JP4520515B2

JP4520515B2 - 導電接続部材、および電動機

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Publication number: JP4520515B2
Application number: JP2008086272A
Authority: JP
Inventors: 太田　　実
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2028-03-28
Also published as: JP2009238696A; US7948129B2; US20090243409A1

Description

本発明は、ヒュージング処理により絶縁被覆を有する電線に対して電気的導通を確保した状態で接続される導電接続部材、および該導電接続部材を備えた電動機に関する。

ハイブリッド車両などに用いられる電動機（モータ）がある。この電動機は、例えば特許文献１に示すように、周方向に分割形成された複数のステータコアを有するステータと、ステータに対して回転可能に設置されたロータとを備えている。各ステータコアには、ステータコイル（巻線）が巻回されている。また、ステータの外周には、各相のステータコイルを結線するためのバスリングが設置されている。そして、ステータコイルの外周側に、バスリングの端子とステータコイルの巻線端とを電気的に接続するための導電接続部材（導電接続端子）が装着されている。この導電接続部材は、金属材料で形成された細片状の部材で、一端にバスリングの端子を接続する接続部を有し、他端にステータコイルの巻線端を接続する接続部を有している。これら接続部は、いずれも導電接続部材の端部を断面略Ｕ字形状に曲げ形成した部位である。

ところで、ステータコイルやバスリングの電線には、表面に絶縁被覆を有するものがある。このような絶縁被覆を有する電線を用いたステータコイルの巻線端やバスリングの端子を導電接続部材に接合する場合、接合箇所を導通させるためのヒュージング（熱カシメ）処理が必要となる。ヒュージング処理では、Ｕ字形状の接続部の内側に電線を挟み込んで保持し、接続部を両側から加圧し、その状態で、接続部と電線の間にヒュージング用の電流を流すことにより、電線表面の絶縁被覆を溶融し、接合面を溶着（ヒュージング）する。
特開２００５−２２９６７７号公報

上記のようなヒュージング処理では、導電接続端子と電線との接合面で溶融した絶縁被覆が、スラッジと呼ばれる炭化物などを含む生成物（本明細書では、炭化絶縁物と称す。）となる。この炭化絶縁物は、主に導電接続端子と電線との接合面の周囲に固着するが、接合面にも残留する。このことにより、導電接続端子と電線との接合面の電気抵抗が大きくなり、接合箇所の発熱や電動機の効率低下を招くおそれがあった。また、導電接続端子と電線の接合強度が不足して耐震動性が低下したり、経年劣化による腐食が生じ易くなったりすることで、電動機の耐久性に影響を及ぼすおそれもあった。そのため、ヒュージング処理で発生する炭化絶縁物は、導電接続端子と電線との接合面から可能な限り排除することが必要である。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、ヒュージング処理による絶縁被覆の溶融で発生する炭化絶縁物を電線との接合面から効果的に排除できる導電接続部材、および該導電接続部材を備えた電動機を提供することにある。

上記課題を解決するため本発明にかかる導電接続部材は、ヒュージング処理により絶縁被覆を有する電線（１８）に対して電気的導通を確保した状態で接続される導電接続部材（２０）であって、電線（１８）に接合させる底面（２２ａ）と両側面（２２ｂ，２２ｂ）を含む内面（２２）を有するように曲げ形成された接続部（２１）を備え、接続部（２１）の内面（２２）に溝部（２５）が形成されており、該溝部（２５）は、内面（２２）における電線（１８）の長手方向の略中央に位置し該長手方向と交差する方向に延びる縦溝（２６）を有することを特徴とする。なお、ここでの括弧内の符号は、後述する実施形態の対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。

本発明にかかる導電接続部材によれば、接続部の内面に溝部を形成したので、この溝部を介して、ヒュージング処理の際に電線との接合面で発生する炭化絶縁物を接合面の外へ排出できるようになる。特に、本発明にかかる導電接続部材の溝部は、接続部の内面における電線の長手方向の略中央に位置し該長手方向と交差する方向に延びる縦溝を有することにより、該縦溝を介して、接合面で発生する炭化絶縁物を非常に効果的に排除することができるものである。したがって、電線との接合面に炭化絶縁物が残留することを防止できる。これにより、接合箇所の導電性を確保して発熱を抑制でき、かつ、この導電接続部材を備えた電動機などの効率低下を防止できる。また、電線に対する接合強度の不足を防止できるので、電動機などの耐震動性を高めることができる。

また、本発明の導電接続部材では、縦溝（２６）は、接続部（２１）の端部（２３，２３）まで延伸させると良い。これにより、縦溝内の炭化絶縁物が接合面の外へ容易に排出されるようになるので、電線との接合面で発生した炭化絶縁物をさらに効果的に排出することができるようになる。

また、本発明の導電接続部材では、縦溝（２６）から底面（２２ａ）と反対側の端部（２３，２３）の方に向かって斜めに延びる傾斜溝（２７）をさらに有すると良い。あるいは、縦溝（２６）から該縦溝（２６）に対して略直交する方向に延びる横溝（２８）をさらに有するとよい。このように、縦溝に加えて傾斜溝あるいは横溝を有することにより、電線の接合面で発生した炭化絶縁物をさらに効果的に排出することができる。特に、縦溝から底面と反対側の端部の方に向かって斜めに延びる傾斜溝を有していれば、該傾斜溝を介して接合面で発生した炭化絶縁物を接続部の端部の方へ導くことができるので、接合面の炭化絶縁物を非常に効果的に排出できるようになる。

また、本発明の導電接続部材では、溝部（２５）は、ヒュージング処理による絶縁被覆の溶融で電線（１８）の接合面（Ａ）から発生する炭化絶縁物を収容可能な容積を少なくとも有することが望ましい。これによれば、接合面から発生する炭化絶縁物の全量を溝部に収容可能となるので、接合面に炭化絶縁物が残留することをより効果的に防止できる。なおこの場合、溝部は、接合面から発生する炭化絶縁物を収容可能な最低限の容積を有していれば、それ以上の容積であってもよい。この最低限の容積を有することにより、接合部の電気的導通や接合強度を維持するために必要な導電接続部材と電線の接合面積を確保できる。

また、本発明にかかる電動機は、ヒュージング処理により巻線（１５，１６）の絶縁被覆を有する電線（１８）に対して電気的導通を確保した状態で接続された導電接続部材（２０，４０）を備え、該導電接続部材（２０，４０）として、本発明にかかる上記いずれかの導電接続部材（２０，４０）を備えることを特徴とする。この電動機によれば、巻線の電線と導電接続部材との接合箇所における発熱を抑制でき、かつ、電動機の効率低下を防止できるようになる。また、接合箇所に必要な接合強度を確保できるので、電動機の耐震動性、耐久性を向上させることができる。

本発明にかかる導電接続部材によれば、ヒュージング処理による絶縁被覆の溶融で発生する炭化絶縁物を電線との接合面から効果的に排除できるようになる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる電動機（以下、モータという）１が備えるステータ１０の一部を示す部分拡大図である。本実施形態のモータ１は、ハイブリット車両に用いられるもので、詳細な図示は省略するが、内燃機関（エンジン）のクランクシャフト及びトランスミッションと軸線を共有するように設置される。ステータ１０は、ハウジングを介してエンジンに固定され、ステータ１０に対して回転可能なロータ（図示せず）は、エンジンのクランクシャフト及びトランスミッションに連結される。モータ１は、蓄電器からの電力の供給でエンジンを駆動補助する。また、車両減速時には、車輪の回転が伝達されることで発電機として動作し、運動エネルギーの一部を電力に回生するようになっている。

図１に示すように、ステータ１０は、径方向内側に向かって突出形成されたステータコア１２を備えている。ステータコア１２は、複数が円周方向に沿って配列されており、各ステータコア１２には、絶縁性のインシュレータ１３を介してステータコイル（巻線）１５が巻回されている。そして、ステータ１０の外周に沿う位置には、バスリング（配電用巻線）１６が設置されている。バスリング１６は、略円環状の本体部から径方向内側に突出するように曲げ加工されたバスリング端子１７を備えている。そして、ステータコイル１５の外周側には、バスリング端子１７とステータコイル１５の巻線端１５ａとを接続するための導電接続端子（導電接続部材）２０が装着されている。

なお、ステータコイル１５の内周側には、他の導電接続端子（導電接続部材）４０が装着されている。導電接続端子４０は、後述する導電接続端子２０の具体的構成と同様、両端に接続部（詳細図示略）を有し、一方の接続部にはステータコイル１５の内周側の巻線端１５ｂが接続されており、他方の接続部には隣接するステータコイル１５の内周側の巻線端１５ｂが接続されている。これにより、各ステータコイル１５の内周側の巻線端１５ｂがステータ１０の全周に渡って結線され、その一部を図示しないアース端子に接続することで、各ステータコイル１５の中点接続がなされている。

図２は、導電接続端子２０を示す斜視図である。導電接続端子２０は、金属材料で構成された細片状の部材を曲げ形成したもので、一端にバスリング端子１７の電線１８を接続する接続部２１を有し、他端にステータコイル１５の巻線端１５ａを接続する接続部３１を有している。接続部２１は、底面２２ａと両側面２２ｂ，２２ｂを含む内面２２を有するように、導電接続端子２０の端部を長手方向に沿って断面略Ｕ字形状に曲げ形成した部位からなる。この接続部２１は、底面２２ａ及び両側面２２ｂ，２２ｂを電線１８の周囲に接合させて電線１８を保持するようになっている。なお、接続部３１も断面略Ｕ字形状に曲げ形成された部位であり、接続部２１と同様、巻線端１５ａを内側に保持するようになっている。

接続部２１の内面２２には、溝部２５が形成されている。溝部２５は、接続部２１の幅方向（電線１８の長手方向）の略中央に位置し、電線１８の長手方向と直交する方向に延びる一本の直線状の溝（以下、縦溝という）２６からなる。この縦溝２６は、接続部２１の内面２２における底面２２ａから両側面２２ｂ，２２ｂを通り、接続部２１の開放端（U字形状の端部）２３，２３まで延伸している。

図３は、溝部２５の具体例を示す図である。なお、同図では、接続部２１の内面２２を展開した状態を示している。同図（ａ）に示す溝部２５ａは、図２に示す縦溝２６からなる溝部２５である。同図（ｂ）に示す溝部２５ｂは、内面２２の幅方向中央の縦溝２６ａに加えて、縦溝２６ａの両側に該縦溝２６ａと平行な縦溝２６ｂ，２６ｃをそれぞれ形成し、合計三本の縦溝２６を有している。また、同図（ｃ）に示す溝部２５ｃは、中央の縦溝２６に加えて、該縦溝２６から底面２２ａと反対側の端部である開放端２３，２３の方に向かって斜めに延びる傾斜溝２７をさらに形成している。そして、互いに平行に配列した複数本の傾斜溝２７を縦溝２６の両側にそれぞれ配置し、中央の縦溝２６と両側の傾斜溝２７とで枝形状の溝部２５ｃを構成している。なお、各傾斜溝２７の先端は、接続部２１の幅方向の端辺あるいは開放端２３，２３まで延伸している。また、同図（ｄ）に示す溝部２５ｄは、中央の縦溝２６ａ及び両側の縦溝２６ｂ，２６ｃに対して略直交する方向（電線１８の長手方向）に延びる横溝２８をさらに形成している。そして、複数本の横溝２８を所定間隔で互いに平行に配列し、縦溝２６と横溝２８とで格子形状の溝部２５ｄを構成している。なお、各横溝２８の先端は、接続部２１の幅方向の端辺まで延伸している。

図４は、溝部２５の断面形状を示す図である。溝部２５は、同図（ａ）に示すように、断面を略Ｖ字型とするほか、同図（ｂ）に示すように、断面を略Ｕ字型とすることもできる。また、溝部２５の容積として、少なくとも、後述するヒュージング処理により電線１８における接続部２１との接合面Ａ（図２参照）から発生する炭化絶縁物の全量を収容可能な容積を確保することが望ましい。したがって、そのために必要な深さ寸法、幅寸法、長さ寸法、溝の本数などを適宜に選択して、溝部２５の具体的な寸法及び形状を決定する。

図５は、ヒュージング処理の手順を説明するための図である。ヒュージング処理では、同図に示すように、接続部（Ｕ字状部）２１の内側に電線１８を配置し、その状態で、接続部２１の両外側に配置した電極５０，５０で接続部２１を挟持する。これにより、接続部２１の底面２２ａ及び両側面２２ｂ，２２ｂを電線１８の周囲に圧着させる。また、接続部２１の開放端２３，２３は、電極５０，５０により左右から押圧されることで、互いに当接してＵ字形状の開口を塞ぐ状態になるまで変形する。なお、開放端２３，２３はその間隔を狭めさえすれば、必ずしも当接させる必要はなく、両者の間に隙間があってもよい。このように、電極５０，５０によって接続部２１を加圧した状態で、該電極５０，５０を介して接続部２１と電線１８の間にヒュージング用の電流を流す。これにより、電線１８の表面の絶縁被覆が溶融し、導電接続端子２０と電線１８の接合面Ａが溶着（ヒュージング）される。

ヒュージング処理において、電線１８の接合面Ａで溶融した絶縁被覆が炭化絶縁物となる。この炭化絶縁物は、主に導電接続端子２０と電線１８との接合面Ａの周囲に固着するが、従来は、接合面Ａにも残留する場合があった。しかしながら、本実施形態の導電接続端子２０は、接続部２１の内面２２に溝部２５を形成しているので、溝部２５を介して接合面Ａで発生する炭化絶縁物が接合面Ａの外へ排出されるようになる。これにより、接合面Ａに炭化絶縁物が残留することを効果的に防止できる。

本願発明者は、図３（ａ）乃至（ｄ）に示す各形状の溝部２５ａ〜２５ｄを有する導電接続端子２０を用意し、ヒュージング処理により各導電接続端子２０の接続部２１に電線１８を接続した部品を製作した。そして、各部品に対して、電線１８の長手方向に沿って導電接続端子２０と電線１８を引き離す向きの引張荷重を加える耐荷重試験を行った。その結果、耐荷重値が高い溝形状の順序は、（ｃ）傾斜溝２７を有する枝形状の溝部２５ｃ、（ａ）一本の縦溝２６のみの溝部２５ａ、（ｄ）横溝２８を有する格子状の溝部２５ｄ、（ｂ）三本の縦溝２６ａ〜２６ｃを有する溝部２５ｂ、の順となった。この結果から、導電接続端子２０と電線１８との接合面Ａから炭化絶縁物を排除するためには、縦溝２６と、該縦溝２６から開放端２３，２３の方に向かって斜めに延びる傾斜溝２７とを有する枝形状の溝部２５ｃを形成することが最も有効であるとわかった。枝形状の溝部２５ｃが有効な理由としては、ヒュージング処理の際、接合面Ａから溝部２５へ流出した炭化絶縁物が、縦溝２６と傾斜溝２７とによって接続部２１の開放端２３，２３の方へ導かれるので、接合面Ａの外へ排出され易くなるためと考えられる。

なお、本願発明者は、図３に示す溝部２５ａ〜２５ｄ以外にも、他形状の溝部として、図示は省略するが、縦溝２６を設けずに、接続部２１の幅方向に対して傾斜する方向に延びる複数の傾斜溝のみを設けた溝部、および、該傾斜溝に加えて、該傾斜溝に対して幅方向で対称形状の傾斜溝を追加し、互いに交差する複数の傾斜溝を有する斜め格子状の溝部も発案した。そして、そのような溝部を有する導電接続端子２０を用意し、上記と同様の耐荷重試験を行なった。しかしながら、これらはいずれも、図３に示す各形状の溝部と比べて耐荷重値が低く、接合面Ａから炭化絶縁物を排除する優位性があまり認められなかった。このことから、接合面Ａの炭化絶縁物の排除には、接続部２１の幅方向の中央に形成した縦溝２６（２６ａ）が重要な役割を果たしており、この縦溝２６が無いと、接合面Ａで発生する炭化絶縁物を効果的に排除できず、炭化絶縁物が接合面Ａに残留し易くなることがわかった。したがって、導電接続端子２０と電線１８との接合面Ａから炭化絶縁物を効果的に排除するためには、少なくとも接続部２１の幅方向（電線１８の長手方向）の中央に縦溝２６を設けることが必要である。

以上説明したように、本実施形態の導電接続端子２０によれば、接続部２１の内面２２に溝部２５を形成したので、溝部２５を介して、ヒュージング処理の際に接合面Ａで発生する炭化絶縁物を接合面Ａの外へ排出できる。これにより、接合面Ａの導電性を確保して、発熱を抑制でき、モータ１の効率低下を防止できる。また、電線１８に対する接合強度の不足を防止できるので、モータ１の耐震動性、耐久性を高めることができる。

なお、本実施形態では、導電接続端子２０をバスリング端子１７の電線１８に接続する接続部２１に溝部２５を形成した場合を説明したが、本発明にかかる溝部は、導電接続端子２０をステータコイル１５の巻線端１５ａに接続する接続部３１にも形成することが可能である。さらに、ステータコイル１５の外周側に設置した導電接続端子２０のほか、ステータコイル１５の内周側に設置した導電接続端子４０の各接続部にも本発明の適用が可能である。また、本発明において、導電接続部材の接続部に接続する電線は、断面が矩形状のいわゆる平角線のみならず、断面が丸形状の丸線であってもよい。また、接続部に接続する電線の本数も一本には限らず、複数本を接続してもよい。また、接続部は、少なくとも底面と両側面を含む内面を有する形状に曲げ形成した部位であれば、具体的な形状は断面U字形状には限定されず、他の形状であってもよい。

また、上記実施形態の溝部２５が備える各溝の具体的な本数、配置、幅寸法、長さ寸法、深さ寸法、形状などはあくまでも一例であり、本発明にかかる導電接続部材が有する溝部は、上記実施形態以外の本数、配置、幅寸法、長さ寸法、深さ寸法、形状であってもよい。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状・構造・材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。

本発明の一実施形態にかかるモータが備えるステータの一部を示す部分拡大図である。導電接続端子を示す斜視図である。溝部の具体例を示す図で、（ａ）は一本の縦溝からなる溝部、（ｂ）は三本の縦溝を有する溝部、（ｃ）は枝形状の溝部、（ｄ）は格子状の溝部を示す図である。溝部の断面形状を示す図で、（ａ）は断面略Ｖ字型、（ｂ）は断面略Ｕ字型の溝部を示す図である。ヒュージング処理の手順を説明するための図である。

符号の説明

１モータ（電動機）
１０ステータ
１２ステータコア
１５ステータコイル（巻線）
１５ａ巻線端
１６バスリング（配電用巻線）
１７バスリング端子
１８電線（絶縁被覆を有する電線）
２０導電接続端子（導電接続部材）
２１接続部
２２内面
２２ａ底面
２２ｂ側面
２３開放端
２５溝部
２６縦溝
２７傾斜溝
２８横溝
５０電極
Ａ接合面

Claims

ヒュージング処理により絶縁被覆を有する電線に対して電気的導通を確保した状態で接続される導電接続部材であって、
前記電線に接合させる底面と両側面を含む内面を有するように曲げ形成された接続部を備え、
前記接続部の内面に溝部が形成されており、
該溝部は、
前記内面における前記電線の長手方向の略中央に位置し該長手方向と交差する方向に延びて前記接続部の端部まで延伸する縦溝と、
前記縦溝から前記底面と反対側の端部の方に向かって斜めに延びる傾斜溝と、を有することを特徴とする導電接続部材。
前記溝部は、ヒュージング処理による絶縁被覆の溶融で前記電線の接合面から発生する炭化絶縁物を収容可能な容積を少なくとも有してなることを特徴とする請求項１に記載の導電接続部材。
ヒュージング処理により巻線の絶縁被覆を有する電線に対して電気的導通を確保した状態で接続された導電接続部材を備える電動機であって、
前記導電接続部材は、請求項１又は２に記載の導電接続部材であることを特徴とする電動機。