軸方向端面に突出するコイルによって形成されるコイルエンドと、
コイルに接続されて外部の動力源からコイルに動力を供給する三相動力線と、
コイルエンドを樹脂部材で覆ったモールド部と、
三相動力線を一体に保持してステータコアに固定する固定部材であって、三相動力線を保持する保持部、及びモールド部の内部と外部とを連通する連通部を有する固定部材と、
を備え、
固定部材の底面は、ステータコアの軸方向端面の外周側表面に当接して配置され、
連通部は、固定部材の底面に設けられステータ径方向に延びる溝と、ステータコアの軸方向端面とで形成されることを特徴とする回転電機ステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機ステータに係り、特に、コイルエンドを樹脂部材でモールドする回転電機ステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機のステータにはコイルが巻回されるが、そのコイルがステータ軸方向端面に突出するコイルエンドを樹脂部材でモールドすることが行われる。
【０００３】
本発明に関連する技術として、特許文献１には、回転電機のステータにおいて、応力吸収可能な形状の中間バスバーをインサート成形した樹脂部材が設けられて、ステータからの引出線と動力線が中間バスバーを介して接続される構成が示される。また、特許文献２には、モータのステータ組立体における導体の損傷を防止するために、導体間に一定の間隔を与える位置決め溝を有する絶縁体のスペーサが示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−６２９０１号公報
【特許文献２】特開２０１３−１２１３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ステータに巻回されるコイルにおけるコイルエンドの部分についてモールド型を用いて樹脂モールドする際に、溶融した樹脂が空気を巻き込んでモールド型の中に流入し、ボイドと呼ばれる気泡が生じることがある。樹脂モールドに気泡が生じると、絶縁性が低下し、強度が不十分となる。
【０００６】
本発明の目的は、樹脂モールドの際に発生する気泡を抜くことができる回転電機ステータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る回転電機ステータは、円環状のヨーク部から内周方向に突出する複数のティースを有するステータコアと、各ティースに巻回されるコイルと、ステータ軸方向端面に突出するコイルによって形成されるコイルエンドと、コイルに接続されて外部の動力源からコイルに動力を供給する三相動力線と、コイルエンドを樹脂部材で覆ったモールド部と、三相動力線を一体に保持してステータコアに固定する固定部材であって、三相動力線を保持する保持部、及びモールド部の内部と外部とを連通する連通部を有する固定部材と、を備え、固定部材の底面は、ステータコアの軸方向端面の外周側表面に当接して配置され、連通部は、固定部材の底面に設けられステータ径方向に延びる溝と、ステータコアの軸方向端面とで形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る回転電機ステータは、三相動力線を一体として保持してステータコアに固定する保持部材に、モールド部の内部と外部とを連通する連通部を設けるので、モールド部で気泡が発生しても保持部材の連通部を介して外部に抜くことができる。
【００１２】
また、本発明に係る回転電機ステータにおいて、連通部は、固定部材の底面に設けられた溝と、ステータコアの軸方向端面とで形成される。したがって、固定部材に溝を設けるだけの容易な形状変更で、モールド部で発生した気泡を外部に抜くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る実施の形態における回転電機ステータを示す図である。（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は固定部材を示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態における固定部材の詳細図である。（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は底面図である。
【図３】本発明に係る実施の形態の回転電機ステータにおいて、樹脂部材でモールドされる前のステータへの固定部材の取付を示す図である。（ａ）は取付前の固定部材、（ｂ）は固定部材を取り付ける前の回転電機ステータを示す図、（ｃ）は固定部材が取り付けられ、樹脂部材でモールドされる前の回転電機ステータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下に述べる寸法、形状、材質等は、説明のための例示であって、回転電機ステータの仕様等により、適宜変更が可能である。また、以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１は、車両に搭載される回転電機に用いられる回転電機ステータ１０の構造を示す図である。以下では、回転電機ステータ１０を特に断らない限り、ステータ１０と呼ぶ。ステータ１０は、コイルエンドの部分を樹脂モールドで一体化した構造を有し、図１（ａ）は、Ａ−Ａの間のモールド部分を破断してコイルの部分を示した全体斜視図で、（ｂ）は後述する保持部材を示す図である。
【００１６】
ステータ１０が用いられる回転電機は、車両が力行するときは電動機として機能し、車両が制動時にあるときは発電機として機能するモータ・ジェネレータで、三相同期型回転電機である。回転電機は、図１に示される固定子であるステータ１０と、ステータ１０の内周側に所定の隙間を隔てて配置されて配置される円環状の回転子であるロータとで構成される。図１ではロータの図示を省略した。なお、図１に、ステータ１０の周方向θ、径方向Ｒ、高さ方向Ｚをそれぞれ示した。Ｒ方向においては、内径側から外径側に向かう方向を＋Ｒとした。＋Ｚ方向の方向については後述する。
【００１７】
ステータ１０は、ステータコア１２と、ステータコア１２に巻回されるコイル１５と、コイル１５がステータ軸方向に突出して形成されるコイルエンド１６と、コイルエンド１６を樹脂部材で覆ったモールド部２０を備える樹脂モールド型ステータである。コイルエンド１６を樹脂部材で覆うことで、コイルエンド１６を損傷等から保護し、電気絶縁性を向上させることができる。ステータ１０は、コイルエンド１６を際に生じる気泡を外部に抜くために、モールド部２０の内部と外部とを連通する連通部４０，４２を有する連通部材である固定部材３０を備える。固定部材３０は、コイル１５から外部に引き出される動力線２２をステータコア１２に固定して保持する部材である。なお、図１では、２カ所に設けられる連通部４０，４２のうち、連通部４２は他の部材に隠れて現れていない。
【００１８】
ステータ１０は、ステータコア１２と、ステータコア１２の内周に沿って設けられる複数のティース１４と、各ティース１４に巻回されるコイル１５を有し、コイル１５は全体が樹脂でモールドされてモールド部２０を形成する。図１（ａ）では、モールド部２０の一部を、Ａ−Ａの間で破断し、ティース１４とコイル１５を図示した。
【００１９】
ステータコア１２は、円環状の磁性体部品で、円環状のヨーク１３から内周方向に突出して、内周の周方向に沿ってティース１４が複数配置される。ティース１４はコイル１５が巻回され磁極となる。かかるステータコア１２は、ティース１４を含んで所定の形状に成形された円環状の磁性体薄板を複数積層したものが用いられる。磁性体薄板としては、電磁鋼板を用いることができる。磁性体薄板の積層体に代えて、磁性粉末を所定の形状に一体化成形したものを用いることもできる。
【００２０】
コイル１５は、絶縁被覆された導体を予め定めたコイル巻回方法で各ティース１４に順次巻回し、必要な個所で電気的に接続して、三相巻線を形成したものである。ここで予め定めたコイル巻回方法は、分布巻または集中巻である。
【００２１】
モールド部２０は、コイル１５から外部に引き出す必要のある動力線２２等の配線を除いて、コイルエンド１６の全体を樹脂部材でモールドし、また、コイルエンド１６とステータコア１２とを樹脂で一体化した部分である。コイルエンド１６とステータコア１２を絶縁性の樹脂でモールドして一体化することで、コイルエンド１６の振動を抑制し、コイルエンド１６の発熱を効果的に外部に放熱することができる。
【００２２】
モールドに用いられる樹脂部材としては、成形性と耐熱性に優れた熱硬化樹脂が用いられる。熱硬化樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等を用いることができる。樹脂に適当なフィラーを含ませてもよい。
【００２３】
動力線２２は、コイル１５の三相巻線の入出力端末を外部に引き出し、例えば、高電圧電源に接続する三相電力線である。三相巻線は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つの入出力端子を有するので、図１に示すように、動力線は３本である。動力線は、コイル１５の三相巻線のＵ相端末、Ｖ相端末、Ｗ相端末をステータ１０の外側に向かって引き出し、適当な接続端子が取り付けられる。コイル１５のＵ相端末、Ｖ相端末、Ｗ相端末をそのまま外部に引き出してもよいが、適当な中継電力線を設け、その一方端をコイル１５のＵ相端末、Ｖ相端末、Ｗ相端末を接続し、他方端に接続端子を接続するものとすることが端末処理等の作業が容易となる。以下では、動力線２２として、絶縁被膜付き導体線である適当な中継電力線を用いるものとする。
【００２４】
固定部材３０は、三相の動力線２２を一体として保持しステータコア１２に対して位置を固定して保持する絶縁部材である。固定部材３０によって動力線２２の位置を固定することで、動力線２２と外部の高圧電源線との間の締結固定処理が容易になる。さらに、固定部材３０は、モールド部２０の内部と外部とを連通し、樹脂モールドの際に発生する気泡を外部に抜き易くする連通部材としての機能を有する。
【００２５】
固定部材３０は、モールド部２０の外周側面２４とステータコア１２の軸方向端面２６に共に接して配置される。ステータコア１２の軸方向端面は２つあるが、固定部材３０が配置されるのは、コイル１５においてＵ相端末、Ｖ相端末、Ｗ相端末が引き出される側の軸方向端面２６である。図１では、軸方向端面２６は、他の軸方向端面に対し、紙面の上側に位置するので、この方向を＋Ｚ方向とする。
【００２６】
かかる固定部材３０は、モールド部２０とは別個に製作され、動力線２２用の３本の中継電力線を樹脂材料で所定の形状にインサート成形したものを用いることができる。樹脂材料としては、耐薬品性、耐高温性、耐高湿性等を有する回転電機用樹脂が用いられる。例えば、芳香族ナイロン樹脂コンパウンド等を用いることができる。
【００２７】
図２は、動力線２２を含む固定部材３０の詳細図である。図２（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は＋Ｚ方向からみた上面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は−Ｚ方向から見た底面図である。
【００２８】
固定部材３０は、動力線２２を保持する保持部３２と、連通部４０，４２を有する。保持部３２は、固定部材３０の本体部であり、三相の動力線２２をインサートモールドによって一体に保持してステータコアに固定する。固定部材３０は、モールド部２０の外周側面２４に対応する湾曲面２５を有する。図２（ｂ），（ｄ）では模式的に円弧状として湾曲面２５を示した。固定部材３０の底面３４は、図２（ｃ）に示すように、ステータコア１２の軸方向端面２６に接触する面である。
【００２９】
連通部４０，４２は、固定部材３０の底面３４に設けられ径方向に延びる溝と、ステータコア１２の軸方向端面２６とで形成される。連通部４０，４２は、一方端が湾曲面２５に開放され、他方端は動力線２２が突き出す外部に開放される。このように、固定部材３０は、湾曲面２５でモールド部２０の外周側面２４に接触し、底面３４でステータコア１２の軸方向端面２６に接触し、連通部４０，４２は、モールド部２０の内部と外部との間を連通する。
【００３０】
連通部４０，４２を構成する溝の大きさの一例を挙げると、幅が約１ｍｍから２ｍｍ程度、深さが０．１ｍｍから０．５ｍｍ程度である。これは例示であって、ステータ１０の大きさ等によって適宜変更が可能である。また、連通部４０，４２の数は２つとしたが、これもステータ１０の大きさ等によって適宜変更が可能である。また、連通部４０，４２を樹脂材料で構成される固定部材３０に設け、ステータコア１２の軸方向端面２６は通常の平坦面とした。このため、連通部４０，４２を固定部材３０に形成する際に簡単に構成でき、ステータコア１２については通常のものを採用できる。
【００３１】
図３は、樹脂モールド処理の前のステータに固定部材３０を配置する手順を示す図である。図３（ａ）は、固定部材３０を示す図で、図２（ａ）と同じ斜視図である。（ｂ）は、ステータコア１２のティース１４にコイル１５を巻回したステータ８を示す図である。（ｃ）は、（ｂ）に（ａ）の固定部材３０を配置したステータ９を示す図である。
【００３２】
図３（ａ）に示すように、固定部材３０は、図２で説明したものを準備する。図３（ｂ）で示されるステータ８は、ステータコア１２に絶縁被覆された導体を予め定めたコイル巻回方法で各ティース１４に順次巻回して得られる。ここでは、各ティース１４に巻回された巻線が相互接続される前の状態が示されている。コイル１５の外周面２８はほぼ円筒状に近い多角形である。軸方向端面２６は、固定部材３０の底面３４が配置される箇所を示した。
【００３３】
図３（ｃ）は、（ａ）の固定部材３０を（ｂ）のステータ８に配置されたステータ９を示した図である。固定部材３０の底面３４は、ステータコア１２の軸方向端面２６に突き合わされ、固定部材３０の湾曲面２５が樹脂モールド用の隙間を空けて、コイル１５の外周面２８に沿って配置される。この後、ステータ９におけるコイル１５の各巻線が溶接等によって所定のコイル巻回方法に従って接続される。コイル１５のＵ相端末、Ｖ相端末、Ｗ相端末は、固定部材３０の湾曲面２５側の動力線２２の端末とそれぞれ溶接等によって接続される。その後、モールド型を用いて、樹脂モールドが行われ、図１のステータ１０が得られる。
【００３４】
このようにして、動力線２２を保持する固定部材３０の底面に溝を形成して連通部４０，４２とする簡単な方法で、モールド部２０の内部と外部とを連通出来るので、樹脂モールドの際に生じる気泡を外部に抜くことが容易となる。これによって、モールド部２０の電気絶縁性を向上させ、強度を十分なものとすることができる。また、連通部を設けることで、樹脂モールド処理においてステータコア１２と固定部材３０と間に微小な樹脂漏れが発生したときでも、成形型、成形設備等への樹脂残りを防ぐことができ、連続的な樹脂モールド成形処理を行うことができる。連通部は、固定部材の底面に溝を設けること以外に、固定部材の径方向を貫通するような孔で形成してもよい。
【００３５】
上記では、連通部を有する連通部材として、動力線２２を保持する固定部材３０を用いたが、これ以外に、モールド部の外周側面、及びステータコアの軸方向端面に共に接して配置される部材を連通部材として用いてもよい。例えば、コイル１５の温度を監視するためにコイル１５から外部に引き出される信号線等があり、これを保持する部材があるときは、その部材に連通部を設けるものとできる。
【符号の説明】
【００３６】
８，９，１０  （回転電機）ステータ、１２  ステータコア、１３  ヨーク部、１４  ティース、１５  コイル、１６  コイルエンド、２０  モールド部、２２  動力線、２４  外周側面、２５  湾曲面、２６  軸方向端面、２８  外周面、３０  固定部材、３２  保持部、３４  底面、４０，４２  連通部。
【図１】
0005902726.tif 000002
【図２】
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【図３】
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