JP4709048B2

JP4709048B2 - 回転電機

Info

Publication number: JP4709048B2
Application number: JP2006090888A
Authority: JP
Inventors: 孝吉岡; 康樹木村; 信秀高島; 昭夫松井; 勝巳速水
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2026-03-29
Also published as: JP2007267535A

Description

この発明は、回転電機の構造に係り、電機子コイルの引き出し線が樹脂封止時に移動することを抑制するための技術に関するものである。

従来の回転電機では、耐環境性、放熱性向上のため、電機子コイルおよびその結線部を樹脂封止する際、電機子コイルの引出し線が成形時の樹脂流動の圧力により所定の位置から移動し、樹脂表面から露出することを防止するため、以下の方法が採用されていた。

例えば、特許文献１では、固定子と固定子に回転自在に取付けられた回転子とを備える３相駆動ブラシレスモータにおいて、固定子に設けた固定子鉄心を覆う絶縁枠に固定子巻線を施すと共に、絶縁枠から導電性ピンを突出させ、固定子巻線の引き出し線を導電性ピンに巻き付け、さらに導電性ピンをモータ回路板の導電性ピン挿入孔に挿入し、回路ランド部と半田付けにより電気的接続をとっていた。

また、例えば、特許文献２では、スロットを有しないステータコアの内周面に、空心状のコイルを配設したスロットレスモータのステータにおいて、繊維体に樹脂または接着剤を塗布した伸縮自在な網目状で、かつ筒状に形成した保護層をコイルの内周面を覆うように挿入後、接着硬化させていた。

特開平５−２３６６９２号公報（請求項１、図１）特開２００２−１０１５９１号公報（請求項１、図１）

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、絶縁枠上に導電性ピンを突出させるスペースが必要であり、定格容量が数ワット程度の小形電動機においては、スペースの確保が困難となる。また、コイル線材として平角電線を採用した場合、導電性ピンに絡まりにくいという問題が生じる。

また、特許文献２に記載された技術では、繊維体を固定子内周に張り巡らせるための工程が複雑となり、また接着の硬化時間が必要となるなど、組み立てに必要な時間が長くなるという問題がある。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、導電性ピンを立てるスペースの確保が困難な数ワット程度の小形電動機や、平角電線を採用した回転電機においても、組み立て工程を複雑化させることなく、電機子コイル及び結線基板の樹脂封止時における電機子コイルの引き出し線の移動を抑制することができる回転電機を提供することを目的とする。

この発明による回転電機は、
略円筒形状の固定子コアに電機子コイルが配設された固定子と、
固定子に対して回転自在に配置された回転子と、
固定子の軸方向端部に配設され、電機子コイルの引き出し線をガイドするとともに固定子内周又は外周方向への移動を阻止するガイド部を有するリング形状の絶縁ガイド部材と、
絶縁ガイド部材によりガイドされた電機子コイルの引き出し線が接続される結線基板と、
電機子コイル及び結線基板の周囲に形成される封止樹脂とを備えた回転電機において、
絶縁ガイド部材はフック形状のガイド部を備え、ガイド部により形成されるガイド孔によって電機子コイルの引き出し線をガイドするように構成され、ガイド部は絶縁リング部材の周方向に開口する開口部を有することを特徴とするものである。
また、この発明による回転電機は、略円筒形状の固定子コアに電機子コイルが配設された固定子と、
固定子に対して回転自在に配置された回転子と、
固定子の軸方向端部に配設され、電機子コイルの引き出し線用に径方向に開口するガイド部を有するリング形状の絶縁ガイド部材と、
電機子コイルの引き出し線が接続される結線基板と、
電機子コイル及び結線基板の周囲に形成される封止樹脂とを備えた回転電機において、
ガイド部の開口部は固定子コア端部によって閉じられてガイド孔を形成し、ガイド孔によって電機子コイルの引き出し線をガイドするとともに、引き出し線の固定子内周又は外周方向への移動を阻止することをことを特徴とする回転電機。
特徴とするものである。

この発明の回転電機の絶縁ガイド部材はフック形状のガイド部を備え、ガイド部により形成されるガイド孔によって電機子コイルの引き出し線をガイドするように構成され、ガイド部は絶縁リング部材の周方向に開口する開口部を有することを特徴とするもので、電機子コイルおよび結線基板の周辺を樹脂封止する工程において、電機子コイルの引き出し線が樹脂流動の圧力により内周側又は外周側に移動することを阻止することができ、樹脂硬化後に固定子の表面に引き出し線が露出してしまうことを防止することができる。
また、この発明の回転電機のガイド部の開口部は固定子コア端部によって閉じられてガイド孔を形成し、ガイド孔によって電機子コイルの引き出し線をガイドするとともに、引き出し線の固定子内周又は外周方向への移動を阻止することをことを特徴とするものなので、電機子コイルおよび結線基板の周辺を樹脂封止する工程において、電機子コイルの引き出し線が樹脂流動の圧力により内周側又は外周側に移動することを阻止することができ、樹脂硬化後に固定子の表面に引き出し線が露出してしまうことを防止することができる。

また、導電性ピンを立てるスペースの確保が困難な数ワット程度の小形電動機や、平角電線を採用した回転電機においても、組み立て工程を複雑化させることなく、樹脂封止時における電機子コイルの引き出し線の移動を抑制することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による回転電機の構造を示す縦断面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図を示す。なお、図２において、図１の回転子２０は省略している。

本実施の形態の回転電機１００は、略円筒状の固定子コア１の内周側に電機子コイル３を有する固定子１０と、ロータシャフト６に取り付けられ外周面の周方向に所定間隔で配置された磁石７を有する回転子２０を備えている。また、回転電機１００はフレーム４及びブラケット５を備え、ロータシャフト６はフレーム４及びブラケット５に設けられた軸受８及び９により回転自在に支持されている。

電機子コイル３は、固定子コア１の内周面形状に沿うように円弧状に形成されている。本実施の形態（図１及び図２）に示す電機子コイル３は、空芯状（スロットレス）の構造であり、各々電機子コイル３の巻回中心部にはボビン３０が配置されている。また、固定子コア１と電機子コイル３との絶縁を確保するために、固定子コア１と電機子コイル３との間に絶縁シート２（例えばポリエステルフィルム製の両面テープ）が配設されている。さらに、電機子コイル３の絶縁性及び放熱性を高めるために、電機子コイル３及び後述する結線基板６０の周囲は、絶縁性及び放熱性の高いエポキシ系等の樹脂１５により封止成形されている。

本実施の形態では、固定子１０の軸方向端部に電機子コイル３の引き出し線（図示せず）をガイドする絶縁ガイド部材５０が設けられ、この絶縁ガイド部材５０に隣接して電機子コイル３の引き出し線が接続される結線基板６０が設けられている。

図３及び図４は本実施の形態による絶縁ガイド部材５０の正面図および斜視図を示したものである。

図３及び図４に示すように、本実施の形態の絶縁ガイド部材５０は、略円筒状の固定子コア１の形状に沿ったリング形状になっている。絶縁ガイド部材５０は、そのリング内周部にフック形状のガイド部５１を備えており、当該ガイド部５１により形成されるガイド孔５２によって電機子コイル３の引き出し線１４をガイドするように構成されている。また、絶縁ガイド部材５０のガイド部５１は、周方向に開口する開口部５３を有する。

図５は本実施の形態の絶縁ガイド部材５０を用いた場合の電機子コイルの引き出し線の結線基板への結線直前の状況を示す斜視図である。図５に示すように、フレーム４に固定子コア１及び電機子コイル３から構成される固定子１０を装着した後、電機子コイル３の引き出し線１４を絶縁ガイド部材５０のフック形状のガイド部５１先端付近の開口部５３よりガイド孔５２に導入する。そして、電機子コイル３の引き出し線１４の先端部分を、結線基板６０のランド部６１にはんだ付けする。その後、電機子コイル３及び結線基板６０の周囲を、絶縁性及び放熱性の高いエポキシ系等の樹脂１５により封止成形する。

以上のように、本実施の形態によれば、電機子コイル３の引き出し線１４をガイドするガイド部５１を有する絶縁ガイド部材５０を設けたので、下記の効果を奏する。すなわち、電機子コイル３および結線基板６０の周辺を樹脂封止する工程において、電機子コイル３の引き出し線１４が樹脂流動の圧力により内周側に押し出されようとするところを、電機子コイル３の引き出し線１４より内周側に存在するガイド部５１により、これを阻止することができ、樹脂硬化後に固定子１０の内周表面に引き出し線１４が露出してしまうことを抑制することができる。

次に、絶縁ガイド部材５０の周方向に開口する開口部５３の向きについて説明する。図６は本実施の形態の回転電機の固定子を回転軸側から見た図であり、図７は図６の電機子コイルのＶＩＩ−ＶＩＩ線の断面図を示す。図６及び図７に示すように、電機子コイル３として平角線を用いた２層から成るアルファ巻きコイルを使用した場合、電機子コイル３から出る２本の引き出し線１４はコイル中心線３ａから離れた外側に位置することになり、２本の引き出し線１４の間隔がスプリングバックの影響により周方向外側に広がろうとする性質を有する。そこで、本実施の形態では、電機子コイル３から出る二本の引き出し線１４をそれぞれ収納する１対のガイド部５１において、その開口部５３が電機子コイル３の中心線３ａに向けて開口するようにした。そのため、電機子コイル３の引き出し線１４にスプリングバック力が作用してもガイド部５１から外れる心配がなくなり、結線基板６０への半田６２付けの作業性が向上する。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、絶縁ガイド部材５０の１対のガイド部５１の開口部５３が電機子コイル３の中心線３ａに向くようにしている。本実施の形態では、図８から図９に示すように、絶縁ガイド部材５０のガイド部５１の開口部５３の向きを、回転子の回転方向のうちの一方向に統一している。図８及び図９は実施の形態２による絶縁ガイド部材を示す平面図及び斜視図である。

以上の様に、絶縁ガイド部材５０のガイド部５１の開口部５３の向きを回転子の回転方向のうちの一方向に統一した場合、電機子コイル３の引き出し線１４のガイド作業及び結線作業を簡略化することができる。すなわち、絶縁ガイド部材５０を固定子コアに取り付ける前に、予め電機子コイル３の引き出し線１４をロータ軸方向に立てておく。そして、図１０に示すように、絶縁ガイド部材５０を固定子中心軸と同軸かつガイド部５１の開口部５３の外側に引き出し線１４が来るような位置関係にて固定子コアに載せる。その後、絶縁ガイド部材５０を図１０の矢印の方向に回転させ、図１１の状態とする。この作業により、複数の電機子コイル３の引き出し線１４を一回の動作で絶縁ガイド部材５０のガイド孔５２に導入することができ、ガイド作業及び結線作業の時間短縮に貢献することができる。

実施の形態３．
本実施の形態では、図１２および図１３に示すように、絶縁ガイド部材５０のフック形状のガイド部５１の先端の肉厚を他のガイド部の肉厚に比べ厚くし、開口部５３の幅をガイド部５１内部（ガイド孔５２）の幅よりも狭くしている。このような構成を採用することにより、電機子コイル３の引き出し線１４の結線基板６０への半田付け作業時に、引き出し線１４を引張った際でも、引き出し線１４がガイド部５１のガイド孔５２から外れることを防止することができ、作業性が向上する。

実施の形態４．
図１４及び図１５はこの発明の実施の形態４による絶縁ガイド部材を示す平面図及び斜視図である。本実施の形態の絶縁ガイド部材５０は、略円筒状の固定子コア１の形状に沿ったリング形状になっており、そのリング内周部に向かって環状に形成されたガイド部５５を備えている。そして、当該ガイド部５５により形成されるガイド孔５６によって電機子コイル３の引き出し線１４をガイドするように構成されている。絶縁ガイド部材５０のガイド部５５は、回転軸の外側方向に開口する開口部５７を有する。

以上のように、本実施の形態によれば、環状のガイド部５５により形成されるガイド孔５６によって電機子コイル３の引き出し線１４をガイドするようにし、ガイド部５５の回転軸の外側方向に開口部５７を設けたので、絶縁ガイド部材５０への電機子コイル３の引き出し線１４の導入時の作業性が向上する。すなわち、絶縁ガイド部材５０の固定子コア１への取り付け前に、あらかじめ電機子コイル３の引き出し線１４を、図１６に示すように固定子コア１の径方向外側に向かって放射状に広げておく。そして、図１７に示すように、絶縁ガイド部材５０を固定子コア１の中心軸と同軸かつガイド部５５と引き出し線１４の位置が揃うように載せる。最後に、図１８に示すように、電機子コイル３の引き出し線１４を軸方向に起こすことにより、電機子コイル３の引き出し線１４をガイド部５５に導入することができる。このような動作は、主に固定子の径方向外側で行われるため、固定子内径の小さい回転電機の場合、開口部が絶縁ガイド部材の内周側にある場合に比べ、ガイド部への引き出し線の導入作業が容易となり、作業時間の短縮に貢献することができる。

図１９および図２０はこの発明の実施の形態４による絶縁ガイド部材の他の例を示す平面図及び斜視図である。図１９及び図２０に示す絶縁ガイド部材５０において、ガイド部５５の回転軸の外側方向に開口する開口部５７の幅（中心角度Ｗ１）を、ガイド部５５により形成されるガイド孔５６の幅（中心角度Ｗ０）よりも小さくしている。このような構成を採用することにより、樹脂封止時の成形圧力が加わったとしても、電機子コイル３の引き出し線１４がガイド部５５から回転軸の外周側に外れにくくなり、引き出し線１４と固定子コア１の接触による地絡を抑制することができる。

実施の形態５．
図２１および図２２はこの発明の実施の形態５による絶縁ガイド部材を示す平面図及び斜視図である。また、図２３はこの発明の実施の形態５による絶縁ガイド部材を取り付けた固定子の構造を示す縦断面図である。本実施の形態の絶縁ガイド部材５０には、電機子コイル３の引き出し線１４が固定子コア１と接触しないような絶縁板５８が取り付けられている。なお、その他の構成は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

以上のように本実施の形態によれば、絶縁ガイド部材５０に、電機子コイル３の引き出し線１４と固定子コア１との接触を防止するための絶縁板５８が取り付けられているので、樹脂封止時の成形圧力が加わったとしても、電機子コイル３の引き出し線１４と固定子コア１の接触による地絡を抑制することができる。

実施の形態６．
図２４および図２５はこの発明の実施の形態６による絶縁ガイド部材を示す平面図及び斜視図である。本実施の形態の絶縁ガイド部材５０は、略円筒状の固定子コア１の形状に沿ったリング形状になっており、そのリング内周部に向かって環状に形成されたガイド部５５を備えている。そして、当該ガイド部５５により形成されるガイド孔５６によって電機子コイル３の引き出し線１４をガイドするように構成されている。なお、実施の形態４に示すような開口部５７を有していない。

本実施の形態によれば、実施の形態４に比べて開口部がない分、作業性が悪くなるが、電機子コイル３および結線基板６０の周辺を樹脂封止する工程において、電機子コイル３の引き出し線１４が樹脂流動の圧力により押し出されようとするところを、電機子コイル３の引き出し線１４より内周側に存在するガイド部５５により、これを阻止することができ、樹脂硬化後に固定子１０の内周表面に引き出し線１４が露出してしまうことを抑制することができる。

その他の実施の形態．
上記実施の形態では、固定子コア１が略円筒形状であり、その内周側に電機子コイル３が配設されたインナーロータ型の回転電機について説明したが、固定子コア１が略円柱形状であり、その外周側に電機子コイル３が配設されたアウターロータ型の回転電機についても適用できる。その場合、絶縁ガイド部材は固定子コアの形状に沿った円板状又はリング形状となり、絶縁ガイド部材の外周側に電機子コイルの引き出し線をガイドするガイド部を有する形状となる。また、この場合、上記実施の形態１から６で説明したガイド部の形状を適用することができる。

この発明の実施の形態１による回転電機の構造を示す縦断面図である。図１の回転電機のＩＩ−ＩＩ線の断面図を示す。この発明の実施の形態１による回転電機の絶縁ガイド部材を示す正面図である。この発明の実施の形態１による回転電機の絶縁ガイド部材を示す斜視図である。この発明の実施の形態１による電機子コイルの引き出し線の結線基板への結線直前の状況を示す斜視図である。この発明の実施の形態１の回転電機の固定子を回転軸側から見た図である。図６の電機子コイルのＶＩＩ−ＶＩＩ線の断面図を示す。この発明の実施の形態２による絶縁ガイド部材を示す平面図である。この発明の実施の形態２による絶縁ガイド部材を示す斜視図である。この発明の実施の形態２の電機子コイルの引き出し線を絶縁ガイド部材に導入する直前を示す平面図である。この発明の実施の形態２の電機子コイルの引き出し線を絶縁ガイド部材に導入した直後を示す平面図である。この発明の実施の形態３による絶縁ガイド部材を示す平面図である。この発明の実施の形態３による絶縁ガイド部材を示す平面図である。この発明の実施の形態４による絶縁ガイド部材を示す平面図である。この発明の実施の形態４による絶縁ガイド部材を示す斜視図である。この発明の実施の形態４による絶縁ガイド部材を固定子コアに乗せる直前の様子を示す斜視図である。この発明の実施の形態４による絶縁ガイド部材を固定子コアに載せた直後の様子を示す斜視図である。この発明の実施の形態４による絶縁ガイド部材を固定子コアに載せた後、電機子コイルの引き出し線を立てた様子を示す斜視図である。この発明の実施の形態４による絶縁ガイド部材の他の例を示す平面図である。この発明の実施の形態４による絶縁ガイド部材の他の例を示す斜視図である。この発明の実施の形態５による絶縁ガイド部材を示す平面図である。この発明の実施の形態５による絶縁ガイド部材を示す斜視図である。この発明の実施の形態５による絶縁ガイド部材を取り付けた固定子の構造を示す縦断面図である。この発明の実施の形態６による絶縁ガイド部材を示す平面図である。この発明の実施の形態６による絶縁ガイド部材を示す斜視図である。

１固定子コア、２絶縁シート、３電機子コイル、４フレーム、
５ブラケット、６ロータシャフト、７磁石、１０固定子、１４引き出し線、
１５封止樹脂、２０回転子、５０絶縁ガイド部材、５１ガイド部、
５２ガイド孔、５３開口部、５５ガイド部、５６ガイド孔、５７開口部、
５８絶縁板、６０結線基板、６１ランド部、１００回転電機。

Claims

略円筒形状の固定子コアに電機子コイルが配設された固定子と、
上記固定子に対して回転自在に配置された回転子と、
上記固定子の軸方向端部に配設され、上記電機子コイルの引き出し線をガイドするとともに上記固定子内周又は外周方向への移動を阻止するガイド部を有するリング形状の絶縁ガイド部材と、
上記絶縁ガイド部材によりガイドされた上記電機子コイルの引き出し線が接続される結線基板と、
上記電機子コイル及び上記結線基板の周囲に形成される封止樹脂とを備えた回転電機において、
上記絶縁ガイド部材はフック形状のガイド部を備え、上記ガイド部により形成されるガイド孔によって上記電機子コイルの引き出し線をガイドするように構成され、上記ガイド部は上記絶縁リング部材の周方向に開口する開口部を有することを特徴とする回転電機。
前記ガイド部は同一周方向に開口することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
上記電機子コイルから出る二本の引出し線をそれぞれ収納する１対の上記ガイド部の上記開口部が、上記電機子コイル端部に対向する位置に、上記絶縁リング部材の周方向に互いに向き合って開口することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
一対の上記ガイド部同士の間隔は、対向する上記コイルの巾より小であることを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
上記絶縁ガイド部材の上記ガイド部先端の、上記絶縁ガイド部材の径方向肉厚を他のガイド部の径方向肉厚に比べ厚くしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
略円筒形状の固定子コアに電機子コイルが配設された固定子と、
上記固定子に対して回転自在に配置された回転子と、
上記固定子の軸方向端部に配設され、上記電機子コイルの引き出し線用に径方向に開口するガイド部を有するリング形状の絶縁ガイド部材と、
上記電機子コイルの引き出し線が接続される結線基板と、
上記電機子コイル及び上記結線基板の周囲に形成される封止樹脂とを備えた回転電機において、
上記ガイド部の開口部は上記固定子コア端部によって閉じられてガイド孔を形成し、上記ガイド孔によって上記電機子コイルの引き出し線をガイドするとともに、上記引き出し線の上記固定子内周又は外周方向への移動を阻止することをことを特徴とする回転電機。
上記ガイド部の開口幅は、上記ガイド孔の幅よりも小であることを特徴とする請求項６に記載の回転電機。
上記絶縁ガイド部材の上記ガイド部が取り付けられている部分は、上記固定子コア内周側に突出する絶縁板を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の回転電機。