JP2010011601A - 電動モータ用ターミナルユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ターミナルユニットに電源配線を溶接する際、その熱によってユニットの合成樹脂製ケースが溶損し、端子間の絶縁性が低下してしまうのを防止する。
【解決手段】合成樹脂製のケース４６内に電源端子３１が収容固定されるターミナルユニット４２にて、ケース４６を下部ケース４６ａと上部ケース４６ｂの上下分割構造とする。下部ケース４６ａには、電源端子３１が取り付けられる端子収容部４８が形成されている。端子収容部４８には位置決め突起４９が２本突設されている。電源端子３１には、位置決め突起４９に対応して位置決め孔５０が設けられている。電源端子３１は、位置決め孔５０と位置決め突起４９を嵌合させつつ、リード線４５が予め溶接された状態で端子収容部４８内に取り付けられる。電源端子３１を装着した後、上部ケース４６ｂが取り付けられ、両ケース４６ａ,４６ｂは、スナップフィット部４７によって接合される。
【選択図】図４

Description

本発明は、電動モータの給電部に配されるターミナルユニットの構造に関し、特に、モータ内の給電用端子に溶接される電源端子を備えた合成樹脂製のターミナルユニットの構造に関する。

自動車等の操舵力補助に使用されるパワーステアリング装置として、近年、エンジン負荷軽減や重量低減等の観点から、電動モータを駆動源とした電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳと略記する）が増大している。このようなＥＰＳ用のモータには、従来、ブラシ付のＤＣモータが多く用いられてきたが、昨今では、制御技術の向上も相俟って、小型高性能化の点で優れたブラシレスモータの採用が増大している。

一方、ブラシレスモータを駆動するためには、通常、３相の駆動用電源を供給する必要がある。その際、各相の電源配線をモータ内の給電用端子に各々接合（溶接）する煩を避けると共に、接合状態のバラツキを抑えるため、モータの給電部にターミナルユニットと呼ばれる接続部品が使用されることも多い。図５は、このようなターミナルユニットの構成を示す斜視図である。図５に示すように、ターミナルユニット６１は、合成樹脂製のケース６２内に電源端子６３（Ｕ,Ｖ,Ｗの３相分）をインサート成形した形態となっており、モータのエンドブラケット等に取り付けられる。

電源端子６３の一端側６３ａにはリード線６４が溶接され、ターミナルユニット６１は、リード線６４が取り付けられた状態でモータに組み付けられる。ターミナルユニット６１をモータに組み付けると、電源端子６３の他端側６３ｂは、図５に破線にて示したように、モータ内に設けられた給電用の接続端子（バスバー）６５と対向する。そして、端子他端側６３ｂと給電接続端子６５を溶接（ＴＩＧ溶接）することにより、ブラシレスモータのステータコイルがリード線６４と電気的に接続される。
特願2007-127800号

ところが、前述のようなターミナルユニット６１では、リード線６４を電源端子６３に溶接する際、その熱が端子の一端側６３ａから合成樹脂製のケース６２に伝播し、ケース６２が溶損する場合があるという問題があった。合成樹脂のケース６２は、各相の端子６３を保持すると共にそれの間を絶縁する機能も有しており、ケースが溶損してしまうと、各端子間の絶縁が図れなくなるおそれがあり、その対策が求められていた。また、ターミナルユニット６１をインサート成形にて形成する場合、取り数が少なく、高価な樹脂用金型が必要となるため、製品コストが増大するという問題もあった。

本発明の目的は、電動モータのターミナルユニットに電源配線を溶接する際、その熱によってユニットの合成樹脂製ケースが溶損し、端子間の絶縁性が低下してしまうのを防止することにある。

本発明の電動モータ用ターミナルユニットは、絶縁部材にて形成されたケースと、前記ケースに固定され、電動モータの給電用端子に接続される電源端子とを有するターミナルユニットであって、前記ケースは、前記電源端子が取り付けられる端子収容部を備える第１ケースと、前記第１ケースに取り付けられ、前記端子収容部内に配置された前記電源端子を前記第１ケースとの間にて挟持する第２ケースとを有することを特徴とする。

本発明にあっては、ターミナルユニットを従来インサートモールド構造ではなく、第１・第２ケースによる分割構造としたので、リード線を予め溶接した状態で電源端子をケースに装着できる。このため、リード線を後溶接する場合のように、溶接熱による樹脂ケースの溶損が発生せず、ケースの溶損に起因する端子間の絶縁性低下を防止できる。

前記電動モータ用ターミナルユニットにおいて、前記端子収容部に、前記電源端子に形成された孔と嵌合する突起を設けても良い。また、この突起を前記端子収容部内に複数個形成しても良く、これにより、端子収容部内における電源端子の動きが規制され、ケース内での電源端子のガタが抑えられる。さらに、前記電動モータに供給される電源の相数に従って前記端子収容部を複数個形成し、前記孔と前記突起を、各相の前記端子収容部ごとに個別の位置関係に設定しても良く、これにより、電源端子の誤組み付けを避けることができる。

本発明の電動モータ用ターミナルユニットは、絶縁部材にて形成されたケース内に電源端子を固定したターミナルユニットにて、前記ケースを、電源端子が取り付けられる端子収容部を備える第１ケースと、第１ケースに取り付けられ電源端子を第１ケースとの間にて挟持する第２ケースとを有する構成としたので、リード線を予め溶接した状態で電源端子をケースに装着することが可能となる。このため、リード線を後溶接する場合のように、溶接熱によるケースの溶損が発生せず、ケースの溶損に起因する端子間の絶縁性低下を防止することが可能となる。また、ケースの溶損を考慮することなくリード線の溶接を行うことができるため、スポット溶接熱量の増大が可能となり、溶接強度の向上を図ることが可能となる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例であるブラシレスモータの構成を示す断面図である。図１に示すように、ブラシレスモータ１（以下、モータ１と略記する）は、外側にステータ（固定子）２、内側にロータ（回転子）３を配したインナーロータ型のブラシレスモータとなっている。モータ１は、例えば、コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の動力源として使用され、自動車のステアリングシャフトに対し動作補助力を付与する。モータ１は、ステアリングシャフトに設けられた減速機構部に取り付けられ、モータ１の回転は、この減速機構部によってステアリングシャフトに減速されて伝達される。

ステータ２は、有底円筒形状のケース４と、ステータコア５、ステータコア５に巻装されたステータコイル６（以下、コイル６と略記する）及びステータコア５に取り付けられるバスバーユニット７とから構成されている。ケース４は、鉄等にて有底円筒状に形成されており、その開口部には、図示しない固定ネジによってアルミダイキャスト製のブラケット８が取り付けられる。ステータコア５は、複数個（例えば、９個）の分割コアを周方向に集成した構成となっており、複数個のティースが径方向内側に向かって突設されている。分割コアは、電磁鋼板からなるコアピースを積層して形成され、その周囲には合成樹脂製のインシュレータ１１が取り付けられている。

インシュレータ１１の外側にはコイル６が巻装され、ステータコア５の一端側には、コイル６の端部６ａが径方向に引き出されている。ステータコア５の一端側には、合成樹脂製の本体部内に銅製のバスバーがインサート成形されたバスバーユニット７が取り付けられる。バスバーユニット７の周囲には複数個の給電用端子１２が径方向に突設されており、バスバーユニット７の取り付けに際し、コイル端部６ａは、この給電用端子１２と溶接される。バスバーユニット７では、バスバーはモータ１の相数に対応した個数（ここでは、Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相分の３個）設けられており、各コイル６はその相に対応した給電用端子１２と電気的に接続される。ステータコア５は、バスバーユニット７を取り付けた後、ケース４内に圧入固定される。

ステータ２の内側にはロータ３が挿入されている。ロータ３はロータシャフト１３を有しており、ロータシャフト１３はベアリング１４ａ,１４ｂによって回転自在に支持されている。ベアリング１４ａはケース４の底部中央に、ベアリング１４ｂはブラケット８の中央部にそれぞれ固定されている。ロータシャフト１３には、円筒形状のロータコア１５が固定されており、その外周には、セグメントタイプのマグネット（永久磁石）１６が取り付けられている。ロータシャフト１３には合成樹脂製のマグネットホルダ１７が外挿されており、マグネット１６は、マグネットホルダ１７に保持される形でロータコア１５の外周に配設される。モータ１では、マグネット１６は、周方向に沿って６個配置されており、マグネット１６の外側には円筒形状のマグネットカバー１８が取り付けられている。

マグネットホルダ１７の端部には、回転角度検出手段であるレゾルバ２１のロータ（レゾルバロータ）２２が取り付けられている。これに対し、レゾルバ２１のステータ（レゾルバステータ）２３は、金属製のレゾルバホルダ２４内に圧入され、その状態でブラケット８の内側に固定されている。レゾルバホルダ２４は有底円筒形状に形成されており、フランジ部２４ａが形成された開口側端部は、ブラケット８の中央部に設けられたリブ２６の端部外周に軽圧入される。リブ２６は、軸方向に向かって円筒形状に突設されており、その内側には、ロータシャフト１３を支持するベアリング１４ｂが固定されている。従って、リブ２６にレゾルバホルダ２４を軽圧入することにより、レゾルバステータ２３はロータシャフト１３と同心状に取り付けられる。

また、モータ１では、ブラケット８の内側に合成樹脂製のブラケットホルダ２５が取り付けられている。このブラケットホルダ２５には、金属製の雌ネジ部２７がインサート成形されており、雌ネジ部２７には、ブラケット８の外側から取付ネジ２８がねじ込まれる。ブラケット８とブラケットホルダ２５との間には、レゾルバホルダ２４のフランジ部２４ａが配され、取付ネジ２８は、フランジ部２４ａに形成されたネジ孔を介して雌ネジ部２７に取り付けられる。これにより、レゾルバホルダ２４は、リブ２６に軽圧入された状態で、ブラケットホルダ２５と共にブラケット８内に固定される。

ブラケット８には、電源端子３１を備えたワイヤハーネスユニット４１が組み付けられている。図２は、ワイヤハーネスユニット４１の構成を示す平面図である。図２に示すように、ワイヤハーネスユニット４１の先端部には、電源端子３１（３１Ｕ,３１Ｖ,３１Ｗ）が収容されたターミナルユニット４２が取り付けられている。ターミナルユニット４２は、ゴムグロメット４３を介して金属製の端子カバー４４に取り付けられており、ワイヤハーネスユニット４１は、端子カバー４４によって、ブラケット８の側面部にネジ止め固定される。電源端子３１には、外部電源と接続されるリード線４５が溶接固定されており、リード線４５は、ゴムグロメット４３を介して端子カバー４４の外側に引き出される。

ワイヤハーネスユニット４１をブラケット８に取り付けると、電源端子３１は、モータ１の内部にてバスバー端子３２（３２Ｕ,３２Ｖ,３２Ｗ）と対向する。このバスバー端子３２は、バスバーユニット７にインサート成形された各相のバスバーの一端部分であり、バスバーユニット７から軸方向に向かって突設されている。モータ１では、ケース４にブラケット８を取り付けた後、並列に対向するバスバー端子３２と電源端子３１を溶接固定し、リード線４５とコイル６とを電気的に接続する。ブラケット８にはそのための作業孔３３が形成されおり、作業孔３３には、溶接工程後にブラケットキャップ３４が取り付けられる。

ここで、従来のブラシレスモータでは、前述のように、リード線を電源端子に溶接する際、その熱によって合成樹脂製のターミナルユニットが溶損する場合があるという問題があった。これに対し、当該モータ１のターミナルユニット４２では、ユニットのケース４６が上下分割構造となっており、リード線４５を溶接固定した後に、電源端子３１をケース４６内に収容する構造となっている。図３はターミナルユニット４２の構成を示す斜視図、図４はターミナルユニット４２の組み付け状態を示す説明図である。

図３,４に示すように、ターミナルユニット４２のケース４６は、合成樹脂（絶縁部材）製の下部ケース（第１ケース）４６ａと上部ケース（第２ケース）４６ｂとから構成されている。ケース４６の側面部にはスナップフィット部４７が設けられており、下部ケース４６ａと上部ケース４６ｂは、スナップフィット部４７によって接合され、容易には分離しない構造となっている。下部ケース４６ａには、電源端子３１が収容される端子収容部４８（４８Ｕ,４８Ｖ,４８Ｗ）が凹設されている。各端子収容部４８には、位置決め突起４９が２本突設されており、これに対応して、上部ケース４６ｂには嵌合孔５１が形成されている。

一方、電源端子３１には位置決め孔５０が形成されており、各位置決め孔５０は下部ケース４６ａの位置決め突起４９と嵌合するようになっている。位置決め突起４９と位置決め孔５０は、誤組み付け防止のため、各相の電源端子３１Ｕ,３１Ｖ,３１Ｗごとに個別の位置関係に設定されている。すなわち、下部ケース４６ａでは、電源端子３１は所定の位置以外には装着できないようなっており、例えば、Ｕ相の位置にＶ相の端子など、電源端子３１を誤って異なる相に組み付けてしまわないよう配慮されている。また、ケース４６では、位置決め突起４９が複数本設けられているため、電源端子３１の移動が規制され、電源端子３１を両ケース４６ａ,４６ｂに挟持する構造でありながら、端子のガタも成形品と同レベルに抑えられる。

ターミナルユニット４２では、電源端子３１は、リード線４５が予め溶接された状態で下部ケース４６ａに装着され、その後、上部ケース４６ｂが取り付けられる。すなわち、ここではまず、各相のリード線４５に対応する電源端子３１を溶接固定する。次に、下部ケース４６ａの各端子収容部４８内に、各相の電源端子３１を取り付ける。各相の電源端子３１は、位置決め孔５０と位置決め突起４９を合わせる形で装着され、前述のように、電源端子３１は所定の位置以外には取り付けられないようになっている。

電源端子３１を下部ケース４６ａに装着した後、その上に上部ケース４６ｂを取り付ける。両ケース４６ａ,４６ｂはスナップフィット部４７にて固定され、モータ組み付け時にケースが分離し、電源端子３１が脱落したり、ずれたりしないようになっている。これにより、ケース内における電源端子３１のガタを突起４９と孔５２の嵌合によって抑えつつ、両ケース４６ａ,４６ｂに挟まれた状態で、電源端子３１がケース内にセットされる。

このように、本発明のブラシレスモータでは、ターミナルユニット４２を従来のインサートモールド構造ではなく、上下分割構造とし、リード線４５を予め溶接した状態で電源端子３１を装着する構成としたので、リード線４５を後溶接した場合のような樹脂ケースの溶損は発生しない。従って、ケースの溶損により端子間の絶縁性が低下するおそれがなく、製品信頼性の向上が図られる。また、樹脂溶損を考慮することなくリード線４５の溶接を行うことができるため、溶接強度アップを目的としたスポット溶接熱量の増大（電圧ＵＰ、通電時間ＵＰ）が可能となり、この点においても信頼性向上が図られる。さらに、両ケース４６ａ,４６ｂは、インサート成形ではないため、安価で多数個取りが可能な樹脂金型を使用でき、製品コストの低減も図られる。

本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、前述の実施例では、ターミナルユニット４２を上下方向に分割した構造を示したが、リード線４５を溶接した電源端子３１を装着可能な構成であれば、分割構成はこれには限定されない。また、分割したケースを接合する構成も、前述のスナップフィット部４７には限定されず、位置決め孔５０と位置決め突起４９の圧入構成や、接着剤との併用等も可能である。

また、前述の実施例では、コラムアシスト式のＥＰＳに使用されるブラシレスモータを示したが、他の方式のＥＰＳ用モータにも本発明は適用可能である。加えて、ＥＰＳや各種車載電動品用のモータのみならず、本発明は、電動モータ（ブラシ付、ブラシレスを問わず）一般に広く適用可能である。

本発明の一実施例であるブラシレスモータの構成を示す断面図である。 ワイヤハーネスユニットの構成を示す平面図である。 ターミナルユニットの構成を示す斜視図である。 ターミナルユニットの組み付け状態を示す説明図である。 従来のターミナルユニットの構成を示す斜視図である。

符号の説明

１ ブラシレスモータ
２ ステータ
３ ロータ
４ ケース
５ ステータコア
６ ステータコイル
６ａ 端部
７ バスバーユニット
８ ブラケット
１１ インシュレータ
１２ 給電用端子
１３ ロータシャフト
１４ａ,１４ｂ ベアリング
１５ ロータコア
１６ マグネット
１７ マグネットホルダ
１８ マグネットカバー
２１ レゾルバ
２２ ロータ
２３ レゾルバステータ
２４ レゾルバホルダ
２４ａ フランジ部
２５ ブラケットホルダ
２６ リブ
２７ 雌ネジ部
２８ 取付ネジ
３１ 電源端子
３２ バスバー端子
３３ 作業孔
３４ ブラケットキャップ
４１ ワイヤハーネスユニット
４２ ターミナルユニット
４３ ゴムグロメット
４４ 端子カバー
４５ リード線
４６ ケース
４６ａ 下部ケース（第１ケース）
４６ｂ 上部ケース（第２ケース）
４７ スナップフィット部
４８ 端子収容部
４９ 位置決め突起
５０ 位置決め孔
６１ ターミナルユニット
６２ ケース
６３ 電源端子
６３ａ 一端側
６３ｂ 他端側
６４ リード線
６５ 給電接続端子

Claims (4)

1. 絶縁部材にて形成されたケースと、前記ケースに固定され、電動モータの給電用端子に接続される電源端子とを有するターミナルユニットであって、
   前記ケースは、前記電源端子が取り付けられる端子収容部を備える第１ケースと、前記第１ケースに取り付けられ、前記端子収容部内に配置された前記電源端子を前記第１ケースとの間にて挟持する第２ケースとを有することを特徴とする電動モータ用ターミナルユニット。
2. 請求項１記載の電動モータ用ターミナルユニットにおいて、前記端子収容部は、前記電源端子に形成された孔と嵌合する突起を有することを特徴とする電動モータ用ターミナルユニット。
3. 請求項２記載の電動モータ用ターミナルユニットにおいて、前記突起は、前記端子収容部内に複数個形成されることを特徴とする電動モータ用ターミナルユニット。
4. 請求項２又は３記載の電動モータ用ターミナルユニットにおいて、前記端子収容部は、前記電動モータに供給される電源の相数に従って複数個形成され、前記孔と前記突起は、各相の前記端子収容部ごとに個別の位置関係に設定されてなることを特徴とする電動モータ用ターミナルユニット。

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