特許 7560943 電気モータのステータ用のコンタクトリング

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-25

(45)【発行日】2024-10-03

(54)【発明の名称】電気モータのステータ用のコンタクトリング

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/50 20060101AFI20240926BHJP

【ＦＩ】

H02K3/50 A

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2019135303

(22)【出願日】2019-07-23

(65)【公開番号】P2020018161

(43)【公開日】2020-01-30

【審査請求日】2022-06-28

(31)【優先権主張番号】10 2018 118 280.5

(32)【優先日】2018-07-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】518334554

【氏名又は名称】ヴァレオ ジーメンス エーアオトモーティヴェ ゲルマニー ゲーエムベーハー

【氏名又は名称原語表記】Ｖａｌｅｏ Ｓｉｅｍｅｎｓ ｅＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｇｅｒｍａｎｙ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100098589

【弁理士】

【氏名又は名称】西山 善章

(74)【代理人】

【識別番号】100147599

【弁理士】

【氏名又は名称】丹羽 匡孝

(72)【発明者】

【氏名】クリスティアン フィンガー アルベルト

(72)【発明者】

【氏名】シュテファン オエッツェル

(72)【発明者】

【氏名】ミヒャエル メンツ

(72)【発明者】

【氏名】フロリアン バリング

【審査官】中島 亮

(56)【参考文献】

【文献】独国特許出願公開第１０２０１６２０５６３３（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－２７３４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０２５７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１５６９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２７７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０２８５４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ３／００－ ３／２８

Ｈ０２Ｋ ３／３０－ ３／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気モータ（１００）のステータ（７２）用のコンタクトリング（１）であって、
前記コンタクトリング（１）は、少なくとも１つの第１導体（１７）が配置された第１の面と、電気絶縁材により形成された第２の面（５）と、少なくとも１つの第２導体（５１、５２、５３、５４、５５、５６）が配置された第３の面と、から成る３つの面を有し、
少なくとも１つの第１フィードスルー（１３、１５）と少なくとも１つの第２フィードスルー（１１）が前記第２の面（５）を貫通し、
前記第１フィードスルー（１３、１５）は、前記第２フィードスルー（１１）よりも小さく、１つのコイルのコイル線をガイドし、
前記第２フィードスルー（１１）は、少なくとも２つのコイルのコイル線をガイドし、
前記第２導体（５１、５２、５３、５４、５５、５６）は、インバータとのインターフェース（６１、６３）への電流の流路を形成し、
前記第２導体（５１、５２、５３、５４、５５、５６）の前記インターフェース（６１、６３）への電流の流路の第１の電流接続点から第２の電流接続点（６５）間の導体断面は、前記第２の電流接続点（６５）とコイル線と第３の電流接続点（６７）間に流れる電流値に応じて前記第２の電流接続点（６５）と前記第３の電流接続点（６７）間の導体断面よりも大きく形成され、
前記第２の電流接続点（６５）と前記第３の電流接続点（６７）の夫々は、二つのコイル線の端部に接続されている、
ことを特徴とするコンタクトリング（１）。

【請求項2】

請求項１に記載のコンタクトリング（１）であって、前記第２導体（５１、５２、５３、５４、５５、５６）の断面は、先細りに形成され、または当該断面にジャンプ線（５７、５８、５９）が形成されている、コンタクトリング（１）。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のコンタクトリング（１）であって、前記少なくとも１つの第２導体（５１、５２、５３、５４、５５、５６）は、前記コンタクトリング（１）上に直立している、コンタクトリング（１）。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１つに記載のコンタクトリング（１）であって、前記コイル線はクリンプされたスリーブ（２９、３１）内で前記フィードスルー（１１、１３、１５）にガイドされている、コンタクトリング（１）。

【請求項5】

請求項４に記載のコンタクトリング（１）であって、前記コイル線または前記スリーブ（２９、３１）は、前記第１導体または前記第２導体に溶接されている、コンタクトリング（１）。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１つに記載のコンタクトリング（１）であって、前記少なくとも１つの第１導体（１７）は前記第２導体（５１、５２、５３、５４、５５、５６）の方向への延長部（２３、２５）を備え、前記延長部は前記第１フィードスルー（１３、１５）を通る、コンタクトリング（１）。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１つに記載のコンタクトリング（１）であって、前記第２の面（５）は前記第２導体（５１、５２、５３、５４、５５、５６）のための少なくとも１つのサポート（４１、４３、４５）を備えている、コンタクトリング（１）。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか１つに記載のコンタクトリング（１）であって、ステータ（７２）またはステータ（７２）のステータ端プレート（７１）と係合する少なくとも１つの支持部材（７）を備えている、コンタクトリング（１）。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか１つに記載のコンタクトリング（１）であって、前記第２導体（５１、５２、５３、５４、５５、５６）の断面は、１つの電流接続点（６５）から別の電流接続点（６７）にかけて先細りとされているか、または断面にジャンプ線（５７、５８、５９）が形成されている、コンタクトリング（１）。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか１つに記載のコンタクトリング（１）であって、前記第１の面は前記第３の面よりも前記ステータ（７２）との距離が小さく、前記第２の面（５）は前記第１の面と前記第３の面の間に配置されている、コンタクトリング（１）。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか１つに記載の電気モータ（１００）のステータ（７２）用のコンタクトリング（１）を備えた車両（１０３）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気モータのステータ用のコンタクトリングに関する。

【背景技術】

【0002】

電気モータは一般的に知られており、車両の動力源として使用されることが多くなってきている。電気モータは、ステータとロータにより構成されている。

【0003】

ステータは、巻線がガイドされる複数のスロットを備えている。

【0004】

巻線端では、巻線同士を接触させ接続している。この接続を簡潔にするために、いわゆるコンタクトリングやワイヤボードが知られている。

【0005】

ＤＥ１０２０１５２０００８９Ｂ４には、このようなワイヤボードが開示されている。このワイヤボードは、ステータの端面上に直接支持され得る軸スペーサを備えている。

【0006】

ＥＰ２９５９５６４Ｂ１には、コイル端を他の２つの位相のコイル端と接続して中間点を形成するコンタクトリングが開示されている。

【発明の概要】

【0007】

本発明の課題は、コンタクトリングを改善することにある。

【0008】

これは主な請求項にかかるコンタクトリングにより達成される。他の有利な実施形態は、従属請求項の主題である。

【0009】

本発明における電気モータのステータ用のコンタクトリングは、３つの面を備えている。第１の面は少なくとも１つの第1導体を備え、第２の面は、電気絶縁体で形成され、第３の面は、少なくとも１つの第２導体を備えている。コンタクトリングには、さらに第２の面を貫通する少なくとも１つの第１フィードスルーと少なくとも１つの第２フィードスルーとが形成されている。第１フィードスルーは第２フィードスルーよりも小さく、第１フィードスルーは１つのコイルのコイル線をガイドし、第２フィードスルーは少なくとも２つのコイルのコイル線をガイドしている。

【0010】

ここで、コイル線は、たとえばコイル線端であってもよい。

【0011】

第１フィードスルーは１つのコイルのコイル線を保持可能であり、より大きな第２フィードスルーは２つのコイルのコイル線を保持可能である。このように、第２フィードスルーによれば、２つの異なるコイルの２つのコイル線をフィードスルー内において接触させておくことが可能である。

【0012】

第１導体は、第１フィードスルー内のコイル線端を電気的に接続する中間導体であってもよい。

【0013】

第２導体は、第２フィードスルー内の少なくとも２つのコイルのコイル線端と別の第２フィードスルー内の少なくとも２つのコイルのコイル線端とを接続する位相導体であってもよい。

【0014】

第１導体と第２導体を絶縁体の異なる側に配置することにより、コンタクトリングがコンパクトな構成となる。

【0015】

少なくとも１つの第２導体はコンタクトリング上で直立していることが好ましい。

【0016】

第２導体は、幅よりも高さのほうが大きくなっている。

【0017】

本発明の他の実施形態では、コイル線はクリンプされたスリーブ内でフィードスルーにガイドされる。

【0018】

スリーブ内でコイル線端をクリンプすることで、線束において個々の線が絶縁されるのを避けることができる。これにより、コイル線端と導体とをスリーブを介して伝導接続することができる。

【0019】

さらに好ましくは、コイル線は第１導体または第２導体に溶接されてもよい。

【0020】

溶接することで、十分な機械的安定性を有する伝導接続が得られる。

【0021】

他の実施形態では、少なくとも１つの第１導体は第２導体の方向への延長部を備えてもよく、この延長部は第１フィードスルーを通ってもよい。

【0022】

第１フィードスルーを通るように第１導体を延長することにより、第１導体と第２導体いずれもが、それぞれコンタクトリングの同じ側でコイル線端またはスリーブと接触することができる。第１導体は第１フィードスルー内のコイル線端と接続され、各第２導体は第２フィードスルー内の２つのコイルのコイル線端と接続される。これは、コンタクトリングをステータ上に配置してコイル線をできるだけ短くする場合に特に有効である。そして、ステータから離れた側での接続が容易になる。

【0023】

好ましくは、第２の面は、第２導体のための少なくとも１つのサポートを備えていてもよい。

【0024】

このサポートは、導体が上方から挿入され可変留め具により保持されるクリップインタイプであってよい。

【0025】

たとえば第１導体がコンタクトリングの対応するコイル線端と接触した後にのみ、第２導体をサポートに通すようにしてもよい。

【0026】

さらに好ましくは、コンタクトリングは、ステータまたはステータのステータ端プレートと係合する少なくとも１つの支持部材を含んでいてもよい。

【0027】

この支持部材により、たとえばステータのコアとの間に規定された距離を確保することができる。さらに、この支持部材により、コンタクトリングはコイル線端またはスリーブの接触を確保するように保持される。

【0028】

本発明の他の好ましい実施形態では、第２導体の断面は、１つの電流接続点から別の電流接続点にかけて先細りとされ、または断面にジャンプが形成されていてもよい。

【0029】

第２導体の断面は、流れる電流によって決められ、たとえば、第１電流接続点から第２電流接続点にかけての断面を、第２電流接続点から第３電流接続点にかけての断面より大きくすることができる。このような断面の変化はステップ的でも連続的でもよい。

【0030】

第１電流接続点はインバータへのインタフェースであってもよく、第２および第３電流接続点はそれぞれ第２フィードスルー内の２つのコイル線端またはスリーブとの接触点であってもよい。

【0031】

好ましくは、第１の面は第３の面よりもステータとの距離が大きく、第２の面は第１の面と第３の面の間に配置されていてもよい。

【0032】

コンタクトリングがステータにセットされた後に、第１の面よりも第３の面のほうがアクセスしやすく、第１の面よりも、たとえばコイル線端とスリーブや導体との接触がより簡潔になる。

【0033】

このように、たとえばコンタクトリングがステータ上にセットされ、セットされた後にのみコンタクトリングのステータとは反対側で接触させることができる。

【0034】

本発明の１つの実施形態では、第１導体には第２導体よりも小さい電流が流れ、そのため、第２導体よりも断面が小さくなっている。そこで、第１導体はコンタクトリング上にフラットに配置することができ、高さよりも幅を大きくすることができる。

【0035】

本発明の他の実施形態では、コンタクトリングは他の面を有していてもよい。他の面は、たとえば第１の面の下でステータの方向に形成されていてもよく、ステータと第１の面の間の電気絶縁性を向上させることになる。

【0036】

本発明の他の実施形態では、コンタクトリングとステータはシール材を用いて収容されていてもよい。これにより、ステータが湿気から保護される。

【0037】

本発明によれば、車両は、好ましい実施形態のいずれか１つによる電気モータのステータ用のコンタクトリングを備えている。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】コンタクトリングの上面図である。

【図2】コンタクトリングの中間面を示す。

【図3】コンタクトリングの断面を示す。

【図4】中間導体の２つの実施形態を示す。

【図5】コンタクトリングの他の図である。

【図6】コンタクトリングの位相面を示す。

【図7】位相導体の２つの実施形態を示す。

【図8】コンタクトリングの他の実施形態を示す。

【図9】ステータ端プレートを示す。

【図10】電気モータとコンタクトリングを備えた車両を示す。

【発明を実施するための形態】

【0039】

図１は、外径９と内径３を有するコンタクトリング１を示している。コンタクトリング１は、複数のフィードスルー１１、１３，１５を備えている。第１フィードスルー１３，１５は第１の径を有し、第２フィードスルー１１は第２の径を有している。それぞれの第１フィードスルー１３、１５内には１つのコイルのコイル線端が配置され、より大きな第２フィードスルー１１内には２つのコイルのコイル線端が配置されている。これにより、２つのコイル線端は第2フィードスルー１１内において接触している。

【0040】

絶縁体で形成された連続的な第２の面５により、コンタクトリング１が安定している。

【0041】

図２は、コンタクトリング１の第１の面の底面図または透視内面図である。たとえば、第１の面は中間面である。選択された第１フィードスルー１３、１５は、それぞれ伝導片１９を介して伝導部１７に接続され、それぞれ第１導体または中間導体２として機能している。３つの第１フィードスルー１５、１５ａ、１５ｂは、それぞれ中間点として１つの中間導体２を介して接続されている。伝導部１７はコンタクトリング１の外側面９または内側面３に配置されフィードスルー１３、１５への伝導片１９を備えている。これにより、異なる中間導体２の間の絶縁として最大限の分離が達成されている。

【0042】

さらに、図２は、１つの中間導体２を介してそれぞれ３つのフィードスルー１５、１５ａ、１５ｂだけが接続されていることを示している。これにより、３つのコイル線端またはスリーブが中間点に接続される。第２フィードスルー１１は、それぞれ２つのコイルのコイル線端を保持可能であり、中間コネクタ２には接続されていない。

【0043】

図３は、コンタクトリング１の断面を示している。図３の実施形態では、中間面はコンタクトリング１の中間に配置されている。第２の面５は中間面の上に配置され、第１の面と第３の面の間を絶縁している。中間面の下には追加面６が配置され、この追加面６も電気的絶縁材で形成されている。第２の面５、第１の面（中間面）および追加面６という３つの面は、第１の面の中間導体２に対して電気的絶縁材で押し出しコーティングすることで形成される。

【0044】

さらに、図３は第１フィードスルー１３を示し、この第１フィードスルー１３はコイルのコイル線端をスリーブ有または無で保持可能となっている。フィードスルー１３の後方には点線で示すように別のフィードスルー１５が形成されている。フィードスルー１３、１５はステータ２１の方向に広がっている。これにより、スリーブ有または無でコイル線端をフィードスルー１３、１５に容易に挿入することができる。伝導部１７は、たとえばコンタクトリング１の外側エッジ９に配置され、伝導片１９を介して内側にフィードスルー１３、１５まで延びており、そこから伝導部１７の伝導片１９は上側に曲げられている。これらの上方湾曲部２３、２５には、たとえばコイル線端を固定することができる。これは、たとえばコイル線を溶接する、スリーブ端をコイル線にクリンプしてスリーブ端を溶接する、または当業者に知られている同様な固定方法を採用することで達成できる。同様に、スリーブを湾曲部２３、２５の一部としておき、コイル線端を直接スリーブに挿入した後に単にクリンプすることも考えられる。クリンプすることで、コイル線端とスリーブとの間に電気的接触が形成される。クリンプすることで、コイル線端とスリーブとが電気的に接触する。これによりコイル線端の絶縁が不要になる。

【0045】

コンタクトリング１は、ステータに直接またはたとえばステータ端プレートにより支持されるように、支持部材７を外側エッジ９上に備えている。ステータまたはステータ端プレートには、安定性を向上させるために支持部材７の留め具２７が係合できる溝または凹部が形成されていてもよい。

【0046】

図４は、中間導体２の２つの具体的構成例を示す。中間導体２は、導電部１７と導電片１９と湾曲導電部２３、２５から形成されている。導電部１７は、コンタクトリング１の外側エッジ９上に配置されていてもよい。導電片１９は、フィードスルーとの接続の機能を果たしている。そこから上方に曲げられ、上方湾曲部２３、２５がフィードスルーを貫通している。

【0047】

中間導体２は、コンタクトリング１に下側から挿入されてもよいし、または絶縁材で押し出しコートされた状態でコンタクトリング１内の第２の面５と追加面６との間に延在させてもよい。このように、この押し出しコートされた中間導体の具体的構成例においては、ステータの方向に絶縁されるように、中間面の下側に追加的な電気絶縁面が配置されている。

【0048】

符号２３、２５で示されるように、図４は、２つの異なる中間導体２を示している。この２つの中間導体は、中間面で交差することはなく、異なるコイル線端をそれぞれ第１フィードスルーで接続している。このように、それぞれ３つのコイル線端が１つの中間点に接続されている。

【0049】

図５はコンタクトリング１を示している。中間面は絶縁面５の下側に配置されている。中間面が押し出しコートされている場合には、中間面の下側に追加面として存在してもよい別の絶縁面は上面図である図５には表れない。それぞれのコイルのコイル線端を保持する第１フィードスルー１３、１５の径は２つのコイルのコイル線端を保持するフィードスルー１１の径とは異なっている。中間導体の上方湾曲部２３、２５は個々のコイルのためのフィードスルー１３、１５内に表れている。

【0050】

さらに、コイルのコイル線端に中間スリーブ２９がクリンプされた例が示されている。同様に、２つのコイルのコイル線端にクリンプされ、第２フィードスルー１１に挿入されたクリンプ位相スリーブ３１が示されている。

【0051】

第２導体によりフィードスルー１１内でコイル線端を接続するために、コンタクトリング１はサポート４１、４３、４５を備えている。たとえば、サポート４３は２つの導体を保持するように形成されている。同様にサポート４１は１つの導体のみを保持し、さらにサポート４５は一方側の導体のみを保持している。第２導体の形状や位置に基づいて適切なサポートが選択される。

【0052】

さらに、ステータまたはステータ端プレートの凹部に合わせて、支持部材７には留め具２７を配置されている。さらに、コンタクトリング１は、軽量化のために凹部４、８が形成されている。

【0053】

コンタクトリング１は、位相面である第３の面に電気絶縁体で形成された凸部２２を有している。この凸部２２により、位相導体が、互いに細かく分離され、さらに位相導体が中間面の第１フィードスルー、湾曲部２３、２５、または場合によってはスリーブ２９を有するコイル線端から細かく分離される。

【0054】

さらに、コンタクトリング１は、インタフェースとして第３の面にサポート留め具２４を備えている。

【0055】

図６は、コンタクトリング１の上部の位相面である第３の面を示している。２つのコイルのコイル線端はともに１つの第２フィードスルー１１内に配置されている。それぞれ２つのコイル線端が配置された２つのフィードスルー１１、１１ａは、いわゆる位相導体５６により互いに接続されている。２つのコイル線端は、位相スリーブとも呼ばれるスリーブにクリンプされていてもよい。第１フィードスルー１３、１５は、位相導体とも呼ばれる第２導体５１、５２、５３、５４、５５、５６と接続されることはなく、むしろ位相導体は電気絶縁を確保するため第１フィードスルー１３、１５から充分な距離をおいて取り回される。位相導体５４、５５、５６の一部は、その端部で、たとえばインバータとのインタフェースとして規定されたコンタクトインタフェース６１と接続されている。位相導体５１、５２、５３はその中間、すなわちコイル線端の２つの接触点の間で、他のコンタクトインタフェース６３と接続されている。

【0056】

図７は、インバータとの規定されたインタフェース６１、６３を含み位相導体５１、５２、５３、５４、５５、５６の具体的構成例を示している。まず配線図にしたがって正しいコイル線端に接続され、同時に他の位相導体や中間面の第１フィードスルーから充分な絶縁距離を確保できるように、位相導体が曲げられる。

【0057】

位相導体の電流負荷はコイル線端との電流接続点の接触位置によって決まり、位相導体の断面やその高さによっても異なる。第１電流接続点から第２電流接続点への流路の断面が、第２電流接続点からインバータとのインタフェース６１、６３への流路よりも小さくなっている。したがって、第２電流接続点の後において、位相導体は断面の表面にジャンプ５７、５８、５９、６０を有することができる。また、位相導体をインタフェース６１、６３から離れた端部に向かって連続的な先細り形状とすることもできる。

【0058】

図８は、６つの第２導体または位相導体５１、５２、５３、５４、５５、５６を備えたコンタクトリング１を示している。各位相導体は、１つのインタフェース６１、６３と、それぞれ２つのコイルのコイル線端と接続された２つのスリーブ３１、３１ａとに接続されている。

【0059】

たとえば、位相導体５１はインタフェース６３に接続されている。位相導体５１は、インタフェース６３から、２つのコイルのコイル線端に接続されたスリーブ３１ａとの電流接続点６５までの第１断面を有している。さらに、位相導体５１は、他の２つのコイルのコイル線端に接続された他のスリーブ３１との電流接続点６７まで延在している。電流接続点６５と電流接続点６７の間において、位相導体５１の断面は縮小している。図８の実施形態では、この縮小は断面におけるジャンプ５７として形成されている。

【0060】

他の５つの位相導体５２、５３、５４、５５、５６においても、図７に付加的に示されているように、３つの位相導体５４、５５、５６はそれぞれジャンプ５８、５９、６０を有している。

【0061】

また、通電部材同士の間の電気絶縁を確保する凸部２２も示されている。

【0062】

図８のコンタクトリング１は、ステータ７２またはステータ端プレートに形成された凹部のための留め具２７を有する支持部材７を備えている。さらに、コンタクトリング１には、軽量化のための切り欠き４、８が形成されている。

【0063】

図９は、上述のステータ７２の積層コアのステータ端プレート７１の例を示している。このステータ端プレート７１は、ステータの積層コアの最終プレートである。このステータ端プレート７１には、積層コアの他のプレートと同様に、歯７３とスロット７５が形成されており、積層コアの他のプレートとの違いは、ステータ端プレート７１の外側エッジ７９に切り欠きまたは凹部７７が形成されていることである。この凹部７７は、たとえばコンタクトリング１の支持部材７の留め具２７を収容することができ、留め具２７は凹部７７に係合することができる。コンタクトリング１の外側エッジ７９に形成された複数の支持部材７により、コンタクトリング１はステータ７２に固定される。

【0064】

同様に、支持部材７はコンタクトリング１をステータ７２の方向にガイドすることができ、そのためのフィードスルーに端スリーブを自動的に挿入することができる。その後にコンタクトリング１の上面、すなわち位相面とも呼ばれる第３の面上でスリーブを溶接することで、より簡潔に構成できる。

【0065】

図１０は、たとえばハイブリッド自動車または電気自動車などの車両１０３の具体的な構成例を示す概略図であり、車両１０３の動力としてコンタクトリング１の構成例を備えた電気装置１００を備えている。

【0066】

図１０は、さらにコンタクトリング１のインタフェースとインバータ１０１との接続も示している。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】