(57)【要約】【課題】モータ入力部における異相動力線間のインダクタンスを小さくしてサージ電圧を低減することができる回転電機用ステータを提供する。【解決手段】回転電機用ステータ１８は、ステータコア２０と、このステータコア２０に巻装される複数相のコイルからなるステータコイル２２とを備える。複数相のコイルは一端部が互いに接続され他端部がステータ１８の軸方向端部にそれぞれ引き出され、これらの引き出された各他端部はそれぞれ動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗを介して各相の端子部材１６ｕ，１６ｖ，１６ｗに接続されており、各動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗはその長手方向の少なくとも一部において互いに接触または近接して延伸する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアと、このステータコアに巻装される複数相のコイルからなるステータコイルとを備える回転電機用ステータであって、
前記複数相のコイルは一端部が互いに接続され他端部が前記ステータの軸方向端部にそれぞれ引き出され、これらの引き出された各他端部はそれぞれ動力線を介して各相の端子部材に接続されており、前記各動力線は、その長手方向の少なくとも一部において互いに接触または近接して延伸する、
回転電機用ステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機用ステータ、特にコイルから端子部材に導通する動力線の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、バッテリとモータとの間に接続される電力変換装置において、隣接バスバー間のインダクタンスを低減することによりサージ電圧を低減することを課題とした配電部材が記載されている。この配電部材は、電力変換装置内のパワーモジュールに接続される第１端子部と、モータに接続される第２端子部とを有し、同相の第１端子部と第２端子部とを接続する複数の導電性部材を備える。また、導電性部材は、導体と、導体を被覆する絶縁層と、絶縁層を被覆する半導電層とを有する。そして、異相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している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１７０１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の配電部材では、電力変換装置とモータとの間を電気的に接続する各相の導電性部材間のインダクタンスを低減してサージ電圧を抑制することができるが、モータ入力部においてサージ電圧が重畳される場合があり、モータでのサージ電圧が大きくなる可能性がある。
【０００５】
本発明の目的は、モータ入力部における異相動力線間のインダクタンスを小さくしてサージ電圧を低減することができる回転電機用ステータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る回転電機用ステータは、ステータコアと、このステータコアに巻装される複数相のコイルからなるステータコイルとを備える回転電機用ステータであって、前記複数相のコイルは一端部が互いに接続され他端部が前記ステータの軸方向端部にそれぞれ引き出され、これらの引き出された各他端部はそれぞれ動力線を介して各相の端子部材に接続されており、前記各動力線は、その長手方向の少なくとも一部において接触または近接して延伸するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る回転電機用ステータによれば、モータ入力部を構成する各相の動力線がその長手方向の少なくとも一部において接触または近接して延伸している。これにより、異相動力線間のインダクタンスが小さくなり、その結果、ステータコイルに入力されるサージ電圧を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】バッテリ、電力変換装置およびモータを含むシステムの概略構成図である。
【図２】モータ入力部を含むステータの部分斜視図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）はモータ入力部における異相動力線の配置を示す平面図であり、（ａ）は比較例を示し、（ｂ）〜（ｄ）は本実施形態の配置例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明に係る実施の形態（以下、実施形態という）について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。
【００１０】
図１は、バッテリ１０、電力変換装置１２およびモータ１４を含むシステム１００の概略構成図である。このシステム１００は、例えば、ハイブリッド車両、電気自動車、燃料電池車等の電動車両に搭載される。
【００１１】
バッテリ１０は、モータ１４を駆動する電力を出力する電源装置であり、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の二次電池が好適に用いられる。バッテリ１０から出力される直流電源は、電力ライン１１ａ，１１ｂを介して電力変換装置１２に出力される。
【００１２】
電力変換装置１２は、インバータを含んで構成され、バッテリ１０から供給される直流電圧を交流電圧に変換してモータ１４へ出力する。また、電力変換装置１２は、インバータに加えて、バッテリ１０から入力される直流電圧を昇圧してインバータへ出力する昇圧コンバータを含んでもよい。
【００１３】
モータ１４は、電力変換装置１２から入力される交流電力によって回転駆動される交流モータである。モータ１４には、例えば三相交流モータが好適に用いられる。モータ１４は、電力変換装置１２から入力される交流電力によって回転駆動され、走行用動力を出力する。また、モータ１４は、発電機としても機能する。具体的には、車両の制動時等に車輪からモータ１４に動力が入力され、これにより回生発電を行う。このとき発電された交流電力は、電力変換装置１２によって直流電力に変換され、必要に応じて降圧されて、バッテリ１０に充電される。
【００１４】
モータ１４は、モータ入力部の一部を構成する３つの端子部材１６ｕ，１６ｖ，１６ｗを備える。電力変換装置１２から延びる３本のケーブル１３ｕ，１３ｖ，１３ｗがモータ１４の入力部を構成する端子部材１６ｕ，１６ｖ，１６ｗにそれぞれ接続されている。これにより、電力変換装置１２とモータ１４との間で電力の授受が可能になっている。
【００１５】
図２は、モータ入力部を含むステータの一部を示す斜視図である。また、図３は、図２中におけるＡ−Ａ線断面図である。
【００１６】
図２に示されるように、モータ１４は、ステータ１８と、図示しないロータとを備える。ステータ１８は、円筒状のステータコア２０と、ステータコア２０の内周側に巻装されたステータコイル２２を有する。本実施形態のモータ１４は三相交流モータであるため、ステータコイル２２は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルの３つの相コイルによって構成される。
【００１７】
ステータコイル２２を構成する各相コイルの各一端部は、中性点において互いに電気的に接続されている。一方、各相コイルの各他端部は、接続端子２４ｕ，２４ｖ，２４ｗとして、ステータ１８の軸方向端部の外周寄りの位置に引き出されている。３つの接続端子２４ｕ，２４ｖ，２４ｗは、ステータ１８の周方向に間隔をあけて配置されている。
【００１８】
本実施形態では、各接続端子２４ｕ，２４ｖ，２４ｗは、各相コイルの他端部にそれぞれ接続されたバスバーの端部で構成されている。ただし、これに限定されるものではなく、各接続端子２４ｕ，２４ｖ，２４ｗは、各相コイルを構成するコイル導線の端部によって構成されてもよい。
【００１９】
各相コイルの接続端子２４ｕ，２４ｖ，２４ｗには、動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの各一端部が例えば溶接等の手法によってそれぞれ接続されている。各動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗは、図３（ａ）に示されるように、例えば銅線等の金属線からなる芯線２８と、芯線２８の周囲を被覆する樹脂製の絶縁被膜３０とを備える。本実施形態では、動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗとして断面円形状の導電部材が用いられている。また、各動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの両端部は、絶縁被膜３０が除去されて芯線２８が露出した状態になっている。これにより、動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの各一端部を対応する接続端子２４ｕ，２４ｖ，２４ｗに溶接等によって電気的に接続可能になっている。
【００２０】
図２を再び参照すると、動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの各他端部には、電力変換装置１２から延びるケーブル１３ｕ，１３ｖ，１３ｗが接続される端子部材１６ｕ，１６ｖ，１６ｗがそれぞれ取り付けられている。端子部材１６ｕ，１６ｖ，１６ｗは、例えば導電性が良好な金属板によって形成され、圧着、カシメ、溶接等によって動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの各他端部に連結されている。また、端子部材１６ｕ，１６ｖ，１６ｗには、貫通孔３４がそれぞれ形成されている。この貫通孔に例えばネジを挿入して端子部材１６ｕ，１６ｖ，１６ｗをコネクタ（図示せず）に連結することにより、ステータコイル２２の各相コイルが動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗを介して各相のケーブル１３ｕ，１３ｖ，１３ｗ（図１参照）にそれぞれ接続されることになる。なお、ケーブル１３ｕ，１３ｖ，１３ｗと動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗとを接続するコネクタは、モータ１４が収容されるハウジングに固定配置されている。また、上記動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗと上記端子部材１６ｕ，１６ｖ，１６ｗとがモータ入力部を構成する。
【００２１】
本実施形態では、各相接続端子２４ｕ，２４ｖ，２４ｗにそれぞれ接続される動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗは、ステータ１８から径方向外側へはみ出して延出している。このように延出する動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗは、ステータ１８を含むモータ１４とこれを収容するハウジングの内壁面との間に形成されるスペースに収納可能である。
【００２２】
図２および図３（ａ）に示すように、各動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗは、その長手方向（または延伸方向）の一部において接触して延伸している。具体的には、Ｕ相動力線２６ｕとＷ相動力線２６ｗとがＸ字状に交差して絶縁被膜３０同士で接触しており、その交差位置においてＶ相動力線２６ｖがＵ相動力線２６ｕに対して絶縁被膜３０同士で接触している。図３（ａ）では上から順にＷ相動力線２６ｗ、Ｕ相動力線２６ｕ、Ｖ相動力線２６ｖが一列に並んだ例が示されるが、この順序は適宜に変更可能である。
【００２３】
なお、図３（ｂ）に示すように、各動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗを断面が長方形状の平角線で構成し、各動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの絶縁被膜３０の長辺側面同士で接触するように配置してもよい。このように動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗ同士の接触幅が大きくなることで、各動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗ間のインダクタンスをより小さくすることができ、サージ電圧の低減により有効である。
【００２４】
また、図３（ａ）に示すように各動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗが一列に並んで接触する場合に限らず、１本の動力線が他の２本の動力線に接触するように俵積み状に配置されてもよい。
【００２５】
さらに、図２に示すように各動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗを交差状態で接触させて配置する場合、交差位置において３本の動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗを接着剤で固定してもよいし、あるいは、紐や粘着テープ等で結束してもよい。このようにすれば、各動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗが接触した状態を安定して維持することができ、各動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの振動によって騒音が生じるのを効果的に抑制できる。
【００２６】
図４（ａ）〜（ｄ）はモータ入力部における異相動力線の配置を示す平面図であり、（ａ）は比較例を示し、（ｂ）〜（ｄ）は本実施形態の配置例を示す。図４において各相の動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの端部に接続される端子部材１６ｕ，１６ｖ，１６ｗが円環状に示されている点が図２と相違する。
【００２７】
電力変換装置１２からモータ１４に印加される交流電圧に生じるサージ電圧（ΔＶ）は、回路のインダクタンス（Ｌ）と電流変化率（ｄＩ／ｄｔ）とを用いて、ΔＶ＝Ｌ・ｄＩ／ｄｔの関係で表される。つまり、回路のインダクタンスが大きくなるほどサージ電圧が増大するため、インダクタンスを低減することによってサージ電圧を低減することができる。また、上記特許文献１に記載されるように、回路のインダクタンスは、回路に含まれる配線部材間の距離に比例して増減することが知られている。
【００２８】
本実施形態に則していえば、電力変換装置１２とモータ１４とを接続する各相のケーブル１３ｕ，１３ｖ，１３ｗを互いに接触させた状態に配置することで、電力変換装置１２およびモータ１４間での回路のインダクタンスを低減することができ、サージ電圧を低減することができる。しかし、モータ１４においてモータ入力部を構成する各相の動力線間の距離が離れていると、このモータ入力部におけるインダクタンスが大きくなってサージ電圧が重畳されることが起こり得る。
【００２９】
これに対し、本実施形態におけるモータ１４のステータ１８では、図２および図４（ｂ）に示すように、各相の動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗをその長手方向の一部で接触させて配置していることで、モータ入力部におけるインダクタンスが小さくなり、その結果、モータ入力部におけるサージ電圧を低減できる。これにより、モータ１４のステータコイル２２の絶縁信頼性が向上する。
【００３０】
また、このようにステータコイル２２に印加される交流電圧に重畳されるサージ電圧を低減できることで、ステータコイル２２を構成するコイル導線の絶縁被膜を薄膜化することができる。その結果、ステータ１８のスロット間における占積率が向上し、モータ１４の損失低減および効率向上を図れる。
【００３１】
図４（ｃ），（ｄ）は、各動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの別の配置例をそれぞれ示す。図４（ｃ）では、各動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗは、その長手方向の中間部分が直線状に沿って接触して配置されている。また、図４（ｄ）でも各動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗがその長手方向の中間部分で直線状に沿って接触して配置されているが、Ｕ相端子部材１６ｕとＷ相端子部材１６ｗの位置が図４（ｃ）とは入れ替わっている点で相違する。これらの図４（ｃ），（ｄ）に示す動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの配置によっても、図４（ｂ）に関連して説明したのと同様の効果を奏することができる。
【００３２】
なお、本発明は、上述した実施形態およびその変形例の構成に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲において種々の変更が可能である。
【００３３】
例えば、上記においては各動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗを接触配置させる例について説明したが、これに限定されるものではなく、各動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの間に隙間があいた状態で近接して配置してもよい。この場合、各動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗ間の隙間を一定に保つためにスペーサを介在させるのが好ましい。このように各動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗを近接して配置した場合にも、各動力線２６ｕ，２６ｖ，２６ｗ間の距離が小さくなることでインダクタンス低減によるサージ電圧を抑制する効果が見込める。
【符号の説明】
【００３４】
１０  バッテリ、１１ａ，１１ｂ  電力ライン、１２  電力変換装置、１３ｕ，１３ｖ，１３ｗ  ケーブル、１４  モータ、１６ｕ，１６ｖ，１６ｗ  端子部材、１８  ステータ、２０  ステータコア、２２  ステータコイル、２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ  接続端子、
２６ｕ  Ｕ相動力線、２６ｖ  Ｖ相動力線、２６ｗ  Ｗ相動力線、２８  芯線、３０絶  縁被膜、３４  貫通孔、１００  システム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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