特開 2024-146168 回転電機用ステータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024146168

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】回転電機用ステータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/04 20060101AFI20241004BHJP

【ＦＩ】

H02K3/04 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023058907

(22)【出願日】2023-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】110002871

【氏名又は名称】弁理士法人坂本国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】森本 貴文

【テーマコード（参考）】

5H603

【Ｆターム（参考）】

5H603CA01

5H603CA10

5H603CB12

(57)【要約】

【課題】丸線の集合線の端部の必要な長さを確保しつつ、回転電機用ステータの径方向の体格増加を防止又は低減する。
【解決手段】ステータコアと、丸線の集合線により形成され、ワニスにより固定されるステータコイル線と、を備え、丸線の集合線は、スロット挿入部と、軸方向端面よりも軸方向外側に延在し、かつ、異なるスロット内に位置する複数のスロット挿入部の間を接続するコイルエンド部と、ステータコアの軸方向一方側に位置し、電源側の端子部に接合される集合線端部とを、有し、集合線端部は、軸方向一方側のコイルエンド部よりも軸方向外側へと軸方向に延在する第１部位と、第１部位よりも径方向外側で軸方向に延在する第２部位と、第１部位と第２部位とを連続的に接続する第３部位と、を含み、第３部位は、周方向に視て、第１部位と第２部位とをＵ字状又はＶ字状に径方向に接続する、回転電機用ステータが開示される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステータコアと、
前記ステータコアに巻装される丸線の集合線により形成され、前記ステータコアに前記丸線の集合線がワニスにより固定されるステータコイル線と、を備え、
前記丸線の集合線は、
前記ステータコアのスロット内に挿入されるスロット挿入部と、
軸方向端面よりも軸方向外側に延在し、かつ、異なるスロット内に位置する複数の前記スロット挿入部の間を接続するコイルエンド部と、
前記ステータコアの軸方向一方側に位置し、電源側の端子部に接合される集合線端部とを、有し、
前記集合線端部は、前記軸方向一方側の前記コイルエンド部よりも軸方向外側へと軸方向に延在する第１部位と、前記第１部位よりも径方向外側で軸方向に延在する第２部位と、前記第１部位と前記第２部位とを連続的に接続する第３部位と、を含み、
前記第３部位は、周方向に視て、前記第１部位と前記第２部位とをＵ字状又はＶ字状に径方向に接続する、回転電機用ステータ。

【請求項2】

前記第２部位は、軸方向内側の端部が前記第３部位側の端部よりも周方向の寸法が大きくかつ径方向の寸法が小さい、請求項１に記載の回転電機用ステータ。

【請求項3】

前記第２部位は、径方向に視て、軸方向内側の端部が、径方向に視て前記軸方向一方側の前記コイルエンド部に重なるか、又は、前記軸方向一方側の前記コイルエンド部より軸方向外側に位置する、請求項１に記載の回転電機用ステータ。

【請求項4】

前記第２部位は、軸方向内側の端部が、前記端子部に加締めにより接合される、請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の回転電機用ステータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、回転電機用ステータに関する。

【背景技術】

【0002】

ステータコイル線の端部を、ステータコアの外周縁よりも径方向外側へと比較的大きく引き出して電源側の端子部に接合する技術が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－５５４８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ステータコアに巻装される丸線の集合線によりステータコイル線を形成する構成では、ステータコアに丸線の集合線をワニスにより固定する場合がある。ワニスは、比較的粘度が低いため、毛細管現象により、丸線の集合線の端部と電源側の端子部との間の接合部まで浸透しうる。ワニスが接合部まで浸透すると、丸線の集合線の端部と電源側の端子部との間の電気的な接続の信頼性が低下するおそれがある。

【0005】

これに対して、丸線の集合線の端部の長さ（引き出し長さ）を比較的大きくすると、接合部まで至るワニスの量を無くす又は低減することが可能となるが、この場合、比較的長い丸線の集合線の端部の配置スペースの確保が困難となる。例えば、比較的長い丸線の集合線の端部を径方向外側へと延在させると、回転電機用ステータの径方向の体格増加を招くおそれがある。

【0006】

そこで、１つの側面では、本開示は、丸線の集合線の端部の必要な長さを確保しつつ、回転電機用ステータの径方向の体格増加を防止又は低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

１つの側面では、ステータコアと、
前記ステータコアに巻装される丸線の集合線により形成され、前記ステータコアに前記丸線の集合線がワニスにより固定されるステータコイル線と、を備え、
前記丸線の集合線は、
前記ステータコアのスロット内に挿入されるスロット挿入部と、
軸方向端面よりも軸方向外側に延在し、かつ、異なるスロット内に位置する複数の前記スロット挿入部の間を接続するコイルエンド部と、
前記ステータコアの軸方向一方側に位置し、電源側の端子部に接合される集合線端部とを、有し、
前記集合線端部は、前記軸方向一方側の前記コイルエンド部よりも軸方向外側へと軸方向に延在する第１部位と、前記第１部位よりも径方向外側で軸方向に延在する第２部位と、前記第１部位と前記第２部位とを連続的に接続する第３部位と、を含み、
前記第３部位は、周方向に視て、前記第１部位と前記第２部位とをＵ字状又はＶ字状に径方向に接続する、回転電機用ステータが提供される。

【発明の効果】

【0008】

１つの側面では、本開示によれば、丸線の集合線の端部の必要な長さを確保しつつ、回転電機用ステータの径方向の体格増加を防止又は低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施例によるモータの断面構造を概略的に示す断面図である。

【図2】本実施例の電源接続用端部の一部の拡大図であり、図１のＱ１部の拡大図である。

【図3】本実施例の電源接続用端部が配置される周方向範囲を軸方向視で部分的に示すステータの平面図である。

【図4】本実施例の電源接続用端部と電源側端子との間の接続態様の一例を軸方向視で示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率はあくまでも一例であり、これに限定されるものではなく、また、図面内の形状等は、説明の都合上、部分的に誇張している場合がある。また、図面では、見易さのために、複数存在する同一属性の部位には、一部のみしか参照符号が付されていない場合がある。

【0011】

図１は、一実施例によるモータ１の断面構造を概略的に示す断面図である。

【0012】

図１には、モータ１の回転軸１２が図示されている。以下の説明において、軸方向とは、モータ１の回転軸（回転中心）１２が延在する方向を指し、軸方向外側とは、ステータコア２１１の軸方向中心Ｃ０から離れる側を指し、軸方向内側とは、ステータコア２１１の軸方向中心Ｃ０に向かう側を指す。また、径方向とは、回転軸１２を中心とした径方向を指し、径方向外側とは、回転軸１２から離れる側を指し、径方向内側とは、回転軸１２に向かう側を指す。また、周方向とは、回転軸１２まわりの回転方向に対応する。

【0013】

また、本明細書において、「周方向に視て」とは、以下の通りである。回転軸１２を法線とする平面内においては、ある点を通る回転軸１２まわりの接線は、一意に定まる。「ある着目部位を周方向に視て」とは、「当該着目部位を通る同接線に沿って視て」と同義である。また、「軸方向に視て」とは、以下の通りである。回転軸１２を含む平面内においては、ある点を通る回転軸１２に平行な直線は、一意に定まる。「ある着目部位を軸方向に視て」とは、「当該着目部位を通る同直線に沿って視て」と同義である。また、「径方向に視て」とは、以下の通りである。回転軸１２を法線とする平面内においては、ある点と回転軸１２（同平面との交点）とを結ぶ直線は、一意に定まる。「ある着目部位を径方向に視て」とは、「当該着目部位を通る同直線に沿って視て」と同義である。

【0014】

また、図１には、軸方向に平行なＸ方向ともに、Ｘ１側とＸ２側とが定義されている。

【0015】

モータ１は、例えばハイブリッド車両や電気自動車で使用される車両駆動用のモータであってよい。ただし、モータ１は、他の任意の用途に使用されるものであってもよい。

【0016】

モータ１は、インナロータタイプであり、ステータ２１がロータ３０の径方向外側を囲繞するように設けられる。ステータ２１は、径方向外側がモータハウジング１０に固定される。ステータ２１は、例えば円環状の磁性体の積層鋼板からなるステータコア２１１を備え、ステータコア２１１の径方向内側には、ステータコイル線２２が巻回される複数のスロット２１３が形成される。

【0017】

本実施例では、ステータコイル線２２は、丸線の集合線からなる。すなわち、ステータコイル線２２は、平角線ではなく、複数の丸線の束状に集合させた集合線からなる。なお、丸線の断面形状は、厳密な円形である必要はない。

【0018】

ステータコイル線２２は、スロット挿入部２２２と、コイルエンド部２２３と、電源接続用端部２２４とを含む。スロット挿入部２２２は、ステータコア２１１のスロット２１３内に挿入される。スロット挿入部２２２は、各スロット２１３に配置される。コイルエンド部２２３は、ステータコア２１１の軸方向端面２１１０よりも軸方向外側に延在し、かつ、異なるスロット２１３内に位置する複数のスロット挿入部２２２の間を接続する。電源接続用端部２２４は、相ごとに設けられ、一端が電源（図示せず）に電気的に接続される。なお、一の相に係る各スロット挿入部２２２、コイルエンド部２２３及び電源接続用端部２２４は、１束の丸線の集合線により連続的に形成されてよい。あるいは、相ごとのステータコイル線２２がコイルを並列に形成する場合、一の相に係る各スロット挿入部２２２、コイルエンド部２２３及び電源接続用端部２２４は、２束以上の丸線の集合線により連続的に形成されてよい。

【0019】

ステータコイル線２２は、ステータコア２１１にワニス（電気絶縁ワニス）により固定される。例えば、製造時、ステータコア２１１に丸線の集合線が巻装された状態のワークを、軸方向が水平となる姿勢で保ちながら軸まわりに回転させ、径方向外側からステータコイル線２２の軸方向端部（後述するコイルエンド部２２３）に向けてワニスを滴下することとしてもよい。この場合、ワニスは、ステータコイル線２２の軸方向端部の周方向全体にわたって滴下される。そして、毛細管現象によりステータコイル線２２の全体にわたってワニスが浸透する。ワニスが加熱等により硬化されると、ステータコイル線２２自体がワニスにより固められるとともに、ステータコイル線２２とステータコア２１１との間に浸透したワニスにより、ステータコイル線２２とステータコア２１１とが固定される。

【0020】

ロータ３０は、ステータ２１の径方向内側に配置される。

【0021】

ロータ３０は、ロータコア３２と、ロータシャフト３４と、エンドプレート３５Ａ、３５Ｂと、磁石６２とを備える。

【0022】

ロータコア３２は、ロータシャフト３４の径方向外側の表面に固定され、ロータシャフト３４と一体となって回転する。ロータコア３２は、軸孔３２０を有し、軸孔３２０にロータシャフト３４が嵌合される。ロータコア３２は、ロータシャフト３４に焼き嵌め、圧入、又はその類により固定されてよい。例えば、ロータコア３２は、ロータシャフト３４にキー結合やスプライン結合により結合されてもよい。ロータシャフト３４は、モータハウジング１０にベアリング１４ａ、１４ｂを介して回転可能に支持される。なお、ロータシャフト３４は、モータ１の回転軸１２を画成する。

【0023】

ロータコア３２は、例えば円環状の磁性体の積層鋼板により形成される。ロータコア３２の内部には、磁石６２が埋め込まれる。すなわち、ロータコア３２は、軸方向に貫通する磁石孔３２２を有し、磁石孔３２２内に磁石６２が挿入され固定される。なお、変形例では、ロータコア３２は、磁性粉末が圧縮して固められた圧粉体により形成されてもよい。

【0024】

なお、図１には、特定の構造を有するモータ１が示されるが、モータ１の構造は、かかる特定の構造に限定されない。例えば、図１では、ロータシャフト３４は、中空であるが、中実であってもよい。

【0025】

次に、図１を参照しつつ、図２以降を参照して、本実施例の特徴を更に説明する。

【0026】

図２は、本実施例の電源接続用端部２２４の一部の拡大図であり、図１のＱ１部の拡大図である。図３は、本実施例の電源接続用端部２２４が配置される周方向範囲を軸方向視で部分的に示すステータ２１の平面図である。図４は、本実施例の電源接続用端部２２４と電源側端子８０との間の接続態様の一例を軸方向視で示す平面図である。

【0027】

以下では、任意の一の相に係る電源接続用端部２２４及びその関連構成について説明するが、他の相についても同様であってよい。なお、３相の電源接続用端部２２４は、図３に示すように、周方向に並んで配置されてよい。また、以下では、主にステータ２１の軸方向両側のうちの、リード側（Ｘ方向Ｘ１側）の構成について説明する。従って、以下の説明において、コイルエンド部２２３とは、Ｘ方向Ｘ１側のコイルエンド部２２３を指す。

【0028】

本実施例では、電源接続用端部２２４は、第１部位２２４１と、第２部位２２４２とを含む。

【0029】

第１部位２２４１は、コイルエンド部２２３よりも軸方向外側へと軸方向に延在する。第１部位２２４１は、軸方向に視て、ステータコア２１１（又はそのスロット２１３）に重なる径方向位置に延在してよい。第１部位２２４１は、スロット挿入部２２２から連続してもよいし、コイルエンド部２２３から連続してもよい。

【0030】

第２部位２２４２は、第１部位２２４１よりも径方向外側で軸方向に延在する。第２部位２２４２は、第１部位２２４１の軸方向外側の端部に、接続される。第２部位２２４２は、軸方向に視て、ステータコア２１１よりも径方向外側に延在してよい。第２部位２２４２は、軸方向内側の端部２２４２Ａが、端子部７０に加締めにより接合される。なお、本明細書において、軸方向内側の端部２２４２Ａとは、第２部位２２４２のうちの、端子部７０に加締めにより接合される部位を指す。

【0031】

端子部７０は、導体により形成され、図２に示すように、筒状部位７２と、締結部位７４を有する。筒状部位７２と締結部位７４とは、周方向に視てＬ字状の形態であり、締結部位７４は、軸方向に垂直な平面内に締結面を形成してよい。

【0032】

筒状部位７２には、図２に示すように、丸線の集合体が挿入される。丸線の集合体が挿入された状態で筒状部位７２が機械的に潰されると、加締めにより内部の丸線の集合体と端子部７０とが接合される。なお、この際、筒状部位７２内部の丸線は、絶縁被覆が剥がれ、丸線の集合体と端子部７０との間の電気的な接続も実現される。なお、相ごとのステータコイル線２２がコイルを並列に形成する場合、同じ相の２束以上の丸線の集合線が一の筒状部位７２に挿入されてよい。

【0033】

本実施例においては、筒状部位７２に挿入される第２部位２２４２の軸方向内側の端部２２４２Ａは、好ましくは、第２部位２２４２の軸方向外側の端部よりも、周方向の寸法が大きくかつ径方向の寸法が小さい。すなわち、第２部位２２４２の軸方向内側の端部２２４２Ａは、好ましくは、径方向の寸法を低減しつつ周方向の寸法が増加する態様で、扁平化される。これにより、第２部位２２４２の軸方向内側の端部２２４２Ａと、端子部７０との間の接触面積（周方向の接触幅）を効果的に増加させることができる。なお、筒状部位７２は、扁平化された面に対して垂直な方向（すなわち径方向）の力が加締め時に付与されてよい。

【0034】

締結部位７４は、図４に示すように、電源側端子８０に締結により接合される。なお、締結は、ボルトＢＴにより軸方向に平行な方向で実現されてよい。電源側端子８０は、導体により形成され、例えばバスバーの形態であってよい。電源側端子８０は、インバータ（図示せず）に一端が接続されるバスバーの他端により形成されてもよい。なお、この場合、バスバーの他端は、端子台の形態で樹脂部により支持されてもよい。

【0035】

本実施例では、一例として、第１部位２２４１及び第２部位２２４２は、周方向に視て、軸方向内側に開口するＵ字状となる形態で、それぞれの軸方向外側端部同士が径方向に接続される。具体的には、第１部位２２４１及び第２部位２２４２は、それぞれの軸方向外側端部同士が、径方向に延在する接続部２２４３を介して接続される。接続部２２４３は、周方向に視て、第１部位２２４１と第２部位２２４２とをＵ字状に径方向に接続する。なお、接続部２２４３は、必ずしも径方向に平行に延在する必要はなく、径方向に対して斜め方向に延在してもよいし、軸方向に視て湾曲部を有してもよい。

【0036】

なお、第１部位２２４１及び第２部位２２４２は、それぞれ、軸方向に平行に延在する必要はない。例えば、第１部位２２４１及び第２部位２２４２は、周方向に視て、軸方向内側に開口するＶ字状をなす形態で、軸方向に延在してもよい。この場合、接続部２２４３は、実質的に省略されてもよい。

【0037】

ところで、「発明が解決しようとする課題」の欄で言及したように、ワニスが電源接続用端部２２４の第２部位２２４２の自由端側の端部２２４２Ａ（端子部７０に加締めにより接合される軸方向内側の端部２２４２Ａ）まで浸透しないように、電源接続用端部２２４の長さ（引き出し長さ）を比較的大きくすると、その反面として、回転電機用ステータの径方向の体格増加を招くおそれがある。

【0038】

この点、本実施例によれば、電源接続用端部２２４は、第１部位２２４１と第２部位２２４２とが、周方向に視て、Ｕ字状又はＶ字状の形態をなす。これにより、電源接続用端部２２４の長さ（丸線の延在方向の長さ）を比較的長くしつつ、電源接続用端部２２４に起因したモータ１の径方向の体格増加を防止又は低減できる。

【0039】

ここで、本実施例では、電源接続用端部２２４の第２部位２２４２は、軸方向内側の端部２２４２Ａが、径方向に視て、コイルエンド部２２３に重なる。これにより、径方向に視てコイルエンド部２２３に重なる軸方向範囲に設けられる電源側端子８０に対しても、電源接続用端部２２４の長さを比較的長くしつつ、電源接続用端部２２４に起因したモータ１の径方向の体格増加を防止又は低減できる。ただし、変形例では、電源接続用端部２２４の第２部位２２４２は、軸方向内側の端部２２４２Ａが、電源側端子８０の軸方向の位置に合わせて、コイルエンド部２２３より軸方向外側に位置してもよい。この場合、コイルエンド部２２３より軸方向外側に設けられる電源側端子８０に対しても、電源接続用端部２２４の長さを比較的長くしつつ、電源接続用端部２２４に起因したモータ１の径方向の体格増加を防止又は低減できる。

【0040】

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

【符号の説明】

【0041】

２１・・・ステータ（回転電機用ステータ）、２１１・・・ステータコア、２１３・・・スロット、２２・・・ステータコイル線、２２２・・・スロット挿入部、２２３・・・コイルエンド部、２２４・・・電源接続用端部（集合線端部）、２２４１・・・第１部位、２２４２・・・第２部位、２２４３・・・接続部（第３部位）、２２４２Ａ・・・軸方向内側の端部、７０・・・端子部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】