JP2021093780A

JP2021093780A - 回転電機

Info

Publication number: JP2021093780A
Application number: JP2019221363A
Authority: JP
Inventors: 考二石原; Koji Ishihara
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2021-06-17
Anticipated expiration: 2039-12-06
Also published as: JP7318514B2

Abstract

【課題】コイルの端末部とハウジングとを絶縁する部材の加熱工程を不要としつつ、広範囲の絶縁性を確保することができる回転電機を提供する。【解決手段】回転電機１は、コイル端末部９Ａ〜９Ｃと接続されたコイル給電端子１０Ａ〜１０Ｃと、コイル給電端子１０Ａ〜１０Ｃが取り付けられた端子台１１と、コイル端末部９Ａ，９Ｃに装着され、コイル端末部９Ａ，９Ｃとハウジング４とを電気的に絶縁する絶縁チューブ１２とを備え、絶縁チューブ１２は、コイル端末部９Ａ，９Ｃが挿入される筒状部１７と、筒状部１７に連続して配置された溝部１８と、溝部１８から筒状部１７に対してコイル端末部９Ａ，９Ｃの挿入方向に垂直な方向の外側に張り出した張出部１９とを有する。【選択図】図７

Description

本発明は、回転電機に関する。

従来の回転電機としては、例えば特許文献１に記載されているモータが知られている。特許文献１に記載のモータは、ロータと、このロータの外側に配置されたステータとを備えている。ステータは、ハウジングと、このハウジングの内周側に固定されたステータコアと、このステータコアに巻装されたコイルとを備えている。ステータコアの一端部には、ターミナルユニットが取り付けられている。ターミナルユニットには、コイルの端末部と接続された複数のコイル給電端子が突設されている。ターミナルユニットの外周部には、コイルの端末部とコイル給電端子との接続部を被覆する絶縁カバーが配置されている。絶縁カバーによって、接続部の近傍とハウジングとの間の絶縁性が確保されている。

特開２００８−１２５３０８号公報

しかしながら、上記従来技術においては、以下の問題点が存在する。即ち、絶縁カバーとしては、合成樹脂製の熱収縮チューブが使用されている。従って、絶縁カバーを熱収縮させるために、絶縁カバーの加熱工程が必要となる。また、絶縁カバーの熱収縮後に、絶縁カバーと接続部との密着力が強い場合には、後工程においてコイルの端末部を曲げることが困難になる。一方、絶縁カバーの熱収縮後に、絶縁カバーと接続部との密着力が弱い場合には、後工程においてコイルの端末部を曲げたときに、絶縁カバーが剥がれてしまう虞がある。

本発明の目的は、コイルの端末部とハウジングとを絶縁する部材の加熱工程を不要としつつ、広範囲の絶縁性を確保することができる回転電機を提供することである。

本発明の一態様は、ステータコアと、ステータコアの少なくとも一部を収容するハウジングと、ステータコアに巻装されたコイルとを備えた回転電機において、コイルの端末部と接続されたコイル給電端子と、コイル給電端子が取り付けられた端子台と、端末部に装着され、端末部とハウジングとを電気的に絶縁する絶縁チューブとを備え、絶縁チューブは、端末部が挿入される筒状部と、筒状部に連続して配置された溝部と、溝部から筒状部に対して端末部の挿入方向に垂直な方向の外側に張り出した張出部とを有する。

このような回転電機において、コイルの端末部と接続されたコイル給電端子を端子台に取り付けるときは、まず絶縁チューブをコイルの端末部に装着する。このとき、溝部及び張出部が筒状部よりもハウジング側に位置するように、コイルの端末部を筒状部に挿入する。そして、コイルの端末部を曲げて、コイル給電端子を端子台に固定する。コイル給電端子が端子台に取り付けられた状態では、絶縁チューブによってコイルの端末部とハウジングとが電気的に絶縁される。このようにコイルの端末部とハウジングとを絶縁する部材として、絶縁チューブを使用することにより、コイルの端末部とハウジングとを絶縁する部材の加熱工程が不要となる。また、絶縁チューブにおいて、張出部は、溝部から筒状部に対してコイルの端末部の挿入方向に垂直な方向の外側に張り出している。このため、絶縁チューブの絶縁範囲は、筒状部に対してコイルの端末部の挿入方向に垂直な方向の外側に広くなる。これにより、絶縁チューブによる広範囲の絶縁性が確保される。

筒状部は、絶縁チューブの一端側に設けられていると共に、コイル給電端子側に位置し、溝部及び張出部は、絶縁チューブの他端側に設けられていると共に、ハウジング側に位置していてもよい。このような構成では、絶縁チューブの構造を簡単化しつつ、ハウジングとの広範囲の絶縁性が確保される。

張出部は、溝部から筒状部に対して端末部の挿入方向に垂直な方向の両外側に張り出していてもよい。このような構成では、絶縁チューブの絶縁範囲は、筒状部に対してコイルの端末部の挿入方向に垂直な方向の両外側に広くなる。従って、筒状部に対してコイルの端末部の挿入方向に垂直な方向の両外側において、ハウジングとの絶縁性が確保される。

筒状部は、接着テープによりコイル給電端子に固定されていてもよい。このような構成では、絶縁チューブがコイルの端末部から外れることが確実に防止されるため、絶縁チューブによる広範囲の絶縁性が十分に確保される。

端末部及びコイル給電端子の数は、３つであり、３つの端末部は、ステータコアの軸方向に垂直な方向に配列された状態で端子台に取り付けられており、絶縁チューブは、３つの端末部のうち両端に位置する２つの端末部に装着されており、張出部は、溝部から筒状部に対して端末部の挿入方向に垂直な方向の外側に２つの端末部の間に配置された端末部まで張り出していてもよい。このような構成では、３つのコイル端末部のうち真ん中に位置するコイルの端末部に絶縁チューブを装着しなくても、両端に位置する２つの端末部に装着された絶縁チューブの張出部によって、真ん中に位置するコイルの端末部とハウジングとの絶縁性が確保される。従って、使用する絶縁チューブの数と回転電機の製作に関する工数とが削減される。

本発明によれば、コイルの端末部とハウジングとを絶縁する部材の加熱工程を不要としつつ、広範囲の絶縁性を確保することができる。

本発明の一実施形態に係る回転電機を示す斜視図である。図１に示された絶縁チューブの斜視図である。図２に示された絶縁チューブを形成する手法を示す斜視図である。回転電機の製作工程において、コイル端末部に絶縁チューブが装着された状態を示す正面図である。回転電機の製作工程において、接着テープにより絶縁チューブの筒状部がコイル給電端子に固定された状態を示す正面図である。接着テープにより筒状部をコイル給電端子に固定する様子を示す概略図である。回転電機の製作工程において、端子台にコイル給電端子が取り付けられた状態を示す斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る回転電機を示す斜視図である。図１において、本実施形態の回転電機１は、例えばフォークリフトの荷役用油圧ポンプを回転駆動させる荷役モータとして使用される。荷役モータは、ここでは三相交流モータである。なお、回転電機１は、フォークリフトの車輪を回転駆動させる走行モータとして使用することも可能である。

回転電機１は、ロータ２と、このロータ２の外側に配置されたステータコア３と、このステータコア３の一端側部分を収容するハウジング４と、ステータコア３の他端側部分を収容するハウジング５とを備えている。

ロータ２は、回転軸（図示せず）と一体化されている。ハウジング４，５は、導電性を有する金属材料からなっている。ハウジング４，５を形成する金属材料としては、例えばステンレス鋼等が用いられる。ハウジング４，５同士は、複数組のボルト６及びナット７より締結されている。

ステータコア３には、３相のコイル８（図４及び図５参照）が巻装されている。３相のコイル８は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルである。コイル８は、エナメル等の絶縁材料で絶縁された電線である。各相のコイル８には、コイル端末部９Ａ〜９Ｃ（端末部）がそれぞれ引き出されている。コイル端末部９Ａ〜９Ｃは、ステータコア３の軸方向（Ｘ方向）に垂直なステータコア３の幅方向（Ｙ方向）に等間隔で配列されている。コイル端末部９Ｂは、コイル端末部９Ａ，９Ｃの間に配置されている。

コイル端末部９Ａ〜９Ｃの先端部には、コイル給電端子１０Ａ〜１０Ｃがそれぞれ電気的及び物理的に接続されている。コイル給電端子１０Ａは、Ｕ相コイル給電端子である。コイル給電端子１０Ｂは、Ｖ相コイル給電端子である。コイル給電端子１０Ｃは、Ｗ相コイル給電端子である。コイル給電端子１０Ａ〜１０Ｃは、コイル８に電力を供給するための端子である。コイル端末部９Ａ〜９Ｃとコイル給電端子１０Ａ〜１０Ｃとは、例えば熱カシメ（ヒュージング）等により接続されている。

また、回転電機１は、ハウジング４に取り付けられた端子台１１と、３つのコイル端末部９Ａ〜９Ｃのうち両端に位置するコイル端末部９Ａ，９Ｃにそれぞれ装着された２つの絶縁チューブ１２とを備えている。３つのコイル端末部９Ａ〜９Ｃのうち真ん中に位置するコイル端末部９Ｂには、絶縁チューブ１２が装着されていない。

端子台１１は、コイル給電端子１０Ａ〜１０Ｃがそれぞれ取り付けられた端子電極（図示せず）を有する樹脂製の平板状の台である。端子台１１を形成する樹脂材料としては、例えばポリアミド合成樹脂等が用いられる。端子台１１は、複数組のボルト１３及びナット１４によりハウジング４に締結されている。

コイル給電端子１０Ａ〜１０Ｃは、ステータコア３の幅方向（Ｙ方向）に等間隔で配列されている。コイル給電端子１０Ａ〜１０Ｃは、ボルト１５及びナット１６により端子台１１の端子電極にそれぞれ締結されている。

絶縁チューブ１２は、コイル端末部９Ａ〜９Ｃとハウジング４とを電気的に絶縁するチューブである。絶縁チューブ１２は、円筒状を有している。絶縁チューブ１２は、電気的に絶縁性を有する絶縁材料で形成されている。そのような絶縁材料としては、例えばシリコンガラスチューブ等が挙げられる。

絶縁チューブ１２は、図２に示されるように、コイル端末部９Ａ，９Ｃが挿入される筒状部１７と、この筒状部１７に連続して配置された溝部１８と、この溝部１８から筒状部１７に対して筒状部１７の径方向の外側に張り出した２つの張出部１９とを有している。筒状部１７は、絶縁チューブ１２の一端側に設けられている。溝部１８及び張出部１９は、絶縁チューブ１２の他端側に設けられている。

筒状部１７の径方向（Ｊ方向）は、筒状部１７の軸方向（Ｉ方向）に垂直な方向に相当する。また、筒状部１７の軸方向は、筒状部１７におけるコイル端末部９Ａ，９Ｃの挿入方向に相当する。このため、筒状部１７の径方向は、コイル端末部９Ａ，９Ｃの挿入方向に垂直な方向に相当する。

筒状部１７は、円筒状を呈している。溝部１８は、半円筒状を呈している。溝部１８は、コイル端末部９Ａ，９Ｃに載置される。張出部１９は、溝部１８の周方向の端部から筒状部１７に対して筒状部１７の径方向の左右両外側に張り出している。このとき、２つの張出部１９の張出量は、等しくてもよいし、異なっていてもよい。２つの張出部１９の張出量が異なる場合は、２つの張出部１９のうち絶縁すべき範囲が広い側に配置された張出部１９の張出量を大きくするのが望ましい。張出部１９は、平坦状を呈している。

上記の絶縁チューブ１２は、以下のようにして形成される。即ち、図３に示されるように、全体的に円筒状を呈する絶縁チューブ２０を用意し、その絶縁チューブ２０の片端から絶縁チューブ２０の中央部まで絶縁チューブ２０の軸方向に延びる切り込み２１を入れると共に、切り込み２１から絶縁チューブ２０の周方向の左右両側に延びる切り込み２２を入れる。その状態で、切り込み２１を起点として絶縁チューブ２０を切り込み２２に沿って絶縁チューブ２０の径方向に開く。これにより、図２に示されるように、筒状部１７、溝部１８及び２つの張出部１９を有する絶縁チューブ１２が得られる。

絶縁チューブ１２は、筒状部１７がコイル給電端子１０Ａ，１０Ｃ側に位置し、溝部１８及び張出部１９がハウジング４側に位置するように、コイル端末部９Ａ，９Ｃに装着されている。このとき、コイル給電端子１０Ａ，１０Ｃ側においてコイル端末部９Ａ，９Ｃがむき出し状態とならないように、コイル端末部９Ａ，９Ｃが筒状部１７に挿入されている。

絶縁チューブ１２の一方の張出部１９は、コイル端末部９Ａ〜９Ｃとハウジング４との間において、溝部１８から筒状部１７に対して筒状部１７の径方向の外側にコイル端末部９Ｂまで張り出している。そして、絶縁チューブ１２の一方の張出部１９同士は、コイル端末部９Ｂにおいて重なり合っている。従って、コイル端末部９Ａ，９Ｃだけでなく、コイル端末部９Ｂもハウジング４と電気的に絶縁されることになる。これにより、コイル端末部９Ａ〜９Ｃは、２つの絶縁チューブ１２により保護される。なお、絶縁チューブ１２の他方の張出部１９は、ハウジング４の内壁面に当接している。

また、筒状部１７は、電気的な絶縁性を有する接着テープ２３によりコイル給電端子１０Ａ，１０Ｃに固定されている。接着テープ２３としては、例えばフッ素樹脂粘着テープが使用される。

以上のような回転電機１の製作工程において、コイル端末部９Ａ〜９Ｃとそれぞれ接続されたコイル給電端子１０Ａ〜１０Ｃを端子台１１の端子電極（図示せず）に取り付けるときは、まず図４に示されるように、コイル端末部９Ａ〜９Ｃのうち両端に位置するコイル端末部９Ａ，９Ｃに絶縁チューブ１２を装着する。

具体的には、コイル給電端子１０Ａ〜１０Ｃが上部に位置するようにステータコア３を縦置きする。そして、筒状部１７が溝部１８及び張出部１９よりも上側に位置した状態でコイル端末部９Ａ，９Ｃが筒状部１７に挿入されるように、絶縁チューブ１２をコイル端末部９Ａ，９Ｃに装着する。

続いて、図５に示されるように、接着テープ２３により絶縁チューブ１２の筒状部１７をコイル給電端子１０Ａ，１０Ｃに接着固定する。このとき、図６に示されるように、筒状部１７とコイル給電端子１０Ａ，１０Ｃとの境界を含む領域を接着テープ２３により複数回巻くことにより、筒状部１７とコイル給電端子１０Ａ，１０Ｃとを固定する。

その後、図７に示されるように、ステータコア３にハウジング４，５を取り付けると共に、ハウジング４に端子台１１を取り付ける。そして、コイル端末部９Ａ〜９Ｃを端子台１１側に曲げてから、コイル端末部９Ａ〜９Ｃをハウジング５側に曲げた後、ボルト１５及びナット１６によりコイル給電端子１０Ａ〜１０Ｃを端子台１１の端子電極（図示せず）に固定する。

以上のように本実施形態にあっては、コイル端末部９Ａ〜９Ｃと接続されたコイル給電端子１０Ａ〜１０Ｃを端子台１１に取り付けるときは、まず絶縁チューブ１２をコイル端末部９Ａ，９Ｃに装着する。このとき、溝部１８及び張出部１９が筒状部１７よりもハウジング４側に位置するように、コイル端末部９Ａ，９Ｃを筒状部１７に挿入する。そして、コイル端末部９Ａ〜９Ｃを曲げて、コイル給電端子１０Ａ〜１０Ｃを端子台１１に固定する。コイル給電端子１０Ａ〜１０Ｃが端子台１１に取り付けられた状態では、絶縁チューブ１２によってコイル端末部９Ａ〜９Ｃとハウジング４とが電気的に絶縁される。

このようにコイル端末部９Ａ〜９Ｃとハウジング４とを絶縁する部材として、絶縁チューブ１２を使用することにより、コイル端末部９Ａ〜９Ｃとハウジング４とを絶縁する部材の加熱工程が不要となる。従って、回転電機１の製作に関する工数の削減を図ることができる。また、絶縁チューブ１２をコイル端末部９Ａ，９Ｃに装着した後でも、コイル端末部９Ａ，９Ｃを容易に曲げることができる。さらに、コイル端末部９Ａ，９Ｃを曲げても、絶縁チューブ１２が剥がれにくい。

また、絶縁チューブ１２において、張出部１９は、溝部１８から筒状部１７に対してコイル端末部９Ａ，９Ｃの挿入方向に垂直な方向の外側に張り出している。このため、絶縁チューブ１２の絶縁範囲は、筒状部１７に対してコイル端末部９Ａ，９Ｃの挿入方向に垂直な方向の外側に広くなる。これにより、絶縁チューブ１２による広範囲の絶縁性が確保される。

また、本実施形態では、筒状部１７は、絶縁チューブ１２の一端側に設けられていると共に、コイル給電端子１０Ａ，１０Ｃ側に位置し、溝部１８及び張出部１９は、絶縁チューブ１２の他端側に設けられていると共に、ハウジング４側に位置している。従って、絶縁チューブ１２の構造を簡単化しつつ、ハウジング４との広範囲の絶縁性が確保される。

また、本実施形態では、張出部１９は、筒状部１７に対してコイル端末部９Ａ，９Ｃの挿入方向に垂直な方向の両外側に張り出している。このため、絶縁チューブ１２の絶縁範囲は、筒状部１７に対してコイル端末部９Ａ，９Ｃの挿入方向に垂直な方向の両外側に広くなる。従って、筒状部１７に対してコイル端末部９Ａ，９Ｃの挿入方向に垂直な方向の両外側において、ハウジング４との絶縁性が確保される。

また、本実施形態では、筒状部１７は、接着テープ２３によりコイル給電端子１０Ａ，１０Ｃに固定されている。従って、絶縁チューブ１２がコイル端末部９Ａ，９Ｃから外れることが確実に防止されるため、絶縁チューブ１２による広範囲の絶縁性が十分に確保される。

また、本実施形態では、張出部１９は、溝部１８から筒状部１７に対してコイル端末部９Ａ，９Ｃの挿入方向に垂直な方向の外側にコイル端末部９Ａ，９Ｃの間に配置されたコイル端末部９Ｂまで張り出している。このため、コイル端末部９Ａ〜９Ｃのうち真ん中に位置するコイル端末部９Ｂに絶縁チューブ１２を装着しなくても、両端に位置するコイル端末部９Ａ，９Ｃに装着された絶縁チューブ１２の張出部１９によって、コイル端末部９Ｂとハウジング４との絶縁性が確保される。従って、使用する絶縁チューブ１２の数と回転電機１の製作に関する工数とが削減される。

また、本実施形態では、筒状部１７、溝部１８及び張出部１９を有する絶縁チューブ１２は、円筒状の絶縁チューブ２０に軸方向に延びる切り込み２１及び周方向に延びる切り込み２２を入れた状態で、絶縁チューブ２０を切り込み２１を起点として切り込み２２に沿って開くことにより形成されている。従って、絶縁チューブ２０全体が有効利用されることになり、絶縁チューブ２０の一部を廃棄しなくて済む。

なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、絶縁チューブ１２において、張出部１９が溝部１８から筒状部１７に対して筒状部１７の径方向の両方の外側に張り出しているが、特にその形態には限られず、張出部１９が溝部１８から筒状部１７に対して筒状部１７の径方向の片方の外側のみに張り出していてもよい。

また、上記実施形態では、絶縁チューブ１２の筒状部１７がコイル給電端子１０Ａ，１０Ｃにテープ止めされているが、絶縁チューブ１２がコイル給電端子１０Ａ，１０Ｃから外れることが無ければ、特に筒状部１７をコイル給電端子１０Ａ，１０Ｃにテープ止めしなくてもよい。

また、上記実施形態では、筒状部１７は、絶縁チューブ１２の一端側に設けられ、溝部１８及び張出部１９は、絶縁チューブ１２の他端側に設けられているが、特にそのような形態には限られない。例えば回転電機１の構造等によっては、絶縁チューブ１２の軸方向中央部に筒状部１７が設けられ、絶縁チューブ１２の両端側に溝部１８及び張出部１９が設けられていてもよい。

また、上記実施形態では、筒状部１７は円筒状を呈しているが、特にその形態には限られず、筒状部１７は角筒状を呈していてもよい。この場合、溝部１８は、例えば半角筒状を呈することになる。

また、必要に応じて絶縁チューブ１２の寸法を適宜大きくしてもよい。この場合には、張出部１９の張出量が増えることになるため、コイル端末部９Ａ〜９Ｃとハウジング４との絶縁をより確実に行うことができる。

また、上記実施形態では、ハウジング４，５は、何れもステータコア３の一部を収容しているが、特にその形態には限られず、ステータコア３を全体的に収容するハウジングが備えられていてもよい。要は、ハウジングは、ステータコア３の少なくとも一部を収容していればよい。

また、上記実施形態では、絶縁チューブ１２は、コイル端末部９Ａ〜９Ｃのうち両端に位置するＵ相のコイル端末部９Ａ及びＷ相のコイル端末部９Ｃに装着されているが、特にその形態には限られず、必要に応じてコイル端末部９Ａ，９Ｃの間に位置するＶ相のコイル端末部９Ｂにも絶縁チューブ１２を装着してもよい。

また、上記実施形態の回転電機１は、フォークリフトに搭載されたモータとして使用されているが、本発明は、フォークリフト以外の車両にも適用可能であり、或いは車両以外の駆動系等にも適用可能である。

また、上記実施形態の回転電機１は、三相交流モータであるが、本発明は、単相モータにも適用可能である。この場合には、コイル、コイル端末部及びコイル給電端子の数は、１つとなる。また、本発明は、発電機等にも適用可能である。

１…回転電機、３…ステータコア、４，５…ハウジング、８…コイル、９Ａ〜９Ｃ…コイル端末部（端末部）、１０Ａ〜１０Ｃ…コイル給電端子、１１…端子台、１２…絶縁チューブ、１７…筒状部、１８…溝部、１９…張出部、２３…接着テープ。

Claims

ステータコアと、前記ステータコアの少なくとも一部を収容するハウジングと、前記ステータコアに巻装されたコイルとを備えた回転電機において、
前記コイルの端末部と接続されたコイル給電端子と、
前記コイル給電端子が取り付けられた端子台と、
前記端末部に装着され、前記端末部と前記ハウジングとを電気的に絶縁する絶縁チューブとを備え、
前記絶縁チューブは、前記端末部が挿入される筒状部と、前記筒状部に連続して配置された溝部と、前記溝部から前記筒状部に対して前記端末部の挿入方向に垂直な方向の外側に張り出した張出部とを有する回転電機。
前記筒状部は、前記絶縁チューブの一端側に設けられていると共に、前記コイル給電端子側に位置し、
前記溝部及び前記張出部は、前記絶縁チューブの他端側に設けられていると共に、前記ハウジング側に位置している請求項１記載の回転電機。
前記張出部は、前記溝部から前記筒状部に対して前記端末部の挿入方向に垂直な方向の両外側に張り出している請求項１または２記載の回転電機。
前記筒状部は、接着テープにより前記コイル給電端子に固定されている請求項１〜３の何れか一項記載の回転電機。
前記端末部及び前記コイル給電端子の数は、３つであり、
前記３つの端末部は、前記ステータコアの軸方向に垂直な方向に配列された状態で前記端子台に取り付けられており、
前記絶縁チューブは、前記３つの端末部のうち両端に位置する２つの端末部に装着されており、
前記張出部は、前記溝部から前記筒状部に対して前記端末部の挿入方向に垂直な方向の外側に前記２つの端末部の間に配置された端末部まで張り出している請求項１〜４の何れか一項記載の回転電機。