(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0010】
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る集配電リング2を備えた電動機1の概略の構成例を説明するために示す模式図である。
【0011】
(電動機1の構成)
この電動機1は、固定子であるステータ11と、回転子であるロータ12と、ステータ11に駆動電流を配電する集配電リング2とを備えている。
【0012】
ステータ11は、磁性材料からなり、環状に配置された複数のティース110に複数相の巻線111,112,113を巻き回してなる。各ティース110には、U相の巻線111、V相の巻線112、又はW相の巻線113が巻き回されている。U相の巻線111、V相の巻線112、及びW相の巻線113は、この順序でステータ11の周方向(
図1の時計回り方向)に沿って配置されている。
【0013】
U相の巻線111の一端は第1の引き出し線111aとして、またU相の巻線111の他端は第2の引き出し線111bとして、それぞれ構成されている。同様に、V相の巻線112の一端は第1の引き出し線112aとして、他端は第2の引き出し線112bとして構成されている。また、W相の巻線113の一端は第1の引き出し線113aとして、他端は第2の引き出し線113bとして構成されている。
【0014】
ロータ12は、図略の軸受によってステータ11と同軸上で回転可能に支持されたシャフト120と、シャフト120の外周面に固定された複数の磁極を有する磁石121とを有している。
【0015】
集配電リング2は、第1〜第3のバスリング21〜23、及び中性相バスリング20を備えている。第1〜第3のバスリング21〜23は、図略のインバータから出力される駆動電流を電動機1のU相,V相,W相の各巻線111,112,113にそれぞれ配電する。第1〜第3のバスリング21〜23端部には、U相,V相,W相の駆動電流の供給を受ける給電端子21c,22c,23cがそれぞれ熱加締めされている。
【0016】
第1のバスリング21には、U相の巻線111の第1の引き出し線111aが接続されている。第2のバスリング22には、V相の巻線112の第1の引き出し線112aが接続されている。第3のバスリング23には、W相の巻線113の第1の引き出し線113aが接続されている。
【0017】
中性相バスリング20には、U相の巻線111の第2の引き出し線111b、V相の巻線112の第2の引き出し線112b、及びW相の巻線113の第2の引き出し線113bが接続されている。第1〜第3のバスリング21〜23、及び中性相バスリング20は、ステータ11と同心状に配置されている。
【0018】
U相の巻線111、V相の巻線112、及びW相の巻線113には、図略のインバータから120°ずつ位相がずれた正弦波状の駆動電流が供給され、ステータ11に回転磁界を形成する。磁石121は、回転磁界による吸引力及び反発力により回転力を受け、この回転力によってシャフト120が回転する。
【0019】
(集配電リング2の構成)
図2は、第1の実施の形態に係る第1〜第3のバスリング21〜23及び中性相バスリング20を示す部分拡大図である。
【0020】
第1〜第3のバスリング21〜23及び中性相バスリング20は、環状に形成されて集配電リング2の軸方向に沿って互いに平行に並列配置されている。本実施の形態では、集配電リング2の軸方向において、
図2の上側から中性相バスリング20、第1のバスリング21、第2のバスリング22、第3のバスリング23の順に配列されている。
【0021】
第1のバスリング21は、周方向の複数箇所に形成され、U相の巻線111の端部(第1の引き出し線111a)に接続される複数の端子部としての複数の接続部21aと、複数の接続部21aを周方向に接続する複数の円弧部21bとを有している。本実施の形態では、複数の接続部21aは、複数の円弧部21bの径方向内側に向かって延出している。
【0022】
同様に、第2のバスリング22は、周方向の複数箇所に形成され、V相の巻線112の端部(第1の引き出し線112a)に接続される複数の端子部としての複数の接続部22aと、複数の接続部22aを周方向に接続する複数の円弧部22bとを有している。本実施の形態では、複数の接続部22aは、複数の円弧部22bの径方向内側に向かって延出している。
【0023】
また同様に、第3のバスリング23は、周方向の複数箇所に形成され、W相の巻線113の端部(第1の引き出し線113a)に接続される複数の端子部としての複数の接続部23aと、複数の接続部23aを周方向に接続する複数の円弧部23bとを有している。本実施の形態では、複数の接続部23aは、複数の円弧部23bの径方向内側に向かって延出している。
【0024】
中性相バスリング20は、周方向の複数箇所に形成され、U相の巻線111、V相の巻線112、及びW相の巻線113の各第2の引き出し線111b,112b,113bに接続される複数の接続部20aと、複数の接続部20aの間に形成された複数の円弧部20bとを有している。本実施の形態では、複数の接続部20aは、複数の円弧部20bの径方向外側に向かって延出している。つまり、第1〜第3のバスリング21〜23の接続部21a,22a,23aは、円弧部21b,22b,23bの径方向内側に向かって延出し、中性相バスリング20の接続部20aは、円弧部20bの径方向外側に向かって延出している。
【0025】
第1〜第3のバスリング21〜23は後述する絶縁体によって被覆され、中性相バスリング20は絶縁体によって被覆されていない。第1〜第3のバスリング21〜23の接続部21a,22a,23aは、絶縁体が除去された部分に形成されている。なお、第1〜第3のバスリング21〜23及び中性相バスリング20は、絶縁性を確保するため、軸方向に隣り合う2つのバスリングのうち、少なくとも一方のバスリングが絶縁体によって被覆されていればよい。つまり、絶縁体に被覆されていない2つのバスリングが隣り合わなければよい。
【0026】
第1〜第3のバスリング21〜23は、それぞれ同様に形成されているので、第1のバスリング21を例にとって、
図3及び
図4を参照してさらに詳細に説明する。
【0027】
(第1のバスリング21の接続部21aの構成)
図3は、第1の実施の形態に係る第1のバスリング21の接続部21aの上面図を示し、(a)は接続部21aを形成する前の状態、(b)は接続部21aに第1の引き出し線111aを挿入した状態、(c)は熱加締めにより第1の引き出し線111aと接続部21aとを接続した状態である。
図4は、第1のバスリング21を構成する導電部材を示し、(a)は凹部214の形成方法の一例を示す斜視図、(b)は(a)の上面図、(c)は(a)の側面図である。
【0028】
第1のバスリング21は、銅等の良伝導性の金属からなる金属導体215と、金属導体215を被覆する絶縁性の樹脂からなる絶縁体216とを有する線状の導電部材で構成され、この金属導体215を屈曲することにより、複数の接続部21a及び複数の円弧部21b(
図2参照)が形成されている。金属導体215は、その断面が丸型である。
【0029】
複数の接続部21aは、円弧部21bの径方向に延出されて第1の引き出し線111aを挟む一対の延出部(第1延出部211及び第2延出部212)と、第1延出部211及び第2延出部212の間に形成された湾曲部213とを一体に有している。
【0030】
湾曲部213には、径方向の厚みを薄くする凹部214が形成されている。凹部214は、対向する一対のテーパ面(第1のテーパ面214a及び第2のテーパ面214b)、及び第1のテーパ面214aと第2のテーパ面214bとの間に形成された底面214cによって三方を囲まれ、第1の引き出し線111a側に開口している。
【0031】
凹部214は、
図4(a)に示すように、金属導体215の湾曲部213にあたる部分に、治具10を押し付けて形成される。より具体的には、凹部214は、金属導体215を治具10で湾曲部213の径方向外方に向かって潰すことにより形成される。なお、凹部214は金属導体215を削って形成されていてもよい。すなわち、凹部214は切り欠きでもよい。
【0032】
湾曲部213は、凹部214を中心にして金属導体215を屈曲(湾曲)させることにより形成される。このとき、第1のテーパ面214a及び第2のテーパ面214bは、それぞれ底面214c側を指向する。底面214cは、第1の引き出し線111a側に曲がった曲面となる。
【0033】
接続部21aと第1の引き出し線111aとの接続は、一対の電極(図略)によって第1延出部211及び第2延出部212が第1の引き出し線111aに接触するように加圧されることにより行われる。つまり、第1延出部211及び第2延出部212に第1の引き出し線111aが挟まれた状態で第1延出部211及び第2延出部212が加締められることにより、接続部21aと第1の引き出し線111aとが接続される。本実施の形態では、この接続部21aと第1の引き出し線111aとの接続が、一対の電極に流れる電流によって発生するジュール熱で、第1延出部211及び第2延出部212と第1の引き出し線111aとを溶着させる熱加締め(ヒュージング)によって行われる。
【0034】
図3(c)に示すように、第1延出部211及び第2延出部212が、外方から一対の電極によって加圧され、平坦面211a,212aが形成される。この加圧により、第1の引き出し線111aは、第1延出部211及び第2延出部212にそれぞれ接触する。第1延出部211には、平坦面211aの反対側の面(第1の引き出し線111aに向かい合う面)に第1の引き出し線111aと面接触する接触面211bが形成されている。同様に、第2延出部212には、平坦面212aの反対側の面(第1の引き出し線111aに向かい合う面)に第1の引き出し線111aと面接触する接触面212bが形成されている。
【0035】
第1延出部211は、一対の電極を流れる電流によって加熱され、第1延出部211の平坦面211a及び接触面211bを含む一部と第1の引き出し線111aとが熱加締めにより接合される。同様に、第2延出部212は、第2延出部212の平坦面212a及び接触面212bを含む一部と第1の引き出し線111aとが熱加締めにより接合される。第1延出部211と第2延出部212とは、第1の引き出し線111aと接合することにより、互いに接近するように変位する。これにより、第1の引き出し線111aと接続部21aとが、電気的に接続される。
【0036】
第2のバスリング22の接続部22a及び第3のバスリング23の接続部23aについても、上記の第1のバスリング21の接続部21aと同様の構成である。また、中性相バスリング20の接続部20aについても、第1〜第3のバスリング21〜23の構成と同様である。
【0037】
(比較例)
図5は、本発明の比較例に係る第1のバスリング21Aの上面図を示し、(a)は接続部21Aaを形成する前の状態、(b)は接続部21Aaに第1の引き出し線111aを挿入した状態、(c)は熱加締めにより第1の引き出し線111aと接続部21Aaとを接続した状態である。
【0038】
本比較例に係る第1のバスリング21Aの接続部21Aaは、湾曲部213Aの形状が第1の実施の形態における接続部21aの湾曲部213の形状とは異なる。
図5において、第1の実施の形態に係る第1のバスリング21Aについて説明したものと実質的に同一の機能を有する部位については共通する符号を付し、その重複した説明を省略する。
【0039】
本比較例に係る第1のバスリング21Aは、接続部21Aaの湾曲部213Aに凹部が形成されていない。つまり、線状の金属導体215を単に屈曲(湾曲)させて湾曲部213Aを形成している。したがって、湾曲部213Aは、湾曲部213Aの径方向の厚みが金属導体215の直径とほぼ同一であるため、屈曲時に第1の実施の形態における湾曲部213に加わる力よりも大きな力が加わる。
【0040】
さらに、第1延出部211及び第2延出部212と第1の引き出し線111aとを熱加締めする際に第1延出部211と第2延出部212とが互いに接近するように変位すると、湾曲部213Aの内側(第1の引き出し線111a側)は圧縮され、外側は第1延出部211及び第2延出部212側に引っ張られる。この圧縮応力や引張応力により、
図5(c)に示すように、湾曲部213Aにクラック3が発生してしまう。
【0041】
(第1の実施の形態の作用及び効果)
以上説明した実施の形態によれば、以下のような作用及び効果が得られる。
【0042】
(1)金属導体215の湾曲部213にあたる部分には、湾曲部213の径方向の厚みを薄くする凹部214が形成されているため、金属導体215を屈曲させる際、凹部214が形成されていない場合と比較して、湾曲部213に加わる力を低減することができる。これにより、湾曲部213の外側(第1の引き出し線111aとは反対側)が受ける圧縮応力や引張応力が低減し、クラック3の発生を抑制することが可能である。
【0043】
(2)金属導体215は、凹部214が形成された部分では、湾曲部213の径方向の厚みが薄く形成されているため、屈曲時の曲げ剛性が小さくなり曲げやすい。このため、第1延出部211と第1の引き出し線111a、及び第2延出部212と第1の引き出し線111aの熱加締めを確実に行うことができる。
【0044】
(3)凹部214は、金属導体215を湾曲部213の径方向に潰して形成されているため、例えば金属導体215を削って凹部214を形成する等の煩雑な方法に依ることなく、容易な方法で形成することができる。
【0045】
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について、
図6を参照して説明する。
図6において、第1の実施の形態について説明したものと実質的に同一の機能を有する構成要素については、共通する符号を付してその重複した説明を省略する。
【0046】
図6は、第2の実施の形態に係る第1のバスリング21Bの接続部21Baの上面図を示し、(a)は接続部21Baを形成する前の状態、(b)は接続部21Baに第1の引き出し線111aを挿入した状態、(c)は熱加締めにより第1の引き出し線111aと接続部21Baとを接続した状態である。
【0047】
本実施の形態における湾曲部213Bは、凹部217の形状が第1の実施の形態における湾曲部213の凹部214の形状と異なる。凹部217は、対向する一対のテーパ面(第1のテーパ面217a及び第2のテーパ面217b)が連続して形成され、第1の引き出し線111a側に開口している。すなわち、
図6(a)に示すように、第1のテーパ面217a及び第2のテーパ面217bによってV字形状をなしている。
【0048】
金属導体215は、凹部217の第1のテーパ面217a及び第2のテーパ面217bにより形成される頂部217cを起点として曲げられ、湾曲部213Bが形成される。さらに、第1延出部211及び第2延出部212と第1の引き出し線111aとを熱加締めする際に第1延出部211と第2延出部212とが互いに接近するように変位すると、第1のテーパ面217a及び第2のテーパ面217bは、互いに平行に向かい合う。
【0049】
第1の実施の形態と同様にして、熱加締めにより、第1延出部211及び第2延出部212と第1の引き出し線111aとが溶着し、第1の引き出し線111aと接続部21Baとが、電気的に接続される。
【0050】
本実施の形態によれば、第1の実施の形態について説明した(1)〜(3)の作用及び効果と同様の作用及び効果が得られる。
【0051】
[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態について、
図7を参照して説明する。
図7において、第1の実施の形態について説明したものと実質的に同一の機能を有する構成要素については、共通する符号を付してその重複した説明を省略する。
【0052】
図7は、第3の実施の形態に係る第1のバスリング21Cの接続部21Caの上面図を示し、(a)は接続部21Caを形成する前の状態、(b)は接続部21Caに第1の引き出し線111aを挿入した状態、(c)は熱加締めにより第1の引き出し線111aと接続部21Caとを接続した状態である。
【0053】
本実施の形態における湾曲部213Cは、凹部218,219の形状が第1の実施の形態における湾曲部213の凹部214の形状と異なる。金属導体215は、湾曲部213Cにあたる部分に、湾曲部213Cの径方向の厚みを薄くする内側凹部218及び外側凹部219が形成されている。内側凹部218は第1の引き出し線111a側に、外側凹部219は内側凹部218の反対側に、それぞれ配置される。
【0054】
内側凹部218は、対向する一対の側面(第1の側面218a及び第2の側面218b)、及び第1の側面218aと第2の側面218bとの間に形成された底面218cによって三方を囲まれ、第1の引き出し線111a側に開口している。外側凹部219は、対向する一対の側面(第1の側面219a及び第2の側面219b)、及び第1の側面219aと第2の側面219bとの間に形成された底面219cによって三方を囲まれ、第1の引き出し線111aとは反対側に向かって開口している。
【0055】
内側凹部218を中心にして金属導体215を屈曲(湾曲)させて湾曲部213Cを形成する際、内側凹部218の第1の側面218a及び第2の側面218bは、それぞれ底面218c側を指向する。底面218cは、第1の引き出し線111a側に曲がった曲面となる。一方、外側凹部219の第1の側面219a及び第2の側面219bは、それぞれ湾曲部213Cの径方向外方に指向する。底面219cは、第1の引き出し線111a側に曲がった曲面となる。
【0056】
第1の実施の形態と同様にして、熱加締めにより、第1延出部211及び第2延出部212と第1の引き出し線111aとが溶着し、第1の引き出し線111aと接続部21Caとが、電気的に接続される。
【0057】
本実施の形態によれば、第1の実施の形態について説明した(1)〜(3)の作用及び効果と同様の作用及び効果が得られる。なお、第1のバスリング21Cは、金属導体215を第1のバスリング21Cにおける径方向の内側及び外側から均等に潰すことにより、内側凹部218及び外側凹部219が形成されている。一方、第1の実施の形態に係る第1のバスリング21は、金属導体215を第1のバスリング21における径方向の内側から潰すことにより、凹部214が形成されている。したがって、第1の実施の形態における湾曲部213に対応する部分の金属導体215の面積に比べて、本実施の形態における湾曲部213Cに対応する部分の金属導体215の面積を大きく取ることが可能である。これにより、湾曲部213Cの強度を保つことが可能となり、クラックの発生の抑制につながる。
【0058】
(実施の形態のまとめ)
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
【0059】
[1]環状に配置された複数のティース(110)に巻き回された複数相の巻線(111,112,113)に対して集配電を行う環状のバスリング(第1〜第3のバスリング21〜23)を備え、前記バスリング(第1〜第3のバスリング21〜23)は、線状の導電部材(金属導体215)を屈曲することにより、前記巻線(111,112,113)の端部に接続される複数の端子部(接続部21a,22a,23a)と、前記複数の端子部(接続部21a,22a,23a)を周方向に接続する複数の円弧部(21b,22b,23b)とが形成され、前記複数の端子部(接続部21a,22a,23a)は、前記円弧部(21b,22b,23b)の径方向に延出されて前記巻線(111,112,113)の端部を挟む一対の延出部(第1延出部211,第2延出部212)と、前記一対の延出部(第1延出部211,第2延出部212)の間に形成された湾曲部(213)とを有し、前記導電部材(金属導体215)は、前記湾曲部(213)にあたる部分に、前記湾曲部(213)の径方向の厚みを薄くする凹部(214)が形成され、前記端子部(接続部21a,22a,23a)と前記巻線(111,112,113)の端部とは、前記延出部(第1延出部211,第2延出部212)に前記巻線(111,112,113)の端部が挟まれた状態で前記延出部(第1延出部211,第2延出部212)が加締められることにより接続される集配電リング(2)。
【0060】
[2]前記凹部(214)は、前記導電部材(金属導体215)を前記湾曲部(213)の径方向に潰して形成されている、[1]に記載の集配電リング(2)。
【0061】
[3]前記一対の延出部(第1延出部211,第2延出部212)と前記巻線(111,112,113)の端部とは、熱加締めにより接続されている、[1]又は[2]に記載の集配電リング(2)。
【0062】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【0063】
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、中性相バスリング20の接続部20aが円弧部20bの径方向外側に向かって延出していたが、これに限らず、例えば中性相バスリング20及び第1〜第3のバスリング21〜23の接続部すべてが円弧部の径方向内側または外側に向かって延出していてもよい。
【0064】
また、上記実施の形態では、第1〜第3のバスリング21〜23は、その一部が絶縁体で覆われ、中性相バスリング20は裸線のままであったが、これに限らず、例えばすべてのバスリングが裸線である必要はなく、第1〜第3のバスリング21〜23及び中性相バスリング20のうち何れか1つのバスリングが裸線でもよい。
【0065】
また、上記第1の実施の形態及び第2の実施の形態では、凹部214,217は、湾曲部213,213Bの径方向内側(第1の引き出し線111a側)に形成されていたが、これに限らず、湾曲部213,213Bの径方向外側に形成されていてもよい。
【0066】
また、上記実施の形態では、金属導体215は、その断面が丸型であったが、これに限らず、例えば平型でもよい。