JP2016039682A - モータユニット - Google Patents

Abstract

【課題】モータの巻線どうしの接続および巻線とインバータとの接続をコンパクトに行うことができるモータユニットを提供すること。【解決手段】パワーモジュール３１を、周方向に略等間隔で配置したインバータ３を、モータ１のコア１３ｃの軸方向位置に配置し、インバータ３とコア１３ｃとの間にバスバー基板２を設け、バスバー基板２に、巻線４，４の直列結線を行う直列結線バスバー２１と、直列結線組４ａの入力側のコイルエンド４ｅとパワーモジュール３１とを結線するＡＣ結線バスバー２２と、を、それぞれ、径方向に異なる位置で、周方向に略等間隔で並設し、直列結線バスバー２１は、直列結線させる巻線４，４の間で周方向に延在させ、かつ、一端の入力側結線部２１ａと他端の出力側結線部２１ｂとを、径方向で異なる位置に配置したことを特徴とするモータユニットとした。【選択図】図５

Description

本発明は、モータと、電力制御用のパワーモジュールを搭載したインバータと、を備えたモータユニットに関し、特に、モータのコイルとパワーモジュールとの接続技術に関する。

従来、モータとして、コイルを、多相に接続したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このようなモータにおいて、コイルの巻線を多相に接続した場合、この巻線どうしの接続、巻線とインバータとの接続をコンパクトに行うことが要求される。そこで、この従来技術では、複数の略Ｃ状の相別用の導電部材を複数組み合わせて環状を成し、外径方向に突出したコイル結線用端子を周方向に一定間隔で有し、軸方向に電源側の接続端子を突出したコイル接続体を備えている。そして、モータにおいて、コイルの軸方向位置に、環状のコイル接続体を設置し、コイル結線用端子とコイルとを接続し、モータのハウジングから突出させた接続端子を電源側と接続させている。

特開２００３−３２４８８３号公報

しかしながら、上記従来技術では、パワーモジュールを備えたインバータをモータに一体に組み付けることを考慮していない。このため、インバータをモータに組み付けた場合に、コイル接続体から軸方向に突出させた接続端子と、パワーモジュールとの接続のための配線が複雑になるとともに、その配線スペースが必要になる。特に、多相の巻線を、並列に有したものでは、パワーモジュールとの接続個所が増え、いっそう配線が複雑になるとともに、配線スペースも増大する。
そして、必要な配線スペースが増加すれば、インバータを組み付けたモータユニット全体の体積も大きくなるという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、モータの巻線どうしの接続および巻線とインバータとの接続をコンパクトに行うことができるモータユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、
パワーモジュールを、周方向に略等間隔で配置したインバータを、モータのコアの軸方向位置に配置し、
前記インバータと前記コアとの間にバスバー基板を設け、
前記バスバー基板に、前記巻線の直列結線を行う直列結線バスバーと、この直列結線した複数の巻線による直列結線組の入力側のコイルエンドと前記パワーモジュールとを結線するモジュール結線バスバーと、を、それぞれ、径方向に異なる位置で、周方向に略等間隔で並設し、
前記直列結線バスバーは、前記直列結線させる前記巻線の間で周方向に延在させ、かつ、一端の入力側結線部と他端の出力側結線部とを、径方向で異なる位置に配置したことを特徴とするモータユニットとした。

本発明のモータユニットでは、モータのコアの軸方向にインバータを配置し、巻線どうしの接続と、巻線とインバータのパワーモジュールとの接続とを、モータのコアとインバータとの間に介在させたバスバー基板により行うようにした。
したがって、巻線どうしの接続、および、巻線とインバータのパワーモジュールとの接続の配線スペースが不要となり、コンパクトに接続することが可能となる。
しかも、バスバー基板では、巻線どうしの直列結線を行う直列結線バスバーと、巻線とパワーモジュールとの接続を行うモジュール結線バスバーとを、径方向に異なる位置で、周方向に略等間隔に配置した。
このため、直列結線バスバーどうしを径方向に重ねたものや、直列結線バスバーとモジュール結線バスバーとを同径位置に配置したものと比較して、バスバー基板における各バスバーの取り回しを単純化して、バスバーの全長を抑えた効率良い配置が可能となる。これにより、コンパクトな配線構造としてモータユニットの小型化を図ることができる。

実施の形態１のモータユニットの概略構造を示す分解斜視図である。 実施の形態１のモータユニットの結線状態の説明図である。 実施の形態１のモータユニットの要部を示す図であり、（ａ）はステータおよびロータを軸方向から見た正面図、（ｂ）はステータに対するステータコイルの巻き付け状態を示す正面図、（ｃ）はコイルエンドを示すモータの側面図である。 実施の形態１のモータユニットのステータコイルの各巻線とパワーモジュールとの結線関係を示す回路図である。 実施の形態１のモータユニットにおけるバスバー基板と、バスバー基板による巻線の結線状態の説明図である。 実施の形態１のモータユニットのバスバー基板を示す図であって、（ａ）は各バスバーとコイルエンドおよびＡＣ結線端子と電流センサとの配置を示す斜視図、（ｂ）は断面図である。 実施の形態１のモータユニットにおける巻線のスロットの配置と接続の関係を示す巻線回路図である。 実施の形態２のモータユニットを示す分解斜視図である。 実施の形態３のモータユニットにおけるバスバー基板の各バスバーの配置を示す正面図である。 実施の形態３のモータユニットのステータコイルの巻き付け状態を示す要部の拡大図である。 実施の形態４のモータユニットにおけるバスバー基板の各バスバーの配置を示す正面図である。 実施の形態４のモータユニットのステータコイルの巻き付け状態を示す概略図である。 実施の形態５のモータユニットにおけるバスバー基板の各バスバーの配置を示す正面図である。 実施の形態５のモータユニットにＡＣ結線バスバーにおける接続構造を示す側面図である。 実施の形態６のモータユニットにおけるバスバー基板の各バスバーの配置を示す正面図である。 実施の形態との比較例のバスバー基板を示す正面図である。

以下、本発明のモータユニットを実現する最良の形態を、図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
（実施の形態１）
実施の形態１のモータユニットの構成を説明する。
[モータユニットの全体構成]
図１は、実施の形態１のモータユニットの概略構造を示す分解斜視図であり、モータユニットは、図１に示すように、モータ１とバスバー基板２とインバータ３とを備えた、機電一体ユニット構造としている。
なお、この実施の形態１のモータユニットは、例えば、図示を省略した車両の駆動輪に回転を与えるために車両に搭載されたインホイールタイプのモータユニットとして用いることができる。

まず、モータ１の構成を説明する。
モータ１は、図３（ａ）に示すように、ロータシャフト１１と、ロータ１２と、ステータ１３と、を備えている。
ロータ１２は、ロータシャフト１１の外周に固定され、図示を省略した永久磁石を周方向に間隔を空けて埋設した積層鋼板により構成されている。

ステータ１３は、ロータ１２の外周との間にエアギャップを介して設けられ、略円環状のコア１３ｃを備えている。本実施の形態１のステータ１３は、２０スロット構造であり、コア１３ｃの内周には、軸心方向に突設されたステータティース１４が周方向に一定間隔で配置され、ステータティース１４どうしの間に、スロット１５が全部で２０個形成されている。

さらに、スロット１５の位置には、ステータティース１４に巻き付けられたステータコイル４０が配置されている。なお、ステータティース１４およびスロット１５について、特定のものを指さない場合には、単にステータティース１４、スロット１５とする。一方、ステータティース１４およびスロット１５について、特定のものを指す場合には、図５に示すように、各符号１４，１５の後ろに、それぞれ、２０個の何番目かを示す（１）などのカッコ書き数字を付けて表記する。
本実施の形態１では、ステータコイル４０は、ステータティース１４に巻き付けて形成した２０個の巻線４を、５相２直列２並列で結線した構造としている。

（巻線の結線構造）
次に、ステータコイル４０の巻線４の結線構造の概略を図４により説明する。
なお、５相２直列２並列の計２０個の巻線４について、特定のものを指さない場合には、単に巻線４と表記する。一方、特定のものを指す場合には、符号４の後ろに、５相２並列のいずれかを示す（Ｕ１）（Ｕ２）（Ｖ１）（Ｖ２）（Ｗ１）（Ｗ２）（Ｘ１）（Ｘ２）（Ｙ１）（Ｙ２）の符号を付けて表記する。

図４は、ステータコイル４０の各巻線４（Ｕ１）〜４（Ｙ１）、４（Ｕ２）〜４（Ｙ２）の結線状態を示している。
図４に示すように、巻線４は、同相の２個を直列に結線して直列結線組４ａを形成し、この直列結線組４ａを５組並列に接続して５相２直列の結線構造を形成し、これを２組並列に結線し、さらに、５相２直列２並列結線構造としている。
そして、各直列結線組４ａは、それぞれ、パワーモジュール３１と中性点バスバー２３とに接続している。
すなわち、パワーモジュール３１は、直列結線組４ａの数だけ設けられており、直列結線組４ａのそれぞれを、対応する直列結線組４ａに接続している。また、直列結線組４ａの、５相の並列接続組ごとに、中性点バスバー２３（１）、２３（２）に接続している。

なお、１０個のパワーモジュール３１は、特定のものを指さない場合には、単にパワーモジュール３１と表記する。一方、特定のものを指す場合には、符号３１の後ろに、５相２並列のいずれかを示す（Ｕ１）（Ｕ２）（Ｖ１）（Ｖ２）（Ｗ１）（Ｗ２）（Ｘ１）（Ｘ２）（Ｙ１）（Ｙ２）の符号を付けて表記する。

（巻線結線の具体例）
次に、巻線４（Ｕ１）〜４（Ｙ１）、４（Ｕ２）〜４（Ｙ２）の構成およびその結線の具体例を、巻線４（Ｕ１）、４（Ｕ１）を代表して図５に基づいて説明する。

図５は、Ｕ１相を形成する巻線４（Ｕ１）、４（Ｕ１）の結線状態を示している。
図において上側の巻線４（Ｕ１）は、１つのスロット１５（２）を飛ばして２つのステータティース１４（１），１４（２）に跨って巻き付けている。そして、このような巻き付けを、スロット１５を１つ置きに、Ｕ１相，Ｗ１相，Ｙ１相，Ｖ１相,Ｘ１相，Ｕ２相，Ｗ２相，Ｙ２相，Ｖ２相,Ｘ２相の順に行っている。
また、前述のスロット１５（１）の時計回り方向の隣のスロット１５（２）には、Ｖ２相の巻線４を配置し、１つ置きにＸ２相、Ｕ１相、Ｗ１相、Ｙ１相、Ｖ１相、Ｘ１相、Ｕ２相、Ｗ２相、Ｙ２相の順に配置している。

したがって、スロット１５（１）に配置したＵ１相の巻線４と直列接続するもう１つのＵ１相の巻線４（Ｕ１）は、スロット１５（７）を飛ばして２つのステータティース１４（６），１４（７）に跨って巻き付けられている。
図７は、実施の形態１のモータユニットにおける巻線４のスロットの配置と接続との関係を示す巻線回路図であり、全部で２０のスロット１５の内の、１２のスロット１５における上記の巻線４の接続状態を回路図で表している。

そして、上述の巻き付けにより１つのスロット１５には、２相の巻線が径方向に重ねられる。すなわち、巻線４を１つおきに順に巻き付けるため、図示のように、スロット１５（１）のＵ１相のコイルの外径側にＸ２相の巻線４が重ねられ、その時計回り方向の隣には、Ｖ２相のコイルの内径側にＹ２相の巻線４が重ねられる。

図５において、各スロット１５の四角枠が、各巻線４の巻き付け位置に相当し、かつ、各巻線４のコイルエンド４ｅの配置となっている。具体的には、前述の巻線４（Ｕ１）では、入力側のコイルエンド４ｅの一方が、スロット１５（１）の内径側の位置に配置され、出力側のコイルエンド４ｅがスロット１５（３）の外径側の位置に配置される。このように、各巻線４は、それぞれ、２本のコイルエンド４ｅ，４ｅを、径方向および周方向に異なる位置で、図１、図３（ｃ）に示すように、バスバー基板２の方向に突出させている。
さらに、巻線４は、周方向に５個離れて配置した同相の巻線４と直列に接続している。この接続は、バスバー基板２に設けた直列結線バスバー２１により行っている。

（バスバー基板の構成）
次に、バスバー基板２について簡単に説明する。
バスバー基板２は、図１に示すように、軸方向でモータ１とインバータ３との間に介在されている。このバスバー基板２は、前述の同相の巻線４，４の結線、この結線で形成される直列結線組４ａの入力側のコイルエンド４ｅとパワーモジュール３１との接続、直列結線組４ａの出力側のコイルエンド４ｅと中性点バスバー２３との接続を行う（図４参照）。

このバスバー基板２は、図５に示すように、円環状に形成され、直列結線バスバー２１、ＡＣ結線バスバー（モジュール結線バスバー）２２、中性点バスバー２３、電流センサ２４を備えている。なお、各バスバー２１〜２３、および電流センサ２４についても、特定のものを指さない場合には、単に２１，２２，２３，２４と表記する。一方、特定のものを指す場合には、各符号２１〜２４の後ろに、５相２並列のいずれかを示す（Ｕ１）（Ｕ２）（Ｖ１）（Ｖ２）（Ｗ１）（Ｗ２）（Ｘ１）（Ｘ２）（Ｙ１）（Ｙ２）の符号を付けて表記する。
バスバー基板２は、これらの、直列結線バスバー２１、ＡＣ結線バスバー２２、中性点バスバー２３を用いて、図４に示す、５相２直列２並列結線を行う。

図５に示すように、直列結線バスバー２１は、バスバー基板２の径方向の中央で、周方向に延在され、かつ、周方向に略等間隔で１０個並設されている。
ＡＣ結線バスバー２２は、バスバー基板２において、直列結線バスバー２１の内径方向側の位置で、周方向に略等間隔で１０個並設されている。
中性点バスバー２３は、バスバー基板２において、直列結線バスバー２１の外径方向側の位置で、周方向に延在され２個並設されている。
なお、バスバー基板２は、本体が絶縁性を有した樹脂により形成され、各バスバー２１〜２３は、図６（ｂ）に示すように、バスバー基板２の内部に配索されている。

以下に、各バスバー２１，２２，２３の詳細ならびに結線構造について説明する。
[直列結線バスバーによる結線]
直列結線バスバー２１による同相の巻線４，４の直列結線について説明する。
図５に示す直列結線バスバー２１（Ｕ１）は、スロット１５（３）の外径側に配置した巻線４（Ｕ１）のコイルエンド４ｅと、スロット１５（６）の内径側に配置した巻線４（Ｕ１）のコイルエンド４ｅとを結線している。
このように、各直列結線バスバー２１は、それぞれの周方向両端部の入力側結線部２１ａと出力側結線部２１ｂとに、周方向に３つ離れたスロット１５，１５に配置された各コイルエンド４ｅ，４ｅを結線することで、１組の巻線４，４を直列結線する。
そこで、各直列結線バスバー２１は、両端の入力側結線部２１ａと出力側結線部２１ｂとの径方向および周方向の位置が、接続対象となる巻線４のコイルエンド４ｅ，４ｅの軸方向延長線上に配置されるように形成されている。すなわち、各直列結線バスバー２１は、周方向に、スロット１５の略３つ分の長さを有し、かつ、周方向の両端の位置を、スロット１５の径方向の深さに相当する寸法だけずらして配置している。
よって、各直列結線バスバー２１は、周方向に隣り合うものとのみ、径方向と周方向とに一部のみが重なって配置されている。このため、各直列結線バスバー２１を配置するために必要な径方向寸法は、直列結線バスバー２１を径方向に２重配置できる寸法程度でよい。

次に、各直列結線バスバー２１の入出力側結線部２１ａ，２１ｂと、コイルエンド４ｅとの結線構造について、図２により、簡単に説明する。
バスバー基板２には、コイルエンド４ｅとの結線部には、貫通穴２ａが穿設されている。そして、前述の入出力側結線部２１ａ，２１ｂは、図２では図示を省略するがこの貫通穴２ａに臨んで配置されている。そこで、図２に示すように、コイルエンド４ｅを貫通穴２ａに差し込み、この状態で、貫通穴２ａに半田を流し込むことで、各コイルエンド４ｅと、各直列結線バスバー２１との結線を行う。

[ＡＣ結線バスバーの結線]
次に、ＡＣ結線バスバー２２による直列結線組４ａの入力側のコイルエンド４ｅとインバータ３のパワーモジュール３１との結線について説明する。
すなわち、前述のように、直列に接続された２個の巻線４，４の２本のコイルエンド４ｅ，４ｅのうち、内径側に配置された入力側のコイルエンド４ｅを、バスバー基板２のＡＣ結線バスバー２２を介して、パワーモジュール３１に接続している。
ここで、インバータ３について説明を加える。
インバータ３は、図４に示すように、ステータコイル４０の各直列結線組４ａに、それぞれ、電力を供給する１０個のパワーモジュール３１（Ｕ１）〜３１（Ｙ１）、３１（Ｕ２）〜３１（Ｙ２）を備えている。すなわち、パワーモジュール３１は、相数×並列数だけ設けている。

これら１０個のパワーモジュール３１（Ｕ１）〜３１（Ｙ１）、３１（Ｕ２）〜３１（Ｙ２）は、図１に示すように、インバータ３において、周方向に一定の間隔で配置されている。これらパワーモジュール３１は、円環状のバスバー基板２と略同径の範囲に設けられている。

ＡＣ結線バスバー２２は、図５に示すように、バスバー基板２の内周部に、周方向に略等間隔で設けられている。そして、このＡＣ結線バスバー２２は、図示のように、周方向に開いた横Ｕ字状に形成され、内径側の一端（四角枠表示）がインバータ３に設けたパワーモジュール３１に接続され、外径側の一端（丸枠表示）が、巻線４のコイルエンド４ｅに接続されている。
すなわち、２０個のスロット１５のうちの１つ置きに配置された１０個の内径側のコイルエンド４ｅに対応してＡＣ結線バスバー２２を配置している。そして、ＡＣ結線バスバー２２に接続される各コイルエンド４ｅの相がＵ１〜Ｙ１、Ｕ２〜Ｙ２の全ての相となるように、前述の巻線４を配置している。なお、ＡＣ件線バスバー２２に接続しない残りの１０個のスロット１５の内径側に配置されたコイルエンド４ｅは、前述の直列結線バスバー２１に接続されるもので、こちらもＵ１〜Ｙ１、Ｕ２〜Ｙ２の全ての相に対応している。

すなわち、ＡＣ結線バスバー２２の外径側の一端部の位置が、直列結線組４ａの入力側のコイルエンド４ｅの軸方向延長位置であって、このコイルエンド４ｅと周方向および径方向で略同一位置に配置されている。そして、このコイルエンド４ｅと、ＡＣ結線バスバー２２とは、前述の結線構造と同様に、貫通穴２ａにコイルエンド４ｅを差し込み、半田を流し込んで形成したコイル結線部２２ａにより結線している。
また、ＡＣ結線バスバー２２とパワーモジュール３１とは、後述する両端子２５，３１ａにより行っている。すなわち、ＡＣ結線バスバー２２の内径側の一端から、図２に示すように、ＡＣ結線端子２５を軸方向に立ち上げている。一方、各パワーモジュール３１からも、軸方向にパワーモジュール端子３１ａを立ち上げている。両端子２５，３１ａは、周方向および径方向で略同一位置に配置しており、両端子２５，３１ａの先端部を、突き合わせ、半田付けして結線している。

[中性点バスバーによる結線]
次に、上述のように直列結線を行った直列結線組４ａと中性点バスバー２３との接続について説明する。
前述のように、２個の巻線４，４を直列結線した直列結線組４ａの出力側であってスロット１５の外径側に配置されたコイルエンド４ｅを、バスバー基板２の中性点バスバー２３に接続している。

中性点バスバー２３（１）（２）は、図５および図４に示すように、５相並列接続の直列結線組４ａを接続するもので、周方向に２個並設されており、符号の（１）（２）は、その並列接続のいずれかを表す。
これらの中性点バスバー２３（１）、２３（２）は、図５に示すように、バスバー基板２の外周部に、それぞれ、半周分に満たない長さで周方向に延在されている。そして、各中性点バスバー２３は、コイル結線部２３ａ（Ｕ１）、２３ａ（Ｖ１）、２３ａ（Ｗ１）、２３ａ（Ｘ１）、２３ａ（Ｙ１）、２３ａ（Ｕ２）、２３ａ（Ｖ２）、２３ａ（Ｗ２）、２３ａ（Ｘ２）、２３ａ（Ｙ２）を備えている。これらの各コイル結線部２３ａは、それぞれ、巻線４の外径方向側に配置されたコイルエンド４ｅの軸方向位置であって、このコイルエンド４ｅと、径方向および周方向に重なる位置に配置されている。

なお、各中性点バスバー２３は、図示を省略したモータカバーを介して、図示を省略した車体に接地させている。
また、コイルエンド４ｅと、中性点バスバー２３の各コイル結線部２３ａとの接続も、図２に示すように、コイル結線部２３ａの位置に設けた貫通穴２ａにコイルエンド４ｅを差し込み貫通穴２ａに半田を流し込んで（半田付け）結線している。

[電流センサ]
電流センサ２４は、図５に示すように、バスバー基板２の内周部において、ＡＣ結線バスバー２２に３辺を囲まれて配置されている。なお、図６に示すように、ＡＣ結線バスバー２２および前述の直列結線バスバー２１が、バスバー基板２の内部に配索されているのに対し、電流センサ２４は、バスバー基板２において、軸方向でインバータ３側の表面上に実装されている。なお、バスバー基板２の基板部分は、絶縁性の樹脂により形成され、各バスバー２１，２２を流れる電流を絶縁している。
また、電流センサ２４は、ホール素子を用いており、ＡＣ結線バスバー２２に電流が流れたときに、面直方向に鎖交する磁束を検知することで、電流を検出する。そして、ＡＣ結線バスバー２２が、電流センサ２４の３辺を囲むように配置していることで、単に１辺に沿って配置したものよりも、このＡＣ結線バスバー２２への通電により生じる磁束を、より確実に検出する。

（実施の形態１の作用）
次に、実施の形態１の作用を説明する。
ステータ１３の製造時には、コア１３ｃにステータコイル４０を巻き付ける。この際に、ステータコイル４０を２０個に分けて巻き付けることで、２０個の巻線４を形成する。そして、各巻線４において入力側のコイルエンド４ｅおよび出力側のコイルエンド４ｅを、それぞれ、軸方向の一方であって組付時にバスバー基板２およびインバータ３が配置される方向に突出させる（図３(ｃ)参照）。また、各巻線４は、それぞれ、１個のスロット１５を飛び越えて次のスロット１５に巻き付けるとともに、これを周方向に１個ずつずらして巻き付けていくことにより、１つの巻線４の両端のコイルエンド４ｅ，４ａは、それぞれ、径方向の位置を異ならせて配置する。

すなわち、図５において各ステータティース１４の間の各スロット１５の位置のＵ１〜Ｘ１、Ｕ２〜Ｘ２の表示位置が、それぞれ、各相の巻線４のコイルエンド４ｅの位置に対応している。
Ｕ１相の巻線４（Ｕ１）を例に挙げれば、図において略１２時の位置のスロット１５（１）の内径側に入力側のコイルエンド４ｅが配置され、時計回り方向で１つ飛ばした位置のスロット１５（３）の外径側に出力側のコイルエンド４ｅが配置される。

したがって、図２に示すように、コア１３ｃに対し、バスバー基板２を組み付ける際に周方向の位置を予め設定された位置に配置させた後、各コイルエンド４ｅを、バスバー基板２の対応する位置に形成した貫通穴２ａに挿通する。これらの貫通穴２ａには、図６に示すように、各直列結線バスバー２１の各結線部２１ａ，２１ｂが配置され、かつ、各ＡＣ結線バスバー２２のコイル結線部２２ａが配置されているとともに、図外の中性点バスバー２３のコイル結線部２３ａが配置されている。
そこで、各貫通穴２ａに半田を流し込むことで、各コイルエンド４ｅと、各直列結線バスバー２１、各ＡＣ結線バスバー２２、各中性点バスバー２３との結線を行うことができる。

この結線作業により、一対の巻線４,４の直列結線と、この一対の巻線４，４による直列結線組４ａの入力側とこれに対応する相のパワーモジュール３１との結線と、直列結線組４ａの出力側と中性点バスバー２３との結線と、を同時に行うことができる。

（実施の形態１の効果）
以下に、実施の形態１のモータユニットの効果を列挙する。
１）実施の形態１のモータユニットは、
モータ１と、
このモータ１に円環状に設けられ、ステータティース１４の間にスロット１５を有するコア１３ｃと、
前記ステータティース１４に巻き付けられてスロット１５に配置され、直列結線された複数相の直列結線組４ａを有する巻線４と、
前記直列結線組４ａに、それぞれ独立して接続されるパワーモジュール３１を備えたインバータ３と、
を備えたモータユニットにおいて、
前記パワーモジュール３１を、周方向に略等間隔で配置した前記インバータ３を、前記コア１３ｃの軸方向位置に配置し、
前記インバータ３と前記コア１３ｃとの間にバスバー基板２を設け、
前記バスバー基板２に、前記巻線４，４の直列結線を行う直列結線バスバー２１と、前記直列結線組４ａの入力側のコイルエンド４ｅと前記パワーモジュール３１とを結線するモジュール結線バスバーとしてのＡＣ結線バスバー２２とを、それぞれ、径方向に異なる位置で、周方向に略等間隔で並設し、
前記直列結線バスバー２１は、前記直列結線させる巻線４，４の間で周方向に延在させ、かつ、一端の入力側結線部２１ａと他端の出力側結線部２１ｂとを、径方向で異なる位置に配置したことを特徴とする。
上記のように、本発明では、一対の巻線４，４どうしの直列結線ならびにパワーモジュール３１と直列結線組４ａとの結線を、バスバー基板２に設けた直列結線バスバー２１およびＡＣ結線バスバー２２により行うようにした。このため、上記の結線を１平面で行うことができ、複数の結線用のコイルを軸方向や周方向に取り回す場合と比較して、モータユニットの軸方向寸法を抑えて、モータユニットの小型化を図ることができる。
しかも、バスバー基板２では、直列結線バスバー２１およびＡＣ結線バスバー２２を周方向に略等間隔で配置した。
このため、周方向に略等間隔に配置したパワーモジュール３１と、巻線４，４による直列結線組４ａとの位相を一致させて配置可能であり、両者の結線に必要なスペースを抑え、バスバー基板２の小型化が可能である。
さらに、直列結線バスバー２１の入力側結線部２１ａと出力側結線部２１ｂとの径方向の位置を異ならせることにより、直列結線バスバー２１を交差させることなく、周方向に等間隔に分散配置させることが可能である。これにより、この直列結線に必要な軸方向および径方向の寸法を抑え、バスバー基板２の小型化が可能となる。
加えて、バスバー基板２の小型化により、モータユニットの小型化も可能となる。
特に、本実施の形態１では、直列結線バスバー２１を、両結線部２１ａ，２１ｂを最短で結ぶように周方向に延在させている。このため、図１６に示すように、直列結線バスバー０２１、ＡＣ結線バスバー０２２、中性点バスバー０２３を、折曲部を挟んで径方向および周方向に延在したものと比較して、径方向に必要なスペースを抑えることができ、上記効果をより顕著に得ることができる。
さらに、パワーモジュール３１を周方向に略等間隔で配置したため、パワーモジュール３１を１個所にまとめて配置したものと比較して、放熱性にも優れる。

２）実施の形態１のモータユニットは、
前記バスバー基板２に、前記直列結線組４ａへの通電を検出する電流センサ２４を実装したことを特徴とする。
バスバー基板２に電流センサ２４を設けたため、電流センサ２４を、インバータ３やモータ１に搭載したものや、電流センサ２４を搭載する基板を別途設けるものと比較して、効率良く搭載でき、モータユニットの軸方向寸法の短縮が可能である。
加えて、本実施の形態１では、電流センサ２４を周方向に略等間隔に配置したことで、電流センサ２４どうしの距離を確保して、ノイズ影響を抑えて検出精度の向上を図ることができる。
また、電流センサ２４が磁束を検出する対象のＡＣ結線バスバー２２は、２０スロットの巻線４に対して、周方向に１つ置きに接続しているため、一部に連続して接続する配置としたものよりも、電流センサ２４の設置スペースを確保しやすい。

３）実施の形態１のモータユニットは、
前記バスバー基板２の前記直列結線バスバー２１および前記ＡＣ結線バスバー２２の設置位置と径方向に異なる位置に、前記直列結線組４ａの出力側のコイルエンド４ｅと接地側とを接続する中性点バスバー２３を設けたことを特徴とする。
直列結線バスバー２１、ＡＣ結線バスバー２２、中性点バスバー２３とを、それぞれ、径方向に異なる位置に配置することにより、これらを同径方向位置に混在して設けた場合よりも、効率良く各バスバー２１，２２，２３を設置することができる。
さらに、バスバー基板２に電流センサ２４を搭載したものでは、電流センサ２４に対するノイズ源との距離を径方向に確保して、ノイズ影響を抑えることができる。

４）実施の形態１のモータユニットは、
前記巻線４の両端のコイルエンド４ｅ．４ｅを、異なるスロット１５で異なる径方向位置に配置し、
前記直列結線バスバー２１の前記入力側結線部２１ａと前記出力側結線部２１ｂとを、それぞれ、接続対象の前記コイルエンド４ｅ，４ｅと、径方向および周方向位置を略一致させて配置したことを特徴とする。
したがって、コイルエンド４ｅ，４ｅの軸方向に、両結線部２１ａ，２１ｂを配置させることができ、結線に要するスペースの省スペース化を図ることができるとともに、結線作業の容易化を図ることができる。

５）実施の形態１のモータユニットは、
前記電流センサ２４を、前記バスバー基板２の表面に実装したことを特徴とする。
したがって、バスバー基板２の全体の厚み寸法は、バスバー基板２の厚みに、電流センサ２４の厚みを加えた寸法とすることができる。これにより、モータユニットの軸方向寸法を抑えることができる。

６）実施の形態１のモータユニットは、
前記コア１３ｃを、２０スロット構造とし、巻線４を、５相２直列２並列結線構造としたことを特徴とする。
このように、多スロット巻き構造としたことにより、モータ１を滑らかに回転させることができる。

（他の実施の形態）
次に、他の実施の形態のモータユニットについて説明する。
なお、他の実施の形態を説明するのにあたり、実施の形態１と共通する構成には実施の形態１と同じ符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点のみ説明する。

（実施の形態２）
図８に示す実施の形態２のモータユニットについて説明する。
図８は実施の形態２のモータユニットを示す分解斜視図であって、この実施の形態２のモータユニットは、バスバー基板２とモータ１との間に導電性を有する隔壁としてのロータ軸受ブラケット２００を設けた例である。
ロータ軸受ブラケット２００は、導電性を有するアルミニウム製であり、円盤状でインバータ３とモータ１との間を遮断する隔壁部２０１と、図示を省略したロータシャフト（１１）を支持する円筒状の軸受部２０２と、を備えている。
また、隔壁部２０１には、コイルエンド４ｅを貫通させる複数の貫通穴２０１ａが、コイルエンド４ｅの軸方向に配置されるように設けられている。

（実施の形態２の作用）
まず、組付時について説明する。
モータ１の組み付け時には、ロータ軸受ブラケット２００をモータ１側に組み付け、ロータシャフト１１を支持する状態としたのちに、バスバー基板２およびインバータ３をモータ１に組み付ける手順となる。
したがって、バスバー基板２を、ロータ１２の組み付け前にモータ１に組み付けることはなく、バスバー基板２に、ロータ１２を通過させることのできる内径の貫通穴を形成することが不要となる。
よって、このようなロータ１２を通過させる貫通穴を形成する場合と比較して、同一外径のバスバー基板２における、各バスバー２１〜２３および電流センサ２４の設置面積を広く確保することができる。これにより、各バスバー２１〜２３および電流センサ２４の設置自由度が向上し、特に、電流センサ２４がノイズ影響を受けにくい配置とするのに有効となる。

次に、モータ１の駆動時について説明する。
モータ１の駆動時には、ロータ軸受ブラケット２００の隔壁部２０１は、導電性を有することから、モータ１において生じた磁束は、隔壁部２０１に沿って流れ、バスバー基板２側に通過するのを妨げる。

したがって、バスバー基板２に実装した電流センサ２４に対して、ロータ軸受ブラケット２００が磁気シールドとして機能し、電流センサ２４が、モータ１側の磁束による影響を抑えることができる。

2-1）実施の形態２のモータユニットは、
前記バスバー基板２と前記モータ１との間に、前記巻線４の通電時に生じる磁束が前記バスバー基板２側に通過するのを妨げる隔壁部２０１を配置したことを特徴とする。
したがって、上記のように、ロータ軸受ブラケット２００が磁気シールドとして機能し、電流センサ２４が、モータ１側の磁束による影響を抑えることができる。
加えて、バスバー基板２における、各バスバー２１〜２３および電流センサ２４の設置面積を広く確保して、各バスバー２１〜２３および電流センサ２４の設置自由度の向上を図ることができる。これにより、各バスバー２１〜２３を、電流センサ２４のノイズ影響を抑制可能な位置に配置するのに有効となる。
なお、実施の形態２にあっても、実施の形態１において説明した１）〜６）の効果を奏する。

（実施の形態３）
図９、図１０に示す実施の形態３のモータユニットについて説明する。
なお、図９は実施の形態３のモータユニットのバスバー基板３０２の正面図であり、図１０は実施の形態３のステータ３１３のステータティース１４およびスロット１５を示す正面図である。

この実施の形態３は、巻線４を、３相２直列２並列結線とした例である。
実施の形態３では、巻線４は、図１０のステータ３１３の要部に示すように、それぞれ、１つのステータティース１４に巻き付けている。そして、コイルエンド４ｅは、図１０において丸枠で囲んで相を表すＵ１、Ｕ１、Ｖ２，Ｖ２を表示する位置、すなわち、隣り合うスロット１５において、径方向に異なる位置に配置している。

そして、本実施の形態３では、巻線４の相の配置は、図９に示すように、周方向にＵ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｗ２、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２の順に配置している。すなわち、直列接続する巻線４は、ステータティース１４を２つ飛ばして配置し、かつ、共通の中性点バスバー２３に接続する巻線４は、時計回り方向でＵ相、Ｗ相、Ｖ相の順に配置している。

また、図示は省略するが、実施の形態３では、パワーモジュール３１は、相数×並列数である、６個設けている。よって、バスバー基板３０２では、内周縁部に、ＡＣ結線バスバー２２および電流センサ２４を、周方向に略等間隔で配置している。なお、ＡＣ結線バスバー２２の形状および電流センサ２４の実装状態は、実施の形態１と同様である。
以上説明したように、実施の形態３と実施の形態１との相違点は、相数の違いであり、この実施の形態３にあっても、実施の形態１で説明した１）〜５）の効果を奏する。

（実施の形態４）
次に、実施の形態４のモータユニットを図１１、図１２に基づいて説明する。
実施の形態４は、バスバー基板４０２において、実施の形態１とは逆に、ＡＣ結線バスバー４２２および電流センサ２４を外周部に配置し、中性点バスバー４２３を内周部に配置した例である。
そして、この実施の形態４では、電流センサ２４を、直列結線バスバー４２１およびその両結線部２１ａ，２１ｂよりも外径方向側に配置している。
また、ＡＣ結線バスバー４２２は、電流センサ２４の外周側の３辺を囲むように略Ｕ字状に折曲している。
さらに、直列結線バスバー４２１およびＡＣ結線バスバー４２２の径方向の配置の違いにより、巻線４のコイルエンド４ｅ，４ｅの径方向の位置を、実施の形態１とは逆に、入力側結線部２１ａを内径側に、出力側結線部２１ｂを外径側に配置している。

次に、実施の形態４のモータユニットの効果を説明する。
4-1）実施の形態４のモータユニットは、
前記電流センサ２４を、前記直列結線バスバー４２１の両結線部２１ａ，２１ｂよりも外径方向側に配置したことを特徴とする。
したがって、電流センサ２４を、バスバー基板４０２の内周に配置したものと比較して、電流センサ２４どうし間の周方向距離を大きく確保可能となり、電流センサ２４が、異なる相の電流で発生した磁束によるノイズの影響を受けるのを抑制できる。
なお、実施の形態４にあっても、実施の形態１にて説明した１）〜５）の効果を奏する。

（実施の形態５）
次に、実施の形態５のモータユニットを、図１３、図１４に基づいて説明する。
実施の形態５のモータユニットは、実施の形態４の変形例であり、電流センサ２４をバスバー基板５０２の外周部に配置するとともに、直列結線バスバー５２１に電流が流れるのにより生じる磁束を検出するようにした例である。

すなわち、電流センサ２４は、実施の形態４と同様に、バスバー基板５０２の外周部であって、直列結線バスバー５２１の両結線部２１ａ，２１ｂよりも外径方向側に配置している。また、直列結線バスバー５２１は、その中間部を、電流センサ２４の外径側位置に配索させており、図１３に示すように、電流センサ２４の外径方向側と周方向側との３辺を囲むように略Ｕ字状に折曲させている。

また、実施の形態５では、ＡＣ結線バスバー５２２としては、図１３、図１４に示すように、コイルエンド４ｅと接続する部分のみを有し、周方向寸法は、極めて短い寸法に形成している。そして、ＡＣ結線バスバー５２２から、図１４に示すＡＣ結線端子５２５をパワーモジュール３１の方向に起立させている。

したがって、実施の形態５では、電流センサ２４の内径方向に、ＡＣ結線バスバー５２２に接続されるコイルエンド４ｅと、ＡＣ結線端子５２５とが、径方向の内外に配置されている。なお、図１４において矢印ＯＵＴが外径方向を示し、矢印Ｃｅが、軸方向でインバータ３の方向を示している。

以上のように構成した実施の形態５のモータユニットでは、電流センサ２４は、直列結線バスバー５２１への通電により生じる電流センサ２４に直交する向きの磁束を検出することで通電を検出する。
また、このとき、ＡＣ結線バスバー５２２の通電方向は、軸方向（図１４において矢印Ｃｅ方向）となり、この通電による磁束は、電流センサ２４の表面に直交する方向には殆ど生じず、電流センサ２４により検出され難く、ノイズ影響を受け難い。

以上説明した実施の形態５のモータユニットは、下記の効果を奏する。
5-1）実施の形態５のモータユニットは、
直列結線バスバー５２１を、電流センサ２４の周囲を囲むように折曲させたことを特徴とする。
このように、電流センサ２４は、直列結線バスバー５２１の通電により生じる磁束により電流を検出する。
さらに、ＡＣ結線バスバー５２２は、実施の形態１〜４のように、バスバー基板５０２の径方向および周方向に延在させていないため、電流センサ２４のノイズ成分が１つ減ることになり、電流センサ２４が、ノイズ影響を受け難くなる。

（実施の形態６）
次に、実施の形態６のモータユニットを図１５に基づいて説明する。
この 実施の形態６のモータユニットは、実施の形態５の変形例であり、電流センサ２４が、周方向に隣り合って配置された直列結線バスバー６２１の通電によるノイズ影響を受け難くしたものである。

具体的には、直列結線バスバー６２１の配置が実施の形態５と異なり、これを周方向に隣り合うＸ２相の直列結線バスバー６２１（Ｘ２）と、Ｕ１相の直列結線バスバー６２１（Ｕ１）およびＶ２相の直列結線バスバー６２１（Ｖ２）と、に基づいて説明する。

直列結線バスバー６２１（Ｘ２）の周方向に隣り合う直列結線バスバー６２１（Ｖ２）および直列結線バスバー６２１（Ｕ１）は、それぞれ、周方向に延在されて、直列結線バスバー６２１（Ｘ２）と周方向に重なる周方向延在部２１ｖ，２１ｕを備えている。

そして、電流センサ２４（Ｘ２）は、バスバー基板６０２の表面において、両周方向延在部２１ｖ，２１ｕに対して直交する領域６ａ，６ｂの範囲外に配置されている。
したがって、電流センサ２４（Ｖ２）は、領域６ａ，６ｂ内に設置した場合と比較して、直列結線バスバー６２１（Ｖ２）、６２１（Ｕ１）への通電時に、周方向延在部２１ｖ，２１ｕにより生じる磁束の影響を受け難くなっている。

実施の形態６のモータユニットは、下記の効果を奏する。
6-1）実施の形態６のモータユニットは、
前記電流センサ２４を、電流検出対象の直列結線バスバー６２１に周方向に隣接する直列結線バスバー６２１において周方向に延在される部分である周方向延在部２１ｖ，２１ｕの直交方向の領域６ａ，６ｂの範囲外に配置したことを特徴とする。
したがって、電流センサ２４は、隣り合って配置された直列結線バスバー６２１に通電した際に、周方向延在部２１ｖ，２１ｕにて生じた磁束によるノイズ影響を軽減することができる。

以上、本発明のモータユニットを実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施の形態では、５相２直列２並列結線構造、３相２直列２並列結線構造のものを示したが、巻線の結線構造としては、これに限定されるものではなく、相数、直列に結線数、並列数は、実施の形態にて示した数以外のものにも適用できる。
また、実施の形態５，６では、直列結線バスバーは、電流センサの外径方向側の辺を含んで囲むようにしたが、これとは逆に内径方向側の辺を含んで囲むように形成してもよい。

１ モータ
２ バスバー基板
３ インバータ
４ 巻線
４ａ 直列結線組
４ｅ コイルエンド
１３ｃ コア
１４ ステータティース
１５ スロット
２１ 直列結線バスバー
２１ａ 入力側結線部
２１ｂ 出力側結線部
２２ ＡＣ結線バスバー（モジュール結線バスバー）
２２ａ コイル結線部
２３ 中性点バスバー
２３ａ コイル結線部
２４ 電流センサ
３１ パワーモジュール
４０ ステータコイル
２０１ 隔壁部
３０２ バスバー基板
４０２ バスバー基板
４２１ 直列結線バスバー
４２２ ＡＣ結線バスバー
４２３ 中性点バスバー
５０２ バスバー基板
５２１ 直列結線バスバー
５２２ ＡＣ結線バスバー
６０２ バスバー基板
６２１ 直列結線バスバー

Claims (9)

1. モータと、
   このモータに円環状に設けられ、周方向にティースおよびスロットを有するコアと、
   前記ティースに巻き付けられてスロットに配置され、直列結線された複数相の直列結線組を有する巻線と、
   前記直列結線組に、それぞれ独立して接続されるパワーモジュールを有するインバータと、
   を備えたモータユニットにおいて、
   前記パワーモジュールを、周方向に略等間隔で配置した前記インバータを、前記コアの軸方向位置に配置し、
   前記インバータと前記コアとの間にバスバー基板を設け、
   前記バスバー基板に、前記巻線の直列結線を行う直列結線バスバーと、前記直列結線組の入力側のコイルエンドと前記パワーモジュールとを結線するモジュール結線バスバーと、を、それぞれ、径方向に異なる位置で、周方向に略等間隔で並設し、
   前記直列結線バスバーは、前記直列結線させる前記巻線の間で周方向に延在させ、かつ、一端の入力側結線部と他端の出力側結線部とを、径方向で異なる位置に配置したことを特徴とするモータユニット。
2. 請求項１に記載のモータユニットにおいて、
   前記バスバー基板に、前記直列結線組への通電を検出する電流センサを実装したことを特徴とするモータユニット。
3. 請求項１または請求項２に記載のモータユニットにおいて、
   前記バスバー基板の前記直列結線バスバーおよび前記モジュール結線バスバーの実装位置と径方向に異なる位置に、前記直列結線組の出力側のコイルエンドと接地側とを接続する中性点バスバーを設けたことを特徴とするモータユニット。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のモータユニットにおいて、
   前記巻線の両端のコイルエンドを、異なるスロットで異なる径方向位置に配置し、
   前記直列結線バスバーの前記入力側結線部と前記出力側結線部とを、それぞれ、接続対象の前記コイルエンドと、径方向および周方向位置を略一致させて配置したことを特徴とするモータユニット。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のモータユニットにおいて、
   前記バスバー基板と前記モータとの間に、前記巻線の通電時に生じる磁束が前記バスバー基板側に通過するのを妨げる隔壁を配置したことを特徴とするモータユニット。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のモータユニットにおいて、
   前記電流センサを、前記バスバー基板の表面に実装したことを特徴とするモータユニット。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のモータユニットにおいて、
   前記電流センサを、前記直列結線バスバーの両結線部よりも外径方向側に配置したことを特徴とするモータユニット。
8. 請求項７に記載のモータユニットにおいて、
   前記直列結線バスバーを、前記電流センサの周囲を囲むように折曲させたことを特徴とするモータユニット。
9. 請求項７または請求項８に記載のモータユニットにおいて、
   前記電流センサを、電流検出対象の前記直列結線バスバーに周方向に隣接する前記直列結線バスバーにおいて周方向に延在される部分の直交方向の領域の範囲外に配置したことを特徴とするモータユニット。