(57)【要約】【課題】バスバーと各相のコイルとの接合品質を高めることができ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１５は、回転電機１の各相のコイル１３と外部電源とをそれぞれ電気的に接続し、外部接続端子４３が一体に形成された複数のバスバー３１と、複数のバスバー３１の一部をまとめて被覆し、複数のバスバー３１同士を電気的に絶縁するバスバー一体保持部７１と、を備える。バスバー３１は、外部接続端子４３から各相のコイル接合部５１に接合されるバスバー接合部５３まで板厚が等しく、バスバー接合部５３の幅Ｗ１は、コイル接合部５１の幅Ｗ２よりも広い。【選択図】図６
2019122102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機の各相のコイルと外部電源とをそれぞれ電気的に接続し、外部接続端子が一体に形成された複数のバスバーと、
前記複数のバスバーの一部をまとめて被覆し、前記複数のバスバー同士を電気的に絶縁するバスバー一体保持部と、を備えるバスバーユニットであって、
前記バスバーは、
前記外部接続端子から前記各相のコイル接合部に接合されるバスバー接合部まで板厚が等しく、
前記バスバー接合部の幅は、前記コイル接合部の幅よりも広い、バスバーユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のバスバーユニットであって、
前記バスバー接合部の板厚は、前記コイル接合部の板厚と等しい、バスバーユニット。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のバスバーユニットであって、
前記バスバー一体保持部の一側面からは、第１方向に延びて各バスバーの外部接続端子に繋がる複数の第１延在部が延設されるとともに、
前記バスバー一体保持部の下面からは、前記第１方向と交差する第２方向に延びる複数の第２延在部が延設され、
前記バスバー一体保持部の上面には、前記複数の第１延在部との境界部に堰部が設けられている、バスバーユニット。
【請求項４】
請求項３に記載のバスバーユニットであって、
前記バスバー一体保持部の前記一側面には、前記複数の第１延在部を各別に囲うように突出部が設けられ、
前記突出部には、前記堰部と、前記堰部から連続するガイド壁と、が設けられ、
前記バスバー一体保持部の前記一側面と前記ガイド壁との間には冷媒流路が形成される、バスバーユニット。
【請求項５】
請求項４に記載のバスバーユニットであって、
前記冷媒流路は、前記第１延在部の下面よりも下方まで延びている、バスバーユニット。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか１項に記載のバスバーユニットであって、
前記バスバー一体保持部の前記下面には、下方に膨らむ膨出部が設けられている、バスバーユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機のバスバーユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機では、各相のコイルが電力線によって外部電源に各別に電気的に接続されることで、外部電源から各相のコイルに電力が供給される。特許文献１には、各相のコイルに対応する線状導体が、樹脂モールド部によって一体に連結された接続部品が開示されている。また、端子台に締結される端子部は、圧着端子で構成されて、同一相の線状導体がカシメ接合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−７９５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の構成では、樹脂モールド部の成形時に線状導体を位置決めすることが難しく、製造工程が複雑化するとともに、品質が安定し難い。また、回転電機への組付後において、振動等によって線状導体が撓み変形し易く、耐久性を確保し難い。さらに、各相のコイルと線状導体を溶接する場合、接合面積を確保するために接合部を平面状に潰す必要があり、部品点数が多くなると共に、圧着工程が必要となり、製造コストが嵩む。
【０００５】
このため、回転電機と外部電源との接続を行う電力線に、線状導体よりも剛性の高いバスバーを用いることが検討されている。この構成によれば、接合工程を簡略化できるとともに、組付後の耐久性を向上させることができる。一方で、組付時にバスバーの位置や姿勢にばらつきがあると、バスバーと各相のコイルとの接合品質が低下してしまう。
【０００６】
本発明は、バスバーと各相のコイルとの接合品質を高めることができるバスバーユニットを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、
回転電機の各相のコイルと外部電源とをそれぞれ電気的に接続し、外部接続端子が一体に形成された複数のバスバーと、
前記複数のバスバーの一部をまとめて被覆し、前記複数のバスバー同士を電気的に絶縁するバスバー一体保持部と、を備えるバスバーユニットであって、
前記バスバーは、
前記外部接続端子から前記各相のコイル接合部に接合されるバスバー接合部まで板厚が等しく、
前記バスバー接合部の幅は、前記コイル接合部の幅よりも広い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、バスバー接合部の幅をコイル接合部の幅よりも広くすることで、バスバーユニットの位置又は姿勢にばらつきがあっても、バスバー接合部とコイル接合部とを適切に接合することができ、接合品質を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態のバスバーユニットが搭載される回転電機の全体構成を示す断面図である。
【図２】図１の回転電機のステータの部分斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態のバスバーユニットを後上方から見た斜視図である。
【図４】図３のバスバーユニットを前下方から見た斜視図である。
【図５】バスバーユニットを後方向から見た側面図である。
【図６】バスバー接合部とコイル接合部との接合状態を示すステータを前方向から見た部分拡大図である。
【図７】コイル接合部とバスバー接合部との接合処理を説明する説明図である。
【図８Ａ】バスバー接合部の板厚とコイル接合部の板厚とが同じときの接合断面積を示す図である。
【図８Ｂ】バスバー接合部の板厚とコイル接合部の板厚とが異なるときの接合断面積を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
先ず、本発明の一実施形態のバスバーユニットが搭載される回転電機の全体構成を、図１に基づいて説明する。
図１に示す回転電機１は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車のような車両に搭載される走行用モータである。但し、本発明の構成は、走行用モータに限らず、発電用モータやその他用途のモータ、又は車両用以外の回転電機（発電機を含む）にも適用可能である。
【００１１】
なお、本明細書では、説明を簡単にするために、回転電機１の前後左右上下を図中に示すように定義し、前方向をＦｒ、後方向をＲｒ、右方向をＲ、左方向をＬ、上方向をＵ、下方向をＤ、として示す。ただし、図中に示す方向は、回転電機１が搭載される車両等の方向とは無関係である。
【００１２】
回転電機１は、ケース３と、ステータ５と、ロータ７と、出力シャフト９と、を備えている。出力シャフト９は、軸心Ｃを中心に回転可能にケース３に支持されている。ロータ７は、出力シャフト９に外嵌された筒状に形成されている。
【００１３】
図２に示すように、ステータ５は、ステータコア１１と、ステータコア１１に装着されたコイル１３と、コイル１３と外部電源（不図示）とを接続するバスバーユニット１５と、を備えている。ステータ５のコイル１３は、上方から滴下される冷媒により冷却される。
【００１４】
ステータコア１１は、ロータ７（図１参照）を径方向の外側から取り囲む筒状に形成されている。具体的に、ステータコア１１は、筒状のコア本体１９と、ティース部２１と、を有している。コア本体１９は、上述したケース３（図１参照）にボルト等の締結部材により固定されている。
【００１５】
ティース部２１は、コア本体１９の内周面から径方向の内側に向けて突出している。ティース部２１は、周方向に間隔をあけて複数形成されている。そして、周方向で隣り合うティース部２１間には、コイル１３が挿通されるスロット２３が形成されている。すなわち、スロット２３は、ステータコア１１を軸方向に貫通している。
【００１６】
コイル１３は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相により構成された３相コイルである。本実施形態の各相のコイル１３は、対応する複数のセグメントコイル２４が互いに接続されることで形成されている。各セグメントコイル２４は、ステータコア１１のスロット２３に挿入されてステータコア１１に装着されている。同相のセグメントコイル２４同士は、ステータコア１１に対して軸方向の一方において、ＴＩＧ溶接やレーザ溶接等で接合されている。
【００１７】
なお、コイル１３の構成は、適宜変更が可能である。例えば、コイル１３は、セグメントコイル２４に限らず、ティース部２１に巻回する等の方法でステータコア１１に装着してもよい。また、本実施形態のコイル１３は、分布巻きによりステータコア１１に装着されているが、この構成のみに限らず、集中巻きによりステータコア１１に装着されていてもよい。
【００１８】
図２〜図４に示すように、バスバーユニット１５は、複数のバスバー３１と、バスバー一体保持部７１と、複数の別体被覆部９１とを備えている。
【００１９】
各バスバー３１は、金属（例えば、銅）等の導電性を有する板材に対して板金加工を施すことにより立体的な形状に形成されている。各バスバー３１は、左右方向に並んで配置されている。各バスバー３１は、互いに対応する形状に形成されている。そのため、以下の説明では、一のバスバー３１を例にして説明する。また、他のバスバー３１において、一のバスバー３１に対応する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２０】
バスバー３１は、第１延在部３３と、第１延在部３３に接続された第２延在部３７と、第２延在部３７に接続された第３延在部３９と、を備えている。
【００２１】
第１延在部３３は、バスバー一体保持部７１から前方向（第１方向）に延在している。第１延在部３３の前端部には、外部接続端子４３が連設されている。外部接続端子４３は、第１延在部３３の前端部から上方向（Ｕ方向）に延在している。外部接続端子４３は、図示しない外部電源の端子台に電気的に接続される。図２に示すように、第１延在部３３は、平面部が上下方向に向けられた状態で水平に延びているため、第１延在部３３の上面に冷却用の冷媒や冷媒に含まれる異物が堆積しやすい。
【００２２】
第２延在部３７は、上端部が第１延在部３３の後端部に接続されている。第２延在部３７は、第１延在部３３の後端部から第１延在部３３の延在方向に交差する方向（第２方向）に延在している。具体的に、第２延在部３７は、下方向に向かうに従い左方向に向けて傾斜して延在している。
【００２３】
第３延在部３９は、上端部が、第２延在部３７の下端部に接続されている。第３延在部３９は、第２延在部３７の下端部から上述した各延在部３３，３７それぞれの延在方向に交差する方向に延在している。具体的に、第３延在部３９は、下方向に向かうに従い右方向に向けて傾斜して延在している。
【００２４】
第３延在部３９の下端部には、バスバー接合部５３が形成されている。バスバー接合部５３は、第３延在部３９の下端部から前方向に向けて延在している。
【００２５】
バスバー３１は、１枚の金属板をプレス成形して加工されており、外部接続端子４３、第１延在部３３、第２延在部３７、第３延在部３９、及びバスバー接合部５３の板厚は、等しくなっている。これにより、部品点数の削減が可能となる。
【００２６】
図２に示すように、各バスバー３１のバスバー接合部５３は、ステータコア１１に対して軸方向の一方に引き出された対応する各相のコイル１３（セグメントコイル２４）のコイル接合部５１に各別に接合されている。
【００２７】
図６に示すように、バスバー接合部５３とコイル接合部５１とは、互いに板厚方向に直交する方向に延びる面同士が互いに面接触することで接合されている。バスバー接合部５３の幅Ｗ１は、コイル接合部５１の幅Ｗ２より広くなっている。これにより、バスバーユニット１５の位置又は姿勢にばらつきがあっても、バスバー接合部５３とコイル接合部５１とを適切に接合することができ、接合品質を高めることができる。
【００２８】
また、バスバー接合部５３の板厚ｔ１は、コイル接合部５１の板厚ｔ２と同じに設定されている。バスバー接合部５３の板厚ｔ１と、コイル接合部５１の板厚ｔ２とが異なると、溶融部５７に偏りが生じ、接合断面積が減少する虞がある。
【００２９】
具体的に説明すると、接合処理は、図７に示すように、コイル接合部５１とバスバー接合部５３とを並べて（図７（ａ））、コイル接合部５１とバスバー接合部５３との境界面に溶接ガンを当て（図７（ｂ））、溶融部５７のコイルを溶融させ（図７（ｃ））、冷却することで接合が完了する（図７（ｄ））。コイル接合部５１とバスバー接合部５３との接合品質は、境界面の接合断面積Ａに依存する。図８Ａに示すように、バスバー接合部５３の板厚ｔ１とコイル接合部５１の板厚ｔ２とが同じに設定されているときの接合断面積をＡ１とすると、図８Ｂに示すように、バスバー接合部５３の板厚ｔ１とコイル接合部５１の板厚ｔ２とが異なるときの接合断面積Ａ２は、接合断面積Ａ１よりも小さくなる（Ａ２＜Ａ１）。
【００３０】
このようにバスバー接合部５３の板厚ｔ１と、コイル接合部５１の板厚ｔ２とを同じにすることにより、バスバー接合部５３とコイル接合部５１との接合時の溶融量が均等化され接合強度を高めることができる。
【００３１】
これにより、外部電源と各相のコイル１３とが、各バスバー３１によって各相ずつ電気的に接続されている。そして、コイル１３には、バスバー３１を通じて外部電源から電力が供給される。
【００３２】
なお、図１に示すように、コイル１３のうち、ステータコア１１から軸方向に突出した部分や、バスバーユニット１５の一部（バスバー接合部５３の周辺）には、粉体塗装が施されている（図１における粉体塗装部５５）。粉体塗装部５５は、例えば絶縁性の粉体粒子（粉体塗料）が流動性を有した状態で供給され、その粉体粒子がさらに加熱されて熱硬化することで形成される。
【００３３】
図３から図５に示すように、バスバー一体保持部７１は、各バスバー３１を左右方向に間隔をあけた状態でまとめてモールドしている。具体的に、バスバー一体保持部７１は、被覆部７２と、被覆部７２同士を接続する接続部７３と、を有している。
【００３４】
被覆部７２は、各バスバー３１の第１延在部３３の後端部と第２延在部３７の上端部をそれぞれ保持している。接続部７３は、左右方向で隣り合う被覆部７２間に形成されている。接続部７３の表面は、被覆部７２の表面に滑らかに連なっている。
【００３５】
バスバー一体保持部７１の前方向の側面（以下、前面７１ｆ）からは、第１延在部３３が延設されるとともに、バスバー一体保持部７１の下面７１ｄからは、第２延在部３７が第１方向と交差する第２方向に延設されている。そして、バスバー一体保持部７１の上面７１ｕと第１延在部３３との境界部には、堰部７５が設けられている。
【００３６】
より具体的に説明すると、バスバー一体保持部７１の前面７１ｆには、各第１延在部３３を各別に囲うように略門型の突出部７７が設けられている。突出部７７の前端部には、バスバー一体保持部７１の上面７１ｕと第１延在部３３との境界部に堰部７５が設けられている。堰部７５は、滴下した冷媒がバスバー一体保持部７１の上面７１ｕに沿って第１延在部３３に向って流れることを阻止する。これにより、冷媒に含まれる異物が、バスバー３１の第１延在部３３上に堆積することが防止される。
【００３７】
また、突出部７７の前端部には、堰部７５から連続するガイド壁７９が左右の壁面に設けられている。これにより、バスバー一体保持部７１の前面７１ｆとガイド壁７９との間には冷媒流路８１が形成される。突出部７７、即ち冷媒流路８１は、第１延在部３３の下面よりも下方まで延びている。また、略門型の突出部７７の内側面は、前方向から見て第１延在部３３から下方向に向かって開く略ハの字形に形成されている。
【００３８】
これにより、堰部７５で堰き止められた冷媒は、ガイド壁７９に案内されて冷媒流路８１を下方に流れ、冷媒とともに冷媒に含まれる異物を第１延在部３３から確実に遠ざけることができる。
【００３９】
また、図５に示すように、バスバー一体保持部７１の下面７１ｄには、下方向に膨らむ複数の膨出部８３が設けられている。これにより、冷媒は、膨出部８３から積極的に落下し、バスバー一体保持部７１に留まることがない。
【００４０】
なお、前述した実施形態は、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、各バスバー３１のうち、第１延在部３３から第２延在部３７に亘る部分を覆うように、絶縁材料により形成されたキャップを装着した後、該キャップをバスバー一体保持部７１でインサート成形するようにしてもよい。
【００４１】
また、本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。
【００４２】
（１）  回転電機（回転電機１）の各相のコイル（コイル１３）と外部電源とをそれぞれ電気的に接続し、外部接続端子（外部接続端子４３）が一体に形成された複数のバスバー（バスバー３１）と、
前記複数のバスバーの一部をまとめて被覆し、前記複数のバスバー同士を電気的に絶縁するバスバー一体保持部（バスバー一体保持部７１）と、を備えるバスバーユニット（バスバーユニット１５）であって、
前記バスバーは、
前記外部接続端子から前記各相のコイル接合部（コイル接合部５１）に接合されるバスバー接合部（バスバー接合部５３）まで板厚（板厚ｔ１）が等しく、
前記バスバー接合部の幅（幅Ｗ１）は、前記コイル接合部の幅（幅Ｗ２）よりも広い、バスバーユニット。
【００４３】
（１）によれば、バスバー接合部の幅をコイル接合部の幅よりも広くすることで、バスバーユニットの位置又は姿勢にばらつきがあっても、バスバー接合部とコイル接合部とを適切に接合することができ、接合品質を高めることができる。
【００４４】
（２）  （１）に記載のバスバーユニットであって、
前記バスバー接合部の板厚（板厚ｔ１）は、前記コイル接合部の板厚（板厚ｔ２）と等しい、バスバーユニット。
【００４５】
（２）によれば、バスバー接合部の板厚をコイル接合部の板厚と等しくすることで、接合時の溶融量が均等化され接合強度を高めることができる。
【００４６】
（３）  （１）又は（２）に記載のバスバーユニットであって、
前記バスバー一体保持部の一側面（前面７１ｆ）からは、第１方向に延びて各バスバーの外部接続端子に繋がる複数の第１延在部（第１延在部３３）が延設されるとともに、
前記バスバー一体保持部の下面（下面７１ｄ）からは、前記第１方向と交差する第２方向に延びる複数の第２延在部（第２延在部３７）が延設され、
前記バスバー一体保持部の上面（上面７１ｕ）には、前記複数の第１延在部との境界部に堰部（堰部７５）が設けられている、バスバーユニット。
【００４７】
（３）によれば、バスバー一体保持部の上面には、複数の第１延在部との境界部に堰部が設けられているので、冷媒に含まれる異物がバスバーの第１延在部に堆積するのを防ぎ、短絡の発生を防止できる。
【００４８】
（４）  （３）に記載のバスバーユニットであって、
前記バスバー一体保持部の前記一側面には、前記複数の第１延在部を各別に囲うように突出部（突出部７７）が設けられ、
前記突出部には、前記堰部と、前記堰部から連続するガイド壁（ガイド壁７９）と、が設けられ、
前記バスバー一体保持部の前記一側面と前記ガイド壁との間には冷媒流路（冷媒流路８１）が形成される、バスバーユニット。
【００４９】
（４）によれば、バスバー一体保持部の一側面には、複数の第１延在部を各別に囲うように突出部が設けられ、突出部に設けられた堰部から連続するガイド壁とバスバー一体保持部の一側面との間には冷媒流路が形成されるので、冷媒とともに冷媒に含まれる異物を冷媒流路に沿って流すことができる。
【００５０】
（５）  （４）に記載のバスバーユニットであって、
前記冷媒流路は、前記第１延在部の下面よりも下方まで延びている、バスバーユニット。
【００５１】
（５）によれば、冷媒流路は第１延在部の下面よりも下方まで延びているので、冷媒に含まれる異物を第１延在部から確実に遠ざけることができる。
【００５２】
（６）  （３）〜（５）のいずれかに記載のバスバーユニットであって、
前記バスバー一体保持部の前記下面には、下方に膨らむ膨出部（膨出部８３）が設けられている、バスバーユニット。
【００５３】
（６）によれば、バスバー一体保持部の下面には、下方に膨らむ膨出部が設けられているので、冷媒が膨出部から積極的に落下するように冷媒の流れを制御することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１      回転電機
１３    コイル
１５    バスバーユニット
３１    バスバー
３３    第１延在部
３７    第２延在部
４３    外部接続端子
５１    コイル接合部
５３    バスバー接合部
７１    バスバー一体保持部
７１ｄ        下面（バスバー一体保持部の下面）
７１ｆ        前面（バスバー一体保持部の一側面）
７１ｕ        上面（バスバー一体保持部の上面）
７５    堰部
７７    突出部
７９    ガイド壁
８１    冷媒流路
８３    膨出部
ｔ１    バスバー接合部の板厚
ｔ２    コイル接合部の板厚
Ｗ１    バスバー接合部の幅
Ｗ２    コイル接合部の幅
【図１】
2019122102.tif 000003
【図２】
2019122102.tif 000004
【図３】
2019122102.tif 000005
【図４】
2019122102.tif 000006
【図５】
2019122102.tif 000007
【図６】
2019122102.tif 000008
【図７】
2019122102.tif 000009
【図８Ａ】
2019122102.tif 000010
【図８Ｂ】
2019122102.tif 000011