JPWO2019082410A1 - バスバーユニット、モータ及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

バスバーユニット（５０）は、ステータ（３０）を有するモータ（１００）に用いられ、１以上のバスバー（５２）と、バスバーホルダ（５１）と、ガイド部材（５４）と、を備える。バスバー（５２）は、外部機器に接続される端子部（５２ｃ）を有する。バスバーホルダ（５１）は、ステータ（３０）の軸方向上側に配置され、バスバー（５２）を保持する。ガイド部材（５４）は、ステータ（３０）に位置決めされる１以上の足部（５４ｂ）、及びバスバーホルダ（５１）の軸方向上側に配置されバスバー（５２）の端子（５２ｃ）をガイドする１以上のガイド部（５４ｃ）、を有する。

Description

本発明は、バスバーユニット、モータ及び電動パワーステアリング装置に関する。

従来、外部機器に接続される端子を備えるバスバーがある。例えば、特許文献１に開示されたバスバーは、外部機器に端子を接続するために端子がロータの軸方向に延びている。バスバーはモータに設けられるバスバーホルダに配置され、バスバーホルダはステータに支持されている。

特許第６０５３００１号公報

バスバーが外部機器に接続される端子を備える場合、外部機器とバスバーの端子との接続を容易にするには、バスバーの端子を精度良く位置決めする必要がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、バスバーの端子の位置精度を簡易な構成で高めることを目的の一つとする。

本発明の例示的な一実施形態に係るバスバーユニットは、ステータを有するモータに用いられる。バスバーユニットは、１以上のバスバーと、バスバーホルダと、ガイド部材と、を備える。バスバーは、外部機器に接続される端子部を有する。バスバーホルダは、ステータの軸方向上側に配置され、バスバーを保持する。ガイド部材は、ステータに位置決めされる１以上の足部、及びバスバーホルダの軸方向上側に配置されバスバーの端子部をガイドする１以上のガイド部、を有する。

本発明に係る例示的な一実施形態によれば、ガイド部材の足部によってガイド部材がステータに位置決めされるため、簡易な構成でガイド部の位置精度が向上する。これにより、ガイド部にガイドされるバスバーの端子部の位置精度を高めることができる。

図１は、本実施形態のモータの断面模式図である。 図２は、ステータ及びバスバーユニットを上側から見た斜視図である。 図３は、バスバーユニットの上側から見た斜視図である。 図４は、図２の一部を拡大した図である。 図５は、相用バスバーを上側から見た斜視図である。 図６は、中性点用バスバーを上側から見た斜視図である。 図７は、ガイド部材を上側から見た斜視図である。 図８は、電動パワーステアリング装置の模式図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示する場合がある。

また、以下の説明において、ロータ２０の中心軸Ａが延びる方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ａと直交する方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ａの軸周りの方向を単に「周方向」と呼ぶ。また、「軸方向」における図１の上側を単に「上側」と呼び、下側を単に「下側」と呼ぶ。なお、上下方向は、実際の機器に組み込まれたときの位置関係および方向を示すものではない。

図１は、モータ１００の断面摸式図である。本実施形態に係るモータ１００は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つの相を有するブラシレスモータである。モータ１００は、ハウジング１０と、ロータ２０と、ステータ３０と、バスバーユニット５０（図２参照）と、を備える。なお、図１では、バスバーユニット５０を省略して示している。

＜ハウジング１０＞
ハウジング１０は、ロータ２０、ステータ３０、及びバスバーユニット５０を内部空間に収容する。ハウジング１０は、有底円筒形状であり、円筒部１１と、底部１２と、を有する。円筒部１１は、筒状であり、中心軸Ａに沿って軸方向に延びる。底部１２は、円筒部１１の下端部に配置され、円筒部１１の下端部から径方向内側に延びる。底部１２は、シャフト貫通孔１２ａと、ベアリング保持部１２ｂと、を有する。シャフト貫通孔１２ａは、底部１２の中央に設けられる。

＜ロータ２０＞
ロータ２０は、シャフト２１と、ロータコア２２と、マグネット２３と、を有する。シャフト２１は、軸方向に延び、ハウジング１０内に配置された１対のベアリング４０に支持されて中心軸Ａを中心に回転可能である。

ロータコア２２は、複数の電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板である。ロータコア２２は、ロータコア２２の中心を貫通するシャフト２１に固定され、シャフト２１とともに回転する。

マグネット２３は、ロータコア２２の外側面に固定され、ロータコア２２及びシャフト２１とともに回転する。本実施形態でのロータ２０は、ＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータに用いられるロータである。なお、ロータ２０は、マグネット２３がロータコア２２の内部に埋め込まれたＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータに用いられるロータであってもよい。

＜ステータ３０＞
図２は、ステータ３０及びバスバーユニット５０を上側から見た斜視図である。ステータ３０は、ロータ２０の径方向外側を囲む。ステータ３０は、分割された複数のステータコア３１と、複数のインシュレータ３２と、複数のコイル３３と、を有する。

ステータコア３１は、複数の電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板である。ステータコア３１は、周方向に並べて配置されており、それぞれ、コアバック３１ａと、ティース３１ｂ（図１参照）と、を有する。コアバック３１ａは、中心軸Ａと同心の円筒状である。ティース３１ｂは、コアバック３１ａの内側面から径方向内側に延びている。本実施形態では、１２個のティース３１ｂが設けられる。

インシュレータ３２は、各ティース３１ｂに装着され、ステータコア３１の少なくとも一部を覆う。具体的には、インシュレータ３２は、各ティース３１ｂの上端面と下端面とを少なくとも覆う。インシュレータ３２は、例えば樹脂等の絶縁性を有する材料で形成される。

インシュレータ３２は、径方向外側に位置決め部３２ａを有している。位置決め部３２ａは、後述するガイド部材５４の周方向の位置決めを行う。また、位置決め部３２ａは、後述するバスバーホルダ５１の周方向の移動を規制可能である。位置決め部３２ａの詳細については後述する。

コイル３３は、インシュレータ３２を介して導線がティース３１ｂに巻き付けられて構成される。本実施形態におけるコイル３３は、２個のコイル３３が１本の導線で連なる複数のコイル群で構成され、コイル群の各々は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のいずれかの相に対応する。コイル群からは、２本のコイル線３３ａ（図１参照）が引き出される。なお、図２では、コイル線３３ａの図示を省略して示している。

＜バスバーユニット５０＞
図３は、バスバーユニット５０を上側から見た斜視図である。バスバーユニット５０は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の組を１系統として、複数の電源系統を有する。本実施形態では、バスバーユニット５０は、２系統の電源系統を有する。バスバーユニット５０は、バスバーホルダ５１と、１以上のバスバー５２と、１以上の中性点用バスバー５３Ｎと、ガイド部材５４と、を有する。

［バスバーホルダ５１］
バスバーホルダ５１は、バスバー５２及び中性点用バスバー５３Ｎを保持する部材であり、樹脂等の絶縁性を有する材料で形成される。バスバーホルダ５１は、図示しないスペーサ等を介してバスバー５２及び中性点用バスバー５３Ｎを含むバスバー同士を電気的に絶縁した状態で保持する。バスバーホルダ５１は、円環状であり、ステータ３０の軸方向上側に配置される。

バスバーホルダ５１は、図３及び図４に示すように、複数の支持部５１ａと、複数の切り欠き部５１ｂと、を有する。支持部５１ａは、径方向外側においてステータ３０に向かって軸方向下側に板状に延び、軸方向においてステータ３０に支持される。支持部５１ａの下端部がステータコア３１のコアバック３１ａの上部に接触することで、バスバーホルダ５１が軸方向においてステータ３０に支持される。支持部５１ａは、周方向に間隔を隔てて例えば６個設けられる。切り欠き部５１ｂは、バスバーホルダ５１の外周部から径方向内側に凹み、周方向に間隔を隔てて設けられる。

［バスバー５２］
バスバー５２は、導電性を有する板状の部材で構成される。バスバー５２はＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかの相に対応する相用バスバーであり、本実施形態では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する相用バスバー５２Ｕ，５２Ｖ，５２Ｗが２個ずつ設けられる。

図５は、バスバーホルダ５１に保持された１系統の相用バスバー５２Ｕ，５２Ｖ，５２Ｗを上側から見た斜視図である。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する相用バスバー５２Ｕ，５２Ｖ，５２Ｗは、互いに形状が異なる。相用バスバー５２Ｕ，５２Ｖ，５２Ｗの各々は、バスバー本体部５２ａと、接続部５２ｂと、端子部５２ｃと、を有する。

バスバー本体部５２ａは、周方向に延びるとともに両端部が径方向外側に延びる。バスバー本体部５２ａは、板状であり、厚み方向が軸方向に一致する。

接続部５２ｂは、レーザ溶接等でコイル線３３ａと電気的に接続される部分である。接続部５２ｂは、バスバー本体部５２ａの一端から軸方向上側に延びる。接続部５２ｂは、平面視において略Ｕ字形状のコイル線保持部５２ｄを上端部に有する。

端子部５２ｃは、図示しない外部機器に電気的に接続される部分である。端子部５２ｃは、バスバー本体部５２ａの他端から軸方向上側に延びる。

［中性点用バスバー５３Ｎ］
図６は、バスバーホルダ５１に保持された１個の中性点用バスバー５３Ｎを上側から見た斜視図である。中性点用バスバー５３Ｎは、導電性を有する板状の部材で構成される。本実施形態では、図３に示すように、２個の中性点用バスバー５３Ｎが設けられる。中性点用バスバー５３Ｎは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するコイル群を結線して電気的中性点を構成する。中性点用バスバー５３Ｎは、バスバー本体部５３ａと、複数の接続部５３ｂと、を有する。

バスバー本体部５３ａは、周方向に延びるとともに中間部及び両端部が径方向外側に延びる。バスバー本体部５３ａは、板状であり、厚み方向が軸方向に一致する。

接続部５３ｂは、レーザ溶接等でコイル線３３ａと電気的に接続される部分である。接続部５３ｂは、バスバー本体部５２ａの中間部及び両端部から軸方向上側に延びる。接続部５３ｂは、平面視において略Ｕ字形状のコイル線保持部５３ｄを上端部に有する。

［ガイド部材５４］
図７は、ガイド部材５４を上側から見た斜視図である。ガイド部材５４は、相用バスバー５２Ｕ，５２Ｖ，５２Ｗの端子部５２ｃをガイドするために設けられる。ガイド部材５４は、バスバーホルダ５１を軸方向上側から覆う。ガイド部材５４は、環状部５４ａと、１以上の足部５４ｂと、１以上のガイド部５４ｃと、を有する。

環状部５４ａは、図３に示すように、バスバーホルダ５１を軸方向上側から覆うようにして配置される。環状部５４ａの外周部には、径方向内側に凹む複数の切り欠き部５４ｄが周方向に間隔を隔てて設けられる。切り欠き部５４ｄは、バスバーホルダ５１の切り欠き部５１ｂと軸方向に重なる位置に設けられる。切り欠き部５４ｄには、相用バスバー５２Ｕ，５２Ｖ，５２Ｗの接続部５２ｂ及び中性点用バスバー５３Ｎの接続部５３ｂが１個ずつ配置される。

１以上の足部５４ｂは、図４に示すように、環状部５４ａの外周部からステータ３０に向かって軸方向下側に板状に延びる。足部５４ｂは、周方向に間隔を隔てて複数設けられることが好ましい。本実施形態では、足部５４ｂは、図７に示すように、周方向に１８０度の間隔を隔てて２個設けられる。

足部５４ｂは、図４に示すように、軸方向においてステータ３０との間に隙間が設けられる。したがって、ガイド部材５４は、軸方向においてバスバーホルダ５１に支持されている。

足部５４ｂは、ステータ３０に対する周方向の位置がステータ３０に直接位置決めされる。本実施形態では、足部５４ｂは、インシュレータ３２を介してステータ３０に位置決めされる。より詳細には、足部５４ｂは、インシュレータ３２の位置決め部３２ａによってステータ３０に対して周方向に移動不能に位置決めされる。

位置決め部３２ａは、ステータ３０のコアバック３１ａの上部に設けられる。位置決め部３２ａは、軸方向に延びるとともに径方向外側が開放した凹部である。位置決め部３２ａは、第１側壁部３２ｂと、第２側壁部３２ｃと、を有する。第１側壁部３２ｂ及び第２側壁部３２ｃは、周方向に間隔を隔てて互いに対向する。足部５４ｂは、この位置決め部３２ａの第１側壁部３２ｂ及び第２側壁部３２ｃによって周方向の両側が挟まれる。このようにして、足部５４ｂは、ステータ３０に対して周方向に移動不能に位置決めされる。

なお、位置決め部３２ａは、バスバーホルダ５１の支持部５１ａの周方向の移動を規制可能である。詳細には、バスバーホルダ５１の支持部５１ａは、図４に示すように、ガイド部材５４の足部５４ｂとは周方向に異なる位置で、位置決め部３２ａに配置される。また、バスバーホルダ５１の支持部５１ａの周方向の長さは、ガイド部材５４の足部５４ｂの周方向の長さよりも短く形成される。これにより、バスバーホルダ５１の支持部５１ａの周方向の位置が、位置決め部３２ａによって大まかに位置決めされる。また、位置決め部３２ａは、バスバーホルダ５１の支持部５１ａ及びガイド部材５４の足部５４ｂの径方向内側への移動を規制する。

ガイド部５４ｃは、相用バスバー５２Ｕ，５２Ｖ，５２Ｗの端子部５２ｃの傾きを抑制するために設けられる。ガイド部５４ｃは、図２乃至図４に示すように、バスバーホルダ５１の軸方向上側に配置され、相用バスバー５２Ｕ，５２Ｖ，５２Ｗの端子部５２ｃをガイドする。ガイド部５４ｃは、相用バスバー５２Ｕ，５２Ｖ，５２Ｗの端子部５２ｃの数と同数（６個）設けられる。詳細には、ガイド部５４ｃは、図７に示すように、環状部５４ａから軸方向上側に突出する。ガイド部５４ｃは、軸方向に貫通するガイド孔５４ｅを有する。このガイド孔５４ｅを相用バスバー５２Ｕ，５２Ｖ，５２Ｗの端子部５２ｃが軸方向に貫通することで、ガイド部５４ｃによって相用バスバー５２Ｕ，５２Ｖ，５２Ｗの端子部５２ｃがガイドされる。

上記構成によれば、周方向においてガイド部材５４がステータ３０に直接支持されて位置決めされる。このため、ステータ３０に対してガイド部材５４を精度良く位置決めできる。すなわち、ガイド部材５４に設けられたガイド部５４ｃをステータ３０に対して精度よく位置決めできる。これにより、ガイド部５４ｃによって、相用バスバー５２Ｕ，５２Ｖ，５２Ｗの端子部５２ｃの位置精度を高めることができる。また、ガイド部材５４の足部５４ｂによってガイド部材５４がステータ３０に位置決めされるため、簡易な構成で相用バスバー５２Ｕ，５２Ｖ，５２Ｗの端子部５２ｃの位置精度を高めることができる。

＜電動パワーステアリング装置＞
図８は、本実施形態に係るモータ１００を有する電動パワーステアリング装置２００の模式図である。電動パワーステアリング装置２００は、図示しない自動車に設けられる車輪１１２の操舵機構に搭載される。電動パワーステアリング装置２００は、操舵力を油圧により軽減する装置である。電動パワーステアリング装置２００は、モータ１００と、操舵軸１１４と、オイルポンプ１１６と、コントロールバルブ１１７と、を備える。

操舵軸１１４は、自動車に設けられるステアリング１１１からの入力を、車輪１１２を有する車軸１１３に伝える。オイルポンプ１１６は、車軸１１３に油圧による駆動力を伝えるパワーシリンダ１１５に油圧を発生させる。コントロールバルブ１１７は、オイルポンプ１１６のオイルを制御する。電動パワーステアリング装置２００において、モータ１００は、オイルポンプ１１６の駆動源として搭載される。

＜他の実施形態＞
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。

前記実施形態では、バスバーユニット５０は、中性点用バスバー５３Ｎを有していたが、必ずしも中性点用バスバー５２Ｎを有する必要はない。バスバーユニット５０は、１以上のバスバー５２を有していればよい。

前記実施形態では、ガイド部材５４の足部５４ｂとステータ３０との軸方向間に隙間を設けて、軸方向においてガイド部材５４をバスバーホルダ５１で支持していたが、ガイド部材５４をステータコア３１で支持するように構成してもよい。

２１ シャフト
３０ ステータ
３１ ステータコア
３２ インシュレータ
３２ａ 位置決め部
５０ バスバーユニット
５１ バスバーホルダ
５１ａ 支持部
５２ バスバー
５３Ｎ 中性点用バスバー
５２ｃ 端子部
５４ ガイド部材
５４ａ 環状部
５４ｂ 足部
５４ｃ ガイド部
１００ モータ
２００ 電動パワーステアリング装置

Claims (15)

1. ステータを有するモータに用いられるバスバーユニットであって、
   外部機器に接続される端子部を有する１以上のバスバーと、
   前記ステータの軸方向上側に配置され、前記バスバーを保持するバスバーホルダと、
   前記ステータに位置決めされる１以上の足部、及び前記バスバーホルダの軸方向上側に配置され前記バスバーの前記端子部をガイドする１以上のガイド部、を有するガイド部材と、
   を備える、バスバーユニット。
2. 前記ガイド部材の前記足部は、前記ステータに向かって軸方向下側に延びる、
   請求項１に記載のバスバーユニット。
3. 前記ガイド部材の前記足部は、前記ステータに向かって軸方向下側に延びる、
   請求項１又は２に記載のバスバーユニット。
4. 前記ガイド部材の前記足部は、周方向に間隔を隔てて複数設けられる、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のバスバーユニット。
5. 前記ガイド部材は、前記バスバーホルダを軸方向上側から覆うようにして配置される環状部をさらに有し、
   前記ガイド部材の前記足部は、環状部の外周部から軸方向下側に延びる、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のバスバーユニット。
6. 前記ガイド部材の前記ガイド部は、前記環状部から軸方向上側に突出し、
   前記バスバーの前記端子部は、軸方向上側に延び、前記ガイド部材の前記ガイド部を軸方向に貫通する、
   請求項５に記載のバスバーユニット。
7. 前記ガイド部材の前記足部と前記ステータとは、軸方向において隙間が設けられており、
   前記ガイド部材は、軸方向において前記バスバーホルダに支持されている、
   請求項１から６のいずれか１項に記載のバスバーユニット。
8. 前記バスバーは相用バスバーであり、
   前記バスバーホルダに保持される１以上の中性点用バスバーをさらに備える、
   請求項１から７のいずれか１項に記載のバスバーユニット。
9. U相、V相及びW相の組を１系統として複数の電源系統を備える、
   請求項１から８のいずれか１項に記載のバスバーユニット。
10. 上下に延びる回転軸を有するロータと、
    ステータコアと、ステータコアの少なくとも一部を覆うインシュレータと、を有するステータと、
    請求項１から９のいずれか１項に記載のバスバーユニットと、
    を備える、モータ。
11. 前記ガイド部材の前記足部は、前記インシュレータを介して前記ステータに位置決めされる、
    請求項１０に記載のモータ。
12. 前記インシュレータは、前記ガイド部材の前記足部の周方向の両側を挟んで前記ガイド部材を前記ステータに位置決めする１以上の位置決め部を有する、
    請求項１１に記載のモータ。
13. 前記バスバーホルダは、前記ガイド部材の前記足部とは異なる位置で周方向に間隔を隔てて複数設けられ軸方向において前記ステータに支持される支持部を有し、
    前記バスバーホルダの前記支持部は、前記ステータに向かって軸方向下側に延びる、
    請求項１２に記載のモータ。
14. 前記バスバーホルダの前記支持部の周方向の長さは、前記ガイド部材の前記足部の周方向の長さよりも短く、
    前記インシュレータの前記位置決め部は、前記バスバーホルダの前記支持部の周方向の移動を規制可能である、
    請求項１３に記載のモータ。
15. 請求項１０から１４のいずれか１項に記載のモータを備える、電動パワーステアリング装置。
    

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