JP2012110188A - 中間接続部材、ステータ及びモータ - Google Patents

Abstract

【課題】外部接続端子の様々な仕様に対応することができ、モータの生産性の向上が実現できる中間接続部材等を提供する。
【解決手段】モータケース２の内部に設けられたバスバー６１の出力端子６７と、この出力端子６７から離れて位置する外部接続端子９２とを電気的に接続する中間接続部材８０である。中間接続部材８０は、前記出力端子６７に接続される端子部材８１と、前記外部接続端子９２に接続される接続線８２とを備える。前記接続線８２は複数の線材８２ａを束ねて構成されている。
【選択図】 図６

Description

本発明は、主として、複数のコイルに接続されているバスバーの出力端子と外部接続端子とを電気的に接続する中間接続部材に関する。

図８に示すように、外部の電源等との接続に用いられるモータ１０１の外部接続端子１０２の形状や配置は、接続先の仕様に応じて様々である。例えば、同図の（ａ）や（ｂ）に示すように、モータ１０１の径方向に向けて外部出力端子１０２が設けられる場合や、同図の（ｃ）や（ｄ）に示すように、モータ１０１の軸方向に向けて外部出力端子１０２が設けられる場合などがある。

また、各外部接続端子１０２を設ける方向が同じ場合でも、例えば、同図の（ａ）のように各外部接続端子１０２を近接して配置する場合や、同図の（ｂ）のように各外部接続端子１０２を離して配置する場合もある。外部接続端子１０２の形状も、圧着やねじ止め、差し込み等、接続先との接続形態に応じて様々な形状が求められる。

このように、様々な配置や形状が求められる外部接続端子１０２に対し、従来は、図９に示すように、それぞれの仕様にあわせて金属板をプレス加工し、複数のコイルに接続されるバスバー１０３に外部接続端子１０２を一体に形成するのが一般的であった。

それに対し、中間接続部材として、電源コネクタのコネクタ端子（外部接続端子）を締結することができる給電部をバスバーに設けたブラシレスモータが開示されている（特許文献１）。

また、絶縁部材にバスバー群がモールド成形されているリング状の端子台を備えた回転電機が開示されている（特許文献２）。バスバー群は外部接続端子をなす３本の出力線を有し、これら出力線が端子台から突出している。

特開２００９−２９０９２１号公報 特開２００５−３２８６６１号公報

特許文献１のブラシレスモータの場合、コネクタ端子の形状を変更することにより、外部接続端子の様々な仕様に対応することができる。しかし、外部接続端子の仕様によっては、コネクタ端子が複雑な形状となってしまい、製造が難しくなる。それゆえコスト面で不利となってしまう。また、コネクタ端子を給電部に締結する必要があるため、接続に労力がかかるし、自動化が難しいという不利がある。

特許文献２の回転電機の場合、外部接続端子に柔軟な出力線が用いられているので、プレス加工品の外部接続端子と比べて比較的自由に接続でき、１つの端子台で様々な仕様に対応できる利点がある。

しかし、出力線は端子台と一体にモールド成形されているため、成形時にバスバー群と出力線との間で接続不良が発生しても外観からは確認できない。そのため、端子台ごとに導通検査を行って確認する必要があり、検査に労力がかかる不利がある。

そこで、本発明の目的は、外部接続端子の様々な仕様に対応することができ、モータの生産性を向上させることができる中間接続部材等を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、バスバーの出力端子と外部接続端子との間にこれらを中継する中間接続部材を設け、その構造を工夫した。

具体的には、本発明の中間接続部材は、モータケースの内部に設けられた複数のコイルに接続されているバスバーの出力端子と、当該出力端子から離れて位置する外部接続端子とを電気的に接続する中間接続部材である。

中間接続部材は、前記出力端子に接続可能な端子部材と、前記端子部材に固定され、前記外部接続端子に接続可能な接続線とを備える。そして、前記接続線が複数の線材を束ねて構成されている。

この中間接続部材であれば、バスバーの出力端子に接続可能な端子部材や外部接続端子に接続可能な接続線が備えられているので、出力端子と端子部材との間の接続状態及び接続線と外部接続端子との間の接続状態は、これらを接続している途中や接続後に確認することができる。従って、これらの導通検査等を行う必要がなくなるので、生産性に優れる。

接続線は複数の線材を束ねて構成されているので、自在に曲げることができる。従って、外部接続端子の様々な仕様に対応でき、汎用性に優れる。

例えば、前記接続線には軟銅より線を用いることができる。

そうすれば、電気伝導率に優れ、柔軟で扱い易い中間接続部材を比較的低コストで実現できる。

特に、前記接続線が、前記コイルを形成している導電線の断面積よりも大きい総断面積を有しているようにするとよい。

そうすれば、モータの最大出力を発揮する電流を供給する場合でも、接続線に過度な電気抵抗が生じるのを防ぐことができる。

具体例を挙げると、前記コイルが設けられたステータは筒形状をしている。前記バスバーは前記ステータの一端に設けられている。前記出力端子は前記ステータの中心線と略平行に延びている。前記端子部材は、前記接続線の一端が圧着された圧着部を有する第１接続部と、前記第１接続部と一体に設けられ、前記出力端子との溶接が可能な溶接部を有する第２接続部とを備えている。そして、前記溶接部に、前記出力端子の挿入が可能な端子挿入部が設けられている。

このような構成の中間接続部材によれば、溶接部に端子挿入部が設けられているので、出力端子を端子挿入部に挿入することで、治具等を用いることなく中間接続部材を出力端子に簡単に仮止めすることができる。

また、出力端子はステータの中心線と略平行に延びているので、端子挿入部を出力端子に向けた状態で中間接続部材を所定位置に位置決めし、ステータの中心線に沿って中間接続部材をステータ側に移動させるだけで中間接続部材を出力端子に仮止めすることができる。しかも、出力端子が仮止めされる端子挿入部は、出力端子と溶接できる溶接部に設けられている。すなわち、中間接続部材の出力端子への接続の過程が単純化されているので、特殊な装置を用いなくても容易に機械化でき、高精度で安定した接続が実現できる。

前記端子部材の素材には、前記出力端子と同種の金属を用いるのが好ましい。

そうすれば、中間接続部材を出力端子に安定して溶接できる。

また、前記端子部材の素材にアルミ系金属が用いられる場合には、前記端子挿入部の表面に錫鍍金を施すのが好ましい。

そうすれば、例えば、出力端子の素材が異種の金属である銅系金属であっても、安定して溶接することができる。

このような中間接続部材を備えるステータや、そのステータを備えるモータであれば、外部接続端子の様々な仕様に対応することができるので、生産性を向上させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、外部接続端子の様々な仕様に対応することができ、モータの生産性を向上させることができる中間接続部材等を提供することができる。

本実施形態のモータの断面を示す概略図である。 ステータ、バスバーユニット、中継端子（中間接続部材）の接続関係を示す概略斜視図である。 バスバーユニットの概略を示す分解斜視図である。 中継端子の概略斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、中継端子の製造過程を説明する概略図である。 モータの要部を示す概略平面図である。 図６におけるＸ−Ｘ線での概略断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、従来のモータの外部接続端子の形態を示す概略斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図８の（ａ）〜（ｄ）のそれぞれのバスバーの形状を示す概略斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。

図１に、本発明を適用したモータを示す。このモータ１は、インナーロータ型ブラシレスモータである。モータ１には、モータケース２やシャフト３、ロータ４、ステータ５、バスバーユニット６、回転角センサ７などが備えられている。

ロータ４やステータ５、バスバーユニット６の中心は、いずれもシャフト３の中心Ａ（モータ１の回転軸）と一致するように配置されている。なお、便宜上、各部材等の説明に際し、図１において回転軸Ａが延びる方向を軸方向、回転軸Ａに直交する方向を径方向、回転軸Ａ周りの方向を周方向とも称する。

モータケース２には、一端に開口を有する有底円筒形状をした容器体１１と、略円盤状の蓋体１２とが備えられている。容器体１１の開口端の周囲にはフランジ１１ａが張り出している。このフランジ１１ａに蓋体１２が締結固定されている。蓋体１２の中央部には軸窓１２ａが開口している。容器体１１の底面には、この軸窓１２ａに対向して軸受部１１ｂが設けられている。蓋体１２で塞がれた容器体１１の内部にシャフト３等が設けられている。

軸受部１１ｂ及び軸窓１２ａのそれぞれの内側にはベアリング８が設けられている。シャフト３は、これらベアリング８、８を介してモータケース２に回転自在に支持されている。シャフト３の一方の端部は、軸窓１２ａを通じて蓋体１２の外側に突出している。モータ１の回転駆動力はこの端部を通じて出力される。

シャフト３の中間部分にロータ４がシャフト３と同心に固定されている。ロータ４は、円筒状のロータコア４１や磁石４２などで構成されている。磁石４２はロータコア４１の外周面に設けられている。磁石４２の磁極は、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に並ぶように配置されている。ロータ４の周りに円筒状のステータ５が配置されている。ステータ５は容器体１１の内側に固定されている。ステータ５の内周面はロータ４の外周面と僅かな隙間を隔てて対向している。

図２にも示すように、ステータ５は複数の分割ステータ５ａを連結することによって円筒状に形成されており、ステータ５には、ステータコア５１やインシュレータ５２、コイル５３、樹脂層５４が備えられている。

ステータコア５１は、複数の鋼板を積層して形成された分割コアを連結することにより、略円筒状に形成されている。具体的には、ステータコア５１は、円筒状のコアバック部５１ａと、コアバック部５１ａの内側に放射状に設けられる複数のティース部５１ｂとを有している。ステータコア５１には絶縁性のインシュレータ５２が装着されている。

コイル５３は、インシュレータ５２が装着されたティース部５１ｂのそれぞれにエナメル被覆銅線等の導電線を巻き付けることによって形成されている。各ティース部５１ｂに巻き付けられた導電線の２本の端部（ワイヤ端５５ともいう）は、いずれもステータ５の一方の端部（容器体１１の開口側に向けて配置される端部、出力側端部ともいう）に導出されている。導出されたワイヤ端５５は、軸方向に延びている。コイル５３は、ワイヤ端５５の先端部分を除き、モールドによって形成された樹脂層５４に埋設されている。

バスバーユニット６は、ステータ５の出力側端部に取り付けられ、各ワイヤ端５５と接続されている。図３に、バスバーユニット６の詳細を示す。バスバーユニット６には、複数（本実施形態では４個）のバスバー６１と、これらバスバー６１を支持する絶縁性のアダプター６２とが備えられている。

詳しくは、バスバー６１は、ステータ５のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイル群のそれぞれに接続される３つの相用バスバー６１ｕ，６１ｖ，６１ｗと、中性点に接続される１つのコモン用バスバー６１ｘとで構成され、各コイル５３はＹ結線されている。

各バスバー６１には、厚み方向に環状に屈曲された細長い帯板状の本体部６５と、本体部６５と一体に設けられた複数の端子部６６とが備えられている。各バスバー６１の本体部６５はそれぞれ異なった直径に形成されている。

相用バスバー６１ｕ等には、更にそれぞれ２個（接合されて１個になっている場合もある）の帯板状の出力端子６７が本体部６５と一体に設けられている。本実施形態の出力端子６７は、長方形状を呈し、本体部６５の両端のそれぞれから本体部６５に略直交して同じ方向に延びている。出力端子６７は本体部６５を挟んで端子部６６の反対側に設けられている。

アダプター６２は樹脂の射出成型品であり、ステータ５の形状に合わせて断面矩形の円環形状に形成されている。アダプター６２の裏面６２ａには、同心円状に多重に形成された複数の本体支持溝７４と、径方向に延びる複数の端子支持溝７５とが形成されている。本体支持溝７４には各バスバー６１の本体部６５が個別に収容され、端子支持溝７５には、各バスバー６１の端子部６６が個別に収容されている。

各バスバー６１をアダプター６２に収容した状態では、図２に示したように、各端子部６６の先端部分はアダプター６２の外側に突出し、軸方向に延びてアダプター６２の外周面６２ｂと対向している。バスバーユニット６をステータ５の出力側端部に中心を一致させて設置し、周方向に位置決めすることで、端子部６６のそれぞれは所定のワイヤ端５５と径方向に対向して近接する。互いに近接したワイヤ端５５及び端子部６６は、それぞれ溶接等によって接合されている。

アダプター６２の表面６２ｃの３箇所には端子孔７３が開口している。これら端子孔７３を通じて各相用バスバー６１ｕ等の出力端子６７が軸方向に突出している。これら出力端子６７には、それぞれ、中継端子８０（中間接続部材）が取り付けられている。

（中間接続部材）
図４に、その中継端子８０を示す。中継端子８０には、出力端子６７に接続される端子部材８１と、後述する外部接続端子９２に接続される接続線８２とが備えられている。本実施形態の接続線８２には、束ねられた複数の細い線材８２ａ（本実施形態では軟銅線）を捩って螺旋状にした軟銅より線が用いられている。

接続線８２の総断面積（線材８２ａの断面積の総和）は、バスバー６１における最小の横断面積やコイル５３の導電線の断面積よりも大きく設定するのが好ましい。そうすれば、モータ１の最大出力を発揮する電流を供給する場合でも、接続線８２に過度な電気抵抗が生じるのを防ぐことができる。

端子部材８１には、第１接続部８１ａと、第２接続部８１ｂとが備えられている。第１接続部８１ａには、圧着部８３が設けられていて、その圧着部８３に接続線８２の一端が圧着されている。第２接続部８１ｂには、出力端子６７が溶接される溶接部８４が設けられている。

詳しくは、端子部材８１は、中間部分が略Ｌ字状に屈曲された基部８６を有している。基部８６は、屈曲部分からそれぞれ異なる方向に延びる第１片部８７と第２片部８８とを有している。第１片部８７は、その両側のそれぞれから逆向きに延びる一対の第１屈曲腕部８９を有している。これら第１屈曲腕部８９は、それぞれの先端部が対向する向きに屈曲されている。第１片部８７及び第１屈曲腕部８９は、上述した第１接続部８１ａに相当し、これらによって圧着部８３が形成されている。

また、第２片部８８も、その両側のそれぞれから逆向きに延びる一対の第２屈曲腕部９０を有している。これら第２屈曲腕部９０も、それぞれの先端部が対向する向きに屈曲されている。第２片部８８及び第２屈曲腕部９０は、上述した第２接続部８１ｂに相当し、これらによって溶接部８４が形成されている。第１屈曲腕部８９及び第２屈曲腕部９０は、いずれも基部８６における屈曲方向の反対側に臨む面（開放面８６ａ）側に設けられている。

このような形状の端子部材８１は、例えば、図５に示すような方法で形成することができる。すなわち、同図の（ａ）に示すように、金属板をプレス加工して基礎部材９１を形成する。基礎部材９１の中央部には両側からスリット９１ａが設けられて、基礎部材９１は外郭線が略Ｈ形状を呈するように形成されている。スリット９１ａは小さくするのが好ましく、スリット９１ａの部分は切り込みを入れるだけであってもよい。そうすれば、基礎部材９１の形状と相俟って、金属板の高い歩留まりを実現できる。

次に、同図の（ｂ）に示すように、基礎部材９１のスリット９１ａに挟まれた部分を折り曲げて第１片部８７及び第２片部８８を形成し、更に矢印線で示すように折り曲げて、それぞれ第１屈曲腕部８９及び第２屈曲腕部９０を形成する。第１屈曲腕部８９を形成する際には、同図の（ｃ）に示すように、接続線８２の一端を第１片部８７と第１屈曲腕部８９の間に挟み込んで圧着し、圧着部８３を形成する。

一方、第２屈曲腕部９０は出力端子６７の形状に合わせて屈曲し、溶接部８４を形成する。この溶接部８４には出力端子６７の挿入が可能な端子挿入部８４ａを設ける。具体的には、第２屈曲腕部９０を屈曲することにより、出力端子６７の外法より僅かに大きな内法の筒形状に加工する。

端子部材８１の素材には、出力端子６７と同種の金属を用いるのが好ましい。例えば、バスバー６１の素材に銅系金属が用いられている場合には、端子部材８１も銅系金属で形成し、バスバー６１の素材にアルミ系金属が用いられている場合には、アルミ系金属を用いる。なお、ここでいう銅系金属は銅単体あるいは銅を主体とする合金を意味し、アルミ系金属はアルミニウム単体あるいはアルミニウムを主体とする合金を意味する。

そうすることで、出力端子６７と端子部材８１とが同種金属となって物性が近似するため、両者を容易かつ安定して溶接することができる。

また、例えば、出力端子６７の素材に銅系金属が用いられ、端子部材８１の素材にアルミ系金属が用いられる場合など、出力端子６７と端子部材８１とで異種金属が用いられる場合には、アルミ系金属の端子部材８１の表面、少なくとも端子挿入部８４ａの表面に錫鍍金を施すのが好ましい。そうすれば、銅系金属とアルミ系金属の異種金属間でも比較的容易かつ安定して溶接することができる。

このような形状の中継端子８０は、図２に示したように、各相用バスバー６１の出力端子６７に軸方向からその溶接部８４を近づけていき、端子挿入部８４ａに出力端子６７を挿入する。そうすることで、バスバーユニット６に中継端子８０を簡単に仮止めすることができる。

同図に示すように、端子挿入部８４ａに出力端子６７を挿入する際には、圧着部８３側（開放面８６ａ側）から挿入する。そうして、溶接部８４よりも圧着部８３がアダプター６の表面６２ｃに近く位置するように配置する（図６，７参照）。これにより、溶接部８４と出力端子６７とを抵抗溶接等により溶接する際には、圧着部８３や接続線８２が邪魔にならず、軸方向上側から溶接用の冶具を近接させることができるため、溶接の工程を容易に行うことができる。

また、圧着部８３はアダプター６に面する開放面８６ａ側に設けられているので、圧着部８３の軸方向上側の空間をより有効に使用でき、抵抗溶接等の溶接の工程をより容易に行うことができる。このとき、出力端子６７の先端部分が溶接部８４から突出するように寸法設定しておくのが好ましい。そうすれば、溶接が容易になり、接合状態も容易に確認できる。なお、本工程は自動的に行ってもよい。

そうして、出力端子６７と溶接部８４とを抵抗溶接等により溶接する。出力端子６７と端子部材８１との接続状態は目視により確認できるので、別途導通検査を実施する必要はない。中継端子８０はバスバーユニット６に仮止めされているので、取り扱いも容易である。本工程も先の工程と同じく自動的に行ってもよい。ステータ５にバスバーユニット６や中継端子８０を組み付けた後、ステータ５等は容器体１１に収容される。

容器体１１には、図６や図７に示すように、樹脂製の端子台に外部接続端子９２を備えたインターフェース接続部９３が設けられている。本実施形態のインターフェース接続部９３は、フランジ１１ａを切り欠かいた容器体１１の開口端の一部に取り付けられている。インターフェース接続部９３には、Ｕ、Ｖ，Ｗ相ごとに３つの外部接続端子９２が設けられている。

外部接続端子９２は、金属板のプレス加工品である。各外部接続端子９２は、モータケース２の外部に突出する突出部９２ａと、モータケース２の内部に位置し、端子台に固定された収容部９２ｂとを有している。収容部９２ｂには、圧着可能な圧着端子部９４が設けられていて、その圧着端子部９４に中継端子８０の接続線８２が圧着される。

接続線８２は、自在に曲げることができ、その長さも切断することによって自在に調整できる。従って、外部接続端子９２がどのように配置されていても、接続線８２と外部接続端子９２とを簡単かつ適切に接続することができる。しかも、圧着するだけで両者を接続できるので、高度な設備を用いずに簡単に安定して接続することができる。

なお、本発明にかかる中間接続部材等は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。

例えば、ステータの結線方法はスター結線やデルタ結線等、適宜設定できる。各コイルの結線構造もパラレル結線やシリーズ結線、シリーズパラレル結線等、いずれの結線構造にも適用できる。モータのポール数やスロット数も求められるモータ性能に応じて任意に設定できる。接続線は、軟銅より線に限らない。アルミ系金属等、その素材は他の電気伝導率に優れた素材であってもよいし、捩ってなくてもよい。

本発明の中間接続部材等は、車載装置に好適である。

１ モータ
２ モータケース
５ ステータ
６１ バスバー
６７ 出力端子
８０ 中継端子（中間接続部材）
８１ 端子部材
８１ａ 第１接続部
８１ｂ 第２接続部
８２ 接続線
８２ａ 線材
８３ 圧着部
８４ 溶接部
８４ａ 端子挿入部
９２ 外部接続端子

Claims (8)

1. モータケースの内部に設けられた複数のコイルに接続されているバスバーの出力端子と、当該出力端子から離れて位置する外部接続端子とを電気的に接続する中間接続部材であって、
   前記出力端子に接続可能な端子部材と、
   前記端子部材に固定され、前記外部接続端子に接続可能な接続線と、
   を備え、
   前記接続線が複数の線材を束ねて構成されている中間接続部材。
2. 請求項１に記載の中間接続部材において、
   前記接続線に軟銅より線が用いられている中間接続部材。
3. 請求項１又は請求項２に記載の中間接続部材において、
   前記接続線が、前記コイルを形成している導電線の断面積よりも大きい総断面積を有している中間接続部材。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の中間接続部材において、
   前記コイルが設けられたステータは筒形状をしており、
   前記バスバーは前記ステータの一端に設けられ、
   前記出力端子は前記ステータの中心線と略平行に延びており、
   前記端子部材は、
   前記接続線の一端が圧着された圧着部を有する第１接続部と、
   前記第１接続部と一体に設けられ、前記出力端子との溶接が可能な溶接部を有する第２接続部と、
   を備え、
   前記溶接部に、前記出力端子の挿入が可能な端子挿入部が設けられている中間接続部材。
5. 請求項４に記載の中間接続部材において、
   前記端子部材の素材に前記出力端子と同種の金属が用いられている中間接続部材。
6. 請求項４に記載の中間接続部材において、
   前記端子部材の素材にアルミ系金属が用いられ、
   前記端子挿入部の表面に錫鍍金が施されている中間接続部材。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の中間接続部材を備えるステータ。
8. 請求項７に記載のステータを備えるモータ。

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