JP2015100267A - バスバーユニット - Google Patents

Abstract

【課題】径方向寸法を小型化することが可能なバスバーユニットを提供する。【解決手段】バスバーユニット４０は、互いに周方向にずれて配置され各相に対応する対向配置されたコイルを電気的に接続する３つのバスバーと、各コイルの中性点を電気的に接続する中性点用バスバー４５と、全てのバスバーを収装する３重の、第１環状溝４７ａ、第２環状溝４７ｂ、第３環状溝４７ｃ、を有するバスバーベース４７と、を備え、中性点用バスバー４５は第３環状溝４７ｃに収装され、３つのバスバーは、第１環状溝４７ａに収装される第１バスバー１５と、第１バスバー１５の一端側とオーバーラップして第２環状溝４７ｂに収装される第２バスバー３５と、第１バスバー１５の他端側とオーバーラップして第２環状溝４７ｂに収装されるとともに第３環状溝４７ｃ又は第１環状溝４７ａへと屈曲して第２バスバー３５とオーバーラップする第３バスバー２５と、から構成される。【選択図】図３

Description

本発明は、モータの各巻線に電流を配電するバスバーユニットに関する。

３相交流モータにおいて端子部から各巻線に電流を配電するため環状のバスバーユニットを設けることが知られている。

特許文献１には、同一の相が対向配置される３相モータにおいて、円弧状のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のバスバー及び中性点用バスバーを、４重の環状溝を有するバスバーベースにそれぞれ嵌合してバスバーユニットを構成することが開示されている。

特開２０１１−１２０４７７号公報

しかし、４重の環状溝を設けると、バスバーユニットの径方向寸法が大きくなり、これに伴ってバスバーユニットを搭載するモータの径方向寸法も大きくなる。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、径方向寸法を小型化することが可能なバスバーユニットを提供することを目的とする。

本発明は、同一の相が対向配置される３相モータのステータに巻装されるコイルに、電流を配分するバスバーユニットであって、ステータの周方向に沿って円弧状に設けられるとともに互いに周方向にずれて配置され、各相に対応する対向配置されたコイルを電気的に接続する３つのバスバーと、ステータの周方向に沿って円弧状に設けられ、各コイルの中性点を電気的に接続する中性点用バスバーと、全てのバスバーを収装する３重の、第１環状溝、第２環状溝、第３環状溝、を有するバスバーベースと、を備え、中性点用バスバーは第３環状溝に収装され、３つのバスバーは、第１環状溝に収装される第１バスバーと、第１バスバーの一端側とオーバーラップして第２環状溝に収装される第２バスバーと、第１バスバーの他端側とオーバーラップして第２環状溝に収装されるとともに第３環状溝又は第１環状溝へと屈曲して第２バスバーとオーバーラップする第３バスバーと、から構成される、ことを特徴とする。

本発明によれば、各相に対応する３つのバスバーと中性点用バスバーとを３重の環状溝に収装することができるので、バスバーユニットの径方向寸法を小型化することができる。

３相交流モータを構成するステータの構造図である。 ステータの等価電気回路を示す図である。 本実施形態におけるバスバーユニットの正面図である。 図３のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 Ｕ相バスバーを示す図である。 Ｖ相バスバーを示す図である。 Ｗ相バスバーを示す図である。 中性点用バスバーを示す図である。 バスバーベースを示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、３相交流モータを構成するステータ１０を示す構成図である。ハウジング１に保持された円環状のステータコア７には、図示しないティースが内周側に突出するように多数形成されている。各ティースには、銅線が巻装されてコイル１１〜１４、２１〜２４、３１〜３４が形成されている。

本実施形態では、全部で１２個のコイル１１〜１４、２１〜２４、３１〜３４が、同一の相が対向配置されるように配設される。各コイルは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のうちのいずれかに該当する。

すなわち、図１において、第１Ｕ相コイル１１及びこれに隣接する第２Ｕ相コイル１２が、第３Ｕ相コイル１３及びこれに隣接する第４Ｕ相コイル１４と対向配置される。さらに、第１Ｖ相コイル２１及びこれに隣接する第２Ｖ相コイル２２が、第３Ｖ相コイル２３及びこれに隣接する第４Ｖ相コイル２４と対向配置される。さらに、第１Ｗ相コイル３１及びこれに隣接する第２Ｗ相コイル３２が、第３Ｗ相コイル３３及びこれに隣接する第４Ｗ相コイル３４と対向配置される。

後述するバスバーユニット４０は、図示しない電源から供給される電流を、外部端子としての、Ｕ相端子１６、Ｖ相端子２６、Ｗ相端子３６をそれぞれ介して、Ｕ相コイル１１〜１４、Ｖ相コイル２１〜２４、Ｗ相コイル３１〜３４に配分する。各相コイル１１〜１４、２１〜２４、３１〜３４は、各相コイル１１〜１４、２１〜２４、３１〜３４の巻線端末５を介してバスバーユニット４０と接続されている。巻線端末５とバスバーユニット４０との接続について、詳細は後述する。さらに、各相の隣接するコイル同士はその巻線端末６が結線されている。

図２は、ステータ１０の等価電気回路を示す図である。

第１Ｕ相コイル１１及び第４Ｕ相コイル１４の一端は第１バスバーとしてのＵ相バスバー１５を介してＵ相端子１６に接続され、他端は第２Ｕ相コイル１２及び第３Ｕ相コイル１３の一端に接続される。第２Ｕ相コイル１２及び第３Ｕ相コイル１３の他端は、中性点用バスバー４５を介して中性点４６に接続される。

つまり、第１Ｕ相コイル１１と第２Ｕ相コイル１２、及び第４Ｕ相コイル１４と第３Ｕ相コイル１３は、それぞれ直列に接続され、両者はＵ相端子１６と中性点４６との間で並列に接続されている。

同様に、第１Ｖ相コイル２１及び第４Ｖ相コイル２４の一端は第３バスバーとしてのＶ相バスバー２５を介してＶ相端子２６に接続され、他端は第２Ｖ相コイル２２及び第３Ｖ相コイル２３の一端に接続される。第２Ｖ相コイル２２及び第３Ｖ相コイル２３の他端は、中性点用バスバー４５を介して中性点４６に接続される。

同様に、第１Ｗ相コイル３１及び第４Ｗ相コイル３４の一端は第２バスバーとしてのＷ相バスバー３５を介してＷ相端子３６に接続され、他端は第２Ｗ相コイル３２及び第３Ｗ相コイル３３の一端に接続される。第２Ｗ相コイル３２及び第３Ｗ相コイル３３の他端は、中性点用バスバー４５を介して中性点４６に接続される。

各相端子１６、２６、３６は、図示しない電源に接続される外部配線に接続されており、この外部配線から電力が供給される。一方、中性点４６に接続される各コイル１２、１３、２２、２３、３２、３３は、中性点用バスバー４５を介して同一電位に集結している。

図３は、バスバーユニット４０を示す全体図である。図４は、図３のＡ−Ａ断面を示す断面図である。

バスバーユニット４０は、ステータ１０と同心状にステータ１０の軸方向端部に設けられる。バスバーユニット４０は、各相に対応する、Ｕ相バスバー１５、Ｖ相バスバー２５、Ｗ相バスバー３５と、中性点４６を電気的に接続する中性点用バスバー４５と、これらすべてのバスバー１５、２５、３５、４５を収装するバスバーベース４７と、を備える。

各相に対応するバスバー１５、２５、３５はすべて半円弧状の導電体であり、中性点用バスバー４５はほぼ円弧状の導電体である。バスバーベース４７は、すべてのバスバー１５、２５、３５、４５を収装する３重の環状溝４７ａ、４７ｂ、４７ｃを有する円環状の絶縁体である。

各相に対応するバスバー１５、２５、３５は、図３及び図４に示すように、環状溝４７ａ、４７ｂ、４７ｃの底部に配置されるバスバー本体部１５ａ、２５ａ、３５ａと、環状溝４７ａ、４７ｂ、４７ｃの底部より浅い位置に配置され各相コイル１１〜１４、２１〜２４、３１〜３４の巻線端末５に接続されるコイル接続部１５ｂ、２５ｂ、３５ｂと、環状溝４７ａ、４７ｂ、４７ｃから溝の外部へと突設され外部配線に接続される各相端子１６、２６、３６と、から構成される。

中性点用バスバー４５は、図３及び図４に示すように、環状溝４７ｃの底部に配置されるバスバー本体部４５ａと、環状溝４７ｃの底部より浅い位置に配置され各相コイル１１〜１４、２１〜２４、３１〜３４の巻線端末５に接続されるコイル接続部４５ｂと、から構成される。

各バスバー１５、２５、３５、４５について図５〜図８を参照して説明する。図５〜図８は、各バスバー１５、２５、３５、４５を示す図であり、左側の図は図３に対応する方向から各バスバー１５、２５、３５、４５を見た図であり、右側の図は各バスバー１５、２５、３５、４５の側面図である。

なお、以下の説明では、図３に示すように、端子１６、２６、３６が設けられる位置を下方とした場合を基準として、上下左右方向を示す。

図５に示すように、Ｕ相バスバー１５は左上（第１Ｕ相コイル１１の位置）から反時計まわりに下方（第４Ｕ相コイル１４の位置）までにわたって延在する半円弧状に形成され、バスバー本体部１５ａと、２つのコイル接続部１５ｂと、Ｕ相端子１６とを有する。

２つのコイル接続部１５ｂは、バスバー本体部１５ａの両端に配置され、図５の右側に示すように、バスバー本体部１５ａからバスバーユニット４０の軸方向に延びるとともに径方向に突設される。Ｕ相端子１６は、バスバー本体部１５ａの下方からバスバーユニット４０の軸方向に突設される。

図６に示すように、Ｖ相バスバー２５は右上（第１Ｖ相コイル２１の位置）から時計回りに左下（第４Ｖ相コイル２４の位置）までにわたって延在する半円弧状に形成され、バスバー本体部２５ａと、２つのコイル接続部２５ｂと、Ｖ相端子２６とを有する。

バスバー本体部２５ａは、途中でバスバーユニット４０の径方向に屈曲した屈曲部２５ｃを有し、屈曲部２５ｃより下方が上方より径方向外側に延在するように屈曲している。２つのコイル接続部２５ｂは、バスバー本体部２５ａの両端に配置され、図６の右側に示すように、バスバー本体部２５ａからバスバーユニット４０の軸方向に延びるとともに径方向に突設される。Ｖ相端子２６は、バスバー本体部２５ａの下方からバスバーユニット４０の軸方向に突設される。

図７に示すように、Ｗ相バスバー３５は左上（第４Ｗ相コイル３４の位置）から時計回りに、第１Ｗ相コイル３１を経由して、下方のＵ相端子１６及びＶ相端子２６の近傍までにわたって延在する半円弧状に形成され、バスバー本体部３５ａと、２つのコイル接続部３５ｂと、Ｗ相端子３６とを有する。

バスバー本体部３５ａは、途中でバスバーユニット４０の径方向に屈曲した屈曲部３５ｃを有し、屈曲部３５ｃより下方が上方より径方向外側に延在するように屈曲している。２つのコイル接続部３５ｂは、バスバー本体部３５ａの左上側端部と屈曲部３５ｃより上方であって屈曲部３５ｃの近傍とに配置され、図７の右側に示すように、バスバー本体部３５ａからバスバーユニット４０の軸方向に延びるとともに径方向に突設される。Ｗ相端子３６は、バスバー本体部３５ａの端部からバスバーユニット４０の軸方向に突設される。

図８に示すように、中性点用バスバー４５は上方（第２Ｖ相コイル２２の位置）から反時計まわりに右下（第２Ｗ相コイル３２）までにわたって円弧状に形成され、バスバー本体部４５ａと、６つのコイル接続部４５ｂとを有する。

バスバー本体部４５ａは、一部が欠けた円弧状であり、完全な円環形状ではない。６つのコイル接続部４５ｂは、バスバー本体部４５ａの両端と中央とに、それぞれ２つずつ配置され、図８の右側に示すように、バスバー本体部４５ａからバスバーユニット４０の軸方向に延びるとともに径方向に突設される。

図９は、バスバーベース４７を示す図である。バスバーベース４７は外周から順に第１環状溝としての外溝４７ａ、第２環状溝としての中溝４７ｂ、第３環状溝としての内溝４７ｃの３重の環状溝を有する。

さらに、バスバーベース４７は、範囲Ｂ及び範囲Ｃの拡大図に示すように、各環状溝間を径方向に連通するスリット４８、４９を有する。スリット４８、４９は、範囲Ｂの拡大図のＤ−Ｄ断面図に示すように深さの浅い第１スリットとしてのスリット４８と、範囲Ｃの拡大図のＥ−Ｅ断面図に示すように深さの深い第２スリットとしてのスリット４９と、を有する。

このバスバーベース４７に、各バスバー１５、２５、３５、４５を順に嵌め込んで図３に示すバスバーユニット４０を形成する手順について説明する。

なお、以下の説明において、各相のバスバー１５、２５、３５が「オーバーラップする」とは、バスバー１５、２５、３５同士が周方向に重なり合うことを示しているのであって、バスバー１５、２５、３５同士が電気的に接続されることを意味するものではない。

初めに、バスバーベース４７の外溝４７ａにＵ相バスバー１５が嵌め込まれる。これにより、Ｕ相バスバー１５は、バスバーベース４７の外溝４７ａの左上から時計回りに下方までにわたって延在する。２つのコイル接続部１５ｂは、浅いスリット４８を介して外溝４７ａからバスバーベース４７の外周へと延在する。

次に、バスバーベース４７の中溝４７ｂ及び外溝４７ｃにＷ相バスバー３５が嵌め込まれる。Ｗ相バスバー３５は、屈曲部３５ｃより上方側が中溝４７ｂに嵌め込まれ、屈曲部３５ｃより下方側が外溝４７ａに嵌め込まれる。

これにより、屈曲部３５ｃは、深いスリット４９を介してバスバー本体部３５ａを中溝４７ｂと外溝４７ａとの間で接続し、Ｗ相バスバー３５は、左上の端部をＵ相バスバー１５とオーバーラップさせて左上から時計回りに下方までにわたって延在する。２つのコイル接続部３５ｂは、浅いスリット４８を介して中溝４７ｂからバスバーベース４７の外周へと延在する。

なお、左上に配置されるコイル接続部３５ｂは、外溝４７ａに嵌め込まれたＵ相バスバー１５と交差するが、図４に示すように、コイル接続部３５ｂとバスバー本体部３５ａとは環状溝４７ａ、４７ｂ、４７ｃの深さ方向に離間しているので、両者は絶縁状態に保持される。

次に、バスバーベース４７の中溝４７ｂ及び内溝４７ｃにＶ相バスバー２５が嵌め込まれる。Ｖ相バスバー２５は、屈曲部２５ｃより上方側が内溝４７ｃに嵌め込まれ、屈曲部２５ｃより下方側が中溝４７ｂに嵌め込まれる。この屈曲部２５ｃは、Ｗ相バスバー３５の屈曲部３５ｃと周方向に下方側にずれて配置される。

これにより、屈曲部３５ｃは、深いスリット４９を介してバスバー本体部２５ａを内溝４７ｃと中溝４７ｂとの間で接続し、Ｖ相バスバー２５は、左下の端部をＵ相バスバー１５とオーバーラップさせ、その他の部分をＷ相バスバー３５とオーバーラップさせて、左下から反時計まわりに右上までにわたって延在する。上方のコイル接続部２５ｂは内溝４７ｃからバスバーベース４７の外周へと延在し、下方のコイル接続部２５ｂは中溝４７ｂからバスバーベース４７の外周へと延在する。

なお、両コイル接続部２５ｂは、それぞれＵ相バスバー１５又はＷ相バスバー３５と交差するが、前述のように、コイル接続部２５ｂとバスバー本体部２５ａとは環状溝４７ａ、４７ｂ、４７ｃの深さ方向に離間しているので、両者は絶縁状態に保持される。

次に、バスバーベース４７の内溝４７ｃに中性点用バスバー４５が嵌め込まれる。中性点用バスバー４５は、上方から反時計回りに右下までにわたって延在する。６つのコイル接続部４５ｂは、浅いスリット４８を介して内溝４７ｃからバスバーベース４７の外周へと延在する。

なお、６つのコイル接続部４５ｂは、それぞれＵ相バスバー１５、Ｖ相バスバー２５、又はＷ相バスバー３５と交差するが、前述のように、コイル接続部４５ｂとバスバー本体部４５ａとは環状溝４７ａ、４７ｂ、４７ｃの深さ方向に離間しているので、両者は絶縁状態に保持される。

以上のようにして、バスバーユニット４０が構成され、バスバーユニット４０の外周には、周方向に均等に１２個のコイル接続部１５ｂ、２５ｂ、３５ｂ、４５ｂが配置される。このバスバーユニット４０がステータ１０の端部に装着され、各相コイル１１〜１４、２１〜２４、３１〜３４と結線されることで、外部配線から各相コイル１１〜１４、２１〜２４、３１〜３４へと電流が配分される。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

Ｕ相バスバー１５、Ｖ相バスバー２５、Ｗ相バスバー３５、中性点用バスバー４５の４つのバスバー１５、２５、３５、４５を、３重の環状溝４７ａ、４７ｂ、４７ｃを有するバスバーベース４７に収装してバスバーユニット４０を構成するので、バスバー１５、２５、３５、４５を４重の環状溝に収装する場合と比べて、径方向に膨らむことを防止でき、バスバーユニット４０の径方向寸法を小型化することができる。

さらに、各相に対応するバスバー１５、２５、３５はそれぞれ、コイル１１、１４、２１、２４、３１、３４に結線される対向配置された２つのコイル接続部１５ｂ、２５ｂ、３５ｂと、外部配線に接続される外部端子１６、２６、３６とを有し、各相に対応する対向配置されたコイル同士を、各相端子１６、２６、３６と中性点４６との間で並列に接続するので、各相が対向配置されるタイプのモータに適用することができる。

さらに、コイル１１〜１４、２１〜２４、３１〜３４は隣接する２個のコイル同士が対向配置するように構成され、この２個のコイルを外部端子１６、２６、３６と中性点４６との間で直列に接続するので、２個のコイル同士が対向配置されるモータに適用することができる。

さらに、バスバーベース４７は、各環状溝間を径方向に連通するスリット４８と、スリット４８より深さの深いスリット４９と、を有し、コイル接続部１５ｂ、２５ｂ、３５ｂ、４５ｂがスリット４８を介してバスバーベース４７の外周へと延在し、Ｖ相バスバー２５がスリット４９を介して屈曲するように収装されるので、各バスバー１５、２５、３５とコイル１１〜１４、２１〜２４、３１〜３４とを接続する新たな部材を設けることなく、各バスバー１５、２５、３５を効率良くバスバーベース４７に収装することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、本実施形態では、各相に対応する２つのコイル同士を対向配置させ、各相のコイル１１〜１４、２１〜２４、３１〜３４を２直列２並列に接続しているが、３つ以上のコイル同士を対向配置させてもよい。すなわち、３つのコイル同士を対向配置させると３直列２並列となり、４つのコイル同士を対向配置させると４直列２並列となる。

さらに、本実施形態では、中性点用バスバー４５をバスバーユニット４０の内溝４７ｃに収装し、各相に対応するバスバー１５、２５、３５を外溝４７ａ、中溝４７ｂ、内溝４７ｃに収装しているが、中性点用バスバー４５を中溝４７ｂ又は外溝４７ａに収装し、その他の部分に各相に対応するバスバー１５、２５、３５を収装してもよい。

１０ ステータ
１１〜１４ Ｕ相コイル
２１〜２４ Ｖ相コイル
３１〜３４ Ｗ相コイル
１５ Ｕ相バスバー（第１バスバー）
１５ｂ コイル接続部
１６ Ｕ相端子（外部端子）
２５ Ｖ相バスバー（第３バスバー）
２５ｂ コイル接続部
２６ Ｖ相端子（外部端子）
３５ Ｗ相バスバー（第２バスバー）
３５ｂ コイル接続部
３６ Ｗ相端子（外部端子）
４０ バスバーユニット
４５ 中性点用バスバー
４６ 中性点
４７ バスバーベース
４７ａ 外溝（第１環状溝）
４７ｂ 中溝（第２環状溝）
４７ｃ 内溝（第３環状溝）
４８ スリット（第１スリット）
４９ スリット（第２スリット）

本発明は、同一の相が対向配置される３相モータのステータに巻装されるコイルに、電流を配分するバスバーユニットであって、前記ステータの周方向に沿って円弧状に設けられるとともに互いに周方向にずれて配置され、各相に対応する対向配置された前記コイルを電気的に接続する３つのバスバーと、前記ステータの周方向に沿って円弧状に設けられ、各コイルの中性点を電気的に接続する中性点用バスバーと、全てのバスバーを収装する３重の、第１環状溝、第２環状溝、第３環状溝、を有するバスバーベースと、を備え、前記中性点用バスバーは前記第３環状溝に収装され、前記３つのバスバーは、前記第１環状溝に収装される第１バスバーと、前記第１バスバーの一端側とオーバーラップして前記第２環状溝に収装される第２バスバーと、前記第１バスバーの他端側とオーバーラップして前記第２環状溝に収装されるとともに前記第３環状溝へと屈曲して前記第２バスバーとオーバーラップする第３バスバーと、から構成され、前記バスバーベースの３重の溝は、外周側から、第１環状溝、第２環状溝、第３環状溝、の順に配置される、ことを特徴とする。

Claims (5)

1. 同一の相が対向配置される３相モータのステータに巻装されるコイルに、電流を配分するバスバーユニットであって、
   前記ステータの周方向に沿って円弧状に設けられるとともに互いに周方向にずれて配置され、各相に対応する対向配置された前記コイルを電気的に接続する３つのバスバーと、
   前記ステータの周方向に沿って円弧状に設けられ、各コイルの中性点を電気的に接続する中性点用バスバーと、
   全てのバスバーを収装する３重の、第１環状溝、第２環状溝、第３環状溝、を有するバスバーベースと、
   を備え、
   前記中性点用バスバーは前記第３環状溝に収装され、
   前記３つのバスバーは、前記第１環状溝に収装される第１バスバーと、前記第１バスバーの一端側とオーバーラップして前記第２環状溝に収装される第２バスバーと、前記第１バスバーの他端側とオーバーラップして前記第２環状溝に収装されるとともに前記第３環状溝又は前記第１環状溝へと屈曲して前記第２バスバーとオーバーラップする第３バスバーと、から構成される、
   ことを特徴とするバスバーユニット。
2. 前記３つのバスバーはそれぞれ、前記コイルに結線される対向配置された２つのコイル接続部と、外部配線に接続される外部端子と、を有し、
   各相に対応する対向配置された前記コイルを、前記外部端子と前記中性点との間で並列に接続する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のバスバーユニット。
3. 前記コイルは、隣接する複数個のコイル同士が対向配置するように構成され、
   前記隣接する複数個のコイルを、前記外部端子と前記中線点との間で直列に接続する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のバスバーユニット。
4. 前記バスバーベースの３重の溝は、外周側から、第１環状溝、第２環状溝、第３環状溝、の順に配置される、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のバスバーユニット。
5. 前記バスバーベースは、前記３重の環状溝の溝間を径方向に連通する第１スリットと、前記第１スリットより深さの深い第２スリットと、を有し、
   前記コイル接続部は前記第１スリットを介して前記バスバーベースの外周へと延在し、前記第３バスバーは前記第２スリットを介して屈曲している、
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のバスバーユニット。

Images