JP5019558B2

JP5019558B2 - 集中配電部品

Info

Publication number: JP5019558B2
Application number: JP2006078672A
Authority: JP
Inventors: 智明虎谷; 一成古川; 史和岩花
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2026-03-22
Also published as: JP2007259553A

Description

本発明は、モータ用の集中配電部品に関し、特に車両に搭載されるモータ用の集中配電部品に関する。

近年、環境を重視して省燃費化をはかるために、ハイブリッドカーの開発が行われている。ハイブリッドカーは、自動車の主動力源としては化石燃料用いたエンジンを用いて、このエンジンをアシストするためのモータアシスト機構を備えている。

自動車に用いられるモータは、例えばエンジンのシャフトに直結されたロータと、このロータの周囲に配置されたリング状のステータを備えている。このステータは、コアに複数の巻線を施すことにより形成された多数の磁極と、これらの磁極を収納しているホルダと、複数の巻線に対して集中的に配電を行うための集中配電部材を有する。

従来の集中配電部材は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のバスバーを有している。各バスバーは、バッテリ側に接続される端子と、ステータの複数の巻線側に接続されるタブを有している。このバスバーは、導電性金属板材を打ち抜くことにより形成され、その後円環状に折り曲げられる（例えば、特許文献１参照）。

また、別の形式の集中配電部材は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つの円環状の電線部材と帯状部材を有し、３つの円環状の電線部材は、絶縁性の帯状部材を折り曲げることで、帯状部材の溝に収納するようになっているものがある（例えば、特許文献２参照）。
特許第３７１７８３３号公報特開２００５−１６０１３７号公報

ところが、特許文献１の集中配電部材では、各バスバーは、導電性金属板材を打ち抜くことにより形成されるので、導電性金属板材を打ち抜いた後の導電性金属板材の残部が多く、バスバーを製造する場合の導電性材料の歩留まりが悪いばかりでなく、打ち抜かれた各バスバーは、正確に円環状に折り曲げる必要があるので、組み立て加工性が悪い。

また、特許文献２の集中配電部材では、３つの円環状の電線部材を取り扱わなければならないので組み立て作業が面倒であり、３つの円環状の配線部材の内側には、それぞれ複数のタブを折り曲げるようにして突出して形成しなければならず、組み立て加工性を向上できない。

そこで、本発明は上記課題を解消し、歩留まりを上げながら組み立て加工性を向上できる集中配電部品を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の集中配電部品は、電力供給部側に接続される始端部と、モータのステータの巻線の一方端側に接続される終端部とを、それぞれ有する複数相の電気伝導部材と、
前記複数相の前記電気伝導部材に対応して配置される集電部と、
電気絶縁性を有し、前記複数相の前記電気伝導部材と前記集電部を収納する環状の収納部材と、を備え、
前記複数相の前記電気伝導部材は、それぞれ複数の電線で構成されており、各前記電線の一端部が前記始端部であり、各前記電線の他端部が前記終端部であり、前記終端部は間隔をおいて配置され、
前記複数相の前記電気伝導部材の前記始端部は、接続端子部材に結束して接続されており、
前記収納部材は、前記複数相の前記電気伝導部材の前記複数の電線を別々に収納する複数の第１収納溝と、前記集電部を収納する第２収納溝とを有しており、
前記集電部は、導電性板材を打ち抜くことで作られており、前記収納部材の内周方向に突出して、前記巻線の他方端側に接続される接続突起を有していることを特徴とする。

本発明の集中配電部品は、好ましくは前記収納部材は、前記電線の前記終端部を通して固定する終端部固定溝を有することを特徴とする。

本発明の集中配電部品は、好ましくは前記複数の前記電線は、前記電線の長さが長いほど太くなっていることを特徴とする。

本発明の集中配電部品は、好ましくは前記複数相は、３相ブラシレスモータのＵ相とＶ相とＷ相である。

本発明の集中配電部品は、好ましくは前記収納部材の複数の第１収納溝は、前記複数の電線を別々に絶縁して収納している。

本発明の集中配電部品によれば、各電気伝導部材は完全な環状部材ではない複数の電線から構成されているので、完全な環状部材の物に比べて、環状の収納部材の収納溝に対して簡単に装着でき、歩留まりを上げながら組み立て加工性を向上できる。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の集中配電部品の好ましい第１の実施形態を示す図である。

図１に示す集中配電部品１は、例えばハイブリッド自動車に搭載される３相のＤＣブラシレスモータの複数の巻線（コイル）に対して駆動電流を給電するのに使用される。このモータは、例えばエンジンのシャフトに直結されたロータと、このロータの周囲に配置されたリング状のステータを備えている。このステータは、コアに複数の巻線を施すことにより形成された多数の磁極と、これらの磁極を収納しているホルダと、複数の巻線に対して集中的に配電を行うための集中配電部品１を有する。

集中配電部品１は、環状の集中配電部材である。集中配電部品１は、３相の電気伝導部材１０，１１，１２と、集電部２０と、環状の収納部材３０とを備える。図１では、集電部２０は、図示の簡単化のために小さな丸印で図示している。

まず、３相の電気伝導部材１０，１１，１２の構造について、図２ないし図５を参照して説明する。図２は、３相ブラシレスモータのＵ相に対応する電気伝導部材１０を示し、図３は、Ｖ相に対応する電気伝導部材１１を示し、図４は、Ｗ相に対応する電気伝導部材１２を示している。図５は、３相の電気伝導部材１０，１１，１２を示している。３相の電気伝導部材１０，１１，１２は、所定角度分円周方向にずらした状態で組み合わされている。

図２ないし図５に示すように、３相の電気伝導部材１０，１１，１２は、３相ブラシレスモータのＵ相とＶ相とＷ相に対応しており、同じ構造を有している。

図２に示すＵ相に対応する電気伝導部材１０は、８本の電線４０ないし４７を有する。電線４０ないし４３の長さは順に短くなっている。電線４４ないし４７の長さは順に短くなっている。

図３に示すＶ相に対応する電気伝導部材１１は、８本の電線５０ないし５７を有する。電線５０ないし５３の長さは順に短くなっている。電線５４ないし５７の長さは順に短くなっている。

図４に示すＷ相に対応する電気伝導部材１２は、８本の電線６０ないし６７を有する。電線６０ないし６３の長さは順に短くなっている。電線６４ないし６７の長さは順に短くなっている。

図２に示す電線４０ないし４７は、それぞれ始端部７０と終端部７１を有している。同様にして、電線５０ないし５７は、それぞれ始端部７０と終端部７１を有している。電線６０ないし６７は、それぞれ始端部７０と終端部７１を有している。各電線は、例えば銅またはアルミニウムなどの導体線であり、例えば絶縁被覆を有するエナメル線を採用できるが、裸線であっても良い。

図２ないし図４に示す各電線の始端部７０は、図６に示すように例えば通電かしめにより結束部材７３により結束されており、結束部材７３は接続端子部材７４を有している。この接続端子部材７４は、機械的に電気的に各電線の始端部７０に接続されている。接続端子部材７４は、車載バッテリのような電力供給部側に対してコンバータを介して接続される。各電線の太さは、電線の長さによらず同じである。

次に、図７と図８を参照して、集電部２０について説明する。

集電部２０は、中性点リングあるいは中立点リングとも呼ぶことができ、帯状の本体部２１と複数の接続突起２２を有している。この集電部２０は、例えば銅またはアルミニウムなどの導電性板材を打ち抜くことで作られており、複数の接続突起２２は、図１に示す収納部材３０の内周方向に突出している。

集電部２０の複数の接続突起２２は、図９に示すようにＵ相とＶ相とＷ相の巻線１００，１０１，１０２の他方端１０３側に接続されている。Ｕ相とＶ相とＷ相の巻線１００，１０１，１０２の一方端１０５側は、図２ないし図４に示すＵ相とＶ相とＷ相の電気伝導部材１０，１１，１２の終端部７１に対してそれぞれ接続される。

次に、図１０ないし図１２を参照して、環状の収納部材３０の構造を説明する。

図１０に示すように、収納部材３０は、リング状の電気絶縁部材であり、図１０（Ｃ）と図１１に示すような断面形状を有している。収納部材３０は、内周壁８０，区分壁８１，８２，８３、８４を有している。

内周壁８０，区分壁８１，８２，８３、８４は、収納部材３０の長手方向（円周方向）に沿って互いに平行に形成されている。内周壁８０と区分壁８１の間には、Ｕ相に対応する電気伝導部材１０を収納する収納溝９１が形成されている。同様にして、区分壁８１，８２の間には、Ｖ相に対応する電気伝導部材１１を収納する収納溝９２が形成されている。区分壁８２，８３の間には、Ｗ相に対応する電気伝導部材１２を収納する収納溝９３が形成されている。内周壁８０と区分壁８１の間に形成されている収納溝９４には、集電部２０の本体部２１が収納されている。集電部２０の接続突起２２は、収納部材３０の内周方向Ｒに突出している。収納溝９１，９２，９３は、電気伝導部材１０、１１，１２をそれぞれ収納するための第１収納溝である。収納溝９４は、集電部２０を収納するための第２収納溝である。

次に、集中配電部品１の組立て加工手順例について説明する。

図１０に示す収納部材３０と、図２ないし図４に示すＵ相に対応する電気伝導部材１０と、Ｖ相に対応する電気伝導部材１１と、Ｗ相に対応する電気伝導部材１２を用意して、３相の電気伝導部材１０，１１，１２は、図１１に示すように、それぞれ収納溝９１，９２，９３に収納する。３相の電気伝導部材１０，１１，１２は、予め円形状になっているが、完全な環状体ではないので、円環状の収納溝９１，９２，９３に対して、簡単かつ確実に装着できる。この場合に、図１に示すように、３相の電気伝導部材１０，１１，１２は、少しずつ円周方向にずらして配置することで、Ｕ相の終端部７１，とＶ相の終端部７１，Ｗ相の終端部７１が順次円周方向に沿って配置される。

３相の電気伝導部材１０，１１，１２の各電線の始端部７０は、接続端子部材７４を用いて例えばバッテリ側に接続され、各電線の終端部７１は、図９に示す各相のコイル１００，１０１，１０２の一端部１０５に接続される。図１１と図１２に示すように、収納部材３０の収納溝９４には集電部２０が収納される。集電部２０の接続端子２２は、図９に示すように各相のコイルの他端部１０３に接続される。

これにより、バッテリからモータのコイル１００，１０１，１０２に通電する際には、バッテリ側からの駆動電流が、３相の電気伝導部材１０，１１，１２を通じて、図９の３相のコイル１００，１０１，１０２に対して供給される。

上述した集中配電部品１では、３相の電気伝導部材１０，１１，１２がそれぞれ複数本の電線により構成されており、電気伝導部材１０，１１，１２を構成するために導電性金属板を打ち抜く必要が無く、導電性金属板を使用しないので歩留まりが低下しない。しかも電線の集合体であるので、取り扱いが容易である。３相の電気伝導部材１０，１１，１２と集電部３０は、円環状の収納部品２０の収納溝に沿ってはめ込むだけで簡単に組み立て加工することができる。従って、本発明の第１の実施形態の集中配電部品１を製造する際の歩留まりを上げながら、組み立て加工性を向上できる。

（第２の実施形態）
図１３と図１４を参照して、本発明の集中配電部品の好ましい第２の実施形態を説明する。

図１３は、集中配電部品１のＵ相に対応する電気伝導部材１０と、Ｖ相に対応する電気伝導部材１１と、Ｗ相に対応する電気伝導部材１２と、集電部２０と、収納部材３０を示す断面図であり、図１４は、収納部材１３０の一部分を示す斜視図である。

図１３に示す集中配電部品１は、図２ないし図４に示すＵ相に対応する電気伝導部材１０と、Ｖ相に対応する電気伝導部材１１と、Ｗ相に対応する電気伝導部材１２と同様の電気伝導部材１０，１１、１２を有しているが、導電性の集電部２０と電気絶縁性の収納部材３０の形状が異なる。

図１３と図１４に示すように、銅板で造られた集電部２０は、帯状の本体部２１と複数の接続突起２２を有している。接続突起２２は本体部２１から内周方向Ｔに沿って突出している。収納部材３０は、収納溝１９０と、収納溝１９４を有している。収納溝１９０は断面Ｕ字形を有しており、収納溝１９０の中には、Ｕ相に対応する電気伝導部材１０と、Ｖ相に対応する電気伝導部材１１と、Ｗ相に対応する電気伝導部材１２が順に積層されている。図１３の例は、各電線はエナメル線であり、太さは同じである。収納溝１９４には、集電部２０の本体部２１が収納されている。収納溝１９０は、第１収納溝である。収納溝１９４は、第２収納溝である。

図１３に示すように、Ｕ相に対応する電気伝導部材１０と、Ｖ相に対応する電気伝導部材１１と、Ｗ相に対応する電気伝導部材１２は、別々に絶縁紙３００により電気絶縁されており、収納溝１９０内にはワニス３０１が含侵されている。

図１４に示すように、Ｕ相に対応する電気伝導部材１０と、Ｖ相に対応する電気伝導部材１１と、Ｗ相に対応する電気伝導部材１２の各終端部７１は、終端部固定溝３５０を通じて内周方向Ｔに導出することができる。これにより、各終端部７１は、簡単にコイルの一端部に接続することができる。

上述した集中配電部品１では、３相の電気伝導部材１０，１１，１２がそれぞれ複数本の電線により構成されており、電気伝導部材１０，１１，１２を構成するのは金属板を打ち抜く必要が無く、しかも電線の集合体であるので、取り扱いが容易である。しかも、３相の電気伝導部材１０，１１，１２と集電部２０は、円環状の収納部品３０の収納溝に沿ってはめ込むだけで簡単に組み立て加工することができる。従って、本発明の第２の実施形態の集中配電部品１を製造する際の歩留まりを上げながら、組み立て加工性を向上できる。

（第３の実施形態）
図１５と図１６を参照して、本発明の集中配電部品の好ましい第３の実施形態を説明する。

図１５は、Ｕ相に対応する電気伝導部材１０と、Ｖ相に対応する電気伝導部材１１と、Ｗ相に対応する電気伝導部材１２と、集電部２２０と、収納部材２３０を示す断面図である。図１６は、代表して電気伝導部材１００，１１，１２の各４本の電線を示す図である。

図１５の第３の実施形態が、図１３の第２の実施形態と異なるのは、電線の太さであり、Ｕ相に対応する電気伝導部材１０の電線４０，４１，４２，４３と、Ｖ相に対応する電気伝導部材１１の電線５０，５１，５２，５３と、Ｗ相に対応する電気伝導部材１２の電線６０，６１，６２，６３は、長さが長くなるのに従って、太くなっている。この太さの変更については、図示はしていないが、図２に示すＵ相に対応する電気伝導部材１０の電線４４，４５，４６，４７と、図３に示すＶ相に対応する電気伝導部材１１の電線５４，５５，５６，５７と、図４に示すＷ相に対応する電気伝導部材１２の電線６４，６５，６６，６７についても同様である。

このように、電線の太さを変えるのは、各電線における電気抵抗の数値を揃えることにより、集中配電部品１から各巻線に対して供給する電流値を一定にすることで、モータの動作効率の改善を図るためである。

一例として、図１６に例示するように、最も短い電線４３の抵抗をＲ１とし、２番目に短い電線４２の抵抗をＲ２とし、３番目に短い電線４１の抵抗をＲ３とし、最も長い電線４０の抵抗をＲ４とする。例えば、最も細い電線４３の断面積を０．３７１６ｍｍ^２、電線４２の断面積を０．７８９ｍｍ^２、電線４１の断面積を１．２８２ｍｍ^２、そして電線４０の断面積を１．９６４ｍｍ^２とした場合には、各抵抗値は次のようになる。
Ｒ１＝（２×１０^ー６（Ωｃｍ）／０．００３７１６（ｃｍ^２））×３０（ｃｍ）×π×（１．５／２４）＝０．００３１７（Ω）
Ｒ２＝（２×１０^ー６（Ωｃｍ）／０．００７８９（ｃｍ^２））×３０（ｃｍ）×π×（４．５／２４）＝０．００４４８（Ω）
Ｒ３＝（２×１０^ー６（Ωｃｍ）／０．０１２８２（ｃｍ^２））×３０（ｃｍ）×π×（７．５／２４）＝０．００４５９５（Ω）
Ｒ４＝（２×１０^ー６（Ωｃｍ）／０．０１９６４（ｃｍ^２））×３０（ｃｍ）×π×（１０．５／２４）＝０．００４１９９（Ω）
このように、各電線の抵抗Ｒ１ないしＲ４は、ほぼ揃えることができる。例えば直径を３０（ｃｍ）とした場合に３０（ｃｍ）×πは円周長さであり、（１．５／２４）は、円周方向の長さを２４等分したときにおける１．５の長さに相当することを示している。

上述した集中配電部品１では、３相の電気伝導部材１０，１１，１２がそれぞれ複数本の電線により構成されており、電気伝導部材１０，１１，１２を構成するのは金属板を打ち抜く必要が無く、しかも電線の集合体であるので、取り扱いが容易である。しかも、３相の電気伝導部材１０，１１，１２と集電部２０は、円環状の収納部品３０の収納溝に沿ってはめ込むだけで簡単に組み立て加工することができる。従って、本発明の第３の実施形態の集中配電部品１を製造する際の歩留まりを上げながら、組み立て加工性を向上できる。

本発明の実施形態では、複数相の電気伝導部材の各電線の始端部は、端子部に結束して接続されているので、取り扱いが容易である。収納部材は、複数相の電気伝導部材の複数の電線を第１収納溝において別々に収納するので、相互の絶縁性を確保することができる。集電部は第２収納溝に収納できるので、組み立て加工性が向上する。

本発明の集中配電部品の実施形態によれば、各電気伝導部材は完全な環状部材にしなくて済み複数の電線から構成されているので、完全な環状部材の物に比べて、環状の収納部材の収納溝に対して簡単に装着でき、歩留まりを上げながら組み立て加工性を向上できる。

本発明の集中配電部品の実施形態によれば、収納部材は、複数相の電気伝導部材の複数の電線を収納する第１収納溝と、集電部を収納する第２収納溝とを有しているので、複数相の電気伝導部材と集電部は簡単に絶縁性を確保しながら収納できる。

集電部は、導電性板材を打ち抜くことで作られており、収納部材の内周方向に突出して、巻線の他方端側に接続される接続突起を有しているので、集電部は簡単に造ることができる。

収納部材は、電線の終端部を通して固定する終端部固定溝を有しているので、各終端部は簡単に固定できることから組み立て加工性が向上する。

複数の電線は、電線の長さが長いほど太くなっていることから、各電線における抵抗値を揃えることができ、集中配電部品１から各巻線に対して供給する電流値を一定にすることで、モータの動作効率の改善を図ることができる。

電線は、第１収納溝において絶縁紙にまかれワニスにより覆われていることから、各電線の絶縁性を確保できる。

本発明の実施形態では、各電気伝導部材１０，１１，１２は、完全な環状部材ではないので、完全な環状部材の物に比べて、環状の収納部材の収納溝に対して簡単に装着できる。また、各電気伝導部材１０，１１，１２は、環状の収納部材でなく、直線状の収納部材の収納溝に対しても簡単に装着でき、その後収納部材は環状に加工できる。

ところで、本発明は、上記実施形態に限定されず種々の変形例を採用できる。

例えば、第１の実施形態と第２の実施形態では、各電線の太さが同じであるが、これに限らず電線の長さが短ければ細くして、電線の長さが長ければ太くするようにしても良い。

収納部材の断面形状や、集電部の形状は、図示例に限定されず任意に設定できる。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各電気伝導部材１０，１１，１２は、それぞれ８本の電線により構成されているが、この本数に限定されない。

本発明の集中配電部品の好ましい第１の実施形態を示す斜視図である。３相ブラシレスモータのＵ相に対応する電気伝導部材を示す平面図である。Ｖ相に対応する電気伝導部材を示を示す平面図である。Ｗ相に対応する電気伝導部材を示す図である。３相の電気伝導部材を示す図である。各電線の始端部の結束例を示す図である。集電部の例を示す図である。集電部の一部を拡大して示す図である。３相のコイルと集電部などを示す図である。集電部を示す図である。集電部と電気伝導部材と収納部材を示す断面図である。集電部と電気伝導部材の一部を示す斜視図である。本発明の第２の実施形態を示す図である。本発明の第２の実施形態における収納部材の一部を示す斜視図である。本発明の第３の実施形態を示す図である。図１５の第３の実施形態における４本の電線を代表して示す図である。

符号の説明

１集中配線部品
１０Ｕ相に対応する電気伝導部材
１１Ｖ相に対応する電気伝導部材
１２Ｗ相に対応する電気伝導部材
２０集電部
２２集電部の接続突起
３０収納部材
４０ないし４７電線
５０ないし５７電線
６０ないし６７電線
７０電線の始端部
７１電線の終端部
７３結束部材
９１，９２，９３収納溝（第１収納溝）
９４収納溝（第２収納溝）
１９０収納溝（第１収納溝）
１９４収納溝（第２収納溝）

Claims

電力供給部側に接続される始端部と、モータのステータの巻線の一方端側に接続される終端部とを、それぞれ有する複数相の電気伝導部材と、
前記複数相の前記電気伝導部材に対応して配置される集電部と、
電気絶縁性を有し、前記複数相の前記電気伝導部材と前記集電部を収納する環状の収納部材と、を備え、
前記複数相の前記電気伝導部材は、それぞれ複数の電線で構成されており、各前記電線の一端部が前記始端部であり、各前記電線の他端部が前記終端部であり、前記終端部は間隔をおいて配置され、
前記複数相の前記電気伝導部材の前記始端部は、接続端子部材に結束して接続されており、
前記収納部材は、前記複数相の前記電気伝導部材の前記複数の電線を別々に収納する複数の第１収納溝と、前記集電部を収納する第２収納溝とを有しており、
前記集電部は、導電性板材を打ち抜くことで作られており、前記収納部材の内周方向に突出して、前記巻線の他方端側に接続される接続突起を有していることを特徴とする集中配電部品。
前記収納部材は、前記電線の前記終端部を通して固定する終端部固定溝を有することを特徴とする請求項１に記載の集中配電部品。
前記複数の前記電線は、前記電線の長さが長いほど太くなっていることを特徴とする請求項２に記載の集中配電部品。
前記複数相は、３相ブラシレスモータのＵ相とＶ相とＷ相であることを特徴とする請求項３に記載の集中配電部品。
前記収納部材の複数の第１収納溝は、前記複数の電線を別々に絶縁して収納することを特徴とする請求項１に記載の集中配電部品。