JP2023023782A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】バスバーターミナルを短くできる回転電機を提供する。【解決手段】回転電機としてのモータは、ステータ２１に対して軸方向の一方に設けられたバスバーホルダ６１と、ステータ２１と制御部５０とを電気的に接続する複数のバスバーターミナル７１とを備える。ステータ２１は、周方向全周に設けられた複数の巻線２３を有する。巻線２３のうちバスバーターミナル７１側に位置するとともに周方向で隣り合う複数の巻線２３の間に位置する引き出し部８１から、軸方向のバスバーターミナル７１側へ引き出し線８２が引き出されている。バスバーターミナル７１は、２つの接続部７３を含む巻線側ターミナル部７２と、基板５１に接続された基板側ターミナル部７７とを有する。引き出し線８２は、周方向全周に散在した複数の引き出し部８１のうちの１つから、周方向の一部に集まった複数の接続部７３のうちの１つまで延びるように配線されている。【選択図】図２

Description

本発明は、回転電機に関する。

従来の回転電機のバスバーターミナルとしては例えば特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に開示されたバスバーターミナルは、モータの巻線に電気的に接続されるモータ接続部材と、モータ接続部材とは別部材で構成され、外部ターミナルと電気的に接続されるターミナル部材とを備える。

国際公開第２０２０／２６１８６６号

特許文献１において、モータ接続部材は、周方向全周に整列するように設けられた複数の巻線に合わせて、周方向の略全周に亘って連続して形成されている。そのため、バスバーターミナルが長くなって材料が多く必要になるという問題があった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、バスバーターミナルを短くすることができる回転電機を提供することである。

本発明の回転電機は、ステータ（２１）と、ステータに対して相対回転可能に設けられたロータ（３１）と、ステータに接続された制御部（５０）と、ステータに対して軸方向の一方に設けられたバスバーホルダ（６１）と、バスバーホルダに固定された複数のバスバーターミナル（７１）とを備える。バスバーターミナルは、ステータと制御部とを電気的に接続する。

ステータは、周方向全周に設けられた複数の巻線（２３）を有する。巻線のうちバスバーターミナル側に位置するとともに周方向で隣り合う複数の巻線の間に位置する引き出し部（８１）から、軸方向のバスバーターミナル側へ引き出し線（８２）が引き出されている。バスバーターミナルは、少なくとも１つの接続部（７３）を含む巻線側ターミナル部（７２）と、制御部の基板（５１）に接続された基板側ターミナル部（７７）とを有する。引き出し線は、周方向全周に散在した複数の引き出し部のうちの１つから、周方向の一部に集まった複数の接続部のうちの１つまで延びるように配線されている。

これによりバスバーターミナルを周方向の一部に設けるだけで十分なので、バスバーターミナルを周方向の略全周に亘って連続して設ける従来形態に比べて、バスバーターミナルが短くすることができる。これによりバスバーターミナルの材料費が低減される。

一実施形態の回転電機の縦断面図。 図１のバスバーユニット、ステータおよびロータを矢印ＩＩ方向から見た図。 図２のバスバーユニットを示す図。 図２のステータ、ロータ、およびバスバーホルダの突起の断面を示す図。 図２のバスバーターミナルを矢印Ｖ方向から見た側面図。 図２のバスバーターミナルを矢印ＶＩ方向から見た斜視図。 図２のバスバーユニットを示す図であって、圧着前の接続部を示す図。

以下、回転電機の実施形態を図面に基づき説明する。

［一実施形態］
図１に示すように、回転電機としてのモータ１０は、回転機部２０および制御部５０が一体に設けられた機電一体型である。回転機部２０と制御部５０との間には、機電接続部としてのバスバーユニット６０が設けられている。制御部５０は、外部から入力される情報や制御部５０内部で検出したモータ電流等の情報に基づき、回転機部２０が所望のトルクを発生するように制御を行う。回転機部２０のトルクは、回転軸３２の出力端から外部に出力される。

以下、回転機部２０の回転軸心Ｏに平行な方向を軸方向と記載する。また、回転軸心Ｏに直交する方向のことを径方向と記載する。また、回転軸心Ｏまわりの方向を周方向と記載する。

回転機部２０は、三相ブラシレスモータであって、ステータ２１、ロータ３１、およびそれらを収容するハウジング４１を備える。ステータ２１は、ハウジング４１に固定されたステータコア２２と、ステータコア２２に組み付けられた複数の巻線２３とを有する。ステータコア２２は、放射状に延びる複数のティース２４を有する。ティース２４には絶縁性のインシュレータ２５が装着されている。巻線２３は、インシュレータ２５に巻き付けられている。

ロータ３１は、リア軸受４５およびフロント軸受４６により支持されている回転軸３２と、回転軸３２に固定されたロータコア３３とを有する。ロータ３１は、ステータ２１の内側に設けられており、ステータ２１に対して相対回転可能である。回転軸３２の一端には永久磁石４７が設けられている。

ハウジング４１は、筒状のケース４２と、ケース４２の一端に設けられたリアフレームエンド４３と、ケース４２の他端に設けられたフロントフレームエンド４４とを有する。ケース４２の内側にはステータコア２２が固定されている。リアフレームエンド４３およびフロントフレームエンド４４は、図示しないボルトにより互いに締結されている。リアフレームエンド４３は、制御部５０のヒートシンクとしても機能する。

制御部５０は、回転軸心Ｏ上であってリアフレームエンド４３に対してステータ２１とは反対側に配置された基板５１と、基板５１に実装された各種電子部品と、基板５１および各種電子部品を覆うように配置されたカバー５５とを有する。

図示は省略するが、上記の各種電子部品には、例えば、回転軸３２の回転角を検出する回転角センサ、スイッチング動作して複数の巻線２３の通電状態を切り替えるモータ駆動素子、および、外部や回転角センサ等からの情報に基づき演算を行ってモータ駆動素子等に指令する制御回路等が含まれる。

図１～図６に示すように、バスバーユニット６０は、ステータ２１に対して軸方向の一方であって、ステータ２１とリアフレームエンド４３との間に設けられたバスバーホルダ６１と、バスバーホルダ６１に固定され、ステータ２１と制御部５０とを電気的に接続する複数のバスバーターミナル７１とを備える。一実施形態では、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相に対応するバスバーターミナル７１が１つずつ設けられている。すなわち３つのバスバーターミナル７１が設けられている。

バスバーホルダ６１は、絶縁性のある例えば樹脂等からなり、隔壁部６２、支持部６３および複数の爪部６４を有する。隔壁部６２は、周方向に連続して形成された環状部であり、ステータ２１とリアフレームエンド４３との間に設けられている。支持部６３は、隔壁部６２から軸方向の他方へ突き出してステータ２１に当接している。爪部６４は、隔壁部６２から軸方向の他方へ突き出してステータ２１に係合している。

隔壁部６２は、ステータ２１とバスバーターミナル７１との間に設けられている。バスバーターミナル７１は、少なくとも１つの接続部７３を含む巻線側ターミナル部７２と、基板５１に接続された基板側ターミナル部７７とを有する。一実施形態では、各バスバーターミナル７１に２つの接続部７３が設けられている。

接続部７３は、軸方向から見て少なくとも一部がロータ３１と重なる位置に設けられている。基板側ターミナル部７７は、接続部７３に対して径方向外側に設けられている。各巻線側ターミナル部７２に設けられた２つの接続部７３は、周方向の一部に集められ、他の巻線側ターミナル部７２の接続部７３に対して周方向に離して配置されている。

一実施形態では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する３つの基板側ターミナル部７７が、その順で周方向に間隔を空けて並ぶように設けられている。Ｖ相のバスバーターミナル７１に関し、２つの接続部７３は、基板側ターミナル部７７に対して径方向内側の比較的近いエリアで周方向に間隔を空けて並ぶように設けられている。Ｗ相のバスバーターミナル７１に関し、２つの接続部７３は、基板側ターミナル部７７に対して径方向内側であり且つ周方向の一方に離れたエリアで周方向に間隔を空けて並ぶように設けられている。Ｕ相のバスバーターミナル７１に関し、２つの接続部７３は、基板側ターミナル部７７に対して径方向内側であり且つ周方向の他方に離れたエリアで周方向に間隔を空けて並ぶように設けられている。

Ｖ相のバスバーターミナル７１に関し、巻線側ターミナル部７２は、２つの接続部７３と、基板側ターミナル部７７から各接続部７３に向けて延びている延出部７４と、バスバーホルダ６１の被圧入部６５に圧入されている圧入部７５とを有する。Ｕ相およびＷ相のバスバーターミナル７１に関し、巻線側ターミナル部７２は、２つの接続部７３と、延出部７４と、圧入部７５と、延出部７４と接続部７３とをつなぐ曲げ部７６とを有する。

複数の巻線２３は、周方向全周に設けられている。巻線２３のうちバスバーターミナル７１側に位置するとともに周方向で隣り合う複数の巻線２３の間に位置する引き出し部８１から、軸方向のバスバーターミナル７１側へ引き出し線８２が引き出されている。複数の引き出し部８１は周方向の全周に散在している。一方、全ての接続部７３は周方向の一部に集まっている。一実施形態では、全ての接続部７３は周方向の略半周に収まるように設けられている。引き出し線８２は、周方向全周に散在した複数の引き出し部８１のうちの１つから、周方向の一部に集まった複数の接続部７３のうちの１つまで延びるように配線されている。バスバーターミナル７１は、周方向の略半周に収まり、全体の長さも比較的短くなっている。

隔壁部６２は、各接続部７３に合わせて形成された通孔６６を有する。引き出し線８２は、隔壁部６２とステータ２１との間の配線空間６７と、通孔６６とを通って接続部７３まで延びている。各接続部７３には、２本の引き出し線８２が接続されている。

バスバーホルダ６１は、配線空間６７において、インシュレータ２５のうち径方向内側の部分（以下、内側部２６）に向けて軸方向へ突き出す少なくとも１つの突起６８を有する。突起６８と内側部２６との隙間は、引き出し線８２の線径よりも小さくなっている。一実施形態では、５つの突起６８が周方向に間隔を空けて設けられている。

図７に示すように、引き出し線８２を接続する前の接続部７３は、フック形状になっている。フック形状の接続部７３は、引き出し線８２が引っ掛けられた状態で圧着されることで当該引き出し線８２に接続される。圧着前の全ての接続部７３は、周方向の一方から引き出し線８２を引っ掛けるようになっている。

図１～図６に示すように、延出部７４は、隔壁部６２から軸方向へ少し離れて設けられている。接続部７３は延出部７４の少なくとも一部と同じ軸方向位置に設けられている。被圧入部６５は、隔壁部６２から突き出すように形成されている。圧入部７５は、延出部７４から隔壁部６２に向けて軸方向へ突き出すように形成されて、被圧入部６５に圧入されている。曲げ部７６は、延出部７４から隔壁部６２に向けて軸方向へ突き出しつつ、隔壁部６２とは反対側に向けてＵ字状に曲がるように形成されて、接続部７３につながっている。曲げ部７６は圧入部７５の少なくとも一部と同じ軸方向位置に設けられている。

基板側ターミナル部７７は、巻線側ターミナル部７２から基板５１に向けて軸方向へ延びる幅広部７８と、幅広部７８から基板５１の接続孔５２内に突き出す幅狭部７９とを有する。幅広部７８は、幅狭部７９よりも軸方向に直交する断面の面積が大きくなっている。

（効果）
以上説明したように、一実施形態では、引き出し線８２は、周方向全周に散在した複数の引き出し部８１のうちの１つから、周方向の一部に集まった複数の接続部７３のうちの１つまで延びるように配線されている。これによりバスバーターミナル７１を周方向の一部に設けるだけで十分なので、バスバーターミナルを周方向の略全周に亘って連続して設ける従来形態に比べて、バスバーターミナル７１が短くすることができる。これによりバスバーターミナル７１の材料費が低減される。

一実施形態では、接続部７３は、軸方向から見て少なくとも一部がロータ３１と重なる位置に設けられている。そのため、ロータ３１に対して軸方向の一方の空間を有効活用して接続部７３を配置することができる。

一実施形態では、基板側ターミナル部７７は、接続部７３に対して径方向外側に設けられている。各巻線側ターミナル部７２に設けられた複数の接続部７３は、周方向の一部に集められ、他の巻線側ターミナル部７２の接続部７３に対して周方向に離して配置されている。これにより各巻線側ターミナル部７２を軸方向から見て他の巻線側ターミナル部７２と交差しないように設けることができる。そのため、軸方向から見て複数の巻線側ターミナル部が公差するように構成された比較形態と比べて、３つの巻線側ターミナル部７２の軸方向高さを低減することができる。

一実施形態では、バスバーホルダ６１は、引き出し線８２が配線される配線空間６７において、インシュレータ２５のうち径方向内側の部分に向けて軸方向へ突き出す少なくとも１つの突起６８を有する。突起６８とインシュレータ２５との隙間は、引き出し線８２の線径よりも小さくなっている。これにより引き出し線８２がロータ３１側に移動しようとするとき突起６８が壁となって引き出し線８２の移動を防ぐことができる。そのためモータ１０の作動時、引き出し線８２がロータ３１に巻き込むことを回避することができる。

一実施形態では、接続部７３は延出部７４の少なくとも一部と同じ軸方向位置に設けられている。曲げ部７６は圧入部７５の少なくとも一部と同じ軸方向位置に設けられている。これにより曲げ部７６が圧入部７５と異なる軸方向位置に設けられる場合と比べて、巻線側ターミナル部７２の軸方向高さを低減することができる。

一実施形態では、圧着前の全ての接続部７３は、周方向の一方から引き出し線８２を引っ掛けるようになっている。これにより引き出し線８２を接続部７３に接続するときの組付け性が向上する。

一実施形態では、バスバーホルダ６１は、ステータ２１とバスバーターミナル７１との間に設けられた絶縁性の隔壁部６２を有する。これにより絶縁性が確保されている。

一実施形態では、各接続部７３には、２本以上の引き出し線８２が接続されている。これにより接続部７３と引き出し線８２との接続回数が低減するため、製造工数を低減することができる。

ここで、回転機部２０と制御部５０とを接続するバスバーターミナル７１に関するある問題について説明する。バスバーターミナル７１は、制御部５０内の信号線等と比べて大電流が流れるため発熱量が大きくなる。そのため、電気抵抗を下げるべくバスバーターミナル７１を太くするのが一般的である。しかしバスバーターミナル７１と制御部５０の基板５１との接合をはんだ接合で行う場合、バスバーターミナル７１を太くすることではんだ接合を行う面積が増加し、はんだ接合の難易度が高くなるという問題がある。したがってバスバーターミナル７１のはんだ接合の難易度を下げつつ発熱を抑制することが求められている。

この点において一実施形態では、基板側ターミナル部７７は、巻線側ターミナル部７２から基板５１に向けて軸方向へ延びる幅広部７８と、幅広部７８から基板５１の接続孔５２内に突き出す幅狭部７９とを有する。幅広部７８は、幅狭部７９よりも軸方向に直交する断面の面積が大きくなっている。これにより、比較的細い幅狭部７９を基板５１にはんだ接合することではんだ接合の難易度を下げつつ、断面積が比較的大きい幅広部７８を幅狭部７９の隣に配置することで電気抵抗を下げて自己発熱を抑制することができる。

［他の実施形態］
他の実施形態では、バスバーターミナルの数は３つに限らない。巻線は１系統に限らず、２系統以上であってもよい。引き出し線と接続部との接続方法は、圧着に限らず、例えば溶接等の他の方法であってもよい。

他の実施形態では、バスバーホルダは、ステータ以外の部位に固定されてもよい。バスバーホルダの固定方法は、爪による係合に限らず、例えばスクリュー等を用いる他の方法であってもよい。バスバーホルダの隔壁部は、環状に限らず、周方向の一部に形成されてもよい。

他の実施形態では、制御部は、回転機部に対して軸方向の一方に設けられるに限らず、例えば径方向外側に設けられてもよい。これに対応して、基板側ターミナル部が軸方向以外に延びるように形成されてもよい。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１０ モータ、２１ ステータ、２３ 巻線、３１ ロータ、５０ 制御部、５１ 基板、６１ バスバーホルダ、７１ バスバーターミナル、７２ 巻線側ターミナル部、７３ 接続部、７７ 基板側ターミナル部、８１ 引き出し部、８２ 引き出し線。

Claims (8)

1. ステータ（２１）と、
   前記ステータに対して相対回転可能に設けられたロータ（３１）と、
   前記ステータに接続された制御部（５０）と、
   前記ステータに対して軸方向の一方に設けられたバスバーホルダ（６１）と、
   前記バスバーホルダに固定され、前記ステータと前記制御部とを電気的に接続する複数のバスバーターミナル（７１）と、
   を備え、
   前記ステータは、周方向全周に設けられた複数の巻線（２３）を有し、
   前記巻線のうち前記バスバーターミナル側に位置するとともに周方向で隣り合う複数の前記巻線の間に位置する引き出し部（８１）から、軸方向の前記バスバーターミナル側へ引き出し線（８２）が引き出されており、
   前記バスバーターミナルは、少なくとも１つの接続部（７３）を含む巻線側ターミナル部（７２）と、前記制御部の基板（５１）に接続された基板側ターミナル部（７７）とを有し、
   前記引き出し線は、周方向全周に散在した複数の前記引き出し部のうちの１つから、周方向の一部に集まった複数の前記接続部のうちの１つまで延びるように配線されている、回転電機。
2. 前記接続部は、軸方向から見て少なくとも一部が前記ロータと重なる位置に設けられ、
   前記基板側ターミナル部は、前記接続部に対して径方向外側に設けられ、
   各前記巻線側ターミナル部に設けられた複数の前記接続部は、周方向の一部に集められ、他の前記巻線側ターミナル部の前記接続部に対して周方向に離して配置されている、請求項１に記載の回転電機。
3. 前記バスバーホルダは、前記引き出し線が配線される空間（６７）において、前記ステータのインシュレータ（２５）のうち径方向内側の部分（２６）に向けて軸方向へ突き出す少なくとも１つの突起（６８）を有し、
   前記突起と前記インシュレータとの隙間は、前記引き出し線の線径よりも小さくなっている、請求項１または２に記載の回転電機。
4. 前記巻線側ターミナル部は、前記接続部と、前記基板側ターミナル部から前記接続部に向けて延びている延出部（７４）と、前記バスバーホルダに圧入されている圧入部（７５）と、前記延出部と前記接続部とをつなぐ曲げ部（７６）とを有し、
   前記接続部は前記延出部の少なくとも一部と同じ軸方向位置に設けられ、
   前記曲げ部は前記圧入部の少なくとも一部と同じ軸方向位置に設けられている、請求項１～３のいずれか一項に記載の回転電機。
5. 前記引き出し線を接続する前の前記接続部は、フック形状になっており、
   フック形状の前記接続部は、前記引き出し線が引っ掛けられた状態で圧着されることで当該引き出し線に接続され、
   圧着前の全ての前記接続部は、周方向の一方から前記引き出し線を引っ掛けるようになっている、請求項１～４のいずれか一項に記載の回転電機。
6. 前記バスバーホルダは、前記ステータと前記バスバーターミナルとの間に設けられた絶縁性の隔壁部（６２）を有する、請求項１～５のいずれか一項に記載の回転電機。
7. 各前記接続部には、２本以上の前記引き出し線が接続されている、請求項１～６のいずれか一項に記載の回転電機。
8. 前記基板側ターミナル部は、前記巻線側ターミナル部から前記基板に向けて軸方向へ延びる幅広部（７８）と、前記幅広部から前記基板の接続孔（５２）内に突き出す幅狭部（７９）とを有し、
   前記幅広部は、前記幅狭部よりも軸方向に直交する断面の面積が大きくなっている、請求項１～７のいずれか一項に記載の回転電機。

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