(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0013】
[第1の実施の形態]
図1は、本実施の形態に係るモータ装置を示す斜視図である。
図2(a)はモータ装置の平面図、
図2(b)は側面図である。
図2(b)では、破断線で囲まれた破断領域の内側にモータ本体部の内部における断面を示している。
【0014】
このモータ装置1は、モータ2と、モータ2のモータ巻線3と端子台4との間を接続する複数(本実施形態では3つ)の接続部材5とを備えて構成されている。モータ2は、有底円筒状のモータケース20と、モータケース20に収容された環状のステータコア21と、ステータコア21の内側に配置されたロータ22と、ロータ22の中心部を貫通してロータ22と一体に回転可能に支持されたモータシャフト23と、モータケース20の開口部を覆うモールド樹脂からなる蓋部材24とを有している。
【0015】
モータ装置1は、例えば車両の走行用の駆動源として用いられ、図示しない車体の支持部に支持されている。また、端子台4には一端部がインバータに接続された図略のワイヤハーネスが接続され、端子台4においてワイヤハーネスの他端部と接続部材5とが電気的に接続される。インバータから出力されるモータ電流は、ワイヤハーネス及び接続部材5を介してモータ2に供給される。端子台4は、図示しない車体の端子台固定部に固定されている。
【0016】
3つの接続部材5は、それぞれがモータ巻線3に溶着によって接続されている。また、3つの接続部材5は、それぞれが同じ形状に形成されているが、以降の説明においてこれらを区別する必要がある場合には、それぞれの接続部材5を、第1の接続部材5A、第2の接続部材5B、及び第3の接続部材5Cとして説明する。
【0017】
ステータコア21は、鋼材等の磁性材料からなる。ステータコア21には、ロータ22に向かって内方に突出する複数のティース211が設けられ、複数のティース211のそれぞれにモータ巻線3が巻き回されている。本実施の形態では、モータ巻線3が断面矩形状の平角電線からなる。より具体的には、モータ巻線3は、銅からなる導体の外周面にエナメルからなる絶縁被覆層が形成された平角絶縁電線である。モータ巻線3はその一部が蓋部材24からモータケース20の外部に露出して、蓋部材24にモールドされている。
【0018】
ロータ22は、モータシャフト23を挿通させる貫通孔が形成された円筒状のロータコア221と、ロータコア221の外周部に配置された磁石222とを有している。磁石222にはS極及びN極が交互に位置するように複数の磁極が設けられている。モータシャフト23は、図略の軸受によってモータケース20に回転可能に支持されている。
【0019】
図3は、モータ巻線3によって形成されるモータ2における電気回路の構成例を示す回路図である。本実施の形態では、モータ2が三相交流モータであり、モータ巻線3は、U相巻線3uと、V相巻線3vと、W相巻線3wとからなる。U相巻線3u、V相巻線3v、及びW相巻線3wは、それぞれの中央部において中性点3nに接続されている。U相巻線3uの一方の端部31u及び他方の端部32uには、U相電流が供給される。V相巻線3vの一方の端部31v及び他方の端部32vには、V相電流が供給される。W相巻線3wの一方の端部31w及び他方の端部32wには、W相電流が供給される。
【0020】
図4は、モータ装置1における接続部材5の周辺部を示す
図1の部分拡大図である。
図5は、接続部材5を示し、(a)は平面図、(b)及び(c)は側面図である。
【0021】
U相巻線3uの端部31u,32u、V相巻線3vの端部31v,32v、及びW相巻線3wの端部31w,32wは、蓋部材24から露出して、それぞれ接続部材5に接続されている。より詳細には、U相巻線3uの端部31u,32uは第1の接続部材5Aに接続され、V相巻線3vの端部31v,32vは第2の接続部材5Bに接続され、W相巻線3wの端部31w,32wは第3の接続部材5Cに接続されている。これら各部における接続は、例えばヒュージング(熱加締め)やTIG(Tungsten Inert Gas)溶接によって行われている。ただし、接続部材5とモータ巻線3との接続方法は、これに限らない。
【0022】
接続部材5は、端子台4に接続される端子部50と、モータ巻線3に接続される巻線接続部52と、端子部50と巻線接続部52との間に延在する延在部51とを備えている。本実施の形態では、端子部50が圧着端子500からなり、延在部51及び巻線接続部52は、断面円形状の銅等の導体からなる単線を塑性変形させてなる。圧着端子500は、端子台4に例えばボルトによって固定される固定部501と、延在部51の一端(巻線接続部52とは反対側の端部)に加締め固定される圧着部502とを有している。
【0023】
本実施の形態では、延在部51が導体のみからなる。ここで、「導体のみからなる」とは、延在部51が例えば樹脂からなる絶縁部材によって被覆されておらず、外部に露出した状態をいう。これにより、延在部51を塑性変形させるための外力が直接的に延在部51を構成する導体に加わり、延在部51を精度よく塑性変形させることができる。なお、延在部51の表面には、絶縁のためのエナメル被膜が形成されていてもよい。また、延在部51を塑性変形させても破損が生じない程度の十分な強度を有する絶縁材料を用いる場合には、延在部51を樹脂からなる絶縁部材により被覆してもよい。すなわち、延在部51は、導体、及びこの導体を被覆する樹脂からなる絶縁部材を含んでもよい。延在部51を樹脂からなる絶縁部材により被覆すれば、接続部材5同士の短絡等を確実に防止することができる。
【0024】
接続部材5を構成する単線の直径は、1.5mm以上8.0mm以下であることが望ましく、より望ましくは2.0mm以上6.0mm以下である。この直径にすることにより、接続部材5を所定形状に保持しておくことが可能である。これにより、接続部材5を可撓性を有する例えば撚線により構成した場合と比較して、モータの振動による接続部材5の振動を抑制することができ、巻線接続部52とモータ巻線3との接続部に発生する応力を低減することが可能である。そして、この応力の低減により、巻線接続部52がモータ巻線3から外れてしまうことを抑制できる。
【0025】
図5に示すように、延在部51は、端子部50と巻線接続部52との間の少なくとも1箇所において円弧状に湾曲している。より具体的には、延在部51は、円弧状に湾曲した湾曲部510と、湾曲部510の端子部50側において直線状に延在する第1直線部511と、湾曲部510の巻線接続部52側において直線状に延在する第2直線部512とを一体に有している。第1直線部511及び第2直線部512は、モータ2の径方向に対して互いに逆方向に傾斜している。つまり、延在部51は、湾曲部510を屈曲点としてU字状乃至V字状に形成されている。
【0026】
延在部51は、湾曲部510において押しつぶされ、湾曲部510おける径方向の導体幅W
1は、塑性変形前の単線の直径φ(φ=第1直線部511及び第2直線部512の直径D
1,D
2)よりも狭い。また、延在部51は、湾曲部510における径方向に直交する方向の導体幅W
2が、塑性変形前の単線の直径φよりも広い。すなわち、延在部51は、W
1<φ<W
2の関係を満たすように形成されている。
【0027】
湾曲部510おける径方向の導体幅W
1は、塑性変形前の単線の直径φの10%以上90%以下であることが望ましい(0.1×φ<W
1<0.9×φ)。導体幅W
1が直径φの10%未満であると、接続部材5の強度が低くなり、導体幅W
1が直径φの90%を超えると、後述する本実施の形態の効果が得られなくなるためである。また、湾曲部510おける径方向の導体幅W
1は、塑性変形前の単線の直径φの30%以上60%以下であるとより望ましい(0.2×φ<W
1<0.4×φ)。この範囲であれば、接続部材5の強度を適切に保ちつつ、後述する本実施の形態の効果がより顕著になる。
【0028】
また、湾曲部510における径方向に直交する方向の導体幅W
2は、塑性変形前の単線の直径φの1.5倍以上であることが望ましい。より望ましくは、導体幅W
2が塑性変形前の単線の直径φの1.5〜2倍である。このように湾曲部510を形成することにより、湾曲部510におけるモータ電流の電流密度が過大となることを防ぐことができる。
【0029】
巻線接続部52は、モータ巻線3の端部(U相巻線3uの端部31u,32u、V相巻線3vの端部31v,32v、及びW相巻線3wの端部31w,32w)に接続される接続面52aが平面状の平坦面として形成されている。本実施の形態では、第1の接続部材5Aの巻線接続部52にU相巻線3uの端部31u,32uが一括して接続され、第2の接続部材5Bの巻線接続部52にV相巻線3vの端部31v,32vが一括して接続されている。また、第3の接続部材5Cの巻線接続部52にW相巻線3wの端部31w,32wが一括して接続されている。
【0030】
(接続部材5の製造方法)
ここで、
図6を参照して接続部材5の製造方法について説明する。なお、以下に説明する製造手順は、接続部材5の製造手順の一例として示すものであり、本発明に係る接続部材の製造方法を限定するものではない。
【0031】
図6(a)は、接続部材5の延在部51及び巻線接続部52となる素材としての単線9を示す。この単線9は、例えば銅線であり、長手方向に直交する断面が直径φの円形状である。
【0032】
第1工程では、
図6(b)に示すように、単線9の一方の端部9a及び長手方向の中央部9bに圧力をかけて押しつぶし、この圧力方向の厚みを薄くすると共に、圧力方向及び長手方向に直交する方向の幅を広くするように塑性変形させる。
【0033】
第2工程では、
図6(c)に示すように、単線9を屈曲して塑性変形させ、延在部51及び巻線接続部52を形成する。延在部51の湾曲部510は、第1工程において押しつぶされた中央部9bに形成される。また、第1工程において押しつぶされた一方の端部9aは、接続部材5における巻線接続部52となる。
【0034】
第3工程では、延在部51の端部(単線9における他方の端部9c)に圧着端子500の圧着部502を加締め固定する。以上により、接続部材5が製造される。なお、湾曲部510は、単線9を屈曲して塑性変形させた後に径方向に押しつぶすことによって形成してもよい。また、巻線接続部52(一方の端部9a)は、湾曲部510(中央部9b)と同時に押しつぶしてもよく、別工程で押しつぶしてもよい。
【0035】
(本実施の形態の作用及び効果)
本実施の形態によれば、延在部51及び巻線接続部52が断面円形状の単線を塑性変形して形成されているので、撚線を用いた場合に比較して振動による振れを抑制することができる。また、温度変化に伴う導体の膨張及び収縮や、巻線接続部52に接続されるモータ巻線3の端部(U相巻線3uの端部31u,32u、V相巻線3vの端部31v,32v、及びW相巻線3wの端部31w,32w)と端子台4との相対的な位置関係の変動による影響を吸収することが可能となる。
【0036】
より具体的には、接続部材5が温度上昇により膨張すると、
図7(a)に示す初期状態(常温時)から
図7(b)に示すように変形し、接続部材5が温度低下により収縮すると、
図7(c)に示すように変形する。なお、
図7では、説明のために膨張及び収縮量を誇張して表現している。これにより、巻線接続部52とモータ巻線3の端部との接続部に掛かるストレスが緩和される。以下、この本実施の形態の作用及び効果を比較例との比較によって説明する。
【0037】
(比較例1)
図8は、比較例1に係る接続部材7をモータ2と共に示す斜視図である。
図9(a)は、接続部材7の周辺部を拡大して示す
図6の一部拡大図であり、
図9(b)は接続部材7の平面図、
図9(c)は接続部材7の側面図である。
【0038】
この接続部材7は、第1の実施の形態に係る接続部材5と同様、圧着端子700からなる端子部70と、断面円形状の単線を塑性変形させてなる延在部71及び巻線接続部72とを有しているが、延在部71及び巻線接続部72の形状が第1の実施の形態に係る接続部材5の延在部51及び巻線接続部52の形状とは異なっている。
【0039】
より詳細には、比較例1に係る接続部材7の延在部71は、端子部70側の端部及び巻線接続部72側の端部に直角に屈曲された2つの屈曲部71a,71bを有し、これら両屈曲部71a,71bの間の直線部71cがモータ2の径方向に沿って延在している。端子部70は図略の端子台に固定され、巻線接続部72はモータ2のモータ巻線3に溶着によって接続されている。
【0040】
この接続部材7が例えばモータ電流のジュール熱による温度上昇によって膨張すると、延在部71の直線部71cが長手方向に伸長することにより、端子部70と巻線接続部72との間の距離が拡大するように変形する。端子部70は端子台にボルトによって固定されるので、熱膨張による延在部71の変形によって巻線接続部72とモータ巻線3との接続部にストレスが掛かり、この接続部に亀裂や破断が発生してしまうおそれがある。
【0041】
また、このような亀裂等の発生は、温度上昇による膨張のみならず、温度低下による収縮によっても発生し得る。また、例えば車両の振動等によるモータ2と端子台との間の距離の変動によっても同様に発生し得る。
【0042】
(比較例2)
図10(a)は、比較例2に係る接続部材8とモータ2のモータ巻線3の端部との接続部の周辺を示す斜視図、
図10(b)は、接続部材8の平面図、
図10(c)は接続部材8の側面図である。
【0043】
この接続部材8は、第1の実施の形態に係る接続部材5と同様、圧着端子800からなる端子部80と、断面円形状の単線を塑性変形させてなる延在部81及び巻線接続部82とを有し、延在部81が第1直線部811と第2直線部812との間に湾曲部810を有しているが、この湾曲部810が押しつぶされておらず、湾曲部810の径方向の導体幅W
3が塑性変形前の単線の直径φと同等となっている。
【0044】
この比較例2に係る接続部材8によっても、比較例1に係る接続部材7と同様に、温度変化に伴う導体の膨張及び収縮や、モータ巻線3の端部と端子台との相対的な位置関係の変動によって、巻線接続部82とモータ巻線3の端部との接続部に亀裂や破断が発生してしまうおそれがある。
【0045】
一方、本実施の形態に係る接続部材5では、湾曲部510おける径方向の導体幅が薄くなるように圧延されているので、この湾曲部510が比較的容易に変形し、延在部51が熱によって膨張しても、この膨張によって発生する応力が湾曲部510の変形によって吸収される。
【0046】
つまり、本実施の形態に係る接続部材5では、延在部51が膨張すると、
図7(b)に示すように、第1直線部511と第2直線部512とがなす角度α
1が常温時における角度α
0よりも小さくなるように湾曲部510が変形し、巻線接続部52とモータ巻線3との接続部に掛かるストレスを緩和する。
【0047】
また、温度低下によって接続部材5の延在部51が収縮した場合には、
図7(c)に示すように、第1直線部511と第2直線部512とがなす角度α
2が常温時における角度α
0よりも大きくなるように湾曲部510が変形し、巻線接続部52とモータ巻線3との接続部に掛かるストレスを緩和する。
【0048】
またさらに、振動等によってモータ巻線3の端部と端子台4との相対的な位置関係が変動した場合にも、湾曲部510の変形によって第1直線部511と第2直線部512とがなす角度が比較例1に係る接続部材7及び比較例2に係る接続部材8よりも柔軟に変化し、巻線接続部52とモータ巻線3との接続部に掛かるストレスを緩和する。
【0049】
これにより、巻線接続部52とモータ巻線3との接続部に亀裂や破断が発生することを防止することが可能となる。
【0050】
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態に係る接続部材6について説明する。
図11(a)は、本実施の形態に係る接続部材6とモータ2のモータ巻線3の端部との接続部の周辺を示す斜視図、
図11(b)は、接続部材6の平面図、
図11(c)は接続部材6の側面図である。
【0051】
この接続部材6は、第1の実施の形態に係る接続部材5と同様、圧着端子600からなる端子部60と、断面円形状の単線を塑性変形させてなる延在部61及び巻線接続部62とを有し、延在部61が第1直線部611と第2直線部612との間に湾曲部610を有しているが、巻線接続部62の形状が第1の実施の形態に係る接続部材5の巻線接続部52の形状とは異なる。また、第2の実施の形態に係る接続部材6の湾曲部610は、第1の実施の形態に係る接続部材5と同様に、その径方向の導体幅W
4が塑性変形前の単線の直径φよりも狭くなっている。
【0052】
本実施の形態に係るモータ2は、モータケース20の内部でU相巻線3uの一方の端部31uに他方の端部32uが接続(短絡)され、一方の端部31uが蓋部材24から突出してモータケース20の外部に露出している。巻線接続部62は、一方の端部31uと平行に、モータ2の軸線方向に沿うように形成され、一方の端部31uに溶着によって接続されている。
【0053】
同様に、V相巻線3vの一方の端部31vに他方の端部32vが接続され、一方の端部31vが蓋部材24から突出してモータケース20の外部で接続部材6の巻線接続部62に接続されている。また同様に、W相巻線3wの一方の端部31wに他方の端部32wが接続され、一方の端部31wが蓋部材24から突出してモータケース20の外部で接続部材6の巻線接続部62に接続されている。
【0054】
本実施の形態に係る接続部材6によっても、第1の実施の形態に係る接続部材5を用いた場合と同様の作用及び効果が得られる。
【0055】
(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。
【0056】
[1]モータ巻線(3)と端子台(4)との間を接続するモータ用接続部材(5,6)であって、前記端子台(4)に接続される端子部(50,60)と、前記モータ巻線(3)に接続される巻線接続部(52,62)と、前記端子部(50,60)と前記巻線接続部(52,62)との間に延在する延在部(51,61)とを備え、前記延在部(51,61)は、断面円形状の単線を塑性変形させてなり、前記端子部(50,60)と前記巻線接続部(52,62)との間の少なくとも1箇所において円弧状に湾曲し、前記湾曲した部分における径方向の導体幅(W
1,W
4)が、前記塑性変形前の前記単線の直径よりも狭い、モータ用接続部材(5,6)。
【0057】
[2]前記延在部(51)は、前記湾曲した部分における前記径方向に直交する方向の導体幅(W
2)が、前記塑性変形前の前記単線の直径よりも広い、[1]に記載のモータ用接続部材(5,6)。
【0058】
[3]前記巻線接続部(52,62)は、前記モータ巻線(3)に溶着によって接続される、[1]又は[2]に記載のモータ用接続部材(5,6)。
【0059】
[4]前記延在部(51,61)は、導体のみからなる、[1]乃至[3]の何れか1つに記載のモータ用接続部材(5,6)。
【0060】
[5]前記延在部(51,61)は、導体及び前記導体を被覆する樹脂からなる絶縁部材を含む、[1]乃至[3]の何れか1つに記載のモータ用接続部材(5,6)。
【0061】
[6][1]乃至[3]の何れかに記載のモータ用接続部材(5,6)と、前記巻線接続部(52,62)に前記モータ巻線(3)が接続されたモータ(2)と、を備えたモータ装置(1)。
【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】
また、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、端子台4がモータ装置1とは別個に車体に対して固定される場合について説明したが、端子台4は、例えばモータ2のモータケース20に固定されていてもよい。
【0064】
また、上記第1の実施の形態では、接続部材5の端子部50が圧着端子500からなる場合について説明したが、これに限らず、単線9の他方の端部9cをリング状に曲げることにより、端子部50を形成してもよい。第2の実施の形態に係る接続部材6についても同様である。
【0065】
また、上記実施の形態では、モータ装置1が車両の走行用の駆動源として用いられる場合について説明したが、モータ装置1の用途には特に制限はない。
【0066】
またさらに、上記実施の形態では、モータ2が三相交流モータである場合について説明したが、これに限らず、様々な形式のモータに本発明を適用することが可能である。また、モータのステータにおけるティースへのモータ巻線3の巻き方についても特に制限はなく、分布巻きや集中巻き等の様々な巻き方を採用することが可能である。