JP2020099174A - 回転電機 - Google Patents

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Abstract

【課題】小型の回転電機を提供する。【解決手段】回転電機1は、コイル50が装着された複数の固定子磁極21、22、23を備える。回転電機1は、複数の導電部材60を備える。コイル50は、複数のコイル端52を備える。複数の導電部材60と、複数のコイル端52とは、複数の接続部65、66、67、68、69において電気的に接続されている。これら接続部65、66、67、68、69は、磁極の間の極間隙間PGに配置されている。極間隙間PGが接続部65、66、67、68、69を配置するために利用されるから、小型の回転電機が提供される。【選択図】図1

Description

この明細書における開示は、回転電機に関する。
特許文献1は、ステータコイルの軸方向端部から、ステータコイルの軸方向に沿って、ステータコイルの引出線を長く引き出す構造を開示する。特許文献2は、ステータコイルの軸方向端部に、ステータコイルの引出線のための端子台をさらに軸方向に積層する構造を開示している。従来技術として列挙された先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。
特開2007−236181号公報 特開2009−38863号公報
軸方向における長さが短い回転電機が求められることがある。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、回転電機にはさらなる改良が求められている。
開示されるひとつの目的は、小型の回転電機を提供することである。
開示される他のひとつの目的は、製造が容易な回転電機を提供することである。
開示されるさらに他のひとつの目的は、軸方向長さが短い回転電機を提供することである。
ここに開示された回転電機は、コイル(50)が装着された複数の磁極(21、22、23)を備える。導電部材(60)とコイルのコイル端(52)との接続部(7)が磁極の間の極間隙間(PG)に配置されている。
開示される回転電機によると、導電部材とコイル端との接続部が極間隙間に配置される。極間隙間が接続部を配置するために利用されるから、小型の回転電機が提供される。
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。
第1実施形態に係る回転電機を示す平面図である。 図1のII−II線における断面図である。 導電部材の接続部を示す断面図である。 第2実施形態に係る回転電機を示す平面図である。 回転電機を示す斜視図である。 図4のVI−VI線における断面図である。 固定子を示す斜視図である。 端子台を除く固定子を示す平面図である。 図8の矢印IXにおける側面図である。 図8の矢印Xにおける側面図である。 図8のXI−XI線における断面図である。 第3実施形態に係る回転電機を示す平面図である。 基板を除去した回転電機を示す平面図である。 回転電機の背面を示す平面図である。 図13のXV−XV線における断面図である。 固定子を示す平面図である。 図16のXVII−XVII線における断面図である。 圧着電極を含む接続部を示す拡大断面図である。 固定子を示す一部分解斜視図である。 回転電機の製造方法を示すフローチャートである。
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび/または構造的に対応する部分および/または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および/または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。
第1実施形態
図1および図2は、回転電機1を示す。図1および図2において、回転電機1は、径方向に関してやや誇張して図示されている。破線は、省略、または隠れ線を示している。回転電機1は、回転軸AX周りを回転するように構成されている。以下の説明において、回転軸AXが延びる方向は軸方向、回転軸AX周りは周方向、回転軸AXを中心とする放射方向は径方向と呼ばれる。
図1において、回転電機1は、回転体2と連結されている。回転体2は、回転軸AX周りを回転するように構成されている。回転体2は、回転軸、または変速機の入出力端である。回転電機1は、ハウジング3の中に収容されている。ハウジング3は、回転電機1のための固定部を提供する。
回転電機1は、回転子10と、固定子20とを有する。回転電機1は、インナロータ型である。回転子10と固定子20とは、それらの間にエアギャップAGを形成するように配置されている。回転子10は、回転体2の径方向外側に配置されている。固定子20は回転子10のさらに径方向外側に配置されている。
回転子10は、回転子コア11と、複数の回転子磁極12とを有する。回転子コア11は、環状の磁性体である。回転子コア11は、回転体2と回転方向に関して連結されている。複数の回転子磁極12は、永久磁石によって提供されている。複数の回転子磁極12は、回転子コア11の外周面に等間隔に配置されている。この結果、回転子10は、永久磁石回転子を提供する。
固定子20は、固定子コア30と、固定子コア30に装着されたインシュレータ40と、インシュレータ40に装着されたコイル50とを有する。固定子20は、複数の固定子磁極を提供する。この実施形態では、固定子20は、18個の固定子磁極を提供する。図中には、固定子磁極21、固定子磁極22、固定子磁極23が例示されている。これら3つの固定子磁極21、22、23のそれぞれは、対応する相巻線を含む。ひとつの固定子磁極は、ひとつのティース31と、ひとつのボビン41と、ひとつの単コイル51とを有している。
これら複数の固定子磁極は、周方向に隣接する2つの固定子磁極の間に極間隙間PGを区画形成している。極間隙間PGは、周方向隙間とも、コイル間隙間とも呼ばれる。複数の極間隙間PGは、周方向に関して互いに等しい所定の幅を有している。複数の極間隙間PGは、周方向に沿って等間隔に配置されている。極間隙間PGは、後述する接続部を配置することを許容する大きさをもつ。極間隙間PGは、接続部を形成し、配置するための製造作業を実施することを許容する大きさをもつ。極間隙間PGの大きさは、後述する接続部とコイル50との間に回転電機1として必要な電気絶縁性を確保することを可能とする。
固定子コア30は、例えば、電磁鋼板の積層体である。固定子コア30は、複数のティース31を有する。固定子コア30は、ヨーク32を有する。ヨーク32は、環状の磁性体である。ヨーク32は、複数のティース31を磁気的に、かつ、機械的に連結している。複数のティース31は、ヨーク32の内周面に等間隔に配置されている。複数のティース31と環状のヨーク32とは、連続体である。
インシュレータ40は、電気絶縁性の樹脂製である。インシュレータ40は、樹脂成形体である。インシュレータ40は、軸方向に関して分割された複数の分割体を有する。複数の分割体は、固定子コア30に対して装着されて、インシュレータ40を提供する。インシュレータ40は、複数のティース31のための複数のボビン41を提供する。ひとつのティース31に、ひとつのボビン41が形成されている。ボビン41は、コイル50のための巻胴を提供する。ひとつのボビン41は、ひとつのティース31の径方向外側に位置する筒部42を有する。ひとつのボビン41は、ティース31の基端における基端フランジ43と、ティース31の先端における先端フランジ44とを提供する。言い換えると、筒部42と、基端フランジ43と、先端フランジ44とは、ひとつのボビン41を提供している。
コイル50は、固定子巻線を提供する。コイル50は、多相巻線を提供する。この実施形態では、コイル50は、三相巻線を提供する。コイル50と固定子コア30との間には、インシュレータ40が配置されている。コイル50は、複数のティース31の径方向外側に配置されている。コイル50は、複数の単コイル51を備える。ひとつの単コイル51は、ひとつのティース31の径方向外側に配置されている。複数の単コイル51は、素線をボビン41に巻くことによって形成されている。素線は、銅製または銅合金製の単線である。素線は、巻線作業を可能とする可撓性をもつ。
固定子磁極21は、三相巻線のうちのひとつの相巻線、例えば、U相巻線を提供する。固定子磁極22は、三相巻線のうちの他のひとつの相巻線、例えば、V相巻線を提供する。固定子磁極23は、三相巻線のうちの残るひとつの相巻線、例えば、W相巻線を提供する。
固定子20は、少なくともひとつの導電部材60を備える。固定子20は、複数の導電部材60を有している。導電部材60は、バスバーとも呼ばれる。導電部材60は、コイル50を形成するための素線とは異なる断面形状を有する。素線は、丸断面であり、導電部材60は、長方形または正方形の矩形断面である。導電部材60は、可撓性を有している。導電部材60の可撓性は、素線の可撓性よりも低い。導電部材60は、素線よりも、硬く変形しにくい。よって、導電部材60は、コイル50のための素線を、単コイル51から電気的に引き出すための導電性の部材である。
複数の導電部材60は、電力端部材61、62、63と、中性点部材64とを含む。電力端部材61、62、63は、三相巻線としての出力端子または入力端子を提供する。回転電機1が発電機として機能する場合、電力端部材61、62、63は、出力端子を提供する。回転電機1が電動機として機能する場合、電力端部材61、62、63は、入力端子を提供する。この実施形態では、電力端部材61、62、63は、電気コネクタの端子を提供する。中性点部材64は、三相巻線としての中性点接続を提供する。
ひとつの導電部材60は、少なくともひとつの接続部65、66、67、68、69を有する。以下の説明において、ひとつの接続部、または、複数の接続部は、接続部7として図示され、説明される場合がある。導電部材60は、接続部65、66、67、68、69において、少なくともひとつのコイル端52と電気的にかつ機械的に接続されている。コイル端52は、コイル50の端部である。固定子20は、複数のコイル端52を有している。コイル50が三相巻線を提供する場合、固定子20は、例えば、6個のコイル端52を有する。
複数の電力端部材61、62、63のそれぞれは、互いに隣り合う3つの極間隙間PGにそれぞれが配置された複数の接続部65、66、67を有する。電力端部材61は、第1の極間隙間PGに配置された接続部65を有する。電力端部材62は、第2の極間隙間PGに配置された接続部66を有する。電力端部材63は、第3の極間隙間PGに配置された接続部67を有する。第1−第3の極間隙間PGは、互いに隣り合って配置されている。複数の接続部65、66、67のそれぞれは、最小単位の数のコイル端52と接続されている。最小単位は、コイル50における並列数である。この実施形態では、最小単位は、1である。コイル50が2つの並列コイルによって提供される場合、最小単位は、2である。
中性点部材64は、互いに隣り合う複数の極間隙間PGにそれぞれが配置された複数の接続部68、69を有する。図示の例では、中性点部材64は、互いに隣り合う2つの極間隙間PGにそれぞれが配置された2つの接続部68、69を有する。接続部68は、最小単位の数のコイル端52と接続されている。接続部69は、最小単位の2倍の数のコイル端52と接続されている。
複数の接続部65、66、67、68、69は、互いに隣り合う複数の極間隙間PGに分散的に配置されている。複数の接続部65、66、67、68、69は、互いに隣り合う複数の極間隙間PGに、1対1の関係で配置されている。この実施形態では、ひとつの極間隙間PGにひとつの接続部が配置されている。この結果、互いに隣り合う5個の極間隙間PGに、5個の接続部65、66、67、68、69が配置されている。
接続部65、66、67、68、69は、極間隙間PGの中に位置づけられている。接続部65、66、67、68、69は、軸方向に関して極間隙間PGの中に位置づけられている。導電部材60の一部は、極間隙間PGから軸方向に延びだすことがある。しかし、接続部65、66、67、68、69は、その全体が極間隙間PGの中に配置されている。接続部65、66、67、68、69は、径方向に関して極間隙間PGの中に位置づけられている。導電部材60の一部は、極間隙間PGから径方向に延びだすことがある。しかし、接続部65、66、67、68、69は、その全体が極間隙間PGの中に配置されている。
複数の磁極は、周方向に沿って延びるヨーク32から径方向に沿って突出している。複数の導電部材60は、周方向延在部60aと、径方向延在部60bとを有している。周方向延在部60aは、ヨーク32に沿って周方向に延びている。径方向延在部60bは、周方向延在部から径方向に延びており、先端が極間隙間PGに到達している。この径方向延在部60bの先端に、接続部65、66、67、68、69が形成されている。例えば、電力端部材61、63は、周方向延在部60aと、径方向延在部60bとを有する。電力端部材62は、径方向延在部60bだけで構成されている。電力端部材61、62、63は、極間隙間PGに向けて延び出す接続部のための径方向延在部と、外部回路との接続のために延び出す外部接続のための径方向延在部とを有している。中性点部材64は、周方向延在部60aと、2つの径方向延在部60bとを有している。
固定子20は、端子台80を備える。端子台80は、電気絶縁性の樹脂製である。端子台80は、複数の導電部材60を支持している。端子台80は、複数の電力端部材61、62、63を支持している。複数の電力端部材61、62、63は、端子台80にインサート成形されている。端子台80は、本体部81と、コネクタ部82とを有する。本体部81は、固定子20に沿って弧状に延びている。コネクタ部82は、本体部81より径方向外側に位置しており、本体部81から径方向外側に向けて延び出している。コネクタ部82は、外部回路のコネクタと接続される。コネクタ部82は、電力端部材61、62、63と外部回路との接続を提供する。外部回路は、回転電機1のための制御回路を提供する。端子台80は、固定子20に固定されている。具体的には、端子台80は、インシュレータ40に固定されている。中性点部材64は、インシュレータ40に支持されている。
図2は、図1のII−II線における断面を図示している。図中には、複数の導電部材60のうち、電力端部材61の位置が、複数の固定子磁極との相対的な位置関係によって例示されている。複数の導電部材60は、図示されるひとつと同様に配置されている。図中には、渡り線54が例示されている。なお、渡り線54の配置、および数は、あくまで例示である。
複数の固定子磁極21、22、23は、ボビン41としてのインシュレータ40を含んでいる。回転電機1の軸方向におけるインシュレータ40の高さTH40は、固定子20の高さを規定している。言い換えると、インシュレータ40の高さTH40は、回転電機1の高さを規定している。複数の導電部材60は、軸方向におけるインシュレータ40の高さTH40の中に配置されている。
コイル50は、複数の単コイル51の間にわたって延びる渡り線54を有する。渡り線54は、ひとつの相巻線に属する複数の単コイル51を連続した素線によって接続している。言い換えると、渡り線54は、同相の複数の固定子磁極を連続線によって接続している。三相巻線の場合、例えば、1番−4番−7番・・・といった同相に属する複数の単コイル51が接続される。渡り線54は、インシュレータ40に沿って敷設されている。渡り線54は、少なくとも部分的に、基端フランジ43の径方向外側を経由している。渡り線54は、少なくとも部分的に、端子台80が配置された軸方向端部とは反対の軸方向端部を経由している。
電力端部材61は、外部接続のためのコネクタ部82において径方向に沿って延びている。電力端部材61は、基端フランジ43の径方向外側において、周方向に沿って延びている。電力端部材61は、第1の極間隙間PGの径方向外側において、角部を有している。電力端部材61は、第1の極間隙間PGの径方向外側において、基端フランジ43を径方向に横切るように延びている。電力端部材61は、第1の極間隙間PGの中において、軸方向に沿って延びている。接続部65は、第1の極間隙間PGの中に位置づけられている。接続部65は、軸方向に関して極間隙間PGのほぼ中央に位置している。接続部65は、径方向に関して極間隙間PGのほぼ中央に位置している。
端子台80は、基端フランジ43より径方向外側に位置している。端子台80は、回転電機1の軸方向両端のうち、一方の軸方向端部にのみ配置されている。コネクタ部82は、基端フランジ43より径方向外側に位置している。コネクタ部82は、ハウジング3の外部に露出している。コネクタ部82は、ハウジング3の外において、径方向外側に向けて開口している。コネクタ部82は、径方向に沿って操作される外部回部のコネクタを径方向外側から受け入れることにより、電力端部材61を介した電気的な接続を形成する。
図3は、図2における接続部の拡大図である。複数の導電部材60、すなわち、複数の電力端部材61、62、63、および中性点部材64は、それらが提供する接続部65、66、67、68、69において、相似の形状を有している。導電部材60は、径方向延在部60bの中に、曲がり部60cと、接合部60dとを有する。曲がり部60cは、固定子20の軸方向端面から、インシュレータ40の表面に沿って延び、さらに極間隙間PGに延び出すクランク型である。導電部材60とコイル端52との接続は、ヒュージングによって提供されている。ヒュージングによる接続を提供する接合部60dは、コイル端52を包むように曲げられた導電部材60によって提供されている。導電部材60とコイル端52と、ヒュージング加工によって電気的かつ機械的に接続されている。
回転電機の製造方法は、回転子10を組み立てる工程と、固定子20を組み立てる工程とを含む。固定子20を組み立てる工程は、固定子コア30を組み立てる工程と、固定子コア30にインシュレータ40を装着する工程と、コイル50を巻く工程と、複数の接続部65、66、67、68、69を形成する工程とを含む。コイル50を巻く工程は、巻線機を使用することによって、コイル50を形成するように、インシュレータ40付きの固定子コア30に、素線を巻きつける。この工程は、ひとつの巻線ノズルによって順に、または、複数の巻線ノズルによって並列的に実施することができる。
複数の接続部65、66、67、68、69を形成する工程は、複数のコイル端52を複数の導電部材60に接続する。この工程では、導電部材60とコイル端52とが電気的に接続される。この工程は、導電部材60を極間隙間PGに配置した後に、導電部材60に接するようにコイル端52を配置し、このコイル端52を包み込むように接合部60dを曲げ、ヒュージング加工することによって実行することができる。代替的に、この工程は、極間隙間PGの外において、導電部材60に接するようにコイル端52を配置し、このコイル端52を包み込むように接合部60dを曲げ、ヒュージング加工した後に、導電部材60を極間隙間PGに配置することによって実行してもよい。
さらに、回転電機の製造方法は、複数の導電部材60を固定する工程を含む。この工程は、複数の接続部を形成する工程の前、または後に実行することができる。この実施形態では、端子台80によって複数の電力端部材61、62、63が、固定子20の規定の位置に位置づけられ、固定される。
以上に述べた実施形態によると、複数のコイル端52のための接続部65、66、67、68、69を極間隙間PGに配置することができる。このため、コイル端52のための接続部65、66、67、68、69における軸方向の小型化が図られる。この実施形態によると、接続部65、66、67、68、69を容易に製造することができる。この実施形態によると、軸方向長さが短い回転電機が提供される。
第2実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、回転電機1は、中性点部材64と、弧状の端子台80とを備える。これに代えて、この実施形態では、回転電機1は、複数端子型の中性点部材264と、円環状の端子台280とを備える。この実施形態では、上記実施形態の要素と対応する要素には、同じ符号を付す。同じ符号で示された要素の説明は、上記実施形態の説明を参照することができる。この実施形態では、回転電機1は、20極の回転子10と、15極の固定子20とを備える。
図4−図11、特に図8に図示されるように、中性点部材264は、3つの接続部68、69、270を有する。中性点部材264は、三相巻線のための3端子を提供する。接続部68は、三相巻線の第1相の巻線のコイル端と中性点部材64との電気的な接続を提供する。接続部69は、三相巻線の第2相の巻線のコイル端と中性点部材64との電気的な接続を提供する。接続部70は、三相巻線の第3相の巻線のコイル端と中性点部材64との電気的な接続を提供する。
複数の接続部65、66、67、68、69、270は、互いに隣り合う複数の極間隙間PGに分散的に配置されている。複数の接続部65、66、67、68、69、270は、互いに隣り合う複数の極間隙間PGに、1対1の関係で配置されている。この実施形態では、ひとつの極間隙間PGにひとつの接続部が配置されている。この結果、互いに隣り合う6個の極間隙間PGに、6個の接続部65、66、67、68、69、270が配置されている。この実施形態においても、ひとつの接続部、または、複数の接続部は、接続部7として図示され、説明される場合がある。中性点部材264は、櫛歯型、またはピッチフォーク型と呼びうる形状である。中性点部材264は、固定子コア30のヨーク32に沿って周方向に延びる弧状部分と、弧状部分から接続部として径方向内側へ延び出す径方向部分とを有する。径方向部分は、周方向に沿って等間隔に配置されている。
この実施形態でも、複数の導電部材60は、周方向延在部60aと、径方向延在部60bとを有している。例えば、電力端部材61、63は、周方向延在部60aと、径方向延在部60bとを有する。電力端部材62は、径方向延在部60bだけで構成されている。中性点部材264は、周方向延在部60aと、3つの径方向延在部60bとを有している。
上記実施形態では、端子台80は、複数の電力端部材61、62、63だけを支持している。端子台80は、中性点部材64を支持していない。これに代えて、端子台280は、複数の導電部材60のすべてを支持している。端子台280は、複数の電力端部材61、62、63と、中性点部材264との両方を支持している。これら複数の導電部材60は、端子台280にインサート成形されている。
図4−図11、特に図4、図5、図6、図7に図示されるように、端子台280は、円環状である。端子台280は、ヨーク32に沿って周方向に延びている。端子台280は、基端フランジ43より径方向外側に配置されている。この実施形態でも、端子台280は、本体部281と、コネクタ部82とを提供する。本体部281は、円環状である。コネクタ部82は、円環状の本体部281の一部に位置づけられている。
図9、図10に図示されるように、インシュレータ40は、突起245を有する。インシュレータ40は、複数の突起245を有する。突起245は、基端フランジ43の軸方向先端部の径方向外側面から径方向外側へさらに突出している。突起245は、複数の渡り線54を基端フランジ43に沿って位置づけ、保持するためのストッパとして機能する。
この実施形態でも、複数のコイル端52のための接続部65、66、67、68、69、270を極間隙間PGに配置することができる。このため、複数のコイル端52のための接続部65、66、67、68、69、270における軸方向の小型化が図られる。この実施形態によると、接続部65、66、67、68、69、270を容易に製造することができる。この実施形態によると、軸方向長さが短い回転電機が提供される。
第3実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。複数の上記実施形態では、導電部材60は、コネクタ端子を有する。これに代えて、導電部材60は、複数のコイル端52と回路基板との間の電気的な接続を提供する圧着電極360であってもよい。この場合、接合部60dは、保持面360dにおける接触によって提供されている。
図12において、回転電機1は、回転子10と、固定子20とを有する。回転子10は、回転子コア11と、複数の回転子磁極12とを有する。固定子20は、固定子コア30と、インシュレータ40と、コイル50とを有する。図示における固定子コア30の端面はインシュレータ40によって覆われている。固定子コア30の符号は、ティースの先端に付されている。
回転電機1は、ハウジング3と、連結部材4とを有する。連結部材4は、回転子10の一部として機能し、回転子10と回転体2とを機械的に連結する。連結部材4は、回転電機1の回転方向において回転子10と回転体2とを連結するための連結溝4aを有する。連結部材4は、ベアリング5によって回転子10とともに回転可能に支持されている。回転電機1は、電気回路を提供する回路基板6を備える。回路基板6は、回転電機1の端面に設置されている。回路基板6は、複数の電力端のための回路の一部、および/または、中性点のための回路の一部を提供する。さらに、回路基板6は、回転電機1の回転位置検出器のための回路の一部を提供する。
図13において、回路基板6が除去された状態が図示されている。固定子20は、複数の極間隙間PGを形成している。この図では、極間隙間PGは、周方向に隣接する2つの磁極の間における周方向範囲として図示されている。極間隙間PGは、周方向に隣接する2つの単コイル51の間における隙間である。極間隙間PGは、そこに配置された部材によって満たされる場合がある。代替的に、極間隙間PGは、そこに配置された部材と空洞とで満たされる場合がある。さらに代替的に、極間隙間PGは、そこに配置された部材と充填樹脂とで満たされる場合がある。複数の極間隙間PGのひとつには、ひとつの接続部7が位置づけられている。接続部7は、コイル端52と導電部材60との電気的な接続を提供する。複数の極間隙間PGの他のひとつには、ひとつの回転位置検出部8が位置づけられている。回転位置検出部8は、回転電機1の回転位置を検出し、回転位置を示す電気信号を出力する。複数の極間隙間PGのさらに他のひとつには、ひとつの補助磁極9が配置されている。補助磁極9は、回転電機1の回転を支援する。
図14は、回転電機1の背面を示す。回転電機1の背面において、固定子コア30の端面は環状に露出している。固定子コア30の符号は、環状のヨーク部分に付されている。
図15において、回転子コア11および連結部材4は、段付きの筒状部材によって提供されている。筒状部材は、内面においてベアリング5と連結されている。筒状部材は、ベアリング5のアウタレースと連結されている。筒状部材は、外面において複数の回転子磁極12を保持している。
接続部7は、導電部材60を提供する圧着電極360を備える。圧着電極360は、コイル端52を受け入れることによってコイル端52と電気的に、かつ、機械的に接続されている。圧着電極360は、1枚の平板状の電極である。圧着電極360は、平板が、回転電機1の軸方向、かつ、径方向に広がる平面とほぼ平行になるように位置づけられている。圧着電極360は、立体的に折り曲げられた立体電極でもよい。この場合も、圧着電極360の平板部分が、回転電機1の軸方向、かつ、径方向に広がる平面とほぼ平行になるように位置づけられる。圧着電極360は、端子360aを有する。端子360aは、圧着電極360から回転電機1の軸方向に延び出している。端子360aは、回路基板6に電気的に、かつ、機械的に接続されている。端子360aと回路基板6とは、はんだ付け、押し付け接触などの手法によって電気的に、かつ、機械的に接続されている。
図16において、固定子20は、複数の接続部7を備える。固定子20は、複数の回転位置検出部8を備える。固定子20は、複数の補助磁極9を備える。ひとつの接続部7は、周方向に関してひとつの極間隙間PGの中に位置づけられている。ひとつの回転位置検出部8は、周方向に関してひとつの極間隙間PGの中に位置づけられている。ひとつの補助磁極9は、周方向に関してひとつの極間隙間PGの中に位置づけられている。固定子20は、複数の極間隙間PGを形成している。複数の極間隙間PGのひとつには、ひとつの接続部7が位置づけられている。複数の極間隙間PGの他のひとつには、ひとつの回転位置検出部8が位置づけられている。複数の極間隙間PGのさらに他のひとつには、ひとつの補助磁極9が配置されている。言い換えると、複数の極間隙間PGのそれぞれに、接続部7、回転位置検出部8、および補助磁極9のそれぞれが配置されている。接続部7、回転位置検出部8、および補助磁極9は、同じ極間隙間PGにおいて重複することがない。図示の実施形態では、6つの接続部7は、6つの極間隙間PGに配置されている。3つの回転位置検出部8は、他の3つの極間隙間PGに配置されている。さらに、6つの補助磁極9は、さらに他の6つの極間隙間PGに配置されている。
固定子20は、端子台80を備える。端子台80は、インシュレータ40の一部である。端子台80は、電気絶縁性の樹脂成形部品である。端子台80は、圧着台383を有する。端子台80は、複数の接続部7を提供するために、複数の圧着台383を有する。端子台80は、複数の圧着台383を支持する保持部材384を有する。保持部材384は、固定子コア30のヨーク32に沿って延びる環状の部材である。保持部材384は、固定子20の軸方向の端面に配置されている。圧着台383は、保持部材384から径方向に突き出すように位置づけられている。圧着台383は、保持部材384から径方向内側に突き出している。圧着台383は、回転電機1の周方向に関して、固定子磁極と重複するように位置づけられている。よって、圧着台383は、保持部材384から径方向内側に突き出し、かつ、周方向に隣接する2つの磁極の間に進入するように延びている。言い換えると、圧着台383は、保持部材384から径方向内側に片持ち梁のように延び出している。圧着台383と保持部材384とは、連続した樹脂材料によって一体的に成形されている。
保持部材384は、複数のボビン41を提供する樹脂成形部品に連結されている。複数のボビン41を提供する樹脂成形部品、または、保持部材384は、互いに連結するための連結機構を備える。連結機構は、接着、係合、溶着など多様な手段によって提供できる。この実施形態では、連結機構は、少なくともひとつの溶着ピンによって提供されている。複数のボビン41を提供する樹脂成形部品は、複数の溶着ピン346、347を有する。この実施形態では、溶着ピン346、347は、複数のボビン41を提供する樹脂成形部品から軸方向に延び出して配置されている。複数の溶着ピン346、347は、保持部材384を固定するために部分的に変形されている。溶着ピン346、347は、保持部材384を貫通するように位置づけられている。溶着ピン346、347は、保持部材384を貫通して突出する部分を溶融させ、再硬化させて形成されている。複数の溶着ピン346、347は、複数のボビン41を提供する樹脂成形部品と、保持部材384とを一体的に連結している。
圧着台383は、保持溝385を有する。保持溝385は、コイル端52を受け入れ、保持する。保持溝385は、回転電機1の周方向に沿って長く延びる溝である。保持溝385は、回転電機1の軸方向に沿って深さをもつ溝である。保持溝385は、開口端から底端に向けて徐々に幅が狭くなる台形溝である。保持溝385は、開口端においてコイル端52の直径より大きい幅を有する。保持溝385は、底端においてコイル端52の直径とほぼ同じ幅を有する。この「ほぼ同じ」は、コイル端52を実用的に拘束しうる範囲を含む。よって、保持溝385は、例えば、底端においてコイル端52の直径よりやや広いか、やや狭い幅を有する。保持溝385は、例えば、底端においてコイル端52との接触によりコイル端52の直径に適合するように変形した変形部を有していてもよい。
圧着台383は、電極溝386を有する。電極溝386は、圧着電極360を受け入れ、保持する。電極溝386は、回転電機1の径方向に沿って長く延びる溝である。電極溝386は、回転電機1の軸方向に沿って深さをもつ溝である。電極溝386は、開口端から底端に向けてほぼ同じ幅をもつ溝である。電極溝386は、圧着電極360を受け入れ、圧着電極360の過剰な開き変形を規制する。
固定子20は、複数の圧着電極360を備える。複数の圧着電極360のそれぞれは、複数の圧着台383のそれぞれに配置されている。圧着台383は、圧着電極360を支持している。圧着電極360は、回転電機1の中心軸AXに対して放射状に位置づけられている。複数の圧着台383は、保持部材384によって連結された実質的に一体的な部材であり、結果的に、複数の圧着電極360を支持している。図示される実施形態では、3つの圧着電極360は、3つの電力端部材を提供している。これらの圧着電極360は、回路基板6を経由して電極端と電気的に接続されている。複数の圧着台383が提供する端子台80は、複数の電力端部材としての複数の圧着電極360を支持している。残る3つの圧着電極360は、3つの中性点部材を提供している。これらの圧着電極360は、回路基板6を経由して中性点と電気的に接続されている。複数の圧着台383が提供する端子台80は、中性点部材としての複数の圧着電極360を支持している。ひとつの圧着電極360は、ひとつの接続部7を有し、ひとつの極間隙間PGに、ひとつの接続部7が配置されている。この実施形態でも、複数の接続部7は、隣り合う複数の極間隙間PGに分散的に配置されている。
圧着電極360は、電極溝386に配置されることにより、回転電機1の軸方向、かつ、径方向に対してほぼ平行に位置づけられる。この「ほぼ平行」は、極間隙間PGに圧着電極360を実用的に配置しうる範囲を含む。圧着電極360は、例えば、径方向に対して0度から45度の角度範囲で配置することができる。圧着電極360が極間隙間PGより十分に小さい場合、圧着電極360は、回転電機1の軸方向、かつ、周方向に対してほぼ平行に位置づけられてもよい。圧着電極360は、極間隙間PGを周方向に二等分するように位置づけられる。
保持溝385と電極溝386とは、コイル端52と圧着電極360とを交差するように位置づけている。具体的には、保持溝385と電極溝386とは、コイル端52と圧着電極360とを直交するように位置づけている。コイル端52と圧着電極360との交差角度は、ほぼ90度(直角)が望ましい。コイル端52と圧着電極360との交差角度は、電気的な接続を安定的に得ることができる範囲において調節可能である。コイル端52と圧着電極360との交差角度は、例えば、90度から30度の範囲で変化してもよい。
この実施形態では、端子台80は、選択的に追加可能な構成として、すなわちオプション部品として、回転位置検出部8を提供するためのセンサ収容筒388を有する。保持部材384とセンサ収容筒388とは、連続した樹脂材料によって一体的に成形されている。
図17において、固定子コア30は、ハウジング3に固定されている。ハウジング3は、段付きの筒状部材によって提供されている。センサ収容筒388は、回転位置を検出するための位置センサ8aを収容している。位置センサ8aは、例えば、ホール効果素子である。位置センサ8aは、回転子磁極12と対向して配置されている。位置センサ8aは、回転子磁極12の磁束を感知することにより、回転子10の回転位置を検出する。位置センサ8aは、リード線8bを有する。リード線8bは、回路基板6の電気回路と接続されている。後続の図に、接続部7の拡大図が示されている。
図18において、接続部7は、コイル端52と圧着電極360とを電気的、かつ、機械的に接続している。さらに、圧着電極360は端子360aにおいて図示されない回路基板6に電気的、かつ、機械的に接続している。極間隙間PGは、破線で示された長方形の範囲に相当する。
接続部7は、コイル端52と、圧着電極360と、圧着台383とを有する。コイル端52は、単コイル51から延び出している。コイル端52は、極間隙間PGの中に位置づけられている。圧着電極360の一部は、極間隙間PGに位置しており、極間隙間PGにおいてコイル端52と圧着されている。圧着電極360は極間隙間PGから軸方向に延び出している。圧着電極360は、導電部材60として機能する。圧着台383は、端子台80として機能する。コイル端52は、保持溝385の底端に位置づけられている。保持溝385は、破線で図示されるように、斜面をもつ台形溝または三角溝である。圧着電極360は、端子360aを有する。圧着電極360は、一対の圧着脚360b、360cを有する。一対の圧着脚360b、360cは、圧着電極360の本体からほぼ平行に延び出している。一対の圧着脚360b、360cは、それらの間に案内面360eと、保持面360dとを形成している。案内面360eは、開口端から徐々に狭くなる溝を区画している。保持面360dは、溝の底端に位置づけられている。案内面360eは、保持面360dに向けてコイル端52を案内する。案内面360eから保持面360dに到達する過程において、コイル端52の表面における絶縁膜は剥離される。この結果、コイル端52と保持面360dとの接触は、コイル端52と圧着電極360との電気的な接続を形成している。保持面360dは、接合部60dとして機能する。
圧着電極360は、回転電機1の周方向において、極間隙間PGの中に位置している。圧着電極360は極間隙間PGから軸方向に延び出している。圧着電極360の一部は、回転電機1の軸方向に関して、固定子コア30の範囲の中に位置している。言い換えると、圧着電極360の一部は、回転電機1の軸方向に関して、固定子コア30と重複して位置づけられている。圧着電極360の一部は、回転電機1の周方向と軸方向との両方に関して、極間隙間PGの中に位置している。
図19において、圧着電極360の分解状態が図示されている。複数の圧着電極360は、回転電機1の軸方向に沿って圧着台383に挿入可能な形状である。複数の圧着電極360は、回転電機1の軸方向に沿って圧着台383に挿入可能な姿勢で位置づけられる。さらに、複数の圧着電極360は、径方向に広がるように位置づけられている。言い換えると、複数の圧着電極360は、回転電機1の軸方向、かつ、径方向に広がる面を提供するように位置づけられている。回転電機1の中心軸AXに基づいて、中心軸AXに対して放射状に広がる仮想放射面VRを想定することができる。複数の圧着電極360は、仮想放射面VRとほぼ平行に配置されている。この「ほぼ平行」には、圧着電極360とコイル50との距離が確保されるなどの条件のもとで、許容範囲が含まれる。圧着電極360は、例えば、仮想放射面VRに対して0度から30度のロール角度、ピッチ角度、ヨー角度をもって位置づけられる場合がある。
図20において、回転電機の製造方法は、回転子10を組み立てる工程と、固定子20を組み立てる工程390とを含む。固定子20を組み立てる工程390は、ステップとも呼ばれる工程391−397を有する。製造方法は、固定子20のための複数の部品を準備する工程391を含む。この工程では、固定子コア30、ボビン41、コイル50のための電線、端子台80、および複数の圧着電極360が準備される。さらに、複数の位置センサ8a、および回路基板6が準備される。製造方法は、固定子コア30にボビン41を装着する工程392を含む。ここでは、ボビン41のためのインシュレータ40が固定子コア30に装着される。製造方法は、ボビン41にコイル50を巻く工程393を含む。補助磁極9は、圧着台383およびセンサ収容筒388より細い。よって、補助磁極9を回避しながらコイル50が巻かれる。
製造方法は、コイル50が巻かれた後に、圧着台383およびセンサ収容筒388を装着する工程394を含む。圧着台383およびセンサ収容筒388は、環状の保持部材384を溶着ピン346、347により連結することによって装着される。製造方法は、コイル端52と圧着電極360とを接合する工程395を含む。この工程は、コイル端52を圧着台383の保持溝385に位置づける段階を含む。さらに、この工程は、圧着電極360を圧着台383に圧入する段階を含む。この結果、コイル端52は、案内面360eから保持面360dに押し込まれる。同時に、コイル端52の表面に新鮮な金属面が露出し、圧着電極360と接触することによりコイル端52と圧着電極360との接合が完了する。圧着電極360は、コイル端52を保持面360dに位置づけることにより、安定的な電気的接続を提供する。
製造方法は、回路基板6を装着する工程396を含む。ここでは、センサ収容筒388の中に位置センサ8aが挿入される。同時に、リード線8bと回路基板6とがはんだ付けなどの手段によって電気的に接続される。製造方法は、回路基板6と複数の圧着電極360とを端子360aにおいて接続する工程を含む。回路基板6と複数の端子360aとは、はんだ付けなどの手段によって電気的に接続される。
さらに、回転電機の製造方法は、回転子10と固定子20とを規定の位置関係に配置することにより回転電機1を組み立てる工程を含む。こうして回転電機1が完成する。
この実施形態によると、導電部材60としての圧着電極360を含む接続部7が提供される。接続部7において、圧着電極360の少なくとも一部が極間隙間PGに配置される。極間隙間PGが利用されることにより、回転電機1の軸方向長さが抑制される。接続部7において、コイル端52の全体が極間隙間PGに配置されるから、回転電機1の軸方向長さが抑制される。さらに、圧着電極360は、放射状に位置づけられる。このため、極間隙間PGが有効に利用される。
他の実施形態
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および/または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および/または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および/または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。
上記実施形態では、回転電機1は、インナロータ型である。これに代えて、回転電機1は、アウタロータ型でもよい。上記実施形態では、回転電機1は、電動機を提供する。これに代えて、回転電機1は、発電機、または発電電動機を提供してもよい。また、回転電機1は、サーボモータ、ステップモータなどと呼ばれる多様な用途に利用可能である。
上記実施形態では、固定子コア30は、複数のティース31とヨーク32とが連続した鋼板で提供されている。これに代えて、固定子コア30は、いわゆる多分割コアによって提供されてもよい。この場合、固定子コア30は、複数の部分コアの連結体によって提供される。ひとつの部分コアは、例えば、ひとつの部分環状の部分ヨークと、ひとつのティースとの連続体によって提供される。
上記実施形態では、複数の導電部材60は、端子台80、280にインサート成形されている。これに代えて、複数の導電部材60は、端子台80、280に、圧入固定されてもよい。また、複数の導電部材60は、端子台80、280なしで、インシュレータ40に支持、または固定されてもよい。例えば、複数の導電部材60は、インシュレータ40に直接的にスナップフィットによって固定されてもよい。かかる構成においても、接続部65、66、67、68、69、270が、極間隙間PGに配置されるから、回転電機1のコイル端52における体格が小型化される。上記実施形態では、コネクタ部82は、ハウジング3の外において、径方向外側に向けて開口している。これに代えて、コネクタ部82は、ハウジング3の外において、軸方向に向けて開口していてもよい。この場合、コネクタ部82は、軸方向に沿って操作される外部回部のコネクタを軸方向のいずれかの方向から受け入れることにより電気的な接続を形成する。
上記実施形態では、コイル50は、スター結線である。これに代えて、コイル50は、デルタ結線でもよい。この場合、ひとつの導電部材60と少なくとも2つのコイル端52との接続部が、極間隙間PGに配置される。さらに、上記実施形態では、ひとつの相巻線は、1本の素線によって提供されている。これに代えて、ひとつの相巻線は、複数の素線の並列回路として提供されてもよい。この場合、ひとつの単コイル51は、複数の素線の並列回路によって提供される。例えば、2本の素線によってひとつの単コイル51が提供される場合、スター結線では、ひとつの電力端子を提供する導電部材60と2つのコイル端52との接続部が、極間隙間PGに配置される。例えば、2本の導線によってひとつの単コイル51が提供される場合、デルタ結線では、ひとつの電力端子を提供する導電部材60と4つのコイル端52との接続部が、極間隙間PGに配置される。
上記実施形態では、導電部材60は、バスバーである。これに代えて、導電部材60は、端子のための電極、リード線、基板上の導体箔でもよい。これらにおいても、接続部が極間隙間PGに配置されることによって小型化が図られる。上記実施形態では、コイル50は、銅製または銅合金製である。これに代えて、コイル50は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製でもよい。上記実施形態では、導電部材とコイル端52との接続は、ヒュージングによって提供されている。これに代えて、導電部材とコイル端52との接続は、熱かしめ、溶接、はんだ付けなどによって提供されてもよい。
上記実施形態では、導電部材60は、電力端として径方向に沿って延びるコネクタ端子を有している。これに代えて、導電部材60は、軸方向に沿って延びてもよい。この場合にも、接続部が極間隙間PGに配置されることにより、軸方向における小型化が図られる。上記実施形態では、複数の電力端部材61、62、63は、コネクタ端子を提供している。これに代えて、電力端部材61、62、63は、圧着端子、はんだ端子などを提供してもよい。
上記実施形態では、極間隙間PGは、空洞である。これに代えて、極間隙間PGは、導電部材60を配置した後に、樹脂部材によって埋められてもよい。また、極間隙間PGに配置された導電部材60は、薄い樹脂材料によってコーティングされていてもよい。どの構成においても、導電部材60の一部である接続部が極間隙間PGに配置されることによって、小型の回転電機1が提供される。
上記実施形態では、巻始めの複数のコイル端を電力端とし、巻き終わりの複数のコイル端を中性点としている。これに代えて、巻き終わりの複数のコイル端を電力端とし、巻始めの複数のコイル端を中性点としてもよい。
上記実施形態では、工程395において、コイル端52を圧着台383に保持し、その後に、コイル端52と接触するように圧着電極360を圧着台383に圧入している。これに代えて、圧着電極360を圧着台383に保持し、その後に、圧着電極360と接触するようにコイル端52を圧着電極360の案内面360eから保持面360dに圧入してもよい。この場合、例えば、圧着電極360は、圧着台383にインサート成形されてもよい。
1 回転電機、 2 回転体、 3 ハウジング、
10 回転子、 11 回転子コア、 12 回転子磁極、
20 固定子、 21、22、23 固定子磁極、
30 固定子コア、 31 ティース、 32 ヨーク、
40 インシュレータ、 41 ボビン、 42 筒部、
43 基端フランジ、 44 先端フランジ、50 コイル、
51 単コイル、 52 コイル端、 54 渡り線、
60 導電部材、60a 周方向延在部、60b径方向延在部、
60c 曲がり部、60d 接合部、
61、62、63 電力端部材、 64 中性点部材、
65、66、67、68、69 接続部、
80 端子台、 81 本体部、 82 コネクタ部、
245 突起、 264 中性点部材、 270 接続部、
280 端子台、 281 本体部、
346、347 溶着ピン、 360 圧着電極、
360a 端子、 360b、360c 圧着脚、
360d 保持面、 360e 案内面、 383 圧着台、
384 保持部材、 385 保持溝、 386 電極溝、
388 センサ収容筒、
TH40 高さ、 AX 回転軸、 VR 仮想放射面、
AG エアギャップ、 PG 極間隙間。

Claims (14)

  1. コイル(50)が装着された複数の磁極(21、22、23)を備える回転電機(1)において、
    導電部材(60)と前記コイルのコイル端(52)との接続部(7)が前記磁極の間の極間隙間(PG)に配置されている回転電機。
  2. 回転子(10)と固定子(20)とを備え、
    複数の前記磁極は、固定子の磁極である請求項1に記載の回転電機。
  3. 前記回転子は、回転体(2)の径方向外側に配置され、前記固定子は前記回転子のさらに径方向外側に配置されている請求項2に記載の回転電機。
  4. 前記導電部材は、複数の電力端部材(61、62、63、360)を含み、
    ひとつの前記電力端部材は、少なくともひとつの前記接続部を有し、
    複数の磁極は、複数の前記極間隙間を提供しており、
    ひとつの前記極間隙間に、ひとつの前記接続部が配置されている請求項1から請求項3のいずれかに記載の回転電機。
  5. 前記導電部材は、中性点部材(64、264、360)を含み、
    前記中性点部材は、複数の前記接続部を有し、
    複数の磁極は、複数の前記極間隙間を提供しており、
    ひとつの前記極間隙間に、ひとつの前記接続部が配置されている請求項1から請求項4のいずれかに記載の回転電機。
  6. さらに、複数の前記電力端部材を支持する端子台(80、280、383、384)を備える請求項4に記載の回転電機。
  7. 前記端子台は、前記電力端部材と外部回路との接続を提供するコネクタ部(82)を備える請求項6に記載の回転電機。
  8. 複数の前記接続部は、隣り合う複数の前記極間隙間に分散的に配置されている請求項4から請求項7のいずれかに記載の回転電機。
  9. 複数の前記磁極は、ボビンとしてのインシュレータ(40)を含み、
    前記導電部材は、軸方向における前記インシュレータの高さ(TH40)の中に配置されている請求項1から請求項8のいずれかに記載の回転電機。
  10. 複数の前記磁極は、周方向に沿って延びるヨーク(32)から径方向に沿って突出しており、
    前記導電部材は、
    前記ヨークに沿って周方向に延びる周方向延在部(60a)と、
    前記周方向延在部から径方向に延びており、先端が前記極間隙間に到達する径方向延在部(60b)とを備え、
    前記径方向延在部の先端に、前記接続部が形成されている請求項1から請求項9のいずれかに記載の回転電機。
  11. 前記導電部材は、前記コイル端と圧着される圧着電極(360)であり、
    さらに、前記圧着電極を支持する圧着台(383)を備える請求項1から請求項6、および請求項8のいずれかに記載の回転電機。
  12. 前記圧着電極は前記極間隙間から軸方向に延び出している請求項11に記載の回転電機。
  13. 前記圧着電極の一部は、前記極間隙間に位置しており、前記極間隙間において前記コイル端と圧着されている請求項11または請求項12に記載の回転電機。
  14. 前記圧着電極は、回転電機の中心軸(AX)に対して放射状に位置づけられている請求項11から請求項13のいずれかに記載の回転電機。
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