JP3733312B2 - 車両用薄型ブラシレスモータの集中配電部材に用いるバスバーの製造方法 - Google Patents
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Description
【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ステータ巻線に対して集中配電を行うために用いられる集中配電部材に用いるバスバーの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
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等によって構成されている。
【0005】
3相DCブラシレスモータに用いられる集中配電部材は、図34(a)に示すような3つのリング状バスバー101,102,103を備えている。各リング状バスバー101,102,103は、リング状本体104と、リング状本体104の外周側から突出する端子部105と、リング状本体104の内周側から突出するタブ106とを備えている。端子部105は電線を介してバッテリに電気的に接続され、タブ106は各巻線の一端に電気的に接続される。従って、3つのリング状バスバー101,102,103に通電をすると、U相,V相,W相に対応する巻線にそれぞれ集中的に電流が配給される結果、モータが回転駆動するようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の集中配電部材を作製する際、図34(b)に示すように、別々の金型を用いたプレス成形により導電性金属板材107を個々に打ち抜いて、3相分のリング状バスバー101,102,103を形成する必要があった。
【0007】
しかしながら、リング状バスバー101,102,103を得るためには、少なくともバスバー101,102,103の外径寸法よりも大きな導電性金属板材107が必要になる。その反面で、リング状に打ち抜かれた部分以外の殆どの部分については結局利用されることがない。以上のことから、従来では導電性金属板材107のロスが極めて多く不経済であった。また、このことが集中配電部材の製造コストを上げる1つの原因となっていた。
【0008】
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、金属材料のロスが少なく、低コストで製造可能な車両用薄型ブラシレスモータの集中配電部材の構成部品として好適なバスバーを製造する方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、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モータの各相に対応して設けられた複数本のバスバーと、それらバスバーを被覆する樹脂絶縁層とを備え、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、前記各バスバーは、導電性金属板材を帯状成形素材として打ち抜いたものをその厚さ方向に湾曲させて略円環状にするとともに、その径を各相ごとに異なるように設定したものであって、これらバスバーは、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を前提とする。
【0010】
従って、請求項1に記載の発明によると、各バスバーは帯状に打ち抜いたものでよいので、それほど大きな導電性金属板材を使用する必要がなくなり、しかもバスバーを採取するときの材料の無駄が少ない。また、帯状成形素材は帯状であることから、各バスバー同士を密に配置した状態で採取することができるため、材料の無駄が少なくなる。よって、バスバーの材料費の低減が図られる。このため、低コストで製造可能な集中配電部材となる。
【0011】
また、その集中配電部材に用いるバスバーの製造方法において、金型を用いたプレス成形を行うことにより、前記各相に対応するバスバーを共通の導電性金属板材から同時に打ち抜き形成することを特徴とする、集中配電部材に用いるバスバーの製造方法をその要旨とする。
【0012】
従って、材料のロスが従来の方法に比べて極めて少なくなるためバスバーの材料費の低減が図られることに加え、金型費の低減が図られる。ゆえに、低コストで集中配電部材を製造することができる。
【0013】
また、前記端子部及び前記タブは、前記プレス成形によって直線状の帯状成形素材を打ち抜き形成する際に、前記帯状成形素材に連結された状態で一体形成されることが好ましい。この場合、溶接等の工程が不要になるため、あらかじめ作製しておいた端子部やタブを後付けするよりも低コスト化になる。従って、このバスバーを用いることにより、低コストで集中配電部材を製造することができる。
【0014】
前記帯状成形素材は、それぞれが互いに平行となるように前記導電性金属板材の長手方向に沿って並列配置された状態、かつ、前記帯状成形素材の両端部の位置がほぼ揃った状態となるように、打ち抜き形成されることが好ましい。このようにすると、打ち抜き形成するときに材料のロスが少なくなり、よりいっそう低コスト化を達成することができる。
【0015】
さらに、最も外側に並列配置される2つの帯状成形素材は、その側縁に突設された前記端子部及び前記タブが互いにバスバー列の中心方向を向くように配置された状態となるように、打ち抜き形成されることが好ましい。この場合、各帯状成形素材のうち最も外側に位置するものの備える端子部及びタブが、バスバー列の外側方向を向くようにした場合に比べて、幅の小さい導電性金属材料を用いることが可能となる。よって、材料のロスがよりいっそう少なくなり、さらなる低コスト化が達成される。
【0016】
【発明の実施の形態】
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DC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。
【0017】
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。
【0018】
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DC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。
【0019】
図8〜図11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。そして、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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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上に等間隔で、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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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DC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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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、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、両型67,68を閉じたとき、下型67にある挿入ピン69は上型68に干渉しないように、上型側成形凹部68aを除く上型68の厚みが設定されている。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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62の下型側成形凹部62a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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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が容易に外れない。
【0056】
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を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。
【0057】
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。
【0058】
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の径方向へ位置ずれすることがなくなる。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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28に示すように、3相モータ用のバスバー22a,22b,22cを形成するために、3つの帯状成形素材92が1枚の長方形状の導電性金属板材91より形成される。この場合、タブ41a,41b,41c及び端子部50u,50v,50wは、帯状成形素材92に連結された状態で図示しないプレス装置により打ち抜かれる。
【0069】
図28に示すように、導電性金属板材91より打ち抜かれる帯状成形素材92は、それぞれが互いに平行になるように導電性金属板材91の長手方向に沿って配置される。更に、最も外側に並列配置される2つの帯状成形素材92は、その側縁に突設された各タブ41a,41b,41c及び各端子部50u,50v,50wが互いにバスバー列の中心を向くように配置されている。このようにすることで、1枚の導電性金属板材91において、3つの帯状成形素材92を密に配置する(あまり隙間を空けずに配置する)ことができる。その結果、帯状成形素材92間にできる未利用領域が少なくなる。よって、材料の無駄が減り、帯状成形素材92採取のために必要とされる導電性金属板材91の幅が小さくて済む。
【0070】
また、3つの帯状成形素材92は同程度の長さに形成されるものであって、1枚の導電性金属板材91において各帯状成形素材92はその両端部の位置がほぼ揃った状態となるように配置される。このようにすることで、1枚の導電性金属板材91において、3つの帯状成形素材92の両端部にできる未利用領域が少なくなる。この結果、材料の無駄が減り、帯状成形素材92採取のために必要とされる導電性金属板材91の長さが小さくて済む。なお、帯状成形素材92に突設された複数のタブのうち、最も端部側に位置する2つのタブは、各帯状成形素材92の両端部に一体形成されている。このため、各帯状成形素材92の長さが、例えば完全円環状のバスバー構造を採用した場合よりも短くて足りる。このことも、帯状成形素材92採取のために必要とされる導電性金属板材91の長さの低減に貢献している。
【0071】
このようにして、各バスバー22a〜22cを曲げ形成する前に、帯状成形素材92が導電性金属板91から製作される。図29に示すように、各バスバー22a,22b,22cを形成するための帯状成形素材92は、略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、材料費の低コスト化を達成させているとともに、歩留まりの向上にも著しく貢献している。
【0072】
(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。
【0073】
(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。
【0074】
(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。
【0075】
(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。
【0076】
(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。
【0077】
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)各バスバー22a,22b,22cは、1枚の導電性金属板材91より帯状に打ち抜かれることにより形成される。この場合、各バスバー22a,22b,22cは、互いに密に配置された状態で導電性金属板材91より打ち抜かれる。このため、必要とされる導電性金属板材91の面積は、各バスバー22a,22b,22cをリング状に打ち抜く場合と比べて小さくて済む。よって、材料ロスが従来に比べて少なくなり、各バスバー22a,22b,22cの材料費を低減させることができる。従って、集中配電部材17を安価に製造することができる。
【0078】
(2)各バスバー22a,22b,22cは、共通の導電性金属板材91から金型により同時に打ち抜き形成される。この場合、各バスバー22a,22b,22cをリング状に打ち抜く場合と比べて、使用する導電性金属板材91の面積が約半分程度で良くなり、材料ロスも確実に抑えられる。よって、各バスバー22a,22b,22cの材料費を低減させることができる。また、従来のように、各リング毎に個別の金型を使用する必要がなくなるため、金型費を低減させることができる。従って、集中配電部材17をより安価に製造することができる。
【0079】
(3)各タブ41a,41b,41c及び各端子部50w,50u,50vは、各バスバー22a,22b,22c本体に連結された状態で一体形成されている。この場合、各タブ41a,41b,41c及び各端子部50w,50u,50vを溶接等により後付けする必要がない。よって、各バスバー22a,22b,22cの製造工程を少なくすることができる。従って、集中配電部材17をよりいっそう安価に製造することができる。
【0080】
(4)各バスバー22a,22b,22cは、その両端部の位置がほぼ揃った状態で、なおかつそれぞれが並列に配置された状態で導電性金属板材91より打ち抜き形成される。このため、導電性金属板材91において、各バスバー22a,22b,22cの長手方向両端部及び幅方向両側部の材料ロスが低減される。よって、各バスバー22a,22b,22cの材料費をさらに低減させることができる。従って、集中配電部材17をよりいっそう安価に製造することができる(5)また、各バスバー22a,22b,22cのうち最も外側に位置するバスバー22a,22cは、その各端子部50w,50v及び各タブ41a,41cがバスバー列の中心方向を向くようにして並列配置されている。このようにすることで、導電性金属板材91において、各バスバー22a,22b,22cの長手方向側両端部の材料ロスが低減される。よって、各バスバー22a,22b,22cの材料費をさらに低減させることができる。従って、集中配電部材17をよりいっそう安価に製造することができる。
【0081】
なお、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、各端子部50w,50u,50v及び各タブ41a,41b,41cは、各バスバー22a,22b,22c本体に一体形成されていた。しかし、各端子部50w,50u,50v及び各タブ41a,41b,41cは、図33に示すように、各バスバー22a,22b,22c本体とは別体として打ち抜き形成されても良い。図33に示すように、各バスバー22a,22b,22cは互いに並列配置されている。また、各端子部50u,50v,50wは、それぞれがバスバー22a,22b,22c本体に設けられた複数のタブ41a,41b,41cの間において、前記バスバー22a,22b,22c本体と平行に配置されている。このようにすれば、バスバー22a,22b,22c同士をさらに密に配置することができるため、導電性金属板材91の幅方向における材料の無駄がよりいっそう減少する。従って、各バスバー22a,22b,22cを打ち抜く際に必要とされる導電性金属板材91は、前記実施形態の場合よりも小面積で済むようになる。この場合、各端子部50w,50u,50v及び各タブ41a,41b,41cは、各バスバー22a,22b,22cの本体に後付けされる。後付けの方法として具体的には、溶接、ろう付け、はんだ付け、ネジ固定等が挙げられる。
【0082】
・前記実施形態では、各端子部50w,50u,50v及び各タブ41a,41b,41cは、各バスバー22a,22b,22c本体の同じ側縁に形成されていた。しかし、各端子部50w,50u,50v及び各タブ41a,41b,41cは、互いに異なる側縁に形成されても良い。
【0083】
・前記実施形態では、本発明を3相の薄型DCブラシレスモータ11用の集中配電部材17に具体化したが、これに限らず本発明を3相よりも相数の多い(または少ない)モータ用の集中配電部材に具体化することも可能である。なお、これに伴いバスバー及び保持溝の数を増減することが許容される。
【0084】
この場合、例えば、4相モータ用の4つのバスバーを共通の導電性金属板材91より打ち抜き形成したり、5相モータ用の5つのバスバーを共通の導電性金属板材91より打ち抜き形成しても勿論よい。
【0085】
次に、前述した実施形態によって把握される技術的思想をその効果とともに以下に列挙する。
(1)前記端子部及び前記各タブは、前記バスバー本体における同じ側縁に形成されることを特徴とする集中配電部材用バスバーの製造方法。このようにすれば、並列配置された複数のバスバーのうち最も外側に位置するものの端子部及びタブが、バスバー列の中心方向を向くようにして、打ち抜きを行うことができる。よって、各バスバーを導電性金属材料より打ち抜く際の材料ロスを低減することができ、車両用薄型ブラシレスモータの集中配電部材を低コストで製造することができる。
【0086】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項1に記載の発明によれば、金属材料のロスが少なく、低コストで製造可能な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。
【0087】
また、バスバーの材料費及び金型費を低減させることができるため、車両用薄型ブラシレスモータの集中配電部材を低コストで製造することができる。
【0088】
また、バスバーの製造工程を少なくすることができるため、車両用薄型ブラシレスモータの集中配電部材を低コストで製造することができる。
【0089】
また、バスバー製造のための金属材料のロスがさらに少なくなるため、車両用薄型ブラシレスモータの集中配電部材をより低コストで製造することができる。
【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るときの図。
【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。
【図33】導電性金属板材を打ち抜いて帯状成形素材を得るときの別例図。
【図34】(a)はリング状バスバーの斜視図、(b)は導電性金属板材より打ち抜かれるリング状バスバーを示す図。
【符号の説明】
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、50w,50u,50v…端子部、91…導電性金属板材。
Claims (1)
- 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モータの各相に対応して設けられた複数本のバスバーと、それらバスバーを被覆する樹脂絶縁層とを備え、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、
前記各バスバーは、導電性金属板材を帯状成形素材として打ち抜いたものをその厚さ方向に湾曲させて略円環状にするとともに、その径を各相ごとに異なるように設定したものであって、これらバスバーは、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に用いるバスバーの製造方法において、
金型を用いたプレス成形を行うことにより、前記各相に対応するバスバーを共通の導電性金属板材から同時に打ち抜き形成し、
前記端子部及び前記タブは、前記プレス成形によって直線状の帯状成形素材を打ち抜き形成する際に、前記帯状成形素材に連結された状態で一体形成され、
前記帯状成形素材は、それぞれが互いに平行となるように前記導電性金属板材の長手方向に沿って並列配置された状態、かつ、前記帯状成形素材バスバー本体の両端部の位置がほぼ揃った状態、かつ、最も外側に並列配置される2つの帯状成形素材は、その側縁に突設された各タブ及び端子部が互いにバスバー列の中心方向を向くように配置された状態となるように打ち抜き形成され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に用いるバスバーの製造方法。
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