JP4924595B2

JP4924595B2 - 集中巻モータ用の集中配電部材

Info

Publication number: JP4924595B2
Application number: JP2008313303A
Authority: JP
Inventors: 真臣森下; 誠司星加
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2008-12-09
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2028-12-09
Also published as: JP2010141953A

Description

本発明は、集中巻モータ用の集中配電部材に関する。

例えば、エンジンとモータを組み合わせたいわゆるハイブリッドカーにおいては、非常に限られた狭い空間であるエンジンコンパートメント内に、エンジン及びトランスミッションと共にモータを配置する必要がある。

そのため、モータには、出力特性や効率等のモータ性能と共にモータ自体の小型化（小径化及び薄型化）が要求される。また、モータを構成するステータコアに巻回された各相の巻き線（コイル）は、各モータの相間或いは周辺導電部品との絶縁性を確保しながら集中的に結線し且つ外部の電源ケーブルと接続しなければならない。

そこで、限られたスペース内（例えば、ステータコアのバックヨーク部）で、高い絶縁性能を持たせながら各相の巻き線を集中的に結線して電力を確実に分配するために、各相のバスバーを円環状の絶縁性を有した保持部材に収容し、それらを覆うようにして一体樹脂成形した集中配電部材を使用する。そして、集中配電部材に円環中心方向に延びたコイル接続端子（タブ）を周上に複数配置し、そのコイル接続端子と各相の巻き線とを専用の中継端子部品を使用して結線する技術が開示されれている（例えば、特許文献１等に記載）。
特開２００３−１３４７５７号公報

しかし、特許文献１に記載の技術では、コイル接続端子（タブ）を円環状の保持部材の中心方向に延在させているため、該コイル接続端子と巻き線との接続をより確実なものとすべくタブの接続長さを長くした場合、集中配電部材と巻き線との距離が大きくなり、モータの径方向サイズが大型化して車両への搭載性が悪くなる。

そこで、本発明は、モータの径方向への拡大を抑制して車両への搭載性を改善することのできる集中巻モータ用の集中配電部材を提供する。

本発明の集中巻モータ用の集中配電部材は、円環状の絶縁保持部材に形成したそれぞれの円環溝内に挿入配置されたバスバーに、モータのステータに巻回される巻き線と接続されるコイル接続部を有している。このコイル接続部は、バスバー本体の一部からモータの回転軸の軸方向と平行且つ同一方向に延在する部位を持つコイル接続端子と、巻き線と接続される部位をＵ字形状としたフックとを有し、そのフックをＵ字形状をなす開口を前記回転軸に向けるようにしてコイル接続端子の先端に一体的に設けた構造としている。

本発明の集中巻モータ用の集中配電部材によれば、バスバーに設けたコイル接続部のコイル接続端子をモータの回転軸の軸方向と平行且つ同一方向に延在させ、その先端に回転軸に対して開口が向くようにＵ字形状のフックを一体的に設けたので、巻き線との接触面積を多く確保すべくＵ字形状の溝部分を長くしてもモータの径方向への拡大を抑制することができる。その結果、本発明によれば、集中配電部材が大型化しないことから車両への搭載性も改善される。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本実施形態の集中配電部材の斜視図、図２は図１の集中配電部材の平面図、図３は図１の集中配電部材の要部拡大斜視図、図４（Ａ）は図３の集中配電部材のうち任意の位置における拡大断面図、図４（Ｂ）はコイル接続部の拡大斜視図、図５（Ａ）は本実施形態の集中配電部材のコイル接続部にモータの巻き線を接続させた部分を示す要部拡大断面図、図５（Ｂ）はモータ径方向に延在させたコイル接続部にモータの巻き線を接続させた比較例を示す要部拡大断面図、図６は本実施形態の集中配電部材の絶縁保持部材に形成された壁部の高さ関係を示した断面図、図７（Ａ）は本実施形態の集中配電部材の絶縁保持部材に形成された円環溝内に絶縁樹脂材を充填させた状態を示す断面図、図７（Ｂ）は絶縁保持部材の最外周壁及び最内周壁よりもそれらの間に形成される相間壁の高さを高くしたときに円環溝内に充填された絶縁樹脂材が溢れることを示す断面図である。

図１及び図２には、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のブラシレスモータ１のステータコアに巻回された巻き線に配電を行う集中巻モータ用の集中配電部材２を示す。集中配電部材２は、ブラシレスモータ１の各相に対応した円環状のバスバー３〜５及び中性点として使用されるバスバー６と、各バスバー３〜６を挿入配置させる円環状の絶縁保持部材７と、を有して構成されている。

ブラシレスモータ１は、回転軸８を備えたロータ９Ａと、このロータ９Ａの周囲に配置されるステータ９Ｂとを備えた、いわゆるインナーロータ型のモータとされる。

集中配電部材２は、ブラシレスモータ１の一端面側に配置されている。この集中配電部材２を構成するバスバー３〜６は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相として使用される３つのバスバー３、４、５と、中性点として使用されるバスバー６と、からなる。バスバー３〜６は、図３に示すように、何れも導電性金属板を帯状に打ち抜いた後に円環状となるように形成されている。また、このバスバー３〜６は、両端を接合した円形ではなく、両端を所定量だけ離した平面視略Ｃ字状に形成されている。

４つのバスバー３〜６は、全て同じ大きさではなく外径寸法をそれぞれ異にしている。すなわち、絶縁保持部材７に形成された後述する円環溝内に挿入配置されるバスバー３〜６は、外側にあるものほど外径寸法を大としている。ここでは、絶縁保持部材７の外側から内側に順次、Ｕ相のバスバー３、Ｖ相のバスバー４、Ｗ相のバスバー５、アースとしてのバスバー６としている。この対応関係は、あくまでも一例であり、この実施形態に限定されるものではない。

モータの各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に対応したバスバー３〜５には、バッテリーの直流をインバータで交流にし、そのインバータと接続するための外部端子となるバスバー強電端子１０、１１、１２が設けられている。バスバー強電端子１０、１１、１２には、インバータに接続するための円形をなすボルト取付け孔１３、１４、１５が形成されている。なお、中性点としてのバスバー６には、バスバー強電端子が形成されていない。

また、バスバー３〜６には、ブラシレスモータ１のステータ９Ｂに形成された巻き線と接続されるコイル接続部１６、１７、１８が設けられている。コイル接続部１６、１７、１８は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のバスバー３〜５には、所定間隔で円周方向にそれぞれ８個づつ設けられている。中性点としてのバスバー６には、各相のバスバー３、４、５の３倍の数（２４個）のコイル接続部１９が設けられている。

図４には、絶縁保持部材７の内周側から外周側へ向かって３つ目の円環溝２０内に配置されるバスバー４に設けられたコイル接続部１７を取り出して示してある。他のバスバー３、５、６のコイル接続部１６、１８、１９も基本的には同一構造であるので、ここでは、３つ目の円環溝２０内に配置されるバスバー４のコイル接続部１７を例にとり説明する。

前記コイル接続部１７は、コイル接続端子１７Ａと、このコイル接続端子１７Ａの先端に一体的に設けられたフック１７Ｂと、からなる。これらコイル接続端子１７Ａとフック１７Ｂを有したコイル接続部１７は、バスバー４を形成するときにバスバー本体４Ａと一体的に形成される。

コイル接続端子１７Ａは、絶縁保持部材７に形成された円環溝２０に挿入配置されたバスバー本体４Ａの上端４Ａ１から真っ直ぐ上方に延びる起立部１７Ａ１と、この起立部１７Ａ１の先端から直角に折れ曲がって円環状をなすバスバー４の中心へと水平に延びる水平部１７Ａ２と、その水平部１７Ａ２の先端から直角に折れ曲がって立ち上がる垂直部１７Ａ３と、を有している。垂直部１７Ａ３は、前記絶縁保持部材７の最内周壁７Ａのほぼ真上に位置するように設けられる。この垂直部１７Ａ３は、ブラシレスモータ１の回転軸８と平行且つ同一方向に延在する部位である。

フック１７Ｂは、図４及び図５（Ａ）に示すようにステータ９Ｂの巻き線２１から引き出された巻線接続部２１Ａと接続される部位をＵ字形状とし、そのＵ字形状をなす開口を前記回転軸８に向けるようにして前記垂直部１７Ａ３の先端に一体的に設けられている。かかるフック１７Ｂは、前記垂直部１７Ａ３の先端に設けられる基端部１７Ｂ１と、この基端部１７Ｂ１の両側から回転軸８に向かって延びる一対の突出部１７Ｂ２と、によりその形状をＵ字形状としている。一対の突出部１７Ｂ２と基端部１７Ｂ１とで囲まれた空間に、前記巻線接続部２１Ａが挿入されて半田付けされることで、前記バスバー４とステータコイルとが接続（結線）される。前記フック１７Ｂの開口部分におけるＵ字の底面２６は、絶縁保持部材７の最内周壁７Ａの内側面２２とほぼ同一面上に設けられている。言い換えれば、この最内周壁７Ａの内側面２２の延長上に前記フック１７ＢのＵ字部分の底面２６が位置する。従って、前記絶縁保持部材７の最内周壁７Ａの内側面２２からは、前記コイル接続部１７のうち一対の突出部１７Ｂ２のみが前記巻線接続部２１Ａと接続し得る量だけ突出しているに過ぎない。

なお、他の各相のコイル接続部１６、１８は、基本的には前記コイル接続部１７とほぼ同一形状であるが、円環溝２０に配置された位置に応じて水平部１７Ａ２の長さが異なる。最も外側の円環溝２０に配置されたバスバー３の水平部が一番長く、内側の円環溝２０に行くに従って次第にその水平部の長さを短くしている。但し、最も内側の円環溝２０に配置される中性点としてのバスバー６に設けられたコイル接続部１９には、起立部も水平部も無く垂直部のみとされている。

また、各相のコイル接続部１６、１７、１８と中性点としてのコイル接続部１９におけるそれぞれのフックは、図１及び図２に示すように、全て同一円周上に配置されている。本実施形態では、各相のコイル接続部１６、１７、１８の間に中性点としてのコイル接続部１９がそれぞれ配置された配置パターンとしている。具体的には、コイル接続部１６、１９、１７、１９、１８、１９、１６、１９、１７・・・の順に配置されている。

絶縁保持部材７は、絶縁樹脂材料を成形することによって円環状に形成され、各相のバスバー３〜５とアースとしてのバスバー６をそれぞれ挿入配置させる円環溝２０を有している。これら円環溝２０は、所定間隔を置いて同心円上にそれぞれ形成されている。各円環溝２０には、各相に対応したバスバー３、４、５と中性点としてのバスバー６が挿入配置される。また、この絶縁保持部材７においては、図６に示すように、最内周壁７Ａと最外周壁７Ｂの高さ寸法Ｈ１、Ｈ２を、これら最内周壁７Ａと最外周壁７Ｂの間に形成された各円環溝２０を仕切る相間壁７Ｃ、７Ｄ、７Ｅの高さＨ３よりも全周に亘って高くしてある。各相間壁７Ｃ、７Ｄ、７Ｅの高さＨ３は、何れも同一高さである。なお、最内周壁７Ａと最外周壁７Ｂの高さは、同一でも良いし或いは異なっていてもよい。

前記円環溝２０には、各バスバー３〜６のバスバー本体をそれぞれ覆うようにして絶縁樹脂材２３が充填される。各バスバー３〜６間は、それぞれの円環溝２０に充填された絶縁樹脂材２３によって電気的に絶縁されることになる。絶縁樹脂材２３は、各円環溝２０に充填されるが、前記したように絶縁保持部材７の最内周壁７Ａと最外周壁７Ｂの高さ寸法Ｈ１、Ｈ２をこれらの間に形成された相間壁７Ｃ〜７Ｅの高さ寸法Ｈ３よりも全周に亘って高くしてあるので、図７（Ａ）に示すように外に溢れる出ることがない。つまり、最内周壁７Ａと最外周壁７Ｂは、円環溝２０に充填された絶縁樹脂材２３の外部への溢れを堰き止める役目をすることになる。これに対して、図７（Ｂ）に示す如く任意の相間壁７Ｃの高さＨ３が最内周壁７Ａと最外周壁７Ｂの高さＨ１、Ｈ２よりも高い場合は、絶縁樹脂材２３が外に溢れる可能性がある。

また、前記任意の相間壁７Ｃ〜７Ｅの先端からは、図３に示すように、周上の少なくとも１ヶ所に絶縁壁部２４を突設させている。絶縁壁部２４は、各相のバスバー３、４、５の外部端子となるバスバー強電端子１０、１１、１２と、各バスバー強電端子１０〜１２と対向配置されたコイル接続部１７、１９、１９との間に設けられている。かかる絶縁壁部２４は、図８（Ａ）に示すように、相間壁７Ｅの先端から上方に延び且つ少なくともバスバー強電端子１３よりも高い位置まで延在して形成されている。また、絶縁壁部２４の幅は、コイル接続部１７とバスバー強電端子１３間の絶縁性を確保するべくバスバー強電端子１３の幅以上の寸法とされる。この絶縁壁部２４の根元部の位置は、最内周壁７Ａ及び最外周壁７Ｂよりも高さの低い相間壁７Ｅの上端位置である。

この他、例えば図８（Ｂ）に示すように、金属ケース部品２５とコイル接続部１６〜１９間において、そのコイル接続部１６〜１９の外側にあたる相間壁７Ｃ〜７Ｅの一部を上方へ突出させる。こうすることで、コイル接続部１６〜１９と金属ケース部品２５との絶縁距離を容易に確保することができ、最も体積を必要とする最外周壁７Ｂの高さを低く抑えることが可能となり、材料コストを低減することができる。

以上のように構成された集中配電部材２においては、図５（Ａ）に示すように、バスバー４のバスバー本体部の一部からブラシレスモータ１の回転軸８の軸方向と平行且つ同一方向に延在する部位（垂直部１７Ａ３）を持つコイル接続端子１７Ａの先端に一体的に設けられたフック１７Ｂにステータ９Ｂに巻回された巻き線２１の巻線接続部２１Ａを結線すれば、限られた狭いスペースでも容易に結線することができる。つまり、コイル接続部１７をブラシレスモータ１の回転軸８の軸方向に向かって延在させていることで、軸方向のスペースが広がり巻き線２１とフック１７Ｂとの結線作業が楽になる。

また、本実施形態の集中配電部材２においては、コイル接続端子１７Ａの先端に一体的に設けたＵ字形状のフック１７Ｂの開口を回転軸８に対して向くようにしたので、巻き線２１との接触面積を多く確保すべくＵ字形状の溝部分（底面２６）を軸方向に長くしても、フック１７Ｂだけが回転軸方向へ延在するだけなのでブラシレスモータ１の径方向への拡大を抑制することができる。これに対して、図５（Ｂ）に示すように、コイル接続部１７を絶縁保持部材７の中心に向かって延在させた場合には、巻き線２１の巻線接続部２１Ａに対して中継端子部品２７を使用して結線する必要が生じるため、どうしても十分な結線スペースを確保しなくてはならない。そのため、図５（Ｂ）の構造では、ブラシレスモータ１の径方向への拡大が避けられない。また、本実施形態では１ヶ所の結線作業で済むが、中継端子部品２７を使用した場合には、２ヶ所の結線作業が必要となり作業工数も増えると共に部品点数及び材料コストも増える。しかし、本実施形態では、部品点数及び材料コストを低減することが可能となる。

また、フック１７Ｂの延在方向には、ブラシレスモータ１のケースが設けられる。このケースとコイル接続部１６〜１９との絶縁距離を確保する必要があるが、フック１７Ｂは円環状に形成されたバスバー３〜６の一部のみに設けられるものであり、且つ円周方向の長さがあまりないので、フック１７Ｂがある場所に凹部を形成するなどすれば、更にモータの回転軸方向の長さに対する影響を抑制することが可能となる。

また、本実施形態の集中配電部材２によれば、円環溝２０内に挿入配置されるバスバー３〜６のバスバー本体を覆うように、該円環溝２０内に絶縁樹脂２３を充填させたので、必要最低限の絶縁樹脂２３による被覆でバスバー３〜６の絶縁性を確保でき、絶縁保持部材７全体を絶縁樹脂材で被覆することによる大型化を回避することができる。

また、本実施形態の集中配電部材２によれば、絶縁保持部材７の最内周壁７Ａと最外周壁７Ｂの高さ寸法Ｈ１，Ｈ２を、これら最内周壁７Ａと最外周壁７Ｂの間に形成された各円環溝２０を仕切る相間壁７Ｃ，７Ｄ，７Ｅの高さＨ３よりも全周に亘って高くしたので、絶縁樹脂２３を円環溝２０に充填する際に、その円環溝２０外への絶縁樹脂２３の流出を防止することができ、樹脂充填作業性を容易にできると共にタクトタイムを低減することができる。また、本実施形態によれば、余計な領域への絶縁樹脂２３の付着を防止することができ、品質の安定化を図ることができる。

また、本実施形態の集中配電部材２によれば、相間壁７Ｃ，７Ｄ，７Ｅの先端から絶縁壁部２４を周上の少なくとも１ヶ所に突設させたので、この絶縁壁部２４がコイル接続部１６〜１９と導体接近部位間を絶縁させることになり、絶縁信頼性を高めることが可能となる。

また、本実施形態の集中配電部材２によれば、バスバー３〜６の外部端子となるバスバー強電端子１０〜１２と、このバスバー強電端子１０〜１２と対向配置されたコイル接続部１６〜１９との間に絶縁壁部２４を設けたので、これらの間を絶縁壁部２４によって絶縁させることができる。

また、本実施形態の集中配電部材２によれば、各相のバスバー３〜５に設けたフック１７を同一円周上に配置させたので、フック１７への巻き線２１の結線作業を容易に行うことができ、タクトタイムを低減することができる。

以上、上述の実施形態は、本発明の一例であり、本発明は、前記実施形態に制限されるものではない。

図１は本実施形態の集中配電部材の斜視図である。図２は図１の集中配電部材の平面図である。図３は図１の集中配電部材の要部拡大斜視図である。図４（Ａ）は図３の集中配電部材のうち任意の位置における拡大断面図、図４（Ｂ）はコイル接続部の拡大斜視図である。図５（Ａ）は本実施形態の集中配電部材のコイル接続部にモータの巻き線を接続させた部分を示す要部拡大断面図、図５（Ｂ）はモータ径方向に延在させたコイル接続部にモータの巻き線を接続させた比較例を示す要部拡大断面図である。図６は本実施形態の集中配電部材の絶縁保持部材に形成された壁部の高さ関係を示した断面図である。図７（Ａ）は本実施形態の集中配電部材の絶縁保持部材に形成された円環溝内に絶縁樹脂材を充填させた状態を示す断面図、図７（Ｂ）は絶縁保持部材の最外周壁及び最内周壁よりもそれらの間に形成される相間壁の高さを高くしたときに円環溝内に充填された絶縁樹脂材が溢れることを示す比較例の断面図である。図８は本実施形態の集中配電部材の相間壁の一部を上方へ突出させて絶縁壁部を形成したときの断面図である。

符号の説明

１…ブラシレスモータ
２…集中配電部材
３〜６…バスバー
７…絶縁保持部材
８…回転軸
９Ａ…ロータ
９Ｂ…ステータ
１０〜１２…バスバー強電端子
１６〜１９…コイル接続部
１７Ａ…コイル接続端子
１７Ａ１…起立部
１７Ａ２…水平部
１７Ａ３…垂直部
１７Ｂ…フック
２０…円環溝
２１…巻き線
２１Ａ…巻線接続部

Claims

モータの各相に対応した円環状のバスバーを、同じく円環状の絶縁保持部材に形成したそれぞれの円環溝内に挿入配置し、各バスバーに設けたコイル接続部をモータのステータに巻回される巻き線と接続して、前記巻き線に対して集中的に電流を配給する集中巻モータ用の集中配電部材において、
前記コイル接続部は、
前記バスバーのバスバー本体の一部から前記モータの回転軸の軸方向と平行且つ同一方向に延在する部位を持つコイル接続端子と、
前記巻き線と接続される部位をＵ字形状とし、そのＵ字形状をなす開口を前記回転軸に向けるようにして前記コイル接続端子の先端に一体的に設けられたフックと、からなる
ことを特徴とする集中巻モータ用の集中配電部材。
請求項１に記載の集中巻モータ用の集中配電部材であって、
前記円環溝内に挿入配置される前記バスバーのバスバー本体を覆うように、該円環溝内に絶縁樹脂材を充填させた
ことを特徴とする集中巻モータ用の集中配電部材。
請求項１または請求項２に記載の集中巻モータ用の集中配電部材であって、
前記絶縁保持部材の最内周壁と最外周壁の高さ寸法を、これら最外周壁と最内周壁の間に形成された前記各円環溝を仕切る相間壁の高さよりも全周に亘って高くした
ことを特徴とする集中巻モータ用の集中配電部材。
請求項３に記載の集中巻モータ用の集中配電部材であって、
前記相間壁の先端から絶縁壁部を、周上の少なくとも１ヶ所に突設させた
ことを特徴とする集中巻モータ用の集中配電部材。
請求項４に記載の集中巻モータ用の集中配電部材であって、
前記絶縁壁部を、前記バスバーの外部端子となるバスバー強電端子と、このバスバー強電端子と対向配置された前記コイル接続部との間に設けた
ことを特徴とする集中巻モータ用の集中配電部材。
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の集中巻モータ用の集中配電部材であって、
前記各相のバスバーに設けたそれぞれの前記フックを、同一円周上に配置させた
ことを特徴とする集中巻モータ用の集中配電部材。