JP4703125B2 - 回転電機の中性点端子装置 - Google Patents

Description

本発明は、多相巻線の中性点端子の絶縁性を高めるよう構成した回転電機の中性点端子装置に関する。

昨今では、自動車、ロボット等を初めとする様々な輸送機械、工作機器等において、回転電機の小形化は広くニーズがある。例えば、電気自動車（ハイブリッドカー等も含む）等に使用される３相巻線（いわゆる、多相巻線）を有する回転電機（電動機）等においては、車両自体が小形化されることに伴い、回転電機を配設できる車内のキャパシティも減少してしまっているため、その小形化は必然的に避けて通れない問題となっている。

そして、前述のような回転電機は、一般的に固定子及び回転子にて構成されており、固定子はマグネットワイヤを固定子鉄心に３相に巻回されて構成され、その３相巻線の中性点線は一点で結合されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３４８７８０号公報

従来より、図１０に示すように、３相巻線１０６（図１１参照）の中性点線１００は、その先端部１０１に金属スリーブ１０２が圧着されて中性点端子１０３とされ、更にこの中性点端子１０３に開口部１０４ａを有する絶縁キャップ１０４を被せることにより中性点端子装置１０５として形成されている。
ところで、上記のような回転電機においては、小形化のニーズに対応するためには、３相巻線１０６の巻線端部いわゆるコイルエンド部を小形化し、以って全体を小形化するという方法が非常に有効である。そこで、通常は、図１１に示すように、３相巻線１０６のコイルエンド部１０７の谷間に、前述のように構成された中性点線端子装置１０５を没入させ、この状態でコイルエンド部１０７を固定子鉄心１０８の外周方向へ拡開し、更に軸方向に押圧し、その後この部分を樹脂（ワニス）等で硬化させて、以って前記中性点端子装置１０５とコイルエンド部１０７とを一体成形することにより小形化を図っている。

ここで、中性点端子１０３は、前述のように中性点線１００の先端部１０１に円筒状の金属スリーブ１０２を圧着して構成されたものであるが、前記先端部１０１は切断端１０１ａであり、その形状は鋭利なものとなっている。しかし、製作上、中性点端子１０３は先端部１０１の切断端１０１ａが金属スリーブ１０２から若干突出して構成（図１０参照）されており、一方、中性点端子装置１０５は、上記のような切断端１０１ａが金属スリーブ１０２から若干突出した状態の中性点端子１０３に絶縁キャップ１０４が被せられて構成されているものである。

従って、回転電機の小形化を図るために、上述のように、中性点端子装置１０５をコイルエンド部１０７の谷間に没入させた状態で、このコイルエンド部１０７を固定子鉄心１０８の外周方向へ拡開したり、軸方向へ押圧したりすると、この力が、いわゆる外力が前記中性点端子装置１０５にも加わってしまい、これにより前記中性点線１００の先端部１０１の切断端１０１ａが絶縁キャップ１０４を突き破ってしまうと共に、最悪な場合、前記切断端１０１ａが巻線１０６表面のエナメル層をも削ってしまい、これにより中性点線１００と巻線１０６が短絡する事態が起こり得た。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、回転電機の小形化を図る際に、コイルエンド部に対して外力が加わったとしても、中性点線と巻線とが短絡する事態の発生を防止できる回転電機の中性点端子装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の中性点端子装置は、回転電機の多相巻線における中性点線の先端部に対し当該先端部が非突出状態となるように被せられ、電極により通電加熱圧着されて中性点端子を構成する金属スリーブと、この金属スリーブに被せられ、絶縁紙をロール状に複数回巻した円筒状をなしてその一方の端部が溶着或いは接着により閉じられるように構成されたキャップとを具備し、前記中性点端子及びキャップは、前記回転電機の固定子鉄心の外周方向に拡開されるコイルエンド部に没入されて、当該コイルエンド部とともに一体成形されることを特徴とする（請求項１の発明）。
この構成によれば、この中性点線（の切断端）が絶縁キャップを突き破ることが防止できるので、中性点端子の絶縁性を向上させることができる。そして、金属スリーブの電極による通電加熱圧着時に、中性点線のエナメル層が溶解して除去されて、その銅芯同士及び銅芯と金属スリーブとが接合される。

また、本発明の中性点端子装置は、キャップを複数個重ねて被せたことを特徴とする（請求項２の発明）。
このような構成によれば、中性点端子の絶縁性を一層向上させることができる。

また、本発明の中性点端子装置は、金属スリーブは、一端部にドーム部を有する有底円筒状に形成され、そのドーム部に孔を有することを特徴とする（請求項３発明）。
上記構成の場合、属スリーブの通電加熱圧着時にエナメル層が溶解して発生する煙（ガスや煤）は、金属スリーブ外に排出することができる。

以上のように、本発明の中性点端子装置によれば、回転電機の小形化を図る際に、仮にコイルエンド部に対して外力が加わったとしても、中性点線と巻線とが短絡する事態の発生を防止できるという優れた効果を得ることができる。

以下、本発明の第１の実施例を図１〜図３を参照して説明する。
図１（ａ）に示すように、中性点端子１は、３相巻線２（図３参照）の中性点線３の先端部４を、当該先端部４が非突出状態となるように円筒状の金属スリーブ５内に挿入して、その金属スリーブ５を圧着することにより、前記中性点線３を束ねて構成されるものである。この金属スリーブ５を中性点線３へ圧着（接続）するには、以下のような方法によって行う。

図２に示すように、まず上電極６及び下電極７のうちの下電極７を基台８に設置し、その下電極７上に中性点線３の先端部４を配置し当該中性点線３を固定治具９にて固定する。そして、この状態で、前記中性点線３の先端部４を切断し当該先端部４の切断端４ａから前記固定治具９までの長さを一定のものとする。その後、先端部４に右方（図２においても右方）から金属スリーブ５を挿入する。このとき、金属スリーブ５の端面は位置決め治具１０に当接しており、これによりこの金属スリーブ５は前記先端部４（の切断端４ａ）が当該金属スリーブ５から非突出状態となるよう位置決めされる。

次に、前記上電極６及び下電極７にて前記金属スリーブ５を挟み込むことにより圧力を加え、同時にこれに通電（例えば、１２ｋＡ程度の電流を流す）し、抵抗発熱（６００℃前後となるよう調整する）にて加熱する。これにより、中性点線３を構成するマグネットワイヤ表面のエナメル層が溶解し除去され、更にマグネットワイヤの銅芯同士及びマグネットワイヤの銅芯と金属スリーブ５とが夫々接合し、金属スリーブ５が中性点線３に対して、前記先端部４が非突出状態となるように圧着（いわゆるカシメ方法による圧着）される。このように、中性点端子１は形成される。

また、前記圧着時には、前記エナメル層が溶解することにより若干の煙（ガスや煤）が発生するものであるが、この煙は金属スリーブ５の一端部（位置決め治具１０と当接している方の端部）から、更には位置決め治具１０に形成された煙排出孔１０ａから外部へと排出されるものである。
ところで、上記のように構成された中性点端子１には、図１（ｂ）に示すように、絶縁キャップ（絶縁性を有するキャップ）１１が被せられている。この絶縁キャップ１１は、絶縁紙をロール状に複数回巻して円筒状とし、一方の端部は溶着（或いは接着）によって閉じられ、他方の端部は開口部１１ａを有するように構成されており、この開口部１０ａに対して前記中性点端子１が挿入され、以って中性点端子装置１２が構成されている。

このように形成された中性点端子装置１２は、図３に示すように、回転電機１３の固定子１４における、前述の３相巻線２のコイルエンド部１５の谷間に没入するように配設される。
以上のように構成された上記第１の実施例によれば、中性点端子装置１２においては、中性点線３の先端部４（の切断端４ａ）が金属スリーブ５から非突出状態となるように構成した。このため、コイルエンド部１５に外力が加わっても、先端部４の鋭利な切断端４ａが、絶縁キャップ１１を突き破ったり或いは（３相）巻線２のエナメル層を削ることがなく、中性点線３と（３相）巻線１２の銅芯とが互いが接触し短絡する事態の発生を防止することができ、結果的に中性点端子１の絶縁性を向上させることができる。

また、中性点線３の先端部４が金属スリーブ５から非突出状態となるように、固定治具９及び位置決め治具１０を用いて、金属スリーブ５に対する先端部４（の切断端４ａ）の位置決めを行った。このため、複数の中性点端子１を形成する場合であっても、これら全てを正確に、且つ簡単に同品質のものとすることができる。
次に、本発明の第２の実施例を図４を参照して説明する。なお、上記第１の実施例と同様な箇所には同符号を付し、その詳細な説明は省略する。

中性点端子２０において、中性点線３の先端部４は、金属スリーブ５から突出状態となっている。しかし、この中性点端子２０には、絶縁キャップ１１、そしてこの絶縁キャップ１１より一回り大きく、開口部２１ａを有する絶縁キャップ２１が夫々被せられ、以って絶縁キャップが２個（複数個）重ねられ中性点端子装置２２が構成されている。
従って、先端部４の切断端４ａによって、仮に絶縁キャップ１１が破られても、まだ絶縁キャップ２１にて中性点端子２０の絶縁性を維持できるので、絶縁キャップ１１が破れることが、短絡へと直結してしまうという事態が防止でき、結果的に中性点端子２０の絶縁性を向上させることができる。

また、本発明の第３の実施例を示す図５のように、中性点端子２０に、内部に絶縁物２３を収容した絶縁キャップ１１を被せて中性点端子装置２４を構成してもよい。この場合、先端部４の切断端４ａは、絶縁キャップ１１の底部に直接当らず、絶縁物２３に当るため前記絶縁キャップ１１を破り難くなり、結果的に中性点端子２０の絶縁性を向上させることができる。

更に、本発明の第４の実施例を示す図６のように、中性点端子２０の金属スリーブ５の外周に絶縁テープ（絶縁性を有するテープ）２５を巻回して中性点端子２６を構成し、以って中性点端子装置２７としてもよい。この場合、中性点端子２６の絶縁性を一層向上させることができる。
次に、本発明の第５の実施例を図７を参照して説明する。なお、上記第１ないし第４の実施例と同様な箇所には同符号を付し、その詳細な説明は省略する。

中性点端子３０は、金属スリーブ５の代わりに、一端部にドーム部３１を有する有底円筒状の金属スリーブ３２が用いられている。なお、図７（ａ）において、金属スリーブ３２は断面にて示している。このような金属スリーブ３２において、中性点線３に対する圧着の際に発生する煙（ガスや煤）は、前記ドーム部３１に形成された孔３１ａ（図７（ａ）に図示）から排出されるものである。このように形成された中性点端子３０には、図７（ｂ）に示すように、絶縁キャップ１１が被せられ、以って中性点端子装置３３が形成される。

上記のように構成された第５の実施例によれば、前記第１の実施例と同様の効果を得ることができる。
また、本発明の第６の実施例を示す図８のように、中性点端子３０に、絶縁キャップ１１、そしてこの絶縁キャップ１１より一回り大きく、開口部２１ａを有する絶縁キャップ２１が夫々被せて、中性点端子装置３４を構成してもよい。この場合、上記第２の実施例と同様の効果を得ることができる。

更に、本発明の第７の実施例を示す図９のように、中性点端子３０の金属スリーブ３２の外周に絶縁テープ（絶縁性を有するテープ）２５を巻回して中性点端子３５を構成し、以って中性点端子装置３６としてもよい。この場合、上記第４の実施例と同様の効果を得ることができる。

本発明の第１の実施例を示すもので、（ａ）は中性点端子の側面図、（ｂ）は中性点端子及び絶縁キャップの側面図 中性点線に金属スリーブを圧着する装置の縦断側面図 回転電機におけるコイルエンド部付近の破断斜視図 本発明の第２の実施例を示す図１（ｂ）相当図 本発明の第３の実施例を示す図１（ｂ）相当図 本発明の第４の実施例を示す図１（ｂ）相当図 本発明の第５の実施例を示すもので、（ａ）は中性点端子の縦断側面図、（ｂ）は図１（ｂ）相当図 本発明の第６の実施例を示す図１（ｂ）相当図 本発明の第７の実施例を示す図１（ｂ）相当図 従来例を示す図１（ｂ）相当図 図３相当図

符号の説明

図面中、１は中性点端子、２は３相巻線（多相巻線）、３は中性点線、４は先端部、５は金属スリーブ、１１は絶縁キャップ（絶縁性を有するキャップ）、１２は中性点端子装置、１３は回転電機、１４は固定子、２０は中性点端子、２１は絶縁キャップ（絶縁性を有するキャップ）、２２は中性点端子装置、２３は絶縁物、２４は中性点端子装置、２５は絶縁テープ（絶縁性を有するテープ）、２６は中性点端子、２７は中性点端子装置、３０は中性点端子、３２は金属スリーブ、３３は中性点端子装置、３４は中性点端子装置、３５は中性点端子である。

Claims (3)

1. 回転電機の多相巻線における中性点線の先端部に対し当該先端部が非突出状態となるように被せられ、電極により通電加熱圧着されて中性点端子を構成する金属スリーブと、
   この金属スリーブに被せられ、絶縁紙をロール状に複数回巻した円筒状をなしてその一方の端部が溶着或いは接着により閉じられるように構成されたキャップとを具備し、
   前記中性点端子及びキャップは、前記回転電機の固定子鉄心の外周方向に拡開されるコイルエンド部に没入されて、当該コイルエンド部とともに一体成形されることを特徴とする回転電機の中性点端子装置。
2. キャップは、複数個重ねて被せたことを特徴とする請求項１記載の回転電機の中性点端子装置。
3. 金属スリーブは、一端部にドーム部を有する有底円筒状に形成され、そのドーム部に孔を有することを特徴とする請求項１又は２記載の回転電機の中性点端子装置。

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