(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
円環状に並べて配置された複数のステータコイルを有する回転機の相毎に設けられ、複数の前記ステータコイルに沿って並べて配置される複数本の導電部材を有するバスリングと、
前記バスリングとは別の部品として成形され、前記バスリングを電源側に対して電気的に接続させる相毎の給電端子と、
前記バスリングとは別の部品として成形され、前記バスリングを同相のそれぞれの前記ステータコイルに対して電気的に接続させる複数のコイル接続端子と、
前記バスリングの周方向に沿って互いに間隔を空けて配置され、前記円環状の軸線方向に積層されたそれぞれの前記バスリングを一纏めに束ねて保持する複数の保持部材と、
を備え、
前記バスリングは、前記導電部材における前記給電端子及び前記コイル接続端子との電気的な接続位置を除いて設けられた絶縁性の被覆を有し、
前記導電部材は、前記コイル接続端子との接続位置となる端部を前記円環状における径方向の内側に延出させ、
隣設する2本の前記導電部材は、隣接させたそれぞれの前記接続位置に1つの前記コイル接続端子を接続して一体化させ、
前記保持部材は、前記軸線方向に積層されたそれぞれの前記バスリングを一纏めに束ねて保持することが可能な第1保持部と、前記コイル接続端子で接続される2本の前記導電部材を保持することが可能な第2保持部及び第3保持部と、を有し、
前記第2保持部及び前記第3保持部は、各々、前記径方向の内側に延出させた部分における前記被覆の上から2本の前記導電部材を保持し得るものとして形成することを特徴とした給電リング。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下に、本発明に係る給電リングの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【0014】
[実施形態]
本発明に係る給電リングの実施形態の1つを
図1から
図11に基づいて説明する。
【0015】
図1及び
図2の符号1は、本実施形態の給電リングを示す。この給電リング1は、例えば車両に搭載された回転機のステータ100と二次電池等の電源(図示略)との間において、回転機の相毎の電流の供給を担う給電構造体である。例えば、回転機が電動機として動作しているときには、二次電池側のインバータから送られてきた電力が給電リング1を介して回転機に供給される。また、回生時等のように回転機が発電機として動作しているときには、回転機で生成された電力が給電リング1を介してインバータに供給され、このインバータを介して二次電池に充電される。
【0016】
ここで、ステータ100は、ステータコア101を備える。そのステータコア101は、間隔を空けて円環状(即ち周方向)に並べて配置された複数のティース101aを有する。それぞれのティース101aは、円環状のティース群を成す。ステータコア101は、更に、それぞれのティース101aをティース群の外周側から一体的に保持する環状体101bを有している。この例示のステータコア101は、円環状の環状部と、この環状部の内周側から円環状の中心に向け且つ当該円環状の周方向に互いに間隔を空けて突出させた複数のティース部と、を有する板状のステータコアプレートの積層体である。このステータコア101においては、ティース部の積層部分が例えば方体状のティース101aを成し、環状部の積層部分が円筒状の環状体101bを成す。ステータ100は、そのそれぞれのティース101aに各々巻き付けた複数のステータコイル102を備える。それぞれのステータコイル102は、それぞれのティース101aに合わせて円環状(即ち周方向)に並べて配置され、円環状のステータコイル群を成す。回転機の各相(ここではU相とV相とW相の3相)のティース101a及びステータコイル102の組み合わせは、互いに90度ずらして4箇所に配置されている。
【0017】
給電リング1は、その円環状のステータ100に合わせて円環状に形成されている。本実施形態の給電リング1は、ステータコア101の環状体101bの上に同心に配置され、この環状体101bに取り付けるものとして例示する。但し、この給電リング1の配置は、この例示に限定するものではない。例えば、給電リング1は、ステータコイル群の上に同心に配置されるものであってもよい。
【0018】
以下においては、特に言及しない限り、その円環状の中心軸の軸線に沿う方向を軸線方向といい、この軸線を中心とする軸線周りの方向を周方向といい、その軸線に直交する方向を径方向という。
【0019】
この給電リング1は、複数のステータコイル102に沿って配置される回転機の相毎の導電体(以下、「バスリング」という。)10u,10v,10wと、そのバスリング10u,10v,10wを電源側のインバータ(図示略)に対して電気的に接続させる相毎の金属製の給電端子21u,21v,21wと、バスリング10u,10v,10wを同相のそれぞれのステータコイル102(102u,102v,102w)に対して電気的に接続させる複数の金属製のコイル接続端子22と、を備える(
図1及び
図3)。
【0020】
更に、本実施形態の給電リング1は、中性相のバスリング(以下、「中性相バスリング」という。)10nも備えている。その中性相バスリング10nは、バスリング10u,10v,10wと同じように、円環状に並ぶ複数のステータコイル102(102u,102v,102w)に沿って配置される。この給電リング1においては、バスリング10u,10v,10wと同じように、中性相バスリング10nにも複数のコイル接続端子22が接続されている。
【0021】
バスリング10u,10v,10wのコイル接続端子22は、同相のそれぞれのステータコイル102u,102v,102wの一方の端部に対して電気的に接続される。これに対して、中性相バスリング10nのコイル接続端子22は、U相とV相とW相のそれぞれのステータコイル102u,102v,102wの他方の端部に対して電気的に接続される。コイル接続端子22とステータコイル102(102u,102v,102w)の接続は、溶着等によって直接的に行ってもよい。また、これらの接続は、接続端子や電線等を介在させることによって、間接的に行ってもよい。コイル接続端子22は、それぞれのバスリング10u,10v,10wや中性相バスリング10n毎に異なる形状のものを採用してもよく、バスリング10u,10v,10wや中性相バスリング10nにおける接続箇所毎に適宜に同一又は異なる形状のものを採用してもよい。本実施形態においては、バスリング10u,10v,10wと中性相バスリング10nにおいて全て同一形状のコイル接続端子22が接続されている。本実施形態の給電リング1は、このようなコイル接続端子22の共用化によって、原価の低減を図ることができる。
【0022】
それぞれのバスリング10u,10v,10wは、周方向(つまり、円環状のステータコイル群の周方向)に沿って並べて配置される複数本の導電部材11と、この導電部材11における給電端子21u,21v,21w及びコイル接続端子22との電気的な接続位置11a,11bを除いて塗布された絶縁性の被覆12と、を有する(
図3−
図6)。また、中性相バスリング10nは、周方向に沿って並べて配置される複数本の導電部材11と、この導電部材11におけるコイル接続端子22との電気的な接続位置11bを除いて塗布された絶縁性の被覆12と、を有する(
図3及び
図7)。
【0023】
導電部材11としては、金属製の1本の棒材を曲げ加工して成形されたものや、複数本の金属製の素線の束を曲げ加工して成形されたもの等が考えられる。本実施形態では、ステータ100への組付け作業性を向上させるべく、柔軟性を有する後者の素線の束を用いている。
【0024】
被覆12の材料には、合成樹脂等の絶縁性材料を用いる。本実施形態の被覆12には、絶縁性のUV硬化樹脂が材料となるUV硬化型被覆を用いている。本実施形態では、導電部材11の外周面における給電端子21u,21v,21w及びコイル接続端子22との電気的な接続位置11a,11bを除いた部分に、UV硬化樹脂が塗布され、そのUV硬化樹脂に紫外線を照射することによって被膜(UV硬化型被覆)12が形成される。この被覆12は、導電部材11の柔軟性を阻害しないように、柔軟性を有するものにすることが望ましい。これにより、本実施形態の給電リング1は、ステータ100の形状に対する追従性が高くなり、ステータ100への組付け作業性を向上させることができる。また、この給電リング1においては、塗布工程を経て形成される被覆12を用いることで、被覆12の肉厚を熱収縮チューブ等よりも薄くすることができるので、体格の小型化や軽量化が可能になる。
【0025】
本実施形態のU相のバスリング10uは、
図4に示すように、4本の導電部材11uを有している。具体的には、2種類の導電部材11u
1,11u
2を2本ずつ有している。
【0026】
導電部材11u
1は、一端に給電端子21uが電気的に接続される接続位置11aを有し、他端にコイル接続端子22が電気的に接続される接続位置11bを有する。この導電部材11u
1には、その両端の接続位置11a,11bを除いた場所に、材料の塗布工程を経て形成された被覆12uが設けられる。それぞれの導電部材11u
1は、接続位置11aから見て、一方が時計回りに周方向に沿って配置され、他方が反時計回りに周方向に沿って配置される。2本の導電部材11u
1のそれぞれの接続位置11aは、互いの軸線方向を一致させた状態で隣接させ、かつ、円環状の径方向の外側に向けて延出させる。それぞれの導電部材11u
1は、各々の接続位置11aに1つの給電端子21uを加締め等で圧着させることによって一体化させている。一方、2本の導電部材11u
1のそれぞれの接続位置11bは、隣設する別々のU相のステータコイル102uの近傍に各々配置される。この例示では、そのステータコイル102uに対する軸線方向における一方側(つまり
図1等の紙面で見るステータコイル102uの上方)に接続位置11bが配置されるように、この接続位置11bを径方向の内側に向けて延出させている。
【0027】
導電部材11u
2は、コイル接続端子22の接続位置11bを両端に有する。この導電部材11u
2には、その両端の接続位置11bを除いた場所に、材料の塗布工程を経て形成された被覆12uが設けられる。一方の導電部材11u
2は、時計回りに延在させた一方の導電部材11u
1の接続位置11bから見て、時計回りに周方向に沿って配置される。また、他方の導電部材11u
2は、反時計回りに延在させた他方の導電部材11u
1の接続位置11bから見て、反時計回りに周方向に沿って配置される。それぞれの導電部材11u
2の両端の接続位置11bは、隣設する別々のU相のステータコイル102uの近傍に各々配置され、導電部材11u
1の接続位置11bと同じように、径方向の内側に向けて延出させる。導電部材11u
1の接続位置11bと導電部材11u
2の一方の接続位置11bは、互いの軸線方向を一致させた状態で隣接させる。この導電部材11u
1と導電部材11u
2は、隣接させた各々の接続位置11bに1つのコイル接続端子22を加締め等で圧着させることによって一体化させている。導電部材11u
2においては、他方の接続位置11bにもコイル接続端子22を加締め等で圧着させている。尚、導電部材11u
2の本数は、ステータコイル102uの数量に応じて変わる。
【0028】
本実施形態のU相のバスリング10uは、これらの各構成によってC字状を成している。
【0029】
本実施形態のV相のバスリング10vは、
図5に示すように、4本の導電部材11vを有している。具体的には、U相のバスリング10uと同じように、2種類の導電部材11v
1,11v
2を2本ずつ有している。
【0030】
導電部材11v
1は、U相の導電部材11u
1と同じように、周方向に沿って配置されると共に、径方向の外側に延出させた一端の接続位置11aと径方向の内側に延出させた他端の接続位置11bとを有しており、この両端の接続位置11a,11bを除いた場所に、材料の塗布工程を経て形成された被覆12vが設けられている。それぞれの導電部材11v
1は、U相の導電部材11u
1と同じように配置され、隣接させた各々の接続位置11aに1つの給電端子21vを加締め等で圧着させることによって一体化させている。但し、それぞれの導電部材11v
1の接続位置11bについては、隣設する別々のV相のステータコイル102vの近傍(ステータコイル102vに対する軸線方向における一方側)に各々配置している。
【0031】
導電部材11v
2は、U相の導電部材11u
2と同じように、周方向に沿って配置されると共に、径方向の内側に延出させた両端の接続位置11bを有しており、この両端の接続位置11bを除いた場所に、材料の塗布工程を経て形成された被覆12vが設けられている。それぞれの導電部材11v
2は、U相の導電部材11u
2と同じように、それぞれの導電部材11v
1に対して配置される。但し、導電部材11v
2の両端の接続位置11bについては、隣設する別々のV相のステータコイル102vの近傍(ステータコイル102vに対する軸線方向における一方側)に各々配置している。導電部材11v
1と導電部材11v
2は、軸線方向を一致させて隣接させた各々の接続位置11bに1つのコイル接続端子22を加締め等で圧着させることによって一体化させている。導電部材11v
2においては、残りの接続位置11bにもコイル接続端子22を加締め等で圧着させている。
【0032】
本実施形態のV相のバスリング10vは、これらの各構成によってC字状を成している。
【0033】
本実施形態のW相のバスリング10vは、
図6に示すように、4本の導電部材11wを有している。具体的には、U相のバスリング10u等と同じように、2種類の導電部材11w
1,11w
2を2本ずつ有している。
【0034】
導電部材11w
1は、例えばU相の導電部材11u
1と同じように、周方向に沿って配置されると共に、径方向の外側に延出させた一端の接続位置11aと径方向の内側に延出させた他端の接続位置11bとを有しており、この両端の接続位置11a,11bを除いた場所に、材料の塗布工程を経て形成された被覆12wが設けられている。それぞれの導電部材11w
1は、例えばU相の導電部材11u
1と同じように配置され、隣接させた各々の接続位置11aに1つの給電端子21wを加締め等で圧着させることによって一体化させている。但し、それぞれの導電部材11w
1の接続位置11bについては、隣設する別々のW相のステータコイル102wの近傍(ステータコイル102wに対する軸線方向における一方側)に各々配置している。
【0035】
導電部材11w
2は、例えばU相の導電部材11u
2と同じように、周方向に沿って配置されると共に、径方向の内側に延出させた両端の接続位置11bを有しており、この両端の接続位置11bを除いた場所に、材料の塗布工程を経て形成された被覆12wが設けられている。それぞれの導電部材11w
2は、例えばU相の導電部材11u
2と同じように、それぞれの導電部材11w
1に対して配置される。但し、導電部材11w
2の両端の接続位置11bについては、隣設する別々のW相のステータコイル102wの近傍(ステータコイル102wに対する軸線方向における一方側)に各々配置している。導電部材11w
1と導電部材11w
2は、軸線方向を一致させて隣接させた各々の接続位置11bに1つのコイル接続端子22を加締め等で圧着させることによって一体化させている。導電部材11w
2においては、残りの接続位置11bにもコイル接続端子22を加締め等で圧着させている。
【0036】
本実施形態のW相のバスリング10wは、これらの各構成によってC字状を成している。
【0037】
本実施形態の中性相バスリング10nは、
図7に示すように、11本の導電部材11nを有している。導電部材11nは、例えばU相の導電部材11u
2と同じように、周方向に沿って配置されると共に、径方向の内側に延出させた両端の接続位置11bを有しており、この両端の接続位置11bを除いた場所に、材料の塗布工程を経て形成された被覆12nが設けられている。それぞれの導電部材11nは、周方向に並べて配置される。その際、それぞれの導電部材11nの接続位置11bについては、隣設する2つの別の相のステータコイル102の近傍(ステータコイル102に対する軸線方向における一方側)に各々配置される。それぞれの導電部材11nにおいて、隣設するもの同士は、軸線方向を一致させて隣接させた接続位置11bを有しており、この2つの接続位置11bに1つのコイル接続端子22を加締め等で圧着させることによって一体化させている。中性相バスリング10nは、これらの各構成によってC字状を成している。この中性相バスリング10nにおいては、両端の残りの接続位置11bにもコイル接続端子22を加締め等で圧着させている。ここで、被覆12nが為された導電部材11nは、全て同一品である。このため、この給電リング1は、原価の低減を図ることができる。
【0038】
この給電リング1においては、そのバスリング10u,10v,10wと中性相バスリング10nとが軸線方向に沿って積層される(
図8)。この給電リング1には、その積層状態を保つための保持部材30が設けられている。その保持部材30は、周方向に互いに間隔を空けて複数配置され、バスリング10u,10v,10wと中性相バスリング10nを一纏めに束ねて保持するものである。
【0039】
それぞれの保持部材30は、コイル接続端子22の近くに並べて配置する。これにより、この給電リング1においては、ステータ100に組み付けた後に、例えば振動等の入力に伴うコイル接続端子22とステータコイル102との間の相対移動を抑えることができるので、コイル接続端子22とステータコイル102との間の電気的な接続を維持し、耐久性を向上させることができる。これに加えて、この給電リング1においては、各保持部材30が周方向に互いに間隔を空けて配置されているので、隣設する保持部材30の間でバスリング10u,10v,10wと中性相バスリング10nの柔軟性によるステータ100の形状に対する追従性を発揮させることができ、ステータ100への組付け作業性を向上させることができる。この例示では、保持部材30をステータコイル102の近傍にステータコイル102毎に配置している。
【0040】
ここで、本実施形態の給電リング1においては、周方向における位置によって、バスリング10u,10v,10wと中性相バスリング10nとが全て積層されている場所もあれば、その内の2本のみ又は3本のみが積層されている場所もある。また、この給電リング1においては、中性相バスリング10nのみが存在しており、バスリング10u,10v,10wが積層されていない場所もある。このため、保持部材30は、その場所毎に応じた保持部(つまり保持対象となるバスリングの本数に応じた保持部)を有するものとして、場所毎に別形状のものを用意してもよい。但し、本実施形態においては、保持対象となるバスリングの本数に拘わらず、どの場所でも保持できるように、全て同一形状の保持部材30を用いている。その保持部材30は、最大で4層分のバスリング(バスリング10u,10v,10wと中性相バスリング10n)を保持できるものである。本実施形態の給電リング1は、このような保持部材30の共用化によって、原価の低減を図ることができる。
【0041】
具体的に、保持部材30は、合成樹脂等の絶縁性材料によって成形されたものであり、第1保持部31と第2保持部32と第3保持部33とを有する(
図9−
図11)。
【0042】
第1保持部31は、周方向に配索されている4層分のバスリング(バスリング10u,10v,10wと中性相バスリング10n)の保持が可能な部位であり、バスリング10uの保持領域31uとバスリング10vの保持領域31vとバスリング10wの保持領域31wと中性相バスリング10nの保持領域31nとを有する(
図10)。その保持領域31u,31v,31w,31nは、軸線方向に並べられている。この第1保持部31は、バスリング10u,10v,10wと中性相バスリング10nの外径よりも大きい開口31aを有しており、この開口31aからバスリング10u,10v,10wや中性相バスリング10nがそれぞれの保持領域31u,31v,31w,31nに挿入される。
【0043】
第2保持部32と第3保持部33は、それぞれに、接続位置11b同士が隣接する同相の2本の導電部材11を被覆12の上から保持可能な部位である。この第2保持部32と第3保持部33は、その隣接する接続位置11b側を保持する。この例示では、第2保持部32にバスリング10u,10v,10wを保持させ、第3保持部33に中性相バスリング10nを保持させる(
図11)。ここで、導電部材11が柔軟性を有する場合には、ステータ100に取り付けた後に自重で垂れ下がる可能性がある。第2保持部32と第3保持部33は、その垂れ下がりを抑えることができる。
【0044】
第2保持部32と第3保持部33は、それぞれに開口32a,33aを有している。この例示の開口32a,33aは、バスリング10u,10v,10wと中性相バスリング10nの外径よりも小さい。このため、この例示の第2保持部32と第3保持部33は、バスリング10u,10v,10wや中性相バスリング10nの挿入時に開口32a,33aを広げられるよう弾性を持たせる。
【0045】
また、この保持部材30には、給電リング1をステータ100に固定するための固定部34が設けられている。その固定部34は、4つの保持領域31u,31v,31w,31nの並びに沿った一端(開口31aとは反対側の端部)に配置されている。この固定部34は、第1保持部31から突出させた突出部であり、ステータコア101の貫通孔101cに圧入される(
図1)。この例示では、ステータコア101の環状体101bに対して保持部材30毎に貫通孔101cが形成されている。本実施形態の給電リング1においては、コイル接続端子22の近傍に配置された各保持部材30の固定部34によって、ステータ100に対する位置決めが容易になり、ステータ100に対する組付け作業性を向上させることができる。
【0046】
以上示したように、本実施形態の給電リング1においては、バスリング10u,10v,10wと中性相バスリング10nに各々被覆12(12u,12v,12w,12n)を設けている。このため、この給電リング1においては、バスリング10u,10v,10w及び中性相バスリング10nを互いに接触させぬよう円環状の全周に渡って保持する従来の如き絶縁ホルダを必要としない。従って、この給電リング1は、互いに重ね合わせた状態でバスリング10u,10v,10w及び中性相バスリング10nを積層することができるので、その積層方向における体格の小型化を図ることができる。また、この給電リング1においては、バスリング10u,10v,10wと中性相バスリング10nが、周方向に並べて配置される複数本の導電部材11(11u,11v,11w,11n)を有している。このため、バスリング10u,10v,10wと中性相バスリング10nにおいては、これらの積層方向への導電部材11同士の重なりを回避することができる。従って、この給電リング1は、この点からも、積層方向における体格の小型化を図ることができる。更に、この給電リング1においては、被覆12が材料の塗布工程を経て形成されるものであるので、熱収縮チューブ等の如き被覆を導電部材11に取り付けた場合よりも、被覆12の肉厚を薄くすることができる。従って、この給電リング1は、積層方向(この例示では軸線方向)における体格の更なる小型化が可能であると共に、その積層方向に対する直交方向(この例示では径方向)における体格の小型化も可能になる。また更に、この給電リング1においては、バスリング10u,10v,10w及び中性相バスリング10nの全ての接続位置11bとなる端部を径方向の内側に延出させており、この接続位置11bにコイル接続端子22が接続される。従って、この給電リング1は、径方向における体格の更なる小型化が可能になる。
【0047】
尚、本実施形態の給電リング1は、従来の如き絶縁ホルダを必要とせず、バスリング10u,10v,10wと中性相バスリング10nを保持部材30と共に被覆する必要もない。このため、この給電リング1は、バスリング10u,10v,10w及び中性相バスリング10nと保持部材30とに対する例えばインサート成形によって形成される被覆を必要としない。従って、この給電リング1は、生産性を向上させることができる。
【0048】
ところで、この例示では塗布によって形成される被覆12を例として挙げたが、被覆12としては、例えば熱収縮チューブ等のような一般的な電線に用いられるものを用いてもよい。この場合には、例えば、導電部材11における両端を除いた位置に被覆12を取り付ける。尚、この場合には、塗布された被覆12による体格の小型化を図ることはできないが、それでも従来よりも体格の小型化が可能になる。