JP3717833B2 - Centralized power distribution member for thin brushless motor for vehicles - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用薄型ブラシレスモータの集中配電部材に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、車両の低燃費化に対するニーズが大きく、その1つの例として超高燃費ハイブリッドカーの開発が進められている。特に最近では、エンジンを主動力とし加速時等にエンジンをDCブラシレスモータでアシストする補助動力機構(モータアシスト機構)を備えたハイブリッドカーが提案されている。
【0003】
ところで、モータアシスト機構を構成するブラシレスモータは、エンジンルーム内の限られたスペース、具体的にはエンジンとトランスミッションとの間の狭いスペースに配置されるため、設置上大きな制約を受ける。従って、この種のブラシレスモータには薄型であることが要求されている。
【0004】
モータアシスト機構に用いられる車両用薄型ブラシレスモータは、エンジンのクランクシャフトに直結されたロータと、そのロータを包囲するリング状のステータとを備えている。また、ステータは、コアに巻線を施すことにより形成された多数の磁極、磁極を収容するステータホルダ、巻線に集中的に配電を行うための集中配電部材(いわゆるバスリング)等によって構成されている。
【0005】
従来、車両用薄型ブラシレスモータの集中配電部材を作製するにあたり、U,V,W,3相分のバスバーをそれぞれ別の金型を用いて個々にリング状に打ち抜き形成していた。そこで、本願発明者はこれをさらに発展させ、帯状に打ち抜いた後に円環状に湾曲させたバスバーを用いてリング状の集中配電部材を構成することを考えた。
【0006】
この新規な集中配電部材を製造する場合には、まず、バスバー本体、端子部及びタブをプレス成形によって一体的に形成する。次いで、端子部の曲げ加工、バスバー全体の曲げ加工、タブを断面逆L字状に曲げる加工等を行ったうえで、これをリング状の絶縁ホルダの保持溝内に収容し、さらにインサート成形を行うこととしている。
【0007】
ところで、この種のモータには非常に大きな電流が流されるため、これに用いられる集中配電部材には相当高度な絶縁耐圧が要求される。しかしながら、従来の集中配電部材では、タブと絶縁樹脂層との界面を経由して湿気が入り込んでくる可能性があり、十分な防水性、気密性を備えているとは必ずしも言い難かった。よって、現状では所望の絶縁耐圧を実現することができず、いまだ改良の余地があった。
【0008】
なお、単純にタブの垂直部分を長くしたのでは、集中配電部材の厚さ方向の寸法が増大してしまい、結果的に薄型モータの実現が困難になるおそれがあった。本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータの薄型化を阻害することなく、防水性、気密性、絶縁耐圧に優れた車両用薄型ブラシレスモータの集中配電部材を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明では、バッテリに接続される端子部及びステータの巻線に接続されるタブを有するとともに、厚さ方向に湾曲されることにより略円環状に形成され、モータの各相に対応して設けられる複数のバスバーと、集中配電部材の径方向に積層配置される前記バスバー同士を所定の間隔を隔てて保持する保持溝を有する絶縁ホルダと、前記各バスバー及び前記絶縁ホルダを被覆する絶縁樹脂層とを備え、前記巻線に対して集中的に電流を配給可能なリング状の集中配電部材であって、前記タブは、先端が集中配電部材中心を向くように断面略L字状に形成されるとともに、前記タブにおいて前記絶縁樹脂層により被覆されている箇所には、前記保持溝を構成する壁部の高さ方向に膨らむ湾曲部が設けられ、特定のバスバーにおけるタブ形成部位と当該バスバーの外周側に隣接する別のバスバーにおけるタブ非形成部位とを隔てている壁部の端部には、その壁部の高さを前記両バスバーにおけるタブ非形成部位同士を隔てている壁部の高さよりも高くなるように小突片が一体的に形成されていることを要旨とする。
【0010】
請求項1に記載の発明によれば、タブが絶縁樹脂層内においてバスバーの上縁部を迂回した状態となることで大きな沿面距離が確保される。その結果、それぞれのバスバーに高電圧が印加されても、バスバー間の絶縁を確実に図ることができる。更に、沿面距離を確保したことにより、タブは長くなる。そのため、仮に絶縁樹脂層内に外部から湿気等が入ることがあっても、その侵入経路は長くなる。よって、集中配電部材の気密性、防水性等を向上することができる。また、特定のバスバーにおけるタブ形成部位と、別のバスバーにおけるタブ非形成部位とを隔てている壁部の端部には小突片が一体的に形成されていることから、隣接するバスバー間の沿面距離が確実に大きくなる。そのため、バスバー間の絶縁性と防水性とがいっそう向上する。
【0013】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の車両用薄型ブラシレスモータの集中配電部材において、前記端子部はその先端にボルト挿通孔を有するとともに、前記ボルト挿通孔よりも基端側かつ前記絶縁樹脂層から露出している箇所は、熱硬化性樹脂により封止されていることを要旨とする。
【0014】
請求項2に記載の発明によれば、絶縁樹脂層から端子部が露出している箇所からは湿気等が絶縁樹脂層内に侵入しやすい。しかし、バスバーに設けられた端子部は、ボルト挿通孔よりも基端側かつ絶縁樹脂層から露出している箇所が熱硬化性樹脂によって封止されている。このことから、絶縁樹脂層の気密性を向上することが可能になるので、湿気等が絶縁樹脂層内によりいっそう侵入しにくくなる。従って、防水性をよりいっそう向上することができる。
【0015】
請求項3に記載の発明では、請求項1に記載の車両用薄型ブラシレスモータの集中配電部材において、前記保持溝は、前記絶縁ホルダの外周側に位置する外壁部と、前記絶縁ホルダの内周側に位置する内壁部と、前記外壁部及び前記内壁部の間に位置する1つまたは2つ以上の中壁部とによって構成されるとともに、前記外壁部は少なくとも前記中壁部よりも低くなるように設定されていることを要旨とする。なお、外壁部はさらに内壁部よりも低くなるように設定されていることが好ましい。
【0016】
請求項3に記載の発明によれば、各壁部の高さが不揃いであってしかも外壁部が少なくとも中壁部よりも低いので、外側のバスバーを容易にかつ間違わずに所定の保持溝に収容することができる。よって、各壁部の高さがみな揃っている場合に比べて、バスバーと絶縁ホルダとの組み付け性が向上し、製造しやすい集中配電部材となる。
【0017】
また、バスバーと絶縁ホルダとの組み付け後に行う樹脂成形時においても、外壁部が低背であれば受圧面積が小さくなるので、外壁部が樹脂の圧力の影響を受けにくくなる。よって、樹脂の圧力による外壁部の倒れが防止され、絶縁ホルダの変形による絶縁性の悪化が未然に防止される。
【0018】
さらに、絶縁ホルダの外周面は絶縁ホルダの他の部位に比べて引っ掛かけによる変形や破損が起こりやすいが、本発明によるとそもそも外壁部が低背であるので、外壁部の変形や破損の可能性が小さくなる。このことも、絶縁ホルダの変形等による絶縁性悪化の防止に貢献している。
【0019】
さらに、言い方を換えれば、本発明では中壁部が少なくとも外壁部よりも高くなっているので、外側バスバーとそれに隣接するバスバーとの間の沿面距離が確実に大きくなり、両バスバー間に高度の絶縁性が担保される。
【0020】
請求項4に記載の発明では、請求項3に記載の車両用薄型ブラシレスモータの集中配電部材において、前記内壁部は少なくとも中壁部よりも低くなるように設定されていることを要旨とする。
【0021】
請求項4に記載の発明によれば、各壁部の高さが不揃いであってしかも内壁部が少なくとも中壁部よりも低いので、内側のバスバーを容易にかつ間違わずに所定の保持溝に収容することができる。よって、各壁部の高さがみな揃っている場合に比べて、バスバーと絶縁ホルダとの組み付け性が向上し、製造しやすい集中配電部材となる。
【0022】
また、バスバーと絶縁ホルダとの組み付け後に行う樹脂成形時においても、内壁部が低背であれば受圧面積が小さくなるので、内壁部が樹脂の圧力の影響を受けにくくなる。よって、樹脂の圧力による内壁部の倒れが防止され、絶縁ホルダの変形による絶縁性の悪化が未然に防止される。
【0023】
さらに、言い方を換えれば、本発明では中壁部が少なくとも内壁部よりも高くなっているので、内側バスバーとそれに隣接するバスバーとの間の沿面距離が確実に大きくなり、両バスバー間に高度の絶縁性が担保される。
【0024】
請求項5に記載の発明では、請求項3または4に記載の車両用薄型ブラシレスモータの集中配電部材において、前記外壁部はその上端部に補強構造を備えることを要旨とする。
【0025】
請求項5に記載の発明によると、補強構造によって外壁部の上端部が補強されることにより、引っ掛かけによる外壁部の変形や破損の可能性がよりいっそう小さくなるため、絶縁ホルダの変形等による絶縁性の悪化が確実に防止される。
【0026】
請求項6に記載の発明では、請求項5に記載の車両用薄型ブラシレスモータの集中配電部材において、前記補強構造は前記外壁部の上端部外側面にて一体的に突設された補強リブであることを要旨とする。
【0027】
請求項6に記載の発明によれば、外壁部に一体的に突設された補強構造であれば、別体構造を採った場合に比べて強度的にも強くなり、引っ掛かけによる外壁部の変形や破損の可能性がさらに増して小さくなる。このため、絶縁ホルダの変形等による絶縁性の悪化が確実に防止される。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態について、図面を参照して説明する。
図1に示すように、ハイブリッド自動車に使用される3相の薄型DCブラシレスモータ11は、エンジン12とトランスミッション13との間に配設されている。薄型ブラシレスモータ11は、エンジン12のクランクシャフトに直結されたロータ14と、そのロータ14を包囲するリング状のステータ15とを備えている。ステータ15は、コアに巻線16を施すことにより形成された多数の磁極、磁極を収容するステータホルダ、巻線16に配電を行うための円環状の集中配電部材17等によって構成されている。図2はステータ15の模式図を示す。同図に示すように、各相の巻線16は、その一端が集中配電部材17に設けられたバスバー22a,22b,22cに接続され、他端が図示しないリング状の導電部材に接続されている。
【0029】
図3〜図6に示すように、集中配電部材17は、その内部に自然色の合成樹脂からなる連続円環状の絶縁ホルダ21が埋設されている。絶縁ホルダ21の形成材料としては、例えばPBT(ポリブチレンテレフタレート:polybutyrene terephthalate)や、PPS(ポリフェニレンサルファイド:polyphenylene sulfide)等を用いることが可能である。
【0030】
本実施形態では、絶縁ホルダ21の形成材料にガラス繊維が約40%添加されたPPSが採用されている。この材料を絶縁ホルダ21に採用した理由としては、電気的特性(絶縁耐圧)に優れているからである。特に、本実施形態の薄型ブラシレスモータ11では、各相のバスバー22a,22b,22cに印加される電圧は高圧であるため、バスバー22a,22b,22cの絶縁耐圧を確保することが重要であると言える。この場合の絶縁耐圧としては、少なくとも2000V以上が求められる。その上、PPSは、例えばPP(ポリプロピレン)等の汎用樹脂に比べて耐熱性が極めて高いばかりか、機械的強度にも優れている。
【0031】
図8,図9,図10に示すように、絶縁ホルダ21の一側面には、その周方向に沿って延びる3つの保持溝23a,23b,23cが凹設されている。各保持溝23a,23b,23cは、それぞれ平行な間隔をおいて、絶縁ホルダ21の径方向に並設されている。各保持溝23a,23b,23cには、それぞれ各相に対応するバスバー22a,22b,22cが個別に挿入されている。それぞれのバスバー22a,22b,22cは互いに所定の間隔を隔てた状態で集中配電部材径方向に積層配置される。従って、保持溝23a,23b,23cには、挿入される各バスバー22a,22b,22cを正確な位置に相対保持する役割がある。そして、前記絶縁ホルダ21及び各バスバー22a,22b,22cは、全体的に絶縁樹脂層25によって被覆されている。この被覆により、バスバー22a,22b,22cの絶縁が図られている。
【0032】
絶縁樹脂層25は、前記絶縁ホルダ21と同じ、ガラス繊維が添加されたPPS製である。この材料を絶縁樹脂層25に採用した理由としては、絶縁ホルダ21と同じ理由であって、電気的特性(絶縁耐圧)、耐熱性、機械的強度が優れているからである。但し、絶縁樹脂層25の材料も自然色のナチュラル樹脂が使用されている。
【0033】
本実施形態において、内側に位置するバスバー22aはW相、中間に位置するバスバー22bはU相、外側に位置するバスバー22cはV相に対応している。以下、説明を分かりやすくするために、W相のバスバー22aを「内側バスバー22a」、U相のバスバー22bを「中間バスバー22b」、V相のバスバー22cを「外側バスバー22c」と表現して区別する。
【0034】
各バスバー22a,22b,22cについて説明する。前記バスバー22a,22b,22cは、銅板或いは銅合金等からなる導電性金属板材を、プレス装置で帯状に打ち抜いた帯状成形素材をあらかじめ厚さ方向に湾曲させ、円弧の一部がない不完全円環状(略C字状)に賦形したものである。その上、各バスバー22a,22b,22cは、その径が外側にあるものほど大きくなるように設定されている。そして、賦形した各バスバー22a,22b,22cを、各保持溝23a,23b,23cに挿入していることから、絶縁ホルダ21に対するバスバー22a,22b,22cの組み付けが容易なものとなっている。
【0035】
図8〜図11に示すように、各バスバー22a,22b,22cの一側縁には、前記巻線16の一端が接続される複数のタブ41a,41b,41cが突設されている。各タブ41a,41b,41cは、バスバー22a,22b,22cを成形するときの素材である導電性金属板材をプレス装置で打ち抜くとき、それと同時に打ち抜かれるものである。従って、バスバー22a〜22cとタブ41a〜41cとは、1回のプレス工程を経ることにより連結された状態で一体形成されている。これは、バスバー22a,22b,22cとタブ41a,41b,41cとを溶接等により後付けする場合と比較して製造工程を簡略することが可能だからである。
【0036】
それぞれのタブ41a,41b,41cは、各バスバー22a,22b,22cにつき、6つずつ設けられている。各相それぞれのタブ41a,41b,41cは、各バスバー22a,22b,22cの円周方向に沿って等間隔に、すなわち中心角が60゜で配置されている。
そして、各バスバー22a〜22cの切り離し部42が互いに周方向に20゜ずらして配置されることにより、合計18個のタブ41a〜41cは、集中配電部材17の中央部を中心とする円周方向に沿って等間隔に、すなわち中心角が20゜で配置されている。ちなみに、図11に示すように、本実施形態では外側バスバー22cの切り離し部42を基準とした場合、中間バスバー22bは時計周りの円周方向へ+20゜ずれて配置されている。これに対して、内側バスバー22aは、反時計周り方向へ−20゜ずれて配置されている。
【0037】
各バスバー22a,22b,22cのタブ41a,41b,41cは、先端が集中配電部材17の中心を向くように断面略L字状にそれぞれ折曲されている。そして、各タブ41a,41b,41cの先端部は、集中配電部材17の内周面から外方に突出している。この突出した部分に、前記巻線16が接続されるようになっている。各タブ41a,41b,41cはそれぞれの長さが異なっており、それらの先端は、集中配電部材17の中央部を中心とする同一円周上に位置している。このことから、外側に位置するバスバー22a,22b,22cのタブ41a,41b,41cほど、集中配電部材17の径方向における長さが長くなっている。
【0038】
図15(a),(b)に示すように、中間バスバー22bのタブ41bにおいて絶縁樹脂層25により被覆されている箇所には、保持溝23a,23b,23cを構成する壁部43a,43b,43c,43dの高さ方向に膨らむ湾曲部44が形成されている。この湾曲部44は、絶縁樹脂層25内において内側バスバー22a(他のバスバー)の上縁部を迂回している。この湾曲部44を設けたのは、沿面距離を確保するためである。
【0039】
図16(a),(b)に示すように、外側バスバー22cのタブ41cにおいて絶縁樹脂層25により被覆されている箇所には、壁部43a〜43dの高さ方向に膨らむ湾曲部45が形成されている。この湾曲部45は、絶縁樹脂層25内において内側バスバー22aのみならず中間バスバー22b(いずれも他のバスバー)の上縁部を迂回している。この湾曲部45を設けたのは、上述した湾曲部44と同様に沿面距離を確保するためである。なお、ここでの湾曲部45は、2つのバスバー22a,22bの上端部を迂回させているため、前記中間バスバー22bにあるタブ41bの湾曲部44よりも長くなっている。
【0040】
図14(a),(b)に示すように、内側バスバー22aにあるタブ41aの基端部は、上述したような湾曲部44,45が存在せず、単に90゜に折曲された形状である。これは、タブ41aが折曲されている側には、他のバスバーが存在していないため、沿面距離を確保する必要がないからである。
【0041】
図14(a),(b)に示すように、内側バスバー22aのタブ形成部位と、その内側バスバー22aに隣接する中間バスバー22bのタブ非形成部位とを隔てている壁部43bの端部には、内側小突片47が一体的に形成されている。内側小突片47を設けたのは、内側バスバー22aとそれに隣接する中間バスバー22bとの間の沿面距離を確保するためである。内側小突片47は、合成樹脂製であって合計で6つ設けられており、それらは絶縁ホルダ21の円周方向に沿って等間隔に配置されている。そして、各内側小突片47は、内側バスバー22aに設けられたそれぞれのタブ41aに1つずつ対応している。また、内側小突片47を有する壁部43bの高さは、内側バスバー22a及び中間バスバー22bのタブ非形成部位同士を隔てている壁部43bの高さよりも高くなっている。なお、この段落の説明において、「特定のバスバー」とは内側バスバー22aを指し、「別のバスバー」とは中間バスバー22bを指す。
【0042】
図15(a),(b)に示すように、中間バスバー22bのタブ形成部位と、その中間バスバー22bに隣接する外側バスバー22cのタブ非形成部位とを隔てている壁部43cの端部には、外側小突片48が一体的に形成されている。外側小突片48を設けたのは、中間バスバー22bとそれに隣接する外側バスバー22cとの間の沿面距離を確保するためである。外側小突片48は、合成樹脂製であって合計で6つ設けられており、それらは絶縁ホルダ21の円周方向に沿って等間隔に配置されている。そして、各外側小突片48は、中間バスバー22bに設けられたそれぞれのタブ41bに1つずつ対応している。また、外側小突片48を有する壁部43cの高さは、中間バスバー22b及び外側バスバー22cのタブ非形成部位同士を隔てている壁部43cの高さよりも高くなっている。なお、この段落の説明において、「特定のバスバー」とは中間バスバー22bを指し、「別のバスバー」とは外側バスバー22cを指す。
【0043】
図3〜図7に示すように、各バスバー22a,22b,22cの一側縁には、それぞれ端子部50w,50u,50vが1つずつ一体的に形成され、それらは絶縁樹脂層25の外周面一部から突出されている。各端子部50u,50v,50wは、図1に示す電源ケーブル51を介して、薄型ブラシレスモータ11のバッテリ(図示しない)に接続されている。各端子部50u,50v,50wは、バスバー22a,22b,22cを成形するときの素材である導電性金属板材をプレス装置で打ち抜くとき、それと同時に打ち抜かれるものである。従って、バスバー22a〜22cと端子部50u,50v,50wとは、1回のプレス工程を経ることにより連結された状態で一体形成される。これは、バスバー22a,22b,22cと端子部50u,50v,50wとを溶接等により後付けする場合と比較して製造工程を簡略することが可能である。
【0044】
図6,図7に示すように、端子部50u,50v,50wの先端部には、前記電源ケーブル51の図示しない取付ボルトが挿通されるボルト挿通孔52が透設されている。絶縁樹脂層25の外周面には、各端子部50u,50v,50wの基端部から中央部にかけてその周囲を包囲する樹脂収容部53が一体的に形成され、その内部には絶縁性を有する熱硬化性樹脂からなる封止材54が充填されている。そして、端子部50u,50v,50wにおいて、ボルト挿通孔52よりも基端側でかつ絶縁樹脂層25から露出している箇所は、封止材54により埋設されている。この封止材54により各端子部50u,50v,50wの一部を封止することにより、防水性、気密性が高められる。本実施形態においては、封止材54としてシリコーン系の熱硬化性樹脂を使用している。熱硬化性樹脂はシリコーン系以外に任意に変更することが可能である。
【0045】
図28は、バスバー22a,22b,22cを展開した図である。同図に示すように、端子部50u,50v,50wは、各バスバー22a,22b,22cの長手方向のほぼ中央部分に配置されている。そして、それぞれの端子部50u,50v,50wの両側にあるタブ41a,41b,41cの数は同じになっている。具体的に言えば、各端子部50u,50v,50wの一方側には3つのタブ41a,41b,41cが設けられ、他方側にも3つのタブ41a,41b,41cが設けられている。このように、端子部50u,50v,50wを挟んだ両側にそれぞれ同数のタブ41a,41b,41cを設けたのは、タブ41a,41b,41cに等しい電流を流すためである。
【0046】
図6,図8に示すように、各端子部50u〜50wは、その基端部に前記封止材54によって被覆された埋設部55と、前記ボルト挿通孔52を有し封止材54によって被覆されていない露出部56とに区分される。埋設部55は、プレス成形され、その中央部は斜状に折曲されている。このように斜状部分55aを形成したのは、埋設部55の中央部分を直角に折曲するよりも使用する材料を少なくすることができ、バスバー22a,22b,22cの軽量化に貢献するからである。
【0047】
各端子部50u,50v,50wにおける埋設部55の両端部には、スリット57a,57bが透設されている。両スリット57a,57bは、端子部50u,50v,50wの長手方向に沿って延びている。そして、2つのスリット57a,57bによって埋設部55の一部が肉抜きされることとなり、その部分における埋設部55の幅が、肉抜きされていない部分の幅よりも短くなっている。このような構成としたのは、インサート成形により、絶縁ホルダ21の周囲を被覆する絶縁樹脂層25を冷却した際に、絶縁樹脂層25とバスバー22a〜22cとの熱収縮量の差を小さくするためである。なお、スリット57a,57bの数や幅は、各端子部50u,50v,50wの強度を損なわない程度であれば任意に変更することが可能である。例えば、埋設部55の両端部にそれぞれ2つのスリット57a,57bを設けることが可能である。
【0048】
図8に交差斜線で示すように、端子部50u,50v,50wにおける露出部56と埋設部55との一部には、錫めっきが施されている。詳しくは、露出部56の先端から埋設部55における斜状部分55aの中央部付近にかけて錫めっきが施されている。この錫めっきをした理由は、バスバー22a,22b,22cの表面が酸化腐食するのを防ぐためである。
【0049】
端子部50u,50v,50wは、図18,図19に示す第1プレス装置60で曲げ成形した後に、図20に示す第2プレス装置61で更に曲げ成形することによって得られる。
【0050】
まず、第1プレス装置60について説明する。図18,図19に示すように、第1プレス装置60は、端子部50u,50v,50wを曲げ成形するものである。第1プレス装置60は、固定型である下型62と、可動型である上型63とから構成されている。そして、下型62に対して上型63が接近することで、両型62,63は閉じられる。これに対して、下型62から上型63が離間することで両型62,63は開かれる。
【0051】
下型62の上面にはV字状をなす下型側成形凹部62aと、V字状をなす下型側成形突部62bとが隣接するように形成されている。下型側成形突部62bの上端部には、パイロットピン64が突設されている。このパイロットピン64は、端子部50u,50v,50wの斜状部分55aに透設されたパイロット孔65に貫通することで、端子部50u,50v,50wを位置決めするものである。
【0052】
一方、上型63の下面には、V字状をなす上型側成形突部63aと、V字状をなす上型側成形凹部63bとが隣接するように形成されている。上型側成形突部63aと下型側成形凹部62aは互いに対峙され、一方の上型側成形凹部63bと下型側成形突部62bとは互いに対峙されている。そのため、下型62に上型63が接近して金型を閉じることにより、凹凸の関係でもって両型62,63が互いに係合するようになっている。また、上型側成形凹部63bの内奥面には、待避凹部66が形成されている。そして、両型62,63が閉じられたときに、この待避凹部66内にパイロットピン64が挿入されることで、パイロットピン64と上型63とが干渉し合わないようになっている。
【0053】
続いて、第2プレス装置61について説明する。
図20に示すように、第2プレス装置61は端子部50u,50v,50wとバスバー22a,22b,22cとの境界部を曲げ成形するものである。第2プレス装置61は、固定型である下型67と、可動型である上型68とから構成されている。そして、下型67に対して上型68が接近することで、両型67,68が閉じられる。これに対して、下型67から上型68が離間することで、両型67,68は開かれる。
【0054】
下型67の上面には、端子部50u,50v,50wにおける埋設部55が係合される下型側成形突部67aが形成されている。下型67において下型側成形突部67aの近傍に位置する箇所には、端子部50u,50v,50wを位置決めするための挿入ピン69が突設されている。下型67に端子部50u,50v,50wをセットしたときに、そのボルト挿通孔52に挿入ピン69が貫通されるようになっている。挿入ピン69が貫通した状態では、端子部50u,50v,50wが位置ずれしないようになっている。
【0055】
上型68の下面には、下型側成形突部67aに対峙した上型側成形凹部68aが形成されている。そして、下型67に上型68が接近して金型を閉じることにより、それら両部67a,68aによる凹凸の関係でもって両型67,68が互いに係合するようになっている。なお、上型側成形凹部68aを除く上型68は、両型67,68を閉じたとき下型67にある挿入ピン69と干渉しない厚みに設定されている。
【0056】
図18(b),図21に示すように、上記第1プレス装置60及び第2プレス装置61によって、端子部50u,50v,50wに曲げ加工が施される部位には、その幅方向に延びるノッチ59が複数個凹設されている。このノッチ59は、端子部50u,50v,50wを成形する前に、導電性金属板材を打ち抜いたものである帯状成形素材92の両面にそれぞれ設けられる。本実施形態では、端子部50u,50v,50wに相当する帯状成形素材92の一方の面に1つ設けられ、他方の面に3つ設けられている。そして、帯状成形素材92においてノッチ59を凹設した部位が、内側に曲げられる。
【0057】
次に、上記のように構成された第1プレス装置60及び第2プレス装置61を用いて端子部50u,50v,50wを曲げる工程について説明する。
図18(a),(b)に示すように、第1プレス装置60の両型62,63を開いた状態で下型62の上面に、導電性金属板材を所定の形状に打ち抜いた板状の帯状成形素材92を載置する。そして、その帯状成形素材92に形成されたパイロット孔65に、下型62のパイロットピン64を貫通させ、帯状成形素材92が位置ずれしないようにする。更に、帯状成形素材92におけるボルト挿通孔52を有する側の端部を下型62に係合させることによっても、同帯状成形素材92が位置ずれしないようにする。
【0058】
図19(a),(b)に示すように、両型62,63が閉じられると、帯状成形素材92は、下型側成形凹部62aと上型側成形突部63aとの間、下型側成形突部62bと上型側成形凹部63bとの間に挟み込まれる。これにより、端子部50u,50v,50wに相当する部分の帯状成形素材92が曲げられ、端子部50u,50v,50wが成形される。その後、両型62,63が開かれ、その間から端子部50u,50v,50wのみが成形された帯状成形素材92が取り出される。
【0059】
次いで、図20(a),(b)に示すように、第2プレス装置61の両型67,68を開いた状態で、下型67の下型側成形突部67aに、第1プレス装置60で成形された端子部50u,50v,50wを係合する。それとともに、端子部50u,50v,50wに形成されたボルト挿通孔52に挿入ピン69を貫通させ、帯状成形素材92が位置ずれしないようにする。
【0060】
そして、両型67,68が閉じられると、帯状成形素材92の端部、つまりバスバー22a,22b,22cに相当する部分が、下型側成形突部67aと上型側成形凹部68aとの隙間に挟み込まれる。これにより、バスバー22a,22b,22cと端子部50u,50v,50wとの境界部分が直角に曲げられる。その後、両型62,63が開かれ、その間から端子部50u,50v,50wのみが成形された帯状成形素材92が取り出される。
【0061】
図24〜図27に示すように、絶縁ホルダ21を被覆する絶縁樹脂層25は、インサート成形用金型70によって成形される。このインサート成形用金型70は、固定型である下型71と、可動型である上型72とから構成されている。上型72は下型71に対して接近離間可能であって、上型72が接近することにより型閉めされ、離間することにより型開きされる。
【0062】
下型71及び上型72には、それぞれ成形凹部71a,72aが対峙するように形成されている。そして、両型71,72が型閉じされることにより、互いに対峙する2つ成形凹部71a,72aによって円環状のキャビティ73が形成されるようになっている。このキャビティ73には図示しないゲートを介して絶縁樹脂層25を成形するための溶融樹脂材料90が充填される。なお、ゲートは、下型71の内周面(図24〜図27において左側の面)において複数設けられている。しかも、そのゲートは、下型71の内周面に沿って等間隔に設けられている。これにより、キャビティ73内において絶縁ホルダ21にかかる溶融樹脂材料90の圧力が均等になる。
【0063】
上型72には、キャビティ73に収容される絶縁ホルダ21の上面を押さえ付ける上型側支持体80が設けられている。この上型側支持体80は、上側成形凹部72aの内頂面から出没可能になっている。図示しないが、上型側支持体80は複数個(本実施形態では18個)設けられている。上型側支持体80は、端子部50u,50v,50wが配置されている箇所を除いて、絶縁ホルダ21の周方向に沿って等間隔に配列されている。そして、上型側支持体80が突出しているとき、その先端面に凹設された複数の係止溝81は、内側バスバー22aと中間バスバー22bとを隔てる壁部43bの上端部と、中間バスバー22bと外側バスバー22cとを隔てる壁部43cの上端部とに係合する。この係合した状態において、上型側支持体80の先端面は各バスバー22a,22b,22cの上端縁に当接される。これにより、上型側支持体80によって、絶縁ホルダ21の上側(図24に示すホルダ21の上側)が押さえ付けられるようになっている。
【0064】
下型71にはキャビティ73に収容される絶縁ホルダ21を支持するためのホルダ支持体としてのホルダ支持ピン74が設けられている。このホルダ支持ピン74は、下側成形凹部71aの底面付近からキャビティ73内に出没可能になっている。図示しないが、ホルダ支持ピン74は複数個(本実施形態では36個)設けられ、それらは絶縁ホルダ21の周方向に沿って等間隔に配列されている。
【0065】
図22,図23(a),(b)に示すように、ホルダ支持ピン74が突出している状態において、その先端部は絶縁ホルダ21の下面に形成された非貫通凹部75に係合される。この係合により、キャビティ73内に絶縁ホルダ21が収容されているとき、絶縁ホルダ21は位置ずれしなくなる。
【0066】
非貫通凹部75は、テーパ状に形成されており、その内頂部に向かうに従って縮径されている。そのため、ホルダ支持ピン74が非貫通凹部75の内周面に案内されながら、最終的に非貫通凹部75にホルダ支持ピン74が係合される。従って、下型71の下側成形凹部71aに絶縁ホルダ21をセットするとき、ホルダ支持ピン74が非貫通凹部75から外れて配置されることがない。
【0067】
絶縁ホルダ21の底面において、ホルダ支持ピン74の周囲に位置する箇所には、円弧状のリブ76a,76bが2つ突設されている。リブ76a,76bがあることで、非貫通凹部75に係合されているホルダ支持ピン74が容易に外れなくなる。
【0068】
両リブ76a,76bの間には複数(本実施形態では2つ)の切欠き部77a,77bが形成されている。この切欠き部77a,77bがあることにより、絶縁樹脂層25のインサート成形時において非貫通凹部75からホルダ支持ピン74が抜かれた状態では、切欠き部77a,77bを介して非貫通凹部75側に絶縁樹脂層25を成形するための樹脂が回り込みやすくなる。最終的に製造された集中配電部材17では、非貫通凹部75が絶縁樹脂層25によって穴埋めされている。なお、リブ76a,76b及び切欠き部77a,77bの数を任意に変更することが可能である。例えばリブ76a,76bの数を1つにするとともに、全体形状をC字状にすることで、切欠き部77a,77bを1つにすることが可能である。
【0069】
図22,図23,図14〜図16に示すように、絶縁ホルダ21の底部には、各保持溝23a,23b,23cの内部に通じる連通孔78が透設されている。連通孔78を設けたのは、絶縁樹脂層25を成形するための樹脂が、そのインサート成形時に各保持溝23a,23b,23c内に回り込みやすくするためである。連通孔78は、絶縁ホルダ21の周方向に沿って複数個設けられている。正確に言えば、各連通孔78は、それぞれの保持溝23a,23b,23cに沿ってそれぞれ配置されている。しかも、図10に示すように、各連通孔78は、絶縁ホルダ21の周方向において互いの位置をずらして配置されている。このことは、絶縁ホルダ21の径方向における同一線上には、1つの連通孔78しか配置されていないことを意味する。
【0070】
図22,図24に示すように、下型71に絶縁ホルダ21をセットしたとき、下側成形凹部71aの内側面に対し、先端面が突き当たる位置決め突部82が絶縁ホルダ21の内周面に形成されている。この位置決め突部82は、複数個設けられ、それらは絶縁ホルダ21の周方向に沿って等間隔に配置されている。すべての位置決め突部82が下側成形凹部71aの内側面に突き当たることにより、絶縁ホルダ21がその径方向へ位置ずれすることがなくなる。
【0071】
図9,図12,図13に示すように、絶縁ホルダ21にある各保持溝23a〜23cは、バスバー22a〜22cが収容されているバスバー収容部位83と、収容されていないバスバー非収容部位84とに区分される。バスバー非収容部位84における保持溝23a,23b,23c内には、複数の第1補強リブ85が絶縁ホルダ21の円周方向に間隔をおいて設けられている。各第1補強リブ85は、保持溝23a,23b,23cを隔てる壁部43a〜43dの底面及び内側面と一体的に形成されている。
【0072】
なお、保持溝23a,23b,23cに溶融樹脂材料90を流動させやすくする連通孔78は、それぞれの部位83,84に位置する保持溝23a,23b,23cの底面に形成されている。これにより、保持溝23a,23b,23c全体に溶融樹脂材料90が充填されやすくなる。
【0073】
絶縁ホルダ21におけるバスバー収容部位83は、3つの保持溝23a,23b,23cが設けられているのに対し、バスバー非収容部位84は、2つの保持溝23a,23bしか設けられていない。つまり、バスバー非収容部位84においては、最も外側にある保持溝23cがない。このことから、絶縁ホルダ21におけるバスバー非収容部位84は、バスバー収容部位83に比べて幅狭となっている。
【0074】
更に、絶縁ホルダ21におけるバスバー非収容部位84の外周面には、第2補強リブ86が絶縁ホルダ21の周方向に沿って延びるように突設されている。この第2補強リブ86は、円弧状に形成され、その曲率半径が絶縁ホルダ21の半径と同じに設定されている。
【0075】
次に、上記のように構成されたインサート成形用金型70を用いて集中配電部材17をインサート成形する方法について説明する。
型開きした状態で、下型71の下側成形凹部71aに絶縁ホルダ21を配置する。そして、絶縁ホルダ21の非貫通凹部75を、下側成形凹部71a内に突出されているホルダ支持ピン74の先端に係合する。これにより、絶縁ホルダ21は下側成形凹部71aの底面から一定の間隔をおいて支持されることとなる。このとき、絶縁ホルダ21に設けられた複数の各位置決め突部82は、その先端面が下側成形凹部71aの内周面に当接されている。そのため、絶縁ホルダ21は径方向への位置ずれが規制される。
【0076】
図24に示すように、上型72が下型71に接近して金型が閉じられると、キャビティ73が形成される。それとともに、上側成形凹部72a内に突出していた上型側支持体80の先端面がバスバー22a,22b,22cの上端に当接する。更に、上型側支持体80の先端面にある係止溝81が保持溝23a,23b,23cを仕切る壁部43b,43cに係合する。これにより、絶縁ホルダ21及びバスバー22a,22b,22cが上型側支持体80によって押さえ付けられる。以上のように、絶縁ホルダ21は、複数のホルダ支持ピン74と、複数の上型側支持体80とによって上下方向の動きが規制される。
【0077】
図25に示すように、下型71に形成された図示しないゲートを介してキャビティ73内に絶縁樹脂層形成用の溶融樹脂材料90が充填される。このとき、絶縁ホルダ21を覆うように充填される溶融樹脂材料90は、各保持溝23a,23b,23cの開口部を介してその内部にも回り込む。しかも、絶縁ホルダ21に透設した連通孔78からも保持溝23a,23b,23c内に回り込む。また、絶縁ホルダ21におけるバスバー非収容部位84(図12参照)の保持溝23a,23b,23cに溶融樹脂材料90の圧力が加わっても、第1及び第2補強リブ85,86により壁部43a〜43cが変形することがない。
【0078】
溶融樹脂材料90がキャビティ73のほぼ全体に行きわたったところで、図26に示すように、ホルダ支持ピン74は下型71に退避するとともに、上型側支持体80は上型72に退避する。このとき、絶縁ホルダ21は、キャビティ73内において、支持されるものがなくなり完全に浮いた状態となるが、溶融樹脂材料90は、キャビティ73に充填され続けているので、絶縁ホルダ21が傾くことはない。その上、ホルダ支持ピン74と上型側支持体80とが退避することによる抜き穴が溶融樹脂材料90により埋められる。更に、ホルダ支持ピン74が係合されていた非貫通凹部75内やその付近に溶融樹脂材料90が回り込むとともに、壁部43b,43cの上端部の間やその付近に溶融樹脂材料90が回り込む。これにより、絶縁ホルダ21が溶融樹脂材料90によって覆われる。
【0079】
図27に示すように、所定時間が経過し、溶融樹脂材料90が冷却固化することで絶縁樹脂層25が成形される。その後、下型71から上型72を離間させて型開きし、絶縁ホルダ21と絶縁樹脂層25とが一体化された集中配電部材17を取り出す。
【0080】
次に、集中配電部材17の製造方法について説明する。
(導電性金属板材の打ち抜き工程)
図29に示すように、導電性金属板材91を図示しないプレス装置によって打ち抜き、各バスバー22a〜22cを曲げ形成するもととなる帯状成形素材92を製作する。各バスバー22a,22b,22cの帯状成形素材92は、直線状であるため、それらを並列に打ち抜くことが可能である。このことは、帯状成形素材92を円環状に打ち抜く場合に比べて歩留まりを著しく向上することに貢献している。
【0081】
(バスバーに関する第1の曲げ加工)
図29に示すように、帯状成形素材92において端子部50u,50v,50wに相当する部分を、既に上述した第1プレス装置60と第2プレス装置61とによって曲げ成形する。
【0082】
(バスバーに関する第2の曲げ加工)
図29に示すように、端子部50u,50v,50wを成形し終えた帯状成形素材92において、バスバー22a,22b,22cに相当する部分を、その厚さ方向に湾曲させて略円環状に成形する。この成形に関しては、図示しないベンディング装置で行う。このように、絶縁ホルダ21にバスバー22a,22b,22cを組み付ける前に、バスバー22a,22b,22cを略円環状に賦形しておく。
【0083】
(バスバー挿入工程)
図30に示すように、既に製作しておいた絶縁ホルダ21に、各バスバー22a,22b,22cを挿入する。ここでは、絶縁ホルダ21の外側に位置するものから順番に挿入する。つまり、外側バスバー22c、中間バスバー22b、内側バスバー22aの順で挿入する。この順番で挿入するのは、内側にあるバスバーから先に挿入すると、後から挿入するバスバーが、先に挿入されたバスバーの端子部によって挿入を妨げられるからである。
【0084】
(バスバーに関する第3の曲げ加工)
図31に示すように、絶縁ホルダ21に各バスバー22a〜22cを組み付けた状態で、各タブ41a,41b,41cをそれぞれの先端が絶縁ホルダ21の中心に向くように曲げ成形する。このとき、中間バスバー22b及び外側バスバー22cについては、基端部に湾曲部44,45が成形される。
【0085】
(インサート成形)
図32に示すように、バスバー22a,22b,22cが組み付けられた絶縁ホルダ21の外周に絶縁樹脂層25を成形する。この成形に関しては、既に説明したインサート成形用金型70を用いた製造方法によって行う。その後、インサート成形用金型70から集中配電部材17を取り出し、最後に絶縁樹脂層25に形成された樹脂収容部53に封止材54を充填する。
【0086】
従って、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
(1)中間バスバー22bと外側バスバー22cとに設けられたタブ41b,41cに湾曲部44,45が設けられている。これらの湾曲部44,45を有するバスバーよりも内側に位置する他のバスバーに対して、タブ41b,41cが迂回した状態となることで、大きな沿面距離を確保することができる。その結果、各バスバー22a,22b,22c間の絶縁を確実に図ることができる。
【0087】
(2)タブ41b,41cによって沿面距離を確保した分だけ、タブ41b,41cの全長は長くなる。そのため、仮に絶縁樹脂層25内に外部から湿気等が入ることがあっても、その侵入経路を長くすることができる。よって、集中配電部材17の防水性等を向上することができる。
【0088】
(3)湾曲部44,45は、いずれも集中配電部材17の厚さ方向への張り出しをできるだけ少なくなるように湾曲形成されている。そのため、このような形状の湾曲部44,45を設けたとしても、集中配電部材17の厚さ方向の寸法増大にはつながらず、薄型ブラシレスモータ11の薄型化を阻害することがない。
【0089】
(4)中間バスバー22bのタブ41bは、沿面距離を確保するために壁部43a〜43dの高さ方向に膨らむ湾曲部44を有している。これは、タブ41bが内側バスバー22aの上縁部を迂回しているので、インサート成形時に溶融樹脂材料90が回り込みやすくなる。よって、絶縁樹脂層25にボイドが生じることがなくなり、防水性及び気密性を向上することができる。
【0090】
(5)外側バスバー22cのタブ41cは、沿面距離を確保するために壁部43a〜43dの高さ方向に膨らむ湾曲部45を有している。これは、タブ41cが内側バスバー22a及び中間バスバー22bの上縁部を迂回しているので、インサート成形時に溶融樹脂材料90が回り込みやすくなる。よって、絶縁樹脂層25にボイドが生じることがなくなり、防水性及び気密性を向上することができる。
【0091】
(6)壁部43bには、内側バスバー22aにある各タブ41aに対応するように内側小突片47が突設されている。そして、この内側小突片47によって、壁部43bの高さが、内側バスバー22a及び中間バスバー22bのタブ非形成部位同士を隔てている壁部43bの高さよりも高くなっている。そのため、内側バスバー22aと中間バスバー22bとの間の沿面距離を確保することができる。この結果、例えば沿面距離を確保するために、各保持溝23a,23b,23cを深く形成してなくてもよいので、絶縁樹脂層25が各保持溝23a,23b,23cの底部まで確実に行きわたらせることができる。つまり、保持溝23a,23b,23c内でボイドが生じないため、集中配電部材17に要求される高い防水性、高い気密性及び高い絶縁耐圧を確保することができる。
【0092】
(7)壁部43cには、中間バスバー22bにある各タブ41bに対応するように外側小突片48が突設されている。そして、この外側小突片48によって、壁部43cの高さが、中間バスバー22b及び外側バスバー22cのタブ非形成部位同士を隔てている壁部43cの高さよりも高くなっている。そのため、中間バスバー22bと外側バスバー22cとの間の沿面距離を確保することができる。この結果、例えば沿面距離を確保するために、各保持溝23a,23b,23cを深く形成してなくてもよいので、絶縁樹脂層25が各保持溝23a,23b,23cの底部まで確実に行きわたらせることができる。つまり、保持溝23a,23b,23c内でボイドが生じないため、集中配電部材17に要求される高い防水性、高い気密性及び高い絶縁耐圧を確保することができる。
【0093】
(8)各端子部50u,50v,50wの先端に透設されたボルト挿通孔52よりも基端側かつ絶縁樹脂層25から露出している箇所は、熱硬化性樹脂からなる封止材54により被覆されている。そのため、封止材54によって、絶縁樹脂層25内に湿気等が侵入するのを確実に防止することができる。
【0094】
(9)保持溝23a,23b,23cは、ホルダ外周側に位置する外壁部(図14等にて43dが付された壁部)と、ホルダ内周側に位置する内壁部(図14等にて43aが付された壁部)と、両壁部43a,43d間に位置する2つの中壁部(図14等にて43b,43cが付された壁部)とによって構成されている。そして、外壁部43dは中壁部43b,43cよりも低くなるように設定されている。
【0095】
従って、作業者は、2つの壁部43c,43dにおける高低差を目視することにより、外側バスバー22cを挿入すべき保持溝23cの存在を容易に確認することができる。しかも、挿入時には高いほうの壁部43cを基準として外側バスバー22cをそれに摺接させながら挿入を行うことも可能である。以上の結果、外側バスバー22cを容易にかつ間違わずに所定の保持溝23cに収容することができる。よって、各壁部43a〜43dの高さがみな揃っている場合に比べて、バスバー22a〜22cと絶縁ホルダ21との組み付け性が向上し、製造しやすい集中配電部材17となる。なお、本実施形態では、内壁部43aを中壁部43b,43cよりも低く設定しているので、内側バスバー22aを容易にかつ間違わずに所定の保持溝23aに収容することができ、同様に組み付け性の向上を達成することができる。
【0096】
また、バスバー22a〜22cと絶縁ホルダ21との組み付け後に行う樹脂成形時においても、外壁部43dが低背であれば受圧面積が小さくなるので、外壁部43dが溶融樹脂材料90の圧力の影響を受けにくくなる。よって、樹脂圧による外壁部43dの倒れが防止され、絶縁ホルダ21の変形による絶縁性の悪化が未然に防止される。なお、本実施形態では、内壁部43aを中壁部43b,43cよりも低く設定しているので、内壁部43aについても溶融樹脂材料90の圧力の影響を受けにくくなり、同様に内壁部43aの倒れ防止を達成することができる。
【0097】
さらに、絶縁ホルダ21の外周面は絶縁ホルダ21の他の部位に比べて引っ掛かけによる変形や破損が起こりやすい。しかし、本実施形態によるとそもそも外壁部43dが低背であるので、外壁部43dの変形や破損の可能性が小さくなる。このことも、絶縁ホルダ21の変形等による絶縁性悪化の防止に貢献している。
【0098】
また、言い方を換えれば、本実施形態では中壁部43b,43cが外壁部43dよりも高くなっているので、外側バスバー22cとそれに隣接する中間バスバー22bとの間の沿面距離が確実に大きくなり、両バスバー22c,22b間に高度の絶縁性が担保される。同様に、中壁部43b,43cが内壁部43aよりも高くなっているので、内側バスバー22aとそれに隣接する中間バスバー22bとの間の沿面距離が確実に大きくなり、両バスバー22c,22b間にも高度の絶縁性が担保される。
【0099】
(10)外壁部43dは、その上端部に補強構造を備えており、より具体的には上端部外側面にて一体的に突設された補強リブR1を備えている(図14等参照)。本実施形態では、ホルダ周方向に沿って連続的に延びる断面矩形状の補強リブR1が形成されており、その補強リブR1は絶縁ホルダ21の射出成形時に同時に外壁部43dと一体形成されるようになっている。
【0100】
そして、このような補強リブR1を設けることにより、外壁部43dの上端部が確実に補強され、当該部分の剛性が強くなる。ゆえに、引っ掛かけによる外壁部43dの変形や破損の可能性がよりいっそう小さくなる。このため、絶縁ホルダ21の変形等による絶縁性の悪化が確実に防止される。しかも、外壁部43dに一体的に突設された補強構造であれば、別体構造を採った場合に比べて強度的にも強くなり、引っ掛かけによる外壁部43dの変形や破損の可能性がさらに増して小さくなるという利点がある。
【0101】
(別の実施形態)
本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記実施形態では絶縁ホルダ21を一つの部材から構成したが、保持溝23a,23b,23cを有する複数の円弧状樹脂部品から構成してもよい。この場合には、各円弧状樹脂部品の保持溝23a,23b,23cを、バスバー22a,22b,22cにはめ込み、全体として連続円環状をなす絶縁ホルダ21にする。そして、インサート成形するときは、複数の円弧状樹脂部材からなる絶縁ホルダ21を、インサート成形用金型70の下型71にセットし、上述した工程で絶縁ホルダ21の周囲に絶縁樹脂層25を成形する。
【0102】
・前記実施形態では、3相の薄型ブラシレスモータ11に具体化したが、それに限らず単相のそれに具体化してもよい。また、単相モータに具体化するのに伴い、バスバー及び保持溝の数を2つにすることが許容される。
【0103】
・前記実施形態は、薄型DCブラシレスモータ11を使用しているが、ACブラシレスモータに具体化することも許容される。
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に示す。
【0104】
(1)請求項1〜6のいずれかにおいて、前記絶縁ホルダ及び絶縁樹脂層の形成材料はPPSである。この構成にすれば、PPSは、耐熱性及び機械的強度を向上することができる。その上、絶縁ホルダと絶縁樹脂層とを同じ材料とすることで、異種の材料を組み合わせて用いた場合に比べて両者の親和性を高くすることができ、絶縁ホルダと絶縁樹脂層とを強力に付着させることができる。
【0105】
(2)請求項1〜6、前記(1)のいずれかにおいて、前記絶縁ホルダ及び絶縁樹脂層の形成材料にはガラス繊維が混入されている。この構成にすれば、絶縁ホルダ及び絶縁樹脂層の絶縁性を向上することができる。それとともに、ガラスファイバーのように無機質な材料をすることで、絶縁ホルダ及び絶縁樹脂層の熱収縮量を小さくすることができ、クラック等が生じるのを防ぐことができる。
【0106】
(3)前記(2)において、前記ガラスファイバーの混入量は、30〜50%、25〜55%の範囲内に設定されている。ガラスファイバーの混入量を25〜55%とすることで、絶縁ホルダ及び絶縁樹脂層の絶縁性を高くすることができるとともに、熱収縮量を小さくすることができる。更に、ガラスファイバーの混入量を30〜50%とすることで、絶縁ホルダ及び絶縁樹脂層の高い絶縁性と小さい熱収縮量を確保しつつ、集中配電部材に適した機械的強度を確保することができる。
【0107】
(4)請求項1〜6、前記(1)〜(3)のいずれかにおいて、前記絶縁ホルダ及び絶縁樹脂層は、互いに識別可能な色を有している。この構成にすれば、集中配電部材全体に絶縁樹脂層が完全に被覆されているか否かを目視によって簡単に判別することができる。色としては、例えば供給絶縁樹脂層を白色とし、絶縁ホルダを黒色といったように明度差のあるものとすることが好ましい。
【0108】
【発明の効果】
請求項1〜6に記載の発明によれば、モータの薄型化を阻害することなく、防水性、気密性、絶縁耐圧に優れた車両用薄型ブラシレスモータの集中配電部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】薄型ブラシレスモータの概略図。
【図2】薄型ブラシレスモータの概略配線図。
【図3】集中配電部材の斜視図。
【図4】集中配電部材の正面図。
【図5】集中配電部材の背面図。
【図6】(a)は集中配電部材の断面図、(b)はその端子部の拡大図、(c)は端子部の拡大斜視図。
【図7】集中配電部材の端子部を示す平面図。
【図8】絶縁ホルダの斜視図。
【図9】絶縁ホルダにバスバーを挿入した正面図。
【図10】絶縁ホルダの一部分を拡大して示す正面図。
【図11】絶縁ホルダを省略し、バスバーのみを示す正面図。
【図12】絶縁ホルダにおけるバスバー非収容部位を示す拡大図。
【図13】(a)は図9におけるE−E断面図、(b)は図9におけるF−F、(c)は図9におけるG−G断面図。
【図14】(a)は図4のA−A断面図、(b)はその部分の斜視図。
【図15】(a)は図4のB−B断面図、(b)はその部分の斜視図。
【図16】(a)は図4のC−C断面図、(b)はその部分の斜視図。
【図17】(a)は図4のD−D断面図、(b)はその部分の斜視図。
【図18】(a)は型開きした第1プレス装置の断面図、(b)はそこでプレス成形される帯状成形素材。
【図19】(a)は型閉じした第1プレス装置の断面図、(b)はそこでプレス成形された帯状成形素材。
【図20】(a)は型閉じした第2プレス装置の断面図、(b)はそこでプレス成形された帯状成形素材。
【図21】(a)はバスバーの端子部を曲げ成形する前の帯状成形素材、(b)はそのH−H断面図。
【図22】絶縁ホルダの背面図。
【図23】(a)は非貫通凹部の拡大図、(b)は非貫通凹部の拡大斜視図。
【図24】インサート成形用金型を示し、絶縁ホルダをセットした状態を示す断面図。
【図25】図24に続いて、インサート成形用金型内に溶融樹脂材料を充填した状態を示す断面図。
【図26】図25に続いて、ホルダ支持ピンと上型側支持体とを待避させた状態を示す断面図。
【図27】図26に続いて、インサート成形用金型を型開きした状態を示す断面図。
【図28】集中配電部材の製造工程を示し、導電性金属板材を打ち抜いて帯状成形素材を得た図。
【図29】図28に続く製造工程を示し、バスバーの端子部を曲げた図。
【図30】図29に続く製造工程を示し、バスバーを絶縁ホルダに挿入する図。
【図31】図30に続く製造工程を示し、バスバーのタブを内側に曲げた図。
【図32】図31に続く製造工程を示し、端子部の一部を封止材で封止した図。
【符号の説明】
11…薄型ブラシレスモータ(モータ)、15…ステータ、16…巻線、17…集中配電部材、21…絶縁ホルダ、22a,22b,22c…バスバー、23a,23b,23c…保持溝、25…絶縁樹脂層、41a,41b,41c…タブ、43a〜43d…壁部、44,45…湾曲部、50u,50v,50w…端子部、R1…補強構造としての補強リブ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a concentrated power distribution member of a thin brushless motor for a vehicle.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
In recent years, there has been a great need for low fuel consumption of vehicles, and as one example, development of a super high fuel consumption hybrid car is underway. Particularly recently, a hybrid car having an auxiliary power mechanism (motor assist mechanism) that uses the engine as a main power and assists the engine with a DC brushless motor at the time of acceleration or the like has been proposed.
[0003]
By the way, since the brushless motor which comprises a motor assist mechanism is arrange | positioned in the limited space in an engine room, specifically, the narrow space between an engine and a transmission, it receives a big restrictions on installation. Therefore, this type of brushless motor is required to be thin.
[0004]
A thin brushless motor for a vehicle used in a motor assist mechanism includes a rotor directly connected to an engine crankshaft and a ring-shaped stator surrounding the rotor. The stator is composed of a large number of magnetic poles formed by winding the core, a stator holder that accommodates the magnetic poles, a concentrated power distribution member (so-called bus ring) for performing concentrated power distribution on the windings, and the like. ing.
[0005]
Conventionally, in producing a concentrated power distribution member of a thin brushless motor for a vehicle, bus bars for U, V, W, and three phases are individually punched and formed in a ring shape using different molds. Therefore, the inventors of the present application further developed this and considered to form a ring-shaped concentrated power distribution member using a bus bar which was punched into a strip shape and then curved in an annular shape.
[0006]
When manufacturing this new concentrated power distribution member, first, the bus bar main body, the terminal portion, and the tab are integrally formed by press molding. Next, after bending the terminal part, bending the entire bus bar, bending the tab into an inverted L-shaped cross section, etc., it is accommodated in the holding groove of the ring-shaped insulating holder, and insert molding is performed. To do.
[0007]
By the way, since a very large current flows through this type of motor, a considerably high withstand voltage is required for the concentrated power distribution member used for this type of motor. However, in the conventional concentrated power distribution member, moisture may enter through the interface between the tab and the insulating resin layer, and it has not always been said that it has sufficient waterproofness and airtightness. Therefore, at present, a desired withstand voltage cannot be realized, and there is still room for improvement.
[0008]
If the vertical portion of the tab is simply lengthened, the thickness in the thickness direction of the concentrated power distribution member increases, and as a result, it may be difficult to realize a thin motor. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a concentrated power distribution member for a thin brushless motor for a vehicle that is excellent in waterproofness, airtightness, and withstand voltage without hindering thinning of the motor. It is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the terminal portion connected to the battery and the tab connected to the winding of the stator are formed, and formed into a substantially annular shape by being bent in the thickness direction, and each phase of the motor A plurality of bus bars provided in correspondence with each other, an insulating holder having a holding groove for holding the bus bars stacked in the radial direction of the concentrated power distribution member at a predetermined interval, and each of the bus bars and the insulating holder. A ring-shaped concentrated power distribution member having a covering insulating resin layer and capable of intensively distributing current to the winding, wherein the tab has a substantially L-shaped cross-section so that the tip faces the center of the concentrated power distribution member is formed in a shape, wherein the locations are covered with the insulating resin layer in the tab, the curved portion is provided bulging height direction of the wall portion constituting the retaining groove, put on the particular bus bar At the end of the wall part separating the tab forming part and the tab non-forming part in another bus bar adjacent to the outer peripheral side of the bus bar, the height of the wall part is set so that the tab non-forming parts in both bus bars are The gist is that the small protruding pieces are integrally formed so as to be higher than the height of the wall portions that are separated from each other .
[0010]
According to the first aspect of the present invention, a large creepage distance is secured by the tab being in a state of bypassing the upper edge portion of the bus bar in the insulating resin layer. As a result, even if a high voltage is applied to each bus bar, insulation between the bus bars can be reliably achieved. Furthermore, the tab becomes long by ensuring the creepage distance. Therefore, even if moisture or the like enters the insulating resin layer from the outside, the intrusion route becomes long. Therefore, the airtightness, waterproofness, etc. of the concentrated power distribution member can be improved. Moreover, since the small protrusion piece is integrally formed in the edge part of the wall part which separates the tab formation site | part in a specific bus bar, and the tab non-formation site | part in another bus bar, between adjacent bus bars. The creepage distance is definitely increased. Therefore, the insulation between the bus bars and the waterproofness are further improved.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the concentrated power distribution member of the thin brushless motor for a vehicle according to the first aspect, the terminal portion has a bolt insertion hole at a distal end thereof, and a base end side of the bolt insertion hole and The gist is that the portion exposed from the insulating resin layer is sealed with a thermosetting resin.
[0014]
According to the second aspect of the present invention, moisture or the like easily enters the insulating resin layer from the portion where the terminal portion is exposed from the insulating resin layer. However, the portion of the terminal portion provided on the bus bar is sealed with the thermosetting resin at the base end side from the bolt insertion hole and exposed from the insulating resin layer. This makes it possible to improve the airtightness of the insulating resin layer, so that moisture and the like are less likely to enter the insulating resin layer. Accordingly, the waterproof property can be further improved.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, in the concentrated power distribution member of the thin brushless motor for a vehicle according to the first aspect, the holding groove includes an outer wall portion positioned on an outer peripheral side of the insulating holder, and an inner peripheral surface of the insulating holder. It is comprised by the inner wall part located in the side, and the 1 or 2 or more middle wall part located between the said outer wall part and the said inner wall part, and the said outer wall part becomes lower than the said middle wall part at least The gist is that it is set as follows. The outer wall portion is preferably set to be lower than the inner wall portion.
[0016]
According to the invention described in
[0017]
Further, even during resin molding performed after the assembly of the bus bar and the insulating holder, if the outer wall portion has a low profile, the pressure receiving area becomes small, so that the outer wall portion is not easily affected by the pressure of the resin. Therefore, the outer wall portion is prevented from falling due to the pressure of the resin, and deterioration of insulation due to deformation of the insulating holder is prevented in advance.
[0018]
Furthermore, the outer peripheral surface of the insulating holder is more likely to be deformed or damaged by being caught than other parts of the insulating holder, but according to the present invention, the outer wall portion is low in the first place, so that the outer wall portion is not deformed or damaged. The possibility is reduced. This also contributes to prevention of deterioration of insulation due to deformation of the insulation holder.
[0019]
Furthermore, in other words, in the present invention, since the middle wall portion is at least higher than the outer wall portion, the creepage distance between the outer bus bar and the bus bar adjacent to the outer bus bar is surely increased, and a high degree of space between both bus bars is ensured. Insulation is guaranteed.
[0020]
The gist of the invention according to claim 4 is that, in the concentrated power distribution member of the thin brushless motor for a vehicle according to
[0021]
According to the invention described in claim 4 , since the height of each wall portion is uneven and the inner wall portion is at least lower than the middle wall portion, the inner bus bar can be easily and mistakenly formed into the predetermined holding groove. Can be accommodated. Therefore, as compared with the case where the heights of the respective wall portions are all equal, the assembling property between the bus bar and the insulating holder is improved, and a concentrated power distribution member that is easy to manufacture is obtained.
[0022]
Further, even during resin molding performed after the assembly of the bus bar and the insulating holder, if the inner wall portion has a low profile, the pressure receiving area becomes small, so that the inner wall portion is less susceptible to the pressure of the resin. Therefore, the inner wall portion is prevented from falling due to the pressure of the resin, and deterioration of insulation due to deformation of the insulating holder is prevented in advance.
[0023]
Furthermore, in other words, in the present invention, since the middle wall portion is at least higher than the inner wall portion, the creepage distance between the inner bus bar and the bus bar adjacent to the inner bus bar is surely increased, and there is a high degree of space between the two bus bars. Insulation is guaranteed.
[0024]
The gist of the invention according to claim 5 is that, in the concentrated power distribution member of the thin brushless motor for a vehicle according to
[0025]
According to the invention described in claim 5 , since the upper end portion of the outer wall portion is reinforced by the reinforcing structure, the possibility of deformation or breakage of the outer wall portion due to hooking is further reduced. The deterioration of the insulation due to is surely prevented.
[0026]
According to a sixth aspect of the present invention, in the concentrated power distribution member of the thin brushless motor for a vehicle according to the fifth aspect, the reinforcing structure is a reinforcing rib projecting integrally on the outer surface of the upper end portion of the outer wall portion. It is a summary.
[0027]
According to the sixth aspect of the present invention, if the reinforcing structure is integrally protruded from the outer wall portion, the strength of the outer wall portion is increased as compared with the case of adopting a separate structure. The possibility of deformation and breakage is further increased and reduced. For this reason, the deterioration of insulation due to deformation of the insulation holder or the like is reliably prevented.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a three-phase thin
[0029]
As shown in FIGS. 3 to 6, the central
[0030]
In the present embodiment, PPS in which about 40% of glass fiber is added to the forming material of the insulating
[0031]
As shown in FIGS. 8, 9, and 10, three holding
[0032]
The insulating
[0033]
In the present embodiment, the
[0034]
Each
[0035]
As shown in FIGS. 8 to 11, a plurality of
[0036]
Each of the
Then, the
[0037]
The
[0038]
As shown in FIGS. 15A and 15B, the portions of the
[0039]
As shown in FIGS. 16A and 16B, a
[0040]
As shown in FIGS. 14A and 14B, the base end portion of the
[0041]
As shown in FIGS. 14A and 14B, at the end of the
[0042]
As shown in FIGS. 15A and 15B, at the end of the
[0043]
As shown in FIGS. 3 to 7, one
[0044]
As shown in FIGS. 6 and 7, a
[0045]
FIG. 28 is a developed view of the
[0046]
As shown in FIGS. 6 and 8, each of the
[0047]
[0048]
As shown by cross hatching in FIG. 8, tin plating is applied to a part of the exposed
[0049]
The
[0050]
First, the
[0051]
On the upper surface of the
[0052]
On the other hand, on the lower surface of the
[0053]
Then, the
As shown in FIG. 20, the
[0054]
On the upper surface of the
[0055]
On the lower surface of the
[0056]
As shown in FIGS. 18B and 21, the
[0057]
Next, the process of bending the
As shown in FIGS. 18A and 18B, a plate-like shape in which a conductive metal plate material is punched into a predetermined shape on the upper surface of the
[0058]
As shown in FIGS. 19A and 19B, when both
[0059]
Next, as shown in FIGS. 20A and 20B, the first press device is placed on the lower mold
[0060]
When both
[0061]
As shown in FIGS. 24 to 27, the insulating
[0062]
The
[0063]
The
[0064]
The
[0065]
As shown in FIGS. 22, 23 (a) and 23 (b), in the state where the
[0066]
The
[0067]
Two arc-shaped
[0068]
A plurality (two in this embodiment) of
[0069]
As shown in FIGS. 22, 23, and 14 to 16, the bottom of the insulating
[0070]
As shown in FIGS. 22 and 24, when the insulating
[0071]
As shown in FIGS. 9, 12, and 13, each holding
[0072]
The communication holes 78 that facilitate the flow of the
[0073]
The bus
[0074]
Further, the outer peripheral surface of the bus bar non accommodating portion 8 4 in the insulating
[0075]
Next, a method of insert molding the concentrated
With the mold opened, the insulating
[0076]
As shown in FIG. 24, when the
[0077]
As shown in FIG. 25, the cavity 73 is filled with a
[0078]
When the
[0079]
As shown in FIG. 27, the insulating
[0080]
Next, a method for manufacturing the concentrated
(Punching process of conductive metal sheet)
As shown in FIG. 29, a
[0081]
(First bending process for bus bars)
As shown in FIG. 29, the portions corresponding to the
[0082]
(Second bending for busbar)
As shown in FIG. 29, in the band-shaped
[0083]
(Bus bar insertion process)
As shown in FIG. 30, each bus-
[0084]
(Third bending for busbar)
As shown in FIG. 31, in a state where the bus bars 22 a to 22 c are assembled to the insulating
[0085]
(Insert molding)
As shown in FIG. 32, the insulating
[0086]
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The
[0087]
(2) The total length of the
[0088]
(3) The
[0089]
(4) The
[0090]
(5) The
[0091]
(6) Inner
[0092]
(7) Outer
[0093]
(8) The portion exposed from the insulating
[0094]
(9) The holding
[0095]
Therefore, the operator can easily confirm the presence of the holding
[0096]
Further, even during resin molding performed after the assembly of the bus bars 22a to 22c and the insulating
[0097]
Furthermore, the outer peripheral surface of the insulating
[0098]
In other words, in the present embodiment, since the
[0099]
(10) The
[0100]
And by providing such a reinforcement rib R1, the upper end part of the
[0101]
(Another embodiment)
The embodiment of the present invention may be modified as follows.
In the above embodiment, the insulating
[0102]
In the above-described embodiment, the three-phase
[0103]
-Although the said embodiment uses the thin
Next, in addition to the technical idea described in the claims, the technical idea grasped by the above-described embodiment will be described below.
[0104]
(1) In any one of Claims 1-6 , the formation material of the said insulation holder and an insulation resin layer is PPS. With this configuration, PPS can improve heat resistance and mechanical strength. In addition, by using the same material for the insulating holder and the insulating resin layer, the affinity between the two can be increased compared to the case where different materials are used in combination, and the insulating holder and the insulating resin layer are strong. Can be attached to.
[0105]
(2) In any one of claims 1 to 7 and (1), glass fiber is mixed in the forming material of the insulating holder and the insulating resin layer. With this configuration, the insulating properties of the insulating holder and the insulating resin layer can be improved. At the same time, by using an inorganic material such as glass fiber, the amount of heat shrinkage of the insulating holder and the insulating resin layer can be reduced, and the occurrence of cracks and the like can be prevented.
[0106]
(3) In said (2), the mixing amount of the said glass fiber is set in the range of 30-50% and 25-55%. By making the mixing amount of the
[0107]
(4) In any one of claims 1 to 6 and (1) to (3), the insulating holder and the insulating resin layer have colors that can be distinguished from each other. With this configuration, it is possible to easily determine visually whether or not the insulating resin layer is completely covered on the entire concentrated power distribution member. As the color, for example, the supply insulating resin layer is preferably white and the insulating holder is preferably black so that there is a difference in brightness.
[0108]
【The invention's effect】
According to the first to sixth aspects of the present invention, it is possible to provide a concentrated power distribution member for a thin brushless motor for a vehicle that is excellent in waterproofness, airtightness, and withstand voltage without hindering thinning of the motor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a thin brushless motor.
FIG. 2 is a schematic wiring diagram of a thin brushless motor.
FIG. 3 is a perspective view of a central power distribution member.
FIG. 4 is a front view of a concentrated power distribution member.
FIG. 5 is a rear view of the concentrated power distribution member.
6A is a cross-sectional view of a concentrated power distribution member, FIG. 6B is an enlarged view of the terminal portion, and FIG. 6C is an enlarged perspective view of the terminal portion.
FIG. 7 is a plan view showing a terminal portion of the concentrated power distribution member.
FIG. 8 is a perspective view of an insulating holder.
FIG. 9 is a front view in which a bus bar is inserted into an insulating holder.
FIG. 10 is an enlarged front view showing a part of the insulating holder.
FIG. 11 is a front view showing only a bus bar without an insulating holder.
FIG. 12 is an enlarged view showing a bus bar non-accommodating portion in the insulating holder.
13A is an EE cross-sectional view in FIG. 9, FIG. 13B is an FF cross-sectional view in FIG. 9, and FIG. 13C is a GG cross-sectional view in FIG.
14A is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 4, and FIG. 14B is a perspective view of the portion.
15A is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 4, and FIG. 15B is a perspective view of the portion.
16A is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 4, and FIG. 16B is a perspective view of the portion.
17A is a DD cross-sectional view of FIG. 4, and FIG. 17B is a perspective view of the portion.
18A is a cross-sectional view of the first pressing device with the mold opened, and FIG. 18B is a strip-shaped molding material that is press-molded there.
FIG. 19A is a cross-sectional view of the first press device with the mold closed, and FIG. 19B is a strip-shaped molding material press-molded there.
20A is a cross-sectional view of the second press apparatus with the mold closed, and FIG. 20B is a band-shaped molding material press-molded there.
FIG. 21A is a band-shaped forming material before bending a terminal portion of a bus bar, and FIG.
FIG. 22 is a rear view of the insulating holder.
23A is an enlarged view of a non-penetrating recess, and FIG. 23B is an enlarged perspective view of the non-penetrating recess.
FIG. 24 is a cross-sectional view showing a state where an insert holder is set and an insulating holder is set.
FIG. 25 is a cross-sectional view showing a state in which a molten resin material is filled in an insert molding die following FIG. 24;
FIG. 26 is a cross-sectional view showing a state where the holder support pin and the upper mold side support are retracted, following FIG. 25;
FIG. 27 is a cross-sectional view showing a state where the insert molding die is opened following FIG. 26;
FIG. 28 is a diagram showing a manufacturing process of the concentrated power distribution member, in which a conductive metal plate material is punched to obtain a band-shaped molding material.
FIG. 29 is a view showing the manufacturing process subsequent to FIG. 28, wherein the terminal portion of the bus bar is bent.
30 is a view showing the manufacturing process subsequent to FIG. 29, in which a bus bar is inserted into an insulating holder. FIG.
FIG. 31 is a view showing the manufacturing process subsequent to FIG. 30, wherein the tab of the bus bar is bent inward;
32 is a view showing the manufacturing process subsequent to FIG. 31, in which part of the terminal portion is sealed with a sealing material; FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記タブは、先端が集中配電部材中心を向くように断面略L字状に形成されるとともに、前記タブにおいて前記絶縁樹脂層により被覆されている箇所には、前記保持溝を構成する壁部の高さ方向に膨らむ湾曲部が設けられ、特定のバスバーにおけるタブ形成部位と当該バスバーの外周側に隣接する別のバスバーにおけるタブ非形成部位とを隔てている壁部の端部には、その壁部の高さを前記両バスバーにおけるタブ非形成部位同士を隔てている壁部の高さよりも高くなるように小突片が一体的に形成されていることを特徴とする車両用薄型ブラシレスモータの集中配電部材。A plurality of bus bars that have terminal portions connected to the battery and tabs connected to the windings of the stator, are formed in a substantially annular shape by being curved in the thickness direction, and are provided corresponding to each phase of the motor And an insulating holder having a holding groove for holding the bus bars stacked in a radial direction of the concentrated power distribution member at a predetermined interval, and an insulating resin layer covering the bus bars and the insulating holder, A ring-shaped concentrated power distribution member capable of distributing current intensively to the winding,
The tab is formed in a substantially L-shaped cross section so that the tip is directed to the center of the concentrated power distribution member, and the portion of the tab covered with the insulating resin layer has a wall portion constituting the holding groove. A curved portion that swells in the height direction is provided , and at the end of the wall portion that separates the tab forming portion in a specific bus bar and the tab non-forming portion in another bus bar adjacent to the outer peripheral side of the bus bar, A thin brushless motor for a vehicle, characterized in that a small protruding piece is integrally formed so that the height of the portion is higher than the height of the wall portion separating the tab non-forming portions in the both bus bars. Centralized power distribution member.
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