JP2012152083A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機の大型化を招くことなく、リード線を軸方向外側に配線することができるようにする。
【解決手段】回転電機１は、径方向に対向して配置された回転子３及び固定子２と、シャフト１０と、固定子２をモールドした樹脂１５と、樹脂１５に挿入され、固定子２に接続されたリード線１６と、樹脂１５内部におけるリード線１６の引き出し位置に設けられ、リード線１６を挿通するゴムブッシュ１７とを備えており、ゴムブッシュ１７は、樹脂１５の径方向外側端面１５ａ及び軸方向一方側端面１５ｂの両面に露出するように設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、径方向に対向して配置された界磁及び電機子を備えた回転電機に関する。

従来、電機子が樹脂でモールドされた回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術の回転電機（モールドモータ）においては、フレームと、ステータコア、コイルを巻装したボビン、基板、及び、コイルの渡り線に接続されるリード線をインサート成型した樹脂とが一体的に構成されている。そして、リード線を保護するために、フレームにおけるリード線の引き出し位置に、リード線を挿通するブッシュが、フレームの径方向外側端面に露出するように設けられている。このブッシュに径方向に挿通されたリード線は、樹脂内部より径方向外側に向けて引き出されフレームを貫通し、径方向外側に配線されている。

実開平６−１３３６５号公報

ここで、回転電機の仕様によっては、例えば回転電機のフレームの径方向外側に配線スペースを取れない等の事情により、リード線をフレームに貫通させるのではなく、フレームの軸方向端部に設けたブラケットに貫通させて軸方向外側に配線することが要求される場合がある。

この場合、上記従来技術のような構成では、フレームより径方向外側に引き出されたリード線を軸方向に屈曲させ、軸方向外側に配線することになる。このため、フレームの径方向外側にリード線を屈曲させるための配線スペースが必要となり、回転電機の大型化を招くことになる。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、大型化を招くことなく、リード線を軸方向外側に配線することができる回転電機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明は、径方向に対向して配置された界磁と電機子とのうち、界磁を回転子、電機子を固定子とする回転電機であって、回転軸と、前記電機子をモールドした樹脂と、前記樹脂に挿入され、前記電機子に接続されたリード線と、前記樹脂内部における前記リード線の引き出し位置に設けられ、前記リード線を挿通するブッシュと、を備え、前記ブッシュは、前記樹脂の径方向外側端面及び軸方向一方側端面の両面に露出するように設けられている。

好ましくは、前記ブッシュは、前記リード線を前記径方向外側と前記軸方向一方側との間の任意の方向に引き出し可能に構成されている。

また好ましくは、前記ブッシュは、弾性部材で構成されており、前記リード線が径方向に挿通される挿通孔と、前記樹脂の前記軸方向一方側端面に露出した軸方向露出部に形成され、前記挿通孔に挿通された前記リード線を引き出し可能な切り込み部と、を有している。

また好ましくは、前記ブッシュは、前記軸方向露出部における前記切り込み部の端部に形成され、前記リード線に嵌合可能な丸穴を有している。

また好ましくは、前記ブッシュは、前記樹脂の内部に鉤状に突出した鉤状突出部を有している。

また好ましくは、前記ブッシュは、前記樹脂の前記径方向外側端面より径方向外側に突出した径方向露出部と、前記軸方向一方側端面と面一となる前記軸方向露出部と、を有している。

本発明によれば、回転電機の大型化を招くことなく、リード線を軸方向外側に配線することができる。

本発明の一実施の形態の回転電機の全体構成を表す縦断面図である。 ブッシュの詳細構成について説明する説明図である。 ブッシュの詳細構成について説明する説明図である。 ブッシュの軸方向露出部に丸穴を形成する変形例において、ブッシュの詳細構成について説明する説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態の回転電機の全体構成を表す縦断面図である。

図１において、本実施形態の回転電機１は、径方向に対向して配置された固定子２及び回転子３を備え、回転子３を固定子２の内側に備えたインナーロータ型の電動機である。この回転電機１は、上記固定子２及び回転子３と、固定子２の外周側に設けられたフレーム４と、基板８と、フレーム４の軸方向他方側（言い換えれば負荷側。図１中右側）端部に設けられた負荷側ブラケット１１と、負荷側ブラケット１１に外輪が嵌合された負荷側軸受１２と、フレーム４の軸方向一方側（言い換えれば反負荷側。図１中左側）端部に設けられた反負荷側ブラケット１３と、反負荷側ブラケット１３に外輪が嵌合された反負荷側軸受１４と、負荷側軸受１２及び反負荷側軸受１４により回転自在に支持されたシャフト１０（回転軸）と、固定子２をモールドした樹脂１５と、樹脂１５の軸方向一方側に挿入され、基板８を介して固定子２に接続されたリード線１６と、ゴム等の弾性部材で構成され、リード線１６を挿通するゴムブッシュ１７（ブッシュ）とを備えている。

固定子２は、積層鉄心体５と、積層鉄心体５が挿通されたボビン６と、ボビン６に巻き回されたコイル線７とを有している。本実施形態では、この固定子２が特許請求の範囲に記載の電機子を構成する。ボビン６は、積層鉄心体５とコイル線７とを電気的に絶縁するために、樹脂等の絶縁性材料で構成されている。ボビン６の軸方向一方側には、基板８が設けられており、この基板８に設けられた図示しない回路とボビン６に巻き回されたコイル線７とが、ピン端子９を介して電気的に接続されている。なお、コイル線７の巻き終わりの端末７ａは、ピン端子９に巻き付けられて半田Ｈにより固定されている。

回転子３は、永久磁石で構成されており、シャフト１０の外周面に設けられている。本実施形態では、この回転子３が特許請求の範囲に記載の界磁を構成する。

ゴムブッシュ１７は、樹脂１５内部の軸方向一方側におけるリード線１６の引き出し位置にインサート成型されており、樹脂１５の径方向外側端面１５ａ及び軸方向一方側端面１５ｂの両面に露出するように設けられている。なお、この例では、ゴムブッシュ１７を樹脂１５内部におけるリード線１６の引き出し位置にインサート成型することにより設けているが、これに限られず、ゴムブッシュ１７をインサート成型以外方法により樹脂１５内部におけるリード線１６の引き出し位置に設けてもよい。このゴムブッシュ１７の詳細構成については後述する。

上記のように構成された回転電機１においては、固定子２をモールドした樹脂１５は、樹脂１５の径方向の周囲を覆う筒状の金型に対し軸方向端部側より板を押圧して封止し、その状態で金型内に樹脂材料を流し込んで成型されている。このとき、ゴムブッシュ１７は、径方向に沿って配置され、樹脂１５より径方向外側に突出させた部分（後述の径方向露出部１７ｄ）を金型で支持することにより、インサート成型されている。そして、樹脂１５内部よりゴムブッシュ１７に径方向に挿通されたリード線１６が、当該ゴムブッシュ１７内において軸方向に屈曲されて、上記軸方向一方側端面１５ｂより軸方向一方側に向けて引き出され、反負荷側ブラケット１３の貫通孔１３ａに貫通されて、当該反負荷側ブラケット１３の軸方向一方側に配線されている。

図２及び図３は、ゴムブッシュ１７の詳細構成について説明する説明図である。なお、図２（ａ）は、挿通孔に挿通されたリード線１６を径方向外側に引き出した状態（例えば成型直後の状態）におけるゴムブッシュ１７の近傍を表す概念図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）中ＩＩＢ−ＩＩＢ断面による縦断面図である。図３（ａ）は、挿通孔に挿通されたリード線１６を切り込み部より軸方向一方側に引き出した状態（上記図１に対応する状態）におけるゴムブッシュ１７の近傍を表す概念図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）中ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ断面による縦断面図である。また、これら図２（ａ）（ｂ）及び図３（ａ）（ｂ）中では、フレーム４、反負荷側ブラケット１３、ピン端子９、及び半田Ｈ等の図示を省略している。

図２（ａ）（ｂ）及び図３（ａ）（ｂ）において、上述したように、ゴムブッシュ１７は、ゴム等の弾性部材で構成されており、樹脂１５の径方向外側端面１５ａ及び軸方向一方側（図２（ａ）及び図３（ａ）中紙面手前側、図２（ｂ）及び図３（ｂ）中左側）端面１５ｂの両面に露出するように設けられている。このゴムブッシュ１７は、基板８を介して上記固定子２に接続されたリード線１６を径方向外側と軸方向一方側との間の任意の方向に引き出し可能に構成されており、リード線１６が径方向に挿通される挿通孔１７ａと、軸方向露出部１７ｂと、切り込み部１７ｃと、径方向露出部１７ｄと、樹脂１５の内部に鉤状に突出した鉤状突出部１７ｅとを有している。

軸方向露出部１７ｂは、上記軸方向一方側端面１５ｂと面一となるようにして、当該軸方向一方側端面１５ｂに露出している。

切り込み部１７ｃは、軸方向露出部１７ｂに形成されており、挿通孔１７ａに挿通されたリード線１６を軸方向一方側に向けて引き出し可能に構成されている。

径方向露出部１７ｄは、樹脂１５へのインサート成型時に金型により支持される部分であり、上記径方向外側端面１５ａより径方向外側に突出するようにして、当該径方向外側端面１５ａに露出している。なお、金型以外に支持部材を設ける等の場合には、径方向露出部１７ｄを、上記径方向外側端面１５ａと面一となるように設けてもよい。

なお、図２（ａ）（ｂ）及び図３（ａ）（ｂ）に示す例では、リード線１６が基板８を介して固定子２に４本接続され、ゴムブッシュ１７には挿通孔１７ａ及び切り込み部１７ｃが４つずつ設けられているが、これらの数を変更してもよい。

上記構成のゴムブッシュ１７においては、図２（ａ）（ｂ）に示すように挿通孔１７ａに挿通され樹脂１５内部より径方向外側に向けて引き出されたリード線１６を、当該挿通孔１７ａ内において軸方向に屈曲させ、切り込み部１７ｃを拡げるように弾性変形させつつ当該切り込み部１７ｃに沿って移動させて、径方向外側と軸方向一方側との間の任意の方向に引き出すことができる。またこのとき、切り込み部１７ｃに沿って移動させたリード線１６を、当該切り込み部１７ｃの弾性力で挟持し、移動させた位置に保持することができる。

したがって、樹脂１５は、例えば成型直後には図２（ａ）（ｂ）に示すようにリード線１６が径方向外側に向けて引き出された状態となっており、その状態から、図３（ａ）（ｂ）に示すようにリード線１６を上記のようにして挿通孔１７ａ内において径方向から軸方向に約９０度屈曲し、ゴムブッシュ１７より軸方向一方側に向けて引き出した状態とした上で、フレーム４及びブラケット１１，１３に組み付けられる。この際、リード線１６は反負荷側ブラケット１３の貫通孔１３ａに貫通される。

以上説明した本実施形態においては、次のような効果を得ることができる。すなわち、一般に電機子が樹脂でモールドされた回転電機においては、電機子に接続されるリード線を保護するために、樹脂におけるリード線の引き出し位置に、リード線を挿通するゴムブッシュがインサート成型されている。このとき、一般的な構造の回転電機においては、ゴムブッシュは、樹脂の径方向外側端面のみに露出する（軸方向一方側端面には露出しない）ように設けられ、リード線が樹脂内部より径方向外側に向けて引き出される。そして、樹脂より径方向外側に引き出されたリード線は、電機子の外周側に設けられたフレームを貫通して、径方向外側に配線される。

ここで、回転電機の仕様によっては、例えば回転電機のフレームの径方向外側に配線スペースを取れない等の事情により、リード線をフレームに貫通させるのではなく、フレームの軸方向端部に設けたブラケット（上記実施形態では反負荷側ブラケット１３）に貫通させて軸方向外側に配線することが要求される場合がある。この場合、上記一般的な構造の回転電機では、樹脂より径方向外側に引き出されたリード線を軸方向に屈曲させ、ブラケットを貫通させて軸方向外側に配線することになる。このため、樹脂とフレームとの間にリード線を屈曲させるための配線スペースが必要となり、回転電機の大型化を招くことになる。

本実施形態においては、ゴムブッシュ１７が樹脂１５の径方向外側端面１５ａ及び軸方向一方側端面１５ｂの両面に露出するように設けられている。これにより、ゴムブッシュ１７の挿通孔１７ａに径方向に挿通されたリード線１６を、当該挿通孔１７ａ内において軸方向に屈曲させ、軸方向一方側端面１５ｂより軸方向一方側に向けて引き出すことができる。このようにすれば、樹脂１５とフレーム４との間にリード線１６を径方向から軸方向に屈曲させるための配線スペースが不要となるので、回転電機１の大型化を招くことなく、リード線１６を軸方向外側に配線することができる。

また、本実施形態では特に、ゴムブッシュ１７が、リード線１６を径方向外側と軸方向一方側との間の任意の方向に引き出し可能に構成されている。したがって、要求仕様等に応じて、リード線１６を樹脂１５内部より径方向外側や軸方向一方側に向けて引き出すことができるので、回転電機１の要求仕様に柔軟に対応することができる。

また、本実施形態では、次のような効果も得ることができる。例えば、リード線を樹脂より軸方向外側に向けて引き出すために、上述した一般的な構造の回転電機においてゴムブッシュを径方向から軸方向に９０度回転させて樹脂に設けることが考えられる。この場合、挿通孔が軸方向に沿って配設されたゴムブッシュに挿通するために樹脂内においてリード線を軸方向に引き回す必要があるが、このような配線は樹脂内のスペースの制約により実質的に困難である。仮に、配線スペースを確保するために樹脂を大きくした場合、回転電機の大型化を招くことになる。さらに、一般に、電機子のモールド樹脂は、樹脂の径方向の周囲を覆う筒状の金型に対し軸方向端部側より板を押圧して封止し、その状態で金型内に樹脂材料を流し込んで成型される。このとき、ブッシュは挿通孔が径方向に沿って配置され、樹脂より径方向外側に突出させた部分を金型で支持し、インサート成型される。しかしながら、上記のようにブッシュを９０度回転させて挿通孔が軸方向に沿うように配置する場合、ブッシュを支持する構造が複雑となり、金型の複雑化を招くことになる。

これに対し、本実施形態では、ゴムブッシュ１７自体がリード線１６を径方向外側と軸方向一方側との間の任意の方向に引き出し可能に構成されているので、上記のように樹脂１５内においてリード線１６を軸方向に引き回す必要がない。したがって、回転電機１の大型化を招くことがない。また、ゴムブッシュ１７を挿通孔１７ａが径方向に沿うように配置しつつリード線１６を軸方向一方側に引き出し可能なので、径方向に沿って配置したゴムブッシュ１７の突出部分である径方向露出部１７ｄを金型で支持する簡易な構成でインサート成型することができる。したがって、金型の複雑化を招くこともない。このように、本実施形態によれば、回転電機１の大型化を招くことなく、且つ、金型の複雑化を招くことなく、リード線１６を軸方向外側に配線することができる。

また、本実施形態では特に、ゴムブッシュ１７は、リード線１６が径方向に挿通される挿通孔１７ａを有している。また、ゴムブッシュ１７の軸方向露出部１７ｂに、挿通孔１７ａに挿通されたリード線１６を引き出し可能な切り込み部１７ｃが形成されている。そして、ゴムブッシュ１７は、ゴム等の弾性部材で構成されている。これにより、ゴムブッシュ１７の挿通孔１７ａに挿通され径方向外側に向けて引き出されたリード線１６を、切り込み部１７ｃを拡げるように弾性変形させつつ当該切り込み部１７ｃに沿って移動させ、ゴムブッシュ１７より軸方向一方側に向けて引き出すことができる。さらに、ゴムブッシュ１７が弾性部材で構成されているので、切り込み部１７ｃに沿って移動させたリード線１６を当該切り込み部１７ｃの弾性力で挟持し、移動させた位置に保持することができる。したがって、挿通されたリード線１６を径方向外側と軸方向一方側との間の任意の方向に引き出し可能なゴムブッシュ１７を実現できる。

また、本実施形態では特に、次のような効果を得ることができる。すなわち、ゴムブッシュ１７を樹脂１５の径方向外側端面１５ａ及び軸方向一方側端面１５ｂに露出するように設けた場合、ゴムブッシュ１７が樹脂１５から抜け落ちる可能性がある。そこで本実施形態においては、ゴムブッシュ１７が樹脂１５の内部に鉤状に突出した鉤状突出部１７ｅを有する構成とする。これにより、鉤状突出部１７ｅが樹脂１５に係合し、ゴムブッシュ１７の樹脂１５からの抜け落ちを防止することができる。特に、突出部を鉤状とすることによって、ゴムブッシュ１７に対し径方向外側及び軸方向一方側のいずれの向きの力が作用した場合でも、ゴムブッシュ１７を固定支持することができるので、抜け落ち効果を一層高めることができる。

また、本実施形態では特に、ゴムブッシュ１７が、樹脂１５の径方向外側端面１５ａに露出した径方向露出部１７ｄと、樹脂１５の軸方向一方側端面１５ｂに露出した軸方向露出部１７ｂとを有している。このとき、軸方向露出部１７ｂを樹脂１５の軸方向一方側端面１５ｂと面一となるように設けることで、図１に示すように反負荷側ブラケット１３を樹脂１５の軸方向一方側端面１５ｂに密接して設けることができ、回転電機１の軸方向の大型化を防止できる。また、径方向露出部１７ｄを径方向外側端面１５ａより径方向外側に突出して設けることで、上述したように樹脂１５へのインサート成型時にゴムブッシュ１７を金型により確実に支持することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。

（１）ゴムブッシュの軸方向露出部に丸穴を形成する場合
すなわち、ゴムブッシュ１７の軸方向露出部１７ｂにおける切り込み部１７ｃの端部に、リード線１６に嵌合可能な丸穴を形成してもよい。

図４は、本変形例におけるゴムブッシュ１７の詳細構成について説明する説明図である。なお、図４（ａ）は、前述の図２（ａ）に対応する図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）中ＩＶＢ−ＩＶＢ断面による縦断面図であり、前述の図２（ｂ）に対応する図である。図２（ａ）（ｂ）と同等の部分には同符号を付し、説明を適宜省略する。

図４（ａ）（ｂ）において、本変形例におけるゴムブッシュ１７は、上記実施形態におけるゴムブッシュ１７とほぼ同様の構成であるが、軸方向露出部１７ｂにおける切り込み部１７ｃの端部に、リード線１６に嵌合可能な丸穴１７ｆを有している点に相違がある。丸穴１７ｆは、軸方向露出部１７ｂにおける切り込み部１７ｃの端部に形成されており、リード線１６が切り込み部１７ｃに沿って移動され当該切り込み部１７ｃの端部に到達した際にリード線１６に嵌合するようになっている。

なお、図４（ａ）（ｂ）に示す例では、上記図２（ａ）（ｂ）と同様、リード線１６が基板８を介して固定子２に４本接続され、ゴムブッシュ１７には挿通孔１７ａ、切り込み部１７ｃ、及び丸穴１７ｆが４つずつ設けられているが、これらの数を変更してもよい。

本変形例によれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに本変形例においては、ゴムブッシュ１７の軸方向露出部１７ｂにおける切り込み部１７ｃの端部に、丸穴１７ｆが形成されているので、リード線１６を軸方向一方側の引き出し位置に保持する保持機能を高めることができる。

（２）その他
以上では、リード線１６が樹脂１５の反負荷側に挿入され、ゴムブッシュ１７が樹脂１５の反負荷側におけるリード線１６の引き出し位置にインサート成型されている場合を一例として説明したが、本発明は、リード線１６が樹脂１５の負荷側に挿入され、ゴムブッシュ１７が樹脂１５の負荷側におけるリード線１６の引き出し位置にインサート成型されている場合にも適用することができる。

また以上では、ブッシュがゴム等の弾性部材で構成されたゴムブッシュ１７である場合を一例として説明したが、本発明は、ブッシュが弾性力を持たない部材又は弾性力が小さい部材で構成されたブッシュである場合にも適用することができる。この場合、例えば、ブッシュの軸方向露出部に開口部を形成して、この開口部より挿通孔に挿通されたリード線１６を引き出すようにしてもよい。

さらに以上では、回転電機１が、回転子３を固定子２の内側に備えたインナーロータ型である場合を一例として説明したが、本発明は、回転子３を固定子２の外側に備えたアウターロータ型の回転電機に対しても適用可能である。

さらに以上では、回転電機１が電動機である場合を一例として説明したが、本発明は、回転電機１が発電機である場合にも適用することができる。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。

その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１ 回転電機
２ 固定子（電機子）
３ 回転子（界磁）
１０ シャフト（回転軸）
１５ 樹脂
１５ａ 樹脂の径方向外側端面
１５ｂ 樹脂の軸方向一方側端面
１６ リード線
１７ ゴムブッシュ（ブッシュ）
１７ａ 挿通孔
１７ｂ 軸方向露出部
１７ｃ 切り込み部
１７ｄ 径方向露出部
１７ｅ 鉤状突出部
１７ｆ 丸穴

Claims (6)

1. 径方向に対向して配置された界磁と電機子とのうち、界磁を回転子、電機子を固定子とする回転電機であって、
   回転軸と、
   前記電機子をモールドした樹脂と、
   前記樹脂に挿入され、前記電機子に接続されたリード線と、
   前記樹脂内部における前記リード線の引き出し位置に設けられ、前記リード線を挿通するブッシュと、を備え、
   前記ブッシュは、
   前記樹脂の径方向外側端面及び軸方向一方側端面の両面に露出するように設けられている
   ことを特徴とする回転電機。
2. 前記ブッシュは、
   前記リード線を前記径方向外側と前記軸方向一方側との間の任意の方向に引き出し可能に構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記ブッシュは、
   弾性部材で構成されており、
   前記リード線が径方向に挿通される挿通孔と、
   前記樹脂の前記軸方向一方側端面に露出した軸方向露出部に形成され、前記挿通孔に挿通された前記リード線を引き出し可能な切り込み部と、を有している
   ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
4. 前記ブッシュは、
   前記軸方向露出部における前記切り込み部の端部に形成され、前記リード線に嵌合可能な丸穴を有している
   ことを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
5. 前記ブッシュは、
   前記樹脂の内部に鉤状に突出した鉤状突出部を有している
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回転電機。
6. 前記ブッシュは、
   前記樹脂の前記径方向外側端面より径方向外側に突出した径方向露出部と、
   前記軸方向一方側端面と面一となる前記軸方向露出部と、を有している
   ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の回転電機。

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