(57)【要約】【課題】ステータコアに対するガイドリングの位置決めを行って、ステータコアにガイドリングを強固に固定することができる回転電機用のステータを提供すること。【解決手段】回転電機用のステータ１は、ステータコア２、３相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗ、ガイドリング４及びバスバー５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，５Ｃを備える。バスバー５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，５Ｃは、ガイドリング４における凹溝４３内に配置されており、各コイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの端部３３同士を接続する。ステータコア２の端部電磁鋼板２１Ａにおける周方向の複数箇所には、ガイドリング４における周方向の複数箇所に設けられた貫通穴４４に係合される突起２１１が設けられている。【選択図】図４
2018038204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に互いに積層された複数の電磁鋼板によって形成され、前記軸方向に直交する周方向に向けて複数のティース及びスロットが交互に設けられたステータコアと、
前記スロットに配置された複数相のコイルと、
前記ステータコアの前記軸方向の端面に配置され、前記周方向に沿った複数の凹溝を有する絶縁性のガイドリングと、
前記凹溝内に配置され、前記コイルの端部同士を接続するバスバーと、を備え、
前記電磁鋼板における前記周方向の複数箇所には、前記ガイドリングにおける前記周方向の複数箇所に設けられた被係合部に係合される係合部が設けられている、回転電機用のステータ。
【請求項２】
前記被係合部は、前記ガイドリングに設けられた貫通穴によって形成され、
前記係合部は、前記電磁鋼板に設けられて、前記貫通穴に差し込まれた突起によって形成されている、請求項１に記載の回転電機用のステータ。
【請求項３】
前記貫通穴は、前記ガイドリングにおける、前記軸方向の前記ステータコアと対面する側の端面と、前記ガイドリングの外周面とを連通する状態に形成されており、
前記突起は、前記電磁鋼板から前記ガイドリングの側に屈曲した状態で前記貫通穴に差し込まれているとともに、前記ガイドリングの外周面において前記ステータコアの側に屈曲している、請求項２に記載の回転電機用のステータ。
【請求項４】
前記突起は、前記ステータコアの前記軸方向の端面に位置して前記ガイドリングに対面する前記電磁鋼板から延出されている、請求項２又は３に記載の回転電機用のステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータコアに、バスバーが配置されたガイドリングが配置された回転電機用のステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機、発電機、モータジェネレータ等の回転電機は、コイル及びコイルが配置されたステータコアによって形成されたステータと、ステータの内周側又は外周側に配置されて、ステータに対して回転するロータとを備える。コイルの端部は、ステータコアの軸方向の端面の外方に引き出される。そして、ステータコアの軸方向の端面の外方においては、丸線、平角線等からなるバスバーを用いて、コイルの端部同士が接続されることがある。
【０００３】
例えば、特許文献１においては、複数相のコイルが配置されたステータコアの軸方向の端面に、同相のコイルの端部同士を接続するバスリングが収容されたバスガイドリングを配置することが記載されている。バスガイドリングは、バスリングの位置決めを行うとともに、バスリングの組付性及び絶縁性を確保するために用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１６５９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１等のバスガイドリングは、熱硬化性樹脂等の接着剤によってステータコアに接合する、あるいはコイルの端部とバスリング又はバスバーとの接合を利用してステータコアに保持する等の方法によって、ステータコアに固定されている。そのため、特許文献１等においては、バスガイドリングをステータコアの軸方向の端面に強固に固定する工夫はなされていない。また、ステータコアに対するバスガイドリングの位置決めを行う具体的な工夫はなされていない。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、ステータコアに対するガイドリングの位置決めを行って、ステータコアにガイドリングを強固に固定することができる回転電機用のステータを提供しようとして得られたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、軸方向に互いに積層された複数の電磁鋼板によって形成され、前記軸方向に直交する周方向に向けて複数のティース及びスロットが交互に設けられたステータコアと、
前記スロットに配置された複数相のコイルと、
前記ステータコアの前記軸方向の端面に配置され、前記周方向に沿った複数の凹溝を有する絶縁性のガイドリングと、
前記凹溝内に配置され、前記コイルの端部同士を接続するバスバーと、を備え、
前記電磁鋼板における前記周方向の複数箇所には、前記ガイドリングにおける前記周方向の複数箇所に設けられた被係合部に係合される係合部が設けられている、回転電機用のステータにある。
【発明の効果】
【０００８】
前記回転電機用のステータにおいては、ガイドリングにおける周方向の複数箇所に被係合部が設けられ、ステータコアの電磁鋼板における周方向の複数箇所に、被係合部に係合される係合部が設けられている。そして、被係合部に係合部が係合されることにより、ステータコアに対するガイドリングの位置決めを行って、ステータコアにガイドリングを強固に固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態にかかる、回転電機用のステータを示す斜視図。
【図２】実施形態にかかる、ステータコアを示す斜視図。
【図３】実施形態にかかる、ステータコアにおける端部電磁鋼板を示す斜視図。
【図４】実施形態にかかる、ステータコアにガイドリングが配置された状態を示す断面説明図。
【図５】実施形態にかかる、ステータコアにガイドリングを配置する状態を示す断面説明図。
【図６】実施形態にかかる、ステータコアの電磁鋼板における突起によって、ステータコアにガイドリングを固定する状態を示す断面説明図。
【図７】実施形態にかかる、ステータにおけるコイルの配線状態を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
前述した回転電機用のステータにかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
本形態の回転電機用のステータ１は、図１、図４に示すように、ステータコア２、３相（複数相）のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗ、ガイドリング４及びバスバー５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，５Ｃを備える。ステータコア２は、軸方向Ｌに互いに積層された複数の電磁鋼板２１によって形成されている。ステータコア２には、軸方向Ｌに直交する周方向Ｃに向けて複数のティース２３及びスロット２４が交互に設けられている。３相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗは、ステータコア２のスロット２４に配置されている。ガイドリング４は、絶縁性を有するものであり、ステータコア２の軸方向Ｌの端面２０１に配置されて、周方向Ｃに沿った複数の凹溝４３を有する。
【００１１】
バスバー５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，５Ｃは、凹溝４３内に配置されており、各コイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの端部３３同士を接続するものである。ステータコア２の電磁鋼板２１における周方向Ｃの複数箇所には、ガイドリング４における周方向Ｃの複数箇所に設けられた被係合部としての貫通穴４４に係合される係合部としての突起２１１が設けられている。
【００１２】
以下に、本形態の回転電機用のステータ１について詳説する。
本形態のステータ１は、その内周側にロータを配置するよう構成されたインナーロータ型の回転電機を構成する。回転電機は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相を有する３相（交流）回転電機である。
図２に示すように、ステータコア２における各電磁鋼板２１は、鉄心材料を用いて形成されたものであり、珪素鋼板等によって構成されている。各電磁鋼板２１の表面には絶縁被膜が設けられている。電磁鋼板２１同士は、電磁鋼板２１の一部が軸方向Ｌに沿った板厚方向に変形して形成されたかしめ部２２１によって、位置決めが行われて互いに積層されている。
【００１３】
複数の電磁鋼板２１によるステータコア２は、その外周側部分に円環状に形成されたヨーク２２と、ヨーク２２における周方向Ｃの複数箇所から内周側に突出して形成された複数のティース２３と、周方向Ｃにおけるティース２３同士の間に形成された複数のスロット２４とを有する。かしめ部２２１は、ヨーク２２における周方向Ｃの複数箇所に形成されている。
【００１４】
Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗは、ティース２３の周りに巻回された集中巻コイルである。図示は省略するが、ステータコア２のティース２３には、２組以上の各相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗが順次配置されている。図４に示すように、コイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの両端部３３の全ては、ステータコア２における、ガイドリング４側に位置する軸方向Ｌの端面２０１から、軸方向Ｌの外方に引き出されている。各相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの両端部３３は、ガイドリング４の内周側に対向して配置されており、ガイドリング４の軸方向Ｌの端面４０１Ｂから、軸方向Ｌの外方にまで引き出されている。
【００１５】
図７に示すように、本形態の３相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗは、スター結線されている。Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗには、中性点３１と３相のリード部３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗとが形成されている。バスバー５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，５Ｃには、Ｕ相のバスバー５Ｕと、Ｖ相のバスバー５Ｖと、Ｗ相のバスバー５Ｗと、中性点用のバスバー５Ｃとがある。
【００１６】
図４に示すように、各バスバー５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，５Ｃの本体部５１は、凹溝４３内において、ステータコア２の周方向Ｃに沿って形成されている。各バスバー５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，５Ｃには、各相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの端部３３と接続（接合）するための引出部５２が、本体部５１から軸方向Ｌに屈曲して形成されている。同図においては、Ｕ相のバスバー５Ｕの引出部５２をＵ相のコイル３Ｕの端部３３に接続した状態を示す。他のバスバー５Ｖ，５Ｗ，５Ｃも同様に接続されている。
【００１７】
互いに接続する各コイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの端部３３と各バスバー５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，５Ｃの引出部５２とは、径方向Ｒに対向する位置に配置されている。また、互いに接続しない各コイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの端部３３と各バスバー５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，５Ｃの引出部５２とは、周方向Ｃにずれた位置に配置されている。
【００１８】
図７に示すように、Ｕ相のバスバー５Ｕは、Ｕ相のコイル３Ｕの端部３３同士を接続しており、Ｕ相のバスバー５Ｕのいずれかの部位には、Ｕ相のリード部３２Ｕが形成されている。Ｖ相のバスバー５Ｖは、Ｖ相のコイル３Ｖの端部３３同士を接続しており、Ｖ相のバスバー５Ｖのいずれかの部位には、Ｖ相のリード部３２Ｖが形成されている。Ｗ相のバスバー５Ｗは、Ｗ相のコイル３Ｗの端部３３同士を接続しており、Ｗ相のバスバー５Ｗのいずれかの部位には、Ｗ相のリード部３２Ｗが形成されている。中性点用のバスバー５Ｃは、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの端部３３同士を接続しており、中性点用のバスバー５Ｃは、中性点３１として機能する。
【００１９】
図１、図４に示すように、ガイドリング４には、Ｕ相のバスバー５Ｕ、Ｖ相のバスバー５Ｖ、Ｗ相のバスバー５Ｗ及び中性点用のバスバー５Ｃを配置するために、４つの凹溝４３が、周方向Ｃに円環状に形成されるとともに径方向Ｒに並んで形成されている。４つの凹溝４３の径方向Ｒに、各バスバー５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，５Ｃを配置する順序は、適宜決定することができる。ガイドリング４は、絶縁性を有する種々の熱可塑性樹脂によって形成されている。
【００２０】
ガイドリング４は、各バスバー５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，５Ｃの位置決めを行うとともに、各バスバー５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，５Ｃの組付性及び絶縁性を確保するために用いられる。ガイドリング４とバスバー５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，５Ｃとが組み付けられたものはバスリングと呼ばれることがある。各相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗ及び各相のバスバー５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，５Ｃは、銅材料等の導電性の良い金属によって形成されている。
【００２１】
図７においては、各相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗ同士が並列に接続された場合を示す。これ以外にも、各相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗ同士は、直列に接続されていてもよく、また、直列と並列とを併用して接続されていてもよい。
【００２２】
各相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗ及び各バスバー５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，５Ｃは、四角形状又は扁平形状の断面を有する平角線によって形成されている。なお、各相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗ及び各バスバー５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，５Ｃは、円形状の断面を有する丸線によって形成してもよい。各バスバー５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，５Ｃの本体部５１は、円弧状に形成されて、ガイドリング４の凹溝４３内に配置されている。各凹溝４３の深さは、隣接するバスバー５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，５Ｃ同士の絶縁性を確保するための十分な沿面距離を設定できる深さに形成されている。
【００２３】
図１、図４に示すように、ガイドリング４は、ステータコア２の軸方向Ｌの端面２０１に対面して配置される円環状の底部４１と、底部４１から軸方向Ｌの外方に向けて突出する複数の円環状の壁部４２とを有する。複数の壁部４２は、内周側から外周側に向けた径方向Ｒに５つ並んで形成されている。凹溝４３は、壁部４２同士の間において、径方向Ｒに４つ並んで形成されている。
【００２４】
ガイドリング４における、ステータコア２と対面する軸方向Ｌの端面４０１Ａの内周側端部及び外周側端部には、ステータコア２の軸方向Ｌの端面２０１に接触する円環状の凸部４１１が形成されている。凸部４１１同士の間には、ステータコア２の軸方向Ｌの端面２０１との間に空間を形成する凹部４１２が形成されている。
【００２５】
図２、図３に示すように、電磁鋼板２１における複数の突起２１１は、ステータコア２を構成する複数の電磁鋼板２１のうちの、ステータコア２の軸方向Ｌの端面２０１に位置してガイドリング４に対面する端部電磁鋼板２１Ａにおいて、端部電磁鋼板２１Ａの一部が延出されることによって形成されている。各突起２１１は、ステータコア２にガイドリング４を組み付ける際に、貫通穴４４に差し込まれるとともに、ガイドリング４の外周面４０２において、貫通穴４４からステータコア２の側に折り曲げられる。そして、各突起２１１がガイドリング４の外周面４０２にかしめられることにより、ガイドリング４がステータコア２に固定される。突起２１１及び貫通穴４４は、端部電磁鋼板２１Ａ及びガイドリング４における周方向Ｃの３〜１０箇所に設けることができる。
【００２６】
図２は、帯状鋼板から打ち抜かれた状態の端部電磁鋼板２１Ａを示す。各突起２１１は、端部電磁鋼板２１Ａを帯状鋼板から打ち抜く際には、端部電磁鋼板２１Ａの径方向Ｒの外周側に向けて延び、端部電磁鋼板２１Ａに繋がった状態で形成される。そして、端部電磁鋼板２１Ａが帯状鋼板から打ち抜かれた後に、各突起２１１は、端部電磁鋼板２１Ａに対して垂直に起立するように折り曲げられる。なお、打抜き時又は固定時において、各突起２１１は、端部電磁鋼板２１Ａに対して軸方向Ｌに傾斜する状態で折り曲げられていてもよい。
【００２７】
図５に示すように、ガイドリング４における各貫通穴４４は、ガイドリング４の外周側端部に位置する凸部４１１において、ガイドリング４における、ステータコア２と対面する側の軸方向Ｌの端面４０１Ａと、ガイドリング４の外周面４０２とを連通する状態に形成されている。本形態の貫通穴４４は、ガイドリング４の軸方向Ｌの端面４０１Ａから軸方向Ｌに伸びる軸方向穴部分４４１と、ガイドリング４の径方向Ｒに伸びる径方向穴部分４４２とが繋がって形成されている。軸方向穴部分４４１と径方向穴部分４４２とが繋がる外側の角部に位置する壁面は、曲面形状（Ｒ形状）に形成されている。
【００２８】
図４に示すように、端部電磁鋼板２１Ａの各突起２１１は、端部電磁鋼板２１Ａから軸方向Ｌのガイドリング４の側に屈曲した状態で、貫通穴４４の軸方向穴部分４４１に差し込まれるとともに、再び端部電磁鋼板２１Ａと平行になるように径方向Ｒの外周側に屈曲した状態で、貫通穴４４の径方向穴部分４４２に差し込まれている。そして、各突起２１１は、径方向穴部分４４２からガイドリング４の外周面４０２に抜き出され、この外周面４０２において、軸方向Ｌのステータコア２の側に屈曲している。突起２１１がガイドリング４の外周面４０２においてステータコア２の側に屈曲していることにより、ステータコア２からガイドリング４が外れにくくすることができる。
【００２９】
次に、ステータコア２にガイドリング４を組み付ける方法について説明する。
まず、ステータコア２に３相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを配置してステータ１を形成する。また、図２、図３に示すように、ステータコア２の端部電磁鋼板２１Ａにおける各突起２１１は、端部電磁鋼板２１Ａに対して起立するよう軸方向Ｌに折り曲げる。各突起２１１は、後述する各貫通穴４４に接触するときの折れ曲がりを容易にするために、外周側に向けて若干傾斜する状態で形成することができる。
【００３０】
次いで、図５に示すように、ステータコア２に対してガイドリング４を相対的に接近させ、ガイドリング４の各貫通穴４４における軸方向穴部分４４１に、ステータコア２の端部電磁鋼板２１Ａにおける各突起２１１を挿入する。そして、ステータコア２とガイドリング４とをさらに接近させると、図６に示すように、各突起２１１は、各貫通穴４４の軸方向穴部分４４１と径方向穴部分４４２との外側の角部に接触して、径方向穴部分４４２に挿入されるように折れ曲がる。こうして、ステータコア２の軸方向Ｌの端面２０１にガイドリング４が当接するとともに、各貫通穴４４の径方向穴部分４４２から各突起２１１が外周側に突出した状態が形成される。
【００３１】
次いで、図４に示すように、各突起２１１における、各貫通穴４４から外周面４０２に突出する部分を、ステータコア２の軸方向Ｌのステータコア２の側に折り曲げる。こうして、各貫通穴４４への各突起２１１の係合（かしめ）により、ステータコア２にガイドリング４が固定される。なお、ステータコア２とガイドリング４との間には、両者の固定をより強固にするために、接着剤を設けてもよい。
【００３２】
その後、各コイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗの端部３３と、ガイドリング４における各凹溝４３に配置された各バスバー５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，５Ｃの引出部５２とを、溶接、ろう付け等（図４において符号Ｘによって示す。）を行って接合する。
各バスバー５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，５Ｃが配置された各凹溝４３の隙間には、熱硬化性樹脂等の注入用樹脂を注入し、ガイドリング４に各バスバー５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，５Ｃを固定することができる。なお、注入用樹脂を用いる代わりに、各凹溝４３に蓋部材を嵌め込むこともできる。
【００３３】
本形態においては、各バスバー５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，５Ｃは、ステータコア２にガイドリング４を組み付ける前に予めガイドリング４の各凹溝４３に配置した。これ以外にも、各バスバー５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，５Ｃは、ステータコア２にガイドリング４を組み付けた後にガイドリング４の各凹溝４３に配置することもできる。
【００３４】
本形態の回転電機用のステータ１においては、ガイドリング４における周方向Ｃの複数箇所に貫通穴４４が設けられ、ステータコア２の端部電磁鋼板２１Ａにおける周方向Ｃの複数箇所に、貫通穴４４にかしめられる突起２１１が設けられている。各貫通穴４４は、熱可塑性樹脂等によってガイドリング４を成形するときに形成することができる。また、各突起２１１は、折曲げ等の加工性が高い鋼板に設けられており、ステータコア２に対するガイドリング４の位置決めを行った固定を容易にすることができる。そして、複数の貫通穴４４に各突起２１１がそれぞれかしめられることにより、ステータコア２に対するガイドリング４の位置決めを行って、ステータコア２にガイドリング４を強固に固定することができる。
【００３５】
各突起２１１は、端部電磁鋼板２１Ａに設ける以外にも、端部電磁鋼板２１Ａに重なる別の電磁鋼板２１に設けることも可能である。この場合には、端部電磁鋼板２１Ａには、各突起２１１を配置する複数の凹部を形成することができる。
また、ガイドリング４における被係合部及び端部電磁鋼板２１Ａにおける係合部は、貫通穴４４及び突起２１１とする以外にも、互いに係合する種々の形状とすることもできる。
【００３６】
なお、本発明は、各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  回転電機用のステータ
２  ステータコア
２１  電磁鋼板
２１Ａ  端部電磁鋼板
２１１  突起（係合部）
２３  ティース
２４  スロット
３Ｕ，３Ｖ，３Ｗ  コイル
４  ガイドリング
４３  凹溝
４４  貫通穴（被係合部）
５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，５Ｃ  バスバー
【図１】
2018038204.tif 000003
【図２】
2018038204.tif 000004
【図３】
2018038204.tif 000005
【図４】
2018038204.tif 000006
【図５】
2018038204.tif 000007
【図６】
2018038204.tif 000008
【図７】
2018038204.tif 000009