JPH1118372A - 永久磁石式回転子を有する電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コントローラを備えた電動機の接続方法を改
良することにより、メンテナンス性を向上させる。 【解決手段】 反負荷側エンドブラケット１５ａの外側
に制御回路２２からなるコントローラ部２０を一体に備
えた永久磁石式回転子１３を有する電動機において、コ
ントローラ部２０と電動機部１０の接続箱１８、および
コントローラ部２０と電動機部１０の固定子コイル１１
の接続を、コンセント４３ａ，４４ａとプラグ４３ｂ，
４４ｂをそれぞれモールド成型によりで一体成形した着
脱可能な接続部を用いて行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石式回転子
と、反負荷側エンドブラケットに取り付けたコントロー
ラ部を備えた電動機に関し、特にこのような電動機の電
動機本体とコントローラ部間におけるメンテナンス性の
良好な接続手法に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明の前提となる永久磁石式回転子を
有する電動機の構成を図６を用いて説明する。回転子磁
極に永久磁石を用いた同期電動機すなわち永久磁石式回
転子を有する電動機は、回転子の位置に対応して固定子
の磁極を制御する電動機であることから、回転子の位置
を検出する機構とこの検出信号に基づいて固定子の界磁
を制御する制御部が必要となる。従来、このような電動
機は、電動機本体とコントロール部を別置きとして用い
ているが、電動機とコントローラ部との間の配線数が多
くかつ長くなり、配線が複雑であることに加えてノイズ
を拾いやすくなるという問題を有している。さらに、別
置きとしたコントロール部を冷却するための冷却扇や放
熱フィン等の冷却機構が必要となり大型かつ高価になる
という問題がある。

【０００３】このような問題を解決するために、電動機
にコントローラ部を一体に設けることが考えられるが、
この場合、電動機の寿命よりコントローラ部の寿命の方
が短いことを考慮すると、コントローラ部は修理・交換
しやすい構造であることが必要となる。このようなコン
トローラ一体型の電動機の構造を、一部断面図とした電
動機の側面図である図６を用いて説明する。コントロー
ラ一体型電動機は、電動機部１０とコントローラ部２０
と冷却部３０とを一体に組み合わせて構成される。

【０００４】電動機部１０は、固定子コイル１１を有す
る固定子１２と、永久磁石からなる回転子１３と、アル
ミニウムなどからなり円筒形のハウジング１４と、中心
に軸受１６ａを有するエンドブラケット１５ａと、中心
に軸受１６ｂを有するエンドブラケット１５ｂと、回転
子１３が固定され軸受１６ａ，１６ｂを介してエンドブ
ラケット１５ａ，１５ｂに支持された回転軸１７と、破
線で示された端子箱１８とを有している。

【０００５】コントローラ部２０は、径の異なる円筒を
環状の底板で結合したケース２１と、ケース２１の環状
空間に収容されたコンバータやインバータからなる制御
回路２２とから構成され、ケース２１の内側円筒の内部
に回転軸１７が挿入されるとともに、電動機の反負荷側
のエンドブラケット１５ａに着脱自在に取り付けられて
いる。

【０００６】冷却部３０は、反負荷側の回転軸１７の端
部に設けられた外扇３１と、外扇３１を覆うように前記
ケース２１に取り付けられたエンドカバー３２から構成
されている。

【０００７】電動機部１０の端子箱１８のターミナルか
らＵ相の配線４１ａ、Ｖ相の配線４１ｂ、Ｗ相の配線４
１ｃがコントローラ部２０の制御回路２２に接続され、
コントローラ部２０の制御回路２２からＵ相の配線４２
ａ、Ｖ相の配線４２ｂ、Ｗ相の配線４２ｃが電動機部１
０の固定子１２の固定子コイル１１のコイルエンドに接
続されている。配線４１および配線４２は、エンドブラ
ケット１５ａに設けた開口を貫通して電動機部１０とコ
ントローラ部２０を接続している。

【０００８】このように、コントローラ一体型電動機
は、配線が複雑であり、また、配線も長くなることか
ら、組立時には、配線の端部を制御回路にハンダなどに
よって接続しなければならず、また保守時や修理時に
は、コントローラ部２０のケース２１をエンドブラケッ
ト１５ａから外した後前記ハンダによる接続を取り外さ
なければならず、組立性やメンテナンス性が悪くなると
いう問題がある。また、このような作業を行うために
は、配線４１，４２を引き延ばして作業しなければなら
ず配線を長くすることが必要となり、長く複雑な配線
は、途中でノイズを拾う可能性があり誤動作をおこすお
それも考えられる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
コントローラ一体型電動機における接続方法を改良し、
メンテナンス性の良い電動機を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、コントローラ部を一体とした電動機に
おいて、電動機に設けた端子箱のターミナルと反負荷側
エンドブラケットに固定したコントローラ部の制御回路
間、コントローラ部の制御回路と電動機の固定子コイル
エンド間の複雑な内部接続を、コンセント・プラグやコ
ネクタなどの着脱できる接続具を用いた簡易的な接続と
した。また、本発明は、コントローラ部を一体とした電
動機において、反負荷側エンドブラケットに固定したケ
ースに端子箱を設けるとともに該ケース内に制御回路を
設け、このコントローラ部を電動機に一体に取り付けた
構造にして、内部接続を簡易にした。さらに、本発明
は、コントローラ部を規定の位置に回転させて反負荷側
エンドブラケットに一体に取り付けるように構成するこ
とで、電動機の設置環境などに起因する外部との接続要
求に対応して、設計変更などを伴わずに端子箱の角度を
変えられるようにした。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるコントロー
ル一体型電動機の実施の形態を図を用いてより詳細に説
明する。まず、本発明の第１の実施の形態は、図１に示
すように、制御回路２２と端子箱１８のターミナルの接
続、および制御回路２２と固定子コイル１１のコイルエ
ンドの接続を、モールドにより形成した一対のプラグと
コンセントからなる接続具を各々の接続部に設けた形態
であり、配線の接続以外は図６に示した電動機とほぼ同
じ構成を有している。この実施の形態において、制御回
路２２と端子箱１８のターミナルの接続は、制御回路２
２側にプラグ４３ａを固定して設け、接続箱１８のター
ミナルから引き出してきた配線４１の先端にコンセント
４３ｂをモールドによって設けるとともに、制御回路２
２と固定子コイル１１のコイルエンドの接続は、制御回
路２２側にコンセント４４ｂを固定して設け、固定子コ
イル１１のコイルエンドから引き出してきた配線４２の
先端にプラグ４４ａをモールドによって設けたものであ
る。各々の配線４１，４２はエンドブラケットに設けた
穴を貫通して電動機部側からコントロール部側に延びて
おり、コントロール側に延びた部分に多少の余裕を持た
せてある。

【００１２】この実施の形態によれば、電動機部１０側
からの配線４１に設けたコンセント４３ｂを、コントロ
ール部１０に固定したプラグ４３ａに差し込み接続し、
電動機部１０側からの配線４２に設けたプラグ４４ａ
を、コントロール部２０に設けたコンセント４４ｂに差
し込み接続することによって、容易に行うことができ、
メンテナンス時にはコンロトール部２０のケース２１と
エンドブラケット１５ａとの固着を解放した後、ケース
２１を外扇３１が位置した側にずらしてコンセント４３
ｂおよびプラグ４４ａを取り外すことによって接続を解
放する。この実施の形態によれば、電動機部１０とコン
トローラ部２０との配線の接続または取外しに当たって
は、配線４１側に設けたコンセント４３ｂを制御回路２
２に設けたプラグ４３ａに、配線４２側に設けたプラグ
４４ａを制御回路２２に設けたコンセント４４ｂに挿入
・取り外すことによって容易に行うことができ、メンテ
ナンス性を高めることができる。

【００１３】次に、図２を用いて、本発明の第２の実施
の形態を説明する。この実施の形態は、制御回路２２と
端子箱１８のターミナルを接続する配線４１、および制
御回路２２と固定子コイル１１のコイルエンドを接続す
る配線４２のコントロール部２０のケース２１内に位置
する途中に、コネクタ４５，４６を設ける構成とした点
に特徴を有しており、その他の構成は、図１および図６
に示した電動機の構成とほぼ同じである。この実施の形
態でも、第１の実施の形態と同様に、コネクタの雄型側
には電圧が加えられていない配線を、コネクタの雌型側
には電圧が加えられている配線を接続する。このように
配線の接続をコネクタ方式とすることによって、コント
ロール部２０を取り外すときの制御回路２２の取り外し
を容易にし、メンテナンス性を高めることができるとと
もに、振動等によって接続不良が発生することをなくす
ことができる。

【００１４】次に、図３を用いて、本発明の第３の実施
の形態を説明する。この実施の形態は、制御回路２２と
端子箱１８のターミナルを接続する配線４１、および制
御回路２２と固定子コイル１１のコイルエンドを接続す
る配線４２の途中に設ける接続具をエンドブラケット１
５ａに固定した接続具と、制御回路部２２に固定した接
続具とによって構成した点に特徴を有している。すなわ
ち、電動機部１０の端子箱１８のターミナルからの配線
４１は、エンドブラケット１５ａのコントロール部側に
設けられたコンセント４３ｂに接続され、電動機部１０
の固定子コイル１１のコイルエンドからの配線４２は、
エンドブラケット１５ａのコントロール部側に設けられ
たプラグ４４ａに接続される。一方、コントロール部２
０の制御回路２２には、前記コンセント４３ｂに対応す
るプラグ４３ａと前記プラグ４４ａに対応するコンセン
ト４４ｂが固定されている。この制御回路２２に固定さ
れたプラグ４３ａとコンセント４４ｂは、ケース２１を
エンドブラケット１５ａに取り付けたときに、対応する
コンセント４３ｂおよびプラグ４４ａに接続されるよう
に配置されている。

【００１５】この制御回路部２２をケース２１に収容固
定するに当たって、プラグ４３および／またはコンセン
ト４４を回転軸１７の軸方向に遊動するとともにエンド
ブラケット側に押しつけられるように構成することによ
って、制御回路部２２に固定されたプラグ４３ａとコン
セント４４ｂがエンドブラケット１５ａに設けたコンセ
ント４３ｂならびにプラグ４４ａに確実に挿入される。
この実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に、プラ
グ側には電圧が加えられていない配線を、コンセント側
には電圧が加えられている配線を接続する。このように
配線の接続をエンドブラケット１５ａに固定されたコン
セントとプラグおよび制御回路２２に固定されたプラグ
とコンセントによる接続とすることによって、コントロ
ール部２０をエンドブラケットに取り付けもしくは取り
外すときに配線の接続作業なしに自動的に接続し、また
自動的に取り外すことができるので、メンテナンス性を
高めることができる。

【００１６】以上の第１の実施の形態および第３の実施
の形態では、コンセント・プラグによる接続としたが、
コンセントとプラグを接続した後クリップ等を用いて両
者を固定するようにすれば、振動などによって接続不良
となるおそれがなくなり確実な接続を提供することがで
きる。この場合第３の実施の形態では、接続解放時に工
具を用いてクリップなどを解放できるように構成すれ
ば、接続を容易に解放することができる。

【００１７】次に、本発明の第４の実施の形態を図４を
用いて説明する。この実施の形態は、接続箱１８をコン
トローラ部に設けたことを特徴としている。さらにこの
実施の形態は、コントロール部に設けた接続箱の位置を
回転軸１７を中心にして回動可能にした点に特徴を有し
ている。汎用型の電動機では、ユーザが電動機を設置す
る場所は様々な状況があり、接続箱を電動機の後面に設
けるだけでなく前面や上面に設けることが要求される場
合がある。この実施の態様はこのような要請に設計変更
や機種の増加を伴わずに対応することができるようにし
たものである。

【００１８】図４は、反負荷側から見たコントローラ部
２０の断面図である。この実施の形態では、コントロー
ラ部２０に端子箱１８と図示を省略した位置検出用のホ
ール素子を一体に設けるとともに、コントローラ部２０
のケース２１を反負荷側エンドブラケット１５ａに取り
付ける際に、所定の角度例えば９０度ずつ回転して取り
付けられるようにしてある。ここで反負荷側エンドブラ
ケット１５ａは、ホール素子が回転子の永久磁石の位置
検出をする機能を有していることから、角度（７２０／
極数 度）の制限はあるが所定の角度ずつ回転させるこ
とができる。このように構成したことによって、コント
ロール部２０に設けた端子箱１８の位置を変えることが
でき、外部電源を接続する際の融通性を持たせることが
できる。

【００１９】回転後の反負荷側エンドブラケット１５ａ
への固定は、機種（極数）によってあらかじめ回転でき
る角度が決まっていることから、その位置に締結用耳部
２３やナット座あるいはボルト穴を設けて置くことによ
って、接続箱１８の位置を変更することが可能となる。
また、耳部やナット座あるいは、ボルト穴の設け方によ
って、コントロール部２０を回転できる角度（位置）を
簡単に知ることができる。

【００２０】次に、第５の実施の形態を図５を用いて説
明する。この実施の形態は、図４に示したコントロール
部２０を回転可能にした態様に対応する接続形態であ
る。図に示すように、制御回路２２と固定子コイル１１
の接続をエンドブラケット１５ａ側に設けたスリップリ
ングとコントロール部２０側に設けたブラシとからなる
スリップリング機構４８を用いて行うことにより、第４
の実施の形態にあるコントロール部２０を回転させて反
負荷側エンドブラケット１５ａへ取り付けて、端子箱の
位置の回転を円滑に行うことができる。さらに、３本の
スリップリングをエンドブラケット１５ａの平面上に同
心円状を形成するように設けるとともに、コントロール
部２０にスリップリングに対向させて３個のブラシを設
けることによって、ケース２１をエンドブラケット１５
ａに取り付け取り外す作業をしやすくすることができ
る。この場合、ブラシのストロークを大きくすることに
よって、コントロール部をエンドブラケットに取り付け
たときにスリップリングへの接触を確実にすることがで
きる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明は、電動機部とコ
ントローラ部との間の配線の接続を着脱できる接続器を
介して行うことによって、電動機のメンテナンス時の作
業性を向上させることができる。また、端子箱をコント
ロール部に設けることによって、端子箱と制御回路間の
配線の長さを短くすることができノイズの盛況を受ける
ことを少なくすることができるとともに、端子箱を電動
機側に設けた場合に比べて電動機部とコントロール部間
の配線の本数を減少させることができる。さらに、端子
箱を設けたコントロール部を回転させてエンドブラケッ
トに取り付けられるようにしたことによって、接続箱の
取付位置の変更に対する要請に容易に対応することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるコントロール部一体型電動機の
第１の実施の形態を示す一部断面図とした側面図。

【図２】本発明にかかるコントロール部一体型電動機の
第２の実施の形態を示す一部断面図とした側面図。

【図３】本発明にかかるコントロール部一体型電動機の
第３の実施の形態を示す一部断面図とした側面図。

【図４】本発明にかかるコントロール部一体型電動機の
第４の実施の形態を示すコントローラ部の断面図。

【図５】本発明にかかるコントロール部一体型電動機の
図４に示した形態の第５の実施の形態を示す一部断面図
とした側面図。

【図６】本発明の前提となるコントロール一体型電動機
の構造を示す一部断面図とした側面図。

【符号の説明】

１０ 電動機部 １１ 固定子コイル １２ 固定子 １３ 回転子（ロータ） １４ ハウジング １５ エンドブラケット １６ 軸受 １７ 回転軸 １８ 端子箱 ２０ コントローラ部 ２１ ケース ２２ 制御回路 ２３ 取付耳部 ３０ 冷却部 ３１ 外扇 ３２ エンドカバー ４１ 端子箱からコントローラ部への配線 ４２ コントローラ部から固定子コイルエンドへの配線 ４３ａ，４４ａ プラグ ４３ｂ，４４ｂ コンセント ４５，４６ コネクタ ４８ スリップリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 天池 将 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 川島 琢也 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器事業部内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反負荷側エンドブラケットの外側に制御
   回路からなるコントローラ部を一体に備えた永久磁石式
   回転子を有する電動機において、コントローラ部と電動
   機部の接続箱、およびコントローラ部と電動機部の固定
   子コイルの接続を、コンセントとプラグをそれぞれモー
   ルド成型により一体成形した接続部を用いて行うことを
   特徴とする永久磁石式回転子を有する電動機。
2. 【請求項２】 反負荷側エンドブラケットの外側に制御
   回路からなるコントローラ部を一体に備えた永久磁石式
   回転子を有する永久磁石式回転子を有する電動機におい
   て、コントローラ部と電動機部の接続箱、およびコント
   ローラ部と電動機部の固定子コイルの接続を、配線の途
   中に設けたコネクタにより行うことを特徴とする永久磁
   石式回転子を有する電動機。
3. 【請求項３】 反負荷側エンドブラケットの外側に制御
   回路からなるコントローラ部を一体に備えた永久磁石式
   回転子を有する永久磁石式回転子を有する電動機におい
   て、コントローラ部に端子箱と位置検出用のホール素子
   を設けるとともに、コントローラ部のエンドブラケット
   部への取付けを規定の角度（７２０／極数 度）で回転
   できるように構成したことを特徴とする永久磁石式回転
   子を有する電動機。
4. 【請求項４】 請求項３においてコントローラ部と電動
   機の固定子コイルとの接続を、スリップリングを用いて
   行うようにしたことを特徴とする永久磁石式回転子を有
   する電動機。