JP4244008B2 - モータ用集中配電部材 - Google Patents

Description

本発明は、モータ用集中配電部材に関する。

近年、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。

モータアシスト機構に用いられるブラシレスモータは、例えば下記特許文献１に示すように、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と、この磁極を収容するステータホルダと、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。
特開２００１−２７５３２８公報

ところで、３相ＤＣブラシレスモータに用いられる集中配電部材には、例えば、図１５に示すように、各相に対応した３層に積み上げられたリング状のバスバー１を備えたものがある。各バスバー１は、リング状本体２と、そのリング状本体２の外周側から突出する端子部３と、リング状本体２の内周側から突出するタブ４とを備えている。端子部３は電線を介してバッテリに電気的に接続され、タブ４は各巻線の一端に電気的に接続される。従って、３つのバスバー１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供給される結果、モータが回転駆動するようになっている。

ここで、３つのバスバー１は互いに接触しないように離間した状態で保持する必要がある。このために、本願の出願人は、３条の収容溝を高さ方向に一定ピッチ間隔で形成した間隔保持部材５を複数個用い、これらをバスバー１に対して周方向へ等角度間隔毎に配してゆく方法を講じてきた。従って、集中配電部材の組立て段階において、１つ１つ間隔保持部材５を装着する必要があり、組立て作業に手間がかかるとともに、部品点数が多いという問題があった。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、部品点数が少なく、容易に組立て作業を行うことが可能なモータ用集中配電部材を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、バッテリ側に接続される端子部と、ステータの巻線に接続されるタブとを有する導電性の環状部材が、複数個、互いの中心が同軸上に位置しかつ同一面上に並べられ、或いは、互いの中心が同軸上に位置しかつ当該同軸方向に沿って並べられるように設けられるとともに、これら複数個の環状部材を互いに離間した状態で保持する保持部材を備えて、前記巻線に対して集中的に配電可能なモータ用集中配電部材において、前記保持部材は、前記環状部材の環状形状に沿って湾曲可能な単一の可撓性の帯状部材であって、前記帯状部材のうち前記環状部材と対向する面には、前記複数個の環状部材のそれぞれを周方向に沿って収容可能で、かつ、前記複数個の環状部材の並び方向において間隔をもって並設された複数の収容溝が前記帯状部材の全長に亘って形成されていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記複数個の環状部材を、前記帯状部材の装着前に予め離間した状態で仮保持する仮保持手段を備えていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記複数個の環状部材は、互いの中心が同軸上に位置しかつ当該同軸方向に沿って並べられ、前記帯状部材は、前記複数個の環状部材の外周側にそれぞれの環状部材を前記各収容溝に収容した状態で装着されるようになっていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３記載のものにおいて、前記複数個の環状部材は、それぞれの前記端子部が前記環状部材群のうちその周方向に沿った一部領域において集められるように配置され、前記帯状部材は、前記各端子部が配置された領域を除いた部分を覆うようにして前記環状部材に装着可能としてあり、かつ、前記帯状部材の両端は、前記複数の端子部のいずれかに係止可能な係止手段によって固定されることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１または請求項２記載のものにおいて、前記複数個の環状部材は、互いの中心が同軸上に位置しかつ当該同軸方向に沿って並べられ、前記帯状部材は、前記複数個の環状部材の内周側にそれぞれの環状部材を前記各収容溝に収容した状態で装着されるようになっていることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５記載のものにおいて、前記タブは、前記複数個の環状部材の内周側に突設されており、前記帯状部材には、前記タブを挿通可能な挿通孔が貫通形成されていることを特徴とする。

＜請求項１、３の発明＞
本構成によれば、保持部材として１つの帯状部材を、湾曲させて各収容溝に複数個の環状部材それぞれを収容させるように装着することで、複数個の環状部材を互いに離間した状態で保持できる。従って、環状部材において等角度間隔毎に複数個の間隔保持部材をそれぞれ個別に装着する構成に比べて、モータ用配電部材の組立ての作業性を向上できるとともに、部品点数を減少できるという効果がある。

＜請求項２の発明＞
本構成によれば、複数個の環状部材は、帯状部材の装着前に予め離間した状態で仮保持されるから、帯状部材を装着する際、この複数の収容溝内に、対応する各環状部材を一括で収容することができ、組立ての作業性の更なる向上を図ることができる。

＜請求項４の発明＞
帯状部材を環状部材の外周側に装着するものにおいて、本構成によれば、係止手段によって湾曲状態の帯状部材の両端を端子部に係止することで、帯状部材の復元変形を規制し、環状部材への装着状態を維持できる。

＜請求項５、６の発明＞
請求項５の構成によれば、帯状部材を環状部材の内周側に装着する構成なので、帯状部材を湾曲させつつ環状部材の内周側に装着すれば、帯状部材はその復元力によって環状部材の内周面を付勢するように当接する。従って、比較的簡単な構成で帯状部材の装着状態を維持することができる。

さらに、請求項６の構成によれば、帯状部材には、環状部材の内周側に突設されたタブを挿通可能な挿通孔が貫通形成されているから、上記タブと挿通孔内壁との当接によって環状部材の周方向における移動を規制できる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１について、例えばハイブリッド自動車に使用される３相の薄型ＤＣブラシレスモータを例に挙げて、図１ないし図１０を参照しつつ説明する。

１．薄型ＤＣブラシレスモータ周辺の構成
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（以下、「モータ１０」）は、図１に示すように、エンジン１１とトランスミッション１２との間に配置されている。モータ１０は、エンジン１１のクランクシャフトに直結されたロータ１３と、そのロータ１３を包囲するリング状のステータ１４とを備えている。ステータ１４は、コアに巻線１５を施すことにより形成された多数の磁極と、この磁極を収容するステータホルダと、巻線１５に配電を行うための円環状の集中配電部材２０（モータ用集中配電部材）等によって構成されている。
図２には、ステータ１４の模式図が示されている。各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線１５は、その一端が集中配電部材２０に設けられた円環状部材２１（バスリング）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。

２．集中配電部材２０の構成
集中配電部材２０は、図３に示すように、モータ１０の各相に対応して設けられた３つの円環状部材２１と、その３つの円環状部材２１を互いに離間させた状態で保持する帯状部材３０とを備えて構成されている。

（１）円環状部材の構成
３つの円環状部材２１は、互いに同一形態のものとされている。各円環状部材２１は、全体として、円環状をなし、バッテリ（図示せず）側に接続される端子部２２と、ステータ１４の巻線１５側に接続される複数（本実施形態では８つ）のタブ２３とを有している。より具体的には、各円環状部材２１は、図４に示すように、１本の銅線（金属製の棒状部材）を全体として円環状に湾曲しつつ、両端部分を径方向外側に屈曲させて重ね合わせ、更に、その重ね合わせた部分をＬ字状に屈曲し、その先端に外部端子金具２４が巻き付くようにして溶着により固定されている（図９も参照）。これにより、上記端子部２２が形成されている。

また、各円環状部材２１は、環状部分のうち互いに所定間隔隔てた８つの部位が径方向内側に突出するようにＵ字状に屈曲されて、上記８つのタブ２３が形成されている。換言すれば、８つのタブ２３は、上記環状形状の中心を原点として、４５度の角度間隔の位置に設けられている。なお、円環状部材２１の断面形状は、真円形、楕円形、長円形、方形、台形などの任意の形状とすることができる。

（２）円環状部材２１の仮保持構成
３つの円環状部材２１は、図５に示すように、端子部２２同士が周方向に１５度の角度ずつずれた状態で、かつ、同心状に配置された状態で中心軸方向（同図において紙面奥行き方向）に沿って並べられる。なお、同図には、３つの円環状部材２１の１つが現れたおり、それ以外の２つの円環状部材２１は、タブ２３のみが現れている。これにより、３つの円環状部材２１の２４個のタブ２３が、その環状形状の中心を原点として１５度の角度間隔の位置に配されることになる。

そして、各端子部２２の形成部分には、３つの円環状部材２１を離間させた状態で保持する結束部材２５が装着されている。
具体的には、この結束部材２５は、各円環状部材２１と略同径の３つの溝が所定間隔隔てて形成された保持部２６と、その保持部２６のうち３つの溝が形成された面を覆うカバー部２７とを備えて構成されている。保持部２６とカバー部２７とは互いの一端側が連結されて開閉可能となっており、その一端側と平行をなす他端側には係止部２８と被係止部２９とが設けられ、保持部２６に対してカバー部２７を閉じた状態で係止できるようになっている（図１０参照）。

また、カバー部２７は、図９に示すように、円環状部材２１の端子部２２を挿通可能な挿通口２７ａが貫通形成されており、ここに端子部２２を通した後に、保持部２６の各溝に対応する各円環状部材２１を嵌め込み、その後、カバー部２７を閉じて係止するようになっている。更に、カバー部２７上面には、突起２７ｂが形成されている。なお、この突起２７ｂは、後述するように、円環状部材２１に装着した帯状部材３０を固定するために使用される。

このような結束部材２５を各端子部２２の形成部分にそれぞれ装着することで、次述する帯状部材３０を装着する前において、予め、３つの円環状部材２１を所定間隔だけ離間した状態で仮保持できるのである。つまり、本実施形態では、結束部材２５が、本発明の「仮保持手段」に相当する。

（３）帯状部材３０
帯状部材３０は、図６にも示すように、全体として長方形状のゴム製プレートであって、円環状部材２１の外周側に巻き付けた状態で両端が、上記結束部材２５に近接する長さになっている（図３参照）。また、帯状部材３０は、円環状部材２１への装着の際、その外周面に対向する面（同図では上面）に、長手方向に延び、かつ所定間隔隔てて形成された３つの収容溝３１が帯状部材３０の全長にわたって形成されている。

なお、この収容溝３１は、図７，８に示すように、溝の底側が円環状部材２１の外径とほぼ同一寸法の幅となっており、開口側がそれよりもやや狭い幅となっている。従って、収容溝３１の開口側を開き変形させつつ円環状部材２１を底側に押し込むことで、上記開口側が復元変更し、これにより円環状部材２１がある程度抜け止めされるようになる。
また、帯状部材３０の両端には、１対の突出部３２，３２が延設され、その先端側には、上記結束部材２５に設けた突起２７ｂを挿入可能な係止孔３３が形成されている。なお、この突起２７ｂと係止孔３３とが本発明の「係止手段」に相当する。

３．集中配電部材２０の組立て方法
まず、前述したように、３つの円環状部材２１を、各端子部２２同士が周方向に１５度の角度ずつずれた状態で、かつ、同心状に配置された状態で中心軸方向に沿って並べ、各端子部２２の形成部分にそれぞれ結束部材２５を装着する。これにより、３つの円環状部材２１が中心軸方向に沿って互いに所定間隔離間した状態で仮保持される。
次いで、例えば、図３に示すように、帯状部材３０の各収容溝３１の中央部分に、３つの円環状部材２１の下部をそれぞれ押し込む。そして、帯状部材３０を３つの円環状部材２１の外周側に沿わせるように徐々に湾曲させていく。それに伴って、各円環状部材２１が下部から上部にかけて、収容溝３１に案内されるように徐々に収容されていく。

そして、帯状部材３０両端の１対の突出部３２，３２に形成された係止孔３３に、それに近接する結束部材２５の突起２７ｂを嵌入させる。これにより、帯状部材３０の復元変形が規制され、もって帯状部材３０は３つの円環状部材２１を所定間隔離間しつつ保持した姿勢を維持した状態で装着される。

４．本実施形態の効果
本実施形態によれば、一部材の帯状部材３０で、３つの円環状部材２１を所定間隔だけ離間させつつ一括で保持できる構成であるから、３つの円環状部材２１に対して所定間隔毎に複数の保持部材を装着する従来構成のものに比べて、集中配電部材２０の組立ての作業性を向上させることができるとともに、部品点数の軽減を図ることができる。
しかも、帯状部材３０は、可撓性を有するゴム製プレートで形成されているから、例えば円環状部材２１が多少歪んだ環状形状であっても、その形状に応じて帯状部材３０を変形させつつ装着することができる。

また、本実施形態では、帯状部材３０の装着前において予め、結束部材２５によって３つの円環状部材２１が所定間隔離間した状態で仮保持できる構成であるから、帯状部材３０の挿着際、円環状部材２１を３つまとめて同時に装着することができ、更に組立ての作業性向上を図ることができる。
更に、帯状部材３０両端に、係止孔３３が形成された１対の突出部３２，３２を設けて、この突出部３２，３２の係止孔３３に、端子部２２の形成部分に装着した結束部材２５の突起２７ｂを嵌入する構成としたから、帯状部材３０の復元変形を規制して、３つの円環状部材２１への確実な装着状態を維持できる。

また、帯状部材３０に形成された３つの収容溝３１は、帯状部材３０の全長に亘って連続的に形成されているから、これらの収容溝３１の一部（上記説明では中央部分）に円環状部材２１下部を収容すれば、後はその収容溝３１に案内されるように環状部材の略全体を収容することができ、帯状部材３０の装着が比較的簡単にできる。

＜実施形態２＞
図１１から１４は（請求項５，６の発明に対応する）実施形態２を示す。上記実施形態１では、帯状部材３０を円環状部材２１の外周側から装着する構成であったが、本実施形態では、円環状部材２１の内周側から装着する構成である点で相違し、その他の点は前記実施形態１と同様である。従って、実施形態１と同一符号を付して重複する説明を省略し、異なるところのみを次に説明する。

本実施形態の帯状部材４０は、やはり長方形板状のゴム製プレートで３つの円環状部材２１に対応して収容溝４１が全長に亘って形成されたものであるが、突出部３２，３２が設けられていない点で上記実施形態１の帯状部材３０と相違する。また、図１２に示すように、帯状部材４０の各収容溝４１には、それぞれに収容される円環状部材２１のタブ２３に対応する位置に、そのタブ２３を挿通可能な挿通孔４２が貫通形成されている。なお、図１２は、タブ２３と挿通孔４２とを位置関係をわかり易くするために、円環状部材２１も直線状に図示してある。これにより、図１１にも示すように、帯状部材４０を装着した状態で、３つの円環状部材２１の各タブ２３が帯状部材４０の内周面から突出することになる。

さて、上記帯状部材４０を３つの円環状部材２１に装着するには、帯状部材４０を収容溝４１形成面が外側を向くように湾曲させつつ３つ円環状部材２１の内側に配して、例えば、収容溝４１の中央部分に各円環状部材２１の下部をそれぞれ押し込む。この際、図１３に示すように、本実施形態でも、上記実施形態１と同様、収容溝４１は、底側が円環状部材２１と同径となっており、その底側から開口端に向かう途中が円環状部材２１の径より小さい幅になった径小部となっている。従って、収容溝４１の開口側を開き変形させつつ円環状部材２１を底側に押し込むことで、上記開口側が復元変更し、これにより円環状部材２１がある程度抜け止めされるようになる。

後は、図１４に示すように、円環状部材２１の形状に沿わせるように下部から上部にかけて収容溝３１に収容させ、かつ、各挿通孔４２に対応するタブ２３を順次挿通させつつ帯状部材４０を復元変形させていく。これにより集中配電部材の組立てが終了する。

このような構成であれば、帯状部材４０の復元変形による付勢力でもって円環状部材２１への帯状部材４０の装着状態が維持されるため、上記実施形態１のような係止手段を設けない構成も可能となる。
また、帯状部材４０の装着過程において、各タブ２３が挿通孔４２に形成されるため、円環状部材２１に対する帯状部材４０の周方向への相対的な移動が規制され、挿着作業がやり易くなる。また、装着後においても、複数のタブ２３と複数の挿通孔４２との係止によって円環状部材２１への帯状部材４０の装着をより確実なものとすることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記各実施形態では、３相モータを例に挙げて説明したが、これに限らず、単相、２相、４相．．．などのモータで環状部材が３つ以外の数だけ備えているものであっても、それに応じた数の収容溝を備えた帯状部材を使用することおで本発明を適用することができる。

（２）モータ用集中配電部材が、ステータの内側に配されるタイプの場合には、タブ２３が径方向外側に突設された構成となる。この場合、上記実施形態１に対して、帯状部材３０の各収容溝に、各タブに対応してそのタブを挿通可能な挿通孔を設けることになる。

（３）上記実施形態では、複数の環状部材は、互いの径が同一で、互いの中心が同軸上に位置しかつ当該同軸方向に沿って並べられた構成であったが、互いに径が異なる複数の環状部材が、互いの中心が同軸上に位置し（同心状）かつ同一面上に並べられた構成のものであっても本発明の適用により同様の効果を得ることができる。なお、この構成の場合、単一の可撓性の帯状部材を湾曲させつつ上記複数の環状部材の側方から（上記同軸方向に沿って）宛がって、各環状部材を、それに対向する帯状部材の対向面に形成された各収容溝内にそれぞれ収容させるように装着することになる。

（４）上記各実施形態では、帯状部材３０，４０は、自然状態（外力が加わっていない状態）で直線状をなすものであったが、これに限らず、自然状態である程度湾曲したものであってもよい。要するに、可撓性を有し環状部材の環状形状に沿うように変形できればよいのである。

（５）上記実施形態１において、結束部材２５を設けない構成であってもよい。この場合、帯状部材３０の突出部３２，３２同士を係合可能な構成として、帯状部材３０の復元変形を規制するようにするのが望ましい。

（６）上記実施形態１において、仮保持手段は、帯状部材３０の装着後に取り外しできる構成としてもよい。

本発明の実施形態１に係る薄型ＤＣブラシレスモータ周辺の構成図 ステータの模式図 モータ用集中配電部材の全体構成図 円環状部材の全体図 仮保持状態の３つの円環状部材を示した全体図 帯状部材の全体を示した斜視図 帯状部材の断面形状を示した図（円環状部材収容前） 帯状部材の断面形状を示した図（円環状部材収容後） 係止手段、仮保持手段に相当する構成を示した拡大図（その１） 係止手段、仮保持手段に相当する構成を示した拡大図（その２） 実施形態２のモータ用集中配電部材の全体構成を示す斜視図 帯状部材の全体を示した斜視図 帯状部材の断面形状を示した図（円環状部材収容後） 帯状部材の装着過程を示したモータ用集中配電部材の全体図 従来のモータ用集中配電部材の構成図

符号の説明

１０…モータ
１４…ステータ
１５…巻線
２０…集中配電部材（モータ用集中配電部材）
２１…円環状部材（環状部材）
２２…端子部
２３…タブ
２５…結束部材（仮保持手段）
２７ｂ…突起（係止手段）
３０，４０…帯状部材
３１，４１…収容溝
３３…係止孔（係止手段）
４２…挿通孔

Claims (6)

1. バッテリ側に接続される端子部と、ステータの巻線に接続されるタブとを有する導電性の環状部材が、複数個、互いの中心が同軸上に位置しかつ同一面上に並べられ、或いは、互いの中心が同軸上に位置しかつ当該同軸方向に沿って並べられるように設けられるとともに、これら複数個の環状部材を互いに離間した状態で保持する保持部材を備えて、前記巻線に対して集中的に配電可能なモータ用集中配電部材において、
   前記保持部材は、前記環状部材の環状形状に沿って湾曲可能な単一の可撓性の帯状部材であって、
   前記帯状部材のうち前記環状部材と対向する面には、前記複数個の環状部材のそれぞれを周方向に沿って収容可能で、かつ、前記複数個の環状部材の並び方向において間隔をもって並設された複数の収容溝が前記帯状部材の全長に亘って形成されていることを特徴とするモータ用集中配電部材。
2. 前記複数個の環状部材を、前記帯状部材の装着前に予め離間した状態で仮保持する仮保持手段を備えていることを特徴とする請求項１記載のモータ用集中配電部材。
3. 前記複数個の環状部材は、互いの中心が同軸上に位置しかつ当該同軸方向に沿って並べられ、前記帯状部材は、前記複数個の環状部材の外周側にそれぞれの環状部材を前記各収容溝に収容した状態で装着されるようになっていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のモータ用集中配電部材。
4. 前記複数個の環状部材は、それぞれの前記端子部が前記環状部材群のうちその周方向に沿った一部領域において集められるように配置され、前記帯状部材は、前記各端子部が配置された領域を除いた部分を覆うようにして前記環状部材に装着可能としてあり、かつ、
   前記帯状部材の両端は、前記複数の端子部のいずれかに係止可能な係止手段によって固定されることを特徴とする請求項３記載のモータ用集中配電部材。
5. 前記複数個の環状部材は、互いの中心が同軸上に位置しかつ当該同軸方向に沿って並べられ、前記帯状部材は、前記複数個の環状部材の内周側にそれぞれの環状部材を前記各収容溝に収容した状態で装着されるようになっていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のモータ用集中配電部材。
6. 前記タブは、前記複数個の環状部材の内周側に突設されており、前記帯状部材には、前記タブを挿通可能な挿通孔が貫通形成されていることを特徴とする請求項５記載のモータ用集中配電部材。

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