特許 7367384 モータユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-16

(45)【発行日】2023-10-24

(54)【発明の名称】モータユニット

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/50 20060101AFI20231017BHJP

   H02K 5/00 20060101ALI20231017BHJP

【ＦＩ】

H02K3/50 A

H02K5/00 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019152117

(22)【出願日】2019-08-22

(65)【公開番号】P2021035136

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2022-07-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000232302

【氏名又は名称】ニデック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100188673

【弁理士】

【氏名又は名称】成田 友紀

(74)【代理人】

【識別番号】100179833

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 将尚

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(72)【発明者】

【氏名】福永 慶介

(72)【発明者】

【氏名】小山 崇宣

【審査官】中島 亮

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０２１８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０８３０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３２７１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－００５１７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ３／３０－ ３／５２

Ｈ０２Ｋ ５／００－ ５／２６

Ｈ０２Ｋ １１／００－１１／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータ軸を中心として回転するロータおよび前記ロータの径方向外側に位置するステータを有するモータと、
前記モータに電力を供給するインバータと、
前記モータと前記インバータとを繋ぐバスバーユニットと、
前記モータおよび前記バスバーユニットを収容するハウジングと、を備え、
前記ステータは、
前記モータ軸を中心とする環状のステータコアと、
前記ステータコアに巻き付けられるコイルと、を有し、
前記バスバーユニットは、
導体からなり前記コイルに接続される複数のバスバーと、
前記バスバーを保持するバスバーホルダと、を有し、
前記バスバーホルダは、前記ハウジングの内壁面のうち軸方向一方側を向く固定面に固定され、
前記バスバーホルダは、前記ステータコアの外周面に接触し、
前記バスバーホルダの軸方向他方側を向く第２対向面には凸部が設けられ、
前記固定面には、径方向内側に開口し前記凸部が嵌る凹部が設けられる、
モータユニット。

【請求項2】

前記バスバーホルダは、径方向内側を向き周方向に沿って凹状に湾曲する第１対向面を有し、
前記バスバーホルダは、前記第１対向面において前記ステータコアの外周面に沿って接触する、請求項１に記載のモータユニット。

【請求項3】

前記固定面には、軸方向に沿って延びるネジ穴が設けられ、
前記バスバーホルダには、軸方向に沿って貫通する貫通孔が設けられ、
前記貫通孔には、前記ネジ穴にネジ止めされる固定ネジが挿入される、請求項１又は２に記載のモータユニット。

【請求項4】

前記バスバーホルダは、１つの前記固定ネジで前記ハウジングに固定される、請求項３に記載のモータユニット。

【請求項5】

前記凹部は、径方向に沿って延びる凹溝である、請求項１から４のいずれか一項に記載のモータユニット。

【請求項6】

前記ハウジングには、前記凹溝の延びる方向に沿って貫通するハウジング貫通孔が設けられ、
前記バスバーは、径方向に沿って延び前記ハウジング貫通孔を通り前記インバータに接続される接続端子部を有する、請求項５に記載のモータユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ハイブリッド自動車に搭載されるモータユニットの開発が盛んに行われている。このようなモータユニットは、モータとインバータとこれらを互いに電気的に接続する電力線（バスバー）とを有する（例えば特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－２６８６３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

バスバーによる電力の供給経路が長くなると、電力の損失が大きくなるばかりかモータユニットが大型化する虞がある。そこで、本発明者らは、モータを収容するハウジング内にバスバーおよびバスバーを保持するバスバーホルダを配置し、バスバーを小型化する構成を想到した。また、このような構成において、バスバーホルダの組付け時の位置決め精度を容易に高める方法が求められていた。

【0005】

本発明の一つの態様は、上述の背景に鑑みて、ハウジング内でのバスバーユニットの位置決め精度を高めたモータユニットの提供を目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のモータユニットの一つの態様は、モータ軸を中心として回転するロータおよび前記ロータの径方向外側に位置するステータを有するモータと、前記モータに電力を供給するインバータと、前記モータと前記インバータとを繋ぐバスバーユニットと、前記モータおよび前記バスバーユニットを収容するハウジングと、を備える。前記ステータは、前記モータ軸を中心とする環状のステータコアと、前記ステータコアに巻き付けられるコイルと、を有する。前記バスバーユニットは、導体からなり前記コイルに接続される複数のバスバーと、前記バスバーを保持するバスバーホルダと、を有する。前記バスバーホルダは、前記ハウジングの内壁面のうち軸方向一方側を向く固定面に固定される。前記バスバーホルダは、前記ステータコアの外周面に接触する。

【発明の効果】

【0007】

本発明の一つの態様によれば、ハウジング内でのバスバーユニットの位置決め精度を高めたモータユニットが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、一実施形態のモータユニットの断面模式図である。

【図2】図２は、一実施形態のバスバーホルダおよびハウジングの斜視図である。

【図3】図３は、一実施形態のバスバーホルダをハウジングに組み付ける工程を示す断面図である。

【図4】図４は、一実施形態のモータユニットの側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るモータユニットについて説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

【0010】

以下の説明では、各図に示す本実施形態のモータユニット１が水平な路面上に位置する車両に搭載された場合の位置関係を基に、鉛直方向を規定して説明する。また、図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向は、鉛直方向である。＋Ｚ側は、鉛直方向上側であり、－Ｚ側は、鉛直方向下側である。以下の説明では、鉛直方向上側を単に「上側」と呼び、鉛直方向下側を単に「下側」と呼ぶ。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向と直交する方向であってモータユニット１が搭載される車両の前後方向である。Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向とＺ軸方向との両方と直交する方向であって、車両の左右方向（車幅方向）である。本実施形態において、＋Ｙ側はモータ軸Ｊの軸方向一方側であり、－Ｙ側はモータ軸Ｊの軸方向他方側である。

【0011】

以下の説明において特に断りのない限り、モータ２のモータ軸Ｊに平行な方向（Ｚ軸方向）を単に「軸方向」と呼び、モータ軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、モータ軸Ｊを中心とする周方向、すなわち、モータ軸Ｊの軸周りを単に「周方向」と呼ぶ。

【0012】

以下、本発明の例示的な一実施形態に係るモータユニット１について説明する。
本実施形態のモータユニット１は、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）等、モータを動力源とする車両に搭載され、その動力源として使用される。

【0013】

図１は、モータユニット１の断面模式図である。
モータユニット１は、モータ２と、バスバーユニット５と、ハウジング６と、インバータユニット８と、を備える。なお、モータユニット１は、モータ２の回転を減速して外部に出力する減速装置（図示略）を有していてもよい。

【0014】

＜モータ＞
本実施形態のモータ２は、３相モータである。モータ２は、ハウジング６の内部に収容される。モータ２は、水平方向に延びるモータ軸Ｊを中心として回転するロータ２０と、ロータ２０の径方向外側に位置するステータ３０と、ロータ２０を回転可能に支持する一対のベアリング２６，２７と、を備える。本実施形態のモータ２は、インナーロータ型モータである。

【0015】

ロータ２０は、インバータユニット８からステータ３０に交流電流が供給されることで回転する。ロータ２０は、シャフト２１と、ロータコア２４と、ロータマグネット（図示略）と、を有する。ロータ２０（すなわち、シャフト２１、ロータコア２４およびロータマグネット）は、水平方向かつ車両の幅方向に延びるモータ軸Ｊを中心として回転する。

【0016】

シャフト２１は、モータ軸Ｊを中心として軸方向に沿って延びる。シャフト２１は、モータ軸Ｊを中心として回転する。シャフト２１は、一対のベアリング２６、２７により回転可能に支持される。一対のベアリング２６、２７は、ロータコア２４を挟んでシャフト２１の軸方向両側にそれぞれ位置する。一対のベアリング２６、２７は、ハウジング６に保持される。

【0017】

ロータコア２４は、珪素鋼板を積層して構成される。ロータコア２４は、軸方向に沿って延びる円柱体である。ロータコア２４には、図示略の複数のロータマグネットが固定される。複数のロータマグネットは、磁極を交互にして周方向に沿って並ぶ。

【0018】

ステータ３０は、ステータコア３２と、ステータコア３２に巻き付けられるコイル３１と、ステータコア３２とコイル３１との間に介在するインシュレータ（図示略）とを有する。ステータ３０は、ハウジング６に保持される。

【0019】

ステータコア３２は、モータ軸Ｊを中心とする環状である。ステータコア３２は、環状のヨークの内周面から径方向内方に複数の磁極歯（図示略）を有する。磁極歯の間には、コイル線が掛けまわされる。磁極歯に掛けまわされたコイル線は、コイル３１を構成する。すなわち、コイル３１は、インシュレータを介してステータコア３２に巻き付けられる。コイル３１から延び出るコイル線は、バスバーユニット５のバスバー５０を介してインバータユニット８に接続される。

【0020】

＜ハウジング＞
ハウジング６は、モータ２およびバスバーユニット５を収容する。ハウジング６の内部には、収容空間６０が設けられる。モータ２およびバスバーユニット５は、収容空間６０に位置する。収容空間６０は、モータ２を収容するモータ収容領域６０Ａと、バスバーユニット５を収容するバスバーユニット収容領域６０Ｂと、を有する。バスバーユニット収容領域６０Ｂは、モータ収容領域６０Ａの径方向外側に位置する。

【0021】

ハウジング６は、ハウジング本体６５と閉塞部材６１とを有する。収容空間６０は、ハウジング本体６５と閉塞部材６１とに囲まれた空間である。ハウジング本体６５および閉塞部材６１は、例えばアルミダイカスト製である。

【0022】

ハウジング本体６５は、モータ軸Ｊに沿って延びる筒状部６６と、筒状部６６の一方の開口を塞ぐ底部６７と、を有する。ハウジング本体６５は、モータ２の軸方向に開口する。ハウジング本体６５の開口は、軸方向一方側（＋Ｙ側）を向く。底部６７は、ベアリング２７を保持する。底部６７は、ベアリング２７を介してシャフト２１を支持する。

【0023】

ハウジング本体６５の筒状部６６には、径方向外側に広がる拡張部６６ａが設けられる。拡張部６６ａの内側には、バスバーユニット収容領域６０Ｂが設けられる。すなわち、バスバーユニット５は、拡張部６６ａの内側に配置される。拡張部６６ａには、径方向に貫通するハウジング貫通孔６５ｂが設けられる。すなわち、ハウジング６には、径方向に沿って貫通するハウジング貫通孔６５ｂが設けられる。ハウジング貫通孔６５ｂには、バスバーユニット５のバスバー５０の一部が通過する。

【0024】

閉塞部材６１は、ハウジング本体６５の開口を覆う。閉塞部材６１は、ハウジング本体６５の筒状部に固定される。閉塞部材６１は、軸方向において底部６７と対向する。閉塞部材６１は、ベアリング２６を保持する。閉塞部材６１は、ベアリング２６を介してシャフト２１を支持する。

【0025】

ハウジング６は、収容空間６０を囲む内壁面６０ａを有する。内壁面６０ａには、バスバーユニット５を固定する固定面６０ｂが設けられる。固定面６０ｂは、軸方向一方側（＋Ｙ側）を向く。固定面６０ｂには、軸方向に沿って延びるネジ穴６０ｃが設けられる。固定面６０ｂのネジ穴６０ｃには、バスバーユニット５をネジ止めする固定ネジ５８が挿入される。ハウジング６とバスバーユニット５との固定構造については、後段において詳しく説明する。

【0026】

＜インバータユニット＞
インバータユニット８は、ハウジング６の外側面に固定される。インバータユニット８は、モータ２に電力を供給するインバータ８２と、モータ２を制御する制御部８３と、ケース８０と、を有する。

【0027】

ケース８０は、インバータ８２および制御部８３を収容する。ケース８０には、ケース８０の内外を連通させるケース貫通孔８０ａが設けられる。ケース貫通孔８０ａは、ハウジング貫通孔６５ｂと連なる。バスバーユニット５のバスバー５０の一部は、ハウジング貫通孔６５ｂとケース貫通孔８０ａとを通過して、ハウジング６の内部からケース８０の内部に引き回される。

【0028】

インバータ８２は、図示略の外部装置から供給された直流電流を交流電流に変換してモータ２に供給する。インバータ８２は、例えば、パワー基板、コンデンサ、スイッチング素子などを有する。インバータ８２は、外部電源装置（図示略）に接続される。外部電源装置は、例えば車両に搭載された二次電池である。

【0029】

インバータ８２は、３つの端子８１を有する。端子８１は、ケース８０の内部において、バスバー５０に接続される。すなわち、インバータ８２は、バスバー５０を介してモータ２に接続される。

【0030】

＜バスバーユニット＞
バスバーユニット５は、ハウジング６の内部のバスバーユニット収容領域６０Ｂに配置される。バスバーユニット５は、モータ２とインバータユニット８とを繋ぐ。バスバーユニット５は、３つのバスバー５０と、バスバー５０を保持するバスバーホルダ５５と、を有する。

【0031】

バスバー５０は、導体からなる。３つのバスバー５０は、例えば、モータ２のＵ相、Ｖ相およびＷ相のコイル３１に接続される。また、３つのバスバー５０は、それぞれ、インバータユニット８から延び出る３つの端子８１に接続される。バスバー５０は、インバータユニット８のインバータ８２から出力される交流電流をモータ２に供給する。バスバー５０は、バスバーホルダ５５に固定される。

【0032】

バスバー５０は、バスバー本体部５２と、接続端子部５１と、を有する。バスバー本体部５２は、軸方向に沿って延びる。バスバー本体部５２の軸方向一方側（＋Ｙ側）の端部には、ステータ３０のコイル３１から延び出るコイル線が接続される。

【0033】

バスバー５０の接続端子部５１は、バスバー本体部５２の軸方向他方側（－Ｙ側）の端部から径方向外側に向かって延びる。すなわち、接続端子部５１は、径方向に沿って延びる。接続端子部５１は、ハウジング６に設けられたハウジング貫通孔６５ｂを通りインバータユニット８に接続される。

【0034】

バスバーホルダ５５は、絶縁性の材料からなる。本実施形態において、バスバーホルダ５５は、樹脂材料からなる。バスバーホルダ５５は、３つのバスバー５０を保持する。バスバーホルダ５５は、ハウジング６に固定される。すなわち、バスバーユニット５は、バスバーホルダ５５においてハウジング６に固定される。

【0035】

バスバーホルダ５５は、径方向内側を向く第１対向面５５ａと、軸方向他方側（－Ｙ側）を向く第２対向面５５ｂと、を有する。バスバーホルダ５５は、第２対向面５５ｂにおいて、ハウジング６の固定面６０ｂに接触する。また、バスバーホルダ５５は、第１対向面５５ａにおいて、ステータコア３２の外周面３２ａに接触する。

【0036】

図２は、バスバーホルダ５５およびハウジング６の斜視図である。
バスバーホルダ５５の第１対向面５５ａには、軸方向に沿って延びる溝部５６が設けられている。溝部５６は、バスバーホルダ５５の軸方向一方側（＋Ｙ側）の端面において軸方向一方側に開口する。また、溝部５６の軸方向他方側（－Ｙ側）の端部は、閉塞部５７によってふさがれている。閉塞部５７には、軸方向に沿って貫通する貫通孔５７ａが設けられる。すなわち、バスバーホルダ５５には、軸方向に沿って貫通する貫通孔５７ａが設けられる。貫通孔５７ａには、固定ネジ５８が挿入される。固定ネジ５８は、ハウジング６の固定面６０ｂに設けられたネジ穴６０ｃにねじ止めされることでバスバーホルダ５５をハウジング６に固定する。

【0037】

第２対向面５５ｂには、軸方向他方側に突出する凸条部（凸部）５９が設けられる。凸条部５９は、軸方向他方側（－Ｙ側）に突出し、径方向に沿って延びるリブ状である。また、ハウジング６の固定面６０ｂには、凸条部５９が嵌る凹溝（凹部）６９が設けられる。凹溝６９は、軸方向他方側（－Ｙ側）に凹む。凹溝６９は、径方向に沿って延びる。凹溝６９は、径方向内側に開口する。凹溝６９には、凸条部５９が嵌る。

【0038】

図３は、モータユニット１の組み立て工程であって、バスバーユニット５をハウジング６に組み付ける手順を示す工程の断面模式図である。バスバーユニット５は、凸条部５９を凹溝６９の延びる方向に沿って移動させて挿入した後に、ハウジング６にねじ固定される。

【0039】

本実施形態によれば、バスバーホルダ５５は、ハウジング６の内壁面のうち軸方向一方側を向く固定面６０ｂに１つの固定ネジ５８で固定される。すなわち、バスバーホルダ５５とハウジング６との固定に、固定ネジ５８は、１つのみしか用いられない。このため、モータユニット１の部品点数を削減できる。加えて、組み立て工程において、固定ネジ５８の締結回数を１回のみとすることができ、組み立て工程を簡素化できる。しかしながら、固定ネジ５８を１つのみしか用いない場合、バスバーホルダ５５が、固定ネジ５８周りに回転し、ハウジング６に対するバスバーホルダ５５の位置決めが困難となる虞がある。本実施形態によれば、ハウジング６の凹溝６９にバスバーホルダ５５の凸条部５９が嵌る。このため、バスバーホルダ５５の固定ネジ５８周りの回転が抑制され、バスバーホルダ５５の固定ネジ５８周りの位置決めを容易に行うことができる。

【0040】

本実施形態では、ハウジング６の固定面６０ｂに凹溝６９が設けられ、バスバーホルダ５５の第２対向面５５ｂに凸条部５９が設けられる場合について説明した。しかしながら、固定面６０ｂおよび第２対向面５５ｂのうち何れか一方には凸条部５９が設けられ、他方には凸条部５９が嵌る凹溝６９が設けられていれば、上述の効果を得ることができる。また、凸条部５９は、単に凸部であり、凹溝６９は、凸部が嵌る凹部であれば、上述の効果を得ることができる。

【0041】

本実施形態によれば、凹溝６９は、径方向に沿って延び径方向内側に開口する。このため、バスバーホルダ５５を径方向に移動させることで、凹溝６９に凸条部５９を挿入し嵌め込むことができる。また、本実施形態において、凹溝６９の延びる方向は、ハウジング貫通孔６５ｂの貫通する方向と一致する。すなわち、ハウジング６には、凹溝６９の延びる方向に沿って貫通するハウジング貫通孔６５ｂが設けられる。このため、凹溝６９に凸条部５９を挿入し嵌め込むことで、径方向外側に向かって延びるバスバー５０の接続端子部５１をハウジング貫通孔６５ｂに容易に挿入できる。

【0042】

図４は、モータユニット１の側面図である。図４において、閉塞部材６１の図示を省略する。
コイル３１から延び出る各相のコイル線は、圧着端子３１ａによってまとめられる。また、圧着端子３１ａは、固定孔３２ａａにおいてバスバー５０にねじ止められることで、バスバー５０に接続される。

【0043】

第１対向面５５ａは、周方向に沿って凹状に湾曲する。第１対向面５５ａの曲率半径は、ステータコア３２の外周面３２ａの曲率半径と一致する。バスバーホルダ５５は、第１対向面５５ａにおいて、ステータコア３２の外周面３２ａに沿って接触する。

【0044】

本実施形態によれば、バスバーホルダ５５をモータ２に対して径方向に位置決めすることができる。すなわち、モータ２に対するバスバー５０の位置精度を高めることができる。このため、コイル３１とバスバー５０との接続時に、圧着端子３１ａとバスバー５０との位置合わせが容易となる。さらに、圧着端子３１ａに対するバスバー５０の位置精度を高めることができるため、圧着端子３１ａの固定孔３２ａａの孔径を小さくすることができる。これにより、バスバー５０と圧着端子３１ａとの接触面積を確保しつつ圧着端子３１ａのサイズを小さくすることができる。結果的にモータユニット１を小型化できる。

【0045】

本実施形態において、バスバーホルダ５５は、凹状に湾曲する第１対向面５５ａにおいてステータコア３２の外周面３２ａに接触する。このため、組み立て工程において、バスバーホルダ５５の位置合わせが容易となる。

【0046】

以上に、本発明の実施形態を説明したが、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。

【符号の説明】

【0047】

１…モータユニット、２…モータ、５…バスバーユニット、６…ハウジング、８…インバータユニット、２０…ロータ、３０…ステータ、３１…コイル、３２…ステータコア、３２ａ…外周面、５０…バスバー、５１…接続端子部、５５…バスバーホルダ、５５ａ…第１対向面、５５ｂ…第２対向面、５７ａ…貫通孔、５８…固定ネジ、５９…凸条部（凸部）、６０ａ…内壁面、６０ｂ…固定面、６０ｃ…ネジ穴、６５ｂ…ハウジング貫通孔、６９…凹溝（凹部）、８２…インバータ、Ｊ…モータ軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】