JP2007306772A - モータ - Google Patents

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Abstract

【課題】部品コスト及び製造コストが高くなることなく、組立作業性の低下、モータケース形状の複雑化、及び他の部材との干渉を回避することができるモータを提供する。
【解決手段】モータ10の同一相のコイル14を電気的に接続するバスリング23と、バスリング23に接続したオスコネクタ18と、オスコネクタ18をモータケース11に固定するオスコネクタホルダ19と、オスコネクタ18と離脱自在に、且つ、接続時通電状態に接続されると共に、電源ケーブル15に接続したメスコネクタ16とを有する。オスコネクタ18は、導電材料からなり、モータ回転軸に沿う方向に板面を向けた板体により形成されている。
【選択図】図1

Description

この発明は、モータに関し、特に、ハイブリッド車や電気自動車に用いられる集中巻きモータに関する。
従来、同一相のコイルがバスリングによって相互に連結された集中巻モータ構造を有するものとして、例えば、「ハイブリッド車両用モータの配線構造」(特許文献1参照)或いは「ハイブリッド車両駆動装置」(特許文献2参照)が知られている。
図14は、従来のハイブリッド車両用モータの配線構造を示す説明図(その1)であり、図15は、従来のハイブリッド車両用モータの配線構造を示す説明図(その2)である。図14及び図15に示すように、従来の集中巻モータ構造においては、モータ1のバスリング(集配電リング)2を、一旦、第1の端子台3aに接続し、更に、バスバー4により、第1の端子台3aとは別の第2の端子台3bに接続した後に、電源ケーブル5によってインバータに接続されている。
図16は、従来のバスリングの一例を示す斜視図であり、図17は、従来のバスリングの他の例を示す斜視図である。図16に示すように、バスリング6は、端子部6a及びタブ6bを有するリング状に形成されており、絶縁ホルダ7に一体的に保持される複数個(3個を図示)一組で用いられる。また、図17に示すように、一般的なバスリング8は、端子部8a及びタブ8bを有するリングからなり、複数個(3個を図示)一組で用いられる。
このように、バスリングは、導電性の板材でリング形(図17参照)或いはリング形状(図16参照)に形成されており、集中巻きモータにおいて、同一相のコイルを電気的に接続すると共に各相に対応した電源ケーブルに接続している(図14,15参照)。
特開2003−072390号公報 特開2001−025187号公報
しかしながら、従来の集中巻きモータ構造の場合、絶縁物である端子台が2個(第1の端子台3aと第2の端子台3b)必要となる上に、バスバー4が1組(3相分)必要となるので、部品コストが高くなってしまう。
また、モータ1の軸上に端子箱9が設置されている(図15参照)場合、バスバー4は、エンジンの冷却水配管等の近傍に配置されることになって、モータ1を車両に搭載した後の電源ケーブル6との接続は、アクセスが困難になる。このため、モータ組立時に電源ケーブル6を取り付けておかなくてはならず、作業性の低下が避けられない。
これに対し、端子箱9をエンジンと反対側にオフセットさせて配置する構造(図14参照)とした場合、モータケース形状が複雑になるのに加え、長いパスバー4を使う必要があり、更に、エンジンとモータ1に接続される変速機との干渉の可能性が高くなってしまう虞がある。
また、モータ1のステータコアは、電磁鋼板を多数積層して構成されているため積厚公差が大きい上に、バスリングに設けた端子部(図15,16参照)は、導電性金属板材を帯状に打ち抜いて環状にしたものを絶縁物で保持した構造を有するため高い位置精度を得難く、位置精度を高めようとすれば精密な治具等を必要とし、更に、組立時間の増大を引き起こす等、製造コストの上昇が避けられない。
この発明の目的は、部品コスト及び製造コストが高くなることなく、組立作業性の低下、モータケース形状の複雑化、及び他の部材との干渉を回避することができるモータを提供することである。
上記目的を達成するため、この発明に係るモータは、モータの同一相のコイルを電気的に接続するバスリングと、前記バスリングに接続した第1コネクタと、前記第1コネクタをモータケースに固定する第1コネクタホルダと、前記第1コネクタと離脱自在に、且つ、接続時通電状態に接続されると共に、電源ケーブルに接続した第2コネクタとを有する。
この発明によれば、モータの同一相のコイルを電気的に接続するバスリングと、バスリングに接続した第1コネクタと、第1コネクタをモータケースに固定する第1コネクタホルダと、電源ケーブルに接続した第2コネクタとを有し、第2コネクタは、第1コネクタと離脱自在に、且つ、接続時通電状態に接続される。
このため、部品コスト及び製造コストが高くなることなく、組立作業性の低下、モータケース形状の複雑化、及び他の部材との干渉を回避することができる。
以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
(第1実施の形態)
図1は、この発明の第1実施の形態に係る端子構造を有するモータの一部破断した説明図である。図1に示すように、自動車駆動用のモータ10は、モータケース11の内部に、モータ10の固定部であるステータ12を有しており、ステータ12は、電磁鋼板を積層したステータコア13と通電部であるコイル14から形成されている。このモータ10は、所謂集中巻きモータである。ステータコア13は、モータケース11に挿入(図中、紙面に向かって左側から右側へ)した後、ケース内部の突き当て部11aで位置決めされる。
このモータ10は、ハイブリッド車や電気自動車の駆動用に用いられる。ハイブリッド車や電気自動車の駆動用に用いられるのは、主に3相交流モータであり、一つのモータに同一相のコイルが複数個備えられている。この複数個の同一相コイルは、バスリングにより、それぞれ電気的に結合されると共に対応する相の電源ケーブルに接続される。
また、ハイブリッド車では、モータケースの中に変速機や減速機の部品も組み込まれることが多い。このため、電源ケーブルを、従来例のようにボルト固定した(図14,15参照)場合、モータ組立時に、電源ケーブルが取り外し不可能な状態になってしまう。この電源ケーブルは、短いもので約50cm、長いものだと約2mになることもあり、モータを車両に搭載する際の作業性を著しく悪化させることになる。
そこで、図1に示す、自動車駆動用のモータ10は、電源ケーブル15を、モータ10の組立完了後に取り付け可能なコネクタ構造としている。
図2は、図1のバスリング及びコネクタ部を拡大して示す断面説明図である。図2に示すように、電源ケーブル15を取り付けるコネクタ構造は、メスコネクタ(第2コネクタ)16とメスコネクタホルダ17、及びオスコネクタ(第1コネクタ)18とオスコネクタホルダ19を有している。
メスコネクタ16を保持するメスコネクタホルダ17は、メスコネクタフランジ20の下端面から突出するように、メスコネクタフランジ20に一体形成されている。シールリング21を介してモータケース11に取り付けられるメスコネクタフランジ20には、防水栓22を取り付けた電源ケーブル15が装着される。なお、メスコネクタホルダ17は、メスコネクタフランジ20と別体に形成しても良い。
メスコネクタホルダ17には、外側からオスコネクタホルダ19が装着される。オスコネクタホルダ19は、メスコネクタホルダ17に装着することで、モータケース11とメスコネクタホルダ17の間に挿入した状態となり、オスコネクタ挿入側の下端開口19aを、モータケース11の内表面から突出させる。オスコネクタホルダ19に保持されるオスコネクタ18は、メスコネクタホルダ17との間にギャップ(隙間)gを有してメスコネクタ16に挟持されている(図2,4参照)。
つまり、オスコネクタ18は、メスコネクタ16と離脱自在に、且つ、接続時通電状態に接続されると共に、電源ケーブル15に接続している。また、オスコネクタ18は、導電材料からなり、モータ回転軸に沿う方向に板面を向けた板体により形成されている。このオスコネクタ18には、U相、V相、W相の各バスリング23が接続され、バスリング23の側方には、中性点バスリング24が配置される。
図3は、図2のメスコネクタの構造を説明する断面図である。図4は、メスコネクタとオスコネクタの接続状態を示す概念説明図である。
図3に示すように、電源ケーブル15は、メスコネクタフランジ20の穴部20aに配置されており、メスコネクタホルダ17に連通する穴部20aの開口は、電源ケーブル15に取り付けた防水栓22により、塞がれる。メスコネクタホルダ17には、導電材料からなり、略一直線に配置された3個のメスコネクタ16が保持されており、各メスコネクタ16は、カシメ部25とバネ部26と接触部27を有している。
カシメ部25により、電源ケーブル15の外装部である絶縁被覆15aから露出させた芯線15bをカシメて固定することで、電源ケーブル15とメスコネクタ16を接続することができる。バネ部26は、バネ付勢力により接触部27に付勢接触しており、付勢力に抗して接触部27から離間させることができる。
図3及び図4に示すように、メスコネクタ16のバネ部26と接触部27の間には、オスコネクタホルダ19の下端開口19aから、オスコネクタ18の係止部28が挿入係止される。係止部28を、バネ部26と接触部27の間に挿入することで、バネ部26は、バネ付勢力により係止部28を接触部27との間に挟み込み密着させた状態で保持する。
図5は、図2のオスコネクタの構造を説明する斜視図である。図5に示すように、オスコネクタ18は、バネ部26と接触部27の間に挿入することができる平板状の係止部28と、係止部28の一端(下端)に取り付けられたバスリング取付部29を有している。バスリング取付部29には、ボルト30を貫通させるボルト孔29aが開けられており、ボルト30の締結により、バスリング取付部29にバスリング23を取り付けることができる。
リング状に形成された(図15,16参照)バスリング23の外周面には、バスリング給電部(タブ)31が突設されており、バスリング給電部31には、ボルト30を貫通させるボルト孔31aが開けられている。バスリング23は、U相、V相、W相に対応する3個を一組として装着されるため、各バスリング給電部31は、略一直線上に並ぶように、U相バスリング23a、V相バスリング23b、W相バスリング23cの各外周面に対し直線的に或いは屈曲して取り付けられている(図5参照)。
オスコネクタ18とバスリング給電部31を接続する際は、モータケース11の開口部11bにオスコネクタホルダ19を装着し、オスコネクタホルダ19に保持された3個のオスコネクタ18の各バスリング取付部29に、ボルト孔29aとボルト孔31aが一致するようにバスリング給電部31を重ね合わせる。その後、ボルト30を、ボルト孔29aとボルト孔31aを貫通させ、バスリング給電部31に溶接固定された溶接ナット32に締結する。ボルト締結により、バスリング23は、バスリング給電部31とバスリング取付部29が重なり合い密着した状態で、オスコネクタ18に接続される(図2参照)。
このように、バスリング給電部31に溶接ナット32を設ける他、例えば、バスリング23自体にメネジを設けることで、オスコネクタ18をボルト30により取り付けることができる。ここで、オスコネクタ18がメスコネクタ16と接触通電する部分を、平板状に形成してモータ回転軸と略平行に位置させることにより、オスコネクタ18の位置がギャップg分ずれたとしても通電が可能になる。
また、モータケース11に挿入されるステータコア13は、バスリング23の反対側でモータケース11の突き当て部11aに突き当てられる。このステータコア13の積厚Ls(図1参照)の公差は、一般の機械加工部品に比べて大きく、また、ステータコア13に対するバスリング23の位置精度も構造上低くなる。その結果、バスリング23にボルト締結されるオスコネクタ18と、モータケース11に締結されるメスコネクタ16の軸方向の位置ずれが大きくなる。モータ回転軸に対する半径方向や周方向の位置ずれについては、オスコネクタ18のボルト孔29a(図5参照)を余裕を持って大きく形成することにより吸収することが可能である。
また、オスコネクタ18が平板状に形成されている場合、オスコネクタ18の平面に直交する方向の位置精度を高くしておく必要がある。これは、メスコネクタ16のバネ部26(図3参照)の撓み量を設計的に管理して、通電に必要な接触圧力を保つ必要があるからである。ところが、オスコネクタ18の平面に沿った方向については、オスコネクタ18かメスコネクタ16の何れか一方の長さを長くすることによって、平面に沿った方向に多少ずれても必要な接触面積を保つことができ、メスコネクタ16のバネ部26の撓みに影響がないことから、接触圧力も変化しない。
そこで、オスコネクタ18を、係止部28とバスリング取付部29を有する構造(図5参照)とし、絶縁物で構成されるオスコネクタホルダ19により、オスコネクタ18を接地部品に対して絶縁を保ちつつ係止する構造により保持し、更に、オスコネクタ18とオスコネクタホルダ19の間にギャップgを設けた(図2,4参照)ことで、オスコネクタ18の軸方向位置に多少ずれが生じても、オスコネクタ18とバスリング23の接触・通電状態を保つことができる。
また、メスコネクタ16は、電源ケーブル15の芯線15bにカシメによって導通を保ちつつ接続され、絶縁物から構成されるメスコネクタホルダ19とメスコネクタフランジ20に固定されている。なお、メスコネクタフランジ20は、金属により形成することも可能であるが、本実施例の場合、一体部品として扱っている。
また、メスコネクタフランジ20は、ボルト33でモータケース11に固定され(図2,3参照)、モータケース11との接触面及び電源ケーブル15の配置部分には、防水のためのシールリング21或いは防水栓22が設けられている。メスコネクタホルダ19とオスコネクタホルダ19は、一定の公差における嵌め合い構造となっており、メスコネクタ16のバネ部26の撓み量を管理して必要な接触圧力を保持している。
なお、上述したように、ここでは、モータ10側をオスコネクタ18、電源ケーブル15側をメスコネクタ16として説明したが、オスコネクタ18を平板状構造として、モータ回転軸と略平行に位置させるとすれば、モータ10側をメスコネクタ16、電源ケーブル15側をオスコネクタ18としても良い。
このように、この発明に係るモータにより、従来、必要としていたモータの端子台や中継バスバーが不要となって、コストを低減することができる。更に、コネクタのモータ軸方向精度が低くても性能を維持することができるので、高精度の型や治具が不要になり、更に、コストを低減することができる。
(第2実施の形態)
図6は、この発明の第2実施の形態に係るバスリングの斜視図である。図6に示すように、U相バスリング35a、V相バスリング35b、W相バスリング35cは、バスリング給電部31(図5参照)に代えて、係止部28と同様なタブ36a,36b,36cを有している。これらのタブ36a,36b,36cは、メスコネクタ16のバネ部26のバネ付勢力により接触部27との間に挟み込み密着させた状態で保持できる、各バスリング35a,35b,35cの周方向に沿う平面を有する平板状に形成されている。
図7は、図6のバスリングとメスコネクタの接続状態を示す断面図である。図7に示すように、各タブ36a,36b,36cは、メスコネクタ(コネクタ)16のバネ部26のバネ付勢力により、バネ部26と接触部27の間に挟み込み密着した状態になる。つまり、メスコネクタ16は、タブと離脱自在に、且つ、接続時通電状態に接続されると共に、電源ケーブル15に接続している。従って、オスコネクタ18を用いることなく、各バスリング35a,35b,35cをそれぞれメスコネクタ16に接続することができるので、オスコネクタ18を必要としない。
なお、各タブ36a,36b,36cを挟み込む各メスコネクタ16は、各タブ36a,36b,36cの配列方向に沿って、即ち、バスリング周方向に沿って一列に配置されているので、メスコネクタホルダ37は、一列に並んだ3個のメスコネクタ16を保持することができるように、バスリング周方向に長く形成されている。
各タブ36a,36b,36cをそれぞれメスコネクタ16に嵌め合わせることにより、各バスリング35a,35b,35cに通電するが、オスコネクタ18と同様に機能する各タブ36a,36b,36cがモータ回転軸に対し略直交する方向に位置することになるので、各バスリング35a,35b,35cの位置精度を高めて製造し或いは各タブ36a,36b,36cを長めに引き出すことにより軸方向に撓み易くして、メスコネクタ16との位置ずれを吸収する必要がある。
この実施の形態に示すような構成を有することにより、オスコネクタ18と各バスリング35a,35b,35cをボルト結合するためのネジ部(溶接ナット32、図2参照)が不要になり、軸方向の長さを短縮することができる。更に、図1に示す構成にあっては、ボルト30の頭部が高電圧部になることから、モータケース11や他の部品に対し空間絶縁距離を確保する必要があったが、この実施の形態に示す構成を有することにより、部品そのものの軸方向長さを短縮することが可能である上に、絶縁物であるオスコネクタ18が高電圧部位を覆っているので、空間絶縁距離を確保する必要がない。この結果、モータ軸長を短縮することができる。
(第3実施の形態)
図8は、この発明の第3実施の形態に係るバスリングの斜視図である。図8に示すように、U相バスリング37a、V相バスリング37b、W相バスリング37cは、細板状の板体平面をリング径方向に直交する方向に位置させリング中心に対し同心円状に重ねて配置されており、各バスリング37a,37b,37cの一端を放射方向に屈曲して形成した各タブ38a,38b,38cを有している。各タブ38a,38b,38cは、メスコネクタ16のバネ部26のバネ付勢力により接触部27との間に挟み込み密着させた状態で保持できる平面を有する、平板状に形成されている。
図9は、図8のバスリングとステータコアの位置関係を示す部分説明図である。図9に示すように、U相バスリング37a、V相バスリング37b、W相バスリング37cは、それぞれU相コイル14a、V相コイル14b、W相コイル14cに接続されている。
図10は、バスリングとメスコネクタの接続状態を示す断面図である。図10に示すように、各タブ38a,38b,38cは、直接、オスコネクタホルダに保持されており、オスコネクタホルダに保持された各タブ38a,38b,38cは、メスコネクタ16のバネ部26のバネ付勢力により、バネ部26と接触部27の間に挟み込み密着した状態になる。従って、オスコネクタ18を用いることなく、各バスリング37a,37b,37cとメスコネクタ16を接続することができるので、オスコネクタ18を必要としない。
各タブ38a,38b,38cをそれぞれメスコネクタ16に嵌め合わせることにより、各バスリング37a,37b,37cに通電するが、オスコネクタ18と同様に機能する各タブ38a,38b,38cがモータ回転軸に沿う方向に位置することになるので、喩え、各タブ38a,38b,38cとメスコネクタ16がモータ軸方向にずれた場合でも導通を保つことができ、高精度の位置決めを必要としない。このため、高精度の型や治具が不要となり、コストを低減することが可能になる。
(第4実施の形態)
図11は、この発明の第4実施の形態に係るバスリングの斜視図であり、図12は、図11のバスリングとステータコアの位置関係を示す部分説明図であり、図13は、図11のバスリングが装着されたモータの一部破断した説明図である。
図11に示すように、U相バスリング39a、V相バスリング39b、W相バスリング39cは、各バスリングの一端を側方に引き出して各タブ40a,40b,40cを形成している。各タブ40a,40b,40cは、メスコネクタ16のバネ部26のバネ付勢力により接触部27との間に挟み込み密着させた状態で保持できる、バスリング周方向に沿う平面を有する平板状に形成されており、各タブ40a,40b,40cは、バスリング周方向に沿って一列に配置されている。
図12に示すように、U相バスリング39a、V相バスリング39b、W相バスリング39cは、それぞれU相コイル14a、V相コイル14b、W相コイル14cに接続されている。
このように、各バスリングの一端を側方に引き出して、各タブ40a,40b,40cを形成したことから、図13に示すように、各タブ40a,40b,40cを、ステータコアの外周より内側に位置させることができる。このため、各バスリング39a,39b,39cを、ステータコアの突き当て部11a側に位置させることが可能になり、電源ケーブル15をステータコアを挿入する側と反対側に配置することができる。このような配置構成は、オスコネクタをボルト締結する必要がないことから、可能になる。
各タブ40a,40b,40cは、それぞれ各バスリング39a,39b,39cの全周の内の一部分に形成されていることから、各タブ40a,40b,40cが形成されていない箇所の各バスリング39a,39b,39cのモータ軸方向長さは短くなる。従って、各バスリング39a,39b,39cの各タブ40a,40b,40cが形成されていない箇所の周囲に、モータ以外の部品を配置することが可能になり、例えば、変速機や減速機一体型のモータを形成する際に、レイアウトの自由度が増大する。
即ち、従来、バスリングは、ステータを組み込んで構成するモータ組立体のステータ挿入側にしか配置することができなかった。このため、バスリングに形成された電源ケーブル15との接続部が、ステータコア13のコイルエンド13a(図13参照)よりモータ軸方向に突出していることで、フライホイールダンパ等の回転物を格納することができなかった。
しかしながら、この実施の形態に係るバスリングの配置構成により、電源ケーブル15をステータ挿入側の反対側に位置させることが可能になって、ステータ挿入側のスペースが全周に渡って空くことになる。その結果、フライホイールダンパ等の回転する別部品を、モータ全長を長くすることなく配置することができる。
上述したように、端子台やバスバー等の部品を無くすことができるので、コスト低減が可能になる。また、ボルト締結部が不要になるので、モータ軸長を短縮することができ、加えて、高電圧部の導体が露出しないので、空間絶縁距離を確保する必要がなくなり、モータ軸長を更に短縮することができる。また、電源ケーブル15との接続部を、ステータ挿入側の反対側に配置することができるので、レイアウトの自由度が増大することによるモータ軸長の短縮効果が期待できる。
このように、この発明によれば、モータの同一相のコイルを電気的に接続するバスリングと、バスリングに接続した第1コネクタと、第1コネクタをモータケースに固定する第1コネクタホルダと、電源ケーブルに接続した第2コネクタとを有し、第2コネクタは、第1コネクタと離脱自在に、且つ、接続時通電状態に接続されるので、部品コスト及び製造コストが高くなることなく、組立作業性の低下、モータケース形状の複雑化、及び他の部材との干渉を回避することができる。
この発明の第1実施の形態に係る端子構造を有するモータの一部破断した説明図である。 図1のバスリング及びコネクタ部を拡大して示す断面説明図である。 図2のメスコネクタの構造を説明する断面図である。 メスコネクタとオスコネクタの接続状態を示す概念説明図である。 図2のオスコネクタの構造を説明する斜視図である。 この発明の第2実施の形態に係るバスリングの斜視図である。 図6のバスリングとメスコネクタの接続状態を示す断面図である。 この発明の第3実施の形態に係るバスリングの斜視図である。 図8のバスリングとステータコアの位置関係を示す部分説明図である。 バスリングとメスコネクタの接続状態を示す断面図である。 この発明の第4実施の形態に係るバスリングの斜視図である。 図11のバスリングとステータコアの位置関係を示す部分説明図である。 図11のバスリングが装着されたモータの一部破断した説明図である。 従来のハイブリッド車両用モータの配線構造を示す説明図(その1)である。 従来のハイブリッド車両用モータの配線構造を示す説明図(その2)である。 従来のバスリングの一例を示す斜視図である。 従来のバスリングの他の例を示す斜視図である。
符号の説明
10 モータ
11 モータケース
11a 突き当て部
12 ステータ
13 ステータコア
14 コイル
14a U相コイル
14b V相コイル
14c W相コイル
15 電源ケーブル
15a 絶縁被覆
15b 芯線
16 メスコネクタ
17 メスコネクタホルダ
18 オスコネクタ
19 オスコネクタホルダ
19a 下端開口
20 メスコネクタフランジ
20a 穴部
21 シールリング
22 防水栓
23 バスリング
23a,35a,37a,39a U相バスリング
23b,35b,37b,39b V相バスリング
23c,35c,37c,39c W相バスリング
24 中性点バスリング
25 カシメ部
26 バネ部
27 接触部
28 係止部
29 バスリング取付部
29a,31a ボルト孔
30,33 ボルト
31 バスリング給電部
32 溶接ナット
36a,36b,36c,38a,38b,38c,40a,40b,40c タブ
Ls 積厚
g ギャップ

Claims (6)

  1. モータの同一相のコイルを電気的に接続するバスリングと、
    前記バスリングに接続した第1コネクタと、
    前記第1コネクタをモータケースに固定する第1コネクタホルダと、
    前記第1コネクタと離脱自在に、且つ、接続時通電状態に接続されると共に、電源ケーブルに接続した第2コネクタと
    を有するモータ。
  2. 前記第1コネクタは、導電材料からなり、モータ回転軸に沿う方向に板面を向けた板体により形成されている請求項1に記載のモータ。
  3. 前記第1コネクタは、前記第2コネクタとの接続時、前記第2コネクタを保持する第2コネクタホルダとの間に隙間を有する請求項1または2に記載のモータ。
  4. モータの同一相のコイルを電気的に接続するバスリングと、
    前記バスリングに形成したタブと、
    前記タブをモータケースに固定するコネクタホルダと、
    前記タブと離脱自在に、且つ、接続時通電状態に接続されると共に、電源ケーブルに接続したコネクタと
    を有するモータ。
  5. 前記タブは、モータ回転軸に沿う方向に配列される請求項4に記載のモータ。
  6. 前記バスリングが接続されるステータコアを前記モータケースに挿入して組み立てる組立構造を有し、前記バスリングをステータコア挿入側の反対側に配置した請求項4または5に記載のモータ。
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