JP5578072B2 - バスバー端子、バスバーユニット、および、モータ - Google Patents

Description

本発明は、モータの電源および電機子を電気的に接続するバスバー端子の技術に関する。

近年、モータの電機子に駆動電流を供給するバスバーユニットが提案されている。バスバーユニットは、モータの電源および電機子を電気的に接続する。
以上に説明したバスバーユニットを開示する先行技術文献として、以下に示した公報が挙げられる。

例えば、実公平２−５６４７号公報では、バスバー端子を備えたバスバーユニットが開示されている。また、実公平２−５６４７号公報には、モータの電機子側に配線される導電線と、バスバー端子が有するフック部分とを、ヒュージングにより接続することが開示されている。
実公平２−５６４７号公報

ところで、モータが高振動などの過酷な使用状況に設置されるときに、モータの電機子側に配線される導電線を接続するバスバー端子が有するフック部分の接続領域が小さいと、その接続が外れる虞がある。そのため、接続領域を拡大させることは、過酷な使用状況においても、モータの電源および電機子を電気的に接続するときに有利であり得る。

本発明における一例示のバスバー端子は、モータの電機子に駆動電流を供給する導電線が接続されるバスバー端子であって、導電線が貫通する径方向の外端において開口した貫通孔が形成される端子板と、貫通孔の周縁において端子板から立ち上がる端子壁と、を備え、端子板および端子壁は、貫通孔の周縁におけるバーリング加工により、一体的に形成され、導電線は、端子壁の内周面に溶接されている。

また、本発明における一例示のバスバーユニットには、バスバー端子が備えられている。
さらに、本発明における一例示のモータには、バスバーユニットが備えられている。

本発明における一例示のバスバー端子は、導電線を接続できる領域を、広く確保することができる。

図１は、本発明の一例示のブラシレスモータを模式的に示す側部断面図である。 図２は、本発明の一例示のバスバーユニットを模式的に示す平面図である。 図３は、本発明の一例示のバスバーユニットを模式的に示す側部断面図である。 図４は、本発明の一例示のバスバーを示す模式的に平面図である。 図５は、本発明の一例示のバスバー端子を模式的に示す斜視図である。 図６は、本発明の一例示のバスバー端子を模式的に示す側面図である。 図７は、本発明の一例示のステータを模式的に示す斜視図である。 図８は、本発明の一例示のステータを模式的に示す拡大図である。

符号の説明

Ｂ バスバーユニット
１ バスバーホルダ
１１、１２、１３ 溝
２１、２２、２３ バスバー
２１１、２２１、２３１ バスバー端子
４ バスバー端子
５ 導電線
６ 中性点バスバー端子
７ インシュレータ
４１、６１ 端子板
４２、６２ 端子壁
４３、６３ 貫通孔

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。

｛第１の好ましい実施形態｝
［バスバーユニットの構成部材］
図１は、本発明の第１の好ましい実施形態に係るブラシレスモータＭを模式的に示す側部断面図である。ブラシレスモータＭは、ステータＳＴ、ロータＲ、シャフトＳＨ、およびバスバーユニットＢから構成される。

ブラシレスモータＭは、使用状況に応じて、様々な方向に設置される。以下の説明においては、説明の便宜のため、回転軸Ａに対する平行方向のうち、図１の上方向を軸方向上側、図１の下方向を軸方向下側と定義する。また、回転軸Ａに対する垂直方向のうち、回転軸Ａに近づく方向を径方向内側、回転軸Ａから遠ざかる方向を径方向外側、回転軸Ａを中心に回る方向を周方向と定義する。

ステータＳＴは、複数のティースを備えている。各複数のティースは、導電線がステータＳＴは、駆動電流が導電線に供給されることにより、回転磁場を発生する。

ロータＲは、多極に着磁されたロータマグネットを備える。ロータＲは、ステータＳＴが回転磁場を発生することにより、回転軸Ａを中心にシャフトＳＨと一体的に回転する。

バスバーユニットＢは、電源（不図示）とステータＳＴとを電気的に接続する。バスバーユニットＢは、ステータＳＴの軸方向略上側に設置される。

次に、バスバーユニットＢの好ましい実施形態について、図２から図４までを用いて説明する。図２は、バスバーユニットＢを示す、軸方向上側から見た模式的に示す平面図である。図３は、バスバーユニットＢを示す、図２における模式的に示す矢視Ｘ−Ｘ側部断面図である。図４は、後述のバスバー２１を示す、軸方向上側から見た模式的に示す平面図である。バスバーユニットＢは、バスバーホルダ１、およびバスバー２１、２２、２３から構成される。

バスバーホルダ１は、回転軸Ａを中心軸とする、略円筒形状の絶縁性部材である。バスバーホルダ１には、溝１１、１２、１３が形成されている。また、バスバーホルダ１は、支持部１４および固定部１５から構成される。

溝１１、１２、１３は、バスバーホルダ１の略軸方向上側に形成される空間である。溝１１、１２、１３のうち、溝１１は径方向で最も内側に形成されて、溝１３は径方向で最も外側に形成されて、溝１２は径方向で溝１１、１３の間に形成される。溝１１、１２、１３は、それぞれ、バスバー２１、２２、２３を収容する。

支持部１４は、略径方向外側に突出する。支持部１４は、後述の電源接続部２１２、２２２、２３２を支持する。

固定部１５は、略軸方向下側に突出する。固定部１５は、バスバーユニットＢをステータＳＴの略軸方向上側に固定する。

バスバー２１、２２、２３は、回転軸Ａを中心軸とする、略半円筒形状の導電性部材である。バスバー２１は、バスバー端子２１１および電源接続部２１２から構成される（図４参照）。バスバー２２は、バスバー端子２２１および電源接続部２２２から構成される。バスバー２３は、バスバー端子２３１および電源接続部２３２から構成される。

バスバー端子２１１、２２１、２３１は、それぞれのバスバー２１、２２、２３から、略径方向外側に伸びるように設けられる。バスバー端子２１１、２２１、２３１は、ステータＳＴ側から配線される導電線を接続する。

電源接続部２１２、２２２、２３２は、それぞれのバスバー２１、２２、２３から、略径方向外側に伸びるように設けられる。電源接続部２１２、２２２、２３２は、それぞれ、リード端子３１、３２、３３を接続する。リード端子３１、３２、３３は、電源（不図示）およびステータＳＴを電気的に接続する。

本発明の好ましい実施形態に係るブラシレスモータＭは、３相ブラシレスモータである。そのため、バスバーユニットＢは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかに対応するバスバー２１、２２、２３を有する。また、バスバーユニットＢは、ブラシレスモータＭの相数に応じて、バスバーの個数を調整できる。

本発明の好ましい実施形態に係るバスバー２１、２２、２３は、それぞれ、ステータＳＴ側から配線される導電線を接続する２個のバスバー端子を有する。また、バスバー２１、２２、２３は、それぞれ、ブラシレスモータＭの相数およびティース数に応じて、ステータＳＴ側から配線される導電線を接続するバスバー端子の個数を調整できる。

本発明の好ましい実施形態に係るバスバー２１、２２、２３は、径方向に重なるように配置される。しかし、バスバー２１、２２、２３は、軸方向に重なるように配置されてもよい。このときには、バスバー２１、２２、２３が相互に隔離された状態で、バスバーホルダ１が射出成形されるならば、バスバー２１、２２、２３は相互に絶縁を確保できる。バスバー２１、２２、２３の配置の仕方は、ブラシレスモータＭの仕様により判断すればよい。

［バスバー端子の構成部材］
次に、バスバー端子２１１、２２１、２３１の好ましい実施形態について、図５および図６を用いて説明する。以下の説明においては、バスバー端子２１１、２２１、２３１に共通の構成について説明するため、バスバー端子２１１、２２１、２３１をバスバー端子４と総称する。図５は、バスバー端子４を模式的に示す斜視図である。図６は、バスバー端子４を模式的に示す、径方向外側から見た側面図である。

バスバー端子４は、端子板４１および端子壁４２から構成される。実施する際、バスバー端子４に接続される導電線は２本である。図５においては、導電線がバスバー端子４に接続される状態を簡明に示すために、バスバー端子４に接続される導電線として、導電線５のみを示している。

端子板４１は、軸方向に対して略垂直方向に広がる、平板状の導電性部材である。端子板４１には、略径方向の外端に貫通孔４３が形成される。貫通孔４３は、ステータＳＴ側に配線される導電線５が、軸方向に対して略平行方向に端子板４１を貫通するための空間である。

端子壁４２は、軸方向に対して略平行方向に貫通孔４３の周縁から立ち上がる、障壁状の導電性部材である。端子壁４２は、ステータＳＴ側から配線される導電線５が、バスバー端子４に接続されるための導電性部材である。

端子板４１の軸方向厚さをＴ１、端子壁４２の周方向厚さをＴ２と定義する。端子壁４２の軸方向高さをＨと定義する。貫通孔４３の周方向幅をＷと定義する。貫通孔４３の周方向幅Ｗは、導電線５の直径と同程度である。

次に、バスバー端子４を製造する方法について説明する。
バスバー端子４は、バーリング加工により一体的に製造される。しかし、バスバー端子４は、バーリング加工以外の折り曲げ加工などにより、一体的に製造されてもよい。

第１に、端子壁４２および貫通孔４３が形成されていない端子板４１において、略径方向の外端に下穴が形成される。下穴の周方向幅は、貫通孔４３の周方向幅Ｗより狭く設定される。下穴の周方向幅は、所望のＷ、Ｈ、Ｔ２に応じて、適宜に設定される。

第２に、下穴が形成された端子板４１において、略径方向の外端にバーリング加工を施す。具体的には、バーリングパンチが端子板４１を軸方向上側から押圧することにより、ダイの端部が下穴の周縁部を軸方向上側に押し上げて、端子壁４２が形成される。
以上に説明した方法により、図６に示したサイズを有するバスバー端子４が一体的に製造される。

次に、導電線５をバスバー端子４に接続する方法について説明する。
第１に、導電線５を軸方向下側から貫通孔４３に挿入する。導電線５が貫通孔４３に挿入される方向は、端子壁４２が貫通孔４３の周縁から立ち上がる方向と同一方向であり逆方向ではない。そのため、導電線５を貫通孔４３に容易に挿入できる。

第２に、導電線５を端子壁４２の周方向内側面に溶接する。導電線５がバスバー端子４に接続される方法は、溶融接合である溶接である。そのため、導電線５をバスバー端子４にしっかりと接続できる。
以上に説明した方法により、図５に示したバスバー端子４が製造される。

ここで、バーリング加工として、通常のバーリング加工、および、しごき加工を伴うしごきバーリング加工があげられる。通常のバーリング加工においては、Ｔ１＝Ｔ２の関係が成立する。しごきバーリング加工においては、Ｔ１＞Ｔ２の関係が成立する。

通常のバーリング加工およびしごきバーリング加工のいずれかにより、同一のＷおよびＴ１を有するバスバー端子４を製造するときを考える。このときには、いずれのバーリング加工により製造されたバスバー端子４も、同一の軸方向厚さを有する端子板４１を備えて、同一の直径を有する導電線５を貫通させる。

通常のバーリング加工およびしごきバーリング加工において、下穴の周方向幅は貫通孔４３の周方向幅Ｗより狭く設定される。そのため、いずれのバーリング加工によりバスバー端子４を製造するときにも、バスバー端子４を構成しない不要部分を減少できる。

通常のバーリング加工およびしごきバーリング加工において、Ｈは０ではない有限値を採用する。そのため、いずれのバーリング加工によりバスバー端子４を製造するときにも、導電線５を端子壁４２の周方向内側面に溶接できる。また、モータＭが過酷な使用状況に設置されるときでも、バスバー端子４は導電線５をしっかりと接続できる。

しごきバーリング加工におけるＴ２は、通常のバーリング加工におけるＴ２より狭くなる。そのため、しごきバーリング加工によりバスバー端子４を製造するときには、導電線５を端子壁４２の周方向内側面にさらに容易に溶接できる。

しごきバーリング加工におけるＨは、通常のバーリング加工におけるＨより高くなる。そのため、しごきバーリング加工によりバスバー端子４を製造するときには、導電線５を端子壁４２の周方向内側面にさらにしっかりと溶接できる。モータＭが過酷な使用状況に設置されるときでも、バスバー端子４は導電線５をさらにしっかりと接続できる。

本発明の好ましい実施形態に係るバスバー端子４には、略径方向の外端において開口し、軸方向から見て略方形形状の貫通孔４３が形成される。しかし、バスバー端子４に、略径方向の外端において閉じた、軸方向から見て略円形形状の貫通孔４３が形成されてもよい。このときには、略円形形状の貫通孔４３の直径は、導電線５の直径と同程度である。

バスバー端子４に略円形形状の貫通孔４３が形成されるとき、および、バスバー端子４に略方形形状の貫通孔４３が形成されるときにおいて、バスバー端子４を製造する方法、および、導電線５をバスバー端子４に接続する方法はほとんど同様である。

バスバー端子４に略円形形状の貫通孔４３が形成されるときには、バスバー端子４に略方形形状の貫通孔４３が形成されるときより、下穴部分の領域をさらに小さくできる。そのため、バスバー端子４を構成しない不要部分をさらに減少できる。

バスバー端子４に略円形形状の貫通孔４３が形成されるときには、導電線５の全周において、導電線５を端子壁４２に溶接できる。バスバー端子４に略方形形状の貫通孔４３が形成されるときには、導電線５の全周のうち一部において、導電線５を端子壁４２に溶接できる。そのため、前者の場合には後者の場合より、導電線５を端子壁４２にさらにしっかりと溶接できる。

｛第２の好ましい実施形態｝
次に、第２の好ましい実施形態について説明する。本発明の好ましい実施形態に係るブラシレスモータＭは、Ｙ結線を有する３相ブラシレスモータであり、図１を用いて説明したブラシレスモータＭと同様の構成部材を備える。本発明の好ましい実施形態に係るブラシレスモータＭは、Ｙ結線の中性点を構成する中性点バスバー端子として、図５および図６を用いて説明したバスバー端子４と同様の中性点バスバー端子６を備える。

図７は、ステータＳＴを示す模式的に示す斜視図である。図８は、図７における領域Ｚを模式的に示す拡大図である。ティースは、樹脂製の絶縁性部材であるインシュレータ７に覆われる。中性点バスバーは、インシュレータ７の略軸方向上側に備えられる。中性点バスバー端子６は、中性点バスバーから略軸方向上側に伸びるように設けられる。中性点バスバー端子６は、端子板６１および端子壁６２から構成される。

端子板６１は、略軸方向に伸びる、平板状の導電性部材である。端子板６１には、軸方向の上端に貫通孔６３が形成される。貫通孔６３は、中性点に配線される導電線が、径方向に対して略平行方向に端子板６１を貫通するための空間である。

端子壁６２は、径方向に対して略平行方向に貫通孔６３の周縁から立ち上がる、障壁状の導電性部材である。端子壁６２は、中性点に配線される導電線が、中性点バスバー端子６に接続されるための導電性部材である。

中性点バスバー端子の個数は、ブラシレスモータＭの相数およびティース数に応じて調整できる。中性点バスバー端子６を製造する方法は、バスバー端子４を製造する方法と同様である。導電線を中性点バスバー端子６に接続する方法は、導電線をバスバー端子４に接続する方法と同様である。

中性点バスバー端子６による効果は、バスバー端子４による効果と同様である。すなわち、中性点バスバー端子６は、中性点バスバー端子６を構成しない不要部分を減少できて、導電線を接続できる。

Claims (10)

1. モータの電機子に駆動電流を供給する導電線が接続されるバスバー端子であって、
   前記導電線が貫通する径方向の外端において開口した貫通孔が形成される端子板と、
   前記貫通孔の周縁において前記端子板から立ち上がる端子壁と、
   を備え、
   前記端子板および前記端子壁は、前記貫通孔の周縁におけるバーリング加工により、一体的に形成され、
   前記導電線は、端子壁の内周面に溶接されていることを特徴とするバスバー端子。
2. 請求項１に記載のバスバー端子において、
   前記端子壁は少なくとも二つあり、
   前記少なくとも二つの端子壁は対向し、かつ繋がっていないことを特徴とするバスバー端子。
3. 請求項１または請求項２に記載のバスバー端子において、
   前記端子壁の厚さは前記端子板の厚さより薄いことを特徴とするバスバー端子。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のバスバー端子において、
   複数の導電線が前記端子壁に溶接されることを特徴とするバスバー端子。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のバスバー端子において、
   前記端子壁が前記貫通孔の周縁において前記端子板から立ち上がる方向に、前記導電線が前記貫通孔に挿入されることを特徴とするバスバー端子。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のバスバー端子を備えるバスバーと、
   前記バスバーを有するバスバーホルダと、
   を備えることを特徴とするバスバーユニット。
7. 請求項６に記載のバスバーユニットにおいて、
   前記バスバーは、
   複数の個別バスバー、
   を含み、
   前記バスバーホルダは前記複数の個別バスバーを備え、
   前記複数の個別バスバーは前記バスバーホルダの径方向に重なるように配置されていることを特徴とするバスバーユニット。
8. 請求項６に記載のバスバーユニットにおいて、
   前記バスバーは、
   複数の個別バスバー、
   を含み、
   前記バスバーホルダは前記複数の個別バスバーを備え、
   前記複数の個別バスバーは前記バスバーホルダの軸方向に重なるように配置されていることを特徴とするバスバーユニット。
9. 請求項６ないし請求項８のいずれかに記載のバスバーユニットを備えることを特徴とするモータ。
10. 請求項９に記載のモータにおいて、
    前記モータは、
    Ｙ結線を備える３相ブラシレスモータ、
    を含み、
    前記バスバーは、
    前記Ｙ結線の中性点を構成する中性点バスバー、
    を含み、
    前記バスバーホルダは、
    前記３相ブラシレスモータが備えるステータのインシュレータ、
    を含むことを特徴とするモータ。

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