WO2014171006A1 - 回転電機 - Google Patents

Abstract

　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。これにより、結線板（１０）から引き出されたバスバー（８）を端子台（１１）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）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。

Description

回転電機

　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。

特開平９―２００９９１号公報

　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、結線板から引き出されたバスバーが溶接される接続ターミナルを有し、コイルに電力を供給する外部配線とバスバー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、端子台はフレームに直接あるいは間接的に固定され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。
　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。

本発明の実施の形態１に係る回転電機を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る回転電機を示す軸方向断面図である。 本発明の実施の形態１に係る回転電機を示す部分拡大断面図である。 本発明の実施の形態２に係る回転電機を示す部分拡大断面図である。 本発明の実施の形態２に係る回転電機の変形例を示す部分拡大断面図である。 本発明の実施の形態３に係る回転電機を示す斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る回転電機を示す部分拡大断面図である。 本発明の実施の形態３に係る回転電機の変形例を示す部分斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る回転電機の変形例を示す部分拡大断面図である。 本発明の実施の形態４に係る回転電機を示す部分拡大断面図である。 本発明の実施の形態４に係る回転電機の変形例を示す部分拡大断面図である。 本発明の実施の形態５に係る回転電機を示す部分拡大断面図である。

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。

　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）。

　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）。

　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）。

　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 (9)

1. 　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、
   前記結線板から引き出された前記バスバーが溶接される接続ターミナルを有し、前記コイルに電力を供給する外部配線と前記バスバー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、前記端子台は前記フレームに直接あるいは間接的に固定されることを特徴とする回転電機。
2. 　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を備え、前記結線板カバーは、前記フレームに固定されることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
3. 　前記端子台は、前記結線板カバーに固定されることを特徴とする請求項２記載の回転電機。
4. 　前記端子台は、前記結線板カバーと一体成型されていることを特徴とする請求項２記載の回転電機。
5. 　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ることを特徴とする請求項２記載の回転電機。
6. 　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、前記フレーム内に圧入された円環状の押え部材により前記フレームに固定されることを特徴とする請求項５記載の回転電機。
7. 　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ることを特徴とする請求項５記載の回転電機。
8. 　前記端子台は、前記結線板と共に、前記固定子と前記フレームの間に挟持されることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
9. 　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の間に挟持されることを特徴とする請求項２記載の回転電機。

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