JP2008278678A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
【課題】ステータコイルに接続されたステータ側端子部と、端子台との接続との接続を容易にかつ正常に接続することができ、小型化が図られた回転電機を提供する。
【解決手段】回転電機は、コイルエンド22Aからステータコア21の軸方向に突出するように設けられた動力線30と、収容ケース40と、収容ケース40に設けられた端子台50と、端子台50に設けられ、収容ケース40の内表面から、収容室40Cの内方に向けて突出する内部端子部51と、動力線30に設けられ、内部端子部51の周面に向けて屈曲する屈曲部62を有するステータ側端子部60と、内部端子部51の側面とステータ側端子部60との間に設けられ、内部端子部51とステータ側端子部60とを電気的に接続する接続部75と、接続部75と内部端子部51とステータ側端子部60とを連結するボルト70とを備える。
【選択図】図3
【解決手段】回転電機は、コイルエンド22Aからステータコア21の軸方向に突出するように設けられた動力線30と、収容ケース40と、収容ケース40に設けられた端子台50と、端子台50に設けられ、収容ケース40の内表面から、収容室40Cの内方に向けて突出する内部端子部51と、動力線30に設けられ、内部端子部51の周面に向けて屈曲する屈曲部62を有するステータ側端子部60と、内部端子部51の側面とステータ側端子部60との間に設けられ、内部端子部51とステータ側端子部60とを電気的に接続する接続部75と、接続部75と内部端子部51とステータ側端子部60とを連結するボルト70とを備える。
【選択図】図3
Description
本発明は、回転電機に関し、特に、ステータコイルに接続されたステータ側端子部と、端子台とを備えた回転電機に関する。
ステータとロータとを備える回転電機においては、パワーケーブルがステータコアに巻回されたステータコイルに接続され、電流がステータコイルに流される。パワーケーブルがステータコイルに接続される場合、ステータコイルのコイルエンドから引き出された端子部材がパワーケーブが接続された端子台に接続される。
特開2005−151660号公報においては、回転電機の小型が図られた回転電機が提案されている。この回転電機においては、端子部材は、ロータの回転軸方向からロータの径方向へ屈曲した屈曲形状とされており、端子部材は、端子台に接続されている。
この端子部材は、回転電機の組立工程において、ロータの回転軸方向に配置された直線状の端子部材を径方向へ屈曲させることにより作製される。そして、端子部材に形成された穴にネジを通して、端子部材を端子台に固定する。
また、特開2001−86713号公報に記載されたモータの組立方法においては、個々でのモータを仮組立して、それぞれの遊びを測定し、測定した遊びに応じて、遊びを許容範囲内に調整することができるモータの組立方法が提案されている。
特開2005−151660号公報
特開2001−86713号公報
特開2005−283638号公報
しかし、特開2005−151660号公報に記載された回転電機においては、回転電機の組立段階で、端子部材を屈曲させる必要が生じ、正確に折り曲げられなければ端子部材と端子台とを接続できなくなる。また、特開2001−86713号公報に記載されたモータの組立方向においては、モータ自体の構成が複雑化し、かえって、端子台と端子部材との間の隙間を調整するのに時間を要する。さらに、モータ自体の構成の複雑化に伴い、モータが大型化してしまうという問題がある。
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ステータコイルに接続されたステータ側端子部と、端子台との接続との接続を容易にかつ正常に接続することができ、小型化が図られた回転電機を提供することである。
本発明に係る回転電機は、環状のステータコアと、ステータコアに巻回されたステータコイルとを有するステータと、ステータ内に挿入され、回転自在に設けられたロータと、ステータコイルに接続され、ステータコアの軸方向端部に位置するコイルエンドからステータコアの軸方向に突出するように設けられた動力線とを備える。
この回転電機は、ステータおよびロータを収容可能な収容室を有する収容ケースと、収容ケースのうち、ステータに対して、動力線の突出方向に離れた部分に設けられた端子台とを備える。さらに、この回転電機は、端子台に設けられ、収容室を規定する収容ケースの内表面のうち、ステータに対して動力線の突出方向に離れた部分から、収容室の内方に向けて突出する内部端子部と、動力線に設けられ、内部端子部の周面に向けて屈曲する屈曲部を有するステータ側端子部とを備える。また、この回転電機は、内部端子部とステータ側端子部との間に設けられ、内部端子部とステータ側端子部とを電気的に接続する接続部と、接続部と内部端子部とステータ側端子部とを連結する連結部材とを備える。
好ましくは、上記屈曲部は、内部端子部の周面のうち、ステータに対して反対側に位置する側面上に向けて屈曲する。好ましくは、上記動力線と、ステータ側端子部と、内部端子部と、接続部とは、それぞれ複数設けられ、接続部のうち少なくとも1つの接続部と他の接続部との軸方向の厚みが異なる。
好ましくは、上記屈曲部は、ステータコアの径方向に向けて延び、該屈曲部には、軸方向に貫通する貫通孔が形成され、貫通孔は、ステータコアの径方向に延びる。
好ましくは、上記内部端子部の周面のうち、ステータに対して反対側に位置する側面は、平坦面状とされ、屈曲部の周面のうち、内部端子部の側面と対向する側面は、平坦面状とされる。好ましくは、上記端子台は、収容ケースの外部に位置する相手側端子部と接続可能とされ、相手側端子部と内部端子部とを電気的に接続可能な外部端子部を含む。
本発明に係る回転電機によれば、ステータに接続されたステータ側端子部と、端子台とを容易にかつ正常に接続することができると共に、小型化を図ることができる。
図1から図10を用いて、本実施の形態に係る回転電機100について説明する。なお、同一または相当する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。
図1は、本実施の形態に係る回転電機100の概略断面図である。この図1に示すように、回転電機100は、ロータ10と、ステータ20と、収容ケース40と、端子台50と、ステータ側端子部60とを備えている。なお、回転電機とは、モータとしての機能と、発電機としての機能の少なくとも一方の機能を有するモータジェネレータを意味する。
収容ケース40は、ロータ10およびステータ20を収容可能な収容室40Cと、ロータ10およびステータ20を収容室40C内に向けて挿入可能な開口部40Aとを有する筐体40Bと、筐体40Bに着脱可能に設けられ、開口部40Aを閉塞可能な閉塞部材とを備えている。
ロータ10は、ステータ20の内周側にステータ20に対して回転自在に設けられる。そして、ロータ10は、ロータシャフト11と、ロータコア12と、磁石13とからなる。ロータコア12は、ロータシャフト11の周りに固定されている。磁石13は、ロータコア12の外周側に埋設される。
ステータ20は、環状に形成されたステータコア21と、ステータコア21の内周面上に形成された複数のステータティースに巻回されたステータコイル22とを備えている。ステータコア21は、ロータコア12に対向してロータコア12の外側に配置される。そして、ステータコア21は、収容ケース40に固定される。このステータコア21は、たとえば、複数の電磁鋼板を積層して構成されている。
ステータコイル22は、U相コイル、V相コイルおよびW相コイルからなる。U相コイル、V相コイルおよびW相コイルからなるステータコイル22は、ステータコア21に巻回された後にステータコア21の軸方向端面21A,21Bに近づくように圧縮成形される。その後、ステータコイル22のコイルエンド22A,22Bは、樹脂やワニス含浸等により形状が固定される。このように、ステータ20の軸方向O端部には、樹脂モールドされたコイルエンド22A,22Bが形成されている。
図2は、図1に示すA方向から見たステータ20の平面図である。図2を参照して、コイル510〜517は、ステータコイル22のU相コイルを構成し、コイル520〜527は、ステータコイル22のV相コイルを構成し、コイル530〜537は、ステータコイル22のW相コイルを構成する。コイル510〜517,520〜527,530〜537の各々は、略円弧形状から成る。
コイル510〜517は、最外周に配置される。コイル520〜527は、コイル510〜517の内側であって、それぞれ、コイル510〜517に対して円周方向に一定距離だけずれた位置に配置される。コイル530〜537は、コイル520〜527の内側であって、それぞれ、コイル520〜527に対して円周方向に一定距離だけずれた位置に配置される。
コイル510〜517,520〜527,530〜537の各々は、対応する複数のティースの各々に直列に巻回される。たとえば、コイル510は、ティース1〜5に対応し、ティース1〜5の全体に外周から所定回数巻回されて形成される。
コイル511〜517,520〜527,530〜537についても、それぞれ対応するティースにコイル510と同じようにして形成される。
コイル510〜513は、直列に接続され、一方端が端子U1であり、他方端が中性点UN1である。コイル514〜517は、直列に接続され、一方端が端子U2であり、他方端が中性点UN2である。
コイル520〜523は、直列に接続され、一方端が端子V1であり、他方端が中性点VN1である。コイル524〜527は、直列に接続され、一方端が端子V2であり、他方端が中性点VN2である。
コイル530〜533は、直列に接続され、一方端が端子W1であり、他方端が中性点WN1である。コイル534〜537は、直列に接続され、一方端が端子W2であり、他方端が中性点WN2である。
図3は、端子台50およびその周囲における回転電機100の断面図である。この図3に示すように、ステータ20の軸方向O端部のうち、収容ケース40の開口部40A側に位置する端部には、コイルエンド22Aが形成されており、このコイルエンド22Aの端面には、軸方向Oに沿って、収容ケース40の開口部40A側に向けて突出する動力線30が形成されている。
この動力線30としては、たとえば、図2に示す端子U1,U2が接続された動力線30Uと、端子V1,V2が接続された動力線30Vと、端子W1,W2が接続された動力線30Wとがある。なお、この図3には、動力線30Uが示されている。
動力線30の上端部には、ステータ側端子部60が設けられており、ステータ側端子部60の端部には、ステータコア21の径方向外方に向けて屈曲する屈曲部62が形成されている。
この屈曲部62は、軸方向O方向に延びる軸方向平板部と、この軸方向平板部の端部に連設し、屈曲する屈曲部と、この屈曲部に形成され、ステータコア21の径方向に延びる径方向平板部とを有する。
そして、この屈曲部62の周面のうち、ステータ20と対向する側面は、平坦面76とされている。すなわち、屈曲部62の径方向平板部の主表面のうち、ステータ20と対向する部分に上記平坦面76が位置している。
端子台50は、筐体40Bの周壁部のうち、ステータ20よりも開口部40A側に形成された挿入口40D内に挿入されている。
このため、端子台50は、筐体40Bのうち、ステータ20に対して動力線30の突出方向に離れた部分に設けられている。端子台50は、収容室40Cを規定する収容ケース40の内壁面からステータコア21の径方向に突出する内部端子部51を備えている。
内部端子部51の周面のうち、ステータ20に対して反対側に位置する側面は、平坦面56とされている。
そして、内部端子部51の平坦面56に対してステータコア21の軸方向O側には、屈曲部62の平坦面76が対向配置されている。内部端子部51の平坦面56と、屈曲部62の平坦面76との間には、導電性の接続部材75が挟み込まれている。
内部端子部51と接続部材75と屈曲部62とは、ボルト(連結部材)70によって固定されている。これにより、内部端子部51が、接続部材75を介して、端子台50に電気的に接続されている。このように、本実施の形態に係る回転電機100によれば、動力線30が端子台50よりも、ステータ20と反対側に突出することを抑制することができる。これにより、回転電機100の軸方向Oの長さを低減することができ、回転電機100の小型化を図ることができる。
図4は、端子台50の平面図であり、図5は、端子台50の斜視図である。この図4および図5に示すように、端子台50は、収容ケース40の外周面に装着される装着板52と、この装着板52の一方の主表面に設けられた端子受入部54U,54V,54Wと、端子受入部54U,54V,54Wの各端部に設けられた内部端子部51U,51V,51Wとを備えている。
ここで、図5に示すように、端子受入部54U,54V,54Wが設けられた装着板52に対して反対側に位置する装着板52の主表面には、端子受入部54U,54V,54Wの開口部59U,59V,59Wが形成されている。
端子台50の装着板52が収容ケース40の外周面に装着されることで、各開口部59U,59V,59Wは、収容ケース40の外部空間に向けて開口することになる。
端子受入部54U,54V,54W内には、外部端子部53U,53V,53Wが設けられており、この外部端子部53U,53V,53Wには、たとえば、インバータに接続されたパワーケーブル90U,90V,90Wが接続されている。
これにより、各パワーケーブル90U,90V,90Wは、端子台50を介して、それぞれ、動力線60U,60V,60Wに電気的に接続される。
図6は、屈曲部62と、接続部材75と、内部端子部51と、ボルト70との分解斜視図である。
この図6に示すように、接続部材75には、軸方向Oに貫通する貫通孔76が形成されている。貫通孔76の内径R2は、ボルト70の軸部77の径R5よりも大きく設定されている。
内部端子部51にも、軸方向Oに貫通する貫通孔55が形成されている。この貫通孔55の内表面には、ボルト70の軸部77に形成されたネジ部と螺合可能なネジ部が形成されている。
ここで、屈曲部62には、軸方向Oに貫通し、ステータ20の周方向よりも径方向に長尺な楕円形状の貫通孔65が形成されている。楕円形形状とされた貫通孔65の長径R1Lは、短径R1Sよりも長く設定されている。また、楕円形形状に限られず、たとえば、貫通孔65は、長円形状としてもよい。この場合には、貫通孔65におけるステータコア21の径方向の長さを、貫通孔65におけるステータコア21の周方向の長さよりも大きくする。
さらに、貫通孔65を円形形状に形成した際には、この貫通孔65の内径は、貫通孔55の内径R3よりも大きく形成する。
ボルト70の軸部77は、貫通孔55内に挿入され、貫通孔55の内表面に形成されたネジ部に螺合している。そして、ボルト70の軸部77が貫通孔65,76,55内に挿入されている。
図7は、内部端子部51Uおよびその近傍における側面図である。図8は、内部端子部51Vおよびその近傍における側面図である。図9は、内部端子部51Wおよびその近傍における側面図である。
これら、図7から図9に示すように、屈曲部62Uと内部端子部51Uとの間には、接続部材75Uが設けられている。屈曲部62Vと内部端子部51Vとの間には、接続部材75Vが設けられている。屈曲部62Wと内部端子部51Wとの間には、接続部材75Wが設けられている。そして、接続部材75Uの軸方向Oの厚みt1と、接続部材75Vの軸方向Oの厚みt2と、接続部材75Wの軸方向Oの厚みt3とは、それぞれ異なっている。
上記のように構成された回転電機100の製造工程について、説明する。図1において、ステータコア21のステータティースにステータコイルを巻回し、さらに、図2に示す端子U1,U2を動力線30Uに接続し、端子V1,V2を動力線30Vに接続し、さらに、端子W1,W2を動力線30Wに接続する。そして、各動力線30U,30V,30Wの上端部にステータ側端子部60U,60V,60Wを装着する。そして、コイルエンド22A,22Bをワニス含浸したり、樹脂でモールドして、ステータ20を形成する。
そして、筐体40Bの開口部40Aからステータ20を収容ケース40内に挿入する。そして、ロータ10をステータ20内に挿入する。その後、ステータ20を収容ケース40に端子台50を装着する。このように、ステータ20を挿入した後に、端子台50を装着することで、ステータ20の挿入時に端子台50との干渉を抑制することができる。
ここで、図7から図9において、各屈曲部62U,62V,62Wと、各内部端子部51U,51V,51Wとの間に規定される隙間の大きさは、ステータ20と収容ケース40との間に生じる位置ずれ等の理由から、それぞれ異なることが多い。
そこで、各隙間の大きさに合わせて、厚さの異なる接続部材75U,75V,75Wを適宜選択して、各屈曲部62U,62V,62Wと、各内部端子部51U,51V,51W間に、それぞれ、接続部材75U,75V,75Wを装着する。
ここで、各屈曲部62U,62V,62Wと、各内部端子部51U,51V,51W間に規定される隙間の大きさは、組み立てる回転電機100ごとに異なることから、各種厚みのことなる接続部材を予め用意しておく。
このように、接続部材75U,75V,75Wを装着した後に、ボルト70U,70V,70Wを各貫通孔65,76,55内に挿入して、各屈曲部62U,62V,62Wと、各内部端子部51U,51V,51Wと、接続部材75U,75V,75Wを連結し、固定する。
このように、本実施の形態に係る回転電機100によれば、各屈曲部62U,62V,62Wと、各内部端子部51U,51V,51Wとの間に大きさの異なる隙間が生じたとしても、短時間のうちに、各屈曲部62U,62V,62Wと、各内部端子部51U,51V,51Wとを連結することができる。
さらに、各屈曲部62U,62V,62Wと、各内部端子部51U,51V,51Wとの間に接続部材75U,75V,75Wを装着することにより、各屈曲部62U,62V,62Wと、各内部端子部51U,51V,51Wとを連結した際に、各屈曲部62U,62V,62Wが湾曲することを抑制することができる。これにより、各屈曲部62U,62V,62Wと、各内部端子部51U,51V,51Wとを確実に電気的に接続することができる。
ここで、平板状とされた接続部材75の軸方向端面と、内部端子部51の平坦面56とが接触することで、内部端子部51と接続部材75との接触面積を確保することができる。このため、内部端子部51とステータ側端子部60との間の電気的抵抗を低減することができる。
ここで、図6に示すように、内部端子部51に形成された貫通孔65は、径方向に長尺に形成されている。このため、ステータ20を収容ケース40内に挿入した際に、ステータ20が径方向にずれたとしても、屈曲部62に形成された貫通孔65、接続部材75の貫通孔76および貫通孔55とは軸方向Oに連通した状態が維持され、ボルト70を挿入することができる。なお、貫通孔65の開口部を貫通孔55よりも大径に形成した場合や長円形状に形成した場合にも、同様の効果を得ることができる。
さらに、ステータ20を収容ケース40内に装着した際に、各屈曲部62U,62V,62Wは、各内部端子部51U,51V,51Wに対して、ステータ20の反対側に位置している。ここで、収容ケース40のうち、ステータ20と反対側に位置する部分には、ステータ20を挿入可能な開口部40Aが位置している。このため、開口部40Aから各屈曲部62U,62V,62Wと、各内部端子部51U,51V,51Wとの間に規定された隙間の大きさを確認することができる。これにより、接続部材75U,75V,75Wの選択を容易に行なうことができる。
接続部材75U,75V,75Wは、上記のように、環状に形成されている場合に限られず、たとえば、C字形状のように切欠部が形成されていてもよい。なお、この切欠部の幅は、ボルト70U,70V,70Wの軸部の幅よりも大きく形成されている。このように、C字形状の接続部材を用いることにより、たとえば、ボルト70U,70V,70Wで、各屈曲部62U,62V,62Wと、各内部端子部51U,51V,51Wとを仮止めした状態で、側方からC字形状の接続部材75U,75V,75Wを挿入することができる。
さらに、屈曲部62U,62V,62Wと、各内部端子部51U,51V,51Wとの間の隙間が大きいときには、たとえば、複数の接続部材を積層することで、隙間を埋めるようにしてもよい。
このように、本実施の形態に係る回転電機100によれば、ステータ20と収容ケース40との間に生じる位置ずれなどの理由により、屈曲部62U,62V,62Wと、各内部端子部51U,51V,51Wとの間に生じる隙間にばらつきが生じたとしても、容易に、各屈曲部62U,62V,62Wと、各内部端子部51U,51V,51Wとを電気的に接続することができる。
上記のように、各屈曲部62U,62V,62Wと、各内部端子部51U,51V,51Wとを電気的に接続した後に、筐体40Bの開口部40Aを閉塞する。そして、端子台50にパワーケーブル90U,90V,90Wを接続して、パワーケーブル90と動力線30とを電気的に接続する。
図10は、ハイブリッド自動車に搭載されるトランスミッションの概略ブロック図である。図10を参照して、トランスミッション200は、エンジン210と、回転電機MG1,MG2と、シャフト220とを備える。回転電機MG1は、エンジン210と連結される。そして、回転電機MG1は、エンジン210を駆動し、またはエンジン210の動力により発電する。エンジン210および回転電機MG2は、シャフト220に連結される。シャフト220は、駆動輪(図示せず)に連結される。
トランスミッション200においては、エンジン210は、回転電機MG1によって起動され、シャフト220を介して駆動輪を駆動する。回転電機MG1は、起動されたエンジン210の動力によって発電する。また、回転電機MG2は、シャフト220を介して駆動輪を駆動するとともに、ハイブリッド自動車の回生制動時、駆動輪の動力により発電する。
トランスミッション200は、FR系の自動車に搭載されるトランスミッションである。そして、トランスミッション200は、座席間等の小さいスペースに配置される。したがって、回転電機MG1,MG2の回転軸方向DR1(軸方向O)の寸法LG11,LG21および径方向DR2の寸法LG12,LG22を小さくする必要がある。
上述した回転電機100は、回転電機MG1,MG2としてトランスミッション200に用いられる。回転電機100は、上述したように、軸方向Oに寸法を小さくできるので、小さいスペースに配置されるトランスミッション200用の回転電機MG1,MG2に適している。以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明は、回転電機に適用することができ、特に、ステータコイルに接続されたステータ側端子部と、端子台とを備えた回転電機に好適である。
10 ロータ、11 ロータシャフト、12 ロータコア、20 ステータ、21 ステータコア、22A,22B コイルエンド、22 ステータコイル、30,30U,30V,30W 動力線、40 収容ケース、50 端子台、51,51U,51V,51W 内部端子部、53U,53V,53W 外部端子部、60,60U,60V,60W ステータ側端子部、70,70U,70V,70W ボルト、90U,90V,90W パワーケーブル、100,MG1,MG2 回転電機。
Claims (6)
- 環状のステータコアと、前記ステータコアに巻回されたステータコイルとを有するステータと、
前記ステータ内に挿入され、回転自在に設けられたロータと、
前記ステータコイルに接続され、前記ステータコアの軸方向端部に位置するコイルエンドから前記ステータコアの軸方向に突出するように設けられた動力線と、
前記ステータおよび前記ロータを収容可能な収容室を有する収容ケースと、
前記収容ケースのうち、前記ステータに対して、前記動力線の突出方向に離れた部分に設けられた端子台と、
前記端子台に設けられ、前記収容室を規定する前記収容ケースの内表面のうち、前記ステータに対して前記動力線の突出方向に離れた部分から、前記収容室の内方に向けて突出する内部端子部と、
前記動力線に設けられ、前記内部端子部の周面に向けて屈曲する屈曲部を有するステータ側端子部と、
前記内部端子部と前記ステータ側端子部との間に設けられ、前記内部端子部と前記ステータ側端子部とを電気的に接続する接続部と、
前記接続部と前記内部端子部と前記ステータ側端子部とを連結する連結部材と、
を備えた、回転電機。 - 前記屈曲部は、前記内部端子部の周面のうち、前記ステータに対して反対側に位置する側面上に向けて屈曲する、請求項1に記載の回転電機。
- 前記動力線と、前記ステータ側端子部と、前記内部端子部と、前記接続部とは、それぞれ複数設けられ、前記接続部のうち少なくとも1つの前記接続部と他の接続部との前記軸方向の厚みが異なる、請求項1または請求項2に記載の回転電機。
- 前記屈曲部は、前記ステータコアの径方向に向けて延び、該屈曲部には、前記軸方向に貫通する貫通孔が形成され、前記貫通孔は、前記ステータコアの径方向に延びる、請求項1から請求項3のいずれかに記載の回転電機。
- 前記内部端子部の周面のうち、前記ステータに対して反対側に位置する側面は、平坦面状とされ、前記屈曲部の周面のうち、前記内部端子部の前記側面と対向する側面は、平坦面状とされた、請求項1から請求項4のいずれかに記載の回転電機。
- 前記端子台は、前記収容ケースの外部に位置する相手側端子部と接続可能とされ、前記相手側端子部と前記内部端子部とを電気的に接続可能な外部端子部を含む、請求項1から請求項5のいずれかに記載の回転電機。
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2007
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