JP2012196060A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転子とともに回転するシャフトの軸方向について小型化を容易に図ることができる回転電機を提供すること。
【解決手段】固定子および回転子を収納した筒状のハウジングと、回転子とともに回転するシャフトの反負荷側に設けられ、シャフトの回転位置を検出する位置検出器とを備えた回転電機に、ハウジングの反負荷側に設けられてシャフトを回転可能に支持し、位置検出器に接続された配線および固定子に接続された配線を外部へ引き出す開口部を設けたブラケットを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機に関する。

従来、回転電機として、回転子とともに回転するシャフトの回転位置を検出する位置検出器をシャフトの反負荷側に備えたものがある。かかる回転電機では、固定子および回転子を収納したハウジング内の空間と位置検出器を設ける空間との間がシャフトを軸支するブラケットによって遮断されている。

このため、かかる回転電機では、位置検出器に接続されたリード線を回転電機の外部へ引き出す引出部と、固定子に接続されたリード線を回転電機の外部へ引き出す引出部とをシャフトの軸方向に対してブラケットを挟んだ異なる位置にそれぞれ設けることが一般的である（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０００−２４５０９４号公報

しかしながら、従来の回転電機では、リード線を外部へ引き出す複数の引出部をシャフトの軸方向に対してブラケットを挟んで異なる位置にそれぞれ設ける必要があるため、シャフトの軸方向について小型化を図ることが容易ではないという問題があった。

開示の技術は、回転子とともに回転するシャフトの軸方向について小型化を容易に図ることができる回転電機を提供することを目的とする。

本願の開示する回転電機は、固定子および回転子を収納した筒状のハウジングと、前記回転子とともに回転するシャフトの反負荷側に設けられ、前記シャフトの回転位置を検出する位置検出器と、前記ハウジングの反負荷側に設けられて前記シャフトを回転可能に支持し、前記位置検出器に接続された配線および前記固定子に接続された配線を外部へ引き出す開口部を設けたブラケットとを備える。

本願の開示する回転電機の一つの態様によれば、回転子とともに回転するシャフトの軸方向について小型化を容易に図ることが可能な回転電機を提供することができる。

図１は、実施例に係る回転電機の模式的な縦断面図である。 図２は、カバーを取り外した回転電機を反負荷側から見た模式図である。 図３は、第１開口部および第２開口部の配設位置を示す模式図である。 図４は、変形例１に係る第１開口部および第２開口部の配設位置を示す模式図である。 図５は、変形例２に係る第１開口部および第２開口部の配設位置を示す模式図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する回転電機の実施例を詳細に説明する。なお、以下に示す実施例における例示で本発明が限定されるものではない。

まず、実施例に係る回転電機の構成について図１を用いて説明する。図１は、実施例に係る回転電機の模式的な縦断面図である。図１に示すように、本実施例に係る回転電機１は、ハウジング２、ブラケット３および４、軸受５Ａ、５Ｂ、シャフト６、固定子７および回転子８、位置検出器９、カバー１０を備える。

なお、回転電機１は、シャフト６を介して外部装置１００と連動連結している。以下では、回転電機１が電動機であり、外部装置１００が電動機の負荷である場合について説明する。

ハウジング２は、筒状に形成された筐体であり、内部に固定子７および回転子８を収納する。また、ハウジング２は、負荷側の開口端部に負荷側用のブラケット４が設けられ、反負荷側の開口端部に反負荷側用のブラケット３が設けられる。

負荷側用のブラケット４は、外周部がハウジング２の負荷側の開口端部に取り付けられ、内周部で軸受５Ｂを保持する。また、反負荷側用のブラケット３（以下、単に「ブラケット３」と記載する）は、外周部がハウジングの反負荷側の開口端部に取り付けられ、内周部で軸受５Ａを保持する。なお、かかるブラケット３の構造については後述する。

シャフト６は、軸受５Ａ、５Ｂによって回転軸（以下、単に「軸０」と記載する。）を中心として回転可能に保持される。固定子７は、固定子コア７１と、固定子巻線７２とを備えており、ハウジング２の内周面に固着される。この固定子７の内周側には空隙を介して回転子８が対向配置される。なお、固定子７は、樹脂でモールドされていてもよい。

固定子７には、シャフト６を駆動する三相電力を固定子７へ供給するための配線（以下「固定子用配線７３」と記載する）が接続される。なお、かかる固定子用配線７３の取り回しについては、図２を用いて後述する。

回転子８は、円筒状の回転子コアに複数の永久磁石が配置されており、シャフト６の中心を回転軸０として回転する。回転子コアは、例えば、渦電流を低減するために電磁鋼板などの薄板材を多数枚積層して形成され、永久磁石の磁束を通す機能を担う。

位置検出器９は、ブラケット３を介してハウジング２の反負荷側に設けられ、シャフト６の回転位置を検出するロータリーエンコーダやレゾルバ等である。かかる位置検出器９には、シャフト６の回転位置に関する検出結果を所定の制御装置（図示略）へ出力するための配線（以下、「検出器用配線９１」と記載する）が接続される（図２参照）。なお、かかる検出器用配線９１の取り回しについては、図２を用いて後述する。カバー１０は、ブラケット３の反負荷側の開口端面を閉塞する閉塞部材である。

かかる回転電機１は、固定子７の固定子巻線７２に電流を流すことにより固定子７の内側に回転磁界が発生する。そして、この回転磁界と回転子８の永久磁石が発生する磁界との相互作用により回転子８が回転し、この回転子８の回転に伴ってシャフト６が回転する。一方、回転電機１を発電機とした場合、電動機とは逆の動作をする。すなわち、シャフト６の回転に伴い、回転子８が回転し、固定子７の固定子巻線７２に電流が発生する。

以下では、ブラケット３についてさらに詳細に説明する。ブラケット３は、ハウジング２の反負荷側開口端部に取り付けられ際に周面となる外壁３１と、ハウジング２の内部空間に面する底壁３２とを備える。なお、底壁３２は、中央にシャフト６が挿入される穴を備える。また、ブラケット３は、反負荷側の端面が開口された形状である。かかる反負荷側の開口された部分は、カバー１０を取り付けることによって閉塞される。また、ブラケット３は、外壁３１の内側に内壁３３を備える。そして、ブラケット３は、かかる内壁３３と底壁３２と外壁３１とによって位置検出器９を内包する。

また、ブラケット３は、底壁３２の一部に、ハウジング２の内部空間と連通する連通孔３４を備える。そして、回転電機１では、ハウジング２の内部から連通孔３４を経由させて固定子用配線７３を外部へ引き出すことにより、軸０方向の更なる小型化を容易にした。

かかるブラケット３は、非磁性部材、磁性部材、または、非磁性部材および磁性部材の組合せにより構成される。また、ブラケット３の一部または全部を磁性部材により構成した場合には、ブラケット３に、位置検出器９に対する磁気シールド機能を持たせることができる。

ここで、図２を用いて、連通孔３４を経由させて固定子用配線７３を外部へ引き出すブラケット３の構成について説明する。図２は、カバー１０を取り外した状態の回転電機１を反負荷側から見た模式図である。

図２に示すように、ブラケット３は、底壁３２の一部にハウジング２の内部空間と連通する連通孔３４を備える。さらに、ブラケット３は、径方向外側の周面となる外壁３１に、検出器用配線９１をブラケット３の外部へ引き出す第１開口部３５と、固定子用配線７３をブラケット３の外部へ引き出す第２開口部３６とを備える。

これにより、回転電機１では、検出器用配線９１を第１開口部３５からブラケット３の外部へ引き出すことができる。さらに、固定子用配線７３をハウジング２の内部空間から連通孔３４を通してブラケット３の内部へ引き込み、ブラケット３の内部へ引き込んだ固定子用配線７３を第２開口部３６からブラケット３の外部へ引き出すことができる。

したがって、回転電機１では、検出器用配線９１および固定子用配線７３を外部へ引き出す開口部が軸０方向に対してブラケット３を挟んで異なる位置に設けられた回転電機よりも軸０方向について容易に小型化を図ることができる。

また、ブラケット３の連通孔３４は、位置検出器９が設置された空間からブラケット３の内壁３３によって隔離された隔離空間である。換言すれば、位置検出器９が設置された空間は、連通孔３４から隔離された隔離空間である。

このため、回転電機１では、ハウジング２の内部空間から位置検出器９が設置された空間へ塵などの異物が侵入することを防止することができる。さらに、回転電機１では、位置検出器９が設置された空間が連通孔３４から隔離されているため、位置検出器９が設置された空間へハウジング２の内部空間で発生した熱が侵入することを抑制することもできる。

また、ブラケット３の連通孔３４は、第２開口部３６の外部から挿入された配線７４とハウジング２の内部から挿入された固定子用配線７３とを接続するカプラ等の接続部７５を収納可能な内部空間を備える。

これにより、第２開口部３６の外部から挿入された配線７４とハウジング２の内部から挿入された固定子用配線７３とをブラケット３の連通孔３４内で接続することで、固定子用配線７３をブラケット３の外部へ引き出すことができる。

したがって、回転電機１では、連通孔３４により、配線７４と固定子用配線７３との接続作業が容易になる。また、固定子用配線７３を必要以上に長くしておく必要がない。このため、回転電機１を組み立てる際、固定子７の取り扱いが容易になる。

ここで、図３を用いて第１開口部３５および第２開口部３６の配設位置について説明する。図３は、第１開口部３５および第２開口部３６の配設位置を示す模式図である。なお、図３では、固定子用配線７３と第２開口部３６の外部から挿入される配線７４とをブラケット３内で接続する構成ではなく、固定子用配線７３を直接、第２開口部３６から引き出す構成とした場合を例示している。

図３に示すように、回転電機１では、第１開口部３５および第２開口部３６は、ブラケット３の径方向外側の周面となる外壁３１に、シャフト６の軸０方向と直交する方向へ並べて設けられる。

このように、回転電機１では、第１開口部３５および第２開口部３６が軸０方向と直交する方向へ並べて設けられるため、ブラケット３の軸０方向の長さを最小限に抑えることができる。したがって、回転電機１によれば、軸０方向について容易に小型化を図ることができる。

また、図３に示すように、第１開口部３５および第２開口部３６は、互いに近接する位置に配置されている。このため、第１開口部３５および第２開口部３６の同時加工等が可能になり、加工作業が容易になる。

かかる回転電機１では、検出器用配線９１は、ブラケット３の外壁３１に設けられた第１開口部３６を通してブラケット３の外部へ引き出される。また、固定子用配線７３は、ブラケット３内に設けた連通孔３４を通してブラケット３内へ引き込まれ、ブラケット３の外壁３１に軸０方向と直交する方向へ第１開口部３５と並べて設けられた第２開口部３６からブラケット３の外部へ引き出される。

なお、第１開口部３５および第２開口部３６をそれぞれ個別に設けたが、回転電機１では、ブラケット３の外壁３１に、検出器用配線９１および固定子用配線７３を外部へ引き出す１つの開口部を設けてもよい。

かかる構成とすれば、ブラケット３の形状を簡易化することができるため、ブラケット３の製造工程を簡略化することによってブラケット３の製造コストをより低減することができる。

また、回転電機１のブラケット３は、底壁３２の位置検出器９に面する部分が、底壁３２の位置検出器９に面さない部分よりもハウジング２の内部空間側へせり出した形状である（図１参照）。これにより、位置検出器９をよりハウジング２の内部空間に近い位置に設けることができる。

したがって、回転電機１を軸０方向について容易に小型化することができる。なお、位置検出器９は、固定子７よりもブラケット３の径方向内側の空間でブラケット３により内包される。

これにより、回転電機１では、ブラケット３における底壁３２の位置検出器９に面する部分を固定子７の反負荷側端面よりもハウジング２の内部空間へせり出すように構成することが可能となり、軸０方向についてさらに小型化を図ることができる。なお、かかる場合、位置検出器９を固定子巻線７２における反負荷側の端部よりもハウジング２の内側に設けてもよい。

上述したように、本実施例の回転電機１は、ハウジング２の反負荷側に設けられてシャフト６を回転可能に支持し、位置検出器９に接続された検出器用配線９１および固定子７に接続された固定子用配線７３を外部へ引き出す第１開口部３５および第２開口部３６を備えている。

これにより、回転電機１は、検出器用配線９１および固定子用配線７３をブラケット３を経由させて外部へ引き出すことができる。したがって、回転電機１では、検出器用配線９１および固定子用配線７３を外部へ引き出す開口部が軸０方向に対してブラケット３を挟んで異なる位置に設けられた回転電機よりも軸０方向について容易に小型化を図ることができる。

なお、上述した実施例では、ハウジング２とブラケット３とが別体の場合について説明したが、ハウジング２とブラケット３とは一体に形成してもよい。かかる構成とすれば、部品点数を減少させることができるため、コストの低減を図ることができる。

また、上述した実施例では、ブラケット３の外壁３１に、第１開口部３５および第２開口部３６が軸０方向と直交する方向へ並べて設けられる場合について説明したが、第１開口部３５および第２開口部３６の配設位置は、これに限るものではない。

また、図３の例では、ハウジング２の形状を、円筒状の外周の一部に平面部を有する形状としたが、これに限るものではない。例えば、ハウジング２の形状を、外周の一部に平面部を有しない通常の円筒状としてもよい。

以下、図４および図５を用いて第１開口部３５および第２開口部３６の配設位置に関する変形例１および変形例２について説明する。図４は、変形例１に係る第１開口部３５および第２開口部３６の配設位置を示す模式図であり、図５は、変形例２に係る第１開口部３５および第２開口部３６の配設位置を示す模式図である。

なお、図４および図５では、図３に示した回転電機１と同一の構成要件に対し同一の符号を付している。また、図４および図５では、図３と同様に、固定子用配線７３を直接、第２開口部３６Ａまたは３６Ｂから引き出す構成とした場合を例示している。

図４に示すように、変形例１に係る回転電機１Ａは、ハウジング２の内部空間とブラケット３Ａの反負荷側とをつなぐ連通孔３４Ａが設けられたブラケット３Ａを備える。また、回転電機１Ａは、第１開口部３５Ａおよび第２開口部３６Ａが設けられ、ブラケット３Ａの反負荷側の開口端面を閉塞するカバー１０Ａを備える。

なお、ここでは図示を省略しているが、ブラケット３Ａは、図２に示すブラケット３と同様に内壁３３を備え、かかる内壁３３によって位置検出器９が設置された空間を連通孔３４Ａから隔離する。

かかる回転電機１Ａでは、検出器用配線９１は、第１開口部３５Ａを通してブラケット３Ａの外部へ引き出される。また、固定子用配線７３は、ハウジング２の内部空間からブラケット３Ａ内へ引き込まれ、第２開口部３６Ａからブラケット３Ａの外部へ引き出される。

かかる構成によっても、回転電機１Ａは、検出器用配線９１および固定子用配線７３を外部へ引き出す開口部が軸０方向に対してブラケット３Ａを挟んで異なる位置に設けられた回転電機よりも軸０方向について容易に小型化を図ることができる。

また、図５に示すように、変形例２に係る回転電機１Ｂは、ハウジング２Ｂの周面に第１開口部３５Ｂおよび第２開口部３６Ｂを備える。なお、図５に示すカバー１０は、図３に示すカバー１０と同一であり、ブラケット３４Ａは、図４に示すブラケット３４Ａと同一である。

なお、ここでは図示を省略しているが、ブラケット３Ｂは、図２に示すブラケット３と同様に内壁３３を備え、かかる内壁３３によって位置検出器９が設置された空間を連通孔３４Ａから隔離する。

かかる回転電機１Ｂでは、検出器用配線９１は、連通孔３４Ａを通してハウジング２Ｂの内部空間へ引き込まれ、ハウジング２Ｂの外周面に設けられた第１開口部３５Ｂからハウジング２Ｂの外部へ引き出される。また、固定子用配線７３は、ハウジング２Ｂの内部空間からハウジング２Ｂの周面に設けられた第２開口部３６Ｂを通してハウジング２Ｂの外部へ引き出される。

かかる構成によっても、回転電機１Ｂは、検出器用配線９１および固定子用配線７３を外部へ引き出す開口部が軸０方向に対してブラケット３Ｂを挟んで異なる位置に設けられた回転電機よりも軸０方向について容易に小型化を図ることができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細及び代表的な実施例に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１、１Ａ、１Ｂ 回転電機
２、２Ｂ ハウジング
３、３Ａ、３Ｂ ブラケット
６ シャフト
７ 固定子
８ 回転子
９ 位置検出器
１０、１０Ａ カバー
３１ 外壁
３２ 低壁
３３ 内壁
３４、３４Ａ 連通孔
３５、３５Ａ、３５Ｂ 第１開口部
３６、３６Ａ、３６Ｂ 第２開口部
７３ 固定子用配線
９１ 検出器用配線

Claims (7)

1. 固定子および回転子を収納した筒状のハウジングと、
   前記回転子とともに回転するシャフトの反負荷側に設けられ、前記シャフトの回転位置を検出する位置検出器と、
   前記ハウジングの反負荷側に設けられて前記シャフトを回転可能に支持し、前記位置検出器に接続された配線および前記固定子に接続された配線を外部へ引き出す開口部を設けたブラケットと
   を備えたことを特徴とする回転電機。
2. 前記開口部は、
   前記位置検出器に接続された配線を外部へ引き出す第１開口部と、前記固定子に接続された配線を外部へ引き出す第２開口部とを含み、
   前記第１開口部および前記第２開口部は、
   前記ブラケットの径方向外側の周面に前記シャフトの軸方向と直交する方向へ並べて設けられた
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記ブラケットは、
   前記ハウジングの内部および前記第２開口部に連通し、前記位置検出器から隔離した隔離空間
   を備えたことを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
4. 前記隔離空間は、
   前記第２開口部の外部から挿入された配線と前記ハウジングの内部から挿入された前記固定子に接続された配線との接続部を収納する
   ことを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
5. 前記位置検出器は、
   前記ブラケットの反負荷側の端面よりも前記ハウジングに近い位置で前記ブラケットにより内包された
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の回転電機。
6. 前記位置検出器は、
   前記固定子よりも前記ブラケットの径方向内側の空間で前記ブラケットにより内包された
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の回転電機。
7. 前記ブラケットおよび前記ハウジングは、
   一体に形成された
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の回転電機。

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