JP2008236934A - 回転電機の回転子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂成型時のターミナルの変形、移動を防止することにより、不良品の発生を抑制するようにする。
【解決手段】磁束を発生させる界磁コイル２が絶縁ボビン５に巻回され、この界磁コイル２を覆って設けられ、交互に噛み合うように第１のポールコア体３及び第２のポールコア体４を有し、界磁コイル２に回転子外部からブラシを介して界磁電流を供給する複数のスリップリング１４ａ〜１４ｄと、各々のスリップリング１４ａ〜１４ｄと界磁コイル２とを接続するターミナル８，９が設けられ、ターミナル８，９は軸方向に延びた軸方向延在部８ａ、９ａと径方向に延びた径方向延在部８ｂ、９ｂからなり、軸方向延在部８ａ、９ａには回転軸と平行に曲げ剛性を高めるためのリブ１５が形成されている。
【選択図】図３

Description

この発明は、交流発電機あるいは電動機等の回転電機の回転子に関するものであり、特に回転子に取付けられるスリップリングアセンブリの構造に関するものである。

従来より回転電機の回転子におけるスリップリングアセンブリ構造として、複数のスリップリングと、各スリップリングと界磁コイルを接続するためのターミナルとを絶縁樹脂によって一体的に成型するものがあった。

そしてこのようなスリップリングアセンブリ構造においては、スリップリングにターミナルの一端が溶接等により接続され、ターミナルは回転子の回転軸方向に延びる軸方向延在部、及び径方向に延びる径方向延在部を有し、更にターミナルは界磁コイルと接続されるように構成されるものである。

また、スリップリングを構成するようになっている部分の内側面に溶接されている円筒体部分の中間部分の断面が、少なくとも全長のかなりの部分に亘ってＵ字形状に構成されているようなものもあった（特許文献１，２，３参照）。

特許３６２２１１８号 特許３３６４８４７号 特許３４９７８９６号

上記のような構造のスリップリングアセンブリを製造する場合における成形型の構成として、スリップリングアセンブリの径方向で型割を構成する場合（即ち図１の例でいうと、シャフト１３に対して垂直な方向であって、ポールコア体３と４との境目の線の延長線上において２つの型の合わせ面を載置する）と、軸方向で型割を構成する場合（図１の例でいうと、シャフト１３の中心線上において２つの型の合わせ面を載置する）がある。

径方向に型割を構成すると、スリップリングアセンブリは径方向の寸法が軸方向の寸法よりも小さいので、スリップリングアセンブリ１個あたりの型に占める占有面積が小さくて済み、１つの型で成型できるスリップリングアセンブリの数が多くなるため生産性が高くなる。

しかし径方向に型割を構成すると、軸方向に長いターミナルの付いたスリップリングを型に挿入することになり、またターミナルの軸方向延在部を固定することができないため、成型時の樹脂圧で軸方向延在部が移動し、スリップリングが軸方向に複数設置されている場合、ターミナルが接続すべきでないスリップリングと接触したり、あるいは樹脂の表面から露出したりすることが問題となっていた。

また、上記特許文献１〜３には、ターミナルの軸方向延在部の断面形状をＵ字形状にする構造が開示されているが、このように軸方向延在部の断面形状をＵ字形状にすると、軸方向延在部の径方向寸法が大きくなってしまう。

一般的にシャフトにベアリングなどを挿入する場合、このようなベアリング部分をスリップリングアセンブリが避けるために、シャフトには逃がし溝を設ける必要があるが、上記のように軸方向延在部の断面形状をＵ字形状にすると、スリップリングアセンブリをシャフトに嵌合する場合に、シャフトに構成するスリップリングアセンブリの軸方向延在部の逃がし溝の深さをＵ字形状の分だけ深くしなければならないという問題点があった。

また、軸方向延在部の断面形状をＵ字形状にすると、軸方向延在部から径方向延在部へ曲げる部分においてＵ字のままでは曲げられないため、その部分だけターミナルの長さを長くしたり、あるいはＵ字部分の長さを短くする必要がある。

この発明は上記のような課題を解消するためになされたものであり、スリップリングアセンブリを構成するターミナルの軸方向延在部にリブを設けることにより、軸方向延在部に力が加わっても曲げにくくさせて、スリップリングアセンブリ生産時における歩留まりを高くし、更にスリップリングアセンブリを回転子へ組付ける際にターミナルが地絡することを防止することにより、回転電機の回転子の工作性を向上させることを目的とする。

この発明に係る回転電機の回転子は、磁束を発生させるための界磁コイルと、界磁コイルに回転子外部からブラシを介して界磁電流を供給する複数のスリップリングと、スリップリングと界磁コイルとを接続するためのターミナルとを有するものであって、ターミナルは回転軸方向に延びた軸方向延在部と径方向に延びた径方向延在部からなり、軸方向延在部にはその曲げ剛性を高めるためのリブが形成されているものである。

また、この発明に係る回転電機の回転子の製造方法は、型に設けられたピンを位置決め穴に貫通させて位置決めするとともに、位置決め穴の周囲を型により押さえつけることによりターミナルを固定してスリップリングアセンブリを製造するものである。

この発明に係る回転電機の回転子によれば、磁束を発生させるための界磁コイルと、界磁コイルに回転子外部からブラシを介して界磁電流を供給する複数のスリップリングと、スリップリングと界磁コイルとを接続するためのターミナルとを有するものであって、ターミナルは回転軸方向に延びた軸方向延在部と径方向に延びた径方向延在部からなり、軸方向延在部にはその曲げ剛性を高めるためのリブが形成されているので、樹脂成型時のターミナルの変形、移動を防止することが出来る。

また、この発明に係る回転電機の回転子の製造方法は、型に設けられたピンを位置決め穴に貫通させて位置決めするとともに、位置決め穴の周囲を型により押さえつけることによりターミナルを固定してスリップリングアセンブリを製造するようにしたので、スリップリングアセンブリの成型時における位置決め、及び固定を確実に行うことができ、ターミナルの変形、移動を防止することが出来るようになるので、不良品の発生を抑制することが出来る。

実施の形態１．
図１は従来からある回転電機の回転子構造を示す断面図である。回転電機の回転子１は磁束を発生させる界磁コイル２と、この界磁コイル２を覆って設けられるとともに、交互に噛み合うように設定された爪状磁極を有する第１のポールコア体３及び第２のポールコア体４からなるポールコアを有しており、界磁コイル２は絶縁ボビン５の周囲に巻回されている。

界磁コイル２から引き出される口出し線６は、絶縁ボビン５のフランジ部に設けられた口出し線係止部から引き出され、第２のポールコア体４の外形に沿って延び、スリップリングアセンブリ７を構成するターミナル８，９に口出し線接続部１０を介して接続されている。また、回転子１には冷却ファン１１，１２が設置され、更には回転子１を回転させるためのシャフト１３が設けられている。

次に、図２はこの発明の実施の形態１による回転電機の回転子構造を示す斜視図、図３はスリップリングアセンブリ部を示す断面図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図である。スリップリングアセンブリ７は、軸方向に並んで配置されるとともに、界磁コイル２に回転子外部からブラシを介して界磁電流を供給するためのスリップリング１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄと、これらスリップリング１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄと口出し線６とを接続するためのターミナル８，９から構成されており、これらを樹脂で一体的に成型することにより、スリップリングアセンブリ７が形成されている。

ターミナル８，９は回転子１の軸方向に延びる軸方向延在部８ａ，９ａと、径方向に延びる径方向延在部８ｂ，９ｂからなっている。本実施形態においては、図４に示すように、この軸方向延在部８ａ、９ａであって、ターミナル８，９の幅方向中央部にリブ１５が回転軸と平行になるように突出して構成されており、このリブ１５により、軸方向延在部８ａ、９ａの曲げ剛性が高められているものである。

リブ１５の形状は、軸方向延在部８ａ，９ａから中央部が半円状に突き出た形をしている。このような形状とすることで、リブ１５は軸方向延在部８ａ，９ａをプレス加工を施すことにより容易に構成することができ、また、別の部分の加工と同時に加工することが出来るので、ほとんどコストがかからなくなる。

ここで軸方向延在部８ａ，９ａから押し上げられるリブ１５の高さをｈ、軸方向延在部８ａ，９ａの板厚をｔとした場合、ｈ≦ｔとなるようにリブ１５を構成する。このように構成することにより、リブ１５をプレス加工で形成する際に、ターミナル８，９に無理な力をかけることがなく、安定してスリップリングアセンブリ７を製作することができるようになる。

これに対してｈ＞ｔとなるように構成すると、リブ１５の周辺部におけるターミナル８，９の変形が大きくなってしまい、リブ１５の周辺部が破断してしまうおそれがある。

また、リブ１５の周囲にある平坦部における横方向の幅をｗとすると、ｗ≧ｔとなるように構成する。このように構成することにより、リブ１５を形成する際の軸方向延在部８ａ，９ａの固定幅を十分確保することができ、安定して製作することができる。

これに対してｗ＜ｔとなるように構成すると固定幅を充分とることが出来ず、プレス加工する際リブ１５を押し出す力に平坦部も同時に引っ張られ、形状がいびつになり、不良品となってしまう。

リブ１５を形成する際にはｗ≧ｔとなるようにして、リブ１５を形成した後に軸方向延在部８ａ，９ａの横方向における端部を切削することにより最終的にｗ＜ｔとなるようにすることも考えられるが、加工工程並びに必要材料の増加を招き、コストが増大してしまうので適切ではない。

本実施形態においては、リブ１５を形成するために、ターミナル８，９を押し出す方向は回転軸に対して径方向外側に押し出すようにしてリブ１５を形成する。スリップリングアセンブリ７の内周側には回転子のシャフト１３を圧入するため、リブ１５を径方向内側に突出するように構成すると、シャフト１３を変更しなければ、リブ１５の頂点とシャフト１３との距離が近くなり、ターミナル８，９とシャフト１３とが短絡する危険性が高くなる。

このため、ターミナル８，９の軸方向延在部８ａ，９ａに形成されるリブ１５を径方向外側に突出するように構成することにより、リブ１５を形成しない場合と比べてもターミナル８，９とシャフト１３との距離を変えずに製作することができ、スリップリングアセンブリ７を形成するための型を変える必要がなく、更にはターミナル８，９とシャフト１３とが短絡することを防止することが出来る。

上記のように、軸方向延在部８ａ，９ａにリブ１５を設けることにより軸方向延在部８ａ，９ａの強度を増加させることが出来るので、スリップリング１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを樹脂成型する時に樹脂圧が発生しても、軸方向延在部８ａ，９ａが変形することを防止することが出来、従って樹脂成型時のターミナル８，９の変形、移動を防止することが出来るので、不良品の発生を抑制することができる。

また、ターミナル８，９の軸方向延在部８ａ，９ａに構成されたリブ１５の高さｈをリブ１５の板厚ｔ以下に構成するとともに、リブ１５の両側の平坦部の幅ｗを板厚ｔ以上になるように構成することにより、リブ１５成形時にリブ１５の根元で破損し、不良品が多発することを防止することが出来るとともに、リブ１５を形成する時の固定力を確保して、軸方向延在部８ａ，９ａの形状がいびつとなることを防ぐことが出来る。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２によるスリップリングアセンブリ部を示す断面図である。図５に示すように、スリップリングアセンブリ７の端面側に位置するスリップリング１４ｃに接続されるターミナル８は、スリップリング１４ｃとの接続部近傍Ｐ点において、他のスリップリング１４ｄと電気的に絶縁するため、スリップリング１４ｄと接触しないように内径側に曲げられ、他のスリップリング１４ｄを通過した後、再びＱ点において外径側に曲げられている。

以上のように構成することにより、ターミナル８が図５のＬで示された範囲において、図３の場合に比べると外径側に位置することとなるため、スリップリングアセンブリ７が圧入されるシャフト１３とターミナル８との距離を充分に確保することができ、スリップリングアセンブリ７が地絡等することを防止することができる。

また、ターミナル８の軸方向延在部８ａが外径側に配置されるため、シャフト１３自体をより太く構成することができるようになり、シャフト１３の強度を高く設定することが出来るとともに、回転子の耐久性を向上させることができるようになる。

また、図５に示すように、ターミナル８の軸方向延在部８ａに構成されるリブ１５は、ターミナル８に接続されないスリップリング１４ｄを通過したところから構成される。スリップリング１４ｄの内径側にはシャフト１３が配置されるため、ターミナル８はスリップリング１４ｄとシャフト１３の間を通過しなければならない。

また、ターミナル８はスリップリング１４ｄとシャフト１３の両者に対して絶縁されなければならず、更には樹脂成型される。したがって、スリップリング１４ｄの内径側において、ターミナル８の軸方向延在部８ａにリブ１５を設けるとリブ１５の頂点とスリップリング１４ｄ、あるいはシャフト１３との距離が短くなり、接触する危険性が高くなる。

このような接触を防止するためには、スリップリングアセンブリ７の厚みを大きくしたり、あるいはスリップリング１４の厚みを小さくし、かつシャフト１３の外径を縮小することが考えられる。

しかし、スリップリングアセンブリ７の厚みを増加させると重量が増加してしまい、また、スリップリング１４の厚さを縮小すると回転子の寿命が減少してしまい、更にはシャフト１３の径を縮小させるとシャフト１３の強度が低くなってしまうという問題が発生する。

以上のような欠点を生じさせないために、本実施形態においては、ターミナル８の軸方向延在部８ａにおいて、接続されないスリップリング１４ｄを通過する部分にはリブ１５を構成しないようにしたものである。

実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３によるターミナル部を示す斜視図である。本実施形態においては、図６に示すように、ターミナル８の軸方向延在部８ａに形成されるリブ１５を軸方向延在部８ａから径方向延在部８ｂに亘って一体的に形成したものである。

これにより軸方向延在部８ａと径方向延在部８ｂのなす角度がより強固に固定されるため、成型時の樹脂圧によるターミナル８の移動を防止することができる。また、ターミナル８を型に挿入する時における位置決めもより正確に行うことができるため、スリップリングアセンブリ７の成型不良の発生を削減することができる。尚図６においては、ターミナル８について説明したが、ターミナル９についても同様に構成するものである。

実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４によるターミナルを示す斜視図、図８はスリップリングアセンブリにおける径方向延在部を主に示した斜視図、図９はスリップリングアセンブリを型により成型する状態を示す断面図である。本実施形態においては、図７、図８に示すように、樹脂により成形する際の位置を決めるための位置決め穴２１をターミナル８，９の径方向延在部８ｂ，９ｂに設けたものである。

図９に示すように、スリップリングアセンブリ樹脂成型時において、下型２２に設けられたピン２２ａを位置決め穴２１に貫通させることにより、ターミナル８，９の位置を決めると同時に、位置決め穴２１の周囲を下型２２及び上型２３によって両側から押さえ込み、ターミナル８，９の径方向延在部８ｂ，９ｂを固定し、樹脂を流し込む。

以上のように構成することにより、スリップリングアセンブリ７の成型時における位置決め、及び固定を確実に行うことができ、ターミナル８，９の変形、移動を防止することが出来るようになるので、不良品の発生を抑制することが出来る。

実施の形態５．
図１０はこの発明の実施の形態５による回転電機の回転子構造を示す斜視図、図１１は同じく要部正面図である。本実施形態においては、界磁コイル２から引き出された口出し線６は、スリップリングアセンブリ７に構成されたフック部３１によって、引き出される向きを径方向から周方向に変えられ、更に口出し線接続部１０においてターミナル８，９に接続されるものである。

このように口出し線６の引き回される方向がフック部３１において周方向に変えられるので、口出し線接続部１０において界磁コイル２の遠心力が口出し線６を介して直接掛からなくなるため、口出し線接続部１０で口出し線６が断線することを防止することができるようになる。

従来からある回転電機の回転子構造を示す断面図である。 この発明の実施の形態１による回転電機の回転子構造を示す斜視図である。 スリップリングアセンブリ部を示す断面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 この発明の実施の形態２によるスリップリングアセンブリ部を示す断面図である。 この発明の実施の形態３によるターミナル部を示す斜視図である。 この発明の実施の形態４によるターミナルを示す斜視図である。 スリップリングアセンブリにおける径方向延在部を主に示した斜視図である。 スリップリングアセンブリを型により成型する状態を示す断面図である。 この発明の実施の形態５による回転電機の回転子構造を示す斜視図である。 この発明の実施の形態５による回転電機の回転子構造を示す要部正面図である。

符号の説明

２ 界磁コイル、６ 口出し線、７ スリップリングアセンブリ、
８，９ ターミナル、８ａ，９ａ 軸方向延在部、８ｂ，９ｂ 径方向延在部、
１４ａ〜１４ｄ スリップリング、１５ リブ、２１ 位置決め穴、２２ａ ピン。

Claims (9)

1. 磁束を発生させるための界磁コイルと、上記界磁コイルに回転子外部からブラシを介して界磁電流を供給する複数のスリップリングと、上記スリップリングと上記界磁コイルとを接続するためのターミナルとを有する回転電機の回転子において、
   上記ターミナルは回転軸方向に延びた軸方向延在部と径方向に延びた径方向延在部からなり、上記軸方向延在部にはその曲げ剛性を高めるためのリブが形成されていることを特徴とする回転電機の回転子。
2. 上記リブの高さが上記ターミナルの厚さよりも小さくなるように構成するとともに、上記リブの周囲にある平坦部における横方向の幅が上記ターミナルの厚さよりも大きくなるよう構成したことを特徴とする請求項１記載の回転電機の回転子。
3. 上記リブは径方向外側に突出するように構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転電機の回転子。
4. 端面側に位置するスリップリングに接続されるターミナルの軸方向延在部は、接続されないスリップリングと接触しないようにその部分において曲げられて構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
5. 上記接続されないスリップリングを通る部分には上記軸方向延在部に上記リブを形成しないことを特徴とする請求項４記載の回転電機の回転子。
6. 上記リブが上記軸方向延在部から上記径方向延在部に亘って一体的に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
7. 上記界磁コイルから引き出された口出し線の向きを径方向から周方向に変えるためのフック部を設けたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
8. 上記ターミナルの径方向延在部に成形時の位置決めを行うための位置決め穴を設けたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
9. 請求項８記載の回転電機の回転子の製造方法であって、型に設けられたピンを上記位置決め穴に貫通させて位置決めするとともに、上記位置決め穴の周囲を上記型により押さえつけることにより上記ターミナルを固定してスリップリングアセンブリを製造することを特徴とする回転電機の回転子の製造方法。

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