(57)【要約】【課題】固定子コアの取付穴に圧入されたバスバーの取付ピンを介して流れる渦電流の発生を抑制して損失の増加を抑制し得るようにした回転電機の固定子を提供する。【解決手段】固定子２０は、周方向に複数のスロット３１を有する固定子コア３０と、固定子コア３０に巻装された三相の相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗよりなる固定子巻線４０と、各相巻線とそれぞれ電気的に接続される３個の相バスバー６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗ、及び固定子コア３０の軸方向一端面に周方向に離間して設けられた複数の取付穴３５にそれぞれ圧入される複数の取付ピン６７とを有するバスバーモジュール６０と、を備えている。固定子コア３０の軸線Ｏを中心として周方向に隣り合う２個のスロット３１のなす角度をθｓとしたときに、軸線Ｏを中心として周方向に隣り合う２個の取付穴３５のなす角度θｈは、θｈ≒ｍ（ｍは正の整数）×６×ｎ×θｓにより定められる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状の複数の鋼板を軸方向に積層して形成され、周方向に順番に繰り返しｎ個（ｎは２以上の整数）ずつ配置されたＵ相スロット（ＵＡ，ＵＢ）、Ｖ相スロット（ＶＡ，ＶＢ）及びＷ相スロット（ＷＡ，ＷＢ）よりなる複数のスロット（３１）を有する固定子コア（３０）と、
前記スロットに収容されて前記固定子コアに巻装されたそれぞれ電気的位相の異なる三相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の相巻線（４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗ）よりなる固定子巻線（４０）と、
各前記相巻線とそれぞれ電気的に接続される３個の相バスバー（６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗ）と、前記固定子コアの軸方向一端面に周方向に離間して設けられた複数の取付穴（３５，３５Ａ，３５Ｂ）にそれぞれ圧入される複数の取付ピン（６７）とを有し、固定部材（６５）により一体化されたバスバーモジュール（６０）と、を備え、
前記固定子コアの軸線（Ｏ）を中心として周方向に隣り合う２個の前記スロットのなす角度をθｓとしたときに、前記軸線を中心として周方向に隣り合う２個の前記取付穴のなす角度θｈは、θｈ≒ｍ（ｍは正の整数）×６×ｎ×θｓにより定められることを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
前記取付ピンの少なくとも一つは、前記取付穴の壁面に対して周方向の一部が圧接していることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に搭載されて電動機や発電機として使用される回転電機の固定子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載されて使用される回転電機として、回転可能に設けられた回転子と、該回転子と径方向に対向して配置され周方向に配列された複数のスロットを有する固定子コア、及び該固定子コアのスロットに巻装された複数の相巻線よりなる固定子巻線を有する固定子と、を備えたものが一般に知られている。そして、固定子コアは、渦電流の発生を回避するために、通常、複数の鋼板を軸方向に積層して形成されている。また、特許文献１には、固定子コアのスロットに巻装される複数の相巻線を接続するバスバーを備えたモータ（電動機）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２１１９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のバスバーを固定子コアに取り付ける場合には、図１２に示すように、固定子コア１３０の軸方向一端面の複数箇所に設けられた取付穴１３５に、バスバーに設けられた金属製の取付ピン１６７を軸方向に圧入することにより取り付けられる。しかし、固定子コア１３０の取付穴１３５に取付ピン１６７が圧入されると、固定子コア１３０の軸方向に積層された鋼板同士が取付ピン１６７を介して導通してしまうことから、取付ピン１６７を経由する渦電流が発生し、損失が増加することとなる。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、固定子コアの取付穴に圧入されたバスバーの取付ピンを介して流れる渦電流の発生を抑制して損失の増加を抑制し得るようにした回転電機の固定子を提供することを解決すべき課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた本発明は、
円環状の複数の鋼板を軸方向に積層して形成され、周方向に順番に繰り返しｎ個（ｎは２以上の整数）ずつ配置されたＵ相スロット（ＵＡ，ＵＢ）、Ｖ相スロット（ＶＡ，ＶＢ）及びＷ相スロット（ＷＡ，ＷＢ）よりなる複数のスロット（３１）を有する固定子コア（３０）と、
前記スロットに収容されて前記固定子コアに巻装されたそれぞれ電気的位相の異なる三相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の相巻線（４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗ）よりなる固定子巻線（４０）と、
各前記相巻線とそれぞれ電気的に接続される３個の相バスバー（６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗ）と、前記固定子コアの軸方向一端面に周方向に離間して設けられた複数の取付穴（３５，３５Ａ，３５Ｂ）にそれぞれ圧入される複数の取付ピン（６７）とを有し、固定部材（６５）により一体化されたバスバーモジュール（６０）と、を備え、
前記固定子コアの軸線（Ｏ）を中心として周方向に隣り合う２個の前記スロットのなす角度をθｓとしたときに、前記軸線を中心として周方向に隣り合う２個の前記取付穴のなす角度θｈは、θｈ≒ｍ（ｍは正の整数）×６×ｎ×θｓにより定められることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、各相巻線とそれぞれ電気的に接続される３個の相バスバーと、固定子コアの軸方向一端面に周方向に離間して設けられた複数の取付穴にそれぞれ圧入される複数の取付ピンとを有し、固定部材により一体化されたバスバーモジュールを備え、固定子コアの軸線を中心として周方向に隣り合う２個のスロットのなす角度をθｓとしたときに、前記軸線を中心として周方向に隣り合う２個の取付穴のなす角度θｈは、θｈ≒ｍ×６×ｎ×θｓにより定められる。即ち、本発明によれば、周方向に隣り合う２個の取付穴のピッチを磁極対のピッチの整数倍にすることで、固定子コアの取付穴に圧入されたバスバーモジュールの取付ピンを介して形成されるループ内の磁束変化を見かけ上無くすことができる。これにより、渦電流の発生を抑制して損失の増加を抑制することができる。
【０００８】
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載された各部材や部位の後の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的な部材や部位との対応関係を示すものであり、特許請求の範囲に記載された各請求項の構成に何ら影響を及ぼすものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１に係る固定子を搭載した回転電機の軸方向断面図である。
【図２】実施形態１に係る固定子の全体斜視図である。
【図３】図２のＱ部の拡大図である。
【図４】実施形態１において固定子コアのスロットに導体セグメントを挿入する状態を示す説明図である。
【図５】実施形態１に係る固定子巻線の結線図である。
【図６】実施形態１に係るバスバーモジュールの斜視図である。
【図７】実施形態１に係る３本の相バスバーの斜視図である。
【図８】実施形態１に係る固定子コアにおいて取付穴が設けられる位置を示す説明図である。
【図９】実施形態１における取付穴と取付ピンの形状の関係を示す説明図である。
【図１０】変形例１における取付穴と取付ピンの形状の関係を示す説明図である。
【図１１】変形例２における取付穴と取付ピンの形状の関係を示す説明図である。
【図１２】積層鋼板よりなる固定子コアの取付穴にバスバーの取付ピンを圧入して取り付けた際に渦電流が発生する状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る回転電機の固定子の実施形態について図面を参照して具体的に説明する。
【００１１】
〔実施形態１〕
本実施形態に係る固定子２０が搭載された回転電機１は、車両用電動機として使用されるものである。この回転電機１は、図１に示すように、有底筒状の一対のハウジング部材１０ａ，１０ｂが開口部同士で接合されてなるハウジング１０と、ハウジング１０に軸受け１１，１２を介して回転自在に支承される回転軸１３と、回転軸１３の外周に嵌合固定された回転子１４と、回転子１４の径方向外側に対向して配置された固定子２０と、を備えている。
【００１２】
回転子１４は、固定子２０の内周側と径方向に対向する外周側に、周方向に所定距離を隔てて極性が交互に異なるように配置された複数の磁極を有する。これらの磁極は、回転子１４の所定位置にＶ字状に配置された２個で対をなしそれぞれ一つの磁極を形成する複数対の永久磁石１５（図８参照）により形成されている。回転子１４の磁極の数は、回転電機により異なるため限定されるものではない。本実施形態では、８極（Ｎ極：４、Ｓ極：４）の回転子が用いられている。
【００１３】
次に、図２〜図９を参照して固定子２０について説明する。固定子２０は、図２及び図３に示すように、周方向に複数のスロット３１を有する円環状の固定子コア３０と、固定子コア３０のスロット３１に巻装されたそれぞれ電気的位相の異なる三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗよりなる固定子巻線４０と、各相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗと外部装置としてのインバータ（図示せず）を電気的に接続する３個の相バスバー６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗを有して固定子コア３０に取り付けられたバスバーモジュール６０と、を備えている。
【００１４】
固定子コア３０は、円環状の複数の電磁鋼板を固定子コア３０の軸方向に積層して形成された一体型のものである。この固定子コア３０は、円環状のバックコア３３と、バックコア３３から径方向内方へ突出し周方向に所定距離を隔てて配列された複数のティース３４とからなり、隣り合うティース３４の間にスロット３１が形成されている（図４参照）。固定子コア３０に形成されたスロット３１の数は、回転子１４の磁極数（８磁極）に対し、固定子巻線４０の一相あたり２個の割合で形成されている。本実施形態では、８×３×２＝４８より、スロット数は４８個とされている。即ち、４８個のスロット３１は、周方向に順番に繰り返しｎ個（ｎ＝２で２個）ずつ配置されたＵ相スロットＵＡ，ＵＢ、Ｖ相スロットＶＡ，ＶＢ及びＷ相スロットＷＡ，ＷＢよりなり（図３参照）、スロット倍数ｎが２とされている。
【００１５】
固定子巻線４０は、Ｕ字形状をなす複数の導体セグメント５０の開放端側の端部同士を溶接で互いに接合することにより構成されている。この導体セグメント５０は、矩形断面の導体と該導体の外周面を被覆する絶縁皮膜とからなる平角導線をＵ字形状に折り曲げて形成されている。
【００１６】
Ｕ字形状に形成された導体セグメント５０は、図４に示すように、互いに平行な一対のストレート部５１，５１と、一対のストレート部５１，５１の一端を互いに連結するターン部５２とからなる。ターン部５２の中央部には、固定子コア３０の端面３０ａに沿って延びる頭頂段部５３が設けられており、頭頂段部５３の両側には、固定子コア３０の端面３０ａに対して所定の角度で傾斜した傾斜部５４が設けられている。なお、符号２４は、固定子コア３０と固定子巻線４０との間を電気絶縁するインシュレータである。
【００１７】
図４には、同一相の隣接する２個のスロット３１Ａ，３１Ｂに挿入配置される２個で一組の導体セグメント５０Ａ，５０Ｂが示されている。この場合、２個の導体セグメント５０Ａ，５０Ｂは、それらの一対のストレート部５１，５１が、同一のスロット３１ではなく、隣接した２個のスロット３１Ａ，３１Ｂに別々に軸方向一端側（図４の上側）から挿入される。即ち、図４の右側にある２個の導体セグメント５０Ａ，５０Ｂにおいて、一方の導体セグメント５０Ａは、一方のストレート部５１が一のスロット３１Ａの最外層（第８層）に挿入され、他方のストレート部５１が固定子コア３０の反時計回り方向に１磁極ピッチ（ＮＳ磁極ピッチ）離れた他のスロット（図示せず）の第７層に挿入される。
【００１８】
そして、他方の導体セグメント５０Ｂは、一方のストレート部５１がスロット３１Ａと隣接したスロット３１Ｂの最外層（第８層）に挿入され、他方のストレート部５１が固定子コア３０の反時計回り方向に１磁極ピッチ（ＮＳ磁極ピッチ）離れた他のスロット（図示せず）の第７層に挿入される。即ち、２個の導体セグメント５０Ａ，５０Ｂは、周方向に１スロットピッチずれた状態に配置される。このようにして、全スロット３１に対して偶数本の導体セグメント５０のストレート部５１が挿入配置される。本実施形態の場合には、各スロット３１内に、合計８本のストレート部５１が径方向１列に整列した状態で収容されている。
【００１９】
スロット３１から軸方向他端側（図４の下側）へ延出した一対のストレート部５１，５１の開放端部は、固定子コア３０の端面３０ａに対して所定の角度をもって斜めに斜行するように互いに周方向反対側へ捻られて、略半磁極ピッチ分の長さの斜行部５５（図２参照）が形成されている。そして、固定子コア３０の軸方向他端側において、導体セグメント５０の所定の斜行部５５の先端部同士が例えば溶接により接合されて所定のパターンで電気的に接続される。即ち、所定の導体セグメント５０が直列に接続されることにより、固定子コア３０のスロット３１に沿って周方向に波巻きにて巻回された３本の相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗよりなる固定子巻線４０が形成される。
【００２０】
なお、固定子巻線４０の各相について、基本となるＵ字形状の導体セグメント５０により、固定子コア３０の周方向に８周する巻線（コイル）が形成される。しかし、固定子巻線４０の各相について、出力用引き出し線及び中性点用引き出し線と接続されたセグメント、並びに１周目と２周目、・・・、７周目と８周目をそれぞれ接続するターン部を有するセグメントは、基本となる導体セグメント５０とは異なる異形セグメント（図示せず）で構成される。これら異形セグメントを用いて、図５に示すように、固定子巻線４０の各相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗの巻線端が星型結線により結線される。なお、本実施形態では、各相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗは、それぞれ並列接続された２本の並列巻線Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２により構成されている。
【００２１】
バスバーモジュール６０は、図６に示すように、３個の相バスバー６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗと、中性線バスバー（図示せず）と、２個の取付ピン６７を、樹脂（固定部材）６５で一体成形することにより一体化されて円弧形状に形成されたものである。このバスバーモジュール６０は、固定子コア３０のバックコア３３の円環形状に沿う円弧形状に形成されている。このバスバーモジュール６０には、図７に示すように、内周側から外周側に向かって順に互いに非接触状態で配置されたＵ相バスバー６１Ｕ、Ｖ相バスバー６１Ｖ及びＷ相バスバー６１Ｗが内蔵されている。
【００２２】
各相バスバー６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗは、各相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗと外部装置としてのインバータ（図示せず）とをそれぞれ電気的に接続するものであって、それぞれ２個の枝部６３Ｕ，６３Ｖ，６３Ｗと、２個の枝部６３Ｕ，６３Ｖ，６３Ｗ同士を電気的に接続する１本の幹部６２Ｕ，６２Ｖ，６２Ｗとを有する。
【００２３】
Ｕ相バスバー６１Ｕの幹部６２Ｕの長手方向一端部（図７の右側端部）には、インバーと接続される端子部６４Ｕが設けられている。また、幹部６２Ｕの長手方向他端部（図７の左側端部）及び中央部には、Ｕ相巻線４１Ｕの２本の並列巻線Ｕ１，Ｕ２と接続される２個の第１及び第２枝部６３Ｕ１，６３Ｕ２が設けられている。
【００２４】
また、Ｖ相バスバー６１Ｖには、Ｕ相バスバー６１Ｕと同様に、インバータと接続される端子部６４Ｖと、Ｖ相巻線４１Ｖの２本の並列巻線Ｖ１，Ｖ２と接続される２個の第１及び第２枝部６３Ｖ１，６３Ｖ２が設けられている。
【００２５】
また、Ｗ相バスバー６１Ｗにも、Ｕ相バスバー６１Ｕと同様に、インバータと接続される端子部６４Ｗと、Ｗ相巻線４１Ｗの２本の並列巻線Ｗ１，Ｗ２と接続される２個の第１及び第２枝部６３Ｗ１，６３Ｗ２が設けられている。
【００２６】
なお、中性線バスバー（図示せず）は、３個の出力端子６６を有し、これら３個の出力端子６６は、図６に示すように、バスバーモジュール６０の所定位置に先端部が露出している。
【００２７】
そして、バスバーモジュール６０の長手方向両端部には、２個の金属製の取付ピン６７が設けられている。このバスバーモジュール６０は、固定子コア３０の軸方向一端面（図２の上方側端面）に周方向に離間して設けられた２個の取付穴３５に２個の取付ピン６７がそれぞれ圧入されることにより固定子コア３０に取り付けられている。
【００２８】
固定子コア３０に設けられた２個の取付穴３５は、図８に示すように、固定子コア３０の軸線Ｏを中心として周方向に隣り合う２個のスロット３１のなす角度をθｓとしたときに、軸線Ｏを中心として周方向に隣り合う２個の取付穴３５のなす角度θｈは、θｈ≒ｍ（ｍは正の整数）×６×ｎ×θｓにより定められている。なお、ここでのｍは、周方向に隣り合う２個の取付ピン６７の間に存在する磁極対の数に相当する。
【００２９】
本実施形態の場合、角度θｓが３６０°÷４８＝７．５°であり、スロット倍数ｎが２であり、ｍ＝１であるので、角度θｈは、１×６×２×７．５°＝９０°となる。即ち、周方向に隣り合う２個の取付穴３５のピッチが、磁極対のピッチの整数倍（ｍ倍）となっている。これにより、取付穴３５に圧入された取付ピン６７を介して流れる渦電流の発生が抑制され、損失の増加が抑制される。
【００３０】
また、本実施形態の場合、２個の取付穴３５は、図９に示すように、断面形状が矩形にされ、２個の取付ピン６７の断面形状は、取付穴３５の壁面に対して周方向の一部が圧接する大きさの円形にされている。これにより、取付穴３５に圧入された取付ピン６７の接触面積を低減させて電気抵抗を増加させることで、渦電流の発生が抑制される。
【００３１】
以上のように構成された本実施形態の固定子２０によれば、固定子コア３０に設けられた２個の取付穴３５は、軸線Ｏを中心として周方向に隣り合う２個の取付穴３５のなす角度θｈにより定められた位置に設けられている。そのため、周方向に隣り合う２個の取付穴３５のピッチを磁極対のピッチの整数倍にすることで、固定子コア３０の取付穴３５に圧入されたバスバーモジュール６０の取付ピン６７を介して形成されるループ内の磁束変化を見かけ上無くすことができる。これにより、渦電流の発生を抑制して損失の増加を抑制することができる。
【００３２】
また、本実施形態では、２個の取付穴３５は、断面形状が矩形にされ、２個の取付ピン６７の断面形状は、取付穴３５の壁面に対して周方向の一部が圧接する大きさの円形にされている。これにより、取付穴３５に圧入された取付ピン６７の接触面積を低減させて電気抵抗を増加させることができるので、回転子１４の寸法ばらつきや偏心等に起因して発生する渦電流もより確実に抑制することができる。なお、図示はしないが、取付穴３５と取付ピン６７の断面形状の関係を逆にしてもよい。
【００３３】
〔変形例１〕
上記の実施形態１では、取付穴３５の断面形状が矩形にされ、取付ピン６７の断面形状が、取付穴３５の壁面に対して周方向の一部が圧接する大きさの円形にされていたが、これに代えて、取付穴３５と取付ピン６７の形状を、図１０に示す変形例１のようにしてもよい。即ち、変形例１では、取付穴３５Ａの断面形状が楕円形にされ、取付ピン６７の断面形状が、取付穴３５Ａの壁面に対して周方向の一部が圧接する大きさの円形にされている。変形例１の場合にも、実施形態１と同様の作用及び効果を得ることができる。なお、図示はしないが、変形例１の場合にも、取付穴３５Ａと取付ピン６７の断面形状の関係を逆にしてもよい。
【００３４】
〔変形例２〕
上記の実施形態１や変形例１に代えて、取付穴３５と取付ピン６７の形状を、図１１に示す変形例２のようにしてもよい。即ち、変形例２では、取付穴３５Ｂの断面形状が正三角形にされ、取付ピン６７の断面形状が、取付穴３５Ｂの壁面に対して周方向の一部が圧接する大きさの円形にされている。変形例２の場合にも、実施形態１と同様の作用及び効果を得ることができる。なお、図示はしないが、変形例２の場合にも、取付穴３５Ｂと取付ピン６７の断面形状の関係を逆にしてもよい。
【００３５】
〔他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態１，２に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。
【００３６】
例えば、上記の実施形態では、本発明に係る回転電機の固定子を車両用電動機に適用した例を説明したが、本発明は、車両に搭載される回転電機としての発電機あるいは電動機、さらには両者を選択的に使用し得る回転電機にも適用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１…車両用電動機（回転電機）、  ２０…固定子、  ３０…固定子コア、  ３１…スロット、  ＵＡ，ＵＢ…Ｕ相スロット、  ＶＡ，ＶＢ…Ｖ相スロット、  ＷＡ，ＷＢ…Ｗ相スロット、  ３５，３５Ａ，３５Ｂ…取付穴、  ４０…固定子巻線、  ４１Ｕ…Ｕ相巻線、  ４１Ｖ…Ｖ相巻線、  ４１Ｗ…Ｗ相巻線、  ６０…バスバーモジュール、  ６１Ｕ…Ｕ相バスバー、  ６１Ｖ…Ｖ相バスバー、  ６１Ｗ…Ｗ相バスバー、  ６５…樹脂（固定部材）、  ６７…取付ピン、  Ｏ…固定子コアの軸線。
【図１】
2016025744.tif 000003
【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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