(57)【要約】【課題】  他の部品も含めてモータ全体を見渡して、部品の削減、軽量化を推進することができるモールドコイルを提供する。【解決手段】  本発明のモールドコイル１０は、環状に配置してステータ５０を形成する分割ステータのモールドコイルであり、そのモールドコイル１０のコイルエンド面Ｓeに、一方のサイド面Ｓs側から他方のサイド面Ｓs側へと、１つまたは複数の凹溝１１が付されていることを特徴とする。【選択図】        図１
2009148133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状に配置してステータを形成する分割ステータのモールドコイルであって、
前記モールドコイルのコイルエンド面に、一方のサイド面側から他方のサイド面側へと、１つまたは複数の凹溝が設けられていることを特徴とする、モールドコイル。
【請求項２】
前記モールドコイルの前記巻線の両端は、前記モールドコイルの一方のコイルエンド側に突き出ており、前記凹溝は、前記巻線の両端が突き出る側のコイルエンド面に位置しており、前記巻線の一方の端は、前記コイルの一方端部から突き出ており、他方の端は、前記コイルの他方端部から突き出ており、前記巻線の一方の端および他方の端は、前記コイルエンド面の対角位置を占めていることを特徴とする、請求項１に記載のモールドコイル。
【請求項３】
前記複数の凹溝には、その凹溝が延びる方向に交差するように延び、前記凹溝の壁を切り欠き、前記巻線の一方の端および他方の端を見通せるように２箇所で交差溝が付されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のモールドコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モールドコイルに関し、より具体的には自動車等に用いられるモータのステータの分割ステータ中のモールドコイルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータは高出力化・小型化が求められることが一般的である。このため、出力を低下させることなく、むしろ高出力化した上で、部品の削減、製造工程の簡単化等が絶えず行われている。たとえば各ステータコイルの巻線の工程が複雑なためにステータの生産効率が阻害されていたのを、コイルを樹脂モールドしたモールドコイルを用いて、ステータ組立工程を簡単化する提案がなされている（特許文献１）。この方法では、上記モールドコイルを環状の内環から放射状に外向きに突き出る環状配置ステータティースを準備して、上記モールドコイルをこの環状配置ステータティースに挿入することにより、ステータを容易に完成することができる。
【特許文献１】特開２００７−１９５３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記樹脂モールドを用いた分割ステータの目的については、製造工程の一部の簡単化にとどまり、他の部品も含めてモータ全体を見渡して部品の削減、軽量化を遂行するという点で不十分である。本発明は、樹脂モールドを利用して、他の部品も含めてモータ全体を見渡して、部品の削減、軽量化を推進することができるモールドコイル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】
【０００４】
本発明のモールドコイルは、環状に配置してステータを形成する分割ステータのモールドコイルであり、そのモールドコイルのコイルエンド面に、一方のサイド面側から他方のサイド面側へと、１つまたは複数の凹溝が設けられていることを特徴とする。
【０００５】
上記の構成により、凹溝にバスバーを収納することができるので、別にバスバー収納筐体を設ける必要がなく、モータの軽量化、部品の削減を推進することができる。
【０００６】
上記のモールドコイルの巻線の両端を、モールドコイルの一方のコイルエンド側に突き出し、上記の凹溝を、巻線の両端が突き出る側のコイルエンド面に位置して、上記の巻線の一方の端を、コイルの一方端部から突き出させ、他方の端を、コイルの他方端部から突き出させて、巻線の一方の端および他方の端を、コイルエンド面の対角位置を占めるようにできる。これによって、バスバーとコイル巻線の両端とが比較的が近くなるので、電気的接続のための部品を削減する可能性を高くすることができる。さらに、巻線がコイルエンド面の対角位置を占めることにより、コイル巻線の両端とバスバーとの溶接作業時の溶接ヘッドの移動等において、両方の巻線端がステータ径方向で重なるかまたは近接することによる干渉を緩和することができる。
【０００７】
上記の複数の凹溝には、凹溝の壁を切り欠き、巻線の一方の端および他方の端を見通せるように２箇所で交差溝が付されていてもよい。これによって、バスバーとコイル巻線の端との溶接をする際、溶接ヘッドの掴みジグを用いてスムースに作業を進めることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のモールドコイルによれば、モータ全体を見渡して、部品の削減および軽量化を推進することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（実施の形態１）
図１〜図４は、本発明の実施の形態１におけるモールドコイル１０を示す斜視図であり、また、図５は、これらモールドコイル１０を用いて環状に組み上げたステータ５０を示す平面図である。図１〜図４に示すモールドコイル１０は、コイルエンド面Ｓeに設けた凹溝１１の本数や、配置形態が相互に異なっており、これら相互に凹溝１１が異なるモールドコイル１０が必要な理由は、後で詳しく説明する図５に示すステータ５０における各モールドコイル１０の凹溝１１の形態により、理解することができる。
【００１０】
まず、図１〜図４に示すモールドコイル１０について説明する。モールドコイル１０では、モールド樹脂７によってコイルの巻線が被覆されており、巻線の両端３ａ，３ｂが、コイルエンド面Ｓeから外に突き出ている。巻線の一方の端３ａは、ステータに組み上げたときの内周面Ｓi側（コイル一方端部）に位置し、他方の端３ｂは外周面Ｓo側（コイル他方端部）に位置し、一方の端３ａと他方の端３ｂとは、コイルエンド面Ｓeにおいて対角位置を占めている。本実施の形態におけるモールドコイル１０は、いずれも（図１〜図４）、巻線の両端３ａ，３ｂが突き出るコイルエンド面Ｓeにおいて、一方のコイルサイド面Ｓsから他方のコイルサイド面Ｓsへと、１つまたは複数の凹溝１１が形成されている点に特徴を有する。
【００１１】
凹溝１１は、凹溝壁１１ｗと凹溝底１１ｂとで規定され、凹溝壁１１ｗのトップ面１１ｔと凹溝底１１ｂとにより凹溝１１の深さが決められる。図１に示すモールドコイル１０では、凹溝１１は、コイルエンド面Ｓeにおける内周面Ｓi側に沿って一本設けられている。この凹溝１１の平面的形状は、内周面Ｓiに沿うように、円弧状とするのがよい。図１のモールドコイル１０は、図５の環状ステータ５０の１２時線（径方向線）と１時線（径方向線）との間のモールドコイル１０に対応する。当該モールドコイル１０の凹溝１１には、後で詳しく説明するように、中性点用バスバーが収納される。巻線の一方の端３ａは、内周面Ｓi側の凹溝壁１１ｗが切り欠かれた部分に突き出ている。他方の端３ｂは、周りに凹溝壁等がないフラットなコイルエンド面Ｓeの外周面Ｓo側に、一方の端３ａと対角をなすように突き出ている。モールドコイル１０のモールド樹脂７は、図示しない磁性体のコアを外周面Ｓo側から挿入して配置するために、コア占有スペース８をあけて形成される。
【００１２】
図２に示すモールドコイル１０には、図１に示すモールドコイルの凹溝１１と同じ内周面Ｓi側の一本と、一方のコイルサイド面Ｓsの外周面Ｓo側から他方のコイルサイド面Ｓsの中間位置への一本との合計２本の凹溝１１が配置されている。図２のモールドコイル１０は、図５の環状ステータ５０の１時線と２時線との間のモールドコイル１０に対応する。内周面Ｓi側の一本の凹溝１１は、上述のように、円状とするのがよいが、もう一本の凹溝は、外周面Ｓo側から中央位置へと急カーブで曲がる弧状とするのがよい。
【００１３】
図３に示すモールドコイル１０には、一方のコイルサイド面Ｓsの外周面Ｓo側から他方のコイルサイド面Ｓsの中間位置への一本と、それにほぼ並行する、一方のコイルサイド面Ｓsの中間位置から他方のコイルサイド面Ｓsの内周面Ｓi側への一本との合計２本の凹溝１１が配置されている。両方の凹溝１１ともに、環状ステータの円周の曲率よりは急カーブで曲がっているようにするのがよい。図３のモールドコイル１０は、図５の環状ステータ５０における、２時線から１０時線にいたる各１時線間分の合計８個のモールドコイル１０のそれぞれに対応する。したがって、図３に示す凹溝１１の形態を持つモールドコイル１０が、本実施の形態の環状ステータ５０には最も多く用いられる。
【００１４】
図４に示すモールドコイル１０は、図５の環状ステータ５０の１０時線と１１時線との間のモールドコイル１０に対応する。この図４に示すモールドコイル１０は、図３に示すモールドコイル１０で置き換えてもよい。すなわち、図３に示すモールドコイル１０の外周側の一本の凹溝１１を使用しないで、内周側の一本の凹溝１１のみを使用すれば、図４のモールドコイル１０を準備する必要はない。しかし、準備しても差し支えはない。いずれのモールドコイル１０においても、凹溝１１が設けられたコイルエンド面Ｓeの樹脂厚（コイル巻線の包絡面とモールド樹脂の凹溝底面１１ｂとの距離）は、他方のコイルエンド面の樹脂厚（コイル巻線の包絡面とモールド樹脂の表面との距離）と同じでもよい。また、凹溝が形成されたほうのコイルエンド面のモールド樹脂には、バスバーと巻線との接続のときに凹溝壁１１ｗなどから種々の応力がかかるので、その樹脂厚は反対側のコイルエンド面の樹脂厚より厚くしてもよい。
【００１５】
図５は、一体物に形成されたバックヨーク４１ｂ付きコアを上記コア占有スペースに挿入した後、すなわちモールドコイルを分割ステータにした後、この分割ステータを環状に配置してステータ５０を形成した状態を示す図である。コイル巻線の両端３ａ，３ｂは、コイルエンド面Ｓeに突き出ている。ここで、コアは、図示しないティースと、バックヨーク４１ｂとで一体に構成される。ティースは内周面Ｓiにおいて露出している。図５において、各モールドコイル１０のコイルエンド面Ｓeに設けられた凹溝１１は、隣接するモールドコイル１０の凹溝１１と連続して、配線に必要な始点および終点を持ち、これら始点および終点を実現するために、円状またはより曲率が大きい弧状の形状を有している。上記凹溝１１には、ステータ５０に対して、インバータモジュール等により変換された交流電力を供給するために、図示しないバスバーが収納される（図７参照）。
【００１６】
本発明のモールドコイル１０を用いた場合、バスバーは別部材というより、ステータ中に配置される。従来のバスバーは、モータの外部に位置しており、バスバー筐体に収納された上で、モータのステータとの接続構造を簡単化することに開発が注力されてきた。しかし、本発明では、モールドコイル１０のコイルエンド面Ｓeに一本または複数本の凹溝１１を設け、この凹溝１１にバスバーを収納するので、従来のバスバーの形態に比べて、格段に簡単化され、バスバー筐体の省略が可能になる。この結果、軽量化、部品の削減、製造工程の簡単化ひいては経済性の向上を得ることができる。
【００１７】
次に、上記のモールドコイル１０を、３相交流モータに用いた場合について説明する。図６は、３相交流モータのステータ５０の等価回路を示す図である。モールドコイル１０は、Ｕ相電力が供給されるもの、Ｖ相電力が供給されるもの、およびＷ相電力が供給されるものに分かれて配置される。それぞれの相では、４個のモールドコイル１０が、直列配置され、各モールドコイル１０間をバスバー２１ａ〜２１ｃ，２２ａ〜２２ｃ，２３ａ〜２３ｃ，２４が電気的に接続する。各相の最も端（図６の中心側）に位置するモールドコイル１０のコイル巻線の１方の端３ａは、各相共通に中性点（基準点）用バスバー２４に接続される。また、直列接続の最も外側のモールドコイル１０のコイル巻線の他方端３ｂは、図示しない電源端子に接続され、インバータモジュール等から変換された交流電力の供給を受ける。
【００１８】
図７は、図６の等価回路に対応する実際のステータ５０におけるバスバー等の配線を示す平面図である。各相のモールドコイル１０は４個あり、その４個が直列接続されている。図６に示す中性点のバスバー２４は、図７において、１２時線から２時線を少し越えた範囲の内周面側に位置している。ここで、直列接続の４個のＵ相のモールドコイル１０の位置をまとめて示す。
（Ｕ相電力供給を受けるモールドコイル）：Ｕ1（１２時線〜１時線）、Ｕ2（3時線〜４時線）、Ｕ3（６時線〜７時線）、Ｕ4（９時線〜１０時線）
Ｖ相の各モールドコイル１０は、Ｕ相に１時間遅れで接しており、Ｗ相のモールドコイル１０はＶ相に１時間遅れで接している。Ｕ相において、モールドコイル１０（Ｕ1）の巻線端３ａと中性点のバスバー２４とは、溶接箇所Ｆで接続されている。このモールドコイル１０（Ｕ1）は、その凹溝１１の形態から分かるように、図１に示すモールドコイル１０である。その隣のＶ相のモールドコイル１０およびさらにそれに接するＷ相のモールドコイル１０も、共通に、中性点用バスバー２４にその端３ａを接続されている。中性点に接続されたＶ相のモールドコイル１０は、図２に示すモールドコイルであり、その隣のＷ相のモールドコイル１０は、図３に示すモールドコイル１０である。これら３種類（図１〜図３）のモールドコイル１０により、図６に示す中性点Ｇへの各相共通の接続が実現されている。図７には、凹溝がないモールドコイルが１１時線と１２時線との間に１つ示されているが、このモールドコイルは、凹溝を用いずに他の任意の凹溝付きモールドコイルで置き換えることができる。
【００１９】
一方の端３ａからモールドコイル１０（Ｕ1）を経て、その端３ｂは、バスバー２１ａにより、モールドコイルＵ2のコイル端３ａへと、溶接箇所Ｆにより接続される。このバスバー２１ａは、急カーブで外周側から内周側へと曲がる凹溝１１に収納されている。モールドコイル１０（Ｕ2）を通り、その端３ｂから、バスバー２１ｂによりモールドコイル１０（Ｕ3）へと接続される。図７から分かるように、これらモールドコイル１０（Ｕ2，Ｕ3など）は、図３に示すタイプのモールドコイル１０である。上記のように、Ｕ相のモールドコイル１０の巻線の他方の端（外周側の端）３ｂへの一つのバスバーの接続と、他相の２つのモールドコイル１０を乗り越えて、次のＵ相のモールドコイル１０の巻線の一方の端（内周側の端）３ａへの上記一つのバスバーの接続と、を繰り返して、Ｕ相の最後は９時線と１０時線との間のモールドコイル１０（Ｕ4）に至り、そのモールドコイル１０（Ｕ4）の外周側の端３ｂから電源端子へと接続される。
【００２０】
上記の各モールドコイル１０の両端３ａ，３ｂと、バスバーとの接続部Ｆの形成は、スポット溶接によって行うことができる。スポット溶接のしやすさが重要な場合は、各モールドコイル１０の巻線の両端３ａ，３ｂの付近には、凹溝壁１１ｗを配置しないほうがよい。両端３ａ，３ｂの付近に凹溝壁１１ｗを除くことによって、スポット溶接の電極に付随する圧力印加の掴み部を突き出させて小さな形状にするなどして、コイルエンド面Ｓeから突き出す巻線の端３ａ，３ｂと、凹溝１１に収納された状態のバスバーとを重ねて挟むことが可能となる。この結果、バスバー２１ａ〜２１ｃ、２２ａ〜２２ｃ、２３ａ〜２３ｃ、２４と、コイルの端３ａ，３ｂとの結線が非常に容易となる。
【００２１】
上記のモールドコイル１０は、たとえば図８に示すコイル３を用いて作製することができる。このコイル３は、長方形断面の平角線をエッジワイズに巻き回して形成したコイルである。このコイルを金型内に挿入して、溶融状態の樹脂を金型内に射出することで、図１〜図４に示すモールドコイル１０を作製することができる。一般に、コイルは巻線３が巻き回されたままでは、その弾性力により軸線方向にスペースをあけて長くなっているが、これを矯正するために、金型内に樹脂を射出する際に、軸線方向に圧力を加えて、スペースをなくし、タイトな巻線の状態とするのがよい。軸線方向に圧力を加える方法には、金型内にピンを挿入してピンで加えるなどで実現することができる。
【００２２】
上記のモールドコイル１０を用いることにより、次のような効果を得ることができる。
（１）ステータと分離した状態のバスバー筐体を含む別部材のバスバーを必要としない。
（２）このため、別部材の筐体付きバスバーを、モータのステータの周囲に配置して固定するための固定部品を必要としない。
（３）製造工程上も簡単化され、各種の製造工程、運送工程等の省略が可能となる。
上記（１）〜（３）による経済性向上、軽量化および小型化は、それぞれが歴然としており大きい。
【００２３】
（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２におけるモールドコイル１０を示す図である。図１〜図４に示す実施の形態１におけるモールドコイルとの相違は、凹溝１１の延在方向に交差するように、交差溝３１が設けられている点にあり、この点が本実施の形態のモールドコイル１０の特徴である。この交差溝３１は、交差溝底３１ｂと交差溝壁３１ｗで規定される。そして、コイル巻線の端３ａ，３ｂのそれぞれを、当該巻線端３ａ，３ｂが位置する周面側と反対側の周面側から見通すことができるように、凹溝壁１１ｗを通して切り欠くように形成されている。すなわち、交差溝底３１ｂおよび交差溝壁３１ｗは、ともに凹溝１１の凹溝壁１１ｗの切り欠き部分として形成されている。
【００２４】
上記の交差溝３１を形成することにより、図１０に示すように、たとえばコイル巻線の端３ｂと、バスバー２３ａとをスポット溶接する際に、比較的大きな掴みジグ兼アース６１ｂを用いて必要な圧力を容易に印加しながら、その動作をスムースに行わせることができる。すなわち、巻線の端３ｂとバスバー２３ａの接続部２３ｔとを重ね合わせる際に、両者の両側から圧力を掴みジグ兼アース６１ｂによって加える必要があるが、交差溝３１がない場合、凹溝壁１１ｗが掴みジグ兼アース６１ｂの動きの障害になり、作業性を害する。図１０に示す作業では、バスバー２３ａを凹溝１１に収納したまま電極６１ａから電流を流して、巻線端３ｂとバスバー２３ａとの境目に抵抗熱を発生して溶着することができる。仮に、交差溝３１がない場合には、バスバー２３ａを凹５溝の外部に完全に出して作業をする場合が生じ、工程数の増加だけでなく、バスバーを凹溝の外部上方に固定するためのバスバー仮固定器具を必要とするなど、製造コスト増をもたらす。交差溝３１の形成という比較的簡単な工程の追加によって、バスバーとコイル巻線との接続という非常に複雑な工程を簡単化し、その工程に付随するバスバー仮固定器具等の省略をすることができる。
【００２５】
図１１は、本実施の形態におけるモールドコイル１０を用いて形成したステータと、３相交流用バスバーとを結線した後の部分平面図である。図７に示した配線状態と基本的に同じであるが、交差溝３１を設けたことによって、図１０で説明したように、汎用性のあるスポット溶接装置を用いて、仮止め器具などを用いることなく、簡単に信頼性の高い溶接部Ｆを形成できることが大きい。
【００２６】
（他の実施の形態）
１.上記の実施の形態において、本発明のモールドコイルの用途は、とくに限定しなかったが、実際のところ、本発明のモールドコイルは、モータが用いられるあらゆる用途に用いられる可能性を有する。
２.本発明の実施の形態では、極数、スロット数は、特定の１種類について説明したが、本発明のモールドコイルは、どのような極数、スロット数のモータに対しても用いることができる。
３. 上記の実施の形態では、平角線を用いたエッジワイズ型コイルについてのみ説明したが、平角線に限定されず丸線でもよく、また平角線についてエッジワイズ型には限定されない。
４．３相交流モータの各相のモールドコイルは、複数個の直列接続としたが、並列接続の形態であってもよい。この場合、凹溝は同心円状に設けられる。
５．上記の実施の形態では、凹溝１１は、始点と終点とをつないだ曲線状にしたが、バスバーを柔軟性のあるものとして、始点と終点との間を、円状の凹溝を階段状につなぐ形態であってもよい。
【００２７】
上記において、本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態および実施例は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明のモールドコイルによれば、他の部品も含めてモータ全体を見渡して部品の削減、軽量化、小型化、経済性向上を推進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるモールドコイルを例示する斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１における別のモールドコイルを示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるさらに別のモールドコイルを示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１における上記いずれとも異なるモールドコイルの斜視図である。
【図５】上記のモールドコイルから得た分割ステータをステータに組んだ状態の平面図である。
【図６】３相交流モータのステータの等価回路図である。
【図７】ステータのモールドコイルとバスバーとを接続した状態の平面図である。
【図８】モールドコイルにする前のコイル（巻線まま）を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態２におけるモールドコイルを示す斜視図である。
【図１０】図９示すモールドコイルを用いてステータを組み、バスバーとコイル他方端とをスポット溶接する状態を示す図である。
【図１１】図９示すモールドコイル等を用いてステータを組み、バスバーとコイルとを接続した状態の部分平面図である。
【符号の説明】
【００３０】
３  巻線、３ａ，３ｂ  巻線の端、７  モールド樹脂、８  コアスペース、１０  モールドコイル、１１  凹溝、１１ｂ  凹溝底、１１ｔ  凹溝壁のトップ面、１１ｗ  凹溝壁、２１ａ〜２１ｃ，２２ａ〜２２ｃ，２３ａ〜２３ｃ，２４  バスバー、３１  交差溝、３１ｂ  交差溝底、３１ｗ  交差溝壁、４１ｂ  バックヨーク、５０  ステータ、６１ａ  電極、６１ｂ  掴みジグ兼アース、Ｓe  コイルエンド面、Ｓi  内周面、Ｓo  外周面、Ｓs  コイルサイド面、Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｇ  ３相交流の相。
【図１】
2009148133.tif 000003
【図２】
2009148133.tif 000004
【図３】
2009148133.tif 000005
【図４】
2009148133.tif 000006
【図５】
2009148133.tif 000007
【図６】
2009148133.tif 000008
【図７】
2009148133.tif 000009
【図８】
2009148133.tif 000010
【図９】
2009148133.tif 000011
【図１０】
2009148133.tif 000012
【図１１】
2009148133.tif 000013