(57)【要約】【課題】集中巻きコイルをデルタ結線したステータの軸線方向端部の構成を簡略なものとしてステータを小形とする。渡り線が交差する部分での渡り線同士の干渉を防止する。【解決手段】同相のコイルの一方のコイル１６の外径側の端１６ｂと、他方のコイル１６の内径側端１６ａを接続する同相渡り線２４を、コイル導線２２を延長して形成する。異相のコイルを接続する異相渡り線２６も、一方のコイル１６の内径側の端と、他方のコイルの外径側の端を接続する。１本の異相渡り線２６ＵＷが、他の２本をまたぐようにして、これらと交差する。異相渡り線２６同士が交差する部分を、互いの相対位置を規定するように保持具２８で保持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集中巻きコイルを有し、三相のコイル群をデルタ結線した回転電機のステータであって、
同相のコイルにおいて隣り合うコイルの一方のコイルの外径側の端と他方のコイルの内径側の端を接続する、互いに並列して配置された同相渡り線であって、コイルを構成するコイル導線と同一の部材として形成された同相渡り線と、
異相のコイルの一方のコイルの外径側の端と他方のコイルの内径側の端を接続する異相渡り線であって、コイルを構成するコイル導線とは別の部材として形成されて後に接続され、２本の異相渡り線が同相渡り線と並列に配置され、１本の異相渡り線が前記２本の異相渡り線をまたぐ、異相渡り線と、
１本の異相渡り線が２本の異相渡り線をまたぐ部分において、これら３本の異相渡り線を一体に保持する保持具と、
を有する、回転電機のステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機のステータに関し、特にステータのコイル同士を接続するための構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギを回転の運動エネルギに変換する電動機、回転の運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機、さらに電動機と発電機どちらにも機能する電気機器が知られている。以下において、これらの電気機器を回転電機と記す。回転電機は、同軸に配置されて相対的に回転する二つの部材を有する。通常は、一方が固定され、他方が回転する。固定された部材（ステータ）にコイルを配置し、このコイルに電力を供給することにより回転する磁界を形成することができる。この磁界との相互作用により他方の部材（ロータ）が回転する。
【０００３】
コイルの形成手法として、ステータコアのティースの一つに導線を集中的に巻いて１個のコイルを形成する集中巻きが知られている。また、三相のコイルの接続手法として、三相のコイルが三角形の三辺となるようにコイルの端同士を接続し、接続点に三相交流を供給するデルタ結線が知られている。
【０００４】
下記特許文献１には、集中巻きかつデルタ結線のステータの一例が示されている。ステータの軸線方向端に隣接してバスバユニットを配置し、バスバユニットが備えるバスバによりコイル同士を接続したステータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２３６４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の特許文献１に記載されたステータのように、ステータの軸線方向端に隣接してバスバユニットを配置するとステータの体格が大きくなるという問題がある。また、コイル同士を接続する導線が交差する部分での互いの干渉を防止する必要がある。
【０００７】
本発明は、ステータの軸線方向の寸法を短く収めること、およびコイル同士を接続する導線同士の干渉を防止することの少なくとも一方を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る回転電機のステータは、集中巻きコイルを有し、三相のコイルをデルタ結線したステータであり、同相のコイル同士を接続する同相渡り線と、異相のコイル同士を接続する異相渡り線とを有する。
【０００９】
同相渡り線は、同相のコイルにおいて隣り合うコイル同士を接続し、一方のコイルの外径側の端と、他方のコイルの内径側の端を接続し、互いに交差することがないよう並列して配置されている。また、同相渡り線はコイルを構成するコイル導線と同一の部材として形成されている。異相渡り線は、異相のコイルの一方のコイルの外径側の端と他方のコイルの内径側の端を接続する。異相渡り線は、コイルを構成するコイル導線とは別の部材として形成され、後にコイル導線と接続される。２本の異相渡り線は同相渡り線と並列に配置され、互いに、そして同相渡り線と交差しない。１本の異相渡り線は、前記２本の異相渡り線をまたいでいる。
【００１０】
３本の異相渡り線は、１本の異相渡り線が他の２本の異相渡り線をまたぐ部分において、保持具により一体に保持されている。
【発明の効果】
【００１１】
同相渡り線をコイル導線と同一の部材とし、各同相渡り線を並列に配置したことで、コイルエンド部分の構成が簡易となり、ステータの軸線方向の寸法が短くなる。また、３本の異相渡り線を保持具により一体に保持することで渡り線同士の干渉を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態のステータおよび渡り線組立体を示す斜視図である。
【図２】コイル、同相渡り線、および異相渡り線の関係を示す模式図である。
【図３】渡り線組立体を示す分解斜視図である。
【図４】渡り線組立体の組み立て工程の説明図である。
【図５】渡り線組立体の組み立て工程の説明図である。
【図６】渡り線組立体の組み立て工程の説明図である。
【図７】渡り線組立体の組み立て工程の説明図である。
【図８】渡り線組立体の組み立て工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、本実施形態の回転電機のステータ１０を示す斜視図である。また、渡り線組立体１２を抜き出して示している。ステータ１０は、ステータコア１４と複数のコイル１６を含み、全体として略円筒形状である。以下において、この円筒の中心軸線に沿う方向を軸線方向と記し、中心軸線に直交する方向を径方向と記す。また、上、下、左、右、手前、奥など方向を表す語句は、図における方向を示し、現実に装置が配置された状態の方向とは関連しない。
【００１４】
ステータコア１４は、円筒形のヨーク１８と、ヨーク１８の内周面から径方向内側に向けて延びる複数のティース２０を有し、複数のティース２０は、ヨーク１８の内周面に、間隔をあけて周方向に配列されている。ティース２０にコイル導線２２が巻回され、コイル１６が形成されている。コイル導線２２が、１個のティース２０に集中的に巻回されてコイル１６を形成している。つまり、コイル１６はいわゆる集中巻きの構成をとる。１個のコイル１６を構成するコイル導線２２は、一端が径方向においてコイル１６の内径側に、他端が外径側に位置する。
【００１５】
集中巻きのコイル１６同士を接続するために渡り線が設けられている。同相のコイル同士を接続する渡り線を同相渡り線２４、異相のコイル同士を接続する渡り線を異相渡り線２６と記す。同相渡り線２４は、コイル導線２２と同一の部材で形成される。つまり、一本の導線が巻き回された部分がコイル１６となり、巻かれずに残った部分が同相渡り線２４となる。コイル導線２２は、コイル１６の部分、同相渡り線２４の部分とも所定の形状に成形され、成形された状態でティース２０に装着される。同相渡り線２４は、コイル１６の内径側端１６ａから同相の隣のコイル１６の外径側端１６ｂに延び、そこで溶接等により接続されている。同相渡り線２４は、コイル１６の外径側端１６ｂから内径側端１６ａに向けて延ばし、内径側端１６ａで接続するようにしてもよい。また、コイル１６の内径側端１６ａと外径側端１６ｂの両方から相手方に向けて延ばし、中間で接続するようにしてもよい。同相渡り線２４とコイル導線２２が接続される部分において、これらはステータ１０の軸線に沿う方向に延びており、その先端部分が溶接される。同相渡り線２４とコイル導線２２が一本の導線から形成されるので、２個のコイル１６を接続する際の溶接箇所は１箇所で済み、ステータ１０の軸線方向端部の構成が簡略化される。
【００１６】
デルタ結線を構成するためには、同相のコイルが直列に接続されて形成されたコイル群の端を、異相のコイル群間で接続する必要がある。つまり、Ｕ相コイル群の第１の端とＶ相コイル群の第１の端を接続し、Ｖ相コイル群の第２の端とＷ相コイル群の第１の端を接続し、Ｗ相コイル群の第２の端とＵ相コイル群の第２の端を接続する必要がある。この接続を行うのが異相渡り線２６である。異相渡り線２６は、コイル１６を形成するコイル導線２２とは別に形成され、３本を一体にして渡り線組立体１２を形成した後、所定のコイル１６と溶接等により接続される。異相渡り線２６は、１本が他の２本をまたぐようにして交差させる必要がある。この１本の異相渡り線２６が他の２本をまたぐ部分において、３本の異相渡り線２６は保持具２８に一体に保持されている。保持具２８によって、３本の異相渡り線２６の相対的な位置関係が規定され、これにより、相互に干渉して絶縁被覆等が損傷することを防止することができる。異相渡り線２６には、三相電力が供給される動力線２９が接続される。このステータ１０においては、コイル１６と異相渡り線２６の接続点、特に周方向外側の接続点において動力線２９が接続されている。
【００１７】
図２は、コイル１６、同相渡り線２４および異相渡り線２６の相互配置および相互接続の関係を示す模式図である。実際には周方向に沿って配置されるコイル１６を、展開して直線状に配列して図示し、左が径方向の内側、右が径方向の外側となっている。また、同相渡り線２４と異相渡り線２６の区別を明確にするために、異相渡り線２６を二重線で表している。コイル１６は、上からＶ相、Ｕ相、Ｗ相の順で、これを繰り返して配置されている。符号１６にＵ，Ｖ，Ｗを付すことにより、そのコイルが属する相を示す。また、同相内のコイルの区別をするために、添え字1,2,3 を付す。同相渡り線２４についても、符号２４にＵ，Ｖ，Ｗを付すことにより、その同相渡り線が属する相を示す。また、同相内の区別をするために、添え字1,2 を付す。異相渡り線２６については、Ｕ，Ｖ，Ｗのうち、当該異相渡り線２６が接続する２相の文字を加えて記す。また、黒丸は、渡り線２４，２６とコイル導線２２が溶接等により接続される位置を示している。
【００１８】
同相のコイルにおける隣のコイル１６同士が同相渡り線２４で接続される。つまり、Ｖ相コイルにおいては、コイル１６Ｖ-1と、Ｖ相における隣のコイルであるコイル１６Ｖ-2とが同相渡り線２４Ｖ-1で接続される。同様に、Ｕ相のコイル１６Ｕ-1とコイル１６Ｕ-2が同相渡り線２４Ｕ-1で接続され、Ｗ相のコイル１６Ｗ-1とコイル１６Ｗ-2が同相渡り線２４Ｗ-1で接続される。各相の他のコイル１６も同様に接続され、相ごとにコイルが直列に接続され、コイル群が形成される。同相渡り線２４は、互いに交差せず、並列に配置される。この結果、同相渡り線２４を配置する空間は、軸線方向において１本分で済み、ステータの軸線方向の寸法を抑制することができる。
【００１９】
同相渡り線２４によって、相ごとに直列に接続されコイル群の端を、他の相のコイル群の端と異相渡り線２６で接続することによりデルタ結線が構成される。異相渡り線２６のうち２本は、同相渡り線２４と並列に配置される。図２においては、コイル１６Ｖ-2とコイル１６Ｕ-3を接続する異相渡り線２６ＵＶと、コイル１６Ｕ-2とコイル１６Ｗ-3を接続する異相渡り線２６ＷＵが、同相渡り線２４と並列に配置される。コイル１６Ｗ-2とコイル１６Ｖ-3を接続する異相渡り線２６ＶＷは、他の２本の異相渡り線２６ＵＶ，２６ＷＵをまたぐようにして交差している。３本の異相渡り線２６ＵＶ，２６ＷＵ，２６ＶＷは、コイル導線２２とは別に構成され、後にその両端で所定のコイル１６のコイル導線２２と接続される。
【００２０】
図３は、渡り線組立体１２の分解斜視図である。保持具２８は、ベース３０、押さえ３２およびカバー３４を含む。カバー３４は、ベース３０、３本の異相渡り線２６および押さえ３２を組み立てた状態の中間組立体を鋳ぐるむ際にモールド成形される。
【００２１】
図４は、ベース３０の詳細図である。ベース３０は板形状の本体３６を有し、ベース本体３６には異相渡り線２６を受入れ、固定するための固定溝３８が形成されている。固定溝３８は、異相渡り線２６に対応して複数形成されており、固定溝３８を区別する必要があるときには、受け入れる異相渡り線２６ＵＶ，２６ＷＵ，２６ＶＷに対応して、符号３８ＵＶ，３８ＷＵ，３８ＶＷを用いて説明する。異相渡り線２６ＵＶを受け入れる固定溝３８ＵＶと、異相渡り線２６ＷＵを受け入れる固定溝３８ＷＵが隣接して形成され、その外、両側に異相渡り線２６ＶＷを受け入れる２本の固定溝３８ＶＷが形成されている。内側の２本の固定溝３８ＵＶ，３８ＷＵは、左側半分が平行に形成され、中央から右辺にかけてＶ字形に開いて形成されている。固定溝３８ＶＷは、図中において左端はベース本体３６の左辺において開口しているが、右端は右辺に達せず閉じている。
【００２２】
ベース本体３６の中央部には、上下方向にベース本体３６を貫通する貫通孔４０が設けられている。貫通孔４０は、固定溝３８ＵＶ，３８ＷＵと交差している。貫通孔４０によって後述するモールド成形時の樹脂充填性が改善される。ベース本体３６には、さらに支柱４２が立設されている。支柱４２の上端には、段差が形成されている。支柱４２の左右方向における位置は、固定溝３８ＶＷの右端部の位置とほぼ一致している。
【００２３】
次に、渡り線組立体１２の組立過程について説明する。図５に示すように、異相渡り線２６ＵＶ，２６ＷＵを固定溝３８ＵＶ，２８ＷＵに挿入して固定する。次いで、図６に示すように、異相渡り線２６ＶＷを固定溝３８ＶＷに挿入して固定する。異相渡り線２６ＶＷは、上方から見ると略Ｕ字形であり、Ｕ字形の２本の側辺が固定溝３８ＶＷに受け入れられて固定される。異相渡り線２６ＶＷのＵ字形の底辺の部分は、側辺に対して上方に持ち上がっており、この部分で他の２本の異相渡り線２６ＵＶ，２６ＷＵをまたぎ、立体交差している。また、異相渡り線２６ＶＷのＵ字形の底辺の部分は、支柱４２に下方から支持されており、支柱４２の上端の段差に係合し、位置決めされている。
【００２４】
さらに、図７に示すように、ベース３０に押さえ３２を装着して中間組立体を形成する。図６に示すように、押さえ３２は、中央に開口４４が設けられた板部４６と、板部４６の手前と奥の辺から下方に延びる、先端に爪を備えた係合片４８を有する。この係合片４８に対応するように、ベース３０には係合凹部５０が設けられており、ここに係合片４８の爪が掛かり、ベース３０と押さえ３２が結合する。ベース本体３６から上方に突出している部分、つまり支柱４２と異相渡り線２６ＶＷのＵ字形の底辺部分は、押さえ３２の開口４４を通して上方に突出する。押さえ３２の板部４６が、固定溝３８に受け入れられた各異相渡り線２６の上面を押さえ、脱落を防止している。ベース３０と押さえ３２を結合した状態で、各異相渡り線２６の相対的な位置関係が固定される。
【００２５】
中間組立体に対しモールド成形を行い、図８のようにカバー３４を形成する。具体的には、２個またはそれ以上の成形型により、結合されたベース３０と押さえ３２を挟み、樹脂を型内に充填して中間組立体、特にベース３０と押さえ３２を鋳ぐるみ、保持具２８を形成する。成形型は、ベース３０と押さえ３２を挟むようにすることで、異相渡り線２６に直接接触しないようにし、異相渡り線２６の絶縁被覆等の損傷を防ぐことができる。また、ベース本体の貫通孔４０により、成形型内において樹脂が注入される側の反対側にも樹脂が回りやすくなる。例えば、樹脂を上方から注入する場合、ベース３０の手前と奥の辺を回ってベース３０の下方に流れる樹脂に加え、中央の貫通孔４０を通って流れる樹脂により、ベース３０の下側の空間に十分に樹脂が送られるようになる。ベース３０および押さえ３２上にカバー３４を形成して渡り線組立体１２が完成する。
【００２６】
コイル１６がティース２０に装着された状態のステータ１０に対して、渡り線組立体１２を所定位置に配置し、異相渡り線２６とコイル１６を溶接して接続する。このとき、径方向外側の異相渡り線２６とコイル１６の接続点においては、三相の電力を供給する動力線も溶接接続される。
【符号の説明】
【００２７】
１０  ステータ、１２  渡り線組立体、１６  コイル、２２  コイル導線、２４  同相渡り線、２６  異相渡り線、２８  保持具。
【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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