JP2007028759A - モータの集中配電部材、集中配電部材の製造方法、バスバー及びバスバーの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 材料の無駄をなくす。
【解決手段】 金属製の細長い線材３０を一筆書き状に曲げ加工することで、細長く延びる本線部２１Ａと、本線部２１Ａにおける所定位置から本線部２１Ａと交差する方向へ折り返し状に突出する分岐部２２Ａ，２７Ａとが形成されたものを、板状に潰れ変形させることにより、バスバー２０が形成され、板状に変形した本線部２１Ａが周方向に延びる本体部２１とされ、板状に変形した分岐部２２Ａ，２７Ａが端子２２又はタブ２７とされている。バスバー２０は、細長い線材３０を曲げ加工して板状に潰れ変形させたものであるから、必要な長さの線材３０を用意すれば、その後の製造工程で材料が廃棄されることはない。
【選択図】 図５

Description

本発明は、モータの集中配電部材、集中配電部材の製造方法、バスバー及びバスバーの製造方法に関するものである。

特許文献１には、モータを構成するステータの巻線に電力を供給する手段として集中配電部材を用いる技術が開示されている。この集中配電部材は、リング状をなす絶縁ホルダに複数の保持溝を径方向に積層するような配置で形成し、各保持溝内にバスバーを軸線方向に組み付けたものであって、バスバーは、保持溝内に嵌入される細長い板状の本体部と、本体部から保持溝外へ面一状に突出するように形成された給電用の端子と、本体部から保持溝外へ面一状に突出するように形成された巻線接続用のタブとから構成されている。
特開２００３−１３４７２８公報

上記の集中配電部材においてバスバーを製造する手段として、金属板材を打ち抜いて、直線状に延びる本体部の側縁から、端子及びタブとなる部分を本体部の長さ方向と交差する方向へ突出させた形態の素材を得た後、この素材に曲げ加工を施すことによって端子とタブを形成する方法が考えられる。
しかし、この方法では、金属板材を打ち抜いた際に、端子とタブの間又はタブ同士の間の部分が廃棄材となるため、材料の無駄が多い。
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、材料の無駄をなくすことを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、モータを構成するステータの巻線に電力を供給するためのものであって、細長く周方向に延びる板状の本体部の側縁から、給電用の端子と前記巻線を接続させるためのタブのうち少なくともタブを突出させた形態のバスバーが、リング状に配置されたものにおいて、前記バスバーは、金属製の細長い線材を一筆書き状に曲げ加工することで、細長く延びる本線部と、前記本線部における所定位置から前記本線部と交差する方向へ折り返し状又は片持ち状に突出する分岐部とが形成されたものを、板状に潰れ変形させた形態とされており、板状に変形した前記本線部が、前記本体部とされ、板状に変形した前記分岐部が、前記端子又は前記タブとされているところに特徴を有する。

請求項２の発明は、モータを構成するステータの巻線に電力を供給するためのものであって、細長く周方向に延びる板状の本体部の側縁から、給電用の端子と前記巻線を接続させるためのタブのうち少なくともタブを突出させた形態のバスバーが、リング状に配置されたものを製造する方法において、金属製の細長い線材を一筆書き状に曲げ加工することで、細長く延びる本線部と、前記本線部における所定位置から前記本線部と交差する方向へ折り返し状又は片持ち状に突出する分岐部とを有する一次成形品を成形し、前記一次成形品における前記本線部を板状に潰れ変形させることで前記本体部を成形するとともに、前記一次成形品における前記分岐部を板状に潰れ変形させることで前記端子又は前記タブを成形するところに特徴を有する。

請求項３の発明は、モータを構成するステータの巻線に電力を供給するための集中配電部材を構成するものであって、細長く周方向に延びる板状の本体部の側縁から、給電用の端子と前記巻線を接続させるためのタブのうち少なくともタブを突出させた形態とされ、リング状に配置されるバスバーにおいて、金属製の細長い線材を一筆書き状に曲げ加工することで、細長く延びる本線部と、前記本線部における所定位置から前記本線部と交差する方向へ折り返し状又は片持ち状に突出する分岐部とが形成されたものを、板状に潰れ変形させた形態とされており、板状に変形した前記本線部が、前記本体部とされ、板状に変形した前記分岐部が、前記端子又は前記タブとされているところに特徴を有する。

請求項４の発明は、モータを構成するステータの巻線に電力を供給するための集中配電部材を構成するものであって、細長く周方向に延びる板状の本体部の側縁から、給電用の端子と前記巻線を接続させるためのタブのうち少なくともタブを突出させた形態とされ、リング状に配置されるバスバーを製造する方法において、金属製の細長い線材を一筆書き状に曲げ加工することで、細長く延びる本線部と、前記本線部における所定位置から前記本線部と交差する方向へ折り返し状又は片持ち状に突出する分岐部とを有する一次成形品を成形し、前記一次成形品における前記本線部を板状に潰れ変形させることで前記本体部を成形するとともに、前記一次成形品における前記分岐部を板状に潰れ変形させることで前記端子又は前記タブを成形するところに特徴を有する。

＜請求項１及び請求項３の発明＞
バスバーは、細長い線材を曲げ加工して板状に潰れ変形させたものであるから、必要な長さの線材を用意すれば、その後の製造工程で材料が廃棄されることはない。

＜請求項２及び請求項４の発明＞
バスバーは、細長い線材を曲げ加工して板状に潰れ変形させることによって成形されるので、必要な長さの線材を用意すれば、その後の製造工程で材料が廃棄されることはない。

＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１乃至図８を参照して説明する。本実施形態のモータは、ハイブリッド電気自動車に搭載されるものであり、エンジン（図示せず）とトランスミッション（図示せず）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（図示せず）に同軸に連結されたロータＲと、ロータＲを包囲するリング状のステータＳと、ステータＳを包囲するリング状の集中配電部材Ｄとを備えて構成される。

ステータＳは、コア（図示せず）に巻線Ｗを施すことによって構成された１２個の磁極Ｍによって構成されている。磁極Ｍは、全体として方形ブロック状をなし、ロータＲと同心の円周に沿って一定ピッチで正１２角形状に配置されており、各磁極Ｍからは、巻線Ｗの両端部が径方向外側（集中配電部材Ｄ側）へ導出されている。尚、１２個の磁極Ｍは、図１に示すように、反時計回り方向に、Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３，Ｕ４，Ｖ４，Ｗ４の順で配置されている。

集中配電部材Ｄは、ステータＳの巻線Ｗに電力を供給するためのものであって、合成樹脂製のリング状をなす絶縁ホルダ１０と、複数のバスバー２０と、合成樹脂製のハウジング５０とを備えて構成されている。
絶縁ホルダ１０は、磁極Ｍと同数の直線状保持部を屈曲状に連ねた形態の正１２角形をなしており、多角形状に配置された１２個の磁極Ｍ（ステータＳ）を同心状に包囲するように、且つ各直線状保持部の内面を磁極Ｍの外面と略平行に対応させるように配置されている。絶縁ホルダ１０には、直線状保持部と平行な複数の直線状溝部を周方向に沿って屈曲状に連ねた形態であって、絶縁ホルダ１０の正面に開口する複数の保持溝１２が、径方向において４層に積層するように形成されている。各保持溝１２には、夫々、バスバー２０が前方から（＝軸線方向に）組み付けることで収容されている。

バスバー２０は、金属製であって、周方向に細長く延びる板状の本体部２１と、本体部２１の前側の縁部から、端子２２とタブ２７のうち少なくともタブ２７を突出させた形態であって、端子２２の有無、端子２２やタブ２７の配置が異なる複数種類のものが用意されている。
本体部２１は、直線状保持部と対応するように、複数の細長い板状をなす本線部２１Ａを鈍角状に連ねて略弧状をなす形態としたものであり、バスバー２０を絶縁ホルダ１０に組み付けた状態では、保持溝１２の内部に収容されるようになっている。
端子２２は、本体部２１の前縁から突出した部分に曲げ加工を施したものであり、本体部２１の前縁から面一状に前方へ延出する板状の基部２３と、基部２３の延出端から径方向外側へ略直角に延出する板状の屈曲部２４と、屈曲部２４の延出端から基部２３とは反対側（前方）へ略直角に延出する板状の支持部２５とから構成され、支持部２５には、丸棒状の接続ピン２６が、冷間圧接等により、支持部２５の板面から径方向外側へ突出するように固着されている。つまり、接続ピン２６は、本体部２１よりも径方向外側へ突出した形態となっている。

タブ２７は、本体部２１の前縁から突出した部分に曲げ加工を施したものであって、本体部２１の前縁から面一状に前方へ（絶縁ホルダ１０の軸線方向と平行に）延出する板状の立上り部２８と、立上り部２８の延出端に連なる折返部２９とを備えている。折返部２９は、立上り部２８の延出端から略直角に径方向外側へ延出する受け板部２９ａと、受け板部２９ａの周方向における一方の端縁から略円弧状に延出する弧状板部２９ｂと、弧状板部２９ｂの延出端から受け板部２９ａと略平行に折り返されるように延出する押さえ板部２９ｃとからなる。弧状板部２９ｂと受け板部２９ａは略直角に連なっているのに対し、弧状板部２９ｂと押さえ板部２９ｃは滑らかに接線状に連なっている。

次に、バスバー２０の製造工程を説明する。
まず、横断面形状が円形をなす細長い金属製の線材３０を曲げ加工することにより、図５に示す、一次成形品２０Ａを得る。一次成形品２０Ａは、線材３０を一筆書き状に曲げたものであって、２本に分断された本線部２１Ａと３つの分岐部２２Ａ，２７Ａとから構成される。本線部２１Ａの中央寄りの位置（分断位置）からは、折り返し状に延出するＩ字形の第１分岐部２２Ａが、本線部２１Ａと交差する方向へ突出している。本線部２１Ａの左右両端からは、片持ち状に延出するＬ字形の第２分岐部２７Ａが、本線部２１Ａと交差する方向へ突出している。本線部２１Ａと３つの分岐部２２Ａ，２７Ａは、全て、同一の平面状に沿うような形態とされている。

上記のように成形された一次成形品２０Ａは、金型４０によりプレス加工が加えられる。金型４０は下型４１と上型４２とからなり、下型４１には、成形溝４３が上面側に開口された形態で形成されている。成形溝４３の溝底面は平坦状をなしている。上型４２には、成形溝４３内に進入するプレス部４４が下向きに突出する形態で形成されている。図６（ａ）に示すように下型４１の成形溝４３内に一次成形品２０Ａを収容した後、図６（ｂ）に示すように上型４２を下降させて金型４０を型閉めすると、円形断面の本線部２１Ａ及び分岐部２２Ａ，２７Ａが上下に押し潰されて扁平な板状をなす本線部２１Ｂ及び分岐部２２Ｂ，２７Ｂに形成され、図７に示すような二次成形品２０Ｂが成形される。尚、折り返し状をなす第１分岐部２２Ｂは、プレス加工に伴い１本の細長い板状となる。

この後、二次成形品２０Ｂの各分岐部２２Ｂ，２７Ｂを所定形状に曲げ加工することにより、端子２２とタブ２７が形成される（図８を参照）とともに、二次成形品２０Ｂの本線部２１Ｂを所定位置において鈍角に曲げ加工することにより、バスバー２０の本体部２１が形成される。以上により、バスバー２０の成形が完了する。尚、上記製造工程では、１つの端子２２と２つのタブ２７を有するバスバー２０について説明したが、端子２２を有しないバスバー２０や、タブ２７の数が１つ又は３つ以上のバスバー２０についても、上記と同様にして成形することができる。

次に、集中配電部材Ｄの組付け手順を説明する。
まず、各保持溝１２内にバスバー２０の本体部２１を収容し、タブ２７と端子２２を絶縁ホルダ１０から前方へ突出させた状態とする。全てのバスバー２０が絶縁ホルダ１０に組み付けられると、３つの端子２２が周方向に隣接して並ぶように配置され、各端子２２の接続ピン２６が俵積み状の配置（接続ピン２６を結ぶと正３角形をなすような配置）となる。
全てのバスバー２０を組み付けた後、各タブ２７には、対応する磁極Ｍの巻線Ｗの両端部が接続される。接続に際しては、巻線Ｗの端部を、弧状板部２９ｂの中空に差し込んで折返部２９によって挟まれた状態とする。これにより、巻線Ｗの端部がタブ２７に対して位置決めされるので、後は、フュージング処理などによって巻線Ｗとタブ２７とを導通可能に固着する。また、３本の接続ピン２６は、合成樹脂製の円形のハウジング５０内に収容された状態とされる。その手段としては、成形済みのハウジング５０を接続ピン２６に組み付ける方法や、モールド成形によりハウジング５０を金型成型しつつ接続ピン２６と一体化させる方法などがある。
この後、絶縁ホルダ１０とタブ２７は、絶縁ホルダ１０と同心円形のリング状をなすモールド部材５１によって包囲され、バスバー２０はモールド部材５１内に埋設された状態とされる。以上により、集中配電部材Ｄの製造が完了する。

上述のように本実施形態のバスバー２０は、金属製の細長い線材３０を一筆書き状に曲げ加工することで、細長く延びる本線部２１Ａと、本線部２１Ａにおける所定位置から本線部２１Ａと交差する方向へ折り返し状に突出する分岐部２２Ａ，２７Ａとが形成された一次成形品２０Ａを、板状に潰れ変形させた形態として二次成形品２０Ｂとし、この二次成形品２０Ｂにおける板状に変形した本線部２１Ｂを本体部２１にするとともに、板状に変形した分岐部２２Ｂ，２７Ｂを端子２２又はタブ２７としている。このように、バスバー２０は、細長い線材３０を曲げ加工して板状に潰れ変形させたものであるから、必要な長さの線材３０を用意することにより、その後の製造工程において材料が廃棄されることを回避できる。

＜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態様も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では１つのバスバーを１本の線材によって成形したが、本発明によれば、複数本の線材を冷間圧接等により一体化させることによって１つのバスバーを成形してもよい。この場合、板状にプレス加工する工程と冷間圧接により複数の線材を一体化させる工程を１工程で（同時に）行ってもよい。
（２）上記実施形態では集中配電部材が多角形状をなす場合（バスバーの本体部が複数の直線部を鈍角状に連ねた形態である場合）について説明したが、本発明は、集中配電部材が円形をなす場合（バスバーの本体部が円弧形をなす場合）にも適用できる。
（３）上記実施形態では保持溝とバスバーの径方向の積層数を４層としたが、本発明によれば、積層数は３層としてもよく、５層以上としてもよい。
（４）上記実施形態では磁極の数が１２である場合について説明したが、本発明は、１２極以外のものにも適用できる。
（５）上記実施形態では一次成形品の本線部を略直線状とし、板状に潰れ変形させた後に本線部を略弧状に曲げ加工したが、本発明によれば、一次成形品の本線部を略弧状に成形しておき、その後に板状に潰れ変形させてもよい。
（６）上記実施形態ではバスバーを絶縁ホルダの保持溝に収容する場合について説明したが、本発明は、バスバーを絶縁ホルダに組み付けずに、バスバー同士を直接クリップ等で連結する形態のものにも適用できる。
（７）上記実施形態では線材の横断面形状を円形としたが、本発明によれば、線材の横断面形状は、楕円形、長円形、多角形（方形や三角形等）などの非円形とすることができる。

実施形態１の正面図 バスバーの正面図 コネクタの部分拡大平面図 図１のＸ−Ｘ線断面図 一次成形品の斜視図 （ａ）プレス加工前の状態をあらわす部分拡大断面図 （ｂ）プレス加工後の状態をあらわす部分拡大断面図 二次成形品の斜視図 二次成形品の分岐部に曲げ加工を施した状態をあらわす斜視図

符号の説明

Ｄ…集中配電部材
Ｓ…ステータ
Ｗ…巻線
２０…バスバー
２１…本体部
２０Ａ…一次成形品
２１Ａ，２１Ｂ…本線部
２２…端子
２２Ａ，２２Ｂ…分岐部
２７…タブ
２７Ａ，２７Ｂ…分岐部
３０…線材

Claims (4)

1. モータを構成するステータの巻線に電力を供給するためのものであって、
   細長く周方向に延びる板状の本体部の側縁から、給電用の端子と前記巻線を接続させるためのタブのうち少なくともタブを突出させた形態のバスバーが、リング状に配置されたものにおいて、
   前記バスバーは、金属製の細長い線材を一筆書き状に曲げ加工することで、細長く延びる本線部と、前記本線部における所定位置から前記本線部と交差する方向へ折り返し状又は片持ち状に突出する分岐部とが形成されたものを、板状に潰れ変形させた形態とされており、
   板状に変形した前記本線部が、前記本体部とされ、
   板状に変形した前記分岐部が、前記端子又は前記タブとされていることを特徴とするモータの集中配電部材。
2. モータを構成するステータの巻線に電力を供給するためのものであって、細長く周方向に延びる板状の本体部の側縁から、給電用の端子と前記巻線を接続させるためのタブのうち少なくともタブを突出させた形態のバスバーが、リング状に配置されたものを製造する方法において、
   金属製の細長い線材を一筆書き状に曲げ加工することで、細長く延びる本線部と、前記本線部における所定位置から前記本線部と交差する方向へ折り返し状又は片持ち状に突出する分岐部とを有する一次成形品を成形し、
   前記一次成形品における前記本線部を板状に潰れ変形させることで前記本体部を成形するとともに、前記一次成形品における前記分岐部を板状に潰れ変形させることで前記端子又は前記タブを成形することを特徴とする集中配電部材の製造方法。
3. モータを構成するステータの巻線に電力を供給するための集中配電部材を構成するものであって、
   細長く周方向に延びる板状の本体部の側縁から、給電用の端子と前記巻線を接続させるためのタブのうち少なくともタブを突出させた形態とされ、リング状に配置されるバスバーにおいて、
   金属製の細長い線材を一筆書き状に曲げ加工することで、細長く延びる本線部と、前記本線部における所定位置から前記本線部と交差する方向へ折り返し状又は片持ち状に突出する分岐部とが形成されたものを、板状に潰れ変形させた形態とされており、
   板状に変形した前記本線部が、前記本体部とされ、
   板状に変形した前記分岐部が、前記端子又は前記タブとされていることを特徴とするバスバー。
4. モータを構成するステータの巻線に電力を供給するための集中配電部材を構成するものであって、
   細長く周方向に延びる板状の本体部の側縁から、給電用の端子と前記巻線を接続させるためのタブのうち少なくともタブを突出させた形態とされ、リング状に配置されるバスバーを製造する方法において、
   金属製の細長い線材を一筆書き状に曲げ加工することで、細長く延びる本線部と、前記本線部における所定位置から前記本線部と交差する方向へ折り返し状又は片持ち状に突出する分岐部とを有する一次成形品を成形し、
   前記一次成形品における前記本線部を板状に潰れ変形させることで前記本体部を成形するとともに、前記一次成形品における前記分岐部を板状に潰れ変形させることで前記端子又は前記タブを成形することを特徴とするバスバーの製造方法。

Images