JP6086243B2 - モータの集中配電部材 - Google Patents

Description

本発明は、モータの集中配電部材に関する。

３相モータのステータの巻線に電力を供給するための集中配電部材の一例として、下記特許文献１に記載されたものが知られている。このものは、電源と接続される１個の給電端子と、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の巻線と接続される複数の接続端子とを備えた環形をなすバスバーが、径寸法を異にした形態で３個備えられるとともに、同数の収容溝を同心に設けた上面開口の環形の溝状をなす樹脂製ホルダが設けられ、各バスバーがホルダの対応する収容溝に挿入されることで、互いに絶縁された形態で径方向に積層されて収容された構造となっている。

特開２００３−１３４７５９号公報

ところで、上記のような集中配電部材は、トラック等の大型車に適用されるものでは、直径が４０〜５０ｃｍ程度の大型となり、結果、バスバー、ホルダ共に大径のものが要求される。このうちバスバーは、帯材を一端側から順次に曲げ加工して環形に形成する等により比較的簡単に製造できる。一方、ホルダについては、相応に大型の成形金型が必要となるために設備費が高くつくばかりでなく、成形精度に劣る嫌いがあった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、合成樹脂製のホルダを低コストでかつ高精度に製造できるようにするところにある。

本明細書に開示されるモータの集中配電部材は、モータのステータの外周に配設され同ステータの巻線に電力を供給するための集中配電部材であって、給電端子及び前記巻線との接続端子を備えた環形をなす複数のバスバーと、上面開口の環形の溝状をなし前記各バスバーを互いに絶縁された形態で積層して収容可能な合成樹脂製のホルダと、が備えられたものにおいて、前記ホルダが周方向において複数に分割され、隣り合う分割ホルダの接続端の間には、両接続端同士を結合する結合手段が設けられており、前記ホルダの外壁は、前記ホルダの内壁並びに仕切り壁より所定寸法背が高く形成されており、前記ホルダの外壁には、前記ホルダの上面開口を塞ぐように装着される補助ホルダが係止されるところに特徴を有する。

分割ホルダ同士が結合手段で繋がれて環形をなすホルダが形成される。
分割ホルダ自身は略円弧状で小型となるから、複数個を並べて成形する等により、成形金型を小型化でき、また各分割ホルダの成形精度が高められる。そのためホルダを低コストでかつ高精度に製造でき、ひいては安価で高品質の集中配電部材を提供することができる。

また、以下のような構成としてもよい。
（１）前記結合手段は、隣り合う一方の前記分割ホルダの接続端に設けられた弾性係止片と、他方の前記分割ホルダの接続端に設けられ前記弾性係止片が係止する被係止部とから構成されている。
隣り合う分割ホルダ同士は、一方の分割ホルダの接続端の弾性係止片を、他方の分割ホルダの接続端の被係止部に弾性的に係止させることで結合される。

（２）前記分割ホルダは周方向に等分されて形成されており、同分割ホルダの一端に前記弾性係止片が、他端に前記被係止部が形成されている。
各分割ホルダについて、弾性係止片と被係止部とを両端に備えた同一形状に形成することができる。

（３）前記ホルダの内部には、環形をなす複数の仕切壁が径方向に所定間隔を開けて底面から立ち上がり形成されていることにより、前記各バスバーを個別に収容可能な環形の収容溝が同心に配されて設けられている。
複数のバスバーがホルダ内に互いに絶縁された形態で径方向に積層されて収容される形式の集中配電部材に適用可能である。

（４）前記各バスバーにおける前記各分割ホルダの接続部分と対応する箇所には、絶縁テープが巻き付けられている。
各分割ホルダの接続部分すなわち繋ぎ目において、隣り合うバスバー同士が短絡することが防止される。

本発明によれば、集中配電部材の一部を構成する合成樹脂製のホルダを低コストでかつ高精度に製造することができる。

本発明の一実施形態に係る集中配電部材の分解斜視図 ホルダの平面図 共通形状の分割ホルダの平面図 同側面図 他の分割ホルダの部分平面図 分割ホルダの結合動作を示す正面図 結合完了時の正面図 同平面図 集中配電部材の組み付け完了時の平面図 その斜視図

＜実施形態＞
本発明の一実施形態を図１ないし図１０に基づいて説明する。
本実施形態のモータは、ハイブリッド車に搭載される３相交流１２極対のブラシレスモータであり、例えばエンジンとトランスミッションとの間の狭い空間に配置され、エンジンの水平なクランクシャフトに同軸に連結されたロータ（図示せず）と、ロータを同心状に包囲する環形のステータＳ（図９参照）と、ステータＳを同心状に包囲する環形の集中配電部材Ｘとを備えて構成される。ステータＳは、コアに巻線を施すことによって構成された複数の磁極（図示せず）によって構成され、磁極は、ロータと同心の円周に沿って一定ピッチで配置されており、各磁極からは巻線の両端部が導出され、スター結線方式が採られている。

集中配電部材Ｘは、ステータＳの巻線に電力を供給するためのものであって、図１に示すように、３個の環形のバスバー１０と、各バスバー１０を互いに絶縁された形態で同心に配して収容するホルダ２０とを備えている。
また、１２個に分割されて全体として環状に配される中性点バスバー５０を備えており、各中性点バスバー５０は、インサート成形によって補助ホルダ５５，５５Ａ内に埋設されている。一の補助ホルダ５５Ａには、ナットホルダ５７が一体的に形成されている。

バスバー１０は、正３６角形の環形に形成されたバスバー本体１１に対し、それぞれ１２個の接続端子１５と、１個の給電端子１７とが一体に形成された構造であり、径を異にする３個が備えられている。詳細には、最小径のＵ相のバスバー１０Ｕ、中間径のＶ相のバスバー１０Ｖ、及び最大径のＷ相のバスバー１０Ｗとが備えられている。なお、３個のバスバー１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗについて共通の説明をする場合には、適宜にバスバー１０として説明する。

バスバー１０のバスバー本体１１は、金属製の帯材が、所定長さごとに所定角度をなして板厚方向に曲げられることにより、上記のように正３６角形の環形に形成されている。ただし、正３６角形の３６辺のうち終端側の３辺弱の領域は切除されている。

接続端子１５は、バスバー本体１１の上縁から立ち上がったのち、環形の中心に向けて直角曲げされ、再び立ち上がったクランク状に形成されており、一定角度間隔を開けた計１２箇所に形成されている。接続端子１５の上端には、対応する巻線の一端側をフュージングにより固着可能となっている。
給電端子１７は、上記した接続端子１５のうち始端から所定番目（６番目）の接続端子１５が形成された縁辺部１２に並んで形成されている。給電端子１７は、バスバー本体１１の上縁に一体形成された幅広の帯材を曲げて形成され、概ねバスバー本体１１の上縁から小寸法立ち上がったのち、環形の中心に向けて直角曲げされ、再び大きく立ち上がったクランク状に形成されている。給電端子１７における上側の立ち上がり部１８の上端部が、相手の電源側端子（図示せず）とボルト締めにより接続可能となっている。

ホルダ２０について詳細に説明する。ホルダ２０は絶縁体である合成樹脂製であって、全体として上面開口の溝状をなし、かつ図２に示すように、バスバー１０と同様に正３６角形の環形に形成されている。ホルダ２０の深さは、バスバー本体１１の幅の倍程度であり、同ホルダ２０の内底面からは、図３及び図４に参照して示すように、正３６角形をなす２枚の仕切壁２１が径方向に所定間隔を開けて全高に亘って立ち上がり形成され、これにより互いに径を異にする正３６角形をなす３本の収容溝２２が、同心に配されて形成されている。
なお、図４に示すように、ホルダ２０の外壁２５は、内壁２６並びに仕切壁２１より所定寸法背が高く形成されており、各直線状の縁辺部２３（ただし、４個の縁辺部２３は除く。）における外壁２５の外面の上端部には、図１に示すように、補助ホルダ５５，５５Ａを抜け止めして装着するべく係止突部２７が形成されている。

ホルダ２０の３本の収容溝２２のうち、最内側の収容溝２２Ｕには最小径のＵ相のバスバー１０Ｕが、中央の収容溝２２Ｖには中間径のＶ相のバスバー１０Ｖが、また、最外側の収容溝２２Ｗには最大径のＷ相のバスバー１０Ｗが、それぞれ収容されるようになっている。
３個のバスバー１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗが、ホルダ２０の対応する収容溝２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗに所定の回動姿勢で収容されると、図１０に参照して示すように、各バスバー１０に設けられた給電端子１７が横一列に並んで１箇所に纏まって配されるようになっている。

上記した３個の給電端子１７の配置を受けて、ホルダ２０には共通の端子台２８が一体形成されている。端子台２８は、図２及び図５に示すように、ホルダ２０の連続した所定の３縁辺部２３に亘る領域において、内壁２６の上縁部から環形の中心に向けて張り出した形態で形成されている。同端子台２８は、各給電端子１７を互いに隔絶した形態で受けることが可能な形状とされている。

さて、上記したホルダ２０は、図２に示すように、周方向において９０°間隔を開けて４個に分割されている。分割位置は詳細には、ホルダ２０における３６個の直線状の縁辺部２３のうち、９０°間隔を開けた４個の縁辺部２３Ａの長さ方向の中央部であって、各分割ホルダ３０は、１／４円ずつの略円弧状に形成されている。ただし一の分割ホルダ３０Ａについては、上記した端子台２８が一体形成されている点で、他の３個の分割ホルダ３０とは異なっている。
各分割ホルダ３０，３０Ａは、後記するように改めて環形に接続され、したがって各分割ホルダ３０，３０Ａにおける両端（分割位置）が、隣り合う分割ホルダ３０，３０Ａとの接続端となる。
なお、分割位置が設定された４個の縁辺部２３Ａでは、上記したように、補助ホルダ５５，５５Ａを抜け止めするための係止突部２７が割愛されている。

隣り合う分割ホルダ３０，３０Ａの接続端３１，３２同士は、互いに突き合わされた形態で結合手段４０により結合されるようになっている。より詳細には、図３に示すように、分割ホルダ３０の一方の接続端３１（平面視で時計回り方向の後端）には、一対の弾性係止片４１が突出形成されているとともに、他方の接続端３２には、各弾性係止片４１が係止する一対の被係止部４５が形成されている。

各弾性係止片４１は、図４及び図６に示すように、接続端３１の外壁２５と内壁２６の所定高さ位置（内壁２６と仕切壁２１の中央高さ位置）から、先端が所定長さ突出した形態で形成されており、両弾性係止片４１の先端の対向面には係止爪４２が形成されている。
各被係止部４５は、接続端３２の外壁２５と内壁２６の対応した高さ位置に形成されており、より詳細には、図６に示すように、弾性係止片４１の突出部分をすっぽりとかつ面一に嵌めることが可能な嵌合枠４６が形成されているとともに、同嵌合枠４６内の奥端位置には、弾性係止片４１の係止爪４２が嵌る係止孔４７が形成された構造となっている。
分割ホルダ３０Ａの両接続端３１，３２にも、同様に一対の弾性係止片４１と一対の被係止部４５とが設けられている。

続いて、本実施形態に係る集中配電部材Ｘの組立手順の一例を説明する。
水平な組立台上において、まずホルダ２０が組み付けられる。それには図６の矢線に示すように、隣り合う分割ホルダ３０の接続端３１，３２同士が互いに突き合わされ、そのとき一対の弾性係止片４１は、係止爪４２が外壁２５及び内壁２６に弾性変位して乗り上げつつ嵌合枠４６内に進入し、両接続端３１，３２同士が突き合わされたところで、図７及び図８に示すように、弾性係止片４１が復元変位して、係止爪４２が係止孔４７に嵌りつつ同弾性係止片４１の突出部分が嵌合枠４６内に緊密に嵌り、隣り合う分割ホルダ３０の接続端３１，３２同士が結合される。
残りの２個の分割ホルダ３０，３０Ａについても、上記と同様の手順によって、接続端３１，３２同士が順次に結合され、その結果、図２に示すように、全体として正３６角形の環形をなすホルダ２０が形成される。

上記のように組み付けられたホルダ２０に対して、３個のバスバー１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗが、所定の回動姿勢を採った上で、内側のバスバー１０から順次に同ホルダ２０の対応する収容溝２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗに挿入される。
このとき、図６に示すように、各バスバー１０について、各分割ホルダ３０，３０Ａの接続部分と対応する４箇所ごとに、予め絶縁テープ６０が巻き付けられている。

３個のバスバー１０の装着が完了すると、図９に示すように、各バスバー１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗの１２個ずつの接続端子１５がそれぞれ２個置きごとに位置しつつ環形に配され、言い換えると、Ｕ，Ｖ，Ｗの３個の接続端子１５が順次に配された円弧形をなす接続端子１５の組が、１２組繋がれるようにして環形に配された形態となる。
それとともに、３個のバスバー１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗの給電端子１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗは、ホルダ２０（分割ホルダ３０Ａ）から張り出し形成された端子台２８に対し、並んで受けられる。

次に、中性点バスバー５０が埋設された補助ホルダ５５，５５Ａが装着される。共通構造を備えた１１個の補助ホルダ５５は、ホルダ２０の上面開口を塞いだ形態で装着され、ナットホルダ５７を一体に形成した補助ホルダ５５Ａが、図１０に示すように、ホルダ２０（分割ホルダ３０Ａ）における端子台２８が設けられた領域に装着される。

補助ホルダ５５，５５Ａに埋設された中性点バスバー５０の３個の接続端子５１も、バスバー１０側の一組をなす３個の接続端子１５と、同一円上で１個置きに配された状態となる。また、３個並んだ給電端子１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗは、図１０に示すように、ナットホルダ５７の接続部５８に臨んで配される。
以上により、集中配電部材Ｘの組み付けが完了し、図９及び図１０に示す形態を採る。

上記のように組み立てられた集中配電部材Ｘは、図９に示すように、ブラシレスモータにおけるステータＳの外周側に嵌められ、言い換えると、３個のバスバー１０の全接続端子１５と、１２個の中性点バスバー５０の全接続端子５１とが、ホルダ２０の内壁２６の内周側において環形をなして、ステータＳの外周部の上面に配された状態となる。
この状態から、ステータＳに設けられた巻線のうち３個並んだ巻線の一端部が、組をなすＵ，Ｖ，Ｗの接続端子１５に個別にフュージングにより接続され、同３個の巻線の他端部が、対応する中性点バスバー５０の接続端子５１に同じく個別にフュージングにより接続され、これによりスター結線が完了する。
このような巻線と接続端子５１との接続が全周に亘って実施され、スター結線が１２個並列に形成されることになる。

そののち例えば、集中配電部材ＸとステータＳとが、ナットホルダ５７の接続部５８のみは外部に露出させた形態で、環形をなすモールド成形品内に埋設された状態とされる。
集中配電部材Ｘを電源側と接続するには、ナットホルダ５７の接続部５８において、給電端子１７と相手の電源側端子とが重ねられ、ボルト締結することによって、給電端子１７と相手の電源側端子との間で電気的な接続が取られることになる。

以上のように本実施形態によれば、ホルダ２０を等角度（９０°）間隔に４分割して形成し、後から各分割ホルダ３０，３０Ａを繋いで環形のホルダ２０を形成するようにしており、分割ホルダ３０，３０Ａ自身は１／４円状で小型となるから、４個を並べて成形する等により、成形金型を小型化でき、また各分割ホルダ３０，３０Ａの成形精度も高めることができる。そのためホルダ２０を低コストでかつ高精度に製造でき、ひいては安価で高品質の集中配電部材Ｘを提供することができる。
４分割したうち、３個の分割ホルダ３０については同一形状としたから、成形金型の構造をよりシンプルにでき、さらなる設備のコスト減を図ることができる。

本実施形態のように、複数（３個）のバスバー１０がホルダ２０内に互いに絶縁された形態で径方向に積層されて収容される形式の集中配電部材Ｘでは、ホルダ２０が分割ホルダ３０，３０Ａを繋いで形成されたものであると、分割ホルダ３０，３０Ａの繋ぎ目において、隣り合うバスバー１０同士が短絡するおそれがある。それに対して、本実施形態では、各バスバー１０について、各分割ホルダ３０，３０Ａの繋ぎ目と対応する４箇所ごとに、絶縁テープ６０が巻き付けられているから、各分割ホルダ３０，３０Ａの繋ぎ目において、隣り合うバスバー１０同士が短絡することが確実に防止される。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、分割ホルダの接続端の突き合わせ面が垂直な直線状である場合を例示したが、突き合わせ面が凹凸嵌合する等、他の突き合わせ形状を採用してもよい。
（２）ホルダの分割数は、上記実施形態に例示した４分割に限らず、任意の分割数としてもよい。また、必ずしも等分割（等角度間隔による分割）でなくともよい。

（３）上記実施形態では、複数のバスバーがホルダ内において互いに絶縁された形態で径方向に積層されて収容される形式のものを例示したが、ホルダ内に複数のバスバーが絶縁板を挟んで板厚方向に積層されて収容される形式のものにも、本発明は同様に適用することができる。
（４）分割ホルダの接続端同士を結合する結合手段としては、一方の接続端から突出した圧入片を、他方の接続端に形成した圧入孔に圧入する等、他の手段を採用してもよい。

（５）上記実施形態では、ホルダが正３６角形の環形に形成されているものを例示したが、他の正多角形あるいは円形のものであってもよい。
（６）また本発明は、中性点を備えないデルタ結線方式の集中配電部材にも適用可能である。
（７）さらに、多相交流は３相に限らず、２相または４相以上であってもよい。

Ｓ…ステータ
Ｘ…集中配電部材
１０，１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗ…バスバー
１５…接続端子
１７，１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗ…給電端子
２０…ホルダ
２１…仕切壁
２２，２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗ…収容溝
３０，３０Ａ…分割ホルダ
３１，３２…接続端
４０…結合手段
４１…弾性係止片
４５…被係止部
６０…絶縁テープ

Claims (5)

1. モータのステータの外周に配設され同ステータの巻線に電力を供給するための集中配電部材であって、
   給電端子及び前記巻線との接続端子を備えた環形をなす複数のバスバーと、
   上面開口の環形の溝状をなし前記各バスバーを互いに絶縁された形態で積層して収容可能な合成樹脂製のホルダと、が備えられたものにおいて、
   前記ホルダが周方向において複数に分割され、隣り合う分割ホルダの接続端の間には、両接続端同士を結合する結合手段が設けられており、
   前記ホルダの外壁は、前記ホルダの内壁並びに仕切り壁より所定寸法背が高く形成されており、
   前記ホルダの外壁には、前記ホルダの上面開口を塞ぐように装着される補助ホルダが係止されることを特徴とするモータの集中配電部材。
2. 前記結合手段は、隣り合う一方の前記分割ホルダの接続端に設けられた弾性係止片と、他方の前記分割ホルダの接続端に設けられ前記弾性係止片が係止する被係止部とから構成されていることを特徴とする請求項１記載のモータの集中配電部材。
3. 前記分割ホルダは周方向に等分されて形成されており、同分割ホルダの一端に前記弾性係止片が、他端に前記被係止部が形成されていることを特徴とする請求項２記載のモータの集中配電部材。
4. 前記ホルダの内部には、環形をなす複数の仕切壁が径方向に所定間隔を開けて底面から立ち上がり形成されていることにより、前記各バスバーを個別に収容可能な環形の収容溝が同心に配されて設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のモータの集中配電部材。
5. 前記各バスバーにおける前記各分割ホルダの接続部分と対応する箇所には、絶縁テープが巻き付けられていることを特徴とする請求項４記載のモータの集中配電部材。

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