JP2016208797A - 集配電部材 - Google Patents

Abstract

【課題】集配電部材が巻線に接続される際、前記集配電部材の環状部が内径方向に縮小変形することがなく、所望の形状を維持して他部品との接触を可及的に抑制することを可能にする。【解決手段】Ｎ相バスリング２６は、円周上に配置される環状部２６ａと、巻線１８Ｗの端部１８Ｗｂ等に接続される複数の接続部２６ｂと、前記環状部２６ａに設けられる複数の位置決め部２６ｃとを備える。環状部２６ａは、複数の位置決め部２６ｃの間に位置し、円周上に対して外径側に膨出形成される複数の余長部位３６を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、環状に配列された複数の巻線に電流を集配電するための集配電部材に関する。

通常、コア（鉄心）の周囲に巻線が巻回されるとともに、複数の巻線が環状に配置されたステータが、例えば、三相交流モータのステータとして用いられている。三相交流モータは、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の三相からなり、各相の巻線（コイル）には、モータ電流を供給するための集配電部材が接続されている。

例えば、特許文献１に開示されている集配電部材では、環状のバスリングを有するとともに、前記バスリングには、巻線の端部に接続される複数の接続部が設けられている。接続部は、径方向内方に開口するＵ字状を有しており、前記接続部には、巻線の端部がヒュージング（熱かしめ）されている。

特開２０１５−４６９６０号公報

上記の特許文献１では、各接続部に巻線の端部をヒュージングする際、前記接続部は、Ｕ字状の開口幅を狭めるように、正電極及び負電極により押圧されている。このため、集配電部材を構成する環状部は、内径方向に変形（縮小）し易く、前記環状部が他の部品に接触するおそれがある。

本発明は、この種の課題を解決するものであり、集配電部材が巻線に接続される際、前記集配電部材の環状部が内径方向に縮小変形することがなく、所望の形状を維持して他部品との接触を可及的に抑制することが可能な集配電部材を提供することを目的とする。

本発明は、環状に配列された複数の巻線に電流を集配電するための集配電部材に関するものである。集配電部材は、少なくとも一部が円周上に配置される環状部と、巻線の端部又は前記端部に接続された端子と電気的に接続される接続部と、前記環状部に設けられる複数の位置決め部と、を備えている。

接続部は、集配電部材の一部を変形させることにより、巻線の端部又は端子と接合されている。そして、環状部は、複数の位置決め部の間に位置し、円周上に対して内径側又は外径側に膨出形成されることにより、前記円周上の円弧長さよりも長尺な複数の余長部位を有している。

また、この集配電部材では、位置決め部は、円周方向に隣接する接続部間の中央位置よりも、円周方向一方の接続部に近接する位置に配置されることが好ましい。

さらに、この集配電部材では、余長部位は、接続部が円周方向に変形される長さ以上の長さに設定されることが好ましい。

さらにまた、この集配電部材では、位置決め部は、コアと巻線との間に介装される絶縁部材に形成された保持部に保持されることにより、位置決めされることが好ましい。

また、余長部位を有する集配電部材は、中性点の集配電部材であることが好ましい。

さらに、集配電部材は、複数相の各巻線に対してそれぞれ集配電を行う複数の集配電部材を備え、前記複数の集配電部材の中、少なくとも１つの集配電部材は、余長部位を有することが好ましい。

本発明では、接続部に巻線の端部又は端子が接続される際、集配電部材に内径側に引っ張られるような張力が作用すると、環状部に設けられている余長部位により、前記張力を吸収することができる。従って、集配電部材の環状部は、円周上から内径方向に縮小変形することがなく、所望の形状を維持することができ、例えば、他部品との接触を可及的に抑制することが可能になる。

本発明の実施形態に係る集配電部材を組み込むステータの概略斜視説明図である。 前記ステータの正面説明図である。 前記ステータと前記集配電部材との分解斜視説明図である。 前記集配電部材を構成するＮ相バスリングの正面説明図である。 前記Ｎ相バスリングを構成する接続部に巻線の端部をヒュージングする際の説明図である。 ヒュージング後の前記接続部の正面説明図である。 余長部位が設けられたＵ相バスリングの正面説明図である。

図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係る集配電部材１０を組み込む円環状のステータ１２は、図示しないロータを収容して、例えば、三相交流式のブラシレスモータを構成する。

ステータ１２は、例えば、複数枚の電磁鋼板１４Ｐが軸方向（矢印Ａ方向）に積層された複数個、例えば、１２個のコア１４を備えるとともに、前記コア１４は、環状に配置される。各コア１４には、インシュレータ（絶縁部材）１６が装着される。なお、コア１４の数は、用途等に応じて種々変更可能である。

各コア１４には、インシュレータ１６を介装してＷ相の巻線１８Ｗ、Ｖ相の巻線１８Ｖ及びＵ相の巻線１８Ｕが、順次、巻回されることにより、Ｗ相コアアセンブリ１４Ｗ、Ｖ相コアアセンブリ１４Ｖ及びＵ相コアアセンブリ１４Ｕが得られる。Ｗ相コアアセンブリ１４Ｗ、Ｖ相コアアセンブリ１４Ｖ及びＵ相コアアセンブリ１４Ｕは、それぞれ４個ずつ形成される。

図１〜図３に示すように、集配電部材１０は、それぞれ銅等の良導電性の線状金属に絶縁被覆を施して形成される環状のＷ相バスリング２０、Ｖ相バスリング２２、Ｕ相バスリング２４及びＮ相（中性点）バスリング２６を備える。

インシュレータ１６に隣接又は接触してＷ相バスリング２０が配置され、前記Ｗ相バスリング２０に重なってＶ相バスリング２２が配置される。Ｖ相バスリング２２には、Ｕ相バスリング２４が重なって配置されるとともに、前記Ｕ相バスリング２４には、Ｎ相バスリング２６が重なって配置される。Ｎ相バスリング２６は、最も軸方向外方に位置して配設される。インシュレータ１６には、Ｗ相バスリング２０、Ｖ相バスリング２２、Ｕ相バスリング２４及びＮ相バスリング２６を保持する保持部１６ａと、複数個のガイド部１６ｂとが形成される。

巻線１８Ｗは、Ｗ相バスリング２０により電流の集配電（集電及び配電）がなされ、巻線１８Ｖは、Ｖ相バスリング２２により電流の集配電がなされ、巻線１８Ｕは、Ｕ相バスリング２４により電流の集配電がなされる。

Ｗ相バスリング２０の両端には、Ｗ相給電端子２８が接続され、Ｖ相バスリング２２の両端には、Ｖ相給電端子３０が接続され、Ｕ相バスリング２４の両端には、Ｕ相給電端子３２が接続される。Ｗ相バスリング２０は、各巻線１８Ｗの一方の端部１８Ｗａに接続される接続部２０ｓを周方向の４カ所に設ける。接続部２０ｓは、Ｗ相バスリング２０の環状部位から中央に向かってＵ字状に突出し、Ｕ字の内側底部に位置して端部１８Ｗａがヒュージングされる。

Ｖ相バスリング２２は、各巻線１８Ｖの一方の端部１８Ｖａに接続される接続部２２ｓを周方向の４カ所に設ける。接続部２２ｓは、Ｖ相バスリング２２の環状部位から中央に向かってＵ字状に突出し、Ｕ字の内側底部に位置して端部１８Ｖａがヒュージングされる。Ｕ相バスリング２４は、各巻線１８Ｕの一方の端部１８Ｕａに接続される接続部２４ｓを周方向の４カ所に設ける。接続部２４ｓは、Ｕ相バスリング２４の環状部位から中央に向かってＵ字状に突出し、Ｕ字の内側底部に位置して端部１８Ｕａがヒュージングされる。

Ｎ相バスリング２６は、図４に示すように、円周Ｃ上に配置される環状部２６ａと、１２個の接続部２６ｂと、前記環状部２６ａに設けられる複数の位置決め部２６ｃとを備える。環状部２６ａには、分離部位２６ｄが設けられ、Ｎ相バスリング２６は、一部で分断される。なお、円周Ｃは、必ずしも真円でなくてもよい。図２に示すように、各接続部２６ｂには、巻線１８Ｗの他方の端部１８Ｗｂ、巻線１８Ｖの他方の端部１８Ｖｂ及び巻線１８Ｕの他方の端部１８Ｕｂが、順次、電気的に接続される。

各接続部２６ｂは、Ｎ相バスリング２６の環状部位から中央に向かってＵ字状に突出し、各Ｕ字の内側底部に位置して端部１８Ｗｂ、１８Ｖｂ及び１８Ｕｂが、順次、ヒュージングされる。図４に示すように、各接続部２６ｂは、Ｕ字状を形成するための側部３４ａ、３４ｂを有する。なお、各接続部２６ｂには、端部１８Ｗｂ、１８Ｖｂ及び１８Ｕｂにそれぞれ接続された端子（図示せず）が、電気的に接続されてもよい。

環状部２６ａは、複数の位置決め部２６ｃの間に位置し、円周Ｃ上に対して内径側又は外径側、本実施形態では、外径側に膨出形成されることにより、円周Ｃ上の各円弧長さＬｎよりも長尺な長さＬｌの複数の余長部位３６を有する。円周Ｃ上の１つの円弧長さＬｎは、１つの余長部位３６が設けられる周方向の範囲に対応する。後述するように、各余長部位３６は、ヒュージング時に接続部２６ｂが円周Ｃ方向に縮小変形される長さ以上の長さに設定される。

各接続部２６ｂでは、環状部２６ａに沿った開口幅Ｌａが設定される。Ｎ相バスリング２６全体の周長Ｌは、周長Ｌ＝１２×（長さＬｌ＋開口幅Ｌａ）となる。

位置決め部２６ｃは、円周Ｃ方向に隣接する接続部２６ｂ間の中央位置よりも、円周Ｃ方向一方の接続部２６ｂに近接する位置に配置される。位置決め部２６ｃは、インシュレータ１６に形成された保持部１６ａに保持されることにより、位置決めされる。

次に、集配電部材１０を組み付ける作業について、説明する。

４個のコア１４には、インシュレータ１６が装着されるとともに、前記インシュレータ１６に巻線１８Ｗが巻回されて４個のＷ相コアアセンブリ１４Ｗが形成される。他の４個のコア１４には、インシュレータ１６が装着されるとともに、前記インシュレータ１６に巻線１８Ｖが巻回されて４個のＶ相コアアセンブリ１４Ｖが形成される。さらに別の４個のコア１４には、インシュレータ１６が装着されるとともに、前記インシュレータ１６に巻線１８Ｕが巻回されて４個のＵ相コアアセンブリ１４Ｕが形成される。

図２及び図３に示すように、Ｗ相コアアセンブリ１４Ｗ、Ｖ相コアアセンブリ１４Ｖ及びＵ相コアアセンブリ１４Ｕは、この順で互いに円弧状に配置されるとともに、この配置を４組繰り返すことにより、環状のステータ１２が形成される。

図２に示すように、Ｗ相コアアセンブリ１４Ｗでは、巻線１８Ｗの端部１８Ｗａ、１８Ｗｂが前記巻線１８Ｗの外部に引き出されてステータ１２の軸方向に屈曲される。Ｖ相コアアセンブリ１４Ｖでは、巻線１８Ｖの端部１８Ｖａ、１８Ｖｂが前記巻線１８Ｖの外部に引き出されてステータ１２の軸方向に屈曲される。Ｕ相コアアセンブリ１４Ｕでは、巻線１８Ｕの端部１８Ｕａ、１８Ｕｂが前記巻線１８Ｕの外部に引き出されてステータ１２の軸方向に屈曲される。

次いで、ステータ１２には、Ｗ相バスリング２０が取り付けられる。Ｗ相バスリング２０は、各インシュレータ１６の保持部１６ａ及び複数個のガイド部１６ｂに案内されて環状に配置される。その際、Ｗ相バスリング２０の各接続部２０ｓのＵ字状の開口部には、各巻線１８Ｗの端部１８Ｗａが配置される。

さらに、ステータ１２には、Ｗ相バスリング２０に重なるようにして、Ｖ相バスリング２２が取り付けられた後、前記Ｖ相バスリング２２に重なるようにして、Ｕ相バスリング２４が取り付けられる。その際、Ｖ相バスリング２２の各接続部２２ｓのＵ字状の開口部には、各巻線１８Ｖの端部１８Ｖａが配置されるとともに、Ｕ相バスリング２４の各接続部２４ｓのＵ字状の開口部には、各巻線１８Ｕの端部１８Ｕａが配置される。

ステータ１２には、Ｕ相バスリング２４に重なるようにして、Ｎ相バスリング２６が取り付けられる。Ｎ相バスリング２６では、各接続部２６ｂのＵ字状の開口部には、巻線１８Ｗの端部１８Ｗｂ、巻線１８Ｖの端部１８Ｖｂ及び巻線１８Ｕの端部１８Ｕｂが、順次、配置される。

Ｗ相バスリング２０の接続部２０ｓと巻線１８Ｗの端部１８Ｗａは、ヒュージングにより電気的に接続される。同様に、Ｖ相バスリング２２の接続部２２ｓと巻線１８Ｖの端部１８Ｖａ、及びＵ相バスリング２４の接続部２４ｓと巻線１８Ｕの端部１８Ｕａは、それぞれヒュージングにより電気的に接続される。なお、これらのヒュージング作業は、以下に説明するＮ相バスリング２６のヒュージング作業と同様に行われるため、その詳細な説明は省略する。

図５に示すように、Ｎ相バスリング２６のヒュージング作業では、一対の電極（正電極及び負電極）３８ａ、３８ｂが用いられる。接続部２６ｂのＵ字状の開口部には、巻線１８Ｗの端部１８Ｗｂが配置されている。この状態で、電極３８ａは、接続部２６ｂの側部３４ａに接触して端部１８Ｗｂ側に押圧する一方、電極３８ｂは、前記接続部２６ｂの側部３４ｂに接触して端部１８Ｗｂ側に押圧する。そして、電極３８ａ、３８ｂ間に直流電圧が印加されることにより、接続部２６ｂの内面側と端部１８Ｗｂとは、固着されて電気的に接続される（図６参照）。

接続部２６ｂと巻線１８Ｖの端部１８Ｖｂ、及び前記接続部２６ｂと巻線１８Ｕの端部１８Ｕｂは、電極３８ａ、３８ｂを用いて同様にヒュージングされ、それぞれ電気的に接続される。

この場合、ヒュージング前の接続部２６ｂは、図５に示すように、開口幅Ｌａを有する一方、ヒュージング後の前記接続部２６ｂは、図６に示すように、開口幅Ｌｓに縮小されている。このため、本実施形態では、図４に示すように、Ｎ相バスリング２６の環状部２６ａは、円周Ｃの周長Ｌよりも長尺に設定されている。

具体的には、環状部２６ａは、円周Ｃ上に対して外径側に膨出形成されることにより、円周Ｃ上の各円弧長さＬｎよりも長尺な長さＬｌの複数の余長部位３６を有している。各接続部２６ｂは、ヒュージングにより開口幅Ｌａ−開口幅Ｌｓだけ幅狭になっており、この収縮分を各余長部位３６の長さＬｌにより吸収させる。すなわち、（長さＬｌ−円弧長さＬｎ）≧（開口幅Ｌａ−開口幅Ｌｓ）の関係式、従って、（長さＬｌ）≧（開口幅Ｌａ−開口幅Ｌｓ＋円弧長さＬｎ）の関係式を満たすように、余長部位３６の長さＬｌが設定される。

そこで、各接続部２６ｂに巻線１８Ｗの端部１８Ｗｂ、巻線１８Ｖの端部１８Ｖｂ及び巻線１８Ｕの端部１８Ｕｂが、順次、接続される際、Ｎ相バスリング２６の内径側に引っ張られるような張力が作用している。その際、環状部２６ａに設けられている各余長部位３６は、円周Ｃに沿うように変形することにより、前記張力を吸収することができる。

特に、Ｎ相バスリング２６には、１２個の接続部２６ｂが設けられており、各接続部２６ｂでの収縮分が合計されると、全体として相当の長さの収縮量となる。従って、余長部位３６が設けられていないと、環状部２６ａが円周Ｃ上から内径側に縮小変位してしまい、他部品と接触するおそれがある。

これに対して、本願発明では、Ｎ相バスリング２６の環状部２６ａは、円周Ｃ上から内径方向に縮小変形することがなく、所望の形状を維持することができる。これにより、Ｎ相バスリング２６は、例えば、他部品との接触を可及的に抑制することが可能になるという効果が得られる。

また、Ｎ相バスリング２６では、位置決め部２６ｃは、円周Ｃ方向に隣接する接続部２６ｂ間の中央位置よりも、円周Ｃ方向一方の接続部２６ｂに近接する位置に配置されている。このため、余長部位３６の長さＬｌを容易に確保することができる。

さらに、Ｎ相バスリング２６では、余長部位３６は、接続部２６ｂが円周Ｃ方向に変形される長さ以上の長さに設定されている。すなわち、（長さＬｌ）≧（開口幅Ｌａ−開口幅Ｌｓ＋円弧長さＬｎ）の関係式を満たしている。従って、Ｎ相バスリング２６の環状部２６ａは、円周Ｃ上から内径方向に縮小変形することを可及的に抑制することが可能になる。

さらにまた、Ｎ相バスリング２６では、位置決め部２６ｃは、コア１４と巻線１８Ｗ（１８Ｖ及び１８Ｕ）との間に介装されるインシュレータ１６に形成された保持部１６ａに保持されることにより、位置決めされている。これにより、インシュレータ１６を介してＮ相バスリング２６を位置決めすることができるため、部品点数の増加を抑制することが可能になる。しかも、Ｎ相バスリング２６の位置決め部２６ｃは、所定の円周Ｃ上に配置することができる。

また、余長部位３６は、中性点であるＮ相バスリング２６に設けられている。接続部２６ｂの個数が多くなることにより、例えば、１２個又はそれ以上になることにより、Ｎ相バスリング２６に作用する張力が大きくなっている。このため、Ｎ相バスリング２６は、内径側に変形しようとする変形量が大きくなり易いものの、余長部位３６を設けることにより、前記Ｎ相バスリング２６が所定の円周Ｃに対して変形することを効果的に抑制することができる。

さらに、本実施形態では、三相の各巻線１８Ｗ、１８Ｖ及び１８Ｕに対してそれぞれ集配電を行う複数のＷ相バスリング２０、Ｖ相バスリング２２及びＵ相バスリング２４を備えている。そして、Ｗ相バスリング２０、Ｖ相バスリング２２及びＵ相バスリング２４の中、少なくとも１つの、例えば、前記Ｕ相バスリング２４は、余長部位３６ａを有することができる。

図７に示すように、Ｕ相バスリング２４は、４個の接続部２４ｓを有するとともに、前記接続部２４ｓ間には、３カ所の余長部位３６ａが設けられる。残り１カ所には、Ｕ相給電端子３２が接続される両端部が配置される。

従って、Ｕ相バスリング２４において、各接続部２４ｓに巻線１８Ｕの端部１８Ｕａがヒュージングされる際、前記接続部２４ｓが開口幅を狭めるように変形されても、余長部位３６ａにより張力を吸収することが可能になる。これにより、Ｕ相バスリング２４が内径方向に縮小変形することがなく、所望の形状を維持することができるという効果が得られる。なお、Ｗ相バスリング２０やＶ相バスリング２２は、上記のＵ相バスリング２４と同様に構成してもよい。

１０…集配電部材 １２…ステータ
１４…コア １６…インシュレータ
１６ａ…保持部 １６ｂ…ガイド部
１８Ｕ、１８Ｖ、１８Ｗ…巻線
１８Ｕａ、１８Ｕｂ、１８Ｖａ、１８Ｖｂ、１８Ｗａ、１８Ｗｂ…端部
２０…Ｗ相バスリング ２２…Ｖ相バスリング
２０ｓ、２２ｓ、２４ｓ、２６ｂ…接続部
２４…Ｕ相バスリング ２６…Ｎ相バスリング
２６ａ…環状部 ２６ｃ…位置決め部
３４ａ、３４ｂ…側部 ３６、３６ａ…余長部位

Claims (6)

1. 環状に配列された複数の巻線に電流を集配電するための集配電部材であって、
   前記集配電部材は、少なくとも一部が円周上に配置される環状部と、
   前記巻線の端部又は前記端部に接続された端子と電気的に接続される接続部と、
   前記環状部に設けられる複数の位置決め部と、
   を備え、
   前記接続部は、前記集配電部材の一部を変形させることにより、前記巻線の端部又は前記端子と接合されるとともに、
   前記環状部は、前記複数の位置決め部の間に位置し、前記円周上に対して内径側又は外径側に膨出形成されることにより、前記円周上の円弧長さよりも長尺な複数の余長部位を有することを特徴とする集配電部材。
2. 請求項１記載の集配電部材において、前記位置決め部は、円周方向に隣接する前記接続部間の中央位置よりも、前記円周方向一方の前記接続部に近接する位置に配置されることを特徴とする集配電部材。
3. 請求項１又は２記載の集配電部材において、前記余長部位は、前記接続部が前記円周方向に変形される長さ以上の長さに設定されることを特徴とする集配電部材。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の集配電部材において、前記位置決め部は、コアと前記巻線との間に介装される絶縁部材に形成された保持部に保持されることにより、位置決めされることを特徴とする集配電部材。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の集配電部材において、前記余長部位を有する前記集配電部材は、中性点の集配電部材であることを特徴とする集配電部材。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の集配電部材において、前記集配電部材は、複数相の各巻線に対してそれぞれ集配電を行う複数の集配電部材を備え、
   前記複数の集配電部材の中、少なくとも１つの集配電部材は、前記余長部位を有することを特徴とする集配電部材。

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