(57)【要約】【課題】簡単な構造で確実にバスバー相互の絶縁を行い得るようにした小型化の電動機を提供する。【解決手段】この電動機は、永久磁石を有するロータの外側に配置されるステータ２３を有しており、ステータ２３は複数のステータセグメント２５を円形に配置して形成される。ステータセグメント２５に装着されるインシュレータ３１には配線支持部３７ａ，３７ｂが設けられ、配線支持部３７ａ，３７ｂには真っ直ぐな保持溝４１〜４３が並行に形成されている。それぞれの保持溝４１〜４３には、基端部側に給電端子５１ｗ，５２ｕ，５３ｖが設けられた帯状部材を折り曲げて先端部と前記基端部との間に開口部が設けられたバスバー５１〜５３が挿入され、内側の保持溝４２，４３に挿入されるバスバー５２，５３の給電端子は外側のバスバーの開口部に対応している。【選択図】図１０
2008312277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を有し回転軸が設けられるロータと、当該ロータの外側に配置されコイルが設けられるステータとを有する電動機であって、
それぞれ前記コイルが巻き付けられるティースが一体に設けられ円周方向に伸びるヨーク片を有する複数のステータセグメントを円形に配置して形成されるステータコアと、
前記ステータコアの端面を覆う端面壁を有し、それぞれの前記ステータセグメントに装着されるインシュレータと、
前記端面壁に設けられ、それぞれの前記ヨーク片に対応させて前記ヨーク片の接線方向に伸びて軸方向外方に開口された真っ直ぐな複数の保持溝が並行に形成された配線支持部と、
前記保持溝に対応した複数の直線部と当該直線部相互間の折曲部とを備えるとともに、基端部側に給電端子が設けられた帯状部材を折り曲げて先端部と前記基端部との間に開口部が設けられ、それぞれ前記保持溝に挿入される複数のバスバーとを有し、
内側の前記保持溝に挿入される前記バスバーの前記給電端子を外側の前記バスバーの開口部に対応させて配置することを特徴とする電動機。
【請求項２】
請求項１記載の電動機において、前記配線支持部に３つの保持溝を形成し、それぞれ前記保持溝に挿入される３本の前記バスバーのうち、２本のバスバーの先端部側に他の１本の前記バスバーの基端部を配置することを特徴とする電動機。
【請求項３】
請求項１または２記載の電動機において、前記バスバーに前記保持溝の内面に係合する係合爪を設け、前記係合爪と前記内面との係合により前記バスバーの抜けを防止することを特徴とする電動機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれ１項に記載の電動機において、前記バスバーのうち前記ヨーク片相互間に対応する箇所に凹部を形成することを特徴とする電動機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動機において、径方向外周側の前記保持溝に挿入される前記バスバーは、径方向内周側の前記保持溝に挿入される前記バスバーよりも断面積が大きいことを特徴とする電動機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動機において、前記バスバーは前記給電端子が設けられた基端部側よりも先端部側の断面積が大きいことを特徴とする電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両駆動用として用いられる電動機に関し、特に、コイル同士をバスバーによって結線するようにした三相交流式の同期電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の駆動源として電動機が搭載される車両には、電動機のみを駆動源として電動機の出力を駆動輪に伝達するようにした電気自動車と、動力源としてエンジンと電動機の両方を備えたハイブリッド車両とがある。ハイブリッド車両にはエンジンにより発電機を駆動してバッテリに充電し、バッテリを電源とする電動機の動力を駆動輪に伝達するようにしたタイプと、エンジンと電動機の両方の動力を駆動輪に伝達できるようにしたタイプとがある。
【０００３】
このような車両駆動用の電動機としては、三相交流式の同期電動機が使用されている。このタイプの電動機は永久磁石を有し回転軸が設けられるロータと、ロータを囲むようにロータの外側に配置される固定子鉄心つまりステータコアを備えたステータとを有している。ステータコアは環状ないし円筒形状のヨークとこれに一体に設けられ回転中心軸に向けて径方向に突出する複数のティースとを有し、それぞれのティースには固定子巻線つまりコイルが巻き付けられる。このタイプの電動機はコイルが回転しないので、ブラシと整流子が不要なブラシレスモータとなり、ロータの回転位置を検出してそれぞれのコイルへの通電が制御される。それぞれのコイルはＵ相、Ｖ相およびＷ相の３つのグループに分けられており、グループ毎に相互に１２０度の位相を持った単相交流であって電圧および周期が等しい電力がそれぞれのコイルに供給される。
【０００４】
コイルの巻線方式としては、コイルを少なくとも３つのスロットを渡らせるようにしてティースに巻き付けるようにした分布巻と、各々のティースに直接コイルを巻き付けるようにした集中巻とがある。集中巻はステータの端部から突出するコイル端の長さが短くなる等の利点があるので、車両駆動用には集中巻の電動機が多用されている。
【０００５】
車両駆動用に使用される電動機は、車載バッテリを電源としているので、バッテリからの直流をインバータにより所定周期の交流に変換して電動機の各コイルに電力が供給されることになる。コイルの結線方法は主にスター結線が採用されており、集中巻きされた各コイルの一端部は中点側端子を介して相互に接続され、各コイルの他端部は電源側端子を介して電源に接続される。
【０００６】
各中点側端子の接続と、各グループ毎の電源側端子の接続とをそれぞれワイヤにより行うことなく、環状のバスバーにより行うようにしている。バスバーとしては、それぞれのコイルの中点側端子に接続される中点接続用のバスバーと、それぞれのグループにおけるコイルの電源側端子に接続されるとともに電源に電気的に接続される三相分の電源接続用のバスバーとがステータに装着されることになる。特許文献１にはステータコアに取り付けられるインシュレータに、外周面が絶縁樹脂により被覆された三相分のバスバーを軸方向に積層してステータの一方の端部側に位置させて装着するようにした電動機が記載され、特許文献２には三相分のバスバーを同心状に束ねて樹脂モールドすることにより環状に成形した集中給電部材が記載されている。
【特許文献１】特開２００１−２５１９８号公報
【特許文献２】特開２００３−１３４７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の電動機のように、三相分のバスバーをステータの軸方向に積層して装着するにはバスバー相互の電気的接続を避けるために、端子の部分を除いてバスバーの表面を絶縁樹脂により被覆する必要がある。また、三相分のバスバーを同心状に配置する場合には、それぞれのバスバーに設けられた接続端子が径方向に隣り合う他のバスバーと電気的に接触するのを防止するために、接続端子を他のバスバーを跨ぐように接続端子に折り曲げ部を設ける必要があり、三相分のバスバーを束ねて集中給電部材を樹脂モールドすると、集中給電部材の大型化が避けられない。
【０００８】
本発明の目的は簡単な構造で確実にバスバー相互の絶縁を行い得るようにした結線構造を有する電動機を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は結線構造を簡単にすることにより小型化し得る電動機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電動機は、永久磁石を有し回転軸が設けられるロータと、当該ロータの外側に配置されコイルが設けられるステータとを有する電動機であって、それぞれ前記コイルが巻き付けられるティースが一体に設けられ円周方向に伸びるヨーク片を有する複数のステータセグメントを円形に配置して形成されるステータコアと、前記ステータコアの端面を覆う端面壁を有し、それぞれの前記ステータセグメントに装着されるインシュレータと、前記端面壁に設けられ、それぞれの前記ヨーク片に対応させて前記ヨーク片の接線方向に伸びて軸方向外方に開口された真っ直ぐな複数の保持溝が並行に形成された配線支持部と、前記保持溝に対応した複数の直線部と当該直線部相互間の折曲部とを備えるとともに、基端部側に給電端子が設けられた帯状部材を折り曲げて先端部と前記基端部との間に開口部が設けられ、それぞれ前記保持溝に挿入される複数のバスバーとを有し、内側の前記保持溝に挿入される前記バスバーの前記給電端子を外側の前記バスバーの開口部に対応させて配置することを特徴とする。
【００１１】
本発明の電動機は、前記配線支持部に３つの保持溝を形成し、それぞれ前記保持溝に挿入される３本の前記バスバーのうち、２本のバスバーの先端部側に他の１本の前記バスバーの基端部を配置することを特徴とする。
【００１２】
本発明の電動機は、前記バスバーに前記保持溝の内面に係合する係合爪を設け、前記係合爪と前記内面との係合により前記バスバーの抜けを防止することを特徴とする。
【００１３】
本発明の電動機は、前記バスバーのうち前記ヨーク片相互間に対応する箇所に凹部を形成することを特徴とする。
【００１４】
本発明の電動機においては、径方向外周側の前記保持溝に挿入される前記バスバーは、径方向内周側の前記保持溝に挿入される前記バスバーよりも断面積が大きいことを特徴とする。
【００１５】
本発明の電動機においては、前記バスバーは前記給電端子が設けられた基端部側よりも先端部側の断面積が大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ステータコアの端面を覆うインシュレータの端面壁に設けられた配線支持部に複数のバスバーが配置されており、バスバーの給電端子はそれよりも外側のバスバーの開口部を横切るようになっているので、複数の給電端子を相互に接近させて配置することがでることともに、バスバーを樹脂モールド等により封止することなく、簡単な構造でバスバー相互の電気的絶縁を行うことができ、電動機の小型化を達成することができる。
【００１７】
バスバーは直線部と折曲部とを有しており、開口部で切り欠かれたオープン型の多角形となっているので、インシュレータに対するバスバーの位置決めを容易に行うことができ、電動機を構成するステータの製造効率を高めることができる。また、バスバーは開口部を有しているので、円形に連なった構造のバスバーに比してバスバーの長さを短くすることができ、バスバーの材料費を低減することができる。さらに、給電端子をバスバーの基端部に設けることによって板状の材料からのバスバーの部品取りを効率的に行うことができ、バスバーの製造コストを低減することができる。
【００１８】
バスバーに係合爪を設けることにより、バスバーがインシュレータから抜けることを防止できるので、バスバーを樹脂等によりモールドすることが不要となり、ステータの軽量化とコスト低減とを達成することができる。バスバーがステータコアにインシュレータの隙間を介して露出する部分には凹部が設けられているので、バスバーとステータコアと絶縁を樹脂等によりモールドして封止することなく行うことができ、ステータの軽量化とコスト低減とを達成することができる。
【００１９】
複数のバスバーを径方向に重なるようにインシュレータに配置すると、バスハーの長さが径方向の位置に応じて相違するので、バスバーに設けられるコイル接続端子相互間の距離がバスバーによって相違することになるが、バスバーの断面積をバスバー相互で相違させることによってコイル接続端子間の電気抵抗を均一化させることができる。また、それぞれのバスバーの給電端子からの距離に応じてバスバーの断面積を相違させることによってコイル接続端子間の電気抵抗を均一化させることができる。これにより、各コイル電圧を均一化させることができ、ロータの回転が円滑となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である電動機の外観を示す斜視図であり、図２は図１の縦断面図であり、図３は図１の横断面図である。
【００２１】
この電動機は車両に搭載されて駆動輪に動力を伝達するために使用される三相交流式の同期電動機であり、車両に取り付けられるハウジング１０を有している。図２に示すように、ハウジング１０はほぼ円筒形状となったハウジング本体１０ａと、このハウジング本体１０ａの一端部に一体となって設けられハウジング本体１０ａの一端部を閉塞する端板部１０ｂとを備えている。ハウジング本体１０ａは端板部１０ｂが設けられた閉塞端部に対して反対側が開口され、開口端部にはカバー１０ｃが図示しないボルトにより取り付けられるようになっており、開口端部はカバー１０ｃにより閉塞される。端板部１０ｂはハウジング本体１０ａの端部内周面に連なっており、端板部１０ｂの径方向中心部には軸受１１を支持する軸受取付部１２が環状に設けられている。一方、カバー１０ｃの径方向中心部には軸受１３を支持する軸受取付部１４が環状に設けられ、回転主軸１５がそれぞれの軸受１１，１３により両端部で回転自在に支持されており、回転主軸１５の先端部はカバー１０ｃから外方に突出し、後端部は端板部１０ｂにより覆われている。
【００２２】
ハウジング本体１０ａには、閉塞端部側に開口させて冷媒通路１６が軸方向に伸びて形成されており、冷媒通路１６はハウジング本体１０ａのカバー１０ｃ側の端部側で閉塞されている。ハウジング本体１０ａの端面には、冷媒通路１６の開口端部を帯状に覆う環状の通路カバー１７が装着され、通路カバー１７には、図１に示すように冷媒流入口１８と冷媒流出口１９とが隣り合って取り付けられており、冷媒流入口１８から流入した冷却液は冷媒通路１６内を流れて電動機を冷却した後に冷媒流出口１９から排出される。
【００２３】
ハウジング１０は、図２に示すように、端板部１０ｂが一体となったハウジング本体１０ａとカバー１０ｃとにより形成されているが、ハウジング１０の構造としては、これに限られず、円筒形状のハウジング本体１０ａの両端面にカバーを取り付けるようにするタイプがある。その場合には、ハウジング本体１０ａの右側の端面には、図２に示す端板部１０ｂと通路カバー１７とが一体となったカバーが取り付けられることになる。
【００２４】
回転主軸１５には、図３に示すようにロータ２１が設けられ、このロータ２１には８つの永久磁石つまりマグネット２２が設けられており、この電動機は８極の三相交流電動機となっている。ただし、ロータ２１に１０個の永久磁石を１０個設けると、１０極の電動機となる。ハウジング本体１０ａの内部には全体的にほぼ円筒形状の固定子つまりステータ２３がロータ２１の外周面を覆うように取り付けられており、ステータ２３は電磁鋼板を積層して形成される固定鉄心つまりステータコア２４を有している。
【００２５】
ステータコア２４は図３に示すように１２個のステータセグメント２５により形成されており、１つのステータセグメント２５は円周方向に伸びたヨーク片２６とこれに対して回転主軸１５に向けて横方向に突出してヨーク片２６と一体となったティース２７とを有するほぼＴ字型の鋼板製のコアシートを積層することにより形成される。コアシートを所定枚数積層することにより形成されるステータセグメント２５は、図２において符号Ｍで示す軸方向寸法を有している。ステータコア２４は１２個のステータセグメント２５をそれぞれのヨーク片２６の円周方向両側の突き当て面で突き当ててヨーク片２６を円形に配置することにより形成されており、全てのヨーク片２６により円形のヨーク２８が形成される。
【００２６】
ヨーク片２６の円周方向の一方の端面には、図３に示すように凸部２９ａが設けられ、他方の端面には凹部２９ｂが設けられている。したがって、ほぼＴ字形状にプレス加工により製造されたコアシートを所定枚数積層することによりブロック状に組み立てられる各々のステータセグメント２５をヨーク片２６の凸部２９ａと凹部２９ｂとを嵌め合わせることにより円形のヨーク２８を有するステータコア２４が形成される。
【００２７】
図４はステータコアの図２における左端面を示す拡大正面図であり、図５（Ａ）は１つのコイル組立体を示す正面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の右側面図であり、図６はインシュレータを示す分解斜視図であり、図７はコイル組立体相互間に装着される樹脂製のスペーサを示す斜視図であり、図８（Ａ）は図４における８Ａ−８Ａ線に沿う拡大断面図であり、（Ｂ）はステータの変形例における（Ａ）と同様の部分を示す断面図であり、図９は図４における９−９線に沿う拡大断面図である。
【００２８】
図５に示すように、それぞれのステータセグメント２５にボビン状のインシュレータ３１を装着し、インシュレータ３１を介してティース２７の外側にコイル３２を巻き付けることにより１つのコイル組立体３３が形成される。この電動機は図４に示すように１２個のコイル組立体３３を有しており、これらのコイル組立体３３によりステータ２３を組み立てる際には、コイル組立体３３のヨーク片２６の端面同士を突き合わせるとともに円周方向に隣り合うヨーク片２６の凸部２９ａと凹部２９ｂが嵌め合わせされる。この電動機は１２個のコイル組立体３３を有しており、ステータコア２４は１２個のティース２７を有しているので、この電動機はスロット数が１２となっている。ただし、スロット数はこれに限られることなく、必要とする出力特性等に応じてコイル組立体３３の数つまりティース２７の数を選択することによって１８スロットや２４スロットなどの他のスロット数に設定することができる。
【００２９】
図６に示すように、インシュレータ３１はそれぞれ樹脂により成形される２つのインシュレータ半体３１ａ，３１ｂにより構成されている。一方のインシュレータ半体３１ａはステータセグメント２５の軸方向一方側の端部、図２においては左側の端部から装着され、他方のインシュレータ半体３１ｂはステータセグメント２５の軸方向他方側の端部、図２において右側の端部から装着される。それぞれのインシュレータ半体３１ａ，３１ｂは、図２および図６に示すようにステータセグメント２５の端面を覆う端面壁３４ａ，３４ｂと、ティース２７の円周方向両側面を覆う側面壁３５ａ，３５ｂとを有している。側面壁３５ａ，３５ｂにはそれぞれに対してほぼ直角となってヨーク片２６の内面を部分的に覆う外側フランジ３６ａ，３６ｂが一体となって連なっている。
【００３０】
端面壁３４ａ，３４ｂにはそれぞれ軸方向に突出して配線支持部３７ａ，３７ｂが設けられており、それぞれの配線支持部３７ａ，３７ｂはステータセグメント２５のヨーク片２６の位置に対応している。さらに、それぞれのインシュレータ半体３１ａ，３１ｂにおいては、それぞれの端面壁３４ａ，３４ｂと側面壁３５ａ，３５ｂの径方向内側部分に内側フランジ３８ａ，３８ｂが一体に連なって設けられている。このような形状の２つのインシュレータ半体３１ａ，３１ｂにより一対のボビン状のインシュレータ３１が形成される。ステータコア２４は１２個のステータセグメント２５により形成されるので、ステータコア２４は１２個のインシュレータ３１を有している。
【００３１】
それぞれのステータセグメント２５に両端部側からインシュレータ半体３１ａ，３１ｂを装着した状態のもとでインシュレータ半体３１ａ，３１ｂを介してティース２７の外側にはコイル３２が直接巻き付けられ、図５に示すように、１つのコイル組立体３３が形成される。このように、ステータコア２４を複数のステータセグメント２５に分割された状態のもとでそれぞれのステータセグメント２５のティース２７にインシュレータ３１を介してコイル３２を巻き付けることにより各々のコイル組立体３３が形成されるので、この電動機は分割コア型の集中巻となる。１２個のコイル組立体３３をヨーク片２６の両端の凸部２９ａと凹部２９ｂとを嵌め合わせることによって、全てのヨーク片２６により円形のヨーク２８が形成される。ヨーク片２６を相互に突き当て面の部分で突き当てた状態のもとでヨーク片２６相互を溶接接合すると、全てのヨーク片２６が一体となった円形のヨーク２８が形成される。
【００３２】
図５および図６に示すように、一方のインシュレータ半体３１ａの配線支持部３７ａには、３つの保持溝４１〜４３が相互に並行となって形成されている。それぞれの保持溝４１〜４３は、ヨーク片２６の接線方向、つまりロータ２１の回転中心軸の半径線に対して直角な方向を向いて真っ直ぐに伸びた直線溝となっている。これにより、１２個のインシュレータ３１に形成される直線溝によって、各々の配線支持部３７ａの間の部分が角部となった多角形の保持溝４１〜４３が同心状に並行に形成される。他方のインシュレータ半体３１ｂの配線支持部３７ｂには、１つの保持溝４４が保持溝４３の半径位置に対応して形成されている。この保持溝４４も他の保持溝４１〜４３と同様に、ヨーク片２６の接線方向を向いて真っ直ぐに伸びた直線溝となっており、１２個のインシュレータ３１に形成された直線溝によって、各々の配線支持部３７ｂの間の部分が角部となった多角形の保持溝４４が形成される。図示する場合にはコイル３２の数が１２個なので、全てのインシュレータ３１により構成される保持溝４１〜４４により全体的に正１２角形の保持溝が形成される。
【００３３】
円周方向に相互に隣り合う配線支持部３７ａの間には、図７に示す樹脂製の角部用のスペーサ４５ａが組み込まれるようになっている。図７に示すように、スペーサ４５ａは円周方向に向けて折れ曲がって伸びるとともに円周方向の両端部に薄肉部が設けられた４つの仕切り壁４６〜４９を有し、仕切り壁相互間には保持溝４１〜４３に対応してそれぞれに連通する３つの保持溝４１〜４３が形成されている。スペーサ４５ａはその薄肉部を配線支持部３７ａの円周方向の端部に重ねるようにしてコイル組立体３３の配線支持部３７ａの相互間に組み込まれることになる。
【００３４】
図１０はステータと電源接続用のバスバーを示す分解斜視図であり、コイルを取り除いた状態で示されている。図１１は中点接続用のバスバーを示す斜視図であり、図１２は３本の電源接続用のバスバーが同心状に配置された状態を示す正面図であり、図１３（Ａ）〜（Ｃ）は電源接続用のバスバーの展開図であり、図１３（Ｄ）は図１３（Ａ）における１３Ｄ−１３Ｄ線に沿う断面図であり、図１４はコイルの結線図である。
【００３５】
図１０に示すように、それぞれの配線支持部３７ａの相互間にスペーサ４５ａを組み込むと、スペーサ４５ａを含めて配線支持部３７ａにより全体的に１２角形となって配線を支持する環状部分が形成される。インシュレータ半体３１ｂの配線支持部３７ｂの相互間にも、図１０に示すように、スペーサ４５ｂが組み込まれるようになっており、このスペーサ４５ｂには配線支持部３７ｂの保持溝４４に対応してこれに連通する保持溝が形成されている。ただし、スペーサ４５ａの部分を配線支持部３７ａに一体に形成するようにしても良く、配線支持部３７ｂについてもスペーサ４５ｂの部分を一体に形成するようにしても良い。
【００３６】
保持溝４１〜４３にはそれぞれ電源接続用のバスバー５１〜５３が挿入され、保持溝４４には中点接続用のバスバー５４が挿入される。図５においてコイル３２の一方の端部は電源側端子３２ａとなっており、他方の端部は中点側端子３２ｂとなっており、それぞれの端子３２ａ，３２ｂが伸ばされた状態で示されているが、両端部は折り曲げられて電源側端子３２ａは３つの電源側のバスバー５１〜５３のいずれかに接続され、中点側端子３２ｂは中点接続用のバスバー５４に接続されることになる。
【００３７】
それぞれのバスバー５１〜５４は、銅合金などの金属からなる所定長さの帯状の部材を折り曲げることにより形成され、それぞれ配線支持部３７ａ，３７ｂの保持溝４１〜４４に挿入される複数の直線部と直線部相互間の複数の折曲部とを有しており、折曲部はスペーサ４５ａ，４５ｂの保持溝４１〜４４に挿入される。図１０および図１２に示されるように、配線支持部３７ａに並行に形成された３つの保持溝４１〜４３のうち径方向最外側の保持溝４１に挿入されるバスバー５１はＷ相用となっており、その基端部には給電端子５１ｗが設けられるとともにコイル３２の電源側端子３２ａに接続されるコイル接続端子５１ｃが所定の間隔毎に４つ設けられている。３つの保持溝４１〜４３のうち最内側の保持溝４３に挿入されるバスバー５３はＶ相用となっており、その基端部には給電端子５３ｖが設けられるとともにコイル３２の電源側端子３２ａに接続されるコイル接続端子５３ｃが所定の間隔毎に４つ設けられている。同様に、中間の保持溝４２に挿入されるＵ相用のバスバー５２の基端部には、給電端子５２ｕが設けられるとともにコイル３２の電源側端子３２ａに接続されるコイル接続端子５２ｃが所定の間隔毎に４つ設けられている。
【００３８】
図１１に示す中点接続用のバスバー５４は、配線支持部３７ｂに形成された保持溝４４に挿入されるようになっており、それぞれコイル３２の中点側端子３２ｂに接続される１２個のコイル接続端子５４ｃが設けられ、正１２角形となっている。
【００３９】
それぞれのバスバー５１〜５４は、横断面形状が長方形となっており、その長辺が回転主軸１５と並行となるようにして保持溝４１〜４４に挿入される。図８（Ａ）に示すように電源接続用のバスバー５１〜５３はステータコア２４の一端部側にヨーク２８に対応して配置され、中点接続用のバスバー５４はステータコア２４の他端部側にヨーク２８に対応して配置されているので、全てのバスバー５１〜５４をステータコア２４の一方の端部側に配置する場合に比して、ステータコア２４の径方向の寸法を短くすることができ、電動機を小型化することが可能となる。
【００４０】
しかも、それぞれの配線支持部３７ａ，３７ｂはステータセグメント２５のヨーク片２６の位置に対応して設けられているので、バスバー５１〜５４が挿入される配線支持部３７ａ，３７ｂはステータコア２４の内周面よりも内方に迫り出していない。これにより、ステータコア２４の内部にロータ２１を組み込む際には、配線支持部３７ａ，３７ｂとロータ２１との干渉を避けることができる。したがって、図２においてステータコア２４の左側からロータ２１を組み込む際には、ロータ２１が配線支持部３７ａに干渉することがない。特に、前述したように、円筒形状のハウジング本体の両端にカバーを装着するようにしたタイプのハウジングを有する電動機においては、ロータ２１をステータコア２４の内部に図２における左側からと右側からのいずれからでも配線支持部３７ａ，３７ｂと干渉させることなく組み込むことができる。
【００４１】
上述したように、配線支持部３７ａの３つの保持溝４１〜４３には電源接続用のバスバー５１〜５３が挿入され、配線支持部３７ｂの保持溝４４に中点接続用のバスバー５４が挿入されるようになっているが、ステータ２３の形態としては、中点接続用のバスバー５４を配線支持部３７ａの３つの保持溝４１〜４３のいずれかに挿入するようにしたタイプもある。その場合には、３つの電源接続用のバスバー５１〜５３のうちの２つと、中点接続用のバスバー５４とが配線支持部３７ａに形成された保持溝４１〜４３に挿入され、他の１つのバスバーが配線支持部３７ｂの保持溝４４に挿入されることになる。
【００４２】
図８（Ｂ）はステータ２３の変形例を示す断面図であり、このタイプのステータ２３は配線支持部３７ａに２つの保持溝４１，４２が形成され、配線支持部３７ｂにも同様に２つの保持溝４３，４４が形成されたタイプとなっている。したがって、４つのバスバー５１〜５４のうちいずれか２つが配線支持部３７ａの保持溝４１，４２に挿入され、他のいずれか２つが配線支持部３７ｂの保持溝４３，４４に挿入されることになる。このように、ステータセグメント２５の両端部に保持溝を２つずつ形成すると、図８（Ａ）の場合よりもステータコア２４の径方向の寸法を短くすることができ、電動機をより小型化することができる。
【００４３】
電源接続用のバスバー５１〜５３には、図１３に示すように、それぞれ基端部側に給電端子５１ｗ，５２ｕ，５３ｖが設けられており、金属板をプレス加工することによりそれぞれ図示する形状に打ち抜かれ、破線で示す部分で折り曲げるとともにコイル接続端子の部分を湾曲させることによって図１０に示す形状に加工される。このように、それぞれの電源接続用のバスバー５１〜５３は、給電端子５１ｗ，５２ｕ，５３ｖが基端部に設けられているので、長手方向の中央部にそれぞれの給電端子５１ｗ，５２ｕ，５３ｖを設ける場合に比して、金属板からプレス加工により部品取りを行う際に、スクラップ部を少なくして歩留まり良く効率的にそれぞれのバスバー５１〜５３を製造することができる。
【００４４】
３本の電源接続用のバスバー５１〜５３は、図１０および図１２に示すように、それぞれ給電端子５１ｗ，５２ｕ，５３ｖが設けられた基端部と先端部との間には開口部が設けられ、環状に連なったクローズ型ではなくオープン型となっており、それぞれの給電端子５１ｗ，５２ｕ，５３ｖが隣り合うようにして保持溝４１〜４３に挿入される。最外側の保持溝４１に挿入されるバスバー５１と、最内側の保持溝４３に挿入されるバスバー５３は、それぞれの先端部が径方向に隣り合うようにして基端部から先端部に向けて図１０において反時計方向に伸びている。これに対し、中間の保持溝４２に挿入されるバスバー５２は、基端部から先端部に向けて時計方向に伸びており、バスバー５２の先端部が他の２つのバスバー５１，５３の基端部側となっている。
【００４５】
保持溝４１よりも内側の保持溝４２に挿入されるバスバー５２は、その給電端子５２ｕがこれよりも径方向外方のバスバー５１の開口部を径方向に横切るようにその開口部に対応させて保持溝４２に配置されている。同様に、保持溝４１，４２よりも内側の保持溝４３に挿入されるバスバー５３は、その給電端子５３ｖがこれよりも径方向外方のバスバー５１，５２の開口部を径方向に横切るようにそれぞれの開口部に対応させて保持溝４３に配置されている。したがって、バスバー５１よりも内側となる２本のバスバー５２，５３はそれぞれ径方向外方のバスバーを跨がないように径方向に伸びているので、樹脂モールドによりバスバー５１〜５３を覆うように封止することなく、相互の電気的接続を回避することができ、簡単な構造で絶縁性を持たせることができる。しかも、それぞれのバスバー５１〜５４は多角形の保持溝４１〜４４に対応させて直線部と折曲部とを有しているので、バスバー５１〜５４を保持溝４１〜４４に挿入する際にインシュレータ３１に対する位置決めを容易に行うことができ、組立能率を高めることができる。さらに、バスバー５１〜５４は円弧部を有していないので、それぞれのバスバー５１〜５４を円形とする場合に比して長さを短くすることができ、バスバー５１〜５４の材料費を低減することができる。さらにバスバー５１〜５３は、環状となっておらず開口部が設けられたオープン型となっているので、それぞれのバスバー５１〜５３をクローズ型とする場合に比して材料費を低減することができる。このようにバスバー５１〜５４の材料費を低減することができるので、ステータ２３の製造コストを低減することができる。
【００４６】
図１０および図１２に示すように、中間の保持溝４２に挿入されるバスバー５２は、その先端部が他のバスバー５１，５３の基端部側となるように配置されているが、３つのバスバー５１〜５３をそれぞれの先端部が径方向に揃うように、それぞれのバスバー５１〜５３を基端部から先端部に向けて時計方向あるいは反時計方向に伸ばすようにしても良く、その場合にも径方向内側のバスバーの給電端子が外側のバスバーの開口部を径方向に横切るようにすることになる。
【００４７】
それぞれのバスバー５１〜５４には係合爪５５が設けられている。係合爪５５はバスバー５１〜５４にコの字形状のスリットを形成し、図１３（Ｄ）に示すように係合爪５５の先端部がバスバー５１〜５４の表面から突出するように折り曲げられており、係合爪５５の先端はそれぞれのバスバー５１〜５４のコイル接続端子５１ｃ〜５４ｃが設けられた側を向いている。したがって、それぞれのバスバー５１〜５４を保持溝４１〜４４に挿入すると、係合爪５５は弾性により保持溝４１〜４４の内面に係合し、バスバー５１〜５４が保持溝４１〜４４から抜けることを防止できる。これにより、樹脂モールドによりバスバー５１〜５４を覆うことなく、バスバー５１〜５４の抜け止めを図ることができ、ステータ２３の軽量化と低コスト化を達成することができる。図１３に示すように、係合爪５５はバスバー５１〜５４のそれぞれの直線部に設けられているが、バスバー５１〜５４に形成される係合爪５５の数は任意の数とすることができる。
【００４８】
図９に示すように、ステータコア２４の各ヨーク片２６相互間の突き当て部に対応する部分はインシュレータ３１の隙間に対応しておりインシュレータ３１によって覆われておらず、各バスバー５１〜５４にはステータコア２４の端面に露出する部分がある。それぞれのバスバー５１〜５４には各ヨーク片２６の突き当て部に対応させて凹部５６が形成されており、ヨーク片２６と各バスバー５１〜５４の凹部５６との間の間隔Ｄ1は、他の部分の間隔Ｄ0よりも大きく設定されている。これにより、インシュレータ３１の隙間を介してステータコア２４の端面に露出する部分の絶縁が確実に行われることになる。
【００４９】
図１３に示すように、それぞれのバスバー５１〜５３の長さをＬ1〜Ｌ3とすると、径方向外側の保持溝に挿入されるバスバーはそれよりも内側の保持溝に挿入されるバスバーよりも長くなる。つまり、長さはＬ1＞Ｌ2＞Ｌ3となる。しかも、それぞれのバスバー５１〜５３に設けられた各コイル接続端子５１ｃ〜５３ｃ相互間の距離はバスバー５１〜５３によって相違しており、径方向外側のバスバーにおける各コイル接続端子５１ｃ〜５３ｃ相互間の距離がそれよりも内側のバスバーにおける端子相互間の距離よりも長くなる。例えば、コイル接続端子５１ｃ相互間の距離は、コイル接続端子５２ｃ相互間の距離よりも長い。そこで、外周側のバスバーの断面積はそれよりも内周側のバスバーの断面積よりも大きく設定されている。例えば、それぞれのバスバー５１〜５３の幅寸法を図１３に示すようにＢ1〜Ｂ3とすると、それぞれの幅寸法はＢ1＞Ｂ2＞Ｂ3に設定されている。これにより、各コイル相互間における電気抵抗を均一化させることができ、回転主軸１５を円滑に回転させることができる。図１３に示すように、各コイル３２間の電気抵抗均一化のために各バスバー５１〜５３により幅寸法Ｂ1〜Ｂ3を相違させているが、厚み寸法を相違させることによっても断面積を相違させることができる。
【００５０】
それぞれのバスバー５１〜５３は所定の長さの帯状の部材を折り曲げることにより形成され、それぞれの基端部に給電端子５１ｗ，５２ｕ，５３ｖが設けられており、それぞれのコイル接続端子５１ｃ〜５３ｃは基端部からの距離が相違することになる。したがって、図１４に示すように、バスバー５１のコイル接続端子５１ｃに接続される４つのコイル３２は相互に給電端子５１ｗからの距離が相違しており、他のバスバー５２，５３についても同様である。そこで、それぞれのバスバー５１〜５３の断面積を給電端子５１ｗ，５２ｕ，５３ｖからの距離に応じて相違させ、給電端子から離れた先端部側の断面積が基端部側の断面積よりも大きく設定されている。例えば、バスバー５１の長手方向の位置に応じた幅寸法をＢ1ａ〜Ｂ1ｃとすると、Ｂ1ａ＜Ｂ1ｂ＜Ｂ1ｃに設定されている。同様に、バスバー５２についてもＢ2ａ＜Ｂ2ｂ＜Ｂ2ｃに設定され、バスバー５３についてもＢ3ａ＜Ｂ3ｂ＜Ｂ3ｃに設定されている。これにより、各バスバー５１〜５３に接続されるコイル接続端子５１ｃ〜５３ｃの給電端子５１ｗ，５２ｕ，５３ｖからの距離が相違しても、各コイルと給電端子との間の電気抵抗を均一化させることができ、回転主軸１５を円滑に回転させることができる。図１３に示すように、各コイル３２間の電気抵抗均一化のために各バスバー５１〜５３について、基端部から先端部に向かうに従って幅寸法を相違させているが、厚み寸法を相違させることによっても断面積を相違させることができる。
【００５１】
上述した電動機は電気自動車に搭載されて車両の駆動源として使用されるが、エンジンとともに車両に搭載されるハイブリッド車両の電動機としても使用することができる。このように電動機が車両の駆動用として使用される場合には、車載バッテリの直流をインバータにより所定の周波数の交流に変換してＵ相、Ｖ相およびＷ相を構成するそれぞれのコイル３２に電力が供給される。電気自動車やハイブリッド車両に搭載される電動機は、バッテリ等の電源からの電力により車両を駆動するだけでなく、車両制動時の回生エネルギーを回収したり、エンジンにより駆動されてバッテリに充電したりするために発電機としての機能を有している。発電機として機能させるときには発生した交流はインバータにより直流に変換されてバッテリに充電される。
【００５２】
それぞれの電源接続用の給電端子５１ｗ，５２ｕ，５３ｖは、図１に示すように、ハウジング１０の外部に取り付けられた接続端子６１〜６３に接続されており、それぞれの接続端子６１〜６３は図示しないインバータにケーブルを介して接続されるようになっている。これらの接続端子６１〜６３に隣り合って温度センサの出力端子６４がハウジング１０に設けられており、冷媒通路１６を流れる冷媒の温度を検出する温度センサの検出信号は出力端子６４を介して図示しない制御部に送られる。図２に示すように、ハウジング１０内には回転主軸１５の回転角度を検出するためのレゾルバ６５が設けられ、レゾルバ６５に接続された信号線の出力端子６６が図１に示すように端板部１０ｂの外面に取り付けられている。レゾルバ６５からの信号に基づいてロータ２１の回転位置が検出され、制御部によってＵ相、Ｖ相およびＷ相の各コイル３２に対する電流の切換が制御される。したがって、この電動機はブラシレス電動機となっている。
【００５３】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、上述した電動機は電気自動車に適用されるが、動力源として電動機とエンジンの両方を備えたハイブリッド車両にもこの電動機を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施の形態である電動機の外観を示す斜視図である。
【図２】図１の縦断面図である。
【図３】図１の横断面図である。
【図４】ステータの図２における左端面を示す拡大正面図である。
【図５】（Ａ）は１つのコイル組立体を示す正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の右側面図である。
【図６】インシュレータを示す分解斜視図である。
【図７】コイル組立体相互間に装着される樹脂製のスペーサを示す斜視図である。
【図８】（Ａ）は図４における８Ａ−８Ａ線に沿う拡大断面図であり、（Ｂ）はステータの変形例における（Ａ）と同様の部分を示す断面図である。
【図９】図４における９−９線に沿う拡大断面図である。
【図１０】ステータコアと電源接続用のバスバーを示す分解斜視図である。
【図１１】中点接続用のバスバーを示す斜視図である。
【図１２】３本の電源接続用のバスバーが同心状に配置された状態を示す正面図である。
【図１３】（Ａ）〜（Ｃ）は電源接続用のバスバーを示す展開図であり、（Ｄ）は（Ａ）における１３Ｄ−１３Ｄ線に沿う拡大断面図である。
【図１４】コイルの結線図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０      ハウジング
１０ａ    ハウジング本体
１５      回転主軸
２１      ロータ
２３      ステータ
２４      ステータコア
２５      ステータセグメント
２６      ヨーク片
２７      ティース
２８      ヨーク
３１      インシュレータ
３２      コイル
３２ａ    電源側端子
３２ｂ    中点側端子
３３      コイル組立体
３４ａ，３４ｂ    端面壁
３７ａ，３７ｂ    配線支持部
４１〜４４    保持溝
４５ａ，４５ｂ    スペーサ
５１〜５４    バスバー
５１ｃ〜５３ｃ    コイル接続端子
５１ｗ，５２ｕ，５３ｖ    給電端子
５５      係合爪
５６      凹部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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