特許 7600408 小寸法バスバーアセンブリ

(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】2024-12-06

(45)【発行日】2024-12-16

(54)【発明の名称】小寸法バスバーアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/52 20060101AFI20241209BHJP

   H02K 3/50 20060101ALI20241209BHJP

   H01R 39/36 20060101ALI20241209BHJP

【ＦＩ】

H02K3/52 E

H02K3/50 A

H01R39/36

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2023539931

(86)(22)【出願日】2021-12-14

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-17

(86)【国際出願番号】 US2021063240

(87)【国際公開番号】W WO2022159207

(87)【国際公開日】2022-07-28

【審査請求日】2023-06-28

(31)【優先権主張番号】17/152,112

(32)【優先日】2021-01-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】515009952

【氏名又は名称】シェフラー テクノロジーズ アー・ゲー ウント コー． カー・ゲー

【氏名又は名称原語表記】Ｓｃｈａｅｆｆｌｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＡＧ ＆ Ｃｏ． ＫＧ

【住所又は居所原語表記】Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓｔｒ． １－３， ９１０７４ Ｈｅｒｚｏｇｅｎａｕｒａｃｈ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】ザカリー グナバー

(72)【発明者】

【氏名】マイケル コーナー

(72)【発明者】

【氏名】ジェレミー ヴァンニ

【審査官】服部 俊樹

(56)【参考文献】

【文献】特許第５３５４０９０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１７－２０８８７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０５４２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１４５２７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／１７０２７６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ３／５２

Ｈ０２Ｋ ３／５０

Ｈ０１Ｒ ３９／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

略円形のキャリアと、
複数の導体であって、前記キャリア内で円弧を描くように配置され、前記複数の導体のそれぞれの少なくとも一部分が前記キャリアから半径方向に露出して接点部位を画定する、複数の導体と、
を含み、
前記接点部位は、前記複数の導体の円弧状の部分が半径方向外向きまたは半径方向内向きのいずれかの方向に変形することで前記キャリアから半径方向にはみ出る前記導体の側面によって形成される、バスバーアセンブリ。

【請求項2】

前記複数の導体は、第１の相導体と、第２の相導体と、第３の相導体と、中性導体と、を含む、請求項１に記載のバスバーアセンブリ。

【請求項3】

前記第１の相導体および前記第２の相導体は、前記キャリアの軸に対して垂直に延びる第１の軸平面内に配置されている、請求項２に記載のバスバーアセンブリ。

【請求項4】

前記第３の相導体および前記中性導体は、前記キャリアの前記軸に対して垂直に延びる第２の軸平面内に配置され、前記第２の軸平面は、前記第１の軸平面からずれている、請求項３に記載のバスバーアセンブリ。

【請求項5】

前記第１の相導体、前記第２の相導体、前記第３の相導体、および前記中性導体はそれぞれ、所定数量の接点部位を画定し、
前記中性導体の前記接点部位の所定数量は、前記第１の相導体、前記第２の相導体、または前記第３の相導体の前記接点部位の所定数量のいずれよりも多い、請求項２に記載のバスバーアセンブリ。

【請求項6】

前記中性導体は、前記中性導体の前記接点部位が前記キャリアの半径方向内面に画定されるように配置されている、請求項２に記載のバスバーアセンブリ。

【請求項7】

前記キャリアは、前記複数の導体の周りに前記キャリアをモールドすることにより形成されている、請求項１に記載のバスバーアセンブリ。

【請求項8】

前記キャリアは、複数のリテーナを含み、前記複数のリテーナのそれぞれは、電線を保持するような寸法に形成されている、請求項１に記載のバスバーアセンブリ。

【請求項9】

前記複数のリテーナは、前記キャリアの半径方向内面、または半径方向外面のうちの少なくとも一方に沿って配置されている、請求項８に記載のバスバーアセンブリ。

【請求項10】

前記複数のリテーナは、半径方向に配向したスロットを画定する第１のセットのリテーナと、周方向に配向したスロットを画定する第２のセットのリテーナと、を含む、請求項８に記載のバスバーアセンブリ。

【請求項11】

前記複数の導体はそれぞれ、正方形の断面輪郭を有する、請求項１に記載のバスバーアセンブリ。

【請求項12】

前記複数の導体のうちの２つの導体からなる第１のセットは、半径方向において互いに重なっており、前記複数の導体のうちの２つの導体からなる第２のセットは、２つの導体からなる前記第１のセットから軸方向に離間しているとともに、前記半径方向において互いに重なっている、請求項１に記載のバスバーアセンブリ。

【請求項13】

前記複数の導体のそれぞれは、所定の軸方向厚さ（ｔ）を有し、前記キャリアは、全体軸方向厚さ（Ｔ）を有し、前記所定の軸方向厚さ（ｔ）は、前記全体軸方向厚さ（Ｔ）の４０％未満である、請求項１に記載のバスバーアセンブリ。

【請求項14】

前記複数の導体のうちの少なくとも３つの導体の少なくとも１つの末端が、前記キャリアから半径方向外側に延びている、請求項１に記載のバスバーアセンブリ。

【請求項15】

円弧を描くように配置された複数の導体であって、
半径方向において互いに重なった、前記複数の導体のうちの２つの導体からなる第１のセットと、
２つの導体からなる前記第１のセットから軸方向に離間しているとともに、前記半径方向において互いに重なった、前記複数の導体のうちの２つの導体からなる第２のセットと、を含む、複数の導体と、
略円形のキャリアであって、前記キャリアの半径方向内面、および前記キャリアの半径方向外面において、前記複数の導体の一部分が露出して電気接点部位を画定するように、前記複数の導体の周りにモールドされた、キャリアと、
を含み、
前記電気接点部位は、前記複数の導体の円弧状の部分が半径方向外向きまたは半径方向内向きのいずれかの方向に変形することで前記キャリアから半径方向にはみ出る前記導体の側面によって形成される、バスバーアセンブリ。

【請求項16】

前記複数の導体はそれぞれ、正方形の断面輪郭を有する、請求項１５に記載のバスバーアセンブリ。

【請求項17】

前記キャリアは、複数のリテーナを含み、前記複数のリテーナのそれぞれは、電線を保持するような寸法に形成されている、請求項１５に記載のバスバーアセンブリ。

【請求項18】

前記複数のリテーナは、前記キャリアの半径方向内面、または半径方向外面のうちの少なくとも一方に沿って配置されている、請求項１７に記載のバスバーアセンブリ。

【請求項19】

前記複数のリテーナの各リテーナは、前記複数の導体の少なくとも１つの接点部位と、周方向において重なり合っている、請求項１７に記載のバスバーアセンブリ。

【請求項20】

前記複数の導体のうちの少なくとも３つの導体の少なくとも１つの末端が、前記キャリアから半径方向外側に延びている、請求項１５に記載のバスバーアセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、開示全体が参照により本明細書に組み込まれている、２０２１年１月１９日出願の米国非仮特許出願第１７／１５２，１１２号に対する優先権を主張するものである。

【0002】

本開示は、バスバーアセンブリに関する。

【背景技術】

【0003】

電気モータは、大略的に、固定子と、回転子と、その他のコンポーネントと、を含む。そのようなコンポーネントの１つは、固定子との電気的インターフェースを提供するバスバーまたはコンタクトキャリアである。電気モータのさまざまな形状およびサイズに基づいて、バスバーは、さまざまな形状、サイズ、および構成をとることができる。

【0004】

より効率的な電気モータ設計を提供したいという一般的な要望、ならびに製造が比較的簡単で費用対効果の高い小寸法である設計を提供したいという要望が存在している。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

キャリアと、複数の導体であって、複数の導体のそれぞれの少なくとも一部分が半径方向に露出し、電気接点部位を画定するように、キャリア内に配置された、複数の導体と、を含む、バスバーアセンブリが開示される。キャリアは、複数の導体の周りにキャリアを成形することによって形成することができる。

【0006】

導体は、第１の相導体と、第２の相導体と、第３の相導体と、中性導体と、を含むことができる。第１の導体および第２の導体は、キャリアの軸に対して垂直に延びる第１の軸平面内に配置されることができ、第３の導体および中性導体は、キャリアの軸に対して垂直に延びる第２の軸平面内に配置されることができる。

【0007】

第１の相導体、第２の相導体、第３の相導体、および中性導体はそれぞれ、所定数量の電気接点部位を画定し、中性導体は他の導体よりも多くの電気接点部位を有する。

【0008】

一実施形態では、中性導体は、中性導体の接点がキャリアの半径方向内側に画定されるように配置される。

【0009】

キャリアは、電線を保持するようにそれぞれが寸法決めされ、または構成された複数のリテーナを含むことができる。リテーナは、キャリアの半径方向内面または半径方向外面のうちの少なくとも一方に沿って配置される。複数のリテーナは、半径方向に配向したスロットを画定する第１のセットのリテーナと、周方向に配向したスロットを画定する第２のセットのリテーナと、を含む。

【0010】

一態様では、導体はそれぞれ、正方形の輪郭を有する。

【0011】

追加的な実施形態が、本明細書に開示される。

【0012】

前述の概要および以下の詳細な説明は、本開示の好ましい実施形態を示す添付の図面と併せて読むときに、より良好に理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】一態様によるバスバーアセンブリの断面を通るバスバーアセンブリの斜視図である。

【図2】固定子アセンブリを実装した図１のバスバーアセンブリを示す図である。

【図3】図１のバスバーアセンブリの斜視図である。

【図4】図１のバスバーアセンブリの正面断面図である。

【図5】図１のバスバーアセンブリを上から見た側面断面図である。

【図6】ワイヤリテーナを含むバスバーアセンブリの斜視図である。

【図7】図６のバスバーアセンブリの正面断面図である。

【図8】図７に示される領域とは異なる領域における、図６のバスバーアセンブリの別の正面断面図である。

【図9】固定子アセンブリを実装した図６のバスバーアセンブリを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下の説明では、特定の用語が便宜的にのみ使用されており、限定的なものではない。「軸方向に」とは、アセンブリの軸（Ｘ）に沿った方向を指す。「半径方向に」とは、アセンブリの軸（Ｘ）から内向きおよび外向きの方向を指す。「周縁方向に」とは、アセンブリの軸（Ｘ）に対するそれぞれの要素の湾曲部または周縁部に沿って延在する方向を指す。

【0015】

「ａ、ｂ、またはｃのうちの少なくとも１つ」と引用されている項目のリストへの言及（ａ、ｂ、およびｃがリスト化されている項目を表す）は、項目ａ、ｂ、若しくはｃのうちのいずれか１つ、またはそれらの組み合わせを意味する。用語には、上記で具体的に述べた語、その派生語、および類似の重要な語が含まれる。

【0016】

図に示されるように、バスバーアセンブリ１０が開示される。バスバーアセンブリは、大略的に、キャリア１２と、キャリア１２内に配置された複数の導体２０、３０、４０、５０と、を含む。

【0017】

絶縁体としても知られるキャリア１２は、複数の導体２０、３０、４０、５０のそれぞれの少なくとも一部が露出するように（すなわち、完全にカプセル化されていない）複数の導体２０、３０、４０、５０のそれぞれの周りに形成される。キャリア１２は、導体の周りに成形、すなわちオーバーモールドすることができるか、またはキャリア１２が導体の大部分を包み込むかもしくは覆うように他の方法で形成されてもよい。別の態様では、絶縁体またはキャリアは、任意の導体の追加または接合の前にキャリアが別個に形成または製造されるトレイスタイル構成として形成することができる。導体は、すでに形成されたキャリアによって画定されたチャネルの内部に配置または設置されてもよい。導体２０、３０、４０、５０の露出部分は、接触パッドとしても知られる電気接点部位２２、３２、４２、５２を画定する。一態様では、追加の位相端子を導体２０、３０、４０、５０に追加する必要がないため、構成は非対称である。本明細書で使用される際、構成に関して非対称という用語は、入力電流が端子（すなわち、参照番号２４、３４、および４４によって示される位置）から導体に到達し、導体の全長を移動して最終接点部位に到達することを意味する。それとは逆に、対称的な配置では、入力電流と接点部位が端子部位の両側で均等に分割されている必要がある。したがって、対称配置では、端子位置の両側の対称量の巻線に提供される対称量の電流が存在する。

【0018】

図４に示されるように、電気接点部位２２、３２、４２、５２は、導体２０、３０、４０、５０の部分が略円形のプロファイルから曲げられるか、または逸脱して、電気接点部位２２、３２、４２、５２を画定するように半径方向外向きまたは半径方向内向きのいずれかの方向にわずかに変化させることによって形成することができる。

【0019】

一態様では、複数の導体は、第１の相導体２０と、第２の相導体３０と、第３の相導体４０と、中性導体５０と、を含む。例えば、３つの相は、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相に対応することができる。当業者は、本開示に基づいて、相の数および導体の構成が変化し得ることを認識するであろう。

【0020】

一態様では、導体２０、３０、４０、５０はそれぞれ、円周方向に見たときに、正方形のプロファイルを有する。当業者は、導体２０、３０、４０、５０の形状が変化し得、円形または任意の他の形状であり得ることを理解するであろう。

【0021】

図５に示されるように、第１の導体２０および第２の導体３０は、キャリア１２の軸（Ｘ）に対して垂直に延びる第１の軸平面Ｐ１に配置され、第３の導体４０および中性導体５０は、キャリア１２の軸（Ｘ）に対して垂直に延びる第２の軸平面Ｐ２に配置される。換言すれば、第１のセットの導体（すなわち、第１の導体２０および第２の導体３０）は、半径方向に互い積み重ねられ、第２のセットの導体（すなわち、第３の導体４０および中性導体５０）は、第１のセットの導体から軸方向に離間またはオフセットされ、半径方向に互いに積み重ねられる。

【0022】

第１の相導体２０、第２の相導体３０、第３の相導体４０、および中性導体５０はそれぞれ、所定数量の電気接点部位２２、３２、４２、５２を画定する。一態様では、中性導体５０の電気接点部位５２の所定数量は、第１の相導体２０、第２の相導体３０、または第３の相導体４０の電気接点部位の所定数量のいずれよりも多い。当業者は、電気接点部位２２、３２、４２、５２の数量が変化し得ることを認識するであろう。別の態様では、中性接点部位５２の数量は、他の相導体の接点部位２２、３２、４２の全数量の合計に等しくてもよい。

【0023】

一態様では、中性導体５０は、中性導体５０の接点５２がキャリア１２の半径方向内面１４に画定されるように配置される。この構成は、中性導体接点５２がキャリア１２の半径方向外面１６上に画定されるように変更することができる。

【0024】

固定子アセンブリは、図２および図９に大略的に示され、同図には、導体２０、３０、４０、５０の電気接点部位２２、３２、４２、５２と係合するように構成されたワイヤまたは巻線７０が示される。完全に組み立てられた状態では、ワイヤ７０は、導体２０、３０、４０、５０の電気接点部位２２、３２、４２、５２に接続される。例えば、これらの要素間の接続は、レーザー溶接、銀はんだ付け、抵抗溶接、または任意の他の接続形態によって行うことができる。

【0025】

導体２０、３０、４０、５０のそれぞれは、図５に示すように、所定の厚さ（ｔ）を有し、キャリア１２は、第３の軸平面（Ｐ３）と第４の軸平面（Ｐ４）との間に画定される全軸厚（Ｔ_Ａ）を有する。バスバーアセンブリ１０の全体は、第３の軸平面（Ｐ３）と第４の軸平面（Ｐ４）との間で軸方向に拘束される。

【0026】

一実施形態では、導体の厚さ（ｔ）は、導体１２の全体軸方向厚さ（Ｔ_Ａ）の４０％未満である。別の態様では、導体の厚さ（ｔ）は、導体１２の全体軸方向厚さ（Ｔ_Ａ）の２５％～４５％である。一態様では、導体の厚さ（ｔ）は、用途および電流要件、ならびに任意の製造要件の関数である。

【0027】

（少なくとも接点から離れた領域において）正方形のプロファイルを有する導体２０、３０、４０、５０に基づいて、導体２０、３０、４０、５０の厚さ（ｔ）は、半径方向および軸方向で同じである。図５に示すように、一実施形態では、全体半径方向厚さ（Ｔ_Ｒ）もキャリア１２に対して事前に定義され、導体の厚さ（ｔ）は、全体半径方向厚さ（Ｔ_Ｒ）の４０％未満である。別の態様では、導体の厚さ（ｔ）は、全体半径方向厚さ（Ｔ_Ｒ）の２５％～４５％である。一態様では、厚さ（Ｔ_Ａ）および（Ｔ_Ｒ）は、厚さ（ｔ）および電気絶縁要件の関数である。

【0028】

当業者は、キャリア１２および導体２０、３０、４０、５０の寸法が変化し得ることを理解するであろう。本開示は、概して、バスバーアセンブリ１０の軸方向および半径方向に小寸法である構成を提供する。

【0029】

図２に示すように、第１、第２、および第３の導体２０、３０、４０の端部２４、３４、４４は、端子２５、３５、４５を含むことができる。第１、第２、および第３の導体２０、３０、４０の端部２４、３４、４４は、完全に半径方向に延び、キャリア１２から半径方向外側に延びる。一態様では、端子は、導体自体から作成または形成することができる。換言すれば、別個の端末コンポーネントまたは要素を必要としなくてもよい。

【0030】

図６～図９に示されるように、キャリアは、電線７０を適所に保持するようにそれぞれ構成または寸法決めされた複数のリテーナ６０を含むことができる。一態様では、リテーナは、製造または組み立て中にワイヤ７０を適所に保持するように構成されている。図６～図９のキャリア１２は、その他の点では図１～図５のキャリア１２と同一である。リテーナ６０は、さまざまな構成および形状で形成することができ、キャリア１２に沿うさまざまな場所に位置することができる。一態様では、複数のリテーナ６０は、キャリア１２の半径方向内面１４、または半径方向外面１６のうちの少なくとも一方に沿って配置されている。一実施形態では、リテーナ６０は、キャリア１２の半径方向内面１４と半径方向外面１６の両方に設けられる。

【0031】

一態様では、複数のリテーナ６０は、半径方向に配向したスロット６４を画定する第１のセットのリテーナ６２と、周方向に配向したスロット６８を画定する第２のセットのリテーナ６６と、を含む。当業者が本開示に基づいて理解するように、リテーナ６０の特定の形状、位置、および数量は変更可能である。図面に示されるように、リテーナ６０はそれぞれ、電気接点部位２２、３２、４２、５２のうちの少なくとも１つと円周方向に重なり合う。一態様では、リテーナ６０は、（図９に示すように）円周方向に２つの電気接点部位に直接隣接し、軸方向に別の電気接点部位に直接隣接して配置される。換言すれば、リテーナ６０は、それらが電気接点部位によって少なくとも３つの側面で取り囲まれるように配置され得る。

【0032】

このように本開示を詳細に説明してきたが、多くの物理的な変更は、そのうちのいくつかのみが実施形態の詳細な説明に例示されているが、実施形態内に具現化されている本発明の概念および原理を変更することなく行うことができることが理解され、かつ当業者には明らかであろう。

【0033】

また、好ましい実施形態の一部のみを組み込んだ多数の実施形態が可能であり、これらの部分に関しては、実施形態内で具現化された本発明の概念および原理を変更しないことを理解されたい。

【0034】

したがって、本実施形態および任意選択的な構成は、すべての点において例示的および／または説明的なものであり、制限的なものではないとみなされ、実施形態の範囲は、前述の説明ではなく、添付の特許請求の範囲によって示されるものであり、したがって、当該特許請求の範囲の目的およびその等価物の範囲内に入るすべての代替の実施形態および本実施形態への変更は、当該特許請求の範囲に包含されるものとする。

【符号の説明】

【0035】

１０ バスバーアセンブリ
１２ キャリア
１４ キャリアの半径方向内面
１６ キャリアの半径方向外面
２０ 第１の相導体
２２ 第１の相導体電気接点部位
２４ 第１の相導体端
２５ 第１の相導体端子
３０ 第２の相導体
３２ 第２の相導体電気接点部位
３４ 第２の相導体端
３５ 第２の相導体端子
４０ 第３の相導体
４２ 第３の相導体電気接点部位
４４ 第３の相導体端
４５ 第３の相導体端子
５０ 中性導体
５２ 中性導体電気接点部位
６０ リテーナ
６２ 第１のセットのリテーナ
６４ スロット
６６ 第２のセットのリテーナ
６８ スロット
７０ ワイヤ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】