JP2021058011A - バスバー装置、ステータおよびモータ - Google Patents
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Abstract
【課題】組み立てが容易なバスバー装置、ステータおよびモータを提供する。【解決手段】中心軸を中心とするステータ30に用いられるバスバー装置36であって、バスバー37と、バスバーの少なくとも一部が埋め込まれる樹脂部38と、を備える。樹脂部は、周方向に延びる本体部42と、本体部から径方向に突出し、ステータが有するコイル33のコイル端33aを保持するコイル保持部43と、を有する。バスバーは、本体部から径方向に露出する第1接続端子37aを有する。コイル端と第1接続端子とは、対向する。【選択図】図4
Description
本発明は、バスバー装置、ステータおよびモータに関する。
モータは、ロータと、ステータと、を備える。ステータは、ステータコアと、インシュレータと、コイルと、バスバー装置と、を有する。特許文献1に記載の回転電機は、バスバーユニットを備える。バスバーユニットは、絶縁ブロックと、絶縁ブロックの内部に本体部が配置された複数のバスバーと、を有する。各バスバーの接続端子は、絶縁ブロックの外周面から突出する。ステータコイルのコイルエンドは、溶接により接続端子と固定される。
従来のバスバー装置は、バスバーの接続端子と、コイルのコイル端とを位置合わせすることが難しい。
上記事情に鑑みて、本発明は、組み立てが容易なバスバー装置、ステータおよびモータを提供することを目的の一つとする。
本発明の一つの態様は、中心軸を中心とするステータに用いられるバスバー装置であって、バスバーと、前記バスバーの少なくとも一部が埋め込まれる樹脂部と、を備える。前記樹脂部は、周方向に延びる本体部と、前記本体部から径方向に突出し、前記ステータが有するコイルのコイル端を保持するコイル保持部と、を有する。前記バスバーは、前記本体部から径方向に露出する第1接続端子を有する。前記コイル端と前記第1接続端子とは、対向する。
本発明のステータの一つの態様は、軸方向に延びる筒状のステータコアと、前記ステータコアに取り付けられるインシュレータと、前記インシュレータを介して前記ステータコアに取り付けられるコイルと、上述のバスバー装置と、を備える。
本発明のモータの一つの態様は、前記中心軸を中心とするロータと、前記ロータの径方向外側に配置される上述のステータと、を備える。
本発明の一つの態様のバスバー装置、ステータおよびモータによれば、組み立てが容易である。
図1に示すように、本実施形態では、モータ1の中心軸Jが延びる方向を単に「軸方向」と呼ぶ。本実施形態において、軸方向は上下方向である。上側(+Z)は、軸方向一方側に相当し、下側(−Z)は、軸方向他方側に相当する。また、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を単に「周方向」と呼ぶ。図3に示すように軸方向から見て、周方向のうち、所定の回転方向を、周方向一方側θ1と呼び、所定の回転方向とは反対の回転方向を、周方向他方側θ2と呼ぶ。本実施形態では、モータ1の上面視で、中心軸Jを中心とする反時計回りの方向が、周方向一方側θ1に相当し、中心軸Jを中心とする時計回りの方向が、周方向他方側θ2に相当する。なお、上下方向、上側および下側とは、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。
本実施形態のモータ1は、例えば、電動パワーステアリング装置(図示省略)に搭載される。電動パワーステアリング装置は、自動車の車輪の操舵機構に搭載される。電動パワーステアリング装置は、操舵力をモータにより軽減する装置である。
図1に示すように、本実施形態のモータ1は、中心軸Jを中心とするロータ20と、ロータ20の径方向外側に配置されるステータ30と、ハウジング11と、複数のベアリング15,16と、を備える。モータ1は、インナーロータ型のモータである。ロータ20は、ステータ30に対して中心軸Jを中心として回転する。
ハウジング11は、ロータ20およびステータ30を収容する。ハウジング11は、軸方向に延びる筒状である。ハウジング11は、周壁部11aと、頂壁部11bと、底壁部11cと、ベアリング保持壁部11dと、を有する。周壁部11aは、軸方向に延びる円筒状である。頂壁部11bは、周壁部11aの上側の開口を塞ぐ。底壁部11cは、周壁部11aの下側の開口を塞ぐ。底壁部11cは、ベアリング16を保持する。ベアリング保持壁部11dは、周壁部11aの内周面に固定される。ベアリング保持壁部11dは、ベアリング15を保持する。
ロータ20は、シャフト21と、ロータコア22と、マグネット23と、を有する。シャフト21は、軸方向に延びる円柱状である。なおシャフト21は、軸方向に延びる円筒状でもよい。シャフト21は、複数のベアリング15,16により、中心軸J回りに回転可能に支持される。複数のベアリング15,16は、軸方向に互いに間隔をあけて配置され、ハウジング11に支持される。すなわち、シャフト21は、複数のベアリング15,16を介してハウジング11に支持される。
ロータコア22は、軸方向に延びる筒状である。ロータコア22は、シャフト21よりも外径が大きい。ロータコア22は、シャフト21よりも軸方向の長さが小さい。ロータコア22の内周面は、シャフト21の外周面と固定される。ロータコア22は、シャフト21と圧入および接着等により固定される。ロータコア22は、軸方向において、一対のベアリング15,16間に位置する。マグネット23は、ロータコア22の外周部に固定される。
ステータ30は、ロータ20と径方向に隙間をあけて対向する。ステータ30は、ロータ20を径方向外側から周方向の全周にわたって囲う。図1から図3に示すように、ステータ30は、ステータコア31と、インシュレータ32と、コイル33と、バスバー装置36と、中性点バスバー34と、を備える。つまりバスバー装置36は、中心軸Jを中心とするステータ30に用いられる。なお図1は、バスバー装置36および中性点バスバー34の図示を省略している。
ステータコア31は、中心軸Jを中心とする環状である。ステータコア31は、軸方向に延びる筒状である。ステータコア31は、ロータ20を径方向外側から囲う。ステータコア31は、例えば、軸方向に積層する複数の電磁鋼板により構成される。ステータコア31は、ハウジング11の内周面に固定される。ステータコア31とハウジング11との固定は、例えば焼き嵌めや圧入等により行われる。
ステータコア31は、コアバック31aと、複数のティース31bと、を有する。コアバック31aは、中心軸Jを中心とする円筒状である。コアバック31aの径方向外側面は、周壁部11aの内周面と固定される。ティース31bは、コアバック31aの径方向内側面から径方向内側に突出する。複数のティース31bは、周方向に互いに間隔をあけて配置される。各ティース31bの径方向内側面は、ロータ20の径方向外側面と隙間をあけて対向する。
インシュレータ32は、ステータコア31に取り付けられる。インシュレータ32は、絶縁性の材料により構成される。インシュレータ32は、例えば樹脂製である。インシュレータ32は、中心軸Jを中心とする環状である。インシュレータ32は、複数のティース31bに少なくとも上側から対向する上側部分32aと、複数のティース31bに少なくとも下側から対向する下側部分32bと、を有する。上側部分32aは、中心軸Jを中心とする環状である。具体的に、上側部分32aは、各ティース31bに対して上側から対向する部分と、各ティース31bに対して周方向から対向する部分と、を有する。下側部分32bは、中心軸Jを中心とする環状である。具体的に、下側部分32bは、各ティース31bに対して下側から対向する部分と、各ティース31bに対して周方向から対向する部分と、を有する。
図2および図3に示すように、インシュレータ32は、周方向に並ぶ複数のインシュレータ部40を有する。複数のインシュレータ部40は、周方向に等ピッチで配列する。本実施形態では複数のインシュレータ部40が、インシュレータ32のうち上側部分32aを構成する。複数のインシュレータ部40は、互いに同一の形状を有する。すなわち本実施形態では、同一種類の共通部材(共通品)である複数のインシュレータ部40を周方向に並べることにより、環状のインシュレータ32のうち少なくとも上側部分32aが構成される。本実施形態では、インシュレータ部40が周方向に並んで12個設けられる。
図8および図9に示すように、インシュレータ部40は、巻回部40aと、内壁部40bと、外壁部40cと、突部41と、窪み部40dと、第1端面40eと、第2端面40fと、バスバー支持座40gと、を有する。つまりインシュレータ32は、巻回部40aと、内壁部40bと、外壁部40cと、突部41と、窪み部40dと、第1端面40eと、第2端面40fと、バスバー支持座40gと、を有する。
巻回部40aは、各インシュレータ部40に1つ設けられる。つまりインシュレータ部40は、1つの巻回部40aを有する。巻回部40aには、コイル33が巻き回される。巻回部40aは、径方向から見て、下側に開口するU字状である。巻回部40aは、ティース31bに上側から接触する部分と、ティース31bに周方向一方側θ1から接触する部分と、ティース31bに周方向他方側θ2から接触する部分と、を有する。
内壁部40bは、巻回部40aの径方向内側に配置される。内壁部40bは、板状であり、一対の板面が径方向を向く。内壁部40bは、巻回部40aの径方向内側の端部に接続される。内壁部40bは、巻回部40aよりも上側に突出する部分と、巻回部40aよりも周方向一方側θ1に突出する部分と、巻回部40aよりも周方向他方側θ2に突出する部分と、を有する。すなわち、内壁部40bは、巻回部40aよりも上側に突出する。内壁部40bは、巻回部40aよりも軸方向に突出する。
外壁部40cは、巻回部40aの径方向外側に配置される。外壁部40cは、板状であり、一対の板面が径方向を向く。外壁部40cは、巻回部40aの径方向外側の端部に接続される。外壁部40cは、巻回部40aよりも上側に突出する部分と、巻回部40aよりも周方向一方側θ1に突出する部分と、巻回部40aよりも周方向他方側θ2に突出する部分と、を有する。すなわち、外壁部40cは、巻回部40aよりも上側に突出する。外壁部40cは、巻回部40aよりも軸方向に突出する。
突部41は、巻回部40aの径方向外側に配置される。突部41は、巻回部40aよりも上側に突出する。つまり突部41は、巻回部40aよりも軸方向に突出する。突部41は、外壁部40cの上側を向く端面40hから上側に突出する。つまり突部41は、外壁部40cの軸方向を向く端面40hから軸方向に突出する。
突部41は、各インシュレータ部40に複数設けられる。つまりインシュレータ部40は、複数の突部41を有する。複数の突部41は、周方向に互いに間隔をあけて配置される。本実施形態では各インシュレータ部40が、2つの突部41を有する。このため図2および図3に示すように、突部41は、インシュレータ32に、周方向に互いに間隔をあけて3つ以上設けられる。
図8および図9に示すように、複数の突部41は、第1突部41aと、第2突部41bと、を有する。第1突部41aと第2突部41bとは、周方向において互いに異なる位置に配置される。つまり第2突部41bは、周方向において第1突部41aとは異なる位置に配置される。本実施形態では、第1突部41aが、外壁部40cの周方向他方側θ2の端部に接続される。第2突部41bは、外壁部40cの周方向の両端部間に位置する中間部分に接続される。
第1突部41aと第2突部41bとは、径方向において互いに異なる位置に配置される。具体的に、第1突部41aは、第2突部41bよりも径方向外側に位置する部分を有する。第2突部41bは、第1突部41aよりも径方向内側に位置する部分を有する。第1突部41aの径方向内側面は、第2突部41bの径方向外側面よりも径方向外側に位置する部分を有する。第1突部41aの軸方向位置と、第2突部41bの軸方向位置とは、互いに同じである。具体的に本実施形態では、第2突部41bの下端部以外の部分の軸方向位置と、第1突部41aの軸方向位置とが、互いに同じである。
第1突部41aの周方向の長さ(幅)は、第2突部41bの周方向の長さよりも大きい。第1突部41aの径方向内側面は、平面である。つまり突部41の径方向内側面は、平面である。具体的に本実施形態では、図3に示すように、第1突部41aの径方向内側面が、周方向一方側θ1へ向かうに従い径方向外側に位置する。言い換えると、第1突部41aの径方向内側面は、周方向において、第1突部41aと隣り合う第2突部41b側へ向かうに従い、径方向外側へ向けて延びる。第1突部41aの径方向内側面は、軸方向から見て、中心軸Jを中心とする仮想円の円周上の一部を通る接線、具体的には第1突部41aの径方向内側面上を通る接線に対して傾斜する傾斜面である。
図3、図4、図8および図9に示すように、第2突部41bの径方向外側面は、径方向外側に向かって凸となる曲面である。つまり突部41の径方向外側面は、径方向外側に向かって凸となる曲面である。具体的に、第2突部41bの径方向外側面は、中心軸Jに垂直な断面の形状が径方向外側に向かって凸となる曲線状である。本実施形態では、第2突部41bの径方向外側面は、中心軸Jと平行な断面の形状が軸方向に延びる直線状である。第2突部41bは、中心軸Jに垂直な断面の形状が非円形状である。つまり突部41は、中心軸Jに垂直な断面の形状が非円形状である。本実施形態では突部41は、中心軸Jに垂直な断面の形状が四角形の4辺のうち1辺を凸円弧に置き換えた形状である。
図8および図9に示すように、窪み部40dは、外壁部40cの上側を向く端面40hから下側に窪む。つまり窪み部40dは、外壁部40cの軸方向を向く端面40hから軸方向に窪む。本実施形態では窪み部40dが、外壁部40cの周方向一方側θ1の端部に位置する。窪み部40dは、径方向から見て、上側に開口するU字状である。窪み部40dは、外壁部40cを径方向に貫通する。窪み部40dの周方向の長さは、コイル33のコイル端33aの線径よりも大きい。このため図9に示すように、窪み部40dには、コイル端33aを通すことが可能である。詳しくは、窪み部40dの上側からコイル端33aを挿し込むことにより、窪み部40dに対してコイル端33aを径方向に通すことが可能である。
本実施形態では、巻回部40aに巻き回したコイル33のコイル端33aを、窪み部40dに通すことで、コイル端33aをインシュレータ32の径方向外側に引き出しやすくすることができる。本実施形態によれば、窪み部40dが設けられることにより、例えば、バスバー装置36をインシュレータ32に取り付ける前に、コイル端33aを窪み部40dに通して径方向外側へ引き出しておき、図4に示すように、バスバー装置36をインシュレータ32に取り付けた後で、コイル端33aを窪み部40dから上側へ抜き出し、バスバー装置36の後述するコイル保持部43に保持させることが容易である。また図9に示すように、例えば、中性点バスバー34をインシュレータ32に取り付ける前に、コイル端33aを窪み部40dに通して径方向外側へ引き出しておき、中性点バスバー34をインシュレータ32に取り付けた後で、コイル端33aを上側へ折り曲げて、中性点バスバー34の径方向外側面に溶接することが容易である。また本実施形態では、突部41と窪み部40dとが、周方向において互いに異なる位置に配置される。本実施形態によれば、突部41と窪み部40dとが干渉することを抑制でき、突部41および窪み部40dの各機能が安定して得られる。
図8および図9に示すように、第1端面40eは、端面40hの一部を構成する。第1端面40eは、端面40hのうち周方向他方側θ2の端部以外の部分を構成する。第1端面40eは、上側を向く平面である。第1端面40eは、中心軸Jに垂直な平面である。第2端面40fは、端面40hの一部を構成する。第2端面40fは、端面40hのうち周方向他方側θ2の端部を構成する。第2端面40fは、上側を向く平面である。第2端面40fは、中心軸Jに垂直な平面である。第2端面40fは、第1端面40eよりも上側に位置する。
バスバー支持座40gは、端面40hに位置する。バスバー支持座40gは、第2端面40fに位置する。本実施形態では、第1突部41aの周方向位置と、バスバー支持座40gの周方向位置とが、互いに同じである。つまり第1突部41aと、バスバー支持座40gとは、径方向に並ぶ。
図1から図3に示すように、コイル33は、インシュレータ32を介してステータコア31に取り付けられる。コイル33は、周方向に並んで複数設けられる。コイル33の数は、インシュレータ部40の数と同じである。本実施形態ではコイル33が、周方向に並んで12個設けられる。各コイル33は、各インシュレータ部40を介して各ティース31bに取り付けられる。コイル33は、インシュレータ部40の巻回部40aを介して、ティース31bに導線が巻き回されることにより構成される。図4および図9に示すように、コイル33は、コイル端33aを有する。コイル端33aは、コイル33の導線の端部であり、引き出し線等と言い換えてもよい。
本実施形態のモータ1は、例えば3相モータである。3相とは、U相、V相およびW相である。3相モータの場合、U相、V相およびW相の各コイル33は、第1の導線、第2の導線および第3の導線のいずれかにより構成される。各相のコイル33のコイル端33aは、バスバー装置36の後述する第1接続端子37aまたは中性点バスバー34と接続される。特に図示しないが、本実施形態では各相のコイル33のコイル端33aが、バスバー装置36の第1接続端子37aまたは中性点バスバー34と溶接により固定される。つまり第1接続端子37aとコイル端33aとは、溶接される。第1接続端子37aは、コイル33と接続される。中性点バスバー34とコイル端33aとは、溶接される。中性点バスバー34は、コイル33と接続される。
図2から図4に示すように、バスバー装置36は、インシュレータ32に取り付けられる。バスバー装置36は、インシュレータ32と固定される。バスバー装置36は、コイル33の上側に配置される。バスバー装置36は、バスバー37と、樹脂部38と、を備える。
樹脂部38は、樹脂製である。樹脂部38は、バスバー37をインサート部材とするインサート成形により作られる。樹脂部38には、バスバー37の少なくとも一部が埋め込まれる。樹脂部38は、本体部42と、コイル保持部43と、取付部44と、支持部45と、を有する。
本体部42は、周方向に延びる。本体部42は、図3に示すように軸方向から見て、中心軸Jを中心とする円弧状である。本実施形態では本体部42が、中心軸Jを中心とする中心角が90°以上180°以下の範囲で周方向に延びる。特に図示しないが、本体部42は、径方向に沿う断面の形状が四角形状である。具体的に本体部42は、径方向に沿う断面の形状が、軸方向に延びる長方形状である。
図2および図3に示すように、コイル保持部43は、本体部42から径方向外側に突出する。つまりコイル保持部43は、本体部42から径方向に突出する。コイル保持部43は、コイル33のコイル端33aを保持する。コイル保持部43は、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられる。本実施形態ではコイル保持部43が、周方向に互いに間隔をあけて6つ設けられる。6つのコイル保持部43のうち、2つのコイル保持部43は、U相のコイル33のコイル端33aを保持し、他の2つのコイル保持部43は、V相のコイル33のコイル端33aを保持し、残りの他の2つのコイル保持部43は、W相のコイル33のコイル端33aを保持する。コイル保持部43の上記以外の構成については、後述する。
取付部44は、本体部42から径方向外側に突出する。つまり取付部44は、本体部42から径方向に突出する。取付部44は、インシュレータ32に取り付けられる。取付部44は、インシュレータ32と固定される。取付部44は、中心軸Jと垂直に拡がる板状である。取付部44の下面は、外壁部40cの上側を向く端面40hと接触する。つまり取付部44は、インシュレータ32の上側を向く端面40hと接触する。取付部44は、端面40hにより下側から支持される。取付部44は、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられる。複数の取付部44は、周方向において等ピッチで配列する。本実施形態では取付部44が、周方向に互いに間隔をあけて5つ設けられる。各取付部44は、周方向に隣り合う一対のコイル保持部43の間にそれぞれ配置される。
本実施形態では、取付部44がインシュレータ32に取り付けられるので、バスバー装置36がインシュレータ32に対して位置ずれすることが、抑えられる。このため、バスバー装置36がインシュレータ32に巻き回されるコイル33に対して位置ずれすることが、抑えられる。バスバー37とコイル33との相対移動が抑えられるため、バスバー37の後述する第1接続端子37aと、コイル端33aとの位置合わせが容易である。またバスバー装置36を、インシュレータ32およびコイル33の直上などに接近して配置することができる。コイル端33aの引き回しが容易になり、組み立てを簡易化でき、コイル端33aを引き回す長さを短くしてコイル33の導線の使用量を削減できる。インシュレータ32およびコイル33の直上などのスペースにバスバー装置36を配置し、スペースを有効に利用することで、モータ1を軸方向にコンパクトに構成できる。本実施形態と異なり、例えばバスバー装置とコイルとの間に、コイル端を支持するコイルサポート等の部材を設ける場合と比べて、本実施形態によれば、部品点数を削減できる。
図4に示すように、取付部44は、貫通孔44aを有する。貫通孔44aは、取付部44を軸方向に貫通する。複数の取付部44の各貫通孔44aには、各第2突部41bが挿入される。つまり突部41が、貫通孔44aに挿入される。本実施形態によれば、簡単な構成により、取付部44とインシュレータ32とを位置合わせでき、かつ位置合わせした状態を維持しやすい。
貫通孔44aは、中心軸Jに垂直な断面の形状が非円形状である。本実施形態では貫通孔44aは、中心軸Jに垂直な断面の形状が四角形の4辺のうち1辺を凸円弧に置き換えた形状である。貫通孔44aには、第2突部41b、つまり軸状の突部41が嵌め合わされる。本実施形態によれば、取付部44と、取付部44の貫通孔44aに挿入された突部41とが、突部41の軸回りに相対回転することが抑えられる。簡素な構造により、取付部44とインシュレータ32とを安定して位置決めできる。
図6に示すように、本実施形態では、取付部44と、貫通孔44aに挿入された突部41とが、溶着される。すなわち、取付部44と第2突部41bとが、熱溶着される。本実施形態によれば、取付部44と突部41とが溶着により固定される。バスバー装置36とインシュレータ32とが位置決め状態で固定される。溶着後の各製造工程において、バスバー装置36とインシュレータ32とが位置ずれすることが抑えられる。
本体部42の径方向外側は、本体部42の径方向内側に比べて、作業スペースを広く確保しやすくかつ視認しやすい。本実施形態では、取付部44が、本体部42から径方向外側に突出するので、本体部42の径方向外側のスペースにおいて取付部44と突部41とを溶着でき、バスバー装置36をインシュレータ32に組み付けやすい。
図7は、本実施形態の変形例を示す。図7の変形例では、取付部44と突部41とが溶着される構成の代わりに、またはこの構成とともに、突部41が抜け止め構造を有する。具体的には、突部41が、貫通孔44aから上側に突出する先端部41cを有し、先端部41cは、上側から取付部44に対向する部分41dを有する。図示の例では、部分41dが、先端部41cの外周面から突出する突起状である。部分41dが先端部41cの外周面から突出する突出量は、下側へ向かうに従い大きくなる。部分41dの下面は、取付部44の上面と接触し、または軸方向に隙間をあけて対向する。なお、特に図示しないが、部分41dは、例えば、先端部41cの外周面から突出し先端部41cの軸回りに延びるフランジ状でもよい。本変形例によれば、取付部44が、インシュレータ32の上側を向く端面40hと、先端部41cの部分41dとにより、軸方向の両側から挟まれる。取付部44がインシュレータ32の突部41に抜け止め状態で保持されるため、バスバー装置36とインシュレータ32とを位置合わせした状態を安定して維持でき、組み立てが容易である。
図3に示すように、支持部45は、本体部42から径方向内側に突出する。つまり支持部45は、本体部42から径方向に突出する。支持部45の下面は、内壁部40bの上側を向く端面と接触する。つまり支持部45は、インシュレータ32に上側から接触する。支持部45は、インシュレータ32に軸方向から接触する。支持部45は、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられる。本実施形態では支持部45が、周方向に互いに間隔をあけて3つ設けられる。
図5に示すように、バスバー37は、板状である。バスバー37は、金属製であり、導電性の材料により構成される。バスバー37は、複数設けられる。本実施形態ではバスバー37が、3つ設けられる。3つのバスバー37のうち、1つのバスバー37は、U相のコイル33のコイル端33aと接続され、他の1つのバスバー37は、V相のコイル33のコイル端33aと接続され、残りの他の1つのバスバー37は、W相のコイル33のコイル端33aと接続される。
バスバー37は、第1接続端子37aと、第2接続端子37bと、連結部37cと、を有する。第1接続端子37aは、1つのバスバー37に一対設けられる。一対の第1接続端子37aは、周方向に互いに間隔をあけて配置される。第2接続端子37bは、1つのバスバー37に1つ設けられる。連結部37cは、1つのバスバー37に1つ設けられる。
3つのバスバー37の各第1接続端子37aの少なくとも上端部の軸方向位置は、互いに同じである。すなわち、複数のバスバー37の各第1接続端子37aの軸方向位置は、互いに同じである。複数のバスバー37のうち、連結部37cが下側に位置するバスバー37ほど、第1接続端子37aの軸方向の長さは大きくなる。本実施形態によれば、第1接続端子37aとコイル端33aとを溶接する際、溶接治具を軸方向に移動させることなく、周方向に移動させることで、各第1接続端子37aと各コイル端33aとを溶接でき、製造が容易である。また3つのバスバー37の各第2接続端子37bの少なくとも上側部分の軸方向位置は、互いに同じである。すなわち、複数のバスバー37の各第2接続端子37bの軸方向位置は、互いに同じである。複数のバスバー37のうち、連結部37cが下側に位置するバスバー37ほど、第2接続端子37bの軸方向の長さは大きくなる。本実施形態によれば、各第2接続端子37bに外部電源の各端子などを接続しやすい。
第1接続端子37aは、一対の板面が径方向を向く。図4に示すように、第1接続端子37aは、本体部42の径方向外側の端部に位置する。第1接続端子37aは、本体部42から径方向外側に露出する。つまり第1接続端子37aは、本体部42から径方向に露出する。第1接続端子37aは、軸方向に延びるコイル端33aと、径方向において対向する。つまりコイル端33aと第1接続端子37aとは、対向する。本実施形態では、コイル端33aと第1接続端子37aとが、接触する。なおコイル端33aと第1接続端子37aとは、隙間をあけて対向してもよい。本実施形態によれば、コイル端33aが、コイル保持部43に保持されて第1接続端子37aと対向することで、コイル端33aと第1接続端子37aとが互いに接触しまたは接触可能な状態となる。第1接続端子37aとコイル端33aとを容易に位置合わせすることができる。バスバー37とコイル33との電気的導通を容易に確保でき、組み付け工数が削減される。本実施形態によれば、組み立てが容易である。
本体部42の径方向外側は、本体部42の径方向内側に比べて、作業スペースを広く確保しやすくかつ視認しやすい。本実施形態によれば、第1接続端子37aが本体部42から径方向外側に露出し、コイル保持部43が本体部42から径方向外側に突出するので、本体部42の径方向外側のスペースにおいて第1接続端子37aとコイル端33aとを接続でき、組み立てを容易かつ正確に行える。
第1接続端子37aの周方向位置と、コイル保持部43の周方向位置とは、互いに同じである。図3に示すように、第1接続端子37aとコイル保持部43とは、軸方向から見て、径方向に並んで配置される。本実施形態によれば、コイル保持部43で保持したコイル端33aを、第1接続端子37aと容易に対向させることができる。
コイル保持部43は、コイル端33aの中心線回りに延びるフック状である。本実施形態ではコイル保持部43が、軸方向から見て、J字状である。図4に示すように、コイル保持部43は、コイル保持部43のうち径方向内側の部分、つまり径方向の本体部42側の部分にコイル端受入口43aを有する。コイル端受入口43aは、軸方向から見て、コイル保持部43の内部と外部とを連通する。本実施形態ではコイル端33aが、コイル端受入口43aを通して、コイル保持部43内に周方向他方側θ2から周方向一方側θ1へと挿入される。つまりコイル端受入口43aは、コイル保持部43の外側から内側へ、コイル端33aを受け入れ可能である。
より詳しくは、コイル保持部43は、第1保持部43bと、第2保持部43cと、係止突起43dと、を有する。第1保持部43bは、本体部42から径方向外側に突出する。つまり第1保持部43bは、本体部42から径方向に突出する。第2保持部43cは、第1保持部43bの径方向外側の端部から、周方向他方側θ2に延びる。すなわち、第2保持部43cは、第1保持部43bのうち径方向において本体部42とは反対側に位置する端部から、周方向に延びる。係止突起43dは、第2保持部43cの周方向他方側θ2の端部から、径方向内側へ突出する。すなわち、係止突起43dは、第2保持部43cのうち周方向において第1保持部43bとは反対側に位置する端部から、径方向の本体部42側へ突出する。
本実施形態では、コイル保持部43がコイル端33aを囲うように配置されるため、コイル保持部43によってコイル端33aを保持した状態が維持しやすい。このため、第1接続端子37aとコイル端33aとを容易に位置合わせでき、組み立てが容易である。
コイル保持部43は、弾性変形可能である。係止突起43dと本体部42との間の径方向距離は、コイル端33aの線径以下である。またコイル端受入口43aは、コイル端33aの中心線回りの開口幅が、コイル端33aの線径以下である。コイル端33aは、コイル保持部43を弾性変形させた状態で、コイル端受入口43aを通してコイル保持部43内に挿入され、コイル端33aがコイル保持部43内に挿入されると、コイル保持部43は復元変形する。本実施形態では、コイル保持部43が、いわゆるスナップフィット構造によりコイル端33aを保持する。本実施形態によれば、コイル端33aがコイル保持部43から外れることが抑えられるため、コイル端33aを第1接続端子37aに接続しやすい。
第1接続端子37aとコイル端33aとは、溶接される。本実施形態では、第1接続端子37aとコイル端33aとが互いに位置決めされた状態で対向するので、第1接続端子37aとコイル端33aとを安定して溶接できる。第1接続端子37aとコイル端33aとの電気的導通が安定して確保される。
第2接続端子37bは、一対の板面が径方向を向く。第2接続端子37bの下側部分は、本体部42内に埋め込まれる。第2接続端子37bの上側部分は、本体部42から上側に突出する。つまり第2接続端子37bは、本体部42から軸方向に露出する。図3に示すように本実施形態では、複数の支持部45のうち、少なくとも1つの支持部45の周方向位置と、第2接続端子37bの周方向位置とが、互いに同じである。少なくとも1つの支持部45と第2接続端子37bとが、軸方向から見て、径方向に並んで配置される。本実施形態では、第2接続端子37bに対して図示しない外部電源などを接続するときに、第2接続端子37bに軸方向から加えられる外力を、支持部45により受けることができる。バスバー装置36の剛性が確保され、第2接続端子37bに外部電源などを安定して接続できる。
図5に示すように、連結部37cは、一対の板面が軸方向を向く。連結部37cは、一対の第1接続端子37aおよび1つの第2接続端子37bを連結する。連結部37cは、本体部42内に埋め込まれる。連結部37cは、周方向に延びる第1連結部37dと、径方向に延びる第2連結部37eと、を有する。第1連結部37dは、1つのバスバー37に1つ設けられる。第2連結部37eは、1つのバスバー37に一対設けられる。一対の第2連結部37eは、周方向に互いに間隔をあけて配置される。本実施形態では一対の第2連結部37eが、第1連結部37dの周方向の両端部に接続される。一対の第2連結部37eのうち、周方向一方側θ1に位置する第2連結部37eの径方向両端部には、第1接続端子37aと第2接続端子37bとが接続される。一対の第2連結部37eのうち、周方向他方側θ2に位置する第2連結部37eの径方向外端部には、第1接続端子37aが接続される。
図2および図3に示すように、中性点バスバー34は、板状であり、一対の板面が径方向を向く。中性点バスバー34は、金属製であり、導電性の材料により構成される。中性点バスバー34は、周方向に延びる。中性点バスバー34は、弾性変形可能である。中性点バスバー34は、各相のコイル33同士を電気的に接続する中性点として機能する。中性点バスバー34は、インシュレータ32に取り付けられる。中性点バスバー34は、周方向に並ぶ複数のインシュレータ部40により保持される。中性点バスバー34は、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられる。本実施形態では中性点バスバー34が、周方向に並んで2つ設けられる。複数の中性点バスバー34は、互いに同一の形状を有する。すなわち本実施形態では、複数の中性点バスバー34が、同一種類の共通部材(共通品)である。
図3に示すように、中性点バスバー34は、弾性変形させられた姿勢で、少なくとも3つの突部41により中性点バスバー34の径方向内側と径方向外側から保持される。本実施形態では中性点バスバー34が、少なくとも周方向の一部が弾性変形させられた姿勢で、図示の例では少なくとも周方向他方側θ2の端部が径方向内側に弾性変形させられた姿勢で、周方向に並ぶ複数の突部41により径方向内側および径方向外側から保持される。具体的に、中性点バスバー34は、図3に2点鎖線で示す弾性変形前の状態から、実線で示す弾性変形後の状態とされて、中性点バスバー34の径方向内側から2つの突部41(第2突部41b)により接触され、中性点バスバー34の径方向外側から2つの突部41(第1突部41a)により接触される。すなわち本実施形態では、インシュレータ32の複数の突部41を利用して、バスバー装置36の他に中性点バスバー34を保持することも可能である。
本実施形態では、弾性変形させられた姿勢の中性点バスバー34が、周方向において互いに異なる位置に配置される3つ以上の突部41に、復元変形力および摩擦抵抗により保持される。なお、以下ではこの中性点バスバー34の保持状態を単に「弾性保持」と呼ぶ場合がある。例えば本実施形態と異なり、周方向に延びる溝の内側や径方向に隙間をあけて対向する一対の壁部間などに中性点バスバーを挟んで保持する場合と比べて、本実施形態によれば、インシュレータ32および中性点バスバー34の各寸法の管理精度を容易に確保できる。言い換えると、インシュレータ32および中性点バスバー34の各寸法の管理精度が低い場合でも、インシュレータ32に中性点バスバー34を取り付けやすい。したがって本実施形態のモータ1は、組み立てが容易である。
中性点バスバー34は、周方向に並ぶ複数のインシュレータ部40にわたって延び、少なくとも、2つの第1突部41aおよび1つの第2突部41bにより中性点バスバー34の径方向内側と径方向外側から保持される。中性点バスバー34は、周方向に並ぶ少なくとも2つの第1突部41aおよび1つの第2突部41bにより弾性保持される。具体的に、本実施形態では中性点バスバー34が、周方向に隣接する2つのインシュレータ部40にわたって延び、2つの第1突部41aの各径方向内側面および2つの第2突部41bの各径方向外側面により、中性点バスバー34の径方向両側から保持される。本実施形態によれば、部品を共通化して組み立てを容易にしつつ、本実施形態で説明する各種の作用効果を得ることができる。
本実施形態では、第1突部41aと第2突部41bとが、径方向において互いに異なる位置に配置され、具体的には、第2突部41bに対して第1突部41aが径方向外側に配置される。複数の突部41のうち、径方向内側に位置する第2突部41bが中性点バスバー34の径方向内側面と接触し、径方向外側に位置する第1突部41aが中性点バスバー34の径方向外側面と接触する。周方向に並ぶ複数のインシュレータ部40の第1突部41aおよび第2突部41bは、周方向に沿ってジグザグに配置される。本実施形態によれば、3つ以上の突部41間に中性点バスバー34を挿し込みやすい。インシュレータ32に中性点バスバー34を組み付けやすい。
図8および図9に示すように、本実施形態では、第1突部41aの軸方向位置と、第2突部41bの軸方向位置とが互いに同じであるため、中性点バスバー34を配置する領域を軸方向において小さく抑えることができる。例えば本実施形態と異なり、第1突部の軸方向位置と第2突部の軸方向位置とが互いに異なる場合、第1突部と第2突部とに保持される中性点バスバーは、周方向へ向かうに従い軸方向に向けて傾斜して延びることになり、中性点バスバーを配置する領域が軸方向に大きくなって、モータの軸方向の外形が大きくなるおそれがある。一方、本実施形態によれば、第1突部41aと第2突部41bとに保持される中性点バスバー34が周方向に沿って延びるので、モータ1の軸方向の外形を小さく抑えることができる。
本実施形態では中性点バスバー34が、バスバー支持座40gにより下側から支持される。つまり中性点バスバー34は、バスバー支持座40gにより軸方向から支持される。中性点バスバー34の下側を向く端面と、バスバー支持座40gを構成する面とが、軸方向に互いに接触する。本実施形態によれば、インシュレータ32が中性点バスバー34を、径方向内側、径方向外側および軸方向から支持する。このためインシュレータ32は、中性点バスバー34を安定して保持できる。
本実施形態では、バスバー支持座40gが、第1端面40eよりも上側に位置する第2端面40fに配置されるので、バスバー支持座40gに支持される中性点バスバー34と、第1端面40eとの間には、軸方向において間隔があけられる。周方向のバスバー支持座40g以外の部分で中性点バスバー34とコイル端33aとを溶接することにより、溶接用治具によって外壁部40cが挟まれることが抑えられ、かつ中性点バスバー34からインシュレータ32に熱が伝わりにくくなって、インシュレータ32が熱で溶ける不具合等を抑制できる。また本実施形態では、第1突部41aの周方向位置と、バスバー支持座40gの周方向位置とが互いに同じであり、第1突部41aとバスバー支持座40gとが径方向に並ぶ。このため、例えば本実施形態と異なり、第1突部の周方向位置と、バスバー支持座の周方向位置とが互いに異なる場合と比べて、本実施形態によれば、周方向において、中性点バスバー34とコイル端33aとの溶接可能部位を拡げられる。
本実施形態では、第2突部41bの径方向外側面が径方向外側に向けて凸となる曲面であり、つまり突部41の径方向外側面が凸曲面である。また中性点バスバー34は、周方向に延びる。このため、中性点バスバー34を弾性変形させた状態で、突部41の径方向外側面に中性点バスバー34の径方向内側面を接触させやすい。したがって、インシュレータ32に中性点バスバー34を組み付けやすい。
本実施形態では、第1突部41aの径方向内側面が平面であり、つまり突部41の径方向内側面が平面であるので、突部41の径方向内側面と中性点バスバー34の径方向外側面との接触面積を大きく確保でき、突部41により中性点バスバー34を安定して保持しやすい。また第1突部41aの周方向の長さが第2突部41bの周方向の長さよりも大きいので、第1突部41aの径方向内側面と、中性点バスバー34の径方向外側面との接触面積がより大きく確保される。また第1突部41aの径方向内側面が、周方向一方側θ1へ向かうに従い径方向外側に位置するので、第1突部41aの周方向一方側θ1に隣り合う第2突部41bの径方向外側面に向けて中性点バスバー34を案内しやすい。このため、第1突部41aと第2突部41bとの間に中性点バスバー34を挿し込みやすい。
中性点バスバー34は、折れ曲がり部34aと、平板部34bと、を有する。折れ曲がり部34aは、中性点バスバー34の周方向の一部を構成する。折れ曲がり部34aは、屈曲した板状の部分である。折れ曲がり部34aの径方向外側面は、軸方向から見て、径方向外側へ向けて突出する。つまり折れ曲がり部34aは、径方向外側に突出する。折れ曲がり部34aの径方向内側面は、軸方向から見て、径方向外側へ向けて窪む。折れ曲がり部34aは、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられる。本実施形態では1つの中性点バスバー34に、折れ曲がり部34aが、周方向に互いに間隔をあけて2つ設けられる。
本実施形態では、中性点バスバー34の折れ曲がり部34aの径方向内側面が、第2突部41bの径方向外側面、つまり突部41の径方向外側面と接触する。中性点バスバー34が折れ曲がり部34aを有することにより、中性点バスバー34を大きく弾性変形させることなく、つまり中性点バスバー34の弾性変形量を小さく抑えつつ、3つ以上の突部41によって中性点バスバー34を弾性保持できる。インシュレータ32に中性点バスバー34を取り付けやすく、組み立てが容易である。また、インシュレータ32に対する中性点バスバー34の周方向の位置決めを簡単に行うことができる。
平板部34bは、中性点バスバー34の周方向の一部を構成する。平板部34bは、一対の板面がそれぞれ平面とされた、平らな板状である。平板部34bは、中性点バスバー34のうち、周方向において折れ曲がり部34aと接続する部分である。つまり平板部34bは、周方向において折れ曲がり部34aと繋がる。図9に示すように、平板部34bの径方向外側面には、コイル端33aが対向する。詳しくは、窪み部40dに径方向に通されたコイル端33aが上側に折り曲げられることにより、コイル端33aと平板部34bとが径方向において対向する。この状態から、平板部34bとコイル端33aとを溶接により簡単に固定できる。
平板部34bは、周方向に並んで複数設けられる。本実施形態では1つの中性点バスバー34に、平板部34bが、周方向に並んで3つ設けられる。3つの平板部34bは、中性点バスバー34のうち、周方向一方側θ1の端部、周方向他方側θ2の端部、および周方向の両端部間に位置する中間部分に配置される。複数の平板部34bのうち、少なくとも1つの平板部34bの径方向外側面は、第1突部41aの径方向内側面と接触する。本実施形態では1つの中性点バスバー34において、2つの平板部34bの径方向外側面が、2つの第1突部41aの径方向内側面と接触する。つまり平板部34bの径方向外側面は、突部41の径方向内側面と接触する。本実施形態によれば、中性点バスバー34と突部41との接触面積が大きく確保され、中性点バスバー34と突部41との接触状態が安定する。中性点バスバー34が突部41によって安定して弾性保持される。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されず、例えば下記に説明するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の変更等が可能である。
前述の実施形態では、第1接続端子37aが、本体部42から径方向外側に露出し、コイル保持部43が、本体部42から径方向外側に突出する例を挙げたが、これに限らない。第1接続端子37aが、本体部42から径方向内側に露出し、コイル保持部43が、本体部42から径方向内側に突出してもよい。
前述の実施形態では、コイル端受入口43aが、コイル保持部43のうち周方向他方側θ2の端部で開口する例を挙げたが、これに限らない。コイル端受入口43aは、コイル保持部43のうち周方向一方側θ1の端部で開口してもよい。
前述の実施形態では、バスバー装置36および中性点バスバー34が、それぞれ突部41を利用してインシュレータ32に位置決めされて取り付けられる例を挙げたが、これに限らない。中性点バスバー34は設けられなくてもよい。例えば、中性点バスバー34以外の部材が、突部41を利用してインシュレータ32に位置決めされて取り付けられてもよい。
前述の実施形態では、モータ1が電動パワーステアリング装置に搭載される一例を挙げたが、これに限らない。モータ1は、例えば、ポンプ、ブレーキ、クラッチ、掃除機、ドライヤ、シーリングファン、洗濯機および冷蔵庫などに用いてもよい。
その他、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態、変形例およびなお書き等で説明した各構成(構成要素)を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態によって限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。
1…モータ、20…ロータ、30…ステータ、31…ステータコア、32…インシュレータ、33…コイル、33a…コイル端、36…バスバー装置、37…バスバー、37a…第1接続端子、37b…第2接続端子、38…樹脂部、40h…端面、41…突部、41c…先端部、41d…部分、42…本体部、43…コイル保持部、43a…コイル端受入口、43b…第1保持部、43c…第2保持部、43d…係止突起、44…取付部、44a…貫通孔、45…支持部、J…中心軸
Claims (16)
- 中心軸を中心とするステータに用いられるバスバー装置であって、
バスバーと、
前記バスバーの少なくとも一部が埋め込まれる樹脂部と、を備え、
前記樹脂部は、
周方向に延びる本体部と、
前記本体部から径方向に突出し、前記ステータが有するコイルのコイル端を保持するコイル保持部と、を有し、
前記バスバーは、前記本体部から径方向に露出する第1接続端子を有し、
前記コイル端と前記第1接続端子とは、対向する、
バスバー装置。 - 前記コイル端と前記第1接続端子とは、接触する、
請求項1に記載のバスバー装置。 - 前記第1接続端子は、前記本体部から径方向外側に露出し、
前記コイル保持部は、前記本体部から径方向外側に突出する、
請求項1または2に記載のバスバー装置。 - 前記第1接続端子の周方向位置と、前記コイル保持部の周方向位置とが、互いに同じである、
請求項1から3のいずれか1項に記載のバスバー装置。 - 前記コイル保持部は、前記コイル端の中心線回りに延びるフック状であり、
前記コイル保持部は、前記コイル保持部のうち径方向の前記本体部側の部分にコイル端受入口を有する、
請求項1から4のいずれか1項に記載のバスバー装置。 - 前記コイル保持部は、
前記本体部から径方向に突出する第1保持部と、
前記第1保持部のうち径方向において前記本体部とは反対側に位置する端部から、周方向に延びる第2保持部と、
前記第2保持部のうち周方向において前記第1保持部とは反対側に位置する端部から、径方向の前記本体部側へ突出する係止突起と、を有する、
請求項1から5のいずれか1項に記載のバスバー装置。 - 前記コイル保持部は、弾性変形可能であり、
前記係止突起と前記本体部との間の径方向距離が、前記コイル端の線径以下である、
請求項6に記載のバスバー装置。 - 前記第1接続端子と前記コイル端とが、溶接される、
請求項1から7のいずれか1項に記載のバスバー装置。 - 前記樹脂部は、前記本体部から径方向に突出する取付部を有し、
前記取付部は、前記ステータが有するインシュレータに取り付けられる、
請求項1から8のいずれか1項に記載のバスバー装置。 - 前記取付部は、前記取付部を軸方向に貫通する貫通孔を有し、
前記インシュレータが有する突部が、前記貫通孔に挿入される、
請求項9に記載のバスバー装置。 - 前記取付部は、前記インシュレータの軸方向一方側を向く端面と接触し、
前記突部は、前記貫通孔から軸方向一方側に突出する先端部を有し、
前記先端部は、軸方向一方側から前記取付部に対向する部分を有する、
請求項10に記載のバスバー装置。 - 前記取付部と、前記貫通孔に挿入された前記突部とが、溶着される、
請求項10または11に記載のバスバー装置。 - 前記貫通孔は、前記中心軸に垂直な断面の形状が非円形状であり、
前記突部は、前記中心軸に垂直な断面の形状が非円形状である、
請求項10から12のいずれか1項に記載のバスバー装置。 - 前記バスバーは、前記本体部から軸方向に露出する第2接続端子を有し、
前記樹脂部は、前記本体部から径方向に突出し、前記ステータが有するインシュレータに軸方向から接触する支持部を有し、
前記支持部は、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられ、
少なくとも1つの前記支持部の周方向位置と、前記第2接続端子の周方向位置とが、互いに同じである、
請求項1から13のいずれか1項に記載のバスバー装置。 - 軸方向に延びる筒状のステータコアと、
前記ステータコアに取り付けられるインシュレータと、
前記インシュレータを介して前記ステータコアに取り付けられるコイルと、
請求項1から14のいずれか1項に記載のバスバー装置と、を備える、
ステータ。 - 前記中心軸を中心とするロータと、
前記ロータの径方向外側に配置される請求項15に記載のステータと、を備える、
モータ。
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