(57)【要約】【課題】小型化が可能な回転電機を提供する。【解決手段】ステータコア１０のティース部１６には、コイル２０が装着されている。三相のリード線２１，２２，２３および三相の中性点用引出線４１，４２，４３が、コイル２０から引き出されている。三相のリード線２１，２２，２３は、ホルダ３０によって保持されている。三相の中性点用引出線４１，４２，４３は、中性点バスバー５０によって電気的に接続されている。ホルダ３０は、ヨーク部１２と軸方向に並んで配置され、中性点バスバー５０は、ティース部１６と軸方向に並んで配置されている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のヨーク部と、前記ヨーク部から前記ヨーク部の径方向の内側に向けて突出する複数のティース部とを含み、隣り合う前記ティース部の間に前記ヨーク部の軸方向に沿って延びるスロットが形成されたステータコアと、
前記ティース部に装着された三相コイルと、
前記三相コイルから引き出された、三相のリード線および三相の中性点用引出線と、
前記三相のリード線を保持するホルダと、
前記三相の中性点用引出線を電気的に接続する中性点バスバーとを備え、
前記ホルダは、前記ヨーク部と前記軸方向に並んで配置され、前記中性点バスバーは、前記ティース部と前記軸方向に並んで配置されている、回転電機。
【請求項２】
前記三相コイルを前記ステータコアに対し電気的に絶縁する絶縁部材を備え、
前記絶縁部材は、前記三相コイルと前記ヨーク部との間に介在して前記三相コイルを前記ヨーク部に対し電気的に絶縁する板部を有し、
前記径方向において、前記板部は、前記ホルダと前記中性点バスバーとの間に介在している、請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記中性点バスバーを保持するバスバーホルダをさらに備え、
前記バスバーホルダは、前記絶縁部材に搭載されている、請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記ホルダと前記バスバーホルダとは、前記径方向に見て、互いに重なり合っている、請求項３に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
同相のコイル巻線を導電体を介して連結するステータにおけるコイル巻線の結線構造が、たとえば特開平６−２３３４８３号公報（特許文献１）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２３３４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特開平６−２３３４８３号公報（特許文献１）に記載の構成では、同相のコイル巻線の一端同士および他端同士を結線する結線用ユニットが、ステータの軸方向においてコイルエンドと並んで配置されている。この配置のため、軸方向におけるステータの寸法を小さくするには限界があった。
【０００５】
本開示では、小型化が可能な回転電機が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に従うと、ステータコアと、三相コイルと、三相のリード線および三相の中性点用引出線と、ホルダと、中性点バスバーとを備える、回転電機が提供される。ステータコアは、円筒状のヨーク部と、ヨーク部からヨーク部の径方向の内側に向けて突出する複数のティース部とを含んでいる。隣り合うティース部の間に、ヨーク部の軸方向に沿って延びるスロットが形成されている。三相コイルは、ティース部に装着されている。三相のリード線および三相の中性点用引出線は、三相コイルから引き出されている。ホルダは、三相のリード線を保持している。中性点バスバーは、三相の中性点用引出線を電気的に接続している。ホルダは、ヨーク部と軸方向に並んで配置されており、中性点バスバーは、ティース部と軸方向に並んで配置されている。
【０００７】
上記の回転電機は、三相コイルをステータコアに対し電気的に絶縁する絶縁部材を備えている。絶縁部材は、板部を有している。板部は、三相コイルとヨーク部との間に介在して、三相コイルをヨーク部に対し電気的に絶縁している。径方向において、板部は、ホルダと中性点バスバーとの間に介在している。
【０００８】
上記の回転電機は、中性点バスバーを保持するバスバーホルダをさらに備えている。バスバーホルダは、絶縁部材に搭載されている。
【０００９】
上記の回転電機において、ホルダとバスバーホルダとは、径方向に見て、互いに重なり合っている。
【発明の効果】
【００１０】
本開示に従えば、回転電機を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に従った回転電機を備える電動圧縮機の概略構成を示す部分断面図である。
【図２】ステータコアの斜視図である。
【図３】絶縁部材の斜視図である。
【図４】絶縁部材を異なる角度から見た斜視図である。
【図５】コイルから引き出された三相の中性点用引出線が電気的に接続された状態の斜視図である。
【図６】中性点バスバーおよびバスバーホルダの斜視図である。
【図７】絶縁部材を介してコイルがティース部に装着された状態の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて、実施の形態における回転電機について説明する。以下に示す実施の形態において、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して、重複した説明は繰り返さない。
【００１３】
図１は、実施の形態に従った回転電機を備える電動圧縮機１１０の概略構成を示す部分断面図である。電動圧縮機１１０は、車両に搭載される電動圧縮機であり、一例として、燃料電池自動車に搭載されている。
【００１４】
図１を参照して、電動圧縮機１１０は、ハウジング１１２と、圧縮部１１５と、電動モータ１とを備えている。
【００１５】
本実施の形態に係る回転電機の一例としての電動モータ１は、ロータ（回転子）３と、ステータ（固定子）４とを備えている。ロータ３は、回転軸２に固定されている。回転軸２は、ステータ４内に挿通された状態で、ハウジング１１２内に回転可能に支持されている。ステータ４は、ステータコア１０とコイル２０とを含んで構成されている。ステータコア１０は、ハウジング１１２の内周面に固定されている。コイル２０は、後述するステータコア１０のティース部に装着されている。
【００１６】
図２は、ステータコア１０の斜視図である。図２に示すように、ステータコア１０は全体として、中空円筒状の外形を有している。以下の実施の形態では、円筒状のステータコア１０の軸方向を単に軸方向と称し、ステータコア１０の径方向を単に径方向と称し、ステータコア１０の周方向を単に周方向と称して、説明を行なう。
【００１７】
ステータコア１０は、周方向に分割された複数の分割ステータコア１１を有している。詳述すると、ステータコア１０は、９個の分割ステータコア１１を有している。各分割ステータコア１１は、複数の電磁鋼板をステータコア１０の軸方向に積層し、各電磁鋼板を一体に結合することで形成されている。
【００１８】
各分割ステータコア１１は、円弧状のヨーク部１２と、複数のティース部１６とを有している。各分割ステータコア１１がヨーク部１２で結合されて、円筒状のステータコア１０が形成されている。ヨーク部１２は、ステータコア１０の外周部分を構成している。ヨーク部１２は、一方の軸方向端面１３と他方の軸方向端面１４とを有している。
【００１９】
ティース部１６は、ヨーク部１２の内周面から、ヨーク部１２の径方向の内側に向けて突出している。複数の分割ステータコア１１が結合されて一体のステータコア１０が形成された状態で、ティース部１６は、周方向に間隔を隔てて設けられている。ティース部１６は、略直方体形状であり、ティース部１６の長手方向が軸方向に延びるように設けられている。ティース部１６は、ティース部１６がヨーク部１２から突出する先端部に、周方向に突き出る突起部１７を有している。
【００２０】
周方向において隣り合うティース部１６間には、スロット１８が形成されている。スロット１８は、軸方向に延びている。スロット１８は、ステータコア１０の内周に開口している。
【００２１】
ティース部１６に装着されるコイル２０は、その一部がスロット１８内に収容されている。コイル２０は、断面が円形の導体である丸線であり、ティース部１６に巻き付けられている。
【００２２】
コイル２０は、三相コイルであり、Ｕ相コイルと、Ｖ相コイルと、Ｗ相コイルとを有している。Ｕ相コイルが装着されたティース部１６と、Ｖ相コイルが装着されたティース部１６と、Ｗ相コイルが装着されたティース部１６とは、周方向においてこの順に並べられている。Ｖ相コイルが装着されているティース部１６に対し、周方向において隣り合うティース部１６の一方にはＵ相コイルが装着されており、他方にはＷ相コイルが装着されている。
【００２３】
以下の実施の形態では、Ｕ相を第１相、Ｖ相を第２相、Ｗ相を第３相として説明を行なう。
【００２４】
図３は、絶縁部材６０の斜視図である。図４は、図３に示す絶縁部材６０を異なる角度から見た斜視図である。絶縁部材６０は、コイル２０とステータコア１０との間に存在して、コイル２０をステータコア１０から絶縁するための部材である。絶縁部材６０は、ＰＰＳ（Polyphenylene  Sulfide）およびＬＣＰ（液晶ポリマー）に代表される樹脂材料などの、絶縁性材料により形成されている。
【００２５】
絶縁部材６０は、図３，４に示すように、半割れ筒状のティース受入部６１を有している。ティース受入部６１は、中空に形成されており、その内部に空間６３が形成されている。ティース受入部６１は、ステータコア１０のティース部１６を受け入れ可能な形状を有している。
【００２６】
絶縁部材６０は、ティース受入部６１の一端に設けられた板部６２と、ティース受入部６１の他端に設けられた張出部６４とを有している。板部６２と張出部６４とは、半割れ筒状のティース受入部６１に対して外側に張り出すように、ティース受入部６１の縁部分に設けられている。
【００２７】
絶縁部材６０は、平板状のホルダ搭載部６５を有している。ホルダ搭載部６５は、板部６２から、ティース受入部６１とは反対方向に突出している。ホルダ搭載部６５には、ホルダ搭載部６５を厚み方向に貫通する嵌合孔６６が形成されている。板部６２には、スリット６８が形成されている。絶縁部材６０をステータコア１０に装着した状態で、スリット６８は、軸方向に延びている。スリット６８は、板部６２の縁部分から底部６９に亘って形成されている。図４に示すように、底部６９は、ホルダ搭載部６５の表面に対して突出しており、ホルダ搭載部６５と底部６９とは段差を形成している。この段差を形成することにより、後述するＷ相リード線２３の配索が容易になっている。
【００２８】
図５は、コイル２０から引き出された三相の中性点用引出線４１，４２，４３が電気的に接続された状態の斜視図である。実施の形態の電動モータ１は、図５に示すように、ホルダ３０を備えている。ホルダ３０は、コイル２０から引き出されたＵ相リード線（第１相リード線）２１、Ｖ相リード線（第２相リード線）２２およびＷ相リード線（第３相リード線）２３を保持している。ホルダ３０は、略リング状の外形を有している。ホルダ３０は、円筒状のヨーク部１２に対応するリング形状を有している。ホルダ３０は、ヨーク部１２と略同一の径を有している。三相のリード線２１，２２，２３は、ホルダ３０の外周面から引き出されている。
【００２９】
ホルダ３０に対して径方向内側に、中性点バスバー５０が配置されている。中性点バスバー５０は、バスバーホルダ７０によって保持されている。実施の形態の電動モータ１は、３つの中性点バスバー５０を有している。図６は、中性点バスバー５０およびバスバーホルダ７０の斜視図である。
【００３０】
中性点バスバー５０は、ＵＶＷ三相の中性点を電気的に接続するためのバスバーである。中性点バスバー５０は、図５，６に示すように、本体部５１と、径方向延設部５２と、軸方向延設部５３と、周方向延設部５４と、折り返し部５５とを有している。中性点バスバー５０は、１つの本体部５１を有している。中性点バスバー５０は、ＵＶＷ三相に対応して、それぞれ３つの径方向延設部５２、軸方向延設部５３、周方向延設部５４および折り返し部５５を有している。
【００３１】
本体部５１は、円弧状の形状を有している。本体部を円環形状にすると、電流が集中することから本体部を太くする必要がある。また、円環形状の本体部をプレス打ち抜き加工により成形すると、円環の真ん中部分の材料を廃棄することになり、材料の歩留まりが悪くなる。そのため、実施の形態の本体部５１は、円環を分割した一部である円弧状の形状を有している。
【００３２】
径方向延設部５２は、本体部５１に対して径方向の外側に延びている。径方向延設部５２は、周方向における本体部５１の２箇所の端部と、周方向における本体部５１の中央部とにおいて、本体部５１に接続されている。軸方向延設部５３は、径方向延設部５２が本体部５１から径方向に突出する先端において径方向延設部５２に接続されている。軸方向延設部５３は、軸方向に沿って、径方向延設部５２に対してステータコア１０から離れる方向に延びている。
【００３３】
周方向延設部５４は、軸方向延設部５３が径方向延設部５２から軸方向に突出する先端において、軸方向延設部５３に接続されている。周方向延設部５４は、周方向に沿って、各々図中の反時計回り方向に延びている。折り返し部５５は、周方向延設部５４が軸方向延設部５３から周方向に突出する先端が折り曲げられて形成されており、これにより中性点バスバー５０の先端部分にフック形状が形成されている。このフック形状は、先端が径方向外側を向いている。
【００３４】
図５に示すように、Ｕ相中性点用引出線４１、Ｖ相中性点用引出線４２およびＷ相中性点用引出線４３は、各々、１つの中性点バスバー５０を構成している３つの周方向延設部５４および折り返し部５５によって挟まれて、周方向延設部５４と折り返し部５５との間に保持されている。Ｕ相中性点用引出線４１、Ｖ相中性点用引出線４２およびＷ相中性点用引出線４３を各々取り囲むように折り返し部５５がかしめられ、Ｕ相中性点用引出線４１、Ｖ相中性点用引出線４２およびＷ相中性点用引出線４３が中性点バスバー５０によって保持されている。これにより、コイル２０から引き出された三相の中性点用引出線４１，４２，４３が、中性点バスバー５０を介して電気的に接続されて、中性点が形成される。
【００３５】
導電材料製の中性点バスバー５０は、絶縁材料製のバスバーホルダ７０によって保持されている。３つの中性点バスバー５０が、各々の本体部５１が同一の円上に沿うように、周方向に並んで配置されて、バスバーホルダ７０によって保持されている。バスバーホルダ７０は、厚みの薄い略円環板状の外形を有している。実施の形態のバスバーホルダ７０は、３つの中性点バスバー５０を一体に保持している。バスバーホルダ７０の外周縁部には、複数の切欠きが形成されている。これらの切欠きは、中性点用引出線４１，４２，４３が配索される逃がし穴７１として機能している。
【００３６】
図７は、絶縁部材６０を介してコイル２０がティース部１６に装着された状態の側面図である。図３，４に示す形状を有する同形状の一対の絶縁部材６０が、各々のティース受入部６１内の空間６３にティース部１６を嵌め入れるように、上下からティース部１６に組み付けられる。これにより、上下一対の絶縁部材６０のティース受入部６１によって形成される絶縁筒状体が、ティース部１６の周囲に装着される。
【００３７】
コイル２０は、ティース受入部６１の周囲に巻回される。コイル２０は、絶縁部材６０を介して、ティース部１６に対し電気的に絶縁された状態で、ティース部１６に装着されている。ティース部１６の周囲に装着されたコイル２０は、ティース部１６の軸方向端面から軸方向に突出するコイルエンド２４を有している。
【００３８】
絶縁部材６０をステータコア１０に装着した状態で、板部６２は、コイル２０とヨーク部１２の内周面との間に介在し、コイル２０をヨーク部１２に対し電気的に絶縁している。張出部６４は、絶縁部材６０に装着されたコイル２０が内周方向に巻崩れるのを防止している。板部６２は、径方向の外側からコイル２０を支持している。張出部６４は、径方向の内側からコイル２０を支持している。コイル２０は、板部６２の径方向内側の面と張出部６４の径方向外側の面とによって支持されている。コイル２０は、板部６２と張出部６４との互いに対向する面によって支持されている。
【００３９】
ホルダ搭載部６５は、ヨーク部１２の軸方向端面１３と対向するように配置されている。このホルダ搭載部６５に、ホルダ３０が搭載されている。ホルダ３０は、絶縁部材６０とは別の部材として構成されている。ヨーク部１２の軸方向端面１３とホルダ３０との間に、絶縁部材６０の一部を構成するホルダ搭載部６５が介在している。ホルダ３０は、ヨーク部１２の軸方向端面１３と対向し、ヨーク部１２と軸方向に並んで配置されている。ホルダ３０には突起が形成されており、この突起が絶縁部材６０の嵌合孔６６（図３，４）に嵌合することにより、ホルダ３０が絶縁部材６０に取り付けられている。
【００４０】
ホルダ３０には、第１溝３１と、第２溝３２と、第３溝３３とが形成されている。第１溝３１、第２溝３２および第３溝３３は、軸方向にこの順に並んで形成されている。軸方向において、ヨーク部１２の軸方向端面１３に近い側から順に、第３溝３３、第２溝３２および第１溝３１が形成されている。第１溝３１、第２溝３２および第３溝３３は、ホルダ３０の径方向外側に開口している。
【００４１】
ホルダ３０は、凸壁３４，３５を有している。軸方向において、ヨーク部１２の軸方向端面１３から近い側から順に、凸壁３５、凸壁３４が並んで配置されている。凸壁３４，３５は、略円環状の平板形状を有している。凸壁３４は、第１溝３１と第２溝３２との間に配置されており、第１溝３１と第２溝３２とを隔てている。凸壁３５は、第２溝３２と第３溝３３との間に配置されており、第２溝３２と第３溝３３とを隔てている。
【００４２】
Ｕ相リード線２１は、第１溝３１内に配索されている。Ｖ相リード線２２は、第２溝３２内に配索されている。Ｗ相リード線２３は、第３溝３３内に配索されている。Ｕ相リード線２１、Ｖ相リード線２２およびＷ相リード線２３は、それぞれ異なる溝に収容されている。凸壁３４は、Ｕ相リード線２１とＷ相リード線２２とを電気的に絶縁している。凸壁３５は、Ｖ相リード線２２とＷ相リード線２３とを電気的に絶縁している。
【００４３】
図７に示すように、断面視したバスバーホルダ７０は、搭載部７２と、嵌合部７３とを有している。搭載部７２は、略円環板状の外形を有している。搭載部７２は、径方向（図７中の左右方向）において絶縁部材６０の板部６２と張出部６４との両方に亘って配置されており、板部６２の上縁と張出部６４の上縁との両方に載せ置かれている。板部６２の上縁は、搭載部７２の外周縁部分に当接している。張出部６４の上縁は、搭載部７２の内周縁部分に当接している。これによりバスバーホルダ７０は、絶縁部材６０に搭載されている。
【００４４】
バスバーホルダ７０に保持された中性点バスバー５０は、コイルエンド２４と軸方向に並んで配置されている。中性点バスバー５０は、コイル２０の装着されたステータコア１０のティース部１６と、軸方向に並んで配置されている。
【００４５】
嵌合部７３は、搭載部７２における板部６２および張出部６４と接触する面から突出して設けられている。バスバーホルダ７０が絶縁部材６０に搭載された状態で、嵌合部７３は、板部６２の内周面と接触しており、かつ張出部６４の外周面と接触している。嵌合部７３は、板部６２または張出部６４と対向する面の両方に面接触している。嵌合部７３を設けることにより、バスバーホルダ７０がより強固に絶縁部材６０と係合し、バスバーホルダ７０は絶縁部材６０により位置決めされている。バスバーホルダ７０を絶縁部材６０に対し固定することにより、絶縁部材６０が撓んだり振動したりしても、バスバーホルダ７０の絶縁部材６０上への搭載を維持可能な構成とされている。
【００４６】
ホルダ３０が絶縁部材６０に取り付けられ、かつバスバーホルダ７０が絶縁部材６０に搭載された状態で、絶縁部材６０の板部６２は、径方向において、ホルダ３０と中性点バスバー５０との間に介在している。ホルダ３０と中性点バスバー５０とは、径方向に並んで配置されている。ホルダ３０と中性点バスバー５０とは、軸方向において、互いに重なる位置に配置されている。ホルダ３０と中性点バスバー５０とは、径方向に見て、互いに重なり合っている。
【００４７】
以上説明した実施の形態の電動モータ１は、回転電機の一例であって、図５に示すように、三相のリード線２１，２２，２３を保持するホルダ３０と、三相の中性点用引出線４１，４２，４３を電気的に接続する中性点バスバー５０とを備えている。図７に示すように、ホルダ３０は、ステータコア１０のヨーク部１２と軸方向に並んで配置されている。中性点バスバー５０は、ステータコア１０のティース部１６と軸方向に並んで配置されている。ホルダ３０と中性点バスバー５０とは、径方向に並んで配置されている。ホルダ３０と中性点バスバー５０とは、径方向において互いにずれた位置に配置されている。
【００４８】
このようにすれば、ホルダ３０と中性点バスバー５０とを軸方向に並べて配置する必要がなく、軸方向における電動モータ１全体の寸法を低減することができる。したがって、電動モータ１を小型化することができる。
【００４９】
また図７に示すように、絶縁部材６０の板部６２は、径方向において、ホルダ３０と中性点バスバー５０との間に介在している。ホルダ３０と中性点バスバー５０との間に配置された板部６２の先端部分にバスバーホルダ７０を取り付けることにより、ホルダ３０と中性点バスバー５０とを確実に位置決めすることが可能になる。
【００５０】
また図７に示すように、中性点バスバー５０を保持するバスバーホルダ７０は、絶縁部材６０に搭載されている。このようにすれば、中性点バスバー５０がティース部１６と軸方向に並ぶ配置を、確実に実現することができる。ホルダ３０と中性点バスバー５０との間に配置された板部６２の先端部分にバスバーホルダ７０を搭載することにより、ホルダ３０と中性点バスバー５０とを確実に位置決めすることが可能になる。
【００５１】
また図７に示すように、ホルダ３０とバスバーホルダ７０とは、径方向に見て、互いに重なり合っている。このようにホルダ３０とバスバーホルダ７０とが配置されていれば、ホルダ３０とバスバーホルダ７０との軸方向の位置が互いに重なって配置されていることになるので、軸方向における電動モータ１の寸法を一層低減することができる。
【００５２】
実施の形態で説明した回転電機は、電動圧縮機１１０の圧縮部１１５を駆動する電動モータ１であったが、他の用途に用いられるモータであってもよい。または回転電機は、動力を受けて発電する発電機であってもよい。
【００５３】
以上のように実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５４】
１  電動モータ、２  回転軸、３  ロータ、４  ステータ、１０  ステータコア、１２  ヨーク部、１３，１４  軸方向端面、１６  ティース部、１８  スロット、２０  コイル、２１，２２，２３  リード線、３０  ホルダ、３１  第１溝、３２  第２溝、３３  第３溝、３４，３５  凸壁、４１，４２，４３  中性点用引出線、５０  中性点バスバー、５１  本体部、５２  径方向延設部、５３  軸方向延設部、５４  周方向延設部、５５  折り返し部、６０  絶縁部材、６２  板部、６４  張出部、６５  ホルダ搭載部、７０  バスバーホルダ、７１  逃がし穴、７２  搭載部、７３  嵌合部、１１０  電動圧縮機、１１５  圧縮部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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