JP4684023B2 - 車両用薄型ブラシレスモータの集中配電部材 - Google Patents

Description

本発明は、車両用薄型ブラシレスモータの集中配電部材に関するものである。

ロータをリング状のステータで包囲した形態の車両用薄型ブラシレスモータでは、ステータが、巻き線からなる複数の磁極と、この磁極に給電するための円環状をなす集中配電部材とを備えて構成されている。このような集中配電部材の一例として、従来、特許文献１に開示されているものがある。これは、複数のリング状をなすバスバーを結束部材によって同心状に結束した構造であり、各バスバーには、夫々、磁極の巻線の端部を接続させる複数のタブと、バッテリ側回路の電線を接続される端子が設けられている。
特開２００３−１３４７２４公報

上記従来の集中配電部材は、バスバーが円形をなしているため、複数のバスバー同士を周方向において高い精度で位置決めすることが困難であり、タブ間のピッチや端子間のピッチに狂いを生じることが懸念される。
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、周方向において複数のバスバーを位置決めできるようにすることを目的とする。

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、車両用薄型ブラシレス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、給電用の端子と前記巻線を接続させるためのタブとを備えたリング状をなす複数のバスバーを結束した形態の集中配電部材において、前記バスバーが、円形断面の金属材料からなる単芯線の外周を絶縁被覆で包囲した形態の線材であって、前記バスバーは、複数の直線部を屈曲状に連続させた形態とすることでリング状に形成されており、前記複数のバスバーが、周方向に間隔を空けた複数箇所において、並列させた前記直線部同士をクリップにより連結した形態で結束され、前記クリップは、方形の平板状をなすとともに、一方の板面に、前記バスバーと同数本の直線状の保持溝が互いに平行にかつ一定間隔を開けて形成され、前記保持溝は、前記バスバーの外径とほぼ同じ寸法の内径の弧状をなしているところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記タブが、前記バスバーの一部を折り返し状に突出する形態で曲げ加工することによって形成されているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
細長い金属材を円弧状に曲げ加工する場合は、スプリングバックが避けられないため、円弧の曲率を高い精度に仕上げることは困難であるが、バスバーが複数の直線部のみによって構成されているので、高い精度で曲げ加工することができる。
複数のバスバーは、周方向に間隔を空けた複数箇所において並列状態の直線部同士をクリップで連結することによって結束されているので、バスバー同士が周方向に位置ずれすることがなく、バスバー同士を高い精度で位置決めすることができ、タブ間のピッチ及び端子間のピッチの狂いを回避することができる。

＜請求項２の発明＞
タブがバスバーと一体をなしているので、バスバーとは別体の部品として製造したタブをバスバーに固着する形態のものに比べると、部品点数が少なくて済む。

＜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７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３相交流６極対のブラシレスモータであり、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（図示せず）と、ロータを同心状に包囲するリング状のステータ（図示せず）と、ステータを同心状に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。ステータは、コア（図示せず）に巻線（図示せず）を施すことによって構成された複数の磁極（図示せず）によって構成され、磁極は、ロータと同心の円周に沿って一定ピッチで配置されており、各磁極からは、巻線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。

集中配電部材Ｄは、ステータの巻線に電力を供給するためのものであって、３つのバスバー１０と、１８個のクリップ２４，２６と、３つの端子１８とを備えて構成されている。
バスバー１０は、円形断面の金属材料からなる単芯線１２の外周を絶縁被覆１３で包囲した形態の線材１１を曲げ加工したものであり、全体として概ね正１８角形に成形されている。詳しくは、１８本の直線部１４と６つのタブ１６と２本の接続端部１７を有している。
１８本の直線部１４のうち１５本は第１〜第５の５組の直線部列１５Ａ〜１５Ｅに分かれ、各組において３本の直線部１４が互いに１６０°の角度をなすように屈曲した形態で直接連なっている。これらの５組の直線部列１５Ａ〜１５Ｅは、タブ１６を介すことにより、第１〜第５の順に連なり、隣り合う直線部列１５Ａ〜１５Ｅ同士は１６０°の角度をなしている。タブ１６は、各直線部列１５Ａ〜１５Ｅの端部、即ち隣り合う直線部列１５Ａ〜１５Ｅの境界部分から径方向内側へ略「コ」字形に屈曲させるように形成されている。また、各タブ１６においては、その一部が絶縁被覆１３を除去して単芯線１２を露出させた状態となっており、この単芯線１２の露出部分には、巻線の端部がフュージング等により導通可能に接続されるようになっている。

残りの３本の直線部１４は、互いに１６０°をなすように屈曲して連なることによって第６直線部列１５Ｆを構成し、この第６直線部列１５Ｆの両端部が、上記と同じ形態のタブ１６を介すことにより、第１直線部列１５Ａと第５直線部列１５Ｅに連なっている。第６直線部列１５Ｆにおける中央の直線部１４のほぼ中央部分からは、２本の接続端部１７が互いに密着して並ぶように延出されている。２本の接続端部１７は、径方向外側（図２及び図３における上方）へ延出し、その延出端から軸線方向に延出した略「Ｌ」字形をなしている。図４に示すように、接続端部１７の軸線方向の延出長さは、３つのバスバー１０が軸線方向に積層される形態で配置されることに鑑み、各バスバー１０毎に異なる長さに設定されている。

対をなす接続端部１７の延出端部は、絶縁被覆１３を除去して単芯線１２を露出させた状態とされており、この単芯線１２の露出部分には、端子１８が導通可能に接続されている。端子１８は、金属板材からなり、軸線方向と略平行な接続板部１９と、この接続板部１９から略直角に（略径方向に）延出する取付板部２０とを一体形成した略「Ｌ」字形をなすものである。接続板部１９の両側縁からは一対のカシメ片２１が折り返し状に延出されており、接続端部１７の端部の露出した単芯線１２は、接続板部１９とカシメ片２１との間で挟み付けられるようにして端子１８に固着されている。また、取付板部２０には、軸線方向に貫通する取付孔２２が形成されており、この取付板部２０には、インバータ（図示せず）側に接続された電線（図示せず）が接続され、この取付板部２０を介して電力がバスバー１０に供給されるようになっている。
また、上記のように、各バスバー１０における接続端部１７の軸線方向の延出部の長さを互いに異なる寸法としているので、後述するように３つのバスバー１０を所定の位置関係に軸線方向に積層して結束した状態では、図４に示すように、軸線方向における取付板部２０の位置が全てのバスバー１０で面一状に揃うようになっている。

３つのバスバー１０は、軸線方向に一定の間隔を空けて同軸状に積層配置される。３つのバスバー１０を結束する手段として、合成樹脂からなる３種類のクリップ２４，２６，２９が用いられる。板状クリップ２４は、全体として方形の平板状をなすとともに、その一方の板面には、３本の直線状の保持溝２５が互いに平行に且つ一定間隔を空けて形成されている。保持溝２５は弧状をなし、その内径はバスバー１０（線材１１）の外径とほぼ同じ寸法とされている。一方、端子用クリップ２６は、板面が同じ高さとなるように且つ互いに離間して配置された一対の平板状をなす板状部２７と、この両板状部２７の端縁同士を連結する略「コ」字形の板状をなす屈曲部２８とを一体形成したものであり、両板状部２７には、板状クリップ２４と同じ形態の３本の保持溝２５が形成されている。インナクリップ２９は、ブロック状（肉厚の板状）をなし、接続端部１７の屈曲した基端部を嵌合させるための図示しない保持溝を有している。

３つのバスバー１０は、同軸状に且つ軸線方向に所定間隔を空けるように配置されるとともに、各直線部１４同士が互いに平行に並ぶように周方向において位置決めされる。このとき、３つの端子１８同士が、互いに２０°ずつ周方向にずれるようにする。この状態では、１８個のタブ１６が２０°の等角度間隔を空けて配置され、この１８個のタブ１６で仕切られた１８ヶ所の領域のうち端子１８が存在する３ヶ所の領域では、各端子１８が、他の２つのバスバー１０の平行に並ぶ２本の直線部１４のほぼ中央部と対応するように位置する。また、１８ヶ所の領域のうち端子１８が存在しない１５ヶ所の領域では、３本の直線部１４が互いに平行をなすように軸線方向に並ぶ。

上記したクリップ２４，２６，２９は、周方向に隣り合うタブ１６同士の間に組み付けられる。即ち、板状クリップ２４は、平行に並ぶ３つの直線部１４に対して径方向外側から保持溝２５を嵌合させるようにして組み付けられ、これにより、周方向に間隔を空けた１５箇所において、夫々、３本の直線部１４が板状クリップ２４を介して互いに平行な位置関係に保持される。また、端子用クリップ２６は、径方向外側から屈曲部２８を接続端部１７に被せるとともに、平行に並ぶ３本の直線部１４に保持溝２５を嵌合させるようにして組み付けられ、これにより、周方向に隣接する３箇所において、夫々、端子１８が接続されている直線部１４を含む３本の直線部１４が端子用クリップ２６を介して互いに平行な位置関係に保持される。さらに、インナクリップ２９は、その保持溝（図示せず）を接続端部１７の基端部に嵌合させつつ、端子用クリップ２６における屈曲部２８の内周側の開口部を塞ぐようにして組み付けられる。そして、屈曲部２８とインナクリップ２９とによって囲まれた空間内には、樹脂製の充填剤（図示せず）が充填され、この空間内に位置する接続端部１７同士の隙間を埋める。これにより、接続端部１７が屈曲変形されたときに絶縁被覆１３が裂けて単芯線１２が露出したとしても、接続端部１７同士が絶縁状態に保たれる。

上述のように本実施形態においては、バスバー１０に、周方向に間隔を空けた複数の直線部１４を形成し、複数のバスバー１０を、周方向に間隔を空けた複数箇所において、並列させた直線部１４同士を連結した形態で結束したので、バスバー１０同士が周方向に位置ずれすることがなく、バスバー１０同士を高い精度で位置決めすることができ、タブ１６間のピッチ及び端子１８間のピッチの狂いを回避することができる。

また、細長い金属材を円弧状に曲げ加工する場合は、一般に、曲げの曲率が弾性限度の範囲内に留まることからスプリングバックが避けられないため、円弧の曲率を高い精度に仕上げることは困難である。その点、本発明では、バスバー１０が、複数の直線部１４を屈曲状に連続させた形態、即ち複数の直線部１４のみによって構成された形態としているので、直線部１４間の曲げ部分では、単芯線１２の弾性限度を超えた大きい曲率で塑性変形されることになるので、スプリングバックの影響を受けることがなく、高い精度で曲げ加工することができる。

また、タブ１６が、バスバー１０の一部を折り返し状（Ｕターン状）に突出する形態で曲げ加工することによって形成されているが、このようにタブ１６がバスバー１０と一体をなしているので、バスバー１０とは別体の部品として製造したタブ１６をバスバー１０に固着する形態のものに比べると、部品点数が少なくて済む。

＜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）上記実施形態ではタブをバスバーと一体に形成したが、本発明によれば、タブをバスバーとは別体部品としてもよい。
（２）上記実施形態ではタブを略「コ」字形としたが、本発明によれば、タブは、略「Ｕ」字形、略三角形、略「Ｉ」字形、略台形、略円弧形などの形状にしてもよい。
（３）上記実施形態ではバスバーの数を３つとしたが、本発明は、バスバーの数が２つ以下、または４つ以上の場合にも適用できる。
（４）上記実施形態では１つのバスバーにおけるタブの数が６つである場合について説明したが、本発明は、６つ以外のものにも適用できる。
（５）上記実施形態ではバスバーに巻線を接続する際には予め絶縁被覆を除去して単芯線を露出させたが、本発明によれば、バスバーを構成する線材としてマグネットワイヤを用い、接続の際にはフュージング等によって絶縁被覆を溶融させて除去しつつ巻線を単芯線に接続させるようにしてもよい。
（６）上記実施形態では３相交流６極対のモータであるため、周方向に隣り合う直線部同士が１６０°の角度をなして連なる形態となっているが、本発明によれば、モータの極対数や交流・直流の別に応じてバスバーを最適な多角形にすることができる。
（７）上記実施形態では各直線部の全てにクリップを取り付けたが、本発明によれば、クリップの数はバスバー同士を保持するために必要最少の数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 端子をあらわす部分拡大正面図 端子をあらわす部分拡大平面図 端子をあらわす部分拡大側面図 クリップとバスバーとの結束部分をあらわす部分拡大断面図 タブの部分拡大正面図

符号の説明

Ｄ…集中配電部材
１０…バスバー
１４…直線部
１６…タブ
１８…端子

Claims (2)

1. 車両用薄型ブラシレス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、給電用の端子と前記巻線を接続させるためのタブとを備えたリング状をなす複数のバスバーを結束した形態の集中配電部材において、
   前記バスバーが、円形断面の金属材料からなる単芯線の外周を絶縁被覆で包囲した形態の線材であって、
   前記バスバーは、複数の直線部を屈曲状に連続させた形態とすることでリング状に形成されており、
   前記複数のバスバーが、周方向に間隔を空けた複数箇所において、並列させた前記直線部同士をクリップにより連結した形態で結束され、
   前記クリップは、方形の平板状をなすとともに、一方の板面に、前記バスバーと同数本の直線状の保持溝が互いに平行にかつ一定間隔を開けて形成され、前記保持溝は、前記バスバーの外径とほぼ同じ寸法の内径の弧状をなしていることを特徴とする車両用薄型ブラシレスモータの集中配電部材。
2. 前記タブが、前記バスバーの一部を折り返し状に突出する形態で曲げ加工することによって形成されていることを特徴とする請求項１記載の車両用薄型ブラシレスモータの集中配電部材。

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