JP6711927B2 - アキシャルギャップ型回転電機 - Google Patents

Description

本発明は軸方向にロータとステータを対向させたアキシャルギャップ型回転電機に関する。

アキシャルギャップ型回転電機は、軸方向にロータとステータを対向させた構造であるため、ラジアルギャップ型に比べて軸方向長さを短くでき、回転電機自体を薄型化できる特徴がある。

本技術分野の背景技術として特開２００８−１１８８３３号公報（特許文献１）がある。特許文献１は、アキシャルエアギャップ型電動機であって、コアメンバを構成するインシュレータ端面の外周側に、軸方向に延伸する渡り線処理部を備え、この渡り線処理部の外径側に、回転方向に延伸して渡り線を配置する複数の支持溝を有し、各コアメンバの渡り線を隣接する渡り線処理部を介して支持する構成を開示している。

特開２００８−１１８８３３号公報

特許文献1では、各コアメンバの渡り線を隣接する渡り線処理部を介して支持するので、樹脂で一体にモールドする際、巻線が移動するのを防止することができる。しかし、渡り線をハウジング外部の端子箱等を介して電源端子と接続するための、ハウジングに設けた口出し部については考慮されておらず、口出し部付近には渡り線処理部を設けることが出来ないため、樹脂モールド時の口出し部に向かって流れる樹脂の封入圧によって巻線が外周方向に押され移動し、またハウジングと接触して劣化する要因となる問題がある。

本発明は、上記背景技術及び課題に鑑み、その一例を挙げるならば、コイルを有する複数のコアユニットを回転軸を中心に環状に配置することで形成され複数のコアユニットからのコイル立上げ線を各層毎に締結する渡り線を有するステータと、回転軸方向にステータと対向して配置されたロータと、ロータと共に回転する回転軸と、ステータを固定するハウジングと、を有するアキシャルギャップ型回転電機であって、ハウジングは、渡り線をハウジングの外部に取り出す口出し部を有し、ステータは、コアユニットからのコイル立上げ線の渡り線との締結箇所を口出し部と対向する箇所を避けるように配置し、一体的にモールド成形された構成とする。

本発明によれば、口出し部付近でもコイル立上げ線の樹脂モールド時における移動を防止できる。

実施例におけるアキシャルギャップ型回転電機のステータ及び渡り線の配線を示す模式図である。 実施例におけるアキシャルギャップ型回転電機の口出し部以外のコアユニットからのコイル立上げ部及び締結部の拡大図である。 実施例におけるアキシャルギャップ型回転電機の口出し部付近のコアユニットからのコイル立上げ部及び締結部の拡大図である。 従来のアキシャルギャップ型回転電機のステータ、ロータ、ハウジングの位置関係を示す斜視図である。 従来のアキシャルギャップ型回転電機のモータ部の構造を示す斜視図である。 従来のアキシャルギャップ型回転電機のステータのモールド成形を説明するための断面図である。 従来のアキシャルギャップ型回転電機のステータのモールド成形後を示す断面図である。 従来のアキシャルギャップ型回転電機のステータ、ロータ、ハウジングの位置関係を示す、主軸に対して片側の断面のみを示す模式図である。

以下、本発明を適用した実施例を図面を用いて説明する。

まず、本発明の前提となる、アキシャルギャップ型回転電機について説明する。

図４は、従来のアキシャルギャップ型回転電機のステータ、ロータ、ハウジングの位置関係を示す斜視図である。アキシャルギャップ型回転電機の構成としては、１ステータ１ロータ型、１ステータ２ロータ型、２ステータ１ロータ型、などの組み合わせがあるが、本実施例では、１ステータ２ロータ型を例にとって説明する。

図４において、ハウジング４０は、基本的に主軸方向に延伸する円筒形状となるが、説明のために断面図を示している。そのハウジング４０の円筒内側にステータ３０とロータ２０を配置する構造となる。ステータ３０は、ハウジング４０の軸方向中央部に配置、固定され、２つのロータ２０が、図示しない主軸方向にステータ３０と対向しステータ３０を挟む形で配置される。

図５は、従来のアキシャルギャップ型回転電機のステータ３０とロータ２０の構造を示す斜視図である。図５に示すように、ステータ３０は、鉄心３１、ボビン３２、コイル３３からなる扇形状のコアユニットを複数個環状に配置することで形成されており、それらの間の空間を埋めるように絶縁樹脂が充填されて一体のステータ３０となる。ステータ３０は絶縁樹脂の接着強度でハウジング４０に保持され、ハウジング４０は、その内側には段差を設けてステータ３０の軸方向に外れないように構成し、また、回転方向一部に切り欠きなどの溝、または突起を設け、回転方向にも回転しないような構造とする。ロータ２０は、ロータヨーク２２と永久磁石２１によって構成される。

図６は、従来のアキシャルギャップ型回転電機のステータのモールド成形を説明するための断面図である。図６は、ハウジング４０に組込まれた、鉄心３１、ボビン３２、コイル３３からなるコアユニット３４の主軸方向の断面図であり、モールド下型１１、モールド中型１２からなるモールド型に設置された、ハウジング４０に組込まれたコアユニット３４にモールド上型１３を配置し、記載しないモールド注入口からモールドを注入しモールド成形を行う。ここで、５５は各コアユニットから引き出されたコイルを各層毎に結線するための渡り線であり、５６は、渡り線を支持する配線ピースである。また、４５はハウジング４０に設けた口出し部であり、口出し部４５から口出し線５７がハウジング外部に取り出され端子箱等を介して電源端子と接続される。

図７は、従来のアキシャルギャップ型回転電機のステータのモールド成形後を示す断面図である。図７に示すように、コアユニット３４と渡り線５５は一体となってモールド成形され、モールド圧によってハウジング４０に固定される。

図８は、従来のアキシャルギャップ型回転電機のステータ、ロータ、ハウジングの位置関係を示す、主軸６０に対して片側の断面のみを示す模式図である。図８において、鉄心３１、コイル３３で構成されるステータ３０が絶縁樹脂で充填されてモールド３９で成形されてハウジング４０に固定されている。また、ロータヨーク２２と永久磁石２１によって構成される２つのロータ２０が主軸６０方向にステータ３０を挟む形で配置される。また、ハウジング４０に結合されたブラケット４８に配置された軸受６５でロータ２０が回転可能に保持されている。なお、ステータ３０のコイル３３から引き出されたコイル立上げ線が締結される渡り線５５も絶縁樹脂で充填されてモールド３９で成形される。

ここで、図７に示すように、ハウジング４０に設けた口出し部４５については渡り線を支持する配線ピース５６を設けることが出来ないため、樹脂モールド時の口出し部４５に向かって流れる樹脂の封入圧によって渡り線が外周方向に押され移動し、またハウジング４０と接触して劣化する要因となる問題がある。

そこで、本実施例のアキシャルギャップ型回転電機においては、コアユニットからのコイル立上げ線の渡り線との締結箇所を口出し部と対向する箇所を避けるように配置する。言い換えれば、コアユニットからのコイル立上げ線は、口出し部と対向する領域以外で渡り線と締結されるように構成する。

図１に、本実施例におけるアキシャルギャップ型回転電機のステータ及び渡り線の配線を示す模式図を示す。図１は、ハウジング４０に設けられたステータ３０を主軸方向からみた上面図であり、モールド成形されておらず配線ピース５６を省略した場合の図である。図１においては、ステータは１２個のコアユニット３４Ａ〜３４Ｌが主軸を中心に環状に配置されている。そして、各コアユニット３４Ａ〜３４Ｌから、コイル立上げ線３５が立ち上がり、各層毎に結線するための渡り線５５（ＵＷＶ各層の渡り線をそれぞれ５５−Ｕ、５５−Ｖ、５５−Ｗとする）とＴ型端子５３で締結される。なお、渡り線５５はハウジング４０に設けた口出し部４５から口出し線５７として、ハウジング４０の外部に取り出され端子箱等を介して電源端子と接続される。

ここで、ハウジングに設けた口出し部４５に対向するコアユニット３４Ａとそれ以外のコアユニット３４Ｂ〜３４Ｌのコイル立上げ線３５の締結箇所について、以下、図２、図３を用いて説明する。

図２は、本実施例におけるアキシャルギャップ型回転電機の、口出し部に対向しないコアユニットからのコイル立上げ部及び締結部の拡大図である。すなわち、図２は、図１における、口出し部に対向しないコアユニットであるコアユニット３４Ｄについて、外周から見た拡大図であり、コイル立上げ部Ｓ１で立ち上げたコイル立上げ線３５を紙面右に曲げて渡り線５５−ＷにＴ型端子５３で締結（Ｔ１）している。一方、図３は、本実施例におけるアキシャルギャップ型回転電機の、口出し部に対向するコアユニットからのコイル立上げ部及び締結部の拡大図である。すなわち、図３は、図１における、口出し部に対向するコアユニットであるコアユニット３４Ａについて、外周から見た拡大図であり、コイル立上げ部Ｓ０で立ち上げたコイル立上げ線３５を紙面左に曲げて渡り線５５−ＷにＴ型端子５３で締結（Ｔ０）している。すなわち、いずれの締結箇所（Ｔ０，Ｔ１）もハウジング内壁と対向しハウジングの開口部である口出し部とは対向しない位置に設けられている。

このように、図１において、口出し部４５に対向しないコアユニット３４Ｂ〜３４Ｌからのコイル立上げ線３５は、回転軸と直交する円周方向の反時計回りに曲げて渡り線５５に締結しているのに対し、口出し部に対向しているコアユニット３４Ａからのコイル立上げ線３５は、時計回りに曲げて渡り線５５に締結している。なお、口出し部に対向しないコアユニットからのコイル立上げ線を時計回りに曲げ、口出し部に対向しているコアユニットからのコイル立上げ線は反時計回りに曲げても良い。

このような構成とすることで、口出し部４５に対向しているコアユニット３４Ａからのコイル立上げ線の渡り線への締結箇所を口出し部４５と対向する箇所を避けるように配置することができる。言い換えれば、コアユニットからのコイル立上げ線は、口出し部と対向する領域以外で渡り線と締結されるように構成できる。したがって、樹脂モールド時の口出し部４５に向かって流れる樹脂の封入圧によってコイル立上げ線が外周方向に押され移動することを防止でき、また、コイル立上げ線がハウジング４０と接触して劣化する要因となる問題を防ぐことが可能となる。すなわち、ステータを一体的にモールド成形してもコイル立上げ線の信頼性を向上できるアキシャルギャップ型回転電機を提供できる。

なお、口出し部に対向しない複数のコアユニットからのコイル立上げ線の曲げ方向を同じとすることで、締結箇所の重複箇所を抑えることができ、径方向の渡り線の配置領域の省スペース化を図ることが出来るが、樹脂モールド時の口出し部に向かって流れる樹脂の封入圧によるコイル立上げ線の移動には関係ないので、口出し部に対向しない複数のコアユニットからのコイル立上げ線の曲げ方向は同じ方向としなくても良い。

以上のように、本実施例では、コアユニットからのコイル立上げ線の渡り線との締結箇所を口出し部と対向する箇所を避けるように配置する、言い換えれば、コアユニットからのコイル立上げ線は、口出し部と対向する領域以外で渡り線と締結されるように構成したので、樹脂モールド時のコイル立上げ線の移動を防止することが可能となる。

以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は１ステータ２ロータ型のアキシャルギャップ型回転電機を例に説明したが、１ステータ１ロータ型や２ステータ１ロータ型でも適用できるのは明らかである。

１１：モールド下型、１２：モールド中型、１３：モールド上型、２０：ロータ、２１：永久磁石、２２：ロータヨーク、３０：ステータ、３１：鉄心、３２：ボビン、３３:コイル、３４、３４Ａ〜３４Ｌ：コアユニット、３５:コイル立上げ線、３９：モールド、４０：ハウジング、４５：口出し部、４８：ブラケット、５３：Ｔ型端子、５５、５５−Ｕ、５５−Ｖ、５５−Ｗ：渡り線、５６：配線ピース、５７：口出し線、６０：主軸、６５：軸受

Claims (6)

1. コイルを有する複数のコアユニットを回転軸を中心に環状に配置することで形成され複数のコアユニットからのコイル立上げ線を各層毎に締結する渡り線を有するステータと、前記回転軸方向に前記ステータと対向して配置されたロータと、前記ロータと共に回転する回転軸と、前記ステータを固定するハウジングと、を有するアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記ハウジングは、前記渡り線を前記ハウジングの外部に取り出す口出し部を有し、
   前記ステータは、前記コアユニットからのコイル立上げ線の前記渡り線との締結箇所を前記口出し部と対向する箇所を避けるように配置し、一体的にモールド成形されたことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
2. コイルを有する複数のコアユニットを回転軸を中心に環状に配置することで形成され複数のコアユニットからのコイル立上げ線を各層毎に締結する渡り線を有するステータと、前記回転軸方向に前記ステータと対向して配置されたロータと、前記ロータと共に回転する回転軸と、前記ステータを固定するハウジングと、を有するアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記ハウジングは、前記渡り線を前記ハウジングの外部に取り出す口出し部を有し、
   前記ステータは、前記コアユニットからのコイル立上げ線を前記口出し部と対向する領域以外で前記渡り線と締結するように構成し、一体的にモールド成形されたことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
3. 請求項１または２に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記ステータは、前記複数のコアユニットからのコイル立上げ線を前記渡り線に締結する際に、前記回転軸と直交する円周方向にコイル立上げ線を曲げて前記渡り線に締結し、前記複数のコアユニットのうち、前記口出し部に対向するコアユニットからのコイル立上げ線の円周方向に曲げる方向は、前記口出し部に対向しないコアユニットからのコイル立上げ線の円周方向に曲げる方向と異なることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
4. 請求項１から３の何れか１項に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記コイル立上げ線の前記渡り線への締結はＴ型端子で締結されることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
5. 請求項１から４の何れか１項に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記ステータは、前記コイル立上げ線の前記渡り線への締結部を支持する配線ピースを前記口出し部に対向しないコアユニットに設けることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
6. コイルを有する複数のコアユニットを回転軸を中心に環状に配置することで形成され複数のコアユニットからのコイル立上げ線を各層毎に締結する渡り線を有するステータと、前記回転軸方向に前記ステータと対向して配置されたロータと、前記ロータと共に回転する回転軸と、前記ステータを固定するハウジングと、を有するアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記ハウジングは、前記渡り線を前記ハウジングの外部に取り出す口出し部を有し、
   前記ステータは、前記コアユニットからのコイル立上げ線を前記渡り線と締結する締結箇所を前記ハウジングの内壁と対向し前記口出し部と対向しない位置に設け、一体的にモールド成形されたことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。

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