2024-16977 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】P2024016977

(43)【公開日】2024-02-08

(54)【発明の名称】ステータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/50 20060101AFI20240201BHJP

【ＦＩ】

H02K3/50 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022119300

(22)【出願日】2022-07-27

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】390033318

【氏名又は名称】日本圧着端子製造株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】594183299

【氏名又は名称】株式会社松尾製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100083998

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 丈夫

(74)【代理人】

【識別番号】100096644

【弁理士】

【氏名又は名称】中本 菊彦

(72)【発明者】

【氏名】黒野 洋輔

(72)【発明者】

【氏名】松尾 烈

(72)【発明者】

【氏名】竹下 直弥

(72)【発明者】

【氏名】久野 俊平

【テーマコード（参考）】

5H604

【Ｆターム（参考）】

5H604AA05

5H604AA08

5H604BB08

5H604BB14

5H604CC01

5H604CC05

5H604CC13

5H604DA15

5H604DB02

5H604PE06

5H604QB14

5H604QB15

(57)【要約】

【課題】動力線の耐久性を向上させることができるステータを提供する。
【解決手段】コイルのうちのコア２の軸線方向に突出したコイルエンド部１２に接続された動力線１４ｕと、コイルエンド部１２を囲って形成されたモールド部１８とを備えたステータであって、動力線１４ｕは、コイルエンド部１２に接続された一方の端部とは反対側の他方の端部に接続された端子部と、一方の端部側の部分を所定方向に屈曲した屈曲部１６ｕと、屈曲部１６ｕの両端に亘って屈曲部１６ｕを被覆した被覆部１７ｕとを有し、モールド部１８は、コイルエンド部１２と、動力線１４ｕのうちの一方の端部と、動力線１４ｕのうちの被覆部１７ｕの少なくとも一部とを一体に囲って形成されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

環状に形成されたヨーク部と、前記ヨーク部の中心側に向けて突出するとともに、前記ヨーク部の円周方向に所定の間隔を空けて形成された複数のティース部とを有するコアと、前記ティース部の外周を囲って配置されたコイルと、前記コイルのうちの前記コアの軸線方向に突出したコイルエンド部に接続された動力線と、前記コイルエンド部を囲って形成されたモールド部とを備えたステータであって、
前記動力線は、前記コイルエンド部に接続された一方の端部とは反対側の他方の端部に接続された端子部と、所定方向に屈曲した屈曲部と、前記屈曲部の両端に亘って前記屈曲部を被覆した被覆部とを有し、
前記モールド部は、前記コイルエンド部と、前記動力線のうちの一方の端部と、前記被覆部の少なくとも一部とを一体に囲って形成されている
ことを特徴とするステータ。

【請求項2】

請求項１に記載のステータであって、
前記被覆部は、前記屈曲部と前記一方の端部とをインサートモールドして形成されている
ことを特徴とするステータ。

【請求項3】

請求項１に記載のステータであって、
前記被覆部は、前記屈曲部と前記一方の端部とを被覆した熱収縮チューブと熱融着チューブとの少なくともいずれか一方を含む
ことを特徴とするステータ。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか一項に記載のステータであって、
前記動力線は、前記一方の端部と前記他方の端部との間に複数箇所の屈曲部を有し、
前記被覆部は、前記複数箇所の屈曲部のうちの前記一方の端部側に最も近い部分を含む
ことを特徴とするステータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステータコアの軸線方向に突出したコイルエンド部に、動力線を接続して構成されたステータに関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ステータコアから軸線方向に突出したコイルエンド部に、動力線の一方の端部を溶接し、その溶接された接合部とコイルエンド部とを樹脂モールドによって固定したステータが記載されている。なお、インバータなどの外部電気回路に接続される端子が、動力線の他方の端部に連結されている。

【0003】

特許文献２には、コイルエンド部と動力線の一方の端部とが樹脂モールドによって一体に固定され、また樹脂モールド内または樹脂モールド外に設けられた引き出し線によって、コイルエンド部と動力線とが電気的に接続されたステータが記載されている。

【0004】

特許文献３には、ステータと、ステータの軸線方向における一方側の端部に設けられた円弧状のリテーナとをケースに固定することにより、リテーナの周長方向での中央部が、ステータを軸線方向に押圧するように弾性変形して固定されるように構成された電動機が記載されている。この電動機は、リテーナが設けられた領域から引き出し線が引き出されるとともに、コイルと一体に引き出し線がモールドされるように構成されている。

【0005】

なお、電線、熱収縮チューブ、保護チューブの３層構造とした温度センサ用配線の固定構造が、特許文献４に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１９－０６８４９４号公報

【特許文献2】特開２０１９－１６１７１６号公報

【特許文献3】特開２０１７－１２７１３２号公報

【特許文献4】特開２０１０－０８１７４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１ないし特許文献３に記載されたステータのように、コイルエンド部と動力線の端部とを樹脂モールドによって一体化して固定することにより、動力線を安定して固定することができる。一方、交流モータなどの複数の動力線をコイルエンド部に接続するステータは、電源に接続するための端子台に各動力線の一方に設けられた端子が固定される。そのため、通常、コイルエンド部に接続された端部と、端子が設けられた端部との間の少なくとも一部が、所定の方向に屈曲して構成される。そのように一方の端部がコイルエンド部に固定され、他方の端部が端子台に固定され、更に所定位置に屈曲部を有する動力線は、コイルエンド部と動力線との接合部を樹脂モールドで固定したとしても、ステータが振動することにより屈曲部に負荷（応力）が掛り、動力線の耐久性が低下する可能性がある。

【0008】

本発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであって、動力線の耐久性を向上させることができるステータを提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、上記の目的を達成するために、環状に形成されたヨーク部と、前記ヨーク部の中心側に向けて突出するとともに、前記ヨーク部の円周方向に所定の間隔を空けて形成された複数のティース部とを有するコアと、前記ティース部の外周を囲って配置されたコイルと、前記コイルのうちの前記コアの軸線方向に突出したコイルエンド部に接続された動力線と、前記コイルエンド部を囲って形成されたモールド部とを備えたステータであって、前記動力線は、前記コイルエンド部に接続された一方の端部とは反対側の他方の端部に接続された端子部と、所定方向に屈曲した屈曲部と、前記屈曲部の両端に亘って前記屈曲部を被覆した被覆部とを有し、前記モールド部は、前記コイルエンド部と、前記動力線のうちの一方の端部と、前記被覆部の少なくとも一部とを一体に囲って形成されていることを特徴としている。

【0010】

本発明においては、前記被覆部は、前記屈曲部と前記一方の端部とをインサートモールドして形成されていてよい。

【0011】

本発明においては、前記被覆部は、前記屈曲部と前記一方の端部とを被覆した熱収縮チューブと熱融着チューブとの少なくともいずれか一方を含んでよい。

【0012】

本発明においては、前記動力線は、前記一方の端部と前記他方の端部との間に複数箇所の屈曲部を有し、前記被覆部は、前記複数箇所の屈曲部のうちの前記一方の端部側に最も近い部分を含んでよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、コイルに接続される動力線は、所定方向に屈曲した屈曲部を備え、その屈曲部の両端に亘って被覆部によって被覆されている。したがって、屈曲部の断面二次モーメントを増加させて剛性を向上させることができる。また、被覆部によって動力線の固有値が向上することによって、振動した場合における動力線の振幅を低減することができる。そのため、動力性の耐久性を向上させることができる。さらに、本発明によれば、コイルエンド部と、そのコイルエンド部に接続される動力線の一方の端部と、被覆部の少なくとも一部とが、モールド部によって一体に囲われている。そのため、被覆部がモールド部によって保持されているため、屈曲部が振動することを抑制でき、動力線の耐久性をより一層向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態におけるステータの一例を説明するための斜視図である。

【図2】図１におけるII-II線に沿う断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明を図に示す実施形態に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施形態は本発明を具体化した場合の一例に過ぎないのであって、本発明を限定するものではない。

【0016】

本発明の実施形態におけるステータの一例を説明するための斜視図を図１に示してある。図１に示すステータ１は、三相交流型の電動機に使用されるステータであって、従来のステータと同様に、ステータコア２と、そのステータコア２に取り付けられたコイル３とを備えている。

【0017】

ステータコア２は、複数の鋼板４を積層して構成されている。それぞれの鋼板４は、円環状に形成されたヨーク部５と、そのヨーク部５の中心に向かって突出した複数のティース部６とを有し、ヨーク部５の外周面には、半径方向の外側に突出した取り付け部７が形成されている。この取り付け部７は、ステータコア２を図示しないケースに固定するとともに、積層された鋼板４を束ねるためのものであり、図１に示す例では、ヨーク部５の円周方向に所定の間隔を空けて複数の取り付け部７が形成され、それぞれの取り付け部７には、ステータコア２をケースに固定するための図示しないボルトが挿入される貫通孔８が形成されている。すなわち、ステータコア２をケースに取り付けることによって、それぞれのヨーク部５が軸線方向に拘束されるように構成されている。

【0018】

複数のティース部６は、ヨーク部５の円周方向に所定の間隔を空けて形成されている。言い換えると、ヨーク部５の円周方向で隣り合うティース部６同士の間に隙間（スロット）９が形成されている。すなわち、上記の取り付け部７の位相（回転方向の位置）を合わせることによって、それぞれの鋼板４に形成されたティース部６の位相も同一位置となるように構成されている。したがって、各鋼板４を位置決めして組み付けることによって、スロット９が、ステータコア２の軸線方向に貫通する。

【0019】

図１に示すコイル３は、断面が矩形状に形成された銅材の平角線１０によって構成されている。具体的には、Ｕ字状に形成された複数の平角線１０を、ステータコア２の半径方向に並べて配置し、平角線１０における互いに対向した長軸部１１をスロット９に挿入するように、ステータコア２の軸線方向における一方側（図１に示す下側）から各平角線１０をティース部６に組み付け、さらに、ステータコア２の軸線方向における他方側に突出した部分を溶接することにより、複数の平角線１０が一連の導線となるように構成されている。

【0020】

より具体的には、ステータコア２の軸線方向に突出した所定の平角線１０における二つの端部のうちの一方の端部を、他の平角線１０における一つの端部に接触するように折り曲げて溶接し、所定の平角線１０における他方の端部を、更に他の平角線１０における一つの端部に接触するように折り曲げて溶接してコイル３が構成されている。このようにそれぞれの平角線１０を溶接して一連の導線とすることにより、ティース部６を囲うようにコイル３が構成されている。このように構成されたコイル３は、ステータコア２の軸線方向における両側に突出した部分を有し、以下の説明では、その突出した部分を「コイルエンド部１２」と記す。

【0021】

なお、図１に示すステータ１は、三相交流型の電動機に用いるステータであって、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三つのセグメントに対応したコイル３がステータコア２の円周方向に交互に配置されている。したがって、同一のセグメントを構成する平角線１０同士が、図示しない渡り線（またはバスバ）などによって、他の二つのセグメントを構成するコイル３を跨いで直列に接続されている。そして、各セグメントを構成するコイル３のそれぞれの端部は、図示しない中性点において互いに電気的に接続されている。また、各セグメントを構成するコイル３の他方の端部は、コイルエンド部１２からステータコア２の半径方向の外側に引き出された引き出し線１３が形成され、その引き出し線１３に、動力線１４が接続されている。すなわち、図１に示すステータ１は、三つの動力線１４ｕ，１４ｖ，１４ｗを備えている。

【0022】

これらの動力線１４ｕ，１４ｖ，１４ｗは、蓄電装置やインバータなどによって構成された図示しない電気機器とコイル３とを接続するためのものであって、断面が円形の銅材によって構成されている。そして、一方の端部にコイル３が連結され、他方の端部に電気機器の図示しない端子台に接続するための端子部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗが連結されている。

【0023】

図１に示す例では、端子台を小型化するために、端子部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗ同士の間隔はコイル３に接続された部分の動力線１４ｕ，１４ｖ，１４ｗの間隔よりも狭く形成されている。したがって、動力線１４ｕ，１４ｖ，１４ｗは、コイル３に接続された端部と、端子部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗが連結された端部との間の部分をフォーミング加工によって屈曲して形成されている。具体的には、各セグメントのコイル３に接続された動力線１４ｕ，１４ｖ，１４ｗは、コイル３に接続された部分からステータコア２の軸線方向に引き出され、その部分からステータコア２の円周方向に向けて屈曲し、さらにその先端がステータコア２の軸線方向に沿って屈曲して構成されている。なお、以下の説明では、ステータコア２の軸線方向に沿った部分からステータコア２の円周方向に向けて屈曲した部分、すなわち、コイル３に溶接する側に最も近い屈曲部を、単に「屈曲部１６ｕ，１６ｖ，１６ｗ」と記す。

【0024】

この動力線１４ｕ，１４ｖ，１４ｗは、上記のように予め定められた方向に屈曲させるなどによって成型され、また一方の端部がコイル３に固定され、他方の端部が端子部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗを介して端子台に固定されている。したがって、電動機が振動すると、その振動によって動力線１４ｕ，１４ｖ，１４ｗが振動して動力線１４ｕ，１４ｖ，１４ｗを湾曲させるように荷重が作用する。特に、屈曲部１６ｕ，１６ｖ，１６ｗの上側と下側との境界部分には、その境界部分を中心として上側の部分と下側の部分とでなす角度が増減し、また上側の部分に対して下側の部分が捩れるなどの荷重が作用するため、耐久性が低下する可能性がある。

【0025】

そのため、図１に示す動力線１４ｕ，１４ｗは、屈曲部１６ｕ，１６ｗを樹脂材料によって被覆して断面二次モーメントを増加させることにより、屈曲部１６ｕ，１６ｗの剛性を向上させている。具体的には、屈曲部１６ｕ，１６ｗを挟んで上下方向に亘って樹脂材料によってモールドすることによって被覆部１７ｕ，１７ｗが形成されている。なお、図１に示す例では、Ｖ相のコイル３に接続された動力線１４ｖは、屈曲する区間が他の動力線１４ｕ，１４ｗと比較して短く、そのため、屈曲部１６ｖに作用する荷重（またはモーメント）が比較的小さいと考えられる。したがって、動力線１４ｖにおける屈曲部１６ｖには、被覆部を形成していない。すなわち、屈曲部１６ｕ，１６ｗと、その屈曲部１６ｕ，１６ｗよりも端子部１５ｕ，１５ｗ側の屈曲箇所との間隔が予め定められた間隔以上となる動力線１４ｕ，１４ｗに被覆部１７ｕ，１７ｗを設けている。

【0026】

この被覆部１７ｕ，１７ｗは、後述する浸漬樹脂部１８を構成する樹脂材料と線膨張係数が略同一であり、かつ予め定められた強度を有する材料、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）やポリフタルアミド樹脂（ＰＰＡ）によって構成されている。この被覆部１７ｕ，１７ｗは、インサートモールド成型によって形成されている。すなわち、被覆部１７ｕ，１７ｗは、屈曲部１６ｕ，１６ｗを含む所定の範囲を樹脂材料にインサートすることによって成型されている。なお、動力線１４ｕ，１４ｗのうちのコイル３に溶接する先端部分は、樹脂材料によって被覆されておらず、コイル３と電気的に接続されている。

【0027】

図１に示すステータ１は、上記のコイルエンド部１２、コイル３と動力線１４ｕ，１４ｖ，１４ｗとの溶接部１９を絶縁するための浸漬樹脂部１８を備えている。この浸漬樹脂部１８は、本発明の実施形態における「モールド部」に相当する部分であって、コイルエンド部１２、および溶接部１９ｕ，１９ｖ，１９ｗを所定の樹脂材料に浸漬することによって形成されている。この樹脂材料は、例えば、コイル３の線膨張係数と略同一の線膨張係数であり、かつコイル３が昇温した場合であっても融解することがない熱硬化樹脂であるエポキシ樹脂などであってよい。

【0028】

さらに、この浸漬樹脂部１８は、コイルエンド部１２、および溶接部１９ｕ，１９ｖ，１９ｗを絶縁する機能に加えて、被覆部１７ｕ，１７ｗを保持する機能を備えている。図２には、その構成を説明するための断面図を示してある。図２に示すようにコイル３における端部が、ステータコア２の半径方向における外側に向けて屈曲していて、更にその先端がステータコア２の軸線方向における外側に向けて屈曲している。この略Ｌ字型に形成された先端部が、上記の引き出し線１３となっていて、その引き出し線１３の先端に動力線１４ｕの端部（すなわち、非被覆部）が接触している。

【0029】

その動力線１４ｕは、上述したようにステータコア２の軸線方向に沿って形成され、ステータコア２の半径方向外側の部分で円周方向に向けて屈曲しており、その屈曲部１６ｕの上下両側に亘って被覆部１７ｕが形成されている。そして、その被覆部１７ｕの上端（コイルエンド部１２側）が、図２に示すように浸漬樹脂部１８に挿入されて、一体化されている。すなわち、コイルエンド部１２や動力線１４ｕの先端などとともに、樹脂材料に浸漬されてモールドされている。

【0030】

なお、図１に示す例では、コイルエンド部１２の温度を検出するためのセンサ２０が、浸漬樹脂部１８の内側に設けられていて、そのセンサ２０の信号を図示しない電子制御装置に出力するためのハーネス２１が浸漬樹脂部１８の下端から引き出されている。

【0031】

上述したように屈曲部１６ｕ，１６ｗを被覆することによって、屈曲部１６ｕ，１６ｗの断面二次モーメントを増加させて剛性を向上させることができる。また、被覆部１７ｕ，１７ｗによって動力線１４ｕ，１４ｗの固有値が向上することによって、電動機が振動した場合における動力線１４ｕ，１４ｗの振幅を低減できる。さらに、被覆部１７ｕ，１７ｗの上端を浸漬樹脂部１８によって保持されているため、屈曲部１６ｕ，１６ｗが振動することを抑制できる。その結果、電動機が振動することによる動力線１４ｕ，１４ｗの耐久性の低下を抑制できる。

【0032】

また、動力線１４ｕ，１４ｗとケースとを接近して配置したとしても、被覆部１７ｕ，１７ｗが樹脂によって形成されているため、絶縁性を確保することができる。言い換えると、動力線１４ｕ，１４ｗの振動を考慮してケースとステータコア２との距離を確保するなどの必要がなく、ケースを小型化することができる。

【0033】

さらに、動力線１４ｕ，１４ｗを樹脂によって被覆し、その被覆部１７ｕ，１７ｗを挿入した状態で、浸漬樹脂部１８を成型することによって、浸漬した樹脂から突出する部分の断面積を大きくすることができる。その結果、樹脂が硬化する過程で浸漬樹脂部１８が図１に示す上側に反ることを抑制することができる。すなわち、溶接部１９と端子部１５ｕ，１５ｗとの位置が変化することを抑制すること、ひいては、端子部１５ｕ，１５ｗと端子台との位置度のバラツキを抑制できる。また、コイルエンド部１２などを樹脂に浸漬した場合に、被覆部１７ｕ，１７ｗを固定することができるため、上記の反りをより一層抑制することができる。

【0034】

なお、本発明の実施形態における被覆部は、上記のようにインサート成型したモールドによって構成されたものに限らず、例えば、屈曲部１６ｕ，１６ｗを被覆する熱収縮チューブや熱融着チューブであってもよい。

【符号の説明】

【0035】

１ ステータ
２ ステータコア
３ コイル
４ 鋼板
５ ヨーク部
６ ティース部
９ スロット
１０ 平角線
１１ 長軸部
１２ コイルエンド部
１３ 引き出し線
１４ｕ，１４ｖ，１４ｗ 動力線
１５ｕ，１５ｖ，１５ｗ 端子部
１６ｕ，１６ｖ，１６ｗ 屈曲部
１７ｕ，１７ｗ 被覆部
１８ 浸漬樹脂部

【図1】

【図2】