JP5333996B2 - 固定子およびこれを用いた回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、電動機または発電機およびその固定子に関する。

従来の固定子巻線の結線は、磁極毎の巻線端を、互いに電気絶縁された各相導電部材および共通導電部材に接続している。この時、上記の導電部材とそれらを電気絶縁している絶縁体は、固定子とは別の一つの部材として製作されており、巻線端と導電部材の接続を容易にするための基板形状となっている。
第一の従来例を図１０に示す。図１０において、３は結線部、３１は環状の結線基板、３２は導電部材である。結線部３は、内部に互いに電気絶縁されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相各相の帯状の導電部材３２ａ、３２ｂ、３２ｃおよび共通導電部材３２ｄが、軸方向に積層されている。各導電部材は図示しない巻線端との接合を容易にするため、結線基板３１の外周または内周部に突出部を設けている（例えば、特許文献１参照）。
第二の従来例を図１１に示す。第二の従来例の各部の符号は図１０と同じであるため、説明は省略する。ただし、各相の導電部材３２ａ、３２ｂ、３２ｃおよび共通導電部材３２ｄは径方向に配置されている（例えば、特許文献２参照）。
特公平６−２３３４８３号 特開２００６−１５８１９９号

ところが、従来技術における固定子巻線の結線部の構造は、磁極毎の巻線端を接続するための導電部材に、かしめ、はんだ付け、溶接等を目的とした突起状の端子が設けられているため、例えば打ち抜きで導電部材を製作する際に突起部があることによって材料の歩留まりが悪くなり、余分なコストがかかるという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、固定子巻線の結線を歩留まりが良く、かつ低コストで行うことができる固定子およびそれを用いた回転電機を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したものである。
請求項１記載の発明は、固定子の巻線端を導電部材が配置された結線基板にて結線処理する固定子において、前記導電部材は、絶縁被膜付きの線状体を延設した円弧部と、前記円弧部から連続する前記線状体を当該円弧部から突出するように折り曲げて成形した折り曲げ部と、を備えており、前記結線基板は、前記導電部材を同心に装着する、径方向に複数列配置された円周方向溝と、前記複数列の前記円周方向溝をそれぞれつなぐように、周方向複数箇所にそれぞれ設けられた径方向溝と、を有しており、前記結線処理は、前記円周方向溝に装着された前記複数列の導電部材のうち、径方向一方側の導電部材から前記径方向一方側に突出した前記折り曲げ部を、前記径方向溝から前記結線基板の当該径方向一方側へと突出させ、前記結線基板の前記径方向一方側に位置する前記固定子巻線の前記巻線端と接続するとともに、径方向他方側の導電部材から前記径方向他方側に突出した前記折り曲げ部を、前記径方向溝から前記結線基板の当該径方向他方側へと突出させ、前記結線基板の前記径方向他方側に位置する前記固定子巻線の巻線端と接続したものである。
請求項２記載の発明は、前記円周方向溝および径方向溝が前記結線基板の両面に設けられたものである。
請求項３記載の発明は、前記結線基板の円周方向溝および径方向溝に導電部材の脱落を防止する爪が設けられたものである。
請求項４記載の発明は、前記折り曲げ部は、前記円弧部から連続する前記線状体を、略Ｕ字状、らせん形状、割ピン形状、又ははさみ形状のうちいずれかに折り曲げて成形することにより構成したものである。
請求項５記載の発明は、請求項１に記載の固定子を用いて構成された回転電機である。

本発明によると、各導電部材を打ち抜きで製作する必要がなく、歩留まりの良い導電部
材の製作を行うことができ、低コストに固定子巻線の結線を行うことができる。

本発明の第１実施例を示す電動機の側断面図 本発明の第１実施例の結線部を固定子に装着した状態を示す斜視図 本発明の第１実施例の結線部を示す分解斜視図 図３の部分拡大断面図で、（ａ）はＡ−Ａ’断面、（ｂ）はＢ−Ｂ’断面 本発明の第１実施例を示す導電部材の折り曲げ部の形状例 本発明の第２実施例の結線部を固定子に装着した状態を示す斜視図 本発明の第２実施例の結線部を示す分解斜視図 図７の部分拡大断面図 本発明の第２実施例を示す接続用端子の形状例 従来の結線部を示す正面図 その他の従来の結線部を示す正面図

符号の説明

１ フレーム
２ 固定子
２１ 固定子鉄心
２２ 固定子巻線
２２ａ、２２ｂ 巻線端
２３ 絶縁体
３ 結線部
３１ 結線基板
３１ａ 円周方向溝
３１ｂ 径方向溝
３２ 導電部材
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ 各相導電部材
３２ｄ 共通導電部材
３２ｅ 各導電部材の折り曲げ部
３３ 爪
４ 回転子
４１ 回転軸鉄心
４２ 永久磁石
５ ブラケット
６ 回転軸
７ 軸受
８１ 結線基板
８１ａ 端子支持部
８２ 導電部材
８２ａ、８２ｂ、８２ｃ 各相導電部材
８２ｄ 共通導電部材
８２ｅ 銅線
８２ｆ 絶縁体
８２ｇ 接続用端子
８２ｇｇ 接続用端子の接続部

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は本発明の第１実施例を示す電動機の側断面図、図２は固定子の斜視図である。
図において、１は電動機のフレーム、２は固定子、３は結線部、４は回転子である。なお、５はブラケット、６は回転軸、７は軸受である。
固定子２は、固定子鉄心２１、固定子巻線２２および絶縁体２３からなり、回転子４は回転子鉄心４１とその外周に設けた永久磁石４２とからなる。電動機のフレーム１に固定子鉄心２１が取付けられ、固定鉄心２１に固定子巻線２２が絶縁体２３を介して巻回されている。
図３は結線部３の詳細を示す分解斜視図である。結線部３は、環状の結線基板３１および導電部材３２からなる。結線基板３１は、複数の同心に設けた円周方向溝３１ａおよび複数の径方向溝３１ｂからなる。導電部材３２は、各相の導電部材３２ａ、３２ｂ、３２ｃおよび共通導電部材３２ｄと各導電部材の折り曲げ部３２ｅから構成され、各相の巻線へ通電される電流を通電できる電流密度を備えた絶縁被膜付きの線状体から形成されている。たとえば、1つの相が４つの巻線で構成されているとすると、導電部材３２の断面積は巻線の断面積の4倍以上で形成されている。
結線基板３１は、絶縁体の円板の円周方向に円周方向溝３１ａを同心に複数設け、同時に結線板３１の径方向に円周方向溝３１ａを貫通するする複数個の径方向溝３１ｂが設けられている。
図４は、結線基板３１の詳細を示す図３の部分拡大断面図で、図４（ａ）は図３のＡ−Ａ‘線の断面を、図４（ｂ）は図３のＢ−Ｂ’線の断面をそれぞれ示している。図４（ａ）から分かるように、結線基板３１の両面に導電部材３２を挿入する円周方向溝３１ａが設けられ、各相導電部材３２ａ、３２ｂ、３２ｃおよび共通導電部材３２ｄが挿入されている。図４（ｂ）では導電部材３２の配置状態および導電部材３２の折り曲げ部３２ｅと巻線端２２ａ、２２ｂの接続部の状態を示している。
各相の導電部材３２ａ、３２ｂ、３２ｃおよび共通用導電部材３２ｄを折り曲げ、結線基板３１の円周方向溝３１ａに嵌め込み、図４（ｂ）に示すように導電部材の折り曲げ部３２ｅを径方向溝３１ｂより突出させている。径方向溝３１ｂは結線基板３１が固定子２上に設置された際に、固定子２の巻線端２２ａ、２２ｂがある位置に相当する方向に設けられている。また、任意の適切な箇所に爪３３が設けられ導電部材３２の脱落を防止している。
上記のように構成された結線基板３１を、固定子２に設置し、各折り曲げ部３２ｅと固定子巻線の巻線端２２ａ、２２ｂとを溶接により接合することで固定子内の磁極毎の巻線を接続することが出来る。
なお、本実施例では導電部材の折り曲げ部３２ｅを折り曲げた形状に成形して溶接する例について説明したが、これに限られるものではない。例えば図５に示すように、導電部材３２をらせん形状（図５ａ）、割ピン形状（図５ｂ）、はさみ形状（図５ｃ）としてもよい。また、固定子の巻線端と導電部材との接続方法は、溶接以外にかしめ、半田付けによる方法を用いてもよい。固定子巻線４の端部と導電材の折り曲げ部との接合方法および接合に使用する図示しない機器に応じて適した形状とすればよい。
本発明が従来技術と異なる部分は、結線基板の絶縁材に径方向の溝を複数設け、円周方向の溝に設けられる導電部材に、巻線と同一材を使用し、円周方向の溝に設けられる導電部材を変形させ、前述の径方向の溝から絶縁材の円板の外へ導電部材の折り曲げ部を出すことで、固定子の巻線端と接合するための端子とした部分である。

図６は結線部３における本発明の第２実施例を示す固定子の斜視図であり、図７は結線部の分解斜視図である。結線部３は、第１実施例と同様に環状の結線基板８１および導電部材８２からなる。結線基板８１は、後述の接続用端子を基板上に支持するための複数の端子支持部８１ａをもつ。端子支持部８１ａは後述の接続用端子を支持し、かつ結線基板８１から接続用端子の接続部８２ｇｇを突出させるための形状からなる。導電部材８２は、各相の導電部材８２ａ、８２ｂ、８２ｃおよび共通導電部材８２ｄからなり、各導電部材は銅線８２ｅ、絶縁材８２ｆ、接続用端子８２ｇからなる。絶縁材８２ｆは銅線８２ｅの接続用端子８２ｇとの接続点以外の部分を保護するように形成される。銅線８２ｅと接続用端子８２ｇは電気的導通を持つようかしめによって接続される。
各相の導電部材８２ａ、８２ｂ、８２ｃおよび共通用導電部材８２ｄにおける接続用端子８２ｇを結線基板８１の端子支持部８１ａに嵌め込み、図７に示すように導電部材の端子部８２ｅを端子支持部８１ｂより突出させている。端子支持部８１ａは結線基板８１が固定子２上に設置された際に、固定子２の巻線端２２ａがある位置に相当する方向に設けられている。
上記のように構成された結線基板８１を、固定子２に設置し、各接続用端子８２ｇｇと固定子巻線の巻線端２２ａを溶接により接合することで固定子内の磁極毎の巻線を接続することが出来る。
第１実施例と同様に接続部８２ｇｇを溶接して巻線端と接続する例について説明したが、これに限られるものではない。例えば図９に示すように、接続部８２ｇｇを穴形状、はさみ形状としてもよい。また、固定子の巻線端と導電部材との接続方法は、溶接以外にかしめ、半田付けによる方法を用いてもよい。固定子巻線４の端部と導電材の端子部との接合方法および接合に使用する図示しない機器に応じて適した形状とすればよい。銅線８２ｅと接続用端子８２ｇとの接続も同様であり、かしめに以外に溶接、半田付けによる方法を用いてもよい。
また、本発明の第実施例として電動機を用いて説明したが、発電機に本発明を用いてもよい。

Claims (5)

1. 固定子の巻線端を導電部材が配置された絶縁板からなる結線基板にて結線処理する固定子において、
   前記導電部材は、
   絶縁被膜付きの線状体を延設した円弧部と、
   前記円弧部から連続する前記線状体を当該円弧部から突出するように折り曲げて成形した折り曲げ部と、
   を備えており、
   前記結線基板は、
   前記導電部材を同心に装着する、径方向に複数列配置された円周方向溝と、
   前記複数列の前記円周方向溝をそれぞれつなぐように、周方向複数箇所にそれぞれ設けられた径方向溝と、
   を有しており、
   前記結線処理は、
   前記円周方向溝に装着された前記複数列の導電部材のうち、径方向一方側の導電部材から前記径方向一方側に突出した前記折り曲げ部を、前記径方向溝から前記結線基板の当該径方向一方側へと突出させ、前記結線基板の前記径方向一方側に位置する前記固定子巻線の前記巻線端と接続するとともに、径方向他方側の導電部材から前記径方向他方側に突出した前記折り曲げ部を、前記径方向溝から前記結線基板の当該径方向他方側へと突出させ、前記結線基板の前記径方向他方側に位置する前記固定子巻線の巻線端と接続したものであることを特徴とする固定子。
2. 前記円周方向溝および径方向溝を前記結線基板の両面に設けたことを特徴とする請求項１記載の固定子。
3. 前記結線基板の円周方向溝および径方向溝に導電部材の脱落を防止する爪を設けたことを特徴とする請求項１記載の固定子。
4. 前記折り曲げ部は、
   前記円弧部から連続する前記線状体を、
   略Ｕ字状、らせん形状、割ピン形状、又ははさみ形状のうちいずれかに折り曲げて成形することにより構成したことを特徴とする請求項１記載の固定子。
5. 請求項１に記載の固定子を用いて構成されたことを特徴とする回転電機。

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