JP4480085B2 - モータの集中配電部材 - Google Patents

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Description

本発明は、モータの集中配電部材に関するものである。
特許文献1には、モータを構成するステータの巻線に電力を供給する手段として集中配電部材を用いる技術が開示されている。この集中配電部材は、リング状をなす絶縁ホルダに複数の保持溝を径方向に積層するような配置で形成し、各保持溝内にバスバーを軸線方向に組み付けたものであって、バスバーには、保持溝外へ軸線方向に突出する形態の給電用の端子と、同じく保持溝外へ軸線方向に突出する形態であって巻線を接続させるためのタブが設けられている。
特開2003−134728公報
上記、従来の集中配電部材では、保持溝とバスバーが、ほぼ全周に亘って連続する円弧状(略C字形)に形成されている。バスバーの成型に際しては、バスバーは平らな帯状金属板材を湾曲させるように曲げ加工するのであるが、通常、金属板材を一定の範囲に亘って連続して湾曲させる加工では、その曲率の精度を高めることは困難である。換言すると、バスバーの曲率を高い精度で保持溝の曲率に合致させることは困難である。そのため、保持溝にバスバーを組み付ける際には、バスバーの湾曲形状を矯正しながら保持溝に差し込むという煩わしさを伴うことになり、改善が望まれていた。
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、保持溝に対するバスバーの組み付け作業性を向上させ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、モータを構成するステータの磁極群を同心状に包囲し、前記磁極の各巻線に電力を供給する複数本のバスバーを備えたものにおいて、前記バスバーは、保持溝を有する絶縁ホルダに組み付けられた状態で前記絶縁ホルダとともにモールドされてモールド部材内に埋設されており、前記絶縁ホルダの前記保持溝は、前記磁極に対応する複数の直線状溝部を屈曲状に連続させると共に周方向において複数に分割された形態とされると共に、前記各バスバーは金属板材をその板厚方向に曲げ加工を施すことによって複数の直線状板部が屈曲状に連続した帯板状とされ、その板面を周面とする向きで前記保持溝に組み付けられており、前記バスバーの前記直線状板部には、前記巻線に接続されるタブが前記直線状溝部の略中央位置において前記絶縁ホルダの軸線方向に突出すると共に前記巻線の端部を差し込んで挟み付ける折返部を備える形態で形成されているところに特徴を有する。
請求項2の発明は、請求項1に記載のものにおいて、複数の前記保持溝は前記絶縁ホルダの径方向に積層する配置で形成されており、前記タブは前記絶縁ホルダの軸線方向に突出して径方向外側に屈曲する形態で形成されているところに特徴を有する。
請求項3の発明は、請求項2に記載のものにおいて、前記絶縁ホルダは前記磁極に対応する位置に直線状保持部が形成された多角形リング状をなしており、前記直線状保持部には前記直線状溝部が形成されているところに特徴を有する。
<請求項1の発明>
バスバーは、複数の直線状板部を屈曲状に連続させた形態とされているので、円弧形をなすバスバーに比べて、高い精度で所望の形状に成形することができる。したがって、保持溝にバスバーを組み付ける際に、バスバーの形状を保持溝に合わせるために矯正するという煩わしい手間が不要であり、組み付け作業が容易である。
また、周方向に分割された保持溝に組み付けられるバスバーも、周方向に分割された略円弧状の形態となる。保持溝とバスバーを全周に亘って連続するリング状としたものと比較すると、保持溝に対するバスバーの位置合わせが容易となるので、組み付けの作業性が良い。
<請求項2の発明>
端子とタブは、保持溝外へ軸線方向に突出して径方向に屈曲された形態となっているので、径方向に屈曲されない形態のものと比較すると、軸線方向の寸法を小さくすることができる。
<請求項3の発明>
円形の絶縁ホルダとタブを絶縁ホルダと同心円形のモールド部材内に埋設する場合、径方向外側へ屈曲されているタブが絶縁ホルダの外周面から大きく外側へ突出してしまうと、その分、モールド部材の外径も大きくなってしまうのであるが、本発明では、ステータが、方形ブロック状をなす複数の磁極を多角形状に配置した形態であることに着目し、絶縁ホルダを、複数の直線状保持部を有する多角形リング状とし、複数の直線状保持部の内面を複数の磁極の外面と略平行に対応させるように配置した。これにより、磁極の外面と絶縁ホルダの内面との間のデッドスペースをなくし、そのデッドスペースの径方向寸法分に相当する収容空間を絶縁ホルダの直線状保持部の外面側に櫛形状に確保し、この櫛形状の収容空間内にタブを配置できるようにした。したがって、絶縁ホルダとタブを円形のモールド部材内に埋設する場合において、タブが絶縁ホルダの外周から外側へ突出しても、モールド部材の外径が大きくならにずに済む。
<実施形態1>
以下、本発明を具体化した実施形態1を図1乃至図8を参照して説明する。本実施形態のモータは、ハイブリッド電気自動車に搭載されるものであり、エンジン(図示せず)とトランスミッション(図示せず)との間の狭い空間に配置され、エンジンの水平なクランクシャフト(図示せず)に同軸に連結されたロータRと、ロータRを包囲するリング状のステータSと、ステータSを包囲するリング状の集中配電部材Dとを備えて構成される。
ステータSは、コア(図示せず)に巻線Wを施すことによって構成された12個の磁極Mによって構成されている。磁極Mは、全体として方形ブロック状をなし、ロータRと同心の円周に沿って一定ピッチで正12角形状に配置されており、各磁極Mからは、巻線Wの両端部が径方向外側(集中配電部材D側)へ導出されている。尚、12個の磁極Mは、図1に示すように、反時計回り方向に、U1,V1,W1,U2,V2,W2,U3,V3,W3,U4,V4,W4の順で配置されている。
集中配電部材Dは、ステータSの巻線Wに電力を供給するためのものであって、合成樹脂製のリング状をなす絶縁ホルダ10と、複数のバスバー14a,14b,14c,14dと、合成樹脂製のハウジング27とを備えて構成されている。
絶縁ホルダ10は、磁極Mと同数の直線状保持部11を屈曲状に連ねた形態の正12角形をなしており、多角形状に配置された12個の磁極M(ステータS)を同心状に包囲するように、且つ各直線状保持部11の内面を磁極Mの外面と略平行に対応させるように配置されている。図5(b)に示す集中配電部材Daのように、絶縁リング10aが円形をなす場合には、多角形状に配置した磁極Mの外面と絶縁ホルダ10aの内面との間に、各磁極M毎に櫛形をなす大きなデッドスペースDsが空くことになる。これに対し、本実施形態の集中配電部材Dでは、絶縁ホルダ10を磁極Mと同じく正12角形としたことにより、図5(a)に示すように、直線状保持部11の内面と磁極Mの外面との間のデッドスペースDsをスリット状の狭い空間にまで狭めている。後述するように絶縁ホルダ10をロータRと同心の円形をなすモールド部材29で包囲することに鑑みたときに、絶縁ホルダ10の外面側においては、モールド部材29の円弧状の外周面(即ち、絶縁ホルダ10の外接する円の一部)と絶縁ホルダ10の直線状保持部11の平坦な外面との間に、タブ21を埋設(収容)することが可能な櫛形の収容空間Asが確保されることになる。
絶縁ホルダ10には、直線状保持部11と平行な複数の直線状溝部13を周方向に沿って屈曲状に連ねた形態であって、絶縁ホルダ10の正面に開口する複数の保持溝12a,12b,12c,12dが形成されている。保持溝12a,12b,12c,12dは、径方向において4層に積層するように形成されている。最も外周側の第1層には、1本の第1保持溝12aが形成されている。外側から2番目の第2層には、4本の第2保持溝12bが周方向に分割された形態で形成されている。外側から3番目の第3層には、3本の第3保持溝12cが周方向に分割された形態で形成されている。最も内側の第4層には、3本の第4保持溝12dが周方向に分割された形態で形成されている。
各保持溝12a,12b,12c,12dには、夫々、第1〜第4バスバー14a,14b,14c,14dが前方から(=軸線方向に)組み付けることで収容されている。バスバー14a,14b,14c,14dは、所定形状に打ち抜いた金属板材に曲げ加工を施すことによって複数の直線状板部15が屈曲状に連なる形態としたものであって、全体として板面を周面とする向きの帯板状をなしている。バスバー14a,14b,14c,14dの前縁には、バスバー14a,14b,14c,14dを保持溝12a,12b,12c,12dに収容した状態で保持溝12a,12b,12c,12d外へ前方に突出する形態の端子16u,16v,16wと、同じくバスバー14a,14b,14c,14dを保持溝12a,12b,12c,12dに収容した状態で保持溝12a,12b,12c,12d外へ前方に突出する形態のタブ21のうち、少なくともタブ21が一体に形成されている。
第1保持溝12aに収容される第1バスバー14aは、その両端部にW相用タブ21を形成した形態となっている。
第2保持溝12bに収容される4本の第2バスバー14bのうち1本の第2バスバー14bは、両端に2つのU相用タブ21を形成するとともに、1つのU相用端子16uを形成した形態である。別の第2バスバー14bは、両端にU相用タブ21を形成した形態である。残りの2つの第2バスバー14bは、両端と中央の3カ所にU,V,Wの各相と対応する中性点用タブ21を形成した形態となっている。
第3保持溝12cに収容される3本の第3バスバー14cのうち1本の第3バスバー14cは、両端にV相用タブ21を形成するとともに、1つのV相用端子16vを形成した形態である。別の第3バスバー14cは、両端にU相用タブ21を形成した形態であり、残りの第3バスバー14cは、両端にV相用タブ21を形成した形態である。
第4保持溝12dに収容される3本の第4バスバー14dのうち1本の第4バスバー14dは、両端に2つのW相用タブ21を形成するとともに、1つのW相用端子16wを形成した形態である。別の第4バスバー14dは、両端にW相用タブ21を形成した形態であり、残りの第4バスバー14dは、両端にV相用タブ21を形成した形態である。
端子16u,16v,16wは、バスバー14b,14c,14dの前縁(直線状板部15の端部に近い位置)から面一状に前方へ(絶縁ホルダ10の軸線方向と平行に)延出する板状の基部17と、基部17の延出端から径方向外側へ略直角に延出する板状の屈曲部18と、屈曲部18の延出端から基部17とは反対側(前方)へ略直角に延出する板状の支持部19と、支持部19に対して冷間圧接等により固着された丸棒状の接続ピン20とから構成されている。接続ピン20は、支持部19の板面から径方向外側へ突出されている。このように、接続ピン20は、バスバー14b,14c,14dよりも径方向外側へ突出した形態となっている。
タブ21は、バスバー14a,14b,14c,14dの前縁から面一状に前方へ(絶縁ホルダ10の軸線方向と平行に)延出する板状の立上り部22と、立上り部22の延出端に連なる折返部23とを備えている。折返部23は、立上り部22の延出端から略直角に径方向外側へ延出する受け板部24と、受け板部24の周方向における一方の端縁から略円弧状に延出する弧状板部25と、弧状板部25の延出端から受け板部24と略平行に折り返されるように延出する押さえ板部26とからなる。弧状板部25と受け板部24は略直角に連なっているのに対し、弧状板部25と押さえ板部26は滑らかに接線状に連なっている。タブ21の折返部23は、端子16u,16v,16wと同様、バスバー14a,14b,14c,14dよりも径方向外側へ突出した形態となっている。
次に、集中配電部材Dの組み付け手順を説明する。
まず、最も外周側(つまり、バスバー14a,14b,14c,14dに対して端子16u,16v,16wとタブ21が突出している方向と同じ側)に位置する第1保持溝12aに、第1バスバー14aを前方から組み付けて収容する。第1バスバー14aを収容した状態では、図3に示すように、第1バスバー14aのタブ21は、第1保持溝12aの外部において第1保持溝12aよりも径方向外側に位置するため、第1保持溝12aよりも径方向内側に位置する第2〜第3保持溝12b〜12dの開口に跨ることはない。
次に、第2保持溝12bに第2バスバー14bを組み付けるのであるが、このとき、第2保持溝12bの開口は全領域に亘って開放された状態となっているので、組み付け済みの第1バスバー14aのタブ21が第2バスバー14bと干渉することがなく、第2バスバー14bの組付けを支障なく行うことができる。また、組み付け後において、第2バスバー14bの端子16uとタブ21は、第2保持溝12bよりも径方向外側の第1保持溝12aと対応するように位置するのであるが、第1保持溝12aには既に第1バスバー14aが組み付けられているので、第2バスバー14bの端子16u,やタブ21が第1バスバー14aに対して影響を及ぼすことはない。
この後は、第3保持溝12cに第3バスバー14cを組み付けるのであるが、第1バスバー14aのタブ21及び第2バスバー14bの端子16uとタブ21は、第3保持溝12cの開口と非対応の位置にあるので、第3バスバー14cの組み付けに支障を来すことはない。そして、最後に、第4保持溝12dに第4バスバー14dを組み付けるのであるが、この第4バスバー14dの組み付けに際しても、上記と同様の理由により、第1〜第3バスバー14a〜14cの端子16u,16vとタブ21の存在に起因して支障を来すことはない。
全てのバスバー14a,14b,14c,14dの組付けが完了した状態では、各磁極Mに対し同一相の対をなすタブ21が対応するように位置し、この対をなすタブ21は、直線状保持部11の略中央位置(櫛形の収容空間Asにおける径方向寸法が最大となる領域と対応する位置)に配置される。そして、各対のタブ21には、対応する磁極Mの巻線Wの両端部が接続される。接続に際しては、巻線Wの端部を、弧状板部25の中空に差し込んで折返部23によって挟まれた状態とする。これにより、巻線Wの端部がタブ21に対して位置決めされるので、後は、フュージング処理などによって巻線Wとタブ21とを導通可能に固着する。
また、第2〜第4バスバー14b〜14dの3つの端子16u,16v,16wは、U2相のタブ21とW4のタブ21との間で周方向に隣接して並ぶように配置され、各端子16u,16v,16wの接続ピン20が、俵積み状の配置(接続ピン20を結ぶと正3角形をなすような配置)となる。この3本の接続ピン20は、絶縁ホルダ10にバスバー14a,14b,14c,14dを組み付けた後で、合成樹脂製の円形のハウジング27内に収容された状態とされる。その手段としては、成形済みのハウジング27を接続ピン20に組み付ける方法や、モールド成形によりハウジング27を金型成型しつつ接続ピン20と一体化させる方法などがある。尚、ハウジング27の外周には、防水用のシールリング28が装着される。また、絶縁ホルダ10とタブ21は、絶縁ホルダ10と同心円形のリング状をなすモールド部材29によって包囲され、バスバー14a,14b,14c,14dはモールド部材29内に埋設された状態とされる。
上述のように本実施形態では、バスバー14a,14b,14c,14dが、複数の直線状板部15を屈曲状に連続させた形態とされているので、円弧形をなすバスバーに比べて、高い精度で所望の形状に成形することができる。したがって、保持溝12a,12b,12c,12dにバスバー14a,14b,14c,14dを組み付ける際に、バスバー14a,14b,14c,14dの形状を保持溝12a,12b,12c,12dに合わせるために矯正するという煩わしい手間が不要であり、組み付け作業が容易である。
しかも、径方向に積層されている第1〜第4の4つの保持溝12a〜12dのうち第2〜第4の3つ(少なくとも1つ)の層の保持溝12b〜12dが、周方向において複数に分割された形態とされているので、この周方向に分割された第2〜第4保持溝12b〜12dに組み付けられる第2〜第4バスバー14b〜14dも、周方向に分割された略円弧状の形態となっている。保持溝とバスバーを全周に亘って連続するリング状としたものと比較すると、本実施形態では、第2〜第4保持溝12b〜12dと第2〜第4バスバー14b〜14dの周長が短くなるので、保持溝12b〜12dに対するバスバー14b〜14dの位置合わせが容易となり、組み付けの作業性に優れている。
また、端子16u,16v,16wとタブ21は、保持溝12a,12b,12c,12d外へ軸線方向に突出して径方向に屈曲された形態となっているので、径方向に屈曲されない形態のものと比較すると、軸線方向の寸法を小さくすることができる。
また、保持溝12a,12b,12c,12dが径方向に積層する形態で形成されているため、端子16u,16v,16wとタブ21を径方向に屈曲させた形態の場合、各保持溝12a,12b,12c,12dにバスバー14a,14b,14c,14dを順次に組み付ける際に、先に組み付けたバスバー14a,14b,14cの端子16u,16vやタブ21に対して、後から組み付けるバスバー14b,14c,14dが干渉することが懸念される。しかし、本発明では、端子16u,16vとタブ21を径方向において同じ向きに屈曲させているので、屈曲方向と同じ側に位置する保持溝12a,12b,12c,12dから順にバスバー14a,14b,14c,14dを組み付けていくことにより、先に組み付けたバスバー14a,14b,14cの端子16u,16vやタブ21が、後から組み付けるバスバー14b,14c,14dの組付けの邪魔にならずに済み、バスバー14a,14b,14c,14dの組み付け作業を簡単に行うことができる。
また、図5(b)に示すように、円形の絶縁ホルダ10aとタブ21を絶縁ホルダ10aと同心円形のモールド部材29a内に埋設する場合、径方向外側へ屈曲されているタブ21が絶縁ホルダ10aの外周面から大きく外側へ突出してしまうと、その分、モールド部材29aの外径も大きくなってしまうのであるが、本実施形態では、ステータSが、方形ブロック状をなす複数の磁極Mを多角形状に配置した形態であることに着目し、図5(a)に示すように、絶縁ホルダ10を、複数の直線状保持部11を連ねた多角形リング状とし、複数の直線状保持部11の内面を複数の磁極Mの外面と略平行に対応させるように配置した。これにより、磁極Mの外面と絶縁ホルダ10の内面との間のデッドスペースDsをなくし、そのデッドスペースDsの径方向寸法分に相当する収容空間Asを絶縁ホルダ10の直線状保持部11の外面側に櫛形状に確保し、この櫛形状の収容空間As内にタブ21を配置できるようにした。したがって、絶縁ホルダ10とタブ21を円形のモールド部材29内に埋設する場合において、タブ21が絶縁ホルダ10の外周から外側へ突出しても、モールド部材29の外径を大きくせずに済む。
また、タブ21には折返部23が形成されており、巻線Wの端部が折返部23の間に挟まれる形態で接続されているので、タブ21に対して巻線Wを確実に位置決めすることができ、接続時の作業性がよい。
<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態様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)上記実施形態ではステータを多角形状としたが、本発明によれば、ステータは円形でもよい。
(2)上記実施形態では絶縁ホルダを多角形としたが、本発明によれば、絶縁ホルダは円形としてもよい。
)上記実施形態では端子とタブを径方向外側へ屈曲させたが、本発明によれば、端子とタブを径方向内側へ屈曲させてもよい。
)上記実施形態では径方向における端子の屈曲方向とタブの屈曲方向を同じ向きとしたが、本発明によれば、端子の屈曲方向とタブの屈曲方向を反対向きとしてもよい。
)上記実施形態では端子を径方向に屈曲する形態としたが、本発明によれば、径方向に屈曲せずに軸線方向に真っ直ぐに突出する形態としてもよい。
)上記実施形態ではタブを径方向に屈曲する形態としたが、本発明によれば、径方向に屈曲せずに軸線方向に真っ直ぐに突出する形態としてもよい。
)上記実施形態では端子を直線状板部の端部に近い位置に配置したが、本発明によれば、端子を直線状板部の中央寄りの位置に配置してもよい。
)上記実施形態では保持溝とバスバーの径方向の積層数を4層としたが、本発明によれば、積層数は3層としてもよく、5層以上としてもよい。
)上記実施形態では磁極の数が12である場合について説明したが、本発明は、12極以外のものにも適用できる。
実施形態1の正面図 第1バスバーを第1保持溝に組み付け前の状態をあらわす部分拡大正面図 第1バスバーを第1保持溝に組み付けた状態をあらわす部分拡大正面図 全てのバスバーを保持溝に組み付けた状態をあらわす部分拡大正面図 (a)本実施形態の部分拡大正面図 (b)本実施形態との対比対象である集中配電部材の部分拡大正面図 コネクタの部分拡大平面図 コネクタの部分拡大側面図 図1のX−X線断面図
符号の説明
D…集中配電部材
S…ステータ
M…磁極
W…巻線
10…絶縁ホルダ
11…直線状保持部
12a…第1保持溝
12b…第2保持溝
12c…第3保持溝
12d…第4保持溝
13…直線状溝部
14a…第1バスバー
14b…第2バスバー
14c…第3バスバー
14d…第4バスバー
15…直線状板部
16u,16v,16w…端子
21…タブ

Claims (3)

  1. モータを構成するステータの磁極群を同心状に包囲し、前記磁極の各巻線に電力を供給する複数本のバスバーを備えたものにおいて、
    前記バスバーは、保持溝を有する絶縁ホルダに組み付けられた状態で前記絶縁ホルダとともにモールドされてモールド部材内に埋設されており、
    前記絶縁ホルダの前記保持溝は、前記磁極に対応する複数の直線状溝部を屈曲状に連続させると共に周方向において複数に分割された形態とされると共に、前記各バスバーは金属板材をその板厚方向に曲げ加工を施すことによって複数の直線状板部が屈曲状に連続した帯板状とされ、その板面を周面とする向きで前記保持溝に組み付けられており、
    前記バスバーの前記直線状板部には、前記巻線に接続されるタブが前記直線状溝部の略中央位置において前記絶縁ホルダの軸線方向に突出すると共に前記巻線の端部を差し込んで挟み付ける折返部を備える形態で形成されていることを特徴とするモータの集中配電部材。
  2. 複数の前記保持溝は前記絶縁ホルダの径方向に積層する配置で形成されており、前記タブは前記絶縁ホルダの軸線方向に突出して径方向外側に屈曲する形態で形成されていることを特徴とする請求項1記載のモータの集中配電部材。
  3. 前記絶縁ホルダは前記磁極に対応する位置に直線状保持部が形成された多角形リング状をなしており、前記直線状保持部には前記直線状溝部が形成されていることを特徴とする請求項2に記載のモータの集中配電部材。
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