JP2011120413A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】溶着品質に優れ、導電線とブスバーの接続が容易でモータの小型化にも有利なモータを提供。
【解決手段】モータベース、シャフト、ロータ、ステータ、を含み、前記ステータは、複数のティースを有するコア１０と、インシュレータ２０を介して導電線３１を巻き付けることにより形成される複数のコイル３０と、ブスバーサポート４０と、前記ブスバーサポート４０に装着される少なくとも１つのブスバーと、を備え、前記ブスバーは複数の端子５５を有し、前記ブスバーサポート４０は複数の導電線支持部４５を有し、前記各端子５５は内側端子部と外側端子部とを有し、前記各導電線支持部４５は端子受入開口部と、前記導電線を掛け渡す導電線掛止部４７とを有し、前記導電線掛止部４７によって前記各端子受入開口部に掛け渡される前記導電線３１の部分が、前記各外側端子部と前記各内側端子部との間に配置されて前記端子５５と電気的に接続されているモータ。
【選択図】図６

Description

本発明は、モータに関し、詳しくはコイルの導電線が接続されるブスバーの構造に関する。

コイルの導電線が接続されるブスバーの構造に関しては、例えば、特開２００２−１５３００３号公報がある。そこでは、巻線部の始端部及び終端部は接続部の折曲げ部に挟み込み込んだ状態で、また、巻線部の架橋線は接続部の折曲げ部に引っ掛けた状態で、それぞれ巻線部と接続部とが接続されている。

そのような接続方法としては、一般に、抵抗溶接やヒュージングなどが用いられている。例えば、端子を折り曲げてその間に導電線を挿入する。端子の外側から一対の電極で導電線を挟み込んで電流を流す。そうすることで、導電線を被覆する絶縁材が溶け、露出する導電線と端子とが溶着して接続される。ヒュージングに関しては、例えば、特開２００５−２２９６７７号公報に開示されている。
特開２００２−１５３００３号公報 特開２００５−２２９６７７号公報

ところが、このような接続方法を用いる場合、一対の電極で端子の接続部位を挟み込む必要があるため、様々な制約を受けていた。例えば、モータの回転軸と直交する方向（横方向）から電極を押し付けて端子の接続部位を挟み込む場合、従来のブスバーホルダを組み付ける方法では、接続後も端子の接続部位の高さ分だけモータの回転軸の方向（縦方向）のスペースが必要になるため、モータの小型化を図るうえで問題となる。

また、その縦方向から電極を押し付けて端子の接続部位を挟み込む場合、接続後には端子の接続部位が圧着されるため、縦方向の高さを低くできるが、その代わりに別の問題が発生する。例えば、端子の両側から電極で挟み込むダイレクトスポット溶接を行う場合には、電極のスペースを確保するために、モータのコアに電極の挿入が可能な貫通孔を形成する必要が生じる。端子の片側から電極で挟み込むインダイレクトスポット溶接を行う場合には、樹脂製のブスバーホルダで両電極の荷重を受け止める必要がある。

前者の場合、コアに貫通孔を形成することにより発生する磁束量が減少するため、高効率化を図るうえで障害となる。また、後者の場合、溶着時にブスバーホルダに大きな荷重が加わるし、端子等で発生する熱がブスバーホルダに伝わり易くなる。そのため、ブスバーホルダに強度や耐熱性に優れた素材や構造が求められ、コストアップを招いてしまう。例えば、導電線の線径が０．８ｍｍを超えるような大きさになると６００℃以上の耐熱性が求められるため、汎用品での対応は困難となる。

また、導電線をブスバーの端子に引っ掛けて接続する場合、導電線に引っ張られて端子に張力が作用するため、溶着品質が損なわれるおそれがある。

本発明の目的は、溶着品質に優れ、導電線とブスバーの接続が容易でモータの小型化にも有利なモータを提供することにある。

上記目的を達成するために、本願発明では、ブスバーを装着するブスバーサポートとインシュレータとを一体に設け、ブスバーサポートの構造を工夫したうえで、横方向から電極を押し付けて導電線と端子とが接続できるようにした。

具体的には、本発明のモータは、モータベースと、前記モータベースに回転自在に支持されるシャフトと、前記シャフトと同軸に固定されるロータと、前記ロータと間隙を介して対向する前記モータベースに配置されるステータと、を含み、前記ステータは、前記シャフトの周りに放射状に位置する複数のティースを有するコアと、前記コアに装着される絶縁性のインシュレータと、前記複数のティースのそれぞれに、前記インシュレータを介して導電線を巻き付けることにより形成される複数のコイルと、ブスバーサポートと、前記ブスバーサポートに装着される少なくとも１つのブスバーと、を備え、前記ブスバーは、前記導電線に接続される複数の端子を有し、前記ブスバーサポートは、前記複数の端子ごとに設けられる複数の導電線支持部を有し、前記各端子は、略Ｕ字状に形成され、前記シャフトと略同じ方向に延びる内側端子部と、前記内側端子部に対し、前記シャフトの半径方向における外側に位置する外側端子部と、を有し、前記各導電線支持部は、少なくとも前記シャフトの半径方向に開口し、前記外側端子部を受け入れる端子受入開口部と、前記導電線が前記シャフトの軸方向における前記端子受入開口部の中間部分を通るように、前記導電線を掛け渡す導電線掛止部と、を有し、前記導電線掛止部によって前記各端子受入開口部に掛け渡される前記導電線の部分が、前記各外側端子部と前記各内側端子部との間に配置されて前記端子と電気的に接続されている。

シャフトと略同じ方向に延びる内側端子部と、これの外側に位置する外側端子部との間に導電線が配置されているので、端子と導電線とを接続する際には、一対の電極を横方向から端子に直接押し付けることができる。従って、縦方向から接続する場合に生じる問題を回避することができ、容易に導電線と端子とを電気的に接続することができる。

接続される導電線の部分は導電線掛止部に掛け止められているので、導電線に端子が引っ張られない。従って、端子への負荷を軽減した状態で溶着することができ、溶着品質を向上させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、溶着品質に優れ、導電線とブスバーの端子との接続が容易なモータを提供することができる。

図１は、本実施形態のモータの概略断面図である。 図２は、ステータの概略斜視図である。 図３は、コアとブスバーサポートとの分解斜視図である。 図４は、ステータの分解斜視図である。 図５は、ステータの上面図である。 図６は、ステータの要部を示す概略斜視図である。 図７は、ステータの要部を示す概略斜視図である。 図８の（ａ）、（ｂ）は、端子の接続を説明するための概略図である。 図９は、モータの変形例を示す概略斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。

図１に、本実施形態のモータを示す。このモータは、ブラシレスモータであり、モータベース１やモータベース１にベアリング２，２を介して回転自在に支持されるシャフト３、シャフト３と同軸に固定される厚みの薄い有底円筒状のロータ４、ロータ４の内側に位置して、ロータ４と僅かな間隙を介して対向するようにモータベース１に配置される、厚みの薄い円柱形状のステータ５などで構成されている。

モータベース１には、ステータ５と対向するように、ＥＣＵなどの電装部品６が装着されている。ステータ５の外周面と対向するロータ４の内周面には、ステータ５との協働により、ロータ４を回転軸Ａ周りに回転させる複数のマグネット７，７，…が固定されている。なお、回転軸Ａはシャフト３の中心線と一致し、以降に示す軸方向や周方向、半径方向等の方向は、特に言及しない限り、各部材を組み付けた状態でのシャフト３や回転軸Ａに対するものとする。また、上下の方向についても、同様に、モータベース１側を上、ロータ４側を下とする。

図２に示すように、ステータ５は、コア１０やインシュレータ２０、コイル３０、ブスバーサポート４０、ブスバー５０などで構成されている。

具体的には、図３に示すように、コア１０は、所定形状の金属板を積層した積層体からなり、円環状のコアベース１１と、モータベース１に組み付けたとき、シャフト３の周りに放射状に位置する複数（本実施形態では１５個）のティース１２，１２，…とを有している。各ティース１２は、コアベース１１から半径方向外側に延びるティース基部１２ａと、ティース基部１２ａの先端部の両側から周方向に張り出すティース鍔部１２ｂと、を有し、軸方向の断面が略Ｔ字状に形成されている。コアベース１１には、周方向に所定間隔で軸方向に貫通する長孔１３（嵌合部）が３箇所形成されている。コア１０には、その外面を覆うようにインシュレータ２０が装着されている。

図４に示すように、インシュレータ２０は、絶縁性を有する樹脂の射出成形品であり、一対の半インシュレータ体２１，２１で構成されている。半インシュレータ体２１は、それぞれコア１０に対して軸方向から突き合わせて装着される。インシュレータ２０は、コアベース１１に対応して形成された円筒状のインシュレータ基部２０ａと、ティース１２に対応して形成され、インシュレータ基部２０ａの外周面から放射状に延びる複数のインシュレータ延出部２０ｂ，２０ｂ，…とを有し、コアベース１１の外側部分やティース基部１２ａ、ティース鍔部１２ｂの内側部分などを覆うように形成されている。インシュレータ基部２０ａの上端部には、周方向に沿って等間隔で複数の爪部２２，２２，…が設けられている。各爪部２２は、そこから中心側に向かって突出している。

各ティース１２には、インシュレータ２０を介して複数のコイル３０，３０，…が形成されている。本実施形態の複数のコイル３０，３０，…は、一本の導電線３１を巻き付けることによって形成されている。従って、作業工数が削減でき、生産性に優れる。例えば、巻始めとなる所定のティース１２に所定回数導電線３１を巻き付けてコイル３０を形成した後、そのティース１２に隣接するティース１２に連続して所定回数導電線３１を巻き付けてコイル３０を形成する。この操作を繰り返し行って全てのティース１２にコイル３０を形成する。

各コイル３０の巻き方向は、ティース１２を周方向から見て、時計回りあるいは半時計回りのいずれでもよいが、コイル３０とコイル３０との間を渡る渡り線３１ａの部分が交差せず、短絡を防止できる点でいずれか一方向に統一するのが好ましい。なお、渡り線３１ａの部分は、ブスバーサポート４０の導電線支持部４５に支持されるが、これについては後述する。

ブスバーサポート４０は、ブスバー５０を支持固定するためにインシュレータ２０と一体に設けられ、軸方向の高さ寸法が大きくならないように工夫されている。従って、従来のブスバーホルダのように、軸方向に組み付けスペースを確保する必要が無くなり、モータの小型化に有利となっている。

本実施形態のブスバーサポート４０はインシュレータ２０と別々に形成されていて、両者をコア１０に装着することによって一体化するように構成されている。このようにインシュレータ２０とブスバーサポート４０とを別々に形成することでコスト低減や生産性の向上を図ることができる。すなわち、インシュレータ２０は、コア１０とコイル３０とが絶縁できればよいため、厚みは薄くてよい。一方、ブスバーサポート４０は、ブスバー５０を支持する必要があるため、ある程度の厚みが必要である。従って、両者を別々に形成することで、それぞれ、適切な肉厚に形成し易くなり、材料コストが低減でき、成型が容易になって生産性にも有利となる。

図３に示したように、ブスバーサポート４０は、絶縁性を有する円環形状をした樹脂の射出成形品である。ブスバーサポート４０の下面には、コアベース１１に形成された長孔１３に対応して長突起４１（被嵌合部）が軸方向に３箇所突出している。ブスバーサポート４０は、その下面側からコア１０に組み付け、各長突起４１を各長孔１３に嵌合した状態でコア１０に装着される。そうすることで、ブスバーサポート４０は、コア１０に対して周方向及び半径方向に位置決めされる。

図４に示したように、ブスバーサポート４０を装着したコア１０に対し、半インシュレータ体２１，２１がそれぞれ組み付けられる。コア１０に装着されたブスバーサポート４０は、インシュレータ基部２０ａの内側に嵌合し、ブスバーサポート４０とインシュレータ２０とが一体化する。

このとき、インシュレータ基部２０ａの上端に形成された複数の爪部２２，２２，…の下部は、ブスバーサポート４０の上面に当接するように設定されている（図６参照）。これにより、ブスバーサポート４０は軸方向に位置決めされ、抜け外れが防止される。ブスバーサポート４０の上面には、ブスバー５０を支持して導電線３１との結線が簡単にできるように、様々な構造が設けられているが、その詳細については後述する。

図４や図５に示すように、本実施形態のブスバー５０は、第１ブスバー５０Ａ、第２ブスバー５０Ｂ、第３ブスバー５０Ｃからなる複数のブスバー５０で構成されている。つまり、このモータではステータ５にＵ、Ｖ、Ｗの３相の電流が供給される（３相交流モータ）。各ブスバー５０は、電気伝導性に優れた金属のプレス加工品からなり、周方向に延びる優弧状の本体部５４と、この本体部５４と一体に設けられる複数（本実施形態では５個）の端子５５と、接続片５６とを有している。各本体部５４はブスバーサポート４０に装着され、各接続片５６は電装部品６に接続され、各端子５５は各コイル３０から導出される導電線３１に接続される。

各ブスバー５０の各端子５５は、周方向の所定位置に設けられていて、略Ｕ字状に形成されている。詳しくは、各端子５５は、本体部５４から半径方向を外側に延びる延出端子部５５ａと、延出端子部５５ａの先端から略軸方向に延びる内側端子部５５ｂと、内側端子部５５ｂの先端から半径方向を外側へ延びて内側端子部５５ｂ側にＵ字状に曲り、内側端子部５５ｂと傾斜して対向する外側端子部５５ｃとを有している（図７，８参照）。

各ブスバー５０の本体部５４は、曲率半径が異なっており、第１ブスバー５０Ａの本体部５４ａ、第２ブスバー５０Ｂの本体部５４ｂ、第３ブスバー５０Ｃの本体部５４ｃの順に曲率半径が大きくなっている。これら各ブスバー５０の本体部５４は、それぞれ、ブスバーサポート４０の上面に、半径方向を内外に重なるように配置される。

図６に示すように、ブスバーサポート４０の上面における、互いに隣接する２つの本体部５４，５４の間の部分には、これら本体部５４，５４を位置決めする絶縁性の突出壁部４２（本体支持部）が所定箇所に複数設けられている。各本体部５４は、突出壁部４２の間に圧入される。これにより、各本体部５４は、ブスバーサポート４０に位置決めされた状態で固定され、互いに接触することが防止される。

更に、本実施形態では、ブスバーサポート４０に、突出壁部４２への侵入を許し、脱出を許さないスナップフィット４３（抜け止め防止部）が設けられている。これにより、各本体部５４は、抜け止めが防止され、軸方向に安定して固定される。

図５に示したように、各ブスバー５０をブスバーサポート４０に装着した状態では、半径方向における回転軸Ａの中心と各内側端子部５５ｂの内周面との間の距離ｒは略同一に設定されている。これにより、後述するように結線が容易なる。また、ブスバー５０の延出端子部５５ａは内側に位置するほど長くなり、内側のブスバー５０の延出端子部５５ａが外側に位置する他のブスバー５０の本体部５４を跨ぐ場合がある。

そこで、そのような延出端子部５５ａ（高架延出端子部５７）については、図６に示したように、ブスバーサポート４０におけるその高架延出端子部５７の下側の部分に、高架延出端子部５７の下面を支持する突起部４４（短絡防止部）が設けられている。これにより、高架延出端子部５７とその下側を横切る本体部５４との接触を安定して防ぐことができる。

ブスバーサポート４０の上面の外周部分には、各ブスバー５０の各端子５５ごとに複数（本実施形態では１５個）の導電線支持部４５，４５，…が設けられている。これら導電線支持部４５は、互いに隣接する２つのティース１２の間の部分（１５箇所ある）にそれぞれ位置している（図５参照）。

図７に示すように、各導電線支持部４５は、軸方向の上端側と半径方向とが開口する端子受入開口部４６と、導電線３１を掛け渡す導電線掛止部４７とを有している。

導電線掛止部４７は、端子受入開口部４６の周方向の両側に立設される一対の柱状突起で構成されている。導電線掛止部４７には、コイル３０間を渡る渡り線３１ａの部分が掛け渡される。導電線掛止部４７に掛け渡される導電線３１は、端子受入開口部４６の軸方向における中間部分を通り、端子受入開口部４６の空間に浮いた状態で保持される。

各ブスバー５０をブスバーサポート４０に装着した状態では、各端子５５の外側端子部５５ｃは端子受入開口部４６に入り込む。端子受入開口部４６を区画する下側の内壁面４６ａには、各延出端子部５５ａを半径方向に沿って受け入れる溝４８が形成されている。従って、各端子５５は、各端子受入開口部４６の所定位置に位置決めされる。また、突出壁部４２や突起部４４との協働により、各ブスバー５０どうしの接触を防いで各ブスバー５０を安定してブスバーサポート４０に固定することができる。

そして、端子受入開口部４６の空間に浮いた状態で保持されている渡り線３１ａの部分は、各端子５５における内側端子部５５ｂと外側端子部５５ｃとの間に挟まれるように配置される。これにより、接続作業が容易になり、溶着品質を向上させることができる。

図８に示すように、接続時には、各端子５５に対し、半径方向（横方向）の内外からそれぞれ第１電極１００ａ及び第２電極１００ｂを直接押し付けてヒュージングを行うことができる。具体的には、各部材を装着してコアアッセンブリを形成し、そのコアアッセンブリを回転軸Ａ周りに回転自在な状態で所定のヒュージング処理装置に取り付ける。

同図の（ａ）に示すように、いずれかの端子５５の内側端子部５５ｂの内周面に近接して第１電極１００ａを配置する。第１電極１００ａは固定してあってもよい。第２電極１００ｂは外側端子部５５ｃよりも半径方向外側に配置する。

そうして、第２電極１００ｂを第１電極１００ａに近づけて外側端子部５５ｃを内側端子部５５ｂに押し付け、外側端子部５５ｃと内側端子部５５ｂと導電線３１とを圧着させる。その状態で両電極１００ａ，１００ｂに電流を流し熱を発生させる。その熱を利用して導電線３１を被覆する絶縁材を溶解させ、同図の（ｂ）に示すように、端子５５と導電線３１とを溶着させる。

本実施形態では、各端子５５の内側端子部５５ｂの内周面は回転軸Ａの中心から略一定の距離に配置されているので、コアアッセンブリを回転させながら各電極１００ａ，１００ｂを近づけたり離したりする接離操作するだけで、全ての端子５５を連続して簡単に接続することができる。

各導電線支持部４５は、互いに隣接する２つのティース１２，１２の間の部分にそれぞれ位置しているので、各電極１００ａ，１００ｂを接離操作する際、コイル３０と第２電極１００ｂとの接触を防ぐことができる。

更に、導電線３１の各端子５５と接続される部分は、導電線掛止部４７によって支持されているので、各端子５５は導電線３１によって引っ張られることなく、溶着させることができる。従って、各端子５５には張力が作用しないため、溶着品質を向上させることができ、耐久性に優れたモータを実現できる。

導電線３１の巻始めの端部及び巻終わりの端部についても、渡り線３１ａと同様にして接続することができる。すなわち、各端部は、導電線掛止部４７に引っ掛けた後、端子受入開口部４６側に曲げる。そうして、各端部を内側端子部５５ｂと外側端子部５５ｃとの間に挟んだ状態で配置させる。後は、先の渡り線３１ａの部分と同様に処理すれば、各端部を束ねた状態で各端子５５と接続することができる。

なお、本発明にかかるモータは、前記の実施の形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。

例えば、コア１０は複数の要素コアを連結して構成される分割コアであってもよい。導電線３１が複数本用いられる場合であっても、上述したように、導電線３１の端部を束ねて接続できる。

図９に示すように、ブスバーサポート４０は半インシュレータ体２１と一体に成形してあってもよい。この場合、組み付け工数が減る分、作業性に優れる。

本発明のモータは、エンジンのクーリングファン用モータ等、車載モータの利用に適している。

１ モータベース
３ シャフト
４ ロータ
５ ステータ
１０ コア
１２ ティース
２０ インシュレータ
３０ コイル
３１ 導電線
４０ ブスバーサポート
４５ 導電線支持部
４６ 端子受入開口部
４７ 導電線掛止部
５０ ブスバー
５５ 端子
５５ｂ 内側端子部
５５ｃ 外側端子部

Claims (11)

1. モータベースと、
   前記モータベースに回転自在に支持されるシャフトと、
   前記シャフトと同軸に固定されるロータと、
   前記ロータと間隙を介して対向する前記モータベースに配置されるステータと、
   を含み、
   前記ステータは、
   前記シャフトの周りに放射状に位置する複数のティースを有するコアと、
   前記コアに装着される絶縁性のインシュレータと、
   前記複数のティースのそれぞれに、前記インシュレータを介して導電線を巻き付けることにより形成される複数のコイルと、
   ブスバーサポートと、
   前記ブスバーサポートに装着される少なくとも１つのブスバーと、
   を備え、
   前記ブスバーは、前記導電線に接続される複数の端子を有し、
   前記ブスバーサポートは、前記複数の端子ごとに設けられる複数の導電線支持部を有し、
   前記各端子は、略Ｕ字状に形成され、
   前記シャフトと略同じ方向に延びる内側端子部と、
   前記内側端子部に対し、前記シャフトの半径方向における外側に位置する外側端子部と、
   を有し、
   前記各導電線支持部は、
   少なくとも前記シャフトの半径方向に開口し、前記外側端子部を受け入れる端子受入開口部と、
   前記導電線が前記シャフトの軸方向における前記端子受入開口部の中間部分を通るように、前記導電線を掛け渡す導電線掛止部と、
   を有し、
   前記導電線掛止部によって前記各端子受入開口部に掛け渡される前記導電線の部分が、前記各外側端子部と前記各内側端子部との間に配置されて前記端子と電気的に接続されているモータ。
2. 請求項１に記載のモータにおいて、
   前記ブスバーサポートが、前記インシュレータと一体に設けられているモータ。
3. 請求項１又は請求項２に記載のモータにおいて、
   前記シャフトの半径方向における、前記シャフトの中心と前記各内側端子部の内周面との間の距離が略同一であるモータ。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のモータにおいて、
   前記複数のコイルが、１本の導電線を巻き付けることによって形成されており、
   前記導電線のうち、互いに隣接する２つの前記コイルの間を渡る部分が前記各端子受入開口部に掛け渡されているモータ。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のモータにおいて、
   前記各導電線支持部が、互いに隣接する２つの前記ティースの間に位置しているモータ。
6. 請求項３〜請求項５のいずれか１つに記載のモータにおいて、
   前記ブスバーが、複数のブスバーで構成され、
   前記複数のブスバーのそれぞれは、前記複数の端子と一体に設けられて前記シャフトの周方向に延びる本体部を有し、
   前記複数のブスバーのそれぞれの本体部は、前記シャフトの半径方向において重なるように配置され、
   互いに隣接する２つの前記本体部の間の部分に、これらを位置決めする絶縁性の本体支持部が設けられているモータ。
7. 請求項６に記載のモータにおいて、
   前記複数の端子のそれぞれは、前記本体部と前記内側端子部とに連なって、前記シャフトの半径方向に延びる延出端子部を有し、
   前記延出端子部は、前記本体部を跨ぐ高架延出端子部を含み、
   前記高架延出端子部の下側に、該高架延出端子部の下部を支持する絶縁性の短絡防止部が設けられているモータ。
8. 請求項７に記載のモータにおいて、
   前記各端子受入開口部を区画する内壁面に、前記各延出端子部を前記シャフトの半径方向に沿って受け入れる溝が形成されているモータ。
9. 請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載のモータにおいて、
   前記インシュレータと前記ブスバーサポートとは別々に形成され、両者を組み合わせることにより一体に設けられているモータ。
10. 請求項９に記載のモータにおいて、
    前記コアが、少なくとも１つの嵌合部を有し、
    前記ブスバーサポートが、前記シャフトの軸方向に前記嵌合部と嵌合する被嵌合部を有しているモータ。
11. 請求項１０に記載のモータにおいて、
    前記インシュレータが、前記シャフトの半径方向における外側から中心側に向かって突出する複数の爪部を有し、
    前記複数の爪部の下部が、前記コアとともに前記インシュレータに組み合わされた前記ブスバーサポートに当接しているモータ。

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