JP6455585B2 - 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、円環状に配列された複数のコイルと接続されるため、円環状または円弧状に形成されることが多い。しかしながら、材料となる銅板をプレス機で円環状または円弧状に打ち抜くと、銅板に無駄な部分が生じ、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、特許第３７１７８３２号明細書には、銅板等の導電性金属板材をプレス装置で帯状に打ち抜いた帯状成形素材を、厚さ方向に湾曲させて、バスバーを作製することが記載されている（段落００２１）。当該公報では、帯状成形素材を並列に打ち抜くことで、歩留まりを向上させることができるとされている（段落００７０）。
特許第３７１７８３２号明細書

しかしながら、特許第３７１７８３２号明細書では、略Ｃ字状のバスバーから、複数のタブが突出している（段落００２２）。これらのタブは、導電性金属板材をプレス装置で打ち抜くときに、それと同時に打ち抜かれるものである。したがって、バスバーとタブとは、１回のプレス工程を経ることにより連結された状態で一体成形される（段落００２２）。

このように、特許第３７１７８３２号明細書の構造では、複数のタブにより、プレス工程において打ち抜かれる帯状成形素材の形状が複雑化する。このため、導電性金属板材に依然として無駄な部分が残る。モータの製造コストをより削減するためには、材料の歩留まりをより高めることが求められる。

ただし、複数のバスバーを含むバスバーユニットを用いる場合には、これらのバスバーが互いに接触することを避けながら、バスバーユニット全体のサイズを抑えなければならない。すなわち、材料の歩留まりを高め、かつ、バスバーユニットのサイズを抑えることができる構造が求められている。

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、材料の歩留まりを高め、かつ、バスバーユニットのサイズを抑え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、複数の金属製のバスバーを有し、複数の前記バスバーの少なくとも１つは、前記モータの中心軸に対して略周方向に延びる本体部と、前記モータのコイルに電気的に接続される第１端子部と、前記本体部の一方の端部と前記第１端子部とを繋ぐブリッジ部と、を有し、前記ブリッジ部は、複数の前記バスバーの他の少なくとも１つを跨ぎ、前記本体部の軸方向位置と、前記第１端子部の軸方向位置とが、少なくとも部分的に重な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、本体部の途中から第１端子部を突出させる必要がない。このため、材料の歩留まりを高めることができる。また、１つのバスバーの本体部と、他のバスバーとを、径方向に重なる位置に配置しながら、径方向に第１端子部を延ばし、かつ、両バスバーの接触を避けることができる。その結果、バスバーユニットのサイズを抑えることができる。

図１は、第１実施形態に係るバスバーユニットの縦断面図である。 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Ｕ相用バスバー、Ｖ相用バスバー、およびＷ相用バスバーの上面図である。 図７は、第２実施形態に係るＵ相用バスバー、Ｖ相用バスバー、およびＷ相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ユニットの製造手順を示すフローチャートである。 図９は、Ｕ相用バスバーの作製時の様子を示した図である。 図１０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。

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の縦断面図である。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、２つの金属製のバスバー５１Ａ，５２Ａを有する。

２つのバスバー５１Ａ，５２Ａのうちの一方のバスバー５１Ａは、本体部５１０Ａと、第１端子部５１１Ａと、ブリッジ部５１３Ａとを有する。本体部５１０Ａは、モータの中心軸９Ａに対して略周方向に延びる。第１端子部５１１Ａは、モータのコイル４３Ａに電気的に接続される。本体部５１０Ａの軸方向位置と、第１端子部５１１Ａの軸方向位置とは、少なくとも部分的に重なる。

本体部５１０Ａの一方の端部と第１端子部５１１Ａとは、アーチ型のブリッジ部５１３Ａにより繋がれる。また、図１に示すように、ブリッジ部５１３Ａは、他方のバスバー５２Ａを跨ぐ。

このように、このバスバーユニット２３Ａでは、本体部５１０Ａの端部から、ブリッジ部５１３Ａを介して第１端子部５１１Ａが延びている。このため、本体部５１０Ａの途中から第１端子部５１１Ａを軸方向または径方向に突出させる必要がない。これにより、材料の歩留まりを高めることができる。また、一方のバスバー５１Ａの本体部５１０Ａと、他方のバスバー５２Ａとを、径方向に重なる位置に配置しながら、径方向に第１端子部５１１Ａを延ばし、かつ、両バスバー５１Ａ，５２Ａの接触を避けることができる。その結果、バスバーユニット２３Ａのサイズを抑えることができる。

＜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。なお、バスバー５１〜５４と回路基板７０とを電気的に接続するためのインターフェースが存在してもよい。

＜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、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の上面図である。図７は、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の斜視図である。図６および図７に示すように、本実施形態の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、いずれも、屈曲した帯状の板材である。これらのバスバー５１〜５３は、接近して配置されているものの、バスバーホルダ５５により互いに絶縁される。

Ｕ相用バスバー５１は、本体部５１０、第１端子部５１１、第２端子部５１２、およびブリッジ部５１３を有する。本体部５１０は、Ｖ相用バスバー５２より径方向内側において、略周方向に延びる。第１端子部５１１は、後述するＶ相用バスバー５２の弧状部５２０より、径方向外側に位置する。本実施形態では、本体部５１０の軸方向の中央位置と、第１端子部５１１の軸方向の中央位置とが、略同一である。本体部５１０の一方の端部と、第１端子部５１１とは、アーチ型のブリッジ部５１３を介して繋がる。また、第２端子部５１２は、本体部５１０の他方の端部から、径方向外側へ延びる。

第１端子部５１１および第２端子部５１２は、上面視において略Ｕ字状である。第１端子部５１１および第２端子部５１２のそれぞれの先端は、径方向内側へ向けられる。第１端子部５１１および第２端子部５１２は、モータ１に組み込まれたときに、上述したＵ相用端子部５１１，５１２となる。

Ｖ相用バスバー５２は、弧状部５２０と、一対の端子部５２１，５２２とを有する。弧状部５２０は、Ｕ相用バスバー５１およびＷ相用バスバー５３の各本体部５１０．５３０より径方向外側、かつ、Ｕ相用バスバー５１およびＷ相用バスバー５３の各第１端子部５１１，５３２より径方向内側において、略周方向に延びる。一対の端子部５２１，５２２は、弧状部５２０の周方向の両端から、それぞれ径方向外側へ延びる。

一対の端子部５２１，５２２は、上面視において略Ｕ字状である。一対の端子部５２１，５２２のそれぞれの先端は、径方向内側へ向けられる。一対の端子部５２１，５２２は、モータ１に組み込まれたときに、上述したＶ相用端子部５２１，５２２となる。

Ｗ相用バスバー５３は、本体部５３０、第１端子部５３２、第２端子部５３１、およびブリッジ部５２３を有する。本体部５３０は、Ｖ相用バスバー５２より径方向内側において、略周方向に延びる。第１端子部５３２は、Ｖ相用バスバー５２の弧状部５２０より、径方向外側に位置する。本実施形態では、本体部５３０の軸方向の中央位置と、第１端子部５３２の軸方向の中央位置とが、略同一である。本体部５３０の一方の端部と、第１端子部５３２とは、アーチ型のブリッジ部５３３を介して繋がる。また、第２端子部５３１は、本体部５３０の他方の端部から、径方向外側へ延びる。

第１端子部５３２および第２端子部５３１は、上面視において略Ｕ字状である。第１端子部５３２および第２端子部５３１のそれぞれの先端は、径方向内側へ向けられる。第１端子部５３２および第２端子部５３１は、モータ１に組み込まれたときに、上述したＷ相用端子部５３２，５３１となる。

このように、本実施形態の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、それぞれ、屈曲した板材であり、その両端に端子部を有する。すなわち、本実施形態の各バスバー５１〜５３は、本体部５１０，５３０や弧状部５２０の途中から端子部を突出させていない。このような構造を採ることで、材料の歩留まりを高めることができる。

特に、Ｕ相用バスバー５１の本体部５１０、第１端子部５１１、および第２端子部５１２と、Ｖ相用バスバー５２の弧状部５２０および一対の端子部５２１，５２２と、Ｗ相用バスバー５３の本体部５１０、第１端子部５１１、および第２端子部５１２とは、いずれも、板材の厚み方向のみに屈曲する。このため、各バスバー５１〜５３の製造時に、これらの部分を容易に形成することができる。

Ｕ相用バスバー５１のブリッジ部５１３は、Ｖ相用バスバー５２の弧状部５２０の上側を、アーチ状に跨ぐ。これにより、Ｕ相用バスバー５１の本体部５１０とＶ相用バスバー５２の弧状部５２０とを、径方向に重なる位置に配置しながら
、Ｕ相用バスバー５１の第１端子部５１１を径方向に延ばすことができる。また、Ｕ相用バスバー５１とＶ相用バスバー５２との接触を避けることができる。

Ｗ相用バスバー５３のブリッジ部５３３は、Ｖ相用バスバー５２の弧状部５２０の下側を、アーチ状に跨ぐ。これにより、Ｗ相用バスバー５３の本体部５３０とＶ相用バスバー５２の弧状部５２とを、径方向に重なる位置に配置しながら、Ｗ相用バスバー５３の第１端子部５３２を径方向に延ばすことができる。また、Ｗ相用バスバー５３とＶ相用バスバー５２との接触を避けることができる。

また、本実施形態では、Ｕ相用バスバー５１のブリッジ部５１３、Ｖ相用バスバー５２の弧状部５２０、およびＷ相用バスバー５３のブリッジ部５３３が、平面視において相互に交差する。このように、３つのバスバー５１〜５３を平面視において重なる位置に配置することで、３つのバスバー５１〜５３の全体としてのサイズが小型化される。

なお、本実施形態では、Ｕ相用バスバー５１のブリッジ部５１３が、Ｖ相用バスバー５２の上側を通り、Ｗ相用バスバー５３のブリッジ部５３３が、Ｖ相用バスバー５２の下側を通る。しかしながら、Ｕ相用バスバー５１のブリッジ部５１３が、Ｖ相用バスバー５２の下側を通り、Ｗ相用バスバー５３のブリッジ部５３３が、Ｖ相用バスバー５２の上側を通ってもよい。

また、本実施形態では、Ｕ相用バスバー５１のブリッジ部５１３が、天板部５１４を有する。天板部５１４は、Ｖ相用バスバー５２の弧状部５２０の上側に位置する。また、天板部５１４は、中心軸９に対して略垂直に広がる。このように、ブリッジ部５１３に平坦な天板部５１４を設けることで、ブリッジ部５１３の上方への突出を抑えることができる。その結果、Ｕ相用バスバー５１の軸方向の高さを抑制できる。

また、本実施形態では、Ｗ相用バスバー５３のブリッジ部５３３が、天板部５３４を有する。天板部５３４は、Ｖ相用バスバー５２の弧状部５２０の下側に位置する。また、天板部５３４は、中心軸９に対して略垂直に広がる。このように、ブリッジ部５３３に平坦な天板部５３４を設けることで、ブリッジ部５３３の下方への突出を抑えることができる。その結果、Ｗ相用バスバー５３の軸方向の高さを抑制できる。

また、本実施形態の構造では、Ｕ相用バスバー５１とＷ相用バスバー５３とを、同一形状とすることができる。このため、同一形状のバスバーを多量に製造し、それらのバスバーを、Ｕ相用バスバー５１またはＷ相用バスバー５３として用いることができる。これにより、材料の無駄をより減らすことができる。

また、本実施形態では、Ｕ相用バスバー５１の本体部５１０と、Ｗ相用バスバー５３の本体部５３０とが、互いに異なる周方向位置に配置される。このため、Ｕ相用バスバー５１の本体部５１０と、Ｗ相用バスバー５３の本体部５３０とが、径方向に重ならない。これにより、複数のバスバー５１〜５３の径方向の重なりを減らすことができる。その結果、バスバーユニット２３全体の径方向の寸法が、より抑制される。

このように、ＵＶＷ相のような複数相のコイルが周方向に交互に配置される場合、各相用のバスバーを複雑に絡み合うように配置する必要がある。そのような場合においても、本実施形態のように、２つ以上のバスバーの本体部を同一の径方向位置に配置すれば、バスバーユニットを径方向に小型化できる。

＜２−４．バスバーユニットの製造手順について＞ 図８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、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、それぞれ準備する（ステップＳ１）。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、上述の通り、金属製の板材をプレス機で屈曲させることにより形成される。

図９は、Ｕ相用バスバー５１の作製時の様子を示した図である。図９では、プレス機による加工の向きが、破線矢印で示されている。なお、破線矢印は、加工後の図に示している。Ｕ相用バスバー５１を作製するときには、まず、１本の帯状の金属板９０を、その板面に沿う方向に屈曲させる。これにより、図９中の上から２段目の図のように、金属板９０が、略Ｓ字状に湾曲する。すなわち、金属板９０が、略同方向に延びる二箇所のストレート部９１，９２と、これらの間を斜めに繋ぐ中継部９３とを有する状態となる。次に、中継部９３を厚み方向に屈曲させて、二箇所のストレート部９１，９２を、同一の高さ位置に配置する。そうすると、図９中の上から３段目の図のように、中継部９３がアーチ状に湾曲する。その結果、ブリッジ部５１３が形成される。

続いて、２つのストレート部９１，９２を、それぞれ厚み方向に屈曲させる。これにより、図９中の上から４段目の図のように、本体部５１０、第１端子部５１１、および第２端子部５１２が形成される。その結果、本体部５１０、第１端子部５１１、第２端子部５１２、およびブリッジ部５１３を有するＵ相用バスバー５１が得られる。

なお、図９の上から２段目の図のように、中継部９３は、傾斜部９３１と一対の垂直部９３２とを有していてもよい。傾斜部９３１は、２つのストレート部９１，９２に対して、斜めに延びる。一対の垂直部９３２は、傾斜部９３１の両端部と、各ストレート部９１，９２との間に位置し、ストレート部９１，９２に対して略垂直に延びる。このような垂直部９３２があれば、２つのストレート部９１，９２の径方向の間隔を、広くとることができる。したがって、Ｕ相用バスバー５１とＶ相用バスバー５２との間に、絶縁のための距離をより広くとることができる。また、垂直部９３２があれば、中継部９３を径方向に長くとることができる。したがって、中継部９３を厚み方向に屈曲させやすい。

仮に、製造後のＵ相用バスバー５１の板厚方向の屈曲のみを展開したとすると、図９の上から２番目の図の状態となる。すなわち、本体部５１０および第２端子部５１２に相当するストレート部９１と、第１端子部５１１に相当するストレート部９２とが、略同方向に延び、かつ、ブリッジ部５１３に相当する中継部９３が、ストレート部９１，９２とは異なる方向に延びた状態となる。この形状は、従来技術ほど複雑な形状ではない。したがって、図９の上から２段目の図のような形状をプレス加工で打ち抜いたとしても、従来よりも歩留まりを高めることができる。

なお、Ｗ相用バスバー５３は、Ｕ相用バスバー５１と同形状であるため、図９と同じ手順で作製できる。また、Ｖ相用バスバー５２は、金属板９０を、厚み方向のみに屈曲させて、弧状部５２０および一対の端子部５２１，５２２を形成することにより得られる。

次に、中性点用バスバー５４を準備する（ステップＳ２）。中性点用バスバー５４は、例えば、複数のバスバー部材を、互いに接続することにより得られる。各バスバー部材は、例えば、帯状の金属板を、厚み方向に屈曲させることにより得られる。なお、中性点用バスバー５４を準備するタイミングは、ステップＳ１より前であってもよく、ステップＳ１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Ｓ３）。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。

続いて、金型内の空洞に、溶融樹脂を流し込む（ステップＳ４）。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。このとき、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の隙間にも、溶融樹脂が入り込む。これにより、接近して配置される３つのバスバー５１〜５３が、互いに絶縁される。

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Ｓ５）。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Ｓ６）。

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、各バスバー５１〜５４の一部分を、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、バスバーユニット２３の全体としての剛性を、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１０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１０の例では、バスバーホルダ５５Ｂが、Ｕ相用バスバー５１Ｂ、Ｖ相用バスバー５２Ｂ、およびＷ相用バスバー５３Ｂ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、Ｕ相用バスバー５１Ｂ、Ｖ相用バスバー５２Ｂ、およびＷ相用バスバー５３Ｂが嵌められる。このとき、各バスバー５１Ｂ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、Ｕ相用バスバー５１Ｂ、Ｖ相用バスバー５２Ｂ、およびＷ相用バスバー５３Ｂをバスバーホルダ５５Ｂに保持させることができる。

また、上記の実施形態では、Ｕ相用バスバー５１およびＷ相用バスバー５３に関して、本体部の軸方向の中央位置と、第１端子部の軸方向の中央位置とが、略同一となっていた。しかしながら、本体部の軸方向位置と、第１端子部の軸方向位置とは、少なくとも部分的に重なっていればよい。

また、上記の実施形態では、Ｕ相用バスバー５１およびＷ相用バスバー５３が、Ｖ相用バスバー５２を跨ぐブリッジ部を有していた。しかしながら、複数のバスバーのうちの１つのみが、他のバスバーを跨ぐブリッジ部を有していてもよい。また、バスバーユニットに含まれる全てのバスバーが、他のバスバーを跨ぐブリッジ部を有していてもよい。

また、上記の実施形態では、Ｕ相用バスバー、Ｖ相用バスバー、およびＷ相用バスバーに本発明の構造を適用したときの例を説明したが、本発明の構造を、中性点用バスバーを含む複数のバスバーに適用してもよい。また、上記の実施形態では、三相同期型のモータに用いられるバスバーユニットについて説明したが、本発明のバスバーユニットは、三相以外の多相同期型のモータに用いられるものであってもよい。

また、上記の実施形態では、図９中の上から１段目に記載された帯状の金属板９０を打ち抜き、当該金属板９０を屈曲させていたが、図９中の上から２段目に記載された略Ｓ字状の金属板を、直接打ち抜いてもよい。その場合にも、打ち抜かれる金属板は、従来ほど複雑な形状ではないため、従来よりも歩留まりを高めることができる。

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 ９，９Ａ 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 コイル ５１，５１Ｂ Ｕ相用バスバー ５１Ａ バスバー ５２，５２Ｂ Ｖ相用バスバー ５２Ａ バスバー ５３，５３Ｂ Ｗ相用バスバー ５４ 中性点用バスバー ５５，５５Ｂ 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 ９０ 金属板 ５１０，５１０Ａ，５３０， 本体部 ５１１，５１１Ａ 第１端子部（Ｕ相用端子部） ５１２ 第２端子部（Ｕ相用端子部） ５１３，５１３Ａ ブリッジ部 ５１４ 天板部 ５２０ 弧状部 ５２１，５２２ 端子部（Ｖ相用端子部） ５２３ ブリッジ部 ５３０ 本体部 ５３１ 第２端子部（Ｗ相用端子部） ５３２ 第１端子部（Ｗ相用端子部） ５３３ ブリッジ部 ５３４ 天板部 ５４１〜５４６ 中性点用端子部 ５５１Ｂ バスバー保持溝 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 (15)

1. モータに用いられるバスバーユニットであって、 複数の金属製のバスバーを有し、 複数の前記バスバーの少なくとも１つは、 前記モータの中心軸に対して略周方向に延びる本体部と、 前記モータのコイルに電気的に接続される第１端子部と、 前記本体部の一方の端部と前記第１端子部とを繋ぐブリッジ部と、を有し、 前記第１端子部は、前記ブリッジ部と繋がると共に、周方向に延びる部分と、前記周方向に延びる部分の端部から径方向に延びると共に、前記モータのコイルと接続される部分と、を有し、 前記ブリッジ部は、複数の前記バスバーの他の少なくとも１つを跨ぎ、 前記本体部の軸方向位置と、前記第１端子部の軸方向位置とが、少なくとも部分的に重なるバスバーユニット。
2. 前記ブリッジ部は、アーチ状である請求項１に記載のバスバーユニット。
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、 前記本体部の軸方向の中央位置と、前記第１端子部の軸方向の中央位置とが、略同一であるバスバーユニット。
4. 請求項１から請求項３までのいずれかに記載のバスバーユニットにおいて、 前記ブリッジ部は、前記中心軸に対して垂直に広がる天板部を有す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、 前記バスバーは屈曲した帯状の板材であり、 少なくとも前記第１端子部は、前記板材の厚み方向のみに屈曲するバスバーユニット。
6. 請求項５に記載のバスバーユニットにおいて、 前記バスバーの板厚方向の屈曲を展開すると、 前記本体部と前記第１端子部とが、略同方向に延び、かつ、 前記ブリッジ部が、前記本体部および前記第１端子部とは異なる方向に延び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、 多相同期型のモータに用いられ、 各相に対応する導線が、複数の前記バスバーに、それぞれ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、 三相同期型のモータに用いられ、 三相に対応する導線が、３つの前記バスバーに、それぞれ接続され、 ３つの前記バスバーのうち、少なくとも２つの前記バスバーが、同一形状であるバスバーユニット。
9. 請求項８に記載のバスバーユニットにおいて、 複数の前記バスバーは、第１バスバー、第２バスバー、および第３バスバーを含み、 前記第１バスバーは、前記第３バスバーの軸方向一方側を通る前記ブリッジ部を有し、 前記第２バスバーは、前記第３バスバーの軸方向他方側を通る前記ブリッジ部を有し、 前記第１バスバーの前記ブリッジ部と、前記第２バスバーの前記ブリッジ部とが、平面視において交差するバスバーユニット。
10. 請求項９に記載のバスバーユニットにおいて、 前記第１バスバーの前記本体部と、前記第２バスバーの前記本体部とが、互いに異なる周方向位置に配置され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、 前記少なくとも１つの前記バスバーは、 前記本体部の他方の端部から径方向に延びる第２端子部をさらに有す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、 複数の前記バスバーを保持する樹脂製のバスバーホルダをさらに有するバスバーユニット。
13. 請求項１２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、複数の前記バスバー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。
14. 請求項１２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、 複数の前記バスバー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。
15. 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１４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。

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