(57)【要約】【課題】コイルへの印加電圧が高電圧化された場合であっても、異相の導電性部材間での部分放電の発生を効果的に抑制することが可能な配電部材を得る。【解決手段】配電部材５は、環状に配列された複数のコイル４を有するステータ３に接続される配電部材であって、複数のコイル４は、各相別に直列接続されており、同相のコイル４同士を接続する複数のバスバー６を各相別に備え、各バスバー６は、導体１０と、導体１０を被覆する絶縁層１１と、絶縁層１１を被覆する半導電層１２とを有し、異相のコイル４に接続された複数のバスバー６の半導電層１２同士が、各バスバー６の少なくとも一カ所において互いに接触する。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状に配列された複数のコイルを有するステータに接続される配電部材であって、
前記複数のコイルは、各相別に直列接続されており、
同相のコイル同士を接続する複数の導電性部材を各相別に備え、
各前記導電性部材は、導体と、当該導体を被覆する絶縁層と、当該絶縁層を被覆する半導電層とを有し、
異相のコイルに接続された複数の前記導電性部材の前記半導電層同士が、各前記導電性部材の少なくとも一カ所において互いに接触する、配電部材。
【請求項２】
前記導電性部材は略四角形の断面形状を有し、
互いに隣接する複数の前記導電性部材同士が各々の平面同士で接触する、請求項１に記載の配電部材。
【請求項３】
前記導電性部材は、コイルに接続される湾曲形状の接続部を有し、
前記湾曲形状の内周側にコイルの巻線の端部を挿通して、当該端部を前記湾曲形状に接触させることにより、前記接続部と前記コイルとが互いに接続される、請求項１又は２に記載の配電部材。
【請求項４】
前記接続部は、前記導体の露出部分と、前記半導電層との間に、前記絶縁層の露出部分を有する、請求項３に記載の配電部材。
【請求項５】
環状に配列された複数のコイルと、
請求項１に記載の配電部材と、
を備える、ステータ。
【請求項６】
請求項５に記載のステータと、
ロータと、
を備える、モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータの複数のコイルに電力を供給する配電部材、当該配電部材を用いたステータ、及び当該ステータを用いたモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、電気自動車等のモータに使用される配電部品が開示されている。当該配電部品においては、フッ素樹脂絶縁体によって被覆された導体が所定の長さに切断されることにより配電パーツが形成され、複数の配電パーツがリング状に組み合わされることによって、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の相部品が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６８１３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電気自動車やハイブリッド電気自動車においては、モータの高出力化が求められており、それを実現するための方策の一つとして、ステータのコイルへの印加電圧が高電圧化される傾向にある。
【０００５】
コイルへの印加電圧が高電圧化されると、モータの相間電圧は上昇する。そのため、各相のコイルを接続するバスバーにおいても相間電圧は上昇し、異相のコイルに接続されたバスバー間で部分放電が発生しやすくなる。しかしながら、上記特許文献１に開示された配電部品によると、コイルへの印加電圧が高電圧化された場合に生じる異相の配電部品間での部分放電に対して、何ら対策が施されていない。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みて成されたものであり、コイルへの印加電圧が高電圧化された場合であっても、異相の導電性部材間での部分放電の発生を効果的に抑制することが可能な、配電部材、ステータ、及びモータを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様に係る配電部材は、環状に配列された複数のコイルを有するステータに接続される配電部材であって、前記複数のコイルは、各相別に直列接続されており、同相のコイル同士を接続する複数の導電性部材を各相別に備え、各前記導電性部材は、導体と、当該導体を被覆する絶縁層と、当該絶縁層を被覆する半導電層とを有し、異相のコイルに接続された複数の前記導電性部材の前記半導電層同士が、各前記導電性部材の少なくとも一カ所において互いに接触することを特徴とするものである。
【０００８】
第１の態様に係る配電部材によれば、各導電性部材は、導体と、当該導体を被覆する絶縁層と、当該絶縁層を被覆する半導電層とを有する。そして、異相のコイルに接続された複数の導電性部材の半導電層同士が、各導電性部材の少なくとも一カ所において互いに接触する。接触することによって半導電層同士は等電位となるため、コイルへの印加電圧が高電圧化された場合であっても、異相のコイルに接続された導電性部材間での部分放電の発生を効果的に抑制することが可能となる。
【０００９】
本発明の第２の態様に係る配電部材は、第１の態様に係る配電部材において特に、前記導電性部材は略四角形の断面形状を有し、互いに隣接する複数の前記導電性部材同士が各々の平面同士で接触することを特徴とするものである。
【００１０】
第２の態様に係る配電部材によれば、互いに隣接する複数の導電性部材同士が各々の平面同士で接触する。これにより、接触面積を広げることができるため、異相のコイルに接続された導電性部材間での部分放電の発生を効果的に抑制することが可能となる。
【００１１】
本発明の第３の態様に係る配電部材は、第１又は第２の態様に係る配電部材において特に、前記導電性部材は、コイルに接続される湾曲形状の接続部を有し、前記湾曲形状の内周側にコイルの巻線の端部を挿通して、当該端部を前記湾曲形状に接触させることにより、前記接続部と前記コイルとが互いに接続されることを特徴とするものである。
【００１２】
第３の態様に係る配電部材によれば、湾曲形状の内周側にコイルの巻線の端部を挿通して、当該端部を湾曲形状に接触させることにより、接続部とコイルとが互いに接続される。これにより、接続部とコイルとを簡易かつ確実に接続することが可能となる。
【００１３】
本発明の第４の態様に係る配電部材は、第３の態様に係る配電部材において特に、前記接続部は、前記導体の露出部分と、前記半導電層との間に、前記絶縁層の露出部分を有することを特徴とするものである。
【００１４】
第４の態様に係る配電部材によれば、接続部は、導体の露出部分と、半導電層との間に、絶縁層の露出部分を有する。従って、絶縁層の露出部分の距離によって導体の露出部分と半導電層とを互いに離間することができるため、導体と半導電層とを電気的に絶縁することが可能となる。
【００１５】
本発明の第５の態様に係るステータは、環状に配列された複数のコイルと、第１の態様に係る配電部材と、を備えることを特徴とするものである。
【００１６】
第５の態様に係るステータによれば、ステータが第１の態様に係る配電部材を備えることにより、各導電性部材は、導体と、当該導体を被覆する絶縁層と、当該絶縁層を被覆する半導電層とを有する。そして、異相のコイルに接続された複数の導電性部材の半導電層同士が、各導電性部材の少なくとも一カ所において互いに接触する。接触することによって半導電層同士は等電位となるため、コイルへの印加電圧が高電圧化された場合であっても、異相のコイルに接続された導電性部材間での部分放電の発生を効果的に抑制することが可能となる。
【００１７】
本発明の第６の態様に係るモータは、第５の態様に係るステータと、ロータと、を備えることを特徴とするものである。
【００１８】
第６の態様に係るモータによれば、モータが第５の態様に係るステータを備えることにより、各導電性部材は、導体と、当該導体を被覆する絶縁層と、当該絶縁層を被覆する半導電層とを有する。そして、異相のコイルに接続された複数の導電性部材の半導電層同士が、各導電性部材の少なくとも一カ所において互いに接触する。接触することによって半導電層同士は等電位となるため、コイルへの印加電圧が高電圧化された場合であっても、異相のコイルに接続された導電性部材間での部分放電の発生を効果的に抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、コイルへの印加電圧が高電圧化された場合であっても、異相の導電性部材間での部分放電の発生を効果的に抑制することが可能な、配電部材、ステータ、及びモータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係るモータの全体構成を模式的に示す図である。
【図２】モータの使用例を示す図である。
【図３】バスバーの構造の第１の例を示す断面図である。
【図４】バスバーの構造の第２の例を示す断面図である。
【図５】バスバーの端部に施されている端部処理を示す図である。
【図６】バスバーの構造を示す図である。
【図７】バスバーの構造を示す図である。
【図８】バスバーの構造を示す図である。
【図９】バスバーの製造工程を示す図である。
【図１０】ステータを側方から眺めた場合のバスバーのレイアウトを平面的に示す図である。
【図１１】ステータを側方から眺めた場合のバスバーの他のレイアウトを平面的に示す図である。
【図１２】バスバーの製造工程を示す図である。
【図１３】バスバーとコイルとを接続する工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態に係るモータ１の全体構成を模式的に示す図である。図１に示すようにモータ１は、円環状のステータ３と、ステータ３の円環内に配置されたロータ２とを備えて構成されている。ステータ３は、分割された複数個のコイルが円環に沿って並設された構造（いわゆる分割ステータ）を有している。本実施の形態の例では、ステータ６は、Ｕ相の６個のコイル４Ｕ１〜４Ｕ６と、Ｖ相の６個のコイル４Ｖ１〜４Ｖ６と、Ｗ相の６個のコイル４Ｗ１〜４Ｗ６とを有している。また、ステータ３には、配電部材５が接続されている。配電部材５は、コイル４Ｕ１〜４Ｕ６に電力を供給するためのバスバー６Ｕと、コイル４Ｖ１〜４Ｖ６に電力を供給するためのバスバー６Ｖと、コイル４Ｗ１〜４Ｗ６に電力を供給するためのバスバー６Ｗと、中性点用のバスバー６Ｎとを有している。なお、本明細書においては、コイル４Ｕ１〜４Ｕ６，４Ｖ１〜４Ｖ６，４Ｗ１〜４Ｗ６を特に区別しない場合、総称して「コイル４」と表記する。また、バスバー６Ｕ，６Ｖ，６Ｗ，６Ｎを特に区別しない場合、総称して「バスバー６」と表記する。
【００２３】
図２は、モータ１の使用例を示す図である。コイル４Ｕ１〜４Ｕ６は、インバータ８と中性点Ｎとの間で直列に接続されている。コイル４Ｖ１〜４Ｖ６は、インバータ８と中性点Ｎとの間で直列に接続されている。コイル４Ｗ１〜４Ｗ６は、インバータ８と中性点Ｎとの間で直列に接続されている。
【００２４】
図３は、バスバー６の構造の第１の例を示す断面図である。バスバー６は、円形の断面構造を有しており、中心の導体１０と、導体１０を被覆する絶縁層１１と、絶縁層１１を被覆する半導電層１２とを含む構造を成している。導体１０の材質は、例えば銅である。絶縁層１１の材質は、例えばポリアミドイミドである。半導電層１２の材質は、例えば、カーボンブラック粉末等の導電性物質が混練されたポリアミドイミドである。但し、各層の材質はこの例に限定されるものではない。半導電層１２の表面抵抗率は１０６Ω／□未満（望ましくは１０４Ω／□未満）に設定されており、これにより、高い部分放電開始電圧（１０４Ω／□未満で３８００Ｖｐ以上）が実現される。
【００２５】
図４は、バスバー６の構造の第２の例を示す断面図である。バスバー６は、角部が丸味を帯びた長方形状の断面構造を有しており、図３の例と同様に、中心の導体１０と、導体１０を被覆する絶縁層１１と、絶縁層１１を被覆する半導電層１２とを含む構造を成している。
【００２６】
図５は、バスバー６の端部に施されている端部処理を示す図である。バスバー６の端部においては、半導電層１２及び絶縁層１１を剥離することによって導体１０が露出されるが、その際、半導電層１２のみを剥離することによって絶縁層１１が露出した領域を、導体１０と半導電層１２との間に所定の距離だけ残す。これにより、当該領域を間に挟むことによって、導体１０と半導電層１２とが互いに電気的に分離される。また、導体１０はコイル４の巻線に接続されるが、巻線と導体１０との接続箇所及びその周辺箇所が、モールド、ポッティング、又は含浸等の処理によって樹脂封止されることにより、絶縁が確保される。
【００２７】
図６は、バスバー６Ｕの構造を示す図である。バスバー６Ｕは、複数のバスバー６Ｕ１〜６Ｕ６を有している。バスバー６Ｕ１は、外部接続端子２０Ｕとコイル４Ｕ１の入力端子（つまりコイルの巻線の入力端）とを接続する。バスバー６Ｕ２は、コイル４Ｕ１の出力端子（つまりコイルの巻線の出力端）とコイル４Ｕ２の入力端子とを接続する。バスバー６Ｕ３は、コイル４Ｕ２の出力端子とコイル４Ｕ３の入力端子とを接続する。バスバー６Ｕ４は、コイル４Ｕ３の出力端子とコイル４Ｕ４の入力端子とを接続する。バスバー６Ｕ５は、コイル４Ｕ４の出力端子とコイル４Ｕ５の入力端子とを接続する。バスバー６Ｕ６は、コイル４Ｕ５の出力端子とコイル４Ｕ６の入力端子とを接続する。
【００２８】
図７は、バスバー６Ｖの構造を示す図である。バスバー６Ｖは、複数のバスバー６Ｖ１〜６Ｖ６を有している。バスバー６Ｖ１は、外部接続端子２０Ｖとコイル４Ｖ１の入力端子とを接続する。バスバー６Ｖ２は、コイル４Ｖ１の出力端子とコイル４Ｖ２の入力端子とを接続する。バスバー６Ｖ３は、コイル４Ｖ２の出力端子とコイル４Ｖ３の入力端子とを接続する。バスバー６Ｖ４は、コイル４Ｖ３の出力端子とコイル４Ｖ４の入力端子とを接続する。バスバー６Ｖ５は、コイル４Ｖ４の出力端子とコイル４Ｖ５の入力端子とを接続する。バスバー６Ｖ６は、コイル４Ｖ５の出力端子とコイル４Ｖ６の入力端子とを接続する。
【００２９】
図８は、バスバー６Ｗの構造を示す図である。バスバー６Ｗは、複数のバスバー６Ｗ１〜６Ｗ６を有している。バスバー６Ｗ１は、外部接続端子２０Ｗとコイル４Ｗ１の入力端子とを接続する。バスバー６Ｗ２は、コイル４Ｗ１の出力端子とコイル４Ｗ２の入力端子とを接続する。バスバー６Ｗ３は、コイル４Ｗ２の出力端子とコイル４Ｗ３の入力端子とを接続する。バスバー６Ｗ４は、コイル４Ｗ３の出力端子とコイル４Ｗ４の入力端子とを接続する。バスバー６Ｗ５は、コイル４Ｗ４の出力端子とコイル４Ｗ５の入力端子とを接続する。バスバー６Ｗ６は、コイル４Ｗ５の出力端子とコイル４Ｗ６の入力端子とを接続する。
【００３０】
図９は、バスバー６Ｎの構造を示す図である。バスバー６Ｎは、各コイル４Ｕ６，４Ｖ６，４Ｗ６の出力端子同士を接続する。
【００３１】
図１０は、ステータ３を側方から眺めた場合のバスバー６Ｕ，６Ｖ，６Ｗのレイアウトを平面的に示す図である。各バスバー６Ｕ，６Ｖ，６Ｗは、その少なくとも一カ所において、隣接する異相のバスバー６Ｕ，６Ｖ，６Ｗと接触している。例えば、Ｕ相のバスバー６Ｕ３は、Ｖ相のバスバー６Ｖ２，６Ｖ３と接触している。また、Ｖ相のバスバー６Ｖ２は、Ｕ相のバスバー６Ｕ２，６Ｕ３及びＷ相のバスバー６Ｗ１，６Ｗ２と接触している。また、Ｗ相のバスバー６Ｗ２は、Ｖ相のバスバー６Ｖ２，６Ｖ３と接触している。これにより、バスバー６Ｕ，６Ｖ，６Ｗの各半導電層１２同士が互いに接触する。
【００３２】
隣接するバスバー６Ｕ，６Ｖ，６Ｗ同士は、互いに接触させた状態で、クリップ等の留め具によって互いに固定される。あるいは、留め具を用いる代わりに、粘着テープや紐等を用いて固定してもよい。あるいは、ステータ３の外周面に嵌め込み構造を形成し、当該嵌め込み構造にバスバー６Ｕ，６Ｖ，６Ｗを嵌め込むことにより、互いに接触させた状態でバスバー６Ｕ，６Ｖ，６Ｗを固定してもよい。また、隣接するバスバー６Ｕ，６Ｖ，６Ｗ同士を確実に接触させるべく、バスバー６Ｕ，６Ｖ，６Ｗを撚った状態で固定してもよい。
【００３３】
図１１は、ステータ３を側方から眺めた場合のバスバー６Ｕ，６Ｖ，６Ｗの他のレイアウトを平面的に示す図である。図１０に示した例では、バスバー６Ｕ，６Ｖ，６Ｗはいずれも直線状であるため、バスバー６Ｕとバスバー６Ｗとの間に隙間５０が生じる。そして、この隙間５０が生じている箇所においては、バスバー６Ｕとバスバー６Ｗとが互いに接触していない。そこで、図１１に示すように、バスバー６Ｕ，６Ｗの形状を、隙間５０を埋めるように部分的に折れ曲がった形状とする。これにより、バスバー６Ｕとバスバー６Ｗとを互いに接触させることができる。
【００３４】
図１２は、バスバー６の製造工程を示す図である。まず、図１２の（Ａ）に示すように、図３又は図４に示した構造を有する直線状の巻線を所定の長さに切断する。これにより、直線状のバスバー６が形成される。同様のバスバーを必要数準備する。
【００３５】
次に、図１２の（Ｂ）に示すように、直線状のバスバー６の両端部を同一方向に折り曲げることにより、直線状部分から突出した突出形状の接続部７０を形成する。その後、図示は省略するが、異相のバスバー６（例えばバスバー６Ｕ１，６Ｖ１，６Ｗ１）を互いに接触させた状態で、クリップ等の留め具によって互いに固定する。これにより、異相のバスバー６の各半導電層１２同士が互いに接触する。なお、留め具を用いる代わりに、粘着テープや紐等を用いて固定してもよい。また、ステータ３の外周面に嵌め込み構造を形成し、当該嵌め込み構造にバスバー６を嵌め込むことにより、互いに接触させた状態でバスバー６を固定してもよい。また、バスバー６同士を確実に接触させるべく、バスバー６を撚った状態で固定してもよい。
【００３６】
次に図１２の（Ｃ）を参照して、下に向けた状態で接続部７０を溶剤４８に浸漬する。溶剤４８は、例えば、常温浸漬タイプのソルコート＃１０Ｓ等のアルカリ性剥離剤である。なお、強アルカリの高温浸漬タイプの剥離剤を用いることもできるが、この場合は、絶縁層１１が溶解しないような条件設定が必要である。この例において、半導電層１２の材質は、溶剤４８に対して可溶性の材質である。例えば、カーボンブラック、デンカブラック、又はケッチェンブラック等のカーボン微粉末を分散させた、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリエーテルサルホン、又はポリエーテルイミド等である。また、絶縁層１１の材質は、溶剤４８に対して難溶性の材質（例えばポリアミドイミド）である。溶剤４８に対して半導電層１２は可溶性であり、絶縁層１１は難溶性であるため、接続部７０を溶剤４８に浸漬することにより、図１２の（Ｄ）に示すように、半導電層１２が除去されて絶縁層１１が露出する。
【００３７】
次に図１２の（Ｅ）を参照して、露出した絶縁層１１の一部（図１２の例では下端部分）を、機械的切削又はレーザ照射等によって除去することにより、導体１０を露出させる。導体１０の露出箇所と半導電層１２との間に介在する絶縁層１１の距離によって、導体１０と半導電層１２との絶縁が確保されている。
【００３８】
次に図１２の（Ｆ）を参照して、露出した導体１０をＵ字状に折り曲げることにより、湾曲形状を形成する。また、ステータ３の外周形状に沿ってバスバー６を円弧状に整形する。
【００３９】
図１３は、バスバー６とコイル４とを接続する工程を示す図である。まず図１３の（Ａ）を参照して、コイル４の巻線５０の先端部を、Ｕ字状の導体１０の内周側に挿通する。
【００４０】
次に図１３の（Ｂ）を参照して、巻線５０の先端部を折り曲げて、導体１０に接触させる。また、Ｕ字状の導体１０をさらに折り曲げることにより、巻線５０と導体１０とを固定する。ここで、巻線５０の先端部に導体１０を複数回巻き付けることにより、巻線５０と導体１０との接触が確実なものとなる。その後、巻線５０と導体１０との接続箇所及びその周辺箇所を、モールド、ポッティング、又は含浸等の処理によって樹脂封止することにより、絶縁を確保する。その際、導体１０の露出部分の全体を樹脂封止することが望ましい。
【００４１】
このように本実施の形態に係る配電部材５によれば、各バスバー６（導電性部材）は、導体１０と、導体１０を被覆する絶縁層１１と、絶縁層１１を被覆する半導電層１２とを有する。そして、異相のコイル４に接続された複数のバスバー６の半導電層１２同士が、各バスバー６の少なくとも一カ所において互いに接触する。接触することによって半導電層１２同士は等電位となるため、コイル４への印加電圧が高電圧化された場合であっても、異相のコイル４に接続されたバスバー６間での部分放電の発生を効果的に抑制することが可能となる。
【００４２】
また、図４に示したように略四角形の断面形状を有するバスバー６を採用することにより、互いに隣接する複数のバスバー６同士が各々の平面同士で面接触する。これにより、接触面積を広げることができるため、異相のコイル４に接続されたバスバー６間での部分放電の発生を効果的に抑制することが可能となる。
【００４３】
また、図１３に示したように、接続部７０の湾曲形状の内周側にコイル４の巻線５０の端部を挿通して、当該端部を湾曲形状に接触させることにより、接続部７０とコイル４とが互いに接続される。これにより、接続部７０とコイル４とを簡易かつ確実に接続することが可能となる。
【００４４】
また、図５，１２，１３に示したように、接続部７０は、導体１０の露出部分と、半導電層１２との間に、絶縁層１１の露出部分を有する。従って、絶縁層１１の露出部分の距離によって導体１０の露出部分と半導電層１２とを互いに離間することができるため、導体１０と半導電層１２とを電気的に絶縁することが可能となる。
【００４５】
なお、今回開示された実施の形態はすべ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、上記した意味ではなく、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及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】
【００４６】
１  モータ
２  ロータ
３  ステータ
４Ｕ１〜４Ｕ６，４Ｖ１〜４Ｖ６，４Ｗ１〜４Ｗ６  コイル
５  配電部材
６Ｕ１〜６Ｕ６，６Ｖ１〜６Ｖ６，６Ｗ１〜６Ｗ６，６Ｎ  バスバー
１０  導体
１１  絶縁層
１２  半導電層
【図１】
2012055035.tif 000003
【図２】
2012055035.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2012055035.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2012055035.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2012055035.tif 000014
【図１３】
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