JP2010051086A - 車両用回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子巻線の引き出し線の破損を防止する。
【解決手段】固定子巻線５ｂが巻回された固定子コア５ａを有する筒状の固定子５と、固定子５に対向して回転可能に配設された回転子２とを備える。固定子５は、回転子２の回転軸方向に突設され、外部ハーネス２３と接続する引き出し線１７を有する。引き出し線１７は、回転子２の回転軸方向に突出する基端部１７ｄと外部ハーネス２３と接続する先端部１７ｅとの間でクランク状に折り曲げられる。これによりエンジン振動を引き出し線１７で吸収することができ、引き出し線１７の破損を防止できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータや発電機などの車両用回転電機に関する。

車両用回転電機として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この特許文献１記載の回転電機は、一対のケース部材によってロータの軸方向両側から固定子を挟み込んで保持するとともに、固定子巻線から突出した引き出し線とインバータ装置側に接続された外部ハーネスとを接続端子で接続して構成される。

特開２００７−６８３６６号公報

このような回転電機においては、引き出し線に各ケース部材を介してエンジンからの振動が作用するため、引き出し線に作用する応力が過大となって引き出し線が破損するおそれがある。

本発明による回転電機は、固定子巻線が巻回された固定子コアを有する筒状の固定子と、固定子に対向して回転可能に配設された回転子とを備え、固定子は、回転子の回転軸方向に突設され、外部ハーネスと接続する引き出し線を有し、引き出し線は、回転子の回転軸方向に突出する基端部と外部ハーネスと接続する先端部との間で折り曲げられていることを特徴とする。

本発明によれば、引き出し線の基端部と先端部との間に折り曲げ部を設けたので、引き出し線の応力を緩和することができ、引き出し線の破損を防ぐことができる。

以下、図１〜図８を参照して本発明の一実施の形態について説明する。以下では、とくに本発明を、内燃機関であるエンジンに電動力を与えてエンジンを始動または加速アシストし、車載バッテリの充電が必要なときにはエンジンの回転力を受けて発電する車両用回転電機に採用した場合の実施例について説明する。

本実施例の車両用回転電機は車載バッテリを電源とするものであって、車載バッテリから供給された直流電力を三相交流電力に変換するインバータ装置により駆動される。車両用回転電機とインバータ装置とは、交流電力の受給を行うための外部出力電線２３（図１）を介して電気的に接続されている。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両用回転電機本体の全体構成を示す断面図であり、車両搭載状態に向きを合わせて示している。車両搭載状態では、回転子２の回転軸は略水平に設けられ、回転軸の両端側がそれぞれベアリング２，３によって回転可能に保持されている。回転子２にはベアリング３よりも軸方向外側にプーリ１が固設され、車両用（エンジン）の駆動力がベルト（不図示）を介してプーリ１に作用することにより、回転子２は略筒状の固定子５の内部で回転する。

回転子２は、複数の爪部を備えた一対の爪形磁極６，７と、爪形磁極６，７の背面部に取り付けられた冷却ファン８，９と、回転軸のプーリ１側とは反対側端部に設けられたスリップリング１０と、爪形磁極６，７に巻かれた界磁巻線（不図示）とを備えている。

スリップリング１０は界磁巻線と電気的に接続されている。スリップリング１０にブラシ１１が摺動接触することにより、界磁巻線に電流を供給して励磁することができ、爪形磁極６，７をそれぞれＮ，Ｓ極に磁化することができる。爪形磁極６の爪部と爪形磁極７の爪部は、周方向に交互に配置されている。これによりＮ極とＳ極が周方向に交互に配置される。

固定子５は、固定子鉄心５ａと、固定子鉄心５ａに巻装された固定子巻線５ｂと、固定子巻線５ｂから回転軸方向に突出した固定子巻線５ｂの端部の引き出し線１７と、引き出し線１７の先端部にかしめハンダ等により取り付けられる接続端子１９とを有する。固定子５は、第１のブラケット１４および第２のブラケット１５によって、軸方向両側から固定子鉄心５ａ部が挟み込まれることにより保持されている。

第２のブラケット１５には、引き出し線１７および接続端子１９が通る穴部１８が設けられている。引き出し線１７および接続端子１９は、絶縁と防水を兼ねたパッキン２１を介して穴部１８に挿入されている。

パッキン２１には接続端子１９が通るスリットが設けられ、スリットを通った接続端子１９は端子台２２に挿入されている。端子台２２内に挿入された接続端子１９は、インバータ装置側の外部出力電線２３に接続され、ボルトにより端子台２２に固定されている。このように接続端子１９が軸方向に穴部１８およびパッキン２１を通過して端子台２２に挿入されることで、接続端子１９の固定が容易である。

ベアリング３はプーリ１側の第１のブラケット１４に、ベアリング４はプーリ１とは反対側の第２のブラケット１５にそれぞれ装着され、回転子２はベアリング４，５を介してブラケット１４，１５から回転可能に支持されいる。ブラシ１１はブラシホルダ１６に固定されている。ブラシホルダ１６は、界磁電極制御回路（不図示）とブラシ１１とを接続するためのインサート端子１６ａおよびコネクタ部１６ｂを有している。

回転位置検出装置は、回転子２の磁極位置を検出するためのセンサであり、回転部１２と固定部１３で構成されている。固定部１３はブラシホルダ１６を取り囲むリアカバー２４にボルトで固定されている。回転部１２は回転子２のスリップリング１０よりも軸方向外側に延長したシャフト上にナットで固定されている。

第１のブラケット１４および第２のブラケット１５にはそれぞれ支持部１４ａ，１５ａが設けられ、この支持部１４ａ，１５ａを介して回転電機本体はエンジン側から支持されている。このため各ブラケット１４，１５にはそれぞれエンジンからの振動が作用する。ここで、第１のブラケット１４側では主にプーリ１や回転子２を支持しているのに対し、第２のブラケット１５側では回転子２やブラシホルダ１６や端子台２２を支持している。このため、第１のブラケット１４側と第２のブラケット１５側の振動モードは互いに異なり、引き出し線１７にはこれらモードの異なる振動が同時に作用する。

このような状況下で、引き出し線１７を固定子巻線５ｂから軸方向にまっすぐに突出させ、その先端部をボルトで端子台２２に固定すると、エンジン振動を引き出し線１７が吸収できず、引き出し線１７に高応力が発生して破損するおそれがある。これを防止するため、本実施の形態では以下のように引き出し線１７を折り曲げて構成する。

図２は、本実施の形態に係る回転電機の分解斜視図であり、全体を立てて示している。本実施の形態の回転電機は三相交流機であり、固定子巻線５ｂはＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相に対応した巻線を有し、引き出し線１７はＵ相線１７ａ，Ｖ相線１７ｂ，Ｗ相線１７ｃを有する。引き出し線１７の先端部の接続端子１９、第２のブラケット１５の穴部１８、接続端子１９の絶縁・防水保護用のパッキン２１、および外部接続電線２３もそれぞれＵ相，Ｖ相，Ｗ相に対応したものがそれぞれ設けられる。

引き出し線１７は、巻線５ｂの端部から回転軸方向に向けて突出した後、周方向に向けて略直角に折り曲げられ、第２のブラケット１５と干渉しないように周方向に沿って延設されている。さらに回転軸方向に向けて略直角に折り曲げられ、全体がクランク状に折れ曲げて構成されている。これにより軸方向に突出する引き出し線１７の基端部１７ｄの位置と、外部出力電線２３に接続される引き出し線１７の先端部１７ｅの位置が、周方向で互いに異なる。

このように引き出し線１７を折り曲げて構成すると、引き出し線１７にエンジン振動が作用した際に、その振動を折り曲げ部で吸収することができる。その結果、引き出し線１７に高応力が発生することを防止でき、引き出し線１７の断線等の破損を防ぐことができる。

ところで、引き出し線１７の周囲の第２のブラケット１５には、空冷用の複数の貫通穴１５ｂが開口されている。このため、車両の走行時や洗浄時等において、車両前方や車両の下部からエンジンルーム内に泥水等が浸入し、これが貫通穴１５ｂを介して回転電機本体内に浸入するおそれがある。回転電機本体内に泥水等が溜まると、引き出し線１７および接続端子１９と第２のブラケット１５の間にリークパスが生じ、電気ショートが起こって引き出し線１７が腐食するおそれがある。この点を考慮して、本実施の形態ではさらに引き出し線１７を以下のように折り曲げて構成する。

図３は、本実施の形態に係る回転電機の分解斜視図であり、車両搭載状態に向きを合わせて示している。引き出し線１７は、固定子５の側部（第２のブラケット１５側から見て左側部）から軸方向に突設した後、上方（点方向）に向けて折り曲げられ、引き出し線１７の先端部１７ｅは基端部１７ｄよりも上方に位置している。

図５は、図３の引き出し線１７の固定状態を示す拡大図である。引き出し線１７の先端の接続端子１９はパッキン２１を貫通している。パッキン２１内には引き出し線１７との間に空間２０が存在し、貫通穴１５ｂを介して浸入した泥水は空間２０に溜まるおそれがある。しかし、接続端子１９は引き出し線１７の基端部１７ｄよりも上方に位置するため、空間２０内に溜まった泥水は引き出し線１７を伝わってブラケット１５の底部へと流れる。これにより泥水によるリークパスは生じにくくなり、引き出し線１７および接続端子１９と第２のブラケット１５とのショートを抑制できる。

図３では、第２のブラケット１５から見て左側部から引き出し線１７が突出する場合を示したが、図４に示すように右側部から引き出し線１７が突出する場合にも同様に、引き出し線１７を上方に向けて折り曲げればよい。なお、引き出し線１７を左側部から突出させる場合の固定子５単体の斜視図および正面図を図６（ａ），（ｂ）に、引き出し線１７を右側部から突出させる場合の固定子５単体の斜視図および正面図を図７（ａ），（ｂ）にそれぞれ示す。

図８（ａ）は、第１のブラケット１４の内側の構成を示す斜視図であり、図８（ｂ）は、第２のブラケット１５の内側の構成を示す斜視図である。第１のブラケット１４には、ベアリング３の装着部の底部およびブラケット１４の底部にそれぞれ排水用の溝２５が設けられている。また、第２のブラケット１５には、ベアリング４の装着部の底部およびブラケット１５の底部にそれぞれ排水用の溝２６が設けられている。

このようにブラケット１４，１５に溝２５，２６を設けることで、回転電機本体を組み立てる際に、引き出し線１７の曲げ方向が正確となり、誤った方向に引き出し線１７が曲げられることを防止できる。また、ブラケット１４，１５の底部に溝２５，２６を設けることにより、ブラケット１４，１５の底部に溜まった泥水等を容易に外部に排出できる。

本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）固定子巻線５ｂの引き出し線１７を巻線５ｂの端部から回転子２の回転軸方向に突設し、接続端子１９を介して外部出力電線２３に接続するとともに、引き出し線１７の基端部１７ｄと先端部１７ｅとの間で引き出し線１７をクランク状に折り曲げるようにした。これにより引き出し線１７に作用するエンジン振動を折り曲げ部によって吸収することができ、引き出し線１７の破損を防ぐことができる。

（２）引き出し線１７の基端部１７ｄと先端部１７ｅの位置が周方向で互いに異なるように引き出し線１７をクランク状に折り曲げるので、引き出し線１７の曲げＲが大きくなりすぎず、第２のブラケット１５との干渉を防ぎつつエンジン振動による引き出し線１７の応力を効果的に低減できる。
（３）回転子２の回転軸を略水平方向に延設し、引き出し線１７の先端部１７ｅを基端部１７ｄよりも高所に位置させるようにしたので、パッキン２１の内部に泥水等が溜まることを防止でき、引き出し線１７および接続端子１９と第２のブラケット１５とのショートを抑制できる。
（４）ブラケット１４，１５の底部に排水用の溝部２５，２６を設けたので、ブラケット１４，１５の底部に溜まった水を容易に外部に排出できる。また、溝部２５，２６が回転電機本体の天地方向の目印となり、引き出し線１７の曲げ方向を誤ることを防止できる。

なお、上記実施の形態では、引き出し線１７をクランク状に折り曲げ、引き出し線１７の基端部１７ｄと先端部１７ｅを周方向で互いに異なる位置となるようにしたが、基端部１７ｄと先端部１７ｅとの間で折り曲げるのであれば、引き出し線１７の折り曲げの形態はこれに限らない。引き出し線１７の先端部の接続端子１９をインバータ装置に接続された外部出力電線２３に接続するようにしたが、他の外部ハーネスに接続するのでもよい。接続端子１９を省略して引き出し線１７を直接外部出力電線２３に接続するようにしてもよい。

固定子巻線５ｂが巻回された固定子鉄心５ａ（固定子コア）を有する筒状の固定子５に対向して回転子２を回転可能に配設するのであれば、固定子５と回転子２の構成は上述したものに限らない。回転子２の回転軸を水平方向以外に延設するようにしてもよい。回転子２はクローポール型以外であってもよく、永久磁石埋め込み式、あるいは積層した磁性鋼板にコイルを巻いたものとしてもよい。一対のブラケット１４，１５により固定子５を回転軸方向の両側から支持するようにしたが、ケース部材の構成はこれに限らない。貫通穴１５ｂを介して巻線５ｂを冷やす空冷式とするのではなく、貫通穴１５ｂを有さない全閉式としてもよく、水冷式としてブラケット１５を構成してもよい。

上記実施の形態では、回転電機を三相式としたが、単相式や二相式としてもよい。上記実施の形態では、車両用回転電機をモータジェネレータとして用いたが、これに代えてエンジン始動モータやオルタネータとして構成してもよい。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の回転電機に限定されない。

本発明の実施の形態に係る車両用回転電機本体の全体構成を示す断面図。 図１の回転電機を立てた状態の分解斜視図。 図１の回転電機の車両搭載状態における分解斜視図。 図３の変形例を示す図。 図３の要部拡大図。 （ａ），（ｂ）はそれぞれ図３の固定子の斜視図および正面図。 （ａ），（ｂ）はそれぞれ図４の固定子の斜視図および正面図。 （ａ），（ｂ）はそれぞれ一対のブラケットの内部の構成を示す斜視図。

符号の説明

２ 回転子
５ 固定子
１４ 第１のブラケット
１５ 第２のブラケット
１７ 引き出し線
１７ｄ 基端部
１７ｅ 先端部
２５，２６ 溝

Claims (4)

1. 固定子巻線が巻回された固定子コアを有する筒状の固定子と、
   前記固定子に対向して回転可能に配設された回転子とを備え、
   前記固定子は、前記回転子の回転軸方向に突設され、外部ハーネスと接続する引き出し線を有し、
   前記引き出し線は、前記回転子の回転軸方向に突出する基端部と外部ハーネスと接続する先端部との間で折り曲げられていることを特徴とする車両用回転電機。
2. 請求項１に記載の車両用回転電機において、
   前記引き出し線は、前記基端部と前記先端部の位置が周方向で互いに異なるようにクランク状に折り曲げられていることを特徴とする車両用回転電機。
3. 請求項２に記載の車両用回転電機において、
   前記回転子の回転軸は略水平方向に延設され、前記引き出し線の先端部は前記基端部よりも高所に位置することを特徴とする車両用回転電機。
4. 請求項３に記載の車両用回転電機において、
   前記固定子を前記回転軸方向の両側から支持する一対のケース部材を有し、
   前記ケース部材の底部に、排水用の溝部が設けられていることを特徴とする車両用回転電機。

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