JPWO2019082411A1 - バスバーユニット、及びモータ - Google Patents

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修二 岩崎
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Abstract

バスバーユニット(50)は、ステータ(30)を有するモータ(100)に用いられる。バスバーユニット(50)は、バスバー(52U,53V,54W)と、バスバーホルダ(60)と、を備える。バスバー(52U,53V,54W)は、外部機器に接続される端子部(52f,53f,54f)を有する。バスバーホルダ(60)は、ステータ(30)の軸方向上側に配置される。バスバーホルダ(60)は、底部(65)と、底部(65)から軸方向上側に延びる内側壁部(66)と、内側壁部(66)よりも径方向外側の位置で底部(65)から軸方向上側に延びる外側壁部(67)と、を有する。バスバーホルダ(60)は、内側壁部(66)の上面及び外側壁部(67)の上面でバスバー(52U,52V,52W)を支持する。

Description

本発明は、バスバーユニット、及びモータに関する。
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、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。バスバーは、板状であり、板厚方向がステータの軸方向に一致している。また、特許文献2には、絶縁シートを介して複数のバスバーを軸方向に重ねて配置した構成が示されている。
特許第6053001号公報 特開2015−76969号公報
絶縁部材を介して複数のバスバーを軸方向に重ねて配置する場合、下側に配置されたバスバー及び絶縁部材等の影響を受けて、上側に配置されたバスバーが傾いてしまう。上側に配置されたバスバーが外部機器に接続される端子を備える場合、バスバーの傾きが大きくなると、外部機器とバスバーの端子との接続ができなくなるおそれがある。
本発明の課題は、バスバーユニットにおいてバスバーの傾きを抑制することにある。
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、第1バスバーと、バスバーホルダと、を備える。第1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る。バスバーホルダは、底部と、底部から軸方向上側に延びる第1壁部と、第1壁部よりも径方向外側の位置で底部から軸方向上側に延びる第2壁部と、を有し、1壁部の上面及び第2壁部の上面で第1バスバーを支持する。
本発明に係る例示的な一実施形態によれば、径方向において異なる位置に設けられた第1壁部および第2壁部の各々の上面に第1バスバーが支持される。このため、例えば、バスバーホルダの底部に第1バスバーと軸方向に重ねて他のバスバーを配置しても、第1バスバーはバスバーホルダに直接支持されるため、第1バスバーの傾きを抑制できる。これにより、外部機器と第1バスバーの端子部との接続が容易になる。
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、相用バスバーを上側から見た斜視図である。 図4は、中性点用バスバーを上側から見た斜視図である。 図5は、バスバーホルダを上側から見た斜視図である。 図6は、バスバーホルダに中性点用バスバーを配置した図である。 図7は、バスバーホルダにバスバーを配置した図である。 図8は、バスバーホルダにバスバーを配置した図である。 図9は、バスバーホルダにバスバーを配置した図である。
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。
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>
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、複数のバスバー52U,53V,54Wと、複数の中性点用バスバー55Nと、バスバーホルダ60と、ガイド部材70と、を有する。
[複数のバスバー52U,53V,54W]
図3は、バスバーホルダ60に保持された1系統の相用バスバー52U,53V,54Wを上側から見た斜視図である。複数のバスバー52U,53V,54Wは、導電性を有する板状の部材で構成され、互いに形状が異なる。複数のバスバー52U,53V,54W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、ここではU相、V相、W相の各相に対応する相用バスバーが2個ずつ設けられる。本実施形態では、例えば、バスバー52UがU相に対応しており、バスバー53VがV相に対応しており、バスバー54WがW相に対応している。
[バスバー52U]
バスバー52Uは、バスバー本体部52aと、第1延伸部52bと、第2延伸部52cと、接続部52eと、端子部52fと、を有する。
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。バスバー本体部52aは周方向に延びる。
第1延伸部52bは、バスバー本体部52aの一端から径方向外側に延びる。第2延伸部52cは、バスバー本体部52aの他端から径方向外側に延びる。第2延伸部52cには、軸方向に貫通する貫通孔52gが設けられる。
接続部52e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52eは、第1延伸部52bの径方向外側の端部から軸方向上側に延びる。接続部52eは、平面視において略U字形状のコイル線保持部52hを上端部に有する。
端子部52f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52fは、第2延伸部52cの径方向外側の端部から軸方向上側に延びる。
[バスバー53V]
バスバー53Vは、バスバー本体部53aと、第1延伸部53bと、第2延伸部53cと、第3延伸部53dと、接続部53eと、端子部53fと、を有する。
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。バスバー本体部53aは、バスバー本体部52aよりも周方向に長く延びる。
第1延伸部53bは、バスバー本体部53aの一端から径方向外側に延びる。第2延伸部53cは、バスバー本体部53aの他端から径方向外側に延びる。第3延伸部53dは、バスバー本体部53aの中間部から径方向外側に延びる。第3延伸部53dには、軸方向に貫通する貫通孔53gが設けられる。
接続部53e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53eは、第2延伸部53cの径方向外側の端部から軸方向上側に延びる。接続部53eは、平面視において略U字形状のコイル線保持部53hを上端部に有する。
端子部53fは、図示しない外部機器に電気的に接続される部分であり、第1延伸部53bの径方向外側の端部から軸方向上側に延びる。
[バスバー54W]
バスバー54Wは、バスバー本体部54aと、第1延伸部54bと、第2延伸部54cと、第3延伸部54dと、接続部54eと、端子部54fと、貫通孔54gと、を有する。バスバー54Wは、バスバー53Vと概ね同様の構成であるため、同様の構成についての説明を省略する。
バスバー本体部54aは、バスバー本体部53aよりも周方向に短く、かつバスバー本体部52aよりも周方向に長く延びる。接続部54eは、第1延伸部54bの径方向外側の端部に設けられる。端子部54fは、第2延伸部54cの径方向外側の端部に設けられる。
[中性点用バスバー55N]
図4は、1個の中性点用バスバー55Nを上側から見た斜視図である。中性点用バスバー55N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、2個の中性点用バスバー55Nがバスバーホルダ60に保持される(図2参照)。中性点用バスバー55N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55Nは、バスバー本体部55aと、複数の接続部55eと、を有する。
バスバー本体部55a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55aは、板状であり、厚み方向が軸方向に一致する。
接続部55e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55eは、バスバー本体部55aの中間部及び両端部から軸方向上側に延びる。接続部55eは、平面視において略U字形状のコイル線保持部55hを上端部に有する。
[バスバーホルダ60]
図5は、バスバーホルダ60を上側から見た斜視図である。バスバーホルダ60は、樹脂等の絶縁性を有する材料で形成され、複数のバスバー52U,53V,54W及び中性点用バスバー55N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60は、円環状であり、ステータ30の軸方向一方側に配置される。本実施形態では、バスバーホルダ60は、ステータ30の軸方向上側に配置される。
バスバーホルダ60は、複数の支持部61と、複数の切り欠き部62と、凹部63と、を有する。
支持部61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る。支持部61は、周方向に間隔を隔てて例えば6個設けられる。支持部61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60が軸方向においてステータ30に支持される。
切り欠き部62は、バスバーホルダ60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。図2に示すように、切り欠き部62には、複数のバスバー52U,53V,54Wの接続部52e,53e,54e及び中性点用バスバー55Nの接続部55eが1個ずつ配置される。
凹部63は、軸方向上側が開放する概ね環状の溝であり、底部65と、内側壁部66と、外側壁部67と、円筒壁部68と、を有する。内側壁部66は、第1壁部の一例である。外側壁部67は、第2壁部の一例である。
底部65は、概ね環状であり、バスバー本体部55aと同程度の幅を有する。底部65は、第1底部65aと、第1底部65aよりも高い位置に設けられる第2底部65bと、第1底部65aと第2底部65bとを接続する段差部65cと、を有する。
内側壁部66は、環状であり、底部65の径方向内側において軸方向上側に延びる。内側壁部66は、第1内側支持部66aと、第2内側支持部66bと、を有する。
第1内側支持部66a及び第2内側支持部66bは、底部65から軸方向上側に延びるとともに周方向に延びる。第1内側支持部66a及び第2内側支持部66bは、周方向に隣接して設けられる。第1内側支持部66aは、第2内側支持部66bよりも軸方向上側に長く延びる。すなわち、第1内側支持部66aは、第2内側支持部66bよりも底部65からの高さが高い。
外側壁部67は、内側壁部66よりも径方向外側の位置で底部65から軸方向上側に延びる。外側壁部67は、複数の第1外側支持部671a,671b,671cと、複数の第2外側支持部672a,672b,672cと、を有する。第1外側支持部671b及び第2外側支持部672bの上面には、軸方向上側に突出する突起部671d,672dが設けられる。
複数の第1外側支持部671a,671b,671c及び第1内側支持部66aは、底部65からの高さが等しい。複数の第2外側支持部672a,672b,672c及び第2内側支持部66bとは、底部65からの高さが等しい。
図6は、バスバーホルダ60に1個の中性点用バスバー55Nを配置した図である。バスバー本体部55aは、第1底部65aの上面に配置される。図示しない1個の中性点用バスバー55Nのバスバー本体部55aは、第2底部65bの上面に配置される。底部65に設けられた段差部65cによって、2個の中性点用バスバー55Nが互いに接触しないようにバスバーホルダ60に保持される。なお、中性点用バスバー55Nは、内側壁部66及び外側壁部67によって径方向の移動が禁止される。
図7は、バスバーホルダ60に1個のバスバー54Wを配置した図である。バスバー54Wは、中性点用バスバー55Nと軸方向に一部が重なるとともに軸方向に間隔を隔てた位置に配置される。バスバー54Wは、内側壁部66の上面及び外側壁部67の上面で支持される。
詳細には、バスバー本体部54aは、径方向内側が第2内側支持部66bの上面で支持される。このため、バスバー本体部54aの内周部は、中性点用バスバー55Nのバスバー本体部55aよりも径方向内側に配置される。
第1延伸部54bは、第2外側支持部672aの上面で支持される。第2延伸部54c及び端子部54fは、第2外側支持部672cの上面で支持され、第2外側支持部672cの上面から端子部54fが軸方向上側に延びる。第3延伸部54dは、第2外側支持部672bの上面で支持される。なお、バスバー54Wの貫通孔54gには突起部672dが挿入され、バスバー54Wの径方向の移動が禁止される。
ここでは、バスバー54Wをバスバーホルダ60の内側壁部66の上面及び外側壁部67の上面で支持することで、バスバー54Wを安定して支持できる。また、内側壁部66及び外側壁部67は、軸方向において底部65よりも肉厚があるため、垂直方向の荷重に対する強度を向上させることができる。また、バスバー54Wは、バスバーホルダ60に直接支持されるため、バスバー54Wの傾きを抑制できる。これにより、バスバー54Wの端子部54fの傾きを抑制でき、外部機器と端子部54fとの接続が容易になる。また、バスバー54Wは、中性点用バスバー55Nと間隔を隔てて内側壁部66の上面及び外側壁部67の上面で支持されるため、バスバー同士の間にスペーサ等を設ける必要がなくなる。
図8は、バスバーホルダ60に1個のバスバー53Vを配置した図である。バスバー53Vは、バスバー54W及び中性点用バスバー55Nと軸方向に一部が重なるとともに軸方向に間隔を隔てた位置に配置される。バスバー53Vは、内側壁部66の上面及び外側壁部67の上面で支持される。
詳細には、バスバー本体部53aは、径方向内側が第1内側支持部66aの上面で支持される。このため、バスバー本体部53aの内周部は、中性点用バスバー55Nのバスバー本体部55aよりも径方向内側に配置される。
第1延伸部53b及び端子部53fは、第1外側支持部671aの上面で支持され、第1外側支持部671aの上面から端子部53fが軸方向上側に延びる。第2延伸部53cは、第1外側支持部671cの上面で支持される。第3延伸部53dは、第1外側支持部671bの上面で支持される。なお、バスバー53Vの貫通孔53gには突起部671dが挿入され、バスバー53Vの径方向の移動が禁止される。
ここでは、バスバー54Wと同様に、バスバー53Vがバスバーホルダ60の内側壁部66の上面及び外側壁部67の上面で支持される。このため、軸方向においてバスバー53Vをバスバー53W及び中性点用バスバー55Nに重ねて配置した場合でも、バスバー53Vを安定して支持できるとともに、バスバー53Vの傾きを抑制できる。これにより、バスバー53Vの端子部53fの傾きを抑制できる。
なお、バスバー52Uは、図5及び図9に示すように、バスバーホルダ60に設けられた第3内側支持部66c及び第3外側支持部673aによって支持される。第3内側支持部66cは、第1内側支持部66aに隣接して設けられる。第3内側支持部66c及び第3外側支持部673aは、底部65からの高さが第2内側支持部66bと等しい。バスバー52Uは、周方向においてバスバー54Wと異なる位置で、第3内側支持部66cの上面及び第3外側支持部673aの上面で支持される。また、バスバー52Uは、バスバー53V及び中性点用バスバー55Nと軸方向に一部が重なる位置に配置される。
円筒壁部68は、内側壁部66の径方向内側に円筒状に設けられる。円筒壁部68は、内側壁部66よりも底部65からの高さが高い。円筒壁部68は、複数のバスバー52U,53V,54Wのバスバー本体部52a,53a,54aの内側面に接触可能に設けられる。
[ガイド部材70]
ガイド部材70は、図2に示すように、バスバーホルダ60を軸方向上側から覆い、軸方向において、バスバーホルダ60に支持される。ガイド部材70は、複数のバスバー52U,53V,54Wの端子部52f,53f,54fが軸方向に貫通する複数のガイド部70aを有する。ガイド部70aは、軸方向上側に筒状に突出して設けられ、端子部52f,53f,54fをガイドする。なお、図2では、端子部52f,53f,54fの符号を省略して示している。
<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55Nを有していたが、必ずしも中性点用バスバー55Nを有する必要はない。バスバーユニット50は、端子部を有する1以上のバスバーを内側壁部66の上面及び外側壁部67の上面で支持する構成であればよい。また、バスバー52U,53V,54W、内側壁部66及び外側壁部67の形状は前記実施形態に限定されるものではなく、バスバーユニット50の構成等によって適宜変更が可能である。
前記実施形態では、例えばバスバー54Wの端子部54fが第2外側支持部672cの上面から軸方向上側に延びていたが、端子部54fを内側壁部66の上面から軸方向に延ばしてもよい。
20 ロータ
21 シャフト
30 ステータ
50 バスバーユニット
52U バスバー
52a バスバー本体部
52b,52c 延伸部
52f 端子部
53V バスバー
53a バスバー本体部
53b,53c,53d 延伸部
53f 端子部
54W バスバー
54a バスバー本体部
54b,54c,54d 延伸部
54f 端子部
55N 中性点用バスバー
60 バスバーホルダ
65 底部
66 内側壁部
66a 第1内側支持部
66b 第2内側支持部
67 外側壁部
671a,671b,671c 第1外側支持部
672a,672b,672c 第2外側支持部
100 モータ

Claims (11)

  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第1バスバーと、
    前記ステータの軸方向上側に配置され、底部と、前記底部から軸方向上側に延びる第1壁部と、前記第1壁部よりも径方向外側の位置で前記底部から軸方向上側に延びる第2壁部と、を有し、前記第1壁部の上面および前記第2壁部の上面で前記第1バスバーを支持するバスバーホルダと、
    を備える、バスバーユニット。
  2. 前記第1バスバーと軸方向に一部が重なるとともに前記第1バスバーと間隔を隔てて前記バスバーホルダに支持される第2バスバーをさらに備え、
    前記第1壁部は、前記第1バスバーを支持する第1内側支持部と、前記第2バスバーを支持する第2内側支持部と、を有し、
    前記第2壁部は、前記第1バスバーを支持する第1外側支持部と、前記第2バスバーを支持する第2外側支持部と、を有する、
    請求項1に記載のバスバーユニット。
  3. 前記第1バスバーおよび前記第2バスバーは、板状であり、周方向に沿って延び前記第1壁部の上面に支持される本体部と、前記本体部から径方向外側に延び前記第2壁部の上面に支持される1以上の延伸部と、を有する、
    請求項2に記載のバスバーユニット。
  4. 前記第1壁部の前記第1内側支持部および前記第1壁部の前記第2内側支持部は、周方向に延びるとともに、周方向に隣接して設けられる、
    請求項2又は3に記載のバスバーユニット。
  5. 前記第1バスバーは、前記第2バスバーよりも軸方向上側に配置される、
    請求項2から4のいずれか1項に記載のバスバーユニット。
  6. 前記第1バスバーの前記端子部は、前記第1壁部および前記第2壁部のいずれか一方の上面から軸方向に延びる、
    請求項1から5のいずれか1項に記載のバスバーユニット。
  7. 前記第1バスバーは相用バスバーである、
    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. 前記第1バスバーと軸方向に一部が重なる位置で前記バスバーホルダの前記底部に配置される第3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. 前記第1バスバーは、前記第3バスバーよりも径方向内側に配置される、
    請求項8に記載のバスバーユニット。
  10. 前記第3バスバーは中性点用バスバーである、
    請求項8又は9に記載のバスバーユニット。
  11. 上下に延びる回転軸を有するロータと、
    前記ロータの径方向外側に配置されるステータと、
    請求項1から10のいずれか1項に記載のバスバーホルダと、
    を備える、モータ。
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