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公開番号2019205326
公報種別公開特許公報(A)
公開日20191128
出願番号2018101029
出願日20180525
発明の名称回転電機
出願人マブチモーター株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H02K 5/22 20060101AFI20191101BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】接続電線がロータに接触するのを抑制した回転電機を提供する。
【解決手段】回転電機1は、軸線O周りに回転可能に支持されたロータ41と、ロータを挟むように配置され、第1電線54が巻回された第1ステータ51、及び第2電線59が巻回された第2ステータ56と、第1ステータと第2ステータとを連結し、内部に案内路29が形成された連結部材12と、案内路内を通され、第1電線及び第2電線にそれぞれ電気的に接続された接続電線62と、を備え、連結部材は、案内路とロータとを仕切る仕切り32を有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
軸線周りに回転可能に支持されたロータと、
前記ロータを挟むように配置され、第1電線が巻回された第1ステータ、及び第2電線が巻回された第2ステータと、
前記第1ステータと前記第2ステータとを連結し、内部に案内路が形成された連結部材と、
前記案内路内を通され、前記第1電線及び前記第2電線にそれぞれ電気的に接続された接続電線と、
を備え、
前記連結部材は、前記案内路と前記ロータとを仕切る仕切りを有する回転電機。
続きを表示(約 390 文字)【請求項2】
前記仕切りにおける前記案内路側の面に設けられた絶縁部材を備える請求項1に記載の回転電機。
【請求項3】
前記連結部材は、同一の材料で一体に形成されている請求項1又は2に記載の回転電機。
【請求項4】
前記案内路の両端部の一対の開口は、前記第1ステータ及び前記第2ステータが前記ロータを挟む方向において、前記ロータを挟んでいる請求項1から3のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項5】
前記ロータは、
前記軸線に沿って設けられるシャフトと、
前記シャフトに固定される底壁部と、
前記底壁部の外周縁部から前記底壁部の厚さ方向に延びる周壁部と、を有し、
前記第1ステータ及び前記第2ステータは、前記周壁部を径方向に挟むように配置されている請求項1から4のいずれか一項に記載の回転電機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、回転電機に関する。
続きを表示(約 9,300 文字)【背景技術】
【0002】
従来、カップ状に形成されたロータを備える回転電機が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の回転電機は、前述のロータと、ステータコアと、ステータコイルと、を備えている。
ロータは、円板状のロータディスクと、ロータディスクの外周縁部からロータディスクの厚さ方向に延びるロータコアと、を備えている。
【0003】
ステータコアは、内側コア(第1ステータ)と、外側コア(第2ステータ)と、連結コアと、を備えている。内側コア及び外側コアは、ロータコアを挟むように配置されている。
ステータコイルは、内側コアに巻装される内側コイル部と、外側コアに巻装される外側コイル部と、連結コアに巻装される中間コイル部(接続電線)と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特許第5263253号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、例えば中間コイル部の位置がずれて中間コイル部が回転するロータに接触すると、中間コイル部が損傷する虞がある。
【0006】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、接続電線がロータに接触するのを抑制した回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の回転電機は、軸線周りに回転可能に支持されたロータと、前記ロータを挟むように配置され、第1電線が巻回された第1ステータ、及び第2電線が巻回された第2ステータと、前記第1ステータと前記第2ステータとを連結し、内部に案内路が形成された連結部材と、前記案内路内を通され、前記第1電線及び前記第2電線にそれぞれ電気的に接続された接続電線と、を備え、前記連結部材は、前記案内路と前記ロータとを仕切る仕切りを有することを特徴としている。
【0008】
この発明によれば、接続電線は、連結部材に形成された案内路内を通されている。連結部材は、案内路とロータとを仕切る仕切りを有するため、案内路内を通された接続電線は、仕切りによりロータに近づくのが規制される。従って、接続電線がロータに接触するのを抑制することができる。
【0009】
また、上記の回転電機において、前記仕切りにおける前記案内路側の面に設けられた絶縁部材を備えてもよい。
この発明によれば、接続電線を流れる電流が連結部材等に漏れるのを抑制することができる。
【0010】
また、上記の回転電機において、前記連結部材は、同一の材料で一体に形成されていてもよい。
この発明によれば、回転電機を構成する部品数を少なくし、回転電機の製造コストを低減させることができる。
【0011】
また、上記の回転電機において、前記案内路の両端部の一対の開口は、前記第1ステータ及び前記第2ステータが前記ロータを挟む方向において、前記ロータを挟んでいてもよい。
この発明によれば、一対の開口の近傍において、接続電線をロータからより確実に離間するように配置することができる。
【0012】
また、上記の回転電機において、前記ロータは、前記軸線に沿って設けられるシャフトと、前記シャフトに固定される底壁部と、前記底壁部の外周縁部から前記底壁部の厚さ方向に延びる周壁部と、を有し、前記第1ステータ及び前記第2ステータは、前記周壁部を径方向に挟むように配置されていてもよい。
この発明によれば、底壁部及び周壁部を有する、いわゆるカップ状に形成されたロータを用いて回転電機を構成することができる。
【発明の効果】
【0013】
本発明の回転電機によれば、接続電線がロータに接触するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
本発明の第1実施形態の回転電機の斜視図である。
同回転電機の縦断面図である。
図2中のA1部拡大図である。
本発明の第2実施形態の回転電機の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
(第1実施形態)
以下、本発明に係る回転電機の第1実施形態を、図1から図3を参照しながら説明する。
図1及び図2に示すように、本実施形態の回転電機(モータ)1は、筐体11と、ロータ41と、第1ステータ51及び第2ステータ56と、接続電線62と、を備えている。
なお、図2では、回転電機1の断面形状のうち、筐体11の軸線Oに対する一方側の形状のみを示している。
【0016】
筐体11は、有頂の円筒状に形成された本体(連結部材)12と、蓋13と、を備えている。
本体12は、円板状に形成された頂壁部15と、頂壁部15の外周縁部から頂壁部15の厚さ方向に延びる周壁部16と、を備えている。
以下では、筐体11から後述するシャフト48が突出する向きを前方、その逆向きを後方と言う。前方、後方は、軸線O方向の一方側又は他方側である。筐体11の軸線Oに直交する方向を径方向と言い、軸線O周りに周回する方向を周方向と言う。
【0017】
図2に示すように、頂壁部15における軸線O上には、頂壁部15を軸線O方向に貫通する貫通孔18が形成されている。頂壁部15のうち貫通孔18の前端部における開口周縁部には、貫通孔18の他の部分よりも内径の大きい段部18aが形成されている。
頂壁部15の後面には、円筒状に形成された第1延長部材19及び第2延長部材20が固定されている。第1延長部材19及び第2延長部材20は、軸線Oと同軸に配置されている。第1延長部材19は、頂壁部15の後面に接合されている。第1延長部材19の内周面は、貫通孔18の内周面と面一である。第1延長部材19の外径は、段部18aの内径と同等である。
第2延長部材20は、第1延長部材19の後面に接合されている。第2延長部材20の内周面の後方の部分には、第2延長部材20の他の部分よりも内径が大きい段部20aが形成されている。段部20aの内径は、貫通孔18の段部18aの内径と同程度である。
第2延長部材20の外径は、第1延長部材19の外径よりも大きい。
【0018】
図1及び図2に示すように、頂壁部15には、頂壁部15の前面から後方に向かって凹んだ第1環状溝23が形成されている。第1環状溝23は、貫通孔18を径方向外側から囲うように、貫通孔18と同軸に形成されている。第1環状溝23は、頂壁部15の後面に達していなく、頂壁部15の後面近傍まで延びている。
第1環状溝23の底面には、後方に向かって延びる連通孔24が形成されている。なお、第1環状溝23及び連通孔24により、第1部分路25を構成する。第1部分路25は後述する溝部27の軸線O側の端部から第1ステータ51に向かって延びている(図2参照)。
連通孔24の径は、第1環状溝23の幅よりも小さい。連通孔24は、頂壁部15の後面に達している。本実施形態では、連通孔24は、軸線O周りに複数(本実施形態では3つ。一部の連通孔24は不図示)形成されている。複数の連通孔24は、軸線O周りに等角度ごとに形成されている。
【0019】
頂壁部15には、頂壁部15の前面から後方に向かって凹んだ溝部(連結路)27が形成されている。溝部27が後方に向かって凹む長さは、第1環状溝23が後方に向かって凹む長さよりも短い。溝部27は、第1環状溝23から径方向外側に向かって直線状に延びている。溝部27における軸線Oとは反対側の端部は、頂壁部15の径方向外側の端に達していなく、頂壁部15の径方向外側の端近傍まで延びている。
溝部27は、周方向において、連通孔24に対応する向きに形成されている。すなわち、溝部27は連通孔24に対応して複数(本実施形態では3つ)形成されている(図1参照)。
図2中の拡大図に示すように、頂壁部15のうち、第1部分路25と溝部27との接続部分の内側の面15aは、四分円状の丸みを帯びた形状に形成されている。
【0020】
図1及び図2に示すように、頂壁部15には、溝部27における軸線Oとは反対側の端部から後方に向かって延びる外側連通孔(第2部分路)28が形成されている。なお、第1部分路25、溝部27、及び外側連通孔28で、案内路29を構成する。案内路29は、頂壁部15の内部に形成されている。
外側連通孔28は、頂壁部15の後面に達している。図2に示すように、外側連通孔28の後端は、第1環状溝23の底面よりも後方に位置し、連通孔24の後端よりも前方に位置している。外側連通孔28は、溝部27の軸線Oとは反対側の端部から第2ステータ56に向かって延びている。連通孔24の後端部の開口24a、及び外側連通孔28の後端部の開口28aは、案内路29の両端部の開口である。
図3に示すように、頂壁部15のうち、外側連通孔28と溝部27との接続部分の内側の面15bは、四分円状の丸みを帯びた形状に形成されている。
【0021】
図2に示すように、頂壁部15には、頂壁部15の後面から前方に向かって凹んだ第2環状溝30が形成されている。第2環状溝30は、第1環状溝23と外側連通孔28との間に、第1環状溝23と同軸に形成されている。第2環状溝30は、頂壁部15の前面及び溝部27に達していなく、溝部27近傍まで延びている。
【0022】
頂壁部15のうち、第1環状溝23と外側連通孔28との間の部分であって、溝部27よりも後方の部分が、仕切り32を構成する。仕切り32は、図2に示す断面において、後方に向かって開口するU字状に形成されている。仕切り32は、案内路29とロータ41とを仕切る。
【0023】
図3に示すように、仕切り32における案内路29側の面には、絶縁部材33,34が設けられている。なお、説明の便宜のため絶縁部材33,34を厚く示している。
より具体的には、絶縁部材33は、頂壁部15の内側の面15aに設けられている。絶縁部材34は、頂壁部15の内側の面15bに設けられている。
絶縁部材33,34には、コーティング等により形成された電気的な絶縁性を有する絶縁膜が用いられる。絶縁部材33,34をこのように形成すると、回転電機1を構成する部品点数が増加せず、回転電機1の製造コストを低減させることができる。
なお、絶縁部材として、樹脂等の電気的な絶縁性を有する材料で形成された部材を用いてもよい。この場合、例えば、絶縁部材は内側の面15a,15bに接着剤等で固定して用いられる。
【0024】
図1及び図2に示すように、周壁部16は、円筒状に形成され、頂壁部15から後方に向かって延びている。周壁部16の後端部には、窓孔16aが形成されている。
本体12を構成する頂壁部15、周壁部16、及び第1延長部材19は、例えばアルミニウムを用いて、同一の材料で一体に形成されている。材料として樹脂(例えばナイロン)のような絶縁材料を用いる場合、本体12及び絶縁部材33,34を一体に形成されてもよい。
蓋13は、円板状に形成されている。蓋13は、周壁部16の後端部の開口を塞いでいる。蓋13と周壁部16とは、図示しないボルト等により固定されている。
【0025】
図2に示すように、本体12には、第1軸受け37及び第2軸受け38がそれぞれ固定されている。
軸受け37,38には、それぞれボールベアリングが用いられている。軸受け37,38の内径は、本体12の頂壁部15の貫通孔18の内径よりも小さい。
第1軸受け37は、貫通孔18の段部18a内に軸線Oと同軸に配置されている。第1軸受け37の外輪は、貫通孔18の段部18aに固定されている。第1軸受け37の前面は、本体12の頂壁部15の前面と面一である。
第2軸受け38の外輪は、第2延長部材20の段部20aに固定されている。
【0026】
ロータ41は、底壁部42と、周壁部43と、を備えている。
底壁部42は、円板状に形成されている。底壁部42は、軸線Oと同軸に配置されている。周壁部43は、円筒状に形成されている。周壁部43は、底壁部42の外周縁部から前方(底壁部42の厚さ方向)に延びている。周壁部43の前端部は、第2環状溝30に対向している。周壁部43は、径方向において、第2環状溝30の範囲内に配置されている。軸線O方向において、周壁部43の前端は、外側連通孔28の後端と同程度の位置に配置されている。
周壁部43には、マグネット45が固定されている。マグネット45の径方向内側及び径方向外側は、それぞれ外部に露出している。
【0027】
底壁部42及び周壁部43を備えるロータ41は、いわゆるカップ状に形成されている。
なお、ロータ41の質量を低減させる等の目的のために、ロータ41に肉盗み用の孔や切欠き等を形成してもよい。
【0028】
ロータ41の底壁部42には、シャフト48の後端部が固定されている。シャフト48は、軸線Oに沿って延びる棒状に形成されている。シャフト48は、本体12の頂壁部15の貫通孔18、及び軸受け37,38内にそれぞれ挿入されている。
シャフト48と貫通孔18との間には、隙間が形成されている。
シャフト48の軸線O方向における中間部は、第1軸受け37の内輪に固定されている。シャフト48の後端部は、第2軸受け38の内輪に固定されている。軸受け37,38は、シャフト48及びロータ41を軸線O周りに回転可能に支持している。
【0029】
図2に示すように、第1ステータ51は、マグネット45の径方向内側において、マグネット45に対向するように配置されている。第1ステータ51は、第1延長部材19の外周面に固定されている。第1ステータ51には、第1巻線52が巻回されている。第1ステータ51に巻回された第1巻線52は、第1コイル53を構成している。第1巻線52は、第1電線54と、第1電線54の外面を覆う第1絶縁被覆(符号省略)と、を備えている。
第2ステータ56は、マグネット45の径方向外側において、マグネット45に対向するように配置されている。第2ステータ56は、本体12の周壁部16の内周面に固定されている。ステータ51,56は、ロータ41の周壁部43を径方向(ラジアル)に挟むように配置されている。
連通孔24の開口24a及び外側連通孔28の開口28aは、径方向において、ロータ41の周壁部43を挟んでいる。すなわち、径方向において開口24a,28aは周壁部43に重ならない。開口24aは周壁部43よりも径方向内側に配置され、開口28aは周壁部43よりも径方向外側に配置されている。
【0030】
本体12は、第1ステータ51と第2ステータ56とをロータ41の周壁部43の外側から連結している。
第2ステータ56には、第2巻線57が巻回されている。第2ステータ56に巻回された第2巻線57は、第2コイル58を構成している。第2巻線57は、第2電線59と、第2電線59の外面を覆う第2絶縁被覆(符号省略)と、を備えている。
【0031】
第1巻線52の第1電線54と、第2巻線57の第2電線59とは、接続線61の前述の接続電線62によりそれぞれ電気的に接続されている。接続線61は、接続電線62と、接続電線62の外面を覆う絶縁被覆(符号省略)と、を備えている。接続電線62、及び前述の第1電線54、第2電線59は、銅等の導電性を有する金属等で形成されている。絶縁被覆、及び前述の第1絶縁被覆、第2絶縁被覆は、電気的な絶縁性を有する樹脂等で形成されている。
接続線61は、本体12の案内路29内を通して引き回されている。接続線61は、案内路29内でたるまないように、接続線61の長さが調節されていることが好ましい。
【0032】
接続線61は、絶縁部材33,34及び溝部27の底面に接触している。絶縁部材33,34は、案内路29の中でも接続線61が擦れやすい部分に設けられている。
なお、接続線61は、例えば、第1コイル53から引き出して第1部分路25内を通した第1巻線52と、第2コイル58から引き出して外側連通孔28内を通した第2巻線57とをはんだ付け等により接合することにより構成される。このため、接続線61の組付けは容易である。
【0033】
例えば、第2巻線57は、配線64を介して、図示しない交流の電力源に接続される。電力源から供給される交流電力によりステータ51,56の極性が周期的に切り替わることにより、ロータ41に軸線O周りの回転力が付与される。この回転力は、シャフト48を介して回転電機1の外部に出力される。
ロータ41が軸線O周りに回転すると、周壁部43も軸線O周りに回転する。本体12は、案内路29と周壁部43とを仕切る仕切り32を備えるため、案内路29内を通された接続線61が周壁部43に接触しにくい。
【0034】
以上説明したように、本実施形態の回転電機1によれば、接続線61は、本体12の頂壁部15に形成された案内路29内を通されている。本体12は、案内路29とロータ41の周壁部43とを仕切る仕切り32を備えるため、案内路29内を通された接続線61は、仕切り32により周壁部43に近づくのが規制される。従って、接続線61がロータ41に接触するのを抑制することができる。
【0035】
仕切り32には、絶縁部材33,34が設けられている。このため、接続線61の接続電線62を流れる電流が本体12等に漏れるのを抑制することができる。
本体12は、同一の材料で一体に形成されている。これにより、回転電機1を構成する部品数を少なくし、回転電機1の製造コストを低減させることができる。
【0036】
径方向において、案内路29の開口24a,28aがロータ41の周壁部43を挟んでいる。従って、開口24a,28aの近傍において、接続線61をロータ41の周壁部43からより確実に離間するように配置することができる。
ロータ41が、底壁部42と周壁部43とを備えている。これにより、底壁部42及び周壁部43を有する、いわゆるカップ状に形成されたロータ41を用いて回転電機1を構成することができる。
【0037】
なお、本体12は、互い異なる材料を接合する等して構成してもよい。
案内路29の開口24a,28aは、径方向において周壁部43に重なる位置に配置されてもよい。
回転電機1は、筐体11、絶縁部材33,34、及びシャフト48を備えなくてもよい。回転電機1は、軸受け37,38の一方を備えなくてもよい。
【0038】
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図4を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図4に示すように、本実施形態の回転電機2は、筐体(連結部材)71と、ロータ76と、第1ステータ51及び第2ステータ56と、接続電線62と、を備えている。
【0039】
ロータ76は、円板状に形成され、軸線Oと同軸に配置されている。ロータ76の外周縁部には、マグネット45が固定されている。ロータ76には、シャフト48の後端部が固定されている。
第1ステータ51は、マグネット45の前方において、マグネット45に対向するように配置されている。第2ステータ56は、マグネット45の後方において、マグネット45に対向するように配置されている。ステータ51,56は、ロータ76を軸線O方向(アキシャル)に挟むように配置されている。
筐体71は、第1ステータ51と第2ステータ56とを径方向外側(ロータの外側)から連結している。筐体71の内部には、案内路72が形成されている。筐体71は、案内路72とロータ76とを仕切る仕切り73を備えている。接続電線62を備える接続線61は、案内路72内を通されている。
【0040】
このように構成された回転電機2によっても、接続線61の接続電線62がロータ76に接触するのを抑制することができる。
【0041】
以上、本発明の第1実施形態及び第2実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。
例えば、前記第1実施形態及び第2実施形態では、第1巻線52が、第1絶縁被覆を備えなくてもよい。同様に、第2巻線57が第2絶縁被覆を備えなく、接続線61が絶縁被覆を備えなくてもよい。
【符号の説明】
【0042】
1,2 回転電機
12 本体(連結部材)
24a,28a 開口
29,72 案内路
32,73 仕切り
33,34 絶縁部材
41,76 ロータ
42 底壁部
43 周壁部
51 第1ステータ
54 第1電線
56 第2ステータ
59 第2電線
62 接続電線
71 筐体(連結部材)
O 軸線

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