JP4978208B2

JP4978208B2 - バスバー構造体、該バスバー構造体の製造方法、及び該バスバー構造体を有する電動モータ

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Publication number: JP4978208B2
Application number: JP2007010396A
Authority: JP
Inventors: 隆敏阪田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2027-01-19
Also published as: EP1947754A1; US20080175732A1; US7861407B2; JP2008178252A; EP1947754B1

Description

本発明は、電動モータに取り付けられ、該電動モータと外部回路としての制御回路等との電気的接続を中継する中継部材としてのバスバーを備えたバスバー構造体、該バスバー構造体の製造方法、及び該バスバー構造体を有する電動モータに関する。

従来より、インシュレータを介してコイルが巻回されたステータコアを備える電動モータが知られている。このような電動モータにおいて、コイルとステーコアとを絶縁するインシュレータと、コイル及び外部の制御回路等の電気的接続を中継する中継部材としてのバスバーとが一体化されてなるバスバー一体型インシュレータを備えたものがある（特許文献１参照）。ここで、バスバーは、純銅にスズめっきを施した金属材料からなる板材が所定形状に切断され、さらに所定方向に折り曲げ等されて成形されている。

このようなバスバー一体型インシュレータの製造は、一般に、金型内の所定位置に複数のバスバーを配置し、その後、当該金型内に充填した溶融樹脂を固化して各バスバーをインシュレータ部となる樹脂に一体化する、射出成形の一形態であるインモールド成形によって行われる。
特開２００５−３４１６４０号公報、図２等

こうした成形工程においては、各バスバーは金型内に溶融樹脂を充填する前に当該金型内に固定ピン等で位置決めされて配置されているが、その位置決め時の配置誤差や溶融樹脂の樹脂圧によって位置ずれを生じたり、また、柔らかい材質で形成させているために寸法公差をとりづらく、各バスバー自体に樹脂圧による変形が生じたりする場合がある。このように各バスバーの金型内での位置決め精度が悪化し、近接して配置されるバスバー同士が電気的に接触した状態でそのまま樹脂が固化したりすることがあった。

このため、得られたバスバー一体型インシュレータにおいて、通電検査時に絶縁破壊を起こす等の絶縁性能、耐電性能の低下がみられ、この結果、電動モータの歩留まりの低下を招き、製造コスト上昇の一要因となっていた。そして、このようなバスバー一体型インシュレータの電気的性能が低下する現象は、近年の自動車用途等で要求されている電動モータのコンパクト化に伴い、より顕在化する傾向にある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、近接するバスバー同士が成形時に電気的に接触することを確実に防止できるバスバー構造体の製造方法、該製造方法により製造されうるバスバー構造体、及び、該バスバー構造体を有する電動モータを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数のバスバーを樹脂と一体成形するバスバー構造体の製造方法であって、近接するバスバー同士が成形時に電気的に接触することを防止すべくバスバー間に介在させる介在ピンを、前記バスバー間の空間に該介在ピンの中心軸が延びるように金型に配設して成形すること、を要旨とする。

同構成によれば、複数のバスバーを樹脂と一体成形してバスバー構造体を製造するにあたり、介在ピンの中心軸がバスバー間の空間に延びるように介在ピンを金型に配設して成形するので、得られるバスバー構造体において、該バスバー同士がその位置決め時の配置誤差や溶融樹脂の樹脂圧によって電気的に接触する不具合が確実に防止されるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のバスバー構造体の製造方法において、前記介在ピンが、前記金型の所定部位に着脱可能に配設されていること、を要旨とする。
同構成によれば、介在ピンが金型の所定部位に着脱可能に配設されているので、該介在ピンを金型内で近接して配置されるバスバー同士の電気的な接触防止のために必要なときに、又は必要な部位のみに金型に配設することができるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のバスバー構造体の製造方法において、前記複数のバスバーを、固定金型と該固定金型に対して型締め、型開き可能な可動金型とによって形成されたキャビティー内の所定位置に配置し、前記両金型を型締めするバスバー配置工程と、各バスバーが配置されたキャビティー内に溶融樹脂を充填する樹脂充填工程と、前記充填された溶融樹脂を固化させて当該固化樹脂により前記各バスバーを所定位置に固定し、前記両金型を型開きするバスバー固定工程と、を備え、前記介在ピンを、前記可動金型の所定部位に着脱可能に配設し、両金型の型開き時に成形物から抜き取るようにしたこと、を要旨とする。

同構成によれば、金型の型開き時に可動金型の移動とともに成形物から介在ピンを抜き取るようにしたので、得られるバスバー構造体に介在ピンが残存することがなく、しかも、該介在ピンの成形物からの除去も簡単且つ確実に行えるようになる。

請求項４に記載の発明は、複数のバスバーが樹脂と一体成形されてなるバスバー構造体であって、近接するバスバー同士が成形時に電気的に接触することを防止すべくバスバー間の空間に中心軸が延びるように介在配置された介在ピンが抜き取られることで形成された貫通孔が樹脂部分に残存していること、を要旨とする。

同構成によれば、近接するバスバー同士がその位置決め時の配置誤差や溶融樹脂の樹脂圧によって電気的に接触する不具合が確実に防止されたバスバー構造体となる。
請求項５に記載の発明は、各相を構成するコイルと、該コイルが巻回されたステータコアに包囲されたロータとを備えた電動モータにおいて、請求項４に記載のバスバー構造体を、前記コイルとステータコアとを絶縁するとともに外部の制御回路等との電気的接続を中継するためのバスバー一体型インシュレータとして備えていること、を要旨とする。

同構成によれば、請求項４に記載のバスバー構造体をバスバー一体型インシュレータとして電動モータに備えているので、電動モータ全体としての電気的性能が高められるようになる。

本発明のバスバー構造体、及び、該バスバー構造体の製造方法によれば、近接するバスバー同士が成形時に電気的に接触することを確実に防止でき、得られるバスバー構造体の電気的性能が高められるようになる。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
図１（ａ）に示すように、本実施形態のバスバー一体型インシュレータ１４ａは、電動モータ１に備えられるものであり、この電動モータ１は、同図に示すように、自動車のトランスミッションにおいて、アイドルストップ時に低下する油圧を補助するための電動オイルポンプ５０に使用されている。

該電動オイルポンプ５０は、図１（ａ）を参照して、油（流体）を吸引・吐出するポンプ部２と、該ポンプ部２を回転駆動する電動モータ１とを一体的に備えている。そして、このポンプ部２は、有底筒状のポンプハウジング２０と該ポンプハウジング２０の端部を閉塞するポンププレート２３とにより形成されるポンプ室２４内に収容されており、電動モータ１は、ポンプハウジング２０に連通一体化されたモータハウジング１１に収容されている。

前記ポンプ部２は、所謂トロコイドポンプを構成しており、内接歯を有するアウターロータ２１と該アウターロータ２１と噛み合わされた外接歯を有するインナーロータ２２とを備えている。

前記電動モータ１は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、第１及び第２転がり軸受４，５によってそれぞれポンプハウジング２０及びモータハウジング１１に回転自在に支持されたモータロータ１２と、該モータロータ１２を包囲する筒状のステータコア１３と、該ステータコア１３に巻回された６個（複数）のコイル１３ｂ，…とを備えている。この電動モータ１は、３相のブラシレスDCモータを構成しており、対向した３組のコイル１３ｂ，１３ｂ、…は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を構成している。尚、図１（ａ）に示すモータロータ１２の外周には、筒状のマグネット１２ａが固設されている。

尚、本実施形態の電動オイルポンプ５０には、図１（ａ）を参照して、モータハウジング１１の底部１１ｃ側から、電動モータ１を制御するための制御基板９が当該モータハウジング１１に取り付けられている。該制御基板９は、その制御回路上のコイルやコンデンサ等の電子部品９ａとともにコントローラ収容部９ｂに収容密閉されている。

そして、本実施形態の電動オイルポンプ５０においては、前記モータロータ１２の端部がインナーロータ２２を軸支することで、当該モータロータ１２の回転に伴い、インナーロータ２２が回転駆動され、アウターロータ２１と協働して油を吸入・吐出するようにされている。

本実施形態のバスバー一体型インシュレータ１４ａ（バスバー構造体）は、図1（ａ）に示すように、前記電動モータ１において、ステータコア１３に軸方向右側（制御基板９側）から嵌め込まれており、同ステータコア１３に軸方向左側から嵌め込まれたインシュレータ１４ｂと対となって、前記各コイル１３ｂ，…とステータコア１３とを絶縁するようにされている。尚、各インシュレータ１４ａ，１４ｂには、それぞれＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂（絶縁体）が使用されている。

該バスバー一体型インシュレータ１４ａは、図１（ｂ）及び図２に示すように、全体として筒状に形成されており、環状部１５と、該環状部１５から径方向内方に突出するようにされ、前述したＵ、Ｖ、Ｗ相の３相構造に対応してステータコア１３の各ティース部１３ａ，…に嵌合される６個（複数）の嵌合部１５ａ，…とを備えている。そして、このバスバー一体型インシュレータ１４ａでは、前記コイル１３ｂ同士、又は、各相を構成するコイル１３ｂ，…と前記制御基板９とを電気的に接続するべく、４個（複数）のバスバー１６，１７，１８，１９（それぞれ、各コイル１３ｂ，…の端部と接続されるバスバー端子１６ｔ〜１９ｔを有する。）が、所定位置に配置された状態にて射出成形の一形態であるインモールド成形により、前記した樹脂と一体成形されている。ここで、各バスバー１６〜１９は、長尺の金属材料からなる板材（純銅にスズめっきを施した板材）が平板状態から折り曲げ等により所定形状に成形されたものである。

また、前記バスバー一体型インシュレータ１４ａの環状部１５には、図１（ａ）、図１（ｂ）、及び図２を参照して、前記制御基板９に向けて４箇所（複数）の突出部１５ｐ１〜１５ｐ４が突出して形成されている。そして、各突出部１５ｐ２〜１５ｐ４には、それぞれ１個のナット１５ｎがインモールド成形により埋設され、図３（ａ）及び図３（ｂ）に拡大して示す突出部１５ｐ１には、２個のナット１５ｎ，１５ｎがバスバー１７，１８の一部とともにインモールド成形により埋設されている。そして、これら各ナット１５ｎ，…には、それぞれボルト１００，…が制御基板９を挿通して螺合されている（図１参照）。これにより当該制御基板９がバスバー一体型インシュレータ１４ａに前記突出部１５ｐ１〜１５ｐ４にて固定されるとともに、該制御基板９に備えられた制御回路と前記バスバー１７〜１９とが電気的に接続されるようになっている（バスバー１６は共通電極として機能し、制御基板９における制御回路とは直接には接続されない。）。そして、これによって前記制御回路によって制御された駆動電流が各バスバー１７〜１９を介してＵ，Ｖ，Ｗ各相を構成する一組のコイル１３ｂ，１３ｂに供給されるようになっている。詳しくは、図１（ｂ）及び図２に示すバスバー１７〜１９には、リング状部１０７，１０８，１０９が一体的に備えられている。そして、前記各ボルト１００，…によって、制御基板９と、リング状部１０７，１０８，１０９と、ナット１５ｎ，…とが互いに面接触した状態で螺合固定されることで、前記コイル１３ｂ，…と制御基板９における制御回路とが各バスバー１７〜１９を介して電気的に接続されるようになっている。尚、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す突出部１５ｐ１では、一対のボルト１００，１００がそれぞれ当該突出部１５ｐ１を貫通して形成された挿通孔１５ｈ１，１５ｈ１に挿通された状態でナット１５ｎ，１５ｎに螺合される。

本実施形態のバスバー一体型インシュレータ１４ａは、インモールド成形を用いて複数のバスバー１７〜１９をＰＰＳ樹脂（樹脂）と一体成形することで製造するにあたり、バスバー一体型インシュレータ１４ａの突出部１５ｐ１にて近接するバスバー１７，１８（図３参照）間に介在するように、一対の棒状体からなる介在ピンｐ１，ｐ２（図４参照）を金型に配設することに特徴を有する。以下、同製造方法の特徴点を上記突出部１５ｐ１が形成される工程を例として説明する。

即ち、先ず、図４（ａ）に示すように、バスバー１７，１８を、他のバスバー１６，１９（図４では図示省略）とともに、固定金型３１と該固定金型３１に対して型締め、型開き可能な可動金型３２によって形成されたキャビティー３２ｃ内の所定位置（図２参照）に近接状態で配置し、その後、両金型３１，３２を型締めする（バスバー配置工程）。

詳細には、前記バスバー１７，１８のリング状部１０７，１０８とナット１５ｎ，１５ｎとを、それぞれ互いに面接触させた状態で、固定金型３１の所定部位に嵌合固定した固定ピンｐｆ，ｐｆに挿通して当該固定金型３１に固定する。その後、両金型３１，３２を型締めする際に、可動金型３２の被嵌合部３２ａ（所定部位）に予め着脱可能に嵌合（配設）させておいた２本の介在ピンｐ１，ｐ２を当該可動金型３２とともに移動させ、前記各バスバー１７，１８間の樹脂充填部分（空間）に挿入する。また、ここで、可動金型３２に固定金型３１に向けて突出して設けた突出部３２ｓ，３２ｓを前記固定ピンｐｆ，ｐｆに嵌合させるとともに、該各突出部３２ｓ，３２ｓの先端面３２ｔ，３２ｔをナット１５ｎ，１５ｎの内径側端面に当接させ、該ナット１５ｎ，１５ｎの内部に溶融樹脂が浸入しないようにしておく。

次に、図４（ｂ）に示すように、各バスバー１６〜１９が配置されたキャビティー３２ｃ内に、図示しない複数のゲートから溶融樹脂１５ｒを充填する（樹脂充填工程）。
ここでは、前述のバスバー配置工程において、近接して配置されたバスバー１７，１８の間に介在ピンｐ１，ｐ２が介在されているので、各バスバー１７，１８の固定金型３１内での位置決め時の配置誤差やキャビティー３２ｃ内に充填された溶融樹脂１５ｒの樹脂圧によって当該バスバー１７，１８に位置ずれを生じ、互いに電気的に接触する不具合が効果的に防止される。

その後、図４（ｃ）に示すように、充填された溶融樹脂１５ｒを固化させて当該固化樹脂により、各バスバー１６〜１９を成形物の所定位置に固定し（図２参照）、その後、前記両金型３１，３２を型開きする（バスバー固定工程）。

ここでは、両金型３１，３２の型開き時に可動金型３２の移動とともに介在ピンｐ１，ｐ２を移動させ、成形物（固化樹脂）から抜き取る。すると、得られるバスバー一体型インシュレータ１４ａの突出部１５ｐ１において、介在ピンｐ１，ｐ２の抜き取りにより形成された一対の貫通孔１５ｈ２，１５ｈ２が残存するようになる（図３（ｂ）参照）。

最後に、固定金型３１からバスバー一体型インシュレータ１４ａを取り外し、完成品とする。
以上、本実施形態のバスバー一体型インシュレータ１４ａ（バスバー構造体）の製造方法によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。

（１）本実施形態では、複数のバスバー１６〜１９を樹脂と一体成形してバスバー一体型インシュレータ１４ａを製造するにあたり、近接して配置されるバスバー１７，１８間に介在させる介在ピンｐ１，ｐ２を可動金型３２に配設して成形する。このため、得られるバスバー一体型インシュレータ１４ａにおいて、該バスバー１７，１８同士がその位置決め時の配置誤差や溶融樹脂の樹脂圧によって電気的に接触する不具合が確実に防止されるようになる。

（２）本実施形態では、介在ピンｐ１，ｐ２が可動金型３２の被嵌合部３２ａに着脱可能に配設されているので、該介在ピンｐ１，ｐ２をバスバー１７，１８同士の電気的な接触防止のために必要なときに、又は必要な部位のみに当該可動金型３２に配設することができるようになる。

（３）本実施形態では、金型３１，３２の型開き時に可動金型３２の移動とともに成形物（固化樹脂）から介在ピンｐ１，ｐ２を抜き取るようにしたので、得られるバスバー一体型インシュレータ１４ａに介在ピンｐ１，ｐ２が残存することがなく、しかも、該介在ピンｐ１，ｐ２の成形物からの除去も簡単且つ確実に行えるようになる。

（４）本実施形態では、近接して配置されるバスバー１７，１８同士がその位置決め時の配置誤差や溶融樹脂の樹脂圧によって電気的に接触する不具合が確実に防止されたバスバー一体型インシュレータ１４ａを電動モータ１に備えているので、電動モータ全体としての電気的性能が高められるようになる。

尚、上記実施形態は以下のように変形してもよい。
・上記実施形態では、近接して配置されるバスバー１７，１８間に介在させる介在ピンｐ１，ｐ２を可動金型３２に配設して成形を行ったが、それに代えて、固定金型３１に配設してもよく、両金型３１，３２に配設して成形を行ってもよい。

・上記実施形態では、介在ピンｐ１，ｐ２を一対の棒状体により構成したが、一対の板状体により構成してもよく、一対ではなく、単体であってもよい。
・上記実施形態では、介在ピンｐ１，ｐ２を可動金型３２（金型）の一部位に集合させて配設したが、近接して配置されるバスバー間に介在させる介在ピンは金型の複数部位に分散させて配設する等、金型の任意の部位に配置することができる。

・上記実施形態では、バスバー一体型インシュレータ１４ａを電動モータ１を自動車のトランスミッションにおいて、アイドルストップ時に低下する油圧を補助するための電動オイルポンプ５０に使用した。しかし、それ以外にも、電動パワーステアリング装置の操舵補助用の電動モータ等の他の自動車用途に用いたり、自動車用途以外の汎用用途に用いたりすることも勿論可能である。

さらに、前記した実施形態及び変形例より把握できる技術的思想について以下に記載する。
○自動車のトランスミッションにおいて、アイドルストップ時に低下する油圧を補助するための電動オイルポンプであって、油を吸入・吐出するポンプ部と、該ポンプ部を回転駆動する電動モータとが一体化されてなり、前記電動モータとして請求項５に記載の電動モータを用いたことを特徴とする電動オイルポンプ。同構成によれば、自動車のトランスミッションにおいて、アイドルストップ時に低下する油圧を補助する電動オイルポンプにおける電動モータの電気的性能が高められる結果、自動車用途の電動オイルポンプとしての信頼性が高められるようになる。

（ａ）は、本発明の実施形態に係る電動オイルポンプの要部を示す軸方向断面図、（ｂ）は、同実施形態に係るインシュレータ部分（ステータコア、コイル、及びバスバーを含む）の端面図。本発明の実施形態に係るバスバー一体型インシュレータ（バスバー構造体）の構造を示す斜視図。（ａ）は、本発明の実施形態に係るバスバー一体型インシュレータにおいて、制御基板方向に突出した突出部（図２の領域ａ）を拡大して示す斜視拡大図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図。本発明の実施形態に係るバスバー一体型インシュレータの製造工程を示す工程図であり、（ａ）は、固定金型と可動金型とが型締めされた状態を示す図、（ｂ）は、金型のキャビティー内に溶融樹脂が充填された状態を示す図、（ｃ）は、溶融樹脂の固化後に固定金型と可動金型が型開きされ、可動金型に固定された介在ピンが成形物から抜き取られる状態を示す図。

符号の説明

ｐ１，ｐ２…介在ピン、１…電動モータ、１４ａ…バスバー一体型インシュレータ、１５ｒ…溶融樹脂、１５ｈ２…貫通孔、１６〜１９…バスバー、３１…固定金型、３２…可動金型、３２ａ…被嵌合部、３２ｃ…キャビティー、５０…電動オイルポンプ。

Claims

複数のバスバーを樹脂と一体成形するバスバー構造体の製造方法であって、
近接するバスバー同士が成形時に電気的に接触することを防止すべくバスバー間に介在させる介在ピンを、前記バスバー間の空間に該介在ピンの中心軸が延びるように金型に配設して成形することを特徴とするバスバー構造体の製造方法。
請求項１に記載のバスバー構造体の製造方法において、
前記介在ピンが、前記金型の所定部位に着脱可能に配設されているバスバー構造体の製造方法。
請求項１又は請求項２に記載のバスバー構造体の製造方法において、
前記複数のバスバーを、固定金型と該固定金型に対して型締め、型開き可能な可動金型とによって形成されたキャビティー内の所定位置に配置し、前記両金型を型締めするバスバー配置工程と、
各バスバーが配置されたキャビティー内に溶融樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記充填された溶融樹脂を固化させて当該固化樹脂により前記各バスバーを所定位置に固定し、前記両金型を型開きするバスバー固定工程と、を備え、
前記介在ピンを、前記可動金型の所定部位に着脱可能に配設し、両金型の型開き時に成形物から抜き取るようにしたバスバー構造体の製造方法。
複数のバスバーが樹脂と一体成形されてなるバスバー構造体であって、
近接するバスバー同士が成形時に電気的に接触することを防止すべくバスバー間の空間に中心軸が延びるように介在配置された介在ピンが抜き取られることで形成された貫通孔が樹脂部分に残存していることを特徴とするバスバー構造体。
各相を構成するコイルと、該コイルが巻回されたステータコアに包囲されたロータとを備えた電動モータにおいて、
請求項４に記載のバスバー構造体を、前記コイルとステータコアとを絶縁するとともに外部の制御回路等との電気的接続を中継するためのバスバー一体型インシュレータとして備えていることを特徴とする電動モータ。