JP2013201837A - 電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機のステーターが有するコイルから引き出された給電ケーブルの位置を変更するにあたって、筐体の寸法増加を抑制すること。
【解決手段】電動機１は、筒状の胴部２Ｂの内側に取り付けられた環状のステーター３と、ステーター３の径方向内側に、回転可能に配置されたローター７と、胴部２Ｂの一方の端部に取り付けられて、ステーター３が有するコイル４から引き出された給電ケーブル６が貫通する給電ケーブル貫通孔１２を有するリアフランジ２Ｒと、を含み、ステーター３とリアフランジ２Ｒとは、ローター７の回転中心軸Ｚｒを中心に回転可能であるとともに、コイル４から引き出された給電ケーブル６の位置及び給電ケーブル貫通孔１２の位置を、胴部２Ｂの周方向において変更可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動機に関する。

電動機は様々な用途に用いられる。電動機を駆動するため、電源からの電力を供給する必要がある。特許文献１には、ステーターに電力を供給する口出線の取り出し方向を変更することが記載されている。

特開２００６−１９１７１９号公報

特許文献１に記載されている技術は、口出線の取り出し方向を変更するために、十分な長さを用意する必要がある。このため、十分な長さの口出線を電動機の筐体内に格納する必要があり、筐体の大型化を招く可能性がある。

本発明は、電動機のステーターが有するコイルから引き出された給電ケーブルの位置を変更するにあたって、筐体の寸法増加を抑制することを目的とする。

本発明は、筒状の胴部の内側に取り付けられた環状のステーターと、前記ステーターの径方向内側に、回転可能に配置されたローターと、前記胴部の一方の端部に取り付けられて、前記ステーターが有するコイルから引き出された給電ケーブルが貫通する給電ケーブル貫通孔を有する板状部材と、を含み、前記ステーターと前記板状部材とは、前記ローターの回転中心軸を中心に回転可能であるとともに、前記コイルから引き出された前記給電ケーブルの位置及び前記給電ケーブル貫通孔の位置を、前記胴部の周方向において変更可能であることを特徴とする電動機である。

本発明において、前記ステーターと前記板状部材とは、前記ローターの回転中心軸を中心として、いずれも同一の回転角度で回転可能であることが好ましい。

本発明において、前記胴部に設けられ、かつ前記胴部の外径よりも直径が小さい第１のピッチ円上に等ピッチで配置されるとともに、前記板状部材を前記胴部に取り付けるための複数の第１取付部と、前記胴部に設けられ、かつ前記胴部の外径よりも直径が小さい第２のピッチ円上に等ピッチで配置されるとともに、前記ステーターを前記胴部に取り付けるための複数の第２取付部と、を含み、前記第１取付部の数と前記第２取付部の数とは、一方が他方の整数倍となっていることが好ましい。

本発明において、前記第１取付部の数と前記第２取付部の数とは同一であることが好ましい。

本発明において、前記給電ケーブルが接続された端子を格納するとともに、前記板状部材に取り付けられる端子ボックスを有し、前記端子ボックスは、電源からの電力を前記コイルへ供給するための電源ケーブルを前記端子に導く電源ケーブル導入孔が、前記胴部の径方向外側に配置されることが好ましい。

本発明において、前記端子ボックスは、前記板状部材と対向し、かつ前記給電ケーブルを通過させる給電ケーブル孔を有する取付面を２個有することが好ましい。

本発明において、前記給電ケーブル貫通孔を貫通した前記給電ケーブルは、前記板状部材の径方向外側に曲げられて、前記板状部材の径方向外側に延在した状態で２個の前記取付面の間に配置されており、２個の前記取付面の間における前記給電ケーブルは、２個の前記取付面同士の中央に配置されることが好ましい。

本発明において、２個の前記取付面は、それぞれ、前記給電ケーブル孔に蓋を取り付けるためのボルトが取り付けられる蓋用ボルト孔を有することが好ましい。

本発明において、前記端子ボックスを前記板状部材に取り付けるためのボルトが貫通する端子ボックス用ボルト孔が、２個の前記取付面の間を貫通することが好ましい。

本発明は、筒状の胴部の内側に取り付けられた環状のステーターと、前記ステーターの径方向内側に、回転可能に配置されたローターと、前記胴部の一方の端部に取り付けられて、前記ステーターに取り付けられたコイルに電力を供給する給電ケーブルが貫通する給電ケーブル貫通孔を有する板状部材と、前記給電ケーブル貫通孔を貫通した前記給電ケーブルが接続された端子を格納するとともに、前記板状部材に取り付けられる端子ボックスと、を含み、前記ステーターと前記板状部材とは、前記ローターの回転中心軸を中心に回転可能であるとともに、前記コイルから引き出された前記給電ケーブルの位置及び前記給電ケーブル貫通孔位置を、前記胴部の周方向において変更可能であり、前記端子ボックスは、電源からの電力を前記コイルへ供給するための電源ケーブルが前記端子に導入される電源ケーブル導入部が、前記胴部の径方向外側に配置される、ことを特徴とする電動機である。

本発明は、筒状の胴部の内側に取り付けられた環状のステーターと、前記ステーターの径方向内側に、回転可能に配置されたローターと、前記胴部の一方の端部に取り付けられて、前記ステーターが有するコイルから引き出された給電ケーブルが貫通する給電ケーブル貫通孔を有する板状部材と、前記給電ケーブルが接続された端子を格納するとともに、前記板状部材に取り付けられる端子ボックスと、を含み、前記端子ボックスは、電源からの電力を前記コイルへ供給するための電源ケーブルを前記端子に導き、前記胴部の径方向外側に配置される電源ケーブル導入孔と、前記板状部材と対向し、かつ前記給電ケーブルを通過させる給電ケーブル孔を有する２個の取付面と、を含むことを特徴とする電動機である。

本発明において、前記給電ケーブル貫通孔を貫通した前記給電ケーブルは、前記板状部材の径方向外側に曲げられて、前記板状部材の径方向外側に延在した状態で２個の前記取付面の間に配置されており、２個の前記取付面の間における前記給電ケーブルは、２個の前記取付面同士の中央に配置されることが好ましい。

本発明において、２個の前記取付面は、それぞれ、前記給電ケーブル孔に蓋を取り付けるためのボルトが取り付けられる蓋用ボルト孔を有することが好ましい。

本発明において、前記端子ボックスを前記板状部材に取り付けるためのボルトが貫通する端子ボックス用ボルト孔が、２個の前記取付面の間を貫通することが好ましい。

本発明において、前記電源ケーブル導入孔は、前記胴部の一方の端部側又は他方の端部側から前記電源ケーブルを前記端子ボックスに導入可能であることが好ましい。

本発明は、電動機のステーターが有するコイルから引き出された給電ケーブルの位置を変更するにあたって、筐体の寸法増加を抑制することができる。

図１は、本実施形態に係る電動機の構造を示す断面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。 図３は、リアフランジの正面図である。 図４は、本実施形態に係る電動機の筐体の胴部が有する第１取付部と第２取付部との関係を示す図である。 図５は、ステーターをローターの回転中心軸周りに回転させた状態を示す図である。 図６は、リアフランジをローターの回転中心軸周りに回転させた状態を示す図である。 図７は、第１取付部と第２取付部との他の配置例を示す図である。 図８は、第１取付部と第２取付部との他の配置例を示す図である。 図９は、第１取付部と第２取付部との他の配置例を示す図である。 図１０は、端子ボックスの向きを変更した場合の例を示す図である。 図１１は、端子ボックスの向きを変更した場合の例を示す図である。 図１２は、端子ボックスの向きを変更した場合の例を示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜電動機の機構＞
図１は、本実施形態に係る電動機の構造を示す断面図である。電動機１は、筐体２と、ステーター３と、ローター７とを含む。筐体２は、筒状の胴部２Ｂと、胴部２Ｂの一方の端部に取り付けられる板状部材としてのリアフランジ２Ｒと、胴部２Ｂの他方の端部に取り付けられる板状部材としてのフロントフランジ２Ｆとを含む。胴部２Ｂは、内側、より具体的には内周面２ｉｗにステーター３のステーターコア３Ｃが取り付けられる。ステーター３の内側、より具体的にはステーターコア３Ｃの径方向内側には、ローター７が回転可能に配置される。

リアフランジ２Ｒとフロントフランジ２Ｆとは、いずれも円板形状の部材である。これらは、それぞれボルト１０、１１によって胴部２Ｂに締結されて取り付けられる。筐体２は、内部２Ｉ、すなわち、リアフランジ２Ｒとフロントフランジ２Ｆと胴部２Ｂとで囲まれる空間に、ステーター３及びローター７を格納する。本実施形態において、筐体２は、胴部２Ｂと、リアフランジ２Ｒと、フロントフランジ２Ｆとを含むが、このような形態に限定されない。例えば、リアフランジ２Ｒ又はフロントフランジ２Ｆのいずれか一方が、例えば、鋳造等によって胴部２Ｂと一体で形成されるものであってもよい。

ステーター３は、ステーターコア３Ｃと、コイル４とを含む。ステーターコア３Ｃは、環状の構造体である。ステーターコア３Ｃは、例えば、複数の電磁鋼板を積層したものである。ステーターコア３Ｃは、複数のスロット（溝）と、隣接するスロットの間に設けられる複数のティースとが周方向に向かって配置されている。コイル４は、ステーターコア３Ｃの隣接するスロット間に電線が巻き回されることにより、ステーターコア３Ｃに取り付けられる。コイル４からは、給電ケーブル６が引き出されている。給電ケーブル６は、コイル４に電力を供給したり、電動機１の回生時にコイル４が発生した電力を電動機１から取り出したりするための電線である。本実施形態において、電動機１は三相電動機なので、給電ケーブル６は、Ｕ相のコイルに電力を供給するものと、Ｖ相のコイルに電力を供給するものと、Ｗ相のコイルに電力を供給するものとの３本がある。

リアフランジ２Ｒは、ステーター３が有するコイル４から引き出された給電ケーブル６が貫通する給電ケーブル貫通孔１２を有する。給電ケーブル６は、給電ケーブル貫通孔１２を貫通して、筐体２の内部２Ｉから筐体２の外部に引き出される。

ステーター３、より具体的にはステーターコア３Ｃは、例えば、リアフランジ２Ｒ側の開口部から胴部２Ｂ内に配置される。胴部２Ｂの小径部２ＢＴにステーターコア３Ｃの一端部を当接させ、ステーターコア３Ｃが有する複数の電磁鋼板の積層方向に貫通した貫通孔にステーター固定用ボルト５を差し込む。そして、ステーター固定用ボルト５を小径部２ＢＴに設けられたボルト穴にねじ込むことにより、ステーターコア３Ｃ及びコイル４を有するステーター３を胴部２Ｂに締結し、固定する。

ステーター３の内側に配置されたローター７は、シャフト８に取り付けられており、シャフト８とともに回転中心軸Ｚｒを中心として回転する。このように、ローター７とシャフト８とは、共通の回転中心軸Ｚｒの周りを回転する。ローター７は、円板形状の鋼板（電磁鋼板）を積層した円筒形状の構造体である。ステーターコア３Ｃの内周面とローター７の外周面とは所定の隙間を介して対向して配置されている。このため、ステーターコア３Ｃの内周面は、ローター７の外周面に沿った形状となる。

本実施形態において、ローター７は、内部に複数の永久磁石を埋め込んでいる。このように、本実施形態において、電動機１は、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）であるが、ＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）であってもよい。ローター７に取り付けられたシャフト８は、一方の端部側と他方の端部側とに、それぞれ軸受９Ｒ、９Ｆが取り付けられている。軸受９Ｒ、９Ｆは、例えば外輪と、転動体と、内輪と、保持器とを含む転がり軸受である。本実施形態において、軸受９Ｒは外輪がリアフランジ２Ｒに取り付けられ、軸受９Ｆは外輪がフロントフランジ２Ｆに取り付けられる。軸受９Ｒ、９Ｆの内輪は、いずれもシャフト８に取り付けられる。リアフランジ２Ｒ及びフロントフランジ２Ｆは胴部２Ｂに取り付けられているので、シャフト８及びローター７は、電動機１の筐体２の内部２Ｉに、回転可能に支持され、配置される。

シャフト８は、フロントフランジ２Ｆから筐体２の外部に突出している。シャフト８がフロントフランジ２Ｆから突出した部分は、電動機１の駆動対象と連結されたり、ギア又はスプロケット等が取り付けられる。シャフト８は、内部に冷却媒体（例えば、油）が通過する冷却媒体通路８Ｃを有している。冷却媒体通路８Ｃは、ローター７の内部に設けられた冷却媒体の通路等に接続している。冷却媒体通路８Ｃに、リアフランジ２Ｒが有する冷却媒体供給口２ＲＨから冷却媒体を供給することにより、ローター７を冷却する。ローター７を冷却した後の冷却媒体は、ローター７から流出するとともに、ローター７の回転による遠心力で径方向外側に放出されて、コイル４（特に、ステーターコア３Ｃから回転中心軸Ｚｒ方向に突出した部分であるコイルエンド）に衝突し、これを冷却する。このように、電動機１は、筐体２の内部２Ｉ及び筐体２の内部に格納されたローター７等が冷却媒体によって冷却される。なお、電動機１は、冷却媒体によってローター７等が冷却されなくてもよい。

＜端子ボックス＞
電動機１は、端子ボックス２０を有する。端子ボックス２０は、板状部材としてのリアフランジ２Ｒに取り付けられている。端子ボックス２０は、給電ケーブル６が接続された端子２４を格納する。端子ボックス２０には、リアフランジ２Ｒに取り付けられる取付部２１と、端子２４を格納する端子格納部２２とが設けられている。本実施形態において、端子ボックス２０は、取付部２１と端子格納部２２とが一体で形成されているが、このようなものに限定されない。例えば、両者を別個の部材として用意し、これらをボルトで締結等してもよい。

取付部２１は、リアフランジ２Ｒと接する取付面２１Ｆを２個有している。２個の取付面２１Ｆ、２１Ｆは、互いに対向し、かつ平行である。それぞれの取付面２１Ｆ、２１Ｆは、ステーター３のコイル４から引き出され、リアフランジ２Ｒの給電ケーブル貫通孔１２を貫通した給電ケーブル６を通過させる給電ケーブル孔２１Ｈを有する。また、取付面２１Ｆは、端子ボックス２０がリアフランジ２Ｒに取り付けられるときに、リアフランジ２Ｒと対向する。

取付部２１は、２個の取付面２１Ｆ、２１Ｆを貫通する端子ボックス用ボルト孔２８を有している。端子ボックス用ボルト孔２８にボルト２９を貫通させて、リアフランジ２Ｒにねじ込むことによって、取付部２１をリアフランジ２Ｒに締結し、固定する。その結果、端子ボックス２０がリアフランジ２Ｒに取り付けられる。このとき、一方の取付面２１Ｆがリアフランジ２Ｒと対向する。なお、取付面２１Ｆとリアフランジ２Ｒとの間には、封止部材としてのＯリング又はガスケットが介在する。このようにすることで、電動機１の筐体２の内部２Ｉからの冷却媒体が取付面２１Ｆとリアフランジ２Ｒとの間から漏れる可能性を低減できる。

本実施形態において、端子ボックス用ボルト孔２８は、それぞれの取付面２１Ｆ、２１Ｆ側にそれぞれ座繰り部を有している。座繰り部の深さは、ボルト２９のボルト頭の高さよりも大きいことが好ましい。このようにすることで、座繰り部に入り込んだボルト２９の頭は、取付面２１Ｆ、２１Ｆから突出しない。このため、取付面２１Ｆに蓋２５を取り付けても、両者の間に隙間が発生することを回避できるので、両者の間を確実に封止することができる。また、座繰り部は、両方の取付面２１Ｆ、２１Ｆ側に設けられているので、取付面２１Ｆを入れ替えてリアフランジ２Ｒに端子ボックス２０を取り付けても、座繰り部にボルト２９の頭を埋め込むことができる。それぞれの座繰り部の深さは、同一であることが好ましい。このようにすることで、端子ボックス２０を反転させてリアフランジ２Ｒに取り付ける場合でも、同一のボルト２９を用いることができるので、部品の共通化及び部品点数の削減を実現することができる。

取付部２１をリアフランジ２Ｒに取り付けると、取付部２１の給電ケーブル孔２１Ｈと、リアフランジ２Ｒの給電ケーブル貫通孔１２とが重なる。このため、コイル４からの給電ケーブル６は、給電ケーブル貫通孔１２を貫通した後、給電ケーブル孔２１Ｈに導かれる。給電ケーブル貫通孔１２を貫通した給電ケーブル６は、リアフランジ２Ｒの径方向外側に向かって約９０度曲げられて、リアフランジ２Ｒの径方向外側に延在する状態となる。給電ケーブル６が延在する方向は、回転中心軸Ｚｒと直交する方向である。曲げられた後の給電ケーブル６は、２個の取付面２１Ｆ、２１Ｆの間に配置されて端子２４に導かれ、これと電気的に接続される。

一方の取付面２１Ｆがリアフランジ２Ｒに取り付けられると、他方の取付面２１Ｆには、給電ケーブル孔２１Ｈが開いた状態となる。両方の取付面２１Ｆ、２１Ｆの給電ケーブル孔２１Ｈ、２１Ｈは、取付部２１の内部でつながっているので、このままでは電動機１の筐体２の内部２Ｉと外部とが連通してしまう。このため、他方の取付面２１Ｆの給電ケーブル孔２１Ｈに蓋２５を取り付けて、これを閉塞する。蓋２５は、取付部２１が有する複数の蓋用ボルト穴２６にボルト２７をねじ込むことによって、取付面２１Ｆに締結され、固定される。取付面２１Ｆと蓋２５との間には、封止部材としてのＯリング又はガスケットが介在する。このようにすることで、電動機１の筐体２の内部２Ｉからの冷却媒体が取付面２１Ｆと蓋２５との間から漏れる可能性を低減できる。

一方の取付面２１Ｆに開口する蓋用ボルト穴２６と、他方の取付面２１Ｆに開口する蓋用ボルト穴２６とは、両者の間で中心軸が共通することが好ましい。このようにすることで、両方の取付面２６の間で蓋２５を共通とすることができる。また、それぞれの取付面２１Ｆに開口する蓋用ボルト穴２６は、それぞれの深さを同一とすることが好ましい。このようにすることで、端子ボックス２０を反転させてリアフランジ２Ｒに取り付ける場合でも、同一のボルト２７を用いることができるので、部品の共通化及び部品点数の削減を実現することができる。

端子ボックス２０と端子２４との間には、絶縁体２３が配置される。絶縁体２３と端子２４とは、異なる部材同士を組み合わせたものであり、両者は接着等がされていないので、分離可能である。絶縁体２３は、例えば、ポリエステル、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の絶縁性が高い樹脂、ガラス繊維、ガラス繊維強化プラスチック等を用いることができる。端子ボックス２０は金属材料で作られており、導電性が高いため、端子２４と端子ボックス２０との間に絶縁体２３を介在させることで、両者の電気的な絶縁を確保することができる。

端子２４には、電源からの電力をステーター３が有するコイル４へ供給するための電源ケーブル３２が接続される。電源ケーブル３２には、電源ケーブル端子３０が電気的に接続される。電源ケーブル端子３０は、端子格納部２２が有する電源ケーブル導入孔２２Ｈから端子格納部２２の内部の空間２２Ｉに差し込まれている。電源ケーブル導入孔２２Ｈは、電源ケーブル３２を端子に導くものである。電源ケーブル導入孔２２Ｈは、胴部２Ｂの径方向外側に配置されている。

電源ケーブル３２は、電源ケーブル端子３０を介して、端子２４にボルト３１で締結され、固定される。このようにして、端子２４と電源ケーブル端子３０とが電気的に接続される。両者が接続される部分は、端子格納部２２の内部の空間２２Ｉに配置される。端子格納部２２は、開口部が蓋３３で閉じられる。蓋３３は、ボルト３４で端子格納部２２に締結され、固定される。なお、本実施形態において、電源ケーブル３２は、端子２４にボルト３１で締結されて接続されるが、電源ケーブル３２と端子２４との接続構造はこのようなものに限定されない。例えば、コネクタによって両者を接続してもよい。

上述したように、電源ケーブル導入孔２２Ｈは、胴部２Ｂの径方向外側に配置されている。また、端子ボックス２０は、取付部２１に２個の取付面２１Ｆ、２１Ｆを有している。一方の取付面２１Ｆは、他方の取付面２１Ｆの背面に配置されるので、リアフランジ２Ｒ側の取付面２１Ｆを、一方から他方に変更することで、電源ケーブル導入孔２２Ｈの開口の向きを１８０度変更することができる。例えば、電源ケーブル導入孔２２Ｈの開口側の取付面２１Ｆをリアフランジ２Ｒと対向させて取付部２１をリアフランジ２Ｒに取り付けると、電源ケーブル導入孔２２Ｈの開口側は、フロントフランジ２Ｆ側を向くことになる。また、電源ケーブル導入孔２２Ｈの開口側とは反対側の取付面２１Ｆをリアフランジ２Ｒと対向させて取付部２１をリアフランジ２Ｒに取り付けると、電源ケーブル導入孔２２Ｈの開口側は、フロントフランジ２Ｆとは反対側を向くことになる。このようにすることで、電動機１は、端子ボックス２０から電源ケーブル３２が引き出される方向を、１８０度変更することができる。

端子ボックス２０の向きを変更した場合に、端子ボックス２０が筐体２と接触しないように、図１に示すように、端子ボックス２０の端子格納部２２と筐体２の外周面との間には、所定の隙間Ｓが設けてある。このようにすることで、端子ボックス２０の向きを変更して電源ケーブル導入孔２２Ｈの開口の向きを入れ替えても、端子ボックス２０と筐体２との接触を回避できる。

＜ステーター及びリアフランジの回転について＞
図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。図３は、リアフランジの正面図である。図４は、本実施形態に係る電動機の筐体の胴部が有する第１取付部と第２取付部との関係を示す図である。図５は、ステーターをローターの回転中心軸周りに回転させた状態を示す図である。図６は、リアフランジをローターの回転中心軸周りに回転させた状態を示す図である。図２、図５は、図１に示すステーター固定用ボルト５をステーター３から取り外した状態を示している。このため、図２、図５においては、ステーター３の貫通孔３Ｈから、ステーター固定用ボルト５がねじ込まれるステーター用ボルト穴４２が見えている。

リアフランジ２Ｒは、筐体２の胴部２Ｂの一端部２ＴＲに設けられる複数のリアフランジ用ボルト穴４１に、リアフランジ２Ｒに設けられた貫通孔４３（図３参照）を貫通したボルト１０（図１参照）がねじ込まれることにより、胴部２Ｂの一端部２ＴＲに取り付けられる。ステーター３は、胴部２Ｂに設けられている複数のステーター用ボルト穴４２にステーター固定用ボルト５がねじ込まれることにより、胴部２Ｂの内側に取り付けられる。

図２に示すように、本実施形態では、リアフランジ用ボルト穴４１が１２箇所、ステーター用ボルト穴４２が６箇所に設けられている。胴部２Ｂの周方向において、１個のステーター用ボルト穴４２の両側に、２個のリアフランジ用ボルト穴４１がステーター用ボルト穴４２に隣接して設けられている。この例において、１個のステーター用ボルト穴４２に隣接して設けられた２個のリアフランジ用ボルト穴４１を第１取付部Ｆ１とし、ステーター用ボルト穴４２を第２取付部（Ｆ２）とする。

本実施形態において、電動機１のステーター３とリアフランジ２Ｒとは、ローター７（又はシャフト８）の回転中心軸Ｚｒを中心に回転可能であるとともに、コイル４から引き出された給電ケーブル６の位置及び給電ケーブル貫通孔１２の位置を、胴部２Ｂの周方向において変更可能な構造としてある。このような構造により、回転中心軸Ｚｒを中心としてリアフランジ２Ｒを回転させて、リアフランジ２Ｒに取り付けられた端子ボックス２０を胴部２Ｂの周方向において異なる位置に設定することができる。その結果、電動機１を車両又は機器類等に搭載した場合には、図１に示す電源ケーブル３２の取り回しの自由度が向上する。

ステーター３とリアフランジ２Ｒとを回転中心軸Ｚｒを中心として回転可能にするため、図４に示すように、複数の第１取付部Ｆ１と、複数の第２取付部Ｆ２とを、所定のピッチ円ＰＣ上に等ピッチで配置して胴部２Ｂに設ける。より具体的には、複数の第１取付部Ｆ１は、胴部２Ｂの外径Ｄよりも直径が小さい第１のピッチ円ＰＣ１上に等ピッチで配置される。また、複数の第２取付部Ｆ２は、胴部２Ｂの外径Ｄよりも直径が小さい第２のピッチ円ＰＣ２上に等ピッチで配置される。図４に示す例では、第１のピッチ円ＰＣ１の直径ｄ１は、第２のピッチ円ＰＣ２の直径ｄ２よりも大きい。第１取付部Ｆ１は、隣接するリアフランジ用ボルト穴４１、４１なので、リアフランジ用ボルト穴４１の中心が第１のピッチ円ＰＣ１上に配置される。第２取付部Ｆ２は、ステーター用ボルト穴４２なので、この中心が第２のピッチ円ＰＣ２上に配置される。

本実施形態において、１２個のリアフランジ用ボルト穴４１のうち、隣接する２個のリアフランジ用ボルト穴４１、４１の組合せは、図４に示すように中心角がαとなる組合せと、中心角がβとなる組合せとがある。本実施形態では中心角がより小さくなる方の組合せを第１取付部Ｆ１とする。本実施形態ではα＜βなので、中心角がαとなる隣接する２個のリアフランジ用ボルト穴４１、４１の組合せを第１取付部Ｆ１とする。

第１取付部Ｆ１の隣接するリアフランジ用ボルト穴４１、４１は、それぞれ、第２取付部Ｆ２としてのステーター用ボルト穴４２から周方向において反対方向かつ等しい距離に設けられることが好ましい。すなわち、ステーター用ボルト穴４２と、回転中心軸Ｚｒと、ステーター用ボルト穴４２に対して周方向において一方側のリアフランジ用ボルト穴４１とのなす中心角は、ステーター用ボルト穴４２と、回転中心軸Ｚｒと、ステーター用ボルト穴４２に対して周方向おいて他方側のリアフランジ用ボルト穴４１とのなす中心角と等しいことが好ましい。また、前述した一方側のリアフランジ用ボルト穴４１における中心角と前述した他方側のリアフランジ用ボルト穴４１における中心角とが異なっていても、両方の中心角が、すべての第１取付部Ｆ１で同じように異なっていればよい。

複数の第１取付部Ｆ１が等ピッチで配置されるとは、回転中心軸Ｚｒに対する隣接する第１取付部Ｆ１の中心角、すなわち、隣接する第１取付部Ｆ１、Ｆ１と回転中心軸Ｚｒとで形成される角度（中心角）θ１が、胴部２Ｂの周方向にわたってすべて等しいことをいう。本実施形態において、隣接する２個のリアフランジ用ボルト穴４１、４１が第１取付部Ｆ１に相当するので、２個のリアフランジ用ボルト穴４１、４１の中間位置Ｆ１ｂを基準として、隣接する第１取付部Ｆ１の中心角θ１を決定する。

複数の第２取付部Ｆ２が等ピッチで配置されるとは、回転中心軸Ｚｒに対する隣接する第２取付部Ｆ２の中心角、すなわち、隣接する第２取付部Ｆ２、Ｆ２と回転中心軸Ｚｒとで形成される角度（中心角）θ２が、胴部２Ｂの周方向にわたってすべて等しいことをいう。本実施形態において、胴部２Ｂの周方向に向かって６個配置されるステーター用ボルト穴４２が第２取付部Ｆ２に相当するので、それぞれのステーター用ボルト穴４２の位置を基準として、隣接する第２取付部Ｆ２の中心角θ２を決定する。

本実施形態において、電動機１は、第１取付部Ｆ１及び第２取付部Ｆ２をそれぞれ６個有する。これらが等ピッチで配置されるので、中心角θ１、θ２は、いずれも６０度になる。このようにすることで、ステーター３とリアフランジ２Ｒとは、回転中心軸Ｚｒを中心として、ともに回転可能になる。また、θ１＝θ２なので、ステーター３とリアフランジ２Ｒとは、回転中心軸Ｚｒを中心として、いずれも同一の回転角度（この例ではθ１＝θ２＝６０度）で回転可能となる。このようにすることで、給電ケーブル６（６Ｕ、６Ｗ、６Ｗ）と、リアフランジ２Ｒが有する給電ケーブル貫通孔１２との位置関係を保持したまま、ステーター３及びリアフランジ２Ｒの位置を胴部２Ｂの周方向に向かって変更することができる。本実施形態において、６個の第１取付部Ｆ１及び第２取付部Ｆ２が等ピッチで配置されるので、ステーター３及びリアフランジ２Ｒの回転は、いずれも６０度毎になる。

図５、図６は、図２、図３に示す状態から回転中心軸Ｚｒの周りにステーター３及びリアフランジ２Ｒをそれぞれ６０度回転させた状態を示している。このように、電動機１は、リアフランジ２Ｒとステーター３とを、ともに同じ回転角で胴部２Ｂの周方向に回転させることにより、回転の前後において、リアフランジ２Ｒの給電ケーブル貫通孔１２と、給電ケーブル６（６Ｕ、６Ｗ、６Ｗ）との位置関係が維持される。このため、リアフランジ２Ｒの給電ケーブル貫通孔１２の移動を考慮して、給電ケーブル６の長さに余裕を持たせておく必要はないので、余分な給電ケーブル６を筐体２内に格納するスペースは不要である。その結果、電動機１の筐体２の寸法増加を抑制することができる。その結果、電動機１の筐体２の寸法増加を抑制しつつ、胴部２Ｂの周方向における端子ボックス２０の位置を変更することができる。

また、電動機１の出力が大きい場合、コイル４には大きな電力が供給されるため、給電ケーブル６も太くなる。その結果、給電ケーブル６を曲げることが非常に困難になり、給電ケーブル６の余剰分を筐体２内に格納することが困難になる。電動機１は、リアフランジ２Ｒとステーター３とを、ともに胴部２Ｂの周方向に回転させて、端子ボックス２０の位置調整をするので、給電ケーブル６は必要最小限の長さでよい。その結果、給電ケーブル６が太くなった場合であっても、胴部２Ｂの周方向における端子ボックス２０の位置を容易に変更することができる。このように、電動機１は、給電ケーブル６が太くなった場合には特に効果的である。

図７から図９は、第１取付部と第２取付部との他の配置例を示す図である。図７に示す配置は、１個のリアフランジ用ボルト穴４１を第１取付部Ｆ１とした点が図４に示す例と異なり、他の点は上述した例と同様である。この例において、第１取付部Ｆ１としてのリアフランジ用ボルト穴４１は、第１のピッチ円ＰＣ１上に、等間隔で６個配置されている。第１取付部Ｆ１は、第２取付部Ｆ２としてのステーター用ボルト穴４２の径方向外側に配置されている。このような配置であっても、図４に示す配置と同様の作用、効果が得られる。

図８に示す例は、同一のピッチ円ＰＣ上に、複数の第１取付部Ｆ１と複数の第２取付部Ｆ２とをそれぞれ等間隔で配置したものである。すなわち、ピッチ円ＰＣが、第１のピッチ円及び第２のピッチ円に相当する。この場合、第１取付部Ｆ１と第２取付部Ｆ２とは、ピッチ円ＰＣの周方向に向かって交互に配置される。隣接する第１取付部Ｆ１、Ｆ１の中心角θ１と、隣接する第２取付部Ｆ２、Ｆ２の中心角θ２とは等しい。また、この例において、隣接する第１取付部Ｆ１と第２取付部Ｆ２との中心角θ３は、θ１／２＝θ２／２である。したがって、複数の第１取付部Ｆ１及び複数の第２取付部Ｆ２は、すべてピッチ円ＰＣ上に等ピッチで配置される。このような配置であっても、図４に示す配置と同様の作用、効果が得られる。なお、この例においては、θ１とθ２とが等しければ、θ３はθ１／２（＝θ２／２）である必要はない。

図９に示す例は、図７に示す例において、第２取付部Ｆ２の数を第１取付部Ｆ１の数よりも多くしたものである。この例では、第１取付部Ｆ１が６個であるのに対し、第２取付部Ｆ２は倍の１２個である。第１取付部Ｆ１及び第２取付部Ｆ２は、それぞれ第１のピッチ円ＰＣ１及び第２のピッチ円ＰＣ２上に等ピッチで配置される。したがって、隣接する第１取付部Ｆ１、Ｆ１の中心角θ１／２＝θ２＝３０度になる。この例において、ステーター３を胴部２Ｂに取り付けるための第２取付部Ｆ２は１２個であるので、ステーター３は、胴部２Ｂの周方向に向かって３０度毎に回転可能である。このため、ステーター３は、胴部２Ｂの周方向に向かって６０度毎に回転可能であるリアフランジ２Ｒと同じ回転角度で回転可能になる。第１取付部Ｆ１を１２個とし、第２取付部Ｆ２を６個とした場合も、ステーター３とリアフランジ２Ｒとは、回転中心軸Ｚｒを中心として、いずれも同一の回転角度で回転可能になる。

また、第１取付部Ｆ１が６個で、第２取付部Ｆ２が１８個である場合、リアフランジ２Ｒは６０度毎に回転可能であり、ステーター３は２０度毎に回転可能である。この場合も、ステーター３とリアフランジ２Ｒとは、回転中心軸Ｚｒを中心として、いずれも同一の回転角度で回転可能になる。まとめると、本実施形態においては、第１取付部Ｆ１が第１のピッチ円上に等ピッチで配置され、第２取付部Ｆ２が第２のピッチ円上に等ピッチで配置され、かつ第１取付部Ｆ１の数と第２取付部Ｆ２の数とは、一方が他方の整数倍となっていればよい。この関係を満たしていれば、ステーター３及びリアフランジ２Ｒは、回転中心軸Ｚｒを中心として、いずれも同一の回転角度で胴部２Ｂの周方向に向かって回転可能になる。

図９に示すように、第１取付部Ｆ１の数と第２取付部Ｆ２の数とは異なっていてもよいが、ステーター３及びリアフランジ２Ｒを同じ回転角度でのみ回転させる場合は、両者の数は同数とすることが好ましい。このようにすれば、第１取付部Ｆ１及び第２取付部Ｆ２の加工工程が少なくなるという利点がある。また、ステーター３又はリアフランジ２Ｒのいずれかについて、胴部２Ｂの周方向における位置をより細かくした場合には、上述した関係を満たした上で、第１取付部Ｆ１の数と第２取付部Ｆ２の数とを異ならせることが好ましい。

図１０から図１２は、端子ボックスの向きを変更した場合の例を示す図である。図１０、図１１は、図１に示す端子ボックス２０の電源ケーブル導入孔２２Ｈの向きを変更した例である。図１０に示す例は、電源ケーブル導入孔２２Ｈが、胴部２Ｂの一方の端部（リアフランジ２Ｒ側）から電源ケーブル３２を端子ボックス２０に導入可能な方向に向いている例である。すなわち、端子ボックス２０の電源ケーブル導入孔２２Ｈを、シャフト８が突出している方向とは反対側に向けることにより、リアフランジ２Ｒ側から電源ケーブル３２を端子ボックス２０に導入した例である。図１１は、電源ケーブル導入孔２２Ｈが、胴部２Ｂの他方の端部側（フロントフランジ２Ｆ側）から電源ケーブル３２を端子ボックス２０に導入可能な方向に向いている例である。すなわち、端子ボックス２０の電源ケーブル導入孔２２Ｈを、シャフト８が突出している方向に向けることにより、フロントフランジ２Ｆ側から電源ケーブル３２を端子ボックス２０に導入した例である。このように、電源ケーブル導入孔２２Ｈは、胴部２Ｂの一方の端部側又は他方の端部側から電源ケーブル３２を端子ボックス２０に導入可能である。このような構造により、端子ボックス２０は、２個の取付面２１Ｆ、２１Ｆを入れ替えることで電源ケーブル導入孔２２Ｈの向きを変更して電源ケーブル３２の導入方向を変更できるので、新たな部品を用意する必要はない。

図１２に示す例は、２台の電動機１を、例えば、ホイールローダ等の建設機械等の作業車両に並べて配置した場合において、回転中心軸Ｚｒに対して端子ボックス２０を異なる方向に傾けた例である。この例では、並べて配置された２台の電動機１の間において、端子ボックス２０が所定の軸Ｚｎに対して外側に傾けられている。電動機１は、ステーター３とリアフランジ２Ｒとを、回転中心軸Ｚｒを中心として、ともに回転させることができる。このため、新たな部品を用意することなく、胴部２Ｂの周方向における端子ボックス２０の位置を変更することができる。

なお、本実施形態において、電動機１が冷却媒体で冷却される場合には、冷却媒体が給電ケーブル貫通孔１２及び給電ケーブル孔２１Ｈを通って端子ボックス２０側に移動する可能性がある。端子ボックス２０が有する端子格納部２２の内部の空間２２Ｉは、蓋３３と端子格納部２２との間の封止部材、絶縁体２３と端子２４との間の封止部材、絶縁体２３と端子格納部２２との間の封止部材及び電源ケーブル導入孔２２Ｈと電源ケーブル３２との間の封止部材によって外部から密封されているが、冷却媒体が端子ボックス２０側へ移動することは極力回避することが好ましい。この観点から、端子ボックス２０は、電動機１の上側に配置されることが好ましい。

上述したように、電動機１は、電源ケーブル３２の端子ボックス２０への導入方向の変更と、端子ボックス２０の傾きの変更とを、端子ボックス２０の取付け方向の変更と、ステーター３及びリアフランジ２Ｒの回転とによって実現できる。このため、電源ケーブル３２の導入方向又は端子ボックス２０の回転中心軸Ｚｒ周りにおける傾きを変更するにあたって、電動機１は、端子ボックス２０、ステーター３及びリアフランジ２Ｒの専用部品を準備する必要がない。その結果、電動機１は、同一の端子ボックス２０及びステーター３等が一式あればよいので、部品管理を簡略にすることができるとともに、多品種少量の部品を製作しなくてもよいため、電動機１の製造コストを抑制できる。

また、電動機１は、端子ボックス２０の向き及び回転中心軸Ｚｒ周りの傾きを簡易に調整できるので、電源ケーブル３２の配置の自由度が向上する。その結果、既存の車両又は機器類に電動機１を搭載する際に電源ケーブル３２の配置が大幅に変更できない場合であっても、特別な部品を用意することなく既存の配置に合わせやすくなる。さらに、新たに車両又は機器類を設計する場合も、電動機１は、電源ケーブル３２の配置の自由度が高いので、電動機１、電動機１の制御機器、電源ケーブル３２又は他の機器類の配置について、設計の自由度が向上する。この場合も、電動機１の端子ボックス２０の配置変更に起因するコストアップは考慮しないで済む。また、電動機１を搭載した車両又は機器類の改造等をする際に、電源ケーブル３２の端子ボックス２０への導入方向が変更されるような状況が発生しても、コストアップなしで容易に対応できる。

上記説明では、端子ボックス２０の取付面２１Ｆは２個としたが、取付面２１Ｆの数は少なくとも２個であればよい。例えば、取付面２１Ｆを４個とすれば、端子ボックス２０への電源ケーブル３２の導入方向を４方向に変更することができる。この場合、例えば、対向する２個の取付面２１Ｆ、２１Ｆを連結する、対向する２個の新たな取付面を設ければよい。

以上、本実施形態について説明したが、上述した内容により本実施形態が限定されるものではない。また、上述した実施形態の構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。本実施形態の電動機の適用対象は特に限定されるものではない。本実施形態の電動機は、建設機械、作業車両等に適用することができる。

１ 電動機
２ 筐体
２Ｂ 胴部
２Ｆ フロントフランジ
２Ｉ 内部
２Ｒ リアフランジ
３ ステーター
３Ｃ ステーターコア
４ コイル
５ ステーター固定用ボルト
６ 給電ケーブル
７ ローター
８ シャフト
９Ｆ、９Ｒ 軸受
１２ 給電ケーブル貫通孔
２０ 端子ボックス
２１ 取付部
２１Ｆ 取付面
２２ 端子格納部
２２Ｂ 底部
２２Ｉ 空間
２２Ｈ 電源ケーブル導入孔
２２Ｗ 壁
２３ 絶縁体
２４ 端子

Claims (15)

1. 筒状の胴部の内側に取り付けられた環状のステーターと、
   前記ステーターの径方向内側に、回転可能に配置されたローターと、
   前記胴部の一方の端部に取り付けられて、前記ステーターが有するコイルから引き出された給電ケーブルが貫通する給電ケーブル貫通孔を有する板状部材と、を含み、
   前記ステーターと前記板状部材とは、前記ローターの回転中心軸を中心に回転可能であるとともに、前記コイルから引き出された前記給電ケーブルの位置及び前記給電ケーブル貫通孔の位置を、前記胴部の周方向において変更可能であることを特徴とする電動機。
2. 前記ステーターと前記板状部材とは、前記ローターの回転中心軸を中心として、いずれも同一の回転角度で回転可能である、請求項１に記載の電動機。
3. 前記胴部に設けられ、かつ前記胴部の外径よりも直径が小さい第１のピッチ円上に等ピッチで配置されるとともに、前記板状部材を前記胴部に取り付けるための複数の第１取付部と、
   前記胴部に設けられ、かつ前記胴部の外径よりも直径が小さい第２のピッチ円上に等ピッチで配置されるとともに、前記ステーターを前記胴部に取り付けるための複数の第２取付部と、を含み、
   前記第１取付部の数と前記第２取付部の数とは、一方が他方の整数倍となっている、請求項１又は２に記載の電動機。
4. 前記第１取付部の数と前記第２取付部の数とは同一である、請求項３に記載の電動機。
5. 前記給電ケーブルが接続された端子を格納するとともに、前記板状部材に取り付けられる端子ボックスを有し、
   前記端子ボックスは、電源からの電力を前記コイルへ供給するための電源ケーブルを前記端子に導く電源ケーブル導入孔が、前記胴部の径方向外側に配置される、請求項１から４のいずれか１項に記載の電動機。
6. 前記端子ボックスは、前記板状部材と対向し、かつ前記給電ケーブルを通過させる給電ケーブル孔を有する取付面を２個有する、請求項５に記載の電動機。
7. 前記給電ケーブル貫通孔を貫通した前記給電ケーブルは、前記板状部材の径方向外側に曲げられて、前記板状部材の径方向外側に延在した状態で２個の前記取付面の間に配置されており、
   ２個の前記取付面の間における前記給電ケーブルは、２個の前記取付面同士の中央に配置される、請求項６に記載の電動機。
8. ２個の前記取付面は、それぞれ、前記給電ケーブル孔に蓋を取り付けるためのボルトが取り付けられる蓋用ボルト孔を有する、請求項６又は７に記載の電動機。
9. 前記端子ボックスを前記板状部材に取り付けるためのボルトが貫通する端子ボックス用ボルト孔が、２個の前記取付面の間を貫通する、請求項６から８のいずれか１項に記載の電動機。
10. 筒状の胴部の内側に取り付けられた環状のステーターと、
    前記ステーターの径方向内側に、回転可能に配置されたローターと、
    前記胴部の一方の端部に取り付けられて、前記ステーターに取り付けられたコイルに電力を供給する給電ケーブルが貫通する給電ケーブル貫通孔を有する板状部材と、
    前記給電ケーブル貫通孔を貫通した前記給電ケーブルが接続された端子を格納するとともに、前記板状部材に取り付けられる端子ボックスと、を含み、
    前記ステーターと前記板状部材とは、前記ローターの回転中心軸を中心に回転可能であるとともに、前記コイルから引き出された前記給電ケーブルの位置及び前記給電ケーブル貫通孔位置を、前記胴部の周方向において変更可能であり、
    前記端子ボックスは、電源からの電力を前記コイルへ供給するための電源ケーブルが前記端子に導入される電源ケーブル導入部が、前記胴部の径方向外側に配置される、
    ことを特徴とする電動機。
11. 筒状の胴部の内側に取り付けられた環状のステーターと、
    前記ステーターの径方向内側に、回転可能に配置されたローターと、
    前記胴部の一方の端部に取り付けられて、前記ステーターが有するコイルから引き出された給電ケーブルが貫通する給電ケーブル貫通孔を有する板状部材と、
    前記給電ケーブルが接続された端子を格納するとともに、前記板状部材に取り付けられる端子ボックスと、を含み、
    前記端子ボックスは、
    電源からの電力を前記コイルへ供給するための電源ケーブルを前記端子に導き、前記胴部の径方向外側に配置される電源ケーブル導入孔と、
    前記板状部材と対向し、かつ前記給電ケーブルを通過させる給電ケーブル孔を有する２個の取付面と、
    を含むことを特徴とする電動機。
12. 前記給電ケーブル貫通孔を貫通した前記給電ケーブルは、前記板状部材の径方向外側に曲げられて、前記板状部材の径方向外側に延在した状態で２個の前記取付面の間に配置されており、
    ２個の前記取付面の間における前記給電ケーブルは、２個の前記取付面同士の中央に配置される、請求項１１に記載の電動機。
13. ２個の前記取付面は、それぞれ、前記給電ケーブル孔に蓋を取り付けるためのボルトが取り付けられる蓋用ボルト孔を有する、請求項１１又は１２に記載の電動機。
14. 前記端子ボックスを前記板状部材に取り付けるためのボルトが貫通する端子ボックス用ボルト孔が、２個の前記取付面の間を貫通する、請求項１１から１３のいずれか１項に記載の電動機。
15. 前記電源ケーブル導入孔は、前記胴部の一方の端部側又は他方の端部側から前記電源ケーブルを前記端子ボックスに導入可能である、請求項１１から１４のいずれか１項に記載の電動機。

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