JP6371960B2 - バスバーユニットおよびモータ - Google Patents

Description

本発明は、バスバーユニットおよびモータに関する。

従来、コイルの上方に、バスバーと称される導電性の部品を配置し、当該部品を介してコイルと外部電源とを電気的に接続する構造のモータが、知られている。一般に、バスバーは、銅板をプレス等で打ち抜いて形成される。しかしながら、従来のバスバーは、モータの中心軸に対して、周方向、軸方向、および径方向に三次元的に延びる複雑な形状を有する。このため、材料となる銅板に多くの無駄な部分が生じ、材料の歩留まりが悪いという問題があった。

この点について、特開２０１０−２３９７７１号公報には、複数の円弧状バー部材を端部同士で連結した環状給電部材が記載されている。当該公報では、１つの円弧状バー部材につき２つの端部が存在するため、環状給電部材を作成する際に複雑な折り曲げ加工を行う必要が無く、材料の無駄を最小限に抑えることができるとされている（要約等）。
特開２０１０−２３９７７１号公報

特開２０１０−２３９７７１号公報の構造では、円弧状バー部材同士の接続部分が、樹脂製の給電部材保持部材の外に露出している。このため、当該公報の構造では、モータの駆動や搬送に伴う衝撃に耐えるために、円弧状バー部材同士の接続自体を強固に行う必要がある。

本発明の目的は、モータに用いられるバスバーユニットにおいて、材料の無駄を減らし、かつ、衝撃に対する強度を高めることができる構造を提供することである。

本願の例示的な第１発明は、モータに用いられるバスバーユニットであって、前記モータのコイルに電気的に接続されるバスバーと、前記バスバーを保持する樹脂製のバスバーホルダと、を有し、前記バスバーは、複数の金属製のバスバー部材を有し、複数の前記バスバー部材は、前記コイルを構成する導線が接続される端子部と、第１接続部と、を有する第１バスバー部材を含み、前記第１バスバー部材の前記第１接続部と、複数の前記バスバー部材のうちの他の１つである第２バスバー部材に設けられた第２接続部とが接続されて接続部を構成し、かつ、前記バスバーの前記接続部の少なくとも一部分が、前記バスバーホルダに保持されるバスバーユニットである。

本願の例示的な第１発明によれば、複数のバスバー部材を組み合わせて、バスバーを構成する。これにより、材料の無駄を減らすことができる。また、バスバーの接続部の少なくとも一部分が、バスバーホルダに保持される。これにより、衝撃に対するバスバーの強度が高まる。

図１は、第１実施形態に係るバスバーユニットの斜視図である。 図２は、第２実施形態に係るモータの縦断面図である。 図３は、第２実施形態に係るコイルの接続構成を概念的に示した図である。 図４は、第２実施形態に係るコイルの接続構成を概念的に示した図である。 図５は、第２実施形態に係るバスバーユニットの上面図である。 図６は、第２実施形態に係る中性点用バスバーの上面図である。 図７は、第２実施形態に係る中性点用バスバーの斜視図である。 図８は、第２実施形態に係るバスバー部材の斜視図である。 図９は、第２実施形態に係るバスバー部材の斜視図である。 図１０は、アーク溶接を利用した場合の中性点用バスバーの部分斜視図である。 図１１は、第２実施形態に係るバスバーユニットの製造手順を示すフローチャートである。 図１２は、変形例に係るバスバーユニットの部分分解斜視図である。 図１３は、変形例に係る中性点用バスバーの上面図である。 図１４は、変形例に係る中性点用バスバーの上面図である。 図１５は、変形例に係る中性点用バスバーの上面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、モータの中心軸と平行な方向を「軸方向」、モータの中心軸に直交する方向を「径方向」、モータの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、軸方向を上下方向とし、コイルに対してバスバーユニット側を上として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、この上下方向の定義により、本発明に係るモータの製造時および使用時の向きを限定する意図はない。

また、本願において「平行な方向」とは、略平行な方向も含む。また、本願において「直交する方向」とは、略直交する方向も含む。

＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るバスバーユニット２３Ａの斜視図である。このバスバーユニット２３Ａは、モータに用いられ、コイル４３Ａと外部電源とを電気的に接続する役割を果たす。図１に示すように、バスバーユニット２３Ａは、バスバー５４Ａと、バスバー５４Ａを保持する樹脂製のバスバーホルダ５５Ａとを有する。

図１のバスバー５４Ａは、２つの金属製のバスバー部材８０Ａを有する。各バスバー部材８０Ａは、径方向に延びる径方向分岐８１Ａと、周方向に広がる周方向分岐８２Ａとを有する。径方向分岐８１Ａの一端部と、周方向分岐８２Ａの一端部との間には、屈曲部８３Ａが介在する。すなわち、本実施形態の２つのバスバー部材８０Ａは、いずれも、径方向分岐８１Ａ、周方向分岐８２Ａ、および屈曲部８３Ａを有する屈曲バスバー部材である。これらの屈曲バスバー部材は、直線状の部材から成形するため、板材を無駄にすることなく打ち抜くことができ、歩留りが高い。また、同一形状の部材であるため、歩留りはさらに高くなる。さらに、個々の直線状の部材は小さい部材であるため、板材を隙間無く打ち抜くことが可能となり、歩留りを高めることができる。

径方向分岐８１Ａは、屈曲部８３Ａとは反対側の他端部に、端子部８４Ａを有する。端子部８４Ａは、コイル４３Ａを構成する導線４３１Ａと、電気的に接続される。また、一方のバスバー部材８０Ａの周方向分岐８２Ａは、屈曲部８３Ａとは反対側の他端部に、第１接続部８８Ａを有する。第１接続部８８Ａと、２つのバスバー部材８０Ａのうちの他のバスバー部材８０Ａに設けられた第２接続部８９Ａとは、互いに接続されて、接続部８７Ａを構成する。また、接続部８７Ａの少なくとも一部分が、バスバーホルダ５５Ａに保持される。これにより、衝撃に対するバスバー５４Ａの強度が高まる。また、端子部８４Ａは、バスバーホルダ５５Ａの樹脂に覆われず、露出している。

特に、本実施形態の第１接続部８８Ａは、第１接続面８５Ａを有する。また、２つのバスバー部材８０Ａのうちの他のバスバー部材８０Ａに設けられた第２接続部８９Ａは、第２接続面８６Ａを有する。このように、各接続部が接続面を有することによって、これらの接続面同士を、よりしっかりと接続することができる。

＜２．第２実施形態＞
＜２−１．モータの全体構成＞
続いて、本発明の第２実施形態について、説明する。図２は、第２実施形態に係るモータ１の縦断面図である。本実施形態のモータ１は、例えば、自動車に搭載され、パワーステアリングの駆動力を発生させるために使用される。ただし、本発明のモータは、パワーステアリング以外の用途に使用されるものであってもよい。例えば、本発明のモータは、自動車の他の部位、例えばエンジン冷却用ファンやオイルポンプの駆動源として、使用されるものであってもよい。また、本発明のモータは、家電製品、ＯＡ機器、医療機器等に搭載され、各種の駆動力を発生させるものであってもよい。

このモータ１は、ステータ２２の径方向内側にロータ３２が配置される、いわゆるインナロータ型のモータである。図２に示すように、モータ１は、静止部２と回転部３とを有する。静止部２は、駆動対象となる機器の枠体に固定される。回転部３は、静止部２に対して、回転可能に支持される。

本実施形態の静止部２は、ハウジング２１、ステータ２２、バスバーユニット２３、下軸受部２４、および上軸受部２５を有する。

ハウジング２１は、筒状部２１１、底板部２１２、および蓋部２１３を有する。筒状部２１１は、ステータ２２およびバスバーユニット２３の径方向外側において、軸方向に略円筒状に延びる。底板部２１２は、ステータ２２および後述するロータ３２の下側において、中心軸９に対して略垂直に広がる。蓋部２１３は、バスバーユニット２３の上側において、中心軸９に対して略垂直に広がる。ステータ２２、バスバーユニット２３、および後述するロータ３２は、ハウジング２１の内部空間に、収容される。

筒状部２１１、底板部２１２、および蓋部２１３は、例えば、アルミニウムやステンレス等の金属により構成される。本実施形態では、筒状部２１１と底板部２１２とが一部材で構成され、蓋部２１３が他部材で構成されている。ただし、筒状部２１１と蓋部２１３とが一部材で構成され、底板部２１２が他部材で構成されていてもよい。

ステータ２２は、後述するロータ３２の径方向外側に、配置される。ステータ２２は、ステータコア４１、インシュレータ４２、および複数のコイル４３を有する。ステータコア４１は、電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板からなる。ステータコア４１は、円環状のコアバック４１１と、コアバック４１１から径方向内側へ向けて突出した複数のティース４１２とを有する。コアバック４１１は、中心軸９と略同軸に配置される。また、コアバック４１１の外周面は、ハウジング２１の筒状部２１１の内周面に、固定される。複数のティース４１２は、周方向に略等間隔に配列される。

インシュレータ４２は、絶縁体である樹脂からなる。各ティース４１２の上面、下面、および周方向の両端面は、インシュレータ４２に覆われる。コイル４３は、インシュレータ４２の周囲に巻かれた導線４３１により、構成される。すなわち、本実施形態では、磁芯となるティース４１２の周囲に、インシュレータ４２を介して、導線４３１が巻かれる。インシュレータ４２は、ティース４１２とコイル４３との間に介在することによって、ティース４１２とコイル４３とが電気的に短絡することを、防止する。

なお、インシュレータ４２に代えて、ティース４１２の表面に、絶縁塗装が施されていてもよい。

バスバーユニット２３は、導体である銅などの金属からなるバスバー５１〜５４と、バスバー５１〜５４を保持する樹脂製のバスバーホルダ５５とを有する。バスバー５１〜５４は、コイル４３を構成する導線４３１と、電気的に接続される。また、モータ１の使用時には、外部電源から延びる導線が、バスバー５１〜５４に接続される。すなわち、コイル４３と外部電源とが、バスバー５１〜５４を介して、電気的に接続される。

図２の例では、ステータ２２より上側、かつ、蓋部２１３より下側に、バスバーユニット２３が配置されている。ただし、バスバーユニット２３は、蓋部２１３より上側に配置されていてもよい。バスバーユニット２３のより詳細な構造については、後述する。

下軸受部２４および上軸受部２５は、ハウジング２１と、回転部３側のシャフト３１との間に配置される。本実施形態の下軸受部２４および上軸受部２５には、球体を介して外輪と内輪とを相対回転させるボールベアリングが、使用されている。これにより、ハウジング２１に対してシャフト３１が、回転可能に支持される。ただし、ボールベアリングに代えて、すべり軸受や流体軸受等の他方式の軸受が、使用されていてもよい。

本実施形態の回転部３は、シャフト３１とロータ３２とを有する。

シャフト３１は、中心軸９に沿って延びる柱状の部材である。シャフト３１の材料には、例えばステンレスが使用される。シャフト３１は、上述した下軸受部２４および上軸受部２５に支持されながら、中心軸９を中心として回転する。また、シャフト３１の上端部３１１は、蓋部２１３より上方へ突出する。シャフト３１の当該上端部３１１には、ギア等の動力伝達機構を介して、駆動対象となる装置が連結される。

ロータ３２は、ステータ２２の径方向内側に位置し、シャフト３１とともに回転する。ロータ３２は、ロータコア６１、複数のマグネット６２、およびマグネットホルダ６３を有する。ロータコア６１は、電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板からなる。ロータコア６１は、その中央に、軸方向に延びる挿入孔６０を有する。シャフト３１は、ロータコア６１の当該挿入孔６０に圧入される。これにより、ロータコア６１とシャフト３１とが、互いに固定される。

複数のマグネット６２は、ロータコア６１の外周面に、例えば接着剤で固定される。各マグネット６２の径方向外側の面は、ティース４１２の径方向内側の端面に対向する磁極面となっている。複数のマグネット６２は、Ｎ極とＳ極とが交互に並ぶように、周方向に配列される。なお、複数のマグネット６２に代えて、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に着磁された１つの円環状のマグネットが、使用されていてもよい。

マグネットホルダ６３は、ロータコア６１に対して固定された樹脂製の部材である。マグネットホルダ６３は、例えば、ロータコア６１をインサート部品とするインサート成型により得られる。複数のマグネット６２の下面および周方向の両端面は、マグネットホルダ６３に接触する。これにより、各マグネット６２が、周方向および軸方向に位置決めされる。また、マグネットホルダ６３により、ロータ３２全体の剛性が高められる。

外部電源から、バスバー５１〜５４を介してコイル４３に駆動電流が与えられると、ステータコア４１の複数のティース４１２に、磁束が生じる。そして、ティース４１２とマグネット６２との間の磁束の作用により、周方向のトルクが発生する。その結果、静止部２に対して回転部３が、中心軸９を中心として回転する。

＜２−２．コイルの接続構成について＞
本実施形態のモータ１は、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の三相交流により駆動する三相同期型のモータである。図３および図４は、コイル４３を構成する導線４３１の接続構成を、概念的に示した図である。図３および図４に示すように、本実施形態のステータ２２は、１２個のコイル４３を有する。１２個のコイル４３は、４つのＵ相コイル４３（Ｕ１〜Ｕ４）、４つのＶ相コイル４３（Ｖ１〜Ｖ４）、および４つのＷ相コイル４３（Ｗ１〜Ｗ４）を含む。これらのコイル４３は、Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２、Ｕ３、Ｖ３、Ｗ３、Ｕ４、Ｖ４、Ｗ４の順で、周方向に等角度間隔で配列される。

図３中に概念的に示したように、本実施形態では、Ｕ１とＵ２、Ｕ３とＵ４、Ｖ１とＶ２、Ｖ３とＶ４、Ｗ１とＷ２、およびＷ３とＷ４の６組のコイル対が、それぞれ、１本の連続した導線４３１により、構成される。すなわち、図４のように、これらの６組のコイル対が、それぞれ直列に接続される。また、Ｕ１，Ｕ２のコイル対と、Ｕ３，Ｕ４のコイル対とは、並列に接続されてＵ相コイル群ＵＧを形成する。また、Ｖ１，Ｖ２のコイル対と、Ｖ３，Ｖ４のコイル対とは、並列に接続されて、Ｖ相コイル群ＶＧを形成する。また、Ｗ１，Ｗ２のコイル対と、Ｗ３，Ｗ４のコイル対とは、並列に接続されて、Ｗ相コイル群ＷＧを形成する。

そして、これらのＵ相コイル群ＵＧ、Ｖ相コイル群ＶＧ、およびＷ相コイル群ＷＧの一方の端部は、マイクロコントローラを含む回路基板７０と、電気的に接続される。また、これらのＵ相コイル群ＵＧ、Ｖ相コイル群ＶＧ、およびＷ相コイル群ＷＧの他方の端部は、中性点Ｎにおいて互いに電気的に接続される。すなわち、本実施形態では、Ｕ相コイル群ＵＧ、Ｖ相コイル群ＶＧ、およびＷ相コイル群ＷＧが、Ｙ結線にて接続される。

また、図３および図４に示すように、本実施形態では、中心軸９を含む平面７３により区分される一方の空間である第１空間７１に、各コイル対の一方のコイル４３（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ４，Ｖ４，Ｗ４）が配置される。これらのＵ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ４，Ｖ４，Ｗ４のコイル４３は、いずれも、回路基板７０側に接続されるコイルである。また、本実施形態では、上述した平面７３により区分される他方の空間である第２空間７２に、各コイル対の他方のコイル４３（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３）が配置される。これらのＵ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３のコイル４３は、いずれも、中性点Ｎ側に接続されるコイルである。

＜２−３．バスバーユニットの構成について＞
続いて、モータ１に用いられるバスバーユニット２３の構成について、説明する。図５は、バスバーユニット２３の上面図である。図５に示すように、バスバーユニット２３は、Ｕ相用バスバー５１、Ｖ相用バスバー５２、Ｗ相用バスバー５３、および中性点用バスバー５４と、これらのバスバー５１〜５４を保持するバスバーホルダ５５とを有する。バスバーホルダ５５は、Ｕ相用バスバー５１、Ｖ相用バスバー５２、Ｗ相用バスバー５３、および中性点用バスバー５４のそれぞれの一部分をインサート部品とする樹脂成型品である。

Ｕ相用バスバー５１は、２つのＵ相用端子部５１１，５１２を有する。２つのＵ相用端子部５１１，５１２は、上述した第１空間７１に配置される。また、Ｕ相用端子部５１１，５１２には、Ｕ１，Ｕ４の各コイル４３から引き出された導線４３１の端部が、それぞれ接続される。すなわち、図４に示したように、回路基板７０とＵ１，Ｕ４の各コイル４３とが、Ｕ相用バスバー５１を介して、電気的に接続される。

Ｖ相用バスバー５２は、２つのＶ相用端子部５２１，５２２を有する。２つのＶ相用端子部５２１，５２２は、上述した第１空間７１に配置される。また、Ｖ相用端子部５２１，５２２には、Ｖ１，Ｖ４の各コイル４３から引き出された導線４３１の端部が、それぞれ接続される。すなわち、図４に示したように、回路基板７０とＶ１，Ｖ４の各コイル４３とが、Ｖ相用バスバー５２を介して、電気的に接続される。

Ｗ相用バスバー５３は、２つのＷ相用端子部５３１，５３２を有する。２つのＷ相用端子部５３１，５３２は、上述した第１空間７１に配置される。また、Ｗ相用端子部５３１，５３２には、Ｗ１，Ｗ４の各コイル４３から引き出された導線４３１の端部が、それぞれ接続される。すなわち、図４に示したように、回路基板７０とＷ１，Ｗ４の各コイル４３とが、Ｗ相用バスバー５３を介して、電気的に接続される。

中性点用バスバー５４は、６つの中性点用端子部５４１〜５４６を有する。６つの中性点用端子部５４１〜５４６は、上述した第２空間７２に配置される。また、中性点用端子部５４１〜５４６には、Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３の各コイル４３から引き出された導線４３１の端部が、それぞれ接続される。すなわち、図４に示したように、中性点Ｎと、Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３の各コイル４３とが、中性点用バスバー５４を介して、電気的に接続される。

図６は、中性点用バスバー５４の上面図である。図７は、中性点用バスバー５４の斜視図である。図６および図７に示すように、中性点用バスバー５４は、複数の金属製のバスバー部材８０を組み合わせて構成される。本実施形態では、複数のバスバー部材８０は、互いに同一形状である。これらのバスバー部材８０は、溶接により互いに接続される。

図８および図９は、単一のバスバー部材８０の斜視図である。図８および図９に示すように、バスバー部材８０は、厚み方向のみに屈曲する板材からなる。各バスバー部材８０は、径方向分岐８１および周方向分岐８２を有する。周方向分岐８２は、モータ１に組み込まれたときに、中心軸９に対して周方向に広がる。径方向分岐８１は、モータ１に組み込まれたときに、周方向分岐８２の一端部から、径方向外側へ向けて延びる。径方向分岐８１と周方向分岐８２とは、屈曲部８３を境として屈曲する。すなわち、バスバー部材８０は、周方向分岐８２の一端部と、径方向分岐８１の一端部との間に、屈曲部８３を有する。なお、径方向分岐８１は、モータ１に組み込まれたときに、周方向分岐８２の一端部から、径方向内側へ向けて延びていてもよい。

このように、本実施形態では、中性点用バスバー５４を構成する複数のバスバー部材８０が、いずれも、径方向分岐８１、周方向分岐８２、および屈曲部８３を有する屈曲バスバー部材である。金属製の板材から得られる屈曲バスバー部材を組み合わせて中性点用バスバー５４を構成することで、材料の無駄を減らすことができる。ただし、中性点用バスバー５４を構成する複数のバスバー部材８０の中に、このような屈曲バスバー部材とは異なる形状のバスバー部材が、含まれていてもよい。

径方向分岐８１は、屈曲部８３とは反対側の他端部に、端子部８４を有する。端子部８４は、上面視においてＵ字状に湾曲する。端子部８４の先端は、径方向内側へ向けられている。端子部８４は、モータ１に組み込まれたときに、上述した複数の中性点用端子部５４１〜５４６の１つとなる。なお、端子部８４は、Ｕ字状に湾曲する形状に限られず、導線４３１と電気的に接続できる形状であればよい。

また、周方向分岐８２は、第１板状部８２１と第２板状部８２２とを有する。第１板状部８２１は、周方向分岐８２の屈曲部８３とは反対側の他端部から、略周方向に沿って、平板状に広がる。第２板状部８２２は、第１板状部８２１と屈曲部８３との間において、略周方向に沿って、平板状に広がる。このように、第１板状部８２１および第２板状部８２２をいずれも平板状とすれば、後述する第１接続面８５および第２接続面８６が、平面となる。このため、第１接続面８５および第２接続面８６が曲面の場合と比べて、これらの面の接触が安定する。したがって、第１接続面８５と第２接続面８６とを、容易に溶接できる。

中性点用バスバー５４を作製するときには、バスバー部材８０の第１板状部８２１の他端部付近の径方向外側の面（以下「第１接続面８５」と称する）と、他のバスバー部材８０の第２板状部８２２の径方向内側の面（以下「第２接続面８６」と称する）とを、接触させる。このとき、第１接続面８５の軸方向の高さと、第２接続面８６の軸方向の高さとを一致させる。そして、第１接続面８５と第２接続面８６とを溶接する。これにより、２つのバスバー部材８０が、強固に固定されるとともに、電気的に接続される。また、複数のバスバー部材８０に対して、このような溶接を順次に行うによって、複数のバスバー部材８０が周方向に連なる。その結果、図６および図７のような、単一の導体である中性点用バスバー５４が得られる。

本実施形態では、バスバー部材８０の第１接続面８５を有する第１接続部８８と、他のバスバー部材８０の第２接続面８６を有する第２接続部８９とが、溶接により接続される。第１接続部８８と第２接続部８９とは、互いに溶接されて接続部８７を構成する。接続部８７は、溶接により熱変形した部分であり、２つのバスバー部材８０を繋ぐ部分である。

特に、本実施形態では、第１接続面８５と第２接続面８６とが、抵抗溶接により接続される。抵抗溶接を利用すれば、他の溶接方法を利用する場合より、第１接続面８５と第２接続面８６とを容易に接続できる。また、抵抗溶接を行うと、第１接続面８５と第２接続面８６とは、図８および図９にクロスハッチングで示したような、略円形の抵抗溶接領域８５１，８６１において、互いに接続される。したがって、バスバー部材８０の上縁や下縁に、溶接に伴う変形が生じにくい。

また、抵抗溶接以外にも、ＴＩＧ溶接のようなアーク溶接を利用して、第１接続部８８と第２接続部８９とを接続してもよい。アーク溶接の場合は、図１０に示すように、バスバー部材８０のエッジ部分等において溶接を行うことができる。図１０の例では、溶接を行うＴＩＧ溶接領域８７１において、隣り合う２つのバスバー部材８０のエッジ部分同士が、溶接により熱変形して繋がれる。そして、その繋がれた部分が、接続部８７となる。ただし、ＴＩＧ溶接領域８７１は、バスバー部材８０のエッジ部分には限定されず、２つのバスバー部材８０の互いに隣接する部分であればよい。

ここで、図６のように、溶接後の中性点用バスバー５４が占める中心軸９周りの角度範囲をθｏ、中性点用バスバー５４が有する端子部の数をｍ、第１板状部８２１の中心軸９側の面と第２接続面８６とがなす平角より小さい角度をθａとする。そうすると、角度θａは、各バスバー部材８０の第１板状部８２１を一辺とする正多角形の１つの内角に等しくなるから、次の式（１）を満たす。本実施形態では、θｏ≒１８０°，ｍ＝６，θａ≒１５０°であり、式（１）を満たしている。
θａ≒π−θｏ／ｍ （１）

また、本実施形態では、互いに溶接される第１接続面８５と第２接続面８６とが、中心軸９に対して径方向に重なる。このため、各バスバー部材８０が、隣接するバスバー部材８０によって、径方向に位置決めされる。したがって、各バスバー部材８０の径方向の位置ずれが、生じにくい。また、第１接続面８５と第２接続面８６とを周方向に重ねた場合、接続部８７を広くとろうとすると、当該接続部８７を覆うために、バスバーホルダ５５を径方向に拡張する必要がある。しかし、端子部８４を露出させる必要があるため、接続部８７の面積には制限が生じる。これに対し、第１接続面８５と第２接続面８６とを径方向に重ねた場合は、接続部８７を覆うためにバスバーホルダ５５を径方向に拡張する必要はない。したがって、第１接続面８５と第２接続面８６とを周方向に重ねる場合と比べて、接続部８７を広くとることができる。このため、第１接続部８８と第２接続部８９とを、より強固に接続できる。

＜２−４．バスバーユニットの製造手順について＞
図１１は、バスバーユニット２３の製造手順を示すフローチャートである。バスバーユニット２３を製造するときには、まず、複数のバスバー部材８０を準備する（ステップＳ１）。各バスバー部材８０は、金属製の板材を、プレス機で厚み方向に屈曲させることにより得られる。金属板を厚み方向のみに曲げることで、各バスバー部材８０を容易に得ることができる。また、各バスバー部材８０を精度よく作製できる。

次に、複数のバスバー部材８０を互いに接続することにより、中性点用バスバー５４を作製する（ステップＳ２）。ここでは、上述の通り、各バスバー部材８０の第１接続面８５と、それに隣接するバスバー部材８０の第２接続面８６とを、溶接する。これにより、単一の導体である中性点用バスバー５４が得られる。

続いて、Ｕ相用バスバー５１、Ｖ相用バスバー５２、およびＷ相用バスバー５３を準備する（ステップＳ３）。Ｕ相用バスバー５１、Ｖ相用バスバー５２、およびＷ相用バスバー５３は、例えば、金属製の板材をプレス機で屈曲させることにより得られる。なお、Ｕ相用バスバー５１、Ｖ相用バスバー５２、およびＷ相用バスバー５３を準備するタイミングは、ステップＳ１〜Ｓ２より前であってもよく、ステップＳ１〜Ｓ２と同時であってもよい。

Ｕ相用バスバー５１、Ｖ相用バスバー５２、Ｗ相用バスバー５３、および中性点用バスバー５４が揃うと、次に、樹脂成型用の金型の内部に、これらのバスバー５１〜５４を配置する（ステップＳ４）。ここでは、上下方向に配置された一対の金型により形成される空洞に、各バスバー５１〜５４の少なくとも一部分が配置される。中性点用バスバー５４については、接続部８７の少なくとも一部分が、金型内の空洞に配置される。

続いて、金型内の空洞に、溶融樹脂を流し込む（ステップＳ５）。溶融樹脂は、金型に設けられたゲートから流し込まれ、Ｕ相用バスバー５１、Ｖ相用バスバー５２、Ｗ相用バスバー５３、および中性点用バスバー５４の表面に接触しつつ、空洞内に広がる。

そして、金型内の空洞に溶融樹脂が行き渡ると、金型内の溶融樹脂を、冷却して固化させる（ステップＳ６）。金型内の溶融樹脂は、固化されることにより、バスバーホルダ５５となる。また、溶融樹脂の固化とともに、Ｕ相用バスバー５１、Ｖ相用バスバー５２、Ｗ相用バスバー５３、および中性点用バスバー５４と、バスバーホルダ５５とが、互いに固定される。これにより、バスバーユニット２３が得られる。

その後、一対の金型を開き、金型からバスバーユニット２３を離型させる（ステップＳ７）。

このように、本実施形態のバスバーユニット２３は、インサート成型により得られる。インサート成型を利用すれば、バスバーホルダ５５の成型と、各バスバー５１〜５４に対するバスバーホルダ５５の固定とを、同時に行うことができる。したがって、バスバーホルダ５５を単独で成型した後に、当該バスバーホルダ５５に各バスバー５１〜５４を固定する場合と比べて、バスバーユニット２３の製造工程を短縮できる。

また、インサート成型を利用すれば、接続部８７の少なくとも一部分を、バスバーホルダ５５を構成する樹脂で、完全に覆うことができる。このため、衝撃に対する接続部８７の固定強度を、より高めることができる。

＜３．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

図１２は、一変形例に係るバスバーユニット２３Ｂの部分分解斜視図である。図１２の例では、バスバーホルダ５５Ｂが、中性点用バスバー５４Ｂとは別に成型される。バスバーホルダ５５Ｂは、その上面から下側へ向けて凹むバスバー保持溝５５１Ｂを有する。そして、バスバーホルダ５５Ｂの成型後に、バスバーホルダ５５Ｂのバスバー保持溝５５１Ｂに、中性点用バスバー５４Ｂが嵌められる。このとき、中性点用バスバー５４Ｂの、接続部８７Ｂの少なくとも一部分が、バスバー保持溝５５１Ｂ内に配置される。このようにすれば、難度の高いインサート成型を行うことなく、中性点用バスバー５４Ｂをバスバーホルダ５５Ｂに保持させることができる。

図１３は、他の変形例に係る中性点用バスバー５４Ｃの上面図である。図１３の例では、各バスバー部材８０Ｃの周方向分岐８２Ｃが、第３板状部８２３Ｃを有する。第３板状部８２３Ｃは、第１板状部８２１Ｃの屈曲部８３Ｃとは反対側の端部から、径方向外側へ向けて平板状に広がる。そして、第３板状部８２３Ｃと、隣り合うバスバー部材８０Ｃの径方向分岐８１Ｃとが、溶接される。すなわち、図１３の例では、第３板状部８２３Ｃが第１接続面８５Ｃを有し、径方向分岐８１Ｃが屈曲部８３側の端部付近に第２接続面８６Ｃを有する。このため、第１接続面８５Ｃと第２接続面８６Ｃとが、周方向に重なる。

図１３の例において、溶接後の中性点用バスバー５４Ｃが占める中心軸周りの角度範囲をθｏ、中性点用バスバー５４Ｃが有する端子部の数をｍ、第１板状部８２１Ｃの中心軸側の面と第２接続面８６Ｃとがなす平角より小さい角度をθａ、第１板状部８２１Ｃの中心軸側の面と第１接続面８５Ｃとがなす平角より小さい角度をθｂとする。そうすると、角度θａおよび角度θｂは、いずれも、各バスバー部材８０Ｃの第１板状部８２１Ｃと中心軸とを結んで形成される二等辺三角形の底角の補角に等しくなるから、次の式（２）を満たす。図１３の例では、θｏ≒１８０°，ｍ＝６，θａ≒θｂ≒１０５°であり、式（２）を満たしている。
θａ≒θｂ≒（π＋θｏ／ｍ）／２ （２）

図１４は、他の変形例に係る中性点用バスバー５４Ｄの上面図である。図１４の中性点用バスバー５４Ｄは、複数の第１バスバー部材８０１Ｄと、１つの第２バスバー部材８０２Ｄとを有する。第１バスバー部材８０１Ｄは、上記実施形態のバスバー部材８０と同じく、径方向分岐８１Ｄ、周方向分岐８２Ｄ、および屈曲部８３Ｄを有する屈曲バスバー部材である。ただし、周方向分岐８２Ｄの周方向の長さは、上記実施形態の周方向分岐８２の周方向の長さより短い。また、径方向分岐８１Ｃは、屈曲部８３Ｃとは反対側の他端部に、端子部８４Ｄを有する。

一方、第２バスバー部材８０２Ｄは、第１バスバー部材８０１Ｄとは異なる形状を有する。図１４のように、第２バスバー部材８０２Ｄは、モータの中心軸に対して略周方向に延びる。

図１４の例では、各第１バスバー部材８０１Ｄの周方向分岐８２Ｄの径方向内側の面が、第１接続面８５Ｄとなる。また、第２バスバー部材８０２Ｄは、その径方向外側の面に、複数の第２接続面８６Ｄを有する。そして、複数の第２接続面８６Ｄに、各第２バスバー部材８０Ｄの第１接続面８５Ｄが、溶接される。図１４の構造を採用すれば、第２バスバー部材８０２Ｄの径方向外側の面の任意の箇所に、第１バスバー部材８０１Ｄを接続できる。したがって、端子部８４Ｄの周方向の間隔が一定でない場合にも対応できる。

図１５は、他の変形例に係る中性点用バスバー５４Ｅの上面図である。図１５の例では、複数のバスバー部材８０Ｅが、板厚方向ではなく、板面に沿う方向に曲げ加工されている。すなわち、金属製の板材を、プレス機等で、板面に沿う方向に屈曲させることにより、径方向分岐８１Ｅ、周方向分岐８２Ｅ、および屈曲部８３Ｅを有する屈曲バスバー部材を得る。そして、各バスバー部材８０Ｅの周方向分岐８２Ｅの下面と、隣接するバスバー部材８０Ｅの上面とが、溶接される。したがって、第１接続部と第２接続部とが、モータの中心軸に対する軸方向に重なる。このようにすれば、中性点用バスバー５４Ｅの軸方向の寸法を、より抑制できる。

また、図１５の例では、複数のバスバー部材８０Ｅを、板厚方向ではなく板面に沿う方向に曲げ加工して屈曲バスバー部材を得ていたが、プレス機等で板材から屈曲した形状を打ち抜くことにより、屈曲バスバー部材を得てもよい。

また、上記の実施形態では、中性点用バスバー５４と他のバスバー５１〜５３とが、径方向に重なっていなかった。しかしながら、中性点用バスバーと他のバスバーとを、径方向に重なるように配置してもよい。ただし、中性点用バスバーの径方向内側に他のバスバーを配置する場合には、中性点用バスバーの各端子部を、第１接続部８８より径方向外側に配置することが好ましい。また、中性点用バスバーの径方向外側に他のバスバーを配置する場合には、中性点用バスバーの各端子部を、第１接続部８８より径方向内側に配置することが好ましい。すなわち、中性点用バスバーの各端子部を、第１接続部８８に対して、他のバスバーとは反対側に配置することが好ましい。このようにすれば、複数のバスバーを、全体として効率よく配置できる。

また、上記の実施形態では、第１接続部と第２接続部とを溶接していた。しかしながら、第１接続部と第２接続部とを、溶接以外の方法で接続してもよい。例えば、第１接続部と第２接続部とを、半田付けやかしめを利用して接続してもよい。半田付けを利用する場合には、第１接続部の半田が付着した部分、半田、および第２接続部の半田が付着した部分が、接続部となる。また、かしめを利用する場合には、隣り合うバスバー部材のかしめにより互いに接触する部分が、接続部となる。

また、上記の実施形態では、中性点用バスバーに本発明を適用したときの例を説明したが、本発明の構造を、Ｕ相用バスバー、Ｖ相用バスバー、またはＷ相用バスバーに適用してもよい。

また、各部材の細部の形状については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、バスバーユニットおよびモータに利用できる。

１ モータ
２ 静止部
３ 回転部
９ 中心軸
２１ ハウジング
２２ ステータ
２３，２３Ａ，２３Ｂ バスバーユニット
２４ 下軸受部
２５ 上軸受部
３１ シャフト
３２ ロータ
４１ ステータコア
４２ インシュレータ
４３，４３Ａ コイル
５１ Ｕ相用バスバー
５２ Ｖ相用バスバー
５３ Ｗ相用バスバー
５４，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄ，５４Ｅ 中性点用バスバー
５４Ａ バスバー
５５，５５Ａ，５５Ｂ バスバーホルダ
６１ ロータコア
６２ マグネット
６３ マグネットホルダ
７０ 回路基板
８０，８０Ａ，８０Ｃ，８０Ｄ，８０Ｅ バスバー部材
８１，８１Ａ，８１Ｃ，８１Ｄ，８１Ｅ 径方向分岐
８２，８２Ａ，８２Ｃ，８２Ｄ，８２Ｅ 周方向分岐
８３，８３Ａ，８３Ｃ，８３Ｄ，８３Ｅ 屈曲部
８４，８４Ａ，８４Ｄ 端子部
８５，８５Ａ，８５Ｃ，８５Ｄ 第１接続面
８６，８６Ａ，８６Ｃ，８６Ｄ 第２接続面
８７，８７Ａ，８７Ｂ 接続部
８８，８８Ａ 第１接続部
８９，８９Ａ 第２接続部
４３１ 導線
５１１，５１２ Ｕ相用端子部
５２１，５２２ Ｖ相用端子部
５３１，５３２ Ｗ相用端子部
５４１〜５４６ 中性点用端子部
５５１Ｂ バスバー保持溝
８０１Ｄ 第１バスバー部材
８０２Ｄ 第２バスバー部材
８２１，８２１Ｃ 第１板状部
８２２ 第２板状部
８２３Ｃ 第３板状部
８５１，８６１ 抵抗溶接領域
８７１ ＴＩＧ溶接領域
Ｎ 中性点
ＵＧ Ｕ相コイル群
ＶＧ Ｖ相コイル群
ＷＧ Ｗ相コイル群

Claims (20)

1. モータに用いられるバスバーユニットであって、
   前記モータのコイルに電気的に接続されるバスバーと、
   前記バスバーを保持する樹脂製のバスバーホルダと、
   を有し、
   前記バスバーは、複数の金属製のバスバー部材を有し、
   複数の前記バスバー部材は、前記コイルを構成する導線が接続される端子部と、第１接続部と、を有する第１バスバー部材を含み、
   前記第１バスバー部材の前記第１接続部と、複数の前記バスバー部材のうちの他の１つである第２バスバー部材に設けられた第２接続部とが接続されて接続部を構成し、かつ、前記バスバーの前記接続部の少なくとも一部分が、前記バスバーホルダに保持されるバスバーユニット。
2. 請求項１に記載のバスバーユニットにおいて、
   前記第１接続部および前記第２接続部の少なくとも一部分が、前記バスバーホルダに接触するバスバーユニット。
3. 請求項１または請求項２に記載のバスバーユニットにおいて、
   前記第１バスバー部材は、径方向に延びる径方向分岐、周方向に広がる周方向分岐、および前記径方向分岐の一端部と前記周方向分岐の一端部との間に介在する屈曲部を有する屈曲バスバー部材であるバスバーユニット。
4. 請求項３に記載のバスバーユニットにおいて、
   前記径方向分岐は、前記周方向分岐の前記一端部から、径方向内側へ向けて延びているバスバーユニット。
5. 請求項１から請求項４までのいずれかに記載のバスバーユニットにおいて、
   前記端子部は、前記バスバーの両端の一方に位置し、
   前記第１接続部は、前記バスバーの両端の他方に位置するバスバーユニット。
6. 請求項１から請求項５までのいずれかに記載のバスバーユニットにおいて、
   前記第１バスバー部材と、前記第２バスバー部材とは、異なる形状であるバスバーユニット。
7. 請求項１から請求項６までのいずれかに記載のバスバーユニットにおいて、
   前記第１接続部は、第１接続面を有し、
   前記第２接続部は、第２接続面を有し、
   前記第１接続面と前記第２接続面とが接続されるバスバーユニット。
8. 請求項７に記載のバスバーユニットにおいて、
   前記第１接続面の前記軸方向の高さと、前記第２接続面の前記軸方向の高さとが、等しいバスバーユニット。
9. 請求項１から請求項８までのいずれかに記載のバスバーユニットにおいて、
   前記バスバーホルダは、前記第１バスバー部材および前記第２バスバー部材とは別に成型された樹脂成型品であるバスバーユニット。
10. 請求項１から請求項８までのいずれかに記載のバスバーユニットにおいて、
    前記バスバーホルダは、前記接続部の少なくとも一部分をインサート部品とする樹脂成型品であるバスバーユニット。
11. 請求項１から請求項１０までのいずれかに記載のバスバーユニットにおいて、
    前記バスバーホルダは、バスバー保持溝を有し、
    前記第２バスバー部材の少なくとも一部分が、前記バスバー保持溝に嵌まるバスバーユニット。
12. 請求項１から請求項１１までのいずれかに記載のバスバーユニットにおいて、
    前記第１接続部と前記第２接続部とが、溶接されるバスバーユニット。
13. 請求項１から請求項１２までのいずれかに記載のバスバーユニットにおいて、
    前記第１接続部と前記第２接続部とが、前記中心軸に対する径方向に重なるバスバーユニット。
14. 請求項１から請求項１２までのいずれかに記載のバスバーユニットにおいて、
    前記第１接続部と前記第２接続部とが、前記中心軸に対する周方向に重なるバスバーユニット。
15. 請求項１から請求項１２までのいずれかに記載のバスバーユニットにおいて、
    前記第１接続部と前記第２接続部とが、前記中心軸に対する軸方向に重なるバスバーユニット。
16. 請求項１から請求項１５までのいずれかに記載のバスバーユニットにおいて、
    前記第１バスバー部材は、板面に沿う方向に屈曲する板材からなるバスバーユニット。
17. 請求項１から請求項１５までのいずれかに記載のバスバーユニットにおいて、
    前記第１バスバー部材は、厚み方向に屈曲する板材からなるバスバーユニット。
18. 請求項１から請求項１７までのいずれかに記載のバスバーユニットにおいて、
    前記第２バスバー部材は、厚み方向に屈曲する板材からなるバスバーユニット。
19. 請求項１から請求項１８のいずれかに記載のバスバーユニットにおいて、
    前記第１バスバー部材および前記第２バスバー部材は、Ｕ相用、Ｖ相用、またはＷ相用であるバスバーユニット。
20. 静止部と、
    前記中心軸を中心として回転可能に支持される回転部と、
    を有し、
    前記静止部は、
    前記中心軸に対して周方向に配列された複数のコイルと、
    請求項１から請求項１９までのいずれかに記載のバスバーユニットと、
    を有し、
    前記回転部は、
    前記複数のコイルの磁芯と対向するマグネット
    を有するモータ。

Images