JP2019115176A

JP2019115176A - 回転電機

Info

Publication number: JP2019115176A
Application number: JP2017247090A
Authority: JP
Inventors: 大助仙波; Daisuke Senba; 典之荒巻; Noriyuki Aramaki
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2017-12-23
Filing date: 2017-12-23
Publication date: 2019-07-11

Abstract

【課題】十分な絶縁性を確保しつつ組み付け性に優れた回転電機のターミナル接続部構造を提供する。【解決手段】ＳＲモータ１は、長尺端子１６ａと短尺端子１６ｂが交互に千鳥配置されたターミナルブロック２２を有する。ターミナルブロック２２には、電源接続端子１６が互いに絶縁状態で配置される端子収容部２５が設けられている。端子収容部２５は、端子１６の先端部２３が配置される平面部２４と、平面部２４に隣接して設けられた斜面部３０を有している。短尺端子１６ｂが収容された端子収容部２５の平面部２４には、長尺端子１６ａが収容された端子収容部２５の斜面部３０が隣接する。平面部２４と斜面部３０との間には段差部３２が形成され、隣接する端子１６間には平面方向の第１離間部３３と、垂直方向の第２離間部３４が形成される。【選択図】図３

Description

本発明は、モータや発電機などの回転電機に関し、特に、回転電機に対し電源供給等を行うバスバーと該回転電機のドライバとを電気的に接続するターミナル接続部の構造に関する。

従来より、ブラシレスモータのように複数相の電流によって通電駆動される回転電機では、ステータコイルへの通電に金属製のバスバーが用いられている。このバスバーは、バスバーユニットとしてスタータコアに隣接配置され、装置外部のドライバと電気的に接続されて回転電機の電流路として使用される。例えば、回転電機がモータとして機能する場合は、バスバーを介して電源供給が行われ、また、発電機として機能する場合は、バスバーを介して起電力が出力される。

一方、自動車用のモータジェネレータ等の回転電機では、エンジン始動時などに大きな駆動力が求められることがあり、その際、バスバー等の電流路に大電流が流れ、発熱量が大きくなる場合がある。そこで、モータジェネレータシステム等では、電流路を並列化することにより抵抗を低減させ、大電流時における電流路の発熱抑制が図られている。また、近年では、ドライバ等の制御装置内においても、小型化、高効率化のため、パワーデバイスの並列化が図られている。

特開２０１０−１１００３５号公報

ところが、電流路やパワーデバイスの並列化に伴いそれらの数が増えると、結線レイアウトが複雑化したり、ターミナル数が増えたりするため、組み付け工数が増大するという問題があった。また、大電流を扱う装置では、組み付けが容易なコネクター結線も難しく、絶縁性を確保しつつ確実な結線を行うには、装置レイアウトを犠牲にせざるを得ないという問題もあった。このため、バスバーとドライバの間を接続するターミナル接続部においても、絶縁性確保と装置レイアウトとの両立が難しく、装置の小型化や作業効率向上の妨げとなっていた。

本発明の目的は、モータや発電機等の回転電機において、十分な絶縁性を確保しつつ組み付け性に優れたターミナル接続部構造を提供し、もって、回転電機の小型化や組み付け作業の効率化を図ることにある。

本発明の回転電機は、励磁コイルを備えたステータと、該ステータに対し回転自在に配置されたロータと、前記励磁コイルと電気的に接続された複数の接続端子と、前記接続端子が配置されるターミナルブロックと、を有する回転電機であって、前記接続端子は、前記ターミナルブロックに並列に配置され、隣り合う該接続端子は、その先端部同士の絶縁距離を稼ぐため、前記先端部が延伸方向にずれた位置に配置され、前記ターミナルブロックは、前記接続端子が互いに絶縁された状態で配置される端子収容部を有し、前記端子収容部は、前記接続端子の前記先端部が配置される平面部と、該平面部に隣接して設けられ前記接続端子の延伸方向に沿って傾斜する斜面部と、を有することを特徴とする。

本発明にあっては、接続端子をターミナルブロックに並列に配置するとともに、隣り合う該接続端子の先端部同士の絶縁距離を稼ぐため、先端部が延伸方向にずれた位置に配置し、接続端子をいわゆる千鳥配置に設ける。ターミナルブロックには、接続端子が絶縁状態で配置される端子収容部が設けられており、この端子収容部に、接続端子の先端部が配置される平面部と、接続端子の延伸方向に沿って傾斜する斜面部を設ける。これにより、隣接する接続端子間に、平面的な離間部に加えて垂直方向の離間部を形成することができ、隣接端子間の離間量をより大きく取ることが可能となる。したがって、接続端子を平面的に千鳥配置する場合に比して、端子間の絶縁距離を多く取ることができ、絶縁性の向上が図られる。また、同じ絶縁距離を平面的な千鳥配置よりもコンパクトに確保できるため、その分、装置を小型化・軽量化することが可能となる。

前記回転電機において、前記接続端子を、延伸方向の長さが短い短尺端子と、該短尺端子よりも延伸方向の長さが長い長尺端子とから構成し、前記短尺端子と前記長尺端子を交互に配置し、前記ターミナルブロックにて、前記短尺端子が収容される前記端子収容部の前記平面部と、該短尺端子に隣接する前記長尺端子が収容される前記端子収容部の前記平面部を、前記接続端子の延伸方向にずれた位置に配置するようにしても良い。

また、前記ターミナルブロックにて、前記短尺端子が収容される前記端子収容部の前記平面部に隣接して、該短尺端子に隣接する前記長尺端子が収容される前記端子収容部の斜面部を配置するようにしても良い。

さらに、前記短尺端子が収容される前記端子収容部の前記平面部と、該短尺端子に隣接する前記長尺端子が収容される前記端子収容部の斜面部との間に段差部を形成しても良い。

加えて、前記ターミナルブロックの隣接する前記接続端子間に、前記平面部の延在方向に沿った第１離間部と、該第１離間部に対し垂直方向に延びる第２離間部を設けても良い。

本発明の回転電機によれば、接続端子をいわゆる千鳥配置するとともに、接続端子が配置されるターミナルブロックに傾斜部を設けることにより、隣接する接続端子間に、平面的な離間部に加えて垂直方向の離間部を設けることが可能となる。これにより、隣接端子間の離間量をより大きく取ることができ、絶縁性の向上が図られる。また、同じ絶縁距離を平面的な千鳥配置よりもコンパクトに確保できるため、その分、装置を小型化・軽量化することが可能となる。

本発明の一実施の形態であるターミナル接続部構造を用いたＳＲモータの構成を示す説明図である。ターミナル接続部の構成を示す説明図である。ターミナル接続部の構成を示す説明図である。図３のＸ部の拡大図である。ターミナル接続部を上から見た平面図であり、（ａ）はドライバ端子取付前、（ｂ）はドライバ端子取付後の様子を示している。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態であるターミナル接続部構造を用いたＳＲモータ（Switched reluctance motor：回転電機）の構成を示す説明図である。図１のＳＲモータ１は、インナーロータ型の構成となっており、ハウジング２ａ,２ｂ内に固定されたステータ３と、ステータ３内に回転自在に配置されたロータ４とを備えている。

ステータ３は、薄板の電磁鋼板を多数積層したステータコア５を有しており、ステータコア５は、リング状のヨーク部６と、ヨーク部６から径方向内側（中心方向）に向かって放射状に突設された突極７とを備えている。突極７の外周には、励磁コイル８（以下、コイル８と略記する）が巻装されている。コイル８は、複数相の相コイル（ここでは、Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相の３相）から構成されており、各相のコイル８はそれぞれ独立した回路を形成している。コイル８に対しては、導電性部材（例えば、銅等の金属）にて形成されたバスバー９を介して電流が供給される。

ステータ３の内側にはロータ４が挿入されている。ロータ４は、回転軸１１と、回転軸１１に固定されたロータコア１２とから構成されている。ロータコア１２もまた、薄板の電磁鋼板を多数積層して形成されている。ロータコア１２の外周には、径方向に向かって複数個の突極が等分に突設されている。ＳＲモータ１では、ロータ４の回転角度を図示しないレゾルバにて検出しており、各相のコイル８は、ロータ４の角度位置に応じて順次励磁される。励磁されたコイル８が巻装された突極７は順次磁極となり、ステータ３内には３相（Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相）の回転磁界が形成される。ロータ４の突極は磁化された突極７に吸引され、これによりステータ３内にてロータ４が回転し、ＳＲモータ１が作動する。

一方、ＳＲモータ１では、ステータコア５の軸方向一端側（図中左端側）に、バスバーユニット１３が隣接配置されている。バスバーユニット１３内には、複数のバスバー９が互いに絶縁された状態で埋設されている。バスバーユニット１３は、合成樹脂にて形成された本体部１４内に、円環状に形成された複数のバスバー９が、樹脂内にインサートモールドされた構成となっている。バスバー９には、コイル８と接続されるコイル接続端子１５と、電源側と接続される電源接続端子１６が設けられている。コイル接続端子１５は、対応する各相のコイル８の端部と溶接され、これにより、バスバー９とコイル８が電気的に接続される。電源接続端子１６は、ターミナル接続部２１にてモータドライバ１７に接続されている。

図２,３はターミナル接続部２１の構成を示す説明図である。図２,３に示すように、ターミナル接続部２１には、合成樹脂製のターミナルブロック２２が設けられている。ターミナル接続部２１では、このターミナルブロック２２に６個の電源接続端子１６（以下、適宜端子１６と略記する）が熊手状に並列配置されている。各端子１６は、長いもの（長尺端子１６ａ）と短いもの（短尺端子１６ｂ）が円周方向（軸方向から見て左右）に３個ずつ交互に配列されている。端子１６は、円形の先端部２３を有する丸形端子となっており、先端部２３は、ターミナルブロック上面の平面部２４上に配置されている。長尺端子１６ａと短尺端子１６ｂは、それぞれの先端部２３同士の絶縁距離を稼ぐため、先端部２３同士が隣接しないよう、いわゆる千鳥配置にて配設されている。

ターミナルブロック２２には、端子１６が１個ずつ収容される端子収容部２５が設けられている。各端子収容部２５の間は、合成樹脂製の隔壁２６にて隔離されている。ターミナルブロック２２の平面部２４には、各端子収容部２５に対応してねじ取付孔２７が形成されている。ねじ取付孔２７もまた、千鳥配置にて設けられている。各端子１６の先端部２３には、ねじ取付孔２７に対応してねじ挿入孔２８が設けられている。ねじ取付孔２７内には、雌ねじを形成するインサートナット２９が取り付けられている。各端子収容部２５には、ねじ取付孔２７に隣接し平面部２４から軸方向に向かって延びる斜面部３０が形成されている。

図２,３に示すように、端子１６は、バスバー９から径方向に延び、軸方向に屈曲して傾斜部３１を形成し、その先に先端部２３が水平状に設けられている。傾斜部３１は、端子収容部２５の斜面部３０に合わせた角度で傾斜しており、ターミナル接続部２１では、斜面部３０上に端子１６の傾斜部３１が配置される。また、端子１６の先端部２３は、ねじ挿入孔２８とねじ取付孔２７が重なるように、ターミナルブロック２２の平面部２４に配置される。

図４は、図３のＸ部の拡大図である。ターミナル接続部２１では、ターミナルブロック２２上に千鳥配置された端子１６は、隣接する先端部２３同士が軸方向にずれた状態となっている。また、各端子１６は、先端部２３の隣接部位が傾斜部３１となっている。このため、図４に示すように、短尺端子１６ｂの先端部２３は、長尺端子１６ａの傾斜部３１と隣接する形となる。この場合、斜面部３０のない状態で端子１６を千鳥配置すると、長尺端子１６ａと短尺端子１６ｂとの間の離間距離は平面的な距離Ｐとなる。

これに対し、当該ターミナル接続部２１では、傾斜部３１を設けることにより、長尺端子１６ａと短尺端子１６ｂとの間に段差部３２が形成される。この段差部３２により、長尺端子１６ａと短尺端子１６ｂの間には、平面部２４の延在方向に沿った第１離間部３３と、平面部２４に対し垂直方向に延びる第２離間部３４が形成される。したがって、長尺端子１６ａと短尺端子１６ｂの間の離間距離は、第１離間部３３の距離Ｐと第２離間部３４の段差距離Ｑの和（Ｐ＋Ｑ）となる。

すなわち、ターミナルブロック２２では、端子１６を立体的に配置し段差部３２を設けることにより、隣接端子間の離間量を距離Ｑだけ大きく取ることができる。このため、単なる平面的な千鳥配置に比して、端子間の絶縁距離を多く取ることができ、絶縁性の向上が図られる。したがって、狭小スペースであっても、斜面部３０による段差効果により十分な絶縁距離を確保でき、電流路としての端子の許容電流量も増大する。さらに、同じ絶縁距離を平面的な千鳥配置よりもコンパクトに確保できるため、その分、装置の小型化・軽量化を図ることが可能となる。

また、ターミナル接続部２１では、端子１６の先端部２３が同一平面（ターミナルブロック２２の平面部２４）上に配置されており、そこに、モータドライバ１７側の端子３５（以下、適宜ドライバ端子３５と称する）が接続される。図５はターミナル接続部２１を上から見た平面図であり、（ａ）はドライバ端子取付前、（ｂ）はドライバ端子取付後の様子を示している。図５（ａ）に示すように、ドライバ端子３５も、電源接続端子１６と同様に、長尺端子３５ａと短尺端子３５ｂが３個ずつ円周方向に交互に配列されている。ドライバ端子３５もまた、円形の先端部３６を有する丸形端子であり、先端部３６の中央にはねじ挿入孔３７が設けられている。

図１,２に示すように、モータドライバ１７は、インロー固定部３８にてハウジング２ｂに取り付けられ、その際、ドライバ端子３５は、軸方向からターミナル接続部２１に挿入され電源接続端子１６上に重ねて配される。このとき、ドライバ端子３５は、ねじ挿入孔３７が端子１６のねじ挿入孔２８に重なるようにセットされ、インサートナット２９の雌ねじ部２９ａとねじ挿入孔３７、ねじ挿入孔２８が連通状態で重なり合う。モータドライバ１７を取り付ける際には、この状態で、ハウジング２ｂに設けられた作業用開口部３９から固定ねじ４１を雌ねじ部２９ａにねじ込む。これにより、ドライバ端子３５と電源接続端子１６が固定ねじ４１によって共締め固定され、電気的に接続される。そして、固定ねじ４１を取り付けた後、作業用開口部３９に蓋４２を取り付ける。この場合、蓋４２は防水・防塵構造となっているため、ＳＲモータ１では、ハウジング２ｂ内にターミナル接続部２１を設けることが可能となる。

このように、ＳＲモータ１では、ターミナル接続部２１にて、モータドライバ１７の端子３５とバスバー９の端子１６を接続することにより、モータドライバ１７をダイレクトにバスバー９と結線できる（ドライバ−バスバーダイレクト結線）。また、端子接続の際、ＳＲモータ１では、ドライバ端子３５の挿入と、固定ねじ４１の締め付けを同じ方向から行うことができ、組み付けと同一方向にて結線作業を行うことができる。さらに、端子１６の先端部２３が全て同一平面上に配されているため、作業用開口部３９から各固定ねじ４１を容易に締め付けることができる。したがって、生産ラインにおける組み付け作業も容易となり、工数の削減を図ることができ、生産コストの低減が図られる。

本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施形態では、バスバーと外部装置との間のターミナル接続部に本発明を適用した例を示したが、本発明は、複数の接続端子を配したターミナル接続部であれば広く適用可能であり、接続対象はバスバーと外部装置の端子には限定されない。また、前述の実施形態では、モータドライバをバスバーとダイレクトに結線する構成の回転電機に本発明を適用した例を示したが、結線対象は任意であり、バスバーと接続される端子はモータドライバのものには限定されない。なお、回転電機自体の構成も前述のものに限定されないのは言うまでもない。

本発明は、前述の実施の形態のようなＳＲモータのみならず、他のブラシレスモータやモータジェネレータ、発電機などにも適用可能である。

１ＳＲモータ（回転電機）
２ａ,２ｂハウジング
３ステータ
４ロータ
５ステータコア
６ヨーク部
７突極
８励磁コイル
９バスバー
１１回転軸
１２ロータコア
１３バスバーユニット
１４本体部
１５コイル接続端子
１６電源接続端子
１６ａ長尺端子
１６ｂ短尺端子
１７モータドライバ
２１ターミナル接続部
２２ターミナルブロック
２３先端部
２４平面部
２５端子収容部
２６隔壁
２７ねじ取付孔
２８ねじ挿入孔
２９インサートナット
２９ａ雌ねじ部
３０斜面部
３１傾斜部
３２段差部
３３第１離間部（平面方向）
３４第２離間部（垂直方向）
３５ドライバ端子
３５ａ長尺端子
３５ｂ短尺端子
３６先端部
３７ねじ挿入孔
３８インロー固定部
３９作業用開口部
４１固定ねじ
４２蓋
Ｐ平面距離
Ｑ段差距離

Claims

励磁コイルを備えたステータと、該ステータに対し回転自在に配置されたロータと、前記励磁コイルと電気的に接続された複数の接続端子と、前記接続端子が配置されるターミナルブロックと、を有する回転電機であって、
前記接続端子は、前記ターミナルブロックに並列に配置され、隣り合う該接続端子は、その先端部同士の絶縁距離を稼ぐため、前記先端部が延伸方向にずれた位置に配置され、
前記ターミナルブロックは、前記接続端子が互いに絶縁された状態で配置される端子収容部を有し、
前記端子収容部は、前記接続端子の前記先端部が配置される平面部と、該平面部に隣接して設けられ前記接続端子の延伸方向に沿って傾斜する斜面部と、を有することを特徴とする回転電機。
請求項１記載の回転電機において、
前記接続端子は、延伸方向の長さが短い短尺端子と、該短尺端子よりも延伸方向の長さが長い長尺端子からなり、前記短尺端子と前記長尺端子が交互に配置され、
前記ターミナルブロックは、前記短尺端子が収容される前記端子収容部の前記平面部と、該短尺端子に隣接する前記長尺端子が収容される前記端子収容部の前記平面部が、前記接続端子の延伸方向にずれた位置に配置されることを特徴とする回転電機。
請求項１又は２記載の回転電機において、
前記ターミナルブロックは、前記短尺端子が収容される前記端子収容部の前記平面部に隣接して、該短尺端子に隣接する前記長尺端子が収容される前記端子収容部の斜面部が配置されることを特徴とする回転電機。
請求項２又は３記載の回転電機において、
前記ターミナルブロックは、前記短尺端子が収容される前記端子収容部の前記平面部と、該短尺端子に隣接する前記長尺端子が収容される前記端子収容部の斜面部との間に段差部を有することを特徴とする回転電機。
請求項１〜４の何れか１項に記載の回転電機において、
前記ターミナルブロックは、隣接する前記接続端子間に、前記平面部の延在方向に沿った第１離間部と、該第１離間部に対し垂直方向に延びる第２離間部と、を有することを特徴とする回転電機。