JP2000299953A - 回転電気機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固定子の電機子巻線の端末の線どうしを接続
するための配線処理を単純で簡単にし、全体を小型化す
るとともに組立作業性を向上させる。 【解決手段】 固定子１３の複数の磁極片１４に巻付け
た各電機子巻線１５，１６，１７の中性点側の端末を接
続する巻線接続用の導電性板材３０を設ける。この導電
性板材３０を全体がほぼリング状に形成するとともに固
定子１３に保持させる絶縁材料からなる保持手段（脚）
３１を設ける。そして、この導電性板材を固定子の軸線
方向の一端側に遊嵌状態で配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、種々の車両に用い
る電動機や発電機等のような回転電気機械（以下、回転
機という）に関し、特に電機子巻線を設けた固定子内で
界磁磁石（永久磁石）を有するブラシレスＤＣモータ
（無整流子直流電動機）等において固定子の内周突起に
巻回して設ける電機子巻線の結線構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の回転機において、ブラシレ
スＤＣモータ等の電動機では、回転子に設けた界磁磁石
に対向して固定子に電機子巻線を設けた構造が多く採用
されている。この種の電動機では、固定子を構成する鉄
心の両端側に突出する状態で電機子巻線を巻回してい
る。

【０００３】このような電動機において、三相スター結
線構造により各巻線の端末を結線するにあたって従来
は、各巻線端末の線どうしをそれぞれ手作業で接続しは
んだ付けしたり、またはプリント配線板を設け、これに
各巻線の端末をはんだ付けすることにより接続してい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
電動機においては、固定子の両端側に電機子巻線が突出
して巻回されている部分（いわゆるコイルエンド）が形
成されており、このような部分で各巻線の端末どうしの
接続や各巻線の端末と電源接続線との接続を手作業で行
うと、各巻線の端末の配線処理が繁雑になり組立性が悪
いという問題があった。

【０００５】また、端末の配線処理のために、各巻線を
上述したコイルエンド部分に這い回して巻線どおしの接
続部や巻線と電源接続線との接続部の位置合わせを行う
ために大きな接続スペースが必要となる。その結果、各
巻線の端末処理部分が、コイルエンド部分よりもさらに
突出するから、電動機全体が大型化するという問題があ
った。

【０００６】近年では種々の車両等の移動体の動力用と
してブラシレスＤＣモータを用いることが検討されてい
る。これらの移動体の動力源は通常バッテリであるた
め、低電圧、大電流で駆動する必要がある。したがっ
て、固定子の電機子巻線に供給する電流も大きくなり、
これに伴って電機子巻線の線径も大きくする必要があ
る。しかし、電機子巻線を太くすると曲げにくくなるか
ら、前述したような各巻線の端末の配線処理はより一層
困難となり、端末の配線処理部分が大きく嵩張ることか
ら電動機のより一層の小型化が望めなかった。

【０００７】このような巻線の端末の配線処理の問題を
解決するために、プリント配線板を用いて各巻線を接続
する方法も採られている。しかし、プリント配線板では
導電パターンの厚みの制約により、前記移動体に必要な
大電流への対応が難しいのが実状である。

【０００８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、固定子の電機子巻線の端末の線どうしを接
続するための結線処理を単純かつ簡単にし、端末の配線
処理部が嵩張らず全体を小型化するのに適しているとと
もに、組立作業性を向上させることができる巻線の結線
構造を採用した回転機を得ることを目的とする。

【０００９】また、本発明は電流値の大きいモータの巻
線接続を小さいスペースで実現することができる巻線の
結線構造を用いた回転機を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的に応える
ために本発明の請求項１に係る回転機は、非磁性材製の
ケースと、このケースの内壁に固定され求心方向に突出
する複数の磁極片に巻付けた複数の電機子巻線を有する
固定子と、前記ケースの両端側で回転自在に軸支するこ
とにより前記固定子を貫通した状態で配置され回転方向
で交互に極性が異なる磁極を形成する界磁磁石を有する
回転子とを備えている回転機において、前記各電機子巻
線の中性点側の端末を接続する結線用の導電性板材を備
え、この導電性板材を全体がほぼリング状に形成すると
ともに前記固定子に保持させる絶縁材料からなる保持手
段を設け、前記固定子の軸線方向の一端側に配設したこ
とを特徴とする。

【００１１】本発明によれば、電機子巻線のケース内部
での這い回しを削減することができる。また、各電機子
巻線の端末を這い回すことがないため、各巻線をほぼ同
一形状とすることができ、各電機子巻線の端末どうしの
バランスのよい結線が可能となる。

【００１２】また、本発明の請求項２に係る回転機は、
請求項１において、前記導電性板材の外周縁に、絶縁材
料からなる複数本の脚を軸線方向に延設させ、これらの
脚を前記固定子の空隙部分に係入したことを特徴とす
る。

【００１３】本発明によれば、複数の絶縁材料からなる
脚という必要最小限の部品の増加により、巻線の端末結
線処理に用いる導電性板材の保持を達成できる。

【００１４】また、本発明の請求項３に係る回転機は、
請求項１または請求項２において、前記導電性板材を前
記固定子の軸線方向の一端側の電機子巻線の内側空間部
分に臨むように設けたことを特徴とする。

【００１５】本発明によれば、巻線の端末を結線する部
材の収納空間の短縮化が図れる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１ないし図４は本発明に係る回
転機の一つの実施の形態を示すものであり、これらの図
において、この実施の形態では、回転機の一つである電
動機としてブラシレスＤＣモータを例示して説明する。

【００１７】図１〜図４において、符号１０はブラシレ
スＤＣモータである。１１はこのモータ１０のケース
で、非磁性材料により略中空円筒状に形成されている。
また、このケース１１は、図示しないが被駆動側のハウ
ジングに固定される。図１中１２はこのケース１１の一
端を閉塞するカバー、１２ａはこのカバー１２の内側に
配置され後述する回転子のシャフト部を軸支する軸受支
持部材である。なお、図１はブラシレスＤＣモータ１０
の要部を図示した部分図であって、たとえば回転子の回
転位置を検出するエンコーダ等は省略している。

【００１８】１３は固定子であり、磁性材料により全体
が略円筒形状で形成され、その内周部には複数（ここで
は３磁極、６突極）となるように、回転方向に所定の間
隔をおいて６箇所に磁極片１４を求心方向に突設してい
る。１５，１６，１７は各磁極片１４に巻付けた一対ず
つの電機子巻線である。

【００１９】２１は回転子であり、この回転子２１は回
転方向で交互に極性が異なる磁極（Ｎ極とＳ極）を形成
するように界磁磁石となる永久磁石２２を埋設した回転
子本体部２３と、この回転子本体部２３を貫通するシャ
フト部２４とから構成されている。このシャフト部２４
の一端は前記ケース１１（カバー１２）に軸受２５を介
して回転自在に軸支されるとともに、他端は図示しない
被駆動側に設けた軸受を介して軸支され、回転動力を被
駆動側に伝達する。

【００２０】なお、前記固定子１３、回転子本体２３は
共に磁性材料、たとえば鉄損を少なくするために薄鋼板
を積層した積層体を用いた構造となっている。

【００２１】図１、図２中符号３０で示すものは、本発
明を特徴づける導電性板材としての銅製リングである。
この銅製リング３０は、各電機子巻線１５，１６，１７
の中性点側の端末を接続して結線する部材であって、図
５（ａ）に示すように全体が円形リング状（環状板材）
に形成されている。また、この銅製リング３０には、図
５（ｂ）に示すように、これを前記固定子１３に保持さ
せる絶縁材料からなる保持手段として脚３１を設けてい
る。そして、図１、図５（ａ）に示すように、固定子１
３の軸線方向の一端側（図中上端側）に配設している。

【００２２】前記銅製リング３０の外周縁には、図５
（ａ）、図６に示すように、絶縁材料からなる複数本の
脚３１の一端が凹凸係合部３１ａを介して組付けられ、
他端がこのリング３０の軸線方向に延設している。これ
らの脚３１は、図２、図３に示すように、固定子１３の
磁極片１４，１４間で電機子巻線１５，１６，１７とは
干渉しない空隙部分（ここでは磁極片１４の先端のＴ字
状部分に跨った状態）に係入されることによって保持さ
れている。

【００２３】ここで、前記銅製リング３０は、図１、図
６に示すように、前記固定子１３の軸線方向の一端側の
電機子巻線１５，１６，１７のコイルエンド部分の内側
空間内に臨むように設けられている。この実施の形態で
は、この銅製リング３０を含め、このリング３０に対し
ての各巻線１５，１６，１７の端末接続部が、固定子１
３の内側空間部分に配置させ、この固定子１３の一端側
から外側に飛び出さないように構成している。

【００２４】また、前記銅製リング３０とその外周縁へ
の脚３１の凹凸係合部３１ａとしては、図５（ａ），
（ｂ）に示すような凹部と凸部との係合部３１ａに限ら
ず、より一層単純な形状の凹凸係合部であってもよい。
要するに、銅製リング３０の外周縁に一端を係合させた
状態で組み付けることができる形状であればよい。

【００２５】このような固定子１３は、前述した電機子
巻線１５，１６，１７を磁極片１４に巻回するととも
に、銅製リング３０と脚３１とを治具を使用して組み合
わせて接着剤で固定した後、脚３１を前述の空隙部分に
係入して組み付け、巻線１５，１６，１７の中性点側の
各端部１５ａ，１６ａ，１７ａを銅製リング３０にはん
だ付けする。さらに、外部接続用のターミナル端子３
５，３６，３７（Ｕ，Ｖ，Ｗ端子）を治具で保持した状
態で非中性点側の端部をはんだ付けした後、全体を樹脂
コーティングすることにより全体が絶縁される。

【００２６】このような樹脂コーティングを施すと、前
述した脚３１は固定子１３と一体的に連結され、これに
より銅製リング３０も所定個所に保持された状態とな
る。前記絶縁材料からなる脚３１は、たとえばガラス繊
維入りエポキシ樹脂やガラス繊維入りフェノール樹脂を
用いて形成するとよい。この材料の選択にあたっては、
成形時の湯流れ性とモータ運転時の耐熱性を配慮すれば
よい。

【００２７】前記電機子巻線１５，１６，１７の非中性
点側の端部は、図７（ａ），（ｂ）に示すように、特殊
形状の導電性ボルト３８に直接巻線端部１５ｂ，１６
ｂ，１７ｂの絶縁用の被覆を剥がして取付け、これを端
子３５，３６，３７に接続することにより外部に引き出
すことができる。すなわち、ボルト３８の頭部にＵ字状
の溝が形成され、これに巻線端部を入れてかしめ付ける
ことにより仮固定し、ろう付けして各巻線線材の被覆を
確実に剥離させるとボルト３８との接合が確実に行え
る。ボルト３８は後工程でケース側に固定される。な
お、広く知られているように、この種のモータで用いて
いる三相スター結線回路は図７（ｃ）に示す通りであ
る。

【００２８】前記電機子巻線１５，１６，１７は、たと
えばＡＩＷ線（アミドイミドワイヤ）、ポリエステルや
ポリウレタンを被覆したワイヤを用いるとよい。このよ
うな線材は被覆がエナメル線よりも丈夫である。

【００２９】上述した構成によれば、大電流に対応でき
る銅製リング３０（導電性板材）を使用することによ
り、電機子巻線１５，１６，１７のケース１１内部での
這い回し、特に電機子巻線１５，１６，１７のコイルエ
ンド部分の這い回しを削減することができる。また、銅
製リング３０の固定子１３への保持固定も脚３１を介し
て簡単に行える。また、銅製リング３０では、各電機子
巻線の端末１５ａ，１６ａ，１７ａを這い回すことがな
いため、各巻線１５，１６，１７をほぼ同一形状とする
ことができるから、各巻線端末１５ａ，１６ａ，１７ａ
どうしのバランスのよい結線が可能となる。

【００３０】また、各電機子巻線１５，１６，１７の端
末どうしを接続する導電性板材（銅製リング３０）とそ
の固定のための絶縁材料からなる脚３１との必要最小限
の部品を用いるという簡単でしかも安価な構造によっ
て、巻線の端末結線処理とこれに用いる導電性板材の保
持とを簡単に達成できる。ここで、これらの脚３１を、
図１、図２、図５（ａ），（ｂ）、図６に示すように銅
製リング３０の外周部分を周方向に所定間隔をおいて取
り囲む状態で付設することにより、この銅製リング３０
の絶縁処理が最小限の部品点数で簡単に行える。

【００３１】図８（ａ）は上述したような電動機１０に
おいて、固定子１３のケース１１との位置決めを簡素化
した例を示す。すなわち、上述したようにケース１１に
組付け固定する固定子１３は、回転方向における位置決
めが重要となる。

【００３２】このような固定子１３をケース１１内に位
置決めした状態で組込むために従来は、固定子１３の外
周形状を非円形形状で形成したり、図８（ｂ）に示すよ
うにケース１３との間に介在させる位置決めピン４１を
用いたりしている。そして、このように位置決めした固
定子１３を、締め付けボルト４２によりケース１１内に
固定している。

【００３３】しかし、このような従来の構造では、固定
子１３やケース１１の形状が複雑であり、また固定子１
３とケース１１との間に隙間が生じて密着性に欠けるこ
とが多く、またこれらの部材を貫通するように締め付け
ボルト４２を組込んで締結固定するときの作業がし難い
という問題があった。

【００３４】このような固定子１３のケース１１に対し
ての位置決めを簡素化するために、この実施の形態で
は、図８（ａ）に示すように、モータケース１１内にス
タッドボルト４３を予め立設し、このスタッドボルト４
３に固定子１３に予め設けた貫通孔４４を位置決めして
挿通させることにより、固定子１３をケース１１内に組
込んでいる。そして、貫通孔４４を貫通したスタッドボ
ルト４３の先端ねじ部にナット４５を螺合して締め上げ
て、固定子１３の軸線方向の抜け止めを図り、また回り
止めも行うことにより位置決め固定している。

【００３５】このような構造により、電機子巻線１５，
１６，１７の端末を固定子１３に対し定められた位置に
固定しておけば、位置決め機能と締付け機能とを有する
スタッドボルト４３を貫通孔４４に挿通させるだけで、
適切な位置に各巻線端末を出すことができる。また、固
定子１３の外周は円形であるため、加工が容易である。
さらに、ケース１１と固定子１３の位相が確認しやすく
作業効率が向上する。

【００３６】また、図５（ｃ）には前述した銅製リング
３０の一部に突出部３３を一体または一体的に突設した
場合を示している。このような突出部３３を設け、ケー
ス１１を貫通させて外部に導くと、この突出部３３を中
性点の外部取り出し用として利用することができ、適宜
の制御系で使用する信号取り出し部として用いて利点は
大きい。

【００３７】なお、本発明は上述した実施の形態で説明
した構造には限定されず、各部の形状、構造等を適宜変
形、変更し得ることはいうまでもない。たとえば上述し
た実施の形態では、巻線端末の結線用部品としての導電
性板材を銅製リング３０で形成した場合を説明したが、
本発明はこれに限定されず、導電性材料であれば銅製に
限定されない。また、リングに限らず、一部が切り離さ
れているほぼＣ字状等の形状であってもよく、多角形状
のリング状部材であってもよい。要するに、三相スター
結線を安定した接続状態で結線でき、しかも大電流に対
応でき、電気抵抗も小さく損失も減らせる導電性板材で
あればよい。

【００３８】また、上述した実施の形態では、図１、図
６に示すように固定子１３側の電機子巻線１５，１６，
１７によるコイルエンド部分の端部よりも軸線方向の内
側の空間部分に、銅製リング３０を配置しているが、本
発明はこれに限定されない。この銅製リング３０のよう
な導電性板材またはこれに対する巻線の端末接続部のほ
とんどが固定子１３の内側空間部分に臨むとともに、一
部がコイルエンド部分の端部よりも軸線方向の外側に一
部が張り出した状態で配置してもよい。

【００３９】また、上述した実施の形態では、導電性板
材（銅製リング３０）に付設した絶縁材料からなる脚３
１を、固定子１３の電機子巻線１５，１６，１７が巻回
される磁性片１４とこれに隣接する磁性片１４との間で
巻線部分を避けた空隙部分に係入することにより保持さ
せているが、本発明はこれに限らない。適宜の固定子ま
たは固定部側に係止させ得る構造であればよい。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る回転機
によれば、固定子の電機子巻線の端末の線どうしを接続
するための結線処理を、大電流に対応が可能な導電性板
材によって単純かつ簡単にし、端末の配線処理部が嵩張
らず全体を小型化するのに適している。また、組立作業
性を向上させることができる巻線の結線構造を採用した
回転機を得ることができ、しかも電流値の大きいモータ
の巻線接続を小さいスペースで実現することができる。

【００４１】また、本発明によれば、複数の電機子巻線
の端末どうしを接続する導電性板材とその固定のための
絶縁材料からなる脚という必要最小限の部品により、巻
線の端末結線処理とこれに用いる導電性板材の保持とを
達成することができる。さらに、これらの部品の組付け
保持作業をも含めて作業が簡素化し、確実に固定するこ
とができる。

【００４２】また、本発明によれば、巻線の端末を結線
する部材を、固定子に巻回している電機子巻線の外方端
よりも内側に位置付けることができるから、回転機全体
の小型化、特に軸線方向の長さの短縮が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る回転機の一つの実施の形態を示
し、ブラシレスＤＣモータの要部構造を示す断面図であ
る。

【図２】 図１の回転機における固定子の端面図であ
る。

【図３】 図１の回転機の下端側から見た端面図であ
る。

【図４】 図１の回転機における磁石内蔵型回転子を示
し、（ａ）は要部断面図、（ｂ）はその上端側から見た
端面図、（ｃ）は（ａ）のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【図５】 本発明に係る回転機の要部とする導電性板材
を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は絶縁材料からな
る脚を例示する斜視図、（ｃ）は導電性板材の変形例を
示す斜視図である。

【図６】 本発明に係る回転機の要部とする導電性板材
への電機子巻線の端末の結線状態を示す拡大図である。

【図７】 電機子巻線の非中性点側の結線状態を示し、
（ａ）は結線用の導電性ボルトを示す図、（ｂ）は巻線
の非中性点側の端末を示す図、（ｃ）は回転機における
三相スター結線を説明するための回路図である。

【図８】 （ａ）は本発明に係る回転機において固定子
のケース側への位置決め固定状態を示す斜視図、（ｂ）
は従来例を説明するための図である。

【符号の説明】

１０…ブラシレスＤＣモータ（電動機、回転機、回転電
気機械）、１１…モータケース、１２…カバー、１３…
固定子、１４…磁極片、１５，１６，１７…電機子巻
線、１５ａ，１６ａ，１７ａ…巻線端部、２１…回転
子、２２…永久磁石、２３…回転子本体、２４…シャフ
ト部、３０…銅製リング（導電性板材）、３１…脚、３
１ａ…係合部、３３…突出部、３５，３６，３７…ター
ミナル端子、４３…スタッドボルト、４４…貫通孔、４
５…ナット。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性材製のケースと、このケースの内
   壁に固定され求心方向に突出する複数の磁極片に巻付け
   た複数の電機子巻線を有する固定子と、前記ケースの両
   端側で回転自在に軸支することにより前記固定子を貫通
   した状態で配置され回転方向で交互に極性が異なる磁極
   を形成する界磁磁石を有する回転子とを備えている回転
   電気機械において、 前記各電機子巻線の中性点側の端末を接続する結線用の
   導電性板材を備え、 この導電性板材を全体がほぼリング状に形成するととも
   に前記固定子に保持させる絶縁材料からなる保持手段を
   設け、この導電性板材を前記固定子の軸線方向の一端側
   に配設したことを特徴とする回転電気機械。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の回転電気機械におい
   て、 前記導電性板材の外周縁に、絶縁材料からなる複数本の
   脚を軸線方向に延設させ、これらの脚を前記固定子の空
   隙部分に係入したことを特徴とする回転電気機械。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の回転電
   気機械において、 前記導電性板材を前記固定子の軸線方向の一端側の電機
   子巻線の内側空間部分に臨むように設けたことを特徴と
   する回転電気機械。