JP2014093835A - バスバーユニット - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品の脱落、および脚部の折れや変形、が発生する可能性を低減可能な、バスバーユニットを提供する。
【解決手段】電子部品本体部７４と電子部品本体部７４から延びる脚部７５を有する電子部品と、電子部品と電気的に接続するバスバーと、バスバーを支持し、絶縁性材料で形成されるバスバーホルダと、を備えるバスバーユニットであって、バスバーホルダは、バスバーホルダ本体部と、バスバーホルダ本体部から径方向外側に設けられたコネクタ部とで構成され、バスバーホルダ本体部は、バスバーと脚部とを溶接により固定する電子部品接続部４４４を有し、バスバーホルダ本体部は、電子部品本体部と電子部品接続部４４４との間にて脚部を溶着により保持する電子部品保持部を有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、電子部品の保持構造を有するバスバーユニットに関する。

従来、ロータとステータとから構成されるモータにおいては、ステータに、ロータの回転位置を検出するためのホール素子や、ロータの回転数を調整させるためのコンデンサや抵抗等の電子部品が搭載されている。

特許文献１には、ハウジングの凹部に本体と脚部とから構成される電子部品が設けられ、当該脚部を、本体から９０度以上の角度にて延在させ、導電部材と溶接する構造が開示されている。

特開２００３−１５１６９１号公報

しかしながら、電子部品の脚部を溶接するだけでは、自動車運転時の振動（エンジン、トランスミッションの振動）によって、電子部品がモータから脱落してしまうという問題があった。そこで、電子部品を収納する凹部内に接着剤を流し込み、電子部品の脱落を防止することも考えられる。

ところが、接着剤によって、電子部品を固定した場合、自動車運転時のエンジン、トランスミッション、およびモータ等によって発生する熱において、接着剤が熱収縮する。この接着剤の熱収縮によって、脚部にテンションが加わり、脚部の折れや変形が発生してしまう、という問題があった。

そこで、本発明は前記問題点に鑑み、電子部品の脱落、および脚部の折れや変形、が発生する可能性を低減可能な、バスバーユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、電子部品本体部と該電子部品本体部から延びる脚部を有する電子部品と、前記電子部品と電気的に接続するバスバーと、前記バスバーを支持し、絶縁性材料で形成されるバスバーホルダと、を備えるバスバーユニットであって、前記バスバーホルダは、前記バスバーホルダ本体部と、該バスバーホルダ本体部から径方向外側に設けられたコネクタ部とで構成され、前記バスバーホルダ本体部は、前記バスバーと前記脚部とを溶接により固定する電子部品接続部を有し、前記バスバーホルダ本体部は、前記電子部品本体部と前記電子部品接続部との間にて前記脚部を溶着により保持する電子部品保持部を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記電子部品保持部は、前記電子部品接続部よりも前記電子部品本体部寄りに位置していることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記電子部品保持部は、前記電子部品本体部よりも前記電子部品接続部寄りに位置していることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、前記バスバーホルダ本体部は、前記脚部を、該脚部が延びる方向とは垂直な方向から囲む側囲部を有し、前記電子部品保持部の頂部は、前記側囲部の頂部よりも前記収納部の底面側に位置することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、前記電子部品保持部は、前記脚部の延びる方向全域もしくは一部において形成されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、前記脚部が、前記電子部品本体部から延びる方向とは異なる方向に曲げられた曲げ部を有していることを特徴とする。

電子部品の脚部は、接着剤による固定ではなく溶着により保持されているため、電子部品の脱落や、脚部の折れや変形の発生を防止可能である。

本発明の一実施形態に係るブラシレスモータの断面図である。 バスバーユニットの上面図である。 バスバーユニットの底面図である。 電子部品の斜視図である。 電子部品を収納する前の、バスバーユニットの部分拡大斜視図である。 電子部品を収納した後の、バスバーホルダ本体部の部分拡大斜視図である。 電子部品を収納した後の、図６の破線Ｘにおける部分拡大断面図である。 電子部品を収納した後の、図６の破線Ｙにおける部分拡大断面図である。 電子部品を溶着により保持した後の、バスバーホルダ本体部の部分拡大斜視図である。 電子部品を溶着により保持した後の、図９の破線Ｘにおける部分拡大断面図である。 電子部品を溶着により保持した後の、図９の破線Ｙにおける部分拡大断面図である。 治具をバスバーホルダ本体部へ接触させる前の、バスバーホルダ本体部の部分拡大断面図である。 治具をバスバーホルダ本体部へ接触させた時の、バスバーホルダ本体部の部分拡大断面図である。 治具で電子部品をバスバーホルダ本体部に溶着した後の、バスバーホルダ本体部の部分拡大断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の一実施形態について説明する。図１は、本実施の形態に係るブラシレスモータ１の側面断面図である。図１に示すブラシレスモータ１は、ハウジング１１と、ステータコア１２と、コイル１３と、シャフト１４と、ロータ１５と、センサマグネット１６と、バスバーユニット２０とを備える。ブラシレスモータ１は、たとえば、車両に搭載されるトランスミッションのギアセレクト、またはクラッチの駆動に用いられる。ブラシレスモータ１は、ＥＣＵなどの制御装置（図示省略）を介して、バッテリーなどの電源装置（図示省略）から供給される電流によって駆動する。

なお、ブラシレスモータ１は、搭載機器によって取り付け状態が異なり、様々な向きに配置される。つまり、ブラシレスモータ１には、絶対的な上下方向は存在しない。したがって、本明細書では、ブラシレスモータ１の中心軸Ｊ１方向における図１の上側を単に「上側」と呼び、下側を単に「下側」と呼ぶ。また、中心軸Ｊ１に平行な方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊ１を中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊ１を中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。

ハウジング１１は、ブラシレスモータ１の回転軸Ｊ１を中心とした円筒形であり、内周面にステータコア１２が固定されている。ステータコア１２は、回転軸Ｊ１を中心として環状に構成されたコアバック部１２ａと、コアバック部１２ａから回転軸Ｊ１に向って放射状に配置された複数のティース部１２ｂとを備えている。導電線が各ティース部１２ｂに巻かれることによって、コイル１３が形成される。

また、ハウジング１１の上部とバスバーユニット２０の下部とにおいて、ボールベアリング１７Ａ、１７Ｂがそれぞれ保持されている。ハウジング１１が保持するボールベアリング１７Ａと、バスバーユニット２０が保持するボールベアリング１７Ｂとによって、回転軸Ｊ１を軸心とするシャフト１４を回転自在に保持している。

ロータ１５は、ロータマグネット１５１と、ロータコア１５２とを備えており、シャフト１４と一体に回転する。ロータマグネット１５１は、シャフト１４に固定されたロータコア１５２の外周面に固定される。センサマグネット１６は、ロータ１５の下側に配置され、シャフト１４に固定されたセンサヨーク１８によって保持されている。

バスバーユニット２０は、ステータコア１２の下側を覆うように配置される。バスバーユニット２０は、コイル１３に電流を供給するための配線装置である。また、バスバーユニット２０は、ホールＩＣ６１、６２、６３（図２参照）を保持している。ホールＩＣ６１、６２、６３の内周側は、センサマグネット１６の径方向外側と対向している。

上述した構成を有するブラシレスモータ１において、ロータマグネット１５１の回転位置に応じた電流が、電源装置から制御装置を介してコイル１３へ供給される。コイル１３が通電されることに伴って磁場が発生し、ロータマグネット１５１が回転する。このようにしてブラシレスモータ１は回転駆動力を得る。

次に、バスバーユニット２０について説明する。図２は、バスバーユニット２０の上面図である。図３は、バスバーユニット２０の底面図である。図４は、バスバーユニット２０に搭載される複数の電子部品の斜視図である。図５は、複数の電子部品が収納されるバスバーユニット２０の部分拡大斜視部である。

図２および図３に示すように、バスバーユニット２０は、バスバーホルダ２１と、複数のバスバーと、複数の電子部品と、ホールＩＣ６１、６２、６３とから構成される。

バスバーホルダ２１は、熱可塑性樹脂等の絶縁性材料で形成されており、平面視で略円形状のバスバーホルダ本体部２２と、バスバーホルダ本体部２２から径方向の外側に設けられたコネクタ部２１２とから構成されている。バスバーホルダ本体部２２は、複数のバスバー、複数の電子部品、およびホールＩＣ６１、６２，６３を支持している。

複数のバスバーは、コイル接続バスバー３１、３２、３３、およびセンサ接続バスバー４１、４２、４３、４４、４５、４６、５１、５２、５３とから構成される。

コイル接続バスバー３１、３２、３３は、コイル１３に三相の電流を供給するための導電性部材である。センサ接続バスバー４１、４２、４３、４６、５１、５２、５３は、ホールＩＣ６１、６２、６３が出力するホール信号を制御装置に出力するために用いられる導電性部材である。センサ接続バスバー４４は、ホールＩＣ６１、６２、６３への電源の供給に用いられる導電性部材である。センサ接続バスバー４５は、ホールＩＣ６１、６２、６３の接地に用いられる導電性部材である。

センサ接続バスバー４１、４２、４３、４４、４５、４６、５１、５２、５３は、複数の電子部品と溶接により固定される電子部品接続部４１３、４２３、４３３、４４３、４４４、４４５、４５３、４５４、４５５、４６３、４６４、５１３、５２３、５３３を有している。センサ接続バスバー４１は、抵抗７１２およびコンデンサ７１３と接続される電子部品接続部４１３を有する。センサ接続バスバー４２は、抵抗７２２およびコンデンサ７２３と接続される電子部品接続部４２３を有する。センサ接続バスバー４３は、センサ接続バスバー４６の電子部品接続部４６３と接続される電子部品接続部４３３を有する。

センサ接続バスバー４４は、抵抗７１１、７２１、７３１と接続される電子部品接続部４４３、４４４、４４５を有する。センサ接続バスバー４５は、コンデンサ７１３、７２３、７３３と接続される電子部品接続部４５３、４５４、４５５を有する。センサ接続バスバー４６は、センサ接続バスバー４３に接続される電子部品接続部４６３、および抵抗７３２およびコンデンサ７３３と接続される電子部品接続部４６４を有する。

複数の電子部品は、抵抗７１１、７１２、７２１、７２２、７３１、７３２と、コンデンサ７１３、７２３、７３３とで構成される。複数の電子部品は、バスバーホルダ本体部２２の底面側に配置される。これにより、コイル１３から発生する熱によって、抵抗７１１、７１２、７２１、７２２、７３１、７３２、およびコンデンサ７１３、７２３、７３３の特性が変化することを抑制できる。

センサ接続バスバー４１、４２、４３、４４、４５、４６、５１、５２、５３、抵抗７１１、７１２、７２１、７２２、７３１、７３２、およびコンデンサ７１３、７２３、７３３とで、ホールＩＣ回路を構成する。ホールＩＣ回路は、ホールＩＣ６１、６２、６３へ電源を供給し、ホールＩＣが出力するホール信号を制御装置に出力する回路である。

ホールＩＣ６１、６２、６３は、バスバーホルダ本体部２２の上面側に配置され、センサマグネット１６の位置に応じたホール信号を出力する。

このように、バスバーホルダ２１にホールＩＣ回路を形成することによって、回路基板を配置する空間を設ける必要がないため、バスバーユニット２０を小型化することができる。

図４に示すように、複数の電子部品は、電子部品本体部７４と、電子部品本体部７４から延びる脚部７５とから構成される。電子部品本体部７４は、２つの面７４１と周面７４２とを有する略円筒状であり、脚部７５は、２つの面７４１の各中心から延びている。以下、複数の電子部品の代表として、便宜上、抵抗７２１について説明する。

図５に示すように、バスバーホルダ本体部２２は、電子部品本体部７４を収納する収納部２２１、脚部７５を収納する溝部２２２、および脚部７５を、脚部７５が延びる方向とは垂直な方向から囲む側囲部２２３とを備えている。溝部２２２は、側面２２２１および底面２２２２を有している。収納部２２１および溝部２２２を設けることで、抵抗７２１の収納スペースを確保でき、バスバーユニット２０を軸方向に小型化することができる。以下、複数の電子部品接続部の代表として、便宜上、電子部品接続部４４４について、説明する。

バスバーホルダ本体部２２は、脚部７５を溶着にて保持する電子部品保持部２２４を有している。（図９ないし図１１参照）電子部品保持部２２４は、電子部品本体部７４と電子部品接続部４４４との間にて溶着により保持されている。電子部品（抵抗７２１）は、電子部品保持部２２４での溶着による保持と、電子部品接続部４４４での溶接による固定以外に、接着剤は使用していない。そのため、接着剤の材料費を低減可能である。但し、より固定強度を高めるために、接着剤を使用しても良い。以下、複数の電子部品保持部代表として、便宜上、抵抗７２１と電子部品接続部４４４との間の電子部品保持部２２４について説明する。

次に、バスバーユニット２０の細部について説明する。図６ないし図８は、溶着前のバスバーホルダ本体部２２の部分拡大図である。図９および図１１は、溶着後のバスバーホルダ本体部２２の部分拡大図である。図１２および図１４は、電子部品保持部２２２４を形成する工程を示した部分拡大断面図である。

図６は、電子部品（抵抗７２１）を収納した後の、バスバーホルダ本体部２２の部分拡大斜視図である。図７は、電子部品（抵抗７２１）を収納した後の、図６の破線Ｘにおける部分拡大断面図である。図８は、電子部品（抵抗７２１）を収納した後の、図６の破線Ｙにおける部分拡大断面図である。

図７に示すように、収納部２２１の深さｄ１は、溝部２２２の深さｄ２よりも深い。すなわち、ｄ１>ｄ２の関係式が成り立つ。なお、図７中における一点鎖線は、溝部２２２の形状を示しており、補助線は、バスバーユニット２０を構成する各部材の延長線を示している。また、図８に示すように、溝部２２２の幅ｗ１は、脚部７５の直径ｄ３よりも大きい。すなわち、溝部２２２の側面２２２１と脚部７５との間には、隙間ｗ２が形成されるとともに、ｗ２>ｄ３の関係式が成り立つ。なお、図８中における補助線は、脚部７５および溝部２２２の側面２２２１の延長線を示している。

図９は、電子部品（抵抗７２１）を溶着により保持した後の、バスバーホルダ本体部２２の部分拡大斜視図である。図１０は、電子部品（抵抗７２１）を溶着により保持した後の、図９の破線Ｘにおける部分拡大断面図である。なお、図１０中における一点鎖線は、溝部２２２の形状を示しており、補助線は、バスバーユニット２０を構成する各部材の延長線を示している。図１１は、電子部品（抵抗７２１）を溶着により保持した後の、図９の破線Ｙにおける部分拡大断面図である。

図１０に示すように、電子部品保持部２２４から電子部品本体部７４までの距離は、電子部品保持部２２４から電子部品接続部４４４までの距離よりも短い。すなわち、ｗ３＞ｗ４の関係が成り立つ。このように、電子部品保持部２２４を、電子部品接続部４４４よりも電子部品本体部７４寄りに位置させることによって、ブラシレスモータ１の振動によって脚部７５へ掛かる負荷を低減し、電子部品本体部７４への影響を低減することができる。

しかしながら、ｗ４の長さが十分に短い場合は、電子部品保持部２２４を、電子部品本体部７４よりも電子部品接続部４４４寄りに位置させても良い。すなわち、ｗ３≦ｗ４の関係が成り立っていても良い。ｗ４の長さが十分に短い場合とは、例えば、ｗ４≧ｄ３の関係が成り立っている場合である。

また、ｄ１は、収納部２２１の深さを示している。ｄ４は、収納部２２１の底面から、側囲部２２３の内、収納部２２１の底面から反対側の端部までの高さを示している。ｄ５は、収納部２２１の底面から、脚部７５の内、収納部２２１の底面から反対側の端部までの高さを示している。図１０に示すように、ｄ１、ｄ４、およびｄ５は、ｄ１≧ｄ４≧ｄ５の関係式を満たす。すなわち、図１１に示すように、溶着後の電子部品保持部２２４の頂部２２４１は、側囲部２２３の頂部２２３１よりも、収納部２２１の底面側に位置する。

上述のような関係式を満たすことで、溶融された樹脂によって脚部７５の周囲が覆われることになるため、脚部７５の溶着による保持強度を向上することができる。

なお、脚部７５は、電子部品本体部７４の延びる方向とは異なる方向へ曲げられた曲げ部７６を有していても良い。すなわち、電子部品接続部４４４が、脚部７５の延びる方向と異なる方向に設けられている場合、当該異なる方向へ曲げられた曲げ部７６を、電子部品（抵抗７２１）を収納する前に加工しておくことで、脚部７５の先端を電子部品接続部４４４へ位置決めすることが容易となる。この場合、溝部２２２は、当該異なる方向に沿って形成される。これにより、バスバーホルダ本体部２２上のスペースを、複数の電子部品の配置スペースとして、有効に活用することができ、ブラシレスモータ１の小型化が実現可能である。

続いて、図１２ないし図１４において、電子部品保持部２２４の形成工程を説明する。まず、第１工程において、図１２に示すように、脚部７５を溝部２２２に収納させた状態で、治具８０を溝部２２２に近づける。治具８０は、電流を流すチップ８０１と、当該チップ８０１を支持する支持部８０２とを有する。

続いて、図１３および図１４に示すように、脚部７５を溝部２２２にて溶着により保持する第２工程について説明する。治具８０を、側囲部２２３に押し当てた状態で、チップ８０１へ電流を流し、側囲部２２３周辺の樹脂を溶かすために必要な熱を発生させる。発生した熱によって、側囲部２２３が溶融される。溶融された樹脂は、隙間ｗ２に流れ込み、脚部７５の周囲が覆われ、脚部７５を溶着により保持する電子部品保持部２２４が形成される。

電子部品保持部２２４を形成した後の第３工程において、電子部品接続部４４４にて、脚部７５と複数のセンサ接続バスバー４４とを溶接により固定する。これにより、電子部品（抵抗７２１）のバスバーユニット２０への搭載が完了する。このように、電子部品保持部２２４を形成した後に、脚部７５を電子部品接続部４４４にて溶接により固定することによって、電子部品接続部４４４に対する脚部７５の位置決めが容易となり、電子部品接続部４４４における溶接による固定強度が向上する。

なお、図１３および図１４に示すように、溝部２２２の底面２２２２と、脚部７５と、の間に隙間ｗ５が形成されているが、当該隙間ｗ５を形成する必要が無いように、収納部２２１の深さｄ１もしくは溝部２２２の深さｄ２を適宜調整しても良い。

また、電子部品保持部２２４は、溝部２２２の一部において、形成されても良いし、溝部２２２に収納される脚部７５の延びる方向の全域において、形成されても良い。後者の場合、溶着に要する樹脂量を多く確保することができ、溶着による保持強度を向上させることができる。

他、図１２ないし図１４に示すように、チップ８０１は、断面視において湾曲しているため、電子部品保持部２２４の治具８０と対向する面も湾曲した形で形成される。すなわち、電子部品保持部２２４の当該面は、斜視において、ドームもしくは半円柱の形状をしている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、チップ８０１を、断面視において、矩形状にしても良い。すなわち、電子部品保持部２２４の当該面は、斜視において、角柱もしくは円錐の形状としても良い。

バスバーホルダ本体部 ２２
収納部 ２２１
溝部 ２２２
側面 ２２２１
底面 ２２２２
側囲部 ２２３
頂部 ２２３１
電子部品保持部 ２２４
頂部 ２２４１
コイル接続バスバー ３１、３２、３３
センサ接続バスバー ４１、４２、４３、４４、４５、４６、５１、５２、５３
電子部品接続部 ４１３、４２３、４３３、４４３、４４４、４４５、４５３、４５４、４５５、４６３、４６４、５１３、５２３、５３３
ホールＩＣ ６１、６２、６３
抵抗 ７１１、７１２、７２１、７２２、７３１、７３２
コンデンサ ７１３、７２３、７３３
電子部品本体部 ７４
脚部 ７５
曲げ部 ７６
治具 ８０
チップ ８０１
支持部 ８０２

Claims (6)

1. 電子部品本体部と該電子部品本体部から延びる脚部を有する電子部品と、
   前記電子部品と電気的に接続するバスバーと、
   前記バスバーを支持し、絶縁性材料で形成されるバスバーホルダと、
   を備えるバスバーユニットであって、
   前記バスバーホルダは、
   前記バスバーホルダ本体部と、該バスバーホルダ本体部から径方向外側に設けられたコネクタ部とで構成され、
   前記バスバーホルダ本体部は、
   前記バスバーと前記脚部とを溶接により固定する電子部品接続部を有し、
   前記バスバーホルダ本体部は、前記電子部品本体部と前記電子部品接続部との間にて前記脚部を溶着により保持する電子部品保持部を有することを特徴とする。
2. 前記電子部品保持部は、前記電子部品接続部よりも前記電子部品本体部寄りに位置していることを特徴とする請求項１に記載のバスバーユニット。
3. 前記電子部品保持部は、前記電子部品本体部よりも前記電子部品接続部寄りに位置していることを特徴とする請求項１に記載のバスバーユニット。
4. 前記バスバーホルダ本体部は、前記脚部を、該脚部が延びる方向とは垂直な方向から囲む側囲部を有し、前記電子部品保持部の頂部は、前記側囲部の頂部よりも前記収納部の底面側に位置することを特徴とする請求項１ないし３に記載のバスバーユニット。
5. 前記電子部品保持部は、前記脚部の延びる方向全域もしくは一部において形成されていることを特徴とする請求項１ないし３に記載のバスバーユニット。
6. 前記脚部が、前記電子部品本体部から延びる方向とは異なる方向に曲げられた曲げ部を有していることを特徴とする請求項１ないし３に記載のバスバーユニット。

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