JP5991261B2 - 電動機の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、複数のティースに巻き回された巻線に対して集配電を行う集配電リングを有する電動機の製造方法に関する。
従来、モータに用いられ、環状に配置された複数のティースに巻き回された巻線にインバータからの電流を供給する集配電リングが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1に記載の集配電リング(集中配電部品)は、複数の環状導体と、複数の環状導体を一体に樹脂モールドした複数の保持部材と、複数の環状導体に電気的に接続された複数の接続端子とを備えている。この接続端子は、環状導体に接続される環状導体接続部と、モータのコイルの端部に接続される一対のコイル接続部と、環状導体接続部及び一対のコイル接続部を連結する連結部とを一体に有している。
環状導体接続部は、環状導体の周方向に沿って等間隔に設けられた保持部材の内部に配置され、一対のコイル接続部は、保持部材から環状導体の径方向内側に露出し、コイルの端部を挟んで互いに平行に配置されている。一対のコイル接続部とコイルの端部との接続は、一対のコイル接続部がコイルの端部に接触するように加圧されながら溶接されることにより行われる。
特開2008−109718号公報
特許文献1に記載の集配電リングでは、環状導体及び接続端子が異なる部材で構成されているため、部品点数が多くなっていた。そこで、本願の発明者は、集配電リングの部品点数を削減すべく、図6に示すように、線状の導電部材を屈曲することによって環状導体及び接続端子を形成するという着想を得た。
しかしながら、一対のコイル接続部とコイルの端部との接続時に、一対のコイル接続部がコイルの端部に接触するように加圧されると、保持部材と保持部材から露出したコイル接続部との間に応力が加わり、接続端子が破損することがあった。
そこで、本発明は、保持部材と保持部材から露出した接続端子との間に加わる応力を緩和することが可能な集配電リングを有する電動機の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決することを目的として、環状に配置された複数のティースに巻き回された複数相の巻線に対して集配電を行う環状のバスリングと、前記バスリングの少なくとも一部をモールドする保持部材とを備えた集配電リングを有し、前記バスリングは、線状の導電部材を屈曲することにより、前記巻線の端部に接続される複数の端子部と、前記複数の端子部を周方向に接続する複数の円弧部とが形成され、前記複数の端子部は、前記保持部材から前記円弧部の径方向に延出されて前記巻線の端部を挟む挟持部が形成された一対の延出部を有し、前記一対の延出部は、前記保持部材と前記挟持部との間における少なくとも一部に、前記円弧部の周方向の厚みが薄く形成されている薄肉部を有し、前記端子部と前記巻線の端部とは、前記挟持部に前記巻線の端部が挟まれた状態で前記挟持部が加締められることにより接続される電動機の製造方法を提供する。
本発明に係る電動機の製造方法によれば、保持部材と保持部材から露出した接続端子との間に加わる応力を緩和することが可能である。
本発明の実施の形態に係る集配電リングを備えた電動機の概略の構成例を説明するために示す模式図である。 集配電リングを示し、(a)は集配電リングの軸方向から見た正面図、(b)は斜視図である。 集配電リングと巻線の引き出し線との接続構造の一例を示す部分拡大図である。 巻線の第1の引き出し線に接続される前の状態における第1のバスリングの端子部及びその周辺部を示し、(a)は斜視図、(b)は上から見たときの説明図である。 巻線の第1の引き出し線に接続された状態における第1のバスリングの端子部及びその周辺部を示し、(a)は斜視図、(b)は上から見たときの説明図である。 本発明の比較例に係る集配電リングの第1のバスリングを上から見たときの説明図であり、(a)は巻線の第1の引き出し線に接続される前の状態、(b)は巻線の第1の引き出し線に接続された状態である。
[実施の形態]
図1は、本発明の実施の形態に係る集配電リングを備えた電動機の概略の構成例を説明するために示す模式図である。
(電動機1の構成)
この電動機1は、固定子であるステータ11と、回転子であるロータ12と、ステータ11に駆動電流を配電する集配電リング3とを備えている。
ステータ11は、磁性材料からなり、環状に配置された複数のティース110に複数相の巻線111,112,113を巻き回してなる。各ティース110には、U相の巻線111、V相の巻線112、又はW相の巻線113が巻き回されている。U相の巻線111、V相の巻線112、及びW相の巻線113は、この順序でステータ11の周方向(図1の時計回り方向)に沿って配置されている。
U相の巻線111の一端は第1の引き出し線111aとして、またU相の巻線111の他端は第2の引き出し線111bとして、それぞれ構成されている。同様に、V相の巻線112の一端は第1の引き出し線112aとして、他端は第2の引き出し線112bとして構成されている。また、W相の巻線113の一端は第1の引き出し線113aとして、他端は第2の引き出し線113bとして構成されている。
ロータ12は、図略の軸受によってステータ11と同軸上で回転可能に支持されたシャフト120と、シャフト120の外周面に固定された複数の磁極を有する磁石121とを有している。
集配電リング3は、第1〜第3のバスリング31〜33及び中性相バスリング30と、複数の保持部材2とを備えている。第1〜第3のバスリング31〜33は、図略のインバータから出力される駆動電流を給電端子31c,32c,33cを介して電動機1のU相,V相,W相の各巻線111,112,113にそれぞれ配電する。これらの第1〜第3のバスリング31〜33及び中性相バスリング30は、ステータ11と同心状に配置され、第1〜第3のバスリング31〜33及び中性相バスリング30の周方向に沿って複数箇所に配置された保持部材2に保持されている。
第1のバスリング31には、U相の巻線111の第1の引き出し線111aが接続されている。第2のバスリング32には、V相の巻線112の第1の引き出し線112aが接続されている。第3のバスリング33には、W相の巻線113の第1の引き出し線113aが接続されている。また、中性相バスリング30には、U相の巻線111の第2の引き出し線111b、V相の巻線112の第2の引き出し線112b、及びW相の巻線113の第2の引き出し線113bが接続されている。
U相の巻線111、V相の巻線112、及びW相の巻線113には、図略のインバータから120°ずつ位相がずれた正弦波状の駆動電流が供給され、ステータ11に回転磁界を形成する。磁石121は、回転磁界による吸引力及び反発力により回転力を受け、この回転力によってシャフト120が回転する。
(集配電リング3の構成)
図2は、集配電リング3を示し、(a)は集配電リング3の軸方向から見た正面図、(b)は斜視図である。図3は、集配電リング3と各巻線111,112,113の引き出し線との接続構造の一例を示す部分拡大図である。
第1〜第3のバスリング31〜33及び中性相バスリング30は、環状に形成されて集配電リング3の軸方向に沿って互いに平行に並列配置された状態で、モールド樹脂からなる複数の保持部材2によって相互に固定されている。本実施の形態では、図2(b)において、集配電リング3の軸方向上側から中性相バスリング30、第1のバスリング31、第2のバスリング32、第3のバスリング33の順に配列されている。
第1のバスリング31は、周方向の複数箇所に配置され、U相の巻線111の端部(第1の引き出し線111a)に接続される複数の端子部31aと、複数の端子部31aを第1のバスリング31の周方向に接続する複数の円弧部31bとが形成されている。本実施の形態では、端子部31aは、保持部材2から円弧部31bの径方向内側に向かって延出している。
また、第1のバスリング31の端部31dには、第1のバスリング31を流れるU相の駆動電流の供給を受ける給電端子31cが熱加締めされ、集配電リング3の径方向外側に突出している。
第2のバスリング32は、周方向の複数箇所に配置され、V相の巻線112の端部(第1の引き出し線112a)に接続される複数の端子部32aと、複数の端子部32aを第2のバスリング32の周方向に接続する複数の円弧部32bとが形成されている。本実施の形態では、端子部32aは、保持部材2から円弧部32bの径方向内側に向かって延出している。
また、第2のバスリング32の端部32dには、第2のバスリング32を流れるV相の駆動電流の供給を受ける給電端子32cが熱加締めされ、集配電リング3の径方向外側に突出している。
第3のバスリング33は、周方向の複数箇所に配置され、W相の巻線113の端部(第1の引き出し線113a)に接続される複数の端子部33aと、複数の端子部33aを第3のバスリング33の周方向に接続する複数の円弧部33bとが形成されている。本実施の形態では、端子部33aは、保持部材2から円弧部33bの径方向内側に向かって延出している。
また、第3のバスリング33の端部33dには、第3のバスリング33を流れるW相の駆動電流の供給を受ける給電端子33cが熱加締めされ、集配電リング3の径方向外側に突出している。
中性相バスリング30は、周方向の複数箇所に配置され、U相の巻線111、V相の巻線112、及びW相の巻線113の各第2の引き出し線111b,112b,113bに接続される複数の端子部30aと、複数の端子部30aを中性相バスリング30の周方向に接続する複数の円弧部30bとが形成されている。本実施の形態では、端子部30aは、保持部材2から円弧部30bの径方向外側に向かって延出している。つまり、第1〜第3のバスリング31〜33の端子部31a,32a,33aは、円弧部31b,32b,33bの径方向内側に向かって延出し、中性相バスリング30の端子部30aは、円弧部30bの径方向外側に向かって延出している。
図3に示すように、保持部材2aから集配電リング3の径方向内側に延出した第1のバスリング31の端子部31aには、U相の巻線111の第1の引き出し線111aが挿通され、保持部材2aから端子部31aの反対側(集配電リング3の径方向外側)に延出した中性相バスリング30の端子部30aには、W相の巻線113の第2の引き出し線113bが挿通されている。
保持部材2bから集配電リング3の径方向内側に延出した第2のバスリング32の端子部32aには、V相の巻線112の第1の引き出し線112aが挿通され、保持部材2bから端子部32aの反対側(集配電リング3の径方向外側)に延出した中性相バスリング30の端子部30aには、U相の巻線111の第2の引き出し線111bが挿通されている。
保持部材2cから集配電リング3の径方向内側に延出した第3のバスリング33の端子部33aには、W相の巻線113の第1の引き出し線113aが挿通され、保持部材2から端子部33aの反対側(集配電リング3の径方向外側)に延出した中性相バスリング30の端子部30aには、V相の巻線112の第2の引き出し線112bが挿通されている。
したがって、第1〜第3のバスリング31〜33の端子部31a,32a,33aに対応する中性相バスリング30の端子部30aそれぞれには、端子部31a,32a,33aに挿通される第1の引き出し線を有する巻線のステータ11において反時計回りの隣り(図3では右隣り)に配置された巻線の第2の引き出し線が挿通される。
第1〜第3のバスリング31〜33は、後述する絶縁体によって被覆され、中性相バスリング30は絶縁体によって被覆されていない。第1〜第3のバスリング31〜33の端子部31a,32a,33aは、絶縁体が除去された部分に形成されている。なお、第1〜第3のバスリング31〜33及び中性相バスリング30は、絶縁性を確保するため、軸方向に隣り合う2つのバスリングのうち、少なくとも一方のバスリングが絶縁体によって被覆されていればよい。つまり、絶縁体に被覆されていない2つのバスリングが隣り合わなければよい。
第1〜第3のバスリング31〜33は、それぞれ同様に形成されているので、第1のバスリング31を例にとって、図4及び図5を参照してさらに詳細に説明する。
(第1のバスリング31の端子部31aの構成)
図4は、U相の巻線111の第1の引き出し線111aに接続される前の状態における第1のバスリング31の端子部31a及びその周辺部を示し、(a)は斜視図、(b)は上から見たときの説明図である。図5は、U相の巻線111の第1の引き出し線111aに接続された状態における第1のバスリング31の端子部31a及びその周辺部を示し、(a)は斜視図、(b)は上から見たときの説明図である。
第1のバスリング31は、銅等の良伝導性の金属からなる金属導体310aと、金属導体310aを被覆する樹脂からなる絶縁体310bとを有する線状の導電部材で構成され、この金属導体310aを屈曲することにより、複数の端子部31a及び複数の円弧部31b(図2(b)参照)が形成されている。本実施の形態では、金属導体310aは、その断面が丸型である。
端子部31aは、保持部材2から円弧部31bの径方向内側に延出された一対の延出部(第1延出部311及び第2延出部312)と、第1延出部311及び第2延出部312の間に形成された湾曲部317とを有している。
第1延出部311は、U相の巻線111の第1の引き出し線111aを挟む挟持部315、及び保持部材2と挟持部315との間における少なくとも一部に円弧部31bの周方向の厚みが薄く形成されている薄肉部313を有している。同様に、第2延出部312は、U相の巻線111の第1の引き出し線111aを挟む挟持部316、及び保持部材2と挟持部316の間における少なくとも一部に円弧部31bの周方向の厚みが薄く形成されている薄肉部314を有している。
第1延出部311の薄肉部313及び第2延出部312の薄肉部314は、それぞれ金属導体310aを円弧部31bの周方向に潰して形成されている。なお、薄肉部313,314は、金属導体310aを削って形成されていてもよい。
端子部31aと第1の引き出し線111aとの接続は、一対の電極(図略)によって第1延出部311の挟持部315及び第2延出部312の挟持部316が第1の引き出し線111aに接触するように加圧されることにより行われる。つまり、挟持部315,316に第1の引き出し線111aが挟まれた状態で挟持部315,316が加締められることにより、端子部31aと第1の引き出し線111aとが接続される。本実施の形態では、この端子部31aと第1の引き出し線111aとの接続が、一対の電極に流れる電流によって発生するジュール熱で、挟持部315,316と第1の引き出し線111aとを溶着させる熱加締め(ヒュージング)によって行われる。
図5(a)及び(b)に示すように、挟持部315,316が、それぞれ外方から一対の電極によって加圧され、平坦面315a,316aが形成される。この加圧により、第1の引き出し線111aは、挟持部315,316にそれぞれ接触する。第1延出部311の挟持部315には、平坦面315aの反対側の面(第1の引き出し線111aに向かい合う面)に第1の引き出し線111aと面接触する接触面315bが形成されている。同様に、第2延出部312の挟持部316には、平坦面316aの反対側の面(第1の引き出し線111aに向かい合う面)に第1の引き出し線111aと面接触する接触面316bが形成されている。
第1延出部311は、一対の電極を流れる電流によって加熱され、挟持部315が第1の引き出し線111aと溶け合って接合される。同様に、第2延出部312は、挟持部316が第1の引き出し線111aと溶け合って接合される。第1延出部311と第2延出部312とは、第1の引き出し線111aと溶け合うことにより、挟持部315,316が互いに接近するように変位すると共に、薄肉部313,314も互いに接近するように変位する。これにより、第1の引き出し線111aと端子部31aとが、電気的に接続される。
第2のバスリング32の端子部32a及び第3のバスリング33の端子部33aについても、上記の第1のバスリング31の端子部31aと同様の構成である。また、中性相バスリング30の端子部30aについても、第1〜第3のバスリング31〜33の構成と同様である。
(比較例)
図6は、本発明の比較例に係る集配電リング3の第1のバスリング31を上から見たときの説明図であり、(a)はU相の巻線111の第1の引き出し線111aに接続される前の状態、(b)はU相の巻線111の第1の引き出し線111aに接続された状態である。
本比較例に係る第1のバスリング31の端子部31Aaは、第1延出部311A及び第2延出部312Aの形状が実施の形態における端子部31aの第1延出部311及び第2延出部312の形状とは異なる。図6において、実施の形態に係る第1のバスリング31について説明したものと実質的に同一の機能を有する部位については共通する符号を付し、その重複した説明を省略する。
端子部31Aaの第1延出部311Aは、U相の巻線111の第1の引き出し線111aを挟む挟持部315、及び保持部材2と挟持部315との間に延在する直線部313Aを有している。同様に、第2延出部312Aは、U相の巻線111の第1の引き出し線111aを挟む挟持部316、及び保持部材2と挟持部316との間に延在する直線部314Aを有している。
本比較例における第1延出部311A及び第2延出部312Aには、薄肉部313,314が形成されていない。つまり、第1延出部311A及び第2延出部312Aは、第1のバスリング31の周方向の厚みが、金属導体310aの直径と同一である。このため、第1延出部311Aの挟持部315及び第2延出部312Aの挟持部316とU相の巻線111の第1の引き出し線111aとを熱加締めする際に挟持部315,316の変位に伴って直線部313A,314Aが互いに接近するように変位すると、変位に伴う引張力により直線部313A,314Aと保持部材2との接続部分(図6のA部分)に強い応力が発生してしまう。
(実施の形態の作用及び効果)
以上説明した実施の形態によれば、以下のような作用及び効果が得られる。
(1)複数の端子部31aの一対の延出部311,312は、保持部材2と挟持部315,316との間における少なくとも一部に、円弧部31bの周方向の厚みが薄く形成されている薄肉部313,314を有しているため、挟持部315,316と第1の引き出し線111aとの熱加締め時における挟持部315,316の変位に伴う引張力を薄肉部313,314が変形して受けることにより、一対の延出部311,312と保持部材2との接続部分に加わる応力を緩和(低減)することが可能である。
(2)一対の延出部311,312には薄肉部313,314が形成されているため、挟持部315,316と第1の引き出し線111aとの熱加締め時において、一対の延出部311,312が変位しやすくなり、挟持部315,316への加圧力を低減することができる。これにより、熱加締めの作業が容易になる。
(3)薄肉部313,314は、金属導体310aを円弧部31bの周方向に潰して形成されているため、例えば金属導体310aを削って薄肉部313,314を形成する等の煩雑な方法に依ることなく、容易な方法で形成することができる。
(実施の形態のまとめ)
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
[1]環状に配置された複数のティース(110)に巻き回された複数相の巻線(111,112,113)に対して集配電を行う環状のバスリング(第1〜第3のバスリング31〜33)と、前記バスリング(第1〜第3のバスリング31〜33)の少なくとも一部をモールドする保持部材(2)とを備え、前記バスリング(第1〜第3のバスリング31〜33)は、線状の導電部材(金属導体310a)を屈曲することにより、前記巻線(111,112,113)の端部に接続される複数の端子部(31a,32a,33a)と、前記複数の端子部(31a,32a,33a)を周方向に接続する複数の円弧部(31b,32b,33b)とが形成され、前記複数の端子部(31a,32a,33a)は、前記保持部材(2)から前記円弧部(31b,32b,33b)の径方向に延出されて前記巻線(111,112,113)の端部を挟む挟持部(315,316)が形成された一対の延出部(311,312)を有し、前記一対の延出部(311,312)は、前記保持部材(2)と前記挟持部(315,316)との間における少なくとも一部に、前記円弧部(31b,32b,33b)の周方向の厚みが薄く形成されている薄肉部(313,314)を有し、前記端子部(31a,32a,33a)と前記巻線(111,112,113)の端部とは、前記挟持部(315,316)に前記巻線(111,112,113)の端部が挟まれた状態で前記挟持部(315,316)が加締められることにより接続される集配電リング(3)。
[2]前記薄肉部(313,314)は、前記導電部材(金属導体310a)を前記円弧部(31b,32b,33b)の周方向に潰して形成されている、[1]に記載の集配電リング(3)。
[3]前記一対の延出部(311,312)と前記巻線(111,112,113)の端部とは、熱加締めにより接続される、[1]又は[2]に記載の集配電リング(3)。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、中性相バスリング30の端子部30aが円弧部30bの径方向外側に向かって延出していたが、これに限らず、例えば中性相バスリング30及び第1〜第3のバスリング31〜33の端子部すべてが円弧部の径方向内側または外側に向かって延出していてもよい。
また、上記実施の形態では、絶縁体310bは保持部材2から端子部31a側に露出していないが、これに限らず、絶縁体310bの一部が保持部材2から端子部31aの第1延出部311及び第2延出部312に向かって延在していてもよい。
また、上記実施の形態では、第1〜第3のバスリング31〜33は、その一部が絶縁体で覆われ、中性相バスリング30は裸線のままであったが、これに限らず、例えばすべてのバスリングが裸線である必要はなく、第1〜第3のバスリング31〜33及び中性相バスリング30のうち何れか1つのバスリングが裸線でもよい。
また、上記実施の形態では、金属導体310aは、その断面が丸型であったが、これに限らず、例えば平型でもよい。
また、上記実施の形態では、第1〜第3のバスリング31〜33及び中性相バスリング30は、複数の保持部材2によって保持されていたが、これに限らず、例えば第1〜第3のバスリング31〜33及び中性相バスリング30の全体をモールドした1つの保持部材によって保持されていてもよい。
1…電動機、2,2a,2b,2c…保持部材、3…集配電リング、11…ステータ、12…ロータ、30…中性相バスリング、31…第1のバスリング、32…第2のバスリング、33…第3のバスリング、30a,31a,31Aa,32a,33a…端子部、30b,31b,32b,33b…円弧部、31c,32c,33c…給電端子、31d,32d,33d…端部、110…ティース、111…U相の巻線、112…V相の巻線、113…W相の巻線、111a,112a,113a…第1の引き出し線、111b,112b,113b…第2の引き出し線、120…シャフト、121…磁石、310a…金属導体、310b…絶縁体、311,311A…第1延出部、312,312A…第2延出部、313,314…薄肉部、313A,314A…直線部、315,316…挟持部、315a,316a…平坦面、315b,316b…接触面、317…湾曲部

Claims (3)

  1. 環状に配置された複数のティースに巻き回された複数相の巻線に対して集配電を行う環状のバスリングと、前記バスリングの少なくとも一部をモールドする保持部材とを備えた集配電リングを有し、
    前記バスリングは、線状の導電部材を屈曲することにより、前記巻線の端部に接続される複数の端子部と、前記複数の端子部を周方向に接続する複数の円弧部とが形成され、
    前記複数の端子部は、前記保持部材から前記円弧部の径方向に延出されて前記巻線の端部を挟む挟持部が形成された一対の延出部を有し、
    前記一対の延出部は、前記保持部材と前記挟持部との間における少なくとも一部に、前記円弧部の周方向の厚みが薄く形成されている薄肉部を有し、
    前記端子部と前記巻線の端部とは、前記挟持部に前記巻線の端部が挟まれた状態で前記挟持部が加締められることにより接続される
    電動機の製造方法
  2. 前記薄肉部は、前記導電部材を前記円弧部の周方向に潰して形成されている、
    請求項1に記載の電動機の製造方法
  3. 前記一対の延出部と前記巻線の端部とは、熱加締めにより接続される、
    請求項1又は2に記載の電動機の製造方法
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