JP5992606B2 - 回転電機 - Google Patents
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Description
本発明は、回転電機に関するものである。
従来、回転電機のコイルに電流を供給する方法として、回転電機内部の結線板から引き出されたバスバーの給電端子部を端子台の接続ターミナルに溶接し、外部配線と接続していた。この時、端子台は回転電機のケースに組み付けられ、コイルが巻回されたステータおよび結線板は、ケース内部のフレームに固定されていた。例えば特許文献1では、ステータの下方に配したリング状の配線部材にコイルの引出し線を溶接し、その溶接部とリード線の先端部をモールド成型してケースと一体化している。
上記のように、回転電機内部のコイルに接続されたバスバーの給電端子部を、端子台を介して外部配線と接続する際、組立時の部品集積による公差の影響で両端子の先端の位置が揃わず、最適な接合状態が得られないことがあった。特に、端子台がケースに固定もしくは一体成型されている場合、バスバーの給電端子部を端子台の接続ターミナルに高精度で溶接するためには、ケースとフレームの位置公差、フレームの公差、およびバスバーと接続ターミナルの位置公差を吸収する機構が必要であった。一方、組み付け性を確保するために公差を厳しくすると、コストが上昇するという問題があった。
また、特許文献1のように、端子台(配線部材)がケースに組み付けられ、コイルが巻回されたステータおよび結線板が前記ケースとは別のフレームに固定されている場合、振動によりステータと端子台に位相差が生じ、結線板から引き出されたバスバーと端子台との溶接部に負荷が加わるという問題があった。このような負荷を抑制するためには、ステータが固定されるフレームと、端子台が固定されるケースに位相差が生じないようする機構が必要であった。
本発明は、上記問題に鑑み、結線板から引き出されたバスバーを端子台に接続する際の部品集積による公差の影響を軽減することができ、給電端子と端子台の溶接部に負荷のかからない回転電機を提供することを目的とする。
この発明に係る回転電機は、回転駆動するシャフトの周面に設けられた回転子と、回転子の外周面に対向配置され円筒形状のフレーム内に保持された固定子と、固定子に巻回されたコイルの一端に接続されたバスバーと径方向に積層された複数のバスバーを保持する絶縁ホルダを有する結線板と、絶縁性材料からなり結線板を覆う円環状の結線板カバーと、結線板から引き出されたバスバーとコイルに電力を供給する外部配線とを電気的に接続する端子台と、フレームおよび端子台を格納するケースを備え、外部配線の一部はケースに固定され、端子台は結線板および結線板カバーと共に、フレームに固定されていることを特徴とするものである。
この発明に係る回転電機は、端子台がフレームおよび固定子と同位相となっているため、バスバーを端子台に溶接する際、部品集積による公差の影響を受けにくく、組み付けが容易となり製造コストが低減する。また、外部配線の一部をケースに固定しているので、ケースとフレームに位相差が生じた場合でも、外部配線により公差を吸収することができ、端子台とバスバーの溶接部にかかる負荷を低減することができる。また、端子台を、結線板および結線板カバーと共にフレームに固定することにより、結線板と端子台の部品の公差、およびコイルと結線板の部品の公差を吸収する機構を設ける必要がなく、製造コストの低減が図られる。さらに、結線板をフレームおよびステータに固定することにより、コイルとバスバーの溶接部に負荷がかからず、強固な接合が得られ、回転電機の信頼性が向上する。
この発明の上記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下のこの発明の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。
この発明の上記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下のこの発明の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。
実施の形態1.
本発明の実施の形態1に係る回転電機を図1〜図3に基づいて説明する。図1は、本実施の形態1に係る回転電機の構成を示す斜視図、図2は軸方向断面図、図3は図2の一部を拡大した図である。なお、以下に示す図において、図中、同一部分には同一符号を付している。回転電機は、回転駆動するシャフト1と、シャフト1の周面に設けられた回転子であるロータ2と、ロータ2の外周面に所定の間隙をおいて対向配置された固定子であるステータ3を備えている。
本発明の実施の形態1に係る回転電機を図1〜図3に基づいて説明する。図1は、本実施の形態1に係る回転電機の構成を示す斜視図、図2は軸方向断面図、図3は図2の一部を拡大した図である。なお、以下に示す図において、図中、同一部分には同一符号を付している。回転電機は、回転駆動するシャフト1と、シャフト1の周面に設けられた回転子であるロータ2と、ロータ2の外周面に所定の間隙をおいて対向配置された固定子であるステータ3を備えている。
シャフト1の周面に固定されたロータ2は、永久磁石を収容する磁石収容穴(図示せず)が周方向に配されたロータコアを有している。ステータ3は円筒形状のフレーム4に保持され、フレーム4および端子台11はケース5に格納されている。シャフト1の両端は、軸受けによってケース5に支持されている。
ステータ3は、円環状に構成されたステータコア6を有し、ステータコア6にはコイル7が巻回されている。ステータ3の端面には、ステータコア6に巻回されたコイル7の一端に接続されたバスバー8と、径方向に積層された複数のバスバー8を保持する絶縁ホルダ9を有する結線板10が配置されている。コイル7の配線処理を行うバスバー8は、太く剛性の高い導体、例えば銅やアルミニウム等の金属導体からなる。
端子台11は、結線板10から引き出されたバスバー8が溶接される接続ターミナルを有し、コイル7に電力を供給する外部配線12とバスバー8を電気的に接続するものである。図3に示すように、結線板10から引き出されたバスバー8の給電端子部は、端子台11に組み付けられた接続ターミナル(溶接部13)において溶接され、三相線ケーブルである外部配線12の端子部と電気的に接続される。これにより、コイル7のUVW各相に電流が供給される。
端子台11は、ステータ3が保持されたフレーム4に固定され、ステータ3と同位相となっている。また、外部配線12の一部はケース5に固定されている。このような構成とすることにより、結線板10から引き出されたバスバー8の給電端子部を端子台11の接続ターミナルに溶接する際、部品集積による公差や組み付けの公差の影響を受けにくい。
また、外的負荷によりケース5とフレーム4に位相差が生じた場合でも、外部配線12により公差を吸収することができ、端子台11の接続ターミナルとバスバー8の溶接部13にかかる負荷を低減することができる。さらに、ステータ3のみの納入形態をとる際に、客先では外部配線12の取り付け作業のみ行えば良く、分解する際も外部配線12を取り外すだけでケース5からステータ3を分離することができ、取り扱いが容易となる。
以上のように、本実施の形態1に係る回転電機によれば、端子台11がフレーム4およびステータ3と同位相となっているため、バスバー8の給電端子部を端子台11の接続ターミナルに溶接する際、部品集積による公差の影響を受けにくく、公差が緩和されるため、組み付けが容易となり製造コストの低減が図られる。また、外部配線12の一部をケース5に固定しているので、ケース5とフレーム4に位相差が生じた場合でも、外部配線12により公差を吸収することができ、端子台11とバスバー8の溶接部13にかかる負荷を低減することができる。
実施の形態2.
図4は、本発明の実施の形態2に係る回転電機の構成を示す部分拡大断面図である。本実施の形態2に係る回転電機は、絶縁性材料からなり、結線板10を覆う円環状の結線板カバー14を備えている。なお、本実施の形態2に係る回転電機の全体構成は、上記実施の形態1と同様であるので説明を省略する(図2参照)。
図4は、本発明の実施の形態2に係る回転電機の構成を示す部分拡大断面図である。本実施の形態2に係る回転電機は、絶縁性材料からなり、結線板10を覆う円環状の結線板カバー14を備えている。なお、本実施の形態2に係る回転電機の全体構成は、上記実施の形態1と同様であるので説明を省略する(図2参照)。
結線板カバー14は、結線板10とコイル7の外環境との絶縁を確保するものであり、例えばポリフェニレンスルファイド(PPS)やナイロン等の絶縁性樹脂からなる。結線板カバー14は、ボルト15によりフレーム4に固定され、端子台11は結線板カバー14に固定されている。すなわち、端子台11は、結線板カバー14を介して間接的にフレーム4およびステータ3に固定されている。このように、端子台11をフレーム4に固定する際には、上記実施の形態1のように直接固定しても良く、本実施の形態2のように別の部品を介して間接的に固定しても良い。
また、図5は、本実施の形態2に係る回転電機の変形例を示している。この変形例では、端子台11aは、結線板カバー14aと同じ樹脂で一体成型されており、これをボルト15でフレーム4に固定している。
本実施の形態2によれば、上記実施の形態1と同様の効果に加え、結線板カバー14を設けることにより、コイル7と結線板10の外環境との絶縁を確保することができ、回転電機の信頼性が向上する。さらに、端子台11aと結線板カバー14aを一体成型することにより、部品点数を削減することができる。その結果、組み立て時間が短縮され、製造コストが低減すると共に、回転電機の軸方向の長さを短くすることが可能となる。
実施の形態3.
図6は、本発明の実施の形態3に係る回転電機の構成を示す斜視図、図7は部分拡大断面図である。本実施の形態3では、端子台11bを、結線板10aおよび結線板カバー14bと共にフレーム4に固定したものである。なお、本実施の形態3に係る回転電機の全体構成は、上記実施の形態1と同様であるので説明を省略する(図2参照)。
図6は、本発明の実施の形態3に係る回転電機の構成を示す斜視図、図7は部分拡大断面図である。本実施の形態3では、端子台11bを、結線板10aおよび結線板カバー14bと共にフレーム4に固定したものである。なお、本実施の形態3に係る回転電機の全体構成は、上記実施の形態1と同様であるので説明を省略する(図2参照)。
図7に示すように、端子台11bと一体成型された結線板カバー14bと、結線板10aの絶縁ホルダ9aは、フレーム4内に圧入された円環状の押え部材16によりフレーム4に固定される。押え部材16は、絶縁ホルダ9aと結線板カバー14bをフレーム4に押え付けるようにして、フレーム4に嵌合されている。これにより、結線板カバー14bと一体成型された端子台11bは、結線板10aと共にフレーム4およびステータ3に固定される。
また、本実施の形態3に係る回転電機の変形例を図8および図9に示す。この変形例では、絶縁ホルダ9aと結線板カバー14bに金属部材17をインサートし、押え部材16の座面を設けている。これにより、押え部材16は樹脂からなる絶縁ホルダ9aと結線板カバー14bを直接押圧しないため、樹脂の劣化によるへたりを防止することができる。なお、図6〜図9に示す例では、端子台11bを結線板カバー14bと一体成型しているが、端子台と結線板カバーを別部材で構成していても良い。
本実施の形態3によれば、上記実施の形態1および実施の形態2と同様の効果に加え、端子台11bを、結線板10aおよび結線板カバー14bと共にフレーム4に固定することにより、結線板10aと端子台11bの部品の公差、およびコイル7と結線板10aの部品の公差を吸収する機構を設ける必要がなく、製造コストの低減が図られる。さらに、結線板10aがフレーム4およびステータ3に固定されるため、コイル7とバスバー8の溶接部に負荷がかからず、強固な接合が得られ、回転電機の信頼性が向上する。
実施の形態4.
図10は、本発明の実施の形態4に係る回転電機の構成を示す部分拡大断面図である。本実施の形態4では、上記実施の形態3と同様に、端子台11cを結線板カバー14cと一体成型し、結線板10bの絶縁ホルダ9bと共にフレーム4に固定したものである。ただし、本実施の形態4では、押え部材16を用いず、ボルト18により結線板カバー14cと絶縁ホルダ9bを共締めして固定している。なお、本実施の形態4に係る回転電機の全体構成は、上記実施の形態1と同様であるので説明を省略する(図2参照)。
図10は、本発明の実施の形態4に係る回転電機の構成を示す部分拡大断面図である。本実施の形態4では、上記実施の形態3と同様に、端子台11cを結線板カバー14cと一体成型し、結線板10bの絶縁ホルダ9bと共にフレーム4に固定したものである。ただし、本実施の形態4では、押え部材16を用いず、ボルト18により結線板カバー14cと絶縁ホルダ9bを共締めして固定している。なお、本実施の形態4に係る回転電機の全体構成は、上記実施の形態1と同様であるので説明を省略する(図2参照)。
本実施の形態4に係る回転電機の変形例を図11に示す。この変形例では、絶縁ホルダ9bと結線板カバー14cのボルト18座面に金属部材19をインサートしている。これにより、ボルト18は、樹脂からなる絶縁ホルダ9bと結線板カバー14cを直接押圧しないため、樹脂の劣化によるへたりを防止することができる。
なお、図10、図11に示す例では、端子台11cを結線板カバー14cと一体成型しているが、端子台と結線板カバーを別部材で構成していても良い。本実施の形態4においても、上記実施の形態3と同様の効果が得られる。
実施の形態5.
図12は、本発明の実施の形態5に係る回転電機の構成を示す部分拡大断面図である。本実施の形態5では、端子台11dを、結線板10および結線板カバー14dと共に、ステータ3とフレーム4の間に挟持したものである。なお、本実施の形態5に係る回転電機の全体構成は、上記実施の形態1と同様であるので説明を省略する(図2参照)。
図12は、本発明の実施の形態5に係る回転電機の構成を示す部分拡大断面図である。本実施の形態5では、端子台11dを、結線板10および結線板カバー14dと共に、ステータ3とフレーム4の間に挟持したものである。なお、本実施の形態5に係る回転電機の全体構成は、上記実施の形態1と同様であるので説明を省略する(図2参照)。
本実施の形態5に係る回転電機において、端子台11dと結線板10は、ステータ3とフレーム4に挟持されることにより固定されている。このような固定方法によれば、ステータ3をフレーム4に固定する前に、溶接作業をすべて完遂できる。このため、重量が軽い状態で溶接作業を行うことが可能となり、作業効率が向上する。また、上記実施の形態3および実施の形態4のように、押え部材16やボルト18等の固定部材を必要としないため、部品点数を削減することができる。
また、図12では、結線板カバー14dと一体成型した端子台11dを、結線板10と共にステータ3とフレーム4の間に挟持した例を示したが、端子台と結線板カバーが一体成型されていない場合、または結線板カバーを備えていない場合であっても同様の効果が得られる。
本実施の形態5によれば、上記実施の形態1〜実施の形態4と同様の効果に加え、部品点数の削減と作業効率の向上が図られる。なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
本発明は、回転電機の給電端子を外部配線と接続する端子台の構造として利用することができる。
Claims (6)
- 回転駆動するシャフトの周面に設けられた回転子、
前記回転子の外周面に対向配置され、円筒形状のフレーム内に保持された固定子、
前記固定子に巻回されたコイルの一端に接続されたバスバーと、径方向に積層された複数の前記バスバーを保持する絶縁ホルダを有する結線板、
絶縁性材料からなり前記結線板を覆う円環状の結線板カバー、
前記結線板から引き出された前記バスバーと前記コイルに電力を供給する外部配線とを電気的に接続する端子台、
前記フレームおよび前記端子台を格納するケースを備え、
前記外部配線の一部は前記ケースに固定され、前記端子台は前記結線板および前記結線板カバーと共に、前記フレームに固定されていることを特徴とする回転電機。 - 前記端子台は、前記結線板カバーに固定されていることを特徴とする請求項1記載の回転電機。
- 前記端子台は、前記結線板カバーと一体であることを特徴とする請求項1記載の回転電機。
- 前記端子台は、前記結線板および前記結線板カバーと共に、円環状の押え部材により前記フレームに固定されていることを特徴とする請求項1記載の回転電機。
- 前記端子台は、前記結線板および前記結線板カバーと共に、ボルトにより前記フレームに固定されていることを特徴とする請求項1記載の回転電機。
- 前記端子台は、前記結線板および前記結線板カバーと共に、前記固定子と前記フレームにより保持されていることを特徴とする請求項1記載の回転電機。
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