JP2014050259A - 回転電機 - Google Patents

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Abstract

【課題】回転電機において、中継導体の収納された収納室の圧力変化を防止することで、該圧力変化に起因したシール部材の耐久性低下を防止する。
【解決手段】回転電機10を構成する端子台20は、電源に接続された電源用端子34とモータ用端子18とを互いに接続するバスロッド38を備え、前記バスロッド38は、ボディ36に保持されると共に、モータケース22の収納孔62に配置される。そして、収納孔62の底面62aには、モータケース22の外部と前記収納孔62とを連通する排出ポート104が形成され、バスロッド38への通電作用下に収納孔62内の圧力が上昇した際、該収納孔62における空気が排出ポート104を通じて外部へと排出され、その圧力上昇が回避される。
【選択図】図2

Description

本発明は、外部電力線と導線とを互いに接続する端子台を有した回転電機に関する。
従来から、ステータのスロットに巻回された複数のコイルによって回転磁界を発生させることで、前記ステータの中央に設けられたロータを回転させる回転電機(例えば、モータ)が知られている。このような回転電機では、コイル等の導線に対して電力を供給するための3相の給電線を有し、該給電線と電源とを接続するための端子台を備えている。この端子台は、例えば、ステータ及びロータの収納されるハウジングに固定される本体部と、前記本体部に装着され各給電線に接続されるバスバーと、前記バスバーを覆うように前記本体部に装着されるカバーとを備え、導電体からなる前記バスバーの一端部には、前記給電線に接続された端子が接続され、他端部には電源に接続されたケーブルの端子が接続される(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−327184号公報
上述したような端子台では、一般的に、本体部とカバーとの間、又は、前記本体部とハウジングとの間に複数のシール部材を設けることで、水分や潤滑剤が前記端子台の内部への浸入を防止することで、バスバーに対する水分等の付着を防止している。しかしながら、端子台では、端子及びバスバーに電流が流れることで発熱して高温となりやすく、それに伴って、前記端子台内部の圧力が上昇することがある。その場合、端子台の内部は、複数のシール部材によって気密に保持された密閉構造となっているため、上昇した圧力を外部へと解放させることができない。その結果、端子台やカバーと比較して強度の弱いシール部材に圧力がかかり、該シール部材の耐久性が低下してしまうという問題が生じる。また、回転電機を搭載した車両は、様々な温度環境下へ移動することが想定され、例えば、高温環境下では端子台内部の圧力が上昇し、一方、低温環境下では内部に結露が発生することが懸念される。この場合にも、圧力上昇した空気や結露による水分を外部へと排出することができない。
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、中継導体の収納された収納室の圧力変化を防止することで、該圧力変化に起因したシール部材の耐久性低下を防止することが可能な回転電機を提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明は、導線が巻回されたステータと、該ステータの内部に設けられるロータと、電源に接続された外部電力線と前記導線とを電気的に接続する端子台とを有した回転電機であって、
前記端子台は、ケースに収納され、前記導線と前記外部電力線とを接続する中継導体と、
前記ケースにおいて、前記中継導体が設けられシール部材によって外部に対して密閉された収納室と、
を有し、
前記収納室には、該収納室と外部とを連通する排出孔を有することを特徴とする。
本発明によれば、端子台を構成する中継導体が収納されシール部材によって密閉された収納室において、該収納室と外部とを連通する排出孔を形成することにより、例えば、前記中継導体が通電作用下に発熱し、該発熱に伴って前記収納室内の圧力が上昇した場合でも、前記収納室内の空気を排出孔を通じて外部へと排出することができる。
従って、収納室内の圧力上昇を回避できるため、圧力上昇によって懸念されるシール部材に対する過大な圧力の付与を確実に防止でき、前記シール部材の耐久性の低下を防止することができる。
また、排出孔を、ケースにおいて上方から下方に向かって延在させることにより、例えば、前記収納室内で発生した水分を重力作用下に下方に向かって延在した排出孔を通じて確実に外部へと排出することが可能となる。
さらに、排出孔を、収納室において中継導体より下方に形成することにより、前記収納室内で発生した水分を前記中継導体に触れさせることなく前記排出孔から外部へと排出することが可能となる。
さらにまた、排出孔には、該排出孔と連通し、該排出孔の延在方向と異なる方向に延在する少なくとも1つ以上の通路を有したラビリンス手段を設けるとよい。これにより、排出孔を通じてケースの外部から収納室へと水分等が浸入してしまうことをラビリンス手段によって防止することができる。
またさらに、ラビリンス手段は、排出孔と直交した第1通路部と、前記第1通路部と連通し前記排出孔と同一方向に延在した第2通路部とを内部に有したプラグとすることにより、前記プラグを前記排出孔に装着することで簡単にラビリンス構造が得られる。
本発明によれば、以下の効果が得られる。
すなわち、端子台を構成する中継導体が収納され、シール部材によって密閉された収納室において、該収納室と外部とを連通する排出孔を形成することにより、例えば、前記中継導体が通電作用下に発熱し、該発熱に伴って前記収納室内の圧力が上昇した場合でも、前記収納室内の空気を排出孔を通じて外部へと排出することができる。そのため、収納室内の圧力上昇を回避できるため、圧力上昇によって懸念されるシール部材に対する過大な圧力の付与を確実に防止でき、前記シール部材の耐久性の低下を防止することが可能となる。
本発明の実施の形態に係る回転電機がモータケース内に収納された状態を示す外観正面図である。 図1のII−II線に沿った断面図である。 図2のIII−III線に沿った断面図である。 図3の排出プラグ近傍を示す拡大断面図である。 変形例に係る端子台に排出ポート及び排出プラグが設けられた状態を示す断面図である。 図5の排出プラグ近傍を示す拡大断面図である。
本発明に係る回転電機について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図1において、参照符号10は、本発明の実施の形態に係る回転電機を示す。
この回転電機10は、例えば、3相交流ブラシレス式モータであり、図1に示されるように円環状のステータ12と、前記ステータ12の中心部に挿通されるロータ14と、3相のモータ用端子18と電源(図示せず)とを互いに接続する端子台20とを含む。なお、この回転電機10は、図示しない電源からモータ用端子18を通じて供給される電力に基づいてロータ14が回転駆動する。
そして、回転電機10は、円環状のモータケース(ケース)22の内部に収納され、該モータケース22に対してステータ12がボルト24で固定されると共に、該モータケース22における一方の端部にモータケースカバー26が装着され、他方の端部には、車両用の変速機構が収納されたトランスミッションケース28が連結されることで、前記モータケース22の内部が構成される(図2参照)。
ステータ12は、例えば、複数の鋼板を軸方向に積層して互いに連結した状態で、カシメや溶接等によって一体的に保持される。このステータ12は、そのスロットに複数のコイル30が装着され、前記コイル30は、3相の各モータ用端子18に対して接続される。
上述したモータケース22には、U相端子、V相端子及びW相端子からなるモータ用端子18と、図示しない電源から回転電機10への電力供給量等を制御するための電力制御ユニット(PDU)に接続された電源用端子34とを接続するための端子台20が設けられている。
この端子台20は、図2に示されるように、モータケース22の内部に装着されるボディ36と、該ボディ36の内部に挿入され保持されるバスロッド(中継導体)38と、該バスロッド38と同軸上に配置されるカラー40とを含む。
ボディ36は、例えば、非導電材料である樹脂製材料から形成され、ボディ36にインサートされた一組のカラー(図示せず)へ一組の締結ボルト42が挿通することによりモータケース22に対して固定されるベース部44と、前記ベース部44に対して一方側(矢印A方向)へ突出し、3相の各モータ用端子18が挿入される第1保持部46と、前記ベース部44に対して他方側(矢印B方向)に突出し、バスロッド38を保持する第2保持部48とを備える。
ベース部44は、所定幅を有した略長方形状に形成され、その幅方向に沿った両端部に形成された孔部に一組の締結ボルト42がそれぞれ挿通され、前記ベース部44を、モータケース22の内壁面に形成された第1取付面50に当接させた状態で、前記締結ボルト42を図示しないねじ孔に螺合させる。これにより、ベース部44を介して端子台20が前記モータケース22の内部に固定される。なお、端子台20は、図2に示されるように、その第1保持部46が、モータケースカバー26の装着されるモータケース22における一方の端部側(矢印A方向)に臨み、第2保持部48が、前記トランスミッションケース28側(矢印B方向)となるように固定される。
また、ベース部44の端面には、モータケース22に臨むように形成された環状溝に第1シールリング(シール部材)52が装着され、ボディ36を前記モータケース22に組み付けた際、前記第1シールリング52が内壁面に当接することで、前記モータケース22内の潤滑油(例えば、回転電機10の冷却を行うATF)がモータケース22の第1取付面50と第2取付面60との間に形成された収納孔(収納室)62の内部へと浸入してしまうことが防止される。
さらに、ベース部44には、後述する第1保持部46から第2保持部48側まで貫通した貫通孔54が形成され、該貫通孔54の内部には円筒状のカラー40が同軸状に設けられる。このカラー40は、例えば、導電性材料である金属製材料等から形成され、例えば、前記貫通孔54に対してインサート成形されることで一体的に形成される。
第1保持部46は、ベース部44の幅方向に沿って並列に設けられ、且つ、該ベース部44に対して断面U字状に立設した第1保護壁56を有している。この第1保護壁56は、3相のモータ用端子18に応じた数量で設定され、その中央部に前記貫通孔54が形成されている。そして、第1保護壁56によって分離された第1保持部46に、各モータ用端子18がそれぞれ挿入され、該モータ用端子18に接続されたケーブル32aが開口部を介して下方(矢印C1方向)へと導出される。
すなわち、この第1保護壁56は、隣接する各モータ用端子18同士が接触することによる短絡を防止するための隔壁として設けられている。
第2保持部48は、図3に示されるように、第1保持部46と同様に、ベース部44の幅方向に沿って並列に設けられ、且つ、該ベース部44に対して円筒状に突出した3つの第2保護壁58を有している。そして、第2保護壁58は、ベース部44に対して所定高さで形成され、モータケース22の第1取付面50と第2取付面60との間に形成された収納孔(収納室)62に挿入されると共に、その内部にはバスロッド38の挿入される挿入孔64が貫通孔54と同軸上にそれぞれ形成される。すなわち、第2保護壁58は、隣接する電源用端子34同士が接触することによる短絡を防止する目的で設けられている。
バスロッド38は、図2に示されるように、例えば、金属製材料等の導電材料から軸状に形成され、その一端部が第2保持部48の挿入孔64にそれぞれ挿入されることでボディ36に保持され、他端部が、前記第2保持部48から突出して収納孔62の内部に配置され、該収納孔62の内部において図示しない電力制御ユニットに接続されたケーブル32bの電源用端子34が接続される。すなわち、バスロッド38は、第2保持部48の数量に対応して3本設けられる(図3参照)。
バスロッド38の一端部には、外周面に形成された環状溝にロッドシール68が装着され、このロッドシール68が挿入孔64の内周面に当接することで、前記バスロッド38と前記挿入孔64を有した第2保持部48との間を通じた潤滑油等の浸入が防止される。
また、バスロッド38の一端部には、他端部側(矢印B方向)に向かって軸方向(矢印B方向)に所定長さの第1ボルト穴70が形成され、前記第1ボルト穴70がカラー40と同軸状に形成される。そして、端子台20の第1保持部46にモータ用端子18を締結するための第1端子用ボルト72がカラー40を通じて螺合される。
一方、バスロッド38の他端部には、軸方向(矢印A、B方向)に沿って平面状に切り欠かれた端子取付部74が形成され、前記端子取付部74に対して電源用端子34が接続される。端子取付部74には、バスロッド38の軸線と直交方向(矢印C1方向)に貫通した第2ボルト穴76が形成され、後述する第2端子用ボルト78が螺合される。なお、バスロッド38は、その第2ボルト穴76がモータケース22における上方(矢印C2方向)に臨むように配置される。
さらに、バスロッド38には、一端部と他端部との間となる外周面に、図3に示されるように、軸方向(矢印A、B方向)と略平行で平面状に形成された一対の平面部80が形成され、該平面部80は、例えば、前記バスロッド38の軸線を中心として対称となる位置に形成される。そして、バスロッド38が第2保持部48の挿入孔64に挿入された際、前記平面部80が該挿入孔64の平坦部66に当接して係合されることで、前記挿入孔64における前記バスロッド38の回転変位が規制される。
すなわち、バスロッド38の平面部80、挿入孔64の平坦部66は、互いに係合されることにより、前記挿入孔64を有したボディ36に対する前記バスロッド38の回転変位を規制する回り止めとして機能する。
また、モータケース22の外周面には、図2に示されるように、端子台20に設けられたバスロッド38の他端部に臨むように作業用開口部82が形成される。この作業用開口部82は、並列に配置された3つのバスロッド38をモータケース22の外部から視認可能な大きさで、該モータケース22と外部とを貫通するように略長方形状に開口している。そして、作業用開口部82には、該作業用開口部82に対応した略長方形状に形成されたターミナルカバー84が装着され、その幅方向に沿った両端部に固定用ボルト86の挿通された状態で、モータケース22に螺合されることで、前記作業用開口部82が閉塞される。
このターミナルカバー84には、モータケース22側(矢印C1方向)に臨む端面に環状溝を介して第2シールリング88が装着されており、前記ターミナルカバー84で前記作業用開口部82を閉塞する際、前記第2シールリング88が前記モータケース22に当接することで、該モータケース22と前記ターミナルカバー84との間を通じた外部からの水等の浸入が防止される。
電源用接続部90は、図示しない電源制御ユニットに接続されたケーブル32bの端部に接続される電源用端子34を有し、該電源用端子34及びケーブル32bの一部が、例えば、樹脂製材料からなる防水カバー92によって覆われると共に、該防水カバー92の端部にソケット94が一体的に装着される。
電源用端子34は、その一端部にケーブル32bがヒュージング等によって接続され、平板状に形成された他端部に端子孔が形成される。そして、電源用端子34の他端部がバスロッド38の端子取付部74に載置された状態で、端子孔を介して第2端子用ボルト78をバスロッド38の第2ボルト穴76へ螺合させることで、前記電源用端子34が前記バスロッド38の他端部に対して接続される。
そして、電源用端子34がバスロッド38に締結された状態で、ソケット94の端部に形成されたフランジ96がモータケース22の第2取付面60に当接することで、前記フランジ96の端面に環状溝を介して装着された第1シール部材(シール部材)98が前記第2取付面60に当接し、前記フランジ96と第2取付面60との間を通じた外部からの水等の浸入が防止される。
また、ソケット94の内部には、円筒状のホルダ100と、該ホルダ100の端部に接続されるガイド体102とを備え、前記ホルダ100及びガイド体102によって前記電源用端子34が保持されると共に、該ホルダ100の先端部が、モータケース22の収納孔62に挿入された状態で固定される。そして、ホルダ100の先端部に臨む収納孔62には、図3及び図4に示されるように、下方(矢印C1方向)に向かって延在した排出ポート(排出孔)104が形成される。この排出ポート104は、収納孔62の底面62aと該収納孔62の下部に形成された窪み部106とを連通するように形成され、前記収納孔62の内部とモータケース22の外部とを連通させている。排出ポート104は、収納孔62の内部に配置されたバスロッド38に対して下方に形成されている。なお、収納孔62の底面62aは、第2取付面60側(矢印B方向)に向かって下方へと傾斜するように形成される。
また、排出ポート104における収納孔62側の端部には、内部に排出通路107を有した排出プラグ108が圧入され、前記排出通路107を通じて収納孔62と外部とを連通させている。
排出プラグ108は、図4に示されるように、断面略長円状に形成された頭部110と、該頭部110の中心に対して軸方向に延在した軸部112とを有し、排出通路107は、前記軸部112の内部に軸方向に沿って貫通した第1通路部114と、該軸部112と頭部110との境界部位に形成され前記第1通路部114と直交方向に貫通した第2通路部116とを備える。そして、排出プラグ108の頭部110が、収納孔62の底面62aに形成された凹部118に挿入されると共に、軸部112が排出ポート104に圧入されることで、前記排出ポート104と前記排出通路107とが連通した状態で固定される。
一方、このホルダ100とガイド体102との境界部には、その内周面に環状の第2シール部材120が設けられ、前記第2シール部材120が前記電源用端子34の外周面に当接することで、前記ホルダ100と前記電源用端子34との間を通じたバスロッド38側への水分等の浸入が防止される。
さらに、ホルダ100の外周面に形成された環状溝に第3シール部材122が設けられ、ソケット94の内周面に当接することによって、前記ホルダ100とソケット94との間を通じた水等の浸入が防止される。
そして、電源用接続部90がモータケース22に組み付けられる際、ホルダ100の一部が前記モータケース22の内部に挿入され、その端部がボディ36の第2保持部48に係合される。
本発明の実施の形態に係る回転電機10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に端子台20の内部で圧力が上昇した場合について説明する。
例えば、電源から電源用接続部90を通じてバスロッド38、モータ用端子18を経てコイル30へと通電される際、バスロッド38等が通電によって発熱する。これにより、端子台20を構成するボディ36の第1シールリング52と電源用接続部90の第1シール部材98とによって閉塞された収納孔62内の圧力が上昇する。
この際、収納孔62内の空気は、圧力上昇に伴って排出ポート104から排出プラグ108の排出通路107を通じてモータケース22の外部へと排出されるため、前記収納孔62の内部の圧力が、モータケース22の外部と同等の大気圧となる。その結果、収納孔62内の圧力上昇が回避され、該圧力上昇に伴って第1シールリング52、第1シール部材98に対して過大な圧力が付与されることが回避される。
また、回転電機10における外気温変化に伴って収納孔62内に結露が生じた場合には、結露による水分が前記収納孔62内で底面62a側へと移動した後、該底面62aに沿って排出ポート104へと導かれる。そして、水分は、排出ポート104に沿って排出プラグ108側へと移動した後、その排出通路107へと流通して外部へと排出される。詳細には、収納孔62の底面62aから凹部118へと移動した水分が、排出プラグ108の第1通路部114から第2通路部116へと流通した後、排出ポート104を通じてモータケース22の窪み部106へと排出される。
以上のように、本実施の形態では、回転電機10において端子台20の装着されるモータケース22の収納孔62に外部と連通した排出ポート104を設けると共に、該排出ポート104の端部に、排出通路107を内部に有した排出プラグ108を装着している。このような構成とすることにより、バスロッド38への通電作用下に発熱し、バスロッド38の一部が収納された収納孔62における空気の圧力が上昇した場合でも、前記空気を排出ポート104及び排出プラグ108を通じてモータケース22の外部へと排出することができるため、前記収納孔62内における圧力の上昇を回避することが可能となる。その結果、収納孔62の圧力が上昇した際に懸念される第1シールリング52、第1シール部材98、ロッドシール68に対する過大な圧力の付与が回避され、該第1シールリング52、第1シール部材98の耐久性が低下してしまうことを防止できる。換言すれば、第1シールリング52、第1シール部材98、ロッドシール68の耐久性を向上させることができる。
また、収納孔62で結露が発生した場合でも、排出ポート104及び排出プラグ108を通じて水分をモータケース22の外部へと確実に排出することができるため、前記水分がバスロッド38や電源用端子34に付着した場合に懸念される短絡を防止することができる。
さらに、収納孔62の底面62aは、排出ポート104側に向かって徐々に下方へと傾斜するように形成されているため、水分が前記底面62aに沿って移動することで前記排出ポート104へと好適に導かれて排出される。
さらにまた、排出ポート104の端部に装着される排出プラグ108は、その内部に該排出ポート104に沿って形成された第2通路部116と、該第2通路部116に対して直交した第1通路部114とを有しているため、例えば、排出プラグ108を介して排出ポート104をモータケース22の外部と連通させた場合でも、前記外部から水分や塵埃等が前記第1及び第2通路部114、116を通じて前記排出ポート104へと進入することが防止される。換言すれば、第1及び第2通路部114、116は、その内部を通じて水分や塵埃等が進入しにくいラビリンス構造としている。
また、図5及び図6に示されるように、回転電機10において端子台20が所定角度だけ傾斜して配置された場合には、その下方角部に連通するように排出ポート104aを連通させると共に、該排出ポート104aの端部に排出プラグ108を設けるとよい。これにより、例えば、収納孔62内で発生した水分が重力作用下に下方へと移動した際に、排出ポート104aへと好適に取り込んで外部へと排出することが可能となる。また、排出ポート104a及び排出プラグ108を、下方に向かって外部へと開口させることで、該排出プラグ108を通じて外部から水分や塵埃等が内部に進入してしまうことが防止される。
また、排出プラグ108は、排出ポート104において収納孔62側となる一端部側に配置してもよいし、モータケース22の外部側となる他端部側に設けるようにしてもよく、さらには、前記排出プラグ108の頭部110が、収納孔62側となるように配置してもよいし、外部側となるように配置してもよい。すなわち、内部に第1及び第2通路部114、116が交差状に形成された排出プラグ108を排出ポート104aに設けることで、外部から前記排出ポート104a内への水分や塵埃等の進入を防止できるように配置されていれば、前記排出ポート104における排出プラグ108の位置、配置方向は限定されるものではない。
なお、本発明に係る回転電機は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
10…回転電機 12…ステータ
14…ロータ 18…モータ用端子
20…端子台 22…モータケース
30…コイル 34…電源用端子
36…ボディ 38…バスロッド
50…第1取付面 52…第1シールリング
60…第2取付面 62…収納孔
88…第2シールリング 90…電源用接続部
98…第1シール部材 100…ホルダ
102…ガイド体 104…排出ポート
106…窪み部 108…排出プラグ
110…頭部 112…軸部
114…第1通路部 116…第2通路部
120…第2シール部材

Claims (5)

  1. 導線が巻回されたステータと、該ステータの内部に設けられるロータと、電源に接続された外部電力線と前記導線とを電気的に接続する端子台とを有した回転電機であって、
    前記端子台は、ケースに収納され、前記導線と前記外部電力線とを接続する中継導体と、
    前記ケースにおいて、前記中継導体が設けられシール部材によって外部に対して密閉された収納室と、
    を有し、
    前記収納室には、該収納室と外部とを連通する排出孔を有することを特徴とする回転電機。
  2. 請求項1記載の回転電機において、
    前記排出孔は、前記ケースにおいて上方から下方に向かって延在することを特徴とする回転電機。
  3. 請求項1又は2記載の回転電機において、
    前記排出孔は、前記収納室において前記中継導体より下方に形成されることを特徴とする回転電機。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転電機において、
    前記排出孔には、該排出孔と連通し、該排出孔の延在方向と異なる方向に延在する少なくとも1つ以上の通路を有したラビリンス手段が設けられることを特徴とする回転電機。
  5. 請求項4記載の回転電機において、
    前記ラビリンス手段は、前記排出孔と直交した第1通路部と、前記第1通路部と連通し前記排出孔と同一方向に延在した第2通路部とを内部に有したプラグであることを特徴とする回転電機。
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