WO2013129377A1 - 集中配電部材とその製造方法 - Google Patents

Abstract

　集中巻モータ用の集中配電部材は、円環状のバスバーと、バスバーの内側に位置するコイルの巻線の端部を係止するバスバーと一体形成されたコイル接続端子と、を有する。コイル接続端子は、バスバーからバスバーの中心軸と平行に延びる起立部と、起立部の先端から中心軸に向けて延びる一対のアームを備える。一対のアームは、起立部から両側方へ延びる一対のウイング部を、中心軸と平行な折り曲げ線で中心軸に向けて屈曲させることで形成する。一対のアームの先端に巻線端部の係止部を設けことで、集中配電部材の寸法を小さくできる。

Description

集中配電部材とその製造方法

　この発明は、集中巻モータ用の集中配電部材に関する。

　集中巻モータのステータコイルに巻き回された巻線の端部は、例えばステータの外周に沿って保持部材に格納された円環状のバスバーに接続される。

　日本国特許庁が発行したＪＰ２０１０－１４１９５３Ａは巻線の端部を接続する、バスバーとコイル接続端子からなる集中配電部材を提案している。

　コイル接続端子は、バスバーからモータの回転軸方向に沿って立ち上がる起立部と、起立部の先端から直角に折れ曲がってモータの回転軸に向かう水平部と、水平部の先端から再び直角に折れ曲がってモータの回転軸と平行に立ち上がる垂直部とからなる。係止部は垂直部の先端に一体形成され、モータの回転軸方向から眺めた状態でＵ字形断面をなす。ステータコイルの巻線の端部はこのＵ字形断面の内側に係止される。

　バスバーとコイル接続端子は一枚の帯状部材から切り出される。起立部と水平部及び水平部と垂直部の間でコイル接続端子はそれぞれ９０度ずつ屈曲する。係止部は垂直部からＴ字形に側方へ延びる２個のウイング部を、モータの回転軸と平行な折り曲げ線のもとでモータ中心方向にそれぞれ９０度ずつ折り曲げたＵ字形断面に形成される。

　従来技術による集中配電部材には、コイル接続端子の屈折部が３箇所あり、結果として集中配電部材の回転軸方向の寸法が大きくなることは避けられない。集中配電部材が大型化することで、結果として、電動モータの回転軸方向の寸法も大きくならざるを得ない。

　この発明は、したがって、集中巻モータ用の集中配電部材用のモータの回転軸方向の寸法を小さくすることである。

　以上の目的を達成するために、この発明による集中巻モータのための集中配電部材は、中心軸を有する円環状のバスバーと、バスバーと一体形成されバスバーの内側に位置するコイル巻線の端部を係止するコイル接続端子と、を備えている。

　コイル接続端子は、バスバーから中心軸と平行に延びる、先端を有する起立部と、先端から中心軸に向けて延びる一対のアームと、一対のアームの先端に設けた巻線の端部の係止部と、を備える。一対のアームは起立部の先端からバスバーの接線方向両側へ延び、中心軸と平行な折り曲げ線で中心軸に向けて屈曲させた一対のウイング部で構成される。

　この発明の詳細並びに他の特徴や利点は、明細書の以下の記載の中で説明されるとともに、添付された図面に示される。

ＦＩＧ．１は、この発明の実施形態による集中配電部材、を含む電動モータのステータ配電部要部の斜視図である。 ＦＩＧ．２は、集中配電部材の斜視図である。 ＦＩＧ．３は、ＦＩＧ．１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿って切り取った集中配電部材の横断面図である。 ＦＩＧ．４は、集中配電部材の要部を拡大した斜視図である。 ＦＩＧ．５は、折り曲げ前の集中配電部材の平面図である。 ＦＩＧ．６は、この発明の別の実施形態による集中配電部材要部の斜視図である。 ＦＩＧ．７は、この発明の別の実施形態による集中配電部材要部の別方向からの斜視図である。 ＦＩＧ．８は、この発明の別の実施形態による、折り曲げ前の集中配電部材の平面図である。

　図面のＦＩＧ．１を参照すると、この発明の実施形態による集中配電部材は、３相交流集中巻モータのステータの配電部１に適用される。

　ステータは複数のステータコイルを図の配電部１の内側に備える。配電部１は、ステータコイルの総数を交流の相数である３で割った数に等しい複数組のコイル接続端子３を備える、各組のコイル接続端子３はＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルの一端にそれぞれ接続される３個のコイル接続端子３と、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルのもう一端を接続する１個の中性相のコイル接続端子３の計４個コイル接続端子３からなる。

　コイル接続端子３は相ごとに共通のバスバー６に接続される。バスバー６はリング状の部材であり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、及び中生相の４個のバスバー６が、絶縁材料で構成された円筒状の保持部材２の環状溝に、互いに絶縁状態で保持される。

　Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のバスバー６は保持部材２に固定されたバスバー強電端子５を介して各相の給電用配線に接続される。

　配電部１は取り付けボス４を貫通するボルトにより、モータのケーシングに固定される。

　ＦＩＧ．２を参照すると、各層のバスバー６は一部を切断した円環状をなす。各バスバー６には１個のバスバー強電端子５と、一定角度間隔で配置された複数個のコイル接続端子３が形成される。バスバー強電端子５にはバスバー６を保持部材２に係止するためのボルト孔７が形成される。

　ＦＩＧ．３を参照すると、コイル接続端子３はバスバー６と一体形成される。図はＶ相のバスバー６に一体形成されたコイル接続端子３を示す。各相のバスバー６は保持部材２に中心軸を中心に同心円状に形成された環状溝に嵌合する。バスバー６の中心軸はモータの回転軸に相当する。各相のバスバー６間は環状溝を画成する隔壁８によって絶縁される。さらに、保持部材２に充填される絶縁樹脂材９によりバスバー６は環状溝内に固定される。図の上下方向がバスバー６の中心軸方向に相当する。

　ＦＩＧ．４を参照すると、各コイル接続端子３は、バスバー６から中心軸と平行に延設された起立部１１と、起立部１１から中心軸に向けて延びる一対のアーム１２とからなる。一対のアーム１２は基部１２Ａと狭窄部１２Ｂと係止部１２Ｃからなる。

　一対のアーム１２は起立部１１の両側端からバスバー６の接線方向両側へ突出するウイング状部材を、バスバー６の中心軸と平行な折り曲げ線からそれぞれ中心軸に向けて屈曲させることで構成される。一対のアーム１２の途中には互いに相接する狭窄部１２Ｂが形成される。起立部１１から狭窄部１２Ｂに至る部位が一対のアーム１２の基部１２Ａを構成する。また、一対のアーム１２の狭窄部１２Ｂより先端側が係止部１２Ｃを構成する。係止部１２Ｃは、二股に開いた先端１２２と狭窄部１２Ｂによって閉塞した基端１２１からなるＵ字形平面形状をなす。

　ＦＩＧ．５を参照すると、コイル接続端子３は、帯状部材１００を切り抜くことで、バスパー強電端子５とともに、あらかじめバスバー６に一体形成される。すなわち、図に示すように、後に一対のアーム１２を構成するウイング部１２０と起立部１１とがバスバー６から略Ｔ字状に突出した形状に切り抜かれる。バスバー強電端子５も同方向に突出する形状に切り抜かれる。このようにして、バスパー強電端子５と複数のコイル接続端子３をあらかじめ一体形成したバスバー６は円筒形状に曲げ加工され、保持部材２の管状溝に固定される。バスパー強電端子５はバスバー６の中心軸に向けて９０度折り曲げられる。これにより、ボルト孔７が保持部材２の所定位置に形成した螺合孔に重なり、ボルト孔７に貫通させたボルトにより、バスバー６は保持部材２に位置決めされる。

　一方、コイル接続端子３は次のようにしてＦＩＧ．４に示す形状に加工する。

　まず、起立部１１の両側面からバスバー６と平行に側方へ突出するウイング部１２０を、円筒形状に曲げ加工された状態のバスバー６の中心軸と平行な折り曲げ線から、９０度折り曲げる。これにより、円筒形状に曲げ加工された状態のバスバー６において、起立部１１から中心軸に向かって延びる２本のアーム１２が出現する。２本のアーム状１２の中間部を互いに相接するように工具を用いてカシメを加えることで、狭窄部１２Ｂが形成される。狭窄部１２Ｂの形成の結果として、基部１２Ａと係止部１２Ｃが出現する。

　このようにして一体形成された、バスバー６と、バスバー強電端子５と、複数のコイル接続端子３からなる集中配電部材を、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のそれぞれについて用意し、保持部材２の対応する環状溝に固定する。また。中間相用にバスバー６と複数のコイル接続端子３からなる集中配電部材を用意し、保持部材２の対応する環状溝に固定する。

　なお、一対のアーム１２の長さは、保持部材２内の管状溝の位置によって異なる。保持部材２の外周寄りの環状溝に配置される集中配電部材ほどコイルへの距離が遠くなる。したがって、保持部材２の外周寄りの環状溝に配置される集中配電部材については、アーム１２、詳細にはアーム１２の基部１２Ａを長く設定する。

　以上のようにして、各相の集中配電部材を固定した後、配電部１は取り付けボス４を貫通するボルトにより、モータのケーシングに固定される。

　コイル巻線端部の係止部１２Ｃへの係止は次のように行なわれる。すなわち、巻線の端部をＵ字形平面形状の係止部１２Ｃの内側に導いた状態で、二股に開いた先端１２２の両外側に電極を接続し、電圧を印加する。電流は係止部１２Ｃの基端１２１を通り、基端１２１の電気抵抗により発熱する。この熱が二股に開いた先端１２２に伝達され、巻線端部の被覆を溶融させる。このようにして被覆を除去された巻線は二股に開いた先端１２２に溶着する。この工程をヒュージングと称する。

　以上のように、この発明による集中配電部材は、バスバー６からモータの回転軸方向へ延びる起立部１１に、両側方へ延びる一対のウイング部１２０をあらかじめ形成し、ウイング部１２０を円筒形状に曲げ加工された状態のバスバー６の中心軸に平行な折り曲げ線から中心軸に向けて折り曲げることで一対のアーム１２を形成している。また、一対のアーム１２の先端に巻線の端部の係止部１２Ｃを設けている。

　そのため、アーム１２には、中心軸に沿った方向に関して起立部１１から突出する部位がない。アーム１２の先端に設けられた巻線の端部の係止部１２Ｃも同様に起立部１１から突出しない。その結果、コイル接続端子３のモータの回転軸方向の寸法は、起立部１１の中心軸に沿った方向の寸法と実質的に同じとなり、モータの回転軸方向の集中配電部材の寸法を小さく抑えることができる。

　したがって、集中配電部材を用いる集中巻モータの小型化に好ましい効果が得られる。コイル接続端子３は、屈曲部が少ない単純な形状となるため、集中配電部材の構造が単純化される。これは集中配電部材の製造コストの低減に好ましい効果をもたらす。

　また、一対のアーム１２の途中にカシメを加えることで狭窄部１２Ｂ並びに係止部１２Ｃの基端１２１を形成するので、巻線の端部を係止する係止部１２Ｃを容易に形成できる。また、バスバー６と複数のコイル接続端子３とを含む集中配電部材を一枚の帯状部材１００を切り抜いて作成するので、集中配電部材を安価に形成できる。さらに、切り抜きの時点では、アーム１２はＦＩＧ．５に示すように、起立部１１から側方へ突出するウイング部１２０として存在する。そのため、アーム１２の形成のために帯状部材１００の幅を拡げる必要がなく、この点も集中配電部材の製造コストの低減に好ましい効果をもたらす。

　次にこの発明の別の実施形態を説明する。

　ＦＩＧＳ．６と７を参照すると、この実施形態による集中配電部材は、コイル接続端子３の一方のアーム１２に折り曲げ部１５を設けている。

　第１の実施形態では、コイル接続端子３の一対のアーム１２に形成した狭窄部１２Ｂが係止部１２Ｃの基端１２１を構成しているが、この実施形態では、折り曲げ部１５が係止部１２Ｃの基端１２１を構成する。

　ＦＩＧ．８を参照すると、コイル接続端子３は、第１の実施形態と同様に帯状部材１００を切り抜くことで、バスバー６に一体形成される。このとき、一方のウイング部１２０に折り曲げ部１５としてバスバー６に向けて突出する突起１５０を形成する。起立部１１の両側面から側方へ突出するウイング部１２０を折り曲げて一対の平行なアーム１２を形成する際に、突起１５０の先端が一対のアーム１２の間に挟み込まれるように突起１５０をＵ字形に折り曲げる。このようにして形成された折り曲げ部１５が係止部１２Ｃの基端１２１を構成する。

　この場合に、折り曲げ部１５と、突起１５０を形成しないアーム１２とは互いに固定されていないため、これらの接触部の電気抵抗が大きくなる。しかし、コイル巻線の端部を係止部１２Ｃに係止する、前述のヒュージング工程において、係止部１２Ｃの二股の先端１２２に電圧を印加する際に、先端１２２の両外側から内向きの圧力を加えることで、折り曲げ部１５と、突起１５０を形成しないアーム１２との接触抵抗が低下し、ヒュージングが可能となる。

　この実施形態によれば、狭窄部１２Ｂを形成するためのカシメ工程が不要となる。また、折り曲げ部１５のための突起１５０は、帯状部材１００を切り抜いて集中配電部材を形成する際に、ウイング部１２０からバスバー６に向けて形成される。したがって、折り曲げ部１５は帯状部材１００の幅を広げることなく形成可能である。

　以上の説明に関して２０１２年 ２月２７日を出願日とする日本国における特願２０１２－４０２５６号、の内容をここに引用により合体する。

　以上、この発明をいくつかの特定の実施例を通じて説明してきたが、この発明は上記の各実施例に限定されるものではない。当業者にとっては、クレームの技術範囲でこれらの実施例にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。

　例えば、折り曲げ部１５を一対のアーム１２の双方に形成することも可能である。この場合には、折り曲げ部１５を構成する突起１５０が、一対のウイング部１２０を折り曲げて一対のアーム１２を形成する際に、一対のアーム１２の内側にそれぞれ折り込まれるように、突起１５０を折り曲げる。

　以上のように、この発明により集中巻モータ回転軸方向の寸法を小さくできるので、配置スペースの限られた車両搭載用のモータに適用することで特に好ましい効果が得られる。

　この発明の実施例が包含する排他的性質あるいは特長は以下のようにクレームされる。

Claims (6)

1. 　集中巻モータのための集中配電部材において、
   　中心軸を有する円環状のバスバーと；
   　バスバーと一体形成され、バスバーの内側に位置するコイル巻線の端部を係止するコイル接続端子と、を備え、
   　コイル接続端子は、バスバーから中心軸と平行に延びる、先端を有する起立部と；
   　先端から中心軸に向けて延びる一対のアーム、一対のアームは起立部の先端からバスバーの接線方向両側へ延び、中心軸と平行な折り曲げ線で中心軸に向けて屈曲させた一対のウイング部で構成される、と：
   　一対のアームの先端に設けた巻線の端部の係止部と、
   を備える集中巻モータ用の集中配電部材。
2. 　一対のアームの途中に互いに接する方向へ変形させた狭窄部を形成し、一対のアームの、狭窄部より先端側に形成される二股の部位に係止部を設けた請求項１の集中配電部材。
3. 　コイル接続端子は、一対のウイング部に形成した突起をＵ字形に屈曲させた折り曲げ部をさらに備え、折り曲げ部の先端を一対のアームに挟み込み、折り曲げ部より先端側のアームに係止部を設けた請求項１の集中配電部材。
4. 　突起は一対のウイング部の一方からバスバーに向けて突出する、請求項３の集中配電部材。
5. 　バスバーとコイル接続端子は、所定形状に切断され、所定の折り曲げを加えた帯状部材で構成される、請求項１から４のいずれかの集中配電部材。
6. 　中心軸を有する円環状のバスバーと、バスバーと一体形成され、バスバーの内側に位置するコイル巻線の端部を係止するコイル接続端子と、
   　バスバーから回転軸と平行に延びる、先端を有する起立部と；
   　先端から中心軸に向けて延びる一対のアームと、
   を備える集中巻モータのための集中配電部材、の製造方法において、
   　起立部の先端からバスバーの接線方向両側へ延びる一対のウイング部を予めバスバーに形成し；
   　一対のウイング部を中心軸と平行な折り曲げ線で中心軸に向けて屈折させることで一対のアームを形成し；
   　一対のアームの先端に巻線の端部の係止部を設ける、
   集中配電部材の製造方法。

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