(57)【要約】【課題】３相独立回路を有するＳＲモータにおいて、各相への供給電流を同等にしつつ、モータの軸方向・径方向寸法の増加を抑え得る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１４は、３相の励磁コイル８を備え独立した給電回路２１にて電流が供給されるＳＲモータ１に使用され、円環状のバスバー９を有する。バスバー９は、直径を異にする外側バスバー９ａと内側バスバー９ｂとからなり、径方向に２個並列に配されると共に、軸方向に重ねて配置される。バスバーユニット１４では、正極側バスバー９Ｕ＋,９Ｖ＋,９Ｗ＋が外側、負極側バスバー９Ｕ−,９Ｖ−,９Ｗ−が内側に配され、同相の正・負極側バスバー９Ｕ＋,９Ｕ−等は同じ層に配置される。正極側バスバー９Ｕ＋等と負極側バスバー９Ｕ−等はそれぞれ同じ電気抵抗値を有し、１組の正・負極側バスバーから構成される各相のバスバー９は同じ抵抗値となっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数相の励磁コイルを備え、該励磁コイルに対し独立した回路によって電流が供給されるモータにおいて使用され、同相の前記励磁コイルを電気的に接続し、該励磁コイルに対し電流を供給するバスバーユニットであって、
前記バスバーユニットは、円環状に形成された複数個のバスバーを有し、
前記バスバーは、互いに直径を異にする外側バスバーと内側バスバーとからなり、
前記外側バスバーと前記内側バスバーは、径方向に沿って、同心状に並んで配置されると共に、
前記外側バスバーと前記内側バスバーはそれぞれ、軸方向に沿って、積層して配置されることを特徴とするバスバーユニット。
【請求項２】
複数相の励磁コイルを備え、該励磁コイルに対し独立した回路によって電流が供給されるモータにおいて使用され、同相の前記励磁コイルを電気的に接続し、該励磁コイルに対し電流を供給するバスバーユニットであって、
前記バスバーは、前記励磁コイルの正極側に電気的に接続される正極側バスバーと、前記励磁コイルの負極側に電気的に接続される負極側バスバーと、からなり、
前記正極側バスバーと前記負極側バスバーは、径方向に沿って、同心状に並んで配置されると共に、
前記バスバーのうち径方向外側に配置されたものと、前記バスバーのうち径方向内側に配されたものはそれぞれ、軸方向に沿って、積層して配置されることを特徴とするバスバーユニット。
【請求項３】
請求項２記載のバスバーユニットにおいて、
同相の前記正極側バスバーと前記負極側バスバーは、同じ層に配置されることを特徴とするバスバーユニット。
【請求項４】
請求項２又は３記載のバスバーユニットにおいて、
前記バスバーは、同極側のバスバーが軸方向に沿って隣接するように積層配置されることを特徴とするバスバーユニット。
【請求項５】
請求項２〜４の何れか１項に記載のバスバーユニットにおいて、
前記正極側バスバーは同じ電気抵抗値を有すると共に、前記負極側バスバーも同じ電気抵抗値を有し、
１組の前記正極側バスバーと前記負極側バスバーから構成される各相の前記バスバーが同じ抵抗値となることを特徴とするバスバーユニット。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載のバスバーユニットにおいて、
前記バスバーは、前記励磁コイルと電気的に接続されるコイル接続端子を有し、
前記コイル接続端子は、前記バスバーのうち径方向外側に配されたものでは径方向外側に向かって突設され、前記バスバーのうち径方向内側に配されたものでは径方向内側に向かって突設されることを特徴とするバスバーユニット。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載のバスバーユニットを有することを特徴とするスイッチドリラクタンスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ給電用のバスバーユニットに関し、特に、ＳＲモータ(スイッチドリラクタンスモータ：Switched Reluctance Motor)に好適なバスバーユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＳＲモータやブラシレスモータは複数相の電流によって通電駆動され、従来より、ステータに巻装された励磁コイルへの通電に金属製のバスバーを用いたものが知られている。その場合、各相通電用には、通常、複数個のバスバーが必要であり、例えば、特許文献１のバスバー装置では、Ｕ,Ｖ,Ｗ各相用と中性点用の４個のバスバーが使用され、各バスバーは、モータの軸方向に重ねて配置される。また、特許文献２のバスバーユニットでは、Ｕ,Ｖ,Ｗの各相用にバスバーが３個使用されており、各バスバーは、モータの径方向に並べて配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１９３０２５号公報
【特許文献２】特開２０１１−８２５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、３相独立回路を有するＳＲモータでは、通電にバスバーを用いる場合、＋側・−側の２個×３相分（Ｕ,Ｖ,Ｗ）の６個のバスバーが必要となる。ところが、各コイルへの供給電流を同等とすべくバスバーを円環形状とし、それらを特許文献１のようにモータの軸方向に重ねて配置すると、バスバーユニットがバスバーを６個重ねた分の厚さとなり、軸方向の寸法が大きくなってしまう、という問題があった。これに対し、特許文献２のようにバスバーを径方向に配置すると、軸方向の寸法は抑えられるものの、今度はモータの径方向寸法が大きくなってしまう、という問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、３相独立回路を有するＳＲモータにおいて、モータの軸方向・径方向寸法の増加を抑え得るバスバーユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のバスバーユニットは、複数相の励磁コイルを備え、該励磁コイルに対し独立した回路によって電流が供給されるモータにおいて使用され、同相の前記励磁コイルを電気的に接続し、該励磁コイルに対し電流を供給するバスバーユニットであって、前記バスバーユニットは、円環状に形成された複数個のバスバーを有し、前記バスバーは、互いに直径を異にする外側バスバーと内側バスバーとからなり、前記外側バスバーと前記内側バスバーは、径方向に沿って、同心状に並んで配置されると共に、前記外側バスバーと前記内側バスバーはそれぞれ、軸方向に沿って、積層して配置されることを特徴とする。
【０００７】
本発明の他のバスバーユニットは、複数相の励磁コイルを備え、該励磁コイルに対し独立した回路によって電流が供給されるモータにおいて使用され、同相の前記励磁コイルを電気的に接続し、該励磁コイルに対し電流を供給するバスバーユニットであって、前記バスバーユニットは、円環状に形成された複数個のバスバーを有し、前記バスバーは、前記励磁コイルの正極側に電気的に接続される正極側バスバーと、前記励磁コイルの負極側に電気的に接続される負極側バスバーと、からなり、前記正極側バスバーと前記負極側バスバーは、径方向に沿って、同心状に並んで配置されると共に、前記バスバーのうち径方向外側に配置されたものと、前記バスバーのうち径方向内側に配されたものはそれぞれ、軸方向に沿って、積層して配置されることを特徴とする。
【０００８】
本発明にあっては、円環状のバスバーを径方向に並列に配しつつ、径方向外側・内側のバスバーをそれぞれ複数層に配置する。これにより、複数個のバスバーを軸方向に直列に重ねて配置した場合に比して、バスバーユニットの厚さを小さくできる。従って、当該バスバーユニットを用いたモータも、その分、小型化される。
【０００９】
また、前記バスバーは、同相の前記正極側バスバーと前記負極側バスバーを同じ層に配置しても良い。これにより、コイル接続端子と励磁コイルの端部が相ごとに同じ位置で接続され、コイル端部の長さを各相ごとに揃えることができ、作業性の向上が図られる。
【００１０】
さらに、前記バスバーは、同極側のバスバーが軸方向に沿って隣接するように積層配置しても良い。これにより、内側と外側の各バスバーの極性が揃い、装置構成が分かり易くなり、配線や結線も容易となる。
【００１１】
前記バスバーユニットにおいて、複数の前記正極側バスバーを全て同じ電気抵抗値とすると共に、複数の前記負極側バスバーも全て同じ電気抵抗値とし、１組の前記正極側バスバーと前記負極側バスバーから構成される各相の前記バスバーが同じ抵抗値となるようにしても良い。これにより、各相の励磁コイルを流れる電流値が同等となり、各相電流の不均等による電流波形の歪みや、それに伴う異音の発生が抑えられる。
【００１２】
また、前記バスバーに前記励磁コイルと電気的に接続されるコイル接続端子を設け、前記バスバーのうち径方向外側に配されたものではコイル接続端子を径方向外側に向かって突設させ、前記バスバーのうち径方向内側に配されたものではコイル接続端子を径方向内側に向かって突設させるようにしても良い。これにより、励磁コイルの巻き始めと巻き終わりに対応した位置にコイル接続端子を配置でき、レイアウト性の向上が図られる。
【００１３】
一方、本発明のスイッチドリラクタンスモータは、前述のようなバスバーユニットを有することを特徴とする。当該スイッチドリラクタンスモータでは、バスバーユニットが小型化されるため、モータ全体の小型化が図られる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のバスバーユニットによれば、複数相の励磁コイルを備え、該励磁コイルに対し独立した回路によって電流が供給されるモータにおいて使用されるバスバーユニットにて、円環状のバスバーを径方向に並列に配しつつ、それらを複数層に配置するようにしたので、複数個のバスバーを単に軸方向に重ねて配置した場合に比して、バスバーユニットの厚さを低減させることが可能となる。また、当該バスバーユニットを用いたモータを、その分、小型化することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態であるバスバーユニットを用いたＳＲモータの構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるバスバーユニット内におけるバスバーの配置状態を示す説明図である。
【図３】図２のバスバーユニットの取り付け状態を示す説明図である。
【図４】図１のＳＲモータにおける励磁コイルの回路構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態であるバスバーユニットを用いたＳＲモータの構成を示す説明図である。図１のＳＲモータ１は、インナーロータ型の構成となっており、ハウジング２ａ,２ｂ内に固定されたステータ３と、ステータ３内に回転自在に配置されたロータ４とを備えている。ステータ３は、薄板の電磁鋼板を多数積層したステータコア５を有しており、ステータコア５は、リング状のヨーク部６と、ヨーク部６から径方向内側（中心方向）に向かって放射状に突設された突極７とを備えている。突極７の外周には、励磁コイル８（以下、コイル８と略記する）が巻装されている。コイル８は、複数相の相コイル（ここでは、Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相の３相）から構成されており、各相のコイル８はそれぞれ独立した回路を形成している。コイル８に対しては、導電性部材（例えば、銅等の金属）にて形成されたバスバー９を介して電流が供給される。
【００１７】
ステータ３の内側にはロータ４が挿入されている。ロータ４は、回転軸１１と、回転軸１１に固定されたロータコア１２とから構成されている。ロータコア１２もまた、薄板の電磁鋼板を多数積層して形成されている。ロータコア１２の外周には、径方向に向かって突極１３が突設されている（図３参照）。ＳＲモータ１では、ロータ４の回転角度を図示しないレゾルバにて検出しており、各相のコイル８は、ロータ４の角度位置に応じて順次励磁される。励磁されたコイル８が巻装された突極７は順次磁極となり、ステータ３内には３相（Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相）の回転磁界が形成される。ロータ４の突極１３は磁化された突極７に吸引され、これによりステータ３内にてロータ４が回転し、ＳＲモータ１が作動する。
【００１８】
一方、ＳＲモータ１では、ステータコア５の軸方向一端側（図中左端側）に、バスバーユニット１４が隣接配置されている。バスバーユニット１４内には、複数のバスバー９が互いに絶縁された状態で埋設されている。図２は、バスバーユニット内における複数のバスバー９の配置状態を示す説明図、図３は、バスバーユニット１４の取り付け状態を示す説明図である。バスバーユニット１４は、合成樹脂にて形成された本体部１５内に、円環状に形成された複数のバスバー９が、樹脂内にインサートモールドされた構成となっている。
【００１９】
図２に示すように、バスバーユニット１４では、複数のバスバー９は、直径を異にする外側バスバー９ａと内側バスバー９ｂが、径方向に沿って同心状に２個並置されている。また、外側バスバー９ａと内側バスバー９ｂはそれぞれ、図２において上下方向（モータ内では軸方向）に３層に配置されている。同じ層には同相のバスバー９ａ,９ｂが配され、外側には＋極（正極）、内側には−極（負極）のバスバー９がそれぞれ配置されている。すなわち、同極のバスバー９が軸方向に沿って隣接するように、正・負極側のバスバー９がそれぞれ積層配置されている。従って、図２においては、上から順に、Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相の正負極の各バスバー９Ｕ＋,９Ｕ−,９Ｖ＋,９Ｖ−,９Ｗ＋,９Ｗ−が２個ずつ並列かつ３層に配置されている。
【００２０】
このように、複数のバスバー９を径方向に並列に配しつつ、それらを複数層に配置すると、複数個のバスバー９を軸方向に重ねて配置した場合に比して、大幅にバスバーユニット１４の厚さを小さくすることができる。例えば、当該ＳＲモータ１のように６個のバスバー９が必要な場合、バスバーの厚さを１ｍｍ、バスバー間のクリアランスを１ｍｍとしたとき、バスバー６枚を重ねて配置すると、バスバーの厚さ方向の配置寸法は、１ｍｍ×６（板厚分）＋１ｍｍ×５（クリアランス分）＝１１ｍｍとなる。これに対し、本発明の構成では、バスバー６枚分の配置寸法は、１ｍｍ×３（板厚分）＋１ｍｍ×２（クリアランス分）＝５ｍｍとなる。つまり、本発明によれば、バスバー９の厚さ方向の配置寸法を半分以下にでき、バスバーユニット１４の厚さも低減され小型化される。従って、当該バスバーユニット１４を用いたＳＲモータ１も、その分、小型化される。また、バスバー９を径方向に並置することにより、バスバー２個を同時にプレス加工で作製することも可能となり、製造コストの低減も図られる。
【００２１】
複数のバスバー９には、コイル８と接続されるコイル接続端子１６と、電源側と接続される電源接続端子が設けられている。複数のバスバー９では、外側バスバー９ａ（正極側バスバー９Ｕ＋,９Ｖ＋,９Ｗ＋）からは、径方向外側に向かってコイル接続端子１６ａ、内側バスバー９ｂ（負極側バスバー９Ｕ−,９Ｖ−,９Ｗ−）からは、径方向内側に向かってコイル接続端子１６ｂがそれぞれ突設されている。また、電源接続端子は、モータドライバ１７（図４参照）に接続されている。図３に示すように、コイル接続端子１６ａ,１６ｂはそれぞれ、対応する各相のコイル８の端部１８（以下、コイル端部と称する、１８ａ：巻き始め端（＋側）,１８ｂ：巻き終わり端（−側））と溶接され、これにより、バスバー９とコイル８が電気的に接続される。
【００２２】
このように、径方向外側に配された外側バスバー９ａでは径方向外側に向かってコイル接続端子１６を突設し、径方向内側に配された内側バスバー９ｂではコイル接続端子１６を径方向内側に向かって突設することにより、コイル８の巻き始めと巻き終わりに対応した位置にコイル接続端子１６を配置でき、レイアウト性の向上が図られる。また、バスバーユニット１４では、正負の同相バスバー９が各層ごとに揃って配置されているため、コイル接続端子１６とコイル端部１８は相ごとに同じ位置で接続される。このため、当該ＳＲモータ１では、コイル端部１８の長さを各相ごとに揃えることができ、作業性の向上が図られる。
【００２３】
図４は、ＳＲモータ１におけるコイル８の回路構成を示す説明図である。図４に示すように、ＳＲモータ１では、各相のコイル８Ｕ,８Ｖ,８Ｗはそれぞれ独立した回路を構成しており、コイル８の前後に複数のバスバー９が配される。コイル８には、給電回路２１（２１Ｕ,２１Ｖ,２１Ｗ）を介して、モータドライバ１７及び電源２２から電流が供給される。その際、バスバーユニット１４では、＋側のバスバー９Ｕ＋,９Ｖ＋,９Ｗ＋が外側、−側のバスバー９Ｕ−,９Ｖ−,９Ｗ−が内側に配されている（図中、バスバーユニットは抵抗にて表記）。複数のバスバー９は、外側と内側で延面距離が異なるため、＋側と−側とでは、それぞれのバスバー９自体の電気抵抗値が異なる。しかしながら、バスバーユニット１４では、各相のバスバー９が内外で１組となっているため、各相ごとの抵抗値は全体としては各相同等となる。このため、各相コイル８Ｕ,８Ｖ,８Ｗに流れる電流値も同等となり、各相電流の不均等による電流波形の歪みや、それに伴う異音の発生が抑えられる。
【００２４】
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施形態では、外側のバスバーが＋極、内側のバスバーが−極としたが、極性を逆に配置（外を−，内を＋）しても良く、また、各層ごとに極性が異なるように配置（１層目：外＋・内−，２層目：外−・内＋，３層目：外＋・内−など）することも可能である。但し、内外のバスバーの極性を揃えた方が構成上分かり易く、配線や結線も容易となる。また、複数のバスバーは樹脂にてインサートモールドする構造に限らず、バスバーユニット内で互いに絶縁された状態になっていれば良く、例えば、予め形成されたバスバーユニット枠体の中に組み込むようにしても良い。
【００２５】
さらに、各相バスバーの配置も、必ずしも、同じ層に同相のものを配置する必要はなく、例えば、Ｕ相＋を１層目、Ｕ相−を３層目というような形で配置することも可能である。但し、この場合も、１層目は内外共にＵ相というように、層ごとに相を揃えた方が構成上分かりやすく、前述のように、コイル端部１８の長さも各相ごとに揃えられる。なお、抵抗値（図４参照）の関係から、同じ相の＋極と−極は、層を異にした場合でも外側と内側の組み合わせとすることが好ましい。
【００２６】
加えて、前述の実施形態では、本発明によるバスバーユニットを３相駆動のＳＲモータに用いた例を示したが、モータの駆動相数は３相には限定されず、本発明のバスバーユニットは、２相以上の複数相駆動のモータに適宜使用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明によるバスバーユニットは、ＳＲモータ以外にも、複数相駆動のブラシレスモータに適用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１    ＳＲモータ
２ａ,２ｂ    ハウジング
３    ステータ
４    ロータ
５    ステータコア
６    ヨーク部
７    突極
８    励磁コイル
９    バスバー
９ａ  外側バスバー
９ｂ  内側バスバー
９Ｕ＋,９Ｖ＋,９Ｗ＋    正極側バスバー
９Ｕ−,９Ｖ−,９Ｗ−    負極側バスバー
１１    回転軸
１２    ロータコア
１３    突極
１４    バスバーユニット
１５    本体部
１６    コイル接続端子
１６ａ,１６ｂ    コイル接続端子
１７    モータドライバ
１８    コイル端部
１８ａ,１８ｂ    コイル接続端子
２１    給電回路
２２    電源
【図１】
2018019511.tif 000003
【図２】
2018019511.tif 000004
【図３】
2018019511.tif 000005
【図４】
2018019511.tif 000006