(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットを周方向に配列した円環状もしくは円筒状の固定子鉄心と、
上記固定子鉄心に装着された固定子巻線と、
上記固定子巻線を複数の単位コイルで構成し、上記単位コイル同士の少なくとも２組を接続するバスバーと、を備え、
上記バスバーは、上記単位コイルのコイルエンド部の内径側と外径側のそれぞれに少なくとも１組配置される共に、円弧状に形成された円弧部を有し、上記固定子鉄心の周方向に上記コイルエンド部の内径側と上記コイルエンド部の外径側に交互に配列されていることを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
上記バスバーの上記円弧部の両端と上記固定子鉄心の中心とにより形成される角度をθ１、隣接するバスバーの上記円弧部の両端と上記固定子鉄心の中心とにより形成される角度をθ２としたとき、θ１とθ２の一部を重複させて配置したことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
上記バスバーに、上記固定子鉄心の中心軸に垂直な基準平面を形成し、上記バスバーの少なくとも一部の基準平面を同一平面上に配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
上記コイルエンド部の内径側に配置された上記バスバーが、固定子の内径より外側に配置されることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
上記バスバーの表面は端末部を除いて絶縁被膜を有していることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
上記バスバーを断面が長方形状の導電体で構成し、断面長辺側の面と上記コイルエンド部とを接続することを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項７】
上記バスバーは、上記バスバーの断面短辺側を折曲面として折曲した第１折曲部と、上記第１折曲部の断面長辺側を折曲面として上記コイルエンド部の外径側に折曲された第２折曲部からなる折曲部を両端に備えたことを特徴とする請求項６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】
本願は、回転電機の固定子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、モータあるいは発電機等の回転電機は、小型で高出力かつ高効率化が求められている。これらの要求に対応するため、特に車載用モータにおいては、固定子に略矩形断面のコイルを用いた分布巻きが採用されている。分布巻きを採用した固定子は、集中巻きの固定子と比較してコイル占積率を向上することが可能となり、高出力化の効果が得られ、かつ回転磁界が滑らかに分布するため、騒音が小さい利点がある。しかし、一方で分布巻きはコイルエンド部が拡大し、モータサイズが大きくなってレイアウト性が悪化する課題がある。
【０００３】
このような課題に対し、例えば特許文献１には、コイルに接続するバスバーを樹脂で一体成形して絶縁スペースを縮小し、コイルエンド部の拡大を抑制する回転電機の固定子が開示されている。また、例えば特許文献２には、円弧状バスバーを固定子外周部の固定子軸方向に階段状に連ねて設置し、径方向への拡大を防止する回転電機の固定子が開示されている。なお、バスバーとはコイルに電力を供給するための導体である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１４３０１９号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４９３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示された回転電機の固定子においては、バスバーを樹脂で一体化する必要があって製造価格が増大し、また、成形時における樹脂の充填不良が絶縁不良に直結して品質面にも課題がある。
特許文献２に開示された回転電機の固定子においては、固定子外周部にバスバーを固定子軸方向に階段上に連ねた場合、径方向は省スペースを維持できるが軸方向の拡大は抑制できない課題がある。また、狭いスペースにバスバーを配置するために工程が複雑化して製造価格が増加する課題がある。
【０００６】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、固定子巻線のコイルエンド部の拡大を抑制できる回転電機の固定子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願に開示される回転電機の固定子は、スロットを周方向に配列した円環状もしくは円筒状の固定子鉄心と、上記固定子鉄心に装着された固定子巻線と、上記固定子巻線を複数の単位コイルで構成し、上記単位コイル同士の少なくとも２組を接続するバスバーと、を備え、
上記バスバーは、上記単位コイルのコイルエンド部の内径側と外径側のそれぞれに少なくとも１組配置される共に、円弧状に形成された円弧部を有し、上記固定子鉄心の周方向に上記コイルエンド部の内径側と上記コイルエンド部の外径側に交互に配列されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本願に開示される回転電機の固定子によれば、複数あるバスバーを内外径に振り分けることにより、片側のみにバスバーを配置するよりもバスバー同士の重なる部分が少なくなり、絶縁距離の確保が必要となる箇所が抑制でき、固定子巻線のコイルエンド部の拡大を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１による回転電機の固定子を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１による回転電機の固定子のバスバーを示す斜視図である。
【図３】実施の形態１による回転電機の固定子の一部を示す上面詳細図である。
【図４】実施の形態１による回転電機の固定子の一部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本願による回転電機の固定子の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、各図において、同一または同様の構成部分については同一符号を付しており、対応する各構成部材のサイズ、あるいは縮尺はそれぞれ独立している。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による回転電機の固定子を示す斜視図である。
図１に示すように、固定子１００は、概形が円環状もしくは円筒状の固定子鉄心１と、固定子鉄心１に装着された固定子巻線２を有し、固定子鉄心１の内周には、周方向に複数の磁極３が配列されている。磁極３の相互間においてスロット４が形成され、スロット４には対地絶縁紙（図示せず）が装着されている。また、固定子鉄心１の外周を囲むように、薄板鋼板で作製された円筒形のケース５が配置されている。
【００１２】
固定子巻線２は複数の単位コイルで構成されており、複数の単位コイルのそれぞれは、固定子鉄心１のスロット４に装着されるコイル部と、スロット４から突出して周方向の異なるスロット４に装着されるコイル部間のコイルエンド部６と、スロット４から軸方向に突出して固定子巻線２の別の単位コイルと接続する端末部６ａを備えている。また、固定子巻線２は、複数の単位コイルの端末部６ａ同士を電気的に接続するバスバー７を有し、単位コイルとバスバー７によって固定子巻線２が構成されている。
【００１３】
バスバー７は、図２に示すように断面が長方形状の導電体、例えば銅線で構成されており、断面が短辺側の面の一方は固定子鉄心１の中心軸に垂直な基準平面７ａとして形成され、断面が長辺側の面は円弧状に曲げ加工されて円弧部７ｂが形成されている。また、バスバー７の両端部には折曲部７ｃが形成されており、折曲部７ｃは後述する理由により２度折り曲げ加工が施されている。即ち、バスバー７の両端部のそれぞれの折曲部７ｃは、先ず、バスバー７の断面が短辺側を折曲面として第１折曲部７ｄが形成され、次に、折曲した第１折曲部７ｄの断面が長辺側を折曲面として円弧部７ｂの外側方向に第２折曲部７ｅが形成されている。このように、バスバー７の両端部には第１折曲部７ｄと第２折曲部７ｅの２度折り曲げ加工が施され、第２折曲部７ｅの端部、即ち、バスバー７の端末部７ｆの断面が長辺側の面でコイルエンド部６の端末部６ａと接続できるように構成されている。また、バスバー７の両端部のそれぞれに第１折曲部７ｄと第２折曲部７ｅを形成する２度折り曲げ加工を施すことにより、円弧部７ｂの図２における下方に隙間が形成され、この隙間がコイル干渉を避ける逃がし部となる。即ち、第１折曲部７ｄと第２折曲部７ｅにより、円弧部７ｂはコイル干渉を避ける逃がし部を形成する。
【００１４】
また、バスバー７は、図３に示すように周方向にコイルエンド部６の外径側に配列される第１バスバー（以下、外径側バスバーという。）７１と、コイルエンド部６の内径側に配列される第２バスバー（以下、内径側バスバーという。）７２により内外径に振り分けて構成されている。外径側バスバー７１と内径側バスバー７２は、コイルエンド部６の外径側と内径側に交互に周方向に配列されている。そして、隣接するバスバー７の外径側バスバー７１と内径側バスバー７２は、円弧の両端と固定子鉄心１の中心Ｐとにより形成されるそれぞれの角度θ１と角度θ２の一部を重複させて配置されている。これにより、コイルエンド部６が拡大するのを抑制している。
【００１５】
また、図３で示すように、内径側バスバー７２は固定子１００の内径よりも外側に配置される構造となっており、図示しない回転子と組み合わせる際に固定子１００の軸方向におけるどちら側からでも回転子の挿入ができるようになっている。
【００１６】
更に、バスバー７の両端部のそれぞれには、前述のようにコイル干渉を避ける逃がし部が形成される２回折り曲げ加工が施されており、かつ、固定子１００の中心軸に垂直な基準平面７ａが図４に示すように工程上の基準面となる仮想基準面Ｌに一致するように全てのバスバー７が配置されている。なお、仮想基準面とは、コイルを折り曲げた後の軸方向高さ（軸方向位置）のことで、この仮想基準面を各バスバー７で同じにすることにより、換言すれば、外径側バスバー７１と内径側バスバー７２の位置決めを一箇所にすることにより、次の効果を得る目的で設定される基準面である。
（１）固定子１００を回転するのみですべて同位置、同距離で端末同士の溶接を行うことができ、溶接装置あるいは治具等の台数を減らし、設備価格を低減する。
（２）溶接後の溶接状態の確認をする際、例えば１回の画像処理判定で行うことができ、確認時間の短縮を図る。
【００１７】
これにより、コイルエンド部６の加工工程において、位置決め、溶接（結線）などの工程を統合しやすく、設備あるいは治具も簡素化できることになり、設備コストを大幅に低減できる。また管理面においても一枚の画像写真で全溶接個所を一括判別できるなど生産効率面でも利点のある構造となっている。
【００１８】
以上のように、実施の形態１による回転電機の固定子１００は、複数あるバスバー７を内外径に振り分けることによって、片側のみにバスバー７を配置するよりもバスバー７同士が重なる部分を少なくし、絶縁距離の確保が必要となる箇所を抑制している。これによりコイルエンド部６の拡大を抑制できる。また、固定子１００の格納部の形状に合わせて局所的にバスバー７を内径側に配置するなどレイアウト自由度の高い設計も可能となる。
【００１９】
また、バスバー７を内外径に交互に振り分けることによって、バスバー７を周方向に一部を重複させる配置にしてもバスバー７同士の絶縁距離を確保する必要がないため、コイルエンド部６が拡張するのを全体的に抑制することができる。更に、バスバー７を周方向に長くすることが可能となり、コイル配置の自由度も向上する。
【００２０】
また、内外径側に配置する全てのバスバー７の仮想基準面Ｌを同一面に配置しており、これにより、位置決め、溶接（結線）などの工程を統合しやすく、設備あるいは治具も簡素化できるため設備コストを大幅に低減できる。
【００２１】
また、内径側に配置される内径側バスバー７２を固定子１００の内径よりも外径側に収まるようにしており、これにより、組み立て工程において回転子を固定子１００の軸方向におけるどちら側からでも挿入可能となり、回転電機の格納工程が変わっても柔軟に対応できる利点がある。
【００２２】
また、バスバー７の表面は端末部７ｆを除いて絶縁被膜を有している。バスバー７の表面に絶縁被膜を有することにより、コイルエンド部６との絶縁に必要な距離を小さくすることができる。つまり、バスバー７とコイルエンド部６を近接して配置することができるため、コイルエンド部６の拡大を抑制できる。
【００２３】
また、バスバー７とコイルエンド部６との結線部において、バスバー７の断面が長辺側の面でコイルエンド部６と接続するように構成されており、接続面積を大きく確保しやすく溶接性に優れ、溶接不良を低減できる利点がある。
【００２４】
更に、バスバー７には、円弧部７ｂが曲げ加工で形成されると共に、両端部に折曲部７ｃが形成され、この折曲部７ｃにはバスバー７の断面が短辺側を折曲面として第１折曲部７ｄが形成され、折曲された第１折曲部７ｄの断面が長辺側を折曲面とし、円弧部７ｂの外側方向に第２折曲部７ｅが形成される２度折り曲げ加工が施されている。従って、バスバー７は、両端部の２度折り曲げ加工により、コイル干渉を避ける逃がし部が形成されると共に、断面の短辺側を径方向とし、コイルエンド部６とは断面が長辺側の面で接続させることができ、バスバー７の内径側への張り出しを抑制できる。この際、バスバー７の円弧部７ｂの加工と、両端部に形成される折曲部７ｃの軸方向への曲げ加工を同時に加工することで、製造コストを抑え、かつ容易に実施できる。
【００２５】
本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００２６】
１  固定子鉄心、２  固定子巻線、３  磁極、４  スロット、５  ケース、６  コイルエンド部、６ａ  端末部、７  バスバー、７ａ  基準平面、７ｂ  円弧部、７ｃ  折曲部、７ｄ  第１折曲部、７ｅ  第２折曲部、７ｆ  端末部、７１  外径側バスバー（第１バスバー）、７２  内径側バスバー（第２バスバー）、１００  固定子、Ｌ  仮想基準面、Ｐ  中心、θ１、θ２  角度
【図１】
0006945611.tif 000002
【図２】
0006945611.tif 000003
【図３】
0006945611.tif 000004
【図４】
0006945611.tif 000005