專利名稱：電動機模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動機模塊，并且更具體地，涉及電動機繞組經(jīng)過涂漆處理的電動機模塊。
背景技術(shù)：
一般地，為了確保諸如電動機繞組之類的導線表面的絕緣，進行“涂漆處理”，其中涂覆被稱為漆的透明表面涂層。例如樹脂狀材料溶解在溶劑中的溶液用作這樣的漆。
盡管這樣的涂漆處理對于確保絕緣來說是必要的，但是隨著漆固化導線變硬。由此，公開了用于防止漆通過毛細現(xiàn)象滲入到導線中的技術(shù)(例如，日本專利早期公開No.2002-78301)，作為防止由于涂漆處理引起的電動機導線變硬的一種方法。
在車載電動機模塊的組裝中，需要用于吸收在與電動機模塊的每個部件的尺寸、垂直度、安裝位置等相關(guān)的公差(以下稱作“部件公差”)范圍內(nèi)的誤差的機構(gòu)。一般來說，可以通過連接較長的電動機繞組以允許松弛來吸收部件公差。
但是，當涂漆處理提供至電動機繞組用于確保絕緣時，即使在采用了專利文獻1所公開的方法后，因為電動機繞組自身的柔性很小，故線路的自由度仍然很小。由此，當電動機模塊安裝在狹窄的空間中時，因為電動機模塊的定子和接線板之間的距離很小，所以電動機繞組的自由度很小，并且很難由電動機繞組來吸收部件公差。
如果電動機模塊在部件公差沒有被完全吸收的狀態(tài)下連接到接線板，則應力可能施加到已經(jīng)通過涂漆處理確保絕緣的電動機繞組，并且可能引起被確保的絕緣的諸如損失之類的失效。另一方面，如果僅嚴格地設定每個部件公差以更好地組裝電動機模塊至接線板，則可能增加成本。
此外，因為電動機繞組自身的自由度很小，所以可能降低組裝的工作效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在電動機繞組已經(jīng)經(jīng)過涂漆處理的電動機模塊中，在組裝過程中吸收部件公差并提高組裝的效率。
根據(jù)本發(fā)明的電動機模塊是從外部接線提供電能的電動機模塊，并且其包括已經(jīng)經(jīng)過涂漆處理的電動機繞組、和電連接電動機繞組至外部接線的接線板。接線板包括電連接內(nèi)部導體和外部接線的第一觸頭、和電連接內(nèi)部導體和電動機繞組的第二觸頭。電動機繞組經(jīng)由柔性構(gòu)件連接至內(nèi)部導體，該柔性構(gòu)件是導電性的并且其柔性高于電動機繞組的柔性。
對于根據(jù)本發(fā)明的電動機模塊，涂漆處理的電動機繞組經(jīng)由柔性構(gòu)件連接至接線板的內(nèi)部導體。由此，柔性構(gòu)件的形變吸收了部件公差，使得電動機模塊非強迫地緊固至接線板，并且因此提高了組裝的工作效率。
優(yōu)選地，在本發(fā)明的電動機模塊中，柔性構(gòu)件由編織線形成。
在電動機模塊中，漆通過毛細現(xiàn)象的滲入可以通過利用編織線形成柔性構(gòu)件來抑制，其中線之間具有很大的間隔，并且因此可以提高柔性構(gòu)件的柔性。
可替換地，優(yōu)選地，在本發(fā)明的電動機模塊中，柔性構(gòu)件由具有彈性變形部分的板狀導體形成。
在電動機模塊中，因為柔性構(gòu)件利用具有彈性變形部分的板狀導體來形成，所以柔性構(gòu)件不會由于對電動機繞組的涂漆處理而變硬。由此，可以提高柔性構(gòu)件的柔性。
進一步優(yōu)選地，在本發(fā)明的電動機模塊中，第一觸頭具有允許內(nèi)部導體和外部接線在與電動機的轉(zhuǎn)軸垂直的方向上互相配合的結(jié)構(gòu)，并且電動機繞組在電動機的轉(zhuǎn)軸方向上附裝到第二觸頭。
在電動機模塊中，通過使用轉(zhuǎn)子沿電動機轉(zhuǎn)軸方向插入的固定結(jié)構(gòu)，即使當要求在與電動機轉(zhuǎn)軸方向垂直的方向(豎直方向)上的布置極限時，電動機模塊可以在吸收了各個部件公差的狀態(tài)下組裝到接線板。
具體在這樣的結(jié)構(gòu)中，第二觸頭具有附裝到柔性構(gòu)件末端的板狀端子、和將端子與內(nèi)部導體互相緊固在一起并由此將它們電連接的固定構(gòu)件。端子在柔性構(gòu)件形變使得端子沿垂直方向定位的狀態(tài)下通過固定構(gòu)件緊固至內(nèi)部導體。
在電動機模塊中，通過在端子沿與電動機轉(zhuǎn)軸方向垂直的方向定位時緊固內(nèi)部導體和端子，電動機模塊可以在吸收了各個部件公差的狀態(tài)下組裝到接線板，而不增大沿電動機轉(zhuǎn)軸方向的方向上的尺寸。


圖1是示意性結(jié)構(gòu)圖，示出示作包含根據(jù)本發(fā)明的電動機模塊的示例的混和動力車輛的構(gòu)造。
圖2是概念性示意圖，示出圖1中所示的后置電動機的布置區(qū)域。
圖3是外觀示意圖，示出儲存根據(jù)本發(fā)明的電動機模塊的殼體。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的電動機模塊的剖視圖。
圖5詳細描述了圖4中所示的連接構(gòu)件的構(gòu)造。
圖6示出圖5所示的柔性構(gòu)件的另一個構(gòu)造示例。
圖7是示意性結(jié)構(gòu)圖，示出FR(前置電動機后輪驅(qū)動)型混和動力車輛的構(gòu)造，其示作包含根據(jù)本發(fā)明的電動機模塊的另一個示例。
圖8是沿圖7中的VIII-VIII的剖視圖。
具體實施例方式
參考附圖，將詳細描述本發(fā)明的實施例。相同的參考字符表示附圖中的相同或相應的部件，并且不重復其描述。
圖1是示意性結(jié)構(gòu)圖，示出示作包含根據(jù)本發(fā)明的電動機模塊的示例的混和動力車輛的構(gòu)造。
參考圖1，根據(jù)本發(fā)明實施例的混和動力車輛5包括電池10、PCU(動力控制單元)20、動力輸出設備30、DG(差動齒輪)40、前輪50L和50R、后輪60L和60R、前座70L和70R、后座80以及后置電動機85。
電池10例如由諸如鎳氫金屬電池或鋰離子電池之類的蓄電池組形成，并且其供應直流電壓至PCU20并通過來自PCU20的直流電壓充電。電池10布置在后座80之后。
動力輸出設備30布置在儀表板90前方的引擎室中，并包括發(fā)動機和用于驅(qū)動前輪50L和50R的電動機。DG40將來自動力輸出設備30的動力傳輸至前輪50L和50R，并將前輪50L和50R的轉(zhuǎn)動力傳輸至動力輸出設備30。
這樣，動力輸出設備30將來自發(fā)動機和或/電動發(fā)電機的動力經(jīng)由DG40傳輸至前輪50L和50R，并且因此驅(qū)動前輪50L和50R。此外，動力輸出設備30通過前輪50L和50R的轉(zhuǎn)動力產(chǎn)生電能，并供應產(chǎn)生的電能至PCU20。
設置后置電動機85用于驅(qū)動后輪60L和60R，并根據(jù)需要經(jīng)由未示出的離合器緊固到用于后輪驅(qū)動的軸。通過扣緊離合器，可以在條件惡劣的道路(具有低摩擦系數(shù)的道路)上行駛過程中或者在突然加速的過程中實現(xiàn)所謂的四輪驅(qū)動(4WD)行駛。
PCU20升高來自電池10的直流電壓，并將該升高的直流電壓轉(zhuǎn)換成交變電壓以在動力輸出設備30中產(chǎn)生前輪驅(qū)動電動機和后置電動機85的驅(qū)動電能。此外，在前輪驅(qū)動電動機和后置電動機85的可再生制動操作中，PCU20將產(chǎn)生的交變電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓為電池10充電。
如圖2所示，PCU20和后置電動機85布置在底盤下的區(qū)域95處。因為后置電動機85布置在這樣有限的區(qū)域中，所以其安裝空間在上下方向H上的布置受到極大地限制。此外，因為其與PCU20分享區(qū)域95，所以在水平方向上占據(jù)的空間也需要很小。
對于如上所述要求布置上的限制并且安裝空間很小的后置電動機85，可以應用以下將詳細描述的根據(jù)本發(fā)明的電動機模塊。
參考圖3，容納根據(jù)此實施例的電動機模塊(未示出)的殼體100包括連接器槽106。電動機模塊相對于殼體100在沿著發(fā)動機轉(zhuǎn)軸的方向上插入并且因此被組裝。
圖4示出電動機模塊的剖視圖，其示出沿圖3中的IV-IV′的剖視圖。
如圖4所示，根據(jù)本實施例的電動機模塊的殼體100容納旋轉(zhuǎn)電機的定子105、軸承114和122、以及接線板120。定子105由線圈110和定子芯112來構(gòu)造。
與“外部接線”相對應的電源電纜150附裝到殼體100的連接器槽106。包含觸頭204的插頭200設置到電源電纜150的端部。
插頭200形成為當配合時與殼體100相配的形狀。由此，當插頭200與連接器槽106側(cè)配合時，防止電纜在電動機模塊的徑向方向上突出或者防止連接器從殼體突出。由此，即使在狹窄的空間中也可以節(jié)省電動機模塊的安裝空間。當插頭200形成為L形狀時也可以獲取類似的效果。
接線板120與殼體一體地設置。接線板120包括插孔108、內(nèi)部導體125、與“第一觸頭”相對應用于電連接電源電纜150和內(nèi)部導體125的觸頭124、與“第二觸頭”相對應用于電連接內(nèi)部導體125和電動機繞組116的連接構(gòu)件130。內(nèi)部接線板120、觸頭124和連接構(gòu)件130經(jīng)由內(nèi)部導體125電連接。
插孔108對應于連接器槽106設置以與插頭200配合。雖然插頭200的連接器形狀和插孔180的連接器形狀不受特別的限制，但是在本實施例中，例如，插頭具有凸起的形狀，而插孔具有凹入的形狀。
插孔108設置有觸頭124。設置觸頭124使得當插孔108與插頭200互相配合時觸頭124與觸頭204接觸。
定子芯112具有空心的圓柱形狀。定子芯112具有多個槽。線圈110被預先包裝并固定到槽。然后，定子芯112例如通過螺栓緊固到殼體100并固定。電動機模塊的轉(zhuǎn)子的軸(未示出)由軸承114和122可旋轉(zhuǎn)地支撐。
定子的電動機繞組116通過連接構(gòu)件130電連接至接線板的內(nèi)部導體125。盡管用不同的參考字符表示線圈110和電動機繞組116，但是它們是電相同的構(gòu)件。換言之，電動機繞組116與用于外部連接線圈110的導線相對應。由此，通過經(jīng)由接線板120電連接電動機繞組116和電源電纜150，供電至定子的線圈110。
接下來，參考圖5，將詳細描述根據(jù)本發(fā)明實施例的連接構(gòu)件130的構(gòu)造。
參考圖5，與在柔性上比電動機繞組116高的“柔性構(gòu)件”相對應的柔性母線140通過填料連接至經(jīng)過涂漆處理的電動機繞組116的末端。柔性母線140可以由編織的銅線、層疊的薄銅板、絞合電線或捆扎的純銅線來形成。
特別地，通過使用股間具有很大間隔的編織線，可以抑制漆通過毛細現(xiàn)象的滲入，并且因此可以提高柔性母線140的柔性。
板狀端子145連接到柔性母線140的末端。端子145通過導體的固定構(gòu)件135電連接到內(nèi)部導體125。固定構(gòu)件135典型地由一組金屬螺栓和螺帽構(gòu)造。相應地，螺栓孔設置在端子145處。
接下來，描述將電動機模塊組裝到殼體100的組裝過程。
首先，定子105沿電動機轉(zhuǎn)軸方向插入殼體100并固定到殼體100。
接下來，接線板120從上插入殼體100。在此狀態(tài)下，電動機繞組116的柔性母線140也從橫向方向上(電動機轉(zhuǎn)軸方向)插入，并且調(diào)整端子145的位置以吸收定子105和接線板120之間的部件公差。通過在對位置進行這樣的調(diào)整之后緊固固定構(gòu)件135，接線板120與殼體100一體地固定。
在完成對齊并且接線板120固定到殼體100之后，電源電纜150附裝到連接器槽106，并且電源電纜150和定子的線圈110電連接。由此，可以為電動機模塊供電。
如上所述，通過經(jīng)由具有高柔性的柔性母線140將電動機繞組116連接至內(nèi)部導體125，連接構(gòu)件130可以具有部件公差吸收機構(gòu)。部件公差的這樣的吸收允許電動機模塊和接線板互相非強迫地緊固，并且因此提高了組裝的可操作性。
特別地，通過使用轉(zhuǎn)子沿電動機轉(zhuǎn)軸方向插入的固定結(jié)構(gòu)，即使當要求在與電動機轉(zhuǎn)軸方向垂直的方向(在本實施例中的上下方向)上的布置極限時，電動機模塊可以在吸收了各個部件公差的狀態(tài)下組裝到接線板。
此外，因為當端子145沿豎直方向定位時緊固內(nèi)部導體125和端子145，所以電動機模塊可以在吸收了各個部件公差的狀態(tài)下組裝到接線板，而不增大沿電動機轉(zhuǎn)軸方向的方向上的尺寸。
此外，因為該結(jié)構(gòu)允許端子145的插入和對齊，并從相同方向上(圖5中的箭頭所示的方向)進行固定構(gòu)件135的緊固工作，所以可以簡化電動機模塊的組裝步驟。
可替換地，通過用板狀導體140#形成“柔性構(gòu)件”可以獲得與上述類似的效果，其中板狀導體140#具有如圖6(a)和6(b)所示的彈簧狀部分141，板狀導體140#用于替換圖5中所示的柔性母線140。
如圖6(b)所示，板狀導體140#通過彈簧狀部分141的彈性變形獲得與圖5中所示的柔性母線140類似的功能。具體地，通過彈簧狀部分141的彈性變形，可以吸收在電動機模塊組裝中的部件公差。
應當注意到可以提高柔性構(gòu)件的柔性，因為板狀導體140#不會由于電動機繞組116的涂漆處理的影響而變硬。
如上，盡管將本發(fā)明應用到圖1所示的混和動力車輛5的后輪驅(qū)動電動機的示例作為具有有限的安裝空間的電動機模塊的代表性示例，但是本發(fā)明的應用不限于這樣的方式。
作為一個示例，根據(jù)本發(fā)明的電動機模塊可以包含在要求電動機的布置極限的FR(前置發(fā)動機后輪驅(qū)動)型混和動力車輛中。
圖7是示意性結(jié)構(gòu)圖，示出FR型混和動力車輛的另一種構(gòu)造，示作包含根據(jù)本發(fā)明實施例的電動機模塊的另一個示例。
參考圖7，F(xiàn)R型混和動力車輛500包括底盤510、傳動軸514和作為驅(qū)動單元的電動機517和518、以及連接至電動機517和518的車輛連接器500a和500b，底盤510具有發(fā)動機515布置在其中的引擎室520和延伸到引擎室520的通道530。
車輛連接器500a和500b包括在通道530內(nèi)部至少從電動機517和518延伸至引擎室520的母線510a和510b?；旌蟿恿囕v500還包括設置在引擎室520中的逆變器516。母線510a延伸至逆變器516?；旌蛣恿囕v500還包括連接逆變器516和母線510b的柔性導線510c。
車輛連接器延伸到電動機517的作為驅(qū)動單元前端的前端517e。
在底盤510的四個角處安裝前輪511a和后輪511b。
引擎室520與前輪間隔開定位在前輪511a之間用于容納發(fā)動機515。用于供應電能至電動機517和518的發(fā)動機510和逆變器516設置在引擎室520內(nèi)部。在圖7中，發(fā)動機515布置成其長度延伸朝向行駛方向，就是說，其是所謂的“縱置式”發(fā)動機。應當注意發(fā)動機515的類型并沒有特別地限制，并且可以使用諸如直列式發(fā)動機、V型發(fā)動機、臥式對置氣缸發(fā)動機之類的各種常用類型的發(fā)動機。此外，汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機都可以用作發(fā)動機515。此外，可以使用利用其它氣體作為其燃料的發(fā)動機。
盡管逆變器516設置在發(fā)動機515的左側(cè)上，但是并不限制在那里，并且其可以設置在發(fā)動機515的右側(cè)上或與發(fā)動機515共軸。
通道530連續(xù)地設置至引擎室520。通道530是用于容納電動機517和518以及傳動軸514的空間。
電動機517和518每個都是電動機/發(fā)電機，并用于可選地轉(zhuǎn)換驅(qū)動力和電能。盡管在圖7中設置了兩個電動機517和518，但是可以僅設置一個電動機。此外，可以設置三個或更多的電動機。
變速箱(用于功率分流器等的行星齒輪)可以容納在通道530中。變速箱布置在電動機518(M/G)和傳動軸514之間。
車輛連接器500a和500b連接至電動機517和518。車輛連接器500a連接至電動機517。車輛連接器500b連接至電動機518。車輛連接器500a具有母線510a。母線510a從電動機517延伸至逆變器516，并連接逆變器516和電動機518。母線510a由板狀金屬構(gòu)件形成，并且其一部分在通道530內(nèi)延伸，而其余部分在引擎室520內(nèi)延伸。
車輛連接器500b的母線510b連接至電動機518。母線510b在通道530內(nèi)部從電動機518延伸至引擎室520。母線510b在引擎室520內(nèi)部連接至由銅線形成的導線510c。導線510c連接逆變器516和母線510b。
從電動機518的輸出經(jīng)由傳動軸514、差動齒輪513和軸512傳輸?shù)胶筝?11b。盡管發(fā)動機515設置在車輛前側(cè)上，但是發(fā)動機的位置不限于此位置，并且其可以設置在車輛中部。
圖8是沿圖7中的線VIII-VIII的剖視圖。參考圖8，底盤110的突出部分是通道530。通道530形成為突出的形狀并且因此用于提高底盤的強度。電動機518設置在通道530內(nèi)部。盡管未示出，但是用于供應電能至電動機518的連接器安裝在通道530內(nèi)部。此車輛連接器布置在電動機518和517與通道530的側(cè)壁之間。
如上，F(xiàn)R型混合動力車輛中的電動機518設置在通道530內(nèi)部，并且其安裝空間受到極大地限制。由此，根據(jù)第一至第三實施例的電動機模塊的結(jié)構(gòu)也適合于應用到電動機518。
根據(jù)本發(fā)明的電動機模塊可以共用到包含在混和動力車輛中的其它電動機以及包含在其它機動車、車輛、設備等中的電動機，它們都被構(gòu)造成固定至一體地設置到發(fā)動機殼體的接線板并且因此外部電連接。
應當理解的是這里所公開的實施例都是說明性的并且在各個方面并非限制性的。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求來限定，而不是以上的描述和示例，并且本發(fā)明意圖包含在與權(quán)利要求等同的范圍和意義內(nèi)的任何修改和變化。
工業(yè)應用性根據(jù)本發(fā)明的電動機模塊可以應用到包含在混和動力車輛、機動車、車輛、設備等的電動機中，并且其構(gòu)造成容納在電動機殼體中。
權(quán)利要求
1.一種從外部接線(150)供有電能的電動機模塊，包括已經(jīng)經(jīng)過涂漆處理的電動機繞組(116)；和電連接所述電動機繞組至所述外部接線的接線板(120)，所述接線板包括電連接內(nèi)部導體(125)和所述外部接線的第一觸頭(124)，以及電連接所述內(nèi)部導體和所述電動機繞組的第二觸頭(130)；其中所述電動機繞組經(jīng)由柔性構(gòu)件(140，140#)連接至所述內(nèi)部導體，所述柔性構(gòu)件是導電性的并且其柔性高于所述電動機繞組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機模塊，其中所述柔性構(gòu)件由編織線(140)形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機模塊，其中所述柔性構(gòu)件由具有可彈性變形的部分(141)的板狀導體(140#)形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的電動機模塊，其中所述第一觸頭(124)具有允許所述內(nèi)部導體(125)和所述外部接線(150)在與電動機的轉(zhuǎn)軸垂直的方向上互相配合的結(jié)構(gòu)(108)，并且所述電動機繞組(116)在所述電動機的轉(zhuǎn)軸方向上安裝到所述第二觸頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動機模塊，其中所述第二觸頭(124)具有安裝到所述柔性構(gòu)件(140，140#)的末端的板狀端子(145)，和將所述端子和所述內(nèi)部導體(125)互相緊固并且因此將它們電連接的固定構(gòu)件(135)，并且其中所述端子在所述柔性構(gòu)件形變使得所述端子沿所述垂直方向定位的狀態(tài)下通過所述固定構(gòu)件緊固至所述內(nèi)部導體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電動機模塊。通過插頭(200)和插孔(108)之間的嚙合結(jié)構(gòu)，電動機的電源電纜(150)經(jīng)由觸頭(124)電連接至接線板(120)的內(nèi)部導體(125)。作為柔性構(gòu)件的柔性母線(140)與經(jīng)過涂漆處理的電動機繞組(116)的末端緊密接觸。通過將電動機繞組(116)經(jīng)由具有高柔性的柔性母線(140)電連接至內(nèi)部導體(125)，電源電纜(150)和電動機繞組(116)電連接。部件公差由柔性母線(140)的形變來吸收，并且電動機模塊可以毫無問題地固定至接線板。
文檔編號H02K5/22GK1860662SQ20058000115
公開日2006年11月8日 申請日期2005年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月13日
發(fā)明者塚島浩幸, 竹內(nèi)孝昌, 近田一元, 宮崎正 申請人:豐田自動車株式會社, 愛信艾達株式會社, 株式會社自動網(wǎng)絡技術(shù)研究所, 住友電裝株式會社, 住友電氣工業(yè)株式會社