JP2014197951A - バスバーユニットおよびブラシレスモータ - Google Patents
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Abstract
【課題】鋼板の無駄部分の発生を少なくして歩留まりを良くし、ひいては製造コストを低減する。
【解決手段】各バスバー50,51,52,53は、鋼板を折り曲げて形成され、各コイル接続部CCは、各本体部50a,51a,52a,53aとの境界部分に各本体部50a,51a,52a,53aの延在方向に沿うよう切り込みを入れ、先端側がステータコアの径方向に向けられるよう基端側を折り曲げて形成される。したがって、従前のように鋼板を円弧形状に打ち抜く必要が無く、さらには各本体部50a,51a,52a,53aの長手方向と直交する方向に、各コイル接続部CCを延在させて設ける必要も無くなるので、鋼板の無駄部分の発生を少なくして歩留まりを良くし、ひいては製造コストを低減することが可能となる。
【選択図】図4
【解決手段】各バスバー50,51,52,53は、鋼板を折り曲げて形成され、各コイル接続部CCは、各本体部50a,51a,52a,53aとの境界部分に各本体部50a,51a,52a,53aの延在方向に沿うよう切り込みを入れ、先端側がステータコアの径方向に向けられるよう基端側を折り曲げて形成される。したがって、従前のように鋼板を円弧形状に打ち抜く必要が無く、さらには各本体部50a,51a,52a,53aの長手方向と直交する方向に、各コイル接続部CCを延在させて設ける必要も無くなるので、鋼板の無駄部分の発生を少なくして歩留まりを良くし、ひいては製造コストを低減することが可能となる。
【選択図】図4
Description
本発明は、ステータコアに巻かれたコイルに接続され、鋼板を折り曲げて形成された導電部材を有するバスバーユニット、および当該バスバーユニットを備えたブラシレスモータに関する。
従来、自動車等の車両には、ワイパ装置やパワーウィンド装置等の電装品が搭載されており、これらの電装品の駆動源には、小型でありながら大きな出力が得られる減速機構付モータが用いられている。このような車載用の駆動源は、小型軽量化や電気ノイズの低減が望まれており、小型軽量化を図ることで小型車から大型車まで種々の車両に搭載でき、電気ノイズを発生し難くすることでラジオノイズの発生を抑えて静粛性の向上を図ることができる。
そこで、上記課題を解決するために、減速機構付モータのモータ部にブラシレスモータを採用することが有効となる。つまり、ブラシレスモータにおいては、ブラシやコンミテータを備えない分、軸方向寸法を詰めて小型軽量化を図ることができ、ブラシノイズが発生しない分、電気ノイズを低減して他の車載機器に悪影響を与えることも無い。また、静粛性の向上を図ることができる。
このようなブラシレスモータを開示する技術としては、例えば、特許文献1,2に記載されたものがある。特許文献1,2に記載されたブラシレスモータは、いずれも、筒状に形成されて径方向内側に複数相のコイルが巻かれたステータコア(固定子)と、永久磁石が設けられてステータコアの内側に回転自在に配置されたロータ(回転子)とを備えている。また、ステータコアの軸方向一側にはバスバーユニットが配置されており、当該バスバーユニットは、ステータコアに巻かれた複数相のコイルのそれぞれを、所定の結線方法(並列Y結線等)で配線するようになっている。そして、バスバーユニットは、外部からの駆動電流を各コイルに供給し、これにより各コイルに電磁力が発生し、ひいてはロータが所定の回転数/回転トルクで回転される。
バスバーユニットは、鋼板をプレス加工等することにより所定形状に形成された複数のバスバー(導電部材)を備えており、これらのバスバーは、樹脂モールド体や樹脂製のバスバー保持部材(樹脂ケース)によって、互いに絶縁された状態のもとで保持されている。バスバーユニットは環状に形成されており、この環状形状に合わせて、複数のバスバーは形成されている。
特許文献1に記載された複数のバスバーは、それぞれステータコアの軸方向から見た平面視が円弧形状となるよう鋼板を打ち抜く等して形成されている。つまり、バスバーの板厚方向がステータコアの軸方向に一致されている。そして、複数のバスバーは、ステータコアの軸方向に複数枚積層させた状態のもとで、樹脂モールド体の内部に埋設されている。
一方、特許文献2に記載された複数のバスバーは、略長方形形状となるよう鋼板を打ち抜く等し、その後、バスバー保持部材の環状形状に沿うよう湾曲させることにより形成されている。つまり、上述の特許文献1とは異なり、バスバーの板厚方向がステータコアの径方向に一致されている。そして、複数のバスバーは、ステータコアの径方向に複数枚積層されるようバスバー保持部材に装着されている。
特許文献1に記載されたバスバーは、鋼板を円弧形状に打ち抜く等して形成されるため、打ち抜いた後の鋼板の無駄部分が多くなり、ひいては歩留まりが悪化するという問題を生じ得る。
また、特許文献2に記載されたバスバーは、バスバー保持部材に装着される長方形の本体部に対して、当該本体部の長手方向と直交する方向に、本体部よりも幅狭となった結線用突出部(コイル接続部)を延在させている。したがって、特許文献2においても、打ち抜いた後の鋼板の無駄部分が多くなり、ひいては歩留まりが悪化するという問題を生じ得る。
本発明の目的は、鋼板の無駄部分の発生を少なくして歩留まりを良くし、ひいては製造コストを低減することができるバスバーユニットおよびブラシレスモータを提供することにある。
本発明の一態様では、ステータコアに巻かれたコイルに接続され、鋼板を折り曲げて形成された導電部材を有するバスバーユニットであって、前記導電部材は、前記ステータコアの周方向に延在される本体部と、基端側が前記本体部に接続され、先端側が前記ステータコアの径方向に向けられるコイル接続部と、を備え、前記コイル接続部は、前記本体部との境界部分に前記本体部の延在方向に沿うよう切り込みを入れ、基端側を折り曲げて形成される。
本発明の他の態様では、ステータコアおよび当該ステータコアに対して回転するロータを備えたブラシレスモータであって、前記ステータコアに巻かれたコイルと、前記コイルに接続され、鋼板を折り曲げて形成された導電部材を有するバスバーユニットと、前記導電部材を形成し、前記ステータコアの周方向に延在される本体部と、前記導電部材を形成し、基端側が前記本体部に接続され、先端側が前記ステータコアの径方向に向けられるコイル接続部と、を備え、前記コイル接続部は、前記本体部との境界部分に前記本体部の延在方向に沿うよう切り込みを入れ、基端側を折り曲げて形成される。
本発明の他の態様では、前記コイル接続部を前記本体部の延在方向に並べて一対設け、当該一対のコイル接続部間に前記コイルの端部が挟持される。
本発明の他の態様では、前記本体部には少なくとも1つの角部が形成される。
本発明の他の態様では、前記コイル接続部の前記ステータコアの軸方向に沿う長さ寸法が、前記本体部の前記ステータコアの軸方向に沿う長さ寸法よりも短く設定される。
本発明によれば、導電部材は、鋼板を折り曲げて形成され、コイル接続部は、本体部との境界部分に本体部の延在方向に沿うよう切り込みを入れ、先端側がステータコアの径方向に向けられるよう基端側を折り曲げて形成される。
したがって、従前のように鋼板を円弧形状に打ち抜く必要が無く、さらには本体部の長手方向と直交する方向にコイル接続部を延在させて設ける必要も無くなるので、鋼板の無駄部分の発生を少なくして歩留まりを良くし、ひいては製造コストを低減することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態1について、図面を用いて詳細に説明する。
図1は本発明に係るブラシレスモータを採用したワイパモータを示す斜視図を、図2は図1のブラシレスモータの内部構造を示す斜視図を、図3は図2のバスバーユニットを示す斜視図を、図4は図3のA−A線に沿う断面を示す斜視図を、図5は複数相のコイルの結線状態を示す回路図をそれぞれ示している。
図1に示すワイパモータ10は、図示しない自動車等の車両の前方側にあるフロントワイパ装置の駆動源として用いられるものである。このワイパモータ10は、減速機構を備えた減速機構付モータであって、車室内等に設けられたワイパスイッチ(図示せず)を操作することにより正逆方向に回転駆動される。これにより、フロントウィンドシールド上にあるワイパ部材(図示せず)が揺動運動され、フロントウィンドシールドに付着した雨水等が払拭される。このように、ワイパモータ10は、所定の制御ロジックに基づいて正逆方向に回転駆動される、所謂リバーシングワイパモータとなっている。
ワイパモータ10は、ギヤ部20とモータ部30とを備えており、ギヤ部20およびモータ部30は、それぞれ一対の締結ネジ11によって互いに連結されている。
ギヤ部20は、図1に示すように、溶融したアルミ材料等を鋳造成形することにより所定形状に形成されたギヤケース21を備えている。ギヤケース21の内部には、プラスチック等の樹脂材料によって形成されたウォームホイール22が回転自在に収容されており、ウォームホイール22の回転中心には、出力軸23の基端側が固定されている。出力軸23の先端側はギヤケース21の外部に延出されており、当該出力軸23の先端側には、フロントワイパ装置を形成するワイパアーム等(図示せず)が固定されるようになっている。
ウォームホイール22の外周部にはギヤ歯(図示せず)が形成されており、当該ギヤ歯には、ロータシャフト36のウォームギヤ37が噛み合わされるようになっている。ここで、ウォームホイール22およびウォームギヤ37は減速機構SDを形成しており、当該減速機構SDは、ロータシャフト36の回転を所定の回転速度にまで減速して高トルク化し、高トルク化した回転を出力軸23から外部のワイパアーム等に出力するようになっている。
モータ部30は、図1,2に示すように、鋼板等の磁性材料を深絞り加工(プレス加工)することにより有底筒状に形成されたモータケース31を備えている。このモータケース31の内部には、複数枚の鋼板を積層して略筒状に形成されたステータコア32が固定されており、当該ステータコア32のティース(図示せず)には、複数相のコイル33が巻かれている。ここで、詳細は図示しないが、ステータコア32のティースは9個設けられており、これらのティースにはU相,V相,W相のコイル33が交互に並んでそれぞれ巻かれている。このように、モータ部30は、3相直流のブラシレスモータを採用しており、本発明におけるブラシレスモータを構成している。
ステータコア32の径方向内側には、所定の隙間(エアギャップ)を介してロータ34が回転自在に配置されている。ロータ34は、複数枚の鋼板を積層して略円柱状に形成され、ロータ34の内部には、6つの板状に形成された永久磁石35(図示では3極のみ示す)が設けられている。これにより、U相,V相,W相のコイル33に順番に駆動電流を供給することで各コイル33には電磁力が発生する。そして、発生した電磁力により、ステータコア32に対してロータ34が所定の回転数/回転トルクで、正方向または逆方向に回転するようになっている。
ロータ34の回転中心には、ロータシャフト36の基端側が貫通して固定されている。一方、ロータシャフト36の先端側は、モータケース31の外部に延出され、ギヤ部20を形成するギヤケース21(図1参照)の内部に配置されるようになっている。そして、ロータシャフト36の先端側には、減速機構SDを形成するウォームギヤ37が一体に設けられている。
ステータコア32の軸方向一側(図2中上側)には、略環状に形成されたバスバーユニット40が設けられている。図2,3に示すように、バスバーユニット40の中心部分には、ロータシャフト36が非接触の状態で貫通するようになっており、バスバーユニット40は、ギヤケース21に形成されたバスバーユニット収容部24(図1参照)の内部に収容されるようになっている。
バスバーユニット40は、プラスチック等の樹脂材料(絶縁材料)を射出成形することにより、略環状に形成されたバスバーケース41およびバスバーカバー42を備えている。また、バスバーケース41の内部には、黄銅等の導電性に優れた鋼板を折り曲げることにより、略円弧形状にそれぞれ形成された中性点用バスバー50,U相用バスバー51,V相用バスバー52およびW相用バスバー53が収容されている(図8〜11参照)。
各バスバー50,51,52,53は、ステータコア32のティースに巻かれたU相,V相,W相のコイル33を、図5に示すように、並列Y結線(スター結線とも言う)で配線するようになっている。具体的には、中性点用バスバー50は中性点Cを形成し、U相用バスバー51,V相用バスバー52およびW相用バスバー53は、それぞれ3組のコイル33の中性点C側とは反対側を集約するようになっている。なお、図5に示す破線円の部分が、上述のような機能を備えた各バスバー50,51,52,53を表している。
図6はバスバーケースを示す斜視図を、図7はバスバーカバーを示す斜視図をそれぞれ示している。
図6に示すように、バスバーケース41は、略環状となるよう複数の角部を有する多角形形状に形成されており、具体的には正18角形に形成されている。これにより、バスバーケース41の外周面には18個の平坦面41aが形成されるようになっている。ここで、「18」という数値は、図2に示すステータコア32のティース(あるいはスロット)の数の2倍の数値となっており、つまり、本実施の形態においては、ティースは9個であるため「18」に設定されている。これにより、各バスバー50,51,52,53に設けられた合計18個の各腕部50b,51b,52b,53b(図3参照)を、各平坦面41aに形成された深さ寸法がそれぞれ異なる切り欠き41bに対して、配置し易くしている。
バスバーケース41には、当該バスバーケース41の周方向に沿うよう、第1装着溝41c,第2装着溝41d,第3装着溝41eおよび第4装着溝41fが設けられている。第1装着溝41cは、バスバーケース41の径方向外側に配置され、第4装着溝41fはバスバーケース41の径方向内側に配置されている。第2装着溝41dおよび第3装着溝41eは、バスバーケース41の径方向に沿う第1装着溝41cと第4装着溝41fとの間に配置されている。
各装着溝41c,41d,41e,41fにおいても、複数の角部COを有する正18角形に形成されており、これにより、各装着溝41c,41d,41e,41fに装着される複数の角部COを有する多角形形状の各バスバー50,51,52,53(図8〜11参照)が、がたつくこと無く回り止めされた状態のもとで、正確な位置に位置決めされる。つまり、バスバーユニット40の組み立て工程の簡素化が図れるようになっている。
図4に示すように、各装着溝41c,41d,41e,41fの深さ寸法は、第1装着溝41cから第4装着溝41fに向けて、つまりバスバーケース41の径方向外側から径方向内側に向けて、徐々に浅い深さ寸法になるよう設定されている。これにより、各装着溝41c,41d,41e,41fに各バスバー50,51,52,53を装着した状態のもとで、各バスバー50,51,52,53の各本体部50a,51a,52a,53a間に、高低差dが形成されるようになっている。そして、この高低差dを形成することにより、各バスバー51,52,53の各腕部51b,52b,53bを短絡させることなく、バスバーケース41の径方向外側に引き出せるようにしている。
図7に示すように、バスバーカバー42は、略円盤状に形成されており、バスバーケース41の各装着溝41c,41d,41e,41fを閉塞するようになっている。ここで、バスバーカバー42においても、その外郭形状は正18角形に形成されている。
バスバーカバー42には、略箱形状に形成された端子収容部42aが一体に形成されており、この端子収容部42aには、3つの差し込み孔42b,42c,42dが形成されている。これらの差し込み孔42b,42c,42dには、図示しない接続ソケットに設けられるU相,V相,W相に対応した3つのオス型端子(図示せず)が、それぞれ差し込まれるようになっている。
端子収容部42aの内側には、バスバーユニット40を組み立てた状態のもとで、各差し込み孔42b,42c,42dに対応して、各バスバー51,52,53の各メス型端子51c,52c,53c(図8〜11参照)が配置されるようになっている。これにより、端子収容部42aに接続ソケットを装着することで、各メス型端子51c,52c,53cには各オス型端子が確実に接続されるようになっている。
また、バスバーカバー42の裏面側、つまり、端子収容部42aが形成される側とは反対側には、高さ寸法がそれぞれ異なる複数の突起42eが形成されている。これらの突起42eは、バスバーケース41の各平坦面41aに形成された、深さ寸法が大きい各切り欠き41bに入り込むようになっている。これにより、バスバーケース41に対して、バスバーカバー42をがたつくこと無く、正確な位置に装着することができる。
次に、中性点用バスバー50,U相用バスバー51,V相用バスバー52およびW相用バスバー53の詳細構造について、図面を用いて説明する。ここで、各バスバー50,51,52,53は、本発明における導電部材を構成している。
図8は中性点用バスバーを示す斜視図を、図9はU相用バスバーを示す斜視図を、図10はV相用バスバーを示す斜視図を、図11はW相用バスバーを示す斜視図をそれぞれ示している。
図8〜11に示すように、中性点用バスバー50,U相用バスバー51,V相用バスバー52およびW相用バスバー53は、それぞれ本体部50a,51a,52a,53aと、腕部50b,51b,52b,53bとを備えている。また、U相用バスバー51,V相用バスバー52およびW相用バスバー53においては、それぞれメス型端子51c,52c,53cを備えている。
ここで、中性点用バスバー50の腕部50bは、本体部50aの周方向に沿って等間隔(40°間隔)で9個設けられている。また、U相用バスバー51,V相用バスバー52,W相用バスバー53の各腕部51b,52b,53bは、各本体部51a,52a,53aの周方向に沿って等間隔(120°間隔)で、それぞれ3個ずつ設けられている。つまり、各腕部50b,51b,52b,53bは合計18個設けられている。
各バスバー50,51,52,53は、それぞれ黄銅等よりなる鋼板を打ち抜き加工し、その後、打ち抜いた鋼板を板厚方向に折り曲げることにより、複数の角部COを有するよう多角形形状に形成されている。ここで、各バスバー50,51,52,53は、角部COを有するよう多角形形状に折り曲げられるため、円弧形状に湾曲させる場合に比して、成形後の形状にばらつきが生じ難くなっている。つまり、多角形形状にすることで、成形し易いというメリットを得ている。
図4に示すように、各本体部50a,51a,52a,53aの高さ寸法、つまり、モータ部30を組み立てた状態のもとで、ステータコア32(図2参照)の軸方向に沿う長さ寸法は、いずれもh1に設定されている。また、各腕部50b,51b,52b,53bの高さ寸法、つまり、モータ部30を組み立てた状態のもとで、ステータコア32(図2参照)の軸方向に沿う長さ寸法は、いずれもh2に設定されている。
ここで、各本体部50a,51a,52a,53aの高さ寸法h1は、各腕部50b,51b,52b,53bの高さ寸法h2の略3倍の高さ寸法に設定され、各腕部50b,51b,52b,53bの高さ寸法h2の方が、各本体部50a,51a,52a,53aの高さ寸法h1よりも短く設定されている。例えば、高さ寸法h1は略3.0mmに設定され、高さ寸法h2は略1.0mmに設定されている。
各本体部50a,51a,52a,53aは、それぞれ各装着溝41c,41d,41e,41f(図6参照)に装着可能なように、角部COを有するよう正18角形に対応するよう屈曲成形されており、各本体部50a,51a,52a,53aは、一部が切り欠かれた略円弧形状(略C字形状)に形成されている。つまり、モータ部30を組み立てた状態のもとで、各本体部50a,51a,52a,53aは、ステータコア32(図2参照)の周方向に延在され、さらには各本体部50a,51a,52a,53aの板厚方向がステータコア32(図2参照)の径方向に一致されている。
各腕部50b,51b,52b,53bは、一対のコイル接続部CCをそれぞれ備えており、各コイル接続部CCは、各本体部50a,51a,52a,53aの延在方向に並べて設けられている。各コイル接続部CCは、各本体部50a,51a,52a,53aとの境界部分BL(図12(a)参照)に、各本体部50a,51a,52a,53aの延在方向に沿うよう切り込みを入れて、各コイル接続部CCの基端側を折り曲げて形成されている。
具体的には、各コイル接続部CCは、各本体部50a,51a,52a,53aの径方向外側に折り曲げられており、これにより各腕部50b,51b,52b,53bは、略U字形状に形成されている。つまり、各コイル接続部CCの基端側は各本体部50a,51a,52a,53aの軸方向一側にある長辺部LSに一体に接続され、各コイル接続部CCの先端側は各本体部50a,51a,52a,53aの径方向外側に向けられている。
各コイル接続部CCの先端側には、コイル33(図2参照)の端部が電気的に接続されるようになっており、互いに向き合う各コイル接続部CCの離間距離はTに設定されている。この離間距離Tは、コイル33の直径寸法よりも若干小さい寸法となっており、これにより各コイル接続部CCは、コイル33の端部を挟持するようになっている。このように、各コイル接続部CC間にコイル33の端部を挟持する構造を採るため、種々の線径のコイルに対して各コイル接続部CCが容易に弾性変形して対応可能となっている。また、モータ部30への駆動電流が2つの各コイル接続部CCを介して1つのコイル33に流されるため、各コイル接続部CCの電流密度をそれぞれ小さくして、ひいては各コイル接続部CC(各腕部50b,51b,52b,53b)の高さ寸法をh2(略1.0mm)として、各バスバー50,51,52,53の小型化を実現している。
各腕部50b,51b,52b,53bの各本体部50a,51a,52a,53aの径方向に沿う長さ寸法は、それぞれW1,W2,W3,W4に設定されている(W1<W2<W3<W4)。このように、バスバーケース41(図4参照)の径方向外側にある中性点用バスバー50からU相用バスバー51,V相用バスバー52,W相用バスバー53に向けて、各腕部50b,51b,52b,53bの長さ寸法を徐々に長く設定することにより、各腕部50b,51b,52b,53bのバスバーケース41の径方向外側への突出量を、それぞれ略同じ寸法となるようにしている。これにより、各腕部50b,51b,52b,53b、つまり各コイル接続部CCに対するコイル33の端部の接続作業を容易に行えるようにしている。
各メス型端子51c,52c,53cは、各本体部51a,52a,53aの軸方向に延在するよう設けられている。つまり、各メス型端子51c,52c,53cは、各本体部51a,52a,53aの延在方向と直交する方向に延ばされている。各メス型端子51c,52c,53cの基端側は、各本体部51a,52a,53aの長辺部LSに一体に接続され、各メス型端子51c,52c,53cの先端側は、各本体部51a,52a,53aの長辺部LSから若干離れた位置で屈曲成形されている。そして、この屈曲成形された先端部分に、接続ソケットの各オス型端子(図示せず)が差し込まれるようになっている。
ここで、各メス型端子51c,52c,53cは、バスバーカバー42(図7参照)における端子収容部42aの内部に配置されるようになっており、それぞれ各差し込み孔42b,42c,42dに対応するようになっている。また、各メス型端子51c,52c,53cに接続される接続ソケットの各オス型端子は、図1に示すギヤカバーGCの内側に装着された制御基板(図示せず)に電気的に接続されている。これにより、モータ部30には、制御された所定の大きさの駆動電流が供給されるようになっている。
次に、各バスバー50,51,52,53のうち、中性点用バスバー50を代表として、本発明に係るバスバーの歩留まり状態について、図面を用いて詳細に説明する。
図12(a),(b)は歩留まり状態を比較して示す説明図を示している。
図12(a)に示すように、本発明においては、幅寸法がH1で長さ寸法がL1の鋼板(面積S1)から、2つの中性点用バスバー50を打ち抜くことができるようになっている。なお、各中性点用バスバー50を打ち抜いた後に残る部分は、図中網掛け部分となっている。ここで、各中性点用バスバー50を打ち抜く際には、それと同時に境界部分BLも形成されるようになっている。つまり、各中性点用バスバー50を打ち抜く際には、プレス成形装置の加工歯(図示せず)によって、境界部分BLに切り込みが入れられるようになっている。これにより、本体部50aに隣接して各コイル接続部CCが形成される。
一方、図12(b)に示すように、比較例においては、本発明と比較しやすいように、本体部Aの高さ寸法を本発明と同じh1とした場合、本体部Aの幅方向に、高さ寸法h1と略等しい長さ寸法h3(h1≒h3)のコイル接続部Bを形成するため、2つの中性点用バスバーBBを形成するには、幅寸法がH2(H2>H1)で長さ寸法がL2(L2>L1)の鋼板(面積S2>S1)が必要となる。
このように、本発明においては、比較例に比して用いる材料が少なくて済み、さらには、比較例の歩留まりが約50%であったのに対し、本発明の歩留まりは約57%であった。つまり、本発明のように、本体部50aと各コイル接続部CCとの間の境界部分BLに切り込みを入れて、各コイル接続部CCの基端側を折り曲げるようにすることで、鋼板の無駄部分の発生を少なくし、歩留まりを良くしたバスバーを提供することが可能となる。
次に、以上のように形成したバスバーユニット40の組み立て手順について、図面を用いて詳細に説明する。
図13はバスバーユニットの組み立て手順を説明する説明図を、図14はコイル接続部とコイルの端部との接続手順を説明する説明図をそれぞれ示している。
まず、図13に示すように、別の製造工程で製造されたバスバーケース41とバスバーカバー42とを準備する。さらに、これらのバスバーケース41の内部に設けられる中性点用バスバー50,U相用バスバー51,V相用バスバー52およびW相用バスバー53を準備する。ここで、各バスバー50,51,52,53は、それぞれ別の製造工程で、鋼板を打ち抜いた後に、鋼板を板厚方向に折り曲げることにより形成される。なお、各バスバー50,51,52,53を折り曲げる方向は板厚方向のみであるため、容易に折り曲げ加工をすることができ、ひいては各バスバー50,51,52,53に歪み等の不具合が発生し難くなっている。
次に、図中矢印(1)に示すように、中性点用バスバー50の本体部50aを、バスバーケース41の第1装着溝41cに装着する。また、図中矢印(2)に示すように、U相用バスバー51の本体部51aを、バスバーケース41の第2装着溝41dに装着する。さらに、図中矢印(3)に示すように、V相用バスバー52の本体部52aを、バスバーケース41の第3装着溝41eに装着する。さらにまた、図中矢印(4)に示すように、W相用バスバー53の本体部53aを、バスバーケース41の第4装着溝41fに装着する。
ここで、図3に示すように、各バスバー50,51,52,53の各腕部50b,51b,52b,53bが、バスバーケース41の周方向に沿って等間隔となるように装着する。また、各バスバー50,51,52,53および各装着溝41c,41d,41e,41fは多角形形状に形成されているので、各バスバー50,51,52,53は、バスバーケース41への装着後において周方向に位置ズレを起こすことは無い。
その後、図中矢印(5)に示すように、バスバーカバー42をバスバーケース41に臨ませて、バスバーカバー42により各装着溝41c,41d,41e,41fを閉塞する。このとき、各バスバー51,52,53の各メス型端子51c,52c,53cが、バスバーカバー42の端子収容部42a内に配置されるようにする。これにより、バスバーユニット40が完成する。ここで、バスバーケース41およびバスバーカバー42は、接着剤や超音波溶着等の接着手段により接着されるようになっている。
次に、各腕部50b,51b,52b,53bを形成する各コイル接続部CCと、コイル33の端部との接続方法について説明する。ただし、図14においては、中性点用バスバー50の腕部50b(各コイル接続部CC)を示しているが、他の腕部51b,52b,53b(各コイル接続部CC)についても、同様に接続される。
まず、互いに向き合った各コイル接続部CCの間に、コイル33の端部を装着する。このとき、コイル33の端部は、各コイル接続部CCによって挟持される。そして、固定部材60と可動部材61とを有する溶接工具62を用い、固定部材60を各コイル接続部CCのいずれか一方に当接させ、可動部材61を各コイル接続部CCのいずれか他方に当接させる。そして、図中矢印(6)に示すように可動部材61を固定部材60に向けて近接移動させ、当該状態のもとで溶接工具62を通電操作する。これにより、各コイル接続部CCの各々がコイル33の端部に溶接により強固に接続され、各コイル接続部CCとコイル33の端部との電気的な接続が完了する。
ここで、固定部材60を、一方のコイル接続部CCに平面で面接触させているため、溶接工具62により溶接箇所(各コイル接続部CCおよびコイル33の端部)を安定支持することができる。したがって、溶接箇所によって溶接状態にばらつきが生じること等を確実に抑制することができ、ひいては当該溶接作業においても歩留まりを向上させることができる。
ここで、各腕部50b,51b,52b,53b(各コイル接続部CC)について、上記と同様に溶接作業が行われる。ただし、当該溶接作業は、手作業であっても良いし、溶接ロボット(図示せず)による自動であっても良い。また、各コイル接続部CCのうちの、ストレート形状のコイル接続部CC(図中右側)の平面に固定部材60を当接させ、湾曲形状のコイル接続部CC(図中左側)の平面に可動部材61を当接させるようにしているが、上記と逆にしても構わない。
以上詳述したように、実施の形態1に係るバスバーユニット40およびモータ部30によれば、各バスバー50,51,52,53は、鋼板を折り曲げて形成され、各コイル接続部CCは、各本体部50a,51a,52a,53aとの境界部分(図12の符号BLを参照)に各本体部50a,51a,52a,53aの延在方向に沿うよう切り込みを入れ、先端側がステータコア32の径方向に向けられるよう基端側を折り曲げて形成される。また、互いに向き合った各コイル接続部CCにコイル33を装着させる際、各コイル接続部CCのコイル33が挿入される側である互いに向き合った先端側の幅と、コイル33が装着される各本体部50a,51a,52a,53a側の幅とを比べ、先端側の幅を幅広とし、各本体部50a,51a,52a,53a側の幅を幅狭としても良い。つまり、各コイル接続部CCにおいて、コイル33が挿入される側を広く、コイル33が固定される側を狭くするように、コイル33を挟持させるようにしても良い。これにより、各コイル接続部CCへコイル33を装着させる工程を容易とすることができる。
したがって、従前のように鋼板を円弧形状に打ち抜く必要が無く、さらには各本体部50a,51a,52a,53aの長手方向と直交する方向に、各コイル接続部CCを延在させて設ける必要も無くなるので、鋼板の無駄部分の発生を少なくして歩留まりを良くし、ひいては製造コストを低減することが可能となる。
次に、本発明の実施の形態2について、図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施の形態1と同様の機能を有する部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。
図15は実施の形態2に係る複数相のコイルの結線状態を示す回路図を示している。
図15に示すように、実施の形態2においては、U相,V相,W相のコイル33を、並列デルタ結線(三角結線とも言う)で配線するようにした点のみが異なっている。具体的には、U相用バスバー51,V相用バスバー52およびW相用バスバー53を備えており、実施の形態1のような中性点用バスバー50(図5参照)は備えていない。ただし、各バスバー51,52,53には、それぞれ腕部(図示せず)が6つずつ形成される。ここで、図15に示す略V字形状の破線で囲った部分が、上述のような機能を備えた各バスバー51,52,53を表している。
以上のように形成した実施の形態2においても、上述した実施の形態1と同様の作用効果を奏することができる。これに加えて、実施の形態2においては、並列デルタ結線で配線しているため、中性点用バスバーを省略して部品点数の削減を図り、よりモータ部の小型軽量化を図ることが可能となる。ここで、上述の実施の形態1および実施の形態2においては、何れも並列回路であるものを示したが、本発明はこれに限らず、直列回路にも対応することができる。
次に、本発明の実施の形態3について、図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施の形態1と同様の機能を有する部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。
図16は実施の形態3に係るコイル接続部の形状を示す図14に対応する図を示している。
図16に示すように、実施の形態3における各コイル接続部CCは、そのさらに先端側が本体部50aの延在方向一側(図中左側)に折り曲げられている点のみが異なっている。つまり、各コイル接続部CCのさらに先端側には、本体部50aの延在方向一側に延びる先端接続部70がそれぞれ一体に設けられている。各先端接続部70の離間距離は、実施の形態1と同様にTに設定されており、これにより各先端接続部70は、コイル33の端部を挟持するようになっている。
そして、各コイル接続部CCを形成する各先端接続部70とコイル33の端部とを接続するには、溶接工具62の固定部材60を、本体部50a寄りにある先端接続部70に当接させ、溶接工具62の可動部材61を、図中矢印(7)に示すように、本体部50a側とは反対側にある先端接続部70に当接させるようになっている。
以上のように形成した実施の形態3においても、上述した実施の形態1と同様の作用効果を奏することができる。これに加えて、実施の形態3においては、各バスバーの径方向から溶接工具62を臨ませることができるので、上述した実施の形態2のように、多くの腕部を有するような場合において、隣り合う腕部に邪魔されること無く溶接することができる。つまり、多くの腕部を有するバスバーであっても、溶接作業を容易にすることができる。
次に、本発明の実施の形態4について、図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施の形態1と同様の機能を有する部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。
図17は実施の形態4に係るコイル接続部の形状を示す図14に対応する図を示している。
図17に示すように、実施の形態4における各コイル接続部CCは、そのさらに先端側が本体部50aの延在方向一側および他側(図中左右側)に折り曲げられている点のみが異なっている。つまり、各コイル接続部CCのさらに先端側には、本体部50aの延在方向一側および他側に延びる先端接続部80がそれぞれ一体に設けられている。各先端接続部80の折り曲げ部分には、境界凹部81が形成されており、当該境界凹部81にコイル33の端部が位置決めされるようになっている。
そして、各コイル接続部CCを形成する各先端接続部80とコイル33の端部とを接続するには、溶接工具62の固定部材60(2個)を、本体部50a側から各先端接続部80に当接させ、溶接工具62の可動部材61を、図中矢印(8)に示すように、境界凹部81に位置決めされたコイル33の端部に直に当接させるようになっている。
以上のように形成した実施の形態4においても、上述した実施の形態3と同様の作用効果を奏することができる。これに加えて、実施の形態4においては、溶接工具62の可動部材61をコイル33の端部に直に当接させるため、コイル33の端部を押し潰すようにして境界凹部81に接続することができる。したがって、溶接強度(接続剛性)をより向上させることが可能となる。
次に、本発明の実施の形態5について、図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施の形態1と同様の機能を有する部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。
図18は実施の形態5に係るバスバーユニットを示す図4に対応する図を示している。
図18に示すように、実施の形態5においては、各バスバー50,51,52,53の各本体部50a,51a,52a,53aの高さ寸法、つまり、モータ部30を組み立てた状態のもとで、ステータコア32(図2参照)の軸方向に沿う長さ寸法が異なっている。また、各本体部50a,51a,52a,53aの高さ寸法の変更に伴い、バスバーケース41の各装着溝41c,41d,41e,41fの深さ寸法も異なっている。
具体的には、各本体部50a,51a,52a,53aの高さ寸法h4は、各腕部50b,51b,52b,53bの高さ寸法h2の略2/3倍の高さ寸法に設定されている(h4<h2)。つまり、実施の形態1に比して、略1/4の長さとなるよう短く設定されている。
以上のように形成した実施の形態5においても、上述した実施の形態1と同様の作用効果を奏することができる。これに加えて、実施の形態5においては、各本体部50a,51a,52a,53aの高さ寸法h4を短くして、出力の小さなモータ部30(図1参照)に対応することができる。したがって、モータ部30をより小型軽量化することができる。すなわち、各本体部50a,51a,52a,53aの高さ寸法は、モータ部30の仕様等(消費電力等)に合わせて変更すれば良い。
次に、本発明の実施の形態6について、図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施の形態1と同様の機能を有する部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。
図19は実施の形態6に係るW相用バスバーを示す斜視図を示している。
図19に示すように、実施の形態6においては、W相用バスバー53に設けられる各腕部53bが向けられる方向のみが異なっている。つまり、各腕部53bは、各コイル接続部CCを本体部53aの径方向内側に折り曲げることにより、略U字形状に形成されている。このように、W相用バスバー53においては、バスバーユニット40(図3参照)の径方向内側において、コイル33の端部に接続されるようになっている。なお、各腕部53bは、他のバスバー50,51,52を跨ぐ必要が無いため、本体部53aの径方向に沿う長さ寸法はW1に設定されている。この長さ寸法W1は、実施の形態1における中性点用バスバー50の腕部50b(図8参照)の長さ寸法と等しくなっている。
以上のように形成した実施の形態6においても、上述した実施の形態1と同様の作用効果を奏することができる。これに加えて、実施の形態6においては、溶接箇所を、バスバーユニット40の径方向外側と径方向内側とに分散させることができ、溶接作業を容易にすることができる。ただし、バスバーユニット40の径方向内側に余裕がある場合には、例えば、V相用バスバー52の各腕部52bについても、本体部52aの径方向内側に向けることができる。なお、各腕部が向けられる方向に合わせて、バスバーケース41に形成される各装着溝41c,41d,41e,41f(図4参照)の深さ寸法を変更する等、バスバーケース41の形状を適宜見直すようにする。
本発明は上記各実施の形態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、上記各実施の形態においては、各バスバー51,52,53に、それぞれメス型端子51c,52c,53cを設けたものを示したが、本発明はこれに限らず、オス型端子を設けることもできる。この場合、端子形状の簡素化を図ることができ、各バスバー51,52,53の成形作業を容易にできる。
また、上記各実施の形態においては、各バスバー50,51,52,53を、正18角形に対応した多角形形状に形成したものを示したが、本発明はこれに限らず、少なくとも1つの角部を形成するようにしても良い。この場合、バスバーケース41の各装着溝41c,41d,41e,41fについても、各バスバー50,51,52,53に形成した少なくとも1つの角部に整合するように、少なくとも1つの角部を形成するようにする。このように角部が1つであっても、回り止めの機能を発揮することができる。
さらに、上記各実施の形態においては、「18」という数値の設定理由として上記各実施形態に限らない。例えば、ステータコアを9個に分割し、分割された各ステータコアのそれぞれのティースにコイルを集中的に巻く場合(集中巻き)、各ステータコアにコイルのコイルエンドは2つ存在することとなる。そのため、ティース(各ステータコア)の数の2倍として「18」が設定されることとしても良い。この場合においても、上記各実施の形態と同様の効果が得られる。
また、上記各実施の形態においては、バスバーケース41とバスバーカバー42とは樹脂により形成され、各バスバー50,51,52,53を組み付けにより設けたものを示したが、本発明はこれに限らない。例えば、樹脂により形成されるバスバーケースおよびバスバーカバーを形成する際に、各バスバーを一体成形するようにしても良い。また、各バスバーを樹脂モールドするようにしても良い。
さらに、上記各実施の形態においては、バスバーケース41およびバスバーカバー42は、接着剤や超音波溶着等の接着手段により接着させるようにしたものを示したが、本発明はこれに限らない。例えば、バスバーケース41およびバスバーカバー42に、嵌合部および被嵌合部を設け、嵌合部および被嵌合部を嵌め込むことで互いが固定されるようにしても良い。このとき、バスバーケース41およびバスバーカバー42のどちらか一方に嵌合部を設け、どちらか他方に被嵌合部を設けることとする。これにより、バスバーケース41およびバスバーカバー42の組付けを容易にすることができる。
また、上記各実施の形態においては、ブラシレスモータとしてのモータ部30を、フロントワイパ装置の駆動源として用いられるワイパモータ10に適用したものを示したが、本発明はこれに限らない。例えば、パワーウィンド装置,サンルーフ装置さらにはスライドドア装置等、他の車載装置に用いられる駆動源にも適用することができる。
10 ワイパモータ
11 締結ネジ
20 ギヤ部
21 ギヤケース
22 ウォームホイール
23 出力軸
24 バスバーユニット収容部
30 モータ部(ブラシレスモータ)
31 モータケース
32 ステータコア
33 コイル
34 ロータ
35 永久磁石
36 ロータシャフト
37 ウォームギヤ
40 バスバーユニット
41 バスバーケース
41a 平坦面
41b 切り欠き
41c 第1装着溝
41d 第2装着溝
41e 第3装着溝
41f 第4装着溝
42 バスバーカバー
42a 端子収容部
42b,42c,42d 差し込み孔
42e 突起
50 中性点用バスバー(導電部材)
50a 本体部
50b 腕部
51 U相用バスバー(導電部材)
51a 本体部
51b 腕部
51c メス型端子
52 V相用バスバー(導電部材)
52a 本体部
52b 腕部
52c メス型端子
53 W相用バスバー(導電部材)
53a 本体部
53b 腕部
53c メス型端子
CC コイル接続部
CO 角部
LS 長辺部
BL 境界部分
C 中性点
GC ギヤカバー
SD 減速機構
60 固定部材
61 可動部材
62 溶接工具
70 先端接続部
80 先端接続部
81 境界凹部
A 本体部
B コイル接続部
BB 中性点用バスバー
11 締結ネジ
20 ギヤ部
21 ギヤケース
22 ウォームホイール
23 出力軸
24 バスバーユニット収容部
30 モータ部(ブラシレスモータ)
31 モータケース
32 ステータコア
33 コイル
34 ロータ
35 永久磁石
36 ロータシャフト
37 ウォームギヤ
40 バスバーユニット
41 バスバーケース
41a 平坦面
41b 切り欠き
41c 第1装着溝
41d 第2装着溝
41e 第3装着溝
41f 第4装着溝
42 バスバーカバー
42a 端子収容部
42b,42c,42d 差し込み孔
42e 突起
50 中性点用バスバー(導電部材)
50a 本体部
50b 腕部
51 U相用バスバー(導電部材)
51a 本体部
51b 腕部
51c メス型端子
52 V相用バスバー(導電部材)
52a 本体部
52b 腕部
52c メス型端子
53 W相用バスバー(導電部材)
53a 本体部
53b 腕部
53c メス型端子
CC コイル接続部
CO 角部
LS 長辺部
BL 境界部分
C 中性点
GC ギヤカバー
SD 減速機構
60 固定部材
61 可動部材
62 溶接工具
70 先端接続部
80 先端接続部
81 境界凹部
A 本体部
B コイル接続部
BB 中性点用バスバー
Claims (8)
- ステータコアに巻かれたコイルに接続され、鋼板を折り曲げて形成された導電部材を有するバスバーユニットであって、
前記導電部材は、
前記ステータコアの周方向に延在される本体部と、
基端側が前記本体部に接続され、先端側が前記ステータコアの径方向に向けられるコイル接続部と、
を備え、
前記コイル接続部は、前記本体部との境界部分に前記本体部の延在方向に沿うよう切り込みを入れ、基端側を折り曲げて形成される、バスバーユニット。 - 請求項1記載のバスバーユニットにおいて、
前記コイル接続部を前記本体部の延在方向に並べて一対設け、当該一対のコイル接続部間に前記コイルの端部が挟持される、バスバーユニット。 - 請求項1または2記載のバスバーユニットにおいて、
前記本体部には少なくとも1つの角部が形成される、バスバーユニット。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のバスバーユニットにおいて、
前記コイル接続部の前記ステータコアの軸方向に沿う長さ寸法が、前記本体部の前記ステータコアの軸方向に沿う長さ寸法よりも短く設定される、バスバーユニット。 - ステータコアおよび当該ステータコアに対して回転するロータを備えたブラシレスモータであって、
前記ステータコアに巻かれたコイルと、
前記コイルに接続され、鋼板を折り曲げて形成された導電部材を有するバスバーユニットと、
前記導電部材を形成し、前記ステータコアの周方向に延在される本体部と、
前記導電部材を形成し、基端側が前記本体部に接続され、先端側が前記ステータコアの径方向に向けられるコイル接続部と、
を備え、
前記コイル接続部は、前記本体部との境界部分に前記本体部の延在方向に沿うよう切り込みを入れ、基端側を折り曲げて形成される、ブラシレスモータ。 - 請求項5記載のブラシレスモータにおいて、
前記コイル接続部を前記本体部の延在方向に並べて一対設け、当該一対のコイル接続部間に前記コイルの端部が挟持される、ブラシレスモータ。 - 請求項5または6記載のブラシレスモータにおいて、
前記本体部には少なくとも1つの角部が形成される、ブラシレスモータ。 - 請求項5〜7のいずれか1項に記載のブラシレスモータにおいて、
前記コイル接続部の前記ステータコアの軸方向に沿う長さ寸法が、前記本体部の前記ステータコアの軸方向に沿う長さ寸法よりも短く設定される、ブラシレスモータ。
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