JP6053000B2 - バスバーユニット及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータの各巻線に電流を通電するバスバーユニット及びその製造方法に関する。

モータにおいて外部の端子部から各巻線に電流を配電するためバスバーを用いることが知られている。

特許文献１には、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相に対応する３つの環状のバスバーと、各バスバーを一つずつ収容する合計３つの溝を有する環状の絶縁ホルダと、がインサート成形されることが記載されている。すなわち、絶縁ホルダは各溝内に３つのバスバーを収容した状態で金型内に配置され、溶融した絶縁性樹脂が金型内に注入されることで、絶縁ホルダと３つのバスバーとは一体化される。

特開２００３−１３４７２８号公報

上記従来の技術では、バスバーが直線状の帯状導電部材を板厚方向に湾曲させてステータの周方向に沿った形状に形成される構造であるので、バスバーごとに径を変えることで３つのバスバーをそれぞれ絶縁ホルダに収納してからインサート成形することが可能である。

しかし、バスバーが板状の導電部材を所定幅でステータの周方向に沿った形状に打ち抜いて形成される構造である場合、各バスバーは軸方向に積層される。この場合、軸方向に積層された各バスバーを所定の間隔を空けて保持した状態でインサート成形が行われる。

各バスバーの間隔は、バスバー間に周方向にわたって配置される複数のピンによって確保される。しかし、インサート成形時には、金型内に注入される溶融した樹脂の圧力によって各バスバーには大きな力が作用するので、上記したピンだけでは各バスバーの間隔を保つための強度が不足する可能性がある。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、インサート成形時に各バスバーをより強固に保持することを目的とする。

本発明は、ステータに巻装されるコイルに電流を通電する、円環状もしくは円弧状の導電部材によって形成されるバスバーと、バスバーとともにインサート成形される絶縁性樹脂と、を備えるバスバーユニットであって、バスバーは、板厚方向がステータの軸方向に一致するようにステータの周方向に沿って延設される本体部と、本体部からステータの径方向に延設される延設部と、延設部の先端に設けられコイルの巻線端末に接続されるコイル接続部と、を有し、延設部にはステータの軸方向に垂直な面を板厚方向両側に有する押さえ部が設けられ、バスバーが絶縁性樹脂とともにインサート成形されるとき、押さえ部はインサート成形する金型によって挟持される、ことを特徴とする。

本発明によれば、延設部にはステータの軸方向に垂直な面を板厚方向両側に有する押さえ部が設けられるので、インサート成形時にバスバーの押さえ部を支持することで、バスバーをより強固に所望の位置に保持することができる。

３相交流モータを構成するステータの構造図である。 バスバーユニットを示す斜視図である。 各バスバーを積層した状態を示す斜視図である。 Ｕ相バスバーの斜視図である。 Ｖ相バスバーの斜視図である。 Ｗ相バスバーの斜視図である。 中性点用バスバーの斜視図である。 積層されたバスバーを図３Ａの矢印Ａ方向から見た正面図である。 インサート成形を説明するための模式図である。 インサート成形を説明するための模式図である。 図６の範囲Ｂを拡大して示す斜視図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、３相交流モータを構成するステータ１０を示す構成図である。

ハウジング１１に保持された円環状のステータコア１２には、図示しないティースが内周側に突出するように多数形成されている。各ティースには、銅線が巻装されてコイル１３、１４、１５が形成されている。

ステータコア１２には、全部で１８個のコイル１３、１４、１５が、ステータ１０の周方向に沿って環状に配設される。コイル１３、１４、１５は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のうちのいずれかに該当し、２つで１組の同一相のコイル１３、１４、１５がステータ１０の周方向に１２０度間隔で配置される。すなわち、隣接する２つのＵ相コイル１３の隣には、隣接する２つのＶ相コイル１４が配置され、さらにその隣には、隣接する２つのＷ相コイル１５が配置され、これらＵ相コイル１３、Ｖ相コイル１４、Ｗ相コイル１５がステータ１０の周方向に３セット配設される。

各相の隣接するコイル１３、１４、１５同士はその巻線端末１６が結線されている。さらに、各相コイル１３、１４、１５は、各相コイル１３、１４、１５の巻線端末１７を介して後述するバスバーユニット２０と接続される。

図２は、バスバーユニット２０を示す斜視図である。

バスバーユニット２０は、ステータ１０と同心状にステータ１０の軸方向端部に設けられ、ステータ１０は図２におけるバスバーユニット２０の右上側に配置される。バスバーユニット２０は、各相に対応するバスバー２１、２２、２３及び各相の中性点を電気的に接続する中性点用バスバー２４と、これらすべてのバスバー２１〜２４を収容するとともに各バスバー２１〜２４間を絶縁状態にモールドする絶縁性樹脂２５と、から構成される。各バスバー２１〜２４と絶縁性樹脂２５とは、インサート成形によって一体成形される。

図３Ａは、各バスバー２１〜２４を積層した状態を示す斜視図である。図３Ｂは、Ｕ相バスバー２１の斜視図である。図３Ｃは、Ｖ相バスバー２２の斜視図である。図３Ｄは、Ｗ相バスバー２３の斜視図である。図３Ｅは、中性点用バスバー２４の斜視図である。

バスバー２１〜２４には、Ｕ相コイル１３の一端側に接続されるＵ相バスバー２１と、Ｖ相コイル１４の一端側に接続されるＶ相バスバー２２と、Ｗ相コイル１５の一端側に接続されるＷ相バスバー２３と、Ｕ相コイル１３、Ｖ相コイル１４及びＷ相コイル１５の他端側に接続される中性点用バスバー２４と、がある。

バスバー２１〜２４は、円環状の本体部２６と、本体部２６からステータ１０の径方向外側に延設される延設部２７と、延設部２７の延設方向先端に設けられるコイル接続部２８と、を備える。さらに、各相に対応するバスバー２１〜２３はそれぞれ、本体部２６から絶縁性樹脂２５の外部までステータ１０の軸方向に延設され外部配線に接続される各相端子２９を備える。

図２に示すように、バスバーユニット２０は、図示しない電源から供給される電流を、外部端子としての、各相端子２９をそれぞれ介して、各相コイル１３、１４、１５に配分する。

図３Ｂ〜図３Ｅに示すように、各バスバー２１〜２４の本体部２６、延設部２７及びコイル接続部２８は、帯板状の導電部材によって一体的に形成される。

本体部２６は、板厚方向がステータ１０の軸方向に一致するようにステータ１０の周方向に沿って延設される。つまり、本体部２６の軸方向の厚みは導電部材の板厚であり、径方向の幅は導電部材の帯幅となる。

延設部２７は、本体部２６から径方向外側に延設され本体部２６と同一の面上に延在する押さえ部２７ａと、押さえ部２７ａの先端からステータ１０の軸方向に屈曲するとともに径方向外側に屈曲する屈曲部２７ｂと、を有する。押さえ部２７ａは、ステータ１０の軸方向に垂直な面を板厚方向両側に有し、インサート成形時に金型の支持ピンによって所定の位置に支持される。延設部２７は、各相バスバー２１〜２３にはそれぞれ３つずつ、中性点用バスバー２４には９つ設けられ、各バスバー２１〜２４の周方向に等間隔に配置される。

コイル接続部２８は、屈曲部２７ｂの先端から延出するとともに、板厚方向に略Ｖ字状に屈曲してフック状に形成される。コイル接続部２８は、各相コイル１３、１４、１５の巻線端末１７から延出する配線（図示省略）に接続される。

バスバーユニット２０は、図３Ａに示すように、各バスバー２１〜２４を、Ｗ相バスバー２３、Ｕ相バスバー２１、Ｖ相バスバー２２、中性点用バスバー２４の順に、各バスバー２１〜２４の本体部２６の中心軸が一致するよう積層して構成される。各バスバー２１〜２４の周方向の相対位置は、延設部２７及びコイル接続部２８が本体部２６の周方向に等間隔にずれて配置されるように調整される。

図４は、積層されたバスバー２１〜２４を図３Ａの矢印Ａ方向から見た正面図である。なお、各バスバー２１〜２４の本体部２６には、図３Ｂ〜図３Ｅに示すように複数の切り欠きや孔が設けられるが、押さえ部２７ａの配置の明確化及び説明の簡略化のため、図４では省略している。

各バスバー２１〜２４の本体部２６は、本体部２６の板厚方向に所定の間隔を保ってそれぞれ配置される。一方、延設部２７及びコイル接続部２８は、本体部２６から径方向外側に突出し、かつ、本体部２６の板厚方向に互いに重なり合うことなく周方向に等間隔に配置される。

したがって、各バスバー２１〜２４のすべての押さえ部２７ａが、バスバー２１〜２４の周方向にわたって等間隔に配置される。

ここで、バスバーユニット２０をインサート成形によって製造する工程について説明する。

図５及び図６は、インサート成形を説明するための模式図である。図７は、図６の範囲Ｂを拡大して示す斜視図である。

インサート成形は、鉛直方向下方に配置される下型３１と、下型３１の上方に配置される上型３２と、によって各バスバー２１〜２４を挟み込んだ状態で絶縁性樹脂２５によって一体化する成形法である。上型３２は、上型３２を上下に貫通し、溶融した絶縁性樹脂２５を注入するための注入孔３３を有する。

下型３１には、各バスバー２１〜２４の押さえ部２７ａの下面を支持する支持ピン３４が設けられる。上型３２には、各バスバー２１〜２４の押さえ部２７ａの上面を支持する支持ピン３５が設けられる。つまり、支持ピン３４、３５は、上型３２に設けられる支持ピン３５と下型３１に設けられる支持ピン３４とによってバスバー２１〜２４の押さえ部２７ａを上下から挟持する（図７参照）。上下の支持ピン３４、３５の長さは、支持する押さえ部２７ａを有するバスバー２１〜２４の上下方向（バスバー２１〜２４の軸方向）の位置に応じて予め設定される。

なお、図５及び図６では、説明の簡略化のため上下１組の支持ピン３４、３５を５組しか図示していないが、実際には、１８組の支持ピン３４、３５が設けられている。また、図６では、各相端子２９及び一部の延設部２７を省略して示している。

各バスバー２１〜２４は、下型３１に対して、図５に示すように、Ｗ相バスバー２３、Ｕ相バスバー２１、Ｖ相バスバー２２、中性点用バスバー２４の順に載置される。押さえ部２７ａは、図４に示すように、バスバー２１〜２４の周方向にわたって等間隔に配置され、本体部２６より径方向外側に突出しているので、図６に示すように、すべての押さえ部２７ａの下面が下型３１の支持ピン３４の上端に当接する。

続いて、上型３２を下型３１に対して載置するとともに押圧する。これにより、すべての押さえ部２７ａの上面が上型３２の支持ピン３５の下端に当接する。

各押さえ部２７ａは支持ピン３４、３５によって上下から挟持され、バスバー２１〜２４の軸方向及び径方向に対して拘束される。また、各バスバー２１〜２４は、予め設定された支持ピン３４、３５の長さに応じて上下方向に位置が規定されるので、各バスバー２１〜２４が所定の隙間を有する積層状態で保持される。

この状態で、上型３２の注入孔３３から溶融した絶縁性樹脂２５を、上型３２と下型３１との間に画成される空間内に注入する。このとき、絶縁性樹脂２５の注入圧によって各バスバー２１〜２４には特に上下方向に力が作用するが、各バスバー２１〜２４はそれぞれ少なくとも３つの押さえ部２７ａにおいて上型３２と下型３１との間に拘束されているので、バスバー２１〜２４間の隙間は保持される。

絶縁性樹脂２５の硬化後、上型３２及び下型３１を取り外すと、図２に示すバスバーユニット２０が完成する。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

延設部２７がステータ１０の軸方向に垂直な面を板厚方向両側に有する押さえ部２７ａを備えるので、インサート成形時にバスバー２１〜２４の押さえ部２７ａを支持することで、バスバー２１〜２４をより強固に所望の位置に保持することができる。

押さえ部２７ａは、複数のバスバー２１〜２４同士がステータ１０の軸方向に隙間を有するように支持されるので、インサート成形によって絶縁性樹脂２５と一体化する際にバスバー２１〜２４間の隙間を保持することができる。

押さえ部２７ａは、バスバー２１〜２４ごとに互いに周方向にずれて配置されるので、上型３２と下型３１とにそれぞれ設けられる支持ピン３４、３５によってバスバー２１〜２４ごとに押さえ部２７ａを挟持することができる。

さらに、上型３２又は下型３１から延びる支持ピン３４、３５によって直接各バスバー２１〜２４が保持されるので、各バスバー２１〜２４をより精度よく所望の軸方向位置に保持することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、各バスバー２１〜２４が円環形状であるが、円弧状であってもよい。

さらに、上記実施形態では、４種類のバスバー２１〜２４をインサート成形する場合について例示したが、モータの種類に応じて３種以下又は５種以上のバスバーをインサート成形してもよい。

さらに、上記実施形態では、１８個のコイル１３、１４、１５を有する３相交流モータを例示したが、コイルの個数はこれに限定されない。

さらに、上記実施形態では、バスバーユニット２０において各バスバー２１〜２４をＷ相バスバー２３、Ｕ相バスバー２１、Ｖ相バスバー２２、中性点用バスバー２４の順に配設したが、その他の並び順であってもよい。この場合、インサート成形したときに、各バスバー２１〜２４のコイル接続部２８の軸方向位置が整列するように各バスバー２１〜２４を成形すればよい。

さらに、上記実施形態では、モータのステータ１０に巻装されるコイル１３〜１５に電流を配分するバスバー２１〜２４について説明したが、このバスバー２１〜２４を発電機に適用してもよい。

さらに、上記実施形態では、４つの各バスバー２１〜２４を一度にインサート成形してバスバーユニット２０を形成しているが、複数回のインサート成形によりバスバーユニット２０を形成してもよい。

例えば、１次金型内に１つ以上のバスバーを所定の間隔をあけて積層した後、１次金型内に溶融した絶縁性樹脂を注入して１次インサート成形を実行し、１次成形部材を形成する。その後、２次金型内に残りのバスバーと１次成形部材を配置し、２次金型内に溶融した絶縁性樹脂を注入して２次インサート成形を実行することで、バスバーユニット２０を形成してもよい。

この場合、１次インサート成形時及び２次インサート成形時の少なくとも一方の時に、各バスバーを上記実施形態のように下型３１、上型３２の各支持ピン３４、３５を介して支持する。

さらに、上記実施形態では、インサート成形時に各バスバー２１〜２４を下型３１、上型３２の各支持ピン３４、３５を介して支持しているが、バスバー支持方法はこれに限定されるものではない。例えば、支持ピン３４、３５以外の支持部材を下型３１及び上型３２内に複数設け、これら支持部材を挿通させる孔や切り欠きを各バスバー２１〜２４に設け、支持ピン３４、３５によって各バスバー２１〜２４の押さえ部２７ａを支持するとともに支持部材によって各バスバー２１〜２４の本体部２６を支持するようにしてもよい。

１０ ステータ
１３、１４、１５ コイル
１７ 巻線端末
２０ バスバーユニット
２１、２２、２３、２４ バスバー
２５ 絶縁性樹脂
２６ 本体部
２７ 延設部
２７ａ 押さえ部
２８ コイル接続部

Claims (3)

1. ステータに巻装されるコイルに電流を通電する、円環状もしくは円弧状の導電部材によって形成されるバスバーと、前記バスバーとともにインサート成形される絶縁性樹脂と、を備えるバスバーユニットであって、
   前記バスバーは、板厚方向が前記ステータの軸方向に一致するように前記ステータの周方向に沿って延設される本体部と、前記本体部から前記ステータの径方向に延設される延設部と、前記延設部の先端に設けられ前記コイルの巻線端末に接続されるコイル接続部と、を有し、
   前記延設部には前記ステータの軸方向に垂直な面を板厚方向両側に有する押さえ部が設けられ、前記バスバーが前記絶縁性樹脂とともにインサート成形されるとき、前記押さえ部はインサート成形する金型によって挟持される、
   ことを特徴とするバスバーユニット。
2. 前記バスバーを複数備え、前記押さえ部がインサート成形する金型によって挟持されるとき、前記複数のバスバーの前記各本体部は前記ステータの軸方向に隙間を有するように配置されるとともに、前記複数のバスバーの前記各押さえ部は互いに前記ステータの周方向にずれて配置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のバスバーユニット。
3. 円環状もしくは円弧状の本体部と、前記本体部から径方向に延設される延設部と、前記延設部の先端に設けられるコイル接続部と、を有するとともに、前記コイル接続部とステータに巻装されるコイルとが接続されることで前記コイルに電流を通電するバスバーを備えるバスバーユニットの製造方法であって、
   前記バスバーを下型に配置する工程と、前記延設部を前記下型と上型により挟持する工程と、前記下型と前記上型との間に画成される空間内に絶縁性樹脂を注入して前記バスバーをインサート成形する工程と、を含むことを特徴とするバスバーユニットの製造方法。