JP2015119620A - モータの集中配電部材 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで製造可能な集中配電部材を提供する。
【解決手段】モータのステータの巻線に電力を供給するための集中配電部材Ｓであって、相手の導電部材と接続される端子２０，３０が周方向に沿って設けられた複数の導電リング１０が、合成樹脂製のホルダ４０内に互いに絶縁された形態で同心に配されて収容されたものにおいて、導電リング１０が環形に形成された絶縁電線１１により構成される一方、端子２０，３０が、絶縁電線１１に圧接により接続される圧接端子となっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータのステータの巻線に電力を供給するための集中配電部材に関する。

従来、３相モータのステータの巻線に電力を供給するための集中配電部材の一例として、特許文献１に記載されたものが知られている。このものは、電源と接続される１個の給電端子と、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の巻線と接続される複数の接続端子とを一方の側縁に備えたバスバーを環形に回曲してなる導電リングが、径寸法を異にした形態で３個備えられ、それらが環形をなす合成樹脂製のホルダ内に、互いに絶縁された形態で径方向に積層されて収容された構造となっている。

特開２００３−１３４７５９号公報

上記従来の集中配電部材に用いる導電リングは、帯状をなすバスバーに、給電端子と接続端子とを一体形成したものを、金属平板製の素材からプレス加工により打ち抜き、そののちバスバーを円環状に回曲する一方、給電端子と接続端子とを曲げ加工して形成しており、特に、帯状のバスバーの側縁から給電端子や接続端子が突出した形状のものを素材から打ち抜くのであるから、歩留まりすなわち素材の材料取りが悪く、材料費ひいては製造コストが高くつくという問題があった。

一方、給電端子と接続端子とをバスバーとは別体に形成し、溶接で後付けすることも提案されているが、煩雑な溶接工程が必要であることから、コスト低減には実効が薄いのが実情であった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、低コストで製造可能な集中配電部材を提供するところにある。

本発明は、モータのステータの巻線に電力を供給するための集中配電部材であって、相手の導電部材と接続される端子が周方向に沿って設けられた複数の導電リングが、合成樹脂製のホルダ内に互いに絶縁された形態で同心に配されて収容されたものにおいて、前記導電リングが環形に形成された絶縁電線により構成される一方、前記端子が、前記絶縁電線に圧接により接続される圧接端子であるところに特徴を有する。

導電リングが、環形をなす絶縁電線に複数の端子が圧接により後付け装着された構造であるから、例えば、導電リングが、複数の端子を側縁に一体に設けたバスバーを環形に回曲して形成したものと比較すると、材料取りにおいて不利となることが回避でき、ひいてはコスト低減を図ることができる。また、各端子は後付けで装着できるのであるから、端子の向き等の装着姿勢の自由度が高められる。

また、以下のような構成としてもよい。
（１）前記端子は、電源側端子と接続される給電端子と、前記巻線と接続される接続端子と、から構成され、前記給電端子と前記接続端子との少なくともいずれか一方が、前記絶縁電線に圧接される圧接刃を有する圧接端子である。

（２）前記ホルダが上面開口の環形の溝状をなし、かつ同ホルダの内部には、環形をなす複数の仕切壁が径方向に間隔を開けて底面から立ち上がり形成されていることにより、前記各導電リングを個別に収容可能な環形の収容溝が同心に配されて設けられているとともに、前記給電端子が、前記導電リングの上面から径方向の外側に突出する形態で設けられているものにおいて、前記ホルダの上面には、前記給電端子を嵌める位置決め溝が形成されている。
導電リングをホルダの対応する収容溝に収容するに当たり、給電端子を位置決め溝に嵌めることで、導電リングの回動方向の位置を正確に位置決めすることができる。

（３）前記ホルダが上面開口の環形の溝状をなし、かつ同ホルダの内部には、環形をなす複数の仕切壁が径方向に間隔を開けて底面から立ち上がり形成されていることにより、前記各導電リングを個別に収容可能な環形の収容溝が同心に配されて設けられているとともに、前記接続端子が、前記導電リングの上面に設けられているものにおいて、前記ホルダの上面には、前記巻線の一端側を嵌めて対応する前記接続端子に向けて案内するガイド溝が形成されている。
巻線の一端をガイド溝に沿わせることで、対応する接続端子に対して正確にかつ迅速に導くことができ、ひいては巻線と接続端子との接続作業を能率良く行うことができる。

本発明の集中配電部材によれば、製造コストの低減が図れ、また端子の装着態様等を容易に変更できる等により構造の自由度を高めることができる。

本発明の実施形態１に係る集中配電部材の平面図 導電リングと中性点リングの配設構造を示す平面図 ホルダの平面図 接続端子の斜視図 給電端子の斜視図 端子の圧接状態を示す断面図 実施形態２に係る接続端子の斜視図 同給電端子の斜視図 実施形態３に係る端子の圧接状態を示す概略斜視図 同断面図 実施形態４に係る端子の圧接状態を示す概略斜視図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図６に基づいて説明する。
本実施形態のモータは、ハイブリッド車に搭載される３相交流６極対のブラシレスモータであり、エンジンとトランスミッションとの間の狭い空間に配置され、エンジンの水平なクランクシャフトに同軸に連結されたロータ（図示せず）と、ロータを同心状に包囲するリング状のステータ（図示せず）と、ステータを同心状に包囲するリング状の集中配電部材Ｓとを備えて構成される。ステータは、コアに巻線を施すことによって構成された複数の磁極（図示せず）によって構成され、磁極は、ロータと同心の円周に沿って一定ピッチで配置されており、各磁極からは巻線の両端が導出されている。

集中配電部材Ｓは、ステータの巻線に電力を供給するためのものであって、先にその全体構造を説明すると、図１ないし図３に示すように、環形をなす３個の導電リング１０と、１個の中性点リング１５と、各導電リング１０と中性点リング１５とを互いに絶縁された形態で同心に配して収容するホルダ４０とを備えている。

図２における内側の３個の導電リング１０はそれぞれ、図６に示すように、多数本の素線からなる芯線１２に絶縁被覆１３を施した被覆電線１１（本発明の絶縁電線に相当）を環形（厳密には一部が欠落している）に回曲して形成されており、それぞれ６個の接続端子２０と、１個の給電端子３０とが設けられた構造であり、径を異にする３個が備えられている。詳細には、中間径のＵ相の導電リング１０Ｕ、小径のＶ相の導電リング１０Ｖ、及び大径のＷ相の導電リング１０Ｗとが備えられている。
なお、３個の導電リング１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗについて共通の説明をする場合には、適宜に導電リング１０として説明する。
また、図１及び図２では、図面の煩雑化を避けるために、大径のＷ相の導電リング１０Ｗでは、接続端子２０の図示が省略されている。

中性点リング１５は、同様に被覆電線１１を環形に回曲して形成されている。同中性点リング１５は、上記した大径のＷ相の導電リング１０Ｗよりもさらに大きい径に形成されているとともに、１８個の接続端子２０が設けられている。

３個の導電リング１０と、中性点リング１５とに設けられる接続端子２０は、導電性に優れた金属板をプレス加工することにより、図４に示すような共通形状に形成されている。接続端子２０は圧接端子であって、水平な基部２１の手前側の端縁から接続部２２が立ち上がり形成されているとともに、基部２１の正面視で左側縁に、同基部２１よりも幅広の圧接刃２３が直角姿勢をなして下向きに形成された形状である。

３個の各導電リング１０に設けられる給電端子３０は同じく圧接端子であって、導電性に優れた金属板をプレス加工することにより形成されており、図５に示すように、先端に接続部３２を備えた接続片３１における左側縁の奥端に、接続端子２０と同様の下向きの圧接刃２３が形成された形状である。
ただし、給電端子３０は、接続片３１の延出長さを異にした３種類が設けられ、Ｕ相の導電リング１０Ｕ用として接続片３１Ｕが中間長の給電端子３０Ｕが、Ｖ相の導電リング１０Ｖ用として接続片３１Ｖが最大長の給電端子３０Ｖが、また、Ｗ相の導電リング１０Ｗ用として接続片３１Ｗが最小長の給電端子３０Ｗが、ぞれぞれ備えられている。

３個の導電リング１０は、以下のようにして製造される。代表してＵ相の導電リング１０Ｕを説明すると、中間長さの被覆電線１１Ｕに対して、６個の接続端子２０が所定の間隔を開けた予め定められた６箇所に装着される。接続端子２０は、図２に示すように、接続部２２を一側（後記するように被覆電線１１が環形に回曲された場合の径方向の外側）に向けた姿勢として、圧接刃２３が被覆電線１１Ｕの上面の所定箇所に差し込まれる。圧接刃２３は、図６に示すように、絶縁被覆１３を破断しつつ押し込まれて、圧接溝２４の両側面の間で芯線１２が挟持されることで、同被覆電線１１Ｕの芯線１２と接続端子２０とが電気的に接続される。

また、対応する給電端子３０が、同被覆電線１１Ｕの所定箇所、詳細には被覆電線１１Ｕの始端から時計回り方向に３番目の接続端子２０の前隣りの位置に装着される。給電端子３０は、接続片３１を一側に向けた姿勢として、同様に図６に示すように、圧接刃２３が上面に差し込まれることで圧接接続される。

上記のように、６個の接続端子２０と１個の給電端子３０とが圧接により装着された被覆電線１１Ｕが、所定の径（中間径）の環形に回曲されることで導電リング１０Ｕが形成される。同導電リング１０Ｕでは、６個の接続端子２０が、６０度の角度間隔を開けた位置ごとに、接続部２２を上方に突出させた姿勢で装着されるとともに、始端から３番目の接続端子２０の前隣りに、給電端子３０Ｕが接続片３１を径方向の外側に延出させた姿勢で装着された形態となる。
他の導電リング１０Ｖ，１０Ｗについても、上記の被覆電線１１Ｕよりも短い被覆電線１１Ｖまたは長い被覆電線１１Ｗに、同じように６個の接続端子２０と１個の給電端子３０Ｖ，３０Ｗとを圧接により装着したのち、各被覆電線１１Ｖ，１１Ｗを小径または大径で環形に回曲することで形成される。

中性点リング１５は、最も長い被覆電線１１Ｎに対して、１８個の接続端子２０が所定の間隔を開けた予め定められた１８箇所に圧接により装着され、そののち導電リング１０Ｗよりも一回り大きい所定径の環形に回曲される。中性点リング１５では、１８個の接続端子２０が、２０度の角度間隔を開けた位置ごとに、接続部２２を上方に突出させた姿勢で装着された形態を採る。

ホルダ４０は絶縁体である合成樹脂製であって、図３に示すように、全体として上面開口の溝状をなし、かつ導電リング１０、中性点リング１５と同様に環形に形成されている。ホルダ４０の内底面からは、環形をなす３枚の仕切壁４３が径方向に所定間隔を開けて全高に亘って立ち上がり形成され、これにより互いに径を異にする円環形をなす４本の収容溝４５が、同心に配されて形成されている。

ホルダ４０における内側の３本の収容溝４５が、導電リング１０を収容するための収容溝であって、３本の収容溝のうち、内から２番目の収容溝４５Ｕには中間径のＵ相の導電リング１０Ｕが、１番内の収容溝４５Ｖには小径のＶ相の導電リング１０Ｖが、また、内から３番目の収容溝４５Ｗには大径のＷ相の導電リング１０Ｗが、それぞれ収容されるようになっている。
残りの最外側の収容溝４５Ｎには、中性点リング１５が収容されるようになっている。

ホルダ４０の上面には、図３に示すように、外壁４１から３枚の仕切壁４３に亘り、１８本のガイド溝４６が所定角度（２０度）間隔を開けて、放射状に形成されている。ステータに設けられた各巻線の一端側は、ホルダ４０の底面から外壁４１のガイド溝４６Ａに回り込むように配線され、続いて上面のガイド溝４６を通って、対応する導電リング１０の接続端子２０の接続部２２に案内されるようになっている。
また、外壁４１の上縁には、上記した各ガイド溝４６の平面視で時計回り方向の後方位置において、凹部４７が切り欠き形成されている。上記した各巻線の他端側は、ホルダ４０の底面から外壁４１のガイド溝４７Ａに回り込むように配線されたのち、凹部４７を通って中性点リング１５の対応する接続端子２０に導かれるようになっている。

さらに、ホルダ４０の上面における周方向の一部には、外壁４１から３枚の仕切壁４３に亘り、３本の幅広の位置決め溝４８が、所定角度（２０度）間隔を開けて放射状に形成されている。各位置決め溝４８Ｕ，４８Ｖ，４８Ｗは、上記したガイド溝４６と交互に配されるように形成されており、それぞれ導電リング１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗに装着された給電端子３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの接続片３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗの基端側を個別に嵌めることができるようになっている。

続いて、本実施形態に係る集中配電部材Ｓの組立手順の一例を説明する。
既述した要領により、６個の接続端子２０と１個の給電端子３０とをそれぞれ所定位置に圧接により装着してなる３個の導電リング１０と、１８個の接続端子２０を圧接により装着した中性点リング１５とが形成される。
一方、水平な組立台上にホルダ４０が設置される。同ホルダ４０の収容溝４５に対して、上記のように形成された３個の導電リング１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗと、中性点リング１５とが収容される。

詳細には、図１に示すように、まず中性点リング１５が、最も外側の収容溝４５Ｎに上方から挿入されて収容される。そのとき、中性点リング１５に装着された１８個の接続端子２０が、それぞれ外壁４１の上縁に形成された凹部４７の内側に位置するように、同中性点リング１５の回動姿勢が合わせられる。

次に、３個の導電リング１０Ｗ，１０Ｕ，１０Ｖが、外周側から順次に対応する収容溝４５Ｗ，４５Ｕ，４５Ｖに上方から挿入されて収容される。各導電リング１０は、それぞれの給電端子３０Ｗ，３０Ｕ，３０Ｖが位置決め溝４８Ｗ，４８Ｕ，４８Ｖに整合した回動姿勢を採った上で、各接続片３０Ｗ，３０Ｕ，３０Ｖを位置決め溝４８Ｗ，４８Ｕ，４８Ｖに嵌めつつ対応する収容溝４５Ｗ，４５Ｕ，４５Ｖに順次に収容される。これにより、各導電リング１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗに装着された６個の接続端子２０はそれぞれ、外壁４１から仕切壁４３の上縁に亘って形成された１８本のガイド溝４６のうち２本置きの６本のガイド溝４６に個別に臨んだ形態を採る。
また、各導電リング１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗの給電端子３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗは、ホルダ４０の上面の所定角度範囲において、各接続片３１が同上面を横切って放射状にホルダ４０の外側に延出され、各接続片３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗの接続部３２が円弧線上に並んで配される。
以上により、集中配電部材Ｓの組み立てが完了する。

このように組み立てられた集中配電部材Ｓは、ブラシレスモータにおけるステータの外周側に嵌められる。
この状態から、ステータに設けられた巻線のうち３個並んだ巻線の一端側が、ホルダ４０の底面から外壁４１のガイド溝４６Ａに回り込むように配線され、続いて上面のガイド溝４６を通って、組をなすＵ，Ｖ，Ｗの接続端子２０に個別にフュージングにより接続される。それとともに、同３個の巻線の他端側が、ホルダ４０の底面から外壁４１のガイド溝４７Ａに回り込むように配線されたのち、凹部４７を通って対応する中性点リング１５の接続端子２０に同じく個別にフュージングにより接続され、これによりスター結線が完了する。このような巻線と接続端子２０との接続が全周に亘って実施され、所定数のスター結線が並列に形成されることになる。

そののち例えば、集中配電部材Ｓとステータとが、各給電端子３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの接続部３２のみは外部に露出させた形態で、環形をなすモールド成形品内に埋設された状態とされる。集中配電部材Ｓを電源側と接続するには、上記の各給電端子３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの接続部３２と、相手の電源側端子（図示せず）とがボルト締結等で接続されることになる。

本実施形態の集中配電部材Ｓでは、導電リング１０について、被覆電線１１に対して所定の接続端子２０と給電端子３０とを圧接により後付け装着したのち、円環形に回曲して形成するようにしたから、従来の導電リングのように、接続端子と給電端子とを側縁に一体に設けたバスバーを環形に回曲して形成したものと比較すると、材料取りにおいて不利となることが回避でき、ひいては製造コストの低減を図ることができる。また、接続端子２０と給電端子３０とは後付けで装着できるのであるから、接続部２２，３２の向き等の装着姿勢や、装着位置を比較的容易に変更でき、ひいては集中配電部材Ｓの全体構造の自由度が高められる。

ホルダ４０の上面には、各導電リング１０における給電端子３０の接続片３１を個別に嵌める位置決め溝４８が形成されているから、各導電リング１０をホルダ４０の対応する収容溝４５に収容するに当たり、給電端子３０の接続片３１を対応する位置決め溝４８に嵌めることにより、当該導電リング１０の回動方向の位置を正確に位置決めすることができる。
また、ホルダ４０の上面には、ステータの巻線の一端側を嵌めて導電リング１０の対応する接続端子２０に向けて案内するガイド溝４６が形成されているから、巻線の一端をガイド溝４６に沿わせて配線することで、対応する接続端子２０に対して正確にかつ迅速に導くことができ、ひいては巻線と接続端子２０との接続作業を能率良く行うことができる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図７及び図８によって説明する。この実施形態では、接続端子２０Ｘと給電端子３０Ｘの構造に変更が加えられている。
接続端子２０Ｘは、図７に示すように、接続部２２を備えた基部２１の左右両端に、一対の下向きの圧接刃２３が、所定間隔を開けて対向した形態で設けられている。
給電端子３０Ｘは、図８に示すように、先端に接続部３２を形成した接続片３１の奥端の左右の両側縁に、一対の下向きの圧接刃２３が、所定間隔を開けて対向した形態で設けられている。

接続端子２０Ｘ、給電端子３０Ｘがともに、間隔を開けて対向配置された一対の圧接刃２３を被覆電線１１に差し込んで圧接するのであるから、接続端子２０Ｘと給電端子３０Ｘとをより正確な姿勢で装着することができる。

＜実施形態３＞
図９及び図１０は、本発明の実施形態３を示す。この実施形態では、接続端子２０（２０Ｘ）と給電端子３０（３０Ｘ）とにそれぞれ備える圧接刃２３Ｙの形状に変更が加えられている。
圧接刃２３Ｙは、３本の圧接脚５０を間隔を開けて配設した下向きの櫛刃状に形成されている。

圧接刃２３Ｙは、被覆電線１１の上面に対して同被覆電線１１の軸線と直角をなして差し込まれ、両端の圧接脚５０は、その内側縁が絶縁被覆１３の側面を破断しつつ押し込まれて、芯線１２の外周に押し付けられ、また中央の圧接脚５０が、絶縁被覆１３の上面を突き破って芯線１２の内部に突き刺さり、高圧力で接触する。

ここで、圧接脚５０が芯線１２の内部に突き刺さった場合も、芯線１２の変形を伴って高圧力で芯線１２に接触するのであるから、広義の圧接と見なすことができる。
言い換えると本発明では、圧接刃が電線の被覆を突き破ったのち、芯線に対して高圧力で押し付けられる限り、「圧接」と定義される。
本実施形態によれば、接続端子２０（２０Ｘ）若しくは給電端子３０（３０Ｘ）の圧接刃２３Ｙと、被覆電線１１の芯線１２との接触面積を増加させる分、導電性が高められる。

＜実施形態４＞
図１１に示すように、上記実施形態３で示した圧接刃２３Ｙを、被覆電線１１の上面に対して同被覆電線１１の軸線に沿った向きで差し込むようにしてもよい。
圧接刃２３Ｙの３本の圧接脚５０は、それぞれ絶縁被覆１３の上面を突き破ったのち芯線１２の内部に突き刺さって、芯線１２に対して高圧力で接触し、すなわち圧接される。
ホルダ４０の収容溝４５の幅を小さく抑えたい場合等に有利となる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）導電リングの製造手順としては、被覆電線を先に環形に回曲形成したのち、接続端子と給電端子とを所定位置に圧接により装着するようにしてもよい。
（２）上記実施形態では、導電リングを被覆電線で構成した場合を例示したが、エナメル線等のマグネットワイヤも適用可能であり、さらには他の形態の絶縁電線全般を適用することができる。

（３）上記実施形態では、１個の導電リングに設ける接続端子の数が６個である場合を例示したが、モータの極対数の条件等に応じて６個以外のものにも適用できる。
（４）本発明は、中性点を備えないデルタ結線方式の集中配電部材にも適用可能である。

Ｓ…集中配電部材
１０，１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗ…導電リング
１１，１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ…被覆電線（絶縁電線）
１２…芯線
１３…絶縁被覆
２０，２０Ｘ…接続端子（端子）
２２…接続部
２３，２３Ｙ…圧接刃
３０，３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ，３０Ｘ…給電端子（端子）
３１，３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗ…接続片
３２…接続部
４０…ホルダ
４３…仕切壁
４５，４５Ｕ，４５Ｖ，４５Ｗ…収容溝
４６…ガイド溝
４８…位置決め溝
５０…圧接脚

Claims (4)

1. モータのステータの巻線に電力を供給するための集中配電部材であって、
   相手の導電部材と接続される端子が周方向に沿って設けられた複数の導電リングが、合成樹脂製のホルダ内に互いに絶縁された形態で同心に配されて収容されたものにおいて、
   前記導電リングが環形に形成された絶縁電線により構成される一方、
   前記端子が、前記絶縁電線に圧接により接続される圧接端子であることを特徴とするモータの集中配電部材。
2. 前記端子は、電源側端子と接続される給電端子と、前記巻線と接続される接続端子と、から構成され、前記給電端子と前記接続端子との少なくともいずれか一方が、前記絶縁電線に圧接される圧接刃を有する圧接端子であることを特徴とする請求項１記載のモータの集中配電部材。
3. 前記ホルダが上面開口の環形の溝状をなし、かつ同ホルダの内部には、環形をなす複数の仕切壁が径方向に間隔を開けて底面から立ち上がり形成されていることにより、前記各導電リングを個別に収容可能な環形の収容溝が同心に配されて設けられているとともに、
   前記給電端子が、前記導電リングの上面から径方向の外側に突出する形態で設けられているものにおいて、
   前記ホルダの上面には、前記給電端子を嵌める位置決め溝が形成されていることを特徴とする請求項２記載のモータの集中配電部材。
4. 前記ホルダが上面開口の環形の溝状をなし、かつ同ホルダの内部には、環形をなす複数の仕切壁が径方向に間隔を開けて底面から立ち上がり形成されていることにより、前記各導電リングを個別に収容可能な環形の収容溝が同心に配されて設けられているとともに、
   前記接続端子が、前記導電リングの上面に設けられているものにおいて、
   前記ホルダの上面には、前記巻線の一端側を嵌めて対応する前記接続端子に向けて案内するガイド溝が形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３記載のモータの集中配電部材。

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