JP6428567B2

JP6428567B2 - 回転電機のステータ

Info

Publication number: JP6428567B2
Application number: JP2015213589A
Authority: JP
Inventors: 竹原　明秀; 明秀竹原; 哲志水谷; 一志土橋; 晋平八鍬
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2018-11-28
Anticipated expiration: 2035-10-30
Also published as: JP2017085828A

Description

本発明は、回転電機のステータに関し、特に、ステータコイルの特性を検出するセンサのリード線を固定する回転電機のステータに関する。

モータジェネレータ等の回転電機のステータコイルとして、巻線コイルやセグメントコイル等が用いられる。セグメントコイルは、例えば、略Ｕ字型に曲げ成形した導体セグメントの各直線部分をステータコアのスロットの一方からそれぞれ挿入し、他方から突出した各直線部分を、ステータコア端面に取り付けられた部品カフサに当接して折り曲げ加工し、半径方向に隣接する導体セグメントの曲げ加工部分の先端同士を順次溶接してティースの周囲に巻回してコイルを形成するものである（例えば、特許文献１参照）。

ステータコイルとして、巻線コイルやセグメントコイル等の何れかのコイルを用いる場合でも、ステータコイルは発熱するのでステータコイルの温度測定を行う必要がある。ステータコイルの温度測定を行うためには、例えば、ステータコイルのコイルエンドの表面にサーミスタを取り付ける。このサーミスタのリード線は、ねじ、クランプ、クリップ等の固定部材を用いてステータコアあるいはステータのケースに固定される。

特開２００７−３１２５４９号公報

リード線の固定に、ねじ、クランプ、クリップ等の固定部材を用いる場合には、固定部材に関する部品コストが発生し、また、固定部材をステータコアあるいはステータのケースに取り付ける構造も必要になり、この点に関してもコストが発生する。特に、リード線が長い場合には、多くの固定部材が必要になり、部品コストが向上する。

そこで、本発明では、固定部材を用いずに、部品カフサによりリード線を固定することを目的とする。

本発明の回転電機のステータは、円筒状のステータコアと、前記ステータコアに巻装されるステータコイルと、前記ステータコイルの特性を検出するセンサのリード線と、前記ステータコアの軸方向端面に取り付けられる円環状の部品カフサとを備えた回転電機のステータであって、前記部品カフサの外周部は、前記ステータコアの軸方向端面から離間しており、前記部品カフサの外周部と前記ステータコアの軸方向端面との間に、前記リード線を挟持する収容部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、部品カフサによりリード線が固定されるので、固定部材が必要なくなり、固定部材に関するコストを低減することができる。

本実施形態におけるステータの分解斜視図である。サーミスタの取付部を示すステータの部分斜視図である。図２のＡ−Ａ断面図である。部品カフサの一部拡大斜視図である。

本実施形態の回転電機のステータ１０は、例えば、ハイブリッド車両に搭載されるモータジェネレータに使用される。図１に示すように、ステータ１０は、ステータコア２０と、ステータコア２０の軸方向端面を覆う部品カフサ４０と、ステータコア２０に巻装されるセグメントコイル３０とを備えている。

図１に示すように、ステータコア２０は、多数の電磁鋼板を積層して構成されている。ステータコア２０は、環状のヨーク２１と、ヨーク２１の内周面よりステータ径方向内側へ突出する複数のティース２２とを備えている。複数のティース２２はステータ周方向に互いに等間隔で配置されている。ステータ周方向に隣接するティース２２の間にスロット２３が形成され、複数のスロット２３がステータ周方向に互いに等間隔で配置されている。各ティース２２及び各スロット２３は、ステータ軸方向に沿って延びている。

ステータコア２０のヨーク２１は、径方向外周に向かって突出する３つのボルト締結部２１ａを備えており、これらボルト締結部２１ａには、ステータコア２０を図示しないケースに固定するためのステータコア２０を貫通するボルト挿通孔２４がそれぞれ設けられている。

ステータコア２０のステータ軸方向一方側端面には、絶縁性樹脂からなる円環状の部品カフサ４０が装着されている。部品カフサ４０は、環状の外周リブ４１と、環状の内周リブ４２と、内周リブ４２の外周から径方向外側へ放射状に突出して外周リブ４１の内周に接続する複数の径方向リブ４３とを備えている。

径方向リブ４３は、ステータコア２０のティース２２に対応して設けられており、ティース２２と同様に周方向に互いに等間隔で配置されて、ステータコア２０のティース２２上に載置される。隣接する径方向リブ４３の間にはカフサスロット４４が形成され、このカフサスロット４４はステータコア２０のスロット２３の位置に対応している。

また、ステータコア２０の他方側端面には、部品カフサ４０と同様の構成の部品カフサ（図示せず）が装着されている。他方側の部品カフサは、部品カフサ４０を裏返してステータ軸方向他方側端面に装着する。

セグメントコイル３０は、ステータコア２０の周方向における全てのスロット２３に挿入された複数の導体セグメント３１によって構成される。なお、図１には、一対の導体セグメント３１しか示されていないが、導体セグメント３１はステータコア２０の全てのスロット２３に挿入される。

導体セグメント３１はＵ字形状であり、２つの直線状の脚３１ａと、これらを連結する湾曲部３１ｂとを備えている。導体セグメント３１の脚３１ａを、他方側の図示しない部品カフサのカフサスロット、ステータコア２０のスロット２３及び部品カフサ４０のカフサスロット４４に挿入したときに、脚３１ａはカフサスロット４４から突出する長さを有している。脚３１ａのカフサスロット４４から突出した部分は折り曲げられ、他の導体セグメント３１の脚３１ａと接合される。全ての導体セグメント３１が接合されることによってセグメントコイル３０が形成される。セグメントコイル３０は電流供給によって発熱する。セグメントコイル３０が高温になると効率が低下するため、セグメントコイル３０の温度を測定し、この測定温度に基づいてセグメントコイル３０への供給電流を制限することがある。

図２において模式的に示したセグメントコイル３０のスロット２３から突出した部分はコイルエンド３２を形成している。図２に示すように、コイルエンド３２の表面には、セグメントコイル３０の温度を測定するサーミスタ５０が取り付けられている。サーミスタ５０にはリード線５１の一端が接続されており、リード線５１の他端は図示しないコネクタに接続されている。リード線５１は、部品カフサ４０の外周リブ４１に沿って配置されている。すなわち、リード線５１は、部品カフサ４０の外周リブ４１の切り欠き４７を通って外周リブ４１の下方の収容部５５（図３参照）に潜り込み、外周リブ４１の収容部５５を通った後、外周リブ４１の切り欠き４８を通って外周リブ４１の上面に引き出される。

次に、外周リブ４１の構成、切り欠き４７，４８について図３、４を参照して詳しく説明する。図３は図２のＡ−Ａ断面図であり、図４は部品カフサ４０の一部拡大斜視図である。図３に示すように、外周リブ４１は、ヨーク２１の端面２１ｂ（ステータコア２０の軸方向端面）から離間している。つまり、外周リブ４１は、ヨーク２１の端面２１ｂから浮いた状態である。外周リブ４１とヨーク２１の端面２１ｂとの間には、リード線５１を挟持して収容する収容部５５が形成されている。

図３、４に示すように、外周リブ４１は、全ての径方向リブ４３の径方向外端がそれぞれ接続される周壁４５と、この周壁４５の上端部に設けられる環状の縁部４６とを備えている。縁部４６は、外周リブ４１の外側に向かって延び出ている。縁部４６は、ヨーク２１の端面２１ｂと平行な下面４６ａと、径方向リブ４３の上端面から連続して、径方向外側に向かって上昇傾斜する斜面４６ｂとを備えている。

縁部４６の下面４６ａとヨーク２１の端面２１ｂとの間隔Ｈは、リード線５１の直径Ｒよりも僅かに小さく設定されている。このように設定することにより、リード線５１を縁部４６の下面４６ａとヨーク２１の端面２１ｂとにより挟持して、収容部５５の内部にリード線５１を固定している。

なお、縁部４６の下面４６ａの外側端に下方に突出する突出爪を形成することによって、リード線５１の収容部５５からの脱落を防止でき、リード線５１を収容部５５に確実に固定することができる。

図２において説明したように、外周リブ４１のサーミスタ５０の近傍には、リード線５１を外周リブ４１の上方から収容部５５に通す切り欠き４７が形成されている。また、外周リブ４１の、リード線５１の他端を収容部５５から外周リブ４１の上方に引き出す位置には、切り欠き４８が形成されている。

切り欠き４７は、図４に示すように、縁部４６のカフサスロット４４に対応する位置に設けられている。切り欠き４７は、縁部４６が、外側開口のコ字形状に切り欠かれることによって形成されている。切り欠き４７の開口幅Ｗはリード線５１の直径Ｒより大きい。切り欠き４８は切り欠き４７と同様に形成されている。

なお、切り欠き４７を、縁部４６の径方向リブ４３に対応する位置に設けてもよい。切り欠き４７を径方向リブ４３に対応する位置に設けた場合、外周リブ４１の剛性低下を抑制することができる。

次に、リード線５１の固定について説明する。まず、サーミスタ５０と切り欠き４７とが近傍に配置されるように、部品カフサ４０及びサーミスタ５０の取付位置を調整する。そして、図２に示すように、サーミスタ５０からのリード線５１を、サーミスタ５０の近傍に位置する切り欠き４７を介して外周リブ４１の上方から収容部５５に挿入する。収容部５５の上下間隔、すなわち、縁部４６の下面４６ａとヨーク２１の端面２１ｂとの間隔Ｈは、リード線５１の直径Ｒよりも狭いので、この収容部５５にリード線５１を押し込むことによってリード線５１は固定保持される。また、サーミスタ５０のリード線５１の他端を、切り欠き４８を介して収容部５５から外周リブ４１の上方に引き出す。

このように、リード線５１は、収容部５５において縁部４６の下面４６ａとヨーク２１の端面２１ｂとによって挟持されて固定される。このため、リード線５１の固定のためのねじ、クランプ、クリップ等の固定部材が必要なく、また、これら固定部材を取り付ける作業も必要ないので、固定部材に関するコストを低減することができる。さらに、リード線５１は、縁部４６の下面４６ａとヨーク２１の端面２１ｂとに挟持されている全ての区間で固定されるので、固定される部分が長くなり、しっかりと固定される。

図３に示すように、ステータコア２０のスロット２３には、スロット２３に挿入された導体セグメント３１とステータコア２０との電気絶縁を図る絶縁紙６０が配設されている。絶縁紙６０は、スロット２３の開口縁と導体セグメント３１との接触を防止するために、ステータコア２０の端面から突出する突出部６０ａを有している。

外周リブ４１の縁部４６は、周壁４５の上端部に設けられているので、絶縁紙６０の突出部６０ａと干渉せず、外周リブ４１が突出部６０ａに干渉することによる突出部６０ａの変形を防止することができる。

また、セグメントコイル３０の形成後には、各導体セグメント３１間の隙間を埋めるために、セグメントコイル３０の上方から、図中矢印Ｆ１で示すようにワニスを滴下する。このワニスの一部がコイルエンド３２を伝わり、外周リブ４１の斜面４６ｂに流れ落ちる。外周リブ４１の斜面４６ｂは、径方向内側に下るように傾斜しているので、外周リブ４１の斜面４６ｂに流れ落ちたワニスは、矢印Ｆ２で示すように外周リブ４１の内側に流れる。

このため、ワニスは、外周リブ４１の外側に設けられたボルト挿通孔２４への到達が抑制されてワニスのボルト挿通孔２４への付着も抑制される。よって、ボルト挿通孔２４へのワニス付着によるボルト締結力の低下を抑制することができる。

なお、上述の実施形態では、リード線５１を縁部４６の下面４６ａとヨーク２１の端面２１ｂとの間に挿入するために、２つの切り欠き４７，４８を縁部４６に形成したが、切り欠き４７，４８は２つに限られず、縁部４６の周方向において３つ以上形成してもよい。例えば、縁部４６の全周に亘って、多数の切り欠きを所定間隔で形成することによって、リード線５１の外周リブ４１に対する挿脱位置を任意の位置とすることができる。

１０ステータ、２０ステータコア、２１ヨーク、２１ａボルト締結部、２１ｂ端面、２２ティース、２３スロット、２４ボルト挿通孔、３０セグメントコイル、３１導体セグメント、３２コイルエンド、４０部品カフサ、４１外周リブ、４２内周リブ、４３径方向リブ、４４カフサスロット、４５周壁、４６縁部、４６ａ下面、４６ｂ斜面、４７，４８切り欠き、５０サーミスタ、５１リード線、５５収容部、６０絶縁紙、６０ａ突出部。

Claims

円筒状のステータコアと、前記ステータコアに巻装されるステータコイルと、前記ステータコイルの特性を検出するセンサのリード線と、前記ステータコアの軸方向端面に取り付けられる円環状の部品カフサとを備えた回転電機のステータであって、
前記部品カフサの外周部は、前記ステータコアの軸方向端面から離間しており、前記部品カフサの外周部と前記ステータコアの軸方向端面との間に、前記リード線を挟持する収容部が設けられていることを特徴とする回転電機のステータ。