JP6728279B2 - バスバーユニット - Google Patents

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Description

本発明は、回転電機のバスバーユニットに関する。
特許文献1に記載の回転電機では、各相のコイルと回転電機の端子台とを接続する線状導体が樹脂モールド部によって一体に連結された接続部品が開示されている。
また、近年では、回転電機と、該回転電機の電力を変換する電力変換器(例えば、インバータ)等の制御装置と、を近接配置し、回転電機と制御装置とをバスバーを介して接続することが検討されている。
特開2017−79528号公報
回転電機と制御装置とをバスバーを介して接続するに際し、特許文献1の回転電機用接続部品と同様に、バスバーを樹脂モールド部によって一体に連結することが考えられる。しかしながら、バスバーの長さが長い場合、バスバーの製造誤差や樹脂モールド部の成形時における製造誤差等の影響が大きくなり、バスバー両端の端子部を回転電機及び制御装置に接続することが困難となる虞があった。
一方で、各相別のバスバーを、一体化されていない個別のものとすると、バスバーの取り扱い性が悪い。また、バスバー両端の端子部を回転電機及び制御装置に接続する際に、各相別のバスバーそれぞれについて位置合わせ等しなければならず、工程が複雑化するという問題があった。
本発明は、バスバーの端子部を、回転電機及び制御装置に容易に接続することが可能なバスバーユニットを提供する。
本発明は、
一端部に設けられた第1端子部と、他端部に設けられた第2端子部と、を備え、該第1端子部が回転電機の各相のコイルの端子部に接続される、複数のバスバーと、
該複数のバスバーをまとめて覆うカバー部材と、を備えたバスバーユニットであって、
各バスバーは、屈曲部を有し、
前記カバー部材は、少なくとも前記屈曲部の周囲を覆うカバー部と、前記カバー部を支持部材に取り付けるカバー固定部と、を備え、
前記カバー部材は、前記カバー固定部が前記支持部材に取り付けられた状態で、前記複数のバスバーと接触しないように構成されている。
本発明によれば、カバー部が少なくとも屈曲部の周囲を覆うため、バスバーユニットの組立後は、カバー部材によって複数のバスバーを一体として扱うことができる。また、バスバーユニットの端子接続作業時には、複数のバスバーはカバー部内である程度動くことができるため、各バスバーに製造誤差があっても、各バスバーの第1端子部及び第2端子部を容易に接続することができる。
本発明の一実施形態のバスバーユニットが搭載される回転電機の全体構成を示す斜視図である。 図1のバスバーユニットを上方からみた図である。 図2のバスバーユニットをアッパーカバーを外した状態で上方からみた図である。 図2のバスバーユニットのA−A断面図である。 図1の要部拡大図である。
以下、本発明のバスバーユニットの一実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
まず、本発明の一実施形態のバスバーユニットが搭載される回転電機の全体構成を、図1に基づいて説明する。図1に示す回転電機1は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車のような車両に搭載される走行用モータである。但し、本発明の構成は、走行用モータに限らず、発電用モータやその他用途のモータ、又は車両用以外の回転電機(発電機を含む)にも適用可能である。
なお、本明細書では、説明を簡単にするために、回転電機1の前後左右上下を図中に示すように定義し、前方向をFr、後方向をRr、右方向をR、左方向をL、上方向をU、下方向をD、として示す。ただし、図中に示す方向は、回転電機1が搭載される車両等の方向とは無関係である。
図1に示すように、回転電機1は、ステータ12と、ロータ13と、ステータ12及びロータ13を収容するケース11と、を備えている。ロータ13は、円環形状を有し、シャフト(不図示)に外嵌される。ステータ12は、ステータコア121と、ステータコア121に装着されたコイル122と、を備えている。ケース11の内部には、ステータ12及びロータ13に加えて、左上方にコイル122に電力を供給する第1端子台51が設けられると共に、上方に電力変換装置2側のバスバーが接続される第2端子台52が設けられている。また、ケース11の内部には、第1端子台51と第2端子台52とを電気的に接続するバスバーユニット3が設けられている。
ステータコア121は、ロータ13を径方向の外側から取り囲む筒状に形成されており、ケース11にボルト等の締結部材によって固定されている。
コイル122は、U相、V相、W相により構成された3相コイルである。コイル122は、セグメントコイルでもよく、連続した巻線でもよい。
バスバーユニット3は、3本のバスバー30U、30V、30Wと、3本のバスバー30U、30V、30Wをまとめて覆うカバー部材40と、を備える。
図1〜図4に示すように、3本のバスバー30U、30V、30Wは、コイル122と電気的に接続する第1端子台51から電力変換装置2と電気的に接続する第2端子台52へと帯状に延びる。
3本のバスバー30U、30V、30Wはそれぞれ、第1端子部301U、301V、301Wと、第1端子部301U、301V、301Wから前方に延びる第1延在部311U、311V、311Wと、第1延在部311U、311V、311Wの前端部から上方に屈曲する第1屈曲部321U、321V、321Wと、第1屈曲部321U、321V、321Wから上方に延びる第2延在部312U、312V、312Wと、第2延在部312U、312V、312Wの上端部から右方に屈曲する第2屈曲部322U、322V、322Wと、第2屈曲部322U、322V、322Wから右方向に延びる第3延在部313U、313V、313Wと、第3延在部313U、313V、313Wの右端部から前方に屈曲する第3屈曲部323U、323V、323Wと、第3屈曲部323U、323V、323Wから前方に延びる第4延在部314U、314V、314Wと、第4延在部314U、314V、314Wの前端部から上方に屈曲する第4屈曲部324U、324V、324Wと、第4屈曲部324U、324V、324Wから上方に延びる第5延在部315U、315V、315Wと、第5延在部315U、315V、315Wに接続される第2端子部302U、302V、302Wと、を備える。
3本のバスバー30U、30V、30Wは、所定の間隔を維持しながら各延在部311U〜315U、311V〜315V、311W〜315Wが平行に配置されている。なお、3本のバスバー30U、30V、30Wの配置は適宜設定され得るが、本実施形態では、第1端子台51において第1端子部301U、301V、301Wが上方から下方にこの順で配置され、第2端子台52において302U、302V、302Wが右方から左方にこの順で配置される。
ここで、各延在部311U〜315U、311V〜315V、311W〜315Wは、直線状に延びている必要はなく、途中に傾斜部を有していてもよい。本実施形態の第3延在部313U、313V、313Wは、左側から右側に向かうにしたがって前方に傾斜する前傾部313Ua、313Va、313Waと、左側から右側に向かうにしたがって上方に傾斜する上傾部313Ub、313Vb、313Wbと、を有する。
図5に示すように、第1端子部301U、301V、301Wは、前後方向と略垂直な平面を有し、第1延在部311U、311V、311Wの幅と同じ幅で、帯状の第1延在部311U、311V、311Wに接続される首部301Un、301Vn、301Wnと、第1延在部311U、311V、311Wの幅よりも広い締結部301Um、301Vm、301Wmと、を有する。
また、第1端子部301U、301V、301Wは、締結部301Um、301Vm、301Wmに、ボルト931U、931V、931Wが挿入される孔部301Ua、301Va、301Waを有し、孔部301Ua、301Va、301Waにボルト931U、931V、931Wが後方から挿入されることによって第1端子台51に締結されている。そして、第1端子部301U、301V、301Wは、第1端子台51を介して、U相、V相、W相の各相のコイル122の端子部(図示せず)と電気的に接続されている。
第1端子台51は、第1端子部301U、301V、301Wの首部301Un、301Vn、301Wnの幅方向両端及び締結部301Um、301Vm、301Wmに当接する回り止め部511U、511V、511Wを有する。これにより、ボルト931U、931V、931Wによって、第1端子部301U、301V、301Wを第1端子台51に締結する際に、バスバー30U、30V、30Wが回転するのを防止することができる。
第2端子部302U、302V、302Wは、上下方向と略垂直な平面を有し、ボルト932U、932V、932Wが上方から挿入されることによって第2端子台52に締結されている。そして、第2端子部302U、302V、302Wは、第2端子台52を介して、U相、V相、W相の各相の電力変換装置2の端子部(図示せず)と電気的に接続されている。
図2〜図4に示すように、カバー部材40は、第3延在部313U、313V、313Wの上傾部313Ub、313Vb、313Wbよりも右端側の一部と、第3屈曲部323U、323V、323Wと、第4延在部314U、314V、314Wと、を覆っている。3本のバスバー30U、30V、30Wは、カバー部材40の内部では同一平面上で並んで配置されている。
このようにバスバー30U、30V、30Wは、第3屈曲部323U、323V、323Wがカバー部材40で覆われるため、バスバー30U、30Vを前後方向、左右方向、及び上下方向に相対的に移動させても第3屈曲部323U、323V、323Wがカバー部材40に引っ掛かった状態となり、カバー部材40から抜け落ちることがない。したがって、バスバーユニット3の組立後は、カバー部材40により、3本のバスバー30U、30V、30Wを一体として扱うことができる。
また、カバー部材40は、回転電機1のケース11に取り付けられたカバーベース41と、3本のバスバー30U、30V、30Wを覆うカバー部42と、を備える。カバー部42は、3本のバスバー30U、30V、30Wを上方から覆うアッパーカバー42Uと、3本のバスバー30U、30V、30Wを下方から覆うロアカバー42Lと、を有する。
ロアカバー42Lは、同一平面上で並んで配置された3本のバスバー30U、30V、30Wの幅方向において、底面420と、底面420の右端部及び後端部に立設された端壁部420aと、底面420の左端部に立設された端壁部420bと、を有する。さらに、ロアカバー42Lには、バスバー30Uとバスバー30Vとの間に配置される第1仕切壁421と、バスバー30Vとバスバー30Wとの間に配置される第2仕切壁422と、が設けられている。
さらに、第1仕切壁421及び第2仕切壁422の第4延在部314U、314V、314Wの前端側には、上方に延びる一対の係合爪421a、422aが設けられている。
アッパーカバー42Uは、ロアカバー42Lの底面420と対向する上面423と、上面423から下方に延設され、ロアカバー42Lの端壁部420a及び端壁部420bを囲う外周壁423aと、を有する。さらに、アッパーカバー42Uには、ロアカバー42Lの係合爪421a、422aと係合する一対の係合孔421b、422bが設けられている。
カバーベース41は、アッパーカバー42U及びロアカバー42Lを保持する保持部41aと、カバーベース41を回転電機1のケース11に固定するカバー固定部41bと、を有する。
カバーベース41の保持部41aには、係合爪421a、422aが挿通する一対の挿通孔411、412が設けられている。そして、ロアカバー42Lに設けられた一対の係合爪421a、422aが、一対の挿通孔411、412を通って、アッパーカバー42Uに設けられた一対の係合孔421b、422bと係合することによって、アッパーカバー42U及びロアカバー42Lは、カバーベース41に保持されている。
これにより、カバーベース41、アッパーカバー42U及びロアカバー42Lが一箇所で固定されるので、構造を簡素化することができる。
カバーベース41のカバー固定部41bは、回転電機1のケース11に向かって突出する差込部413と、2つの締結孔414と、を有する。そして、差込部413が回転電機1のケース11に差し込まれ、2つの締結孔414にボルト941が挿入されることによって、カバー部材40は、回転電機1のケース11に取り付けられている。
ここで、カバー部材40は、回転電機1のケース11に取り付けられた状態で、3本のバスバー30U、30V、30Wと接触しないように構成されている。
これにより、バスバー30U、30V、30Wが振動した場合でも、バスバー30U、30V、30Wとカバー部材40とが接触することによる異音の発生を防止できる。
さらに、バスバー30Uは、アッパーカバー42Uと、ロアカバー42Lと、端壁部420aと、第1仕切壁421とで構成される空間内で動くことができる。同様に、バスバー30Vは、アッパーカバー42Uと、ロアカバー42Lと、第1仕切壁421と、第2仕切壁422と、で構成される空間内で動くことができ、バスバー30Wは、アッパーカバー42Uと、ロアカバー42Lと、第2仕切壁422と、端壁部420bと、で構成される空間内で動くことができる。
これにより、第1端子部301U、301V、301Wを第1端子台51に締結する際、及び第2端子部302U、302V、302Wを第2端子台52に締結する際、3本のバスバー30U、30V、30Wは、カバー部42内である程度動くことができるため、バスバー30U、30V、30Wに製造誤差があっても、第1端子部301U、301V、301W及び第2端子部302U、302V、302Wを容易に第1端子台51及び第2端子台52に締結することができる。
また、第1仕切壁421に設けられた係合爪421aは、バスバー30Uとバスバー30Vとの間に配置され、第2仕切壁422に設けられた係合爪422aは、バスバー30Vとバスバー30Wとの間に配置されているので、カバーベース41は、アッパーカバー42U及びロアカバー42Lをバランスよく保持することができ、カバー部材40と3本のバスバー30U、30V、30Wとの非接触状態を維持することができる。
なお、前述した実施形態は、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、本実施形態では、回り止め部511U、511V、511Wは、第1端子台51に設けられているものとしたが、第2端子台52に設けられていてもよく、第1端子台51と第2端子台52の両方に設けられていてもよい。
また、本実施形態では、第1仕切壁421及び第2仕切壁422は、ロアカバー42Lに設けられているものとしたが、アッパーカバー42Uに設けられるものとしてもよい。
また、3本のバスバー30U、30V、30Wは、本実施形態では、この順に並んで配置されているものとしたが、任意の並び順とすることができる。
さらに、3本のバスバー30U、30V、30Wは、本実施形態の形状に限らず、少なくとも1つの屈曲部を有しており、該屈曲部が同一平面上で並んで配置されていればよい。
また、本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。
(1) 一端部に設けられた第1端子部(第1端子部301U、301V、301W)と、他端部に設けられた第2端子部(第2端子部302U、302V、302W)と、を備え、該第1端子部が回転電機(回転電機1)の各相のコイル(コイル122)の端子部に接続される、複数のバスバー(バスバー30U、30V、30W)と、
該複数のバスバーをまとめて覆うカバー部材(カバー部材40)と、を備えたバスバーユニット(バスバーユニット3)であって、
各バスバーは、屈曲部(第3屈曲部323U、323V、323W)を有し、
前記カバー部材は、少なくとも前記屈曲部の周囲を覆うカバー部(カバー部42)と、前記カバー部を支持部材(ケース11)に取り付けるカバー固定部(カバー固定部41b)と、を備え、
前記カバー部材は、前記カバー固定部が前記支持部材に取り付けられた状態で、前記複数のバスバーと接触しないように構成されている、バスバーユニット。
(1)によれば、カバー部が少なくとも屈曲部の周囲を覆うため、バスバーユニットの組立後は、カバー部材によって複数のバスバーを一体として扱うことができる。また、バスバーユニットの端子接続作業時には、複数のバスバーはカバー部内である程度動くことができるため、各バスバーに製造誤差があっても、各バスバーの第1端子部及び第2端子部を容易に接続することができる。
さらに、カバー部材は、カバー固定部が支持部材に取り付けられた状態で、複数のバスバーと接触しないように構成されているので、振動による異音の発生を防止できる。
(2) (1)に記載のバスバーユニットであって、
前記カバー部材は、
前記複数のバスバーを上方から覆うアッパーカバー(アッパーカバー42U)と、
前記複数のバスバーを下方から覆うロアカバー(ロアカバー42L)と、
前記アッパーカバー及び前記ロアカバーを保持する保持部(保持部41a)と、前記カバー固定部と、を有するカバーベース(カバーベース41)と、を備える、バスバーユニット。
(2)によれば、カバーベースが、アッパーカバー及びロアカバーを保持する保持部と、カバー固定部と、を有することで、カバー部材が複数のバスバーと接触しない状態で、支持部材に取り付けられる。
(3) (2)に記載のバスバーユニットであって、
前記アッパーカバー及び前記ロアカバーは、互いに係合する係合部(係合爪421a、422a、係合孔421b、422b)を有し、
前記カバーベースの前記保持部は、前記係合部を保持することで前記アッパーカバー及び前記ロアカバーを保持する、バスバーユニット。
(3)によれば、アッパーカバー、ロアカバー、及びカバーベースが一箇所で固定されるので、構造を簡素化することができる。
(4) (3)に記載のバスバーユニットであって、
前記複数のバスバーは、3本のバスバーであり、
前記3本のバスバーは、前記カバー部材の内部で同一平面上に並べて配置され、
前記係合部は、前記アッパーカバー及び前記ロアカバーの一方に設けられた一対の係合爪(係合爪421a、422a)と、前記アッパーカバー及び前記ロアカバーの他方に設けられた一対の係合孔(係合孔421b、422b)と、を有し、
前記一対の係合爪の一方は、前記3本のバスバーのうち一方側のバスバーと中央のバスバーとの間に配置され、
前記一対の係合爪の他方は、前記3本のバスバーのうち他方側のバスバーと前記中央のバスバーとの間に配置されている、バスバーユニット。
(4)によれば、一対の係合爪の一方は、3本のバスバーのうち一方側のバスバーと中央のバスバーとの間に配置され、一対の係合爪の他方は、3本のバスバーのうち他方側のバスバーと中央のバスバーとの間に配置されているので、カバーベースは、アッパーカバー及びロアカバーをバランスよく保持することができ、カバー部材と3本のバスバーとの非接触状態を維持することができる。
(5) (1)〜(4)のいずれか1項に記載のバスバーユニットであって、
各バスバーの前記第1端子部及び前記第2端子部は、締結部材(ボルト931U、931V、931W)が挿入される孔部(孔部301Ua、301Va、301Wa)を有し、
各バスバーの前記第1端子部及び前記第2端子部の少なくとも一方は、端子台(第1端子台51)に設けられた回り止め部(回り止め部511U、511V、511W)と当接する、バスバーユニット。
(5)によれば、各バスバーの第1端子部及び第2端子部の少なくとも一方は、端子台に設けられた回り止め部と当接するので、締結部材の締結時に各バスバーが回転するのを防止することができる。
1 回転電機
11 ケース(支持部材)
122 コイル
3 バスバーユニット
30U、30V、30W バスバー
301U、301V、301W 第1端子部
301Ua、301Va、301Wa 孔部
302U、302V、302W 第2端子部
321U、321V、321W 第1屈曲部
322U、322V、322W 第2屈曲部
323U、323V、323W 第3屈曲部(屈曲部)
40 カバー部材
41 カバーベース
41a 保持部
41b カバー固定部
42 カバー部
42U アッパーカバー
42L ロアカバー
421a、422a 係合爪
421b、422b 係合孔
51 第1端子台
511U、511V、511W 回り止め部
931U、931V、931W ボルト
932U、932V、932W ボルト

Claims (5)

  1. 一端部に設けられた第1端子部と、他端部に設けられた第2端子部と、を備え、該第1端子部が回転電機の各相のコイルの端子部に接続される、複数のバスバーと、
    該複数のバスバーをまとめて覆うカバー部材と、を備えたバスバーユニットであって、
    各バスバーは、屈曲部を有し、
    前記カバー部材は、少なくとも前記屈曲部の周囲を覆うカバー部と、前記カバー部を支持部材に取り付けるカバー固定部と、を備え、
    前記カバー部材は、前記カバー固定部が前記支持部材に取り付けられた状態で、前記複数のバスバーと接触しないように構成されている、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であって、
    前記カバー部材は、
    前記複数のバスバーを上方から覆うアッパーカバーと、
    前記複数のバスバーを下方から覆うロアカバーと、
    前記アッパーカバー及び前記ロアカバーを保持する保持部と、前記カバー固定部と、を有するカバーベースと、を備える、バスバーユニット。
  3. 請求項2に記載のバスバーユニットであって、
    前記アッパーカバー及び前記ロアカバーは、互いに係合する係合部を有し、
    前記カバーベースの前記保持部は、前記係合部を保持することで前記アッパーカバー及び前記ロアカバーを保持する、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であって、
    前記複数のバスバーは、3本のバスバーであり、
    前記3本のバスバーは、前記カバー部材の内部で同一平面上に並べて配置され、
    前記係合部は、前記アッパーカバー及び前記ロアカバーの一方に設けられた一対の係合爪と、前記アッパーカバー及び前記ロアカバーの他方に設けられた一対の係合孔と、を有し、
    前記一対の係合爪の一方は、前記3本のバスバーのうち一方側のバスバーと中央のバスバーとの間に配置され、
    前記一対の係合爪の他方は、前記3本のバスバーのうち他方側のバスバーと前記中央のバスバーとの間に配置されている、バスバーユニット。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のバスバーユニットであって、
    各バスバーの前記第1端子部及び前記第2端子部は、締結部材が挿入される孔部を有し、
    各バスバーの前記第1端子部及び前記第2端子部の少なくとも一方は、端子台に設けられた回り止め部と当接する、バスバーユニット。
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