JP2021035136A - Motor unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータユニットに関する。 The present invention relates to a motor unit.
近年、ハイブリッド自動車に搭載されるモータユニットの開発が盛んに行われている。このようなモータユニットは、モータとインバータとこれらを互いに電気的に接続する電力線(バスバー)とを有する(例えば特許文献1)。 In recent years, the development of motor units to be mounted on hybrid vehicles has been actively carried out. Such a motor unit has a motor, an inverter, and a power line (bus bar) that electrically connects them to each other (for example, Patent Document 1).
バスバーによる電力の供給経路が長くなると、電力の損失が大きくなるばかりかモータユニットが大型化する虞がある。そこで、本発明者らは、モータを収容するハウジング内にバスバーおよびバスバーを保持するバスバーホルダを配置し、バスバーを小型化する構成を想到した。また、このような構成において、バスバーホルダの組付け時の位置決め精度を容易に高める方法が求められていた。 If the power supply path by the bus bar becomes long, not only the power loss increases but also the motor unit may become large. Therefore, the present inventors have conceived a configuration in which the bus bar and the bus bar holder for holding the bus bar are arranged in the housing for accommodating the motor to reduce the size of the bus bar. Further, in such a configuration, there has been a demand for a method for easily improving the positioning accuracy at the time of assembling the bus bar holder.
本発明の一つの態様は、上述の背景に鑑みて、ハウジング内でのバスバーユニットの位置決め精度を高めたモータユニットの提供を目的の一つとする。 One aspect of the present invention is to provide a motor unit having improved positioning accuracy of the bus bar unit in the housing in view of the above background.
本発明のモータユニットの一つの態様は、モータ軸を中心として回転するロータおよび前記ロータの径方向外側に位置するステータを有するモータと、前記モータに電力を供給するインバータと、前記モータと前記インバータとを繋ぐバスバーユニットと、前記モータおよび前記バスバーユニットを収容するハウジングと、を備える。前記ステータは、前記モータ軸を中心とする環状のステータコアと、前記ステータコアに巻き付けられるコイルと、を有する。前記バスバーユニットは、導体からなり前記コイルに接続される複数のバスバーと、前記バスバーを保持するバスバーホルダと、を有する。前記バスバーホルダは、前記ハウジングの内壁面のうち軸方向一方側を向く固定面に固定される。前記バスバーホルダは、前記ステータコアの外周面に接触する。 One aspect of the motor unit of the present invention is a motor having a rotor that rotates about a motor shaft and a stator located radially outside the rotor, an inverter that supplies electric power to the motor, and the motor and the inverter. A bus bar unit for connecting the motor and a housing for accommodating the motor and the bus bar unit are provided. The stator has an annular stator core centered on the motor shaft and a coil wound around the stator core. The bus bar unit includes a plurality of bus bars made of conductors and connected to the coil, and a bus bar holder for holding the bus bar. The bus bar holder is fixed to a fixed surface of the inner wall surface of the housing facing one side in the axial direction. The bus bar holder comes into contact with the outer peripheral surface of the stator core.
本発明の一つの態様によれば、ハウジング内でのバスバーユニットの位置決め精度を高めたモータユニットが提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a motor unit having improved positioning accuracy of the bus bar unit in the housing.
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ユニットについて説明する。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。 Hereinafter, the motor unit according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The scope of the present invention is not limited to the following embodiments, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention.
以下の説明では、各図に示す本実施形態のモータユニット1が水平な路面上に位置する車両に搭載された場合の位置関係を基に、鉛直方向を規定して説明する。また、図面においては、適宜3次元直交座標系としてXYZ座標系を示す。XYZ座標系において、Z軸方向は、鉛直方向である。+Z側は、鉛直方向上側であり、−Z側は、鉛直方向下側である。以下の説明では、鉛直方向上側を単に「上側」と呼び、鉛直方向下側を単に「下側」と呼ぶ。X軸方向は、Z軸方向と直交する方向であってモータユニット1が搭載される車両の前後方向である。Y軸方向は、X軸方向とZ軸方向との両方と直交する方向であって、車両の左右方向(車幅方向)である。本実施形態において、+Y側はモータ軸Jの軸方向一方側であり、−Y側はモータ軸Jの軸方向他方側である。 In the following description, the vertical direction will be defined based on the positional relationship when the motor unit 1 of the present embodiment shown in each figure is mounted on a vehicle located on a horizontal road surface. Further, in the drawings, the XYZ coordinate system is shown as a three-dimensional Cartesian coordinate system as appropriate. In the XYZ coordinate system, the Z-axis direction is the vertical direction. The + Z side is the upper side in the vertical direction, and the −Z side is the lower side in the vertical direction. In the following description, the upper side in the vertical direction is simply referred to as "upper side", and the lower side in the vertical direction is simply referred to as "lower side". The X-axis direction is a direction orthogonal to the Z-axis direction and is a front-rear direction of the vehicle on which the motor unit 1 is mounted. The Y-axis direction is a direction orthogonal to both the X-axis direction and the Z-axis direction, and is the left-right direction (vehicle width direction) of the vehicle. In the present embodiment, the + Y side is one side in the axial direction of the motor shaft J, and the −Y side is the other side in the axial direction of the motor shaft J.
以下の説明において特に断りのない限り、モータ2のモータ軸Jに平行な方向(Z軸方向)を単に「軸方向」と呼び、モータ軸Jを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、モータ軸Jを中心とする周方向、すなわち、モータ軸Jの軸周りを単に「周方向」と呼ぶ。 Unless otherwise specified in the following description, the direction parallel to the motor shaft J of the motor 2 (Z-axis direction) is simply referred to as "axial direction", and the radial direction centered on the motor shaft J is simply referred to as "diametrical direction". The circumferential direction centered on the motor shaft J, that is, the circumference of the motor shaft J is simply referred to as the "circumferential direction".
以下、本発明の例示的な一実施形態に係るモータユニット1について説明する。
本実施形態のモータユニット1は、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHV)、電気自動車(EV)等、モータを動力源とする車両に搭載され、その動力源として使用される。
Hereinafter, the motor unit 1 according to an exemplary embodiment of the present invention will be described.
The motor unit 1 of the present embodiment is mounted on a vehicle powered by a motor, such as a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHV), and an electric vehicle (EV), and is used as the power source thereof.
図1は、モータユニット1の断面模式図である。
モータユニット1は、モータ2と、バスバーユニット5と、ハウジング6と、インバータユニット8と、を備える。なお、モータユニット1は、モータ2の回転を減速して外部に出力する減速装置(図示略)を有していてもよい。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the motor unit 1.
The motor unit 1 includes a
<モータ>
本実施形態のモータ2は、3相モータである。モータ2は、ハウジング6の内部に収容される。モータ2は、水平方向に延びるモータ軸Jを中心として回転するロータ20と、ロータ20の径方向外側に位置するステータ30と、ロータ20を回転可能に支持する一対のベアリング26,27と、を備える。本実施形態のモータ2は、インナーロータ型モータである。
<Motor>
The
ロータ20は、インバータユニット8からステータ30に交流電流が供給されることで回転する。ロータ20は、シャフト21と、ロータコア24と、ロータマグネット(図示略)と、を有する。ロータ20(すなわち、シャフト21、ロータコア24およびロータマグネット)は、水平方向かつ車両の幅方向に延びるモータ軸Jを中心として回転する。
The
シャフト21は、モータ軸Jを中心として軸方向に沿って延びる。シャフト21は、モータ軸Jを中心として回転する。シャフト21は、一対のベアリング26、27により回転可能に支持される。一対のベアリング26、27は、ロータコア24を挟んでシャフト21の軸方向両側にそれぞれ位置する。一対のベアリング26、27は、ハウジング6に保持される。
The
ロータコア24は、珪素鋼板を積層して構成される。ロータコア24は、軸方向に沿って延びる円柱体である。ロータコア24には、図示略の複数のロータマグネットが固定される。複数のロータマグネットは、磁極を交互にして周方向に沿って並ぶ。
The
ステータ30は、ステータコア32と、ステータコア32に巻き付けられるコイル31と、ステータコア32とコイル31との間に介在するインシュレータ(図示略)とを有する。ステータ30は、ハウジング6に保持される。
The
ステータコア32は、モータ軸Jを中心とする環状である。ステータコア32は、環状のヨークの内周面から径方向内方に複数の磁極歯(図示略)を有する。磁極歯の間には、コイル線が掛けまわされる。磁極歯に掛けまわされたコイル線は、コイル31を構成する。すなわち、コイル31は、インシュレータを介してステータコア32に巻き付けられる。コイル31から延び出るコイル線は、バスバーユニット5のバスバー50を介してインバータユニット8に接続される。
The
<ハウジング>
ハウジング6は、モータ2およびバスバーユニット5を収容する。ハウジング6の内部には、収容空間60が設けられる。モータ2およびバスバーユニット5は、収容空間60に位置する。収容空間60は、モータ2を収容するモータ収容領域60Aと、バスバーユニット5を収容するバスバーユニット収容領域60Bと、を有する。バスバーユニット収容領域60Bは、モータ収容領域60Aの径方向外側に位置する。
<Housing>
The
ハウジング6は、ハウジング本体65と閉塞部材61とを有する。収容空間60は、ハウジング本体65と閉塞部材61とに囲まれた空間である。ハウジング本体65および閉塞部材61は、例えばアルミダイカスト製である。
The
ハウジング本体65は、モータ軸Jに沿って延びる筒状部66と、筒状部66の一方の開口を塞ぐ底部67と、を有する。ハウジング本体65は、モータ2の軸方向に開口する。ハウジング本体65の開口は、軸方向一方側(+Y側)を向く。底部67は、ベアリング27を保持する。底部67は、ベアリング27を介してシャフト21を支持する。
The
ハウジング本体65の筒状部66には、径方向外側に広がる拡張部66aが設けられる。拡張部66aの内側には、バスバーユニット収容領域60Bが設けられる。すなわち、バスバーユニット5は、拡張部66aの内側に配置される。拡張部66aには、径方向に貫通するハウジング貫通孔65bが設けられる。すなわち、ハウジング6には、径方向に沿って貫通するハウジング貫通孔65bが設けられる。ハウジング貫通孔65bには、バスバーユニット5のバスバー50の一部が通過する。
The
閉塞部材61は、ハウジング本体65の開口を覆う。閉塞部材61は、ハウジング本体65の筒状部に固定される。閉塞部材61は、軸方向において底部67と対向する。閉塞部材61は、ベアリング26を保持する。閉塞部材61は、ベアリング26を介してシャフト21を支持する。
The closing
ハウジング6は、収容空間60を囲む内壁面60aを有する。内壁面60aには、バスバーユニット5を固定する固定面60bが設けられる。固定面60bは、軸方向一方側(+Y側)を向く。固定面60bには、軸方向に沿って延びるネジ穴60cが設けられる。固定面60bのネジ穴60cには、バスバーユニット5をネジ止めする固定ネジ58が挿入される。ハウジング6とバスバーユニット5との固定構造については、後段において詳しく説明する。
The
<インバータユニット>
インバータユニット8は、ハウジング6の外側面に固定される。インバータユニット8は、モータ2に電力を供給するインバータ82と、モータ2を制御する制御部83と、ケース80と、を有する。
<Inverter unit>
The
ケース80は、インバータ82および制御部83を収容する。ケース80には、ケース80の内外を連通させるケース貫通孔80aが設けられる。ケース貫通孔80aは、ハウジング貫通孔65bと連なる。バスバーユニット5のバスバー50の一部は、ハウジング貫通孔65bとケース貫通孔80aとを通過して、ハウジング6の内部からケース80の内部に引き回される。
The
インバータ82は、図示略の外部装置から供給された直流電流を交流電流に変換してモータ2に供給する。インバータ82は、例えば、パワー基板、コンデンサ、スイッチング素子などを有する。インバータ82は、外部電源装置(図示略)に接続される。外部電源装置は、例えば車両に搭載された二次電池である。
The
インバータ82は、3つの端子81を有する。端子81は、ケース80の内部において、バスバー50に接続される。すなわち、インバータ82は、バスバー50を介してモータ2に接続される。
The
<バスバーユニット>
バスバーユニット5は、ハウジング6の内部のバスバーユニット収容領域60Bに配置される。バスバーユニット5は、モータ2とインバータユニット8とを繋ぐ。バスバーユニット5は、3つのバスバー50と、バスバー50を保持するバスバーホルダ55と、を有する。
<Busbar unit>
The
バスバー50は、導体からなる。3つのバスバー50は、例えば、モータ2のU相、V相およびW相のコイル31に接続される。また、3つのバスバー50は、それぞれ、インバータユニット8から延び出る3つの端子81に接続される。バスバー50は、インバータユニット8のインバータ82から出力される交流電流をモータ2に供給する。バスバー50は、バスバーホルダ55に固定される。
The
バスバー50は、バスバー本体部52と、接続端子部51と、を有する。バスバー本体部52は、軸方向に沿って延びる。バスバー本体部52の軸方向一方側(+Y側)の端部には、ステータ30のコイル31から延び出るコイル線が接続される。
The
バスバー50の接続端子部51は、バスバー本体部52の軸方向他方側(−Y側)の端部から径方向外側に向かって延びる。すなわち、接続端子部51は、径方向に沿って延びる。接続端子部51は、ハウジング6に設けられたハウジング貫通孔65bを通りインバータユニット8に接続される。
The
バスバーホルダ55は、絶縁性の材料からなる。本実施形態において、バスバーホルダ55は、樹脂材料からなる。バスバーホルダ55は、3つのバスバー50を保持する。バスバーホルダ55は、ハウジング6に固定される。すなわち、バスバーユニット5は、バスバーホルダ55においてハウジング6に固定される。
The
バスバーホルダ55は、径方向内側を向く第1対向面55aと、軸方向他方側(−Y側)を向く第2対向面55bと、を有する。バスバーホルダ55は、第2対向面55bにおいて、ハウジング6の固定面60bに接触する。また、バスバーホルダ55は、第1対向面55aにおいて、ステータコア32の外周面32aに接触する。
The
図2は、バスバーホルダ55およびハウジング6の斜視図である。
バスバーホルダ55の第1対向面55aには、軸方向に沿って延びる溝部56が設けられている。溝部56は、バスバーホルダ55の軸方向一方側(+Y側)の端面において軸方向一方側に開口する。また、溝部56の軸方向他方側(−Y側)の端部は、閉塞部57によってふさがれている。閉塞部57には、軸方向に沿って貫通する貫通孔57aが設けられる。すなわち、バスバーホルダ55には、軸方向に沿って貫通する貫通孔57aが設けられる。貫通孔57aには、固定ネジ58が挿入される。固定ネジ58は、ハウジング6の固定面60bに設けられたネジ穴60cにねじ止めされることでバスバーホルダ55をハウジング6に固定する。
FIG. 2 is a perspective view of the
The first facing
第2対向面55bには、軸方向他方側に突出する凸条部(凸部)59が設けられる。凸条部59は、軸方向他方側(−Y側)に突出し、径方向に沿って延びるリブ状である。また、ハウジング6の固定面60bには、凸条部59が嵌る凹溝(凹部)69が設けられる。凹溝69は、軸方向他方側(−Y側)に凹む。凹溝69は、径方向に沿って延びる。凹溝69は、径方向内側に開口する。凹溝69には、凸条部59が嵌る。
The second facing
図3は、モータユニット1の組み立て工程であって、バスバーユニット5をハウジング6に組み付ける手順を示す工程の断面模式図である。バスバーユニット5は、凸条部59を凹溝69の延びる方向に沿って移動させて挿入した後に、ハウジング6にねじ固定される。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the process of assembling the motor unit 1 and showing the procedure of assembling the
本実施形態によれば、バスバーホルダ55は、ハウジング6の内壁面のうち軸方向一方側を向く固定面60bに1つの固定ネジ58で固定される。すなわち、バスバーホルダ55とハウジング6との固定に、固定ネジ58は、1つのみしか用いられない。このため、モータユニット1の部品点数を削減できる。加えて、組み立て工程において、固定ネジ58の締結回数を1回のみとすることができ、組み立て工程を簡素化できる。しかしながら、固定ネジ58を1つのみしか用いない場合、バスバーホルダ55が、固定ネジ58周りに回転し、ハウジング6に対するバスバーホルダ55の位置決めが困難となる虞がある。本実施形態によれば、ハウジング6の凹溝69にバスバーホルダ55の凸条部59が嵌る。このため、バスバーホルダ55の固定ネジ58周りの回転が抑制され、バスバーホルダ55の固定ネジ58周りの位置決めを容易に行うことができる。
According to the present embodiment, the
本実施形態では、ハウジング6の固定面60bに凹溝69が設けられ、バスバーホルダ55の第2対向面55bに凸条部59が設けられる場合について説明した。しかしながら、固定面60bおよび第2対向面55bのうち何れか一方には凸条部59が設けられ、他方には凸条部59が嵌る凹溝69が設けられていれば、上述の効果を得ることができる。また、凸条部59は、単に凸部であり、凹溝69は、凸部が嵌る凹部であれば、上述の効果を得ることができる。
In the present embodiment, a case where the
本実施形態によれば、凹溝69は、径方向に沿って延び径方向内側に開口する。このため、バスバーホルダ55を径方向に移動させることで、凹溝69に凸条部59を挿入し嵌め込むことができる。また、本実施形態において、凹溝69の延びる方向は、ハウジング貫通孔65bの貫通する方向と一致する。すなわち、ハウジング6には、凹溝69の延びる方向に沿って貫通するハウジング貫通孔65bが設けられる。このため、凹溝69に凸条部59を挿入し嵌め込むことで、径方向外側に向かって延びるバスバー50の接続端子部51をハウジング貫通孔65bに容易に挿入できる。
According to the present embodiment, the
図4は、モータユニット1の側面図である。図4において、閉塞部材61の図示を省略する。
コイル31から延び出る各相のコイル線は、圧着端子31aによってまとめられる。また、圧着端子31aは、固定孔32aaにおいてバスバー50にねじ止められることで、バスバー50に接続される。
FIG. 4 is a side view of the motor unit 1. In FIG. 4, illustration of the closing
The coil wires of each phase extending from the
第1対向面55aは、周方向に沿って凹状に湾曲する。第1対向面55aの曲率半径は、ステータコア32の外周面32aの曲率半径と一致する。バスバーホルダ55は、第1対向面55aにおいて、ステータコア32の外周面32aに沿って接触する。
The first facing
本実施形態によれば、バスバーホルダ55をモータ2に対して径方向に位置決めすることができる。すなわち、モータ2に対するバスバー50の位置精度を高めることができる。このため、コイル31とバスバー50との接続時に、圧着端子31aとバスバー50との位置合わせが容易となる。さらに、圧着端子31aに対するバスバー50の位置精度を高めることができるため、圧着端子31aの固定孔32aaの孔径を小さくすることができる。これにより、バスバー50と圧着端子31aとの接触面積を確保しつつ圧着端子31aのサイズを小さくすることができる。結果的にモータユニット1を小型化できる。
According to this embodiment, the
本実施形態において、バスバーホルダ55は、凹状に湾曲する第1対向面55aにおいてステータコア32の外周面32aに接触する。このため、組み立て工程において、バスバーホルダ55の位置合わせが容易となる。
In the present embodiment, the
以上に、本発明の実施形態を説明したが、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the configurations and combinations thereof in the embodiments are examples, and additions, omissions, substitutions, and other modifications of the configurations are made without departing from the spirit of the present invention. Is possible. Further, the present invention is not limited to the embodiments.
1…モータユニット、2…モータ、5…バスバーユニット、6…ハウジング、8…インバータユニット、20…ロータ、30…ステータ、31…コイル、32…ステータコア、32a…外周面、50…バスバー、51…接続端子部、55…バスバーホルダ、55a…第1対向面、55b…第2対向面、57a…貫通孔、58…固定ネジ、59…凸条部(凸部)、60a…内壁面、60b…固定面、60c…ネジ穴、65b…ハウジング貫通孔、69…凹溝(凹部)、82…インバータ、J…モータ軸 1 ... motor unit, 2 ... motor, 5 ... bus bar unit, 6 ... housing, 8 ... inverter unit, 20 ... rotor, 30 ... stator, 31 ... coil, 32 ... stator core, 32a ... outer surface, 50 ... bus bar, 51 ... Connection terminal part, 55 ... Bus bar holder, 55a ... First facing surface, 55b ... Second facing surface, 57a ... Through hole, 58 ... Fixing screw, 59 ... Convex part (convex part), 60a ... Inner wall surface, 60b ... Fixed surface, 60c ... screw hole, 65b ... housing through hole, 69 ... concave groove (recess), 82 ... inverter, J ... motor shaft
Claims (7)
前記モータに電力を供給するインバータと、
前記モータと前記インバータとを繋ぐバスバーユニットと、
前記モータおよび前記バスバーユニットを収容するハウジングと、を備え、
前記ステータは、
前記モータ軸を中心とする環状のステータコアと、
前記ステータコアに巻き付けられるコイルと、を有し、
前記バスバーユニットは、
導体からなり前記コイルに接続される複数のバスバーと、
前記バスバーを保持するバスバーホルダと、を有し、
前記バスバーホルダは、前記ハウジングの内壁面のうち軸方向一方側を向く固定面に固定され、
前記バスバーホルダは、前記ステータコアの外周面に接触する、
モータユニット。 A motor having a rotor that rotates about a motor shaft and a stator located on the radial outer side of the rotor, and a motor.
An inverter that supplies power to the motor and
A bus bar unit that connects the motor and the inverter,
A housing for accommodating the motor and the bus bar unit.
The stator is
An annular stator core centered on the motor shaft and
It has a coil that is wound around the stator core.
The bus bar unit
Multiple busbars consisting of conductors and connected to the coil
Has a bus bar holder for holding the bus bar,
The bus bar holder is fixed to a fixed surface of the inner wall surface of the housing facing one side in the axial direction.
The bus bar holder comes into contact with the outer peripheral surface of the stator core.
Motor unit.
前記バスバーホルダは、前記第1対向面において前記ステータコアの外周面に沿って接触する、
請求項1に記載のモータユニット。 The bus bar holder has a first facing surface that faces inward in the radial direction and curves concavely along the circumferential direction.
The bus bar holder contacts the first facing surface along the outer peripheral surface of the stator core.
The motor unit according to claim 1.
前記バスバーホルダには、軸方向に沿って貫通する貫通孔が設けられ、
前記貫通孔には、前記ネジ穴にネジ止めされる固定ネジが挿入される、
請求項1又は2に記載のモータユニット。 The fixing surface is provided with a screw hole extending along the axial direction.
The bus bar holder is provided with a through hole that penetrates along the axial direction.
A fixing screw screwed into the screw hole is inserted into the through hole.
The motor unit according to claim 1 or 2.
請求項3に記載のモータユニット。 The busbar holder is fixed to the housing with one fixing screw.
The motor unit according to claim 3.
請求項1〜4の何れか一項に記載のモータユニット。 A convex portion is provided on either one of the fixed surface and the second facing surface facing the other side in the axial direction of the bus bar holder, and a concave portion into which the convex portion fits is provided on the other.
The motor unit according to any one of claims 1 to 4.
請求項5に記載のモータユニット。 The concave portion is a concave groove provided on the fixed surface, extending along the radial direction and opening inward in the radial direction.
The motor unit according to claim 5.
前記バスバーは、径方向に沿って延び前記ハウジング貫通孔を通り前記インバータに接続される接続端子部を有する、
請求項6に記載のモータユニット。 The housing is provided with a housing through hole that penetrates along the extending direction of the concave groove.
The bus bar has a connection terminal portion that extends along the radial direction and is connected to the inverter through the housing through hole.
The motor unit according to claim 6.
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