JP2020088876A - バスバーユニット、モータ - Google Patents

Abstract

【課題】より製造が容易なバスバーユニット、及びモータを提供する。【解決手段】バスバーユニット４０は、バスバー４１，４２，４３と、絶縁部材からなり、バスバー４１，４２，４３をモールドするバスバーホルダ４４と、を備える。バスバー４１，４２，４３は、軸方向において他のバスバーと重なる基部、基部に連結されバスバーホルダ４４に基部とともにモールドされる連結部及びバスバーホルダ４４から露出する露出部５７，６７，７７と、を有するターミナル片５２，６２，７２とを有する。露出部５７，６７，７７は、連結部側に位置する基端部の板幅が先端部の板幅よりも大きい。【選択図】図５

Description

本発明は、バスバーユニット、及びモータに関する。

従来、周方向に複数設けられたティースのそれぞれに巻回される巻線のうち同相の巻線 同士を並列に接続するバスバーを複数個備え、これら複数個のバスバーを絶縁部材でモールドしたバスバーユニットが周知である。

特許文献１に記載のバスバーユニットは、円弧状のバスバーモジュール本体と、バスバーモジュール本体から径方向内側及び外側に向かって突出するバスバー端縁部とを備えている。バスバー端縁部は、径方向に延びる部分と、当該径方向に延びる部分の先端部に連続して軸方向に延びる部分とを有している。

特許第５３５４０９０号

インサート成形により製造される上記のようなバスバーユニットでは、より製造が容易な構造が所望されている。
本発明の目的は、より製造が容易なバスバーユニット、及びモータを提供することにある。

本発明のバスバーユニットは、少なくとも２つのバスバーと、絶縁部材からなり、前記複数のバスバーを非接触状態でモールドするバスバーホルダと、を備える。前記バスバーは、軸方向において他のバスバーと重なる基部と、前記基部から径方向に沿って延びる接続部とを有する。少なくとも２つの前記バスバーのうち少なくとも１つは、前記接続部の基端から先端までの間に他のバスバーに向かって延びる段差部を有する。前記バスバーホルダは、前記先端が露出する状態で、前記基部及び前記段差部をモールドする。

本発明のモータは、上記バスバーユニットと、軸方向に延びるハウジングと、ハウジングの内周面に固定されるステータと、前記ステータの内側に位置するロータと、を備える。バスバーユニットは、軸方向において、前記ハウジングに対して前記ロータを回転可能に支持するベアリングホルダと前記ステータとの間に位置する。
上記構成によれば、ステータと接続部との間に必要とされる絶縁距離を短くすることができる。これにより、モータの大型化を抑制することができる。

本発明によれば、モータの大型化を抑制することができるという効果が得られる。

図１は、本実施形態のモータの斜視図である。 図２は、本実施形態のモータを軸方向一方側から見た平面図である。 図３は、図２のＡ−Ａ線における断面図である。 図４は、図３のＢ−Ｂ線における断面図である。 図５は、本実施形態のバスバーユニットの斜視図である。 図６は、本実施形態のバスバーユニットの分解斜視図である。 図７は、図３の円Ｄにより囲われる部分の拡大図である。 図８は、本実施形態のバスバーユニットの製造過程を示す拡大断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るモータ１について説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

また、以下の説明においては、図３における軸線Ｊに対して上側を「一方側」と呼び、中心軸Ｊに対して下側を「他方側」と呼ぶ。なお、上側および下側とは、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。また、特に断りのない限り、中心軸Ｊに平行な方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向、すなわち、中心軸Ｊの軸周りを単に「周方向」と呼ぶ。さらに、以下の説明において、「平面図」とは、軸方向から見た状態を意味する。

以下、例えば電動パワーステアリング装置に用いられるモータの一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１及び図２に示すように、モータ１のハウジング２は、筒体３と、蓋体４とを備える。

図３に示すように、筒体３は、軸方向に延びる筒部５と、筒部５の軸方向一方側を略閉塞する底部６とを有する。蓋体４は、筒部５の軸方向他方側に取り付けられる。蓋体４は、筒部５に設けられる開口を閉塞する。なお、ハウジング２の各部は、例えばアルミなどの金属材料をダイカストにより成形される。

モータ１は、筒部５の内周面に固定された円環状のステータ２０と、ステータ２０の内周側に配置されるロータ３０と、を備える。
ロータ３０のシャフト３１は、底部６に保持される第１軸受７と、蓋体４に保持される第２軸受８とを介してハウジング２に軸支される。したがって、ロータ３０は、ハウジング２及びステータ２０に対して相対回転可能である。なお、シャフト３１の軸線Ｊは、筒部５の中心軸と一致する。モータ１は、いわゆるインナーロータ型のモータである。また、底部６は、ベアリングホルダに相当する。

シャフト３１は、蓋体４側が出力端部であって、蓋体４からハウジング２の外側に突出している。シャフト３１の出力端部は、ハウジング２の外側において、図示しない車両の操舵系に接続される。
図４に示すように、ロータ３０は、ロータコア３２と、ロータマグネット３３と、ホルダ３４とを備える。

ロータコア３２は、複数の電磁鋼板が軸方向に積層されることにより構成される。ロータコア３２は、軸方向から見て略正八角形をなしている。軸方向から見た状態において、ロータコア３２の中心部に回転軸３１が固定される。ロータコア３２は、外周に８つの平面３２ａを有し、平面３２ａのそれぞれにロータマグネット３３が配置される。また、ロータコア３２は、平面３２ａ同士の境界部分に、凹設されたホルダ溝３２ｂを有している。

ロータマグネット３３は、ロータコア３２の外周面において、周方向等間隔に８個設けられている。すなわち、ロータ３０は、８極で構成される。
ホルダ３４は、ロータコア３２の外径より若干大きい内径を有する環状部３４ａと、環状部３４ａから軸方向に沿って延びる８個の軸状部３４ｂとを有する。

第１軸状部３４ｂは、ホルダ溝３２ｂに圧入される。この圧入に伴い、ロータマグネット３３は、環状部３４ａとロータコア３２との間に挟まれた状態で固定される。
図４に示すように、ステータ２０を構成するステータコア２２は、環状に配置された１２個の分割コア２１が連結されることにより構成される。各分割コア２１は、径方向内側に向かって延びるティース２１ａを有する。各ティース２１ａは、周方向に等角度間隔で配置される。

各ティース２１ａは、絶縁部材であるインシュレータ２３を介して巻線２４が巻回される。
１２個の巻線２４は、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、及びＷ相巻線に分類される。Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、及びＷ相巻線は、それぞれ４つずつ設けられている。モータ１は、三相交流モータである。

図３に示すように、モータ１は、ステータ２０と底部６との間に位置するバスバーユニット４０を備える。
図５及び図６に示すように、バスバーユニット４０は、軸方向に並ぶ第１バスバー４１、第２バスバー４２、第３バスバー４３、及びこれら３つのバスバーを保持するバスバーホルダ４４を備えている。なお、第１バスバー４１、第２バスバー４２、及び第３バスバー４３は、例えば銅などの金属部材をプレス成形した板状部材である。例えば、第１バスバー４１は、Ｕ相巻線の各端部と接続する。第２バスバー４２は、Ｖ相巻線の各端部と接続する。第３バスバー４３は、Ｗ相巻線の各端部と接続する。３つのバスバー４１，４２，４３は、板厚方向に対して軸方向に重なる。つまり、基部５３は軸方向において他のバスバーと重なる。

第１バスバー４１は、第１バスバー本体５１と、第１バスバー本体５１に取り付けられるターミナル片５２とを有している。
第１バスバー本体５１は、軸線Ｊに対する周方向に沿って円弧状の延びる基部５３と、基部５３から径方向外側に向かって延びる４つの接続部５４とを有する。第１バスバー本体５１は、例えば銅などの金属部材をプレス成形した板状部材である。基部５３及び接続部５４の板厚方向は軸方向に、接続部５４の板幅方向は周方向に、それぞれ一致している。

４つの接続部５４は、周方向において、互いに等角度間隔に設けられている。接続部５４の先端部は、板幅方向において対向するＵ字状の接続端部５５とされる。接続端部５５は、例えばＵ相の巻線２４の各端部と接合される。なお、接合方法は、例えば抵抗溶接である。

ターミナル片５２は、例えば銅などの金属部材をプレス成形した板状部材である。ターミナル片５２は、径方向に広がる連結部５６と、連結部５６から軸方向一方側に向かって延びる露出部５７とを有する。連結部５６は、４つの接続部５４のうちの一つに形成される取付部５９と接合される。接合方法は、例えば溶接である。なお、取付部５９は、接続部５４の基端部分に形成され、接続部５４の他の部分より板幅が大きい。

図６及び図７に示すように、露出部５７は、連結部５６側から軸方向一方側に向かう順に基端部５７ａ、中間部５７ｂ、先端部５７ｃに大別される。露出部５７の板幅方向は、径方向に略一致している。
基端部５７ａは、中間部５７ｂ及び先端部５７ｃと比較して板幅が大きい。基端部は、基部よりも軸方向上側に位置する。バスバーホルダは、基部に対して軸方向に延び、ターミナル片において基端部までをモールドする。

図８に示すように、中間部５７ｂは、板幅方向の両縁部から突出する突起５７ｄを有している。突起５７ｄの突出長は、中間部５７ｂの板幅と足し合わされた長さが基端部５７ａの板幅を超えない長さである。
先端部５７ｃは、先端に向かうにつれて徐々に板幅が細くなる。

次に、第２バスバー４２について説明する。なお、第２バスバー４２と第１バスバー４１との主たる相違点は、接続部に段差部が形成されること、取付部が接続部とは別に設けられることである。そのため、第２バスバー４２において第１バスバー４１と対応する構成については、符号の十の位を「５」から「６」に変更して図示するとともに、その詳細な説明を割愛する。

図６に示すように、第２バスバー４２は、第１バスバー１の軸方向一方側、すなわち第１バスバー４１と底部６との間に位置する。第２バスバー４２は、接続端部６５において、例えばＶ相の巻線２４の各端部と接合される。
接続部６４は、基端部分と接続端部６５との間に形成され、基端部分側から軸方向他方側、すなわち第１バスバー４１側に延びる段差部６８を有している。軸方向において、段差部６８は、第１バスバー４１が設けられる位置まで延びている。したがって、接続端部６５は、第１バスバー４１の径方向外側に位置する。すなわち、軸方向において、接続端部６５は、接続端部５５と同じ位置に位置している。つまり接続端部６５は、段差部６８の先端側に位置する。

取付部６９は、基部６３から径方向外側に突出する部位であって、４つの接続部６４とは別の位置に設けられている。
次に、第３バスバー４３について説明する。なお、第３バスバー４３と第１バスバー４１との主たる相違点は、接続部に段差部が形成されること、取付部が接続部の基端部分とは別の位置に設けられることである。そのため、第３バスバー４３において第１バスバー４１と対応する構成については、符号の十の位を「５」から「７」に変更して図示するとともに、その詳細な説明を割愛する。

図６に示すように、第３バスバー４２は、第１バスバー１の軸方向他方側、すなわち第１バスバー４１とステータ２０との間に位置する。第３バスバー４３は、接続端部７５において、例えばＷ相の巻線２４の各端部と接合される。接続部７４は、基端部分と接続端部７５との間に形成され、基端部分側から軸方向一方側、すなわち第１バスバー４１側に延びる段差部７８を有している。軸方向において、段差部７８は、第１バスバー４１が設けられる位置まで延びている。したがって、接続端部７５は、第１バスバー４１の径方向外側に位置する。すなわち、軸方向において、接続端部７５は、接続端部５５，６５と同じ位置に位置している。つまり接続端部７５は、段差部７８の先端側に位置する。

取付部７９は、接続部７４の段差部７８と接続端部７５との間に形成され、接続部７４の他の部分より板幅が大きく設定される。図５に示すように、バスバーホルダ４４は、環状に成形した絶縁部材である。バスバーホルダ４４は、第１バスバー４１、第２バスバー４２、及び第３バスバー４３を互いに軸方向に位置ずれした状態でモールドしている。すなわち、第１バスバー４１、第２バスバー４２、及び第３バスバー４３は、互いに非接触状態に維持される。

詳述すると、バスバーホルダ４４は、バスバー本体部５１，６１，７１における基部５３，６３，７３、取付部５９，６９，７９、及び段差部６８，７８をモールドする。また、バスバーホルダ４４は、ターミナル片５２，６２，７２における連結部５６，６６，７６をモールドする。また、少なくとも２つのバスバーのうち少なくとも１つは、接続部の基端から先端までの間に他のバスバーに向かって延びる段差部を有する。

したがって、接続端部５５，６５，７５は、バスバーホルダ４４から径方向外側に突出している。すなわち、接続端部５５，６５，７５は、バスバーホルダ４４から露出している。また、ターミナル片５２，６２，７２における露出部５７，６７，７７がバスバーホルダ４４から軸方向一方側に突出している。すなわち、露出部５７，６７，７７は、バスバーホルダ４４から露出している。なお、図１及び図２に示すように、ターミナル片５２，７２は、互いの板幅が一致する位置に配置される。ターミナル片６２は、ターミナル片５２，７２よりもシャフト３１から板厚方向に離れて配置される。これらの配置としたことにより、ターミナル片６２とシャフト３１との干渉が抑制される。また、これらターミナル片５２，６２，７２よりもシャフト３１から径方向外側に、ヒートシンクＨが設けられている。なお、図５に示すように、バスバーホルダ４４は、軸方向一端側の面及び軸方向他方側の面に凹設された肉抜き部Ｎを有する。

図３に示すように、露出部５７，６７，７７は、底部６に設けられる３つの貫通孔９のそれぞれを通り、第１閉塞部１２よりも軸方向一方側に突出している。なお、露出部５７，６７，７７の先端部５７ｃ，６７ｃ，７７ｃは、図示しない制御ユニットに接続される。図示しない制御ユニットは、バスバーユニット４０を介して各巻線２４に給電する。

また、露出部５７，６７，７７に、それぞれターミナルカバー８０が取り付けられる。ターミナルカバー８０は、例えば弾性変形可能な樹脂により成形される。ターミナルカバー８０はブッシュに相当する。図７に示すように、ターミナルカバー８０は、軸方向に延びる筒体８１と、筒体８１の軸方向一方側の縁部から径方向に広がるフランジ８２とを有する。なお、径方向において、フランジ８２は貫通孔７よりも大きく、筒体８１は貫通孔７よりも小さい。筒体８１は、貫通孔７の内側に位置する。また、フランジ８２は、貫通孔７の軸方向一方側を塞ぐ。なお、突起５７ｄ，６７ｄ，７７ｄは、筒体８１の内壁面に食い込んでいる。

次に、バスバーユニット４０の製造工程について説明する。なお、バスバー本体部５１，６１，７１とターミナル片５２，６２，７２は、あらかじめ一体化された状態である。
図８に示すように、軸方向に相対変位する上金型９１及び下金型９２は、互いに付き合わされることにより共同でキャビティＣを形成する。キャビティＣは、上金型９１側に設けられ、軸方向に延びるターミナルキャビティＣ１を有している。軸方向と交差する方向、すなわち露出部５７の板幅方向に対応するターミナルキャビティＣ１の内寸法は、基端部５７ａの板幅より若干大きい。ターミナルキャビティＣ１は、露出部５７の進入を許容する。

第１バスバー４１、第２バスバー４２、及び第３バスバー４３は、露出部５７，６７，７７のうち基端部５７ａの軸方向中間部分から先端部５７ｃまでの領域がターミナルキャビティＣ１に進入した状態でキャビティＣにセットされる。なお、ターミナルキャビティＣ１に進入している部分の基端部５７ａは、板幅方向において上金型９１に接触する。なお、ここにおける接触とは、基端部５７ａと上金型９１との間の相対移動を許容しつつ、これら両者の間から樹脂がターミナルキャビティＣ１へ進入することを抑制する状態を指す。第１バスバー４１、第２バスバー４２、及び第３バスバー４３がセットされた状態のキャビティＣに溶融状態の樹脂が充填され、当該樹脂が固化することによりバスバーユニット４０が製造される。すなわち、バスバーユニット４０は、インサート成形により製造される。

次に、モータ１の作用及び効果について説明する。
（１）バスバーホルダ４４は、接続端部５５が露出する状態で、基部５５及び基部６８，７８をモールドする。したがって、基部５５及び基部６８，７８を他の導電部材から離して配置する必要がない。例えば、ティース２１ａに巻かれる巻線２４に基部６８，７８をより近づけることができる。これにより、ステータ２０の上側にバスバーホルダ４４を接触させることができるので、モータ１の大型化を抑制することができる。なお、モータ１においてバスバーユニット４０の配置自由度が向上するという副知的な効果も得られる。

（２）接続部５４の先端に接続端部５５を設けたので、接続端部５５が露出しており、巻線２４を巻き付け易い。ひいては、モータ１の製造が容易となる。
（３）接続部５４は、基部５５から径方向外側に設けられている。これにより、ベアリングホルダとして機能する底部６は、径方向におけるバスバーホルダ４４の内側で第１軸受７を保持することができる。これにより、モータ１の軸方向における大型化を抑制することができる。

（４）第２バスバー４２に設けられる段差部６８は、軸方向他方側、すなわち第１バスバー４１側に延びている。第３バスバー４３に設けられる段差部７８は、軸方向一方側、すなわち第１バスバー４１側に延びている。このため、３つのバスバー４１，４２，４３にそれぞれ設けられる接続端部５５，６５，７５の軸方向における位置が一定である。したがって、３つのバスバー４１，４２，４３のそれぞれと対応する巻線２４との接合が容易となる。

（５）露出部５７の基端部５７ａの板幅は、先端部の板幅より大きい。これにより、露出部５７を金型のターミナルキャビティＣ１に挿入しやすい。すなわち、インサート成形の際に各バスバー４１，４２，４３をキャビティＣにセットしやすいので、バスバーユニット４０の製造が容易となる。ひいては、モータ１の製造が容易となる。なお、突起５７ｄ，６７ｄ，７７ｄを含めた中間部５７ｂの板幅は、基端部５７ａの板幅より小さいので、より露出部５７をターミナルキャビティＣ１に挿入しやすい。

（６）ターミナル片５２，６２，７２は、貫通孔７を通じてハウジング２の外部に突出するとともに、貫通孔７を塞ぐターミナルカバー８０が取り付けられる。ターミナルカバー８０を露出部５７に取り付けるだけなので、製造が容易である。また、コンタミ等の異物がハウジング２の内部に進入することを抑制することができる。さらに、ターミナル片５２，６２，７２のハウジング２や他の導電部材に対する絶縁も確保することができる。

（７）露出部５７の中間部５７ｂに突起を設けた。突起５７ｄ，６７ｄ，７７ｄは、筒体８１の内壁面に食い込んでいる。これにより、ターミナルカバー８０は、ターミナル片５２，６２，７２に対して相対変位しにくい。

上記実施形態の変形形態について説明する。
・基部５５は、円弧状でなくてもよい。
・３つのバスバーを有するモータ及びバスバーユニットについて説明したが、２つ以上のバスバーを備えていればよい。また、本実施形態において相用のバスバーを例示したが、中性点用のバスバーを用いてもよい。

・バスバーユニットは、ベアリングホルダの軸方向一方側に設けられていてもよい。すなわち、軸方向において、ベアリングホルダは、バスバーユニットとステータとの間に位置していてもよい。
・突起５７ｄ，６７ｄ，７７ｄを含めた中間部５７ｂ，６７ｂ，７７ｂの板幅は、基端部５７ａ，６７ａ，７７ａの板幅と同等以下であればよい。このように構成した場合でも露出部５７，６７，７７をターミナルキャビティＣ１に進入させることができる。
・実施形態のように基端部は中間部に対して突出していてもよく、基端部から先端部にかけて傾斜しいてもよい。

・ハウジング２の各部は、ダイカスト以外の製造方法、例えばプレスなどにより製造されてもよい。
・上記実施形態において、８極１２スロットのモータを例示したが、他の極数およびスロット数を組み合わせても良い。

・筒部と底部とが別体であってもよい。
・バスバーは、プレス以外の製造方法により製造されもよい。
・ハウジングは、例えば樹脂など金属材料以外の材料から製造されてもよい。
・モータは、電動パワーステアリング装置以外に使用されてもよい。

・上記実施形態中に記載される各方向は、説明のために用いるものであり、装置への取り付け位置など、モータの姿勢は、限定されない。
・上記実施形態及び変形形態は、技術的に矛盾しない範囲において互いに組み合わせてもよい。

１・・・モータ
２・・・ハウジング
３・・・筒体
４・・・蓋体
５・・・筒部
６・・・底部
７・・・第１軸受
８・・・第２軸受
９・・・貫通孔
２０・・・ステータ
２１・・・分割コア
２１ａ・・・ティース
２２・・・ステータコア
２３・・・インシュレータ
２４・・・巻線
３０・・・ロータ
３１・・・シャフト
３２・・・ロータコア
３２ａ・・・平面
３２ｂ・・・ホルダ溝
３３・・・ロータマグネット
３４・・・ホルダ
３４ａ・・・環状部
３４ｂ・・・軸状部
４０・・・バスバーユニット
４１・・・第１バスバー
４２・・・第２バスバー
４３・・・第３バスバー
４４・・・バスバーホルダ
５１，６１，７１・・・バスバー本体
５２，６２，７２・・・ターミナル片
５３，６３，７３・・・基部
５４，６４，７４・・・接続部
５５，６５，７５・・・接続端部
５６，６６，７６・・・連結部
５７，６７，７７・・・露出部
５７ａ，６７ａ，７７ａ・・・基端部
５７ｂ，６７ｂ，７７ｂ・・・中間部
５７ｃ，６７ｃ，７７ｃ・・・先端部
５７ｄ，６７ｄ，７７ｄ・・・突起
６８，７８・・・段差部
５９，６９，７９・・・取付部
８０・・・ターミナルカバー
８１・・・筒体
８２・・・フランジ
９１・・・上金型
９２・・・下金型
Ｊ・・・軸線
Ｃ，Ｃ１・・・キャビティ

Claims (4)

1. 少なくとも２つのバスバーと、
   絶縁部材からなり、少なくとも２つの前記バスバーをモールドするバスバーホルダと、を備え、
   前記バスバーは、軸方向において他のバスバーと重なる基部と、前記基部に連結され前記バスバーホルダに前記基部とともにモールドされる連結部及び前記バスバーホルダから露出する露出部と、を有するターミナル片とを有し、
   前記露出部は、前記連結部側に位置する前記基端部の板幅が先端部の板幅よりも大きい、
   バスバーユニット。
2. 請求項１に記載のバスバーユニットと、
   軸方向に延びるハウジングと、
   ハウジングの内周面に固定されるステータと、
   前記ステータの内側に位置するロータと、を備えるモータであって、
   前記バスバーユニットは、前記ハウジングの内部に収容され、
   前記ターミナル片は、前記ハウジングに設けられる貫通孔を通じて前記ハウジングの外部に突出するとともに、前記露出部に前記貫通孔を塞ぐブッシュが取り付けられる、
   モータ。
3. 前記露出部の中間部は、板幅方向に突出する突起を有する、
   請求項２に記載のモータ。
4. 前記突起を含めた前記中間部の板幅は、前記基端部の板幅より小さい、
   請求項４に記載のモータ。

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