JP4603590B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本発明は回転電機に関するものであり、特に、巻線の複数の引き出し線が外部接続用の複数のリード線にそれぞれ接続される回転電機に関するものである。

特開２００２−３５９９４４号公報には、固定子コアと該固定子コアに巻装される一相以上の巻線と、固定子コアに装着される絶縁樹脂製のスロットインシュレータと、巻線の２本以上の引き出し線がそれぞれ接続される外部接続用の２本以上のリード線を保持させるためのリード線保持構造部とを具備した回転電機が示されている。この回転電機では、リード線保持構造部は、リード線の端部を所定の間隔をあけて並べた状態で保持する合成樹脂製のリード線ホルダと、スロットインシュレータに一体に形成されてリード線ホルダが取り付けられるホルダ取付部とを備えている。ホルダ取付部は、回転軸の軸線方向と直交する方向に固定子コアから突出するように形成されており、内部には、リード線ホルダが嵌合される凹部が形成されている。
特開２００２−３５９９４４号公報

従来の回転電機では、ホルダ取付部及びリード線ホルダが固定子コアから突出するように形成されているため、回転電機の占有体積が増え、回転電機が配置される電気機器のスペースを有効に利用することができなかった。

また、巻線の２本以上の引き出し線を外部接続用の２本以上のリード線にそれぞれ直接接続することも考えられる。しかしながら、このようにすると、それぞれの接続部の絶縁を図る手段を新たに講じなければならない。

本発明の目的は、回転電機の占有体積の増加を抑えて、回転電機が配置される電気機器のスペースを有効に利用できる回転電機を提供することにある。

本発明の他の目的は、巻線の２本以上の引き出し線と外部接続用の２本以上のリード線とのそれぞれの接続部の絶縁を容易に行うことができる回転電機を提供することにある。

本願発明が改良の対象とする回転電機は、環状のヨークの内周部に周方向に間隔をあけて複数の磁極部が設けられた固定子コアと、固定子コアの複数の磁極部に巻装される一相以上の巻線と、固定子コアと巻線との間を電気的に絶縁するために固定子コアに装着される絶縁樹脂製のスロットインシュレータと、固定子コア内に配置された回転子の回転軸を回転自在に支持するために回転軸の軸線方向の両側に位置するヨークの両端面に対して取り付けられた一対のエンドブラケットと、スロットインシュレータに対して一相以上の巻線の２本以上の引き出し線がそれぞれ接続される外部接続用の２本以上のリード線を保持させるためのリード線保持構造部とを具備している。そして、リード線保持構造部が、２本以上のリード線の芯線の一端を露出させた状態で且つ２本以上のリード線の端部を所定の間隔をあけて並べた状態で保持する合成樹脂製のリード線ホルダと、スロットインシュレータに一体に形成されてリード線ホルダが取り付けられるホルダ取付部とから構成されている。本発明では、ホルダ取付部は、ヨークの一方の端面上に全体又は主要部分が位置するように構成されている。また、リード線ホルダは、２本以上のリード線の芯線にそれぞれ対応する引き出し線が接続されて構成される複数の接続部を相互に接触しないように所定の間隔あけて並べて配置された接続部保持部を備えている。そして、リード線ホルダは、ホルダ取付部に取り付けられた状態では、一部の巻線の上とホルダ取付部の上に接続部保持部が位置するように構成されている。また、ヨークの一方の端面と対向する一方のエンドブラケットには、軸線方向の両側に向かって開口し且つ回転軸の径方向外側に向かって開口する凹部が形成されている。そして、ヨークの一方の端面に対して一方のエンドブラケットが取り付けられた状態で、凹部内にホルダ取付部及びリード線ホルダが収容されている。

本発明のように、一方のエンドブラケットに形成した凹部内にホルダ取付部及びリード線ホルダを収容すれば、ホルダ取付部及びリード線ホルダが、回転軸の軸線方向と直交する方向に固定子コアから突出しないように、または突出する寸法を小さくすることができる。そのため、回転電機の占有体積を小さくして、回転電機が配置される電気機器のスペースを有効に利用することができる。

また、本発明では、リード線ホルダの接続部保持部において、２本以上のリード線の芯線にそれぞれ対応する引き出し線が接続されて構成される複数の接続部が相互に接触しないように所定の間隔あけて並べて配置されるので、それぞれの接続部の絶縁を図る手段を新たに講じる必要がなく、各接続部の絶縁を容易に行うことができる。

接続部保持部は、例えば、板形状の本体部と、本体部の一方の面から突出する１以上の絶縁用壁部半部と、本体部の他方の面から突出する複数のリード線挟持用壁部とを有するように構成することができる。そして、本体部には、本体部を厚み方向に貫通する２以上の芯線貫通孔を形成することができる。この場合、２以上の芯線貫通孔は、２本以上のリード線の芯線の一端がリード線挟持用壁部が位置する方向からそれぞれ挿入されるように並んで配置する。また、複数のリード線挟持用壁部は、芯線の一端が２以上の芯線貫通孔に挿入された状態で、複数のリード線挟持用壁部側に位置する部分が折り曲げられた２本以上のリード線を隣接する２つのリード線挟持用壁部の間にそれぞれ挟むように配置する。そして、１以上の絶縁用壁部半部は、芯線の一端にそれぞれ対応する引き出し線が接続されて構成される複数の接続部が前記本体部に添って折り曲げられた状態で、隣接する２つの接続部の間に絶縁用壁部半部が位置するように配置する。このようにすれば、２本以上のリード線の芯線の一端を芯線貫通孔にリード線挟持用壁部が位置する方向からそれぞれ挿入し、リード線を折り曲げて複数のリード線挟持用壁部の隣接する２つのリード線挟持用壁部の間にそれぞれ挟み、芯線の一端にそれぞれ対応する引き出し線が接続されて構成される複数の接続部の隣接する２つの接続部の間に絶縁用壁部半部が位置するように、接続部を本体部に添って折り曲げて、２本以上のリード線を接続部保持部に保持することができる。そのため、２本以上のリード線を接続部保持部に単純な作業で保持することができ、複数の接続部の絶縁を図ることができる。

一方のエンドブラケットの凹部には、リード線ホルダの接続部保持部を覆うように、絶縁材料から形成されたブッシュを嵌合させるのが好ましい。このようにすれば、ブッシュにより、複数の接続部と回転電気の外部との絶縁を図ることができる。また、ブッシュの形状を一方のエンドブラケットの輪郭形状に合わせることにより、一方のエンドブラケットの外面を平坦にできる。

前記ブッシュの前記接続部保持部と対向する側の対向面には、接続部保持部側に突出する１以上の絶縁用壁部半部を形成することができる。そして、一方のエンドブラケットの凹部にブッシュが嵌合されている状態で、接続部保持部の１以上の絶縁用壁部半部とブッシュの１以上の絶縁用壁部半部とを接合して、複数の接続部の絶縁を図る絶縁用壁部を形成することができる。このようにすれば、一方のエンドブラケットの凹部にブッシュを嵌合するだけで、複数の接続部の絶縁を確実に図ることができる。また、リード線ホルダの接続部保持部とブッシュとの合わせ目をしっかりと接合することができる。

リード線ホルダ及びブッシュは、固定子コアから回転軸の軸線方向と直交する方向に突出しない形状及び寸法を有しているのが好ましい。このようにすれば、リード線ホルダ及びブッシュが固定子コアから突出しないため、回転電機が配置される電気機器のスペースを一層有効に利用することができる。

本発明によれば、一方のエンドブラケットに形成した凹部内にホルダ取付部及びリード線ホルダを収容するので、ホルダ取付部及びリード線ホルダが、回転軸の軸線方向と直交する方向に固定子コアから突出しないようにすること、または突出する寸法を小さくすることができる。そのため、回転電機の占有体積を小さくして、回転電機が配置される電気機器のスペースを有効に利用することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形体の一例を詳細に説明する。図１（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の一実施の形態の回転電機の正面図及び平面図である。また図２（Ａ）及び（Ｂ）は、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示す回転電機のリード線が接続された固定子の正面図及び平面図である。即ち、図２（Ａ）及び（Ｂ）は、図１（Ａ）及び（Ｂ）から回転子３及び一対のエンドブラケット５，６を除いた状態をそれぞれ示している。図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本例の回転電機は、固定子１と固定子１内に一部が配置されて回転する回転子３と一対のエンドブラケット５，６とを有している。固定子１は、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、固定子コア７と一相以上（本例では２相）の８個の巻線９とを有している。固定子コア７は、環状のヨーク１１の内周部に周方向に間隔をあけて８個の磁極部１３が設けられた構造を有している。この固定子コア７は、回転子３の回転軸３ａの軸線方向に同形状の複数の鋼板が積層されて構成されている。固定子コア７の８個の磁極部１３には、巻線９がそれぞれ巻装されている。そして、絶縁樹脂製のスロットインシュレータ１５が、固定子コア７と巻線９との間を電気的に絶縁するために固定子コア７に装着されている。スロットインシュレータ１５は、固定子コア７に軸線方向の両側から嵌合される一対のインシュレータ分割体１７，１９によって構成されている。

図３（Ａ）〜（Ｃ）は、一対のインシュレータ分割体１７，１９の内、図２（Ａ）において上方に位置する一方のインシュレータ分割体１７の平面図、裏面図及び正面図の一部である。各図に示すように、インシュレータ分割体１７は、合成樹脂からなり、ヨーク１１の内周面を覆うベース部２１と、磁極部１３の磁極面を除く部分の表面を覆う８個のボビン部２３と、ホルダ取付部２５とを一体に有している。

ホルダ取付部２５は、固定子コア７のヨーク１１の一方の端面上にほぼ全体が位置するように、ベース部２１の一部から外側に突出して形成されている。ホルダ取付部２５には、厚み方向に貫通して長手方向両側に開口する一対の被嵌合溝２５ａと、厚み方向に貫通して長手方向と直交する方向に開口する６個のリード線通過孔２５ｂとが形成されている。そして、ホルダ取付部２５には、後述するように、リード線ホルダ２７が取り付けられている。

一対のインシュレータ分割体１７，１９の内、図２（Ａ）において下方に位置する他方のインシュレータ分割体１９は、ホルダ取付部２５を具備していない点を除いて、一方のインシュレータ分割体１７と基本的に同じ構造を有している。

図４（Ａ）〜（Ｃ）は、ホルダ取付部２５に取り付けられるリード線ホルダ２７の正面図、平面図及び右側面図であり、図５（Ａ）及び（Ｂ）は、外部接続用の６本のリード線２９を保持したリード線ホルダ２７のホルダ取付部２５に保持される前の正面図及び平面図である。各図に示すように、リード線ホルダ２７は、接続部保持部２７ａと一対の嵌合部２７ｂとを一体に有しており、合成樹脂により形成されている。接続部保持部２７ａは、矩形に近い輪郭の板形状の本体部２７ｃと、本体部２７ｃの一方の面から突出する５個の絶縁用壁部半部２７ｄと、本体部２７ｃの他方の面から突出する５個のリード線挟持用壁部２７ｅとを有しており、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、外部接続用のリード線２９を保持している。本体部２７ｃの長手方向と直交する方向の一方の縁部には、本体部２７ｃを厚み方向に貫通する６個の芯線貫通孔２７ｆが並んで形成されている。芯線貫通孔２７ｆは、リード線２９の芯線２９ａの径寸法をわずかに上回る径寸法を有している。本体部２７ｃの長手方向と直交する方向の他方の縁部には、本体部２７ｃを厚み方向に貫通して長手方向と直交する方向に開口する６個の凹部２７ｇが形成されている。５個の絶縁用壁部半部２７ｄは、６個の凹部２７ｇの隣接する２つの凹部２７ｇの間に形成されている。５個のリード線挟持用壁部２７ｅは、前述の本体部２７ｃの一方の縁部において並んで形成されている。一対の嵌合部２７ｂは、本体部２７ｃの一方の面から突出するように、本体部２７ｃの長手方向両端部に形成されており、本体部２７ｃの長手方向と直交する方向に延びる延伸部２７ｈと、延伸部２７ｈの端部に設けられて一対の嵌合部２７ｂが相互に対向する方向に突出する突出部２７ｉとを有すフック形状を有している。一対の嵌合部２７ｂがホルダ取付部２５の一対の被嵌合溝２５ａに弾発的に嵌合することにより、外部接続用のリード線２９を保持したリード線ホルダ２７は、ホルダ取付部２５に取り付けられることになる。これらのホルダ取付部２５及びリード線ホルダ２７は、ヨーク１１の一方の端面に対して後述する一方のエンドブラケット５が取り付けられた状態で、エンドブラケット５の凹部５ｃ内に収容されることになる。そして、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、リード線ホルダ２７がホルダ取付部２５に取り付けられた状態で、巻線９の引き出し線１０が外部接続用のリード線２９に接続されている（図６参照）。なお、本例では、リード線ホルダ２７とホルダ取付部２５とによりリード線保持構造部が構成されている。

本例では、以下のようにして、巻線９の引き出し線１０を外部接続用のリード線２９に接続した。まず、６本のリード線２９の被覆部の一端を剥いて芯線２９ａの一端をそれぞれ露出させた。次に６本のリード線２９の芯線２９ａをリード線ホルダ２７の６個の芯線貫通孔２７ｆにリード線挟持用壁部２７ｅが位置する方向からそれぞれ挿入した。そして、６本のリード線２９を折り曲げて、５個のリード線挟持用壁部２７ｅの隣接する２つのリード線挟持用壁部２７ｅの間にそれぞれ挟んだ。これにより、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、外部接続用の６本のリード線２９をリード線ホルダ２７に保持させた。次に、図６に示すように、一対の嵌合部２７ｂをホルダ取付部２５の一対の被嵌合溝２５ａに弾発的に嵌合して、リード線ホルダ２７をホルダ取付部２５に取り付けた。このとき、図３（Ａ）に示すホルダ取付部２５の６個のリード線通過孔２５ｂ内に６本のリード線２９の一部が配置される。次に、巻線９の引き出し線１０を６本のリード線２９の芯線２９ａに巻き付けてから引き出し線１０を芯線２９ａに半田付けした。本例では、巻線９の個数に対応して引き出し線１０が８本あるため、６本のリード線２９の芯線２９ａの内、両端部に位置する２本の芯線２９ａに２本の引き出し線１０をそれぞれ巻き付け、残りの４本のリード線２９の芯線２９ａに１本の引き出し線１０をそれぞれ巻き付けて半田付けした。本例では、芯線２９ａの引き出し線１０が接続された部分により、接続部３０が構成されている。次に、６個の接続部３０の隣接する２つの接続部の間に絶縁用壁部半部２７ｄが位置するように、接続部３０を本体部２７ｃに添わせて巻線９側（図６の矢印Ａに示す方向）に折り曲げた。これにより、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、巻線９の引き出し線１０を外部接続用の６本のリード線２９にそれぞれ接続する作業を完了した。

図１（Ａ）に示すように、一対のエンドブラケット５，６は、それぞれアルミダイキャストからなり、固定子コア７内に配置された回転子３の回転軸３ａを回転自在に支持するために、回転軸３ａの軸線方向の両側に位置するヨーク１１の両端面に対して取り付けられている。図７（Ａ）及び（Ｂ）は、一対のエンドブラケット５，６の内、図１（Ａ）において上方に位置する一方のエンドブラケット５の正面図及び平面図である。エンドブラケット５は、直方体に近い輪郭形状を有しており、厚み方向に貫通する４つの螺子貫通孔５ａと回転軸貫通孔５ｂとを有している。４つの螺子貫通孔５ａは、エンドブラケット５の四隅に形成されている。エンドブラケット５は、螺子貫通孔５ａを貫通する螺子３１により固定子コア７のヨーク１１に取り付けられている（図１（Ｂ）参照）。回転軸貫通孔５ｂの内壁周囲には、図示しない軸受けが配置されている。この軸受けにより、回転軸３ａは、エンドブラケット５に回転自在に支持されている。エンドブラケット５には、回転軸３ａの軸線方向の両側に向かって開口し且つ回転軸３ａの径方向外側に向かって開口する凹部５ｃが形成されている。凹部５ｃは、ヨーク１１の一方の端面に対してエンドブラケット５が取り付けられた状態で、凹部５ｃ内にホルダ取付部２５及びリード線ホルダ２７が収容できる寸法及び形状を有している。また、図１（Ｂ）に示すように、凹部５ｃには、リード線ホルダ２７の接続部保持部２７ｃを覆うように、ブッシュ３３が嵌合されている。

図８（Ａ）及び（Ｂ）は、ブッシュ３３の正面図及び平面図である。ブッシュ３３は、合成樹脂により形成されており、ブッシュ本体３３ａと２つの嵌合用リブ３３ｂと２つの嵌合用突起３３ｃとを有している。ブッシュ３３がエンドブラケット５の凹部５ｃに嵌合されると、２つの嵌合用リブ３３ｂと２つの嵌合用突起３３ｃとが、エンドブラケット５と固定子１との間の空隙に嵌合されて、エンドブラケット５からのブッシュ３３の抜け止めが図られる。ブッシュ本体３３ａは、凹部５ｃとほぼ同じ形状及び寸法を有しており、リード線ホルダ２７の接続部保持部２７ａと対向する側の対向面には、接続部保持部２７ａ側に突出する５個の絶縁用壁部半部３３ｄが形成されている。５個の絶縁用壁部半部３３ｄは、一方のエンドブラケット５の凹部５ｃにブッシュ３３が嵌合されている状態で、接続部保持部２７ａの５個の絶縁用壁部半部２７ｄと接合して、６個の接続部３０の相互の絶縁を図る絶縁用壁部を形成する。前述したリード線ホルダ２７及びブッシュ３３は、固定子コア７から回転軸３ａの軸線方向と直交する方向に突出しない形状及び寸法を有している。

一対のエンドブラケット５，６の内、図１（Ａ）において下方に位置する他方のエンドブラケット６は、凹部５ｃが形成されていない点を除いて、一方のエンドブラケット５と基本的に同じ構造を有している。

本例の回転電機によれば、一方のエンドブラケット５の凹部５ｃ内にホルダ取付部２５及びリード線ホルダ２７が収容され、リード線ホルダ２７及びブッシュ３３は、固定子コア７から回転軸３ａの軸線方向と直交する方向に突出しない形状及び寸法を有している。そのため、回転電機の占有体積を小さくして、回転電機が配置される電気機器のスペースを有効に利用することができる。

（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の一実施の形態の回転電機の正面図及び平面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示す回転電機のリード線が接続された固定子の正面図及び平面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、図１に示す回転電機に用いる一対のインシュレータ分割体の一方のインシュレータ分割体の平面図、裏面図及び正面図の一部である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、図１に示す回転電機に用いるリード線ホルダの正面図、平面図及び右側面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、図１に示す回転電機に用いる外部接続用の６本のリード線を保持したリード線ホルダのホルダ取付部に保持される前の正面図及び平面図である。 図１に示す回転電機において、巻線の引き出し線を外部接続用のリード線に接続する態様を説明するために用いる図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、図１に示す回転電機に用いる一対のエンドブラケットの一方のエンドブラケットの正面図及び平面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、図１に示す回転電機に用いるブッシュの正面図及び平面図である。

符号の説明

１ 固定子
３ 回転子
５，６ エンドブラケット
５ｃ 凹部
７ 固定子コア
９ 巻線
１５ スロットインシュレータ
１７，１９ インシュレータ分割体
２５ ホルダ取付部
２７ リード線ホルダ
２７ａ 接続部保持部
２７ｃ 本体部
２７ｄ 絶縁用壁部半部
２７ｅ リード線挟持用壁部
２７ｆ 芯線貫通孔
２９ リード線
２９ａ 芯線
３０ 接続部
３３ ブッシュ
３３ｄ 絶縁用壁部半部

Claims (1)

1. 環状のヨークの内周部に周方向に間隔をあけて複数の磁極部が設けられた固定子コアと、
   前記固定子コアの複数の磁極部に巻装される一相以上の巻線と、
   前記固定子コアと巻線との間を電気的に絶縁するために前記固定子コアに装着される絶縁樹脂製のスロットインシュレータと、
   前記固定子コア内に配置された回転子の回転軸を回転自在に支持するために、前記回転軸の軸線方向の両側に位置する前記ヨークの両端面に対して取り付けられた一対のエンドブラケットと、
   前記スロットインシュレータに対して、前記一相以上の巻線の２本以上の引き出し線がそれぞれ接続される外部接続用の２本以上のリード線を保持させるためのリード線保持構造部とを具備し、
   前記リード線保持構造部が、前記２本以上のリード線の芯線の一端を露出させた状態で且つ前記２本以上のリード線の端部を所定の間隔をあけて並べた状態で保持する合成樹脂製のリード線ホルダと、前記スロットインシュレータに一体に形成されて前記リード線ホルダが取り付けられるホルダ取付部とからなる回転電機であって、
   前記ホルダ取付部は、前記ヨークの一方の端面上に全体又は主要部分が位置するように構成されており、
   前記リード線ホルダは、前記２本以上のリード線の前記芯線にそれぞれ対応する前記引き出し線が接続されて構成される複数の接続部を相互に接触しないように所定の間隔あけて並べて配置された接続部保持部を備えており、
   前記リード線ホルダは、前記ホルダ取付部に取り付けられた状態では、一部の前記巻線の上と前記ホルダ取付部の上に前記接続部保持部が位置するように構成されており、
   前記ヨークの前記一方の端面と対向する一方の前記エンドブラケットには、前記軸線方向の両側に向かって開口し且つ前記回転軸の径方向外側に向かって開口する凹部が形成されており、
   前記ヨークの前記一方の端面に対して前記一方のエンドブラケットが取り付けられた状態で、前記凹部内に前記ホルダ取付部及び前記リード線ホルダが収容されており、
   前記接続部保持部は、板形状の本体部と、前記本体部の一方の面から突出する１以上の絶縁用壁部半部とを有しており、
   前記凹部には、前記リード線ホルダの前記接続部保持部を覆うように、絶縁材料から形成されたブッシュが嵌合されており、
   前記ブッシュの前記接続部保持部と対向する側の対向面には、前記接続部保持部側に突出する１以上の絶縁用壁部半部が形成されており、
   前記一方のエンドブラケットの前記凹部に前記ブッシュが嵌合されている状態で、前記接続部保持部の前記１以上の絶縁用壁部半部と前記ブッシュの前記１以上の絶縁用壁部半部とが接合して、前記複数の接続部の絶縁を図る絶縁用壁部が形成されており、
   前記リード線ホルダ及び前記ブッシュは、前記固定子コアから前記回転軸の軸線方向と直交する方向に突出しない形状及び寸法を有していることを特徴とする回転電機。

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