JP7435685B1

JP7435685B1 - 回転電機の筐体構造および回転電機

Info

Publication number: JP7435685B1
Application number: JP2022153209A
Authority: JP
Inventors: 卓人畔上
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 2022-09-27
Filing date: 2022-09-27
Publication date: 2024-02-21
Anticipated expiration: 2042-09-27
Also published as: JP2024047617A; WO2024070438A1

Abstract

【課題】端子箱の取付時の作業性が良好な回転電機の筐体構造を提供する。【解決手段】回転電機の筐体構造は、回転電機を内部に収容し、回転電機の口出し線を外側に引き出す筐体開口を有する筐体と、筐体に取り付けられ、筐体開口を覆う絶縁性の端子箱と、を備える。端子箱は、筐体開口と連通する開口部を有する取付面が底面側に形成され、開口部から引き出された口出し線が接続される端子台を内部に有する。筐体開口は、筐体の軸方向端部で回転電機の軸方向に対して斜めに傾いた面に形成される。端子箱の取付面は、筐体開口の形成される面に合わせて軸方向に対して傾いて形成される。取付面には、筐体側に向けて突出し、筐体開口に差し込まれる筒状のスリーブが開口部の縁に設けられている。【選択図】図５

Description

本発明は、回転電機の筐体構造および回転電機に関する。

回転電機の筐体には、ステータコイルからの口出し線と外部からの導線を接続する端子箱が筐体外側に取り付けられることがある。この種の端子箱は、外部からの防水性を確保するために、パッキンなどを介して筐体に密着される。また、従来から、斜めに切り欠かれた端子箱を用いる構成も種々開示されている。

実開昭５８－１８３０６１号公報特開２００８－１５４３１０号公報特開平２－１５１２３７号公報

この種の端子箱の取付作業では、回転電機の筐体やパッキンに対する端子箱の位置決めなどが煩雑であり、端子箱の取付時における作業性の向上が要望されている。

本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであって、端子箱の取付時の作業性が良好な回転電機の筐体構造を提供する。

本発明の一態様である回転電機の筐体構造は、回転電機を内部に収容し、回転電機の口出し線を外側に引き出す筐体開口を有する筐体と、筐体に取り付けられ、筐体開口を覆う絶縁性の端子箱と、を備える。端子箱は、筐体開口と連通する開口部を有する取付面が底面側に形成され、開口部から引き出された口出し線が接続される端子台を内部に有する。筐体開口は、筐体の軸方向端部で回転電機の軸方向に対して斜めに傾いた面に形成される。端子箱の取付面は、筐体開口の形成される面に合わせて軸方向に対して傾いて形成される。取付面には、筐体側に向けて突出し、筐体開口に差し込まれる筒状のスリーブが開口部の縁に設けられている。筐体と端子箱の取付面の間には環状のパッキンが介在し、取付面のスリーブの外周には、パッキンを受ける溝が形成されている。

上記の回転電機の筐体構造において、スリーブは、筐体に対する端子箱の取付方向に突出して形成されていてもよい。

上記の回転電機の筐体構造において、端子箱の端子台と対向する面の少なくとも一部は開放され、着脱可能な蓋体で覆われていてもよい。
また、本発明の他の態様の回転電機は、上記の回転電機の筐体構造を備える。

本発明の一態様によれば、端子箱の取付時の作業性が良好な回転電機の筐体構造を提供できる。

本実施形態における回転電機の筐体構造の一例を示す斜視図である。端子箱および筐体の分解斜視図である。端子箱の底面側を示す斜視図である。図１で蓋を取り外した状態の平面図である。図４のＡ－Ａ線断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
実施形態では説明を分かり易くするため、本発明の主要部以外の構造や要素については、簡略化または省略して説明する。また、図面において、同じ要素には同じ符号を付す。なお、図面に示す各要素の形状、寸法などは模式的に示したもので、実際の形状、寸法などを示すものではない。

以下の説明では、回転軸Ａｘの延長方向と平行な方向を軸方向と称し、回転軸Ａｘを中心とする周方向を単に周方向と称し、回転軸Ａｘを中心とする径方向を単に径方向と称する。また、以下の説明において、「軸方向に延びる」とは、厳密に軸方向に延びる場合に加えて、軸方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また、本明細書において、「径方向に延びる」とは、厳密に径方向、すなわち、軸方向に対して垂直な方向に延びる場合に加えて、径方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また「平行」とは、厳密に平行な場合に加えて、互いに成す角が４５°未満の範囲で傾いた場合も含む。

図１は、本実施形態における回転電機の筐体構造の一例を示す斜視図である。図２は、端子箱および筐体の分解斜視図である。図３は、端子箱の底面側を示す斜視図である。図４は、図１で蓋体を取り外した状態の平面図である。図５は、図４のＡ－Ａ線断面図である。

本実施形態の回転電機１は、回転電機本体（不図示）を内部に収容する筐体１０と、筐体の外側に取り付けられた端子箱２０とを有する。回転電機本体は、例えば、三相交流のインナーロータ型モータであって、ロータおよびステータを備える。

回転電機本体のロータは、回転軸Ａｘに沿ってシャフト２が嵌入され、回転軸Ａｘを中心として回転可能に軸支されている。ロータは、例えば、磁石埋込型回転子、表面磁石型回転子、かご型回転子、巻線型回転子などのいずれの構成であってもよい。また、ロータの外周には、僅かなエアギャップを隔ててステータがロータと同心状に配置されている。ステータには、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルが周方向に位相をずらしてそれぞれ巻回されている。

回転電機１においては、各相のコイルの電流制御によりステータの磁界を順番に切り替えることで、ステータに回転磁界が形成される。すると、ロータの磁界との吸引力または反発力により、ロータおよびシャフト２が回転軸Ａｘを中心として回転する。

筐体１０は、円筒状の鋳造品であって、回転電機本体を内部に収容する。図２に示すように、筐体１０の外周上面側には、端子箱２０を設置するための筐体側設置部１１が形成されている。

筐体側設置部１１は、端子箱２０の底面側と対応する形状に形成され、端子箱２０に挿通されるボルト４３が螺合されるボルト穴１１ａを有している。また、筐体側設置部１１の軸方向一端側では、筐体１０の壁面が部分的に切り欠かれ、筐体内部と連通する筐体開口１２が形成されている。筐体開口１２からは、ステータのコイルにそれぞれ接続されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の口出し線４Ｕ、４Ｖ、４Ｗが外側に引き出される。

また、筐体側設置部１１は、軸方向の他端側（図５の右側）よりも一端側（図５の左側）が径方向に短くなるように軸方向に対して傾斜した面を有し、当該傾斜面に筐体開口１２が形成されている。筐体１０の端部を軸方向に対して傾斜して開口させることで、筐体開口１２は回転電機１の径方向および軸方向に大きく開放される。これにより、組立時において、各相の口出し線４Ｕ、４Ｖ、４Ｗを端子箱２０内に引き込む作業などが容易となる。

端子箱２０は、例えば樹脂などの絶縁性材料で形成され、筐体１０の筐体側設置部１１に取り付けられる。端子箱２０は、本体部２１と、蓋体２２とを有している。

本体部２１は、第１部位２３と、当該第１部位２３の一端側に接続される第２部位２４を有している。本体部２１の第１部位２３は、上面側が開放された箱状に形成されている。そして、第１部位２３は、軸方向に沿って筐体側設置部１１に取り付けられる底面部２３ａと、底面部２３ａの外縁から立ち上がる周壁部２３ｂとを有している。また、第１部位２３の上面側には、第１部位の上面側を覆う蓋体２２が環状のパッキン４１を介して着脱可能に取り付けられる。

第１部位２３の内部には、口出し線４Ｕ、４Ｖ、４Ｗと外部のインバータ（不図示）からの給電線５Ｕ、５Ｖ、５Ｗとを電気的に接続するための端子台２５が底面部２３ａと一体に設けられる。また、第１部位２３で周壁部２３ｂの一面（軸方向と直交方向に延びる面）には、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の給電線５Ｕ、５Ｖ、５Ｗを引き込むための３つの配線挿通孔２３ｃが並列に形成されている。なお、本体部２１から蓋体２２を取り外した状態では、第１部位２３の上面側が開放されて端子台２５が外側に露出し、作業者は端子台２５の配線作業を外側から行うことが可能となる。

端子台２５は、図４に示すように、軸方向に並列に形成された２つの隔壁２６と、３組の端子板２７Ｕ、２７Ｖ、２７Ｗとを有する。端子台２５の隔壁２６は、軸方向に沿って平行に立設されており、隣り合って配置される端子板を互いに絶縁する。

端子板２７Ｕ、２７Ｖ、２７Ｗは、例えば銅などの導電性金属で形成された平板状の部材であり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ対応する。また、端子板２７Ｕ、２７Ｖ、２７Ｗは、軸方向と直交方向（図４の上下方向）に並列に配置され、端子台２５上でそれぞれ軸方向（図４の左右方向）に延びている。各相の端子の構成はいずれも共通であるので、以下の説明では一例としてＵ相の構成を説明し、Ｖ相、Ｗ相の構成に関する重複説明はいずれも省略する。

端子板２７Ｕの両端部には、口出し線４Ｕの圧着端子６および給電線５Ｕの圧着端子７を固定するための穴がそれぞれ形成されている。図５に示すように、端子板２７Ｕの穴の位置には、端子台２５にインサートナット２８が埋設されている。そのため、圧着端子６（または圧着端子７）にボルト２９を挿通し、当該ボルト２９をインサートナット２８に螺合することで、圧着端子６（または圧着端子７）がボルト２９と端子板２７Ｕで挟み込まれる。これにより、圧着端子６（または圧着端子７）が端子板２７Ｕに押し付けられた状態で固定される。

本体部２１の第２部位２４は、上面側および側面側が遮蔽された箱状に形成され、筐体側設置部１１の筐体開口１２を覆うように配置される。第２部位２４は軸方向の他端側が第１部位と接続され、第２部位２４の内部は第１部位２３の内部と連通している。また、第１部位２３の底面部２３ａおよび第２部位２４の底面部２４ａには、筐体側設置部１１と当接するフランジ３１が形成されている。フランジ３１には、筐体側設置部１１への固定のためにボルト４３を通す貫通穴３２が形成されている。

第２部位２４の底面部２４ａは、筐体側設置部１１において筐体開口１２が設けられた傾斜面と面一となるように形成され、軸方向および第１部位２３の底面部２３ａに対して斜めに傾いている。第２部位２４の底面は、取付面の一例である。図３、図５に示すように、第２部位２４の底面部２４ａには、筐体側設置部１１の筐体開口１２に対応する形状および寸法の開口部３３が形成されている。端子箱２０を筐体側設置部１１に取り付けるときには、環状のパッキン４２を挟み込んだ状態で筐体側設置部１１の筐体開口１２と端子箱２０の開口部３３が連通する。これにより、回転電機１の口出し線４Ｕ、４Ｖ、４Ｗを外部に露出させずに端子箱２０内の端子台２５まで導くことができる。

図３に示すように、第２部位２４のフランジ３１の底面側には、開口部３３の縁に筒状のスリーブ３４が設けられている。スリーブ３４は、第２部位２４の底面部２４ａから筐体１０側に突出し、筐体１０に対する端子箱２０の取付方向（径方向）に延びている。

図５に示すように、スリーブ３４は、筐体側設置部１１に端子箱２０を取り付けるときに筐体開口１２に差し込まれ、筐体側設置部１１に端子箱２０を取り付けるときのガイド部材として機能する。また、スリーブ３４は、筐体開口１２において口出し線４Ｕ、４Ｖ、４Ｗと筐体１０の間に配置され、口出し線４Ｕ、４Ｖ、４Ｗと筐体１０の短絡を防止する。

また、図３に示すように、第２部位２４のフランジ３１の底面側には、パッキン４２を受ける環状の溝３５がスリーブ３４の外周に沿って形成されている。パッキン４２は、第２部位２４の底面側からスリーブ３４に差し込まれてスリーブ３４の外周に取り付けられ、筐体側設置部１１と端子箱２０の第２部位２４の間をシールする。

第２部位２４の底面部２４ａと筐体側設置部１１の傾斜面は面一であるため、パッキン４２は端子箱２０および筐体側設置部１１とよく密着し、パッキン４２による液密性が向上する。また、パッキン４２を溝３５に取り付ける際には、底面側から突出したスリーブ３４がパッキン４２のガイドとなるので、パッキン４２の位置決めおよび取り付けが容易となる。

次に、本実施形態の回転電機１の組立工程の一例について説明する。まず、作業者は、筐体１０の筐体開口１２からＵ相、Ｖ相、Ｗ相の口出し線４Ｕ、４Ｖ、４Ｗの先端を筐体１０の外側に向けて径方向に引き出す。次に、作業者は、端子箱２０においてパッキン４２をスリーブ３４の外周に当接させて押し込み、パッキン４２を第２部位２４の溝３５に取り付ける。また、作業者は、本体部２１の配線挿通孔２３ｃにそれぞれキャップ（図示省略）を取り付けて配線挿通孔２３ｃを塞いでおく。

端子箱２０の溝３５にパッキン４２を取り付けた後、作業者は、端子箱２０のスリーブ３４を筐体側設置部１１の筐体開口１２に差し込み、蓋体２２が外された状態の本体部２１を筐体側設置部１１に取り付ける。そして、作業者は、口出し線４Ｕ、４Ｖ、４Ｗに設けられた圧着端子６を、本体部２１の端子台２５に設けられた各相の端子板２７Ｕ、２７Ｖ、２７Ｗにそれぞれ固定する。その後、作業者は、本体部２１の第１部位２３の上面側にパッキン４１を介して蓋体２２を取り付ける。以上のようにして、回転電機１の筐体１０に端子箱２０が取り付けられ、端子台２５の端子板２７Ｕ、２７Ｖ、２７Ｗが回転電機１の口出し線４Ｕ、４Ｖ、４Ｗと電気的に接続された状態となる。この段階での回転電機１は、筐体１０および端子箱２０が外部からシールされており、独立した１つの製品として出荷することができる。

また、出荷後において回転電機１とインバータ（不図示）を接続する際には、作業者は、本体部２１の第１部位２３から蓋体２２を取り外すとともに、配線挿通孔２３ｃからキャップを取り外す。そして、作業者は、各々の配線挿通孔２３ｃにインバータからの給電線５Ｕ、５Ｖ、５Ｗを挿通させるとともに、各相の給電線５Ｕ、５Ｖ、５Ｗに設けられた圧着端子７を、端子台２５に設けられた各相の端子板２７Ｕ、２７Ｖ、２７Ｗにそれぞれ固定する。なお、給電線５Ｕ、５Ｖ、５Ｗと配線挿通孔２３ｃの隙間は、給電線５Ｕ、５Ｖ、５Ｗの外周に取り付けたグロメット４４によりシールされる。

その後、作業者は、本体部２１の第１部位２３の上面側にパッキン４１を介して蓋体２２を取り付ける。以上のようにして、端子箱２０の内部で回転電機１の口出し線４Ｕ、４Ｖ、４Ｗとインバータの給電線５Ｕ、５Ｖ、５Ｗを電気的に接続できる。上記の配線作業時には端子箱２０の蓋体２２を外すだけで済むので、回転電機１とインバータの接続作業での手間を少なくできる。

以上のように、本実施形態の筐体１０において筐体開口１２の形成される面は軸方向に対して斜めに傾いており、筐体開口１２は回転電機１の径方向および軸方向に大きく開放される。これにより、口出し線４Ｕ、４Ｖ、４Ｗを端子箱２０内に引き込む作業などが容易となる。また、端子箱２０の取付面には、筐体１０側に向けて突出する筒状のスリーブ３４が開口部３３の縁に設けられ、スリーブ３４が筐体１０の筐体開口１２に差し込まれる。そのため、筐体１０に端子箱２０を取り付けるときにはスリーブ３４がガイドとして機能し、筐体１０に端子箱２０を取り付けやすくなる。また、スリーブ３４は、筐体１０と端子箱２０の間をシールするパッキン４２の位置決めや取り付ける際のガイドとしても機能する。したがって、本実施形態の筐体構造によれば、組立時の作業性を従来よりも向上させることができる。

また、本実施形態の端子箱２０の取付面は、筐体開口１２の形成される面に合わせて傾いており、両者が面一であるため、パッキン４２による液密性が向上する。また、筐体開口１２に差し込まれたスリーブ３４は口出し線４Ｕ、４Ｖ、４Ｗと筐体１０の間に配置されるので、口出し線４Ｕ、４Ｖ、４Ｗと筐体１０の短絡がスリーブ３４により防止される。したがって、本実施形態の筐体構造によれば、端子箱２０の機能性を向上させることもできる。

本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。

例えば、上記実施形態では回転電機がモータである場合について説明したが、回転電機は発電機であってもよい。

加えて、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１…回転電機、２…シャフト、４Ｕ，４Ｖ，４Ｗ…口出し線、５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ…給電線、６，７…圧着端子、１０…筐体、１１…筐体側設置部、１２…筐体開口、２０…端子箱、２１…本体部、２２…蓋体、２３…第１部位、２４…第２部位、２５…端子台、２７Ｕ，２７Ｖ，２７Ｗ…端子板、３１…フランジ、３３…開口部、３４…スリーブ、３５…溝、４１，４２…パッキン

Claims

回転電機を内部に収容し、前記回転電機の口出し線を外側に引き出す筐体開口を有する筐体と、
前記筐体に取り付けられ、前記筐体開口を覆う絶縁性の端子箱と、を備え、
前記端子箱は、
前記筐体開口と連通する開口部を有する取付面が底面側に形成され、前記開口部から引き出された前記口出し線が接続される端子台を内部に有し、
前記筐体開口は、前記筐体の軸方向端部で前記回転電機の軸方向に対して斜めに傾いた面に形成され、
前記端子箱の前記取付面は、前記筐体開口の形成される面に合わせて前記軸方向に対して傾いて形成され、
前記取付面には、前記筐体側に向けて突出し、前記筐体開口に差し込まれる筒状のスリーブが前記開口部の縁に設けられ、
前記筐体と前記端子箱の前記取付面の間には環状のパッキンが介在し、
前記取付面の前記スリーブの外周には、前記パッキンを受ける溝が形成されている
回転電機の筐体構造。
前記スリーブは、前記筐体に対する前記端子箱の取付方向に突出して形成されている
請求項１に記載の回転電機の筐体構造。
前記端子箱の前記端子台と対向する面の少なくとも一部は開放され、着脱可能な蓋体で覆われる
請求項１に記載の回転電機の筐体構造。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の筐体構造を備える回転電機。