JP2015119621A - 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であって、かつホルダ４０内にインサート成形により予め設けられている。
【選択図】図６

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って、かつ前記ホルダ内にインサート成形により予め設けられているところに特徴を有する。

ホルダ内に端子が予めインサート成形により設けられ、絶縁電線が環形に回曲されつつ対応する端子に圧接されることで各導電リングが形成される。導電リングが、予めホルダ内に設けられた端子に後から絶縁電線を圧接した構造であるから、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、各端子はインサート成形により予めホルダに設けられるのであるから、端子の配設位置や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、から構成されるとともに、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、前記各絶縁電線を個別に挿入可能な環形の収容溝が同心に配されて設けられており、前記各収容溝内に、所定の前記給電端子と前記接続端子とが対応する前記絶縁電線に対して圧接可能に配されている。
ホルダの各収容溝内に、給電端子と接続端子とが所定の配置で予め設けられ、対応する絶縁電線が環形に回曲されつつ給電端子と接続端子とに圧接されることにより、各収容溝内に導電リングが個別に収容された形態となる。

（２）前記端子が、前記収容溝の溝底に載置された基板における長さ方向の端縁に同収容溝の幅内に緊密に嵌る上向きの圧接刃が形成されるとともに、前記基板の側縁から前記相手の導電部材と接続される接続板が前記収容溝の内面に沿って立ち上がり形成された形状である。
収容溝内に設けられた端子に絶縁電線を圧接により接続する場合は、絶縁電線が当該端子の接続板を避けつつ収容溝の上面開口から挿入されて圧接刃に押し込まれる。圧接刃が収容溝の幅内に緊密に嵌って開き止めされているから、圧接がより確実に行われる。

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、また端子の配設位置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 ホルダの平面図 被覆電線の配設構造を示す平面図 接続端子の斜視図 給電端子の斜視図 接続端子に対する被覆電線の圧接動作を示す断面図 給電端子に対する被覆電線の圧接動作を示す断面図 圧接刃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に係る端子の圧接刃の圧接状態を示す概略斜視図 同横断面図 実施形態４に係る端子の圧接刃の圧接状態を示す概略斜視図 同縦断面図 実施形態５に係る給電端子に対する被覆電線の圧接動作を示す断面図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図８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合成樹脂製のホルダ４０とを備えている。ホルダ４０は、後記するように、全体として環形をなす上面開口の溝状をなし、内部には、互いに径を異にする同幅の環形をなす４本の収容溝４５が同心に配されて形成され、各収容溝４５に、上記した３個の導電リング１０と中性点リング１５とが個別に収容されている。

内側に配される３個の導電リング１０はそれぞれ、図６に示すように、多数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、図３に示すように、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。

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、水平な基板２１の一側縁から、上端に接続部２３を有する接続板２２が立ち上がり形成されているとともに、同基板２１における接続板２２が形成された側縁とは直角をなす一端縁から、圧接刃２５が上向きに形成されている。同圧接刃２５は、ホルダ４０の収容溝４５の溝幅内に緊密に嵌合可能な幅を有している。

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、図５に示すような形状に形成されている。すなわち、水平な基板３１の一側縁から、所定寸法立ち上がったのち外方に向けて延出したＬ型をなす接続板３２が形成され、同接続板３２の延出端に接続部３３が設けられているとともに、同基板３１の一端縁に、接続端子２０と同様の上向きの圧接刃２５が形成された形状である。
ただし、給電端子３０は、接続板３２の延出長さを異にした３種類が設けられ、図２に示すように、Ｕ相の導電リング１０Ｕ用として接続板３２Ｕが中間長の給電端子３０Ｕが、Ｖ相の導電リング１０Ｖ用として接続板３２Ｖが最大長の給電端子３０Ｖが、また、Ｗ相の導電リング１０Ｗ用として接続板３２Ｗが最小長の給電端子３０Ｗが、ぞれぞれ備えられている。

ホルダ４０は、図２に示すように、全体として上面開口の溝状をなし、同ホルダ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同幅の環形をなす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。

さて、本実施形態では、上記した接続端子２０と給電端子３０とがホルダ４０の各収容溝４５内にインサート成形により予め埋設されている。
内側の３本の収容溝４５Ｕ，４５Ｖ，４５Ｗには、それぞれ６個の接続端子２０が、等角度（６０度）間隔を開けて設けられており、ただし各収容溝４５Ｕ，４５Ｖ，４５Ｗ間で位相が２０度ずつずれている。各接続端子２０は、図６に示すように、収容溝４５における所定箇所の溝底に基板２１が当てられ、接続板２２が外側の溝面に沿ってその上端まで立ち上がり、かつ上向きの圧接刃２５が溝幅内に緊密に嵌った形態で一体形成されている。

最外側の収容溝４５Ｎには、１８個の接続端子２０が等角度（２０度）間隔を開けて設けられている。同収容溝４５Ｎに配された接続端子２０は、収容溝４５Ｕ，４５Ｖ，４５Ｗの接続端子２０と同じように、接続板２２が外側の溝面に沿って立ち上がるとともに、圧接刃２５が溝幅内に緊密に嵌った形態で一体形成されている。ただし、最外側の収容溝４５Ｎの接続端子２０の配設位置は、その内側の収容溝４５Ｗに配された接続端子２０とは、位相が若干ずれている。

内側の３本の収容溝４５Ｕ，４５Ｖ，４５Ｗにはまた、それぞれ対応する給電端子３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗが設けられている。各給電端子３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの配設位置は、各収容溝４５Ｕ，４５Ｖ，４５Ｗに設けられた所定の接続端子２０（周方向において２０度間隔を開けて並んで組をなす３個の接続端子２０）の各配設位置から、時計回り方向の前方に所定角度ずれた位置である。

給電端子３０は、図７に示すように、収容溝４５における所定箇所の溝底に基板３１が当てられ、接続板３２の垂直部３５が外側の溝面に沿ってその上端を越えた位置まで立ち上がったのち、水平部３６がホルダ４０の上方を通って外壁４１（図２）の外側まで延出するとともに、上向きの圧接刃２５が溝幅内に緊密に嵌った形態で一体形成されている。

本実施形態の集中配電部材Ｓの組立手順の一例を説明する。図２に示すように、内側の３本の収容溝４５Ｕ，４５Ｖ，４５Ｗにそれぞれ６個の接続端子２０と１個の給電端子３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗを、また最外側の収容溝４５Ｎに１８個の接続端子２０をインサート成形により埋設したホルダ４０が形成され、このホルダ４０が水平な組立台上に設置される。
係る状態から、各収容溝４５に対して被覆電線１１が押し込まれる。内側の３本の収容溝４５Ｕ，４５Ｖ，４５Ｗについては、各収容溝４５Ｕ，４５Ｖ，４５Ｗの周長に対応した長さを有する被覆電線１１が、図３に示すように環形に回曲されつつ、図６及び図７に示すように、６個の接続端子２０並びに給電端子３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの圧接刃２５に向けて押し込まれる。

ここで、内側から２番目の収容溝４５Ｕと、同３番目の収容溝４５Ｗについては、被覆電線１１を押し込むに当たり、図２に示すように、給電端子３０Ｖの接続板３２Ｖまたは給電端子３０Ｕの接続板３２Ｕが邪魔になるから、被覆電線１１をそれらを潜らせながら対応する収容溝４５Ｕ，４５Ｖに押し込む必要がある。
被覆電線１１は、図８に示すように、絶縁被覆１３が破断されつつ圧接溝２６内に押し込まれ、圧接溝２６の両側面の間で芯線１２が挟持されることで、同被覆電線１１の芯線１２と６個の接続端子２０及び給電端子３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗが電気的に接続される。すなわち、導電リング１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗが形成される。

最外側の収容溝４５Ｎには、最大長さを有する被覆電線１１が環形に回曲されつつ、同収容溝４５Ｎ内に押し込まれる。ここでは、給電端子３０Ｗの接続板３２Ｗが邪魔になるから、被覆電線１１は同接続板３２Ｗを潜って、同収容溝４５Ｎに配された１８個の接続端子２０の圧接刃２５に向けて押し込まれ、同様に圧接溝２６内に圧接されることで、同被覆電線１１の芯線１２と１８個の接続端子２０とが電気的に接続される。すなわち、中性点リング１５が形成される。

以上により、図１に示すように、ホルダ４０の各収容溝４５に、３本の導電リング１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗと中性点リング１５とが収容された集中配電部材Ｓが形成される。ここで、各導電リング１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗに設けられた６個ずつの接続端子２０の接続部２３は、それぞれ、仕切壁４３の上縁から突出した形態を採る。
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、各接続板３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗの水平部３６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、各接続板３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗの延出端の接続部３３が円弧線上に並んで配される。
さらに、中性点リング１５に設けられた１８個の接続端子２０の接続部２３が、外壁４１の上縁から突出した形態を採る。

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の外面に回り込むように配線され、続いて上面を通って、組をなすＵ，Ｖ，Ｗの接続端子２０の接続部２３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の外面に回り込むように配線されたのち、対応する中性点リング１５の接続端子２０の接続部２３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３３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３３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、ホルダ４０の収容溝４５内に接続端子２０と給電端子３０とを予めインサート成形により埋設しておき、後から被覆電線１１を環形に回曲しつつ対応する接続端子２０と給電端子３０の圧接刃２５に圧接することで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とはホルダ４０にインサート成形により一体形成するのであるから、接続端子２０や給電端子３０の配設位置を簡単に変更でき、また接続端子２０や給電端子３０の接続部２３，３３の向きも、同接続端子２０や給電端子３０の形状に変更を加えることにより比較的簡単に変更でき、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。
接続端子２０や給電端子３０の圧接刃２５が、収容溝４５の溝幅内に緊密に嵌った形態で設けられているから、被覆電線１１が圧接刃２５の圧接溝２６内に押し込まれた際にも開き止めがなされ、圧接がより確実に行われる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図９及び図１０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９に示すように、基板２１の両端に、一対の上向きの圧接刃２５が、所定間隔を開けて形成されている。両圧接刃２５は、円弧形をなす収容溝４５内で共に溝幅内に緊密に嵌るように、手前側の端縁が若干接近するような斜め姿勢で形成されているとよい。
給電端子３０Ｘは、図１０に示すように、基板３１の両端に、同じく一対の上向きの圧接刃２５が、所定間隔を開けかつ斜め姿勢で対向して形成されている。
各接続端子２０Ｘ、給電端子３０Ｘについて、それぞれ２箇所で被覆電線１１に対する圧接がなされるから、被覆電線１１がより確実に圧接状態に維持される。

＜実施形態３＞
図１１及び図１２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２５Ｙの形状に変更が加えられている。
圧接刃２５Ｙは、３本の圧接脚５０を間隔を開けて配設した上向きの櫛刃状に形成されている。

圧接刃２５Ｙは、被覆電線１１の下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の下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２５Ｙ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１３及び図１４は、本発明の実施形態４を示す。この実施形態では、上記実施形態３で示した圧接刃２５Ｙが、被覆電線１１の下面に対して同被覆電線１１の軸線に沿った向きで差し込まれるようになっている。
圧接刃２５Ｙの３本の圧接脚５０は、それぞれ絶縁被覆１３の下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。

＜実施形態５＞
図１５は、本発明の実施形態５を示す。給電端子３０はインサート成形によりホルダ４０に予め一体形成されるのであるから、図１５に示す給電端子３０Ｚのように、接続板３２Ｚを基板３１の側縁から面一に延出形成した形状とすると、接続板３２Ｚが収容溝４５の底面位置から仕切壁４３や外壁４１（図２参照）を貫通して外部に突出させた形態で配することができる。
すなわち、給電端子３０Ｚの接続板３２Ｚが収容溝４５の上面を横切った構造ではないから、被覆電線１１は接続板３２を潜らせる等することなく、そのまま上方から収容溝４５に押し込むことが可能となる。

＜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）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。
（２）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。
（３）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…被覆電線（絶縁電線）
１２…芯線
１３…絶縁被覆
２０，２０Ｘ…接続端子（端子）
２１…基板
２２…接続板
２３…接続部
２５，２５Ｙ…圧接刃
３０，３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ，３０Ｘ，３０Ｚ…給電端子（端子）
３１…基板
３２，３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗ，３２Ｚ…接続板
３３…接続部
４０…ホルダ
４３…仕切壁
４５，４５Ｕ，４５Ｖ，４５Ｗ…収容溝
５０…圧接脚

Claims (3)

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って、かつ前記ホルダ内にインサート成形により予め設けられてい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、から構成されるとともに、
   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、前記各絶縁電線を個別に挿入可能な環形の収容溝が同心に配されて設けられており、
   前記各収容溝内に、所定の前記給電端子と前記接続端子とが対応する前記絶縁電線に対して圧接可能に配されてい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. 前記端子が、前記収容溝の溝底に載置された基板における長さ方向の端縁に同収容溝の幅内に緊密に嵌る上向きの圧接刃が形成されるとともに、前記基板の側縁から前記相手の導電部材と接続される接続板が前記収容溝の内面に沿って立ち上がり形成された形状であ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。

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