(57)【要約】【課題】ステータの放熱性を高めることができるバスバー用ホルダーを提供する。【解決手段】本発明のバスバー用ホルダー2は、ステータコア3の各ティース32に巻回された各コイル4に給電するための給電用バスバー10U、10V、10Wを収容する。そして、このバスバー用ホルダー2は、給電用バスバー10U、10V、10Wを収容する枠部20と、コイル4の一方のコイルエンド面と枠部20との間に介在する絶縁性の放熱板25とを具えることを特徴とする。このように、コイルエンド面と枠部20との間に介在する放熱板25にコイル4の熱を伝導させ易くすることで、ステータの放熱性を高めることができる。また、ステータの容積を増大させることもない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアの各ティースに巻回された各コイルに給電するための給電用バスバーを収容するバスバー用ホルダーであって、
前記バスバー用ホルダーは、
前記給電用バスバーを収容する枠部と、
前記コイルの一方のコイルエンド面と前記枠部との間に介在する絶縁性の放熱板とを具えることを特徴とするバスバー用ホルダー。
【請求項２】
前記放熱板は、前記ティースに巻回されたコイル間に挿通される突片を有することを特徴とする請求項１に記載のバスバー用ホルダー。
【請求項３】
前記放熱板における前記コイルエンド面との対向面が、このコイルエンド面の形状に対応するように湾曲していることを特徴とする請求項１又は２に記載のバスバー用ホルダー。
【請求項４】
前記枠部が、前記放熱板と同じ材料で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバスバー用ホルダー。
【請求項５】
前記枠部及び前記放熱板の両方が、周方向に分割した複数の分割片から構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のバスバー用ホルダー。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のバスバー用ホルダーに、各コイルに給電するための給電用バスバーを収容したことを特徴とするバスバーユニット。
【請求項７】
ステータコアと、このステータコアの各ティースに各相毎に巻回されたコイルと、バスバーユニットとを備えるステータであって、
前記バスバーユニットが請求項６に記載のバスバーユニットであることを特徴とするステータ。
【請求項８】
請求項７に記載のステータを備えることを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バスバー用ホルダー及びそれを利用したバスバーユニット、ステータ、モータに関する。特に、ステータの放熱性を向上させるバスバー用ホルダーに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や燃料電池車には、駆動源として回転電機（モータ）が使用されている。このモータの構成部材であるステータとしては、例えば、図１０及び図１１に示すように、リング状のヨーク31とこのヨークから求心状に延出する複数のティース32とからなるステータコア3と、このステータコア3の各ティース32に巻回されるコイル4と、ステータコア3の同一軸上に配されるリング状のバスバーユニット1とを備える構成が挙げられる（特許文献１、２を参照）。なお、図１０では、コイル4のみ断面で表している。
【０００３】
このステータコア3は、ヨーク31とティース32とが一体に形成された一体タイプのものや、図１０に示すように複数の分割コア30を組み合わせた分割タイプのものがある。また、隣接するコイル4同士が対向する側をコイルサイド側、ステータの軸方向に向く側（図１０において、紙面手前側及び紙面奥側）をコイルエンド側と呼び、コイルのコイルサイド側の面をコイルサイド面、コイルのコイルエンド側の面をコイルエンド面と呼ぶ。
【０００４】
上記ステータは、３相のコイル（Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイル）を有している。また、バスバーユニット1は、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に対応する給電用バスバー（Ｕ相バスバー10U、Ｖ相バスバー10V、Ｗ相バスバー10W）及び中性点バスバー10Nを備え、これらを合成樹脂製のバスバー用ホルダー2に収容した構成である。例えば特許文献２に記載のバスバーユニット（バスバー用ホルダー）は、コイルの一方のコイルエンド面と対向するように、ステータコアの上側に配置されている。そして、各相のコイル4を形成する巻線の一端が対応する給電用バスバー10U、10V、10Wにそれぞれ接続され、各コイル4の巻線の他端が中性点バスバー10Nに接続されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−６７７４０号公報
【特許文献２】特開平６−２３３４８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
最近では、更なるモータの高出力化が望まれており、コイルに流す電流を大きくする必要がある。しかし、コイルに流れる電流を大きくすれば、発熱量が増大し、コイルの巻線表面に施された絶縁被覆が損傷する等、モータ（ステータ）を安定して駆動することが困難である。
【０００７】
特に、図１１に示すような、バスバーユニット1（バスバー用ホルダー2）がコイル4の一方のコイルエンド面と対向するようにステータコア3の上側に配置された構造のステータでは、組み付け公差等を考慮すると、コイルエンド面とバスバー用ホルダーとの間に空間Sが生じてしまう。そして、この空間内には空気層或いは樹脂でポッティングした場合には樹脂層が形成され、コイルからの放熱が阻害されるので、駆動電圧を高めるためには、ステータの放熱性をより一層高めることが求められている。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、ステータの放熱性を高めることができるバスバー用ホルダー及びバスバーユニットを提供することにある。
【０００９】
また、本発明の別の目的は、放熱性を高めたステータ及びモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のバスバー用ホルダーは、ステータコアの各ティースに巻回された各コイルに給電するための給電用バスバーを収容する。そして、このバスバー用ホルダーは、給電用バスバーを収容する枠部と、コイルの一方のコイルエンド面と枠部との間に介在する絶縁性の放熱板とを具えることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、コイルの一方のコイルエンド面と枠部との間に介在する放熱板により、上述の空間を埋めることで、従来のステータと比較して空間を小さくすることが可能である。そして、コイルエンド面と放熱板とを近づける、或いは、コイルエンド面の少なくとも一部を放熱板に接触させることで、コイルの熱を放熱板に伝導させ易く、ステータの放熱性を高めることができる。また、ステータの容積を増大させることもない。
【００１２】
この放熱板は、絶縁性を有するので、コイルとの絶縁を確保すると共に放熱板を介してコイル間に短絡を生じることもない。また、放熱板は、コイルエンド面の少なくとも一部を覆うような大きさであればよく、コイルの巻線端が引き出される箇所に切り欠きを設けてもよい。
【００１３】
上記バスバー用ホルダーのより好ましい形態は、放熱板が、ティースに巻回されたコイル間に挿通される突片を有する構成である。
【００１４】
ステータコアに配されたコイルにおいて、各コイルのコイルサイド面が対向して隣接するコイルサイド側は、熱が逃げ難く放熱効率が低いので、この部分の熱を効率的に放熱させることが好ましい。そこで、放熱板に突片を設け、この突片をコイルサイド面と対向するようにコイル間に挿通すれば、コイルサイド側からコイルエンド側に向かう熱伝導路が形成され、コイルサイド側の放熱性を高め、ステータの放熱性をより高めることができる。
【００１５】
上記バスバー用ホルダーのより好ましい形態は、放熱板におけるコイルエンド面との対向面が、コイルエンド面の形状に対応するように湾曲している構成である。
【００１６】
コイルのコイルエンド面は、ステータコアの内周側から見たとき、平坦ではなく、実際にはコイルエンド面の中央からコイルサイド側に行くにつれ湾曲している。特に、この傾向はコイルサイド側近傍において顕著に現れる。そこで、このコイルエンド面の形状に対応するように、放熱板の対向面を湾曲させることで、上述の空間をできるだけなくし、コイルエンド面をより放熱板に接触させることができる。そして、コイルの熱を放熱板に効率良く伝導させ、ステータの放熱性をより高めることができる。
【００１７】
上記バスバー用ホルダーは、枠部が、放熱板と同じ材料で構成されていることが好ましい。
【００１８】
バスバー用ホルダーにおいて、各バスバーを収容する枠部は、成形性の観点から合成樹脂で形成することが好ましいが、熱を吸収した放熱板から熱を発散させ易いように、枠部を放熱板と同じ材料で構成することで、ステータの放熱性をより高めることができる。
【００１９】
上記バスバー用ホルダーは、枠部及び放熱板の両方が、周方向に分割した複数の分割片から構成されていてもよい。
【００２０】
このような分割片を利用すれば、例えば、上記した突片を有するバスバー用ホルダーにおいて、他方のコイルエンド面にも対向するように屈曲した断面L状の突片であっても、ステータコアに容易に配置することができる。そして、このような断面L状の突片とすれば、突片が吸収したコイルサイド側の熱を両コイルエンド側に伝導させることができ、コイルサイド側の放熱性を高め、ステータの放熱性をより高めることができる。ここで、一方のコイルエンド側にバスバーユニットを配置してステータとしたとき、バスバーユニットが配置されない他方のコイルエンド側は、枠部が存在しないので、一方のコイルエンド側と比較して放熱性が高い。
【００２１】
また、上記バスバー用ホルダーに、各コイルに給電するための給電用バスバーを収容することで、ステータの放熱性を高めることができるバスバーユニットを実現できる。
【００２２】
さらに、このバスバーユニットを利用することで、放熱性を高めたステータおよびモータを実現できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のバスバー用ホルダーは、放熱板を具えることで、ステータの放熱性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施例を図を参照して説明する。
【００２５】
＜実施例１＞
図１（Ａ）は、本発明の実施例１に係るバスバー用ホルダーに各バスバーを取り付けたバスバーユニットの上面図、図１（Ｂ）は、このバスバー用ホルダーのA-A断面図である。図２は、本発明の実施例１に係るバスバー用ホルダーをステータコアに配置したステータの部分断面図であり、図３は、本発明の実施例１に係るバスバー用ホルダーをステータコアに配置したステータの部分斜視断面図である。
【００２６】
バスバーユニット1は、後述するステータコアの各ティース32に巻回された各コイル4に給電する部品である。このバスバーユニット1は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電流を各相のコイル4毎に給電するための給電用バスバー（Ｕ相バスバー10U、Ｖ相バスバー10V、Ｗ相バスバー10W）及び中性点バスバー10Nと、これら各バスバーを収容するバスバー用ホルダー2とを備える。給電用バスバー10U、10V、10Wからは端子部11U、11V、11Wが引き出されており、これら端子部が図示しない外部電源に接続される。
【００２７】
バスバー用ホルダー2は、給電用バスバーを収容する枠部20と、この枠部20の底面に配置される放熱板25とを備え、バスバーユニットをステータに取り付けた際、放熱板25がコイル4の一方のコイルエンド面と対向するようにステータコア3に配置されている。
【００２８】
枠部20は、底部21と外周壁部22と内周壁部23とからなり、各バスバー10W、10V、10U、10Nを収容する断面]状のリング状部材である。本例では、これら底部21と外周壁部22と内周壁部23に囲まれる空間内に各バスバー10W、10V、10U、10Nが同心円状に配置されている。この枠部20を構成する材料としては、絶縁性および耐熱性を有し且つ成形し易い材料、例えば、ポリフェニレンサルファイド（PPS）、液晶ポリマー（LCP）、ポリアミド（PA）、ポリブチレンテレフタレート（PBT）等が利用できる。
【００２９】
放熱板25は、コイル4の一方のコイルエンド面と枠部20との間に介在するリング状の板状部材である。この放熱板25は、底部21に接着されており、リングの幅（リングの中心を通る直線上の内周縁から外周縁までの距離）がコイルエンド面の全面を覆う大きさ、即ちティース32の長さとほぼ同じである。この放熱板25は、絶縁性を有し且つ熱伝導率の高い材料、例えば、酸化アルミ（Al2O3）、窒化アルミ（AlN）、窒化ホウ素（BN）、窒化ケイ素（Si3N4）、炭化ケイ素（SiC）といったセラミックス等で構成されている。ここで、放熱板を構成する材料は、25℃での熱伝導率が10W/m・K以上であることが好ましい。このような熱伝導率を有する材料で放熱板を構成することにより、コイルからの熱を効果的に放熱することができる。より好ましい熱伝導率は20W/m・K以上、さらに好ましい熱伝導率は30W/m・K以上である。
【００３０】
ステータコア3は、図１０に示すように、リング状のヨーク31とこのヨークから求心状に延出する複数のティース32とからなり、複数の分割コア30をハウジング5により一体に組み合わせた構成である。分割コア30には、ケイ素鋼板を積層した積層体や、鉄粉等の磁性粉末の表面に絶縁被覆を施し、この粉末を加圧成形した圧粉成形体を用いることができる。ここでは、分割コア30に圧粉成形体を用いており、ヨーク31の両コイルエンド側がティース32に対して突出している。
【００３１】
ステータは、３相のコイル（Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイル）を有しており、各相のコイル4は、各ティース32に巻線を集中巻きすることで形成されている。この巻線には、例えば銅線にエナメル等の絶縁被覆を施した巻線が利用できる。ティース32に巻線を巻回する場合、ティース32に巻線を直接巻きつけてもよいし、ティース32にインシュレータ33を配置し、その上から巻線を巻きつけてもよい。
【００３２】
コイル4は、各相毎に給電用バスバー10U、10V、10Wと図示しない接続部材を介して接続されている。具体的には、各相のコイル4を形成する巻線の一端が対応する給電用バスバー10U、10V、10Wにそれぞれ接続され、各コイル4の巻線の他端を中性点バスバー10Nと図示しない接続部材を介して接続されている。
【００３３】
以上説明した実施例１のバスバー用ホルダー2は、放熱板25を有することで、コイルエンド面とバスバー用ホルダー2との間に形成される空間を小さくすることができる。そして、コイル4の熱をコイルエンド面から放熱板25に伝導させることで、ステータの放熱性を高めることができる。また、バスバー用ホルダー2は、放熱板25によりホルダー2の強度が増すので、放熱板25の分だけ底部21の厚さを薄くすることができる。
【００３４】
本例では、リング状の放熱板25のサイズがコイルエンド面の全面を覆う大きさ、即ちリングの幅がティース32の長さとほぼ同じであるが、例えば、リングの幅がティース32の長さより短くてもよい。このように放熱板のサイズがコイルエンド面の一部を覆う大きさであっても、一定の放熱効果が期待できる。
【００３５】
また、本例では、リング状に一連に形成された一つの放熱板25を用いているが、例えば、この放熱板を周方向に分割した複数の扇状の放熱板片を用意し、これらを間隔をあけてリング状に配置する構成としてもよいし、この放熱板を径方向に分割した複数のリング状の放熱板を用意し、これらを間隔をあけて同心円状に配置する構成としてもよい。
【００３６】
さらに、本例では、リング状に一連に形成された一つの枠部20を用いているが、例えば図４に示すように、枠部20を周方向に分割した複数の扇状の枠部片20pを用意し、これらを間隔をあけてリング状に配置する構成としてもよい。この構成によれば、放熱板25の上面が露出することとなり、この露出箇所から放熱板の熱を発散させ易く、放熱板の放熱性を向上させることができる。その他、図３、４に示す枠部20（枠部片20p）の底部21に貫通孔を形成して、放熱板25の上面が露出する箇所を増やしてもよい。
【００３７】
＜変形例１−１＞
放熱板25の一部をステータの構成部材に接触させてもよい。例えば、放熱板25の一部をティース32から突出するヨーク31のコイルエンド側の面に接触させたり（図５（Ａ）参照）、放熱板25の一部をハウジング5に接触させることができる（図５（Ｂ）参照）。いずれも放熱板25の外径を調整することで達成している。放熱板25の一部をハウジング5に接触させる場合、図示するように、ハウジング5の高さ（位置）を調整すればよい。
【００３８】
このように放熱板25の一部をヨーク31（ハウジング5）に接触させることで、コイル4の熱を放熱板25からさらにヨーク31（ハウジング5）に伝導させ易く、ステータの放熱性をより高めることができる。また、図示しないが、モータを収容するケースに放熱板の一部を直接接触させてもよい。
【００３９】
＜変形例１−２＞
放熱板25のコイル4と対向する面を、コイルエンド面の形状に対応するように湾曲させてもよい。
【００４０】
図６に示すように、ステータコア3を内周側から見たとき、コイルエンド面は、平坦ではなく、実際にはコイルエンド面の中央からコイルサイド側に行くにつれ湾曲している。したがって、コイルエンド面の形状に対応するように、放熱板におけるコイルエンド面との対向面を湾曲させることで、平板状の放熱板と比較して、コイルエンド面とバスバー用ホルダー2との間に形成される空間をできるだけ小さくすることができる。そして、コイル4の熱を放熱板に効率良く伝導させ、ステータの放熱性をより高めることができる。
【００４１】
＜変形例１−３＞
枠部20を放熱板25と同じ材料で構成してもよい。
【００４２】
このように放熱板25を構成する材料と同じ材料で枠部20（底部21、外周壁部22、内周壁部23）を構成することで、熱を吸収した放熱板25の熱を枠部20からも発散させ易く、ステータの放熱性をより高めることができる。
【００４３】
さらに、枠部20を放熱板25と同じ材料で構成する場合、枠部20と放熱板25とを同じ材料で一体成形した構成としてもよい。また、各バスバーが配置されたときにバスバー同士が接触しないように、バスバー間に配置され、底部21から立設する隔壁を有する構成としてもよい。この隔壁は、バスバー同士の絶縁を確実に確保するだけでなく、放熱板25のフィンとしての機能も兼ね備えるので、放熱板25の放熱性を向上させることができる。
【００４４】
＜実施例２＞
図７及び図８は、本発明の実施例２を説明するための図であり、放熱板が突片を有する点で実施例１と異なる。本例では、放熱板25が、放熱板25の底面から放熱板25に対して垂直方向に突出する突片26を有しており、この突片26がティース32に巻回されたコイル間に挿通されるようにステータコア3に配置されている。
【００４５】
この構成によれば、放熱板25から延びる突片26がコイルサイド面を覆うこととなり、突片26と放熱板25によりコイルサイド側からコイルエンド側に向かう熱伝導路が形成される。そして、この突片26が、熱が逃げ難いコイルサイド面の熱を吸収すると共にこの吸収した熱をコイルエンド側の放熱板25に伝導させることで、コイルサイド側の放熱性を高め、ステータの放熱性をより高めることができる。また、この突片26の長さを調整して、図示しないモータを収容するケースに突片26の一部を直接接触させてもよい。
【００４６】
＜変形例２−１＞
実施例２に記載の突片を有する放熱板とする場合、他方のコイルエンド面にも対向するように屈曲した断面L状の突片を有する構成としてもよい。ここでは、突片の形状が実施例２と異なるので、その点を中心に説明する。
【００４７】
本例では、図９に示すように、リング状の放熱板を周方向に分割した放熱板片25pを用意し、この放熱板片25pが、放熱板片25pの底面から放熱板片25pに対して垂直方向に突出すると共にその端部が屈曲した断面L状の突片26を有している。この突片26は、放熱板片25pから垂直方向に延びる垂片部26pと、突片の端部が屈曲することで形成された屈曲部26bとからなる。そして、この屈曲部26bが、他方のコイルエンド面と対向するように配置されることとなり、垂片部26pと放熱板片25p及び屈曲部26bにより、コイルサイド側から両コイルエンド側に向かう熱伝導路が形成される。したがって、垂片部26pが吸収したコイルサイド側の熱を両コイルエンド側に伝導させることができ、コイルサイド側の放熱性を高め、ステータの放熱性をより高めることができる。
【００４８】
このような断面L状の突片を有する放熱板片を具えるバスバー用ホルダーとするときは、次のようにしてステータコアに配置すればよい。
【００４９】
一つの手段は、(1)ティースにコイルを巻回した分割コアを用意すると共に、リング状の枠部を周方向に分割した枠部片に放熱板片を接着する。(2)次に、分割コアのコイルサイド側から放熱板片を配置し、これを複数リング状に並べて、ハウジングにより分割コアを一体に組み合わせる。(3)そして、リング状に配置された枠部片に各バスバーを収容する。
【００５０】
また、別の手段としては、(1)ティースにコイルを巻回した分割コアを用意し、この分割コアのコイルサイド側から放熱板片を配置する。(2)次に、これを複数リング状に並べて、ハウジングにより分割コアを一体に組み合わせる。(3)そして、放熱板片にリング状の枠部を接着して取り付け、この枠部に各バスバーを収容する。
【００５１】
なお、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能であり、上述した実施例の構成を複数組み合わせて用いてもよい。
【００５２】
また、上述の実施例では、一方のコイルエンド側にバスバー用ホルダーが配置される構成を説明したが、両方のコイルエンド側にバスバー用ホルダーが配置される構成としてもよい。この場合、各バスバーを２つの枠部に分けて配置することができ、バスバー用ホルダーを小型化できる。なお、各バスバーどのように分けて配置するかは任意であり、種々の組み合わせが考えられる。例えば、給電用バスバーと中性点バスバーに分けて配置したり、給電用バスバー同士を分けて配置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明のバスバー用ホルダーは、バスバーユニット、ステータ及びモータに利用できる。特に、高い放熱性が求められるモータの分野に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】（Ａ）は、本発明の実施例１に係るバスバー用ホルダーに各バスバーを取り付けたバスバーユニットの上面図、（Ｂ）は、このバスバー用ホルダーのA-A断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係るバスバー用ホルダーをステータコアに配置したステータの部分断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係るバスバー用ホルダーをステータコアに配置したステータの部分斜視断面図である。
【図４】放熱板の上面を枠部から露出させた状態を示すステータの部分斜視断面図である。
【図５】（Ａ）は、放熱板の一部をヨークのコイルエンド側の面に接触させた状態を示すステータの部分断面図であり、（Ｂ）は、放熱板の一部をヨークのコイルエンド側の面に接触させた状態を示すステータの部分断面図である。
【図６】放熱板のコイルと対向する面がコイルエンド面の形状に対応するように湾曲している状態を示す、ステータコアの内周側から見た部分断面図である。
【図７】（Ａ）は、本発明の実施例２に係るバスバー用ホルダーの下面図であり、（Ｂ）は、このバスバー用ホルダーの部分正面図である。
【図８】本発明の実施例２に係るバスバー用ホルダーをステータコアに配置したステータの部分斜視断面図である。
【図９】突片の形状が断面L状である放熱板片の斜視図である。
【図１０】ステータコアにコイルを配置した状態を示すステータコアの上面図である。
【図１１】従来のバスバー用ホルダーをステータコアに配置したステータの部分断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
1  バスバーユニット
10U,10V,10W  給電用バスバー    10N  中性点バスバー
11U,11V,11W  接続端子
2  バスバー用ホルダー
20  枠部    20p  枠部片    21  底部    22  外周壁部    23  内周壁部
25  放熱板    25p  放熱板片    26  突片    26p  垂片部    26b  屈曲部
3  ステータコア
30  分割コア    31  ヨーク    32  ティース    33  インシュレータ
4  コイル
5  ハウジング
S  空間
【図１】
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【図２】
2009131054.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2009131054.tif 000008
【図７】
2009131054.tif 000009
【図８】
2009131054.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2009131054.tif 000012
【図１１】
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